CN101221234B

CN101221234B - 频率转换器电路和卫星位置信号接收设备

Info

Publication number: CN101221234B
Application number: CN2007101927753A
Authority: CN
Inventors: 渡边友辅
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: US20080119157A1; JP2008128791A; CN101221234A; GB0722573D0; US7970372B2; JP4775234B2; DE102007000669A1; GB2443961A; GB2443961B; DE102007000669B4

Abstract

本发明提供了一种频率转换器电路和卫星位置信号接收设备。其中，混频器(104)将各个信号L1、L2C以及L5·E5a与本地振荡信号进行混频以进行频率转换(1stIF)，其中L1信号的频率与L2C和L5·E5a信号的频率具有镜像关系。镜像消除混频器(108)将1stIF的各个位置信号与本地振荡信号进行混频以进行频率转换(2ndIF)，其中1stIF的L1信号的频率与1stIF的L2C和L5·E5a信号的频率具有镜像关系。然后镜像消除混频器独立输出2ndIF的L1信号和2ndIF的L2C和L5·E5a信号。分路滤波器(112)将2ndIF的L2C和L5·E5a信号彼此分离，并输出分离后的信号。

Description

频率转换器电路和卫星位置信号接收设备

技术领域

本发明涉及频率转换器电路和用于从卫星定位系统中所使用的定位卫星接收位置信号的接收设备。

背景技术

到目前为止，已经使用全球定位系统(GPS)来作为确定移动物体的当前位置或速度的定位系统。GPS不仅已广泛用于航空或航海导航系统，而且还广泛用于汽车导航系统。此外，除了GPS，还已知其它定位系统，诸如在俄罗斯开发并投入使用的全球轨道导航卫星系统(GLONASS)，以及由以欧盟为中心的国际合作所开发并投入使用的Galileo(伽利略)。例如，在GPS和Galileo之间，用于位置信号的扩频调制的人为噪声(PN码)或载波频率的设置不同，其中该位置信号是从定位卫星广播的。但是，通用的定位原理和定位计算方法彼此相似。因此，已经积极开发了能够共享多个定位系统的接收设备。

作为能够共享多个定位系统的接收设备，如JP 7-128423A中所述，提出了一种GPS/GLONASS共享接收设备，其能够接收由来自组成GPS的定位卫星(GPS卫星)的位置信号以及来自组成GLONASS的定位卫星(GLONASS卫星)的位置信号所组成的两个频率的位置信号。该接收设备利用初始级镜像消除混频器将从GPS卫星和GLONASS卫星接收的两个频率的各个位置信号从RF(高次谐波)信号频率转换为IF(中频)信号，并将各个位置信号相互分离以抑制各个位置信号的干扰，从而实现GPS和GLONASS的共享。

在GPS中，利用“GPS现代化项目”，近几年已经发射了具有被称为“block IIR-M”和“block IIF”形式的GPS卫星，并且L2C信号(block IIR-M之后)和L5信号(block IIF之后)开始作为除L1之外的新用户信号来广播，其中L1已经被从开始到Block IIR形式的GPS卫星进行广播以供用户使用。因此，在GPS中，由L1、L2C和L5组成的三个频率的位置信号可以作为用户信号。

同样，在Galileo中，诸如E2-L1-E1(L1)、E5a、E5b和E6的多个频带的位置信号从开始就规划作为用户信号。当可以使用这多个位置信号时，有可能实现比传统性能更高的性能(接收范围的扩展、定位精度的提高)。

但是，JP 7-128423A中所描述的接收设备只能接收由GPS和GLONASS组成的两个频率，并且不能接收诸如GPS的L1、L2和L5的三个频率的位置信号。此外，例如，当借助于多个频率的位置信号对引起定位精度劣化的电离层延迟误差进行校正以实现高精度定位时，取决于卫星的操作状态或排列状态，位置信号可能不能同时在两个频率的接收中接收。因此，由于能够通过校正来实现高精度定位的时区受限，所以该定位不充分。

相反的，当允许接收三个频率的位置信号时，有可能安全地进行比两个频率接收更高精度的定位。此外，当通过接收三个频率的位置信号进行能够获得高精度定位结果的载波定位时，其优点在于可根据超宽巷(extra wide lane，EWL)方法轻易地确定整周模糊度(integerambiguity)。

但是，为了接收三个频率的位置信号，需要处理系统来接受新的频率和带宽。更具体的，例如，需要与所接收的位置信号的个数相同的信号处理系统。这些信号处理系统中的每个包括：混频器部分，用于对位置信号进行频率转换；本地振荡器，用于频率转换；参考振荡器或放大器部分，用于放大中间波。上述处理系统存在这样的问题，即，增大了接收设备的规模。此外，当接收设备规模增大时，出现诸如功耗增大或制造成本增加的问题。

此外，例如，由于两个位置信号通过初始级镜像消除混频器分离，所以在初始级的下游级中需要两个处理系统。当这一结构应用于三频波接收时，不能充分减小接收设备的尺寸。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种频率转换器以及一种接收设备，其能够使用三个频率的位置信号并且配置简单、功耗降低以及成本降低。

