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Hintergrund
der Erfindung
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Die
US 4,918,706 betrifft ein
Verfahren und einen Empfänger
gemäß den Oberbegriffen
der Patentansprüche
1 und 7.
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In
Direktsequenzspreizspektrum(DSSS)-Systemen ist es für ein Hochleistungs-Schmalband-Signal möglich einen DSSS-Empfänger zu
stören.
Aufgrund der Natur des Demodulierungsprozesses in einem DSSS-Empfänger resultiert
ein starkes Signal, das in einen Entspreizer geht, in einem starken
Signal, das aus dem Entspreizer herauskommt. Ein Empfänger verwendet
das entspreizte Ausgangssignal stromabwärtsseitig für zwei primäre Zwecke: (1) zum Demodulieren
gesendeter Daten, und (2) zum Bestimmen der Signalstärke des
DSSS-Signals. Wenn ein Hochleistungs-Schmalband-Signal in den Entspreizer
eintritt, kann das Ausgangssignal hoher Amplitude des Entspreizers
den Empfänger
derart täuschen,
dass er glaubt immer noch das DSSS-Signal zu verfolgen.
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Bekannte
Verfahren zum Detektieren des Störens
enthalten eine frequenzbasierte Analyse eines DSSS-Signals in einem
Vor-Detektionsstadium, beispielsweise ein Analysieren der Frequenzbereichsdarstellung
des empfangenen Signals. Dies erfordert eine umfangreiche Verwendung
einer Fast Fourier Transformation (FFT), die den Prozessor und den
Speicher eines Empfängers
belastet, da während
der Verarbeitung der Information die FFT-Ausgaben über mehrere
Zeitintervalle gespeichert werden müssen. Ein neues Verfahren zur
Stördetektion, das
leicht einem existierenden Empfänger
hinzugefügt
werden kann ohne zusätzliche
Hardwareanforderung, und das eine minimale Last für den Prozessor
und den Speicher mit sich bringt, ist wünschenswert.
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Entsprechend
gibt es einen signifikanten Bedarf für eine Vorrichtung und ein
Verfahren, die die Mängel
des oben umrissenen Standes der Technik überwinden.
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Ein
derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung werden durch
die vorliegende Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 und
7 bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den
abhängigen
Ansprüchen
2 bis 6 und 8 bis 10 angegeben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bezugnehmend
auf die Figuren zeigen:
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1 ein
Systemebene-Diagramm eines Drahtloskommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm einer Fernkommunikationseinheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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3 ein
Blockdiagramm eines Drahtloskommunikationsempfängers gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4 ein
Spektraldiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 ein
detaillierteres Blockdiagramm eines Drahtloskommunikationsempfängers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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7 ein
Flussdiagramm eines anderen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Es
soll verstanden sein, dass zur Einfachheit und Klarheit der Darstellung
die in der Zeichnung gezeigten Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
gezeichnet sind. Beispielsweise sind die Abmessungen von einigen
Elementen relativ zueinander übertrieben
dargestellt. Ferner, wo es geeignet ist, sind Bezugszeichen in den
Figuren wiederholt worden, um entsprechende Elemente anzugeben.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele
der Erfindung wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die spezielle
beispielhafte Ausführungsbeispiele
verdeutlichen, in denen die Erfindung praktisch umgesetzt werden
kann. Diese Ausführungsbeispiele
sind ausreichend genau beschrieben, um einem Fachmann auf diesem
Gebiet die Praktizierung der Erfindung zu ermöglichen, jedoch können andere
Ausführungs beispiele
verwendet werden und logische, mechanische, elektrische und andere Änderungen
können
vorgenommen werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung
zu verlassen. Die folgende detaillierte Beschreibung soll folglich
nicht einschränkend
verstanden werden, und der Bereich der vorliegenden Erfindung ist
nur durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.
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In
der folgenden Beschreibung werden eine Reihe spezifischer Details
vorausgesetzt, um ein vollständiges
Verständnis
der Erfindung bereitzustellen. Es ist jedoch zu verstehen, dass
die Erfindung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden kann.
In anderen Situationen sind allgemein bekannte Schaltungen, Strukturen
und Techniken nicht im Detail gezeigt, um die Erfindung nicht zu
verschleiern.
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In
der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen können die Begriffe „gekoppelt" und „verbunden" zusammen mit ihren
Derivaten verwendet werden. Es soll verstanden werden, dass diese Begriffe
nicht als Synonyme füreinander
stehen sollen. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann „verbunden" verwendet werden,
um anzugeben, dass zwei oder mehrere Elemente direkt physikalisch, elektrisch
oder logisch in Kontakt sind. Jedoch kann „gekoppelt" bedeuten, dass zwei oder mehrere Elemente
nicht direkt in Kontakt miteinander sind, aber dennoch miteinander
kooperieren oder interagieren.
