用于定位全球定位系統相關峰值信號的方法和系統的制作方法

專利名稱：用于定位全球定位系統相關峰值信號的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明基本涉及一種全球定位系統(GPS)，具體來講，涉及一種在GPS中使用的接收器及其方法。
背景技術：
全球定位系統(GPS)接收器通過計算距多個GPS衛星的距離以及從多個GPS通信衛星同時發送的信號到達的相對時間來確定其位置。這些衛星發送作為它們部分消息的衛星定位數據以及有關時鐘定時的數據，其中所述衛星定位數據包括偽隨機代碼。
利用所接收的偽隨機代碼，GPS接收器確定到不同GPS通信衛星的偽距離，并且利用這些偽距離和衛星定時以及有關時鐘定時(clock timing)的數據來計算接收器的位置。所述偽距離是從每個衛星接收的信號和本地時鐘信號之間測量的時間延遲值。通常，會接收來自于四個或更多衛星的GPS信號。一旦探測到并且跟蹤衛星，就從GPS信號中提取有關時鐘定時的衛星數據和特征數據(signature data)。采集GPS信號可以花費最多幾秒鐘的時間，并且必須利用足夠強的所接收的信號來完成，以便實現低的誤碼率。
GPS信號包含稱為偽隨機(PN)碼的高速重復信號。將適用于民用的代碼稱作C/A(粗糙/采集，coarse/acquisition)代碼，并且具有1.023MHz的二元反相速率，或稱為“分片”速率，以及1微秒代碼周期的1023片的重復周期。所述代碼序列屬于通稱為Gold碼的系列，并且每個GPS通信衛星利用唯一的Gold碼來廣播信號。
大多數的GPS接收器使用相關法來計算偽距離。相關器將所接收的信號乘以包含在本地存儲器內的適當Gold碼的存儲副本，然后對結果進行積分以獲得相關性或者采樣值，其用作表示衛星信號的存在。通過相對于所接收的信號順序地調節此存儲副本的相對定時，并且觀察相關性輸出，所述接收器可以確定所接收的信號和本地時鐘之間的時間延遲。將存在這種輸出的原始確定稱為“采集”。一旦進行采集，所述過程進入“跟蹤”階段，其中少量地調節本地基準時間以便維護高度相關輸出。
全球定位衛星系統使用多個衛星(星群)來同時向接收器發送信號，以允許通過測量這樣多重信號之間到達的時間差異來定位接收器的位置。總的來說，由于來自不同衛星的信號使用幾乎彼此正交的不同偽隨機分布代碼，因此它們彼此間不會有很明顯的干擾。這樣低的干擾條件取決于彼此類似的所接收的信號的功率級(振幅)。
為了減少采集時間，GPS接收器使用數個信道來處理信號，所述信號可能來自多個衛星。每個信道包括多個相關性抽頭(tap)，以供相關性操作之用。通常，將在每個相關性抽頭處接收到的數據存儲在存儲器中。處理那些所存儲的數據并且使其相關。存儲器的大小與信道和抽頭的數目成比例。為了減少采集時間，需要存儲器具有足夠的容量和速度。然而，隨著存儲器構成比率在GPS接收器中的增加，使GPS接收器小型化已經變得越來越難。
圖1示出了傳統的GPS接收器的框圖，所述GPS接收器具有天線1、下變頻器2、本機振蕩器3和A/D變換器4、接收器信道5、接收器處理器6、導航處理器7和用戶接口8。在操作中，天線1從衛星星群通過空中傳輸來接收信號。下變頻器2通過將所述信號與本機振蕩器3生成的本機振蕩信號混合、將在天線1處接收的高頻信號轉換為較低的中頻(IF)信號。A/D轉換器4將模擬IF信號轉換為數字信號，以便由接收器信道5處理。由接收器信道5、接收器處理器6和導航處理器7處理在接收器信道5接收的IF信號。所述接收器信道5具有N個信道，并且所述N個信道可以由廠商設定。接收器處理器6的基本功能包括為每個衛星生成多個偽距離，并且利用每個信道的同步(I)和正交相位(Q)數據來執行相關性操作。所述導航處理器7利用不同衛星的不同偽距離來設定位置值。所述用戶接口8用于顯示位置數據。
圖2示出了圖1的接收器信道5中N個信道之一的框圖。將從圖1的A/D變換器4接收的數字IF信號送到同步/正交相位乘法器10中，其中將所述IF信號與同步正弦映射11和正交相位余弦映射12、或者正交相位正弦映射11和同步余弦映射12生成的信號相乘，其每個也由數值碼振蕩器(NCO)19生成。同步/正交相位乘法器10的輸出是對應于正弦映射11相位的同步IF信號以及對應于余弦映射12相位的正交相位IF信號，或者，同步/正交相位乘法器10的輸出是對應于正弦映射11相位的正交相位IF信號以及對應于余弦映射12相位的同步IF信號。所述接收器處理器6生成用于控制NCO 19生成多普勒頻率的數值碼。所述接收器處理器6還生成時鐘控制信號輸入，以編碼NCO 18來聯鎖PN代碼發生器16。與衛星相關聯的偽隨機代碼由PN代碼發生器16生成。