信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備。其中，信號(hào)捕獲方法包括：將基帶信號(hào)預(yù)處理成第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)偽碼序列和第一數(shù)字信號(hào)/第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值/第二組相關(guān)值；將第一、第二組相關(guān)值變換后得到的頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位對(duì)應(yīng)頻譜值的功率最大值及其對(duì)應(yīng)的頻率；判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，同一碼相位中功率最大值與功率次大值的比值大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則捕獲信號(hào)成功。采用本發(fā)明的信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速捕獲，且所需硬件資源較少。
【專利說(shuō)明】信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，特別是一種信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前偽碼捕獲的方法有多種，如滑動(dòng)相關(guān)法、序貫檢測(cè)法和匹配濾波法?；瑒?dòng)相關(guān)法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，所耗費(fèi)的FPGA資源較少；缺點(diǎn)是當(dāng)本地偽碼與接收碼相位差較大時(shí)需要經(jīng)歷很長(zhǎng)的捕獲時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速捕獲比較困難。序貫檢測(cè)算法適用于高信噪比的情況，而且在頻偏較大時(shí)無(wú)法適應(yīng)，故不采用。匹配濾波法的顯著優(yōu)點(diǎn)是速度快，捕獲時(shí)間短，容易實(shí)現(xiàn)快速捕獲；缺點(diǎn)是當(dāng)偽碼是長(zhǎng)碼時(shí)，設(shè)計(jì)所耗費(fèi)的FPGA資源較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備，可以用在GNSS (Global Navigation Satellite System)中，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速捕獲,且所需硬件資源較少。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種信號(hào)捕獲方法，包括:
[0007]步驟一:將基帶信號(hào)預(yù)處理成兩個(gè)零頻附近的相位差為90°的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；
[0008]步驟二:生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)所述偽碼序列和所述第一數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值，對(duì)所述偽碼序列和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第二組相關(guān)值；
[0009]步驟三:將所述第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換后得到頻譜值；
[0010]步驟四:對(duì)所述頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位的對(duì)應(yīng)頻譜最大值及其碼相位，對(duì)一個(gè)周期各個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的頻譜最大值進(jìn)行比較，獲取一個(gè)周期內(nèi)所述頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr，以及所述頻譜值中與所述功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n ；
[0011]步驟五:判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；所述A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種信號(hào)捕獲裝置，包括:
[0013]預(yù)處理單元，用于將基帶信號(hào)預(yù)處理成兩個(gè)零頻附近的相位差為90°的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；[0014]并行相關(guān)單元，用于生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)所述偽碼序列和所述第一數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值，對(duì)所述偽碼序列和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第二組相關(guān)值；
[0015]以及，
[0016]判決單元，用于將所述第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換后得到頻譜值；并對(duì)所述頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位的對(duì)應(yīng)頻譜最大值及其碼相位，對(duì)一個(gè)周期各個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的頻譜最大值進(jìn)行比較，獲取一個(gè)周期內(nèi)所述頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及所述頻譜值中與所述功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n ；
