用于解調多信道衛星定位系統信號的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于解調多信道衛星定位系統信號的方法和裝置的制作方法
用于解調多信道衛星定位系統信號的方法和裝置背景I.領域本文所公開的主題內容涉及電子設備，尤其涉及在能接收衛星定位系統(SPS)信號的電子設備中使用的方法和裝置。2.信息現今日益流行的無線技術中有導航系統及類似地配置的設備，尤其是從衛星定位系統(SPS)—其可包括例如全球定位系統(GPS)和/或一個或更多個其他類似的全球導航衛星系統(GNSS)——捕獲信號的那些設備。至少部分地基于所捕獲到的SPS信號，此類設備可以自己和/或在其他設備的輔助下估計當前位置和/或建立其他位置/導航信息。例如，通常可以相當準確地建立估計偽距信息、估計地理位置、估計海拔高度和/或估計速 度。一些SPS信號可包括多個信道，諸如舉例而言數據信道和導頻信道。在此，例如，數據信道可提供導航信息以供接收設備用于估計當前位置和/或建立其他位置/導航信息。導頻信道通常不攜帶任何導航信息，而是被提供以用于例如輔助接收設備捕獲和跟蹤SPS信號。概述根據某些方面，本文提供了可通過各種方法和裝置來實現的技術，這些方法和裝置可在衛星定位系統(SPS)接收機和/或其他類似的裝置或(諸)設備內實現和/或供與之聯用以至少部分地基于多信道SPS信號的第二信道部分來解調該多信道SPS信號的第一信道部分。例如，在某些實現中，一種用在電子設備中的方法可包括接收至少一個SPS信號，該至少一個SPS信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS數據序列調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用該SPS數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及至少部分地基于第二信道部分來解調第一信道部分。在某些示例實現中，一種方法還可包括使用第一信道部分建立第一信道同相相關輸出信號和第一信道正交相關輸出信號；以及使用第二信道部分建立第二信道同相相關輸出信號和第二信道正交相關輸出信號。在此，例如，第二信道同相和正交相關輸出信號可在一段時間上被濾波，例如，其中這一段時間大于與第一信道部分相關聯的比特歷時。在某些示例實現中，一種方法還可包括使用第二信道信號至少部分地基于建立
第一信道同相和正交輸出信號與第二信道同相和正交輸出信號的點積-例如，(DI, DQ)
與(PI，PQ)之間的點積——來獲得第一信道信號內的碼元。在某些示例實現中，SPS信號的發射功率可在第一和第二信道部分之間基本相等地分配。在某些其他示例實現中，SPS信號的發射功率可在第一和第二信道部分之間不相等地分配。在某些示例實現中，第一信道部分可包括數據信道，而第二信道部分包括導頻信道。在某些示例實現中，SPS可包括至少一個全球導航衛星系統(GNSS)和/或數據序列可包括SPS導航數據。根據某些其他示例實現，可提供一種裝置，其包括SPS接收機，用于接收至少一個SPS定位信號，該至少一個SPS定位信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS導航數據序列(例如，由SPS衛星發射的導航和/或其他信息)調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用該SPS導航數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及解調器，用于至少部分地基于第二信道部分來解調第一信道部分。在某些示例實現中，一種SPS接收機可進一步包括一個或更多個相關器，用于使用第一信道部分建立第一信道同相相關輸出信號和第一信道正交相關輸出信號以及使用第二信道部分建立第二信道同相相關輸出信號和第二信道正交相關輸出信號。根據某些其他示例實現，可提供一種包括其上存儲有計算機可實現指令的計算機可讀介質的制品，這些指令若由專用電子設備中的一個或更多個處理單元實現則起作用地使該電子設備訪問至少一個收到SPS定位信號，該至少一個收到SPS定位信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS數據序列調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用該 SPS數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及至少部分地基于第二信道部分來解調第一信道部分。附圖
簡述參照以下附圖來描述非限定性和非窮盡性方面，其中相同參考標號貫穿各附圖指代相同部分，除非指明并非如此。圖I是解說根據一實現的示例性信令環境的示意框圖，該示例性信令環境包括具有至少一個能使用多信道SPS信號的第二信道部分來解調第一信道部分的SPS接收機的電子設備。圖2是解說根據一實現的例如像圖I中那樣的示例性電子設備的某些特征的示意框圖。圖3是解說根據一實現的例如可在圖2的設備的全部或部分中實現的用于使用多信道SPS信號的第二信道部分來解調第一信道部分的示例性過程的流程圖。詳細描述參照以下附圖來描述非限定性和非窮盡性方面，其中相同參考標號貫穿各附圖指代相同部分，除非指明并非如此。貫穿本說明書對“ 一個示例”、“ 一示例”、“某些示例”、或“示例性實現”的引用意味著結合特征和/或示例描述的特定特征、結構、或特性可被包括在所要求保護的主題內容的至少一個特征和/或示例中。由此，短語“在一個示例中”、“示例”、“在某些示例中”或“在某些實現中”或其他類似短語貫穿本說明書在各處的出現并非必然全部引述同一特征、示例、和/或限制。此外，這些特定特征、結構或特性可在一個或更多個示例和/或特征中加以組合。