TWI329206B - Method and system for locating a gps correlated peak signal - Google Patents

Description

1329206 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種全球性定位“ (Gps)， 有關於一種用於GPS之接收器及其方法。 、 【先前技術】

藉由計算與-定數量之全球性定位系統(Gps)衛 間的距離’以及自各GPS魅同龍傳送信號之相對 時序’ GPS接收器因而決定它的位置。這些衛星 星位f料(作為他們㈣息—部分），包絲在時脈時^ 上之資料一樣的虛擬隨機碼(pseud〇_rand〇m c〇de)。 1用此被接收的虛擬隨機碼，GPS接收器決定各個 GPS，星之虛擬範圍（pseud〇ranges)，並且利用這虛擬範 圍、衛星時序和時脈時序上之資料以計算接收器的位置。 虛擬範圍是藉由測量從各衛星所接收的信號與本地時脈信 號之間時序延遲值而獲得。通常是從四枚或更多衛星接收 GPS信號。一旦捕獲並追蹤到衛星，即從Gps信號中提取 夺脈時序上的衛星資料和識別資料(signature data)。捕獲

GpS信號佔去幾秒鐘’並且必須是足夠強的被接收信號以 達到低誤差率。 GPS信號包含一個稱之為虛擬隨機(pN, pseud〇mnd〇m) 碼之高速率反覆信號。可民用的碼叫做C/A 碼（coarse / acquisition code)，並且具有1.023兆赫(MHz)之二元相位逆 轉率（binary phase-reversal rate)，或”切削，，率，以及用於 1 毫秒代碼期間之1〇23切片的重複期間。此碼串屬於如著名 13764pif 6 的黃金碼(Gold code)之系列，並且各GPS衛星播放一個帶 有獨特的黃金碼之信號。 夕數GPS接收器使用關聯方法(c〇rreiati〇n meth〇ds)以 虛擬$ϋ圍。相關器卜沉比丨扣沉)將被接收的信號乘以適 當黃金碼(放在其本地記憶體内）的已存放複本，然後集成 此乘積以獲得關聯或取樣值。關聯或取樣值被使用作為衛 星、號的出現徵兆。藉由連續調整這個相對於被接收信號 的被存，複本之相對時序，以及觀察此關聯輸出，接收器 可以決定在被接收信號和本地時脈之間的時間延遲。這樣 輸出的出現之最初決定稱之為「捕獲(acquisiti〇n)」。一旦 捕獲發生，此程序隨即進入「追蹤(tracking)」階段，在此 階段中本地參考之時序被少量調整以維持高關聯輸出。 ^全球性定位衛星系統係運用多個衛星（星群）同時傳達 信號給接收器以藉由這些多個信號之間到達的時間差的測 量而允許接收器的位置地點。通常，從不同的衛星而來的 信號彼此互不干涉，因為他們運用的是彼此幾乎正交的不 同之虛擬隨機傳播碼。這低干涉條件係取決於各個被接收 信號的功率準位(振幅)是彼此相似。 為減少捕獲時間，GPS接收器使用幾種通道以管理那 些也許來自幾牧衛星的信號。每個通道包括多重關聯分接 頭(multi-correlation taps)用於關聯操作。通常，於每個關聯 分接頭所接收的資料係被存放在記憶中。被存放的資料被 處理和被關聯。記憶體的大小與通道和分接頭 比例的。為減少捕獲時間，記憶體必須有充足的容量和速 13764pif 7 1329206 度。然而當在GPS接收器中記憶體元件比率增加時，變得 更難將GPS接收器小型化。 圖1顯示傳統GPS接收器的方塊圖。此GPS接收器 具有天線1、下轉換器(down converter) 2、本地振盪器(local oscillator) 3、類比數位轉換器(A/D converter) 4、接收器通 道5、接收器處理器6、導航處理器（navjgati〇n pr〇cess〇r) 7 以及使用者界面8。在操作中，天線1接收從衛星的星群 所發出且經由空中傳送之信號。藉由將信號與本地振盪器 義 3所產生本地振盪信號相混合，下轉換器2將在天線i所 接收之高頻信號轉換成較低的中頻(intermediate frequency, IF)#號。A/D轉換器4將類比if信號轉換成數位信號， 以便接收器通道5處理。在接收器通道$接收之if信號係 由接收器通道5、接收器處理器6以及導航處理器7所處 理。接收器通道5具有N個通道並且此\個通道可以由製 造者所設定。接收器處理器6的主要功能包括產生用於各 個衛星的乡個虛擬範圍各通道之同相(bphase，！) • 和正交相(quadrature_phase，Q)資料進行關聯操作。導航處 理器7為不同的衛星使用不同的虛擬範圍以設定位置值。 使用者界面8被使用以顯示位置資料。 圖2顯示在圖1之接收器通道5 個通道其中之一 的方塊圖。從圖1之A/D轉換器4接收的數位正信號被 运至同相/正交相乘法器1G ’其中任信號乘以被同相正弦 映射(sine map) 11與正交相餘弦映射(c〇sine释）12所產 生的信號，或者IF信號乘以被正交相正弦映射u與同相 13 7 64p if 8 1329206 12所產生的信號’前述每—個信號皆依序由數值 寤振盪器(Numericai Code 0scillat〇r，NC〇) 19 所產生 正弦映射U的相位，同相/正交相乘法器的 =相ΠΜ言號，而對應於餘弦映射12的相位，同相/正 ^器1〇的輸出是正交相IF信號。或者，對應於正弦映 射11的相位’同相/正交相乘法器10的輸出是正交相IF =而對應於餘弦地圖12的相位，同相/正交相乘法器 Nm 出是同相1F信號。