CN100586215C - 用于减轻cdma互相关干扰以及提高tdma定位网络中的信噪比的系统和方法 - Google Patents

用于减轻cdma互相关干扰以及提高tdma定位网络中的信噪比的系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于时分多址(TDMA)定位系统的相关系统，借助该系统，定位接收机可以捕获、追踪和解调多个在时分多址(TDMA)方案中被脉冲化的码分多址(CDMA)调制的定位信号。在定位接收机内的专用相关处理器被配置，以便在内部以同步于其相应接收的时分多址(TDMA)定位信号的方式来产生码分多址(CDMA)定位信号的伪随机数(PRN)码信号复制。这个相关系统为定位接收机提供了不受码分多址(CDMA)的互相关干扰以及下降的信噪比的有害影响的距离测量结果，由此允许计算出高精度的位置解。

Description

用于减轻CDMA互相关干扰以及提高TDMA定位网络中的信噪比的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及的是用于在无线电定位系统中产生精确距离确定的系统和方法。特别地，本发明涉及的是减轻伪随机码互相关干扰(artifact)以及提高码分多址(CDMA)定位信号中的信噪比，其中该信号是以时分多址(TDMA)方案被脉冲化的。
背景技术
很多无线电定位系统使用多个发射机，并且每一个发射机都会发射连续且唯一的码分多址(CDMA)信号。CDMA接收机通常使用多个接收机信道来追踪这些信号，以便确定每一个发射机的范围，其中每一个接收机信道通常包含了两个或更多相关器。传统的CDMA接收机连续不断地对照这些连续的CDMA信号来执行相关处理。而现有技术中某些的定位接收机则会在多个连续的CDMA信号上对单个接收信道进行排序。对这种排序型接收机而言，其目的是降低硬件成本以及定位接收机的功率损耗。
并非所有基于CDMA的无线电定位系统都会广播连续信号。在预期广播的CDMA定位信号均以相似信号功率到达定位接收机时，那么通常使用的是连续的CDMA定位信号。然而，在以不同信号功率接收广播的CDMA定位信号时，来自较高信号功率发射机的连续CDMA定位信号将会导致从较低信号功率发射机接收的信号失真。在这种情况下，为了分离出CDMA定位信号，除了CDMA分离之外，还可以使用频率分离，也就是所谓的频分多址(FDMA)，来进一步分离CDMA定位信号。作为选择，除了CDMA分离之外，也可以使用时分分离，也就是所谓时分多址(TDMA)，来进一步分离CDMA定位信号。
在脉冲式时分多址(TDMA)方案中，某些无线电定位系统会在相同频率上发射CDMA定位信号，以便缓解所谓的远/近效应问题。CDMA定位信号具有用于分离两个唯一的连续CDMA定位信号的特定动态范围，并且这个动态范围是由用以产生CDMA定位信号的伪随机数(PRN)码的长度确定的。远/近效应问题是在一个或多个连续的CDMA定位信号超出了这个相对于任何其他CDMDA定位信号的动态范围并且由此定位接收机不能对两个CDMA定位信号加以区分的时候产生的。此外，如果一个或多个连续的CDMA定位信号超出了动态范围，那么接收机的射频(RF)前端有可能饱和。这种情况有可能在CDMA信号发射机以相同功率电平进行广播并且相对于定位接收机而言处于不同距离的时候产生。在定位接收机上可以看到，不同的范围将会导致不同的自由空间信号功率损耗，其中还可以观察到，从近端发射机的信号强于从远端发射机广播的信号，由此产生了用于描述这个问题的术语“远/近效应”。
海事无线电技术委员会(RTCM)为CDMA定位系统规定了一种公共的TDMA广播方案。海事无线电技术委员会(RTCM)的广播方案是将全球定位系统(GPS)的粗捕获(C/A)码的1毫秒周期分成11等份的TDMA时隙，每一个时隙的持续时间是1/11毫秒。在每一毫秒中，每一个发射机将会占用该毫秒中的单个TDMA时隙。对后续的毫秒间隔而言，子毫秒的TDMA时隙分配是根据预定的伪随机序列变化的。在TDMA广播方案中，当在特定的时间周期中表示每一个发射机时，该时段将被称为TDMA子序列重复周期，其中在本实例中，所述时间周期是1毫秒。整个海事无线电技术委员会(RTCM)的广播方案每隔200毫秒就会完全重复，并且被称为全序列的TDMA重复周期。
当定位接收机连续对照TDMA定位信号来执行相关处理时，这时将会损害到信噪比(SNR)。当定位接收机连续对照TDMA定位信号来执行相关处理时，一部分相关时间将会包含预期的TDMA定位信号，这部分时间即为通常所说的脉冲(on-pulsed)时间。在被称为非脉冲(off-pulse)时间的剩余的相关时间期间，接收到的定位信号不包含预期信号。在这些非脉冲时间中，定位接收机是对照其他TDMA定位信号和噪声、而不是预期的TDMA定位信号来执行相关处理的。在非脉冲时间期间的连续相关将会增加引入到定位接收机的相关处理中的噪声，但却不会增加接收信号。由于在不存在预期信号的时候将噪声添加到了相关处理中，因此SNR将会下降。
当定位接收机连续对照TDMA定位信号来执行相关处理时，CDMA互相关将会增加。CDMA互相关是指定位接收机的动态范围中的两个或更多CDMA信号因为CDMA码分离的有限动态范围而在相关处理内相互耦合时的情况。互相关的结果是导致预期信号的自相关函数失真。在大多数连续发射型的CDMA定位系统中，与CDMA码分离的动态范围相比，CDMA互相关失真相对较小。然而，在TDMA定位系统中，在非脉冲时间期间执行的相关处理将会使互相关增长到连续信号所应具有的等级以上。这是因为定位接收机在非脉冲时间期间是对照其他TDMA定位信号来执行相关处理的。
多信道的现有技术定位接收机被设计成与连续发射的CDMA定位信号一起工作。对连续发射的CDMA定位信号而言，它的一个实例是全球定位系统(GPS)。多信道现有技术GPS接收机连续对照多个连续的GPS定位信号来执行相关处理。而备选的现有技术定位接收机则使用单信道结构而在连续的CDMA定位信号之间排序，从而降低定位接收机的硬件成本以及功率损耗。在1984年8月28日公布的名为“Global Positioning System(GPS)Multiplexed Receiver”的美国专利4,468,793以及1989年7月18日公布的名为“Fast SequencingDemodulation Method and Apparatus”的美国专利4,8949,961中公开了现有技术中的排序接收机实例。这些公开文献提供了关于单信道接收机结构的知识，其中所述结构在连续的CDMA定位信号之间进行排序。这些排序接收机可以通过减少接收机信道，由此降低接收机成本以及功率损耗，而实现其发明所确定的目标。然而，现有技术中的排序接收机并不包含用于调整排序模式来校准到TDMA广播方案的装置，由此不具有用于解决上述互相关或SNR下降问题的手段。
现有技术中的TDMA通信接收机向用户接收机发射用于增长的数据吞吐量的TDMA通信信号。在1999年2月23日公布的名为“Time-synchronous Communication System”的美国专利5,875,402、1996年4月23日公布的名为“Provision of SPS Timing Signals”的美国专利5,510,797、1994年11月22日公布的名为“Method for Sequential DataTransmission”的美国专利5,367,524、以及2004年7月13日公布的名为“Data Co mmunications Synchronization Using GPS Receiver”的美国专利6,763,241中公开了此类系统的实例。这些通信系统使用外同步技术来提供用户接收机的TDMA同步，其中举例来说，外同步技术可以是由全球定位系统(GPS)提供的。使用GPS或是相似的基于卫星的同步技术会使TMDA通信接收机受到卫星系统约束。此外，还需要附加硬件，也就是GPS接收机或其等同物来帮助执行外同步过程。
