專利名稱：通過快速傅立葉變換在擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)性檢測的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于確定擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)(例如衛(wèi)星定位系統(tǒng)) 中未知信號和已知信號之間的相關(guān)性的方法，從而識別并跟蹤所述 未知信號從中源發(fā)的源/衛(wèi)星。其進(jìn)一 步涉及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、 相關(guān)性確定模塊以及包括該模塊的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
盡管本發(fā)明可使用于任何要求相關(guān)性檢測的擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)中， 但在下文中將針對衛(wèi)星定位系統(tǒng)所要求的相關(guān)性檢測來進(jìn)行描述。 盡管這是 一 種最突出的使用情況，但本發(fā)明不限于在此類傳輸系統(tǒng) 中4吏用。全球定位系統(tǒng)(GPS)在當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)變得非常普及。稱為伽利 略的類似的歐洲定位系統(tǒng)目前正處于開發(fā)之中。以相當(dāng)可觀的精度 來簡單地確定車輛或人員等的地理位置的能力在商業(yè)以及個(gè)人應(yīng)用 方面均提供了很多益處。GPS系統(tǒng)包括多個(gè)衛(wèi)星(至少24個(gè))，每 個(gè)衛(wèi)星發(fā)射指示其位置和當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)，其中當(dāng)前時(shí)間由衛(wèi)星的 板載原子時(shí)鐘來提供。以光速移動(dòng)的信號在不同時(shí)間抵達(dá)GPS接收 機(jī)，因?yàn)槟承┬l(wèi)星比其他衛(wèi)星更遠(yuǎn)。到GPS衛(wèi)星的距離可以通過估 計(jì)其信號達(dá)到接收機(jī)所花費(fèi)的時(shí)間量來確定，即相對于給定參考時(shí)間的時(shí)間延遲。當(dāng)接收機(jī)已經(jīng)估計(jì)了到至少四個(gè)GPS衛(wèi)星的距離時(shí)， 其可以計(jì)算其三維位置。GPS接收機(jī)"知道"衛(wèi)星的位置，因?yàn)樵?信息包含在衛(wèi)星發(fā)射中。通過估計(jì)衛(wèi)星有多遠(yuǎn)，接收機(jī)還"知道，， 其位于以衛(wèi)星為中心的假想球體的表面上的某處。然后，其可以確 定若干球體的大小，每個(gè)球體針對一個(gè)衛(wèi)星。接收機(jī)的實(shí)際位置是
這些^求體相交的點(diǎn)。在數(shù)學(xué)上，確定確切位置需要至少四個(gè)衛(wèi)星。然而，通常僅使 用三個(gè)衛(wèi)星就已足夠，因?yàn)楦髑蝮w的交集將該位置縮窄到空間中的 兩個(gè)點(diǎn)，其中一個(gè)點(diǎn)通?？梢酝ㄟ^合理性考慮而^皮簡單地排除，例 如因?yàn)樵擖c(diǎn)位于地球上方遙遠(yuǎn)空間的某處。取而代之的是，第四個(gè) 衛(wèi)星用于不同的目的，這將在后文進(jìn)行解釋。由于所有的GPS衛(wèi)星在相同的頻率上發(fā)射，所以每個(gè)衛(wèi)星具有其自身唯一的代碼，通過該代碼可以對該衛(wèi)星進(jìn)行識別。該代碼相當(dāng)復(fù)雜，主要是用于提高抗差錯(cuò)性。GPS接收機(jī)知道每個(gè)衛(wèi)星的這 些代碼序列，并且他們用于測量時(shí)間延遲。為此，接收機(jī)產(chǎn)生各代 碼序列，然后將其與各個(gè)衛(wèi)星的相應(yīng)代碼序列進(jìn)行比較，以通過兩 個(gè)代碼序列的偏移量來確定延遲時(shí)間。然而，為了使該測量精確， 假設(shè)這兩個(gè)代碼序列在相同時(shí)間點(diǎn)上產(chǎn)生，即GPS衛(wèi)星和接收^^幾兩 者具有嚴(yán)格相同的系統(tǒng)時(shí)間。由于衛(wèi)星包含滿足此假設(shè)的原子時(shí)鐘，而GPS接收機(jī)并不包含如此昂貴的時(shí)鐘。因此，接收機(jī)使用一種小技巧來同步其不準(zhǔn)確的系統(tǒng)時(shí)鐘。其 確定第四個(gè)衛(wèi)星的球體的距離。如果接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘是正確的，則 該球體必須與從先前三個(gè)衛(wèi)星確定的點(diǎn)相交。如果確實(shí)如此，則接 收機(jī)可以對其系統(tǒng)時(shí)間實(shí)施校正，從而3求體將在此后相交，然后其 系統(tǒng)時(shí)鐘被同步。從對GPS接收機(jī)操作模式的上述簡短描述中可以看出，定位計(jì) 算中的主要任務(wù)是找出未知信號(接收的數(shù)據(jù))內(nèi)已知信號(衛(wèi)星 代碼)的位置和比例，以識別具體的衛(wèi)星。當(dāng)通過GPS進(jìn)行位置計(jì) 算時(shí)，主要有兩個(gè)任務(wù)要執(zhí)行，第一即所謂的獲取，其涉及在接收 的信號中找出已知信號以識別各衛(wèi)星，第二即所謂的跟蹤，即確定 相對于參考信號的時(shí)間延遲，該延遲是由各衛(wèi)星的距離引起的。為 此目的，需要相關(guān)性，其中相關(guān)器的目的是確定在實(shí)際接收的數(shù)據(jù) 流中隱藏有哪個(gè)代碼(對應(yīng)于具體衛(wèi)星)。將要進(jìn)行比較的已知代 碼將在接收機(jī)中再生，以將該已知代碼與接收的信號中的代碼進(jìn)行比較。