专利名称：Gps接收机中的周期性干扰信号的检测和减少及其方法
技术领域：
本公开内容通常涉及无线通信，更具体地，涉及启用卫星定位系统的无线通信设备(例如，具有全球定位系统(GPS)接收机的蜂窝电话)、设备及其方法。
背景技术：
全球定位系统是全球范围的导航系统，其基于一组地球轨道卫星，其用作计算地面位置的参考点。基于GPS的定位计算基于“三角测量”，其中GPS信号接收机基于来自相应的卫星发射的GPS信号的行进时间，确定到数个卫星的距离。除了确定到卫星的距离之外，GPS接收机还可由GPS信号获得表示卫星在空间中的位置的信息。GPS接收机还可以修正GPS信号通过大气的传输延迟，并且执行其他的功能。
起初，推动GPS接收机同蜂窝电话的集成是为了遵从美国联邦通信委员会的紧急定位(E-911)要求。基于GPS的位置确定技术还将使得能够在蜂窝电话和其他的通信设备中实现基于位置的应用和增值服务。
在启用GPS的蜂窝电话中，普遍的是，来自蜂窝收发信机的天线发射的射频(RF)信号同GPS天线耦合。结果，来自蜂窝收发信机的无线电能量干扰GPS接收机的操作。消费者所喜爱的日益小型化的手机规格中GPS接收机和天线同蜂窝收发信机和天线的相对接近加重了该干扰。
除了在蜂窝收发信机发射时干扰GPS信号的接收和解码以外，当蜂窝收发信机处于空闲或接收模式时，还可能中断GPS接收机的操作。典型地使用自动增益控制(AGC)电路将通过GPS天线接收的信号的增益调节到适于由GPS接收机处理的功率电平。然而，从蜂窝天线到GPS天线的RF能量耦合通常增加施加到GPS接收机的输入端的信号强度。作为响应，AGC电路趋向于减少施加到GPS接收机的GPS信号的增益。这样，当蜂窝收发信机从发射转换到空闲或接收模式时，在GPS接收机处由AGC模块施加给信号的增益可能过低。随后AGC模块必须响应较低的功率电平增加所施加的增益，但是同GPS信号的增益控制相关联的延时对GPS信号处理有不理的影响。
在无线电收发信机信号的操作或发射过程中针对消隐(blank)GPS信号的所有已知现有技术方案均基于，在检测到GPS接收机外部的干扰信号的存在时，在干扰进入接收机之前，向GPS接收机发送消隐信号(blanking signal)。题为“Reducing Cross-Interference In A CombinedGPS Receiver And Communication System”的美国专利No.6,107,960公开了，例如，基于无线电通信功率放大器的功率控制GPS接收机。特别地，美国专利No.6,107,960公开了，基于施加到无线电通信功率放大器的功率电平控制信号，激活或关闭GPS接收机前端以及GPS信号的处理。可替换地，美国专利No.6,107,960公开了，当功率电平控制信号是高的时候，暂停GPS信号的处理。
题为“Systems And Methods For Maintaining Operation of AReceiver Co-Located With A Transmitter And Susceptible To InterferenceTherefrom By Sensitization Of The Receiver”的美国专利No.6,442,375公开了，使GPS接收机对TDMA信号发射的影响不敏感。在通信发射过程中，自动增益控制(AGC)模块在TDMA信号发射间隔中，响应AGC控制逻辑信号或者响应通信协议程序信号，维持施加到GPS信号的增益，即防止其减少。在空闲和接收机模式下，AGC模块继续控制GPS信号的增益。该方案仅消除了同上文讨论的周期性GPS信号增益控制相关联的延时，但是并未防止GPS信号的干扰。美国专利No.6,442,375还公开了，在发射间隔中，通过RF开关控制逻辑或者通过通信协议程序使GPS接收机同GPS天线隔离。
题为“Jamming Detection And Blanking For GPS Receivers”的美国专利No.6,448,925公开了，响应干扰的存在关闭GPS接收机，通过链接相关器的输出的增加，或者通过不存在温度变化时时钟漂移的存在，或者通过接收GPS信号的信噪比(S/N)的突变，检测该干扰的存在。美国专利No.6,448,925依赖于存在干扰时替换GPS位置确定的航位推测方法。