为了达到上述目的，根据一个方面，提供一种频率转换器电路对从卫星定位系统中所使用的人造卫星接收的、载波频率互不相同的第一位置信号、第二位置信号和第三位置信号进行频率转换。该频率转换器电路包括振荡信号生成部分、第一混频部分、分频部分、第二混频部分以及分离部分。

振荡信号生成部分生成第一本地振荡信号，该第一本地振荡信号的频率被设置为使得第一位置信号的频率与第二位置信号和第三位置信号的频率具有镜像关系，并且使得不与通过第一混频部分频率转换后的各个位置信号的频带重叠。第一混频部分将振荡信号生成部分生成的第一本地振荡信号与第一、第二以及第三位置信号进行混频，以将各个位置信号频率转换为第一中频(1stIF)。在这种情况下，如上所述设置第一本地振荡信号的频率，从而使其可以在初始级频率转换中消除各个位置信号的镜像干扰。

分频部分将振荡信号生成部分生成的第一本地振荡信号分频为1/m(m是2或更大的整数)，以生成第二本地振荡信号，该第二本地振荡信号的频率被设置为使得1stIF的第一位置信号的频率与1stIF的第二位置信号以及1stIF的第三位置信号的频率具有镜像关系。第二混频部分将分频部分生成的第二本地振荡信号与1stIF的第一、第二以及第三位置信号进行混频，以将各个位置信号频率转换为第二中频(2ndIF)。然后第二混频部分将第一位置信号、第二位置信号以及第三位置信号相互分离，同时消除2ndIF的第一位置信号与2ndIF的第二位置信号以及2ndIF的第三位置信号的干扰，也就是说，消除镜像。然后第二混频部分独立输出第一位置信号、第二位置信号以及第三位置信号。分离部分将第二混频部分混频并输出的2ndIF的第二位置信号以及2ndIF的第三位置信号相互分离，并独立输出2ndIF的第二位置信号以及2ndIF的第三位置信号。

频率转换器电路能够将三个频率的谐波(RF)频率转换为中频(IF)的位置信号而不受镜像干扰。此外，当第二级的频率转换由第一和第二混频部分以二级频率转换进行时，第一位置信号与第二位置信号和第三位置信号分离。在后续的分离级，第二位置信号和第三位置信号相互分离，从而与在进行初始级频率转换时分离各个信号的情况相比，可以缩小与各个分离的位置信号相关的信号处理系统。因此，实现了频率转换器电路的尺寸缩小以及成本降低。此外，利用简单的电路配置，减少了功耗，并节约了电能。

此外，借助于第二混频部分进行的频率转换中使用的第二本地振荡信号通过对振荡信号生成部分振荡的第一本地振荡信号进行分频而产生。因此，各个级的频率转换可以由一个本地振荡器进行而不使用诸如压控振荡器(VCO)之类的多个本地振荡器。因此，实现了频率转换器的尺寸缩小、成本降低以及电能节约。

此外，频率转换器电路关闭到与第一、第二以及第三位置信号中未被选为待接收信号的位置信号相关的信号处理系统的电源供应。利用这一操作，减少了位置计算中未使用的信号处理系统所引起的功耗，实现了电能节约。更具体的，例如，可以进行配置以便根据操作部分的用户操作选择启用/禁用各个位置信号的接收，或进行配置以便基于接收状态的质量自动选择启用/禁用各个位置信号的接收。

这里，当接收到三个频率的位置信号时，假设接收了诸如GPS的L1、L2C或L5之类的由同一卫星定位系统广播的多个位置信号，或者接收了由诸如GPS或Galileo的多个卫星定位系统广播的位置信号。然后，进行位置计算，同时根据情况需要一起使用各个卫星定位系统的多个定位卫星，从而使其可以很好地维持定位精度。

在这种情况下，当即使在不同卫星定位系统中多个位置信号也相同时，诸如GPS-L1和Galileo-L1信号(这些信号的载波频率都是1575.42MHz)或GPS-L5和Galileo-E5a信号(这些信号的载波频率都是1176.45MHz)，可以通过一个接收系统同时接收多个位置信号。

根据第二方面，一种卫星位置信号接收设备包括接收部分，用于接收从卫星定位系统中所使用的人造卫星以无线电波形式传输的位置信号；上述频率转换器电路；解调部分，用于分别解调已经由频率转换器电路进行了频率转换的第一、第二以及第三位置信号；以及控制部分。

在这些部分中，解调部分包括第一、第二以及第三解调系统。至少第一、第二以及第三解调系统中的一个包括用于多个卫星定位系统中的每一个的不同解调器电路以及能够由多个卫星定位系统共享的解调器电路，其中这些解调器电路的个数能够确保电路的个数满足与所述各个卫星定位系统相关的位置计算中所使用的卫星的最大个数。利用上述配置，能够解调与所述多个卫星定位系统相关的相同载波频率的位置信号。