很明显，目前需要的是这样的定位接收机，其中该接收机不需要：(a)多个连续运行的用于为TDMA定位信号提供测量数据的CDMA相关器，(b)在一组连续的CDMA信号之间进行任意排序，(c)查看用于TDMA同步的卫星，以及(d)附加硬件，例如只用于建立TDMA定时的全球导航卫星系统(GNSS)接收机。在没有这些约束的情况下执行操作的定位接收机是极其理想的。此外，很明显，目前需要的定位接收机应该能够提供免受TDMA定位网络中的互相关干扰以及低信噪比(SNR)的有害效应影响的测距信号。本发明通过在TDMA广播方案中发射定位信号、按序时序将定位接收机同步到所接收的TDMA定位信号、以及按顺序在与网络TDMA广播方案同步的情况下对接收到的TDMA定位信号执行相关处理，由此实现了这个理想功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于减轻互相关失真并且增大TDMA定位信号信噪比(SNR)的定位接收机结构，其中该结构是如下实现的：以同步于TDMA广播方案的方式处理TDMA定位信号，产生精确的距离测量结果，以及由此产生精确确定的位置解(solution)。
本发明的另一个目的是提供一种自主地将其相关处理同步于TDMA广播方案的定位接收机结构。
本发明的另一个目的是提供一种在不需要外同步装置的情况下将其相关处理同步于TDMA广播方案的定位接收机结构。
本发明的另一个目的是提供一种有效使用接收机硬件来将成本和功耗降至最低的定位接收机结构。
本发明的另一个目的是提供一种可以在TDMA广播方案的传输时隙期间的可用时间内快速修改伪随机数(PRN)码和PRN码相位的PRN码序列生成器。
本发明的另一个目的是提供一种在不需要连续运行编码和载波数控振荡器(DCO)的情况下在TDMA广播方案中提供连续编码和载波数控振荡器(DCO)计数值的定位接收机结构。
本发明的另一个目的是提供一种在不需要连续运行载波数控振荡器(DCO)的情况下在TDMA广播方案中提供连续积分(integrated)载波相位(ICP)测量的定位接收机结构。
本发明公开了一种用于减轻互相关干扰以及增大码分多址(CDMA)调制信号中的信噪比的系统和方法，其中所述码分多址调制信号是在时分多址(TDMA)广播方案中被脉冲化的。这种处理是通过使用在定位接收机内实现的所谓的TDMA相关器引擎来完成的。TDMA相关器引擎按时序而与多个TDMA传输的接收相同步。TDMA相关器引擎与TDMA传输的接收的同步是用所谓的TDMA序列确定装置实现的。TDMA序列确定装置确定TDMA相关器引擎内的所需要的定时和PRN码序列，以使内部产生的信号复制同步于接收到的TDMA定位信号。TDMA序列确定装置则将所谓的主信道定时器与TDMA传输结合使用，以便建立这种同步。此外，通过在所有的TDMA时隙上快速重用TDMA相关器引擎，而有效地使用定位接收机的硬件资源。
附图说明
图1是用于描述依照本发明的TDMA相关器引擎的简化定位接收机信道的示意图，其中包含TDMA序列确定装置、信道主定时器、PRN码序列块存储器以及相关组件。
图2是用于描述依照本发明的TDMA相关器引擎的简化定位接收机信道的替换实施例的示意图，其中进一步包含PRN预设选择器、PRN追踪选择器以及两个PRN码生成器。
具体实施方式
对多个处于已知位置并且按时序同步的定位单元设备来说，这些设备在预定的时分多址(TDMA)序列中发射定位信号，由此每一个发射机都在规定的传输时隙中广播其唯一的CDMA定位信号。定位接收机则被配置成接收来自定位单元设备网络的TDMA定位信号，并且确定相对于定位单元设备网络的位置、速度和时间(PVT)。在一个实施例中，定位接收机是用在任何指定时间只能接收一个定位信号的单个接收信道配置的。这种单独的接收信道引入了用于复制多个码分多址(CDMA)相关器并且可以快速修改的相关器结构。这种可以快速修改的相关器结构也称为TDMA相关器引擎，它能在同步于TDMA定位信号接收的情况下在用TDMA脉冲传送的CDMA码序列上执行相关处理。所述TDMA相关器引擎在每一个后续接收的TDMA定位信号上重复使用相同的相关器电路。在另一个的实施例中，对每一个信道都用TDMA相关器引擎来进行配置的多信道结构而言，该结构为同时到达定位接收机的TDMA定位信号提供了同时相关处理。对用TDMA相关器引擎配置的定位接收机而言，该接收机取代了多个连续CDMA相关器，它与现有技术中的接收机的不同之处在于：它具有能够自主同步于TDMA接收序列的特有能力。这种同步是用所谓的TDMA序列确定装置实现的，其中该装置可以将TDMA相关器引擎同步于那些来源于定位单元设备网络的信号。
TDMA序列确定装置是根据对TDMA广播方案的了解、定位单元设备位置、定位单元设备的网络时间并且使用确定性算法来实现TDMA相关器引擎同步的。TDMA相关器引擎内部的伪随机数(PRN)码生成器的码和码相位，以及载波数控振荡器(DCO)都是同步更新的，以便遵循每一个定位单元设备传输的TDMA广播序列，从而使得单个信道定位接收机只能在当前接收的PRN码上执行相关处理。当定位接收机位置改变时，该确定性算法会对来自每一个定位单元设备的传播延迟加以考虑，并且调整相关器积分间隔的开始和停止时间，以便最佳匹配于定位单元设备传输的接收。
系统和方法
按时序同步的定位单元设备会在TDMA广播方案中向定位接收机发射CDMA定位信号。该定位接收机则会合并一个或多个接收信道，其中每一个信道都包含TDMA相关器引擎。TDMA相关器引擎包含了可以快速配置的伪随机数(PRN)码序列生成器、载波数控振荡器(DCO)、信道主定时器、以及必要的附带混合器、累加器以及用于在定位接收机内支持TDMA相关器引擎操作的接口。TDMA相关器引擎向定位接收机内的中央处理器(CPU)提供同相和正交(I和Q)数据采样。定位接收机的CPU则管理接收信道，并且由此管理TDMA相关器引擎，以便在相对于信道主定时器的特定时间执行特定的相关处理。在同步于接收到的TDMA定位信号的情况下，TDMA相关器引擎的排序是受TDMA序列确定装置控制的，其中该装置合并了下列资料：1)定位单元设备发射机的位置和传输时隙，2)从位置、速度、时间(PVT)解中获取的定位接收机的位置和时间，以及3)信道主定时器的状态。在优选实施例中，TDMA序列确定装置还包含了软件算法，其中该算法将会预测后续的TDMA定位信号相对于信道主定时器的到达时间。并且在替换实施例中，该处理还可以分散到硬件和软件实施方式中。
