用于DS/FH信号的接收的方法和装置制造方法及图纸

一种用于经频率跳变的直接序列扩频信号的接收的方法包括通过将所接收的信号分到多个处理子信道中而采集该信号，每一个处理子信道对应于一个或多个跳变频率；以及在每一个子信道内：i）从所接收的信号减去任何子载波频率；ii）使用码片匹配滤波器对来自（i）的信号进行滤波；iii）从经滤波的信号选择样本的子集；iv）使来自步骤（iii）的经采样的信号与已知的参考信号相关以产生至少一个相关器输出。将来自每一个子信道的（多个）输出提供到对应的一个或多个公共离散时间傅里叶变换（DTFT）的输入，并且选择来自此的具有在预定阈值以上的峰值的输出以用于在接收机中进一步处理。一旦被采集，该方法就提供一种跟踪该信号的计算上较不昂贵的方式。该方法和实现该方法的系统可以用于对经调制的信号适当地解调，并且在卫星导航接收机中具有特定应用。

Method and device for receiving DS/FH signal

A method for receiving a frequency-hopped direct sequence spread spectrum signal includes acquiring the signal by dividing the received signal into multiple processing sub-channels, each processing sub-channel corresponds to one or more hopping frequencies; and in each sub-channel: i) subtracting any sub-carrier frequency from the received signal; ii) using a chip-matched filter against a source (i) the signal is filtered; iii) a subset of the sample is selected from the filtered signal; iv) the sampled signal from the step (iii) is correlated with the known reference signal to produce at least one correlator output. The output from each subchannel is supplied to the corresponding input of one or more common discrete-time Fourier transforms (DTFTs), and the output from this with a peak value above the predetermined threshold is selected for further processing in the receiver. Once collected, the method provides a computationally inexpensive way to track the signal. The method and the system realizing the method can be used to demodulate the modulated signal appropriately, and have specific applications in satellite navigation receivers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于DS/FH信号的接收的方法和装置本专利技术涉及接收机，特别是用于接收经复调制的信号的那些接收机，所述信号诸如是频率跳变信号，以及使用扩频码在频率上扩展的信号。在现代信号中常见的是使用扩频技术，其包括频率分集技术，诸如频率跳变和扩频码，以实现频谱使用方面的效率。例如，前者用在GSM中，并且后者用在CDMA移动电话传输协议和GNSS系统中。利用两种技术，存在使接收机在感兴趣的信号的初始接收时首先采集（acquire）该信号（即，建立扩频码或跳变频率内的当前暂时位置）的要求。在采集之后，然后必须对该信号进行跟踪，以检索通过该信号广播的消息或者测量该信号中的定时（timing）变化。相当可能的是同时使用两种技术。