KR100559376B1 - Method and circuits for acquiring synchronization - Google Patents
Method and circuits for acquiring synchronization Download PDFInfo
- Publication number
- KR100559376B1 KR100559376B1 KR1020030058493A KR20030058493A KR100559376B1 KR 100559376 B1 KR100559376 B1 KR 100559376B1 KR 1020030058493 A KR1020030058493 A KR 1020030058493A KR 20030058493 A KR20030058493 A KR 20030058493A KR 100559376 B1 KR100559376 B1 KR 100559376B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- value
- phase
- values
- correlation integral
- correlation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
- H04B1/7073—Synchronisation aspects
- H04B1/7075—Synchronisation aspects with code phase acquisition
- H04B1/7077—Multi-step acquisition, e.g. multi-dwell, coarse-fine or validation
Abstract
본 발명은 동기포착방법 및 회로를 개시한다. 본 발명의 방법은 수신된 동상신호 및 직교상 신호와 복제된 신호 사이의 상관 적분 값을 각각 구한다. 상기 구해진 동상 및 직교상의 상관 적분 값 쌍을 합성하여 하나의 샘플 값을 발생한다. 소정의 샘플기간 동안 상기 샘플 값들을 저장한다. 상기 저장된 샘플 값들을 고속푸리에 변환하여 변환 값을 획득한다. 복수의 탭들에 대하여 각각 획득된 변환 값들로부터 피크 값을 가지는 탭을 결정한다. The present invention discloses a synchronization acquisition method and a circuit. The method of the present invention obtains the correlation integral value between the received in-phase signal and the quadrature signal and the replicated signal, respectively. The obtained in-phase and quadrature correlation integral value pairs are synthesized to generate one sample value. The sample values are stored for a predetermined sample period. The Fourier transforms the stored sample values to obtain a transform value. For each of the plurality of taps, a tap having a peak value is determined from the obtained conversion values.
따라서, 본 발명에서는 CDMA 통신 시스템에서 동기 포착시 메모리의 사용량을 줄이고 1채널 FFT를 수행함으로서 처리속도를 향상시킨다. Therefore, in the present invention, the processing speed is improved by reducing the amount of memory used in the CDMA communication system and performing one channel FFT.
Description
도 1은 본 발명에 관련된 GPS 수신기의 블록도.1 is a block diagram of a GPS receiver according to the present invention.
도 2는 도 1의 채널회로의 종래의 구성을 나타낸 블록도.2 is a block diagram showing a conventional configuration of the channel circuit of FIG.
도 3은 본 발명에 의한 채널회로의 구성을 나타낸 블록도.3 is a block diagram showing a configuration of a channel circuit according to the present invention;
도 4는 도 3의 합성부의 센터 탭 이외의 탭에 대응하는 합성기의 회로도.4 is a circuit diagram of a synthesizer corresponding to a tap other than the center tap of the combining section of FIG.
도 5는 도 3의 합성부의 센터 탭에 대응하는 센터 합성기의 회로도. FIG. 5 is a circuit diagram of a center synthesizer corresponding to the center tap of the combiner of FIG. 3. FIG.
도 6은 피크치가 존재하지 않는 탭의 1샘플기간 동안의 샘플값 변화를 나타낸 그래프.Fig. 6 is a graph showing a change in sample value during one sample period of a tap in which no peak value exists.
도 7은 피크치가 존재하는 탭의 1샘플기간 동안의 샘플값 변화를 나타낸 그래프.7 is a graph showing a change in sample value during one sample period of a tap in which a peak value exists.
도 8은 1샘플기간 동안의 피크치가 존재하지 않는 탭과 피크치가 존재하는 탭의 합성값 변화 및 피크 탭 추세를 대비한 그래프.FIG. 8 is a graph comparing the change in the composite value and the peak tap trend of a tap having no peak value and a tap having a peak value during one sample period. FIG.
도 9는 종래의 2채널 FFT의 결과와 본 발명에 의한 1채널 FFT의 결과를 비교한 그래프.9 is a graph comparing the results of the conventional two-channel FFT and the results of the one-channel FFT according to the present invention.
본 발명은 확산 스펙트럼(SS : Spread Spectrum) GPS(Global Positioning System) 수신기에 관한 것으로, 특히 동기 포착을 위한 상관 최대값의 탐색을 고속으로 할 수 있는 방법 및 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
광역 위치결정 시스템(GPS:Global Positing System)은 일정 궤도에 30개 이상의 위성들 설치하고 특정 위치에서 30개 위성들 중 최대 12개의 위성들이 GPS 수신기로 동시에 볼 수 있다. The Global Positing System (GPS) installs more than 30 satellites in a given orbit, and up to 12 satellites of the 30 satellites can be viewed simultaneously by a GPS receiver at a given location.
GPS 수신기는 가시범위 이내에 있는 몇 개의 위성들로부터 동시에 전송된 신호들의 통과 시간을 계산함으로써 위치를 결정한다. 수신기는 위치를 계산하기 위해서 적어도 네 개의 가시 위성들의 신호를 수신해야 한다.The GPS receiver determines its position by calculating the transit time of signals transmitted simultaneously from several satellites within range of view. The receiver must receive signals of at least four visible satellites in order to calculate its position.
GPS 시스템의 각 위성은 1575.42 MHz의 반송 주파수로 소위 L1 신호를 전송한다. 이 주파수는 또한 154f0 로 표시되고, 여기서, f0 = 10.23 MHz이다. Each satellite in the GPS system transmits a so-called L1 signal at a carrier frequency of 1575.42 MHz. This frequency is also denoted as 154f 0 , where f 0 = 10.23 MHz.
위성에서, 신호들은 유사잡음시퀀스로 코드 분할 다중 액세스(CDMA : CODE DIVISION MULTI ACCESS) 방식으로 변조되어 코드 변조 광대역 신호로 형성된다. In satellites, signals are modulated in a code division multiple access (CDMA) scheme with a similar noise sequence to form a code modulated wideband signal.
