GPS卫星信号的调制与解调

GPS卫星信号的调制与解调
一、卫星信号的调制
gps卫星信号包含三种信号分量，它们是载波信号、测距码信号和数据码信号。

每颗卫星的数据码用模二相加叠加在C/A和P码上，然后再分别相变调制到L1载波和L2载波上。

前面已经提到，载波信号包括L1载波和L2载波，于是测距码信号包括叠加在L1载波上的C/A、P码以及L2载波上的P码。

所有这些信号都是在同一个基本频率f0＝10.23MHz的控制下产生的。

GPS信号取L波段的两种不同频率的电磁波作为信号载波，即
L1载波f1＝154×f0＝1575.42MHz，λ1＝19.03cm；
L2载波f2＝120×f0＝1227.60MHz，λ2＝24.42cm。

由上图可以看出，L1载波调制有C/A码、P码和数据码。

在L2载波上目前只调制P码和数据码。

拟议中的L5载波（第二民用频率）将同时加载C/A和P码，其频率预计为f5＝115×f0＝1176.45MHz，波长λ5＝25.48cm。

不管测距码还是数据码，都是通过调相技术调制在高频载波上的。

也就是说，当码值（调制信号）从1变成0，或从0变成1时，将使载波相位改变180°。

调制以后的卫星信号经由卫发射天线向用户播发。

二、卫星信号的解调
接收机是卫星信号解调的硬件设备。

它的主要工作是重建载波，提取测距码信号和导航电文。

信号解调的常用方式有两种，复制码相关技术和平方解调技术。

复制码相关技术
当接收机复制出的与卫星的测距码信号构造完全一样的复制码，在同步的条件下与接收到的卫星信号相乘，即可去掉信号中的测距码信号分量。

这时，恢复的载波依然还含有数据码信号分量。

采用这种技术的条件，是必须掌握测距码的构造，否则将不能产生复制码。

平方解调技术
将接收到的卫星信号开展平方，由于处于±1状态的调制码，经过平方后均变为＋1，且＋1不影响载波相位，所以信号经平方后便到达解调的目的。

采用这种方法不需要知道测距码的构造，但该解调技术却去掉了测距码和导航电文，故而单独使用时不能用来实时导航。

另外，该技术将使信号上的噪声平方，使得信噪比大大降低。

现在的平方解调技术一般用于C/A码接收机，用复制C/A码相关技术重建L1载波，用平方解调技术重建L2载波。