用于改进的同步的gnss无线电信号的制作方法
【技术领域】
[0001]概括地说，本
【发明内容】
涉及卫星无线电导航的技术领域。本发明是关于卫星发送的无线电导航信号(下文称为“GNSS无线电信号”或“GNSS信号”)的，具体而言，关于通过这些信号向用户接收机传送的、以实现或促进所述接收机的地理定位的导航消息。
【背景技术】
[0002]GNSS信号(“空间中信号”部分)是GNSS( “全球导航卫星系统”)空间基础设施及其各个用户部分之间的主要接口。在这一方面，它在给定环境和使用上下文中对用户可用的性能方面起了重要作用。这是因为性能是使用的接收算法(用户上下文的函数)和到达用户的信号的质量(受到传播条件的影响)的结果。
[0003]该信号的频谱和时间特性，例如载波频率、功率或调制(PRN、BPSK、BOC速率)参数，基本在互操作性、跟踪和干扰以及多径健壮性等方面确定了性能。
[0004]导航消息本身也是性能的主导因素。它在内容方面，还通过其结构在可用性(健壮性)和延迟(或响应性)方面确定服务。导航消息尤其包含来自发送卫星的星历和时钟校正数据(“DECH”)的集合。该DECH的集合用于表示足以允许接收机计算卫星位置和卫星时钟错误的数据的集合。导航消息对获取性能，尤其是获取时间(被称为“首次固定时间”)有重要贡献。
[0005]然而，GNSS信号的设计及其导航消息也是各种预期的服务要求和内容(例如并且针对Galileo:开放服务(OS)、生命安全(SoL)、搜索和救援返回链路消息(SAR RLM)等)、有时冲突的性能目标(响应性和健壮性)以及操作或技术的约束(互操作性、卫星的数量/消耗/体积等)之间的妥协的结果。
[0006]因此，相比于GPS C/A信号，Galileo El OS和GPS LlC信号包含了大量变化:新的导航消息结构、PRN码、优化的调制方案等。这两种信号都尤其针对开放服务，本质上意在消费者接收机，并且经常在困难的环境中操作(例如，城市峡谷)。然而，这两种信号在其设计方面明显不同:LlC GPS信号主要针对开放服务，而Galileo OS信号被设计来处理开放服务和提供实时完整数据(SoL)和SAR返回链路信道(SAR RLM)。因此，Galileo消息不仅包含星历和时间(时钟纠错)数据的条目，还包含额外的数据条目。
[0007]应该注意的是，导航消息中的同步数据广播(尤其是来自Galileo开放服务(Galileo OS)的)会受到缺少健壮性的影响。因为这一信息是计算接收机位置所必须的，低水平的健壮性在获取门限方面，特别是在“困难”环境中(比如城市峡谷或建筑物内部)对Galileo接收机的性能有不利的影响。
【发明内容】
[0008]本
【发明内容】
的目的是增强携带有用信息(尤其是导航消息)的GNSS信号的健壮性。
[0009]为了解决上述问题，提出了一种包括作为一连串数据分组(例如，“页”或“半页”)发送的导航消息的GNSS无线电信号，可选地，所述数据分组被组织到群组(帧)和/或子群组(子帧)中，每个数据分组采用通过应用代码(确保将二进制消息转换为码字)而获取的、前面有同步符号头的符号序列的GNSS无线电信号中的形式。数据分组被内部地组织到数据字段中。根据本发明，一连串数据分组的至少某些数据分组包含通过应用代码翻译为同步符号模式的同步比特字段。
[0010]因此应该理解的是，在载波频率上调制的符号的水平上，导航消息包括多个同步符号的群组:标记每个数据分组的开始的同步符号头部，以及出现在某些分组上的同步符号模式。应该注意的是，同步符号头部在二进制消息层面上没有等价物(该头部是在传输之前添加到符号序列的)，而同步符号模式是与合并到导航消息的二进制序列中的比特序列对应的。选择这一比特序列，以在编码之后展示期望的同步模式。
[0011]因此，假定某些数据分组具有接收机提前知道的多个同步符号序列(头部和模式)，接收机对导航消息进行的检测将更可靠，尤其在低信噪比条件下。
[0012]优选地，每一子帧的至少一个数据分组包含通过应用代码翻译为同步符号模式的同步比特字段。更有利的是，该一连串数据分组的至少每6个数据分组包含通过应用代码翻译为同步符号模式的同步比特字段。
