CN101023371A - 利用公共解调模板获得信号的设备、方法和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

在信号中检测目标调制，该信号例如由诸如移动通信终端的装置接收的无线电信号。通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性，以及由目标调制相关性来检测目标调制。目标调制可以是例如诸如GPS码或CDMA通信系统码的伪噪声(PN)码，并且载波计时假设可以与各种潜在的多普勒频移相对应。

Description

利用公共解调模板获得信号的设备、方法和计算机程序产品

技术领域

本发明涉及扩频通信，尤其涉及用于获得扩频信号的设备、方法和计算机程序产品。

背景技术

全球定位系统(GPS)是基于空间的导航通信系统，它利用卫星和相关联的基于地面的组件来提供环绕地球的位置信息。这种导航系统与基于地面的系统相比，其优点包括世界范围内和连续覆盖性，这样不论天气状况如何都可达到非常高的精确度。

在工作时，GPS卫星环绕地球轨道运行，并且连续发射GPS无线电信号。GPS接收机，例如具有GPS处理器的便携式装置，从可见卫星接收无线电信号，并且测量每个无线电信号从GPS卫星传播到GPS接收机天线所花费的时间，由这个信息计算所获得每个卫星的范围。独立的GPS接收机被军事力量、船员、徒步旅行者及测量员所广泛使用。也可以在移动通信终端(例如，蜂窝手持机)中提供GPS能力，以便提供可被用于例如基于位置的服务(LBS)的位置定位功能。

GPS卫星无线电信号中提供的星历信息通常描述卫星的轨道和速度，因此一般能够使GPS处理器通过三角测量过程计算GPS接收机的位置。由GPS接收机生成精确的位置确定通常需要获得来自四个或更多这种GPS卫星的导航数据信号的一组导航参数。

获得GPS卫星信号的过程部分可以包括确定扩频GPS信号的码相位，以便确定到达发射卫星的距离，并且可以从信号中恢复星历数据和其它信息。典型GPS使能装置包括无线电处理器，它将从天线接收的无线电信号下变换为中频(IF)信号。为了在接收信号中搜索GPS信号，IF信号的样本通常在多个离散IF频率假设的每一个频率上被解调，该多个离散IF频率假设对应于一个可能的频率偏移范围，该频率偏移可能归因于由于该装置和发射卫星的相对运动而产生的多普勒频移、本地振荡器频率误差以及其它原因。每一个解调的信号然后与卫星分配的扩频码在多个时间偏移的每一个上进行相关，以生成用于确定卫星扩频信号计时(即，码相位)的相关信息。

在一些常规的GPS码搜索技术中，为了检验特定的IF频率假设，采样的IF信号样本流可以乘以与IF频率假设具有相同频率的正弦和余弦序列，以便生成候选的同相(I)和正交(Q)数据流(如果频率假设是准确的，则这两个数据流应该基本上对应于无旋转结构(non-rotating framework)中IF信号的实际I和Q分量)。这两个候选的I和Q流与在多个码频率假设和码相位假设中搜索的PN码序列相乘，该PN码序列被扩展或缩短以适应每个假设的采样域频率。如果码频率、码相位以及IF频率假设的假设结合是准确的，则产生最大相关值。该过程通常可以在包括不同IF载波假设、PN码起始点假设以及PN码频率假设的搜索空间中重复，直到找到最大相关值。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了在信号中搜索目标调制的方法。对多个假设的载波计时的每一个执行如下步骤：根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移与信号相对应的信号值；根据基准载波计时解调偏移的信号值，以产生解调的信号值；根据假设的载波计时与基准载波计时的关系，偏移解调的信号值；确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性。响应为假设的载波计时确定的相关性，检测目标调制。根据本发明进一步的实施例，确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性包括，确定偏移的解调信号值与目标调制的各个时间偏移版本的各个相关性，并且，响应为假设的载波计时确定的相关性来检测目标调制包括，响应确定的相关性来检测目标调制码的相位。该目标调制可以是例如伪噪声(PN)码，诸如GPS码或CDMA通信系统码。

在本发明进一步的实施例中，根据基准载波计时解调偏移的信号值以产生解调的信号值可以包括，将偏移的信号值分类为同相(I)和正交(Q)信号值集合，并且将各个I和Q信号值集合与各个正弦和余弦基准序列在基准载波计时上相乘，以产生解调的I和Q信号值集合。可以根据假设的载波计时与基准载波计时的关系，偏移解调的I和Q信号值集合，并且确定偏移的解调I和Q信号值集合与目标调制的各个相关性。响应偏移的解调I和Q信号值集合与目标调制的确定的相关性，可以检测目标调制。

根据本发明进一步的方面，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系偏移与信号相对应的信号值包括，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小信号值的集合，并且，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系偏移解调的信号值包括，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小解调的信号值的集合。根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小信号值的集合可以包括在周期的采样间隔上复制或去除信号值，并且，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小解调的信号值的集合可以包括在周期的采样间隔上复制或去除信号值。

在本发明的附加实施例中，确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性包括，对多个假设的目标调制计时的每一个执行如下步骤：根据目标调制假设计时与目标调制基准计时之间的关系，将偏移的解调信号值进行偏移，以便产生修改的解调信号值的集合；以及确定修改的解调信号值的集合与目标调制在目标调制基准计时上的相关性。响应修改的信号值的集合与目标调制的相关性，可以检测目标调制。

