專利名稱：捕獲方法和實(shí)施此方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種捕獲方法，用此捕獲方法將m比特長度的、所接收編碼的擴(kuò)展序列，m次每次延遲達(dá)一個(gè)比特地與本地生成的擴(kuò)展序列相關(guān)，用于形成m個(gè)相關(guān)性應(yīng)答。此外，本發(fā)明涉及用于實(shí)施本方法的一種裝置。
一種基本的擴(kuò)展方法是直接序列方法。在此，一個(gè)消息在發(fā)送之前，以比特方式在時(shí)間上被強(qiáng)延伸，并且用偽隨機(jī)的二進(jìn)制序列調(diào)制。接收機(jī)可以在知曉二進(jìn)制序列的情況下，從在此形成的偽噪聲信號(hào)中提取該消息。
在數(shù)據(jù)通信，測位和導(dǎo)航中采用這樣的方法．在此存在這種問題，一個(gè)接收機(jī)從多個(gè)發(fā)送機(jī)接收信號(hào)，并且然后為了識(shí)別信號(hào)必須確定信號(hào)的時(shí)間位置。
這種方法的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是按NAVSTAR GPS(具有定時(shí)和測距的導(dǎo)航系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng))的實(shí)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航。在這里許多衛(wèi)星被用作由地面站或控制站控制的發(fā)送機(jī)網(wǎng)。對(duì)于接收機(jī)的三維地點(diǎn)確定，至少四個(gè)衛(wèi)星必須在接收機(jī)的視野中。在接收機(jī)中將發(fā)送機(jī)的消息譯碼，以便從中進(jìn)行必要的計(jì)算。為了使接收機(jī)可以識(shí)別衛(wèi)星和分析處理該衛(wèi)星的信息，接收機(jī)必須知曉作為給定長度的周期性信號(hào)序列傳輸?shù)?，發(fā)送機(jī)專用的碼(黃金碼)。為了找到此碼在接收機(jī)中存儲(chǔ)衛(wèi)星所有的碼。然后，通常首先生成任意一個(gè)衛(wèi)星的碼，并且與所接收的碼作比較。如果不涉及所期望的衛(wèi)星-這通常是這種情況-，必須與所存儲(chǔ)的碼一直進(jìn)行比較，直到確定一致時(shí)為止。
此外由于每個(gè)到達(dá)信號(hào)的相位是未知的，必須用所接收的碼一直推移信號(hào)，直到可能確定一致時(shí)為止。當(dāng)存在著同步時(shí)，經(jīng)信號(hào)的相關(guān)性函數(shù)進(jìn)行比較，此信號(hào)幾乎變?yōu)?023。如果人們對(duì)于此搜索過程考慮所有可能的變型，則原則上必須容忍長的搜索時(shí)間。
必須按照1023比特的金碼擴(kuò)展序列檢查具有1023搜索單元的搜索掃描區(qū)(Suchraster)，兩個(gè)搜索單元的時(shí)間間隔在此是由一個(gè)比特寬度給定的。因此達(dá)到1/2比特寬度的分辨率。在最佳同步時(shí)如此選擇掃描時(shí)刻，使得獲得相關(guān)性應(yīng)答的最大幅度(請參閱圖2)。在這里也達(dá)到最大的信/噪比。與此相比在最環(huán)的情況下，信號(hào)功率可能降到四分之一。
用于減少這種功率降低的一種已知的方法在于細(xì)化搜索掃描區(qū)，采用的辦法是將搜索位置的時(shí)間間隔減小到一半或四分之一。但是以此方式必須使搜索過程的數(shù)目加倍，或變成四倍，以至于明顯地加長探測時(shí)間。
基于本發(fā)明的任務(wù)在于，提供開始時(shí)所述類型的一種方法和一種裝置，用此方法減少探測時(shí)間。
如此來解決此任務(wù)，延遲每一個(gè)相關(guān)性應(yīng)答，并且為了形成相關(guān)性結(jié)果與一個(gè)隨后的相關(guān)性應(yīng)答累加，該延遲是m的和一個(gè)其它比特的整數(shù)倍i(i=0,1,2…)，并且在所有m個(gè)相關(guān)性結(jié)果中進(jìn)行最大值搜索。對(duì)于i＞0，本方法僅對(duì)于非數(shù)據(jù)調(diào)制的擴(kuò)展序列保證最佳的結(jié)果。
