CN104977593A - 无线通信同步系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线通信同步系统。描述了无线信号接收器处的无线通信同步。所接收的无线信号可以是包含主代码的周期延拓、次级代码的周期延拓和数据部分的扩展频谱信号。接收器可以通过从第一接收的无线信号提取主代码和数据部分来确定表示次级代码的第一码片序列。接收器可进一步从第二接收的无线信号通过从第二接收的无线信号提取主代码来确定表示次级代码的第二码片序列。接收器可以通过分析第一码片序列和第二码片序列识别与所接收的无线信号相关的相位偏移。

Description

无线通信同步系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年4月4日提交的临时申请序列号61/975,309的优先权，其全部内容通过引用结合于本文中。

技术领域

本公开内容涉及无线代码同步，包括用于全球导航卫星系统(GNSS)的无线代码同步。

背景技术

典型的数字通信系统涉及使用发送器将位流发送至接收器。位流包含接收器解码并使用的数字信息。在一些通信系统中，数字信息首先通过将位流的模拟表示转换为数字样品进行提取。每个样品表示采样之时的信号。由于噪音和其他效果，信号转变(signal transitions)不能被干净地(cleanly，完全地)表示。

此类数字通信可以用于不同系统中，诸如，全球导航卫星系统(GNSS)。GNSS是在宇宙空间中包含卫星网络的卫星系统。每个卫星以精确的时间间隔无线地发送编码信号。接收器分析信号信息以确定位置、速度和时间估计。GNSS信号用于各种应用，诸如确定世界上任何地方的用户的接收器的地理位置。使用所发送的信号中的信息，地球表面上或地球表面附近的接收器可以计算发送卫星的准确位置以及(根据发送时延)计算卫星与接收器之间的距离。为了基于接收的GNSS信号的系统的准确操作，发送卫星和接收器在时间上是同步的。

GNSS特别灵敏，因为GNSS信号是在地球大气之上的卫星与地球表面上的接收器之间通信。此外，发送至接收器的信号由发送器产生并因此被同步至发送器中的时基(time base)。因此，信号未被同步至接收器的时基，因此不能假设接收器的时基中的位转变的位置。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：使用全球导航卫星系统(GNSS)接收器处的电路接收由GNSS卫星发送的多个GNSS信号，其中，GNSS信号包括主代码序列、次级代码序列和数据部分；使用所述电路提取在每个接收的所述GNSS信号中的所述次级代码序列；使用所述电路基于多个参考次级代码序列分析所提取的所述次级代码序列，其中，所述参考次级代码序列包括延迟版本的预定次级代码序列；使用所述电路基于所述分析识别与来自所述多个参考次级代码序列的参考次级代码序列相关的延迟作为相位偏移，所述相位偏移要被用于所述全球导航卫星系统接收器与所述GNSS卫星的同步；以及使用所述电路输出所述相位偏移以用于将所述全球导航卫星系统接收器与所述GNSS卫星同步。

优选地，接收的多个所述GNSS信号包括第一GNSS信号和第二GNSS信号，并且所述方法进一步包括：使用所述电路从所述第一GNSS信号提取第一次级代码序列并且从所述第二GNSS信号提取第二次级代码序列；使用所述电路产生所述第二次级代码序列的复共轭；以及使用所述电路计算所述第一次级代码序列以及所产生的、所述第二次级代码序列的所述复共轭的至少一部分的乘积。

优选地，所述方法进一步包括：使用所述电路计算所计算的所述乘积以及所述多个参考次级代码序列的每个次级代码序列的多个互相关。

优选地，所述方法，进一步包括：使用所述电路从所计算的所述互相关识别具有最大幅值的互相关；以及使用所述电路识别与所识别的具有所述最大幅度的所述互相关有关的所述参考次级代码序列。

优选地，与所识别的所述参考次级代码序列相关的所述延迟作为要用于所述同步的所述相位偏移。

优选地，所述方法，进一步包括：使用所述电路确定与具有所述最大结果的所计算的所述相关的结果序列相关的角度；以及使用所述电路将所确定的所述角度输出作为要用于所述全球导航卫星系统接收器与所述GNSS卫星的所述同步的所述频率偏移。

