CN107346028B - 一种实现码相位搜索的方法及装置 - Google Patents
一种实现码相位搜索的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种实现码相位搜索的方法及装置，包括：合并同相和正交混频结果生成复数信号；下采样复数信号获得第一下采样信号；由全粗捕获(C/A)码和部分C/A码生成第一和第二本地共轭结果；将第一下采样信号进行傅里叶变换获得第一变换结果后、和第一本地共轭结果通过乘法器相乘，并进行傅里叶反变换、取模和相位判决获得第一判决结果；由第一判决结果获取傅里叶变换的样本点，并对复数信号进行傅里叶变换获得第二变换结果后、和第二本地共轭结果通过乘法器相乘，并进行傅里叶反变换、取模、结合第一判决结果进行相位判决获得第二判决结果，以此获得码相位。本发明实施例通过对复数信号做下采样等处理获得码相位，实现了码相位搜索精度的保证和复杂度的降低。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理技术，尤指一种实现码相位搜索的方法及装置。
背景技术
全球卫星导航***(GNSS，Global Navigation Satellite System)在人们的日常生活中发挥着越来越不可替代的重要作用，尤其在导航、定时、测绘等领域得到越来越多的应用。目前，全球卫星导航***主要包括美国的全球定位***(GPS)、中国的北斗(BD)***、俄罗斯的全球导航卫星定位***(GLONASS，GLObal NAvigation Satellite System)，以及欧洲的伽利略(Galileo)***。在中国和亚太地区，GPS和北斗***应用较为广泛；而在俄罗斯，以GPS和GLONASS应用较多。由于伽利略***远未成熟，尚不可提供正式服务。利用全球卫星导航***进行定位、定时等业务时，首先需要捕获到至少四颗可见卫星的无线信号，通过捕获的无线信号实现三维搜索算法，三维搜索算法包括：卫星伪码、码相位和多普勒频移；其中，码相位的精度直接影响定位运算电路中与码相位相关的运算工作，直接影响定位运算的精度；以GPS信号为例，每个粗捕获(C/A，Coarse Acquisition)码共1023个码片，时间长度为1ms；通过计算每个码片的时间长度为1毫秒(ms)/1023＝977.5纳秒(ns)，如果码片的时间长度出现1％的偏差，即9.775ns的偏差，则由于码片的时间长度偏差引起的定位误差为3*108(米/秒)*9.775ns＝2.93米，即由于码片存在的时间长度偏差，造成了严重的定位误差。
常见的线性搜索方法按照一维、二维、三维的顺序逐步搜索，耗时太长。为了较少耗时，并行搜索方法得到了发展，例如、并行码相位搜索算法，可明显减小用时。图1为相关技术中的码相位搜索电路原理图，如图1所示，当数字中频输入信号分别与同相(I)支路和正交(Q)支路上第一频带的复制正弦和复制余弦载波信号混频后，以同相和正交混频结果的复数形式通过第一傅里叶变换单元进行傅里叶变换获得傅里叶变换结果；将傅里叶变换结果与本地码序列单元生成的本地码共轭结果(复制粗捕获(C/A)码发生器产生的本地码，将复制的本地码经傅里叶变换模块和复数共轭模块处理获得本地码共轭结果)通过乘法器相乘，将通过乘法器相乘获得的乘积经傅里叶反变换单元进行处理获得在时域内的相关结果，将获得的时域内的相关结果通过取模单元进行取模后检测判断并行码相位信号是否存在。在完成了对当前频带的搜索与检测后，接收机接着让载波数控振荡器(NCO，NumericalControl Oscillator)进行第二频带正弦载波和余弦载波复制，然后类似地完成对其他频带的搜索与检测，这里，第一频带、第二频带、及其他频带的数值为并行码相位搜索过程中使用的遍历频带，为本领域技术人员的公知常识。在对同一个卫星信号不同频带内的搜索过程中，复制C/A码的相位可保持不变，相应地其傅里叶变换及其共轭值也保持不变。当搜索另一个卫星信号时，接收机可让C/A码发生器复制相应的另一个C/A码，然后重复上述在各个频带中的信号搜索过程。
并行码相位搜索算法实际上利用傅里叶变换这种数字信号处理技术来替代数字相关器的相关运算，下面证明两者的等价性。记两个长度均为N点的周期性序列为x(n)和y(n)，其相关值序列为z(n)，其中，n＝0，1，…，N-1，可表示为公式(1)：
对上述相关值序列z(n)进行离散傅里叶变换，获得z(n)的离散傅里叶变换D(k)如公式(2)所示：
将公式(1)的相关值序列z(n)代入公式(2)的z(n)的离散傅里叶变换Z(k)中得到公式(3)：
公式(3)可变换为公式(4)：
公式(4)可以简化表达为公式(5)：
其中，X(k)与Y(k)分别为x(n)与y(n)的离散傅里叶变换，
代表复数Y(k)的共轭。上式表明：两个序列x(n)与y(n)在时域内做相关运算，相当于它们的离散傅里叶变换X(k)与Y(k)(确切地讲是Y(k)的共轭
)在频域内做乘积运算。于是倒过来，乘积
的离散傅里叶反变换正好是接收机需要进行检测的在各个码相位处的相关值z(n)。一旦接收机通过傅里叶反变换计算得到相关值z(n)，那么接下来的信号检测就同线性搜索捕获法一样，即找出在所有搜索单元中自相关幅值|z(n)|的峰值，并将该峰值与捕获门限值相比较。若峰值超过捕获门限值，则接收机捕获到了信号，并且也从中获得了该信号的频率和码相位两个参数值。需要指出的是，对于GPS导航***来说，上述论证过程中的y(n)序列可以是C/A码发生器产生的本地码序列，而本地码序列的序列长度是N＝1023个码片，时间长度为1ms。
如果采用上述并行码相位搜索算法来获得高分辨率的码相位搜索结果，必然需要较大尺寸的傅里叶变换操作，而大尺寸的傅里叶变换操作需要较大的复杂度，造成码相位搜索困难。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现码相位搜索的方法及装置，能够提高搜索码相位的分辨率，以较低的复杂度获得较精细的码相位搜索结果。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种实现码相位搜索的装置，其特征在于，包括：合成单元、第一支路和第二支路；其中，
合成单元用于，将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号，并发往第一支路和第二支路；
第一支路包括：第一采样单元、第一本地码序列单元、第一单元和第一判决单元；其中，
