本文作为该文的第二部分，讨论内容不要是关于物理层的；某些部分具有一定的普遍性，但仍与模拟前端和配合的处理器及软件关系密切。
GPS接收机模拟前端架构
在以MAX2741/MAX2741A为代表的GPS接收机架构中，MAX2741是专门为利用宿主机的处理能力完成GPS功能的应用设计的模拟前端。可以预期，类似架构的GPS接收机逐渐会因其低总体成本成为市场主流。其架构为一个两次下变频超外差接收机，输出为数字化的第二中频信号流。除了射频输入滤波器、一中频输出滤波器和锁相环环路滤波器需要在片外搭建，MAX2741片内集成了包括本振谐振槽路在内的所有组成完整接收机需要的其他元件。
MAX2471只在二中频滤波量化、参考频率配置方面支持灵活配置，通道中二中频以上和本振部分相对固定；对于这样一个接收机，参考频率的分频和上述3个滤波器的设计在系统设计规划阶段可以根据面向C/A码调制带宽确定，一般不再需要调整。
二中频带宽、输出直流消除和增益可以在接收过程中自适应优化。
直流对消主要是面向接收机二中频变频器偏置漂移和相位漂移，形成低频阻带；可以通过统计样本集中零两侧的点数平衡予以调节。
增益通过量化台阶的位置影响接收效果；引用继承的设置或根据输出数据的统计分布快速建立初步设置后，需要在工作中自适应。后面段落另有针对初步设置的讨论。
参考图4，通过为MAX2741提供一个虚拟的底层时计可以改善软件GPS系统设计对宿主硬件的依赖性。虚拟时计可由宿主机处理器的内嵌硬件实现的(如常见的捕获时间计数器)，也可由单独的硬件实现。输出的串行数据本身是时序串行的，已经带有时间信息。虚拟时计记录在没有串行数据期间的时间。
虚拟时计使接收机接口标准化，同时明确了接收机与处理接口的实时性要求。以虚拟时计和串行流数据流为接口，硬件接口和软件移植被简化为这个接口的实现。
基于片段生成的样本集和部分滑动相关算法
参考第一部分的讨论，保证有效的相关计算需要在时间跨度<20ms之内采集到至少包括总量超过折合1ms连续数据量的一个样本集。并不是针对GPS应用设计的宿主系统不一定能保证连续的数据采集和缓冲；因此，从通用性出发，需要考虑利用图4中带时戳数据片断拼制一个用于相关计算的集。
图4：增加一个虚拟时计br>图6：频偏扫描和错相扫描的积和频相平面的分布。
第一部分已提到伪随机序列的片断，如果保持足够的样本数、仍保持原序列的特性；参考5示意，由片断组成的序列作相关计算时如果之间的间隔较短，可以用0值(或0和1交替序列)充填连接成更长序列；但较长的序列需要投入更大的计算开销。是充填还是分别处理与采用的算法有关；采用FFT时适合充填，滑移相关时适合分开。
针对一个特定的PRN码，接收到的序列中是否存在同样的码以及这个码在序列中所在的位置都由相关积反映；如图5右下方的示意，当采用不同的偏移使本地产生的PRN码片滑动时，如果接收序列中存在该PRN码、在本地码片滑动到与接收序列中该码一致的位置时相关积出现峰值(或者谷值)。
改善GPS设计的硬件无关性。
图5：针对多个片断进行的相干计算的示意。
本地生成相干码片的过程把一个本地生成PRN码序按接收序列的时钟序列采样；此时钟由接收机的采样时钟确定，与接收序列中带有的GPS系统时钟没有直接关系；生成本地PRN序列所采用的时钟(包括生成本地载波所采用的时钟)则是要做到与GPS系统一致的时钟、即需要测量的时钟。
GPS接收所要求的信噪比不能保证有效的载波恢复和同步，需要先利用PRN的时域相关抑制非相干部分才能有效地识别出载波。
面向低中频的解调和相关算法以及载波跟踪
类似MAX2741的低中频输出设计，希望借助宿主处理器的能力实现BPSK解调、而不是增加硬件电路解调；把图5中的PRN码片的本地采样变成对经过PRN码调制生成的本地BPSK已调载波的采样，则相关乘法运算同时起到对载波的解调。参考图6，此时，图5右下方沿PRN码的偏移量轴一维分布表现出的相关积峰(谷)表现为峰谷的显著程度与相关程度有关的、本地合成载波频率-相位平面上的凸岭(凹沟)。
图6：频偏扫描和错相扫描的积和频相平面的分布。
保证本地载波与接收序列中的载波同频时，对一个样本集而言、对应不同本地载波相移相关积峰(谷)值呈现余弦分布。
载波不同步时对不同相移值计算，要么没有明显的峰(谷)、要么峰(谷)出现与拍频对采样时间跨度内的PRN码的调制有关的多次变化。
完整地处理一个样本集包括对不同可能PRN码、PRN码带有或不带有一次数据反转、不同本振频移和不同本振相移范围扫描计算相关积。扫描的范围由接收机所能引用继承参数的确定性决定。
对于不同时间采集的样本集，相关积随时间不同以本振拍频变化。如果本振偏差保持在一定范围内，可以不对样本完整处理、而只是采用那些峰(谷)明显的样本集。
GPS卫星的BPSK信号中PRN码的每个位由1540个BPSK载波完整周期波形传递。对于类似MAX2741的接收机，由于不考虑下变频本振同步，其中频输出中PRN码的位和载波的相位已经不存在同步关系。因此，宿主机在合成本地的调制载波时也不必考虑载波和PRN的稳定相位关系。在合成本地调制载波时可直接用PRN码对本地载波切片、拼合生成本地调制载波。补偿卫星信号传输、接收环节的累计滤波作用的均衡可以在对本地调制波采样时加以考虑。