当借助于解调部分解调位置信号时，控制部分根据位置信号的接收状态选择位置计算中使用的定位卫星，分配任意解调器电路给所选定位卫星，并基于由所分配的解调电路所解调的位置信号进行位置计算。

当上述配置应用于GPS和Galileo时，提出了一种配置，例如，其在频率转换器电路端，同时接收GPS-L1和Galileo-L1作为第一位置信号，接收GPS-L2作为第二位置信号，并且同时接收GPS-L5和Galileo-E5a作为第三位置信号。

频率转换器电路的上述配置包括第一解调系统中的各个GPS-L1和Galileo-L1的多种解调器电路，以及GPS-L1和Galileo-L1共享的解调器电路。这些电路根据接收状态适当分配给GPS和Galileo，从而启用在一个接收系统中同时接收GPS和Galileo位置信号的混合定位。此外，当GSP-L2可以在第二解调系统中解调，而GPS-L5和Galileo-E5a可以在第三解调系统中解调时，由各个GPS-L1或Galileo-L2位置信号进行的位置计算的结果可以分别通过来自第二解调系统或第三解调系统的各个位置信号来校正。

此外，根据位置信号的接收状态，从与GPS和Galileo相关的多个定位卫星中选择适于位置计算的定位卫星。然后，将解调器电路分配给所选择的定位卫星，从而使其可以接收与增强定位精度的定位卫星相结合的位置信号，以进行位置计算。因此，能够得到很好的定位精度。

采用可以由多个卫星定位系统共享的解调器电路作为上述实例中所描述的可以由GPS-L1和Galileo-L1共享的多个解调器电路。因此，与由于各个卫星定位系统而在位置计算中所使用的用于各个卫星定位系统的各种解调器电路的最大个数的情况相比，由于各个卫星定位系统而在位置计算中所使用的解调器电路的最大个数可以由解调器电路的最小个数来满足。因此，卫星位置信号接收设备可以缩小尺寸并降低成本。

附图说明

从下面的参考附图的详细描述，本发明的上述以及其它目的、特性和优点将变得更加清楚。附图中：

图1是示出根据本发明一个实施例的卫星位置信号接收设备的一部分的RF前端部分的方框图；

图2是示出根据实施例的卫星位置信号接收设备的一部分的信号处理部分的方框图；以及

图3是示出由图2中所示的信号处理部分的算术处理部分执行的信道选择处理的过程的流程图。

具体实施方式

参考图1，卫星位置信号接收设备包括：天线101，用于从定位卫星接收位置信号；RF前端部分1，用于对已经从定位卫星接收到的位置信号进行频率转换并输出转换后的位置信号作为数字信号。RF前端部分1连接到图2中所示的信号处理部分2，信号处理部分2获取并跟随来自定位卫星的载波和PN码，并解调从RF前端部分1提供的位置信号以进行位置计算。

在这一实施例中，用于GPS和Galileo的各个卫星定位系统的具有三个频率的下面五种位置信号被用作可接收的位置信号。

(1)GPS-L1和Galileo-L1(这些信号都是1575.42MHz)

(2)GPS-L2C(1227.6MHz)

(3)GPS-L5和Galileo-E5a(这些信号都是1176.45MHz)

上述(1)到(3)项中各个频率的位置信号的所有载波频率是通过乘以fo＝1.023MHz(fo是GPS的基频10.023MHz的1/10)产生的。也就是说，上述(1)项中GPS-L1和Galileo-L1的位置信号(统一简单表示为“L1”)的载波频率用1540fo表示，上述(2)项中GPS-L2C的位置信号(简单表示为“L2C”)的载波频率用1200fo表示，并且上述(3)项中GPS-L5和Galileo-E5a的位置信号(统一简单表示为“L5·E5a”)的载波频率用1150fo表示。

在GPS和Galileo中，当位置信号从定位卫星发送时，位置信号要受到借助于给定PN码的扩频调制。从定位卫星接收位置信号的卫星位置信号接收设备将所接收的位置信号从高次谐波(RF)频率转换为中频(IF)，然后转换为基带。然后，卫星位置信号接收设备从发送位置信号的定位卫星获取载波以及定位卫星的扩频调制中所使用的PN码，并解调所接收的位置信号。卫星位置信号接收设备利用已解调的位置信号来计算到定位卫星的人为距离(伪距离)或各个定位卫星的位置，或根据所计算的各种数据校正诸如电离层延迟之类的各种误差以计算当前位置、速度、或方向。

RF前端部分1(图1)是频率转换器电路。RF前端部分1包括低噪声放大器(LNA)102、带通滤波器(BPF)102、混频器104、压控振荡器(VCO)105、分频器106、107，以及镜像消除混频器108。RF前端部分1还包括低通滤波器(LPF)109、116，分路滤波器112，带通滤波器(BPF)113，AGC(自动增益控制)放大器110、114、117，A/D转换器111、115、118，参考振荡器119，以及电源控制器120。