第一采样单元用于，对接收的复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
第一本地码序列单元用于，采用由粗捕获C/A码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
第一单元用于，将第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和第一本地码序列单元生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
第一判决单元用于，对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
第二支路包括：第二本地码序列单元、第二单元和第二判决单元；其中，
第二本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
第二单元用于，根据第一支路获得的第一判决结果获取对接收的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地码序列单元生成的第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
第二判决单元用于，结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
可选的，第二判决单元具体用于，
结合来自第一判决单元的第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，并从第二判决结果中直接获得码相位。
可选的，所述第二支路还包括第二采样单元，用于对接收的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
所述第二倍数小于所述第一倍数。
可选的，所述进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
可选的，该装置还包括一个或一个以上可选支路；
所述第二判决单元具体用于，根据接收的所述第一判决结果对所述第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的所述第二判决结果作为中间判决结果发往可选支路；
所述合成单元还用于，将合并生成的所述复数信号发往每个可选支路；
每一可选支路分别包括相应的：可选采样单元、可选本地码序列单元、可选单元和可选判决单元；其中，
可选采样单元用于，对接收的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
可选本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
可选单元用于，将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和可选本地码序列单元生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
可选判决单元用于，当当前可选支路不是最后一个可选支路时，将所述可选判决结果作为中间判决结果发往在后的下一可选支路；
当当前可选支路为最后一个可选支路时，根据所述中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；
所述可选倍数小于所述第二倍数；
在后的所述可选支路的可选倍数小于在前的所述可选支路的可选倍数。
可选的，包含一个可选支路时，所述可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；
包含两个或两个以上可选支路时，与接收第二判决结果的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；在后的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前的可选支路的可选C/A码的码片数。
另一方面，本发明实施例一种实现码相位搜索的方法，包括：
将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号；
对复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
将获得的第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
根据第一判决结果获取对合并生成的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对合并生成的复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
可选的，根据第二判决结果获得码相位包括：
结合所述第一判决结果对所述第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，并从所述第二判决结果中直接获得码相位。
可选的，对合并生成的复数信号进行傅里叶变换之前，所述方法还包括：
对合并生成的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
所述第二倍数小于所述第一倍数。
可选的，进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
可选的，根据第二判决结果获得码相位包括：
根据所述第一判决结果对所述第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的所述第二判决结果作为中间判决结果；
对合并生成的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
根据所述中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；或，
将所述可选判决结果作为中间判决结果，并根据中间判决结果对在后处理获得的可选取模结果进行处理，获得码相位。
可选的，在后获得的可选取模结果进行处理包括：
对合并生成的复数信号进行在后处理的可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的在后处理的可选本地共轭结果；
