专利名称：确定信息单元边界的方法、系统和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测信息单元的边界的方法，在该方法中，接收利用信息单元进行了调制的重复编码的信号，其中一组符号形成一个信息单元。本发明还涉及一个包括接收机(PR)的系统，该接收机(PR)用于接收利用信息单元进行了调制的重复编码的信号，在该信号中一组符号被使用来传送一个信息单元，其中接收机(PR)包括用于从接收的信号确定信息单元的边界的装置(INT)。本发明也涉及一个包括接收机(PR)的电子设备(MS)，该接收机(PR)用于接收利用信息单元进行了调制的重复编码的信号，在该信号中一组符号被使用来传送一个信息单元，其中接收机(PR)包括用于从接收信号确定信息单元的边界的装置。
背景技术：
在基于卫星定位的定位系统中，定位接收机试图接收至少四个卫星的信号，以便找出定位接收机的位置和时间数据。这样的卫星定位系统的例子是GPS系统(全球定位系统)，它包括按照预定的轨道环绕地球运行的多个卫星。这些卫星发送定位数据，定位接收机已知在卫星定位系统中使用的精确的时间数据的情形下，在每个时刻都可以根据卫星所发送的定位数据确定一个卫星的位置。在GPS系统中，卫星发送扩频调制的信号，该信号是用对于每个卫星独特的代码进行调制的。因此，定位接收机可以通过使用在定位接收机中本地产生的、相应于卫星代码的参考代码，来区分由不同的卫星发射的信号。
这样的基于卫星定位的定位系统的缺点常常在于由卫星发射的信号在到达定位接收机时被强烈衰减，在接收机中很难从背景噪声中区分出信号。尤其由于气候条件和障碍物(诸如建筑物和信号传送途径中的周围地形)，使信号被衰减。另外，信号可以通过多个不同的传送途径到达定位接收机，这造成所谓的多径传播以及恶化定位接收机对所希望的信号的同步，因为发送的信号通过不同的传送途径到达接收机，例如，从卫星直接到达的传送途径(视线)，除此以外，还有反射的传送途径。由于这种多径传播，同一个信号以具有不同相位的几个信号的形式被接收。在建筑物内特别难以进行定位，因为建筑物本身强烈衰减由卫星发射的信号，另一方面，多径传播甚至会更强，因为例如从窗户进入的、多半是反射的信号不一定像通过房顶直接到达的信号那样受到同样的衰减。在这种情形下，特别是由于多径传播造成的信号的附加的传播时间，在信号传输的时刻，接收机对于传播时间和卫星定位会作出错误判译。
GPS系统中的每个运行的卫星以1575.42MHz的载频发送所谓的L1信号。这个频率也被表示为154f0，其中f0＝10.23MHz。而且，卫星以1227.6MHz的载频(即，120f0)发送被称为L2的另一个测距信号。在卫星中，这些信号的调制是用至少一个伪随机序列来实施的。这个伪随机序列对于每个卫星是不同的。作为这种调制的结果，产生代码调制的宽带信号。所使用的调制技术使得有可能在接收机中区分出由不同的卫星发射的信号，虽然在传输中所使用的载频基本上是相同的。这种调制技术被称为码分多址(CDMA)。在每个卫星中，为了调制L1信号，所使用的伪随机序列例如是所谓的C/A码(粗/捕获代码)，它是金码族中的一个代码。每个GPS卫星通过使用各个C/A码发送一个信号。这些代码被形成为两个1023比特二进制序列的模2和。第一个二进制序列G1用多项式X10+X3+1来形成，以及第二个二进制序列G2是通过把多项式X10+X9+X8+X6+X3+X2+1进行延时而被形成的，对于每个卫星，该延时是不同的。这种安排使得有可能由相同的码发生器产生不同的C/A码。C/A码因此是二进制码，在GPS系统中它的码片速率是1.023MHz。C/A码包括1023个码片，其中时段(epoch)的持续时间是1ms。L1信号的载波还被50bit/s比特速率的导航信息调制。导航信息包括关于卫星的“健全(health)”、轨道、时间数据等等的信息。
在卫星运行期间，卫星监视它们的设备的条件。卫星例如可以使用所谓的“监视装置(watchdog)”运行来检测和报告在设备中可能的故障。错误和故障可以是瞬时的或较长的持续时间。根据健全数据，某些故障有可能被补偿，或可以完全忽略由故障的卫星发送的信息。而且，在可以接收四个以上的卫星的信号的情形下，从不同卫星接收的信息可以根据健全数据被不同地加权。因此，有可能减小多半由看来是不可靠的卫星造成的测量的错误的影响。
为了检测卫星的信号和为了识别卫星，接收机必须进行捕获，由此接收机时刻搜索每个卫星的信号，试图同步和锁定到这个信号，这样，连同信号发送的数据可被接收和解调。