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Für die Klarheit
der Erklärung
werden die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zum Teil präsentiert als individuelle Funktionsblöcke enthaltend.
Die Funktionen, die durch diese Blöcke dargestellt sind, können bereitgestellt
werden durch die Verwendung von entweder gemeinsamer Hardware oder
zugeordneter Hardware enthaltend, jedoch nicht darauf eingeschränkt auf
Hardware, die in der Lage ist Software auszuführen. Die vorliegende Erfindung
ist nicht auf die Implementierung durch irgendeinen Satz von Elementen
beschränkt,
und die hier gegebene Beschreibung ist lediglich repräsentativ
für ein
Ausführungsbeispiel.
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1 verdeutlicht
ein Systemebenen-Diagramm eines Drahtloskommunikationsnetzwerks 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Insbesondere liefert ein Satellit 102 Drahtloskommunikationssignale 104 an
eine Drahtloskommunikationsvorrichtung 106 oder ein Fahrzeug 108 mittels
einer Fernkommunikationseinheit 110. Der Satellit 102 kann
irgendein Kommunikationssatellit sein, beispielsweise ein Satellit
für das
Global Positioning System (GPS), das allgemein bekannt ist. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der Satellit 102 nur DSSS-Signale verwenden.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung 106 kann irgendeine Kommunikationsvorrichtung
sein, die ausgelegt ist zum Empfangen von Drahtloskommunikationssignalen 104,
beispielsweise ein tragbarer GPS Empfänger oder irgendeine Vorrichtung,
die einen GPS Empfänger
integriert aufweist, wie etwa ein zellulares Telefon mit GPS Fähigkeit.
Die Fernkommunikationseinheit 110 ist vorzugsweise ausgelegt
zum Kommunizieren mit einem anderen Drahtloskommunikationsnetzwerk 112,
wie beispielsweise ein zellulares Kommunikationsnetzwerk, das an
einen Fernserviceprovider 114 gekoppelt ist.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Fernkommunikationseinheit 110 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie in 2 gezeigt, kann die Fernkommunikationseinheit 110 in
dem Fahrzeug 108 gemäß 1 installiert
sein. Die Fernkommunikationseinheit 110 enthält vorzugsweise eine
Steuerung 204, die verschiedene Eingabe/Ausgabe (I/O) Anschlüsse aufweist
zur Kommunikation mit verschiedenen Komponenten eines Fahrzeugs 108.
Beispielsweise ist die Steuerung 204 an einen Fahrzeugbus 206,
eine Energieversorgung 210, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI) 212 und
eine Unfallsensoreingabe 214 gekoppelt. Die Verbindung mit
dem Fahrzeugbus 206 ermöglicht
Operationen wie ein Verriegeln der Tür, Betätigen der Hupe, Blinken der
Lichter, etc. Die Steuerung 204 ist auch vorzugsweise an
verschiedene Speicherelemente gekoppelt, beispielsweise an einen
Zufallszugriffsspeicher (RAM) 218 oder einen Flashspeicher 220.
Die Fernsteuerung 204 enthält auch vorzugsweise eine Global
Positioning System(GPS)-Einheit 222, die eine Position
des Fahrzeugs liefert, wie es allgemein bekannt ist. Die Fernsteuerung 204 ist
auch vorzugsweise mittels eines Drahtloskommunikationsnetzwerks
wie ein zellulares Telefonnetzwerk an eine Audio-I/O 224 gekoppelt,
die vorzugsweise ein Freisprechsystem zur Audiokommunikation für einen
Benutzer des Fahrzeugs enthält.
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Die
Fernkommunikationseinheit 110 könnte letztendlich einen Drahtlos-Lokalbereichsnetzwerk(WLAN)-Knoten 226 enthalten,
der auch an die Steuerung 204 gekoppelt ist und eine Kommunikation
zwischen einem WLAN-fähigen
Gerät,
wie eine Drahtloskommunikationsvorrichtung 227, und der Fernsteuerung 204 ermöglicht.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtung 227 könnte mit
der WLAN-fähigen
Steuerung 204 kommunizieren, und folglich mit einer Netzwerkzugriffsvorrichtung 232 durch
irgendein WLAN-Protokoll, wie Bluetooth IEEE 802.11, IrdA oder irgendeine
andere WLAN Anwendung auf einer Kommunikationsverbindung 228.
