專利名稱：使采樣的直接序列擴展頻譜信號與本地提供的副本相關聯(lián)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使采樣的直接序列擴展頻譜信號與本地提供的包含擴展碼的副本信號相關聯(lián)的方法；并且涉及對應的用于此目的的信號處理器、接收機、計算機可讀存儲介質和計算機程序。
背景技術：
眾所周知，存在NAVSTAR GPS接收機，其中接收的GPS擴展頻譜信號不斷地與本地生成的包含擴展碼的副本信號相關聯(lián)，以便解擴(despread)接收的GPS信號。因為在接收的GPS信號中的擴展頻譜碼相對副本信號中的擴展頻譜碼可能具有不同的碼相位，并且還具有因接收機和軌道衛(wèi)星之間的多普勒頻移所引起的不同頻率，通常應用二維的副本碼相位和頻率相位掃描，由此這種掃描最終將產生在接收的GPS信號中的擴展頻譜碼，所述接收的GPS信號具有與本地生成的副本相同的頻率和碼相位。這將導致表明采集的正相關，并且隨后GPS信號的碼相位和頻率可被跟蹤以及從GPS信號導出偽距離和其它信息，利用常規(guī)導航算法可根據所述GPS信號計算接收機的位置。
事實上，所有當前的GPS接收機都使用應用特定的硬件來執(zhí)行GPS信號采集，但是最近以來，又開發(fā)出基于GPS的軟件。例如，在Akos等人的論文“用于GPS接收機的實時軟件無線電結構”(GPS世界，2001年7月)中，公開了GPS軟件接收機，其中GPS信號處理是借助可編程的微處理器或數字信號處理器來完成的，所述數字信號處理器相對于模擬或離散硬布線部件。如在此論文的圖2中所示的，所提供的簡化的“GPS軟件接收機”包括GPS天線和GPS RF前端部分，用于GPS信號預處理(包括過濾、放大和降頻轉換)和模擬到數字轉換。從GRS RF前端部分輸出的GPS信號樣本可被饋送到運行適當GPS信號處理器軟件的現(xiàn)代PC，以便確定定位。利用基于GPS信號處理的軟件的主要缺點在于，它固有地比對應的硬布線解決方案要慢。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明，提供了一種使采樣的直接序列擴展頻譜信號與本地提供的包含擴展碼的副本信號相關聯(lián)的方法，以及對應的用于此目的的信號處理器、接收機、計算機可讀存儲介質和計算機程序。該方法包括以下步驟合并所接收信號的至少兩個信號樣本的一個或多個位，以便形成第一個字；提供包含對應于副本信號的位的第二個字；和執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令，以便處理第一和第二個字，尤其是在硬布線電路中進行處理，從而獲得相關值。
所述處理可包括基于字的異或(XOR)運算或其逆運算，以及該運算結果的求和。并且，第一個字可通過執(zhí)行基于軟件的指令來形成。
如果擴展頻譜信號的每個樣本都包含至少一個大小位和一個符號位，那么第一個字可通過合并至少兩個信號樣本的一個或多個大小位來形成，第三個字可通過合并至少兩個信號樣本的一個或多個符號位來形成，并且可執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令來處理第一、第二和第三個字，以便獲得相關值。
通過本發(fā)明，發(fā)明人認為大多數的微處理器能夠利用適當的軟件鉤子來執(zhí)行快速的、基于字的、硬布線的運算，比如XOR運算，并且這些運算的使用能顯著地加速擴展頻譜信號采集。


現(xiàn)在將僅通過舉例的方式并參考附圖來描述本發(fā)明，其中附圖示意性示出了與NAVSTAR GPS接收機裝置連接并根據本發(fā)明進行工作的PC。
具體實施例方式
參考附圖，所述PC經由USB PC端口和對應的電纜連接到GPS接收機裝置10，GPS接收機裝置10包括一個GPS RF前端部分Rx和一個GPS天線。雖然該裝置本可以是“加密狗(dongle)”類型的裝置并由此省去了電纜，然而電纜能方便在顯著的位置中定位GPS接收機裝置(包括天線)，由此增加了采集GPS信號的機會。例如，如果在室內工作，某人可能將GPS接收機裝置放置在窗戶附近。
