专利名称：码相位的确定的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块、电子设备、系统、方法和软件程序产品。
背景技术：
在例如CDMA(码分多址)扩频通信中，必须确定接收到的、编码调制载波信号的码相位。
对于处于其基本形式的扩频通信，发送单元使用数据序列来调制正弦载波，接着得到的信号的带宽被扩展到大的多的值。为了扩展带宽，单频载波例如可以与包括-1和1的值的高速二进制伪随机噪声(PRN)码序列相乘，该码序列对于接收机来说是已知的。因此，发送的信号包括数据分量、PRN分量和正弦载波分量。术语码片用于指示相比较于数据序列的比特而言由发送的信号传达的PRN码的比特。
基于此类编码调制信号的估计的已知系统是GPS(全球定位系统)。在GPS中，编码调制信号由沿地球轨道运行的若干个卫星发送并且由当前位置将被确定的GPS接收机来接收。当前，每个卫星发送两个微波载波信号。这些载波信号中的一个L1用于携带标准定位服务(SPS)的码信号和导航消息。L1载波信号由每个卫星利用在接收机处已知的不同C/A(粗捕获)码进行调制。因此，由不同的卫星获得用于传输的不同信道。载波信号具有1575.42MHz的频率，而其频谱扩展到20.46MHz标称带宽的C/A码每1023个码片进行重复，码的时期(epoch)是1ms。将利用处于50比特/秒比特率的导航信息对L1信号的载波频率进一步调制。可对构成数据序列的导航信息进行估计，从而例如确定相应的接收机的位置。导航信息包括例如星历(ephemeris)参数，其描述相应的卫星的轨道中很短的部分。基于这些星历参数，一种算法可在卫星处于相应所述的部分时估计在任意时间的卫星的位置。
接收编码调制信号的接收机必须可以访问所用调制码的同步副本，从而能够解扩信号的数据序列。更具体地，必须在接收到的编码调制信号和可用的副本码序列之间执行同步。通常，称为捕获的初始同步以后是称为跟踪的精密同步。在这两个同步方案中，使用相关装置来找到和维持副本码序列和接收到的信号之间的最佳匹配并因此确定接收到的码相位。例如可利用码片精确度来确定匹配。如果需要一部分码片的精确度，则码片可在模数转换之后由几个采样来表示。
在捕获期间，由于接收机位置的不确定性、可用时间的不确定性和/或星历信息的缺乏，相对于可用副本码序列的接收到的编码调制信号的相位可具有任何可能的值。
另外，接收到的信号的附加调制可能发生，其由于多谱勒效应而可能达+/-6kHz以及由于接收机振荡频率不稳定性而达到几个kHz。因此通常利用对附加频率调制的不同假设来执行对接收到的码相位的搜索。由于敏感度的增加，尤其由于类似室内环境的弱信号环境，接收机通常使用需要频率不确定性小到几个Hz的长积分。因此，即使利用对准的码，也应当检查大量的频率假设。
为了示例，图1示出常规接收机的信号捕获模块的示意框图。
在接收机中，射频(RF)部分(未示出)通过使用本地振荡器将接收到的信号转换到基带。接着由模数(AD)转换器(未示出)将基带信号转换到数字域并接着进入到接收机的数字基带部分。混频器12利用搜索中心频率ejωt对得到的采样进行混频。接着由抽样(decimate)块13根据提供的码频率对混频的采样进行抽样。将混频的和抽样的采样提供给匹配滤波器14以找出接收到的信号相比较于可用的副本码序列的码相位或延迟。匹配滤波器14针对每个检查的码相位连续地输出相关值。
将匹配滤波器14的输出提供给离散傅里叶变换(DFT)组15以去除由混频器12遗留的任何残留频率，其也可以被称为频偏。针对每个检查的码相位，DFT组15将匹配滤波器的输出并行地与多个可能的频率ejω1t、ejω2t等，e-jω1t、e-jω2t等进行混合。
AD转换器的输出具有两个未知的频率分量，从对于接收到的信号的载波频率的多谱勒效应得到的分量以及振荡器误差分量。组合起来的不确定性可能大到DFT组15无法利用单次搜索即检查到整个不确定性的范围。在这种情况下，必须由混频器12利用不同的搜索中心频率来执行若干次连续的搜索以覆盖整个不确定性范围。因此混频器12用于按需调整搜索中心频率以利用若干次连续的搜索来覆盖大的频率不确定性。
在RF部分中进行下变频之后，进入基带处理部分的信号可能也具有已知的频偏。混频器12也可用于补偿此已知频偏。
在DFT之后，对信号进行相干和非相干地积分直到获得用于可靠检测的足够信噪比。
为此，首先将针对每个可能多谱勒频率的结果添加到相干存储器16。以表的形式构建相干存储器16，该表包括用于由匹配滤波器14针对相应的码相位仓而检查的每个延迟的一列，以及用于由DFT组15针对相应的DFT仓而检查的每个多谱勒频率的一行。因此表中的每个条目与具体的码相位仓和具体的DFT仓的组合关联。在相干积分周期的相应持续时间，添加用于具体组合的新的相关值。
在后续的非相干阶段中，通过对积分结果的绝对或平方值进行求和，用于每个组合的连续相干积分结果被进一步积分。在图1的例子中，对于相干存储器16中的每个条目，处理组件17形成平方的I和Q分量之和。处理部分17的输出被添加到非相干存储器18中的相应条目。以与相干存储器16相同的方式构建非相干存储器18。在非相干积分周期的相应持续期间添加新的平方值。
对于接收到的编码调制信号而言，如果属于一个组合的码相位和频率调制的假设是正确的，则相关将得到比频率调制的未对准或不合适补偿的情形中更大的积分值。因此，检测非相干存储器18中的相关峰值并且将其与特定阈值进行比较允许找到正确的码相位和正确的调制频率。
然而，必须指出多谱勒效应不仅具有对接收到的编码调制信号的载波频率的影响，而且同样地具有对该信号中码重复的影响。
当CDMA发射机和CDMA接收机相对于彼此处于运动中时，由于多谱勒现象，接收到的载波频率将不同于原始发送的载波频率。由于每个码片的载波周期的比率是固定的，所以接收到的扩频码率也将从发送的码率起移位。这种现象称为码多谱勒。
例如，如上所述，在GPS L1 C/A信号中，载波频率是1575.42MHz而扩频码片率是1.023兆码片/秒。因此，码-载波多谱勒比是1.023/1575.42＝1/1540。这意味着码多谱勒总是载波多谱勒的1/1540。
