CN115327583B - 一种接收机、信号处理装置及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接收机、信号处理装置及其信号处理方法，转发单元向总线发出读请求以从片外存储芯片读取降采样数据；转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过总线读取在片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给捕获计算单元；如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给捕获计算单元，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过总线读取在片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将下一组降采样数据转发给捕获计算单元；捕获计算单元根据转发单元转发的降采样数据进行捕获计算，以捕获导航卫星信号。

Description

一种接收机、信号处理装置及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及卫星领域，尤其涉及一种接收机、信号处理装置及其信号处理方法。

背景技术

目前，各类电子设备中广泛使用了全球导航卫星系统（GNSS），现有的全球导航卫星系统包括GPS或者北斗等定位系统。全球导航卫星系统经常在干扰强烈的环境工作，导航卫星信号在被接收时通常会存在强度衰减严重等情况。为了解决干扰严重的问题，提高接收机的捕获灵敏度，现有技术方案中主要是增加接收机芯片内部存储空间，从而可以有更大的存储空间以存储更多的降采样数据，从而可以支持更加精确的捕获计算。然而，增加芯片内部的存储空间的成本会大大增加，因此芯片和接收机的成本大大增加。

发明内容

为了提高接收机捕获灵敏度，可以采用增加导航卫星信号相干/非相干积分时间以提高捕获成功率，然而增加积分时间需要增加降采样信号存储量的大小，尤其对于扩频码速率比较高的导航卫星信号，相同时间内的降采样信号量更大，因此完成相同时间内的降采样信号积分运算需要更多的存储空间，如果直接增大接收机芯片的片内存储单元的空间，则会显著增大接收机芯片的成本。

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种接收机、信号处理装置及其信号处理方法，在增加片外存储芯片以节省成本的基础上，使得捕获计算单元能够持续获得降采样数据进行捕获计算，为持续捕获导航卫星信号提供基础。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种信号处理装置，用于处理导航卫星信号，包括信号处理芯片和片外存储芯片，所述信号处理芯片包括捕获模块和总线，所述捕获模块包括转发单元和捕获计算单元；在所述转发单元的读数据阶段：所述转发单元向所述总线发出读请求以从所述片外存储芯片读取降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为下一组降采样数据，其中，一组降采样数据包括若干个连续的降采样数据，所述第二片外读地址是所述第一片外读地址的下一地址；所述捕获计算单元根据所述转发单元转发的降采样数据进行捕获计算，以捕获所述导航卫星信号。

优选地，所述捕获模块还包括降采样电路，在所述转发单元的写数据阶段：所述降采样电路对所述导航卫星信号的基带数字信号进行降采样处理，得到降采样数据；所述转发单元向所述总线发出写请求以将降采样数据写入所述片外存储芯片；所述转发单元如果在当前写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述当前组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第一片外写地址中；所述转发单元如果在当前写设定时长内没有请求到总线控制权，则将当前组降采样数据丢弃，并且如果在下一个写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述下一组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第二片外写地址中，其中，所述第二片外写地址是所述第一片外写地址的下一地址。

优选地，在所述转发单元的读数据阶段：所述转发单元如果连续第一读阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调高；所述转发单元如果连续第二读阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调低，所述第二读阈值次数大于所述第一读阈值次数。

优选地，在所述转发单元的写数据阶段：所述转发单元如果连续第一写阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调高；所述转发单元如果连续第二写阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调低，所述第二写阈值次数大于所述第一写阈值次数。

优选地，所述的信号处理装置还包括处理器，所述捕获模块还包括片内存储单元，所述处理器比较已捕获的当前导航卫星信号的强度与强度阈值之间的大小，在所述当前导航卫星信号的强度大于强度阈值和不大于所述强度阈值时，分别向所述转发单元发送片内读写控制信号和片外读写控制信号；所述转发单元在接收到所述片内读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储至所述片内存储单元，在所述读数据阶段从所述片内存储单元读取降采样数据；以及，在接收到所述片外读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据通过总线存储至片外存储芯片，在所述读数据阶段通过总线从片外存储芯片读取降采样数据。

