TWI329205B - Method and system for locating a gps correlated peak signal - Google Patents
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Description
1329205 13767pif.doc 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種全球定位系統(G p S ),且特別是有 關於一種適用於全球定位系統關聯峰值訊號的定位方^及 其系統。 【先前技術】 一種全球定位系統(GPS)接收器’係根據多數個全球定 位糸統(GPS)衛星同時傳回的訊號間之相對時間經計算之 間距離而決定其位置。該些衛星之間傳送的訊息包括衛星 定位資料’其中包括虛擬亂數碼(pseudo_rand〇mc〇de)以及 時脈資料。 根據接收到的該些虛擬亂數碼,該全球定位系統(〇ρ§) 接收器決定各不同全球定位系統(GPS)衛星之間的虛擬範 圍,並以該些虛擬範圍、衛星時序以及時脈訊號的資料計 算出該接收器的位置。該些虛擬範圍即時間延遲值,係由 每一衛星接收的訊號以及一當地時脈訊號之間所量測而得 之值。通常從四個或更多個衛星接收全球定位系統(Gps) 訊號。當一個衛星被取得且追踪時,則自全球定位系統 (GPS)訊號中截取出來該衛星時脈資料以及辨認資料。取得 全球定位系統(GPS)訊號需要數秒的時間才能完成,且必需 接收夠強的訊號才能降低錯誤率。 全球定位系統(GPS)訊號包含稱為虛擬亂數碼(pn)之 尚比率的重覆訊號(repeated signal)。其中可以作為市民 用途的碼稱為C/A碼(粗略/取得碼coarse/ aCqUisiti〇n),其
6 1329205 13767pif.doc 具有l.〇23MHz以及一毫秒有1〇23個籌碼(chip)重覆週 期的二位元反相位率(或稱為,,下注率”)者稱之。該些亂數 碼序列屬於-稱為黃金碼(gGldeQde)的數碼族且每一 全球定位系統(GPS)衛星以一特殊黃金碼(specific gold code)傳播訊號。 —大夕的全球定位系統(Gps)接收器使用關聯法計算虛 擬範圍。-關㈣(eG1TelatG〇將接收到的訊號與當地記 憶體儲存的適當黃金碼的㈣數姆,並將縣積加以積 f,以得到—_值,或稱為取樣值,用絲示該衛星訊 號存在。依序調整接收訊號與記㈣巾儲存的複製數之間 的相對時序,且觀察關聯輸出結果,則該接收器可決定接 收到的訊號與當地時脈之__延遲。這個啟始決定該 訊號^否存在的步驟稱為取得步驟(aequisiticm)。-旦經 步驟、,則進入「追踪」步驟(tracking),其中以微調 理該虽地參考值的時序,以維持高關聯輸出。 王球定位系利用多重衛星(如同星座形式, 二::丫:1011)同時傳送訊號至-接收器以根據該些多數個 的時間差之量測值,將該接收器的位置定位出 L 自不同衛星傳來的該些訊號之間以相互近似正 擾。此二擬亂碼傳播’因此訊號之間不會顯著相互干 強度)是否相視接收的該些訊號之功率大小(即訊號 頻道全4定位系啊^ 〜由數個A星傳送而來之訊號。每—頻道包括 13767pif.d〇c 夕關聯取樣間隔(multiple correlating tap)作為關聯作業之 用 叙來說,每一關聯間隔中接收到的資料儲存於二纪 憶體中。該儲存資料則經過處理及關聯步驟。該記憶體的 尺寸正比於頻道的個數以及取樣間隔的個數。若需減低取 知·時間’則需要充足的記憶體空間以及處理速度。然而若 全球定位系統(GPS)接收器中的記憶體佔相當一比例,則不 易達到全球定位系統(GPS)接收器小尺寸的要求。 圖1係繪示習知一種全球定位系統(GPS)接收器的方 免圖包括一天線(antenna)1、一 降頻器(down converter) 2、一當地振盡器(local oscillator,LO) 3、一類比/數位轉 換器(analog/digital converter ) 4、多個接收頻道(channel) 5、一接收處理器(receiver processor) 6、一導航處理器 (navigator processor )7、以及一使用者介面(user interface) 8。在處理步驟中,天線!自多個星座形式排列(c〇nstellati〇n) 的衛星透過大氣層接收訊號。降頻器2將在天線1接收到 的高頻訊號轉換為一中頻訊號(IF),其係以當地振盪器3 所產生的當地振盪訊號與該接收到的訊號混頻而得。該類 比數位轉換器4將類比的IF訊號轉換為數位訊號以供多個 接收頻道5使用。由多個接收頻道5所接收的IF訊號則以 多個接收頻道5、接收處理器6以及導航處理器7來處理。 這些接收頻道5具有N個頻道,且其個數可由生產者設 定。接收處理器6的主要功能包括針對每一衛星產生多數 個虛擬範圍並對每一頻道的同相訊號I以及正交訊號Q執 行關聯作業。導航處理器7則根據不同衛星的不同虚擬範 13767pif.doc 圍設定一定位值。而該使用者介面8則作為顯示位置資料 之用。 請參考圖2 ’係繪示多個接收頻道5中N個頻道其中 之一的方塊示意圖。自圖1中的類比/數位轉換器4傳來的 數位IF訊號傳送到同相/正交乘法器1〇,其中的IF訊號與 同相正弦對照表(in-phase sine look-up table) 11及正交餘 弦對照表(quadrature-phase cosine look-up table) 12 所產 生的訊號相乘’或與正交正弦對照表(qUadrature-phase sine l〇〇k-up table) 11 及同相餘弦對照表(in_phase cosine l〇〇k-up table) 12所產生的訊號相乘,每一訊號係由一數 值密碼產生器(Numerical Code Oscillator,NCO)19 產生。