專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改進(jìn)抗突發(fā)傳輸功能的gps接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)展頻譜通信，更具體地，涉及一種位于射頻發(fā)射機(jī)附近的改進(jìn)GPS接收機(jī)。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)的基本功能在于當(dāng)接收到來(lái)自繞地球軌道飛行的GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)GPS信號(hào)時(shí)，計(jì)算GPS接收機(jī)的位置的經(jīng)度、緯度和高度(即，接收機(jī)的坐標(biāo))。典型地，通過(guò)比較與所接收的選定數(shù)目的GPS信號(hào)相關(guān)的定時(shí)來(lái)開(kāi)始GPS接收機(jī)的坐標(biāo)的計(jì)算。在所接收到的GPS信號(hào)的初始比較之后，產(chǎn)生與所接收到的GPS信號(hào)的選定組相關(guān)的定時(shí)校正數(shù)值。進(jìn)行定時(shí)校正，以便求解將GPS接收機(jī)的坐標(biāo)作為解的三維幾何問(wèn)題，。
典型地，接收到的GPS信號(hào)較弱，因此容易受到處于相同或相鄰頻段的其他無(wú)線電傳輸?shù)母蓴_。當(dāng)GPS接收機(jī)與包括如蜂窩電話等無(wú)線電發(fā)射機(jī)的通信設(shè)備處于同一位置時(shí)，干擾問(wèn)題尤其明顯。從同一位置的通信設(shè)備發(fā)射的信號(hào)會(huì)使設(shè)計(jì)用于接收較弱GPS信號(hào)的GPS接收機(jī)前端過(guò)載(或飽和)。在這種情況中，從源自GPS衛(wèi)星的接收GPS信號(hào)中，不能提取出任何有用的信息。
在所選取的示例中，通過(guò)在利用GPS接收機(jī)前端對(duì)各個(gè)傳輸信號(hào)波段進(jìn)行下轉(zhuǎn)換之前，對(duì)來(lái)自GPS天線的所有接收信號(hào)進(jìn)行濾波，可以克服該問(wèn)題。典型地，在進(jìn)一步濾波或與其他頻率進(jìn)行混頻之前，首先將低噪聲放大器(LNA)用于放大信號(hào)。采用這種方法的結(jié)果在于濾波器中的所有信號(hào)能量的損失永久地降低了GPS接收機(jī)的靈敏度，而與處于同一位置的通信設(shè)備是否正在發(fā)射無(wú)關(guān)。當(dāng)從衛(wèi)星接收的GPS信號(hào)較弱時(shí)，不希望出現(xiàn)這種情況，并且GPS接收機(jī)的靈敏度的降低進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的可操作性。此外，濾波器還占用了空間，增加了單元成本并且會(huì)消耗額外的功率。
可選地，通過(guò)使用高線性LNA可以克服由處于同一位置的通信設(shè)備所引起的問(wèn)題。這保證了盡管存在傳輸中局部產(chǎn)生的較大干擾，LNA也能夠放大GPS信號(hào)。該解決方案的缺點(diǎn)在于這種LNA會(huì)消耗額外的功率，這在如蜂窩電話等以便攜式電池供電的設(shè)備中是不能接受的。還需要位于LNA之后的濾波器，以充分地抑制干擾信號(hào)，以防止典型是混頻器的接收機(jī)的下一級(jí)過(guò)載。這些附加性能要求增大了濾波器的尺寸、功率消耗和成本，并很難實(shí)現(xiàn)無(wú)附加濾波器的高度集成接收機(jī)設(shè)計(jì)。
假設(shè)不可能容易地去除干擾傳輸?shù)挠绊懀M管存在干擾，重要的是盡可能地實(shí)現(xiàn)最大性能。已經(jīng)廣泛使用的實(shí)現(xiàn)這種性能的方法是使用從處于同一位置的通信設(shè)備的發(fā)射機(jī)導(dǎo)出的“消隱(blanking)”信號(hào)，并且無(wú)論何時(shí)，只要發(fā)射機(jī)處于開(kāi)機(jī)就使該信號(hào)有效，用于抑制發(fā)射期間GPS接收機(jī)的操作。其缺點(diǎn)在于不能始終容易地從同一位置的發(fā)射機(jī)導(dǎo)出這種信號(hào)。即使能夠從同一位置的發(fā)射機(jī)導(dǎo)出這種信號(hào)，單元的物理構(gòu)造也可能會(huì)阻止信號(hào)連接到GPS接收機(jī)中。例如，可以不在物理上將GPS接收機(jī)和同一位置的通信設(shè)備構(gòu)造成單一的設(shè)備。此外，可以存在多于一個(gè)的通信設(shè)備，如具有如短距離無(wú)線電鏈路之類(lèi)附加功能的蜂窩電話。
在這種情況下，其優(yōu)點(diǎn)在于，如果GPS接收機(jī)能夠?yàn)槠渥陨頉Q定同一位置的發(fā)射機(jī)有效的周期，并且采取這樣的動(dòng)作使得盡可能減輕由于干擾傳輸而產(chǎn)生的性能損失。