所述PN代碼由代碼移相器17移位并輸出至多個相關器13。通過比較PN代碼相位移與從同步/正交相位乘法器10接收到的I和Q數據、利用相關器13執行相關性操作。將相關的I和Q數據從相關器13輸出到積分器14，其中將相關的I和Q值進行積分。將積分的值、亦稱采樣值存儲在存儲器15中。通常，在給定的工作期間、諸如每個抽頭1微秒的期間，接收器信道5的N個信道的每個信道在存儲器15中存儲積分器14采樣的所有采樣值。當收集預定數量的采樣時，將采樣值轉送到FFT單元20，其中執行快速傅里葉變換以便確定此抽頭是否存在峰值(相關性)。如果存在峰值，那么接收器處理器6從所述抽頭中提取頻率和代碼值信息，以計算采集的偽距離。
如果確定在采樣的抽頭中不存在峰值，那么為每個抽頭重復采樣、相關性和FFT處理，直到定位峰值抽頭。
由此過程可以看出，需要將大量數據存儲在接收器存儲器15中。由此，需要存儲器具有足夠的容量。此外，由于需要訪問存儲器數據以便進行處理，所以存儲器存取時間成為影響采集速度以及接收器性能的一個重要因素。

發明內容
提供了一種全球定位系統(GPS)接收器，包括變換器，用于將所接收的GPS信號變換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；相關器，用于生成預期代碼，并且使I和Q數字信號與所述預期代碼相關聯，以便輸出抽頭的采樣的I值和采樣的Q值；濾波器，用于將采樣的I值和采樣的Q值濾波為經修改的I值和經修改的Q值，并且對經修改的I值和經修改的Q值求和，以輸出變量數據；存儲器，用于存儲所述變量數據；域變換器，用于對變量數據執行域變換以便輸出變換了的值；比較器，用于將變換了的值與閾值比較，以便確定在所述抽頭是否存在峰值。
在當前的采樣I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣I值或者采樣Q值不同的符號時，通過將采樣的I值或者采樣的Q值指定為正值來修改采樣的I值和采樣的Q值。
優選的是，所述經修改的I值和經修改的Q值是各個采樣I值和采樣Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣I值和采樣Q值來說是相同的，其中所述分數減小是二分之一。
依照本發明的一方面，所述濾波器包括一對延遲元件和一對一位比較器，其中所述延遲元件延遲采樣的I值和采樣的Q值的符號位，以便輸出在前符號值，并且所述一位比較器將當前采樣的Q值的符號與在前符號值比較，以便在當前和在前符號值不同時，提供正值輸出，其中所述濾波器還包括加法器，用于執行操作并且對經修改的I值與經修改的Q值進行求和，包括符號位。
優選的是，所述域變換器是快速傅里葉變換器。所述存儲器還存儲因具有峰值而被標識的抽頭的采樣I和Q值，其中所述存儲器是SRAM和DRAM之依照本發明的另一個方面，提供了一種全球定位系統(GPS)接收器，包括變換器，用于將所接收的抽頭的GPS信號變換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；相關器，用于使I和Q數字信號與預期代碼相關聯，以便輸出采樣的I值和采樣的Q值，每個采樣的I值和采樣的Q值都具有表示方向的符號位；濾波器，用于濾波采樣的I值和采樣的Q值的至少所述符號位，并且根據采樣的I值和采樣的Q值的符號位中方向改變數目來確定在所述抽頭處是否存在潛在的峰值；域變換器，用于對從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣的I值和采樣的Q值導出的數據執行域變換并且輸出變換了的值；以及比較器，用于將變換了的值與閾值比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。還提供了存儲器以用于存儲從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值中導出的數據，其中所述存儲器是SRAM和DRAM之一。
優選的是，通過將修改了符號的I值與修改了符號的Q值相加、可以從采樣的I值和采樣的Q值導出所述數據，其中在當前采樣的I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣I值或者采樣Q值不同的符號時，通過將采樣的I值或者采樣的Q值指定為正值來濾波采樣的I值和采樣的Q值。所述濾波的I值和濾波的Q值可以是各個采樣的I值和采樣的Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣的I值和采樣的Q值兩者來說是相同的。所述濾波器包括一對延遲元件和一對一位比較器，其中所述延遲元件延遲采樣的I值和采樣的Q值的符號位，以便輸出在前符號值，并且所述一位比較器將當前采樣的Q值的符號與在前符號值比較，以便在當前和在前符號值不同時提供正值輸出。