[0017]所述判決單元還判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；所述A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種信號(hào)捕獲設(shè)備，包括信號(hào)捕獲裝置。
[0019]采用本發(fā)明的信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速捕獲，且所需硬件資源較少。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]參照下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明，會(huì)更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
[0021]圖1為本發(fā)明的信號(hào)捕獲方法的一種實(shí)施方式的流程圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的信號(hào)捕獲裝置的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的預(yù)處理單元的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖4為本發(fā)明的并行相關(guān)單元的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5為雙口 RAM的一種實(shí)施方式的輸入輸出接口圖；
[0026]圖6為本發(fā)明的判決單元的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖7為本發(fā)明的判決單元的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明書(shū)中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0029]參見(jiàn)圖1所示，為本發(fā)明的信號(hào)捕獲方法的一種實(shí)施方式的流程圖。
[0030]在該實(shí)施方式中，信號(hào)捕獲方法包括:
[0031]SlO:將基帶信號(hào)預(yù)處理成兩個(gè)零頻附近的相位差為90°的第一數(shù)字信號(hào)和第二
數(shù)字信號(hào)；
[0032]S20:生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)偽碼序列和第一數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值，對(duì)偽碼序列和第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第二組相關(guān)值；
[0033]S30:將第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換后得到頻譜值；
[0034]S40:對(duì)頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及頻譜值中與所述功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值 Pmax_n ；
[0035]S50:判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次,如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
[0036]例如，可以設(shè)置A=10、B=6、R=1.1，也就是說(shuō)，判斷在10個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，在相同的相位Paddr和頻率fre上Pmax/Pmax_n的值大于1.1的次數(shù)是否大于6次,如果是,則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功。
[0037]在一種實(shí)施方式中，步驟SlO可以包括:
[0038]Sll:將基帶信號(hào)分為相同的第一基帶信號(hào)和第二基帶信號(hào)；
[0039]S12:第一基帶信號(hào)與正弦波相乘得到第一偽碼信號(hào)，第一偽碼信號(hào)經(jīng)積分后得到第一數(shù)字信號(hào)；
[0040]S13:第二基帶信號(hào)與余弦波相乘得到第二偽碼信號(hào)，第二偽碼信號(hào)經(jīng)積分后得到
第二數(shù)字信號(hào)。
[0041]在一種實(shí)施方式中，步驟S20可以包括:
[0042]S21:將偽碼序列與第一數(shù)字信號(hào)相乘后進(jìn)行積分，得到第一組相關(guān)值；
[0043]S22:將位碼序列與第二數(shù)字信號(hào)相乘后進(jìn)行積分，得到第二組相關(guān)值。
[0044]在一種實(shí)施方式中，步驟S30可以包括:
[0045]S31:將第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值分別轉(zhuǎn)換成串行輸出的第一路相關(guān)值和第二路相關(guān)值；
[0046]以及，
[0047]S32:對(duì)第一路相關(guān)值和第二路相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換，并得到頻譜值。
[0048]作為一種優(yōu)選方案，在步驟S30之后，還可以包括:
[0049]提取頻譜值中L個(gè)低頻分量，并對(duì)同一頻率分量的幅度進(jìn)行累加和存儲(chǔ)(第一個(gè)偽碼周期不用累加)。在第A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，檢測(cè)每一個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的L個(gè)低頻分量累加后的幅度最大值，對(duì)這個(gè)周期所有碼相位對(duì)應(yīng)的幅度最大值進(jìn)行比較，獲取幅度最大值A(chǔ)_max_ms及其對(duì)應(yīng)的頻率fre_ms、相位Paddr_ms,以及所述頻譜值中與所述幅度最大值A(chǔ)max_ms對(duì)應(yīng)的相位Paddr_ms不相鄰的幅度次大值A(chǔ)max_ms_n,其中L為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，
