GPS: Spürbar höhere Sendeleistung

Nochmal so, jetzt hammers wirklich.

Ich geben den Original-Text hier wieder mit einer Ausnahme die angegeben ist, da ich die Phys.-Math. Gründe nicht "selbst" beschreiben möchte um evtl. Fehler zu vermeiden. Die Freigabe ist zur Weitergabe ist aber erfolgt und steht im Text am Anfang.

"Sie dürfen die Informationen von mir gerne verwenden, ich bin aber froh,
wenn die Herkunft nicht genannt wird.
Im Allgemeinen ist es so, dass ich und auch (gelöscht, hier stand Fa.) keine Gewähr für Richtigkeit übernehmen und bei Schaden, die durch Verwendung der Information entsteht, jede Haftung ablehnen. (...)

Nochmal 'kurz' zum C/No [dBHz]:
In der Nachrichtentechnik interessiert oft nicht der absolute Leistungspegel eines Signals, sondern wieviel sich dieses vom Störsignal (Noise) abhebt.

Beispiel:
Sie haben ein Audiosignal mit einem Pegel von 2V, welches einem Störsignal von 1 V ueberlagert ist.
Das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal (auch Störsignalabstand oder
Signal to Noise Ratio genannt) ist also 2:1 = 2. Der Wert wird üblicherweise logarithmisch in dB angegeben: 20 x log ( Nutzspannung /Störspannung) bzw. 10 x log (Nutzleistung / Störleistung). In unserem
Beispiel also 6 dB.

Bei einem breitbandigen Störsignal wird dieses pro Bandbreite [Hz]
angegeben.
Das Rauschsignal [Watt pro Hz], welches von der Antenne 'produziert'
wird errechnet sich aus:
Temperatur x Bolzmann'sche Konstante
290[K] x 1.38e-23[Ws/K]= 4e-21[W / Hz], was umgerechnet -174 dBm / Hz
entspricht
(dBm is das log. Verhältnis der Leistung eines Signals zu 1 mW (10 x
log(4e-21W / 1e-3W)))

Von den 20W (+43 dBm) welche von den Satelliten abgestrahlt werden,
gelangen noch etwa 100e-18[W] (-130dBm) zum GPS Empfänger.

Das Verhältnis (C/No) von diesem Nutzsignal (Carrier) zum Rauschen
(Noise) entspricht nun der Qualität des empfangenen Signals: C/No = -130
[dBm] / -174[dBm /Hz]
Da man Logarithmen beim Dividieren abziehen darf: (-130) - (-174) = 44
dBHz (ahaa!!)

In der Praxis 'messen' die GPS Empfänger den C/No Wert nicht direkt,
sondern leiten ihn aus den Werten der Korrelatoren ab."

Zitat

Original von Achim
Charly

Ja, das ist die Erklärung, wie ich sie insgeheim erwünschte.

[SIZE=2]PS: Ich bin Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik.[/SIZE]

Achim

Alles anzeigen

[SIZE=7]Oh Gott.Dann hättest Du das eigentlich wissen sollen, oder? [/SIZE]

Nun, der Applaus gebührt meinem Kontaktpartner mehr, denn er hat es wohl fertig gebracht es so zu erklären, dass auch ich es einigermaßen verstanden habe... ;D

Hallo miteinander,

so, jetzt sind wir - dank Charly - auf dem Niveau, auf dem wir immer diskutieren sollten.

Danke Charly für Deine nicht zu erschütternde Beharrlichkeit. Sie schafft immer mal Sternstunden in diesem Forum.

Weiter im Thema.

Ich habe meine archivierten LOGs durchgesehen, vom selben "schwierigen" Ort und jeweils mit denselben Empfangsgeräten, und ich kann auf dieser Basis keine grundlegenden Änderungen der Empfangswerte in den letzten Jahren feststellen. Schon gar keine Tendenz.

Geändert hat sich im Laufe der Zeit die Empfangsleistung neuer Geräte, sicher. Aber im Laufe der Zeit waren die Anzeigen derselben Geräte für die Satellitenleistung am selben Ort mal besser, mal schlechter .

Die Empfangsbedingungen sind halt je nach Satellitenposition und Wetter, Störsignalen, Einschaltdauer und anderen Einflüssen ziemlich wechselhaft. darin gehen geringfügige Abweichungen glatt unter. Selbst wenn man jetzt statistisch eine ansteigende Tendenz beobachtet, kann es sein, dass man z.B. Einflüsse der Klimaveränderung nachweist statt einer Leistungssteigerung der GPS-Satelliten.

Gruß
artur

Hallo artur,

ich habe mal Prof. Zogg angeschrieben in der Hoffnung, auch eine Antwort zu bekommen. Was aus der Erfahrung her zunächst positiv aussieht.