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一種方案，可以將本發(fā)明總結(jié)為一種限制干擾傳輸對(duì)GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)的影響的方法，所述GPS接收機(jī)具有無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電前端對(duì)以射頻(RF)接收的至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為中頻(IF)，而無(wú)線電后端在已經(jīng)將GPS無(wú)線電信號(hào)下轉(zhuǎn)換為IF之后，從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流，所述方法包括以下步驟i)當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，感知(sensing)無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)；ii)當(dāng)感知到無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)；iii)將過(guò)載信號(hào)耦合到無(wú)線電后端；以及iv)響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
根據(jù)另一方案，本發(fā)明提出了一種GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)，包括無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電前端對(duì)以射頻(RF)接收的至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為中頻(IF)，而無(wú)線電后端在已經(jīng)將GPS無(wú)線電信號(hào)下轉(zhuǎn)換為IF之后，從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流；過(guò)載檢測(cè)器，用于當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，在無(wú)線電前端中產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)，并將過(guò)載信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電后端；以及替換裝置，用于響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
根據(jù)另一方案，本發(fā)明提出了一種GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)，包括無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電后端從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流；過(guò)載檢測(cè)器，用于當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，在無(wú)線電前端中產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)，并將過(guò)載信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電后端；以及替換裝置，用于響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
根據(jù)另一方案，本發(fā)明提出了一種限制干擾傳輸對(duì)GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)的影響的方法，所述GPS接收機(jī)具有無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電后端從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流，所述方法包括以下步驟i)當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，感知無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)；ii)當(dāng)感知到無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)；iii)將過(guò)載信號(hào)耦合到無(wú)線電后端；以及iv)響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
當(dāng)回顧以下對(duì)發(fā)明特定實(shí)施例的描述時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，本發(fā)明的其他方面和特征是顯而易見(jiàn)的。


現(xiàn)在參考附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是示出了傳統(tǒng)超外差GPS接收機(jī)的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明方案改進(jìn)的超外差GPS接收機(jī)的方框圖；圖3是用于感知信號(hào)電平的典型電路的示意圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明方案的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器電路的實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
