安捷伦导航信号模拟解决方案

安捷伦导航信号模拟解决方案
今天，我们看到单一的GPS市场已经向全球导航GNSS（ global navigation satellite systems）市场转变，其它国家和地区的导航系统正在奋起直追，如俄罗斯的GLONASS系统, 欧盟的 Galileo系统，以及中国的北斗系统。

未来随着技术的发展和进步，会出现更多GNSS市场增长的驱动因素，智能手机和平板电脑中的基于位置的应用（LBS）；传统的车载导航应用；其他消费电子产品中的定位应用，如数码相机和智能手表，眼镜等；基于跟踪目的的应用，如对客运或货运的汽车跟踪，对老人，儿童，罪犯或宠物的跟踪等等。

基于以上需求驱动，未来几年GNSS市场将以10%～20%
的速度增长。

欧洲全球定位机构保守估计，从2010~2016年每年有10%的增长。

而联合商业情报（ABI）预测更乐观，从2011~2015年将有14~20%的市场增长。

而其中87%的GNSS芯片出货量
会用在手持终端定位服务上面。

安捷伦作为通信电子仪表行业的供应商，为客户提供了各种导航系统设计仿真、信号模拟的
解决方案。

在导航系统设计仿真时，可以利用安捷伦SystemVue仿真软件，完成对基带、射频信
道的模拟仿真，以及对信号衰落和加密算法的验证。

如果客户现有安捷伦E4438C可以升级选件409即可实现模拟GPS信号的信号源，或者是采用安捷伦矢量信号源+N7609B Signal Studio即可实
现对GPS、GLONASS、Galileo、北斗信号的模拟。

解决方案一：GNSS系统设计仿真工具
安捷伦SystemVue是电子系统级设计仿真软件，主要用于信号处理、通信和控制系统的设计仿真。

如模拟、数字和混合模式系统，相位和频率锁相环，调制、解调和通道建模，完整的DSP 系统设计和测试，模拟到数字变换系统、量化和采样系统、同相和正交系统，线性和非线性系统设计和测试，线性和非线性微分方程的解（包括模糊理论），控制系统设计和测试。

2013年3月28号，安捷伦推出SystemVue GNSS基带验证库W1919，可以提供端到端系统建模和仿真功能，支持GPS、GLONASS、Galileo、北斗导航系统。

W1919仿真库可以提供GPS发射、接收、信号模型（对流层、电离层、多径）的参考设计，使用户直接验证射频和基带恶化时对接收系统的影响。

多星系统的仿真可以模拟任何接收设备的位置、时间、持续时间信息，对系统级架构、基带算法验证、射频器件设计有很好的帮助作用。

SystemVue与安捷伦其它测试仪表有很好的连接性，可以根据产品的特点灵活配置，并能保证品研发周期内的一致性。

通过SystmeVue可以直接把导航信号下载到安捷伦矢量信号源中，对基带和射频电路进行测试验证。

GNSSS W1919的主要功能和特点：
1.使用SystemVue GNSS仿真库，用户可以对单卫星或多卫星导航系统的性能（包括基带算
法、射频问题）进行验证；
2.基带模型：根据安捷伦提供了W1919 GNSS 仿真库，用户可以用C++、Matlab、HDL、或
自定义电路模块替换原有的参考设计，快速对设计算法进行仿真验证。

同时也兼容原有
Matlab IP核的设计。

3.系统模型：评估用户自定义路径衰落、噪声、干扰、阻塞、冗余设计、射频问题等对系统
的影响。

4.研究建立标准：增加军用、新标准、或自定义编/解码，以突破商用“L1”信号格式的限
制。

深入研究开放模块的原理，掌握最新的GNSS标准；
5.自定义测试：下载自定义、静态或恶化后信号的测试测量标准，许多自定义实时GNSS数
据流是非标准信号，所以很难直接下载测试仪表内。

然而SystemVue允许各种自定义信号
格式，包括干扰、多星、专有信号，可以直接下载到测试仪表内。

6.射频微波器件验证：SystemVue GNSS库同时提供系统与RFIC芯片和射频模块的无缝设计。

且提供与安捷伦的ADS、GoldenGate 、RF EDA仿真器、X参数连接的相关接口。

选件配置：
在SystemVue GNSS仿真库中，相应的选件有：
1.W1461 SystemVue Comms Architect
2.W1462 SystemVue FPGA Architect
3.W1464 SystemVue RF Architect
4.W1465 SystemVue System Architect
解决方案二：GPS信号模拟
E443C8C或E8267D选件409可完成GPS信号的模拟生成。

