信噪比、L2C码与载波

版权声明:转载请声明转自Juanlyjack https://blog.csdn.net/m0_38088359/article/details/83449011

1、信噪比

信噪比(signal-to-noise ratio)是描述信号中有效成分与噪声成分的比例关系参数。
不同的应用领域有不同的具体定义。较常见的有以下两种:
(1)额定最大信号功率与无信号时静态噪声功率之比;
(2)信号中有效成分的功率与噪声成分功率之比。
单位都是dB。

"噪声"的广义的定义就是:“在处理过程中设备自行产生的信号”,这些信号与输入信号无关。

以dB计算的信号最大保真输出与不可避免的电子噪音的比率。该值越大越好。低于75dB这个指标,噪音在寂静时有可能被发现
以上参考自百科。

2、L2C码与L2载波

L2C码
GPS现代化的一个主要措施是在L2频道上增加第二民用码,即L2C码,其应用意义主要有:
①保证高精度用户可以直接获取L2信号而不是微弱的半波长跟踪技术,信号强度将得到大大提高;
②L2载波上调制L2C码可以更好地消除电离层延迟误差,具有更强的信噪比以及更低的多路径效应影响
L2C码相对于L1 C/A码多了无数据通道,是在L2拼点中增加的,并且两种码分时复用(TDM时分复用信号结构),但是他们码速率相同。
L2C码是由CM (Moderate Length)码和CL(Long Length)码交替出现构成的:
CM码为中长码,码长为10230bit,周期20ms,码速率为511550bit/秒;
CL码为长码,码长为767250bit,周期1.5s,码速率也为511550bit/秒。

载波
载波是一种特定频率的无线电波,它能将经过调制的伪码和数据码以正弦波的形式播发出去,所以可把它视为GPS卫星信号的最底层。

每颗GPS卫星用两个L波段频率(即L1和L2)发射载波无线电信号,其中载波L1的频率f1为1575.42MHz,载波L2的频率f2为1227.60MHz。这两个载波频率属于特高频(UHF)波段,而特高频波段在电磁波频谱中的位置见图。
在这里插入图片描述

对于任一载波,它的频率与f波长λ存在如下关系: λ = c/f
其中c为光在真空中的速度,其值约等于3×108m/s。根据这一关系就可以推算出载波L1的波长λ1约为19cm,而L2的波长λ2约为24.4cm。

GPS卫星的测距信号和导航电文都属于低频信号,GPS卫星轨道较高,其电能紧张,很难将信号传输到地面,所以只能将低频信号加载到高频载波上。

:在数字通讯技术中,为了有效地传播信息,一般均将低频信号加载到高频信号上,这时原低频信号称为调制信号,而加载信号后的载波就成为已调波。然而,GPS信号调制,是采用调相技术实现的。

GPS测距码信号和数据码信号都是以二进制数为码元的时间序列,有信号波形u(t)和信号序列{u}两种表述方式,分别以码状态±1和码值{0,1}表示:如果当码值取0时,对应的码状态取+1,而码值取1时,对应码状态取-1 。

实现码信号与载波信号的调制只需要将码状态与载波相乘即可。当码状态+1与载波相乘时,显然不会改变载波的相位;而当码状态取-1与载波相乘时,载波相位改变180度。这样,当码值由0变为1,或由1变为0时,都会使调制后的载波相位改变180度,称为相位跃迁。
(1)在L1载波上,调制有C/A码、P码(或Y码)的数据码;

(2)在L2载波上,只用P码进行双相调制。
在这里插入图片描述
AP,BP,AC分别为P码和C/A码的振幅;Pi(t),C i(t)分别为精测距码(P码)和粗测距码(C/A码);D i(t)为卫星电文数据流;ωL1,ωL2为载波和的角频率;φ1,φ2为信号的起始相位。

GPS工作所需的信号按下图合成,然后向全球发射,形成现在随时随地都能接收到的信号。
在这里插入图片描述

GPS定位时,用户接收机收到的GPS卫星信号是一种调制波,将接收到的调制波中分离出测距码信号、导航电文信号以及纯净的载波信号,称之为信号的解调。信号的解调主要包括码相关解调技术和平方解调技术。

1.码相关解调技术

用接收机产生的复制码信号,在同步条件下与卫星发射的测距码信号相乘。复制码信号和测距码信号在经过码相关时延差后可实现完全同步,原先因乘-1而改变的相位,现在又因再乘-1而得到恢复。由于GPS信号接收机不可能复制出导航电文,经过码相关解调技术处理后的载波信号,仍含数据码D(t)。

在采用相关型波道的GPS信号接收机内通常设置有伪噪声跟踪电路,该电路的功能就是应用码相关解调技术实现信号的解调。若要进一步提取数据码信号D(t),在接收机通道内需设置一载波跟踪环路,该电路可使由接收机石英钟压控振荡器产生的本地载波信号与上述解频而获得纯净的数据码,解释后便得导航电文。

2.平方解调技术
由于处于±1状态的调制码信号经平方后均为+1,而不改变载波相位,所以卫星信号平方后可达到解调的目的。
当用户接收到GPS卫星信号后,首先通过变频得到一相同结构的中频信号,该信号自乘后可消去载波上的测距码信号和数据码信号,达到解调的目的。由于消去了数据码,该技术不能用来恢复导航电文。

参考

基于IGS 的L2C 信号跟踪站数据验证了具有L2C 码的卫星的L2 载波的信噪比高于没有L2C 码的卫星的L2 载波的信噪比,L2 载波恢复的数据质量更好。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/m0_38088359/article/details/83449011
今日推荐