专利名称：用于检测多频调扰乱的系统和/或方法
用于检测多频调扰乱的系统和/或方法背景领域本文所公开的主题涉及处理从卫星定位系统(SPS)收到的信号。信息用于无线电定位和时间传输的系统的一个示例是在全球定位服务信号规范(第 二版，1995，USCG导航中心，亚历山大，美国维吉利亚州)中所描述的NAVSTAR(导航星)全 球定位系统(GPS)。其他示例包括由俄罗斯共和国维护的GLONASS GPS以及欧洲提出的 GALILEO系统。NAVSTAR GPS包括在1. 57542-GHz载波(也称为L1频率)上发射导航消息 的一组卫星或“空间飞行器”(SV)。导航消息经由BPSK(二进制相移键控)调制到载波上 的直接序列扩频(DSSS)信号以50比特每秒的数据率被传送。为扩展信号，每一 SV使用伪 随机噪声(PRN或PN)码——其也被称为“粗略捕获”或C/A码——集合当中不同的一个。 每一 C/A码的码片率为1.023MHz，长度为1023个码片，以使得该码每毫秒重复。C/A码是 出于其自相关性质而被选择的Gold码。
图1示出GPS PRW的自相关函数的一部分，其对 于从+1到+511和从-1到-511的所有码偏移量具有低于0. 1的幅度。NAVSTAR GPS SV也可经由调制到1. 22760GHz的载波(也称为L2频率)上的 10. 23MHz P(Y)码来发射消息。GPS SV也可经由若干其他载波和/或码以类似的方式发射 消息。GPS信号的一种常见用途是支持地面接收机进行定位操作。通常，求解三维位置需要 来自至少4个SV的信号。地面用户收到的GPS信号在地面的GPS信号收到功率通常为_130dBm。相反，热噪 声电平通常为-llldBm，或即几乎高出20dB。可预期例如建筑物内部的接收机会经历由混 凝土和其他建筑材料导致的附加20dB的信号衰减，使得室内收到的GPS信号可能比热噪声 电平低大约40dB。在这些环境中，尽管有C/A码的强自相关性质，远低于热噪声电平的干扰 信号就可能足以阻碍GPS接收机检测到有效信号。附图简述将参考以下附图来描述非限定性和非详尽的特征，其中相同的附图标记贯穿各附 图指示相同的部分。图1是示出根据一示例的GPS C/A码的自相关函数的一部分的标绘。图2A-2C示出根据一种实现的收到码与基准码的比较。图3是根据特定示例的相关器的示意框图。图4是示出根据一种特定实现的二维搜索窗的示图。图5是示出一特定示例中可从视线信号获得的峰值的能量标绘。图6是示出一特定示例中归因于同一个所发射信号的多径实例的若干峰值的能 量标绘。图7A是示出一特定示例中由扰乱导致的能量脊的能量标绘。图7B和7C是示出一特定示例中由多频调扰乱导致的能量的能量标绘。图8是示出一种特定实现中毗邻码相搜索窗段之间的码相空间交迭的示图。
图9是示出一种特定示例中的能量峰值和能量脊的能量标绘。图10是图解一种特定实现中用于提供在多普勒频槽中检测出的峰值列表的过程 的流程图。图11是代表一种特定实现中的一组分序峰值列表的示意图。图12是图解一种特定实现中用于标识多普勒频槽中的峰值的过程的流程图。图13A是示出特定实现中可结合峰值列表来执行的任务的示意图。图13B是图解特定实现中用于分析多普勒频槽图表中的峰值列表中的信息的过 程的流程图。图14A是图解根据特定实现的结合峰值强度测试的通过和失败准则的示图。图14B和14C是图解根据特定实现的结合列表能量分布测试的通过和失败准则的 示图。图15是图解根据特定实现的用于进行列表能量分布测试的过程的流程图。图16是图解根据特定实现的用于对与多普勒频槽相关联的峰值能量执行测试的 过程的流程图。图17是示出特定示例中归因于多径信号的能量峰值以及能量脊的能量标绘。图18A是根据特定实现的用于测试频槽能量分布的过程的流程图。图18B是根据特定实现的用于在存在多频调扰乱的情况下处理能量峰值的过程 的流程图。图19是根据特定实现的用于测试互相关的过程的流程图。图20是示出在旁瓣测试的特定实现中使用的掩码的示例的示意图。图21是示出特定实现中在最佳早期峰值检测过程的实现中使用的掩码的示例的 示意图。图22是根据一种特定实现的基带处理器的示意图。图23是根据特定实现的接收机的示意图。图24A是根据特定实现的RF前端的示意图。图24B和24C是根据特定实现的下变频器的示意图。图25是根据特定实现的通信设备的示意框图。概述在一方面，处理收到SPS信号以获得包括码相假言范围的码相搜索窗中的相关峰 值检测。一旦在码相搜索窗的边界的设置的码相假言范围内检测到能量峰值，可更改对收 到SPS信号的处理。