[发明专利]用于同步一个接收机的方法以及一个接收机

说明书

本发明涉及用于同步一个接收机的权利要求1的前序的方法、根据权利要求17的前序的一个接收机以及根据权利要求32的前序的一个电子装置。

GPS系统(全球定位系统)是公知的定位系统，其包括超过30颗的卫星，其中一个接收机最多同时可见12颗卫星。这些卫星发送各种信息，比如描述该卫星时钟以及其与GPS时间的关系的天文历数据和时钟数据参数。通常，使用在定位中的接收机通过计算从该定位系统的几个卫星同时发送到该接收机的信号的过渡时间而确定其位置。为了确定其位置，接收机通常必须接收至少四个可见的卫星信号，以便能够计算该位置。

该GPS系统的每一运行卫星以1575.42MHz的载频发送一个所谓的L1信号。该频率也表示为154f₀，其中f₀=10.23MHz。另外，卫星以1227.6MHz的载频，即120f₀发送一个L2信号。在卫星中，这些信号以至少一个伪随机序列调制。每一卫星具有一个不同的伪随机序列。作为调制的结果，形成一个编码调制的宽带信号。该调制技术使得接收机有可能区别由不同卫星发送的信号，尽管使用在发送中的载频是基本上相同。该调制技术被称之为码分多址(CDMA)。使用在每一卫星中用于调制L1信号的伪随机序列之一是所谓的C/A码(粗略/采集码)，所谓的金码。每一GPS卫星使用唯一的C/A码发送信号。该码被形成为两个1023比特的二进制序列的模数2取和。第一个二进制序列G1使用多项式X¹⁰+X³+1形成，以及第二个二进制序列G2由延迟多项式X¹⁰+X⁹+X⁸+X⁶+X³+X²+1形成，以使每一卫星具有不同延迟。此排列实现利用类似的代码发生器产生不同的C/A码。该C/A码是二进制码，其中GPS系统中的码段的速率是1.023MHz。C/A码包括1023个码段，码的重复时间的平均是1ms。L1信号的载波进一步用导航信息以50比特/s的比特率调制。该导航信息包括关于卫星的″健康状态″、轨道和时钟数据参数等的信息。GPS系统的每一卫星由例如原子钟保持的局部计时。

在操作期间，卫星监视操作中的设备的状态。例如，卫星能够使用所谓的值班狗的功能检测设备中的故障并且提供有关的提示。错误和故障可能是暂时或长期的。根据该健康状态，可能补偿某些错误，或否则由故障卫星发送的信息可能被完全忽略。另外，在可能接收多于四个卫星的信号的情形中，从不同卫星收到的信息能够根据该健康状态以不同的方法加权。因此有可能最小化似乎可能引起不可靠测量的卫星的错误。

为了检测该卫星信号并且识别该卫星，接收机必须执行一个同步化操作，其中该接收机搜索每一卫星的信号并且试图与该信号同步，以能够接收并且解调利用该信号发送的数据。

在已有技术的接收机中，用于这种同步化操作所需时间在诸多的因素中取决于接收信号的强度。通常，将要接收的信号越弱，必须积分以便检测一个可能信号的检索空间(相互关系/频率)的每一单元越长。在通常设计来作户外使用的已有技术的GPS接收机中，如果接收信号相当强，例如在-120到-130dBm的范围中，则与卫星信号的同步使用几十秒或几分钟。但是，如果定位是在户内或在由建筑物或其它在地带中的障碍物使接收信号衷减的地方进行，则实质上会增加同步时间。在户内的信号强度大致通常是-150dBm，因此使用一个顺序搜索的同步所需要的时间将是几小时。对于执行一个合理的定位来说，此时间显然太长。图2a以实例的方式示出来自一个卫星的CDMA信号发送，以及图2b示出当达到该接收机时的发送信号。该将要被接收的信号已经在传输链路上实质衰减，并且包含累计噪音。

当例如该定位接收机被接通时该接收机必须执行同步，并且在长时间没能接收任何卫星的信号的场合，该定位接收机也必须执行同步。像这种情形容易出现在移动装置中，因为该装置的移动以及装置的天线并不总是在相对于卫星的一个最佳位置，这将削弱信号到达接收机的强度。在市区中，建筑物也对接收信号有影响，并且还能够引起所谓的多路径传播，其中通过几个不同路由把信号发送到该接收机，例如从卫星(直接)传播以及从建筑物反射传播。多路径传播的结果是，相同的信号被作为几个具有不同相位的信号接收。

该定位系统具有两个主要功能：

1．计算接收机到不同GPS卫星的伪距，以及