接收器處理器6產生用以控制 垃數值碼以產生都卜勒鮮(D_er f卿ency)。 接收裔處理器6亦產生時脈控繼號而被輸人至用以連鎖 PN碼產生器16之代魏值碼振盡器㈣以⑺）μ。與衛 星相關的虛擬隨機碼係由州碼產生器 ^ m 3藉由比較被相位移位的？]^碼與從同相/正交相 所接收的1和"3資料，使用相關器13執行關聯。 被關％的I和Q資料從相關器13輸出到積分器14， =聯的！和Q值是被積分的。此積分值，亦稱取樣值， 被f放在記憶體15…般而言，接收器通道5之Ν個通道 的母一通道在記憶體15中儲存所有由積分器14取樣之值 的期間’譬如每次分接之1毫秒。依據取樣預 疋值的菜集，被取樣值傳送至FFT單元20，其中FFT單 元〇係執行快速傅立葉轉換(fast F〇urier㈣^〇啦，fft) 以決定(假如用以分接之缘值（關聯)存在）。假如峰值被發 13764pif 9 1329206 接收ϋ處理H 6從分接頭提取頻率和代碼值資訊以 算用以捕獲之虛擬範圍。 若它被確定峰值不存在被取樣的分接頭，則用以每— 分接頭之取樣、關聯以及FFT處理被重覆進行直到峰值分 接頭(peak tap)被找出。 從這個過私’需要被存放在接收器記憶體15中之大量 資料能被看見。因而，記憶體具有充足的容量是需要的。 進一步，由於需要存取用以處理之記憶體資料，記憶體存 取時間是一個影響捕獲速度與接收器效能之重要因素。 【發明内容】 本發明提供一種全球定位系統(GPS)接收器，包括轉換 器（converter)用以將被接收的GPS信號轉換成同相 (in-phase，以下簡稱I)和正交相(qUaddrature-phase，以下簡 稱Q)數位信號；相關器（correlator)用以產生期望石馬 (expected code)以及用以關聯I和Q數位信號與期望碼，以 於分接頭(tap)輸出被取樣的I值和被取樣的q值；濾波器 (filter)用以將被取樣的I值和被取樣的Q值過濾成為修改 過的I值和修改過的Q值，以及用以加總修改過的I值和 修改過的Q值以輸出變異資料；記憶體(memory)用以存放 變異資料；域變換器（domain transformer)用以將變異資料 執行域變換以輸出轉換值；以及比較器(comparator)用以比 較轉換值與臨界值以確定峰值(peak)出現在分接頭。 13764pif 10 1329206 當目前取樣I值或Q值具有與先前取樣I值或取樣Q 值不相同之正負號時，藉由賦予正值給被取樣的I值或被 取樣的Q值而修改被取樣的I值和被取樣的Q值。 更好地，修改過的I值和修改過的Q值分別是被取樣 的I值和被取樣的Q值之分數縮減(fractional reductions)， 分數縮減是相同用於被取樣的I值和被取樣的Q值，其中 分數縮減是二分之一。 根據本發明的觀點，濾波器包括一對延遲元件以及一 對單位元比較器，延遲元件延遲被取樣I值和被取樣q值 的正負號位元(sign bit)以輸出先前正負號值。並且若目前 和先前正負號值不相同時，單位元比較器比較目前被取樣 Q值的正負號與先前正負號值以提供正輸出。其中濾波器 更包括加法器用以將修改過的I值以及修改過的Q值（包括 正負號位元)進行加總運算。 更好地’域變換器是快速傅立葉變換器。記憶體更儲 存被辨認有峰值之分接頭的被取樣I和Q值，其中記憶體 是靜態隨機存取記憶體(S RAM)以及動態隨機存取記憶體 (DRAM)二者之一。 根據本發明的其它觀點，提供一種全球定位系統(GPS) 接收器’包括轉換器用以將分接頭的被接收GPS信號轉換 成同相⑴和正交相（Q)數位信號；相關器用以關聯I和q數 位信號與期望碼以輸出被取樣的I值和被取樣的Q值，每 個被取樣的I值和被取樣的Q值具有正負號位元以符號化 方向；滤波器用以根據在被取樣I值和被取樣Q值的正負 13764pif 1329206 號位元於方向上變化的數字以至少過濾被取樣的j值和被 取樣的Q值的正負號位元以及確定分接頭是否存在可能峰 值，域變換器用以將接收自確定有可能峰值分接頭之被取 樣I值和被取樣Q值的資料進行域變換，以及輸出轉換 值，以及比較器用以比較轉換值與臨界值以確定峰值的出 現在分接頭。提供記憶體用以存放從確定有可能峰值之分 接頭的被取樣I值和被取樣Q值所獲得的資料，其中記憶 體是SRAM以及DRAM二者之一。 更好地，藉由加總修改過的I值正負號與修改過的Q 值正負號而從被取樣的I值和被取樣的q值獲得資料，其 中當目前取樣I值或Q值具有不同於先前取樣J值或取樣 Q值之正負號時，藉由賦予正值到被取樣的〗值或被取樣 的Q值而過濾被取樣的I值和被取樣的q值。被過濾的I 值和被過濾的Q值可以分別是被取樣的j值和被取樣的q 值之分數縮減(fractional reductions)，分數縮減是相同用於 被取樣的I值和被取樣的Q值。濾波器包括一對延遲元件 以及一對單位元比較器’其中延遲元件延遲被取樣的I值 和被取樣的Q值的正負號位元以輸出先前的正負號值，並 且單位元比較器比較目前被取樣Q值的正負號與先前的正 負號值’若目前和先前的正負號值是不同的則提供正輸出。 另提供一種處理全球定位系統(GPS)信號之方法用以 確定位置’包括從一個或更多衛星接收GPS信號；轉換被 接收的GPS信號為分接頭的同相（I)和正交相（Q)數位信 號；產生期望碼’以及關聯I和Q數位信號與期望碼以輪 13764pif 12 1329206 出被取樣的I值和被取樣的Q值；過濾被取樣的I值和被 取樣的Q值成為修改過的I值和修改過的Q值，以及加總 修改過的I值和修改過的Q值以輸出變異資料；將變異資 料存放在記憶體；對變異資料執行域變換以輸出轉換值； 並且比較轉換值與臨界值以確定峰值的出現在分接頭。 