参考图1所述的信号捕获模块的缺点在于DFT组15仅补偿载波多谱勒效应，而没有补偿码多谱勒效应。在实际中，这意味着如果接收到的信号恰好位于中间的DFT仓中，即，当在接收到的信号中基本上没有多谱勒效应时，或当载波多谱勒效应已经基本上由混频器12完全补偿而码多谱勒效应已经基本上由抽样模块13完全补偿时，则码多谱勒补偿是正确的并且捕获按照期望工作。但是如果信号位于最外面的DFT仓的一个中，则码多谱勒补偿将不再正确，并且信号将在搜索期间在若干码相位仓上滑动。在这种情况下，在搜索期间收集到的信号能量将在若干码仓上扩展。因此从背景噪声中检测出信号将变得更难。
到目前为止，码多谱勒误差的问题还不是很严重，因此通过GPSL1 C/A信号，码多谱勒将远小于载波多谱勒。通过保持搜索次数和DFT频率覆盖范围有限，该问题因此可被避免。然而，例如使用新的GPS L5信号和伽里略信号，这将发生改变，其中载波频率将更低而码频率将更高。例如，在GPS L5信号中，载波频率是1176.45MHz而码的码片率是10.23M码片/秒。因此，码-载波多谱勒比是1/115，并因此与利用GPS L1 C/A信号相比，恶化的程度大于10倍。
图1的信号捕获模块可被配置例如用于覆盖±400Hz的多谱勒区域。在GPS L1 C/A信号的情形下，如果信号恰好处于最外部的DFT仓中时，则码多谱勒误差是400/1540＝0.26码片/秒。在GPS L5信号的情形下，如果信号恰好处于最外部的DFT仓中时，码多谱勒误差是400/115＝3.48码片/秒。假设一秒的总搜索时间和0.5码片的码仓间隔，则在搜索期间，L1信号将偏移0.26码片并将保持在一个码仓中。相比较而言，L5信号将在搜索期间偏移3.84码片并将在7个码仓上扩展。因此，在后者的情形中，每个单个码仓中的收集的信号能量仅是总能量的1/7。
此外，多谱勒效应对载波频率的影响可在测量期间改变，因为在发射机和接收机之间的相对速率可能改变，或振荡器频率可能漂移。图1的信号捕获模块中的DFT组15将无法考虑该改变。即，信号不会停留于DFT组的单个DFT仓中，但信号能量将在若干DFT仓上扩展。
必须指出利用编码调制信号的任何其他接收机也可能发生类似的问题，尤其利用用于全球导航卫星系统(GNSS)的任何其他接收机。
在US专利申请2004/0071200 A1中，针对另一种架构处理了码多谱勒问题，其中没有使用非相干存储器。这里，在将互相关装置的输出添加到非相干存储器之前，将额外的延迟线路和滤波器用于延迟互相关装置的输出。该文档中没有处理载波多谱勒效应的可能偏移。
发明内容
本发明提供在使用相干存储器的捕获架构中补偿接收到的编码调制信号中的码多谱勒效应和/或载波多谱勒漂移效应的可能性。
本发明从这样的考虑出发，即对于每个频率仓和每个相干积分周期，可以计算码多谱勒误差。本发明还另外从这样的考虑出发，可能知晓关于载波多谱勒的漂移的信息。因此提出通过累积在相干存储器或非相干存储器中的合适位置处的相关值，或通过相应地移位累积的值来补偿两种情形下的各自效应。
本发明的优势在于实现了更长的积分时间。这意味着架构的更好灵敏度以及更大的频率不确定性的容限。
本发明的另外优势在于简单的存储器寻址将用于获得补偿效果。不需要额外的硬件延迟线路或滤波器。
对于本发明的第一方面，提出一种用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块。提出的信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值。提出的信号捕获模块另外包括频率补偿部分，其适于在由相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏。提出的信号捕获模块另外包括相干存储器，其适于针对特定码相位和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由频率补偿部分所提供的相关值。提出的信号捕获模块另外包括非相干存储器，其适于针对特定码相位和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于相干存储器中所累积的相关值。提出的信号捕获模块另外包括映射部分，其适于将有待于添加到相干存储器和非相干存储器中一个的相关值映射到存储器中的相应位置，该位置与特定码相位和特定频率补偿的组合相关联，并且根据由相关部分输出的相关值中的频偏漂移以及由频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
对于本发明的第一方面，另外提出一种电子设备，其包括针对本发明的第一方面提出的信号捕获模块。对于本发明的第一方面，另外提出一种系统，其包括针对本发明的第一方面提出的信号捕获模块。
对于本发明的第一方面，另外提出一种用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的方法。提出的方法包括针对接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移来确定相关值。提出的方法另外包括在确定的相关值中补偿多个可能的频偏。提出的方法另外包括针对特定码相位和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间在相干存储器中相干地累积频率补偿相关值。提出的方法另外包括针对特定码相位和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间在非相干存储器中非相干地累积相干累积的相关值。提出的方法另外包括将有待于添加到相干存储器和非相干存储器中其中一个的相关值映射到存储器中的相应位置，该位置与特定码相位和特定频率补偿的组合相关联，并且根据确定的相关值中的频偏漂移以及由频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