L1 신호의 변조를 위해 각각의 위성에 이용된 유사잡음시퀀스들 중 하나는 골드 코드인 C/A 코드(조악/포착 코드)이다. 각 GPS 위성은 고유한 C/A 코드를 이용하여 신호를 전송한다. 코드들은 두 개의 1023비트 이진 시퀀스들의 모듈로2 합으로 형성된다. C/A 코드들은 이진 코드들이며, GPS 시스템에서 그 칩핑 레이트는 1.023 MHz이다. C/A 코드는 코드의 반복 시간이 1ms임을 의미하는 1023 칩들을 구비한다. One of the similar noise sequences used for each satellite for modulation of the L1 signal is the C / A code (coarse / acquisition code), which is a gold code. Each GPS satellite transmits a signal using a unique C / A code. The codes are formed of a
L1 신호의 반송파는 50bit/s의 비트 레이트의 네비게이션 정보로 더 변조된다. 네비게이션 정보는 위성의 헬쓰(health), 궤도 및 클럭 데이터 매개변수들 등에 대한 정보를 포함한다. The carrier of the L1 signal is further modulated with navigation information at a bit rate of 50 bits / s. The navigation information includes information about satellite health, orbit and clock data parameters, and the like.
위성 신호들을 검출하고, 위성들을 식별하기 위해서, 수신기는 동기화 동작을 수행해야 하며, 수신기는 신호로 전송된 데이터가 수신되고 복조될 수 있도록, 각각의 위성들의 신호를 검색하고, 신호와 동기화를 시도한다.In order to detect satellite signals and to identify satellites, the receiver must perform a synchronization operation, and the receiver retrieves the signals of the respective satellites and attempts to synchronize with the signals so that the data transmitted in the signal can be received and demodulated. do.
위치결정 수신기는 예컨대, 수신기가 스위치 온 될 경우에, 또한 수신기가 장시간 동안 임의의 위성의 신호를 수신할 수 없게 된 상황에서 동기화를 수행해야 한다. 이와 같은 상황은 예컨대, 디바이스가 움직이고, 디바이스의 안테나가 항상위성들에 관련하여 최적 위치에 있지 않기 때문에, 이동 디바이스들에서 쉽게 발생할 수 있고, 수신기에 도달하는 신호의 세기를 약하게 한다. 도시 지역들에서, 빌딩들은 또한 수신 신호에 영향을 미치고, 부가적으로, 전송 신호가 예컨대, 위성으로부터 일직선인(시선), 또한 빌딩들로부터 반사된 몇 개의 다른 루트들을 통해 수신기에 도달하는 소위 다중경로 전파를 일으킬 수 있다. 이러한 다중경로 전파의 결과로서, 동일한 신호는 다른 위상들을 갖는 몇 개의 신호들로서 수신된다.The positioning receiver must perform synchronization, for example when the receiver is switched on and also in a situation where the receiver cannot receive signals of any satellite for a long time. Such a situation can easily occur in mobile devices, for example, because the device is moving and the antenna of the device is not always in optimal position with respect to satellites, weakening the strength of the signal reaching the receiver. In urban areas, buildings also affect the received signal, and in addition, the so-called multiplex, in which the transmitted signal reaches the receiver via several other routes, eg, straight from the satellite, and also reflected from the buildings. Can cause path propagation. As a result of this multipath propagation, the same signal is received as several signals with different phases.
위성들에 대한 거리는 시간이 수신기에서 정확히 알려져 있지 않기 때문에 유사 범위(pseudo range)들이라 불리운다. 그 경우에 위치 및 시간의 결정은 충분한 정확성이 이루어질 때까지 반복된다. The distances to the satellites are called pseudo ranges because the time is not known exactly at the receiver. In that case the determination of position and time is repeated until sufficient accuracy is achieved.
유사 범위의 계산은 다른 위성 신호들의 평균 통과 시간들을 측정함으로써 수행될 수 있다. 수신기가 수신 신호와 동기화한 후에, 신호로 전송된 정보는 복 조된다.The calculation of the pseudo range can be performed by measuring the average transit times of other satellite signals. After the receiver synchronizes with the received signal, the information transmitted in the signal is demodulated.
거의 모두 알려진 GPS 수신기들은 유사범위들을 계산하기 위해 상관 방법들을 이용한다. 위성들의 유사 랜덤 시퀀스들은 위치결정 수신기에 국부적으로 저장되거나, 생성된다. Almost all known GPS receivers use correlation methods to calculate similar ranges. Pseudo-random sequences of satellites are stored or generated locally at the positioning receiver.
다운 변환이 수신 신호에 대해 수행되고, 수신기는 수신 신호를 저장된(또는 국부적으로 생성된) 유사잡음시퀀스와 승산한다. 승산의 결과로서 형성된 신호는 적분되고 그 결과는 수신 신호가 위성에 의해 전송된 신호를 포함하는지를 표시한다. 수신기에서 실행된 승산은 매 시간 수신기에 저장된 유사잡음시퀀스의 위상이 쉬프팅되도록 반복된다. 정확한 위상은 상관 결과가 가장 높을 경우에, 정확한 위상이 발견되는 방식으로 추정된다. 상관 결과는 또한 GPS 신호로 전송된 정보를 나타내며, 복조 신호임을 의미한다. Down conversion is performed on the received signal and the receiver multiplies the received signal by a stored (or locally generated) similar noise sequence. The signal formed as a result of multiplication is integrated and the result indicates whether the received signal includes the signal transmitted by the satellite. The multiplication performed at the receiver is repeated so that the phase of the pseudonoise sequence stored at the receiver is shifted every time. The exact phase is estimated in such a way that the correct phase is found when the correlation result is the highest. The correlation result also represents the information transmitted in the GPS signal, meaning that it is a demodulation signal.
