CN114594501A - 处理gnss信号的方法、设备、系统、介质和接收器 - Google Patents

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Abstract

描述了处理GNSS信号的方法、设备、系统、介质和接收器。本公开的一个方面提供了一种用于处理全球导航卫星系统(GNSS)的卫星信号的方法，该方法包括：接收由GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号和由该卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号；跟踪第一GNSS信号；根据第一GNSS信号的所述跟踪来生成第一GNSS信号的跟踪参数；以及至少基于第一GNSS信号的跟踪参数来解码第二GNSS信号，其中第一GNSS工作频带是L1频带、L2频带或L5频带中的一者，并且第二GNSS工作频带是L6频带。

Description

处理GNSS信号的方法、设备、系统、介质和接收器
技术领域
本公开涉及全球导航卫星系统(GNSS)，并且更具体地涉及处理GNSS信号的方法、设备、系统、介质和接收器。
背景技术
GNSS正在成为当今世界的关键基础设施之一。GNSS卫星能够传输多种类型的GNSS信号，每种GNSS信号都在各自的频带上发送。GNSS接收器可以被设计为接收两种或更多种类型的GNSS信号。常规上，GNSS接收器可能会单独地处理接收到的两种或更多种类型的GNSS信号，尤其是在获取、跟踪和解码阶段期间。这需要针对每种类型的接收信号的单独的处理硬件/软件/固件。因此期望对两种或更多种类型的GNSS信号进行联合处理。
新型GNSS信号和常规GNSS信号的联合处理可能具有挑战性。例如，在L6频带上发送的信号被设计为采用码移键控(CSK)调制方案。CSK调制方案不同于用于在L1、L2或L5频带上发送的常规信号的调制方案。用于获取、跟踪和解码常规GNSS信号的常规设计可能不适用于CSK调制信号。目前还没有基于GNSS接收器的商用CSK解码器。
发明内容
描述了处理GNSS信号的方法、设备、系统、介质和接收器。
本公开的一个方面提供了一种用于处理全球导航卫星系统(GNSS)的卫星信号的方法，该方法包括：接收由该GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号和由该卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号；跟踪第一GNSS信号；根据第一GNSS信号的跟踪来生成第一GNSS信号的跟踪参数；至少基于第一GNSS信号的跟踪参数来解码第二GNSS信号，其中，第一GNSS工作频带是L1频带、L2频带或L5频带中的一者，并且第二GNSS工作频带是L6频带。
本公开的另一方面提供了一种用于处理全球导航卫星系统(GNSS)的导航卫星信号的设备，该设备包括：接收器，该接收器被配置为：接收该卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号，并且接收由该卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号；跟踪器，该跟踪器被配置为：跟踪第一GNSS信号，并且根据第一GNSS信号的所述跟踪来生成第一GNSS信号的跟踪参数；解码器，该解码器被配置为至少基于第一GNSS信号的跟踪参数来解码第二GNSS信号；其中，第一GNSS工作频带是L1频带、L2频带或L5频带中的一者，并且第二GNSS工作频带是L6频带。
本公开的另一方面提供了一种用于处理全球导航卫星系统(GNSS)的卫星信号的设备，该设备包括：一个或更多个处理器；以及至少一个机器可读介质，所述至少一个机器可读介质包括可执行指令，当由一个或更多个处理器执行所述可执行指令时，使一个或更多个处理器执行本文所述的任何方法。
本公开的另一方面提供了一种机器可读介质，所述机器可读介质包括可执行指令，所述可执行指令当由一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器执行本文所述的任何方法。
本公开的另一方面提供了一种用于全球导航卫星系统(GNSS)的接收器，该接收器包括本文描述的设备。
附图说明
通过如附图所示的本发明实施方式的以下描述，本发明的前述和其他特征、目的和优点将变得显而易见。并入本文并形成说明书的一部分的附图进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。附图并非按比例绘制。
图1例示了根据本文实施方式的示例GNSS；
图2A和图2B例示了准天顶卫星系统(QZSS)的示例L6信号的生成；
图3例示了用于QZSS的L6信号的示例CSK调制方案；
图4是例示了根据本文实施方式的处理两种不同类型的GNSS信号的示例设备的框图；
图5是根据本文实施方式的图4的设备的具体示例的框图；
图6是例示了根据本文实施方式的同时解码多个数据流的另一示例设备的框图；
图7是例示根据本文实施方式的处理两种不同类型的GNSS信号的示例方法的流程图；
图8是例示实现根据本文实施方式的技术的GNSS接收器的框图；
图9是例示了能够实现根据本文实施方式的技术的计算设备的框图。
具体实施方式
以下详细说明在本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受到前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
本文描述的技术提供处理至少两种不同类型的GNSS信号S1和S2的方法、设备、系统、介质和接收器。在一些实施方式中，通过从信号S1的跟踪中获取信息，信号S2的解码不需要在信号S2的每个跟踪信道中有独立闭环。在一些实施方式中，仅提供一个群延迟差(GDD)跟踪环路，其从信号S2的解码信道获取信息并向信号S2的解码信道提供控制反馈。在一些实施方式中，取决于检测到的CSK符号，根据机会(opportunistic)自适应地执行GDD跟踪环路的GDD补偿。这节省了专用CSK解码器的设计和制造成本，因为除了RF前端中的SAW滤波器设计之外，只需更改固件即可重复使用GNSS芯片。此外，GDD补偿方法优化了解码条件以获得最低误码率。
图1例示了根据本文实施方式的示例GNSS 1000。本文描述的方法和设备可以应用于GNSS 1000。
GNSS 1000可以包括多个卫星，例如，卫星1200-1至1200-N。卫星1200-1至1200-N中的每一者能够同时发送两种或更多种类型的GNSS信号，例如，信号S1和信号S2。一旦被卫星发送，信号S1和信号S2就可以行进穿过自由空间并被接收器1100接收。接收器1100可以位于例如地面上。
作为GNSS 1000的卫星信号，信号S1和信号S2可以被设计为直接序列扩频(DSSS)信号。通常在DSSS信号中调制PRN(伪随机噪声)码。信号S1和信号S2可以采用不同的信号结构。一方面，信号S1和信号S2可以采用具有不同码长的不同PRN码。另一方面，可以采用不同的调制方案。例如，信号S1可以采用调制PRN码中的异或操作(模2加)，而信号S2可以采用CSK调制方案，这将在下面讨论。GNSS信号的信号结构通常在GNSS的接口控制文档(ICD)或接口规范文档(ISD)中规定。ICD或ISD通常由GNSS的运营商公开提供。
在一个实施方式中，信号S1和信号S2可以在不同的频带中发送并提供不同的服务。例如，信号S1可以在第一GNSS工作频带上发送，而信号S2可以在不同于第一GNSS工作频带的第二GNSS工作频带上发送。可以发送GNSS信号的工作频带也在GNSS的ICD或ISD中规定。
通常，同一卫星发送的信号S1和信号S2在发送之前彼此严格同步，因为信号S1的生成和信号S2的生成可以使用卫星上共同的原子钟。例如，卫星1200-1发送的信号S1和信号S2可以彼此同步，并且卫星1200-N发送的信号S1和信号S2可以彼此同步。同一卫星的信号S1与信号S2之间的同步可以允许接收器1100联合处理这两个信号或使用一个信号来帮助处理另一个信号。
在一个实施方式中，接收器1100可以处理接收到的信号S1和信号S2，以确定与接收器1100相关联的位置、导航和/或定时(PNT)信息。例如，接收器1100可以获取、跟踪和解码由多个卫星1200-1至1200-N发送的多个信号S1。跟踪期间收集的测量值和从信号S1解码的消息可以用于计算PNT信息。在一个实施方式中，在信号S1的跟踪期间收集的测量值可以用于信号S2的解码。这将在下面更详细地讨论。
