專利名稱：廣播定位系統(tǒng)的ipdl改進及其基帶處理方法
廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廣播定位系統(tǒng)的方法，特別是一種IPDL的改進方法，及相應的基帶處理方法。
背景技術：
中國專利，
公開日為2011.02. 16日，公開號為CN101977172A中公開了一種“廣播定位信號生成方法、定位方法及裝置”，在原有的基于0FDM(正交頻分復用)技術的廣播系統(tǒng)中通過加擴頻碼的方式來生成廣播定位信號，接收機通過接收該信號，既能夠接收廣播節(jié)目，又能夠實現(xiàn)定位功能。因為定位的時候，接收機需要同時接收多個發(fā)射裝置的擴頻碼，這就會存在遠近效應，即收到的某些發(fā)射裝置的信號功率遠大于另一些發(fā)射裝置的信號。這樣，強信號與弱信號擴頻碼的互相關有可能超過弱信號擴頻碼的自相關，直接導致弱信號無法捕獲。對于這個問題，可以采用GPS中互相關消除的方法，先對強信號進行捕獲和跟蹤， 然后在接收數(shù)據(jù)中減去估計出的強信號，再對弱信號進行捕獲和跟蹤。但是在信道條件比較復雜的情況下，該方法復雜度很大，而且性能不高。上述中國專利“廣播定位信號生成方法、定位方法及裝置”中同時給出了一種帶 IPDL(Idle Period Downlink，空閑周期下行鏈路)的實施例，根據(jù)網(wǎng)絡拓撲把基站分為三組，通過每組基站所用的激勵器輪流暫停對廣播定位信號的發(fā)射，接收端在該段時間內檢測其它基站發(fā)射的廣播定位信號，避免強弱干擾。在上述IPDL實施例中，每組基站所用的激勵器輪流暫停對廣播定位信號的發(fā)射，會造成接收端收到的廣播定位信號出現(xiàn)信號強度的跳變，當強信號暫停發(fā)射時，收到的信號會突然變小，直接影響廣播的正常接收另外，擴頻信號的不連續(xù)使精細頻偏的計算不好采用基于FFT的方法，大大降低了算法性能。本申請人在2011-4-6日申請了申請?zhí)枮椤?01110089569. 6”的專利“一種接收廣播定位信號的基帶處理裝置及方法”，該裝置包括依次連接的幀同步模塊、粗捕獲模塊、精捕獲模塊、跟蹤解碼模塊以及定位計算模塊；所述幀同步模塊用于進行幀同步，確定廣播信號幀的幀頭位置，即廣播定位信號中的擴頻碼的位置；所述粗捕獲模塊進行粗略頻偏估計，并在捕獲列表中確認當前能夠收到的廣播定位信號的擴頻碼ID及其超過門限的路徑的粗的碼相位；所述精捕獲模塊進行計算粗捕獲模塊捕獲到的超過門限的路徑的廣播定位信號的精細頻偏；所述跟蹤解碼模塊對精捕獲成功和正在跟蹤的各個路徑的廣播定位信號的擴頻信號進行載波相位和碼相位的跟蹤，并解出不同發(fā)射裝置發(fā)射的廣播定位信號中的電文，計算各個路徑的信噪比，再根據(jù)不同廣播發(fā)射裝置不同路徑的廣播定位信號的碼相位計算時延差；所述定位計算模塊根據(jù)廣播發(fā)射裝置的裝置號、位置信息和跟蹤模塊得到的時延差、信噪比參數(shù)進行定位。該方法包括如下步驟步驟10、對基帶信號通過幀同步模塊進行幀同步，找到廣播信號幀的幀頭位置，即廣播定位信號中的擴頻碼的位置，幀同步模塊判斷是否同步成功，否則重復步驟10 ；是，則進入步驟20 ；步驟20、初始化粗捕獲模塊的粗捕獲列表、精捕獲模塊的精捕獲列表和跟蹤解碼模塊的跟蹤列表，對基帶信號進行粗略頻偏估計，進入步驟30 ；步驟30、通過粗捕獲模塊對接收到的不同廣播發(fā)射裝置發(fā)射的廣播定位信號用粗略頻偏進行下變頻，并在粗捕獲列表中確認當前收到的廣播定位信號的擴頻碼ID及其超過門限的路徑的粗的碼相位，所述擴頻碼ID只對應一廣播發(fā)射裝置； 將捕獲到的各擴頻碼ID從粗捕獲列表中移除，并將其加入精捕獲列表；如果粗捕獲模塊未捕獲到一廣播定位信號的路徑且精捕獲列表和跟蹤列表為空，則轉入步驟10，重新進行幀同步；否則進入步驟40 ；步驟40、通過精捕獲模塊對精捕獲列表中的多個廣播發(fā)射裝置發(fā)射的超過門限的路徑的對應廣播定位信號進行精細頻偏計算，并判斷是否精捕獲成功；判斷完畢，則將完成精細頻偏計算的路徑對應的擴頻碼ID從精捕獲列表中移除；并將精捕獲成功的擴頻碼ID及對應的路徑放入跟蹤列表，如果一廣播發(fā)射裝置所有粗捕獲得到的路徑進行精捕獲，捕獲都未成功，則將該廣播發(fā)射裝置對應的擴頻碼ID重新放入粗捕獲列表，并進入步驟50 ；步驟50、通過跟蹤解碼模塊對跟蹤列表中各路徑的廣播定位信號進行載波相位和碼相位的跟蹤，并解出不同發(fā)射裝置發(fā)射的廣播定位信號中的電文，計算各個路徑的信噪比，根據(jù)不同廣播發(fā)射裝置不同路徑的廣播定位信號的碼相位計算時延差；如果一廣播發(fā)射裝置的所有路徑都跟蹤失鎖，則將該廣播發(fā)射裝置對應的擴頻碼ID從跟蹤列表中移除，重新放入粗捕獲列表，并進入步驟60 ；步驟60、通過定位計算模塊判斷跟蹤鎖定的廣播發(fā)射裝置數(shù)是否大于定位需要的廣播發(fā)射裝置數(shù)，是，則根據(jù)廣播發(fā)射裝置位置信息和跟蹤模塊得到的時延差、信噪比參數(shù)進行定位，否則不進行定位，并跳回步驟30。