Архитектура обработки сигналов в приемнике спутниковой навигационной системы

Архитектура обработки сигналов в приемнике спутниковой навигационной системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится, в общем случае, к глобальной спутниковой навигационной системе, ГСНС (GNSS) и, в частности, к архитектуре обработки сигналов в приемнике спутниковой навигационной системы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В приемниках глобальной спутниковой навигационной системы (ГСНС), такой как, например, Глобальная система определения местоположения (GPS), используют средства измерения расстояния, которые основаны на навигационных сигналах, широковещательную передачу которых осуществляют со спутников, находящихся в пределах прямой видимости. Приемник измеряет время прихода одного или большего количества широковещательных сигналов. Это измерение времени прихода сигнала содержит операцию измерения времени на основании участка сигнала, закодированного кодом грубого определения местоположения объектов (coarse acquisition, C/A), именуемого псевдодальностью, и операцию измерения фазы.

Помимо множества широковещательных сигналов Глобальной системы определения местоположения (GPS), также существует множество других широковещательных сигналов, соответствующих другим ГСНС, которыми являются, например, Глобальная орбитальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС), система определения местоположения GALILEO, Европейская геостационарная система навигационного покрытия (EGNOS), Система расширенного района приема дифференциальных поправок (WAAS), Многофункциональная спутниковая система приема дифференциальных поправок для транспорта (MSAS), Квазизенитная спутниковая система (QZSS). В совокупности широковещательные сигналы ГСНС имеют множество форматов и их передачу осуществляют на нескольких несущих частотах сигнала.

Обычные приемники ГСНС имеют множество радиочастотных (РЧ) схем для приема одного или большего количества широковещательных сигналов, которые передаются на несущих частотах сигнала одного или большего количества. РЧ-схемы обычно содержат множество подканалов. Соответствующий подканал может использоваться для приема сигналов несущей частоты, переданных на соответствующей несущей частоте или в соответствующем диапазоне частот. Кроме того, соответствующий подканал может использоваться для приема сигналов несущей частоты, которые соответствуют соответствующему спутнику в ГСНС.

Несмотря на то что использование множества РЧ-схем в таких обычных приемниках позволяет приемникам принимать множество сигналов, соответствующих одной или большему количеству ГСНС, этот подход обычно влечет за собой дополнительные непроизводительные издержки и наличие дополнительных компонентов, и, следовательно, приводит к более высокой сложности и к увеличению стоимости. Следовательно, существует потребность в создании универсального РЧ-приемника для сигналов несущей частоты в глобальной спутниковой навигационной системе (ГСНС).

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описано спутниковое навигационное устройство, содержащее универсальный РЧ-приемник. Приемник принимает сигнал, содержащий, по меньшей мере, один сигнал с разнесением по спектру из первого спутника. Приемник имеет первый канал, содержащий, по меньшей мере, две схемы подканалов. Каждая схема подканала содержит, по меньшей мере, генератор первого сигнала и первый смеситель для приема соответствующей полосы частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника. Генератор первого сигнала создает соответствующий первый сигнал, имеющий соответствующую первую несущую частоту, для преобразования, по меньшей мере, части сигнала с понижением частоты до промежуточной частоты, которая является общей для этих двух схем подканалов, с использованием первого смесителя.

Промежуточная частота в схеме первого подканала и промежуточная частота в схеме второго подканала могут отличаться менее чем на 100 кГц. Соответствующая первая несущая частота в соответствующем первом сигнале и промежуточная частота каждой схемы подканала также могут быть регулируемыми. Эта регулировка может быть реализована с использованием регулируемого генератора первого сигнала.

Первый канал также может содержать генератор второго сигнала. Каждая из этих, по меньшей мере, двух схем подканалов также может содержать второй смеситель. Генератор второго сигнала создает второй сигнал, имеющий вторую несущую частоту, который подают в каждую из, по меньшей мере, двух схем подканалов, для преобразования, по меньшей мере, части сигнала с понижением частоты от промежуточной частоты, по существу, до полосы частот исходных сигналов с использованием второго смесителя.

