專(zhuān)利名稱(chēng)：用匹配濾波器處理全球定位系統(tǒng)信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及衛(wèi)星定位系統(tǒng)的領(lǐng)域，譬如美國(guó)全球定位系統(tǒng)，并且尤其涉及接收并跟蹤來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號(hào)。
背景技術(shù)：
為了捕獲、跟蹤并解調(diào)從諸如GPS衛(wèi)星這樣的SPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，大多數(shù)常規(guī)衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)，譬如全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)使用串聯(lián)的相關(guān)器。每個(gè)已發(fā)送GPS信號(hào)都是直接序列擴(kuò)頻信號(hào)。可在商業(yè)上使用的信號(hào)是與標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)相關(guān)的信號(hào)，并且使用直接序列二元相位擴(kuò)展信號(hào)，它在1575.42MHz載波上有1.023兆碼片每秒的擴(kuò)展速率。偽隨機(jī)噪聲、或偽隨機(jī)噪聲(PN)序列長(zhǎng)度為1023碼片，對(duì)應(yīng)于一個(gè)毫秒時(shí)間段。各衛(wèi)星發(fā)出不同的PN碼(有時(shí)被稱(chēng)作金色碼)，允許信號(hào)同時(shí)從若干衛(wèi)星被發(fā)出，并能由接收機(jī)同時(shí)接收，彼此間干擾極小。此外，每個(gè)信號(hào)上疊加的數(shù)據(jù)為50波特二進(jìn)制移相鍵控(BPSK)數(shù)據(jù)，其比特邊界與PN幀的開(kāi)始處對(duì)齊；20PN幀發(fā)生在一個(gè)數(shù)據(jù)比特時(shí)間段上，該時(shí)間段為20毫秒。
處理GPS信號(hào)中的重要操作是對(duì)調(diào)制載波的偽隨機(jī)序列的初始同步。這一般用相關(guān)器組以串聯(lián)形式完成，它搜索偽隨機(jī)序列的出現(xiàn)時(shí)間。典型的初始捕獲策略涉及在1/2碼片間隔內(nèi)的各1023個(gè)碼元上搜索PN碼，這意味著總共有2046種假定。而且，由于多普勒和本地振蕩器誤差會(huì)使信號(hào)不能被檢測(cè)到，因此通常需要在載波頻率范圍上進(jìn)行搜索。這導(dǎo)致要測(cè)試的附加頻率假設(shè)。對(duì)于高敏感度應(yīng)用而言，各假設(shè)可以要求許多毫秒的停止時(shí)間，甚至在某些情況下為若干秒。由此，捕獲過(guò)程不使用許多相關(guān)器時(shí)可能十分冗長(zhǎng)。
全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)接收從軌道GPS衛(wèi)星發(fā)出的GPS信號(hào)，并且通過(guò)比較接收信號(hào)和內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)間的時(shí)間位移來(lái)確定適當(dāng)編碼的到達(dá)時(shí)間。信號(hào)比較在相關(guān)過(guò)程中執(zhí)行，該過(guò)程必然伴有對(duì)所接收和所產(chǎn)生的信號(hào)的乘法和積分。

圖1說(shuō)明了普通GPS接收機(jī)中使用的典型現(xiàn)有技術(shù)串聯(lián)相關(guān)器電路。相關(guān)器50接收輸入GPS信號(hào)52，并在乘法器54內(nèi)將接收信號(hào)52與由PN發(fā)生器60內(nèi)部產(chǎn)生的PN碼進(jìn)行組合。然后在一組累加的組合信號(hào)采樣上執(zhí)行幅度平方(或其它檢測(cè))操作56。微控制器58控制由PN發(fā)生器60產(chǎn)生的PN碼片序列。根據(jù)相關(guān)器50的系統(tǒng)，接收信號(hào)與PN碼片的長(zhǎng)序列相比較，每次一個(gè)時(shí)偏，從而需要很長(zhǎng)時(shí)間段來(lái)搜索相應(yīng)于一個(gè)PN幀的所有偏移。
捕獲GPS信號(hào)的另一種方法是使用匹配濾波方法；例如可見(jiàn)未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)為09/021854的申請(qǐng)，該申請(qǐng)于1998年2月11日提交，并且題為“FastAcquisition，High Sensitivity GPS Receiver”，發(fā)明人為Norman F.Krasner。匹配濾波器與全偽隨機(jī)幀匹配，如果使用1/2碼片的間隔，則可被視為一組2046個(gè)相關(guān)器。如果期望搜索M個(gè)并行GPS信號(hào)，則可能并行使用M種匹配濾波器。上述題為“Fast Acquisition，High Sensitivity GPS Receiver”的專(zhuān)利申請(qǐng)示出可用于實(shí)現(xiàn)GPS接收機(jī)的各種類(lèi)型的匹配濾波器實(shí)例。盡管使用這種匹配濾波器的GPS接收機(jī)是高效的，然而仍然期望進(jìn)一步改進(jìn)效率，尤其當(dāng)信號(hào)參數(shù)的某個(gè)先驗(yàn)知識(shí)可用時(shí)。
發(fā)明摘要本發(fā)明揭示了用包括匹配濾波器的衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)捕獲并跟蹤全球定位系統(tǒng)信號(hào)或其它類(lèi)型的衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號(hào)的各種方法和裝置。在本發(fā)明的一種示例性方法中，確定第一組頻率系數(shù)，它對(duì)應(yīng)于SPS信號(hào)的第一多普勒(Doppler)頻率，所述SPS信號(hào)在第一時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第一組頻率系數(shù)來(lái)處理。確定第二組頻率系數(shù)，它對(duì)應(yīng)于SPS信號(hào)的第二多普勒頻率，SPS信號(hào)在第二時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第二組頻率系數(shù)來(lái)處理，其中第一和第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一段時(shí)間內(nèi)。
在另一種示例性方法中，第一SPS信號(hào)在第一時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第一組偽隨機(jī)噪聲(PN)系數(shù)來(lái)處理，其中第一組PN系數(shù)對(duì)應(yīng)于第一SPS信號(hào)，而第二SPS信號(hào)在第二時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第二組PN系數(shù)(對(duì)應(yīng)于第二SPS信號(hào))來(lái)處理，其中第一時(shí)間窗和第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一段時(shí)間內(nèi)。
這里也揭示了各種裝置。
附圖簡(jiǎn)述通過(guò)下面提出的結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征、性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，附圖中相同的元件具有相同的標(biāo)識(shí)，其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)GPS相關(guān)器電路的框圖表示。