在操作時，GPS接收機裝置通過其天線接收NAVSTAR SPS GPS信號(它是直接序列擴展頻譜信號)并通常通過無源的帶通濾波器來預處理它們，以便最小化頻帶外的RF干擾、預放大、到中頻(IF)的降頻轉換以及模擬到數字轉換。所得的1位的GPS信號樣本包含仍然是調制的IF信號，仍然包含來自可用衛(wèi)星的所有信息。接著，將GPS信號樣本從GPS接收機裝置經由USB鏈路輸出到PC存儲器(未示出)中。
利用根據本發(fā)明的適當的GPS信號處理軟件，GPS信號樣本按照下面所述的被進一步處理，使得GPS信號可被采集以用于導出偽距離信息的目的，根據所述偽距離信息，可以利用常規(guī)的導航算法確定PC的位置。
如果我們首先考慮在軟件中常規(guī)的GPS信號采集對于1位的GPSIF信號樣本流，通常是通過利用XOR運算來完成相關的，其中利用同相(I)和正交(Q)1位的GPS副本信號位的對應位來將XOR運算施加到GPS IF流中的每個位(將擴展碼復制為在I和Q相位I F載波上被調制)。對于I和Q相位，XOR運算輸出被求和，并且對所述和進行合并以產生用于確定是否采集信號的相關輸出。根據下列的偽代碼來考慮此過程應該是有幫助的，為IF樣本流中的每個位重復這個偽代碼以為I和Q相位生成相應的和code＝GenerateNextCodeBit()carrier＝GenerateNextCarrierPhase()IFsample＝GetNextlFsample()Isum＝Isum+IFsample XOR(code XOR cos(carrier))Qsum＝Qsum+IFsample XOR(code XOR sin(carrier))注意到，如果使用復GPS IF信號樣本流，那么可使用更復雜的方案，但是原理上是基本一樣的。
根據本發(fā)明，對于1位的GPS IF信號樣本流，合并連續(xù)的32位組以形成GPS IF信號樣本流的連續(xù)的字，利用I和Q相位GPS副本信號的對應32位字將XOR運算施加于所述連續(xù)的字。在硬件中根據基于軟件的指令來執(zhí)行XOR運算，在通常以32位字工作的ARM9微處理器上執(zhí)行。對于I和Q相位，基于字的XOR運算輸出被求和，并且對所述和進行合并以產生用于確定是否采集信號的相關輸出。
如果我們將本發(fā)明的基于字的處理與常規(guī)基于位的處理相比較，那么在以必須執(zhí)行兩位計數以及一些簡單的打包操作的代價下，有效地將XOR運算的次數降低了32倍。其本身就值得去做，況且另外在大多數實際軟件解決方案中，IF數據將存儲在打包的字中。因此，不僅生成打包的字沒有成本，而且如果根據基于字的IF方法避免了常規(guī)的基于位的處理，那么也沒有所需的開包成本。
根據下列的偽代碼來考慮此過程應該是有幫助的，為生成的IF樣本流中的每個位重復這個偽代碼以為I和Q相位生成相應的和forbit＝0 to 31{codeWord[bit]＝GenerateCodeBit()phase＝GenerateCarrierPhase()IcarrierWord[bit]＝cos(phase)QcarrierWord[bit]＝sin(phase)IFWord[bit]＝GetNextlFsample()}IWord＝IFWord XOR codeWord XOR IcarrierWordQWord＝IFWord XOR codeWord XOR QcarrierWordIsum＝Isum+CountBitsSet(IWord)Qsum＝Qsum+CountBitsSet(QWord)值得注意的是，該方法的變化可用于多位采樣，雖然收益可能較少。通過具有分離的符號和大小字并且將符號字作為1位的值處理，但將大小字用作為位計數運算中的掩碼，1.5位采樣(即值1、0和-1)的特定情況可明確地受到支持。