當目前被取樣的I值或Q值具有不同於先前被取樣的 I值或被取樣的Q值之正負號時，可以藉由賦予負值到被 取樣的I值或被取樣的Q值而修改被取樣的I值和被取樣 的Q值。修改過的I值和修改過的Q值可以分別是被取樣 的I值和被取樣的Q值之分數縮減(fractional reductions), 該分數縮減是相同用於被取樣的I值和被取樣的Q值，其 中分數縮減係二分之一。前述過濾、之步驟可以包括延遲被 取樣I值和被取樣Q值的正負號位元以輸出先前的正負號 值’以及比較目前被取樣Q值的正負號與先前的正負號 值，若目前和先前正負號值是不同的則提供負輸出，以及 進一步包括加總修改過的I值以修改過的Q值（包括正負號 位元）。 此方法更包括將被辨認具有峰值之分接頭的被取樣I 和Q值存放於記憶體中’以及擯除其它分接頭的被取樣I 和Q值。 另提供一種處理全球定位系統(GPS)信號之方法，包括 將分接頭的被接收GPS信號轉換為同相⑴和正交相(Q)數 位信號；關聯I和Q數位信號與期望碼以輸出被取樣的I 值和被取樣的Q值’每個被取樣的I值和被取樣的Q值具 13764pif 1329206 有正負號位元以符號化方向；過濾至少被取樣i值和被取 樣Q值的正負號位元’以及根據被取樣的I值和被取樣的 Q值之正負號位元中在方向上變化的數字而確定分接頭是 否存在可能峰值；對從確定有可能峰值分接頭的被取樣I 值和被取樣Q值所獲得的資料執行域變換，以及輸出轉換 值；以及比較轉換值與臨界值以確定峰值的出現在分接頭。 此方法較佳地更包括從確定有可能峄值之分接頭的被 取樣I值和被取樣Q值所獲得的資料存放在記憶體中。 仍然根據本發明的其他觀點，提供一種存放程式裝置 存有可供處理器執行之程式碼，此程式碼係用以執行處理 GPS彳§號之方法的多數個步驟，此方法包括關聯j和q數 位b说與期望碼以輸出被取樣的I值和被取樣的Q值，每 個被取樣的I值和被取樣的Q值具有正負號位元用以符號 化方向；過濾至少被取樣I值和被取樣Q值的正負號位 元，以及根據被取樣I值和被取樣Q值的正負號位元在方 向上變化的數字而確定在分接頭是否存在可能峰值；對從 • 確定有可能峰值之分接頭的被取樣I值和被取樣Q值所獲 得的資料執行域變換，以及輸出轉換值；以及比較轉換^ 與臨界值以確定峰值的出現在分接頭。 【實施方式】 ‘為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 V。 13764pif 14 1329206 圖3是根據本發明實施例所繪示的一種GPS接收器方 塊圖。除了濾波器30之外，圖3所示接收器的元件之執行 功能被描述如上面圖2之元件。遽波器30用以接收從積分 器14輸出之取樣q值。依照本發明的最少一實施例， 濾波器30修改被取樣的I和Q值，如此從取樣值減少之 資料組被選擇以存貯在記憶體15中。依照本發明的其它實 施例’濾波器30提取被取樣的I和Q值的關聯特徵並且 根據篩選程序有選擇性地存放I和Q值或是修改過的I和 Q值。被確定沒有峰值之分接頭(tap)的I和Q取樣值被丟 棄並且不存放在記憶體。由於被減少的資料組以及隨之減 少的記憶體15容量需求，由快速傅立葉轉換(fast Fourier transform，FFT)單元20處理被存放資料以確定峰值分接頭 (peak tap)的存在是更有效率的，因此減少電力消耗和記憶 體15的實際大小。 圖4顯示圖3之濾波器30的實施範例。從積分器14 輸出的被取樣I和q值被輸入到一對延遲元件(delay element) 23、24 和正負號位元比較器（sign bit comparator) 25、26。為說明本發明的實施例，被取樣的i和q值被選 擇是16位元’取樣的期間被選擇是1毫秒，並且每一個取 樣框(sampling frame)被選擇是16個樣本。被鑑別的不同位 元編號、取樣期間以及取樣框可以被使用而未離開本發 明。如圖4所示，代表被取樣的I和Q值加上一正負號位 元的每個16位元資料被輸入到濾波器3〇之n個分接頭其 中一個。分接頭〇的電路被顯示在圖4。正負號位元被輸 13764pif 15 1329206 入到延遲-個脈週期的延遲元件23而之前的正負號位 元被，入正負號位元比較n 25。正負號位元比較器25促 進先前被取樣的I資料的正負號值與目前取樣的〗資料相 比較。惫當箣正負號位元與先前正負號位元不同，則正負 號位元比較器25輪出邏輯〇 (表示正數）。延遲元件24和 正負號位兀比較器26為被取樣的Q資料執行上述的作 用。因而，根據對應時間而取樣資料的方向而修改被取樣 的I和Q ^料之正負號(或方向）。修改過的j和q資料被 輸入到累加器(accumulator) 27，其中修改過的I和q資料 包括加入之正負號位元。累加資料是「變異資料(variad〇n data)」。 根據本霄施例，從修改過的I與q值所累加16個變 異資料被輸出以存貯在記憶體15。然後由FFT單元20使 用被存放的資料以進行傅立葉轉換用以破定實際峰值是否 存在這分接頭。正負號位元比較器25和26之實做最好使 用互斥反或(xnor)邏輯。它將被讚賞，正負號位元比較器 亦可以使用互斥或(χΟΓ)邏輯實施之，並且在這樣的實施例 中前述比較將導致負值(邏輯1)。當目前取樣值和先前取樣 值有同樣正負號並使用xnor邏輯’或是當目前取樣值和先 前取樣值有不同正負號且使用xor邏輯時，計數器28計數 邏輯1的數量。