專利名稱：高分辨率定位的制作方法
背景技術：
本發明涉及定位。特別是，本發明涉及用于在無線通信系統中進行定位的新穎和經改進的方法和裝置。
相關技術的描述政府規定和客戶要求已推動了對蜂窩電話中的定位功能的需求。目前，可將全球定位系統(GPS)用于通過GPS接收機結合一組地球軌道衛星進行定位。因此，理想的是，將GPS功能用于蜂窩電話。
然而，蜂窩電話對于成本、重量和功率損耗的問題十分敏感。簡單地添加用于執行GPS定位的附加電路并不是在蜂窩電話中提供定位功能的一種另人滿意的解決方法。因而，本發明的目的在于在蜂窩電話系統中提供GPS功能，而附加硬件、成本和功率損耗最小。
發明概述本發明是在無線通信系統中進行定位的一種新穎的經改進的方法和裝置。本發明的一個實施例包括進行定位的方法，它包括下列步驟在分辨率間隔接收一組較高分辨率采樣數據、在碼片間隔內累積所述較高分辨率采樣數據以產生累積和，以及在被所述分辨率間隔分開的一組偏移下使所述累積和與相關碼相關。
附圖的簡述從下面結合附圖的詳細描述，本發明的特征、目的和優點將顯而易見。在附圖中相同標號作相同表示，而且

圖1是全球定位系統(GPS)波形發生器的方框圖；圖2是根據本發明的運用構成的蜂窩電話系統的高度簡化方框圖；圖3是根據本發明的一個實施例構成的接收機的方框圖；圖4是如圖3所示的接收機的另一個方框圖5是根據本發明的另一個實施例構成的接收機；圖6是在定位操作期間執行的步驟的流程圖；圖7是根據本發明的一個實施例構成的DSP的方框圖；圖8是在根據本發明的一個實施例執行搜索期間執行的步驟的流程圖；圖9是說明根據本發明的一個實施例執行精細和粗略搜索的各階段的時線；圖10是當根據本發明的一個實施例執行時搜索過程的時線；圖11是搜索空間的示圖；圖12是根據本發明的另一實施例的接收機的方框圖。
較佳實施例的詳細描述描述在無線通信系統中執行定位的新穎的經改進的方法和裝置。根據數字蜂窩電話系統的情況描述示范實施例。雖然在該情況下使用是十分有利的，但可將本發明的不同實施例用于不同環境或結構。一般，運用軟件受控處理器、集成電路或分立邏輯塊可形成這里所述的各種系統，然而，在集成電路中實施卻是最佳的。最好用電壓、電流、電磁波、磁場或磁微粒、光場或光微粒或它們的組合來表示在整個申請中所參考的數據、指令、命令、信息、信號、碼元和碼片。此外，在每個方框圖中所示的方框都可表示硬件或方法步驟。
圖1是全球定位系統(GPS)波形發生器的方框圖。圓圈內一個加符號表示模2加。一般，GPS星座圖包括24個衛星21個用于導航的宇宙飛船(SV)和3個備份(square)。每個SV包括通過監測地面站與GPS時間同步的時鐘。為了確定位置和時間，GPS接收機處理從幾個衛星接收到的信號。至少必須用4個衛星來解4個未知數(x,y,z，時間)。
每個SV發送2個微波載波承載用于標準定位業務(SPS)的信號的1557.42MHz L1載波和承載精確定位業務(PPS)所需的信號的1227.60MHz L2載波。政府代理結構使用PPS并允許更高精度的定位。
用粗略捕獲(C/A)碼(它是用于民用定位業務的在1.023Mcps下發送的1023-碼片偽隨機碼)調制L1載波。(粗略捕獲碼不應與這里所述的粗略和精細捕獲相混淆，其中粗略和精細捕獲包含對C/A碼的運用。)每個衛星都具有它自己的C/A碼，該碼每1ms重復一次。用于PPS的P碼是10.23MHz碼，其長度為2676天。P碼出現在這兩種載波上，但是在L1載波上與C/A碼的相位相差90度。在載波調制之前與C/A碼和P碼進行“異”運算的50Hz導航消息提供諸如衛星軌道和時鐘校正的系統信息。