本申請人還在2011-4-6日申請了申請?zhí)枮椤?01110085151. 8”的專利“一種廣播定位系統(tǒng)中擴頻碼的捕獲和跟蹤方法”，具體包括如下步驟步驟10、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的時間長度為τ的一段信號對捕獲列表中的擴頻碼ID對應的擴頻碼進行粗捕獲，得到能夠捕獲到的擴頻碼ID及其超過門限值的路徑信號的粗碼相位；將粗捕獲到的各個擴頻碼對應的路徑信號的粗碼相位與該擴頻碼正在進行精捕獲和跟蹤的路徑信號的碼相位進行比較，得到該擴頻碼的新路徑信號，對新路徑信號進行判斷，確定是否要將其加入精捕獲和跟蹤列表，如果未捕獲到任何路徑信號且精捕獲列表和跟蹤列表為空，則退出捕獲和跟蹤，重新進行幀同步；步驟20、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中未傳輸電文的擴頻碼位置處的復數(shù)段信號對精捕獲列表中的各個路徑進行精細頻偏計算，某條路徑的信號在精捕獲計算完成后，將該路徑從精捕獲列表中移除，并判斷精捕獲是否成功，如果成功，則將該路徑在跟蹤列表中的狀態(tài)改為精捕獲成功，并將算出的精確頻偏更新到跟蹤列表，如果不成功，則將該路徑從跟蹤列表中移除；步驟30、用步驟10中的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的時間長度為T的一段信號對跟蹤列表中精捕獲成功的各個路徑進行載波相位和碼相位的跟蹤，并解出廣播定位信號中各個發(fā)射裝置發(fā)射的電文，計算各個發(fā)射裝置的各條路徑信號的時延差和信噪比，并將這些參數(shù)傳給定位模塊進行定位；步驟 40、根據(jù)跟蹤列表中所有路徑的碼相位和信號的幀結構，調整步驟10、20、30中下一幀要處理的輸入數(shù)據(jù)的位置，跳到步驟10，對下一幀數(shù)據(jù)進行處理。對于未采用IPDL的廣播定位信號的基帶處理方法可以參考前述的這兩個專利申請文件“一種廣播定位系統(tǒng)的基帶處理裝置及方法”和“一種廣播定位系統(tǒng)中擴頻碼的捕獲和跟蹤方法”。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進方法及其基帶處理方法，它能夠針對采用IPDL的廣播定位信號有效減小遠近效應引起的強信號對弱信號的干擾。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，具體包括如下步驟將發(fā)射裝置分為復數(shù)組，每組發(fā)射裝置以幀為單位按一定周期輪流暫停發(fā)射幀信號中有傳輸電文部分的擴頻碼；接收端的基帶處理對每一幀信號有傳輸電文部分不進行 AGC的計算；對定位用的擴頻信號的基帶處理方法在原有的基帶處理方法的基礎上做了如下調整在粗捕獲過程中，對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認信號強弱及其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則，在跟蹤過程中，對強信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射的幀進行處理，對弱信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射且所有強信號都暫停發(fā)射的那些幀進行處理。進一步的，所有發(fā)射裝置的擴頻碼ID在一個IPDL周期內的所有幀是否暫停發(fā)射的規(guī)則可以事先規(guī)定好，或者通過某個信息通道傳輸?shù)浇邮斩?，這樣接收端只要確定了一個擴頻碼ID在一個IPDL周期內是否暫停發(fā)射的規(guī)則，就可以確定所有擴頻碼ID在一個 IPDL周期內是否暫停發(fā)射的規(guī)則。