專利名稱：用于檢測多頻調擾亂的系統和/或方法
用于檢測多頻調擾亂的系統和/或方法背景領域本文所公開的主題涉及處理從衛星定位系統(SPS)收到的信號。信息用于無線電定位和時間傳輸的系統的一個示例是在全球定位服務信號規范(第 二版，1995，USCG導航中心，亞歷山大，美國維吉利亞州)中所描述的NAVSTAR(導航星)全 球定位系統(GPS)。其他示例包括由俄羅斯共和國維護的GLONASS GPS以及歐洲提出的 GALILEO系統。NAVSTAR GPS包括在1. 57542-GHz載波(也稱為L1頻率)上發射導航消息 的一組衛星或“空間飛行器”(SV)。導航消息經由BPSK(二進制相移鍵控)調制到載波上 的直接序列擴頻(DSSS)信號以50比特每秒的數據率被傳送。為擴展信號，每一 SV使用偽 隨機噪聲(PRN或PN)碼——其也被稱為“粗略捕獲”或C/A碼——集合當中不同的一個。 每一 C/A碼的碼片率為1.023MHz，長度為1023個碼片，以使得該碼每毫秒重復。C/A碼是 出于其自相關性質而被選擇的Gold碼。
圖1示出GPS PRW的自相關函數的一部分，其對 于從+1到+511和從-1到-511的所有碼偏移量具有低于0. 1的幅度。NAVSTAR GPS SV也可經由調制到1. 22760GHz的載波(也稱為L2頻率)上的 10. 23MHz P(Y)碼來發射消息。GPS SV也可經由若干其他載波和/或碼以類似的方式發射 消息。GPS信號的一種常見用途是支持地面接收機進行定位操作。通常，求解三維位置需要 來自至少4個SV的信號。地面用戶收到的GPS信號在地面的GPS信號收到功率通常為_130dBm。相反，熱噪 聲電平通常為-llldBm，或即幾乎高出20dB。可預期例如建筑物內部的接收機會經歷由混 凝土和其他建筑材料導致的附加20dB的信號衰減，使得室內收到的GPS信號可能比熱噪聲 電平低大約40dB。在這些環境中，盡管有C/A碼的強自相關性質，遠低于熱噪聲電平的干擾 信號就可能足以阻礙GPS接收機檢測到有效信號。附圖簡述將參考以下附圖來描述非限定性和非詳盡的特征，其中相同的附圖標記貫穿各附 圖指示相同的部分。圖1是示出根據一示例的GPS C/A碼的自相關函數的一部分的標繪。圖2A-2C示出根據一種實現的收到碼與基準碼的比較。圖3是根據特定示例的相關器的示意框圖。圖4是示出根據一種特定實現的二維搜索窗的示圖。圖5是示出一特定示例中可從視線信號獲得的峰值的能量標繪。圖6是示出一特定示例中歸因于同一個所發射信號的多徑實例的若干峰值的能 量標繪。圖7A是示出一特定示例中由擾亂導致的能量脊的能量標繪。圖7B和7C是示出一特定示例中由多頻調擾亂導致的能量的能量標繪。圖8是示出一種特定實現中毗鄰碼相搜索窗段之間的碼相空間交迭的示圖。
圖9是示出一種特定示例中的能量峰值和能量脊的能量標繪。圖10是圖解一種特定實現中用于提供在多普勒頻槽中檢測出的峰值列表的過程 的流程圖。圖11是代表一種特定實現中的一組分序峰值列表的示意圖。圖12是圖解一種特定實現中用于標識多普勒頻槽中的峰值的過程的流程圖。圖13A是示出特定實現中可結合峰值列表來執行的任務的示意圖。圖13B是圖解特定實現中用于分析多普勒頻槽圖表中的峰值列表中的信息的過 程的流程圖。圖14A是圖解根據特定實現的結合峰值強度測試的通過和失敗準則的示圖。圖14B和14C是圖解根據特定實現的結合列表能量分布測試的通過和失敗準則的 示圖。圖15是圖解根據特定實現的用于進行列表能量分布測試的過程的流程圖。圖16是圖解根據特定實現的用于對與多普勒頻槽相關聯的峰值能量執行測試的 過程的流程圖。圖17是示出特定示例中歸因于多徑信號的能量峰值以及能量脊的能量標繪。圖18A是根據特定實現的用于測試頻槽能量分布的過程的流程圖。