对于本发明的第一方面，最终提出一种软件程序产品，其中存储用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的软件代码。当软件代码运行在信号捕获模块中时，其实现针对本发明的第一方面提出的方法步骤。
在本发明的第一方面中，针对仍有待于相干或非相干累积的值来执行映射。即，在相干存储器中的每个累积相关值被映射到非相干存储器中的合适位置，或由频率补偿部分提供的每个频率补偿相关值被映射到相干存储器中的合适位置。
对于本发明的第二方面，相比而言，取而代之的是针对已经存储在相干存储器或非相干存储器中的值来执行映射。
对于本发明的第二方面，提出一种信号捕获模块、电子设备和系统，其与针对本发明的第一方面提出的信号捕获模块、电子设备和系统的不同之处仅在于映射部分。
对于本发明的第二方面，映射部分适于将存储在相干存储器和非相干存储器中的一个中的、在与特定码相位和特定频率补偿相关的位置处的相关值映射到存储器中相应的新位置。根据由相关部分输出的相关值中的频偏漂移以及由频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
对于本发明的第二方面，另外提出一种方法和软件程序产品，其与针对本发明的第一方面提出的方法和软件程序产品不同之处在于映射步骤。
对于本发明的第二方面，该方法包括将存储在相干存储器和非相干存储器中的一个中、在与特定码相位和特定频率补偿相关的位置处的相关值映射到存储器中相应的新位置的步骤。根据确定的相关值中的频偏漂移以及由频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
在本发明的第二方面中，在相应的非相干积分步骤之后，非相干存储器中的每个累积相关值被映射到非相干存储器中的新位置，或在相应的相干积分周期之后，相干存储器中的每个累积相关值被映射到相干存储器中的相应的新位置。
本发明的任何方面中，如果该位置部分地取决于由频率补偿部分所施加的频率补偿和逝去的积分时间，则位置的选择可特别地补偿在特定积分周期内特定频率仓中产生的码多谱勒误差。
为了补偿多谱勒效应，对于必须选择不包括在相应存储器中的位置的情况，如果必须选择在与频率补偿关联的所包含位置之后跟随的位置，则映射部分可以适于在与特定频率补偿关联的所有位置的开始处选择位置。相应地，如果必须选择在与频率补偿关联的所包含位置之前的位置，则映射部分可以适于在与特定频率补偿关联的所有位置的结尾处选择位置。可选地，那些必须为其选择没有包括在相应存储器中的位置的相关值也可以简单地被忽略。接着现有的没有相关值映射到的位置以零填充。
在本发明的任何方面中，如果位置部分地取决于频偏的漂移，则漂移可以特别是归因于载波多谱勒漂移，并且该位置的选择可特别地补偿在特定积分周期中产生的载波多谱勒漂移。
为了补偿载波多谱勒效应，对于必须选择没有包括在相应存储器中的位置的情况，如果必须选择在与特定码相位关联的所包含位置之后跟随的位置，则映射部分可以适于在与特定码相位关联的所有位置的开始处选择位置。相应地，如果必须选择在与特定码相位关联的所包含位置之前的位置，则映射部分可以适于在与特定码相位关联的所有位置的结尾处选择位置。可选地，那些必须为其选择没有包括在相应存储器中的位置的相关值也可以简单地被忽略。接着现有的没有相关值映射到的位置以零填充。
对于本发明的两个方面，用于确定相关值将要被添加到的位置而所需的计算可由硬件和/或软件实施。如果硬件结构提供有所需的信息，则该硬件结构可执行所有的所需计算。在针对本发明的第一方面的组合的硬件和软件方法的一个示例性实施方式中，可以有针对每个频率仓的寄存器。然后软件可在每个非相干积分步骤写入针对每个频率仓的当前位置偏移。接着硬件可以仅读取寄存器，并使用给定的偏移向相应的存储器写入结果。其中软件读取例如每个单一相干存储器值并将其写入到合适的非相干存储器位置的纯软件解决方案在实际中具有缺点，即得到的数据流的量和速度可能很高。因此对其中运行软件的数字信号处理器来说造成相当的负担。
对于本发明的两个方面来说，尽管不是排他性地，但例如可利用匹配滤波器或部分匹配的滤波器来实现相关装置。
对于本发明的两个方面来说，尽管不是排他性地，但例如可利用DFT组来实现频率补偿部分。
对于本发明的两个方面来说，相关值的非相干累积例如包括对相干累积结果的绝对值、平方值或映射值进行求和。
本发明的两个方面可用于编码调制信号的任意接收机，尽管不是排他性地，但例如可用于全球导航卫星系统(GNSS)接收机例如GPS接收机、伽里略接收机或全球轨道导航卫星系统接收机。
根据下面结合附图考虑的详细描述，本发明的其他目的和特征将变得明显。然而，应该理解附图旨在用于示例而不是对本发明界限的限定，对于限定应该参考所附权利要求书。应该另外理解附图没有比例绘制，并且它们仅旨在概念地示出这里所述的结构和过程。
图1是示出常规信号捕获模块的框图；
图2是根据本发明的一个实施方式的系统的示意框图；图3是根据本发明的第一实施方式的信号捕获模块的示意框图；图4是示出图3的信号捕获模块的操作的流程图；图5是示出图3的信号捕获模块的映射分量的操作的示图；图6示出利用图1的信号捕获模块获得的示例性相关结果；图7示出利用图3的信号捕获模块获得的示例性相关结果；图8是图3的系统中的映射组件的示例性实现的示意框图；图9是根据本发明的第二实施方式的信号捕获模块的示意框图；以及图10是根据本发明的第三和第四实施方式的信号捕获模块的示意框图。
具体实施例方式
图2是其中根据本发明可实施码多谱勒误差补偿的示例性定位系统。
该系统包括其位置将被确定的移动终端20、多个GPS卫星SV1-SV3 29和移动通信网络25。
移动终端20可与移动通信网络25通信并为此以常规方式实施。移动终端20另外包括GPS接收机21，其能够接收和处理由GPS卫星29发送的信号。为此，除了对信号捕获模块22的修改以外，以常规方式构建GPS接收机21。移动终端20可从移动通信网络25的网元26接收辅助数据并且将该辅助数据提供给GPS接收机21以辅助信号捕获。