将在后的可选下采样信号进行傅里叶变换后获得在后处理的可选变换结果，将在后处理的可选变换结果和生成的在后处理可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得在后处理可选取模结果；
在后处理的下采样的所述可选倍数小于在前处理的可选倍数。
可选的，可选部分C/A码的码片数小于或等于部分C/A码的码片数；
在后处理的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前处理的可选C/A码的码片数。
与现有技术相比，本申请技术方案包括：将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号；对复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；采用由C/A码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；将获得的第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；根据第一判决结果获取对合并生成的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对合并生成的复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。本发明实施例通过对复数信号做下采样等处理获得码相位，实现了码相位搜索精度的保证和复杂度的降低。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为相关技术中的码相位搜索电路原理图；
图2为本发明实施例实现码相位搜索的装置的结构框图；
图3为本发明实施例实现码相位搜索的方法的流程图；
图4为本发明应用示例装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图2为本发明实施例实现码相位搜索的装置的结构框图，如图2所示，包括：合成单元、第一支路和第二支路；其中，
合成单元用于，将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号，并发往第一支路和第二支路；
需要说明的是，码相位搜索电路的同相混频结果为码相位搜索电路中的数字中频输入信号与同相(I)支路上复制的正弦载波信号进行混频后生成，正交混频结果为码相位搜索电路中的数字中频输入信号与和正交(Q)支路上复制的余弦载波信号进行混频后生成。
第一支路包括：第一采样单元、第一本地码序列单元、第一单元和第一判决单元；其中，
第一采样单元用于，对接收的复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
第一本地码序列单元用于，采用由粗捕获(C/A)码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
需要说明的是，第一本地码序列单元由C/A码发生器、傅里叶变换模块和复数共轭模块组成；粗捕获(C/A)码发生器产生的本地码，将复制的本地码经傅里叶变换模块和复数共轭模块处理获得本地码共轭结果；
本发明实施例方法中C/A码发生器的采样率与复数信号下采样后的采样率相同；后续第二本地序列单元组成结构和原理和第一本地码序列单元相同，不做赘述。
第一单元用于，将第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和第一本地码序列单元生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
第一判决单元用于，对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
需要说明的是，进行相位判决的方法为本领域技术人员的惯用技术手段、可选的、可以采用选取最大值、或最大值和次大值的中间值等方式获得第二判决结果。
第二支路包括：第二本地码序列单元、第二单元和第二判决单元；其中，
第二本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
第二单元用于，根据第一支路获得的第一判决结果获取对接收的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地码序列单元生成的第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
第二判决单元用于，结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
需要说明的是，结合第一判决结果是结合第一判决结果中获得的粗略码相位的计算结果，即根据实时计算获得的第一判决结果的具体数值，根据获得的粗略码相位的计算结果。
可选的，第二判决单元具体用于，
结合来自第一判决单元的第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，并从第二判决结果中直接获得码相位。
可选的，第二支路还包括第二采样单元，用于对接收的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
第二倍数小于第一倍数。
可选的，进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
需要说明的是，第一判决结果附近的预设个样本点包括：由第一判决结果之前和第一判决结果之后的预设个样本点；第一判决结果之前样本点的个数和第一判决结果之后的样本点的个数可以根据仿真结果结合经验值进行分析确定，在满足要求的情况下，样本点集合中样本点的个数理论上越少越好；
如果第一相干处理获得的结果为：
则第一判决结果为：Pc＝argmaxn(|z1(n)|)；
第一判决结果pc为第pc个样本点、第一判决结果之前和第一判决结果之后的预设个样本点，假设样本点集合为R(n)，取第一判决结果之前和第一判决结果之后各10个样本点，共21个样本点用于构成样本点集合，记n＝0、1、2、…、20；当10≤2*pc≤2045-10，R(n)的取值范围是[2*pc-10,2*pc+10]，步进为1个样本点；当2*pc＜10时，R(n)的取值范围是[mod(2*pc-10,2046),2045]+[0,2*pc+10]，步进为1个样本点；当2*pc＞2045-10时，R(n)的取值范围是[2*pc-10,2045]+[0,mod(2*pc+10,2046)]，步进为1个样本点。