Eric Hoffman在1978年的IEEE位置、定位和导航论坛(IEEEPosition，Location and Navigation Symposium)的题为“GPSPACASpaceborne GPS Navigation Set”的出版物中公开了一种方法，用于通过外部消隐脉冲消隐GPS接收机的输入，以允许在存在高功率板上雷达测高计发射机时的GPS操作。
通过下文描述的附图，对下文的详细描述进行仔细的考虑，本领域的普通技术人员将更加全面地理解本公开内容的多种方面、特征和优点。
图1是易于受到来自共同安置的发射机的干扰的示例性接收机。
图2是用于消除干扰信号的通用化的处理框图。
图3是用于检测和消隐干扰信号的处理示意图。
图4是示例性GPS接收机的示意性框图。
图5说明了GPS相关器的输出端处的缓冲I/Q信号采样。
图6说明了同接收机捕获缓冲器的观察窗口相关的TDMA信号。
图7说明了同观察窗口相关的捕获数据的幅值的曲线。
图8说明了顺序数据捕获窗口和同数据捕获相关联的处理。
图9是可替换的GPS接收机的示意性框图。
图10是示例性消隐信号发生器的部分示意性框图。
图11是示例性消隐信号发生器的另一部分示意性框图。
图12是示例性消隐信号发生器的另一部分示意性框图。
具体实施例方式
图1说明了示例性移动无线通信设备100，在本示例性实施例中，其包括卫星定位系统(SPS)接收机110，例如全球定位系统(GPS)接收机110，和时分多址(TDMA)发射机120，其是蜂窝无线收发信机的一部分。在其他的实施例中，SPS接收机和发射机是某些其他的移动通信设备的一部分，例如，膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、寻呼机、互联网/内联网接入设备、个人管理器、掌上型接收机、以及其他的通信设备。在其他的实施例中，SPS接收机和发射机是固定通信设备的一部分，例如，固定基站发射机。
通常，SPS接收机易于受到来自处于发射过程中的发射机的干扰。在图1中，示例性TDMA发射机发射处于突发模式的数据包124，其干扰GPS接收机处的接收。更一般地，易于受到干扰的接收机是不同于示例性SPS接收机的接收机，并且产生干扰的发射机是不同于示例性蜂窝通信发射机的发射机。
由于移动无线通信设备是相对小的，并且趋势趋向于日益更小的设备，因此发射机和接收机之间干扰的可能性增加。在图1中，例如，GPS天线112和蜂窝收发信机天线122之间的空间间隔是最小的，其产生了用于从蜂窝收发信机天线122到GPS天线112的射频(RF)耦合的环境。图1说明了在126处耦合的天线。干扰还可以出现自在发射机电路和接收机之间电路间耦合。图1说明了在128处电路间耦合。在本实施例中，当电路被共同安置在它们的机械组件部分中或共享机械组件部分，以便于减少空间使用或减少成本时，耦合是特别成问题的。
从发射机到接收机的干扰可能是特别剧烈的，其中相比于由发射机发射的信号，接收机接收相对弱的信号。在图1中，GPS接收机110自相应的卫星SV1、SV2、SV3...接收卫星信号101、102、103...。卫星信号典型地是非常弱的，其最强信号处于或低于-130dBm。更典型地，例如由巨大的植物或建筑障碍物引起的卫星信号的环境阻挡，进一步减少接收的卫星信号强度。目前，预期某些卫星接收机接收低至-150dBm～-160dBm的信号。在不存在干扰时接收该微弱的信号是困难的，当出现强的带外干扰信号或干扰时，这就变为不可能。手持蜂窝电话中的GSM发射机在向蜂窝基础设施传递数字语音和数据信息时，可以在目标带(800、900、1800或1900MHz)中输出高达+23dBm的信号能量。
当敏感的接收机被安置在与高功率发射机相同的电路板上时，非常难于在电路卡上建立足够的电路间隔离，以防止发射机干扰接收机，特别是在接收机同时必须在很低的信号范围中工作时。因此，即使通过接收机天线中的完美的滤波，发射机能量路径的板上电路间泄漏仍可能不利地影响接收机的输出。
尽管将示例性GPS接收机和发射机集成在图1的无线通信手机中，但是更一般地，在其他的实施例中，易于受到干扰的发射机和接收机可以是离散的设备。因此在其他的实施例中，相比于图1的示例性实施例，其中GPS接收机110和蜂窝发射机120是共同安置的，干扰信号源于距离接收机较远位置的源。