在以下詳細描述中，將闡述眾多具體細節來提供對所要求保護的主題內容的透徹理解。然而，本領域技術人員將理解，所要求保護的主題內容無需這些具體細節也可實踐。在其他實例中，未詳細描述本領域普通技術人員將知曉的方法和裝置，以便不會混淆所要求保護的主題內容。本文描述了一些示例技術，其可在至少一個衛星定位系統(SPS)接收機和/或其他類似的裝置或(諸)設備內實現和/或供與之聯用以使用多信道SPS信號的第二信道部分來解調第一信道部分。此類技術可代替和/或補充其他解調技術(例如，差分數據解調、相干數據解調、和/或諸如此類)而使用。如本文中所使用的，術語“ SPS信號”和“多信道SPS信號”可互換地使用，并且除非另行指明否則表示相同含義。謹記此點，如本文使用的術語第一信道部分和第二信道部分旨在標識所發射的SPS信號中可包括的兩個不同部分(例如，信道)。第一信道部分可至少部分地基于使用SPS數據序列來調制的第一信號。第二信道部分可至少部分地基于未使用該SPS數據序列來調制的第二信號。作為示例而非限定，在某些示例實現中，第一信道部分可包括數據信道且該SPS數據序列可包括SPS導航消息和/或諸如此類，并且第二信道部分可包括導頻信道。以下給出一些示例性的非限定性SPS信號，其解說了用于生成和發射此類多信道SPS信號的一些技術。關于某些示例性設備，SPS可以包括發射機系統，這些發射機被定位成使得諸實體 能夠至少部分地基于接收自這些發射機的信號來確定自己在地球上或上方的位置。此類發射機可以發射用設定數目個碼片的重復偽隨機噪聲(PN)碼來標記的SPS信號并且可位于基于地面的控制站、用戶裝備和/或空間飛行器上。本文中所稱的“空間飛行器”(SV)涉及能夠向地球表面上或上方的接收機發射信號的物體。在一個特定示例中，這樣的SV可包括對地靜止衛星。替換地，SV可包括在軌道中行進并且相對于地球上的駐定位置移動的衛星。然而，這些僅僅是SV的示例，并且所要求保護的主題內容在這些方面并不被限定。在特定示例中，此類發射機可位于諸如環地軌道衛星之類的SV上。例如，諸如全球定位系統(GPS)、Galileo (伽利略)、Glonass (格洛納斯)、Compass (北斗)和/或諸如之類的GNSS的星座中的衛星可發射用可與該星座中的其他衛星所發射的PN碼區分開的PN碼標記的信號。為了在接收機處估計位置，可以使設備能至少部分地基于對接收自SV的信號中的PN碼的檢測使用公知技術來確定至在該接收機的“視野中”的SV的偽距測量。GNSS星座(諸如GPS和GL0NASS)發射用BPSK導航數據來調制的擴頻信號。例如，GPS L1C/A波形包括用與導航消息相關聯的50bps BPSK信息比特來調制的重復的I毫秒歷時的1023個碼片的Gold碼。期望有數種新的和/或“現代化的” SPS信號變得可用。作為示例而非限定，期望GPS發射L2C、L5和LlC SPS信號，期望Galileo發射LlOS和E5SPS信號，以及還期望Compass和GL0NASS發射其他新的和/或“現代化的” SPS信號。期望這些新的SPS信號中有若干SPS信號在第一信道部分(例如，數據信道)和第二信道部分(例如，導頻信道)之間分配所發射的SPS信號的功率。此類導頻信道可例如用于(如表現為初始意圖)輔助SPS信號捕獲和/或SPS信號跟蹤。發射信號功率可例如在數據和導頻信道之間基本均勻地分配，如同GPS L2C的情形那樣。在其他示例中，發射信號能量可按某種其他方式來分配。在此，例如，示例GPS LlC信號可將發射信號功率的大約25%用于數據信道以及將大約75%用于導頻信道。數據和導頻信道兩者可例如繼續利用擴頻偽隨機碼，這傾向于最小化或以其他方式減小同時發射的不同SPS信號之間的相關性。在某些示例實現中，數據和導頻信道兩者可使用相同的擴展碼。在其他示例實現中，數據和導頻信道可使用不同的擴展碼。在某些示例實現中，數據信道可采用對高級前向糾錯(FEC)編碼和/或其他類似技術的使用，這可改善接收機解碼和/或以其他方式恢復導航消息的能力。其他人已認識到，使用導頻信道進行信號捕獲還可能存在某些附加益處。例如，其他人已認識到，一種益處可能是允許任意長的相干積分過程，例如不必被限定為20. Oms或其他類似的比特歷時的任意長的相干積分過程。例如，其他人已認識到，通過利用導頻信道，可能無需將捕獲/跟蹤積分同步至信號比特邊緣。更進一步，其他人已認識到，使用導頻信道進行信號捕獲可允許改善的代碼和載波跟蹤環路性能。更多參考資料參見例如 Van Dierendonck, A. J. (1995)的 GPS Receivers (GPS 接收機)；B. Parkinson 和J. J. Spilker, Jr 編寫的 Global Positioning System:Theory and Applications, VolumeI, Chapter 8. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. ,WashingtonD. C.，USA (全球定位系統理論和應用，卷I第8章，美國航空航天協會有限公司，美國華盛頓 D. C.)。根據本描述的一方面，認識到若導頻信道可以還和/或替換地用于輔助解調 數據信道則可存在附加益處。然而，在解說此類技術之前，先回顧已知的SPS調制和解調技術的