상술한 동기화 및 주파수 조정 처리는 수신기에 수신된 각각의 위성 신호에 대해 반복되어야 한다. 따라서, 이러한 처리는 수신 신호들이 약한 상황에서 특히 많은 시간을 소모한다. The above-described synchronization and frequency adjustment process must be repeated for each satellite signal received at the receiver. Thus, this process consumes a lot of time, especially in situations where the received signals are weak.
일부 종래 기술의 수신기들에서, 몇 개의 상관기들이 이러한 처리를 가속화시키기 위해 이용되며, 그로인해 더 많은 상관 피크들이 동시에 검색될 수 있다. 특정한 응용들에서, 상관기들의 수가 무한하게 증가될 수 없기 때문에, 상관기들의 수를 단순히 증가시킴으로써 동기화 및 주파수 조정 처리를 보다 많이 가속화시킬 수는 없다.In some prior art receivers, several correlators are used to speed up this process, so that more correlation peaks can be retrieved simultaneously. In certain applications, since the number of correlators cannot be infinitely increased, simply increasing the number of correlators cannot accelerate the synchronization and frequency adjustment process more.
일반적으로 수신기에서는 고속 동기를 위하여 다수의 채널을 가지며, 각 채 널은 다중 상관 탭들로 구성된다. 따라서, 채널 수와 탭수에 비례하여 메모리에 저장되는 상관 피크값들의 수도 증가하게 되므로 많은 저장공간이 요구된다. 또한, 메모리에 저장된 데이터들을 참조하여 프로세서에서 동기 포착을 결정하는 고속푸리에 변환(FFT) 알고리즘을 수행하기 위해서는 프로세서와 메모리 사이의 데이터 억세스량이 그만큼 증가하게 된다. 또한, FFT 과정에서 동상 및 직교상의 2채널 FFT를 수행하게 되므로 그만큼 처리 속도가 늦어지게 된다. In general, a receiver has a plurality of channels for high speed synchronization, and each channel is composed of multiple correlation taps. Therefore, since the number of correlation peak values stored in the memory increases in proportion to the number of channels and the number of taps, a large amount of storage space is required. In addition, in order to perform a Fast Fourier Transform (FFT) algorithm in which the processor determines synchronization acquisition with reference to the data stored in the memory, the amount of data access between the processor and the memory increases. In addition, since the two-channel FFT in in-phase and quadrature is performed in the FFT process, the processing speed becomes slow.
그러므로 많은 데이터를 메모리에 고속으로 저장하고 다시 이들 데이터를 독출하여 데이터를 처리하기 위해서는 프로세서와 메모리 사이의 하드웨어 설계 부담이 증가하게 된다. Therefore, the hardware design burden between the processor and the memory is increased to store a large amount of data in memory at high speed and read the data again to process the data.
또한, 많은 데이터를 저장하기 위해서는 대용량의 메모리가 요구되므로 메모리가 차지하는 면적이 커지게 되므로 이는 GPS 수신기의 소형화를 방해한다. In addition, since a large amount of memory is required to store a lot of data, the area occupied by the memory becomes large, which hinders the miniaturization of the GPS receiver.
따라서 GPS 수신기 개발자 또는 제조업체들은 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 복수의 상관 적분 값들을 메모리에 저장하기 전에 임계 값과 비교하여 임계 값 이상의 상관 적분 값만을 메모리에 저장하는 기술들을 채용하고 있다. 미국특허 6,208,291호에 그 일예가 개시되어 있다. Therefore, in order to solve such a problem, GPS receiver developers or manufacturers employ technologies that store only correlation integral values above the threshold value in the memory, compared to the threshold value, before storing the plurality of correlation integral values in the memory. An example is disclosed in US Pat. No. 6,208,291.
그러나, 상관 적분 값들을 단순히 임계 값과 비교할 경우에는 잘못된 값이 상관 최대 값으로 탐색될 우려가 있다. 그러므로, 이와 같은 오류를 최대한 줄이기 위하여 각 제조업체별로 각자 고유의 알고리즘을 사용한 다양한 기술들을 연구하고 있다. However, if the correlation integral values are simply compared with a threshold value, there is a fear that the wrong value is searched for as the correlation maximum value. Therefore, in order to minimize such errors, each manufacturer is researching various technologies using their own algorithms.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 상관 적분된 샘플 값들을 메모리에 저장하기 전에 동상 샘플 값과 직교상 샘플 값을 하나로 합성하고 합성된 샘플 값으로 1 채널 FFT를 수행하는 동기포착방법 및 장치를 제공하는 데 있다. Summary of the Invention An object of the present invention is to synchronize the in-phase and quadrature sample values into one and perform a one-channel FFT with the synthesized sample values before storing the correlated integrated sample values in a memory in order to solve the above-described problems of the prior art. To provide a capturing method and apparatus.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 수신된 동상신호 및 직교상 신호와 복제된 신호 사이의 동상 및 직교상 상관 적분 값을 각각 구한다. 상기 구해진 동상 및 직교상의 상관 적분 값 쌍을 합성하여 하나의 샘플 값으로 발생한다. 소정의 샘플기간 동안 상기 샘플 값들을 저장한다. 상기 저장된 복수의 샘플 값들을 1 채널 고속푸리에 변환하여 변환 값을 획득한다. 복수의 탭들에 대하여 각각 획득된 변환 값들로부터 피크 값을 가지는 탭을 결정한다. In order to achieve the above object, the method of the present invention obtains in-phase and quadrature correlation integral values between the received in-phase signal and the quadrature signal and the replicated signal, respectively. The obtained in-phase and quadrature correlation integral value pairs are synthesized and generated as one sample value. The sample values are stored for a predetermined sample period. The stored plurality of sample values are transformed by one channel fast Fourier transform to obtain a transform value. For each of the plurality of taps, a tap having a peak value is determined from the obtained conversion values.