若這分接頭未形成峰值，下一個分接頭將 重覆上述的過程。 圖5是根據本發明供選擇的實施例所顯示圖3濾波器 3〇的其它實施範例。參見圖5,每當累加器27中從修改過 13764pif 16 1329206 的I和Q值的累加導致負值，邏輯丨信號輸出到計數器 (counter) 28以增加此分接頭之計數。各分接頭在資料取樣 開始時，計數器28被重新設置到零。在取樣框(例如16個 才水本)的元成時，邏輯電路29比較此最後計數值與預設之 臨界值。若計數值超出預設之臨界值(例如16超出12)，來 自刀接頭〇之資料被考慮作為一可能高峰(p〇tential peak)、。在這樣的狀況下，此分接頭在考慮中的被取樣1和 Q值被存放在記憶體15。被存放的資料隨後由FFT單元 20和接收器處理器6加以處理以確定峰值是否存在此分接 頭。若任何特定分接頭之計數值不超出預設的臨界值，則 被取樣的I和Q值、修改過的！和Q資料以及變異資料並 不會存放在記憶H 15。這些資料可以被丢棄。圖6是根據 本發明供選擇的實施例所緣示圖3滤波器3G的其它實施範 例。參見圖6，在計數值的讀數超出當前臨界值時(由邏輯 29確定）’從累加器27所輸出之變異f料被輸出代替被取 樣的I和Q值以存放在記憶體15。根據本實施例，存放可 能峰，分接頭的變異資料，並且由FFT單元2()和接收器 處理器6加以處理。因而，從積分H 14輸出之被取樣】 和Q值的，組更被減少為被存放在記憶體15的資料組。 二表1是根據本發明的實施例列出從分接頭接收之範例 為料以及由濾波器3〇所處理之資料。 13764pif 17 1329206 -· Μ--干 Τ &的情況下的#異值產生表 I (同相取 樣值） Q (正交相 取樣值） I+Q Γ 修改值 Q， 修改值 變異值 I.+Q, 計數值 (Γ+Q'的正負 號位元值） 1 l74 -6 168 -174 -6 -180 1 2 Λ -214 280 66 214 280 494 0 3 360 -88 272 360 88 448 0 4 -297 154 -143 —297 154 451 0 5 353 43 396 353 -43 310 0 6 -84 289 205 84 -289 -205 1 7 -95 -255 -350 -95 255 160 0 8 -4 -172 -176 -4 tl72 -176 1 9 153 158 311 「153 158 311 0 ιυ -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 1ί> -167 -24 -188 -167 24 -143 1 16 20 -276 -256 20 -276 -256 1 1的數量 7

在表1中，從積分器14輸出以及在濾波器30接收被 取樣I和Q值的16個樣本被顯示在I攔和q欄。修改過 的I和Q值分別被顯示在Γ攔和〇’攔。如其中所示，當每 一個正負號在I和Q的目前取樣值和先前取樣值之間變 化’該取樣值的正負號被賦予正值。延遲元件23和正負號 比較器25修改被取樣的I值I’並且延遲元件24和正負號 比較器26修改Q取樣值。此修改過的I和q值(I，和q，)由 累加器27相加’以輸出變異值。在表1中被標記為變異值 (Γ+Q')攔顯示出前述總和。在累加器27裡的總和運算將I， 和0'之量相加，而將Γ和0'的正負號值加以累計。每當發 生從累加器27輸出負值時’則傳送到計數器28以增加計 I3764pif 18 數器值。如表1之計數值欄所示，來自該分接頭之資料計 數值是7 (出自於16個樣本的時框）。這符號化有7個負值 來自修改過的〖’和Qi取樣值的總和。表1顯示沒有峰值之 分接頭資料。 在此技藝中一個普通熟練者識別在分接頭中峰值的存 在，被取樣的I與Q值將出現為二群，其一用於被取樣工 值以及另一個用於被取樣的（^值。圖7是顯示取樣的工與 Q值以不同方向擺録零轴附近。在此技藝巾—個普通熟 練者觀看圖7所繪示之圖將會看出此分接頭在此問題下沒 有峰值。 零轴;成群:資料點 根據本發明的實施例以及如表1所示，計數值是被取 樣的值在零軸之間的方向變化的量測。因此，從16 個資料組中的7個計數可以被解釋為具有在零的軸附近以 從 中的 一個 此分接頭可以被拋棄為沒有峰值中的 13764pif 19 1329206 表2 I (同相取 樣值） Q (正交相 取樣值） I+Q Γ 修改值 Q， 修改值 變異值 Γ+Q' 的正負 1 11000 389 11389 -11000 -389 -11389 2 11100 -363 10737 -11100 363 -10737 3 11300 -717 10583 -11300 -717 -12017 ^. 4 10900 -1670 9230 -10900 -1670 -12570 5 10800 -2620 8180 -10800 -2620 -13420 6 10700 -2990 7710 -10700 -2990 -13690 r—-^^ 7 10500 -3440 7060 -10500 -3440 -13940 8 10200 -4440 5760 -10200 -4440 -14640 9 9920 -5300 4620 -9920 -5300 -15220 10 9790 -5220 4570 -9790 -5220 -15010 11 9240 -6000 3240 -9240 -6000 -15240 12 8670 -6910 1760 -8670 -6910 -15580 U 8200 -7410 740 -8200 -7410 -15610 14 8070 -7460 610 -8070 -7460 -15530 Ji> 7240 -8120 -880 -7240 -8120 -15360 Γ 16 6590 -8870 -2280 -6590 -8870 -15460 1的數量

