R&S®ESMD, aumentar la precisión de la marca de tiempo en aplicaciones TDOA

Sus requisitos

En una red de diferencia de tiempo de llegada (TDOA), se mide la diferencia de tiempo de la llegada de una señal en tres o más ubicaciones del receptor. Las diferencias de tiempo medidas permiten determinar el origen geográfico de la señal. Debido a la elevada velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas, el principal reto del receptor es insertar la marca de tiempo de alta precisión en la secuencia de transmisión de datos I/Q. Esto requiere un método adecuado para sincronizar la hora en los receptores. Es necesario utilizar marcas de tiempo absolutas que sean independientes de los ajustes del receptor para conseguir la máxima flexibilidad del sistema.

Solución de monitorización

La opción R&S^®ESMD-IGT añade un módulo GPS interno al R&S^®ESMD. Cuando se conecta una antena GPS, el módulo entrega la hora y posición GPS al R&S^®ESMD.

Se utiliza la señal GPS de pulso por segundo (PPS) para sincronizar la frecuencia de referencia interna de 10 MHz en el R&S^®ESMD. Un bucle controlado por software minimiza la influencia del jitter habitual de la señal PPS y aumenta de forma considerable la estabilidad de la frecuencia y la precisión temporal del R&S^®ESMD.

Esta solución Rohde & Schwarz proporciona una marca de tiempo absoluta de alta precisión en el flujo de datos de banda base sin un esfuerzo adicional (consulte los valores detallados en la ficha técnica del R&S^®ESMD, PD 5213.9863.22).

En aplicaciones TDOA, los errores más pequeños en la inserción de la marca de tiempo pueden provocar el cálculo incorrecto de la posición. El cambio de varios ajustes (p. ej., frecuencia central, ancho de banda, span) influye sobre el retardo de la señal en el receptor. Si se ignora este hecho, pueden producirse errores significativos de posicionamiento causados por marcas de tiempo incorrectas. El R&S^®ESMD tiene en cuenta de manera exacta la influencia temporal de todos los elementos de la cadena de procesamiento. La marca de tiempo insertada en la secuencia de transmisión de datos I/Q corresponde al instante exacto en el que señal alcanza la entrada de antena del R&S^®ESMD. Es por tanto posible definir una red TDOA heterogénea que incluya varios receptores según distintos requisitos del emplazamiento (gran inmunidad de señal, sensibilidad, ancho de banda en tiempo real, etc.). Los sistemas TDOA convencionales deben definirse con receptores idénticos que tengan los mismos ajustes en el momento de la medida. Esto complica enormemente la puesta en práctica y la medida real, y limita de forma significativa su flexibilidad.

Aplicación

Si un R&S^®ESMD equipado con la opción R&S^®ESMD-IGT se coloca en un nuevo emplazamiento con visión clara de un mínimo de cuatro satélites GPS, el módulo GPS tarda unos 26 s en determinar la posición actual. Tras unos 20 min de funcionamiento, el oscilador de cuarzo calentado (OCXO) del sintetizador alcanza su temperatura óptima de funcionamiento. El PPS que proporciona el módulo GPS aumenta de forma adicional la precisión de la frecuencia de referencia interna. El R&S^®ESMD monitoriza continuamente la precisión durante el funcionamiento. Cuando se ha completado la sincronización de la frecuencia de referencia interna con el PPS, el usuario recibe un mensaje en la interfaz gráfica de usuario.

Dependiendo de los requisitos, el módulo GPS interno se puede utilizar en tres modos de funcionamiento distintos:

Modo de ejecución libre

En el modo de ejecución libre, la precisión temporal es la más baja. La posición determinada por el módulo GPS está sujeta a un jitter considerable, que también afecta al comportamiento temporal. No obstante, no es necesario promediar el tiempo y tampoco conocer la posición.

Modo de promedio

En el modo de promedio, el R&S^®ESMD promedia los datos de posición hasta alcanzar una precisión de posicionamiento mínima definida por el usuario y tras alcanzar el tiempo de promedio mínimo. Tan pronto como los datos de posición promediados tienen la precisión requerida, el receptor cambia automáticamente al modo fijo.

Modo fijo

En el modo fijo, el R&S^®ESMD utiliza una posición estática como referencia y esto implica que el comportamiento temporal también alcanza la máxima precisión. Si se coloca un receptor en una ubicación cuyas coordenadas se conocen con exactitud, se puede configurar en modo fijo. Si los datos de posición no se corresponden con la ubicación real, el R&S^®ESMD cambia al modo de ejecución libre. En todos los casos se requiere una buena recepción de satélites para obtener datos de posición precisos y marca de tiempo exacto.

Interfaz de usuario del R&S®ESMD con módulo GPS R&S®ESMD-IGT y antena GPS exterior

Indicador gráfico

Uso de la frecuencia de referencia interna (sincronizada con el PPS), sincronización completada. Este indicador se visualiza tras el calentamiento del OCXO y el establecimiento del bucle de control del PPS. Una vez completada la sincronización, se alcanza la precisión máxima de la marca de tiempo en una posición GPS fija (modo fijo).