已經在具有軟件GPS能力的PC的環(huán)境中說明了本發(fā)明，雖然當然還可以將其等同地應用于其它能夠支持GPS信號處理軟件的設備，這些設備可以與根據本發(fā)明的GPS接收機設備連接。例如，本發(fā)明可與諸如膝上PC和PDA的移動裝置一起應用；或與諸如TV或TV機頂盒的普通靜止對象一起應用。另外，本發(fā)明還可等同地應用于非GPS直接序列擴展頻譜信號獲取，包括當用于移動電話的情況。
權利要求
1.一種使采樣的直接序列擴展頻譜信號與本地提供的包含擴展碼的副本信號相關聯(lián)的方法，包括以下步驟·合并所接收信號的至少兩個信號樣本的一個或多個位，以形成第一個字；·提供包含對應于副本信號的位的第二個字；和·執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令以處理第一和第二個字，從而獲得相關值。
2.根據權利要求1的方法，其中利用硬布線電路完成處理第一和第二個字。
3.根據權利要求1的方法，其中處理第一和第二個字包括基于字的異或(XOR)運算或其逆運算，以及該運算結果的求和。
4.根據權利要求1的方法，其中執(zhí)行基于軟件的指令以形成第一個字。
5.根據權利要求1的方法，其中擴展頻譜信號的每個樣本都包含至少一個大小位和一個符號位；其中第一個字通過合并至少兩個信號樣本的一個或多個大小位來形成；其中第三個字通過合并至少兩個信號樣本的符號位來形成；并且其中執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令以處理第一、第二和第三個字，從而獲得相關值。
6.一種配置為使采樣的直接序列擴展頻譜信號與本地提供的包含擴展碼的副本信號相關聯(lián)的信號處理器，所述相關的完成是通過合并所接收信號的至少兩個信號樣本的一個或多個位，以形成第一個字；提供包含對應于副本信號的位的第二個字；和執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令以處理第一和第二個字，從而獲得相關值。
7.根據權利要求6的信號處理器，其中利用硬布線電路完成處理第一和第二個字。
8.根據權利要求6的信號處理器，其中處理第一和第二個字包括基于字的異或(XOR)運算或其逆運算，以及該運算結果的求和。
9.根據權利要求6的信號處理器，其中執(zhí)行基于軟件的指令以形成第一個字。
10.根據權利要求6的信號處理器，其中擴展頻譜信號的每個樣本都包含至少一個大小位和一個符號位；其中第一個字通過合并至少兩個信號樣本的一個或多個大小位來形成；其中第三個字通過合并至少兩個信號樣本的符號位來形成；并且其中執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令以處理第一、第二和第三個字，從而獲得相關值。
11.一種直接序列擴展頻譜信號接收機，包括天線和RF前端，所述RF前端包括模擬到數字轉換器，所述接收機用于接收擴展頻譜信號并且輸出對應的信號樣本；并且包括根據權利要求6到10的任一權利要求的信號處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使采樣的直接序列擴展頻譜信號與本地提供的包含擴展碼的副本信號相關聯(lián)的方法，以及對應的用于此目的的信號處理器、接收機、計算機可讀存儲介質和計算機程序。該方法包括以下步驟合并所接收信號的至少兩個信號樣本的一個或多個位，以便形成第一個字；提供包含對應于副本信號的位的第二個字；和執(zhí)行一個或多個基于軟件的指令，以便處理第一和第二個字，尤其是在硬布線電路中進行處理，從而獲得相關值。
文檔編號H04B1/707GK1823477SQ200480020270
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月12日 優(yōu)先權日2003年7月16日
發(fā)明者S·R·杜利, A·T·尤勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司