CN1146133C - 捕获方法和实施此方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明说明一种捕获方法，用此捕获方法将m比特长度的、所接收编码的扩展序列，m次每次延迟达1比特地与本地生成的扩展序列相关，用于形成m个相关性应答。延迟每个相关性应答，为了形成相关性结果与一个随后的相关性应答累加，在此，延迟是m的和一个其它比特的整数倍。最后在所有m个相关性结果中进行最大值搜索。在用于实施本方法的装置上，相关器的输出端是与加法器的一个第一输入端，而相关器的输出端经延迟网络是与加法器的一个第二输入端连接的。

Description

捕获方法和实施此方法的装置

本发明涉及一种捕获方法，用此捕获方法将m比特长度的、所接收编码的扩展序列，m次每次延迟达一个比特地与本地生成的扩展序列相关，用于形成m个相关性应答。此外，本发明涉及用于实施本方法的一种装置。

一种基本的扩展方法是直接序列方法。在此，一个消息在发送之前，以比特方式在时间上被强延伸，并且用伪随机的二进制序列调制。接收机可以在知晓二进制序列的情况下，从在此形成的伪噪声信号中提取该消息。

在数据通信，测位和导航中采用这样的方法。在此存在这种问题，一个接收机从多个发送机接收信号，并且然后为了识别信号必须确定信号的时间位置。

这种方法的一个重要应用领域，尤其是按NAVSTAR GPS(具有定时和测距的导航系统，全球定位系统)的实时卫星导航。在这里许多卫星被用作由地面站或控制站控制的发送机网。对于接收机的三维地点确定，至少四个卫星必须在接收机的视野中。在接收机中将发送机的消息译码，以便从中进行必要的计算。为了使接收机可以识别卫星和分析处理该卫星的信息，接收机必须知晓作为给定长度的周期性信号序列传输的，发送机专用的码(黄金码)。为了找到此码在接收机中存储卫星所有的码。然后，通常首先生成任意一个卫星的码，并且与所接收的码作比较。如果不涉及所期望的卫星-这通常是这种情况-，必须与所存储的码一直进行比较，直到确定一致时为止。

此外由于每个到达信号的相位是未知的，必须用所接收的码一直推移信号，直到可能确定一致时为止。当存在着同步时，经信号的相关性函数进行比较，此信号几乎变为1023。如果人们对于此搜索过程考虑所有可能的变型，则原则上必须容忍长的搜索时间。

必须按照1023比特的金码扩展序列检查具有1023搜索单元的搜索扫描区(Suchraster)，两个搜索单元的时间间隔在此是由一个比特宽度给定的。因此达到1/2比特宽度的分辨率。在最佳同步时如此选择扫描时刻，使得获得相关性应答的最大幅度(请参阅图2)。在这里也达到最大的信/噪比。与此相比在最环的情况下，信号功率可能降到四分之一。

用于减少这种功率降低的一种已知的方法在于细化搜索扫描区，采用的办法是将搜索位置的时间间隔减小到一半或四分之一。但是以此方式必须使搜索过程的数目加倍，或变成四倍，以至于明显地加长探测时间。

基于本发明的任务在于，提供开始时所述类型的一种方法和一种装置，用此方法减少探测时间。

如此来解决此任务，延迟每一个相关性应答，并且为了形成相关性结果与一个随后的相关性应答累加，该延迟是m的和一个其它比特的整数倍i(i＝0，1，2...)，并且在所有m个相关性结果中进行最大值搜索。对于i＞0，本方法仅对于非数据调制的扩展序列保证最佳的结果。

本发明的基本构思因此在于，两个相邻的搜索单元被互相连接。人们以此方式获得相关性结果的一种曲线形状，此曲线形状相对于常规的曲线形状，在决定性的上部范围中是加宽的。该加宽为一个比特宽度，并且通过加宽不形成信号功率的恶化。相关性应答的幅度以此方式是与扫描时间的和搜索扫描区的精确同步无关的。与上述最坏的情况相比，在此显著地改善了信/噪比。

本发明的一个优先的进一步发展在于，本地生成的扩展序列是所发送扩展序列的一个段。

以此方式，尤其是在长的扩展序列的情况下，实现探测时间的进一步改善。

在装置方面，用简单的电路技术的设备如此来解决该任务，相关器的输出端是与加法器的一个第一输入端连接的，并且相关器的输出端是经延迟网络与加法器的一个第二输入端连接的。

以下借助于附图中所示的实施例进一步说明本发明。

图1示意地展示GPS导航系统用的按本发明的接收机，

图2示意地展示按图1接收机的相关性应答和

图3示意地展示按图1接收机的相关性结果。

图1中表示了用于实施扩展方法的接收机，例如在数据通信中，在移动无线电中，以及在测位和导航时可以采用此接收机那样。以下对于在GPS测位和导航系统中的应用说明此接收机的构造和功能，因为操作对于在扩展方法用的所有另外的接收机中所应用的操作基本上是典型的。在此从所接收的信号中，从整个信号的噪声电平中找出发送机专用的信号，即有关卫星的黄金码，所接收的信号除了某个完全确定的发送机的信号之外，还含有所有另外起作用的发送机的信息。

