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專利名稱：檢測接收信號中位邊界的方法、系統(tǒng)以及接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步檢測，特別是有關(guān)于一種在全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioning System，GPS)中檢測位邊界(boundary)使接收端與接收信號同步的方法、系統(tǒng)以及接收器。
背景技術(shù)：
GPS提供了許多有用的民生應(yīng)用，例如提供駕駛、登山者、及露營者在緊急狀況下自動報導(dǎo)位置、在能見度過低的港口營運(yùn)、以及各種導(dǎo)航的功能。GPS是由環(huán)繞地球軌道運(yùn)行的人造衛(wèi)星所組成的，每一衛(wèi)星傳送載有信息的連續(xù)信號，GPS接收器通過檢測這些信號并鎖定至少三個衛(wèi)星而實(shí)時獲得所在位置的最佳估計(jì)坐標(biāo)值。圖1說明根據(jù)GPS標(biāo)準(zhǔn)下數(shù)據(jù)傳送的例子。每一衛(wèi)星所發(fā)射的GPS信號根據(jù)獨(dú)特的虛擬隨機(jī)噪聲(Pseudo Random Noise，PRN)碼來調(diào)制。一個完整的PRN碼由1023芯片元(位)所組成，而GPS信號以PRN碼來調(diào)制，其中，PRN碼每一毫秒(ms)重復(fù)一次，如圖1中標(biāo)號1A所示。當(dāng)接收器的接收信號與對應(yīng)某一衛(wèi)星的位移PRN碼比對后出現(xiàn)高度相關(guān)性(correlation)，接收器就檢測到該衛(wèi)星的GPS信號。接著使用所述位移PRN碼，將接收器從衛(wèi)星隨后傳來信號同步化。
GPS數(shù)據(jù)位不是通過一般誤差修正算法(例如插入冗余位)保護(hù)其正確性，反而是每一數(shù)據(jù)位會被重復(fù)傳送20次。PRN碼的周期為1毫秒，所以每個數(shù)據(jù)位在PRN碼調(diào)制后，傳送時間為20毫秒。圖1中標(biāo)號1B代表時間軸，每個特別標(biāo)出的時間點(diǎn)(epoch)指示對應(yīng)標(biāo)號1A的每一1023芯片元(chip)的起始點(diǎn)的。標(biāo)號1C表示利用20個PRN碼周期所被傳送的一數(shù)據(jù)位。因此GPS實(shí)際傳送位速率為50bps(位/秒)。當(dāng)接收器檢測到GPS信號時，其通過判定及對準(zhǔn)位的邊界來試圖與信號上的數(shù)據(jù)位同步。在接收信號期間，位邊界的判定決定了每20毫秒數(shù)據(jù)位的開始，準(zhǔn)確的位邊界判定可改善接收器對微弱信號的敏感度。
位邊界判定的一個傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法是采用時間點(diǎn)計(jì)數(shù)器，先不去對準(zhǔn)位的邊界，而重復(fù)地由1計(jì)數(shù)至20(或由0計(jì)數(shù)至19，如圖1中標(biāo)號1B的時間點(diǎn)所示)。此統(tǒng)計(jì)方法將每一20毫秒的數(shù)據(jù)位期間分割為20個1毫秒的時間點(diǎn)周期，檢測兩個連續(xù)時間點(diǎn)之間正負(fù)數(shù)值的改變或是數(shù)據(jù)位的轉(zhuǎn)變。20個計(jì)數(shù)器分別代表20個時間點(diǎn)，當(dāng)檢測到每一數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)變時，對應(yīng)該時間點(diǎn)的計(jì)數(shù)器值變會加一。在一段時間后，透過20個計(jì)數(shù)器間的表決(即哪個計(jì)數(shù)器值最大)，可以判定位邊界。然而，以此統(tǒng)計(jì)方法來獲得結(jié)果是非常消耗時間。這樣耗時的數(shù)據(jù)位解調(diào)過程將會明顯的增加首次定位時間(time to first fix，TTFF)，而首次定位時間卻是GPS接收器中一個最重要的效能評估參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明主要目的在于提供一種檢測接收信號中位邊界的方法，在一接收信號中檢測狀態(tài)轉(zhuǎn)變(transition)；在檢測到第一轉(zhuǎn)變后，每一PRN編碼周期將增加計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，使計(jì)數(shù)器開始周期性地由1計(jì)數(shù)至M；通過比較隨后檢測到的轉(zhuǎn)變時間與一預(yù)期時間，以檢驗(yàn)位是否對準(zhǔn)。預(yù)期時間是根據(jù)計(jì)數(shù)器而決定的。在一些實(shí)施例中，預(yù)期時間為當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至M時。假使位對準(zhǔn)確認(rèn)失敗，計(jì)數(shù)器直到檢測到另一信號轉(zhuǎn)變后，才再次開始由1計(jì)數(shù)；假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)成功，便將對準(zhǔn)的時間點(diǎn)設(shè)定為位邊界。通過執(zhí)行上述位對準(zhǔn)檢驗(yàn)步驟達(dá)到既定次數(shù)，就可確定所述位邊界。之后根據(jù)此確定的位邊界，擷取接收信號的數(shù)據(jù)位。