超外差體系結(jié)構(gòu)是一種通用的接收機(jī)前端體系結(jié)構(gòu)，用于移動(dòng)通信應(yīng)用。圖1所示為使用超外差體系結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)GPS接收機(jī)100的簡(jiǎn)化方框圖。在圖1中，超外差體系結(jié)構(gòu)包括天線102、低噪聲放大器(LNA)104、可選的圖像抑制濾波器106、混頻器108、壓控振蕩器(VCO)109和中頻(IF)濾波器112。
首先，由天線102接收射頻(RF)無(wú)線電信號(hào)20，并由LNA20進(jìn)行放大。然后，可選地，濾波器106對(duì)無(wú)線電信號(hào)20進(jìn)行濾波。通過(guò)將其功能集成到LNA20或混頻器108中，可以去除對(duì)該濾波器的需要?；祛l器108通過(guò)利用由VCO110產(chǎn)生的本地振蕩器信號(hào)LO，將無(wú)線電信號(hào)20從RF轉(zhuǎn)換到較低的IF。此時(shí)，將無(wú)線電信號(hào)20集中在可以進(jìn)行后端處理的足夠低的頻率上。
從前端到后端的轉(zhuǎn)移處理需要由IF濾波器112對(duì)已經(jīng)下轉(zhuǎn)換的無(wú)線電信號(hào)20進(jìn)行濾波，然后通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)114。ADC114將無(wú)線電信號(hào)20從模擬波形的總和轉(zhuǎn)換為能夠處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流。
與本發(fā)明有關(guān)的所接收信號(hào)的后端處理包括相關(guān)器116和處理器118。按照與CDMA傳輸相類(lèi)似的方式來(lái)調(diào)制GPS信號(hào)，由此使用偽隨機(jī)碼來(lái)識(shí)別每一個(gè)繞軌飛行的GPS衛(wèi)星并有助于解析所接收GPS信號(hào)的定時(shí)。由在相關(guān)器116中執(zhí)行相關(guān)功能的邏輯電路來(lái)處理這種信號(hào)。在相關(guān)器116中，當(dāng)專(zhuān)用于每一個(gè)GPS衛(wèi)星的代碼的本地拷貝與利用相同代碼調(diào)制的所接收信號(hào)位于同相時(shí)，施加到擴(kuò)譜GPS信號(hào)的處理增益上升到正在接收的噪聲之上。必須針對(duì)所有的GPS衛(wèi)星執(zhí)行該相關(guān)和同步處理，以便識(shí)別最強(qiáng)的信號(hào)集合，用于計(jì)算GPS接收機(jī)的坐標(biāo)。然后，將結(jié)果從相關(guān)器116傳遞到處理器118，以確定到每一個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)路徑延遲，因此能夠計(jì)算接收機(jī)的位置。
當(dāng)出現(xiàn)如來(lái)自同一位置或附近的發(fā)射機(jī)的較大干擾信號(hào)時(shí)，前端無(wú)線電路變?yōu)檫^(guò)載，并惡化了GPS信號(hào)，阻止相關(guān)器116塊獲得有用的信息。由于相關(guān)器116不能確定GPS信號(hào)已被惡化，而繼續(xù)處理所接收到的信號(hào)20，因此繼續(xù)累積噪聲，從而減小了有用的信噪比(SNR)。
當(dāng)在普通信號(hào)條件下進(jìn)行操作時(shí)，相關(guān)的GPS信號(hào)相對(duì)于持續(xù)時(shí)間線性累積，而噪聲相對(duì)于持續(xù)時(shí)間的平方根進(jìn)行累積，因此增長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間改進(jìn)了希望的信噪比(SNR)。當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，惡化了GPS信號(hào)，并且希望的信號(hào)累積停止，同時(shí)噪聲累積持續(xù)增大，這導(dǎo)致了信噪比的退化。
圖2是示出了如何修改傳統(tǒng)的GPS接收機(jī)100以提供根據(jù)本發(fā)明方案的改進(jìn)GPS接收機(jī)200的簡(jiǎn)化方框圖。GPS接收機(jī)200也使用了用在圖1的GPS接收機(jī)100中的超外差前端體系結(jié)構(gòu)。因此，天線202、LNA204、可選的濾波器206、混頻器208、VCO210和IF濾波器212均具有與圖1所示的GPS接收機(jī)100的各個(gè)對(duì)應(yīng)電路102、104、106、108、110和112相同的基本功能。圖2中GPS接收機(jī)200的后端還包括分別與圖1所示的ADC214、相關(guān)器116和可選的處理器218相對(duì)應(yīng)的ADC214、相關(guān)器216和處理器218。
除了上述元件之外，通過(guò)使無(wú)線電前端能夠檢測(cè)較強(qiáng)的干擾信號(hào)并將信息送往無(wú)線電后端，來(lái)改進(jìn)GPS接收機(jī)200。為此，將被稱(chēng)作過(guò)載檢測(cè)器211的另一個(gè)電路與混頻器208相連或者集成到混頻器208中，并提供以下被稱(chēng)作過(guò)載信號(hào)的電子信號(hào)40。然后，將過(guò)載信號(hào)40路由到無(wú)線電后端。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，如圖2所示，在無(wú)線電后端中，被稱(chēng)作數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215的另一個(gè)電路在控制輸入291處接收過(guò)載信號(hào)40。數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215連接在ADC214和相關(guān)器216之間，并在其數(shù)據(jù)輸入290處接收ADC214的輸出。
