專利名稱：擴(kuò)頻信號的雙頻接收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于雙頻接收的方法、計算機(jī)程序、計算機(jī)程序產(chǎn)品、接收器和模塊。本發(fā)明進(jìn)一步涉及具有雙頻接收的系統(tǒng)中的發(fā)射器以及所述系統(tǒng)本身。
背景技術(shù)：
雙頻接收與諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)和未來的伽利略系統(tǒng)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收器特別相關(guān)。
GPS系統(tǒng)使用24個衛(wèi)星，分布在距地球高度為20.200km的6個軌道平面上。該衛(wèi)星歷時12個恒星時環(huán)繞地球一周。
所有GPS衛(wèi)星在2個頻率上發(fā)射信號L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)。目前使用三種偽隨機(jī)噪聲(PRN)測距碼粗/獲取(Coarse/Acquisition，C/A)碼調(diào)制L1載波，其承載導(dǎo)航消息，并且具有1.023MHz碼片速率以及1ms的周期。
精密(precision，P)碼調(diào)制L1和L2載波(P1、P2)，并具有10.23MHz速率以及7天的周期。
Y碼代替P碼而在當(dāng)前使用(通過利用僅有授權(quán)的用戶知道的W碼對P碼進(jìn)行編碼而得到Y(jié)碼)，因?yàn)閺?994年開始啟動反電子欺騙(AS)。相應(yīng)地可觀察量是Y1和Y2。
在GPS的現(xiàn)代化范圍內(nèi)，新的L2民用信號(L2C)將由現(xiàn)代化的IIR(IIR-M)和所有隨后的GPS衛(wèi)星發(fā)射。然后L1和新的L2C信號二者將可用于民用(非授權(quán)的用戶)。此外，第三民用信號(L5)將以1176.5MHz的第三載波進(jìn)行發(fā)射。
GPS接收器可以手持或安裝在例如飛機(jī)、輪船、坦克、潛艇、汽車和卡車上。這些接收器檢測、解碼和處理GPS衛(wèi)星信號。它們必須鎖定來自四個GPS衛(wèi)星的信號，以給出完全三維的位置。
不同類型的接收器使用GPS信號結(jié)構(gòu)的不同部分。在GPS接收器處基本可觀察量是L1載波上的當(dāng)前的C/A碼。信號允許GPS接收器計算到四個衛(wèi)星的距離，并且利用該數(shù)據(jù)，可以在95％的時間內(nèi)在經(jīng)度和緯度+/-100米的范圍內(nèi)計算地球表面上的孤立位置。由于所接收的四個信號通過原子時鐘而進(jìn)行穩(wěn)定化，所以對于GPS接收器單元中執(zhí)行的計算來說，普通數(shù)字時鐘的定時精度是足夠的。這通過利用這樣的事實(shí)來完成，即實(shí)際僅需要三個衛(wèi)星信號來確定GPS接收器的位置，并通過使用由第四接收衛(wèi)星信號所提供的附加自由度來校正由于GPS接收器所用的低質(zhì)量數(shù)字時鐘所導(dǎo)致的定時誤差。
當(dāng)GPS接收器從衛(wèi)星接收PRN碼時，其產(chǎn)生多個復(fù)制碼，并將所接收的PRN碼與多個復(fù)制碼相關(guān)。取得最高相關(guān)性的復(fù)制碼標(biāo)識發(fā)射衛(wèi)星，并且時間間隔乘以光速，約等于衛(wèi)星距離，其中必須在接收器中將該復(fù)制碼偏移這樣的時間間隔以維持與所接收PRN碼的最大相關(guān)性。衛(wèi)星的相應(yīng)位置可以從在GPS接收器中實(shí)施的歷書中提取。衛(wèi)星距離被稱作偽距離，因?yàn)樵摐y量必須通過多個因素校正以得到真實(shí)的距離。必須被應(yīng)用的校正包括由電離層和對流層所引起的信號傳播延遲、衛(wèi)星時鐘誤差、以及GPS接收器時鐘誤差。通過將這些校正應(yīng)用到測量的偽距離上，得到至每個衛(wèi)星的真實(shí)的幾何距離。
通過使用雙頻相位測量以及群時延和每個載波的頻率(例如，L1和L2)之間的關(guān)系的負(fù)二次方的知識，可以推導(dǎo)出由電離層所導(dǎo)致的延遲的簡單的線性校正。該校正可以表達(dá)如下τL1＝1.5336·ΔτL1，L2其中τL1是載波L1上的電離層延遲，并且ΔτL1，L2是L1和L2之間延遲之差。
為了提高衛(wèi)星定位的精度，因此GPS接收器必須接收L1和L2載波(或者L1、L2和未來的L5的其他組合，例如L2和L5)，要求兩個完整的接收器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)為GPS接收器，并且因此提高了GPS接收器的尺寸和成本二者。
為了緩解該問題，US 6,675,003 B1提出一種混頻器結(jié)構(gòu)，其能夠?qū)1和L2信號二者進(jìn)行變頻。為此，接收到的L1信號被變頻到第一中間頻率，而接收到的L2信號被變頻到第二中間頻率(IF)。利用使用約在所述第一和第二IF之間的混頻器頻率的單個鏡像抑制(IR)混頻器，獲取的IF信號則同時變頻為最終的IF。該IR混頻器可以在第一輸出處產(chǎn)生變頻為所述最終IF的L1信號，并在第二輸出處產(chǎn)生變頻為所述最終IF的L2信號，或者在變頻為所述最終IF的L1信號和變頻為所述最終IF的所述L2信號之間切換，其中該切換信號經(jīng)由所述IR混頻器的單個輸出而輸出。
然而，US 6,675,003 B1提出的混頻器結(jié)構(gòu)仍需要兩個混頻器用于射頻(RF)到IF變換并完成切換，此外其是相當(dāng)復(fù)雜的架構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述問題，因而本發(fā)明提出用于有效的雙頻接收的一種方法、計算機(jī)程序、計算機(jī)程序產(chǎn)品、系統(tǒng)、發(fā)射器、接收器和模塊。
提出一種用于雙頻接收的方法，包括獲取包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的接收信號，并且處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
所述接收信號已經(jīng)由一個或多個發(fā)射器發(fā)射，并在接收器處接收。所述接收信號包含具有第一中心頻率的第一信號和具有第二中心頻率的第二信號，并因此可以被認(rèn)為是雙頻信號。所述信號可以例如代表已調(diào)制的和可能的攜帶擴(kuò)頻信息的符號，并且所述中心頻率可以例如是調(diào)制載波的頻率。例如，所述第一和第二信號可以分別是全球定位系統(tǒng)(GPS)的L1、L2和L5載波上所發(fā)射的三個信號中的兩個信號，并且然后由一個發(fā)射器(衛(wèi)星)發(fā)射所述第一和第二信號。同樣地，所述第一和第二信號可以由不同發(fā)射器(衛(wèi)星)產(chǎn)生，例如諸如GPS和伽利略的不同定位系統(tǒng)的衛(wèi)星。不論其起初怎樣，從所述接收器的角度來說，所述第一和第二信號在由所述接收器獲取的所述接收信號中疊加。
為了獲取所述接收信號，所述接收器可以部署一個或多個天線，例如可以使用分別調(diào)諧到第一和第二信號頻率的兩個獨(dú)立天線或雙頻天線。所述對所述接收信號的獲取可以進(jìn)一步包括對由至少一個天線接收的信號進(jìn)行濾波，并且如果接收和/或?yàn)V波在接收器的兩個支路中執(zhí)行，則還可能需要兩個支路上的信號的合并，以獲取包含所述第一和第二信號的所述接收信號。
所述接收信號則受到進(jìn)一步處理，以產(chǎn)生所述輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的輸出信號。實(shí)際產(chǎn)生哪種類型的所述輸出信號可以例如由所述接收器基于所述接收信號和包含在其中的所述第一和第二信號的特征而自適應(yīng)地確定。