所述方法還包括當(dāng)擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位時，持續(xù)執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)；以及假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗了一第二預(yù)設(shè)次數(shù)，令確定的所述位邊界無效，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變后重新使所述計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。
所述方法還包括檢驗(yàn)編碼追蹤是否鎖上；以及假使所述編碼追蹤未鎖上，直到檢測到另一轉(zhuǎn)變，所述計(jì)數(shù)器再重新開始計(jì)數(shù)。
通過監(jiān)測所述接收信號的相位反轉(zhuǎn)，來檢測所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
所述方法還包括檢驗(yàn)一載波追蹤是否鎖上；以及假使所述編碼追蹤未鎖上，直到檢測到另一轉(zhuǎn)變，所述計(jì)數(shù)器再重新開始計(jì)數(shù)。
通過監(jiān)測在所述接收信號的極性，來檢測在所述接收信號的轉(zhuǎn)變。
所述預(yù)期時間是當(dāng)所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至M時。
所述檢驗(yàn)位對準(zhǔn)步驟包括檢驗(yàn)現(xiàn)在預(yù)期時間上所述接收信號的極性是否與前一預(yù)期時間一致；以及假使極性不一致，令位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗。
所述接收信號中傳送每一數(shù)據(jù)位的時間，等于所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速率的M倍。
本發(fā)明還提供一種檢測位邊界的系統(tǒng)，檢測一接收信號的位邊界，系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)變檢測器、計(jì)數(shù)器、處理器、以及位產(chǎn)生器。轉(zhuǎn)變檢測器檢測接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。當(dāng)轉(zhuǎn)變檢測器檢測到第一轉(zhuǎn)變時，計(jì)數(shù)器開始周期性地由1計(jì)數(shù)至M。處理器耦接于轉(zhuǎn)變檢測器及計(jì)數(shù)器，且通過比較一隨后信號轉(zhuǎn)變的實(shí)際時間與預(yù)期時間來檢驗(yàn)位是否對準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗，處理器重置計(jì)數(shù)器，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變后，計(jì)數(shù)器才又重新開始由1計(jì)數(shù)。在另一些實(shí)施例中，當(dāng)位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗，計(jì)數(shù)器不會被重置，而是將設(shè)定為1并在下一轉(zhuǎn)變后才重新開始計(jì)數(shù)。假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)成功，處理器建立位邊界，且通過執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)步驟達(dá)到既定次數(shù)，產(chǎn)生一確定位邊界。位產(chǎn)生器于是可根據(jù)處理器所輸出的所述確定位邊界來擷取接收信號的數(shù)據(jù)位。
在一些實(shí)施例中，檢測位邊界的系統(tǒng)還包括一個拴鎖器，用以接收所述接收信號，且在前一預(yù)期時間拴鎖接收信號的極性(或狀態(tài))。處理器會確認(rèn)于現(xiàn)在預(yù)期時間所接收的信號的極性是否與在拴鎖器中所拴鎖的極性一致，假使極性不一致，處理器判斷該次位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗。
當(dāng)擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位時，所述處理器持續(xù)執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)，且假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗了一第二預(yù)設(shè)次數(shù)，所述處理器令所述確定位邊界失效，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，所述計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。
當(dāng)編碼追蹤未鎖上時，所述處理器重置所述計(jì)數(shù)器，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，所述計(jì)數(shù)器重新開始從計(jì)數(shù)。
所述轉(zhuǎn)變檢測器通過監(jiān)測所述接收信號的相位反轉(zhuǎn)來判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
當(dāng)載波追蹤未鎖上時，所述處理器重置所述計(jì)數(shù)器，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，所述計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。