在图3中示出了根据本发明的信号捕获模块22的第一实施方式。这是参考图1示出的已知信号捕获模块的修改。
信号捕获模块22同样包括混频器和抽样块(未示出)、匹配滤波器14、DFT组15和相干存储器16。同样以表的形式构建相干存储器16，该表包括用于相应的码相位仓的一列和用于相应的DFT仓的一行。信号捕获模块22还包括非相干存储器18，其同样以与相干存储器16相同的方式构建。
然而，相比较于图1，在相干存储器16和非相干存储器之间插入映射组件30。通过示例的方式，图1的信号捕获模块的处理组件17的功能并入在该映射组件30中。
映射组件30另外包括用于码多谱勒误差补偿的部分和用于载波多谱勒漂移补偿的部分。
在图4中示出信号捕获模块22的操作。
对于初始化，非相干存储器和相干存储器被重置(步骤401、402)。结果是，存储器中的所有条目具有零值。
如上参考图1所述，在对混频器和抽样块中接收到的编码调制信号进行处理之后，匹配滤波器14针对接收到的卫星信号的采样和副本码序列之间所有可能的码相移计算相关值(步骤403)。
DFT组15接着将匹配滤波器1 4的输出并行于多个可能的多谱勒频率ejω1t、ejω2t等，e-jω1t、e-jω2t等进行混合(步骤404)。针对每个可能的多谱勒频率得到的相关值被添加到相关存储器16的条目中(步骤405)，其中该存储器16的条目是针对码相位和DFT仓的相应组合而提供的。
在相干存储器被重置以用于新的积分周期之前，由DFT组15输出的连续相关值在相应的相干积分期间(例如在20ms期间)被持续地添加到相干存储器的合适条目(步骤406、405)。
在相干存储器16被重置之前(步骤402)，由映射组件30将所有的条目取回。对于每个取回的条目，映射组件30形成平方的I和Q分量的和(步骤407)。另外，其在跨越码相位仓内的原始DFT仓中将平方值映射到非相干存储器18内的条目，使得相应的码多谱勒误差被补偿(步骤408)。如果报告载波多谱勒漂移，则映射组件30附加地在跨越DFT仓的得到的码相位仓中对平方值进行映射，使得载波多谱勒漂移也被补偿(步骤409)。
对于映射，映射组件30必须针对每个非相干积分步骤来计算在每个DFT仓中在搜索期间到目前为止码已经漂移了多少。
码漂移可通过下面的关系来表达码漂移＝逝去的积分时间*多谱勒仓频率/载波每码率例如，对于GPS L1 C/A码，卫星载波的中心频率是1575.42MHz并且码片率是1.023兆码片/秒。载波每码率因此是1575.42MHz/1.023兆码片/秒＝1540周期/码片。如果到目前已经执行了100次非相干积分，即，已经将100个值添加到非相干存储器18中，并且每个值是基于20ms的相干积分，则到目前为止的逝去的积分时间是2秒。因此，假设800Hz的多谱勒仓频率，则对于当前的情形可将码漂移确定为码漂移2s*800Hz/1540/码片≈1.04码片相干存储器16和非相干存储器18中的每个条目对应于特定码相位，其中码相位以采样为步长中彼此不同，而不是以码片为步长而彼此不同。因此，仍必须在采样方面确定码漂移。为此，首先必须确定存储器中每个码仓的宽度仓宽度＝码片率/采样率对于GPS L1 C/A码和2MHz的采样率的例子，仓宽度因此是仓宽度＝1.023兆码片/秒/2兆采样/秒≈0.51码片/采样码漂移每仓宽度接着对应于在采样方面的漂移。从仓宽度出发，因此映射组件30可确定非相干积分码仓必须被调整多少采样。在上述的例子中，将获得下面采样的数量Floor(码漂移/仓宽度)＝floor(1.04码片/0.51码片/采样)＝floor(2.04采样)＝2采样因此，对于第101次非相干积分步骤中800Hz的DFT仓，每个取回条目的平方的I和Q分量必须被映射到非相干存储器18中的条目，非相干存储器18中的条目相比较于相干条目16中的条目进行了两个采样并因此两个码仓的移位。
接着平方的I和Q分量被添加到其已被映射到的非相干存储器18的条目中(步骤410)。
在每个积分步骤中，针对每个DFT仓执行相同的计算直到非相干积分周期已完成(步骤402到411)。
在图5中示意性地示出所述的映射。图5示出三个图，一个在图5的左手侧，一个在图5的中间，而一个在图5的右手侧。每个图包括相干存储器16中的一个DFT仓51和非相干存储器18中的相同DFT仓52，它们彼此对齐。在相干存储器16的DFT仓上示出了相干存储器16的每个码仓的值53，而在非相干存储器18的DFT仓下示出了非相干存储器18中的每个码仓的值54。
图5的左手侧的第一幅图示出非相干积分开始的情形，其中目前尚没有码多谱勒误差的影响。即，在上述的计算中，确定零采样的码漂移。因此，在相干存储器16中所呈现的DFT仓的每个条目的值在平方之后被映射到非相干存储器18中所呈现的DFT仓的相同条目。这对应于参考图1示出的信号捕获模块中所有积分步骤所使用的方法。在DFT仓上面和下面的的呈现中可以看出，在没有码多谱勒误差补偿的情况下，在相干存储器16和非相干存储器18中的DFT仓的相关值被对齐。
图5中间的第二幅图示出了在一些非相干积分步骤之后的情形。在上述的计算中，现在确定一个采样的码漂移。在上述的针对800Hz的DFT仓的例子中，这将是大致50次积分步骤之后的情形。码漂移由DFT仓之上示出的相干存储器16中每个码仓的值的移位来表示。因此，在相干存储器16中用于DFT仓的每个条目的值在平方后被映射到非相干存储器18中用于DFT仓的相应的下一个条目。在相干存储器16中用于该DFT仓的最后一个条目的值被映射到非相干存储器18中用于该DFT仓的第一个条目。如在DFT仓之下呈现中所看到的，在相干存储器16中的码漂移已经在非相干存储器18中被补偿。