본 발명에서 샘플 값을 발생하는 단계는 현재 동상 상관 적분 값과 이전 동상 상관 적분 값의 부호가 서로 다를 경우에는 현재 동상 상관 적분 값의 부호를 음의 부호로 하고 동일한 경우에는 양의 부호로 한다. 현재 직교상 상관 적분 값과 이전 직교상 상관 적분 값의 부호가 서로 다를 경우에는 현재 직교상 상관 적분 값의 부호를 음의 부호로 하고 동일한 경우에는 양의 부호로 한다. 상기 부호 처리된 동상 상관 적분 값과 직교상 상관 적분 값을 합산하여 그 합산 값을 상기 샘플 값으로 발생한다. In the present invention, the step of generating a sample value is a sign of the current in phase correlation integral value is a negative sign when the current in phase correlation integral value and the previous in phase correlation integral value is different from each other and a positive sign. If the sign of the current orthogonal correlation integral value and the previous orthogonal correlation integral value is different from each other, the sign of the current orthogonal correlation integral value is made a negative sign and the same sign is a positive sign. The signed in-phase correlation integral value and the orthogonal correlation integration value are added together to generate the sum value as the sample value.
본 발명에서 부호 처리된 동상 및 직교상 상관 적분 값들 각각의 절대 값은 현재 동상 및 직교상 상관 적분 값들 적절한 양수, 바람직하기로는 절대 값의 1/2 의 값으로 조절한다. The absolute value of each of the signed in-phase and quadrature correlation integral values in the present invention is adjusted to a value that is an appropriate positive number, preferably one half of the absolute value, of the current in-phase and quadrature correlation integration values.
본 발명의 방법은 상기 피크 값을 가진 탭을 결정한 이후에는 상기 결정된 탭으로부터 동상 상관 적분 값과 직교상 상관 적분 값을 분리 샘플 값으로 각각 저장하는 단계를 더 구비한다. The method further comprises storing in-phase correlation integral values and quadrature correlation integral values from the determined taps as separate sample values, respectively, after determining the taps having the peak values.
본 발명에서 소정의 샘플기간은 FFT의 구성에 따라 결정되고, 예컨대 16포인트 FFT의 경우에는 16샘플을 획득하는 기간으로 한다. In the present invention, the predetermined sample period is determined according to the configuration of the FFT. For example, in the case of a 16-point FFT, 16 samples are obtained.
본 발명의 회로는 복수의 탭들로 구성되고, 각 탭에서는 수신된 동상신호 및 직교상 신호와 복제된 신호 사이의 상관 적분 값을 각각 구하는 상관 적분부와, 상기 구해진 동상 및 직교상의 상관 적분 값 쌍을 합성하여 각 탭별로 하나의 샘플 값을 각각 발생하는 합성부와, 소정의 샘플기간 동안 상기 샘플 값들을 저장하는 제1저장부와, 상기 저장된 샘플 값들을 고속푸리에 변환하여 변환 값을 획득하고, 획득된 변환 값들로부터 피크 값을 가지는 탭을 판단하는 피크 탭 판단부와, 상기 피크 탭 판단부에 응답하여 상기 상관 적분부의 각 탭에 서로 다른 지연특성을 가진 복제된 신호를 제공하는 코드 발생부를 구비한다. The circuit of the present invention is composed of a plurality of taps, each tap having a correlation integration unit for obtaining a correlation integral value between a received in-phase signal and a quadrature signal and a duplicated signal, and the obtained in-phase and quadrature correlation integral value pairs. Synthesizer to generate one sample value for each tap, a first storage unit to store the sample values for a predetermined sample period, and to perform Fourier transform on the stored sample values to obtain a converted value, A peak tap determination unit for determining a tap having a peak value from the obtained conversion values, and a code generator for providing a duplicated signal having a different delay characteristic to each tap of the correlation integrator in response to the peak tap determination unit; do.
본 발명의 회로에서 합성부는 현재 동상 상관 적분 값과 이전 동상 상관 적분 값의 부호가 서로 다를 경우에는 현재 동상 상관 적분 값의 부호를 음의 부호로 하고 동일한 경우에는 양의 부호로 하는 동상 부호처리부와, 현재 직교상 상관 적분 값과 이전 직교상 상관 적분 값의 부호가 서로 다를 경우에는 현재 직교상 상관 적분 값의 부호를 음의 부호로 하고 동일한 경우에는 양의 부호로 하는 직교상 부호처리부와, 상기 부호 처리된 동상 상관 적분 값과 직교상 상관 적분 값을 합산하 여 그 합산 값을 상기 샘플 값으로 발생하는 가산기로 구성된다. In the circuit of the present invention, when the current in-phase correlation value and the previous in-phase correlation value are different from each other, the synthesis part has a negative sign and a positive sign in the same case. Orthogonal code processing unit for setting the sign of the current orthogonal correlation integral value as a negative sign when the current orthogonal correlation integral value and the previous orthogonal correlation integral value are different from each other; And an adder that adds the signed in-phase correlation integral value and the orthogonal correlation integration value and generates the sum value as the sample value.
본 발명의 회로는 상기 피크 값을 가진 탭을 결정한 이후에는 상기 결정된 탭으로부터 동상 상관 적분 값과 직교상 상관 적분 값을 분리 샘플 값으로 각각 저장하는 제2저장부를 더 구비한다. The circuit of the present invention further includes a second storage unit for storing the in-phase correlation integral value and the orthogonal correlation integral value from the determined tap as separate sample values after determining the tap having the peak value.
본 발명은 PN 코드를 사용하는 CDMA 통신 수신기의 동기포착회로의 적용되며특히 GPS 수신 집적회로 칩의 동기포착회로에 적용된다. The present invention is applied to a synchronous acquisition circuit of a CDMA communication receiver using a PN code, and particularly to a synchronous acquisition circuit of a GPS receiver integrated circuit chip.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하고자 한다. 이 실시예는 이 기술에 숙련된 자들이 본 발명을 실시할 수 있게 충분히 상세하게 기술한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment is described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention.
