本发明专利技术提供一种在扩频通信中采用分块积分实现并行相关器的方法和设备。处理扩频信号的设备包括一个中频信号预处理单元和多个并行分块积分器。中频信号预处理单元能够根据输入信号和本地参考信号以预定速率产生预积分结果。中频信号预处理单元产生的预积分结果被分成多组，每组包含预定数量的预积分结果。多个并行分块积分器与该中频信号预处理单元通信。每个分块积分器能够连续接收多组预积分结果，对于每组预定数量的预积分结果，每个分块积分器能够将该组预定数量的预积分结果分别和多段经过偏移后的伪随机噪声码进行部分相关运算从而得到多个部分相关运算结果，直到分块积分器接收到下组预定数量的预积分结果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及扩频数字接收机，更具体的是涉及全球定位系统(GPS)接收机中的并行相关器的实现。
技术介绍
在噪声环境下需要高可靠性的通信应用中，扩频通信有其优越性。根据香农定理，通过加宽频谱可以降低高信噪比的需求，这就表明采用扩频通信技术可以传输以及检测弱信号。为扩展频谱，高速伪随机噪声码(PRN)常被用于调制窄带信号以产生宽带信号。宽带信号被信息数据流调制以便传送数据。信息数据速率通常远低于PRN码的码元(码片)速率，并且通常数据与码片信号沿同步。来自扩频信号的信息数据，例如GPS信号，可以通过乘以一个本地产生的载波信号先将接收的信号转为较低频率的信号进而被搜索。本地载波信号可以由适当调谐后的本地振荡器产生。若本地载波信号的频率和相位与接收的原始窄带载波相同，接收信号与本地载波信号相乘而得的乘法器输出信号就是双极性宽带数据流。该双极性宽带数据流是双极性PRN码与信息数据序列的乘积。接着，通过将宽带数据乘以与接收的PRN码时序一致的本地产生的PRN码而移除接收的PRN码。这样就能获取数据信息。以上所述为信号解扩过程。GPS信号是由GPS卫星在L1、L2和L5频率发送的扩频信号。当前商用GPS接收机通常使用L1频率(1575.42MHZ)。L1载波上发送的几个信号为粗捕获码(C/A码)、P码和导航数据。卫星轨道的详细数据包含在导航数据中。C/A码主要用于民用接收机中的定位用途。C/A码用于判断伪距(卫星的表观距离)，GPS接收机接着利用该伪距判断卫星的位置。C/A码是PRN码中的一种，其功用之前已作描述。经C/A码编码后的射频信号成为扩频信号。每个卫星都有唯一的一个C/A码，并且反复循环该C/A码。C/A码是一个0和1(二进制)序列。每个0或1被认为是一个“码片”。C/A码有1023码片长，并以每秒1.023兆码片的速率发送，例如，C/A码的一个周期持续千分之一秒。每个码片也可认为具有两个状态+1和-1。由GPS接收机收集的一组数据包含来自几个卫星的信号。来自不同卫星的信号通过不同的频道传播。通常，GPS接收机同时处理来自几个频道的信号。每个信号都有一个具有不同起始时间的C/A码和不同的多普勒频移量。因此，为搜索某个卫星信号，GPS接收机通常进行二维搜寻，在每个可能的频率上对每个起始时间不同的C/A码进行搜索。此处的“不同起始时间”可以理解为C/A码相位延时的结果。在GPS接收机中，采用捕获方法搜索C/A码的起始点以及载波的频率，特别是信号的多普勒频移。为搜索在某个特定频率点和特定的C/A码延时处的信号是否存在，GPS接收机被调谐到该频率，并且输入信号与已知PRN码进行相关运算，已知PRN码的延时量与输入信号的到达时间相关。若没有搜索到信号，则继续搜索具有下一个可能延时的C/A码。通常，C/A码的每个可能的延时通过移动C/A码1/2码片而得到。由于C/A码包括1023码片，搜索一个固定频率需要检测2046个可能的延时。全部可能的延时检测完之后，继续搜索下一个可能的频率。由于要搜索上千个频率和码延时，捕获过程的速度就非常重要。图1示意了现有技术的GPS接收机100的框图。通常，GPS接收机包括两部分RF(射频)前端模块101以及基带信号处理模块103。GPS卫星传来的GPS信号由天线102接收，通过RF调谐器104和频率合成器105，接收信号(也被认为输入信号)将GPS信号(射频信号)转换为具有期望输出频率的信号。然后，模拟/数字转换器(ADC)106以预定采样频率将转换的信号数字化。经转换并且数字化的信号被认为是中频(IF)信号。该中频信号接着传送到包括几个信号处理阶段的基带信号处理模块103。IF信号传送到捕获模块110，如前所述，多普勒频移搜索和C/A码相移搜索在捕获模块110中进行。在捕获阶段，根据IF信号和C/A码进行相关运算完成IF信号的积分。跟踪模块112使用载波跟踪回路和码跟踪回路通过IF信号跟踪GPS信号，从而获取GPS信号中包含的导航数据。接着，导航数据计算模块114和位置计算模块116利用导航数据计算用户的位置。