可以產(chǎn)生的所述一種或多種類型中的第一類型的輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。通過移動所述信號的中心頻率對所述信號進(jìn)行變頻。接下來，將所述第一信號的所述第一中心頻率f1移動到第三中心頻率f3，相應(yīng)地，將所述第二信號的所述第二中心頻率f2移動到所述第三中心頻率f3。所述變頻例如可以由混頻器完成，并且上變頻和下變頻二者都是可以的，其中上變頻即將中心頻率移動到較高頻率，下變頻即將中心頻率移動到較低頻率。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，對所述雙頻接收信號進(jìn)行處理，以產(chǎn)生與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例的輸出信號。當(dāng)對所述第一和第二信號分量進(jìn)行變頻時，在輸出信號中容許兩個變頻的信號疊加，這就允許執(zhí)行變頻的混頻器的極簡單結(jié)構(gòu)。例如，所述混頻器可以僅包括本地振蕩器，其產(chǎn)生與包括所述第一和第二信號二者的所述接收信號相乘的正弦信號頻率。為了檢測和/或恢復(fù)所述輸出信號中疊加的變頻第一和第二信號，可以采用所述第一和第二信號的特性，例如，所述信號是利用不同擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻信號的特性。為了執(zhí)行該檢測和/或恢復(fù)，如果所述第一和第二信號的疊加變頻到的第三中心頻率f3沒有用作基帶頻率，則可以要求進(jìn)一步將所述輸出信號變頻到基帶信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，至少可以產(chǎn)生兩種類型的輸出信號，并且第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號和變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之一。
本實(shí)施例有利地允許在兩個輸出信號之間選擇，其中第一類型的所述輸出信號與變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例，并且所述第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號，或者變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號。然后可以在雙頻接收或單頻接收之間進(jìn)行選擇，其中在雙頻接收中在輸出信號中出現(xiàn)兩種信號，而在單頻接收中在輸出信號中基本上僅出現(xiàn)所述兩種信號之一。其中，如果所述第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號或是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號頻率，則可以進(jìn)一步選擇。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，用于產(chǎn)生所述第一類型的所述輸出信號的所述處理包括將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的正弦信號相乘，以獲取所述第一類型的所述輸出信號。所述正弦信號可以例如是具有幅角為2πf4的余弦函數(shù)。所述第四中心頻率f4可以例如根據(jù)所述第一和第二中心頻率選擇。顯然，本發(fā)明的該實(shí)施例允許第一和第二信號二者的變頻的極簡單的建立。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，f1≥f2， 并且f3＝f1-f4。在這種情況下，則第四中心頻率位于所述第一和第二中心頻率之間，當(dāng)所述接收信號與具有所述第四中心頻率f4的所述正弦信號相乘時，造成第一信號和第二信號疊加在第三中心頻率f3＝f1-f4處。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，用于產(chǎn)生所述第二類型的所述輸出信號的所述處理包括將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的第一正弦信號相乘以獲取第一混頻信號；將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的第二正弦信號相乘以獲取第二混頻信號，其中所述第二正弦信號具有與所述第一正弦信號相同的中心頻率f4并且由第一相移而與所述第一正弦信號不同；利用第二相移對所述第一和第二混頻信號之一進(jìn)行相移以獲取相移的混頻信號；以及，合并所述相移混頻信號和所述其他混頻信號以獲取所述第二類型的所述輸出信號。
根據(jù)所述第四中心頻率f4的選擇，所述第一和第二相移的選擇以及其中所述相移的混頻信號和所述其他混頻信號合并的方式，可以完成所述第一或所述第二信號基本上被變頻到所述第三中心頻率f3。
本發(fā)明的實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)槭聦?shí)上對于所述第一類型的輸出信號和所述第二類型的所述輸出信號的產(chǎn)生來說，都需要將接收信號與第一正弦信號混頻的所述第一步驟，其實(shí)現(xiàn)允許適于產(chǎn)生第一和第二類型輸出信號的結(jié)構(gòu)，并且針對第二類型的輸出信號，還允許選擇性地產(chǎn)生基本上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一或第二信號作為第二類型輸出信號。為此，該實(shí)施僅必須裝備有相應(yīng)的控制裝置，其設(shè)置相移和合并的符號，并在該實(shí)施的正確位置對期望的第一或第二類型輸出信號進(jìn)行抽取。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，f1≥f2，f4=f2+f1-f22]]>并且f3＝f1-f4。在這種情況下，則第四中心頻率f4位于所述第一和第二中心頻率之間。接著例如，如果所述第一相移是 (例如，所述第一正弦信號是余弦函數(shù)，并且所述第二正弦信號是正弦函數(shù))，如果所述第二相移等于 并且被應(yīng)用于所述第一混頻信號，并且如果通過添加所述相移混頻信號和所述其他信號而將所述相移混頻信號和所述其他信號和所述其他信號合并，則可以基本上僅在所述第三中心頻率f3處出現(xiàn)所述第一信號的變頻表示。通過改變所述第一和/或第二相移，和/或通過交換對其應(yīng)用所述第二相移的混頻信號，和/或通過改變所述相移混頻信號和所述其他混頻信號的所述合并的符號，還可以實(shí)現(xiàn)基本上僅所述第二信號的變頻表示出現(xiàn)在所述第三中心頻率f3處。由于不理想的實(shí)施和不理想的定時，在所述第三中心頻率f3處出現(xiàn)第一信號的較強(qiáng)地衰減分量是不可避免的，并且因此“基本上”僅所述第二信號的變頻表示出現(xiàn)在所述第三中心頻率f3處。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一相移等于 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二相移等于 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，通過加法和減法中的一個將所述相移混頻信號和所述其他混頻信號合并。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號，確定所述第一信號的質(zhì)量，并且至少部分地根據(jù)所述確定的質(zhì)量來確定將所述至少兩種類型的所述輸出信號中的哪一種信號產(chǎn)生為輸出信號。
所述第一信號的所述質(zhì)量可以例如是信噪比、或信號-噪聲-干擾比、或功率水平或關(guān)于所述第一信號的特性的任何其他測量值。包含在所述接收信號中的所述第一信號的所述質(zhì)量可以例如通過濾波和隨后檢查所濾波的接收信號來將所述第一信號從所述接收信號隔離從而確定。
本實(shí)施例是特別有利的，如果認(rèn)為所述第一信號是主信號，如果認(rèn)為所述第二信號是從信號，并且如果相對于進(jìn)一步的處理，當(dāng)所述輸出信號中被變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一和第二信號的所述和引起所述第一信號的下降，例如因?yàn)樗鲚敵鲂盘栔械乃龅谝缓偷诙盘柕牟焕硐氲母綦x將一些噪聲加入到所述第一信號。則可以建議根據(jù)所述第一信號的所述確定的質(zhì)量，決定所述第一(主)信號是否可以承受其質(zhì)量的下降并且仍然能夠用于進(jìn)一步處理，或者確定該下降是否是不可接收的。該決定可以基于所述確定的質(zhì)量與閾值的比較，該閾值可以是固定的或自適應(yīng)確定的。如果所述確定的質(zhì)量足夠大，則可以選擇第一類型的所述輸出信號用于產(chǎn)生，于是除了可以處理第一(主)信號，還可以處理第二(從)信號。在GPS系統(tǒng)中，例如，所述第一信號可以是L1信號，而所述第二信號可以是L2信號，并且如果所述L1信號的質(zhì)量足夠大，則可以決定執(zhí)行L1和L2信號的雙頻接收(第一類型的輸出信號)，從而得到提高的定位精度。與之對比，如果認(rèn)為L1信號的質(zhì)量不夠，僅所述L1信號可以被接收(第二類型輸出信號)，以便不通過來自L2信號的不理想的隔離而進(jìn)一步降低L1信號的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，如果所述確定的質(zhì)量高于閾值，則產(chǎn)生所述第一類型的所述輸出信號。該值可以是固定的或自適應(yīng)確定的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，由混頻器執(zhí)行用于產(chǎn)生輸出信號的所述處理，該混頻器利用頻差fLO將輸入信號變頻到中間頻率fIF，并且可以被控制用于減小鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的干擾，并且所述鏡像信號具有等于fLO-fIF和fLO+fIF之一的中心頻率。
