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专利名称：扩展谱信号获取的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种获取直接序列扩展谱信号的方法和设备，该方法和设备采取在多个位的持续时间上进行积分，并利用一种避开相干积分的方式，从而可避开位沿上的关联。
大家普遍知道，为了准确计算出一种全球定位系统(GPS)接收器的位置，该接收器需要测定从多个GPS卫星同时发射的直接序列扩展谱信号到达的相对时间，此后把这种信号称作为GPS信号。这包含计算从GPS接收器到各GPS卫星之间的伪程，伪程可用于表现从各卫星接收到的信号和当地时钟信号之间的时间延迟。
GPS接收器一般采用关联方法来测定伪程。一旦接收到GPS卫星的RF信号，即将其下载转换，并安排一种关联接收器将接收到的信号与储存编码信号相乘，然后将所得信号积分来完成关联处理。一旦接受到的信号和当地时钟信号之间的时间延迟被测定，则进行了信号获取。
还要看到，目前执行的GPS不能在GPS信号显著衰减的区域进行GPS接收，例如城市峡谷中或室内。虽然知道GPS接收器的积分时间越长，可以达到的灵敏度越高，但一般安排它的积分时间最长为1ms。事实上，要是容许长的积分时间，就证明在苛刻信号环境中，特别是在室内，也有可能获取GPS信号了。
已认识到对GPS接收器的灵敏度和获取时间要综合折中考虑。尽管改善灵敏度容易，但这会对获取时间起反作用。由于灵敏度和获取时间之间的非-线形关系，已经证明利用目前包含串行搜索的实施是有问题的。例如，过去已经注意到，降低积分功率的噪声方差可获得处理增益。这一点可以相干地和/或非-相干地得到。增益和搜索时间是非-相干功率总数N，以及以毫秒为单位的相干预-检测间隔(PDI)的函数，可表示为处理增益＝10log[PDI √N]dB。
搜索时间增加＝PDI(由于增加的PDI)×PDI(由于频率步进下降)×N(非-相干总数)＝N×(PDI)2。
由此可以知道，当相干PDI＝10ms和非-相干总数为10，搜索时间为100ms时，处理增益为15dB，而搜索时间将增加1000倍。
既然检测该信号要求增益为15dB的话，则获取时间就成了问题，因为获取时间会从1秒量级上升到半小时以上。
所以有助于高灵敏度的长积分技术就很有好处，这种技术对于计算时间，当然也就对获取时间没有严重影响。再有，具有一种证明是很有效果而不要求辅助的技术是很有价值的。
长积分技术通常基于接收辅助讯息。例如WO-A-00/14560公开的一种GPS时间信号的传输。还有一些已知技术基于直到50ms的相干积分，或者基于用以对输入信号的10ms块非-相干总和的非-相干积分。
同时，已认识到相干积分包括积分的最佳形式。这样的积分要求利用位-搜索测定处理信号的位极性，以及如下面要进一步讨论的，还要求测定位沿的位置。
US-A-6191730公开了一种二-信道快-序列高动力学GPS导航接收器，利用其中提供的处理方案，消除对任何一种预-检测同步化的要求，或者对用位沿去限制频带的要求，办法是首先通过检测宽带带宽的相位以产生一种相位函数，然后在一个时间间隔内加以平均，该时间间隔或者正好就是20-ms数据-位时间，或者在这时间之内，在这20-ms内信号是相干的。
虽然这样做，使得在输入信号位沿上相关联的可能性大大降低，但已证明这份文件公布的各处理步骤没有好处，既复杂而且还可能不可靠。
因此本发明寻求一种方法和设备，用于接受GPS信号，能够用一种简单而有效的方式避开在位沿上的积分来执行相干积分。
