无线通信同步系统的制作方法_3

文档序号:9260665阅读:来源:国知局
150相对于所发送的信号移动。进一步地,振荡器350或者时钟源可能未与发 送器110使用的时钟源精确同步,该可能导致所接收的信号与所产生的本地信号之间的相 位偏移。
[0043] 一旦基带处理单元370确定该偏移,则信号150的内容可W转发至应用处理单元 380上。应用处理单元380可W使用数据180向用户或者与接收器120通信的另一个系统 或装置提供导航相关的信息。例如,数据180可W用于提供接收器120的地理位置,其可W 经由显示单元呈现给用户。可替代地或此外,地理位置可W发送至分开的系统或装置(诸 如,服务器计算机),其可W使用地理位置信息为用户提供相关信息。例如,服务器计算机可 W提供接收器120的地理位置附近的关注点。包含在数据180中的导航信息的各种其他应 用是可能的。
[0044] 因此,使用基带处理单元370的接收器120(诸如,GNSS接收器)可W执行同步操 作,该同步操作可W是信号捕获操作的一部分。图3进一步示出了基带处理单元370的示 例性部件,具体地,示出了本地信号发生器372、主代码相关器375和次级代码相关器377。 该部件可W用于同步操作。基带处理单元370的部件可W使用振荡器350作为时钟源进行 操作。
[0045] 使用主代码相关器375的基带处理单元370可W将按照由前端320提供的基带形 式的入站信号150与期望信号的副本相关W提取主代码160。本地信号发生器372可W产 生期望信号的副本。本地产生的期望信号可包括如参考图1和图2所描述的相似分量,诸 如,主代码和次级代码,它们的值是已知的。主代码相关器375可W同步所接收的信号和本 地产生的期望信号中的主代码160,并且使用解扩操作提取与主代码160相关的信息。为了 提取有效的意义或者从相关中提取数据,在接收器中产生的本地副本需要考虑信号载波频 率、代码延迟、多普勒频率、PRN或主代码160 (其对于每一个卫星/信号是唯一的),W及次 级代码170。次级代码170可W是对于卫星唯一的。可替代地,具体星座(诸如,伽利略卫 星或北斗)中的卫星可W共享次级代码170。
[0046] 作为同步操作的一部分,次级代码相关器377可W确定与所接收的次级代码170 相关的偏移。次级代码170可W与频率偏移和代码偏移中的一个或两者相关。"频率偏移" 是指所接收的次级代码150与本地产生的期望次级代码之间的频率差异。"代码偏移"或 "相位偏移"是指所接收的次级代码170与本地产生的期望次级代码之间的时间同步程度。
[0047] 因此,该同步可进一步包含对大量假设次级代码偏移的信号能量的捜索,并且大 量假设频率偏移可适用于次级代码170。该通常被视为二维捜索,一维是频率偏移另一维 是代码偏移。存在较大频率不确定时,对于次级代码同步的传统方法包含与提示相关器 (promptcorrelator)的连贯和非连贯整合的版本相关的能量计算或者主代码相关器输 出。可W在次级代码相位偏移和频率偏移假设的二维网格上计算能量。引起最高能量的次 级代码相位/频率偏移对分别形成次级代码相位和频率偏移的估计基础。对次级代码相位 W及频率偏移的全二维捜索可能潜在地与过度计算复杂性有关。此外,除非一些额外处理 被实施,否则频率估计的质量受到频率假设二进制间隔化inspacing)的限制。另外,次级 代码相位估计在距最近的频率二进制假设(例如,相邻频率二进制假设之间的中线)相对 较远的频率偏移处降级。
[0048]然而,接收器120可W通过在单维(诸如,次级代码偏移)上的捜索确定代码偏移 和频率偏移,因此W更加计算有效的方式确定偏移。接收器120可W通过在次级代码码片 转变域中捜索次级代码相位偏移来实现该效率。与传统技术相比,贯穿本文档所描述的和 由示例性接收器120所采用的公开技术可W在频率不确定时提供更加准确的W及资源有 效的次级代码相位同步和信号(诸如,GNSS信号)的频率估计。
[004引在第k次接收的粗捕获(C/A)初相(epoch)处输出的主代码相关器375包括信号 和噪声分量:
[0050]Yk二Sk+rikkGZ+ (1)
[0051] 其中,Z+是非负整数集,sk是信号W及nk是噪声分量。
