Gnss接收機中的接收分集的制作方法
【專利摘要】本申請中所公開的主題涉及在兩個或更多個在物理上分離的天線處接收一個或多個SPS信號。在一方面，來自在物理上分離的天線的信號可被下變頻為復合數字信號，復合數字信號可經歷進一步處理以改善與例如位置估計操作相關的一個或多個性能度量。
【專利說明】GNSS接收機中的接收分集
[0001] 本申請是申請日為2010年6月24日、申請?zhí)枮?01080035686. 8的發(fā)明專利申請 的分案申請。
【技術領域】
[0002] 本申請中公開的主題涉及接收從諸如舉例來說全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)之類的通信系 統(tǒng)發(fā)送的無線信號。
【背景技術】
[0003] 衛(wèi)星定位系統(tǒng)（SP巧可包括一種發(fā)射機的系統(tǒng)，該發(fā)射機的系統(tǒng)被定位為使得實 體能夠至少部分地基于從發(fā)射機接收的信號來確定它們在地球上的位置。該種發(fā)射機通常 發(fā)送W-組數量的碼片中的重復的偽隨機噪聲（PN)碼進行標記，并且該種發(fā)射機可位于 基于地面的控制站、用戶設備和/或航天器上。在特定示例中，該種發(fā)射機可位于地球軌道 衛(wèi)星上。例如，諸如全球定位系統(tǒng)佑P巧、伽利略佑alileo)、格洛納斯佑Ionass)或北斗之 類的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNS巧的集群（constellation)中的衛(wèi)星可發(fā)送W PN碼進行標記 的信號，其中該PN碼可與由該集群中的其它衛(wèi)星發(fā)送的PN碼區(qū)分開。為了估計接收機的 位置，導航系統(tǒng)可至少部分地基于對從衛(wèi)星接收的信號中的PN碼的檢測，使用公知技術， 來確定從接收機的"視角"來看的、到衛(wèi)星的偽距（pseudorange)測量。
[0004] 圖1示出了 SPS系統(tǒng)的應用，其中，無線通信系統(tǒng)中的移動站（M巧100接收來自視 線內的航天器（SV) 102a、102b、102c、102d的、去往MSlOO的傳輸，并從該些傳輸中的四個或 更多個傳輸中獲得時間測量。MS 100可向位置服務器104提供該種測量，該位置服務器104 根據該些測量來確定或估計該站的位置。可替代地，用戶站100可根據該信息來確定或估 計其自身的位置。
[0005] 無線通信系統(tǒng)接收機或定位位置系統(tǒng)接收機（例如，舉例來說，如上所述的移動 站100)可能會經歷各種狀況下的信號獲取和/或跟蹤的困難。該種狀況可包括微弱的和/ 或衰落的信號、頻率漂移、W及噪聲，該僅僅是幾個示例而已。該些狀況可導致例如獲取靈 敏度下降、數據解調性能降低、信號的可用性下降、測量質量降低、W及用于位置確定的"準 備時間（time to fix)"們巧的增加。
【發(fā)明內容】
[0006] 在一方面，可在移動站的兩個或更多個在物理上分離的天線處接收一個或多個無 線信號。所述兩個或更多個天線可向移動站的接收機提供相應的兩個或更多個射頻信號。 所述射頻信號中的一個或多個射頻信號可在接收機的一個或多個相應的路徑中被下變頻 W生成一個或多個中等頻率信號，并且所述一個或多個中等頻率信號可被轉換成包括同相 分量和正交分量的一個或多個復合數字信號。所述一個或多個復合數字信號可被處理W執(zhí) 行位置估計操作，其中包括檢測一個或多個峰值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 將參照附圖描述非限制性和非窮盡的示例，其中，貫穿各幅圖，類似的附圖標記指 代類似的部件。
[0008] 圖1是包括移動站的示例性衛(wèi)星定位系統(tǒng)（SPS)的框圖。
[0009] 圖2是示例性移動站接收機的示意性框圖。
[0010] 圖3是示例性非相干組合器單元的示意性框圖。
[0011] 圖4是示例性相干組合器單元的示意性框圖。
[0012] 圖5是示例性離線相干組合器單元的示意性框圖。
[0013] 圖6是示例性相位估計單元的示意性框圖。
[0014] 圖7是示例性選擇分集配置的示意性框圖。
[0015] 圖8是示例性掃描分集配置的示意性框圖。
[0016] 圖9是用于移動站的示例性移動接收機和非相干信號組合器的示意性框圖。
