GPS接收器测试
亦包含范例的卫星星历与星历档案。此外，更可由下列网站直接下载：
· Almanac information (The Navigation Center of Excellence) http://navcen.uscg.gov/gps/almanacs.htm
· Ephemeris information (NASA Goddard Space Flight Center) http://cddis.gsfc.nasa.gov/gnss_datasum.html
透过客制的卫星星历与星历档案，即可建立特定日期与时间的 GPS 讯号，甚至可回溯数年以前。请注意，当选择这些档案时，必须选择与日期相对应的档案。一般来说，卫星星历与星历信息为每日更新，因此当选择特定时间与日期时，亦应选择同 1 天的档案。下载的星历档案往往为压缩的「*.Z」格式。因此，在搭配使用 GPS 工具组之前，档案必须先行解压缩。
只要使用工具组中的「自动模式 (Automatic mode)」，即可囊括大多数的 GPS 模块作业，并可透过程序设计的方式，计算都卜勒与随机距离信息；当然，此功能亦提供手动模式。在手动模式 (Manual mode) 中，使用者可个别指定每组人造卫星的信息。图 4 即显示此 2 种作业模式所提供的输入参数。
1LLA (longitude, latitude, altitude)
图 4. GPS 工具组自动与手动模式的默认值
请注意，工具组将根据所指定的星历档案，于可能的数值范围中强制设定 GPS 的 TOW。因此，若选择的数值超出该星历档案的范围，工具组将自动设定为最接近的数值并提醒使用者。「niGPS Write Waveform To File」范例程序即可建立 GPS 基频波形 (自动模式)，而其人机接口即如下图所示。
图 5. 简单的范例程序即可建立 GPS 测试波形。
请注意，某些特定量测作业，将决定用户所建立 GPS 测试的文件类型。举例来说，当量测接收器敏感度时，将仿真单一人造卫星。另一方面来说，需要定位作业的量测 (如 TTFF 与位置精确度)，所使用的 GPS 讯号将仿真多组人造卫星。基于上述需求，NI GPS 工具组所搭配的范例程序，将同时包含单位星与多重卫星仿真功能。
记录空气中的 GPS 讯号
建立 GPS 波形时，其独特又日趋普遍的方式，即是直接从空气中撷取之。在此测试中，我们使用向量讯号分析器 (如 NI PXI 5661) 记录讯号，再透过向量讯号产生器 (如 NI PXIe-5672) 产生已记录的讯号。由于在记录 GPS 讯号时，亦可撷取实际的讯号减损 (Impairments)，因此在播放讯号时，可进一步了解接收器于布署环境中的作业情形。
只要透过极为直接的方式，即可撷取空气中的 GPS 讯号。在 RF 记录系统中，我们将适合的天线与放大器，搭配使用 PXI 向量讯号分析器与硬盘，以撷取最多可达数个小时的连续数据。举例来说，1 组 2 TB 的 RAID 磁盘阵列，即可记录最多 25 个小时的 GPS 波形。由于此篇技术文件将不会讨论串流的特殊技术，因此若需要相关范例程序代码，请至：
http://www.ni.com/streaming/rf 。透过下列段落，即可了解应如何针对 RF 记录与播放系统，设定合适的 RF 前端。
不同类型的无线通信讯号，均需要不同的带宽、中央频率，与增益。以 GPS 讯号来说，基本系统需求是以 1.57542 GHz 的中央频率，记录 2.046 MHz 的 RF 带宽。依此带宽需求，至少必须达到 2.5 MS/s (1.25 x 2 MHz) 取样率。注意：此处的 1.25 乘数，是根据 PXI-5661 数字降转换器 (DDC) 于降频 (Decimation) 阶段的下降 (Roll-off) 滤波器所得出。
在下方说明的测试作业中，我们使用 5 MS/s (20 MB/s) 取样率以撷取完整的带宽。由于标准 PXI 控制器硬盘即可达到 20 MB/s 或更高的数据流量，因此不需使用外接的 RAID 亦可将 GPS 讯号串流至磁盘。然而，基于 2 个理由，我们仍建议使用外接硬盘。首先，外接硬盘可提升整体的数据储存量，并记录多组波形。其次，外接硬盘不会对 PXI 控制器的硬盘造成额外负担。在下方说明的测试作业中，我们采用 1 组 USB 2.0 的外接硬盘。此硬盘为 320 GB 的 Western Digital Passport，具有 5400 RPM 的硬盘转速。在我们的测试作业中，一般读取速度约落在 25 ~ 28 MB/s。因此该款硬盘可同时用于 GPS 波形数据串流的仿真 (6 MB/s) 与记录 (20 MB/s) 作业。
GPS 讯号记录作业最为特殊之处，即是选择并设定合适的天线与低噪声放大器 (LNA)。透过一般被动式平面天线 (Passive patch antenna)，即可于 L1 GPS 频带中发现介于 -120 ~ -110 dBm 的常见峰值功率 (此处为 -116 dBm)。由于 GPS 讯号的功率强度极小，因此必须进行放大作业，以使向量讯号分析器可撷取卫星讯号的完整动态范围。虽然有多个