進一步的，相鄰的發(fā)射裝置盡量采用不同組的擴頻碼，以提高整個系統(tǒng)的性能。進一步的，對定位用的擴頻信號的基帶處理時，粗捕獲過程中對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認信號強弱的具體方法如下步驟1、統(tǒng)計若干個IPDL周期時間內，跟蹤列表中的各個擴頻碼粗捕獲到的最大徑的相關值的模值，根據(jù)最大值乘一個比例值定一個門限，超過該門限的為強信號；步驟2、如果強信號的擴頻碼個數(shù)加上在一個IPDL周期時間內能處理的弱信號的擴頻碼個數(shù)少于定位需要的擴頻碼個數(shù)，且強信號的個數(shù)大于1，跳到步驟3，否則完成；步驟3、將強信號中最弱的那個擴頻碼改為弱信號，跳到步驟2。進一步的，對定位用的擴頻信號的基帶處理時，在粗捕獲過程中，對跟蹤列表中未確認一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的擴頻碼ID，確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的具體方法如下如果某個擴頻碼ID在某幀粗捕獲成功，則認為該擴頻碼ID在該幀未暫停發(fā)射，否則認為暫停發(fā)射，統(tǒng)計超過一個IPDL周期后如果能夠與某個暫停發(fā)射的規(guī)則對應上，則確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則成功，否則一直統(tǒng)計下去。進一步的，對定位用的擴頻信號的基帶處理時，某個擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則確認后，只有在其跟蹤的所有路徑都失鎖，從跟蹤列表中移除后才變?yōu)槲创_認；如果所有發(fā)射裝置的擴頻碼ID在一個IPDL周期內的所有幀是否暫停發(fā)射的規(guī)則已經知道，則只要有一個擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則確認后，所有擴頻碼ID 在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則也就確認。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明方法的運算量小，能夠有效減小遠近效應引起的強信號對弱信號的干擾， 克服了 GPS互相關消除的方法在信道條件比較復雜的情況下，復雜度很大，而且性能不高的問題；而且克服了現(xiàn)有IPDL技術中，因為接收端收到的廣播定位信號出現(xiàn)信號強度的跳變，當強信號暫停發(fā)射時，收到的信號會突然變小，導致影響廣播的正常接收，和擴頻信號的不連續(xù)使精細頻偏的計算不好采用基于FFT的方法而導致降低了算法性能的問題。
下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明方法的示意圖。圖2為CMMB的幀結構示意圖。圖3為信標的結構示意圖。圖4為疊加的gold碼時隙內的結構示意圖。
具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明方法在廣播定位系統(tǒng)中采用IPDL(Idle PeriodDownlink，空閑周期下行鏈路)。將發(fā)射裝置分為若干組，每組發(fā)射裝置以幀為單位按一定周期輪流暫停發(fā)射某些幀信號中有傳輸電文部分(即未與原OFDM信號疊加的部分)的擴頻碼。優(yōu)選的，所有發(fā)射裝置的擴頻碼ID在一個IPDL周期內的所有幀是否暫停發(fā)射的規(guī)則可以事先規(guī)定好，或者通過某個信息通道傳輸?shù)浇邮斩?，這樣接收端只要確定了一個擴頻碼ID在一個IPDL周期內是否暫停發(fā)射的規(guī)則，就可以確定所有擴頻碼ID在一個IPDL周期內是否暫停發(fā)射的規(guī)則。在布網(wǎng)時，相鄰的發(fā)射裝置盡量采用不同組的擴頻碼，以提高整個系統(tǒng)的性能。1)由于一幀信號中暫停發(fā)射的時間很短，而且不在廣播信號傳輸數(shù)據(jù)的部分，因此對原來的廣播接收機接收廣播節(jié)目的影響很小，為了進一步減小信號強度突然變化的影響，接收端的基帶處理在每一幀信號有傳輸電文部分不進行AGC的計算。2)對廣播用的OFDM信號的基帶處理可以按廣播原有的基帶處理方法進行處理。