专利名称：判断一重复编码信号的一位边界的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种判断一重复编码信号的一位边界的方法与装置(Methodand Apparatus for Determining a Bit Boundary of a Repetition-Coded Signal)，尤指一种透过一加权运算，使得最可能的位转换位置更容易被发现，从而正确判断重复编码信号的信息的方法。
背景技术：
在定位系统中，如一全球定位系统(Global Positioning System)，接收器根据无线电波及卫星与接收器间的时间差(即三角定位原理)，检测其位置。因此，接收器需要接收到四个卫星信号以计算经纬度及高度。在全球定位系统中，每一卫星以独特的C/A(coarse/acquisition)码或P码调变信号，以传送一独一无二的展频调变信号。因此，接受器可以透过自身产生对应的参考码，以分辨不同卫星所产生的信号。
由于卫星距离地表(或航空器)接收器的距离相当远，因此由卫星所输出至接收器的信号会受到天候状况、建筑物、地形、地物等的干扰，造成信号强度、品质等严重地衰减。此外，卫星所输出的同一信号可能会经由不同的路径抵达接收器，造成多重路径传播效应，使得同一信号被接收器当作复数个不同相位的信号，因而造成接收器无法完成信号同步。
在信号品质不佳的情形下，位置与时间的不确定性会提高，且C/A码周期的不明确会造成接收器无法判断数据位的时序。因此，接收器必须透过位同步的方式取得卫星信号的时序。现有技术已发展许多不同的技术，由检测位改变的位置(即位边界)，达到位同步，进而检测星历数据，计算接收器的位置。
举例来说，现有长条统计图方式将一预设数据位周期20ms分成20个1ms的历元(epoch)周期，并在连续的历元间检测信号正负值是否改变。对于每一信号正负值的改变，长条统计图中的一对应的长条单位会被加1，直到某一长条单位的统计值较其它19个长条单元超过一默认值时，才会停止。长条统计图方式的运作方式如下。首先，一计数器用来由1至20计数。每一检测到的信号正负值改变会以加1的方式纪录至对应于该计数器的一长条图单元中，直到以下三个条件中一条件成立时(a)长条统计图中有两个长条单元的值超过一第一值；(b)失锁；以及(c)长条统计图中有一长条单元的值超过一第二值。当(a)成立时，表示信号噪声比过低或缺乏信号正负号的转变，以致位同步失败。当(b)成立时，表示重新进行锁定。当(c)成立时，位同步成功，C/A码的历元计数被重设为正确值。
由现有长条统计图方式，当仅有一长条单元的值超过第二值时，接收器可以找到位边界。然而，当噪声功率较高或信号品质不佳时，现有长条统计图方式会误判位边界。举例来说，请参考图1及图2。图1为信号品质较差时，历元对累计相关值的示意图；图2为根据现有长条统计图方式所绘，对应于图1的长条图。在图1中，实际位转换位置在10，但由于信号品质不佳，由图2的长条图可知，位置1会被当做位转换的位置，因而发生判断错误，影响接收器后续的定位处理。
简言之，现有长条统计图的方式无法适用于低信号噪声比的情形。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供判断一重复编码信号的一位边界的方法与装置，以解决上述的问题。
根据本发明一实施例，其揭露一种判断一重复编码信号的一位边界的方法，该重复编码信号包含复数个位，每一位包含复数个历元，该方法包含(a)于一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元；(b)感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变；(c)将每一感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数；以及(d)根据步骤(c)的计数结果，判断该位边界。
根据本发明另一实施例，其揭露一种用来判断一重复编码信号的一位边界的装置，该重复编码信号包含复数个位，每一位包含复数个历元，该装置包含有一计数器，用来于一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元；一感测单元，用来感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变；一储存单元，将每一感测单元所感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数；以及一判断单元，用来于该预设时间后，根据该储存单元的统计结果，判断该位边界。
本发明可加强长条统计图方式的准确度，使得可能的位转换更容易被发现。因此，即使是信号品质不佳，根据本发明所设计的定位接收器仍可有效地由重复编码信号中解出定位信息。
图1为现有技术中，当信号品质较差时，历元对累计相关值的示意图。
图2为根据现有长条统计图方式所绘的示意图。
图3为本发明一实施例的流程图。
