载波与测距码

GNSS定位测量载波与测距码目录CONTENTS卫星信号结构二进制数随机序列载波010203M序列04测距码05卫星信号结构01

卫星信号结构01GPS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）卫星（导航）电文（Message）GPS卫星信号的生成关键设备–原子钟

卫星信号结构01GPS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

卫星信号结构01载波02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02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）

载波02二进制数随机序列03码元：一位二进制数被称为一个码片（Chip）或者码元；码宽：一个码片的持续时间TC称为码宽；码率：单位时间内所包含的码片数目称为码率；码率值等于码宽TC的倒数，即1/TC

码片/秒（赫兹）；如果我们随机地、相互地产生一系列二进制数，那么这些数先后排列在一起就形成一个二进制数随机序列。不能被预测，不能被重现，没有周期性，0和1出现的概率均是0.5。二进制数“0”代表正电平（+1），二进制数“1”代表负电平（-1）

二进制数随机序列03很重要的特点是：良好的自相关性。自相关函数（ACF）表达式：表达式：偶函数，关于原点左右对称波形：当=0时，相关性最好当时，两者不相关，或者两者正交使用码片的电平值“+1”和“-1”来计算相关值，一般用离散的二进制数“0”和“1”来表示码、序列和数据信息。

二进制数随机序列03M序列04m序列的产生伪随机噪声码（PRN）简称为伪随机码或者伪码，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相关特性。可以由一个多级反馈移位寄存器产生。举例说明，下图是一个五级反馈移位寄存器，

其特征多项式为：历元12345…313210001…1111000…1111100…1111110…1111111…0100011…10一个周期输出：1111100011011101010000100101100

M序列04

上例中的一个周期输出：1111100011011101010000100101100这种由n级反馈移位寄存器产生的，周期等于最大可能值（即2n-1码片）的序列，称为最长线性反馈移位寄存器，通常简称为m序列，其中“m”出自英文单词“maximum”中的第一个字母。若相同级数的多项式反馈移位寄存器采取不同的反馈连接方式，则它可以产生周期相等但结构不同的另一个m序列。若特征多项式为：它产生的一个周期为31的m序列为：1111101110001010110100001100101

M序列04m序列的特性它有许多特性，其中包括以下几点：（1）m序列的周期N等于2n-1码片，即N=2n-1；（2）在m序列的一个周期中，值为1和值为0的码片出现的概率均等于0.5，并且值为1的码片比值为0的码片多出现一次。（3）m序列的自相关函数为1，当i是N的整数倍时

，当i不是N的整数倍的其他整数时

M序列04测距码05作用测距性质为伪随机噪声码（PRN－PseudoRandomNoise）不同的码（包括未对齐的同一组码）间的相关系数为0或1/n（n为码元数）对齐的同一组码间的相关系数为1

测距码05类型目前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P（Y）码（PreciseCode）–精码；码率：10.23MHz；周期：7天；1周期含码元数：6187104000000；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

测距码05C/A码调制在载波L1上，是金码周期：1023（210-1）个码片，每毫秒重复一周码率：1.023×106

码片/秒码宽：约等于977.5ns或293m()C/A码的码率与载波L1的频率在数值上具有这样一种关系：在一个C/A码码片的时间内载波L1重复1540（即1575.42M/1.023M）周，或者说半个码片相当于770周载波。

测距码-C/A码05C/A码的产生原理图123456789101.023MHz时钟复位123456789101KHz2050Hz1023解码G1生成器G2生成器相位选择器G1G2G2iC/A码

测距码-C/A码05C/A码的产生原理说明为了产生C/A码，每颗卫星在其内部电路上有两个十级反馈移位寄存器，并由此首先产生一对码率为1.023Mcps、周期长为1023码片的m序列G1和G2，而这两个十级m序列的特征多项式如下：接着，G2发生器并不将其最后一级寄存器的值作为输出，而是通过相位选择器选择G2发生器中的两个寄存单元输出，并将两者异或相加后输出一个G2的平移等级序列G2i。最后，m序列G1与平移等价m序列G2i的模2和Gi就成为一个PRN编号为i的卫星所发射的C/A码。不同PRN编号的卫星采用不同的G2平移等价序列选择，从而得到不同的G2i，并相应的组合成不同的C/A码Gi。以G1和G2作为优选m序列对，它们总共可以产生2n+1=1025个不同结构的C/A码，足够分配给GPS星座中的所有卫星用作码址。

测距码-C/A码