專利名稱：Gps/wifi終端的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種旨在優化移動終端的結構的方法，該移動終端支持基于從全球導航衛星系統(GNSS)接收信號的定位功能，和使用正交頻分復用(OFDM)的無線通信，諸如符合802.11a或802.11g標準的WiFiTM功能，或者借助于符合與OFDM編碼不兼容的標準且符合與之兼容的標準的雙頻(dual-band)芯片支持WiFiTM功能。
背景技術：
在一個使用無線電導航衛星系統(RNSS)終端諸如全球定位系統(GPS)或GLONASS終端的衛星定位系統中，用于計算終端位置的數據信號來自于不同的衛星(至少四顆衛星，以便確定四個未知量x、y、z和t)。
由每顆衛星廣播的GPS信號是基于擴頻技術。因此該信號是由一個其頻譜已經用碼分多址(CDMA)方法擴展的信號調制的一個二進制數據信號。換言之，數據信號的每一個比特被每個衛星所特有的擴頻序列所代替。該數據以50bit/s(相當于0.02s/bit)串行地傳輸。諸如戈爾德(Gold)偽隨機序列的擴頻序列以一個高得多的速率傳輸；Gold序列可以認為是具有明確定義的時鐘周期的一連串比特；術語“編碼瞬間”(code moment)(或更經常使用的術語“碼片”)是指序列的一個比特，并且通過擴展，是指這種比特的持續時間。擴頻序列以1.023Mchip/s的速率傳輸(因此一個碼片的持續時間約為1μs)并且擴頻序列包括1023個碼片(持續時間為1ms)，因此每個數據比特有20個序列重復。
由其頻譜已經擴展的信號調制意味著，一個“正常的”解調器將把接收信號理解為噪聲。
為區分來自于不同衛星的信號，終端把接收的信號和對應于其信息內容要被提取的衛星的擴頻碼的本地副本進行相關。
一般來說，兩個信號fi(t)和fj(t)的相關函數f(τ)由下列方程式給出f(τ)=∫+∞-∞fi(t).fj(t-τ).dt]]>其中τ代表一個可變的時間。當然在實踐中，不會在-∞到+∞之間進行積分，而是在一個有限的時間周期內進行，根據所述周期的持續時間劃分該積分。如果函數fi(t)和fj(t)是相同的，則使用術語自相關函數；如果函數fi(t)和fj(t)是不同的，則使用術語互相關函數。
每個衛星k具有其自己的偽隨機信號ck(t)。這些偽隨機信號的每一個具有這樣的特性，即它的自相關函數，除非在零時間偏移的附近，否則為一個零函數，其中假設為三角形形狀。換言之，當τ的值為非零時，積分 的值為零，而當τ的值為零時，該積分為最大值。
此外，選擇與不同的衛星相關聯的每個信號，使得它們的互相關函數為零；換言之，如果k和k’不同時，無論τ為任何值，積分 的值都為零。
因此將其頻譜已經擴展的來自于衛星的信號選擇為正交。
當終端為從一個特定衛星獲得數據而搜尋時，它將接收的信號與有關衛星的偽隨機序列的副本進行相關(該序列是一次性分配給所有的衛星并且在衛星的生命期中不發生變化)。
因此，由終端接收的信號S(t)是由每個衛星發射的所有信號的總和S(t)=Σk=1nck(t).dk(t),]]>其中n為衛星的數量，ck(t)代表來自衛星k的擴頻信號以及dk(t)代表來自衛星k的數據。
為從衛星m獲得數據，本地副本對應于信號cm(t)。從而，遵循相關性并假設擴頻信號為完全正交，以排除來自非搜尋衛星的所有的數據(互相關函數的值為零)，只留下來自衛星m的數據。相關是可能的，因為一個擴頻序列的持續時間比一個數據比特的持續時間小20倍。
信號獲得階段包括，在一個等同于碼周期1ms的時間周期上，利用一個取決于所需檢測性能的深度(積分限)，計算接收的信號與所需衛星編碼的本地副本的相關性。
然而，這種方案的實施產生了一定的困難，特別是在計算復雜性方面。
用于減小計算負載的最廣泛使用且有效的技術是使用快速傅立葉變換來計算相關函數。計算步驟則如下-計算給定時間支持(time support)上的輸入信號的傅立葉變換，-計算對應于其信息要被提取的衛星的擴頻碼的本地副本的快速傅立葉變換，-將產生的兩個矢量相乘，-計算乘積的快速傅立葉逆變換。
雖然該計算方法在計算復雜性方面實現了重大的改進，但在計算能力和功率消耗方面，要在具有有限容量的終端中實施，其代價仍然是非常大的。這正好是在諸如移動電話的移動終端中的情形。
而且，基于OFDM調制技術的通信技術正在以日益增長的速度拓展。例如基于OFDM調制的802.11a和802.11g WiFiTM技術。