Jean-Marie Zogg (>Google-Suche) ist Prof. der Hochschule Chur und hat grundlegende Artikel - Basics - für u-blox geschrieben. Und an der Hochschule Chur läuft ja eine GPS-Referenzstation, wie von hevo2 auch angezogen. Nur geht das Archiv nur bis 2007 zurück, und das hat hevo2 ja schon ausgewertet.

Sollte ich eine verwertbare Antwort bekommen, wird dies natürlich hier gepostet.

Zitat

Original von bab
Ja, schön!

Aber es war doch bekannt und wird auch bei Tests bei pnav immer wieder gebracht, das man dB Werte einzelner Empfänger , einer Serie, nicht mit anderen Serien, sogar aus einem Hause bergleichen kann.

Odr ganzt Krass, die dB Werte sind eine beliebige Hausnr :gap

Hallo Kalli,

nein, energisches Veto.

Eine Haus-Nr. sind sie ganz bestimmt nicht, auch wenn ein direkter Vergleich nicht gemacht werden sollte ohne die Stellungnahme meines Kontaktpartners zu kennen.

Das ist schon ein eklatanter Unterschied m.E.

Hallo zusammen!

Erstmal vielen Dank an Charly für die "Herleitung" der Zusammenhänge! Es ist schon sehr beeindruckend, mit welch geringen Leistungen beim GPS überhaupt hantiert wird.

Für heute hab ich nichts weiter beizutragen. Vermutungen helfen ja nicht weiter.

Ich werde morgen Mittag aber mal ein kleines Progi zusammenbasteln, welches aus den Logfiles für jeden Sat die Position am Himmel (Azimut und Höhe) rauskramt, bei der der maximale Pegel aufgetreten ist.

Das Ganze kann man natürlich auch mit u-Center erledigen, was aber eine "Schweinearbeit" wäre...

Die höchsten Pegel werden dort auftauchen, wo optimale Sicht zum Sat herrschte. Ideal für meine "Arbeitshypothese" wäre es nun, wenn zwei oder mehr Sats (ziemlich) an der gleichen Position (sehr) unterschiedliche Pegel hätten...

Gute Nacht!
hevo2

Zitat

Original von hevo2

Erstmal vielen Dank an Charly für die "Herleitung" der Zusammenhänge! Es ist schon sehr beeindruckend, mit welch geringen Leistungen beim GPS überhaupt hantiert wird.

Trotzdem,

mit dieser "Dezibelischen Logarithmierung" ist es so wie mit den momentan überall herumgeworfenen Milliarden :

mit diesen Zahlenwerten kann Mensch recht wenig anfangen, sie sind eigentlich außerhalb einer greifbaren Vorstellung.

Vielleich kann man mit einem Vergleich, der zur Zeit des 1. Golfkrieges in Bild der Wissenschaft stand, mehr anfangen:

"Dieselben GPS-Signale, die den neuen Waffen ihre Zielsicherheit verleihen, sind zugleich ihre Achillesferse. Von der Sendeleistung eines GPS-Satelliten kommen gerade mal 10 hoch -16 Watt beim Empfänger auf der Erdoberfläche an, entsprechend der Leuchtkraft einer 25-Watt-Glühbirne aus 15000 Kilometern Entfernung oder einem Milliardstel der Leistung, die eine Fernsehantenne empfängt. "

Hallo!

Zitat

Original von karomue

Trotzdem, mit dieser "Dezibelischen Logarithmierung" ist es so wie mit den momentan überall herumgeworfenen Milliarden :

Mit diesen Zahlenwerten kann Mensch recht wenig anfangen, sie sind eigentlich außerhalb einer greifbaren Vorstellung.

Ganz so schlimm es es ja nun auch wieder nicht. Ich will das mal kurz versuchen zu erläutern, Achim wird mir schon auf die Finger klofpen, wenn ich Unfug erzähle. ( Achim: Kleiner ging die Schrift wohl nicht zu machen? Ich dachte zunächst, das war ein "Strich" - hab ich vollkommen übersehen ;))

Dieses thermische Rauschen (T*k in Joule oder W/Hz) in jedem Leiter ist die physikalische Grenze "nach unten". Das wird sich auch in Zukunft nicht ändern.

Will man einen höheren Rauschabstand (bei GPS halt C/No) erreichen, könnte man an der Temperatur drehen: (Antenne +) Verstärker (tief)kühlen. Das macht man in der Radioastronomie. Nur ist der erreichbare Effekt bei "handelsüblichen" Temperaturen leider sehr gering. Beispiele:

+ 17°C -> -174.0 dBm (wie oben angegeben)
- 43°C -> -175.0 dBm
- 93°C -> -176.0 dBm
- 128°C-> -177.0 dBm

"Tiefkühlung" lohnt sich für uns also nicht.

Die Formel in "C" für Progi@home:

dBm = 10 * log10 ( T * k * 1000.0);
T ist die Temperatur in Kelvin
k ist die Bolzmannkonstante (1.3806 J/K)
Und was ist mit der "1000.0"?
Das ist der Kehrwert von 1mW. Grundregel : Anstatt zu Dividieren, bei Konstanten immer mit dem Kehrwert multiplizieren. Eine Multiplikation "im Rechner" ist immer schneller als eine Division.