现在参考图1，该图描述的是本发明中的简化的TDMA相关器引擎101。接收到的TDMA定位信号作为来自射频(RF)前端模数转换器(ADC)的输入数据采样102提供到TDMA相关器引擎101。在TDMA相关器引擎101的内，这些数据采样102将被提供到TDMA相关器引擎101的同相(I)103和正交(Q)104追踪臂(arm)，并且在相应的载波混合器105、106中与载波DCO109的同相(I)107和正交(Q)108分量相混合。随后，载波混合器105、106的输出传递到码混合器110、111，并且与PRN码序列生成器112提供的PRN码码片序列相混合。编码混合器110、111的输出提供的是相关值，其中所述相关值随后将会传递到相应的累加器113、114。随后，来源于该处理的相应累加值将会转储到数据总线115上，以便由CPU116来执行进一步处理。载波DCO119和PRN码序列生成器112则是由CPU116借助数据总线115来进行控制的。此外，在这里还提供了经由数据总线115而与TDMA序列确定装置118相连的信道主定时器117。所述信道主定时器117为TDMA相关器引擎101提供了时间基准。积分间隔的开始和停止时间则是TDMA序列确定装置118相对于主信道定时器117确定的，其中较为优选的是，该时间与TDMA定位信号中的各个单独脉冲接收的开端和末端是一致的。载波DCO109和PRN码序列生成器112的更新则是在信道主定时器117到达积分间隔开始时间之前从CPU116经由数据总线115编程的。当信道主定时器117到达所编程的积分间隔开始时间时，载波DCO109和PRN码序列生成器112将被重新配置成所编程的值。在结束载波DCO和PRN码序列生成器112的重新配置时，这时将会捕获信道主定时器117的值并且将其转储到数据总线115。累加器113和114则会复位成0或其他标称值，并且该累加器与载波DCO109以及PRN码序列生成器112的更新是同步进行的。一旦重新配置了载波DCO109、PRN码序列生成器112并且复位了累加器113、114，则开始执行数据采样的累加处理。
在处理数据采样的时候，PRN码序列生成器112将会根据CPU116编程的码相位以及码速率而从PRN码序列块存储器119中按顺序加载恰当的PRN码码片。在这里会将连续的PRN码码片提供到相应的编码混合器110、111，并且将其与相应的载波混合器105、106的输出相混合。相关值则是在累加处理的积分间隔中求和的。当信道主定时器117到达积分间隔的停止时间时，相应累加器113、114会将其累加值转储到数据总线115，以便由CPU116执行进一步处理。
在同步于该累加值的转储处理的情况下，信道主定时器117的值将被获取并且转储到数据总线115。当结束积分间隔时，CPU116会借助总线115而从TDMA相关器引擎101中读取主定时器117的值以及所累加的同相和正交(I和Q)值。在优选实施例中，TDMA相关器引擎101的更新速率与TDMA定位信号的TDMA时隙速率相同，但是其他选定速率同样处于本发明的广义范围和界限以内。
图1所示的简化的TDMA相关器引擎只包含了单个追踪臂，理论上，它是即时(P)臂。在本发明的范围以内，附加的追踪臂也是得到支持的。其实例包括超前(E)、滞后(L)以及超前减滞后(E-L)臂，其中超前(E)或滞后(L)臂是以一种与即时(P)臂间隔1/2个CDMA码片的方式放置的。此外，对于那些超前(E)和滞后(L)臂处于其他码片间隔、例如1/4码片、1/10码片或是其他方便或必要间隔的追踪臂实施方式而言，这些方式同样是得到支持的。另外，具有任意间隔和密度的多个追踪臂同样处于本发明的广义范围和界限以内。
TDMA相关器引擎同步
接收到的TDMA定位信号与TDMA相关器引擎的同步是由TDMA序列确定装置确定的，其中该装置合并了下列资料：1)定位单元设备发射机的位置和传输时隙，2)从位置、速度、时间(PVT)解中获取的定位接收机的位置和时间，以及3)信道主定时器的状态。TDMA序列确定装置的主要功能是在TDMA定位信号的接收时间与信道主定时器之间建立联系。信道主定时器与TDMA定位信号接收之间的定时则是通过下列步骤确定的：
1.确定粗略的定时关系。信道主定时器与TDMA定位信号接收之间的粗略定时关系来源于TDMA定位信号中广播的导航数据比特。定位接收机会在每一个积分间隔从TDMA相关器引擎中查询累加的同相和正交(I和Q)数据。如果在积分间隔中出现了导航数据比特转移，则将所获取的关于积分间隔开始和停止时间的信道主定时器值保存在CPU的存储器中。一旦确定了该导航数据比特转变的信道主定时器值，则通过查询导航数据比特流来确定数据子帧的开端。每一个数据子帧都会在数据子帧内部的预定位置包含定位单元设备网络的时戳。同步网络内部的定位单元设备每个都会发射同步数据组帧和定时信息。在解码了有效导航数据子帧时，与子帧相关联的网络时戳可以直接关联于那些与子帧的开端有关的信道主定时器值，由此确定主信道定时器与定位单元设备网络时间之间的粗略时间关系。由于定位接收机内部的共模时偏和信号传播延迟是未知的，因此这种关系是作为粗略时间定义的。共模时偏包含了定位接收机内部的时钟偏移、RF组件产生的所有接收信号所共有的定位接收机延迟，以及数字处理过程中的任何延迟。传播延迟则是定位单元设备与定位接收机之间的传输距离所产生的待确定的延迟。
2.确定精确的定时关系。关于多个定位单元设备的距离测量结果来源于在CPU上的软件中运行的测量追踪环路。测量追踪环路是由那些从TDMA相关器引擎中读取的所累加的同相和正交(I和Q)数据驱动的。通过对距离测量结果进行处理，可以计算出位置、速度、时间(PVT)解。位置、速度、时间(PVT)解的时间分量则是共模时偏估计值。TDMA序列确定装置将会使用共模时偏估计值来校正粗略时间估计，以便为定位接收机提供精确的网络时间。
3.确定TDMA定时信号到达接收机的到达时间。为了确定TDMA定位信号的到达时间，TDMA序列确定装置将会确定TDMA定位信号相对于主信道定时器的传输时间。该传输时间是从已知的TDMA广播方案以及同步定位单元设备的网络时间中确定的。一旦确定了TDMA定时信号的传输时间，则确定TDMA定位信号相对于主信道定时器的接收时间。与传输时间相关联的主信道定时器值是通过定位单元设备与定位接收机之间的预期传播延迟调整的。在调整了主信道定时器值之后，这时将会确定TDMA定位信号的接收时间。定位单元设备的位置由导航数据比特流提供，估计的定位接收机位置则由位置、速度、时间(PVT)解提供。
4.重复执行以上这三个步骤，以便保持TDMA同步。在定位接收机内，位置、速度、时间(PVT)解将会连续更新，以使TDMA序列确定装置能够精确预测相对于信道主定时器的TDMA测距信号接收时间。
如上所述，一旦TDMA序列确定装置确定了信道主定时器与TDMA定位信号接收之间的定时关系，则可以宣称TDMA相关器引擎同步。一旦得到同步，那么TDMA序列确定装置将会通过追踪和解调TDMA定位信号来保持同步。
TDMA定位接收机
在优选实施例中，TDMA定位接收机包含了常规的RF前端、CPU以及一个或多个接收信道，其中每一个接收信道都被配置成具有TDMA相关器引擎。射频(RF)前端将TDMA定位信号转换到中频(IF)，以便在数字域中进行处理。CPU则管理一个或多个接收信道的搜索和追踪功能，特别地，CPU将会管理分配给每一个接收信道的TDMA相关器引擎。每一个接收信道包含了用于将IF下变换到基带的混合器，用于解调CDMA定位信号的TDMA相关器引擎，以及用于为CPU提供特定于CDMA码的测量结果的接口，其中所述测量结果可以是同相和正交(I和Q)相关的累加。此外，接收信道还为CPU提供了所有信道操作所共有的信息，例如公共定时器值、计数器读数、与每一个接收信道的TDMA相关器引擎状态有关的状态信号、以及测量结果的可用度。
