DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA DERIVAR UN RELOJ DE REFERENCIA A PARTIR DE UNA SEÑAL DE TRANSMISION DE RELOJ DE REFERENCIA.

Dispositivo para derivar un reloj (86) de referencia regenerado a partir de una señal (74) de transmisión de reloj de referencia,

que comprende una primera señal con una primera frecuencia y una segunda señal con una segunda frecuencia, presentando una diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia una relación predeterminada respecto a la frecuencia del reloj (34) de referencia, con las siguientes características:

un medio (80) para generar una señal (82) auxiliar, cuya frecuencia es igual a la diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia de la señal de transmisión de reloj de referencia; y

un medio (84) para derivar el reloj (86) de referencia regenerado de la señal (82) auxiliar,

presentando el medio para derivar el reloj de referencia regenerado de la señal auxiliar un lazo (92) de regulación de fase, que comprende un oscilador de cristal controlado por tensión (VCXO) y un divisor de frecuencia, para derivar el reloj (86) de referencia regenerado a partir de la señal (82) auxiliar, sincronizándose el oscilador de cristal controlado por tensión respecto a la señal auxiliar,

presentando el reloj de referencia regenerado una frecuencia que es mayor que la diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia

Dispositivo y procedimiento para derivar un reloj de referencia a partir de una señal de transmisión de reloj de referencia.

La presente invención se refiere, en general, a un dispositivo y a un procedimiento para generar una señal de transmisión de reloj de referencia y derivar una señal de reloj de referencia a partir de la misma, especialmente a un dispositivo y a un procedimiento que son adecuados para la generación, la distribución inalámbrica y la recuperación de una señal de reloj de referencia muy precisa y con pocas fluctuaciones.

La distribución, y especialmente la distribución inalámbrica de señales de reloj de sistema con pocas fluctuaciones, puede utilizarse en cualquier ámbito en el que unidades electrónicas tales como por ejemplo emisores y receptores deben estar exactamente sincronizados en el tiempo entre sí. Por ejemplo, en sistemas de comunicación y localización locales, en los que una unidad de control (o central) y estaciones base están separadas espacialmente y, en determinadas circunstancias, son difíciles de conectar en red de manera alámbrica, es necesaria una distribución inalámbrica del reloj de sistema. Muchos otros sistemas locales también se conectan en red de manera inalámbrica para mantener la infraestructura flexible y ampliable. En algunas aplicaciones incluso no pueden utilizarse en absoluto cables, por ejemplo cuando rotan piezas que deben controlarse. Estos sistemas deben sincronizarse de manera inalámbrica. Otros ejemplos de aplicación, en los que deben distribuirse señales de reloj de sistema, son sistemas de detección de valores de medición, de diagnóstico y de datos, que se supervisan o controlan durante el funcionamiento. En estos sistemas, el tiempo y el evento deben estar disponibles de manera exacta y sincrónica en los diferentes lugares.

En algunos sistemas, los requisitos de precisión respecto a la resolución temporal se sitúan en el intervalo de unos pocos nanosegundos. Actualmente esto sólo puede conseguirse con soluciones alámbricas. En el caso de requisitos tan estrictos, las fluctuaciones en el sistema tienen una influencia importante en la precisión de la recuperación de reloj y debe mantenerse absolutamente mínima. Precisamente esto dificulta el uso de sistemas inalámbricos, ya que el trayecto de transmisión puede estar expuesto a fuertes interferencias y variaciones de la característica de transmisión.

Además es necesario que un sistema para la distribución de una señal de reloj de sistema pueda utilizarse tanto dentro como fuera de edificios.

A continuación se describen diferentes sistemas para la distribución de un reloj de referencia según el estado de la técnica. Deben diferenciarse sistemas que utilizan un tono piloto, es decir, una señal portadora de tono, y los que utilizan una señal piloto, es decir, una señal en la que están modulados datos con el fin de la sincronización respecto a una portadora. En sistemas que utilizan un tono piloto, el emisor puede configurarse de manera muy sencilla, y tales sistemas pueden usarse en una banda de frecuencia ancha. Sin embargo la señal portadora de tono, que contiene toda la información de reloj, puede verse perturbada muy fácilmente mediante interferencias en el trayecto de transmisión inalámbrico. Además, en tales sistemas, los receptores no pueden realizarse de manera sencilla. Pueden usarse o bien receptores directos o bien receptores heterodinos. Los primeros son muy complicados, por ejemplo, debido a los requisitos de linealidad elevados, en el caso de los segundos la estabilidad de frecuencia se traslada al interior del propio receptor debido a la fase de mezclador. De manera correspondiente, el reloj de referencia recibido se determina entre otras cosas por el oscilador local del receptor, y debe utilizarse en el receptor un oscilador de referencia de frecuencia precisa y frecuencia estable de muy alta calidad, lo que conlleva costes de sistema elevados. Si en lugar del tono piloto se utiliza una señal piloto modulada, entonces esto aumenta el despliegue en cada receptor, ya que son necesarios medios para la demodulación y eventualmente para la correlación. Sin embargo, los sistemas que utilizan una señal piloto en la mayoría de los casos reaccionan con menor sensibilidad frente a interferencias en el canal de transmisión.

Los sistemas para la transmisión de un reloj de referencia y para la sincronización de varios componentes distribuidos por lugares pueden clasificarse además según si se utiliza un reloj de referencia global o local y si la transmisión se realiza de manera inalámbrica o alámbrica. Según el estado de la técnica se usan habitualmente tres clases de sistemas. En un primer grupo de sistemas, el reloj de referencia se deriva a partir de uno o varios tonos piloto o señales piloto emitidos globalmente como señal de radio. Como cobertura global se considera en este caso la facilitación del reloj de referencia en un área espacialmente extendida, normalmente por organizaciones estatales o semiestatales, aunque al menos de acuerdo con una autoridad reguladora. Debido a la potencia limitada en la emisión de la señal de referencia global así como debido a la gran distancia espacial con respecto al emisor de la señal de referencia, los tonos piloto o señales piloto con frecuencia sólo pueden recibirse mal o no pueden recibirse en absoluto dentro de edificios. A veces deben detectarse con un despliegue elevado respecto a la amplificación y el filtrado en el receptor.