用粗略捕獲(C/A)碼調制L1載波，該C/A碼是用于民用定位業務的在1.023Mcps下發送的1023-碼片偽隨機碼。每個衛星都具有它自己的C/A碼，該碼每1ms重復一次。用于PPS的P碼是10.23MHz碼，其長度為267天。P碼出現在兩種載波上，而且在L1載波上與C/A碼的相位相差90度。在載波調制之前與C/A碼和P碼進行“異”運算的50Hz導航消息提供諸如衛星軌道和時鐘校正的系統信息。
用粗略捕獲(C/A)碼調制L1載波，該C/A碼是用于本國定位業務的在1.023Mcps下發送的1023-碼片偽隨機碼。每個衛星都具有它自己的C/A碼，該碼每1ms重復一次。用于PPS的P碼是10.23MHz碼，其長度為267天。P碼出現在兩種載波上，而且在L1載波上與C/A碼的相位相差90度。在載波調制之前與C/A碼和P碼進行“異”運算的50Hz導航消息提供諸如衛星軌道和時鐘校正的系統信息。
每個衛星都具有屬于被稱為Gold碼的碼系列的不同C/A碼。使用Gold碼是因為在它們之間的交叉相關是很小的。運用兩個10-級移位寄存器(如在圖1.4-2中所示)產生C/A碼。G1發生器用多項式1+X3+X10，同時G2發生器用多項式1+X2+X3+X6+X8+X9+X10。通過將G1移位寄存器的輸出與G2移位寄存器的2位進行“異”運算產生C/A碼。
圖2是根據本發明的運用配置的蜂窩電話系統的高度簡化方框圖。移動電話10位于基站12之間，其中基站12耦合到基站控制器(BSC)14。移動通信交換中心MSC16把BSC14連接到公用電話交換網(PSTN)。在操作期間，一些移動電話通過與基站12相連進行電話呼叫，同時其他移動電話處于備用模式。
如在待批美國專利申請號09/040,051(發明名稱為“用于確定無線CDMA收發機的位置的系統和方法”，已轉讓給本發明的受讓人，并作為參考資料在此引入)中所述的那樣，發送定位請求消息來促進定位，其中上述定位請求消息包括允許移動電話快速捕獲GPS信號的“幫助信息”。該信息包括SV的ID號(SV ID)、估計的碼相位、在估計碼相位周圍的搜索窗口尺寸和估計的頻率多普勒。運用該信息，移動單元可更快地捕獲GPS信號并確定它的位置。
響應于幫助信息，對于該基站所指定的SV，移動單元調諧到GPS頻率并開始使接收到的信號與它的本機產生的C/A序列相關。它運用輔助信息來使搜索空間變窄并補償多普勒響應，而且運用時間相關獲得每個衛星的偽范圍。注意，這些偽范圍是基于移動單元時間(參照CDMA接收機的組合器系統計時器)的，該移動單元時間是GPS時間的延遲表達方式。
一旦計算該信息，移動單元就向基站發送對于每個衛星的偽范圍(最好分辨率達1/8碼片)以及測量所需的時間。然后，移動單元返回到CDMA并繼續呼叫。
一般接收到信息，BSC就用單向延遲估計來將偽范圍從移動單元時間轉換到基站時間并通過解出幾個區域的相交區來計算移動單元的估計位置。
幫助消息提供的另一個參數是頻率多普勒或多普勒偏移。多普勒效應表示由于在發射機和接收機之間的相對速度所引起的接收信號頻率的明顯變化。多普勒對載波的效應被稱為頻率多普勒，而對基帶信號的效應被稱為碼多普勒。
在GPS的情況下，頻率多普勒改變接收到的載波頻率，從而該效應與有載波偏移的解調一樣。由于基站的GPS接收機積極跟蹤所需的衛星，所以它知道由于衛星移動所致的頻率多普勒。此外，該衛星如此遠離基站和移動站，從而移動單元看見的多普勒偏移實際上與基站看見的多普勒偏移是一樣的。在本發明的一個實施例中，為了校正頻率多普勒值，移動單元運用在接收機中的旋轉器。頻率多普勒的范圍從-4500Hz到+4500Hz，而且變化率大約1Hz/s。
碼多普勒的效應是改變1.023Mhz碼片速率，它實際上壓縮或擴大接收到的C/A碼碼片的寬度。在本發明的實施例中，移動單元通過將頻率多普勒與比率1.023/1575.42相乘校正碼多普勒。于是，移動單元通過按照需要以1/16碼片遞增轉動(將延遲引入)接收到的IQ采樣的相位，可以隨著時間推移校正碼多普勒。