本发明还提供了一种信号处理方法，应用于处理导航卫星信号的信号处理装置，所述信号处理装置包括信号处理芯片和片外存储芯片，所述信号处理芯片包括捕获模块和总线，所述捕获模块包括转发单元和捕获计算单元；在所述转发单元的读数据阶段：所述转发单元向所述总线发出读请求以从所述片外存储芯片读取降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为下一组降采样数据，其中，一组降采样数据包括若干个连续的降采样数据，所述第二片外读地址是所述第一片外读地址的下一地址；所述捕获计算单元根据所述转发单元转发的降采样数据进行捕获计算，以捕获所述导航卫星信号。

优选地，所述捕获模块还包括降采样电路，在所述转发单元的写数据阶段：

所述降采样电路对所述导航卫星信号的基带数字信号进行降采样处理，得到降采样数据；所述转发单元向所述总线发出写请求以将降采样数据写入所述片外存储芯片；所述转发单元如果在当前写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述当前组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第一片外写地址中；所述转发单元如果在当前写设定时长内没有请求到总线控制权，则将当前组降采样数据丢弃，并且如果在下一个写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述下一组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第二片外写地址中，其中，所述第二片外写地址是所述第一片外写地址的下一地址。

优选地，在所述转发单元的读数据阶段：所述转发单元如果连续第一读阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调高；所述转发单元如果连续第二读阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调低，所述第二读阈值次数大于所述第一读阈值次数。

优选地，在所述转发单元的写数据阶段：所述转发单元如果连续第一写阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调高；所述转发单元如果连续第二写阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调低，所述第二写阈值次数大于所述第一写阈值次数。

优选地，所述信号处理装置还包括处理器，所述捕获模块还包括片内存储单元；所述处理器比较已捕获的当前导航卫星信号的强度与强度阈值之间的大小，在所述当前导航卫星信号的强度大于强度阈值和不大于所述强度阈值时，分别向所述转发单元发送片内读写控制信号和片外读写控制信号；所述转发单元在接收到所述片内读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储至所述片内存储单元，在所述读数据阶段从所述片内存储单元读取降采样数据；以及，在接收到所述片外读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据通过总线存储至片外存储芯片，在所述读数据阶段通过总线从片外存储芯片读取降采样数据。

本发明还提供了一种接收机，包括任一所述的信号处理装置。

【有益效果】

本方案中，转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过总线读取在片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给捕获计算单元作为当前组降采样数据；转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过总线读取在片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给捕获计算单元，这样，在利用片外存储芯片可以存储大量降采样数据的情况下，转发单元不需要一直等待获得总线对其请求的总线控制权的同意，而保持持续的向捕获计算单元供应降采样数据，从而让捕获计算单元能够持续根据降采样数据进行捕获计算，为实时捕获导航卫星信号提供了基础。

另外，本实施例中的信号处理装置，在处理器能够判断已捕获的当前导航卫星信号的强度大小，在当前导航卫星信号的强度大于强度阈值时，向转发单元发送片内读写控制信号，控制转发单元将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储至片内存储单元，片内降采样数据的读写速度快，可以提高GNSS接收机的定时定位结果的计算速度。在当前导航卫星信号的强度不大于强度阈值时，为从强噪声中提取出GNSS弱信号，向转发单元发送片外读写控制信号控制，控制转发单元将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储至片外存储芯片，片外存储芯片容量大于片内存储单元，使得可以通过增大捕获过程中积分计算的时间或者非相干计算的次数提高捕获成功率，进而提高接收机的灵敏度，由于片外存储芯片的成本相对较低，可以在提高接收机灵敏度的同时，降低信号处理装置及接收机的成本。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。图中：

图1为本发明一种实施例的信号处理装置的框图；

图2为本发明一种实施例中写数据阶段降采样信号的存储示意图；

图3为本发明一种实施例中读数据阶段降采样信号的读取示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

图1是本发明信号处理装置的一种实施例的示意图，该信号处理装置用于处理导航卫星信号，包括信号处理芯片和片外电路。信号处理芯片包括捕获模块、总线和处理器，还可以包括图中未示出的跟踪模块、系统随机存储器（RAM）和数据接口，捕获模块、处理器、跟踪模块、系统随机存储器和数据接口之间通过总线进行数据交互。片外电路包括混频采样电路（图中未示出）和片外存储芯片，片外存储芯片通过片外存储芯片接口（图中未示出）与总线连接。信号处理芯片用于对片外电路进行控制，基于导航卫星信号的采样信号进行位置坐标和定时结果计算等；在信号处理芯片的控制下，混频采样电路对导航卫星信号进行混频采样，片外存储芯片可以在已捕获的当前导航卫星信号强度较弱时存储降采样数据。

