지금 이 순간

1. GPS 개요

2. GPS 시스템 구성

3. GPS 측위오차 원인

4. GPS 측위오차 대책

5. 최근동향

1. GPS 개요

  - 총 24개의 위성(32대의 위성 존재)으로 운영되며, 사용자는 4개 이상의 위성신호를 받아 위치를 결정

  - 위성이 보낸 신호의 도달시간차를 이용하여 현재 위치를 결정

2. GPS 시스템 구성

<참조> http://www.howhow.co.kr/html/gps_03.htm

3.GPS 측위오차 원인

   -  위성 궤도 오차 : 전달되는 위성궤도 정보 오차

   -  위성 시계 오차 : 전달되는 위성시각 정보 오차

   -  전리층 오차    : GPS 신호의 전리층 통과시 전달 시간 지연 오차

   -  대류권 오차    : GPS 신호의 대류권 통과시 전달 시간 지연 오차

   -  다중 경로 오차 : GPS 신호의 다중 경로에 의한 오차

   -  수신기 오차    : 열 잡음, 안테나 위상 오차, 채널간 간섭오차, S/W오차

   -  위성배치에 의한 기하학적 오차

4. GPS 측위오차 대책

5. 최근동향

- GPS는 실외에 대한 위치측위는 우수하지만, 실내(Indoor) 위치측위의 정확도는 매우 떨어짐

- 휴대단말기는 실외에서는 GPS, 실내에서는 WiFi, Bluetooth등을 이용한 위치측위 기술로 발전하고 있음

- 초정밀 SBAS기술개발로 1m이내 측위를 목표로 하고 있음

- SBAS는 GPS신호 이외에 별도의 보정신호를 GPS주파수 대역을 이용하여 수신단말에게 전달하는 방식을 사용함

- 끝 -  

10장_3차원측량(2).pdf

1. 열잡음(Thermal noise)

2. 최소수신레벨

1. 열잡음(Thermal noise)

 가. 발생원인

    - 반도체나 저항체등에서 전자의 열운동에 의한 교란으로 나타나는 불규칙한 전위차로 발생하는 잡음

   - 원천적인 제거 곤란

  - 열잡음원은 모든 주파수대에서 단위 대역폭당 같은 양의 잡음전력을 내보내는 백색잡음의 일종

나. 잡음전력밀도[mW/Hz]

  - 부하에 전달될 수 있는 최대 잡음 전력

              Pn=KT,     여기서, K:볼쯔만 상수=1.38*10^-23[Joule/K]

                                       T: 절대온도 [K]

 - 상온에서 잡음전력밀도

             Pn=KT=1.38*10^-23[Joule/K]*290[K]=4*10^-21[W]=4*10^-18[mW/Hz]

             10*log(Pn)=10*log(4*10^-18[mW]/1[mW])=-174[dBm/Hz]

다. 잡음 전력

  - 대역폭을 갖는 잡음전력

            P=-174+10*log(B)[dBm]

2. 최소수신레벨

 - 최소 수신레벨은 아래와 같은 수식으로 정해진다

           Pr[dBm]=-174[dBm]+S/N[dB]+NF[dB]  여기서 S/N: 신호대 잡음비

                                                                             NF: 수신기 잡음지수

QPSK 송수신 과정을 설명하고, 아래 주어진 조건에 대해서 BER(Bit Error Rate)을 구하시오

(조건)

단, 전송률 44Mbps, 잡음전력 스펙트럼 밀도 1.76 x 10^-20 [W/Hz], 송신전력 9 dBW, 총손실 120dB,

    수신에너지 Es = 송신전력x 심볼주기 x 감쇄율,  심볼주기 = 2 x 비트 신호주기) 

1. QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 

       가. 개요

       나. QPSK 변조기

       다. QPSK 일반식 

       라. QPSK 성상도

2. BER 계산

1.  QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)

       가. 개요

          - 무선통신에서는 PSK 혹은 확장된 개념인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)가 많이 사용됨

          - BPSK가 1과 0의 두가지 신호만을 구분하는 반면, QPSK는 4가지의 디지털 신호를 구분함

          - BPSK가 반송파의 위상을 180도씩 바꾸어가면서 전송했다면 QPSK는 90도씩 위상을 변화시켜서 4개의 신호(45, 135, 225, 315도)를 만들어내게 된다