常規(guī)而言，該問題是通過使用時(shí)域中的相關(guān)技術(shù)(例如匹配濾 波器或群組相關(guān)器)而解決的。當(dāng)每個(gè)代碼的碼片數(shù)量(即代碼的復(fù)雜度)增加的時(shí)候，抽頭(tap)量也就隨之增加相同量。對于群 組相關(guān)器方法，存在兩種可能性與匹配濾波器選項(xiàng)相比，提高群 組相關(guān)器長度；或增加每個(gè)群組的迭代數(shù)量。第一種解決方案將增 加硬件的數(shù)量，因?yàn)槠ヅ錇V波器和后者將以相同的方式增加操作頻 率。在現(xiàn)有架構(gòu)中，操作頻率通常不能增加得超出特定限制，并且并且還增加了相應(yīng)i殳備的成本。對于GPS系統(tǒng)的代碼長度為1023個(gè)碼片。利用過采樣系數(shù)2， 已經(jīng)存在2046個(gè)采樣。在未來的伽利略定位系統(tǒng)的衛(wèi)星中，該數(shù)量 上升至16384,即幾乎8倍長度。而且，該比較并非僅進(jìn)行一次，而 是針對所有可能的代碼相位。這對于GPS而言產(chǎn)生2046次比較，而 對伽利略而言產(chǎn)生16384次比較。除此之外，必須在特定時(shí)間間隔 (例如8秒)內(nèi)找到第一衛(wèi)星，從而必須將搜索速度也納入考慮之 中。衛(wèi)星還被設(shè)想為發(fā)射具有更高代碼長度(例如10230個(gè)采樣) 的信號，這在未來的接收機(jī)中必須被考慮。發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)在，發(fā)明了一種方法和設(shè)備，用于改進(jìn)擴(kuò)頻接收機(jī)(例如GPS/ 伽利略衛(wèi)星接收機(jī))的比較能力，同時(shí)避免上述問題，特別是減少 硬件裝置的增加或增加的代碼長度所需要的操作頻率。根據(jù)本發(fā)明的第 一 方面，提供 一 種用于在包括多個(gè)信號源的擴(kuò) 頻傳輸系統(tǒng)中確定未知第 一 數(shù)據(jù)信號和已知第二數(shù)據(jù)信號之間的相 關(guān)性的方法。在擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)中，每個(gè)信號源與唯一代碼相關(guān)聯(lián)。 該方法用于識別和跟蹤未知第 一 數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源，并且該方 法包括獲取從所述多個(gè)源的未知源中源發(fā)的第一數(shù)據(jù)信號；對所 述第一數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換；從與所述源相關(guān)聯(lián)的多個(gè)唯一代碼中選擇代碼；根據(jù)所選代碼生成已知第二數(shù)據(jù)信號；對所述 第二數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換；將經(jīng)快速傅立葉變換的第一和 第二數(shù)據(jù)信號相乘；對相乘所得的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉逆變換； 基于經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號來確定所述第一和第二數(shù)據(jù)信 號之間的相關(guān)性；以及，基于所述相關(guān)性和所選代碼來識別和跟蹤 所述未知第 一 數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源。在此上下文中，獲取第一數(shù)據(jù)信號應(yīng)當(dāng)被理解為直接從源接收 信號以及從一種緩沖器中提取信號。GPS以及類似的伽利略衛(wèi)星系 統(tǒng)中的定位計(jì)算要求識別屬于特定衛(wèi)星的哪個(gè)代碼包含在接收的信 號或采樣信號中(這也稱為獲取)，然后基于接收的代碼相對于所 生成的參考代碼或副本信號的位置和比例來確定該信號的時(shí)間延遲 (這也稱為跟蹤)。為此，有必要確定與所選代碼相對應(yīng)的所生成 的數(shù)據(jù)信號與從多個(gè)衛(wèi)星中仍未知的 一 個(gè)接收到的數(shù)據(jù)信號之間的 相關(guān)性水平。根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行必要的相關(guān)性確定的方法的有益效 果在于各代碼大小的增加并不要求以線形方式增加接收機(jī)硬件的復(fù) 雜性(例如硬件芯片的模片區(qū))。例如當(dāng)代碼大小翻倍時(shí)，采用可使用所謂的蝶形元件構(gòu)建的快 速傅立葉變換僅要求為每次變換或逆變換添加一個(gè)蝶形元件，而常 規(guī)的相關(guān)器必須使用雙倍數(shù)量的元件。因此，本發(fā)明能夠減少用于 長群組代碼的門數(shù)。然而，這種減少還將依賴于其他參數(shù)，例如所 用積分存儲器的所選比特寬度。還必須注意的是，如上所述，實(shí)際 位置計(jì)算要求識別和跟蹤至少四個(gè)衛(wèi)星，從而本發(fā)明的方法的執(zhí)行 必須針對多個(gè)衛(wèi)星識別代碼的至少 一 個(gè)子集乃至全部，直到滿足該 規(guī)定。為了識別特定衛(wèi)星，上述方法可以針對多個(gè)選定代碼來執(zhí)行， 從而確定哪個(gè)代碼提供最高的相關(guān)性。然后各衛(wèi)星可以通過針對特 定衛(wèi)星的分配而很容易地確定。根據(jù)示例性實(shí)施方式，獲取所述未知第一數(shù)據(jù)信號之前是，從 所述擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)的未知源接收所述第 一 數(shù)據(jù)信號，并存儲所述接 收到的第一數(shù)據(jù)信號。