R&S®ESMD로 TDOA 애플리케이션에서 타임스탬프 정확성 향상

귀하의 요구 사항

TDOA(Time Difference of Arrival) 네트워크에서는 3곳 이상의 수신기 위치에서 신호 도착의 시간차를 측정합니다. 측정된 시간차를 바탕으로 신호의 지리적 근원지를 확인할 수 있습니다. 전자기파의 높은 전파 속도로 인해 수신기의 가장 큰 과제는 I/Q 데이터 스트림에 고정밀 타임스탬프를 삽입하는 것입니다. 이 경우 수신기에서 시간 동기를 위한 적절한 방법이 필요합니다. 시스템 극대화를 위한 수신기 설정과 독립적인 타임스탬프가 필요합니다.

모니터링 솔루션

R&S^®ESMD-IGT 옵션은 R&S^®ESMD에 내부 GPS 모듈을 추가합니다. GPS 안테나가 연결된 경우 이 모듈은 R&S^®ESMD에 GPS 시간과 위치를 제공합니다.

GPS PPS(Pulse per Second, 초당 펄스) 신호는 R&S^®ESMD에 내부 10MHz 기준 주파수를 동기화하는 데 사용됩니다. 소프트웨어 제어 루프는 PPS 신호의 일반적 지터의 영향을 최소화하여 R&S^®ESMD의 주파수 안정성 및 시간 정확성을 크게 높여줍니다.

로데슈바르즈 솔루션은 추가 작업 없이 베이스밴드 데이터 스트림에 고정밀, 절대적 타임스탬프를 제공합니다(자세한 내용은 R&S^®ESMD 데이터 시트, PD 5213.9863.22 참조).

TDOA 애플리케이션에서 타임스탬프에 삽입할 때에는 아무리 작은 실수가 발생해도 위치 계산이 틀려질 수 있습니다. 다양한 설정을 변경하면(예: 중심 주파수, 대역폭, 범위) 수신기에서 신호 지연에 영향을 미칩니다. 이 사실을 무시할 경우 잘못된 타임스탬프로 인한 큰 포지셔닝 오류가 발생할 수 있습니다. R&S^®ESMD는 처리 과정에서 모든 문제 요소의 일시적 영향을 정확히 고려합니다. I/Q 데이터 스트림에 삽입된 타임 스탬프는 신호가 R&S^®ESMD의 안테나 입력에 정확하게 도달한 순간을 의미합니다. 따라서 다양한 사이트 요구 사항(큰 신호 면역성, 감도, 실시간 대역폭 등)에 따라 다양한 수신기로 구성된 TDOA 네트워크를 구성할 수 있습니다. 기존 TDOA 시스템은 측정 시 동일하게 설정된 동일한 수신기를 설치해야 했습니다. 이 경우 시스템 구현과 실제 계측이 매우 복잡해지고 시스템의 다양성이 크게 제한됩니다.

애플리케이션

R&S^®ESMD-IGT 옵션이 장착된 4개 이상의 R&S^®ESMD를 각각의 사이트에 설치할 경우 GPS 모듈이 현재 위치를 확인하는 데 약 26초가 소요됩니다. 작동 후 약 20분이 경과하면 합성기의 OCXO(가열 크리스털 오실레이터)가 최적의 작동 온도에 도달합니다. GPS 모듈에서 제공한 PPS는 내부 기준 주파수의 정확도를 추가적으로 높입니다. R&S^®ESMD는 작동 중 정확도를 지속적으로 모니터링합니다. 내부 기준 주파수와 PPS의 동기화가 완료되면 사용자 GUI에 메시지가 수신됩니다.

요구 사항에 따라 내부 GPS 모듈을 세 가지 작동 모드로 사용할 수 있습니다.

프리런 모드

프리런 모드에서는 시간 정확도가 가장 낮습니다. GPS 모듈에서 결정한 위치에 많은 지터가 발생해 시간 동작에도 영향을 미칠 수 있습니다. 이와 관련해 평균 시간에 대한 정보와 위치에 대한 부분은 확인할 필요가 없습니다.

평균 모드

평균 모드에서는 R&S^®ESMD는 사용자가 정의한 최소 포지셔닝 정확도와 최소 평균 시간이 도달할 때까지 위치 데이터의 평균을 구합니다. 평균 위치 데이터가 필요한 만큼 정확해지면 수신기가 자동으로 고정 모드로 전환됩니다.

고정 모드

고정 모드에서 R&S^®ESMD는 고정 위치를 기준으로 사용합니다. 즉, 시간 동작이 가장 정확한 정확도에 도달합니다. 수신기가 정확히 알려진 좌표의 위치로 이동하면 고정 모드로 사전 설정할 수 있습니다. 위치 데이터가 실제 위치와 다를 경우, R&S^®ESMD가 프리런 모드로 전환됩니다. 각각의 경우 정확한 위치 데이터와 정밀 타임스탬프를 위해서는 양호한 위성 데이터 수신이 필요합니다.

R&S®ESMD-IGT GPS 모듈 및 GPS 안테나를 이용한 R&S®ESMD 사용자 인터페이스

그래픽 표시등

내부 레퍼런스 주파수(PPS와 동기화) 사용과 동기화가 완료되었습니다.이 표시등은 OCXO가 예열되고 PPS 컨트롤 루프가 안정된 후 표시됩니다. 동기화가 완료되면 최대 타임스탬프 정확도가 고정 GPS 위치(고정 모드)에 도달합니다.