根据本公开，信号S1和信号S2可以是由GNSS的同一卫星同时发送的任意两种类型的GNSS信号。表1示出了由日本开发的准天顶卫星系统(QZSS)发送的多种类型的GNSS信号。例如，可以从列出的信号中选择信号S1和信号S2。
表1
Figure BDA0003294698550000041
在一个实施方式中，信号S1可以是在L1、L2或L5频带上发送的任何信号(以下也称为“L1信号”、“L2信号”或“L5信号”)。注意，L1信号包括L1C/A信号或L1C信号中的任一者，而L1C信号可以是用于L1CP或L1CD服务中的任一者的信号。L2信号包括L2C信号，L2C信号可以是用于L2CL或L2CM服务中的任一者的信号。L5信号可以是用于I5或Q5服务中的任一者的信号。L1信号、L2信号或L5信号中任一者的信号结构都在QZSS的ISD中有所规定，并因此为公众所熟知。
在一个实施方式中，信号S2可以是在L6频带上发送的信号(以下也称为“L6信号”)。注意，L6信号可能包括L61信号或L62信号中的任一者，L6信号可以用于厘米级增强服务(CLAS)。因此，L6信号也可以被称为CLAS信号。L6信号的信号结构也在QZSS的ISD中有所规定，并因此为公众所熟知。
L6信号相对于L1信号、L2信号或L5信号是新的。例如，在用导航消息调制PRN码时，L6信号采用CSK调制方案，而不是常规的模2加操作。在生成常规的GNSS信号(例如，L1信号、L2信号或L5信号)时，对导航消息和PRN码进行模2加操作，以将导航消息和PRN码调制在一起。然而，CSK调制将PRN码的相位移位由导航消息所指示的码片数量。
图2A和图2B例示了QZSS的示例L6信号的生成。可以在卫星(例如，卫星1200-1到卫星1200-N)中执行该生成。
图2A例示了QZSS的L61信号的生成。L61信号包含两个流。所述两个流中的由图2A中的上部分支指示的第一流包含导航消息。第一流包括4ms PRN短码，该4ms PRN短码是由Reed Solomon(R-S)编码的导航消息借助于CSK调制的。具体地，导航消息被提供给8位/符号R-S编码器2110。R-S编码器2110生成对应的8位编码导航消息符号(CSK符号)。CSK调制器2120接收由R-S编码器2110生成的8位编码导航消息符号和由码生成器2130生成的4ms PRN码(码1)。CSK调制器2120将PRN码的相位移位由8位编码导航消息符号所指示的码片数量。L61信号的第二流由图2A中的下部分支指示，所述第二流包括410ms PRN长码(码2)，该410ms PRN长码(码2)是由周期为820ms的方波调制的，是从0开始的(“010101...”)。
图2B例示了QZSS的L62信号的生成。L62信号包含两个流：L6D和L6E。流L6D和流L6E各自包含相应的导航消息。流L6D和流L6E两者都是CSK调制的。如图2B所示，流L6D和流L6E中的每一者的调制类似于L61信号的第一流的调制。因此，省略了L6D和L6E中的每一者的调制的描述。在图2B中，使用了附加CSK调制器2140和附加8位/符号R-S编码器2150。
图3例示了用于QZSS的L6信号的示例CSK调制方案。所例示的CSK调制可以由图2A和图2B的CSK调制器执行。作为CSK调制的一个输入，原始PRN码可以是由码生成器生成的PRN码片序列，如原始PRN码型3100所示。8位编码导航消息符号可以作为CSK调制的另一个输入来提供。CSK调制将原始PRN码移位N个码片，其中N是由8位编码导航消息符号所指示的值。例如，当N＝0时，原始PRN码将不会被CSK调制移位。当N＝1时，原始PRN码将左移位1个码片，如CSK调制的PRN码型3200所示。即，码片PRN(2)将成为移位后PRN码的第一个码片，而码片PRN(1)将成为最后一个码片。移位后PRN码由CSK调制输出。可能移位的相位总数(以下表示为P)取决于编码导航消息符号的长度。例如，由于8位编码导航消息符号有2^8＝256个可能值，则CSK调制输出的移位后PRN码将会具有256个不同的移位的相位(P＝256)。
应当理解，本文中描述的GNSS以及信号S1和信号S2是通过示例的方式讨论的，并不旨在进行限制。在一方面，GNSS 1000可以是采用卫星导航概念的任何系统。例如，GNSS1000可以是全球系统(所述全球系统包括GPS系统、BeiDou系统、Galileo系统、GLONASS系统)中的任何一者和/或区域导航卫星系统(例如，日本研发的准天顶卫星系统(QZSS))。在一个实施方式中，GNSS 1000可以是QZSS。在另一个实施方式中，GNSS 1000可以是不同于QZSS但也发送L1信号、L2信号或L5信号的任何其他系统。在另一方面，信号S1和信号S2可以不限于当前广播的L1信号、L2信号、L5信号和L6信号，而是包括L1信号、L2信号、L5信号和L6信号的任何其他演进。在一个实施方式中，QZSS的CSK调制方案可以使用不同的参数。例如，编码导航消息符号可能具有不同于8位的长度，从而导致不同的P值。注意，信号S1和信号S2可能是从在轨卫星发送的真实卫星信号。
图4是例示了根据本文实施方式的处理两种不同类型的GNSS信号的示例设备的框图。设备4000可以在图1的接收器1100中实现或被实现为图1的接收器1100。在一个实施方式中，设备4000可以包括接收器4100、第一处理模块4200、第二处理模块4300和PNT计算器4400。
在一个实施方式中，接收器4100可以被配置为接收由GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号(信号S1)，并且接收由同一卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号(信号S2)。
在一个实施方式中，发送信号S1的第一GNSS工作频带可以是L1频带、L2频带或L5频带中的一者，并且发送信号S2的第二GNSS工作频带可以是L6频带。
在一个实施方式中，第一处理模块4200可以被配置为处理信号S1。第一处理模块4200可以包括获取模块4210、跟踪器4220和第一解码器4230。获取模块4210可以被配置为执行获取处理以确定在接收到的信号中哪个信号S1是当前可见的。获取模块4210可以向跟踪器4220提供关于可见信号S1的信息。跟踪器4220可以被配置为执行跟踪处理以跟踪已被确定为可见的信号S1。根据信号S1的跟踪，跟踪器4220可以生成信号S1的跟踪参数。例如，所生成的跟踪参数可以包括信号S1的多普勒频率和码相位中的至少一者。随着信号S1被跟踪，第一解码器4230可以被配置为执行解码处理以解码来自信号S1的导航消息。所解码的消息以及在跟踪信号S1期间收集的测量值可以被提供给PNT计算器4400。
注意，获取模块4210的获取处理、跟踪器4220的跟踪处理以及第一解码器4230的解码处理仅针对信号S1执行，而不针对信号S2执行。在信号S1是L1信号、L2信号或L5信号中的一者的情况下，对于特定类型的信号S1，有许多已知的获取处理、跟踪处理和解码处理。这些已知处理以及任何其他未来研发的处理可以由获取模块4210、跟踪器4220和第一解码器4230在不受限制的情况下执行。因此，获取模块4210、跟踪器4220和第一解码器4230可以包含特定类型的信号S1所需的硬件/软件/固件。
在一个实施方式中，第一处理模块4200可以被配置为将所生成的信号S1的跟踪参数提供给第二处理模块4300。信号S1的跟踪参数可以被第二处理模块4300用于解码信号S2。
在一个实施方式中，第二处理模块4300可以被配置为处理信号S2，包括至少基于信号S1的跟踪参数来解码信号S2。下面更详细地讨论第二处理模块4300的操作。
在一个实施方式中，第二处理模块4300可以包括第二解码器4310。第二解码器4310可以被配置为执行基于信号S1的跟踪参数来解码信号S2的解码处理。信号S2的解码处理可以在没有信号S2的获取处理和/或跟踪处理的情况下执行。有利地，可以节省与信号S2的获取处理和/或跟踪处理相关的成本。例如，设备4000可以省略用于获取和/或跟踪信号S2的硬件/软件/固件。
为了基于信号S1的跟踪参数解码来自信号S2的导航消息，第二解码器4310可以包括转换器4311、一个或更多个本地信号生成器4312、一个或更多个相关器4313、符号检测器4314和R-S解码器4315。
在一个实施方式中，转换器4311可以被配置为根据信号S1的跟踪参数得出用于解码信号S2的参数。所得出的参数可以包括信号S2的多普勒频率以及信号S2的一个或更多个码相位假设。
在一个实施方式中，本地信号生成器4312可以被配置为基于所得出的信号S2的多普勒频率和信号S2的一个或更多个码相位假设来生成信号S2的一个或更多个本地副本。
