高灵敏度卫星定位系统接收机的制作方法
【专利说明】高灵敏度卫星定位系统接收机
[0001]本申请是申请日为2011年5月13日申请号为第201180023645.1号发明名称为“高灵敏度卫星定位系统接收机”的中国专利申请的分案申请。
[0002]背景
[0003]在通信行业中，获得关于诸如蜂窝或其他无线通信设备之类的移动站的准确位置信息正日渐盛行。诸如举例而言全球定位系统(GPS)之类的卫星定位系统(SPS)提供了一种用于提供无线位置确定的办法。SPS用户可通过从环地轨道中的卫星飞行器(SV)得到的信息来推导包括三维位置、速度和时辰在内的精确导航信息。从这些SV接收到的信号通常是相当微弱的。因此，为了确定接收机的位置，接收机必须充分灵敏以接收这些微弱信号并解读它们所表示的信息。
[0004]目前的SPS接收机的一个限制在于，它们的工作限于其中多颗卫星清楚地在视野中而无障碍物并且良好质量的天线被正确地放置以接收此类信号的境况。SPS信号在室内环境中或者在例如因显著的植物或城市峡谷而遭受阻挡状况的其他区域中会严重衰减。因此，在具有阻挡状况或一般而言微弱信号的环境中使用SPS来确定位置是困难的。
[0005]概述
[0006]具有卫星定位系统(SPS)接收机和无线接收机的设备使用多个导航数据位上的长积分来获取微弱的或经衰减的SPS信号。为了产生稳定的时钟信号以执行该长积分，从诸如无线通信基站、例如在以太网回程上递送的NTP/PTP(网络时间协议、精确时间协议)、或附近的毫微微蜂窝小区之类的高度稳定源接收外部时钟信号。在与外部时钟信号的经比例缩放的频率对齐的期望频率下驱动内部振荡器以产生稳定的内部时钟信号。使用内部时钟信号来接收SPS信号并对该SPS信号进行积分达扩展时段。例如，当设备静止时，可以使用期望频率下的内部时钟在多个导航数据位上对收到SPS信号进行积分。所预测的SPS数据可例如通过以太网回程从外部源接收并被用于执行相干积分。替换地，可以执行非相干积分。另外，运动传感器可被用于确定是否有相对于外部时钟源的运动或者补偿因运动导致的外部时钟信号的多普勒误差。
[0007]附图简述
[0008]图1解说了包括具有能够跟踪微弱的或受损害的SPS信号的卫星定位系统(SPS)接收机的设备的系统。
[0009]图2是解说用于跟踪微弱的或受损害的SPS信号的方法的流程图。
[0010]图3是可用于跟踪经衰减的SPS信号的设备的实施例的框图。
[0011]详细描述
[0012]图1解说了包括具有能够跟踪微弱的或受损害的SPS信号的卫星定位系统(SPS)接收机120的设备100的系统10。图2是解说用于例如用系统10来跟踪微弱的或受损害的SPS信号的方法的流程图。图1中所解说的设备100可例如基于使用来自包括卫星飞行器102的卫星定位系统(SPS)的信号来确定自己的经度和玮度的方式来确定自己的位置和/或用于导航。为了达成所需要的处理增益以获取和跟踪微弱的SPS信号，设备100对SPS进行积分达扩展时间段，该扩展时间段在图1中示意性地解说为长积分框157。系统10解决限制SPS信号的积分长度的若干因素，包括时钟稳定性、关于SPS编码的知识、以及用户运动。
[0013]卫星定位系统(SPS)典型地包括发射机系统，这些发射机定位成使得各实体能够至少部分地基于从这些发射机接收到的信号来确定自己在地球上或上方的位置。这样的发射机通常发射用具有设定数目个码片的重复伪随机噪声(PN)码作标记的信号，并且可位于基于地面的控制站、用户装备和/或卫星飞行器上。在特定示例中，此类发射机可位于图1中所解说的环地轨道卫飞行器(SV) 102上。例如，诸如全球定位系统(GPS)、Galileo、Glonass或Compass等全球导航卫星系统(GNSS)的星座中的SV可发射用可与由该星座中的其他SV所发射的PN码区分开的PN码(例如，如在GPS中那样对每颗卫星使用不同PN码或者如在Glonass中那样在不同频率上使用相同的码)作标记的信号。