天线101由三带天线构成，其接收各个位置信号L1、L2C和L5·E5a；或由双带天线构成，其具有频带L1作为一个极并具有在频带L2C和L5·E5a之间的中间频带中的另一个极以提供广泛的特性。天线101从GPS卫星和Galileo卫星接收位置信号。

天线101所接收的各个位置信号的RF信号由LNA 102以低噪声放大。由LNA 102放大的各个位置信号的RF信号由BPF 103限制于频带中。BPF 103例如由SAW滤波器构成，且通带由三带构成，允许各个频带L1、L2C和L5·E5a通过BPF 103，或由双带构成，包括一个带允许频带L1通过BPF 103，而一个带允许频带L2C和L5·E5a通过BPF 103。

由BPF 103限制于带中的各个位置信号的RF信号在混频器104中与第一本地振荡信号(1stLo)进行混频，从而转换为第一中频(1stIF)，其中该第一本地振荡信号是通过分频器106对来自VCO 105的振荡信号(Lo)进行分频得到的。在这一实例中，设置1stLo的频率以使得从1stLo端看L1的载波频率与L2C和L5·E5a的载波频率具有镜像关系，并通过频率转换将1stLo的频率设置为不与各个位置信号的频带重叠的频率。也就是说，1stLo的频率被设置为基本是L1的载波频率和L2C到L5·E5a的频带之间的中频(更具体的，fo的倍数1376fo)。1stLo是通过由频率分频器106将Lo(频率：2752fo)分频为1/2频率而产生的，其中所述Lo(频率：2752fo)由VCO 105生成，其频率是与由参考振荡器119生成的参考时钟(频率：64fo)相比的比较频率变为足够高的频率。

RF的L1在混频器104中与1stLo混频，并被转换为频率为164fo的1stIF(L1)。同样，RF的L2C被转换为频率为176fo的1stIF(L2C)。此外，RF的L5·E5a被转换为频率为226fo的1stIF(L5·E5a)。

由混频器104进行了频率转换的1stIF的各个位置信号与由分频器107对1stLo进行分频所获得的第二本地振荡信号(2ndLo)进行混频，并被转换为第二中频(2ndIF)。在这一实例中，2ndLo的频率被设置为一个频率(更具体的，fo的倍数172fo)，以使得从2ndLo端看，1stIF的L1的频率与1stIF的L2C和L5·Ea的频率具有镜像关系。也就是说，2ndLo的频率被设置为基本是1stIF的L1的载波频率和1stIF的L2C到1stIF的L5·E5a的频带之间的中频。2ndLo由分频器107通过将1stLo(频率：1376fo)分频为1/8频率来产生。

1stRF的L1在镜像消除混频器108中与2ndLo进行混频，并被转换为频率为8fo的2ndIF(L1)。同样，1stIF的L2C被转换为频率为4fo的2ndIF。并且，1stIF的L5·E5a被转换为频率为54fo的2ndIF。

镜像消除混频器108分离各个信号，同时消除已经进行了频率转换IF的2ndIF的L1与2ndIF的L2和L5·E5a之间的干扰，也就是说，消除镜像。然后镜像消除混频器108独立输出这些信号。也就是说，2ndIF的L1和2ndIF的L2和L5·E5a在这一级彼此分离。

从镜像消除混频器108独立输出的2ndIF的L1被LPF 109限制于中心频率为8fo的通带内，从而被AGC放大器110放大至满足后续模拟/数字转换所需要的输入等级的等级。由AGC放大器110放大的2ndIF的L1通过A/D转换器111转换为数字信号，并被提供到信号处理部分2。

LPF 109、AGC放大器110以及A/D转换器111组成与从镜像消除混频器108输出的2ndIF的L1相关的信号处理系统，对它们进行配置以便在电源控制器120的控制下统一改变每个系统中的电源的开/关状态。因此，当从定位卫星未接收到L1信号时，切断系统的电源以减少RF前端部分1的电能消耗。

另一方面，2ndIF的L2C和L5·E5a混频并从镜像消除混频器108输出。从镜像消除混频器108输出的2ndIF的L2C和L5·E5a分别由分路滤波器112分离。分离后的2ndIF的L2C被BPF 113限制于中心频率为4fo的通带内，从而被AGC放大器114放大至满足后续模拟/数字转换所需要的输入等级的等级。由AGC放大器110放大的2ndIF的L2C通过A/D转换器115转换为数字信号，并被提供到信号处理部分2。

BPF 113、AGC放大器114以及A/D转换器115组成与从分路滤波器112输出的2ndIF的L2C相关的信号处理系统，对它们进行配置以便在电源控制器120的控制下统一改变每个系统中的电源的开/关状态。因此，当从定位卫星未接收到L2C信号时，切断系统的电源以减少RF前端部分1的电能消耗。

另一方面，由分路滤波器112分离的2ndIF的L5·E5a由BPF 116限制于中心频率为54fo的通带，此后由AGC放大器117放大至满足后续模拟/数字转换所需要的输入等级的等级。由AGC放大器117放大的2ndIF的L5·E5a向下转换为频率为10fo的第三中频(3rdIF)，其中从参考振荡器119振荡的频率64fo的参考时钟作为A/D转换器118的采样频率。然后，3rdIF的L5·E5a转换为数字信号，并提供到信号处理部分2。

