用于從多個gnss衛(wèi)星系統(tǒng)同時接收信號的接收的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于同時接收和處理來自多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)星座的多顆衛(wèi)星的信號的方法、接收機和移動終端。在所述方法中，來自多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號被轉(zhuǎn)換成中頻，并且一起地被從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，但隨后根據(jù)每個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在數(shù)字域中而被分離出來。
【專利說明】用于從多個GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)同時接收信號的接收機
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請請求于2013年6月12日提交的美國臨時專利申請No. 61/834, 143的優(yōu)先 權(quán)益，其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明總體上與從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收信號有關(guān)，更具體地，與從多個全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)（GNS巧星座的衛(wèi)星同時接收信號有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0004] 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)向地球上的接收機提供定位和時鐘信息。每個系統(tǒng)具有其自身的 環(huán)繞地球的衛(wèi)星星座，并且，為了計算其位置，地球上的接收機使用系統(tǒng)星座的"在視野 內(nèi)"（即在上方的天空中）的衛(wèi)星。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNS巧經(jīng)常被用來通稱該樣的系統(tǒng)， 即使該樣的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)包括區(qū)域的和增強的系統(tǒng)一即系統(tǒng)并不是真正的"全球的"。除非 另有明確標(biāo)注，否則本文中使用的術(shù)語"GNSS"覆蓋任何類型的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，而不管全球 與否。
[000引在計劃中的W及現(xiàn)在運行中的GNSS系統(tǒng)的數(shù)目正在增加。廣為人知的、廣泛使用 的，并且真正全球化的美國全球定位系統(tǒng)（GP巧已經(jīng)被另一個全球系統(tǒng)，俄羅斯的格洛納 斯（GL0NAS巧系統(tǒng)加入，并且現(xiàn)在正在被歐洲的伽利略和中國的北斗（其第二代也被稱為 指南針）系統(tǒng)加入一它們中的每一個都有，或者將具有其環(huán)繞全球的自身的衛(wèi)星星座。區(qū) 域性的系統(tǒng)（那些不是全球化的，但是旨在覆蓋全球的某個特定區(qū)域）包括現(xiàn)在正在發(fā)展 中的日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（QZS巧和印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS)。增強的系統(tǒng)通常 也是區(qū)域性的，并且在例如來自地面站和/或額外的導(dǎo)航輔助的消息方面"增強"現(xiàn)有GNSS 系統(tǒng)。該些包括廣域增強系統(tǒng)（WAAS)、歐洲同步衛(wèi)星導(dǎo)航覆蓋服務(wù)巧GNO巧、多功能衛(wèi)星增 強系統(tǒng)（MSA巧、和GPS輔助地理增強導(dǎo)航佑AGAN)。區(qū)域性的GNSS系統(tǒng)，例如QZSS，也可作 為增強系統(tǒng)運行。
[000引所述四個正在運行的或者即將運行的真正"全球性"的GNSS，即，GPS，格洛納斯，伽 利略和北斗，正在提供，和/或者將要提供空前數(shù)量的在上空的衛(wèi)星，通過該些衛(wèi)星GNSS接 收機能夠使用每個GNSS系統(tǒng)發(fā)送的"開放服務(wù)"信道計算其位置。GI^發(fā)送開放服務(wù)Ll信 號，并且截止2012年12月在其星座內(nèi)具有32顆工作衛(wèi)星，其構(gòu)成了 24顆運營衛(wèi)星，其中， 4顆衛(wèi)星在6個不同的軌道平面上，該保證任意時刻在地球上的任何一點的上空至少有6顆 衛(wèi)星。格洛納斯發(fā)送開放服務(wù)Ll信號，并且截止2013年7月在其星座中有29顆衛(wèi)星，其 中，23顆是運營衛(wèi)星。伽利略發(fā)送開放服務(wù)El信號，并且計劃有30顆衛(wèi)星，分布在3個軌 道平面上，并且預(yù)期可W保證任意時刻在"大多數(shù)位置"的上空將有6-8顆衛(wèi)星。北斗-2， 也被稱為指南針，發(fā)送開放服務(wù)Bl信號，并且在其星座內(nèi)將有35顆衛(wèi)星。
[0007] 因此，在不遠(yuǎn)的將來，任意時刻在一個GNSS接收機的上空可W有最少30和最多超 過50顆衛(wèi)星是可用的一如果該GNSS接收機能夠從全部4個GNSS系統(tǒng)接收信號。然而，不 同的GNSS系統(tǒng)使用不同的信號構(gòu)成，并且它們中的多數(shù)使用不同的頻率，使得在沒有過度 功耗和/或者接收裝置復(fù)雜性的情況下從全部4個GNSS星座中的衛(wèi)星同時接收信號很困 難。
[000引因此，需要一個解決方案來使GNSS接收機可W從全部4個GNSS星座同時接收衛(wèi) 星信號，而不需要過度的功耗和/或者過度的設(shè)備復(fù)雜性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明至少解決上述問題和缺點，并且至少提供W下所述的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的 一個方面，GNSS接收機被配置來從多個GNSS星座同時接收信號。根據(jù)本發(fā)明的另一個方 面，單個的模擬接收鏈在GNSS接收機中被用來從多個GNSS星座同時接收和處理信號。根 據(jù)本發(fā)明的又一個方面，來自多個GNSS星座的信號只有在包含來自多個GNSS星座的全部 信號的接收信號已經(jīng)被從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字之后才被從彼此分離出來。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于使衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的接收機從多個衛(wèi)星系統(tǒng) 星座接收多顆衛(wèi)星的信號的方法，其包括接收包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的 傳輸物（化ansmission)的射頻巧巧信號；通過將RF信號與本地振蕩器導(dǎo)出信號LOkp混頻， 將包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的RF信號轉(zhuǎn)換成包含來自多個衛(wèi)星 系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的中頻（I巧信號；W采樣率f,對IF信號進行采樣，將模 擬IF信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號；W及，對于每個衛(wèi)星系統(tǒng)，通過將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器 (NCO)的輸出信號fw〇M;wss混頻，把衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號從數(shù)字IF信號中分離出來，NCO輸出 信號具有與衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星的傳輸頻率被轉(zhuǎn)換到IF之后的中也相對應(yīng)的頻率。