在一个实施方式中，相关器4313可以被配置为将信号S2与由本地信号生成器4312生成的一个或更多个本地副本相关。
在一个实施方式中，符号检测器4314可以被配置为基于相关器4313进行的相关来检测一个或更多个CSK符号。
在一个实施方式中，R-S解码器4315可以被配置为检测和/或校正由符号检测器4314检测到的一个或更多个CSK符号中的位错误。R-S解码器4315的输出可以作为所解码的信号S2的导航消息的一部分来提供。可以将所解码的信号S2的导航消息提供给PNT计算器4400。
在一个实施方式中，PNT计算器4400可以被配置为基于所解码的导航消息和信号S1和/或信号S2的测量值来计算与设备4000相关联的位置、导航和定时信息。
如上所述，设备4000能够提供L6信号与L1信号、L2信号或L5信号的常规信号的联合处理。注意，L6信号的解码是基于常规信号的跟踪参数。有利地，可以以相对低的成本处理L6信号。而且，联合处理两种类型的信号可以提供比处理单一类型的信号更好的性能，从而提供更高的精度(例如，厘米级精度)。
注意，信号S1和信号S2是在不同的GNSS工作频带中发送的。在接收到的信号S1与信号S2之间将存在群延迟差(GDD)。信号S1与信号S2之间的GDD可能随时间变化。在信号S2的解码期间自适应和动态地补偿GDD是有益的。
在一个实施方式中，第二处理模块4300可以包括GDD补偿器4320。GDD补偿器4320可以被配置为基于信号S2的解码来计算信号S1与信号S2之间的GDD。计算出的GDD可以表示所接收信号S1的群延迟与所接收信号S2的群延迟之间的差。GDD补偿器4320可以被配置为反馈所计算的GDD以解码信号S2。因此，GDD可以被实时自适应地和动态地补偿。
在一个实施方式中，GDD补偿器4320可以包括触发器模块4321和至少一对早迟(E-L)门4322。触发器模块4321可以被配置为响应于预定义条件来触发GDD的计算。预定义条件可以包括一个或更多个特定CSK符号的检测。早迟门4322可以被配置为一旦被触发，就跟踪与检测到的CSK符号相对应的特定码相位。
为了计算GDD，在一个实施方式中，GDD补偿器4320还可以包括早迟门比较器4323。早迟门比较器4323可以被配置为：基于被触发的早迟门对的相关结果来确定码相位延迟校正。
在一个实施方式中，GDD补偿器4320还可以包括增益部件4324。增益部件4324可以被配置为将增益施加到由早迟门比较器4323输出的码相延迟校正。增益部件的输出可以被确定为所计算的GDD。
在一个实施方式中，GDD补偿器4320可以被配置为至少基于所计算的GDD来更新信号S2的码相位假设。作为结果，可以补偿包含在原始码相位假设中的GDD。与原始码相位假设相比，更新后的码相位假设将更加准确。
在一个实施方式中，GDD补偿器4320可以被配置为向第二解码器4310反馈更新后的码相位假设。第二解码器4310可以使用更新后的码相位假设来解码信号S2。
在一个实施方式中，GDD补偿器4320可以被配置为还向早迟门4322反馈更新后的码相位假设，使得由早迟门4322所使用的信号S2的本地副本也可以被更新。
利用GDD补偿器4320，信号S1与信号S2之间的GDD将在更新后的码相位假设中得到补偿。与那些未补偿的假设相比，信号S2的更新后的码相位假设更准确。这将为信号S2的解码提供更好的性能。
而且，注意，每次预定义条件(例如，一个或更多个特定CSK符号的检测)出现时，GDD补偿器4320都可以提供信号S2的更新后的码相位假设。因此，更新后的码相位假设将在信号S2的解码期间动态生成。GDD补偿器4320允许在信号S2(解码)和信号S1(跟踪)之间自适应地和动态地补偿GDD。
图5是根据本文实施方式的图4的设备4000的具体示例的框图。为了清楚和简单起见，图5中省略了设备4000的一些元件，例如，第一解码器4230、PNT计算器4400等。
在一个实施方式中，接收器4100可以被配置为从GNSS(例如，GNSS 1000)的导航卫星接收卫星信号。所接收的卫星信号可以包括在不同的GNSS工作频带中发送的至少两种不同类型的GNSS信号(例如，信号S1和信号S2)。例如，接收器4100可以被配置为接收在第一GNSS工作频带中发送的信号S1并且接收在第二GNSS工作频带中发送的信号S2。信号S1和信号S2可以是从同一卫星(例如，图1的卫星1200-1至1200-N中的任一者)发送的。
在一个实施方式中，接收器4100可以包括必要的元件来接收信号S1与信号S2。在一个示例中，接收器4100可以包括用于接收第一GNSS工作频与第二GNSS工作频带中的信号的天线元件。此外，接收器4100还可以包括用于执行附加处理的元件，例如，低噪声放大器、滤波器、下变频器和模数转换器。在设备4000被实现为芯片/微处理器的另一示例中，接收器4100可以不包括像天线元件这样的硬件，但可以包括用于从其他前端元件接收数字信号数据流(例如，中频信号数据流)的一个或更多个接口。接收器4100可以包括分别用于接收和处理信号S1和信号S2的不同且分开的元件。
在一个实施方式中，接收器4100可以生成表示所接收的信号S1和信号S2的两个样本流。例如，第一样本流可以包括表示所接收信号S1并且从第一GNSS工作频带采样的信号样本序列。第二样本流可以包括表示接收信号S2并且从第二GNSS工作频带采样的信号样本序列。
在一个实施方式中，获取模块4210可以连接到接收器4100并且接收表示所接收信号S1的第一样本流。获取模块4210可以被配置为执行获取处理以确定哪些信号在第一样本流中当前可见。通常，在某个时间点，并非GNSS的所有卫星都能对接收器可见。因此，获取模块4210可以接收第一样本流并识别哪些信号在第一样本流中当前可见。例如，获取模块4210可以确定卫星1200-1发送的信号S1和卫星1200-2发送的信号S1两者都在第一样本流中可见，而卫星1200-N发送的另一个信号S1在第一样本流中不可见。获取模块4210可以向跟踪器4220提供关于可见信号S1的信息，以便跟踪器4220可以跟踪所述信号S1。例如，关于可见信号S1的信息可以包括所述信号S1的标识符和粗略码相位。由获取模块4210生成的粗略码相位可以指示对所述信号S1的码相位的粗略估计，其可以提供码相位的初始值以供跟踪器4220跟踪。
在一个实施方式中，跟踪器4220可以连接到接收器4100和获取模块4210。跟踪器4220可以从接收器4100接收表示所接收信号S1的第一样本流并且从获取模块4210接收关于可见信号S1的信息。
跟踪器4220可以被配置为执行跟踪处理以跟踪已被确定为可见的信号S1。跟踪处理可以包括：生成被跟踪信号S1的本地副本；使该本地副本与信号S1相关；基于相关结果确定该本地副本与被跟踪信号S1之间的偏差；以及基于所确定的偏差调整本地副本。因此，跟踪器4220可以包括或可以连接到信号S1的信号副本生成器和相关器(在此省略)。
根据信号S1的跟踪，跟踪器4220还可以生成信号S1的跟踪参数。例如，所生成的跟踪参数包括信号S1的多普勒频率和信号S1的码相位中的至少一者。
信号S1的多普勒频率可以指信号S1的标称载波频率与所接收信号S1的实际中心频率之间的频率偏移。多普勒频率是由发送信号S1的卫星与接收所述信号S1的接收器之间的相对运动引起的。多普勒频率是相对运动速度和信号S1的标称载波频率的函数。所生成的多普勒频率可以用于调整本地副本中PRN码的码片速率，使得本地副本尽可能地与所接收信号S1相似。
信号S1的码相位可以指所接收信号S1相对于本地副本的PRN码的相位。例如，所接收信号S1可能超出本地副本或落后于本地副本，这两种情况都会导致所接收信号S1的PRN码与本地副本的PRN码之间的错位。通过确定信号S1的码相位并消除对应的错位，本地副本可以与所接收信号S1对齐，从而可以实现更好的相关性能。
在一个实施方式中，跟踪器4220可以向转换器4311(包括转换器4311-1和转换器4311-2)提供信号S1的跟踪参数。转换器4311可以被配置为根据信号S1的跟踪参数来得出用于解码信号S2的参数。
在图5所示的实施方式中，转换器4311被分成两个转换器4311-1和4311-2。转换器4311-1可经配置以计算信号S2的多普勒频率，而转换器4311-2可经配置以生成信号S2的一个或更多个码相位假设。
在一个实施方式中，转换器4311-1可以从跟踪器4220接收信号S1的跟踪参数，所述跟踪参数至少包括信号S1的多普勒频率。信号S2的多普勒频率可以由转换器4311-1基于信号S1的多普勒频率得出。由于信号S1和信号S2由同一颗卫星发送并由同一接收器接收，因此对于信号S1和信号S2两者而言，卫星与接收器之间的相对速度是相同的。因此，信号S1的多普勒频率与信号S2的多普勒频率之间可能存在固定比率。信号S2的多普勒频率可以基于信号S1的多普勒频率以及信号S1和信号S2的标称载波频率来得出。