然而，应当理解，这些仅仅是所公开主题的各方面的示例，且所要求保 护的主题不限于此。详细描述贯穿本说明书引述的“一示例”、“一特征”、“示例”或“特征”意指结合该特征和/ 或示例所描述的特定特征、结构或特性包含在所要求保护的主题的至少一个特征和/或示 例中。由此，短语“在一示例中”、“一示例”、“在一特征中”或“一特征”贯穿本说明书在各 处的出现并非必要地全部引述同一特征和/或示例。进一步，这些特定特征、结构或特性可 在一个或多个示例和/或特征中加以组合。根据一示例，设备和/或系统可至少部分地基于从各SV收到的信号来估计其定位。具体而言，这样的设备和/或系统可获得包括对相关联的各SV与导航卫星接收机之间 的距离的近似的“伪距”测量。在特定示例中，这种伪距可在能够处理来自一个或多个作为 卫星定位系统(SPS) —部分的SV的信号的接收机处确定。这样的SPS可包括，例如全球定 位系统(GPS)、Galileo、Glonass，这仅列举了少数几种，或将来开发的任何SPS。为确定其 定位，卫星导航接收机可获得至三个或更多个SV的伪距测量以及它们在发射时的位置。知 道这些SV的轨道参数，就能够针对任何时间点计算出这些位置。伪距测量随后可至少部分 地基于信号从SV行进到该接收机的时间乘以光速来确定。虽然本文中所描述的技术可作 为在根据特定示例的具体例示说明的GPS和/或Galileo类型的SPS中的定位确定的实现 来提供，但是应理解这些技术也可应用到其他类型的SPS，并且所要求保护的主题在这方面 并不被限定。本文中描述的技术可连同若干SPS中的任一个一起使用，例如包括前述SPS。此 外，这些技术可连同利用伪卫星或卫星与伪卫星组合的定位系统一起使用。伪卫星可包括 广播被调制在L频带(或其他频率)载波信号上的PN码或其他测距码(例如，类似于GPS 或CDMA蜂窝信号)的基于地面的发射机，该载波信号可与GPS时间同步。这样的发射机可 以被指派唯一性的PN码从而准许能被远程接收机标识。伪卫星在其中来自环地轨道卫星 的GPS信号可能不可用的境况中是有用的，诸如在隧道、矿区、建筑、市区峡谷或其他封闭 地区中。伪卫星的另一种实现被公知为无线电信标。如本文中所使用的术语“卫星”旨在 包括伪卫星、伪卫星的等效物、以及可能的其他。如本文中所使用的术语“SPS信号”旨在包 括来自伪卫星或伪卫星的等效物的类SPS信号。如以下所例示的，SPS信号可用重复序列码来编码。在一种实现中，接收机可尝试 根据收到SPS信号至少部分地基于与收到SPS信号相关联的码相来确定伪距测量。在此， 例如，这样的接收机可基于码相搜索窗内能量峰值检测的定位来检测这样的码相。然而，多 径、噪声和/或扰乱的存在可增加假警报的发生率。在一方面，如以下所例示的，单频调扰乱可生成位于特定多普勒频率上且跨码相 搜索窗中的所有码相检测假言的基本均勻的能量脊。这样的均勻能量脊在图7A中图解。于 2005年11月30日提及且转让给此要求保护主题的受让人的针对“Systems，Methods and Apparatus for Jammer Detection (用于扰乱检测的系统、方法和装置)”的美国专利申请 S/N. 11/291，173除其他之外还示出用于从码相搜索窗移除这样的均勻能量脊的技术。用于 移除来自这样的单频调扰乱的能量的技术例如通过检测特定多普勒频率上的这种基本均 勻的能量脊来进行。从码相搜索窗移除这种能量可降低可能源自这样的均勻边缘的假警报 的发生率。另一方面，多频调扰乱可生成跨码相搜索窗在多普勒区域中非均勻地变化的能 量，如例如图7B中所图解的。在一方面，通过使用前述美国专利申请S/N. 11/291，173中示 出的技术，例如码相搜索窗中多频调扰乱的非均勻变化能量可能不会被检测为扰乱，并且 可能表现为多径而非多频调扰乱。在一方面，本文中描述的技术和方法涉及对码相搜索窗中由多频调扰乱所导致的 能量的检测和弃用。例如，尽管要求保护的主题在这方面并不被限定，但各方法和过程适于 防止将多频调扰乱错误检测为多径信号。图18B图解处理码相搜索窗中的相关峰值以检测 多频调扰乱的存在性、以及相应地更改对收到SPS信号的处理的方法的一种特定实现。