如上所述，本發(fā)明方法將執(zhí)行多于一次，從而緩沖未知第一信號用于本發(fā)明方法的進(jìn)一步循環(huán)是有利的。根據(jù)示例性實(shí)施方式，本方法進(jìn)一步包括在所述快速傅立葉 變換之前，對第一數(shù)據(jù)信號進(jìn)行多普勒移位補(bǔ)償。這在衛(wèi)星定位系 統(tǒng)中尤其有用。因?yàn)樵窗l(fā)自該定位系統(tǒng)的衛(wèi)星的信號由于相對于接 收機(jī)變化的相對速度而在其頻譜中通常經(jīng)歷多普勒移位，所以有必 要在進(jìn)一步的處理步驟之前補(bǔ)償該移位。這也可以應(yīng)用于相對于接 收機(jī)快速相對移動(dòng)的任何其他類型的源。根據(jù)示例性實(shí)施方式，本方法針對多個(gè)多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)來執(zhí)行，并且本方法進(jìn)一步包括確定所述多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)中的 哪個(gè)產(chǎn)生所述第一和第二代碼的最高相關(guān)性。這是一種在不能另行 確定確切移位值的情況下選擇適當(dāng)多普勒移位補(bǔ)償?shù)暮喴追椒?。?而，這涉及本發(fā)明方法對所有多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)的連續(xù)循環(huán)，因 此這通常將要求對輸入信號進(jìn)行緩沖，以連續(xù)地采用不同的移位估 計(jì)。為了在適當(dāng)時(shí)間處理所有的估計(jì)值，這可能涉及增加操作頻率。 根據(jù)示例性實(shí)施方式，本方法針對所述多個(gè)多普勒移位補(bǔ)償估 計(jì)中的所有而同時(shí)執(zhí)行。這將能夠操作而無須對輸入信號進(jìn)行前述 的緩沖，然而，以此方式，所要求的處理分支將與要處理的移位估 計(jì)一樣多。根據(jù)實(shí)際實(shí)現(xiàn)，這兩種方式(即通過可能增加的頻率的 連續(xù)處理或通過多個(gè)處理分支的并行處理)可以提供特定的有益效 果。根據(jù)示例性實(shí)施方式，應(yīng)用所述快速傅立葉變換的步驟包括采 用重疊保留法。由于快速傅立葉變換的分塊結(jié)構(gòu)，其可能會表現(xiàn)出 特定的干擾產(chǎn)物，這可以通過利用重疊保留法來補(bǔ)償。根據(jù)示例性實(shí)施方式，應(yīng)用所述快速傅立葉變換的步驟包括采 用重疊相加法。這是一種用于補(bǔ)償FFT中干擾的可選方法。根據(jù)示例性實(shí)施方式，在確定所述相關(guān)性的步驟之前是，對經(jīng) 所述快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行積分。積分主要用于放大目 的，但也可以用于以很多本質(zhì)上已知的其他有用方式來處理輸出信
根據(jù)示例性實(shí)施方式，該傳輸系統(tǒng)是衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且該源 是該衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星。本發(fā)明將在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的上下文中進(jìn) 行描述，但本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為局限于此使用情況。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序 代碼裝置，用于當(dāng)所述程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行 上述本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序 代碼裝置，該程序代碼裝置包含在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，用于當(dāng)所述根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序 代碼，該程序代碼可以從服務(wù)器下載，用于當(dāng)所述程序產(chǎn)品在計(jì)算根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面，提供一種用于在包括多個(gè)源的擴(kuò)頻傳 輸系統(tǒng)中確定未知第 一 數(shù)據(jù)信號和已知第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)'性 的模塊，其中每個(gè)源與唯一代碼相關(guān)聯(lián)，該模塊用于識別和跟蹤所述未知第一數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源。該模塊包括第一快速傅立葉 變換組件，適用于獲取第一數(shù)據(jù)信號并將其進(jìn)行快速傅立葉變換；選擇組件，用于從與所述源相關(guān)聯(lián)的多個(gè)唯一代碼中選擇代碼；生 成組件，適用于根據(jù)所述所選代碼生成已知第二數(shù)據(jù)信號；第二傅 立葉變換組件，適用于對所述第二數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換； 乘法組件，適用于將所述經(jīng)快速傅立葉變換的所述第一和第二數(shù)據(jù) 信號相乘；快速傅立葉逆變換組件，適用于對來自所述乘法組件的 數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉逆變換；以及確定組件，適用于基于經(jīng)所 述快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號來確定所述第一和第二數(shù)據(jù)信號之 間的相關(guān)性；以及識別組件，用于基于所述相關(guān)性和所選代碼來識 別和跟蹤所述未知第 一數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源。