优选地，通过计算具有所述最大幅值的所计算的所述相关的结果序列的反正切来确定所述角度。

优选地，通过计算所计算的所述互相关的子集的权重组合来确定所述角度，其中，所计算的所述互相关的所述子集包括具有大于预定阈值的相应幅值的所计算的所述互相关。

优选地，所述第二GNSS信号自接收所述第一GNSS信号的预定延迟之后接收。

根据本发明的另一方面，提供了一种无线信号接收器，包括：接收无线信号的电路，每个无线信号包括扩展频谱信号，所述扩展频谱信号包括主代码的周期延拓、次级代码的周期延拓和数据部分；从第一接收的无线信号通过从所述第一接收的无线信号提取所述主代码和所述数据部分来确定表示所述次级代码的第一码片序列的电路；从第二接收的无线信号通过从所述第二接收的无线信号提取所述主代码和所述数据部分来确定表示所述次级代码的第二码片序列的电路；通过分析所述第一码片序列和所述第二码片序列识别与接收的所述无线信号相关的相位偏移的电路；以及使用经识别所述的相位偏移将所述无线信号接收器与接收的所述无线信号的发送器同步的电路。

优选地，无线信号接收器进一步包括：计算所述第一码片序列和所述第二码片序列的复共轭的电路；计算参考码片序列和延迟版本的所述复共轭乘积的多个互相关的电路，其中，所述复共轭乘积延迟了多个预定延迟中的一个预定延迟；以及从所述多个预定延迟识别延迟的电路，使得在所识别的所述延迟处计算的所述互相关的幅值在所计算的所述互相关中是最大值。

优选地，无线信号接收器进一步包括将所述延迟识别为用于所述同步的所述相位偏移的电路。

优选地，无线信号接收器进一步包括：基于所计算的所述互相关来确定用在所述无线信号接收器与所述发送器的所述同步中的频率偏移的电路。

优选地，在没有对频率偏移集搜索的情况下确定用于所述无线信号接收器与所述发送器的所述同步的所述相位偏移和所述频率偏移。

优选地，其中，所述第一接收的无线信号和所述第二接收的无线信号被顺序地接收。

根据本发明的又一方面，提供了一种包括由一个或多个处理器可执行的指令的非暂时性计算机存储介质，所述指令包括：接收第一信号和第二信号的指令，其中，每个信号至少包括主代码的周期延拓、数据部分和次级代码的周期延拓；在所接收的所述第一信号中识别所述次级代码序列的指令；在所接收的所述第二信号中识别所述次级代码序列的指令；基于所识别的所述次级代码序列确定与所接收的所述信号相关的偏移的指令；以及基于所述偏移使本地时钟源同步的指令。

优选地，非暂时性计算机存储介质，进一步包括：计算所接收的所述第一信号中的所述次级代码序列与所接收的所述第二信号中的所述次级代码序列的复共轭乘积的指令。

优选地，所述复共轭乘积被连贯地整合至所述主代码的初相。

优选地，非暂时性计算机存储介质，进一步包括：计算所述复共轭乘积与预定参考信号集的每一个参考信号的的相关的指令；计算每一个所述相关的幅值并且将与来自所述预定参考信号集的预定参考信号相关的延迟确定为相位偏移的指令，其中，所述预定参考信号的所述幅值在所计算的所述幅值中是最大值；以及基于所述复共轭乘积与所述预定参考信号集的每一个参考信号的所述相关的子集的权重组合来计算所述频率偏移的指令，其中，所述子集包括预定数量的相关。

优选地，所述复共轭乘积的所述实数分量被整合至所述主代码的初相。

附图说明

图1示出了受益于无线代码同步的示例性通信系统。

图2示出了在无线代码同步期间使用的示例性信号的组成。

图3示出了示例性信号接收器。

图4示出了在代码相位偏移的检测中所涉及的至少一些步骤的示例性流程图。

具体实施方式

下面讨论将参考以说明的方式示出在本文档中描述的具体实施方式的附图。在不背离本文档的范围的前提下，可以利用其他实施方式并且可以进行结构变化。进一步地，在全球导航卫星系统(GNSS)的上下文中描述了实施方式，然而，在实施方式中描述的特征可以应用于使用扩展频谱信号的数字通信的其他领域，诸如，使用码分多址(CDMA)的无线通信。实施方式在频率不确定时可以有益于扩展频谱信号(诸如，GNSS信号)精确的且计算有效的代码相位同步。例如，所呈现的技术可以用在次级代码的同步期间，诸如，这些同步出现在现代GNSS星座中，如北斗和伽利略。由于所描述的代码相位同步是计算有效的，需要系统中较少的处理能力与通信的接收结合，并且因此，可以被分配至其他功能。在GNSS的实例中，例如，如果利用在一个或多个微芯片上使用专用集成电路实施GNSS，则GNSS的通信部分可能不仅具有较低的计算需求，而且消耗较少的微芯片资源。

