專利名稱：改善網(wǎng)絡(luò)輔助全球定位系統(tǒng)接收器接收性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，特別涉及一種提高網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器靈敏性和性能的方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器通過數(shù)據(jù)鏈接從基站接收GPS衛(wèi)星信息，通過向網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器提供位置估算和接收靈敏性，這使得網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器優(yōu)于通常的GPS接收器。
每個GPS衛(wèi)星發(fā)送兩種微波載波信號，L1和L2。1,575.42GHz頻率L1包含對應(yīng)相位的粗捕獲碼(coarse acquisition code，C/A碼)和導航數(shù)據(jù)消息的調(diào)制數(shù)據(jù)。C/A碼具有1ms的周期。
導航數(shù)據(jù)消息具有50bps(每秒位數(shù))的傳輸速率，并且提供正在發(fā)送的GPS衛(wèi)星軌道位置、離GPS時間的時鐘偏移和其他系統(tǒng)參數(shù)。
圖1示出導航數(shù)據(jù)消息的結(jié)構(gòu)。導航數(shù)據(jù)消息以幀為基礎(chǔ)進行發(fā)送。每幀含有五個子幀，每個子幀有300位。
GPS接收器對所接收的GPS衛(wèi)星信號和自動生成的C/A碼作范圍為1ms的相干積分，并且將GPS衛(wèi)星信號和自動生成的C/A碼的積分值與閥值進行比較，以獲取GPS衛(wèi)星信號。
傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)限于在相干積分(coherent integration)中C/A碼的積分周期(period)僅為1ms，因為它不知道50bps導航數(shù)據(jù)位在何時改變。
另一方面，由CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)或PCS(Personal Communication Services，個人通信服務(wù))網(wǎng)絡(luò)提供的CDMA系統(tǒng)時間精確地同步到GPS時間。因此，CDMA或PCS網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器能獲得精確的GPS時間信息，并且對直到20ms且與導航數(shù)據(jù)位相同長的C/A碼作相干積分。當C/A碼的積分周期增加時，GPS信號的接收靈敏性就得到提高。20ms積分周期與1ms積分周期相比，提高接收靈敏性大約13dB。
為了將C/A碼積分周期增加到20ms或更長，GPS接收器必須知道正在工作中的GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航數(shù)據(jù)位。這些導航數(shù)據(jù)位可以從先前接收的導航數(shù)據(jù)位得到，但是存在如下問題(1)短期數(shù)據(jù)，占導航數(shù)據(jù)位60％，有效期大約為1小時。這意味著導航數(shù)據(jù)位不能以每小時進行獲取。目前不可能精確地估計衛(wèi)星軌道信息在何時改變；(2)長期數(shù)據(jù)，占導航數(shù)據(jù)位的40％，每5或6天進行更新。由于全部長期數(shù)據(jù)的傳輸時間為12.5秒，相應(yīng)導航數(shù)據(jù)位不能在這個時間長度內(nèi)獲得；并且(3)如果導航數(shù)據(jù)位傳輸時出現(xiàn)時延，或者服務(wù)基站沒有提供導航數(shù)據(jù)位的功能，那么獲取相應(yīng)導航數(shù)據(jù)位是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是通過將C/A碼和導航數(shù)據(jù)位的積分時間維持在一個預(yù)定時間或更長提供一種提高GPS信號捕獲搜索靈敏性的方法。
通過采用一種改善網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器接收性能的方法，可以達到上述目的。根據(jù)當前CDMA/GPS信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW(Telemetry Word/Hand-Over Word，遙測字/切換字)相干積分。當TLM/HOW相干積分立即可用時，使用TLM/HOW相干積分執(zhí)行GPS信號捕獲搜索。然后，確定信號捕獲搜索是否成功。如果GPS信號捕獲搜索失敗，向基站請求導航數(shù)據(jù)位增加相干積分周期。


通過結(jié)合附圖進行如下詳細描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特性和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1示出導航數(shù)據(jù)位的結(jié)構(gòu)；圖2示出包含在導航數(shù)據(jù)位中的GPS遙測字的結(jié)構(gòu)；