圖2A是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的SPS捕獲電路的框圖表示。
圖2B示出作為圖2A框圖一部分的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例。
圖3示出可使用諸如圖2A所述實(shí)施例的本發(fā)明捕獲電路實(shí)施例的GPS接收機(jī)實(shí)例。
圖4示出組合GPS接收機(jī)的框圖表示，它包括帶有匹配濾波器的捕獲電路，如圖2A所述，并且包括諸如蜂窩電話或雙向?qū)ず魴C(jī)這樣的通信系統(tǒng)。
圖5描述了示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的各種處理操作的時(shí)間上關(guān)系的時(shí)序圖。
圖6示出另一時(shí)序圖，說(shuō)明了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的各種處理操作。
圖7示出流程圖，說(shuō)明了可在本發(fā)明的某些實(shí)施例中使用的一組初步操作。
圖8示出指示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
圖9示出按照本發(fā)明另一實(shí)施例的另一方法。
詳細(xì)說(shuō)明描述了用匹配濾波器接收SPS信號(hào)的方法和裝置。在下列說(shuō)明中，為了解釋的目的，為了透徹理解本發(fā)明，提供了許多特定的細(xì)節(jié)。然而，本發(fā)明可以無(wú)須這些特定細(xì)節(jié)而被實(shí)際應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。在其它情況下，以框圖形式示出熟知的結(jié)構(gòu)和裝置來(lái)便于解釋。
為了減小編碼出現(xiàn)時(shí)間的搜索范圍，本發(fā)明的某些實(shí)施例在捕獲輔助數(shù)據(jù)之后對(duì)匹配濾波器使用了分時(shí)方法。下面詳述的圖7示出衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)確定的實(shí)例，它用于確定搜索范圍以便根據(jù)衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)獲取GPS信號(hào)或其它SPS信號(hào)。該衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)用于在SPS信號(hào)的捕獲過(guò)程中使搜索范圍變窄，從而允許對(duì)匹配濾波器分時(shí)，譬如下面將詳述的圖8和9中示出的方法。
各種不同類(lèi)型的衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)可能是可用的，譬如當(dāng)存在一些可用的先驗(yàn)定時(shí)信息時(shí)。例如，某些蜂窩信號(hào)，譬如北美CDMA蜂窩信號(hào)(例如，IS 95 CDMA蜂窩電話信號(hào))，提供了準(zhǔn)確的日時(shí)信息。該日時(shí)信息以及其它衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)使GPS接收機(jī)能大約估計(jì)GPS信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，其它衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)有視野中的衛(wèi)星的估計(jì)多普勒頻率、移動(dòng)GPS接收機(jī)位置的大致了解以及衛(wèi)星定位信息(例如，衛(wèi)星天文歷數(shù)據(jù)或衛(wèi)星年歷)。例如，對(duì)于約為5千米(典型的小區(qū)大小)左右的初始位置不確定性和準(zhǔn)確的日時(shí)信息，這些到達(dá)時(shí)間可被估計(jì)為±16.7微秒。如果編碼出現(xiàn)時(shí)間以1/2碼片間隔被檢查，則總的33.3微秒的時(shí)間間隔以67節(jié)距被檢查。這與1023碼片完全GPS幀的總共2046個(gè)節(jié)距相比較。在該例中，匹配濾波器的輸出信號(hào)在1毫秒幀時(shí)間段中僅需被計(jì)算33.3微秒，即約為全部幀的1/30。這段活動(dòng)時(shí)間被稱(chēng)為“活動(dòng)窗”，或簡(jiǎn)稱(chēng)為“窗”。由此，在幀的其它29/30部分期間可以將匹配濾波器(如圖2A所述的示例性匹配濾波器，將在下為中說(shuō)明)用于其它處理目的。特別是，可以用其它加權(quán)系數(shù)快速地對(duì)匹配濾波器重新編程，例如那些對(duì)應(yīng)于不同的假設(shè)多普勒頻率的系數(shù)，從而提高該匹配濾波器電路的使用效率。在該特定實(shí)例中，可以用這一個(gè)匹配濾波器來(lái)檢查30個(gè)不同的假設(shè)多普勒頻率，各產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于1/30個(gè)幀的輸出。下面進(jìn)一步討論的圖8示出這種方法的一個(gè)實(shí)例。
這種匹配濾波器的分時(shí)不必會(huì)產(chǎn)生任何靈敏度損失。對(duì)應(yīng)于任何假設(shè)編碼出現(xiàn)時(shí)間的匹配濾波器輸出使用了對(duì)應(yīng)于完全1毫秒幀時(shí)間段的輸入數(shù)據(jù)信息。某些現(xiàn)有技術(shù)已使用了分時(shí)方法，其中使用了分時(shí)但存在靈敏度損失。例如，通常以緩慢方式將相關(guān)器“調(diào)諧”到若干不同的頻率來(lái)捕獲PN信號(hào)的載波頻率。由于輸入信號(hào)僅在相關(guān)器被調(diào)諧到的給定頻率處被觀察到，因此這會(huì)導(dǎo)致靈敏度損失。現(xiàn)有技術(shù)中的這種調(diào)節(jié)以每一個(gè)或每多個(gè)GPS幀一次的速率完成。在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)速率為每幀若干次。
分時(shí)匹配濾波器的另一種方法是，在非活動(dòng)(當(dāng)窗口是非活動(dòng)時(shí))期間用它來(lái)處理對(duì)應(yīng)于其它衛(wèi)星信號(hào)的附加PN碼。下面進(jìn)一步討論的圖9示出這種方法的一個(gè)實(shí)例。這是有用的，例如，如果并行匹配濾波器數(shù)量小于要被檢查的GPS信號(hào)的總數(shù)。同樣，即使濾波器在若干PN碼間分時(shí)，也不必會(huì)有任何靈敏度損失。這與現(xiàn)有技術(shù)情況相反，現(xiàn)有技術(shù)中匹配濾波器可被順序使用來(lái)處理多個(gè)GPS信號(hào)，因此不會(huì)連續(xù)地觀察這些組成信號(hào)的每一個(gè)。
圖2A表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例適用于處理GPS信號(hào)的匹配濾波器結(jié)構(gòu)，該匹配濾波器一般是SPS接收機(jī)的一部分捕獲電路，譬如圖3所述的捕獲電路400A或圖4所述的捕獲電路400。匹配濾波器的輸入數(shù)據(jù)9A一般以I和Q(復(fù)數(shù))的格式，各具有nd比特的分辨率。圖2A示出I或Q信道的信號(hào)處理。對(duì)于其它信道發(fā)生相同處理(可以在I和Q信道間共享PN和FREQ生成電路和寄存器)。輸入(I或Q)數(shù)據(jù)以一般為2.048MHz的速率fc被連續(xù)地按時(shí)鐘節(jié)拍輸入到數(shù)據(jù)移位寄存器10中。輸入數(shù)據(jù)9A是一般數(shù)字化的GPS信號(hào)，它由GPS前端電路接收并數(shù)字化，該電路也將GPS信號(hào)下變頻到適當(dāng)?shù)念l率(如，2.048MHz)。圖3和4示出包括這種GPS前端電路的GPS接收機(jī)的兩個(gè)實(shí)例。