도 1은 일반적인 GPS 수신장치의 구성을 나타낸다. GPS 수신장치(100)는 GPS 위성들(10)로부터 전송된 1575.42MHz의 무선주파수신호를 GPS 안테나(102)를 통하여 수신한다. 수신된 무선주파수신호는 무선주파수 컨버터(104)에서 국부발진기(106)로부터 제공되는 국부 발진 신호와 혼합되어 4.3MHz의 중간주파수신호로 다운 컨버팅된다. 무선주파수 컨버터(104)는 저잡음 증폭기, 필터, 믹서, 중간주파수증폭기, 직교믹서(quadrature mixer)를 통해 동상 및 직교상 중간주파수신호로 분리되어 출력된다. 1 shows a configuration of a general GPS receiver. The
동상 및 직교상 중간주파수신호는 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통하여 각각 디지털 데이터신호로 변환되고 변환된 동상 및 직교상 디지털 데이터신호는 각각 복수의 채널 회로(110)에 전달된다. 각 채널회로(110)에서는 선택된 위성으로부터 제공된 GPS 신호의 동기포착 및 트래킹을 위한 코드상관관계를 수행하여 상관 최대 값을 탐색한다. In-phase and quadrature intermediate frequency signals are respectively converted into digital data signals through an analog-to-digital converter (ADC), and the converted in-phase and quadrature digital data signals are respectively transmitted to the plurality of
탐색처리기(112)에서는 탐색된 상관 최대 값을 가지고 동기포착 및 트래킹 동작을 수행하여 각 위성들로부터의 유사범위를 산출한다. 제어부(114)에서는 탐색처리기(112)로부터 제공된 복수의 유사범위들을 사용하여 수신기의 위치 값을 산출하고 산출된 위치 값을 표시부(116)에 표시한다. The
도 2를 참조하면, 종래의 채널회로(110)는 각 채널마다 선택된 위성신호의 C/A(coarse/acquisition)코드 및 반송파 주파수를 포착하기 위하여 2차원 탐색과정을 수행한다. Referring to FIG. 2, the
중간주파수신호(IIF, QIF)에는 도플러 주파수가 존재한다. 캐리어 수치제어발진기(202)는 검출된 도플러 주파수 정보에 응답하여 주파수가 가변되는 발진신호를 발생한다. 사인신호발생기(204)는 상기 발진신호를 입력하여 사인신호를 발생하고, 코사인신호 발생기(206)는 상기 발진신호를 입력하여 코사인신호를 발생한다. The Doppler frequency is present in the intermediate frequency signals I IF and Q IF . The carrier numerically controlled
동상 승산기(208)는 중간주파수신호(IIF)와 사인신호를 승산하여 베이스밴드의 동상신호(IB)를 발생한다. 직교상 승상기(210)는 중간주파수신호(QIF)와 코사인신호를 승산하여 베이스 밴드의 직교상 신호(QB)를 발생한다. The in-
코드 수치제어발진기(212)는 탐색위상에 응답하여 위상이 가변되는 발진신호를 발생하고 발생된 발진신호에 응답하여 PN 코드 발생기(214)에서 복제 코드를 발생한다. 발생된 복제코드는 코드 쉬프터(216)를 통하여 서로 다른 지연특성을 가진 m 개의 지연복제코드들로 발생된다. 발생된 m 개의 지연복제코드들 각각은 상관 적 분부(218)의 대응하는 탭들(TAP1~m)에 제공된다. The code numerically controlled
상관 적분부(218)는 m 개의 상관 적분기들을 포함한다. 각 상관 적분기는 동상 신호(IB)와 직교상 신호(QB)를 각각 대응하는 지연복제신호와 승산기에서 승산하여 상관 값을 구하고 구해진 동상 및 직교상 상관 값들은 각 적분기를 통하여 전검출(pre-detection) 적분시간동안 적분되어 동상 및 직교상 상관적분 값들을 각각 발생한다. The
각 탭(TAP1~TAPm)별로 구해진 동상 및 직교상 상관 적분 값들, 즉 매 샘플주기마다 2m 개의 샘플 값들이 k회에 걸쳐서 메모리(220)에 저장된다. 따라서, 메모리(220)에는 2mk 개의 샘플 값들이 저장된다. In-phase and quadrature correlation integral values obtained for each tap TAP1 to TAPm, that is, 2m sample values for each sample period are stored in the
따라서 채널당 탭수가 n개라면 n개의 샘플 값들이 매 샘플주기마다 메모리(220)에 저장되게 된다. Therefore, if the number of taps per channel is n, n sample values are stored in the
탐색처리기(112)에서는 샘플기간동안, 즉 후검출(post-detection)시간동안 메모리에 저장된 샘플 값들을 각 탭별로 2k 개씩 가져다가 동상 및 직교상 신호 각각에 대하여 고속 푸리에 변환하고 변환된 값을 임계 값과 비교하여 피크 값을 찾는다. 피크 값을 가진 탭이 검출되면, 피크 값을 가진 지연복제코드가 탭의 중앙, 즉 m/2 위치의 탭에 위치하도록 제어한 다음에 이에 대한 확인절차, 즉 트래킹동작을 수행하여 동기추적모드를 수행한다. 반대로 피크 값을 가진 탭이 검출되지 않으면 수신된 신호가 잡음만 있는 것으로 판단하여 탐색범위, 즉 위상과 주파수를 변경한다. 즉, 코드 수치제어발진기(212) 및 캐리어 수치제어발진기(202)의 값이 변경되도록 제어한다. The
이와 같은 코스타스 루프(costas loop)를 동기가 포착될 때까지 탐색할 위상과 주파수를 변경하면서 반복 수행한다. This Costas loop is repeated, changing the phase and frequency to be searched until synchronization is acquired.
그러므로, 종래의 수신기에서는 메모리에 저장되는 샘플들의 수가 채널수, 탭수, 동상 및 직교상, 후검색시간의 샘플링 수의 곱으로 정해지게 되므로 대용량의 저장장소가 필요하게 된다.Therefore, in the conventional receiver, since the number of samples stored in the memory is determined by the product of the number of channels, the number of taps, the in-phase and quadrature, and the number of samplings of the post-search time, a large storage location is required.