图1示出了示例性通信系统100，其中，发送器110发送由接收器120接收的信号150。尽管图1仅示出了一个发送器110和一个接收器120，但是在其他实例中多于一个发送器110可以与多于一个接收器150通信。为了说明的目的，以下描述将以通过单个发送器至单个接收器的通信为重点。图1进一步示出了信号150的分量，包括主代码160、次级代码170和数据部分180。在其他实例中，信号150可以不包括数据部分180。接收器120可以接收信号的组合，使得所接收的一些信号包含数据而一些信号不包含数据部分。每一个信号分量可具有不同的周期性但是具有彼此相关的相位。

发送器110可以按照固定的速率发送信号150。发送器110还可以基于触发事件(诸如，接收到发送数据的指令)随意地发送信号150。发送器150可以是卫星或者在发送器110可以按照给定的速率不断地发送信号150的情况下可以在卫星(诸如，全球定位卫星(GPS))处。可替代地，信号150可以通过伪卫星(pseudolite或pseudo-satellite)发送，诸如，陆基信号发送系统。当发送信号150时，发送器110可以是固定的或者移动的。

发送器110(诸如，卫星)可以被设计为将无线信号150作为扩展频谱无线电信号发送。所描述的实例进一步使用卫星担当发送器110的角色，然而，发送器可以是任何其他发送装置，诸如，无线信号塔或者可以重复所接收的信号的中继站。卫星可包括调制器，该调制器将相移键控(PSK)使用为数字调制方案以通过改变或者调制载波的相位来传达数据180。PSK使用有限数量的相位，每一个相位分配有二进制数的唯一模式。通常，每一个相位编码相等数量的位。每一个位模式形成由具体相位表示的符号。解调器(诸如，接收器120)确定所接收信号的相位并且将其映射回其表示的符号，因此恢复原始数据。接收器120可被特别设计用于由调制器使用的符号集。因此，无线信号150可以具有至少三个部分，或者稍后所描述的分量。除了三个分量之外，无线信号150的实例可包括受益于所描述的实施方式的其他分量。

无线信号150可具有数据180部分。数据180可包含导航所必需的信息，诸如，时间和卫星的星历数据。数据180可以是包含本文中称为值“+A”和“-A”的二进制编码消息。该消息可以以低频率发送并且可以提供导航信息。值+A可以是1并且值-A可以是-1或0。在信号150发送期间，载波可以通过数据部分180进行调制。

信号150可进一步具有主代码160。主代码160可以是包含本文称为值“+B”和“-B”的已知相对较长序列的测距码。值+B可以是值1并且-B值可以是值-1。发送器110可以使用主代码调制载波。主代码160可以专用于卫星并且以比数据180更高的速率发送。还称为伪随机噪声(PRN)代码的主代码160允许精密测距，使得多个卫星或发送器可以以相同频率广播信号，相同频率可以使用CDMA技术破译。通常，PRN代码值被称为“码片(chip)”而不是“位”，以便强调它们不像数据180的位携带信息。

无线信号150可进一步包括也可以是PRN代码的次级代码170。如其名字所示，次级代码170是第二代码，其使主代码160翻倍以形成更长的代码(称为分层代码)。次级代码170的码片率一般低于主代码160的码片率。次级代码的值还可被称为“码片”，因为它们不携带数据。在图1中，示出的次级代码170的一个码片的长度等于主代码160的一个周期。在主代码160的速率与次级代码170的速率之间可以是任何其他关系。例如，在另一个实施方式中，主代码160的一个周期可以等于次级代码170的两个码片。次级代码170通常用于获取诸如室内或城市环境中非常微弱的信号。次级代码170可以是比主代码160更短的代码。在信号150发送期间，使用次级代码170进一步调制载波。

