DE69724138T2

DE69724138T2 - Gerät und dazugehöriges verfahren zur kalibrierung einer vorrichtung

Info

Publication number: DE69724138T2
Application number: DE69724138T
Authority: DE
Inventors: Kristian Jacob ÖSTERLING; Kristian Mats Lindskog
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2017-10-11
Also published as: AU737704B2; BR9712641A; CA2270192C; DE69724138D1; TW349295B; WO1998018206A1; US5870001A; EP0934628A1; EP0934628B1; CA2270192A1; CN1197248C; AU4796897A; CN1242115A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kalibrierverfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Vorrichtung, wie ein VCO (spannungsgesteuerter Oszillator), der auf Werte eines Referenzsignals anspricht. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Kalibrierung einer Vorrichtung, die auf ein Referenzsignal anspricht, das eine akzeptable kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik hat, welches aber langfristigen Frequenzstörungen unterliegt. Die Werte des Referenzsignals werden selektiv mit einem Referenzsignal modifiziert, welches eine akzeptable langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik hat, welches aber kurzfristigen Frequenzstörungen unterliegen kann.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in einer PLL-Schaltung (phasenverriegelte Schleife) z. B. einer Zellularfunk-Basisstation betreibbar. Ein im Netz erzeugtes Signal, wie ein PCM-Taktsignal oder ein GPS-Taktsignal wird der Funkbasisstation bereitgestellt. Ein solches Signal weist eine gute langfristige Stabilitätscharakteristik auf, unterliegt aber einer kurzfristigen Frequenzinstabilität. Ein lokaler Oszillator, wie ein OVCXO (Ofenspannungsgesteuerter Kristalloszillator), der sich in der Funkbasisstation befindet, erzeugt ein Referenzsignal, welches eine gute kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, aber aufgrund der Alterung des Kristalloszillators einer langfristigen Instabilität unterliegt. Ein VCO der Funkbasisstation ist auf das von dem OVCXO erzeugte Referenzsignal verriegelt. Das Referenzsignal wird an ausgewählten Intervallen durch das im Netz erzeugte Signal modifiziert. Ein durch den VCO erzeugtes oszillierendes Signal wird dadurch dazu gebracht, eine akzeptable kurzfristige und langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufzuweisen.
Hintergrund der Erfindung
Viele Arten von Vorrichtungen müssen kalibriert werden, zumindest in ausgewählten Intervallen, um ihren korrekten Betrieb sicherzustellen. Ein VCO (spannungsgesteuerter Oszillator), der in phasenverriegelter Beziehung mit einem Referenzsignal gekoppelt ist, ist ein Beispiel einer solchen Vorrichtung.
Wenn zum Beispiel der VCO einen Teil einer PLL-Schaltung (phasenverriegelte Schleife) bildet, wird die Oszillationsfrequenz von durch den VCO erzeugten oszillierenden Signalen auf jene eines Referenzsignals verriegelt, auf welches der VCO im Betrieb anspricht.
Viele Arten von Funkkommunikationsvorrichtungen verwenden VCOs, die in PLL-Scbaltungen angeschlossen sind. Durch den VCO gebildete Oszillationssignale werden verwendet, um Sendesignale zu bilden, die durch eine Sendervorrichtung gesendet werden, und von den VCOs einer Empfängervorrichtung erzeugte Oszillationssignale werden zum Beispiel beim Empfang von Empfangssignalen verwendet. Eine akzeptable Frequenzstabilität der durch die VCOs erzeugten Oszillationssignale ist für den korrekten Betrieb der Funkkommunikationsvorrichtung erforderlich.
Eine Funkbasisstation, die in einem zellularen Kommunikationssystem betrieben werden kann; ist ein Beispiel für eine Funkkommunikationsvorrichtung, die einen in einer PLL-Schaltung angeschlossenen VCO verwendet. Die akzeptable Frequenzstabilität von durch den VCO erzeugten oszillierenden Signalen ist erforderlich, damit Abwärtsstreckensignale, die von der Funkbasisstation erzeugt werden, korrekt an ein Mobilendgerät übertragen werden, ohne Störung mit anderen gleichzeitig übertragenen Abwärtsstreckensignalen. Ein akzeptables Frequenzstabilitätsniveau ist ebenfalls erforderlich, um es der Funkbasisstation zu gestatten, Aufwärtsstreckensignale korrekt zu empfangen, die von den Mobilendgeräten an die Funkbasisstation übertragen werden.
Betriebsspezifikationen, welche von verschiedenen Standardisierungsgremien veröffentlicht werden, verlangen unter anderem Frequenzstabilitätsanforderungen, welchen der Betrieb einer zellularen Kommunikationsvorrichtung gehorchen muss. Betriebsspezifikationen für die Mobilzellularfunk-Kommunikationssysteme GSM, PCS 1900 und DCS 1800 verlangen alle stringente Taktgenauigkeiten, um sicherzustellen, dass Funkbasisstationen, die in solchen Systemen betrieben werden können, zumindest Signale erzeugen, welche akzeptable Frequenzstabilitätsniveaus aufweisen.
Die Erfüllung der verlangten Taktgenauigkeiten, welche in einer passenden Betriebsspezifikation dargelegt sind und an einer Funkbasisstation verlangt werden, wird sichergestellt, indem eine PI-geregelte PLL-Schaltung verwendet wird. In einer solchen Schaltung ist ein VCO auf ein Referenzsignal hoher Frequenzstabilität verriegelt. Zum Beispiel wird manchmal ein PCM-Taktsignal verwendet, um das an die Funkbasisstation angelegte Referenzsignal zu bilden. Das PCM-Taktsignal ist ein 8 kHz Referenzsignal, das von einem Netzbetreiber in einer kontrollierten Umgebung erzeugt wird. Die Spezifikationen ETSI G.823 und G.824 legen unter anderem erlaubte Jitter-Pegel eines PCM-Taktsignals fest. Wenn das PCM-Taktsignal eine Charakteristik aufweist, welche zumindest so gut ist wie die Signalanforderungen, die in solchen Spezifikationen verlangt wird, kann die Funkbasisstation in Übereinstimmung mit der Betriebsspezifikation betrieben werden, die von dem passenden Standardisierungsgremium veröffentlicht wird.
Die Qualität des Referenzsignals wird in Stratum-Ebenen gemessen. Die Stratum-Ebene eines PCM-Taktsignals spezifiziert die maximal erlaubte Frequenzabweichung des Referenzsignals. Die zuvor erwähnten Spezifikationen ETSI G.823 und G.824 legen Frequenzstabilitätsstandards entsprechend einem "Stratum-2" Niveau fest.
Einige Netzwerke garantieren jedoch nicht, dass das Referenzsignal, wie zum Beispiel das PCM-Taktsignal, immer innerhalb der in der geeigneten Spezifikation ETSI G.823 und G.824 festgelegten Erfordernisse liegt.
Ein Referenzsignal mit einem weniger sichergestellten Stabilitätsniveau kann kostengünstiger bereitgestellt werden. In einigen Netzwerken wird den Funkbasisstationen daher stattdessen ein Referenzsignal den Funkbasisstationen bereitgestellt, welches nicht garantiert immer ein Stratum-2-Niveau hat. Stattdessen wird garantiert, dass ein Signal mit Stratum-3-Niveau bereitgestellt wird. Es ist nicht sichergestellt, dass das den Funkbasisstationen vom Netzwerk bereitgestellte Referenzsignal immer vom Stratum-2-Niveau ist, das Referenzsignal hat jedoch normalerweise ein Stratum-2-Frequenzstabilitätsniveau, außer für unterbrochene Perioden. Während solcher Perioden hat das Referenzsignal ein ungeeignetes Frequenzstabilitätsniveau, d. h. Stratum-3. Ein solches Referenzsignal hat daher eine gute langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik, hat jedoch potentiell eine schlechte kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik.
Um sicherzustellen, dass die für den Betrieb der Funnkbasisstation erforderlichen Frequenzstabilitätsstandards in solchen Netzen erfüllt sind, enthalten einige Funkbasisstationen Referenzoszillatoren, welche Referenzsignale von Stratum-2-Qualität erzeugen. Ein OVCXO (Ofenspannungsgesteuerter Kristalloszillator) ist ein Beispiel eines Stratum-2-Oszillators.
Ein OVCXO, sowie einige andere Arten von Stratum-2-Oszillatoren, weisen eine kurzfristige Frequenzstabilität auf, unterliegen jedoch einem langfristigen Frequenzdrift, der durch Alterung des Oszillators verursacht wird.
Herkömmlicherweise müssen solche Oszillatoren regelmäßig kalibriert werden. Die Kalibrierung wird typischerweise unter Verwendung einer manuellen Prozedur durchgeführt. Eine solche Prozedur ist kostspielig, insbesondere wenn große Zahlen von Funkbasisstationen eines Funkkommunikationssystems regelmäßig kalibriert werden müssen.