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機中的接收鏈，包括：接收 機，其被配置來接收包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的射頻（R巧信號； 復(fù)混頻器，其被配置來將接收的RF信號與本地振蕩器導(dǎo)出信號LOw進行混頻，產(chǎn)生包含來 自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的中頻（I巧信號輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其 被配置來W采樣率f；對IF信號進行采樣，將模擬IF信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字IF信號；W及，復(fù)混頻 器，其被配置來將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出的信號進行混頻，所述NCO 輸出信號具有與多個衛(wèi)星系統(tǒng)中的目標(biāo)衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星的IF處的傳輸頻率的中 也相對應(yīng)的頻率，從而將目標(biāo)衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星的信號從數(shù)字IF信號中分離出來。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的接收機，包括；一個或者多個 處理器，W及至少一個非暫時性的有程序指令記錄在其上的計算機可讀介質(zhì)，所述程序指 令配置來使所述一個或者多個處理器控制一個或者多個步驟的執(zhí)行，該些步驟有；接收包 含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的射頻（R巧信號；通過將RF信號與本地 振蕩器導(dǎo)出信號LOw進行混頻，將包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的RF 信號轉(zhuǎn)換成包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的中頻（I巧信號；W采樣 率片對IF信號進行采樣，將模擬IF信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號；W及，對于每一個衛(wèi)星系統(tǒng)， 通過將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號fw〇M;wss進行混頻，將衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星的 信號從數(shù)字IF信號中分離出來，所述NCO輸出信號fw〇M;wss具有與衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星的傳 輸頻率被轉(zhuǎn)換成IF后的中也相對應(yīng)的頻率。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了能夠從多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)星座的多顆衛(wèi)星接收 信號的移動終端，包括：接收機，其被配置來接收包含來自多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSSi - GNSS。 的多顆衛(wèi)星的信號的射頻（R巧信號；復(fù)混頻器，其被配置來將接收的RF信號與本地振蕩器 導(dǎo)出信號LOw進行混頻，產(chǎn)生包含來自多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSSi - GNSS。的多顆衛(wèi)星的信號 的中頻（I巧信號輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置來W采樣率f；對IF信號進行采樣，W 將模擬IF信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號；W及，多個復(fù)混頻器，每個復(fù)混頻器i被配置來將數(shù)字 IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號進行混頻，NCO輸出信號具有與多個 導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSSi-GNSS。中的衛(wèi)星系統(tǒng)GNSSi中的衛(wèi)星的IF處的傳輸頻率的中也相對應(yīng) 的頻率，據(jù)此，多個復(fù)混頻器能夠?qū)⒍鄠€導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSSi-GNSS。的每一個中的衛(wèi)星信號 從數(shù)字IF信號中分離出來。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 通過W下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的某些實施例的上述和其他方面、特征和 優(yōu)點將變得更加明顯，其中：
[00巧]圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的，用于從四個GNSS星座接收和處理信號的 GNSS系統(tǒng)的接收鏈；
[0016] 圖IB是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，從四個GNSS星座接收和處理信號的方法的流程 圖；
[0017] 圖IC是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，選擇使用哪個GNSS星座來用于GNSS計算的方法 的流程圖；
[0018] 圖2A是示出由GPS、伽利略、格洛納斯和北斗系統(tǒng)星座佑PS/Gal/化0/Bei)中的衛(wèi) 星發(fā)射的，和從它們接收到的信號的圖形；
[0019] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，表示GPS/Gal/化0/Bei的衛(wèi)星發(fā)射的信號和本地 振蕩器（LO)的頻率LOw的視圖；
[0020] 圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，表示通過頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的GPS/Gal/化0/Bei的中 頻（I巧信號和中也IF頻率f。的視圖；
[0021] 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，表示通過頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的重疊GPS/Gal/化0/Bei IF信號的視圖；
[0022] 圖3C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，示出通過頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的重疊GPS/Gal/化0/Bei IF信號的視圖；
[0023] 圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的，用于從GPS/Gal/化0/Bei星座接收和處理信 號的GNSS系統(tǒng)的接收鏈；
[0024] 圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的，在圖4A中的信號分離模塊440的元件；
[002引圖4C不出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的，在圖4B中的信號分離器440A/B-440D使用 的復(fù)混頻器441。
[002引圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，在圖4A中的IF濾波器423的頻率響應(yīng)；W及 [0027] 圖5B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，在圖4A中的IF濾波器加上可選帶通濾波器的頻 率響應(yīng)。
【具體實施方式】
[002引將參照附圖，在下文中對本發(fā)明的各個實施例進行詳細(xì)描述，其中，相似的附圖標(biāo) 記通常用于通篇指代相似的元件。在下面的描述中，出于解釋的目的，許多的具體細(xì)節(jié)被詳 細(xì)的闡釋，從而對所要求保護的主要內(nèi)容提供全面的理解。然而，顯而易見的是，所要求保 護的主要內(nèi)容可W在沒有該些具體細(xì)節(jié)的情況下被實施。在其他情況下，結(jié)構(gòu)和設(shè)備是W 框圖的形式被示出，W便于描述所要求保護的主題。
