低功率異步gps基帶處理器的制造方法
【專利摘要】以最小化功率消耗為重點的異步全球定位系統(tǒng)(GPS)基帶處理器的體系結(jié)構(gòu)。所有的子系統(tǒng)運行在其固有頻率上而沒有進(jìn)行同步，并且所有的信號處理是實時進(jìn)行的。
【專利說明】低功率異步GPS基帶處理器

【背景技術(shù)】
[0001] 典型的GPS (全球定位系統(tǒng)）接收器由射頻（RF)前端和數(shù)字信號處理器（DSP)組 成。射頻前端從衛(wèi)星接收GPS信號，通過混頻將該信號降頻至中頻，并對該信號進(jìn)行采樣。
[0002] DSP獲得對出現(xiàn)在前端的采樣樣本中的多個GPS衛(wèi)星信號的鎖定，并隨時間追蹤 信號中的變化。在DSP追蹤信號中的變化的同時，其也從信號中提取可用于計算當(dāng)前的位 置和時間的信息一（這被稱為）"導(dǎo)航解算"。
[0003] GPS技術(shù)的使用對我們生活的影響越來越大。我們依靠GPS從一個位置導(dǎo)航至另 一個位置，對人或物體進(jìn)行定位，以及在我們的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)和許多其它日常應(yīng)用中 提供時間同步?，F(xiàn)今，現(xiàn)有的GPS接收器芯片的高功率消耗會引起過熱的問題，并且會限制 GPS在移動設(shè)備中的連續(xù)運行。很明顯，GPS接收器的高功率消耗必須被解決，從而為在如 位置感知應(yīng)用和微型機器人導(dǎo)航的領(lǐng)域中的發(fā)展鋪平道路。
[0004] 大量的研宄工作已被投入到降低射頻前端的功率消耗方面，使得當(dāng)前的（射頻前 端的）設(shè)計具有小于IOmW的功率消耗。然而，需要開展更多的工作以降低GPS基帶處理器 的功率消耗。
[0005] 功能強大的DSP能夠在軟件中執(zhí)行所有的基帶處理。這種方法具有高度的可重構(gòu) 性并且易于開發(fā)和調(diào)試，但是并不適合于低功率應(yīng)用。另一種方法為使用硬件關(guān)聯(lián)引擎和 微處理器，其中硬件關(guān)聯(lián)引擎用于處理快速相關(guān)運算，微處理器用于處理其余的信號處理 任務(wù)。對于這些方法，需要開展更多的工作以降低GPS基帶處理器的功率消耗。
[0006] 因此，有必要進(jìn)行具有低功率消耗的GPS芯片設(shè)計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在本文中公開的系統(tǒng)和方法用于采用準(zhǔn)延時不敏感（QDI)和數(shù)據(jù)捆綁技術(shù)的組 合進(jìn)行設(shè)計的、以最小化功率消耗為重點的異步全球定位系統(tǒng)（GPS)基帶處理器的體系結(jié) 構(gòu)。所有的子系統(tǒng)運行在其固有頻率上而沒有進(jìn)行同步，并且所有的信號處理是實時進(jìn)行 的。晶體管級仿真表明本公開的系統(tǒng)的實施方式在三維（3D)均方根誤差小于4米的情況 下僅消耗I. 4mW的功率，這與同一時期的GPS基帶處理器相比是有利的。
[0008] 在一個或多個實施方式中，本公開的異步全球定位系統(tǒng)（GPS)的信道基帶處理器 包括：異步捕獲子系統(tǒng)，被配置為獲取碼偏移量估計和多普勒頻率估計，該異步捕獲子系統(tǒng) 從射頻前端接收輸入并對第一頻率的信號進(jìn)行處理；異步追蹤子系統(tǒng)，被配置為追蹤碼偏 移量和多普勒頻率中的偏差，該異步追蹤子系統(tǒng)接收用于碼偏移量估計和多普勒頻率估計 的數(shù)據(jù)，并對第二頻率的信號進(jìn)行處理；異步降采樣部件，從異步追蹤子系統(tǒng)接收輸出，并 被配置為將異步追蹤子系統(tǒng)的輸出降采樣至導(dǎo)航數(shù)據(jù)采樣率；以及異步解碼子系統(tǒng)，從異 步降采樣部件接收輸出并提供GPS衛(wèi)星時間信息和碼起動時間信息，該異步解碼子系統(tǒng)處 理第三頻率的信號。其中，異步捕獲子系統(tǒng)、異步追蹤子系統(tǒng)、異步降采樣部件以及異步解 碼子系統(tǒng)運行在各自的固有頻率上而沒有進(jìn)行同步。