Das Dokument "GPS Disciplined Rubidium Oscillator (C. Little, C. Green, 10th European Frequency and time Forum, 5.– 7. März 1996, Seiten 105–110) offenbart einen Zusatz zu einem GPS-Frequenzstandard, welcher einen Rubidium-Oszillator als Hauptfrequenzstandard verwendet, da Rubidium-Oszillatoren eine gute kurz- und mittelfristige Stabilität haben. Nach dem Extrahieren der Offset-Frequenz, wird der Rubidium-Oszillator korrigiert, um den Offset zu beseitigen. Ein kontinuierlicher Prozess kleinster Quadrate wird für die Analyse verwendet, und der Rubidium-Oszillator wird auf dessen Grundlage eingestellt.
Eine Art und Weise, durch welche die gute langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik eines PCM-Taktsignals, das durch ein Netzwerk bereitgestellt wird, verwendet werden kann, um die Alterung eines in der Funkbasisstation positionierten Stratum-2-Oszillators zu korrigieren, würde die Notwendigkeit des manuellen Kalibrierens des Stratum-2-Oszillators verringern.
Allgemeiner gesagt, wäre ein Verfahren zum Gestatten der Kalibrierung einer Vorrichtung mit einem kurzfristigen Störungen unterliegenden Referenzsignal vorteilhaft.
Es ist im Lichte dieser Hintergrundinformation, welche sich auf Kalibrierungsvorrichtungen und -verfahren bezieht, dass die signifikanten Verbesserungen gemäß der vorliegenden Erfindung sich entwickelten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft dementsprechend eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren für die Kalibrierung einer Vorrichtung, die auf Werte eines Referenzsignals anspricht, das kurzfristigen Störungen unterliegt.
In einer Implementierung kann eine Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer PLL-Schaltung betrieben werden, in welcher ein zu kalibrierender Oszillator mit einem Einstellungssignal versorgt wird. Das Einstellungssignal hat eine Qualität die es dem Oszillator gestattet ein oszilierendes Signal zu bilden, das eine akzeptable kurzfristige und langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist. Ein Referenzsignal, das von einer Referenzquelle erzeugt wird, die eine akzeptable kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, aber einer langfristigen Frequenzabweichung unterliegt, wird zu ausgewählten Intervallen ansprechend auf Werte eines Signals geändert, das durch eine Referenzquelle erzeugt wird, die eine akzeptable langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik hat, aber welche einer kurzfristigen Frequenzinstabilität unterliegen kann. Das Einstellungssignal wird daraus gebildet und verwendet, um die Oszillationsfrequenz des Oszillators einzustellen.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Funkbasisstation eines zellularen Kommunikationssystems angeschlossen, um ein im Netzwerk erzeugtes Signal, wie ein PCM-Taktsignal zu empfangen. Das PCM-Taktsignal weist eine gute langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik auf, unterliegt aber einer kurzfristigen Frequenzinstabilität. Ein Stratum-2-Oszillator, wie ein OVCXO, bildet einen Abschnitt der Funkbasisstation und erzeugt ein Referenzsignal, welches eine gute kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, aber einer langfristigen Frequenzinstabilität unterliegt, welche z. B. durch die Alterung des Oszillators bewirkt wird. Der Betrieb der Ausführung der vorliegenden Erfindung gestattet es dem lokalen Oszillator ein Signal zu bilden, welches sowohl eine langfristige als auch kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik mit akzeptablem Niveau aufweist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgangsoszillationssignal, das durch einen Oszillator einer Oszillationsschaltung gebildet wird, so gesteuert, dass das Ausgangsoszillationssignal eine akzeptable langfristige und kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik hat. Ein erstes Rückkopplungselement ist angeschlossen, um das Ausgangsoszillationssignal zu empfangen, und ein erstes Referenzsignal zu empfangen. Das erste Referenzsignal weist eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik auf, die zumindest so gut ist, wie ein erstes ausgewähltes Stabilitätsniveau. Das erste Rückkopplungselement bildet ein erstes Differenzsignal, welches die Abweichung des Ausgangsoszillationssignals relativ zum ersten Referenzsignal wiedergibt. Ein zweites Rückkopplungselement ist angeschlossen, um das Ausgangsoszillationssignal zu empfangen, und um ein zweites Referenzsignal zu empfangen. Das zweite Referenzsignal weist eine langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik auf, die zumindest so gut ist wie ein zweites ausgewähltes Stabilitätsniveau. Das zweite Rückkopplungselement bildet ein zweites Differenzsignal, welches die Abweichung des Ausgangsoszillationssignals relativ zum zweiten Referenzsignal wiedergibt. Ein Kompensationswertgenerator ist angeschlossen, um das zweite Differenzsignal zu empfangen und ein Kompensationswertsignal zu bilden. Das Kompensationswertsignal wird ansprechend auf Werte des zweiten Differenzsignals gebildet, wenn das zweite Referenzsignal eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie ein drittes ausgewähltes Stabilitätsniveau. Ein Regulator ist angeschlossen, um das erste Differenzsignal und zumindest selektiv das Kompensationswertsignal zu empfangen. Der Regulator modifiziert das erste Differenzsignal ansprechend auf das Kompensationswertsignal, und bildet ein Steuerungssignal zur Steuerung der Frequenz des Oszillators.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verriegelt eine PLL-Schaltung die Frequenz eines Oszillators einer Oszillationsschaltung. Eine Vielzahl von Referenzquellen bilden eine Vielzahl von Referenzsignalen. Jedes der Referenzsignale hat eine Rauschkomponente, die eine Spektraldichte aufweist, welche Spektralkomponenten an anderen Frequenzen haben als die Rauschkomponenten von anderen Referenzsignalen. Ein Rückkoppelungselement ist angeschlossen, um ein Ausgangsoszillationssignal zu empfangen, und um das erste Referenzsignal und das zumindest zweite Referenzsignal zu empfangen, wobei das Rückkoppelungselement ein erstes Differenzsignal und ein zweites Differenzsignal bildet. Ein Kombinator ist zumindest selektiv angeschlossen, um die von der Vielzahl von Referenzsignalquellen erzeugten Referenzsignale zu empfangen. Der Kombinator kombiniert selektiv die Referenzsignale, um daraus ein resultierendes Signal zu bilden. Das resultierende Signal stellt die Oszillationsfrequenz des Oszillators ein, um dadurch den Oszillator in der Frequenz auf eine ausgewählte Oszillationsfrequenz zu verriegeln. Ein Regulator ist angeschlossen, um das resultierende Signal zu empfangen und ein Einstellungssignal zu bilden, um die Frequenz des Oszillators zu steuern.
In diesen und anderen Aspekten kalibriert daher ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung eine Vorrichtung, die auf Werte eines Referenzsignals anspricht, wobei das Referenzsignal kurzfristigen Störungen unterliegt. Werte von Abschnitten des Referenzsignals werden validiert, indem ein Plausibilitätswert mit den Abschnitten des Referenzsignals in Beziehung gesetzt wird. Indikationen bzw. Angaben der Abschnitte des Referenzsignals und damit in Beziehung stehende Plausibilitätswerte werden einem Kalman-Beobachter bereitgestellt. In dem Kalman-Beobachter gespeicherte Werte werden selektiv geändert, ansprechend auf die dem Kalman-Beobachter bereitgestellten Indikationen und damit in Beziehung stehenden Plausibilitätswerten. Ein Regulationssignal wird ansprechend auf die in dem Kalman-Beobachter gespeicherten Werte gebildet. Und das Regulationssignal wird an die Vorrichtung angelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht ein funktionelles Blockdiagramm einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche eingerichtet ist, um eine Vorrichtung zu kalibrieren.
2 veranschaulicht ein funktionelles Blockdiagramm einer PLL-Schaltung, in welcher eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann.
3 veranschaulicht ein funktionelles Blockdiagramm einer PLL-Schaltung in einer zellularen Funkbasisstation, in welcher eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann.
4 veranschaulicht ein funktionelles Blockdiagramm einer weiteren PLL-Schaltung, in welcher eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann.
5 veranschaulicht ein funktionelles Blockdiagramm des Kompensationswertgenerators einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
6 veranschaulicht ein funktionelles Blockdiagramm eines Abschnitts einer Ausführung des in 5 gezeigten Kompensationswertgenerators.
7 veranschaulicht ein Verfahrensflussdiagramm, welches die Verfahrensschritte des Verfahrens einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in detaillierter Beschreibung auflistet.
Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht den Regulationssignalgenerator 10 einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Regulationssignalgenerator kann betrieben werden, um Signale zur Kalibrierung einer Vorrichtung, hier die Vorrichtung 12, zu erzeugen. Der Regulationssignalgenerator ist mittels der Leitung 13 angeschlossen, um ein durch eine Referenzsignalquelle 14 erzeugtes Referenzsignal zu empfangen.