[0017] 圖10是用于移動站的示例性移動接收機和相干信號組合器的示意性框圖。
[0018] 圖11是用于在具有兩個或更多個在物理上分離的天線的接收機處處理一個或多 個無線信號的方法的示例性實施例的流程圖。
[0019] 圖12是根據一方面的用于處理信號W確定定位位置的系統(tǒng)的示意圖。
[0020] 圖13是根據一方面的移動站的示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 如W上所論述的，無線通信系統(tǒng)接收機或定位位置系統(tǒng)接收機（例如，舉例來說， 如上所述的移動站100)可經歷在各種狀況（例如，微弱的和/或衰落的信號、頻率漂移、W 及噪聲）下的信號獲取和/或跟蹤的困難。該些狀況可導致例如獲取靈敏度下降、數據解 調性能降低、信號的可用性下降、測量質量降低、W及用于位置估計的"準備時間（time to 円X)"們巧的增加。
[0022] 在一方面，為了在考慮到W上提及的狀況的情況下提高移動站接收機性能，接收 機可對兩個或更多個在物理上分離的天線進行合并Qnco巧orate)。由SPS發(fā)送的信號可 在兩個或更多個在物理上分離的天線處接收到，并且在該些分離的天線處接收到的信號可 能經歷了不同的無線信道狀況。在該種環(huán)境中，對來自不同路徑的信號進行組合可顯著提 高信號質量。進一步地，至少在某些環(huán)境中，對來自不同路徑的信號進行組合可有助于去除 至少某些熱噪聲。
[0023] 在另一方面，可使用各種組合算法（包括例如非相干和相干算法）對來自兩個或 更多個在空間上分離的天線的采樣進行組合。如W下更充分地論述的，還可使用選擇和/ 或掃描算法。對信號進行組合可產生各種優(yōu)點，包括例如GNSS信號的獲取和跟蹤靈敏度提 高、數據解調性能提高、信號的可用性增加、測量質量增強、和/或用于位置估計操作的TTF 減少。
[0024] 在信號正在衰落的狀況下，結果可能是接收信號強度的減小。然而，如果在兩個 在物理上分離的天線處接收到衰落信號，那么兩個天線處的信號都受到類似衰落的可能性 較小。也就是說，在不同的天線處接收的信號可能是W相關性較小的方式衰落的。本文中 描述的示例性組合技術可利用該種特性來提高接收機靈敏度。在有噪聲的環(huán)境下也可獲得 改善，其中，對在物理上分離的天線處接收的信號進行組合可得到例如高達I. 5到3地的改 善。兩個或更多個在物理上分離的天線的使用可稱為"空間分集"。
[00巧]如本文中所使用的，術語"移動站"（M巧指代定位位置可能隨時間而改變的設備。 舉幾個例子來說，定位位置的改變可包括方向、距離、定向（orientation)等等的改變。在 特定示例中，移動站可包括蜂窩電話、無線通信設備、用戶設備、膝上型計算機、其它個人通 信系統(tǒng)（PC巧設備、個人數字助理（PDA)、個人音頻設備（PAD)、便攜式導航設備、和/或其 它便攜式通信設備。移動站還可包括適于執(zhí)行由機器可讀指令控制的功能的處理器和/或 計算平臺。在W下論述中，描述了移動站的各個另外的示例性方面。
[0026] 圖2是示例性移動站接收機前端電路200的示意性框圖。在一方面，移動站100可 包括接收機前端電路200。對于本示例來說，包括了天線210和天線220。在一方面，天線 210可與包括帶通濾波器炬PF) 211、低噪聲放大器（LNA) 212、W及復合下變頻器213的接收 機路徑相關聯(lián)。針對該示例，接收機路徑還包括基帶濾波器251和模數轉換器261。在另一 方面，天線220可與包括BPF 221、LNA 222、W及復合下變頻器223的另外的、分離的接收 機路徑相關聯(lián)。所述分離的接收機路徑亦可包括基帶濾波器252和模數轉換器262。在一 方面，天線210和220可包括能夠接收射頻信號的任何天線。在另一方面，天線210和220 可在物理上分開一定距離。舉一個例子，該距離可近似地包括預期在天線處接收的信號的 波長。當然，該僅僅是天線可分開的一個示例性距離，并且所主張的主題的范圍在該點上不 局限于此。
[0027] 在一方面，復合下變頻器213和223可被提供來自本地振蕩器（LO) 430的振蕩信 號。W此方式，單個振蕩器可用于上述該些復合下變頻器。然而，所主張的主題的范圍在該 點上不局限于此。在另一方面，復合下變頻器213可從LNA 212接收較高頻率的實（real) 信號，并且可使用由LO 230提供的信號來將來自LNA 212的信號下變頻為可提供給基帶濾 波器251的較低頻率的復合信號。由復合下變頻器213生成的較低頻率的復合信號可稱為 包括同相分量和正交分量的模擬基帶信號。類似地，復合下變頻器223可使用由LO 230提 供的信號來將從LNA 222接收的較高頻率的實信號下變頻為可提供給基帶濾波器252的復 合模擬基帶信號。
