JP2011506919A5 - - Google Patents

Description

ＧＮＳＳシステムにおいて、ソースは、旋回しているＧＮＳＳ宇宙ビークル（ＳＶ）を備える。ＧＰＳの場合、その他の無線ローカリゼーション・システムに容易に拡張可能であり、以下に続く記述は特定の実施形態について論じるためのベースとして、これを使用するだろう。こうして、この発明が必ずしもこの特定のナビゲーション・システムに限定される必要はないことが理解される。ＧＰＳにおいて、各宇宙ビークルは２つのマイクロ波搬送波信号を発している。１５７５．４２ＭＨｚの信号Ｌ１は、ナビゲーション・メッセージを搬送する。１２２７．６０ＭＨｚの信号Ｌ２は、とりわけ電離層遅延を測定するために使用される。Ｌ１信号及び／あるいはＬ２信号は、３つのバイナリ符号で変調される。

ＧＰＳ受信機のタスクは、所定の瞬間に目視されうる様々な宇宙ビークルから受信された信号を取得することである。そのために、図１の回路はアンテナ１０４を備える。アンテナ１０４の出力信号は、第１ＲＦプロセッサにおいて低雑音増幅器１０５によって増幅され、変換ユニット１０６において中間周波数信号（ＩＦ信号）へとダウン・コンバートされる。ＩＦ信号は１つの同相（Ｉ）成分及び１つの直交位相（Ｑ）成分を備えていることが多い。これらの成分は、アナログ・デジタル変換器１０８によってデジタル信号（Ｉ、Ｑ）へ変換され、更なる処理のために相関器モジュール１０２へ送られる。

相関付けブロック（１０２）の機能は、まずＲＦインタフェース（１０１）によって送られた信号から、任意の顕著な残差搬送波を取り除き、その後様々なＳＶからのＩ信号及びＱ信号を逆拡散することである。そのために、相関付けステージは、最初にデジタルＮＣＯ（１０７）を使用してＩＦを取り除き、その後、入力信号を、各既存の、あるいは適当なＳＶのＰＲＮ信号の、局所的に生成された複製と一時的にアライメントさせる。計算オーバヘッド及び取得時間を低減するために、専用ハードウェア相関器を使用することによって、アライメントが時間ドメインにおいて実行される。しかし、このアライメントは更に入力信号Ｉ及び入力信号ＱのＦＦＴ変換に、各ＳＶを特徴付けるＰＲＮ信号のＦＦＴ変換を結合させることによって、周波数ドメインにおいても実行される。

時間ドメインあるいは周波数ドメインにおいてこの相関付けを実施するために、異なる製造業者によって使用されている様々なアルゴリズムが存在する。しかしながら、相関付け処理及び逆拡散処理は、多くの処理電力を必要とする。例えば、周波数ドメインにおける相関付けは、ＦＦＴの計算、ＣＡ符号のＦＦＴ変換の複素共役による乗算、及び高速な時間周波数変換のために必要な結果に基づく逆ＦＦＴのために、多くの処理電力を必要とし、トラッキング・フェーズの間は通常冗長であるサーチ処理を実行するために、多くの計算リソースが必要とされる。それ以上に高いのでなければ、似たような計算電力が時間ドメインにおける同等の動作を実施するために必要とされ、一般に専用ハードウェア相関付けエンジンによって実行される。これらの処理要件に加えて、この処理はデータ及び結果のための大容量のストレージをも必要する。

相関付けに必要とされるＦＦＴの計算のために、システムにおいて汎用ＣＰＵ１１１を使用することも提案されてきた。汎用ＣＰＵは高速である。しかしながら、全体のシステム・スループットは、十分に速くないことが多く、特にＧＰＳサーチ処理の要件を満たすためのスケーリングを必要とするだろう。更に、この解決法は利用可能なメモリ帯域幅の使用を非効率にし、ＣＰＵに大きな負荷をかけるため、ＣＰＵをその他のタスクから妨げる。

従って、従来技術よりも安価で、電力消費が少なくてスペースを取らず、そしてリソースを効率的に共有することによって、ナビゲーション機能が必要とされない場合に、その他のシステム機能のためにもリソースが使用されうる無線ポジショニング信号受信機にとって必要なデジタル処理能力を提供することが、本発明の目的である。

