專利名稱：通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備從電波源接收用偽隨機(jī)噪聲碼調(diào)制后的電波 并算出相對(duì)于上述電波源的位置信息的定位系統(tǒng)的通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知以衛(wèi)星為電波源，算出相對(duì)于衛(wèi)星的位置信息的衛(wèi)星定位系統(tǒng)
(Satellite Positioning System )。在該衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收機(jī)(SPS接收 機(jī))的接收電路中， 一般內(nèi)置晶體振蕩器，使用該晶體振蕩器的振蕩信 號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，得到接收信號(hào)。
在這種現(xiàn)有技術(shù)例如日本專利公開2003 - 27%39號(hào)公報(bào)中，通過 將溫度傳感器內(nèi)置于SPS接收機(jī)內(nèi)，測(cè)定接收機(jī)內(nèi)的溫度，并將其結(jié)果 與SPS接收機(jī)制造時(shí)晶體振蕩器的溫度特性曲線進(jìn)行查詢，以此進(jìn)行晶 體振蕩器頻率誤差的校準(zhǔn)，校正晶體振蕩器的頻率誤差。
專利文獻(xiàn)l日本專利公開2003 - 279639號(hào)公報(bào)
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)高精度的頻率誤差的校正，在制造 時(shí)必須對(duì)內(nèi)置于各個(gè)SPS接收機(jī)內(nèi)的晶體振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)，從而使制造 成本增大。另外，即使對(duì)內(nèi)置于制造的全部SPS接收機(jī)內(nèi)的晶體振蕩器 進(jìn)行了校準(zhǔn)，但由于伴隨晶體振蕩器的電源電壓變動(dòng)特性、老化而形成 的頻率誤差無法得到校正，故高精度的定位難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出 一種可改善這樣的問題的通信設(shè)備。
本發(fā)明的通信設(shè)備是 一 種具備從電波源接收用偽隨機(jī)噪聲碼 (pseudo random noise code )調(diào)制后的電波并算出相對(duì)于電波源的位置 信息的定位系統(tǒng)的通信設(shè)備，其特征在于，定位系統(tǒng)具有電波接收電 路，接收電波，產(chǎn)生接收信號(hào)；頻率誤差檢測(cè)電路，接受接收信號(hào)，檢 測(cè)包含于該接收信號(hào)中的頻率誤差，產(chǎn)生頻率誤差校正輸出；主頻率誤 差校正單元，根據(jù)頻率誤差校正輸出，校正包含于上述接收信號(hào)中的頻 率"i吳差；主一目關(guān)運(yùn)算(main correlation calculating)單元，進(jìn)4亍由主頻
率誤差校正單元校正了頻率誤差的接收輸出與上述偽隨機(jī)噪聲碼的相
關(guān)運(yùn)算；以及數(shù)據(jù)處理電路，根據(jù)該主相關(guān)運(yùn)算單元的輸出，輸出相對(duì)
于上述電波源的位置信息。
發(fā)明效果
在本發(fā)明的通信設(shè)備中，由于頻率誤差檢測(cè)電路接受來自電波接收 電路的接收信號(hào)，檢測(cè)包含于該接收信號(hào)中的頻率誤差，產(chǎn)生頻率誤差 校正輸出，故制造時(shí)無需進(jìn)行各個(gè)接收電路的校準(zhǔn)，可降低制造成本。 另外，也可校正伴隨著接收電路中使用的振蕩器的電源電壓變動(dòng)特性、 老化的頻率誤差，可得到精度高的位置信息。


圖1是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式1的方框電路圖。
圖2是表示實(shí)施方式1的頻率偏移校正部和頻率偏移設(shè)定電路的細(xì)
節(jié)的方框電路圖。
圖3是實(shí)施方式1中的頻率誤差檢測(cè)電路的相關(guān)器的輸入輸出波形圖。
圖4是實(shí)施方式1中的頻率誤差檢測(cè)電路的DFT計(jì)算部的處理波形圖。
圖5是實(shí)施方式1中的頻率誤差檢測(cè)電路的DFT計(jì)算結(jié)果累積相加
和頻率誤差檢測(cè)工作的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式2的方框電路圖。
圖7是表示實(shí)施方式2的頻率偏移校正部和頻率偏移一全測(cè)電路的細(xì)
節(jié)的方框電路圖。
圖8是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式3的方框電路圖。
圖9是表示實(shí)施方式3的頻率偏移校正部和頻率偏移檢測(cè)電路的細(xì)
節(jié)的方框電路圖。
圖10是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式4的方框電路圖。
圖11是表示實(shí)施方式4的頻率偏移校正部和頻率偏移檢測(cè)電路的
細(xì)節(jié)的方框電路圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1
圖1是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式1的方框電路圖。本實(shí)施 方式1的通信設(shè)備例如是便攜式電話機(jī)，但本發(fā)明也同樣地應(yīng)用于便攜 式信息通信機(jī)等各種通信設(shè)備。