다량의 샘플들을 메모리에 라이팅하고 라이팅된 데이터를 리딩하는 동작을 고속으로 수행하여야 하므로, 하드웨어 개발자나 설계자 입장에서 탐색처리기와 메모리 사이의 신호 인터페이싱을 위한 하드웨어 설계부담이 증가되게 된다. Since a large amount of samples should be written to the memory and the written data should be read at high speed, hardware design burden for signal interfacing between the search processor and the memory is increased from the hardware developer or designer's point of view.
또한, 탐색처리부(112)에서는 동상 및 직교상의 2채널에 대하여 각각 FFT를 수행하여 그 결과 값을 각각 구한 다음에 피크 값 판단부에서 구해진 결과 값들의 절대값을 가지고 피크 값을 가진 탭을 탐색한다. 그러므로 2 채널 FFT와 탐색처리 알고리즘이 복잡해지고 처리시간이 증가하게 된다. In addition, the
따라서, 본 발명에서는 메모리 인터페이싱 설계부담을 줄이기 위하여 메모리에 저장되는 샘플 수를 반으로 줄이고 1채널 FFT로 처리속도를 개선함으로써 기존 문제점을 해결한다. Accordingly, the present invention solves the existing problem by reducing the number of samples stored in the memory in half and improving the processing speed with one channel FFT in order to reduce the memory interfacing design burden.
도 3은 본 발명에 의한 채널회로(310)의 구성을 나타낸다. 도 3의 회로에서 도 2의 회로와 동일한 부분은 동일 부호로 처리한다. 3 shows the configuration of the
도 3을 참조하면, 본 발명의 채널회로(310)는 상관 적분 값을 메모리(316)에 저장하기 전에 동상 및 직교상 상관 적분 값을 합성기(314)를 통하여 하나의 샘플 값(Ii + Qi ; 0 < i < m+1)으로 합성한다. 따라서, 메모리(316)의 저장용량을 기존 대비 1/2로 줄일 수 있고, 탐색처리기(312)와 메모리(316) 사이의 인터페이싱을 단순화시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, the
메모리(316)는 샘플기간동안 k회에 걸쳐서 매 샘플주기마다 m 개의 샘플 값들을 저장한다. 또한, 메모리(316)는 동기포착 시 센터 탭(m/2)으로부터 동상 및 직교상 샘플 값 (Im/2, Qm/2)을 받아서 저장한다. 따라서, 메모리(316)의 사이즈는 각 채널회로에 대하여 (m+2)k(l+1) 비트(l은 샘플 비트수)의 사이즈를 가진다. 예컨대 16비트 샘플의 경우 합성 값의 경우 17비트가 필요하게 된다. 그러므로 종래의 I, Q 샘플 값을 저장하는 경우에 비하여 메모리 사이즈가 약 47%정도 줄어들게 된다. The
탐색처리부(312)는 각 탭별로 k 개의 샘플들을 받아서 1채널 FFT(312-1)를 통하여 푸리에 변환한다. FFT 변환된 값을 피크 값 판단부(312-2)에서 임계 값과 비교함으로써 피크 값을 가진 탭을 판단한다. The
피크 값을 가진 탭이 발견될 경우에는 동기가 포착된 것으로 결정하고 동기추적을 위하여 대응되는 탭의 지연복제신호가 센터 탭에 위치하도록 코드 수치제어발진기(212), 코드발생기(214), 코드 쉬프터(216)를 제어하여 피크 값이 나오는 코드 값과 주파수를 고정시킨다. 그리고, 고정된 코드 값과 주파수에 의해 센터 탭을 통하여 획득된 동상 샘플 값(Im/2)과 직교상 샘플 값(Qm/2)을 합성부(314)를 거치지 않고 메모리(316)에 저장한다. 이 값은 동기 추적시 위상 오프셋, 비트 바운더리 검색, 비트 디코딩에 사용된다.If a tap with a peak value is found, it is determined that synchronization is acquired and the code numerically controlled
피크 값을 가진 탭이 발견되지 않을 경우에는 탐색범위를 변경하고 변경된 탐색범위의 위상과 주파수를 코드 수치제어발진기(212), 캐리어 수치제어발진기(202)에 각각 제공하여 상술한 과정을 반복하여 피크 값을 가진 탭을 탐색한다. If the tap with the peak value is not found, the search range is changed and the phase and frequency of the changed search range are provided to the code numerically controlled
도 3을 참조하면, 본 발명의 합성부(314)는 m 개의 합성기들(COMPO1~COMPOm)로 구성되고 각 합성기들은 도 4에 도시한 바와 같고, 센터 합성기 (COMPOm/2)는 도 5에 도시한 바와 같다. Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면, 각 합성기(COMPOi)는 3비트 합성기로 지연기(314-1, 314-3), 배타논리합회로(314-2, 314-4), 가산기(314-5)를 포함한다. Referring to FIG. 4, each synthesizer COMPOi includes a three-bit synthesizer including delayers 314-1 and 314-3, exclusive logic circuits 314-2 and 314-4, and an adder 314-5. .
지연기(314-1)는 동상 채널에서 현재 동상 샘플 값의 사인비트를 1샘플주기 지연시켜서 이전 동상 샘플 값의 사인비트를 발생한다. The delay unit 314-1 delays the sine bit of the current in-phase sample value by one sample period in the in-phase channel to generate the sine bit of the previous in-phase sample value.
배타논리합회로(314-2)는 현재 동상 샘플 값의 사인비트와 이전 동상 샘플 값의 사인비트를 비교하여 불일치 시에 현재 동상 샘플 값의 사인비트를 마이너스로 하고, 동일한 경우에는 플러스로 한다. The exclusive logic circuit 314-2 compares the sine bits of the current in-phase sample value with the sine bits of the previous in-phase sample value, and makes the minus sign of the current in-phase sample value negative in case of mismatch, and adds it in the same case.
