Il simulatore GNSS R&S®SMW200A offre un modo semplice e comodo per verificare il progetto di un ricevitore rispetto a un’ampia varietà di potenziali sistemi interferenti e disturbatori. I casi di test vanno da semplici simulazioni della coesistenza tra più sistemi a complessi scenari di interferenza con emettitori localizzati.
Spettro del segnale GPS L1 C/A con AWGN e tre sistemi interferenti CW
Oggi, i ricevitori GNSS sono utilizzati in molte applicazioni, come ad esempio i sistemi di navigazione automobilistica, i droni e le procedure di avvicinamento strumentale dell’aviazione. Per questo motivo, tali dispositivi devono fornire correzioni della posizione altamente accurate ed elevata disponibilità anche in condizioni avverse. Anche vari altri servizi, come LTE, fanno uso di frequenze vicine alle bande GNSS. I ricevitori devono essere progettati in maniera da consentire la coesistenza sicura di tali segnali per prevenire il degrado delle prestazioni. Un ricevitore deve anche essere resiliente contro le interferenze involontarie (ad es. trasmissioni fuori banda da radio amatoriali) e le interferenze intenzionali (ad es. i disturbi o le manomissioni). Per provare la robustezza dei ricevitori GNSS contro le interferenze, questi devono essere verificati in presenza di tutti i tipi di segnali di interferenza per tutte le costellazioni GNSS e bande di frequenza disponibili. Per ottenere risultati significativi e ripetibili, i test sono eseguiti al meglio con un simulatore GNSS in un ambiente di laboratorio controllato.
Il simulatore GNSS R&S®SMW200A offre una soluzione compatta ed efficiente per creare tali scenari complessi di interferenza. Il simulatore GNSS consente di simulare un numero massimo di 144 satelliti appartenenti a diverse costellazioni funzionanti su diverse bande di frequenza. Grazie alla struttura del simulatore R&S®SMW200A analoga a quella di un generatore di segnali vettoriale, è possibile configurare fino a quattro segnali in banda base indipendenti per simulare segnali GNSS o segnali di interferenza. Questa configurazione flessibile consente di effettuare rapidi test di coesistenza con diversi standard digitali come LTE. Inoltre,il simulatore R&S®SMW200A consente agli utenti di riprodurre qualsiasi forma d’onda arbitraria definita dall’utente. In questo modo è anche possibile eseguire test avanzati di interferenza.
Tali forme d’onda possono essere create, ad esempio, in Matlab oppure, più comodamente, utilizzando il software R&S®Pulse Sequencer. Il software R&S®Pulse Sequencer rende, inoltre, possibile generare simulazioni dinamiche con un ricevitore GNSS in movimento. Le opzioni software consentono di integrare fino a quattro sorgenti di segnale AWGN/CW aggiuntive indipendenti, portando il numero delle sorgenti interferenti a sette. Mentre i metodi di collaudo precedentemente disponibili utilizzavano dispositivi separati, il simulatore GNSS R&S®SMW200A combina tutte le funzionalità richieste per effettuare i test di interferenza in un solo strumento. Il risultato è una soluzione con costi ottimizzati che velocizza la creazione di scenari di test complessi e realistici. Se utilizzato assieme a due unità di estensione RF R&S®SGT100A, il simulatore GNSS offre quattro porte di uscita RF, il che lo rende adatto per simulare scenari con presenza di più antenne o più veicoli.
Test di coesistenza per LTE con ulteriore interferenza AWGN e CW
Interferenza CW e AWGNLa figura sulla sinistra mostra lo spettro di un segnale GPSL1 C/A con ulteriore rumore bianco e tre dispositivi di interferenza che emettono segnali a onda continua (CW). Grazie alla flessibilità del simulatore R&S®SMW200A, non è richiesto ulteriore hardware per utilizzare questa configurazione di misura. I segnali CW e AWGN sono tra le forme più comuni di interferenza riscontrate da un ricevitore. Le interferenze CW possono avere molte sorgenti. Un’interferenza indesiderata è spesso causata da armoniche fuori banda di amplificatori o trasmettitori. Anche i disturbatori jammer GNSS commerciali, che sono divenuti sempre più diffusi, utilizzano segnali CW per disturbare la ricezione dei segnali GNSS. Il modulo AWGN può anche essere utilizzato per simulare il rumore dell’antenna e dell’amplificatore o per valutare le prestazioni in presenza di disturbatori di rumore.
Test di coesistenza
Mentre le bande di frequenza GNSS sono riservate per la navigazione satellitare, il resto della banda L è ampiamente utilizzato da vari altri servizi. Ad esempio, i segnali uplink e downlink delle reti LTE e quelli satellitari operano vicino alla banda L1. È, perciò, cruciale validare la coesistenza sicura di tali segnali. Il simulatore R&S®SMW200A rende più semplice tale attività supportando un gran numero di moderni standard di comunicazione. L’impostazione di un segnale LTE accanto a una banda GNSS è semplice quanto la selezione del modulo appropriato e l’avvio della simulazione, che consente di ottenere una valutazione rapida e accurata dell’impatto sulle prestazioni del ricevitore. Naturalmente è anche possibile utilizzare modulazioni digitali personalizzate.
Effetti di un disturbatore GPS localizzato su un ricevitore in movimento
Simulazione dinamica di uno scenario di disturbatore
Lo scenario a sinistra mostra una simulazione congiunta di un ricevitore GNSS in movimento e un disturbatore (jammer) statico. La metodologia di test prevede di esaminare il comportamento del ricevitore in prossimità di una sorgente di interferenza quando perde la sua posizione (fix) e determinare quanto tempo è necessario al ricevitore per riacquisire il segnale GNSS.
Il simulatore R&S®SMW200A genera segnali GNSS per un ricevitore in movimento antiorario su una traiettoria circolare. Il ricevitore inizia nella posizione delle 6.00 nel punto più meridionale della mappa a sinistra. Un disturbatore è posizionato nella posizione delle 12.00, 100 m a nord della traiettoria. Il software R&S®Pulse Sequencer è, quindi, utilizzato per calcolare il segnale ricevuto del disturbatore per tutte le posizioni lungo la traiettoria. I due segnali sono combinati in un combinatore esterno e trasmessi a un ricevitore GNSS.
Il ricevitore può fornire una posizione quando inizia il suo movimento (parte blu della traiettoria). Con il ricevitore che si avvicina al disturbatore, il livello di potenza del segnale del disturbatore aumenta fino a quando il ricevitore perde l'aggancio ai segnali GNSS (parte rossa della traiettoria). Quando il ricevitore si allontana dal disturbatore, il livello di potenza del segnale di disturbo decresce, il che consente al ricevitore di acquisire nuovamente i segnali GNSS (traccia arancione).
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