LPF 116、AGC放大器117以及A/D转换器118组成与从分路滤波器112输出的2ndIF的L5·E5a相关的信号处理系统，对它们进行配置以便在电源控制器120的控制下统一改变每个系统中的电源的开/关状态。因此，当从定位卫星未接收到L5·E5a信号时，切断系统的电源以减少RF前端部分1的电能消耗。

电源控制器120基于来自信号处理部分2的算术处理部分5的电源控制信号改变针对上述各个系统的电源的开/关状态。例如，提出一种配置，其中可以接受通过交换机(未示出)选择三频接收和双频接收的任意一个的操作，或选择从L1、L2C以及L5·E5a接收任意信号的操作，并且电源只提供到与被选为接收目标的位置信号相关的系统。此外，可以进行配置，以使得算术处理部分5根据位置信号的接收状态的质量选择启用/禁用各个位置信号的接收，并且电源只提供到与被算术处理部分5选为待接收信号的位置信号相关的系统。

信号处理部分2(图2)包括向下转换器部分3、信号处理器部分4以及算术处理部分5。在下面的描述中，为描述方便，与用于L1信号的信号处理相关的系统称为“第一系统(#1)”，与用于L2C信号的信号处理相关的系统称为“第二系统(#2)”，与用于L5·E5a信号的信号处理相关的系统称为“第三系统(#3)”。

在第一、第二和第三系统中，向下转换器部分3包括混频器31a、31b和31c，LPF 32a、32b和32c，以及分频器33a、33b和33c。

从RF前端部分1提供的各个位置信号L1、L2C和L5·E5a与在各个分频器33a、33b和33c中生成的振荡信号在各个混频器31a、31b和31c中进行混频，并被转换到基带。在这一实例中，通过分频从RF前端部分1提供的参考时钟，各个分频器33a、33b和33c生成与2ndIF的L1和L2C以及3rdIF的L5·E5a的各个中频相同频率的振荡信号。

由各个混频器31a、31b和31c转换到基带的各个位置信号L1、L2C和L5·E5a分别由LPF 32a、32b和32c限制在带中，并提供到信号处理器4。在第一系统中，由于解调位置信号所需的带宽在GPS-L1和Galileo-L1之间不同，所以LPF 32a根据从算术处理部分5输出的GPS/Galileo标识信号改变信号的通带。

信号处理部分4包括多个信号处理器40a、40b和40c，对应于各个第一、第二和第三系统中位置计算所使用的定位卫星的信道个数。在下面的描述中，当各个信号处理器40a、40b和40c彼此无特别区别时，不添加符号a、b和c到信号处理器，而表示为“信号处理器40”。各个信号处理器40内的各个部分的结构与此相同。

每个信号处理器40包括混频器41、42，载波生成器43以及代码生成器44。载波生成器43在一个频率振荡，其中该频率根据来自算术处理部分5的载波频率设置信号(CFSS)与从RF前端部分1提供的参考时钟同步地设置。由算术处理部分5设置的频率对应于将由各个信号处理器40处理的位置信号的载波频率。从向下转换器部分3提供的各个位置信号在混频器41中与载波生成器43的输出进行混频。混频器41的输出信号通过混频器42提供到算术处理部分5。算术处理部分5基于所提供的信号检测载波频率，并输出对应于所检测到的频率的载波频率设置信号到载波生成器43。也就是说，信号处理器40中的混频器41和载波生成器43组成载波跟随回路，其通过算术处理部分5获取并跟随GPS或Galileo的各个位置信号的载波。

混频器41的输出信号在混频器42中与代码生成器44的输出信号进行混频，以被解调为初始信号波。代码生成器44生成PN码，该PN码根据来自算术处理部分5的代码设置信号CSS与从RF前端部分1提供的参考时钟同步地设置。在GPS和Galileo中，当从定位卫星传输位置信号时，位置信号被借助于给定PN码而进行扩频调制。在这种环境下，在代码生成器44中生成与位置信号的扩频调制中所使用的PN码相同的PN码，并且所生成的PN码在混频器42中与已转换到基带的位置信号进行混频，以对位置信号进行反扩频。信号处理器40中的混频器42和代码生成器44组成延迟锁相环(DLL)，其通过算术处理部分5进行获取并跟随GPS或Galileo的各个位置信号的PN码的操作。此外，算术处理部分5能够根据由代码生成器44生成的PN码的相位和来自定位卫星的PN码的相位之间的时间差来计算定位卫星和卫星定位接收设备之间的人为距离。