[0050]判斷A_max_ms/A_max_ms_n是否大于門(mén)限值Rms,如果是,則在Paddr_ms相位和fre_ms頻率上捕獲信號(hào)成功。
[0051]參見(jiàn)圖2所示，為本發(fā)明的信號(hào)捕獲裝置I的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0052]在本實(shí)施方式中，信號(hào)捕獲裝置包括預(yù)處理單元10、并行相關(guān)單元20和判決單元30。
[0053]其中，預(yù)處理單元10將基帶信號(hào)預(yù)處理成兩個(gè)零頻附近的相位差為90°的第一
數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)。
[0054]并行相關(guān)單元20生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)偽碼序列和第一數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值，對(duì)偽碼序列和第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第二組相關(guān)值。
[0055]判決單元30將第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換后得到頻譜值，并對(duì)頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位的對(duì)應(yīng)頻譜最大值及其碼相位，對(duì)一個(gè)周期各個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的頻譜最大值進(jìn)行比較，獲取一個(gè)周期內(nèi)頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及頻譜值中與功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n。判決單元還判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；所述A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
[0056]參見(jiàn)圖3所示，為本發(fā)明的預(yù)處理單元10的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0057]在本實(shí)施方式中，預(yù)處理單元10包括數(shù)字頻率合成模塊11、第一乘法器模塊12、第二乘法器模塊13、第一積分模塊14、第二積分模塊15和積分控制模塊16。
[0058]其中，數(shù)字頻率合成模塊11產(chǎn)生正弦波和余弦波。第一乘法器模塊12將基帶信號(hào)與正弦波相乘得到第一偽碼信號(hào)data_mq。第二乘法器模塊13將基帶信號(hào)與余弦波相乘得到第二偽碼信號(hào)data_mi。
[0059]第一積分模塊14將第一偽碼信號(hào)data_mq積分后得到第一數(shù)字信號(hào)data_q。第二積分模塊15將第二偽碼信號(hào)data_mi積分后得到第二數(shù)字信號(hào)data_i。
[0060]預(yù)積分控制模塊16向第一積分模塊14和第二積分模塊15提供積分使能信號(hào),確定積分起始時(shí)間點(diǎn)和積分累加時(shí)間。
[0061]例如，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)后得到采樣率為fa (采樣時(shí)鐘為elk)的基帶信號(hào)adc，adc與數(shù)字頻率合成模塊11產(chǎn)生的正交載頻相乘,得到下變頻后零頻附近的信號(hào)data_mq和data_mi。預(yù)積分處理模塊包含兩個(gè)功能:一個(gè)功能`是通過(guò)數(shù)字頻率合成模塊11產(chǎn)生一個(gè)頻率為fb(enb)的使能信號(hào)，控制信號(hào)data_mi和data_mq的累加時(shí)間τ，將信號(hào)變換成速率為fb(fb = I/ τ )的data_i和data_q,另一個(gè)功能是改變累加器累加的相對(duì)起始點(diǎn)Λ τ。一個(gè)偽碼碼片Tchip持續(xù)時(shí)間是累加時(shí)間τ的整數(shù)倍，一般情況下例如可以是2倍。
[0062]參見(jiàn)圖4所示，為本發(fā)明的并行相關(guān)單元20的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0063]在該實(shí)施方式中，并行相關(guān)單兀20包括偽碼產(chǎn)生器21和一個(gè)或多個(gè)并行相關(guān)模塊22。
[0064]其中，偽碼產(chǎn)生器21用于產(chǎn)生偽碼序列。
[0065]每個(gè)并行相關(guān)模塊22包括第一雙口 RAM221、第二雙口 RAM222、第三雙口 RAM223、第三乘法器模塊224、第四乘法器模塊225、第三積分模塊226和第四積分模塊227。
[0066]其中，第一雙口 RAM221和第二雙口 RAM222用于分別對(duì)第一數(shù)字信號(hào)data_q和第二數(shù)字信號(hào)data_i進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)。
[0067]第三雙口 RAM223接收并存儲(chǔ)偽碼產(chǎn)生器21產(chǎn)生的偽碼序列。
[0068]第三乘法器模塊224對(duì)第一數(shù)字信號(hào)和位碼序列進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算。
[0069]第三積分模塊226對(duì)第三乘法器224的輸出進(jìn)行積分，得到第一組相關(guān)值.[0070]第四乘法器模塊225對(duì)第二數(shù)字信號(hào)和位碼序列進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算。