[0009] 在其他的實施方式中，本公開的異步全球定位系統(tǒng)（GPS)的信道基帶處理器包括 多個信道單元，每個信道單元具有：異步捕獲子系統(tǒng)，被配置為獲取碼偏移量估計和多普勒 頻率估計，該異步捕獲子系統(tǒng)從射頻前端接收輸入并對第一頻率的信號進(jìn)行處理；異步降 采樣部件，從異步追蹤子系統(tǒng)接收輸出，并被配置為將異步追蹤子系統(tǒng)的輸出降采樣至導(dǎo) 航數(shù)據(jù)采樣率；以及異步解碼子系統(tǒng)，從異步降采樣部件接收輸出并提供GPS衛(wèi)星時間信 息和碼起動時間信息，異步解碼子系統(tǒng)處理第三頻率的信號。其中，上述異步捕獲子系統(tǒng)、 上述異步追蹤子系統(tǒng)、上述異步降采樣部件以及上述異步解碼子系統(tǒng)運行在各自的固有頻 率上而沒有進(jìn)行同步。在其他的實施方式中，系統(tǒng)還包括：一個或多個仲裁多路復(fù)用器，接 收用于上述多個信道中的每一個的碼偏移量估計和多普勒頻率估計的數(shù)據(jù)；異步追蹤子系 統(tǒng)，被配置為追蹤碼偏移量和多普勒頻率，該異步追蹤子系統(tǒng)從上述至少一個的仲裁多路 復(fù)用器接收用于一個信道的用于碼偏移量估計和多普勒頻率估計的數(shù)據(jù)，并對第二頻率的 信號進(jìn)行處理；以及一個或多個多路分用器，從異步追蹤子系統(tǒng)接收輸出并將該輸出分配 至一個信道。
[0010] 在一個或多個實施方式中，本公開的用于非同步GPS基帶處理的方法包括：
[0011] (a)從射頻前端接收用于一個信道的輸入信號；
[0012] (b)將上述輸入信號提供給碼數(shù)控振蕩器（數(shù)控振蕩器NCO)和載波NCO ;
[0013] (c)在上述碼NCO中使用溢出以標(biāo)記預(yù)定的碼周期，從而形成針對輸入信號中的 采樣的累加時間間隔和基準(zhǔn)時間；
[0014] (d)從載波NCO和碼NCO的輸出中獲取早期的、即時的和后期的相位累加和正交累 加；
[0015] (e)獲取用于上述一個信道的碼偏移量估計和多普勒頻率估計；
[0016] (f)通過使用早期的、即時的和后期的相位累加和正交累加來追蹤用于上述一個 信道的碼偏移量和多普勒頻率中的偏差；
[0017] (g)從碼偏移量信息、多普勒頻率信息以及上述輸入信號中獲取GPS衛(wèi)星時間和 碼起動時間；以及
[0018] (h)重復(fù)步驟（a)至（g)，直到完成對所有信道的處理，其中所有步驟為異步執(zhí)行。
[0019] 其他的實施方式也被公開。
[0020] 異步技術(shù)使極低功率的設(shè)計變?yōu)榭赡?，特別是在所要求的吞吐量的速率可隨著時 間變化的系統(tǒng)中。因為GPS系統(tǒng)包括若干不同的部件，其中的每一個在不同的固有頻率上 進(jìn)行計算，所以本公開的異步設(shè)計能夠在功率消耗方面為基帶處理帶來益處。
[0021] 為了更好地理解本公開和本公開中其他的以及進(jìn)一步的需要，參照附圖和詳細(xì)的 描述對本公開進(jìn)行了說明，并且本公開的范圍將在所附權(quán)利要求中指出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是常規(guī)的GPS信號結(jié)構(gòu)的圖形表示；
[0023] 圖2是本公開的系統(tǒng)的實施方式的示意性框圖表示；
[0024] 圖2a是本公開的系統(tǒng)的另一實施方式的示意性框圖表示；
[0025] 圖3是本公開的系統(tǒng)的實施方式的一個部件的示意性框圖表示；
[0026] 圖4是本公開的系統(tǒng)的實施方式的另一個部件的示意性框圖表示；
[0027] 圖5示出了同相累加和正交累加與軟件接收器的同相累加和正交累加的比較；
[0028] 圖6示出了使用六個衛(wèi)星的GPS的定位準(zhǔn)確度；
[0029] 圖7a至7b示出了跟蹤靈敏度測試的結(jié)果；以及
[0030] 圖8示出了通過鎖相環(huán)（PLL)和軟件接收器進(jìn)行多普勒頻率追蹤的結(jié)果對比。

