Генератор адаптивных кодов для спутниковых навигационных приемных устройств

Генератор адаптивных кодов для спутниковых навигационных приемных устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS), а более конкретно к генератору адаптивных кодов для спутниковых навигационных приемных устройств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Приемные устройства в глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS), такой как глобальная система позиционирования (GPS), используют измерения дальности, которые основаны на навигационных сигналах зоны прямой видимости, передаваемых в широковещательном режиме со спутников. Приемное устройство измеряет время прихода одного или более широковещательных сигналов. Измерение времени прихода включает в себя измерение времени на основе кодированной части грубого обнаружения (C/A) сигнала, называемое псевдодальностью, и измерение фазы.

Навигационные сигналы от спутников в GNSS передаются в широковещательном режиме на несущих частотах сигналов и используют один или более псевдослучайных кодов. Навигационная информация, такая как измерение псевдодальности и/или фазы, в навигационных сигналах может восстанавливаться в приемном устройстве с помощью корреляции в контуре отслеживания кодов. Корреляция может сжимать спектр энергии навигационных сигналов и тем самым может демодулировать сигналы, кодированные с помощью одного или более псевдослучайных кодов. Операция корреляции, в сущности, смешивает принимаемый навигационный сигнал со спутника с опорным сигналом, формируемым в приемном устройстве. Формирование опорного сигнала в приемном устройстве включает в себя формирование соответствующего псевдослучайного кода. Если фаза, несущая частота и синхронизация опорного сигнала практически дублирует принимаемый навигационный сигнал со спутника, выходная мощность максимизируется. Если имеются ошибки синхронизации в опорном сигнале, то выходная мощность понижается, если синхронизация кода псевдодальности некорректна меньше чем на один бит псевдослучайного кода, или становится равной нулю, если ошибка синхронизации больше или равна биту псевдослучайного кода.

Тем не менее, имеется множество различных псевдослучайных кодов, соответствующих навигационным сигналам от различных спутников в GNSS (для тех GNSS, которые используют множественный доступ с кодовым разделением, чтобы уменьшать межспутниковые помехи), а также различным GNSS. Чтобы восстанавливать множество навигационных сигналов, приемное устройство часто должно иметь схему для формирования множества различных псевдослучайных кодов. Эта схема увеличивает сложность и стоимость приемного устройства. Как следствие, есть необходимость в улучшенном формировании псевдослучайных кодов в приемных устройствах GNSS.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описывается спутниковое навигационное устройство, включающее в себя приемное устройство, имеющее регулируемый генератор кодов. Регулируемый генератор кодов конфигурирован, чтобы формировать набор кодовых сигналов расширения спектра. Каждый кодовый сигнал расширения спектра имеет надлежащую длину, соответствующую периоду повторения. Набор кодовых сигналов расширения спектра включает в себя первый и второй кодовые сигналы расширения спектра, имеющие различную первую и вторую длину.

Регулируемый генератор кодов может включать в себя контур обратной связи и программируемый сдвиговый регистр, имеющий число битов, которое больше или равно степени составного многочлена Галуа, соответствующего набору кодовых сигналов расширения спектра. Число битов в программируемом сдвиговом регистре может соответствовать наибольшей сумме степеней соответствующих многочленов, которые описывают соответствующий кодовый сигнал расширения спектра в наборе кодовых сигналов расширения спектра. Набор многочленов может включать в себя неразложимые многочлены полей Галуа, и/или набор сигналов расширения спектра может включать в себя последовательности максимальной длины.

Контур обратной связи дополнительно может включать в себя программируемую маску обратной связи и таблицу масок обратной связи. Таблица масок обратной связи содержит набор масок обратной связи. Соответствующая маска обратной связи для соответствующего кодового сигнала расширения спектра может быть двоичным представлением соответствующего многочлена.

В некоторых вариантах осуществления контур обратной связи имеет множество входных битов и один выходной бит. Один выходной бит определяется посредством дерева "исключающего или" для множества входных битов. В некоторых вариантах осуществления контур обратной связи имеет множество входных битов и множество выходных битов. Каждый из множества выходных битов определяется посредством "исключающего или" выходного бита из программируемого сдвигового регистра и соответствующего входного бита.