当接通接收机时以及当接收机在很长时间内一直不能接收任何卫星的信号的情形下，定位接收机必须执行捕获。这样的情形在便携式设备中容易出现，因为设备正在移动以及设备的天线不总是处在相对于卫星的最佳位置，这影响进入接收机的信号的强度。
定位设备具有两个主要功能1.计算接收机与不同的GPS卫星之间的伪距离，以及2.通过利用计算的伪距离和卫星的位置数据，确定接收机的位置。每个时间的卫星的位置数据可以根据从卫星接收的天文历和时间校正数据进行计算。
到卫星的距离被称为伪距离，因为在接收机中知道的时间是不精确的。因此，重复进行位置和时间的确定，直至时间和位置达到足够的精度为止。因为不能绝对精确地知道时间，必须通过对于每次新的迭代将一组方程线性化来确定位置和时间。
通过测量在不同的卫星的信号之间的伪传输时间延时，可以计算伪距离。
几乎所有已知的GPS接收机利用相关法来捕获代码和进行跟踪。在定位接收机中，参考代码ref(k)(即，对于不同的卫星的伪随机序列)被存储或被本地产生。接收信号被变频到中频(下变频)，此后，接收机把接收信号与存储的伪随机序列相乘。作为相乘的结果得到的信号被积分或被低通滤波，其中得到的结果是关于接收信号是否包含由卫星发送的信号的信息。在接收机中，反复进行相乘，这样，在接收机中接收的伪随机序列的相位每次被移位。正确的相位优选地是从相关的结果推断出来的，这样，当相关结果是最大时，可找到正确的相位。因此，接收机被正确地同步到接收信号。在完成代码捕获后，接着的步骤是频率调谐和相位锁定。
上述的捕获和频率控制过程必须对于在接收机中接收的每个卫星信号来进行。某些接收机可能具有几个接收信道，其中对于每个接收信道尝试一次与一个卫星的信号进行同步，从而去寻找到由这个卫星发射的信息。
定位接收机接收由卫星发射的信息，以及根据接收的信息进行定位。对于定位，接收机必须接收由至少四个不同的卫星发射的信号，以便找出x，y，z坐标和时间数据。接收的导航信息被存储在存储器中，其中这个存储的信息可被使用来找出卫星的定位数据。
图1以原理图的形式显示在包括定位接收机的无线通信设备MS中借助于从四个卫星SV1，SV2，SV3，和SV4发射的信号进行的定位。在GPS系统中，卫星发射天文历数据和时间数据，根据这些数据，定位接收机可以进行计算，以确定这时的卫星位置。这些天文历数据和时间数据按帧进行发送，这些帧再被划分成子帧。在GPS系统中，每个帧包括1500比特，它们被划分成五个子�。扛鑫�300比特。由于传输一个比特花费20ms，因此传输每个子帧花费6秒，以及整个帧在30秒内被发送。子帧被编号为1到5。在每个子帧1中例如发送时间数据，以表示子帧的发送时刻以及有关卫星时钟相对于GPS系统的时间的偏差的信息。
子帧2和3被使用来传输天文历数据。子帧4包含其它的系统信息，诸如协调的通用时间(UTC)。子帧5打算用于传输所有卫星的天文年历数据。这些子帧和帧的全部被称为GPS导航消息，该信息包括25�。矗�125子帧。导航消息的长度因此是12分30秒。
在GPS系统中，时间是从一个星期开始以秒进行测量的。在GPS系统中，一个星期的开始的时刻是在星期六与星期日之间的午夜时刻。要被发送的每个子帧包含有关在所讨论的子帧被发送时的GPS星期的时刻的信息。因此，时间数据表示某个比特的发送的时间，即，在GPS系统中，在所讨论的子帧中的最后比特的发送时间。在卫星中，时间是用高精度原子天文钟测量的。尽管如此，要在GPS系统的控制中心(未示出)中控制每个卫星的运行，并且例如执行时间比较来检测卫星中测时误差和把这个信息发送到卫星。
为了精确地定位，接收机能以怎样的精度去得知实际GPS时间是非常重要的。实际上，精确的GPS时间可以在定位计算后被规定，在其中可确定接收机相对于GPS时间的时钟误差。然而，在一开始的定位计算中，可以使用GPS时间的估值，因为接收机不必知道真实的GPA时间。在时刻k的估计的GPS时间可以根据三个时间单元的测量值按照以下公式被推导出TGPSj(k)=TTOW(k)+Tmsj(k)+Tchipj(k)+0.078---(1)]]>其中TTOWj＝在最后接收的子帧中的时间数据(一星期的时间)(以秒计)，Tmsj(k)＝相应于在最后接收的子帧开始后接收的C/A时段(epoch)的数目的时间(以秒计)，Tchipj(k)＝相应于在时段最近改变后接收的整个码片的号码(从0到1022)和代码位相的时间(以秒计)，j＝接收的信道下标号。
在公式(1)中，从卫星到接收机的信号的平均飞行时间(ToF)是78ms。作为一个参考，可以使用任何这种具有足够的信号噪声比(SNR)的接收信道。
