CN102076003B - 一种用于定位的移动广播信号解调芯片 - Google Patents

一种用于定位的移动广播信号解调芯片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于定位的移动广播信号解调芯片，其包括接收解调模块和测量模块，所述接收解调模块用于解调接收到的移动广播信号的时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号以获取导航电文信息；所述测量模块用于测量获取定位特征参数。该移动广播信号解调芯片不仅可以正常解调移动广播信号中的广播数据，还可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号，从而获得导航电文信息和定位特征参数，可以有效提高定位精度。

Description

一种用于定位的移动广播信号解调芯片
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于定位的移动广播信号解调芯片。
背景技术
LBS(Location Based Service，基于位置的服务)是通过移动通信网络，采用无线定位技术，结合GIS(Geographic Information System，地理信息系统)，为用户提供基于位置导航、查询的一种增值业务，是空间信息技术与无线通讯技术的结合。近年来，无线电技术和无线局域网技术的进步以及定位服务需求的增加大力推动了定位技术的发展，人们对LBS的需求也与日俱增，特别是在应对紧急情况时，定位信息更是显得尤为重要，因此，基于LBS的无线定位应用具有广泛的应用市场。
目前，LBS有三种实现定位的方法：GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位、无线网络定位和混合定位。其中，混合定位就是前两种定位方法的结合，是现今最常用的定位方法。如申请号为200910090194.8的中国专利公开了“一种移动通信系统中的定位方法与移动终端、定位服务器”中，其通过定位时获得的一组实际信号参数信息、每一实际信号参数信息对应的基站标识以及存储的预先在不同子区域中实际测量到的各组信号参数统计值以及每一实际信号参数信息对应的基站标识，通过匹配，对移动终端进行定位，提高了定位速度和精度。然而，由于移动基站信号覆盖范围不足，所以采用前述方法定位的精度仍然有待提高。此外，如果大量移动终端都与基站通讯进行定位则会占用通讯资源。
随着移动广播体系的发展，其具有信号覆盖范围广、系统建设周期短、成本低的优点，如果能将其与定位技术相结合，将具有广阔的发展前景。而现有的解调芯片只具有对移动广播信号的接收解调功能，终端需要添加单独的定位模块才能实现定位功能，集成度低，不利于开发具有室内外高精度定位功能的终端。
因此，亟待提供一种改进的用于定位的移动广播信号解调芯片以克服上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于定位的移动广播信号解调芯片，其不仅可以正常解调移动广播信号中的广播数据，还可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号，从而获得导航电文信息和定位特征参数，可以有效提高定位精度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于定位的移动广播信号解调芯片，其包括：
接收解调模块，用于解调接收到的移动广播信号的时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号以获取导航电文信息，所述导航电文信息包括移动广播基站的基站标识；以及
测量模块，用于测量获取定位特征参数；
其中，所述定位扩频信号填充在所述移动广播信号的每个时隙的发射机标识和第一个同步信号的前部，且所述移动广播信号的每个时隙的剩余部分叠加扩频码。
进一步地，所述定位特征参数包括各个移动广播基站到终端的信号时延值、信号时延差值、信号强度、信号到达角度中的一个或多个。
优选地，所述导航电文信息还包括时间修正参数，所述定位特征参数为各个移动广播基站到终端的信号时延值或信号时延差值，则所述解调芯片还包括误差修正模块，用于采用所述时间修正参数对所述信号时延值或信号时延差值进行修正。
优选地，所述用于定位的移动广播信号解调芯片还包括处理模块，用于根据所述接收解调模块获取的导航信息电文和所述测量模块获取的定位特征参数获取定位数据。
进一步地，所述处理模块通过几何解算定位技术获取定位数据，则所述导航电文信息还包括移动广播基站的位置信息。