所述混頻器可以例如是鏡像抑制混頻器，其執(zhí)行將輸入信號變頻到中間頻率fIF，并且減小或完全抑制包含在所述輸入信號中的在頻率fLO-fIF和fLO+fIF處的鏡像信號的干擾。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，所述鏡像抑制混頻器被修改為可控制的，從而可以打開或關(guān)閉對所述鏡像信號的減小或抑制。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述接收信號用作針對所述混頻器的輸入信號，f3≥f2，fLO=f2+f1-f22]]>并且fIF＝f3＝f1-fLO，通過控制所述混頻器不減小所述鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的所述干擾，產(chǎn)生所述第一類型的所述輸出信號，并且通過控制所述混頻器減小所述鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的所述干擾，產(chǎn)生所述第二類型的所述輸出信號。
包含所述第一和第二信號的接收信號用作針對鏡像抑制混頻器的輸入信號，并且將混頻器頻率fLO選擇為位于第一中心頻率f1和第二中心頻率f2之間的中間位置。然后，相對于第一信號，第二信號代表所述鏡像信號，并且類似地，相對于第二信號，所述第一信號代表所述鏡像信號。
如果所述混頻器的所述鏡像抑制被關(guān)閉，則將所述接收信號乘以具有中心頻率為fLO的余弦信號，將所述第一信號變頻到所述中間頻率(或第三頻率)fIF＝f3，并且還將所述第二信號變換到所述中間頻率fIF，從而兩個信號在輸出信號中疊加。
如果所述鏡像抑制被打開，則如果所述鏡像抑制被控制用于減小或抑制所述第二信號，所述鏡像抑制混頻器的第一支路產(chǎn)生等于在不執(zhí)行鏡像抑制的上述情況下的輸出信號，并且所述鏡像抑制混頻器的第二支路產(chǎn)生一個信號，當(dāng)將該信號加入所述第一支路的所述信號以獲取所述輸出信號時，減小或抑制在所述中間頻率fIF處的所述第二信號的變頻版本，從而則所述輸出信號基本上僅包含變頻到中間頻率fIF的所述第一信號。類似地，所述鏡像抑制混頻器可以被控制用于減小或抑制所述第一信號，并且然后，當(dāng)鏡像抑制被打開時，所述輸出信號基本上僅包含變頻到所述中間頻率fIF的所述第二信號。
本發(fā)明的該實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)橄嗤溺R像抑制混頻器可以用于產(chǎn)生兩種類型的輸出信號，并且如果其可以被控制用于選擇將第一和第二信號中的哪一個信號認(rèn)定為鏡像信號，并且因此該鏡像信號被減小或抑制，還可以用于允許在第二類型的所述輸出信號的兩個可選方案中進(jìn)行選擇。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述頻差fLO是可調(diào)整的。如果希望對不總是具有相同中心頻率的信號進(jìn)行雙頻接收，則這是特別有利的。例如，在一種情況下，可能希望對GPS系統(tǒng)的分別具有中心頻率為1575.4MHz和1227.6MHz的L1和L2信號進(jìn)行雙頻接收，并且在另一種情況下，可能希望對GPS系統(tǒng)的具有中心頻率為1575.4MHz的L1信號以及來自伽利略系統(tǒng)的具有不同于1227.6MHz的中心頻率的L2信號進(jìn)行雙頻接收。對于位于將根據(jù)本發(fā)明而將被聯(lián)合接收的信號的兩個中心頻率的中間的混頻器頻率fLO，則要求fLO是在一定范圍內(nèi)可變的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述接收信號的所述獲取包括利用第一天線接收包括所述第一和第二信號的信號以獲取第一接收信號，其中所述第一天線至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；利用第二天線接收包括所述第一和第二信號的信號以獲取第二接收信號，其中所述第二天線至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；利用至少部分地適應(yīng)于所述第一信號的第一濾波器結(jié)構(gòu)對所述第一接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號；利用至少部分地適應(yīng)于所述第二信號的第二濾波器結(jié)構(gòu)對所述第二接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號；以及將所述第一和第二濾波信號合并以獲取所述接收信號。所述天線可以例如是被調(diào)諧到在各個信號的中心頻率處具有接收最大值，并且所述濾波器結(jié)構(gòu)可以設(shè)計為具有等于或大于所述各個信號的帶寬的通帶、以及用于在其他地方噪聲和干擾抑制的阻帶。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一濾波器結(jié)構(gòu)包括帶通濾波器，并且所述第二濾波器結(jié)構(gòu)包括低通和高通濾波器的組合。低通和高通濾波器的所述組合的質(zhì)量可以低于所述帶通濾波器的質(zhì)量，但所述組合的價格可以低于所述單個濾波器，并且無論如何對于僅在當(dāng)?shù)谝缓?或第二信號質(zhì)量很高時的情況下對信號濾波是足夠的。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述接收信號的所述獲取包括利用雙頻天線接收包括所述第一和第二信號的信號以獲取接收信號；利用至少部分地適應(yīng)于所述第一信號的第一濾波器結(jié)構(gòu)對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號；利用至少部分地適應(yīng)于所述第二信號的第二濾波器結(jié)構(gòu)對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號；以及將所述第一和第二濾波信號合并以獲取所述接收信號。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述輸出信號被變頻到基帶中心頻率。所述基帶中心頻率明顯小于所述第三中心頻率f3。到所述基帶中心頻率的所述變頻可以允許檢測所述第一和/或第二信號和/或允許重建包含在所述第一和/或第二信號中的信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一和第二信號是已經(jīng)分別利用不同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻信號。所述擴(kuò)頻碼是碼片的序列，例如一和零或正一和負(fù)一，其中所述每個碼片具有固定的碼片持續(xù)時間，并且其中所述碼片的碼片持續(xù)時間遠(yuǎn)小于將進(jìn)行擴(kuò)頻的攜帶信息的符號的持續(xù)時間。然后可以通過將攜帶信息的符號與碼片序列相乘來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻，這樣提高了擴(kuò)頻符號的帶寬(頻譜)，然后其可以被記為擴(kuò)頻信號。如果兩個不同的擴(kuò)頻碼用于對攜帶信息符號的兩個不同序列進(jìn)行擴(kuò)頻，根據(jù)所使用的擴(kuò)頻碼的互相關(guān)性性質(zhì)，所述兩個獲取的擴(kuò)頻信號相對于彼此可以是正交的或偽正交的。接著可以加入兩個擴(kuò)頻信號，并可以通過利用相應(yīng)的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)頻而從該和信號之中恢復(fù)出兩個攜帶信息符號的序列，其中通過碼匹配濾波來完成所述解擴(kuò)頻，即，將該和信號乘以擴(kuò)頻碼之一，并在對應(yīng)于符號持續(xù)時間的周期上對獲取的碼片序列求積分。在GPS系統(tǒng)中，例如，所有的三個信號L1、L2/L2C和L5是擴(kuò)頻信號，其已經(jīng)分別利用不同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻。相同的情況也適用于在伽利略系統(tǒng)中使用的信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述輸出信號被變頻到基帶中心頻率，以獲取基帶信號，并且其中在所述基帶信號中通過與所述第一和第二信號相對應(yīng)的擴(kuò)頻碼相關(guān)而檢測出所述第一和第二信號。在所述基帶中心頻率處，例如可以由另外的混頻器將所述輸出信號變頻到所述基帶中心頻率，可以檢測在借助于相關(guān)而變頻到所述第三中心頻率f3期間疊加的第一和第二信號。所述檢測的質(zhì)量依賴于用于對所述擴(kuò)頻信號進(jìn)行擴(kuò)頻的碼的互相關(guān)性質(zhì)。然后可以進(jìn)一步借助于解擴(kuò)頻從所述基帶信號恢復(fù)所述第一和/或第二信號的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一和第二信號被至少一個衛(wèi)星定位系統(tǒng)的至少一個發(fā)射器發(fā)射到所述接收器。所述發(fā)射器例如可以是衛(wèi)星。所述第一和第二信號可以由相同定位系統(tǒng)的相同發(fā)射器發(fā)射，或者由相同定位系統(tǒng)的不同發(fā)射器發(fā)射，或者由不同定位系統(tǒng)的不同發(fā)射器而發(fā)射。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述至少一個衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)的至少一個。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一頻率f1等于1575.4MHz，并且所述第二頻率f2在1176和1227MHz之間的范圍內(nèi)。這允許對GPS系統(tǒng)的L1信號的接收，并考慮到出自GPS系統(tǒng)的L2信號或伽利略系統(tǒng)的信號中的一個信號。
進(jìn)一步提出一種計算機(jī)程序，具有可操作用于使得處理器控制執(zhí)行上述方法步驟的接收器的指令。
進(jìn)一步提出一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序具有可操作用于使得處理器控制執(zhí)行上述方法步驟的接收器的指令。
進(jìn)一步提出一種用于發(fā)射信號的系統(tǒng)，包括至少一個發(fā)射器，和至少一個接收器，其中所述至少一個發(fā)射器包括設(shè)置用于發(fā)射包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的信號的裝置，并且其中所述至少一個接收器包括設(shè)置用于獲取包含所述第一和第二信號的接收信號的裝置，以及設(shè)置用于處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號的裝置，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
所述系統(tǒng)例如可以是GPS系統(tǒng)或伽利略系統(tǒng)。
進(jìn)一步提出系統(tǒng)中的一種用于發(fā)射信號的發(fā)射器，包括設(shè)置用于發(fā)射包含具有第一中心頻率的第一信號和具有第二中心頻率的第二信號的信號的裝置，其中由至少一個接收器接收包含所述第一和第二信號的接收信號，其中在所述至少一個接收器處處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
所述發(fā)射器例如可以是衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星，例如GPS或伽利略系統(tǒng)。
進(jìn)一步提出一種用于雙頻接收的接收器，包括第一裝置，設(shè)置用于獲取包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的接收信號；第二裝置，設(shè)置用于處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二裝置包括設(shè)置用于將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的正弦信號相乘以獲取第一混頻信號的裝置；以及設(shè)置用于輸出所述第一混頻信號作為所述第一類型的所述輸出信號的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，可以產(chǎn)生至少兩種類型的輸出信號，并且第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號和變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之一，并且所述第二裝置包括設(shè)置用于將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的正弦信號相乘，以獲取第一混頻信號的裝置；設(shè)置用于將所述接收信號與第二正弦信號相乘以獲取第二混頻信號的裝置，其中所述第二正弦信號具有與所述第一正弦信號相同的中心頻率f4，并且由第一相移而與所述第一正弦信號不同；設(shè)置用于利用第二相移對所述第一和第二混頻信號之一進(jìn)行相移以獲取相移混頻信號的裝置；設(shè)置用于將所述相移混頻信號和所述其他混頻信號合并以獲取合并信號的裝置；以及設(shè)置用于輸出所述合并信號作為所述第二類型的所述輸出信號的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，至少可以產(chǎn)生兩種類型的輸出信號，并且所述第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號，所述接收器進(jìn)一步包括設(shè)置用于確定所述第一信號的質(zhì)量的裝置，以及設(shè)置用于至少部分地依賴于所述確定的質(zhì)量來確定所述至少兩種類型的所述輸出信號中的哪個信號被產(chǎn)生作為輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二裝置包括混頻器，其利用頻差fLO將輸入信號變頻到中間頻率fIF，并且可以被控制用于減小鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的干擾，并且所述鏡像信號具有等于fLO-fIF和fLO+fIF之一的中心頻率。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二裝置進(jìn)一步包括設(shè)置用于將所述接收信號輸入到所述混頻器的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一裝置包括第一天線，用于接收包含所述第一和第二信號的信號以獲取第一接收信號，所述第一天線至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；第二天線，用于接收包含所述第一和第二信號的所述信號以獲取第二接收信號，所述第二天線至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；第一濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述第一接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號，所述第一濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；第二濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述第二接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號，所述第二濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；以及設(shè)置用于將所述第一和第二濾波信號進(jìn)行合并以獲取所述接收信號的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一濾波器結(jié)構(gòu)包括帶通濾波器，并且所述第二濾波器結(jié)構(gòu)包括低通和高通濾波器的組合。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一裝置包括雙頻天線，用于接收包含所述第一和第二信號的信號以獲取接收信號；第一濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號，其中所述第一濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；第二濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號，其中所述第二濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；以及，設(shè)置用于將所述第一和第二濾波信號進(jìn)行合并以獲取所述接收信號的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一和第二信號是已經(jīng)分別利用不同擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻信號，所述接收器進(jìn)一步包括設(shè)置用于將所述輸出信號變頻到基帶中心頻率以獲取基帶信號的裝置；以及，設(shè)置用于通過與所述第一和第二信號相應(yīng)的擴(kuò)頻碼相關(guān)來檢測所述基帶信號中的所述第一和第二信號的裝置。
