專利名稱：用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System, GNSS)接收器，特別是有關(guān)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器使用快速傅利葉轉(zhuǎn)換(Fast FourierTransform, FFT)技術(shù)的相關(guān)運(yùn)算(correlation)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
快速傅利葉轉(zhuǎn)換是處理數(shù)字信號(hào)熟知的技術(shù)，已應(yīng)用于衛(wèi)星通信領(lǐng)域，例如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器而言，首次定位時(shí)間(TimetoFirst Fix, TTFT)對(duì)使用者來說一直是個(gè)至關(guān)重要的問題。首次定位時(shí)間通常指的是3D定位時(shí)找到至少4顆衛(wèi)星所費(fèi)的時(shí)間。為了改善首次定位時(shí)間的效率，以長時(shí)間積分獲取衛(wèi)星信號(hào)是不希望的?？焖俑道~轉(zhuǎn)換提供有力的解決方法，能夠改善相關(guān)運(yùn)算的速度及信號(hào)獲取、追蹤的效率。
獲取一顆衛(wèi)星必須考慮可j見衛(wèi)星(visible satellites),碼相位(code phase)及多普勒頻率區(qū)(Dopplerfrequencybin)等至少三個(gè)方面。包含特定衛(wèi)星、特定碼相位及特定多普勒頻率區(qū)的一個(gè)組合稱為一個(gè)假設(shè)。來自特定衛(wèi)星的信號(hào)是以擴(kuò)頻方式編碼，接收器通過將信號(hào)與延遲的擴(kuò)頻碼，例如偽隨機(jī)噪聲(PseudoRandom Noise，可簡(jiǎn)稱為PRN)碼，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算以偵測(cè)來自特定衛(wèi)星的信號(hào)。如果相關(guān)運(yùn)算的相關(guān)結(jié)果夠高，表示接收器命中衛(wèi)星，此即稱為"獲取"(acquisition^隨后，接收器使用延遲的擴(kuò)頻碼與來自特定衛(wèi)星的信號(hào)同步，此即稱為"追蹤，，(tmcking)。舉例而言，對(duì)于特定衛(wèi)星及特定多普勒頻率區(qū)，全球定位系統(tǒng)GPS接收器需要搜尋1023個(gè)碼相位。傳統(tǒng)上，該1023個(gè)碼相位的相關(guān)運(yùn)算是以時(shí)分復(fù)用(Time Division Multiplexing, TDM)方式完成。眾所周知，這將花費(fèi)許多時(shí)間。而且，由于噪音及其它干擾，接收器的準(zhǔn)確度和靈敏度會(huì)受到影響。故需要提供額外的處理程序來提高接收器的性能?？焖俑道~轉(zhuǎn)換是個(gè)合適的解決方法，可以滿足這些要求?？焖俑道~轉(zhuǎn)換提供強(qiáng)大的相關(guān)運(yùn)算能力，有助于快速獲取信號(hào)，但是需要大量的存儲(chǔ)器以供后續(xù)處理使用，硬件成本是一大負(fù)擔(dān)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)及其方法，該相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)使用快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎以執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算并利用后端快速傅利
葉轉(zhuǎn)換(post-FFT)來提升接收器的性能。
本發(fā)明的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)中，快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎用以對(duì)輸入的數(shù)據(jù)流執(zhí)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作(FFT operation),并利用偽隨機(jī)噪聲碼副本，以產(chǎn)生頻域相關(guān)結(jié)果(frequency-domain correlation result)?？焖俑道~轉(zhuǎn)換引擎并對(duì)頻域相關(guān)結(jié)果執(zhí)行反快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作(IFFToperation),以在相關(guān)運(yùn)算的階段為每個(gè)假設(shè)產(chǎn)生后端相關(guān)數(shù)據(jù)(post correlation data)?？焖俑道~轉(zhuǎn)換引擎并對(duì)已選取的假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT操作，以在后端相關(guān)運(yùn)算的階^殳產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果(post-correlation FFT result)?？焖俑道~轉(zhuǎn)換引擎以可編程(programmable)的時(shí)分復(fù)用方式執(zhí)行該多個(gè)操作。用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流的快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、用以存儲(chǔ)頻域相關(guān)結(jié)果的反快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及
