NADAWANE SYGNAŁY

Podstawowe informacje, które są odbierane z satelity dotyczą czasu w którym został nadany sygnał oraz miejsca, gdzie znajdował się w tym  momencie satelita. Oprócz tych dwóch danych, satelity systemu GPS przekazują inne informacje potrzebne do zapewnienia dokładności wyznaczania pozycji, składające się na tzw. depeszę nawigacyjną.

Satelity GPS transmitują sygnały w dwóch pasmach częstotliwości S i L. Dwa kanały w paśmie S służą do przekazywania informacji dotyczących obsługi samego systemu oraz ewentualnego dodatkowego ładunku satelity. Depesze nawigacyjna transmitowana jest na dwóch kanałach w paśmie L.

Częstotliwość fali nośnej, na której nadawana jest informacja nawigacyjna GPS, wynika z powielenia częstotliwości podstawowej  F = 10,23 MHz. Sygnały satelitów transmitowane są na dwóch kanałach oznaczonych L1 i L2 o częstotliwościach nośnych  L1 = 154F = 1575,42 MHz  i  L2 = 120F = 1227.60 MHz.

Wybór wysokich częstotliwości transmisji podyktowany był także tym, iż nie wymagają one dużych mocy sygnałów, anteny odbiornika i nadajnika maja niewielkie wymiary. Fala nośna spolaryzowana jest kołowo, prawoskrętnie. Zastosowanie dwóch kanałów transmisji ma na celu umożliwienie wyliczania aktualnych poprawek na zniekształcenie ( refrakcje ) sygnałów satelitów w jonosferze, co znacznie zwiększa dokładność pomiaru.

Środkiem pozwalającym na wyznaczenie czasu od chwili nadania do chwili odbioru jest modulacja sygnału. Sygnał systemu GPS modulowany jest impulsowo, co umożliwia odtworzenie informacji nawigacyjnej z sygnału bardzo słabego, zmniejsza możliwość zakłóceń i zniekształceń, a także pozwala na transmisje sygnałów ze wszystkich satelitów jednocześnie na tych samych częstotliwościach. Sposób modulacji sygnałów nazywany jest kodem pracy układu i obejmuje:

	·         pseudolosowy  kod  C/A,
	·         pseudolosowy  kod  P,
	·         pseudolosowy  kod  Y,
	·         informacje nawigacyjne.

Sygnały pseudolosowe modulowane są impulsowo z faza  ±1 według jednego z rodziny 1032 pseudolosowych ciągów Golda. Każdy satelita nadaje odcinek innego ciągu losowego, co ma na celu umożliwienie identyfikacji satelity. Sekwencja odcinków ciągu przypisanych poszczególnym satelitom wybrana jest tak, aby sygnały rożnych satelitów nie były ze sobą skorelowane, a dla każdego satelity współczynnik autokorelacji miął tylko jedno maksimum. Własności te pozwalają na niezależny odbiór sygnałów z rożnych satelitów nadających w tym samym paśmie częstotliwości. Czas dojścia sygnału do odbiornika przy odległości satelity od Ziemi ok. 20 000 km wynosi ok. 60 ms.

Pseudolosowy kod C/A. Ogólnie dostępny kod C/A ( Coarse Acquisition ) nadawany jest tylko na kanale L1. Sygnał modulowany jest w odcinkach kodu pseudolosowego o długości 1023 bitów transmitowanych
 z szybkością 1.023 Mbit/s. Powtarzalność odcinka kodu danego satelity wynosi wiec ok. 1ms, co pozwala na szybką synchronizacje kodu w odbiorniku z nadawanym sygnałem. Powtarzanie modulacji co 1ms przy prędkości fali ok. 300 000 km/s umożliwia rozdzielczość pomiaru odległości ( pozycji ) ok. 300 m, przy założeniu błędu pomiaru równego odcinkowi kodu. Jednak, jak wykazano w praktyce, możliwe jest osiągnie dokładności pozycji znacznie większych - 20 ... 30 m.

Pseudolosowy kod  P, dostępny jest tylko dla autoryzowanych użytkowników, nadawany jest na obu kanałach L1 i L2. Sygnał modulowany jest w odcinkach o długości jednego tygodnia, stanowiących cześć trwającej 267 dni sekwencji ciągu pseudolosowego przypisanego każdemu z satelitów. Wznowienie powtarzania odcinka ciągu następuje w sobotę o północy. Szybkość transmisji kodu P wynosi 10.23 MHz. Powtarzanie informacji z szybkością dziesięć razy większą niż szybkość powtarzania kodu C/A, zwiększa w przybliżeniu dziesięciokrotnie dokładność wyznaczania pozycji.