[0071]第四積分模塊227對(duì)第四乘法器225的輸出進(jìn)行積分，得到第二組相關(guān)值。
[0072]參見(jiàn)圖5所示，為雙口 RAM的一種實(shí)施方式的輸入輸出接口圖。[0073]結(jié)合圖4和圖5說(shuō)明并行相關(guān)單元20的工作過(guò)程。
[0074]例如，將預(yù)積分后的data_q和data_i兩路信號(hào)分別存入第一雙口 RAM221和第二雙口 RAM222，同時(shí)將偽碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的一個(gè)周期的偽碼序列輸入第三雙口 RAM223。
[0075]第一雙口 RAM221接收到預(yù)積分后的Q路數(shù)據(jù)data_q時(shí)，fb為高電平，通過(guò)時(shí)鐘fa把數(shù)據(jù)寫(xiě)入第一雙口 RAM221的地址wr_addr,同時(shí)wr_addr加I,這樣就把數(shù)據(jù)寫(xiě)入了wr_addr地址里面，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在第一雙口 RAM221中的循環(huán)寫(xiě)入。第一雙口 RAM221的讀時(shí)鐘fc檢測(cè)到fb高電平后將第一雙口 RAM221中的數(shù)據(jù)讀出，首先讀取(wr_addr-l)地址的數(shù)據(jù)，然后地址依次遞減，最后讀取wr_addr地址的數(shù)據(jù)，第一雙口 RAM221利用速率為fc的時(shí)鐘依次讀出第一雙口 RAM221中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀取過(guò)程中將地址(wr_addr+l)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出，并利用寄存器鎖存輸出到下一個(gè)并行相關(guān)模塊中的第一雙口 RAM221。這樣第一雙口 RAM221的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)寫(xiě)入和讀取，第二雙口 RAM222與第一組的實(shí)現(xiàn)和功能一樣；第三雙口 RAM223與第一雙口 RAM221的基本功能一致，只是當(dāng)一個(gè)周期的偽碼產(chǎn)生完成后，第三雙口 RAM223不再寫(xiě)入數(shù)據(jù)，只讀出數(shù)據(jù)。
[0076]第三雙口 RAM223中所需要的偽碼全部寫(xiě)入之后，相關(guān)累加過(guò)程開(kāi)始執(zhí)行。
[0077]參見(jiàn)圖6所示，為本發(fā)明的信號(hào)捕獲裝置I中判決單元30的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0078]在本實(shí)施方式中，判決單元30包括并串轉(zhuǎn)換模塊31、快速傅里葉變換模塊32、第一最大值和次大值檢測(cè)模塊33以及第一判決模塊。
[0079]其中，并串轉(zhuǎn)換模塊31將第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值分別轉(zhuǎn)換成串行輸出的第一路相關(guān)值和第二路相關(guān)值。
[0080]快速傅里葉變換模 塊32對(duì)第一路相關(guān)值和第二路相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換，并得到頻譜值。
[0081]第一最大值和次大值檢測(cè)模塊33對(duì)頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及頻譜值中與功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n。
[0082]第一判決模塊34判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi),Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功。其中，A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
[0083]例如，第i次fb高電平到來(lái)并行相關(guān)單元20中的η個(gè)并行相關(guān)模塊22計(jì)算出各自的同相和正交相關(guān)值，η路相關(guān)值II，12….1n ；Q1, Q2....Qn)經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換成串行輸出的I和Q。
[0084]串行輸出η點(diǎn)的I和Q作為η個(gè)復(fù)數(shù)送入快速傅里葉變換單元32，經(jīng)快速傅里葉變換后，得到η個(gè)復(fù)數(shù)值即為頻譜值。
[0085]第一最大值和次大值檢測(cè)模塊33對(duì)η個(gè)頻譜值進(jìn)行頻譜峰值檢測(cè)，得到功率最大值Pmax_i和相應(yīng)的頻率分量fre_i。
[0086]第一最大值和次大值檢測(cè)模塊33對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的所有功率最大值Pmax_i和相應(yīng)的頻率分量fre_i進(jìn)行檢測(cè)，并獲取一個(gè)周期匹配相關(guān)的功率最大值Pmax、相應(yīng)的頻率分量fre和相應(yīng)的碼相位Paddr,以及 功率次大值Pmax_n,其中功率次大值的碼相位不能與最大值的碼相位相鄰(如果最大值對(duì)應(yīng)的是真實(shí)的信號(hào)，那么相鄰的值也包含了信號(hào)，故次大值不能與最大值的碼相位相鄰)。一個(gè)周期匹配相關(guān)包含了 M (M=n*m，m為雙口 RAM深度，η為并行相關(guān)模塊數(shù)目)次匹配相過(guò)程。如果在A個(gè)周期的運(yùn)算中，在同一碼相位Paddr和頻率分量fre, Pmax/Pmax_n大于門(mén)限R的次數(shù)大于B次,則確認(rèn)在碼相位Paddr和頻率fre上捕獲成功。A、B和R的值需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