此模塊提供各種有 益效果，其已在本發(fā)明方法的以上描述中提及。根據(jù)示例性實(shí)施方式，該模塊進(jìn)一步包括第一存儲器組件，用 于存儲所述第一數(shù)據(jù)信號并提供所述第一數(shù)據(jù)信號到所述第一快速 傅立葉變換組件。這使得能夠?qū)⒈痪彌_信號用于具有對應(yīng)于不同源 的不同所選代碼的多個(gè)處理循環(huán)。根據(jù)示例性實(shí)施方式，該模塊進(jìn)一 步包括用于在快速傅立葉變 換之前對所述第一數(shù)據(jù)信號進(jìn)行多普勒移位補(bǔ)償?shù)慕M件。上面已經(jīng) 描述了補(bǔ)償多普勒移位的必要性。根據(jù)示例性實(shí)施方式，該模塊進(jìn)一步包括第二存儲器組件，用 于一起存儲至少一個(gè)經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號和由多普勒移 位補(bǔ)償組件對經(jīng)所述快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行的多普勒移 位補(bǔ)償估計(jì)的指示。這使得能夠執(zhí)行應(yīng)用多個(gè)不同的多普勒移位補(bǔ) 償估計(jì)的上述過程。根據(jù)示例性實(shí)施方式，該確定組件進(jìn)一步適用于從多個(gè)經(jīng)快速 傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號中確定哪 一 個(gè)提供所述第 一 和第二數(shù)據(jù)信 號之間的最高相關(guān)性。如果使用了多個(gè)多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)，則有 必要確定哪個(gè)估計(jì)提供最佳相關(guān)性，這是該示例性實(shí)施方式所支持 的。根據(jù)示例性實(shí)施方式，用于應(yīng)用所迷快速傅立葉變換的組件適用于采用重疊保留法。這可有助于補(bǔ)償由于FFT的分塊結(jié)構(gòu)而可能發(fā)生的干擾。根據(jù)示例性實(shí)施方式，用于應(yīng)用所迷快速傅立葉變換的組件適 用于采用重疊相加法。這使得能夠使用可選的干擾降低方法。根據(jù)示例性實(shí)施方式，該模塊進(jìn)一步包括積分組件，用于對經(jīng) 所述快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行積分。積分是一種對用于很 多不同目的的輸出信號進(jìn)行處理的有用途徑。根據(jù)示例性實(shí)施方式，所述傳輸系統(tǒng)是衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且源 是該衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星。本發(fā)明將在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的上下文中進(jìn) 行描述，但本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為局限于此使用情況。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備的特 征在于如上所述的模塊。采用此模塊使得能夠降低設(shè)備面積以及各 設(shè)備的功耗。
本發(fā)明使用快速傅立葉變換(FFT )和快速傅立葉逆變換(IFFT ) 將相關(guān)性轉(zhuǎn)換到頻域。所選的FFT結(jié)構(gòu)支持獲取或者跟蹤操作中例 如GPS或伽利略衛(wèi)星所需的不同配置。通過使用FFT方法，代碼長 度的每次翻倍將僅需要三個(gè)增加的FFT元件(所謂的蝶形)，而不 是如常規(guī)方式那樣加倍，其中三個(gè)FFT這樣劃分，一個(gè)用于復(fù)制FFT、 一個(gè)用于采樣FFT、而一個(gè)用于IFFT變換。


下面參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其僅以示例的方式 來提供而不旨在將本發(fā)明限制在所示的特定實(shí)施中。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的GPS/伽利略接收機(jī)模塊的原 理性架構(gòu)；圖2示出了傳統(tǒng)的匹配濾波器配置；圖3示出了傳統(tǒng)的群組相關(guān)器配置；圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于GPS獲取的相關(guān)器設(shè)置；圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于伽利略獲取的相關(guān)器設(shè)置；圖4c示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于跟蹤的相關(guān)器設(shè)置； 圖4d示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的重疊相加法的示例； 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)快速傅立葉變換的設(shè)置； 圖6示出了在跟蹤過程中使用的本發(fā)明的方法；以及 圖7示出了在獲取過程中使用的本發(fā)明的方法。
具體實(shí)施方式