圖3示出包含在導航數(shù)據(jù)位中的切換字的結(jié)構(gòu)；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器接收操作的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例示出網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器接收操作的流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。在下面描述中，對熟知的功能或結(jié)構(gòu)不作詳細描述，因為它們將以不必要的細節(jié)使本發(fā)明變得難以理解。
本發(fā)明準備在獲取GPS信號時使用從GPS衛(wèi)星接收的遙測字(TLM)和切換字(HOW)增加信號搜索靈敏性。由于TLM和HOW的數(shù)據(jù)位能在任意時間進行估算，因此相干積分能使用TLM和HOW以預(yù)定時間，例如20ms或更長進行執(zhí)行。
GPS導航數(shù)據(jù)消息以幀為基礎(chǔ)進行發(fā)送。參照圖1，導航數(shù)據(jù)消息的一幀具有五個子幀。一個子幀包含10個30位字。每個子幀的前兩個字分別稱作TLM和HOW。
如圖1所示，子幀#1包含GPS星期號、航天器(space vehicle，SV)、準確性、衛(wèi)星狀況和SV時鐘校正信息，以及TLM和HOW。25個導航數(shù)據(jù)幀，也就是125個子幀從#1到#5進行重復(fù)發(fā)送。這些導航數(shù)據(jù)幀形成時間范圍為12.5秒的導航數(shù)據(jù)消息。
圖2示出TLM的結(jié)構(gòu)。
參照圖2，TLM的最高有效八位(8個MSB)分配為前同步碼，并且具有值10001011。TLM前同步碼在每個子幀中相同，并且保持不變而不管衛(wèi)星軌道或全部衛(wèi)星軌道的變化。
由于前同步碼的導航數(shù)據(jù)位能以任意時間進行估算，因此可以執(zhí)行范圍為160ms(＝20ms×8)的相干積分。該TLM相干積分與傳統(tǒng)20ms相干積分相比，導致接收靈敏性提高大約9dB，計算如下10log(位數(shù))＝10log(8)≌9.03dB圖3示出包含在導航數(shù)據(jù)消息中的HOW的結(jié)構(gòu)。
參照圖3，HOW的MSB為17位，表示能通過CDMA系統(tǒng)時間進行計算的星期時間(time of week，TOW)信息。HOW的TOW與當前時間相關(guān)，并且不受衛(wèi)星軌道或整個衛(wèi)星軌道變化的影響。
由于HOW中的TOW導航數(shù)據(jù)位能進行估算，因此可以執(zhí)行范圍為340ms(＝20ms×17)的相干積分。該HOW相干積分與傳統(tǒng)20ms相干積分相比，導致接收靈敏性提高大約12dB，計算如下10log(位數(shù))＝10log(17)≌12.3dB上面TLM或HOW相干積分與傳統(tǒng)20ms相干積分相比，在無需接收額外導航數(shù)據(jù)位的情況下，提高GPS信號的接收靈敏性大約9到12dB。
每6秒出現(xiàn)TLM和HOW。這意味著最長必須等待6秒。因此，網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器可以結(jié)合使用TLM或HOW相干積分方法和傳統(tǒng)20ms相干積分方法。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器接收操作的流程圖；參照圖4，在步驟410，網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器參照當前CDMA/GPS信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW相干積分。
如果不可能立即使用TLM/HOW相干積分方法，在步驟420等待TLM/HOW相干積分可用時間，然后在可用時間執(zhí)行TLM/HOW相干積分。
在步驟430，確定GPS信號是否成功獲得。如果捕獲搜索成功，過程結(jié)束。
在步驟440，如果信號捕獲搜索失敗，向基站請求額外導航數(shù)據(jù)位，以增加積分周期。在增加積分周期之后，執(zhí)行另一GPS信號捕獲搜索。如果GPS信號成功獲得，那么成功終止另一GPS信號捕獲搜索。然而，如果GPS信號捕獲搜索沒有通過另一GPS信號捕獲搜索成功獲得，那么表示當前GPS信號電平太低而不能由網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器獲得，并且，也在這個情況下，終止另一GPS信號捕獲搜索。
上述方法通過在用戶能等待5到6秒，或由于軟件/硬件問題等不適合與TLM/HOW相干積分一起使用傳統(tǒng)20ms相干積分的情況下單獨使用TLM/HOW相干積分進行實現(xiàn)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例示出網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器接收操作的流程圖。
參照圖5，在步驟510，網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器參照當前CDMA/GPS信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW相干積分。
在步驟520，如果不能立即使用TLM/HOW相干積分方法，那么執(zhí)行傳統(tǒng)20ms相干積分。在某些情況下，最好使用20ms相干積分執(zhí)行GPS信號捕獲搜索，而不要等待5到6秒直到TLM/HOW相干積分可用。
在步驟530，確定GPS信號是否成功獲得。如果捕獲搜索成功，過程結(jié)束。