圖3是根據本發明的一個實施例構成的蜂窩電話(無線用戶單元)的接收機部分的方框圖。將接收到的波形100建模成用在頻率wc+wd下的載波調制的C/A信號c(n)，其中wc是標稱載波頻率1575/42MHz，而wd是通過衛星移動產生的多普勒頻率。多普勒頻率的范圍從0(當衛星直接在頭頂上)到大約4.5kHz(在最壞的情況下)。可以將接收機模擬部分建模成用在頻率wr和隨機相位_下的載波解調，隨后是低通濾波。
所得基帶信號通過A/D變換器(未圖示)以產生數字I和Q采樣，存儲它們從而可重復地搜索它們。以兩倍于C/A碼碼片速率(碼片×2)產生采樣，該碼片速率比執行精細搜索算法所需的分辨率更低，但是允許以合理的存儲量存儲18ms的采樣數據。一般，理想的是，以大于10ms的速率進行搜索，從而允許在大多數環境條件下捕獲，并且18ms是較佳的綜合周期。這些環境條件包括處于內部或不能直接看到衛星。
操作期間，首先用旋轉器102旋轉采樣以校正多普勒頻率偏移。使旋轉的I和Q采樣與衛星的C/A序列的各種偏移相關，而且用積分器104在Nc碼片范圍內對所得乘積進行相干積分。對相干積分和求平方并總加以去除未知的相位偏移_的效應。為了增加對于特定偏移的假設測試，非相干組合幾個相干間隔。在多個時間偏移重復執行該去擴展以找到衛星信號的時間偏移。它用由基站指定的多普勒頻率(最好量化為10Hz間隔)并旋轉I和Q采樣以去除頻率偏移。
在本發明的一個實施例中，旋轉只在相干積分窗口內是連續的。即，例如，旋轉器在1ms的相干積分周期之間停止。用平方后求總和消除任何所得相位差。
圖4是根據本發明的一個實施例構成的接收機的另一個方框圖，其中更加詳細示出接收機的旋轉器部分。
圖5是根據本發明的另一個實施例構成的接收機。本發明的該內部實施例利用通過旋轉本機產生的C/A序列而不是輸入采樣來在相干積分周期之間使旋轉器停止的能力。
如圖所示，C/A序列c(n)通過施加到正、余弦信號sin(WdnTc)和cos(WdnTc)上加以旋轉，然后存儲。每個衛星只需旋轉C/A序列一次。因此，旋轉C/A碼序列減少所需的計算量。在本發明的一個實施例中，這還節省了在DSP中用來執行這種計算的存儲量。
使定位算法性能劣化的另一個顯著的損害是在移動單元內部時鐘中的頻率誤差。正是這種頻率誤差促使采用短相干積分時間，大約1ms。較佳的是，在更長的時間周期內執行相干積分。
在示例結構中，移動站的自激(內部)本機振蕩器時鐘是19.68MHz晶體，它具有頻率容限+/-5ppm。這可導致大約+/-7500Hz的大誤差。用該時鐘產生用于解調GPS信號的載波，從而將時鐘誤差加到信號捕獲時間。由于可用來搜索的時間很短，所以頻率容限所導致的這樣大的誤差不可容忍，必須大大減小。
為了允許更長的相干積分時間，在本發明的一個實施例中，CDMA接收機通過運用根據CDMA導碼獲得的定時或任何可用的其他定時信息校正本機振蕩器。這產生控制信號，它將本機振蕩器時鐘調諧到盡可能接近19.68MHz。當射頻單元從CDMA切換到GPS時，凍結施于本機振蕩器時鐘的控制信號。
然而，即使在運用來自基站(或其他資源)的定時信息執行校正之后，一些附加時鐘誤差仍然保持。在本發明的一個實施例中，在校正之后所得的頻率不確定性是+/-100Hz。該剩余誤差仍然降低接收機的性能，而且一般阻止更長的相干積分時間。在本發明的一個實施例中，通過在大于使性能降低的1ms的持續時間內執行非相干積分，可以簡單地避免剩余誤差。
如圖1所示，還在L1載波上調制50Hz NAV/系統數據。如果數據轉換(0至1或1至0)發生在兩個半個相干積分窗口之間，那么所得相干積分總和將為零，因為兩個半個將相互抵銷。這實際上在最差情況下使非相干累計數減1。雖然同步所有衛星的數據邊界，但是由于在通道延遲中的差異導致它們不能同時到達移動單元。該通道延遲實際上使接收到的數據相位隨機化。