Die Kommunikationsverbindung 228 liefert vorzugsweise eine
lokale Niederenergieverbindung zwischen der Drahtloskommunikationsvorrichtung 227 und
einer Netzwerkzugriffsvorrichtung 232 des Fahrzeugs. Die Netzwerkzugriffsvorrichtung 232 könnte beispielsweise
ein Zellulartelefon-Sendeempfänger
oder eine andere Zwei-Wege-Drahtloskommunikationsvorrichtung sein,
wie sie allgemein bekannt ist.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm eines Drahtloskommunikationsempfängers 302 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Drahtloskommunikationsempfänger 302 kann in die
GPS Einheit 222 oder die Drahtloskommunikationsvorrichtung 106 integriert
sein. Der Drahtloskommunikationsempfänger 302 ist an eine
Antenne 303 und an eine Funkfrequenz (RF) Schaltung gekoppelt,
um das Drahtloskommunikationssignal 104 zu empfangen. Der
Drahtloskommunikationsempfänger 302 enthält ferner
einen Abwärtswandler 306,
der an einen Entspreizer/Demodulator 308 gekoppelt ist,
wie allgemein bekannt.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
die Drahtloskommunikationssignale 104 GPS Signale sein,
die von GPS Satelliten empfangen werden wie die Drahtloskommunikationssignale 104 von
dem Satelliten 102, wie in 1 gezeigt.
Der Entspreizer/Demodulator 308 ist an einen Prozessor 310 gekoppelt.
Der Prozessor 310 ist an einen Echtzeittakt (RTC) 312 und
an einen universal-asynchronen Empfänger/Sender (UART) 314 gekoppelt,
der mit einem Benutzersystem kommuniziert. Beispielsweise kann der
UART 314 mit einer Steuerung der Drahtloskommunikationsvorrichtung 106,
der Steuerung 204, der Fernkommunikationseinheit 110 oder
irgendeiner anderen Vorrichtung, die in dem Empfänger 302 integriert
ist, kommunizieren. Der RTC 312 ist an einen bekannten
Oszillator 317 gekoppelt. Der Entspreizer/Demodulator 308 ist
an eine Stördetektionsschaltung 307 gekoppelt,
die im Folgenden genauer diskutiert wird.
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Letztendlich
ist der Prozessor an einen Speicherbereich 320 gekoppelt.
Der Speicherbereich 320 enthält vorzugsweise einen Zufallszugriffsspeicher
(RAM) 322, einen Nurlesespeicher (ROM) 324 und
einen nicht flüchtigen
Speicher (NVM) 326. Die Elemente des Empfängers 302 können auf
eine einzelne integrierte Schaltung (IC) oder auf mehrere ICs integriert
wer den. Obwohl der bekannte Oszillator 317 separat von
dem Empfänger 302 gezeigt
ist, kann der bekannte Oszillator 317 auf einem IC des Empfängers 302 integriert
sein.
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4 zeigt
ein Spektraldiagramm 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die GPS Satelliten senden GPS Signale in zwei Frequenzbändern, konventioneller
Weise als L1-Band und
L2-Band bezeichnet. Diese sind bekannt als GPS Bänder. Das L1-Band hat eine
Trägerfrequenz von
1575,42 MHz und das L2-Band hat eine Nennträgerfrequenz von 1227,6 MHz.
Aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Satelliten und dem
Beobachter können
jedoch diese Frequenzen nach oben oder nach unten um bis zu 5 KHz.
verschoben sein. Die meisten kommerziellen Empfänger verwenden nur das L1-Band,
da das L2-Band primär
für militärische Anwendungen
verwendet wird.
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Wie
in 4 gezeigt, kann ein Drahtloskommunikationssignal 104 in
einem Empfänger 302 ein GPS
Signal 302 sein, wobei der Empfänger 302 ein Bandpassfilter
mit einem Durchlassband 406 aufweist zum Auswählen eines
gewünschten
Bereichs von Frequenzen des GPS Signals 402 zur weiteren Verarbeitung.
Das GPS Signal 402 ist ein relativ schwaches Signal mit
einer Datenrate von ungefähr 50
Bits pro Sekunde (bps) und einer Chip-Rate von 1,023 Mio. Chips
pro Sekunde (Mchips/s). Wenn ein sehr viel stärkeres schmalbandiges Störsignal 404 beispielsweise
und ohne darauf eingeschränkt
zu sein, ein kontinuierliches Wellen(CW)-Signal das Durchlassband 406 belegt,
hat das Ausgangssignal des Entspreizers innerhalb des Entspreizer/Demodulators 308 immer
eine hohe Ausgangsamplitude, was ein Stören des GPS Empfängers auf
diesem Kanal verursacht.
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Bevor
der Spreizprozess durchgeführt
wird, ist das zu modulierende Signal ein M-PSK moduliertes Signal,
wobei M ganzzahlig ist und der Anzahl an möglichen Phasen entspricht,
wobei jede Phase einem bestimmten Quellendatensymbol entspricht.