在优选实施例中，CPU会在每一个编程的积分间隔之前将数据上传到接收信道，随后则经由数据总线将其上传到TDMA相关器引擎。所编程的积分间隔由TDMA序列确定装置动态确定。在结束每一个所编程的积分间隔时，CPU会从数据总线上读取累加的同相和正交(I和Q)数据以及为积分间隔的开始和停止时间获取的主信道定时器值。如果为所编程的每一个积分间隔独立提供接收信道数据上传，则只需要最小的寄存器组来支持CPU与定位接收信道之间的总线接口。为了独立将接收信道数据上传提供给所编程的每一个积分间隔，CPU必须在大约TDMA时隙的速率上更新接收信道数据以及读取测量值。例如，在海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案中，这种需求将会转变成要求在定位接收机内部大约每隔91微秒就为每一个TDMA接收信道提供服务的需求。
在替换实施例中，CPU在引入了所编程的一个或多个积分间隔的块中上传数据，并且读取来自数据总线的同相和正交(I和Q)数据。该实施例降低了用于为接收信道提供服务的CPU更新速率，其代价则是增加了CPU与TDMA相关器引擎之间的总线接口上的寄存器组。例如，在使用海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案的情况下，其中可以编程11个时隙周期，而测量结果是在数据总线内部同时借助11个分离的存储位置读取的。这种方法将CPU的更新速率降至1毫秒，但却具有更大的寄存存储器需求，以便同时保持数据总线上的11个积分间隔。该实施例将该结构从具有11个总线接口并行信道的11个并行信道相关器减少到了1个TDMA相关器引擎，由此减少了用于实现接收机所需要的数字逻辑电路数量。然而，这种结构仍旧需要在CPU与TDMA相关器引擎之间具有11个总线接口信道的等同装置。上述块和脉冲传送方案只是作为实例提供的，它们并未限制TDMA广播方案以及用以将编程和测量处理收集到程序块中的方法。其他的块结构以及脉冲传送方案同样处于本发明的广义范围和界限以内。
在优选实施例中，用于码和载波追踪的接收机测量追踪环路会在整数倍的TDMA时隙周期上进行更新。例如，在使用海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案的情况下，PRN重复周期以及因此可实现的最快测量追踪环路更新速率是1毫秒。每一个TDMA定位信号是在1/11的1毫秒PRN重复周期上用脉冲传送的，并且在下一毫秒之前是不会再用脉冲对其进行传送的。因此，在1毫秒的定时等级上，针对TDMA定位信号所进行的独立测量是可行的。测量追踪环路则会在这个1毫秒的更新速率或是较慢的速率上执行操作，而这取决于定位接收机的性能需求。在例示的TDMA广播方案中，接收机软件会以1毫秒的定时器间隔来更新所有受到追踪的TDMA信号追踪环路参数。定位接收机可以同时更新在PRN重复周期中受到追踪的每一个TDMA定位信号的测量追踪参数。作为选择，追踪环路软件可以在所编程的每一个积分间隔上更新追踪环路参数。在本实例中，追踪环路软件会在结束相应积分间隔或是1/11毫秒的时候更新每一个TDMA信号的追踪环路。
TDMA相关器引擎结构
在优选实施例中，其中对TDMA相关器引擎进行了配置，以便在TDMA传输接收过程中在特定的CDMA PRN码上执行相关处理，以及在所编程的每一个积分间隔中为CPU提供一次累加的同相和正交(I和Q)数据。这样则允许在TDMA序列确定装置所确定的速度上重复使用相关器。
例如，在本发明的一个实施例中，其中以1.023兆码片/秒的速率发射了一个1023码片的粗/捕获CDMA码。这表示的是一个大小为1毫秒的码序列持续时间。TDMA广播方案会以伪随机方式而使每一个CDMA发射机产生脉冲，以便在任何给定的毫秒周期中从各个发射机发射各个码中的93个码片。这样则为按时序同步的定位单元设备网络提供了11个TDMA时隙，并且它表示的是来自每一个发射机的大约9％的传输占空度。在所有脉冲的总和等于为给定的1毫秒周期所规定的占空度时，传输脉冲周期的持续时间有可能发生变化，其频率也有可能发生变化。例如，脉冲传送方案可以用脉冲传送20个码片，随后跟随的是100个码片的暂停，之后则是一个指定毫秒中的剩余的73个码片。然后，在接下来的毫秒周期中将会暂停100个码片、用脉冲传送40个码片、暂停200个码片、用脉冲传送30个码片、暂停300个码片、以及用脉冲传送剩余的23个码片。这样一来，TDMA时隙可以尽可能短(在这个实例中是20个码片)，也可以如占空度允许的那么长，其中在这种情况下，所述时隙则是93个码片(大约91毫秒)。由此，TDMA相关器引擎必须使用可变积分以及转储周期来运作，其中该周期是由当前接收的CDMA定位信号的持续时间决定的。
在所接收的TDMA时隙的末端，TDMA相关器引擎将被配置成在CPU或TDMA相关器引擎内部的存储器中存储当前追踪值。随后，所述追踪值将会快速初始化，以便用于所编程的下一个积分周期。虽然在TDMA相关器引擎中没有连续追踪机制，但是通过快速存储和初始化追踪值，可以提供使用单个TDMA相关器引擎来追踪多个同时的TDMA定位信号的能力。在先前编程的积分间隔中保存的追踪值包含了编码和载波数控振荡器(DCO)的相位和速率，以及与积分间隔获取的开始和停止时间有关的主信道定时器值。编码和载波DCO相位预测以及即将到来的编程积分间隔的速率值是如下计算的：
1.从TDMA序列确定装置中检索与即将到来的所编程的积分间隔相关联的主信道定时器值。
2.从存储的追踪值中为即将到来的经过编程的积分间隔预测编码和载波DCO值。该预测是DCO相位的线性调整，其中该调整是以先前积分间隔与即将到来的编程积分间隔之间的主定时器值变化为基础的。
3.使用定位接收机的追踪环路所提供的校正来调整预测得到的编码和载波DCO值。定位接收机的追踪环路将会调整编码和载波DCO相位及速率值，以便保持锁定在接收到的TDMA定位信号上。此外，这些调整还应用于这些预测，以便保持锁定在接收到的TDMA定位信号上。
4.进一步校正预测得到的编码和载波DCO值，从而顾及主信道定时器时基中的误差。在优选实施例中，主信道定时器从属于接收机本机振荡器(LO)。编码和载波DCO相位测量误差则来源于定位接收机的时基与同步定位单元设备的网络时基之间的偏差，其中所述定位接收机的时基是由接收机本机振荡器(LO)提供的。这些由接收机LO感应的编码和载波DCO相位测量误差是在多个定位单元设备中获取的测量结果所共有的。因此，这个公共测量误差可以从其他定位单元设备相关的测量误差中分离。如上所述，定位接收机的追踪环路通常执行关联于定位单元设备相关测量误差的调整。在优选实施例中，针对主信道定时器时基所进行的校正是以运行在CPU上的软件所管理的数学模型为基础的。该数学模型顾及了主信道定时器时基调整，从而与定位单元设备网络的时间基准相校准。在替换实施例中，接收机的本机振荡器(LO)可以受到控制，以便与定位单元设备网络的时间基准相校准。
设置编码相位
当在TDMA相关器引擎中设置其他追踪参数的时候，与此同时还必须设置编码DCO的相位。传统的接收机将会产生PRN码，所述码将会使用一系列线性反馈移位寄存器(LFSR)来确定编码相位。为了改变编码相位，线性反馈移位寄存器(LFSR)将会被提前或者保持恒定，从而提供相对于输入广播信号的相对码相位变化。对TDMA定位信号而言，由于改变码相位所需要的时间通常远远大于TDMA时隙周期中的可用时间，因此，将线性反馈移位寄存器(LFSR)产生的码相位回转到所编程的每一个积分间隔的正确相位是无法实现的。这样一来，在本发明中需要一种用于设置编码DCO相位的不同方法。
本发明提供了一种用于在同步于输入TDMA定位信号的情况下快速更新编码DCO值的方法和设备。在优选实施例中，由TDMA相关器引擎获取和追踪的所有PRN码的PRN码序列都是用线性反馈移位寄存器(LFSR)预先计算的，然后则会保存在用以实现一个或多个接收信道的定位接收机的数字逻辑电路存储器中。TDMA相关器引擎可以在不需要线性反馈移位寄存器(LFSR)排序的情况下从存储器中加载PRN码序列。这样则可以在访问存储器位置所需要的时间中提供为任何预期码相位偏移设置编码相位的能力。对这种在存储器中产生和存储码序列的技术来说，其优点是只需要最小的硬件集合来执行相关处理。