分成三個(gè)部分的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)實(shí)施。相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)具有強(qiáng)度運(yùn)算單元，用以計(jì)算相關(guān)結(jié)果或快速傅利葉轉(zhuǎn)換結(jié)果的強(qiáng)度，即在相關(guān)運(yùn)算階段及后端相關(guān)運(yùn)算階段，強(qiáng)度運(yùn)算單元是共享的(shared)。相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)還具有頻譜存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。而且，頻譜存儲(chǔ)器并用以累積相關(guān)運(yùn)算結(jié)果的相參(coherent)積累結(jié)果，作為信號(hào)非相參(incoherent)積累之用。
本發(fā)明還提供另一種相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，該相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)使用時(shí)域相關(guān)器，對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算操作，并且使用快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎，對(duì)相關(guān)結(jié)果執(zhí)行后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換，以得到后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果，從而提升接收器的性能。該相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)具有強(qiáng)度運(yùn)算單元，用以計(jì)算后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的相關(guān)結(jié)果或快速傅利葉轉(zhuǎn)換結(jié)果的強(qiáng)度。該相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)還具有頻語存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。而且，頻譜存儲(chǔ)器并用以累積相關(guān)結(jié)果的相參積累結(jié)果，作為信號(hào)非相參積累之用。
本發(fā)明并提供一種用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算方法，該相關(guān)運(yùn)算方法包括對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算4喿作以產(chǎn)生后端相關(guān)數(shù)據(jù)；累積后端相關(guān)數(shù)據(jù)以得到相參積累結(jié)果；選擇后端相關(guān)數(shù)據(jù)或其相參積累結(jié)果；以及對(duì)所選擇的后端相關(guān)數(shù)據(jù)或其相參積累結(jié)果進(jìn)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，以產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。該相關(guān)運(yùn)算操作可在時(shí)域或頻域完成。
本發(fā)明提供的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)及其方法，可以提高全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器獲取與追蹤衛(wèi)星信號(hào)的速度，并且通過共享一
些基本組件，可以降低硬件復(fù)雜度，同時(shí)維持接收器良好的性能。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式具有相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的方框示意圖。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行的相關(guān)運(yùn)算方法的主要步驟的流程圖。
圖3大略顯示由碼相位和頻率形成的二維的個(gè)i殳分布。
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
配合所附圖式，以下將詳細(xì)描述本發(fā)明。
如果輸入數(shù)據(jù)的取樣頻率為1.023兆赫茲(MHz)，則每微秒可取得1023個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。對(duì)于特定衛(wèi)星及特定多普勒頻率區(qū)，首先利用快速傅利葉轉(zhuǎn)換(以下簡(jiǎn)稱為FFT)將信號(hào)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換至頻域，同時(shí)完成1023個(gè)碼相位的相關(guān)運(yùn)算操作(相乘及相加運(yùn)算操作)，接著將相關(guān)運(yùn)算操作的結(jié)果轉(zhuǎn)換回時(shí)域，此稱為反快速傅利葉轉(zhuǎn)換(InverseFFT,以下筒稱為IFFT)。 FFT的效果與時(shí)域相關(guān)運(yùn)算的效果相同。FFT的相關(guān)運(yùn)算也稱為前端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換(pre-correlationFFT)。相較于時(shí)域相關(guān)運(yùn)算，前端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換完成相關(guān)運(yùn)算的時(shí)間較短，但代價(jià)是必須消耗較多電力。然而，由于快速獲取衛(wèi)星是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的基本要求，所以前端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換是符合所需的選擇。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的方框示意圖。圖2顯示接收器上執(zhí)^f亍的相關(guān)運(yùn)算方法的流程圖。該接收器具有天線10，用來接收每個(gè)假設(shè)的信號(hào)(步驟S10);射頻前端22,用來執(zhí)行射頻有關(guān)的操作(步驟S20),主要包括對(duì)信號(hào)的數(shù)據(jù)流做下變頻(down-conversion)及凄t字化(digitization)的動(dòng)作；多普勒移除單元24，用來移除數(shù)據(jù)流的多普勒頻率部分(步驟S30)。