CN111273322B - 卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统及其时分复用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统，包括相位旋转模块、本地码移位寄存器、码生成器、一个相关器、1/3倍抽取模块、时分复用节拍控制器和串并转换模块；相位旋转模块对基带信号进行相位旋转，再被1/3倍抽取模块进行1/3采样频率抽取并上传相关器；时分复用节拍控制器循环产生节拍控制信号；码生成器产生伪随机码并上传；本地码移位寄存器根据伪随机码产生早、准、迟三路不同时延的伪码并输出；相关器根据节拍控制信号选择一路伪码进行相关运算，并进行串并转换得到最终的信号。本发明还公开了所述卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的时分复用方法。本发明简单实用、可靠性高且占用资源较少。

Description

卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统及其时分复用方法
技术领域
本发明属于通信领域，具体涉及一种卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统及其时分复用方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，卫星导航技术已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。而卫星导航接收机是卫星导航系统的最重要的组成部分之一，其承担着接收卫星导航信号并进行数据解算的重要任务。
现有的卫星导航接收机基带芯片单个跟踪通道系统的结构如图1所示，其包括相位旋转部分、本地码移位寄存器、码生成器和三个相关器；基带信号首先经过相位旋转，剥离掉残余载波，然后同时输入给三个相关器。本地码生成器产生一颗卫星的伪随机码，输入给码移位寄存器，产生早、准、迟三路不同时延的伪码，分别输入给三个不同的相关器。在相关器中，去掉残余载波的基带信号与早、准、迟三路伪码分别同时进行相关运算，得到早、准、迟三路相关值。基带芯片按照系统时钟工作，每个时钟周期均产生三路相关值。
上述方案为卫星导航接收机基带芯片单个跟踪通道系统的通用结构，它的缺点是：每个通道需要用三个并行的相关器，对于需要提供数百个跟踪通道的基带芯片来说，资源消耗非常大，大幅提高了芯片的面积和功耗。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种简单实用、可靠性高且占用资源较少的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统。
本发明的目的之二在于提供一种所述卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的时分复用方法。
本发明提供的这种卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统，包括相位旋转模块、本地码移位寄存器和码生成器，还包括一个相关器、1/3倍抽取模块、时分复用节拍控制器和串并转换模块；相位旋转模块、1/3倍抽取模块、相关器和串并转换模块依次串联；码生成器和本地码移位寄存器串联；本地码移位寄存器串联的输出端连接相关器的输入端；时分复用节拍控制器的输出端连接相关器和串并转换模块；基带信号通过相位旋转模块进行相位旋转并剥离残余载波，然后通过1/3倍抽取模块进行1/3采样频率的抽取，并将抽取信号输送到相关器；时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，从而对相关器的时分复用时序和串并转换模块进行控制；码生成器产生伪随机码并上传本地码移位寄存器；本地码移位寄存器根据上传的伪随机码产生早、准、迟三路不同时延的伪码并输出到相关器；相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，并将输出结果上传串并转换模块；串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，从而得到最终的信号。
所述的采样频率大于3倍的信号带宽。
所述的时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，具体为循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号。
所述的相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算。
所述的串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。
本发明还公开了一种所述卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的时分复用方法，包括如下步骤：
S1.获取基带信号，并对基带信号进行相位旋转，从而剥离残余载波并输出0频率的基带信号；
S2.用1/3采样频率对步骤S1得到的基带信号进行抽取，使得抽取后的数据采样率变为f/3，从而实现每三个系统时钟周期输入一个采样点；
S3.产生一颗卫星的伪随机码；
S4.根据步骤S3产生的伪随机码，产生早、准、迟三路不同时延的伪码；
S5.循环产生三个不同的节拍控制信号；
S6.根据步骤S5产生的节拍控制信号，选择步骤S4产生的对应的伪码进行循环相关运算；
S7.对步骤S6得到的运算结果进行串并转换，从而得到最终的信号。
步骤S2所述的采样频率大于3倍的信号带宽。
步骤S5所述的循环产生三个不同的节拍控制信号，具体为循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号。
步骤S6所述的根据步骤S5产生的节拍控制信号，选择步骤S4产生的对应的伪码进行循环相关运算，具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算。
步骤S7所述的对步骤S6得到的运算结果进行串并转换，具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。
本发明提供的这种卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统及其时分复用方法，通过时分复用的方式用1个相关器实现原来3个相关器的功能，使通道相关器资源降低为原来的1/3，在相同的芯片面积下可提供更多的跟踪通道，提高了芯片的综合性能，而且本发明方法简单实用，且可靠性高。
附图说明
图1为现有的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的结构示意图。
图2为本发明的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的结构示意图。
图3为本发明的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的工作原理时序图。
图4为本发明的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的时分复用方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图2所示为本发明的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的结构示意图：本发明提供的这种卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统，包括相位旋转模块、本地码移位寄存器和码生成器，还包括一个相关器、1/3倍抽取模块、时分复用节拍控制器和串并转换模块；相位旋转模块、1/3倍抽取模块、相关器和串并转换模块依次串联；码生成器和本地码移位寄存器串联；本地码移位寄存器串联的输出端连接相关器的输入端；时分复用节拍控制器的输出端连接相关器和串并转换模块；基带信号通过相位旋转模块进行相位旋转并剥离残余载波，然后通过1/3倍抽取模块进行1/3采样频率的抽取，并将抽取信号输送到相关器；时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，从而对相关器的时分复用时序和串并转换模块进行控制；码生成器产生伪随机码并上传本地码移位寄存器；本地码移位寄存器根据上传的伪随机码产生早、准、迟三路不同时延的伪码并输出到相关器；相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，并将输出结果上传串并转换模块；串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，从而得到最终的信号。
在具体实施时，采样频率必须大于3倍的信号带宽；时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，具体为循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号；相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算；串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。
如图3所示为本发明的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的工作原理时序图：假设输入给跟踪通道的基带数据采样频率为f，芯片系统工作时钟频率通常与采样时钟频率一致也为f，这样就可以保证每个系统时钟周期输入一个采样点的基带信号。基带信号首先经过相位旋转模块，剥离掉残余的载波频率，输出0频率的基带信号。然后在1/3抽取模块中，用1/3采样频率f/3对输入的基带信号进行抽取，抽取后的数据采样率变为f/3，因此实现了每三个系统时钟周期输入一个采样点。这里必须要保证采样率f大于3倍的信号带宽，这样才能在1/3抽取后仍然满足奈奎斯特采样定律，不会发生频谱混叠。抽取后的基带信号送入相关器中。本地码生成器模块产生一颗卫星的伪随机码，送给码移位寄存器，产生早、准、迟三路不同时延的伪码，送入相关器。时分复用节拍控制器在通道启动后循环产生0、1、2三个控制信号，输入给相关器和串并转换模块。相关器根据此节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算，如此循环进行运算。这样就实现了一个相关器，分时进行三路不同伪码的相关运算。最后经过串并转换模块，在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。这样就用1个相关器，通过时分复用的方式实现了原来3个相关器的功能。
如图4所示为本发明的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的时分复用方法的方法流程示意图：本发明公开的这种所述卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统的时分复用方法，包括如下步骤：
S1.获取基带信号，并对基带信号进行相位旋转，从而剥离残余载波并输出0频率的基带信号；
S2.用1/3采样频率对步骤S1得到的基带信号进行抽取，使得抽取后的数据采样率变为f/3，从而实现每三个系统时钟周期输入一个采样点；
在具体实施时，采样频率必须大于3倍的信号带宽；
S3.产生一颗卫星的伪随机码；
S4.根据步骤S3产生的伪随机码，产生早、准、迟三路不同时延的伪码；
S5.循环产生三个不同的节拍控制信号；在具体实施时，可以循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号；
S6.根据步骤S5产生的节拍控制信号，选择步骤S4产生的对应的伪码进行循环相关运算；具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算；
S7.对步骤S6得到的运算结果进行串并转换，从而得到最终的信号；具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。