本发明实施例装置还包括一个或一个以上可选支路；
第二判决单元具体用于，根据接收的第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的第二判决结果作为中间判决结果发往可选支路；
合成单元还用于，将合并生成的复数信号发往每个可选支路；
每一可选支路分别包括相应的：可选采样单元、可选本地码序列单元、可选单元和可选判决单元；其中，
可选采样单元用于，对接收的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
可选本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
可选单元用于，将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和可选本地码序列单元生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
可选判决单元用于，当当前可选支路不是最后一个可选支路时，将可选判决结果作为中间判决结果发往在后的下一可选支路；
当当前可选支路为最后一个可选支路时，根据中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；
可选倍数小于第二倍数；
在后的可选支路的可选倍数小于在前的可选支路的可选倍数。
需要说明的是，在前和在后可以通过可选支路与第二支路的连接顺序进行区分，以包含两路可选支路为例，第二支路输出第二判决结果到在前的可选支路后，在前的可选支路将在前的可选支路的可选相位判决单元的结果输出至在后的可选支路。
另外，本领域技术人员需要根据***的最低采样率要求进行第一倍数、第二倍数和可选倍数的设置；例如、GPS***中，最低采用率为1.023Mhz，则设置第一倍数、第二倍数和可选倍数时，必须满足最低采样率要求。
可选的，包含一个可选支路时，可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；
包含两个或两个以上可选支路时，与接收第二判决结果的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；在后的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前的可选支路的可选C/A码的码片数。
需要说明的是，部分C/A码、可选部分C/A码所包含的部分C/A码可以选取全C/A码中排序在最前面的码片或其他设定排序位置的码片，如果选取其他位置的码片，本领域技术人员可以根据选取部分C/A码的位置调整***参数，以进行相关处理；选取排序在最前面的码片时，***设置最为简单。
图3为本发明实施例实现码相位搜索的方法的流程图，如图3所示，包括：
步骤300、将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号；
步骤301、对复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
步骤302、采用由C/A码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
步骤303、将获得的第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
步骤304、对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
步骤305、采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
步骤306、根据第一判决结果获取对合并生成的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对合并生成的复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
步骤307、结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
可选的，根据第二判决结果获得码相位包括：
结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，并从第二判决结果中直接获得码相位。
可选的，对合并生成的复数信号进行傅里叶变换之前，本发明实施例方法还包括：
对合并生成的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
第二倍数小于第一倍数。
可选的，进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
可选的，根据第二判决结果获得码相位包括：
根据第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的第二判决结果作为中间判决结果；
对合并生成的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
根据中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；或，
将可选判决结果作为中间判决结果，并根据中间判决结果对在后处理获得的可选取模结果进行处理，获得码相位。
可选的，在后获得的可选取模结果进行处理包括：
对合并生成的复数信号进行在后处理的可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的在后处理的可选本地共轭结果；
将在后的可选下采样信号进行傅里叶变换后获得在后处理的可选变换结果，将在后处理的可选变换结果和生成的在后处理可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得在后处理可选取模结果；
在后处理的下采样的可选倍数小于在前处理的可选倍数。
可选的，可选部分C/A码的码片数小于或等于部分C/A码的码片数；
在后处理的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前处理的可选C/A码的码片数。