【具體實施方式】
[0031] 通過以下描述將更全面地理解本公開，其中應(yīng)結(jié)合附圖對以下描述進(jìn)行閱讀。在 本說明書中，相同的數(shù)字指代本公開的各種實施方式中的類似元件。在本說明書中，將根據(jù) 實施方式對權(quán)利要求進(jìn)行解釋。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，在本文中所描述的方法、裝 置和系統(tǒng)僅為示例性的，并且可在不背離本公開的范圍和精神的情況下對其進(jìn)行改變。
[0032] 除非上下文另有明確規(guī)定，否則如在本文中所使用的單數(shù)形式"一個（a) "、"一個 (an) "和"該（the) "包括復(fù)數(shù)指代。
[0033] 除非另有說明，否則用在本說明書和權(quán)利要求中的所有表示數(shù)量、條件等的數(shù)字 應(yīng)被理解為在所有情況下由術(shù)語"大約（about) "進(jìn)行修飾。
[0034] 為了清楚，在詳細(xì)地對本公開進(jìn)行描述之前，在這里對某些術(shù)語進(jìn)行定義。
[0035] 如在本文中所使用的，"碼片（chip) "是直接序列擴頻（DSSS)碼（如用在直接序 列碼分多址（CDM)的信道接入技術(shù)中的偽噪聲碼序列）的脈沖。
[0036] 如在本文中所使用的，碼的"碼片或者碼片率（chip or chipping rate) "是每秒 脈沖（每秒碼片）的數(shù)量，碼以該速率進(jìn)行發(fā)送（或者被接收）。
[0037] 如在本文中所使用的，CHP(硬件通信進(jìn)程）是用于模擬（model)異步電路的、如 CSP (通信順序進(jìn)程）的語言。
[0038] 如在本文中所使用的，準(zhǔn)遲延非敏感（QDI)電路是一類近似延遲非敏感的異步電 路。
[0039] 在一些情況下，本公開涉及在要求連續(xù)的位置信息時解決基帶處理器中的功率消 耗問題。與使用帶有軟件支持的單個DSP或者關(guān)聯(lián)引擎來執(zhí)行基帶處理相反，本公開包括 混合式體系結(jié)構(gòu)，該混合式體系結(jié)構(gòu)將關(guān)鍵的GPS接收器操作從其他的后期處理中分離出 來，其中其他的后期處理能夠由協(xié)同處理器進(jìn)行本地管理或者由云端或基站分別地進(jìn)行管 理。
[0040] 本公開的系統(tǒng)在硬件中實時地執(zhí)行所有的基帶處理，僅將初始化和導(dǎo)航解算計算 留給軟件。這種方法不但提供優(yōu)化的混合式硬件和軟件解算，而且對需要配置超低功率移 動GPS接收器的應(yīng)用來說也是理想的，其中超低功率的移動GPS接收器將適量的信息傳回 至基站以計算其位置信息和時間信息。
[0041] 此外，本公開的非同步數(shù)據(jù)流驅(qū)動的基帶處理器能夠與任何常規(guī)的GPS Ll射頻前 端進(jìn)行配對。
[0042] 本公開的基帶處理器是可編程的以支持不同的前端采樣、中頻和混頻方案。
[0043] 為了幫助理解本公開，將GPS信號結(jié)構(gòu)的背景信息提供如下。
[0044] GPS使用擴頻信令來調(diào)制帶有測距碼的載波。這種技術(shù)允許GPS接收器使用碼分 多址（CDMA)、通過衛(wèi)星的獨特的測距碼來唯一地識別來自每個衛(wèi)星的信號?，F(xiàn)代的GPS衛(wèi) 星在LU L2和L5載波頻率上傳送帶有民用碼和軍用碼的信號。因為我們的系統(tǒng)是被設(shè)計 為處理Ll民用信號的，所以在下文中對該信號的信號結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