本発明によると、これらの目的は独立請求項の構成によって達成される。その他オプションの特徴及び実施形態は、従属請求項の構成である。

特に、これらの目的は、複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備えるＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理システムによって達成される。おのおのの無線ローカリゼーション衛星は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有する、既知の変調符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を送信する。この信号処理システムは、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を読み込む少なくとも１つのサンプリング・ステージを備える。このステージは、その取得が意図されている無線ローカリゼーション衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックを生成するようにプログラムされたプログラマブル発振器と、基準クロックによって決定されたプログラム可能な持続期間の複数のサンプルを生成するためにプログラマブル発振器によって駆動される蓄積手段と、サンプリング・ステージによって生成された一連のサンプルを格納するように構成された１つのバッファ・メモリとを備える。この信号処理システムは、バッファ・メモリにおけるサンプルの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプを生成するように構成されたタイミング回路によって特徴付けられる。

更に、これらの目的は、上記のシステムに対応し、上記のシステムによって実行される処理方法、すなわちＧＮＳＳ無線ローカリゼーション信号を処理する方法によって達成される。この方法は、複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信するステップと、ここで、おのおのの無線ローカリゼーション衛星は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有する、既知の符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を送信する；その取得が意図されている無線ローカリゼーション衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロック信号を生成するプログラマブル発振器をパイロットするステップと；基準クロックによって定められたサンプリング時間において、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号をサンプリングしオプションで蓄積するステップと；こうして獲得されたサンプルを、１つのメモリに格納するステップとを備える。このメモリにサンプルを格納するステップは、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１つあるいはいくつかのタイムスタンプ符号を生成するステップと；タイムスタンプ符号に基づいてバッファ・メモリにおけるサンプルのサンプリング時間を突き止めるステップと；複数の相関値を生成するために、バッファ・メモリにおけるサンプルを、変調符号の局所的なレプリカと相関付けるステップとによって特徴付けられる。

サンプル蓄積器２４０は、符号ＮＣＯ２６０によって提供される基準タイミング信号によって決定されるレートで、搬送波ストリップされた信号をサンプリングする。取得が意図されている衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴、例えば、クロック・ドリフト及びドップラー・シフトの影響のために補償された変調符号のチップ・レートと同期するタイミング信号を生成するために、符号ＮＣＯ２６０は制御される。例えばチップ長毎に４サンプルのように、ドップラー・シフト・チップ・レートｋの正確な倍数であるレートｎ・ｋで搬送波ストリップされた信号のサンプル・シリーズを、サンプル蓄積器２４０は生成する。サンプリングが符号ＮＣＯ２６０によって制御されているという事実のおかげで、サンプルはその取得が意図されている符号のチップと自動的にアライメントされ、このアライメントは不確定の期間にわたって存続するだろう。

ＤＳＰ制御ユニット３１０は、必要とされる制御信号を生成してメモリ・アクセスを可能にし、タイムスタンプ符号をサンプリングし、それらをサンプルＲＡＭ２９０へと格納するか、あるいはそれらをその他の構成要素に対して利用可能にする。

Claims (17)

