專利名稱：提高gps接收機之靈敏度的方法
本申請是PCT國際申請?zhí)枮镻CT/US99/20341、國際申請日為1999年9月2日、題為“用于提高全球定位衛(wèi)星接收機之靈敏度的方法和設(shè)備”的申請的分案申請。
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種根據(jù)衛(wèi)星廣播信息確定設(shè)備位置的方法和設(shè)備，尤其涉及一種用于提高全球定位系統(tǒng)接收機之靈敏度的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
用全球定位系統(tǒng)(GPS)來確定人和物的位置變得很普遍。目前正在設(shè)計的汽車、無線電話和其它設(shè)備包括全球定位系統(tǒng)接收機。這些接收機用來接收來自衛(wèi)星的信號。而所接收到的信號提供了允許接收機以相對較高的精度確定其在地球上位置的信息。從衛(wèi)星接收到的信號一般是相當(dāng)弱的。因此，為了確定接收機的位置，接收機的靈敏度必須足以接收這些弱信號，并解釋它們所代表的信息。
根據(jù)這樣一種GPS所使用的格式，對每個衛(wèi)星發(fā)出的信號進行編碼，以區(qū)分該系統(tǒng)中一個衛(wèi)星所發(fā)信號和另一衛(wèi)星所發(fā)信號。如此選擇分配給每個衛(wèi)星的代碼，使得接收機可以將包含了從特定衛(wèi)星發(fā)送的信號的接收信號以及與該特定衛(wèi)星相關(guān)的一個特定代碼提供給相關(guān)器，并且只有用來自相關(guān)器的特定代碼編碼的信號的能量。


圖1示出了由一全球定位衛(wèi)星(諸如當(dāng)今常用的那些)發(fā)射的信號101之一部分的定時關(guān)系。用具有1毫秒持續(xù)時間(即，“代碼期間”)的特定代碼對圖1所示的發(fā)射信號101編碼。在每個代碼期間，用該代碼對信號進行調(diào)制(即，對代碼和要發(fā)射的信息信號作邏輯異或運算)。首先，接收機判斷是否正在接收由一特定衛(wèi)星發(fā)送的信號。這通常稱為“捕獲”一衛(wèi)星。而“捕獲”可以通過嘗試使接收信號與有關(guān)該特定衛(wèi)星的代碼進行“相關(guān)”(即，向相關(guān)器輸入接收信號和特定代碼，以檢查接收信號中的能量是否經(jīng)特定代碼編碼)來實現(xiàn)。為了使輸入信號和代碼相關(guān)，接收信號的代碼期以及與接收信號相比較的代碼必須在時間上非常接近。圖1示出了三種使接收信號101與有關(guān)一特定衛(wèi)星的代碼相關(guān)的嘗試方法。在第一種嘗試中，代碼102a在接收信號101的代碼期103起點之后開始。因此，第一種使接收信號與特定代碼相關(guān)的嘗試將失敗。
在第二種使接收信號101與特定代碼102b(該特定代碼具有與代碼102a相同的值，但存在時移)相關(guān)的嘗試中，相對于代碼期103的起點，在時間上將代碼向后移。但是，接收信號代碼期的起點和代碼102的起點仍然沒有對齊。因此，即使將正確代碼與接收信號比較，定時仍然未對準(zhǔn)。因此，使接收信號與特定代碼相關(guān)的嘗試將再次失敗。
在第三次嘗試中，代碼102c的起點與代碼期103的起點對準(zhǔn)。特定代碼與用來對接收信號編碼的代碼相同，并且代碼期104與代碼102c對準(zhǔn)。因此，特定代碼與接收信號之間成功相關(guān)，這里假設(shè)以足夠的強度接收用特定代碼編碼的信號，以允許檢測到所述相關(guān)。
但是，在許多情況下，衛(wèi)星發(fā)射的信號不夠強。這可能是由于干擾量太大或者諸如建筑物、樹葉等阻礙物衰減了信號。因此，即使定時正確并且選擇了正確的代碼，也可能檢測不到相關(guān)。
為提高接收機靈敏度已提出的一種方法是相加幾個代碼期中發(fā)射的功率，然后嘗試使這些代碼期之和與所關(guān)心的特定代碼相關(guān)。除了需要靈敏度之外，代碼期的起點時刻也是未知的。因此，必須執(zhí)行如圖1所示的和后附內(nèi)容所描述的搜索功能。此搜索操作需要相當(dāng)長的時間。