[0045] GPS LI粗/捕獲（C/A)信號由通過周期性的、1023-碼片的C/A測距碼在 I. 023Mbps的傳輸速率上進(jìn)行調(diào)制的1575. 42MHz的Ll載波信號組成，其中1023-碼片的C/ A測距碼反過來通過50bps的導(dǎo)航數(shù)據(jù)（如圖1所示）進(jìn)行調(diào)制。C/A測距碼具有Ims的 周期，并且是從被稱為Gold碼的偽隨機噪聲（PRN)序列的特殊類別中選出的。每個衛(wèi)星能 夠通過其獨特的Gold碼被識別。導(dǎo)航數(shù)據(jù)是攜帶衛(wèi)星軌道信息、衛(wèi)星時間和誤差校正參數(shù) [8]的比特序列。來自GPS衛(wèi)星的、用平均功率P u進(jìn)行傳送的L1C/A信號可在數(shù)學(xué)上表示 為

【權(quán)利要求】
1. 一種異步全球定位系統(tǒng)（GPS)信道基帶處理器，包括： 異步捕獲子系統(tǒng)，被配置為獲取碼偏移量估計和多普勒頻率估計，所述異步捕獲子系 統(tǒng)從射頻前端接收輸入，所述異步捕獲子系統(tǒng)處理第一頻率的信號； 異步追蹤子系統(tǒng)，被配置為追蹤所述碼偏移量和所述多普勒頻率中的偏差，所述異步 追蹤子系統(tǒng)接收用于所述碼偏移量估計和所述多普勒頻率估計的數(shù)據(jù)，所述異步追蹤子系 統(tǒng)處理第二頻率的信號； 異步降采樣部件，從所述異步追蹤子系統(tǒng)接收輸出，并被配置為將所述異步追蹤子系 統(tǒng)的所述輸出降采樣至導(dǎo)航數(shù)據(jù)采樣率；以及 異步解碼子系統(tǒng)，從所述異步降采樣部件接收輸出并提供全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星時間信息 和碼起動時間信息，所述異步解碼子系統(tǒng)處理第三頻率的信號； 其中所述異步捕獲子系統(tǒng)、所述異步追蹤子系統(tǒng)、所述異步降采樣部件以及所述異步 解碼子系統(tǒng)運行在各自的固有頻率上而沒有進(jìn)行同步。
2. 如權(quán)利要求1所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步捕獲子系統(tǒng) 包括： 兩個異步數(shù)控振蕩器（NCO)、載波數(shù)控振蕩器以及碼數(shù)控振蕩器，其中所述兩個異步數(shù) 控振蕩器從所述射頻前端接收輸入，并且所述碼數(shù)控振蕩器控制碼副本發(fā)生器的碼片率， 以及 累加器，所述累加器從所述載波數(shù)控振蕩器和所述碼副本發(fā)生器接收輸出并產(chǎn)生同相 累加和正交累加的輸出。
3. 如權(quán)利要求2所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步追蹤子系統(tǒng) 包括： 異步延遲鎖定環(huán)（DLL)部件，從所述累加器接收同相累加和正交累加、后期的同相累 加和正交累加以及早期的同相累加和正交累加，其中所述后期的同相累加和正交累加通過 將偽隨機噪聲碼延遲二分之一碼片來獲取，以及所述早期的同相累加和正交累加通過將 所述偽隨機噪聲碼提前二分之一碼片來獲取，所述異步延遲鎖定環(huán)部件被配置為更新碼片 率； 異步鎖頻環(huán)（FLL)部件，從所述累加器接收同相累加和正交累加，所述異步鎖頻環(huán)部 件被配置為獲取對所述多普勒頻率更加準(zhǔn)確的估計；以及 異步鎖相環(huán)（PLL)部件，從所述累加器接收同相累加和正交累加，所述異步鎖相環(huán)部 件被配置為追蹤所述多普勒頻率。
4. 如權(quán)利要求3所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步延遲鎖定環(huán) 部件包括： 延遲誤差估計器；以及 經(jīng)過更新的碼片率估計器。
5. 如權(quán)利要求4所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述延遲誤差估計器 提供以碼片為單位的延遲誤差估計，所述延遲誤差估計由以下公式給出
其中ιΕ，η和QE，n為早期的同相累加和正交累加，而IuWQun為后期的同相累加和正交 累加；以及 其中所述經(jīng)過更新的碼片率估計器提供經(jīng)過更新的碼片率估計，所述經(jīng)過更新的碼片 率估計由以下公式給出
其中H為比例環(huán)路增益，。為Ll載波頻率，以及_/D為第（n+2)個累加中的多普勒頻