在一个实施方式中，转换器4311-1可以如下计算信号S2的多普勒频率：
f2＝f1*(F2/F1)，(式1)
其中，F1表示信号S1的标称载波频率，f1表示信号S1的多普勒频率，F2表示信号S2的标称载波频率，并且f2表示信号S2的多普勒频率。
注意，信号S1的多普勒频率(f1)可以由跟踪器4220生成和提供。F1和F2是常数并且已知的值。例如，如果信号S2是L6信号，则F2是对应的标称载波频率为1278.75MHz。如果信号S1是L1信号、L2信号或L5信号，则F1是对应的标称载波频率1575.42MHz、1227.60MHz或1176.45MHz。
在一个实施方式中，转换器4311-2可以从跟踪器4220接收信号S1的跟踪参数，所述跟踪参数至少包括信号S1的码相位。信号S2的一个或更多个码相位假设可以由转换器4311-2基于信号S1的码相位得出。一个或更多个码相位假设各自对应于与特定PRN码片(例如，PRN(1))在所接收信号S2中的何处出现有关的假设。信号S2的一个或更多个码相位假设中的每一者可以包括以下两个部分：(1)所接收信号S2中整个PRN码的码相位，以及(2)在CSK调制期间，PRN码内可能已经移位的码片数量。信号S2的一个或更多个码相位假设的数量可以等于CSK调制中可能移位的码相位的数量(即，P)。
注意，信号S1与信号S2由同一卫星发送并且彼此同步。因此，基于在信号S1的跟踪期间已经生成的信号S1的码相位来生成信号S2的一个或更多个码相位假设是可行的。例如，可以通过复制信号S1的码相位并添加偏移量来生成初始码相位假设。可以通过将相应数量的码相位增量添加到所述初始码相位假设来生成剩余的码相位假设。
在一个实施方式中，转换器4311-2可以如下生成信号S2的一个或更多个码相位假设：
T2(0)＝T1+D， (式2)
T2(k)＝T2(0)+k*ΔT，k＝0，…，P-1， (式3)
其中：T1表示信号S1的码相位，其是信号S1的跟踪参数中的一者，并且可以由第一处理模块4200的跟踪器4220生成和提供；D表示信号S1与信号S2之间的码相位偏移，其可以是基于信号S1和信号S2的标称特性的预定值；k为码相位假设的指标(index)，并且T2(k)表示信号S2的第k个码相位假设；ΔT表示信号S2的两个相邻码相位假设之间的码相位增量，其可以是根据CSK调制的预定值(例如，预定码片数量)；并且P表示信号S2的CSK调制中使用的可能码相位总数。在图3所示的示例CSK调制中，P为256。P还指示所生成的信号S2的一个或更多个码相位假设的总数。
转换器4311可以向本地信号生成器4312提供所得出的一个或更多个参数。具体而言，转换器4311-1可以向本地信号生成器4312提供所计算的信号S2的多普勒频率，并且转换器4311-2可以向本地信号生成器4312提供所生成的信号S2的一个或更多个码相位假设。
在一个实施方式中，本地信号生成器4312可以被配置为基于信号S2的多普勒频率和信号S2的一个或更多个码相位假设来生成信号S2的一个或更多个本地副本。信号S2的一个或更多个本地副本的数量取决于信号S2的一个或更多个码相位假设的数量。例如，本地信号生成器4312可以生成总共P个本地副本，各个本地副本是在信号S2的一个或更多个码相位假设的相应码相位假设下生成的。此外，信号S2的多普勒频率可以用于确定一个或更多个本地副本的码片速率。本地信号生成器4312可以被配置为向相关器4313提供所生成的信号S2的一个或更多个本地副本。
在一个实施方式中，相关器4313可以从接收器4100接收表示所接收信号S2的第二样本流并且从本地信号生成器4312接收信号S2的一个或更多个本地副本。相关器4313可以被配置为将第二样本流与信号S2的一个或更多个本地副本中的每一者相关。各个相关结果可以在相关周期(例如，1ms)中生成。对于信号S2的一个或更多个本地副本中的每一者，都有对应的相关结果序列。每个序列还可以对应于信号S2的一个或更多个码相位假设中的相应码相位假设。相关器4313可以向符号检测器4314提供相关结果序列。
符号检测器4314可以被配置为执行检测处理以检测一个或更多个CSK符号。符号检测器还可以将相关器4313生成的各个相关结果序列积分成CSK符号长度(例如，4ms)。检测处理可以是最大似然(ML)检测，其选取积分后显示最大能量的CSK符号。例如，可以成对地比较积分幅值以便快速找到最大积分幅值。检测处理可以选取与最大积分幅值相对应的CSK符号作为检测到的CSK符号。每个CSK符号对应于信号S2的一个或更多个码相位假设中的相应一者，因此也可以确定与检测到的CSK符号相对应的码相位假设。符号检测器4314可以向R-S解码器4315提供检测到的CSK符号。
R-S解码器4315可以被配置为检测和/或校正检测到的CSK符号中的位错误。R-S解码器4315采用的解码算法可以对应于卫星采用的编码算法，例如，图2A和图2B所示的8位/符号R-S编码模块。一个CSK符号可以映射到8个信道位，并且信道位流驱动标准R-S解码器。R-S解码器4315可以输出已解码信息位作为导航消息的一部分。已解码信息位可以被提供给PNT计算器4400(图5中省略)，以用于计算与设备4000相关联的位置、导航和定时信息。
注意，上述式2描述了信号S1与信号S2之间的恒定码相位偏移D。然而，由于各种原因，信号S1与信号S2之间的实际码相位偏移可能不是恒定的。例如，信号S1和信号S2在从卫星行进到接收器时可能各自经受相应的群延迟。信号S1的群延迟和信号S2的群延迟之间可能存在差异。此外，每个群延迟可能因环境变化(例如，信号S1和信号S2行进的电离层发生变化)而变化。信号S1与信号S2之间的恒定码相位偏移D的假设可能无法反映信号S1与信号S2之间变化的GDD。有利于实时计算GDD并自适应地基于计算出的GDD执行信号S2的解码。
在一个实施方式中，提供了从符号检测器4314接收检测到的CSK符号的触发器模块4321。触发器模块4321可以被配置为确定符号检测器4313检测到的CSK符号是否与包括在信号S2的预定义组码相位假设中的特定码相位相对应。响应于确定CSK符号与包括在预定义组码相位假设中的特定码相位相对应，触发器模块4321可以被配置为向早迟门4322发送触发信号，以指示已检测到特定CSK符号和/或特定码相位。
在一个实施方式中，早迟门4322可以包括一对或更多对早迟门。早迟门对的数量可以取决于预定义组码相位假设的大小。每对早迟门可以用于跟踪包括在预定义组码相位假设中的相应码相位。一旦从触发器模块4321接收到触发信号，早迟门4322就可以触发与检测到的CSK符号/特定码相位相对应的早迟门对，以跟踪所述特定码相位。
具体地，被触发的早迟门对可以包括早相关信道和迟相关信道。早相关信道可以将所接收信号S2与信号S2的早本地副本相关，该早本地副本从特定码相位提前一定量的码片(例如，1/2码片)。迟相关信道可以将所接收信号S2与信号S2的迟本地副本相关，该迟本地副本从特定码相位延迟相同量的码片(例如，1/2码片)。可以基于从转换器4311接收到的信号S2的特定码相位和多普勒频率来生成早本地副本和迟本地副本。可以从接收器4100接收所接收信号S2。早相关信道和迟相关信道可以分别生成早相关结果和迟相关结果。注意，这些信道不用于CSK符号检测，而仅用于慢速码跟踪。
在一个实施方式中，早迟门比较器4323可以接收早迟门4322中被触发的早迟门对的相关结果(即，早相关结果和迟相关结果)。早迟门比较器4323可以被配置为基于早相关结果和迟相关结果确定码相位延迟校正。例如，早迟门比较器4323可以被配置为通过比较早相关结果与迟相关结果来生成所接收信号S2的提示码相位。提示码相位可以表示所接收信号S2的实际码相位。码相位延迟校正可以被确定为由被触发的早迟门对跟踪的特定码相位与所确定的所接收信号S2的提示码相位之间的差。
在一个实施方式中，可以提供增益部件4324。增益部件4324可以连接到早迟门4323的输出端。增益部件4324可以被配置为接收所确定的码相位延迟校正并且对该码相位延迟校正施加增益。所施加的增益可以是任何期望的值并且可以是预定的。由于电离层过程的缓慢变化特性，GDD可以与非常小的增益相关联。在一个示例中，所施加的增益可以是小于1的小因子。在这种情况下，增益部件4324也可以被称为衰减器。增益部件的输出值可以被确定为计算出的信号S1与信号S2之间的GDD。
在一个实施方式中，计算出的GDD可以被馈送到转换器4311-2，以更新信号S2的一个或更多个码相位假设。例如，转换器4311-2可以将计算出的GDD添加到根据式2和式3确定的一个或更多个码相位假设。
