专利名称：用于一码分多址通讯系统的接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于一码分多址通讯系统的接收机，特别是涉及一种可加强讯号接收效率的接收机。
背景技术：
在无线通讯系统中，码分多址(Code Division Multiple Access)技术是一种展频通讯(Spread-Spectrum)技术，其主要优点在于抗干扰、多途径斥拒(Multipath Rejection)、及多任务存取等，除可加强讯号可靠度及提升保密性外，还可使多个独立使用者共享同一通道。码分多址技术是建立在假随机(Pseudo-random)码(或称拟乱码)的基础上，将被调制数据的频谱加宽，以类似噪声的形式混入环境中，从而使传送讯号能在信道中传递而不会被偷听者检测出。因此，码分多址技术已被广泛地使用于无线通讯系统中，如第三代移动通讯系统(3rdGeneration Mobile Communication System)、全球定位系统(Global Positioning System)等。
在一码分多址的无线通讯系统中，伺服装置(传输端)会通过不同的基站发射讯号至客户端设备(接收端)。由于客户端设备与各基站的距离未必相同，且可能受到地形、地物等干扰，使得客户端设备受到「近远问题」(Near-Far Problem)的影响，导致客户端设备无法锁定功率较弱的讯号。所谓「近远问题」是指由不同基站发射至客户端设备的讯号中，功率较弱的讯号受到功率较强的讯号的干扰，导致客户端设备无法锁定功率较弱的讯号。在第三代移动通讯系统中，第一层(实体层)协议使用一功率控制指令控制基站输出讯号的强度，使每个手机讯号在基站处所接收的强度一致，以克服「近远问题」。然而，在全球定位系统中，是以单向发射(One-way Ranging)广播方式由卫星发射讯号至接收端，因此接收端无法控制卫星讯号的强度，以致接收端会受到「近远问题」的影响，而导致接收端无法正确定位、导航等，请见以下说明。
全球定位系统是一个以空间为基准，利用无线电波与时间差来测量距离的一个系统，它能够提供精准的位置数据、速度、以及时间。接收器的位置计算原理，基本上是由卫星所播送下来的测距码(Ranging Codes)，经由接收器量测到其卫星讯号的发射时间，再与接收器上的接收时间作一比对，即可利用时间差及传送速度计算出卫星与接收器的间的距离。其中，测距码可分成两种，一为C/A码(Coarse/Acquisition Codes)，依据这个码所得到的精确度较为粗略，专门开放给一般商业用途的使用者；另一种为P码(PrecisionCodes)，由于P码的最短持续时间(又称片，Chip)较短，能够得到较精准的定位，一般为军事用途，在此不讨论。每一个卫星都有独立且固定的C/A码以供接收器辨认，除了C/A码之外，最重要的就是卫星数据信息码。在卫星上，这个信息码会与C/A码做卷积(Convolution)，再调制到载波上。此信息码包含的数据有发射此信息码的卫星本身的精密轨道数据(Ephemeris)、其它卫星的基本轨道数据(Almanac Data)、信息码的发射时间、时序校准数据、卫星本身及其它卫星的机件运作是否正常的数据、电离层传播延迟参数及计算UTC的系数等。
接收器的位置计算原理，基本上是利用三角定位原理。当接收器收到一个卫星传来的讯号时，经由内部微处理机换算成所在的位置数据，就可以知道这个卫星离接收器多远以及它的方向在那里。当有两个卫星讯号时，接收器算出来的位置是两个球状讯号交会形成的一个圆形范围。当有第三个卫星讯号时，会在三个球状讯号中产生两个交会点，其中一个交点会到达地球表面，另外一点则在太空中卫星的另一侧，则可定出使用者所在位置的经纬度。进一步地，当接收到四个卫星信号，就可定出使用者所在位置的经纬度以及高度。因此，一般而言，现有全球定位系统的接收器需要收到四个以上的卫星讯号才可正确定位。
由于现有全球定位系统的接收器需要收到四个以上的卫星讯号才可正确定位，若接收器所接收的卫星讯号中，有某一卫星讯号的强度超过其它卫星讯号的强度，就会导致接收器受到「近远问题」的影响，只锁定到功率较强的卫星讯号，而无法锁定功率较弱的卫星讯号。举例来说，当使用者在都会区使用车用导航装置时，可能受到云层厚度、挡风玻璃、高楼遮蔽等影响，而受到路径传播损耗(Propagation Loss)、多重路径传播效应(MultipathPropagation Effect)、遮蔽效应(Shadowing Effect)、讯号衰退效应(FadingEffect)、讯号延迟扩散(Delay Spread)等影响，以致卫星讯号强度不一致，因而受到「近远问题」的影响，无法进行精确的定位。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于一码分多址通讯系统的接收机。