图5的右手侧的第三幅图示出在一些更多非相干积分步骤之后的情形。在上述的计算中，现在将确定两个采样的码漂移。在上述的针对800Hz的DFT仓的例子中，这将是大致100次积分步骤之后的情形。增加的码漂移由DFT仓之上示出的相干存储器16中每个码仓的值的进一步移位来表示。因此，在相干存储器16中用于DFT仓的每个条目的值在平方后被映射到非相干存储器18中用于该DFT仓的隔一个的条目。在非相干存储器18中不再具有对等部分的相干存储器16的最后的条目被映射到非相干存储器18的最先的条目。如在DFT仓下呈现中可看到，在相干存储器16中增加的码漂移已经在非相干存储器中被补偿。
除了跨越码仓进行映射以外，还可跨越DFT仓执行映射，如果在搜索期间发生载波多谱勒漂移。执行如针对基于已知漂移的码多谱勒误差补偿所述的类似计算。
图6和图7示出可利用示出的本发明的实施方式获得的一种增强。两个附图都示出了两幅图，每幅示出关于以码片表示的码仓和以Hz表示的DFT仓的非相干存储器值。
为了更清楚的表示，假设不存在载波多谱勒漂移。
图6在左手侧的第一幅图中示出在当信号61位于中间DFT仓时的常规搜索之后的非相干存储器18的内容。在中间DFT仓中，没有发生码多谱勒误差并且可轻易地检测出信号61。载波多谱勒漂移将信号61扩展在若干个DFT仓上，这将降低峰值信号电平。
图6在右手侧的第二幅图中示出在当信号62位于外部DFT仓时的常规搜索之后的非相干存储器18的内容。由于码多谱勒误差，信号62现在将在若干个码仓上扩展，并且因此在每个仓中的信号电平明显地低于图6的左侧图中的峰值电平。在一些情况下，其可能低于检测阈值。载波多谱勒漂移另外将信号62扩展在若干个DFT仓上，这将进一步降低信号的电平。
图7在左手侧的第一幅图中示出当信号71位于中间的DFT仓时，根据本发明的搜索后的非相干存储器18的内容。由于在中间DFT仓中没有发生码多谱勒误差，所以该情形与图6的左手侧的图中相同。相比较于图6的左手侧的图，由于实施的载波多谱勒漂移补偿，所以图7的左手侧的图中的信号71将与载波多谱勒漂移的情形相同。
图7在右手侧的第二幅图中示出当信号71位于外部的DFT仓时，根据本发明的搜索后的非相干存储器18的内容。这里，码多谱勒补偿已经阻止了信号72在若干个码仓上的扩展，这在图6的右手侧的图中示出。结果是，该信号72也可被轻易地检测到。另外载波多谱勒漂移将被补偿。
图8是图3的映射组件30中的码多谱勒补偿的可能实施方式的框图，其实现了图4的步骤407到410。
映射组件30包括平方块17，其经由求和块80连接到非相干存储器18的读/写输入。平方块17可对应于在图1的系统中使用的平方组件17。此外，存储器地址发生器81经由求和块82连接到非相干存储器18的读/写地址输入。映射组件30另外包括偏移计算块83，其具有到偏移寄存器84的写访问。选择块85具有到偏移寄存器84的读访问并且具有连接到求和块82的输出。存储器地址发生器81另外可访问到选择块85的控制输入。通过软件实现偏移计算块83，而所有其他的组件由硬件实现。
对于每个非相干迭代步骤，存储器地址发生器81为每个频率仓一个接一个地生成非相干存储器18中的所有条目的地址。经由求和块82将该地址提供给非相干存储器18，并且求和块80读取该存储器地址中的相应值。求和块80另外接收来自相干存储器16的相同地址的平方值。接着求和块80将读取的值和接收到的平方值的和写入到从中提取值的非相干存储器18的同一地址。
然而，偏移计算块83另外针对每个频率仓计算适于补偿相应非相干积分周期中的码多谱勒误差的偏移。在每一个非相干积分周期，针对每个频率仓的偏移值被写入到偏移寄存器84。
存储器地址发生器81向选择块85指示当前的频率仓。选择块85基于此提取针对该频率仓当前存储在偏移寄存器中的偏移。选择块85将该偏移值提供给求和块82，其中其被添加到地址值，该地址值由存储器地址发生器81当前输出。求和块82根据接收到的偏移值调整接收到的地址值并且将调整的地址转发到非相干存储器18。当求和块80从非相干存储器18读取值时，它因此不会读取来自由地址发生器81给出的地址的值，而是读来自以合适的值偏移的地址的值。同样地，当求和块80写回读取的值和接收到的平方值的和时，它不会将和写入到由地址发生器81给出的地址，而是写入到以合适的值偏移的地址。
因此，软件将针对每个多谱勒仓的偏移写入到寄存器，并且硬件将使用该寄存器值以偏移原始的寻址。
图9示出图2中的GPS接收机21的信号捕获模块22的第二个实施方式。该实施方式也是参考图1示出的信号捕获模块的修改。
信号捕获模块22包括混频器和抽样块(未示出)、匹配滤波器14、DFT组15、相干存储器16、处理组件17和非相干存储器18。以图1和图3中的存储器16、18相同的方式构建存储器16、18。
然而，相比较于图1，在DFT组15和相干存储器16之间插入映射组件90。映射组件90实现码多谱勒补偿和载波多谱勒漂移补偿。
该信号捕获模块22的操作与图4中示出的相同，除了处理的顺序发生改变。更具体地，当将由DFT组15输出的相关值添加到相干存储器16时，即，在步骤405之前，已经执行了步骤408中的码多谱勒补偿和步骤409中的可能载波多谱勒漂移补偿。因此，利用码仓和可能的DFT仓中的漂移将由DFT组15输出的值映射到相干存储器16的条目，针对每个相干积分周期和每个非相干积分步骤重新计算该移位。在上述的示例中，假设相干积分时间是20ms，如前那样，在每20ms之后确定新的映射。将理解到，可选地，也可在每个单独相干加法后对其进行确定。
如常规的信号捕获模块中那样，由处理组件17针对相干存储器16的特定条目中的值而计算出的平方值接着被简单地添加到非相干存储器18的相应条目中。
非相干存储器18的最终值实质上与图9的实施方式和图3的实施方式相同。
图10示出了图2的GPS接收机21的信号捕获模块22的第三和第四实施方式。这些实施方式也是参考图1示出的信号捕获模块的修改。
信号捕获模块22同样包括混频器和抽样块(未示出)、匹配滤波器14、DFT组15、相干存储器16、处理组件17和非相干存储器18。这两个存储器16、18以与图1中的存储器16、18相同的方式构建。
