Tại sao máy thu GPS nhạy hơn máy thu GSM hoặc WiFi?


2

Máy thu GPS có thể hoạt động ở mức tín hiệu -150 dbm trở xuống, nhưng điện thoại di động cần nhiều hơn tín hiệu mức -115 dbm. Tại sao máy thu GPS nhạy hơn nhiều so với máy thu GSM hoặc WiFi? Xem những người nhận

  1. GNSS L86
  2. Wi-Fi FC10

Câu trả lời:


2

Có một vài yếu tố chơi.

Thứ nhất như Olin chỉ ra băng thông tín hiệu và tốc độ dữ liệu là khác nhau.

Đó là một quy tắc cơ bản của lý thuyết thông tin rằng lượng dữ liệu tối đa bạn có thể truyền qua kênh dữ liệu phụ thuộc vào băng thông kênh và tỷ lệ tín hiệu / nhiễu. Xem lý thuyết Shannon-Hartley để biết chi tiết.

Điều này có nghĩa là nếu bạn có tốc độ dữ liệu thấp hơn hoặc kênh rộng hơn, bạn có thể đối phó với tỷ lệ nhiễu tín hiệu cao hơn.

Thông báo điều hướng GPS gửi dữ liệu với tốc độ 50 bit mỗi giây trên một kênh rộng khoảng 20 MHz. WiFi 802.11n cố gắng để có được 72Mb / giây hoặc gấp khoảng 1 triệu lần dữ liệu trên một kênh rộng 20 MHz.

Điều này cho thấy GPS có thể đối phó với mức tín hiệu thấp hơn đáng kể so với WiFi

Nhưng điều đó chỉ cho bạn biết những gì có thể về mặt lý thuyết, không phải làm thế nào để đạt được nó.

Một tín hiệu GPS rất dễ đoán. Mỗi vệ tinh đang phát một chuỗi dữ liệu ngẫu nhiên pesudo lặp lại sau mỗi mili giây, sau đó dữ liệu sẽ được thêm vào đầu mỗi 20ms. Bộ thu GPS biết mô hình này là gì và tìm kiếm nó trong nhiễu nền. Nó thực hiện điều này bằng cách đoán thời điểm của tín hiệu và sau đó di chuyển khoảng thời gian dự kiến ​​này cho đến khi mối tương quan giữa tín hiệu mong đợi và tín hiệu thu được được tối đa hóa. Bằng cách này, bộ thu GPS có thể tìm thấy tín hiệu yếu hơn nhiễu nền ngẫu nhiên.

Điều này có thêm lợi thế là vì tín hiệu là ngẫu nhiên, nó trông giống như nhiễu trừ khi bạn đang tìm kiếm nó. Điều này có nghĩa là tất cả các vệ tinh có thể phát cùng một tần số cùng một lúc mà không can thiệp lẫn nhau.

Một ưu điểm khác của hệ thống này là thông tin chính được quan tâm đối với người nhận GPS là thời gian chính xác của các tín hiệu thu được. Bằng cách tối đa hóa mối tương quan giữa các tín hiệu dự kiến ​​và thực tế, bạn sẽ có được một cách rất mạnh mẽ và chính xác để xác định thời gian tín hiệu chính xác.


Vì vậy, bạn đang nói rằng sự khác biệt về độ nhạy của hai máy thu là do tốc độ dữ liệu và khả năng dự đoán của nội dung chứ không phải băng thông vì băng thông của tín hiệu gps giống như của wifi và hơn GSM. Tôi hiểu có đúng không?
akm

Đối với ví dụ cụ thể về GPS và WiFi có, băng thông là như nhau, chỉ có tốc độ dữ liệu là khác nhau. Mặc dù băng thông cho GPS hơi mờ, bạn có thể dễ dàng chọn tín hiệu dân sự bằng cách sử dụng băng thông 10 MHz hoặc ít hơn nhưng tín hiệu này rộng hơn về mặt kỹ thuật. Và sau đó các tín hiệu mới / quân sự lan truyền năng lượng trên toàn dải khác nhau. Tuy nhiên, bất kể bạn làm việc như thế nào thì băng tần luôn có độ rộng từ 1/2 đến 2 lần so với WiFi. Dựa vào yếu tố của một triệu chênh lệch tốc độ dữ liệu đủ gần để xem xét về cùng.
Andrew

Mối quan hệ băng thông / datarate / SNR hoàn toàn là một quy tắc lý thuyết về tốc độ dữ liệu tối đa có thể cho một băng thông và SNR nhất định. Độ lặp lại không thay đổi những gì bạn có thể đạt được về mặt lý thuyết theo bất kỳ cách nào, đó hoàn toàn là phương pháp được sử dụng để đạt được hiệu suất đó trong một hệ thống thế giới thực. GPS đạt được hiệu suất khác biệt đáng kể so với các hệ thống vô tuyến khác vì nó sử dụng một phương thức hoạt động khác biệt đáng kể.
Andrew

Sử dụng định lý Shannon mật Hartley, một máy thu có thể đọc tín hiệu ngay cả khi SNR âm nhưng BW đủ cao. Trực giác đằng sau này là gì? Ý tôi là nếu biên độ nhiễu lớn hơn tín hiệu thì làm sao đọc được tín hiệu?
akm

Nhiễu là ngẫu nhiên và sẽ giảm trung bình vì vậy nếu bạn sử dụng hệ thống điều chế cho phép lấy trung bình hoặc tương quan thì có thể nhận tín hiệu dưới mức nhiễu. Bằng cách đó, nhiễu trung bình bằng không nhưng tín hiệu thì không. Điều này thường có nghĩa là bạn cần một tín hiệu lặp đi lặp lại và có thể dự đoán được. Nếu tín hiệu lặp đi lặp lại và có thể dự đoán được thì khả năng truyền dữ liệu của nó sẽ bị giảm đi rất nhiều. Mà tất cả phù hợp độc đáo với lý thuyết toán học.
Andrew

0

Băng thông tín hiệu, cho một.

Dữ liệu mà máy thu GPS nhận được từ các vệ tinh ít hơn nhiều so với cuộc trò chuyện trực tuyến qua điện thoại trong cùng một thời gian. Điều này cho phép băng thông RF được sử dụng để có được tín hiệu cao hơn tỷ lệ nhiễu.


1
Bạn có thể giải thích một chút về cách băng thông ảnh hưởng đến độ nhạy của máy thu không?
akm
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.