Приемник в спутниковом навигационном устройстве также может содержать дополнительный канал, содержащий, по меньшей мере, два дополнительных экземпляра схем подканалов, имеющих промежуточную частоту. Соответствующая схема дополнительного подканала производит прием соответствующего дополнительного диапазона частот в дополнительном сигнале с разнесением по спектру из дополнительного спутника.

В некоторых вариантах осуществления изобретения спутниковое навигационное устройство содержит приемник, который принимает сигнал, содержащий, по меньшей мере, один сигнал с разнесением по спектру из первого спутника. Приемник имеет первый канал. Первый канал содержит, по меньшей мере, одну схему подканала. Схема подканала содержит генератор первого сигнала и первый смеситель для приема соответствующего диапазона частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника. Генератор первого сигнала создает соответствующий первый сигнал, имеющий соответствующую регулируемую первую несущую частоту, для преобразования, по меньшей мере, части сигнала с понижением частоты до регулируемой промежуточной частоты с использованием первого смесителя.

Первый канал также может содержать генератор второго сигнала. По меньшей мере, одна схема подканала также может содержать второй смеситель. Генератор второго сигнала создает соответствующий второй сигнал, имеющий регулируемую вторую несущую частоту, который подают, по меньшей мере, в одну схему подканала для преобразования, по меньшей мере, части сигнала, с понижением частоты от регулируемой промежуточной частоты, по существу, до полосы частот исходных сигналов с использованием второго смесителя.

В некоторых вариантах осуществления изобретения спутниковое навигационное устройство содержит приемник, который принимает сигнал, содержащий, по меньшей мере, один сигнал с разнесением по спектру из первого спутника. Приемник имеет первый канал. Первый канал содержит, по меньшей мере, одну схему подканала, которая принимает соответствующий диапазон частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника путем преобразования, по меньшей мере, части сигнала с понижением частоты до промежуточной частоты. Схема первого подканала содержит полосовой фильтр, имеющий центральную частоту, по существу, равную промежуточной частоте, и ширину полосы пропускания, большую, чем ширина полосы частот, приблизительно равная ширине полосы частот первого спутника.

В некоторых вариантах осуществления изобретения спутниковое навигационное устройство содержит приемник, который принимает сигнал, содержащий, по меньшей мере, один сигнал с разнесением по спектру из первого спутника. Приемник имеет входную схему, которая обнаруживает информацию в соответствующем диапазоне частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника. Входная схема имеет перестраиваемую конфигурацию для вывода цифрового сигнала, соответствующего этой информации. Цифровой сигнал имеет регулируемое количество битов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные задачи и отличительные признаки настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания и из прилагаемой формулы изобретения при их рассмотрении совместно с чертежами.

На фиг.1 изображена схема, на которой проиллюстрирована глобальная спутниковая навигационная система (ГСНС) с сигналами, прошедшими по прямому пути, и с сигналом многолучевого распространения.

На фиг.2 изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты приемника ГСНС.

На фиг.3 изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты в канале приемника ГСНС.

На фиг.4A изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты в канале приемника ГСНС.

На фиг.4Б изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты в канале приемника ГСНС.

На фиг.5A проиллюстрирована однобитовая (двухуровневая) дискретизация.

На фиг.5Б проиллюстрирована двухбитовая (трехуровневая) дискретизация.

На фиг.5В проиллюстрирована трехбитовая (четырехуровневая) дискретизация.

На фиг.6 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема преобразования "знак-величина".

На фиг.7 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема установки на нуль.

На фиг.8 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована схема автоматической регулировки усиления (АРУ).

На фиг.9 изображена блок-схема, на которой проиллюстрирована обработка принятых сигналов в приемнике ГСНС.

На фиг.10 изображена блок-схема, на которой проиллюстрированы компоненты приемника ГСНС.

На фиг.11 изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирован способ работы приемника ГСНС.

На фиг.12 изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирован способ работы приемника ГСНС.

На фиг.13 изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирован способ работы приемника ГСНС.

На фиг.14 изображена схема последовательности операций, на которой проиллюстрирован способ работы приемника ГСНС.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь будет приведена ссылка на варианты осуществления изобретения, примеры которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. В приведенном ниже подробном описании изложены многочисленные конкретные подробности для обеспечения глубокого понимания настоящего изобретения. Однако для обычного специалиста в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях подробное описание известных способов, процедур, компонентов и схем не приведено, чтобы не затруднять понимание особенностей вариантов осуществления изобретения из-за излишних подробностей.