[0029] -般來講，本申請與具有最小化的電路和最大化的靈活性的、同時從多個GNSS星 座，W及增強系統(tǒng)的衛(wèi)星接收和處理信號的GNSS接收機有關(guān)。更具體地，本發(fā)明的實施例 包括W下特征的組合：
[0030] (1)單個的射頻腳)/中頻師）接收鏈，用于從多個GNSS星座的衛(wèi)星接收信號， 同時在采樣之前降低IF的帶寬到最小值，其也W最低的速率執(zhí)行；
[0031] (2)能夠處理全部復(fù)GNSS信號的數(shù)字電路，使得GNSS系統(tǒng)信號的每個根據(jù)其自身 的信號特點（包括k波段載波發(fā)射頻率和擴頻碼）被最佳地分離；
[0032] (3)具有基于選擇哪個GNSS系統(tǒng)信號來用于接收而可W被啟用和禁用的元件的 數(shù)字電路；W及
[0033] (4)可選的帶阻濾波器，可被用于進一步降低GNSS接收機對于干擾信號的靈敏 度。
[0034] 圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的，用于從四個GNSS星座接收和處理信號的 GNSS系統(tǒng)的接收鏈。具體地，天線110從GPS、伽利略、格洛納斯和北斗系統(tǒng)（下文中，"GPS/ Gal/GLO/Bei")中的衛(wèi)星接收信號。將參照圖2A-2B來描述那些所接收的信號，RF信號 115,的特點。圖2A是示出由GPS/Gal/化0/Bei星座中的衛(wèi)星發(fā)射的，和從它們接收到的信 號的圖形。當(dāng)然，正如將被本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理解的，圖2A示出了接收到的GPS/ Gal/GLO/Bei信號的簡化版本。例如，與所有的信號一樣，該些信號總是連同噪聲一起被接 收，并且，事實上，當(dāng)GI^信號被接收到時是低于熱噪聲本底的。GNSS信號和系統(tǒng)的該個和 其他眾所周知的細(xì)節(jié)被排除在本文的描述之外，W免使描述變得不必要的復(fù)雜。
[003引如圖2A和2B中所示，北斗開放服務(wù)信號B1210具有的標(biāo)稱中也頻率為 1561. 098MHz，其中，1地帶寬約為4. 092MHz (指信號的功率在該帶寬處下降1地），其在 圖2B的圖示中，W表示標(biāo)稱頻率的單一線條，W及表示1地下降帶寬的方塊來顯示。北 斗開放服務(wù)信號Bl的最新的接口控制文件（ICD)是"北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)信號空間接口控 制文件（BEID0U NAVIGATION SATEUJTE SYSTEM SIGNAL IN SPACE INTERFACE CONTROL DOCUMENT)"，其日期為2012年12月，其全文通過引用的方式特此并入。
[0036] GPS Ll信號220和伽利略El信號225在圖2A和2B中重疊，因為它們共享相同 的標(biāo)稱中也頻率1575. 42MHz，但是圖2A中更暗的區(qū)域顯示了伽利略信號225與GI^信號 220的不同之處。GI^最新的ICD是"全球定位系統(tǒng)主管系統(tǒng)工程與集成接口規(guī)范（GLOBAL POSITIONING SYSTEMS DIRECTORATE SYSTEMS ENGI肥ERING&INTEGRATI0N INTERFACE S陽CIFICATI0N)"(IS-GPS-200G)，其日期是2013年I月31日，其全文通過引用的方式特 此并入。伽利略最新的IDC是"伽利略開放服務(wù)信號空間接口控制文件佑ALILEO OPEN 沈RVICE SIGNAL IN-SPACE INTERFACE CONTROL DOCUMENT) "(GaliIeo OS SIS IC的1.1 版， 其日期是2010年9月，其全文通過引用的方式特此并入。
[0037] 格洛納斯Ll信號230B具有的標(biāo)稱中也頻率為1602MHz，但是，在其目前的形 態(tài)，格洛納斯使用頻分復(fù)用（FDM)，而不是碼分復(fù)用（CDM)來區(qū)分它的衛(wèi)星信號。更具體 地，格洛納斯具有14個L1/L2衛(wèi)星信道，其中，中也傳輸頻率為從中也頻率1602MHz偏移 +0. 5625MHz的倍數(shù)。在圖2A中示出的格洛納斯230A信號是+6衛(wèi)星信道，其具有的中也頻 率為1605. 375MHz，此處將其用來表示格洛納斯全部FDM信道的最高傳輸頻率。格洛納斯 未來的形態(tài)可能使用CMD來區(qū)分其衛(wèi)星信號。與其他GNSS信號一樣，利用對于本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來講是顯而易見的修改，本發(fā)明的原理同樣適用于現(xiàn)在的形態(tài)和未來任何的形 態(tài)。在圖2B中示出的格洛納斯230B信號是被全部14個中也在1602MHz附近的FDM信道 所覆蓋的帶寬的圖示。因為其使用FDM來區(qū)分信道，所W所述全部格洛納斯信道（格洛納 斯信號230B)的圖示具有比其他GNSS信號更寬的帶寬，大約為8MHz。格洛納斯Ll和L2信 號的最新的公開可獲得的IDC英文文件是"全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接口控制文件（the化OBAL NAVIGATION SATEUJTE SYSTEM INTERFACE CONTROL DOCUMENT)，，（版本 5.1)，其日期為 2008年，其全文通過引用的方式特此并入。
[003引 回到圖1A，已經(jīng)被天線110接收的GPS/Gal/化0/Bei信號RF115(在圖2B中示為 210、220、225和230B)被輸入到頻率轉(zhuǎn)換單元120中。頻率轉(zhuǎn)換在無線接收中是非常廣為 人知的過程，并涉及到將接收到的更高頻率的信號，本文中稱為"射頻"或者"RF"信號，轉(zhuǎn) 換為更低的頻率，本文中稱為"中頻"或者"IF"。執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換的理由很多，主要的其中之 一是在更低的頻率可W更容易地操作和處理信號。該頻率轉(zhuǎn)換是通過將RF信號與本地振 蕩器（LO)產(chǎn)生的信號混頻來實施，其中LO信號的頻率在本文中被指定為為L0w。當(dāng)在執(zhí) 行頻率轉(zhuǎn)換時，有許多方法和變化是可能的，W及在頻率轉(zhuǎn)換之前、期間和之后在接收鏈中 可能發(fā)生的階段和步驟對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來講是眾所周知的，并且不需要在此 處進一步解釋。
[003引如圖2B中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，所選擇的LOw大概處于所需的4個GPS/ Gal/GLO/Bei GNSS信號的中間。更具體地，LOw被標(biāo)稱選擇為1547f,，其中，本地振蕩器的 頻率 fx= 1.0230625MHz，因此 LOw= 1582. 6776875MHz，如圖 2B 中所示。
[0040] 因為LOw信號是復(fù)的，即，具有同相（I)和正交㈱分量，頻率轉(zhuǎn)換模塊120的輸 出也是復(fù)的，其由圖IA中的雙線條的IF輸出信號125來表示。圖IA中所有的復(fù)信號都用 雙線條來表示。
[0041] 圖3A-3B是頻率轉(zhuǎn)換模塊120輸出的GPS/Gal/化0/Bei IF信號125的圖示和圖 形。在將RF信號115與LOw信號混頻之后，得到的IF信號125現(xiàn)在的中也在一個低得多 的IF中也頻率f。附近，其W圖3A中所示的中也零線來表示。示出了 IF輸出信號125的 圖3A的頻譜是復(fù)的，其具有正的和負(fù)的頻率分量。然而，在實際應(yīng)用中，正的和負(fù)的頻率會 折疊到彼此之上，導(dǎo)致圖3B中所示的疊加信號。更具體地，圖3A中所示的中也在-22MHz 附近的北斗信號210實際上的中也在圖3B中的+22MHz附近，導(dǎo)致它們與圖3B中的中也在 19. 5MHz附近的格洛納斯信號230B重疊。圖3C示出了根據(jù)幅度（地）的格洛納斯230A (+6 格洛納斯衛(wèi)星信道）與北斗210的重疊。
[0042] 回到圖1A，頻率轉(zhuǎn)換模塊120輸出的IF信號125接來下被輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 130中。再一次的，模數(shù)轉(zhuǎn)換是對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來講是一個眾所周知的 過程，并且很顯然的涉及到模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，該意味著信號現(xiàn)在由1和0來代 表。執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的理由很多，主要的其中之一是在數(shù)字域中可W更容易地操作和處理信 號。當(dāng)在模數(shù)轉(zhuǎn)換時，有許多方法和變化是可能的，W及在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前、期間和之后在接 收鏈中可能發(fā)生的階段和步驟對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來講是眾所周知的，并且不需 要在此處進一步解釋。