在本發明的一個實施例中，對于不同信號的不同數據相位的問題是將數據相位包括在從基站發送到移動單元的幫助信息中。由于基站解調50Hz數據，它知道何時每個衛星發生數據轉換。通過運用熟知的單向延遲，基站可以通過指示在20個1毫秒間隔中的哪一個發生數據轉換，以5比特(每個衛星)編碼數據相位。
如果相干積分窗口跨50Hz數據邊界的兩邊，那么相干積分分成2個(2)部分。一個部分在數據邊界之前，而另一個部分在數據邊界之后。例如，如果En1是在數據邊界之前的窗口內(該窗口的第一半)的相干積分和，而En2是在數據邊界之后的窗口內的相干積分和，那么移動單元選擇(En1+En2)(在數據相同的情況下)的最大值(幅值)和(En1-En2)(在數據變化的情況下)，以顧及相位變化。移動單元還可在非相干組合跨該數據窗口的兩半或者完成免去該數據窗口之間作出選擇。
在本發明的另一個實施例中，移動單元嘗試通過將該和的幅值平方和1ms相干積分之差相比較來找到數據轉換，無需來自基站的信息的幫助。
在本發明的一個實施例中，基于固件的DSP(數字信號處理器)方法別用來進行GPS處理。DPS以碼片×2(2.046MHz)或碼片×8(8.184MHz)的速率接收I和Q采樣，并將4比特I和Q采樣的瞬象存儲在它的內部RAM。
在示范實施例中，DSP產生C/A序列，進行旋轉以消除頻率多普勒，并在由對于每個衛星的基站提供的搜索窗口內進行相關。DSP執行相干積分和非相干組合并按照需要轉動IQ采樣抽選器以補償碼多普勒。
為了節省計算和存儲空間，運用_碼片分辨率來執行最初的搜索，并在最佳的一個或多個標志周圍執行精細搜索以獲得1/8碼片(更高)分辨率。通過計數由硬件產生的1ms中斷(由本機振蕩器產生)保持系統時間。
此外，在本發明的一個實施例中，通過在不同的碼片×8偏移下在一個碼片的持續時間內累計碼片×8采樣(更高分辨率)，來進行精細搜索。
圖6是示出當根據本發明的一個搜索例執行時，在定位期間校正本機振蕩器所執行的步驟的流程圖。在步驟500中，判定最近是否正確校正本機振蕩器。如果不是，那么從基站捕獲導碼，而且通過與在步驟502中的導碼定時相比較判定本機振蕩器的誤差，并產生基于該誤差的校正信號。
于是，流程進到步驟504，其中將校正信號凍結在當前值。在步驟506中，進入GPS模式并運用經校正的時鐘執行定位。一旦執行定位，移動站就在步驟508中離開GPS模式。
圖7示出根據本發明的一個實施例構成的DSP接收機系統。DSP以最少的附加硬件執行整個搜索操作。DSP核心308、調制解調器306、接口單元300、ROM302和存儲器(RAM)304通過總線306耦合。接口單元300接收來自RF單元(未圖示)的RF采樣并向RAM304提供采樣。可以粗略分辨率或精細分辨率存儲RF采樣。DSP核心308運用存儲在ROM302以及存儲器304中的指令處理存儲在存儲器中的采樣。存儲器304具有多個“存儲體”，其中一些存儲采樣而一些存儲指令。調制解調器700在常規模式下執行CDMA處理。
圖8是在定位操作期間執行的步驟的流程圖。當接收到幫助消息時開始定位操作，而且把RF系統切換到GPS頻率(在步驟600中)。當將RF切換到接收GPS時，固定頻率跟蹤環路。DSP接收來自電話微處理器的步驟信息并以多普勒幅值對衛星分類。
在步驟602中，把粗略搜索數據存儲在DSP RAM中。DSP接收幾百微秒的輸入數據以設定Rx AGC。DSP記錄系統時間并開始將18ms窗口(DSP存儲局限)的碼片×2IQ數據存儲在它的內部RAM中。用相連數據窗口來減輕碼多普勒的影響。
一旦存儲數據，在步驟604中執行粗略搜索。DSP開始粗略(碼片×2分辨率)搜索。對于每個衛星，DSP產生C/A碼，根據頻率多普勒旋轉該碼并通過將C/A碼重復用于存儲的粗略搜索數據在由基站指定的搜索窗口內取相關。在相同的18ms數據窗口內處理衛星，而且對于每個衛星獲得超出門限的最佳碼片×2假設。雖然在本發明的一個實施例用到2ms相關積分時間(帶有9個非相關積分)，但是可用更長的相關積分時間(例如，18ms)，雖然最好進行如下所述的附加調節。
