CN102323604B

CN102323604B - 一种加法器和相关器一体装置

Info

Publication number: CN102323604B
Application number: CN 201110120541
Authority: CN
Inventors: 陆永彩; 宗竹林; 何春; 武鹏; 田忠; 敖思远; 徐小良
Original assignee: Chengdu Electronic & Information Technology Engineering Co Ltd
Current assignee: Chengdu Electronic & Information Technology Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: CN102323604A

Abstract

本发明公开了一种加法器和相关器一体装置。本发明是针对多模卫星接收机在捕获过程中，存在资源利用率低、通用性和灵活性差、功耗大等问题提出的。具体包括第一全加器、第一非门和第一与门，第一全加器的和输出端与第一非门的输入端相连，第一全加器的进位输出端和第一非门的输出端分别作为第一与门的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为和输出端、进位输出端、第一相关输出端和第二相关输出端。本发明在全加器的基础上进行改进，在不明显增加资源的前提下，既能完成加法器功能，又能通过相关运算完成捕获功能，提高了资源的利用率，增加系统灵活性和降低了系统功耗。

Description

一种加法器和相关器一体装置

技术领域

本发明属于导航技术领域，具体涉及卫星导航接收机的捕获单元。

背景技术

全球定位系统（GPS，Global Position System）接收机对所接收信号的处理通常包括信号的捕获、信号载波和码锁定、导航电文和伪距的提取与计算以及定位值的解算。GPS系统采用的是扩频通信技术，在扩频接收机解扩解调前必须使接收机本地恢复的扩频码与载波与接收信号的同步，只有在码相位与载波频率误差在一定范围内时，解调器才能正常工作。由于存在频率源的漂移、电波传输的时延、多普勒频移、多径效应等因素的影响，码相位以及载波的同步会具有一定的不确定性，因此接收机必须首先对信号进行捕获，将码相位与载波频率估计误差降低到一定范围内才能提供给跟踪环路，进行信号跟踪。导航卫星信号的捕获是全球定位系统接收机信号处理的第一步和关键。

在扩频系统中，直接序列扩频通信系统是目前应用最广泛的扩频技术。直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机(PN，Pseudo-Noise)序列扩展到一个很宽的频带上去，然后发送，系统的射频带宽比原始带宽要宽的多。而在系统的接收端，用与发射端相同的伪随机序列对接收信号进行相关处理，恢复出原来的信息。伪随机序列的自相关特性非常好，自相关旁瓣和互相关值极低，因此可以通过检验本地产生的扩频码序列与接收到的扩频码序列的互相关值来实现扩频序列的同步捕获，可以使信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪比，达到抗干扰的目的。在系统的接收端，用与发射端相同的伪随机序列对接收信号进行相关处理的就是相关器。

在数字计算系统中，加法器电路是最重要的基本运算单元电路，利用加法器可以实现乘法器、除法器和减法器等很多其它的电路功能。虽然实现加法器电路的设计有多种形式，但构成该电路的基础的是全加器。

在接收机中，特别在多模卫星接收机中，捕获要是能够根据卫星星座、卫星信号的信噪比和捕获时间等随时改变捕获结构和相关长度。目前多模接收机中，大多数接收机都是使用固定的结构，无论是捕获内部资源或者是捕获和其它部分资源都不是通用的，在捕获模块不需要工作时候，其资源纯属浪费。在某些时候如果想根据真实环境改变相关长度、相关结构等，这些在目前固定的接收机结构都无法实现。因此目前的捕获存在资源的利用率低、通用性和灵活性差、功耗大等问题，因此研究可重组越来越有意义，但目前尚没有相关的可重组的基本单元。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的卫星导航接收机的捕获单元的资源的利用率低、通用性和灵活性差、功耗大的问题，提出了一种加法器和相关器一体装置。

本发明的技术方案是：一种加法器和相关器一体装置，包括第一全加器、第一非门和第一与门，第一全加器的和输出端与第一非门的输入端相连，第一全加器的进位输出端和第一非门的输出端分别作为第一与门的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为加法器和相关器一体装置的和输出端、进位输出端、第一相关输出端和第二相关输出端。

进一步的，所述第一全加器的两个数据输入端和进位端用于输入需要进行加法运算的加法数据，第一全加器的和输出端作为加法器和相关器一体装置的和输出端，第一全加器的进位输出端作为加法器和相关器一体装置的进位输出端；