[0087]作為一種優(yōu)選方案，參見(jiàn)圖7所示，判決單元30除包含圖6所示的各部件之外，還可以包括頻譜提取單元35，提取頻譜值中L個(gè)低頻分量。
[0088]第二最大值和次大值檢測(cè)模塊36，用于對(duì)同一頻率分量的幅度進(jìn)行累加和存儲(chǔ)。在第A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，檢測(cè)每一個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的L個(gè)低頻分量累加后的幅度最大值，對(duì)幅度最大值進(jìn)行比較，獲取第A個(gè)周期內(nèi)各碼相位經(jīng)累加后的幅度最大值A(chǔ)_maX_ms及其對(duì)應(yīng)的頻率fre_ms、相位Paddr_ms,以及頻譜值中與幅度最大值A(chǔ)max_ms對(duì)應(yīng)的相位Paddr_ms不相鄰的幅度次大值A(chǔ)max_ms_n，其中L為預(yù)設(shè)的正整數(shù)。
[0089]第二判決模塊37,用于判斷A_max_ms/A_max_ms_n是否大于門(mén)限值Rms,如果是，則在Paddr_ms相位和fre_ms頻率上捕獲信號(hào)成功。
[0090]如果A_max_ms/A_max_ms_n不大于門(mén)限值Rms,則在Paddr_ms相位和fre_ms頻率上捕獲信號(hào)失敗。
[0091]判決單元30的輸出端可以與控制器(例如DSP)相連，由控制器判斷是采用第一判決模塊34或者第二判決模塊37進(jìn)行判決。
[0092]例如，可由DSP控制由第一判決模塊34進(jìn)行信號(hào)捕獲，或者由第二判決模塊37進(jìn)行信號(hào)捕獲；或者由第一判決模塊34和第二判決模塊37同時(shí)進(jìn)行信號(hào)捕獲，由DSP判斷采
用哪一捕獲結(jié)果。
[0093]一般而言，由于第一判決模塊34采用的判決依據(jù)是功率信息，而第二判決模塊37采用的判決依據(jù)是幅度信息(即對(duì)頻譜功率做開(kāi)方運(yùn)算)，一般情況下應(yīng)滿足RmS*RmS>=R，例如R取1.2，那么Rms可以取1.3。
[0094]本發(fā)明還公開(kāi)一種信號(hào)捕獲設(shè)備，包括了如上所述的信號(hào)捕獲裝置。該信號(hào)捕獲設(shè)備例如可以是用于捕獲GNSS信號(hào)的手持導(dǎo)航設(shè)備或者是車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備等。
[0095]采用本發(fā)明的信號(hào)捕獲方法、裝置及帶有該裝置的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速捕獲，且所需硬件資源較少。
[0096]上面對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)的描述。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所能理解的，本發(fā)明的方法和裝置的全部或者任何步驟或者部件，可以在任何計(jì)算設(shè)備(包括處理器、存儲(chǔ)介質(zhì)等)或者計(jì)算設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中，以硬件、固件、軟件或者它們的組合加以實(shí)現(xiàn)，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在了解本發(fā)明的內(nèi)容的情況下運(yùn)用他們的基本編程技能就能實(shí)現(xiàn)的，因此不需在此具體說(shuō)明。
[0097]此外，顯而易見(jiàn)的是，在上面的說(shuō)明中涉及到可能的外部操作的時(shí)候，無(wú)疑要使用與任何計(jì)算設(shè)備相連的任何顯示設(shè)備和任何輸入設(shè)備、相應(yīng)的接口和控制程序。總而言之，計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)硬件、軟件和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的前述方法中的各種操作的硬件、固件、軟件或者它們的組合，即構(gòu)成本發(fā)明的設(shè)備及其各組成部件。
[0098]因此，基于上述理解，本發(fā)明的目的還可以通過(guò)在任何信息處理設(shè)備上運(yùn)行一個(gè)程序或者一組程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述信息處理設(shè)備可以是公知的通用設(shè)備。因此，本發(fā)明的目的也可以僅僅通過(guò)提供包含實(shí)現(xiàn)所述方法或者設(shè)備的程序代碼的程序產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，這樣的程序產(chǎn)品也構(gòu)成本發(fā)明，并且存儲(chǔ)或者傳輸這樣的程序產(chǎn)品的介質(zhì)也構(gòu)成本發(fā)明。顯然，所述存儲(chǔ)或者傳輸介質(zhì)可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，或者將來(lái)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的任何類型的存儲(chǔ)或者傳輸介質(zhì)，因此也沒(méi)有必要在此對(duì)各種存儲(chǔ)或者傳輸介質(zhì)一一列舉。