在本发明的一些实施例中，在信号中搜索目标调制的方法包括，通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性，以及由目标调制相关性来检测目标调制。在一些实施例中，通过利用公共载波解调模板对各个载波计时假设解调信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性包括，根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系为各个载波计时假设偏移信号值，对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共载波解调模板，以便为各个载波计时假设生成各个解调信号值的集合，以及根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合。通过利用公共载波解调模板对各个载波计时假设解调信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性可以进一步包括，确定各个偏移的解调信号值集合与目标调制的各个相关性。由目标调制相关性来检测目标调制可以包括，由各个偏移的解调信号值集合与目标调制的相关性来检测目标调制。

在本发明的其它实施例中，通过利用公共载波解调模板对各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性包括，基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个载波解调模板，以及通过利用各个载波解调模板，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性。基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个载波解调模板可以包括，基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由反旋核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个反旋模板。通过利用各个载波解调模板，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性可以包括，向信号值应用各自的反旋模板以便产生反旋信号值的各个集合，以及向反旋信号值的各个集合应用目标解调模板，以便产生各个目标调制相关性。

在进一步的实施例中，由目标调制相关性来检测目标调制包括，为各个目标调制相关性生成各个相关性度量，以及由该相关性度量来检测目标调制。为各个目标调制相关性生成各个相关性度量可以包括，生成各个相关性度量而不生成分离的I和Q目标调制相关性。在可选实施例中，为各个目标调制相关性生成各个相关性度量可以包括，向各个反旋信号值集合应用各个I和Q模板的集合，以便为各个载波计时假设生成各个I和Q相关性的集合，并且由I和Q相关性来生成各个相关性度量。基于各个载波计时假设和基准载波计时之间的关系，可以由I和Q核心模板的公共集合生成I和Q模板。

根据本发明进一步的方面，提供了在信号中搜索GPS伪噪声(PN)码的方法。通过利用公共IF解调模板为各个IF计时假设解调与信号相对应的信号值，对各个IF计时假设确定各个PN码相关性。由PN码相关性来检测PN码。该IF计时假设可以与各个假设的多普勒频移相对应。

在本发明的附加实施例中，一种在信号中搜索目标调制的设备包括，通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置，以及由目标调制相关性来检测目标调制的装置。通过利用公共载波解调模板对各个载波计时假设解调信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置可以包括，用于根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系为各个载波计时假设偏移信号值的装置，以及对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共载波解调模板，以便对各个载波计时假设生成解调信号值的各个集合的装置，以及根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合的装置。在一些实施例中，通过利用公共载波解调模板对各个载波计时假设解调信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置包括，基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，从核心模板的公共集合中为各个载波计时假设生成各个载波解调模板的装置，以及通过利用各个载波解调模板，对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置。

根据本发明的附加实施例，诸如移动通信终端的GPS使能装置包括被配置为将无线电信号变换为中频(IF)信号值的无线电处理器。该装置进一步包括相关性处理器，该相关性处理器被配置为利用公共IF解调模板为各个IF计时假设确定各个PN码相关性，以及由目标调制相关性来检测目标调制。

本发明的附加实施例提供一种在信号中搜索目标调制的计算机程序产品。该计算机程序产品包括在计算机可读介质中实现的计算机程序代码。该程序代码包括被配置为通过利用公共载波解调模板对各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的程序代码，以及被配置为由目标调制相关性来检测目标调制的程序代码。

附图说明

图1和2是说明了根据本发明各个实施例来检测目标调制的示例性操作的流程图。

图3是说明了根据本发明进一步实施例的示例性GPS实现的示意图。

图4-17是说明了根据本发明的一些实施例来检测目标调制的示例性操作的信号图。

图18-20是说明了根据本发明各个实施例来检测目标调制的示例性操作的流程图。

图21-35是说明了根据本发明的一些实施例来检测目标调制的示例性操作的信号图。

图36是说明了根据本发明更进一步实施例来检测目标调制的示例性操作的流程图。

图37-40是说明了根据本发明的一些实施例来检测目标调制的示例性操作的信号图。

具体实施方式

现在参考显示本发明实施例的附图，将在下面更加全面地描述本发明。然而，本发明不应被理解为对这里所述的实施例的限制。而是，提供这些实施例以便更彻底和完整地进行揭示，并且将本发明的范围更全面地传达给本领域技术人员。在整个文件中，同样的数字指同样的元件。

还将会明白，如这里所使用的词语“包括”、“包含”是开放式的，即指一个或更多声明的元件、步骤和/或功能，而不排除一个或更多未声明的元件、步骤和/或功能。还将会明白，这里所使用的词语“和/或”是指并且包括一个或更多相关联的列出项目的任意及所有可能的组合。还将会进一步地明白，当传输、通信或其它交互作用被描述为发生在元件“之间”时，这样的传输、通信或其它交互作用可以是单向的和/或双向的。

下面，参考根据本发明各实施例的方法和无线终端的框图和/或操作实例，对本发明进行描述。将会明白，框图中的每一个框和/或操作实例，以及框图中的多个框和/或操作实例的组合可以由模拟和/或数字硬件和/或计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、ASIC和/或其它可编程数据处理设备的处理器，使得经由计算机和/或其它可编程数据处理设备的这些指令产生用于实现由框图和/或操作实例所指定的功能/行为的手段。在一些替换的实施中，图中注释的功能/行为可以以框图和/或操作实例所注释的以外的顺序来发生。例如，被表示为连续发生的两个操作实际上可以基本上同时执行，或者操作有时可以以相反的顺序执行，这取决于有关的功能/行为。