在替换实施例中，TDMA相关器引擎是用两个PRN编码生成器来进行配置。其中一个PRN编码生成器被用于在当前积分间隔内部接收的当前追踪的定位信号，另一个则是为后续积分间隔内部接收的后续定位信号预设的。该处理将会连续交替进行，由此允许预设和切换TDMA相关器引擎内部包含的这两个PRN编码生成器。该实施例降低了存储器需求，其代价则是添加了PRN编码生成器，但是这个附加的PRN编码生成器有助于快速地重新配置TDMA相关器引擎。
为了在将PRN编码生成器预设成正确追踪值的过程中提供帮助，在CPU内的存储器中将会保存每一个唯一的PRN码序列追踪臂所使用的线性反馈移位寄存器(LFSR)比特值。在通过编程而使每一个PRN编码生成器成为预定的编码和相位值时，先前使用的比特值将会加载到预设的PRN编码生成器的线性反馈移位寄存器(LFSR)比特图案中，然后，线性反馈移位寄存器(LFSR)将会提前必要数量，以便将部分相位偏移设定成预测值。作为选择，线性反馈移位寄存器(LFSR)也可以在复位处理之间复位到某个默认值。
现在参考图2，该图中描述的是使用本发明的可切换PRN序列生成器配置的TDMA相关器引擎201。接收到的TDMA定位信号将会作为来自射频(RF)前端模数转换器(ADC)的输入数据采样202而被提供到TDMA相关器引擎201。在TDMA相关器引擎201内，这些数据采样202将被提供到TDMA相关器引擎201的同相(I)203和正交(Q)204追踪臂，并且会在相应的载波混合器205、206中与载波DCO209的同相(I)207和正交(Q)208分量相混合。随后，载波混合器205和206的输出将会传递到码混合器210、211，并且与PRN追踪选择器212提供的PRN码码片序列相混合。编码混合器210、211的输出提供的是相关值，随后，所述相关值将会传递到其相应的累加器213和214。然后，从这个处理中得到的相应累加值将会转储到数据总线215，以便由CPU216执行进一步处理。载波DCO209和PRN编码预设选择器217是由CPU216借助数据总线215来控制的。此外，在这里还提供了信道主定时器218，所述信道主定时器经由数据总线215连接到TDMA序列确定装置219。该信道主定时器218为TDMA相关器引擎201提供了基准定时。而积分间隔的开始和停止时间则是由TDMA序列确定装置219相对于主信道定时器218来确定的，其中非常优选的是，所述开始和停止时间与接收TDMA定位信号的开端和末端是一致的。第一PRN码生成器220和第二PRN码生成器221则是用PRN编码预设选择器217配置的。而PRN追踪选择器212则被配置成在与每一个积分间隔的开始时间同步的情况下交替选择第一PRN编码生成器220或第二PRN编码生成器221的输出，其中所述开始时间由TDMA序列确定装置219确定。在信道主定时器218到达所编程的积分间隔开始时间之前，PRN码预设选择器217通过编程而使下一个积分间隔的PRN成为PRN追踪选择器212当前并未选择的PRN码生成器220或221。对图示实例而言，在当前的积分间隔中，第一PRN追踪选择器212将会选择第一PRN编码生成器220的输出作为码混合器210和211的输入。同时，CPU216将会指示PRN编码预设选择器217使用下一个积分间隔所需要的正确的PRN编码来预先配置第二PRN编码生成器221。这种预配置还包含了用于将PRN码回转到下一个积分间隔所需要的正确开始位置的处理。该处理会在TDMA序列确定装置219每次确定后续积分间隔开始时间的时候交替进行，但是其他的选定间隔同样处于本发明的广义范围和界限以内。
图2所示的简化的TDMA相关器引擎只包含了单个追踪臂，在理论上，该臂是即时(P)臂。此外，在本发明的范围以内还可以支持附加的追踪臂。其实例包括超前(E)、滞后(L)以及超前减滞后(E-L)臂，其中超前(E)或滞后(L)臂是以一种与即时(P)臂间隔1/2个CDMA码片的方式放置的。此外，对于那些超前(E)和滞后(L)臂处于其他码片间隔、例如1/4码片、1/10码片或是其他方便或必要间隔的追踪臂实施方式而言，这些方式同样是得到支持的。另外，具有任意间隔和密度的多个追踪臂同样处于本发明的广义范围和界限以内。
捕获TDMA定位信号
在定位接收机启动的时候，定位接收机未必具有足够信息来直接变换到同步操作模式。在这种情况下，定位接收机将会从定位单元设备的同步网络捕获和追踪TDMA定位信号，以便实现同步。为了开始执行TDMA同步处理，定位接收机将会初始化一个全局搜索，并且获取呈现在眼前的定位单元设备之一传送的唯一的TDMA定位信号。在这个搜索处理阶段中，网络时间和TDMA定位信号的TDMA广播序列是未知的。因此，在这里会对TDMA相关器引擎进行编程，以便在单个唯一的TDMA定位信号上执行连续相关。在这个捕获阶段，定位接收机将会查询所捕获的定位单元设备传送的导航数据，以便确定定位单元设备的传输时间以及TDMA广播序列。所传送的导航数据还提供了关于视界中的其他定位单元设备的信息及其相应的PRN码和TDMA广播序列(即它们的传输时隙)。一旦捕获了第一TDMA定位信号并且查询了导航数据，那么定位接收机可以从导航数据中确定一个粗略的网络时间。所述粗略网络时间与所接收的TDMA定位信号的PRN码延迟偏移的组合提供了粗略同步TDMA相关器引擎与发射信号的接收时间所需要的定时信息。这个粗同步处理将会导致定位接收机基本上在接收到的TDMA定位信号上执行相关处理。在捕获第二个唯一的TDMA定位信号之前，第一TDMA定位信号的追踪参数将会存入接收机存储器，例如CPU存储器。接下来，在通过加载来自CPU存储器的先前存储的追踪信息以及通过预测后续积分周期的追踪值而在TDMA广播序列中出现第一TDMA定位信号时，TDMA相关器引擎将会切换回到第一TDMA定位信号，由此绕过捕获和搜索过程。
在优选实施例中，一旦通过使用第一次获取的定位单元设备定位信号得到了粗略的时间校准，那么单信道TDMA相关器引擎将会回复到同步操作模式。同步模式依次从第一定位单元设备所获取的信息中搜索、捕获和追踪视界中的所有定位设备。此外，第一定位单元设备会将涉及PRN码以及附近所有定位单元设备的TDMA时隙的信息经由导航数据传递到定位接收机。定位接收机则使用该信息来将它的一个或多个TDMA相关器引擎同步到网络TDMA广播方案，并且快速获取并追踪视界中的所有定位单元设备。在这个优选实施例中，10微秒以内的时间是适合于初始的粗略TDMA时隙校准的。
在替换实施例中，为了获取视界中的第二唯一的TDMA定位信号，定位接收机后续将会使用从第一TDMA定位信号中获取的导航数据来确定所要搜索的PRN码。然后，TDMA相关器引擎被配置成在其时隙中使用CPU存储器中存储的追踪信息来追踪第一唯一的TDMA定位信号，并且在剩余时隙中追踪第二唯一的TDMA定位信号。当获取了第二TDMA定位信号并且查询了导航数据的时候，第二TDMA定位信号的追踪参数将会保存在定位接收机的CPU存储器中。无论是否通过加载CPU存储器中保存的追踪信息以及预测所述后续积分周期的追踪值而使第二TDMA定位信号出现在TDMA广播序列中，所述TDMA相关器引擎都会切换回到第二TDMA定位信号，由此再次绕过捕获和搜索过程。该处理会在所有可用的TDMA时隙中重复进行，或是进行到捕获和追踪了所有可用的TDMA定位信号为止，由此允许对位置、速度和时间(PVT)解进行计算。
作为选择，一旦捕获了第一TDMA定位信号并且查询了导航数据，那么粗略的网络时间足以确定所接收的TDMA定位信号的定时，而不需要定位接收机算全部的位置、速度和时间(PVT)解。举例来说，如果已经知道按时序同步的定位单元设备网络全都处于定位接收机所具有的10千米的范围以内，则可以将最大传播延迟限制为大约33毫秒。在海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案中，每一个脉冲时隙占用了91微秒。因此，在这种情况下，最大相对传播延迟将会导致最多在91毫秒的TMDA定位信号中遗漏33毫秒，由此保留58毫秒的TDMA定位信号以供相关处理进行对照。虽然遗漏的信号会导致信噪比(SNR)下降，但是来自信号的总体相关功率损耗将会小于2dB。在使用了关于定位接收机的相对位置以及按时序同步的定位单元设备位置的可用资料的情况下，当TDMA定位信号足以满足定位接收机的追踪需求时，在执行捕获和追踪处理的任何时间都有可能发生变换到完全同步模式的变换。此外，在捕获、追踪TDMA定位信号并且查询其导航数据时，其中将会提炼关于网络时间以及每一个TDMA定位信号的接收时间的资料，以便进一步减轻互相关效应并且增大SNR，从而改善定位接收机的性能。
定位单元设备所具有的不同范围只是导致所接收的TDMA定位信号处于非标称时隙中的众多物理现象实例之一。其他那些导致非标称接收的物理现象包括定位单元设备内的同步误差、导致传播延迟的环境延迟、多径效应以及其他效应。通过使用上述捕获技术，这些明显的传播延迟效应的任何组合都是可以得到缓解的。
通常，在捕获和追踪到足以计算位置、速度和时间(PVT)解的唯一的TDMA定位信号之前，捕获处理将会持续进行。在获了至少3个TDMA定位信号的时候，在捕获处理过程中的任何时间都可以计算位置、速度和时间(PVT)解。而所述位置、速度和时间(PVT)解则是在定位接收机内估计所谓的共模时偏所必需的。一旦估计了共模时偏，那么定位接收机将会计算网络时间的精确估计值。这个精确的网络时间估计值是导航数据查询所提供的粗略网络时间、共模时偏以及来自定位单元设备网络的定位信号传播延迟的组合。精确的网络时间将会允许主信道定时器同步于现在已知的定位单元设备的网络时间。
精确的位置和时间可以由定位接收机通过执行位置、速度和时间(PVT)解来确定，而单信道TDMA相关器则是按时序与TDMA网络同步的。由于在接收相应定位信号的时候，TDMA相关器引擎只对特定的PRN码进行积分，因此可以观察到接收信号噪声比(SNR)的显著提高。也就是说，在没有接收所关注的定位单元设备信号的时候，TDMA相关器并没有积分非预期的噪声和其他PRN码。此外，由于TDMA相关器引擎并未对从其他定位单元设备发射的PRN码进行积分，因此互相关干扰将会显著减轻或者完全消除。
在优选实施例中，信道主定时器的翻转周期要比全序列TDMA重复周期更长，并且信道主定时器的分辨率与追踪编码和载波DCO的分辨率一样或是比它更好。其他信道主定时器的实施方式同样是可行的，但是这些实施方式要么需要附加组件来监视定时器翻转，要么它们增大了测量噪声。
时钟稳定度
对本发明最终的测量精度而言，用于驱动TDMA相关器引擎的定位接收机本机振荡器(LO)的总稳定性将会是一个决定性因素。传统的定位接收机使用了连续运行的编码和载波DCO计数器来适应定位接收机本机振荡器(LO)中的变化。在本发明中，定位接收机本机振荡器(LO)的稳定性在依据所编程的设定以及信道主定时器值来预测编码和载波DCO值的过程中将会是一个关键因素。在优选实施例中，定位接收机本机振荡器(LO)将被用作主信道定时器的基准。
定位接收机本机振荡器(LO)必须在预测测量周期中非常稳定。在优选实施例中，这种稳定时间大约是TDMA子序列的重复周期。在海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案中，TDMA子序列的重复周期是1毫秒，由此需要定位接收机本机振荡器(LO)在大约1毫秒的测量预测时间中保持稳定。一般来说，典型的温控振荡器(TCXO)可用于定位接收机本机振荡器(LO)，它在1秒的时间中具有大约1×10-9的短期稳定性。在1毫秒的周期中，1×10-9的偏差将会导致10-12秒的定位接收机本机振荡器(LO)定时误差，或是大约0.03毫米的信道主定时器测距误差。对很多定位接收机应用来说，0.03毫米的测距误差是足以满足需要的。如果需要更精确的距离测量，那么可以使用平均或是其他数学方面的等同技术。如果这些技术还不能满足需要，那么还可以使用更高质量的定位接收机本机振荡器(LO)组件，例如恒温控制振荡器(OCXO)或是原子时标准。在优选实施例中，温控振荡器(TCXO)将被用于定位接收机的本机振荡器(LO)。通过估计定位信号相位所得到的预期测量误差通常约为广播信号载波波长的1％。对在2.4Ghz的频率上执行发射操作的定位单元设备来说，1％的载波波长大约是1.2毫米。因此，对定位接收机的本机振荡器(LO)所引入的误差而言，它添加到预测处理中的0.03毫米的测量噪声是在定位系统误差预算中的核心测量误差以下的。
TDMA广播序列确定
在优选实施例中，TDMA广播序列与定位单元设备的PRN码是关联的，并且优选是在定位接收机内部通过使用代数公式、线性反馈移位寄存器(LFSR)或其他便利的等价数学方式实时产生的。在这个实施例中，定位接收机会将所接收的PRN码以及网络时间与预定的TDMA广播序列相关联，以便确定所传送的TDMA广播序列。这样则能使快速的TDMA相关器引擎同步于第一定位单元设备捕获处理。然后，后续时隙中出现的后续定位单元设备PRN码是通过预加载的或是以数学方式确定的在PRN码与TDMA时隙之间的相互关系确定的。作为选择，TDMA广播序列可以通过相似的数学处理而被预先确定，并且加载到定位接收机内部的非易失存储器中。
在替换实施例中，TDMA广播序列是在从定位单元设备传送的导航消息中提供的，并且没有专门与PRN码相关联。作为该技术的例示实施方式，所发射的第一定位单元设备的TDMA广播序列将被引入到其导航消息中。处于第一定位单元设备范围以内的第二定位单元设备则会接收包含第一定位单元设备的第一TDMA广播序列的导航数据。所述第二定位单元设备会在其导航消息中广播其TDMA广播序列，并且还包含第一定位单元设备的PRN码以及TDMA广播序列。处于第一和第二定位单元设备范围以内的第三定位单元设备则会接收来自第一和第二定位单元设备的导航数据，其中该数据包含了第一和第二定位单元设备的相应的TDMA广播序列。第三定位单元设备会在其导航消息中广播其TDMA广播序列，并且在其导航消息中还包含第一和第二定位单元设备的PRN码以及TDMA广播序列。该处理将会持续进行，直至处于彼此视界以内的所有定位单元设备都在广播彼此的PRN码以及TDMA广播序列。上述结构与全球定位系统(GPS)中的所谓的日历(almanac)数据是类似的，在所述系统中，每一个卫星都会广播一组关于其自身的位置信息以及剩余的卫星星座的位置信息。在该实施例中，定位接收机是通过查询来自至少一个定位单元设备的导航数据来确定视界中的所有定位单元设备的TDMA广播序列的。
传播延迟
