Globales Positionierungssystem – GPS

Das Global Positioning System (GPS) ist ein Funknavigationssystem, das HF-Sender in 24 Satelliten nutzt. Wenn die Satellitenkonfiguration abgeschlossen ist, wird sichergestellt, dass ein GPS-Empfänger an einem beliebigen Ort auf der Erde 24 Stunden am Tag (bei freier Sicht) HF-Signale von mindestens vier Satelliten empfangen kann.

Für die kommerzielle Nutzung sendet jeder Satellit einzigartige zweiphasige Pseudozufallsrauschcodes auf der L-Band-Trägerfrequenz von 1,57542 GHz. Ein GPS-Empfänger dekodiert die Spread-Spectrum-Modulationen und verwendet Triangulationstechniken für die Signale, um genaue Breiten-, Längen-, Höhen- und Zeitinformationen von einer Position auf der Erde zu berechnen.

GPS, offiziell bekannt als NAVSTAR GPS (Navigation System with Timing and Ranging Global Positioning System), wird vom Verteidigungsministerium (DoD) betrieben. Es besteht aus 21 betriebsbereiten Satelliten und 3 Ersatzsatelliten, die alle 12 Stunden die Erde umkreisen.

Wenn der GPS-Empfänger als Synchronisationsquelle für eine CDMA-Basisstation verwendet wird, bietet er mehrere wesentliche Vorteile gegenüber den anderen Alternativen.

Das System bietet weltweite Abdeckung, absolute Systemzeitinformationen, hervorragende Genauigkeit und das alles zu relativ geringen Kosten. Mit der Verwendung von GPS sind jedoch einige Einschränkungen verbunden, die verhindern, dass es die vollständige Systemlösung für die Basisstationssynchronisierung darstellt. Das Erfordernis einer ungehinderten Sicht auf die Satellitenumlaufbahnen erzwingt mehrere Einschränkungen bei der Antennenplatzierung und -verkabelung an einem Mobilfunkstandort.

Verschiedene Umweltfaktoren (z. B. Schnee, Schneeregen, Geröll, HF-Störungen) können die Empfängerleistung erheblich beeinträchtigen. Feldtests haben gezeigt, dass einige Empfänger über einen relativ großen Bereich (1 Watt bis zu 14 Meilen) durch absichtliche oder unbeabsichtigte Störquellen mit geringer Leistung gestört werden können.

Da das gesamte Netzwerk unter der Kontrolle des Verteidigungsministeriums steht und eine wichtige militärische Bedeutung hat, kann auch die ununterbrochene Verfügbarkeit des Systems Anlass zur Sorge geben. Selective Availability (SA) kann die Genauigkeit des GPS-Systems für zivile Zwecke beeinträchtigen, indem absichtlich zufälliger Jitter in die übertragenen Zeitsignale eingefügt wird.

Bei normalen SA-Werten kann das GPS-System mit geeigneter Filterung immer noch akzeptable Genauigkeiten liefern, um die Timing-Anforderungen der CDMA-Basisstation zu erfüllen. Typisch sind Genauigkeiten von +/- 150 nS ohne und +/- 400 nS mit SA.

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