本實(shí)施方式1的通信設(shè)備是具備定位系統(tǒng)100和通信系統(tǒng)200的便 攜式電話機(jī)。定位系統(tǒng)100具有利用例如SPS來算出便攜式電話機(jī)相對(duì) 于衛(wèi)星的位置信息的功能。通信系統(tǒng)200具有在與通信基站之間進(jìn)行電 話數(shù)據(jù)的收發(fā)的功能。定位系統(tǒng)100包含SPS接收天線1、 SPS電波接 收電路2、 SPS接收信號(hào)處理部8和數(shù)據(jù)處理電路22,另外，通信系統(tǒng) 200包含無線通信用天線26、數(shù)據(jù)收發(fā)電路27和數(shù)據(jù)處理電路22。這 些定位系統(tǒng)100和通信系統(tǒng)200共用數(shù)據(jù)處理電路22。
首先，說明定位系統(tǒng)100。 SPS接收天線1接收來自未圖示的SPS 衛(wèi)星的衛(wèi)星電波。SPS電波接收電路2具有高頻放大部3 、頻率合成部4 、 晶體振蕩器5、頻率轉(zhuǎn)換部6和A/D轉(zhuǎn)換部7。高頻放大部3與SPS接 收天線1連接，對(duì)由SPS接收天線1接收到的來自SPS衛(wèi)星的高頻接收 信號(hào)進(jìn)行放大。頻率合成部4使包含頻率誤差的來自晶體振蕩器5的振 蕩輸出的基準(zhǔn)頻率倍增，將由頻率轉(zhuǎn)換部6放大后的接收電波降頻轉(zhuǎn)換 (down-convert)為任意的中心頻率，其結(jié)果是，由A/D轉(zhuǎn)換部7對(duì)所 得到的SPS衛(wèi)星接收信號(hào)進(jìn)行采樣。經(jīng)采樣后的SPS衛(wèi)星接收信號(hào)成為 A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出信號(hào)0UT1，成為向SPS接收信號(hào)處理部8的輸入 信號(hào)。再有，頻率合成部4也向SPS接收信號(hào)處理電路8供給工作時(shí)鐘。
SPS接收信號(hào)處理部8具有頻率誤差檢測(cè)電路9、測(cè)距電路10和偽 模式(pseudo pattern )部11。 A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出信號(hào)OUT1成為向頻 率誤差檢測(cè)電路9和測(cè)距電路10的輸入信號(hào)。頻率誤差檢測(cè)電路9具 有頻率偏移(frequency offset)校正部l2、頻率偏移設(shè)定電路13、相關(guān) 器14、 DFT計(jì)算部15、累積加法部16、頻率誤差檢測(cè)部17和加法器 18。
頻率偏移校正部12構(gòu)成本發(fā)明的副頻率校正單元，其輸出OUT2 被供給相關(guān)器14。頻率偏移設(shè)定電路13構(gòu)成頻率偏移設(shè)定單元，將頻 率偏移校正信號(hào)REF供給頻率偏移校正部13和加法器18。頻率偏移校 正信號(hào)REF形成本實(shí)施方式1中的頻率校正信號(hào)。相關(guān)器14構(gòu)成副相 關(guān)運(yùn)算單元，其輸出OUT3被供給DFT計(jì)算部15。 DFT計(jì)算部15構(gòu)成 頻率分析單元，其輸出OUT4被供給累積加法部15。累積加法部16構(gòu)成累積加法單元，其輸出OUT5被供給頻率誤差檢測(cè)部17。該頻率誤差 檢測(cè)部17的輸出被供給加法器18。
對(duì)被輸入到頻率誤差檢測(cè)電路9的A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出信號(hào) OUT1,在頻率偏移校正部12中，用頻率偏移校正信號(hào)REF，進(jìn)行頻率 誤差的一次校正。該頻率誤差的一次校正是概略校正，即粗校正。該頻 率偏移校正部12基于上述頻率校正信號(hào)REF，使上述輸出信號(hào)OUT1 的相位旋轉(zhuǎn)，以校正頻率誤差。
圖2是表示頻率偏移校正部12和頻率偏移設(shè)定電路l3的細(xì)節(jié)的方 框電路圖。在圖2中，頻率偏移校正部12具有第1頻率偏移校正部12 -l和第2頻率偏移校正部12-2，頻率偏移設(shè)定電路H具有2個(gè)頻率 偏移設(shè)定部13-1、 13-2。頻率偏移設(shè)定部13-1產(chǎn)生第1頻率偏移校 正信號(hào)REFl,另外，頻率偏移設(shè)定部13-2產(chǎn)生第2頻率偏移校正信 號(hào)REF2。
第1頻率偏移校正部12 - 1具有再采樣(re-sampling)部Sl、 5個(gè) 乘法器PR1 PR5、兀/2移相器SFT1、2個(gè)第1和第2加法器SUM1 、 SUM2 和采樣校正(sample correcting)部S2。 A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出0UT1被 供給再采樣部Sl,該再采樣部Sl輸出第1采樣信號(hào)0UT1 - 1和第2 采樣信號(hào)0UT1 - 2。兀/2移相器SFT1接受第1頻率偏移校正信號(hào)REF1 的供給，產(chǎn)生將其移相兀/2后的頻率偏移校正信號(hào)REFl'。第1采樣信 號(hào)0UT1 - 1和來自兀/2移相器SFT1的頻率偏移校正信號(hào)REF1，被供給 乘法器PR1，乘法器PR1產(chǎn)生第1乘法輸出OUT1-3。另外，第l采 樣信號(hào)OUT1 - 1和頻率偏移校正信號(hào)REF1被供給乘法器PR4，乘法器 PR4產(chǎn)生第4乘法輸出OUT1-6。第2采樣信號(hào)OUTl-2和第1頻率 偏移校正信號(hào)REF1被供給乘法器PR2,乘法器PR2產(chǎn)生第2乘法輸出 0UT1 - 4。第2采樣信號(hào)OUT1 - 2和來自兀/2移相器SHT1的頻率偏移 校正信號(hào)REF1，被供給乘法器PR3，此外，乘以(-1)的乘法器PR5 與該乘法器PR3的輸出連接，該乘法器PR5產(chǎn)生第3乘法輸出OUT1