Der Regulationssignalgenerator 10 erzeugt ein Regulationssignal auf Leitung 18, welches verwendet wird, um die Vorrichtung 12 zu kalibrieren. Das auf Leitung 18 erzeugte Regulationssignal hat einen Wert, der selektiv anspricht auf Werte des Referenzsignals, das auf Leitung 13 an den Regulationssignalgenerator 10 angelegt ist.
Das von der Referenzsignalquelle 14 erzeugte Referenzsignal unterliegt kurzfristigen Störungen und der Regulationssignalgenerator 10 kann teilweise betrieben werden, um zu bestimmen, wann die Werte des Referenzsignals Werte haben, welche die kurzfristigen Störungen aufweisen. Wenn Abschnitte des Referenzsignals Werte haben, welche anzeigen, dass kurzfristige Störungen eingefügt wurden, werden die Werte der Abschnitte vom Regulationssignalgenerator bei der Formulierung des Regulationssignals auf Leitung 18 nicht verwendet.
Der Regulationssignalgenerator 10 enthält einen Validator 22. Der Validator 22 ist angeschlossen, um das auf Leitung 13 erzeugte Referenzsignal zu empfangen. Der Validator 22 kann betrieben werden, um zu validieren, ob Werte des Referenzsignals wahrscheinlich frei von kurzfristigen Störungen sind. Und der Validator 22 setzt einen Plausibilitätswert mit dem Referenzsignalwert in Beziehung.
Der Regulationssignalgenerator 10 enthält ferner einen Kalman-Beobachter 24, welcher hier abgebildet ist als über Leitungen 26 und 28 mit dem Validator 22 funktionell verbunden. Der Kalman-Beobachter 24 ist ferner funktionell mit dem Validator 22 über eine Rückkoppelungsschleife 32 verbunden.
In der veranschaulichten Ausführung modelliert der Kalman-Beobachter die Referenzsignalquelle und stellt dem Validator 22 über den Pfad 32 einen Rückkoppelungs-Zuverlässigkeitsintervallwert bereit. Werte des Rückkopplungs-Vertrauensintervalls werden vom Validator 22 verwendet, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass das an den Validator 22 angelegte Referenzsignal frei von kurzfristigen Störungen ist.
In einer Ausführung puffert der Validator 22 Sequenzen von Werten des Referenzsignals und bestimmt einen Mittelwert aus der gepufferten Sequenz. Wenn der Mittelwert einen Wert innerhalb der Werte des Rückkopplungs-Vertrauensintervalls hat, validiert der Validator 22 die gepufferte Sequenz und gibt eine Indikation bzw. Angabe des Mittelwerts über die Leitung 26 and den Kalman-Beobachter 24 weiter.
Der Validator 22 kann ferner betrieben werden, um einen Plausibilitätswert mit der gepufferten Sequenzen in Beziehung zu setzen. Der Plausibilitätswert wird in einer Ausführung ansprechend auf die statistische Varianz des Mittelwertes der gepufferten Sequenz bestimmt. Wenn die einzelnen Werte der gepufferten Sequenz allgemein in der Nähe des Mittelwerts sind, ist die Varianz des Mittelwerts eher niedrig und der mit einer solchen Sequenz in Beziehung stehende Plausibilitätswert ist relativ hoch. Der Plausibilitätswert, der mit der gepufferten Sequenz in Beziehung steht und vom Validator 22 validiert ist, wird über die Leitung 28 dem Kalman-Beobachter 24 zugeführt.
Der Kalman-Beobachter 24 bildet, wie vorher erwähnt, ein Modell der Referenzsignalquelle 14. Und das auf der Leitung 18 erzeugte Regulationssignal bildet eine verbesserte Version des durch die Referenzsignalquelle 14 erzeugten Referenzsignals. Die Werte des durch den Kalman-Beobachter erzeugten regulierten Signals werden um ausgewählte Beträge geändert, ansprechend auf die Mittelwerte der gepufferten Sequenzen, die durch den Validator 22 validiert wurden, und über die Leitung 26 an den Kalman-Beobachter angelegt, zusammen mit dem damit in Beziehung stehenden Plausibilitätswert, und auf Leitung 28 an dem Kalman-Beobachter angelegt.
Das bedeutet, dass der Kalmann-Beoabachter auf der Grundlage eines Modells der Referenzsignalquelle 14 eine Sequenz bildet. Die durch das Modell gebildete Sequenz wird ansprechend auf Werte, die durch den Validator 22 auf den Leitungen 26 und 28 bereitgestellt werden, eingestellt. In einer Ausführung hängt der Betrag, um den die beim Kalman-Beobachter gebildeten Werte eingestellt werden, von dem auf Leitung 26 bereitgestellten Mittelwert zusammen mit dem auf Leitung 28 bereitgestellten Plausibilitätswert ab. Wenn der Plausibilitätswert für einen gegebenen Mittelwert hoch ist, ist der Betrag, um den der Kalman-Beobachter die beim Kalman-Beobachter gebildete Sequenz ändert, größer, als wenn der Plausibilitätswert einen niedrigeren Wert hat.
Dadurch wird das auf der Leitung 18 erzeugte Regulationssignal, welches zur Kalibrierung der Vorrichtung 12 verwendet wird, aus durch den Kalman-Beobachter modellierten Werten gebildet, aber wenn nötig durch Werte eingestellt, die durch den Validator gebildet werden. Wenn das durch die Referenzsignalquelle 14 erzeugte Referenzsignal kurzfristige Störungen aufweist, werden damit in Beziehung stehende Signalabschnitte nicht verwendet, um durch den Kalman-Beobachter gebildete Werte einzustellen. Und selbst wenn die Signalabschnitte durch den Validator validiert werden, wenn der damit in Beziehung stehende Plausibilitätswert niedrig ist, wird der Betrag, durch den die vom Kalman-Beobachter gebildeten Werte eingestellt werden, reduziert.
2 veranschaulicht eine PLL-Schaltung, allgemein als 42 bezeichnet, in welcher eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann. Während des Betriebs der PLL-Schaltung wird die Oszillationsfrequenz eines VCO (spannungsgesteuerten Oszillators) 44 so gesteuert, dass der Oszillator 44 auf der Leitung 46 ein Oszillationssignal einer gewünschten Frequenz erzeugt. Durch den Betrieb einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Oszillationssignal dazu gebracht eine akzeptable langfristige und kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik zu haben. Während die in 2 gezeigte exemplarische PLL-Schaltung 42 bezüglich einer Ausführung beschrieben wird, in welcher die Schaltung 42 einen Abschnitt einer Funk-Basisstation bildet, die in einem zellularen Kommunikationssystem betrieben werden kann, kann die Schaltung 42 auch einen Abschnitt einer anderen Vorrichtung bilden. Der Betrieb der Schaltung 42 kann auf ähnliche Weise unter Bezugnahme darauf beschrieben werden.
Die PLL-Schaltung 42 enthält eine erste Referenzsignalquelle 52. Die Quelle 52 erzeugt auf Leitung 53 ein Referenzsignal, welches eine gute kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, aber über lange Zeitperioden einem Frequenzdrift unterliegt. Die Referenzsignalquelle 52 kann z. B. aus einem OVCXO bestehen, welcher ein Signal von Stratum-2-Qualität erzeugt, welcher aber über längere Perioden, z. B. größer als ein Jahr, einen Frequenzdrift aufweist.
Das auf Leitung 53 erzeugte erste Referenzsignal wird einem ersten Rückkopplungselement 54 bereitgestellt. Das durch den spannungsgesteuerten Oszillator 44 erzeugte Oszillationssignal wird über eine Rückkopplungsleitung 56 auch dem ersten Rückkopplungselement 54 zugeführt. Das Rückkopplungselement 54 bildet auf Leitung 57 ein ersten Differenzsignal von Werten, die repräsentativ sind für Differenzen zwischen Werten des bei der Quelle 52 erzeugten ersten Referenzsignals und des durch den VCO 44 erzeugten Oszillationssignals. Das auf Leitung 57 gebildete erste Differenzsignal wird als eine Eingabe einem Regulator 60 zugeführt.
Das durch den VCO 44 auf Leitung 46 erzeugte Oszillationssignal wird über die Rückkopplungsleitung 46 auch einem zweiten Rückkopplungselement 58 zugeführt. Das zweite Rückkopplungselement 58 ist ferner angeschlossen, um ein zweites Referenzsignal zu empfangen, das durch eine zweite Referenzsignalquelle 62 erzeugt wird, über die Leitung 63. Die zweite Referenzsignalquelle 62 weist eine gute langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik auf, unterliegt aber einer kurzfristigen Frequenzinstabilität.
Das durch die Signalquelle 62 erzeugte zweite Referenzsignal kann z. B. ein PCM-Taktsignal sein. Wie bereits beschrieben wird in manchen zellularen Netzen nicht garantiert, dass das PCM-Taktsignal immer von Stratum-2-Qualtiät ist. Während einiger Perioden, welche als "Hold-Over" bezeichnet werden, das zweite Referenzsignal eine geringere Qualität als das Stratum-2-Qualtitätsniveau.