Описано спутниковое навигационное устройство, содержащее универсальный РЧ-приемник, предназначенный для приема одного или большего количества сигналов с разнесением по спектру из первого спутника. Варианты осуществления приемника, содержащего, по меньшей мере, два подканала, имеющих общую промежуточную частоту, подканал, имеющий регулируемую промежуточную частоту, полосовой фильтр, имеющий центральную частоту, по существу, равную промежуточной частоте, и ширину полосы пропускания, большую, чем ширина полосы частот, приблизительно равная ширине полосы частот первого спутника, и/или схемы с перестраиваемой конфигурацией, обеспечивающие вывод цифрового сигнала, имеющего регулируемое количество битов, могут уменьшить сложность и/или снизить стоимость спутникового навигационного устройства.

В вариантах осуществления спутникового навигационного устройства подразумевают, что термин "навигация" включает в себя определение местонахождения или месторасположения, что также известно как определение местоположения. Термин "навигация" следует интерпретировать как определение того, где именно находится спутниковое навигационное устройство относительно системы отсчета, которая, по меньшей мере, частично обеспечена спутниками в Глобальной спутниковой навигационной системе (ГСНС). При навигации также может производиться определение времени в месте расположения спутникового навигационного устройства, по меньшей мере, частично, по сигналам из одного или из большего количества спутников в ГНСС.

В спутниковом навигационном устройстве РЧ-приемник обеспечивает высококачественные навигационные измерения по любому из существующих или запланированных навигационных сигналов из Глобальных спутниковых навигационных систем (ГСНС), которыми являются, в том числе, Глобальная система определения местоположения (GPS), система определения местоположения GALILEO, Глобальная орбитальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС), Квазизенитная спутниковая система (QZSS), Система расширенного района приема дифференциальных поправок (WAAS), Европейская геостационарная система навигационного покрытия (EGNOS), Многофункциональная спутниковая система приема дифференциальных поправок для транспорта (MSAS) и другие спутниковые навигационные системы. Он также обеспечивает прием сигналов из сети StarFire фирмы "NavCom Technology, Inc.".

За исключением системы ГЛОНАСС в спутниках ГСНС используют способы множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) для уменьшения межспутниковых помех. Спутники, не входящие в состав системы ГЛОНАСС, осуществляют широковещательную передачу сигналов на несущих частотах сигнала в диапазоне частот L и используют псевдослучайные коды разнесения сигнала по спектру. Используя Глобальную систему определения местоположения (GPS) в качестве примера, уровень защиты от помех составляет от приблизительно 20 дБ для кода грубого определения местоположения объектов (C/A) до более чем 70 дБ для более новых кодов и P-кода для военных целей. Спутники Глобальной системы определения местоположения (GPS) имеют на борту встроенные фильтры с шириной полосы пропускания от 20 до 30 МГц (с двух сторон).

В системе ГЛОНАСС для обеспечения защиты от межспутниковых помех используют множественный доступ с частотным разделением (МДЧР). Каждый спутник систем ГЛОНАСС использует один и тот же код разнесения сигнала по спектру. За исключением диаметрально противоположных спутников, расположенных на той же самой орбите на противоположных сторонах Земли, каждый спутник имеет свой собственный диапазон частот. Диаметрально противоположные спутники могут совместно использовать один и тот же диапазон частот.

В Глобальной системе определения местоположения (GPS) широковещательную передачу навигационных сигналов осуществляют на несущей частоте L1-сигнала, равной 1575,42 МГц, и на несущей частоте L2-сигнала, равной 1227,6 МГц. Запланирована передача третьего сигнала системы GPS на несущей частоте L5-сигнала, равной 1176,45 МГц. В системе GALILEO запланировано предоставление сигналов на частотах L1 и L5 (также именуемых E5A) и дополнительных сигналов на частотах 1207,14 МГц (E5B) и 1278,75 МГц (E6). Система GALILEO также будет предоставлять дополнительные сигналы с различными кодами разнесения сигнала по спектру на несущей частоте L1-сигнала. В системе QZSS планируют предоставлять сигналы, совместимые с системой GPS, на несущих частотах L1, L2 и L5-сигнала. В системе QZSS также планируют предоставлять сигналы на пока еще не определенной несущей частоте L6 сигнала. Спутники в системах WAAS, EGNOS и MSAS предоставляют сигналы, подобные сигналам системы GPS, на несущей частоте L1-сигнала, и запланировано предоставление второго сигнала на несущей частоте L5-сигнала.

