在正常情况下，GPS信号到达接收机的时候，其信号强度大概在-130dBm左右。而低信噪比下，GPS信号比普通的信号底20dB左右。在普通的室内，GPS手机天线接收到的信号功率大约为-146dBm。S/N和C/N是GPS接收机中研究中常用的两个参数，可以衡量接收机的性能[27]。其中：
对于捕获信号来讲，需要考虑的最关键因素就是确定可以捕获的电文长度。限制电文记录长度的因素有两个：一个是C/A码的多普勒效应，还有一个是捕获电文中是否含有导航电文相位转移。信噪比与捕获使用的电文记录长度成正比，电文长度越长，捕获信号便更困难，用硬件完成捕获的成本也会越多、越复杂。C/A码的多普勒效应是限制电文长度的第一个因素。若理想中的相关峰值是1，C/A码超前或滞后0.5码时，峰值将会降为0.5，幅度也会下降6dB。导航电文相位转移是限制电文长度的第二个因素。当导航电文有相位转移时，捕获效果将会降低，因为它的频率会被拓宽，不会输出连续信号。一般导航电文长度有20个C/A码长，捕捉电文的长度必须在10ms内，因为20毫秒内最多只有一个电文的相位偏移，若使用前10毫秒级有一个电文产生相位偏移，那么下一个毫秒级将不会有。所以使用2组连续10毫秒电文来捕获C/A码，你可以保证在一组消息不包含相位偏移。
从上图仿真可以看到，相干累积能非常明显的提高信噪比。但是相干积分存在着两个缺点：
第一：对于信号来说，相干积累意味着信号幅度成倍的增加，而信号的功率平方倍的增加，而对于零均值的噪声，相干积分的方法只是起到了平均的作用。
第二：相干积分的处理电文长度受到限制。这是由于当导航数据发生跳变的时候，相干积分中累加的信号幅度就会衰减，从而积分增益将减小。
第三：相干积分捕获非常耗时。采用长的相干积分进行捕获，相应就需要较小的载波多普勒频率搜索间隔，这时所需的频率搜索次数就会增大，导致信号捕获时间大大延长。
但是非相干累积也存在其缺点，主要有以下几点：
第一：会引起 “平方损失”，在非相干累积中，噪声和信号均被平方运算，这会导致噪声功率也被放大，此外还会产生信号噪声的交叉乘积，从而大大影响了信噪比的改善。非相干累积增益等于相干累积增益减去非相干累积损失。
第二：为了弥补“平方损失”，就必须进行较高的非相干累积次数，这就会导致搜索的时间会大大增加。但是增加相干次数又会导致进一步导致平方损耗就越大，对信噪比的改善性能就越差。
图4.3反映了相干增益与非相干增益的对比：
该算法，首先是通过差分处理，使其对电文跳变不敏感，通常情况下，导航电文的周期为20ms，而C/A码的周期为1ms，所以即使输入数据中存在数据跳变，影响的也只是当前1ms的差分相干积分，前后还有各19ms的信号没有跳变。同时，差分后的累加，使得算法对预检测积分时间长度的要求降低，载波多普勒频移的搜索间隔不需要很小。
因此，差分相干的累加时间可以很长，而不会使捕获时间大大延长，差分相干对噪声的放大相对较小。
通过上面的简要分析，进行对比三种算法的捕获性能，从理论上讲，在提升信噪比的性能上，相干累积的性能是最好，差分相干累积捕获算法其次，非相干累积最差。下面以接收数据长度为20ms，并且都是以1ms的相关处理结果为基础进行相应的累积来对比三种方法的性能。
半比特算法是任意的选取一点，然后将此点之后的20ms数据分成两个部分，每部分均为10ms，这样就能保证其中一段的数据没有发生电文的翻转。最后使用不相干方法进行捕获计算，将其中的输出最大值作为对应的估计值。即得到：
上面所述的半比特算法的相干累积时间为10ms，但是为了适应更低信噪比环境下的GPS信号捕获，需要进一步延迟其累积时间，当累积时间为20ms，但是进行20ms的相干累积，就需要对数据位边沿位置进行估计。这个时候就需要使用全比特算法进行实现[40,41]。
具体做法为首先对接收数据进行延迟处理，使其相互延迟1ms，得到20组延迟过的数据，每组数据均有可能对应了实际电文的数据边沿位置。其对应的示意图如下所示：
图4-7表示半比特法及全比特法检测概率和C/N0之间的关系曲线，显然全比特法的捕获概率明显优于半比特法，尤其在弱信号时性能更优。
其中，半比特法优势是计算方法更为简单，运算量小。其算法实现起来更为简单，但是很明显与半比特法相比，在全比特方案中，由于该算法的过程是预检测间隔针对两倍数量的积分值进行相加运算的，所以，在相同性能指标下可以捕获到信噪比更低的GPS信号。另外，与交替半个数据位选取方案相比，其更有利于实现位同步，从而加速对导航电文的解码和伪距的计算。尽管如此，全比特法带来的问题是计算量增加，对硬件资源的耗费加大[43]。
所以，像全比特和半比特这类传统的GPS信号捕获算法，都具有比较致命的缺陷，所以，本文的后面章节，我们将介绍一种改进后的GPS信号捕获算法。
下面，以性能较好的全比特捕获算法为例，对GPS信号进行实际的捕获仿真分析，分别设置载噪比为55dB，45dB，35dB进行仿真。
下面的仿真，其峰值的坐标代表捕获得到的C/A码相位抽样码片值。其峰值的坐标分别代表载波频率捕获的值。频率搜索的范围上下限为，搜索的步进为。
图4.8 C/N=55dB的全比特捕获算法仿真
图4.9 C/N=45dB的全比特捕获算法仿真
图4.10 C/N=35dB的全比特捕获算法仿真