时间数据(ToW)在六秒的时间间隔内在导航消息中被发送，它表示从GPS星期的最近的改变所经过的时间。因此，时间数据的数值范围是一个星期的余数部分。在相应的情形下，Tmsj(k)等于六秒的余数部分，以及Tchipj(k)等于1ms的余数部分。公式(1)的头三项也可被使用来测量信号的到达时间(ToA)。
在很差的接收条件下(其中导航数据由于高的误码率(BER)而不能被检测)，不可能直接通过公式(1)来确定GPS时间。然而，通常仍旧测量代码位相。
在很差的接收条件下，有可能尝试检测比特的改变时刻(边界)。为了检测导航数据，在这样的接收机中必须检测比特边界，以便使用跟踪环中的相干累积，和/或计算伪距离，在其中只按照C/A代码进行控制。
在某些现有技术接收机中，所谓的硬判决被使用来检测比特边界，在接收机中，接收的信号在一个时段期间被积分。随后(1ms后)，接收机的相关器的输出信号被检验。在直方图方法中，相关器的输出值与先前的输出值进行比较。在输出值具有相反的符号的情形下，可以判定数据比特的正负号已改变。在时段改变后作出的每个这样的判决的可靠性由于信号/噪声比(C/N0)恶化而被大大地恶化，其中错误定位的可能性也增加。使用这种方法可以预先假设接收机的同步部分被锁相到时段。另外，在其中使用通常的转储的这种接收机中，采纳这种方法是很麻烦的。
在另一种接收机中，接收信号的相关是对于其内容是已知的预同步部分进行的(遥测字的开头部分)。这种安排的缺点在于，同步时间相对较长，平均至少3秒钟。另外，最终的误差率相当差，因为初始同步部分的长度只有8比特。
发明内容
本发明的目的是得到一种从接收信号中检测比特边界的改进方法，和以检测比特边界为目标的接收机。
更精确地，按照本发明的方法的主要特征为该方法至少包括以下步骤-滤波步骤，其中根据接收信号形成参考值，-矢量形成步骤，其中至少一个矢量由参考值形成，在该矢量中，单元的数目相应于在传输信息单元时所使用的符号的数目，-矢量处理阶段，在该阶段，根据所述至少一个矢量形成确定矢量，-确定阶段，在该阶段，搜索所述确定矢量的单元的最大值，其中该单元的下标号被使用来表示信息单元的边界。
按照本发明的系统的主要特征为该系统至少还包括-滤波装置(MA，ABS)，用于根据接收的信号形成参考值，-矢量形成装置(CONV)，用于形成所述参考值的至少一个矢量，在所述至少一个矢量中，单元的数目相应于在信息单元传输时所使用的符号的数目，-矢量处理装置(AVG)，用于根据所述至少一个矢量形成确定矢量，-确定装置(DET)，用于搜索所述确定矢量的单元的最大值，其中该单元的下标号被安排成用来表示信息单元的边界。
按照本发明的电子设备的主要特征为该电子设备至少还包括-滤波装置(MA，ABS)，用于根据接收信号形成参考值，-矢量形成装置(CONV)，用于形成所述参考值的至少一个矢量，在所述至少一个矢量中，单元的数目相应于在信息单元传输时所使用的符号的数目，
-矢量处理装置(AVG)，用于根据所述至少一个矢量形成确定矢量，-确定装置(DET)，用于搜索所述确定矢量的最大单元，其中该单元的下标号被安排成用来表示信息单元的边界。
当与现有技术的定位系统和接收机进行比较时，本发明可以获得显著的优点。因为比起应用现有技术方法来说，在本发明的方法中，可以从弱的和具有噪声的信号中更可靠地检测出比特边界，从而使定位可靠性得以改进。而且，当应用本发明的方法时，比起现有技术有可能更快地检测出信号中传送的数据内容，因为比特边界可以更精确地被检测。按照本发明的方法的使用也允许进行室内定位，这在现有技术解决方案中不一定能做到。
下面参照附图更详细地描述本发明，其中图1以简化的方式显示按照本发明的优选实施例的方法，图2a和2b以简化的方框图显示按照本发明的优选实施例的电子设备，图3以简化的方框图显示应用按照本发明的方法的比特边界检测块，图4a到4d显示在按照本发明的优选实施例的方法的不同的步骤中的样本信号，图5显示在应用本发明的方法时检测作为所使用的矢量数目的函数的比特边界的概率，以及图6按照时间尺度显示了积分时间和时段的相互定时的示例的情形。
具体实施例方式
下面将参照图1所示的系统描述按照本发明的优选实施例的方法的运行。执行定位的电子设备由图2所示的无线通信设备MS示例地代表，它除了包括移动终端MT以外，也包括定位接收机PR。在本例中，移动终端MT可被使用来在无线通信设备MS与移动通信网MN的基站BS，BS’，BS”之间传输信息。