同 相/正交乘法器10之輸出係對應於正弦對照表u之相位的 同相IF訊號以及對應於餘弦對照表12之相位的正交压訊 號,或者該同相/正交乘法器10的輸出係對應於正弦對照 表11之相位的正交IF訊號以及對應於餘弦對照表12之相 位的同相IF訊號。接收處理器6產生用以控制數值控制振 蓋器19之數值碼以產生都卜勒頻率。接收處理器6亦產生 時脈訊號輸入至編碼NC019,以連結虛擬亂數碼(pN) 產生器16。該些衛星對應的虛擬隨機亂碼係由該虛擬亂數 碼(PN)產生器16產生之。該虛擬亂(數碼經由密碼移位器 移位並輸出至多數個關聯器13。關聯作業以關聯器13 操作,係比較相位移位後的虛擬亂數碼以及自該同相/正交 乘法器10傳來的I及Q資料。關聯器13傳出的關聯後工 及Qi料則輸出至一積分器(integrat〇r) 14,使得該關聯 1329205 13767pif.doc 後的I及Q資料加以積分。該積分值,亦稱為取樣值,儲 存於§己憶體15。通常該接收頻道5之n個頻道中的每一頻 道將在一給定時段(given imerval ),例如一毫秒的取樣間 Pm中經由積分器14取樣,並將所有取樣值儲存於記憶體 15中。在收集一預定數量的樣本後,該些取樣值將遞送至 一快速傅立葉轉換(FFT)單元20,其中快速傅立葉轉換係 決定在該取樣間隔中是否存在一峰值(意即關聯值)。若存 在一峰值,該接收器6將自該取樣間隔中萃取出頻率以及 密碼值資訊,以計算取得作業之虛擬範圍。 若該取樣間隔中認定為峰值不存在,則重覆執行取樣 作業、關聯作業、以及快速傅立葉轉換處理直至找到一岭 值。 由此可見在這樣的步驟中,需要儲存大量的資料於接 收器記憶體15。因此需要具有足夠容量的記憶體。此外, 由於需要存取記憶體資料,記憶體存取速度則非常重 不但影響取得速度及影響接收器的表現。 【發明内容】 。本發明提供一種全球定位系統(GPS)接收器,包括一轉 換器用以轉換接收到的全球定㈣統(Gps)訊號為同相數 位訊號(I)及正交數位職(Q);— 用以產生預定密碼 以及用以襲該I及Q數位訊號和預定的密碼,以輸出一 ^樣間隔中的取樣的〗值以及取樣的Q值;—滤波器以過 遽取樣1值為修正1值以及過遽取樣Q值為修正Q值,將 該取樣間隔中的修正〗值加上對應的修正Q值,並在該總 1329205 13767pif.doc 和為正值時輸出一計數值;一計數器用以根據自濾波器接 收的計數以遞增一計數器值;以及一比較器,用以根據該 取樣間隔中量測結束時比較該計數器值以及一臨界值,以 決疋否存在—峰值。 該些取樣I值及取樣Q值可以當現有的取樣I值及取 樣Q值符號與前一取樣I值及取樣Q值的符號相異時指定 一正值給取樣I值及Q值以茲修正,該些修正I值及修正 Q值可以分別為取樣I值及取樣q值之分部減少量(partial decrement) ’但取樣I值及取樣q值之分部減少量相同’ 且其中分部減少量可為一半。 本發明亦提供一種記憶體,作為當一取樣間隔中一計 數器值超出該臨界值時儲存取樣〗值及Q值之用,其中其 它取樣間隔的取樣I值及Q值不儲存於該記憶體中,而一 址域轉換器(address transformer )將儲存在記憶體中之資 料作址域轉換。該濾波器包括一對延遲單元(delayunit) 及一對早位元比較斋(single bit comparator),其中該延 遲單元將該取樣I值及取樣Q值延遲一位元以輸出一前一 符號值(previous sign value),且該單位元比較器將現有 取樣Q值之符號與前一取樣Q值之符號加以比較,並在現 有值與前一值符號相異時輸出一正值。 根據本發明的另一較佳實施例,提供一種全球衛定位 系統接收器,包括一轉換器,用以將接收到的全球定位系 統(GPS)訊號轉換為同相數位訊號I及正交數位訊號q ; 一 關聯’用以產生預定亂碼以及將該I及q數位訊號盘預 11 1329205 13767pif.doc 定亂碼關聯起來,並輸出一取樣間隔之取樣j值及取樣Q 值’ -滤波H ’用以將該些取樣I值及取樣Q值滤波為修 正I值及修正Q值,將該取樣間隔内的修正與修正q 值相加,並在相加之總和為正數時輸出一計數值;一計數 器,用以根據自該濾波器接收之每一計數值,遞增一^數 器值;一比較器,用以當該取樣間隔中各量測結束時,比 較該計數器值以及一臨界值以決定是否存在一峰值;以及 一記憶體,用以儲存取樣間隔具有一計數器值超過該臨界 值時每一修正I值及其對應Q值之和。 該取樣I值及該取樣Q值可在現有取樣〗值或取樣q 值之符號與前一取樣I值或取樣Q值之符號相異時,指定 該取樣I值或該取樣Q值為一正數,以茲修正。該些修正 I值及該些修正Q值可以分別為取樣丨值及取樣Q值之分 部減少量,但取樣I值及取樣Q值之分部減少量相同,且 其中分部減少量可為一半。 該滤波器包括一對延遲單元及一對單位元比較器,盆 中該延遲單元將該取樣I值及取樣Q值延遲一位元以輸出 一前一符號值,且該單位元比較器將現有取樣Q值之符號 與前一取樣Q值之符號加以比較,並在現有值與前一值符 號相異時輸出一負值。該記憶體更能儲存該些確認為具有 峰值的取樣間隔中之取樣1值及取樣Q值,其中該記憶體 為靜態隨機存取記憶體(SRAM)及動態隨機存取記憶體 (DRAM)其中之一。 