按照本发明的一个方面提供了一种上述类型的方法，其特征在于，把接收信号划分为多个信号块的步进时间，这些多个信号块交替地穿过至少两个信道，每个信道载有一系列信号块，这种划分用一种与信号位持续时间有关的定时方式控制，使得其中一个系列的信号块不包括位沿。
很容易证明，用这种定时方式控制对信号的划分，有可能以一种简单而可靠的方式给信道提供一种不出现位沿的信号。更有好处的是，甚至不需要知道哪个信道包含全部位沿，因为没有位沿的信号由于相干积分而将直接产生正检测。
权利要求2的特征有助于提出一种特别简单的获得本发明优点的方式。
权利要求3，4和5的特征有助于将本发明与GPS系统在公众移动通信设施中的应用相联系，并特别指令在粗码/码获取(CA)中出现的20ms位持续时间供给民用GPS的应用。
权利要求5和6中的特征有助于涉及本发明的适应性。
按照本发明的另一个方面，提供一种直接序列扩展谱信号接收器，包括借助避开在位沿上的积分而得到积分结果的积分装置，其特征在于时间划分装置和一种多个信道，所安排的这种时间划分装置把接收到的信号分离为多个信号块，交替地穿过相应的多个信道，每个信道被安排载有一系列原始信号块，还包括一种按照信号位持续时间控制划分装置，使得信号系列之一的信号块不包括位沿。
本发明有利地包括执行上述方法各步骤的方法。
下面参考所附草图，仅以举例方式对本发明进行进一步描述

图1是具体表达本发明一种GPS接收器的方框图；图2用时间图解说明按照本发明一个实施方案将接收到的信号进行分裂的方式；和图3用时间图解说明按照本发明另一个实施方案将接收到的信号进行分裂的方式。
首先看图1，该图用方框图形式说明按照本发明安排操作的一种GPS接收器10。
接收器10包括GPS天线12，用于接收GPS卫星信号，该信号被顺序传递到RF/IF转换器14，用以提供接收器之内的IF信号。该IF信号被传递给A/D转换器16，其数字输出传递给存储器18。
然后，利用分离器20将储存在存储器18中的数字化IF数据划分为第一信号和第二信号，并将它们相应传递到接收器10内的第一信道22和第二信道24。信道22，24中的每个信道将其各自的信号传递到相应的关联器26，28中，除其它一些操作外，两个关联器还利用积分和关联方法对信号进行处理。经积分和关联所获得的信号传递到数字信号处理器30以计算接收器的位置等等。
图2进一步说明将信号分裂并分配给两个信道的方式。图2描绘出输入信号A的迹线，在这个例子中，该迹线包括一种具有20ms位持续时间的C/A导出信号。垂直虚线表示信号以交替方式分裂成10ms的持续时间。这样，从信号迹线A划分出的第一，第三和第五等信号块传递到一个信道，而第二，第四和第六等信号块传递到另一个信道。连续进行这种划分和交替分配这两个信号，可以提供出两个迹线B和C。例如，迹线B是供给信道22的信号迹线，迹线C是供给信道24的信号迹线。
将会看到，通过恰当选择各信号块的长度，其中一个信道的信号就不包含任何位沿，例如迹线B所示。
这样，原始信号被分裂成在两个信道之间交替的信号块，然后这两个系列信号块被单独处理，以便试图探测GPS卫星。在这个例子中，各信道载有原始信号的10ms信号块。一个信道将不具有位沿，而另一个将包含位沿，从而可被废弃。
这里，关联是在10ms信号块上执行的，但结果被划分为“奇”信道和“偶”信道例如0-10ms，20-30ms，40-50ms等的结果在偶信道，而10-20ms，30-40ms，50-60ms等的结果在奇信道。正如以上和从图2注意到的，信道之一将包含全部位沿，因而另一个信道则全然不包含位沿。我们的想法就是应用和两个信道都无关的位搜索来进行相干积分，一个结果将不受位沿影响，从而如果有信号出现，则将产生正检测。
