专利名称：一种载波与伪随机码剥离电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种载波与伪随机码剥离电路，尤其是用于卫星导航信号接收装置 的载波与伪随机码剥离电路。
背景技术：
在当前的卫星导航系统接收装置设计中，为了能够跟踪淹没于噪声之中的卫星信 号，必须首先将输入I/Q路中频信号进行一定时长的积分，而在进行积分之前需要首先对 中频信号进行混频相乘，将信号频谱从频带搬移到基带，然后再与本地产生伪随机码相关 对其进行解扩频，最后将得到的结果送入积分模块。由于在常见的基带跟踪芯片设计中，芯 片都被设计成支持多个硬件通道，能够同时对不同模式下或相同模式下多颗卫星信号进行 跟踪，因此载波与伪随机码剥离模块也被硬件中构建多次。因此为了节省芯片总面积，降低 功耗，实现更加高效的设计，有必要对现有的设计进行改进。在现有的载波与伪随机码剥离模块中，首先将载波NCO (数控振荡字)的值分别生 成用于I/Q路混频的SIN值(正弦值)以及COS值(余弦值)，然后将其与中频信号对应相乘， 相乘操作是通过一个定点的乘法器完成。通过上述混频过程之后的结果则进入到伪随机码 剥离电路，该操作是由伪随机码相关器完成的，最后才将结果送到积分累加电路。当前的设 计中每一通道都需要一个SIN值(正弦值)以及COS值(余弦值)产生电路，至少一个用于混 频的定点乘法器，还需要多个伪随机码相关器，因此需要较大的硬件开销。由于模块在跟踪 开始之后就稳定不间断地运行直到关闭该通道，较大的硬件开销也带来功耗的提升。以下结合图1分析一种现有的载波与伪随机码剥离模块设计方案。图1是一种载 波与伪随机码剥离模块设计图。为了能够包含导航信息的中频信号进行跟踪，首先从射频 端进来的I/Q路中频信号1进入对应的I、Q路通道，环路需要复制一个与接收到中频信号 载波成分的相位或频率相一致的本地载波，本地载波是通过载波NCO (数控振荡字)11控 制正弦SIN发生电路10以及余弦COS发生电路12产生的。然后本地载波与中频信号进 行相乘混频，I/Q两路混频分别是在对应的乘法器2和乘法器3中完成。之后混频输出进 入到码相关器，由于跟踪环分为码环以及载波环，而码环使用DLL (延迟锁定环电路)，而载 波环使用COSTAS (科斯塔斯环)，故此需要三路码相关电路，分别为超前I/Q路6与超前I/ Q路9、当前I/Q路5与当前I/Q路8以及滞后I/Q路4与滞后I/Q路7，超前I/Q路6与超 前I/Q路9以及滞后I/Q路4与滞后I/Q路7用于DLL (延迟锁定环)，而当前I/Q路5与 当前I/Q路8用于COSTAS (科斯塔斯环)。在这里，用于产生三路C/A码的电路为C/A码发 生器13。到这之后剥离载波以及伪随机码的中频信号进入下一级的积分模块14，根据实际 需要，需要6路积分软/硬通道。在图2中描绘了积分电路的结构，积分过程为在加法器 15中，输入信号与上一次积分结果相加；相加结果保存到寄存器16中；满足积分时长条件 后输出积分结果17。

发明内容
本发明的目的是提供用于卫星导航信号接收装置的载波与伪随机码剥离电路。本发明是这样实现的一种用于卫星导航信号接收装置的载波与伪随机码剥离电 路，所述电路包括，载波剥离电路和伪随机码剥离电路，所述载波剥离电路包括译码电路， 从射频端输入的中频信号I/Q路以及载波NCO输出信号进入所述译码电路，所述译码电路 输出L比特的I路混频信号和L比特的Q路混频信号。更进一步，所述伪随机码剥离电路包括选通电路和伪随机码发生电路；所述选通 电路包括三路I路二选一多选器和三路Q路二选一多选器；所述译码电路输出的I路混 频信号按照保持原相位以及取反相位分为两路电路，并连接到三路I路的二选一多选器， 所述三路的二选一多选器包括超前路多选器、当前路多选器、和滞后路多选器；所述译码电 路输出的Q路混频信号按照保持原相位以及取反相位分为两路电路，并连接到三路Q路的 二选一多选器，所述三路的二选一多选器包括超前路多选器、当前路多选器、和滞后路多选 器；所述伪随机码发生电路生成超前路伪随机码片、当前路伪随机码片以及滞后路伪随机 码片，所述码片分别为所述I、Q路的超前路多选器、当前路多选器、以及滞后路多选器的选 通开关。更进一步，所述伪随机码剥离电路包括伪随机码发生电路，所述伪随机码发生电 路生成超前路伪随机码片、当前路伪随机码片以及滞后路伪随机码片共三路伪随机码片， 所述三路伪随机码片分别与所述译码电路输出L比特的I路混频信号和L比特的Q路混频 信号相乘。更进一步，所述伪随机码发生电路为C/A码发生电路。