移除多普勒頻率部分后的數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30(步驟S40)。由圖示中可以看到，本實(shí)施方式中數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30分成三個(gè)部分FFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)302、 IFFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)304及假設(shè)緩沖區(qū)306。由多普勒移除單元24輸出的數(shù)據(jù)流被存儲(chǔ)于FFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)302。由于FFT的級(jí)數(shù)(scale)以2的冪次升冪增加，對(duì)于每微秒可取得1023個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的取樣頻率來i兌，F(xiàn)FT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)302需要1024點(diǎn)的存儲(chǔ)器容量。選擇器35是用來選取數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30中某個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，在這個(gè)階段，選擇器35選M儲(chǔ)于FFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)302的數(shù)據(jù)流來用于傳輸。取自FFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)302的數(shù)據(jù)流提供至FFT引擎40。 FFT引擎40是以快速傅利葉轉(zhuǎn)換核心(kemel)實(shí)施，快速傅利葉轉(zhuǎn)換核心可以分成平行運(yùn)算的多個(gè)子快速傅利葉轉(zhuǎn)換(sub-FFT)單元以增加處理產(chǎn)出量(throughput)。子快速傅利葉轉(zhuǎn)換單元為可編程(programmable)的單元，能夠支持各種不同長度的快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作。快速傅利葉轉(zhuǎn)換核心除了快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，僅需通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)因子(twiddle factor),即能執(zhí)行IFFT操作。FFT引擎40對(duì)來自FFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)302的數(shù)據(jù)流觸發(fā)(trigger)快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，這個(gè)階段即所謂的"前端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換"(步驟S52)。利用混合器(mixer) 52將快速傅利葉轉(zhuǎn)換的結(jié)果與偽隨機(jī)噪聲(PRN)碼副本相乘來得到頻域相關(guān)數(shù)據(jù)。該P(yáng)RN碼是以離散傅利葉轉(zhuǎn)換(Discrete Fourier Transform, DFT)操作處理并同樣具有1024個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。頻域相關(guān)數(shù)據(jù)接著經(jīng)由路由器(router) 50存儲(chǔ)回?cái)?shù)據(jù)緩沖區(qū)30(步驟S54).。頻域相關(guān)數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)于IFFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)304,以作為后續(xù)處理之用。為將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換至?xí)r域，選擇器35選擇輸出存儲(chǔ)于IFFT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)304的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送至FFT引擎40。在這個(gè)階段，利用"走轉(zhuǎn)因子來觸發(fā)IFFT操作以取得后端相關(guān)數(shù)據(jù)(步驟S56)，而且調(diào)整蝴蝶單元(butterflyunit)中的快速傅利葉轉(zhuǎn)換系數(shù)。FFT與IFFT之間的轉(zhuǎn)換關(guān)是眾所周知，因此在此省略這部分的描述。經(jīng)IFFT處理后的數(shù)據(jù)為時(shí)域相關(guān)數(shù)據(jù)，在此稱為"后端相關(guān)數(shù)據(jù)"以方便描述。
得出的IFFT數(shù)據(jù)(即后端相關(guān)數(shù)據(jù))經(jīng)由路由器50存儲(chǔ)于相參積累存儲(chǔ)器(coherent integration memory) 60(步驟S70)。
強(qiáng)度運(yùn)算單元(magnitudecalculation) 65用以作為相參積累結(jié)果的非相參積累之用。完成收集1微秒內(nèi)的假設(shè)數(shù)目后，后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換(post-correlation FFT)被觸發(fā)。
