如何利用RF记录与回放将真实性引入您的GNSS测试
RF记录与回放系统有望将真实的世界引入GNSS测试实验室，但如何才能实现真实性呢？我们将在此对实现真实性的若干技术加以探讨。
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记录与回放系统（RPS）是专业GNSS测试人员工具箱中的一个关键组成部分。这些便携式的设备使工程师能够以数字方式记录现实世界的RF环境并将其回放出来，在真实的条件下对GNSS接收机的性能加以测试。与现实世界不同的是，这种回放机制可以不断重复相同的条件，从而使迭代测试成为可能。
但是，现实世界的RF环境空间巨大且动态丰富，并且充斥着各种噪音，要想记录其完整的丰富性根本是不可能的。因此，记录与回放系统（RPS）可以实现的真实性水平只能大致接近接收机在日常使用中将会遇到的环境真实性。然而，有些RPS系统可以提供傲视同群的更高真实性，而这种能力在很大程度上取决于此类系统中所使用技术。
本博客延续了我们的电子书如何在实验室中创造真实的GNSS测试环境所涵盖的主题，探讨了影响RF记录与回放真实性的五项技术因素。如果您目前正在对各种RPS单元进行评测，或者您希望对使用RPS开展测试时看似异常的结果刨根问底，这些关键因素都值得您认真考虑。
01 记录的位深度
在对环境进行数字化记录时，记录与回放设备所采用的分辨率具有至关重要的意义。与周围的噪音相比，GNSS信号极其微弱，因此如果某个记录设备只能以1或2位进行记录，所记录的信号可能会完全淹没在充满噪音的环境中。采用更高位数的记录则可以更精确地将输入的信号重现出来。
因此，记录的位深度必须高于接收机的位深度，否则它就无法从接收机的视角提供所在环境的真实呈现，而且接收机从噪音中辨识信号的能力也就无法得到测试。
具备更高位深度的RPS单元，例如思博伦GSS6450，可以使用更尖端的模拟－数字（ADC）和数字－模拟（DAC）信号转换器，并具备先进的RF设计和高分辨率的信号处理能力。
也就是说，它们可以更好地记录和回放不同强度下的不同信号（见下文），使工程师能够更好地评价接收机捕获和重新捕获GNSS信号的能力。在另一方面，这还意味着该系统可以生成更大的数字文件，从而限制记录的时长，或者需要用到额外的外部存储空间。
02 动态范围
与位深度密切相关的另一项指标就是记录与回放系统的动态范围。该指标表示的是该系统可记录的信号强度范围。例如，如果某个单元的动态范围为40dB，它就可以记录该环境中最强信号40dB范围内的一切。如果GNSS信号比该环境中最强信号还要小60dB，则具备40dB动态范围的记录与回放系统就不可能拾获该信号。
需要特别注意的是，RPS系统会使用滤波来去除环境中的带外RF噪声，而这些噪声很可能会淹没GNSS信号。在测试应对真实GNSS信号的接收机时，这种方式自然是没问题的，但过滤噪声也会降低已记录环境的整体真实性，如果没有得到充分的考虑到这一因素，很可能会产生颇具误导性的结果。
较为先进的RPS系统可以提供更宽广的动态范围，使环境中的不同组成部分可以通过多路RF输出被独立记录下来。例如，思博伦GSS6450就具备一路专用于GNSS信号的输入、一路适用于蜂窝信号的输入，以及一路面向宽带信号的输入。接下来，这些信号可以被重新组合在一起，形成真实环境的如实回放，而这种能力对于接收机面对RF干扰时的强健性和弹性测试尤为宝贵。
03 振荡器质量
振荡器是RPS系统中的关键器件，负责提供将已记录信号回放给被测设备的频率。该频率必须与该系统数模转换器生成的RF信号精确校准。如果两者不一致，就可能产生相位噪音，从而降低辐射信号的载噪比（C/N0）。
如果振荡器的温度超过该单元的已校准范围（在产品资料规格中会详细说明），则也会产生相位噪声。温度补偿振荡器（TCXO）通常较不稳定，而且比恒温振荡器（OCXO）更容易受到温度变化的影响，因此检查您的RPS单元所采用的振荡器类型是非常有必要的。
振荡器的选择其实是制造商在成本、尺寸和功耗方面折衷的产物，因此，如果某种单元既具备更长的电池寿命，而且还更加便宜，这很可能是因为它采用的是TCXO，而非OCXO。
如果信号总是在类似的温度下记录和回放，这似乎也没什么不妥。但如果信号在摄氏零下4度的条件下记录，而在温暖的实验室中回放，我们就可能要面临振荡器频率与记录信号时的频率存在巨大差异的风险。由此产生的相位噪声可能会使被测接收机更难以锁定信号。事实上，振荡器所引入的任何噪声都会对真实性造成侵蚀，因为回放出来的信号与真实的已记录信号截然不同。
