提供了一种用于与包括多个卫星的全球导航卫星系统（GNSS）一起使用的接收器。每个卫星传输包含扩频码的相应导航信号。GNSS保持被编码到导航信号中的时间参考。接收器包括：接收器时钟；以及至少一个天线，所述天线用于在多个相应信道上接收多个信号，每个信道由传输卫星和在所述信道的相对端处的接收天线限定。接收器进一步包括至少一个相关器，所述相关器用于计算（i）在多个信道上接收的信号与（ii）由接收器提供的导航信号的参考版本之间的互相关函数。接收器被配置成使用计算的互相关函数来执行以下各项的联合估计：（i）接收器时钟相对于由GNSS保持的时间参考的时钟偏差，以及（ii）包括作为时间延迟的函数的多个信道的组合贡献的复合信道。献的复合信道。献的复合信道。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在GNSS接收器中执行联合信道和时间估计的方法和装置
[0001]本专利技术涉及全球导航卫星系统（GNSS），并且特别地涉及用于在室内条件下使用的在GNSS接收器中执行联合信道和时间估计。
技术介绍
[0002]全球导航卫星系统（GNSS）在广泛的应用中正在变得越来越重要，所述应用包括车内导航支持、针对智能电话的基于位置的服务等等。在WO 2006/063613和WO 2007/101454中描述了GNSS的示例实现。这样的GNSS包括通常二十至三十个卫星的星座，卫星中的每个传输结合了该卫星特有的已知扩频码（比特或码片的预定伪随机噪声序列）的导航信号。类似于常规的CDMA（码分多址）系统，接收器将接收到的信号与针对各种卫星的扩展码互相关，以获取针对当前可见（在地平线上方）的相应卫星的导航信号。针对卫星的导航信号还将卫星的位置和传输的时间编码到高精度。
[0003]为了进行位置确定，接收器定位给定卫星的获取的导航信号和被保存在接收器内或在接收器内内部地生成的针对该卫星的扩频码的版本之间的互相关函数的最大值。互相关函数的最大值对应于接收的扩频码和内部扩频码之间的码相位对准（零偏移），并且取决于（i）从卫星到接收器的信号行进时间，该时间取决于卫星的空间位置和接收器的空间位置，以及（ii）卫星和接收器之间的任何定时（时钟）偏差（偏移）。通过从多个卫星获取码相位信息，解决接收器的（通常）未知空间位置和时钟偏差是可能的。
[0004]任何这样的位置确定的精度取决于基于互相关函数可以多精确地确定码相位对准。大多数传统GNSS导航信号在它们的自相关函数中呈现单个最大值，该自相关函数在零码相位偏移附近遵循已知的三角形形状。此外，新的GNSS信号利用二进制偏移载波（BOC）来调制传输的导航信号。这具有使自相关函数的主峰变窄以支持更精确的位置的估计的效果，尽管以在自相关函数中出现新的相关峰为代价，从而在码相位估计中引入了歧义（ambiguity）。
[0005]用于跟踪码相位的典型方法是针对三个不同的延迟（称为早期、即刻（Prompt）和晚期）计算互相关函数，其中即刻表示预期的延迟（例如，如根据信号获取确定）。然后可以通过将预期的相关峰拟合到针对这三个不同延迟的相关值来确定码相位对准。EP 3104195中提供了关于BOC调制和拟合相关峰的另外的细节。
[0006]如上面提到的那样，获得来自多个卫星的针对信号的码相位对准允许确定接收器的未知空间位置和时钟偏差。虽然GNSS信号主要与以前的方面（位置确定——因此导航的参考）相关联，但在后面的方面中也有意义（interest）。因此，确定接收器的时钟偏差允许参考整个GNSS内保持的非常精确的时间在接收器处获得非常精确的时间。
[0007]因此，GNSS信号在许多不同应用中被用于时间同步目的，所述应用包括电信、金融和能源部门[1]。通常，GNSS信号的利用通常限于室外应用（其中不存在GNSS覆盖问题），而在室内条件下使用GNSS信号是更具挑战性的[2]-[4]。例如，在室内环境中，接收器可能或可能未接收来自卫星的直接视线（LOS）信号，并且也可能接收显著的多径分量，即非视线
（NLOS）分量。因为NLOS分量由于额外的行进距离而相对于LOS分量具有系统延迟，所以这可能在延迟（以及因此定时）估计中引入潜在的偏差。
[0008]在电信应用的特殊情况下，由电信服务提供商在宏蜂窝小区中采用GNSS同步，而其他同步技术，诸如基于有线的解决方案，比如精确时间协议，正在被考虑用于室内小型蜂窝小区，以实现亚微秒范围内的定时精度（取决于特定的网络拓扑和其他要求）。
[0009]预期精确的室内时间同步对未来的5G电信网络是重要的，在未来的5G电信网络中，室内小型蜂窝小区可以被用于填充（populate）室内区域以提供5G服务。对于这样的新的5G信号的传输，将需要不同蜂窝小区之间的严格同步要求，为50纳秒的数量级或以下[5]。此外，精确的时间同步还可以潜在地被用于基于从5G信号导出的测距测量来提供精确的定位。
[0010]虽然GNSS信号仍然可以在轻微的（mild）室内条件下被用于定位和定时应用，但由于深度衰落和来自非视线（NLOS）分量的强多径的影响，这是以降级的性能为代价。在定时应用的特定情况下，大众市场定时接收器（例如，参见[6]）即使在只跟踪一个GNSS信号的情况下（如果接收器的位置是先验已知的），也能够以500纳秒（1-σ）的数量级的预期精度操作[6]。然而，该精度仍然显著低于上面描述的提议的5G服务所需的水平。