Claims (9)

1.一种时分复用方法，其特征在于由卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统实现；
所述的卫星导航接收机基带芯片跟踪通道系统，包括相位旋转模块、本地码移位寄存器和码生成器，其特征在于还包括一个相关器、1/3倍抽取模块、时分复用节拍控制器和串并转换模块；相位旋转模块、1/3倍抽取模块、相关器和串并转换模块依次串联；码生成器和本地码移位寄存器串联；本地码移位寄存器串联的输出端连接相关器的输入端；时分复用节拍控制器的输出端连接相关器和串并转换模块；基带信号通过相位旋转模块进行相位旋转并剥离残余载波，然后通过1/3倍抽取模块进行1/3采样频率的抽取，并将抽取信号输送到相关器；时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，从而对相关器的时分复用时序和串并转换模块进行控制；码生成器产生伪随机码并上传本地码移位寄存器；本地码移位寄存器根据上传的伪随机码产生早、准、迟三路不同时延的伪码并输出到相关器；相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，并将输出结果上传串并转换模块；串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，从而得到最终的信号；
所述的时分复用方法，包括如下步骤：
S1. 获取基带信号，并对基带信号进行相位旋转，从而剥离残余载波并输出0频率的基带信号；
S2. 用1/3采样频率对步骤S1得到的基带信号进行抽取，使得抽取后的数据采样率变为f/3，从而实现每三个系统时钟周期输入一个采样点；
S3. 产生一颗卫星的伪随机码；
S4. 根据步骤S3产生的伪随机码，产生早、准、迟三路不同时延的伪码；
S5. 循环产生三个不同的节拍控制信号；
S6. 根据步骤S5产生的节拍控制信号，选择步骤S4产生的对应的伪码进行循环相关运算；
S7. 对步骤S6得到的运算结果进行串并转换，从而得到最终的信号。
2.根据权利要求1所述的时分复用方法，其特征在于所述的采样频率大于3倍的信号带宽。
3.根据权利要求1或2所述的时分复用方法，其特征在于所述的时分复用节拍控制器用于循环产生三个不同的节拍控制信号，具体为循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号。
4.根据权利要求3所述的时分复用方法，其特征在于所述的相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在每一个节拍选择一路伪码进行相关运算，具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算。
5.根据权利要求4所述的时分复用方法，其特征在于所述的串并转换模块根据接收的节拍控制信号，对相关器输出的相关值进行串并转换提取，具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。
6.根据权利要求1所述的时分复用方法，其特征在于步骤S2所述的采样频率大于3倍的信号带宽。
7.根据权利要求6所述的时分复用方法，其特征在于步骤S5所述的循环产生三个不同的节拍控制信号，具体为循环产生0、1和2三个不同的节拍控制信号。
8.根据权利要求7所述的时分复用方法，其特征在于步骤S6所述的根据步骤S5产生的节拍控制信号，选择步骤S4产生的对应的伪码进行循环相关运算，具体为相关器根据时分复用节拍控制器输出的节拍控制信号，在第0拍，选择早支路伪码进行相关运算；在第1拍，选择准支路伪码进行相关运算；在第2拍，选择迟支路进行相关运算。
9.根据权利要求8所述的时分复用方法，其特征在于步骤S7所述的对步骤S6得到的运算结果进行串并转换，具体为在第0拍时取出的相关值作为早支路输出相关值；在第1拍取出的相关值作为准支路的相关值；在第2拍取出的相关值作为迟支路的相关值。
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