专利名称：接收信号累计方法和接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及接收信号累计方法和接收装置。
背景技术：
作为利用定位信号的定位系统，众所周知的有GPS(Global Positioningsystem 全球定位系统)，该系统用于内置在移动电话、导航装置等中的GPS接收装置上。GPS接收装置进行基于多个GPS卫星的位置、从各GPS卫星到接收装置的伪距等信息求出表示接收装置的位置的三维坐标值和时钟误差的位置计算处理。GPS卫星信号是以传统的CDMA (Code Division MultipleAccess 码分多址)方式作为扩频调制方式进行扩频调制的一种通信信号。在从接收信号捕捉GPS卫星信号时， 通常采用的是一面使频率及码相位变化、一面进行接收信号与GPS卫星信号的扩散码即 CA(Coarse and Acquisition 粗捕获)码的复制信号的相关处理(所谓的频率方向和相位方向的相关运算。也称为频率搜索、相位搜索)后加以确定的方法(例如专利文献1)。专利文献1 日本特开2007-256111号公报GPS卫星信号的接收信号在弱电场的环境(例如室内环境，以下称为“弱电场环境”)下接收信号微弱，因此有可能进行相关处理所得到的相关值没有差异，相关值的峰值被掩盖。因此，在弱电场环境等下采用以下方法，即，在规定期间累计接收信号，对累计的信号进行相关处理，从而容易辨别相关值的峰值。但是，GPS卫星信号的载波频率为1. 57542[GHz]。另外，GPS卫星信号的扩散码即CA码是以1023码片的码长作为IPN帧的、重复周期为Ims的伪随机噪声码，码片速率是 1.023[MHz]。因此，理论上每一码片的载波的周期数为1540周期，CA码的每一码周期的载波周期数是1540X 1023 = 1，575，420周期。但是，实际上接收GPS卫星信号时的接收频率包含因所谓的多普勒频率、本地时钟的误差(时钟误差)产生的频率误差。由于这些频率误差的存在，原本重复周期应该为 Ims的接收机侧推测是CA码的1个周期的码周期(以下将该周期称为“假设周期”)偏离真正的周期。每1，575，420个载波周期是CA码的1个码周期，该周期是“真正的周期”。但是，接收机并不是计数载波周期后确定码周期。码周期是不对载波周期进行计数而假设地被确定的。更具体地说，不是直接假设码周期，而是通过确定频率来对等地假设码周期。因此，当按假设周期将接收信号进行了分时的情况下，并不一定正好在载波为 1，575，420周期时进行分时，多少会发生一些相移。S卩，由于假设码周期进行分时，所以在某个码周期的起始时间点的载波相位和下一个码周期的起始时间点的载波相位之间会产生偏差(以下将该偏差称为“周期偏差”)。周期偏差与CA码的真正周期和假设周期之间的偏差是对等的。如上所述，假设码周期也可说成是求接收频率。由于接收频率包含频率误差，因此产生周期偏差。即使在弱电场环境下为了容易辨别相关值的峰值而累计接收信号，如果在产生了周期偏差的状态下累计接收信号，接收信号的振幅可能反而降低。这是因为如果不能正确把握周期就进行累计，则累计的信号的相位就会一直持续发生偏差，很可能累计振幅的正负调换的信号。另外，在产生周期偏差的状态下累计接收信号进行相关处理时，还可能所辨别的相关值的峰值不是正确的结果。

发明内容
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供考虑到周期偏差的适当的接收信号累计方法。解决上述课题的第一方式是一种接收信号累计方法，包括在接收卫星信号时按被推测是上述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对上述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用上述接收信号中的第一部分和上述假设周期与上述第一部分不同的第二部分计算表示上述扩散码的真正周期与上述假设周期的周期偏差的系数；以及利用上述系数累计上述接收信号。根据该第一方式，按卫星信号的扩散码的假设周期对卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用接收信号中的第一部分和假设周期不同的第二部分计算表示扩散码的真正周期与假设周期的周期偏差的系数。然后利用系数累计接收信号。周期偏差是卫星信号的扩散码的真正周期与假设周期间的差。本申请发明人发现使用按扩散码的假设周期对卫星信号的接收信号进行分时得到的接收信号部分中假设周期不同的接收信号部分可计算出表示周期偏差的系数(指数)，后面将详细说明。利用该系数累计接收信号，从而可得到考虑了周期偏差的适当的累计接收信号。并且，第二方式是在第一方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，累计上述接收信号是指，通过对上述第一部分及上述第二部分和上述系数进行相乘加和来生成累计上述接收信号而得的信号。