图2示出了信号150的示例性组合，诸如由接收器120(诸如，GNSS接收器)接收的GNSS信号。可以使用各种分量对载波220(诸如，1575.42MHz L1载波或1227.6MHz L2载波)进行调制以获取信号150。例如，在示例性GNSS中，可以使用基于数据180、主代码160和次级代码170的PSK调制载波220。例如，在实施方式中，还被称为C/A(粗捕获)代码序列的主代码160可具有1.023MHz的发送信号率(或码片率)以及1023的代码长度(即，1周期＝1毫秒)。数据位可以是20毫秒长并且与主代码160同步。每一个20ms周期中的一个1ms周期被发送卫星选择为数据周期的开始。进一步地，每一个20ms数据位可以通过次级代码170进行额外调制。例如，如图2中所示，次级代码170可以是20-符号(或20-码片)Neimann-Hoffman代码(0，0，0，0，0，1，0，0，1，1，0，1，0，1，0，0，1，1，1，0)。分量可以使用不同的组合用于调制载波220。例如，如图2中所示，主代码160可以乘以次级代码170并且结果乘积(测距代码)和数据位可以相加。乘法和加法可以使用模2值执行。可替代地，可以执行主代码160乘法或模2加法。然后可以使用二进制相移键控(BPSK)将相加的结果调制至载波上以产生可以发送的信号150。信号150可以包含连同数据的主代码序列和次级代码序列的周期延拓。代码序列可以是码片的序列。次级代码中的码片数可以小于主代码中的码片数，并且在一些实例中基本上更少。例如，主代码序列中的码片数可以是1023，而次级代码序列中的码片数可以是20。

接收器120可以搜索穿越太空的信号(诸如，信号150)的存在并且试图与识别的、来自对应的发送器的信号同步。例如，GNSS接收器可以是识别并与卫星发送GNSS信号同步的无线电导航用户装置，以便解调以及提取所接收的GNSS信号中的测量值和导航信息。由于信号150是相移的，接收器120可以重建载波220并且从所接收的信号150中提取代码和导航数据180。接收器120被设计为能够确定所接收的信号150相对于所发送的信号的相位中的移动。此外，接收器120可以检测并且确定存在频率不确定时的相位偏移。在另一个实例中，接收器120可以额外地或者可替代地确定所接收的信号150相对于所发送信号的频率偏移。相位偏移和频率偏移可用于使无线信号接收器与发送器110同步。

图3示出了示例性接收器120。接收器120可包括执行各种操作的电子电路。该电路可包括一个或多个处理器392，诸如，信号处理器、微处理器和其他此类处理器。一个或多个处理器可以能够执行一个或多个计算机可执行指令。指令可储存在接收器120的存储器396中，或者是经由通信接口(诸如，通信端口(未示出))由一个或多个处理器392可访问的。

接收器120可进一步包括天线310、前端320、振荡器350、基带处理单元370和应用处理单元380。天线310可以将信号150接收为模拟射频信号。所接收的信号150可被输入至前端320。模拟信号可在前端部320中进行降频转换、过滤和数字化。前端320可包括降频转换器322、放大器单元324以及用于操作的模拟数字转换器(ADC)328。前端320的部件可被提供来自从振荡器350的时钟信号，振荡器350起到接收器120的本地时钟源的作用。前端320产生在期望频谱(诸如，中频(IF)频谱)中的信号150的基带表示，该表示包含实数分量和复数分量，也就是I(同相)和Q(正交)分量。基带表示可以转发至基带处理单元370。

基带处理单元370负责将要在数字信号上执行的信号处理任务。为了获取在所接收的信号150中的数据180，基带处理单元还可负责确定代码延迟和载波相位以及频率测量。因此，基带处理单元370可能需要识别所接收的无线信号150的分量的起点和/或端点。尽管主代码160和次级代码170可能具有接收器120已知的值，但是代码可以在发送期间不断地重复。所接收的无线信号150由于多个因素还可能相对于初始发送的无线信号在相位和/或频率中偏移。例如，多普勒效应(接收器关于发送器的相对移动)、环境效应、与其他信号的干扰以及其他此类因素可能引入延迟，或者偏移，这转而可以导致所接收的无线信号150相对于所发送的信号移动。进一步地，振荡器350或者时钟源可能未与发送器110使用的时钟源精确同步，这可能导致所接收的信号与所产生的本地信号之间的相位偏移。