04 设计和制造水平
记录与回放系统的设计和制造质量非常重要，但在确保实验室中真实性的考虑中却常常被忽视。质量较差的单元可能会因为其内部组件产生的噪声而将抖动引入记录中，而这种噪声在记录时的真实环境中是不存在的。
高质量的记录与回放单元在各方面都是有保障的，其中的内置电源等器件都可以将抖动降至最低水平。然而，随着时间的推移，各器件的性能都会逐步下滑，因此较老的单元应当定期接受重新评估，确保其内部噪声水平不会在记录或回放阶段引入任何异常。
05 不同单元上的回放
记录与回放系统会将已记录的环境存储为数字I/Q文件，而此类文件可以在未参与记录的其它的系统上回放出来。
然而，在这里需要注意的是，每个RPS系统在记录路径和回放路径方面都会有自己的微妙差异，主要原因就是其设计和制造时使用了不同的器件。此外，第二个单元中振荡器引入的任何相位噪声也会对测试的真实性产生影响，进而影响测试结果的完整性。
为避免这种情况的发生，有些RPS系统，例如思博伦GSS6450，会在制造期间接受校准，并对回放线路进行校准调整。这种作法可以提高已记录内容在其它系统上回放时的性能。
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作者：Ajay Vemuru
思博伦通信公司PNT仿真产品总监
Ajay Vemuru现任思博伦通信公司PNT仿真产品总监。Ajay在定位技术领域拥有十余年的工作经验，而他的工作使思博伦能够获得最新的深入认知并做出更好的决策，加快客户在一系列新兴市场中的开发进度。在加入思博伦之前，Ajay曾在硅谷的两家半导体领军企业担任软件工程师和研究工程师。Ajay还曾在众多行业会议和研讨会上主持其中的技术会议和分组讨论。Ajay拥有俄亥俄大学的电气工程硕士学位。
RF记录与回放系统有望将真实的世界引入GNSS测试实验室，但如何才能实现真实性呢？我们将在此对实现真实性的若干技术加以探讨。
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记录与回放系统（RPS）是专业GNSS测试人员工具箱中的一个关键组成部分。这些便携式的设备使工程师能够以数字方式记录现实世界的RF环境并将其回放出来，在真实的条件下对GNSS接收机的性能加以测试。与现实世界不同的是，这种回放机制可以不断重复相同的条件，从而使迭代测试成为可能。
但是，现实世界的RF环境空间巨大且动态丰富，并且充斥着各种噪音，要想记录其完整的丰富性根本是不可能的。因此，记录与回放系统（RPS）可以实现的真实性水平只能大致接近接收机在日常使用中将会遇到的环境真实性。然而，有些RPS系统可以提供傲视同群的更高真实性，而这种能力在很大程度上取决于此类系统中所使用技术。
本博客延续了我们的电子书如何在实验室中创造真实的GNSS测试环境所涵盖的主题，探讨了影响RF记录与回放真实性的五项技术因素。如果您目前正在对各种RPS单元进行评测，或者您希望对使用RPS开展测试时看似异常的结果刨根问底，这些关键因素都值得您认真考虑。
01 记录的位深度
在对环境进行数字化记录时，记录与回放设备所采用的分辨率具有至关重要的意义。与周围的噪音相比，GNSS信号极其微弱，因此如果某个记录设备只能以1或2位进行记录，所记录的信号可能会完全淹没在充满噪音的环境中。采用更高位数的记录则可以更精确地将输入的信号重现出来。
因此，记录的位深度必须高于接收机的位深度，否则它就无法从接收机的视角提供所在环境的真实呈现，而且接收机从噪音中辨识信号的能力也就无法得到测试。
具备更高位深度的RPS单元，例如思博伦GSS6450，可以使用更尖端的模拟－数字（ADC）和数字－模拟（DAC）信号转换器，并具备先进的RF设计和高分辨率的信号处理能力。
也就是说，它们可以更好地记录和回放不同强度下的不同信号（见下文），使工程师能够更好地评价接收机捕获和重新捕获GNSS信号的能力。在另一方面，这还意味着该系统可以生成更大的数字文件，从而限制记录的时长，或者需要用到额外的外部存储空间。
02 动态范围
与位深度密切相关的另一项指标就是记录与回放系统的动态范围。该指标表示的是该系统可记录的信号强度范围。例如，如果某个单元的动态范围为40dB，它就可以记录该环境中最强信号40dB范围内的一切。如果GNSS信号比该环境中最强信号还要小60dB，则具备40dB动态范围的记录与回放系统就不可能拾获该信号。