[0043] -旦被轉(zhuǎn)換到數(shù)字域中，IF信號125(仍然是復(fù)的，如圖IA中的雙線條所示）被 輸入到信號分離模塊140中，其包含GI^信號分離器140A、伽利略信號分離器140B、格洛納 斯信號分離器140C、和北斗信號分離器140D。每個信號分離器140A-140B-140C-140D從 ADC130接收相同的數(shù)字信號輸出。部分地因為數(shù)字輸出是復(fù)的，即，具有I和Q分量，圖3B 和3C中所示的信號的明顯的重疊能夠被GI^信號分離器140A、伽利略信號分離器140B、格 洛納斯信號分離器140C、和北斗信號分離器140D中的數(shù)字電路解開。關(guān)于信號分離模塊 140的進一步細(xì)節(jié)將在下文中參照圖4B和4C中所示的信號分離模塊140的具體的實施例 來討論。
[0044] GI^信號分離器140A、伽利略信號分離器140B、格洛納斯信號分離器140C、和北斗 信號分離器140D分別分離出GPS、伽利略、格洛納斯和北斗信號，并且將它們輸出，從而分 離出的信號能夠被用于適合每個GNSS系統(tǒng)的導(dǎo)航處理和計算。一般來講，每個信號分離器 分離出自己目標(biāo)GNSS系統(tǒng)的衛(wèi)星信號。
[0045] 如上文所表明的，圖IA是涉及到根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)中的組件的高等級 抽象，并且對于GNSS接收鏈來講是需要的，和/或者首選的許多元件和級因為對于本領(lǐng)域 中的普通技術(shù)人員來講是眾所周知的而被省略，W使描述明晰。例如，在頻率轉(zhuǎn)換模塊120 和ADC130之前和之后需要某些放大和濾波，但是因為其對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來 講是眾所周知的所W沒有在圖IA中顯示出來。放大和濾波中的一些在下文中參照圖4A，4B 和4C中示出的具體的實施例來討論。一般來講，本領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的 是，在特定GNSS接收機的接收鏈中的本發(fā)明的具體實施將總會涉及到許多除了圖IA中所 示的那些W外的、眾所周知的接收鏈元件。
[0046] 圖IB是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，從多個GNSS星座接收和處理信號的方法的流程 圖。在步驟150中，來自n個GNSS系統(tǒng)GNSSi - GNSS。中的衛(wèi)星的星座的GNSS信號被GNSS 接收機所接收。在步驟155中，接收到的RF信號被頻率轉(zhuǎn)換模塊120轉(zhuǎn)換為IF信號（使 用LCU。在步驟160中，包含來自全部GNSS系統(tǒng)GNSSi - GNSS。的信號的IF信號125被 ADC130從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字。在步驟180中，仍然組合在一起的GNSSi - GNSS。數(shù)字信號被信 號分離模塊140分離出用于獨立的GNSS系統(tǒng)GNSSi中的每個的信號。在步驟185中，由信 號分離模塊140輸出的為每個獨立GNSS系統(tǒng)GNSSi而被分離出來的信號根據(jù)它們相應(yīng)的 GNSS信令結(jié)構(gòu)和協(xié)議被獨立處理，用于GNSS計算，并且然后多-GNSS導(dǎo)航解決方案被計算 (使用來自全部GNSS系統(tǒng)GNSSi - GNSS。的信號所產(chǎn)生出的全部信息）。如圖IB中步驟185 外的虛線箭頭所表示的，接下來會發(fā)生什么取決于所涉及的特定的實施和系統(tǒng)。然而，對于 大多數(shù)GNSS系統(tǒng)而言是真實的是，步驟150-155-160-180-185最有可能被連續(xù)和/或間歇 性的重復(fù)，W (尤其是用于）更新位置信息。使所述方法在步驟185之后"結(jié)束"是一個誤 導(dǎo)性的簡化。圖IC是在特定的多-GNSS系統(tǒng)中，在步驟180和步驟185的之前和之后可能 發(fā)生的步驟的示例。
[0047] 圖IC是根據(jù)本發(fā)明的實施例的，選擇哪個GNSS星座來用于GNSS計算的方法的 流程圖。在步驟170中，其信號將用于導(dǎo)航/定位計算的GNSS星座被選擇（即，從可能 的GNSSi - GNSS。中選擇的子集GNSS,)。如將被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解地，什么子集 GNSSJ皮選中，W及系統(tǒng)什么時候?qū)⒁M行選擇W選取少于全部可能的GNSS系統(tǒng)可W取決 于許多不同的度量，其可W根據(jù)特定的實施例被選擇、混合和變化。例如，要最小化GNSS接 收機的功耗，和/或者如果GNSS信號條件好，系統(tǒng)可W選擇限制對一個或者兩個GNSS系統(tǒng) 的信號處理。作為系統(tǒng)何時可W選擇（或者自動選擇）少于全部可用的GNSS系統(tǒng)，或者選 擇單個GNSS系統(tǒng)的另一個例子是對于該特定的GNSS系統(tǒng)或多個系統(tǒng)而言何時存在通過其 他通信信道可用的增強的信息。例如，如果增強的GNSS信息，例如當(dāng)前的GPS/格洛納斯星 歷表通過可用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)是可獲得的，具有可用增強的信息的GNSS系統(tǒng)或者多個系統(tǒng)可 W被選中。作為選擇參數(shù)的例子，系統(tǒng)可W選擇當(dāng)前視野中有最多衛(wèi)星的GNSS系統(tǒng)（或者， 從之前的例子中，具有可用的增強的信息的GNSS系統(tǒng)）。該個例子的變化可W包括考慮了 如對視野中具有最多衛(wèi)星的GNSS系統(tǒng)中的衛(wèi)星的維護和保養(yǎng)的因素。作為選擇參數(shù)的另 一個例子是區(qū)域授權(quán)可W被應(yīng)用。例如，中國可W授權(quán)北斗作為中國內(nèi)部貨運卡車的主要 導(dǎo)航資源。
[0048] 在步驟173中，步驟170中沒有選中的那些GNSS星座的信號分離組件被關(guān)閉（即， 任何選中的子集GNSS, W外的GNSSi - GNSS。)。例如，如果GPS、伽利略、和格洛納斯在步驟 170中被選中，則北斗信號分離器140D中的組件在步驟173中被關(guān)閉。在步驟180中（等 同于圖IB中的步驟180)，所選中的子集的信號被分離出來，如參照圖IA和IB所討論的 (即，被選中的子集中的每個獨立信號被分離出來）。接著之前的例子，在步驟180中，被選 中的GPS、伽利略、和格洛納斯信息可W被信號分離模塊140分離并且輸出，而北斗的組件 保持禁用。在步驟185中（等同于圖IB中的步驟185)，由信號分離模塊140輸出的分離 出的信號根據(jù)它們各自的信令結(jié)構(gòu)和協(xié)議而被獨立地處理，W用于GNSS計算，并且然后使 用從選擇的星座的信號產(chǎn)生出來的全部信息來計算多-GNSS導(dǎo)航解決方案。接著之前的例 子，由信號分離模塊140分離出來和輸出的GPS、伽利略、和格洛納斯信號根據(jù)它們各自的 GNSS信令結(jié)構(gòu)和協(xié)議被獨立的處理，W用于GNSS計算，并且然后計算多-GNSS導(dǎo)航解決方 案（使用從衛(wèi)星的選擇的GPS、伽利略、和格洛納斯星座的信號產(chǎn)生出來的全部信息）。
[0049] 下一步，步驟185中計算的多-GNSS導(dǎo)航解決方案作用在圖IC的步驟191和195 中。在步驟191中，確定所述多-GNSS導(dǎo)航解決方案是否滿足特定的最小闊值條件，其可W 是，例如，是否達(dá)到了某等級的精確度。步驟191的目的是確定是否應(yīng)該由選中的子集GNSS, 來繼續(xù)進行GNSS計算，或者一個或者多個當(dāng)前未選中/未使用的GNSS系統(tǒng)是否應(yīng)該被添 加到GNSS計算中，W達(dá)到，例如，更高的精確度。該分析可W獨立地從系統(tǒng)的其余部分（利 用獨立的準(zhǔn)則）來執(zhí)行，或者可W由當(dāng)前正在使用GNSS導(dǎo)航解決方案并且要求特定等級的 精確度的應(yīng)用來提供。如本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所熟知的，有許多的精確度的度量，其中的 組合有時被稱為用于特定的GNSS接收機和/或者導(dǎo)航/定位應(yīng)用的估計位置誤差巧PE)。