1. 複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備えるＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理システムであって、
   おのおのの無線ローカリゼーション衛星は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有する、既知の変調符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を送信し、前記信号処理システムは、
   搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を読み込む少なくとも１つのサンプリング・ステージを備え、前記少なくとも１つのサンプリング・ステージが、
   その取得が意図されている無線ローカリゼーション衛星の前記変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準タイミング信号を生成するようにプログラムされたプログラマブル発振器（２６０）と、
   前記基準タイミング信号によって決定されたプログラム可能な持続期間の複数のサンプルを生成するために前記プログラマブル発振器（２６０）によって駆動される蓄積手段（２４０）と、
   前記サンプリング・ステージによって生成された一連の前記サンプルを格納するように構成されたバッファ・メモリ（２９０）及びサンプル・バッファ（２８０）と
   を備え、前記信号処理システムは更に、
   前記バッファ・メモリ（２９０）における前記サンプルの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプ符号を生成するように構成されたタイミング回路（２７０、２７５）を備え、
   前記タイムスタンプ符号は、前記サンプルの少なくとも１つが取られる際における前記変調符号の位相の尺度である、信号処理システム。
2. 前記タイミング回路が、前記プログラマブル発振器に応じて動作し、及び／あるいは、前記プログラマブル発振器が、前記変調符号のチップ・レートあるいは前記チップ・プレートのある倍数に合わせて発振するように構成された請求項１に記載の信号処理システム。
3. 前記タイミング回路が、ドップラー・シフト及びクロック・ドリフトのために補償された前記変調符号のチップ・レートあるいは前記チップ・レートのある倍数に合わせて発振するように構成された請求項１に記載の信号処理システム。
4. 前記タイミング回路が、基準イベントに応じる、請求項１に記載の信号処理システム。
5. 前記ＧＮＳＳ信号から搬送波成分を取り除き、前記搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を提供する、少なくとも１つの搬送波ワイプオフ・ユニットを更に備える請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の信号処理システム。
6. 前記バッファ・メモリにおけるサンプルを、複数の相関値を生成する、前記変調符号の局所的なレプリカと相関付けるように構成された少なくとも１つの相関器を更に備える請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の信号処理システム。
7. 前記少なくとも１つの相関器が、前記サンプリング・ステージとは非同期的に動作する単独のプロセッサを備え、前記単独のプロセッサは、前記タイミング符号に基づいて、前記バッファ・メモリにおけるサンプルの時間ポジションを突き止めるように構成された請求項６に記載の信号処理システム。
8. 前記単独のプロセッサが、ベクトル・プロセッサか、グラフィック加速装置か、メディア処理エンジンか、サウンド・プロセッサか、あるいは物理プロセッサである請求項７に記載の信号処理システム。
9. 前記単独のプロセッサに前記サンプル及び／あるいは前記時間情報を転送するように構成された直列バスをさらに含む請求項７に記載の信号処理システム。
10. 前記タイミング回路（２７０、２７５）が、前記プログラマブル発振器（２６０）の基準信号をカウントするように構成されたカウンタを備える請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の信号処理システム。
11. ＧＮＳＳ無線ローカリゼーション信号のための処理方法であって、
    複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信することと、ここで、おのおのの無線ローカリゼーション衛星は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有する、既知の符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を送信する、
    その取得が意図されている無線ローカリゼーション衛星の前記変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準タイミング信号を生成するプログラマブル発振器をパイロットすることと、
    前記基準タイミング信号によって決定されたサンプリング時間において、前記搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を蓄積及びサンプリングし、得られたサンプルをバッファ・メモリに格納することとからなる各ステップを備える方法であって、
    前記サンプルをバッファ・メモリに格納することは、
    前記バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する少なくとも１つのタイムスタンプ符号を生成すること
    からなるステップに特徴付けられ、
    前記タイムスタンプ符号は、前記サンプルの少なくとも１つが取られる際における前記変調符号の位相の尺度であり、
    前記サンプルをバッファ・メモリに格納することは更に、
    前記少なくとも１つのタイムスタンプ符号に基づいて前記バッファ・メモリにおけるサンプルのサンプリング時間を突き止めることと、
    複数の相関値を生成するために、前記バッファ・メモリにおけるサンプルを、前記変調符号の局所的なレプリカと相関付けることとからなる各ステップによって特徴付けられた処理方法。
12. 前記ドップラー・シフトされた変調符号に合わせて基準タイミング信号を生成するために、前記プログラマブル発振器がパイロットされる請求項１１に記載の処理方法。
13. 前記突き止めるステップおよび前記相関付けるステップを実行するようアレンジされ、前記サンプリング・ステージとは非同期的に動作する単独のプロセッサに、直列バス上で前記サンプルを転送するステップを更に備える請求項１１に記載の処理方法。
14. データ・サンプルが失われるイベントにおいてコヒーレントな相関付けを確実にするために、前記サンプルをパディングするステップを更に備える請求項１２に記載の処理方法。
15. 前記少なくとも１つのタイムスタンプ符号が、前記プログラマブル発振器の基準信号をカウントするカウンタをサンプリングすることによって生成される請求項１１に記載の処理方法。
16. 外部イベントの発生に応じて、前記少なくとも１つのタイムスタンプ符号が生成される請求項１１に記載の処理方法。
17. 前記相関付け処理において、メモリにおける前記サンプルのアライメントを制御する際に用いるタイムスタンプを転送することから成るステップを更に備える請求項１２又は１３に記載の処理方法。