在第一系统中，具有上述配置的信号处理器40a具有总共12个电路(信道)，包括4个GPS-L1专用电路、4个可以由GPS-L1和Galileo-L1信号共享的电路，以及4个Galileo-L1专用电路。根据上述配置，通过适当改变GPS信号和Galileo信号相对于能够处理GPS-L1和Galileo-L1信号二者的4个信号处理器40a的分布，获取各个位置信号GPS-L1和Galileo-L1的信道个数可以在4个和8个信道之间改变。在第二系统中，信号处理器40b具有8个专用的GPS-L2C专用电路(信道)，而在第三系统中，信号处理器40c具有8个可以由GPS-L5和Galileo-E5a二者共享的电路(信道)。

算术处理部分5包括CPU，并执行各种处理，诸如确定位置计算中所使用的定位卫星，设置载波频率以及设置针对与从确定的定位卫星接收位置信号的处理相关的信号处理器40的PN码，根据对从各个信号处理器40输出的解码信号的分析计算各个定位卫星的人为距离或位置，校正诸如电离层延迟之类的各种误差，根据所计算的各种数据计算当前位置、速度以及方向，或者诸如RF前端部分1的电源控制之类的各种处理。

在根据这一实施例的卫星位置信号接收设备中，L1、L2C以及L5·E5a三个频率的位置信号中，L2C和L5·E5a用于校正电离层延迟误差。为此，算术处理部分5通过随后改变GPS和Galileo的信道相对于信号处理器40a(4个电路)的分布，来进行查找位置计算的最佳信道的组合的过程，其中信号处理器40a可以由与信号处理器部分4中L1的信号处理相关的系统中(也就是说，第一系统)的信号GPS-L1和Galileo-L1共享。下文中，将描述“信道选择处理”的细节。

根据这一实施例的卫星位置信号接收设备中的RF前端部分1形成频率转换器电路。在RF前端部分1中，压控振荡器(VCO)105和分频器106形成振荡信号生成部分，并且混频器104形成第一混频部分。此外，分频器107对应于分频部分、镜像消除混频器108形成第二混频部分，并且分路滤波器112形成分离部分。此外，天线101形成接收部分，信号处理部分2中的信号处理器部分4形成解调部分，并且算术处理部分5形成控制部分。

算术处理部分5被编程以执行图3中所示的信道选择处理。

一旦开始信道选择处理，算术处理部分5分别向各个信号处理器40a分配GPS-L1和Galileo-L1，每个六个信道，并在步骤100基于各个信道接收到的位置信号计算到对应于各个信道的定位卫星的人为距离(S100)。

在这一实例中，假设下面S101到S105的处理在第一系统中接收位置信号的每个信道中执行。首先，检查通过目标信道获取的信号是GPS-L1信号还是Galileo-L1信号(S101)。在这一实例中，当通过目标信道获取的信号是GPS-L1信号时(S101中是GPS)，确认与目标信道相关的GPS卫星的类型(S102)。当确定GPS卫星的类型是“BlockIIR-M”(S102中是IIR-M)时，这一类型的GPS卫星广播信号L2C和信号L1。因此，算术处理部分5借助于来自相同GPS卫星的信号L2C来校正位置信号的电离层延迟，其中L2C信号通过与L2C的信号处理有关的第二系统输入(S103)。另一方面，当确定GPS卫星的类型是“Block IIR-F”之后的类型时(S102中是IIF之后)，这一类型的GPS卫星广播L5信号和L1信号。因此，算术处理部分5借助于来自相同GPS卫星的信号L5来校正位置信号的电离层延迟，其中L5信号通过与L5的信号处理有关的第三系统输入(S104)。另一方面，当确定GPS卫星的类型是“Block IIR”之前的类型时(S102中是IIR之前)，这一类型的GPS卫星只广播L1信号供客户使用。因此，处理切换到后续步骤而不校正电离层延迟。

另一方面，当在S101中确定目标信道接收的信号是Galileo-L1信号时(S101中是Galileo)，算术处理部分5借助于来自相同Galileo卫星的信号E5a来校正位置信号的电离层延迟，其中E5a信号通过与E5a的信号处理有关的第三系统输入(S105)。

此后，算术处理部分5再次基于在S103、S104和S105中校正每个信道中的电离层延迟的结果来计算到各个定位卫星的人为距离，并在当前信道设置中计算精度劣化指数DOP(精度因子)(S106)。DOP是指示由于定位卫星的排列状态而造成的定位精度的劣化程度的指数(数字值越小，定位精度越高)。位置信号接收状态的质量可以根据该指数确定。

在S106中计算了人为距离和DOP之后，检查是否所有12个信道都可以获取或接收位置信号(S107)。在这种情况下，当存在不能获取的信道时(S107中为否)，检查在GPS-L1和Galileo-L1的任意一个中是否可以获取6个或更多信道(S108)。当在所有GPS-L1和Galileo-L1中不能获取6个或更多个信道时(S108中为否)，处理返回到S100中的处理，继续获取未用信道中的位置信号。

另一方面，当确定在GPS-L1和Galileo-L1的任意一个中可以获取6个或更多信道时(S108中为是)，在GPS-L1的情况下(S109中为GPS)，将一个GPS-L1信道增加到未用信道(S110)。另一方面，当Galileo-L1中可以获取6个或更多信道时(S109中为Galileo)，将一个Galileo-L1信道增加到未用信道(S111)。在S110或S111分别增加了所获取的信道之后，基于在信道设置中接收的位置信号计算对应于各个信道的定位卫星的人为距离(S119)，并且处理返回到S101的处理。

