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4-2023

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Bild 2: Alterungsprofil, das die Frequency Deviation über der Zeit für einen SiTime-Präzisions-OCXO SiT5711 zeigt (Frequenzmessung 1 h nach Power-on) Bild 3: Alterungsdiagramm eines SiTime Präzisions-OCXOs SiT5711, das die Anwendung der adaptiven Kompensation zur Vorhersage der täglichen Rate während des Holdovers bei ~5 h nach dem Einschalten [4] GPS/GNSS-Empfänger oder einem PTP-Zeitstempel über eine SyncE-Verbindung stammen, bevor das System in den Holdover-Zustand eintritt. 2. Modellieren der täglichen Drift als linearen Trend, sodass nur die Steigung adaptiv vorhergesagt werden kann, nachdem die Uhr in den Holdover- Zustand eingetreten ist. Diese lineare Modellannahme beruht auf der Tatsache, dass die meisten OCXOs nach einigen Tagen Betrieb ein lineares tägliches Driftprofil aufweisen wie in Bild 3. Die Methodik für die adaptive Kompensation eines OCXOs lässt sich auf die folgenden Schritte reduzieren: 1. Bestimmen Sie auf der Grundlage kontinuierlicher und präziser Messungen die tägliche Alterungsrate in ppb/Tag, bezogen auf die Nennfrequenz. 2. Erzeugen eines Zeitvektors in Sekunden mit einer Auflösung, die mit den in Schritt 1 erfassten Frequenzdaten harmoniert. 3. Während des Holdovers kommt die Frequenzänderung aufgrund der täglichen Alterung durch Multiplikation der Alterungsrate aus Schritt 1 mit den Schritten im Zeitvektor aus Schritt 2 zustande. Eine mathematische Veranschaulichung der Umsetzung des obigen Verfahrens ist in den Diagrammen in Bild 4 zu sehen. Schlussfolgerung Angesichts der strengen Anforderungen an die Zeit- und Frequenzsynchronisation in der nächsten Generation drahtloser Netze ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Entwickler von Netzknoten eine adaptive Kompensationstechnik anwenden, um die Frequenzänderung während des Holdover-Zustands vorherzusagen mit dem Ziel, die Auswirkungen der Alterung auf den Zeitfehler zu eliminieren oder zu reduzieren. Die hier vorgestellte adaptive Kompensationsmethode basiert auf der Verfügbarkeit von Präzisionsuhrreferenzen in den Systemen, die zur präzisen Messung der Frequenzabweichung verwendet werden, und auf einem linearen Modell des täglichen Alterungsprofils von OCXOs, die mindestens einige Stunden im System gealtert wurden, bevor sie in den Holdover-Modus übergehen. Referenzen [1] 5G Network Synchronization, Microlab, Sept 2018 [2] GR-1244-CORE, Ericsson, Oct 2009 [3] Handbook of Frequency Stability Analysis, NIST SP 1065, July 2008 Bild 4: Illustration der Aging Compensation bei Nutzung eines linearen Modells der täglichen Drift [4] SiT5711 Aging Data, SiTime Internal Characterization Data, June 2019 ◄ 34 hf-praxis 4/2023

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