基于GPS的WIMAX定时和同步解决方案

随着近WiMax无线宽带解决方案的普及 对于家庭和企业，优秀、有前途的WiMax设备提供商 正忙于研究和实施新的可用技术 他们的下一代产品。能够在竞争中稳步前进 不断发展且利润丰厚的宽带市场，WiMax设备 设计人员需要经济高效且应用就绪的时序/频率 设备来满足他们苛刻的市场需求。

在不太遥远的过去，工程师和负责人都面临着这样的困境 因为有许多不同的组件解决方案，所以有些复杂 需要在整个产品中进行充分的时序实施。稳定性， 与系统时序相关的容差、保持和相位噪声问题破坏了end 产品从设计的许多不同点。组件的多样性和 工程师无法创建完全集成的终产品设计，这几乎是不可能的 减少BOM数量，节省昂贵的高端组件成本。

如何选择合适的计时解决方案：

固定设备和移动**采用复杂定时解决方案的时代已经过去 显然结束了。各种各样的现成且经济实惠的全球系统 时序和同步解决方案封装了 设备定时和同步设计的复杂性 越来越小的包装。

虽然现在可以将UTC计时精度控制在 纳秒以极其合理的价格，特别是 必须注意整个系统的规格。一；一个 合适的计时解决方案满足所有设备要求 和定价预期。如果指定了定时解决方案 不恰当的是，结果要么是终产品 运作不如预期，或者定价不正确。为了理解时间和 可用的同步选择，首先必须了解贴片晶振系统规范。

信息传输需要信息比特的一致排序，以便 实现无错传输和接收。无差错传输的基础是 同步传输环境。良好同步传输的关键在于 同步参考架构和规范。同样重要的是正确的应用 以及对同步要求的理解。时域(相位)参考提供了这一点 基础。此外，无线信息传输网络需要维护 适当的信道间隔和一致的工作频率 相邻信道传输，以便被听到。频域参考 提供保持精确通道分离和接收器选择性的方法。

许多COTS GPS设备提供非常适合的时间和频率参考输出 针对WiMax应用。使用这样的设备允许独立于任何 回程传输方案或有线网络复杂性。同时生成 高质量、低成本的单一时间、时间和频率基准 source简化**设计并降低成本。

精确导航：

相位(1PPS)和频率(10 MHz)同时产生，确保基准电压 到GPS时间刻度，并终到UTC时间刻度，时间精度为 通常小于15纳秒rms，频率精度为1e-12τ= 24小时MVAR。它是 有助于理解基于GPS时间的时间和频率参考的来源 参考文献。时间和位置密切相关。

精确导航只有在精确时间可用的情况下才是可能的。知道你在哪里 你一定知道现在几点了。你越了解时间，你就能越精确 确定你的位置。GPS接收机使用直接应用的原理 三角测量来确定它们在空间(X、Y和Z方向)和时间(t GPS)上的位置 时间刻度)。要从至少3颗卫星(求解X、Y和t)或4颗卫星获得这些信息 卫星，或者更多，(求解X，Y，Z，t)。

时间和频率恢复/生成：

GPS接收机的时间和频率恢复/生成使用传统的时钟恢复 在某种程度上非常规的时间和频率参考实现中的技术。A GPS接收器提取或求解GPS来自卫星信号集合的时间 它限定了例如载波噪声比， 卫星方位角、星座几何形状， 等等。为了每秒产生一个精确的脉冲 秒与GPS时标一致 接收机可以在“正确的”时间根据 新的GPS解决方案；或者在正确的点选通来自本地系统时钟的脉冲 对应于近解决方案时间的时间。在任一情况下，脉冲和 1PPS序列通常基于GPS时间解决方案的准确性和稳定性 以及本地时钟的准确性和稳定性。

精确的频率生成有点复杂。因为没有内在的， 从GPS解决方案中恢复的频率，频率必须通过 FLL或更常见的锁相环。使用1PPS参考脉冲群和*非常低的 具有小峰化的带宽低通滤波器设计(通常为几赫兹到几兆赫), 输出参考频率，其速率可以从几十赫兹变化到20 MHz(用户 命令可选)作为来自接收器的方波输出产生。

在某些情况下，经过训练的NCO是基准频率输出的来源。因为 固有的NCO频率量化限制以及本地时钟移和稳定性 限制，参考频率可能包含显著的边带伪像 RF载波产生应用中必须过滤的相位噪声元素。

GPS时间和频率接收器的输出是精确的，并且相位与对齐 GPS时标。GPS时标与UTC时标一致，但有所不同 - GPS是一个连续的时标，没有闰秒或时间间断。UTC是一个 天文上固定的时间刻度，保持+/-1秒的周期性调整 与地球自转同步

与1PPS信息一起使用的UTC时刻时间戳的生成很容易 直接使用GPS卫星数据中提供的信息。锁相 以1PPS为基准的频率可确保密切**周期相位时间 参考的连续频率相位信息。

了解1PPS和频率参考信号：

了解1PPS和频率的特征可能会有所帮助 参考，以便更全面地了解系统中每个组件的正确用法 应用程序。

在1PPS信号的情况下，很明显，在1 Hz以上的速率下，该信号上的信息 不存在。因此，我们使用标准来查看时域中的信号特征 MVAR分析。很明显，方差图显示了 绝对时间基准的输出与预期一致，有中间偏差 根据由滤波器设计引起的不同观察时间的直线幅度 以及卫星轨道动力学、传播路径、接收器 下变频器、卡尔曼滤波器和脉冲发生器误差。

在频率参考信号的情况下-在这种情况下是10 MHz参考输出- 因为我们更喜欢使用频率基准作为**的导频基准 站射频载波生成，我们发现从PSD的角度研究它更有用。 移带高端(1 Hz至10Hz)和低端的明显特征 抖动频带的可由低通滤波器转折频率设置。

使用亚赫兹滤波器可以实现非常低的抖动和低移性能 范围。然而，这种性能要求晶体振荡器具有非常高的稳定性和纪律性； 通常是OCXO或非常高质量的TCXO。打开低通滤波器的带宽 在一定程度上缓解了这一需求，但代价是引入了更多的内在 合成GPS参考的噪声。