[0052] 信号分量可进一步表示为:
[0053]
[0056]CkG{-1,1}Tc/a次级代码码片
[0057]
每位的次级代码码片数
[0058] 4 E {0, 1,. . .,N-]_}次级代码编移
[0059] 其中,A、《和0分别是信号幅度、频率(每C/A初相的弧度)和相位。此外,Tc/ A和Tb分别是C/A初相间隔和位间隔,而N是跨位间隔的C/A初相的数量。最后,bm是第m 个发送的BPSK符号,Pk是持续时间Tb的次级代码码片调制序列的第k个样品,并且是位相 位偏移。
[0060] 等式1的噪声分量可进一步表示为:
[0061]
[0062] 建模为零平均数和方差S2的循环复合正规随机变量的独立的、恒等分布的(IID) 序列的实现,其中,E[ ?]表示统计期望。
[0063] 给出的确定主代码相关器375的输出的相位偏移的W上数学公式包含估计次级 代码相位偏移,给出长度K序列
[0064] 对N个假设次级代码相位偏移和Q个假设频率偏移的传统二维捜索网格可W表示 为:
[0065]
口)
[0066] 假设所接收的样品跨越位/次级代码重复次数的整数数量;K=PN,其中,P是大 于1的整数。因此,表示需要执行捜索W确定代码相位偏移的、传统二维方法的优值函数 是:
[0067]
(4)
[0068] 共同使优值函数最大化的参数西巧1皮视为检测到的次级代码相位偏移和估计的 频率偏移,其在数学上表示为;
[0069]

[0070] 不同于等式5的优值函数中所表示的二维捜索,接收器120可W通过捜索一维W 更有效的方式检测和确定代码相位偏移和所估计的频率偏移。接收器120可W经由连贯整 合至C/A初相的提示相关器输出的复共辆乘积通过在次级代码码片转变域中操作来确定 代码相位偏移和所估计的频率偏移。复共辆乘积可W针对在没有噪声和频率误差的情况下 对应于预期共辆乘积的适当定义的参考序列的延迟版本相关。可替代地,复共辆乘积的延 迟版本可W针对在没有噪声和频率误差的情况下对应于预期共辆乘积的适当定义的参考 序列相关。可W使用对应于不同次级代码相位假设的延迟来延迟复共辆乘积和/或参考次 级代码序列。根据对应的码片转变的符号(sign),相关结果是建设性的或破坏性的求和。 相关还可被称为互相关。
[0071] 可W计算结果相关的幅值。幅值可W是最终码片转变域相关操作的绝对值。对应 于具有最大幅值的相关的延迟可W用于估计次级代码相位偏移。与具有最大幅值的相关有 关的相位可W用于估计频率偏移。基于所识别的互相关,对次级代码相位偏移的一维捜索 可W提供次级代码的代码相位偏移和频率偏移。此外,可W利用最小的额外计算产生准确 的频率估计。
[0072] 图4示出了包含在代码相位偏移的检测中的至少一些步骤的示例性流程图。示出 的步骤在接收器120的提示相关器的输出上操作(402)。例如,使用基带处理单元377的 接收器120可W计算所接收的信号150的次级代码分量的一阶(lag-one)共辆乘积序列 (404)。可替代地,可W计算P阶(lag-p)共辆乘积序列,诸如2阶或3阶。因此,形成连贯 地整合至C/A的提示相关器输出的复共辆乘积或主代码初相。该可表示为:
[0073] Ifr二挑^姑kG{0,1,. . .,K-W (6)
[0074] 其中,(.)*表示复共辆。
[00巧]可替代地,在残余频偏较小的情况下,提示相关器输出的实数部分可被整合至C/ A,如等式6A中所示出的。
[0076]
kG(0,1,...,K-2} 化A)
[0077] 进一步地,接收器120可W计算一个或多个参考次级信号序列(408)。参考次级代 码序列可W是N元件1阶次级代码码片乘积序列。示例性参考次级代码dk,可W表示为:
[0078]
kG(0,1,...,N-1}. (7)
[0079] 所产生的参考信号可W与复共辆乘积的延迟版本有关(410、414)。例如,基于代码 相位偏移泣帕不同假设,可W计算所产生的参考信号与复共辆的延迟版本的相关。表示操 作的单维优值函数可W表示为:
[0080]
(S)
[0081]
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