圖18B是根據特定實現的用于在存在多頻調擾亂的情況下處理能量峰值的過程 的流程圖。圖19是根據特定實現的用于測試互相關的過程的流程圖。圖20是示出在旁瓣測試的特定實現中使用的掩碼的示例的示意圖。圖21是示出特定實現中在最佳早期峰值檢測過程的實現中使用的掩碼的示例的 示意圖。圖22是根據一種特定實現的基帶處理器的示意圖。圖23是根據特定實現的接收機的示意圖。圖24A是根據特定實現的RF前端的示意圖。圖24B和24C是根據特定實現的下變頻器的示意圖。圖25是根據特定實現的通信設備的示意框圖。概述在一方面，處理收到SPS信號以獲得包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的相關峰 值檢測。一旦在碼相搜索窗的邊界的設置的碼相假言范圍內檢測到能量峰值，可更改對收 到SPS信號的處理。然而，應當理解，這些僅僅是所公開主題的各方面的示例，且所要求保 護的主題不限于此。詳細描述貫穿本說明書引述的“一示例”、“一特征”、“示例”或“特征”意指結合該特征和/ 或示例所描述的特定特征、結構或特性包含在所要求保護的主題的至少一個特征和/或示 例中。由此，短語“在一示例中”、“一示例”、“在一特征中”或“一特征”貫穿本說明書在各 處的出現并非必要地全部引述同一特征和/或示例。進一步，這些特定特征、結構或特性可 在一個或多個示例和/或特征中加以組合。根據一示例，設備和/或系統可至少部分地基于從各SV收到的信號來估計其定位。具體而言，這樣的設備和/或系統可獲得包括對相關聯的各SV與導航衛星接收機之間 的距離的近似的“偽距”測量。在特定示例中，這種偽距可在能夠處理來自一個或多個作為 衛星定位系統(SPS) —部分的SV的信號的接收機處確定。這樣的SPS可包括，例如全球定 位系統(GPS)、Galileo、Glonass，這僅列舉了少數幾種，或將來開發的任何SPS。為確定其 定位，衛星導航接收機可獲得至三個或更多個SV的偽距測量以及它們在發射時的位置。知 道這些SV的軌道參數，就能夠針對任何時間點計算出這些位置。偽距測量隨后可至少部分 地基于信號從SV行進到該接收機的時間乘以光速來確定。雖然本文中所描述的技術可作 為在根據特定示例的具體例示說明的GPS和/或Galileo類型的SPS中的定位確定的實現 來提供，但是應理解這些技術也可應用到其他類型的SPS，并且所要求保護的主題在這方面 并不被限定。本文中描述的技術可連同若干SPS中的任一個一起使用，例如包括前述SPS。此 外，這些技術可連同利用偽衛星或衛星與偽衛星組合的定位系統一起使用。偽衛星可包括 廣播被調制在L頻帶(或其他頻率)載波信號上的PN碼或其他測距碼(例如，類似于GPS 或CDMA蜂窩信號)的基于地面的發射機，該載波信號可與GPS時間同步。這樣的發射機可 以被指派唯一性的PN碼從而準許能被遠程接收機標識。偽衛星在其中來自環地軌道衛星 的GPS信號可能不可用的境況中是有用的，諸如在隧道、礦區、建筑、市區峽谷或其他封閉 地區中。偽衛星的另一種實現被公知為無線電信標。如本文中所使用的術語“衛星”旨在 包括偽衛星、偽衛星的等效物、以及可能的其他。如本文中所使用的術語“SPS信號”旨在包 括來自偽衛星或偽衛星的等效物的類SPS信號。如以下所例示的，SPS信號可用重復序列碼來編碼。在一種實現中，接收機可嘗試 根據收到SPS信號至少部分地基于與收到SPS信號相關聯的碼相來確定偽距測量。在此， 例如，這樣的接收機可基于碼相搜索窗內能量峰值檢測的定位來檢測這樣的碼相。然而，多 徑、噪聲和/或擾亂的存在可增加假警報的發生率。在一方面，如以下所例示的，單頻調擾亂可生成位于特定多普勒頻率上且跨碼相 搜索窗中的所有碼相檢測假言的基本均勻的能量脊。這樣的均勻能量脊在圖7A中圖解。