為處理好判斷代碼期是否對準(zhǔn)所需的時間量，已提出一種方法，該方法要求對許多“代碼采樣期”采幾個樣。代碼采樣期是一段在時間上等于代碼期的時期，但它可能不與代碼期對準(zhǔn)。對每個代碼采樣期(例如，1毫秒)作相同數(shù)目的采樣。然后，將這些1毫秒代碼采樣期中每個采樣期的相應(yīng)采樣相加，形成一個復(fù)合的1毫秒的代碼采樣期。圖3示出了四個代碼期301、302、303和304，對每個代碼期都作15次采樣。將來自四個代碼期301、302、303和304中每個代碼期的15個采樣相加，形成一個復(fù)合的代碼采樣期305。應(yīng)該懂得，每個時期301、302、303和304必須在分開整數(shù)個代碼期的地方開始，并且每個時期最好在時間上與其它時期中的一個相鄰，以形成連續(xù)的采樣流。
然后，將復(fù)合的代碼采樣期從時域轉(zhuǎn)換至頻域。也就是說，對構(gòu)成復(fù)合代碼采樣期的采樣進行諸如付里葉變換等時域至頻域的轉(zhuǎn)換。然后，將該頻域結(jié)果乘以表示將與接收信號相關(guān)的特定代碼的頻域。然后，對積進行頻域至?xí)r域的轉(zhuǎn)換，諸如付里葉逆變換。時域結(jié)果提供了有關(guān)代碼采樣期起點與接收實際代碼期起點之間相對時差的表示，這里假設(shè)接收信號具有對特定代碼編碼的足夠能量。
此方法的一個問題是，接收信號所代表的信息以幾倍于代碼期的時間間隔改變接收信號的狀態(tài)。例如，在美國普遍使用的GPS系統(tǒng)中，衛(wèi)星所發(fā)信號內(nèi)容的位長為20個代碼期(即，20ms)。每隔20ms，就有可能顛倒代碼所代表的能量狀態(tài)。圖2示出了一位相對一個代碼期的定時關(guān)系。如果將位值等于邏輯“1”時一代碼期內(nèi)接收到的信號能量與位值等于邏輯“0”時接收到的能量相加，那么總能量等于零。因此，必須知道“位邊界”201，才能對一個代碼期以上的能量求和。另外，如果用來確定何時對每個代碼采樣期采樣所用的時鐘(振蕩器)并不非常穩(wěn)定，那么頻域中的相關(guān)不會非常好。這將損失靈敏度，因為復(fù)合代碼采樣期不會良好地與所關(guān)心的特定代碼相關(guān)。
本發(fā)明提供了一種提高GPS接收機之靈敏度的方法和設(shè)備，它對時鐘穩(wěn)定性的要求低于生成復(fù)合代碼采樣期的情況。另外，本發(fā)明提供了一種確定位邊界在接收信號內(nèi)位置的方法。

發(fā)明內(nèi)容
被揭示的方法和設(shè)備增強了GPS接收機的靈敏度，其手段是在一個實施例中，在GPS信號的幾個代碼期上對相關(guān)進行相干積分；在第二個實施例中，對相關(guān)處理器的輸出進行時域至頻域的轉(zhuǎn)換。
在對幾個代碼期進行相干積分的情況下，本方法和設(shè)備具有以下優(yōu)點，即CDMA蜂窩式電話基站發(fā)射信息，允許接收機在開始GPS信號獲取過程之前確定GPS時間。一旦已知了GPS時間，GPS接收機就可以知道每個代碼期和每個位期何時開始。利用這一信息，GPS接收機可以開始對相關(guān)器的輸出積分，并在幾個代碼期上對相關(guān)器的輸出連續(xù)積分，因為GPS接收機已知位邊界的位置。如果GPS接收機所面臨的是GPS衛(wèi)星在發(fā)射期內(nèi)的特定時刻發(fā)送已知位模式，那么甚至可以將積分從不止一個位期進一步擴展到包括幾個代碼期。
在關(guān)于被揭示方法和設(shè)備的一個實施例中，如果有一個CDMA蜂窩式電話基站處在范圍內(nèi)，那么可以用碼分多址(CDMA)蜂窩式電話來確定GPS時刻。如果范圍內(nèi)沒有基站，那么可以使用常規(guī)的用于搜索GPS衛(wèi)星信號的過程，或者更好的是用在一個代碼期上進行相關(guān)積分的相關(guān)器的輸出來生成用于輸入到離散的時域至頻域變換(諸如，離散的付里葉變換)的值。變換的輸出將表示存在來自特定衛(wèi)星的信號，以及本地發(fā)生信號與接收到的GPS信號之間的偏移。
依照本發(fā)明，提供了一種用于提高GPS接收機之靈敏度的方法。該方法包括以下步驟a)接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號；b)判斷接收機是否具有一個使其與GPS時間同步的源；c)確定接收到的GPS信號在多個代碼期中每個代碼期內(nèi)的功率大小，這里所述接收到的GPS信號是用與一特定衛(wèi)星相關(guān)的特定代碼編碼的；d)如果存在一個用于與GPS時間同步的源，那么1)對每個代碼期內(nèi)接收到的功率求和，以確定在多個代碼期上的功率總和；和2)通過將所述功率總和與所述特定代碼相關(guān)并且對相關(guān)結(jié)果進行相干積分，判定從所述特定衛(wèi)星接收到了一信號；和e)如果沒有用于與GPS時間同步的源，那么1)對接收到的GPS信號在多個代碼期的每個代碼期內(nèi)的功率進行時域至頻域變換，以便產(chǎn)生一個頻域信號；和2)利用所述頻域信號，判定是否從所述特定衛(wèi)星接收到了GPS信號。