Für QPSK
(Quadratur Phase Shifted Keyed) Signale gibt es vier mögliche Phasen,
was 2-Bit Symbole erlaubt. Für
GPS ist das Signal beispielsweise BPSK (Binary Phase Shift Keyed),
was zwei mögliche
Phasen hat, was 1-Bit Symbole erlaubt. Da die Quellendaten, die zu
senden sind, als Funktion der Zeit variieren, ändert sich die Phase des gesendeten
Symbols als Funktion der Zeit. Beispielsweise, wenn ein BPSK Signal
durch einen Empfänger
gut demoduliert wird, gibt es 180° Phasenänderungen,
die bei zufälligen Zeitpunkten
auftreten, aufgrund der Zufallsdaten. Wenn ein QPSK Signal durch
einen Empfänger
gut demoduliert wird, dann sind die Phasenübergänge als Phasenübergänge definiert,
die ungefähr
n*(90°) auseinander
sind, wobei n ein ganzzahliger Wert zwischen 1 und 3 ist, der zufällig auftritt.
Für ein
QPSK Signal gibt es letztendlich 90° Phasenänderungen, die zufällig auftreten.
Für ein
GPS Signal mit einer Datenrate von 50 bps, gibt es nicht mehr als
50 Phasenübergänge pro
Sekunde, da die Quellendaten nicht immer zwischen 1 und 0 abwechseln.
Bei einem gegebenen DSSS-Signal gibt es eine erwartete minimale
Anzahl von Phasenübergängen während eines Zeitintervalls.
Die minimale Anzahl hängt
von der Datenrate und von dem Format der Daten, die zu senden sind,
ab.
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Wenn
der Empfänger 302 ein
schmalbandiges Störsignal 404 verfolgt,
das im Vergleich zu dem GPS Signal 402 eine relativ hohe
Leistung hat, gibt es eine kleine Anzahl, falls überhaupt, von Phasenübergängen während eines
Zeitintervalls. Wenn das schmalbandige Störsignal 404 beispielsweise
ein CW-Signal ist, gibt es keine Phasenübergänge während eines Zeitintervalls.
Als ein Ergebnis kann die Anzahl an Phasenübergängen während eines Zeitintervalls überwacht
werden, um zu bestimmen, ob ein Drahtloskommunikationssignal 104 ein
DSSS-Signal ist, beispielsweise ein GPS Signal 402 oder
ein schmalbandiges Störsignal 404.
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5 zeigt
ein detaillierteres Blockdiagramm 500 eines Drahtloskommunikationsempfängers 502 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie in 5 gezeigt, wird das Drahtloskommunikationssignal 104 an
der Antenne 303 empfangen, die an einen Abwärtswandler 306 gekoppelt
ist. In dem Abwärtswandler 306 wird
das Drahtloskommunikationssignal 104 zuerst durch das Bandpassfilter 512 verarbeitet,
das vorzugsweise gewünschte Frequenzen
auswählt,
beispielsweise diejenigen Frequenzen, die zu einem GPS Signal 402 gehören, beispielsweise
Frequenzen in dem L1-Band oder L2-Band. Das Bandpassfilter 512 ist
an einen Verstärker 514 gekoppelt,
der die Signale von dem Bandpassfilter 512 verstärkt. Der
Mischer 520 mischt die Ausgabe des Verstärkers 514 mit
einem lokalen Oszillatorsignal 522 von einem lokalen Oszillator 516.
In dieser Weise wandelt der Mischer 520 die Frequenz der
Ausgabe des Verstärkers 514 abwärts, um
ein Zwischenfrequenz(IF)-Signal 525 bereitzustellen.
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Der
lokale Oszillator 516 kann einen Frequenzsynthesizer enthalten,
der einen spannungsgesteuerten Oszillator und eine Phasenverriegelungsschaltung
verwendet zum Erzeugen eines Signals, das in der Phase auf einem
Referenzoszillator verriegelt ist. Der Referenzoszillator (nicht
gezeigt zur Klarheit) kann auf der Drahtloskommunikationsvorrichtung 106 enthalten
sein, oder als ein zusätzlicher Empfänger oder
eine GPS Komponente bereitgestellt sein, in welchem Fall er entweder
intern oder extern zu der IC des Empfängers 502 sein kann.
Der Oszillator ist typischerweise ein Kristalloszillator und kann
mit einer Temperaturkompensationsschaltung versehen sein.
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Nach
einer anfänglichen
Abwärtswandlung wird
das IF-Signal 525 durch eine Analog-zu-Digital(A/D)-Wandler 254 in
ein digitales Signal 527 gewandelt. Anschließend wird
das digitale Signal 527 über einen I/Q-Separator 526 in
eine Inphasen(I)-Komponente 528 und eine Quadratur(Q)-Komponente 530 getrennt,
vor der Eingabe in den Entspreizer/Demodulator 308.