乘法器PR1的第1乘法輸出OUT1 - 3和乘法器PR2的第2乘法輸 出OUT1 - 4被供給第1加法器SUM1,第1加法器SUM1產(chǎn)生第1加 法輸出OUT1 - 11。
乘法器PR5的第3乘法輸出OUT1 - 5和乘法器PR4的第4乘法輸出OUTl - 6被供給第2加法器SUM2,第2加法器SUM2產(chǎn)生第2加 法輸出OUT1-12。第1、第2加法器SUM1、 SUM2的第1、第2加法 輸出OUT1 - 11、 OUT1 - 12被供給采樣校正部S2，采樣校正部S2產(chǎn)生 輸出OUT2。
第2頻率偏移校正部12-2具有5個(gè)乘法器PR6 ~ PRIO、兀/2移相 器SFT2、 2個(gè)第3和第4加法器SUM3、 SUM4、以及采樣校正部S3。 兀/2移相器SFT2接受第2頻率偏移校正信號(hào)REF2的供給，產(chǎn)生將其移 相兀/2后的頻率偏移校正信號(hào)REF2'。第1采樣信號(hào)OUT1 - 1和來自兀/2 移相器SFT2的頻率偏移校正信號(hào)REF2，被供給乘法器PR6，乘法器PR6 產(chǎn)生第5乘法輸出OUT1-7。另外，第1采樣信號(hào)OUT1 - 1和頻率偏 移校正信號(hào)REF2被供給乘法器PR9,乘法器PR9產(chǎn)生第8乘法輸出 OUT1 - 10。第2采樣信號(hào)OUT1 - 2和第2頻率偏移校正信號(hào)REF2被 供給乘法器PR7，乘法器PR7產(chǎn)生第6乘法輸出OUT1 - 8。另外，第2 采樣信號(hào)OUT1 - 2和來自兀/2移相器SHT2的頻率偏移校正信號(hào)REF2， 被供給乘法器PR8，此外在其輸出上連接乘以(-1)的乘法器PR10, 該乘法器PR10產(chǎn)生第7乘法輸出OUT1 - 9。
乘法器PR6的第5乘法輸出OUT1 - 7和乘法器PR7的第6乘法輸 出OUT1 - 8被供給第3加法器SUM3,第3加法器SUM3產(chǎn)生第3加 法輸出OUT1 - 13。乘法器PR10的第7乘法輸出0UT1 - 9和乘法器PR9 的第8乘法輸出OUT1 - IO被供給第4加法器SUM夂第4加法器SUM2 產(chǎn)生第4加法輸出OUT1 - 14。第3、第4加法器SUM3、 SUM4的第3、 第4加法輸出OUT1 - 13、 OUT1 - 14被供給采樣校正部S3,采樣校正 部S3產(chǎn)生輸出OUT2'。
現(xiàn)說明頻率偏移校正部12的工作。假定A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出信號(hào) OU1用下面的(式1 )表示。
OUTl = A. D. pn' sin[2兀(f_IF+tdop+f_er)t+ 0 ] (式1 )
在該(式l)中，A是信號(hào)振幅電壓值，D是包含于SPS衛(wèi)星接收 信號(hào)中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)位、即表示衛(wèi)星軌道信息等的數(shù)據(jù)位的位值(±1), pn是為了對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼而用于進(jìn)行BPSK (Bit Phase Shift Keying:位相移鍵控)調(diào)制的偽隨機(jī)噪聲(Pseudo Random Noise)碼，是每個(gè)衛(wèi)星固有的識(shí)別碼。該pn是具體地稱之為CA碼的碼。
在(式1)中，它們的乘積A'D.pn進(jìn)而被乘以IF (Intermediate Frequency:中頻) 波即sin[2兀(f—IF+f—dop+f一er) t+ 0 ]4乍為PSK ( Phase Shift Keying:相移鍵控)調(diào)制波。在該sin[2兀(f—IF+f—dop+f—er) t+ ] 中，多普勒頻率(Doppler frequency) f—dop和晶體振蕩器頻率誤差f_er 與IF波的中心頻率f—IF相加，此外形成具有初始相位^的正弦波。
A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出信號(hào)OUTl在再采樣部SI中，只有與中心頻 率f—IF同相的振幅值被采樣，再采樣部SI輸出第1采樣信號(hào)OUTl - 1 和第2采樣信號(hào)OUTl - 2。這些第1采樣信號(hào)OUTl - 1與第2采樣信 號(hào)OUT1-2處于相互正交的關(guān)系，用下面的(式2)、(式3)表示。
〇UT1-1= A. D pn. sin[2兀(f—dop+f_er)t+》] (式2 ) OUT1-2- A.D.pn'cos[2n(f-dop+f一er)t+d)] (式3)
頻率偏移校正部12利用從再采樣部Sl輸出的第1采樣信號(hào)OUTl -1和第2采樣信號(hào)OUTl - 2以及在頻率偏移設(shè)定電路13內(nèi)的頻率偏 移設(shè)定部13-1、 13-2中所發(fā)生的第1、第2頻率偏移校正信號(hào)REF1、 REF2,進(jìn)行頻率誤差的一次校正。在此處，將第1頻率偏移校正信號(hào) REF1定為cos ( 2兀'f—offset—l't),將第2頻率偏移校正信號(hào)REF2定為 cos (2兀.f—offset—2't) 。 f—offset—1為由頻率偏移設(shè)定部13- 1設(shè)定的頻 率偏移值，f—offset—2為由頻率偏移設(shè)定部13-2設(shè)定的頻率偏移值。
在圖2中，在頻率偏移設(shè)定電路13內(nèi)，作為一例設(shè)置2個(gè)頻率偏 移設(shè)定部13-1、 13-2，但這些頻率偏移設(shè)定部的數(shù)目也可以任意改 變。例如，在以lKHz節(jié)距設(shè)定士10KHz區(qū)間的情況下，可設(shè)置21個(gè)頻 率偏移設(shè)定部。以下，敘述頻率偏移設(shè)定部l3-1中的頻率偏移值為 f—offset—1 = f—dop的情形。