根据本发明的一些实施例，设备可以包括被配置为提供这里描述的操作的电路。这种设备可以包括任意的多种类型的装置，包括但不局限于：导航装置、蜂窝手持机、包括通信接口的计算机以及外设、可以将蜂窝无线终端与数据处理、传真及数据通信能力相结合的个人通信终端、能够包括无线收发信机、寻呼机、因特网/内联网入口、局域网接口、广域网接口、网页浏览器、组织器和/或日历的个人数据助理(PDA)。

用于执行本发明所述操作的计算机程序代码可以用如Java、Smalltalk或C++的面向对象的编程语言、诸如“C”编程语言的常规程序编程语言，或者诸如汇编语言和/或微码的低级代码来编写。程序代码可以全部在单独的处理器上执行，和/或作为一个独立的软件包或作为其它软件包的一部分而跨越多个处理器执行。

本发明的一些实施例起因于这样的现实，即诸如数字信号处理器(DSP)的各种硬件处理器能够高效地执行在诸如GPS码搜索过程之类的调制搜索过程中所使用的乘法和加法操作。例如，一些GPS获得技术中所涉及的载波反旋和PN码相关任务涉及一系列的乘法和加法操作，这些操作利用表示假设载波频率以及假设PN码起始搜索点和频率数值的模板。然而，由于通常必须估计载波频率、PN码相位和PN码频率的多个假设以便找到峰值相关，因此，需要大量的这种模板来进行搜索。这会由于在配置各种模板中的延迟而降低处理器的速度。并且，常规的搜索技术可能包括大量不必要的计算。

在本发明的一些实施例中，可以执行信号数据集合的预处理和后处理，以便可以使用公共调制模板来为多个载波频率假设的每一个进行解调。在进一步的实施例中，可以使用一种公共码模板，以通过用于多个码频率假设的载波解调算法来进一步处理数据集合。

图1说明了根据本发明的一些实施例来检测目标调制(例如GPS PN码)的示例性技术。根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移信号值(例如，采样的IF信号值)(方框110)。然后，向偏移的信号值应用公共解调模板(方框120)。基于假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，再次对该得到的解调信号值进行偏移(方框130)，例如以消除(或基本上消除)由先前的偏移所引起的时间失真。然后确定偏移的解调信号值与目标调制的一个或多个相关性(方框140)。例如，可以为多个目标调制相位和频率假设确定多个相关。如果还有另一个载波计时假设需要估计，则对新的载波计时假设重复进行预偏移、解调、后偏移以及相关性操作(方框150、110-140)。一旦生成了对多个载波计时假设的相关性，就可以由这些相关性来检测目标调制，例如通过识别最大相关性(方框160)。这样，例如，可以确定目标调制的相位。

图2说明了根据本发明进一步实施例的示例性操作。根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移信号值(例如，采样的IF信号值)(方框210)。然后，向偏移的信号值应用公共解调模板(方框220)。基于假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，再次对该得到的解调信号值进行偏移(方框230)。

在内循环中(方框240-260)，估计了对于给定载波计时假设的多个目标调制计时假设。特别地，根据假设目标调制计时与基准目标调制计时之间的关系，对偏移的解调信号值进行偏移(方框240)。然后应用公共目标解调模板来生成与目标调制的一个或多个相关性(方框250)。将会理解，该相关性可以针对目标调制的多个假设相位。在方框260，如果还有其它的目标调制计时需要估计，则对新的假设重复进行偏移和解调操作(方框240、250)，以便为每个目标调制计时假设生成相关性。

跳出到外搜索循环，一旦为所有目标调制计时假设生成了相关性，并且需要估计另一个载波计时假设(方框270)，则为新的载波计时假设重复进行预偏移操作(方框210)、解调操作(方框220)、后偏移操作(方框230)以及内循环操作(方框240、250)。在方框270，一旦生成了对多个载波计时假设的相关性，就可以由这些相关性来检测目标调制，例如通过识别最大相关性(方框280)。

图3说明了其中可以应用本发明一些实施例的环境的例子，特别地，为了实现GPS使能装置300的码获得。该GPS使能装置300可以是例如导航装置、蜂窝电话和其它个人通信和/或计算装置。该装置300包括GPS接收机310，该GPS接收机包括无线电处理器320和码搜索处理器334。该无线电处理器接收由GPS卫星10发射的射频信号，该射频信号包括GPS信号15。该无线电处理器320将接收的信号下变换为较低频率的信号，该信号被提供(例如以数字采样的形式)给码搜索处理器330。例如，该无线电处理器320可以被配置为将标称频率为1575.42MHz的无线电信号下变换为标称频率为1.023MHz的IF信号。将会理解，该IF频率只是一个例子，并且它提供给采样频率为4.092Megasamples/sec一个方便关系。其它的IF频率例如对于其它采样率来说可能更加合适。

码搜索处理器330被配置为利用公共载波调制模板332和/或公共码解调模板334，为在装置300处接收的GPS信号15搜索多个载波计时(例如，频率/周期)假设。特别地，在下面描述的一些示例性实施中，码搜索处理器330可操作地对由接收信号导出的信号值进行偏移，以便将各个载波计时和或码计时假设调整为公共模板，使得利用减少数目的解调模板就可以达到对频率/码空间的高效搜索。在其它实施例中，偏移的载波解调模板可以由核心模板的公共集合而生成。