本发明还提供一种用于卫星导航信号接收装置的载波与伪随机码剥离电路，所述 电路包括，载波剥离电路和伪随机码剥离电路，所述伪随机码剥离电路包括选通电路和伪 随机码发生电路；所述选通电路包括三路I路二选一多选器和三路Q路二选一多选器；所 述载波剥离电路输出的I路混频信号按照保持原相位以及取反相位分为两路电路，并连接 到三路I路的二选一多选器，所述三路的二选一多选器包括超前路多选器、当前路多选器、 和滞后路多选器；所述载波剥离电路输出的Q路混频信号按照保持原相位以及取反相位分 为两路电路，并连接到三路Q路的二选一多选器，所述三路的二选一多选器包括超前路多 选器、当前路多选器、和滞后路多选器；所述伪随机码发生电路生成超前路伪随机码片、当 前路伪随机码片以及滞后路伪随机码片，所述码片分别为所述I、Q路的超前路多选器、当 前路多选器、以及滞后路多选器的选通开关。更进一步，所述载波剥离电路包括载波NC0，所述载波NCO控制正弦发生电路以及 余弦发生电路产生本地载波，所述本地载波与I/Q中频信号在乘法器中完成混频后输出I 路混频信号和Q路混频信号到所述伪随机码剥离电路。更进一步，所述伪随机码发生电路为C/A码发生电路。采用该电路后，本方案采用译码器代替本地载波发生电路以及定点乘法器组成的 混频结构，简化了电路结构，优化芯片面积，减少了功耗；由于译码器采用门电路搭建而成， 能够直接映射到标准单元库中，便于芯片设计工具生成高质量版图。本发明可以用于GPS、 北斗卫星导航系统、GL0NASS、或者伽利略等导航卫星系统。


图1为一种GPS的载波与伪随机码剥离模块设计图； 图2为用于图1的积分模块设计图3为实现本发明的完整技术方案A ； 图4为实现本发明的完整技术方案B ； 图5为实现本发明的完整技术方案C ； 图6为实现本发明的完整技术方案D。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。以下结合图3说明本发明提供的完成载波以及伪随机码剥离功能的完整技术方案A。1、从射频端输入的中频信号I/Q路18进入到译码电路20。译码电路首先将N比 特的I路中频信号、N比特的Q路中频信号以及M比特的载波NCO (数控振荡字)19合成 N+N+M比特的输入字，在经过用门电路搭建的译码器后，最后输出L比特的I路混频结果和 L比特的Q路混频结果。经过混频之后导航中频信号由频带搬移到基带，载波成份被剥离， 只剩下包含带有伪随机码的导航比特信息以及中频信号与本地载波的相位频率误差信息。2、从译码器输出的I路混频结果按照保持原相位22以及取反相位21输出为两 路，然后将其连接到三路的二选一多选器，三路多选器分别为超前路多选器26、当前路多选 器27、和滞后路多选器观。这里是利用到伪随机码码片只有1比特，与其相关结果只有两 种情况的特性设计而成。Q路原理与I路完全相关，所使用到的伪随机码选通信号也与对应 的I路完全一样。用于二选一多选器的选通信号是C/A码(粗捕获码)发生器25合成。以下结合图4说明本发明提供的完成载波以及伪随机码剥离功能的完整技术方 案B01、从射频端40出来的两路I/Q路中频信号在I路混频器41和Q路混频器42分 别完成I路与Q路的混频，混频器为定点乘法器。与中频信号相乘混频的本地载波信号则 由正弦发生器43和余弦发生器45发生。正弦发生器43与余弦发生器45则是由载波NCO (数控振荡字)44控制发生。2、I/Q路混频结果则进入码相关电路，码相关电路由超前路、当前路、滞后路三路 相关器构成，每一路相关器分为I/Q路。超前路I路相关器49和Q路相关器46以及滞后 路I路相关器51和Q相关器48用于DLL(延迟锁定环)。当前路相关器I路相关器50和Q 路相关器47则用于PLL (锁相环)与PLL (锁频环)。用于相关的本地码C/A码(粗捕获码) 发生器25合成。以下结合图5说明本发明提供的完成载波以及伪随机码剥离功能的完整技术方
案Co1、从射频端60出来的两路I/Q路中频信号在I路混频器61和Q路混频器62分 别完成I路与Q路的混频，混频器为定点乘法器。与中频信号相乘混频的本地载波信号则 由正弦发生器79和余弦发生器80发生。正弦发生器79与余弦发生器80则是由载波NCO(数控振荡字)81控制发生。2、输出的I路混频结果按照保持原相位63以及取反相位64输出为两路，然后将 其连接到三路的二选一多选器，三路多选器分别为超前路多选器67、当前路多选器68、和 滞后路多选器69。这里是利用到伪随机码码片只有1比特，与其相关结果只有两种情况的 特性设计而成。Q路原理与I路完全相关，所使用到的伪随机码选通信号也与对应的I路完 全一样。用于二选一多选器的选通信号是由C/A码(粗捕获码)发生器合成。以下结合图6说明本发明提供的完成载波以及伪随机码剥离功能的完整技术方 案D。1、从射频端输入的中频信号I/Q路90进入到译码电路91。译码电路首先将N比 特的I路中频信号、N比特的Q路中频信号以及M比特的载波NCO (数控振荡字)92合成 N+N+M比特的输入字，在经过用门电路搭建的译码器后，最后输出L比特的I路混频结果和 L比特的Q路混频结果。