Регулируемый генератор кодов может включать в себя таблицу начальных состояний. Таблица начальных состояний содержит набор векторов начальных состояний. Каждый вектор начального состояния соответствует начальным значениям битов в программируемом сдвиговом регистре, соответствующем, по меньшей мере, одному из набора сигналов расширения спектра.

Регулируемый генератор кодов может включать в себя логику управления. В некоторых вариантах осуществления логика управления определяет, когда соответствующий сигнал расширения спектра, сформированный с помощью регулируемого генератора кодов, достиг соответствующей длины, и начинает следующий кодовый период посредством программирования вектора начальных состояний в наборе векторов начальных состояний, сохраненном в таблице векторов начальных состояний, в программируемый сдвиговый регистр. В некоторых вариантах осуществления логика управления определяет, когда соответствующий сигнал расширения спектра, сформированный с помощью регулируемого генератора кодов, достиг условия завершения, и начинает следующий кодовый период посредством программирования вектора начальных состояний в наборе векторов начальных состояний, сохраненном в таблице векторов начальных состояний, в программируемый сдвиговый регистр.

Регулируемый генератор кодов может также включать в себя таблицу состояний с коротким циклом. Таблица состояний с коротким циклом содержит набор векторов состояний с коротким циклом, и каждый вектор состояний с коротким циклом соответствует значениям битов в программируемом сдвиговом регистре, соответствующем, по меньшей мере, одному из набора сигналов расширения спектра в предварительно определенном фрагменте соответствующей длины. Логика управления определяет, когда соответствующий сигнал расширения спектра, сформированный с помощью регулируемого генератора кодов, достиг предварительно определенного фрагмента соответствующей длины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные цели и признаки изобретения должны стать более очевидными из последующего подробного описания и прилагаемой формулы изобретения, рассматриваемой вместе с чертежами.

Фиг.1 - схема, иллюстрирующая глобальную навигационную спутниковую систему (GNSS) с сигналами прямого пути и многолучевыми сигналами.

Фиг.2A - блок-схема, иллюстрирующая компоненты в канале в приемном устройстве GNSS.

Фиг.2B - блок-схема, иллюстрирующая компоненты в канале в приемном устройстве GNSS.

Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая компоненты в приемном устройстве GNSS.

Фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая генератор кодов грубого обнаружения (C/A).

Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая генератор кодов L2C.

Фиг.6 - временная диаграмма, иллюстрирующая временное мультиплексирование L2C-кодов.

Фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая генератор кодов L5.

Фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая генератор кодов.

Фиг.9 - временная диаграмма, иллюстрирующая сигналы прямоугольной формы двоичного сдвигового кода (BOC).

Фиг.10 - временная диаграмма, иллюстрирующая сигналы прямоугольной формы BOC и квадратурного двоичного сдвигового кода (QBOC).

Фиг.11 - блок-схема, иллюстрирующая кодовый сигнал и генератор сигналов управления.

Фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления программируемого генератора кодов.

Фиг.13 - блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления программируемого генератора кодов.

Фиг.14 - блок-схема, иллюстрирующая компоненты в приемном устройстве GNSS.

Фиг.15 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ работы программируемого генератора кодов в приемном устройстве GNSS.

На всех видах чертежей аналогичные ссылочные позиции обозначают соответствующие части.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее приводится подробное описание вариантов осуществления, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. В последующем описании многие конкретные детали объяснены для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что настоящее изобретение может быть использовано на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры, компоненты и схемы не описаны подробно с тем, чтобы не затруднять понимание аспектов вариантов осуществления.

Описывается спутниковое навигационное устройство, включающее в себя приемное устройство, имеющее, по меньшей мере, один конфигурируемый и/или регулируемый генератор кодов, далее упоминаемый как регулируемый генератор кодов. В некоторых вариантах осуществления имеется один регулируемый генератор кодов. В некоторых вариантах осуществления регулируемый генератор кодов является программируемым. Регулируемый генератор кодов выполнен с возможностью формировать набор псевдослучайных кодовых сигналов, далее называемых кодовыми сигналами расширения спектра. Каждый кодовый сигнал расширения спектра имеет надлежащую длину, соответствующую периоду повторения. Набор кодовых сигналов расширения спектра может включать в себя первый и второй кодовые сигналы расширения спектра, имеющие различную первую и вторую длины. В некоторых вариантах осуществления набор кодовых сигналов расширения спектра включает в себя только кодовые сигналы расширения спектра, имеющие первую длину. Регулируемый генератор кодов может быть в первой области, имеющей контур обратной связи с множеством входных битов и одним выходным битом, или во второй области, имеющей контур обратной связи с множеством входных битов и множеством выходных битов. Регулируемый генератор кодов позволяет снижать сложность и/или стоимость приемного устройства в GNSS.