在第1頻率偏移校正部12-1的乘法器PRl ~PR5中，利用第1采 樣信號(hào)OUTl - 1 、第2采樣信號(hào)OUT2 - 2和頻率偏移校正信號(hào)REF1, 得到由下面的(式4) ~ (式7)表示的第1、第2、第3和第4乘法輸 出OUTl-3、 OUTl—4、 OUTl - 5和OUTl - 6。<formula>see original document page 10</formula> (式4 )
<formula>see original document page 10</formula> (式5 )
<formula>see original document page 10</formula>(式6 )
<formula>see original document page 10</formula> (式7 )
接著，用第1頻率偏移校正部12 - 1內(nèi)的第1、第2加法器SUMl、 SUM2，從第1、第2、第3和第4乘法輸出OUT1 -3、 OUT1 — 4、 OUT1 -5和OUT1 -6得到由下面的(式8)、(式9)表示的第1、第2加 法輸出OUT1 - 11和OUT1 - 12，消除多普勒頻率f—dop。<formula>see original document page 10</formula> (式8)<formula>see original document page 10</formula>(式9)
對(duì)于這些第1、第2加法輸出OUT1 - 11、 OUT1-12,由采樣校正 部S2基于頻率偏移f_dop來校正這些PRN碼pn的碼長(zhǎng)，如其結(jié)果為 pn，，則得到來自圖1中的頻率偏移校正部12的輸出OUT2，該輸出OUT2 的同相(I)分量OUT2-I和其正交(Q)分量OUT2-Q由下面的(式 10)、(式11 )表示。
<formula>see original document page 10</formula>(式10) <formula>see original document page 10</formula>(式11 )
再有，在第2頻率偏移校正部12-2內(nèi)，也進(jìn)行與第l頻率偏移校正部12 - 1同樣的運(yùn)算，得到輸出OUT2，。該輸出OUT2，在頻率誤差檢 測(cè)電路9中也與輸出OUT2同樣地，由相關(guān)器14、 DFT計(jì)算部15、累 積加法部16、頻率誤差檢測(cè)部17進(jìn)行處理。
圖1中的副頻率誤差校正單元即頻率偏移校正部12的輸出OUT2 成為對(duì)相關(guān)運(yùn)算單元即相關(guān)器14的輸入。在相關(guān)器14中用輸出OUT2 與由偽模式部11生成的衛(wèi)星固有的PRN碼的巻積積分、或巻積和得到 相關(guān)器輸出，如該相關(guān)器輸出為OUT3，則其同相(I)分量OUT3-I 和其正交(Q)分量OUT3-Q如下面的(式12)、(式13)所示。再 有，在(式l2)、(式13)中，Rpn為接收信號(hào)與偽模式碼的相互相 關(guān)函凄t。<formula>see original document page 11</formula>
圖3示出了相關(guān)器輸出OUT3的波形例。作為例子，只示出了同相 (I)分量OUT3 - I。 OUT2 - 1是晶體振蕩器頻率誤差f—er = 0的情形中 的頻率偏移校正部12的輸出，OUT3- 1是該情形中的相關(guān)器14的相關(guān) 器輸出。另外，OUT2-2是晶體振蕩器頻率誤差f—er力0的情形中的頻 率偏移校正部12的輸出，OUT3 - 2是該情形中的相關(guān)器14的相關(guān)器輸 出。正交(Q)分量OUT3-Q是其相位與同相(I)分量OUT3-I正交 的波形。
將OUT2 - 1中的晶體振蕩器頻率誤差f一er = 0的情形的C/A碼1 ~ 60幀定為Frame 1~60,將OUT2 - 2中的晶體振蕩器頻率誤差f—er # 0 的情形的C/A碼1 ~ 60幀定為Frame 0， ~ 60，。 C/A碼的幀數(shù)為20( Frame 1~20、 21~40、 41~60,以及Frame 0， ~20，、 21，~40，、 41，~60，)， 成為導(dǎo)航數(shù)據(jù)位的1位長(zhǎng)度。在OUT3-l中，在晶體振蕩器頻率誤差 為f—er = 0的情況下，以與PRN碼的周期長(zhǎng)度相同的重復(fù)來輸出相關(guān)器 輸出Cor0 60,在相當(dāng)于SPS接收信號(hào)與偽模式的相位偏離的部位得到 銳利的峰值。進(jìn)而，在OUT3-2中，在晶體振蕩器頻率誤差為f_er#0 的情況下，因受晶體振蕩器頻率誤差的影響，相關(guān)器輸出波形Cor0' 60，的峰值呈現(xiàn)周期性的變動(dòng)。
圖1中的相關(guān)器輸出0UT3成為對(duì)頻率分析單元、即DFT計(jì)算部 15的輸入。在DFT計(jì)算部15中，如圖4所示，使相關(guān)器輸出CoiT 60，并列地展開，每20幀進(jìn)行DFT ( Discrete Fourier Transformation:離 散傅里葉變換)計(jì)算D1 D3。按照各個(gè)DFT計(jì)算，得到DFT計(jì)算結(jié)果 實(shí)數(shù)部OUT4 - 1 、 OUT4 - 3、 OUT4 - 5和DFT計(jì)算結(jié)果虛數(shù)部OUT4 -2、 OUT4 - 4、 OUT4 - 6，這些部分別具有DFT方向drDFT 1 drDFT6、 相關(guān)方向drCorl drCor60的二個(gè)軸。