一些示例。示例GPS差分數據解調傳統GNSS系統(諸如GPS和GL0NASS)發射BPSK調制信號。假定基帶相關(correlation)處理器被理想地調諧成在與感興趣的GPS信號相對應的正確時間和頻率進行采樣，則跟蹤相關器(correlator)在GPS PRN碼的20個周期上進行解擴和累積(例如，在20ms GPS比特歷時上進行相干積分)之后的輸出信號可建模為Dlk = (A ■ h, ■ cos (j)k 十 I )(I)Dgk = (A ■ bk ■ sinφ} +nQk)其中和凡4是在時間k的同相和正交相關輸出彳目號，A是關于累積的增益，bk是50bps導航流中在時間k的期望比特，Φ,是經下變頻信號在時間k的載波相位，以及〃和wGi是同相和正交高斯噪聲項。由于GPS數據流被差分地編碼，因此可應用經典的差分解調來提取差分比特流。這可以例如通過計算在時間k的當前相干累積與在時間k-Ι的先前累積之間的點積來達成。點積計算移除了信號的相位，其前提條件是假定相位跨兩個連貫比特的歷時是相對恒定的，如下φ k Φ η E Φ (2)差分解調點積(Dot)由下式給出=/；/i · /Λ , + Dok . dO,...,= (A ■ bk. cos 務 + nIk )·(Α· bk_{ ■ Cos^1 + ) +(A·bk ■ sin(j)k + nQk)·(A■ bk_x ·sin+ Ug^i)=A2 ■ bk ■ b,.^(cos2 ^+ sinL ￠)+ N二A2 Hi+N(3)其中bk · bk_!是期望差分輸出信號，以及N包括來自該點積的三個噪聲項。
經解碼序列{Dotk}隨后可被提供給差分解碼器，該差分解碼器能恢復出SPS導航數據。示例理想相干數據解調作為智力練習，假設信號的相位Φ,是理想地己知的。在這種情形中，不需要使用先前的收到碼元就可以解調當前碼元。確切而言，可以計算相干檢測
權利要求
1.一種用在電子設備中的方法，所述方法包括接收至少一個衛星定位系統(SPS)信號，所述至少一個SPS信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS數據序列調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用所述SPS數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及至少部分地基于所述第二信道部分來解調所述第一信道部分。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，進一步包括使用所述第一信道部分建立第一信道同相相關輸出信號和第一信道正交相關輸出信號；以及使用所述第二信道部分建立第二信道同相相關輸出信號和第二信道正交相關輸出信號。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二信道同相和正交相關輸出信號在一段時間上被濾波。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述一段時間大于與所述第一信道部分相關聯的比特歷時。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于，至少部分地基于所述第二信道部分來解調所述第一信道部分包括使用所述第二信道信號至少部分地基于第一信道同相和正交輸出信號與第二信道同相和正交輸出信號的點積來獲得所述第一信道信號內的碼元。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率在所述第一和第二信道部分之間基本相等地分配。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率在所述第一和第二信道部分之間不相等地分配。
8.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一信道部分包括數據信道，而所述第二信道部分包括導頻信道。
9.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述數據序列包括SPS導航數據。
10.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述SPS包括至少一個全球導航衛星系統(GNSS)0
11.一種設備，包括用于接收至少一個衛星定位系統(SPS)定位信號的裝置，所述至少一個SPS定位信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS數據序列調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用所述SPS數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及用于至少部分地基于所述第二信道部分來解調所述第一信道部分的裝置。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，進一步包括用于使用所述第一信道部分建立第一信道同相相關輸出信號和第一信道正交相關輸出信號的裝置；以及用于使用所述第二信道部分建立第二信道同相相關輸出信號和第二信道正交相關輸出信號的裝置。
13.如權利要求12所述的設備，其特征在于，所述第二信道同相和正交相關輸出信號在一段時間上被濾波。
14.如權利要求13所述的設備，其特征在于，所述一段時間大于與所述第一信道部分相關聯的比特歷時。
15.如權利要求11所述的設備，其特征在于，進一步包括用于建立第一信道同相和正交輸出信號與第二信道同相和正交輸出信號的點積的裝置。
16.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率在所述第一和第二信道部分之間基本相等地分配。
17.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率在所述第一和第二信道部分之間不相等地分配。
18.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述第一信道部分包括數據信道，而所述第二信道部分包括導頻信道。