在一个示例性实施例中，TDMA发射机在持续时间等于1毫秒(ms)的15/26的时隙，即“开启”时间中发送数据突发。“关闭”时间约为4.615ms。在本示例性应用中，每个TDMA帧有八(8)个时隙，并且手机仅在这些帧的一个中发射。因此，发射机仅在12.5％的时间中是激活的，如图1所说明的，其中在时间上分离的独立的数据包被发送到基础设施。因此，在发射机激活的12.5％的时间中可以使GPS接收机不激活，剩余的87.5％的时间使GPS接收机激活。在示例性应用中，GPS“关闭”周期是非常短的，小于一个GPS码周期(977.5微秒)，并且仅约为GPS数据比特的持续时间的1/20。有效灵敏度损失是0.875的因数或-0.58dB，其可以通过在一段时间周期内积分而克服，该时间周期稍长于在不存在干扰信号时检测GPS信号的所需时间周期。
干扰(jamming)可以以多种方式影响接收机。在示例性GPS接收机应用中，接收机的低噪声放大器(LNA)可能在干扰信号的影响下饱和。即使存在串联滤波器，诸如陶瓷带通滤波器，其选择性地允许某些信号小衰减地通过，并且使处于不同频率(例如，不同于GPS中心频率的频率)的其他信号衰减，仍可能发生LNA的饱和。串联滤波器通常保护接收机前端，在噪声的衰减和放大之后，当不需要的信号功率产生了小于放大器的饱和点的信号电压时，防止过载。除了在蜂窝收发信机发射时干扰接收信号的接收和解码以外，当蜂窝收发信机处于空闲或接收模式时，随着在转换之后调节接收机的增益，还可能中断接收机的操作。前面的示例，其中某些示例是在本发明的背景下讨论的，并非是排他性的。
在图2的示例性处理200中，在框210处检测干扰信号。在一个实施例中，通过内部观察受到干扰或干扰信号影响的接收机，更具体地，通过检测干扰信号进入接收机之后接收机中的干扰信号的存在，而非通过监视干扰信号源，检测干扰信号。在本公开内容的实施例中，其中在接收机中检测干扰信号，由于接收机自检测潜在的干扰且自消除该干扰，因此不需要用于检测和消隐接收机的外部电路。因此，例如当GPS接收机嵌入在蜂窝电话电池包或附件中时，不需要针对接收机的额外的输入端。可替换地，在其他的实施例中，例如，通过在干扰源处检测干扰信号，在受到干扰信号影响的接收机外部检测干扰信号。
在一个实施例中，在GPS接收机的相关器输出中检测干扰信号模式，尽管更一般地，可以在接收机(其不必是GPS或SPS接收机)中的其他位置检测干扰信号模式。图3说明了示例性的具有数据突发302、304、306...的TDMA信号300，其干扰具有相关器的接收机。图3还说明了相关器的输出，其具有在时间上对应于干扰信号突发的相应的信号特征312、314、316...。
通常，通过使用与干扰信号同步的消隐信号消隐接收机，消除或者至少减少干扰信号。许多干扰信号是以重复的或可预测的模式发射的，例如，已知TDMA空中协议基于其所遵从的具体标准具有特定的脉冲重复间隔(PRI)和脉宽持续时间(PWD)，例如，GSM每4.615ms传输具有477微秒脉冲持续时间的数据包。因此，通过具有相似特征的同步消隐信号，可以消隐具有重复的或可预测模式的干扰信号。在图3中，在框320处，检测相关器输出端处的干扰信号的特征，例如，其PRI和/或PWD。
在图2中，在框220处，基于干扰信号模式生成了消隐信号，其具有同所检测的干扰信号基本相似的特征。而且，该消隐信号同干扰信号同步。在图2中，在框230处，使用消隐信号移除或消除接收机中的干扰信号。在图3中，在框330处，生成了同步消隐信号，其具有与干扰信号基本相似的特征。示例性消隐信号脉冲342、344、346...具有稍宽于相应的干扰信号脉冲307、308、309...的脉宽持续时间，其确保了干扰信号的完全消隐。在某些实施例中，消隐信号脉冲的幅度也可以大于干扰信号脉冲的幅度。
在某些实施例中，在消隐过程中保持接收机的自动增益控制(AGC)，而非尝试补偿AGC，由此避免了本领域中已知的问题。在示例性GPS接收机消隐应用中，在消隐过程中GPS接收机的一个或多个相关器被冻结或挂起，或者在消隐过程中使相关器的输出是零，或者可替换地，在消隐过程中可以忽略相关器的输出。