В вариантах осуществления спутникового навигационного устройства навигация понимается как включающая в себя определение местоположения или позиции, также известное как установление местоположения. Навигация должна интерпретироваться как определение того, где спутниковое навигационное устройство находится относительно системы отсчета, которая, по меньшей мере, частично предоставляется посредством спутников в GNSS. Навигация также позволяет определять время в спутниковом навигационном устройстве, по меньшей мере, частично на основе сигналов от одного или более спутников в GNSS. GNSS включают в себя, но не только, глобальную систему позиционирования (GPS), глобальную спутниковую навигационную систему (GLONASS), систему определения местоположения GALILEO, европейскую геостационарную дополнительную навигационную систему (EGNOS), широкозонную усиливающую систему (WAAS), многофункциональную транспортную спутниковую усиливающую систему (MSAS), спутниковую систему Quasi-Zenith (QZSS), а также StarFire Network от компании NavCom Technology, Inc.

За исключением GLONASS, GNSS-спутники используют способы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), чтобы уменьшать межспутниковые помехи. Спутниковые системы, исключая GLONASS, передают в широковещательном режиме сигналы на несущих частотах сигналов в L-полосе и используют кодовые сигналы расширения спектра. Система GLONASS использует множественный доступ с частотным разделением (FDMA) для того, чтобы предоставлять защиту от межспутниковых помех. Каждый спутник GLONASS использует один код расширения спектра. За исключением противофазных спутников, находящихся на одной орбите на противоположных сторонах земли, каждый спутник имеет собственную полосу частот. Противофазные спутники могут совместно использовать одну полосу частот.

Используя GPS в качестве примера, спутники передают в широковещательном режиме навигационные сигналы, имеющие несущую частоту сигнала L1 в 1575,42 МГц и несущую частоту сигнала L2 в 1227,6 МГц. Третий сигнал GPS планируется на несущей частоте сигнала L5 в 1176,45 МГц. Система GALILEO планирует предоставлять сигналы на несущих частотах сигнала L1 и L5 (также называемых E5A) и дополнительные сигналы на несущих частотах сигнала 1207,14 МГц (E5B) и 1278,75 МГц (E6). GALILEO также должна предоставлять дополнительные сигналы с различными кодами расширения спектра, имеющими несущую частоту сигнала L1. Система QZSS планирует предоставлять совместимые с GPS сигналы на несущих частотах сигнала L1, L2 и L5. QZSS также планирует предоставлять сигналы, имеющие на данный момент еще неопределенную несущую частоту сигнала L6. Спутники в WAAS, EGNOS и MSAS предоставляют GPS-подобные сигналы, имеющие несущую частоту сигнала L1, и планируют предоставлять второй сигнал, имеющий несущую частоту сигнала L5.

StarFire Network, которая функционирует, по меньшей мере, частично как линия связи, использует каналы, которые имеют ширину полосы частот 840 Гц между 1525 и 1560 МГц. StarFire Network передает данные при 1200 или 2400 кодированных битов в секунду.

GLONASS передает в широковещательном режиме сигналы в полосе частот от 1598,0635 до 1605,375 МГц (L1) и от 1242,9375 до 1248,625 МГц (L2). Полосы частот сигналов в GLONASS перекрывают верхнюю часть соответствующих полос частот сигналов в GPS и GALILEO.

Фиг.1 иллюстрирует составной сигнал, принимаемый посредством устройства 110 в варианте осуществления GNSS 100. Составной сигнал включает в себя один или более сигналов 114, передаваемых в широковещательном режиме посредством одного или более спутников, а также многолучевой сигнал 116, который отражается от объекта 112. Как описано выше, каждый из сигналов 114 содержит, по меньшей мере, один сигнал расширения спектра, соответствующий, по меньшей мере, одному спутнику.