一旦基带处理单元370确定该偏移，则信号150的内容可以转发至应用处理单元380上。应用处理单元380可以使用数据180向用户或者与接收器120通信的另一个系统或装置提供导航相关的信息。例如，数据180可以用于提供接收器120的地理位置，其可以经由显示单元呈现给用户。可替代地或此外，地理位置可以发送至分开的系统或装置(诸如，服务器计算机)，其可以使用地理位置信息为用户提供相关信息。例如，服务器计算机可以提供接收器120的地理位置附近的关注点。包含在数据180中的导航信息的各种其他应用是可能的。

因此，使用基带处理单元370的接收器120(诸如，GNSS接收器)可以执行同步操作，该同步操作可以是信号捕获操作的一部分。图3进一步示出了基带处理单元370的示例性部件，具体地，示出了本地信号发生器372、主代码相关器375和次级代码相关器377。该部件可以用于同步操作。基带处理单元370的部件可以使用振荡器350作为时钟源进行操作。

使用主代码相关器375的基带处理单元370可以将按照由前端320提供的基带形式的入站信号150与期望信号的副本相关以提取主代码160。本地信号发生器372可以产生期望信号的副本。本地产生的期望信号可包括如参考图1和图2所描述的相似分量，诸如，主代码和次级代码，它们的值是已知的。主代码相关器375可以同步所接收的信号和本地产生的期望信号中的主代码160，并且使用解扩操作提取与主代码160相关的信息。为了提取有效的意义或者从相关中提取数据，在接收器中产生的本地副本需要考虑信号载波频率、代码延迟、多普勒频率、PRN或主代码160(其对于每一个卫星/信号是唯一的)，以及次级代码170。次级代码170可以是对于卫星唯一的。可替代地，具体星座(诸如，伽利略卫星或北斗)中的卫星可以共享次级代码170。

作为同步操作的一部分，次级代码相关器377可以确定与所接收的次级代码170相关的偏移。次级代码170可以与频率偏移和代码偏移中的一个或两者相关。“频率偏移”是指所接收的次级代码150与本地产生的期望次级代码之间的频率差异。“代码偏移”或“相位偏移”是指所接收的次级代码170与本地产生的期望次级代码之间的时间同步程度。

因此，该同步可进一步包含对大量假设次级代码偏移的信号能量的搜索，并且大量假设频率偏移可适用于次级代码170。这通常被视为二维搜索，一维是频率偏移另一维是代码偏移。存在较大频率不确定时，对于次级代码同步的传统方法包含与提示相关器(prompt correlator)的连贯和非连贯整合的版本相关的能量计算或者主代码相关器输出。可以在次级代码相位偏移和频率偏移假设的二维网格上计算能量。引起最高能量的次级代码相位/频率偏移对分别形成次级代码相位和频率偏移的估计基础。对次级代码相位以及频率偏移的全二维搜索可能潜在地与过度计算复杂性有关。此外，除非一些额外处理被实施，否则频率估计的质量受到频率假设二进制间隔(bin spacing)的限制。另外，次级代码相位估计在距最近的频率二进制假设(例如，相邻频率二进制假设之间的中线)相对较远的频率偏移处降级。

然而，接收器120可以通过在单维(诸如，次级代码偏移)上的搜索确定代码偏移和频率偏移，因此以更加计算有效的方式确定偏移。接收器120可以通过在次级代码码片转变域中搜索次级代码相位偏移来实现该效率。与传统技术相比，贯穿本文档所描述的和由示例性接收器120所采用的公开技术可以在频率不确定时提供更加准确的以及资源有效的次级代码相位同步和信号(诸如，GNSS信号)的频率估计。

在第k次接收的粗捕获(C/A)初相(epoch)处输出的主代码相关器375包括信号和噪声分量：

y_k＝s_k+n_k k∈Z₊          (1)