将会理解，尽管本发明的一些实施例在GPS应用以及这里所描述的这些示例性的实施例中可以是特别有益的，但是本发明包含各种其它信号搜索应用。例如，在本发明的一些实施例中，在这里沿这条线描述的技术可以被用于其它扩频信号获得的应用，例如，在获得诸如导频和同步信号的通信信号中。还将会进一步理解到，尽管这里讨论了基于无线电的GPS应用，但是本发明还包括利用诸如有线和光通信应用的其它传输介质的实施例。

根据本发明一些实施例的一种示例性的码搜索技术将参考图4-17给予描述，这些图是说明了在诸如可以被用于例如GPS应用的信号数据上的示例性操作的信号图。在所说明的过程中，首先对输入采样流进行预偏移，使得采样的计时符合公共的同相(I)和正交(Q)解调模板的时间标度。然后通过相对简单的分类过程将得到的信号值分为分离的I和Q信号值流，I和Q信号值流与各自的I和Q模板相乘。然后将得到的解调I和Q信号值流进行后偏移，以便消除预偏移步骤的影响，然后附加地进行偏移，使得每一个都与公共码解调模板相兼容。然后偏移流的每一个都与公共码解调模板相乘，以便生成相关性。

将会明白，这里描述的两个波形的相乘是在波形上点乘以点进行的，并且相关性牵涉到将两个波形相乘并在波形长度上对各单独的乘法输出进行求和。相关性包括将两个波形相乘不只一次来完成相关性过程，这很像上面描述的过程，其中，第一步消除IF载波，第二步反转在发射机进行的调制过程。输入信号与假设的IF载波频率之间的匹配程度以及调制波形的起始点和频率确定了相关性结果。在GPS和CDMA信号的情况下，信号通常是不“可见”的，直到相关性过程实际完成。

参考图4，说明了实例信号采样数据400。如图所示，数据对应4.1T的IF周期(其中T是数据的采样周期)以及7.6T的PN码周期。现在参考图5，偏移数据400，以便调整数据400使其与公共的正弦和余弦模板相匹配。这是通过调整输入波形使其匹配0，1，0，-1，0，1，0...的正弦波形以及1，0，-1，0，1，0，-1...的余弦波形来做到的。如上所注释的，实例数据恰好具有4.1T的周期。为了将该数据与4T的基准IF周期对准，每第m个采样要被删除，相应地偏移剩余的采样(在图中向左边)。索引m通过下式给出：

$m=\frac{T_{\mathrm{IF},h}}{T_{\mathrm{IF},h}-T_{\mathrm{IF},\mathrm{ref}}},---\left(1\right)$

其中T_IF，h是对信号假设的IF频率，T_IF，ref是与公共模板相关联的基准IF频率。对当前例子来说，假定(正确的)假设为IF载波具有4.1T的周期，m＝4.1*1/0.1，每第41个信号值被去除(每隔40个信号值去除一个信号值)，以产生信号值500的修改的集合，如图5所示。将会理解，对于周期小于基准周期4T的假设，信号采样能够以相似的方式得到复制。因为数据已经被偏移以便与正弦和余弦模板想要的周期相匹配，现在信号值能够通过交替地将采样分配给集合而被分类为I和Q集合600和700，如图6和7所示。

图8说明了现在可以应用于图6所示的I数据集合的公共正弦解调模板800。将会理解，应用到图7所示Q数据的相应余弦解调模板会看起来相近似，除了偏移一个采样。将图6和图7的各个I和Q数据集合600，700与各个正弦和余弦解调模板相乘，产生分别示于图9和图10的解调的信号值集合900和1000。接下来解调的信号值集合900和1000被后偏移以便消除预偏移的影响。在当前例子中，每第40个采样被复制，得到示于图11和图12的偏移的数据集合1100和1200。

下一步可以是在多个PN码周期假设上处理数据集合1100和1200。根据本发明进一步的方面，可以使用偏移和公共码模板而使该过程变得流线型。

图13说明了具有周期为4T的公共码模板1300。如图14和15所示，假定(正确的)码周期假设为7.6T，数据集合1100和1200通过复制每第k个采样而得到偏移，其中：

$k=\frac{T_{c,h}}{T_{c,h}-T_{c,\mathrm{ref}}},$

其中T_c，h是假设的码周期(在该情况下，7.6T)，T_c，ref是基准码周期(在该情况下，8T，表示模板周期4T的谐波)。这样，复制每第19个采样，产生示于图14和图15的偏移的I和Q信号值集合1400和1500。

当示于图14和图15的信号值集合1400和1500与图13的公共码模板1300相乘时(假定码起始点的正确假设)，产生示于图16和17的相关性数据1600和1700。对于所说明的图4-17的例子，IF周期、码周期和码相位假设都是准确的(正确的)，产生高的相关度。特别地，数据集合1600具有0.70的平均值，而数据集合1700具有0.07的平均值。两个值的RSS是0.70。将会理解，假设的准确度越低，产生的相关度也越低。

将会明白，当未知调制起始点时，上面描述的相关性操作可以使用调制模板的多个起始点，以便找到最大相关性。在码片沿边界和码片中间点处使用起始点应该是足够的。对I和Q的位置也是类似的，但是在码调制域而不是IF载波域。

