一種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法，所述方法包括：獲取中頻數(shù)據(jù)和本地產(chǎn)生的載波數(shù)據(jù)；根據(jù)所述中頻數(shù)據(jù)和所述載波數(shù)據(jù)，在乘法運算表中查找對應的乘法結(jié)果；輸出所述對應的乘法結(jié)果。采用本發(fā)明的技術方案后，采用基本的選擇電路和乘法運算表代替了乘法運算器，簡化了電路的設計，提高了運算的效率和減少了資源的開銷。
【專利說明】—種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航信號處理【技術領域】，尤其涉及一種衛(wèi)星信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算的實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System,GNSS)利用導航衛(wèi)星進行定時、定位和測距，能在全世界范圍內(nèi)實現(xiàn)全天候、全方位連續(xù)為海上、陸地和空中的用戶提供實時高精度的三維空間、速度和時間信息。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、歐盟的Galileo系統(tǒng)、中國的北斗導航系統(tǒng)，以GPS系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)主要由三部分組成，即空間部分、地面控制部分和用戶裝置部分?？臻g部分由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個道平面上。地面控制部分由負責管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系統(tǒng)的工作的主控站、在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文的地面天線、作為數(shù)據(jù)自動收集中心的監(jiān)測站和通訊輔助系統(tǒng)組成。用戶裝置部分主要由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。
在當前的衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收裝置設計中，為了能夠跟蹤淹沒于噪聲之中的衛(wèi)星信號，必須首先將輸入I/Q路中頻信號進行一定時長的積分，而在進行積分之前需要首先對中頻信號進行混頻相乘，將信號頻譜從頻帶搬移到基帶，然后再與本地產(chǎn)生偽隨機碼相關對其進行解擴頻，最后將得到的結(jié)果送入積分模塊。由于在常見的基帶跟蹤芯片設計中，芯片都被設計成支持多個硬件通道，能夠同時對不同模式下或相同模式下多顆衛(wèi)星信號進行跟蹤，因此載波與偽隨機碼剝離模塊也被硬件中構建多次。因此為了節(jié)省芯片總面積，降低功耗，實現(xiàn)更加高效的設計，有必要對現(xiàn)有的設計進行改進。
[0003]在現(xiàn)有的載波與偽隨機碼剝離模塊中，首先將載波NCO (數(shù)控振蕩字)的值分別生成用于I/Q路混頻的SIN值(正弦值)以及COS值(余弦值)，然后將其與中頻信號對應相乘，相乘操作是通過一個定點的乘法器完成，如附圖1所示，輸入數(shù)據(jù)101經(jīng)過乘法器102和乘法器103進行乘法操作。通過上述混頻過程之后的結(jié)果則進入到偽隨機碼剝離電路，該操作是由偽隨機碼相關器完成的，最后才將結(jié)果送到積分累加電路。當前的設計中每一通道都需要一個SIN值(正弦值)以及COS值(余弦值)產(chǎn)生電路，至少一個用于混頻的定點乘法器，還需要多個偽隨機碼相關器，因此需要較大的硬件開銷。由于模塊在跟蹤開始之后就穩(wěn)定不間斷地運行直到關閉該通道，較大的硬件開銷也帶來功耗的提升。
[0004]隨著接收機的小型化和定位要求越來越高，如何減少硬件開銷和功耗，提升接收機的運算效率，是當前接收機發(fā)展的重要問題。
[0005]目前接收機的調(diào)制解調(diào)電路中主要涉及到的就是乘法運算，傳統(tǒng)的做法通常使用乘法器來完成。如附圖1所示，輸入信號101在乘法器102和乘法器103中進行乘法運算，假設在電路中參與運算的輸入量的位數(shù)為n，同時輸入量的狀態(tài)數(shù)為2的η次冪，那么乘法器是最好的選擇。但是如果輸入量的狀態(tài)數(shù)小于2的η次冪，這時使用乘法器便會造成資源的浪費。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法和裝置，通過基本的選擇電路和乘法運算表解決參與乘法運算的輸入量的實際狀態(tài)不能遍歷它能表示的最大狀態(tài)量(2的η次冪)時，使用乘法器造成的邏輯電路資源的浪費問題。
[0008]本發(fā)明提供一種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法，所述方法包括:獲取中頻數(shù)據(jù)和本地產(chǎn)生的載波數(shù)據(jù)；根據(jù)所述中頻數(shù)據(jù)和所述載波數(shù)據(jù)，在乘法運算表中查找對應的乘法結(jié)果；輸出所述對應的乘法結(jié)果。
