JP2015507735A - スペクトラム拡散を受信するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
である。ここで、Sは、レシーバが特定の検出確率(図11および図12と、図14および図15におけるようなもの)または特定の信号対ノイズ比SNRを伝える、dBmでの最小の信号電力である。デセンスは、理想的なレシーバ処理状況または参照として用いられるいくつかのレシーバ処理状況で享受され得る感度に対して減少された感度のdB数を指す。
である。ここでSは信号電圧であり、Nは、例えばマイクロボルトでの、ノイズ電圧である。
(i) マンチェスタコードの50Hzの矩形波(図9)
(ii) 20ミリ秒毎に変化し得るNRZ信号ビット(50Hz)
(iii) −5kHzから+5kHz程度の範囲のドップラーシフト
(iv) 実際のコードラグc1の影響を受けるスペクトラム拡散疑似ランダムコード(ゴールドコード)
(A) 入力グロナス信号r(t)
(B) マンチェスタコードのためのaFs=50Hzの矩形波
(C) −5kHzから+5kHzのドップラーの範囲にあるドップラー仮説
(D) コードラグ仮説cによるスペクトラム逆拡散(ゴールドコードと同様)
(1) A×[(B×C)×D]:ゴールドコードで特徴付けられた、図6および図10のアプローチ(ドップラーのオフセットペア)を用い、r(t)で相関する。
(2) A×[C×(B×D)]:10個の1msのゴールドコードの繰り返しを発し、次いで、10個の符号反転(negation)等を発行する。すべてはコードラグ仮説cを有し、ドップラー仮説に同じものを特徴付けし、その後、r(t)で相関する。
(3) (A×C)×(B×D):r(t)からドップラーを取り除き(ワイプオフ)、その後、結果を、10個の1msのゴールドコードの繰り返しを発行し、次いで、10個の符号反転(negation)等を発行するブロックで相関する。すべてはコードラグ仮説cを有する。衛星通信の観点では、ドップラー効果はキャリアおよびコードの双方に見られる。下記の注記を参照のこと。
(4) ABCDの副組み合わせの他の組み合わせ。
注記:ドップラーはキャリアおよびコードの双方に存在する。コードドップラーは、コードチップレートに対するキャリア周波数の比によって除されたキャリアドップラーである。(GPSでは、そのような比は1540=1575.42MHz/1.023Mchpsであり、それゆえ、GPSキャリアドップラーを1540で除算する。この比は、どの特定のGNSSのSVが受信されようとも、任意の他のキャリア周波数および/または任意の他のチップレートに同様に構成される。)従って、上記のゴールドコードの因数「D」は、それに特徴付けされる、仮説が成されたコードドップラーで生成され、また、仮説が成されたキャリアドップラー「C」の例えば、1/1540倍に等しい。例えば、上記のサブパラグラフ(3)および図7において、レシーバは、入力信号r(t)からキャリアドップラーを除去し、それに特徴付けされたコードドップラーを有する、局所的に生成されたゴールドコードで相関する。このようにして、相関は、コードドップラーを除去するためにも効果的である。
が、例えば0,256,512,768チップで、またはm個のスタガードウィンドウに対し互いに対しておおよそ1022/mの間隔離間する(m−1)整数チップでそれぞれ開始するウィンドウについて蓄積され得る。この実施例は、PN(ゴールド)コードg(i)が、各相関がどのチップと開始するかに関わらずに各1msを繰り返す、拡張された持続時間にわたり、PreDウィンドウの繰り返されるコヒーレント積分の結果を非コヒーレントに組み合わせることによって適切に動作する。持続時間は、ゴールドコードが継続してそれ自体を繰り返す(または任意のビット反転が既知である)限り設定され得る。このように、ウィンドウはスタガーされ得、各ウィンドウについて同一のコードラグcでも相関ピークを構築することができる。
(A) ビットエッジ情報が既知かのようにPreD=20ms:理想的。
(B) 従来のPreD=19mの単一ウィンドウは、理想的なものと比べて、1.8dBの感度の損失を受ける。