一旦執行粗略搜索，就在步驟606中進行精細搜索。在開始精細搜索之前，DSP計算對于每個衛星的經旋轉的C/A碼。這允許DSP實時地處理精細搜索。在執行精細(碼片×8分辨率)搜索期間，在不同的數據上一次處理一個衛星。
DSP首先轉動抽選器以補償對于給定衛星的碼多普勒。在存儲碼片×8采樣的1ms的相關積分窗口之前，還復位Rx AGC值，同時等待下一個1ms邊界。
DSP處理對于該1ms相干積分窗口的5個相連碼片×8分辨率假設，其中中心假設是粗略搜索中得到的最佳假設。在處理下一個1ms窗口之后，對于所有Nn次重復都相干組合該結果并非相干組合該2ms和。
對于下一個衛星的相同數據重復該步驟(從轉動抽選器開始)直至已處理所有衛星。如果對于2個衛星的碼多普勒在幅值上是相同的，那么可以在相同的數據處理兩個衛星以減小所需的數據組的數量。在最壞的情況下，將8組1ms的2*Nn數據窗口用于精細搜索。
最后，在步驟608中，向微處理器報告結果并在DSP中重新啟動聲碼器處理，從而可以繼續呼叫。DSP向微處理器報告偽范圍，其中微處理器將它們轉送到基站。在微處理器將聲碼器程序碼重新下載到DSP存儲器之后，DSP清除它的數據存儲器并重新啟動聲碼器。
圖9示出在粗略搜索之后執行的精細搜索。在粗略搜索中分出最佳碼片×2階段之后，DSP在該階段周圍執行精細搜索以獲得碼片×8分辨率。
用矩形框出用于在精細搜索中作比較的5個階段，如圖所示。再次評估最佳碼片×2階段，從而可對相同數據組進行比較。這還允許粗略搜索和精細搜索來運用不同的積分時間。由于每個衛星都可對碼多普勒具有不同值，所以對于每個衛星可分開執行精細搜索。
圖10提供當根據本發明的一個實施例實施時精細處理的時線。在本發明的一個實施例中在大約1.324秒內完成整個處理時間(粗略+精細搜索)，該實施例中斷呼叫，但是一旦完成搜索就仍然允許呼叫繼續。1.324秒的整個搜索是上限，因為它假定DSP需要搜索全部8個衛星，而且每個衛星具有68碼片的搜索窗口。然而，由于衛星軌道的幾何結構使得所需整個過程1.324秒的可能性很小。
在第一個18ms80期間，在GPS頻率下收集IQ采樣數據。在周期82內，內部執行粗略搜索，這會持續長達1.13秒，但是當識別衛星信號時可能提早終止。一旦執行粗略搜索，就在時間周期84內計算C/A碼，它需要24ms。在時間周期86期間內，對于碼多普勒調節轉動值并進一步調節Rx AGC。在時間周期88內，對IQ數據采樣進行精細搜索，它在時間周期86內執行連續調節。運用18ms積分時間允許忽略碼多普勒，因為接收到的C/A碼相位偏移小于1/16的碼片。對多達8個的衛星執行調節多達8個序列的調節和精細搜索，此時完成定位過程。
此外，在本發明的一些實施例中，電話繼續把反向鏈路的幀發送到基站，同時執行定位處理。這些幀可簡單地保持為空信息以允許基站與用戶單元保持同步，或者幀可包含附加信息(諸如，功率控制命令或信息請求)。最好在RF電路可用且不收集GPS采樣時，發送這些幀，或者如果有充足的RF電路可用，則在收集GPS采樣時發送。
雖然運用18ms積分時間避免碼多普勒效應，但是如果在18ms處理間距內發生數據變化(如上所述)，那么在50Hz速率下對GPS信號發送數據將會引發問題。數據變化導致信號相位的偏移。對于每個衛星，在不同的地方發生50Hz數據邊界。通過改變從每個衛星到電話的路徑長度，有效地使每個衛星的50Hz轉換相位隨機化。