图4是示例性GPS接收机400的框图，其能够自检测和消除来自附近的发射机的周期性干扰信号。该接收机具有一个或多个上通道(upper channel)410，用于对接收信号进行传统的信号处理，包括扩频412、多普勒擦除414、1～20ms的相干积分、数据解调418、I&Q检测420，并且在某些实施例中进一步包括滤波，诸如非相干积分422，其中最终输出424用于测量一个或多个伪范围。图4的GPS接收机仅是示例性的，目的并非在于限制本发明。在其他的实施例中，接收机可以具有其他的形式，例如，其可以是不同类型的接收机，或者其可以是具有不同构造的GPS或SPS接收机。
在图4中，在一个实施例中，开关426位于数据路径中的A/D转换器428和相干积分器416之间的某处，以能够消除来自积分器416的和数据，使之离开A/D转换器，该A/D转换器在时间上同产生了示例性干扰信号的激活的本地TDMA发射机一致。在示例性实施例中，开关426位于多普勒擦除(wipe-off)414和积分器416之间，但是在其他的实施例中，该开关可以位于其他位置。在一个实施例中，如所说明的，一个或多个信号数据路径被修改为下面的信号路径430。下面的信号路径包含上面的数据路径的所有元件，但是添加了脉冲重复间隔检测器432和消隐脉冲发生器434。
在图4中，消隐脉冲发生器434的输出435用于在打开和关闭状态之间控制开关426。该开关还控制自动增益控制(AGC)436。AGC解释消隐模式发生器的输出信号435，由此AGC状态在激活消隐周期中保持恒定(保持)。然而，当消隐模式发生器的输出信号435是非激活的时候，通常允许调节AGC。
在一个实施例中，下面的路径430通过以某个周期性的间隔，例如1ms的间隔，观察相干相关器438的输出，检测干扰能量的存在。如果附近的发射机是GSM发射机，则每4.615ms出现脉冲持续时间为477微秒的TDMA脉冲。干扰信号的PRI和PWD通常相对于用于处GPS信号的1ms的周期是异步的，因此消隐脉冲435必须同TDMA干扰信号同步。
GPS接收机典型地使用用于处理接收的GPS信号的内部时序信号，其是周期性的。例如，信号的扩频部分以1ms的间隔重复，由此需要相干积分器在至少1ms内求和，以进行正确的信号检测。卫星发射的消息序列上的导航数据比特内容是以50比特/秒的速率发射的，因此同样所需的是，GPS接收机内部具有内部时序发生器，用于处理对应于每个数据比特的20ms的时间周期。同特定数目的整数数据比特相关联的时间周期典型地用于生成内部时序信号，诸如100ms和1秒的周期性时序事件，其同GPS接收处理同步。因此，在GPS接收机内部存在内部时序信号，其以1ms、20ms、100ms和1秒的速率出现，其可以作为物理硬件(中断)信号而存在，或者可以基于积累软件处理中的特定数目的较快速率信号。正是这些内部时序信号用于测量TDMA能量脉冲相对于内部GPS时序信号的时序，由此可以将消隐脉冲发生器设置到正确的时序，以消除来自主流信号路径的TDMA信号。其他的接收机可以具有其他的时序信号，其可用于该目的。否则，有必要生成时序信号。
在示例性实施例中，干扰信号能量，其在示例性应用中是带外干扰，导致了噪声本底(noise floor)的增加，其可以在相干GPS积分和清除滤波器的输出端处是可测量的。在一个实施例中，关闭PN码生成器以改善噪声测量。
图5说明了GPS相干积分器500的输出端处的缓冲器510中的I/Q信号采样的采集。在图6中，以1ms的速率，在100ms的周期内(或在GPS测量期的周期内)采集I/Q信号采样。捕获的第一个采样与周期性GPS测量期同步，或与内部GPS时序信号同步，诸如100ms的中断或其他的GPS测量期事件。相对于测量期的点，实现了GPS内部的所有测量间隔。在其他的实施例中，可替换地，可以使用其他的时间周期。缓冲器中的I&Q采样包含1ms相干积分器500的输出的时序记录。
在图7中，计算所有信号采样的幅值。然后检查幅值采样，以寻找与图6中说明的预知的TDMA脉冲模式同步的在幅值上周期性出现的采样。在图7中，测量信号特征dT1、dT2、dT3并将其同已知脉冲模式比较。对于示例性GSM应用，在100ms的采样中存在约21个脉冲。由于采样周期是1ms，因此将存在某些完全包含TDMA能量突发的采样。其他的脉冲将与两个1-ms采样周期重叠，根据重叠分配它们的能量。