另一方面，当在S107中确定可以在所有的12个信道中获取位置信号时，在前述例程循环通过S118的情况下(S112中为是)，处理切换到S117；在前述例程循环未通过S118，也就是说，未执行S108，的情况下(S112中为否)，处理切换到S113。在S113中，检查是否将下面将要描述的S120中所获取的信道的组合改变到DOP最佳的设置。当确定信道的组合不改变为DOP最佳的设置时(S113中为否)，处理切换到S114。在S114中，当例程循环第一次通过这一步骤时(S114中为是)，处理切换到S116。

在S116中，在可以由GPS-L1和Galileo-L1的信号二者共享的信号处理器40a中，GPS-L1的信道被新分配给Galileo-L1的信道所分配的多个电路中的一个，并且增加一个GPS-L1信道作为所获取的信道。也就是说，在这一实例中，12个所获取的信道中增加一个GPS-L1信道，减少一个Galileo-L1信道。在S116中增加一个GPS-L1信道后，基于当前信道设置中所接收的位置信号，计算到对应于各个信道的定位卫星的人为距离(S119)，并且处理返回到S101的处理。

另一方面，当第二个或后面的例程循环通过这一步骤时(S114中为否)，处理切换到S115。在S115中，检查当前信道设置中GPS-L1的信道个数是否小于8，并且当前面的信道设置改变时增加一个GPS-L1信道。在这一实例中，在肯定确定的情况下(S115中为是)，再次增加一个GPS-L1信道作为所获取的信道(S116)。在否定确定的情况下(S115中为否)，也就是说，在当前获取8个GPS-L1信道(可获取信道的最大个数)的情况下，或当此前改变信道设置时增加了一个Galileo-L1信道时，检查当前信道设置中Galileo-L1的信道个数是否小于8(S117)。

在这一实例中，当确定Galileo-L1的信道个数小于8时(S117中为是)，在可以由GPS-L1和Galileo-L1的信号二者共享的信号处理器40a中，Galileo-L1的信道被新分配给GPS-L1的信道所分配的多个电路中的一个，并且增加一个Galileo-L1信道作为所获取的信道(S118)。也就是说，在所获取的12个信道中减少一个GPS-L1信道，增加一个Galileo-L1信道。在S118中增加了一个Galileo-L1信道之后，基于当前信道设置中所接收的位置信号，计算到对应于各个信道的定位卫星的人为距离(S119)，并且处理返回到S101的处理。

在上述过程中依次重复S101到S119的处理，从而在将GPS-L1和Galileo-L1信道分配给12个信号处理器40a时，计算针对所有组合的人为距离(S100和S119)和DOP(S106)。然后，当在S117确定当前信道设置中Galileo-L1的信道个数是8时(S117中为否)，设置改变为从当前信道组合目前已经试图到达的信道的组合中DOP最小(也就是说，接收状态非常好)的设置。然后，在信道设置中计算人为距离(S119)，并且处理返回到S101的处理。在后续例程循环中，在S113中进行肯定确定(S113中为是)，在当前信道设置中对定位精度贡献最小的信道中，信道在GPS-L1和Galileo-L1之间交替改变(S121)，并重复上述处理。可以基于诸如各个定位卫星的高度或位置之类的影响定位精度的条件确定对定位精度的贡献。

更具体的，当对定位精度贡献最小的信道是GPS卫星信道时，信道改变为Galileo卫星信道。相反的，当对定位精度贡献最小的信道是Galileo卫星信道时，信道改变为GPS卫星信道。这样，在信道改变为DOP最佳的信道设置时，重复上述操作以便总是维持高的定位精度。

根据上述实施例的卫星位置信号接收设备提供以下优点。

卫星位置信号接收设备的RF前端部分1(图1)能够进行从L1、L2C以及L5·E5a的三个频率的谐波(RF)位置信号频率转换为中频(IF)位置信号而不受到镜像干扰。在混频器104和镜像消除混频器108中，L1信号在二级频率转换的第二频率转换时与L2C和L5·E5a分离。下文中，L2C信号和L5·E5a信号在分路滤波器112中彼此分离。因此，与各个信号在初始频率转换时彼此分离的情况相比，可以缩减与已经彼此分离的各个位置信号相关的信号处理系统。利用上述配置，频率转换器电路大小缩小，并且成本降低。此外，由于电路配置简单，所以减少了功耗，并节约了电能。

在镜像消除混频器108中与位置信号进行混频的第二本地振荡信号在VCO 105中振荡，并且已经由分频器106分频的第一本地振荡信号进一步被分频使用。因此，各个级的频率转换可以由一个VCO进行而不需使用多个VCO。利用上述配置，RF前端部分1的大小减小，成本降低，并且节约电能。