于 2005年11月30日提及且轉讓給此要求保護主題的受讓人的針對“Systems，Methods and Apparatus for Jammer Detection (用于擾亂檢測的系統、方法和裝置)”的美國專利申請 S/N. 11/291，173除其他之外還示出用于從碼相搜索窗移除這樣的均勻能量脊的技術。用于 移除來自這樣的單頻調擾亂的能量的技術例如通過檢測特定多普勒頻率上的這種基本均 勻的能量脊來進行。從碼相搜索窗移除這種能量可降低可能源自這樣的均勻邊緣的假警報 的發生率。另一方面，多頻調擾亂可生成跨碼相搜索窗在多普勒區域中非均勻地變化的能 量，如例如圖7B中所圖解的。在一方面，通過使用前述美國專利申請S/N. 11/291，173中示 出的技術，例如碼相搜索窗中多頻調擾亂的非均勻變化能量可能不會被檢測為擾亂，并且 可能表現為多徑而非多頻調擾亂。在一方面，本文中描述的技術和方法涉及對碼相搜索窗中由多頻調擾亂所導致的 能量的檢測和棄用。例如，盡管要求保護的主題在這方面并不被限定，但各方法和過程適于 防止將多頻調擾亂錯誤檢測為多徑信號。圖18B圖解處理碼相搜索窗中的相關峰值以檢測 多頻調擾亂的存在性、以及相應地更改對收到SPS信號的處理的方法的一種特定實現。
用于無線電定位和/或時間傳輸的方法包括接收具有預定碼(例如，碼元序列) 的信號，諸如SPS或CDMA信號。在一特定示例中，這樣的預定碼可包括重復碼，諸如GPS C/ A碼。或者，這樣的預定碼可包括不重復或具有很長周期的碼，諸如GPS P(Y)碼。在許多應 用中，原始碼將包括諸如+1和-1之類的二進制碼元的序列(如GPS C/A碼中)，雖然接收 到的這種碼可包括范圍從這些碼元值之一到另一個的值。例如，收到碼可具有復數值，其中 每一分量具有范圍從一碼元值到另一個(例如，從大約+1到-1)的值。至少一些實現還可 應用于其中原始碼并非二進制序列的情形。這樣的預定碼包括偽噪聲(PN)序列或以其他方式具有類噪聲自相關性質(例如， 如圖1中所示)可能是可取的，使得可期望收到碼與該碼的基準副本的相關能產生良好定 義的峰值。這樣的收到信號也可以是數據調制的。例如，這樣的收到信號可包括擴頻信號， 其中預定碼用于擴展數據流的帶寬，擴展數據流隨后被用于調制載波(經由例如PSK調 制)。本文中的描述主要是指對GPS L1載波上的C/A碼的應用的示例，以及特定實現包 括接收和處理這種碼的系統、方法和裝置。然而，其他實現也可包括替代地對其他碼進行操 作的系統、方法和裝置，以及既對這些碼進行操作也對其他(例如，GPS P(Y)碼、Galileo、 Glonass和/或CDMA PN碼)進行操作的系統、方法和裝置。由此，所要求保護的主題并不 被限定于此特定應用或這些特定預定碼。可適用各實現的其他信號包括GPS LI M、L1 P/ Y、L2民用、L2 P/Y、L2M、和/或L5民用。本文中描述的原理還可應用于接收傳輸，包括數 據信號和導頻信號(例如，GPS L5、Galileo E5a和/或E5b)。圖2A示出收到預定碼S1 (始于時間索引0)與該碼的基準副本SR(此后稱為“基 準碼”)之間的比較的示例。在此示例中，實心方塊指示一個二進制碼元(例如，+1)，而空 心方塊指示另一二進制碼元(例如，-1)。在圖2A的示例中可以看出，這兩個碼并未對準。在圖2B中，基準碼SR相對于時間索引0被平移了 8個碼片的偏移量。當基準碼 處于該位置時，這兩個碼現在對準。如果基準碼處于使得這兩個碼對準的位置上，則收到碼 與基準碼之間的偏移量被稱為該信號的碼相。由此，收到碼S1的碼相為8個碼片。圖2C示出基準碼與另一個收到碼S2之間的對準的示例，收到碼S2的碼相為6個 碼片。在本示例中，攜帶碼S2的收到信號也已被數據調制，使得碼周期上收到碼S2的碼元 與基準碼的那些相比被反相。碼相可用作對收到信號的延遲的指示，延遲又可用作對發射機與接收機之間的距 離的測量。此外或替換地，碼相可用于同步與接收和/或發射一個或多個其他信號相關的 操作。例如，從碼相推導出的時基信息可用來使接收機與分隙接入信道同步。分隙接入信 道的示例包括可由收到碼的發射機(例如，在下行鏈路或反向鏈路上)發射的接入信道、以 及可被該定位處的接收機(例如，在上行鏈路或前向鏈路上)監視的尋呼信道。收到碼序列與基準碼的相關可在時域中通過根據以下關系(1)在基準碼的長度 的某部分上積分收到碼和基準碼之積來執行y(t) = jx(t + k)r{k)(1)