一 本發明提供一種全球定位系統訊號之處理方法,包括 (S) 12 1329205 13767pif.doc 將接收到的全球定位系統(GPS)訊號轉換為同相數位訊號工 及正父數位訊號Q;將該I訊號及q訊號與預定亂碼相關 聯,並輸出取樣I值及取様Q值給一取樣間隔;將該取樣 I值及該取樣Q值滤波為修正I值及修正q值,將該取樣 間隔中的每一該些修正I值及對應的該些修正Q值相加, 並當該相加之和為正數時輸出一計數值;根據由該濾波器 所接收的每一計數值遞增一計數器值;以及在該取樣間隔 之里測結果結束後比較該計數器值及一臨界值,以決定是 否存在一峰值。 該取樣I值及該取樣Q值可在現有取樣〗值或取樣Q 值之符號與前一取樣I值或取樣q值之符號相異時,指定 該取樣I值或該取樣Q值為一正數,以兹修正。 该些修正I值及該些修正Q值可以分別為取樣〗值及 取樣Q值之分部減少量’但取樣!值及取樣Q值之分部減 量相同,且其中分部減少量可為一半。 本發明中之方法更包括將具有計數器值超出一臨界值 之取樣間隔中之取樣I及取樣Q值儲存於一記憶體中,其 中其它取樣間_取樣I值及Q值不儲存於該記憶體中, 並包括將儲存在記憶财之資料作址域轉f凡取樣間隔 中之每-該些修正W及其對應修正Q值之和具有一超出 一臨界值的計數器值者亦儲存於該記憶體中。
換句話說,該記憶體將具有導值的取樣間隔之取樣J 值及取樣Q⑽存起來’其中不具有峰值的取卵隔中之 取樣I值及取樣Q值則未加以儲存。 13 1329205 13767pif.doc J:俜St:月1 一較佳實施例’提供-程式儲存元件, 者該法Ί理器處理訊號之處理方法之可執行瑪 #夾心⑶料1及⑽位訊號與預定密碼相關 如起來讀出-取樣間隔之取MI值及 = 取樣1值及轉Q值献為修正!舰修正Q值,=^ 取樣間γ的每—該些修正ί值及其對應的修正“ 加,且當該相加之和為一正數時輸出 Q值相
波器接收到的計數值遞增一計數器值;以及在χ 該濾 之量測結果結束後比健計數器值及—臨界值,^ 否存在一峰值。 ’、疋疋 县憎為ί Γ之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 明如^特舉較佳實關,並配合所關式,作詳細說 明如下。 【實施方式】
—請參照圖3 ’其繪示依照本發明一較佳實施例的全球 疋位糸統接收H之方塊示㈣。該接收器包括的各項元件 ^圖3所示’除了濾、波器3G之外,執行如圖2所描述的元 件之功能。職波器3G用以接枚自積分器14輸出的取樣 I值及取樣q值。依照本發明的—較佳實施例,該滤波器 =修正該些取樣Ϊ及q值’使得該些取樣值精簡為一組資 二儲存5述體15。依照本發明的_較佳實施例,該滤波 态3〇萃取出該些I值及Q值的關聯特徵,並以一篩選步 驟選擇性儲存該些丨值及Q值,或該些修正的χ值及Q值。 該些不具有峰值的取樣間隔中的取樣1值及q值則加以淘 1329205 13767pif.doc 汰,不儲存於該記憶體中。將該些儲存的資料以快速傅立 葉轉換(FFT)單元2〇加以處理,使得決定取樣間隔具有峰 值與否的的步驟更有效率,其因精簡的資料組合以及記憶 體所而的容量也精簡,因此該記憶體15的功率消耗以及實 體尺寸亦得以消減。 、 、。。參照圖4’係圖3中的濾波器3〇之一實施例。由該積 分器14輸出的該取樣〗值及Q值輸入至一對延遲單元幻 及24以及符號位元比較器25及26。為本發明之圖式說明 起士’在,以I6位元之取樣Z值及Q值為例,且取樣時 # 門疋為1耄秒,所以母一取樣圖框(sample 為16 個樣本。因此其它不同的位元數’取樣長度以及取樣圖框 均在本發_射之内。如圖4所*,代表取樣〗值及卩 值資料之每16位元及其符號位元輸入至該滤波器3〇 Μ 個取樣間隔其中之-。取樣間隔〇的電路如圖4所示。該 符,位元輸入至該延遲單元23,其將該符號位元在輸入至 該符號位7L比較器25之前延遲一個時脈週期的時間。該符 號位元比較器25使得前-取樣ϊ值與現有取樣〗值的符號 比較更容易。若現有的符號位元與前一符號位元相異,則 ,符號位元比較器25輸出-邏輯〇,表示一正數。該延遲 單元24及該賴比較H 26針#Q_執行上述同樣的功 能。因此’根據該些取樣資料相對於時間來說的方向,修 正該些取樣I值及Q㈣符號(或杨)。修正j及q 資料輸入一累加器(accumulator) 27,其中該些修正工值 及修正Q值及其符號位元均加以相加,此累加^料稱為一 15 1329205 13767pif.doc 變異資料(variation data )。 根據本發明的一較佳實施例,由該些修正的^及q值 累加的該些16個變異資料輸出供儲存於記憶體15之用。 該些儲存資料接著作為快速傅立葉轉換(FFT)單元20之 用,執行傅立葉轉換以決定該取樣間隔是否具有一峰值。 該些符唬位元比較器25及26通常在實作上以反互斥或邏 輯(XNOR)實施。該些符號位元比較器更可以用互斥或邏輯 (NOR)實施,但此時比較的結果則產生一負值(即邏輯ι)β 馨當現有取樣值與前一取樣值在使用XN〇R邏輯時具有相 同付號,或當現有取樣值與前一取樣值在使用N〇R邏輯 時具有相異符號時’該計數器28計數邏輯丨的個數。若此 取樣間隔中未找到峰值,則針對下一峰值重覆執行上述的 步驟’直至找到峰值為止。 。圖5係根據本發明另一較佳實施例所繪示圖3中的濾 波器30。在圖5中,當該累加器中的修正1值及修正Q值 的累加結果為負數時,則輸出邏輯!至一計數器28以遞增 • 此取樣間隔的計數值。在每一取樣間隔開始取樣步驟之前 先將計數器28歸零。在一取樣圖框結束時,意即16個取 樣結束時’則由賴電路29 t匕較最後計數值與一臨界值。 若該計數值超出該現有臨界值,例如16個中有12個超過 臨界值,則取樣間隔〇的資料認定為具有潛在的峰值。在 此案例中,該取樣間隔之該些取樣j值及Q值儲存在記憶 體15。儲存的資料接著以快速傅立葉轉換(fft)單元處 理,且由接收器6決定該取樣間隔是否具有峰值。若該取
