[發明專利]擴頻無線電通信信號的基于倒譜的多徑抑制

有效

• 申請號: 201710816519.0
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107817506B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: F-X·馬爾梅;J·丹特帕爾
• 申請（專利權）人: 法國國家太空研究中心
• 主分類號: G01S19/22
• 分類號: G01S19/22;G01S19/30;G01S19/37
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 譚營營

用于接收一個或多個RF信號的接收機以及方法，該RF信號包括與直接傳播路徑有關的分量、以及取決于傳播環境而與反射傳播路徑有關的一個或多個附加分量，該接收機包括計算電路，該計算電路被配置為：?計算接收到的信號與接收機處生成的RF信號的至少一個副本之間的至少第一相關函數(310)，并且至少針對所述第一相關函數的輸出執行以下操作：○執行倒譜變換(410)，○從倒譜變換的輸出中搜索一個或多個反射傳播路徑(411)，并且當檢測到反射傳播路徑時，確定相關聯的傳播特性(412)，并且?從接收到的信號或第一相關函數的輸出中的一個中去除檢測到的反射傳播路徑的貢獻。

技術領域

本發明適用于擴頻無線電通信領域，特別是衛星無線電導航領域。具體而言，本發明描述了一種被配置為在多徑傳播環境中跟蹤衛星定位信號的GNSS接收機。

背景技術

存在已經被完全部署了多年的兩種全球導航衛星系統(GNSS)(美國全球定位系統和俄羅斯GLONASS)，以及正在部署的兩種全球導航衛星系統(中國北斗導航衛星系統和歐洲伽利略系統)。這些系統依賴于相同的原理：從沿軌道飛行的多個衛星廣播微波射頻(RF)信號；該信號攜帶PRN(偽隨機噪聲)碼，其與被配置為接收廣播信號的接收機中的本地副本相關；當接收機能夠從衛星獲取信號并跟蹤信號時，其處理能力使用相關過程來對編碼信號進行解調，并且計算偽距，其為接收機與衛星之間的距離。這個偽距與從其它衛星(在不需要高度估計時通常為四個或三個)獲取的偽距相結合，以確定位置、速度和時間(PVT)。

定位消息通常由導航消息構成，包括包含有衛星的位置、星歷和消息傳輸時間的信息。導航消息由PRN(偽隨機噪聲)碼進一步調制，其中，每個衛星使用不同的PRN碼，以使得GNSS接收機可以隔離源自一個特定衛星的信號。取決于準確度和頻譜占用考慮因素，這些信號通常使用BPSK(二進制移位鍵控)或BOC(二進制偏移載波)調制。

然而，取決于傳播環境，GNSS接收機從一個衛星接收的信號可以由信號的視線(LOS)和非視線(NLOS)路徑的組合產生，LOS路徑是衛星和接收機之間的直接傳播路徑，而NLOS路徑是發生反射的結果。NLOS信號是LOS信號的延遲副本，具有潛在不同的振幅和相位，該延遲是直接傳播路徑和反射傳播路徑之間的距離差的函數。當GNSS接收機在城市或室內環境中操作時，尤其會存在多徑反射。

這種多徑信號的NLOS分量在接收信號的復合相關函數中產生偽像(artifact)，其用于同步接收機并且確定與衛星的偽距。偽像降低了所確定的同步位置的質量，從而影響了整體估計的質量。因此，在城市環境中定位準確度往往會比鄉村環境(不存在樹木的情況下)中更差，而這是要求高準確度的地方。

此外，由GNSS接收機接收的信號同時包括視線內所有衛星發送的相關聯的多徑反射和該信號，這進一步使接收過程復雜化。

已知不同的技術來處理接收信號中多徑反射的檢測和校正的問題。在這些技術中有均衡技術(線性均衡、決策反饋均衡器、自適應濾波器、Viterbi均衡器、Rake接收機……)，目的在于將接收信號的NLOS分量與LOS分量進行組合。然而，這些技術不一定適于均衡以低SNR(信噪比的首字母縮略詞)操作的擴頻信號，并且可能需要有學習階段以便表征傳播信道，這增加了鎖定位置所需的時間，因此可能無法與城市環境中移動的接收機兼容，因為在這種情況下傳播信道快速地變化。此外，當基于傳播信道的估計時，當接收到的信號是源自不同發射機的各個信號的組合時，這些技術不適于執行該估計。

美國專利6,031,882描述了用于估計傳播通道的特性并抑制多個傳播路徑的各種方法。

這些方法中的第一種方法稱為“斜率轉換方法”，其通過分析接收到的信號與信號的本地副本之間的相關函數的輸出的斜率來確定多徑反射的延遲。然后在接收到的信號和重構的多徑信號之間使用最小二乘法來估計每個多徑的復增益。已知它們相應的延遲和復振幅，可以抑制接收到的信號的多徑反射。當噪聲水平高時，該方法經受缺乏斜率轉換分析的精度的困擾，并且需要高處理能力來確定反射的傳播路徑的振幅。