所述轉(zhuǎn)變檢測器通過監(jiān)測所述接收信號的極性來判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明還提供一種接收器，用以擷取接收信號中所載數(shù)據(jù)位，接收器包括載波震蕩器、載波混合器、編碼產(chǎn)生器、編碼混合器、累加器、以及數(shù)據(jù)擷取器。載波混合器通過混合接收信號與載波震蕩器所產(chǎn)生的IF載波，以將接收信號由中頻轉(zhuǎn)換至基頻。編碼混合器將載波混合器所輸出的接收信號，與編碼產(chǎn)生器所產(chǎn)生的編碼序列混合。在編碼序列的期間，累加器累加來自編碼混合器所輸出的輸出信號，并提供累加結(jié)果至數(shù)據(jù)擷取器。數(shù)據(jù)擷取器通過檢測接收信號的極性轉(zhuǎn)變以判定位邊界，計(jì)算兩個連續(xù)轉(zhuǎn)變的持續(xù)期間，以及根據(jù)此持續(xù)期間檢驗(yàn)是否對準(zhǔn)位邊界。位邊界還通過數(shù)次位對準(zhǔn)檢驗(yàn)步驟而被確定。數(shù)據(jù)擷取器再根據(jù)確定的位邊界擷取接收信號的數(shù)據(jù)位。
所述接收器還包括一追蹤電路，耦接所述累加器與所述數(shù)據(jù)擷取器，用以確認(rèn)編碼追蹤的狀態(tài)或載波追蹤的狀態(tài)，且假使編碼追蹤的狀態(tài)或載波追蹤的狀態(tài)的任一個未鎖上，則通知所述數(shù)據(jù)擷取器；其中，假使編碼追蹤的狀態(tài)或載波追蹤的狀態(tài)的任一個未鎖上，所述數(shù)據(jù)擷取器令所述位邊界無效并重新建立位邊界。
當(dāng)擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位時，所述數(shù)據(jù)擷取器持續(xù)檢驗(yàn)位對準(zhǔn)，且假使兩個連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變之間的時間被認(rèn)定為失效達(dá)到一第二預(yù)設(shè)次數(shù)，所述數(shù)據(jù)擷取器令確定的所述位邊界失效，且重新建立位邊界。
所述數(shù)據(jù)擷取器通過監(jiān)測所述接收信號的相位反轉(zhuǎn)以判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
所述數(shù)據(jù)擷取器通過監(jiān)測所述接收信號的極性以判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
所述數(shù)據(jù)擷取器拴鎖在前一預(yù)期時間上所述接收信號的極性，檢驗(yàn)在現(xiàn)在預(yù)期時間上所述接收信號的極性是否與所述拴鎖的極性一致，且假使極性不一致，令所述位邊界失效。
本發(fā)明通過設(shè)定一個計(jì)數(shù)器來界定接收信號的位邊界，節(jié)省了時間。


圖1說明GPS數(shù)據(jù)位的標(biāo)準(zhǔn)傳送；圖2為表示本發(fā)明實(shí)施例的GPS接收器次系統(tǒng)，用以將IF信號降頻轉(zhuǎn)換、解調(diào)、以及解擴(kuò)至數(shù)據(jù)位；圖3的波形圖是說明來自累加器的輸出累加信號I及Q、累加信號的和方根值E、以及對應(yīng)的狀態(tài)；圖4的波形圖是說明位邊界檢測的一例子；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的位邊界檢測方法實(shí)施例的有限狀態(tài)機(jī)示意圖；圖6的波形圖是說明位邊界檢測的另一例子；圖7說明本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)擷取器的方塊圖。
符號說明
20～GPS接收器次系統(tǒng) 202～載波混合器204～載波NCO 206～編碼混合器208～編碼產(chǎn)生器 210～編碼NCO212～累加器 214～編碼設(shè)定器216～相關(guān)性控制器218～獲取追蹤控制器220～編碼追蹤電路222～數(shù)據(jù)擷取器224～載波追蹤電路70～數(shù)據(jù)擷取器702～轉(zhuǎn)變檢測器 704～處理器706～位產(chǎn)生器708～前位拴鎖器710～比較器 712～計(jì)數(shù)器具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
圖2為表示本發(fā)明實(shí)施例的GPS接收器次系統(tǒng)20，用以將中頻(IntermediateFrequency，IF)信號降頻轉(zhuǎn)換(down-converting)、解調(diào)(demodulation)、以及解擴(kuò)(de-spreading)為數(shù)據(jù)位。GPS接收器接收來自多個GPS衛(wèi)星的信號，并通過RF(radio frequency，RF)電路(未表示)將這些信號自RF頻帶(1575.42MHz)降頻轉(zhuǎn)換至IF頻帶。IF信號接著提供至基頻處理器，例如圖2的GPS接收器次系統(tǒng)20。GPS接收器次系統(tǒng)20包括載波數(shù)值控制振蕩器(NumericalControlled Oscillator，NCO)204、載波混合器202、用以追蹤并鎖上(locking)載波頻率的載波追蹤電路224、編碼NCO 210、編碼混合器206、編碼產(chǎn)生器208、編碼設(shè)定器214、以及用以追蹤并鎖上對應(yīng)編碼序列的編碼追蹤電路220。載波混合器202混合所接收的多個IF信號(IF signal)與載波NCO 204所產(chǎn)生的參考載波(SVID)。