GPS接收器測試
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GPS 量測技術(shù)
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/143528.htm目前有多種量測作業(yè)可為 GPS 接收器的效能進(jìn)行特性描述 (Characterization)，其中亦有數(shù)種常見量測可套用至所有的 GPS 接收器中。此章節(jié)將說明執(zhí)行量測的理論與實作，如：敏感度、首次定位時間 (TTFF)、定位精確度/可重復(fù)性，與定位追蹤不定性 (Uncertainty)。應(yīng)注意的是，還有許多不同的方式可檢驗定位精確度，并執(zhí)行接收器追蹤功能的測試。雖然接著將說明多種基本方式，但仍無法概括所有。
敏感度 (Sensitivity) 量測作業(yè)介紹
敏感度為 GPS 接收器功能的最重要量測作業(yè)之一。事實上，對多款已量產(chǎn)的 GPS 接收器來說，僅限為最后生產(chǎn)測試所執(zhí)行的 RF 量測而已。若深入來說，敏感度量測即為「接收器可追蹤并接收上方衛(wèi)星定位信息的最低衛(wèi)星功率強度」。一般人均認(rèn)為，GPS 接收器必須串聯(lián)多組 LNA 以達(dá)極高的增益，才能將訊號放大到合適的功率強度。事實上，雖然 LNA 可提升訊號功率，亦可能降低 SNR。因此，當(dāng) GPS 訊號的 RF 功率強度降低時，SNR 也將跟著降低，最后讓接收器無法追蹤衛(wèi)星。
多款 GPS 接收器可指定 2 組敏感值：擷取敏感度(Acquisition sensitivity) 與訊號追蹤敏感度(Signal tracking sensitivity) [9]。如字面上的意思，擷取敏感度為「接收器可進(jìn)行定位的最低功率強度」。相反而言，訊號追蹤敏感度為「接收器可追蹤各個衛(wèi)星的最低功率強度」。
以基本概念而言，我們可將敏感度定義為「無線接收器產(chǎn)生所需最低位錯誤率 (BER) 的最低功率強度」。由于 BER 與載波噪聲 (Carrier-to-noise，C/N) 比息息相關(guān)，因此敏感度一般均是透過已知的接收器輸入功率強度，得出所需的 C/N 值而定。
請注意，各組衛(wèi)星的 C/N 值，均可直接透過 GPS 接收器的芯片組而得。目前有多種方式可計算出此項數(shù)值，而某幾款接收器卻是計算發(fā)訊日期 (Message date) 而得出約略值。當(dāng)透過高功率測試激發(fā)進(jìn)行模擬時，新款 GPS 接收器一般均可得到 54 ~ 56 dB-Hz 的 C/N 峰值。由于即便是萬里無云的晴空，GPS 接收器亦可能得出 30 ~ 50 dB-Hz 的 C/N 值;因此該 C/N 限值尚屬于正常范圍之內(nèi)。一般 GPS 接收器均必須達(dá)到最小 C/N 比值，才能符合 28 ~ 32 dB-Hz 的定位 (擷取敏感度) 范圍。因此，某些特殊接收器的敏感度可定義為「接收器產(chǎn)生最低定位 C/N 比值所需的最低功率強度」。
理論上來說，單一衛(wèi)星或多組衛(wèi)星測試激發(fā)均可量測敏感度。而實務(wù)上來看，由于已可輕松且穩(wěn)定發(fā)出所需的 RF 功率，因此往往是以單一衛(wèi)星模式進(jìn)行量測作業(yè)。依定義而言，敏感度為接收器回傳最小 C/N 比值的最低功率強度。在接下來的討論中，則可發(fā)現(xiàn)接收器的敏感度甚為依賴 RF 前端的噪聲指數(shù) (Noise figure。就數(shù)學(xué)表達(dá)式來看，我們可根據(jù)下列等式發(fā)現(xiàn)敏感度與接收器噪聲指數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性：
等式 9. 敏感度為 C/N 與噪聲指數(shù)所構(gòu)成的函式。
在等式 9 中，敏感度可表達(dá)為 C/N 比值與噪聲指數(shù)的函式。舉例來說，定位追蹤所需的最低 C/N 為 32 dB-Hz，則噪聲指數(shù)為 2 dB 的接收器將具有 -140 dBm (-174 + 32 + 2) 的敏感度。然而，當(dāng)單獨測試基頻 (Baseband) 收發(fā)器時，往往忽略了第一組 LNA。一般接收器為下圖所示：
根據(jù)上列計算，即可找出接收器的整體噪聲因子：
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