更準(zhǔn)確地，從處理無(wú)線電信號(hào)的電路鏈(即，無(wú)線電前端)中的一點(diǎn)導(dǎo)出過(guò)載信號(hào)40，所述點(diǎn)指示出現(xiàn)了較大的信號(hào)，并且過(guò)載處于將惡化ADC214的輸出處的GPS信號(hào)的電平，因此會(huì)阻止系統(tǒng)此時(shí)從相關(guān)器216獲得有用的信息。所示為從過(guò)載檢測(cè)器211電路中的混頻器208導(dǎo)出該信號(hào)，然而，可以將其從能夠區(qū)分接收信號(hào)電平的任意前端無(wú)線電塊中導(dǎo)出。例如，作為L(zhǎng)NA204的操作的線性函數(shù)，可以從LNA204導(dǎo)出過(guò)載信號(hào)40。優(yōu)選地，將過(guò)載檢測(cè)器211集成到混頻器208或任意其他前端無(wú)線電路中。然而，這里已經(jīng)將過(guò)載檢測(cè)器211表示為獨(dú)立塊，以便討論其功能并使其在無(wú)線電前端中突出。
數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215是用于利用所構(gòu)造的數(shù)字位模式來(lái)選擇性地替換ADC214的輸出的裝置，以便當(dāng)GPS信號(hào)惡化時(shí)，防止相關(guān)器216累積噪聲。實(shí)現(xiàn)此功能的最簡(jiǎn)單的位數(shù)值序列是+1和-1數(shù)值的交替序列，盡管其他模式也是可以的。經(jīng)常將+1和-1的數(shù)值在數(shù)字輸出上分別表示為邏輯1和邏輯0，同樣，盡管實(shí)現(xiàn)相同目的的其他表示也是可以的。
替換數(shù)據(jù)流具有以下希望的特性當(dāng)在多個(gè)數(shù)據(jù)位的周期內(nèi)累積時(shí)，平均數(shù)值實(shí)質(zhì)上快速趨向于零，并具有零數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)差，同時(shí)在過(guò)載狀態(tài)中正常出現(xiàn)的隨機(jī)數(shù)據(jù)流趨向于零，并且標(biāo)準(zhǔn)差與所累積的位數(shù)的平方根成比例。這導(dǎo)致相關(guān)器中的噪聲累積在過(guò)載的持續(xù)時(shí)間內(nèi)停止，因此希望的信噪比不會(huì)由于過(guò)載情況而降低。
注意，經(jīng)常在使用相關(guān)器之前處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，例如，將其與數(shù)字化控制的數(shù)字振蕩器的輸出相乘，以通過(guò)下轉(zhuǎn)換到基帶來(lái)去除中頻。這種類(lèi)型的處理不會(huì)改變關(guān)于噪聲累積的數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計(jì)特性。
將過(guò)載信號(hào)40直接傳遞到相關(guān)器塊的控制輸入中，以提供本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中相關(guān)器216直接在數(shù)據(jù)輸入處接收ADC214的輸出。在這種情況下，由于將數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215的功能集成到相關(guān)器216中，因此無(wú)需明確示出數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215電路。然而，由于經(jīng)常出現(xiàn)將無(wú)線電路和相關(guān)器電路建立為獨(dú)立集成電路的情況，使得很難或不能將過(guò)載信號(hào)耦合到相關(guān)器，因此這種實(shí)施例可能不實(shí)用。
圖3示出了過(guò)載檢測(cè)器211的典型實(shí)施例。假設(shè)來(lái)自混頻器208的差分信號(hào)路徑，通過(guò)差分雙極結(jié)晶體管Q1和Q2對(duì)的動(dòng)作對(duì)，無(wú)線電信號(hào)30的電平進(jìn)行峰值檢測(cè)，每一個(gè)BJT分別具有基極端子b1和b2?；鶚O端子b1和b2用作對(duì)接收來(lái)自混頻器208的差分信號(hào)Vin的過(guò)載檢測(cè)器211的差分輸入。過(guò)載檢測(cè)器還包括并聯(lián)在公用發(fā)射極節(jié)點(diǎn)60和地(GND)電壓柱(voltage rail)之間的電阻器R3和電容器C。此外，每一個(gè)BJT Q1和Q2的集電極分別通過(guò)晶體管R1和R2與電源柱Vcc相連。最后，發(fā)射極節(jié)點(diǎn)60與比較器70相連，比較器還具有與電壓參考VREF相連的第二輸入，其輸出能夠引出過(guò)載信號(hào)40。
