L'R&S®ESMD aumenta l'accuratezza della marcatura temporale nelle applicazioni TDOA

Utilizzo del modulo interno R&S®ESMD-IGT GPS e dell'antenna GPS esterna nel ricevitore per il monitoraggio a banda larga R&S®ESMD

TDOA system
TDOA system
Ingrandisci immagine

Requisiti

In una differenza temporale di rete di arrivo (TDOA) viene misurata la differenza temporale di arrivo di un segnale a tre o più posizioni dei ricevitori. Le differenze di tempo misurate rendono possibile la determinazione dell'origine geografica del segnale. A causa dell'elevata velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche, il problema più grande per i ricevitori consiste nell'inserire la marcatura temporale di precisione elevata nel flusso di dati I/Q. Ciò richiede un metodo adeguato per la sincronizzazione del tempo nei ricevitori. Marcature temporali assolute che siano indipendenti dalle impostazioni dei ricevitori sono necessarie per la massima flessibilità del sistema.

Soluzione di monitoraggio

L'opzione R&S®ESMD-IGT aggiunge un modulo GPS interno all'R&S®ESMD. Quando è connessa un'antenna GPS, il modulo trasmette la posizione e l'ora GPS all'R&S®ESMD.

Il segnale GPS in impulsi al secondo (PPS) è utilizzato per sincronizzare la frequenza di riferimento interna di 10 MHz nell'R&S®ESMD. Un loop controllato da software riduce al minimo l'influenza del consueto jitter del segnale PPS, aumentando considerevolmente la stabilità della frequenza e l'accuratezza temporale dell'R&S®ESMD.

Questa soluzione Rohde & Schwarz fornisce una marcatura temporale assoluta di precisione elevata nel flusso di dati in banda base senza alcuno sforzo aggiuntivo (per valori dettagliati vedere la scheda tecnica dell'R&S®ESMD, PD 5213.9863.22).

Nelle applicazioni TDOA, i più piccoli errori durante l'inserimento della marcatura temporale possono comportare posizioni calcolate in modo errato. Le modifiche in varie impostazioni (ad es. frequenza centrale, larghezza di banda, span) influenzano il ritardo del segnale nel ricevitore. Ignorare questo fatto può comportare significativi errori di posizionamento causati da marcature temporali inaccurate. L'R&S®ESMD prende esattamente in considerazione l'influenza temporale di tutti gli elementi nella catena di elaborazione. La marcatura temporale inserita nel flusso di dati I/Q corrisponde all'esatto istante in cui il segnale raggiunge l'ingresso dell'antenna dell'R&S®ESMD. È perciò possibile impostare una rete TDOA eterogenea, che include vari ricevitori per diversi requisiti di siti (immunità ai segnali grandi, sensibilità, larghezza di banda in tempo reale, ecc.). I sistemi convenzionali TDOA devono essere impostati con ricevitori identici che abbiano le stesse impostazioni al momento della misura. Ciò complica considerevolmente l'implementazione e la misura effettiva, e limita significativamente la flessibilità.

Applicazione

Se un R&S®ESMD dotato dell'opzione R&S®ESMD-IGT è portato in un nuovo sito chiaramente visibile da almeno quattro satelliti GPS, al modulo GPS servono circa 26 s per determinare la posizione attuale. Dopo circa 20 min di funzionamento, l'oscillatore a cristalli riscaldati del sintetizzatore (OCXO) raggiunge la sua temperatura operativa ottimale. Il PPS fornito dal modulo GPS aumenta, inoltre, l'accuratezza della frequenza di riferimento interna. L'R&S®ESMD esegue continuamente il monitoraggio dell'accuratezza durante il funzionamento. Quando la sincronizzazione della frequenza di riferimento interna con il PPS è stata completata, l'utente riceve un messaggio sulla GUI.

A seconda dei requisiti, il modulo GPS interno può essere utilizzato in tre diverse modalità operative:

Modalità di esecuzione libera

In modalità di esecuzione libera, l'accuratezza temporale è minima. La posizione determinata dal modulo GPS è soggetta a considerevole jitter, che influenza anche il comportamento temporale. Tuttavia, non è necessario un tempo per il calcolo della media né che la posizione sia conosciuta.

Modalità di calcolo della media

In modalità di calcolo della media, l'R&S®ESMD calcola la media dei dati di posizione fino a quando sia raggiunta un'accuratezza di posizionamento minima definita dall'utente e sia stato raggiunto il tempo minimo per il calcolo della media. Non appena i dati di posizione per il calcolo della media sono accurati come richiesto, il ricevitore passa automaticamente alla modalità fissa.

Modalità fissa

In modalità fissa, l'R&S®ESMD utilizza una posizione statica come riferimento, il che significa che anche il comportamento temporale raggiunge l'accuratezza massima. Se un ricevitore è portato in una posizione con coordinate esattamente note, queste possono essere preimpostate in modalità fissa. Se i dati di posizione non corrispondono alla posizione effettiva, l'R&S®ESMD passa alla modalità di esecuzione libera. In tutti i casi, è richiesta una buona ricezione satellitare per dati di posizione accurati e marcature temporali precise.

R&S®ESMD user interface with R&S®ESMD-IGT GPS module and external GPS antenna

Graphical indicator

Use of internal reference frequency (synchronized with the PPS), synchronization completed. This indicator is displayed after the OCXO has warmed up and the PPS control loop has settled. Once synchronization has been completed, the maximum timestamp accuracy is reached at a fixed GPS position (fixed mode).