在一个实施方式中，转换器4311-2可以如下确定信号S2的更新后的一个或更多个码相位假设：
T'2(0)＝T1+D+GDD， (式4)
T’2(k)＝T’2(0)+k*ΔT，k＝0，…，P-1， (式5)
其中：T1表示信号S1的码相位，其是信号S1的跟踪参数中的一者，并且可以由第一处理模块4200的跟踪器4220生成和提供；D表示信号S1与信号S2之间的码相位偏移，其可以是基于信号S1和信号S2的标称特性的预定值；GDD表示信号S1与信号S2之间的群时延差，其由GDD补偿器4320计算；T’2(k)表示信号S2的第k个更新的码相位假设；ΔT表示信号S2的两个相邻码相位假设之间的码相位增量，其可以是根据CSK调制的预定值(例如，预定码片数)；并且P表示信号S2的CSK调制中使用的可能码相位总数。在示例CSK调制中，P将为256，如图3所示。
在一个实施方式中，转换器4311-2可以被配置为向本地信号生成器4312提供信号S2的更新后的一个或更多个码相位假设。本地信号生成器4312可以被配置为基于信号S2的更新后的一个或更多个码相位假设来生成信号S2的更新后的一个或更多个本地副本。信号S2的更新后的一个或更多个本地副本可以进一步由相关器4313使用。通过使用已补偿GDD的更新后的一个或更多个码相位假设，可以实现信号S2的更新后的一个或更多个本地副本与所接收信号S2之间的更好对齐，从而实现更好的解码性能(例如，更好的准确度)。换言之，GDD补偿优化了解码条件以获得最低误码率。
在一个实施方式中，转换器4311-2可以被配置为向早迟门4322提供信号S2的更新后的一个或更多个码相位假设，使得早迟门4322使用的信号S2的本地副本也可以被更新。例如，可以向早迟门4322中的被触发的早迟门对提供更新后的码相位假设。可以基于与被触发的早迟门对相对应的更新后的码相位假设来调整由被触发的早迟门对使用的早本地副本和迟本地副本。
在一个实施方式中，用于确定触发条件的预定义组码相位假设可以与信号S2的CSK调制中的所有P个可能的移位码相位相对应。换言之，预定义组码相位假设可以包括P个码相位。在这种情况下，无论检测到哪个CSK符号，触发器模块4321都会触发对应的一对早迟门。这需要早迟门4322包括至少P对早迟门，这可能不是必要且经济的。
在优选实施方式中，预定义组码相位假设可以仅与信号S2的CSK调制中的P个可能的移位码相位的子集相对应。例如，预定义组码相位假设可以仅包括信号S2的M个选择的码相位假设，M是不大于P的正整数。因此，要实现的早迟门对的数量可以减少到M个。M个选择的码相位假设可以表示M个机会码相位假设。例如，M个选择的码相位假设可以与来自信号S2的CSK调制方案中使用的总共P个移位码相位中具有M个最高先验发生概率的M个移位码相位相对应。注意，M个机会码相位假设可以从上面计算的T2(k)(或T’2(k))，k＝0，...，N-1的集合中选择。此外，M个机会码相位假设在T2(k)(或T’2(k))，k＝0，…，N-1的集合中不一定连续且均匀地间隔。
注意，由于M个选择的码相位假设表示具有最高先验发生概率的移位码相位，因此预定义组码相位假设将包括与检测到的CSK符号相对应的码相位的可能性仍然较高。作为结果，在大多数情况下，早迟门4322仍将被触发以提供码相位延迟校正(或更具体地是计算出的GDD)。这提供了可接受的性能，并减少了早迟门的数量。
具有M个最高先验发生概率的M个码相位可以通过多种方式确定。在设计良好的系统中，所有CSK有效载荷符号都应该具有均匀分布。但是，总会有定期出现的前导码。在一个实施方式中，可以通过研究CSK调制标准中的帧结构来使用静态方法。例如，可以通过分析卫星的R-S编码器和/或CSK调制器中使用的特定编码和调制方案来确定每个CSK符号的近似出现概率。在另一个实施方式中，可以采用即时或离线的动态方法，其中收集检测到的CSK符号的出现统计信息，并根据收集到的CSK符号计算出现概率最高的M个码相位。例如，可以通过分析接收器在一段时间内已检测到的CSK符号的统计信息(例如，通过计算在所接收信号S2中出现的次数)来确定每个CSK符号的近似出现概率。可以基于所确定的CSK符号的近似出现概率来选择M个码相位。一旦已经选择了M个码相位，早迟门4322可以被配置为包括针对M个码相位中的每一者的对应的早迟门对。
另外，可以在运行时以静态方式或以动态方式确定M个码相位(和对应的早迟门对)。在一个实施方式中，可以在运行设备4000之前预先确定M个码相位。在另一个实施方式中，可以实时动态地确定和配置M个码相位。例如，在设备4000运行期间，触发器模块4321可以根据接收器在一段时间内检测到的CSK符号的统计信息来周期性地确定具有最高先验发生概率的M个码相位。
注意，M可以是任何期望的数字。M可以基于设备4000的能力来确定，例如，设备4000可用的硬件/软件资源。更大的M可以使用更多的资源并提供更高的命中率。更高的命中率意味着由符号检测器4314检测到的CSK符号与包括在信号S2的预定义组码相位假设中的码相位相对应的百分比更高。在一个实施方式中，注意，T2(0)具有最高的概率，因为有许多具有运行零的帧。有鉴于此，M个码相位可以被选择为T2(0)、T2(1)、T2(2)、T2(3)和T2(4)，如式2和式3所计算的，其中，M＝5。在这种情况下，如果检测到的CSK符号与前五个码相位假设中的任一者相对应，则将触发GDD的计算。在另选实施方式中，可以指定其他码相位，例如，T2(0)、T2(3)、T2(7)、T2(8)和T2(12)。
注意，设备4000提供群延迟补偿环路滤波器，该群延迟补偿环路滤波器是简单的一阶滤波器，唯一的状态变量是当前估计的群延迟差“GDD”。环路的噪声带宽没有精确定义，因为环路是不规则更新的，但环路增益由于只跟踪变化非常缓慢的部件而被设定得非常低。环路的时间常数可以是数十秒而不是秒的数量级。注意，接收器和时钟动态是通过跟踪信号S1来考虑的，而信号S2的环路将只会看到非常小的残余。
应当理解，图5中所示的设备4000的实现是说明性的而非旨在限制。在本公开的精神的范围内可以应用许多修改。
一方面，框之间的边界仅仅是说明性的。一个元件可以被划分为多个子元件。多个元件可以合并为单个元件。例如，转换器4311-1和4311-2可以被合并为单个转换器4311。此外，早迟门4322、早迟门比较器4323和/或增益部件4324可以被合并为单个元件。可以划分或合并其他元件。
在另一方面，多个元件可以在单独的硬件设备中或在单个硬件设备中实现。注意，跟踪器4220、相关器4313和早迟门4322各自涉及多个相关操作。在一个示例中，这些元件可以在不同的设备中单独实现。在另一个示例中，这些元件可以共享包括大量相关信道的单个硬件设备。
在另一方面，由一个元件执行的操作可以由另一个元件执行。例如，可以不在转换器4311-1处执行对一个或更多个码相位假设的更新。相反，GDD补偿器4320可以将更新后的一个或更多个码相位假设直接提供给本地信号生成器4312和/或早迟门4322。另选地，GDD补偿器4320可以将计算出的GDD提供给本地信号生成器4312和/或早迟门4322，使得本地信号生成器4312和/或早迟门4322可以更新正在使用的码相位假设。
图6是示出根据本文实施方式的用于同时解码多个数据流的另一示例设备4000A的框图。与图4的示例设备4000相比，设备4000A可以包括两组第二解码器4310和GDD补偿器4320。第一组第二解码器4310-1和GDD补偿器4320-1可以被配置为处理第一数据流，而第二组第二解码器4310-2和GDD补偿器4320-2可以被配置为处理第二数据流。第二解码器4310-1和4310-2可以具有与设备4000的第二解码器4310相同的功能，并且GDD补偿器4320-1和4320-2可以具有与设备4000的GDD补偿器4320相同的功能。
在一个实施方式中，第一数据流与第二数据流可以被独立地解码。即，对第一流执行的解码和GDD补偿可以独立于对第二流执行的解码和GDD补偿，反之亦然。
在一个实施方式中，可以同时解码第一数据流与第二数据流。即，对第一流执行的解码和GDD补偿可以与对第二流执行的解码和GDD补偿同时执行。