在一个实施例中，针对幅值和覆盖度对所有的TDMA脉冲评估，以在给定已知的GSM的dT2和dT3时测量dT1的时间延迟。在低于1ms的采样时间的精度和分辨率下，对dT1的精确测量进行计算。选择未来的100ms的GPS测量期，例如，图8中的K+2期。在K+2100ms的GPS测量期之后的第一个TDMA突发的上升沿的时间延迟被称为dT4，并且现在可以基于第K个间隔中的测量的dT1、已知的脉冲重复速率dT2、以及第K个和第K+2个测量期间隔之间的已知的时间间隔(在本示例中是200ms)，计算该时间延迟。具体地，通过100ms的测量期间隔，和分隔捕获事件(图8中的801)和预测事件(805)的200ms。关系dT1+N*dT2＞＝200ms提供了计算第K个和第K+1个100ms的周期中包含的dT2脉冲的整数数目的方法。然后，计算N，N＝取整((200ms-dT1)/dT2)。量dT4可被计算为dT4＝dT1+N*dT2-200ms，其表示从第K+2个测量期开始到第K+2个测量期之后的第一个TDMA脉冲到达的时间延迟。可将脉宽调制器用作消隐模式发生器，并且可以将其预置为在K+2的未来的100ms的GPS测量期处开始。脉宽调制器具有初始时间延迟dT4，其对应于所预测的K+2测量期之后的发射机所将生成的第一个TDMA脉冲的时间延迟，然后开始进入脉冲模式，其具有dT3的持续时间和dT2的重复速率。这有效地预先确定了消隐信号的位置，该消隐信号包括有预期的未来TDMA突发，并且脉冲模式继续运行，并且在许多秒内保持与TDMA突发同步。
信号的噪声本底通常受到进入接收机的每个TDMA发射机脉冲的影响，因此噪声本底中的独立尖峰对应于TDMA能量，并且可以测量该尖峰的相对时序。图7说明了两个相邻的100ms的内部GPS时序信号710和720，其包括有100ms的信号观察周期730。在图4中，以1ms的步长，在对应于图7的周期730的100ms的周期内观察相干积分器438的输出的幅值。积分器438产生了同相和正交信号的100个测量结果，从而，相对于开始和结束信号，例如图7中的开始信号710和结束信号720，可以产生关于这100个测量结果的100个幅值信号，并且可以将其存储在缓冲器440中。在图4中，脉冲重复检测器432观察100ms持续时间的捕获缓冲器的输出，并且通过测量周期dT2和表示从记录开始到记录中的第一脉冲的时间延迟的时间延迟dT1，测量TDMA干扰信号的PRI。在图7中说明了周期dT2和时间延迟dT1。
在一个100ms的记录中存在多个脉冲，从而可针对所有该多个脉冲的脉冲-到-脉冲的时间延迟求平均值，以积累关于TDMA发射机的PRI测量结果。如果检测信号的PRI对应于共同安置的TDMA发射机的PRI以及脉宽dT3，则所检测的脉冲模式可能来自该TDMA发射机，并且其将在未来持续一段时间。因此，可以使用测量结果dT1和dT2、以及已知的发射机PRI编程消隐脉冲发生器，例如图4中的发生器434，以生成未来的消隐脉冲，该消隐脉冲将基本上包括有进入接收机的TDMA能量脉冲，并且将消除来自优选信号处理路径的干扰脉冲。
在图9的替换实施例中，图2的上面的和下面的信号路径组合成单一的路径，其提供了TDMA信号检测模式和脉冲消除模式的双模式能力。该构造基于超实时(faster-than-real-time)处理器，其在相同的硬件模块上时间共享多个卫星。在图9中，结合控制微处理器910和消隐脉冲发生器912使用至少一个GPS信号处理信道。如前文，消隐脉冲发生器912的输出在激活和非激活状态之间控制开关914和AGC916。对于多个信号处理信道的情况，通过在关闭开关914时关闭对应的PN码生成器918，每个信号处理信道均可用作干扰信号检测器。在该模式下，相干积分器920求和的输出存储到I，Q捕获FIFO缓冲器922中。如前文所讨论的，FIFO缓冲器中的第一个采样在时间上对应于GPS时序信号，诸如与GPS信号处理时序同步的100ms事件的起点。捕获缓冲器的每个后继条目在时间上对应于1ms乘以条目编号加上第一个条目的时间。当FIFO缓冲器满时，其可以通过某个100ms的中断事件传递到微处理器910，微处理器910提取FIFO缓冲器的内容，并且检查该内容，用于检测一个或多个可能的周期性TDMA发射机脉冲，如上文所讨论的。在该情况中，软件算法执行每个I，Q对的幅值检测，计算噪声本底，并且测量对应于发射机PDI/PWD特征的噪声本底的实际增加。存储在FIFO缓冲器中的捕获事件是相对于GPS信号处理时序存储的，还用作GPS接收机控制器的微处理器计算图7所示的时间延迟dT1、dT2和dT3，计算针对消隐模式发生器912的控制，以在时间上将消隐信号定位为对应未来的TDMA能量，由此从GPS信号处理数据路径中消除该TDMA能量，用于未来的处理。
