专利名称：相关运算方法、卫星信号捕捉方法以及相关运算电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及相关运算方法、卫星信号捕捉方法以及相关运算电路。
背景技术：
作为利用定位卫星信号的定位系统，GPS (Global Positioning System，全球定位系统)已经广为人知。其通常被应用于内置在便携式电话机或者导航装置等中的位置计算装置中。在GPS中，进行如下的位置算出计算根据多个GPS卫星的位置和从各GPS卫星至位置计算装置(position calculating device)的伪距等信息求出位置计算装置的位置坐标和时钟误差。对于由GPS卫星发送的GPS卫星信号，通常采用被称作CA(Coarse and Acquisition，粗捕获)码的、每颗GPS卫星都不同的扩展码进行调制。为了从微弱的接收信号中捕捉GPS卫星信号，位置计算装置进行接收到的CA码的信号(接收码信号)与模拟了 CA码的复制码的信号(复制码信号)之间的相关运算，捕捉GPS卫星信号。作为用于捕捉GPS卫星信号的具体的电路构成，例如，可以采用如下的构成等通过并列配置多个相关器构成相关运算电路，使复制码信号的相位偏移的同时，使各相关器并行进行相关运算(例如专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1日本专利特开2001-159670号公报在现有的相关运算电路中，例如，连续进行一个CA码周期的根据采样信号进行采样的接收码信号的采样值与复制码信号的采样值的相关运算，根据其总计值判断信号捕捉的成功与否。例如，在以CA码的1/2码片周期进行采样时，由于CA码的码长为1023码片，因此，在CA码的一个周期的相关运算中，仅是乘法就需要1023X2 = 2046次运算，根据2046 次运算值的总计值来判定信号捕捉的成功与否。由于CA码是所谓的金码(gold code)，因而仅在捕捉成功时总计值变高。因此，在使复制码信号的相位偏移之后，在各相位中进行同样的处理，当获得了较高的值时，就能够判断为能够捕捉信号，即能够确定相位(码相位)。例如，通过逐一偏移作为相关运算对象的采样位置来实现对复制码信号的相位进行偏移。例如，在以1/2码片周期进行采样时，有 2046个采样位置。因而，为了对所有相位进行CA码一个周期的相关运算，仅是乘法就需要 2046X2046 次运算。所以，存在越是缩短采样间隔，相关运算量就越是呈指数函数关系地增加这样的问题。另外，为了缩短采样间隔，还需要生成更高频率的采样信号。这些问题是定位卫星信号的接收电路耗电增大的主要原因之一。

发明内容
本发明鉴于上述的课题而完成，本发明的目的在于提供一种用于减少相关运算量的新方法。用于解决上述课题的第一方式是一种对接收码信号与复制码信号进行相关运算的方法，上述接收码信号通过对已接收定位卫星信号的接收信号进行解调而获得，上述相关运算方法的特征在于，包括对使码片周期的到来时间各偏移1/n码片而得到的第1 第η到来时间上的上述接收码信号的各值与码片周期中的上述复制码信号的值进行相关运算；以及通过合成上述相关运算的结果，获得1/n码片间隔的相关运算结果，其中，η为大于等于2的整数。另外，作为另外的方式，是一种对接收码信号与复制码信号进行相关运算的相关运算电路，其中，上述接收码信号通过对已接收定位卫星信号的接收信号进行解调而获得， 其中，上述相关运算电路包括相关运算部，对使码片周期的到来时间各偏移1/n码片而得到的第1 第η到来时间上的上述接收码信号的各值与码片周期中的上述复制码信号的值进行相关运算；以及合成部，通过合成上述相关运算的结果，获得1/n码片间隔的相关运算结果，其中，η为大于等于2的整数。根据该第一方式，对使码片周期的到达时间各偏移了 1/n码片的第一 第η到达时间上的接收码信号的各值分别与码片周期上的所述复制码信号的值进行相关运算。 然后，通过合成相关运算的结果获得1/n码片间隔上的相关运算结果。由此，与以1/ η码片间隔分别对接收码信号与复制码信号进行采样、对所有相位以循环的方式(in a round-robin manner)进行相关运算的情况相比，能够使运算量大幅度地减少。此外，运算量的减少也会使整个相关运算电路中的消耗电力的削减。而且，作为第二方式，可以构成如下的卫星信号捕捉方法使用通过执行第一方式的相关运算方法而获得的相关运算结果，捕捉所述定位卫星信号。根据该第二方式，由于使用上述方式的相关运算结果捕捉定位卫星信号，从而能够准确且可靠地捕捉定位卫星信号。


图I(A)是表示将复制码信号的采样值“r”统一为奇数次的结果的示图。⑶是表示乘法项的组合的一个示例图。(C)是表示乘法项的组合的另一示例图。图2(A)是表示将复制码信号的采样值“r”统一为偶数次的结果的示图。(B)是表示乘法项的组合的一个示例图。(C)是表示乘法项的组合的另一示例图。图3是表示便携式电话机的功能构成的一个示例的方框图。图4是表示基带处理电路部的电路构成的一个示例的方框图。图5是表示η = 2时的第一方式的相关运算电路部的电路构成的一个示例图。图6是η = 2时的相关运算的时序图。图7是η = 2时的相关运算的时序图。图8是η = 2时的相关运算的时序图。图9是η = 2时的相关运算的时序图。图10是对于η = 2时将相关运算的时序图表化的示图。图11是显示η = N时的第一方式的相关运算电路部的电路构成的一个示例图。图12是对于η = N时将相关运算的时序图表化的示图。