作為例子，當(dāng)舉DFT計(jì)算Dl為例時(shí)，如使相關(guān)器輸出Corl' COR20'并列地展開，則對(duì)于C/A碼的相互相關(guān)函數(shù)，與同相的分量一 致。從而，DFT計(jì)算結(jié)果只對(duì)包含晶體振蕩器頻率誤差為f—er的分量進(jìn) 行計(jì)算。相關(guān)器輸出OUT3-1的DFT計(jì)算依據(jù)下面的(式14)、(式 15)進(jìn)行。(式14)表示相關(guān)器輸出OUT3 - 1的DFT計(jì)算結(jié)果實(shí)數(shù)部 OUT4-I，(式15)表示相關(guān)器輸出OUT3-1的DFT計(jì)算結(jié)果虛數(shù)部 OUT4 - Q。
OUT4—1= Re [ ∫ A.D.cos(2π.f_er.t+ )'exp(-j. 2. π f. t)dt](式14 )
OUT4-2: Im [ ∫A.D.cos(2π.f_er.t+ ).exp(-j,2. π.f.t)dt](式15 )
其中，Re[※]表示※的實(shí)數(shù)部，Im[※]表示抽出※的虛數(shù)部的算符， ∫[※]dt表示積分計(jì)算。
DFT計(jì)算結(jié)果OUT4成為對(duì)圖1中的累積加法單元、即累積加法部 16的輸入。圖5表示累積加法部16中的累積加法工作和頻率誤差檢測(cè) 部17中的頻率誤差檢測(cè)工作。在該圖5的工作中，包含加法器SUM5 SUM8和絕對(duì)值處理部AB1 ~ AB3。
通過由加法器SUM5將DFT計(jì)算結(jié)果實(shí)數(shù)部OUT4 - 1與DFT計(jì)算 結(jié)果OUT4-2進(jìn)行合成，得到DFT計(jì)算合成結(jié)果OUT4-7。此外，通 過由加法器SUM6將DFT計(jì)算結(jié)果實(shí)數(shù)部OUT4 - 3與DFT計(jì)算結(jié)果 OUT4-4進(jìn)行合成，得到DFT計(jì)算合成結(jié)果OUT4-8。進(jìn)而，通過由 加法器SUM7將DFT計(jì)算結(jié)果實(shí)數(shù)部OUT4 - 5與DFT計(jì)算結(jié)果OUT4 -6進(jìn)行合成，得到DFT計(jì)算合成結(jié)果OUT4-9。
DFT計(jì)算合成結(jié)果OUT4 - 7 ~ OUT4 - 9由絕對(duì)值處理部AB1 ~AB3給予絕對(duì)值，使導(dǎo)航數(shù)據(jù)位的輸出的正負(fù)方向 一致，由加法器SUM8 將這些進(jìn)行了絕對(duì)值處理的DFT計(jì)算合成結(jié)果相加，得到DFT計(jì)算絕 對(duì)值相加結(jié)果0UT5。在DFT計(jì)算絕對(duì)值相加結(jié)果OUT5中的DFT方 向drDFT10上，得到峰值輸出的AFREQ為晶體振蕩器頻率誤差檢測(cè)結(jié) 果，AFREQ = f_er。從頻率誤差檢測(cè)部17輸出該晶體振蕩器頻率誤差檢 測(cè)結(jié)果△FREQ。通過加法器SUM8中的絕對(duì)值相加處理，可提高DFT 計(jì)算結(jié)果OUT4-l 4-6的輸出強(qiáng)度，即使在弱電場(chǎng)環(huán)境下也可進(jìn)行高靈敏度并且高精度的晶體振蕩器頻率誤差的檢測(cè)。
在圖1中，測(cè)距電路10包含頻率誤差校正部l9、相關(guān)器20和事后 處理部21。頻率誤差校正部l9構(gòu)成本發(fā)明中的主頻率誤差校正單元。 在頻率誤差檢測(cè)電路9中，由加法器18合成來自頻率誤差檢測(cè)部17的 晶體振蕩器頻率誤差檢測(cè)結(jié)果△FREQ = f_er與來自得到了該結(jié)果的頻 率偏移設(shè)定電路13的頻率偏移值f_dop。該加法器18的加法輸出成為 對(duì)主頻率誤差校正單元、即頻率誤差校正部l9的輸入值。該頻率誤差 校正部19根據(jù)加法器18的加法輸出，與頻率偏移校正部12同樣地， 使A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出信號(hào)OUT1的相位旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行對(duì)該輸出信號(hào)OUT1 的高精度的頻率誤差校正，產(chǎn)生頻率誤差校正部輸出OUT6。
來自加法器18的加法輸出、即晶體振蕩器頻率誤差檢測(cè)結(jié)果 △FREQ與來自頻率偏移設(shè)定電路13的頻率偏移值f_dop的加法輸出， 與頻率偏移值相比，還成為高精度的頻率誤差，由主頻率誤差校正單 元、即頻率誤差校正部19進(jìn)行高精度的頻率誤差校正。該頻率誤差校 正部輸出OUT6成為對(duì)相關(guān)器20的輸入，由事后處理部21求得SPS衛(wèi) 星與SPS接收機(jī)之間的偽距離數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理電路22進(jìn)行定位計(jì)算。
在圖1中，數(shù)據(jù)處理電路22具有中央處理部24、與之連接的操作 部23和顯示部25。來自測(cè)距電路10的事后處理部21的偽距離數(shù)據(jù)被 供給中央處理部24,中央處理部24根據(jù)該偽距離數(shù)據(jù)，算出相對(duì)于衛(wèi) 星的位置信息，例如將其在顯示部25顯示出來。
在實(shí)施方式1的副頻率誤差校正單元、即頻率偏移校正部12中， 例如假定晶體振蕩器頻率誤差△FREQ = f_er為士5kHz之間的數(shù)值，多普 勒頻率f_dop為士5kHz之間的數(shù)值，在以500Hz節(jié)距(interval)(在相關(guān)器輸出中用于得到峰值輸出的容許頻率誤差)對(duì)總計(jì)士10kHz的頻率 誤差進(jìn)行頻率的一次校正的情況下，為了檢測(cè)晶體振蕩器頻率誤差f_er
與多普勒頻率f—dop的合成后的頻率誤差，對(duì)每1個(gè)衛(wèi)星，在頻率偏移 校正部12中，需要有41個(gè)并列的第1 ~第41頻率偏移校正部。