Das zweite Rückkopplungselement 58 bildet auf Leitung 64 ein zweites Differenzsignal, das repräsentativ ist für Phasendifferenzen zwischen dem zweiten Referenzsignal und dem durch den VCO 44 erzeugten Oszillationssignal. Das durch zweite Rückkopplungselement 58 gebildete zweite Differenzsignal wird einem zweiten Kompensationswertgenerator 65 zugeführt.
Der Kompensationswertgenerator 65 kann betrieben werden, um ein Kompensationssignal zu bilden aus Werten, die auf Werte des zweiten Referenzsignals ansprechen, aber nicht aus Werten, die repräsentativ sind für Abschnitte des zweiten Referenzsignals, welche eine kurzfristige Abweichung zeigen. Das Kompensationssignal wird über Leitung 66 einem zweiten Eingang des Regulators 60 zugeführt.
Der Regulator 60 kann betrieben werden, um auf Leitung 68 ein Regulationssignal zu bilden, um die Frequenz des VCO 44 einzustellen. Das durch den Regulator 60 gebildete Regulationssignal besteht aus Werten, die ansprechen auf Werte des durch die erste Referenzsignalquelle 52 erzeugte erste Referenzsignal, welche zu ausgewählten Intervallen eingestellt werden durch Werte des durch den Kompensationswertgenerator 65 erzeugten Kompensationswertsignals. Der langfristige Frequenzdrift, dem das erste Referenzsignal unterliegt, wird durch das Kompensationswertsignal kompensiert, das ansprechend auf das langfristig frequenzstabile zweite Referenzsignal gebildet wird. Wenn ein solches Regulationssignal dem VCO 44 zugeführt wird, oszilliert der VCO 44 weiterhin bei der gewünschten Frequenz. Nachdem der langfristige Frequenzdrift des ersten Frequenzsignals durch das Kompensationswertsignal kompensiert wird, ist eine Re-Kalibrierung der ersten Referenzsignalquelle 52 nicht notwendig. Das auf Leitung 46 durch den VCO 44 erzeugte Oszillationssignal wird dadurch dazu gebracht eine gute langfristige und kurzfristige Freguenzstabilitätscharakteristik aufzuweisen.
3 veranschaulicht eine PLL-Schaltung welche hier allgemein als 82 bezeichnet wird, die in einer Zellularfunk-Basisstation ausgeführt ist. Hier wird erneut die Oszillationsfrequenz eines VCO 44 so gesteuert, dass ein auf der Leitung 46 erzeugtes Oszillationssignal eine gewünschte Oszillationsfrequenz hat. Die Oszillationsfrequenz des auf Leitung 46 erzeugten Oszillationssignals wird durch Betrieb einer Ausführung der vorliegenden Erfindung dazu gebracht, eine akzeptable langfristige und kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufzuweisen. Die Oszillationsfrequenz des VCO 44 verwendet einen kurzzeitig stabilen Stratum-2-Oszillator 84, in dem das daraus erzeugte Referenzsignal unter Verwendung eins langfristig stabilen PCM-Taktsignals kalibriert wird, das der Funkbasisstation, in welcher die PLL 82 enthalten ist, über die Leitung 86 bereitgestellt wird.
Das durch den Oszillator 84 erzeugte Referenzsignal wird über Leitung 89 an einen ersten Eingang einer Summationsvorrichtung 88 angelegt. Das auf der Leitung 46 erzeugte Oszillationssignal wird über die Rückkopplungsleitung 56 einem zweiten Eingang der Summationsvorrichtung 88 zugeführt. Das auf der Leitung 86 erzeugte PCM-Taktsignal wird einem ersten Eingang einer Summationsvorrichtung 92 zugeführt. Und die Rückkopplungsleitung 56, auf der das Oszillationssignal erzeugt wird, wird einem zweiten Eingang der Summationsvorrichtung 92 zugeführt. Die Summationsvorrichtungen 88 und 92 erzeugen jeweils Phasendifferenzsignale. Das durch die Vorrichtung 88 erzeugte Phasendifferenzsignal wird auf Leitung 93 erzeugt, und ist repräsentativ für Phasendifferenzen zwischen dem durch den VCO 44 erzeugten Oszillationssignal und dem durch den Oszillator 84 erzeugten Referenzsignal. Und das durch die Vorrichtung 92 erzeugte Phasedifferenzsignal wird auf Leitung 94 erzeugt und ist repräsentativ für Phasendifferenzen zwischen dem durch den VCO erzeugten Signal und dem PCM-Taktsignal.
Das durch das Summationselement erzeugte Phasendifferenzsignal wird einem Regulator 62 zugeführt, und dass durch das Summationselement 92 auf Leitung 94 erzeugte Phasendifferenzsignal wird einem Kompensationswertgenerator 65 zugeführt, welcher hier aus einer Verarbeitungsvorrichtung bzw. Prozessoreinrichtung gebildet ist, in welchem ein Kalibrierungsalgorithmus ausgeführt werden kann. Der Kompensationswertgenerator 65 erzeugt auf Leitung 96 ein Kompensationswertsignal, welches einem Regulator 62 zugeführt wird.
Während des Betriebs einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmt der Kompensationswertgenerator 65 wann das PCM-Taktsignal sich vorübergehend verschlechtert, z. B. auf Grund von Hold-Over in irgendwelchen Netzwerkelementen in der Takthierarchie, von welcher das PCM-Taktsignal abhängt. Während solcher Ereignisse wird die Kalibrierung der Referenzquelle 84 unterbrochen.
Zu spezifischen Zeitperioden erfolgt die Summierung der zwei Quellen beim Regulator 62. Der Beitrag des PCM-Taktsignals definiert den Frequenzdrift des Stratum-2-Oszillators 84 seit der letzten vorherigen Summierung. Um den Drift zu berechnen wird das PCM-Taktsignal gemessen. Wenn es scheint, als bestehe ein Drift des PCM-Taktsignals, ist jener Drift tatsächlich der des Stratum-2-Oszillators in entgegengesetzter Richtung. Die gemessene Driftcharakteristik des PCM-Taktsignals ist daher die gleiche wie der Drift des Stratum-2-Oszillators 84. Der Betrieb des Kompensationswertgenerators 65 bestimmt, wann sich das PCM-Taktsignal vorübergehend verschlechtert. Während solcher Perioden wird das Kompensationswertsignal nicht vom Regulator 62 verwendet, um die Referenzquelle 84 zu kalibrieren, und das durch den Regulator 62 im VCO 44 bereitgestellte Phaseneinstellsignal enthält Kalibrierungskomponenten, ansprechend auf das Kompensationswertsignal, wenn das PCM-Referenzsignal eine gute Frequenzstabilitätscharakteristik hat.
4 veranschaulicht eine PLL-Schaltung, welche allgemein als 102 bezeichnet wird, in welcher eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ebenfalls betrieben werden kann. Hier wird erneut während des Betriebes der PLL-Schaltung die Oszillationsfrequenz eines VCO 44 gesteuert. Ein Oszillationssignal wird durch den VCO 44 auf Leitung 46 erzeugt, und eine Rückkopplungsschleife 56 stellt Indikationen bzw. Angaben des Oszillationssignals in einer Rückkopplungsanordnung bereit. Und die Oszillationsfrequenz, bei welcher der VCO 44 oszilliert, hängt ab von einem Einstellungssignal, das durch einen Regulator 103 erzeugt und an den VCO 44 angelegt wird.
Die PLL-Schaltung 102 ist angeschlossen, um eine Mehrzahl, hier N, von Referenzquellensignalen zu empfangen. Die N Referenzquellensignale weisen jeweils Rauschen auf, mit Spektraldichten, die Spektralkomponenten haben, welche an unterschiedlichen Frequenzintervallen positioniert sind.
In der Darstellung der Figur werden drei Referenzquellensignale auf Leitungen 104, 106 und 108 an quellenspezifische Filter 112, 114 bzw. 116 angelegt. Die Filter 112, 114 und 116 filtern die daran angelegten Referenzquellensignale.
Das Filter 112 bildet auf Leitung 117 ein gefiltertes Signal, welches an einen ersten Eingang eines Summierungselements 118 angelegt wird. Das Filter 114 bildet auf Leitung 119 ein gefiltertes Signal, welches an einen ersten Eingang eines Summierungselements 122 angelegt wird. Und das Filter 116 erzeugt auf Leitung 123 ein gefiltertes Signal, welches an einen Eingang eines Summierungselements 124 angelegt wird. Die Rückkopplungsleitung 56, auf welcher die durch den VCO gebildete Oszillation erzeugt wird, wird ebenfalls an Eingänge der Summierungselemente 118, 122 und 124 angelegt.