在最壞的情況下，如果在相干積分期間的中點數據位反相，那么相干積分可完全被擦除。因此，在本發明的一個實施例中，基站必須將對于每個衛星的數據轉換邊界傳播到電話(如上所述)。最佳的是，還將傳輸邊界包含在從基站發送的幫助消息內(諸如，以一組5位消息，它指示每個衛星發生轉換的毫秒間隔)。電話用該邊界將每個衛星的相干積分間隔分成2片并判定是否添加或減去在這2個間隔內的相干積分和。這樣，通過包含每個GPS信號的數據邊界，增加了定位過程的可靠性。
在本發明的示范實施例中，任何頻率不確定性都產生Ec/Nt的損耗，其中上述損耗隨著相干積分時間的增加而增加。例如，不確定性+/-100Hz,Ec/Nt的損耗隨著相干積分時間的增加而快速增加，如表Ⅰ所示。
表1如上所述，在移動單元中總是存在本機振蕩器的一些未知的頻率偏移。正是這些未知的頻率偏移阻止了更長的相干進行去擴展和積分。如果可以減小這些未知的頻率偏移效應，更長相干可以改進處理。
在本發明的一個實施例中，通過將搜索空間擴展到2維以包含頻率搜索，來考慮這些未知頻率偏移。對于每個假定，執行幾次頻率搜索，其中每次頻率搜索都假定頻率偏移是已知值。通過將頻率偏移隔開，人們可將頻率不確定性減小到任意值，但是付出的代價是附加計算和存儲量。例如，如果用5個頻率假定，那么所得搜索空間如圖10所示。
對于+/-100Hz頻率不確定性，這是典型的移動單元操作規范，該結構將最大頻率偏移減小到20Hz(一個假定必須是在實際頻率偏移的20Hz內)。對20ms相干積分時間而言，有20Hz頻率偏移的EC/Nt損耗是2.42dB。通過將頻率假定數加倍到10，可將頻率不確定性減小到10Hz，這使Ec/Nt損耗為.58dB。然而，添加附加假定加寬了搜索空間，它增加了計算和存儲要求。
本發明的一個實施例通過頻率多普勒與頻率偏移的集總并對于每個頻率假定計算新旋轉的PN碼，來計算頻率假定。然而，這使得在整個計算過程中頻率假定數成倍增加5個頻率假定意味著增加5次計算。
另一方面，在本發明的另一個實施例中，由于與頻率多普勒相比，頻率不確定性很小，所以旋轉相位可被認為在1ms間隔內是恒定的(對于80Hz假定為一個周期的8％)。因此，通過將相干積分間隔分成長達1ms子間隔，旋轉子間隔的積分和以將計算頻率搜索所需的附加計算量減小3個數量級。結果是可執行更長相干的去擴展，而且改善性能。
圖12是根據運用更長相干的去擴展方法構成的接收機的方框圖。第一組乘法器50通過將IQ采樣與旋轉C/A碼取相關，補償頻率多普勒。這等同于在與未改變的C/A碼取相關之前旋轉IQ采樣。由于頻率多普勒可長達4500Hz，所以可對每個碼片進行旋轉。用累加器52在1ms間隔內(1023碼片)進行相干積分之后，第二組乘法器54旋轉1ms積分和(_I和_Q)，以實現頻率假定。在整個相干積分間隔內累加旋轉和。
回想只在1023碼片上計算頻率多普勒旋轉以節省存儲和計算量。對于比1ms長的相干積分時間，將每個相干積分和與相位偏移相乘以使旋轉相位在時間上繼續。為了以數學方式示出這點，帶有頻率多普勒旋轉的1ms相干積分和可表示如下S1=Σn=11023[I(n)+jQ(n)]C(n)e-jwdnTc]]>，其中-I=Re{S1}和-Q=Im{S1}其中I(n)和Q(n)是分別在I和Q信道上接收到的輸入采樣，c(n)是未旋轉的C/A碼，wd是頻率多普勒和，Tc是碼片間隔(.9775us)。2ms相干積分和可表示如下S(2ms)=Σn=12046[I(n)+jQ(n)]c(n)e-jwdnTc]]>=Σn=11023[I(n)+jQ(n)]c(n)e-jwdnTc+e-jwd(1023)Tc]]>Σn=11023[I(n+1023)+jQ(n+1023)]c(n)e-jwdnTc]]>=S1+e-jwd(1023)TcS2]]>這里，S1是第一1ms積分和，而S2是運用用來計算S1的相同旋轉C/A值計算的第二1ms積分和。e-jwd(1023)Tc]]>項是補償運用相同旋轉值的相位偏移。類似地，3ms相干積分和可表示為S(3ms)=S1+e-jwd(1023)TcS2+e-jwd(2046)TcS3]]>為了延長積分時間，同時運用相同的1023單元旋轉的C/A序列，(n+1)1ms積分和在加到總和之前應與e-jwdn(1ms)相乘。由于這是1ms積分和的旋轉，我們將該運算與頻率搜索相組合來避免執行2次旋轉。即，由于e-jwdn(1ms)e-jwdn(1ms)=e-j(wd+wd)n(1ms)]]>我們將第(n+1)個1ms積分和與e-j(wd+wh)n(1ms)相乘以搜索頻率假定并考慮頻率多普勒相位偏移。