可选地，所述处理模块通过特征匹配定位技术获取定位数据。
优选地，所述用于定位的移动广播信号解调芯片还包括气压测量模块和定位数据校正模块，其中，所述气压测量模块用于测量大气压力；所述定位数据校正模块用于根据所述气压测量模块测得的大气压力计算海拔高度值，并采用所述海拔高度值对所述定位数据获取模块获得的定位数据进行校正以获得最终定位数据。
优选地，所述用于定位的移动广播信号解调芯片还包括通信模块，用于将所述接收解调模块获取的导航电文信息和所述测量模块获取的定位特征参数发送给网络侧定位服务器，以及接收所述网络侧定位服务器返回的定位数据。
优选地，所述移动广播信号为CMMB(China Mobile MultimediaBroadcasting，中国移动多媒体广播)信号。
本发明的用于定位的移动广播信号解调芯片可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号从而获得导航电文信息，并且测量获得定位特征参数，可以有效提高定位精度。并且本发明的用于定位的移动广播信号解调芯片兼容原有移动广播体制，不影响对于原体制下终端移动广播接收的功能，易于实现。
附图说明
图1本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第一实施例的结构框图。
图2为CMMB信号的帧结构示意图。
图3为图2所示CMMB中的定位扩频信号插播方式示意图。
图4为DAB信号的信道结构示意图。
图5为图4所示DAB信号的同步信道的帧结构示意图。
图6为图4所示DAB信号中的定位扩频信号插播方式示意图。
图7为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第二实施例的结构框图。
图8为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第三实施例的结构框图。
图9为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第四实施例的结构框图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
本发明提供了一种用于定位的移动广播信号解调芯片，其不仅可以正常解调移动广播信号中的广播数据，还可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号，从而获得导航电文信息和定位特征参数，可以有效提高定位精度
图1为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的用于定位的移动广播信号解调芯片包括接收解调模块11和测量模块12。其中，所述接收解调模块11用于解调接收到的移动广播信号，如CMMB信号、DAB信号等的时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号以获取导航电文信息，所述导航电文信息包括移动广播基站的基站标识；所述测量模块12用于测量获取定位特征参数。所述定位特征参数包括各个移动广播基站到终端的信号时延值、信号时延差值、信号强度、信号到达角度中的一个或多个。
具体的，若所述移动广播信号为CMMB(China Mobile MultimediaBroadcasting，中国移动多媒体广播)信号，则所述定位扩频信号填充在每个时隙的TXID(Transmitter Identifier，发射机标识)和第一个同步信号的前部。CMMB信号的帧结构如图2所示，每帧(1s)分为40个时隙，每个时隙(25ms)中，前136μm段的CMMB数据段(包括36μmTXID和100μm同步符号)替换为码长511的GOLD码，作为粗捕获及跟踪解调之用。由于CMMB信号有两段同步信号，占用第一个同步信号的100μm时间段插入扩频码仍可进行同步与信道估计，故可以将TXID段36μm与第一个同步信号的前100μm进行CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)定位扩频信号插播，共136μm时间，其中前102.2μm填充511位GOLD码，后33.8μm作为保护间隔，进行循环填充169位，该680位扩频码调制1bit电文，有效扩频增益至少为27.08dB，定位扩频信号幅度与CMMB数据子载波的幅度值相同。此外，还可以在所述CMMB信号的每个时隙的剩余部分叠加扩频码，叠加方式如图3所示。具体的，叠加扩频码仍可以采用码长511的GOLD码序列，除每个时隙头前136μm段不叠加外，各个时隙的其余CMMB数据部分均循环叠加该码长511的GOLD码序列，且叠加码相位与时隙头中码相位保持连续。叠加码信号以低于CMMB信号能量20dB方式，叠加于CMMB数据之上。叠加码信号以低于CMMB信号能量20dB以保证不干扰CMMB信号的正常接收。