[0050] 如果在步驟191中沒有滿足最小闊值，所述方法返回到步驟175并且在步驟175 中打開一個或者多個未選中的，因此是關(guān)閉的信號分離器140X(即，選擇一個或者多個之 前在步驟170中未選中的，導(dǎo)致它/它們的信號分離器140X在步驟173中被關(guān)閉的GNSS 星座）。顯然，如果所有可能的GNSS星座正在被使用（即，全部的信號分離器140A，'".，Z 已經(jīng)被打開），步驟175被跳過。在一個實施例中，步驟175每次只打開一個GNSS星座。例 女口，如果只有GI^信號被分離出來并且處理（即，如果GI^是當(dāng)前唯一選中的GNSS)，并且 在步驟191中沒有滿足最小闊值，只有一個GNSS星座，例如，伽利略星座，在步驟175中被 打開W用于補充的處理和計算。如果，在一些將來的點上，同時使用GI^和伽利略星座再次 沒有滿足步驟191中的最小闊值，則另一個GNSS星座，例如，格洛納斯在當(dāng)所述方法返回到 步驟175的時候被打開。在該樣一個實施例中，要打開的GNSS星座的列表可W是預(yù)定的， 可W由GNSS接收機確定（例如，基于接收到的信號），和/或者由GNSS接收機所在的系統(tǒng) 確定（例如，地面站可W基于當(dāng)前條件確定優(yōu)先順序，并且將列表發(fā)送給所有配置的GNSS 接收機）。在其他設(shè)想的實施例中，當(dāng)執(zhí)行步驟175時，GNSS接收機和/或者系統(tǒng)可W考慮 多個因素，包括，例如，GNSS接收機當(dāng)前的功率情況（在GNSS接收機是便攜式并且是靠電 池運作的實施例中，例如在移動終端中）。一旦一個或者多個GNSS星座在步驟175中被打 開，所述方法返回步驟180和185, W分離出并且處理當(dāng)前運行的GNSS信號從而再次計算 多-GNSS解決方案。
[0051] 如果在步驟191中滿足了最小闊值，在步驟193中確定多-GNSS導(dǎo)航解決方案是 否已經(jīng)達(dá)到和/或者超過了特定的最大闊值條件，其可W是，例如，是否達(dá)到超過當(dāng)前所需 的等級的精確度。步驟191的目的是確定是否應(yīng)該由所有選中的子集GNSS,來繼續(xù)GNSS計 算，或者一個或者多個當(dāng)前選中的GNSS信號分離器是否應(yīng)該被關(guān)閉，W，例如，節(jié)省電力和 /或者減少計算資源使用量。最大闊值條件不限于作為多-GNSS導(dǎo)航解決方案的一個條件， 并且可W由，例如，GNSS元件當(dāng)前消耗的總功率的百分比來代替。
[0052] 如果沒有滿足步驟193中的最大闊值，所述方法返回到步驟180,分離出選中的子 集GNSS,的GNSS信號，并且計算新的多-GNSS導(dǎo)航解決方案。該實施例假定系統(tǒng)當(dāng)前被設(shè) 置為連續(xù)生成GNSS導(dǎo)航解決方案；然而，在其他實施例中不是該樣的。例如，整個GNSS接 收鏈在其他實施例中可W被關(guān)閉，W節(jié)省能源，直到需要新的多-GNSS解決方案，從而有效 地結(jié)束該方法的無限迭代。在一些實施例中，所述循環(huán)可W W預(yù)定的間隔來做，W節(jié)省能源 (例如，每Ims)。在其他實施例中，所述方法可W在迭代某個次數(shù)之后，返回到步驟170 (而 不是步驟180)，從而允許重新選擇子集GNSS,。在移動終端中實現(xiàn)的實施例中，起始選擇的 子集GNSS,在工廠被預(yù)設(shè)好（例如，初始化選擇一個GNSS系統(tǒng)，例如GP巧，然后所述方法 主要包括根據(jù)需要或者由移動終端現(xiàn)場優(yōu)選地打開和關(guān)閉各種其他的GNSS信號分離模塊 140A，，Z-意味著返回到步驟170是根據(jù)此類實施例的，通過移動終端對方法的有效 復(fù)位。
[0053] 如果滿足了步驟193中的最大闊值，所述方法返回到步驟177中來關(guān)閉，或者"取 消選擇"一個或者多個當(dāng)前選中的，因此是打開的信號分離器140X(即，減去一個或者多個 當(dāng)前在子集GNSS,中的GNSS星座，導(dǎo)致它/它們的信號分離器140X在步驟173中被關(guān)閉）。 顯然，如果只有一個GNSS星座正在被使用（即，當(dāng)前只有一個信號分離器140X被打開），步 驟177被跳過。在一個實施例中，步驟177每次只關(guān)閉一個GNSS星座。例如，如果GPS、伽 利略、和格洛納斯信號正在被分離出來并且被處理（即，GNSS = GPS、伽利略、格洛納斯）， 并且在步驟193中滿足了最大闊值，只有一個GNSS星座，例如，格洛納斯星座，在步驟177 中被取消選擇。如果在未來某點，最大闊值再次在步驟193中被滿足，則另一個GNSS星座， 例如，伽利略在方法返回到步驟177時被關(guān)閉。在該樣一個實施例中，要被取消選擇，即，關(guān) 閉的GNSS星座的列表可W是預(yù)定的，可W由GNSS接收機確定（例如，基于接收到的信號）， 和/或者由GNSS接收機所在的系統(tǒng)來確定（例如，地面站可W基于當(dāng)前條件確定優(yōu)先次 序，并且將列表發(fā)送給所有配置的GNSS接收機）。在其他設(shè)想的實施例中，在執(zhí)行步驟177 時，GNSS接收機和/或者系統(tǒng)可W考慮許多因素，包括，例如，GNSS接收機當(dāng)前的功率情況 (在GNSS接收機是便攜式并且是靠電池運作的實施例中，例如在移動終端中）。一旦一個 或者多個GNSS星座在步驟177中被取消選擇，所述方法返回步驟173, W關(guān)閉被取消選擇的 GNSS,的信號分離器，并且然后處理當(dāng)前運行的GNSS信號，來再次計算多-GNSS解決方案。
[0054] 與步驟191和193同時地和/或者與其分別地，來自步驟185的多-GNSS導(dǎo)航解 決方案在步驟195中被輸出到系統(tǒng)。在多數(shù)實施例中，該將意味著提供所述多-GNSS導(dǎo)航 解決方案給當(dāng)前正在使用GNSS導(dǎo)航/定位信息的應(yīng)用。此應(yīng)用可W拒絕該多-GNSS導(dǎo)航 解決方案（例如，由于精確度不足），并且此拒絕可W在步驟191和193中被用來作為分析 的一部分，如上文中所討論的。在步驟195之后，一些事情可W作為整體而發(fā)生在系統(tǒng)中， 該取決于特定的實施例一可能的變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所周知的和/或者 可W由其實現(xiàn)一如步驟195向外的虛線所表示的。
[00巧]類似于圖1A，圖IB和IC中示出的方法應(yīng)當(dāng)被理解為概念框架，省略了與解釋本發(fā) 明無關(guān)的細(xì)節(jié)。在一些實施例中，一個或者多個步驟可W基本上同時地被執(zhí)行（特別是在 一個或者多個步驟是一個不斷重復(fù)的循環(huán)的一部分的實施例中）。圖IB和IC所示方法的 一個或者多個步驟可W被融合到一起，和/或者單個步驟可W被進一步劃分為子步驟。如 本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所熟知的，如何將一個或者多個步驟融合、分離，和/或者W別的 方式實現(xiàn)（是W硬件、軟件，還是W硬件和軟件的結(jié)合）取決于多個因素。該將通過例子在 下文中參照圖4A、4B和4C討論特定的實施例來說明。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖4A示出了用于能夠從GPS/Gal/化0/Bei星座接收和處理 信號的GNSS系統(tǒng)的接收鏈。天線410從GPS、伽利略、格洛納斯和北斗系統(tǒng)的衛(wèi)星接收信 號，它們特點已經(jīng)在上文中參照圖1A、2A和2B被討論。接收到的GPS/Gal/化0/Bei信號被 輸入到預(yù)放大和濾波413中。該預(yù)放大和（初始）濾波過程對于無線接收領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員是眾所周知的，并且在GNSS信號的情況下涉及對從20, 000公里外的衛(wèi)星接收到的信 號進行增強一可W該么說，使它們響亮到足W被聽到。此外，粗趟的濾波過程將很可能隨 之而來，W將所需的GNSS信號從其余的頻譜中隔離出來。當(dāng)執(zhí)行預(yù)防大和濾波時可能存在 的許多方法和變化，W及在預(yù)防大和濾波之前、期間和之后在接收鏈中可能發(fā)生的階段和 步驟對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來講是眾所周知的，并且不需要在此處進一步解釋。