混频采样电路是接收机信号处理流的起始处理电路，天线收到卫星播发的射频信号经过混频采样电路的混频和模数转换等操作后，形成中频采样数据，并将该中频采样数据送入信号处理芯片进行进一步处理。

捕获模块主要完成导航卫星信号的捕获功能，即捕获得到粗载波相位和粗扩频码相位，从而实现导航卫星信号粗同步。捕获模块包括：中频载波剥离电路、降采样电路、转发单元、片内存储单元、捕获随机存储器（RAM，图中未示出）和捕获计算单元。其中，中频载波剥离电路主要完成对输入中频信号的载波信号剥离，获得零中频采样信号（即基带数字信号）；降采样电路主要完成零中频信号的降采样操作，以降低后续运算量。降采样速率一般取导航卫星信号扩频码速度的2倍，对于BOC调制信号，若进行单边带捕获，降采样速率一般取2倍扩频码速率，如果直接对BOC调制信号进行捕获，降采样速率可能取4倍扩频码速率或者更高。为了防止降采样过程中信号混叠，降采样电路在进行降采样之前需要进行抗混叠滤波，再进行降采样抽取操作。在一些实施例中，捕获计算中比较常用的抗混叠操作是累加降采样方法，具体为将前一个降采样时刻与当前降采样时刻之间出现的所有采样点进行累加作为当前降采样时刻的降采样数据。同时，为了降低后续所需存储空间的大小，通常对降采样数据进行重量化，用较少的比特数表示一个采样点，例如用2比特表示1个采样点，I分量（采样点实部）和Q分量（采样点虚部）分别用1比特表示，如果用4比特表示1个采样点，I分量和Q分量分别用2比特表示。本实施例中，读写控制单元不具有缓存单元，或者具有的缓存单元仅仅能保存降采样电路发送的当前降采样数据，而无法缓存多组降采样数据。在写数据阶段，转发单元将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据转发到片内存储单元进行存储，或者将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据通过总线转发到片外存储芯片进行存储；在读数据阶段时，转发单元从片内存储单元读取降采样数据，或者通过总线从片外存储芯片读取降采样数据，转发给捕获计算单元。捕获计算单元用于接收转发单元在读数据阶段转发的降采样数据，以进行捕获未来导航卫星信号的计算。捕获随机存储器用于存储捕获计算过程中产生的中间变量。

跟踪模块根据捕获模块输出的粗载波相位和粗扩频码相位，完成跟踪锁定导航卫星信号的精细载波相位和精细扩频码相位，从而实现相应卫星信号的跟踪锁定，并将锁定的精细载波相位和精细扩频码相位发送至处理器。跟踪模块定期将处于正常跟踪状态的卫星信号的扩频码相位观测量、载波相位观测量、解调的卫星电文信息等通过总线发送给处理器，处理器根据接收到观测量等信息，进行定位和定时操作，并通过总线和数据接口将定时、定位结果输出。数据接口用于输出处理器计算的定时、定位结果和接收用户配置信息，例如，当用户根据所处应用环境、特定用途等进行导航定位卫星系统、信号、动态等特定需要的设定时，相关配置信息通过数据接口传输至信号处理芯片内部，由处理器进行处理。

系统随机存储器主要用于处理器运行过程需要的缓存，主要包括操作系统运行缓存、导航定位相关数据和状态缓存等。本实施例中，捕获计算单元、跟踪模块等其它挂在总线上的模块或电路，受处理器的调配控制。

本实施例中根据已捕获的当前导航卫星信号的强度与强度阈值之间的大小关系，根据该大小关系决定是将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储在片内存储单元还是片外存储芯片。由于本实施例中的片内存储单元（如RAM）旨在已捕获的当前导航卫星信号强度较强时存储未来导航卫星信号的降采样数据，其存储空间不需要设置得很大，不需要在当前导航卫星信号强度较弱时存储数量更大的未来导航卫星信号的降采样数据，因此可以降低芯片的成本，而片外存储芯片（如FLASH）的存储空间设置得比片内存储单元更大，以在当前导航卫星信号强度较弱时能存储数量更大的未来导航卫星信号的降采样数据，能够为捕获计算单元根据更多的这些降采样数据增大相干积分计算时间和非相干积分计算的次数提供支持，从而提高捕获未来导航卫星信号的灵敏度。而由于片外存储芯片成本相对较低，因此能够节省成本。