其中，Z₊是非负整数集，s_k是信号以及n_k是噪声分量。

信号分量可进一步表示为：

$s_k=A{e}^{j(\mathrm{\ωk}+\mathrm{\θ})}\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m{p}_k+\mathrm{mN}-\mathrm{\φ}---\left(2\right)$

b_m∈{-1，1}T_b间隔BPSK符号

$p_k=\left\{\begin{array}{cc}{c}_k& k\∈\{\mathrm{0,1},...,N-1\}\\ 0& k\∉\{\mathrm{0,1},...,N-1\}\end{array}\right.$

c_k∈{-1，1}T_C/A次级代码码片

每位的次级代码码片数

φ∈{0，1，...，N-1}次级代码编移

其中，A、ω和θ分别是信号幅度、频率(每C/A初相的弧度)和相位。此外，T_C/A和T_b分别是C/A初相间隔和位间隔，而N是跨位间隔的C/A初相的数量。最后，b_m是第m个发送的BPSK符号，p_k是持续时间T_b的次级代码码片调制序列的第k个样品，并且是位相位偏移。

等式1的噪声分量可进一步表示为：

建模为零平均数和方差δ²的循环复合正规随机变量的独立的、恒等分布的(IID)序列的实现，其中，E[·]表示统计期望。

给出的确定主代码相关器375的输出的相位偏移的以上数学公式包含估计次级代码相位偏移，给出长度K序列

对N个假设次级代码相位偏移和Q个假设频率偏移的传统二维搜索网格可以表示为：

$\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\Φ}}=\{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_0{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_1...{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_{N-1}\}& {\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_i=i\\ \stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}=\{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}}_0{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}}_1...{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}}_{Q-1}\}& {\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}}_q\∈[-\mathrm{\π},\mathrm{\π})\end{array}---\left(3\right)$

假设所接收的样品跨越位/次级代码重复次数的整数数量：K＝PN，其中，P是大于1的整数。因此，表示需要执行搜索以确定代码相位偏移的、传统二维方法的优值函数是：

$M_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}},\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}}=\underset{p=0}{\overset{P-2}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i{y}_{i+\mathrm{pN}+\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}{e}^{-j\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}i}\right|}^2---\left(4\right)$

共同使优值函数最大化的参数被视为检测到的次级代码相位偏移和估计的频率偏移，其在数学上表示为：

$\widehat{\mathrm{\φ}},\widehat{\mathrm{\ω}}=\arg \underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\Φ}},\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}{\max }\left\{M_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}},\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}}\right\}---\left(5\right)$

不同于等式5的优值函数中所表示的二维搜索，接收器120可以通过搜索一维以更有效的方式检测和确定代码相位偏移和所估计的频率偏移。接收器120可以经由连贯整合至C/A初相的提示相关器输出的复共轭乘积通过在次级代码码片转变域中操作来确定代码相位偏移和所估计的频率偏移。复共轭乘积可以针对在没有噪声和频率误差的情况下对应于预期共轭乘积的适当定义的参考序列的延迟版本相关。可替代地，复共轭乘积的延迟版本可以针对在没有噪声和频率误差的情况下对应于预期共轭乘积的适当定义的参考序列相关。可以使用对应于不同次级代码相位假设的延迟来延迟复共轭乘积和/或参考次级代码序列。根据对应的码片转变的符号(sign)，相关结果是建设性的或破坏性的求和。相关还可被称为互相关。

可以计算结果相关的幅值。幅值可以是最终码片转变域相关操作的绝对值。对应于具有最大幅值的相关的延迟可以用于估计次级代码相位偏移。与具有最大幅值的相关有关的相位可以用于估计频率偏移。基于所识别的互相关，对次级代码相位偏移的一维搜索可以提供次级代码的代码相位偏移和频率偏移。此外，可以利用最小的额外计算产生准确的频率估计。

图4示出了包含在代码相位偏移的检测中的至少一些步骤的示例性流程图。示出的步骤在接收器120的提示相关器的输出上操作(402)。例如，使用基带处理单元377的接收器120可以计算所接收的信号150的次级代码分量的一阶(lag-one)共轭乘积序列(404)。可替代地，可以计算p阶(lag-p)共轭乘积序列，诸如2阶或3阶。因此，形成连贯地整合至C/A的提示相关器输出的复共轭乘积或主代码初相。这可表示为：

k∈{0，1，...，K-2}     (6)

其中，(.)*表示复共轭。

可替代地，在残余频偏较小的情况下，提示相关器输出的实数部分可被整合至C/A，如等式6A中所示出的。

k∈{0，1，...，K-2}      (6A)