[0057] 在預(yù)防大和初始濾波之后，接收到的GPS/Gal/化0/Bei GNSS信號被輸入到復(fù)混 頻器420中。復(fù)混頻器420將GPS/Gal/化0/Bei GNSS信號與復(fù)的LOw進行混頻，如上文 中參照圖IA和3A-3C所討論的，產(chǎn)生復(fù)的、并且是中頻（I巧的信號。如圖4A所示，所述 復(fù)的LOkp信號源自于產(chǎn)生系統(tǒng)定時信號的本地振蕩器（L0)450。圖4A和4B中的全部定時 信號都由虛線表示。L0450產(chǎn)生特定頻率（f；)參考信號，其被用來作為其他定時信號的基 準(zhǔn)。如本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所熟知的，LO實際輸出的頻率可能太高，因此需要通過分頻 器的方法來降低，W獲得需要的fy頻率參考信號。此外，為了產(chǎn)生LOw信號，其可能通常地 比本地振蕩器或者參考頻率大很多倍，頻率為f；的時鐘信號實際上是倍頻到需要的頻率。 該樣做的技術(shù)對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來講是眾所周知的，并且除了其他方法之外其 包括，例如，鎖相環(huán)（P化)。同樣是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，盡管"本地振蕩器"通常指示 LO信號的產(chǎn)生在實際應(yīng)用中一般是由多個元件來執(zhí)行，并且也可W包括外部定時信號的輸 入，W用于例如，跟蹤或者其他目的。
[0058] 在圖4A的實施例中，fx = 1. 0230625MHz，其被倍頻器451倍頻了 1547倍，產(chǎn)生了 1547f,= 1582.6776875MHz。然而，該個信號不是復(fù)的，需要通過將該信號乘W90。相移來 生成正交（曲分量，其由模塊453完成。因此，被輸入到復(fù)混頻器420的模塊453的輸出是 具有I和Q分量并且頻率為1547f, = 1582. 6776875MHz的LOw信號。如本領(lǐng)域中的普通 技術(shù)人員所熟知的，該只是從LO f；信號產(chǎn)生1547f,復(fù)信號的許多方法中的一個。
[0059] 復(fù)混頻器420的輸出，即，復(fù)LOw信號和接收到的、放大和濾波后的GPS/Gal/化0/ Bei GNSS信號的混合被輸入到IF濾波器423中。作為帶通濾波器的IF濾波器423的目的 是縮窄輸入信號，W用于進一步的處理（特別是用于模數(shù)轉(zhuǎn)換過程），并且，如本領(lǐng)域中的 普通技術(shù)人員所熟知的，其可W由鏈中的多個分量濾波器組成。在圖4A的實施例中，IF濾 波器423具有如圖5A中所示的頻率響應(yīng)。圖5A中的頻率響應(yīng)是高通雙零點己特沃斯濾波 器的結(jié)果，拐點頻率為5. 2MHz。圖5B顯示了當(dāng)帶阻濾波器，即，拐點頻率為23. 7MHz，且1地 阻帶為從9MHz到19MHz的3階切比雪夫濾波器被添加到圖5A中所示的頻率響應(yīng)的濾波器 之后的頻率響應(yīng)。該是有益的，因為，可W看到，具有圖5B中所示頻率響應(yīng)的濾波器有效地 從復(fù)混頻器420隔離了 GPS/Gal/化0/Bei信號，如圖3C中所示。在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程之前消除 GPS/Gal/化0/Bei信號區(qū)域外的所有信號是期望的，W在轉(zhuǎn)換之前消除任何大的干擾，因為 在轉(zhuǎn)換之后沒有辦法來消除該種干擾，從而導(dǎo)致永遠(yuǎn)無法恢復(fù)的C/N。（載波與噪聲譜密度 的比值）損失。
[0060] 回到圖4A，IF濾波器423輸出的信號下一步被輸入到可變增益放大器（VGA) 425 中，W在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程之前進一步放大。VGA425至少部分地由自動增益控制（AGC) 460所控 巧|J，AGC連續(xù)地沿著接收鏈監(jiān)測信號，從而維持全系統(tǒng)的幅度在恒定電平上。VGA425放大后 的輸出被輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADO430中，其目的已經(jīng)在上文中參照圖IA討論過。
[006U 在圖4A中，ADC430的采樣率成）是f, = 48fx = 49. 107MHz，其中，與LOw信號一 樣，用于采樣的時鐘信號源自參考頻率（fy)信號，其被倍頻器452倍頻了 48倍。采樣是模 擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的基本過程，并且兩倍于待采樣的模擬信號的最高頻率分量的奈奎 斯特采樣率是ADC,例如430的最小采樣率。因此，對于49. 107MHz的采樣率，捕捉到的信號 帶寬大約為24. 5MHz，對于適應(yīng)圖3C中所示的GPS/Gal/化0/Bei的帶寬是足夠的。如本領(lǐng) 域中的普通技術(shù)人員所熟知的，ADC的采樣率應(yīng)該總是比最小值更高，至少，在該個特定的 情況下，留出足夠的頻率空間給實際可實現(xiàn)的滾降IF濾波器，例如具有圖5B中所示頻率響 應(yīng)的帶阻濾波器。
[006引在圖4A所示的實施例中，已經(jīng)被W 49. 107MHz采樣的ADC430輸出的復(fù)數(shù)字信號 被輸入到信號分離模塊440中，其包含GPS/伽利略信號分離器440A/B、格洛納斯信號分離 器440C、和北斗信號分離器440D。每個獨立的模塊從ADC430接收相同的數(shù)字輸入。如前 文中提到的，GI^和伽利略信號分離器已經(jīng)被部分結(jié)合到分離器440A/B中，因為發(fā)射的GPS 和伽利略信號共享相同的頻段。因此，不同于其他的信號分離器，GPS/伽利略信號分離器 440A/B具有兩個輸出，一個用于GPS，一個用于伽利略。圖4A中的GPS/伽利略信號分離器 440A/B的一部分已經(jīng)被虛線分離，從而表示在GPS/伽利略信號分離器440A/B中，而不再格 洛納斯和北斗信號分離器440C和440D中的額外的元件。如同圖1A，，GPS/伽利略信號分 離器440A/B、格洛納斯信號分離器440C、和北斗信號分離器440D分別地分離出GPS、伽利 略、格洛納斯、和北斗信號，并且輸出被用于導(dǎo)航處理和計算的信號。
[0063] 圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的，圖4A的GPS/伽利略信號分離器440A/B、格 洛納斯信號分離器440C，和北斗信號分離器440D中的組件的細(xì)節(jié)。一般來講，每個信號 分離器440包括；將ADC430的輸出（含有數(shù)字形式的全部GNSS信號）向下混合到特定的 GNSS載波頻率（最終基于初始的GNSS衛(wèi)星中也傳輸頻率）的復(fù)混頻器441，W及匹配特定 GNSS擴頻碼生成帶寬的低通濾波器（LP巧447。其定時信號輸入最終來自L0450的數(shù)控振 蕩器（NC0)443提供適當(dāng)?shù)念l率混合信號給復(fù)混頻器441。
[0064] 更具體地，在GPS/伽利略信號分離器440A/B中，NC0443A/B接收定時信號輸入 48f,(其最終來自于L0450)，并且輸出頻率7f, (NC0的細(xì)節(jié)在下文參照表1進一步討論）的 復(fù)數(shù)字信號。7f, = 7. 1614375MHz = GPS/伽利略信號在IF域中的大致中也頻率，即，圖 3B和3C中的GPS/伽利略IF信號220/225的中也，其通過將GPS/伽利略RF信號與復(fù)LOw 在混頻420中混頻所產(chǎn)生。該個由NC0443A/B輸出的頻率7f,的定時信號被饋入復(fù)混頻器 441A/B中，在其中與ADC430的輸出（含有數(shù)字形式的全部GNSS信號）混頻。已經(jīng)有效地 被"向下混頻"到GPS/伽利略（I巧載波頻率的復(fù)混頻器441A/B的輸出通過頻譜反轉(zhuǎn)單元 445A/B，其從頻譜的"負(fù)側(cè)""反轉(zhuǎn)"GPS/伽利略IF信號220/225,如圖3A中所示。在實際 中，該可W通過簡單地反轉(zhuǎn)NC0443A/B輸出的數(shù)字信號的Q分量的符號來完成。
[0065] 一旦由頻譜反轉(zhuǎn)單元445A/B反轉(zhuǎn)后，復(fù)數(shù)字信號被伽利略LPF447B濾波，其與伽 利略擴頻碼生成帶寬4. 092MHz (采樣后的空到空頻譜）相匹配。因此，伽利略LPF447B的 輸出是復(fù)數(shù)字形式下的伽利略信號，加上將被移除的剩余的載波頻率偏移（即，-96. 25曲Z 和多普勒和振蕩器偏移項），W使伽利略信號準(zhǔn)備進一步由GNSS系統(tǒng)400處理。為了產(chǎn) 生相應(yīng)的GPS輸出，伽利略LPF447B的輸出被輸入到GPS LPF447A中，其與GI^擴頻碼生 成的只有2. 046MHz (采樣后的空到空頻譜）的帶寬相匹配。因此，伽利略LPF447B在信號 路徑中被放置在GPS LPF447A之前，因為伽利略LPF447B的輸出將仍然含有GI^信號在其 中。GPS LPF447A的輸出是復(fù)數(shù)字形式下的GI^信號，加上將被移除的剩余的載波頻率偏移 (即，-96. 25曲Z =發(fā)射頻率-L〇w+NCO 輸出頻率=1575. 42MHZ-1582. 6776875MHz巧X 1. 02 30625MHz = -0. 09625MHz)，W使GI^信號準(zhǔn)備進一步由GNSS系統(tǒng)400處理。如本領(lǐng)域中 的普通技術(shù)人員所熟知的，有其他的需要被移除的頻率偏移，例如多普勒偏移和取決于實 施例的其他可能的振蕩器偏移；然而，該些眾所周知的GNSS系統(tǒng)的共性特征/問題將不會 被討論，從而避免在不必要的細(xì)節(jié)上模糊本發(fā)明。