實(shí)施方式1的通信系統(tǒng)200中的數(shù)據(jù)收發(fā)電路27包含通信RF部28 和通信信號(hào)處理部29。通信RF部28與無線通信用天線26連接。通信 信號(hào)處理電路29與通信RF部28連接，此外還與數(shù)據(jù)處理電路22的中 央處理部24連接。該通信系銃200在與未圖示的通信基站之間，進(jìn)行 電話信息等的通信數(shù)據(jù)的交換(exchange )。中央處理部24控制該通信 數(shù)據(jù)的交換。顯示部25也被用于通信數(shù)據(jù)的顯示。
如上所述，在實(shí)施方式1的通信設(shè)備中，由于頻率誤差檢測(cè)電路9 接收來自電波接收電路2的接收信號(hào)，檢測(cè)該接收信號(hào)中所包含的頻率 誤差，產(chǎn)生頻率誤差校正輸出AFREQ，根據(jù)該頻率誤差校正輸出，主 頻率校正單元19對(duì)接收信號(hào)中所包含的頻率誤差進(jìn)行校正，主相關(guān)運(yùn) 算單元20進(jìn)行校正了該頻率誤差的接收輸出與偽隨機(jī)噪聲碼的相關(guān)運(yùn) 算，數(shù)據(jù)處理電路22算出相對(duì)于衛(wèi)星的位置信息，故制造時(shí)無需進(jìn)行 各個(gè)接收電路的校準(zhǔn)，可降低制造成本，并且，也可校正伴隨著用于接 收電路的振蕩器5的電源電壓變動(dòng)特性、老化而形成的頻率誤差，可得到精度高的位置信息。
另外，通過用累積加法單元16，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)累積頻率分析單元15的 輸出0UT4，即使在室內(nèi)那樣的來自SPS衛(wèi)星的衛(wèi)星電波為弱磁場(chǎng)的環(huán) 境下，通過檢測(cè)振蕩器5的頻率誤差，用其頻率誤差校正輸出AFREQ 來校正接收輸出的頻率誤差，也可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高精度的定位。
實(shí)施方式2
圖6是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式2的方框電路圖。本實(shí)施 方式2用頻率偏移檢測(cè)電路30來代替在實(shí)施方式1的頻率誤差檢測(cè)電 路9中所使用的頻率偏移設(shè)定電路13，將來自頻率合成部4的晶體振蕩 器參考時(shí)鐘(reference clock) TCXO - CLK和來自通信系統(tǒng)200中的通 信RF部28的基準(zhǔn)時(shí)鐘Base - CLK供給該頻率偏移檢測(cè)電路30。其它 部分與實(shí)施方式1相同地構(gòu)成。
在實(shí)施方式1中，由圖1的頻率偏移設(shè)定電路l3設(shè)定多種頻率偏 移，按照該頻率偏移，由副頻率誤差校正部、即頻率偏移校正部12進(jìn) 行對(duì)來自A/D轉(zhuǎn)換部7的接收信號(hào)的頻率的一次校正，而在本實(shí)施方式 2中，由圖6的頻率偏移檢測(cè)電路30,利用來自通信RF部28的基準(zhǔn)時(shí)鐘Base - CLK對(duì)來自頻率合成部4的晶體振蕩器參考時(shí)鐘TCXO - CLK 進(jìn)行計(jì)數(shù)，高精度地檢測(cè)頻率偏移。此時(shí)，對(duì)于高精度基準(zhǔn)時(shí)鐘Base -CLK，使用與由無線通信用天線26接收到的電波同步的時(shí)鐘，或者 將高精度的振蕩器裝載于通信RF部28內(nèi)，使用從該振蕩器生成的時(shí)鐘。
圖7是表示實(shí)施方式2中的頻率偏移校正部12和頻率偏移檢測(cè)部 30的細(xì)節(jié)的方框電路圖。圖7的頻率偏移校正部12構(gòu)成本發(fā)明的副頻 率誤差校正單元，與實(shí)施方式l相同地構(gòu)成。如圖7所示，實(shí)施方式2 的頻率偏移檢測(cè)電路30具有頻率計(jì)數(shù)部30-1、頻率偏移檢測(cè)部30-2 和頻率偏移設(shè)定部30 - 3。
來自頻率合成部4的晶體振蕩器參考時(shí)鐘TCXO - CLKT和來自通 信RF部28的基準(zhǔn)時(shí)鐘Base - CLK被供給頻率計(jì)數(shù)部30 - 1 。該頻率計(jì) 數(shù)部30 - 1用基準(zhǔn)時(shí)鐘Base - CLK對(duì)晶體振蕩器參考時(shí)鐘TCXO - CLK 進(jìn)行計(jì)數(shù)，將頻率計(jì)數(shù)值f一Xtal輸出到頻率偏移檢測(cè)部30-2。頻率偏 移檢測(cè)部30-2檢測(cè)頻率計(jì)數(shù)值f一Xtal的頻率誤差A(yù)f—Xtal,供給頻率 偏移設(shè)定部30 - 3。頻率偏移設(shè)定部30 - 3對(duì)頻率誤差A(yù)f一Xtal給予偏 置，作為對(duì)頻率偏移校正部12的輸入頻率偏移校正值REF1、 REF2。其 后，用第1、第2頻率偏移校正部12-1、 12-2的乘法器PR1 ~PR10 進(jìn)行與實(shí)施方式1同樣的運(yùn)算，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出OUT1的頻率 校正。在本實(shí)施方式2中，也可得到與實(shí)施方式1同樣的效果。
在實(shí)施方式2的副頻率誤差校正單元、即頻率偏移校正部12中， 例如在假定晶體振蕩器頻率誤差f—er為士5kHz之間的數(shù)值、多普勒頻率 f—dop為士5kHz之間的數(shù)值的情況下，由于晶體振蕩器頻率誤差f—er作 為Af_Xtal被檢測(cè)并校正，故只要以500Hz節(jié)距(在相關(guān)器輸出中用于 得到峰值輸出的容許頻率誤差)對(duì)多普勒頻率f一dop進(jìn)行一次校正即 可，所以對(duì)每l個(gè)衛(wèi)星，在頻率偏移校正部12中，需要有21個(gè)并列的 第1 ~第21頻率偏移校正部。本實(shí)施方式2的頻率偏移校正部12與實(shí) 施方式l相比，可簡(jiǎn)化副頻率誤差校正單元、即頻率偏移校正部12。