图18说明了根据本发明进一步实施例的GPS PN码相位检测的示例性操作。无线电信号例如在蜂窝手持机或其它GPS使能装置被接收(方框1805)。接收的信号被下变换到IF并被采样(方框1810，1820)。根据假设的IF周期和基准IF周期之间的关系对采样进行偏移(方框1825)。然后向偏移的采样应用公共IF解调模板(方框1830)。对得到的解调信号值进行偏移，以便消除前面偏移的时间失真。

进入内循环，然后对多个PN码周期假设估计解调值。根据PN码周期假设与基准PN码周期之间的关系来偏移解调值，该基准PN码周期与公共PN码解调模板相关联(方框1840)。然后确定偏移的解调值与PN码模板的各个相位的各个相关性(方框1845)。对于给定的IF周期假设，对多个码周期假设的每一个重复进行该过程(方框1840-1850)。对每个IF周期假设重复进行解调和相关性过程(1825-1850)。一旦生成了对所有IF周期假设的相关性(方框1855)，接收信号的PN码相位就可以由生成的相关性来确定(方框1860)。

通过将沿上述线路的技术与其它码搜索流线型化技术相结合，可以得到附加的效率。例如，共同未决的美国专利申请序列号为------，题目为Apparatus，Methods and Computer Program Products forGPS Signal Acquisition Using an Ada ptive Search Engine(代理人日程表编号U040116/9314-84)，在这里同时提出申请并且其全部内容在此引用作为参考，它描述了这样的搜索技术，其中适用于DSP或类似计算装置的灵活处理结构可被用于自适应地修改码相位和IF频率搜索空间，以便提高效率和/或准确度。这些技术可以按照上述线路利用解调和相关处理技术来实施。美国专利申请序列号为------，题目为Apparatus，Methods and Computer Program Products forPositioning System Signal Processing Using ParallelComputational Techniques(代理人日程表编号U040118/9314-86)，在这里同时提出申请并且其全部内容在此引用作为参考，它描述了利用单一比特算法进行相关处理的流线型化技术，该技术可以与根据本发明实施例的技术和/或在前述美国专利申请序列号------(代理人日程表编号U040116/9314-84)中描述的技术相结合。

根据本发明进一步的实施例，可以不进行上述信号值偏移而估计载波和码计时假设，但是仍然限制检测各个假设所使用的解调模板的数量，该检测是通过根据计时假设与基准计时之间的关系，由核心解调模板的集合生成解调模板来实现的。特别地，各个载波计时假设(例如，各个多普勒频移)可以通过由核心模板集合生成的载波解调模板而得到估计。

参考图19，在本发明的一些实施例中，利用公共载波解调核心模板来检测目标调制(例如，GPS PN码)。根据载波计时假设和基准载波计时之间的关系由核心模板的集合生成用于特定载波计时假设的载波解调模板(方框1910)。然后向信号值应用生成的载波解调模板(方框1920)。然后，通过例如将解调的信号值与目标调制的时间偏移版本进行相关来确定对于给定载波计时假设的解调信号值的一个或多个相关性(方框1930)。如果还有额外的载波计时假设需要估计(方框1940)，则对新的载波计时假设重复进行模板生成、解调和相关性操作(方框1910、1920、1930)。一旦对所有的载波计时假设都已生成了相关性，则检测目标调制(方框1940)。例如，检测可以牵涉比较由各个相关性生成的相关性度量(例如L1或L2度量)。

图20说明了根据本发明进一步的实施例的目标调制检测的示例性操作。根据假设载波计时与基准载波计时之间的关系，由核心模板的公共集合生成对于给定载波计时假设的I和Q模板(方框2005)。向信号值应用I和Q模板，以便生成信号值的I和Q集合(方框2010)。根据假设载波计时与基准载波计时之间的关系，可以由核心模板集合构造反旋模板(方框2015)。然后向信号值的I和Q集合应用反旋模板(方框2020)。向反旋的I和Q信号值集合应用目标调制模板(例如“解码片(dechipping)”模板)，以便生成解调信号值的I和Q集合(方框2030)。向解调信号值的I和Q集合应用I和Q模板(方框2030)，并且由该结果生成相关性度量(方框2035)。如果还有额外的载波计时假设需要估计，则对新的载波计时假设重复进行方框2005-2035的操作。在为每一个载波计时假设都生成相关性度量之后，则由相关性度量来检测目标调制(方框2045)。

现在将参考图21-37，将描述图20中用于在示例性信号中检测码片(PN)码的操作的应用，该操作也可以在GPS PN码搜索中进行。对于解释性的例子，假定标称的或基准IF周期是信号采样周期T的4倍。将会理解，在没有卫星运动引入的多普勒频移的情况下，该基准IF周期可以例如符合标称IF周期。在该解释性的例子中，按照在前述美国专利申请序列号------(代理人日程表编号U040118/9314-86)中所述的线路，信号值和模板被量化到1比特的值。这使得利用相对简单的位逻辑操作就可以实现各种载波解调和解码片操作。

示例性信号S在图21中有所解释，它具有3.5倍于信号采样周期T的IF(载波)周期，即示例性信号S的周期比标称的IF周期稍短一些，该标称的IF周期是采样周期T的4倍，它可以归因于例如多普勒频移。在下面的讨论中，假定PN码具有5倍于采样周期T的周期，这对于估计3.5T的(正确的)IF周期假设来说是想要得到的。

