C/N0是当之无愧的GPS研发测试中顶流般的存在，最直观的感受就是用来指示当前接收到的GPS 信号强度，还可以用来分析、处理和理解射频信号。在上一期的文章《GNSS技术干货（34）：天灵灵 地灵灵 不如C/N0灵》的留言区，我们看到了读者们关于C/N0的热烈讨论。秉承“交流增进理解，碰撞才有火花”的理念，本期我们将再次从不同角度聚焦C/N0。
同时，借此机会为了感谢大家对公众号一直以来的支持和陪伴，特此为大家准备了丰厚的礼物，我们会在评论区给10位高质量或专业评论以及问题的朋友送出精美礼品包，欢迎读者们踊跃讨论和指正！
GPS官方文件ICD-GPS-200C (1993) 其中提到，当卫星仰角大于5度，在地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0 dBi增益（或线性极化天线为3 dBi增益）时，卫星发射的L1 C/A信号到达接收机天线输出端的最小功率电平为Ps = -160dBW= -130dBm， P(Y)为军用加密信号-163dBW功率低于C/A民用信号3dB。
GPS接收机天线和电路中带电粒子热运动形成热噪声，热噪声的功率是温度和噪声带宽的函数。
式子中k 为玻尔兹曼常数, T为开尔文绝对温度单位K， B为信号带宽单位是Hz。为了方便计算我们把室温取16.85℃使得T=290°K，在1Hz带宽情况下我们计算噪声功率为
由于噪声功率N与噪声的带宽B取值大小有关，每次给定噪声功率都要定义噪声带宽非常不变，于是我们常用功率谱密度（Power Spectral Density）单位为dBm/Hz来描述不同带宽噪声非常方便：
这就是关键的本底噪声-174dBm/Hz的由来。同时要注意从这里开始噪声功率谱密度N0单位是dBm/Hz，与噪声功率N单位dBm或dBW已经有了区分。
GPS L1 C/A 信号以2MHz带宽来计算对应热噪声功率为-111dBm，可以看到GPS信号的-130dBm是低于热噪声的，也就是说有用信号远低于热噪声，GPS有用信号是淹没在噪声之下的。
GPS接收机收到的信号强弱不能完整地反映出信号质量的优劣，于是我们常用信噪比SNR(Signal to noise ratio)来衡量信号的质量。
定义为信号功率 Ps与噪声信号功率N比率，单位是dB即
GPS信号在-130dBm时的信噪比是负数-19dB, 与前面所说的相符合，这种有用信号远低于噪声的情况放在其他常见无线通信系统内属于无解，但是GPS采用了特殊的DSSS直接序列扩频技术（Direct Sequence Spread Spectrum）进行调制，使得接收机可以大海捞针般从纷繁复杂的噪声汪洋里提取针对性地有用的信号来工作，感兴趣的同学可以翻看之前发的文章。
信噪比SNR与带宽相关，所以对比不同信号的SNR时前提是要使用相同的带宽
信噪比还取决于接收机算法和处理阶段，所以对比SNR时要指定带宽和处理阶段
信噪比可以用于比较GNSS软件接收机中的采集和跟踪算法
信噪比是测量噪声强度的指标
C/N0正式完整英文是Carrier to Noise density ratio, 严格来说应该叫载波-噪声功率谱密度比率，单位是dB-Hz。
而常见的载噪比C/N是指的载波功率和噪声功率比率，单位量纲是dB，两者有明显的不同。
将信号带宽B取2MHz带入上述公式后即可算出44dB-Hz。这里就可以看到无线射频领域无处不见的分贝dB计算的重要性，如果感觉计算吃力依旧可以翻阅我们之前的文章补补课。
C/N0是接收载波功率与每单位带宽噪声功率的比值 C/N0 is the ratio between a carrier power and the power of noise per unit bandwidth，是反映信号质量和性能的关键指标：
信号质量评估：通过C/N0我们能很直观的测量接收到信号的质量，较高的C/N0意味着当前收到的有用信号相对于背景噪声非常清晰有效，这对于精确定位和授时至关重要。
系统性能评估：C/N0与接收机的带宽无关，可以用于不同接收机之间对比。C/N0表示了被跟踪的信号强度以及接收机前端的噪声密度。提供的信号质量指示还独立于不同接收机使用的采集和跟踪算法。工程师可以利用思博伦Spirent卫星导航模拟器GSS7000，模拟包括导航星座和用户载体，卫星功率在内的导航系统要素以及各种导航误差源，评估和优化 GNSS 接收机在各种条件下的性能。这使得研发过程实时进行硬件或软件调整变得高效便捷，从而缩短了研发周期，增强了系统的可靠性。
故障排除工具：C/N0 的波动可能预示着卫星传输或接收端天线，射频硬件等存在诸如信号阻塞，遮挡，干扰等潜在问题。及时识别并纠正这些异常可确保接收机的持续稳定工作。
如果你细心观察C/N0的英文就能发现玄机，完全可以看透直达本质。直接按照定义通过噪声功率谱密度来计算。对于GPS接收机在收到载波信号功率为-130dBm时，在室温290K的底噪情况下计算C/N0= 44dB-Hz
使用C/N0 (dB-Hz)与接收机所采用的带宽无关，这样就非常方便的在不同的接收机甚至软件接收机，不同信号带宽之间进行性能对比。
在本篇文章中我们详细介绍接收卫星功率，噪声，信噪比SNR和C/N0的定义，了解它们之间的差异，并按照递进的关系一步步推导出最后的C/N0。每个参数都有其重要的意义，在分析信号中过程使用这些不同的参数以不同的目的和背景才能全面的分析信号以及接收机的各项指标性能。
最后我们这里讨论计算的是信号功率，实际是指的载波Carrier信号功率，作为GPS接收机来说同样重要的是载波相位，以及调制在载波上的伪码和导航电文，而这些体现为信息而非功率能量。
关键词：Noise, ICD, -130dBm，Carrier，GPS，C/N0，dB-Hz，噪声，接收机，载噪比
[1], https://insidegnss.com/measuring-gnss-signal-strength/
[2], AN101, GPS Carrier-to-Noise Density，Northwood Labs LLC
[3], 谢钢，GPS原理与接收机设计，电子工业出版社，2009
[4],The difference between C/N0 and SNR in GNSS signal processing (wasyresearch.com)
推荐阅读：
GNSS技术干货（33）：无线射频通信领域的扛把子 dB&dBm
联系我们：
思博伦官方网站: www.spirent.cn
技术中心热线：400-810-9529
支持邮箱：support@spirent.com
售后网站：support.spirent.com
版权归思博伦通信科技（北京）有限公司所有，思博伦技术中心（SpirentServices）原创发布，转载请联系授权。
长按识别二维码，关注思博伦技术中心