還提供了一種處理全球定位系統(GPS)信號以便定位的方法，包括從一個或多個衛星接收GPS信號；將所接收的GPS信號變換為抽頭的同步(I)和正交相位(Q)數字信號；生成預期代碼并且使所述I和Q數字信號與所述預期代碼相關聯，以便輸出采樣的I值和采樣的Q值；將采樣的I值和采樣的Q值濾波為經修改的I值和經修改的Q值，并且對經修改的I值和經修改的Q值求和，以輸出變量數據；在存儲器中存儲所述變量數據；對所述變量數據執行域變換以便輸出變換了的值；以及將變換了的值與閾值進行比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
在當前采樣的I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣的I值或者采樣的Q值不同的符號時，通過將采樣的I值或者采樣的Q值指定為負值來修改采樣的I值和采樣的Q值。所述經修改的I值和經修改的Q值可以是各個采樣的I值和采樣的Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣的I值和采樣的Q值兩者來說是相同的，其中所述分數減小是二分之一。濾波步驟可以包括延遲采樣的I值和采樣的Q值的符號位以便輸出在前符號值，并且將當前采樣的Q值的符號與在前符號值相比較，以便在當前和在前符號值不同時提供負值輸出，并且還包括將修改了的I值與經修改的Q值求和，包括所述符號位。
所述方法還包括在存儲器中存儲因具有峰值而被標識的抽頭的采樣I和Q值，并且清除其它抽頭的采樣的I和Q值。
還提供了用于處理全球定位系統(GPS)信號的另一個方法，包括將所接收的抽頭的GPS信號變換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；使I和Q數字信號與預期代碼相關聯，以便輸出采樣的I值和采樣的Q值，每個采樣的I值和采樣的Q值都具有表示方向的符號位；濾波采樣的I值和采樣的Q值的至少所述符號位，并且根據采樣的I值和采樣的Q值的符號位中方向改變數目來確定在所述抽頭處是否存在潛在峰值；對從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣的I值和采樣的Q值導出的數據執行域變換并且輸出變換了的值；以及將變換了的值與閾值進行比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
優選的是，所述方法還包括在存儲器中存儲從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值導出的數據。
依照本發明的又一個方面，還提供了一種程序存儲設備，所述程序存儲設備具有處理器可執行的存儲代碼以便執行用于處理GPS信號的方法步驟，所述方法包括使I和Q數字信號與預期代碼相關聯以便輸出采樣的I值和采樣的Q值，每個采樣的I值和采樣的Q值都具有表示方向的符號位；濾波采樣的I值和采樣的Q值的至少所述符號位，并且根據采樣的I值和采樣的Q值的符號位中方向改變數目來確定在所述抽頭處是否存在潛在峰值；對從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣的I值和采樣的Q值導出的數據執行域變換并且輸出變換了的值；以及將變換了的值與閾值進行比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。


當參照附圖閱讀實施例的詳細描述時，本發明的實施例將變得更加清楚，其中圖1示出了傳統的GPS接收器的框圖；圖2示出了圖1的接收器信道5中N個信道之一的框圖；圖3示出了依照本發明實施例的GPS接收器的框圖；圖4示出了圖3的濾波器30的示范性實現方式；圖5示出了圖3的濾波器30的另一個示范性實現方式；圖6示出了圖3的濾波器30的又一個示范性實現方式；圖7示出了表I上列出的16組I和Q抽樣值；圖8示出了表II上列出的16組I和Q抽樣值；圖9是依照本發明實施例的處理GPS信號的方法流程圖；圖10是依照本發明實施例的處理GPS信號的方法流程圖；圖11是依照本發明實施例的處理GPS信號的方法流程圖；以及圖12是示出了從無峰值抽頭(表I)和峰值抽頭(表III)的表I到III中提取的分數變化值的圖表。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖詳細說明本發明的優選實施例。應該注意的是，為舉例和說明簡單起見，相同的參考標記用于指定相同的或等效的部件或部分。