16 1329205 13767pif.doc 樣間隔之計數值不超過該現有臨界值,則該些取樣〗值及 Q值、該些修正I值及q值、以及該些變異資料則不加以 儲存,而是抛棄之。
圖6係繪示根據本發明另—較佳實施例之圖3中的鴻 波器30示意圖。在圖6中,根據邏輯28所決定的該^ 值超出該臨界值的狀況,由累加器27所輸出的 則儲存在記憶體15巾,而非儲存在取樣值。、= 本發明之實施例,該具有潛在的峰值的變 之後以快速傅立葉轉換,)單元20與接收來 因此,儲存在記憶體15中的該資料組合比自積分器。 出的取樣I及Q值之資料組合更為精簡。、° 4輪
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13767pif.doc 表1係根據本發明一較佳實施例所列示的一取樣間隔 中的資料及濾波器30處理資料的狀態。 I (同相位取 樣值) Q (正交相位 取樣值) I+Q Γ (修正I值) Q’(修正 Q值) I,+ Q,(變 異值) 計數值(I’+Q’ 之符號位元 值) 1 174 -6 168 -174 -6 -180 1 2 -214 280 66 214 280 494 0 3 360 -88 272 360 88 448 0 4 -297 154 -154 297 154 451 0 5 353 43 397 353 -43 310 0 6 -84 289 205 84 -289 -205 1 7 -95 -255 -350 -95 255 160 0 8 -4 -172 -176 -4 -172 -176 1 9 153 158 311 153 158 311 0 10 -11 -267 -278 11 267 278 0 11 -267 -19 -286 -267 -19 -286 1 12 -44 -152 -196 -44 -152 -196 1 13 324 182 506 324 182 506 0 14 -346 21 -325 346 -21 325 0 15 -167 -24 -188 -167 24 -143 1 16 20 -276 -256 20 -276 -256 1 1的個數 7 在表1中,自積分器14輸出並由濾波器30接收的取 樣I值及Q值的16個樣本分別列示於I及Q二個欄位中。 18 1329205 13767pif.doc Ϊ 樣本而言,當現有1值的符號與前-1值的符 號有八動時,則指定一正值。修正後的j值及 Γ及Q·,並由累加器27將二值相加以輸出變異值 :累加器27—之加總作業將Γ及Q’的強度’並考慮I.及Q,之的 每人發生累加器27輸出負值時,一轉換訊息傳 28以遞增該計數11值。如表—切計數值欄位 所不,該貝料自該取樣圖_ 16個樣本中有7個貢獻該計 數值。此狀態表示修正的r及Q,取樣值加總所得之值中有 7個負數值。表-賴示不具有峰值之取制闕資料。 對熟習此技藝者而言’一取樣間隔中若存在峰值,其 中之取樣I值及Q值分成兩群資料,—群為取樣的!值, 另-群則為取樣Q值。圖7所緣示的為取樣工值及q值在 零轴附近來回變動之示意圖。熟習此技藝者可由此圖式認 疋此取樣間隔不具有峰值。 根據表1㈣示之依照本發明的較佳實施例,該計數 值即為取樣I值及Q值在零軸附近改變其方向之次數。因 此’在16個身料組中計數得7個資料組被推斷為具有資料 點在零點附近來回變動且不遠離零軸附近聚集。由此16 個貝料組〇令之7個計數值得知,該取樣間隔不具有峰值。 1329205 13767pif.doc 表2
I (同相位取 樣值) Q (正交相位 取樣值) I+Q Γ (修正I值) Q’(修正 Q值) Γ+ Q,(變 異值) 計數值(Γ+Q’ 之符號位元 值) 1 11000 389 11389 -11000 -389 -11389 1 2 11000 -363 10737 -11000 363 -10737 1 3 11300 -717 10583 -11300 -717 -12017 1 4 10900 -1670 9230 -10900 -1670 -12570 1 5 10800 -2620 8180 -10800 -2620 -13420 1 6 10700 -2990 7710 -10700 -2990 -13690 1 7 10500 -3440 7060 -10500 -3440 -13940 1 8 10200 -4440 -5760 -10200 -4440 -14640 1 9 9920 -5300 4520 -9920 -5300 -15220 1 10 9790 -5220 4570 -9790 -5220 -15010 1 11 9240 -6000 3240 -9240 -6000 -15240 1 12 8670 -6910 1760 -8670 -6910 -15580 1 13 8200 -7410 740 -8200 -7410 -15610 1 14 8070 -7460 610 8070 -7460 -15530 1 15 7240 8120 -880 -7240 -8120 -15360 1 16 6590 -8870 -2280 -6590 -8870 -15460 1 1的個數 16 表2所列示為一具有峰值之取樣間隔之取樣I值及Q 值。如表2所示,該取樣I值及Q值在16個樣本中有大 多的資料聚集在同一方向上。此外,亦可發現以圖4中的 20 1329205 13767pif.doc 慮波器修正之後的修正1值及卩值(p及q,)實為 16個樣本 。值其訊號變極少量,或方向無改變者。因此,該 累加σ。