如果那些后端相關(guān)數(shù)據(jù)已被計(jì)算，以及存儲(chǔ)于相參積累存儲(chǔ)器60的假設(shè)被選取(步驟S75)，其后端相關(guān)數(shù)據(jù)也會(huì)經(jīng)由路由器50及假設(shè)選擇器80傳送至數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30的假設(shè)緩沖區(qū)306，這部分稍后會(huì)進(jìn)一步說明。較佳地，會(huì)考慮收集那些落在相關(guān)結(jié)果峰值附近的假設(shè)。用作后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換運(yùn)算的碼相位的范圍及數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目取決于相關(guān)的強(qiáng)度分布、搜尋頻率范圍及對(duì)分辨率的要求等等。路由器50用來為數(shù)據(jù)流安排路徑，以指引數(shù)據(jù)流到適當(dāng)?shù)慕永m(xù)組件，例如混合器52、相參積累存儲(chǔ)器60、強(qiáng)度運(yùn)算單元65或假設(shè)選擇器80。路由器50及選擇器35、假設(shè)選擇器80可用硬件或軟件的控制功能區(qū)塊實(shí)施。
9例如，路由器50及選擇器35、假設(shè)選擇器80可根據(jù)時(shí)間及通道多路配置(timeand channel multiplexing arrangement)分別由接收器的石更件邏輯或處理器(圖中未示)控制數(shù)據(jù)路徑。
如果1微秒中需要嘗試1023個(gè)碼相位，則每微秒中需要計(jì)算1023個(gè)碼相位的相關(guān)數(shù)據(jù)。為提高接收器的性能，較佳的選擇為收集具有不同頻率但有相同碼相位的數(shù)據(jù)點(diǎn)來作分析。如圖3所示，碼相位和頻率形成二維的假設(shè)分布。例如，在頻域方面，收集32或64個(gè)相同碼相位的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即32或64個(gè)假設(shè)被選取。已選取的假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)由假設(shè)選擇器80傳送至假設(shè)緩沖區(qū)306存儲(chǔ)。如果信號(hào)強(qiáng)度很弱，或者所關(guān)注的頻率范圍很窄但是對(duì)頻率的分辨率要求很高，較佳的選擇為收集相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果，即使用那些后端相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于相參積累存儲(chǔ)器60的假設(shè)的相參積累。舉例而言，每2微秒自相參積累存儲(chǔ)器60取出相同碼相位的相參積累結(jié)杲，以經(jīng)由假設(shè)選擇器80存儲(chǔ)至假設(shè)緩沖區(qū)306。假設(shè)選擇器80選擇后端相關(guān)數(shù)據(jù)或后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果至假設(shè)緩沖區(qū)306(步驟S80)。
已選取的假設(shè)的數(shù)據(jù)接著通過選擇器35傳送至FFT引擎40以進(jìn)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，這個(gè)階段稱為"后端相關(guān)FFT"(步驟S90)。由后端相關(guān)FFT運(yùn)算所得的頻鐠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器70。存儲(chǔ)器70是用作存儲(chǔ)頻譜數(shù)據(jù)的頻譜存儲(chǔ)器以及非相參積累存儲(chǔ)器。又或者，存儲(chǔ)器70僅用作頻譜存儲(chǔ)器。在某些情況下，存儲(chǔ)器70可只存儲(chǔ)后端相關(guān)運(yùn)算的頻譜數(shù)據(jù)，因?yàn)橄嚓P(guān)結(jié)果的峰值及正確的碼相位可由這些頻譜數(shù)據(jù)推導(dǎo)得出。而且，也有可能僅存儲(chǔ)最高(top)的N個(gè)頻率區(qū)的頻i普結(jié)果到存儲(chǔ)器70，以降^f氐存儲(chǔ)器容量的需求。例如，當(dāng)后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換的輸出產(chǎn)生時(shí)，只有最高的兩個(gè)或三個(gè)頻譜結(jié)果及其相應(yīng)的頻率位置編號(hào)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器70之中，這樣做可以降低對(duì)存儲(chǔ)器容量的需求，而且同時(shí)仍可以保留如用以處理多音干擾(multi-tone jammer)的信息。強(qiáng)度運(yùn)算單元65是用來計(jì)算頻譜數(shù)據(jù)的強(qiáng)度(步驟SIOO)，例如因此可借著尋找峰值來確定信號(hào)是否已被獲取。強(qiáng)度運(yùn)算單元65計(jì)算來自相參積累存儲(chǔ)器60的相參積累結(jié)果的強(qiáng)度，作為非相參積累之用，以及計(jì)算以時(shí)分復(fù)用(TDM)方式運(yùn)作后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換運(yùn)算取得的頻鐠的強(qiáng)度。
如上所述，前端相關(guān)快速/反快速傅利葉轉(zhuǎn)換及后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換可共享FFT引擎40。而且，不同信道(channel)也可共享同一個(gè)FFT引擎40,共享的方式可為時(shí)分復(fù)用方式(TDM)。用作前端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換、IFFT及后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換的時(shí)分復(fù)用次序可依性能最佳化或依情況所需而調(diào)
整。如果FFT引擎40在獲取模式和追蹤模式之間共享，特別是在后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換時(shí)，收集數(shù)據(jù)的傾向是不同的。在獲取模式時(shí)，有必要搜尋較廣的碼相位范圍，但是對(duì)一個(gè)特定的碼相位，可以搜尋較少的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在追蹤模式時(shí)，碼相位基本上已經(jīng)確定，所以沒有必要搜尋較廣的碼相位范圍，對(duì)已確定的較小碼相位范圍，可以收集較多的數(shù)據(jù)點(diǎn)來達(dá)到較佳的性能。