圖3示出了依照本發明實施例的GPS接收器的框圖。除了濾波器30外，圖3中所示接收器的部件執行圖2的部件的上述功能。將所述濾波器30配置為接收從積分器14輸出的采樣的I和Q值。依照本發明的至少一個實施例，所述濾波器30修改采樣的I和Q值，從而選擇從采樣值減去的數據集以存儲在存儲器15中。依照本發明的另一個實施例，所述濾波器30提取采樣的I和Q值的相關性特征，并且根據篩選過程有選擇地存儲所述I和Q值或者經修改的I和Q值。被確定不具有峰值的抽頭的I和Q采樣值被清除，并且不將它們存儲在存儲器中。由于減少了數據集并且還減少了對存儲器15的容量要求，因此使FFT單元20處理所存儲的數據以便確定是否存在峰值抽頭的操作更加有效，借此減小了存儲器15的功耗和物理尺寸。
圖4示出了圖3的濾波器30的示范性實現方式。將來自于積分器14的采樣的I和Q值輸出，輸入到一對延遲元件23、24和符號位比較器25、26中。為了舉例說明本發明的實施例，將采樣的I和Q值選擇為16位的，將采樣期間選擇為1微秒，并且選擇每個采樣幀為16個采樣。將理解的是，在不脫離本發明的情況下，可以使用不同的位數、采樣期間以及采樣幀。如圖4所示，將均表示采樣的I和Q值加一個符號位的16位數據的每一個都輸入至濾波器30的n個抽頭的其中一個。抽頭0的電路在圖4中示出。將符號位輸入至延遲元件23，在將所述符號位輸入符號位比較器25之前，所述延遲元件23將所述符號位延遲達一個時鐘周期之久。所述符號位比較器25將在前采樣I數據與當前采樣I數據的符號值進行比較。如果當前符號位不同于在前符號位，那么所述符號位比較器25輸出表示正數的邏輯0。所述延遲元件24和符號位比較器26對采樣Q數據執行上述功能。由此，根據采樣數據相對于時間的方向來依照它們的符號(或者方向)修改采樣I和Q數據。將經修改的I和Q數據輸入到累加器27，其中添加包括它們符號位的經修改的I和Q數據。累加的數據是‘變量數據’。
依照本實施例，根據經修改的I和Q值累加的16個變量數據被輸出以便存儲在存儲器15中。然后，FFT單元20使用所存儲的數據來執行傅里葉變換以便確定在此抽頭中是否存在實際峰值。優選的是，所述符號位比較器25和26通過利用同或(xnor)邏輯來實現。將理解的是，所述符號位比較器還可以利用異或(xor)邏輯來實現，并且在這種實施例中，所述比較將會產生負值(邏輯1)。當所述當前采樣值和在前采樣值具有相同的符號并利用xnor邏輯、或者當所述當前采樣值和在前采樣值具有不同的符號并利用xor邏輯時，計數器28計數邏輯1的數目。如果此抽頭沒有形成峰值，對下一個抽頭重復上述過程。
圖5示出了依照本發明可替代實施例的圖3的濾波器30的另一個示范性實現方式。參見圖5，每當在累加器27中根據經修改的I和Q值的累加產生負值時，將邏輯1信號輸出到計數器28，以便對此抽頭增加計數。在每個抽頭的數據采樣開始時，將計數器28復位為0。當完成采樣幀、例如16個采樣時，在邏輯電路29中將最后的計數與預置閾值比較。如果計數值超過預置閾值，例如比16超出12，那么來自于抽頭0的數據被認為是潛在峰值。在此情況下，將所述抽頭的采樣的I和Q值存儲在存儲器15中。然后，由FFT單元20處理所存儲的數據，并且接收器處理器6確定是否在該抽頭中存在峰值。如果任何特定抽頭的計數值都沒有超過預置閾值，那么不將采樣的I和Q值、經修改的I和Q數據以及變量數據存儲在存儲器15中。可以將這些數據清除。
圖6示出了依照本發明可替代實施例的圖3的濾波器30的又一個示范性實現方式。參見圖6，當指示計數值超過當前閾值時，如邏輯29所確定的那樣，輸出來自于累加器27的變量數據的輸出以便存儲在存儲器15中，而不是采樣的I和Q值。依照此實施例，存儲潛在峰值抽頭的變量數據并且由FFT單元20和接收器處理器6進行處理。由此，存儲在存儲器15中的數據集是從積分器14輸出的采樣的I和Q值的進一步的減小。
表I列出了從抽頭接收到的示范性數據以及依照本發明實施例的濾波器30處理的數據。
表I在不存在峰值抽頭情況下的變量值生成表


在表I中，在列I和Q中示出了從積分器14輸出的以及在濾波器30處接收的采樣的I和Q值的16個采樣。在列I′和Q′中分別示出了經修改的I和Q值。如其中所示，在I和Q的當前采樣值和在前采樣值之間存在符號變化時，將每個采樣值的符號指定為正值。通過延遲元件23和符號比較器25對采樣的I值修改I和Q值，通過延遲元件24和符號比較器26對所述Q采樣值修改I和Q值。通過累加器27添加經修改的I和Q值、即I′和Q′以輸出變化值。在表I中，在標記為變化值(I′+Q′)的列中示出了此總和。考慮到I′和Q′值的符號，在累加器27中的求和操作添加了I′和Q′的數值。當每次出現從累加器27輸出負值時，將轉換發送到計數器28以便增加計數器值。如表I計數值行所示，來自于此抽頭的數據的計數值比16個采樣的幀超出了7個。這樣表示在經修改的I′和Q′采樣值的總和中存在7個負值。表I示出了不具有峰值的抽頭的數據。