(C) 各々10ms時間シフトされた2つのスタガードコヒーレント積分は、理想的なものに対し1.2dBの感度損失である(すなわち、(B)よりも0.6dB良好である)。
(D) 各々5ms時間シフトされた4つのスタガードコヒーレント積分は、理想的なものに対し0.9dBの感度の損失である(すなわち(B)よりも0.9dB良好である)。
(E) 各々1ms時間シフトされた20個のスタガードコヒーレント積分は、理想的なものに対し0.9dBの感度の損失である。(すなわち、(D)と同様であり、(B)よりも0.9dB良好である)。
4つのスタガードコヒーレント積分(D)以上は、予期される通り減少する利益が生じる。
に起因して、許容可能に追加されるプロセスを容易に正当化する感度およびSNR改善をもたらす。
レシーバに、マンチェスタコードのない、ラボで生成された人工的なGNSS信号を入力する。マンチェスタコード(蛇行シーケンス)がないので、周波数領域において単一のピークが生じる。レシーバは、そのような蛇行シーケンスが存在するという前提で蛇行シーケンスを処理するように動作する場合、このメインピークとノイズとを〜75Hz間隔で結合して、2つの中間にある、すなわち、メインのピーク位置からおおよそ37Hz離れた、ドップラー周波数を誤って報告する。入力信号に対してマンチェスタコードをイネーブルする際、または導入する際、レシーバは、期待通りの正しいドップラー周波数の報告を開始すべきである。また、レシーバによって報告される信号対ノイズ比SNRは、マンチェスタコードが人工的にディスエーブルされると悪化(減少)する。
テスト2Aを説明する。合成されたGPS信号を、データビットが遷移することなく、かつ、各20msのデータビット期間と相関する(または同一の)ノイズを有して、レシーバに入力する。最初の10msのノイズが次の10msのノイズと同一であるように、雑音の多いGPS信号を投入する。後者はラボにおいて便宜上生成することができ、試験用レシーバにRFで再生され得る。上記信号に対する、加法性ホワイトガウスノイズ(AWGN)を伴う通常のGPS信号のためのレシーバ感度の変化を監視する。感度の差は、レシーバ実施例の適切な動作、または試験用レシーバの適切な動作からの偏差を検出するために用いられる。期待される動作をしないレシーバでは、20msのPreDを用いる間、感度に3dBのデセンスが見られる。これは、AWGNを有する信号に対する感度と比較して、人工的なテストノイズの相関の性質によるものである。これに対し、適切に動作するレシーバの実施例では、大幅に低い、またはごく少量のデセンス値が見られる。
Claims (20)
- データビット期間を有するデータのスペクトラム拡散の受信を容易にするための集積回路であって、
受信された信号に基づき信号入力と疑似ランダムコードを相関するように、および相関結果を生成するように動作可能な仮説探索回路と、
受信された信号出力を生成するため、コヒーレント積分間隔において互いにスタガーされる複数のサンプルウィンドウにわたり前記相関結果をコヒーレントに積分するように、および前記複数のサンプルウィンドウに対応するコヒーレントに積分された結果を非コヒーレントに組み合わせうに動作可能な処理回路と、
を含み、それによって性能を向上させる、集積回路。 - 前記ウィンドウは、前記ウィンドウの数で除算されたデータビット期間におおよそ等しい大きさだけ互いにスタガーされる、請求項1に記載の集積回路。
- 前記ウィンドウが実質的に等しい持続時間を有する、請求項1に記載の集積回路。
- 前記ウィンドウのそれぞれが、前記データビット期間と互いに素であるウィンドウ幅を有する、請求項1に記載の集積回路。
- 前記ウィンドウのそれぞれが、約19ミリ秒のウィンドウ幅を有する、請求項1に記載の集積回路。
- 前記ウィンドウのそれぞれが、約9ミリ秒のウィンドウ幅を有する、請求項1に記載の集積回路。
- 前記データビット期間が実質的に20ミリ秒である、請求項1に記載の集積回路。
- 前記サンプルウィンドウが、ウィンドウの数mの連続的な1ミリ秒間隔にわたる19個の相関のコヒーレント蓄積の大きさの合計を形成するため、約20/mミリ秒スタガーされる19ミリ秒のウィンドウを含む、請求項1に記載の集積回路。