OFDM調制技術是基于一種通過對調制信號進行快速傅立葉變換計算得到最佳頻率分集的技術。該技術的細節可以在1997年10月的、由Eric Lawrey所著的論文“The suitability of OFDM as amodulation technique for wireless telecommunications，with a CDMAcomparison”中得到。這種調制技術采用大量的快速傅立葉變換計算。為此目的，移動通信終端制造商正在開發專門的計算裝置，從而增加了這些移動終端的結構的復雜性和它們的功率消耗。
本發明開始于敏銳的觀察，即GNSS和OFDM計算技術非常相似，因此本發明在于，明智地集中(pool)資源以使支持衛星定位功能和基于OFDM調制的無線通信功能的移動終端的結構最優化。
發明內容
為此目的，本發明在于一種終端，特別是一種移動終端，其包括用于處理來自于衛星定位系統的定位信號的裝置、用于計算適于協作地計算終端位置的正向和逆向傅立葉變換的裝置、使用OFDM調制的無線通信裝置、以及用于將正向/逆向傅立葉變換計算裝置的資源分配給定位信號處理裝置或無線通信裝置的優先級管理裝置。
在一個實施方式中，將所述定位信號分成塊，所述優先級管理裝置包括一種算法，該算法包括下列步驟-檢測正向/逆向傅立葉變換計算裝置是否正在被無線通信裝置使用，-如果所述計算裝置正在被所述無線通信裝置使用，則將所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的資源的請求推遲，直到至少所述無線通信裝置已結束使用所述計算裝置的所述資源，-如果所述計算裝置沒有正在被所述無線通信裝置使用，那么將至少授予所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求在一個塊的持續時間上進行處理。
在一個實施方式中，所述算法還包括下列步驟-如果所述計算裝置正在被所述定位信號處理裝置使用，那么將所述無線通信裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求推遲，直到至少所述定位信號處理裝置已結束在當前塊的持續時間上使用所述計算裝置的所述資源，在所述當前塊的所述定位處理結束時，將所述計算裝置的所述資源以最高優先級分配給所述無線通信裝置。
在一個實施方式中，使用OFDM調制的所述無線通信或者符合802.11a或802.11g WiFiTM標準，或者借助于符合與OFDM調制不兼容的標準并且符合與之兼容的標準的雙頻芯片來實現。
本發明還在于一種優化一種終端的特別是移動終端的正向和逆向傅立葉變換計算裝置的資源的方法，該終端包括用于處理來自于衛星定位系統的定位信號的裝置，所述計算裝置適于協作地計算所述終端的位置，該終端還包括使用OFDM調制的無線通信裝置，所述方法包括優先級管理步驟，用于將所述正向/逆向傅立葉變換計算裝置的資源分配給所述定位信號處理裝置或所述無線通信裝置。
在一個實施方式中，將定位信號分成塊，所述方法包括下列步驟-檢測正向/逆向傅立葉變換計算裝置是否正在被無線通信裝置使用，-如果所述計算裝置正在被所述無線通信裝置使用，則將所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的資源的請求推遲，直到至少所述無線通信裝置已結束使用所述計算裝置的所述資源，-如果所述計算裝置沒有正在被所述無線通信裝置使用，那么將至少授予所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求在一個塊的持續時間上進行處理。
在一個實施方式中，如果計算裝置正在被所述定位信號處理裝置使用，那么將所述無線通信裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求推遲，直到至少所述定位信號處理裝置已結束在當前塊的持續時間上使用所述計算裝置的所述資源，在所述當前塊的所述定位處理結束時，將所述計算裝置的所述資源以最高優先級分配給所述無線通信裝置。
在一個實施方式中，使用OFDM調制的所述無線通信或者符合802.11a或802.11g WiFiTM標準，或者借助于符合與OFDM調制不兼容的標準并且符合與之兼容的標準的雙頻芯片來實現。
通過閱讀下列詳細的描述和研究附圖，本發明其他的特征和優點將變得顯而易見。
圖1是在本發明的情況中提出的結構的一個實施方式的示圖。
圖2示出了優先級管理方法的一個實施方式，該方法將正向/逆向傅立葉變換計算裝置的資源分配給用于接收定位信號的裝置和使用OFDM調制的無線通信裝置。
附圖組成本發明說明書的一部分，以及必要時可以對本發明的限定有所貢獻。
具體實施例方式
參照圖1，移動電話10包括使用GNSS衛星定位系統的定位模塊32和使用OFDM調制的802.11a或802.11g WiFiTM通信模塊31。