附圖概述圖1是一定時圖，示出了由一全球定位衛(wèi)星(諸如當(dāng)今常用的)發(fā)出的一個信號的一部分。
圖2示出了一位相對于一個代碼期的定時關(guān)系。
圖3示出了每個進行15次采樣的四個代碼期。
圖4是被揭示設(shè)備的一個實施例的簡化方框圖。
圖5是被揭示設(shè)備的另一個實施例的簡化方框圖。
圖6是GPS接收機的簡化方框圖，其中GPS接收機沒有CDMA電話作為GPS接收機的一部分。
圖7是被揭示設(shè)備的另一個實施例的簡化方框圖。
圖8是被揭示方法的一個實施例的流程圖。
圖9是被揭示方法的另一個實施例的流程圖。
應(yīng)該注意，相同的標(biāo)號表示相同的部件。
詳細(xì)描述圖4是被揭示設(shè)備的一個實施例的簡化方框圖。圖4揭示的實施例代表一個全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機400。GPS接收機400包括碼分多址(CDMA)蜂窩式電話401、處理器403、全球定位系統(tǒng)(GPS)前端405、相關(guān)器407和存儲器409。
根據(jù)圖4所示的被揭示方法和設(shè)備的實施例，GPS前端405從GPS衛(wèi)星(未圖示)接收GPS信號。GPS前端405的輸出是中頻(IF)擴頻信號。另一種情況是，GPS前端405的輸出是基帶擴頻信號。這些GPS前端是本領(lǐng)域眾所周知的。GPS前端405的輸出與相關(guān)器407耦連。
相關(guān)器407實現(xiàn)相關(guān)功能，用以確定GPS前端405之輸出與預(yù)定本地生成信號之間的相關(guān)量，這里所述預(yù)定生成信號受到與GPS系統(tǒng)中一個衛(wèi)星相關(guān)的預(yù)定代碼的編碼。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該懂得，GPS前端405之輸出與生成信號之間的強相關(guān)將表示接收機400正在接收來自一衛(wèi)星的信號。通過用來對本地生成信號編碼的代碼可以知道所述特定衛(wèi)星。
另外，只有在本地生成信號與接收到的GPS信號對準(zhǔn)時，才發(fā)生強相關(guān)。也就是說，如圖2所示，GPS包括一系列代碼期202。每個代碼期起始于前一個代碼期結(jié)束時。同樣，用與GPS系統(tǒng)中一個衛(wèi)星相關(guān)的代碼對本地生成的信號編碼，使得該本地生成信號的代碼期在長度上等于與所述代碼相關(guān)的衛(wèi)星所發(fā)送的信號的代碼期。當(dāng)本地生成信號的代碼期和從與該代碼相關(guān)的衛(wèi)星接收到的信號同時開始時，那么稱這兩個信號是對準(zhǔn)的。
根據(jù)被揭示方法和設(shè)備的一個實施例，用CDMA蜂窩式電話401從構(gòu)成CDMA無線蜂窩式電話網(wǎng)一部件的CDMA基站(未圖示)接收信息。CDMA基站發(fā)射表示“CDMA系統(tǒng)時間”的信息，其中“CDMA系統(tǒng)時間”與“GPS時間”相關(guān)。因此，用處理器403處理接收到的信息，以確定每個GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號的定時。處理器接收表示CDMA系統(tǒng)時間的信息。但是，為了精確確定GPS時間，處理器403必須調(diào)節(jié)從基站接收到的CDMA系統(tǒng)時間，以消除因延遲而添加到從基站至GPS接收機400的GPS傳輸時間中的偏移。通過測量從GPS接收機發(fā)送到基站并返回的信號的來回延遲來進行上述調(diào)節(jié)。當(dāng)GPS接收機400正在嘗試接收來自一特定衛(wèi)星的信號時，相關(guān)器407接收來自處理器403的信息。該信息通知相關(guān)器407，應(yīng)該用哪個代碼對本地生成信號編碼，以及為使本地生成信號與所希望衛(wèi)星發(fā)送的信號對準(zhǔn)，本地生成信號的定時應(yīng)該是怎樣的。由于已知了由所需衛(wèi)星發(fā)送的信號的定時，可以在幾個代碼期上對相關(guān)器的輸出積分。也就是說，只要處理器403已知衛(wèi)星發(fā)射信號的定時，相關(guān)器就可以在幾個代碼期(即，在目前使用的GPS系統(tǒng)中，達到20個代碼期)上對相關(guān)函數(shù)的結(jié)果進行相干積分。另外，處理器403還可以根據(jù)從CDMA蜂窩式電話401接收到的信息確定在衛(wèi)星運行(即，改變邏輯狀態(tài))所發(fā)信號的信息位中發(fā)生的位邊界201的次數(shù)(參照圖2)。因此，可以進行相干積分的代碼期的個數(shù)等于一個“位時間”內(nèi)代碼期的個數(shù)。一個位時間等于一位的長度。圖2示出一個位時間等于20代碼期。