FFT以及逆變換IFFT自身是公知的，因此這里將省略該變換的 詳細(xì)描述。在下列描述中，當(dāng)涉及FFT的時(shí)候，術(shù)語"K，，應(yīng)當(dāng)理解為1024 而不是1000。因此例如2K個(gè)采樣意味著2*1024=2048個(gè)采樣。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的在GPS/伽利略接收機(jī)中使用的原理性 架構(gòu)。輸入側(cè)發(fā)生器塊位于該圖的左側(cè)。進(jìn)入的衛(wèi)星信號(這里也稱為采樣信號)存儲在采樣RAM存儲器2中。然后，該信號輸出到 多普勒移位補(bǔ)償組件4，其中衛(wèi)星信號的多普頻率勒移位被移除，這 是由相對于接收機(jī)的變化的相對速度引起的。如下所述，這可以通過采用不同的多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)，然后選擇最適合的一個(gè)來執(zhí)行。 與衛(wèi)星信號進(jìn)行比較的信號在發(fā)生器塊的另一分支組件6中生成。 各定位系統(tǒng)的每個(gè)衛(wèi)星已經(jīng)分配了唯一代碼用于識別。該代碼包含 在源發(fā)于各衛(wèi)星的實(shí)際信號中。當(dāng)發(fā)生器塊的輸入接收包括仍未知 代碼時(shí)，另一分支6生成包括已知代碼的信號(也稱為復(fù)制信號) 以比較兩個(gè)信號。采樣和復(fù)制信號被饋送到相關(guān)塊。根據(jù)本發(fā)明的相關(guān)塊以 一 種方式進(jìn)行操作，該方式將結(jié)合其他 附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。相關(guān)塊的輸出信號然后被饋送到積分器塊，其 將按照已知的常規(guī)方式執(zhí)行相干和非相干積分。積分主要用于放大 目的。根據(jù)所獲得的信號，然后確定復(fù)制信號下的代碼是否與包含 在采樣信號中的代碼相同。如果是這種情況，則接收機(jī)現(xiàn)在知道對 應(yīng)于唯一代碼，接收到的輸入信號源發(fā)自哪個(gè)衛(wèi)星。為計(jì)算實(shí)際位 置的進(jìn)一 步處理可以根據(jù)已知過程來執(zhí)行，因此這里將不再深入描 述。解復(fù)用(demux )塊將數(shù)據(jù)流并行化。 一直到該塊，"多普勒 +Freq.Bin-NCO"塊所生成的不同頻率槽(frequency bin)在較高的 數(shù)據(jù)速率 一個(gè)接一個(gè)地被串行處理。這降低了保持相干積分結(jié)果所 需的存儲器量。在解復(fù)用數(shù)據(jù)流之后，所有非相干積分在所有時(shí)間 對于SW訪問是可用的。在demux塊中，若干相關(guān)性的數(shù)據(jù)被分離(其在一個(gè)串行路徑 中處理)成并行路徑。之所以有此要求是因?yàn)槲覀冊谔幚礞湹慕Y(jié)束 處需要所有相關(guān)性結(jié)果。進(jìn)一步而言，相關(guān)性和不同代碼以串行進(jìn) 行處理，其在這里必須再次^皮分離。因此，只有一條進(jìn)入demux塊 的線路，但該塊確實(shí) 一個(gè)接一個(gè)地保持了不同的相關(guān)性和不同的代碼。塊ABS-cordic的任務(wù)是計(jì)算復(fù)數(shù)值(I/Q )數(shù)據(jù)的絕對值。所謂 的cordic表示該ABS計(jì)算的簡單HW實(shí)現(xiàn)，^旦可以完成相同工作的 任何其他架構(gòu)也是可行的。圖2是傳統(tǒng)匹配濾波器的圖示。與此傳統(tǒng)濾波器相關(guān)聯(lián)的問題 在于其大小線性地依賴于所涉及代碼的長度(即碼片數(shù)量)，從而 代碼大小的增加引起濾波器復(fù)雜度(硬件裝置)的相應(yīng)增加，而且 還在于該架構(gòu)時(shí)常保持不用，從而引起設(shè)備空間和功耗的浪費(fèi)。圖3是傳統(tǒng)群組相關(guān)器(GC)的圖示。群組相關(guān)器使得能夠使 用相同的相關(guān)性硬件來以復(fù)用的方式比較多個(gè)信號。類似地，代碼長度的增加也要求增加此群組相關(guān)器的復(fù)雜度。然而，在此情況下， 處理較大大小的代碼有兩種可能性增加群組相關(guān)器長度，或增加 每個(gè)群組的迭代次數(shù)，即增加操作頻率。因此，群組相關(guān)器的復(fù)雜 度也以線性方式依賴于代碼大小。在所示的相關(guān)器中，代碼和采樣 移位寄存器(代碼1/2SR,采樣SR)以相同的速度連續(xù)運(yùn)行。代碼 SR總是在"GC長度"代碼移位已經(jīng)在代碼SR中完成的時(shí)候轉(zhuǎn)儲到 代碼寄存器代碼R。代碼R用于GC輸出計(jì)算(代碼I^采樣SR)。 輸出"GC輸出"針對每個(gè)采樣計(jì)算一次，而每個(gè)輸出表示具有"GC" 長度數(shù)量的積分采樣的不同相關(guān)器。GC輸出可以被積分以在完全代 碼時(shí)段計(jì)算積分。代碼R的數(shù)量僅受到硬件最大時(shí)間復(fù)用能力的限圖4a示出了將在GPS獲取過程中使用的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。這里， 采用4K FFT的兩個(gè)路徑以使用所謂的重疊保留法來降低由于FFT 的塊方案所致的干擾。最上方和最下方的4KFFT塊分別在零和復(fù)制 代碼信號之間每隔2K進(jìn)行切換，同時(shí)剩余的4KFFT塊的上部饋送 有輸入信號，而另一個(gè)饋送有延遲了 2K的輸入信號。經(jīng)快速傅立葉 變換的代碼和輸入信號(上部和下部分支)分別相乘，然后相乘所 得的信號再利用快速傅立葉逆變換變換回去。然后對經(jīng)IFFT變換的 信號進(jìn)行組合，其中如圖所示的上部信號經(jīng)2K延遲。在這里輸出塊大小為2K。