WiFiTM模塊采用無線電模塊1在一個載波上放置要發送的數據并且發送通信信號。這個無線電模塊1還接收信號、將它們轉換(transpose)到基帶并將它們轉發到后面將要詳細描述的管理模塊33。
WiFiTM模塊還采用FFT/FFT-1計算模塊34，以生成副載波調制和從調制的信號生成接收的比特流。在模塊32中，電話10還包括定位無線電模塊4，特別地用于接收衛星信號、將它們轉換到基帶并將它們數字化(以下標為6的功能塊)。
GNSS計算模塊5管理由定位模塊4接收的信號和定位計算。這個計算模塊5使用FFT/FFT-1計算模塊34來計算由定位模塊4接收的信號與所需衛星的編碼之間的相關性。
在一個實施方式中，快速傅立葉變換計算模塊34的優先級的管理的特征在于-模塊34將優先級給予鏈接到WiFiTM無線通信功能的任務，以及-當該模塊沒有被WiFiTM通信功能激活時，模塊執行鏈接到定位的處理。
下面詳細描述圖2所示的本發明的一個實施方式。
在圖2的實施方式中，電話10的模塊化結構包括下列組成部分-GPS信號接收和處理模塊32，-WiFiTM信號發送/接收模塊31，-正向和逆向快速傅立葉變換計算模塊34，和-用于管理傅立葉變換計算模塊的優先級的模塊33。
GPS衛星定位信號(以下稱為GPS信號)的處理的特征在于以下步驟-步驟6的GPS信號的數字化借助于模擬/數字轉換器(未描述)對來自于GPS天線(未描述)并隨后轉換為中間頻率的信號進行數字化，-步驟7的存儲然后將信號轉換到基帶并將它們存儲在終端10中的RAM內，-步驟8的提取一個1ms的塊在對應于擴頻碼的周期的1ms塊(見上文)中構造GPS信號，使得處理適合于通過1ms塊的處理，-步驟9的多普勒(Doppler)補償為提取一個特定的衛星，雖然不是必需，但通過信號與一個對應于影響所需衛星的預定多普勒頻率的相位斜坡(phase ramp)的復數乘法，可以校正影響目標衛星信號的多普勒效應，-步驟10的正向FFT如上所述，GPS信號的標準處理包括計算輸入信號和其信息要被提取的衛星的擴頻碼的本地副本的相關性；在此提出通過一個FFT計算，使用本領域技術人員熟知的等價原理來實現該相關性
fg＝FT-1[TF[f]*conj(FT[g])]其中f和g為兩個函數以及FT表示傅立葉變換。
步驟10中的這個操作請求一個FFT計算-將該請求發送到FFT/FFT-1模塊的管理模塊33，-步驟11的操作旨在檢測模塊34是否正在被WiFiTM通信功能31使用；如果是，那么將該請求推遲；如果否，則通過功能12將模塊34保留用來處理當前的1ms塊，-根據請求的性質，功能13確定計算為正向或逆向快速傅立葉變換；假設請求的性質在請求本身中表述，從而功能13的確定是一個簡單的比較輸入參數的問題，-在正向傅立葉變換請求的情況下，由模塊34執行的計算的結果在步驟15中乘以所需衛星的擴頻碼的變換的本地副本，-然后該乘法的結果必須經過一個逆變換計算；請求通過操作器(operator)16發送，-該請求到達管理模塊33，其中它在上述步驟11和13中處理，-然后由模塊34產生一個逆變換，-在此計算后，獲得1ms相關函數并且將該結果與步驟15b的在前結果相積累(例如，加到在前結果上)，-如果積累時間15c足夠，那么在步驟16b中開始檢測GPS信號的存在；檢測操作對于本領域技術人員是熟知的，并且包括檢測相關函數中的相關峰值的存在和確定該峰值是否對應于衛星所廣播的能量。
模塊31專門用于WiFiTM無線通信-當將要發送信息時，首先在步驟17中使用給定的源碼對其進行編碼；源編碼包括將信息變換為可發射的符號，-然后在步驟18中可以應用糾錯編碼，-隨后在步驟19中處理OFDM格式化第一個操作是計算傅立葉變換；將請求發送到模塊33，-在步驟20中測試計算模塊34的可用性；如果計算模塊34不可用并且正在被模塊32使用，那么將用于WiFiTM無線通信的計算推遲，直到當前1ms塊的FFT的計算23完成，在完成之后由塊24為WiFiTM處理分配優先級，-FFT計算由模塊34執行并且在步驟21中將結果放到一個載波上；這個操作包括將結果乘以一個在所需發送頻率上的載波信號，-然后在步驟22中，將以此方式得到的信號發送到跟隨了一個發射天線的功率放大器上。
關于接收WiFiTM信號的操作嚴格是上述操作的反向操作。在由無線電子系統處理完之后，WiFiTM信號在步驟25中被數字化-第一個處理操作是通過頻率集中(frequency concentration)對信號進行解調，使得對接收信號進行傅立葉變換計算，從而將接收信號轉發到模塊33；步驟26包括檢測模塊34是否已經被GPS模塊32使用；如果是，則由相應步驟26、29和30執行如以上關于步驟20、23和24所述的相同操作(步驟29推遲直到當前GPS塊的處理結束；步驟30封閉FFT模塊用于WiFiTM會話(session))，-一旦模塊34的資源釋放用于WiFiTM處理，則計算快速傅立葉變換；然后在步驟27中應用糾錯解碼，-在步驟28中使以此方式解碼的信息可用于鏈接到應用。