接着，将参照图2a的简化方框图概略地描述有利的接收机PR的运行。通过天线1被接收的重复编码的信号在高频放大器2中被放大，以及借助于由时钟发生器3产生的时钟信号和频率合成器4在调节块5中优选地被变换成中频，或直接地变换成基带。在这时，信号仍旧有利地具有模拟格式，然后在模拟数字变换器6中，该信号被变换成数字信号。模拟数字变换器6不单产生数字的接收信号，也产生一个控制信号加到自动增益控制块7(AGC)，它试图以熟知的方式平整接收信号的强度变化。被变换到中频或基带的数字信号被引导到一个或多个数字监视块8a，8b，8n，以便把数字信号变换成具有不同的相位(I/Q)的两个信号，然后与参考码相乘。在监视块8a，8b，8n中形成的信号还被引导到控制块9，以便试图找出接收信号的代码位相和频移。控制块9形成到监视块8a，8b，8n的反�。员愕鹘诓慰悸氲拇胛幌嗪褪挚刂频恼竦雌�18(如果有必要的话)。在检测代码位相和频移后，也就是接收机已锁定到接收的信号后，有可能开始解调和贮存在信号中传输的导航信息(如果有必要的话)。控制块9优选地把导航信息存储在存储器25中。
在图2b的方框图上，显示了数字监视块8a，8b，8n的有利的结构。被变换成中频或基带的数字信号在混合器10a，10b中与由数字控制振荡器产生的信号可以这样地混合，以使得在被输入到第一混合器10a的振荡信号与被输入到第二混合器10b的振荡信号之间有约90°的相位差。因此，混合的结果是包括这样的已知的形式的两个分量发信号I和Q分量。在形成相位差时，优选地使用移相块12a，12b。接着，I和Q分量在代码相乘器13e，14e；13p，14p；13l，14l中与参考代码相乘。参考代码优选地按不同的相位被引导到代码相乘器13e，14e；13p，14p；13l，14l，以使得三个或四个具有不同的相位的参考信号由I分量和Q分量形成。这些参考信号优选地在积分块15e，16e；15p，16p；15l，16l中被积分。来自积分块15e，16e；15p，16p；15l，16l的积分信号被引导到控制块9，在其中，根据不同的积分块的输出信号，推导出参考代码的代码相位比起接收信号的代码相位是领先(E，提早)、落后(L，迟到)、还是同相(P，即刻)。控制块9将根据这个推导来调节用来控制参考代码发生器17的数字控制振荡器18的频率。在相位偏移块19中，具有不同相位的参考代码信号19进一步由参考代码发生器17生成的参考代码构成。而且，控制块9推导出可能的频移和调节数字控制振荡器11的频率。在每个监视块中，一次可以对于一个信号进行信号处理，其中为了同时接收四个信号，必须至少有四个监视块。显然，图2a和2b所示的接收机只是一个示例性实施例，以及本发明并不限于只在这个接收机中使用。
接收机PR优选地也包括用于执行无线通信设备功能的装置(诸如第二天线20、射频部分21)、音频装置(诸如编码译码器22a、扬声器22b和话筒22c)、显示器23、键盘24、和存储器25。控制块9对于执行接收机PR的功能和执行无线通信设备的功能至少可以是部分共同的，或者分开的处理器等可被使用于这些功能。
下面将参照图2a所示的接收机和图3所示的比特边界检测块更详细地描述按照本发明。在本文中，由GPS系统的卫星发射的信号被用作为例子，其中时段的长度是1ms，一比特由20个时段组成。然而，显然，本发明也可以应用于其中接收重复编码的信号的其它系统，其中以下的数字值作相应的变化。
然而，在差的信号条件下导航数据不能被检测，但无论如何，信号的同步是可能的。在接收机被锁定到接收的信号(频率和/或代码相位)后，通过按以下的方式使用本发明的方法，开始比特边界检测。
不同的二进制数值的传输是以代码调制进行的，这样，对于第一数值(例如+1)，调制代码这样地被使用，同样地，对于第二个二进制数值(例如-1)，调制模式的码片的相反的数值被使用。图4a显示卫星信号的一个例子，包括具有数值+1，-1，+1，-1的四个比特。
在模拟数字变换器6中，对于要被接收的卫星信号执行模拟数字变换，其中对信号的进一步的处理可以根据数字信号来实行。在包括多个接收信道的接收机中，对于每个信道可以使用一个分开的模拟/数字变换器，或对于所有信道使用一个公共的变换器，其中在模拟/数字变换后才执行信道信号的分类，正如按照图2a的接收机中那样。首先，考虑在一个卫星的信号中搜索比特边界的情形。在这种情形下，优选地，信号在一个时段的时间期间在积分块INT(图3)中被积分。积分块INT的输出信号被引导到移动计算块MA，在其中在一个比特期间对信号进行采样，也就是采样20个样本，优选地大约每1ms采样一次，以及把已知数目的这些样本进行组合。因此，这里利用在整个传输期间在代码调制的信号中重复同样的时段的事实。积分块INT例如可以是积分块15e，16e；15p，16p；15l，16l，如图2b所示，积分块15p，16p例如是在同步期间被使用的，用于表示参考的同相的代码相位，这是在本技术说明中早先提到的。