Фиг.2A иллюстрирует компоненты в варианте осуществления схемы 200 подканалов в первом канале приемного устройства в устройстве 110 (фиг.1). Составной сигнал принимается посредством схемы входного каскада, включающей в себя одну или более антенн. Входы антенн могут быть усиленными или неусиленными (пассивными) и могут комбинировать одну или несколько частот на антенный соединитель в маршрутизаторе схемы входного каскада. В вариантах осуществления с антенной без усиления либо с длинным соединителем, либо с кабелем между антенной и маршрутизатором схема входного каскада может включать в себя каскад начального усиления. По меньшей мере, часть составного сигнала 210 направляется в один или более каналов. Каждый из каналов включает в себя одну или более схем подканалов, таких как схема 200 подканалов. Схема 200 подканалов принимает соответствующую полосу частот, по меньшей мере, в одном сигнале расширения спектра, соответствующему, по меньшей мере, первому спутнику, по меньшей мере, в части составного сигнала 210.

Составной сигнал 210 подается на фильтр 212 с малыми потерями, чтобы режектировать изображения сигналов и внеполосные помехи. Сигнал также может быть усилен в усилителе (не показан) и/или отфильтрован в фильтре (не показан) перед подачей на фильтр 212. В вариантах осуществления с начальным малошумящим усилителем в электронных схемах входного каскада это усиление может быть исключено. По меньшей мере, часть сигнала преобразуется с понижением частоты на промежуточную частоту (IF) с помощью одного или более модуляторов, таких как смеситель 214. В некоторых вариантах осуществления IF является общей в одной или более дополнительных схем подканалов. Преобразование с понижением частоты в смесителе 214 смешивает первый опорный сигнал, имеющий соответствующую первую несущую или частоту гетеродина (LO), которая формируется посредством генератора 218 сигналов.

Первый опорный сигнал может быть сформирован на основе одного или более тактовых сигналов, которые могут быть сформированы посредством опорного осциллятора 216. Каждая схема подканалов в приемном устройстве имеет уникальную первую LO-частоту, тем самым позволяя соответствующей схеме подканалов, такой как схема 200 подканалов, принимать соответствующую полосу частот, по меньшей мере, в одном сигнале расширения спектра от первого спутника. Схемы подканалов могут принимать один или более тактовых сигналов, по меньшей мере, от одного общего опорного генератора в приемном устройстве. В других вариантах осуществления может не быть общего опорного генератора. Опорный осциллятор 216 может включать в себя один или более контуров слежения по фазе, контуров слежения по задержке и/или интерполяционных схем.

После преобразования с понижением частоты сигнал на IF проходит через высококачественный фильтр 220, такой как фильтр на поверхностных акустических волнах, который устраняет помехи наложения спектров и сигналы помех и режектирует внеполосные помехи. Высококачественный фильтр 220 может позволить, чтобы другие фильтры в канале 300, такие как входной каскад фильтров преселектора, были меньшей точности, может обеспечивать более простую реализацию автоматической регулировки усиления (AGC) 230 и может также обеспечивать квантование с меньшим числом битов в аналогово-цифровых (A/D) преобразователях 238. Фильтры в схемах подканалов, такие как фильтр 220, определяют ширину полосы обработки сигналов для сигнала в приемном устройстве. Как следствие, эти фильтры помогают определить общие характеристики обработки сигналов приемного устройства. В некоторых вариантах осуществления фильтры, такие как фильтр 220, могут иметь центральную частоту, практически равную IF, и ширину полосы, большую, чем примерно ширина полосы первого спутника. В некоторых вариантах осуществления ширина полосы (ширина полосы на уровне 3 дБ) одного или более фильтров, такого как фильтр 220, может быть больше примерно 30 МГц (двусторонняя). В некоторых вариантах осуществления ширина полосы (ширина полосы на уровне 3 дБ) одного или более фильтров, такого как фильтр 220, может быть в пределах включающего диапазона примерно 30-32 МГц (двусторонняя). В примерном варианте осуществления фильтр 220 может быть эквивалентен 6 или более комплексным полюсам. Для подканала, соответствующего сигналам от StarFire Network, фильтр 220 также может иметь центральную частоту, практически равную IF. Тем не менее, в этом случае ширина полосы фильтра 220 может составлять 200 кГц, поскольку сигнал в StarFire Network использует меньшую ширину полосы.