更有利的是，如果知道有一個位模式出現(xiàn)在衛(wèi)星發(fā)送的信號中，那么在對相關(guān)器407的輸出進行相干積分過程可以考慮其位值。因此，可以對不止一個位期進行相干積分。例如，在美國常用的GPS系統(tǒng)中，每個子幀中遙測字的8位前置比特是很好的候選。這8位的值是已知的，因此可以將其存儲在存儲器409中，供處理器403訪問。同樣，還可以使用其它的這類模式。
圖5是被揭示設(shè)備的另一實施例的簡化方框圖。圖5所揭示的實施例代表GPS接收機500。GPS接收機500包括CDMA蜂窩式電話501、處理器503、GPS前端505、相關(guān)器507、存儲器509以及時域至頻域變換處理器511。
圖5所示的設(shè)備實施例工作起來基本上與上述對圖4所示設(shè)備實施例的描述相同。但是，在圖5所示的設(shè)備實施例中，相關(guān)器507的輸出與時域至頻域變換處理器511耦連。相關(guān)器507的輸出用來形成一個值矢量。矢量的大小N等于用來產(chǎn)生相關(guān)器輸出的代碼期的個數(shù)。如本領(lǐng)域眾所周知的，可以用快速付里葉變換或用軟件作后處理，對該矢量進行N點離散付里葉變換。同樣可以使用其它進行時域至頻域變換的方法。變換處理器511的輸出表示接收信號與本地生成信號之間的相關(guān)性有多強。另外，出現(xiàn)峰值的特定頻率表示本地生成信號之頻率相對于從所關(guān)心的衛(wèi)星(即，與用來對本地生成信號編碼的代碼相關(guān)的衛(wèi)星)接收到的信號的偏移。該過程提供了接近等于N的處理增益。
另外，在圖5所示被揭示設(shè)備的實施例中，用在變換處理器511之輸出端檢測到峰值能量時的頻率確定頻率偏移，并用該頻率偏移調(diào)節(jié)振蕩器，以確定本地生成信號的頻率。
另外，使用時域至頻域變換處理器提供了較強的相關(guān)表示，即使發(fā)生了位過渡，使得一些代碼期在第一邏輯狀態(tài)期間相關(guān)，而其余代碼期在第二邏輯狀態(tài)期間相關(guān)。事實上，使用時域至頻域處理器提供了關(guān)于在N個相關(guān)的代碼期內(nèi)何時發(fā)生位過渡的表示。也就是說，在變換處理器511的輸出中，在峰值周圍形成的旁瓣的特定圖形提供了關(guān)于何時發(fā)生位過渡的信息。注意，如果位過渡發(fā)生在正好有一半代碼期相關(guān)之后，使得用邏輯1作為信息位邏輯狀態(tài)對一半代碼期相關(guān)，而用邏輯0作為信息位邏輯狀態(tài)對另一半代碼期相關(guān)，那么相關(guān)器的輸出將基本是一個方波。因此，變換處理器的輸出將在奇次諧波上有旁瓣，這是頻域表示的具有50％占空比的方波的特征。
無論是否可以獲得GPS時間以使本地生成信號與所需GPS信號對準(zhǔn)，變換處理器都是有用的。事實上，當(dāng)不能獲得GPS時間時，變換處理器特別有用。例如，圖6是GPS接收機600的簡化方框圖，其中GPS接收機600沒有CDMA電話作為GPS接收機600的一個部件。GPS接收機600包括處理器603、存儲器609、GPS前端605、相關(guān)器607和時域至頻域變換處理器611。
由于GPS接收機600沒有CDMA電話，GPS接收機600在獲得來自GPS衛(wèi)星的信號(即，確定信號定時)之前不能確定GPS時間。但是，使用變換處理器611使得不必將本地生成信號與接收到的衛(wèi)星信號對準(zhǔn)。這是因為，假設(shè)了在本地生成信號和從GPS衛(wèi)星接收到的信號之間將至少存在一些頻率差。此頻率差將使本地生成信號以一定速率與從衛(wèi)星接收到的信號反復(fù)對準(zhǔn)，這里所述速率等于兩信號之間的偏移。這就是用變換處理器輸出將檢測到的偏頻。另外，如前所述，不知道位邊界不會使接收到的GPS信號的檢測工作大大復(fù)雜化，因為根據(jù)變換處理器611的輸出可以確定位邊界的相對位置。但是，由于存在位過渡，所以與其它實施例中可以從CDMA電話得知定時時發(fā)生的相干積分相比，此技術(shù)會經(jīng)受最多2dB的劣化。