此參考載波以90度相位位移，且分別與所接收的多個IF信號混合。載波混合器202產(chǎn)生兩個信號，一個與參考載波同相(信號I)，而另一個與參考載波的相位相差90度(信號Q)。載波NCO 204調(diào)整參考載波頻率以使其符合所接收的IF信號的載波頻率，使得載波混合器202所輸出的信號I及Q降頻轉(zhuǎn)換至基頻頻率。信號I及Q提供至編碼混合器206，且與編碼產(chǎn)生器208所產(chǎn)生的PRN碼比對相關(guān)性(correlation)。編碼產(chǎn)生器208有能力產(chǎn)生各種PRN碼，例如，用來取得GPS信號的C/A碼，且每一種PRN碼包括多個有限期間序列。比對相關(guān)性(也就是解擴(kuò))的目的是區(qū)別來自一衛(wèi)星的信號與來自其它衛(wèi)星的信號，并自基頻信號移除PRN碼調(diào)制。
GPS接收器次系統(tǒng)202還包括累加器212、獲取追蹤控制器218、相關(guān)性控制器(correlator controller)216、以及數(shù)據(jù)擷取器222。在傳送每一位的1023芯片元期間，累加編碼混合器206的輸出，且在每一序列的結(jié)尾，輸出累加結(jié)果至獲取追蹤控制器218。數(shù)據(jù)擷取器222獲得來自獲取追蹤控制器218的累加信號I及Q，并通過判斷位邊界來決定數(shù)據(jù)位DB(data bit)。
圖3是表示累加信號I及Q的波形圖，其中標(biāo)號E表示累加信號I及Q的和方根值(root-sum-square)。當(dāng)找到一近似載波頻率并獲得適當(dāng)?shù)木幋a序列時，相對于噪聲位準(zhǔn)，信號E會明顯的上升，此是對應(yīng)圖3中由獲取信號(ACQUISITION)狀態(tài)至相位調(diào)整(PULLIN)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在PULLIN狀態(tài)下，編碼追蹤回路開始追蹤由編碼NCO 210所產(chǎn)生的編碼頻率的相位，且載波追蹤回路開始追蹤更精確的載波頻率。圖2的編碼追蹤回路包括編碼混合器206、累加器212、獲取追蹤控制器218、編碼追蹤電路220、編碼NCO 210、以及編碼產(chǎn)生器208。同樣地，在圖2的載波追蹤回路，包括載波混合器202、累加器212、獲取追蹤控制器218、載波追蹤電路224、以及載波NCO 204。在一段時間后，當(dāng)每一追蹤回路將所接收信號的載波頻率及編碼頻率的相位鎖上時，則進(jìn)入追蹤(TRACKING)狀態(tài)。在進(jìn)入至TRACKING狀態(tài)后，載波追蹤回路開始追蹤載波脈波，且由于所接收信號的能量集中在信號I，因此信號Q下拉至一低信號位準(zhǔn)。
GPS信號一般是以二元相位位移鍵控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)來調(diào)制，因此，拴鎖上的信號I的極性代表每1毫秒期間的符號值。由于每一數(shù)據(jù)位依次地傳送20次使信號以更加穩(wěn)定并避免各種干擾的方式傳送數(shù)據(jù)，因此在所接收的GPS信號中每20毫秒會出現(xiàn)一個位邊界。圖2的數(shù)據(jù)擷取器222通過精確地區(qū)別每20毫秒的位邊界來擷取GPS數(shù)據(jù)位。
圖4的波形是說明檢測位邊界以達(dá)到同步化的方法的實(shí)施例。在C/A編碼序列的每一個1毫秒邊界(即PRN碼的邊界)上計(jì)數(shù)器K_CNT增加其計(jì)數(shù)值，且周期性地由1計(jì)數(shù)至M。在成功地與所接收信號對齊后，位邊界預(yù)期會在每當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)到M時出現(xiàn)。對于GPS接收系統(tǒng)而言，當(dāng)每一GPS數(shù)據(jù)位以20個PRN編碼周期來傳送時，M則為20；反之，對于廣域差分系統(tǒng)(Wide Area AugmentationSystem，WAAS)接收系統(tǒng)而言，當(dāng)每一WAAS數(shù)據(jù)位以兩個PRN編碼周期來傳送時，M則為2。當(dāng)編碼及載波追蹤回路被拴鎖上時，接收器開始檢測位邊界，此是對應(yīng)圖3的TRACKING狀態(tài)。
接下來關(guān)于圖4的說明，是在GPS系統(tǒng)中檢測位同步邊界，其中，M為20。假使K_CNT＝M，在圖4的第一波形40提升至高位準(zhǔn)(之后以”HIGH”來表示)，第二波形42表示在位切高低位準(zhǔn)或量化(quantization)后的信號I，第三波形44記錄波形42的每一極性轉(zhuǎn)變(transition)。在一些實(shí)施例中，在編碼追蹤回路獲得對應(yīng)編碼序列之后，且在載波追蹤回路鎖上之前，接收器就立即開始檢測位邊界，也就是對應(yīng)于圖3的PULLIN狀態(tài)，在信號Q尚未達(dá)到低信號位準(zhǔn)。接收器在這樣的情況下會檢測所接收信號的I-Q向量的相位反轉(zhuǎn)(phaseinversion)，取代上述檢測信號I的極性轉(zhuǎn)變。在一些實(shí)施例中，所接收信號的I-Q向量的相位反轉(zhuǎn)檢測，是通過測量所接收信號的相位改變，且假使I-Q向量的相位改變的絕對值超過一既定門坎值(例如π)，則判斷有相位反轉(zhuǎn)的發(fā)生。