Посредством обеспечения того, что ширина полосы фильтров, например фильтра 220, по меньшей мере, немного больше фильтрации, применяемой к широковещательным сигналам посредством одного или более спутников GNSS, содержимое сигнала не теряется, и максимально возможный объем внеполосных помех режектируется. Если ширина полосы фильтров в одном или более спутников увеличится в будущем, ширина полосы одного или более фильтров, такого как фильтр 220, также может быть увеличена с тем, чтобы содержимое сигнала не терялось. Это может обеспечивать улучшенную коррекцию многолучевого сигнала 116 (фиг.1) и/или улучшенные характеристики отслеживания приемного устройства.

Сигнал в одной или более схем подканалов, таких как схема 200 подканалов, преобразуется практически до базовой полосы (нулевой частоты) с помощью одного или более модуляторов, таких как смесители 222. Преобразование с понижением частоты в смесителях 222 смешивает вторые опорные сигналы, каждый из которых имеет вторую несущую или LO-частоту и которые практически находятся в квадратуре друг с другом, которые предоставляются посредством генератора 224 квадратурных сигналов. Второй опорный сигнал может быть сформирован на основе, по меньшей мере, одного тактового сигнала из опорного осциллятора 216 и/или общего опорного осциллятора. Практически базовая полоса может включать в себя частоты, значительно меньшие одной четвертой частоты дискретизации в A/D-преобразователях 238. В некоторых вариантах осуществления практически базовая полоса может включать в себя частоты, меньшие примерно 100 кГц.

Преобразование с понижением частоты до практически базовой полосы фактически вводит намеренный доплеровский сдвиг частоты. Один способ реализовать это состоит в том, что установить несущую частоту сигнала, по меньшей мере, для одного тактового сигнала так, чтобы она опережала примерно на 40 частей на миллион (PPM). Этот сдвиг обеспечивает то, что синфазные I и сдвинутые по фазе Q выборки из A/D-преобразователей 238 все имеют положительный видимый доплеровский сдвиг частоты, что упрощает проектирование генераторов сигналов, таких как осцилляторы с числовым управлением (NCO), в схемах обработки сигналов, таких как процессор 242 сигналов. Сдвиг также обеспечивает то, что границы цифровой дискретизации случайным образом распределены относительно временных характеристик границ битов кода, по меньшей мере, в одном сигнале расширения спектра, по меньшей мере, из первого спутника.

В примерных вариантах осуществления опорный осциллятор 216 имеет номинальную несущую частоту сигнала в 16,36864 МГц. Это на 39,101 МГц или примерно на 40 PPM больше, чем 1,6 раз основной несущей частоты сигнала GPS в 10,23 МГц. Несущая частота сигнала, по меньшей мере, одного тактового сигнала из опорного осциллятора 216 может варьироваться в течение его срока службы еще на 10 PPM вследствие старения и/или температурных изменений. В других примерных вариантах осуществления опорный осциллятор 216 может включать в себя кварцевый осциллятор с температурной компенсацией (TCXO) и/или кварцевый осциллятор с компенсацией напряжения (VCXO).

Частоты IF, первая LO и вторая LO могут сохранять когерентное соотношение между кодом и несущими частотами сигналов, используемых сигналами GNSS. Для всех сигналов GNSS имеется практически целое число тактов несущей на бит кода. Выбранные частоты преобразования с понижением, т.е. соответствующая первая LO-частота и вторая LO-частота, позволяют сохранять эти соотношения. Отметим, что, тем не менее, эти соотношения нечувствительны к доплеровским сдвигам частоты, вызываемым движением спутника-приемного устройства, ошибок опорного сигнала и/или тактового сигнала в спутнике или приемном устройстве и/или намеренного доплеровского сдвига частоты, описанного выше. Как описано выше, приемное устройство использует преимущество этого свойства.