本領域普通技術人員將能意識到的是，當抽頭中存在峰值時，采樣的I和Q值將表現為兩個集群，一個用于采樣的I值而一個用于采樣的Q值。圖7示出了采樣的I和Q值在零軸周圍沿不同方向擺動。本領域普通技術人員觀察圖7中所示的曲線將會意識到，下面將研究的抽頭不具有峰值。
依照本發明的實施例并且如表I所示，計數值是采樣的I和Q值在零軸之間方向變化次數的測量。由此，可以將超過十六(16)數據集的七個(7)計數看作是具有這樣的數據點的數據集，所述數據點在零軸周圍沿不同方向擺動，并且不遠離所述零軸而聚集。根據16超過7的計數值，可以將所述抽頭視為不具有峰值的抽頭。
表II

表II示出了來自于具有峰值的抽頭的采樣I和Q值。正如可以從表II看出的那樣，貫穿16個采樣、很大程度上將采樣的I和Q值沿相同的方向聚集。還可以看出的是，基本上貫穿在I和Q采樣值的方向方面幾乎沒有改變的I′和Q信號的16個采樣，當由圖4中所示的濾波器修改時，經修改的I和Q采樣值(I′和Q)產生具有負號的經修改的I和Q值。因此，累加器27(I′+Q′)的輸出產生較大的負值，其大大高于所述零軸而被聚集。由于每個變化值(I′+Q′)是負的，所以對計數器計數16次以便產生計數值16。由此認為所述抽頭具有峰值。
圖8示出了表II上列出的采樣的I和Q值的圖表。能夠看出存在兩個數據集群，一個是用于I采樣值的而另一個是用于Q采樣值的。
依照本發明的實施例，為了確定在特定抽頭處是否存在峰值，將變化值(I′+Q′)存儲在存儲器15中，并且由FFT單元20處理存儲的變化值，以便搜索峰值的存在。當與預先確定以便定義峰值存在的值進行比較時，可以通過由FFT單元20變換所述變化值來確定峰值的存在。當確定峰值存在于抽頭中時，從采樣的I和Q值中提取頻率、代碼值以及相位偏移，并且計算偽距離。
作為選擇，為了進一步減少數據集，在其將由濾波器30和FFT單元20濾波和處理之前，可以通過分數乘法器來減小采樣的I和Q值，諸如通過1/2、1/4乘法器等等。所述乘法器(未示出)可以是濾波器30的一部分，或者設置在積分器14和濾波器30之間。
圖9依照本發明實施例舉例說明了根據抽頭接收的數據確定是否存在峰值的處理流程。如圖所示，依照本發明此實施例的接收器接收抽頭處的I和Q值，步驟71。在步驟72，將積分的相關值(采樣值)的N個采樣輸出到濾波器30。依照本例證性的實施例，N等于16并且積分期間是1微秒。在步驟73，在濾波器30處接收采樣的I和Q值。在步驟74，當在前采樣值與當前采樣值存在符號方面的不同時，修改采樣的I和Q值以便使其具有正值。在步驟75，通過累加器27添加經修改的I和Q值。當在步驟76達到I和Q值對的N個采樣時，將累加的經修改的I和Q值(變化值)存儲在存儲器15中(步驟77)。在步驟78，通過FFT單元20處理所存儲的數據，并且將FFT變換了的值與給定閾值進行比較以便確定最大值是否是峰值(步驟79)。然后，當所述值對于代碼NCO 18的相位偏移是最大值時，存儲所述I和Q值(步驟80)。當在步驟81確定存在峰值時，在步驟83，導航處理器7計算偽距離、相位偏移等等。當在步驟81不存在峰值時，過程返回到步驟71以確定下一個搜索頻率和編碼延遲值(步驟82)。
依照本發明的另一個實施例，使用來自于圖5的計數器28的計數值以及表I和II中所示的計數值來確定在相應的抽頭處是否存在峰值。當在抽頭處存在峰值時，計數值將接近于采樣的數目以及采樣的I和Q值的數目。在此實施例中，峰值抽頭的計數值將接近16。由此，可以設置例如14的閾值，并且如果計數值超過14，就可以作出判定在當前抽頭存在峰值。依照此實施例，將采樣的I和Q值存儲在存儲器15中以便處理。可以確定被發現計數值沒有超過閾值的抽頭的采樣I和Q值不具有峰值，并且不將相應的I和Q采樣值存儲在存儲器15中。這些I和Q采樣值不用于采集操作，并且將它們清除。