经过混频之后导航中频信号由频带搬移到基带，载波成份被剥离， 只剩下包含带有伪随机码的导航比特信息以及中频信号与本地载波的相位频率误差信息。2、I/Q路混频结果则进入码相关电路，码相关电路由超前路、当前路、滞后路三路 相关器构成，每一路相关器分为I/Q路。超前路I路相关器93和Q路相关器96以及滞后 路I路相关器95和Q相关器98用于DLL(延迟锁定环)。当前路相关器I路相关器94和Q 路相关器97则用于PLL (锁相环)与PLL (锁频环)。用于相关的本地码C/A码(粗捕获码) 发生器合成。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于卫星导航信号接收装置的载波与伪随机码剥离电路，所述电路包括，载波 剥离电路和伪随机码剥离电路，其特征在于，所述载波剥离电路包括译码电路，从射频端输 入的中频信号I/Q路以及载波NCO输出信号进入所述译码电路，所述译码电路输出L比特 的I路混频信号和L比特的Q路混频信号。
2.如权利要求1所述的载波与伪随机码剥离电路，其特征在于，所述伪随机码剥离电 路包括选通电路和伪随机码发生电路；所述选通电路包括三路I路二选一多选器和三路Q 路二选一多选器；所述译码电路输出的I路混频信号按照保持原相位以及取反相位分为两 路电路，并连接到三路I路的二选一多选器，所述三路的二选一多选器包括超前路多选器、 当前路多选器、和滞后路多选器；所述译码电路输出的Q路混频信号按照保持原相位以及 取反相位分为两路电路，并连接到三路Q路的二选一多选器，所述三路的二选一多选器包 括超前路多选器、当前路多选器、和滞后路多选器；所述伪随机码发生电路生成超前路伪随 机码片、当前路伪随机码片以及滞后路伪随机码片，所述码片分别为所述I、Q路的超前路 多选器、当前路多选器、以及滞后路多选器的选通开关。
3.如权利要求1所述的载波与伪随机码剥离电路，其特征在于，所述伪随机码剥离电 路包括伪随机码发生电路，所述伪随机码发生电路生成超前路伪随机码片、当前路伪随机 码片以及滞后路伪随机码片共三路伪随机码片，所述三路伪随机码片分别与所述译码电路 输出L比特的I路混频信号和L比特的Q路混频信号相乘。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的载波与伪随机码剥离电路，其特征在于，所述伪 随机码发生电路为C/A码发生电路。
5.一种用于卫星导航信号接收装置的载波与伪随机码剥离电路，所述电路包括，载波 剥离电路和伪随机码剥离电路，其特征在于，所述伪随机码剥离电路包括选通电路和伪随 机码发生电路；所述选通电路包括三路I路二选一多选器和三路Q路二选一多选器；所述 载波剥离电路输出的I路混频信号按照保持原相位以及取反相位分为两路电路，并连接到 三路I路的二选一多选器，所述三路的二选一多选器包括超前路多选器、当前路多选器、和 滞后路多选器；所述载波剥离电路输出的Q路混频信号按照保持原相位以及取反相位分为 两路电路，并连接到三路Q路的二选一多选器，所述三路的二选一多选器包括超前路多选 器、当前路多选器、和滞后路多选器；所述伪随机码发生电路生成超前路伪随机码片、当前 路伪随机码片以及滞后路伪随机码片，所述码片分别为所述I、Q路的超前路多选器、当前 路多选器、以及滞后路多选器的选通开关。
6.如权利要求5所述的载波与伪随机码剥离电路，其特征在于，所述载波剥离电路包 括载波NC0，所述载波NCO控制正弦发生电路以及余弦发生电路产生本地载波，所述本地载 波与I/Q中频信号在乘法器中完成混频后输出I路混频信号和Q路混频信号到所述伪随机 码剥离电路。
7.如权利要求5至6中任意一项所述的载波与伪随机码剥离电路，其特征在于，所述伪 随机码发生电路为C/A码发生电路。
全文摘要
一种用于卫星导航信号接收装置的载波与伪随机码剥离电路，所述电路包括，载波剥离电路和伪随机码剥离电路，其特征在于，所述载波剥离电路包括译码电路，从射频端输入的中频信号I/Q路以及载波NCO输出信号进入所述译码电路，所述译码电路输出L比特的I路混频信号和L比特的Q路混频信号。采用该电路后，本方案采用译码器代替本地载波发生电路以及定点乘法器组成的混频结构，简化了电路结构，优化芯片面积，减少了功耗；由于译码器采用门电路搭建而成，能够直接映射到标准单元库中，便于芯片设计工具生成高质量版图。本发明可以用于GPS、北斗卫星导航系统、GLONASS、或者伽利略等导航卫星系统。
文档编号G01S19/36GK102096081SQ201010586648
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者毛磊, 汤勇为 申请人:东莞市泰斗微电子科技有限公司