圖2A的電路輸出一般被提供給附加的后處理電路，后處理電路又進(jìn)一步將經(jīng)處理的結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路中。該附加后處理電路用于組合相應(yīng)于多個(gè)PN幀的匹配濾波器的輸出。這改進(jìn)了GPS接收機(jī)靈敏度。存儲(chǔ)器電路可由常規(guī)處理電路存取，譬如處理器910以及圖3的GPS接收機(jī)900中的跟蹤和解調(diào)電路400b，或者譬如圖4的組合GPS接收機(jī)1000的處理器1012。
也可以用圖2A的電路來(lái)提供大量跟蹤和解調(diào)功能，以及捕獲功能。這可以通過(guò)適當(dāng)控制PN發(fā)生器16和頻率發(fā)生器17以及它們相應(yīng)的移位寄存器14和15來(lái)完成。盡管這里的許多討論集中在GPS信號(hào)捕獲上，然而本發(fā)明也用于在跟蹤和解調(diào)過(guò)程中提高效率。
在執(zhí)行匹配濾波之前，PN發(fā)生器16產(chǎn)生與進(jìn)入信號(hào)相匹配的數(shù)據(jù)的PN序列。該P(yáng)N序列一般是一組1023個(gè)邏輯值0和1，該序列被移位到PN碼系數(shù)移位寄存器14中。一旦加載了所有的PN數(shù)據(jù)，則它可被提供給形成匹配濾波器的加權(quán)和加法網(wǎng)絡(luò)11；然而，可以任選地使用一個(gè)保持寄存器12。保持寄存器12使來(lái)自PN移位寄存器的所有數(shù)據(jù)可以根據(jù)命令而被加權(quán)和加法網(wǎng)絡(luò)使用。如果沒(méi)有保持寄存器12，則濾波操作會(huì)在將來(lái)自PN發(fā)生器的數(shù)據(jù)送入PN移位寄存器期間產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。后一種情況導(dǎo)入空載時(shí)間，其中濾波器基本上是閑置的。保持寄存器確實(shí)增加了電路的復(fù)雜度，因此該復(fù)雜度可以與該空載時(shí)間的減少或消除進(jìn)行折衷。
如下所述，PN移位寄存器14的內(nèi)容可以通過(guò)循環(huán)地移位該移位寄存器而被改變。當(dāng)期望變化僅為PN出現(xiàn)時(shí)間變化時(shí)，這可以作為從PN發(fā)生器16加載新系數(shù)的替代而被完成。
盡管輸入數(shù)據(jù)一般以?xún)杀洞a片速率被采樣，并且因此數(shù)據(jù)移位寄存器10包含對(duì)應(yīng)于一個(gè)PN幀的2046個(gè)采樣，然而移位寄存器和保持寄存器僅需具有1023級(jí)，這是因?yàn)槊繋瑑H有1023個(gè)相異的碼片。
在執(zhí)行匹配濾波之前，頻率發(fā)生器17以類(lèi)似方式產(chǎn)生與進(jìn)入信號(hào)的殘留載波頻率匹配的復(fù)指數(shù)(I和Q)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)序列一般是一組2046個(gè)I和Q采樣，各具有nf比特的量化，該數(shù)據(jù)序列被移入頻率系數(shù)移位寄存器15中。一旦加載了所有的頻率數(shù)據(jù)，則它可被提供給加權(quán)和加法網(wǎng)絡(luò)11；然而，可以使用任意的保持寄存器13。同樣，保持寄存器的使用允許將新的頻率系數(shù)快速提供給加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)須引入與頻率系數(shù)移位寄存器的加載時(shí)間相關(guān)的空載時(shí)間。圖2B示出加權(quán)和加法網(wǎng)絡(luò)11的典型實(shí)現(xiàn)，它可用在圖2A的電路中。如圖2B所述，網(wǎng)絡(luò)11包括一系列乘法器30，各接收來(lái)自寄存器10和寄存器12的數(shù)據(jù)(在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)使用寄存器12時(shí)，或當(dāng)不使用寄存器12時(shí)來(lái)自寄存器14)。圖2B的網(wǎng)絡(luò)還包括一系列乘法器31，各接收來(lái)自相應(yīng)一個(gè)乘法器30的輸出，并且接收來(lái)自寄存器13的數(shù)據(jù)(當(dāng)在一個(gè)實(shí)施例中使用寄存器13時(shí))。乘法器31的輸出被提供給加法器樹(shù)32，它產(chǎn)生經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)輸出9B。
在常規(guī)系統(tǒng)中，PN發(fā)生器和/或頻率發(fā)生器不經(jīng)常更新系數(shù)，或者最多每GPS幀一次，即，每毫秒一次。一般而言，完成這種更新以允許跟蹤由多普勒效應(yīng)引起的編碼和載波頻率相對(duì)時(shí)間的輕微變化。在本發(fā)明中，為了允許同時(shí)處理多個(gè)多普勒和/或多個(gè)GPS編碼，這種更新每GPS幀發(fā)生多次。如下所述，多個(gè)多普勒的處理要求以特定方式控制PN發(fā)生器。
GPS信號(hào)(C/A碼)包含每幀1023個(gè)碼片，它每1個(gè)毫秒幀時(shí)間段重復(fù)一次。也就是說(shuō)，GPS幀時(shí)間段由每1毫秒重復(fù)一次的這種重復(fù)模式定義。如下所述，為了每GPS幀時(shí)間段處理多于一個(gè)多普勒或PN，通常需要改變圖2A的PN和頻率系數(shù)。
為了簡(jiǎn)化討論，假定先驗(yàn)知識(shí)(下面將結(jié)合圖7進(jìn)一步討論)將要被搜索的可能碼相位范圍限制為64，并假定期望用單個(gè)濾波器以?xún)蓚€(gè)不同的多普勒頻率處理一個(gè)PN碼。于是，最初，PN權(quán)重經(jīng)由PN發(fā)生器16、移位寄存器14和(任選地)保持寄存器12被加載?？梢约俣≒N發(fā)生器可以工作在16倍的碼片速率fc上。然后，需要1毫秒/16＝62.5微秒來(lái)產(chǎn)生PN系數(shù)并將它們加載到移位寄存器14中。
由于存在2046個(gè)這種系數(shù)，因此需要該時(shí)間長(zhǎng)度的兩倍來(lái)將頻率系數(shù)加載到移位寄存器15內(nèi)。然而，在許多情況下，由于頻率系數(shù)改變非常緩慢，因此系統(tǒng)可以在加權(quán)網(wǎng)絡(luò)11的許多相鄰輸入間共享一個(gè)頻率系數(shù)。頻率系數(shù)的低速率變化是它們與單獨(dú)PN信道的殘留多普勒頻率相匹配的結(jié)果，它在±4kHz的范圍內(nèi)。一個(gè)分析表明，可以選擇32個(gè)連續(xù)頻率系數(shù)具有相同值而引入基本可忽略的損失(約為0.06dB)。因此，對(duì)于這種情況而非加載2046個(gè)系數(shù)而言，僅需要加載取整(2046/32)或64個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，這僅需要3.9微秒。
一旦加載了初始系數(shù)，可以開(kāi)始濾波操作。藉助于5和6，可以最好地理解這些事件的時(shí)序。圖5和6示出圖2A所示的示例性捕獲電路的若干操作的相對(duì)時(shí)序。圖5示出當(dāng)使用保持寄存器12和13的情況。1毫秒幀邊界111和邊界112表示PN碼中重復(fù)1023個(gè)碼片的起始間的持續(xù)時(shí)間(在GPS的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的情況下)。時(shí)間間隔101和102對(duì)應(yīng)于兩個(gè)不同的處理窗，各使用一組不同的頻率系數(shù)。操作109和110表示PN碼系數(shù)從移位寄存器14到寄存器12的傳送以及頻率系數(shù)從移位寄存器15到寄存器13的傳送。由于該例不使用任選的保持寄存器12和13，因此圖6所示實(shí)例中沒(méi)有操作109和110。操作107和108表示由頻率發(fā)生器17在兩個(gè)不同窗中產(chǎn)生的頻率系數(shù)，以及在那些窗中將頻率系數(shù)從發(fā)生器17加載到移位寄存器15內(nèi)。在被加載之后，這些頻率系數(shù)在網(wǎng)絡(luò)11的隨后窗中被使用。操作105和106表示移位寄存器14中PN碼系數(shù)的旋轉(zhuǎn)(循環(huán)移位)。這些系數(shù)在旋轉(zhuǎn)之后可以用在網(wǎng)絡(luò)11中處理的下一個(gè)窗中。例如，操作105涉及在移位寄存器14中旋轉(zhuǎn)PN碼系數(shù)，在旋轉(zhuǎn)后，這些PN碼系數(shù)會(huì)用于網(wǎng)絡(luò)11中的窗/操作102中。