Jedes der Summierungselemente 118, 122 und 124 bildet auf drei getrennten Leitungen 125 ein Phasendifferenzsignal. Jedes dieser Phasendifferenzsignale ist seinerseits an ein Summierungselement 126 angelegt. Die Referenzquellesignale werden dadurch auf eine Art und Weise kombiniert, die von ihren jeweiligen Rauschspektraldichten abhängt, um auf Leitung 127 ein einziges Referenzsignal zu bilden, das eine geringere Rauschspektraldichte hat, als jedes der Referenzquellensignale für sich allein. Durch geeignete Auswahl der Referenzquellensignale bewirkt das durch den Regulator 103 gebildete Einstellungssignal, dass der Betrieb des VCO 44 ein Oszillationssignal erzeugt, das ein langfristig stabiles Signal mit geringem Jitter und einer hohen Frequenzgenauigkeit hat.
Die auf den Leitungen 104, 106 und 108 erzeugten Referenzquellensignale können selektiv gebildet sein aus dem durch einen Stratum-2-Oszillator erzeugten Oszillationssignal, wie den in 3 gezeigten Oszillator 84, einem PCM-Taktsignal, einem GPS-Signal (globales Positioniersystem), oder einem Referenzsignal, das durch eine andere Art von Referenzsignalquelle gebildet wird. Eine Analogie kann gezogen werden zwischen der verallgemeinerten, Multireferenzausführung der in 4 gezeigten PLL-Schaltung 102 mit der in 3 gezeigten PLL-Schaltung 82. Der in 3 gezeigte Kompensationswertgenerator 65 kann als quellenspezifisches Filter für das PCM-Taktsignal angesehen werden.
5 veranschaulicht einen Regulationssignalgenerator, der einen Kompensationswertgenerator 65 einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bildet. Während des Betriebs kann der Regulationssignalgenerator betrieben werden, um eine Vorrichtung zu kalibrieren, wie die in 1 gezeigte Vorrichtung 12. In einer Beispielsimplementierung, wie oben unter Bezugnahme auf die 2–4 beschrieben, bildet der Regulationssignalgenerator einen Kompensationswertgenerator 65 einer PLL-Schaltung. Während der vorliegenden Beschreibung eines Bespielbetriebs des Regulationssignals, wird der Generator bezüglich einer Implementierung beschrieben, bei welcher der Regulationssignalgenerator einem Kompensationswertgenerator 65 einer PLL-Schaltung einer Zellularfunk-Basisstation bildet, kann des Betrieb des Generators auf ähnliche Weise beschrieben werden bezüglich der Kalibrierung von anderen Vorrichtungen als eines VCO einer PLL-Schaltung.
Der Kompensationswertgenerator 65 ist abgebildet als aus einem Validator 152 und einem Kalman-Beobachter 154 gebildet. In einer Ausführung umfassen der Validator 152 und der Kalman-Beobachter 154 Algorithmen, die durch eine Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden können. Ein Phasendifferenzsignal wird dem Validator 152 über die Leitung 156 bereitgestellt. Das Signal wird verwendet, um Messungen zu bilden, die der mittleren Frequenzabweichung des Referenzsignals während jeder Abtastperiode proportional sind. Der Validator 152 ist ferner über einen Rückkopplungspfad 158 angeschlossen, um ein durch den Kalman-Beobachter 154 gebildetes Vertrauensintervall zu empfangen.
Der Validator 152 kann betrieben werden, um die Messungen zu validieren, die aus dem daran angelegten Phasendifferenzsignal berechnet werden, beruhend auf dem über den Rückkopplungspfad 158 durch den Kalman-Beobachter bereitgestellten Vertrauensintervall. Werte, die bezeichnend sind für Abschnitte der Messungen, die aus dem Phasendifferenzsignal berechnet wurden, das vom Validator als gültig bestimmt wurde, werden vom Validator 152 auf der Leitung 162 weitergegeben und dem Kalman-Beobachter 154 bereitgestellt. Plausibilitätswerte, die mit solchen Werten in Beziehung stehen, werden über die Leitung 164 weitergegeben. Der Kalman-Beobachter erzeugt auf Leitung 166 einen Kompensationswert.
Der Kalman-Beobachter 154 verwendet ein Modell der Alterung eines Stratum-2-Oszillators. Das Modell bildet eine Abschätzung des Alterns des Stratum-2-Oszillators. Eine solche Abschätzung, und die Standardabweichung der Abschätzung, bildet ein Vertrauensintervall, wovon Indikationen bzw. Angaben über den Rückkopplungspfad 158 dem Validator bereitgestellt werden. Der Validator 152 ist dadurch in der Lage die Kalibrierung während Perioden zu unterbrechen, in welchen sich die PCM-Taktverbindung in einem Holdover befindet. Wenn sie im Holdover ist, sind die Messungen, die aus den dem Validator 152 bereitgestellten Phasendifferenzsignalen berechnet sind, aus Werten, welche jenseits des Vertrauensintervalls sind, die dem Validator durch den Kalman-Beobachter 154 bereitgestellt werden.
Das Altern des Stratum-2-Oszillators kann mit einem wie folgt definierten Zustandsraummodell modelliert werden:
wobei:
x₁ der Fehler in Hertz ist;
x₂ die Zeitableitung der Oszillatoralterung ist; und
ν_i, i = 1,2 unkorreliertes weißes Gaussches Rauschen mit einer Spektraldichte Ψ₁ bzw. Ψ₂ sind.
Das Modell ist dadurch eine Kombination einer Stufe und einer Rampe, d. h. einer Linie mit einem Offset. Ein solches Modell wird als "erhöhtes Allan-Varianz"-Modell bezeichnet, und ist eine kurzfristige Beschreibung des Alterns eines Oszillators. Das langfristige Altern kann auch durch ein nicht-lineares Modell dargestellt werden, typischerweise ein besseres Modell, welches durch die Gleichung beschrieben wird: f(t) = f0(1 + A1n(Bt + 1))wobei f(t) die Frequenzabweichung zum Zeitpunkt t ist. Da das durch den Kalman-Beobachter 154 verwendete Modell zwischen Abtastungen verwendet wird, die durch den Validator 152 bereitgestellt werden, wird das kurzfristige Beschreibungsmodell des Oszillators geeignet verwendet. Eine Analyse der langfristigen Alterung zeigt jedoch an, dass das Altern sich verlangsamt und kein beschleunigter Prozess ist.
Die Entsprechung zwischen den Spektraldichten des weißen Gausschen Rauschens und der Allan-Varianz ist wie folgt:
wobei h₀ und h_–2 die Allan-Varianzen für die Abtastung einiger Dekaden geringer und höher als dem "Flicker Floor" in einem Allan-Varianz-Modell sind.
Ein Stratum-2-Oszillator weist ungefähr die Allan-Varianzen und Spektraldichten auf:
Während Hold-Over-Perioden zeigt das PCM-Taktsignal eine Frequenzstabilitätscharakteristik, welche Stratum-2- bis Stratum-3-Qualitätsniveau entspricht. Ein Stratum-3-Oszillator zeigt die folgenden Allan-Varianzen und Spektraldichten:
Die gemessene Größe ist die Alterung des Oszillators, x1. Da die Rauschcharakteristik im allgemeinen unterschiedlich ist für jedes Synchronisationsnetzwerk, bilden die Rauschcharakteristiken nicht Abschnitte des vom Kalman-Beobachter 154 verwendeten Modells. Das Modell der Messungen ist daher das Gleiche wie das Modell der Oszillator-Alterung wodurch motiviert wird, dass die Vorrichtung 65 in 3 als ein quellenspezifisches Filter für das PCM-Taktsignal angesehen werden kann.
Unter der Annahme, dass das Systemrauschen konstant ist zwischen Abtastmomenten, ist die Transformation des Oszillatormodells in ein wie folgt dargestelltes diskretes Zeitmodell gestattet:
wobei T die Abtastperiode ist.
Die Kovarianz-Matrix des Vektors ν_i,k multipliziert mit der davor stehenden Matrix in der obigen Gleichung, ist unabhängig von der Abtastzeit k und wird als Q bezeichnet. Die Varianz der berechneten Messung der Frequenzabweichung bei der Abtastung k wird als R_k bezeichnet.
Der Kalman-Beobachter 154 in der Beispielsausführung bildet einen nicht-stationären Kalman-Beobachter. Ein solcher Kalman-Beobachter enthält das folgende Zustandsraummodell:
Der nicht-stationäre Kalman-Beobachter weist einen Zustandsvektor x k auf, welcher der geschätzte Zustandsvektor des beobachteten Systems ist, beruhend auf den Messungen 1 bis k – 1, welcher E[(x _k – x ^ _k)²] minimiert, wobei x _k der wahre Zustandsvektor ist.
Der Kalman-Beobachter kann betrieben werden, um während der k-ten Iteration die folgenden Berechnungen durchzuführen: εk = yk – Hx ^ k wobei ε_k die Innovation ist, die gemessene Ausgabe minus der vorhergesagten Ausgabe.