3)對定位用的擴頻信號的基帶處理方法，由于只對有傳輸電文部分的擴頻碼暫停發(fā)射，而且強弱信號的互相關只會影響粗捕獲和跟蹤，因此，對于擴頻信號的基帶處理方法只需要對粗捕獲和跟蹤進行調整，粗捕獲和跟蹤原來的方法可以參考本申請人申請的“一種廣播定位系統(tǒng)中擴頻碼的捕獲和跟蹤方法”。具體包括如下步驟步驟10、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的時間長度為T的一段信號對捕獲列表中的擴頻碼ID對應的擴頻碼進行粗捕獲，得到能夠捕獲到的擴頻碼ID及其超過門限值的路徑信號的粗碼相位；將粗捕獲到的各個擴頻碼對應的路徑信號的粗碼相位與該擴頻碼正在進行精捕獲和跟蹤的路徑信號的碼相位進行比較，得到該擴頻碼的新路徑信號，對新路徑信號進行判斷，確定是否要將其加入精捕獲和跟蹤列表，如果未捕獲到任何路徑信號且精捕獲列表和跟蹤列表為空，則退出捕獲和跟蹤，重新進行幀同步；步驟20、用接收到的一幀數(shù)據(jù)中未傳輸電文的擴頻碼位置處的復數(shù)段信號對精捕獲列表中的各個路徑進行精細頻偏計算，某條路徑的信號在精捕獲計算完成后，將該路徑從精捕獲列表中移除，并判斷精捕獲是否成功，如果成功，則將該路徑在跟蹤列表中的狀態(tài)改為精捕獲成功，并將算出的精確頻偏更新到跟蹤列表，如果不成功，則將該路徑從跟蹤列表中移除；步驟30、用步驟10中的一幀數(shù)據(jù)中傳輸電文的擴頻碼位置處的時間長度為T的一段信號對跟蹤列表中精捕獲成功的各個路徑進行載波相位和碼相位的跟蹤，并解出廣播定位信號中各個發(fā)射裝置發(fā)射的電文，計算各個發(fā)射裝置的各條路徑信號的時延差和信噪比，并將這些參數(shù)傳給定位模塊進行定位；步驟40、根據(jù)跟蹤列表中所有路徑的碼相位和信號的幀結構，調整步驟10、20、30 中下一幀要處理的輸入數(shù)據(jù)的位置，跳到步驟10，對下一幀數(shù)據(jù)進行處理。對于本發(fā)明所述的采用IPDL的廣播定位系統(tǒng)的擴頻信號的基帶處理只需要對上述的步驟10和步驟30進行調整。在粗捕獲過程(即步驟10)中，對跟蹤列表中的擴頻碼ID需要確認其信號強弱； 對跟蹤列表中未確認一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的擴頻碼ID需要確認其在一個IPDL 周期內暫停發(fā)射的規(guī)則；在跟蹤過程(即步驟30)中，對強信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射的幀進行處理；對弱信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射且所有強信號都暫停發(fā)射的那些幀進行處理。粗捕獲過程中對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認信號強弱的具體方法如下步驟11、統(tǒng)計若干個IPDL周期時間內，跟蹤列表中的各個擴頻碼粗捕獲到的最大徑的相關值的模值，根據(jù)最大值乘一個比例值定一個門限，超過該門限的為強信號；步驟12、如果強信號的擴頻碼個數(shù)，加上在一個IPDL周期時間內能處理的弱信號的擴頻碼個數(shù)，少于定位需要的擴頻碼個數(shù)，且強信號的個數(shù)大于1，跳到步驟13 ；否則完成。步驟13、將強信號中最弱的那個擴頻碼改為弱信號，跳到步驟12。在粗捕獲過程中，對跟蹤列表中未確認一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的擴頻碼ID，確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的具體方法如下如果某個擴頻碼ID在某幀粗捕獲成功，則認為該擴頻碼ID在該幀未暫停發(fā)射，否則認為暫停發(fā)射，統(tǒng)計超過一個IPDL周期后如果能夠與某個暫停發(fā)射的規(guī)則對應上，則確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則成功，否則一直統(tǒng)計下去。某個擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則確認后，只有在其跟蹤的所有路徑都失鎖，從跟蹤列表中移除后才變?yōu)槲创_認。