對(duì)于所關(guān)心的示例性情況而言，僅檢查了64個(gè)碼相(32碼片)，每個(gè)假設(shè)的時(shí)間窗對(duì)應(yīng)于64/2.046MHz＝31.28微秒(如見(jiàn)窗/操作101)。在操作101所要求的這段時(shí)間內(nèi)，下一個(gè)多普勒的一組新的頻率系數(shù)可被計(jì)算并被放置在頻率系數(shù)移位寄存器15中(見(jiàn)107)。在由操作101表示的31.28微秒時(shí)間段的末尾，該數(shù)據(jù)(來(lái)自操作107)可以并行被傳入保持寄存器13(見(jiàn)操作109)并在網(wǎng)絡(luò)11的下一個(gè)周期內(nèi)在窗/操作102中在網(wǎng)絡(luò)11中被處理。該傳送僅需要執(zhí)行最大一個(gè)時(shí)鐘周期。如果不存在保持寄存器，如上所述，則頻率系數(shù)的計(jì)算將需要3.9毫秒；因此這會(huì)產(chǎn)生空載周期——見(jiàn)操作214(圖6)?，F(xiàn)在，也可以期望改變、或循環(huán)地移位PN碼系數(shù)移位寄存器14中的PN系數(shù)，是便匹配濾波器峰值發(fā)生在下一個(gè)31.28的微秒處理窗內(nèi)，該窗與第一處理窗具有相同的相對(duì)位置。如果沒(méi)有這種旋轉(zhuǎn)，則峰值根本不會(huì)出現(xiàn)在新多普勒的活動(dòng)窗內(nèi)。PN移位寄存器的內(nèi)容以循環(huán)方式被移位到圖2A的右邊(未示出從移位寄存器終點(diǎn)到起點(diǎn)的連接，但可以理解該連接存在)。如果使用了16fc時(shí)鐘，并且使用了保持寄存器，則這需要總的32次移位，或1.96微秒。同樣，如果使用了保持寄存器，則這不會(huì)引入任何空載時(shí)間(注意到操作101和102在時(shí)間上相鄰)。如果未使用保持寄存器，則這會(huì)引入空載時(shí)間(如，圖6終點(diǎn)空載時(shí)間214)，但對(duì)于這里所關(guān)心情況而言，該空載時(shí)間214將等于相應(yīng)于頻率發(fā)生期間的時(shí)間，即約為3.9微秒，這是因?yàn)轭l率發(fā)生期間超出PN旋轉(zhuǎn)期間。同樣，當(dāng)未使用保持寄存器時(shí)，為了說(shuō)明空載時(shí)間，應(yīng)使用少量的附加PN旋轉(zhuǎn)。注意到空載時(shí)間會(huì)是PN旋轉(zhuǎn)時(shí)間和頻率發(fā)生時(shí)間中的大者。前者由匹配濾波器處理窗的大小而確定。
在應(yīng)用了新的PN和頻率系數(shù)之后，又有31.28微秒的濾波處理窗(分別為圖5和6中的操作102和202)，它產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于64個(gè)半碼片PN出現(xiàn)時(shí)間的匹配濾波器輸出。如果使用了保持寄存器，則在該窗期間，頻率系數(shù)相應(yīng)于下一個(gè)多普勒而被計(jì)算(操作108)。這可以在該匹配濾波器處理窗結(jié)束時(shí)被傳送到保持寄存器(操作110)。如果沒(méi)有保持寄存器，則在當(dāng)前匹配濾波器處理窗210的結(jié)束時(shí)計(jì)算頻率系數(shù)。為了在下一幀開(kāi)始處處理第一多普勒，同時(shí)需要預(yù)先將PN系數(shù)向后循環(huán)移位32個(gè)位置(加上如果不使用保持寄存器的空載時(shí)間)。當(dāng)存在保持寄存器時(shí)，這可以在窗期間與匹配濾波器處理進(jìn)發(fā)地完成(見(jiàn)操作106)。如果沒(méi)有保持寄存器，該生成(見(jiàn)圖6的操作209)必須在濾波處理之后完成。由于該例中每幀僅有兩個(gè)匹配濾波器處理窗，因此可以緊跟在當(dāng)前幀的第二個(gè)窗的處理之后計(jì)算下一幀的第一個(gè)窗的PN和頻率權(quán)重；或者可以在當(dāng)前幀結(jié)束前計(jì)算，如圖6的209和210所示?？刂七壿?0控制發(fā)生器16和17以及移位寄存器14和15的操作，以便使它們能以所述方式工作?？刂七壿嬕哺鶕?jù)從衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)的處理而產(chǎn)生的變窄的搜索范圍確定適當(dāng)?shù)南禂?shù)(如，多普勒系數(shù))。
如果每幀要處理多于兩個(gè)多普勒，則可以理解，可以通過(guò)使時(shí)序模式重復(fù)三次或多次而非所示的兩次而容易地修改圖2或3的方法。如果處理窗與上述實(shí)例中的處理窗相同，則除了第一塊外在各處理塊之前向右旋轉(zhuǎn)PN權(quán)重。在第一塊之前，，PN權(quán)重被向左旋轉(zhuǎn)(m-1)×32碼片加上(m-1)倍處理塊間的任何空載時(shí)間(以碼片表示)。
還存在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中匹配濾波器在對(duì)應(yīng)于多于一個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)的多于一個(gè)PN碼間是時(shí)間共享的。圖5和6的所有時(shí)序圖仍適用，除了PN系數(shù)的計(jì)算時(shí)間較大之外。特別是，需要計(jì)算完全1023個(gè)新系數(shù)，而非簡(jiǎn)單地循環(huán)移位移位寄存器內(nèi)的系數(shù)。如果時(shí)鐘速率為16fc，則這要求約62.5微秒。如果使用了保持寄存器，則只要匹配濾波器處理窗大于64碼片(62.5微秒)，圖5中就不會(huì)有空載時(shí)間。因此，最大15個(gè)這種窗是可能的(由于64不會(huì)均勻分成1023份)。如果未使用保持寄存器，則處理塊之間的空載時(shí)間至少為62.5微秒。由此，31.28微秒的窗口大小(如前例中)意味著一個(gè)窗加上空載時(shí)間約為93.6微秒。因此，最大10個(gè)窗對(duì)于該例是可能的。當(dāng)然，適用較高的內(nèi)部時(shí)鐘速率會(huì)減少該空載時(shí)間。
當(dāng)然，在小于1個(gè)GPS幀時(shí)間段期間，可以在一個(gè)給定PN碼和若干PN碼兩者的一組多普勒中時(shí)間共享匹配濾波器。
時(shí)間共享匹配濾波器意味著匹配濾波器操作后的任何處理也可能需要被時(shí)間共享。這種后處理包括進(jìn)一步的多普勒(載波和PN兩者)糾正、預(yù)檢測(cè)幀積分、后檢測(cè)多幀積分、以及閾值檢測(cè)。這種后處理的實(shí)例在未決美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)為09/021854的申請(qǐng)中已作描述，該申請(qǐng)于1998年2月11日公開(kāi)，題為“FastAcquisition，High Sensitivity GPS Receiver”，該申請(qǐng)通過(guò)引用被結(jié)合于此。上例中處理步驟的性質(zhì)是使得匹配濾波器輸出以正常方式退出，這允許為每GPS幀多個(gè)窗以即使不完全一樣但以類(lèi)似的方式完成后處理。
可能期望進(jìn)一步以緩慢但正常的方式調(diào)節(jié)頻率和PN系數(shù)來(lái)補(bǔ)償多普勒效應(yīng)。除了上述調(diào)節(jié)之外，這也會(huì)發(fā)生。
即使對(duì)于包括保持寄存器的捕獲電路而言，一個(gè)幀內(nèi)上一個(gè)匹配濾波器處理窗也可能與下一幀內(nèi)的第一個(gè)窗在時(shí)間上不相鄰。需要充足的時(shí)間來(lái)執(zhí)行PN移位寄存器所需的左循環(huán)移位，這補(bǔ)償了當(dāng)前幀內(nèi)所有現(xiàn)有的右移位操作。這導(dǎo)致GPS幀時(shí)間段的上一個(gè)處理窗后的一些空載時(shí)間。