所述扩频码还可以是零互相关窗大于128的LAS码或M序列，通过互相关减轻算法抑制多址干扰。
解调定位扩频信号时可先根据CMMB现有系统方案确定时隙头位置，再在时隙头位置捕获并解调插播于时隙头的定位扩频信号，测量定位特征信号。捕获完毕后，在跟踪状态下利用连续叠加的叠加扩频码进行长时间相关积分，以提高特征信息测量精度与测量稳定性。
若所述移动广播信号为DAB信号，则所述定位扩频信号填充在每个传输帧的零符号中。DAB的信道结构如图4所示，其包括同步信道，快速信息信道和主业务信道。而同步信道在任何传输模式中都占用每个传输帧的前两个OFDM符号，如图5所示，第一个OFDM符号是持续时间为TNULL的零符号(NULL)，第二个符号是持续时间为Ts的相位基站符号(PRS)。各个发射点的发射机在零符号期间，使用码分多址方式发送发射机信息数据。SFN(Single Frequency Network，单频网)内每台发射机分配唯一的标识(ID)，相邻的发射机分配不同的扩频字，考虑到多径干扰问题，采用扩频字将发射机信息数据调制后，通过循环前缀扩展成长度为TNULL，占用使用同步信道的零符号传输。进一步地，可以在零符号起始时刻，采用码长127gold码循环填充两段，以及后面78位，构成332码长扩频序列(接收机取254位码相关解调，可根据实际情况选取前或后78位做保护间隔，保证254位码完整解调即可)。7阶(码长127)Gold码生成取前四。为保证接收终端有效进行空能量检测以实现DAB信号解调时的同步，在对零符号调制时使其能量低于DAB信号能量10dB，如图6所示。
解调定位扩频信号时可先根据DAB现有系统方案确定或传输帧头的零符号位置，再在零符号位置捕获并解调插播于时隙头的定位扩频信号，测量定位特征信号。
本实施例的用于定位的移动广播信号解调芯片可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号从而获得导航电文信息，并且测量获得定位特征参数，可以有效提高定位精度。并且本发明的用于定位的移动广播信号解调芯片兼容原有移动广播体制，不影响对于原体制下终端移动广播接收的功能，易于实现。
图7为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第二实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例的用于定位的移动广播信号解调芯片包括接收解调模块71、测量模块72和误差修正模块73。其中，所述接收解调模块71用于解调接收到的移动广播信号，如CMMB信号、DAB信号等的时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号以获取导航电文信息，所述导航电文信息包括移动广播基站的基站标识和时间修正参数；所述测量模块72用于测量获取定位特征参数。所述定位特征参数包括各个移动广播基站到终端的信号时延值、信号时延差值、信号强度、信号到达角度中的一个或多个。所述误差修正模块73用于采用所述时间修正参数对所述信号时延值或信号时延差值进行修正。
本实施例的用于定位的移动广播信号解调芯片可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号从而获得导航电文信息，并且测量获得定位特征参数，可以有效提高定位精度。并且本发明的用于定位的移动广播信号解调芯片兼容原有移动广播体制，不影响对于原体制下终端移动广播接收的功能，易于实现。此外，本实施例的测量模块72采用了信号时延差值作为定位特征参数，从而消除了接收终端与基站不同步导致的误差，而误差修正模块73采用时间修正参数对信号时延差值进行修正，从而可以获得更高的时延特征精度，进而有效提高定位精度。
图8为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第三实施例的结构框图。本实施例的移动广播解调芯片与第二实施例不同之处在于，其还包括处理模块74。所述处理模块74用于根据所述导航信息电文和所述定位特征参数获取定位数据。所述处理模块74可以通过几何解算定位技术获取定位数据，此时，所述导航电文信息至少包括移动广播基站的基站ID和位置信息。所述处理模块74还可以通过特征匹配定位技术在数据库中查找获取定位数据。
