Introducción al receptor GPS
Descripción general
Bandas L1 y L2
Como se muestra en la Figura 1, cada satélite transmite dos señales de espectro ensanchado de secuencia directa en dos portadoras. Se utiliza la tecnología de espectro ensanchado porque es altamente resistente a la interferencia de banda estrecha.
Figura 1 La calidad de la señal GPS ensanchada de código P y código C/A que reside en las bandas de señal GPS L1 y L2 determina la precisión del receptor GPS, que está determinada por la tasa de error de bits resultante ( BER). Suponiendo que el procesador de banda base requiere una BER de 10-5, el Eb/N0 del correlador utilizado en el módulo BPSK no será inferior a 9,5 dB. Eb/N0 se define como la relación entre la energía por bit y la concentración de ruido. Restando la ganancia del procesador de 43 dB del correlador Eb/N0 de 9,5 dB, la relación señal-ruido de entrada del correlador es -33,5 dB.
Aplicaciones específicas
Cuando los dispositivos GPS pasan a formar parte de una solución integrada para teléfonos móviles u otros dispositivos portátiles, su capacidad para soportar interferencias de unidades vecinas será fundamental. Por ejemplo, un teléfono CDMA de doble banda puede operar GPS simultáneamente. En este momento, la potencia de transmisión CDMA típica en el amplificador de potencia es de 25 dBm. Suponiendo que el cancelador de interferencia mutua y la topología de filtrado de banda de paso del GPS puedan aislar señales fuera de banda de -70 dB, el receptor GPS sufrirá un nivel de interferencia fuera de banda de -45 dBm.
Para reducir costes y tamaño, la mayoría de fabricantes utilizan una frecuencia de referencia común a la hora de diseñar dispositivos multifunción. Los receptores GPS tradicionales sólo funcionan en la frecuencia de referencia de 16,36 MHz. Si el receptor GPS fuera una unidad separada, la entrada de referencia flexible ya no sería necesaria. Sin embargo, los dispositivos portátiles actuales requieren múltiples frecuencias de referencia, como 10,0, 13, 14,4, 19,2, 20,0 y 26,0 MHz. Por lo tanto, cuando el bajo costo y el tamaño pequeño se conviertan en la tendencia de desarrollo de los dispositivos, un receptor GPS con entrada de referencia flexible será muy útil. Por ejemplo, el receptor GPS MAX2741 tiene un sintetizador integrado que ayuda a crear planes de frecuencia flexibles al recibir frecuencias de referencia de 2 a 26 MHz. Cuando está equipado con un LNA externo, el dispositivo puede lograr menos de 2 dB de ruido en cascada.
En el pasado, el trabajo de correlacionar los códigos PRN recibidos con los códigos PRN conocidos en un receptor GPS se realizaba mediante un procesador de banda base GPS dedicado. Gracias a la innovadora tecnología GPS del software de Philips, las funciones de correlación y cálculo se manejan mediante un software integrado en el procesador de aplicaciones. Hacerlo no sólo reduce el costo, sino que también reduce el tamaño de la solución GPS.
Es bien sabido que la resistencia a las interferencias depende principalmente de la ganancia de procesamiento del sistema. Cuanto mayor sea la ganancia de procesamiento, más amplia se expandirá la señal GPS. Si la señal se expande a toda la banda, solo una parte de la señal útil será destruida por la interferencia de banda estrecha. Sin embargo, después de que la señal pasa por el proceso de desensanchamiento, la interferencia de banda estrecha se amplificará. Para aplicaciones GPS, el tamaño de cada secuencia de código PRN es de 1,023 bits y la velocidad de dispersión es de 1,023 M/s. De esta manera, la ganancia de procesamiento se define como:
Ganancia de procesamiento = 10log (tasa de chip/tasa de datos) = 43 dB (1)
En esta fórmula, la tasa de chip = 1,023 M/s, velocidad de datos = 50 b/s.
Supongamos que la pérdida de ejecución del software GPS es de 3,5 dB y la relación señal-ruido de la entrada del cuantificador es de -30 dB. Dentro de todo el ancho de banda de muestreo de 2.046M, la potencia de ruido integrada es de -111dBm. Para lograr la sensibilidad objetivo de -139 dBm, el ruido de recepción en cascada requerido será la diferencia entre la relación señal-ruido en la antena de -28 dB y la relación señal-ruido en la entrada del cuantificador de -30 dB.
NF=SNRANTENNA/SNRQUANTIZER = -28dB-(-30dB) = 2dB (2)