表2顯示從具有峰值之分接頭取樣i和q ^^7^77 表2看出，在16個取樣過程中被取樣的〗和Q值主以φ 群在同樣方向。它能也被看做修改過的I和〇取 要月 υ狀像值（1，3 Q，由圖4所示之濾波器所修改）’ 16個樣本〗,和Q，粑^ 從頭到尾在I和Q取樣值的方向上一點點或沒有變^本」 致修改過之I和Q值帶有負號。所以，累加器27二马 的輸出導致更大的負值(在零軸上成群）。因為每一個 值(Γ+Q’)是負的，計數器計數16次導致計數值為16。^ 認視為分接頭有峰值。 ~ ° 20 I3764pif 1329206 圖8是展示表2所列示被取樣的〗和Q值的標繪圖。 由其中可看出有資料二群，其一為I取樣值以及另一為Q 取樣值。 根據本發明的實施例，確定特定分接頭是否存在峰 值’變異值(Γ+Q，)被存放在記憶體15，並且被存放的變異 值由FFT單元20處理以尋找峰值的存在。當用以定義峰 值存在之被比較的比對值被預先決定，經FFT單元2〇可 以由變異值轉換以確定峰值的存在。當確定分接頭存在峰 值時，即從被取樣的I與Q值提取頻率、碼值以及相移 (phase offset)，並且計算虛擬範圍（pseud〇ranges)。 供選擇地，進一步減少資料組，在藉由濾波器3〇和 FFT單元20過濾和處理之前’被取樣的！和q值被分數乘 法器（fractional multiplier，例如 1/2、1/4 等)所減少。乘法 器（未繪示）可以是濾波器30的一部分或配置在積分器14 和濾波器30之間。 圖9是根據本發明實施例所繪示的一種說明從分接頭 被接收之資料以確定峰值存在的流程圖。如圖所示，在步 驟71中，依照本發明實施例之接收器在分接頭接收I和q 值。在步驟72 ’被積分的關聯值(被取樣的值)之n個樣本 被輸出到濾波器30。根據所述實施例’ N等於16並且積 分期間為1毫秒。在步驟73，濾波器30接收被取樣的z 和Q值。在步驟74，當正負號從先前取樣值至目前取樣值 發生變化，被取樣的I和q值被修改為具有正值。在步驟 75由累加器27將修改過的I和Q值相加。步驟76，在 1 3764pif 1329206 到^ I和Q值之N個樣本對時，被積累修改過的j和Q值 異值)被存放在記憶體15(步驟77)。在步驟78中由FFT f元20處理被存放資料，並且比較FFT轉換值與給定之 臨界值以確定此最大值是否為峰值(步驟79)。然後，當代 碼數值碼振盪益（code NCO) 18之相移是最大值，則儲存工 和Q值(步驟80)。在步驟81決定峰值存在與否，在步驟 83中導航處理器7計算虛擬範圍、相移等。在步驟81，當 峰值不存在，程序回到步驟71以確定下一個搜尋頻率和： _ 碼延遲值(步驟82)。 根據本發明的其它實施例，來自圖5計數器28之計數 值與被顯示在表1和表2之計數值被用以確定在對應的分 接頭之峰值的存在。當峰值存在於分接頭，計數值將被關 閉於樣本數量與所接收被取樣的〗和Q值數量。在這實施 例，鬲峰分接頭的計數值應該接近16。因而，可以被設定 臨界值為14(例如）’並且若計數值超出14則可以決定峰值 存在於當前分接頭。根據本實施例，被取樣的丨和Q值被 • 存放在記憶體15以便處理。被發現計數值沒有超出臨界值 的分接頭之樣本I和Q值被確定沒有峰值，並且對應的j 和Q被取樣值不存放在記憶體15。這些I和Q被取樣值不 被用以進行捕獲運算(acquisition operation)並且被丟棄。 圖10是根據本實施例繪示的一種範例流程。如圖所 示’在步驟91中接收器接收分接頭的I和Q值。積分關 聯值(取樣值)之N個樣本輸出到濾波器30。在步驟93，被 取樣的I和Q值被濾波器30所接收。在步驟94，當從先 13 7 64pif 22 1329206 前取樣值至目前取樣值在正負號上有變化時，被取樣的χ 和Q值被修改為正值。在步驟95,修改過的〗和Q值在累 加器27相加。在步驟％ ’在到達！和Q值對的N個樣本 時’邏輯29將植$之值與預朗臨界值相比較(步驟 97)。若sf數值等於或超出預設的臨界值時，所詢問之分接 頭被s忍為是具有可能峰值的分接頭。在這樣的情況中，被 取樣的I和Q值被存放在記憶體15 (步驟92)。在步驟％ 由FFT單兀20處理被存放的資料，並且將FFT轉換值與 給定的峰值臨界值相比較以確定是否峰值存在於分接頭 y步驟99)。步驟11〇在決定峰值之存在，在步驟12〇完成 後段處理以計具虛擬範圍、相移等。當步驟11〇中峰值不 存在’程序返回到步驟91以確定下一個搜尋頻率和代碼延 遲值(步驟130)。 圖11是根據本實施例所展示的範例流程。如圖所示， 在步驟211巾依照本發明實施例的接收器在分接頭接收工 矛Q值。在步驟212,積分關聯值(取樣值)之；^個樣本輸 出，濾波器15。根據本實施例，N等於16並且積分的期 巧疋1 ttz。在步驟213，遽波器30收在被取樣的I和q 值。在步驟214,當從先前取樣值至目前取樣值在正負號 上有變化時，被取樣的I和Q值被修改為正值。在步驟 215累加态27將修改過的I和Q值相加。在到達I和q ，對之N個樣本時(步驟216)，邏輯29將計數器之值與預 f的臨界值相比較(步驟217)。若計數值等於或超出預設的 臨界值’所詢問之分接頭被認為是具有可能峰值的分接 13764pif 23 1329206 a跡讀的情況巾’㈣的1值被存放在記憶體Μ (，驟218)。在步驟219由FFT單元2〇處理被存放的資料， =將FFT轉換值與給定之峰值臨界值相比較以確定分接 ，，在峰值(步驟22〇)。然後，當代碼數值碼振盛器 之移是最大值時，儲存1和Q值(步驟221)。當步驟 決定峰值存在時，步驟223進行計算虛擬範圍、相移 4奴處理。當步驟222不存在峰值，決定下一個搜尋頻 率和代碼延遲值(步驟224)，並且回到步驟211。 頭