用于无线电定位和/或时间传输的方法包括接收具有预定码(例如，码元序列) 的信号，诸如SPS或CDMA信号。在一特定示例中，这样的预定码可包括重复码，诸如GPS C/ A码。或者，这样的预定码可包括不重复或具有很长周期的码，诸如GPS P(Y)码。在许多应 用中，原始码将包括诸如+1和-1之类的二进制码元的序列(如GPS C/A码中)，虽然接收 到的这种码可包括范围从这些码元值之一到另一个的值。例如，收到码可具有复数值，其中 每一分量具有范围从一码元值到另一个(例如，从大约+1到-1)的值。至少一些实现还可 应用于其中原始码并非二进制序列的情形。这样的预定码包括伪噪声(PN)序列或以其他方式具有类噪声自相关性质(例如， 如图1中所示)可能是可取的，使得可期望收到码与该码的基准副本的相关能产生良好定 义的峰值。这样的收到信号也可以是数据调制的。例如，这样的收到信号可包括扩频信号， 其中预定码用于扩展数据流的带宽，扩展数据流随后被用于调制载波(经由例如PSK调 制)。本文中的描述主要是指对GPS L1载波上的C/A码的应用的示例，以及特定实现包 括接收和处理这种码的系统、方法和装置。然而，其他实现也可包括替代地对其他码进行操 作的系统、方法和装置，以及既对这些码进行操作也对其他(例如，GPS P(Y)码、Galileo、 Glonass和/或CDMA PN码)进行操作的系统、方法和装置。由此，所要求保护的主题并不 被限定于此特定应用或这些特定预定码。可适用各实现的其他信号包括GPS LI M、L1 P/ Y、L2民用、L2 P/Y、L2M、和/或L5民用。本文中描述的原理还可应用于接收传输，包括数 据信号和导频信号(例如，GPS L5、Galileo E5a和/或E5b)。图2A示出收到预定码S1 (始于时间索引0)与该码的基准副本SR(此后称为“基 准码”)之间的比较的示例。在此示例中，实心方块指示一个二进制码元(例如，+1)，而空 心方块指示另一二进制码元(例如，-1)。在图2A的示例中可以看出，这两个码并未对准。在图2B中，基准码SR相对于时间索引0被平移了 8个码片的偏移量。当基准码 处于该位置时，这两个码现在对准。如果基准码处于使得这两个码对准的位置上，则收到码 与基准码之间的偏移量被称为该信号的码相。由此，收到码S1的码相为8个码片。图2C示出基准码与另一个收到码S2之间的对准的示例，收到码S2的码相为6个 码片。在本示例中，携带码S2的收到信号也已被数据调制，使得码周期上收到码S2的码元 与基准码的那些相比被反相。码相可用作对收到信号的延迟的指示，延迟又可用作对发射机与接收机之间的距 离的测量。此外或替换地，码相可用于同步与接收和/或发射一个或多个其他信号相关的 操作。例如，从码相推导出的时基信息可用来使接收机与分隙接入信道同步。分隙接入信 道的示例包括可由收到码的发射机(例如，在下行链路或反向链路上)发射的接入信道、以 及可被该定位处的接收机(例如，在上行链路或前向链路上)监视的寻呼信道。收到码序列与基准码的相关可在时域中通过根据以下关系(1)在基准码的长度 的某部分上积分收到码和基准码之积来执行y(t) = jx(t + k)r{k)(1)
k=0其中x是收到码，r是长度为N的基准码，以及y (t)是在偏移量t上的相关结果。 在此，收到码可包括复基带信号，以使得相关是对收到码的I分量和Q分量中的每一个执行的。或者，收到信号与基准码对应给定偏移量的相关结果可通过根据以下关系⑵将 该信号与例如复基准码r+jr的匹配滤波器(即，冲激响应为基准码的时间反转复共轭的滤 波器)卷积来获得
权利要求
一种方法，包括处理收到卫星定位系统(SPS)信号以获得包括码相假言范围的码相搜索窗中的相关峰值检测；检测所述经处理SPS信号中的一个或多个能量峰值；以及响应于在所述码相搜索窗的边界的设置的码相假言范围内检测到最大能量峰值更改所述处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更改所述处理进一步包括 移位所述码相搜索窗；以及根据所述经移位的码相搜索窗处理所述收到SPS信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述经移位的码相搜索窗处理所 述收到SPS信号进一步包括弃用与所述一个或多个检测到的能量峰值中的至少一个相关联的多普勒区域中的能量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述经移位的码相搜索窗处理所 述收到SPS信号进一步包括至少部分地基于一个或多个未弃用的能量峰值检测相关峰值。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述弃用与所述一个或多个检测到的能量 峰值中的至少一个相关联的所述多普勒区域中的能量进一步包括至少部分地基于对所述 多普勒区域中检测到的能量峰值的能量值的比较来弃用所述多普勒区域中的所述能量。