[0014]根据某些方面，本文中给出的技术不限于全球SPS系统(例如，GNSS)。例如，可将本文中所提供的技术应用于或另行使之能在各种地区性系统中使用，诸如举例而言日本上空的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上空的印度地区性导航卫星系统(IRNSS)、中国上空的北斗等，和/或可与一个或更多个全球和/或地区性导航卫星系统相关联或另行使其能与之联用的各种扩增系统(例如，基于卫星的扩增系统(SBAS))。作为示例而非限定，SBAS可包括提供完好性信息、差分校正等的扩增系统，诸如广域扩增系统(WAAS)、欧洲对地静止导航覆盖服务(EGNOS)、多功能卫星扩增系统(MSAS)、GPS辅助式Geo (对地静止)扩增导航或GPS和Geo扩增导航系统(GAGAN)和/或类似系统。因此，如本文所使用的，SPS可包括一个或更多个全球和/或地区性导航卫星系统和/或扩增系统的任何组合，且SPS信号可包括SPS信号、类SPS信号和/或其他与此类一个或更多个SPS相关联的信号。
[0015]设备100不限于与SPS联用以进行位置确定，因为本文中所描述的位置确定技术可结合包括蜂窝塔104和无线通信接入点106的各种无线通信网络来实现，诸如无线广域网(WffAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)等。另外，设备100可使用各种无线通信网络经由蜂窝塔104和从无线通信接入点106或者使用卫星飞行器102 (若希望)来访问在线服务器以获得诸如卫星图像之类的数据。术语“网络”和“系统”常被可互换地使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、长期演进(LTE)网络、WiMAX(IEEE802.16)网络等等。CDMA网络可实现诸如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等一种或更多种无线电接入技术(RAT)。cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)、或其他某种RAT。GSM和W-CDMA在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的联盟的文献中描述。Cdma2000在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的联盟的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公众可获取的。WLAN可以是IEEE 802.1lx网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802.15x、或其他某种类型的网络。这些技术也可联合WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合来实现。
[0016]参照图2的流程图，为了使用长积分来获取SPS信号，设备100接收外部时钟信号(202)。为了对SPS信号进行积分达扩展时间长度，设备100的内部时钟153应当在该积分时间段上保持稳定，以确保信号搜索是在正确的时频槽中执行的。然而，大多数商用设备的内部时钟153使用成本较低的振荡器，这种振荡器不具有为进行长积分所需要的时钟频率稳定性。因此，为了生成稳定的时钟信号，设备100使用无线接收机130来从例如无线通信基站104 (例如，CDMA基站、GSM/WCDMA基站)、无线接入点106、或诸如NTP/PTP (网络时间协议、精确时间协议)之类的在图1中的有线通信接口 135处经由以太网回程递送的有线信号、或来自附近的毫微微蜂窝小区的导频信号接收高度准确的外部时钟信号。外部时钟信号被提供给频率控制器155，该频率控制器155确定外部时钟信号的频率(204)并且将外部时钟频率比例缩放到期望频率(206)。经比例缩放的外部时钟信号被用于驱动内部时钟153中的振荡器，以使得内部时钟153的频率与较准确的经比例缩放的外部时钟信号对齐(208)ο
[0017]设备100从卫星飞行器102接收严重衰减的SPS信号(210)。经衰减的SPS信号可能是由于诸如在室内环境中发现的阻挡状况而导致的。为了改善接收性能，设备100使用经修改的内部时钟信号对SPS信号积分达扩展时间段(214)。该积分可相干地或非相干地执行。
[0018]系统100可通过预测包括导航数据位在内的SPS信号并以SPS灵敏度辅助数据的形式向设备100提供所预测的SPS数据的方式来启用对SPS信号的相干积分(211)。如本领域中公知的，SPS信号通常是使用曲折编码、前向纠错(FEC)编码、卷积编码等来编码的。为了对SPS信号进行相干积分达扩展时段，设备100必须解码SP