根據(jù)本發(fā)明，后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換也可與時(shí)域相關(guān)運(yùn)算一起運(yùn)作。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)的示意圖。圖4中，相關(guān)器(correlator) 110之前的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的組件，如連接其上的天線、射頻前端及多普勒移除單元，為清楚簡(jiǎn)潔起見而予以省略。同時(shí)一起參閱圖2，本實(shí)施方式中，接收器具有時(shí)域的相關(guān)器110，相關(guān)器110以時(shí)分復(fù)用方式用每個(gè)假設(shè)的本地PRN碼副本延遲形式(version)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)流執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算操作，以取得后端相關(guān)數(shù)據(jù)(步驟S60)，如本領(lǐng)域所泛知，該數(shù)據(jù)流已被下變頻及數(shù)字化。每個(gè)4叚設(shè)的相關(guān)結(jié)果累積于相參積累存儲(chǔ)器115(步驟S70),以作為相參積累之用。如果假設(shè)被選取(步驟S75),已選取的假設(shè)的相關(guān)結(jié)果經(jīng)由假設(shè)選擇器120傳送至假設(shè)緩沖區(qū)130當(dāng)作一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。和第一實(shí)施方式一樣，如果信號(hào)強(qiáng)度太弱或有其它考慮，假設(shè)選擇器120也可選>^相參積累結(jié)果傳送至4艮設(shè)緩沖區(qū)130(步驟S80)。需注意的是，所有實(shí)施方式中，可在任何適當(dāng)?shù)碾A段選取假設(shè)，圖2所示的流程圖的步驟S75僅為示例性的安排。
存儲(chǔ)于假設(shè)緩沖區(qū)130的數(shù)據(jù)被送至FFT引擎140, FFT引擎140可由快速傅利葉轉(zhuǎn)換核心實(shí)施。FFT引擎140對(duì)存儲(chǔ)于假設(shè)緩沖區(qū)130的數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換才喿作以產(chǎn)生后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(步驟S卯)，即假設(shè)的頻i普凄史據(jù)(spectrums of the hypotheses), 也可稱為后端相關(guān)步貞i普(post-correlationspectrums)。為確定相關(guān)結(jié)果的峰值，有必要利用強(qiáng)度運(yùn)算單元150來計(jì)算頻譜的強(qiáng)度，強(qiáng)度運(yùn)算單元150也可共享以計(jì)算來自相參積累存儲(chǔ)器115的相參積累結(jié)果的強(qiáng)度，作為非相參積累之用(步驟S100)。由FFT引擎140所得的頻語及其經(jīng)過強(qiáng)度計(jì)算得到的強(qiáng)度存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器160,存儲(chǔ)器160是當(dāng)作頻譜存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器160同時(shí)也可當(dāng)作非相參積累存儲(chǔ)器，用以同時(shí)累積相參積累結(jié)果。獲取信號(hào)及追蹤信號(hào)所需的信息可由后端相關(guān)頻鐠推導(dǎo)得出。因此，后端相關(guān)快速傅利葉轉(zhuǎn)換提供許多有利之處來提升接收器性能。
本發(fā)明的接收器中，有一些組件是共享的，例如，F(xiàn)FT引擎、強(qiáng)度運(yùn)算單元及很多存儲(chǔ)器。因此，可以降低硬件的復(fù)雜度。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，都應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，該相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)包含快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流；快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎，用來對(duì)來自該快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)流執(zhí)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，以產(chǎn)生前端相關(guān)結(jié)果；混合器，用于對(duì)該前端相關(guān)結(jié)果與轉(zhuǎn)換至頻域的碼執(zhí)行相關(guān)計(jì)算，以產(chǎn)生頻域相關(guān)結(jié)果；反快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用以存儲(chǔ)該頻域相關(guān)結(jié)果，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎進(jìn)一步對(duì)來自該反快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的頻域相關(guān)結(jié)果執(zhí)行反快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，以產(chǎn)生后端相關(guān)數(shù)據(jù)；以及相參積累存儲(chǔ)器，用以累積該后端相關(guān)數(shù)據(jù)，用于該數(shù)據(jù)流的相參積累。