[發明專利]一種GPS接收機的多普勒頻率補償方法

有效

• 申請號: 200710018149.2
• 申請日: 2007-06-29
• 公開（公告）號: CN101078758A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 蘭娟;曹磊;周文益
• 申請（專利權）人: 西安華迅微電子有限公司
• 主分類號: G01S1/02
• 分類號: G01S1/02;G01S5/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉國智

技術領域

本發明涉及一種GPS接收機中的多普勒頻率補償方法。

背景技術

全球定位系統(GPS)由安排在6個軌道平面的24顆地球軌道衛星組成。GPS是通過測量衛星信號到達用戶位置的時間(TOA)測距以確定用戶位置的。一個GPS接收機連接到至少4顆衛星，對其做出響應，然后就可以得到它的精確定位。

由于衛星和地球間存在著相對運動，所以從衛星發送到地面接收機的信號頻率會產生平移。此外，比特頻率和芯片頻率也會因此而平移。這種頻率上的改變稱為多普勒頻移。這種由于衛星發射的信號，它的載波頻率和比特頻率的頻譜受到了多普勒的影響，為了能夠解調這種信號，就要在地面接收機處對多普勒平移進行補償。如果衛星和接收機是沿衛星到接收機視線相對運動方向運動，則多普勒頻移為正，反之，若是相反方向，則為負。當GPS衛星處于接收機天頂時，多普勒頻移為0。多普勒頻移會改變衛星發送信號的已知碼相位。因此，在GPS接收機通過校正分析以確定衛星碼相位之前，必須先校正衛星發送信號的多普勒頻移。目前有一種技術是用匹配濾波器來校正多普勒頻移。在這種技術中，多普勒發生器會產生一個復數相移值(由實部和虛部組成)，在用匹配濾波相關器將其與PN碼關聯之前，將這一相移值與一個引入的復數數據采樣結合起來，這樣就可以最小化多普勒誤差了。即使這樣做在一定程度上是有用的，但系統還是會有多普勒誤差。因此，需要有一種方法能更好的通過多普勒頻移補償來進一步改進校正分析。

發明內容

相對于現有技術的不足，本發明提供了一種可快速、準確的進行多普勒頻率補償的方法。該方法可提高補償精度，改善接收機定位的準確性；減少處理信號的時間，提高GPS接收機的效率。

為了達到上述目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種GPS接收機的多普勒頻率補償方法，其特征在于，包括下述步驟：

將接收到來自捕獲模塊數據中的包括多普勒的I輸入信號和Q輸入信號的數據輸出，存儲在多普勒模塊相位旋轉器中的乘法器中；將多普勒相位參數輸入到載波相位輸出緩沖器，將多普勒頻率參數輸入到載波相位寄存器，再從載波相位寄存器和載波相位輸出緩沖器輸入到多普勒模塊數控振蕩器的加法器；用該加法器將來自多普勒相位參數和多普勒頻率參數的載波頻率和載波相位相加，加法器的輸出值輸入到載波相位輸出緩沖器，在載波相位輸出緩沖器里得到當前的載波相位值，再由載波相位輸出緩沖器輸出，將載波相位值中的四個最高有效位MSB輸入到一個正弦/余弦查找表中，從查找表中找出相應的正弦/余弦值；將正弦/余弦值與包括多普勒的I輸入信號和Q輸入信號一起輸入到相位旋轉器中的乘法器，旋轉輸入信號的相位；最后將旋轉后的值進行量化，得到多普勒頻率補償的信號輸出到相關器，與本地產生碼進行相關運算。

上述方案中，所述將加法器的值輸入到載波相位輸出緩沖器后，載波相位輸出緩沖器的輸出還包括一個支路返回到加法器，作為加法器多普勒相位參數的輸入。

所述的正弦/余弦值分別由一個1位的Sign位和一個3位的Mag位表示，其中，Sign位表示正弦/余弦值的符號，Mag位為正弦/余弦值的大小。

所述的多普勒相位旋轉是指將輸入信號I和Q與正弦/余弦值的Sign位和Mag位輸入相位旋轉器中的乘法器分別相乘，將乘法器的值按照下列公式進行相加：

IOut＝I*COS(θ)-Q*SIN(θ)

QOut＝I*SIN(θ)+Q*COS(θ)

式中；Qout與Iout分別為進行相位旋轉后的Q信號與I信號，I和Q為接收到的來自捕獲模塊的信號，SIN(θ)及COS(θ)為由查找表得出的正弦/余弦值，θ為相位誤差。

所述的生成載波相位值的步驟是重復執行的，每次使用不同的多普勒頻率參數，因此，每個正弦/余弦值是不同相移的偏移量。

本發明與現有技術相比，其優點是：由于多普勒模塊采用了載波數控振蕩器NCO和相位旋轉器，從而可把頻率的值累加到相位中，累加值的4位最高有效位用于查找表，再用相位旋轉器來進行多普勒旋轉，這樣就可更準確的算出多普勒頻移，提高GPS接收機的精度，正確定位。本發明多普勒頻率補償方法，提高了偽噪聲碼與已接收擴頻信號的相關性，在時域中，該相關性補償了信號內的多普勒頻移誤差。

附圖說明