解扩GPS信号的方法技术

公开了一种解扩含有伪随机噪声（ＰＲＮ）码序列并且由ＧＰＳ接收机（２４）接收的ＧＰＳ扩频信号的方法、一种ＧＰＳ接收机（２４）和一种移动通信设备（ＭＳ１）（特别是移动蜂窝电话）。所述方法包括步骤：提供涉及多普勒频移中的变化的估计的多普勒信息，所述多普勒频移中的变化是由ＧＰＳ接收机在目标信号上观测到的并且归因于ＧＰＳ卫星的运动的；将目标信号与含有相应ＰＲＮ码序列的参考信号相关，其中，在单个停留时间过程中，相关被修改为多普勒信息的一个函数。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对由GPS接收机接收到的GPS扩频信号进行解扩的方法，并且涉及GPS接收机以及包含这种用于同样目的的GPS接收机在内的移动通信设备(特别是移动蜂窝电话)。众所周知，可以提供GPS接收机，其中连续地生成复制GPS卫星伪随机噪声(PRN)码信号，并且与接收到的GPS信号进行相关，从而可以得到这些GPS信号。典型地，由于复制码的码相位可能与所接收到的GPS信号的相位不同，而且还由于接收机和轨道卫星之间的多谱勒频移会导致频率的不同，因此需要采用二维码频率/相位扫描，从而这种扫描最终会导致输入PRN码与本地生成的复制码具有相同的频率和码相位。如果可以检测到，则可以对该码捕获和跟踪，并且可以获得伪距信息，通过使用常规导航算法，可以从该信息中计算出接收机的位置。还众所周知，可以提供包含这种GPS接收机在内的移动蜂窝电话，用于如下目的使蜂窝电话网络的运营商能够根据所实施呼叫，特别是针对紧急业务的紧急呼叫，来确定定位。当然对紧急呼叫来说，期望可以尽快得到呼叫定位信息，然而根据“冷启动”(即GPS接收机没有访问最新的星历数据)，或者甚至更坏，根据“出厂冷启动”(即GPS接收机没有最新的日期年历)，首次定位时间(TTFF)可以是介于30秒到5分钟之间的任何取值。为了减小TTFF，以更快地捕获GPS信号，可以为GPS接收机配备基站辅助。这种辅助可以包含由基站向接收机提供用于对GPS接收机内使用的本地振荡器进行校准的精确载波频率参考信号，可用来确定可见卫星的多普勒频移的最新卫星年历以及星历数据的数据消息；以及当前PRN码相位。借助于此，可以只对已知目标PRN码所用的缩窄范围的频率和码相位进行扫描，由此可以减小需要被校验的码实例的数量，并且减小码捕获的时间。在美国专利5841396和5874914中进一步描述了这种基站辅助，在此引入作为参考。需要被校验的码实例数量的大大降低能够增加每次校验的停留时间，而不会显著地影响整体捕获时间。这样的好处在于停留时间的增加可以提高捕获弱GPS信号的概率。例如，对于各个信号码实例或停留来说，相关可以出现在10ms的时段内，这大概等于10个PRN码的重复(C/A模式)，或出现在由10个10ms各个相关时段的非相干相加所构成的100ms的时段内。本专利技术的一个目的是提供解扩由GPS接收机接收的GPS扩频信号的方法，其中捕获微弱信号的概率被提高，特别是但并非只是当采用扩展的停留时间来捕获这种微弱信号时。根据本专利技术，提供这种方法，包括步骤提供涉及由GPS接收机在目标信号上观测到的多普勒频移中的变化的估计的并且可归因于GPS卫星的运动的多普勒信息；将目标信号与含有对应于目标信号中的PRN码序列的PRN码序列的参考信号相关，其中在单独停留的过程中，相关被修改为多普勒信息的一个函数。这可以通过例如在相关之前修改目标信号或参考信号作为多普勒信息的函数而产生。通过已知和补偿这种错误源，其对于信号捕获过程的有害影响可以被避免或者至少减轻，从而有助于捕获微弱的GPS信号。当在试图捕获其余的微弱信号中采用非常长的停留时间(例如相当于单个10ms相关相加的1ms)时，尤其是这样。利用理想的频率匹配，理论上可以对一个无限周期积分以捕获一个无线的微弱信号。不过，应归于卫星运动的多普勒频移中的变化典型地在大约每秒1Hz，其没有补偿这种多普勒变化，将有用的积分周期限制在大约0.5s(即～1/2f，其中f是频率变化)。可以根据GPS接收机的上次已知的定位或者当GPS接收机包括在适合于与附近的通信基站通信的移动通信设备中时，基于通信基站提供的定位来计算多普勒频移。例如，一个定位对应于通信基站的位置。