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Als
nächstes
werden die I-Komponente 528 und die Q-Komponente 530 in
einen abschließenden Abwärtswandlungsprozess 539 eingegeben.
Die I-Komponente 528 wird in einen Mischer 532 eingegeben
und mit einem Signal von einem numerisch gesteuerten Oszillator
(NCO) 536 gemischt. Die Q-Komponente 530 wird
in einen Mischer 534 eingegeben und mit einem Signal von
einem NCO 538 gemischt. Das Ausgangssignal von dem NCO 538 ist
im Wesentlichen eine phasenverschobene Version des Ausgangssignals
von dem NCO 536. Das NCO 538 Ausgangssignal ist
90° bezüglich des
NCO 536 Ausgangssignals außer Phase.
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In
dieser Weise enthalten das Bandpassfilter 512, der Verstärker 514,
der Mischer 520, der lokale Oszillator 516 und
der abschließende
Abwärtswandlungsprozess 539 den
Abwärtswandler 306-Abschnitt
des Empfängers 502.
Der Abwärtswandler 306 arbeitet
zum Herausfiltern, Verstärken
und Reduzieren der Trägerfrequenzen
der Drahtloskommunikationssignale 104, beispielsweise das
GPS Signal 502, das von dem Empfänger 502 empfangen
wird. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist das Drahtloskommunikationssignal 104 ein GPS Signal 402 von einem
bestimmten Satelliten 102, das typischerweise in einem
Band von Frequenzen mit einer Trägerfrequenz
von 1575,42 MHz (die L1-Nennträgerfrequenz)
auftritt, verschoben durch eine Dopplerfrequenz, die primär verursacht
wird durch die Bewegung des Satelliten relativ zu dem Empfänger 502 und
einem Oszillatordrift. Das entsprechende GPS Signal 402 erscheint
nach der Abwärtswandlung
in das IF-Signal 525 in einem zweiten Frequenzband mit
einer sehr viel kleineren Trägerfrequenz.
Speziell wird die Trägerfrequenz
des IF-Signals 525 die Trägerfre quenz des Ausgangssignals
des Verstärkers 514,
das um ein Ausmaß verschoben
ist, das durch die Frequenz des lokalen Oszillatorsignals 522 bestimmt
wird. Obwohl ein bestimmtes beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Abwärtswandlers 306 in 5 gezeigt
ist, können
auch andere Implementierungen verwendet werden und in dem Bereich
der Erfindung liegen. Obwohl beispielsweise der Abwärtswandler 306 gezeigt
ist als einen Verstärker,
ein Bandpassfilter und einen Mischer aufweisend, kann eine größere Anzahl
an Verstärkern,
Bandpassfiltern und Verstärkern
verwendet werden und in dem Bereich der Erfindung liegen.
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Das
Ausgangssignal des Mischers 520 wird in ein digitales Signal 527 durch
einen A/D-Wandler 524 gewandelt.
Das digitale Signal 527 wird in den I/Q-Separator 526 eingegeben.
Das Signal I 528 und das Signal Q 530 werden in
den abschließenden
Abwärtswandlungsprozess 539 eingegeben.
Die Ausgangssignale dieses Prozesses werden in den Entspreizer/Demodulator 308 eingegeben,
der den Entspreizer 543 und einen M-PSK Demodulator 548 enthält. Der
Entspreizer 543 enthält
Korrelatoren 540, 542. Die Ausgabe des Mischers 523 und
ein Pseudozufallsrausch (PN) Code 535 werden an den Korrelator 540 gekoppelt,
der ein I-Komponenten Ausgangssignal 544 erzeugt. Die Ausgangssignale des
Mischers 534 wird auch mit einem PN-Code 535 an
den Korrelator 542 gekoppelt, der ein Q-Komponenten Ausgangssignal 546 erzeugt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist für
GPS der PN-Code 535 beispielsweise ein Gold-Code mit einer Rate
von 1,023 Mchips pro Sekunde.
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Das
I-Komponentenausgangssignal 544 und Q-Komponentenausgangssignal 546 werden
an den M-PSK Demodulator 548 gekoppelt, wo die Signalabtastrate
von ungefähr
1/(Vor-Detektionsintervall der
Korrelatoren 540 & 542)
auf 50 Hz reduziert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die Abtastrate von 1 KHz auf 50 Hz reduziert. Andere Reduktionen
der Abtastrate liegen jedoch im Bereich der Erfindung. Der M-PSK
Demodulator 548 verfolgt weiter die Phase des demodulierten
Signals 552 und gibt diese an den Phasenübergangszähler 554 der Stördetektionsschaltung 307.
