本发明专利技术揭示了一种在ＧＮＳＳ接收器中搜寻多普勒频率的方法及相应的相关器。该方法包含步骤：将接收的信号转换为具有第一采样率的数字信号；将数字信号降采样以输出具有第二采样率的降采样后信号；以及搜寻降采样后信号的多普勒频率槽。本发明专利技术更提供了一种相关器。利用本发明专利技术可以灵活地搜寻多普勒信号，比现有技术的方案节省时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于GNSS信号的获取(acquisition)/追踪(tracking),更具体的，是有关于GNSS接收器内多普勒频率的搜寻方法及应用上述方法的相关器(correlator)。
技术介绍
对于GNSS系统(Global Navigation Satellite System;例如GPS， GLONASS, GALILEO等等)中的信号获取，有三个搜寻范围可见卫 星ID(visible satellite ID),多普勒频率(Doppler frequency),以及码相 位(code phase)。 一个包含特定卫星ID,特定多普勒频率以及特定码相 位的组合(combination)被称作"假设，，(hypothesis)。对于特定卫星，如 果有M个可能的多普勒频率与N个码相位，则总共有MxN个假设要 被尝试。对一个GPS(Global Positioning System)信号来说，伪随机码 (pseudo隱random)的码片率(chipping rate)是1.023MHz。也就是一 毫秒、有 1023个码片。若一个槽(bin)在码相位范围内的码片空间占用1/2码片， 则对于一个C/A的码接收器而言，在码相位范围内会有1023x2=2046 个槽。 一般来说，在没有预先得到时间、卫星与用户位置等精准信息 的情况下，很难减少槽的数量或缩小需搜寻的码相位的范围。如上所述，对于特定的卫星，在信号获取过程中，仍存在需要搜 寻的多普勒频率。卫星相对于用户的移动造成了实际多普勒频移(real Doppler frequency shift)。举例来i兌，对于固定的用户，最大的多普勒 频移大致是士5kHz。所以该搜寻范围是10kHz。但是，除了实际多普勒 频移(real Doppler frequency shift),别的因素也可能造成搜寻范围的扩 大。举例来说，接收的IF信号的载波频率(carrier frequency)可能^L本 地频率(local clock)偏置(biased)。 GNSS接收器用温度补偿晶体振荡器 TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)或其它种类的才展荡 器来提供精准的本地频率信号，但本地频率信号会有未知的偏置 (unknown bias)及特定的漂移范围(drift range)。这样的频率偏置及漂移会影响GNSS基频信号的载波频率并产生相应的多普勒频移。另外一个会导致更多多普勒频率搜寻槽的因素是在获取中的长时 间相干积分(long coherent integration time)。长时间相干积分一般用于 弱信号获取中以改善信号噪声比(SNR),进而改善侦测可能性 (detection probability)。长时间相干积分可改善信号侦测效率， <旦是造 成需要搜寻更多的多普勒频率槽。随着相干积分时间的延长，可允许 多普勒频率误差(allowable Doppler frequency error)将降低。举例来说， 对于1ms的相干积分时间来说，可允许多普勒频率误差小于1kHz,而 对于20ms的相干积分时间来说，可允许多普勒频率错误小于50Hz。 在AGPS(Assisted GPS或Aided GPS)系统中，其中用于辅助(aid)已知 数据位序列(known data bit sequence)之后的相干积分时间非常长时， 例如2秒或更长，即使搜寻范围是一样或减少的，多普勒频率搜寻槽 也会大幅增加。如前所述，影响多普勒频率.搜寻范围与搜寻槽的因素 很多。因此，不同情况下，多普勒频率搜寻槽的数量应可动态 (dynamically)变化。因此，我们需要一个灵活(flexible)的多普勒搜寻相 关器。尽快搜寻到所有卫星的多普勒频率以降低首次定位时间(Time To FirstFix， TTFF)是重要的，首次定位时间是卫星通讯接收器的 一个主 要效能指标(performance metric)。并且，获取的第一批少数卫星的多 普勒频率可以用来调整与减少剩余卫星的多普勒频率搜寻范围。接着， 同样数量的相关器可用更长的相干积分时间来搜寻缩小后的多普勒范 围以取得更佳的信号获取表现。当多普勒频率的搜寻范围变宽或者多普勒搜寻槽变窄的时候，多 普勒频率的搜寻操作复杂度会增加。也就是说，需要搜寻的多普勒频 率槽越多，操作就越复杂。多普勒频率搜寻的操作复杂度需要大容量 内存与高功率消耗。图1显示了一般GNSS接收器的相关器。卫星信号被接收并被放 大，接着被降频至中频段(Intermediate Frequency stage)。在这个阶4爻， 接收的信号是模拟形式。然后，模拟数字转换器模拟数字转换器 (Analog-to-Digital Converter) 108将接收的信号转换为数字信号。自模 拟数字转换器108出来的数字信号经由载波数字控制振荡器(Numerically Controlled Oscillator ， NCO)112 ， 移相器(phase shifter)114、 116及混频器(mixer)121 、 122等装置降频转换。混频后的 结果是具有同相(in-phase)与正交(quadrature)成分的复合信号。同相与 正交成分根据E/P/L伪随机码(Early/Prompt/Late PRN code)产生器120 所产生的PRN码;故送到乘法器141 146进行乘法操作。E/P/L PRN码 产生器120是受码数字控制振荡器(code NCO)123控制。乘积值分别 由累加器131 136累加以产生相关结果IE， IP, IL与QE, QP, QL。 积分信号送至接收器处理器110。接收器处理器IIO对这些值进行处 理。需要一个相关器来搜寻一个多普勒频率槽。图2是概略显示另 一个采用后相关(post correlation)快速傅里叶转 换(Fast Fourier Transform, FFT)的相关器架构的示意图。由天线201 接收的信号被降频至中频段，接着被RF接收器203从模拟到数字域 采样。然后多普勒及中频信号中的中心频率被载波移除单元205移除。 复合信号成分，同相I与正交Q成分，接着被码解展频单元(code despreading unit )207处理并4皮积分与转储(Integration And Dump, IAD)单元209相干积分。同相I与正交Q成分的相干积分结果在緩冲 器(buffer)211中进行累加。IAD 209的相干积分时间范围是1ms至 5ms， 一般使用lms。当数个I与Q成分的1ms积分值连续被收集时， 举例而言，就有20个IAD值送至FFT引擎213来执行频域分析。通 过检查FFT输出值可同时搜寻20个多普勒频率槽，其中上述多个FFT 输出值可利用相干采样RAM 215，非相干采样RAM221，量值计算单 元(magnitude computation unit)217以及IAD单元219以进4亍凄史个20ms 相干或非相干积分。在这个架构里，额外的数据緩冲器单元211需要 在多普勒频率搜寻(即FFT操作)之前储存本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于ＧＮＳＳ接收器中搜寻多普勒频率的方法，包含： 将接收的信号转换为具有第一采样率的数字信号； 将上述数字信号降采样以输出具有第二采样率的降采样后信号；以及 搜寻上述降采样后信号的多普勒频率槽。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤佐，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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