【深入USRP】USRP和Host之间的TDD LTE时序控制分析

TDD LTE系统需要精确的同步时钟，频率和相位都需要精确同步，本文详细描述了USRP和PC Host起是如何支持TDD LTE同步的，参考以USRP N3xx系列为主，如 USRP N310/N320等，其他型号仅供参考。

1.时钟同步

时钟同步包含频率和相位同步。USRP N310/N320支持的时钟同步方式比较多，可以使用外置参考时钟、GPS等实现时钟同步。对于N3xx系列来说，可以支持1588协议实现同步；1588详细实现比较复杂，可以作为单独章节讨论。

2.PC Host和USRP之间的时序同步

USRP N3xx硬件本身能支持精确的时钟同步，但和PC之间也需要有时序同步，否则也无法时

PC和USRP之间同步，完全依赖于USRP提供的timestamp机制，USRP的无线传输协议——CHDR协议定义了IQ数据包的格式，其中就有一个8字节定义的时间戳timestamp，CHDR包格式如下：

Address (Bytes)	Length (Bytes)	Payload
0	8	Compressed Header (CHDR)
8	8	Fractional Time (Optional!)
8/16	-	Data

USRP的timestamp可以和GPS的1pps绑定，PC可以获取1pps时刻的timestamp，这样可以实现TDD LTE的精确同步控制。

timestamp是如何时序PC和USRP同步的呢？发射数据时，通过这个timestamp，PC发送数据时可以指定USRP的发送IQ数据时间，同样对于接收数据来说，PC可以获取接收该IQ数据包的准确timestamp。这样，通过timestamp是可以做到非常精确的控制，但是具体到实现中需要考虑更多的细节，比如还需要考虑时间提前量，需要考虑链路时延等。

假定timestamp的时钟为30.72MHz，TDD U slot的timestamp为t0,那么下一个D slot的timestamp为t0+15360，以此类推计算，详细如下：

TDD slot（0.5ms）	U	D	D	D	S	U
时间戳	t0	t0+15360	t0+15360*2	t0+15360*3	t0+15360*4	t0+15360*5

3.USRP内部timestamp的实现方式

timestamp，在USRP内部就是一个64bit的时钟计数器，该时钟计数器作为timestamp来源。一般来说频率和采样率保持一致。PC侧可以对该时钟计数器进行操作控制，如时间戳设置/读取，以及和1pps的同步操作控制，可以读取1pps触发的timestamp等。

4.OAI TDD LTE时序分析

结合OAI TDD LTE实现，后续有时间再写。

仓促成文，欢迎指正交流。