計(jì)數(shù)器K_CNT先被設(shè)定為1，且當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)變(極性轉(zhuǎn)變或相位反轉(zhuǎn))被檢測到時，在每一PRN編碼邊界時增加計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，使得計(jì)數(shù)器開始周期性地由1計(jì)數(shù)至20。第四波形46是檢驗(yàn)檢測到的位邊界的正確性，每當(dāng)波形40的脈沖(pulse)與44的對準(zhǔn)時，第四波形46以遞增方式增加其計(jì)數(shù)值，表示信號42的轉(zhuǎn)變是當(dāng)計(jì)數(shù)器K_CNT到達(dá)M時發(fā)生的。假使拴鎖上的追蹤回路變成不再將接收信號鎖上時，計(jì)數(shù)器K_CNT重置且暫停，直到檢測到下一轉(zhuǎn)變的到來。在一些實(shí)施例中，在追蹤回路為非拴鎖上時，計(jì)數(shù)器K_CNT不需重置，只要當(dāng)檢測到下一轉(zhuǎn)變時，計(jì)數(shù)器K_CNT再由1重新開始計(jì)數(shù)。第五波形48表示有限狀態(tài)機(jī)(Finite State Machine，F(xiàn)SM)的狀態(tài)，其中，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)變被檢測到時，F(xiàn)SM 48由等待(WAIT_T)狀態(tài)改變至對齊(K_ALIGN)狀態(tài)。
在每一K_CNT＝20的時間點(diǎn)，接收器檢驗(yàn)此時接收信號的極性或相位是否有轉(zhuǎn)變，舉例來說，當(dāng)波形42的下降緣對準(zhǔn)波形40的上升緣時，波形42的第二轉(zhuǎn)變發(fā)生于下一個K_CNT＝20。波形46為檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器，在其檢測到發(fā)生于K_CNT＝20的第二個轉(zhuǎn)變之后，由1增加至2。假使于K_CNT＝20沒有檢測到轉(zhuǎn)變，會通過比較信號I現(xiàn)在的極性與在上次K_CNT＝20的時間點(diǎn)的極性，檢驗(yàn)信號I現(xiàn)在的極性。假使極性維持相同，則位邊界沒有改變，接收器于是確認(rèn)下一K_CNT＝20的時間點(diǎn)。假使當(dāng)信號極性由高變低或由低變高，但這樣的轉(zhuǎn)變卻沒有與預(yù)期時間點(diǎn)對齊(即轉(zhuǎn)變沒有發(fā)生在K_CNT＝20)，表示現(xiàn)在找到的位邊界可能不正確。如此一來，可以設(shè)一個容忍門坎值，作為允許接收器重復(fù)檢驗(yàn)隨后的信號轉(zhuǎn)變是否與K_CNT＝20對準(zhǔn)的次數(shù)，當(dāng)遺漏沒對齊K_CNT＝20的轉(zhuǎn)變次數(shù)超過容忍門坎值時，現(xiàn)在位邊界就被視為是無效的。計(jì)數(shù)器接著重置并暫停直到檢測到下一轉(zhuǎn)變，且FSM 48返回至WAIT_T狀態(tài)，且再次重新開始邊界檢測程序。位邊界的正確性的確認(rèn)，是根據(jù)由波形46所計(jì)數(shù)的值，舉例來說，假使系統(tǒng)演算確定接續(xù)于第一轉(zhuǎn)變的三個連續(xù)的轉(zhuǎn)變皆對準(zhǔn)K_CNT＝20，也就是當(dāng)確認(rèn)器數(shù)器(波形46)數(shù)到3時，則確認(rèn)這個位邊界，并令FSM 48進(jìn)入鎖上(K_LOCK)狀態(tài)。
確認(rèn)的位邊界可被用來擷取接收的數(shù)據(jù)位。同時，接收器持續(xù)檢驗(yàn)之后的轉(zhuǎn)變是否對準(zhǔn)所確認(rèn)的位邊界(即在K_CNT＝20)。假使沒有信號轉(zhuǎn)變發(fā)生于所確認(rèn)的位邊界，則檢驗(yàn)信號I的極性，以確定沒有極性或相位轉(zhuǎn)變發(fā)生于兩個連續(xù)位邊界之間。發(fā)生于位邊界以外其它時間點(diǎn)的轉(zhuǎn)變，表示現(xiàn)在的位邊界可能是錯誤的。接收器于是繼續(xù)進(jìn)行相同的檢驗(yàn)，并記錄沒有對準(zhǔn)位邊界的轉(zhuǎn)變次數(shù)。假使所記錄的次數(shù)達(dá)到一既定次數(shù)，則確認(rèn)的位邊界被認(rèn)為是無效的。此外，每當(dāng)任何一個追蹤回路為非拴鎖的，令位邊界失效，這時接收器就必須搜尋并設(shè)定新的位邊界。
圖5是說明位同步檢測方法的FSM實(shí)施例的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。FSM一開始是在閑置(K_IDLE)狀態(tài)52，且當(dāng)追蹤回路拴鎖53時，進(jìn)入至等待(WAIT_T)狀態(tài)54。當(dāng)檢測到接收信號的第一轉(zhuǎn)變時55，從WAIT_T狀態(tài)54換至對齊(K_ALIGN)狀態(tài)56。在K_ALIGN狀態(tài)56中，建立并持續(xù)檢驗(yàn)位邊界。接收器檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變是否對準(zhǔn)于建立的位邊界，且當(dāng)對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗時57a，返回WAIT_T狀態(tài)54。在對準(zhǔn)檢驗(yàn)的成功達(dá)到一預(yù)設(shè)次數(shù)后57b，F(xiàn)SM由K_ALIGN狀態(tài)56轉(zhuǎn)變至鎖上(K_LOCK)狀態(tài)58，且確定了位邊界。根據(jù)在K_LOCK狀態(tài)58中確定的位邊界，接收器開始自所接收信號上擷取數(shù)據(jù)位。在K_LOCK狀態(tài)58中，會通過檢測在確定的位邊界以外是否有信號的轉(zhuǎn)變，接收器持續(xù)檢驗(yàn)確定的位邊界的正確性，且假使確定的位邊界被認(rèn)定為是失效的(即拴鎖失敗)59。則回到WAIT_T狀態(tài)54找新的位邊界位置。
