Добрый день (утро, вечер, нужное подчеркнуть ).
Вопрос в следующем. В документации на GPS приемник написано что его чувствительность
при сопровождении равна минус 160 dBm. Поясните вкратце пожалуйста. Информационная скорость - 50 символов в секунду, соответственно полоса сигнала 50 Гц. Для такой полосы уровень мощности тепловых шумов составляет минус 157 dBm. Как обеспечивается чувствительность в минус 160 dBm?

Жирным выделено неверное утверждение. 1001 раз обсуждалось на форуме. Пару лет назад целая перепалка была. Скорость передачи в канале не связана только с полосой пропускания. Она связана еще и с шумом в канале - а вернее с отношением его мощности к мощности сигнала. Именно шум (шум в его широком понимании - т.е. "то что не сигнал" например нестационарные интермодуляционные помехи, а не только тепловой) "размазывает" символы в пространстве отображения(IQ плоскость, например, как частный случай). Это известная всем теорема Шенона

V - скорость передачи bit per second
Bp - полоса пропускания Hz
Ps/Pn - отношение мощностей сигнала и шума в заданной полосе

Сейчас есть две толстенных монографии под названием нечто вроде "Цифровая связь..."(разных аФФтараФФ) Почитайте про различные модуляции... задумайтесь почему в qPSK передается 2-а бита за сэмпл и т.д.

И будет Вам счастье...

Спасибо. О видах модуляции я знаю. И теорему Шенона тоже. Если не ошибаюсь, в GPS используется BPSK. А вот изменение вида модуляции ничего не даст. Вы можете перейти на QPSK и улучшите отношение сигнал/шум на 3 дБ за счет сужения полосы, но вероятность ошибки будет таже. Отношение Еb/N0 останется таким же.

Вопрос и состоит в том, как обеспечивается работа GPS приемника при отношении Eb/N0 меньше 1.

А если уж вы упоминули монографии и теорему Шенона, то посмотрите на стр. 551 книги Б. Скляра "Цифровая свзяь". На этой странице указан предел Шенона, равный -1.6 дБ.

При чём здесь весь этот чуш, уважаемый?
Вопрос был задан, как можно обеспечить передачу 50 бит/с в полосе 50 Гц и 50 Ом тракте при заданной мощности сигнала.

Еще раз. Как можно обеспечить передачу 50 бит/с в 50 Ом тракте при мощности сигнала на входе минус 160 дБм.

ХЗ. Может, там дБм с дБвт перепутали?
А где Вы такую характеристику видели?

ЗЫ. Мощность тепловых шумов Вами, похоже, неправильно пощщитана. У меня получилось минус 134 дБм.
ЗЗЫ. Суть, собственно, в том, что минимальный уровень даётся для полосы принимаемого сигнала примерно в 1 МГц. При синхронном накоплении получим его "увеличение" до минус 117 дБм.

Сообщение отредактировал Stanislav - May 1 2008, 07:10

И где в моих словах чушь?
О том, что в GPS используется bPSK не знал, хотя разумно, он и в дальней космической связи используется как самый дальнобойный вид модуляции, но я об этом не подумал ...

Кстати эти "азбучные истины" довольно зыбки. 50 Hz для 50 bps это скорее инженерные прикидки, которые так вошли в обиход, что уже не вспоминают как их выводили - по критерию половинной мощности(энергии) попадающему на выход системы. Ни слова о способе детектирования. Так что +/- "немножко" db возможно и без принципиальных нарушений физики.

P.S. А повышать соотношение сигнал/шум можно любым переизбытком - оверсемпленгом в разных его проявлениях. Т.е. прием с накоплением. Делаем 2-а идентичных синхронных канала и выигрываем в sqrt(2) раз. Ну, если честно, то это "раз" зависит от функции распределения шума, но будем считать ее нормальной Гаусовской. Я с GPS совсем не знаком, и не утверждаю, что так делают, но таким способом можно получать довольно "фантастические" параметры в различных ситуациях включая чисто аналоговые применения - параллельное включение ОУ...