k=0其中x是收到碼，r是長度為N的基準碼，以及y (t)是在偏移量t上的相關結果。 在此，收到碼可包括復基帶信號，以使得相關是對收到碼的I分量和Q分量中的每一個執行的。或者，收到信號與基準碼對應給定偏移量的相關結果可通過根據以下關系⑵將 該信號與例如復基準碼r+jr的匹配濾波器(即，沖激響應為基準碼的時間反轉復共軛的濾 波器)卷積來獲得
權利要求
一種方法，包括處理收到衛星定位系統(SPS)信號以獲得包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的相關峰值檢測；檢測所述經處理SPS信號中的一個或多個能量峰值；以及響應于在所述碼相搜索窗的邊界的設置的碼相假言范圍內檢測到最大能量峰值更改所述處理。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述更改所述處理進一步包括 移位所述碼相搜索窗；以及根據所述經移位的碼相搜索窗處理所述收到SPS信號。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據所述經移位的碼相搜索窗處理所 述收到SPS信號進一步包括棄用與所述一個或多個檢測到的能量峰值中的至少一個相關聯的多普勒區域中的能量。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據所述經移位的碼相搜索窗處理所 述收到SPS信號進一步包括至少部分地基于一個或多個未棄用的能量峰值檢測相關峰值。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述棄用與所述一個或多個檢測到的能量 峰值中的至少一個相關聯的所述多普勒區域中的能量進一步包括至少部分地基于對所述 多普勒區域中檢測到的能量峰值的能量值的比較來棄用所述多普勒區域中的所述能量。
6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，棄用所述多普勒區域中的能量進一步包括 至少部分地基于對所述多普勒區域中的至少一個峰值的能量值與所述多普勒區域中的平 均噪聲電平的比較來棄用所述能量。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述更改所述處理進一步包括延長積分時 間以使得能檢測所述碼相搜索窗中的附加能量峰值。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述延長所述積分時間包括暫緩對用以獲 得能量結果的積分的提早終止。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述設置的碼相假言范圍包括偽噪聲碼序 列中所設數目的碼片。
10.如權利要求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。