實(shí)際上，過(guò)載檢測(cè)器211是“包絡(luò)檢測(cè)器”電路的基本實(shí)施例。這種電路通過(guò)使用大信號(hào)搖擺(swing)非線性操作來(lái)進(jìn)行工作，因此模擬電路設(shè)計(jì)中典型使用的小信號(hào)分析不能準(zhǔn)確地解釋其操作?？梢匀缦陆㈦娐吠?fù)?。過(guò)載檢測(cè)器211的基本操作是跟隨調(diào)幅信號(hào)Vin的包絡(luò)，去除載波并給出與無(wú)線電信號(hào)30的幅度成比例的輸出(過(guò)載信號(hào)40)。
最簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢測(cè)器(未示出)是向與電阻器并聯(lián)的電容器饋電的串聯(lián)二極管。在信號(hào)峰值上，通過(guò)二極管對(duì)電容器充電，而通過(guò)電阻器進(jìn)行放電(相對(duì)于載波周期較慢，而相對(duì)于調(diào)制周期較快)。該簡(jiǎn)單電路具有非常低的輸入非線性阻抗(實(shí)質(zhì)上在充電峰值上是零，在其他時(shí)刻是無(wú)窮大)，因此利用晶體管來(lái)替代二極管。當(dāng)輸入增大時(shí)，晶體管導(dǎo)通，從電源線對(duì)電容器進(jìn)行充電，然后，當(dāng)輸入下降時(shí)，晶體管截止，電容器處于峰值電壓(負(fù)VBE壓降，永久偏移)。因此盡管仍然是非線性，但輸入阻抗較高。
晶體管形式仍然只工作在一個(gè)極性峰值，因此通過(guò)差分輸入，能夠同時(shí)使用正和負(fù)信號(hào)峰值，這有利于使載波紋波頻率加倍，使RC時(shí)間常數(shù)的選擇稍微容易一些?？紤]到DC偏壓狀態(tài)和RC時(shí)間常數(shù)來(lái)選擇電阻值R。
實(shí)際電路較為復(fù)雜，當(dāng)由于處理變化引起DC變化時(shí)，溫度、電源電壓以及電路均需要補(bǔ)償，從而偏置該電路，使其在與VBE壓降相比較小的信號(hào)電平下工作。
在正常的操作期間，即，無(wú)線電前端的小信號(hào)操作中，過(guò)載檢測(cè)器211接收來(lái)自混頻器208的差分輸入Vin。發(fā)射極節(jié)點(diǎn)60處的電壓VE保持為額定電壓，確保兩個(gè)BJT均在其有效模式下進(jìn)行操作，即，均為導(dǎo)通。當(dāng)將額定電壓與參考電壓VREF相比時(shí)，所導(dǎo)出的過(guò)載信號(hào)40表示無(wú)線電前端沒(méi)有過(guò)載的額定狀態(tài)。
然而，在大信號(hào)操作期間，即，在過(guò)載操作期間，從混頻器208接收的差分輸入信號(hào)Vin使BJT Q1和Q2根據(jù)任意給定瞬間的信號(hào)相位，在截止和導(dǎo)通之間切換。大輸入信號(hào)擺動(dòng)使得在任意給定瞬間處的瞬時(shí)基極電壓非常大，并由此迫使公共發(fā)射極節(jié)點(diǎn)60電壓VE升高，因此基極-發(fā)射極電壓保持為近似地與BJT的基極-發(fā)射極PN結(jié)固有的0.7伏閾值電壓相等。一旦VE相對(duì)于VREF上升到足夠高，則比較器切換過(guò)載信號(hào)40，指示相同的傳輸波段和相鄰信號(hào)波段中的較強(qiáng)發(fā)射正在使無(wú)線電前端過(guò)載。
圖4示出了數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215的特定實(shí)施例。對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器的控制輸入291進(jìn)行連接，以接收來(lái)自無(wú)線電前端的過(guò)載信號(hào)。在該實(shí)施例中，過(guò)載信號(hào)40是用于2∶1多路復(fù)用器(MUX)83的控制信號(hào)。取決于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員進(jìn)行的設(shè)計(jì)選擇而無(wú)需實(shí)驗(yàn)，過(guò)載信號(hào)可以是有效高(active high)或有效低(active low)。MUX83具有兩個(gè)其他輸入A0和B0，其中一個(gè)在任意給定瞬間選擇性地與MUX83的輸出Z0相連。輸入A0與數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器的數(shù)據(jù)輸入290相連，調(diào)節(jié)器290與外部相連，以接收ADC214的輸出。MUX83輸出Z0還是數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215的輸出。如圖4所示，來(lái)自ADC214的數(shù)字輸出(位流)與輸入A0相連。當(dāng)無(wú)線電前端沒(méi)有工作在過(guò)載狀態(tài)時(shí)，通過(guò)MUX83將ADC215的數(shù)字輸出與數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器215的輸出相連。然而，當(dāng)無(wú)線電前端工作在過(guò)載狀態(tài)時(shí)，有效地驅(qū)動(dòng)過(guò)載信號(hào)40以指示該事實(shí)，MUX83將B0與其輸出Z0相連。在本實(shí)施例中，過(guò)載模式發(fā)生器80傳遞交替的邏輯“1”和“0”序列。通過(guò)將D型鎖存器85的反相輸出QN與其輸入端子D相連以及利用同相輸出Q作為要與MUX83輸入B0相連的過(guò)載模式源，產(chǎn)生所述模式。此外，模式按照向無(wú)線電后端中的數(shù)字電路提供定時(shí)的數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)CLK來(lái)進(jìn)行交替。