[0009]更進一步，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)與所述載波數(shù)據(jù)生成的二維遍歷乘法表。
[0010]更進一步，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)的取值域與所述載波數(shù)據(jù)的取值域生成的二維遍歷乘法表。
[0011]更進一步，所述二維乘法遍歷表根據(jù)乘法結(jié)果的對稱性生成絕對值結(jié)果表和符號結(jié)果表。
[0012]本發(fā)明還提供一種應用一種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法的實現(xiàn)
>J-U ρ?α裝直。
[0013]更進一步，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)與所述載波數(shù)據(jù)生成的二維遍歷乘法表。
[0014]更進一步，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)的取值域與所述載波數(shù)據(jù)的取值域生成的二維遍歷乘法表。
[0015]更進一步，所述二維乘法遍歷表根據(jù)乘法結(jié)果的對稱性生成絕對值結(jié)果表和符號結(jié)果表。
[0016]采用本發(fā)明的技術方案后，采用基本的選擇電路和乘法運算表代替了乘法運算器，簡化了電路的設計，提高了運算的效率和減少了資源的開銷。
[0017]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是傳統(tǒng)采用乘法器結(jié)構示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例乘法實現(xiàn)結(jié)構示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例流程示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例數(shù)值映射示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]圖1是傳統(tǒng)采用乘法器結(jié)構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例乘法實現(xiàn)結(jié)構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例流程示意圖；圖4是本發(fā)明實施例數(shù)值映射示意圖。
[0021]在本發(fā)明實施例中，如附圖2所示，201和202在圖中標示為輸入數(shù)據(jù)，在實際中視、應用場景而定，如果是調(diào)制電路，201和202即分別表示待解調(diào)信號和本地載波；如果是解調(diào)電路，201和202即分別表示基帶信號和本地載波。203為選擇電路，用于進行乘法實現(xiàn)操作。
[0022]在本發(fā)明實施例中，如附圖3所示的流程示意圖:
步驟301中，獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的設計需求，獲取相應的數(shù)據(jù)，對應于附圖2中的201和202，但也可以不局限于201和202的兩個數(shù)據(jù)輸入，可以是多個數(shù)據(jù)輸入。
[0023]步驟302中，根據(jù)待設計系統(tǒng)的特性，對所有輸入數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計分析可以采用遍歷列舉的方式，列舉各個輸入數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的狀態(tài)，以及各個輸入數(shù)據(jù)能夠表示的最大狀態(tài)數(shù)。
[0024]步驟303中，根據(jù)步驟302的分析結(jié)果，遍歷所有輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)組合，計算得出相應的輸出狀態(tài)，建立乘法運算表，寫出并化簡輸出量的邏輯表達式。
[0025]步驟304中，根據(jù)303中得到的邏輯表達式設計電路，完成電路實現(xiàn)。
[0026]在本發(fā)明實施例中，以GNSS衛(wèi)星信號處理為例，目前主流的GNSS射頻模塊的輸出為2bit量化的數(shù)字信號，把該信號作為本方案的輸入數(shù)據(jù)A，數(shù)值映射如圖4所示:
401為射頻模塊2bit的原始輸出，有4種狀態(tài)；
402為射頻模塊輸出的映射數(shù)值，401和402為一一對應的關系；
403為真實數(shù)值402的符號二進制數(shù)表示，403為4bit，顯然，4bit的二進制數(shù)可以表示16個數(shù)值，這個的4個狀態(tài)不能遍歷它本身的全部狀態(tài)。