然而，相比较于图1，映射组件100可访问到相干存储器16或非相干存储器18，后一个可选方式由图10的虚线指示出。映射组件100根据本发明实现码多谱勒补偿和载波多谱勒漂移补偿。
如果映射组件100访问到相干存储器16，则信号捕获模块22的操作与图4中示出的相同，例外之处在于，参考步骤408和409描述得映射已经在每个相干积分周期之后并因此在步骤407之前，于相干存储器中进行了执行。即，在相干存储器16中累积的数据在其被提供用于到处理部分17进行平方之前被移位。
如果映射组件100访问到非相干存储器18，则该信号捕获模块22的操作也与图4中示出的操作类似。在这种情况下，在每次的相干积分步骤以后，在非相干存储器18内执行参考步骤408和409所述的映射。即，在步骤410中相应的新的一组相关值已经被添加之后，在非相干存储器18内累积的数据将在非相干存储器18内移位。
尽管已经示出和描述并指出了应用到本发明的实施方式的本发明的重要的新颖性特征，但将理解到本领域技术人员在不脱离本发明的精神的情况下可在所述的设备和方法的形式和细节方面做出各种省略和替换及修改。例如，明显地目的在于以基本上相同的方式，执行基本上相同的功能从而获得相同的结果的这些单元和/或方法步骤的所有组合都落入到本发明的范围。另外，应该认识到结合本发明的任意公开形式或实施方式所示和/或所述的结构和/或单元和/或方法步骤可以被并入进任意其他形式或所述或建议的形式或实施方式作为设计选择的通用题材。因此，力图仅由这里所附的权利要求书的范围所指示。
权利要求
1.一种用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块，所述信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对所述接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；频率补偿部分，其适于在由所述相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏；相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由所述频率补偿部分所提供的相关值；非相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于所述相干存储器中所累积的相关值；以及映射部分，其适于将有待于添加到所述相干存储器和所述非相干存储器中的一个的相关值映射到所述存储器中的相应位置，该位置与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联，并且根据由所述相关部分输出的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
2.根据权利要求1所述的信号捕获模块，其中所述映射部分适于将所述相关存储器中的每个累积的相关值映射到所述非相干存储器中的相应位置。
3.根据权利要求1所述的信号捕获模块，其中所述映射部分适于将由所述频率补偿部分所提供的每个频率补偿相关值映射到所述相干存储器中的相应位置。
4.根据权利要求1所述的信号捕获模块，其中如果所述位置至少取决于由所述频率补偿部分所施加的频率补偿和逝去的积分时间，则所述映射部分适于在与所述频率补偿关联的所有位置中选择所述位置以补偿码多谱勒效应。
5.根据权利要求4所述的信号捕获模块，其中对于为了补偿所述码多谱勒效应必须选择没有分别包括在所述相干存储器或非相干存储器中的位置的情况，如果必须选择在与所述频率补偿关联的所包含位置之后跟随的位置，则所述映射部分适于在与所述频率补偿相关联的所有位置的开始处选择位置，并且如果必须选择在与所述频率补偿相关联的所包含位置之前的位置，则所述映射部分适于在与所述频率补偿相关联的所有位置的结尾处选择位置。
6.根据权利要求1所述的信号捕获模块，其中如果所述位置至少取决于频偏的漂移，则所述映射部分适于在与特定码相移关联的所有位置中选择所述位置以补偿载波多谱勒漂移。
7.根据权利要求6所述的信号捕获模块，其中对于为了补偿所述载波多谱勒效应必须选择没有分别包括在所述相干存储器或所述非相干存储器中的位置的情况，如果必须选择在与所述特定码相移关联的所包含位置之后跟随的位置，则所述映射部分适于在与所述特定码相移相关联的所有位置的开始处选择位置，以及如果必须选择在与所述特定码相移相关联的所包含位置之前的位置，则所述映射部分适于在与所述特定码相移相关联的所有位置的结尾处选择位置。
8.一种包括用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块的电子设备，所述信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对所述接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；频率补偿部分，其适于在由所述相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏；相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由所述频率补偿部分所提供的相关值；非相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于所述相干存储器中所累积的相关值；以及映射部分，其适于将有待于添加到所述相干存储器和所述非相干存储器中的一个的相关值映射到所述存储器中的相应位置，该位置与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联，并且根据由所述相关部分输出的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述电子设备是卫星定位接收机。