上述過(guò)載檢測(cè)器211只是根據(jù)本發(fā)明的方案可用的信號(hào)檢測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例。還可以使用眾所周知的其他信號(hào)檢測(cè)裝置。
類(lèi)似地，盡管將所接收到的無(wú)線電信號(hào)從RF下轉(zhuǎn)換到IF是所公開(kāi)的實(shí)施例中使用的特征，在不以具有下轉(zhuǎn)換作為特征的無(wú)線電接收機(jī)中，可以使用根據(jù)本發(fā)明方案的GPS接收機(jī)的修改。換句話說(shuō)，可以以RF進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理；然而，當(dāng)應(yīng)用于這種無(wú)線電接收機(jī)時(shí)，不會(huì)影響到所公開(kāi)的發(fā)明的可操作性。
提出的改進(jìn)具有的附加優(yōu)點(diǎn)在于，其適于基于現(xiàn)有相關(guān)器和處理器設(shè)備的系統(tǒng)，無(wú)需為了獲得所示的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)而進(jìn)行修改。
過(guò)載信號(hào)40還可以用作到接收機(jī)中其他電路塊的輸入，例如自動(dòng)增益控制電路，以便有助于該電路迅速?gòu)倪^(guò)載狀態(tài)恢復(fù)。
可以確定從本發(fā)明獲得的優(yōu)勢(shì)如下。當(dāng)用于GSM蜂窩標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠簡(jiǎn)化傳輸序列，盡管可以由改變所討論的不同參數(shù)來(lái)替換任意時(shí)分雙工或時(shí)分多路接入系統(tǒng)。
在與預(yù)置數(shù)目的時(shí)隙幀中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙相對(duì)應(yīng)的突發(fā)周期內(nèi)，在GSM情況下，所述預(yù)置數(shù)目是8，開(kāi)啟同一位置的發(fā)射機(jī)。被稱(chēng)作GPRS的增強(qiáng)型GSM使發(fā)射機(jī)在2個(gè)或4個(gè)時(shí)隙內(nèi)切換，而不是通常用于語(yǔ)音的1個(gè)時(shí)隙。因此，取決于操作模式，位于同一位置的發(fā)射機(jī)在從1/8到1/2變化的時(shí)間比例內(nèi)開(kāi)啟。將發(fā)射機(jī)開(kāi)啟的時(shí)間比例定義為f，其中f從0變化到1.0，典型地，在前述的GSM/GPRS條件下是0.125到0.5。
對(duì)于沒(méi)有根據(jù)本發(fā)明方案提供的改進(jìn)的GPS接收機(jī)，GPS系統(tǒng)性能變化是20log(1-f)dB。可選地，對(duì)于從本發(fā)明的方案提供的改進(jìn)獲益的GPS接收機(jī)，GPS系統(tǒng)性能變化只有10log(1-f)dB。下表列出了以f的值為例的這些數(shù)值。

這證明了即使在單時(shí)隙系統(tǒng)中，也能減小0.6dB，并且當(dāng)GPRS系統(tǒng)變得更加普遍時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)3dB的優(yōu)勢(shì)。
已經(jīng)進(jìn)行了描述的只是本發(fā)明原理的應(yīng)用的演示。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)其他設(shè)置和方法。
權(quán)利要求
1.一種限制干擾傳輸對(duì)GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)的影響的方法，所述GPS接收機(jī)具有無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電前端對(duì)以射頻(RF)接收的至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為中頻(IF)，而無(wú)線電后端在已經(jīng)將GPS無(wú)線電信號(hào)下轉(zhuǎn)換為IF之后，從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流，所述方法包括以下步驟i)當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，感知無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)；ii)當(dāng)感知到無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)；iii)將過(guò)載信號(hào)耦合到無(wú)線電后端；以及iv)響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)測(cè)量所接收到的無(wú)線電信號(hào)的幅度包絡(luò)來(lái)執(zhí)行感知過(guò)載狀態(tài)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)測(cè)量所接收到的無(wú)線電信號(hào)的信噪比來(lái)執(zhí)行感知過(guò)載狀態(tài)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)測(cè)量所接收到的無(wú)線電信號(hào)的載波干擾比來(lái)執(zhí)行感知過(guò)載狀態(tài)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于本地產(chǎn)生的位模式是高和低二進(jìn)制數(shù)值的交替序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于本地產(chǎn)生的位模式是偽隨機(jī)序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于本地產(chǎn)生的位模式具有均值快速趨向于零且實(shí)質(zhì)上具有零值標(biāo)準(zhǔn)差的特性。