[0066] 在每個信號分離器440中，數(shù)控振蕩器NC0443是生成同步（即，鎖定的）離散時 間，波形的離散數(shù)值表示的數(shù)字信號發(fā)生器。NCO-般包含兩個部分；相位累加器（PA),其 在每個時鐘樣本添加頻率控制值，W及相位到放大器轉(zhuǎn)換器（PAC)，其使用PA頻率控制值 來產(chǎn)生相應(yīng)的幅度樣本。在該個實施例中，PAC使用了查找表（LUT)來將幅度值匹配到PA 輸出的相位值。在其他實施例中，PAC可W使用內(nèi)插W及LUT來提供更好的精確度和降低 相位誤差噪聲。在另外更進一步的實施例中，除了 LUT之外的其他方法可能被使用，包括使 用數(shù)學(xué)算法，如幕級數(shù)，特別是在軟件NCO中。
[0067] 在圖4B中所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例的GPS/伽利略信號分離器440A/B中， NC0443A/B使用了 LUT，其值顯示在下文的表1中。一般地，NC0443的LUT必須把時鐘速率 轉(zhuǎn)換成需要的復(fù)的振蕩器頻率（其為復(fù)的是因為它含有I和Q分量）。換一種方式，在時 鐘的每個點，該表提供具有所需頻率的I和Q兩種波形的周期中的點。對于GPS/伽利略 NC0441A/B，LUT提供I (COS)和Q(Sin)值給與頻率為7f；的復(fù)數(shù)字信號相對應(yīng)的48f,時鐘 的每個點。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于使衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的接收機接收來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座的多顆衛(wèi)星的信 號的方法，包含： 接收包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的射頻（RF)信號； 通過將RF信號與本地振蕩器導(dǎo)出信號LOkf混頻，將包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多 顆衛(wèi)星的傳輸物的該RF信號轉(zhuǎn)換成包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的 模擬中頻（IF)信號； 以采樣率fs對IF信號進行采樣，將模擬IF信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號；以及 對于每個衛(wèi)星系統(tǒng)，通過將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號fNa)_eNSS混頻，把 衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號從數(shù)字IF信號中分離出來，NCO輸出信號fNaMMSS具有與衛(wèi)星系統(tǒng)中的 衛(wèi)星的傳輸頻率被轉(zhuǎn)換到中頻之后的中心相對應(yīng)的頻率。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，L0KF、fs、和fNa)_eNSS的每個是參考頻率fx的倍數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，參考頻率fx是由接收機中的本地振蕩器產(chǎn)生的定 時信號的除數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，LOkf基本上處于多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座所使用的所有傳 輸頻率的中心。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在對IF信號采樣之前，該方法進一步包含： 對IF信號進行帶通濾波，帶通被設(shè)置為高于多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座的IF處的傳輸?shù)淖罡?頻率，以及低于多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座的IF處的傳輸?shù)淖畹皖l率。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，在對IF信號采樣之前，該方法進一步包含： 對IF信號進行帶阻濾波，帶阻被設(shè)置在多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座的IF處的傳輸?shù)念l率之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對于每一個衛(wèi)星系統(tǒng)，將衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號從數(shù) 字IF信號中分離出來進一步包含： 對數(shù)字IF信號與NCO輸出信號fNa)_eNSS的混頻輸出進行低通濾波，低通的帶寬為衛(wèi)星 系統(tǒng)的衛(wèi)星傳輸?shù)男盘柕膸挕?br>
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包含： 從多個衛(wèi)星系統(tǒng)中選擇一個或者多個衛(wèi)星系統(tǒng)；以及 對于在選擇步驟中沒有被選中的多個衛(wèi)星系統(tǒng)中的任何一個，不執(zhí)行分離出信號的步 驟。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包含： 當(dāng)通過處理選中的衛(wèi)星系統(tǒng)的分離出來的信號而計算出的導(dǎo)航解決方案不能滿足精 度閾值時，選擇一個或者多個之前未選中的衛(wèi)星系統(tǒng)，使得現(xiàn)在對該一個或者多個現(xiàn)在選 中的、之前未選中的衛(wèi)星系統(tǒng)也執(zhí)行分離出信號的步驟。
10. -種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機中的接收鏈，包含： 接收機，其被配置來接收包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的射頻 (RF)信號； 復(fù)混頻器，其被配置來將接收的RF信號與本地振蕩器導(dǎo)出信號LOkf進行混頻，產(chǎn)生包 含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的模擬中頻（IF)信號輸出； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置來以采樣率fs對IF信號進行采樣，以將模擬IF信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字IF信號；以及 復(fù)混頻器，其被配置來將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號fNa)_eNSS進行混頻， 所述NCO輸出信號fNaM；NSs具有與多個衛(wèi)星系統(tǒng)的目標(biāo)衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星的IF處的傳輸頻 率的中心相對應(yīng)的頻率，從而將目標(biāo)衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星的信號從數(shù)字IF信號中分離出來。
11. 如權(quán)利要求10所述的接收鏈，其中，被配置來將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO) 輸出信號fNaMMSS進行混頻的復(fù)混頻器是多個復(fù)混頻器中的一個，并且其中： 多個復(fù)混頻器中的每一個被配置來將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號 進行混頻，所述NCO輸出信號fNaM；NSSi具有與多個衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS1-GNSSn中的衛(wèi)星系 統(tǒng)GNSSi中的衛(wèi)星的IF處的傳輸頻率的中心相對應(yīng)的頻率，據(jù)此，多個復(fù)混頻器將多個衛(wèi) 星系統(tǒng)GNSS1-GNSSn的每一個中的衛(wèi)星信號從數(shù)字IF信號中分離出來。
