同步技术

同步技术是调整通信网中的各种信号使之协同工作的技术。诸信号协同工作是通信网正常传输信息的基础。同步技术有比特同步，节点同步，初始化同步和上行同步等等，同步技术历来是数字通信系统中的关键技术。同步电路失效，将严重影响系统的误码性能，甚至导致整个系统瘫痪。

概述

TD-SCDMA的同步技术包括网络同步、节点同步、初始化同步、传输信道同步、无线接口同步、Iu接口时间校准、上行同步等。其中，网络同步是选择高稳定度、高精度的时钟作为网络时间基准，以确保整个网络的时间稳定。它是其他同步的基础。初始化同步使终端成功接入网络；节点同步、传输信道同步、无线接口同步和Iu接口时间校准等，使终端能正常进行符合QoS要求的业务传输。

比特同步

调整通信网中的各种信号使之协同工作的技术。诸信号协同工作是通信网正常传输信息的基础。

在数字网中，同步是指调整两个数字信号的有效瞬间，使之彼此保持确定的相位关系。依调整对象和控制机理的不同，同步可以分为数字传输中的比特同步、数字复接中的复接同步、数字分接和其他数字设备中的帧同步，以及数字交换中的交换同步。

节点同步

节点同步用来估计和补偿UTRAN节点（NodeB）之间的定时误差。FDD和TDD模式对定时误差估计及补偿的精度要求不同。节点同步分为两种：RNC到NodeB的节点同步、NodeB间的节点同步。前者用来获得RNC与各个NodeB间的定时误差，后者用于TDD模式下补偿NodeB之间的定时误差，目的是为了得到统一定时参考，降低小区间干扰。

TDD模式下的NodeB间节点同步有两种方式：一种方式是通过标准同步端口获得，此时NodeB有标准同步的输入和输出端口，只要有一个NodeB同步输入口连接到外部参考时钟上，它的输出端就会产生同步信号，其余的NodeB同步口串联起来即可获得所有NodeB的同步；另一种方式是通过空中接口获得，TD-SCDMA利用空中接口中的DwPTS，通过主小区接收外部参考同步，如全球定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem），并发送“参考时钟”给RNC，经由下行同步码SYNC-DL完成和保持NodeB间的同步。

TD-SCDMA在节点同步处于稳态时可以在一个同步周期内对多个SYNC-DL相关值进行平均，小区可以基于测量值进行自适应定时，并且向RNC报告累积的调整值，相应地提高了同步准确性。

初始化同步

移动终端开机建立下行同步过程被称作初始化小区同步过程，即小区搜索。小区搜索的最终目的就是读取小区的系统广播消息，获得进行业务传输的参数。这里的同步不仅是指时间上的同步，还包括频率、码字和广播信道的同步，要分4步进行，分别是DwPTS同步、扰码和基本中间码的识别、控制复帧的同步以及读取广播信道。

（1）DwPTS同步：终端首先对系统中32个SYNC-DL码字进行相关搜索，峰值最大的码字被认为是当前接入小区的SYNC-DL。同时，根据相关峰值的时间位置可以初步确定系统下行的定时。一般使用一个或多个匹配滤波器完成。

（2）扰码和基本中间码的识别：在第一步识别出SYNC-DL码字后，也就知道了对应的中间码组。终端只需要用相关方法逐一测试这4个基本码的不同相位即可找到当前系统所用的Midamble码，从而也知道了对应的扰码。同时估计出当前无线信道的参数。

（3）控制复帧的同步：即终端通过检测DwPTS相对于P-CCPCH中间码的QPSK调制相位偏移来得到广播信道控制复帧的主信息块在P-CCPCH中的位置。

（4）读取广播信道：通过第三步的检测，接下来的子帧就是广播信道交织周期的第一个子帧。根据检测的无线信道参数来读取广播信道的信息，知道了完整的小区信息，初始化小区同步完成。

上行同步

同步CDMA是指CDMA系统中所有的无线基站收发同步。CDMA移动通信系统中的下行链路总是同步的，故同步CDMA主要是指上行同步，即要求来自不同位置、不同距离的不同用户终端的上行信号能够同步到达基站。由于各个用户终端的信号码片到达基站解调器的输入端时是同步的，同步CDMA充分运用了扩频码之间的正交性，大大降低了同一射频信道中来自其他码道的多址干扰影响，因而系统容量随之增加。TD-SCDMA上行同步过程包括同步的建立和保持。