为达到更高的性能，通常采用并行相关器进行并行搜索。然而，使用大量并行相关器需要大量逻辑资源并且对相关运算的频率要求高，若不进行优化，捕获进程很难在ASIC上实现。因此，本专利技术主要基于实现并行相关器的捕获模块的优化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种采用IF信号预处理技术和分块积分技术的方法和设备来实现等效并行相关器的功能。因此，扩频接收机在捕获阶段就使得相关运算频率较低、门运算较少、功耗降低。本专利技术提供了一种在具有多个分块积分器的电路中处理扩频信号的方法，其中该电路使用一个输入信号、一个本地参考信号和伪随机噪声码，该输入信号以一个预定采样频率被数字化。该方法包括a)根据输入信号和本地参考信号以预定速率产生预积分结果，b)将一组预定数量的预积分结果发送到每个分块积分器，c)在每个分块积分器中接收带有各自码相位的伪随机噪声码，d)根据该组预定数量的预积分结果和一段伪随机噪声码，在每个分块积分器中执行部分相关运算，e)在每个分块积分器中获取部分相关运算的结果，f)将该部分相关运算结果加到先前部分积分结果中，g)将发送到每个分块积分器中的伪随机噪声码偏移预定位置。该方法重复步骤d)到g)直到下一组预定数量的预积分结果发送到每个分块积分器。该方法进一步重复步骤b)到h)直到在每个分块积分器中获得多个完整的相关运算结果。本专利技术还提供了一种处理以预定采样频率数字化的扩频信号的设备。该设备包括一个中频信号预处理单元和与中频信号预处理单元通信的多个并行分块积分器。该中频信号预处理单元根据输入信号与本地参考信号，以预定速率产生预积分结果。每个分块积分器连续接收多组预定数量的预积分结果，对于每组预定数量的预积分结果的，每个分块积分器将该组预定数量的预积分结果分别和多段经偏移后的伪随机噪声码进行部分相关运算从而得到多个部分相关运算结果，直到下一组预定数量的预积分结果发送到每个分块积分器中。本专利技术还提供了一种接收扩频信号的接收机。该接收机包括一个调谐器、一个模拟数字转换器、一个处理扩频信号的设备和一个存储单元。调谐器将接收的扩频信号从原始频率转换为中频。连接到调谐器的模拟数字转换器以预定采样频率将中频信号转换为数字输出信号。处理扩频信号的设备连接到模拟数字转换器。该设备包括一个中频信号预处理单元和与中频信号预处理单元通信的多个并行分块积分器。该中频信号预处理单元根据数字输入信号与本地参考信号以预定速率产生预积分结果。每个分块积分器连续接收多组预定数量的预积分结果，对于每组预定数量的预积分结果，每个分块积分器将该组预定数量的预积分结果分别和多段经偏移后的伪随机噪声码进行部分相关运算从而得到多个部分相关运算结果，直到下一组预定数量的预积分结果发送到每个分块积分器中。该设备还包括一个连接到存储单元和该多个分块积分器的控制逻辑。该控制逻辑从存储单元中读取一个先前部分相关结果，将当前部分相关结果加到先前部分相关结果中，再将经修改的先前部分相关结果写入存储单元。存储单元连接到控制逻辑并且存储计算结果。附图说明本专利技术的其它特性和优点将在以下详细描述并结合图示的说明中更为明显，其中相同数字表示相同元件，并且其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种处理扩频信号的方法，其特征在于：该处理方法在一个具有多个分块积分器的电路进行，该电路使用一个以预定采样频率数字化的输入信号、一个本地参考信号和一个伪随机噪声码，所述方法包括步骤：ａ）根据输入信号和本地参考信号以预定速率产生预积分 结果；ｂ）将一组预定数量的预积分结果发送到每个分块积分器中；ｃ）在每个分块积分器中接收具有各自码相位的伪随机噪声码；ｄ）根据该组预定数量的预积分结果和一段该伪随机噪声码在每个分块积分器中执行部分相关运算；ｅ） 在每个分块积分器中，从部分相关运算中得到部分相关运算结果；ｆ）若存在先前相关运算结果，则将部分相关运算结果加到先前部分运算结果上，其中先前相关运算结果根据先前一组预定数量的预积分结果和一段相应的伪随机噪声码而得到；ｇ）将伪随 机噪声码偏移预定位置；ｈ）重复步骤ｄ）到ｇ）直到下一组预定数量的预积分结果被送到每个分块积分器中；和ｉ）重复步骤ｂ）到ｈ）直到每个分块积分器中得到多个完整相关运算结果，其中完整相关运算结果用于进一步信号处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李世杰，程明强，俞波，
申请(专利权)人：凹凸科技中国有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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