盡管大小相等的窗會(huì)減少系統(tǒng)控制的復(fù)雜度，然而給定GPS幀時(shí)間段內(nèi)的匹配濾波器處理窗不必大小相等。如果并行使用了多個(gè)匹配濾波器，則不同的濾波器不需要使用相同的窗。
本發(fā)明的捕獲電路可用于某些類(lèi)型的獨(dú)立GPS接收機(jī)中，譬如圖3所示的GPS接收機(jī)。或者，本發(fā)明的捕獲電路可用于與通信系統(tǒng)(見(jiàn)圖4)結(jié)合的移動(dòng)GPS接收機(jī)中，譬如單向?qū)ず魴C(jī)或雙向?qū)ず魴C(jī)，或者諸如CDMA或W-CDMA蜂窩電話這樣的蜂窩電話。
如上所述，有利的是GPS接收機(jī)可通過(guò)所依附的通信系統(tǒng)，或從先驗(yàn)GPS測(cè)量(如，在獨(dú)立GPS接收機(jī)的情況下)得到精確時(shí)間。在后一種情況下，經(jīng)過(guò)時(shí)間計(jì)數(shù)器將保持自上一次GPS測(cè)量開(kāi)始以來(lái)的精確時(shí)間并且能為下一個(gè)GPS測(cè)量提供精確時(shí)間。
圖3說(shuō)明了一個(gè)GPS接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)，它使用了可以是圖2A所示捕獲電路的捕獲電路400A。圖3的GPS接收機(jī)900可被視為獨(dú)立GPS接收機(jī)，因?yàn)椴淮嬖趶腉PS信號(hào)自身獨(dú)立地提供衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)的通信鏈路。GPS信號(hào)由GPS天線902接收并通過(guò)輸入電路904被輸入到GPS接收機(jī)900內(nèi)。接收到的GPS信號(hào)內(nèi)的PN碼在電路400A以及外部處理器910內(nèi)按照上述關(guān)于圖2A、5和6的操作被捕獲和跟蹤。捕獲電路400A的輸出包括與從各GPS衛(wèi)星接收到的信號(hào)對(duì)應(yīng)的偽范圍數(shù)據(jù)908，從每個(gè)GPS衛(wèi)星接收一個(gè)信號(hào)。各衛(wèi)星還發(fā)送天文歷和一周時(shí)間數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由輸入電路904接收并由電路400B解調(diào)。處理器910處理天文歷和偽范圍數(shù)據(jù)以確定移動(dòng)GPS接收機(jī)900的位置。處理器910的輸出驅(qū)動(dòng)諸如顯示裝置912這樣的輸入/輸出裝置，它在地理方式或文字方式顯示單元的位置。在這種配置中，圖2A的電路與處理器910一起執(zhí)行捕獲和跟蹤兩種功能。包括由計(jì)數(shù)器保持的精確時(shí)間在內(nèi)的必要衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)可從接收GPS信號(hào)前開(kāi)始被存儲(chǔ)(如，可存儲(chǔ)衛(wèi)星年歷)，用戶可以將大致位置輸入到與GPS接收機(jī)900耦合的輸入裝置(如，鍵盤(pán)或觸摸屏顯示器)。
圖4示出包括GPS接收機(jī)的組合GPS接收機(jī)1000，GPS接收機(jī)用包括諸如圖2A所示的匹配濾波器的捕獲電路400來(lái)實(shí)現(xiàn)。組合GPS接收機(jī)1000還包括一個(gè)通信系統(tǒng)，譬如單向或雙向?qū)ず魴C(jī)，或者諸如CDMA或W-CDMA蜂窩電話系統(tǒng)這樣的蜂窩電話系統(tǒng)。通信系統(tǒng)允許諸如日時(shí)、或大致位置、或衛(wèi)星天文歷數(shù)據(jù)、或視野中衛(wèi)星的多普勒信息這樣的衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)被發(fā)送到并由組合GPS接收機(jī)1000接收，組合GPS接收機(jī)1000然后用該信息來(lái)確定變窄的搜索范圍。GPS信號(hào)通過(guò)天線1002被接收并由GPS前端輸入電路904處理，并且被提供給捕獲電路400，捕獲電路400可以是如圖2A所示的匹配濾波器系統(tǒng)。捕獲電路的輸出，如輸出9B，被提供給處理器1012，它處理來(lái)自捕獲電路400的偽范圍信息并且還解調(diào)包含在輸出9B內(nèi)的天文歷數(shù)據(jù)，以便確定組合GPS接收機(jī)1000的位置。圖4所示情況中的通信系統(tǒng)1020是一個(gè)雙向通信系統(tǒng)，它包含發(fā)送/接收接線器1008，它將通信信號(hào)(一般為RF)路由到通信天線1004或從接收機(jī)1000中路由。所接收的通信信號(hào)被輸入通信接收機(jī)1010并為處理而被傳遞到處理器1012用于處理。要從處理器1012被發(fā)出的通信信號(hào)被傳播到調(diào)制器1014和頻率轉(zhuǎn)換器1016。功率放大器1018將信號(hào)的增益增加到適當(dāng)電平以便發(fā)送到基站1006，基站1006可以是蜂窩發(fā)送站點(diǎn)(也被稱(chēng)為小區(qū)站點(diǎn))或者可以是支持基站和接收機(jī)1000間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的單個(gè)基站。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基站1006可以根據(jù)來(lái)自遠(yuǎn)程接收機(jī)的GPS導(dǎo)出的偽范圍數(shù)據(jù)以及從其自身GPS接收機(jī)或從這種天文歷數(shù)據(jù)的其它源接收到的天文歷數(shù)據(jù)而確定接收機(jī)1000的位置。位置數(shù)據(jù)然后被發(fā)回GPS接收機(jī)1000或其它遠(yuǎn)程位置。
圖7示出用衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)來(lái)確定捕獲GPS信號(hào)的搜索范圍的方法的實(shí)例。這使匹配濾波器能在較小搜索空間上搜索，從而使匹配濾波器能在不同的多普勒和/或不同的GPS衛(wèi)星信號(hào)間被時(shí)間共享。操作301涉及衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)的確定。這可以從蜂窩電話站點(diǎn)接收，如CDMA基站或小區(qū)站點(diǎn)。該數(shù)據(jù)一般包括日時(shí)信息，諸如CDMA信號(hào)內(nèi)基于GPS的時(shí)間(見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利5945944)，該數(shù)據(jù)還可包括移動(dòng)GPS接收機(jī)自身的大致位置，這基于對(duì)與移動(dòng)GPS接收機(jī)通信的特定小區(qū)站點(diǎn)/基站的確定(見(jiàn)1997年4月15日提交的未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)08/842559)。該衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)還可能包括衛(wèi)星定位信息，譬如用于估計(jì)衛(wèi)星相對(duì)于移動(dòng)GPS接收機(jī)的范圍的衛(wèi)星天文歷數(shù)據(jù)。該天文歷數(shù)據(jù)允許計(jì)算視野中的各種衛(wèi)星的多普勒的計(jì)算?；蛘?，該衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)可包括從如蜂窩電話站點(diǎn)這樣的基站發(fā)送到諸如圖4所示接收機(jī)100這樣的移動(dòng)GPS接收機(jī)的多普勒信息。在另一種情況下，該輔助數(shù)據(jù)可包括由這種基站觀察到的各種GPS信號(hào)的PN幀出現(xiàn)時(shí)間時(shí)序。