图8说明了，在中断的实时微处理器中如何使用三个连续的100ms的GPS时序间隔801、803、805，以采集数据，即例如图9的FIFO缓冲器922的缓冲器中的100个I&Q采样。一旦在间隔801中进行了采集，则在间隔803的起点处使微处理器中断，以处理捕获缓冲器的内容。微处理器在下一周期809中确定dT1、dT2、dT3时间间隔，计算dT4，并且通过允许消隐脉冲发生器在间隔805的起点处与适当的时间校准点同步启动的控制，预置消隐脉冲发生器。在间隔805的起点处，在框810处，消隐脉冲发生器启动，并且以适当的PDI/PWD速率继续产生消隐脉冲，以在间隔805和未来的所有间隔中连续地消除TDMA信号，直至微处理器改变控制，或者获得了用于位置计算的足够的GPS测量结果。在完成位置计算之后，关闭整个GPS接收机。尽管对于示例性实施例，数据采集周期801和数据分析周期803的持续时间是100ms，但是还可以使用更短的或更长的周期，只要该数据采集周期包含了至少一个发射机脉冲。对于GSM应用，该周期必须至少是4.615秒，以确保捕获记录中将包含至少一个发射机脉冲。
在蜂窝通信应用中，蜂窝处理器可以支持干扰信号的检测。例如，蜂窝处理器可以向GPS功能发送串口消息，以通知GPS接收机发射机是打开或关闭的。显然，如果发射机是关闭的，则没有原因使GPS搜索或消除来自GPS处理路径的周期性干扰信号，因为其是不存在的。因此，可由蜂窝电话控制器处理器发送简单的串口消息，以指出发射机打开和发射机关闭条件，GPS仅在发射机打开时采取适当的抗干扰措施。
蜂窝电话控制器处理器协助检测处理的另一种方法是，覆盖从一个时隙周期切换到另一时隙周期的处理。如所讨论的，GSM蜂窝电话可以将发射机脉冲安置到8个专用时隙或时隙周期中的一个(或多个)。时隙编号为1～8。一旦手机被分配了特定的时隙周期，其在大部分时间中保持在该时隙周期中。因此，只要发射机信号保持在相同的时隙周期中，在第一间隔中测量发射机的时序并且随后设置消隐脉冲以移除第二后继间隔中的干扰信号的方法即可良好地工作。在蜂窝电话和网络中存在这样的事件，其使特定的手机从一个时隙周期重新分配到另一时隙周期，例如，在从一个蜂窝网络塔台区域漫游到另一区域时。当在移动的车辆中使用手机时，该事件常常发生。网络通知蜂窝电话切换到另一塔台，并且典型地同时发生时隙周期的重新分配。
通过周期性地重新测量TDMA干扰的时序，或者通过在每次发生时隙周期重新分配事件时使蜂窝处理器通知GPS接收机，可以解决蜂窝通信设备中的时隙周期的重新分配。关于时隙周期重新分配的相关的时序信息将有助于使消隐信号重新同步。例如，如果时隙周期索引从时隙周期2变化到时隙周期5，则从蜂窝电话控制器处理器到GPS处理器的指出该变化和相对时序的某些类型的消息将允许GPS处理器重新分配消隐脉冲发生器，以适应该时隙周期变化，同时不必重新测量干扰信号时序。诸如“在正向方向中使时序移动3个时隙周期”的消息将极大地有助于该系统的性能。
在语音通话的大部分时间中，GSM通信设备仅在8个时隙周期中的一个中操作，因此仅有12.5％的总接收时间由发射机信号“覆盖”。GSM还可以操作于多时隙周期模式，诸如在数据通话中，其中手机使用不止一个时隙周期向网络塔台发射数据并自其接收数据。在该情况中，消隐信号发生器将需要能够生成不止一个周期性消隐信号。解决这些问题的一种方法是，蜂窝电话控制器处理器向GPS控制处理器发送一个字节的消息。该一个字节的每个比特指出发射机在特定的时隙周期中是否是激活的，每个比特对应于时隙周期编号。如果所有的比特是0，则由于目前8个时隙周期中没有用于激活发射的时隙周期，因此这表示发射机是关闭的。如果8个比特中的一个变为激活，则GPS接收机将采取行动，以找出并消除来自GPS路径的干扰信号，一旦信号被找到，则使与消隐脉冲发生器的控制相关联的时序同激活的时隙周期比特的时隙周期索引相关联。