27之輸出(r+Q’)在零軸之上加總出一更大的負 值▲由於變異值P+q’為負,該計數器共計數 16次以累加 到°十值16。此實施例中的取樣間隔認定為具有峰值。 圖8所繪示係根據本發明一較佳實施例中表2所列之 取樣I值及Q值之曲線圖,在這兩組資料中,其中之一表 不取樣後的I值資料,另一组表示取樣後的Q值資料。 在,發明一實施例中’變異值Γ+Q,用以決定某一取 樣間隔是否具有-峰值,其儲存於記憶體15巾,且該些儲 存,值在與-預定值比較之後判定具有—峰值時以快速傅 立葉轉換(FFT)單元2〇進行轉換。當一取樣間隔具有一峰 值時,其t之頻率、密碼值以及相位偏移等參數均可自取 樣I值及Q值中萃取出來,虛擬範圍亦可計算出來。 本發明一較佳實施例的另一實施方案為,在濾波器3〇 進行濾波以及快速傅立葉轉換^丹^)單元2〇處理之前,將 取樣的I值及Q值以分數乘法器(fractional multiplier)進 一步縮減其資料組大小,例如1/2或1/4等。該乘法器(未 繪示)可以為該濾波器3〇的一部分,或配置於該積分器14 及濾波器30之間。 圖9係根據本發明一較佳實施例所繪示之流程圖,係 將接收到的資料處理判定取樣間隔中是否具有一峰值。在 圖9中,該接收器於步驟71接收一取樣間隔的j值及Q 值。步驟72中則將積分後的關聯值的N個樣本(即取樣值) 21 1329205 13767pif.doc 輸出至遽波3 0。根據此圖所不’ N為16且積分的持續 的時間為1毫秒。該濾、波器30在步驟73中接收取樣I值 及Q值。於步驟74中,該些取樣I值及Q值在現有值與 前一值之間有符號轉變時,經修正為一正值。在步驟75 中則將該些修正的I值及Q值則相加。在處理量達到!^對 I值及Q值後(步驟76),則將累加的修正I值及Q值(即變 異值)儲存在記憶體15中(步驟77)。該些儲存值在步驟78 中以快速傅立葉轉換(FFT)單元20處理之後,並比較該快 速傅立葉轉換(FFT)之轉換值與一給定的臨界值,以決定其 中的最大值是否為一峰值(步驟79)。接著當NC018密碼之 相位偏移為最大值時將該些I值及Q值儲存起來(步驟 80)。在步驟81中決定存在一峰值後,該導航處理器7於 步驟83計算出虛擬範圍、相位偏移等。當步驟81中發現 不存在一峰值’則回到步驟71以決定下一搜尋頻率以及密 碼延遲值(步驟82)。 根據本發明中另一較佳實施例,圖5中所示之計數器 28輸出之計數值以及該些列示於表1及表2的計數值可決 定對應的取樣間隔是否具有峰值。當一取樣間隔具有一峰 值,一計數值則會接近於樣本數以及接收到的取樣j值及 Q值。在本實施例中,一具有峰值的取樣間隔之計數值應 接近16。因此,若計數值為16則例如可定14為臨界值, 此臨界值可在現取樣間隔存在一峰值時決定。在本實施例 中,取樣I值及Q值儲存在記憶體15以茲處理。不具有 峰值的取樣間隔則不具有大於臨界值的計數值,也因此該 22 1329205 13767pif.doc 二取松I值及Q值不加以儲存於記憶體Η中 及Q值則不被料作取得健且將軸值加峨棄:值 立圖10所係根據本發明一較佳實施例所繪示之流程示 忍圖。如圖所示,於步驟91中,該接收器將―取樣間隔中 的I值及Q值接收。積分關聯值的Ν個樣本(即取樣值)輸 ΐ至遽波器3G。該取樣的1及Q值於步驟93中被該遽波 M0接H步驟94中’當現有取樣值與前—取樣值相 異時則心定-正值崎正該些取❸值及Q值。接著步驟 5中》亥二仏正I值與q值則以累加器相加總。步驟% =’在接收N個I與q值對之後,以邏輯器29比較計數 器值與一現有臨界值。若該計數值大於或等於該臨界值, 該取樣間隔則潛在成為具有峰值的取樣間隔。在此狀況 下,該取樣I值及Q值儲存於記憶體15中(步驟92)。該些 儲存資料在步驟78中以快速傅立葉轉換(FFT)單元2〇處理 之後’並比較該快速傅立葉轉換(FFT)轉換值與一給定峰臨 界值,以在步驟99中決定該取樣間隔是否具有一峰值。在 步驟110中決定一峰值存在與否之後,在步驟12〇中執行 後續步驟,包括計算虛擬範圍、相位偏移等等。當步驟11〇 中不存在一峰值,該處理流程回到步驟91以決定下一搜尋 頻率以及密碼延遲值(步驟130)。 圖11繪示係根據本發明一較佳實施例之流程示意 圖°如圖所示’本較佳實施例中的接收器在步驟211中接 收Ϊ及Q值。積分關聯值的N個樣本(即取樣值)在步驟212 中輸出至濾波器15。在本實施例中’ N為16且積分期間 23 1329205 13767pif.doc 為1毫秒。+在步驟213中該濾波器30接收該些取樣i值及 Q值。接著在步驟214中,當現有的取樣值和前—取樣值 相異時則以私又正值來修正該些取樣〗值及q值。步驟215 中接者將4些修正的I值及q值以累加27加總。在步驟 216。中’接收到N個取樣I值及Q值之後,該計數值則以 邏輯2^於步驟217中與預定的臨界值作比較。若該計數值 大於或等於該臨界值’該取樣_則認定為可能具有一峰 值。在此狀態之下’該累加的I值及Q值儲存於該記憶體 If中(步驟218)。接著在步驟219中以快速傅立葉轉換(FFT) 早疋20處理儲存的資料,並在步驟22〇中比較該快速傅立 葉轉換(FFT)轉換值與一給定臨界值,以決定是否存一峰 在步驟222中決定峰值存在之後,在步驟223中後續 計算如虛擬範圍' 相位偏移等等。若在步驟222中決定不 存在峰值’則在步驟224中決定下一搜尋頻率以一密碼 延遲值’並重回步驟211。 根據本發明之另一較實施例,利用濾波器3〇及計數器 28得知的計數值決定一目標取樣間隔是否潛在具有^ 值。當s亥目標取樣間隔認定為潛在具有峰 y+Q,贿於輯们5中(與先前所狀^實施= :取樣I值及Q值有所不同)。接著以快速傅立葉轉換(FFT) 早元20處理儲存的資料以決定取樣間隔是否具有一峰 值。在此實施财,該些被認定*具#峰_取樣間隔中 的該些取樣I值及Q值邮被畴於記憶體b,且該些資 料不經過處理。該記憶體15係―何體記憶單元,可以為 24 1329205 13767pif.doc 靜隨機存取記憶體(SRAM)及動態隨機存取記憶體 (DRAM)其中之一。 右人進一步將儲存於記憶體15的資料組減少佔用的記 憶體空間’在以濾波器30處理之前,該取樣I值及Q值 ,以一分數以減量’例如1/2或1/4等等。該乘法器/移位 器(未綠示)可以配製在該些值送入圖4所示之累加器27處 理之别。表2列示之具有峰值取樣間隔的取樣I值及q值、 为部的修正1值及Q值、變異值(I1/2+Q1/2)以及計數值。