1997年4月15日提交的上述未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)08/842559提供了衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)的各種實(shí)例，以及該數(shù)據(jù)如何確定并被傳送到諸如接收機(jī)1000這樣的移動(dòng)GPS接收機(jī)。在確定或獲得衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)之后，諸如接收機(jī)1000這樣的移動(dòng)GPS接收機(jī)根據(jù)衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)來(lái)確定捕獲GPS信號(hào)的搜索范圍?？梢允褂酶鞣N已知技術(shù)來(lái)確定搜索范圍。這種搜索技術(shù)的實(shí)例在未決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)為09/132556的申請(qǐng)中已作描述，該申請(qǐng)于1998年8月11日提交，并且通過(guò)引用被結(jié)合于此。在確定了搜索范圍之后，操作305在匹配濾波器電路內(nèi)捕獲GPS信號(hào)，該操作可以執(zhí)行或圖8或圖9的方法，或者圖8和9所示方法的組合。
圖8表示的實(shí)施例中，匹配濾波器在多個(gè)多普勒頻率上被共享，以便在第一時(shí)間窗期間，在匹配濾波器內(nèi)用第一組頻率系數(shù)處理GPS信號(hào)；在第二時(shí)間窗期間，在匹配濾波器內(nèi)用第二組頻率系數(shù)處理GPS信號(hào)(一般在時(shí)間上稍遲)。第一時(shí)間窗和第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。
圖9表示的實(shí)施例中，匹配濾波器在多個(gè)GPS信號(hào)上被共享，該共享發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。
上述說(shuō)明示出用于在時(shí)間上共享匹配濾波器內(nèi)的各種方法和裝置，這能改進(jìn)捕獲和跟蹤和再捕獲性能，而不會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)靈敏度的任何損失。當(dāng)某個(gè)先驗(yàn)信號(hào)參數(shù)知識(shí)可供使用時(shí)，這些方法和裝置尤其有利。
盡管參考GPS衛(wèi)星說(shuō)明了本發(fā)明的方法和裝置，然而可以理解，該原理同樣可應(yīng)用于使用偽衛(wèi)星(pseudolites)或者衛(wèi)星和偽衛(wèi)星的組合的定位系統(tǒng)。偽衛(wèi)星是基地發(fā)射機(jī)，它廣播一個(gè)在L頻帶載波信號(hào)上調(diào)制的PN碼，一般與GPS時(shí)間同步。各發(fā)射機(jī)可以分配到唯一的PN碼以便防止被遠(yuǎn)程接收機(jī)識(shí)別。偽衛(wèi)星在來(lái)自軌道衛(wèi)星的GPS不可用的情況下是有用的。這里使用的術(shù)語(yǔ)“衛(wèi)星”有意包括偽衛(wèi)星或偽衛(wèi)星的等價(jià)物，這里使用的術(shù)語(yǔ)“GPS信號(hào)”有意包括來(lái)自偽衛(wèi)星或偽衛(wèi)星等價(jià)物的類(lèi)GPS信號(hào)。
在前面的討論中，已經(jīng)參考美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)的應(yīng)用而描述了本發(fā)明。然而，顯而易見(jiàn)的是，這些方法同樣可用于類(lèi)似的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。這里使用的術(shù)語(yǔ)“GPS”包括這種替代衛(wèi)星定位系統(tǒng)，而術(shù)語(yǔ)“GPS信號(hào)”包括來(lái)自替代衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)。
盡管已經(jīng)參考特定示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，然而顯而易見(jiàn)的是，可以對(duì)這些實(shí)施例作出各種修改和變化，而不背離權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的較寬精神和范圍。由此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被視作說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種大致進(jìn)發(fā)處理衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)信號(hào)的至少兩個(gè)多普勒頻率的方法，所述方法的特征在于包括確定與所述SPS信號(hào)的第一多普勒頻率對(duì)應(yīng)的第一組頻率系數(shù)；在第一時(shí)間窗期間，在匹配濾波器內(nèi)用所述第一組頻率系數(shù)處理所述SPS信號(hào)；確定與所述SPS信號(hào)的第二多普勒頻率對(duì)應(yīng)的第二組頻率系數(shù)；在第二時(shí)間窗期間，在匹配濾波器內(nèi)用所述第二組頻率系數(shù)處理所述SPS信號(hào)；其中所述第一和所述第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一時(shí)間窗和所述第二時(shí)間窗不同且不重疊，并且在所述時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括產(chǎn)生與所述SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的一系列偽隨機(jī)噪聲(PN)系數(shù)；在所述第一窗期間，在所述匹配濾波器內(nèi)用第一組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)，其中所述第一組PN系數(shù)通過(guò)將所述一系列PN系數(shù)循環(huán)移位第一計(jì)數(shù)值而產(chǎn)生；以及在所述第二窗期間，在所述匹配濾波器內(nèi)用第二組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)，其中所述第二組PN系數(shù)通過(guò)將所述一系列PN系數(shù)循環(huán)移位第二計(jì)數(shù)值而產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括在第一寄存器內(nèi)存儲(chǔ)所述第一組頻率系數(shù)；在所述第一寄存器內(nèi)存儲(chǔ)所述第二組頻率系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一寄存器與所述匹配濾波器的第一輸入耦合，且其中所述第一組頻率系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在用所述第一組頻率系數(shù)處理所述SPS信號(hào)之前，且其中所述第二組頻率系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在用所述第二組頻率系數(shù)處理所述SPS信號(hào)之前。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括在第二寄存器內(nèi)存儲(chǔ)所述第一組頻率系數(shù)；在所述第二寄存器內(nèi)存儲(chǔ)所述第二組頻率系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二寄存器與所述匹配濾波器的第二輸入耦合，且其中所述第一組PN系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在用所述第一組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)之前，且其中所述第二組PN系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在用所述第二組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)之前。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于還包括在第二寄存器內(nèi)存儲(chǔ)所述第一組PN系數(shù)；在所述第二寄存器內(nèi)存儲(chǔ)所述第二組PN系數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二寄存器與所述匹配濾波器的第二輸出耦合，且其中所述第一組PN系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在用所述第一組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)之前，且其中所述第二組PN系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在用所述第二組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)之前。