В сети StarFire, которая функционирует, по меньшей мере, частично в качестве линии связи, используют каналы шириной 840 Гц в диапазоне частот между 1525 МГц и 1560 МГц. Сеть StarFire обеспечивает передачу данных со скоростью 1200 закодированных битов в секунду.

В системе ГЛОНАСС широковещательную передачу сигналов осуществляют в диапазонах частот от 1598,0635 МГц до 1605,375 МГц (L1) и от 1242,9375 до 1248,625 МГц (L2). Диапазоны частот сигналов в системе ГЛОНАСС перекрывают высокочастотную часть соответствующих диапазонов частот сигналов в системах GPS и GALILEO.

На фиг.1 проиллюстрирован составной сигнал, принимаемый устройством 110 в одном из вариантов осуществления ГСНС 100. Этот составной сигнал содержит один или большее количество сигналов 114, широковещательную передачу которых производит один или большее количество спутников, а также сигнал 116 многолучевого распространения, отраженный от объекта 112. Как описано выше, каждый из сигналов 114 содержит, по меньшей мере, один сигнал с разнесением по спектру, соответствующий, по меньшей мере, одному спутнику.

На фиг.2 проиллюстрированы компоненты в варианте осуществления приемника 200 в устройстве 110 (фиг.1). Составной сигнал принимают посредством, по меньшей мере, одной антенны 210 и подают его в маршрутизатор 212. Маршрутизатор 212 соединяет, по меньшей мере, часть составного сигнала с одним или с большим количеством каналов 214. Каждый из каналов 214 содержит одну или большее количество схем подканалов, которые выводят принятую информацию 220. Схема соответствующего подканала принимает соответствующий диапазон частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру, соответствующем, по меньшей мере, первому спутнику, по меньшей мере, в части составного сигнала. Управление каналами осуществляет контроллер 216. Как описано ниже, адаптация соответствующего подканала, по меньшей мере, в одном из каналов 214 может быть реализована на основании команд, поступающих из контроллера 216. В каналы 214 поступает один или большее количество тактовых сигналов, по меньшей мере, из одного общего генератора 218 опорной частоты. В других вариантах осуществления изобретения общий генератор опорной частоты, которым является, например, генератор 218 опорной частоты, может отсутствовать. Каналы 214 могут содержать один или большее количество генераторов опорной частоты. Один или большее количество каналов 214 может осуществлять генерацию соответствующих тактовых сигналов, используемых при приеме, по меньшей мере, одного сигнала с разнесением по спектру с использованием одного или большего количества тактовых сигналов, в том числе с использованием одной или большего количества схем фазовой автоподстройки частоты, схем автоматической подстройки по задержке и/или схем интерполяции.

В других вариантах осуществления изобретения приемник 200 может содержать меньшее или большее количество компонентов. Функции двух или большего количества компонентов могут быть реализованы в одном компоненте. В альтернативном варианте функции некоторых компонентов могут быть реализованы в дополнительных экземплярах компонентов. Несмотря на то что в варианте осуществления приемника 200 проиллюстрирована одна антенна 210, один маршрутизатор 212 и три канала 214, количество этих компонентов может меньшим или большим. Кроме того, архитектура приемника 200 обеспечивает варианты использования большого множества антенн. Входные сигналы из антенны могут быть усилены или не усилены (пассивный режим), и в маршрутизаторе 212 может быть выполнено объединение одной или множества частот для каждого антенного соединителя. В вариантах осуществления изобретения с антенной без усиления или с наличием длинного соединителя или кабеля между антенной 210 и маршрутизатором 212 приемник 200 может содержать каскад первичного усиления.