進(jìn)一步提出一種用于在接收器中的雙頻接收的模塊，所述模塊包括第一裝置，設(shè)置用于獲取包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的接收信號；以及第二裝置，設(shè)置用于處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
參考以下描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將更加明顯和清楚。


在附圖中示出圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的示意圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的接收器的射頻(RF)和中間頻率(IF)部分的示意圖；圖3a根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的混頻器輸入信號的頻譜的示意圖；圖3b根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的當(dāng)鏡像抑制關(guān)閉時混頻器輸出信號的頻譜的示意圖；圖3c根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的當(dāng)鏡像抑制打開時混頻器輸出信號的頻譜的示意圖；以及圖4根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于雙頻接收的方法的示例性流程圖。
具體實(shí)施例方式
作為初始聲明，應(yīng)該注意本專利說明書介紹性部分的主題可以用于支持該詳細(xì)描述。
本發(fā)明提出，向可控的鏡像抑制混頻饋送包含第一和第二信號的接收信號，其中所述可控的鏡像抑制混頻器的混頻器頻率被選擇為在所述第一和第二混頻器的中心頻率之間，并且其中可控鏡像抑制混頻器的鏡像抑制能力可以被控制。這允許產(chǎn)生與變頻到中間頻率上的所述第一和第二信號之和成比例的輸出信號，或允許產(chǎn)生輸出信號，其基本上僅是變頻到所述中間頻率上的所述第一和第二信號中的一個。在前一種情況下，利用信號性質(zhì)(例如第一和第二信號是擴(kuò)頻信號的性質(zhì))從和信號中檢測和/或恢復(fù)第一和第二信號。
圖1示意性描述了衛(wèi)星定位系統(tǒng)1，其中多個衛(wèi)星2-1...2-3向接收器3發(fā)射定位信號，其中所述定位信號的每一個包含具有相應(yīng)于第一和第二中心頻率的第一和第二信號，并且其中所述第一和第二信號是擴(kuò)頻信號。對于每個衛(wèi)星2-1...2-3，所述接收器3能夠接收其信號，例如衛(wèi)星2-1，接收器3接收包含由所述衛(wèi)星2-1發(fā)射的所述第一和第二信號的接收信號，并且處理該接收信號，以確定衛(wèi)星的身份和到所述衛(wèi)星2-1的距離。基于衛(wèi)星的身份，接收器能夠確定衛(wèi)星的位置，并且如果已由接收器3確定了至少三個衛(wèi)星的距離和位置，則借助于三角定理能夠確定其自身位置。第四衛(wèi)星的信號的接收可以用于解決從接收器3所使用的數(shù)字時鐘產(chǎn)生的定時誤差。其中對于由所述衛(wèi)星的每一個發(fā)射的第一信號的檢測可足以確定接收器的位置，第二信號的附加接收可以用于提高定位的精度，例如通過消除由電離層導(dǎo)致的傳播延遲，和如果以雙頻發(fā)射的信號可用于所述接收器3則可以確定的傳播延遲。
衛(wèi)星2-1...2-3例如可以是全球定位系統(tǒng)(GPS)或伽利略系統(tǒng)的衛(wèi)星，并且接收器3能夠接收和處理由兩個系統(tǒng)的衛(wèi)星同時發(fā)射的信號。例如，所述接收器3可以接收具有根據(jù)GPS操作的衛(wèi)星2-1的第一中心頻率的第一信號，并且同時可以接收具有根據(jù)伽利略系統(tǒng)操作的衛(wèi)星2-2的第二中心頻率的第二信號。
圖2示意性地描述架構(gòu)4，包括又稱作前端的射頻(RF)部分以及根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的雙頻接收器的中間頻率(IF)部分?？梢詫⑺黾軜?gòu)等同的封裝到一個模塊中，然后利用另外的部件可最終將其集成或連接到接收器，例如移動電話或膝上電腦，從而允許其中進(jìn)行雙頻接收。
架構(gòu)4包括雙頻天線6，用于接收包括第一和第二信號的接收信號，帶通濾波器7，用于對接收信號濾波以分離第一信號，高通濾波器8和低通濾波器9的組合，用于對接收信號濾波以分離第二信號，加法器10，用于合并兩個濾波信號，以及放大器11，用于放大所述和信號，以及可控的鏡像抑制混頻器5，其在放大器11的輸出處將包含在混頻器輸入信號中的第一和/或第二信號進(jìn)行下變頻，并且在鏡像抑制混頻器5的輸出處產(chǎn)生混頻器輸出信號，然后其可以被變頻到基帶(BB)頻率并被進(jìn)一步處理(圖2中未示出)。
本發(fā)明基于以下思想將具有第一中心頻率的第一信號(也稱為第一通道)與具有第二中心頻率的第二信號(也稱為第二通道)在彼此之上進(jìn)行下變頻。因?yàn)閷τ谝圆煌l率發(fā)射的所有GPS(L1、L2和L5)以及伽利略衛(wèi)星信號利用不同擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻，所以永遠(yuǎn)無法檢測第一和第二信號，即使它們被下變頻到相同頻率。該碼的互相關(guān)性使得具有兩個對準(zhǔn)的信號的性能與具有單個信號的性能同樣好。
以最小化所需額外硬件的方式，完成對兩個通道的下變頻。這通過使用下變頻混頻器5而獲得，該混頻器5在標(biāo)稱情況下處于具有鏡像頻率消除屬性的單載波接收模式中，并且當(dāng)將接收兩個載波時，該鏡像抑制被關(guān)閉。
鏡像抑制混頻器5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)際上具有兩個乘法器50-1和50-2，其由正弦信號進(jìn)行饋送，該正弦信號由本地振蕩器52以及可應(yīng)用的、由實(shí)例51進(jìn)行的相移，移相器53加上合并單元54而產(chǎn)生。其中，乘法器50-1可以由開關(guān)55控制，例如通過將其與其的偏置電流Vcc分離。
可控的鏡像抑制混頻器5工作如下將第一和第二信號分別表示為
L1(t)＝A·cos(2πf1t)和L2(t)＝B·cos(2πf2t)。
如果所述本地振蕩器產(chǎn)生具有頻率f4=f2+f1-f22]]>的余弦信號，并且如果所述實(shí)例51不對饋送到乘法器50-1的信號施加相移，以及饋送到乘法器50-2的信號施加相移 (這里是正弦信號)，則在乘法器50-1的輸出處的信號I1(t)可以表達(dá)成I1(t)=(L1(t)+L2(t))·cos(2πf4t)]]>=-A2sin(2π(f1-f4)t)+B2sin(2π(f4-f2)t)]]>并且在乘法器50-2的輸出處的信號I2(t)可以表達(dá)成I2(t)=(L1(t)+L2(t))·sin(2πf4t)]]>=A2cos(2π(f4-f1)t)+B2cos(2π(f4-f2)t)]]>在相移器53的輸出處的信號I3(t)(相移 )則可以表達(dá)成I3(t)=A2cos(2π(f1-f4)t)-B2cos(2π(f4-f2)t)]]>現(xiàn)在考慮以下三種情況a)開關(guān)55關(guān)閉，不執(zhí)行鏡像抑制?？煽氐溺R像抑制混頻器5的輸出信號IIF(a)(t)則如下給出IIF(a)(t)=I2(t)=A2cos(2πf3t)+B2cos(2πf3t),]]>即，第一和第二信號已經(jīng)被移動到頻率f3＝f1-f4＝f4-f2，求和并衰減-3dB。
b)開關(guān)55打開，執(zhí)行鏡像抑制，并且(移相器53的輸出處)信號I3(t)和(乘法器50-2的輸出處)信號I2(t)通過進(jìn)行相加而在合并單元54中合并?？煽冂R像抑制混頻器5的輸出信號IIF(b)(t)則如下給出IIF(b)(t)=I2(t)+I3(t)=A·cos(2πf3t),]]>即，第一信號已經(jīng)被移動到頻率f3＝f1-f4，并且第二信號已被抑制。