根据该第二方式，对第一部分及第二部分和系数进行积和，从而生成累计了接收信号的信号。使接收信号部分乘以系数，从而可去掉因周期偏差产生的误差分量。因此，累计接收信号而得的信号是不会发生因周期偏差而导致的信号衰减的高质量信号。并且，第三方式是在第一或第二方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括计算与上述接收信号中不同的η个上述假设周期的上述第二部分各自相关的上述系数，其中，η为自然数，累计上述接收信号包括在累计不同的η个上述假设周期的上述第二部分中的各个时，利用相应的上述系数进行累计。根据该第三方式，针对不同的η个扩散码的假设周期的第二部分中的每一个计算系数。并且，在累计不同的η个假设周期的第二部分中的每一个时，利用相应的系数进行累计。通过利用系数累计多个接收信号部分，从而可得到质量更高的累计信号。并且，第四方式是在第一至第三方式中的任意一种方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括利用上述第一部分和上述第二部分中在上述假设周期内的相同计时下的信号部分计算上述系数。根据该第四方式，利用上述第一部分和上述第二部分中的、在假设周期内的同一计时下的信号部分计算系数。通过利用假设周期内时间一致的信号部分，从而可正确地计
算系数。并且，第五方式是在第一至第四方式中的任意一种方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括将上述第一部分与上述第二部分的共轭复数相乘来计算上述系数。根据该第五方式，通过第一部分与第二部分的共轭复数相乘这一简单的运算就可计算出系数。第六方式是在第四方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括将上述第一部分中的在上述假设周期内的不同计时下的信号部分与第η个上述第二部分中的相应同一计时下的信号部分的共轭复数相乘，其中，η为自然数；以及将就第η个上述第二部分得到的上述各计时下的上述相乘结果的平均值作为上述第一部分与第η个上述第二部分的系数。根据该第六方式，将第一部分中的在假设周期内的不同计时下的信号部分与第η 个第二部分中的相应同一计时下的信号部分的共轭复数相乘。并且，将就第η个第二部分得到的各计时的相乘结果的平均值作为第一部分与第η个第二部分的系数。通过进行这样的处理可计算出更正确的系数。另外，第七方式是在第一至第六方式中的任意一种方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，累计上述接收信号是指，利用上述系数对未去掉上述卫星信号的载波状态下的接收信号进行累计。根据该第七方式，利用系数对未去掉卫星信号的载波的状态的接收信号进行累计。由于无需从接收信号中去掉卫星信号的载波，因此实现了卫星信号的接收电路的简化。并且，第八方式可构成为一种接收装置，包括计算部，在接收卫星信号时按被推测是上述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对上述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用上述接收信号中的第一部分和上述假设周期与上述第一部分不同的第二部分计算表示上述扩散码的真正周期与上述假设周期的周期偏差的系数；累计部，利用上述系数累计上述接收信号；相关部，对通过上述累计部累计的信号进行相关处理；以及捕捉部，根据上述相关处理的结果捕捉上述卫星信号。根据该第八方式，通过计算部计算表示扩散码的真正周期和假设周期间的周期偏差的系数。并且通过累计部利用系数累计接收信号，通过相关部对累计的信号进行相关处理。并且通过捕捉部基于相关处理的结果捕捉卫星信号。通过该构成，可发挥与第一方式相同的效果，并通过对考虑了周期偏差的累计接收信号进行相关处理，从而可正确地求出用于捕捉卫星信号的相关值。


图1是接收信号累计原理的说明图。图2是表示接收信号累计处理流程的流程图。图3是周期偏差系数计算原理的说明图。图4是接收信号累计原理的说明图。图5是表示移动电话的功能结构的框图。图6是表示基带处理电路部的电路结构的一个示例图。图7是表示周期偏差系数计算处理流程的流程图。图8是表示接收信号累计处理流程的流程图。
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图9是表示基带处理流程的流程图。图10是表示码相位检测处理流程的流程图。