图13是表示基带处理流程的流程图。图14是显示η = 2时的第二方式的相关运算电路部的电路构成的一个示例图。图15是显示η = N时的第二方式的相关运算电路部的电路构成的一个示例图。
具体实施例方式1.原理首先，说明本实施方式中的相关运算的原理。在利用GPS卫星的位置计算系统中，作为定位卫星之一的GPS卫星是将包括历书 (almanac)或星历(印hemeris)等卫星轨道数据的导航电文数据加载于作为定位卫星信号之一的GPS卫星信号中并发送。GPS 卫星信号是一种根据 CDMA (Code Division Multiple Access，码分多址)方式被调制的1.57542 [GHz]的通信信号，而CDMA方式作为基于扩展码之一的CA (Coarse and Acquisition)码的扩频方式而被公知。CA码是将码长1023码片作为IPN帧(Frame)的、 重复周期为Ims的伪随机噪声码，并且，每颗GPS卫星都不同。GPS卫星在发送GPS卫星信号时的频率(规定载波频率)被预先规定为 1. 57542 [GHz]，但是，由于GPS卫星或者GPS接收装置的移动而产生的多普勒影响等，GPS接收装置在接收GPS卫星信号时的频率未必与规定的载波频率一致。因此，现有的GPS接收装置通过进行频率搜索来捕捉GPS卫星信号，而这种频率搜索是一种用于从接收信号中捕捉卫星信号的频率方向的相关运算。而且，为了确定GPS卫星信号(CA码)的相位，GPS接收装置通过进行相位搜索即相位方向的相关运算来捕捉GPS卫星信号。具体而言，对接收了 GPS卫星信号的接收信号进行解调(检波)，并进行作为获得的CA码信号的接收码信号与作为在GPS接收装置内部所产生的伪CA码信号的复制码信号的相关运算。在进行相关运算时，例如，对接收码信号和复制码信号分别以1/n CA码的码片周期(η为大于等于2的整数)的采样间隔进行采样。换而言之，就是对CA码的码长1023码片以1码片的1/n的间隔(1/n码片间隔)进行采样。然后，使复制码信号的相位偏移的同时，进行接收码信号的采样值与复制码信号的采样值的相关运算。如果用公式表示该相关运算，则如下式⑴所示数1式(1)表示进行接收码信号与相对于接收码信号而使相位延迟后的复制码信号的相关运算。在式(1)中，“corr”表示相关值。另外，“d”表示接收码信号的采样值，“r”表示复制码信号的采样值。下标“i”表示相关运算的编号，下标“j”表示采样的编号。由于以 1/n码片间隔对1023码片进行采样，因而“j = 1,2,3,…，1023η”。如用实施例在后面说明的那样，通过并列排列配置多个相关器构成相关运算电路，进而使各相关器进行接收码信号与相位不同的复制码信号的相关运算，在采用这种电路构成时，相关运算编号“i”就为相关器的编号。
在该相关运算方法中，根据各相关运算编号“i”，进行1023ΧΠ次的接收码信号的采样值“d”与复制码信号的采样值“r”的乘法运算，而且还要对偏移1/n码片后的1023ΧΠ 个相位进行运算，因而仅是乘法，运算量就需要(1023Xn)2，因而，存在运算量庞大的问题。 于是，本申请的发明人考虑了能否减少各相关运算编号“i”中的相关运算的运算量。为了使问题简化，首先考虑“n = 2”的情况。即是以1/2码片间隔对接收码信号和复制码信号进行采样的情况。在这种情况下，如果将式⑴具体地表达出来，则如下式⑵ 所示
权利要求
1.一种相关运算方法，用于对接收码信号与复制码信号进行相关运算，其中，所述接收码信号通过对已接收定位卫星信号的接收信号进行解调而获得，所述相关运算方法的特征在于，包括对使码片周期的到来时间各偏移1/n码片而得到的第1 第η到来时间上的所述接收码信号的各值与码片周期中的所述复制码信号的值进行相关运算；以及通过合成所述相关运算的结果，获得1/n码片间隔的相关运算结果， 其中，η为大于等于2的整数。
2.—种卫星信号捕捉方法，其特征在于，使用通过执行权利要求1所述的相关运算方法而获得的相关运算结果，捕捉所述定位卫星信号。
3.一种相关运算电路，用于对接收码信号与复制码信号进行相关运算，其中，所述接收码信号通过对已接收定位卫星信号的接收信号进行解调而获得，所述相关运算电路的特征在于，包括相关运算部，对使码片周期的到来时间各偏移1/n码片而得到的第1 第η到来时间上的所述接收码信号的各值与码片周期中的所述复制码信号的值进行相关运算；以及合成部，通过合成所述相关运算的结果，获得1/n码片间隔的相关运算结果， 其中，η为大于等于2的整数。
全文摘要
本发明涉及相关运算方法、卫星信号捕捉方法以及相关运算电路。其中，相关运算方法是对接收码信号与复制码信号进行相关运算，上述接收码信号通过对已接收定位卫星信号的接收信号进行解调而获得，上述相关运算方法的特征在于，包括对使码片周期的到来时间各偏移1/n码片而得到的第1～第n到来时间上的上述接收码信号的各值与码片周期中的上述复制码信号的值进行相关运算；以及通过合成上述相关运算的结果，获得1/n码片间隔的相关运算结果，其中，n为大于等于2的整数。
文档编号G01S19/37GK102200584SQ20111007140
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者乡原直树, 寺岛真秀 申请人:精工爱普生株式会社