例如，在J.Sun等人（eds），中国卫星导航学术年会（CSNC）2014，第37页，论文集，第II卷，LectureNotesinElectricalEngineering304，Springer-VerlagBerlinHeidelberg2014中出版的由Z.Zhou、J.Wei、Z.Tang、T.Yan和XXia创作的论文“CBFH：CoherentBinaryFrequency-HoppingMultiplexingforBeiDouB2Signal”中已经描述了在将来的GNSS信号中除扩频码之外还使用频率跳变的可能性。然而，接收机复杂性和所需的处理努力也增加。接收机将具有已知的所传输的扩频码的它自己的副本，并且还将知道频率跳变图案（pattern）。然而，如以上所述，在已经执行采集之前，其将不知道所接收的信号处于该跳变序列或者该码中的哪里。在一些应用中，还将存在使接收进一步复杂化的其它问题。由接收机或者发射机的相对运动引起的所接收的信号中的多普勒频率改变是一个这样的问题。由接收机本机振荡器（LO）中的缺陷引起的“类多普勒”频率误差是另一个。采集过程因此包括跨越时间并且在一些应用频率上（由于多普勒变化）针对所想要的信号的搜索。这通常使用某个种类的相关过程来完成，其中使所接收的信号与已知信号（“参考信号”）的本地副本相关。在无线电传输系统中，发射机生成承载信息的信号并且然后将它调制到具有载波频率fCARR的“载波”上。无线电接收机的前几级然后从所接收的信号减去（subtract）该载波频率。一般技术人员将领会到，可以通过对“基带”信号（即，在其被频移至载波频率之前的发射机中的信号，以及在已经再次减去载波频率之后的接收机中的信号）进行分析来执行对这样的无线电系统的分析。无线电传输过程的效果然后被建模为（在最简单的情况下）未知的传播延迟、振幅改变和相位偏移，以及噪声的添加。这是下文跟随的方法。将在数字域中描述相关的过程，其中将所有信号表示为样本值的流。假设发射机已经在持续时间中传输了L个样本的已知参考信号，　　　　　　　　　　　　　　　（1）该信号因传输过程而延迟，并且因未知的振幅改变和相位偏移而修改，并且还向它添加了噪声。通过以下给出接收机处的所得输入信号　　　　　　　（2）其中vn是样本n中存在的噪声，a是所接收的信号的未知振幅，并且ϕ是以弧度计的相位偏移角度。在等式（2）中，该已知参考信号的最终样本在采样时间n处到达。如果忽略频率偏置，则采样时间m处的相关器的任务是计算以下输出：　　　　　　　　　　　　　（3）其中*意味着复共轭运算，并且sm是在时间m处接收的信号样本。因为输入信号的已知参考部分到达接收机的时间未知，所以一旦开始，就使相关器重复地执行该计算，直至（在某个采样时间处，比方说m1）相关器输出的量值（magnitude）超过预定阈值。此时，就说已经检测到参考信号，并且将其到达时间估计为采样时间m1。对于由等式（2）描述的所接收的信号，这应当发生在采样时间m1=n处。考虑以下情况，其中在与所接收的输入（即，样本n）中的参考信号的实际发生时间不同的采样时间（n+p）处执行如以上描述的相关。忽略噪声，相关器输出Cn+m与和参考信号的实际发生时间有关的采样时间偏置p之间的关系被称为参考信号的自相关函数（ACF），记为Cpp。ACF的量值在p=0时最大并且随着p在量值（正或负）上增加而减小，具有相关器输出减小的后果。这继而减小了正确地检测到参考信号的存在的概率。为了确保检测概率上的减小可接受地小，必须使可以允许发生的p的最坏情况（即，最大）值保持足够小。这通过确保使相关之间的时间间隔足够小来实现。情况常常是，参考信号包括一连串单独的脉冲，其常常被称为“码片”，每一个码片与少量值中的一个相乘；常常选择使用仅两个值，+1和-1。相乘值的流被称为扩频码，并且通常是伪随机（PR）码，其是具有与值的随机流类似的特性的值的流。然后，如果例如每一个码片是矩形脉冲，则ACF的形状为三角形，其中（半峰值高度处的）宽度等于码片持续时间。基于该宽度，通常将相关之间的时间间隔选择成在码片持续时间的0.25倍与0.5倍之间，以便确保检测概率的足够小的损失。如果接收机中的所选采样速率比传输连续码片的速率大得多（情况常常是这样），则相关之间的时间间隔可以不止一个样本。例如，如果每一个码片是长度1μs的矩形脉冲并且采样速率是10MHz，则需要仅以3到5个样本的间隔执行相关。在该情况下，使用在国际专利申请号WO2015/107111中描述的方法，计算负荷（load）的进一步节省是可能的，特此通过引用而包括该国际专利申请的内容。在该方法中，首先使用滤波器对输入信号进行滤波，所述滤波器具有与一个码片匹配的响应，被称为码片匹配滤波器（CMF）。如在等式（3）中给出了对这样的滤波器的数学描述，但是其中值ck现在被表示仅一个码片所需的样本值替换，并且值L被表示仅一个码片所需的样本的数目替换。例如，如果每一个码片是长度1μs的矩形脉冲并且采样速率为10MHz，则L的值为10个样本，并且十个样本值ck全部等于一。接下来，为了执行单个相关，以等于连续码片之间的时间间距的间隔对CMF的输出进行采样。