圖10示出了依照此實施例的示范性處理流程。如圖所示，在步驟91，接收器接收抽頭的I和Q值。將積分的相關值(采樣值)的N個采樣輸出到濾波器30。在步驟93，在濾波器30處接收采樣的I和Q值。在步驟94，當在前采樣值與當前采樣值存在符號方面的不同時，修改采樣的I和Q值以便使其具有正值。在步驟95，在累加器27處添加經修改的I和Q值。當在步驟96達到I和Q值對的N個采樣時，在步驟97，在邏輯29中將計數器值與預置閾值進行比較。如果計數值等于或者超過預置閾值，那么認為所述的抽頭是潛在具有峰值的抽頭。在此實例中，將采樣的I和Q值存儲在存儲器15中(步驟92)。在步驟78，通過FFT單元20處理所存儲的數據，并且將FFT變換了的值與給定的峰值閾值進行比較以便確定在所述抽頭處是否存在峰值(步驟99)。當在步驟110確定存在峰值時，在步驟120執行用于計算偽距離、相位偏移等等的后續處理。當在步驟110不存在峰值時，過程返回到步驟91以確定下一個搜索頻率和編碼延遲值(步驟130)。
圖11示出了依照此實施例的示范性處理流程。如圖所示，依照本發明此實施例的接收器接收抽頭處的I和Q值，步驟211。在步驟212，將積分的相關值(采樣值)的N個采樣輸出到濾波器15。依照此例證性的實施例，N等于16并且積分期間是1微秒。在步驟213，在濾波器30處接收采樣的I和Q值。在步驟214，當在前采樣值與當前采樣值存在符號方面的不同時，修改采樣的I和Q值以便使其具有正值。在步驟215，通過累加器27添加經修改的I和Q值。當在步驟216達到I和Q值對的N個采樣時，在步驟217，在邏輯29中將計數器值與預置閾值進行比較。如果計數值等于或者超過預置閾值，那么認為所述的抽頭是潛在具有峰值的抽頭。在此實例中，將累加的I和Q值存儲在存儲器15中(步驟218)。在步驟219，通過FFT單元20處理所存儲的數據，并且將FFT變換了的值與給定的峰值閾值進行比較以便確定在所述抽頭處是否存在峰值(步驟220)。然后，當所述值對于代碼NCO 18的相位偏移是最大值時，存儲I和Q值(步驟221)。當在步驟222確定存在峰值時，在步驟223執行用于計算偽距離、相位偏移等等的后續處理。當在步驟222不存在峰值時，確定下一個搜索頻率和編碼延遲值(步驟224)，并且返回到步驟211。依照本發明的可替代實施例，如上所述利用濾波器30和計數器28，使用計數值來確定在所述抽頭處是否存在潛在峰值。當確定所述抽頭是潛在峰值時，不象先前實施例那樣存儲采樣的I和Q值，而是將變化值(I′+Q′)存儲在存儲器15中。然后，由FFT單元20處理所存儲的數據，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。依照此實施例，確定為不具有潛在峰值的抽頭的采樣I和Q值和變化值(I′+Q′)不被存儲在存儲器15中，并且不處理這些數據。所述存儲器15是半導體存儲器，優選的是SRAM和DRAM之一。
為了進一步減少待存儲到存儲器15中的數據集，可以在濾波器15處理它們之前，通過將采樣的I和Q值乘以分數來減少，諸如乘以1/2，1/4等。在將這些值輸入到圖4的累加器27以前，可以執行所述乘法器/移相器(未示出)。表I I示出了具有峰值的抽頭的采樣I和Q值，分數化的經修改的I和Q值，變化值(I 1/2+Q 1/2)以及計數值。
表III


圖12是示出了從無峰值抽頭(表I)和峰值抽頭(表III)的表I到III中提取的分數變化值的圖表。能夠看出，峰值抽頭的趨勢是遠離所述零軸聚集的，而無峰值抽頭的趨勢具有在零軸周圍沿不同方向擺動的值。
本領域普通技術人員易于理解的是，雖然示出了本發明的濾波器的實施例，并且利用電路元件來描述，但是所述濾波器可以由軟件來實現，或者通過使用存儲裝置來實現，所述存儲裝置具有處理器可執行的存儲代碼，并且當執行代碼時，可以實現如上描述的濾波功能。所述存儲裝置優選的是閃存和ROM之一。
雖然已經在此參照附圖描述了本發明的例證性實施例，但是應該理解的是，本發明不局限于那些具體實施例，在不脫離本發明的范圍或者精神的情況下，本領域中的普通技術人員可以從中做出各種其它改變和修改。
權利要求
1.一種全球定位系統接收器，包括轉換器，用于將所接收的GPS信號轉換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；相關器，用于生成預期代碼，并且使I和Q數字信號與所述預期代碼相關聯，以便輸出抽頭的采樣I值和采樣Q值；濾波器，用于對采樣I值和采樣Q值進行濾波為經修改的I值和經修改的Q值，并且對經修改的I值和經修改的Q值求和，以輸出變量數據；存儲器，用于存儲所述變量數據；域變換器，用于對變量數據執行域變換以便輸出變換了的值；以及比較器，用于將變換了的值與閾值比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
2.如權利要求1所述的接收器，其中，在當前的采樣I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣I值或者采樣Q值不同的符號時，通過將采樣I值或者采樣Q值指定為正值來修改采樣I值和采樣Q值。