IF и вторая LO-частота могут быть практически идентичными кратными частоты, по меньшей мере, соответствующего тактового сигнала от общего опорного осциллятора в приемном устройстве и/или опорного осциллятора 216. Пренебрегая источниками доплеровской частоты (упомянутыми выше), сумма двух частот преобразования с понижением, т.е. соответствующей первой LO-частоты и второй LO-частоты в каждой из схем подканалов может быть практически равной соответствующей несущей частоте сигнала, соответствующей надлежащей полосе частот, по меньшей мере, в одном сигнале расширения спектра из первого спутника. Например, полоса частот GPS L1 имеет номинальную несущую частоту сигнала в 1575,42 МГц, что равно примерно 154-10,23 МГц. В вариантах осуществления, где приемное устройство 200 использует тактовый сигнал из опорного осциллятора 216, имеющий частоту N₁*10,23 МГц, первая и вторая LO формируются из этого тактового сигнала. Соответствующие частоты этих LO могут подчиняться некоторым соотношениям, которые обеспечивают то, что дальность, измеряемая посредством отслеживания несущей частоты, практически такая же, что и дальность, измеряемая посредством отслеживания кода. Несущие частоты для каждого из сигналов L-полосы также могут быть выражены в форме N₀*154. (N₀=154 для L1, 120 для L2, 115 для L5, 118 для E5A и 125 для E6). Частота первого LO создается посредством умножения опорного тактового сигнала на A, т.е. LO₁=A*N₁*10,23 МГц. Частота второго LO практически равна IF и создается посредством умножения опорного тактового сигнала на B, т.е. LO₂=B*N₁*10,23 МГц. Множители A и B выбираются таким образом, что они подчиняются соотношению s*(N₀-A*N₁)=B*N₂, где s=1 для преобразования с понижением частоты нижней стороны, и s=-1 для преобразования с понижением частоты верхней стороны. Например, если первое преобразование с понижением частоты верхней стороны используется для того, чтобы преобразовывать L1-сигнал в IF, равную 13,7*10,23 МГц (= 140,151 МГц), s равно -1, а B*N₁ равно 154+13,7 или 167,7. Если преобразование с понижением частоты нижней стороны используется вместо этого, то s равно 1, а B*N₁ равно 154-13,7 или 140,3. Разный множитель A может быть использован для каждой из частот GNSS. Одинаковая IF и множитель B может быть использован для всех частот. Отметим, что в известном смысле преобразование верхней стороны создает IF с отрицательной частотой, но фильтры в приемном устройстве и последующие преобразования с понижением частоты изменяются одинаково для положительных и отрицательных частот.

Одна или более схем подканалов для сигналов из StarFire Network может не использовать квадратурное детектирование. Вторая LO-частота может корректироваться небольшими, примерно по 21 Гц, шагами, с тем, чтобы вторая LO-частота совпадала с центральной частотой канала связи StarFire. Контроллер в приемном устройстве, схемы первого канала и/или одного или более подканалов, такая как схема 200 подканалов, может последовательно программировать генератор 224 сигналов до надлежащих частот, соответствующих каждой возможной полосе частот StarFire, чтобы определять то, присутствует ли надлежащий сигнал. Отметим, что может быть необязательным поддерживать конкретные соотношения между кодом и несущими частотами сигналов при обработке сигналов StarFire, поэтому может быть больше свободы в выборе соответствующей первой LO-частоты и второй LO-частоты.

После преобразования с понижением частоты практически до базовой полосы I- и Q-сигналы подаются на фильтры 226 нижних частот, чтобы удалять нежелательные спектральные компоненты. Сигналы усиливаются с помощью коэффициентов усиления в AGC 230 и дискретизируются и квантуются в A/D-преобразователях 238, чтобы сформировать I- и Q-выборки. I- и Q-выборки обрабатываются в процессоре 242 сигналов. Процессор 242 сигналов может использовать значения, сохраненные в таблице 244 поиска. AGC 230 и A/D-преобразователи 238 могут конфигурироваться и/или регулироваться посредством логики 234 управления с помощью значений, сохраненных в таблице 236 поиска. Конфигурирование и/или регулирование AGC 230 и/или A/D-преобразователей 238 может включать в себя одно или более усилий, по меньшей мере, одного AGC 230 и/или одну или более пороговых величин A/D-квантования в A/D-преобразователях 238. В примерном варианте осуществления коэффициент усиления AGC 230 может быть определен при первой ненулевой пороговой величине квантования, так что вероятность ненулевой выборки или активности равна примерно 2/3. Используя этот коэффициент усиления, ненулевые выборки могут быть определены с помощью ненулевой пороговой величины квантования, которая практически в два раза превышает первую ненулевую пороговую величину A/D-квантования, чтобы повысить эффективность противодействия помехам приемного устройства. Приемное устройство также может использовать схему бланкирования, чтобы повышать эффективность при наличии сильных сигналов преднамеренных помех.