11.一種方法，包括處理收到衛星定位系統(SPS)信號以獲得包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的相關 峰值檢測；檢測所述經處理SPS信號中的兩個或多個能量峰值；以及響應于檢測到所述碼相假言范圍中間隔大于所設間距的能量峰值更改所述處理。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述所設間距是至少部分地基于來自對 后來多徑信號的檢測的能量峰值與源自對多徑信號的檢測的能量峰值之間的最大間距的。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述更改所述處理進一步包括延長積分 時間以使得能檢測所述碼相搜索窗中的附加能量峰值。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述延長所述積分時間包括暫緩用以獲 得能量結果的積分的提早終止。
15.一種移動站，包括接收機，適于接收和下變頻SPS信號；以及 基帶處理器，所述基帶處理器適于處理所述經下變頻的SPS信號以獲得包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的相關峰值 檢測；檢測所述經處理SPS信號中的一個或多個能量峰值；以及響應于在所述碼相搜索窗的邊界的設置的碼相假言范圍內檢測到最大能量峰值更改 所述處理。
16.如權利要求15所述的移動站，其特征在于，所述基帶處理器還適于響應于所述檢 測通過以下操作來更改所述處理移位所述碼相搜索窗；以及根據所述經移位的碼相搜索窗處理所述收到SPS信號。
17.如權利要求16所述的移動站，其特征在于，所述根據所述經移位的碼相搜索窗處 理所述收到SPS信號進一步包括棄用與所述一個或多個檢測到的能量峰值中的至少一個相關聯的多普勒區域中的能量。
18.如權利要求17所述的移動站，其特征在于，所述根據所述經移位的碼相搜索窗處 理所述收到SPS信號進一步包括至少部分地基于一個或多個未棄用能量峰值來檢測碼相。
19.如權利要求15所述的移動站，其特征在于，所述基帶處理器進一步適于響應于所 述檢測通過延長積分時間以使得能檢測所述碼相搜索窗中的附加能量峰值來更改所述處理。
20.如權利要求15所述的移動站，其特征在于，所述碼相假言范圍包括偽噪聲碼序列 中所設數目的碼片。
21.如權利要求15所述的移動站，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.—種移動站，包括接收機，適于接收和下變頻SPS信號；以及 基帶處理器，所述基帶處理器適于處理所述經下變頻的SPS信號以檢測碼相搜索窗中的相關峰值，所述碼相搜索窗包括 碼相假言范圍；檢測所述經處理SPS信號中的兩個或多個能量峰值；以及響應于檢測到所述碼相假言頻槽范圍中間隔大于所設間距的所述能量峰值更改對所 述經下變頻的SPS信號的所述處理。
23.如權利要求22所述的移動站，其特征在于，所述所設間距是至少部分地基于來自 真實碼相檢測的能量峰值與源自對多徑信號的檢測的峰值之間的最大間距的。
24.如權利要求22所述的移動站，其特征在于，所述基帶處理器進一步適于響應于所述檢測通過延長積分時間以檢測所述碼相搜索窗中的附加能量峰值來更改所述處理。
25.如權利要求24所述的移動站，其特征在于，所述延長所述積分時間包括暫緩用以 獲得能量結果的積分的提早終止。
26.一種制品，包括存儲介質，所述存儲介質具有存儲于其上的機器可讀指令，所述機器可讀指令在由計 算平臺執行時適于使所述計算平臺控制對經下變頻的SPS信號的處理以檢測包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的相關 峰值；檢測所述經處理SPS信號中的一個或多個能量峰值；以及響應于在所述碼相搜索窗的邊界的一碼相假言范圍內檢測到最大能量峰值更改所述處理。
27.如權利要求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。