[0011]最近，基于铱星的低地球轨道（LEO）星座的新的商业定时服务已经变得可用，以在室内条件下提供精确的定时（和定位）[7]、[8]。对于该服务，由运营商声称100纳秒（1-σ）的定时精度，虽然仍不匹配但更接近于针对电信应用的上面提到的严格要求。
技术实现思路
[0012]本专利技术在所附权利要求中限定。
[0013]提供了一种用于与包括多个卫星的全球导航卫星系统（GNSS）一起使用的接收器。每个卫星传输包含扩频码的相应导航信号。GNSS保持被编码到导航信号中的时间参考。接收器包括：接收器时钟；以及至少一个天线，所述天线用于在多个相应信道上接收多个信号，每个信道由传输卫星和在所述信道的相对端处的接收天线限定。接收器进一步包括至少一个相关器，所述相关器用于计算（i）在多个信道上接收的信号与（ii）由接收器提供的导航信号的参考版本之间的互相关函数。接收器被配置成使用计算的互相关函数来执行以下各项的联合估计：（i）接收器时钟相对于由GNSS保持的时间参考的时钟偏差，以及（ii）包括作为时间延迟的函数的多个信道的组合贡献的复合信道。
[0014]这样的接收器支持在室内条件下将GNSS信号使用用于精细时间同步，从而有助于减轻这种类型的情况下的强衰落和NLOS多径条件。本文中描述的方法寻求在室内条件下提供鲁棒且精确的时间同步，而不需要提供任何附加基础设施（例如，有线网络和/或单个GNSS接收器以外的其他装置）。
附图说明
[0015]现在将参考以下附图，仅通过示例的方式详细描述本专利技术的各种实现：图1是用于接收GNSS导航信号的接收器的示意图。
[0016]图2是示出对于给定的天线和卫星由室内传播信道引入到相关函数中的失真的示例的绘图。
[0017]图3是示出针对不同天线和给定卫星由室内传播信道引入相关函数中的失真的示例的绘图。
[0018]图4示出了针对模拟室内条件的功率延迟曲线（profile）的示例。
[0019]图4A和4B示出了来自图4的数据的子集，每个示出了针对单个相应卫星的功率延迟曲线。
具体实施方式
[0020]图1是适用于与GNSS一起使用以便从相应卫星接收导航信号的接收器701的高级示意性框图。接收器701可以被提供为独立单元，或者可以被结合到一些更大的设备中，所述更大的设备例如移动（蜂窝）电话、蜂窝无线电接入节点（例如5G小型蜂窝小区）、计算机、汽本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于与包括多个卫星的全球导航卫星系统（GNSS）一起使用的接收器，其中每个卫星传输包含扩频码的相应导航信号，并且其中GNSS保持被编码到导航信号中的时间参考，所述接收器包括：接收器时钟；至少一个天线，用于在多个相应信道上接收多个信号，每个信道由传输卫星和在所述信道的相对端处的接收天线限定；以及至少一个相关器，用于计算（i）在多个信道上接收的信号与（ii）由接收器提供的导航信号的参考版本之间的互相关函数；其中，接收器被配置成使用计算的互相关函数来执行以下各项的联合估计：（i）接收器时钟相对于由GNSS保持的时间参考的时钟偏差，以及（ii）包括作为时间延迟的函数的多个信道的组合贡献的复合信道。2.根据权利要求1所述的接收器，其中，在相应信道上接收的信号包括来自导航信号中的一个或多个的贡献。3.根据权利要求2所述的接收器，其中，接收器被配置成基于在给定信道上接收的信号和给定导航信号的参考版本之间的计算的互相关函数来检测在给定信道上接收的信号中包括的给定导航信号。4.根据权利要求3所述的接收器，其中，接收器被进一步配置成使用在给定信道上接收的信号与给定导航信号的参考版本之间的计算的互相关函数来确定接收的给定导航信号与提供的给定导航信号的参考版本之间的码相位对准。5.根据权利要求4所述的接收器，其中，码相位对准取决于：（i）从卫星到接收器的给定导航信号的传播时间，以及（ii）接收器时钟与由GNSS保持的时间参考之间的时钟偏差。6.根据权利要求4或5所述的接收器，其中，使用用于执行联合估计的计算的互相关函数以针对每个卫星的确定的码相位对准为中心。7.根据权利要求2至6中的任一项所述的接收器，其中，针对一个或多个导航信号的贡献包括多个非视线分量。8.根据任何前述权利要求所述的接收器，其中，时间延迟参考视线分量的到达。9.根据任何前述权利要求所述的接收器，其中，接收器时钟的时钟偏差被估计为与近似时钟偏差的偏移。10.根据权利要求9所述的接收器，其中，近似时钟偏差等于初始估计的时钟偏差，所述初始估计的时钟偏差具有在0.1-1微秒的范围内、或在0.2-0.8微秒的范围内、或在0.25-0.6微秒的范围内的典型精度（1-σ）。11.根据权利要求9所述的接收器，其中，接收器被配置成在执行联合估计之前，通过使用计算的互相关函数来确定针对复合信道的复合互相关函...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：欧洲空间局，
类型：发明
国别省市：
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