（1）上行同步的建立：当用户终端开机时，首先要和小区建立下行同步。只有当用户建立并保持下行同步时，才能开始上行同步过程。在接入过程中开始建立上行同步时，终端将从SYNC-UL集合中选择一个上行同步码。这样做的好处是，当终端进行随机接入时，可以减小PRACH信道对其他业务信道的干扰。同时，其他业务信道对PRACH的干扰也会降低。一旦在搜索窗口检测到SYNC-UL，NodeB将估计接收功率电平和定时，并向终端发送调整信息来修改它的定时和功率，从而完成上行同步过程。在其后的4个子帧中，NodeB将发送调整信息通知终端进行调整。上行同步过程，常用于随机接入，也可以用于上行失步后重新建立上行同步。

（2）上行同步的保持：保持上行同步要利用每个上行突发的中间码。在每个上行时隙中，每个终端的中间码都是不同的。NodeB可以通过测量每个终端在同一个时隙的中间码来估计功率电平和时间漂移。然后，在下一个可用的下行时隙里，NodeB将发送同步偏移（SS）和功率控制（PC）指令，从而使终端能够正确地调整发射定时和功率电平，保证了上行同步的可靠性。

另外，上行同步的步长可以配置，范围为1/8～1chip，系统可以在每一子帧中检测一次上行同步。同步精度的大小与系统性能好坏密切相关，上行同步精度与基带信号处理能力以及检测的能力相关。

同步技术差异性分析

同步技术历来是数字通信系统中的关键技术。同步电路失效，将严重影响系统的误码性能，甚至导致整个系统瘫痪。

cdma2000系统采用与IS-95系统相类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立PN码的同步和符号同步，通过对同步信道的接收建立帧同步和扰码同步。

PN码的同步过程分为两个阶段：PN码的捕获（粗同步）和PN码的跟踪（细同步）。PN码捕获本地PN码的频率和相位，使本地产生的PN码与接收到的PN码之间的定时误差小于一个码片的间隔，可以采用基于滑动相关的串行捕获方案或者基于时延估计问题的并行捕获方案。PN码跟踪则自动调整本地码相位，进一步缩小定时误差，使之小于码片间隔的几分之一，达到本地码与接收PN码频率和相位精确同步。典型的PN码跟踪环路分基于延迟锁定环和τ抖动跟踪环两种。接收信号经宽带滤波器后，在乘法器中与本地PN码进行相关运算。捕获器件调整压控时钟源，用以调整PN码发生器产生的本地PN码序列的频率和相位，捕获有用信号。一旦捕获到有用信号，启动跟踪器件，用以调整压控时钟源，使本地PN码发生器与外来信号保持精确同步。如果由于某种原因引起失步，则重新开始新一轮捕获和跟踪。

TD-SCDMA中的同步技术一般指上行同步，即要求来自不同位置和不同距离的用户终端的上行信号能同步到达基站，包括上行同步的建立和维持。对于TDD的系统，上行同步能够给系统带来很大的好处。由于移动通信系统工作在具有严重干扰、多径传播和多普勒效应的实际环境中，要实现理想的同步几乎是不可能的。但是让每个上行信号的主径达到同步，对改善系统性能、简化基站接收机的设计都有明显的好处。

对WCDMA而言，基站间的同步技术是可选的。但在WCDMA物理层过程时需要用到相关同步过程，如小区搜索时的时隙同步、帧同步，公共信道同步和专用信道同步。小区搜索时，UE使用SCH的基本同步码获得该小区的时隙同步，然后使用SCH的辅助同步码找到帧同步，并对前面找到的小区码组进行识别。而公共信道同步则在小区搜索完成后再进行，主要为了得到公共物理信道的无线帧定时。在公共信道同步完成后，在业务建立及其他相关过程中，UE可以根据相应的协议规则，完成上行和下行的专用信道同步。

从实现方式上讲，cdma2000基站间的同步需要GPS的精确定时，而且目前也只有GPS定时一种实现途径，小区之间需要保持同步，系统对定时的要求较高。TD-SCDMA在初期应用可以采用类似cdma2000的GPS同步方式，也可以采取网络同步方式，如小区利用其他小区的下行导频信号来实现同步。目前TD-SCDMA系统采用GPS同步方式。

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