如果时隙周期比特在未来发生变化，则GPS仅需要移动相关的消隐脉冲发生器的时序，以对应由新的激活时隙周期比特指出的时序变化。该方法还涵盖了多时隙周期激活的情况，这是因为在全部时间中，GPS将了解有多少个时隙周期有待消隐，以及相互的相对时序。因此，通过简单地使所有同激活的时隙周期相关联的比特处于“1”状态，早先描述的简单的一个字节的消息还涵盖了不止一个时隙周期激活的情况。每当状态变化时，蜂窝电话控制器处理器向GPS接收机发送激活时隙周期字节，例如，对于发射关闭，控制器发送“00000000”，对于时隙周期1中的发射开启，控制器发送“10000000”。当发射时隙周期从时隙1变化为时隙5时，控制器发送“00001000”。当多个时隙周期激活时，例如，时隙1和5，控制器发送“10001000”。对于发射关闭，控制器发送“00000000”。
图10～12说明了示例性消隐模式发生器。消隐电路的输出波形的周期可以高达控制时钟周期的224倍，如图10中的24比特的计数器930所建立的。如果控制时钟周期是62.5ns，则这等同于约每秒钟重复的输出波形。在图11中，通过设置24比特控制字的脉冲0的开始时间32至脉冲3的开始时间34，可以在周期中定义高达4个脉冲。该脉冲共享24比特可编程脉宽寄存器936，其定义了脉冲的持续时间。输出信号“消隐脉冲”938是上文所讨论的并在图4和9中说明的发送到开关和AGC的信号，用于防止TDMA信号进入GPS相关器，并且防AGC基于干扰信号进行调节。
在图11中，消隐脉冲发生器控制4个脉冲，通过设置控制字“脉冲0的开始时间”32至“脉冲3的开始时间”34，可由软件独立地使每个脉冲使能(enable)或禁用(disable)。每个脉冲具有可编程的24比特的开始时间，因此每个脉冲可以开始于波形周期中的任何位置。所有的脉冲通过OR电路940，并且因此脉冲可被定义为覆盖，甚至开始于周期的终点，由此该脉冲延伸到下一周期中。通过相应的“脉冲使能”信号的适当控制，可以在任何时间使任何脉冲使能或禁用。通过使脉冲禁用，重新编程其开始时间并随即再次使其使能，可以使脉冲在波形周期中移动。
在图10中，周期计时器930产生消隐脉冲发生器所参考的波形周期。该周期计时器是通过“引导宽度”942和“周期宽度”944编程的。引导宽度说明了在电路使能之后，在开始第一周期之前等待的时间量。在示例性实施例中，“引导宽度”和“周期宽度”寄存器均为24比特宽。计时器930开始于1并计数，直至到达适当的宽度。当达到该最终计数值时(针对引导宽度或周期宽度)，周期计数器重置到1，并且再次开始为周期宽度计数。
在图12中，微量误差累加器向周期计时器发送关于信号“微量调节”950的偶发脉冲，以迫使周期计时器调节累加的时间误差。“引导宽度”(intro width)和“周期宽度”(period width)均具有可由软件定义的8比特的微量寄存器。这些寄存器表示1～256的控制时钟。在引导宽度的终点处，误差累加器加载引导宽度的微量部分。然后，在每个周期终点处，将周期宽度的微量部分添加到误差累加中。当8比特的累加结果导致溢出时，通知周期计时器，由此其可以使下一周期伸长整个时钟周期。其他的实施例可以包括其他的消隐信号发生器的构造。
尽管以确认本发明人的所有权并且使本领域的普通技术人员能够获得和使用本发明的方式描述了本公开内容以及目前认为的本发明的最佳模式，但是应当理解并认识，存在许多关于此处公开的示例性实施例的等效方案，并且在不偏离本发明的范围和精神的前提下，其由所附权利要求而非示例性实施例限定，可以对其进行无数的修改和变化。
权利要求
1.一种卫星定位系统接收机中的方法，该方法包括在干扰信号进入卫星定位系统接收机之后检测卫星定位系统接收机中的干扰信号的存在；通过使用与干扰信号同步的消隐信号消隐卫星定位系统接收机，减少干扰信号。
2.权利要求1的方法，通过监视卫星定位系统接收机检测干扰信号的存在。
3.权利要求1的方法，检测干扰信号的存在包括监视卫星定位系统接收机的信号相关器。
4.权利要求3的方法，禁用卫星定位系统接收机的PN码生成器，直至检测到干扰信号的存在。
5.权利要求1的方法，检测干扰信号的存在包括在卫星定位系统接收机中周期性地监视卫星定位系统信号相干相关器输出。