          - M=4인 MPSK 즉, 4PSK와 같은 의미가 되기 때문에 QPSK라고 불리운다

       나. QPSK 변조기

          - 송신기는 2진 부호가 입력되면 직,병렬 변환기에 의해 I 채널과 Q 채널로 나누어짐

          - I 채널은 동상 채널(In phase channel)이고 Q 채널은 직교 채널(Quadrature phase channel)

          -  I 채널과 Q 채널에 따라 90도 위상차를 갖는 2개의 반송파를 각각 BPSK 에서처럼 변조시킨 후 합성하면 2개의 BPSK를 선형으로 더한 값과 같음

http://www.gcscte.org/presentations/2008/Ron.Hranac_Presentation-BER%20+%20MER%20Fun.pdf

           다. QPSK 일반식 

                QPSK(t)= dI(t)*cos(2*pi*fc*t)-dQ(t)*sin(2*pi*fc*t)

                            = α(t)*cos{2*pi*fc*t + θ(t)} 

                          여기서    α(t)=√(dI(t)^2+dQ(t)^2)

                                       θ(t)=tan-1{dQ(t)/dI(t)}  

           라. QPSK 성상도

             - PSK 계열의 전송방식은 반송파의 전압, 즉 I/Q 플롯에서 신호들이 원점에서 떨어진 거리를 의미하는 반지름이 일정하기 때문에 위상만으로 신호의 내용 판단

2. BER 계산

 가. 전송률

   - 초당 최대 전송속도를 말하며, 채널용량과 비례함 ( C = B log 2 ^(1+s/n) )

   - 전송률은 대역폭에 비례, 신호전력에 비례, 잡음전력에 반비례 관계임 

   - 44Mbps 이므로 초당 44M의 속도를 낼 수 있음 

   - 1bit의 주기를 계산해 보면 t = 1/f 이므로  1/44 x 10^6 의 주기를 가짐   

 나. 잡음전력 스팩트럼 밀도(PSD)

   - 잡음전력은 KTB로 구할 수 있음

   - K 볼츠만상수 (1.23x 10^-23 [W/Hz] ), T 절대온도 290도, B 대역폭 1 [Hz] 일때 최소잡음전력임

   - 잡음전력은 대역폭이 커지면 올라감 

   - 주어진 조건에서는 1.76 x 10 ^-20 [W/Hz] 임

 다. 송신전력

  - 송신전력은 조건에서 9[dBw]로 주어짐

  - 이를 [W]로 환산할려면 dBw = 10 log X[W]/1[W] 이므로,

     X [W] = 10 ^9/10 = 7.94[W] 임

 라. 총손실

  - 무선통신에서 손실은 자유공간손실, 정합손실, 케이블손실, 안테나손실 등 으로 구할 수 있음

  - 조건에서 손실은 -120[dB] 이므로 , dB 를 상수로 변환하면 10^-12 임

 마. 심볼주기

  - 심볼주기는 한 심볼의 주기를 나타냄

  - QPSK는 2bit 1Symbol 이므로 2bit의 주기를 구하면 됨

  - 따라서, t = 1/22Mbps = 1 / (22 x 10^6)

 바. 수신에너지

- Es = 7.94 x 10^-12 x (1 / 22 x 10^6) = 0.361 x 10^-18 임

 사. QPSK의 BER (오류확률 구하기) 

- BER = Q(root(2Eb/No))=Q(root(Es/No))=Q root (0.361 x 10^-18) / (1.76 x 10^-20) = Q (4.53) 

  또는 = 1/2 erfc ((0.361 x 10^-18) / (1.76 x 10^-20)/root(2)) = 1/2 erfc (4.53) 

- Q Function 과 erfc Function을 이용해 최종 BER을 구할 수 있음

http://ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=4720

http://ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=4720

<참조>

http://cafe.daum.net/impeak/Pthm/1?q=%C1%A4%BA%B8%C5%EB%BD%C5%B1%E2%BC%FA%BB%E7&re=1, 박종규 기술사님 카페