因此本發明提出了一種有利的結構，其中WiFiTM通信模塊和衛星網絡定位模塊受益于來自快速傅立葉變換計算資源至少部分地共享和集中的優勢。
權利要求
1.一種終端，特別是移動終端，包括用于處理來自于衛星定位系統的定位信號的裝置、用于計算適于協作地計算所述終端的位置的正向和逆向傅立葉變換的計算裝置、使用OFDM調制的無線通信裝置、以及用于將所述正向/逆向傅立葉變換計算裝置的資源分配給所述定位信號處理裝置或所述無線通信裝置的優先級管理裝置。
2.根據權利要求1所述的終端，其中將所述定位信號分成塊，所述優先級管理裝置包括一種算法，該算法包括下列步驟-檢測所述正向/逆向傅立葉變換計算裝置是否正在被所述無線通信裝置使用，-如果所述計算裝置正在被所述無線通信裝置使用，則將所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的資源的請求推遲，直到至少所述無線通信裝置已結束使用所述計算裝置的所述資源，-如果所述計算裝置沒有正在被所述無線通信裝置使用，那么將至少授予所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求在一個塊的持續時間上進行處理。
3.根據權利要求2所述的終端，其中所述算法還包括下列步驟-如果所述計算裝置正在被所述定位信號處理裝置使用，那么將所述無線通信裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求推遲，直到至少所述定位信號處理裝置已結束在當前塊的持續時間上使用所述計算裝置的所述資源，在所述當前塊的所述定位處理結束時，將所述計算裝置的所述資源以最高優先級分配給所述無線通信裝置。
4.根據權利要求1到3的任何一個所述的終端，其中使用OFDM調制的所述無線通信或者符合802.11a或802.11g WiFiTM標準，或者借助于符合與OFDM調制不兼容的標準且符合與之兼容的標準的雙頻芯片來實現。
5.一種優化一種終端的特別是移動終端的正向和逆向傅立葉變換計算裝置的資源的方法，該終端包括用于處理來自于衛星定位系統的定位信號的裝置，所述計算裝置適于協作地計算所述終端的位置，該終端還包括使用OFDM調制的無線通信裝置，所述方法包括一個優先級管理步驟，用于將所述正向/逆向傅立葉變換計算裝置的資源分配給所述定位信號處理裝置或所述無線通信裝置。
6.根據權利要求5所述的方法，其中將所述定位信號分成塊，所述方法包括下列步驟-檢測所述正向/逆向傅立葉變換計算裝置是否正在被所述無線通信裝置使用，-如果所述計算裝置正在被所述無線通信裝置使用，則將所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的所述資源的請求推遲，直到至少所述無線通信裝置已結束使用所述計算裝置的所述資源，-如果所述計算裝置沒有正在被所述無線通信裝置使用，那么將至少授予所述定位信號處理裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求在一個塊的持續時間上進行處理。
7.根據權利要求6所述的方法，其中如果所述計算裝置正在被所述定位信號處理裝置使用，那么將所述無線通信裝置對使用所述計算裝置的所述資源的所述請求推遲，直到至少所述定位信號處理裝置已結束在當前塊的持續時間上使用所述計算裝置的所述資源，在所述當前塊的所述定位處理結束時，將所述計算裝置的所述資源以最高優先級分配給所述無線通信裝置。
8.根據權利要求5到7中任何一個所述的終端，其中使用OFDM調制的所述無線通信或者符合802.11a或802.11g WiFiTM標準，或者借助于符合與OFDM調制不兼容的標準且符合與之兼容的標準的雙頻芯片來實現。
全文摘要
一種終端，特別是移動終端，包括用于處理來自于衛星定位系統的定位信號的裝置、用于計算正向和逆向傅立葉變換的裝置、使用OFDM調制的無線通信裝置以及用于將正向/逆向傅立葉變換計算裝置的資源分配給定位信號處理裝置或無線通信裝置的優先級管理裝置。
文檔編號H04B1/40GK1797966SQ200510131860
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月15日 優先權日2004年12月28日
發明者米歇爾·莫內拉 申請人:阿爾卡特公司