本发明实施例方法，通过对复数信号做下采样等处理获得码相位，实现了码相位搜索精度的保证和复杂度的降低。
以下通过应用示例对本发明方法进行清楚详细的说明，应用示例仅用于陈述本发明，并不用于限定本发明方法的保护范围。
应用示例
本应用示例装置包括合成单元、第一支路、第二支路、可选支路1和可选支路2；图4为本发明应用示例装置的结构框图，如图4所示，包括：
相关技术中，码相位搜索电路的输入信号为高采样率的数字中频信号，数控振荡器(NCO)输出的信号通过正弦表和余弦表生成正弦载波信号和余弦载波信号后，数字中频输入信号与同相(I)支路上复制的正弦载波信号进行混频后生成同相混频结果，数字中频输入信号与和正交(Q)支路上复制的余弦载波信号进行混频后生成正交混频结果；
正交混频结果和同相混频结果通过合成单元处理后，合并生成由正交混频结果和同相混频结果构成的复数信号，将生成的复数信号分别发往第一支路、第二支路、可选支路1和可选支路2；
第一支路包括：第一采样单元、第一本地码序列单元、第一单元和第一判决单元；其中，
第一采样单元用于，对接收的复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
需要说明的是，通过第一采样单元的下采样降低了采样率和处理复杂度。
第一本地码序列单元用于，采用由粗捕获(C/A)码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
第一单元用于，将第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和第一本地码序列单元生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
本应用示例，对下采样后的复数数据取一段进行傅里叶变换，数据长度根据采样率和全C/A码长度决定。利用C/A码发生器产生全C/A码(即1ms的时间长度，对应1023个码片)，其中C/A码的数据采样率与下采样后复数信号的采样率相同，C/A码经过傅里叶变换和复数共轭操作，将第一本地共轭结果与输入的复数信号的傅里叶变换结果按样本点对应相乘。对乘法结果再进行“傅里叶反变换”操作，并对操作结果取模，最后利用相位判决模块找到粗略码相位。
第一判决单元用于，对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
需要说明的是，进行相位判决的方法为本领域技术人员的惯用技术手段、可选的、可以采用选取最大值、或最大值和次大值的中间值等方式获得第二判决结果。
第二支路包括：第二本地码序列单元、第二单元和第二判决单元；其中，
第二本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
第二单元用于，根据第一支路获得的第一判决结果获取对接收的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地码序列单元生成的第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
第二判决单元用于，结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
需要说明的是，结合第一判决结果是结合第一判决结果中获得的粗略码相位的计算结果，即根据实时计算获得的第一判决结果的具体数值，根据获得的粗略码相位的计算结果。
可选的，第二支路还包括第二采样单元，用于对接收的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
第二倍数小于第一倍数。
可选的，进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
需要说明的是，第一判决结果附近的预设个样本点包括：由第一判决结果之前和第一判决结果之后的预设个样本点；第一判决结果之前样本点的个数和第一判决结果之后的样本点的个数可以根据仿真结果结合经验值进行分析确定，在满足要求的情况下，样本点集合中样本点的个数理论上越少越好；
如果第一相干处理获得的结果为：
则第一判决结果为：Pc＝argmaxn(|z1(n)|)；
第一判决结果pc为第pc个样本点、第一判决结果之前和第一判决结果之后的预设个样本点，假设样本点集合为R(n)，取第一判决结果之前和第一判决结果之后各10个样本点，共21个样本点用于构成样本点集合，记n＝0、1、2、…、20；当10≤2*pc≤2045-10，R(n)的取值范围是[2*pc-10,2*pc+10]，步进为1个样本点；当2*pc＜10时，R(n)的取值范围是[mod(2*pc-10,2046),2045]+[0,2*pc+10]，步进为1个样本点；当2*pc＞2045-10时，R(n)的取值范围是[2*pc-10,2045]+[0,mod(2*pc+10,2046)]，步进为1个样本点。
本应用示例包括两个可选支路，即可选支路1和可选支路2；
第二判决单元具体用于，根据接收的第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的第二判决结果作为中间判决结果发往可选支路1；
合成单元还用于，将合并生成的复数信号发往可选支路1和可选支路2；
每一可选支路分别包括相应的：可选采样单元、可选本地码序列单元、可选单元和可选判决单元；其中，
可选支路1的可选采样单元用于，对接收的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
可选支路1的可选本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
可选支路1的可选单元用于，将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和可选本地码序列单元生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
可选支路1的可选判决单元用于，将可选判决结果作为中间判决结果发往在后的下一可选支路；
可选支路2的可选采样单元用于，对接收的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
可选支路2的可选本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