具体实施例方式以下参照附图就本发明的优选实施方式进行说明。以下就将本发明应用在接收、 捕捉从GPS(Global Positioning System 全球定位系统)卫星发送的GPS卫星信号的GPS 接收装置上的情况进行说明。当然，可应用本发明的实施方式不局限于以下说明的实施方式。1.原理首先就本实施方式的接收信号累计原理进行说明。GPS卫星是一种定位卫星，在6个绕地球轨道面的每一个上至少配置四颗，原则上的运用是，从地球上的任何地方，始终有四颗以上的卫星在几何布置下被观测到。GPS卫星将年历、星历等导航信息包含在一种定位信号即GPS卫星信号中发送。 GPS卫星信号是根据一种扩散码即CA (Coarse andAcquisition 粗捕获)码以CDMA (Code Division Multiple Access 码分多址)方式这种公知的扩频方式调制的1. 57542[GHz]的通信信号。CA码是将1023码片的码长作为IPN帧的重复周期为Ims的伪随机噪声码，每一个GPS卫星的CA码都不同。GPS卫星发送GPS卫星信号时的频率(载波频率)事先规定为1. 57M2[GHz]，但由于GPS卫星、GPS接收装置的移动产生的多普勒效应的影响等，GPS接收装置接收GPS卫星信号时的频率不一定与载波频率一致。因此，目前的GPS接收装置进行用于从接收信号中捕捉GPS卫星信号的频率方向的相关运算即频率搜索以及相位方向的相关运算即相位搜索后，捕捉GPS卫星信号。在频率搜索及相位搜索中，进行接收信号与作为GPS卫星信号的扩散码的复制的复制码的生成信号的相关处理，获取相关值，检测相关值为最大的频率和相位。在GPS卫星信号的接收信号是强电场信号的环境(例如室外环境，以下称为“强电场环境”)中对接收信号进行相关处理的情况下，相关值容易出现明显的差异，因此比较容易检测相关值的峰值。但是，在GPS卫星信号的接收信号为弱电场信号的环境(例如室内环境，以下称为 “弱电场环境”)中对接收信号进行相关处理的情况下，相关值不出现明显的差异，不容易辨别相关值峰值的情况居多。因此在弱电场环境等中使用以下方法，即，在规定期间累计接收信号，对累计的接收信号(以下称为“累计接收信号”)进行相关处理，获取相关值。图1是目前的接收信号累计概念的说明图。GPS卫星信号的扩散码即CA码具有周期性。具体是，以1023码片的码长为IPN帧、重复周期为Ims从GPS卫星反复发送。因此， 如果按CA码的周期时间间隔累加GPS卫星信号的接收信号，应该得到振幅(功率(power)) 大的累计信号。以下进行具体说明，按规定的采样时间间隔对GPS卫星信号的接收信号进行采样，从而获取接收信号的采样数据。在本实施方式中，将接收信号的采样单位称为“时钟 (clock) ”，用“Τ”表示1时钟所经过的时间。采样的时间间隔(即时间Τ)可定为相当于CA 码的1码片的时间间隔，也可定为将1码片进一步细分后的时间间隔。
在此，在时间“t”时的接收信号“r(t)”可如下式(1)所示。[数学式1]r(t) = I(t)+iQ(t)= CA(t) · eiut. · · (1)在公式⑴中，“I (t) ”和“Q(t) ”分别表示接收信号“r(t) ”的IQ分量。即，“I⑴，， 表示接收信号“r(t) ”的同相分量(实部)，“Q(t) ”表示“r(t) ”的正交分量(虚部)。“CA(t)，， 表示GPS卫星信号的CA码，是“+1，，和“-1，，中的任一数值。另外，“exp (i ω t)，，是表示GPS 卫星信号的载波的项。在公式⑴中，“ω”是接收信号的频率，用以下公式⑵表示。[数学式2]ω = ω。+cod____(2)其中，“ ω。”是GPS卫星信号的载波频率，“ ω d”是频率误差(例如多普勒频率、本地时钟的误差(时钟误差))。每隔1时钟对接收信号“r (t)，，进行采样，每一个CA码的周期获取例如M+1 (m =
0、1、2.....M)个采样数据。然后，如果进行例如贴1(11 = 0、1、2.....N)周期的采样，则得
到全部(M+1) X (N+1)个采样数据。必须注意的是，这里所说的CA码的周期是GPS接收装置推测是CA码的周期时间的周期(假设周期)，与CA码的真正周期不同。如上所述，GPS接收装置通过确定GPS卫星信号的频率，从而对等地确定了 CA码的周期。但是，由于多普勒效应的影响，GPS接收装置在接收GPS卫星信号时的频率与载波频率不完全一致。因此，表面上的CA码周期有可能违背CA码的真正周期。另外，由于GPS接收装置内的本地时钟的误差(时钟误差)，GPS接收装置内部计量的Ims的周期也可能不正确，导致假设周期与真正周期相违背。因此，一般在真正周期与假设周期之间会产生“周期偏差”。如上所述，该周期偏差与某个码周期的起始时间点时的载波相位与另一码周期的起始时间点时的载波相位间的偏差对等。在本实施方式中，按CA码的假设周期“T。A”将GPS卫星信号的接收信号“r(t) ”进行了分时情况下的各假设周期的编号“η”称为“码周期编号”，各码周期中的接收信号的采样编号“m”称为“采样编号”。其中“η”和“m”都为自然数。另外，将码周期编号“η”中的采样编号“m”的采样数据记为“rn,m(t) ”。即，按照该顺序用下标表示码周期编号及采样编号，并用括号表示所对应的时间。另外，将所对应的CA 码记为 “CAn,m(t)”。在图1 中，就第 0 个码周期(n = 0)得到 |r0,0(t)，roa(t+T)，r0,2 (t+2T)，......，