圖4a所示的方案以下列方式工作(其可應(yīng)用于圖4d):這里假設(shè)有50%的塊重疊(其他重疊比率也是可能的)。以下 列方式通過4KFFT來計(jì)算2K代碼即第一個(gè)2K以此代碼來i殳置， 而第二個(gè)2K設(shè)置為0 (具有FFT-CD和FFT-CL的分支)。在頂部 4K FFT的代碼采樣被設(shè)置為0 ( FFT-CD )期間，底部4K FFT的代 碼采樣(FFT-CL)設(shè)置為代碼采樣，反之亦然。附圖中部的數(shù)據(jù)FFT依賴于所使用的算法。在重疊保留法(圖 4a )中，F(xiàn)FT的FFT-DD和FFT-DL被連續(xù)填充，但FFT-DL在2K 個(gè)碼元之后開始。然后在IFFT之后的塊的前一半產(chǎn)生失真，因此， 僅使用IFFT塊的后一半，以及組合單元恰是復(fù)用器，也參見圖6。在重疊相加法(圖4d)中，第二個(gè)FFT ( FFT-DD)用2K個(gè)碼 元來填充，并且最后的2K個(gè)碼元用0來填充。當(dāng)?shù)诙€(gè)FFT用0 來填充時(shí)，第三個(gè)FFT (FFT-DL)用數(shù)據(jù)來填充，反之亦然。因此 FFT-DL稍后開始2K個(gè)采樣。然后在末端處的組合是來自4K IFFT 的兩個(gè)流的相加。因此，這稱為重疊相加法，參見圖7。兩個(gè)方法，即重疊保留法和重疊相加法在這兩種情況中都是可 能的?？梢酝ㄟ^重疊相加法或重疊保留法來執(zhí)行獲取和跟蹤。因此， 以上描述僅被理解為示例。圖4b示出了將要在伽利略獲取過程中使用的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。這 里，采用一個(gè)具有兩條16KFFT的路徑，以使用所謂的重疊保留法， 而輸出塊長度為8K。所示的實(shí)施使用兩步迭代處理用于32K伽利略 獲取，其中饋送兩個(gè)16K FFT塊，從而對于每次迭代而言，F(xiàn)FT塊 的輸入分別在代碼(復(fù)制)信號和輸入(采樣)信號IN之間或在延 遲了 8K的兩個(gè)信號之間切換。當(dāng)它們在16K FFT塊中經(jīng)快速傅立 葉變換之后，兩個(gè)信號相乘并經(jīng)快速傅立葉逆變換。16KIFFT塊的 輸出被劃分為直接輸出分支(圖中較下的一個(gè))以及包括8K延遲的 分支(圖中較上的一個(gè))。然后，對于每次迭代，該設(shè)置的最終輸 出通過在兩個(gè)輸出分支之間進(jìn)行切換而形成，并且該輸出具有8K的
塊長度。圖4C示出了將要在2K跟蹤過程中使用的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，其中具有1K輸出塊長度。這里，采用2KFFT的兩條路徑以使用重疊保 留法來降低由于FFT的塊方案而引起的干擾。最上方和最下方的2K FFT塊分別在零和復(fù)制代碼信號之間每隔1K進(jìn)行切換，同時(shí)剩余的 2K FFT塊的上部饋送有輸入信號，而另一個(gè)饋送有延遲了 1K的輸 入信號。經(jīng)快速傅立葉變換的代碼和輸入信號(上部和下部分支) 分別相乘，然后相乘所得的信號再利用快速傅立葉逆變換變換回去。 然后對經(jīng)IF F T變換的信號進(jìn)行組合，其中如圖所示的上部信號經(jīng)1K 延遲。理論上，獲取和跟蹤是基本相似的過程。在兩種情況中使用相 同的塊。在獲取期間，要求處理完整的代碼，而在跟蹤期間，其僅 針對一小部分。另一個(gè)區(qū)別在于，在跟蹤期間較高的衛(wèi)星信號采樣 速率，以實(shí)現(xiàn)更好的精度。圖5以一般概念的串行radix2蝶形結(jié)構(gòu)示出了根據(jù)本發(fā)明的不 同的可能的FFT配置。為了處理不同的代碼長度和采樣速率，該FFT 架構(gòu)可以配置為支持不同的FFT塊長度，例如2K、 4K或16K。圖6是用于重疊保留法的示例性數(shù)據(jù)流描述。在此實(shí)例中的相 關(guān)信號為8K長，并被劃分為4個(gè)2K的群組，以觀察8K段中2K輸 出的范圍。該輸入信號流被劃分為2K的群組。這些數(shù)據(jù)分組以小寫 字母編號。然后，這些群組經(jīng)由重疊保留而進(jìn)行4KFFT變換(利用 下一群組來填充后一半)。行'FFT-DD IN， (DD二數(shù)據(jù)直接(data direct))和'FFT-DL IN， ( DL二數(shù)據(jù)遲后(data late))示出了哪個(gè) 數(shù)據(jù)群組在哪個(gè)FFT中進(jìn)行變換；參見圖4a和圖4d的描述。"代 碼..."行示出了編號為I、 II、 III和IV的示例性的4個(gè)不同的復(fù)制 代碼的2K群組。也可以有任意其他數(shù)量的群組。接下來的行示出了 復(fù)制代碼如何被分布到包括圖4a/d所示的零填充的兩個(gè)代碼FFT (FFT-CD和FFT-CL )。4KFFT和IFFT在2K時(shí)間移位模式中工作。因此，這些行示出 了哪個(gè)FFT/IFFT變換哪個(gè)群組。兩個(gè)IFFT的結(jié)果纟皮復(fù)用從而形成輸出。該附圖的下部正好示出了在重疊保留法中使用的4K IFFT輸出 塊的前一半產(chǎn)生失真并且不能使用。圖7示出的幾乎與圖6相同，但使用了重疊相加法(用0來填 充數(shù)據(jù)群組的后一半，并且相加兩個(gè)IFFT的結(jié)果)。請參考圖4a/d的描述。特別是在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的使用情況中，同時(shí)處理多個(gè)衛(wèi)星(即 信號源)是有必要或至少是有利的。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，可以使用 并行分支來處理多個(gè)衛(wèi)星，或者還可以將操作頻率翻倍并使用某種 類型的復(fù)用。
權(quán)利要求