以下结合附图举例描述本专利技术的用于蜂窝电话网中的包括GPS接收机的移动蜂窝电话的实施例，在附图中附图说明图1给出蜂窝电话网络的地理分布；图2更加详细地给出图1中的移动蜂窝电话MS1；图3更加详细地给出图1中的基站BS1；以及图4更加详细地给出GPS接收机以及移动蜂窝电话MS1的处理器。图1中概要给出常规蜂窝电话网络1的地理分布。网络中包含多个基站BS，其中给出7个位于各个相互地理位置分开的基站BS1-BS7。这些基站当中的每个基站都包含由任意位置或业务区域内的集群系统控制器所操作的整套无线发射机和接收机。这些基站的各个业务区域SA1到SA7是相互重叠的，如截面线所示，它们共同为图中所示的整个区域提供覆盖。系统中还包括配备分别连接到每个基站BS1到BS7的双向通信链路CL1到CL7的系统控制器SC。这些通信链路中的每个链路可以例如是专用地面电缆。系统控制器SC还可以被连接到公共交换电话网(PSTN)，使得可以在移动蜂窝电话MS1与该网络的用户之间进行通信。可以提供多个移动蜂窝电话MS，其中给出三个移动电话MS1、MS2和MS3，每个MS都能够自由地在整个区域内，以及在区域外进行漫游。参考图2，更加详细地给出移动蜂窝电话MS1，其中包括连接到通信天线20并且受通信微处理器(Comm μc)22控制，用于与所其注册的基站BS1进行通信的通信发射机(Comm Tx)和接收机(Comm Rx)。这种在蜂窝电话网络内用于双向通信的电话的设计和制造都是公认已知的，在此不再对未组成本
技术实现思路
的那些部分进行阐述。除了移动电话的常规部件之外，电话MS1内还包含连接到GPS天线23并且受接收从轨道GPS卫星发出的GPS扩频信号的GPS微处理器(GPS μc)25控制的GPS接收机(GPS Rx)24。操作时，GPS接收机24可以通过天线23接收NAVSTAR SPS GPS信号，并且对其进行预处理，其中典型地包括为了最小化带外RF干扰可以采用无源带通滤波、到中频(IF)的下变频转换和模数转换。结果得到的经过数字化的IF信号保持被调制，其中仍然包含来自可用卫星的所有信息，并且被送到GPS微处理器25的存储器内。然后，出于根据利用常规导航算法所确定的移动电话的位置，得到伪距信息的目的，在若干数字接收机信道中(典型地最多为12个)的任意信道内可以捕获并且跟踪GPS信号。这种用于GPS信号捕获和跟踪的方法是公认已知的，例如参见Artech House出版的，题为“GPS Principles and Applications(GPS原理与应用)”(ISBN 0-89006-793-7)一书的第四章(GPSsatellite signa1 characteristics“GPS卫星信号特性”)和第五章(GPS satellite signal acquisition and tracking “GPS卫星信号捕获和跟踪”)。GPS微处理器25可以以通用微处理器、可选地与通信微处理器22相同或者嵌入在GPS专用集成电路(ASIC)中的微处理器的形式来实现。图3中概要给出蜂窝电话网络基站BS1。除了基站的常规元素之外，其中还包含基本上连续操作的GPS天线34、接收机35和微处理器36，由此基站能够拥有最新的GPS卫星信息。该信息内包括哪一个轨道卫星目前可见(这种卫星为相等宏区、旁边的掩星的电话和相关基站所共有)；GPS数据消息内包括最新的年历和星历数据以及卫星时钟校正数据，还有基站所观测到的GPS卫星信号的多谱勒频移和当前码相位。众所周知，在移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解扩含有伪随机噪声（ＰＲＮ）码序列并且由ＧＰＳ接收机接收的目标ＧＰＳ扩频信号的方法，该方法包括步骤：－提供涉及多普勒频移中的变化的估计的多普勒信息，所述多普勒频移中的变化是由ＧＰＳ接收机在目标信号上观测到的并且归因于ＧＰＳ卫星的运动 的；以及－将目标信号与含有相应ＰＲＮ码序列的参考信号相关，其中，在单个停留时间过程中，相关被修改为多普勒信息的一个函数。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR多利，AT于勒，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]