8.一種GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)，包括無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電前端對(duì)以射頻(RF)接收的至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為中頻(IF)，而無(wú)線電后端在已經(jīng)將GPS無(wú)線電信號(hào)下轉(zhuǎn)換為IF之后，從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流；過(guò)載檢測(cè)器，用于當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，在無(wú)線電前端中產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)，并將過(guò)載信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電后端；以及替換裝置，用于響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述GPS接收機(jī)，其特征在于所述無(wú)線電后端包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和相關(guān)器，以及用于利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流的所述替換裝置包括數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器，具有連接用于接收模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)據(jù)輸入和連接用于接收來(lái)自過(guò)載檢測(cè)器的過(guò)載信號(hào)的控制輸入，當(dāng)過(guò)載信號(hào)是指示了無(wú)線電前端正處于過(guò)載的數(shù)值時(shí)，所述數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生本地產(chǎn)生的位模式并用其替換輸入到所述相關(guān)器中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GPS接收機(jī)，其特征在于本地產(chǎn)生的位流是高和低二進(jìn)制數(shù)值的交替序列。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GPS接收機(jī)，其特征在于本地產(chǎn)生的位流是偽隨機(jī)序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的GPS接收機(jī)，其特征在于本地產(chǎn)生的位流具有均值快速趨向于零且實(shí)質(zhì)上具有零值標(biāo)準(zhǔn)差的特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的GPS接收機(jī)，其特征在于所述無(wú)線電后端包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和相關(guān)器，所述相關(guān)器具有連接用于接收模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)據(jù)輸入，以及所述替換裝置包括相關(guān)器，所述相關(guān)器具有連接用于接收來(lái)自過(guò)載檢測(cè)器的過(guò)載信號(hào)的控制輸入，當(dāng)過(guò)載信號(hào)是指示了無(wú)線電前端正處于過(guò)載的數(shù)值時(shí)，所述相關(guān)器產(chǎn)生本地產(chǎn)生的位模式并用其替換用于所述相關(guān)器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的GPS接收機(jī)，其特征在于本地產(chǎn)生的位流是高和低二進(jìn)制數(shù)值的交替序列。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的GPS接收機(jī)，其特征在于本地產(chǎn)生的位流是偽隨機(jī)序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的GPS接收機(jī)，其特征在于本地產(chǎn)生的位流具有均值快速趨向于零且實(shí)質(zhì)上具有零值標(biāo)準(zhǔn)差的特性。