1.一種用于在包括多個(gè)信號源的擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)中確定未知第一數(shù)據(jù)信號和已知第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)性的方法，每個(gè)源與唯一代碼相關(guān)聯(lián)，該方法用于識別和跟蹤所述未知第一數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源，所述方法包括獲取從所述多個(gè)源的未知源中源發(fā)的第一數(shù)據(jù)信號；對所述第一數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換；從與所述源相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)唯一代碼中選擇代碼；根據(jù)所述所選代碼生成已知第二數(shù)據(jù)信號；對所述第二數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換；將經(jīng)所述快速傅立葉變換的第一和第二數(shù)據(jù)信號相乘；對相乘所得的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉逆變換；基于經(jīng)所述快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號來確定所述第一和第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述相關(guān)性和所述所選代碼來識別和跟蹤所述未知第 一數(shù) 據(jù)信號從中源發(fā)的源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，獲取所述未知第一 數(shù)據(jù)信號之前的步驟是從所述擴(kuò)頻傳輸?shù)奈粗粗薪邮账龅?一 數(shù)據(jù)信號；以及 存儲所述所接收的第 一數(shù)據(jù)信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括 在所述快速傅立葉變換之前，對所述第一數(shù)據(jù)信號應(yīng)用多普勒移位 補(bǔ)償。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法針對多個(gè)多普 勒移位補(bǔ)償估計(jì)來進(jìn)行，并且該方法進(jìn)一步包括確定所述多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)中的哪個(gè)估計(jì)產(chǎn)生所述第一和第 二代碼的最高相關(guān)性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述方法針對所述多個(gè) 多普勒移位補(bǔ)償估計(jì)中的所有估計(jì)而同時(shí)執(zhí)行。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，應(yīng)用所述快速傅立葉變換的所述步驟包括采用重疊保留法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，應(yīng)用所 述快速傅立葉變換的所述步驟包括采用重疊相加法。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在確定所 述相關(guān)性的所述步驟之前的步驟是，對經(jīng)所述快速傅立葉逆變換的 數(shù)據(jù)信號進(jìn)行積分。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述傳輸 系統(tǒng)是衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且其中，所述源是所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi) 星。
11. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序代碼裝置，用于當(dāng)所述程序 產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng) 所述的方法。
12. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序代碼裝置，該程序代碼裝置 包含在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，用于當(dāng)所述程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的方法。
13. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序代碼，該程序代碼可以從服 務(wù)器下載，用于當(dāng)所述程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行 權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的方法。