[0013]根据本发明的一个有利的实施例，一连串数据分组的每个数据分组包含通过应用代码翻译为同步符号模式的同步比特字段。
[0014]同步符号模式和/或其在数据分组的子群组(子帧)中的位置可以是发射机(卫星或伪卫星)或发射机群组专用的。在这种情况下，同步符号模式和/或其在数据分组的群组(子帧)中的位置将识别GNSS无线电信号的发射机或发射机群组。出于在GNSS中使用本发明的目的，有可能定义多个发射机群组(卫星和/或伪卫星)，每个群组在不同时刻(子帧的)广播同步模式。
[0015]根据本发明的一个优选实施例，一连串数据分组中的至少某些数据分组各包含从多个不同的同步比特字段中选择的同步比特字段，使得不同的同步符号模式在一连串分组的层面上交替。应该理解的是，多个同步符号模式增加了模糊的时间，例如，如果三个同步符号模式在分组上交替，其中每个分组具有2s的持续时间，则获得的模糊时间是6s。这一方法的意义是对已知系统时间的准确性的约束对于接收机是宽松的。
[0016]优选地，用于置换二进制符号消息的代码是纠错码。特别地，纠错码可以是卷积码，例如具有约束长度7和编码速率1/2 (正如Galileo OS El信号的导航消息的情况)。
[0017]优选地，同步比特字段包括考虑卷积码的约束长度的填充比特。卷积码的记忆效应得出通过根据先前字段的内容将该卷积码应用于同步比特字段获得的第一符号。填充比特使得可能确保该同步模式不受先前字段中的内容的变化的影响。
[0018]本发明的另一个方面涉及GNSS定位方法，其包括如上所描述的接收多个GNSS无线电信号。接收包括对导航消息的检测(可选地但不是必须地还要解码)。导航消息的检测包括对所述同步符号模式的识别，例如除了对同步符号头部的检测。
[0019]应该理解的是，GNSS定位方法可以是辅助的GNSS定位方法(A-GNSS方法)，其中，导航消息中包含的信息条目或类似的信息条目通过除了该导航消息之外的传输信道发送给接收机。特别地，应该注意的是，同步符号模式的存在允许A-GNSS接收机与导航消息更好地同步，而无需对导航消息解码(并且获得对其内容的访问)。
[0020]本发明的另一个方面涉及一种GNSS接收机，其被提供有包含具有指令的计算机程序的存储器单元，当该计算机程序被GNSS接收机运行时，可以使该GNSS接收机执行上面简要描述的GNSS定位方法。
[0021]最后，本发明还扩展到一种计算机程序，其包括当该计算机程序被GNSS接收机运行时，使得该GNSS接收机执行上述定位方法的指令。
【附图说明】
[0022]通过下面以参照附图进行说明的方式给出的一些有利实施例的详细描述，本发明的其它区别特征和特性将显现出来，其中:
[0023]图1是在El-B信号分量上提供的Galileo I/NAV无线电导航信号的结构的示意图。
[0024]图2是El-B信号分量上的I/NAV无线电导航消息的子帧的结构的示意图。图3是根据本发明的第一变形修改后的I/NAV无线电导航消息的子帧的结构的示意图。
[0025]图4是根据本发明的第二变形修改后的I/NAV无线电导航消息的子帧的结构的示意图。
[0026]图5-7是根据本发明的第三变形修改后的I/NAV无线电导航消息的子帧的结构的示意图。
[0027]图8是示出用于生成同步符号模式的方法的图。
【具体实施方式】
[0028]以下讨论的本发明的实施例是基于在Galileo导航系统的El-B分量(E10S信号的数据信道)上发送的I/NAV导航消息的，其中所述实施例建议对其进行修改。然而，应该注意的是，做出这一选择纯粹是出于说明本发明的目的，本发明也可以在其它GNSS信号(来自Galileo、GPS、Glonass、Compass等)上执行。关于I/NAV消息的更多信息可以通过查询 2010 年 9 月由欧洲委员会在网站 http://ec.europa.eu/enterprise/policies/satnav/galileo/open-service/index_en.htm 上发布的 1.