- 前記相関が少なくとも1つの疑似ランダムコードを用い、前記スタガーされるウィンドウが、前記疑似ランダムコードの長さと同じくらい短いコヒーレント積分ウィンドウを有する、請求項1に記載の集積回路。
- 前記スタガーされるウィンドウが、前記データビット期間よりも大きいコヒーレント積分ウィンドウ幅を有する、請求項1に記載の集積回路。
- 前記処理回路が、前記スタガーされるウィンドウにかかるデータビットシーケンスの事前情報を有し、前記相関が、前記コヒーレント積分を実行するための前記データビットシーケンスへのプロセッサの応答である、請求項10に記載の集積回路。
- レシーバであって、
アナログレシーバ部と、
前記アナログレシーバ部と結合され、GPSおよびグロナス信号をデジタル処理しかつそれぞれの衛星信号のデータビット期間を有するデータを回復する信号処理部と、
を含み、
前記信号処理部が、
相関結果を生成するため、受信された衛星信号に基づき信号入力と疑似ランダムコードを相関させるように動作可能な仮説探索回路と、
受信された信号出力を生成するため、コヒーレント積分間隔において互いにスタガーされる複数のサンプルウィンドウの前記相関結果をコヒーレントに積分するように、かつ、前記複数のサンプルウィンドウに対応する前記コヒーレントに積分された結果を非コヒーレントに組み合わせるように動作可能な処理回路と、
を含む、レシーバ。 - 前記処理回路が、前記コヒーレントに積分された結果を非コヒーレントに組み合わせるためのメモリ領域を含み、当該メモリ領域が、単一のサンプルウィンドウのドエルにわたって非コヒーレントに組み合わせるために用いられるメモリ領域のように、互いにスタガーされる前記複数のサンプルウィンドウのドエルにわたって非コヒーレントに組み合わせるメモリ領域と同一である、請求項12に記載のレシーバ。
- 前記信号処理部が、共有のデジタル部、GPS特有部、およびグロナス特有部を有する、請求項12に記載のレシーバ。
- レシーバがさらに、衛星のおおよその位置を示す地上ネットワークのエフェリメスデータを受信して前記仮説探索回路によるドップラー周波数およびコードラグの仮説探索を容易にするため、モデム回路を有する、請求項12に記載のレシーバ。
- 前記処理回路が、既に取得されたデータビットエッジの時間位置に基づいて所与の衛星のデータビットエッジを決定するように動作可能であり、次いで、前記処理回路が、複数のウィンドウを組み合わせることから、前記所与の衛星に関するビットエッジを整列させる処理に切り替えて、前記受信された信号出力を生成するように動作可能である、請求項12に記載のレシーバ。
- 前記探索回路が、前記ビットエッジを整列させる処理と共に動作可能であり、信号入力と相関させために、10ミリ秒間でSV特有の1ミリ秒の逆拡散コードのインスタンスを10個発行し、次いで、別の10ミリ秒間でこの1ミリ秒の逆拡散コードの反転符号のインスタンスを10個発行する、請求項16に記載のレシーバ。
- データビット期間を有する信号のスペクトラム拡散信号処理のための電子処理であって、
相関結果を生成するため、受信されたスペクトラム拡散信号に基づき信号入力と疑似ランダムコードを電子的に相関させることと、
コヒーレントな積分間隔で互いにスタガーされる複数のサンプルウィンドウにわたってコヒーレントに前記相関結果を電子的に積分することと、
受信された信号出力を生成するため、前記複数のサンプルウィンドウに対応する前記コヒーレントに積分された結果を非コヒーレントに組み合わせることと、
を含む処理。 - 前記相関することが、ドップラー仮説周波数およびコードラグを電子的に探索することを含む、請求項18に記載の処理。
- 前記複数のサンプルウィンドウが、ウィンドウの数mで除されたデータビット期間におおよそ等しいスタガー間隔、データビット幅に対して時間シフトされ、これにより、前記複数のサンプルウィンドウのうちの少なくとも1つがビットをまたぐことを実質的に回避する、請求項18に記載の処理。
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