Dann ist die Kovarianz der Innovation, S_k, die Summe der gemessenen Kovarianz und die Vorhersage-Kovarianz, wie folgt: Sk = HPkHT + Rk
Der Kalman-Gewinn, K_k, wird dann wie folgt berechnet: Kk = FPkHTS–1 k
Der Kalman-Beobachter wird um einen Zeitschritt vorwärtsgebracht, und eine auf der berechneten Innovation und dem Kalman-Gewinn beruhende Korrektur wird wie folgt durchgeführt: x ^k+1 = Fx ^ k + Kkεk dann wird die Kovarianz P für x, Pk + 1 wie folgt berechnet: Pk+1 = F(Pk – PkHTS–1 kHPk)FT + Q
Für jede neue Iteration muss der Kalman-Beobachter eine neue Messung y_k und eine Messungsrauschvarianz R_k erhalten. Im allgemeinen Fall können alle anderen Matrizen und Werte auch von der Abtastung k abhängen, hier sind solche Werte aber konstant. Wenn keine Messung verfügbar ist, wird R_k auf unendlich eingestellt. Dadurch wird die Kovarianz der Innovation auch auf unendlich eingestellt, und K_k = 0, x ^ _k+1 = Fx ^ _k und P_k+1 = FP_kF^T + Q.
Als a priori Wissen ist keine zusätzliche Information erforderlich, außer für Werte der Modell-Matrizen F und H, die Kovarianz-Matrix des Systemrauschens Q der Anfangszustandvektor X,^0 und ihre Kovarianzmatrix P₀.
Um sicherzustellen, dass der Kalman-Beobachter nicht fehlerhaft arbeitet, werden die folgenden Beschränkungen in den Kalman-Beobachter eingefügt: 1) Die Alterung pro Sekunde, x₂, darf nie den Wert einer normalen Alterung pro Sekunde überschreiten; 2) die maximale Korrektur K(y – y_pred) darf nie den normalen Drift während drei Abtastungen (plus der Zahl von Abtastungen, die an dieser einen während dem Hold-Over übergangenen Anhängen) überschreiten; und 3) wenn eine Sequenz von Messungen übergangen wird, wird x₂ durch zwei geteilt. Eine solche Berechnung stellt einen robusten Beobachter anstelle eines schnellen Beobachters sicher. Wenn eine Sequenz von Messungen übergangen wird, ist es vernünftig anzunehmen, dass der Wert vor der übergangenen Sequenz fehlerhaft war, und die Ableitung des Alterns könnte eine schlechte Schätzung sein. In einem solchen Fall könnte ein langes Hold-Over bewirken, dass die Abschätzung von x₁ viele Alterungsmessungen in die falsche Richtung wegdriften lässt. Um dieses Risiko vollständig zu eliminieren sollte x₂ bei einem Hold-Over auf Null eingestellt werden. Ein Kompromiss besteht darin x₂ wie angegeben zu dividieren.
Während des Betriebs des Kalman-Beobachters bei der Durchführung der oben gelisteten iterativen Schritte, wird die Standardabweichung σ von x₁ berechnet. Der Standardabweichungswert wird verwendet, um das Vertrauensintervall zu berechnen, das von den Validatoren verwendet wird unter Ausnutzung der Gleichung Schwelle = max(k1σ,σ0) Vertrauensintervall = x1 ∀ Schwellewobei σ₀ und σ₁ vorbestimmte Konstanten sind.
Wenn die Differenz zwischen x₁ und dem wahren Altern des tatsächlichen Oszillators sehr groß ist, sind viele Abtastwerte erforderlich, bevor die Schwelle groß genug geworden ist. Sobald eine Messung akzeptiert wurde, wird die Standardabweichung, und dadurch die Schwelle, sehr klein. Die Beschränkungen der Aktualisierungen in dem Beobachter gestatten nicht, dass eine ausreichend große Korrektur in Fahrt kommt, und der Kalman-Beobachter ist wieder an seinem Ausgangspunkt, d. h. großer Fehler und kleine Schwelle. Um eine Endlosschleife zu verhindern, wird nach einer ausgewählten Zeitperiode erfolglosen Verfolgens, stattdessen ein schneller Synchronisationsbetriebsmodus des Kalman-Beobachters eingeleitet.
Das bedeutet, dass wenn der Betrieb des Kalman-Beobachters erfolglos das Altern des Oszillators für die ausgewählte Zeitperiode verfolgt, oder wenn die Funkbasisstation zum ersten Mal eingeschaltet wird, wird der schnelle Synchronisationsmodus eingeleitet. Die Verwendung des schnellen Synchronisationsmodus gestattet es dem Kalman-Beobachter ein geschätztes x innerhalb der Nähe des wahren Alterns des Oszillators zu erhalten. Dann wird der normale Betrieb des Kalman-Beobachters wieder aufgenommen. Der schnelle Synchronisationsmodus beruht auf der Annahme, dass der Kalman-Beobachter selbst kleinere Hold-Overs abwickeln kann, da solche kleineren Hold-Overs eine höhere Varianz und dadurch einen kleineren Einfluss bewirken. Die Schwelle des Vertrauensintervalls kann dadurch erhöht werden, um zu werden: Schwelle = max(k2σ,σ1) Vertrauensintervall = x1 ∀ Schwellewobei σ₁ und σ₂ vorbestimmte Konstanten sind.
Ebenso wird in diesem Modus das Oszillator-Modell auf jenes eines Stratum-3-Oszillators geändert, um eine höhere Bandbreite zu erzwingen. Und es wird keine maximale Korrektur pro Aktualisierung verwendet. Der schnelle Synchronisationsmodus endet nach einer festen Zeitperiode, unter der Annahme, dass das abgeschätzte Altern zu einer solchen Zeit sich innerhalb eines vorbestimmten Intervalls befindet. Als Kompensationswert, der auf Leitung 166 erzeugt wird, wird das geschätzte Altern des Stratum-2-Oszillators x₁, bereitgestellt.
In einer Ausführung wird die Änderung des Kompensationswert selektiv durchgeführt, ansprechend auf eine Qualitätsangabe des auf Leitung 156 empfangenen Signals. Eine solche Qualitätsangabe ist typischerweise der Bruchteil von Messungen, die seit der letzten Aktualisierung des Kompensationswerts oder der Standardabweichung des Alterns, σ, verworfen wurde. Auf diese Weise wird die Qualitätsangabe verwendet, um zu entscheiden ob oder ob nicht das momentan geschätzte Altern des Stratum-2-Oszillators durch den Kalman-Beobachter 154 als Kompensationswert verwendet wird, der auf Leitung 166 bereitgestellt wird, oder als zu unzuverlässig angesehen wird. Wenn er als zu unzuverlässig angesehen wird, wird der auf Leitung 166 bereitgestellte Kompensationswert nicht geändert.
In einer Ausführung kann der Validator 152 betrieben werden, um eine Außensteher-Abweisung von ihm auf Leitung 156 bereitgestellten Signalabschnitten durchzuführen. Eine Sequenz des ihm bereitgestellten Signals wird in einem Puffer gespeichert, und der Mittelwert wird zusammen mit seiner Standardabweichung für die Messungen während einer ausgewählten Zeitperiode berechnet. Der Mittelwert wird mit einem Vertrauensintervall verglichen, das mittels des Rückkoppelungspfads 158 bereitgestellt wird. Wenn der Mittelwert sich außerhalb des Vertrauensintervalls befindet, wird der Wert als ein außenstehender bezeichnet. Wenn sich der Mittelwert innerhalb des Vertrauensintervalls befindet, akzeptiert der Validator die gepufferte Sequenz, und der dort bestimmte Mittelwert wird zusammen mit seiner Standardabweichung dem Kalman-Beobachter 154 bereitgestellt. Wenn der Wert als Außenstehender bestimmt wird, wird der Wert verworfen und der Kalman-Beobachter 154 verwendet sein Modell, um die geschätzte Alterung des Oszillators und ihrer Standardabweichung zu aktualisieren. Dann wird eine neue Messperiode eingeleitet. Das Verfahren zum Abweisen von Außenstehenden kann entweder unter Verwendung eines Puffers von Messungen und dann dem Berechnen eines Mittelwerts und einer Standardabweichung implementiert werden, oder als "fliegender" Algorithmus.
Der Mittelwert, der vom Validator 152 zusammen mit seiner Standardabweichung bestimmt wird, wird aus Messungen berechnet, die während einer ausgewählten Zeitperiode gemacht wurden. Die Speicherung von Sequenzen in einem Puffer reduziert die Notwendigkeit Berechnungen zu jedem Messungsaugenblick durchzuführen. Der Mittelwert f und die Standardabweichung der Sequenz, s, werden wie folgt berechnet.
wobei N die Zahl der Symbole ist, die eine in einem Puffer gespeicherte Sequenz bilden, und x_k die Messung der Nummer k ist. Die Varianz, Ver(ξ) kann wie folgt berechnet werden:
Der berechnete Wert der Varianz des Mittelwerts wird als Varianz der Messung verwendet, und der Mittelwert wird als Messung im Kalman-Beobachter 154 verwendet, vorausgesetzt, dass der Mittelwert sich innerhalb des Vertrauensintervalls befindet von: geschätzte Alterung +/– Schwelle.