На фиг.4A проиллюстрирован вариант осуществления канала 400, которым является, например, канал 214-1 (фиг.2), содержащего несколько схем 436 подканалов. По меньшей мере, часть сигнала из антенны 210 разделяют на низкочастотную и высокочастотную составляющие с использованием маршрутизатора 212, который в этом варианте осуществления изобретения выполняет функции диплексора. Например, низкочастотная составляющая может содержать диапазоны L2 и L5-частот и может охватывать частоты от 1150 МГц до 1250 МГц. Высокочастотная составляющая может содержать диапазон частот L1 и диапазон частот сети StarFire и может охватывать частоты от 1500 МГц до 1600 МГц. Если для некоторых или для всех этих частот используют отдельные антенны, то маршрутизатор 212 может иметь дополнительные антенные разъемы или могут быть предусмотрены дополнительные маршрутизаторы. В некоторых вариантах осуществления изобретения, например, в вариантах c антенной без усиления (с пассивной антенной), может быть предусмотрено наличие первичного малошумящего усилителя, расположенного перед маршрутизатором 212.

Каждая из ветвей двухканального сигнала соединена с фильтром 410 с низким уровнем потерь, предназначенным для того, чтобы не пропускать зеркальные сигналы и внеполосные помехи. Затем сигнал усиливают в усилителе 412 и, возможно, но необязательно, отфильтровывают в фильтре 414. В вариантах осуществления изобретения с первичным малошумящим усилителем, расположенным перед маршрутизатором 212, усилитель 412 может отсутствовать. Осуществляется преобразование, по меньшей мере, части сигнала с понижением частоты, по существу, до общей промежуточной частоты (ПЧ) с использованием одного или большего количества модуляторов, например смесителей 420, в схемах 436 подканалов. В некоторых вариантах осуществления изобретения ПЧ в схеме 436_1 первого подканала и ПЧ в схеме 436_2 второго подканала отличаются менее чем на 100 кГц. Совместно с использованием общей ПЧ может использоваться фильтрация одного или большего количества сигналов от источника питания и/или сигналов в линиях заземления. Также может использоваться экранирование от радиопомех в одной или в большем количестве схем 436 подканалов и/или вокруг них.

При преобразовании с понижением частоты в соответствующем смесителе, например в смесителе 420_1, подмешивают первый опорный сигнал, имеющий соответствующую первую несущую частоту или частоту первого гетеродина (LO), генерация которой осуществлена одним генератором 418 сигнала, например генератором 418-1 сигнала. Первый опорный сигнал может быть сгенерирован на основании одного или большего количества тактовых сигналов 416, генерация которых может быть осуществлена генератором 218 опорной частоты (фиг.2). Каждый первый опорный сигнал, генерация которого осуществлена одним из генераторов 418 сигнала, имеет уникальную частоту первого гетеродина. Однако ПЧ, по существу, является общей для всех схем 436 подканалов. В других вариантах осуществления изобретения ПЧ может быть, по существу, общей, по меньшей мере, для двух из схем 436 подканалов, например для схемы 436_1 первого подканала и для схемы 436_2 второго подканала. Использование уникальной частоты первого гетеродина в каждой из схем 436 подканалов, которая может содержать соответствующие частоты первого гетеродина, которые соответствуют диапазонам частот L1, L2, L5, сети StarFire, E5B и/или L6, позволяет соответствующей схеме подканала принимать соответствующий диапазон частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника.

После преобразования с понижением частоты сигнал на промежуточной частоте (ПЧ) проходит через один из фильтров 422 с высокой добротностью, которыми являются, например, фильтры на поверхностных акустических волнах, устраняющий наложение сигналов и сигналы помех, и не пропускающий внеполосные помехи. Наличие фильтров 422 с высокой добротностью 422 может позволить, чтобы другие фильтры в канале 400, например, выполняющие предварительную селективную фильтрацию на входе, имели более низкую точность, может позволить проще реализовать схему автоматической регулировки усиления и может также позволить выполнять дискретизацию с меньшим количеством битов в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) 426. В схеме 436_4 подканала, соответствующей сети StarFire, может быть использован иной фильтр 430, поскольку сигналы в сети StarFire имеют узкую полосу частот информационного канала. Фильтры 422 и 430 определяют ширину полосы частот обработки сигналов для сигнала в приемнике 200 (фиг.2). Вследствие этого фильтры 422 и 430 помогают определить общие характеристики обработки сигналов в приемнике 200 (фиг.2). Использование, по существу, общей ПЧ и идентичных фильтров 422 в схемах 436 подканалов, соответствующих диапазонам частот в ГСНС, которые используются для навигации, и/или в сети StarFire, позволяет этим схемам иметь, по существу, идентичные характеристики обработки сигналов. Это может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики, а также меньшую сложность и более низкую стоимость приемника 200 (фиг.2).