使用真实情景轻松生成多卫星 GPS 信号。

该信号可提供高达 8 颗 GPS 卫星的 GPS 仿真。

每个卫星信号为所选的情景提供独立的多普
勒频移和真实 GPS 导航信息。

GPS 信号由精密的 E4438C ESG 矢量信号发生器实时生成。

ESG 出色
的振幅精度和相位噪声性能可以保证即使在低功率电平下，也可进行可重复和精确的接收机灵敏
度测量。

由于这款通用 ESG 可以仿真多种真实的信号环境（包括连续波和 3G 蜂窝格式），因此
是完善实验室工作台或测试机架的重要工具。

选件422结合选件409可以完成用户自定义情景卫星导航信号。

情景生成器允许用户设置
时间、位置、持续时间、信道功率、卫星功率均衡等参数，以及对静态、动态GPS信号的模拟。

提供天线方向增益设定，辅助GPS（A-GPS）及情景增强功能，最支持多达8颗卫星的信号模拟，
信号文件可以方便的通过LAN进行下载。

典型应用：
1.使用 GPS 专用软件，可验证移动消费产品（例如，蜂窝手机和手持式或车载接收机）中的
嵌入式 GPS 芯片的功能。

ESG 中的 GPS 发射信号几乎能够被具有基带或射频输入端口的任何 GPS 接收机所接收。

2.在多卫星信号模式中，可以使用预配置的情景和首次定位时间（TTFF）功能来执行定位测
试。

使用相同的情景，还可以通过降低射频功率电平和计算定位丢失处的载噪比来测量接收机灵敏度。

3.在单卫星模式中，可以测量信噪比，或者测试多普勒频移对信号完整性的影响。

此外，可
以使用卫星星期时间（TOW）逐渐增加的默认导航信息来进行灵敏度测量；使用伪噪声
（PN）数据来测量比特误码率（BER）；插入奇偶位来进行误差检测测试。

选件配置：
E4438C矢量信号源GPS信号模拟典型配置
∙E4438C ESG vector signal generator
∙E4438C-502 250 kHz to 2 GHz frequency range (minimum)
∙E4438C-601 Internal baseband generator (8 MSa memory)
∙E4438C-005 6 GB internal hard drive
∙E4438C-UNJ Enhanced phase noise (recommended)
∙E4438C-409 GPS personality
∙E4438C-422 Scenario generator for GPS personality
E8267D矢量信号源GPS信号模拟典型配置
∙E8267D PSG vector signal generator
∙E8267D-520 250 kHz to 20 GHz frequency range
∙E8267D-602 Internal baseband generator (64 MSa memory)
∙E8267D-009 Removable flash memory
∙E8267D-409 GPS personality
∙E8267D-422 Scenario generator for GPS personality
解决方案三：矢量信号源+Signal Studio N7609B
安捷伦 GNSS 测试解决方案将我们业界领先的仪器和 N7609B Signal Studio软件结合在一起，提供实时 GNSS 仿真和单卫星信号波形回放。

安捷伦解决方案能够对 GPS、GLONASS、指南针/北斗 2 代和伽利略等 GNSS 系统进行测试。

安捷伦还支持对其他相关卫星系统的测试，例如基于卫星的扩增系统（SBAS），以及用于提供数据改善 GNSS 接收机定位精度的全球同步卫星，包括：WAAS、EGNOS、MSAS 和 QZSS、GAGAN。

解决方案的功能和技术特点：
1.支持使用 N5172B EXG、N5182B MXG 或 N5106A PXB 实时创建多达 40 个信道视距和多径
GPS信号和/或 GLONASS 星座多卫星信号（L1 C/A 码）和/或北斗信号（B1），和多达 16 个信道视距和多径的伽利略信号（E1）
2.使用存储的情景文件对静止或运动接收机进行长达 24 小时的仿真或使用连续情景生成模
式仿真更长时间的情景，可实时调整信道功率或卫星可见性。

3.使用情景发生器生成和编辑定制情景文件或使用连续情景生成模式
4.使用基础选件（EFP）仿真 GPS、GLONASS、伽利略、北斗、基于卫星的增强系统（SBAS）
或日本准天顶卫星系统（QZSS）中的单一卫星信号，生成波形文件
实时信号产生所需要的信号源：
•X系列矢量信号源： N5182B MXG 、N5172B EXG、N5182A MXG
•ESG、PSG矢量信号源
•M9381A PXIe 矢量信号源
•EXT无线通信测试设备
•PXB基带和多通道仿真器
N7609B Signal Studio GNSS连接能力选件：
•N7609B-1FP 连接E4438C矢量信号源，没有高级情景设置
•N7609B-2FP连接E8267D矢量信号源，没有高级情景设置
•N7609B-3FP连接N5182/72矢量信号源
•N7609B-6FP连接N5106A基带发生器和多通道仿真器
•N7609B-8FP连接EXT无线通信测试设备，没有高级情景设置
•N7609B-9FP连接M9381A PXIe 矢量信号源
•N7609B-EFP 单星波形文件生成
•N7609B-PFP GPS实时情景信号生成
•N7609B-SFP GLONASS实时情景信号生成
•N7609B-UFP Galileo实时情景信号生成
•N7609B-WFP 北斗实时情景信号生成
N5182B GNSS组合导航信号模拟典型配置：
•N5182B MXG vector signal generator
•N5182B-503 Frequency range from 9 kHz to 3 GHz
•N5182B-656 ARB baseband generator (80 MHz RF bandwidth, 32 MSa)
•N5182B-660 Upgrade baseband generator with real-time capability
•N5182B-023 Upgrade baseband generator memory from 32 to 1 GSa
•N5182B-403 Calibrated AWGN
•N7609B Signal Studio for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) real-time
•N7609B-3FP - Connect to N5172B EXG / N5182B MXG, fixed, perpetual license
•N7609B-EFP - Basic Single Satellite Waveforms, fixed, perpetual license
•N7609B-PFP - Advanced GPS real-time and scenario generation, fixed, perpetual license •N7609B-SFP - Advanced GLONASS real-time and scenario generation, fixed, perpetual license •N7609B-UFP - Advanced Galileo real-time and scenario generation, fixed, perpetual license •N7609B-WFP - Advanced Beidou real-time and scenario generation, fixed, perpetual license
下面提供了两种 Agilent GPS 信号生成解决方案的对照表：
1.选件 409 GPS 专用软件和选件 422 情景发生器用于 E4438C ESG 和 E8267D PSG 矢量信号发
生器。

2.N7609B Signal Studio for Global Navigation Satellite Systems（GNSS）应用软件用于 N5106A
PXB 基带发生器和通道仿真器。

将会降低。

2. 用于生成和回放单卫星波形文件的 N7609B-EFP 还得到 E4438C ESG、N5182A MXG、E8267D PSG 和 E6607 EXT 的支持。