6. 如權(quán)利要求3所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步鎖頻環(huán)部件 包括： 測定即時同相累加和即時正交累加的相量的旋轉(zhuǎn)角度的測定儀，所述多普勒頻率與所 述即時同相累加和所述即時正交累加的相量的轉(zhuǎn)速成比例。
7. 如權(quán)利要求6所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中測定所述旋轉(zhuǎn)角度的 所述測定儀通過以下公式提供所述即時同相累加和所述即時正交累加的相量的所述旋轉(zhuǎn) 角度：
其中IP，，QP，n為第η個碼周期的即時同相累加和即時正交累加，以及IP，njPQP#A第（n-1)個碼周期的即時同相累加和即時正交累加，以及 變量Sm為混頻標(biāo)志，其中sm= 1對應(yīng)于所述射頻前端中的低邊混頻方案，而sm= -1對 應(yīng)于所述射頻前端中的高邊混頻方案。
8. 如權(quán)利要求3所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步鎖相環(huán) (PLL)部件包括在第η個累加周期的末尾將正交累加向量和同相累加向量之間的相角進(jìn)行 最小化的鑒別器。
9. 如權(quán)利要求8所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述鑒別器通過以下 公式提供最小相角：
其中QΡ，η為第η個碼周期的即時同相累加和即時正交累加，以及 變量Sm為混頻標(biāo)志，其中sm= 1對應(yīng)于所述射頻前端中的低邊混頻方案，而sm= -1對 應(yīng)于所述射頻前端中的高邊混頻方案。
10. 如權(quán)利要求3所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中通過使用定點運算 來執(zhí)行計算。
11. 如權(quán)利要求2所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中每個所述累加器包 括： 用于減少數(shù)量的比特的累加器；以及 遞增-遞減-轉(zhuǎn)儲（IDD)單元，所述遞增-遞減-轉(zhuǎn)儲單元處理剩余數(shù)量的比特。
12. 如權(quán)利要求2所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述累加器向幅度 測定儀提供即時同相累加和即時正交累加，所述幅度測定儀提供相關(guān)功率估計，在所述相 關(guān)功率估計大于預(yù)定閾值時獲得所述碼偏移量和所述多普勒頻率估計。
13. 如權(quán)利要求12所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述相關(guān)功率估計 由（I2+Q2)給出，其中
并且其中 /D為候選多普勒頻率， f為候選碼偏移量， ru(tk)為來自所述射頻前端的第k個樣本，以及 fIF為衛(wèi)星信號由所述射頻前端進(jìn)行混頻而降至的中頻。
14. 如權(quán)利要求2所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步解碼子系 統(tǒng)包括碼相位累加器，所述碼相位累加器提供碼起動時間（CST);從初始碼起動時間開始， 當(dāng)延遲鎖定環(huán)（DLL)更新時，所述碼起動時間增加所述延遲鎖定環(huán)更新期間的一段時間內(nèi) 的采樣樣本數(shù)量。
15. 如權(quán)利要求14所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述初始碼起動時 間由以下公式給出
其中f〇,m為正確的碼偏移量，
m為信道編號； Ntl為每秒的前端采樣的額定數(shù)量； Sm為混頻標(biāo)志，其中Sm= 1對應(yīng)于所述射頻前端中的低邊混頻方案，而Sm= -1對應(yīng)于 所述射頻前端中的高邊混頻方案； fD，m為第m個信道的粗略的多普勒頻率估計，以及fu為Ll載波頻率。