在步驟540，如果GPS信號捕獲搜索失敗，那么參照當前CDMA/GPS信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW相干積分。如果不能立即使用TLM/HOW相干積分方法，那么等待TLM/HOW相干積分變?yōu)榭捎谩Ｔ诨?0ms相干積分的信號搜索發(fā)生失敗之后，在步驟520，需要適當設(shè)置用于20ms相干積分的操作時間，以立即進入基于TLM/HOW相干積分的搜索。
在步驟550，在可用時間執(zhí)行TLM/HOW相干積分。
在步驟560，確定GPS信號是否成功獲得。如果捕獲搜索成功，過程結(jié)束。
在步驟570，如果信號捕獲搜索失敗，向基站請求額外導航數(shù)據(jù)位，以增加積分周期。在增加積分周期之后，執(zhí)行另一GPS信號捕獲搜索。如果GPS信號成功獲得，那么成功終止另一GPS信號捕獲搜索。然而，如果GPS信號捕獲搜索沒有通過另一GPS信號捕獲搜索成功獲得，那么表示當前GPS信號電平太低而不能由網(wǎng)絡(luò)輔助GPS接收器獲得，并且，也在這個情況下，終止另一GPS信號捕獲搜索。
總之，上述方法結(jié)合使用TLM/HOW相干積分和傳統(tǒng)20ms相干積分。
根據(jù)本發(fā)明，與傳統(tǒng)20ms相干積分相比，使用TLM/HOW相干積分提高GPS信號的接收敏感性大約9到12dB。TLM和HOW相干積分非常穩(wěn)定并且可靠，因為它們不受衛(wèi)星導航信息變化的影響，并且排除了向基站請求額外導航數(shù)據(jù)位的需要。結(jié)合使用TLM/HOW相干積分和傳統(tǒng)20ms相干積分，GPS信號捕獲搜索可以進行立即執(zhí)行。
盡管本發(fā)明是參照其特定的優(yōu)選實施例來描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行形式和細節(jié)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種改善網(wǎng)絡(luò)輔助GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))接收器接收性能的方法，包括如下步驟根據(jù)當前CDMA/GPS(Code Division Multiple Access，碼分多址)信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW(Telemetry Word/Hand-Over Word，遙測字/切換字)相干積分；當TLM/HOW相干積分立即可用(available)時，使用TLM/HOW相干積分執(zhí)行GPS信號捕獲搜索；確定信號捕獲搜索是否成功；和如果信號捕獲搜索成功，結(jié)束GPS信號捕獲搜索。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如果TLM/HOW相干積分不立即可用，等待直到TLM/HOW相干積分可用的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟如果GPS信號捕獲搜索失敗，向基站請求導航數(shù)據(jù)位；和通過使用導航數(shù)據(jù)位增加相干積分周期，然后執(zhí)行另一GPS信號捕獲搜索。
4.一種改善網(wǎng)絡(luò)輔助GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))接收器接收性能的方法，包括如下步驟根據(jù)當前CDMA/GPS(Code Division Multiple Access，碼分多址訪問)信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW(Telemetry Word/Hand-Over Word，遙測字/切換字)相干積分；當TLM/HOW相干積分不立即可用時，執(zhí)行基于20ms相干積分的GPS信號捕獲搜索；確定20ms相干積分信號捕獲搜索是否成功；如果20ms相干積分信號捕獲搜索失敗或者TLM/HOW相干積分立即可用時，使用TLM/HOW相干積分執(zhí)行GPS信號捕獲搜索；確定TLM/HOW相干積分信號捕獲搜索是否成功；和如果TLM/HOW相干積分信號捕獲搜索失敗，通過向基站請求導航數(shù)據(jù)位增加相干積分周期。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括如果在20ms相干積分信號捕獲搜索失敗之后TLM/HOW相干積分不立即可用，等待直到TLM/HOW相干積分可用的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公布一種改善網(wǎng)絡(luò)輔助GPS(Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))接收器接收性能的方法。根據(jù)當前CDMA/GPS信息確定當前時間是否可用于TLM/HOW相干積分。當TLM/HOW相干積分立即可用時,使用TLM/HOW相干積分執(zhí)行GPS信號捕獲搜索。然后,確定信號捕獲搜索是否成功。如果信號捕獲搜索失敗,那么向基站請求導航數(shù)據(jù)位,這將增加相干積分周期。
文檔編號G01S1/00GK1352399SQ01137130
公開日2002年6月5日 申請日期2001年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月3日
發(fā)明者鄭覩亨 申請人:三星電子株式會社