지연기(314-3)는 직교상 채널에서 현재 직교상 샘플 값의 사인비트를 1샘플주기 지연시켜서 이전 직교상 샘플 값의 사인비트를 발생한다. Delay 314-3 delays the sine bit of the current orthogonal sample value by one sample period in the orthogonal channel to generate the sine bit of the previous orthogonal sample value.
배타논리합회로(314-4)는 현재 직교상 샘플 값의 사인비트와 이전 직교상 샘플 값의 사인비트를 비교하여 불일치 시에 현재 직교상 샘플 값의 사인비트를 마이너스로 하고, 동일한 경우에는 플러스로 한다.The exclusive logic circuit 314-4 compares the sine bits of the current orthogonal sample value and the sine bits of the previous orthogonal sample value to make the sign bits of the current orthogonal sample value minus in the case of mismatch, and to positive in the same case. do.
가산기(314-5)는 배타논리합회로(314-2)의 출력비트와 동상 샘플 값 2비트를 일측 3비트 입력으로 하고 배타논리합회로(314-4)의 출력비트와 직교상 샘플 값 2비트를 타측 3비트 입력으로 하여 이들을 합산하고 그 결과 값을 4비트 데이터신호로 출력한다. The adder 314-5 uses the output bit of the exclusive logic circuit 314-2 and the two bits of the in-phase sample value as one 3-bit inputs, and the output bit of the exclusive logic circuit 314-4 and the 2-bit orthogonal sample value. The other 3 bits are input and these are summed and the result is output as a 4 bit data signal.
따라서, 본 발명의 합성기는 현재 값과 이전 값의 부호가 동일할 경우에는 부호를 플러스로 하고, 서로 다를 경우에는 마이너스로 하고, 절대 값은 현재 값의 1/2 값으로 한다. 1/2는 절대 값의 크기를 조정하기 위한 것으로 이론적으로 양수이면 족하다. Therefore, the synthesizer of the present invention adds a sign when the sign of the present value and the previous value is the same, minus the sign of the difference, and sets an absolute value to 1/2 of the present value. 1/2 is for scaling absolute values, which is theoretically positive.
도 5를 참조하면, 센터 탭에 대응하는 센터 합성기(COMPO m/2)는 상술한 합성기와 동일한 구조를 가진다. 다만, 동기 포착 시에 동상 샘플 값(Im/2)과 직교상 샘플 값(Qm/2)을 메모리에 제공하기 위한 패스(PS1, PS2)를 더 가진다. Referring to FIG. 5, the center synthesizer COMPO m / 2 corresponding to the center tap has the same structure as the synthesizer described above. However, it also has paths PS1 and PS2 for providing in-phase sample values I m / 2 and quadrature sample values Q m / 2 to the memory during synchronization capture.
< 컴퓨터 시뮬레이션 예 ><Computer simulation example>
강한 신호(1dB)에서 피크 값이 존재하지 않는 탭과 피크 값이 존재한 탭의 샘플 값들을 비교하면 다음 표 1 및 표 2 와 같다. Comparing the sample values of the tap with no peak value and the tap with a peak value in the strong signal (1dB) is shown in Tables 1 and 2 below.
도 6은 표1의 , I 및 Q 값의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 7은 표2의 I 및 Q 샘플 값의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 6 및 도 7을 참조하면 피크 값이 없는 경우에는 I, Q 샘플 값의 부호변화가 매우 심하고 절대 값이 작지만 피크 값이 있 는 경우에는 I, Q 샘플 값의 부호의 변화가 거의 없고 절대 값이 상대적으로 매우 큼을 알 수 있다. FIG. 6 is a graph showing changes in, I and Q values in Table 1, and FIG. 7 is a graph showing changes in I and Q sample values in Table 2. 6 and 7, if there is no peak value, the sign change of the I and Q sample values is very severe and the absolute value is small, but if there is a peak value, there is almost no change in the sign of the I and Q sample values and the absolute value. You can see this is relatively large.
도 8은 표1 및 표2의 합성 값의 변화 및 피크 탭 추세선을 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 합성 값의 부호변화의 횟수가 I, Q 샘플 값의 부호변화 횟수보다 줄어들고 절대 값도 줄어들게 된다. 피크 값이 없는 경우에는 부호 변화의 횟수는 줄어들었으나 여전히 부호 변화가 심하지만, 피크 값이 있는 경우에는 부호 변화가 전혀 없음을 알 수 있다. 8 is a graph showing changes in the composite values of Tables 1 and 2 and peak tap trend lines. Referring to FIG. 8, the number of sign changes of the composite value is less than the number of sign changes of the I and Q sample values, and the absolute value is also reduced. If there is no peak value, the number of sign changes is reduced but the sign change is still severe. However, if there is a peak value, there is no sign change.
도 9는 표1 및 표2의 I, Q 샘플 값을 각각 2채널 FFT하고 그 결과의 절대 값과, 표1의 합성 값을 1채널 FFT한 결과 값을 나타낸 그래프이다. 도면에서 사각형 점으로 표시된 곡선(도면에서 Non-peak Tap 으로 표시)은 표1의 I, Q 샘플 값을 각각 2채널 FFT하고 그 결과의 절대 값을 나타내고, 마름모형 점으로 표시된 곡선(도면에서 Peak Tap 으로 표시)은 표2의 I, Q 샘플 값을 각각 2채널 FFT하고 그 결과의 절대 값을 나타내며, 삼각형 점으로 표시된 곡선(도면에서 Interr. FFT으로 표시)은 표1의 합성값을 1채널 FFT한 결과 값을 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이 합성 값을 1채널 FFT한 결과는 피크 값이 있는 탭의 2채널 FFT한 결과와 유사함을 알 수 있다. 따라서, I 및 Q 샘플 값을 먼저 합성하고 합성 값을 1채널 FFT를 하더라도 피크 값의 탐색이 가능함을 알 수 있다. FIG. 9 is a graph showing two channel FFTs of I and Q sample values of Tables 1 and 2, respectively, and an absolute value of the result and one channel FFT of the composite value of Table 1. FIG. In the figure, the curves indicated by square points (non-peak taps in the figure) represent the two-channel FFTs of the I and Q sample values in Table 1, respectively, and the absolute values of the results. Tap) is a two-channel FFT of the I and Q sample values in Table 2, respectively, and represents the absolute value of the result, and a curve (indicated by Interr.FFT in the figure) represents the combined value of Table 1 in one channel. The result of the FFT is shown. As shown in FIG. 9, it can be seen that the result of the one-channel FFT of the synthesized value is similar to the result of the two-channel FFT of the tap with the peak value. Therefore, even if I and Q sample values are first synthesized and the synthesized value is 1 channel FFT, the peak value can be searched.