16. 如權(quán)利要求1所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，當(dāng)所述異步捕獲子系統(tǒng)、 所述異步追蹤子系統(tǒng)、所述異步降采樣部件以及所述異步解碼子系統(tǒng)運行在各自的固有頻 率上而沒有進(jìn)行同步時，維持預(yù)定的頻率比。
17. -種異步全球定位系統(tǒng)（GPS)信道基帶處理器，包括： 多個信道單元，一個單元用于多個信道中的每個信道，每個所述信道單元包括： 異步捕獲子系統(tǒng)，被配置為獲取碼偏移量估計和多普勒頻率估計，所述異步捕獲子系 統(tǒng)從射頻前端接收輸入，所述異步捕獲子系統(tǒng)處理第一頻率的信號； 異步降采樣部件，從異步追蹤子系統(tǒng)接收輸出并被配置為將所述異步追蹤子系統(tǒng)的所 述輸出降采樣至導(dǎo)航數(shù)據(jù)的采樣率；以及 異步解碼子系統(tǒng)，從所述異步降采樣部件接收輸出并提供全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星時間信息 和碼起動時間信息，所述異步解碼 子系統(tǒng)處理第三頻率的信號，其中所述異步捕獲子系統(tǒng)、所述 異步追蹤子系統(tǒng)、所述異步降采樣部件以及所述異步解碼子系 統(tǒng)運行在各自的固有頻率上而沒有進(jìn)行同步； 至少一個仲裁多路復(fù)用器，為所述多個信道中的每一個接收用于所述碼偏移量估計和 所述多普勒頻率估計的數(shù)據(jù)； 異步追蹤子系統(tǒng)，被配置為追蹤所述碼偏移量和所述多普勒頻率，所述異步追蹤子系 統(tǒng)從所述至少一個仲裁多路復(fù)用器接收用于一個信道的所述碼偏移量估計和所述多普勒 頻率估計的數(shù)據(jù)，所述異步追蹤子系統(tǒng)處理第二頻率的信號；以及 至少一個仲裁多路分用器，從所述異步追蹤子系統(tǒng)接收所述輸出并將所述輸出分配至 所述一個信道。
18. 如權(quán)利要求17所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中用于每個信道的所 述全球定位系統(tǒng)時間信息和碼起動時間信息被提供至外部進(jìn)程以進(jìn)行導(dǎo)航解算計算。
19. 如權(quán)利要求17所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步捕獲子系 統(tǒng)包括： 兩個異步數(shù)控振蕩器（NCO)、載波數(shù)控振蕩器以及碼數(shù)控振蕩器，其中所述兩個異步數(shù) 控振蕩器從所述射頻前端接收輸入，并且所述碼數(shù)控振蕩器控制碼副本發(fā)生器的碼片率； 以及 累加器，所述累加器從所述載波數(shù)控振蕩器和所述碼副本發(fā)生器接收輸出并產(chǎn)生同相 累加和正交累加的輸出。
20. 如權(quán)利要求19所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中所述異步追蹤子系 統(tǒng)包括： 異步延遲鎖定環(huán)（DLL)部件，從所述累加器接收同相累加和正交累加、后期的同相累 加和正交累加以及早期的同相累加和正交累加，所述后期的同相累加和正交累加通過將偽 隨機噪聲碼延遲二分之一碼片來獲取，并且所述早期的同相累加和正交累加通過將所述偽 隨機噪聲碼提前二分之一碼片來獲取，所述異步延遲鎖定環(huán)部件被配置為更新碼片率； 異步鎖頻環(huán)（FLL)部件，從所述累加器接收同相累加和正交累加，所述異步鎖頻環(huán)部 件被配置為獲取對所述多普勒頻率更加準(zhǔn)確的估計；以及 異步鎖相環(huán)（PLL)部件，從所述累加器接收同相累加和正交累加，所述異步鎖相環(huán)部 件被配置為追蹤所述多普勒頻率。
21. 如權(quán)利要求20所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中通過使用定點運算 來執(zhí)行計算。