进一步地，接收器120可以计算一个或多个参考次级信号序列(408)。参考次级代码序列可以是N元件1阶次级代码码片乘积序列。示例性参考次级代码d_k，可以表示为：

k∈{0，1，...，N-1}.       (7)

所产生的参考信号可以与复共轭乘积的延迟版本有关(410、414)。例如，基于代码相位偏移的不同假设，可以计算所产生的参考信号与复共轭的延迟版本的相关。表示操作的单维优值函数可以表示为：

$V_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\left(\underset{p=0}{\overset{P-2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{i+\mathrm{pN}+\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}\right).---\left(8\right)$

可替代地，假设代码相位偏移可用于产生由d_k表示的参考代码序列的延迟版本(480)，并且优值函数可以包含连贯地整合至主代码初相的提示相关器输出的复共轭乘积与参考次级代码序列的延迟版本的相关(484)。关于1阶乘积，404中的p值可以是1。然而，接收器可以基于p阶共轭乘积的一些组合形成优值函数，其中，p≥1。

可以计算结果相关的幅值。可以识别具有最大幅值的相关(440)。与最大幅值相关有关的延迟可以用于确定相位偏移。例如，相关的延迟可被输出为次级代码相位偏移(460)。所检测的次级代码相位偏移然后可表示为：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=\arg \underset{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\Φ}}}{\max }\left|V_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}\right|---\left(9\right)$

以及，频率偏移可以基于结果相关在基本上没有额外计算的情况下估计。例如，频率偏移可被计算为具有最大幅值的相关的反正切：

$\widehat{\mathrm{\ω}}=\∠\left(V_{\widehat{\mathrm{\φ}}}\right).---\left(10\right)$

可替代地或者此外，可以基于多个高峰值的权重组合来计算频率偏移以估计这些延迟处的频率。例如，可以选择结果相关的子集来计算频率偏移。子集可包括预定数量的相关。在子集中选择的相关可以基于预定的振幅阈值。例如，高于预定振幅阈值的相关可被选择为用于确定频率偏移的子集。可替代地或此外，可以使用选择相关的子集的其他标准。

在实例中，接收器120可以通过使用优值函数的变形例来删除跨越位界(bit-boundaries)的复共轭乘积，诸如：

$V_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}=\underset{i=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\left(\underset{p=0}{\overset{P-2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{i+\mathrm{pN}+\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}\right).---\left(11\right)$

该删除可以避免在真实次级代码相位偏移处的数据位转变的影响。

因此，接收器120可以基于复共轭乘积序列和一个或多个参考次级代码序列使用单维搜索来检测并且确定代码相位偏移和频率偏移。

以上所描述的方法、装置和逻辑可以以多种不同方式在电路中并且在硬件或者硬件和软件两者的多种不同组合中实现。例如，系统的全部或部分可包括电路，该电路包括控制器、微处理器和/或专用集成电路(ASIC)，或者可利用分立逻辑或部件或者其它类型的模拟或数字电路合并在单个集成电路上或者分布于多个集成电路中的组合来实现的电路。上述逻辑的全部或者一部分可实现为由可包括处理器、控制器或者其他处理装置的电路执行的指令，并且可存储在包括有形或者非暂时性机器可读或者计算机可读介质的电路中，诸如闪存、随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或其他机器可读介质(诸如光盘只读存储器(CDROM)或者磁盘或光盘)。因此，例如计算机程序乘积的乘积可以是包括存储介质以及在所述介质上存储的计算机可读指令的电路，当在端点执行计算机可读指令时，计算机系统或者其他装置使所述装置根据任何以上的说明书执行操作。

电路可进一步包括或接入用于通过电路执行的指令。指令除了储存在暂时性信号之外可以储存在有形存储介质中，诸如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)；或者储存在磁盘或光盘上，诸如，光盘只读存储器(CDROM)、硬盘驱动器(HDD)、或者其他磁盘或光盘；或者储存在其他机器可读介质中或其他机器可读介质上。诸如计算机程序乘积的乘积可包括存储在介质中的或者在介质上的存储介质与指令，并且当通过装置中的电路执行指令时可以使得装置实现以上所描述的处理或者在附图中示出的处理中的任一种。