10.一種大致進(jìn)發(fā)處理至少兩個(gè)不同的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)信號(hào)的方法，所述方法的特征在于包括確定與第一SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的第一組偽隨機(jī)噪聲(PN)系數(shù)；在第一時(shí)間窗期間，在匹配濾波器內(nèi)用第一組PN系數(shù)處理所述第一SPS信號(hào)；確定與第二SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的第二組PN系數(shù)；以及在第二時(shí)間窗期間，在所述匹配濾波器內(nèi)用所述第二組PN系數(shù)處理所述第二SPS信號(hào)；其中所述第一和所述第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括在所述第一時(shí)間窗期間，在所述匹配濾波器內(nèi)用第一組頻率系數(shù)處理所述第一SPS信號(hào)；以及在所述第二時(shí)間窗期間，在所述匹配濾波器內(nèi)用第二組頻率系數(shù)處理所述第二SPS信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括，將所述第一組PN系數(shù)存儲(chǔ)到第一寄存器以及將所述第二組PN系數(shù)存儲(chǔ)到所述第一寄存器。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于還包括，將所述第一組頻率系數(shù)存儲(chǔ)到第二寄存器以及將所述第二組頻率系數(shù)存儲(chǔ)到所述第二寄存器。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一寄存器與所述匹配濾波器的第一輸入耦合，而所述第二寄存器與所述匹配濾波器的第二輸入耦合。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還，所述第一組PN系數(shù)的所述存儲(chǔ)以及所述第一組頻率系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在所述匹配濾波器內(nèi)所述第一SPS信號(hào)的所述處理之前，且其中所述第二組PN系數(shù)的所述存儲(chǔ)以及所述第二組頻率系數(shù)的所述存儲(chǔ)發(fā)生在所述匹配濾波器內(nèi)所述第二SPS信號(hào)的所述處理之前。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一時(shí)間窗和所述第二時(shí)間窗不同且不重疊，并且在所述時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，通過(guò)將所述一系列PN系數(shù)循環(huán)移位第一計(jì)數(shù)值而從一系列PN系數(shù)中產(chǎn)生所述第一組PN系數(shù)，且其中通過(guò)將所述一系列PN系數(shù)循環(huán)移位第二計(jì)數(shù)值而從一系列PN系數(shù)中產(chǎn)生所述第二組PN系數(shù)。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括為了捕獲所述第一SPS信號(hào)和所述第二SPS信號(hào)的至少一個(gè)而從衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)中確定搜索范圍。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)包括下列至少之一(a)與SPS衛(wèi)星有關(guān)的多普勒信息；(b)SPS衛(wèi)星的衛(wèi)星天文歷數(shù)據(jù)；(c)包括所述匹配濾波器的移動(dòng)SPS接收機(jī)的大致位置；(d)日時(shí)信息；或者(d)來(lái)自SPS衛(wèi)星的信號(hào)的偽隨機(jī)噪聲幀出現(xiàn)時(shí)間的出現(xiàn)時(shí)間。
20.一種大致進(jìn)發(fā)處理衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)信號(hào)的至少兩個(gè)多普勒頻率的電路，所述電路的特征在于包括輸入電路，用于接收所述SPS信號(hào)；耦合到所述輸入電路的數(shù)據(jù)移位寄存器，所述移位寄存器存儲(chǔ)所述SPS信號(hào)；耦合到所述數(shù)據(jù)移位寄存器的匹配濾波器電路，所述匹配濾波器電路根據(jù)所述SPS信號(hào)計(jì)算輸出；具有一個(gè)輸出端的偽隨機(jī)噪聲(PN)權(quán)重發(fā)生電路，所述PN權(quán)重發(fā)生電路確定與所述SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的一組PN系數(shù)；PN數(shù)據(jù)移位寄存器，具有與所述PN權(quán)重發(fā)生電路的所述輸出耦合的一個(gè)輸入端，并且具有與所述匹配濾波器電路的第一輸入耦合的一個(gè)輸出端；具有一個(gè)輸出端的頻率系數(shù)發(fā)生電路，所述頻率系數(shù)發(fā)生電路在第一時(shí)間間隔期間確定第一組頻率系數(shù)并且在第二時(shí)間間隔期間確定第二組頻率系數(shù)，其中所述第一時(shí)間間隔和所述第二時(shí)間間隔發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)；頻率數(shù)據(jù)移位寄存器，具有與所述頻率系數(shù)發(fā)生電路的所述輸出端耦合的一個(gè)輸入端，并且具有與所述匹配濾波器電路的第二輸入端耦合的一個(gè)輸出端；耦合到所述匹配濾波器的輸出端的存儲(chǔ)電路，在第三時(shí)間間隔期間，所述存儲(chǔ)電路在第一組存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)與所述第一組頻率系數(shù)對(duì)應(yīng)的所述匹配濾波器的第一輸出，在第四時(shí)間間隔期間，所述存儲(chǔ)電路在第二組存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)與所述第二組頻率系數(shù)對(duì)應(yīng)的所述匹配濾波器的第二輸出，其中所述第三時(shí)間間隔和所述第四時(shí)間間隔發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。
21.如權(quán)利要求20所述的電路，其特征在于，所述第一時(shí)間間隔和所述第二時(shí)間間隔不同且不重疊，并且在所述時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生。