本实施例的用于定位的移动广播信号解调芯片可以解调移动广播信号时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号从而获得导航电文信息，并且测量获得定位特征参数，可以有效提高定位精度。并且本发明的用于定位的移动广播信号解调芯片兼容原有移动广播体制，不影响对于原体制下终端移动广播接收的功能，易于实现。
图9为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第四实施例的结构框图。本实施例的用于定位的移动广播信号解调芯片与第三实施例的不同之处在于，其还包括气压测量模块75，所述气压测量模块75用于测量大气压力并传给所述处理模块，可以为气压传感器；所述处理模块74还用于根据所述气压测量模块75测得的大气压力计算海拔高度值，并采用所述海拔高度值对所述定位数据获取模块获得的定位数据进行校正以获得最终定位数据。该最终定位数据包括水平位置信息与高度位置信息，实现了高度上的分层定位。
气压测高是根据在重力场内，大气压力随高度增加而减小，并有确定的函数关系的原理工作的。因此，可以通过使用气压传感器来测量大气压力，然后根据气压与海拔高度的关系，计算出海拔高度值。测量时气压传感器用来将被测气压转换为模拟电压信号输出，经过V/F转换模块把气压传感器输出的模拟电压信号转换成具有一定频率的脉冲信号(其频率随输入电压呈线性变化)。通过单片机接收该脉冲信号，得到单位时间内获得的脉冲数，依据电压与频率的线性关系式计算出所对应的实际气压值，之后经过数据处理给出高度指示，实现高层上的区分。最后，根据广播定位坐标、伪距和气压测高计的数值进行用户位置计算，进一步提高室内复杂定位的精度。
图10为本发明用于定位的移动广播信号解调芯片的第五实施例的结构框图。本实施例的解调芯片与前述实施例不同之处在于，其还包括通信模块76，所述通信模块76用于将所述接收解调模块71获取的导航电文信息和所述测量模块72获取的定位特征参数和所述发送给网络侧定位服务器，以及接收所述网络侧定位服务器返回的定位数据。所述定位特征参数可以是经过误差修正后的参数。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接应用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于定位的移动广播信号解调芯片，其特征在于，包括：
接收解调模块，用于解调接收到的移动广播信号的时隙头或传输帧头中插播的定位扩频信号以获取导航电文信息，所述导航电文信息包括移动广播基站的基站标识；以及
测量模块，用于测量获取定位特征参数；
其中，所述定位扩频信号填充在所述移动广播信号的每个时隙的发射机标识和第一个同步信号的前部，且所述移动广播信号的每个时隙的剩余部分叠加扩频码。
2.根据权利要求1所述的解调芯片，其特征在于，所述定位特征参数包括各个移动广播基站到终端的信号时延值、信号时延差值、信号强度、信号到达角度中的一个或多个。
3.根据权利要求2所述的解调芯片，其特征在于，所述导航电文信息还包括时间修正参数，所述定位特征参数为各个移动广播基站到终端的信号时延值或信号时延差值，则所述解调芯片还包括误差修正模块，用于采用所述时间修正参数对所述信号时延值或信号时延差值进行修正。
4.根据权利要求1-3任一项所述的解调芯片，其特征在于，还包括处理模块，用于根据所述接收解调模块获取的导航信息电文和所述测量模块获取的定位特征参数获取定位数据。
5.根据权利要求4所述的解调芯片，其特征在于，还包括气压测量模块，用于测量大气压力并传给所述处理模块；所述处理模块还用于根据所述气压测量模块测得的大气压力计算海拔高度值，并采用所述海拔高度值对所述定位数据获取模块获得的定位数据进行校正以获得最终定位数据。
6.根据权利要求4所述的解调芯片，其特征在于，所述处理模块通过几何解算定位技术获取定位数据，则所述导航电文信息还包括移动广播基站的位置信息。
7.根据权利要求4所述的解调芯片，其特征在于，所述处理模块通过特征匹配定位技术获取定位数据。
8.根据权利要求1-3任一项所述的解调芯片，其特征在于，还包括：通信模块，用于将所述接收解调模块获取的导航电文信息和所述测量模块获取的定位特征参数发送给网络侧定位服务器，以及接收所述网络侧定位服务器返回的定位数据。
9.根据权利要求1-3任一项所述的解调芯片，其特征在于，
所述移动广播信号为中国移动多媒体广播信号。
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