圖6是表示在第一次對齊所建立的一個錯誤的計(jì)數(shù)器(K_CNT)的例子。圖6的每個波形的定義與圖4的對應(yīng)波形相同，為了讓說明一致，接下來的說明也是關(guān)于M＝20的GPS接收器統(tǒng)。當(dāng)K_CNT＝20時，第一波形60上升至HIGH，而第二波形62為二進(jìn)制表示的接收信號。第三波形64用來記錄波形62中的極性或相位轉(zhuǎn)變(例如高轉(zhuǎn)變?yōu)榈突虻娃D(zhuǎn)變?yōu)楦?。在檢測到第一轉(zhuǎn)變后，檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器66由0增加至1，其中，K_CNT＝20(位邊界)設(shè)定為與第一個檢測到的信號轉(zhuǎn)變對準(zhǔn)(如圖62第一次由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶粶?zhǔn))。這時，F(xiàn)SM 68將其狀態(tài)由WAIT_T改變至K_ALIGN。在這個例子里，第二個信號轉(zhuǎn)變發(fā)生于所設(shè)定的兩個位邊界(第二和第三個位邊界)之間，因此隨后的位邊界(K_CNT＝20)檢測不到信號的轉(zhuǎn)變。但是通過比較信號于現(xiàn)在和前一K_CNT＝20上的極性，可檢測波形62(接收信號)有位反轉(zhuǎn)BR(bit reverse)的情況，位反轉(zhuǎn)BR表示先前設(shè)定的位邊界可能不適當(dāng)。檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器66因此被重設(shè)為零，而FSM 68也回到WAIT_T狀態(tài)。當(dāng)檢測到再下一個轉(zhuǎn)變時，檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器66開始計(jì)數(shù)，且FSM 68會再次進(jìn)入K_ALGIN狀態(tài)。
圖7表示本發(fā)明數(shù)據(jù)擷取器70的實(shí)施例，數(shù)據(jù)擷取器70用以檢測在接收信號中的位邊界，且根據(jù)位邊界來擷取數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)擷取器70包括轉(zhuǎn)變檢測器702、計(jì)數(shù)器712、處理器704、位產(chǎn)生器706、前位拴鎖器708、以及比較器710。轉(zhuǎn)變檢測器702接收由接收信號RS所載的積分(integration)結(jié)果，且檢測在其中的信號轉(zhuǎn)變。將用來定義1毫秒編碼邊界CB的1000Hz的信號(例如圖1中標(biāo)號1B的信號)提供至前位拴鎖器708及計(jì)數(shù)器712作為頻率參考。在轉(zhuǎn)變檢測器702檢測到第一信號轉(zhuǎn)變后，于每1毫秒編碼邊界CB，計(jì)數(shù)器712周期性地由1計(jì)數(shù)至M(例如，GPS為M＝20，而WAAS則為M＝2)。處理器704通過比較隨后轉(zhuǎn)變的實(shí)際時間與預(yù)期時間來檢驗(yàn)位是否對準(zhǔn)，預(yù)期時間由計(jì)數(shù)器712所決定。在一些實(shí)施例中，預(yù)期時間是當(dāng)計(jì)數(shù)器712到達(dá)M的時候。假使對準(zhǔn)失敗，處理器704可重置計(jì)數(shù)器712并使計(jì)數(shù)器712維持閑置。當(dāng)轉(zhuǎn)變檢測器702檢測到另一轉(zhuǎn)變時，計(jì)數(shù)器712會被設(shè)定為1，并開始循環(huán)的由1計(jì)數(shù)至M。在一些實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器712可以不在檢測對錯誤時被重置，而是在下一個轉(zhuǎn)變才設(shè)定為1。假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)成功，處理器704建立位邊界，且通過執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)x次(例如在圖3中x＝3)以產(chǎn)生確定的位邊界。因此，位產(chǎn)生器706根據(jù)由產(chǎn)生器704所輸出的確定的位邊界來擷取數(shù)據(jù)位DB。前位拴鎖器708拴鎖前一個位的極性，前一個位的極性是指上一次計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至M時信號的極性。比較器710比較所接收的輸入信號RS現(xiàn)在的極性與存在前位拴鎖器708內(nèi)的極性，假使此兩個連續(xù)極性不同，比較器710通知處理器704。當(dāng)處理器704接收來自比較器710的極性不一致通知時，處理器704判定位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書請求保護(hù)的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于包括檢測該接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變；當(dāng)檢測到一第一轉(zhuǎn)變時，令一計(jì)數(shù)器開始周期性地由1計(jì)數(shù)至M；通過比較一隨后轉(zhuǎn)變的實(shí)際時間與一預(yù)期時間，以檢驗(yàn)位對準(zhǔn)，其中，所述預(yù)期時間根據(jù)所述計(jì)數(shù)器而決定；當(dāng)位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗，一直等到檢測到另一轉(zhuǎn)變，再重新