具体地，处理器在已捕获的当前导航卫星信号的强度大于强度阈值时，向转发单元发送片内读写控制信号，并在当前导航卫星信号的强度不大于强度阈值时，向转发单元发送片外读写控制信号。在接收到片内读写控制信号后，转发单元在写数据阶段时将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据转发到片内存储单元，在读数据阶段从片内存储单元读取降采样数据，并转发到捕获计算单元；在接收到片外读写控制信号后，转发单元在写数据阶段时将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据通过总线转发到片外存储芯片，在读数据阶段通过总线从片外存储芯片读取降采样数据，并转发到捕获计算单元。捕获计算单元接收转发单元在读数据阶段中获取的降采样数据以进行捕获未来导航卫星信号的计算。其中，写数据阶段为转发单元向片外存储芯片或片内存储单元转发采样数据的阶段，读数据阶段是指转发单元从片外存储芯片或片内存储单元读入数据以供捕获计算单元进行捕获计算导航卫星信号的阶段。

导航卫星信号捕获原理为：以某个搜索点的频率和码相位为参数，捕获模块产生多个不同相位的扩频码作为多个本地扩频码，以及多个频率的载波作为多个本地载波，将多个本地载波分别与接收信号进行混频（即进行多普勒频率剥离），将多普勒频率剥离后的接收信号与多个本地扩频码进行相关/非相关积分，当某个本地载波和本地扩频码与接收信号的载波和扩频码基本一致时，积分计算（由捕获模块中的积分器计算）得到的输出功率达到最大，该最大输出功率对应的本地载波和本地扩频码即为捕获得到的接收信号的载波和扩频码（即捕获模块的捕获参数），从而实现捕获功能。

本实施例中的信号处理装置，在当前导航卫星信号的强度大于强度阈值时，使用存储空间较小的片内存储单元进行降采样信号的存储、以及从片内存储单元读取降采样信号以捕获未来导航卫星信号，就可以满足在此情况下导航卫星信号捕获对于存储空间的需求（理由是，当前导航卫星信号的强度大于强度阈值时使用较少的降采样数据和较短时间的积分计算就可以完成导航卫星信号的捕获），另外，由于从片内存储单元读写降采样数据的速度快，可以提高GNSS接收机的定时定位结果的计算速度。在当前导航卫星信号的强度不大于强度阈值时，使用存储空间较大的片外存储芯片进行降采样信号的存储、以及从片外存储芯片读取降采样信号以捕获未来导航卫星信号，才能满足在此情况下导航卫星信号捕获对于存储空间的需求（理由是，当前导航卫星信号的强度不大于强度阈值时，为从强噪声中提取出微弱的导航卫星信号，接收机在捕获计算过程中需要进行相对较长时间的相干积分和非相干积分计算，从而使信号功率呈平方倍数增长以提高捕获成功率），以提高接收机捕获导航卫星信号的灵敏度。另外，由于片外存储芯片比片内存储单元的成本低，通过采用存储空间较小的片内存储单元和存储空间较大的片外存储芯片，可以降低导航卫星信号接收机芯片及接收机的成本。

接收机每次开机后存储导航卫星信号的降采样数据的初始位置可以是片内存储单元，这在很多情况下是有利的。例如，在接收机冷启动的条件下，由于捕获模块没有之前的定时定位的先验信息，也没有已经计算得到的导航卫星信号强度可供利用，此时通过使用片内存储单元进行未来导航卫星信号的降采样数据的存储即可以捕获未来导航卫星信号，相比于初始位置使用片外存储芯片可以提高捕获未来导航卫星信号的速度；如果通过片内存储单元存储的未来导航卫星信号降采样数据未能捕获到导航卫星信号，则切换至片外存储芯片存储未来导航卫星信号的降采样数据。又如，若接收机所处的环境信号状况良好（例如接收机总是在较为开阔的场地工作，通常开阔的场地信号状况比较良好），此时使用片内存储单元进行未来导航卫星信号的降采样信号的存储即可以捕获未来导航卫星信号，相比于初始位置使用片外存储芯片可以提高捕获未来导航卫星信号的速度。而在有些情况下，接收机每次开机后存储未来导航卫星信号的降采样数据的初始位置可以是片外存储芯片，例如，如果接收机总是在信号强度相对较差的环境，此时通过使用片外存储芯片存储未来导航卫星信号的降采样数据，才能满足捕获未来导航卫星信号的需求，另外还能够提高接收机捕获未来导航卫星信号的灵敏度，否则，若存储未来导航卫星信号的降采样数据的初始位置是片内存储单元，则需要在识别到片内存储单元无法满足捕获未来导航卫星信号的需求后，才将存储位置切换到片外存储芯片，这增加了捕获导航卫星信号所花费的时长。