[0027]假設另一個輸入數(shù)據(jù)B的狀態(tài)為-2，_1，1，2，用二進制表示需要3bit (3’blOl，3’bill, 3，bOOl，3’b010)，但3bit本身能表示的狀態(tài)總數(shù)為8個。
[0028]對于傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)運算，使用乘法器實現(xiàn)，因為乘法器會遍歷兩個輸入量的所有狀態(tài)進行組合，所以狀態(tài)總和為A的狀態(tài)總和與B的狀態(tài)總和之乘積，即128個結(jié)果，而在本發(fā)明方案中，可以預先設計該128個結(jié)果的乘法運算表，然后根據(jù)輸入數(shù)據(jù)在該乘法運算表中進行選擇，直接輸出對應的結(jié)果，從而免去進行乘法運算所需要的資源開銷和時間耗費。
[0029]本發(fā)明的另一個實施例中，可以對乘法運算表進行優(yōu)化，通過選擇的方式，只用電路實現(xiàn)可能出現(xiàn)的狀態(tài)，而非遍歷，如表1所示:
表1_


|3， blOl |3， bill 丨3， bOOl 丨3， bOlO

4，b0001 —2 _—I ' I2
4，bOOll —6 _—3.36
4，bllll 2 —1.-1~2
4，bllOl 丨6|31-3 |-6
表1為本例中實際可能的所有狀態(tài)，總共16個，而乘法器需要遍歷的狀態(tài)總和為128
個，到這一步系統(tǒng)已經(jīng)獲得了優(yōu)化，減少了乘法運算表的存儲量。
[0030]本發(fā)明的又一個實施例中，根據(jù)分析輸入數(shù)據(jù)A和輸入數(shù)據(jù)B，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)之間存在對稱關系，還可以進一步對乘法運算表進行優(yōu)化，如:
取輸入數(shù)據(jù)A的第一個比特作為數(shù)值量的絕對值，第二個比特作為數(shù)值符號。
[0031]對提前輸入數(shù)據(jù)B的最高比特作為符號，對前兩個狀態(tài)取補碼得到數(shù)值量的絕對。[0032]然后分別建立絕對值結(jié)果表和符號結(jié)果表，如表2和表3所示:
【權利要求】
1.一種衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括--獲取中頻數(shù)據(jù)和本地產(chǎn)生的載波數(shù)據(jù)；根據(jù)所述中頻數(shù)據(jù)和所述載波數(shù)據(jù)，在乘法運算表中查找對應的乘法結(jié)果；輸出所述對應的乘法結(jié)果。
2.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法，其特征在于，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)與所述載波數(shù)據(jù)生成的二維遍歷乘法表。
3.根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法，其特征在于，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)的取值域與所述載波數(shù)據(jù)的取值域生成的二維遍歷乘法表。
4.根據(jù)權利要求1和3所述的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算實現(xiàn)方法，其特征在于，所述二維乘法遍歷表根據(jù)乘法結(jié)果的對稱性生成絕對值結(jié)果表和符號結(jié)果表。
5.一種應用權利要求1所述方法的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算的實現(xiàn)裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算的實現(xiàn)裝置，其特征在于，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)與所述載波數(shù)據(jù)生成的二維遍歷乘法表。
7.根據(jù)權利要求5所述的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算的實現(xiàn)裝置，其特征在于，，所述乘法運算表，是由所述中頻數(shù)據(jù)的取值域與所述載波數(shù)據(jù)的取值域生成的二維遍歷乘法表。
8.根據(jù)權利要求5和7所述的衛(wèi)星導航信號調(diào)制解調(diào)中乘法運算的實現(xiàn)裝置，其特征在于，所述二維乘法遍歷表根據(jù) 乘法結(jié)果的對稱性生成絕對值結(jié)果表和符號結(jié)果表。
【文檔編號】G01S19/37GK103472470SQ201210182850
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月6日 優(yōu)先權日:2012年6月6日
【發(fā)明者】毛磊 申請人:東莞市泰斗微電子科技有限公司