依照本發明供選擇的實施例，利用如上所述之遽波器 和计數器28,計數值被用以確定所考慮分接頭中可能峰 值的存在。备所決定之分接頭是可能+值時，代替前述實 施例中所存放的被轉！和q值，變異师，+Q，)被存放在 ^憶體15。域由FFT單處理被存放的資料以決定 分接頭是轉树值。根據本實_，分制的被取樣！ 和值和㈣郎’+Q·)被歧為沒有可料值而不被存放 在。己憶體15並且這些資料將不被處理。記憶體15是半導 體記憶體，最好是靜祕機存取記顏(SRAM)與動態賴 存取記憶體(DRAM)當中一個。 進一步減少資料組以存放在記憶體15，被取樣的工和 Q值可以在濾波器15處理之前由被乘以一個分數，譬如 1/2 ι/4等。乘法态/移位器（未繪示）可以被實施在數值被 t入圖4累加器27之前。表3顯示被取樣的I和Q值、 分數修改過的I和Q值' 變異值(Ixl/2 + Qxl/2)以及分接 頭的計數值具有峰值。 137 64pif 24 1329206 表3 i (同相取 樣值） Q (正交相 取樣值） Γ/2 對照值 QV2 對照值 IV2+QY2變異值 (IY2+QV2的正負號 位元值）

拉圖1主2是從表1至“

數變異值圖表。由其中可看出峰值分如 趨勢疋祕痛的-群，並且非峰值分接頭趨勢 的轴附近不同方向擺盪的數值。 、' 在此技藝中f通熟練者經由本發明以電路元件所 >、描述之濾波器的實施例而確實會， 波器或利用存貯設備存放可由處理ί執施： 程式娜，實作出上述的顧_。此存貯設㈣ 衩==己憶體(flash memory)和唯讀記憶體⑽μ)。 限定發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 疋本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 l3764pif 25 1329206 和範圍内’當可作些許之更動與潤询，因此本發明之保言雀 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明] 圖1是顯示傳統GPS接收器的方塊圖。 圖2是在圖i的接收器通道5中N個通道其中一個 方塊圖。 圖3是根據本發明的實施例所繪示的一種Gps接收器 ® 方塊圖。 ° 圖4繪示圖3之濾波器30的實施範例。 圖5缘示圖3之濾波器30的另一實施範例。 圖6緣示圖3之濾波器30的其它實施範例。 圖7插繪出表1中列示16組I和Q取樣值。 圖8描繪出表2中列示16組I和q取樣值。 圖9疋根據本發明實施例所繪示的一種處理GPS信號 方法的流程圖。 ° ~ 鲁 圖10疋根據本發明實施例所繪示的一種處理Gps信

號方法的流程圖。 D 圖11是根據本發明實施例所繪示的一種處理Gps信 號方法的流程圖。 圖12是從表1到表3提取分數變異值所描繪非峰值分 接(表1)和峰值分接(表2)的圖表。 13764pif 26 1329206 【主要元件符號說明】 1 :天線 2 :下轉換器(down converter) 3 :本地振I 器（local oscillator) 4 :類比數位轉換器(A/D converter) 5 :接收器通道 6:接收器處理器 7·導航處理器（navigation processor) 8 :使用者界面 1〇 :同相/正交相乘法器 11 :正弦映射（sine map) 12 .餘弦映射（cosinemap) U :相關器 14 :積分器 :記憶體 16 . PN 碼移位器（pn code shifter) 17 ·代碼移位器（code shifter) W :代碼數值碼振盪器(CodeNCO) 19 :載波數值碼振盪器(Carrier NCO) 20 :快速傅立葉轉換(fast Fourier transform，FFT)單元 23、24 :延遲元件(delay element) 25、26 ··正負號位元比較器（sign bit comparator) 27 .累加器（accumulator) 28 :計數器（counter) 13 7 64pif 27 1329206 29 :邏輯電路 30 :濾波器 32 :多工器 100 :域變換器 71〜83、91〜130、211〜224 :根據本發明實施例所述一 種處理GPS信號方法的各步驟 13764pif 28

Claims (1)

