GPS的民用C/A碼從衛星發出來的時候信号隻有27W左右，達到地球的時候在-158.5dBW以上。用對數形式表示可能不直觀，換算成十進制等于将近0.0000000000000001W，相當小。

GPS對外文件中承諾的最小到達地球信号功率

這麼小的GPS信号，到達地球的時候已經完全淹沒在噪聲之下了。通常，我們描述噪聲功率是以功率密度的定義來描述的，噪聲功率密度為-204dBW/Hz，也就是說在1Hz内，噪聲的能量是-204dBW。下面的圖實際上描述的是2MHz内共噪聲功率密度-111dBm（-141dBW）左右。那麼為什麼非要把GPS信号的功率做得這麼小？難道不可以把功率增大嗎？

GPS信号到達地球功率和自然界噪聲功率比較

把GPS信号功率設計成這麼小，個人覺得主要基于三方面：1、這點功率已經夠用了；2、導航衛星能力限制；3、基于抗幹擾考慮。

GPS信号的這點功率雖然低于自然界噪聲功率，但是對我們導航定位來說，也夠用了。下面手機接收的GPS信号描述的SNR實際上就是GPS信号與噪聲功率密度之比Signal Noise Rate的意思，我們所說的C/A碼信号達到地球功率是-158.5dBW，那麼該值比上噪聲功率密度就是SNR=-158.5dBW-（-204dBW/Hz）=45.5dBHz。但是，實際上由于信号處理時引入多餘噪聲等因素，正式的SNR值一般都會45.5小3dB（接收機噪聲系數）左右，而且再加上可能的遮擋，一般都會比42.5dBHz還要小。下面的圖顯示SNR在40以上就表示優，小于30可能就不可用，要明白這個等級劃分，還要從GPS信号的構成說起。

手機接收GPS信号強度實例

GPS的民用C/A碼信号由三部分組成：1秒内含有50個比特的導航數據、1秒内含有1.023兆的擴頻碼、1秒内含有1575.42兆個周期的正弦波，上述三者相乘就得到了C/A碼民用信号。而對我們真正有用的是那50比特每秒的導航數據，這些導航數據會告訴我們衛星當前處于哪裡、衛星當前是何時間，以供我們導航定位用。我們所說的C/A碼信号達到地球功率是-158.5dBW指的是上述三者在1秒内的能量，而對于我們用戶接收機解析得到導航數據真正有用的是1個比特的導航數據占據的能量。這個顯而易見，經過去除正弦波和擴頻碼後，-158.5dBW能量分到每1個比特導航數據上就隻剩下-178.5dBW了。

GPS信号組成

我們在解析所需要的導航數據時有一個重要的前提量就是1個比特導航數據上的能量跟噪聲功率密度之比Eb/N0，因為這個值的大小涉及到導航數據解析出來的時候的誤碼率的多少。上面說到1個比特導航數據上能量是-178.5dBW，噪聲功率密度為-204dBW/Hz，加上接收機自身引入的噪聲的話，這個值大概又在-201dBW/Hz了。那麼Eb/N0=-178.5dBW-（-201dBW/Hz）=22.5dBHz，這個值下，導航數據的誤碼率可以做到小于 10 ^-10 。那麼，比如說，我們接收到的C/A碼功率由于城市高樓、山丘、樹木等遮擋，導緻接收到的功率變成了-171dBW，這個時候的SNR隻有30dBHz了，而Eb/N0也變成了10dBHz，此時的導航數據誤碼率在 10 ^-6左右。如果接收到的信号再小下去，比如是-179dBW，那麼此時SNR=22dBHz，Eb/N0=2dBHz，此時誤碼率達到 10 ^-2 級别，可能就歸入不可用級别。但是，實際處理中，我們認為 10 ^-6 級别的誤碼率還是可接受的，這樣的話接收到的GPS民用C/A碼功率還有12.5dB的餘量，也就表示夠用，不用特地把GPS衛星發射信号的功率提上去。

導航數據誤碼率和Eb/N0關系

GPS衛星在設計過程中是充分考慮實用性的，它的衛星能源供應不能跟常規的通信衛星相比。以現役的GPS IIF衛星為例，其太陽能帆闆提供的功率是1900W，這還是在考慮到随着衛星使用，帆闆老化，帆闆輸出功率還會下降的情況。

GPS IIF系列衛星

之前提到，GPS民用C/A碼信号的發射功率是27W左右，這不是說衛星隻提供27W就夠了。首先GPS不是隻有C/A一個信号，還有衆多軍用信号。其次，想要輸出27W功率，必須還要付出相應的熱量消耗。

GPS除了C/A碼信号外，還有L1 P-Code、L1 M-Code、L1C-I、L1C-Q、L2 P-Code、L2 M-Code、L2C、L5-I、L5-Q等9個信号，也就是說總共10個信号的發射功率有270W左右。

GPS信号數量介紹

其次，GPS等信号在衛星上需要通過一種放大器——行波管放大器，就是下圖中間那三個長條狀的東西。該放大器是有效率的，一般在50%~55%之間，什麼意思呢？就是說你想要輸出27W的功率，必須相應地付出27W的熱量。所以，僅僅是這10個信号的放大和熱量就已經消耗掉540W了。再加上GPS的核爆探測、CrossLink、衛星姿态維持等機器的消耗，1900W的預算是很快就會弄沒的。

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