應(yīng)該注意到，圖5所示設(shè)備可以確定是否能夠從CDMA基站獲得GPS時間。如果不能獲得來自CDMA基站的信號，那么可以使用時域至頻域變換處理器。但是，如果GPS接收機500可以接收CDMA信號，并且因此可以確定GPS時間，那么可以直接使用相關(guān)器的輸出，而不需要進行時域至頻域變換，因為GPS接收機500能夠用GPS時間使接收到的GPS信號與本地生成信號對準(zhǔn)。盡管如此，使用變換處理器511可以校正頻率的不確定性。也就是說，當(dāng)本地生成信號的頻率不同于接收到的GPS信號的頻率時，在幾個代碼期上進行相關(guān)將使后面的代碼期劣化。通過確定本地生成信號與從GPS衛(wèi)星接收到的信號之間的頻率偏移，然后控制本地生成信號的頻率或者在相關(guān)器內(nèi)作周期性的校正，可以校正上述劣化。
在圖7所示的GPS接收機700的另一實施例中，用CDMA導(dǎo)頻信道、同步信道和尋呼信道接收機701來檢測表示發(fā)出這些信號的基站之身份的CDMA信號。此實施例還包括處理器703、GPS前端705、相關(guān)器707、存儲器709以及時域至頻域變換處理器711。
由于已知了將這些信號發(fā)送給GPS接收機700的基站的身份，所以通過GPS接收機700內(nèi)的查詢表可以確定基站的位置。于是，知道了GPS接收機的位置處在GPS接收機700能夠接收到基站所發(fā)信號的距離范圍內(nèi)。
應(yīng)該注意，根據(jù)從基站接收到的信號可以確定CDMA系統(tǒng)時間。但是，不能精確確定GPS時間，因為信號從基站傳播至GPS接收機會增加時間偏移。應(yīng)該注意，在GPS接收機包括CDMA電話的實施例中，通過測量來回延遲可以計算出該偏移。但是，如果GPS接收機700中沒有發(fā)射機，那么就不能測量基站和CDMA接收機之間的來回延遲。盡管如此，因信息從基站傳播至GPS接收機而產(chǎn)生的時間偏移相對較小。因此，通過接收CDMA系統(tǒng)時間以及可以接收到的最近CDMA基站的位置，GPS接收機700可以檢查所存儲的歷書(almanac)。然后，可以用歷書中的信息確定哪些衛(wèi)星可能在考慮中(即，GPS接收機700能從哪些衛(wèi)星接收到信號)。確定考慮中的衛(wèi)星大大減少了獲得GPS衛(wèi)星所需要的搜索時間。
圖8是一流程圖，示出了被揭示方法的一個實施例。GPS接收機400從GPS衛(wèi)星接收到一信號(步驟801)。另外，從一個非GPS衛(wèi)星的源(即，“非GPS源”，諸如CDMA基站)接收GPS定時信息(步驟803)。當(dāng)從CDMA基站接收GPS定時信息時，由CDMA蜂窩式電話401接收該信息。使GPS接收機400從衛(wèi)星接收到的GPS信號與本地生成信號相關(guān)(步驟805)。用從非GPS源接收到的定時信息在本地生成信號和接收到的GPS信號之間建立相關(guān)定時。一旦已知了GPS信號的定時，那么在本地信號與接收到的GPS信號之間建立定時是本領(lǐng)域眾所周知的。由于在獲取GPS衛(wèi)星之前就知道了接收到的GPS信號的定時，所以可以在幾個代碼期上進行相關(guān)的相干積分。也就是說，可以將每個代碼期的相關(guān)與其它代碼期的相關(guān)相加，為進行相干積分的代碼期集合提供一更大的相關(guān)值。
通過在幾個代碼期上進行相干積分來檢測本地生成信號與接收到的GPS信號的相關(guān)性，從而判定本地生成信號和接收到的GPS信號之間是否相關(guān)。如果相關(guān)，那么認(rèn)為在接收到的GPS信號中存在與特定代碼相關(guān)的衛(wèi)星所發(fā)出的信號，其中所述特定代碼是用來對本地生成信號編碼的(步驟807)。