时钟、采样频率和幅度量化
MAX2741的锁相环和本振抑制了外部时钟抖动或相噪在变频过程中被放大传递到中频输出。用于二中频采样的时钟的抖动对载波检测的影响是线性的，对于较低抖动可以直接采用光速与抖动的乘积估计该时钟抖动对位置测量的影响。一个常见的、具有50ps抖动的晶振，采样时间抖动产生的影响估值小于0.15m。从这一点出发，大多宿主系统的时钟可以用作采样时钟。对这个时钟的要求主要考核其抖动向本振的传递。
尽管从理论和实践上都允许更低的二中频输出，但是低的二中频等效于引入更大的噪声和需要累积更多时间的测量数据；一般二中频的输出频率不要低于由位符号速率-带宽限定的2M，对二中频的采样也至少是二中频的倍频。较高的二中频频率和采样频率同时反映为样本集时间内更多的周期波形数和点数；这两个数的和以倒数关系影响乘积和的截断误差。
图6是分别对应100个周期波形(上图)和25个周期波形(下图)，利用10倍频采样的仿真结果。无论是图中的哪一组，都已经足够接近采用连续函数的结果。在中心部位，沿错相呈余弦变化，沿偏频呈SINC函数变化。图中的黑色平面为积和值为0的平面。代表积和值的曲面与零平面的交线为网格状的一组交叉直线。这组直线的在偏频方向的间隔为样本所包括周期波形数的倒数，倾斜的一组相位对偏频的斜率为周期波形数与π的乘积。在噪声影响可以接受的前提下，采用较少周期波形数有利于在更大范围内的俘获载波。
来自卫星群的信号可以被认为是同源的、只有统计性衰落涨落，可以被认为短时间内幅度是基本稳定的(部分信号间多普勒效应产生相对L1，L2载频5-10ppm的差拍，对6M二中频约0.1-0.2%)，同时，这个信号是淹没在噪声中的。对这样一个信号对整个幅度范围内线性量化是不合算的。简化的分析表明最佳的量化的范围约为噪声功率均方根值的1.5-1.6倍。如果没有继承的数据可以引用，其初步设置可以预处理数据的统计特征为检验。
限幅现象导致通带内出现由限幅幅度发生时间决定的大量干扰成分；为了去除这部分干扰，需要对数据作预处理。
合并计算载波相关解调和伪随机序列相关检验时，加性噪声引起溢出的时间里的数据无效。与算法有关，溢出持续时间较长时需要折中考虑是否需要将数据分隔成样本集不同的片处理。
参数估值和逼近优化
前文分析和给出了MAX2741 GPS接收机全部参数的初期设置估值和初期检验依据。其中一些参数是需要在工作中优化的，包括几层时计的统计误差参数、二中频输出滤波的带宽、二中频增益、量化器直流对消设置。
直流对消有一定的时变性。直流对消优化设置的判据和控制关系明确，可以采用简单的滑动平均反馈控制。
二中频增益则需要利用幅度自适应的白噪声加扰、以优选星的信号强度作为判据优化。其中白噪声的范围可以作为低时变性的参数在长时间里继承和滑动平均。
对于多数测量持续时间，卫星的移动参数可是被认为是稳定的。如果不能提供接收机的移动数据，至少需要提供角、线速率参数范围。一般情况下接收机的移动影响到测量数据处理，因此在测量数据处理软件中包括接收机移动处理是必要的。
捕获(导入)和跟踪的策略
本文讨论的离线并行处理方式接收机可以灵活地选用不同的俘获和跟踪方式，主要受到宿主处理器的数据-程序存储能力限制。
处理一个样本集时首先针对该样本集的采集时间、根据继承的定时精确度确定适合引用的参数和需要的测量处理。一般并不需要完全从头开始，搜寻所有的星位和重新确定所有不同精度的时间。
一般最糟情况下只是没有合适的载频数据可以引用，此时可以对若干个较短采集时间的样本集做FFT检测载波。在这个情况下可以适当调窄二中频信号的带宽。
如果已经有比较准确的载波频率数据可以引用，则可以在零平面交线附近作载波频-相搜索、确定精确的载波频-相数据；
如果已可以引用精确的载波频-相数据，则可以采用较大样本集进行相关检验、识别有效的码组和测量码组相位定时。
已经可以继承码组和码组的相位定时后，接下来作如何处理将取决于接收机希望达到哪种功能和性能。
如果是50米以内的定位，则可以转入接收报文。在报文接收时可同时测量报文位转换时间、测量码组相位定时和根据相关积的拍频起伏维持载波锁相。
如果需要，可以进行载波频-相跟踪、提供更精确的测量数据。导入到载波频-相跟踪阶段后，同期的报文位转换时间、码组相位定时测量是必要的。这主要是由于载波频-相跟踪主要适合短时程跟踪，持续依赖于载波频-相跟踪时出现滑动错位的可能性很大、需要由伪随机码的相位重新校准。
跟踪期间，如果在接收载波频率附近进行频-相扫描、其间引起的相关积幅度变化不显著，因此并不能依靠在这个范围内扫描一个样本集的数据得出频-相偏移数据。如果载频已锁定在样本采集时间可以反应得过来的频偏之内，如100Hz以内，则可以在一系列顺序的测量中观察到差拍现象和利用差拍参数跟踪。否则得需要利用在零平面交线附近作载波频-相搜索，在这个搜索计算中是不能同时得出好的相关积数据的。