В некоторых вариантах осуществления IF, первая LO-частота и/или вторая LO-частота в одной или более схем подканалов, таких как схема 200 подканалов, может быть регулируемой и/или конфигурируемой. Это реализовано посредством регулирования и/или переконфигурирования, по меньшей мере, одного генератора сигналов, такого как генератор 218 сигналов, с помощью контроллера в приемном устройстве, первого подканала и/или одной из схем подканалов, такой как схема 200 подканалов. Например, вторая LO-частота в опорном сигнале из генератора 224 квадратурных сигналов может регулироваться с шагами по несколько сотен Гц. При адаптации или конфигурировании IF, по меньшей мере, одно из фильтра 220, фильтров 226, смесителей 222 и/или смесителя 214 может регулироваться или переконфигурироваться.

Посредством предоставления возможности конфигурирования IF, первой LO-частоте и/или второй LO-частоте, IF может быть сконфигурирована до значения в пределах включающего диапазона примерно 100-350 МГц. Варианты осуществления, где IF, первая LO-частота и/или вторая LO-частота являются регулируемыми, могут предоставлять возможность динамического конфигурирования одной или более схем подканалов до IF с помощью включающего диапазона. Конфигурируемая или адаптируемая IF предлагает дополнительные степени свободы при проектировании. Эти степени свободы могут предоставлять возможность изменения IF в одном или более подканалов, чтобы удовлетворять требованиям компонентов, таких как фильтры 212, 220 и/или 226, генератор 218 сигналов, генератор 224 квадратурных сигналов и/или смесители 214 и 222. Например, если в течение срока эксплуатации приемного устройства один или более компонентов становятся устаревшими, либо один или более улучшенных компонентов, соответствующих другому диапазону IF, становятся доступными, IF может быть изменена посредством конфигурирования или адаптации первой LO-частоты и/или второй LO-частоты в одной или более схем подканалов. В примерных вариантах осуществления IF может составлять 140, 160 и/или 200 МГц, и эти значения могут соответствовать техническим условиям недорогих фильтров и смесителей, которые разработаны для сотовых телефонов.

В других вариантах осуществления подканал 200 может иметь меньше или больше компонентов. Функции двух или более компонентов могут быть реализованы в одном компоненте. Альтернативно, функции некоторых компонентов могут быть реализованы в дополнительных экземплярах компонентов или в компонентов не в приемном устройстве. Хотя фиг.2A иллюстрирует одну схему 200 подканалов, в некоторых вариантах осуществления может быть больше схем подканалов. В некоторых вариантах осуществления одна или более схем подканалов может не использовать квадратурное детектирование и дискретизацию. Вместо этого сигнал может преобразовываться практически в базовую полосу в одном или более смесителей с помощью второго опорного сигнала, имеющего вторую несущую или LO-частоту.

Фиг.2B иллюстрирует вариант осуществления схемы 260 подканалов. Вертикальная линия 262 соответствует схеме 246 детектирования на фиг.2A. Для надлежащей производительности схемы 260 подканалов требуется равное число положительных и отрицательных A/D-выборок из A/D-преобразователей 238. Если A/D-выборки не усредняются до нуля, они содержат смещение, также называемое смещением постоянной составляющей, которое в ходе процесса корреляции кодов (332 и 334 на фиг.3) будет преобразовано в дополнительный мешающий шум, либо, если смещение постоянной составляющей больше автокорреляционной защиты, обеспечиваемой соответствующим кодом расширения спектра, будет представляться как мешающий спутниковый сигнал. Схемы 248 корректировки смещения постоянной составляющей настраивают I- и Q-сигналы вблизи базовой полосы, чтобы уменьшить смещение постоянной составляющей в одном или обоих из этих сигналов.