實(shí)施方式3
圖8是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式3的方框電路圖，圖9是 表示本實(shí)施方式3中的頻率偏移校正部12和頻率偏移4全測(cè)電路30的細(xì) 節(jié)的方框電路圖。在本實(shí)施方式3中，多普勒頻率f—dop從數(shù)據(jù)處理電路22的中央處理部24被供給頻率偏移檢測(cè)電路30。頻率偏移檢測(cè)電路 30有頻率偏移設(shè)定部30_3,多普勒頻率f—dOP被給予該頻率偏移設(shè)定 部30-3。在本實(shí)施方式3的頻率偏移檢測(cè)電路30中，圖7的頻率計(jì)數(shù) 部30-1和頻率偏移檢測(cè)部30-2被除去。其它與實(shí)施方式l、 2相同 地構(gòu)成。
在實(shí)施方式2中，由頻率偏移檢測(cè)部電路30利用來自通信RF部28 的基準(zhǔn)時(shí)鐘Base-CLK對(duì)來自頻率合成部4的晶體振蕩器參考時(shí)鐘 TCXO-CLK進(jìn)行計(jì)數(shù)，以高精度檢測(cè)出頻率偏移，但在實(shí)施方式3中， 則將由中央處理部24計(jì)算出的多普勒頻率f_dop輸入到頻率偏移設(shè)定部 30 - 3。多普勒頻率f—dop根據(jù)由數(shù)據(jù)收發(fā)電路27的無線通信用天線26 接收到的衛(wèi)星信息、或者存儲(chǔ)于中央處理部24中的衛(wèi)星信息，由中央 處理部24進(jìn)行計(jì)算。
由頻率偏移設(shè)定部30-3將頻率偏移值加到多普勒頻率f—dop中， 作為頻率偏移信號(hào)REF1、 REF2被輸入到頻率偏移校正部12，由頻率偏 移校正部12-1、 12-2的乘法器PR1 ~PR10進(jìn)行與實(shí)施方式1同樣的 運(yùn)算，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換部7的輸出0UT1的頻率校正。在本實(shí)施方式3中， 也可得到與實(shí)施方式1同樣的效果。
在實(shí)施方式3的副頻率誤差校正單元、即頻率偏移校正部12中， 例如在假定晶體振蕩器頻率誤差f—er為士5kHz之間的數(shù)值、多普勒頻率 f—dop為土5kHz之間的數(shù)值的情況下，由于多普勒頻率f_dop被檢測(cè)并校 正，故只要以500Hz節(jié)距(在相關(guān)器輸出中用于得到峰值輸出的容許頻 率誤差)對(duì)晶體振蕩器頻率誤差f一er進(jìn)行一次校正即可，所以對(duì)每1個(gè) 衛(wèi)星，在頻率偏移校正部12中，需要有21個(gè)并列的第1 ~第21頻率偏 移校正部。因此，與實(shí)施方式l相比，可簡(jiǎn)化副頻率誤差校正單元、即 頻率偏移校正部12。
實(shí)施方式4
圖10是表示本發(fā)明的通信設(shè)備的實(shí)施方式4的方框電路圖，圖11 是表示本實(shí)施方式4中的頻率偏移校正部12和頻率偏移檢測(cè)電路30的 細(xì)節(jié)的方框電路圖。在本實(shí)施方式4中，頻率偏移檢測(cè)電路30利用來 自頻率合成部4的晶體振蕩器參考時(shí)鐘TCXO-CLK、來自通信RF部 28的基準(zhǔn)時(shí)鐘Base-CLK和來自中央處理部24的多普勒頻率f_dop來 沖企測(cè)頻率偏移。
在本實(shí)施方式4中，與實(shí)施方式2同樣地，使用具有頻率計(jì)數(shù)部30 - 1 、頻率偏移一企測(cè)部30-2和頻率偏移設(shè)定部30-3的頻率偏移檢測(cè) 電路30。對(duì)頻率計(jì)數(shù)部30-l，與實(shí)施方式2同樣地，供給來自頻率合 成部4的晶體振蕩器參考時(shí)鐘TCXO - CLK和來自通信RF部28的基準(zhǔn) 時(shí)鐘Base - CLK,頻率計(jì)數(shù)部30 - 1將頻率計(jì)數(shù)值f—Xtal供給頻率偏移 檢測(cè)部30-2。頻率偏移檢測(cè)部30-2與實(shí)施方式2同樣地，檢測(cè)頻率 計(jì)數(shù)值f—Xtal的頻率誤差Δf_Xtal,由頻率偏移設(shè)定部30-3將頻率偏 移值加到頻率誤差Δf—Xtal中。另外，對(duì)頻率偏移設(shè)定部30-3，與實(shí) 施方式3同樣地，供給來自中央處理部24的多普勒頻率f—dop。其它與 實(shí)施方式1同樣地構(gòu)成。在本實(shí)施方式4中，也可得到與實(shí)施方式l同 樣的效果。
在本實(shí)施方式4的副頻率誤差校正單元、即頻率偏移校正部12中， 例如在假定晶體振蕩器頻率誤差f一er為士5kHz之間的數(shù)值、多普勒頻率 f—dop為土5kHz之間的數(shù)值的情況下，由于晶體振蕩器頻率誤差f一er、多 普勒頻率f—dop—起被檢測(cè)并校正，故對(duì)每l個(gè)衛(wèi)星，頻率偏移校正部 12為單一結(jié)構(gòu)即可。因此，可更加簡(jiǎn)化副頻率誤差校正單元、即頻率偏 移校正部12。
