GPS信号結構和信号中所播發的導航電文
●GPS衛星所發射額信号從結構上可分為：載波、僞碼和資料碼。
載波：
●在這個三個層次中，僞碼和資料碼一起先通過調制而依附在正弦波形式的載波上，然後衛星将調制後的載波信号播發出去，是以，載波可視為GPS衛星信号中的最底層。
●每顆GPS衛星用兩個L波段頻率（即L1和L2）發射載波無線電信号，其中載波L1的頻率f1=1575.42MHz，L2的頻率 f2=1227.60MHz。載波頻率均屬于特高頻（UHF）波段。對于任一載波，它的頻率f與波長λ存在以下關系：
λ = c / f c為光在真空中傳播速度，約為3 x 108m/s
可以計算出載波L1的波長λ1約為19cm，而L2的波長λ2約為24.4cm。
是以原子鐘提供的基準頻率f0為10.23MHz，與上述兩個載波頻率在數值上存在以下關系：
f 1 = 154 · f 0
f 2 = 120 · f 0
●衛星利用頻率合成器可在基準率f0的基礎上産生所需要的f1和f2這兩個載波頻率。
●GPS之是以選擇如此大小的兩個載波頻率值，是基于多方面的條件、因素考慮的，主要包括以下幾點：
（1） 首先，地球表面的電特性、地貌和電離層等因素對不同頻率的電磁波傳播有着不同的影響。大體上講，頻率較低的電磁波能沿着彎曲的地表以地波形式傳播很長的距離，但它很容易受到幹擾，不适合數字通信；高頻電磁波以天波形式傳播，即電磁波被電離層擋住而反射回來後又繼續向地面傳播，因而高頻電磁波也能傳播很長的距離，但是它遭電離層反射的具體情況很難被預測；特高頻和更高頻率的電磁波以直射波形式傳播，能穿透電離層和建築物，受噪聲幹擾影響小，适合數字與衛星通信，但它的缺點可展現在以下兩方面：
一是，地球表面的彎曲度限制了其直線傳播的距離；
二是，系統損耗會随着其工作頻率的升高而增大。
處于特高頻波段的 GPS 載波信号以直射波形式傳播，這符合 GPS 基于衛星的全球定位功能的要求。
（2）其次，作為電磁波頻譜的一部分，無線電波的頻帶是有限的寶貴資源。為了有效地利用頻譜資源和減少無線電波之間的互相幹擾，國際上和各國均設立了相應的組織、機構來管理頻譜資源的配置設定和利用，例如：聯合國屬下的國際電信聯盟（ITU）和美國的聯邦通信委員會 (FCC)等。自然，GPS 載波頻率的選擇也必須遵守這一規範。
（3）再次，因為僞碼信号會被用來調制載波信号，是以這要求載波頻率必須遠遠高于僞碼頻寬。 GPS 信号中的P（Y）碼頻寬至少在 20.46MHz 以上，故 GPS 載波頻率必須遠高千 20.46 MHz。
（4） GPS 衛星信号呈右旋圓極化（RHCP)，而關于電磁波的極化問題以及 GPS 信号的右手圓極化特點。
僞碼：
●GPS從根本上講是一個基于碼分多址（CDMA）的擴頻（SS）通信系統，而這個碼正是指僞碼，它是GPS信号結構中位于載波之上的第二個層次。
●我們将僞碼中的一位二進制數稱為一個碼片（chip）或者稱為一個碼元。
●一個碼片的持續時間Tc稱為碼寬；機關時間内所包含的碼片數目稱為碼率。碼率值等于碼寬Tc的倒數：1 / Tc 碼片 / 秒（或赫茲）
m序列（《通信系統》有講）
●碼分多址系統需要具有良好自相關特性的二進制數序列作為碼，即要求碼與其本身的平移正交。為了減少噪聲和其他碼對一個碼的自相關運算的幹擾，我們要求碼看上去最好是随機的。雖然上二進制數随機序列能滿足這一個條件，但是由于它不能複制而很難在實際中加以利用。
●僞随機噪聲碼簡稱僞随機碼或者僞碼，它不但是一種能預先确定的、有周期性的二進制數序列，而且又具有接近于二進制數随機序列的良好自相關特性。
●這種周期性的僞随機碼可由一個多級回報移位奇存器産生。
●五級回報移位寄存器電路，其中第一級奇存器位于電路的最左邊，而第三級和第五級奇存器輸出值的異或相加結果回報作為第一級奇存器的輸人。通常，最後一級奇存器的輸出端用做整個多級回報移位寄存器的僞随機碼輸出端。
※ 異或加法（模2和）；
※ “+1”和“-1”表示“0”和“1”；
※ 曆元：參考的時刻點，作為時間參考标準的一個特定瞬時。
●五級寄存器一共存在32（即25）個不同的狀态，其中當五級寄存器的輸出全部是0時的狀态為無效狀态，剩下31（即25-1）個不同的有效狀态。
●五級移位寄存器在一個周期内經曆所有可能的31個有效狀态，我們把這種有n級回報移位寄存器産生的，周期等于最大可能值（即2n-1碼片）的序列稱為最長線性回報移位寄存器，通常稱為m序列。（maximum）
●有時為了表明一個m序列的周期長度，我們可以将由一個n級回報寄存器所産生的m序列稱為 n級m序列。 （五級m序列）
☆回報連接配接方式不同，産生周期相同，但結構不同（即輸出碼片不同）
●一個n級m序列 x（t）屬于線性僞随機碼，它有許多特性，包括以下幾點：
①m序列的周期N等于 2n-1 碼片，即 N= 2n-1。于是我們通常稱該m序列碼的長度為N碼片，或者說一碼相當于N碼片。
對于一個周期為N的序列，它自然存在以下的狀态重複性：
x（t）= x（t+N·Tc）
或者表達成離散型形式：
x（k）= x（k+N）
②在m序列的一個周期中，值為1和值為0的碼片出現機率均等于0.5，并且值為1的碼片比值為0的碼片多出現一次。（16個“1”，15個“0”）
③m序列x（t）的自相關函數Rx（τ）為：
Rx（i·Tc）= 1 ； 當i是N的整數倍時；
Rx（i·Tc）= -1/N ； 當i不是N整數倍的其他整數時。
注：自相關函數是為了定量地确定信号x（t）與時移副本x（t-τ）的差别或相似程度。（自相關函數是表達信号和它的多徑信号的相似程度）