正交调制作为扩展序列从(未示出的)天线来的总信号，和借助于正交调制器将总信号混入基带。用具有字宽1比特的各一个模/数转换器(未表示的)量化正交组元Q和同相组元I。

然后在两个分支上将信号输送给相同构造方式的相关器2或2’，在此相关器中每次从总信号的噪声电平中找出所属卫星的黄金码。在相关器2，2’的输出端上，每次一个相关性应答KA或KA’是可以作为输出信号采集的，正如它们在图2中所表明的那样。

在相同构造的装置10或10’中分别对相关性应答KA，KA’进行以下还详细说明的处理。将装置10，10’的输出信号作为相关性结果KE或KE’输送给功率计算器30，在此功率计算器中从两个分支中在各自一个单元3，3’中计算和在加法器4中累加绝对值平方值。在单元5中从累加的信号中求根值，并且最后为了提高关于所求得结果的安全性，在累加器6中M次地积累信号强度。

黄金码发生器8把在搜索时要考虑的金码供应相关器2，2’。

由于具有相关器2和装置10的第一分支和具有相关器2’和装置10’第二分支是相同的，并且以相同方式处理信号，所以以下的说明局限于第一分支。所阐述内容也意义相当地适用于第二分支。

在相关器2中以已知的方式将m比特长度的所接收的扩展序列与在黄金码发生器8中生成的扩展序列，m次每次延迟达1比特地相关，用于形成m个相关性应答。

当确定在所接收的扩展序列I和包括扩展序列的相位的，由黄金码发生器8本地生成的扩展序列之间的完全一致时，按图2在最佳时间情况下(在这里例如t＝4)，在相关器2上位于输出端侧的相关性应答KA由具有最大幅度峰值的一个脉冲组成。相关性应答KA的曲线典型地在±1比特之内从0V上升，以及下降到0V上。

应注明的是，此曲线分布符合常规相关器的相关性应答。当人们在此假设一个比特宽度的通常的搜索扫描区时，在最坏的情况下可能出现离开最佳扫描时间的半个比特的偏移。如从图2中对于此种情况可以获悉的那样，通过这样的偏移可能会生成6dB的最大功率损失。

为了避免这样的功率下降，在装置10中进行从两个相邻搜索单元的相关性应答KA计算平均值。为此目的延迟每个相关性应答KA，并且为了形成图3中所示的相关性结果KE，而与相邻搜索单元的相关性应答KA累加。为此一方面将相关性应答KA直接输送给加法器11的一个输入端，而另一方面将相关性应答KA经延迟网络12输送给加法器11的一个另外的输入端。

在延迟网络中的延迟可选择地为m的和一个其它比特的整数倍i(i＝0，1，2，3，...)。按此，取决于所选择的延迟，连接两个直接相邻比特的，或两个相邻的、但是存在于相继扩展序列中的比特的相关性应答KA。如果扩展序列不是数据调制的话，后者的情况(i＞0)仅保证最佳的结果。

按图3通过相关性结果KE的形成，人们获得像按图2的相关性应答KA的那样相同高度的最大幅度，可是相关性应答KA附加地带有在最大幅度范围中的，相当于搜索扫描区长度的，即1比特的加宽。因此在一个完整的搜索扫描区之内信号能量是相等的，并且上述最坏情况的参数不再适用。最大幅度因此是与准确的时间特性无关的，并且尽管如此，相对于上述最坏的情况，任凭噪声放大达3dB，仍然达到信/噪比的改善。

Claims (3)

1.捕获方法，含有形成m个相关性应答(KA)的步骤，通过将一个具有m比特长度的接收编码扩展序列与一个本地生成的扩展序列m次相关，分别延迟1比特，

其特征在于，

-一个相关性结果(KE)是通过延迟每一个相关性应答(KA)构成并且将每一个相关性应答(KA)与一个随后的相关性应答相加，

-延迟是m的和一个其他比特的整数倍i，其中i＝0，1，2，3，...，以及

-在所有m个相关性结果(KE)中进行最大值搜索。

2.按权利要求1的方法，其特征在于，本地生成的扩展序列是所发送的扩展序列的一个段。

3.用于实施一个获取方法的装置，含有

-一个加法器(11)，具有一个第一加法器输入端、一个第二加法器输入端和一个加法器输出端用于输出一相关性结果(KE)，

-一个延迟网络(12)，具有一个延迟输入端，一个连接到所述的第二加法器输入端的延迟输出端，并且延迟是m的和一个其他比特的整数倍i，其中i＝0，1，2，3，...，

-一个相关器(2)，具有一个连接到所述的第一加法器输入端和所述的延迟输入端的相关器输出端，所述的相关器(2)被配置用于接收具有m比特长度的编码扩展序列并且将编码扩展序列与一个本地生成的扩展序列进行m次相关，每一次延迟一个比特，所述的相关器(2)在所述的相关器输出端输出m个相关性应答(KA)，以及

-一个搜索单元，被配置以在所有m个相关性结果中进行最大值搜索。

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