一种GPS接收机快速搜索多普勒频移的电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可快速搜索多普勒频移的电路，包括一个用于将接收到的数字信号分离的Ｉ／Ｑ分离器；Ｉ路压缩器和Ｑ路压缩器；用于信号串并行转换的Ｉ路第一串并转换器和Ｑ路第一串并转换器，一个对转换信号进行相位旋转的多普勒模块；一个用于多普勒模块输出的信号与本地码进行相关处理的相关模块；一个用于累加相关模块输出的相关结果的累加模块；一个计算累加模块输出信号幅值的平方和开根器；一个累加器和一个存储信号幅度值的ＩＱ平方存储器；用于检测累加器输出信号幅值的一个峰值检测器。本实用新型专利技术具有构造简单，成本低廉的优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种GPS (全球卫星定位系统)接收机搜索多普勒频移 的电路。
技术介绍
由于卫星和地球间存在着相对运动，所以从卫星发送到地面接收机的信 号频率会产生平移，且接收机本地的时钟误差都使得原来的载波频率在一定 程度上并不是太确定。GPS接收机中，很小的测量精度误差就会引起实际测 速定位中的较大误差。而多普勒频移是引起误差的一个非常重要的原因。因 此，需要快速、准确的估算出多普勒频移，使GPS接收机能快速、精确的定 位。传统接收机中搜索多普勒频移的电路是将超前、即时以及滞后码分开分 别与卫星C/A码进行相关，每个通道共需要6个相关器，然后再将各自的相 关值累加，又需要6个累加器才能完成这一功能。12个通道就有12套同样 的电路。因此，传统的接收机多普勒搜索的电路繁多复杂，且运算量大，搜 索时间长。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就是当GPS接收机所接收到的卫星信号有 多普勒频移时，在本地码与接收到的卫星粗/截获码(C/A码)进行相关的过 程中，提供一种快速搜索多普勒频移的电路。为达到以上目的，本技术是采取如下技术方案予以实现的一种GPS接收机快速搜索多普勒频移的电路，其特征在于，包括一个用于将接收到的数字信号分离的I/Q分离器；I路压縮器和Q路压縮器，对I/Q分离器分离后的两路信号进行压縮； I路第一串并转换器和Q路第一串并转换器，分别用于将压縮后的两路信号进行串行转并行数据；一个多普勒模块，对所述I路第一串并转换器和Q路第一串并转换器输出 的两路信号进行相位旋转；一个相关模块，用于多普勒模块输出的信号与一个码产生器产生的本地 码进行相关处理；所述码产生器通过一个移位寄存器输入相关模块；一个累加模块，用于累加相关模块输出的相关结果；一个平方和开根器，计算累加模块输出信号的幅值；通过一个累加器到 一个存储信号的幅度值得IQ平方存储器；一个峰值检测器，用于检测累加器输出的信号的幅值，判断搜索是否成功；上述方案中，所述的I路第一串并转换器和Q路第一串并转换器，分别包 括有I路缓存器及I路并行缓存器，Q路缓存器及Q路并行缓存器。所述的相关 器包括I路第二串并转换器和Q路第二串并转换器，分别将由多普勒模块输出 的两路信号进行串行转并行，并分别输出至I路和Q路相关器。所述的累加模 块包括第一累加器和第二累加器，分别连接I路累加寄存器和Q路累加寄存 器，I路累加寄存器和Q路累加寄存器的输出分别与第一累加器和第二累加 器的输入相连。本技术的优点是，相关模块只需两个相关器对信号进行相关运算， 且12个通道多路复用了一组相关器；卫星信道没有任何的数据丢失，码字时 延相关也被多路复用。采用的搜索方法可每次搜索3个码分格，因此本实用新 型的搜索速率就比现有接收机的搜索速率快了几乎三倍。本技术的电路 是12个通道分时复用的，现有的电路是每个通道都有各自的电路，相比而言， 本技术的电路十分精简，且提高了工作效率，使搜索所需的时间大大降 低。可应用于GPS便携式无线设备在最短的时间内完成定位。延长了电池的 使用寿命。附图说明图1是本技术接收机的多普勒搜索电路结构框图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本使用新型作进一步的详细描述。 本技术的电路与传统接收机每个通道都有各自的电路不同的是，本 技术的电路是分时复用的，即12个通道共用一个电路，由软件控制各个 通道的操作。这样构造简单，成本低廉并且还要有较好的可扩展性。如图1所示，本技术中，接收到经过解调和滤波后的信号后，以37.33 fo(fo-1.023MHz)的频率将数字信号输入I/Q分离器，进行I/Q分离，分离成 同相分量I路数据和正交相分量Q路数据，输出频率为18.76 fQ的2比特信 号，再输入I路和Q路压縮器进行压縮处理将频率减至2 fQ。