本发明披露了一种用于一码分多址通讯系统的接收机，包含有一讯号接收端，用来接收讯号；一数据输出单元，用来根据该讯号接收端所接收的讯号，输出对应于多个预设码的多个数据序列；一控制单元，用来于该数据输出单元输出的多个数据序列数小于一第一值时，输出该多个数据序列中具有相对最大讯号强度的数据序列；一第一乘法单元，用来将该讯号接收端所接收的讯号乘以该控制单元所输出的数据序列；一高通滤波单元，用来去除该第一乘法单元所输出的讯号的直流部分；以及一第二乘法单元，用来将该控制单元所输出的数据序列乘以该高通滤波单元所输出的讯号，并将结果输出至该讯号接收端。
图1为一现有码分多址系统的示意图。
图2为本发明较佳实施例用于一码分多址通讯系统的接收机的示意图。
图3为图2的接收机接收一功率较强的数据序列及一功率较弱的数据序列的示意图。
附图符号说明100码分多址系统102假随机码产生器104本地假随机码产生器200接收机202讯号接收端204数据输出单元206控制单元208第一乘法单元210高通滤波单元
212 第二乘法单元P1、P2 数据序列具体实施方式
本发明是通过码分多址通讯系统中，每一假随机码仅与其本身相关的特性，达到加强讯号接收效率的目的。首先，请参考图1，图1为一现有码分多址系统100的示意图。为清楚起见，图1仅绘出假随机码相关的讯号。当传输端欲输出数据讯号b(t)至接收端时，数据讯号b(t)会与一假随机码产生器102所输出的假随机码讯号c(t)相乘，亦即m(t)＝b(t)×c(t)根据傅立叶转换定理，两讯号相乘所得的频谱等于两讯号频谱分量的卷积。由于数据讯号b(t)为窄频讯号，而假随机码讯号c(t)为宽频讯号，因此两者调制(相乘)讯号m(t)的频谱约等于假随机码讯号c(t)的频谱，即调制讯号m(t)为一宽频讯号。调制讯号m(t)会受到信道噪声i(t)的影响，使得接收端的接收讯号r(t)为r(t)＝m(t)+i(t)＝b(t)×c(t)+i(t)为了解调讯号r(t)，接收端中设有一本地假随机码产生器104，用来输出与假随机码产生器102相同的假随机码讯号c(t)。本地假随机码产生器104所输出的假随机码讯号c(t)与讯号r(t)相乘后可得讯号z(t)，所以z(t)＝c(t)×r(t)＝c2(t)×b(t)+c(t)×i(t)(式1)一理想的假随机码讯号只与本身相关，亦即假随机码讯号在时域上自相乘所得的讯号在频谱轴上为一单位脉冲讯号(Impulse Signal)，在时间轴为常数(如1)。可知c2(t)＝1，对所有t则(式1)可简化成z(t)＝b(t)+c(t)×i(t)换句话说，讯号z(t)包含了单纯的数据讯号b(t)及噪声i(t)与假随机码讯号c(t)的乘积。由于数据讯号b(t)是窄频讯号，噪声i(t)与假随机码讯号c(t)的乘积为宽频讯号，因此只要选择适当的滤波器，让大部分的(c(t)×i(t))滤掉，就可以得到数据讯号b(t)。
因此，由上述说明可知，假随机码讯号在时域上自相乘所得的讯号在时间轴为常数。本发明即利用此特点，加强码分多址通讯系统的接收机的讯号接收效率。请参考图2，图2为本发明较佳实施例用于一码分多址通讯系统的接收机200的示意图。为清楚起见，图2仅绘出接收机200的一讯号接收端202、一数据输出单元204、一控制单元206、一第一乘法单元208、一高通滤波单元210、及一第二乘法单元212。当接收机200运作时，先通过一天线(未绘于图2中)接收对应于不同假随机码讯号的无线讯号，并将无线讯号通过一模拟至数字转换器(未绘于图2中)转换为数字讯号，传送至讯号接收端202。数据输出单元204则根据讯号接收端202所接收的讯号，输出对应于多个预设码的多个数据序列，并将结果输出至控制单元206。控制单元206可于数据输出单元204输出的多个数据序列数小于一特定值时，输出该多个数据序列中具有相对最大讯号强度的数据序列至第一乘法单元208。此外，控制单元206还可将数据输出单元204输出的多个数据序列输出至一讯号处理单元(未绘于图2中)，以执行讯号处理。第一乘法单元208用来将讯号接收端202所接收的讯号乘以控制单元206所输出的数据序列，并将结果输出至高通滤波单元210，以通过高通滤波单元210去除第一乘法单元208所输出的讯号的直流部分。然后，第二乘法单元212将高通滤波单元210输出的讯号乘以控制单元206输出的讯号，并将结果输出至讯号接收端。也就是说，若数据输出单元204输出的数据序列数小于一特定值时，控制单元206会将数据输出单元204所输出的数据序列中具有相对最大讯号强度的数据序列传送至第一乘法单元208。藉由第一乘法单元208将讯号接收端202所接收的讯号乘以控制单元206所输出的数据序列，可得功率较强的数据序列的自相乘讯号及功率较强的数据序列与其它数据序列的相乘讯号。由于假随机码讯号在时域上自相乘所得的讯号在时间轴为常数，因此经由高通滤波单元210的处理后，可将常数的部分滤掉(常数为基频讯号)。高通滤波单元210输出的讯号再与功率较强的数据序列相乘后，可将功率较强的数据序列的部分消除，而得到无功率较强的数据序列的讯号，以供数据输出单元解出功率较弱的数据序列。