在一个实施方式中，第一数据流与第二数据流可以对应于由两个卫星发送的两个信号S2。例如，接收器4100可以接收从卫星1200-1和卫星1200-2发送的两个卫星信号。每个卫星信号可以包括相应的信号S1和相应的信号S2。第一处理模块4200可以跟踪两个卫星信号中的每一者中的信号S1，并生成对应的所述信号S1的跟踪参数。可以将所生成的信号S1的跟踪参数提供给相应的一组第二解码器4310和GDD补偿器4320，以用于解码相应的信号S2。具体地，可以将卫星1200-1的信号S1的跟踪参数提供给第一组第二解码器4310-1和GDD补偿器4320-1，以便解码卫星1200-1的信号S2的第一数据流。可以将卫星1200-2的信号S1的跟踪参数提供给第二组第二解码器4310-2和GDD补偿器4320-2，以便解码卫星1200-2的信号S2的第二数据流。注意，第一组第二解码器4310-1和GDD补偿器4320-1或第二组第二解码器4310-2和GDD补偿器4320-2各自都可以如针对第二解码器4310和GDD补偿器4320所描述的那样操作。
在进一步的实施方式中，第一数据流与第二数据流可以对应于由两个卫星发送的两个信号S2中的两个相同类型的数据流。L62信号是信号S2的一个示例，其由QZSS卫星发送。L62信号包括L6D数据流和L6E数据流。在一个示例中，第一数据流可以对应于第一卫星的信号S2中的L6D数据流，而第二数据流可以对应于第二卫星的信号S2中的L6D数据流。在另一个示例中，第一数据流可以对应于第一卫星的信号S2中的L6E数据流，而第二数据流可以对应于第二卫星的信号S2中的L6E数据流。
还应当理解，设备4000A可以包括多于两组的第二解码器4310和GDD补偿器4320，从而可以处理多于两个的卫星信号。在一个实施方式中，第一处理模块4200还可以包括选择器4240。选择器4240可以被配置为选择期望由第二处理模块4300处理的信号。例如，接收器4100可以接收从多个卫星发送的多个卫星信号。每个卫星信号包括相应的信号S1和相应的信号S2。选择器4240可以被配置为仅选择多个卫星信号的子集。该选择可以基于接收到的卫星信号的特性。例如，选择器4240可以基于多个卫星信号的信噪比(SNR)来选择卫星信号。SNR可以是信号S1的SNR，其可以在信号S1的跟踪期间确定。具有最高SNR的卫星信号(例如，两个卫星信号)将被确定由第二处理模块4300处理，即第一组第二解码器4310-1和GDD补偿器4320-1和/或第二组第二解码器4310-2和GDD补偿器4320-2。
在一个实施方式中，第一数据流与第二数据流可以对应于单个卫星在同一信号S2中发送的两个数据流。作为信号S2的示例，L62信号包括L6D数据流和L6E数据流。第一数据流可以对应于L62信号的L6D数据流，并且第二数据流可以对应于相同L62信号的L6E数据流。可以提供信号S1的跟踪参数来分别解码L62信号的L6D数据流和L6E数据流。L6D和L6E数据流的解码可以独立且同时地执行。
还应当理解，设备4000或4000A的元件可以被实现为硬件、软件、固件中的任一者或其任何组合。在一个实施方式中，所有元件可以被实现为在通用处理器上运行的软件模块。在另一个实施方式中，元件可以被加载到硬件上，使得硬件可以用作独立运行的GNSS芯片/处理器。在其他实施方式中，设备4000或4000A可以实现为软件和硬件的组合。
还应当理解，可以在设备4000或4000A中重新使用常规硬件模块。例如，任何常规的单个卫星跟踪信道都可以用作设备4000或4000A的相关器。单个卫星跟踪信道可以包括一个或更多个分支器(tap)(例如，X个分支器)，每个分支器对应于相应的码相位并因此提供相应的相关输出。对于需要P(例如，256)个相关结果的相关器4313，所需的单个卫星跟踪信道的数量可以被计算为ceil(P/X)，其中ceil()是向上取舍到整数的函数。对于将在信号S2的M个选定码相位假设下触发的早迟门4322，所需的单个卫星跟踪信道的数量可以被计算为ceil(M/X/2)。跟踪器4220也可能需要至少一个单个卫星跟踪信道。因此，包含在一个设备中的多个单卫星跟踪信道可以被划分成若干组，每组用于跟踪器4220、转换器4313或E-L门4322。在其他实施方式中，可以使用其他类型的相关器。
图7是例示根据本文实施方式的处理两种不同类型的GNSS信号的示例方法7000的流程图。方法7000可以由设备4000(或设备4000A)执行。两种不同类型的GNSS信号可以包括信号S1和信号S2。
方法7000可以从步骤7100开始，在步骤7100中，可以接收由GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的信号S1和由同一卫星在第二GNSS工作频带中发送的信号S2。步骤7100可以由设备4000的接收器4100执行。在一个实施方式中，第一GNSS工作频带可以是L1频带、L2频带或L5频带中的一者，并且第二GNSS工作频带可以是L6频带。
在一个实施方式中，方法7000还可以包括步骤7200和步骤7300。在步骤7200中，可以跟踪信号S1。在步骤7300中，信号S1的跟踪参数可以根据信号S1的跟踪生成。步骤7200和步骤7300可以由设备4000的跟踪器4220执行。
在一个实施方式中，方法7000还可以包括步骤7400，在步骤7400中，至少基于信号S1的跟踪参数来解码信号S2。步骤7400可以由设备4000的解码器4310执行。
在一个实施方式中，信号S2可以是码移键控(CSK)信号。例如，信号S2可以是图2A和图2B中描述的L61信号或L62信号中的一者，所述信号S2经受如图3中描述的CSK调制。应当理解，信号S2可以具有不同于图3的特定CSK调制的另一个CSK调制。例如，可以使用不同的PRN码。此外，可以使用不同长度(除了8位)的编码导航消息。
在一个实施方式中，在步骤7300中生成的信号S1的跟踪参数可以包括信号S1的多普勒频率和信号S1的码相位中的至少一者。
在一个实施方式中，信号S2的解码可以包括：根据信号S1的跟踪参数得出用于解码信号S2的参数。所得出的参数可以包括信号S2的多普勒频率和信号S2的一个或更多个码相位假设。所述操作可以由设备4000的转换器4311执行。
在一个实施方式中，得出用于解码信号S2的参数可以包括根据式1计算信号S2的多普勒频率：
f2＝f1*(F2/F1)，
其中，F1是信号S1的标称载波频率，F1表示信号S1的多普勒频率，F2表示信号S2的标称载波频率，并且f2表示信号S2的多普勒频率。
在一个实施方式中，得出用于解码信号S2的参数可以包括通过式2和式3生成信号S2的码相位假设：
T2(0)＝T1+D，
T2(k)＝T2(0)+k*ΔT，k＝0，…，P-1，
其中，T1表示信号S1的码相位，D表示信号S1与信号S2之间的码相位偏移，T2(k)表示信号S2的第k个码相位假设，ΔT表示信号S2的两个相邻码相位假设之间的码相位增量，并且P表示信号S2的CSK调制方案中使用的码相位总数。
在一个实施方式中，信号S2的解码还可以包括：基于信号S2的多普勒频率和信号S2的一个或更多个码相位假设生成信号S2的一个或更多个本地副本，这可以由设备4000的本地信号生成器4312执行；将信号S2与一个或更多个本地副本相关，这可以由设备4000的相关器4313执行；基于所述相关来检测一个或更多个CSK符号，这可以由设备4000的符号检测器4314执行；以及检测和/或校正一个或更多个CSK符号中的位错误，这可以由设备4000的R-S解码器4315执行。
在一个实施方式中，方法7000还可以包括：基于信号S2的解码，计算信号S1与信号S2之间的GDD；并且反馈所计算的GDD以用于信号S2的解码。这些操作可以由设备4000的GDD补偿器4320执行。
在一个实施方式中，计算GDD包括：检测信号S2的至少一个CSK符号；确定至少一个检测到的CSK符号是否与包括在信号S2的预定义组码相位假设中的特定码相位相对应；响应于确定至少一个检测到的CSK符号与包括在预定义组码相位假设中的特定码相位相对应，触发对应的早迟门对来跟踪特定码相位以生成GDD。
在一个实施方式中，预定义组码相位假设可以包括信号S2的M个选择的码相位假设。M个选择的码相位假设可以与在信号S2的CSK调制中使用的总共P个码相位中具有M个最高先验发生概率的M个码相位相对应。M可以是不大于P的正整数。
在一个实施方式中，计算GDD可以包括：将早迟门比较器应用于所述对应的早迟门对的输出；并将增益施加到早迟门比较器的输出端。
在一个实施方式中，反馈所计算的GDD用于解码可以包括：至少基于所计算的GDD和信号S1的码相位来更新信号S2的码相位假设；提供更新后的码相位假设以用于检测信号S2的CSK符号；并向对应的早迟门对提供更新后的码相位假设。
在一个实施方式中，信号S2可以是包括L6D数据流和L6E数据流的QZSS CLAS信号，并且解码包括解码L6D数据流或L6E数据流中的至少一者。在其他实施方式中，信号S2的解码可以包括同时解码L6D数据流和L6E数据流。