1329206 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，用以將被接收的GPS信號轉換至同相(1) 和正交相（Q)數位信號； 一相關态，用以產生一期望碼和關聯該I和Q數位信 唬與该期望碼以輸出一分接頭(tap)之被取樣的丨值和被取 樣的Q值； ;慮波态，用以將被取樣的I值和被取樣的q值過遽 為修改過的I值和修改過的Q值，以及用以將修改過的工 值和修改過的Q值相加以輸出變異資料； 一記憶體’用以存放該變異資料； 一域變換器’用以在該變異資料上執行域轉換以輸出 一被轉換值；以及 一比較器’用以比較該被轉換值與一臨界值，以決定 在該分接頭一峰·值(peak)的出現。 2. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 器’其中當目前取樣I值或Q值具有與先前取樣I值或取 樣Q值不同之正負號時，該被取樣的I值和該被取樣的q 值藉由賦予正值到該被取樣的I值或該被取樣的Q值而被 修改。 3. 如申請專利範圍第丨項所述之全球定位系統接收 器，其中該修改過的I值和該修改過的Q值分別是該被取 樣的I值和該被取樣的Q值之分數縮減（fracti〇nal 13764pif 29 1329206 reductions)，該分數縮減是相同用於該被取樣的j值和該被 取樣的Q值。 4. 如申請專利範圍第3項所述之全球定位系統接收 器’其中該分數縮減是二分之一。 5. 如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 器，其中該;慮波裔包括一對延遲元件以及一對單位元比較 器，其中該些延遲元件延遲該被取樣的〗值與該被取樣的 Q值之一正負號位元以輸出一先前正負號值，並且該單位 元比較器比較該目前被取樣Q值之正負號與該先前正負號 值，若该目前正負號值和該先前正負號值不相同則提供一 正輸出。 ^ 6.如申請專利範圍第5項所述之全球定位系統接收 器，其中該濾波器更包括一加法器用以將該修改過的I值 以及该修改過的q值進行加法運算，包括正負號位元。 〇 7·如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 器，其中該域變換器是一快速傅立葉轉換器。 8.如申請專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 器，其中S亥記憶體更儲存被辨認出具有峰值之該分接頭的 被取樣I和Q值。 。。9.如申5青專利範圍第1項所述之全球定位系統接收 斋’其中該記紐是靜態隨機存取記，隨(SRAM)以及動態 隨機存取記憶體(dram)二者之一。 1〇.—種全球性定位系統(GPS)接收器，包括： 13764pif 30 丄329206 一轉換器’用以將一分接頭之被接收的GPS信號轉換 成同相⑴和正交相(Q)數位信號； —相關器，用以關聯該I和Q數位信號與一期望石馬， 以輪出被取樣的I值和被取樣的Q值，每一個被取樣的I 值和被取樣的Q值具有一正負號位元用以符號化方向； —濾波器，用以過濾至少該被取樣的I值以及該被取 樣的Q值之該正負號位元，以及根據該被取樣的j值與該 被取樣的Q值的正負號位元在方向上變化的數字以確定一 可能峰值是否存在於該分接頭； 一域變換器，用以從確定具有一可能峄值之分接頭的 該被取樣I值和該被取樣Q值取得之資料執行域轉換，以 及輸出一轉換值；以及 一比較器，用以比較該轉換值與一臨界值以確定該分 接頭中一峰值的出現。 11·如申請專利範圍第1〇項所述之全球定位系統接收 器，更包括一記憶體用以存放從確定有一可能峰值分接頭 之被取樣I值與被取樣Q值取得之該資料。 12.如申凊專利範圍第u項所述之全球定位系統接收 β ’其中該記憶體是靜態隨機存取記憶體(s μμ)以及動態 隨機存取記憶體(DRAM)二者之一。 。。13.如f請專概圍第1()項所狀全球定㈣統接收 ，其中該> 料疋得自該被取樣I值和該被取樣Q值以及 藉由加總修改過正負號的〗值與修改過正負號的q值。 13764pif 31 1329206 。。14·如中'專利㈣帛1G項所述之全球定位系統接收 益’其中當目麻樣I值或q值與先前取樣〗值或取樣q 值具有不同正貞號時，藉由財正值至馳取樣τ值或該 被取樣Q值而過據該被取樣的！值和該被取樣的q值。 。15.如t請專利翻第14項所狀全球定㈣統接收 器，其中該被過濾的I值和該被過濾的Q值分別 樣的工值和該被取樣的Q值之分數縮減（如 reductions)，該分數縮減是相同用於該被取樣的Σ值和該被 取樣的Q值。 ~ α 16.如申請糊範圍第1Q項所述之全球定㈣統接收 器，其中該濾波器包括一對延遲元件和一對單位元比較 器，其中該些延遲元件延遲該被取樣〗值以及該被取樣$ 值的正負號位元以輸出一先前正負號值，並且該單位元比 較器比較目前被取樣Q值的正負號與該先前正負號值，以 當該目前和該先前的正負號值不同時提供—正輪出。 17. —種處理全球定位系統(GPS)信號之方法，用以確 定位置，該方法包括下列步驟： 從一個或更多衛星接收GPS信號； 將被接收的該些GPS信號轉換為一分接頭之同相 和正交相(Q)數位信號； 產生期望碼以及關聯該些I和Q數位信說與該期望 碼，以輸出被取樣的I值和被取樣的Q值； ’ 13764pif 32 1329206 將該被取樣的I值和該被取樣的Q值過遽為被修改的 I值和被修改的Q值，以及加總該被修改的I值和該被修 改的Q值以輸出一變異資料； 將該變異資料存放在一記憶體中； 將該變異資料執行域轉換以輸出一轉換值；以及 比較該轉換值與一臨界值以確定該分接頭出現一峰 值。 18. 如申請專利範圍第17項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中當目前被取樣的〗值或Q值與先前被取樣 的I值或被取樣的Q值之正負號不相同時，藉由賦予負值 到該被取樣的I值或該被取樣的q值以修改該被取樣的j 值和該被取樣的Q值。 19. 