因为IF周期假设是3.5T，所以相应地对要应用到信号S的I和Q模板进行偏移。这可以通过由公共核心模板的集合生成I和Q模板来实现，在这种情况下，基于假设的IF周期(3.5T)和标称或基准IF周期(4T)，模板1具有4位值1010，而模板2具有4位值1010。特别地，I和Q模板可以通过每隔m个信号值在模板1和模板2之间变化而生成，其中：

$m=T_{\mathrm{IF},\mathrm{no}\min \mathrm{al}}\×\left(\frac{1}{T_{\mathrm{IF},\mathrm{no}\min \mathrm{al}}-T_{\mathrm{IF},\mathrm{hypothetical}}}\right)=4T\left(\frac{1}{0.5T}\right)=8.$

这样，如图22所示，I模板在信号值编号0处从模板1(1010)开始，在信号值编号4处变化到模板2(1010)。模板2在信号值编号8处重复，但是模板在信号采样编号12处再变化到模板1。该过程重复进行以生成图24所示的I模板。如图24所示，该结果与从“基准”I模板(101010...)中去除每第8个值是相等的。参考图23和25，使用相似过程来生成Q模板。

参考图26和27，然后向信号S应用生成的I和Q模板，以便生成I和Q信号值集合。特别地，I和Q模板与信号S进行逻辑与，以便生成图26和27所示的I和Q信号值集合。

相似的技术可用于反旋I和Q信号值集合。参考图28，用于给定IF周期假设的反旋模板由一组4位的核心模板生成，该模板包括具有值1100的模板1、具有值0110的模板2、具有值0011的模板3以及具有值1001的模板4(将会理解这些核心模板对应于复信号空间中的象限)。与生成I和Q模板相似，这些模板每隔8个信号值而改变，即在信号值编号0处从模板1开始，在信号值编号4处模板变化到模板2，在信号值编号8处保持在模板2，在信号值编号12处模板变化到模板3，等等。利用位逻辑XOR操作，这样生成的反旋模板被应用到图26和27所示的I和Q信号值集合，以便产生图29和30所示的反旋的I和Q信号值集合。

在执行上述IF载波解调之后，然后将信号值与解码片(PN码)模板进行相关。假定将图31所示的解码片模板应用到图29和30所示的反旋的I和Q信号值集合，示于图32和33的结果通过位逻辑XOR操作来产生。然后通过位逻辑AND操作将I和Q模板应用到解码片的信号值集合，以便生成示于图34和35的相关性。L1相关性度量可通过将I和Q相关性的位相加而由I和Q相关性生成。L2相关性度量可以通过生成图34和35所示相关性中的各个位的和，并且由此计算RSS值来生成。对示例性的例子，I相关和是26，Q相关和是25，得到51的L1度量和36的L2度量。

本发明进一步的实施例来自于如下实现，即上述操作可以通过消除一定的I、Q模板应用而被流线型化。如图36所示，对于给定的载波计时假设，可以根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系由核心模板的集合(例如上面所描述的)生成反旋模板(方框3610)。将反旋模板应用到信号值，以便生成反旋的信号值(方框3620)。将目标调制(例如，解码片)模板应用到反旋的信号值，以便生成目标调制相关性(方框3630)。然后由该相关性确定相关性度量(例如L1或L2度量)(方框3640)。正如下面更具体描述的，生成相关性度量，可以将相关进行I/Q分割，或者也可以不进行I/Q分割。如果还有额外的载波计时假设需要估计(方框3850)，则对新的假设重复进行模板生成、反旋、解码片以及度量确定操作(方框3610，3620，3630，3640)。当已经生成了对于多个假设的相关性度量之后，则基于相关性度量来检测目标调制(例如，解码片码)。

现在将参考图37-40，对图21中信号S的这种处理的示例性应用进行描述。将反旋模板(参考图28，如上所述生成的)应用到信号S得到如图37所示的结果。应用解码片模板(上面在图31中所示的)得到如图38所示的结果。应用I和Q模板(参考图23-25，如上所述生成的)得到分别如图39和40所示的I和Q相关性。对这个例子来说，L1度量为51，L2度量为36，与参考图22-35所描述过程的结果相一致。将会理解，如果只想要L1度量，则可以消除参考图39和40所描述的I/Q分割，使得为给定IF假设生成相关性度量的操作可减少为如下：(1)生成反旋模板；(2)反旋(XOR)；(3)解码片(XOR)；以及(4)相加。将会理解，后三步操作的每一步都可以沿着前述共同未决的美国专利申请序列号------(代理人日程表编号U040118/9314-86)中所述的线路，利用一位并行处理技术而在单独的指令循环中实现。

图1-40说明了根据本发明各个实施例的设备、方法和计算机程序产品的示例性实施的结构、功能和操作。还应该注意的是，在一些可选实施中，图中解释的行为可以以图中标注的顺序以外的顺序发生。例如，被表示为连续发生的两个操作实际上可以基本上同时执行，或者操作有时可以以相反的顺序执行，这取决于牵涉的功能。

在附图和说明书中，揭示了本发明典型的说明性实施例，尽管使用了特定的词语，但是它们只是以广义的且描述性的方式来使用的，而不是为了限制的目的，本发明的范围由后面的权利要求来阐述。