如果所有發(fā)射裝置的擴頻碼ID在一個IPDL周期內的所有幀是否暫停發(fā)射的規(guī)則已經知道，則只要有一個擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則確認后，所有擴頻碼 ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則也就確認。在跟蹤過程中，對強信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射的幀進行處理；對弱信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射且所有強信號都暫停發(fā)射的那些幀進行處理。跟蹤環(huán)路的更新時間需要隨之調整。具體實施例如圖2所示，為廣播信號CMMB (中國移動多媒體廣播)的幀結構示意圖，其每1秒為1幀，劃分為40個時隙，每個時隙的長度為25ms，包括1個信標和53個OFDM符號，碼速率為10M。信標的結構如圖3所示，包括發(fā)射機標識信號(TXID)以及2個相同的同步信號， TXID的長度為36us，一個同步信號的長度為204. Sus0廣播定位信號是在CMMB信號上疊加511位的Gold碼，碼速率為5M，疊加的Gold 碼以時隙05ms)為周期重復，其在時隙內的結構圖如圖4所示，其中，碼頭部分(136us)將原來的CMMB信號(即TXID和第一個同步信號的前IOOus)去掉，只有Gold碼，信號能量與后面的CMMB信號能量相當；疊加碼部分保持原有的CMMB信號，疊加的Gold碼的信號能量低于碼頭20db。碼頭部分的Gold碼以BPSK調制電文，每比特電文的持續(xù)時間為150ms ；疊加碼部分不調制電文。Gold碼總共有21組，其ID編號從0到20。其改進的IPDL方法如下將所有擴頻碼分為3組，每組發(fā)射裝置以3個時隙為周期輪流暫停發(fā)射1個時隙信號中碼頭部分的擴頻碼。以每比特電文持續(xù)時間的起始時隙為起點，按0，1，2循環(huán)計數(shù)， 計數(shù)為0的那些時隙將擴頻碼ID對3求余為0的那些擴頻碼的碼頭部分暫停發(fā)射；計數(shù)為 1的那些時隙將擴頻碼ID對3求余為1的那些擴頻碼的碼頭部分暫停發(fā)射；計數(shù)為2的那些時隙將擴頻碼ID對3求余為2的那些擴頻碼的碼頭部分暫停發(fā)射。接收端的基帶處理在每一幀信號的碼頭部分不進行AGC(自動增益控制)的計算。對廣播用的OFDM信號的基帶處理可以按廣播原有的基帶處理方法進行處理，具體如下首先進行幀同步，找到同步符號的位置；然后利用OFDM符號的循環(huán)前綴和同步符號計算小數(shù)頻偏和整數(shù)頻偏，利用同步符號進行定時估計；用這些信息對輸入信號進行頻偏和FFT窗口的校正后進行FFT得到頻域數(shù)據(jù)，對頻域數(shù)據(jù)進行導頻和有效數(shù)據(jù)的分離；利用導頻進行小數(shù)頻偏的計算和信道估計，然后對有效數(shù)據(jù)進行均衡、解交織和信道解碼。對定位用的擴頻信號的基帶處理方法，具體步驟如下步驟1、對接收的廣播定位信號的基帶信號取連續(xù)的兩個204. Sus長度的序列進行滑動自相關，在25ms時間內統(tǒng)計相關值的模值的最大值及其位置，如果最大值超過預先存儲的閾值，則認為幀同步成功，此時進行計算的這兩個序列即對應信標中的兩個同步信號的位置，第一個序列起始位置前36us的位置即為擴頻碼碼頭的起始位置，跳到步驟2，如果最大值未超過閾值，則幀同步未成功，休眠IOOms后再重復步驟1 ；步驟2、粗捕獲列表被初始化為所有可能收得到的擴頻碼ID (0到20)，精捕獲列表和跟蹤列表被初始化為空，利用OFDM符號的循環(huán)前綴計算小數(shù)頻偏，利用同步信號計算整數(shù)頻偏，將這兩個頻偏值相加得到粗略頻偏估計，并跳到步驟3 ；步驟3、對接收到的碼頭位置處的一段信號進行粗捕獲，在捕獲列表中確認當前能夠捕獲到的廣播定位信號的擴頻碼ID (—個擴頻碼ID對應一個發(fā)射裝置)及其超過門限的路徑的粗的碼相位，將這些路徑與正在進行精捕獲和跟蹤的路徑進行比較，如果是新的路徑且滿足一定條件，則將該路徑加入精捕獲和跟蹤列表，該路徑在跟蹤列表中的狀態(tài)為粗捕獲成功，否則不進行處理，跳到步驟4 ；步驟4、如果未確認一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則，對跟蹤列表中所有擴頻碼 ID確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則，跳到步驟6 ；否則，跳到步驟5 ；步驟5、當IPDL計數(shù)為0時，對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認其信號強弱，跳到步驟 6 ；步驟6、對精捕獲列表中的那些發(fā)射裝置的超過門限的路徑的疊加碼位置處的廣播定位信號進行精細頻偏計算，計算完成后將完成的那些路徑從精捕獲列表中移除，然后判斷一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則是否已經確認，如果未確認，跳到步驟1，重新進行幀同步；否則，跳到步驟7;步驟7、判斷精捕獲是否成功，將精捕獲成功的那些路徑在跟蹤列表中的狀態(tài)改為精捕獲成功，并將算出的精確頻偏更新到跟蹤列表，將精捕獲不成功的那些路徑從跟蹤列表中移除，跳到步驟8;步驟8、對跟蹤列表中精捕獲成功的那些路徑的碼頭位置處的一段信號進行載波相位和碼相位的跟蹤，并解出廣播定位信號中的電文，計算各個路徑的信噪比，根據(jù)不同發(fā)射裝置不同路徑的廣播定位信號的碼相位計算時延差。跳到步驟9 ；步驟9、根據(jù)跟蹤列表中所有路徑的碼相位和信號的幀結構，調整步驟3到步驟8 中要處理的輸入數(shù)據(jù)的位置，并將定位模塊需要的參數(shù)傳輸給定位模塊。跳回步驟3。上述步驟3和步驟8中對所有發(fā)射裝置所有路徑的信號，處理相同的一段信號，為了獲得更優(yōu)的性能，選取長度為Gold碼周期的長度，即102. 2微秒。步驟3中確認當前能夠收到的廣播定位信號的擴頻碼ID(—個擴頻碼ID對應一個發(fā)射裝置)及其超過門限的路徑的粗的碼相位，用FFT(快速傅里葉變換)的方法來減少運算量，具體步驟如下步驟3. 1、將碼頭處要處理的102. 2微秒的輸入數(shù)據(jù)進行FFT變換并取共軛得到序列A，跳到步驟3.2 ；步驟3. 2、如果捕獲列表中還有未捕獲的擴頻碼ID，將本地存儲的該擴頻碼按相同采樣率得到的序列做FFT的結果取出與序列A按元素相乘得到序列B，跳到步驟3. 3 ；否則結束；步驟3. 3、對序列B進行IFFT得到序列C，跳到步驟3. 4 ；步驟3. 4、計算序列C中元素模值的均值，乘一定倍數(shù)得到門限值，跳到步驟3. 5 ；步驟3. 5、在序列C中將各個元素的模值與門限比較，只要存在超過門限的值就認為該擴頻碼ID對應的發(fā)射裝置的廣播定位信號能夠捕獲到，由超過門限的值對應的序列中的位置確定路徑的粗的碼相位，跳到步驟3. 2 ；這里要說明的是當102. 2微秒的輸入數(shù)據(jù)的長度不是2的冪次時，可以先進行線性插值使其變?yōu)?的冪次，計算出的碼相位為插值后的序列的碼相位，需要換算到處理前的輸入序列中的碼相位。另外，也可以參考GPS軟件接收機中利用FFT的粗捕獲方法中將輸入數(shù)據(jù)變?yōu)?的冪次的方法。步驟3中得到的某個發(fā)射裝置某條路徑的碼相位后，需要與該發(fā)射裝置對應的擴頻碼正在進行精捕獲和跟蹤的路徑的碼相位進行比較，當該碼相位與正在進行精捕獲和跟蹤的所有路徑的差值都大于一個門限時，認為該路徑為新的路徑。該門限為跟蹤模塊能夠分辨的兩條路徑碼相位差的最小值。步驟3中滿足一定條件是指精捕獲和跟蹤列表未滿或者捕獲到的新路徑是該發(fā)射裝置的最強徑或第一條徑。在精捕獲或跟蹤列表滿了，且捕獲到的新路徑是該發(fā)射裝置的最強徑或第一條徑時，要將該路徑加入精捕獲和跟蹤列表，就需要在精捕獲和跟蹤列表中移除一條徑。移除規(guī)則可以優(yōu)選如下優(yōu)先移除該發(fā)射裝置對應的精捕獲未完成的路徑， 次之移除跟蹤未穩(wěn)定的路徑，如果還是沒有則全部跟蹤穩(wěn)定，移除信噪比最低的路徑。步驟4中，對跟蹤列表中所有擴頻碼ID確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的具體方法如下如果某個擴頻碼ID在本時隙粗捕獲成功，則認為該擴頻碼ID在本時隙未暫停發(fā)射，否則認為暫停發(fā)射；統(tǒng)計超過一個IPDL周期后，如果最近的3個時隙中有一個擴頻碼ID有兩個時隙未暫停發(fā)射，1個時隙暫停發(fā)射，則確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則成功，暫停發(fā)射的那個時隙的IPDL計數(shù)等于該擴頻碼ID對3求余的結果，然后每個時隙對IPDL計數(shù)加1并對3求余，否則一直統(tǒng)計下去。