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，弃用所述多普勒区域中的能量进一步包括 至少部分地基于对所述多普勒区域中的至少一个峰值的能量值与所述多普勒区域中的平 均噪声电平的比较来弃用所述能量。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更改所述处理进一步包括延长积分时 间以使得能检测所述码相搜索窗中的附加能量峰值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述延长所述积分时间包括暂缓对用以获 得能量结果的积分的提早终止。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置的码相假言范围包括伪噪声码序 列中所设数目的码片。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最大能量峰值包括最可能有效的最大 能量峰值。
11.一种方法，包括处理收到卫星定位系统(SPS)信号以获得包括码相假言范围的码相搜索窗中的相关 峰值检测；检测所述经处理SPS信号中的两个或多个能量峰值；以及响应于检测到所述码相假言范围中间隔大于所设间距的能量峰值更改所述处理。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述所设间距是至少部分地基于来自对 后来多径信号的检测的能量峰值与源自对多径信号的检测的能量峰值之间的最大间距的。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述更改所述处理进一步包括延长积分 时间以使得能检测所述码相搜索窗中的附加能量峰值。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述延长所述积分时间包括暂缓用以获 得能量结果的积分的提早终止。
15.一种移动站，包括接收机，适于接收和下变频SPS信号；以及 基带处理器，所述基带处理器适于处理所述经下变频的SPS信号以获得包括码相假言范围的码相搜索窗中的相关峰值 检测；检测所述经处理SPS信号中的一个或多个能量峰值；以及响应于在所述码相搜索窗的边界的设置的码相假言范围内检测到最大能量峰值更改 所述处理。
16.如权利要求15所述的移动站，其特征在于，所述基带处理器还适于响应于所述检 测通过以下操作来更改所述处理移位所述码相搜索窗；以及根据所述经移位的码相搜索窗处理所述收到SPS信号。
17.如权利要求16所述的移动站，其特征在于，所述根据所述经移位的码相搜索窗处 理所述收到SPS信号进一步包括弃用与所述一个或多个检测到的能量峰值中的至少一个相关联的多普勒区域中的能量。
18.如权利要求17所述的移动站，其特征在于，所述根据所述经移位的码相搜索窗处 理所述收到SPS信号进一步包括至少部分地基于一个或多个未弃用能量峰值来检测码相。
19.如权利要求15所述的移动站，其特征在于，所述基带处理器进一步适于响应于所 述检测通过延长积分时间以使得能检测所述码相搜索窗中的附加能量峰值来更改所述处理。
20.如权利要求15所述的移动站，其特征在于，所述码相假言范围包括伪噪声码序列 中所设数目的码片。
21.如权利要求15所述的移动站，其特征在于，所述最大能量峰值包括最可能有效的 最大能量峰值。
22.—种移动站，包括接收机，适于接收和下变频SPS信号；以及 基带处理器，所述基带处理器适于处理所述经下变频的SPS信号以检测码相搜索窗中的相关峰值，所述码相搜索窗包括 码相假言范围；检测所述经处理SPS信号中的两个或多个能量峰值；以及响应于检测到所述码相假言频槽范围中间隔大于所设间距的所述能量峰值更改对所 述经下变频的SPS信号的所述处理。
23.如权利要求22所述的移动站，其特征在于，所述所设间距是至少部分地基于来自 真实码相检测的能量峰值与源自对多径信号的检测的峰值之间的最大间距的。
24.如权利要求22所述的移动站，其特征在于，所述基带处理器进一步适于响应于所述检测通过延长积分时间以检测所述码相搜索窗中的附加能量峰值来更改所述处理。
25.如权利要求24所述的移动站，其特征在于，所述延长所述积分时间包括暂缓用以 获得能量结果的积分的提早终止。
26.一种制品，包括存储介质，所述存储介质具有存储于其上的机器可读指令，所述机器可读指令在由计 算平台执行时适于使所述计算平台控制对经下变频的SPS信号的处理以检测包括码相假言范围的码相搜索窗中的相关 峰值；检测所述经处理SPS信号中的一个或多个能量峰值；以及响应于在所述码相搜索窗的边界的一码相假言范围内检测到最大能量峰值更改所述处理。