25 1329205 13767pif.doc 表3
I (同相位取 樣值) Q (正交相位 取樣值) I+Q Γ (修正I值) Q’(修正 Q值) Γ+ Q,(變 異值) 計數值(I’+Q’ 之符號位元 值) 1 11000 389 11389 -11000 -389 -1389 1 2 11000 -363 10737 -11000 363 -10737 1 3 11300 -717 10583 -11300 -717 -12017 1 4 10900 -1670 9230 -10900 -1670 -12570 1 5 10800 -2620 8180 -10800 -2620 -13420 1 6 10700 -2990 7710 -10700 -2990 -13690 1 7 10500 -3440 7060 -10500 -3440 -13940 1 8 10200 -4440 -5760 -10200 -4440 -14640 1 9 9920 -5300 4520 -9920 -5300 -15220 1 10 9790 -5220 4570 -9790 -5220 -15010 1 11 9240 -6000 3240 -9240 -6000 -15240 1 12 8670 -6910 1760 -8670 -6910 -15580 1 13 8200 -7410 740 -8200 -7410 -15610 1 14 8070 -7460 610 -8070 -7460 -15530 1 15 7240 -8120 -880 -7240 -8120 -15360 1 16 6590 -8870 -2280 -6590 -8870 -15460 1 1的個數 16 圖12係根據本發明一較佳實施例,繪示自表1及表3 萃取出的分部變異值曲線圖,其中表1列示不具峰值取樣 間隔而表3列示具峰值取樣間隔。由圖中顯示,具峰值取 26 (§) U29205 13767pif.doc = 【位軸之區域而不具有峰值取樣 對於熟習此技蓺二,近。 ^路元件可以用軟體;以實施明或=;處= 儲,以實施’且執行該些程式;則 讀記憶體可以為-快閃記憶體及-唯 已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 ^技藝者,在不脫離本發明之精神 由^許之更動與潤飾,因此本發明之保護 範圍虽視伽之巾請專鄕騎界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1疋依照習知所繪示之全球定位系統(GPS)接收器 示意圖。 之 圖2是依照圖1中標號5的接收器的N個頻道中其中 圖3是依照本發明中一較佳實施例所繪示全球定位系 統(GPS)接收器的方塊示意圖。 圖4是依照本發明中一較佳實施例所繪示圖3中的濾 波器3 0。 圖5是依照本發明中另一較佳實施例所繪示圖3中的 濾波器。 圖6疋依照本發明中另一較佳實施例所繪示圖3中的 濾波器。 27 1329205 13767pif.doc 圖7疋依照本發明中一較佳實施例所繪示的表1中所 列的16組I及Q取樣值的曲線示意圖。 圖8是依照本發明中一較佳實施例所繪示的表2中所 列的16組I及Q取樣值的曲線示意圖。 圖9是依照本發明中一較佳實施例所繪示全球定位系 統(GPS)訊號處理方法的流程示意圖。 圖10是依照本發明中另一較佳實施例所繪示全球定 位系統(GPS)訊號處理方法的流程示意圖。 圖11是依照本發明中另一較佳實施例所繪示全球定 位系統(GPS)訊號處理方法的流程示意圖。 ,12是依照本發明中一較佳實施例所繪示自表1至表 3中萃取出針對非峰值取樣間隔(表⑽峰值取樣間隔(表 3)的分部變異值。 【主要元件符號說明】 I :天線
降頻器 當地振盪器 類比/數位轉換器 數位接收頻道 接收處理器 導航處理器 使用者介面 II :正弦對照表 12 :餘弦對照表 28 1329205 13767pif.doc 13 :關聯器 14 :積分器 15 :記憶體 16 :虛擬亂數碼產生器 17 :密碼移位器 18 :密碼數值振盪器 19 :載子數值振盪器 20 :傅立葉轉換單元 25、26 :反互斥或 28 :計數器 29 :邏輯單元 30 :濾波器 32 :多工器
29
Claims (1)
