5G系统为了实现更高的频谱效率,充分开发利用空间维度是其必然的选择。大规模天线、数字波束成型(DBF)作为实现5G系统更高频谱效率的关键技术,要求各天线间接收和发射信号具有精确的时间同步。根据课题组承担的863重大专项课题“SS2014AA012104 5G大规模协作无线传输关键技术研发”的总体方案,系统各个RRU天线间的同步精度要求达到纳秒级别,为此需要一套高精确的时间基准系统。本文首先描述了 GPS系统的概念以及GPS秒脉冲的特性,介绍了时钟同步协议的基本原理,重点探讨了时钟同步协议中IEEE1588V2协议,详细介绍了协议的同步机制、时钟属性、PTP状态机、报文格式等。本文实现了稳定度在纳秒量级的高稳定主时钟系统硬件和软件。其中硬件包括:微型处理器、DDS模块、PHY芯片等。软件方面实现了 GPS时钟驯服软件模块,改编移植了 IEEE1588协议模块、PTP协议引擎状态机模块、Lwip轻型协议栈模块。最后,对本文研发的高稳定主时钟在5G实验平台进行了大量测试,测试结果表明:GPS时钟驯服的小时均方根误差小于5ns,其主、从时钟1PPS跟踪的均方根误差小于2ns,符合课题组5G系统总体方案对高精度时间基准的要求。