TWI329205B - Method and system for locating a gps correlated peak signal - Google Patents

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TWI329205B TW093114608A TW93114608A TWI329205B TW I329205 B TWI329205 B TW I329205B TW 093114608 A TW093114608 A TW 093114608A TW 93114608 A TW93114608 A TW 93114608A TW I329205 B TWI329205 B TW I329205B
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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
17 1329205
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
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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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