实际上，采样的时刻并不总在时段的同一个点上，因为特别是多卜勒频移和多径传播在从卫星到接收机的信号传输时间上会引起时间变化的延时。另外，采样间隔不一定总是精确地为1ms，尤其是由于接收机的时钟的不精确性。它在图6上这样地来显示箭头表示在接收机接收的卫星信号中时段改变的时刻。短的垂直线表示采样的时刻，在这些线之间的间隔表示由积分块INT执行的卫星信号积分。水平线以上的数字表示积分间隔的序号，相应地，在垂直线下面的数字表示时段的号码。根据这些样本，移动计算块MA执行低通滤波计算，优选地是进行移动平均，其中第一参考值由比特长度的样本1到20组成(如果时段是1/20)，第二参考值由样本2到21组成，第三参考值由样本3到22组成，等等。移动计算块MA的输出信号因此是在比特改变的时刻附近具有最大值的三角形信号类型的信号。代替进行平均，也可以执行其它类型的计算，诸如求和。在这种计算方面，比特对数据的依赖关系(正负号的影响)可以通过使用在计算中所用数值的绝对值或通过对这些数值执行乘方而被消除。图4b显示被形成为按照图4a的信号的平均值的参考值。
在移动计算块MA使用保留正负号的计算(诸如平均或求和)的情形下，这些参考值的绝对值在绝对值块ABS中进行计算，以便消除比特数据对于参考值的依赖性。在这种情形下，然后从图4b的信号得出图4c所示的一组数字值，这些数值随后作为矢量来对待。一个矢量由相应于一个比特的长度的一组数字值形成，在本例中，它是指20个数字值。在这种情形下，这些矢量在变换块CONV中例如由数字值1到20，21到40，41到60等等形成。这些矢量被引导到确定值形成块AVG，在该块AVG中，一组这样的矢量是按逐个对应单元地进行连接的。这意味着，第一矢量的第一分量、第二矢量的第一分量、第三矢量的第一分量等等通过求和或通过优选地非相干平均而被连接，以便形成第一确定值。同样地，各个矢量的第二分量被连接，以便形成第二确定值，等等。在形成确定值时使用的矢量的数目在不同的应用项中和在不同的接收情形下(尤其是按照接收信号是如何衰减和分布的)是可以改变的。图4d显示由图4c的数字值形成的确定值。图5显示在比特边界检测中可靠性的概率被作为在形成不同的确定值时所使用的矢量的数目K下的信号/噪声比值C/N0的函数。在图5的例子中，使用K的三个不同的值40、80和160，它们相应于在按照本发明的方法中用于检测比特边界的时间0.8秒，1.6秒和3.2秒。
这些确定值在确定块DET中进行处理，在其中，优选地搜索最大值点，也就是最大的确定值。如果只找到一个这样的点，则它的下标号指示比特边界的位置。在图4d的情形中，最大确定值是第一确定值，这样，比特边界是在第一样本处，结合图6来看，就是在第一箭头处。如果几乎与最大值一样大的这样的数值位于该最大值的旁边，则非�？赡艿兀媸档谋忍乇呓缇褪窃谡庑┲抵洌渲锌梢酝ü诓謇慈范ū忍乇呓纭�
在确定块DET中，可以不进行搜索最大值，而是与预定的门限值进行比较，其中当发现一个大于(或等于)该门限值的这样的门限值时，比特边界的位置点可以从超过这个门限值的确定值下标号得出。
即使上面已描述为了确定确定值，在一些分开的块中进行某些测量，以及在这些块之间传送数值，但是显然，这些测量可以有利地在控制块9中作为信号处理单元(未示出)的程序代码等而被执行。在这种情形下，不一定要把数字值传送到不同的块，但可例如在存储器装置中将存储器装置的一个或多个区域分配用于存储这些数值。在这种情形下，按照每个块的功能将已确定的数值存储到某个存储器区域，在进行运行时，按照以下的块的功能可从这个存储器区域检索这些数字值。
上述的运行在给定的时间间隔内执行，直至所需要的矢量K的值已经形成为止，或直至最大值超过给定的门限值为止。在此之后，在确定块中以上述的方式确定比特边界。在希望重新规定比特边界的位置的情形下(例如如果信号条件有重大的改变，或如果接收机正在跟踪的卫星发生改变)，该操作也可以重复进行。