圖9是一流程圖，示出了被揭示方法的另一實施例。GPS接收機600從GPS衛(wèi)星接收信號(步驟901)。對于一個代碼期，使接收到的GPS信號與本地生成信號相關(guān)(步驟903)。對預(yù)定數(shù)目的代碼期重復(fù)該過程(步驟905)。存儲相關(guān)過程的輸出，或者直接將該輸出提供給時域至頻域變換處理器，諸如能夠進行快速付里葉變換的數(shù)字信號處理器。時域至頻域變換處理器對每個相關(guān)處理器的輸出結(jié)果值進行諸如離散付里葉變換等時域至頻域變換(步驟907)。因此，生成了對相關(guān)輸出的頻域表示。然后，分析此頻域輸出，確定在接收到的GPS信號中是否存在與特定代碼相關(guān)的衛(wèi)星所發(fā)出的信號，其中所述特定代碼是用來對本地生成信號編碼的(步驟909)。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明能夠進行工業(yè)開發(fā)，并且隨時可以實施和使用。在這里所述設(shè)備和方法中，彼此分離的單體部件可以完全是傳統(tǒng)的，我要求將它們的組合作為發(fā)明進行保護。
盡管已經(jīng)描述了各種類型的設(shè)備和方法，但本發(fā)明的真實精神和范圍不限于此。本發(fā)明僅由后附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案來限定。我們要求將這些作為本發(fā)明來保護。
權(quán)利要求
1.一種用于提高全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機靈敏度的方法，其特征在于，包括以下步驟a)接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號；b)確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源；c)如果存在一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源，那么1)根據(jù)該同步源，確定所接收GPS的信號中多個代碼期的邊界；2)通過在每個代碼期中將與特定衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的特定代碼應(yīng)用于所接收的GPS信號，確定所接收的GPS信號的功率量；3)對每個代碼期內(nèi)接收到的功率求和，以確定在多個代碼期總和上的功率總和；和4)如果功率總和大于一閾值，那么使用與所述特定衛(wèi)星有關(guān)的信息處理所接收的GPS信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于與GPS時間同步的源包括從碼分多址(CDMA)基站來的信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，從CDMA基站來的信號包括基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，以調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)時間和GPS時間之間的偏移。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟d)如果沒有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源，則1)在每個代碼期中，對使用與特定衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的特定編碼進行編碼的所接收的GPS信號中的功率進行時間到頻域的變換；2)如果頻域中任何一個頻率的功率量都大于預(yù)定閾值，則使用與所述特定衛(wèi)星有關(guān)的信息處理所接收的GPS信號。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用于與GPS時間同步的源包括從碼分多址(CDMA)基站來的信號。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從CDMA基站來的信號包括基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，以調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)時間和GPS時間之間的偏移。