[0028] 如本文中所使用的，"下變頻（downconversion)"涉及將具有第一頻率特性的輸入 信號變換為具有第二頻率特性的輸出信號。在一個特定實現中，盡管所主張的主題的范圍 在該點上不局限于此，但是該種下變頻可包括第一信號到第二信號的變換，其中第二信號 具有與第一信號的頻率相比更低頻率的頻率特性。該里，在特定示例中，該種下變頻可包括 射頻（R巧信號到基帶信號和/或基帶信息的變換。然而，該些僅僅是下變頻的示例，所主 張的主題的范圍在該點上不局限于此。
[0029] 模數轉換器（ADC) 261可從基帶濾波器251接收模擬基帶信號，并且可生成包括同 相分量和正交分量的復合數字信號Sl 201。ADC 262可從基帶濾波器252接收模擬基帶信 號，并且可生成第二分離復合數字信號S2202。隨后，數字基帶處理引擎可處理復合數字信 號Sl 201和S2 202 W執(zhí)行導航操作（僅僅作為一個示例應用）。如W下將描述的，可使用 W下所述的各種示例性組合、掃描、和/或選擇算法中的任何算法，對從在物理上分離的天 線處接收的信號中得到的復合數字信號Sl 201和S2 202進行組合或W另外的方式利用， 從而提高移動站的若干性能方面的任何方面。
[0030] 盡管本文中所描述的示例公開了兩個天線和兩個接收機前端路徑，但是其它示例 可使用多于兩個天線和接收機前端路徑。另外，盡管在圖2的接收機前端200中描述的兩 個接收機前端信號路徑被描繪為保持從天線到ADC 261和262的分離路徑，但是例如，根據 所主張的主題的其它示例可在某個點處對信號路徑進行組合W共享組件。組合信號可在另 一點處通過復合下變頻過程而被分離，從而恢復分離的基帶信號和信號路徑。然而，該僅僅 是可如何對接收機前端的某些功能進行組合的示例，并且所主張的主題的范圍在該點上不 局限于此。進一步地，盡管本文中所描述的示例圍繞GNSS接收機為中也，但是所主張的主 題的范圍在該點上不局限于此，并且本文中所公開的各個方面可進行一般化W用于非GNSS 接收機中。
[0031] 圖3是示例性非相干組合器單元310的示意性框圖。如W上所論述的，為了在考 慮到各種信號降級狀況的情況下提高移動站接收機性能，移動站可對兩個或更多個在物理 上分離的天線進行合并。由SPS發(fā)送的信號可在兩個或更多個在物理上分離的天線處被接 收，并且在分離天線處接收的信號可經歷不同的無線信道狀況。對來自不同路徑的信號進 行組合可顯著提高信號質量并提高移動站在信號獲取和跟蹤方面的性能。
[0032] 對于圖3的示例來說，W上所述W及圖2中所描繪的示例性接收機前端200可生 成兩個復合數字信號Sl 201和S2 202。針對該示例，可對該兩個復合數字信號進行非相干 組合，W產生可用于位置估計操作的組合數字信號315 (作為僅一個示例應用）。在一方面， 作為針對移動站的位置估計操作的一部分，在準備由測量和位置引擎進行另外的處理的過 程中，組合數字信號315可經歷相關峰值檢測操作。
[0033] 非相干組合器310可包括第一單元311，在第一單元311中，使用例如本領域普通 技術人員已知的技術，兩個復合數字信號Sl和S2可經歷解擴和旋轉操作。另外，可執(zhí)行相 干累積和非相干累積操作。可在組合器單元312處接收得到的采樣流SI' 301和S2' 302， 對于本示例，組合器單元312可包括非相干累積組合器。組合器312可生成組合數字信號 315。
[0034] 應當看到，對于圖3的非相干組合示例來說，維持了兩個分離的分支，直到信號在 非相干組合器312處進行了組合為止。在一方面，分離的分支被維持W用于旋轉和解擴操 作，并且用于在單元311處執(zhí)行的相干和非相干累積。在一方面，各個分支的非相干累積得 到的和被加到非相干組合器312中。對于本示例，SI' 301和S2' 302分別表示進行了旋轉 和解擴的Sl和S2信號，所述進行了旋轉和解擴的Sl和S2信號進一步經歷相干累積W及 隨后的非相干累積。繼續(xù)本示例，令
【權利要求】