在一些实施例中，可以导航卫星信号的载噪比代表导航卫星信号的强度，上述强 度阈值即为载噪比阈值，当载噪比大于载噪比阈值时，则控制使用片内存储单元存储用于 捕获未来导航卫星信号的降采样数据，当载噪比不大于载噪比强度时，使用片外存储芯片 存储用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据。当采用片内存储单元时，由于存储空间较 小，因此通常使用相干积分进行积分运算，以减少所需的降采样点的数量。例如，BDS B1I （北斗卫星导航系统B1I）信号捕获为例，说明载噪比阈值的计算方法（在满足预设恒虚警率 和片内存储单元大小的条件下）。如果片内存储单元的存储空间为4K，B1I信号码长为2046， 每个采样点用4比特表示，按半码片精度进行捕获搜索，需要搜索4092个半码片，片内存储 单元至少需存储8184个采样点（即2ms内接收到的降采样数据的数据量，以完成1次1ms相干 积分计算）。在捕获过程中进行4092个1ms数据长度的相干累加，设定捕获的恒虚警率

，代入式2求解出每个1ms相干积分时间的结果错误判决为有信号的概率

（即 虚警率）。

（1）

（2）

同时，相干累加后噪声包络服从瑞利分布，每个1ms相干结果的虚警率可表示为：

；（3）

将式1和式2代入式3，得到：

（4）

代入信噪比SNR计算公式得到：

（5）

换算成载噪比

：

。 （6）

由上式可知，对于BDS B1I信号的捕获，载噪比阈值可设为44dBHz。如果载噪比高于44dBHz的场景，片内存储单元的存储空间为4K的条件下，使片内存储单元存储未来导航卫星信号的降采样数据，满足恒虚警率不高于0.01的使用要求。

如果采用片外存储芯片，由于可以存储更多的降采样数据，因此，可以在相干积分计算的基础上进行多次的非相干计算，以提高捕获成功率。将该非相干计算结果（即相干积分的结果的幅值进行平方累加）送入捕获模块中的积分电路，直至完成所有非相干积分，由于非相干累加增大了导航卫星信号的积分结果，因此更有利于判决出导航卫星信号（即捕获导航卫星信号）。另外，存储更多的降采样数据可以增大积分计算的时间从而提高捕获成功率，例如若片外存储芯片可以存储5ms的降采样数据，可以进行一次4ms积分长度的相干积分，将积分结果送入积分电路，更长的相干累加时间可以拉大导航卫星信号和噪声之间的积分结果的差距，更有利于判决出导航卫星信号。当然，本领域人员可以理解的是，也可以同时延长相干积分的时间和在相干积分结果的基础上进行非相干积分计算，以提高捕获成功率。

当接收机检测出导航卫星信号强度与强度阈值之间的大小关系发生变化时，则处理器需要对降采样数据的存储位置进行切换，例如从片外存储芯片切换到片内存储单元，或者反之。通过片内存储单元的降采样数据进行导航卫星信号捕获和通过片外存储芯片的降采样数据进行导航卫星信号捕获是两次独立不相关的捕获计算过程，因此，当降采样数据的存储位置发生切换时，捕获计算单元先停止基于来自切换前存储位置存储的降采样数据的计算，并重新基于来自切换后存储位置的降采样数据进行计算。

转发单元同一时钟只可能对片外存储芯片进行写入操作或者读取操作，由于不同时进行写入和读取，降低了转发单元的复杂度。由于总线可能比较繁忙，并不能总是及时响应转发单元的读请求或写请求，若每个降采样数据都必须等到请求到总线控制权并实际写入片外存储芯片，这个期间降采样电路已经产生了多个降采样数据，降采样数据会出现丢失，并造成降采样数据的顺序被破坏。为了解决上述问题，本实施中转发单元在写数据阶段，包括如下步骤：所述降采样电路对所述导航卫星信号的基带数字信号进行降采样处理，得到降采样数据；所述转发单元向所述总线发出写请求以将降采样数据写入所述片外存储芯片；所述转发单元如果在当前写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述当前组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第一片外写地址中；所述转发单元如果在当前写设定时长内没有请求到总线控制权，则将当前组降采样数据丢弃，并且如果在下一个写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述下一组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第二片外写地址中，其中，所述第二片外写地址是所述第一片外写地址的下一地址。