7.一種用于提高全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機靈敏度的設(shè)備，其特征在于，包括a)用于接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號的裝置；b)用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置；c)用于根據(jù)確定存在一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源而進行如下操作的裝置1)根據(jù)該同步源，確定所接收GPS的信號中多個代碼期的邊界；2)通過在每個代碼期中將與特定衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的特定代碼應(yīng)用于所接收的GPS信號，確定所接收的GPS信號的功率量；3)對每個代碼期內(nèi)接收到的功率求和，以確定在多個代碼期總和上的功率總和；和4)如果功率總和大于一閾值，那么使用與所述特定衛(wèi)星有關(guān)的信息處理所接收的GPS信號。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置被構(gòu)造為響應(yīng)從碼分多址(CDMA)基站來的信號。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置被構(gòu)造為a)基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，對包括在從CDMA基站來的信號中的信息做出響應(yīng)；b)由此調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)時間和GPS時間之間的偏移。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于對不存在一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的確定做出響應(yīng)而進行如下操作的裝置a)在每個代碼期中，對使用與特定衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的特定編碼進行編碼的所接收的GPS信號中的功率進行時間到頻域的變換；b)如果頻域中任何一個頻率的功率量都大于預(yù)定閾值，則使用與所述特定衛(wèi)星有關(guān)的信息處理所接收的GPS信號。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置被構(gòu)造為響應(yīng)從碼分多址(CDMA)基站來的信號。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置被構(gòu)造為a)基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，對包括在從CDMA基站來的信號中的信息做出響應(yīng)；b)由此調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)時間和GPS時間之間的偏移。
13.一種用于提高全球系統(tǒng)定位(GPS)接收機靈敏度的方法，其特征在于，包括以下步驟a)接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號；b)向接收機提供一用于與GPS時間同步不是GPS衛(wèi)星本身的源；c)根據(jù)該同步源，確定所接收GPS的信號中多個代碼期的邊界；d)通過在每個代碼期中將與特定衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的特定代碼應(yīng)用于所接收的GPS信號，確定所接收的GPS信號的功率量；e)對每個代碼期內(nèi)接收到的功率求和，以確定在多個代碼期總和上的功率總和；和f)如果功率總和大于一閾值，那么使用與所述特定衛(wèi)星有關(guān)的信息處理所接收的GPS信號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，用于與GPS時間同步的源包括從碼分多址(CDMA)基站來的信號。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，從CDMA基站來的信號包括基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，以調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)時間和GPS時間之間的偏移。