17.一種GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)，包括無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電后端從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流；過(guò)載檢測(cè)器，用于當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，在無(wú)線電前端中產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)，并將過(guò)載信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電后端；以及替換裝置，用于響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
18.一種限制干擾傳輸對(duì)GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)的影響的方法，所述GPS接收機(jī)具有無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電后端從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流，所述方法包括以下步驟i)當(dāng)接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，感知無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)；ii)當(dāng)感知到無(wú)線電前端中的過(guò)載狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)；iii)將過(guò)載信號(hào)耦合到無(wú)線電后端；以及iv)響應(yīng)過(guò)載信號(hào)的出現(xiàn)，在無(wú)線電后端中利用本地產(chǎn)生的位模式來(lái)替換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流，選擇本地產(chǎn)生的位模式，以便當(dāng)被處理時(shí)，與如果處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流相比，其會(huì)引起在無(wú)線電后端中累積的較少噪音。
19.一種GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)，包括無(wú)線電前端和無(wú)線電后端，無(wú)線電前端對(duì)以射頻(RF)接收的至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)進(jìn)行下轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為中頻(IF)，而無(wú)線電后端在已經(jīng)將GPS無(wú)線電信號(hào)下轉(zhuǎn)換為IF之后，從至少一個(gè)GPS射頻信號(hào)中導(dǎo)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位流并處理所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位流；其中無(wú)線電前端包括天線、低噪聲放大器、濾波器、混頻器、IF濾波器和過(guò)載檢測(cè)器，將其相連以感知所接收到的無(wú)線電信號(hào)的電平，并當(dāng)所接收到的無(wú)線電信號(hào)超過(guò)閾值時(shí)，產(chǎn)生過(guò)載信號(hào)；以及其中無(wú)線電后端包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器和相關(guān)器，數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器具有連接用于接收模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)據(jù)輸入和連接用于接收過(guò)載信號(hào)的控制輸入。
20.根據(jù)權(quán)利要求20所述的GPS接收機(jī)，其特征在于過(guò)載檢測(cè)器與混頻器相連。
21.一種通信設(shè)備，包括無(wú)線電發(fā)射機(jī)和位于同一位置的根據(jù)權(quán)利要求8所述的GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)。
全文摘要
典型地，GPS信號(hào)較弱，因此容易受到處于相同或相鄰頻段的其他無(wú)線電傳輸?shù)母蓴_。當(dāng)GPS接收機(jī)與包括如蜂窩電話等無(wú)線電發(fā)射機(jī)的通信設(shè)備處于同一位置時(shí)，干擾問(wèn)題尤其明顯。從同一位置的通信設(shè)備發(fā)射的信號(hào)會(huì)使設(shè)計(jì)用于接收較弱GPS信號(hào)的GPS接收機(jī)前端過(guò)載(或飽和)。在這種情況下，從源自GPS衛(wèi)星的接收GPS信號(hào)中，不能提取出任何有用的信息。這里所述的是一種新型裝置和方法，用于使處于同一位置的干擾對(duì)GPS接收機(jī)的影響最小。
文檔編號(hào)G01S1/00GK1656387SQ03811603
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者丹尼斯·亞瑟·菲爾德 申請(qǐng)人:SiGe半導(dǎo)體公司