此外，电源只提供到与被选为待接收信号的位置信号相关的信号处理系统，并且关闭到与未被选为待接收信号的位置信号相关的信号处理系统的电能供应。因此，减少了RF前端部分1的功耗，并且实现了能量节约。

在图2中所示的信号处理部分2中，信号处理器40总共具有28个信道，包括第一系统中(L1)的12个信道，第二系统中(L2C)的8个信道，第三系统中(L5·E5a)的8个信道。信号处理器40能够获取可以获得足够定位精度的个数的定位卫星。

在这些系统中，第一系统包括用于各个GPS-L1和Galileo-L1的专用信号处理器40a，以及可以由GPS-L1和Galileo-L1共享的信号处理器40a。到GPS-L1和Galileo-L1的信道分配可以根据位置信号的接收状态适当改变，并且位置信号由提高定位精度的信道设置接收，从而能够达到很好的定位精度。

此外，由于使用了可以由GPS-L1和Galileo-L1共享的信号处理器40a，与由于各个卫星定位系统而在位置计算中所使用的用于各个卫星定位系统的各种解调器电路的最大个数的情况相比，由于各个卫星定位系统而在位置计算中所使用的解调器电路的最大个数可以由解调器电路的最小个数来满足。因此，卫星位置信号接收设备可以缩小尺寸并降低成本。

Claims

1.一种频率转换器电路，其对载波频率各不相同并且从卫星定位系统中所使用的人造卫星接收的第一位置信号、第二位置信号以及第三位置信号进行频率转换，所述频率转换器电路包含：

振荡信号生成部分(105、106)，用于生成第一本地振荡信号，该第一本地振荡信号的频率被设置为使得所述第一位置信号的频率与所述第二位置信号和所述第三位置信号的频率具有镜像关系，并且使得所述各个位置信号的频带在频率转换后不重叠；

第一混频部分(104)，用于将所述第一本地振荡信号与所述第一、第二以及第三位置信号进行混频，以将所述各个位置信号频率转换为第一中频；

分频部分(107)，用于将所述第一本地振荡信号分频为1/m，其中m是2或更大的整数，以生成第二本地振荡信号，该第二本地振荡信号的频率被设置为使得所述第一中频的第一位置信号的频率与所述第一中频的第二位置信号以及所述第一中频的第三位置信号的频率具有镜像关系；

第二混频部分(108)，用于将所述第二本地振荡信号与所述第一中频的所述第一、第二以及第三位置信号进行混频，以将所述各个位置信号频率转换为第二中频，将所述第二中频的第一位置信号与所述第二中频的第二位置信号以及所述第二中频的第三位置信号分离，同时消除所述第一、第二以及第三位置信号的相互干扰，并将所述第二中频的第一位置信号与所述第二中频的第二位置信号和第三位置信号独立地输出；以及

分离部分(112)，用于相互分离所述第二中频的第二位置信号与所述第二中频的第三位置信号，并独立输出所述第二中频的第二位置信号以及所述第二中频的第三位置信号。

2.根据权利要求1所述的频率转换器电路，进一步包含：

三个信号处理系统(109到118)，处理由所述第二混频部分和所述分离部分输出的所述第二中频的第一、第二以及第三位置信号；以及

电源部分(120)，用于关闭到信号处理系统的电源供应，该信号处理系统与所述第一、第二以及第三位置信号中未被选为待接收的信号的位置信号相关。

3.一种卫星位置信号接收设备，包含：

接收部分(101)，用于以无线电波形式接收从卫星定位系统中所使用的人造卫星传输的第一位置信号、第二位置信号以及第三位置信号；

根据权利要求1或2的频率转换器电路(1)；以及

解调部分(4)，用于分别解调由所述频率转换器电路频率转换的所述第一、第二以及第三位置信号；

其中所述解调部分(4)包括：

第一解调系统(40a)，包括与使用所述第一位置信号的位置计算中所使用的定位卫星的个数相对应的个数的用于解调所述第一位置信号的解调电路；

第二解调系统(40b)，包括与使用所述第二位置信号的位置计算中所使用的定位卫星的个数相对应的个数的用于解调所述第二位置信号的解调电路；

第三解调系统(40c)，包括与使用所述第三位置信号的位置计算中所使用的定位卫星的个数相对应的个数的用于解调所述第三位置信号的解调电路；

控制部分(5)，用于执行位置计算，

其中所述第一、第二以及第三解调系统(40a到40c)中的至少一个包括用于多个卫星定位系统中的每一个的不同解调电路以及能够由多个卫星定位系统共享的解调电路，其中这些解调电路的个数能够确保电路的个数满足与所述各个卫星定位系统相关的位置计算中所使用的卫星的最大个数，并且能够解调与所述多个卫星定位系统相关的相同载波频率的位置信号，并且

其中当所述解调部分解调所述相同载波频率的位置信号时，所述控制部分(5)根据所述相同载波频率的位置信号的接收状态选择所述位置计算中使用的定位卫星，并分配所述解调电路中的任意一个给所选择的定位卫星，并基于由所分配的解调电路解调的位置信号来执行所述位置计算。