Die Phase des demodulierten Signals 552 kann Phaseninformation
des demodulierten Signals enthalten, beispielsweise die augenblickliche
Phase des demodulierten Signals 552, die Phasenänderung
des demodulierten Signals 552 und dergleichen. Das demodulierte
Signal 550, das von dem M-PSK Demodulator 548 ausgegeben wird,
beispielsweise GPS Bit-Stream Daten und dergleichen, werden an den
Prozessor 310 zur Verwendung in dem Empfänger 502 und
der Drahtloskommunikationsvorrichtung 106 gesendet. Durch
Kombinieren von Daten von mindestens vier GPS Satelliten über vier
GPS Kanäle,
ist der Empfänger 502 in
der Lage, seine dreidimensionale Position zu berechnen und die korrekte
Zeit zu bestimmen. Die GPS Empfänger
können
diese Information von mehreren Satelliten erhalten, indem die Signale
von verschiedenen unterschiedlichen GPS Satelliten aufeinanderfolgend
erfasst und verfolgt werden. Jedoch werden viele GPS Empfänger mit
mehreren Signalverarbeitungskanälen
bereitgestellt, wobei jeder Kanal einem bestimmten GPS Satelliten
entspricht, so dass das GPS GPS Signale von verschiedenen GPS Satelliten auf
einmal verarbeiten kann. Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Phase des demodulierten Signals 552 von
dem demodulierten Signal 550 stammen, mit einer Phasenänderung des
demodulierten Signals 550, die berechnet und an den Phasenübergangszähler 554 gesendet
wird.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung empfängt
der Phasenübergangszähler 554 die
Phase des demodulierten Signals 552, wie oben beschrieben.
Der Phasenübergangszähler 554 inkrementiert
den Zählwert,
jedes Mal, wenn die Phase des demodulierten Signals 552 sich ändert. Wenn beispielsweise
ein BPSK Signal gut durch einen Empfänger 502 demoduliert
wird, gibt es ungefähr 180° Phasenänderungen,
die zufällig
auftreten, wobei der Phasenübergangszähler 554 sich
bei jeder Phasenänderung
inkrementiert. Wenn ein QPSK Signal gut durch einen Empfänger demoduliert
wird, dann sind die Phasenübergänge als
Phasenübergänge definiert,
die ungefähr
n*(90°)
abweichen, wenn n ein ganzzahliger Wert zwischen 1 und 3 ist, was
zu zufälligen
Zeitpunkten auftritt. Für
ein QPSK Signal gibt es letztendlich 90° Phasenänderungen, die zufällig auftreten,
wobei sich der Phasenübergangszähler 554 für jede Phasenänderung
inkrementiert.
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Die
Anzahl der Phasenübergänge 562 wird durch
den Phasenübergangszähler 554 gezählt während eines
Zeitintervalls 556 und an den Komparator 564 ausgegeben.
Am Ende jedes Zeitintervalls 556 wird die Anzahl der Phasenübergänge 562 während des
Zeitintervalls 556 mit einem Schwellenwert 560 durch
einen Komparator 564 verglichen. Das Zeitintervall 556 kann
irgendein geeignetes Zeitintervall sein, beispielsweise eine Sekunde.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sollte der Schwellenwert 560 kleiner sein
als die nominale Datenbitrate für
ein bestimmtes DSSS-System. Als ein Beispiel eines Ausfüh rungsbeispiels
hat ein GPS Signal eine nominale Datenbitrate von 50 bps, was bedeutet,
dass nicht mehr als 50 Phasenübergänge pro
Sekunde stattfinden, da die Quellendaten normalerweise nicht Einsen
und Nullen alternieren. Folglich sollte für einen Empfänger 502,
der zur Verarbeitung eines GPS Signals 402 designed ist,
der Schwellenwert 560 nicht kleiner als 50 Phasenübergänge pro
Sekunde sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sollte der Schwellenwert 560 nicht größer als 10% der nominalen Datenbitrate
sein, um falsche Angaben, dass das Drahtloskommunikationssignal 104 ein schmalbandiges
Störsignal 404 ist,
zu vermeiden. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel sollte für ein 50
bps GPS Signal der Schwellenwert 560 auf nicht mehr als
fünf Phasenübergänge pro
Sekunde gesetzt sein. Dieses Beispiel ist nicht auf die Erfindung beschränkt, und
irgendein Schwellenwert 560 liegt innerhalb des Bereichs
der Erfindung.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird das Ausgangssignal des Komparators 566 beispielsweise
in einem Register 568 gespeichert, um das Ausgangssignal
des Komparators 566 zu bewahren, nachdem der Phasenübergangszähler 554 auf
Null für
das nächste
Zeitintervall 556 zurückgesetzt
wird. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat das Ausgangssignal des Komparators 566 entweder
eine Durchlassbedingung 569 oder eine Fehlerbedingung 571.
Die Durchlassbedingung 569 tritt auf, wenn die Anzahl an
Phasenübergängen 562 während des
Zeitintervalls 556 den Schwellenwert 560 überschreitet.