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含假設(shè)緩沖區(qū)，該后端相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于該假設(shè)緩沖區(qū)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、該反快速傅利葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)及該假設(shè)緩沖區(qū)是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的不同部分。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該數(shù)據(jù)流的假設(shè)被選取時(shí)，該已選取的假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)被傳送至該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎從而產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含強(qiáng)度運(yùn)算單元，用以計(jì)算該后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果的強(qiáng)度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該強(qiáng)度運(yùn)算單元更用以計(jì)算該后端相關(guān)數(shù)據(jù)的強(qiáng)度或該后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果的強(qiáng)度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含頻譜存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)該后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該頻譜存儲(chǔ)器更用以累積來自該相參積累存儲(chǔ)器的相參積累結(jié)果, 作為信號(hào)非相參積累之用。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，更包含第一選擇器，用以選擇該數(shù)據(jù)流、該頻域相關(guān)結(jié)果及該后 端相關(guān)數(shù)據(jù)其中之一，以傳送至該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，更包含假設(shè)緩沖區(qū)，如果該數(shù)據(jù)流的假設(shè)被選取時(shí)，該已選取的 假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果存儲(chǔ)于該假設(shè)緩沖區(qū)。
11 、根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，該已選取的假設(shè)的相參積累結(jié)果被傳送至該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎， 該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎從而產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，更包含第二選擇器，用以選擇該后端相關(guān)數(shù)據(jù)或該后端相關(guān)數(shù)據(jù) 的相參積累結(jié)果，以存儲(chǔ)于該假設(shè)緩沖區(qū)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，更包含路由器，用以規(guī)劃該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎的輸出路徑。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎包含多個(gè)子快速傅利葉轉(zhuǎn)換單元。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎以時(shí)分復(fù)用方式執(zhí)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作 及反快速傅利葉轉(zhuǎn)換纟喿作。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)， 其特征在于，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎以時(shí)分復(fù)用方式執(zhí)行于多個(gè)信道。
17、 一種用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，該相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng) 包含相關(guān)器，用以對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算操作，以產(chǎn)生后端相關(guān)數(shù)據(jù)； 相參積累存儲(chǔ)器，用以累積該后端相關(guān)數(shù)據(jù)，作為該后端相關(guān)數(shù)據(jù)相參積 累之用；以及快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎，對(duì)該數(shù)據(jù)流的已選取的多個(gè)假設(shè)，對(duì)該多個(gè)已選取 的假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)或其后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果執(zhí)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換 才喿作，從而產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。3