Один подход к удалению смещения постоянной составляющей заключается в том, чтобы усреднять A/D-выборки на период и вычитать результирующее среднее из поступающих A/D-выборок. Тем не менее, этот подход может использовать несколько битов точности в несмещенных A/D-выборках, а, следовательно, несколько битов точности в ходе обработки 242 сигналов. Другие способы могут включать в себя ручную или программную калибровку смещений постоянной составляющей. Эти способы измеряют смещение постоянной составляющей и регулируют опорные A/D-напряжения или пороги посредством регулирования вручную компонентов в схеме 260 подканалов или предоставления переменного напряжения обратной связи с помощью цифроаналогового (D/A) преобразователя. В некоторых вариантах осуществления счетчики, связанные с операционными усилителями, могут быть использованы для того, чтобы определять число положительных и отрицательных выборок из A/D-преобразователей 238 и регулировать опорное напряжение так, чтобы было равное число положительных и отрицательных выборок, и среднее I- и Q-выборок равнялось нулю. Операционные усилители и ассоциированные схемы обратной связи выбираются таким образом, что время интеграции импульсов находится между 100 мс и 10 с.

A/D-преобразователи 238 имеют несколько вариантов осуществления для преобразования одного или более сигналов GNSS из аналоговой в цифровую форму. Как известно в данной области техники, соответствующая частота дискретизации, равная или превышающая частоту Найквиста, является допустимой. В вариантах осуществления, где используются комплексные выборки, частота дискретизации может быть больше или равна ширине полосы фильтров 226 (фиг.2A). Например, для сигналов GPS частота дискретизации может быть больше 32 МГц. В других примерных вариантах осуществления частота дискретизации может составлять 40, 60 или 80 МГц. Поскольку потребление мощности и ограничения хронирования в ходе обработки сигналов возрастают пропорционально частоте дискретизации, частота дискретизации в 40 МГц может быть подходящей для существующих и планируемых сигналов GNSS. Если в будущем сигналы GNSS с большей шириной полосы станут доступными, ширина полосы фильтров 226 и частота дискретизации A/D-преобразователей 238 может быть увеличена соответствующим образом на основе новой частоты Найквиста.

В некоторых вариантах осуществления одна или более схем подканалов, такая как схема 260 подканалов в первом канале может быть конфигурируемой, чтобы выводить один или более цифровых сигналов, имеющих регулируемое или конфигурируемое число битов. Число битов может составлять 1, 2, 3, 4 или 5, включая 1-битовое (2-уровневое) квантование, 2-битовое (3-уровневое или знак и величина, т.е. 1, 0 и -1) квантование, 2-битовое (4-уровневое) квантование и 3-битовое (8-уровневое) квантование. В некоторых вариантах осуществления может быть использовано большее число битов, однако сложность A/D-преобразователя, такого как A/D-преобразователь 238, варьируется как квадрат от числа битов, и могут быть сокращающиеся выгоды по мере того, как число битов увеличивается выше 5. Число битов может динамически конфигурироваться или адаптироваться. Конфигурирование и/или адаптация может управляться посредством контроллера в приемном устройстве и/или контроллера, по меньшей мере, в одной из схем подканалов, например схема 260 подканалов. A/D-преобразование может использовать одно или более отображений, сохраненных в таблице поиска, такой как таблица 236 поиска. Соответствующее отображение может быть реализовано посредством логики 234 управления. В вариантах осуществления, где одна или более схем подканалов сконфигурированы так, чтобы выводить сигнал, имеющий 1 бит, один или более A/D-преобразователей 238 могут быть заменены компаратаром. Помимо этого, при использовании 1-битового квантования в A/D-преобразователях 238 обратная связь в AGC 230 может быть необязательной.

Поскольку информационное содержимое сигнала StarFire Network (1200 или 2400 битов в секунду) гораздо меньше, чем для сигналов GNSS, может быть использована меньшая частота дискретизации, например, 38,4 кГц. Эта частота в 16 или 32 раза больше частоты Найквиста и упрощает возможный будущий рост скорости широковещательной передачи данных. Она также обеспечивает возможность синхронизации границ битов данных с асинхронными цифровыми выборками без значительной потери мощности сигнала.

Выборки из одной или более схем подканалов, таких как схема 260 подканалов, могут быть обработаны в процессоре 242 сигналов. В некоторых вариантах осуществления более одного подканала могут подавать выборки на процессор 242 сигналов. В некоторых вариантах осуществления может быть более одного процессора сигналов, и процессоры сигналов могут быть использованы совместно, так что процессоры сигналов функционируют как один процессор сигналов. Выборки из соответствующей схемы подканалов, такой как схема 260 подканалов, мог