1329205 13767pif.doc 十、申請專利範圍: 1. 一種全球定位系統(GPS)接收器,包括: 一轉換器,用以轉換接收到的全球定位系統(Gps) 訊號成為同相數位訊號⑴以及正交數位訊號⑺); 一關聯器,用以產生預定密碼,並將數位訊號T及 數位訊號Q與該預定密碼相關聯,以輸出一取樣間隔所需 的取樣後I值及取樣後Q值; 一濾波器,用以將該取樣後的I值及該取樣後的(3 值過濾為修正後的I值及修正後的Q值,且將該取樣間隔 之該修正後的I值與該修正後的Q值相加,並相加總和為 正值時輸出一計數值; 一計數器,用以根據自該濾波器接收的每一計數值 遞增一計數器值;以及 一比較器,用以根據量測該取樣間隔的結果比較該 e十數益值與一臨界值以決定一峰值的存在與否。 2·如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統(Gps) 鲁 接收器,其中當一現在取樣後I值或取樣後Q值與前一取 樣後I值或取樣後Q值之符號不同時,則指定一正值給該 取樣後I值或該取樣後Q值,以修正該取樣後J值以及該 取樣後Q值。 3.如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統(Gps) 接收器,其中該些修正後I值及該些修正後Q值為個別取 樣後I值以及取樣後Q值的分部減少量,該些取樣後的I 值及該些取樣後Q值的該分部減少量相同。 1329205 13767pif.doc 4. 如申睛專利範圍第3項所述之全球定位系統(Gps) 接收器’其中該分部減少量為一半。 5. 如申睛專利範圍第1項所述之全球定位系統(Gps) 接收益,更包括一記憶體,用以儲存該取樣間隔中取樣後 I值及Q值具有超過該臨界值的計數器值,其它取樣間隔 中的取樣後I值及Q值不儲存於該記憶體中。 6. 如申4專利範圍第5項所述之全球定位系統(GPS) 接收器,更包括一址域轉換器用以針對該記憶體中的資料 執行址域轉換。 · 7. 如申凊專利範圍第丨項所述之全球定位系統(Gps) 接收器,其令該濾波器包括一對延遲元件以及一對單位元 比較器,其_該些延遲元件將該取樣後的j值及該取樣後 的Q值之一符號位元延遲輸出至一前一符號值,並且該些 單位元比較器比較該現有取樣後Q值與該前一符號值,若 該現有取樣後Q值與該前一符號值相異則輸出一正值輸 出。 8_如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統(GPS) φ 接收器,其中該記憶體為一靜態隨機存取記憶體(SRAM) 以及一動態隨機存取記憶體(DRAM)其中之一。 9. 一種全球定位系統(GPS)接收器,包括: 一轉換盗,用以將接收到的多數個全球定位系統 (GPS)訊號轉換為同相數位訊號(1)以及正交數位訊號(Q); 一關聯器,用以產生多數個預定碼並將該同相數位 訊號I及該正交數位訊號q與該些預定碼作關聯,以輸出 31 1329205 13767pif.doc 一取樣間隔中的。多數個取樣後1值及多數個取樣後q值; 一濾波斋,用以將該些取樣後I值及該些取樣後Q 值過渡為多數個修正丨值及多數個修正卩值,並將該取樣 間隔中每—該些修正I值及與對應的每-該些修正Q值相 加,並在一相加結果為正數時輸出一計數值; 一計數器,用以根據自該濾波器接收的每一該計數 值遞增一計數器值; 一比較器,用以在該取樣間隔之量測結束時比較該 計數器值以及一臨界值,以決定是否存在一峰值;以及 一 s己憶體’用以在該取樣間隔中一計數器值超出該 臨界值時之每一該些修正〗值及與對應的每一該些修正Q 值之該相加結果儲存起來。 10. 如申請專利範圍第9項所述之全球定位系統 (GPS)接收器,其中該些取樣後I值及該些取樣後q值係 在一現時取樣I值或一現時取樣q值之符號與前一取樣j 值或前一取樣Q值之符號相異時,以指定一正數給該取樣 後I值或取樣後Q值作修正。 11. 如申請專利範圍第9項所述之全球定位系統 (GPS)接收器,其中該些修正後I值及修正後Q值為個別 該些取樣後I值及該些取樣後Q值的一分部減少量,該些 取樣後I值與該些取樣後Q值的該分部減少量係相同。 Π.如申請專利範圍第11項所述之全球定位系統 (GPS)接收器,其中該分部減少量為一半。 I3·如申請專利範圍第9項所述之全球定位系統
32 1329205 13767pif.doc (GPS)接收器,更包括一址域轉換器,用以針對該記憶體中 的資料執行址域轉換。 14_如申請專利範圍第· 13項所述之全球定位系統 (GPS)接收器,其中該址域轉換器係一搏立葉轉換器。 15. 如申請專利範圍第9項所述之全球定位系統 (GPS)接收器,其中該濾波器包括一對延遲元件以及一對單 位元比較器’其中該些延遲元件將該取樣後的I值及該取 樣後的Q值之一符號位元延遲輸出至一前一符號值,並且 該些單位元比較器比較該現有取樣後q值與該前一符號 值’右該現有取樣後Q值與該前一符號值相異則輪出一負 值輸出。 ' 16. 如申請專利範圍第9項所述之全球定位系统 (GPS)接收器’其中該記憶體在該取樣間隔認定具有一峰值 時將其中該些取樣I值及該些取樣Q值儲存起來。 Π.如申請專利範圍第9項所述之全球定位系統 (GPS)接收器’其中該記憶體為一靜態隨機存取記慎體 (SRAM)以及一動態隨機存取記憶體(DRAM)其中之—。 18· 一種全球定位系統訊號之處理方法,適用於決定 位置,該全球定位系統訊號之處理方法包括: 轉換接收到的全球定位系統訊號成為同相數位訊 號⑴及正交相位數位訊號(Q); 將該些I及Q數位訊號與該些預定密碼相關聯起來 以輸出一取樣間隔中多數個取樣I值以及多數個取樣q 值; ^ 33 1329205 13767pif.doc 將δ玄些取樣I值及取樣q值過據為多數個修正i值 及多數個修正Q值’並將每-該些修正值與對應的Q值 相加總’並針對每一相加總合為正值時輸出一計數值; 當該濾波器接收每一該計數值遞增一計數器值;以 及 ° * 在該取樣間隔之量測結束時比較該計數器值以及 一臨界值’以決定是否存在一峰值。 19·如申請專利範圍第18項所述之全球定位系統訊 號之處理方法’其中該些取樣後I值及該些取樣後Q值係 在一現有取樣I值或一現有取樣Q值之符號與前一取樣J 值或前一取樣Q值之符號相異時,以指定一正數给兮 後I值或取樣後Q值作修正。 °〜 ’ 20. 如申請專利範圍第18項所述之全球定位系統訊 號之處理方法,其中該些修正I值及該些修正Q值係分別 為該些取樣I值及該些取樣Q值之分部減少量,該分部減 少量對該些取樣I值及該些取樣Q值係相同。 21. 如申s青專利範圍第18項所述之全球定位系統可 號之處理方法,其中該分部減少量為一半。 22·如申請專利範圍第18項所述之全球定位系統訊 號之處理方法,其中更包括將具有一計數值超出該臨界值 的該取樣間隔中的該些取樣I值及該些取樣Q值儲存於一 記憶體’其中其它的取樣間隔之該些取樣I值及Q值不健 存於該記憶體中。 23·如申請專利範圍第22項所述之全球定位系統气