10.一种包括用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块的系统，所述信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对所述接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；频率补偿部分，其适于在由所述相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏；相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由所述频率补偿部分所提供的相关值；非相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于所述相干存储器中所累积的相关值；以及映射部分，其适于将有待于添加到所述相干存储器和所述非相干存储器中的一个的相关值映射到所述存储器中的相应位置，该位置与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联，并且根据由所述相关部分输出的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
11.一种用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的方法，所述方法包括确定针对所述接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；在所述确定的相关值中补偿多个可能频偏；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间，在相干存储器中相干地累积所述频率补偿相关值；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间，在所述非相干存储器中非相干地累积相干累积的相关值；以及将有待于添加到所述相干存储器和所述非相干存储器中的一个的相关值映射到所述存储器中的相应位置，该位置与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联，并且根据所述确定的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
12.一种软件程序产品，其中用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的软件代码存储在可读介质中，当所述软件代码运行在信号捕获模块中时，该软件代码实现下面的步骤确定针对所述接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；在所述确定的相关值中补偿多个可能频偏；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间，在相干存储器中相干地累积所述频率补偿相关值；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间，在所述非相干存储器中非相干地累积相干累积的相关值；以及将有待于添加到所述相干存储器和所述非相干存储器中的一个的相关值映射到所述存储器中的相应位置，该位置与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联，并且根据所述确定的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该位置。
13.一种用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块，所述信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对接收到的、编码调制载波信号和可用的副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；频率补偿部分，其适于在由所述相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏；相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由所述频率补偿部分所提供的相关值；非相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于所述相干存储器中所累积的相关值；以及映射部分，其适于将存储在所述相干存储器和所述非相干存储器一个中的、在与特定码相移和特定频率补偿的组合关联的位置处的相关值映射到所述存储器中的相应新位置，其中根据由所述相关部分输出的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
14.根据权利要求13所述的信号捕获模块，其中所述映射部分适于在相应的相干积分周期之后将所述非相干存储器中的每个累积的相关值映射到所述非相干存储器中相应的新位置。
15.根据权利要求13所述的信号捕获模块，其中所述映射部分适于在相应的相干积分周期之后，将所述相干存储器中的每个累积相关值映射到所述相干存储器中相应的新位置。
16.根据权利要求13所述的信号捕获模块，其中如果所述新位置至少取决于由所述频率补偿部分和逝去的积分时间所施加的频率补偿，则所述映射部分适于在与所述频率补偿关联的所有位置中选择所述新位置以补偿码多谱勒效应。
17.根据权利要求16所述的信号捕获模块，其中对于为了补偿所述码多谱勒效应必须选择没有分别包括在所述相干存储器或所述非相干存储器中的新位置的情况，如果必须选择在与所述频率补偿关联的所包含位置之后跟随的新位置，则所述映射部分适于在与所述频率补偿相关联的所有位置的开始处选择新位置，并且如果必须选择在与所述频率补偿相关联的所包含位置之前的新位置，则所述映射部分适于在与所述频率补偿相关联的所有位置的结尾处选择新位置。