上述步驟5中，對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認其信號強弱的具體方法如下步驟5. 1、統(tǒng)計3個時隙內跟蹤列表中的各個擴頻碼粗捕獲到的最大徑的相關值的模值，根據(jù)最大值乘一個比例值定一個門限，超過該門限的為強信號，跳到步驟5. 2 ；步驟5. 2、如果強信號的擴頻碼個數(shù)加上在一個IPDL周期時間內能處理的弱信號的擴頻碼個數(shù)少于定位需要的擴頻碼個數(shù)，且強信號的個數(shù)大于1，跳到步驟5. 3 ；否則完成；步驟5. 3、將強信號中最弱的那個擴頻碼改為弱信號，跳到步驟5. 2。上述步驟6中的精細頻偏估計先將未傳輸電文的擴頻碼位置處的廣播定位信號的數(shù)據(jù)用粗略頻偏進行下變頻，然后根據(jù)精捕獲列表中的擴頻碼ID及該路徑的碼相位用本地存儲的擴頻碼序列對其進行解擴。用對IOM段間隔為1毫秒的數(shù)據(jù)的解擴結果進行 FFT的方法來計算精確頻偏，以提高其性能。根據(jù)FFT的模值的峰值是否超過門限來判斷精捕獲是否成功。門限根據(jù)FFT結果的模值的均值乘一定倍數(shù)確定。步驟6中對IOM段間隔為1毫秒的數(shù)據(jù)的選取方法如下將一幀的25ms從步驟3 和步驟8中要計算的數(shù)據(jù)的起始位置開始，等分成25份，每份Ims的數(shù)據(jù)去掉最前面153. 3 微秒的數(shù)據(jù)和最后面51. 1微秒的數(shù)據(jù)，這樣就得到了精捕獲需要運算的數(shù)據(jù)。精捕獲的頻率精度可以到IHz左右，頻率計算范圍可以從-500Hz到500Hz。精捕獲完成至少需要1. 024秒的數(shù)據(jù)，此時，如果還無法確認某個擴頻碼在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則，則說明信號非常差或者幀同步有誤，重新進行幀同步。步驟8中跟蹤的方法用3階PLL鎖定載波相位，用1階DLL鎖定碼相位，PLL采用經典的科斯塔(Costas)鎖相環(huán)的鑒別器，容許電文的跳變。DLL采用S曲線的鑒別器以對抗多徑。根據(jù)各個路徑跟蹤得到的I (同相)路和Q(正交)路的解擴后的信號進行信噪比估計；將同一發(fā)射裝置各個跟蹤路徑的I路值進行累加，然后判決該發(fā)射裝置傳輸?shù)碾娢模?根據(jù)各個路徑鎖定的碼相位計算出各個路徑的時延差，方法的具體描述可以參考GPS捕獲和跟蹤的相關資料。步驟9中調整要處理的輸入數(shù)據(jù)的位置，方法如下設已經捕獲和跟蹤上的所有發(fā)射裝置所有路徑中的最后一個到達路徑的傳輸電文的擴頻碼位置的起始點為A，已經捕獲和跟蹤上的所有發(fā)射裝置所有路徑中的第一個到達路徑的傳輸電文的擴頻碼位置的結束點為B，以A和B的中點為中心，選取102. 2微秒長度的序列為該段信號。步驟9中傳輸給定位模塊的參數(shù)包括所有正在跟蹤和精捕獲的發(fā)射裝置的擴頻碼ID，這些發(fā)射裝置的所有正在跟蹤和精捕獲的路徑與第一個到達路徑的時延差，上述每個路徑的狀態(tài)(跟蹤穩(wěn)定和未跟蹤穩(wěn)定)，對于跟蹤穩(wěn)定的路徑給出信噪比。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，其特征在于，具體包括如下步驟將發(fā)射裝置分為復數(shù)組，每組發(fā)射裝置以幀為單位按一定周期輪流暫停發(fā)射幀信號中有傳輸電文部分的擴頻碼；接收端的基帶處理對每一幀信號有傳輸電文部分不進行AGC的計算；對定位用的擴頻信號的基帶處理方法在原有的基帶處理方法的基礎上做了如下調整 在粗捕獲過程中，對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認信號強弱及其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則，在跟蹤過程中，對強信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射的幀進行處理，對弱信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射且所有強信號都暫停發(fā)射的那些幀進行處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，其特征在于 所有發(fā)射裝置的擴頻碼ID在一個IPDL周期內的所有幀是否暫停發(fā)射的規(guī)則可以事先規(guī)定好，或者通過某個信息通道傳輸?shù)浇邮斩?，這樣接收端只要確定了一個擴頻碼ID在一個 IPDL周期內是否暫停發(fā)射的規(guī)則，就可以確定所有擴頻碼ID在一個IPDL周期內是否暫停發(fā)射的規(guī)則。