图4为根据本发明一方程式所绘的示意图。
图5为对应于图4的长条图。
图6为根据本发明一方程式所绘的示意图。
图7为对应于图6的长条图。
图8为本发明一实施例装置的功能方块图。
主要组件符号说明30流程300、301、302、304、306、308步骤
80装置800计数器802感测单元804储存单元806判断单元具体实施方式
请参考图3，图3为本发明一实施例流程30的流程图。流程30用来判断判断一重复编码信号的一位边界，该重复编码信号可以是一全球定位系统中卫星所输出的定位信号，其包含有复数个位，每一位包含有复数个历元。流程30包含以下步骤步骤300开始。
步骤301于一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元。
步骤302感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变。
步骤304将每一感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数。
步骤306根据步骤304的计数结果，判断位边界。
步骤308结束。
根据流程30，本发明将每一信号正负值改变，透过加权运算，纪录至对应于发生信号正负值改变的历元的计数，使得最有可能的位转换位置易于被发现。举例来说，本发明可将较有可能是位转换位置的历元所发生的信号正负值改变以较高的权重统计于一长条图单元，其运作方式如下。首先，一计数器用来由1至20计数(或由0至19)。每一检测到的信号正负值改变会以加1*K的方式纪录至对应于该计数器的一长条图单元中，直到以下三个条件中一条件成立时，其中K表示加权运算的结果(a)长条统计图中有两个长条单元的值超过一第一值；(b)失锁；以及(c)长条统计图中有一长条单元的值超过一第二值。当(a)成立时，表示信号噪声比过低或缺乏信号正负号的转变，以致位同步失败。当(b)成立时，表示重新进行锁定。当(c)成立时，位同步成功，C/A码的历元计数被重设为正确值。
因此，透过加权运算，纪录信号正负值的改变，本发明可找到最可能的位转换位置。特别注意的是，上述的加权运算是用来使得最可能的位转换位置更容易被发现，本领域具通常知识者当可据以设计不同的加权方式。举例来说，K＝Wc，且 其中，k为一位中具有信号正负值改变的历元的位置。
根据式1，当一位转换发生时，该位转换前后数个取样的平均值会趋近于一临限值(如0)。请参考图4及图5，图4为根据式1所绘，对应于图1的长条图，而图5为对应于图4的长条图。由图5的长条图可知，位置10的长条有最大值，即为位转换发生的位置。因此，图5所示的长条图可用来找出位转换的精确位置，进而判断位边界。
除了式1之外，加权方式可以有其它不同的变化。例如K＝Wb，且 其中，k为一位中具有信号正负值改变的历元的位置。
根据式2，当一位转换发生时，对应的相关值有极大或极小值，且当连续的位为0或1时，对应的相关值会趋近于0。请参考图6及图7，图6为根据式2所绘，对应于图1的长条图，而图7为对应于图6的长条图。由图7的长条图可知，位置10的长条有最大值，即为位转换发生的位置。因此，图7所示的长条图可用来找出位转换的精确位置，进而判断位边界。
如前所述，在信号品质不佳的情形下，位置与时间的不确定性会提高，且C/A码周期的不明确会造成接收器无法判断数据位的时序。本发明由加权运算，使最可能的位转换易于显现，以有效率地找到位边界，从而达到位同步，进而检测星历数据，计算接收器的位置。
关于流程30的实现，请参考图8。图8为本发明一实施例装置80的功能方块图。装置80用来判断一重复编码信号的一位边界，该重复编码信号可以是一全球定位系统中卫星所输出的定位信号，其包含有复数个位，每一位包含有复数个历元。装置80包含有一计数器800、一感测单元802、一储存单元804及一判断单元806。计数器800于一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元。感测单元802感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变。储存单元804将每一感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数。判断单元806则于该预设时间后，根据储存单元804的统计结果，判断位边界。
因此，装置80使得可能的位转换更容易被发现。举例来说，计数器800可由1至20计数(或由0至19)。感测单元802所检测到的每一信号正负值改变会以加1*K的方式纪录至储存单元804中对应于计数器800的长条图单元中，其中K表示加权运算的结果。然后，判断单元806会根据以下条件，判断位同步情形(a)长条统计图中有两个长条单元的值超过一第一值；(b)失锁；以及(c)长条统计图中有一长条单元的值超过一第二值。当(a)成立时，表示信号噪声比过低或缺乏信号正负号的转变，以致位同步失败。当(b)成立时，表示重新进行锁定。当(c)成立时，位同步成功，C/A码的历元计数被重设为正确值。