Dies validiert das Drahtloskommunikationssignal 104 durch
Bestimmen, dass das Drahtloskommunikationssignal 104 beispielsweise
ein begehrliches DSSS-Signal, GPS-Signal und dergleichen ist. Die
Fehlerbedingung 571 tritt auf, wenn die Anzahl an Phasenübergängen 562 während des
Zeitintervalls 556 kleiner als der Schwellenwert 560 ist.
Dies erklärt
das Drahtloskommunikationssignal 104 für ungültig, indem bestimmt wird, dass
das Drahtloskommunikationssignal 104 ein schmalbandiges
Störsignal 404 ist.
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Am
Ende jedes Zeitintervalls 556 werden Signale gesendet zum
Zurücksetzen
der Elemente der Stördetektionsschaltung 307 und
zum Starten des Vergleichs der Anzahl an Phasenübergängen 562 durch den
Komparator 564. Das Signal 577 wird an den Phasenübergangszähler 554 gesendet
wird zum Zurücksetzen
der Anzahl an Phasenübergängen 562 auf
Null. Eine Verzögerung 558 ist
enthalten für
das Signal 577, um sicherzustellen, dass der Phasenübergangszähler 554 die
Anzahl an Phasenübergängen 562 an
den Komparator ausgibt, bevor ein Zurücksetzen erfolgt. Das Signal 573 wird
gesendet zum Initiieren eines Vergleichs der Anzahl an Phasenübergängen 562,
die durch den Phasenübergangszähler 554 während des
Zeitintervalls 556 akkumuliert worden sind, mit dem Schwellenwert 560 durch
den Komparator. Das Signal 575 gibt an, dass das Register 568 den
Komparatorausgang 566 abrufen soll.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung speichert das Register 568 einen Datensatz jeder
Durchlassbedingung 569 und Fehlerbedingung 571 und
gibt diesen aus. Jede dieser Durchlassbedingungen 569 und
Fehlerbedingungen 571 können an
einen Algorithmus 572 übertragen
werden, der die Ergebnisse der Stördetektionsschaltung 307 verwenden
kann, um einen geeigneten Vorgang in Verbindung mit dem Prozessor 310 des
Empfängers 502 vorzunehmen.
Beispielsweise, in einem GPS System, wenn das Drahtloskommunikationssignal 104 validiert
worden ist und folglich bestimmt worden ist als ein GPS Signal 402 und
nicht als schmalbandiges Störsignal 404,
kann der GPS Kanal (beispielsweise L1-Band), der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
in eine GPS Position, Zeit, Geschwindigkeit (PVT) Lösung eingearbeitet
werden. Wenn das Drahtloskommunikationssignal 104 für ungültig erklärt wird,
und folglich als ein schmalbandiges Störsignal 404 bestimmt
wird, kann durch den Algorithmus 572 ein oder können mehrere
Vorgänge
vorgenommen werden. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
kann der GPS Kanal, der zu dem Drahtloskommunikationssignal 104 gehört, reinitialisiert
werden, und ein Versuch kann vorgenommen werden das Drahtloskommunikationssignal 104 über den
entsprechenden GPS Kanal erneut zu erfassen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das GPS Signal, das dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
von der GPS PVT-Lösung
ausgeschlossen werden ohne Kanalreinitialisierung. Gemäß einem
noch anderen Ausführungsbeispiel
kann die Fehlerbedingung 571 gegen ein anderes Störsignaldetektionsverfahren
zur Verifikation quergeprüft
werden.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm 600 eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In Schritt 602 wird das Kommunikationssignal 104 in
ein IF-Signal 525 abwärts
gewandelt, das dann unter Verwendung eines A/D-Wandlers 524 in ein
digitales Signal 527 digitalisiert wird. Auch in Schritt 602 kann
das digitale Signal 527 durch einen I/Q-Separator 526 in
eine I- und Q-Komponente getrennt werden, die dann durch den abschließenden Abwärtswandlungsprozess 539 abwärts gewandelt werden.
In Schritt 603 verlaufen die I- & Q-Ausgangssignale des Abwärtswandlungsprozesses 539 durch den
oben beschriebenen Entsprei zer/Demodulator 308. In Schritt 604 wird
die Phase des demodulierten Signals 552 von dem Entspreizer/Demodulator 308 an
den Phasenübergangszähler 554 ausgegeben. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Phase des demodulierten Signals 552 von dem
M-PSK Demodulator 548 ausgegeben.
Der Phasenübergangszähler 554 zählt die
Anzahl an Phasenübergängen 562 während des
Zeitintervalls 556. In Schritt 606 wird bestimmt,
ob die Anzahl an Phasenübergängen 562 während des
Zeitintervalls 556 den Schwellenwert 560 überschreitet.