Über die Temperatur allein kommen wir also nicht weiter.

Wir haben also ein gleichbleibend "schlechtes" Rauschverhältnis. Wir wollen aber trotzdem Informationen übertragen. Und genau da liegt der Hase im Pfeffer.

Einziger Ausweg, wenn sich das Nutzsignal kaum vom Rauschsignal unterscheidet: Informationen sehr langsam übertragen. Und genau das macht man ja bei GPS. Die Datenrate liegt bei wenigen Byte / Sekunde.

Anderes Beispiel: Funkamateure senden mit extrem wenig Leistung und ganz langsamer Tastung (Morsecode). Im Empfänger ist nur ein Rauschen zu hören. Aber nein, wird das empfangene Signal lange genug integriert, kommt auf einmal die übertragene Information aus dem Rauschen heraus.

Ich hab davon vor einigen Monaten mal gelesen. Die "Informationsübertragung" unmittelbar an der "Rauschgrenze" ist zwar extrem langsam, aber praktisch auch nicht abhörbar.

Zitat

Original von karomueVon der Sendeleistung eines GPS-Satelliten kommen gerade mal 10 hoch -16 Watt beim Empfänger auf der Erdoberfläche an.

Was denn nun?

Oben stehen 100e-18W -> 1e-16 Watt. 10fache Leistung?

bfn hev2

Hallo Heiko,

ich habe inzwischen eine Bestätigung von Prof. J.M. Zogg vorliegen, dass in Chur tatsächlich keine älteren Daten vorliegen als Dir schon bekannt war.

Zusätzlich hat er auf diese kowoma Seite verwiesen, diese ausgewertet und mitgeteilt, dass er keine Sendeleistungserhöhung sehen kann.

Zitat

Original von karomue
ich habe inzwischen eine Bestätigung von Prof. J.M. Zogg vorliegen, dass in Chur tatsächlich keine älteren Daten vorliegen als Dir schon bekannt war.

Zusätzlich hat er auf diese kowoma Seite verwiesen, diese ausgewertet und mitgeteilt, dass er keine Sendeleistungserhöhung sehen kann.

Anhand der "Kowoma" Website kann ich auch nix feststellen. Ich stecke momentan echt in "Beweisnot". PN abgeholt?

Falls du Herrn Zogg besuchen willst, sags einfach, lass dir die Handynummer geben und mach zuvor einen Termin mit ihm aus. Mittwochs, ab 10 Uhr. Falls es etwas später wird (unwahrscheinlich), rufst du ihn halt an. Wir reiten dann beide in Chur ein und schauen uns die Hochschule und die ganze "GPS-Monitor-Station" an. Ich habe mir die Website angesehen. Es ist schon "cool" was den Schülern/Azubis heute so alles angeboten wird. Diese Ausstattung. Wahnsinn!

Alles weitere notfalls über PN. "hevo2rs" kostet nix. Aber das weißt du ja.

bfn hevo2

Hallo zusammen!

Langsam wird mir unheimlich und ich habe auch keine Erklärung:

$GPGSV,3,1,09,09,60,305,49,15,56, 175,38,17,38,073,37,26,37,156,42*70

Am 07.12.08 um 04:12:30 UTC im Auto hinter der Windschutzscheibe aufgenommen, Blickrichtung West, freie Sicht zum Sat. Wetter: dicker Nebel, Außentemperatur nahe Null Grad.

PRN 09 ist aber leider ein alter Sat aus dem Jahre 1993 (COSPAR 1993-042A). Und damit fängt mein Erklärungsnotstand an. "gpsworld.com" schreibt am 17. März 2008 beispielsweise (Hervorhebung durch mich):

Zitat

The last IIR-M satellite put into orbit, IIR-18(M), or SVN57, was set to healthy just 13 days after its launch Dec. 20, 2007. The just-launched SVN48 joins five other IIR-M and 12R satellites in the GPS satellite constellation. The IIR-M satellites are modernized hence the M designation with an upgraded antenna panel that provides increased signal power to both military and civilian receivers on the ground, two new military signals for improved accuracy, enhanced encryption and anti-jamming capabilities for the military, and a second civil signal.

Wo bekommt man im Net eigentlich alte Wetterdaten (Temperatur, Bewölkung, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit) her? Natürlich kostenlos - ich will mich schließlich nicht ruinieren.

Prof. Zogg hat doch auch eine Wetterstation auf dem Dach der Hochschule laufen. Oder? Das Windrad vor der GPS-Antenne im Vordergrund des Fotos. Diese Daten werden doch sicherlich auch aufgezeichnet. Charly - wir müssen Anfang 2009 nach Chur. Das sind nur 40 km "Umweg".

bfn hevo2