6.权利要求1的方法，通过消隐信号消隐卫星定位系统接收机包括下列步骤的至少一个在消隐周期中忽视卫星定位系统接收机的信号相关器的输出；在消隐周期中向卫星定位系统接收机的信号相关器施加0输入；以及，在消隐周期中挂起卫星定位系统接收机的信号相关器的操作。
7.权利要求1的方法，在消隐过程中保持卫星定位系统接收机的信号增益。
8.权利要求1的方法，存储卫星定位系统相关器的输出信号，通过分析存储的卫星定位系统相关器的输出信号，检测卫星定位系统接收机中的干扰信号的存在。
9.权利要求8的方法，通过分析存储的卫星定位系统相关器的输出信号，识别干扰信号的特征，基于干扰信号的特征，使消隐信号同干扰信号同步。
10.一种包括卫星定位系统接收机和产生干扰信号的发射机的设备中的方法，该方法包括检测卫星定位系统接收机中的干扰信号的存在，识别干扰信号的特征，基于干扰信号的特征，使消隐信号同干扰信号同步，通过使用消隐信号消隐卫星定位系统接收机，减少干扰信号。
11.权利要求10的方法，基于卫星定位系统接收机对干扰信号的响应检测干扰信号的存在。
12.权利要求10的方法，基于卫星定位系统接收机的相关器的输出信号检测干扰信号的存在。
13.权利要求10的方法，基于卫星定位系统接收机的被周期性监视的相干相关器的输出检测干扰信号的存在。
14.权利要求10的方法，识别干扰信号的特征包括识别干扰信号的脉冲速率和脉宽，使消隐信号同干扰信号的脉冲速率和脉宽同步。
15.权利要求10的方法，基于干扰信号的特征产生消隐信号。
16.权利要求10的方法，通过消隐信号消隐卫星定位系统接收机包括下列步骤的至少一个在消隐周期中忽视卫星定位系统接收机的相关器的输出信号；在消隐周期中向卫星定位系统接收机的相关器施加0输入；以及，在消隐周期中挂起卫星定位系统接收机的相关器的操作。
17.权利要求10的方法，在消隐周期中保持卫星定位系统接收机的信号增益。
18.权利要求10的方法，存储卫星定位系统相关器的输出信号，通过分析存储的卫星定位系统相关器的输出信号，检测卫星定位系统接收机中的干扰信号的存在。
19.权利要求10的方法，存储卫星定位系统相关器的输出信号，通过分析存储的卫星定位系统相关器的输出信号，识别干扰信号的特征。
20.一种启用卫星定位系统接收机的无线通信设备中的方法，该方法包括在第一分配时隙周期上操作无线通信设备；使用与分配给无线通信设备的第一时隙周期同步的消隐信号，消隐卫星定位系统接收机的操作；在第二分配时隙周期上操作无线通信设备；重新使消隐信号与重新分配给无线通信设备的第二时隙周期同步。
21.权利要求20的方法，提供关于分配给无线通信设备的第一和第二时隙周期的时隙周期信息，基于所提供的时隙周期信息，重新使消隐信号与第二时隙周期同步。
22.权利要求21的方法，确定第二时隙周期相对于第一时隙周期的相对时序；基于相对时序，重新使消隐信号与重新分配给无线通信设备的第二时隙周期同步。
23.一种启用卫星定位系统接收机的无线通信设备中的方法，该方法包括检测卫星定位系统接收机中的第一干扰信号的存在；通过使用与第一干扰信号同步的第一消隐信号消隐卫星定位系统接收机，减少第一干扰信号；确定第二干扰信号的时序；基于第二干扰信号的时序使第二消隐信号同第二干扰信号同步。
24.权利要求23的方法，确定第二干扰信号相对于第一干扰信号的时序。
25.一种启用卫星定位系统接收机的无线通信设备中的方法，该方法包括检测具有干扰特征的第一干扰信号；生成具有消隐特征的消隐信号；使消隐信号同干扰信号同步，由此消隐信号的消隐特征至少部分地覆盖了干扰信号的干扰特征；通过使用同步的消隐信号消隐卫星定位系统接收机，减少干扰信号。
26.权利要求25的方法，生成具有与干扰信号基本相同的脉宽和脉冲速率特征的消隐信号。
全文摘要
一种方法，用于消除或减少接收机中的干扰，例如由共同安置的TDMA发射机引起的卫星定位系统接收机中的干扰，包括检测(210)干扰信号的存在；生成同步消隐信号(220)；以及通过使用消隐信号消隐(230)接收机，减少干扰信号。在一个实施例中，在接收机中，例如在卫星定位系统接收机的相关器输出端，检测干扰信号。
文档编号H04B1/10GK1798982SQ200480015199
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月4日 优先权日2003年6月2日
发明者托马斯·M·金, 托马斯·里克斯, 大卫·默里 申请人:摩托罗拉公司