在上述的实施例中，信号的积分是在每个信道上分开进行的，其中积分开始或结束的时刻是对于每个信道分开地确定的。随后，描述一种使用所谓通常的转储的情形，其中信号的积分是在每个信道上同时进行的，例如基于一个信道的信号的时段。在这种情形下，时段的定时不一定与其它的信道的时段相同，因为不同的卫星的信号从卫星到接收机具有不同的传播时间。然而，在时段中计算移动平均值。这需要对于上述的按照本发明的优选实施例的方法作出某些改变。对于每个信道，必须检测在转储时间的时段的相位，这样，可以计算该时段相对于积分时间改变的时刻(也就是，在积分时间间隔中时段改变的时刻)。由于积分时间间隔可以在很大的程度上不同于时段的定时，比特边界可以离积分时间间隔开始或结束的时刻相当远。因此，为了形成每个信道的信号特定的参考值，选择在一比特的传输中被使用的、多个这样的信号特定的积分值，在这些数值下至少一半时段属于所述积分时间间隔。例如，在图6的情形下，当时段比积分时间间隔长时，移动平均计算如下地修正。当计算移动平均值时，对于计算窗口的样本至少计算时段改变的时刻与窗口开始的时刻之间的差值。在作为计算窗口的第一样本而得到的样本使得时段改变的时刻是在积分时间间隔的末尾时(优选地是在积分时间间隔的中点以后)时，在计算时不考虑这个样本，但移动平均值的计算从下一个样本开始(计算窗口的开始端)。同样地，在最后的样本处，查验时段改变的时刻与窗口结束的时刻之间的差值。如果作为计算窗口的最后样本得到的样本是这样的时段改变的时刻是在积分时间间隔的开始(优选地是在积分时间间隔的中点以前)时，跟随在此之后的样本被用作为在计算移动平均时的最后的样本(计算窗口的末尾端)。例如，在图6的情形下，当移动平均是由时段2到5形成时，使用样本2到6，因为在样本5中时段在积分时间间隔的中点以后改变。同样地，当移动平均是由时段5到8形成时，使用样本6到9，因为在样本5中时段在积分时间间隔的中点以后改变。在上述的例子中使用的计算窗口的长度为了简明起见是四个时段，但正如早先在本说明中以描述的，在GPS系统中使用20个时段。
相应地，在时段短于积分时间间隔的情形下，有可能类似地应用上述的结论来确定每次选择哪些样本给该选择窗口。然而，选择准则是与以上情形中所描述的准则不同的。
另外，如果时段有可能与积分时间间隔有很大的不同，则可能必须在判决块中作出改变。如果积分时间间隔在时段的中点附近，正好在比特边界之前或正好在比特边界之后开始的这种(接连的)计算窗口在比特能量方面基本上同样良好。在这种情形下，任一个计算窗口可以在相关的一比特大小的积分中被使用。这意味着，在比特边界检测时可以有大约1ms的差值，这要取决于使用哪个计算窗口。这可能在伪距离的计算和定位时造成很大的误差。这种误差的影响可以如下地有利地减小。对于与矢量的最大分量相邻的那些分量进行比较，由此确定比特边界。如果这些分量的任一个明显地大于其它分量，并且与最大值大约是同一个量级，则这个样本表示实际比特边界不同于由最大值表示的比特边界。在本说明中，矢量的最后的(第20)分量和第一个分量被判定为相邻的数值。通过内插，比特边界可被近似为如下chip_at_dump+10232×val_right-val_leftmax_val-min(val_right,val_left)---(2)]]>其中chip_at_dump是在积分时间末尾时时段的码片的序号，max_val是最大值，max_right是在最大值右边的数值，max_left是在最大值左边的数值。如果最大值是计算窗口的第一个数值，则计算窗口的最后的数值被判定为在最大值左边的数值，相应地，如果最大值是计算窗口的最后的数值，则计算窗口的第一个数值被判定为在最大值右边的数值。
在接收机只是(在代码相位和载波块中)被频率锁定时的情形下，要被积分的信号具有复数的形式。因此，在计算移动平均时使用复数计算，其中在绝对值块ABS中形成复数绝对值，或某个没有正负号的其它实数，诸如实部的绝对值和虚部绝对值的和(abs(Re)+abs(Im))。
代替在确定数值形成块AVG中计算平均值或对矢量进行求和，也有可能使用某个其它低通滤波功能。另外，在确定数值形成块中有可能使用自适应确定功能；例如，门限值可以根据接收信号的噪声内容来改变。
通过使用上述的方法，在差的信令条件下(如在室内)也可以进行定位。在该方法中，关于在信号调制时使用的数据的信息(诸如导航数据)对于按照上述的方法的比特边界确定并不是必须的。在确定比特边界后，有可能通过使用相关器确定在导航数据传输时所使用的帧的起始点(如果必要的话)。
具体地，当使用普通的积分原理时，在计算窗口的第一和最后的数值时比起其它的数值采用较小的加权，有可能在某些应用中减小噪声的影响。在加权系数计算中，有可能使用其本身为已知的最大比值组合(MRC)公式。
在检测比特边界后，即使接收机没有导航数据和精确的时间数据，也有可能进行定位。在这方面，可以利用从移动通信网得到的辅助数据，但也可能结合本发明的方法使用其它方法。