压縮器中采样 值被量化，然后线性存贮到相应的I路串并转换器1和Q路串并转换器1中 的11位采样缓存器中，即I路和Q路缓存器。当11位采样缓存器填满之后， 将串行数据转换为并行数据，数据以类似的方式传输到另一个相同的缓存器 中，这个缓存器称为并行缓存器，即I路和Q路并行缓存器。为多普勒旋转 提供必要的条件。数据从缓存模块以24 fo的速率转移到12信道多普勒模块 中，而码片速率从2fo提高到24f()，从而使得工作速率提高了 12倍。在多普勒模块中，由载波数控振荡器控制，将输入的数据进行多普勒相 位旋转，即消除一个估计的多普勒频移，然后进入到相关模块。在相关模块 中，将多普勒模块I输出和多普勒Q输出的数据分别输入到相应的I路串并 转换器2和Q路串并转换器2，将I路和Q路数据由2位的数据转换为11 位的数据。将串并转换后的I路和Q路数据分别输入I路和Q路相关器。码 产生器产生的本地C/A码为1比特，要先存入一个11比特的移位寄存器中， 当移位寄存器中存满11比特时，在使能信号的控制下将移位寄存器中11比 特的值输入到相关模块。在相关模块中将串并转化后的I路和Q路数据分别 与11比特的本地C/A码在相关器进行相关运算。将相关运算的两路结果输 入到相应的累加器1和累加器2，把相关结果进行累加，得到相关累加值， 一路存入相应的I路累加寄存器RAM和Q路累加寄存器RAM中，更新相 应累加RAM中的值。 一路进入平方和开根器计算信号的幅度，即将I路和Q 路的相关累加值分别进行平方运算，把运算得到的两个平方值相加，然后开 根，得到信号的幅度值。把幅度值输入累加器3中，与存储在I/Q平方寄存 器RAM中上次累加的值相加，得到新的累加值。将该值一路送入峰值检测 器中， 一路存储到I/Q平方RAM中。在峰值检测器中将新的累加值与一个门限值进行比较。如果幅度值超过了门限值，就表示当前的码延迟是近似正 确的，对应在多普勒模块中消除的频移，近似地表示了多普勒频移，搜索完 成。如果该值比门限值小，则表示当前的码延迟不是近似正确的，使用另一 个码延迟进行尝试，并重复上述的搜索过程。一般GPS接收机对卫星信号的捕获过程就是要完成两个参量的搜索码 相位和载波频率。所以用户的搜索过程是一个二维搜索。本技术要求搜索的结果是在1/4 (或1/2)码片周期内估计出码的偏移量和在该条件下的多谱勒分格中估计出多普勒的偏移。搜索的范围应当包括整个不确定的码和多普勒的偏移范围。对于地面用户系统，多普勒频移的范围一般在5KHz左右。本技术中每一次搜索的范围在时频窗中为3x8，即在8个多普勒分 格内每次搜索3个码分格。即本技术一次搜索3个码分格，这样搜索速 率就比传统的接收机的搜索速率快了接近于三倍。每一个多普勒分格为 750Hz,搜索频率范围为6KHz，覆盖了多普勒频移的范围。本技术为每一个独立的信道i路复用了一组相关器，从而减少了所 需相关器的个数。与传统的电路配置相比，它将所需要的门个数从上百万个 减少了到了可控制的范围内。本技术所提出的电路，除了多路复用之外，卫星信道没有任何的数 据丢失，码字时延相关也被多路复用。即传统意义上的接收机用2或3个相 关器来为每个卫星提供较早，较晚，或者快速的相关。本技术的电路降低了运算量，縮短了搜索时间，构造简单，成本低 廉并且还要有较好的可扩展性，使接收机能够快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧＰＳ接收机快速搜索多普勒频移的电路，其特征在于，包括：　　　　一个用于将接收到的数字信号分离的Ｉ／Ｑ分离器；　　　　Ⅰ路压缩器和Ｑ路压缩器，对Ｉ／Ｑ分离器分离后的两路信号进行压缩；　　　　Ⅰ路第一串并转换器和Ｑ路第一串并转换器，分别用于将压缩后的两路信号进行串行转并行数据；　　　　一个多普勒模块，对所述Ｉ路第一串并转换器和Ｑ路第一串并转换器输出的两路信号进行相位旋转；　　　　一个相关模块，用于多普勒模块输出的信号与一个码产生器产生的本地码进行相关处理；所述码产生器通过一个移位寄存器输入相关模块；　　　　一个累加模块，用于累加相关模块输出的相关结果；　　　　一个平方和开根器，计算累加模块输出信号的幅值；通过一个累加器到一个存储信号的幅度值的ＩＱ平方存储器；　　　　一个峰值检测器，用于检测累加器输出的信号的幅值，判断搜索是否成功。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兰娟，程亚奇，周文益，
申请(专利权)人：西安华迅微电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]