当定位单元设备与定位接收机之间的距离增大时，所发射的TDMA定位信号的传播延迟也会相应增大。这样将会导致没有在标称的定位接收机时隙内完全接收到所发射的TDMA定位信号。当所有定位单元设备与定位接收机距离相等的时候，由于时隙相对于网络时间具有相同偏差，因此这种情况并不严重。然而，当定位单元设备与定位接收机的距离有显著差异时，TDMA定位信号的接收时间将会出现重叠。当定位接收机的位置改变时，确定性算法将会考虑到每一个定位单元设备的传播延迟，并且会对TDMA相关器引擎同步进行调整，使之最佳匹配于定位单元设备传输的接收时间。这种可变的相关定时处理需要动态调整积分间隔的开始和停止时间。在示范性实例中，定位接收机与第一定位单元设备相距10千米，并且与第二定位单元设备相距100米。来自第一定位单元设备的传播延迟是30微秒的级别，来自第二定位单元设备的传播延迟是300纳秒的级别。如果这两个设备都在相邻的91毫秒的TDMA时隙中用脉冲进行传送，并且第一设备的脉冲处于第二设备的脉冲之前，那么定位接收机将会遭遇到大约29.7毫秒的脉冲重叠。如果给出该信息，那么定位接收可以使用任何能够最小化给定积分间隔期间的接收相关功率值的方式来调整其积分间隔的开始和停止时间。在定位接收机内实施的确切的调整方法取决于定位接收机的性能需求，以及特定的非标称TDMA信号接收定时。
此外，定位单元设备的范围只是导致在定位接收机分配的标称时隙以外接收到所要接收的TDMA定位信号的诸多物理现象实例之一。其他物理现象也可能导致所接收的TDMA定位信号在标称的接收时隙之外到达，所述现象例如是在定位单元设备的传输定时之间没有同步，诸如环境失真或信号延迟之类的传播延迟，地面效应或多径效应。上文所述的用于调整积分间隔的开始和停止时间的技术同样也适合于缓解这些效应中的任何效应。
引入了TDMA相关器引擎的多个信道
在本发明的另一个实施例中，通过为定位接收机提供多个引入了TDMA相关器引擎的接收信道，可以纠正上述重叠问题。当两个脉冲在时间上重叠的时候，如果可以克服先前描述的远/近效应约束，那么可以由两个信道同时追踪两个PRN码。引入了TDMA相关器引擎的多个接收信道还可以提供用于对在相同TDMA时隙中发射的多个PRN码进行追踪的能力。
再次参考海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案，其中单信道TDMA相关器引擎可以同时追踪来自11个按时序同步的唯一定位单元设备的TDMA定位信号，其中，在每一个TDMA时隙中都广播一个CDMA定位信号。具有上述TDMA相关器引擎结构的双信道定位接收机可以同时追踪来自22个时序同步的唯一定位单元设备的TDMA定位信号，其中在每一个TDMA时隙中都广播两个CDMA定位信号。该处理也可以推广到引入了TDMA相关器引擎的任意数量的信道。
本说明书使用了海事无线电技术委员会(RTCM)的脉冲传送方案作为在TDMA定位系统中提供的脉冲传送方案的常规实例。但是，任何TDMA广播方案都落在本发明的广义范围和界限之内。
毫无疑问，应该理解的是，虽然上述内容是借助于本发明的示意性实例给出的，但是，对本领域技术人员而言显而易见的是，对它的所有这些及其它修改和变化都应视为是落在这里阐述的本发明的广义范围和界限之内的。

Claims (18)

1.一种用于在定位系统中与TDMA广播方案同步地处理TDMA定位信号的方法，所述方法包括以下步骤：
a)以预定的TDMA序列发射所述TDMA定位信号；
b)通过一个或多个接收信道接收所述TDMA定位信号，其中每个接收信道包括一个或多个TDMA相关器引擎，所述TDMA相关器引擎是复制多个CDMA相关器的可快速修改的相关器结构；
c)将所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个与所述预定TDMA序列按时间顺序同步；
d)所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个在所述TDMA时隙期间与所述TDMA定位信号的接收同步地按顺序处理所述TDMA定位信号，
以使得互相关干扰被减轻并且实现高的信噪比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收步骤b)还包括以下步骤：
b1)配置TDMA序列确定装置，以将所述TDMA定位信号与所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个同步；
b2)所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个在接收所述TDMA定位信号中的每个TDMA定位信号期间对特定的伪随机码进行相关，
以使得单个TDMA相关器引擎能够跟踪多个同步TDMA定位信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述相关步骤b2)还包括以下步骤：
b2-1)将信道主定时装置与所述TDMA序列确定装置连接；
b2-2)配置所述信道主定时装置，以便给所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个提供定时基准；
b2-3)配置所述TDMA序列确定装置，以便确定相对于所述信道主定时装置的积分间隔开始和停止时间，
以使得所述TDMA序列确定装置可以建立在所述TDMA定位信号的接收时间和所述信道主定时装置之间的关系。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
e)确定所述TDMA定位信号从发射时间到接收时间的传播延迟；
f)确定所述一个或多个TDMA相关器引擎的积分间隔开始和停止时间；
g)调整所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个的所述按时间顺序的同步，以便最佳匹配于所述TDMA定位信号的接收，
以使得所述积分间隔开始和停止时间可以用下述方式被调整，所述方式使得在任何给定积分间隔期间接收的相关功率值最大化。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
h)发射唯一TDMA定位信号，所述唯一TDMA定位信号结合有来自同步网络的定位单元设备中的每个的导航数据；
i)通过连续地对单个唯一TDMA定位信号进行相关从第一定位单元设备获取第一单个唯一TDMA定位信号；
j)查询所述获取的第一单个唯一TDMA定位信号中结合的所述导航数据，以便：
j-i)确定所述第一定位单元设备的发射时间；以及
j-ii)确定所述同步网络的定位单元设备的TDMA广播序列；
k)以与所述确定的发射时间和所述确定的TDMA广播序列同步的方式，顺序地处理所述单个唯一TDMA定位信号和随后的TDMA定位信号。
6.一种用于与TDMA广播方案同步地处理TDMA定位信号的定位系统，所述定位系统包括：
a)用于以预定的TDMA序列发射所述TDMA定位信号的发射机装置；
b)用于接收所述TDMA定位信号的接收机装置，所述接收机装置包括一个或多个接收信道，其中每个接收信道包括一个或多个TDMA相关器引擎，所述TDMA相关器引擎是复制多个CDMA相关器的可快速修改的相关器结构；
c)用于将所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个与所述预定TDMA序列按时间顺序同步的同步装置；
d)用于所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个的相关装置，用以在所述TDMA时隙期间与所述定位信号的接收同步地按顺序处理所述TDMA定位信号，
以使得互相关干扰被减轻并且实现高的信噪比。
7.根据权利要求6所述的定位系统，其中，所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个还包括：