Claims (41)

1、一种在信号中搜索目标调制的方法，该方法包括对多个假设的载波计时的每一个执行如下步骤：

根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移与信号相对应的信号值；

根据基准载波计时解调偏移的信号值，以产生解调的信号值；

根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移解调的信号值；

确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性，

其中该方法进一步包括响应为假设载波计时确定的相关性，检测目标调制。

2、根据权利要求1所述的方法，其中目标调制包括伪噪声(PN)码。

3、根据权利要求2所述的方法，其中PN码包括GPS码或CDMA通信系统码的其中之一。

4、根据权利要求2所述的方法，其中确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性包括，确定偏移的解调信号值与PN码的各个时间偏移版本的各个相关性，并且，响应为假设载波计时确定的相关性来检测目标调制包括，响应确定的相关性来检测PN码的码相位。

5、根据权利要求1所述的方法：

其中根据基准载波计时解调偏移的信号值以产生解调的信号值包括：

将偏移的信号值分类为同相(I)和正交(Q)信号值集合；以及

将各个I和Q信号值集合与各个正弦和余弦基准序列在基准载波计时上相乘，以产生解调的I和Q信号值集合；

其中根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移解调的信号值包括，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系，偏移解调的I和Q信号值集合；

其中确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性包括，确定偏移的解调I和Q信号值集合与目标调制的各个相关性；以及

其中响应为假设的载波计时确定的相关性来检测目标调制包括，响应偏移的解调I和Q信号值集合与目标调制的确定的相关性，检测目标调制。

6、根据权利要求1所述的方法：

其中根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系偏移与信号相对应的信号值包括，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小信号值的集合；并且

其中根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系偏移解调的信号值包括，根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小解调的信号值的集合。

7、根据权利要求6所述的方法：

其中根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小信号值的集合包括，在周期的采样间隔上复制或去除信号值；并且，

其中根据假设的载波计时与基准载波计时之间的关系增大或减小解调的信号值的集合包括，在周期的采样间隔上复制或去除信号值。

8、根据权利要求1所述的方法：

其中确定偏移的解调信号值与目标调制的相关性包括，对多个假设目标调制计时的每一个执行如下步骤：

根据目标调制假设计时与目标调制基准计时之间的关系，将偏移的解调信号值偏移，以产生修改的解调信号值的集合；以及

确定修改的解调信号值的集合与目标调制在目标调制基准计时上的相关性；以及

其中响应确定的相关性来检测目标调制包括，响应修改的信号值的集合与目标调制的相关性，检测目标调制。

9、根据权利要求1所述的方法，其中响应为假设载波计时确定的相关性来检测目标调制包括：

为各个确定的相关性生成各个相关性度量；以及

响应相关性度量以检测目标调制。

10、一种在信号中搜索目标调制的方法，该方法包括：

通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性；以及

由目标调制相关性来检测目标调制。

11、根据权利要求10所述的方法，其中通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性包括：

根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系为各个载波计时假设偏移信号值；

对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共载波解调模板，以便为各个载波计时假设生成解调信号值的各个集合；以及

根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合。

12、根据权利要求11所述的方法：

其中通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性进一步包括，确定各个偏移的解调信号值集合与目标调制的各个相关性；以及

其中由目标调制相关性来检测目标调制包括，由各个偏移的解调信号值集合与目标调制的相关性来检测目标调制。

13、根据权利要求12所述的方法：

其中对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共载波解调模板，以便为各个载波计时假设生成解调信号值的各个集合包括：

将偏移的信号值分类为同相(I)和正交(Q)信号值集合；以及

将各个I和Q信号值集合与各个正弦和余弦基准序列在基准载波计时上相乘，以产生解调的I和Q信号值集合；

其中根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系，偏移解调的信号值的各个集合包括，根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系，为各个载波计时假设偏移解调的I和Q信号值集合；

其中确定各个偏移的解调信号值集合与目标调制的各个相关性包括，确定各个偏移的解调I和Q信号值集合与目标调制的相关性；以及

其中由各个偏移的解调信号值集合与目标调制的相关性来检测目标调制包括，响应偏移的解调I和Q信号值集合与目标调制的确定的相关性，检测目标调制。

14、根据权利要求11所述的方法，其中根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系的各个解调信号值集合的偏移提供了在解调信号值之中的计时关系，该关系与根据载波计时假设与基准载波计时之间的确定的关系，在为各个载波计时假设对信号值进行偏移之前，在信号值之中的计时关系基本相同。

15、根据权利要求11所述的方法：

其中根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系为各个载波计时假设偏移信号值包括，根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系增大或减小信号值的集合；以及

其中根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合包括，根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系增大或减小解调的信号值的集合。

16、根据权利要求15所述的方法：

其中根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系增大或减小信号值的集合包括，在周期的采样间隔上复制或去除信号值；以及，

其中根据载波计时假设与基准载波计时之间的关系增大或减小解调的信号值的集合包括，在周期的采样间隔上复制或去除信号值。

17、根据权利要求10所述的方法，其中通过基于基准载波计时，利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性包括，利用公共目标解调模板，为各个目标调制计时假设确定各个目标调制相关性。

18、根据权利要求10所述的方法，其中通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性包括：

基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个载波解调模板；以及

通过利用各个载波解调模板，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性。

19、根据权利要求18所述的方法：

其中基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，从核心模板的公共集合中为各个载波计时假设生成各个载波解调模板包括，基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由反旋核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个反旋模板；以及