在一个实施方式中，接收信号S1和信号S2来自的卫星是第一卫星，方法7000还包括以下步骤：接收由第二卫星在第一GNSS工作频带中发送的第三GNSS信号和由第二卫星在第二GNSS工作频带中发送的第四GNSS信号；跟踪第三GNSS信号；根据所述第三GNSS信号的跟踪，生成第三GNSS信号的跟踪参数；以及至少基于第三GNSS信号的跟踪参数来解码第四GNSS信号。
在一个实施方式中，第四GNSS信号可以是与信号S2相同的信号类型。具体地，信号S2和第四GNSS信号各自为包含L6D数据流和L6E数据流的QZSS CLAS信号，该方法包括：同时解码信号S2和第四GNSS信号两者的L6D数据流；或者同时解码信号S2和第四GNSS信号两者的L6E数据流。
本文公开的技术提供了一种处理GNSS信号的改进方法。一些实施方式提供了新的L6信号与L1信号、L2信号或L5信号的常规信号的联合处理。通过根据常规信号的跟踪参数来解码L6信号，可以简化L6信号的处理过程。例如，对于L6信号可以省略获取处理和跟踪处理。当L6信号采用不同于常规信号的新CSK调制时，这尤其有利。
另外，在一些实施方式中，自适应地计算和补偿L6信号与常规信号之间的GDD。与假设L6信号与常规信号之间的码相位偏移是恒定值相比，这提供了更好的精度。此外，GDD的自适应计算和补偿是在预定义条件下触发的，这允许以有限的成本实现GDD的自适应计算和补偿，同时获得足够好的性能。
注意，虽然信号S1可以是L1信号、L2信号或L5信号中的一者，但是使用不同的信号作为信号S1可以提供不同的性能。如表1所示，L1信号、L2信号、L5信号、L6信号的中心载波频率分别为1575.42MHz、1227.60MHz、1176.45MHz、1278.75MHz。因此，L2信号与L6信号的频率差最小，而L1信号与L6信号的频率差最大。注意，两个信号之间的GDD取决于两个信号之间的频率差。因此，当L6信号为信号S2时，在L1信号、L2信号和L5信号中选择L2信号作为信号S1将提供最小的GDD，因此性能最佳。使用L1信号作为信号S1将提供更大的GDD，因此性能较差。在一个实施方式中，可以将信号S1选择为L1信号。在一个优选实施方式中，可以将信号S1选择为L5信号。在一个最佳实施方式中，可以将信号S1选择为L2信号。
根据一个实施方式，本文描述的技术由一个或更多个专用计算设备实现。专用计算设备可以是硬连线来执行这些技术，或者可以包括数字电子设备(例如，一个或更多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或被永久编程以执行这些技术的网络处理单元(NPU))，或者可以包括被编程为根据固件、存储器、其他存储装置或组合中的程序指令执行这些技术的一个或更多个通用硬件处理器。此类专用计算设备还可以将自定义硬连线逻辑、ASIC、FPGA或NPU与自定义编程相结合来完成这些技术。专用计算设备可以是台式计算机系统、便携式计算机系统、手持设备、网络设备或结合了硬连线和/或程序逻辑以实现这些技术的任何其他设备。
图8是示出实现根据本文实施方式的技术的GNSS接收器8000的框图。GNSS接收器8000可以是图1的接收器1100的示例。GNSS接收器可以包括前端电路8100和处理器8200。在一个实施方式中，前端电路8100可以被配置为从自由空间接收由GNSS卫星发送的卫星信号。例如，前端电路8100可以包括被配置为在第一GNSS工作频带与第二GNSS工作频带中工作的天线阵列。天线阵列可以接收由同一卫星发送的第一GNSS工作频带的信号S1与第二GNSS工作频带的信号S2两者。前端设备可以被配置为还将所接收信号传送到处理器8200。在一个实施方式中，处理器8200可以被配置为执行图7的方法7000。例如，处理器8200可以是如上所述的设备4000(或4000A)的示例实现。处理器8200可以采用GNSS处理器/芯片/模块的形式。此外，处理器8200可以被配置为提供PNT信息以供显示或将PNT信息传送到另一个设备或应用程序。
图9是例示了能够实现根据本文实施方式的技术的计算设备的框图。
计算系统9000包括用于传送信息的总线9100以及与总线9100联接以处理信息的硬件处理器9200。计算系统9000还包括联接到总线9100以存储要由处理器9200执行的信息和指令的主存储器9300，例如，随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备。主存储器9300还可以用于在要由处理器9200执行的指令的执行期间存储临时变量或其他中间信息。当这些指令存储在处理器9200可访问的非暂时性存储介质中时，使计算系统9000呈现为被自定义成执行指令中规定的操作的专用机器。
计算系统9000还包括联接到总线9100以为处理器9200存储静态信息和指令的存储设备9400。提供存储设备9400(例如，磁盘或光盘)并将其联接到总线9100，以存储信息和指令。
计算系统9000可以包括I/O接口9500。例如，计算系统可以经由总线9100联接到用于向计算机用户显示信息的显示器，例如，阴极射线管(CRT)。包括字母数字键和其他键的输入设备联接到总线9100，以将信息和命令选择传送到处理器9200。另一种类型的用户输入设备是光标控制器，例如，鼠标、轨迹球或光标方向键，以用于将方向信息和命令选择传送到处理器9200并用于控制显示器上的光标移动。
计算系统9000可以使用自定义的硬连线逻辑、一个或更多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑来实现本文描述的技术，它们与计算机系统相结合使计算系统9000成为或将计算系统9000编程为专用机器。根据一个实施方式，本文的技术由计算系统9000响应于处理器9200执行包含在主存储器9300中的一个或更多个指令的一个或更多个序列而执行。可以从另一存储介质(例如，存储设备9400)将这些指令读入主存储器9300。执行包含在主存储器9300中的指令序列使处理器9200执行本文描述的处理步骤。在另选实施方式中，硬连线电路可以代替软件指令或与软件指令结合使用。
如本文所用，术语“存储介质”是指存储使机器以特定方式工作的数据和/或指令的任何非暂时性介质。这种存储介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质。例如，非易失性介质包括光盘或磁盘(例如，存储设备810)。易失性介质包括动态存储器(例如，主存储器9300)。存储介质的常见形式包括：例如，软盘、软磁盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁性数据存储介质、CD-ROM、任何其他光学数据存储介质、任何具有孔图案的物理介质、RAM、PROM和EPROM、F1ASH-EPROM、NVRAM、任何其他内存芯片或卡带、内容可寻址内存(CAM)和三元内容可寻址内存(TCAM)。
计算系统9000还可以包括联接到总线9100的通信接口9600。通信接口9600提供到外部设备的双向数据通信联接。例如，通信接口9600可以是综合服务数字网络(ISDN)卡、电缆调制解调器、卫星调制解调器或调制解调器，以提供到相应类型的电话线的数据通信连接。作为另一个示例，通信接口9600可以是局域网(LAN)卡，以提供到兼容LAN的数据通信连接。也可以实现无线链接。在任何这样的实现中，通信接口9600发送和接收携带表示各种类型信息的数字数据流的电、电磁或光信号。
在前述说明书中，已经参考许多具体细节描述了本发明的实施方式，这些具体细节可以随实施方式不同而变化。因此，说明书和附图被认为是例示性的而非限制性意义。本发明范围的唯一和排他性指标以及申请人所期望的本发明范围是根据本申请以权利要求公布的具体形式(包括任何后续更正)公布的权利要求集合的字面和等效范围。

Claims (20)

1.一种用于处理全球导航卫星系统GNSS的卫星信号的方法，所述方法包括以下步骤：
接收由所述GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号和由所述卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号；
跟踪所述第一GNSS信号；
生成所述第一GNSS信号的跟踪参数；以及
至少基于所述第一GNSS信号的所述跟踪参数来解码所述第二GNSS信号，
其中，所述第一GNSS工作频带是L1频带、L2频带和L5频带中的一者，并且所述第二GNSS工作频带是L6频带。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二GNSS信号是码移键控CSK信号。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