Простите, неправильно выразился. Просто Вы написали не по сути вопроса.
Сигнал, модулированный С/А кодом передаётся в (эффективной) полосе 1,023 МГц. После синхронного накопления остаётся эффективная полоса 50 Гц.

Если я правильно посчитал, предельное отношение С/Ш на входе будет 134 - 160 = -26 дБ. После синхронного накопления на выходе будет -26+10*lg(1024000/50)=+17дБ.
С теоремой Шеннона вполне согласуется.

Конечно, реально получится всё несколько хуже из-за неидеальности фильтров, корреляторов и систем синхронизации, а также из-за помех, НЕ обусловленных тепловым шумом приёмного тракта, но порядок величины правильный.

Характеристику взял из даташита на GPS модуль. Утверждается что захватить сигнал он может при минус 145 dBm, а сопровождать при минус 160. Вряд ли перепутали с дБвт, т.к. буржуи этим параметром не пользуются



Мощность шумов посчитана правильно.




Создание 2х идентичных каналов - это в чистом увеличение мощности на входе приемника на 6дБ. 2 канала вызывают увеличение полосы пропускание в 2 раза. Соотвественно увеличение тепловых шумов на 3 дБ. Имеем на приеме улучшение отношения сигнал/шум на 3 дБ ЗА СЧЕТ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЕРЕДАВАЕМОЙ МОЩНОСТИ.
Вопрос в другом. Как при ЗАДАННОЙ МОЩНОСТИ получить требуемую скорость в 50 бит/с.

Тогда ошибся я.
Мощность тепловых шумов 50-омного тракта в полосе 50 Гц при температуре 300К:

Pш=10*lg(4*k*T*R*dF)= 10* lg(4*1,4*10^-23*300*50*50)= -164 (дБвт) = -134 (дБм).

Где ошибка?

ЗЫ. Нашёл самостоятельно. Забыл на сопротивление поделить.
Тогда получается -151 дБм.


Вот подсчёт:

V1m^2 = 0,05 (В^2) - квадрат эффективного напряжения для 1 мВт мощности на нагрузке 50 Ом;

Vш^2 = 4*k*T*R*dF = 4*1,4*10^-23*300*50*50 = 4,2*10^-17 (В^2) - квадрат эффективного напряжения шума.

10*lg(Vш^2 / V1m^2) = 10* lg(4*k*T*dF/0,001) = -151 (дБм).

Так, по-моему, верно.
Иначе придётся признать, что заблудился в 3-х соснах.
----------------------------------------------------------------------------------


ЗЫ. В любом случае, при синхронном накоплении ("сужении полосы") входного сигнала С/А, теоретический выигрыш получается в 43 дБ = 10* lg(1023000/50).

Сообщение отредактировал Stanislav - May 1 2008, 09:23

Во первых вы забыли поделить еще на 4. Так что мощность шума все-таки минус 157 дБм.
А во вторых, расширение спектра и затем его свертка здесь не причем. Вы получаете при свертке сигнала увеличение спектральной плотности на 43 дБ. Однако для сигнала с мегагерцовой полосой и тепловая мощность шума будет тоже больше на 43 дБ, т.е. 114 дБ, и отношение сигнал/шум на входе приемника будет равно 114 - 160 = -46 дБ. Поэтому после свертки получаем отношение сигнал/шум равное минус 3 дБ. Вот и вопрос. Как оно работает

Добрый день еще раз. Ну как, никто не сталкивался с подобным вопросом? Нет мыслей? Может просто обманывают?

Это скорее всего dBW -30 получим dBm...

Уточню... Вы меня не правильно поняли - я не предлагаю добавить канал! Я предлагаю добавить приемник, грубо говоря... Ну вот как это делается "в другом месте" - датчик малых электропотенциалов (кожа человека) нагружается на параллельно включенные ОУ. Полоса точно такая же как еслибы был использован один ОУ. Но вот "случайности" в каждом усилителе разные - и таким "распараллеливанием" их компенсируют.

Да нет вроде. У разных производителей вполне однозначно написано dBm



Добавить приемник недостаточно. Необходимо добавить еще тогда и антенну. Но указывается уровень мощности полезного сигнала на входе приемника.