因此，透过加权运算，纪录信号正负值的改变，装置80可找到最可能的位转换位置。特别注意的是，上述的加权运算是用来使得最可能的位转换位置更容易被发现，本领域具通常知识者当可据以设计不同的加权方式，如式1及式2所示。
综上所述，本发明可加强长条统计图方式的准确度，使得可能的位转换更容易被发现。因此，即使是信号品质不佳，根据本发明所设计的定位接收器仍可有效地由重复编码信号中解出定位信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种判断一重复编码信号的一位边界的方法，所述重复编码信号包含复数个位，每一位包含复数个历元，其特征在于，所述方法包含以下步骤(a)于一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元；(b)感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变；(c)将每一感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数；以及(d)根据步骤(c)的计数结果，判断所述位边界。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)包含将所述感测到的信号正负值的变化，于一对应于所述计数的长条统计图中加上1*K。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，K＝Wc，且 其中，k为一位中具有信号正负值改变的历元的位置，a＞0，b＞0，以及(a+b+1)等于所述默认值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，Wc限定于一临限值。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，K＝Wb，且 其中，c＞0，d＞0，k为一位中具有信号正负值改变的历元的位置，以及(c+d+1)等于所述默认值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重复编码信号是由一卫星所输出的一定位信号。
7.一种用来判断一重复编码信号的一位边界的装置，所述重复编码信号包含复数个位，每一位包含复数个历元，其特征在于，所述装置包含有一计数器，其用来在一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元；一感测单元，其用来感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变；一储存单元，其将每一感测单元所感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数；以及一判断单元，其用来在所述预设时间后，根据所述储存单元的统计结果，判断所述位边界。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述储存单元将所述信号正负值的变化，在一对应的所述计数的长条统计图中加上1*K。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，K＝Wc，且 其中，k为具有信号正负值改变的历元的位置，a＞0，b＞0，以及(a+b+1)等于所述默认值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，Wc限定于一临限值。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，K＝Wb，且 其中，c＞0，d＞0，k为具有信号正负值改变的历元的位置，以及(c+d+1)等于所述默认值。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述重复编码信号是由一卫星所输出的一定位信号。
13.一种全球定位系统接收器，其特征在于，所述全球定位系统接收器包含权利要求7所述的用来判断一重复编码信号的一位边界的装置。
全文摘要
本发明揭露一种判断一重复编码信号的一位边界的方法与装置，该重复编码信号包含复数个位，每一位包含复数个历元，该方法包含(a)于一预设时间中，由一启始值至一默认值重复计数每一位的复数个历元；(b)感测每一位的复数个历元中信号正负值的改变；(c)将每一感测到的信号正负值的改变，透过一加权运算纪录至对应的计数；以及(d)根据步骤(c)的计数结果，判断该位边界。本发明可加强长条统计图方式的准确度，使得可能的位转换更容易被发现。因此，即使是信号品质不佳，根据本发明所设计的定位接收器仍可有效地由重复编码信号中解出定位信息。
文档编号G01S19/24GK101059562SQ20071009647
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月18日 优先权日2006年4月19日
发明者谢嘉鸿 申请人:联发科技股份有限公司