基于所述解码的结果来计算所述第一GNSS信号与所述第二GNSS信号之间的群延迟差GDD；以及
反馈所计算的GDD以解码所述第二GNSS信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一GNSS信号的所述跟踪参数包括以下项中的至少一项：
所述第一GNSS信号的多普勒频率；或者
所述第一GNSS信号的码相位。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，解码所述第二GNSS信号的步骤包括：
根据所述第一GNSS信号的所述跟踪参数得出用于解码所述第二GNSS信号的参数，所得出的参数包括所述第二GNSS信号的多普勒频率以及所述第二GNSS信号的一个或更多个码相位假设。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，得出用于解码所述第二GNSS信号的参数的步骤包括：
通过以下式子计算所述第二GNSS信号的所述多普勒频率：
f2＝f1*(F2/F1)，
其中，F1是所述第一GNSS信号的标称载波频率，f1表示所述第一GNSS信号的所述多普勒频率，F2表示所述第二GNSS信号的标称载波频率，并且f2表示所述第二GNSS信号的所述多普勒频率；以及
通过以下式子生成所述第二GNSS信号的所述码相位假设：
T2(0)＝T1+D，
T2(k)＝T2(0)+k*ΔT，k＝0，…，P-1，
其中，T1表示所述第一GNSS信号的所述码相位，D表示所述第一GNSS信号与所述第二GNSS信号之间的码相位偏移，T2(k)表示所述第二GNSS信号的第k个码相位假设，ΔT表示所述第二GNSS信号的两个相邻码相位假设之间的码相位增量，并且P表示所述第二GNSS信号的码移键控CSK方案中使用的码相位总数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述GNSS是准天顶卫星系统QZSS，所述第二GNSS信号是包括L6D数据流和L6E数据流的QZSS厘米级增强服务CLAS信号，并且解码所述第二GNSS信号的步骤包括：
解码所述L6D数据流和所述L6E数据流中的至少一者；或者
同时解码所述L6D数据流和所述L6E数据流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述GNSS的所述卫星是第一卫星，所述方法还包括以下步骤：
接收由所述GNSS的第二卫星在所述第一GNSS工作频带中发送的第三GNSS信号和由所述第二卫星在所述第二GNSS工作频带中发送的第四GNSS信号；
跟踪所述第三GNSS信号；
根据所述第三GNSS信号的跟踪来生成所述第三GNSS信号的跟踪参数；以及
至少基于所述第三GNSS信号的所述跟踪参数来解码所述第四GNSS信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述GNSS是准天顶卫星系统QZSS，并且所述第二GNSS信号和所述第四GNSS信号中的每一者是包括L6D数据流和L6E数据流的QZSS厘米级增强服务CLAS信号，所述方法包括以下步骤：
同时解码所述第二GNSS信号和所述第四GNSS信号两者的L6D数据流；或者
同时解码所述第二GNSS信号和所述第四GNSS信号两者的L6E数据流。
10.一种用于处理全球导航卫星系统GNSS的导航卫星信号的设备，所述设备包括：
接收器，所述接收器被配置为：
接收由所述GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号；并且
接收由所述卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号；
跟踪器，所述跟踪器被配置为：
跟踪所述第一GNSS信号；并且
根据所述第一GNSS信号的所述跟踪来生成所述第一GNSS信号的跟踪参数；以及
解码器，所述解码器被配置为：
至少基于所述第一GNSS信号的所述跟踪参数来解码所述第二GNSS信号，
其中，所述第一GNSS工作频带为L1频带、L2频带和L5频带中的一者，并且所述第二GNSS工作频带为L6频带。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二GNSS信号是码移键控CSK信号。
12.根据权利要求10所述的设备，所述设备还包括群延迟差GDD补偿器，所述群延迟差GDD补偿器被配置为：
基于对所述第二GNSS信号的解码，计算所述第一GNSS信号与所述第二GNSS信号之间的群延迟差GDD；并且
将所计算的GDD反馈给所述解码器。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一GNSS信号的所述跟踪参数包括以下项中的至少一项：
所述第一GNSS信号的多普勒频率；或者
所述第一GNSS信号的码相位。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述解码器还被配置为：
根据所述第一GNSS信号的所述跟踪参数，得出用于解码所述第二GNSS信号的参数，所得出的参数包括所述第二GNSS信号的多普勒频率以及所述第二GNSS信号的一个或更多个码相位假设。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述解码器还被配置为：
通过以下子式计算所述第二GNSS信号的所述多普勒频率：
f2＝f1*(F2/F1)，
其中，F1是所述第一GNSS信号的标称载波频率，f1表示所述第一GNSS信号的所述多普勒频率，F2表示所述第二GNSS信号的标称载波频率，并且f2表示所述第二GNSS信号的所述多普勒频率；以及
通过以下式子生成所述第二GNSS信号的所述码相位假设：
T2(0)＝T1+D，
T2(k)＝T2(0)+k*ΔT，k＝0，…，P-1，
其中，T1表示所述第一GNSS信号的所述码相位，D表示所述第一GNSS信号与所述第二GNSS信号之间的码相位偏移，T2(k)表示所述第二GNSS信号的第k个码相位假设，ΔT表示所述第二GNSS信号的两个相邻码相位假设之间的码相位增量，并且P表示所述第二GNSS信号的码移键控CSK方案中使用的码相位总数。
16.根据权利要求10所述的设备，其中，所述GNSS是准天顶卫星系统QZSS，所述第二GNSS信号是包括L6D数据流和L6E数据流的QZSS厘米级增强服务CLAS信号，并且所述解码器被配置为：
解码所述L6D数据流和所述L6E数据流中的至少一者；或者
同时解码所述L6D数据流和所述L6E数据流。
17.根据权利要求10所述的设备，其中：
所述GNSS的所述卫星是第一卫星；
所述接收器还被配置为接收由所述GNSS的第二卫星在所述第一GNSS工作频带中发送的第三GNSS信号和由所述第二卫星在所述第二GNSS工作频带中发送的第四GNSS信号；
所述跟踪器还被配置为跟踪所述第三GNSS信号，并且根据所述第三GNSS信号的跟踪来生成所述第三GNSS信号的跟踪参数；并且
所述解码器还被配置为至少基于所述第三GNSS信号的所述跟踪参数来解码所述第四GNSS信号。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述GNSS是准天顶卫星系统QZSS，并且所述第二GNSS信号和所述第四GNSS信号中的每一者是包括L6D数据流和L6E数据流的QZSS厘米级增强服务CLAS信号，所述解码器被配置为：
同时解码所述第二GNSS信号和所述第四GNSS信号两者的L6D数据流；或者
同时解码所述第二GNSS信号和所述第四GNSS信号两者的L6E数据流。
19.一种用于处理全球导航卫星系统GNSS的卫星信号的设备，所述设备包括：
一个或更多个处理器；以及
至少一个机器可读介质，所述至少一个机器可读介质包括可执行指令，所述可执行指令当由所述一个或更多个处理器执行时使所述设备：
接收由所述GNSS的卫星在第一GNSS工作频带中发送的第一GNSS信号和由所述卫星在第二GNSS工作频带中发送的第二GNSS信号；
跟踪所述第一GNSS信号；
生成所述第一GNSS信号的跟踪参数；以及
至少基于所述第一GNSS信号的所述跟踪参数来解码所述第二GNSS信号，
其中，所述第一GNSS工作频带是L1频带、L2频带和L5频带中的一者，并且所述第二GNSS工作频带是L6频带。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述第二GNSS信号是码移键控CSK信号。
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