图2是写数据阶段下的示意图，降采样电路按照降采样时钟，对导航卫星信号的基带数字信号进行降采样处理，输出降采样数据至转发单元；

当转发单元向总线发送写请求以将降采样电路产生的当前组降采样数据DATA0写入片外存储芯片的地址D0（第一片外写地址），如果在写设定时长内请求到总线控制权，则转发单元将当前组降采样数据DATA0写入片外存储芯片的存储地址D0。

当要将降采样电路产生的当前组降采样数据DATA1写入到片外存储芯片的地址D1（第一片外写地址）时，转发单元向总线发送写请求，如果转发单元在当前写设定时长t0内没有请求到总线控制权，则将当前组降采样数据DATA1丢弃，DATA并且如果在下一个写设定时长t1内请求到总线控制权时，则将下一组降采样数据DATA2通过总线写入片外存储芯片的存储地址D2（第二片外写地址）中，其中，存储地址D2是存储地址D1的下一地址，而存储地址D1是本应存储降采样数据DATA1的（如果降采样数据DATA1存储成功的话），由于降采样数据DATA1没有被存储到存储地址D1，所以存储地址D1上的数据是未知的DATAX，是错误数据。虽然降采样数据DATA1没有写入片外存储芯片，但是转发单元仍在片外存储芯片中为其留对应的位置，在片外存储芯片存放的降采样数据DATA0、DATAX、DATA2中，其整体的存放顺序是正确的。

捕获计算单元进行捕获计算的速度是确定的，因为相干积分时间和一次捕获计算需要的数据量都是确定的，为了其能够不间断计算，转发单元应能持续将片外存储芯片的降采样数据转发给捕获计算单元，而不是每个降采样数据都必须等到请求到总线控制权并实际被转发单元读取到。本实施例中，转发单元在读数据阶段，转发单元向总线发出读请求以从片外存储芯片读取降采样数据；转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过总线读取在片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给捕获计算单元作为当前组降采样数据；转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过总线读取在片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给捕获计算单元作为下一组降采样数据，其中，第二片外读地址是第一片外读地址的下一地址。

图3是使用片外存储芯片读数据阶段降采样信号的转发示意图。为了读取片外存储芯片存储地址D0（第一片外读地址）中的一组降采样数据DATA0，转发单元向总线发出读请求，如果转发单元在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则转发单元通过总线读取片外存储芯片存储地址D0存储的当前组降采样数据DATA0，并将该当前组降采样数据DATA0转发给捕获计算单元作为当前组降采样数据DATA0。

为了读取片外存储芯片存储地址D1（第一片外读地址）中的一组降采样数据DATAX（正确的数据应为DATA0），转发单元向总线发出读请求，如果转发单元在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据（此随机降采样数据可以是转发单元中残留的降采样数据，例如可能是降采样数据DATA0）转发给捕获计算单元作为当前组降采样数据DATA1，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则转发单元通过总线读取片外存储芯片的存储地址D2（第二片外读地址）存储的下一组降采样数据DATA2，并将该下一组降采样数据D2转发给捕获计算单元作为下一组降采样数据DATA2，其中，捕获计算单元本应获得前组降采样数据DATAX的（若降采样数据DATAX存储成功的话），由于降采样数据DATAX没有被转发到捕获计算单元，所以捕获计算单元获得的当前降采样数据是未知的DATAY，也是错误数据。虽然降采样数据DATAX没有转发到捕获计算单元，但是转发单元仍为其留对应的位置，最终捕获计算单元获得的降采样数据DATA0、DATAY、DATA2中，其整体的存放顺序是正确的。

由于降采样数据要先被写入到片外存储芯片，后又从片外存储芯片读取出来，最终被捕获计算单元用来计算，因此，降采样数据出现错误的原因包括三种：降采样数据没有实际写入到片外存储芯片但被正确从片外存储芯片中读取出来，降采样数据实际写入到片外存储芯片但没有被实际从片外存储芯片中读取出来，降采样数据没有实际写入到片外存储芯片并且也没被实际从片外存储芯片中读取出来。