r0,M(t+MT)}共“M+1个”采样数据。同样，就第1个码周期(n = 1)得到I^tl(t+T。A)，Γι,
！ (t+T+TCA)，rlj2(t+2T+TCA)，......，rua+MT+Tj}采样数据，就第 N 个码周期(n = N)得
到 |rN,0(t+NTCA)，！^(t+T+NTj，ι·Ν,2α+2Τ+ΝΤα)，......，rN,M(t+MT+NTCA)}采样数据。艮P，
就各码周期“η”得到“M+1个”采样数据。然后，就各采样编号“m”中的每一个将各码周期(n = 0 N)的采样数据加在一起，获得累计采样数据“Rm”。具体根据以下公式C3)计算累计采样数据“Rm(t)”。[数学式3]

权利要求
1.一种接收信号累计方法，包括在接收卫星信号时按被推测是所述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对所述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用所述接收信号中的第一部分和所述假设周期与所述第一部分不同的第二部分计算表示所述扩散码的真正周期与所述假设周期的周期偏差的系数；以及利用所述系数累计所述接收信号。
2.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，累计所述接收信号是指，通过对所述第一部分及所述第二部分和所述系数进行相乘加和来生成累计所述接收信号而得的信号。
3.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，计算所述系数包括计算与所述接收信号中不同的η个所述假设周期的所述第二部分各自相关的所述系数，其中，η为自然数，累计所述接收信号包括在累计不同的η个所述假设周期的所述第二部分中的各个时， 利用相应的所述系数进行累计。
4.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，计算所述系数包括利用所述第一部分和所述第二部分中在所述假设周期内的相同计时下的信号部分计算所述系数。
5.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，计算所述系数包括将所述第一部分与所述第二部分的共轭复数相乘来计算所述系数。
6.根据权利要求4所述的接收信号累计方法，其中，计算所述系数包括将所述第一部分中的在所述假设周期内的不同计时下的信号部分与第η个所述第二部分中的相应同一计时下的信号部分的共轭复数相乘，其中，η为自然数；以及将就第η个所述第二部分得到的所述各计时的所述相乘结果的平均值作为所述第一部分与第η个所述第二部分的系数。
7.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，累计所述接收信号是指，利用所述系数对未去掉所述卫星信号的载波状态下的接收信号进行累计。
8.一种接收装置，包括计算部，在接收卫星信号时按被推测是所述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对所述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用所述接收信号中的第一部分和所述假设周期与所述第一部分不同的第二部分计算表示所述扩散码的真正周期与所述假设周期的周期偏差的系数；累计部，利用所述系数累计所述接收信号；相关部，对通过所述累计部累计的信号进行相关处理；以及捕捉部，根据所述相关处理的结果捕捉所述卫星信号。
全文摘要
本发明提供一种接收信号累计方法和接收装置，该方法包括在接收卫星信号时按被推测是所述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对所述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用所述接收信号中的第一部分和所述假设周期与所述第一部分不同的第二部分计算表示所述扩散码的真正周期与所述假设周期的周期偏差的系数；以及利用所述系数累计所述接收信号。
文档编号G01S19/23GK102162853SQ201010606799
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月24日 优先权日2009年12月25日
发明者山形整功 申请人:精工爱普生株式会社