3.根據(jù)權利要求1所述的廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，其特征在于 相鄰的發(fā)射裝置盡量采用不同組的擴頻碼，以提高整個系統(tǒng)的性能。
4.根據(jù)權利要求1所述的廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，其特征在于 對定位用的擴頻信號的基帶處理時，粗捕獲過程中對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認信號強弱的具體方法如下步驟1、統(tǒng)計若干個IPDL周期時間內，跟蹤列表中的各個擴頻碼粗捕獲到的最大徑的相關值的模值，根據(jù)最大值乘一個比例值定一個門限，超過該門限的為強信號；步驟2、如果強信號的擴頻碼個數(shù)加上在一個IPDL周期時間內能處理的弱信號的擴頻碼個數(shù)少于定位需要的擴頻碼個數(shù)，且強信號的個數(shù)大于1，跳到步驟3，否則完成；步驟3、將強信號中最弱的那個擴頻碼改為弱信號，跳到步驟2。
5.根據(jù)權利要求1所述的廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，其特征在于 對定位用的擴頻信號的基帶處理時，在粗捕獲過程中，對跟蹤列表中未確認一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的擴頻碼ID，確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則的具體方法如下如果某個擴頻碼ID在某幀粗捕獲成功，則認為該擴頻碼ID在該幀未暫停發(fā)射，否則認為暫停發(fā)射，統(tǒng)計超過一個IPDL周期后如果能夠與某個暫停發(fā)射的規(guī)則對應上，則確認其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則成功，否則一直統(tǒng)計下去。
6.根據(jù)權利要求1所述的廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，其特征在于 對定位用的擴頻信號的基帶處理時，某個擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則確認后，只有在其跟蹤的所有路徑都失鎖，從跟蹤列表中移除后才變?yōu)槲创_認；如果所有發(fā)射裝置的擴頻碼ID在一個IPDL周期內的所有幀是否暫停發(fā)射的規(guī)則已經知道，則只要有一個擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則確認后，所有擴頻碼ID在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則也就確認。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廣播定位系統(tǒng)的IPDL改進及其基帶處理方法，包括如下發(fā)射裝置分組，每組以幀為單位按周期輪流暫停發(fā)射幀信號中有傳輸電文部分的擴頻碼；接收端的基帶處理在每一幀信號有傳輸電文部分不進行AGC計算；廣播用OFDM信號的基帶處理按原有方法處理；定位用擴頻信號的基帶處理做如下調整粗捕獲過程，對跟蹤列表中的擴頻碼ID確認信號強弱及其在一個IPDL周期內暫停發(fā)射的規(guī)則，跟蹤過程中對強信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射的幀進行處理，對弱信號的擴頻碼ID只對未暫停發(fā)射且所有強信號都暫停發(fā)射的那些幀進行處理。本發(fā)明能夠有效減小遠近效應引起的強信號對弱信號的干擾。
文檔編號H04L27/26GK102201830SQ20111012981
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權日2011年5月18日
發(fā)明者夏海軍, 張善旭, 張毅敏 申請人:福州瑞芯微電子有限公司