如果以使得采样速率为码片速率的整数倍（比方说，码片速率的P倍）的这样的方式设计接收机，则这意味着仅从滤波器输出取每P个样本。例如，如果在以上数值示例中的码片速率是每1μs一个码片，则从滤波器输出取每10个样本。然后使这些所选择的滤波器输出与参考图案（即，用于与码片值相乘以生成参考信号的相乘值的图案）相关。替代地，如果不将接收机采样速率选择成码片速率的整数倍，则如在WO2015/107111中描述的，样本选择单元（SSU）可以被布置成从所匹配的滤波器接收输出并且为到相关器的每一个抽头的输入选择在时间上最靠近与每一个码片上的定时参考点有关的期望理想时间的样本。如以上所解释的，一般以通常为码片持续时间的0.25到0.5倍的延迟间隔来计算相关，以便以可接受地低的损耗实现采集搜索过程。高效地实现该重复的相关的一个方式是首先使用SSU来以等于所选择的相关速率（例如，码片速率的2、3或4倍）的平均速率从所匹配的滤波器输出选择样本，并且将那些样本存储在缓冲器（buffer）中。然后，为了执行每一个相关，相关器从缓冲器拖出样本，所述样本的采样时间尽可能接近地对应于每一码片一个样本的间距。在该方法中，继CMF之后的过程的相关部分具有原始相关器中1/P的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理接收机中的信号的方法，所述信号包括码片的经频率跳变的序列，并且所述方法包括通过执行以下步骤而采集信号：a）将所接收的信号分到多个（k个）分离的处理子信道中，每一个处理子信道对应于一个或多个跳变频率；b）在每一个子信道内：i）从所接收的信号减去任何子载波频率；ii）使用码片匹配滤波器对来自（i）的信号进行滤波；iii）从经滤波的信号选择样本的子集；iv）使来自步骤（iii）的经采样的信号与已知的参考信号相关以产生至少一个相关器输出；c）将来自每一个子信道的一个或多个输出提供到对应的一个或多个公共离散时间傅里叶变换（DTFT）的输入中；d）选择具有在预定阈值以上的峰值的阶段（c）的所述（多个）公共DTFT的一个或多个输出以用于在所述接收机中进一步处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 GB 1613075.9;2017.01.05 GB 1700133.01.一种用于处理接收机中的信号的方法，所述信号包括码片的经频率跳变的序列，并且所述方法包括通过执行以下步骤而采集信号：a）将所接收的信号分到多个（k个）分离的处理子信道中，每一个处理子信道对应于一个或多个跳变频率；b）在每一个子信道内：i）从所接收的信号减去任何子载波频率；ii）使用码片匹配滤波器对来自（i）的信号进行滤波；iii）从经滤波的信号选择样本的子集；iv）使来自步骤（iii）的经采样的信号与已知的参考信号相关以产生至少一个相关器输出；c）将来自每一个子信道的一个或多个输出提供到对应的一个或多个公共离散时间傅里叶变换（DTFT）的输入中；d）选择具有在预定阈值以上的峰值的阶段（c）的所述（多个）公共DTFT的一个或多个输出以用于在所述接收机中进一步处理。2.如权利要求1中要求保护的方法，其中在至少采集模式期间，将在阶段（iii）处产生的样本存储在缓冲器中，并且其中所述相关器被布置成使来自所述缓冲器的与来自用于给定子信道的参考码的数据对应的数据相关。3.如权利要求2中要求保护的方法，其中利用来自子采样步骤的每一个最新输入更新所述缓冲器，并且丢弃最旧的样本，并且每次如此更新所述缓冲器时重复所述相关。4.如权利要求2或权利要求3中要求保护的方法，其中所述相关器是具有多个分离的子相关器的分段相关器，每一个子相关器被布置成使所述数据内的所述缓冲器的邻近子集相关，并且其中每一个子相关器将其输出提供给子信道DTFT，并且进一步地，其中所述子信道DTFT的输出包括所述子信道的输出。5.如权利要求4中要求保护的方法，其中使用M个公共DTFT的组，每一个公共DTFT被布置成接受来自所述子信道DTFT的对应输出。6.如权利要求3到5中任一项中要求保护的方法，其中检查所述M个公共DTFT的输出以如由在预定阈值以上的最大输出所指示的那样标识与所接收的信号中的多普勒频移对应的特定公共DTFT。7.如权利要求6中要求保护的方法，其中所述（多个）公共DTFT被布置成在邻近输出之间具有在0.05与0.7之间、更通常在0.2与0.5之间、并且更通常为预期输入信号的自相关的主瓣的半功率宽度的0.5的时间间距。8.一种处理输入信号的方法，其包括首先根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD麦克劳奥，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB