各位大大
請問有誰知道acquisition 和 Tracking的差別呢??
一般規格上都會寫說Acquisition sensitivity: -149 dBm
Tracking sensitivity : -153 dBm
請問兩者的差異在哪裡呢??
或是有誰知道各自的定義呢??
chenren wrote:
沒記錯的話,gps是用展頻通訊.
直序展頻
GPS是用虛擬隨機序列Pseudo-random sequences, 不是直序展頻
這個問題讓我想起SiRF Star III 與其他 GPS 接收晶片的差異.
SiRF Star III在取得同步的時候 (acquisition) 能夠比一般的GPS有更低. (-159dBm)
而其他的GPS都可能因為RF設計的關係 Acquisition sensitivity 比較高, 造成車內/室內無法定位, 有的做的比較好一點, 可由車外定位後, 在移動至車內此時屬於 Tracking sensitivity, 如果 Lose Tracking, 就沒機會再定位了
一般的通訊理論會介紹m-sequences,
而用來展開訊號的方式,有直接序列展頻,跳頻展頻等方式..
也就是說,我們可以用m-sequences產生的展頻碼,
與原始的information bit 相乘來展開訊號,即是直序展頻.
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A code division multiple access (CDMA) signal in general is a spread-spectrum
system. All the signals in the system use the same center frequency. The
signals are modulated by a set of orthogonal (or near-orthogonal) codes. In order
to acquire an individual signal, the code of that signal must be used to correlate
with the received signal. The GPS signal is CDMA using direct sequence to
bi-phase modulate the carrier frequency. Since the CDMA signals all use the
same carrier frequency, there is a possibility that the signals will interfere with
one another. This effect will be more prominent when strong and weak signals
are mixed together. In order to avoid the interference, all the signals should
have approximately the same power levels at the receiver. Sometimes in the
acquisition one finds that a cross-correlation peak of a strong signal is stronger
than the desired peak of a weak signal. Under this condition, the receiver may
obtain wrong information.
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如上文所說因為所有的衛星信號都使用相同的 carrier frequency 同一個頻帶中有很多個衛星信號,所以必需要先找到所指定的衛星信號這個動作就是 Acquisition, 找到以後就要釘著這個找到的信號來解碼也就是 Tracking, 至於為什麼要 Tracking, 因為天上的衛星在移動,地上的接收器也在移動這些移動都會讓接收器看到的 carrier frequency 有頻漂( Doppler frequency ) 所以要一直保持 tracking 才能持續的收到信號,一但 tracking 跑掉了,就必需回到 Acquisition.
Haily 大大所說的 Pseudo-Random Squrence 指的是上文中的 near-orthogonal code, 也就是 C/A code 的產生方式, chenren 大大所說的直序展頻 ( 應該是 Direct sequence spread spectrum 的中譯) 所指的是 C/A 直接乘上 bpsk 的動作, 所以兩者都存在 GPS 的接收中
這里所說的orthogonal (or near-orthogonal) codes意思是,每個衛星所送出來的訊號,
都須要不同的random code. 否則接收器在解展頻時無法分開不同的訊號. 而每組random code
須要 orthogonal正交,如此才可以經過correlate運算後得以濾掉別顆衛星的訊號.
The GPS signal is CDMA using direct sequence to
bi-phase modulate the carrier frequency
也就是使用Pseudo-random sequences 乘上 原始information bit
再經過bpsk調變.
Pseudo-random sequences 與 direct sequence是兩件事.
另外定位是利用訊號發送時間到接收時間的時間差x光速.
因此若接收器與衛星有直線距離的話收到的訊號比較準確
若沒有直線距離,則接收器收到的是反射波,既使有收到訊號,誤差應比較大.
從前面的討論, Acquisition 是在找衛星的動作,所以表示 GPS 是可以在沒有星歷的情形下也可以找到衛星,所以看到這個數据表示在信號强度 -149 dBm 時,這個 GPS 接收器是可以 cold start 的至於如何量到這些數据我也不清楚,不知道有沒有大大可以做說明
>>Tracking sensitivity : -153 dBm
看到這個數据,眼尖的人可能會發現,比 Acquisition 還低,都已經沒辨法找到衛星了要如何 Tracking 呢? 有兩種可能一是在信號強的時候( 大於 -149 dBm ) 已經進入 Tracking 了,然後信號變差了( -149 ~ -153 dBm ) 但是 Tracking 電路還是可以工作,另一種可能是 AGPS, Acquisition 在基地台算好了直接告訴 GPS receiver 答案所以 GPS receiver 可以直接進入 tracking. 量測條件及如何測量我也不清楚,希望有高手可以指點
chenren wrote:
Pseudo-random sequences 是指產生展頻碼的方式.
我被 sequence 誤導了, 後來被 Chenren 反指正, 查了的展頻原理的確應該是直序展頻
我原來以為直序展頻是指非亂數方式展頻的意思...Sorry
LIU2353 wrote:
看到這個數据,眼尖的人可能會發現,比 Acquisition 還低,都已經沒辨法找到衛星了要如何 Tracking 呢? 有兩種可能一是在信號強的時候( 大於 -149 dBm ) 已經進入 Tracking 了,然後信號變差了( -149 ~ -153 dBm ) 但是 Tracking 電路還是可以工作,另一種可能是 AGPS, Acquisition 在基地台算好了直接告訴 GPS receiver 答案所以 GPS receiver 可以直接進入 tracking. 量測條件及如何測量我也不清楚,希望有高手可以指點
靈敏度 sensitivity 是接收機對信號敏感的程度, -153 dBm 更小, 表示它能接受到更弱的訊號.
所以 -149 dBm 就高了 4 dBm.
以SiRF II為例, 車外定位完成, 拿到有隔熱紙的車內還能繼續定位. 可是一但關機在開機. 就無法定位了.
有錯誤也請指正..
>>Acquisition 是在找衛星的動作
我認為這里的Acquisition 及 Tracking 應該是指code acquisitio及code tracking
目前通訊在多工的方式,可以分為TDMA,FDMA,CDMA. 課堂上
老師曾經用一個例子來解釋三者的不同.
假設有二組人要在一間教室內辦演講,要如何使用才不會造成衝突呢?
以TDMA-- 一組人早上用,另一組人下午用,(以時間來做區隔).
FDMA-- 把教室隔成兩半,分別同時使用,(以不同的頻率來做區隔)
CDMA-- 一組人用中文來溝通,另一組人用英文來溝通,同一時間,同一空間來使用(以code來區別)
因此不同的衛星訊號以不同的展頻碼即可區別出來,但必須不同的展頻碼相關性很低.否則若一組人用國語來講,別一組人用台語來講,則干擾應該會很重吧.
展頻在傳送端要做的step-- 原始訊號x 展頻碼->經過調變
在接收端要做的 -- 解調 ->解展頻->得到原始訊號
在接收端會混雜別的衛星訊號,及雜訊. 而別的衛星訊號在解展頻時,由於展頻碼不同,且近似正交,
因此經過correlate的運算(應該是 相乘後積分一個訊號的duration)值會非常小,所以會被濾掉.
而你要的訊號因為是相同的展頻碼經過correlate後會變1.也就是解展頻回來了.
但是接收端在解展頻會面臨一個問題,也就是要讓correlate變回1,必須在時序上完全對準.
有點像是解調時須找到載波的頻率(用PLL電路), 而要將展頻碼的時序對準可分為兩個step
一個是 code acquisitio,另一個是code tracking. 以常用的展頻碼m-sequences有個不錯的特性
就是若時序差了一個chip time時,經過correlate運算的值也很低.因此要補獲展碼可利用這個特性.
當補獲展頻碼時,並沒有逹到完全的時序對準,誤差在"正負的1/2 chip time",因此就要進入code tracking的階段, 此時也是利用展頻碼自相關的特性,可以將時序調前與調後1/2 chip time若得到的自相關值不同的話須做調整,若逹到同步的話,則這兩個值會相同. 當逹到同步時,之後要一直對展頻碼tracking因為訊號一直在變, 若一但Lose Tracking就必須回到第一個step,重新做code acquistio.
以理論的觀點來看code acquistio是比較難的,要花的時間也比較長. 若訊號很差,而且一直在變的話有可能無法 acquistio. 因此在acquistio時須要好的訊號且不要一直變動(因此最好停止不動:>)
影響sensitivity跟接收器電路做的好不好也有關,若接收器本身的雜訊太大,sensitivity可能也無法降低.
若見解有誤的話,歡迎指正(不然當我沒說好了:>)
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