В некоторых вариантах осуществления изобретения один или большее количество фильтров 422 могут иметь центральную частоту, по существу, равную ПЧ, и ширину полосы пропускания, большую, чем ширина полосы частот, приблизительно равная ширине полосы частот первого спутника. В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина полосы пропускания (полоса пропускания на уровне 3 дБ) одного или большего количества фильтров 422 может быть большей, чем приблизительно 30 МГц (с двух сторон). В некоторых вариантах осуществления изобретения ширина полосы пропускания (полоса пропускания на уровне 3 дБ) одного или большего количества фильтров 422 может находиться в пределах диапазона частот от, приблизительно, 30 МГц до, приблизительно, 32 МГц включительно (с двух сторон). В варианте осуществления изобретения, который приведен в качестве примера, фильтры 422 могут быть эквивалентными 6 или большему количеству комплексных полюсов. Путем обеспечения того, что ширина полосы пропускания фильтров 422 является, по меньшей мере, незначительно большей, чем ширина полосы пропускания при фильтрации, применяемой для сигналов, широковещательную передачу которых производит один или большее количество спутников ГСНС, не происходит потерь содержимого сигнала, и обеспечивается подавление внеполосных помех в максимально возможной степени. Если ширина полосы пропускания фильтров в одном или в большем количестве спутников будет увеличена в будущем, то ширина полосы пропускания одного или большего количества фильтров 422 также может быть увеличена для того, чтобы не происходило потерь содержимого сигнала. Это может обеспечить возможность улучшенной коррекции сигнала 116 многолучевого распространения (фиг.1) и/или улучшенные характеристики слежения для приемника 200 (фиг.2). Фильтр 430 также может иметь центральную частоту, по существу, равную ПЧ. В вариантах осуществления изобретения, которые приведены в качестве примеров, ширина полосы пропускания фильтра 430 может быть равной 200 кГц, так как сигнал в сети StarFire использует меньшую ширину полосы частот.

Преобразование сигнала в одной или в большем количестве схем 436 подканалов в сигнал в полосе частот, по существу, близкой к полосе частот исходных сигналов (нулевая частота), осуществляют с использованием одного или большего количества модуляторов, например смесителей 424. При преобразовании с понижением частоты в соответствующем смесителе, например в смесителе 424_1, подмешивают второй опорный сигнал, имеющий вторую частоту несущей или частоту второго гетеродина, генерация которого осуществлена генератором 432 сигнала. Проиллюстрированный на чертеже канал 400 содержит один генератор 432 сигнала, поскольку схемы 436 подканалов имеют, по существу, общую ПЧ. Второй опорный сигнал может быть сгенерирован на основании, по меньшей мере, одного тактового сигнала из генератора 218 опорной частоты (фиг.2).

Промежуточная частота, частота первого гетеродина и частота второго гетеродина могут сохранить когерентные зависимости между кодом и несущими частотами сигнала, используемыми в сигналах ГСНС. Для всех сигналов ГСНС на каждый бит кода приходится, по существу, целое число периодов несущей. Выбранные частоты преобразования с понижением частоты, то есть соответствующая частота первого гетеродина и соответствующая частота второго гетеродина, могут сохранять эти зависимости. Однако следует отметить, что эти зависимости являются нечувствительными к доплеровским сдвигам частоты, вызванным движением спутника относительно приемника, опорным сигналом, погрешностями в тактовом сигнале в спутнике или в приемнике 200 (фиг.2). Как описано ниже, в приемнике 200 (фиг.2) целесообразно используют это свойство.