En otro grupo de sistemas, la señal de reloj de referencia se genera localmente y a continuación se distribuye a través de un cable o a través de una red alámbrica (por ejemplo Ethernet). La desventaja en tales sistemas consiste en el despliegue elevado de inversión e instalación que conlleva el cableado obligatoriamente necesario.

En otro grupo de sistemas, el reloj de referencia se genera localmente y a continuación se distribuye a través de una red de radio local (por ejemplo WLAN o una red de comunicación móvil). La distribución de reloj y sincronización tiene lugar a este respecto a través de una conexión de datos. Esto puede realizarse a través de un canal de sincronización, un sello temporal periódico o una secuencia piloto.

A continuación se describen en más detalle sistemas existentes para la distribución de reloj. En primer lugar se describen diferentes sistemas que proporcionan un reloj de sistema global, es decir, que puede recibirse en un área espacial amplia, con respecto a su precisión y el despliegue de conexión necesario para la regeneración de reloj. La señal del sistema TDF/DCF77 puede recibirse en Alemania y en casi toda Europa. La resolución temporal se sitúa en el intervalo de desde 2 hasta 50 ms, dependiendo de la estructura del receptor. La sincronización es demasiado imprecisa para muchas aplicaciones. Existen receptores pasivos, que sólo reciben la señal de radio, y receptores activos, que reciben y tratan la señal.

Utilizando el sistema de posicionamiento global (GPS) pueden evaluarse con un receptor GPS en todo el mundo las señales horarias de los satélites GPS con una resolución temporal en el intervalo de aproximadamente pm1 µs en el mejor de los casos. Las señales GPS no pueden recibirse en cualquier lugar. La antena receptora debe tener una vista directa al cielo y recibir un número suficiente de señales de satélite para evaluar la hora mundial GPS. Por ello, el sistema GPS no es adecuado para sistemas locales en un edificio o en una nave. Además, sólo se consigue la resolución temporal mencionada anteriormente cuando en el receptor se emplea un oscilador muy estable para la recuperación de la señal de sincronización. Uno de este tipo es a menudo muy caro y poco práctico.

En el sistema de navegación Galileo se utiliza un canal piloto (una portadora piloto con datos modulados) para posibilitar una sincronización rápida. De este modo los aparatos de recepción también pueden sincronizarse con potencias de recepción aún más bajas que por ejemplo actualmente en GPS. Sin embargo, esta propiedad depende de la calidad del oscilador en el receptor, ya que el tono piloto se compara con la señal generada internamente. Sin embargo, los osciladores de alta calidad a menudo son caros y poco prácticos, lo que limita el uso del sistema.

Además existen soluciones en las que un reloj de referencia generado localmente se distribuye a través de una línea. A este respecto deben diferenciarse sistemas en los que para la transmisión del reloj de referencia se utiliza un cable coaxial propio o un conductor de fibra óptica propio y sistemas en los que el reloj de referencia se...

1. Dispositivo para derivar un reloj (86) de referencia regenerado a partir de una señal (74) de transmisión de reloj de referencia, que comprende una primera señal con una primera frecuencia y una segunda señal con una segunda frecuencia, presentando una diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia una relación predeterminada respecto a la frecuencia del reloj (34) de referencia, con las siguientes características:

presentando el medio para derivar el reloj de referencia regenerado de la señal auxiliar un lazo (92) de regulación de fase, que comprende un oscilador de cristal controlado por tensión (VCXO) y un divisor de frecuencia, para derivar el reloj (86) de referencia regenerado a partir de la señal (82) auxiliar, sincronizándose el oscilador de cristal controlado por tensión respecto a la señal auxiliar,

presentando el reloj de referencia regenerado una frecuencia que es mayor que la diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, que presenta un mezclador (88) para generar la señal auxiliar.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, que presenta un medio (76) para convertir la señal (74) de transmisión de reloj de referencia en otra posición de frecuencia.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que el medio (76) para la conversión de frecuencia comprende un mezclador, un oscilador local bloqueado en fase así como uno o varios filtros paso banda y una o varias fases de amplificador.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, que presenta un medio (72) de recepción, que está diseñado para recibir la señal (74) de transmisión de reloj de referencia desde una antena.

6. Procedimiento para derivar un reloj de referencia regenerado a partir de una señal de transmisión de reloj de referencia, que comprende una primera señal con una primera frecuencia y una segunda señal con una segunda frecuencia, presentando una diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia una relación predeterminada respecto al reloj de referencia, con las siguientes etapas:

realizándose la etapa de derivación del reloj de referencia regenerado de la señal auxiliar utilizando un lazo (92) de regulación de fase que comprende un oscilador de cristal controlado por tensión (VCXO) y un divisor de frecuencia, y sincronizándose el oscilador de cristal controlado por tensión respecto a la señal auxiliar,

presentando el reloj de referencia regenerado una frecuencia que es mayor que la diferencia entre la primera frecuencia y la segunda frecuencia.

7. Estación (14) base, con las siguientes características:

estando el dispositivo para derivar diseñado para transformar el reloj de referencia regenerado en una señal de reloj interna.

8. Estación (14) base según la reivindicación 7, que presenta además un medio para determinar tiempos de propagación de señal con respecto a un reloj de sistema.