注意，由于頻率不確定性不依賴于衛星，所以可在捕獲一個衛星之后，減少頻率搜索。如果需要更長的相干積分，可以執行更精細的頻率搜索。
在本發明的示范實施例中，以類似于粗略搜索的方法進行精細搜索。但有2點差別。第一，積分間隔總是相干相加，而不是求平方并非相干加法。第二，將去除頻率不確定的旋轉(在粗略搜索之后應是已知的)與頻率多普勒相位偏移組合并用來旋轉1ms相干積分間隔后將它們加在一起。
在本發明的另一個實施例中，在比18ms長的積分時間內對e-jwd(1023)Tc2]]>數據的相干積分窗口求積分。如果可用附加存儲器，那么本實施例是很有用的。對于比18ms長的相干積分，與在較短的積分周期內進行的處理相同地處理50Hz數據邊界。基站對每個衛星指示邊界在哪里，而且DSP判定是將20個1ms相干積分間隔加到它的操作和還是從中減去它。
然而，由于頻率不確定性和積分時間常數之積影響著Ec/Nt損耗，所以必須在長相干積分間隔內將頻率不確定性減小到很小的值。由于以20Hz頻率不確定性進行20ms積分導致Ec/Nt損耗2.42dB，所以以積分時間400ms保持相同損耗要求將頻率不確定性減小到1Hz。為了校正這個問題，需要通過分級的方法將頻率不確定性減小到1Hz。例如，第一頻率搜索將不確定性從100Hz減小到20Hz，第二搜索將不確定性減小到4Hz而第三搜索將不確定性減小到1Hz。頻率搜索將補償從基站捕獲到的頻率多普勒的誤差。
此外，為了執行更長的積分，在長積分時間內，只對具有類似多普勒的衛星搜索相同數據，這是因為對于每個衛星，碼多普勒都是不同的。當DSP收集相干積分數據窗口時，它計算滑移1/16碼片并轉動抽選器所需的時間。此外，在該實施例中采用多個數據窗口。
于是，描述了在無線通信系統中執行定位的方法和裝置。提供對較佳實施例的上述描述使得熟悉本技術領域的人員能夠進行或運用本發明。對于熟悉本技術領域的人員而言，對這些實施例的各種改變都是顯而易見的，而且可將一般原理用于其他實施例而不用進行創造性勞動。因此，本發明并不限于這里所示的實施例但要符合與這里揭示的原理和新穎性一致的最寬范圍。
權利要求
1．一種執行定位的方法，其特征在于，包括下列步驟在分辨率間隔接收一組較高分辨率采樣數據；在碼片間隔內累積所述較高分辨率采樣數據，以產生累積和；在被所述分辨率間隔分開的一組偏移下，將所述累積和與相關碼相關。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，在持續時間方面，所述分辨率間隔比所述碼片間隔短。
3．如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述分辨率間隔是碼片×8或更大。
全文摘要
本發明是在無線通信系統中進行定位的一種新穎的經改進的方法和裝置。本發明的一個實施例包括進行定位的方法，它包括下列步驟在分辨率間隔接收一組較高分辨率采樣數據、在碼片間隔內累積所述較高分辨率采樣數據以提供累積和，以及在被所述分辨率間隔分開的一組偏移下使所述累積和與相關碼相關。
文檔編號H04Q7/34GK1317091SQ99810728
公開日2001年10月10日 申請日期1999年9月2日 優先權日1998年9月9日
發明者S·A·格拉茲科, G·C·西何, 周群真 申請人:夸爾柯姆股份有限公司