18.根据权利要求13所述的信号捕获模块，其中如果所述新位置至少取决于频偏的漂移，则所述映射部分适于在与特定码相移相关联的所有位置中选择所述新位置以补偿载波多谱勒漂移。
19.根据权利要求18所述的信号捕获模块，其中对于为了补偿所述载波多谱勒效应必须选择没有分别包括在所述相干存储器或非相干存储器中的新位置的情况，如果必须选择在与所述特定码相移相关联的所包含位置之后跟随的新位置，则所述映射部分适于在与所述特定码相移关联的所有位置的开始处选择新位置，以及如果必须选择在与所述特定码相移关联的所包含位置之前的新位置，则所述映射部分适于在与所述特定码相移相关联的所有位置的结尾处选择新位置。
20.一种包括用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块的电子设备，所述信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；频率补偿部分，其适于在由所述相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏；相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由所述频率补偿部分所提供的相关值；非相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于所述相干存储器中所累积的相关值；以及映射部分，其适于将存储在所述相干存储器和所述非相干存储器一个中的，在与特定码相移和特定频率补偿的组合关联的位置处的相关值映射到所述存储器中的相应新位置，其中根据由所述相关部分输出的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
21.根据权利要求20所述的电子设备，其中所述电子设备是卫星定位接收机。
22.一种包括用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的信号捕获模块的系统，所述信号捕获模块包括相关部分，其适于提供针对接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；频率补偿部分，其适于在由所述相关部分输出的相关值中补偿多个可能的频偏；相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间相干地累积由所述频率补偿部分所提供的相关值；非相干存储器，其适于针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间非相干地累积在相应完成的相干积分周期内于所述相干存储器中所累积的相关值；以及映射部分，其适于将存储在所述相干存储器和所述非相干存储器一个中的，在与特定码相移和特定频率补偿的组合关联的位置处的相关值映射到所述存储器中的相应新位置，其中根据由所述相关部分输出的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
23.一种用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的方法，所述方法包括确定针对接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；在所述确定的相关值中补偿多个可能频偏；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间，在相干存储器中相干地累积所述频率补偿相关值；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间，在所述非相干存储器中非相干地累积相干累积的相关值；以及将存储在所述相干存储器和所述非相干存储器一个中的、在与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联的位置处的相关值映射到所述存储器中的相应新位置，其中根据所述确定的相关值中的频偏的漂移以及根据由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
24.一种软件程序产品，其中用于确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位的软件代码存储在可读的介质中，当所述软件代码运行在信号捕获模块中时，该软件代码实现下面的步骤确定针对接收到的、编码调制载波信号与可用副本码序列之间的不同可能码相移的相关值；在所述确定的相关值中补偿多个可能频偏；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在相应的相干积分周期期间，在相干存储器中相干地累积所述频率补偿相关值；针对特定码相移和特定频率补偿的相应组合，在非相干积分周期期间，在所述非相干存储器中非相干地累积相干累积的相关值；以及将存储在所述相干存储器和所述非相干存储器一个中的、在与特定码相移和特定频率补偿的组合相关联的位置处的相关值映射到所述存储器中的相应新位置，其中根据所述确定的相关值中的频偏的漂移以及由所述频率补偿部分结合逝去的积分时间所施加的频率补偿中的至少一个来调整该新位置。
全文摘要
本发明涉及使用相关部分、频率补偿部分、相干存储器和非相干存储器来确定接收到的、编码调制载波信号的正确码相位。为了补偿码多谱勒效应和/或载波多谱勒漂移效应，映射部分向相干存储器和非相干存储器映射相关值。可选地，映射部分将存储在相干存储器或非相干存储器中的相关值映射到新的位置。映射取决于频率补偿部分和逝去的积分时间所施加的频率补偿和/或取决于由所述相关部分所输出的相关值中的频偏的漂移。
文档编号G01S1/00GK101084632SQ200580044023
公开日2007年12月5日 申请日期2005年11月23日 优先权日2004年12月22日
发明者H·瓦利奥, S·皮厄蒂拉 申请人:诺基亚公司