原创 GPS信号

参考来自《GPS原理与接收机设计》

     GPS卫星所发射的信号从结构上可分为载波、伪码和数据码三个层次。（其中导航电文是由数据码序列按照一定格式编排而成的）

     载波：每颗GPS卫星用两个L波段频率（即L1和L2）发射载波无线电信号。载波L1：f1=1575.42MHz;载波L2：f=1227.60MHz。这两个载波均属于特高频波段。

     伪码：伪码大体分为三大类：m序列、组合码和非线性码。m序列：伪随机噪声码（PRN）简称伪随机码或者伪码，它不但是一种能预先确定的、有周期性的二进制数序列，而且又具有接近于二进制数随机序列的良好自相关特性。这种周期性的伪随机码可由一个多级反馈移位寄存器产生。组合码：由两个或多个线性相同的m序列线性组合而成，适用于多址、扩频这一类通信系统。金码则属于组合码的一种。GPS信号中的C/A码就属于金码。

     数据码：GPS信号中的第三个层次，它是一列载有导航电文的二进制码。数据码的码率为50比特每秒（即50bps），它采用不归零制的二进制编码方式，产生主峰频宽为100Hz的数据脉冲信号。

     载波L1、C/A码和数据码三者之间的长度关系：数据码：50bps ，每比特20周期C/A码；C/A码：1.023Mcps，每码片1540周载波；载波L1：f=1575.42MHz。

    卫星信号的解制与解调：在卫星信号发射端，PRN编号为i的卫星首先将数据码与C/A码Gi异或相加，从而完成数据码对C/A码的调制。当数据码与C/A码异或相加时，数据码的每一个比特变成20周期的C/A码或者他们的反向值，原先码率为50bps的数据码的频宽一下子扩大，因而这一调制过程称为扩频调制。接着，数据码调制C/A码后的组合码再对载波L1进行BPSK调制，使整个C/A码信号以L1为中心频率被卫星发射发射出去。GPS接收机接收到卫星信号后，它首先对卫星信号进行载波解调，使卫星信号的中心频率从L1下变频到零，然后再将载波解调后的卫星信号与接收机内部复制的C/A码Gi做自相关运算，剥离卫星信号中的C/A码，使信号频宽变回到只含数据码的基带。接收机中进行的这个C/A码相关运算通常称为解扩，它与卫星中进行的扩频正好互逆。