28.一種制品，包括存儲介質，所述存儲介質具有存儲于其上的機器可讀指令，所述機器可讀指令在由計 算平臺執行時適于使所述計算平臺控制對經下變頻的SPS信號的處理以檢測包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的相關 峰值；檢測所述經處理SPS信號中的兩個或多個能量峰值；以及響應于檢測到所述碼相假言范圍中間隔大于所設間距的能量峰值來更改對所述經下 變頻的SPS信號的所述處理。
29.一種裝置，包括用于處理收到衛星定位系統(SPS)信號以獲得包括碼相假言范圍的碼相搜索窗中的 相關峰值檢測的裝置；用于檢測所述經處理SPS信號中的一個或多個能量峰值的裝置；以及用于響應于在所述碼相搜索窗的邊界的一碼相假言范圍內檢測到最大能量峰值更改 所述用于處理的裝置的裝置。
30.如權利要求29所述的裝置，其特征在于，所述用于更改所述用于處理的裝置的裝 置進一步包括用于移位所述碼相搜索窗的裝置；以及用于根據所述經移位的碼相搜索窗處理所述收到SPS信號的裝置。
31.如權利要求29所述的裝置，其特征在于，所述用于根據所述經移位的碼相搜索窗 處理所述收到SPS信號的裝置進一步包括用于棄用與所述一個或多個檢測到的能量峰值中的至少一個相關聯的多普勒區域中 的能量的裝置。
32.如權利要求31所述的裝置，其特征在于，所述用于根據所述經移位的碼相搜索窗 處理所述收到SPS信號的裝置進一步包括用于至少部分地基于一個或多個未棄用能量峰值來檢測相關峰值的裝置。
33.如權利要求31所述的裝置，其特征在于，所述用于棄用與所述一個或多個檢測到的能量峰值中的至少一個相關聯的所述多普勒區域中的能量的裝置進一步包括用于至少 部分地基于對所述多普勒區域中檢測到的能量峰值的能量值的比較來棄用所述多普勒區 域中的所述能量的裝置。
34.如權利要求31所述的裝置，其特征在于，所述用于棄用所述多普勒區域中的能量 的裝置進一步包括用于至少部分地基于對所述多普勒區域中的至少一個峰值的能量值與 所述多普勒區域中的平均噪聲電平的比較來棄用所述能量的裝置。
35.如權利要求29所述的裝置，其特征在于，所述用于更改所述用于處理的裝置的裝 置進一步包括用于延長積分時間以檢測所述碼相搜索窗中的附加能量峰值的裝置。
36.如權利要求35所述的裝置，其特征在于，所述用于延長所述積分時間的裝置包括 用于暫緩用以獲得能量結果的積分的提早終止的裝置。
37.一種裝置，包括用于處理收到衛星定位系統(SPS)信號以檢測包括與碼相假言相關聯的碼相槽范圍 的碼相搜索窗中的相關峰值的裝置；用于檢測所述經處理SPS信號中的兩個或多個能量峰值的裝置；以及用于響應于檢測到所述碼相槽范圍中間隔大于所設間距的能量峰值更改所述處理的直O
38.如權利要求37所述的設備，其特征在于，所述所設間距是至少部分地基于源自對 后來多徑的檢測的能量峰值與源自對多徑信號的檢測的峰值之間的最大間距的。
39.如權利要求37所述的設備，其特征在于，所述用于更改所述處理的裝置進一步包 括用于延長積分時間以使得能檢測所述碼相搜索窗中的附加能量峰值的裝置。
40.如權利要求39所述的裝置，其特征在于，所述用于延長所述積分時間的裝置包括 暫緩用以獲得能量結果的積分的提早終止。
全文摘要
本文中所公開的主題涉及用于在存在多頻調擾亂的情況下處理從衛星定位系統(SPS)接收到的信號的系統和方法。在一種特定實現中，可響應于對一種或多種狀況的檢測更改對信號的處理。
文檔編號G01S5/14GK101981466SQ200980112377
公開日2011年2月23日 申請日期2009年4月28日 優先權日2008年4月28日
發明者D·格羅弗, E·M·西米克, S-H·陳 申請人:高通股份有限公司