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含假設(shè)選擇器，用以選擇并將該后端相關(guān)數(shù)據(jù)或該后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果輸入至該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含假設(shè)緩沖區(qū)，用以存儲(chǔ)該多個(gè)已選取的假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)或其后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含強(qiáng)度運(yùn)算單元，用以計(jì)算該后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果的強(qiáng)度。
21 、根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該強(qiáng)度運(yùn)算單元更用以計(jì)算該后端相關(guān)數(shù)據(jù)的強(qiáng)度或該后端相關(guān)數(shù)據(jù)的相參積累結(jié)果的強(qiáng)度。
22、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，更包含頻譜存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)該后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該頻語存儲(chǔ)器更用以累積來自該相參積累存儲(chǔ)器的相參積累結(jié)果，作為信號(hào)非相參積累之用。
24、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎包含多個(gè)子快速傅利葉轉(zhuǎn)換單元。
25 、根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)，其特征在于，該快速傅利葉轉(zhuǎn)換引擎以時(shí)分復(fù)用方式才喿作于多個(gè)信道。
26、 一種用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算方法，該相關(guān)運(yùn)算方法包含對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算操作以產(chǎn)生后端相關(guān)數(shù)據(jù)；累積該后端相關(guān)彩:據(jù)以得到相參積累結(jié)果；選擇該后端相關(guān)數(shù)據(jù)或其相參積累結(jié)果；以及對(duì)該所選擇的后端相關(guān)數(shù)據(jù)或其相參積累結(jié)果進(jìn)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，以產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算方法，其特征在于，該相關(guān)運(yùn)算操作是執(zhí)行于時(shí)域。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算方法，其特征在于，該相關(guān)運(yùn)算操作包含對(duì)該數(shù)據(jù)流進(jìn)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作以產(chǎn)生頻域相關(guān)數(shù)據(jù)；以及 對(duì)該頻域相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行反快速傅利葉轉(zhuǎn)換才喿作以產(chǎn)生該后端相關(guān)數(shù)據(jù)。
29、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算方法， 其特征在于，更包含計(jì)算該后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果的強(qiáng)度。
30、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算方法， 其特征在于，更包含選取該數(shù)據(jù)流的多個(gè)假設(shè)以及收集該多個(gè)已選取的假設(shè)的 后端相關(guān)數(shù)據(jù)以進(jìn)行快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作，從而產(chǎn)生該后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相 關(guān)結(jié)果。
全文摘要
一種用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)及其方法，利用快速傅利葉轉(zhuǎn)換(FFT)引擎執(zhí)行相關(guān)運(yùn)算及后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作。該FFT引擎對(duì)輸入的數(shù)據(jù)流執(zhí)行FFT操作，并利用偽隨機(jī)噪聲碼副本，產(chǎn)生頻域相關(guān)結(jié)果，并對(duì)頻域相關(guān)結(jié)果執(zhí)行反快速傅利葉轉(zhuǎn)換操作(IFFT)，來為每個(gè)假設(shè)產(chǎn)生后端相關(guān)數(shù)據(jù)，并以可編程時(shí)分復(fù)用方式對(duì)已選取假設(shè)的后端相關(guān)數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT操作，以產(chǎn)生后端快速傅利葉轉(zhuǎn)換相關(guān)結(jié)果。本發(fā)明提供的相關(guān)運(yùn)算系統(tǒng)及其方法，可以提高全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器獲取與追蹤衛(wèi)星信號(hào)的速度，并且通過共享一些基本組件，可以降低硬件復(fù)雜度，同時(shí)維持接收器良好的性能。
文檔編號(hào)G01S1/04GK101498779SQ200810145389
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者張志祥, 李明鴻, 魏睿民 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司