1. 一種用于接收無線信號的方法，包括： 在移動站的兩個或更多個在物理上分離的天線處接收一個或多個衛(wèi)星定位系統(tǒng)（SPS) 信號，所述兩個或更多個天線向所述移動站的接收機提供相應的兩個或更多個射頻信號； 在所述接收機的前端的一個或多個路徑中對所述射頻信號中的一個或多個相應的射 頻信號進行下變頻，以生成包括同相分量和正交分量的一個或多個復合數字信號； 使用來自所述兩個或更多個天線的所述相應的兩個或更多個射頻信號，并且使用單個 接收機路徑，來執(zhí)行兩個或更多個按順序的淺搜索，所述淺搜索產生與所述兩個或更多個 淺搜索相關聯(lián)的相應的兩個或更多個性能度量；以及 至少部分地基于對所述兩個或更多個性能度量的比較，來選擇所述兩個或更多個天線 中的一個天線；以及 處理與所述兩個或更多個天線中所選擇的一個天線相關聯(lián)的所述一個或多個復合數 字信號，以至少部分地改善與位置估計操作相關的一個或多個性能度量。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，所述兩個或更多個性能度量包括分別從所述兩個 或更多個射頻信號獲取的航天器的數量。
3. 如權利要求1所述的方法，其中，所述兩個或更多個性能度量至少部分地基于分別 來自于所述兩個或更多個射頻信號的信號強度估計。
4. 一種移動站，包括： 兩個或更多個在物理上分離的天線，其接收一個或多個SPS信號，并且提供相應的兩 個或更多個射頻信號； 接收機，其包括用于從所述兩個或更多個天線中接收所述相應的兩個或更多個射頻信 號的一個或多個路徑，所述一個或多個路徑包括相應的一個或多個復合混合器，其中所述 復合混合器用于對所述射頻信號中的一個或多個射頻信號進行下變頻，以生成包括同相分 量和正交分量的一個或多個復合數字信號；以及 數字基帶處理引擎，所述數字基帶處理引擎被配置為使用來自所述兩個或更多個天 線的所述相應的兩個或更多個射頻信號，并且使用單個接收機路徑，來執(zhí)行兩個或更多個 按順序的淺搜索，所述淺搜索產生與所述兩個或更多個淺搜索相關聯(lián)的相應的兩個或更多 個性能度量，所述數字基帶處理引擎還至少部分地基于對所述兩個或更多個性能度量的比 較，來選擇所述兩個或更多個天線中的一個天線，所述數字基帶處理引擎還被配置為處理 與所述兩個或更多個天線中所選擇的一個天線相關聯(lián)的所述一個或多個復合數字信號，以 至少部分地改善與位置估計操作相關的一個或多個性能度量。
5. 如權利要求4所述的移動站，其中，所述兩個或更多個性能度量包括分別從所述兩 個或更多個射頻信號獲取的航天器的數量。
6. 如權利要求4所述的移動站，其中，所述兩個或更多個性能度量包括分別來自于所 述兩個或更多個射頻信號的信號強度估計。
7. -種裝置，包括： 用于在移動站的兩個或更多個在物理上分離的天線處接收一個或多個衛(wèi)星定位系統(tǒng) (SPS)信號的模塊，所述兩個或更多個天線向所述移動站的接收機提供相應的兩個或更多 個射頻信號； 用于在所述接收機的前端的一個或多個路徑中對所述射頻信號中的一個或多個相應 的射頻信號進行下變頻，以生成包括同相分量和正交分量的一個或多個復合數字信號的模 塊； 用于使用來自所述兩個或更多個天線的所述相應的兩個或更多個射頻信號，并且使用 單個接收機路徑，來執(zhí)行兩個或更多個按順序的淺搜索的模塊，所述淺搜索產生與所述兩 個或更多個淺搜索相關聯(lián)的相應的兩個或更多個性能度量；以及 用于至少部分地基于對所述兩個或更多個性能度量的比較，來選擇所述兩個或更多個 天線中的一個天線的模塊；以及 用于處理與所述兩個或更多個天線中所選擇的一個天線相關聯(lián)的所述一個或多個復 合數字信號，以至少部分地改善與位置估計操作相關的一個或多個性能度量的模塊。
8. 如權利要求7所述的裝置，其中，所述兩個或更多個性能度量包括分別從所述兩個 或更多個射頻信號獲取的航天器的數量。
9. 如權利要求7所述的裝置，其中，所述兩個或更多個性能度量至少部分地基于分別 來自于所述兩個或更多個射頻信號的信號強度估計。
【文檔編號】G01S19/35GK104237911SQ201410366565
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2010年6月24日 優(yōu)先權日:2009年6月24日
【發(fā)明者】E·M·西米克, D·N·洛維奇, S·拉曼 申請人:高通股份有限公司
專業(yè)數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