In einer alternativen Ausführung wird ein nicht-stationärer Kalman-Beobachter verwendet, beruhend auf einem Modell, das eine Konstante beschreibt, die in jedem Messaugenblick aktualisiert wird, um den Mittelwert und seine Varianz der berechneten Messungen während einer ausgewählten Zeitperiode zu bilden. Wenn die gemessene Konstante sich innerhalb des Vertrauensintervalls befindet, wird sie zusammen mit ihrer Varianz dem Kalman-Beobachter 154 als Messung und Messungsvarianz bereitgestellt.
In einer anderen Ausführung validiert der Validator 152 ihm über die Leitung 156 zugeführte Signale unter Verwendung eines Änderungserfassungsverfahrens. Bei einem solchen Verfahren werden Signalwerte, die beim Validator 152 auf Leitung 156 während ausgewählter Zeitintervalle empfangen werden, verwendet, um Messungen zu berechnen, die in einem Puffer gespeichert werden. Dann wird ein Änderungsdetektor verwendet, um Änderungen im Puffer zu finden, die durch ein Hold-Over bewirkt worden sein könnten. Die Perioden einer durch ein Hold-Over oder anderen Fehlfunktion verursachten unwahrscheinlichen Messung, werden isoliert und verworfen. Der Mittelwert der verbleibenden im Puffer gespeicherten Sequenz wird zusammen mit seiner Standardabweichung dem Kalman-Beobachter 154 bereitgestellt. Eine Änderungserfassung kann, wie unten angeführt wird, auch unter Verwendung von mehreren Puffern implementiert werden. Die Pufferlängen der Puffer werden so gewählt, dass durch Hold-Over bewirkte Drifts erfasst werden können.
6 veranschaulicht funktionell den Validator 152, der ein Zweipufferverfahren unter Verwendung von zwei Puffern verwendet, hier Puffer 172 und 174, wovon jeder in der Lage ist, N Werte zu speichern, die aus einem dem Validator über Leitung 156 bereitgestellten Signal gebildet sind. Das über die Leitung 156 bereitgestellte Signal wird verwendet, um Messungen zu bilden, die proportional sind zur mittleren Frequenzabweichung des Referenzsignals während jeder Abtastperiode. Die Messungen werden durch ein Vorfilter 176 gefiltert, durch eine Abtasteinrichtung 178 abgetastet, und abgetastete Signalkomponenten werden im Puffer 172 gespeichert. Die Messungen werden weiter abgetastet durch eine Abtasteinrichtung 182, und abgetastete Komponenten werden im Puffer 174 gespeichert. Ein Änderungsdetektor 184 erfasst Änderungen von Messwerten der abgetasteten Signalkomponenten, die im Puffer 172 gespeichert sind, wie oben beschrieben. Der Änderungsdetektor 184 führt eine Bestimmung durch, um Teile der gespeicherten Sequenz zu verwenden oder zu verwerfen. Ansprechend auf die Bestimmung wird ein Schaltelement 186 entweder geschlossen oder geöffnet, um dadurch selektiv Angaben über die beim Validator validierten Werte dem Kalman-Beobachter 154 bereitzustellen.
Während des Betriebs des Validators 152 der in 6 veranschaulichten Ausführung, wird der Mittelwert jeder M Messungen in den Puffern 172 und 174 gespeichert. Die im Puffer 172 gespeicherten Messungen werden durch das Vorfilter 176 vorgefiltert, um Jitter zu unterdrücken, was ein Erfassen von kleinen Abweichungen niedriger Frequenz erlaubt, und die Messungen, die im Puffer 174 gespeichert sind, werden einfach gespeichert, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung der Messungen verhindert wird. Der Betrieb des Änderungsdetektors 184 bezüglich der im Puffer 172 gespeicherten Werte erfasst Niederfrequenzänderungen der darin gespeicherten Werte. Ansprechend auf die durch den Änderungsdetektor 184 gemachten Bestimmungen werden in dem Puffer 174 gespeicherte Werte selektiv verworfen. Nicht verworfene Teile werden dem Kalman-Beobachter bereitgestellt, d. h. der Mittelwert und seine entsprechende Varianz werden dem Kalman-Beobachter bereitgestellt.
7 veranschaulicht ein Verfahren, das allgemein als 202 bezeichnet wird, welches eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist. Das Verfahren kalibriert eine Vorrichtung, die auf Werte eines Referenzsignals anspricht, wobei das Referenzsignal kurzfristigen Störungen unterliegt.
Als erstes, und wie bei Block 204 angegeben, werden Werte von Abschnitten des Referenzsignals als wahrscheinlich frei von kurzfristigen Störungen validiert, wobei ein Plausibilitätswert mit den Abschnitten des Referenzsignals in Beziehung gesetzt wird. Dann, wie bei Block 206 angegeben, werden Indikationen bzw. Angaben der Abschnitte des Referenzsignals, welche Plausibilitätswerte haben, die kleiner gleich einem ausgewählten Betrag sind, zusammen mit dem damit in Beziehung stehenden Plausibilitätswerten einem Puffer eines Kalman-Beobachters zugeführt.
Dann, wie bei Block 208 angegeben, werden die in dem Kalman-Beobachter gespeicherten Werte ansprechend auf die zugeführten Indikationen bzw. Angaben selektiv geändert. Dann, wie bei Block 214 angegeben, wird ansprechend auf die im Kalman-Beobachter gespeicherten Werte ein Regulationssignal gebildet. Und, wie bei Block 216 angegeben, das Regulationssignal wird an die Vorrichtung angelegt.
Dadurch kann, durch Betrieb einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung kalibriert werden, unter Verwendung einer Referenzquelle, die eine akzeptable kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik hat, zusammen mit einer Referenzquelle, die eine akzeptable langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik hat.
Vorangehend wurden bevorzugte Ausführungen zur Implementierung der Erfindung beschrieben, und der Umfang der Erfindung sollte nicht durch diese Beschreibung beschränkt werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert.
Zusammenfassung
Eine Vorrichtung (82) und ein zugehöriges Verfahren (202) zum Kalibrieren einer Vorrichtung, die auf Werte eines Referenzsignals (89) anspricht. Das Referenzsignal kann kurzfristigen Störungen unterliegen. In einer Implementierung verwendet eine zellulare Funkbasisstation einen Stratum-2-Oszillator (84) auf den ein VCO (44) der Basisstation phasenverriegelt werden soll. Eine Kompensierung für die Alterung des Stratum-2-Oszillators wird durchgeführt, um dadurch ein Regulationssignal zu schaffen, welches bewirkt, dass der VCO eine akzeptable kurzfristige und langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist.