捕获计算单元在进行捕获计算时，在捕获计算单元中，降采样数据与本地扩频码在相干器中进行相干运算后，相干运算的结果与本地载波在乘法器中进行乘法运算，并将乘法运算的结果输入到积分器中进行积分后发送至判决器，由判决器判决出导航卫星信号。用图3所示的降采样数据进行捕获计算，只要错误比例在一定范围内，虽然积分器中积分计算的结果降低，判决器仍然可以判决出导航卫星信号。例如，如果一次捕获降采样数据出现了10%的错误，将降采样数据错误率代入性能损失计算公式，计算出性能损失为-0.46dB（性能损失结果为负数，表示相对未出现错误情况下信噪比降低的大小），该损失一般情况下完全可以接受。

如果总线支持调整总线上不同请求的优先级，为了兼顾减小对总线的打扰次数和满足捕获计算单元对降采样数据的持续需求，还可以根据转发单元连续没有请求到总线控制权的次数与阈值次数之间的大小关系，来调整转发单元的读请求的优先级。在读数据阶段时：转发单元如果连续第一读阈值次数（例如2次）没有请求到总线控制权，则向总线请求将转发单元的读请求的优先级调高，以尽快能够正确读取降采样数据，以满足捕获计算单元持续的计算需求，或者保证捕获计算单元的捕获计算速度不会降低；如果连续第二读阈值次数（例如20次）能够请求到总线控制权，则向总线请求将转发单元的读请求的优先级调低（其中，第二读阈值次数大于第一读阈值次数），以让总线上其他电路或电路的请求能够被及时处理。这样，可以兼顾捕获计算单元持续的计算需求以及总线上其他电路或模块的请求。同理，在写数据阶段：转发单元如果连续第一写阈值次数（例如2次）没有请求到总线控制权，则向总线请求将转发单元的写请求的优先级调高；转发单元如果连续第二写阈值次数（例如20次）能够请求到总线控制权，则向总线请求将转发单元的写请求的优先级调低，第二写阈值次数大于第一写阈值次数，以便尽快能够正确写入降采样数据，以减少转发单元对总线的打扰次数，同时让总线上其他电路等的请求能够被及时处理。

本发明还提供了一种信号处理方法，应用于处理导航卫星信号的信号处理装置，所述信号处理装置包括信号处理芯片和片外存储芯片，所述信号处理芯片包括捕获模块和总线，所述捕获模块包括转发单元和捕获计算单元；在所述转发单元的读数据阶段：所述转发单元向所述总线发出读请求以从所述片外存储芯片读取降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为下一组降采样数据，其中，一组降采样数据包括若干个连续的降采样数据，所述第二片外读地址是所述第一片外读地址的下一地址；所述捕获计算单元根据所述转发单元转发的降采样数据进行捕获计算，以捕获所述导航卫星信号。

本发明还提供了一种接收机，包括所述的信号处理装置。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种信号处理装置，用于处理导航卫星信号，其特征在于，包括信号处理芯片和片外存储芯片，所述信号处理芯片包括捕获模块和总线，所述捕获模块包括转发单元和捕获计算单元；

在所述转发单元的读数据阶段：

所述转发单元向所述总线发出读请求以从所述片外存储芯片读取降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为下一组降采样数据，并且当前组降采样数据没有转发到捕获计算单元，所述转发单元仍为当前组降采样数据留对应的位置，其中，随机降采样数据是转发单元中残留的降采样数据，一组降采样数据包括若干个连续的降采样数据，所述第二片外读地址是所述第一片外读地址的下一地址；所述捕获计算单元根据所述转发单元转发的降采样数据进行捕获计算，以捕获所述导航卫星信号。

2.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述捕获模块还包括降采样电路，

在所述转发单元的写数据阶段：

所述降采样电路对所述导航卫星信号的基带数字信号进行降采样处理，得到降采样数据；所述转发单元向所述总线发出写请求以将降采样数据写入所述片外存储芯片；

所述转发单元如果在当前写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述当前组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第一片外写地址中；所述转发单元如果在当前写设定时长内没有请求到总线控制权，则将当前组降采样数据丢弃，并且如果在下一个写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述下一组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第二片外写地址中，其中，所述第二片外写地址是所述第一片外写地址的下一地址。