即使以上是通过使用扩频信号(它是从利用单独的代码所调制的重复编码的信号进行调制的)来说明本发明的，但本发明也可以应用于使用重复编码的、以及其中二进制和其它的信息的不同的相位通过使用符号进行调制的其它的系统。
显然，本发明并不仅仅限于上述的实施例，而是可以在附属权利要求的范围内进行修改。
权利要求
1.一种检测信息单元的边界的方法，在该方法中，接收利用信息单元进行了调制的重复编码的信号，其中一组符号形成一个信息单元，其特征在于，该方法至少包括以下步骤-滤波步骤，其中根据接收信号形成参考值，-矢量形成步骤，其中至少一个矢量由参考值形成，在该矢量中，单元的数目相应于在传输信息单元时所使用的符号的数目，-矢量处理阶段，在该阶段，根据所述至少一个矢量形成确定矢量，-确定阶段，在该阶段，搜索所述确定矢量的单元的最大值，其中该单元的下标号被使用来表示信息单元的边界。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在所述矢量形成步骤中，形成至少两个矢量，其中在所述矢量处理步骤中，通过逐个对应单元地组合所述至少两个矢量来形成所述确定矢量。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，在该方法中，接收信号在一个符号长度的积分时间间隔内被积分，以便形成积分值，这些积分值在滤波步骤中被低通滤波，以形成参考值。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，取参考值的绝对值，以便形成要在所述矢量形成步骤中使用的、不带有正负号的参考值。
5.按照权利要求1到4的任一项的方法，其特征在于，在确定步骤中，查验与相应于最大值的所述单元相邻的至少一个单元的数值是否具有同样数量级，其中信息单元的边界是通过内插得到的，否则，信息单元的边界是按照所述下标号的最大值推导出的。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于，在内插中，使用所述最大值以及与它相邻的单元的至少一个数值。
7.按照权利要求3到6的任一项的方法，其特征在于，移动求和被作为低通滤波使用，其中不带正负号的每个参考值是通过对所确定的数目的积分值进行相加而形成的，以及在形成不带正负号的每个参考值时使用部分不同的积分值。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于，对于每个参考值，对与在传输一个信息单元时所使用的符号的数目相对应的多个积分值求和，第一参考值是从第一积分值开始而形成的，第二参考值是从第二积分值开始而形成的，第三参考值是从第三积分值开始而形成的，以及所述这些参考值的形成直至确定数目(K)的参考值被形成为止。
9.按照权利要求7或8的方法，其特征在于，在该方法中，同时接收两个或多个重复编码的信号，以便形成信号特定的积分值，接收信号在一个符号大小的积分时间间隔中被积分，以使得对于每个信号基本上同时进行积分，信号特定的参考值是通过对每个信号特定的积分值采样而形成的，多个信号特定的积分值形成计算窗口，其中在形成信号特定的参考值时，在每个滤波步骤，使用与在一个信息单元传输时使用的符号数目相对应的多个信号特定的积分值，其中至少一半积分值属于与参考值相对应的计算窗口。
10.按照权利要求1到9的任一项的方法，其特征在于，在该方法中，接收由卫星定位系统的卫星(SV1到SV4)发射的信号。
11.按照权利要求1到10的任一项的方法，其特征在于，所使用的信息是二进制信息，其中一个比特形成一个信息单元。
12.一个包括接收机(PR)的系统，该接收机(PR)用于接收利用信息单元进行了调制的重复编码的信号，在该信号中一组符号被使用来传送一个信息单元，其中接收机(PR)包括用于从接收的信号确定信息单元的边界的装置(INT)，其特征在于，该系统至少还包括-滤波装置(MA，ABS)，用于根据接收的信号形成参考值，-矢量形成装置(CONV)，用于形成所述参考值的至少一个矢量，在所述至少一个矢量中，单元的数目相应于在信息单元传输时所使用的符号的数目，-矢量处理装置(AVG)，用于根据所述至少一个矢量形成确定矢量，-确定装置(DET)，用于搜索所述确定矢量的单元的最大值，其中该单元的下标号被安排成用来表示信息单元的边界。
13.按照权利要求12的系统，其特征在于，在所述矢量形成装置(CONV)中，形成至少两个矢量，其中终结的矢量是在矢量处理装置(AVG)中通过逐个对应单元地连接所述至少两个矢量而被形成的。
14.按照权利要求12或13的系统，其特征在于，它包括用于在一个符号长度的积分时间间隔内积分所接收的信号以便形成积分值的装置(INT)，以及用于对在积分时间间隔内形成的积分值进行低通滤波的装置(MA)。