Falls dies der Fall ist, wird eine Durchlassbedingung 569 pro Schritt 608 mit
einer Durchlassbedingung 569, die vor Schritt 612 gespeichert
wird, aufgezeichnet. Falls nicht, wird eine Fehlerbedingung 571 pro
Schritt 610 aufgezeichnet und pro Schritt 612 gespeichert.
Wie oben diskutiert validiert die Durchlassbedingung 569 das
Drahtloskommunikationssignal 104 als ein schmalbandiges
Störsignal 404 und
als ein begehrliches DSSS-Signal, GPS-Signal und dergleichen. Eine
Fehlerbedingung 571 erklärt das Drahtloskommunikationssignal 104 als
ungültig
und gibt an, dass das Drahtloskommunikationssignal 104 ein
schmalbandiges Störsignal 404 sein
kann.
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In
Schritt 614 wird bestimmt, ob eine Durchlassbedingung 569 oder
eine Fehlerbedingung 571 durch die Stördetektionsschaltung 307 angegeben wird.
Wenn eine Durchlassbedingung 569 angegeben wird, wird der
GPS Kanal, der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
in eine GPS PVT-Lösung
eingeschlossen pro Schritt 161, und das Drahtloskommunikationssignal 104 wird
weiter durch die Stördetektionsschaltung 307 getestet,
wie durch den Rückpfeil
von Schritt 616 angegeben.
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Wenn
eine Fehlerbedingung 571 angegeben wird, kann eine oder
können
mehrere Aktionen vorgenommen werden, wie durch die Schritte 618 und 620 angegeben.
In Schritt 618 kann der GPS Kanal, der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
von einer GPS PVT-Lösung ausgeschlossen werden.
In Schritt 620 kann der GPS Kanal, der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
reinitialisiert werden, und ein Versuch kann vorgenommen werden,
das Drahtloskommunikationssignal 104 über den entsprechenden GPS
Kanal erneut zu erfassen.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm 700 eines anderen Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung. In Schritt 702 empfängt der Empfänger 502 ein
Drahtloskommunikations signal 104. In Schritt 704 wird
das Drahtloskommunikationssignal 104 durch das Bandpassfilter 512,
den Verstärker 514 und
den Mischer 520, wie oben beschrieben, in das IF-Signal 525 abwärtsgewandelt.
In Schritt 706 wird das IF-Signal 525 durch den
A/D-Wandler 524 in ein digitales Signal 527 digitalisiert,
in eine I- und Q-Komponente durch den I-/Q-Separator 526 zerlegt und
an den abschließenden
Abwärtswandlungsprozess 539 gegeben.
In Schritt 708 wird das digitale Signal 527 entspreizt
und demoduliert durch den Entspreizer/Demodulator 308,
wie oben beschrieben, um ein demoduliertes Signal 550 und
die Phase des demodulierten Signals 552 bereitzustellen.
In Schritt 710 wird bestimmt, ob die Anzahl an Phasenübergängen 562 der
Phase des demodulierten Signals 552 während des Zeitintervalls 556 den
Schwellenwert 560 überschreitet.
Falls dies der Fall ist, wird das Drahtloskommunikationssignal 104 pro
Schritt 712 validiert und pro Schritt 714 als
kein schmalbandiges Störsignal 404 bestimmt.
In Schritt 716 wird bestimmt, dass das Drahtloskommunikationssignal
ein GPS Signal 402 ist. In Schritt 718 wird der
GPS Kanal, der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
in die GPS PVT Lösung
eingeschlossen.
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Wenn
die Anzahl an Phasenübergängen 562 während des
Zeitintervalls 556 kleiner als der Schwellenwert 560 in
Schritt 710 ist, dann wird das Drahtloskommunikationssignal 104 pro
Schritt 720 validiert, und es wird pro Schritt 722 bestimmt,
dass das Drahtloskommunikationssignal ein schmalbandiges Störsignal 404 ist.
In diesem Fall kann ein oder können
mehrere Aktionen vorgenommen werden, wie durch die Schritte 724 und 726 angegeben.
In Schritt 724 kann der GPS Kanal, der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht,
von einer GPS PVT Lösung
ausgeschlossen werden. In Schritt 726 kann der GPS Kanal,
der dem Drahtloskommunikationssignal 104 entspricht, neu
initialisiert werden, und ein Versuch kann vorgenommen werden, das
Drahtloskommunikationssignal 104 über den entsprechenden GPS
Kanal erneut zu erfassen.
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Obwohl
wir spezielle Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben haben, sind weitere
Modifikationen und Verbesserungen für Fachleute auf diesem Gebiet
offensichtlich. Es ist folglich zu verstehen, dass beabsichtigt
ist, alle derartigen Modifikationen und Änderungen, die in dem Bereich
der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzudecken.