GNSS基础课件04-2 GPS卫星的信号结构

第四章 GPS的信号结构FFTMultiplexingandmultipleaccessAutocorrelation/crosscorrelation概述GPS卫星信号的组成部分载波（Carrier）L1L2测距码（RangingCode）C/A码（目前只被调制在L1上）P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）ML1C卫星（导航）电文（Message）GPS卫星信号结构GPSsignalstrength-frequencydomainNotethatC/Acodeisbelownoiselevel;signalismultipliedintheReceiverbytheinternallycalculatedcodetoallowtracking.C/A-codechipis1.023MhzP-codechipis10.23MhzPower=P(t)=y2(t)ThecalculatedpowerspectrumderivesfromtheFouriertransformofasquarewaveofwidth2πandunitamplitude.CommonfunctioninDSPcalledthe“sinc”function.dB???GPS卫星的基准频率f0由卫星上的原子钟直接产生频率为10.23MHz卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或分频载波作用搭载其它调制信号测距测定多普勒频移类型目前L1–

频率：154f0=1575.43MHz；波长：19.03cmL2–

频率：120f0=1227.60MHz；波长：24.42cm现代化后增加L5–

频率：115f0=1176.45MHz；波长：25.48cm载波特点所选择的频率有利于测定多普勒频移所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折射影响选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）卫星信号的调制模二和运算规则二进制信号：“1”表示二进制“0”，“-1”表示二进制“1”，则卫星信号的调制二进制信号的相位调制:调频FM调幅AM调相PM注：其它调制方式Thismodulationiscalledbiphasemodulation,becausethecarrierphaseisshiftedby180°whenthecodevaluechangesfromzerotooneorfromonetozeroModulationSchematics卫星信号的调制GPS卫星信号的调制示意图卫星信号的调制原理CodesonL1andL2信号都隐藏在噪声之中信号都隐藏在噪声之中235469592765000由最大长度的子码混合成测距码C/A码（Coarse/AcquisitionCode）–

粗码/捕获码；码率：1.023MHz；周期：1ms；1周期含码元数：1023；码元宽度：293.05m；仅被调制在L1上CodelengthN=210–1=1023bitChiplength=t0=1/f=0.97752us(293.05m)T=Nt0=1msP（Y）码（PreciseCode）–

精码；码率：10.23MHz；周期：266天9小时45分55.5秒（截短的P码周期为7天，从周日零时起到周六24时，由相位偏差使每个卫星有不同的P码）；1周期含码元数：235469592765000（全长）

6187104000000（周截短码）；码元宽度：29.30m；被调制在L1和L2上现代化后在L2上调制C/A码在L1和L2增加调制M码相关比对跟踪：PRNCross-correlationCorrelationofreceivergeneratedPRNcode(A)withincomingdatastreamconsistingofmultiple(e.g.four,A,B,C,andD)codesGPS信号产生GPSC/A码发生器GPS信号接收

GPS信号解译

MainGalileonavigationsignalparameters

freq.BandsE5aE5bE6E2-L1-E1ChannelIQIQABCABCModulat-iontypebeingoptimized[AltBOC(15,10)ortwoQPSK[1]]ABOC(10,5)BBPSK[2](5)CBPSK(5)AflexibleBOC(n,m)BBOC(2,2)CBOC(2,2)chiprates10Mcps10Mcps10Mcps10Mcps5.115Mcps5.115Mcps5.115Mcpsm1.023Mcps2.046Mcps2.046McpsSymbol-rates50spsN/A250spsN/ATBDsps1000spsN/ATBDsps250spsN/Ausermin.receivedpower

at10oelevation-158dBW-158dBW-158