本發(fā)明的基本構(gòu)思因此在于，兩個(gè)相鄰的搜索單元被互相連接。人們以此方式獲得相關(guān)性結(jié)果的一種曲線形狀，此曲線形狀相對(duì)于常規(guī)的曲線形狀，在決定性的上部范圍中是加寬的。該加寬為一個(gè)比特寬度，并且通過加寬不形成信號(hào)功率的惡化。相關(guān)性應(yīng)答的幅度以此方式是與掃描時(shí)間的和搜索掃描區(qū)的精確同步無關(guān)的。與上述最壞的情況相比，在此顯著地改善了信/噪比。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先的進(jìn)一步發(fā)展在于，本地生成的擴(kuò)展序列是所發(fā)送擴(kuò)展序列的一個(gè)段。
以此方式，尤其是在長的擴(kuò)展序列的情況下，實(shí)現(xiàn)探測時(shí)間的進(jìn)一步改善。
在裝置方面，用簡單的電路技術(shù)的設(shè)備如此來解決該任務(wù)，相關(guān)器的輸出端是與加法器的一個(gè)第一輸入端連接的，并且相關(guān)器的輸出端是經(jīng)延遲網(wǎng)絡(luò)與加法器的一個(gè)第二輸入端連接的。
以下借助于附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1示意地展示GPS導(dǎo)航系統(tǒng)用的按本發(fā)明的接收機(jī)，圖2示意地展示按圖1接收機(jī)的相關(guān)性應(yīng)答和圖3示意地展示按圖1接收機(jī)的相關(guān)性結(jié)果。
圖1中表示了用于實(shí)施擴(kuò)展方法的接收機(jī)，例如在數(shù)據(jù)通信中，在移動(dòng)無線電中，以及在測位和導(dǎo)航時(shí)可以采用此接收機(jī)那樣。以下對(duì)于在GPS測位和導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用說明此接收機(jī)的構(gòu)造和功能，因?yàn)椴僮鲗?duì)于在擴(kuò)展方法用的所有另外的接收機(jī)中所應(yīng)用的操作基本上是典型的。在此從所接收的信號(hào)中，從整個(gè)信號(hào)的噪聲電平中找出發(fā)送機(jī)專用的信號(hào)，即有關(guān)衛(wèi)星的黃金碼，所接收的信號(hào)除了某個(gè)完全確定的發(fā)送機(jī)的信號(hào)之外，還含有所有另外起作用的發(fā)送機(jī)的信息。
正交調(diào)制作為擴(kuò)展序列從(未示出的)天線來的總信號(hào)，和借助于正交調(diào)制器將總信號(hào)混入基帶。用具有字寬1比特的各一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(未表示的)量化正交組元Q和同相組元I。
然后在兩個(gè)分支上將信號(hào)輸送給相同構(gòu)造方式的相關(guān)器2或2’，在此相關(guān)器中每次從總信號(hào)的噪聲電平中找出所屬衛(wèi)星的黃金碼。在相關(guān)器2,2’的輸出端上，每次一個(gè)相關(guān)性應(yīng)答KA或KA’是可以作為輸出信號(hào)采集的，正如它們在圖2中所表明的那樣。
在相同構(gòu)造的裝置10或10’中分別對(duì)相關(guān)性應(yīng)答KA,KA’進(jìn)行以下還詳細(xì)說明的處理。將裝置10,10’的輸出信號(hào)作為相關(guān)性結(jié)果KE或KE’輸送給功率計(jì)算器30，在此功率計(jì)算器中從兩個(gè)分支中在各自一個(gè)單元3,3’中計(jì)算和在加法器4中累加絕對(duì)值平方值。在單元5中從累加的信號(hào)中求根值，并且最后為了提高關(guān)于所求得結(jié)果的安全性，在累加器6中M次地積累信號(hào)強(qiáng)度。
黃金碼發(fā)生器8把在搜索時(shí)要考慮的金碼供應(yīng)相關(guān)器2,2’。
由于具有相關(guān)器2和裝置10的第一分支和具有相關(guān)器2’和裝置10’第二分支是相同的，并且以相同方式處理信號(hào)，所以以下的說明局限于第一分支。所闡述內(nèi)容也意義相當(dāng)?shù)剡m用于第二分支。
在相關(guān)器2中以已知的方式將m比特長度的所接收的擴(kuò)展序列與在黃金碼發(fā)生器8中生成的擴(kuò)展序列，m次每次延遲達(dá)1比特地相關(guān)，用于形成m個(gè)相關(guān)性應(yīng)答。
當(dāng)確定在所接收的擴(kuò)展序列Ⅰ和包括擴(kuò)展序列的相位的，由黃金碼發(fā)生器8本地生成的擴(kuò)展序列之間的完全一致時(shí)，按圖2在最佳時(shí)間情況下(在這里例如t=4)，在相關(guān)器2上位于輸出端側(cè)的相關(guān)性應(yīng)答KA由具有最大幅度峰值的一個(gè)脈沖組成。相關(guān)性應(yīng)答KA的曲線典型地在±1比特之內(nèi)從0V上升，以及下降到0V上。
