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GPS信号L1频段C/A码的产生、自相关特性以及模糊函数

tiankai3693年前 (2022-01-29)射频常识4871

GPS系统早期发射的信号只有L1(1575.42MHz)和L2(1227.60MHz)两个频段。其中,L1频段上调制了C/A码和P(Y)码,L2频段上调制了P(Y)码;C/A码对普通用户开放,P(Y)码只对授权用户开放。

查看更多可点击:《 现代化后GPS卫星信号的几点改进 》

L1频段的C/A是第一种民用信号,码长1023,码速率1.023MHz,周期1ms,码片宽度约1us。上面调制有导航电文,速率为50bps。L1 C/A码信号到达地面信号强度为-160~-153 dBW之间,GPS现代化以后,信号功率有所提高。

GPS系统是一个基于码分多址的系统,所有的卫星共用相同的频点,各卫星之间通过PRN码来进行区分,这就要求PRN码具有良好的自相关和互相关特性。PRN码在系统中又被用作测距码。

今天结合精品课程《 精品课程 | 导航卫星信号分析与GNSS-SAR仿真 》一起来看看C/A码的产生以及自相关和互相关特性以及模糊函数图。

图13 C/A码发生器

C/A码是一种周期为1023个码片的GOLD码,调制在L1载波上,其产生原理如图13所示。在设计之初选择了37个PRN码,其中1~32号由卫星使用,33~37保留给地面使用。以1号卫星为例,产生的C/A码如图14所示。

图14 1号卫星C/A码

C/A最重要的特性是其相关特性,包括自相关和互相关。高的自相关峰值可以用于确定C/A码的码相位,作为测距使用。低的互相关峰值可以保证不同卫星之间不会产生干扰。

图15 C/A自相关和互相关图

产生1号卫星和2号卫星的C/A码,分别作自相关和互相关运算,结果如图15所示。从图中可以看出,C/A码的自相关函数有一个尖峰,表示当延迟为0时,C/A码完全对齐,相关值非常大,而延迟超过一个码片后,相关值迅速下降。

利用C/A码的强自相关特性有助于精确测量主峰的位置,确定C/A码的起始位置。而互相关函数则一直保持较低水平,说明不同卫星之间的C/A码没有相关性,不会互相影响。

C/A码的模糊函数以及模糊函数的频率切片和时延切片如图32所示。


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