22.如權(quán)利要求21所述的電路，其特征在于，所述一個(gè)SPS幀時(shí)間段由所述SPS信號(hào)中PN數(shù)據(jù)的重復(fù)期間來(lái)定義。
23.如權(quán)利要求20所述的電路，其特征在于還包括耦合到所述頻率系數(shù)發(fā)生電路的控制電路，所述控制電路進(jìn)行控制什么時(shí)候所述頻率系數(shù)發(fā)生電路產(chǎn)生第一組頻率系數(shù)和所述第二組頻率系數(shù)。
24.如權(quán)利要求20所述的電路，其特征在于還包括第一寄存器，具有與所述頻率數(shù)據(jù)移位寄存器的所述輸出端耦合的一個(gè)輸入端，并且具有與所述匹配濾波器電路的所述第二輸入端耦合的一個(gè)輸出端。
25.如權(quán)利要求20所述的電路，其特征在于還包括第二寄存器，具有與所述PN數(shù)據(jù)移位寄存器的所述輸出端耦合的一個(gè)輸入端，并且具有與所述匹配濾波器電路的所述第一輸入端耦合的一個(gè)輸出端，其中所述匹配濾波器通過(guò)所述第二寄存器與所述PN數(shù)據(jù)移位寄存器耦合。
26.如權(quán)利要求20所述的電路，其特征在于，所述PN權(quán)重發(fā)生電路確定與所述SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的一系列PN系數(shù)，且其中在第一時(shí)間間隔期間，所述匹配濾波器電路用第一組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)，所述第一組PN系數(shù)通過(guò)將所述一系列PN系數(shù)第一循環(huán)移位第一計(jì)數(shù)值而產(chǎn)生，且其中在第二時(shí)間間隔期間，所述匹配濾波器電路用第二組PN系數(shù)處理所述SPS信號(hào)，所述第二組PN系數(shù)通過(guò)將所述一系列PN系數(shù)第二循環(huán)移位第二計(jì)數(shù)值而產(chǎn)生。
27.如權(quán)利要求26所述的電路，其特征在于，所述第一循環(huán)移位和所述第二循環(huán)移位由所述PN數(shù)據(jù)移位寄存器執(zhí)行。
28.一種大致進(jìn)發(fā)處理各帶有相異PN擴(kuò)展碼的至少二個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)信號(hào)的電路，所述電路的特征在于包括輸入電路，用于接收所述SPS信號(hào)；耦合到所述輸入電路的數(shù)據(jù)移位寄存器，所述數(shù)據(jù)移位寄存器存儲(chǔ)所述SPS信號(hào)；耦合到所述數(shù)據(jù)移位寄存器的匹配濾波器電路，用于接收所述SPS信號(hào)并處理所述SPS信號(hào)；具有一個(gè)輸出端的偽隨機(jī)噪聲(PN)權(quán)重發(fā)生電路，所述PN權(quán)重發(fā)生電路在第一時(shí)間間隔期間確定與第一SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的第一組PN系數(shù)，并且在第二時(shí)間間隔期間確定與第二SPS信號(hào)對(duì)應(yīng)的第二組PN系數(shù)；其中所述第一時(shí)間間隔和所述第二時(shí)間間隔發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)；PN數(shù)據(jù)移位寄存器，具有與所述PN權(quán)重發(fā)生電路的所述輸出端耦合的一個(gè)輸入端，并且具有與所述匹配濾波器電路的第一輸入端耦合的一個(gè)輸出端；耦合到所述匹配濾波器的輸出端的存儲(chǔ)電路，在第三時(shí)間間隔期間，所述存儲(chǔ)電路在第一組存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)與所述第一組PN系數(shù)對(duì)應(yīng)的所述匹配濾波器的第一輸出，在第四時(shí)間間隔期間，所述存儲(chǔ)電路在第二組存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)與所述第二組PN系數(shù)對(duì)應(yīng)的所述匹配濾波器的第二輸出，其中所述第三時(shí)間間隔和所述第四時(shí)間間隔發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)。
29.如權(quán)利要求28所述的電路，其特征在于還包括具有一個(gè)輸出端的頻率系數(shù)發(fā)生電路，所述頻率系數(shù)發(fā)生電路在第一時(shí)間間隔期間確定第一組頻率系數(shù)并且在第二時(shí)間間隔期間確定第二組頻率系數(shù)；頻率數(shù)據(jù)移位寄存器，具有與所述頻率系數(shù)發(fā)生電路的所述輸出端耦合的一個(gè)輸入端，并且具有與所述匹配濾波器電路的第二輸入端耦合的一個(gè)輸出端。
30.如權(quán)利要求28所述的電路，其特征在于還包括第一寄存器，與所述PN數(shù)據(jù)移位寄存器的輸出端耦合，并且與所述匹配濾波器電路的所述第一輸入端耦合。
31.如權(quán)利要求29所述的電路，其特征在于還包括第二寄存器，與所述頻率數(shù)據(jù)移位寄存器的輸出端耦合，并且與所述匹配濾波器電路的所述第二輸入端耦合。
32.如權(quán)利要求28所述的電路，其特征在于，所述第一時(shí)間間隔和所述第二時(shí)間間隔不同且不重疊，并且在所述時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生。
33.如權(quán)利要求32所述的電路，其特征在于，所述一個(gè)SPS幀時(shí)間段由所述SPS信號(hào)中PN數(shù)據(jù)的重復(fù)期間來(lái)定義。
34.如權(quán)利要求28所述的電路，其特征在于還包括耦合到所述頻率系數(shù)發(fā)生電路的控制電路，所述控制電路進(jìn)行控制什么時(shí)候所述頻率系數(shù)發(fā)生電路產(chǎn)生第一組頻率系數(shù)和所述第二組頻率系數(shù)。
全文摘要
處理衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)信號(hào)的方法和裝置。在一種示例性方法中，確定第一組頻率系數(shù)，它對(duì)應(yīng)于SPS信號(hào)的第一多普勒(Doppler)頻率，所述SPS信號(hào)在第一時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第一組頻率系數(shù)來(lái)處理。確定第二組頻率系數(shù)，它對(duì)應(yīng)于SPS信號(hào)的第二多普勒頻率，SPS信號(hào)在第二時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第二組頻率系數(shù)來(lái)處理，其中第一和第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一段時(shí)間內(nèi)。在另一種示例性方法中，第一SPS信號(hào)在第一時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第一組偽隨機(jī)噪聲(PN)系數(shù)來(lái)處理，其中第一組PN系數(shù)對(duì)應(yīng)于第一SPS信號(hào)，而第二SPS信號(hào)在第二時(shí)間窗期間在匹配濾波器內(nèi)用第二組PN系數(shù)(對(duì)應(yīng)于第二SPS信號(hào))來(lái)處理，其中第一時(shí)間窗和第二時(shí)間窗發(fā)生在不大于一個(gè)SPS幀時(shí)間段的一段時(shí)間內(nèi)。
文檔編號(hào)G01S1/00GK1486433SQ01822039
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2001年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月4日
發(fā)明者N·F·科拉斯內(nèi)爾, P·A·康弗利蒂, N F 科拉斯內(nèi)爾, 康弗利蒂 申請(qǐng)人:高通股份有限公司