TDMA序列确定装置，用于将所述TDMA定位信号与所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个同步；
用于在接收所述TDMA定位信号中的每个期间对特定的伪随机码进行相关的装置，
以使得单个TDMA相关器引擎能够跟踪多个同步TDMA定位信号。
8.根据权利要求7所述的定位系统，其中，所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个还包括：
与所述TDMA序列确定装置连接的信道主定时装置，其中所述信道主定时装置被配置成给所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个提供定时基准；
用于所述TDMA序列确定装置以便确定相对于所述信道主定时装置的积分间隔开始和停止时间的装置，
以使得所述TDMA序列确定装置可以建立在所述TDMA定位信号的接收时间和所述信道主定时装置之间的关系。
9.根据权利要求6所述的定位系统，还包括：
e)用于所述接收机装置以便确定来自所述发射机装置的所述TDMA定位信号的传播延迟的装置；
f)用于所述接收机装置以便确定积分间隔开始和停止时间的装置；
g)用于调整所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个的所述按时间顺序的同步以便最佳匹配于所述TDMA定位信号的接收的装置，
以使得所述接收机装置可以调整其积分间隔开始和停止时间，从而使得在任何给定积分间隔期间接收的相关功率值最大化。
10.根据权利要求6所述的定位系统，其中：
所述发射机装置包括同步网络的定位单元设备；
所述定位单元设备中的每个发射结合有导航数据的唯一TDMA定位信号；
以及其中，所述接收机装置还包括：
用于通过连续地对单个唯一TDMA定位信号进行相关从第一定位单元设备获取第一单个唯一TDMA定位信号的装置；
用于查询所述获取的第一单个唯一TDMA定位信号中结合的所述导航数据的装置，以便：
i)确定所述第一定位单元设备的发射时间；以及
ii)确定所述同步网络的定位单元设备的TDMA广播序列；
用于以与所述确定的发射时间和所述确定的TDMA广播序列同步的方式顺序地处理所述单个唯一TDMA定位信号和随后的TDMA定位信号的装置。
11.一种用于处理输入TDMA定位信号的方法，其中，所述TDMA定位信号包括TDMA脉冲化的序列，所述方法包括以下步骤：
a)接收所述输入TDMA定位信号；
b)以与所述输入TDMA定位信号的接收同步的方式，由一个或多个TDMA相关器引擎顺序地处理所述TDMA脉冲化的序列，所述TDMA相关器引擎是复制多个CDMA相关器的可快速修改的相关器结构；
c)将所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个与所述TDMA脉冲化的序列按时间顺序同步，
以使得互相关干扰被减轻并且实现高的信噪比。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，还包括以下步骤：
d)配置TDMA序列确定装置，以将所述输入TDMA定位信号与所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个同步；
e)所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个在接收所述输入TDMA定位信号中的每个期间对特定的伪随机码进行相关，
以使得单个TDMA相关器引擎能够跟踪多个同步的输入TDMA定位信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述相关步骤e)还包括以下步骤：
e1)将信道主定时装置与所述TDMA序列确定装置连接；
e2)配置所述信道主定时装置，以便给所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个提供定时基准；
e3)配置所述TDMA序列确定装置，以便确定相对于所述信道主定时装置的积分间隔开始和停止时间，
以使得所述TDMA序列确定装置可以建立在所述输入TDMA定位信号的接收时间和所述信道主定时装置之间的关系。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：
f)确定所述输入TDMA定位信号从发射时间到接收时间的传播延迟；
g)确定所述一个或多个TDMA相关器引擎的积分间隔开始和停止时间；
h)调整所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个的所述按时间顺序的同步，以便最佳匹配于所述输入TDMA定位信号的接收，
以使得所述积分间隔开始和停止时间可以用下述方式被调整，所述方式使得在任何给定积分间隔期间接收的相关功率最大化。
15.一种用于处理输入TDMA定位信号的定位接收机，其中，所述TDMA定位信号包括TDMA脉冲化的序列，所述定位接收机包括：
a)用于接收所述输入TDMA定位信号的装置，
b)一个或多个TDMA相关器引擎，用于与所述输入TDMA定位信号的接收同步地按顺序处理所述TDMA脉冲化的序列，所述TDMA相关器引擎是复制多个CDMA相关器的可快速修改的相关器结构；
c)用于将所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个与所述TDMA脉冲化的序列同步的装置；
以使得互相关干扰被减轻并且实现高的信噪比。
16.根据权利要求15所述的定位接收机，其中，所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个还包括：
TDMA序列确定装置，用于将所述输入TDMA定位信号与所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个同步；
用于在接收所述输入TDMA定位信号中的每个期间对特定的伪随机码进行相关的装置，
以使得单个TDMA相关器引擎能够跟踪多个同步的输入TDMA定位信号。
17.根据权利要求16所述的定位接收机，其中，所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个还包括：
与所述TDMA序列确定装置连接的信道主定时装置，其中所述信道主定时装置被配置成给所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个提供定时基准；
用于所述TDMA序列确定装置以便确定相对于所述主信道定时装置的积分间隔开始和停止时间的装置，
以使得所述TDMA序列确定装置可以建立在所述TDMA定位信号的接收时间和所述主信道定时装置之间的关系。
18.根据权利要求15所述的定位接收机，还包括：
d)用于确定所述输入TDMA定位信号在发射时间和接收时间之间的传播延迟的装置；
e)用于确定所述一个或多个TDMA相关器引擎的积分间隔开始和停止时间的装置；
f)用于调整所述一个或多个TDMA相关器引擎中的每个的所述按时间顺序的同步以便最佳匹配于所述输入TDMA定位信号的接收的装置，
以使得所述定位接收机装置可以调整其积分间隔开始和停止时间，从而使得在任何给定积分间隔期间接收的相关功率值最大化。
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