15.按照权利要求12，13或14的系统，其特征在于，滤波装置(MA，ABS)包括用于通过使用参考值的绝对值来形成不带有正负号的参考值的装置(ABS)。
16.按照权利要求12到15的任一项的系统，其特征在于，确定装置(DET)包括用于把具有最大数值的单元和与所述单元相邻的单元进行比较的装置(9)，其中如果与相应于所述最大值的单元相邻的至少一个单元的数值具有同样的数量级，则信息单元的边界是通过内插推导出的，否则，信息单元的边界是根据所述最大值的下标号推导出的。
17.按照权利要求16的系统，其特征在于，在内插中，使用所述最大值以及具有同样大小的一个相邻的单元的至少一个数值。
18.按照权利要求13到17的任一项的系统，其特征在于，滤波装置(MA，ABS)包括用于对参考值进行移动求和的装置(MA)，其中不带正负号的每个参考值是通过对规定的数目的积分值进行相加而形成的，以及在形成不带正负号的每个参考值时使用部分不同的积分值。
19.按照权利要求12到18的任一项的系统，其特征在于，卫星定位系统包括发射重复编码信号的卫星(SV1到SV4)。
20.一个包括接收机(PR)的电子设备(MS)，该接收机(PR)用于接收利用信息单元进行了调制的重复编码的信号，在该信号中一组符号被使用来传送一个信息单元，其中接收机(PR)包括用于从接收信号确定信息单元的边界的装置，其特征在于，该电子设备至少还包括-滤波装置(MA，ABS)，用于根据接收信号形成参考值，-矢量形成装置(CONV)，用于形成所述参考值的至少一个矢量，在所述至少一个矢量中，单元的数目相应于在信息单元传输时所使用的符号的数目，-矢量处理装置(AVG)，用于根据所述至少一个矢量形成确定矢量，-确定装置(DET)，用于搜索所述确定矢量的最大单元，其中该单元的下标号被安排成用来表示信息单元的边界。
21.按照权利要求20的电子设备，其特征在于，在所述矢量形成装置(CONV)中形成至少两个矢量，其中终结的矢量是在矢量处理装置(AVG)中通过逐个对应单元地连接所述至少两个矢量而被形成的。
22.按照权利要求20或21的电子设备，其特征在于，它包括用于在一个符号大小的积分时间间隔内积分所接收的信号以便形成积分值的装置(INT)，以及用于对在积分时间间隔内形成的积分值进行低通滤波的装置(MA)。
23.按照权利要求20、21或22的电子设备，其特征在于，滤波装置(MA，ABS)包括用于通过使用参考值的绝对值来形成不带有正负号的参考值的装置(ABS)。
24.按照权利要求20到23的任一项的电子设备，其特征在于，确定装置(DET)包括用于把具有最大数值的单元和与所述单元相邻的单元进行比较的装置(9)，其中如果与相应于所述最大值的单元相邻的至少一个单元的数值具有同样数量级，则信息单元的边界是通过内插得到的，否则，信息单元的边界是根据所述最大值的下标号得到的。
25.按照权利要求24的电子设备，其特征在于，在内插中，使用所述最大值以及具有同样大小的至少一个相邻的单元的数值。
26.按照权利要求20到26的任一项的电子设备，其特征在于，滤波装置(MA，ABS)包括用于对参考值进行移动求和的装置(MA)，其中不带正负号的每个参考值是通过对规定的数目的积分值进行相加而形成的，以及在形成不带正负号的每个参考值时使用部分不同的积分值。
27.按照权利要求20到26的任一项的电子设备，其特征在于，接收机(PR)是卫星定位接收机。
28.按照权利要求20到27的任一项的电子设备，其特征在于，它包括用于执行移动台的功能的装置。
全文摘要
本发明涉及一种确定信息单元的边界的方法,在该方法中接收由卫星(SV1到SV4)发射的重复编码的信号,该信号用信息单元进行调制。一组符号形成一个信息单元。在该方法中,根据接收信号形成一组参考值。至少一个矢量由这些参考值形成,其中单元的数目相应于在信息单元传输时所使用的符号的数目,根据所述至少一个矢量形成确定矢量,此后,搜索所述确定矢量的单元的最大值,其中所述该单元的下标号表示信息单元的边界。
文档编号G01S1/00GK1375707SQ02107200
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月15日 优先权日2001年3月16日
发明者M·科科宁, S·皮蒂莱 申请人:诺基亚有限公司
专业数控铣床产品供应商
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