实施可以是在多个系统分量之中分配的电路，诸如在多个处理器以及存储器、可选择地包括多个分布式处理系统之中。参数、数据库及其他数据结构可以单独存储并管理，可以结合到单个存储器或者数据库中，可以逻辑地以及物理地以许多不同的方式组织，并且可以通过许多不同方式，包括如诸如链接表、散列表、阵列、记录、对象或者隐式存储机制的数据结构。程序可以是单个程序、单独程序的部分(例如，子例程)，分配在几个存储器以及处理器中，或者以许多不同的方式实施，诸如，在例如共享图书馆的图书馆中(例如，动态链接库(DLL))。例如，当通过电路执行时，DLL可以存储执行以上所描述的或者在附图中所示出的任一种处理的指令。

已经具体地描述了各种实施方式。然而，还可以是许多其他实施方式。

Claims (10)

1.一种方法，包括：

使用全球导航卫星系统(GNSS)接收器处的电路接收由GNSS卫星发送的多个GNSS信号，其中，GNSS信号包括主代码序列、次级代码序列和数据部分；

使用所述电路提取在每个接收的所述GNSS信号中的所述次级代码序列；

使用所述电路基于多个参考次级代码序列分析所提取的所述次级代码序列，其中，所述参考次级代码序列包括延迟版本的预定次级代码序列；

使用所述电路基于所述分析识别与来自所述多个参考次级代码序列的参考次级代码序列相关的延迟作为相位偏移，所述相位偏移要被用于所述全球导航卫星系统接收器与所述GNSS卫星的同步；以及

使用所述电路输出所述相位偏移以用于将所述全球导航卫星系统接收器与所述GNSS卫星同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，接收的多个所述GNSS信号包括第一GNSS信号和第二GNSS信号，并且所述方法进一步包括：

使用所述电路从所述第一GNSS信号提取第一次级代码序列并且从所述第二GNSS信号提取第二次级代码序列；

使用所述电路产生所述第二次级代码序列的复共轭；以及

使用所述电路计算所述第一次级代码序列以及所产生的、所述第二次级代码序列的所述复共轭的至少一部分的乘积。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

使用所述电路计算所计算的所述乘积以及所述多个参考次级代码序列的每个次级代码序列的多个互相关。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

使用所述电路从所计算的所述互相关识别具有最大幅值的互相关；以及

使用所述电路识别与所识别的具有所述最大幅度的所述互相关有关的所述参考次级代码序列。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，与所识别的所述参考次级代码序列相关的所述延迟作为要用于所述同步的所述相位偏移。

6.一种无线信号接收器，包括：

接收无线信号的电路，每个无线信号包括扩展频谱信号，所述扩展频谱信号包括主代码的周期延拓、次级代码的周期延拓和数据部分；

从第一接收的无线信号通过从所述第一接收的无线信号提取所述主代码和所述数据部分来确定表示所述次级代码的第一码片序列的电路；

从第二接收的无线信号通过从所述第二接收的无线信号提取所述主代码和所述数据部分来确定表示所述次级代码的第二码片序列的电路；

通过分析所述第一码片序列和所述第二码片序列识别与接收的所述无线信号相关的相位偏移的电路；以及

使用经识别所述的相位偏移将所述无线信号接收器与接收的所述无线信号的发送器同步的电路。

7.根据权利要求6所述的无线信号接收器，进一步包括：

计算所述第一码片序列和所述第二码片序列的复共轭的电路；

计算参考码片序列和延迟版本的所述复共轭乘积的多个互相关的电路，其中，所述复共轭乘积延迟了多个预定延迟中的一个预定延迟；以及

从所述多个预定延迟识别延迟的电路，使得在所识别的所述延迟处计算的所述互相关的幅值在所计算的所述互相关中是最大值。

8.根据权利要求7所述的无线信号接收器，进一步包括将所述延迟识别为用于所述同步的所述相位偏移的电路。

9.根据权利要求7所述的无线信号接收器，进一步包括：基于所计算的所述互相关来确定用在所述无线信号接收器与所述发送器的所述同步中的频率偏移的电路。

10.根据权利要求9所述的无线信号接收器，其中，在没有对频率偏移集搜索的情况下确定用于所述无线信号接收器与所述发送器的所述同步的所述相位偏移和所述频率偏移。