14. 一種用于在包括多個(gè)信號源的擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)中確定未知第 一數(shù)據(jù)信號和已知第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)性的模塊，其中每個(gè)源 與唯一代碼相關(guān)聯(lián)，該模塊用于識別和跟蹤所述未知第一數(shù)據(jù)信號 從中源發(fā)的源，該模塊包括第一快速傅立葉變換組件，適用于獲取第一數(shù)據(jù)信號并將其進(jìn)行 快速傅立葉變換；選擇組件，用于從與所述源相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)唯一代碼中選擇代碼； 生成組件，適用于根據(jù)所述所選代碼生成已知第二數(shù)據(jù)信號； 第二傅立葉變換組件，適用于對所迷第二數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉逆變4灸；乘法組件，適用于將所述經(jīng)快速傅立葉變換的第一和第二數(shù)據(jù)信 號相乘；快速傅立葉逆變換組件，適用于對來自所述乘法組件的數(shù)據(jù)信號 進(jìn)行快速傅立葉逆變換；以及確定組件，適用于基于所述經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號來確 定所述第 一 和第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的模塊，進(jìn)一步包括識別組件，用于基于所述相關(guān)性和所述所選代碼來識別和跟蹤所 述未知第 一 數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的模塊，進(jìn)一步包括第一存儲器 組件，用于存儲所述第一數(shù)據(jù)信號并提供所述第一數(shù)據(jù)信號給所述 第一快速傅立葉變換組件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任意一項(xiàng)所述的模塊，進(jìn)一步包括 用于在快速傅立葉變換之前對所述第一數(shù)據(jù)信號進(jìn)行多普勒移位補(bǔ) 償?shù)慕M件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的模塊，進(jìn)一步包括第二存儲器組件， 用于一起存儲至少一個(gè)經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號和由所述多 普勒移位補(bǔ)償組件對所述經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行的多 普勒移位補(bǔ)償估計(jì)的指示。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中任意一項(xiàng)所述的模塊，其中，所述 確定組件進(jìn)一步適用于從多個(gè)經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號中確 定哪個(gè)數(shù)據(jù)信號提供所述第一和第二數(shù)據(jù)信號之間的最高相關(guān)性。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14至19中任意一項(xiàng)所述的模塊，其中，用于 應(yīng)用所述快速傅立葉變換的所述組件適用于采用重疊保留法。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14至20中任意一項(xiàng)所述的模塊，其中，用于 應(yīng)用所述快速傅立葉變換的所述組件適用于采用重疊相加法。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14至21中任意一項(xiàng)所述的模塊，進(jìn)一步包括 積分組件，用于對經(jīng)所述快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行積分。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14至22中任意一項(xiàng)所述的模塊，其中，所述 傳輸系統(tǒng)是衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且其中，所述源是所述衛(wèi)星定位系統(tǒng) 的衛(wèi)星。
24. —種電子設(shè)備，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求14至23中 任意一項(xiàng)所述的模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在包括多個(gè)信號源的擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)中確定未知第一數(shù)據(jù)信號和已知第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)性的方法，其中每個(gè)源與唯一代碼相關(guān)聯(lián)，該方法用于識別和跟蹤所述未知第一數(shù)據(jù)信號從中源發(fā)的源，該方法包括獲取從多個(gè)源的未知源中源發(fā)的第一數(shù)據(jù)信號；對所述第一數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換；從與所述源相關(guān)聯(lián)的多個(gè)唯一代碼中選擇代碼；根據(jù)所選代碼生成已知第二數(shù)據(jù)信號；對所述第二數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉變換；將經(jīng)快速傅立葉變換的第一和第二數(shù)據(jù)信號相乘；對相乘所得的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行快速傅立葉逆變換；基于經(jīng)快速傅立葉逆變換的數(shù)據(jù)信號來確定所述第一和第二數(shù)據(jù)信號之間的相關(guān)性。
文檔編號H04B1/707GK101151549SQ200580049355
公開日2008年3月26日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者E·黑明, M·霍夫曼 申請人:諾基亞公司