34 1329205 13767pif.doc 號之處理方法,射觀憶體為-靜紐機存取記憶體 (SRAM)以及一動態隨機存取記憶體(DRAM)其中之一。 。24.如申叫專利範圍第22項所述之全球定位系統訊 號之處理方法,其巾更包括執概域轉換於齡於該記憶 體的資料。 e 請專利範圍第18項所述之全球定位系統訊 號之處理方法’更包括#該取制隔之計㈣值超出該臨 界值時,將每-該些修正1值及其對應的該些Q值之總和 儲存起來。 :”㉔寻利範圍第25項所述之全球定位系統訊 號之處理方法’其中該記龍為—靜態隨機存取記憶體 (SRAM)以及—動紐機存取記賴(DRAM)其中之一。 喷之f理二:请1利範圍第27項所述之全球定位系統訊 ί π些修正1值及修正Q值分為該些取 樣I值及取樣Q值之分部減量,針對該些 Q值的該分部縫均㈣。 值及取稼 專利範圍第27項所述之全球定位系統訊 號之處理方法,其中該分部減量為一半。 , 二二申第29項所述之全球定位系統訊 括將具有—峰值之該取樣間隔之 1 儲存起來,其中不具有峰值的取樣間 ^之取樣I值及取樣Q值傾存於記憶體中。 3〇·如申請專利範圍帛29項所述之全球定位李 號之處理方法’其中更包括_存於該記㈣的資料g 35 13767pif.doc 址域轉換作業。 號之Ϊ理二申請^圍第3〇項所述之全球定位系統訊 32知由▲八中址域轉換作業係快速傅立葉轉換。 h ★申料利範圍第29項所述之全球定位率㈣ 枝’其中該記憶體係-靜態隨機存取 Ram)叹—動態隨機存取記紐(dram)其巾之—:-处—種電腦可讀記錄媒體,具有儲存媽可以 方行全球定位系統(GPS)訊號之處理方法,該處理 將多個I及Q數位訊號與多個預^密碼相_ 1 ]出一取樣間隔中多數個取樣〗值以及多數個取樣 值; ’V 將該些取樣I值及取樣Q值過濾為多數個修正j值 及多數個修正Q值,並將每一該些修正〗值與對應的q值 相加總,並針對每一相加總合為正值時輸出一計數值; 當該滤波器接收每一該計數值遞增一計數器值;以 及 , 在該取樣間隔之量測結束時比較該計數器值以及 一臨界值,以決定是否存在一峰值。 34·如申請專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體,其中當一現在取樣後I值或取樣後Q值與前一取樣後 I值或取樣後Q值之符號不同時,則指定一正值給該取樣 後I值或該取樣後Q值,以修正該取樣後I值以及該取樣 後Q值。 1329205 . 13767pif.doc 35'如申請專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體’其中_些正後I值以及該祕正後Q值為個別取樣 後I值以及取樣後Q值的分部減少量,該些取樣後的1值 及該些取樣後Q值的該分部減少量相同。 36'如申請專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體,其中該處理方法更包括將該取樣間隔中之該些取樣後 . 的I值及取樣後的Q值具有超過該臨界值之一計數值的儲 存於該記憶體中,而其它取樣間隔中之該些取樣後的1值 及取樣後的Q值則不被儲存於該記憶體中。 鲁 37. 如申請專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體,其中該處理方法更包括針對儲存於該記憶體的資料執 行址域轉換。 38. 如申請專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體,其中該處理方法更包括將該取樣間隔中每一該些修正 後I值及相對應的修正後q值中具有一計數值超過該臨界 值的總和儲存。 39_如申请專利範圍第38項所述之電腦可讀記錄媒 體’其中該修些正後I值以及該些修正後Q值為個別取樣 後I值以及取樣後Q值的分部減少量,該些取樣後的工值 及該些取樣後Q值的該分部減少量相同。 40.如申请專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體’其中該處理方法更包括將該取樣間隔中之該些取樣後 的I值及取樣後的Q值具有峰值的儲存於該記憶體中,而 其它取樣間隔中之該些取樣後的丨值及取樣後的Q值不具 37 1329205 13767pif.doc 有峰值的不被儲存於該記憶體中。 41. 如申凊專利範圍第%項所述之電腦可讀記錄媒 體,其中該處理方法更包括針對該記憶體中儲存的資料執 行址域轉換。 42. 如申請專利範圍第38項所述之電腦可讀記錄媒 中該記憶體係—靜紐機存取記龍(SRAM)及一動 恝酼機存取記憶體(dram)其中之一。 體,圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 (ROM)其中式裝置係一快閃記憶體及一唯讀記憶體
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