Ensayos sencillos de receptores GNSS multifrecuencia y multiconstelación

Su misión

Todos los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), incluyendo los modernizados GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou, ya ofrecen —o, al menos, lo tienen planificado— servicios de posicionamiento en múltiples frecuencias de la banda L. Utilizar varias señales de distintas portadoras ayuda en gran manera a mejorar el cálculo de la posición de un receptor (solución de navegación) en términos de precisión, fiabilidad y resiliencia frente a interferencias. Esto se debe a que los receptores que funcionan en las señales L1, L2 y L5 son capaces de calcular el retardo ionosférico y, como consecuencia, de eliminar el correspondiente error de posición. Si se tienen en cuenta todos los GNSS disponibles, hay más de 120 satélites de navegación en el espacio y, de media, unos 30 son visibles desde la mayoría de lugares del planeta. Cada uno de estos vehículos espaciales (SV) proporciona múltiples servicios de posicionamiento en distintas frecuencias. Las señales de los satélites visibles no solo se reciben mediante visibilidad directa (LOS), sino también por reflexión en edificios cercanos u otros obstáculos.

Naturalmente, los requisitos del receptor aumentan con la evolución en las constelaciones de los GNSS, y hacer simulaciones realistas se hace más complejo, además de costoso en el aspecto computacional.

Los ingenieros que desarrollan nuevos receptores capaces de procesar señales multiconstelación necesitan un simulador de alta precisión y versátil para validar la funcionalidad y el rendimiento. Este simulador debe ser capaz de proporcionar señales extremadamente realistas para cualquier combinación de GNSS (p. ej. GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) y frecuencias. Por lo tanto, su presupuesto para canales debe ser lo suficientemente amplio para cubrir todos los vehículos espaciales visibles, el elevado número de servicios de posicionamiento (como el L1 C/A o el E1 OS) y también los ecos reflejados. Además, los ingenieros deben estar capacitados para tomar nota de las características de propagación de señales, como los efectos troposféricos e ionosféricos; las características de sistemas, como errores de órbita y de reloj, y el entorno del usuario, p. ej., el sombreado y otras deficiencias.

Solución Rohde & Schwarz

Gracias a su concepto de opción flexible, el R&S®SMBV100B puede usarse para una amplia variedad de casos de prueba. Funciona con señales de frecuencia única para el desarrollo de receptores y las pruebas de producción, pero el simulador de GNSS puede actualizarse mediante software para ser compatible con casos de multiconstelación y multifrecuencia, lo que permite una caracterización del receptor y pruebas del rendimiento avanzadas.

Se pueden generar multitud de escenarios distintos con señales GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou en tiempo real con hasta 102 canales. Para el receptor, la ubicación simulada puede ser estática, pero los usuarios también pueden importar archivos «waypoint» para configurar escenarios dinámicos. De este modo, es posible simular incluso cambios de orientación en el vehículo. El diagrama de antena puede modificarse individualmente. Además, también es posible fijar la ubicación de la instalación de la antena. Se puede modelar el sombreado provocado por la carcasa de la antena con archivos de máscara corporal de un vehículo.

Aplicación

Configuración de escenarios multifrecuencia

Gracias al gran ancho de banda de modulación del R&S®SMBV100B, pueden generarse señales de forma simultánea para todas las bandas de frecuencia GNSS importantes, como la L1, la L2 y la L5, en una única salida de RF sin necesidad de equipamiento adicional como combinadores externos. Esto facilita muchísimo las medidas de los receptores de multifrecuencia.

Es posible aplicar modelos ionosféricos diferentes para evaluar las capacidades de atenuación de errores de los receptores multifrecuencia. Hay disponibles modelos estándar, como el modelo Klobuchar utilizado por GPS o el modelo NeQuick propuesto por Galileo, pero también se pueden cargar modelos anteriores.

Utilización de múltiples constelaciones de GNSS

El R&S®SMBV100B puede generar señales para un máximo de 102 canales de diferentes GNSS para asistir los tests de receptores por medio de señales de complejas. Esto facilita la creación de escenarios con vehículos espaciales de múltiples GNSS. Por ejemplo:

Si el caso de prueba requiere una señal mixta de GNSS con un número mínimo y máximo predefinido de satélites, estos límites pueden configurarse por GNSS. Todos los satélites pueden conectarse y desconectarse manualmente sobre la marcha, por lo que la simulación no se interrumpe.

También existe la posibilidad de variar los niveles de potencia individuales o de asignar errores de pseudorrango a cada satélite sin tener que recalcular el escenario; esto es perfecto para medir las capacidades de monitorización autónoma de integridad (RAIM) de un receptor. La desaparición y reaparición de satélites, una situación que se da en la realidad, puede observarse en el monitor de simulación integrado (ver fig. 3).

Características y ventajas

El R&S®SMBV100B es la solución perfecta para medir receptores de multiconstelación. Ofrece condiciones de test realistas y reproducibles en un entorno controlado de laboratorio con las siguientes características principales:

• Escenarios multiconstelación con hasta 102 canales
• Compatible con todos los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) importantes
• GPS L1/L2 (códigos C/A y P), L2C, L5
• GLONASS L1/L2, código C/A
• Galileo E1, E5a, E5b
• BeiDou B1I/B2I
• QZSS/SBAS L1 C/A
• Fácil configuración de escenarios multifrecuencia