16.一種用于提高全球系統(tǒng)定位(GPS)接收機靈敏度的設(shè)備，其特征在于，包括a)用于接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號的裝置；b)用于向接收機提供一用于與GPS時間同步不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置；c)用于根據(jù)該同步源，確定所接收GPS的信號中多個代碼期的邊界的裝置；d)用于通過在每個代碼期中將與特定衛(wèi)星相關(guān)聯(lián)的特定代碼應(yīng)用于所接收的GPS信號，確定所接收的GPS信號的功率量的裝置；e)用于對每個代碼期內(nèi)接收到的功率求和，以確定在多個代碼期總和上的功率總和的裝置；和f)用于如果功率總和大于一閾值，那么使用與所述特定衛(wèi)星有關(guān)的信息處理所接收的GPS信號的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置被構(gòu)造為響應(yīng)從碼分多址(CDMA)基站來的信號。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，用于確定接收機是否具有一個用于與GPS時間同步的卻不是GPS衛(wèi)星本身的源的裝置被構(gòu)造為a)基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，對包括在從CDMA基站來的信號中的信息做出響應(yīng)；b)由此調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)時間和GPS時間之間的偏移。
19.一種用于提高全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機靈敏度的方法，其特征在于，包括以下步驟a)接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號；b)確定接收機是否具有一個使其與GPS時間同步的源；c)確定接收到的GPS信號在多個代碼期中每個代碼期內(nèi)的功率大小，這里所述接收到的GPS信號是用與一特定衛(wèi)星相關(guān)的特定代碼編碼的；d)如果存在一個用于與GPS時間同步的源，那么1)對每個代碼期內(nèi)接收到的功率求和，以確定在多個代碼期上的功率總和；和2)通過將所述功率總和與所述特定代碼相關(guān)并且對相關(guān)結(jié)果進行相干積分，判定從所述特定衛(wèi)星接收到了一信號；和e)如果沒有用于與GPS時間同步的源，那么1)對接收到的GPS信號在多個代碼期的每個代碼期內(nèi)的功率進行時域至頻域變換，以便產(chǎn)生一個頻域信號；和2)利用所述頻域信號，判定是否從所述特定衛(wèi)星接收到了GPS信號；其中，所述使接收機與GPS時間同步的源包含來自碼分多址(CDMA)基站的信號。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述來自CDMA基站的信號包括基于從GPS接收機來回基站的回程延遲的信息，以便調(diào)節(jié)CDMA系統(tǒng)和GPS時間之間的偏移。
全文摘要
本發(fā)明的方法和設(shè)備提高了GPS接收機(400，500，600，700)的靈敏度。其手段是，在一個實施例中，在GPS信號的幾個代碼期上進行相關(guān)的相干積分；在另一個實施例中，對相關(guān)處理器(507)的輸出進行時域至頻域的轉(zhuǎn)換。在對幾個代碼期進行相干積分的情況下，CDMA蜂窩式電話基站發(fā)送信息，允許接收機在開始GPS信號獲得過程之前確定GPS時間。如果GPS接收機(400，500，600，700)所面臨的是GPS衛(wèi)星在發(fā)射期內(nèi)的特定時刻發(fā)送已知的位模式，那么積分可以從不止一個位期擴展到包括多個代碼期。如果范圍內(nèi)沒有基站，那么用相關(guān)器(507)的輸出生成用于輸入離散時域至頻域變換處理器(511)的值，這里相關(guān)器在一個代碼期上對相關(guān)積分。變換處理器(511)的輸出將表示存在一個來自特定衛(wèi)星的信號，以及本地生成信號與接收到的GPS信號之間的偏移。
文檔編號G01S1/00GK101042429SQ20071010264
公開日2007年9月26日 申請日期1999年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月8日
發(fā)明者S·S·索里蒙, S·A·克拉茲科, P·A·阿加西 申請人:高通股份有限公司