開始計(jì)數(shù)所述計(jì)數(shù)器；假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)成功，建立一位邊界；通過重復(fù)地執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)，且成功次數(shù)到達(dá)一第一既定次數(shù)，確定所述位邊界；以及根據(jù)確定的所述位邊界，擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，還包括當(dāng)擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位時，持續(xù)執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)；以及假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗了一第二預(yù)設(shè)次數(shù)，令確定的所述位邊界無效，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變后重新使該計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，還包括檢驗(yàn)編碼追蹤是否鎖上；以及假使所述編碼追蹤未鎖上，直到檢測到另一轉(zhuǎn)變，所述計(jì)數(shù)器再重新開始計(jì)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，通過監(jiān)測所述接收信號的相位反轉(zhuǎn)，來檢測所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，還包括檢驗(yàn)一載波追蹤是否鎖上；以及假使所述編碼追蹤未鎖上，直到檢測到另一轉(zhuǎn)變，所述計(jì)數(shù)器再重新開始計(jì)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，通過監(jiān)測在所述接收信號的極性，來檢測在所述接收信號的轉(zhuǎn)變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，所述預(yù)期時間是當(dāng)所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至M時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，所述檢驗(yàn)位對準(zhǔn)步驟包括檢驗(yàn)現(xiàn)在預(yù)期時間上該接收信號之極性是否與前一預(yù)期時間一致；以及假使極性不一致，令位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測接收信號中位邊界的方法，其特征在于，所述接收信號中傳送每一數(shù)據(jù)位的時間，等于所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速率的M倍。
10.一種檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于包括一轉(zhuǎn)變檢測器，用以檢測所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變；一計(jì)數(shù)器，當(dāng)所述轉(zhuǎn)變檢測器檢測到一第一轉(zhuǎn)變時，周期性地由1計(jì)數(shù)至M；一處理器，耦接所述轉(zhuǎn)變計(jì)數(shù)器及該計(jì)數(shù)器，用以通過比較一隨后轉(zhuǎn)變的實(shí)際時間與一預(yù)期時間來檢驗(yàn)位是否對準(zhǔn)，假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)成功，用以建立一位邊界，且通過重復(fù)執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)直到一第一既定次數(shù)，產(chǎn)生一確定位邊界；以及一位產(chǎn)生器，耦接所述處理器，用以根據(jù)所述處理器所輸出的所述確定位邊界來擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位；其中，所述處理器根據(jù)所述計(jì)數(shù)器的輸出來決定所述預(yù)期時間，且假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗，所述計(jì)數(shù)器直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，由1重新開始計(jì)數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位時，所述處理器持續(xù)執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)，且假使位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗了一第二預(yù)設(shè)次數(shù)，所述處理器令所述確定位邊界失效，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，所述計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)編碼追蹤未鎖上時，所述處理器重置該計(jì)數(shù)器，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，所述計(jì)數(shù)器重新開始從計(jì)數