c)開關(guān)55打開，執(zhí)行鏡像抑制，并且(移相器53的輸出處)信號I3(t)和(乘法器50-2的輸出處)信號I2(t)通過從I2(t)減去I3(t)而在合并單元54中合并?？煽冂R像抑制混頻器5的輸出信號IIF(b)(t)則如下給出IIF(c)(t)=I2(t)-I3(t)=B·cos(2πf3t)]]>即，第二信號已經(jīng)被移動到頻率f3＝f4-f2，并且第三信號已被抑制。
應(yīng)該注意，根據(jù)情況c)的混頻器的輸出信號還可以通過對I3(t)與I2(t)求和，并在相移器53中使用 的相移來得到。容易理解，期望的鏡像抑制還可以當(dāng)移相器53位于混頻器5的較低支路中時實(shí)現(xiàn)，或者當(dāng)移相器實(shí)例51中使用不同相移時實(shí)現(xiàn)，只要移相器實(shí)例51、移相器53和合并單元54被相應(yīng)地配置。
實(shí)際上，由于鏡像抑制混頻器5的不理想，在如上述情況b)和c)中執(zhí)行的鏡像抑制不能完全實(shí)現(xiàn)。然而，可以實(shí)現(xiàn)對第一和/或第二信號進(jìn)行約20...40dB的鏡像抑制。由于以較少dB的相對功率水平差發(fā)射第一和第二信號，這種鏡像抑制仍足夠大，從而不會在只接收第一信號(情況b))期間或只接收第二信號(情況c))期間引起性能下降。
這在圖3a-3c中進(jìn)行了考慮，其中在圖3a中，連同位于f1和f2之間的本地振蕩器頻率f4=f2+f1-f22]]>一起描述各自具有中心頻率f1和f2的第一和第二信號的頻譜S1和S2。圖3b描述情況a)當(dāng)不利用鏡像抑制而執(zhí)行第一和第二信號的混頻時，并且兩個頻譜S1和S2被移動到中間頻率f3，并且共同疊加和衰減3dB，如交叉網(wǎng)狀線所示。圖3c最后描述情況b)當(dāng)利用鏡像抑制來執(zhí)行第一和第二信號的混頻時，并且兩個頻譜S1和S2被移動到中間頻率f3，但第二信號的頻譜由鏡像抑制以等于20...40dB的因子a來衰減。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)需要第一和第二信號二者的雙頻接收時，由開關(guān)55(情況a))關(guān)閉鏡像抑制。這意味著通過關(guān)閉偏置電流Vcc而關(guān)閉乘法器50-1。可選地，可以關(guān)閉乘法器的其他部件或可控的鏡像抑制混頻器5的整個上部支路。其中，關(guān)閉偏置電流的第一可選方案可以是最靈活的方法?？煽氐溺R像抑制混頻器5則操作為根本不具有鏡像抑制的普通混頻器。
這意味著第一和第二信號在彼此之上進(jìn)行下變頻，即第一信號在第二信號上混疊，或者反之亦然。在這種情況下，本地振蕩器頻率是f4=f2+f1-f22,]]>使得中間頻率是f3＝f1-f4＝f4-f2。
如果所述第一和第二信號例如是GPS的分別具有中心頻率f1＝1575.4MHz和f2＝1227MHz的L1頻段和L2頻段信號，則本地振蕩器的頻率是f4＝1401.5MHz，并且得到的中間頻率是f3＝174MHz。
接著混頻器5的輸出處的中間頻率f3可以由數(shù)字裝置或使用另一個變頻混頻器階而變換到基帶(近似零頻)。
如果任何其他信號(例如L5信號)將用作第二信號，或者如果所述第二信號的頻率改變，則可以改變可控的鏡像抑制混頻器5內(nèi)的本地振蕩器的頻率，以匹配新的頻率。
例如，為了覆蓋所有GPS和伽利略信號，該本地振蕩器的調(diào)諧范圍應(yīng)該是從1375MHz到1401.5MHz。
圖2中的架構(gòu)4的前端結(jié)構(gòu)包括兩個支路，其中第一支路包括帶通濾波器7，可以認(rèn)為是主支路，并且其中第二支路包括高通濾波器8和低通濾波器9，可以認(rèn)為是次支路。這可以例如歸因于這樣的事實(shí)，即以比在次支路中濾波的第二信號更高的功率水平發(fā)射在主支路中濾波的第一信號。應(yīng)該注意，還可以代替雙頻天線而使用針對所述兩個支路的每一個的獨(dú)立天線，其中然后這些獨(dú)立的天線可以被分別調(diào)諧到第一和第二信號的中心頻率。
如果僅偶爾需要第一和第二信號二者的雙頻接收，例如因?yàn)檎J(rèn)為第一信號的信息足夠用于定位，并且因?yàn)榈诙盘柼峁﹥H最后需要的信息，則在雙頻接收和單頻接收之間進(jìn)行切換是有利的。這是由于以下事實(shí)當(dāng)執(zhí)行雙頻接收時，將第一信號從由混頻器5輸出并接著變頻到基帶的第一和第二信號之和進(jìn)行不理想地分離，可以降低第一信號的信噪比(SNR)。如果第一信號的SNR已經(jīng)處于靈敏度水平，則避免雙頻接收是有利的。如果認(rèn)為第一信號的SNR足夠高，以承受由于將處于基帶中的所述第二信號進(jìn)行不理想分離而引起的輕微下降，則可以執(zhí)行雙頻接收。第一信號的SNR例如可以在主支路中測量或估計。次支路中的前端濾波可以被設(shè)計用于僅包括低通濾波器9和高通濾波器8。這是由于以下事實(shí)次支路的靈敏度可以不像僅在高SNR情況下使用的那樣具有首要重要性。在GPS和伽利略系統(tǒng)的情況下，次支路中的濾波器的頻率響應(yīng)則可以具有從1170MHz到1235MHz的通帶。
第一信號比第二信號具有更高重要性的情況例如在GPS系統(tǒng)中出現(xiàn)，其中利用比L2頻帶信號更高的發(fā)射功率發(fā)射L1頻帶信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，僅當(dāng)L1頻段信號的SNR高于接收器的靈敏度水平時，則執(zhí)行雙頻接收是有利的。然后可以采用雙頻接收以確定由電離層所導(dǎo)致的傳播延遲，并因此提高偽距離的精度。特別地，如果由電離層導(dǎo)致的傳播延遲僅在時間上較慢地變化，則可以不再需要對該參量進(jìn)行太頻繁的頻率測量。
圖4描述根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于雙頻接收的方法的示例性流程圖。
在第一步驟400中，由接收器獲取接收信號，其中所述接收信號包含具有不同中心頻率的第一和第二信號。這可以例如經(jīng)由雙頻天線或兩個獨(dú)立天線以及相應(yīng)的濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在第二步驟401中，例如在接收器的前端的主支路中確定第一信號的SNR。在步驟402中檢查，如果該SNR大于靈敏度閾值，則將狀態(tài)變量DualFreqRecept設(shè)置為TRUE，并且根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，利用可控的鏡像抑制混頻器對接收信號執(zhí)行混頻，其中關(guān)閉所述混頻器的鏡像抑制能力，從而第一和第二信號二者在中間頻率處疊加。否則，將狀態(tài)變量DualFreqRecept設(shè)置為FALSE，并根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，利用可控的鏡像抑制混頻器對接收信號執(zhí)行混頻，其中打開所述混頻器的鏡像抑制能力，從而基本上僅第一信號被變頻到中間頻率。
不管步驟402中的檢查結(jié)果如何，在步驟407，由混頻器輸出的中間頻率信號然后變換到基帶，得到基帶信號。根據(jù)在步驟408檢查的狀態(tài)變量DualFreqRecept的狀態(tài)，對基帶信號執(zhí)行基帶信號處理。如果DualFreqRecept是TRUE，則通過在步驟409中進(jìn)行相關(guān)而在基帶信號中檢測第一和第二信號二者。在步驟410，基于第一和第二信號的雙頻接收而確定由電離層引起的傳播延遲。然后可以采用該延遲以提高定位精度，這在步驟411中確定。
如果DualFreqRecept是FALSE，在步驟412通過進(jìn)行相關(guān)而在基帶信號中僅檢測第一信號，并且在步驟413基于所檢測的第一信號確定接收器的位置。其中，如果在前面的情況(其中SNR大于靈敏度閾值)中確定的電離層存儲在接收器中并且仍是最新的，則還可以執(zhí)行由電離層導(dǎo)致的延遲的校正。
本發(fā)明允許接收所有現(xiàn)有的和未來的導(dǎo)航衛(wèi)星信號而不提高RF硬件的復(fù)雜度。這種改進(jìn)是由于將兩個頻道在彼此上變換的新穎性接收概念。由于使用不同擴(kuò)頻碼以用于在不同頻率載波(并在不同定位系統(tǒng)中)發(fā)送信號，從而衛(wèi)星定位系統(tǒng)固有的碼分多址特點(diǎn)允許這種架構(gòu)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是-實(shí)現(xiàn)有效的雙頻接收。
-可以在單個和雙載波頻率接收之間切換。
-雙頻接收的使用可以限制于高SNR范圍，以便不降低對主通道中更重要的第一信號的接收的性能。
-在可控的鏡像抑制混頻器之后的帶寬需求被最小化。