需要特别注意的是，RPS系统会使用滤波来去除环境中的带外RF噪声，而这些噪声很可能会淹没GNSS信号。在测试应对真实GNSS信号的接收机时，这种方式自然是没问题的，但过滤噪声也会降低已记录环境的整体真实性，如果没有得到充分的考虑到这一因素，很可能会产生颇具误导性的结果。
较为先进的RPS系统可以提供更宽广的动态范围，使环境中的不同组成部分可以通过多路RF输出被独立记录下来。例如，思博伦GSS6450就具备一路专用于GNSS信号的输入、一路适用于蜂窝信号的输入，以及一路面向宽带信号的输入。接下来，这些信号可以被重新组合在一起，形成真实环境的如实回放，而这种能力对于接收机面对RF干扰时的强健性和弹性测试尤为宝贵。
03 振荡器质量
振荡器是RPS系统中的关键器件，负责提供将已记录信号回放给被测设备的频率。该频率必须与该系统数模转换器生成的RF信号精确校准。如果两者不一致，就可能产生相位噪音，从而降低辐射信号的载噪比（C/N0）。
如果振荡器的温度超过该单元的已校准范围（在产品资料规格中会详细说明），则也会产生相位噪声。温度补偿振荡器（TCXO）通常较不稳定，而且比恒温振荡器（OCXO）更容易受到温度变化的影响，因此检查您的RPS单元所采用的振荡器类型是非常有必要的。
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如果信号总是在类似的温度下记录和回放，这似乎也没什么不妥。但如果信号在摄氏零下4度的条件下记录，而在温暖的实验室中回放，我们就可能要面临振荡器频率与记录信号时的频率存在巨大差异的风险。由此产生的相位噪声可能会使被测接收机更难以锁定信号。事实上，振荡器所引入的任何噪声都会对真实性造成侵蚀，因为回放出来的信号与真实的已记录信号截然不同。
04 设计和制造水平
记录与回放系统的设计和制造质量非常重要，但在确保实验室中真实性的考虑中却常常被忽视。质量较差的单元可能会因为其内部组件产生的噪声而将抖动引入记录中，而这种噪声在记录时的真实环境中是不存在的。
高质量的记录与回放单元在各方面都是有保障的，其中的内置电源等器件都可以将抖动降至最低水平。然而，随着时间的推移，各器件的性能都会逐步下滑，因此较老的单元应当定期接受重新评估，确保其内部噪声水平不会在记录或回放阶段引入任何异常。
05 不同单元上的回放
记录与回放系统会将已记录的环境存储为数字I/Q文件，而此类文件可以在未参与记录的其它的系统上回放出来。
然而，在这里需要注意的是，每个RPS系统在记录路径和回放路径方面都会有自己的微妙差异，主要原因就是其设计和制造时使用了不同的器件。此外，第二个单元中振荡器引入的任何相位噪声也会对测试的真实性产生影响，进而影响测试结果的完整性。
为避免这种情况的发生，有些RPS系统，例如思博伦GSS6450，会在制造期间接受校准，并对回放线路进行校准调整。这种作法可以提高已记录内容在其它系统上回放时的性能。
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作者：Ajay Vemuru
思博伦通信公司PNT仿真产品总监
Ajay Vemuru现任思博伦通信公司PNT仿真产品总监。Ajay在定位技术领域拥有十余年的工作经验，而他的工作使思博伦能够获得最新的深入认知并做出更好的决策，加快客户在一系列新兴市场中的开发进度。在加入思博伦之前，Ajay曾在硅谷的两家半导体领军企业担任软件工程师和研究工程师。Ajay还曾在众多行业会议和研讨会上主持其中的技术会议和分组讨论。Ajay拥有俄亥俄大学的电气工程硕士学位。
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好像是从去年开始，有了不看朋友圈的想法。以前每天会花一部分时间在观光着别人的朋友圈，只要一有更新，就会顺手点进去刷新。后来索性把朋友圈入口关了，整个人似乎轻松了许多，虽然十天半个月的也会无聊打开，但花在朋友圈的时间变少了之后，好像过得更自如了。
“你会特别开心，不再焦虑，不再因为朋友圈各色各样的生活去对比自己从而感到焦躁，反而可以有更多时间做自己的事，过自己的生活。想联系的人其实就那几个，其他人，只是微信好友列表几分之一。
只要不关注任何人的动态，不揣测别人的想法，不想一些没发生的事情，不明不白稀里糊涂地生活就很爽。”
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