應(yīng)注明的是，此曲線分布符合常規(guī)相關(guān)器的相關(guān)性應(yīng)答。當(dāng)人們在此假設(shè)一個(gè)比特寬度的通常的搜索掃描區(qū)時(shí)，在最壞的情況下可能出現(xiàn)離開最佳掃描時(shí)間的半個(gè)比特的偏移。如從圖2中對(duì)于此種情況可以獲悉的那樣，通過這樣的偏移可能會(huì)生成6dB的最大功率損失。
為了避免這樣的功率下降，在裝置10中進(jìn)行從兩個(gè)相鄰搜索單元的相關(guān)性應(yīng)答KA計(jì)算平均值。為此目的延遲每個(gè)相關(guān)性應(yīng)答KA，并且為了形成圖3中所示的相關(guān)性結(jié)果KE，而與相鄰搜索單元的相關(guān)性應(yīng)答KA累加。為此一方面將相關(guān)性應(yīng)答KA直接輸送給加法器11的一個(gè)輸入端，而另一方面將相關(guān)性應(yīng)答KA經(jīng)延遲網(wǎng)絡(luò)12輸送給加法器11的一個(gè)另外的輸入端。
在延遲網(wǎng)絡(luò)中的延遲可選擇地為m的和一個(gè)其它比特的整數(shù)倍i(i=0,1,2,3,…)。按此，取決于所選擇的延遲，連接兩個(gè)直接相鄰比特的，或兩個(gè)相鄰的、但是存在于相繼擴(kuò)展序列中的比特的相關(guān)性應(yīng)答KA。如果擴(kuò)展序列不是數(shù)據(jù)調(diào)制的話，后者的情況(i＞0)僅保證最佳的結(jié)果。
按圖3通過相關(guān)性結(jié)果KE的形成，人們獲得像按圖2的相關(guān)性應(yīng)答KA的那樣相同高度的最大幅度，可是相關(guān)性應(yīng)答KA附加地帶有在最大幅度范圍中的，相當(dāng)于搜索掃描區(qū)長度的，即1比特的加寬。因此在一個(gè)完整的搜索掃描區(qū)之內(nèi)信號(hào)能量是相等的，并且上述最壞情況的參數(shù)不再適用。最大幅度因此是與準(zhǔn)確的時(shí)間特性無關(guān)的，并且盡管如此，相對(duì)于上述最壞的情況，任憑噪聲放大達(dá)3dB，仍然達(dá)到信/噪比的改善。
權(quán)利要求
1．捕獲方法，用此捕獲方法將m比特長度的所接收編碼的擴(kuò)展序列，m次每次延遲達(dá)1比特地與本地生成的擴(kuò)展序列相關(guān)，用于形成m個(gè)相關(guān)性應(yīng)答，其特征在于，-延遲每個(gè)相關(guān)性應(yīng)答，并且為了形成相關(guān)性結(jié)果與一個(gè)隨后的相關(guān)性應(yīng)答累加，-延遲是m的和一個(gè)其它比特的整數(shù)倍i(i=0,1,2,3,…)，和-在所有m個(gè)相關(guān)性結(jié)果中進(jìn)行最大值搜索。
2．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，本地生成的擴(kuò)展序列是所發(fā)送的擴(kuò)展序列的一個(gè)段。
3．用于實(shí)施按權(quán)利要求1的方法的裝置，其特征在于，相關(guān)器的輸出端是與加法器的一個(gè)第一輸入端連接的，而相關(guān)器的輸出端是經(jīng)延遲網(wǎng)絡(luò)與加法器的一個(gè)第二輸入端連接的。
全文摘要
本發(fā)明說明一種捕獲方法,用此捕獲方法將m比特長度的、所接收編碼的擴(kuò)展序列,m次每次延遲達(dá)1比特地與本地生成的擴(kuò)展序列相關(guān),用于形成m個(gè)相關(guān)性應(yīng)答。延遲每個(gè)相關(guān)性應(yīng)答,為了形成相關(guān)性結(jié)果與一個(gè)隨后的相關(guān)性應(yīng)答累加,在此,延遲是m的和一個(gè)其它比特的整數(shù)倍。最后在所有m個(gè)相關(guān)性結(jié)果中進(jìn)行最大值搜索。在用于實(shí)施本方法的裝置上,相關(guān)器的輸出端是與加法器的一個(gè)第一輸入端,而相關(guān)器的輸出端經(jīng)延遲網(wǎng)絡(luò)是與加法器的一個(gè)第二輸入端連接的。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1310890SQ99808990
公開日2001年8月29日 申請日期1999年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月21日
發(fā)明者B·貢策爾曼, A·莫萊夫－施泰曼 申請人:西門子公司