-對于不同的GPS和伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星信號，接收頻率可以是L1(具有1575.5MHz的中心頻率)以及從1176MHz到1227MHz之間的任何載波頻率，其中該頻率范圍包括所有GPS和伽利略信號。
以上已經(jīng)借助于一些實(shí)施例描述了本發(fā)明。應(yīng)該注意，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，存在可選的方式和變型是顯而易見的，并且可以在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下實(shí)現(xiàn)。特別地，本發(fā)明不限于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收器?？梢酝瑯拥夭渴鹪谝髷U(kuò)頻信號的雙頻接收的任何其他接收器中。此外，本發(fā)明不限于僅GPS的L1和L2信號的雙頻接收。三個GPS信號L1、L2和L5的其他組合的雙頻接收也是可能的，其中，特別地，信號L2和L5的雙頻接收可以是特別有利的。
權(quán)利要求
1.一種用于雙頻接收的方法，包括-獲取包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的接收信號；-處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中可以產(chǎn)生至少兩種類型的輸出信號，并且其中第二類型的所述輸出信號基本上是以下之一-變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號，以及-變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用于產(chǎn)生所述第一類型的所述輸出信號的所述處理包括-將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的正弦信號相乘，以獲取所述第一類型的所述輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中f1≥f2，f4=f2+f1-f22]]>并且f3＝f1-f4。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中用于產(chǎn)生所述第二類型的所述輸出信號的所述處理包括-將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的第一正弦信號相乘以獲取第一混頻信號；-將所述接收信號與第二正弦信號相乘以獲取第二混頻信號，其中所述第二正弦信號具有與所述第一正弦信號相同的中心頻率f4，并且由第一相移而與所述第一正弦信號不同；-利用第二相移對所述第一和第二混頻信號之一進(jìn)行相移以獲取相移混頻信號；以及-合并所述相移混頻信號和所述其他混頻信號以獲取所述第二類型的所述輸出信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中f1≥f2，f4=f2+f1-f22]]>并且f3＝f1-f4。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一相移等于
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二相移等于
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中通過加法和減法之一將所述相移混頻信號與所述其他混頻信號進(jìn)行合并。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號，其中確定所述第一信號的質(zhì)量，并且其中至少部分地根據(jù)所述確定的質(zhì)量而確定產(chǎn)生所述至少兩種類型的所述輸出信號中的哪一種作為輸出信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中如果所述確定的質(zhì)量高于閾值，則產(chǎn)生所述第一類型的所述輸出信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中由混頻器執(zhí)行用于產(chǎn)生輸出信號的所述處理，該混頻器利用頻差fLO將輸入信號變頻到中間頻率fIF，并且可以被控制用于減小鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的干擾，并且其中所述鏡像信號具有等于fLO-fIF和fLO+fIF之一的中心頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述接收信號用作針對所述混頻器的輸入信號，其中f1≥f2， 并且fIF＝f3＝f1-fLO，其中通過控制所述混頻器不減小所述鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的所述干擾，產(chǎn)生所述第一類型的所述輸出信號，并且其中通過控制所述混頻器減小所述鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的所述干擾，產(chǎn)生所述第二類型的所述輸出信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述頻差fLO是可調(diào)諧的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對于所述接收信號的所述獲取包括-利用第一天線接收包括所述第一和第二信號的信號以獲取第一接收信號，其中所述第一天線至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；-利用第二天線接收包括所述第一和第二信號的信號以獲取第二接收信號，其中所述第二天線至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；-利用至少部分地適應(yīng)于所述第一信號的第一濾波器結(jié)構(gòu)對所述第一接收信號進(jìn)行濾波，以獲取第一濾波信號；-利用至少部分地適應(yīng)于所述第二信號的第二濾波器結(jié)構(gòu)對所述第二接收信號進(jìn)行濾波，以獲取第二濾波信號；以及-將所述第一和第二濾波信號合并以獲取所述接收信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一濾波器結(jié)構(gòu)包括帶通濾波器，并且其中所述第二濾波器結(jié)構(gòu)包括低通和高通濾波器的組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收信號的所述獲取包括-利用雙頻天線接收包括所述第一和第二信號的信號以獲取接收信號；-利用至少部分地適應(yīng)于所述第一信號的第一濾波器結(jié)構(gòu)對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號；-利用至少部分地適應(yīng)于所述第二信號的第二濾波器結(jié)構(gòu)對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號；以及-將所述第一和第二濾波信號合并以獲取所述接收信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸出信號被變頻到基帶中心頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二信號是已經(jīng)分別利用不同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述輸出信號被變頻到基帶中心頻率，以獲取基帶信號，并且其中在所述基帶信號中通過與所述第一和第二信號相對應(yīng)的擴(kuò)頻碼相關(guān)來檢測所述第一和第二信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中由至少一個衛(wèi)星定位系統(tǒng)的至少一個發(fā)射器將所述第一和第二信號發(fā)射到所述接收器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述至少一個衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)中的至少之一。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一頻率f1等于1575.4MHz，并且其中所述第二頻率f2在1176和1227MHz之間的范圍內(nèi)。
24.一種計算機(jī)程序，具有可操作用于使得處理器控制執(zhí)行權(quán)利要求1的方法步驟的接收器的指令。