19.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述數據序列包括SPS導航數據。
20.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述SPS包括至少一個全球導航衛星系統(GNSS)0
21.一種裝置，包括衛星定位系統(SPS)接收機，用于接收至少一個SPS定位信號，所述至少一個SPS定位信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS數據序列調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用所述SPS數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及解調器，用于至少部分地基于所述第二信道部分來解調所述第一信道部分。
22.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述SPS接收機進一步包括一個或更多個相關器，用于使用所述第一信道部分建立第一信道同相相關輸出信號和第一信道正交相關輸出信號以及使用所述第二信道部分建立第二信道同相相關輸出信號和第二信道正交相關輸出信號。
23.如權利要求22所述的裝置，其特征在于，所述第二信道同相和正交相關輸出信號在一段時間上被濾波。
24.如權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述一段時間大于與所述第一信道部分相關聯的比特歷時。
25.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述解調器獲得第一信道同相和正交輸出信號與第二信道同相和正交輸出信號的點積。
26.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率在所述第一和第二信道部分之間基本相等地分配。
27.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率在所述第一和第二信道部分之間不相等地分配。
28.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述第一信道部分包括數據信道，而所述第二信道部分包括導頻信道。
29.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述數據序列包括SPS導航數據。
30.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述SPS接收機包括所述解調器。
31.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述SPS包括至少一個全球導航衛星系統(GNSS)0
32.一種制品，包括其上存儲有計算機可實現指令的計算機可讀介質，所述計算機可實現指令能由電子設備中的一個或更多個處理單元實現以訪問至少一個收到衛星定位系統(SPS)定位信號，所述至少一個收到SPS定位信號包括至少兩個信道部分，包括基于使用SPS數據序列調制的第一信號的第一信道部分和基于未使用所述SPS數據序列調制的第二信號的第二信道部分；以及至少部分地基于所述第二信道部分來解調所述第一信道部分。
33.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述計算機可實現指令能由所述一個或更多個處理單元實現以訪問與所述第一信道部分相關聯的第一信道同相相關輸出信號和第一信道正交相關輸出信號；以及訪問與所述第二信道部分相關聯的第二信道同相相關輸出信號和第二信道正交相關輸出信號。
34.如權利要求33所述的制品，其特征在于，所述第二信道同相和正交相關輸出信號已在一段時間上被濾波。
35.如權利要求34所述的制品，其特征在于，所述一段時間大于與所述第一信道部分相關聯的比特歷時。
36.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述計算機可實現指令能由所述一個或更多個處理單元實現以至少部分地基于所述第二信道部分至少部分地基于第一信道同相和正交輸出信號與第二信道同相和正交輸出信號的點積來獲得所述第一信道部分。
37.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率是在所述第一和第二信道部分之間基本相等地分配的。
38.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述至少一個SPS信號的發射功率是在所述第一和第二信道部分之間不相等地分配的。
39.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述第一信道部分包括數據信道，而所述第二信道部分包括導頻信道。
40.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述數據序列包括SPS導航數據。
41.如權利要求32所述的制品，其特征在于，所述SPS包括至少一個全球導航衛星系統(GNSS)0
全文摘要
提供了可在衛星定位系統(SPS)接收機和/或其他類似的裝置或(諸)設備內實現和/或供與之聯用以至少部分地基于多信道SPS信號的第二信道部分來解調該多信道SPS信號的第一信道部分的方法和裝置。
文檔編號G01S19/37GK102933981SQ201180022368
公開日2013年2月13日 申請日期2011年3月2日 優先權日2010年3月3日
發明者D·N·羅維奇 申請人:高通股份有限公司