所以本发明方法在试图避开有破坏性的相干积分中，能够减少测定位沿的复杂性。例如，代替要对20位沿位置的搜索，只要通过时间-划分和对原始信号的分离，不需要这样的搜索，就可以得到从原始信号导出不含位沿的信号迹线。
一旦在信道之一获取到GPS信号，则回到另外一个信道并测定位沿的实际位置，从而利用伪程测量的全部记录数据就是方便简单的事情了。以这种方式利用另外一个信道，有可能重新获得由于开始只考虑一半原始数据而丢失的潜在的信号噪声比增益3dB。
所以，兼有上述技术的GPS接收器的获取速度快，而且灵敏度高。
现在来看图3，该图对本发明的另外一个实施方案进行了说明，其中由迹线D表示的输入信号分裂为由迹线E-H表示的4个信号。
仍然假设输入信号D的位持续时间为20ms。只是，在这个例子中，原始信号D的各交替信号块包括的部分为15ms，这些部分相互偏离5ms。
将会看到，迹线F不含位沿，因而能够形成准确的相干积分的主体。这样，载有迹线F的信道是唯一不受位沿跃变影响的信道，所以它可以提供一个有保证的15ms相干积分持续时间。作为进一步选择，对于n个信道，如果15ms信号块由20ms提供，而且在各载有迹线E-H的分-信道对它求和，则可以得到n×15ms的总积分持续时间。总之，对于n个信道，能够在(20-20/n)ms进行相干积分，这说明随着信号块持续时间接近20ms，所期望的优势将下降。
应该认识到，本发明并不局限于前述实施方案的细节。例如，在任何一种应用直接序列扩展谱信号的定位系统中，应用它都会有好处。
权利要求
1.一种获取直接序列扩展谱信号的方法和设备，包括借助避开在位沿上的积分而得到积分结果的步骤，其特征在于，把接收信号按时间划分为多个信号块，交替地穿过至少两个信道，每个信道载有一系列信号块，这种划分用一种与信号位持续时间有关的定时方式控制，使得有一个系列信号的信号块不包括位沿。
2.如权利要求1所要求的方法，其中信号被分裂为两个分离的系列信号块。
3.如权利要求1或2所要求的方法，其中接收信号的位持续时间为20ms。
4.如权利要求1，2或3所要求的方法，其中每个信号块的持续时间为10ms。
5.如权利要求1，2或3所要求的方法，其中信号被分裂为多于两个的系列。
6.如以上任何一个权利要求所要求的方法，且其中一个系列中的信号块相对至少一个其它系列的信号块是有偏离的。
7.如权利要求1-6中任何一个所要求的方法，其中对4n个信道，能够在(20-20/n)ms进行相干积分。
8.如权利要求1-7中任何一个所要求的方法，其中直接序列扩展谱信号包括一种GPS信号。
9.一种直接序列扩展谱信号接收器，包括借助避开在位沿上的积分而得到积分结果的积分装置，其特征在于，时间划分装置和多个信道，所安排的这种时间划分装置把接收到的信号分离为多个信号块，交替地穿过相应的多个信道，每个信道被安排载有一系列信号块，还包括一种按照信号位持续时间控制划分装置，使得信号系列之一的信号块不含位沿。
10.如权利要求9所要求的接收器，被安排成执行如权利要求2-8中任何一个所要求的方法步骤。
全文摘要
本发明涉及一种获取直接序列扩展谱信号，尤其是GPS信号的方法和设备，包括借助避开在位沿上的积分而得到积分结果的步骤，还包括把接收信号划分为多个信号块，交替地穿过相应的多个信道(B，C)，每个信道被安排成载有一系列信号块，这种划分用一种与信号位持续时间有关的定时方式控制，使得有一个系列信号的信号块不包括位沿。
文档编号G01S1/00GK1630824SQ02822045
公开日2005年6月22日 申请日期2002年10月24日 优先权日2001年11月2日
发明者S·R·多莱伊, A·萨卡尔, A·T·于勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司