25.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序具有可操作用于使得處理器控制執(zhí)行權(quán)利要求1的方法步驟的接收器的指令。
26.一種用于發(fā)射信號的系統(tǒng)，包括至少一個發(fā)射器，和至少一個接收器，其中所述至少一個發(fā)射器包括-設(shè)置用于發(fā)射包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的信號的裝置，以及其中所述至少一個接收器包括-設(shè)置用于獲取包含所述第一和第二信號的接收信號的裝置，以及-設(shè)置用于處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號的裝置，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
27.一種在系統(tǒng)中用于發(fā)射信號的發(fā)射器，包括-設(shè)置用于發(fā)射包含具有第一中心頻率的第一信號和具有第二中心頻率的第二信號的信號的裝置；其中由至少一個接收器獲取包含所述第一和第二信號的接收信號，其中在所述至少一個接收器處處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
28.一種用于雙頻接收的接收器，包括-第一裝置，設(shè)置用于獲取包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的接收信號；以及-第二裝置，設(shè)置用于處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中所述第二裝置包括-設(shè)置用于將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的正弦信號相乘以獲取第一混頻信號的裝置；以及-設(shè)置用于輸出所述第一混頻信號作為所述第一類型的所述輸出信號的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中可以產(chǎn)生至少兩種類型的輸出信號，并且其中第二類型的所述輸出信號基本上是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號和變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之一，并且所述第二裝置包括-設(shè)置用于將所述接收信號與具有第四中心頻率f4的正弦信號相乘，以獲取第一混頻信號的裝置；-設(shè)置用于將所述接收信號與第二正弦信號相乘以獲取第二混頻信號的裝置，其中所述第二正弦信號具有與所述第一正弦信號相同的中心頻率f4，并且由第一相移而與所述第一正弦信號不同；-設(shè)置用于利用第二相移對所述第一和第二混頻信號之一進(jìn)行相移以獲取相移混頻信號的裝置；以及-設(shè)置用于將所述相移混頻信號和所述其他混頻信號合并以獲取合并的信號的裝置；以及-設(shè)置用于輸出所述合并信號作為所述第二類型的所述輸出信號的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中至少可以產(chǎn)生兩種類型的輸出信號，并且其中所述第二類型的所述輸出信號是變頻到所述第三中心頻率f3的所述第一信號，所述接收器進(jìn)一步包括-設(shè)置用于確定所述第一信號的質(zhì)量的裝置，以及-設(shè)置用于至少部分地根據(jù)所述確定的質(zhì)量來確定產(chǎn)生所述至少兩種類型的所述輸出信號中的哪種信號作為輸出信號。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中所述第二裝置包括-混頻器，其利用頻差fLO將輸入信號變頻到中間頻率fIF，并且可以被控制用于減小鏡像信號對于所述下變頻的輸入信號的干擾，其中所述鏡像信號具有等于fLO-fIF和fLO+fIF之一的中心頻率。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的接收器，其中所述第二裝置進(jìn)一步包括-設(shè)置用于將所述接收信號輸入到所述混頻器之中的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的接收器，其中所述第一裝置包括-第一天線，用于接收包含所述第一和第二信號的信號以獲取第一接收信號的裝置，其中所述第一天線至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；-第二天線，用于接收包含所述第一和第二信號的信號以獲取第二接收信號的裝置，其中所述第二天線至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；-第一濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述第一接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號，其中所述第一濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；-第二濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述第二接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號，其中所述第二濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；以及-設(shè)置用于將所述第一和第二濾波信號進(jìn)行合并以獲取所述接收信號的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的接收器，其中所述第一濾波器結(jié)構(gòu)包括帶通濾波器，并且其中所述第二濾波器結(jié)構(gòu)包括低通和高通濾波器的組合。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的接收器，其中所述第一裝置包括-雙頻天線，用于接收包含所述第一和第二信號的信號以獲取接收信號；-第一濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第一濾波信號，其中所述第一濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第一信號；-第二濾波器結(jié)構(gòu)，用于對所述接收信號進(jìn)行濾波以獲取第二濾波信號，其中所述第二濾波器結(jié)構(gòu)至少部分地適應(yīng)于所述第二信號；以及-設(shè)置用于將所述第一和第二濾波信號進(jìn)行合并以獲取所述接收信號的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的接收器，其中所述第一和第二信號是分別利用不同擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻信號，所述接收器進(jìn)一步包括-設(shè)置用于將所述輸出信號變頻到基帶中心頻率以獲取基帶信號的裝置；以及-設(shè)置用于通過與所述第一和第二信號相應(yīng)的擴(kuò)頻碼相關(guān)而檢測所述基帶信號中的所述第一和第二信號的裝置。
38.一種用于在接收器中雙頻接收的模塊，所述模塊包括-第一裝置，設(shè)置用于獲取包含具有第一中心頻率f1的第一信號和具有第二中心頻率f2的第二信號的接收信號；以及-第二裝置，設(shè)置用于處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率f3的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率f3的所述第二信號之和成比例。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于雙頻接收的方法、計算機(jī)程序、計算機(jī)程序產(chǎn)品、系統(tǒng)、發(fā)射器、接收器和模塊，其中獲取包含具有第一中心頻率的第一信號和具有第二中心頻率的第二信號的接收信號，其中處理所述接收信號以產(chǎn)生輸出信號，其中可以產(chǎn)生一種或多種類型的所述輸出信號，并且其中第一類型的所述輸出信號與變頻到第三中心頻率的所述第一信號加上變頻到所述第三中心頻率的所述第二信號之和成比例。所述第一和第二信號例如可以是雙頻衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的定位信號。
文檔編號G01S1/00GK101031812SQ200480044129
公開日2007年9月5日 申請日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者N·庫伊克科南 申請人:諾基亞公司