12. 如權(quán)利要求11所述的接收鏈，進一步包含： 帶通濾波器，其被配置來在IF信號被輸入ADC之前對其濾波，帶通被設(shè)置為高于多個 衛(wèi)星系統(tǒng)星座的IF處的傳輸?shù)淖罡哳l率，以及低于多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座的IF處的傳輸?shù)淖?低頻率。
13. 如權(quán)利要求11所述的接收鏈，進一步包含： 帶阻濾波器，其被配置來在IF信號被輸入ADC之前對其濾波，帶阻被設(shè)置在多個衛(wèi)星 系統(tǒng)星座的IF處的傳輸?shù)念l率之間。
14. 如權(quán)利要求11所述的接收鏈，進一步包含： 多個低通濾波器，包括用于被配置來將數(shù)字IF信號與NCO輸出信號fNCXM；NSSi進行混頻 的多個復(fù)混頻器中的每一個的至少一個低通濾波器，所述至少一個低通濾波器的帶寬為衛(wèi) 星系統(tǒng)GNSSi的衛(wèi)星所傳輸?shù)男盘柕膸挕?br>
15. 如權(quán)利要求11所述的接收鏈，其中，輸出信號fNaM；NSSi的NCO使用查找表。
16. 如權(quán)利要求15所述的接收鏈，其中，參考頻率fx是由接收機中的本地振蕩器產(chǎn)生 的定時信號的除數(shù)，并且L0KF、fs、和f_;NSS的每個都是fx的倍數(shù)。
17. 如權(quán)利要求16所述的接收鏈，其中，fx =I. 0230625MHz，LOkf = 1547fx = 1582. 6776875MHz，以及fs = 48fx = 49. 107MHz。
18. 如權(quán)利要求17所述的接收鏈，其中，GNSSi是全球定位系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)中的至 少一個，用于NCOeps八alile。的輸入時鐘信號是48fx = 49. 107MHz，并且用于輸出信號fNaM；PS/ Galileo的查找表包含：
19.如權(quán)利要求17所述的接收鏈，其中，GNSSi是格洛納斯（GLONASS)系統(tǒng)，用于NCOamss的輸入時鐘信號是48fx = 49. 107MHz，并且用于輸出信號 ^nco-GLONASS的查找表包含：
20.如權(quán)利要求17所述的接收鏈，其中，GNSSi是北斗系統(tǒng)，用于NCOBeiD()U的輸入時鐘信 號是48fx = 49. 107MHz，并且用于輸出信號fNCQ_BeiD()U的查找表包含：
21. -種在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的接收機，包含： 一個或者多個處理器；以及 至少一個有程序指令記錄在其上的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，所述程序指令被配置來 使一個或者多個處理器控制執(zhí)行一個或者多個以下步驟： 接收包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的射頻（RF)信號； 通過將RF信號與本地振蕩器導(dǎo)出信號LOkf混頻，將包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多 顆衛(wèi)星的傳輸物的該RF信號轉(zhuǎn)換成包含來自多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座中的多顆衛(wèi)星的傳輸物的 模擬中頻（IF)信號； 以采樣率fs對IF信號進行采樣，將模擬IF信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號；以及 對于每個衛(wèi)星系統(tǒng)，通過將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號fNa)_eNSS混頻，把 衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號從數(shù)字IF信號中分離出來，NCO輸出信號fNaMMSS具有與衛(wèi)星系統(tǒng)中的 衛(wèi)星的傳輸頻率被轉(zhuǎn)換到IF之后的中心相對應(yīng)的頻率。
22. -種能夠從多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)星座接收多顆衛(wèi)星的信號的移動終端，包含： 接收機，其被配置來從多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS1-GNSSn接收包含多顆衛(wèi)星信號的射頻 (RF)信號； 復(fù)混頻器，其被配置來將接收的RF信號與本地振蕩器導(dǎo)出信號LOkf混頻，產(chǎn)生包含來 自多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS1-GNSSiJ^多顆衛(wèi)星的信號的模擬中頻（IF)信號輸出； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，其被配置來以采樣率fs對IF信號進行采樣，進而將模擬IF信號轉(zhuǎn) 換為數(shù)字IF信號；以及 多個復(fù)混頻器，每個復(fù)混頻器i被配置來將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信號 進行混頻，NCO輸出信號fNaM；NSSi具有與多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS1-GNSSn中的導(dǎo)航衛(wèi) 星系統(tǒng)GNSSi中的衛(wèi)星的IF處的傳輸頻率的中心相對應(yīng)的頻率，據(jù)此，所述多個復(fù)混頻器 能夠從數(shù)字IF信號中將多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS1-GNSSn的每一個中的衛(wèi)星的信號分離出 來。
23. 如權(quán)利要求20所述的移動終端，其中，選擇多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS1-GNSSn中的一 個或者多個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的子集，并且其中與不在選中的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)子集中的任何導(dǎo)航 衛(wèi)星系統(tǒng)相對應(yīng)的復(fù)混頻器被禁用。
24. -種用于使接收機從多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座接收信號的方法，包含： 從一組衛(wèi)星系統(tǒng)星座GNSS1-GNSSn中選擇一個或者多個衛(wèi)星系統(tǒng)星座的子集GNSSs，其 中，接收機包含被配置用于從一組衛(wèi)星系統(tǒng)星座GNSS1-GNSSn中的每一個的衛(wèi)星中分離信 號的電路； 對于子集GNSSs中的每個衛(wèi)星系統(tǒng)，通過將數(shù)字IF信號與數(shù)控振蕩器（NCO)輸出信 號心_，混頻，將衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星的信號從數(shù)字中頻（IF)信號中分離出來，NCO輸出信號 fN〇M;NSS具有與衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星的傳輸頻率被轉(zhuǎn)換到IF之后的中心相對應(yīng)的頻率； 使用分離出的信號計算導(dǎo)航/定位解決方案；以及 當(dāng)計算的導(dǎo)航/定位解決方案不能滿足最小閾值時，從一組衛(wèi)星系統(tǒng)星座GNSS1-GNSSn 中增加一個或者多個先前未選擇的衛(wèi)星系統(tǒng)星座到子集GNSSs中；以及 當(dāng)一個或者多個條件超出了最大閾值時，從子集GNSSs中移除一個或者多個先前選中 的衛(wèi)星系統(tǒng)星座。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述最小閾值是所計算的導(dǎo)航/定位解決方案的 特定程度的精度。
26. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述最大閾值是接收機電路用于分離出信號所 消耗的功率的特定百分比和接收機系統(tǒng)中剩余的總功率的特定百分比中的至少一個。
【文檔編號】G01S19/13GK104237904SQ201410262182
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月12日
【發(fā)明者】G.倫南 申請人:三星電子株式會社