如申請專利範圍第17項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中該修改過的I值和該修改過的Q值分別是 該被取樣的I值和該被取樣的Q值之分數縮減(fracti〇nal reductions) ’該分數縮減是相同用於該被取樣的j值和該被 取樣的Q值。 20. 如申請專利範圍第19項所述處理全球定位系統信 號之方法’其中該分數縮減係二分之一。 21. 如申請專利範圍第17項所述處理全球定位系统作 號之方法’其中職之步驟包括延遲該被取樣τ值和該被 取樣Q值的正貞號位元轉出—先前正貞紐，並且比較 目前被取樣Q值的正負號與該先前正負號值，若該目前和 該先前正負號值並不相同則提供一負輪出。 13764pif 33 1329206 於之圍第21項所述處理全球定仅系統信 说之方法，其巾過濾之步驟更包括加總該修 及5亥修改過的Q值，包括正負號位元。 〇 23.如申請專利範圍第π項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中該域轉換是快速傅立葉轉換。 24. 如申請專利範圍第17項所述處理全球定位系統信 號之方法’更包括將被辨認具有可能♦值之分接頭的該^ 被取樣I和Q值儲存於該記憶體中，以及丟棄其它分接頭 的被取樣I和Q值。 ' 25. —種處理全球定位系統(GPS)信號之方法，包括： 將一分接頭的多數個被接收GPS信號轉換為多數個 同相(I)以及正交相（Q)數位信號； 關聯該些I和Q數位信號與一期望碼以輪出多數個被 取樣的I值和多數個被取樣的Q值，每一該些被取樣的工 值和被取樣的Q值具有一正負號位元用以符號化方向； 過濾至少該些被取樣的I值和該些被取樣的Q值的正 負號位元，以及根據該些被取樣的I值和該些被取樣的q 值之正負號位元中在方向上變化的數字而確定該分接頭是 否存在一可能峰值； 將從被確定具有可能峰值之分接頭的該些被取樣I值 和該些被取樣Q值獲得的資料執行一域變換，並且輸出一 轉換值；以及 比較該轉換值與一臨界值以確定該分接頭出現峰值。 13764pif 34 26. 如申請專利範圍第25項所述處理全球定位系統信 號之方法，更包括將自確定具有可能峰值分接頭之被取樣 I值和被取樣Q值而獲得的資料存放在一記憶體。 27. 如申請專利範圍第26項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中該記憶體是靜態隨機存取記憶體(SMM) 以及動態隨機存取記憶體(DRAM)二者之一。 28. 如申凊專利範圍第25項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中係藉由加總修改過正負號的I值與修改過 正負號的Q值而從該些被取樣〗值和該些被取樣Q值獲得 該資料。 Λ 29. 如申請專利範圍第25項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中當目前取樣I值或Q值與先前取樣I值或 取樣0值具有不同正負號時，藉由賦予一正值到被取樣工 值或被取樣Q值以過濾該些被取樣I值和該些被取樣q值。 30. 如申請專利範圍第25項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中該些被過濾的〗值和該些被過濾的Q值分 別是該些被取樣I值和該些被取樣Q值之分數縮減 (fractional reductions) ’該分數縮減是相同用於該些被取樣 I值和該些被取樣Q值。 〇 31.如申請專利範圍第25項所述處理全球定位系統信 號之方法，其中過濾之步驟包括延遲被取樣的〗值和被取 樣的Q值之正負號位元以輸出一先前正負號值，並且比較 目月〗被取樣Q值的正負號與該先前正負號值，以當目前和 先前正負號值不相同時提供一正輸出。 13764pif 35 1329206 3 2 - —種電腦可讀記錄媒體，該電腦可讀記錄媒體存有 可供處理器執行之程式碼，該程式碼係完成用以處理 信號之方法的多數個步驟，該處理GPS信號之方法包括 關聯多數個I與Q數位信號與期望碼以輸出多數個被 取樣的I值和多數個被取樣的Q值，每一該些被取樣的工 值和該些被取樣的Q值具有一正負號位元用以符號^匕方 向； 過濾至少該些被取樣的I值和該些被取樣的Q值的正 負號位元，以及根據該些被取樣1值和該些被取樣Q值的 正負號位元在方向上變化的數字而確定一分接頭是存 一可能峰值； ' 將自確定具有可能峰值之分接頭的該些被取樣〗值和該些 被取樣Q值而獲得之資料進行一域轉換，以及輸出一轉換 值；以及 ' 比較該轉換值與一臨界值以確定該分接頭出現峰值。 33. 如申請專利範圍第32項所述之電腦可讀記錄媒 體，其中該處理GPS信號之方法更包括將從確定具有可能 峰值的分接頭之該些被取樣I值和該些被取樣q值而獲得 的資料存放在一記憶體。 34. 如申請專利範圍第33項所述之電腦可讀記錄媒 體’其中該記憶體是靜態隨機存取記憶體(sRAM)以及動態 隨機存取記憶體(DRAM)二者之一。 35_如申請專利範圍第32項所述之電腦可讀記錄媒 體’其中該資料是藉由加總該些修改過正負號的I值與該 13764pif 36 1329206 些修改過正負號的Q值而從該些被取樣I值和該些被取樣 Q值所獲得。 36.如申請專利範圍第32項所述之電腦可讀記錄媒 體，其中該存放程式裝置係一快閃記憶體(flash memory) 或唯讀記憶體(ROM)。

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