3.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，

在所述转发单元的读数据阶段：

所述转发单元如果连续第一读阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调高；

所述转发单元如果连续第二读阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调低；

其中，所述第二读阈值次数大于所述第一读阈值次数。

4.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，

在所述转发单元的写数据阶段：

所述转发单元如果连续第一写阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调高；

所述转发单元如果连续第二写阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调低；

其中，所述第二写阈值次数大于所述第一写阈值次数。

5.如权利要求3或4所述的信号处理装置，其特征在于，

还包括处理器，所述捕获模块还包括片内存储单元，

所述处理器比较已捕获的当前导航卫星信号的强度与强度阈值之间的大小，在所述当前导航卫星信号的强度大于强度阈值和不大于所述强度阈值时，分别向所述转发单元发送片内读写控制信号和片外读写控制信号；

所述转发单元在接收到所述片内读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储至所述片内存储单元，在所述读数据阶段从所述片内存储单元读取降采样数据；以及，在接收到所述片外读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据通过总线存储至片外存储芯片，在所述读数据阶段通过总线从片外存储芯片读取降采样数据。

6.一种信号处理方法，应用于处理导航卫星信号的信号处理装置，其特征在于，

所述信号处理装置包括信号处理芯片和片外存储芯片，所述信号处理芯片包括捕获模块和总线，所述捕获模块包括转发单元和捕获计算单元；

在所述转发单元的读数据阶段：

所述转发单元向所述总线发出读请求以从所述片外存储芯片读取降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第一片外读地址存储的当前组降采样数据，并将该当前组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据；所述转发单元如果在当前读设定时长内没有请求到总线控制权，则将一组随机降采样数据转发给所述捕获计算单元作为当前组降采样数据，并且如果在下一个读设定时长内请求到总线控制权时，则通过所述总线读取在所述片外存储芯片的第二片外读地址存储的下一组降采样数据，并将该下一组降采样数据转发给所述捕获计算单元作为下一组降采样数据，并且当前组降采样数据没有转发到捕获计算单元，所述转发单元仍为当前组降采样数据留对应的位置，其中，一组降采样数据包括若干个连续的降采样数据，所述第二片外读地址是所述第一片外读地址的下一地址；所述捕获计算单元根据所述转发单元转发的降采样数据进行捕获计算，以捕获所述导航卫星信号。

7.如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，所述捕获模块还包括降采样电路，

在所述转发单元的写数据阶段：

所述降采样电路对所述导航卫星信号的基带数字信号进行降采样处理，得到降采样数据；所述转发单元向所述总线发出写请求以将降采样数据写入所述片外存储芯片；

所述转发单元如果在当前写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述当前组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第一片外写地址中；所述转发单元如果在当前写设定时长内没有请求到总线控制权，则将当前组降采样数据丢弃，并且如果在下一个写设定时长内请求到总线控制权时，则将所述下一组降采样数据通过所述总线写入所述片外存储芯片的第二片外写地址中，其中，所述第二片外写地址是所述第一片外写地址的下一地址。

8.如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于，

在所述转发单元的读数据阶段：

所述转发单元如果连续第一读阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调高；

所述转发单元如果连续第二读阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的读请求的优先级调低；

其中，所述第二读阈值次数大于所述第一读阈值次数。

9.如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于，

在所述转发单元的写数据阶段：

所述转发单元如果连续第一写阈值次数没有请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调高；

所述转发单元如果连续第二写阈值次数能够请求到总线控制权，则向所述总线请求将所述转发单元的写请求的优先级调低；

其中，所述第二写阈值次数大于所述第一写阈值次数。

10.如权利要求8或9所述的信号处理方法，其特征在于，

所述信号处理装置还包括处理器，所述捕获模块还包括片内存储单元；

所述处理器比较已捕获的当前导航卫星信号的强度与强度阈值之间的大小，在所述当前导航卫星信号的强度大于强度阈值和不大于所述强度阈值时，分别向所述转发单元发送片内读写控制信号和片外读写控制信号；

所述转发单元在接收到所述片内读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据存储至所述片内存储单元，在所述读数据阶段从所述片内存储单元读取降采样数据；以及，在接收到所述片外读写控制信号后，在所述写数据阶段将用于捕获未来导航卫星信号的降采样数据通过总线存储至片外存储芯片，在所述读数据阶段通过总线从片外存储芯片读取降采样数据。

11.一种接收机，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的信号处理装置。

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