[0099]在本發(fā)明的設(shè)備和方法中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。還需要指出的是，執(zhí)行上述系列處理的步驟可以自然地按照說(shuō)明的順序按時(shí)間順序執(zhí)行，但是并不需要一定按照時(shí)間順序執(zhí)行。某些步驟可以并行或彼此獨(dú)立地執(zhí)行。同時(shí)，在上面對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0100]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0101]雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本申請(qǐng)的范圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種信號(hào)捕獲方法，其特征在于，包括: 步驟一:將基帶信號(hào)預(yù)處理成兩個(gè)零頻附近的相位差為90°的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)； 步驟二:生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)所述偽碼序列和所述第一數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值，對(duì)所述偽碼序列和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第二組相關(guān)值； 步驟三:將所述第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換后得到頻譜值； 步驟四:對(duì)所述頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位的對(duì)應(yīng)頻譜最大值及其碼相位，對(duì)一個(gè)周期各個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的頻譜最大值進(jìn)行比較，獲取一個(gè)周期內(nèi)所述頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及所述頻譜值中與所述功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n ； 步驟五:判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，Pmax/Pmax_n在相位為Paddr時(shí)大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；所述A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)捕獲方法，其特征在于，所述步驟一包括: 將基帶信號(hào)分為相同的第一基帶信號(hào)和第二基帶信號(hào)； 所述第一基帶信號(hào)與正弦波相乘得到第一偽碼信號(hào)，第一偽碼信號(hào)經(jīng)積分后得到所述第一數(shù)字信號(hào)； 所述第二基帶信號(hào)與余 弦波相乘得到第二偽碼信號(hào)，第二偽碼信號(hào)經(jīng)積分后得到所述第二數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)捕獲方法，其特征在于，所述步驟二包括: 將所述偽碼序列與所述第一數(shù)字信號(hào)相乘后進(jìn)行積分，得到所述第一組相關(guān)值； 將所述位碼序列與所述第二數(shù)字信號(hào)相乘后進(jìn)行積分，得到所述第二組相關(guān)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)捕獲方法，其特征在于，所述步驟三包括: 將所述第一組相關(guān)值和所述第二組相關(guān)值分別轉(zhuǎn)換成串行輸出的第一路相關(guān)值和第二路相關(guān)值； 以及， 對(duì)所述第一路相關(guān)值和所述第二路相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換，并得到頻譜值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的信號(hào)捕獲方法，其特征在于，在所述步驟三之后,還包括: 提取所述頻譜值中同一碼相位的L個(gè)低頻分量，對(duì)同一頻率分量的幅度進(jìn)行累加和存儲(chǔ)。在第A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，檢測(cè)每一個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的L個(gè)低頻分量累加后的幅度最大值，對(duì)所述第A個(gè)周期內(nèi)各碼相位對(duì)應(yīng)的幅度最大值進(jìn)行比較，獲取所述第A個(gè)周期內(nèi)各碼相位經(jīng)累加后的幅度最大值A(chǔ)_max_ms及其對(duì)應(yīng)的頻率fre_ms、相位Paddr_ms,以及所述頻譜值中與所述幅度最大值A(chǔ)max_ms對(duì)應(yīng)的相位Paddr_ms不相鄰的幅度次大值A(chǔ)max_ms_n,其中L為預(yù)設(shè)的正整數(shù)； 判斷Amax_ms/Amax_ms_n是否大于門(mén)限值Rms,如果是,則在Paddr_ms相位和fre_ms頻率上捕獲信號(hào)成功。
6.一種信號(hào)捕獲裝置，其特征在于，包括:預(yù)處理單元，用于將基帶信號(hào)預(yù)處理成兩個(gè)零頻附近的相位差為90°的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)； 并行相關(guān)單元，用于生成偽碼序列，將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)循環(huán)存儲(chǔ)，對(duì)所述偽碼序列和所述第一數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第一組相關(guān)值，對(duì)所述偽碼序列和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算并輸出第二組相關(guān)值； 以及， 判決單元，用于將所述第一組相關(guān)值和第二組相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換后得到頻譜值；并對(duì)所述頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位的對(duì)應(yīng)頻譜最大值及其碼相位，對(duì)一個(gè)周期各個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的頻譜最大值進(jìn)行比較，獲取一個(gè)周期內(nèi)所述頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及所述頻譜值中與所述功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n ； 所述判決單元還判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，在相位為Paddr時(shí),Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；所述A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號(hào)捕獲裝置，其特征在于，所述預(yù)處理單元包括: 數(shù)字頻率合成模塊，用于產(chǎn)生正弦波和余弦波； 第一乘法器模塊，用于將基帶信號(hào)與正弦波相乘得到第一偽碼信號(hào)； 第二乘法器模塊，用于將基帶信號(hào)與余弦波相乘得到第二偽碼信號(hào)； 第一積分模塊，用于將第 一偽碼信號(hào)積分后得到所述第一數(shù)字信號(hào)； 第二積分模塊，用于將第二偽碼信號(hào)積分后得到所述第二數(shù)字信號(hào)； 預(yù)積分控制模塊，用于向所述第一積分模塊和所述第二積分模塊提供積分使能信號(hào)，確定積分起始時(shí)間點(diǎn)和積分累加時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號(hào)捕獲裝置，其特征在于，所述并行相關(guān)單元包括: 偽碼產(chǎn)生器和一個(gè)或多個(gè)并行相關(guān)模塊； 所述偽碼產(chǎn)生器用于產(chǎn)生偽碼序列； 每個(gè)所述并行相關(guān)模塊包括第一雙口 RAM、第二雙口 RAM、第三雙口 RAM、第三乘法器模塊、第四乘法器模塊、第三積分模塊和第四積分模塊； 所述第一雙口 RAM和所述第二雙口 RAM用于分別對(duì)所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)； 所述第三雙口 RAM用于接收并存儲(chǔ)所述偽碼產(chǎn)生器2生的偽碼序列； 所述第三乘法器模塊用于對(duì)所述第一數(shù)字信號(hào)和所述位碼序列進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算； 所述第三積分模塊用于對(duì)所述第三乘法器的輸出進(jìn)行積分，得到第一組相關(guān)值； 所述第四乘法器模塊用于對(duì)所述第二數(shù)字信號(hào)和所述位碼序列進(jìn)行并行相關(guān)運(yùn)算； 所述第四積分模塊用于對(duì)所述第四乘法器的輸出進(jìn)行積分，得到第二組相關(guān)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號(hào)捕獲裝置，其特征在于，所述判決單元包括: 并串轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述第一組相關(guān)值和所述第二組相關(guān)值分別轉(zhuǎn)換成串行輸出的第一路相關(guān)值和第二路相關(guān)值； 快速傅里葉變換模塊，用于對(duì)所 述第一路相關(guān)值和所述第二路相關(guān)值進(jìn)行快速傅里葉變換，并得到頻譜值；第一最大值和次大值檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述頻譜值進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到某一碼相位的對(duì)應(yīng)頻譜最大值及其碼相位，對(duì)一個(gè)周期各個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的頻譜最大值進(jìn)行比較，獲取一個(gè)周期內(nèi)所述頻譜值的功率最大值Pmax及其對(duì)應(yīng)的頻率fre、相位Paddr,以及所述頻譜值中與所述功率最大值Pmax對(duì)應(yīng)的相位Paddr不相鄰的功率次大值Pmax_n ； 以及， 第一判決模塊，用于判斷在A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，Pmax/Pmax_n大于門(mén)限值R的次數(shù)是否大于B次，如果是，則在Paddr相位和fre頻率上捕獲信號(hào)成功；所述A、B為預(yù)設(shè)的正整數(shù)，R為預(yù)設(shè)的實(shí)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號(hào)捕獲裝置，其特征在于，所述判決單元還包括: 頻譜提取單元，用于提取所述頻譜值中L個(gè)低頻分量的幅度，并進(jìn)行存儲(chǔ)； 第二最大值和次大值檢測(cè)模塊，用于對(duì)相同碼相位的同一頻率分量的幅度進(jìn)行累加和存儲(chǔ)。在第A個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)，檢測(cè)每一個(gè)碼相位對(duì)應(yīng)的L個(gè)低頻分量累加后的幅度最大值，對(duì)所述第A個(gè)周期內(nèi)各碼相位對(duì)應(yīng)的幅度最大值進(jìn)行比較，獲取所述第A個(gè)周期內(nèi)各碼相位經(jīng)累加后的幅度最大值A(chǔ)_max_ms及其對(duì)應(yīng)的頻率fre_ms、相位Paddr_ms,以及所述頻譜值中與所述幅度最大值A(chǔ)max_ms對(duì)應(yīng)的相位Paddr_ms不相鄰的幅度次大值A(chǔ)max_ms_n,其中L為預(yù)設(shè)的正整數(shù)； 第二判決模塊，用于判斷Amax_ms/Amax_ms_n是否大于門(mén)限值Rms,如果是，則在Paddr_ms相位和fre_ms頻率上捕獲信號(hào)成功。
11.一種信號(hào)捕獲設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求6-10任意一項(xiàng)所述的信號(hào)捕獲裝置。
【文檔編號(hào)】H04B1/7075GK103888167SQ201210552085
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】吳林, 盧艷娥, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名 申請(qǐng)人:西安合眾思?jí)褜?dǎo)航技術(shù)有限公司