3.如權利要求1所述的接收器，其中，所述經修改的I值和經修改的Q值可以是各個采樣I值和采樣Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣I值和采樣Q值兩者來說是相同的。
4.如權利要求3所述的接收器，其中，所述分數減小是二分之一。
5.如權利要求1所述的接收器，其中，所述濾波器包括一對延遲元件和一對一位比較器，其中所述延遲元件延遲采樣I值和采樣Q值的符號位，以便輸出在前符號值，并且所述一位比較器將當前采樣Q值的符號與在前符號值比較，以便在當前和在前符號值不同時提供正值輸出。
6.如權利要求5所述的接收器，其中，所述濾波器還包括加法器，用于對經修改的I值以及經修改的Q值執行包括符號位在內的求和操作。
7.如權利要求1所述的接收器，其中，所述域變換器是快速傅里葉變換器。
8.如權利要求1所述的接收器，其中，所述存儲器還存儲被識別為具有峰值的抽頭的采樣I和Q值。
9.如權利要求1所述的接收器，其中，所述存儲器是SRAM和DRAM之
10.一種全球定位系統接收器，包括轉換器，用于將所接收的抽頭的GPS信號轉換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；相關器，用于使I和Q數字信號與預期代碼相關聯，以便輸出采樣I值和采樣Q值，每個采樣I值和采樣Q值都具有表示方向的符號位；濾波器，用于濾波采樣I值和采樣Q值的至少所述符號位，并且根據采樣I值和采樣Q值的符號位中方向改變數目來確定在所述抽頭處是否存在潛在峰值；域變換器，用于對從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值中導出的數據執行域變換并且輸出變換了的值；以及比較器，用于將變換了的值與閾值比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
11.如權利要求10所述的接收器，還包括存儲器，用于存儲來自被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值的數據。
12.如權利要求11所述的接收器，其中，所述存儲器是SRAM和DRAM之一。
13.如權利要求10所述的接收器，其中，所述數據通過將修改了符號的I值加到修改了符號的Q值上得自采樣I值和采樣Q值。
14.如權利要求10所述的接收器，其中，在當前的采樣I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣I值或者采樣Q值不同的符號時，通過將采樣I值或者采樣Q值指定為正值來濾波采樣I值和采樣Q值。
15.如權利要求14所述的接收器，其中，所述濾波的I值和濾波的Q值可以是各個采樣I值和采樣Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣I值和采樣Q值兩者來說是相同的。
16.如權利要求10所述的接收器，其中，所述濾波器包括一對延遲元件和一對一位比較器，其中所述延遲元件延遲采樣I值和采樣Q值的符號位，以便輸出在前符號值，并且所述一位比較器將當前采樣Q值的符號與在前符號值比較，以便在當前和在前符號值不同時提供正值輸出。
17.一種用于處理全球定位系統信號以便確定位置的方法，包括接收來自于一個或多個衛星的GPS信號；將所接收的GPS信號轉換為抽頭的同相(I)和正交相位(Q)數字信號；生成預期代碼并且使所述I和Q數字信號與所述預期代碼相關聯，以便輸出采樣I值和采樣Q值；將采樣I值和采樣Q值濾波為經修改的I值和經修改的Q值，并且對經修改的I值和經修改的Q值求和，以輸出變量數據；在存儲器中存儲所述變量數據；對變量數據執行域變換以便輸出變換了的值；并且將變換了的值與閾值進行比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
18.如權利要求17所述的方法，其中，在當前采樣I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣I值或者采樣Q值不同的符號時，通過將采樣I值或者采樣Q值指定為負值來修改采樣I值和采樣Q值。
19.如權利要求17所述的方法，其中，所述經修改的I值和經修改的Q值可以是各個采樣I值和采樣Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣I值和采樣Q值兩者來說是相同的。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述分數減小是二分之一。