실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the examples, those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. There will be.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 각 탭들에서 I 및 Q 샘플 값을 각각 분리하여 메모리에 저장하는 것이 아니라 이들의 합성 값을 하드웨어적으로 구하고 구해진 합성 값을 하나의 샘플 값으로 메모리에 저장함으로써 메모리 공간을 약 47.5% 정도 줄일 수 있다. As described above, in the present invention, instead of separately storing the I and Q sample values in each tap and storing them in a memory, the memory spaces are obtained by obtaining their synthesized values in hardware and storing the obtained synthesized values as one sample value in the memory. It can be reduced by about 47.5%.
또한, 2채널 FFT가 아니라 1채널 FFT로 구성함으로서 FFT 구성을 간략화시킬 수 있고, FFT 후에 절대 값의 계산과정이 생략되므로 처리속도를 개선할 수 있다. In addition, the FFT configuration can be simplified by configuring a one-channel FFT instead of a two-channel FFT, and the processing speed can be improved since the calculation of the absolute value is omitted after the FFT.
따라서, CDMA 수신 집적회로 에서 코스타스 루프 회로의 구성을 간략화 할 수 있고, 처리성능을 향상시킬 수 있다. Therefore, the configuration of the Costas loop circuit in the CDMA receiver integrated circuit can be simplified, and the processing performance can be improved.
Claims (8)
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020030058493A KR100559376B1 (en) | 2003-08-23 | 2003-08-23 | Method and circuits for acquiring synchronization |
US10/823,307 US7315569B2 (en) | 2003-07-11 | 2004-04-13 | Method and system for locating a GPS correlated peak signal |
US10/823,308 US7317752B2 (en) | 2003-07-11 | 2004-04-13 | Method and system for locating a GPS correlated peak signal |
TW093114608A TWI329205B (en) | 2003-07-11 | 2004-05-24 | Method and system for locating a gps correlated peak signal |
TW093114872A TWI329206B (en) | 2003-07-11 | 2004-05-26 | Method and system for locating a gps correlated peak signal |
CNB2004100597220A CN100562762C (en) | 2003-07-11 | 2004-06-21 | The method and system that is used for positioning global positioning system correlated peak signal |
CNB2004100618316A CN100501441C (en) | 2003-07-11 | 2004-06-25 | Method and system for locating a GPS correlated peak signal |
DE102004032376A DE102004032376A1 (en) | 2003-07-11 | 2004-06-29 | GPS receiver and associated signal processing method |
JP2004194315A JP4559780B2 (en) | 2003-07-11 | 2004-06-30 | GPS correlation peak signal search method and system therefor |
DE102004032363A DE102004032363B4 (en) | 2003-07-11 | 2004-06-30 | GPS receiver and associated signal processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020030058493A KR100559376B1 (en) | 2003-08-23 | 2003-08-23 | Method and circuits for acquiring synchronization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050020489A KR20050020489A (en) | 2005-03-04 |
KR100559376B1 true KR100559376B1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=37229404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020030058493A KR100559376B1 (en) | 2003-07-11 | 2003-08-23 | Method and circuits for acquiring synchronization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100559376B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101276727B1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-06-19 | 고려대학교 산학협력단 | Method and apparatus for detecting phase and frequency |
-
2003
- 2003-08-23 KR KR1020030058493A patent/KR100559376B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050020489A (en) | 2005-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6650689B1 (en) | Correlator and delay lock loop circuit | |
US8351486B2 (en) | Parallel correlator implementation using hybrid correlation in spread-spectrum communication | |
US6967992B1 (en) | Method and apparatus for receiving GPS/GLONASS signals | |
US7280586B2 (en) | Method and apparatus for detecting spread spectrum signal spread code synchronization | |
US10859709B2 (en) | Satellite navigation receiver with fixed point sigma rho filter | |
US8238489B2 (en) | Apparatus and method for processing signal using single correlator | |
US10488525B2 (en) | Method and system for demodulating and tracking of CSK-modulated signals | |
US8362952B2 (en) | Memory reduction in GNSS receiver | |
CN108027442B (en) | Satellite navigation receiver with fixed point sigma-delta filter | |
JP2001223672A (en) | Synchronization method for receiver, positioning system, receiver and electronic device | |
US7471747B2 (en) | Bit down-scaling apparatus and method, GPS synchronization acquisition method, and GPS receiver | |
KR100559376B1 (en) | Method and circuits for acquiring synchronization | |
JP5607606B2 (en) | Multipath detection apparatus and GNSS reception apparatus | |
JP2006217601A (en) | Method for acquiring positioning signal of geographic localization system, receiver for geographic localization system and computer data carrier comprising program instruction for carrying out the method | |
JP4352557B2 (en) | Synchronous circuit | |
JP4219375B2 (en) | Delay lock loop circuit | |
JP2011247637A (en) | Receiver, demodulation method and program | |
KR100506041B1 (en) | Method and circuits for estimating peak value, and method and circuits for searching correlated maximum value | |
JP3287946B2 (en) | GPS receiver | |
JP2001042022A (en) | Gps receiving device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130228 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140228 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150302 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170228 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180228 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190228 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200228 Year of fee payment: 15 |