其中通过利用各个载波解调模板，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性包括：

向信号值应用各个反旋模板，以产生反旋信号值的各个集合；以及

将目标解调模板应用到反旋信号值的各个集合，以生成各个目标调制相关性。

20、根据权利要求19所述的方法，其中由目标调制相关性来检测目标调制包括：

为各个目标调制相关性生成各个相关性度量；以及

由相关性度量来检测目标调制。

21、根据权利要求20所述的方法，其中为各个目标调制相关性生成各个相关性度量包括，生成各个相关性度量而不生成分离的I和Q目标调制相关性。

22、根据权利要求20所述的方法，其中为各个目标调制相关性生成各个相关性度量包括：

向各个反旋信号值集合应用各个I和Q模板的集合，以便为各个载波计时假设生成I和Q相关性的各个集合；以及

由I和Q相关性来生成各个相关性度量。

23、根据权利要求22所述的方法，进一步包括基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由I和Q核心模板的公共集合生成I和Q模板的各个集合。

24、根据权利要求10所述的方法，其中目标调制包括伪噪声(PN)码。

25、根据权利要求24所述的方法，其中PN码包括GPS码或CDMA通信系统码的其中之一。

26、根据权利要求10所述的方法，其中由目标调制相关性来检测目标调制包括，响应目标调制相关性，检测信号中目标调制的相位。

27、一种在信号中搜索GPS PN码的方法，该方法包括：

通过利用公共载波解调模板为各个IF计时假设解调与信号相对应的信号值，对各个IF计时假设确定各个PN码相关性；

由PN码相关性来检测PN码。

28、根据权利要求27所述的方法，其中IF计时假设对应于各个假设的多普勒频移。

29、一种在信号中搜索目标调制的设备，该设备包括：

装置，用于通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性；以及

装置，用于由目标调制相关性来检测目标调制。

30、根据权利要求29所述的设备，其中通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置包括：

用于根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系为各个载波计时假设偏移信号值的装置；以及

对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共载波解调模板，以便对各个载波计时假设生成解调信号值的各个集合的装置；以及

根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合的装置。

31、根据权利要求30所述的设备，其中用于通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置进一步包括：用于确定各个偏移的解调信号值的集合与目标调制的各个相关性的装置；以及

其中用于由目标调制相关性检测目标调制的装置包括：由各个偏移的解调信号值的集合与目标调制的相关性来检测目标调制的装置。

32、根据权利要求30所述的设备，其中用于通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置包括：

用于基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个载波解调模板的装置；以及

用于通过利用各个载波解调模板，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的装置。

33、一种GPS使能装置，包括：

无线电处理器，其被配置为将无线电信号变换为中频(IF)信号值；以及

相关处理器，该相关处理器被配置为利用公共IF解调模板为各个IF计时假设确定各个PN码相关性，并且由目标调制相关性来检测目标调制。

34、根据权利要求33所述的装置，其中相关处理器可操作地根据IF计时假设与基准IF计时之间的各个关系为各个IF计时假设偏移信号值，对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共IF解调模板，以便为各个IF计时假设生成解调信号值的各个集合，以及根据IF计时假设与基准IF计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合。

35、根据权利要求34所述的装置，其中相关处理器可操作地确定各个偏移的解调信号值的集合与PN码的各个相关性，并且由各个偏移的解调信号值的集合与PN码的相关性来检测PN码。

36、根据权利要求33所述的装置，其中相关处理器可操作地基于各个IF计时假设与基准IF计时之间的关系，由核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个IF解调模板，并且利用各个IF解调模板，为各个IF计时假设确定各个PN码相关性。

37、根据权利要求33所述的装置，其中IF计时假设与各个假设的多普勒频移相对应。

38、一种在信号中搜索目标调制的计算机程序产品，该计算机程序产品包括在计算机可读存储介质中实现的计算机程序代码，该程序代码包括：

被配置为通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的程序代码；以及

被配置为由目标调制相关性来检测目标调制的程序代码。

39、根据权利要求38所述的计算机程序产品，其中被配置为通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，以便对各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的程序代码包括：

被配置为根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系为各个载波计时假设偏移信号值的程序代码；

被配置为对每个载波计时假设向偏移的信号值应用公共载波解调模板，以便对各个载波计时假设生成解调信号值的各个集合的程序代码；以及

被配置为根据载波计时假设与基准载波计时之间的各个关系偏移解调信号值的各个集合的程序代码。

40、根据权利要求39所述的计算机程序产品：

其中被配置为通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的程序代码包括：被配置为确定各个偏移的解调信号值的集合与目标调制的各个相关性的程序代码；以及

其中被配置为由目标调制相关性来检测目标调制的程序代码包括：被配置为由各个偏移的解调信号值的集合与目标调制的相关性来检测目标调制的程序代码。

41、根据权利要求39所述的计算机程序产品，其中被配置为通过利用公共载波解调模板为各个载波计时假设解调与信号相对应的信号值，以便为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的程序代码包括：

被配置为基于各个载波计时假设与基准载波计时之间的关系，由核心模板的公共集合为各个载波计时假设生成各个载波解调模板的程序代码；以及

被配置为通过利用各个载波解调模板，为各个载波计时假设确定各个目标调制相关性的程序代码。

Images