GPS 系统组成之 GPS卫星
GPS 系统由三部分组成：GPS空中卫星部分，地面控制部分和 GPS 用户部分。
GPS 卫星运动：
GPS 卫星主要有28颗，在6个不同的轨道平面20,180公里高空绕地球运转，相邻轨道平面成60度夹角，每个轨道平面与赤道成55度角。每一颗卫星绕地球运行一周时间近12小时，由于地球自转，每24小时（准确为23小时56分）后，卫星将回到地球同一点的上空。卫星信号能在卫星有效范围内的任一点上接收到，下图灰色阴影描述的是某卫星在某时刻地面的有效接收范围，灰色虚线描述的是其在一天里的运动轨迹。
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通讯链预算分析
卫星和用户这间的通讯链预算主要用于确定卫星发射功率所需的水平，按照要求，用户接收到的信号功率不得低于-160dBW(-130dBm)。为确保这个要求，调制了C/A码的卫星L1载波的发射功率必须是21.9W。
表一：调制了C/A码的L1载波功率预算；
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增益（+）/损耗（-） |
绝对值 | |
| 卫星发射功率 | 13.4dBW(43.4dBm=21.9W) | |
| 卫星天线增益 | +13.4dB | |
| 完整的有效发射功率（EIRP） | 26.8dBW | |
| 极化不匹配损耗 | -3.4dB | |
| 信号太空传播损耗 | -184.4dB | |
| 信号大气传播损耗 | -2.0dB | |
| 接收天线增益 | +3.0dB | |
| 接收端输入信号功率 | -160dBW(-130dBm=10e-16 W) |
导航信息
卫星按每秒50位的速率传输导航信息，导航信息主要有以下内容：
- 卫星时间和同步信号
- 精确的轨道信息（星历 ephemeris ）
- 时间修正信息以决定准确的卫星时间
- 相邻的所有卫星的轨道信息（almanac ）
- 用于计算信号传输时间的修正信息
- 电离层信息
- 卫星运行状态信息
传输完一次这些信号的时间是12.5分钟，而通过使用导航信息，接收者能确定每个卫星信号传输的时间和卫星传输信号时的的准确位置。为了区分不同的卫星信号，28颗卫星都分配了独有的信号，这些信号是由1或0 组成的1023位二进制数码，该码被称为伪随机噪声码（Pseudo Random Noise Code,PRN）。 如下图 ：
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PRN码持续时间1毫秒，并且连续不断地重复，其主要有两个目的：
- 身份识别：独有的信号模式，让接收者能识别信号是来自哪颗卫星
- 信号传输时间测量
GPS 卫星电路基本组成框图：（如下图，点击看大图）
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卫星里有四个精确的原子钟，日常运行所需的很多脉冲和频率信号都是源自四个原子钟的一个振荡频率，这些信号有：
- 50Hz的导航信号脉冲
- C/A码脉冲（Coarse/Acquisition Code 粗定位码；PRN码），它是用异或门调制的。
- L1载波
调制了C/A码的信号是用双相位转换调制法（Bi-Phase-Shift-Keying BPSK)调制到L1载波中。当调制信号发生改变时L1载波相位发生180度改变。
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原子钟有很高的稳定性，基本频率10.23MHz就是来自原子钟的振荡频率，载波频率、数据频率、PRN码、C/A码等信号频率源自这个基本频率。由于28颗卫星的频率都是1575.42MHz，信号处理采用了码分多址（Code Division Multiple Acess,CDMA）方式，信号传输基于直接顺序传播频谱（Direct Sequence Spread Spectrum Modulation，DSSS）调制，在这过程中C/A码起了重要的作用，它包含身份识别信号（伪随机噪声PRN码）和每个卫星生成的各种信息。