21.如權利要求17所述的方法，其中，所述濾波步驟包括延遲采樣I值和采樣Q值的符號位以便輸出在前符號值，并且將當前采樣Q值的符號與在前符號值比較，以便在當前和在前符號值不同時提供負值輸出。
22.如權利要求21所述的方法，其中，所述濾波步驟還包括對經修改的I值和經修改的Q值執行包括符號位在內的求和。
23.如權利要求17所述的方法，其中，所述域變換是快速傅里葉變換。
24.如權利要求17所述的方法，還包括在存儲器中存儲被識別為具有峰值的抽頭的采樣I和Q值，并且清除其它抽頭的采樣I和Q值。
25.一種用于處理全球定位系統信號的方法，包括將所接收的GPS信號轉換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；使I和Q數字信號與預期代碼相關聯，以便輸出采樣I值和采樣Q值，每個采樣I值和采樣Q值都具有表示方向的符號位；濾波采樣I值和采樣Q值的至少所述符號位，并且根據采樣I值和采樣Q值的符號位中方向改變數目來確定在所述抽頭處是否存在潛在峰值；對從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值中導出的數據執行域變換并且輸出變換了的值；以及將變換了的值與閾值進行比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
26.如權利要求25所述的方法，還包括在存儲器中存儲得自被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值的數據。
27.如權利要求26所述的方法，其中，所述存儲器是SRAM和DRAM之一。
28.如權利要求25所述的方法，其中，所述數據通過將修改了符號的I值加到修改了符號的Q值上得自采樣I值和采樣Q值。
29.如權利要求25所述的方法，其中，在當前采樣I值或者Q值具有與緊挨的在前采樣I值或者采樣Q值不同的符號時，通過將采樣I值或者采樣Q值指定為正值來濾波采樣I值和采樣Q值。
30.如權利要求2 5所述的方法，其中，所述濾波的I值和濾波的Q值可以是各個采樣I值和采樣Q值的分數減小，所述分數減小對于采樣I值和采樣Q值兩者來說是相同的。
31.如權利要求25所述的方法，其中，所述濾波步驟包括延遲采樣I值和采樣Q值的符號位以便輸出在前符號值，并且將當前采樣Q值的符號與在前符號值比較，以便在當前和在前符號值不同時提供正值輸出。
32.一種程序存儲設備，具有處理器可執行的存儲代碼，以便執行用于處理GPS信號的方法步驟，所述方法包括使I和Q數字信號與預期代碼相關聯，以便輸出采樣I值和采樣Q值，每個采樣I值和采樣Q值都具有表示方向的符號位；濾波采樣I值和采樣Q值的至少所述符號位，并且根據采樣I值和采樣Q值的符號位中方向改變數目來確定在所述抽頭處是否存在潛在峰值；對從被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值中導出的數據執行域變換并且輸出變換了的值；以及將變換了的值與閾值進行比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
33.如權利要求32所述的程序存儲設備，還包括在存儲器中存儲得自被確定具有潛在峰值的抽頭的采樣I值和采樣Q值的數據。
34.如權利要求33所述的程序存儲設備，其中，所述存儲器是SRAM和DRAM之一。
35.如權利要求32所述的程序存儲設備，其中，所述數據通過將修改了符號的I值與修改了符號的Q值相加得自采樣I值和采樣Q值。
36.如權利要求32所述的程序存儲設備，其中，所述程序存儲設備是閃存或者ROM之一。
全文摘要
提供了一種全球定位系統(GPS)接收器，包括轉換器，用于將所接收的GPS信號轉換為同步(I)和正交相位(Q)數字信號；相關器，用于生成預期代碼，并且利用所述預期代碼使I和Q數字信號相關，以便輸出抽頭的采樣I值和采樣Q值；濾波器，用于將采樣I值和采樣Q值濾波為經修改的I值和經修改的Q值，并且對經修改的I值和經修改的Q值求和，以輸出變量數據；存儲器，對于存儲所述變量數據；域變換器，用于對變量數據執行域變換以便輸出變換了的值；以及比較器，用于將變換了的值與閾值比較，以便確定在所述抽頭處是否存在峰值。
文檔編號H04B1/707GK1576879SQ20041005972
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月21日 優先權日2003年7月11日
發明者趙東植 申請人:三星電子株式會社