27.如权利要求26所述的制品，其特征在于，所述最大能量峰值包括最可能有效的最 大能量峰值。
28.一种制品，包括存储介质，所述存储介质具有存储于其上的机器可读指令，所述机器可读指令在由计 算平台执行时适于使所述计算平台控制对经下变频的SPS信号的处理以检测包括码相假言范围的码相搜索窗中的相关 峰值；检测所述经处理SPS信号中的两个或多个能量峰值；以及响应于检测到所述码相假言范围中间隔大于所设间距的能量峰值来更改对所述经下 变频的SPS信号的所述处理。
29.一种装置，包括用于处理收到卫星定位系统(SPS)信号以获得包括码相假言范围的码相搜索窗中的 相关峰值检测的装置；用于检测所述经处理SPS信号中的一个或多个能量峰值的装置；以及用于响应于在所述码相搜索窗的边界的一码相假言范围内检测到最大能量峰值更改 所述用于处理的装置的装置。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述用于更改所述用于处理的装置的装 置进一步包括用于移位所述码相搜索窗的装置；以及用于根据所述经移位的码相搜索窗处理所述收到SPS信号的装置。
31.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述用于根据所述经移位的码相搜索窗 处理所述收到SPS信号的装置进一步包括用于弃用与所述一个或多个检测到的能量峰值中的至少一个相关联的多普勒区域中 的能量的装置。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述用于根据所述经移位的码相搜索窗 处理所述收到SPS信号的装置进一步包括用于至少部分地基于一个或多个未弃用能量峰值来检测相关峰值的装置。
33.如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述用于弃用与所述一个或多个检测到的能量峰值中的至少一个相关联的所述多普勒区域中的能量的装置进一步包括用于至少 部分地基于对所述多普勒区域中检测到的能量峰值的能量值的比较来弃用所述多普勒区 域中的所述能量的装置。
34.如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述用于弃用所述多普勒区域中的能量 的装置进一步包括用于至少部分地基于对所述多普勒区域中的至少一个峰值的能量值与 所述多普勒区域中的平均噪声电平的比较来弃用所述能量的装置。
35.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述用于更改所述用于处理的装置的装 置进一步包括用于延长积分时间以检测所述码相搜索窗中的附加能量峰值的装置。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，所述用于延长所述积分时间的装置包括 用于暂缓用以获得能量结果的积分的提早终止的装置。
37.一种装置，包括用于处理收到卫星定位系统(SPS)信号以检测包括与码相假言相关联的码相槽范围 的码相搜索窗中的相关峰值的装置；用于检测所述经处理SPS信号中的两个或多个能量峰值的装置；以及用于响应于检测到所述码相槽范围中间隔大于所设间距的能量峰值更改所述处理的直O
38.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述所设间距是至少部分地基于源自对 后来多径的检测的能量峰值与源自对多径信号的检测的峰值之间的最大间距的。
39.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述用于更改所述处理的装置进一步包 括用于延长积分时间以使得能检测所述码相搜索窗中的附加能量峰值的装置。
40.如权利要求39所述的装置，其特征在于，所述用于延长所述积分时间的装置包括 暂缓用以获得能量结果的积分的提早终止。
全文摘要
本文中所公开的主题涉及用于在存在多频调扰乱的情况下处理从卫星定位系统(SPS)接收到的信号的系统和方法。在一种特定实现中，可响应于对一种或多种状况的检测更改对信号的处理。
文档编号G01S5/14GK101981466SQ200980112377
公开日2011年2月23日 申请日期2009年4月28日 优先权日2008年4月28日
发明者D·格罗弗, E·M·西米克, S-H·陈 申请人:高通股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