再有，實(shí)施方式1-4利用來自衛(wèi)星的衛(wèi)星電波，輸出相對(duì)于衛(wèi)星 的位置信息，但在衛(wèi)星以外，還可利用發(fā)送包含同樣的識(shí)別碼的電波的 通信基站，例如碼分多元連接方式的通信基站作為電波源，輸出相對(duì)于 該電波源的位置信息。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可應(yīng)用于便攜式電話機(jī)、便攜式信息通信機(jī)等各種通信設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備，具備從電波源接收用偽隨機(jī)噪聲碼調(diào)制后的電波并算出相對(duì)于上述電波源的位置信息的定位系統(tǒng)，其特征在于，上述定位系統(tǒng)具有電波接收電路，接收上述電波并產(chǎn)生接收信號(hào)；頻率誤差檢測(cè)電路，接受上述接收信號(hào)，檢測(cè)包含于該接收信號(hào)中的頻率誤差，產(chǎn)生頻率誤差校正輸出；主頻率誤差校正單元，根據(jù)上述頻率誤差校正輸出，校正包含于上述接收信號(hào)中的頻率誤差；主相關(guān)運(yùn)算單元，進(jìn)行由上述主頻率誤差校正單元校正了頻率誤差的接收輸出與上述偽隨機(jī)噪聲碼的相關(guān)運(yùn)算；以及數(shù)據(jù)處理電路，根據(jù)該主相關(guān)運(yùn)算單元的輸出，輸出相對(duì)于上述電波源的位置信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其特征在于， 上述頻率誤差檢測(cè)電路具有副頻率誤差校正單元，該副頻率誤差校正單元接受上述接收信號(hào)，根據(jù)在上述通信設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的頻率校正信 號(hào)，校正包含于該接收信號(hào)中的頻率誤差，上述頻率誤差檢測(cè)電路根據(jù) 由上述副頻率誤差校正單元校正了頻率誤差的上述接收信號(hào)，進(jìn)而檢測(cè) 高精度的頻率誤差，并用該高精度的頻率誤差，產(chǎn)生上述頻率校正輸 出。
3. 如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其特征在于， 根據(jù)來自上述通信設(shè)備內(nèi)設(shè)置的頻率偏移設(shè)定電路的頻率偏移，作出上述頻率校正信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其特征在于，根據(jù)由上述數(shù)據(jù)處理電路計(jì)算出的多普勒頻率，作出上述頻率校正 信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其特征在于，還具備與通信基站之間進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)，上述通信系統(tǒng)產(chǎn)生參 考頻率信號(hào)，根據(jù)上述參考頻率信號(hào)，作出上述頻率校正信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其特征在于，還具備與通信基站之間進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)，上述通信系統(tǒng)產(chǎn)生參 考頻率信號(hào)，根據(jù)來自上述通信系統(tǒng)的參考頻率信號(hào)和由上述數(shù)據(jù)處理電路計(jì)算出的多普勒頻率，作出上述頻率校正信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其特征在于，上述副頻率誤差校正單元根據(jù)上述頻率校正信號(hào)使上述接收信號(hào) 的相位旋轉(zhuǎn)，以校正頻率誤差。
8. 如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其特征在于，上述主頻率誤差校正單元根據(jù)上述頻率誤差校正輸出使上述接收 信號(hào)的相位旋轉(zhuǎn)，以校正頻率誤差。
9. 如權(quán)利要求8所述的通信設(shè)備，其特征在于， 上述頻率誤差檢測(cè)電路具有副相關(guān)運(yùn)算單元，進(jìn)行由上述副頻率誤差校正單元頻率校正后的上述接收信號(hào)與上述偽隨機(jī)噪聲碼的相關(guān) 運(yùn)算；以及頻率分析單元，對(duì)該副相關(guān)運(yùn)算單元的相關(guān)輸出進(jìn)行頻率分 析，根據(jù)該頻率分析單元的輸出，檢測(cè)上述高精度的頻率誤差，并將上 述頻率校正信號(hào)加到該高精度的頻率誤差中，產(chǎn)生上述頻率校正輸出。
10. 如權(quán)利要求8所述的通信設(shè)備，其特征在于， 上述頻率誤差檢測(cè)電路具有副相關(guān)運(yùn)算單元，進(jìn)行由上述副頻率誤差校正單元頻率校正后的上述接收信號(hào)與上述偽隨機(jī)噪聲碼的相關(guān) 運(yùn)算；頻率分析單元，對(duì)該副相關(guān)運(yùn)算單元的相關(guān)輸出進(jìn)行頻率分析； 以及累積加法單元，在接收時(shí)間內(nèi)對(duì)該頻率分析單元的輸出進(jìn)行累積相 加，根據(jù)來自該累積加法單元的輸出，檢測(cè)上述高精度的頻率誤差，并 將上述頻率校正信號(hào)加到該高精度的頻率誤差中，產(chǎn)生上述頻率校正輸 出。
全文摘要
本發(fā)明提出一種頻率誤差的校正容易而且可得到高精度的位置信息的通信設(shè)備。該通信設(shè)備具有頻率誤差檢測(cè)電路，接受接收信號(hào)，檢測(cè)包含于該接收信號(hào)中的頻率誤差，產(chǎn)生頻率誤差校正輸出；主頻率誤差校正單元，根據(jù)頻率誤差校正輸出，校正包含于接收信號(hào)中的頻率誤差；主相關(guān)運(yùn)算單元，進(jìn)行由主頻率誤差校正單元校正了頻率誤差的接收輸出與偽隨機(jī)噪聲碼的相關(guān)運(yùn)算；以及數(shù)據(jù)處理電路，根據(jù)主相關(guān)運(yùn)算單元的輸出，輸出相對(duì)于上述電波源的位置信息。
文檔編號(hào)G01S5/14GK101208614SQ200680022760
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者中本尊元 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社