ПЧ и частота второго гетеродина могут являться, по существу, идентичными частотами, кратными частоте, по меньшей мере, соответствующего тактового сигнала из генератора 218 опорной частоты (фиг.2). Пренебрегая источниками доплеровского сдвига (которые упомянуты выше), сумма двух частот преобразования с понижением частоты, то есть соответствующей частоты первого гетеродина и частоты второго гетеродина, в каждой из схем 436 подканалов может быть, по существу, равной соответствующей несущей частоте, которая соответствует соответствующему диапазону частот, по меньшей мере, в одном сигнале с разнесением по спектру из первого спутника. Например, диапазон частот L1 в Глобальной системе определения местоположения (GPS) имеет номинальную несущую частоту, равную 1575,42 МГц, которая эквивалентна 154×10,23 МГц. В тех вариантах осуществления изобретения, в которых приемник 200 (фиг.2) использует тактовый сигнал из генератора 218 опорной частоты (фиг.2) с частотой N₁×10,23 МГц, генерацию сигналов первого и второго гетеродинов осуществляют из этого тактового сигнала. Соответствующие частоты этих гетеродинов могут подчиняться нескольким зависимостям, которые гарантируют то, что диапазон, измеренный путем отслеживания несущей частоты, является, по существу, тем же самым, что и диапазон, измеренный путем отслеживания кода. Несущие частоты для каждого из сигналов L-диапазона могут также быть выражены в виде N₀×154 (N₀=154 для L1, 120 для L2, 115 для L5, 118 для E5A и 125 для E6). Частоту первого гетеродина создают путем умножения опорного тактового сигнала на A, то есть LO₁=A×N₁×10,23 МГц. Частота второго гетеродина, по существу, равна ПЧ, и ее создают путем умножения опорного тактового сигнала на B, то есть LO₂=B×N1×10,23 МГц. Множители A и B выбраны таким образом, что они подчиняются следующей зависимости: s×(N₀-A×N₁)=B×N₂, где s=1 для преобразования с понижением частоты при частоте гетеродина меньшей, чем центральная частота сигнала (low-side down conversion), и s=-1 для преобразования с понижением частоты при частоте гетеродина большей, чем центральная частота сигнала (high-side down conversion). Например, если для преобразования сигнала на частоте L1 в ПЧ, равную 13,7×10,23 МГц (=140151 МГц), сначала используют преобразование с понижением частоты при частоте гетеродина большей, чем центральная частота сигнала, то значение s равно -1, а значение B×N₁ равно 154+13,7 или 167,7. Если же вместо этого используют преобразование с понижением частоты при частоте гетеродина меньшей, чем центральная частота сигнала, то значение s равно 1, а значение B×N₁ равно 154-13,7 или 140,3. Для каждой из частот ГСНС может быть использован различный множитель A. Одинаковая ПЧ и одинаковый множитель B могут использоваться для всех частот. Следует отметить, что, в некотором смысле, преобразование при частоте гетеродина большей, чем центральная частота сигнала, создает ПЧ с отрицательной частотой, но фильтры в приемнике 200 (фиг.2) и при последующих преобразованиях с понижением частоты работают одинаковым образом для положительных и отрицательных частот.

Схема 436_4 подканала использует иной второй опорный сигнал, имеющий несущую или частоту гетеродина, генерация которой осуществлена генератором 434 сигнала, для преобразования сигнала сети StarFire с понижением частоты до полосы частот, по существу, близкой к полосе частот исходных сигналов. Второй опорный сигнал в схеме подканала 436_4 может быть сгенерирован на основании, по меньшей мере, одного тактового сигнала из генератора 218 опорной частоты (фиг.2). Так как в сигнале в сети StarFire используют несколько различных диапазонов частот, то эта частота второго гетеродина может быть ступенчато отрегулирована с малым шагом, равным приблизительно 21 Гц, для того, чтобы частота второго гетеродина совпадала с центральной частотой канала связи сети StarFire. Во время обнаружения сигнала контроллер 216 (фиг.2) может последовательно программировать генератор 434 сигнала на надлежащие частоты, соответствующие каждому возможному диапазону частот сети StarFire, для определения наличия соответствующего сигнала. Следует отметить следующее: при обработке сигналов сети StarFire может отсутствовать необходимость в сохранении особых зависимостей между кодом и несущими частотами сигнала, вследствие чего может иметься большая свобода выбора соответствующей частоты первого гетеродина и соответствующей частоты второго гетеродина в схеме 436_4 подканала.