22. 如權(quán)利要求17所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，還包括： 至少另一個仲裁多路復(fù)用器，從所述多個信道中的每一個信道的累加器接收即時同相 累加和即時正交累加； 幅度測定儀，所述幅度測定儀為所述多個信道中的一個信道提供相關(guān)功率估計，在所 述相關(guān)功率估計大于預(yù)定閾值時獲得所述碼偏移量估計和所述多普勒頻率估計；以及 至少另一個仲裁多路分用器，從所述幅度測定儀接收輸出并將所述輸出從所述幅度測 定儀分配至所述一個信道。
23. 如權(quán)利要求22所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中通過使用定點運算 來執(zhí)行計算。
24. 如權(quán)利要求20所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，還包括： 至少又一個仲裁多路復(fù)用器，在所述異步延遲鎖定環(huán)（DLL)部件更新時接收所述延遲 鎖定環(huán)更新期間的一段時間內(nèi)的一些采樣樣本以及來自所述多個信道中的每一個的所述 碼偏移量估計和所述多普勒頻率估計； 碼相位累加器，所述碼相位累加器為所述多個信道中的一個信道提供碼起動時間 (CST)，其中從初始的碼起動時間開始，當(dāng)所述延遲鎖定環(huán)更新時，所述碼起動時間為所述 一個信道增加所述延遲鎖定環(huán)更新期間的一段時間內(nèi)的采樣樣本數(shù)量；以及 至少又一個仲裁多路分用器，從所述碼相位累加器接收所述碼起動時間并將所述碼起 動時間分配至所述一個信道。
25. 如權(quán)利要求24所述的異步全球定位系統(tǒng)信道基帶處理器，其中通過使用定點運算 來執(zhí)行計算。
26. -種用于非同步全球定位系統(tǒng)（GPS)基帶處理的方法，所述方法包括： a) 從射頻前端接收用于一個信道的輸入信號： b) 將所述輸入信號提供給碼數(shù)控振蕩器（NCO)和載波數(shù)控振蕩器； c) 在所述碼數(shù)控振蕩器中使用溢出以標(biāo)記預(yù)定的碼周期，從而形成針對所述輸入信號 中采樣的累加時間間隔和基準(zhǔn)時間； d) 從所述載波數(shù)控振蕩器和所述碼數(shù)控振蕩器的輸出獲取早期的、即時的和后期的相 位累加和正交累加； e) 獲取用于所述一個信道的碼偏移量估計和多普勒頻率估計； f) 通過使用所述早期的、即時的和后期的相位累加和正交累加來追蹤用于所述一個信 道的所述碼偏移量和所述多普勒頻率中的偏差； g) 從碼偏移量信息、多普勒頻率信息以及所述輸入信號中獲取全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星時間 和碼起動時間；以及 h) 重復(fù)步驟（a)至（g)，直到完成對所有信道的處理，其中所有的步驟為異步執(zhí)行。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中步驟（b)-(g)在各自的固有頻率下執(zhí)行而沒有進(jìn) 行同步，預(yù)定的頻率比被維持。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述輸入信號包括衛(wèi)星編號和候選多普勒頻率。
29. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中獲取用于所述一個信道的所述碼偏移量估計和所 述多普勒頻率估計包括： 確定相關(guān)功率估計；以及 當(dāng)所述相關(guān)功率估計大于預(yù)定閾值時，獲得所述碼偏移量估計和所述多普勒頻率估 計。
【文檔編號】G01S19/31GK104471440SQ201380021288
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月23日
【發(fā)明者】拉吉特·馬諾哈爾, 本杰明·唐, 斯蒂芬·郎菲爾德, 桑尼爾·比哈弗 申請人:康奈爾大學(xué)