举例来说，请参考图3，假设讯号接收端所接收的数据序列为P1及P2，其中数据序列P1的功率较数据序列P2的功率强。因此，数据输出单元204可解出数据序列P1。若所需的数据序列数为2，则控制单元206会将数据序列P1传送至第一乘法单元208。因此，第一乘法单元208的输出讯号为(P1×P1+P1×P2)。由于P1×P1等于常数，所以高通滤波单元210的输出讯号为(P1×P2)。同理，第二乘法单元212的输出至讯号接收端202的讯号为P2。如此一来，数据输出单元204可解出功率较弱的数据序列P2而不受数据序列P1的影响。
如前所述，在全球定位系统中，每一颗卫星会将信息码会与C/A码做卷积再调制到载波上，而每颗卫星都有独立的C/A码。当启动卫星定位时，接收机最少需要四个卫星讯号。若来自某一卫星的讯号功率相对较强时，会使得接收机受到近远问题的影响，而无法解出其它卫星输出的讯号。通过本发明，接收机200先解调出功率相对较强的卫星讯号(即图3所示的P1)，再通过第一乘法单元208、高通滤波单元210、及第二乘法单元212将功率较强的卫星讯号的影响去除，从而解调出较弱的卫星讯号(即图3所示的P2)。如此一来，当使用者在都会区使用车用导航装置时，受到云层厚度、挡风玻璃、高楼遮蔽等影响，以致卫星讯号强度不一致时，本发明接收机200可克服近远问题的影响，而解调出功率较弱的卫星讯号，进而精确地完成定位、导航等运作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于一码分多址通讯系统的接收机，包含有一讯号接收端，用来接收讯号；一数据输出单元，用来根据该讯号接收端所接收的讯号，输出对应于多个预设码的多个数据序列；一控制单元，用来于该数据输出单元输出的多个数据序列数小于一第一值时，输出该多个数据序列中具有相对最大讯号强度的数据序列；一第一乘法单元，用来将该讯号接收端所接收的讯号乘以该控制单元所输出的数据序列；一高通滤波单元，用来去除该第一乘法单元所输出的讯号的直流部分；以及一第二乘法单元，用来将该控制单元所输出的数据序列乘以该高通滤波单元所输出的讯号，并将结果输出至该讯号接收端。
2.如权利要求1所述的接收机，其中该数据输出单元用来根据该讯号接收端所输出的讯号与该多个预设码的相关值，输出对应于该多个预设码的多个数据序列。
3.如权利要求1所述的接收机，其中该控制单元用来根据该讯号接收端所输出的讯号与该多个预设码的相关值，输出该多个数据序列中具有相对最大讯号强度的数据序列。
4.如权利要求1所述的接收机，其中该控制单元用来于该数据输出单元输出的多个数据序列数小于4时，输出该多个数据序列中具有相对最大讯号强度的数据序列。
5.如权利要求1所述的接收机，其中该控制单元还用来将该数据输出单元输出的多个数据序列输出至一讯号处理单元，以执行讯号处理。
6.如权利要求1所述的接收机，其还包含一天线，用来接收无线讯号；以及一模拟至数字转换器，电连于该天线及该讯号接收端，用来将该天线所接收的无线讯号转换为数字讯号后，传送至该讯号接收端。
7.如权利要求1所述的接收机，其中该码分多址通讯系统是一第三代移动通讯系统。
8.如权利要求1所述的接收机，其中该码分多址通讯系统是一全球定位系统。
9.如权利要求1所述的接收机，其是以程序代码实现。
全文摘要
用于一码分多址通讯系统的接收机，包含有一讯号接收端；一数据输出单元，用来根据该讯号接收端所接收的讯号，输出多个数据序列；一控制单元，用来于该数据输出单元输出的多个数据序列数小于一第一值时，输出该多个数据序列中最大讯号强度的数据序列；一第一乘法单元，用来将该讯号接收端所接收的讯号乘以该控制单元所输出的数据序列；一高通滤波单元，用来去除该第一乘法单元所输出的讯号的直流部分；以及一第二乘法单元，用来将该控制单元所输出的数据序列乘以该高通滤波单元所输出的讯号。
文档编号H04J13/00GK101018072SQ20061000672
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月7日 优先权日2006年2月7日
发明者陈安邦 申请人:光宝科技股份有限公司