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)變檢測器通過監(jiān)測所述接收信號的相位反轉(zhuǎn)來判定該接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)載波追蹤未鎖上時，所述處理器重置所述計(jì)數(shù)器，且直到檢測到另一轉(zhuǎn)變時，所述計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)變檢測器通過監(jiān)測所述接收信號的極性來判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)期時間是當(dāng)所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至M時。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測接收信號中位邊界的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一拴鎖器，用以接收所述接收信號，且在前一預(yù)期時間拴鎖所述接收信號的極性；其中，所述處理器檢驗(yàn)在現(xiàn)在預(yù)期時間的所述接收信號的極性是否與所述拴鎖器中所拴鎖的極性一致，假使極性不一致，所述處理器令位對準(zhǔn)檢驗(yàn)失敗。
18.一種接收器，用以擷取在一接收信號的數(shù)據(jù)位，其特征在于，包括一載波震蕩器，用以產(chǎn)生一載波頻率；一載波混合器，通過混合所述接收信號與所述載波頻率，以將所述接收信號由中頻轉(zhuǎn)換至基頻；一編碼產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一編碼序列；一編碼混合器，根據(jù)所述編碼序列，將所述載波混合器所輸出的所述接收信號解擴(kuò)；一累加器，在所述編碼序列的期間，累加來自所述編碼混合器的所述接收信號；以及一數(shù)據(jù)擷取器，耦接所述累加器的輸出，檢測所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，且通過計(jì)算介于兩個連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變之間的時間，并檢驗(yàn)所計(jì)算的時間是否有效，以建立一位邊界，其中，通過執(zhí)行位對準(zhǔn)檢驗(yàn)一第一既定次數(shù)，所述數(shù)據(jù)擷取器確定所述位邊界，且根據(jù)確定的所述位邊界來擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的接收器，其特征在于，還包括一追蹤電路，耦接所述累加器與所述數(shù)據(jù)擷取器，用以確認(rèn)編碼追蹤的狀態(tài)或載波追蹤的狀態(tài)，且假使編碼追蹤的狀態(tài)或載波追蹤的狀態(tài)的任意之一未鎖上，則通知所述數(shù)據(jù)擷取器；其中，假使編碼追蹤的狀態(tài)或載波追蹤的狀態(tài)的任意之一未鎖上，所述數(shù)據(jù)擷取器令所述位邊界無效并重新建立位邊界。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的接收器，其特征在于，當(dāng)擷取所述接收信號的數(shù)據(jù)位時，所述數(shù)據(jù)擷取器持續(xù)檢驗(yàn)位對準(zhǔn)，且假使兩個連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變之間的時間被認(rèn)定為失效達(dá)到一第二預(yù)設(shè)次數(shù)，所述數(shù)據(jù)擷取器令確定的所述位邊界失效，且重新建立位邊界。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的接收器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)擷取器通過監(jiān)測所述接收信號的相位反轉(zhuǎn)以判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述接收器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)擷取器通過監(jiān)測所述接收信號的極性以判定所述接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的接收器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)擷取器拴鎖在前一預(yù)期時間上所述接收信號的極性，檢驗(yàn)在現(xiàn)在預(yù)期時間上所述接收信號的極性是否與所述拴鎖的極性一致，且假使極性不一致，令所述位邊界失效。
全文摘要
一種檢測接收信號中位邊界的方法、系統(tǒng)以及接收器。本發(fā)明通過設(shè)定一個計(jì)數(shù)器來界定接收信號的位邊界。由于接收信號的狀態(tài)轉(zhuǎn)變只會發(fā)生在位的邊界，可檢測接收信號的轉(zhuǎn)變并與計(jì)數(shù)器的數(shù)值比較。當(dāng)有預(yù)設(shè)數(shù)量的轉(zhuǎn)變都是對準(zhǔn)一位邊界時，該位邊界被確認(rèn)且被當(dāng)作之后解碼的依據(jù)。
文檔編號G01S19/24GK1873437SQ200510123530
公開日2006年12月6日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者陳駿楠, 陳坤佐 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司