После преобразования сигнала с понижением частоты до полосы частот, близкой к полосе частот исходных сигналов, его подают в фильтр нижних частот (не показан) для удаления нежелательных спектральных компонент и выполняют его выборку и дискретизацию в одном или в большем количестве аналого-цифровых преобразователей 426, создавая цифровой выходной сигнал 428. Более подробное описание дискретизации сигнала приведено ниже.

На фиг.4Б проиллюстрирован вариант осуществления канала 450, который представляет собой видоизмененный вариант канала 400. В канале 450 ПЧ и частоты первого и второго гетеродина в одном или в большем количестве схем 436 подканалов могут быть регулируемыми и/или реконфигурируемыми. Это реализовано путем регулировки и/или путем изменения конфигурации, по меньшей мере, одного из генераторов 418 сигнала и/или генератора 432 сигнала, например, с использованием контроллера 216 (фиг.2). Например, может быть реализована ступенчатая регулировка частоты второго гетеродина в опорном сигнале из генератора 432 сигнала с шагом несколько сотен герц (Гц). При адаптации или реконфигурации ПЧ может быть выполнена регулировка или перестройка, по меньшей мере, одного из следующих элементов: фильтра 430, фильтров 422, смесителей 420 и/или смесителей 424. В некоторых вариантах осуществления канала 450 частота ПЧ может быть общей или может не быть общей в двух или в большем количестве схем 436 подканалов.

Посредством того, что обеспечена возможность перестройки ПЧ, частоты первого гетеродина и/или частоты второго гетеродина, ПЧ может быть перестроена таким образом, что принимает значение в диапазоне от, приблизительно, 100 МГц до, приблизительно, 350 МГц включительно. Варианты осуществления изобретения, в которых ПЧ, частота первого гетеродина и частота второго гетеродина являются регулируемыми, могут обеспечивать возможность динамической перестройки одной или большего количества схем 436 подканалов на ПЧ в этом диапазоне, включая его крайние значения. Перестраиваемая или адаптируемая ПЧ предоставляет дополнительные степени свободы конструкции. Эти степени свободы могут предоставлять возможность изменения ПЧ в одном или в большем количестве подканалов 436 для удовлетворения требованиям, предъявляемым компонентами, например, фильтрами 410, 414, 422 и/или 430, генераторами 418 и/или 432 сигнала, и/или смесителями 420 и 424. Например, если во время срока службы приемника 200 (фиг.2), установленного при его производстве, один или большее количество компонентов становятся устаревшими, или если становятся доступными один или большее количество более подходящих компонентов, соответствующих иному диапазону ПЧ, то ПЧ может быть изменена путем перестройки или адаптации одной или большего количества соответствующих частот первого гетеродина и/или второго гетеродина. В вариантах осуществления изобретения, которые приведены в качестве примеров, ПЧ может быть равной 140 МГц, 160 МГц и/или 200 МГц, так как эти значения могут соответствовать техническим условиям для дешевых фильтров и смесителей, которые были разработаны для телефонных аппаратов сотовой связи.

В других вариантах осуществления изобретения канал 400 и/или канал 450 могут иметь меньшее или большее количество компонентов. Функции двух или большего количества компонентов могут быть реализованы в одном компоненте. В альтернативном варианте функции некоторых компонентов могут быть реализованы в дополнительных экземплярах компонентов. Несмотря на то, что на чертежах фиг.4A и фиг.4Б проиллюстрированы четыре схемы 436 подканалов, в некоторых вариантах осуществления изобретения может содержаться меньшее или большее количество схем 436 подканалов. И хотя это и не показано на фиг.4A и фиг.4Б, канал 400 и канал 450, а также в других вариантах осуществления приемника 200 (фиг.2) могут быть использованы квадратурная регистрация и выборка. Это приводит к получению комплексных (синфазной I и квадратурной Q) выборок и может обеспечивать преимущества.

На фиг.3 проиллюстрированы компоненты, согласно одному из вариантов ос