GPS 수신기 소개

개요

L1 및 L2 대역

그림 1에 표시된 것처럼 각 위성은 두 개의 반송파를 통해 두 개의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 전송합니다. 확산 스펙트럼 기술은 협대역 간섭에 대한 저항력이 높기 때문에 사용됩니다.

그림 1 L1 및 L2 GPS 신호 대역에 있는 P 코드 및 C/A 코드 역확산 GPS 신호의 품질은 GPS 수신기의 정확도를 결정하며, 이는 결과적인 비트 오류율에 의해 결정됩니다( BER). 베이스밴드 프로세서에 10-5의 BER이 필요하다고 가정하면 BPSK 모듈에 사용되는 상관기의 Eb/N0는 9.5dB 이상입니다. Eb/N0는 비트당 에너지 대 잡음 농도의 비율로 정의됩니다. 9.5dB 상관기 Eb/N0에서 43dB 프로세서 이득을 빼면 상관기 입력 신호 대 잡음비는 -33.5dB입니다.

특정 애플리케이션

GPS 장치가 휴대폰이나 기타 휴대용 장치용 통합 솔루션의 일부가 되면 인접 장치의 간섭을 견디는 능력이 매우 중요해집니다. 예를 들어, 이중 대역 CDMA 전화기는 GPS를 동시에 작동할 수 있습니다. 이때 전력 증폭기의 일반적인 CDMA 전송 전력은 25dBm입니다. 상호 간섭 제거기와 GPS 통과 대역 필터링 토폴로지가 -70dB 대역 외 신호를 격리할 수 있다고 가정하면 GPS 수신기는 -45dBm의 대역 외 간섭 수준을 겪게 됩니다.

비용과 크기를 줄이기 위해 대부분의 제조업체는 복합기를 설계할 때 공통 기준 주파수를 사용합니다. 기존 GPS 수신기는 16.36MHz 기준 주파수에서만 작동합니다. GPS 수신기가 별도의 장치라면 유연한 기준 입력이 더 이상 필요하지 않습니다. 그러나 오늘날의 휴대용 장치에는 10.0, 13, 14.4, 19.2, 20.0 및 26.0MHz와 같은 여러 기준 주파수가 필요합니다. 따라서 저비용, 소형화가 디바이스 개발 트렌드로 자리잡을 때, 유연한 기준 입력을 갖춘 GPS 수신기는 매우 유용할 것이다. 예를 들어 MAX2741 GPS 수신기에는 2~26MHz의 기준 주파수를 수신하여 유연한 주파수 계획을 생성하는 데 도움이 되는 통합 합성기가 있습니다. 외부 LNA가 장착된 경우 장치는 2dB 미만의 캐스케이드 잡음을 달성할 수 있습니다.

과거에는 수신된 PRN 코드를 GPS 수신기의 알려진 PRN 코드와 연관시키는 작업이 전용 GPS 베이스밴드 프로세서에 의해 수행되었습니다. 필립스의 획기적인 소프트웨어 GPS 기술 덕분에 상관 관계 및 계산 기능은 애플리케이션 프로세서에 내장된 소프트웨어에 의해 처리됩니다. 그렇게 하면 비용이 절감될 뿐만 아니라 GPS 솔루션의 크기도 줄어듭니다.

간섭에 대한 저항은 주로 시스템의 처리 이득에 달려 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 처리 이득이 높을수록 GPS 신호가 더 넓어집니다. 신호가 전체 대역으로 확장되면 유용한 신호 중 일부만 협대역 간섭으로 인해 파괴됩니다. 그러나 신호가 역확산 과정을 거친 후에는 협대역 간섭이 증폭됩니다. GPS 애플리케이션의 경우 각 PRN 코드 시퀀스의 크기는 1.023비트이고 확산 속도는 1.023M/s입니다. 이러한 방식으로 처리 이득은 다음과 같이 정의됩니다.

처리 이득 = 10log(칩 속도/데이터 속도) = 43dB(1)

이 공식에서 칩 속도 = 1.023 M/s, 데이터 속도=50b/s.

GPS 소프트웨어의 실행 손실이 3.5dB이고 양자화기 입력의 신호 대 잡음비가 -30dB라고 가정합니다. 전체 2.046M 샘플링 대역폭 내에서 통합 잡음 전력은 -111dBm입니다. -139dBm의 목표 감도를 달성하기 위해 필요한 캐스케이드 수신 잡음은 안테나의 신호 대 잡음비 -28dB와 양자화기 입력의 신호 대 잡음비 -30dB 간의 차이입니다.

NF=SNRANTENNA/SNRQUANTIZER = -28dB-(-30dB) = 2dB (2)