3

Claims

Vorrichtung (82) zur Regulierung der Frequenz eines Ausgangsoszillationssignals, das durch einen Oszillator (44, 84) einer Oszillationsschaltung gebildet wird, wobei die Vorrichtung umfasst: ein erstes Rückkopplungselement (54), das angeschlossen ist, um das Ausgangsoszillationssignal zu empfangen und ein erstes Referenzsignal zu empfangen, wobei das erste Referenzsignal eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut wie ein erstes ausgewähltes Frequenzstabilitätsniveau ist, und das erste Rückkopplungselement dazu dient ein erstes Differenzsignal zu bilden, wobei das erste Differenzsignal repräsentativ ist für die Abweichung des Ausgangsoszillationssignals relativ zum ersten Referenzsignal; ein zweites Rückkopplungselement (58), das angeschlossen ist, um das Ausgangsoszillationssignal zu empfangen und ein zweites Referenzsignal zu empfangen, wobei das zweite Referenzsignal eine langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut wie ein zweites ausgewähltes Frequenzstabilitätsniveau ist, und das zweite Rückkopplungselement dazu dient ein zweites Differenzsignal zu bilden, wobei das zweite Differenzsignal repräsentativ ist für die Abweichung des Ausgangsoszillationssignals relativ zum zweiten Referenzsignal; und gekennzeichnet durch: einen Kompensationswertgenerator (65), der angeschlossen ist, um das zweite Differenzsignal zu empfangen, wobei der Kompensationswertgenerator (65) dazu dient ein Kompensationswertsignal zu bilden, und das Kompensationswertsignal ansprechend auf Werte des zweiten Differenzsignals gebildet wird, wenn das zweite Referenzsignal eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie ein drittes ausgewähltes Frequenzstabilitätsniveau; und einen Regulator (60, 62, 103), der angeschlossen ist, um das erste Differenzsignal zu empfangen, und zumindest selektiv das Kompensationswertsignal zu empfangen, wobei der Regulator (60, 62, 103) dazu dient, das erste Differenzsignal ansprechend auf das Kompensationswertsignal zu modifizieren, und ein Steuerungssignal für die Steuerung der Frequenz des Oszillators (44, 84) zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Referenzsignal eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie das Stratum-2-Niveau.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Stratum-2-Oszillator (84), wobei der Stratum-2-Oszillator (84) dazu dient, das erste Referenzsignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Referenzsignal eine langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie ein Stratum-2-Niveau.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Oszillationsschaltung einen Abschnitt einer Funk-Basisstation eines Funkkommunikationssystems bildet, und wobei das zweite Referenzsignal, für dessen Empfang das zweite Rückkopplungselement (58) angeschlossen ist, ein im Netzwerk erzeugtes Signal umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Funkkommunikationssystem ein zellulares Kommunikationssystem umfasst, und wobei das zweite Referenzsignal ein PCM-Taktsignal (86) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Referenzsignal ein im Netzwerk erzeugtes Signal umfasst, und wobei der Kompensationswertgenerator (65) Jitter- und Wanderkomponenten aus dem im Netzwerk erzeugten Signal entfernt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Oszillationsschaltung einen Abschnitt einer Funkbasisstation eines Funkkommunikationssystems bildet, und wobei das im Netzwerk erzeugte Signal ein PCM-Taktsignal umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Oszillationsschaltung einen Abschnitt einer Funkbasisstation eines Funkkommunikationssystems bildet, und wobei das im Netzwerk erzeugte Signal ein Taktsignal umfasst, das an einem GPS-Empfänger empfangen wird, der in einem GPS-Netzwerk betreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Kompensationswertgenerator (65) einen Kalman-Beobachter (24, 154) und einen Messvalidator (22, 152) umfasst, wobei der Kalman-Beobachter (24, 154) dazu dient, die Frequenzabweichung des ersten Referenzsignals abzuschätzen, und der Messvalidator (22, 152) dazu dient Werte des zweiten Differenzsignals zu validieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Stratum-2-Oszillator (84) zum Erzeugen des ersten Referenzsignals, wobei das erste Referenzsignal einer Frequenzabweichung aufgrund des Alterns des Stratum-2-Oszialltors (84) unterliegt, und wobei Schätzungen der ersten Referenzquelle, die vom Kalman-Beobachter (24, 154) geschätzt werden, Schätzungen der Frequenzabweichung aufgrund des Alterns des Stratum-2-Oszillators (84) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Messvalidator (22, 152) Messungen validiert, indem Änderungserfassungsberechnungen am zweiten Differenzsignal durchgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Messvalidator (22, 152) Werte des zweiten Differenzsignals validiert, für welche bestimmt wird, dass sie von einem geschätzten Wert um weniger als einen ausgewählten Betrag zu weichen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Messvalidator (22, 152) eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, die einen Messvalidierungsalgorhythmus hat, der darin ausgeführt werden kann, wobei der Messvalidierungsalgorhythmus, wenn er ausgeführt wird, dazu dient Messungen zu validieren, die während eines ausgewählten Zeitintervalls empfangen werden, und dem Kalman-Beobachter (24, 154) Plausibilitätssignale bereitzustellen, die mit den für sie bezeichnenden Messungen in Beziehung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend einen Messvalidatorpuffer (172, 174) zur Speicherung von Werten der Messungen; wobei die gespeicherten Werte, wenn sie analysiert werden, die Durchführung einer Drift-Analyse gestatten.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Puffer eine Vielzahl von Puffern (172, 174) umfasst, und Werte, die in der Vielzahl von Puffern gespeichert sind, dazu dienen unterschiedliche Filterungsstufen zu gestatten.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Messungen von dem Messvalidator (22, 152) validiert werden, wenn die Messungen innerhalb eines Rückkopplungs-Vertrauensintervalls liegen, die dem Messvalidator (22, 152) vom Kalman-Beobachter (24, 154) bereitgestellt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Messvalidator (22, 152) ferner bestimmt, ob es unwahrscheinlich ist, dass für das zweite Differenzsignal bezeichnende Werte genau sind, und ansprechend darauf selektiv die für zweite Differenzsignal bezeichnenden Werte dem Kalman-Beobachter (24, 154) bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Kalman-Beobachter (24, 154) eine damit in Beziehung stehende Bandbreite hat, und wobei der Kalman-Beobachter (24, 154) mehrere Modelle des Alterns des Stratum-2-Oszillators (84) verwendet, um die mit dem Kalman-Beobachter (24, 154) in Beziehung stehende Bandbreite zu variieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mit dem Kalman-Beobachter (24, 154) Korrekturniveaus und Zustandsvariablen in Beziehung stehen, und wobei von dem Kalman-Beobachter (24, 154) durchgeführte aufeinanderfolgende Schätzungen sich innerhalb von maximalen Korrekturniveaus und innerhalb maximaler Zustandsvariablen befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Aktualisierung von Kompensationswerten selektiv geschieht, ansprechend auf Indikationen von Qualitätsniveaus des zweiten Referenzsignals.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Indikationen der Qualitätsniveaus Indikationen der Standardabweichungen einer Alterungsschätzung umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kompensationswertgenerator (65) eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, in der ein Kalibrierungsalgorithmus ausgeführt werden kann, wobei der Kalibrierungsalgorithmus, wenn er ausgeführt wird, dazu dient Werte des Kompensationswertsignals zu bilden.
Verfahren zum Regulieren der Frequenz eines Ausgangsoszillationssignals, das durch einen Oszillator (44, 84) einer Oszillationsschaltung gebildet wird, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines ersten Differenzsignals, das repräsentativ ist für die Abweisung des Ausgangsoszillationssignals relativ zu einem ersten Referenzsignal, wobei das erste Referenzsignal eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie ein erstes ausgewähltes Frequenzstabilitätsniveau; Bilden eines zweiten Differenzsignals, das repräsentativ ist für die Abweichung des Ausgangsoszillationssignals relativ zu einem zweiten Referenzsignal, wobei das zweite Referenzsignal eine langfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie ein zweites ausgewähltes Frequenzstabiltitätsniveau; und gekennzeichnet durch Bilden eines Kompensationswertsignals ansprechend auf Werte des zweiten Differenzsignals, wenn das zweite Referenzsignal eine kurzfristige Frequenzstabilitätscharakteristik aufweist, die mindestens so gut ist wie ein drittes ausgewähltes Frequenzstabilitätsniveau; selektives Modifizieren des ersten Differenzsignals ansprechend auf das Kompensationswertsignal, um ein Steuerungssignal zu bilden; und Anwenden des Steuerungssignals, um die Oszillationsfrequenz des Oszillators (44, 84) einzustellen.
PLL-Schaltung (42, 82, 102) zur Regulierung der Frequenz eines Oszillators (44, 84) einer Oszillationsschaltung, wobei die PLL-Schaltung umfasst: eine erste Referenzquelle (14, 52, 84, 104) zur Bildung eines ersten Referenzsignals, wobei das erste Referenzsignal eine Rauschkomponente hat, die eine erste Spektraldichte aufweist; eine zweite Referenzquelle (62, 86, 106) zur Bildung des zweiten Referenzsignals, wobei das zweite Referenzsignal eine Rauschkomponente hat, die zumindest eine zweite Spektraldichte aufweist, wobei die Rauschkomponente des zweiten Referenzsignals Spektralkomponenten bei anderen Frequenzen hat, als die Rauschkomponente des ersten Referenzsignals; ein Rückkopplungselement (54), um ein Ausgangsoszillationssignal zu empfangen, und das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal zu empfangen, wobei das Rückkopplungselement ein erstes Differenzsignal und ein zweites Differenzsignal bildet; und gekennzeichnet durch einen Kombinator (126), welcher zumindest selektiv angeschlossen ist, um das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal zu empfangen das durch die erste Referenzquelle bzw. die zweite Referenzquelle gebildet wird, wobei der Kombinator (126) dazu dient selektiv das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal zu kombinieren, und daraus ein resultierendes Signal zu bilden, wobei das resultierende Signal dazu dient die Oszillationsfrequenz des Oszillators (44, 84) zu steuern, um dadurch den Oszillator in der Phase zu verriegeln, um bei einer gewählten Oszillationsfrequenz zu oszillieren, wobei die zumindest zweite Referenzquelle eine Vielzahl von Referenzquellen umfasst, jede Referenzquelle der Vielzahl ein Referenzsignal bildet, das eine Rauschkomponente hat, die eine Spektraldichte aufweist, welche Spektralkomponenten bei anderen Frequenzintervallen hat, als das rauschen von anderen Referenzsignalen, die durch andere Referenzquellen gebildet werden; und einen Regulator (60, 62, 103), der angeschlossen ist um das resultierende Signal zu empfangen, wobei der Regulator (60, 62, 103) dazu dient ein Einstellungssignal zur Steuerung der Frequenz des Oszillators (44, 84) zu bilden.