进一步的，所述第一全加器的两个数据输入端用于输入一个两位的需要相关的数据，第一全加器的进位端用于输入一个一位的需要相关的数据，用于输入所述一个两位的需要相关的数据的低位数据的第一全加器的数据输入端作为所述加法器和相关器一体装置的第一相关输出端，第一与门的输出端作为所述加法器和相关器一体装置的第二相关输出端。

作为上述方案的等效方案，一种加法器和相关器一体装置，包括第二全加器、第二非门和第一或非门，第二全加器的进位输出端与第二非门的输入端相连，第二全加器的和输出端和第二非门的输出端分别作为第一或非门的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为加法器和相关器一体装置的和输出端、进位输出端、第一相关输出端和第二相关输出端。

进一步的，第二全加器的两个数据输入端和进位端用于输入需要进行加法运算的加法数据，第二全加器的和输出端作为加法器和相关器一体装置的和输出端，第二全加器的进位输出端作为加法器和相关器一体装置的进位输出端。

进一步的，第二全加器的两个数据输入端用于输入一个两位的需要相关的数据，第二全加器的进位端用于输入一个一位的需要相关的数据，用于输入所述一个两位的需要相关的数据的低位数据的第二全加器的数据输入端作为所述加法器和相关器一体装置的第一相关输出端，第一或非门的输出端作为所述加法器和相关器一体装置的第二相关输出端。

本发明的有益效果：本发明提出的加法器和相关器一体装置既能通过相关运算完成捕获功能，同时又能通过加法运算作为其它运算的基本单元。该方案在传统的全加器的基础上进行改进，在不明显增加资源的同时，利用本发明的加法器和相关器一体装置既能完成加法器功能，又能完成捕获功能，在需要的时候可以作为加法器使用也可以作为相关器使用，在不需要捕获时候，该装置还能参与到接收机的其它部分进行运算，大大提高资源的利用率，降低了系统功耗，具有较好的通用性和灵活性。

附图说明

图1为本发明的加法器和相关器一体装置结构示意图。

图2为本发明的加法器和相关器一体装置等效方案结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。

加法器和相关器一体装置结构如图1所示：一种加法器和相关器一体装置，包括第一全加器A1、第一非门B1和第一与门C1，第一全加器A1的和输出端与第一非门B1的输入端相连，第一全加器A1的进位输出端和第一非门的输出端分别作为第一与门的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为加法器和相关器一体装置的和输出端、进位输出端、第一相关输出端Out[0]和第二相关输出端Out[1]。

加法器和相关器一体装置作为加法器使用时，第一全加器A1的两个数据输入端和进位端用于输入需要进行加法运算的加法数据，第一全加器A1的和输出端作为加法器和相关器一体装置的和输出端，第一全加器A1的进位输出端作为加法器和相关器一体装置的进位输出端。

加法器和相关器一体装置作为相关器时，第一全加器A1的两个数据输入端用于输入一个两位的需要相关的数据，第一全加器A1的进位端用于输入一个一位的需要相关的数据，用于输入所述一个两位的需要相关的数据的低位数据的第一全加器的数据输入端作为所述加法器和相关器一体装置的第一相关输出端Out[0]，第一与门C1的输出端作为所述加法器和相关器一体装置的第二相关输出端Out[1]。

如图2所示，作为上述方案的等效方案，一种加法器和相关器一体装置，包括第二全加器A2、第二非门B2和第一或非门C2，第二全加器A2的进位输出端与第二非门B2的输入端相连，第二全加器A2的和输出端和第二非门B2的输出端分别作为第一或非门C2的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为加法器和相关器一体装置的和输出端、进位输出端、第一相关输出端Out[0]和第二相关输出端Out[1]。

加法器和相关器一体装置作为加法器使用时，第二全加器A2的两个数据输入端和进位端用于输入需要进行加法运算的加法数据，第二全加器A2的和输出端作为加法器和相关器一体装置的和输出端，第二全加器A2的进位输出端作为加法器和相关器一体装置的进位输出端。

加法器和相关器一体装置作为相关器时，第二全加器A2的两个数据输入端用于输入一个两位的需要相关的数据，第二全加器A2的进位端用于输入一个一位的需要相关的数据，用于输入所述一个两位的需要相关的数据的低位数据的第二全加器A2的数据输入端作为所述加法器和相关器一体装置的第一相关输出端Out[0]，第一或非门C2的输出端作为所述加法器和相关器一体装置的第二相关输出端Out[1]。

