【IT168 技巧】原来没有见过GPS以前，就听说了GPS的强大功能，也在一些刊物上看了GPS的基本原理，知道GPS使用卫星来实现定位，需要接受卫星信号。我便想起了巨大的、像锅一样的卫星电视的天线。等真正看到一台手持式GPS之后，才觉得GPS体积竟然做到这么小。同样是接收卫星信号，为什么卫星电视的天线要做的那么大，而且必须对着卫星的方向呢？其实，这和CDMA手机中的码分多路访问(Code Division Multiple Access即CDMA)有着同样的原理。

CDMA是基于展频(Spread Spectrum)技术和伪乱码(Pseudo Random Number PRN or Pseudo Random Code PRC)技术的。展频是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式，展频通信原本是军事上用来扺抗干扰，使军事通信在电磁环境复杂、干扰严重情况下实现顺畅指挥变为可能的技术，为什么说展频通信可以抗干扰的呢？我们可以看看信息论的中的香农定理C=Blog2(1＋S/N)，其中C是可得到的信息传输速率，B是带宽，S是平均信号功率,N是平均噪声功率，信噪比(S/N)通常用分贝(dB)表示，分贝数=10×log10(S/N)。该公式指出，要保持信息传输速率C不变，信号带宽B和信噪比S/N是可以互换的，这意味着不管信噪比多低，只要将信号带宽扩展得足够大，仍能保证以相同的信息传输速率可靠地传输信息。在过去的几十年中，由于技术的限制，人们还无法有效地扩展信号频谱，所以只能一直在走增加信号功率、减少噪声、提高信噪比的发展道路。到了20世纪70年代，出现了伪乱码技术，但关键环节未能突破仍是无济于事。近几年，由于超大规模集成电路的发展，几十兆赫、甚至几百兆赫的伪乱码发生器及其相关部件都已成为现实，才使扩频通信获得了极其迅速的发展，CDMA中的伪乱码技术，发射的信号包括了像噪声般的载波，在传统中，频分多路访问(FDMA)与时分多路访问(TDMA)系统中的载波是正弦波。此种像噪声般的载波是用如噪声般的数字序列或称为虚拟乱码调变正弦载波而得。

熟悉通信的人都知道，几十年来人们为信噪比的改善付出了极大的努力，要1分贝、1分贝的挖掘，2—3个分贝的突破已是很大贡献。而展频系统为信噪比的提高做出了巨大贡献，例如通常的超短波通信(以10瓦电台为例)能达到20—30公里远，而伪乱码展频设备10毫瓦就能实现30—50公里通信。也就是说，展频系统能带来30分贝以上的信噪比改善，使干扰的影响减少了1000 倍以上。这使得CDMA的抗干扰能力得到了极大的增强，也使得GPS信噪比的改善成为现实。

GPS卫星的讯号功率极低，低到讯号几乎湮没在地球上的无线电背景噪声下，展频通讯和伪乱码技术就是可以放大并还原这种微弱讯号。它有放大讯号的效果，因此微弱讯号可被接收端所收听到。伪乱码技术还可以使接收机分别处不同编号的的卫星。展频通讯法似乎可自行放大，又不用高功率，也不需像卫星电视又大又贵的碟形天线瞄准到电视卫星的方向，以便卫星电视接收机集中其讯号。GPS接收机的天线非常小，它也不用瞄准什么GPS卫星，这叫做全向式天线。想象一下如果GPS接收天线也得同时瞄准4颗以上，又在运动中的GPS卫星那真是使用操作上的恶梦。

展频通讯技术和伪乱码技术这么好，GPS可以用，CDMA手机可以用为什么卫星电视不用同样的方法，去掉巨大的天线呢？这是因为GPS卫星传送资料信息的速度只有每秒几十比特，也就是信息传输速率小，所以它可以用；而CDMA移动通讯的信号强度远远大与GPS的信号强度，也大与卫星电视的信号强度。再看看卫星电视，信息传输速率小，信号强度低，所以想要实现展频通讯和伪乱码在目前是不太可能的。所以展频伪乱码的通讯技术是牺牲了数据传输速率，以换得GPS的低功率性能和全向式天线，才使得GPS可以这么轻巧。

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