加法器和相关器一体装置作为加法器时，与传统全加器实现的功能相同，不再进行详细描述。

在相关器中，普遍采用一位PN码和两位AD（相关数据）码进行相关。PN码1比特编码方法：补码表示，只保留符号位，1表示-1，0表示1。AD两比特编码方法：补码表示，01表示1，00表示0，11，表示-1。下面分析2bit的AD码和1bit的本地PN码相关器，通过观察输出和输入的关系看到Out[0]=AD[0]，这个可以不做任何处理即可。Out[1]与PN码和AD码真值表如下：

PN码编码：补码表示，只保留符号位，1表示-1，0表示1。

AD编码：补码表示，01表示1，00表示0，11，表示-1。

PN码和AD码相乘结果（相关真值）如表1所示。AD val代表输入数据的实际值，AD[1]，AD[0]代表它的编码。PN val代表输入数据的实际值，PN代表它的编码。Out val代表输出数据的实际值，Out[1]，Out[0]代表它的编码。

表1

相关后的真值如表2所示，从真值表中可发现，Out[1]是把所有值加起来的进位值，除了最后一个三个1情况，可以看到当三个都为1得时候，输出应该为0，所以，通过在全加器外部添加一个非门和一个与门就可以实现，也可以通过在全加器外部添加一个非门和一个或非门实现。

表2

AD[1]	AD[0]	PN	Out[1]
				0	1	0	0
0	0	0	0
				1	1	0	1
0	1	1	1
				0	0	1	0
1	1	1	0

在加法器和相关器一体装置中，既能输出加法的结果，同时也能输出相关结果。在不通场合可以同时输出两种结果或者时分复用来完成不同的功能。在需要不同功能时候，不需要重新配置，只需要直接连接到相应的端口即可。本装置除了导航中的捕获以外，在一般扩频通信中也可以应用。

本发明在传统的全加器的基础上进行改进，在不明显增加资源的同时，既能完成加法器功能，又能完成捕获功能，在需要的时候可以作为加法器使用也可以作为相关器使用，在不需要捕获时候，该装置还能参与到接收机的其它部分进行运算，大大提高资源的利用率，降低了系统功耗，具有较好的通用性和灵活性。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种加法器和相关器一体装置，其特征在于，包括第一全加器、第一非门和第一与门，第一全加器的和输出端与第一非门的输入端相连，第一全加器的进位输出端和第一非门的输出端分别作为第一与门的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为加法器和相关器一体装置的和输出端、进位输出端、第一相关输出端和第二相关输出端。

2.根据权利要求1所述的加法器和相关器一体装置，其特征在于，所述第一全加器的两个数据输入端和进位端用于输入需要进行加法运算的加法数据，第一全加器的和输出端作为加法器和相关器一体装置的和输出端，第一全加器的进位输出端作为加法器和相关器一体装置的进位输出端。

3.根据权利要求1所述的加法器和相关器一体装置，其特征在于，所述第一全加器的两个数据输入端用于输入一个两位的需要相关的数据，第一全加器的进位端用于输入一个一位的需要相关的数据，用于输入所述一个两位的需要相关的数据的低位数据的第一全加器的数据输入端作为所述加法器和相关器一体装置的第一相关输出端，第一与门的输出端作为所述加法器和相关器一体装置的第二相关输出端。

4.一种加法器和相关器一体装置，其特征在于，包括第二全加器、第二非门和第一或非门，第二全加器的进位输出端与第二非门的输入端相连，第二全加器的和输出端和第二非门的输出端分别作为第一或非门的两个输入，所述加法器和相关器一体装置包括四个输出端，分别为加法器和相关器一体装置的和输出端、进位输出端、第一相关输出端和第二相关输出端。

5.根据权利要求4所述的加法器和相关器一体装置，其特征在于，所述第二全加器的两个数据输入端和进位端用于输入需要进行加法运算的加法数据，第二全加器的和输出端作为加法器和相关器一体装置的和输出端，第二全加器的进位输出端作为加法器和相关器一体装置的进位输出端。

6.根据权利要求4所述的加法器和相关器一体装置，其特征在于，所述第二全加器的两个数据输入端用于输入一个两位的需要相关的数据，第二全加器的进位端用于输入一个一位的需要相关的数据，用于输入所述一个两位的需要相关的数据的低位数据的第二全加器的数据输入端作为所述加法器和相关器一体装置的第一相关输出端，第一或非门的输出端作为所述加法器和相关器一体装置的第二相关输出端。