可选支路2的可选单元用于，将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和可选本地码序列单元生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
可选支路2的可选判决单元用于，根据可选支路1的中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；
可选倍数小于第二倍数；
在后的可选支路的可选倍数小于在前的可选支路的可选倍数。
需要说明的是，在前和在后可以通过可选支路与第二支路的连接顺序进行区分，以包含两路可选支路为例，第二支路输出第二判决结果到在前的可选支路后，在前的可选支路将在前的可选支路的可选相位判决单元的结果输出至在后的可选支路。本应用示例，可选支路1为在前的可选支路，可选支路2为在后的可选支路。
另外，本领域技术人员需要根据***的最低采样率要求进行第一倍数、第二倍数和可选倍数的设置；例如、GPS***中，最低采用率为1.023Mhz，则设置第一倍数、第二倍数和可选倍数时，必须满足最低采样率要求。
可选的，包含一个可选支路时，可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；
包含两个或两个以上可选支路时，与接收第二判决结果的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；在后的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前的可选支路的可选C/A码的码片数。
下面给出一个应用示例，以仅包含第一支路和第二支路的情况进行信号处理流程说明。
假设输入的数字中频信号的采样率为2.046MHz，经过混频后，获得复数信号的混频结果数据。在第一支路，先进行2倍下采样，采样率变为1.023MHz。产生采样率为1.023MHz的本地全C/A码，共1023个码片。进行傅里叶变换和复数共轭操作生成第一本地共轭结果，记为，k＝1、2…、1023，也可离线产生预先存储。从当前的下采样后的接收复数信号的第一个样本点起，取1023个样本点，然后进行傅里叶变换操作，结果记为，k＝1、2、…、1023。接下来，执行下述操作：
再对Z(k)序列执行傅里叶反变换操作，得到z(n)，n＝1、2、…、1023。
接下来，根据下式求得粗略码相位索引值，
Pc＝argmaxn(|z(n)|)
然后，进行下支路操作。在下支路，不进行下采样操作，即数据采样率为2.046MHz。利用部分C/A码发生器产生2.046MHz采样率的部分本地C/A码(如只产生前128个码片，对应256个样本点)。对部分C/A码数据进行傅里叶变换和共轭操作，同样记为，k＝1、2、…、256。
接下来，根据pc的具体取值，选择接收数据的索引值。若127≤2*pc，则选择接收数据的索引范围是[2*pc-126,2*pc+129]，步进1个样本点；若2*pc≤127，则接收数据的索引范围是[2*pc-126,2046,2*pc+129+2046]，步进1个样本点。
对上述样本点范围的接收的复数信号做傅里叶变换，同样记为，k＝1、2、…、256。然后，执行乘法操作：
再对Z(k)序列执行傅里叶反变换操作，得到z(n)，n＝1、2、…、256。
同理，根据公式，获得精细码相位索引值，
Pf＝argmaxn(|z(n)|)
注意此时Pf的取值范围是1～256，因为这是索引值。
最后，根据上述码相位索引结果，根据下式获得高分辨率的码相位搜索结果：
P＝mod(2046-(2*pc+pf-127)+1,2046)/2
本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种实现码相位搜索的装置，其特征在于，包括：合成单元、第一支路和第二支路；其中，
合成单元用于，将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号，并发往第一支路和第二支路；
第一支路包括：第一采样单元、第一本地码序列单元、第一单元和第一判决单元；其中，
第一采样单元用于，对接收的复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
第一本地码序列单元用于，采用由粗捕获C/A码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
第一单元用于，将第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和第一本地码序列单元生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
第一判决单元用于，对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
第二支路包括：第二本地码序列单元、第二单元和第二判决单元；其中，
第二本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
第二单元用于，根据第一支路获得的第一判决结果获取对接收的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地码序列单元生成的第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
第二判决单元用于，结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二判决单元具体用于，
结合来自第一判决单元的第一判决结果对第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，并从第二判决结果中直接获得码相位。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第二支路还包括第二采样单元，用于对接收的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
所述第二倍数小于所述第一倍数。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置还包括一个或一个以上可选支路；
所述第二判决单元具体用于，根据接收的所述第一判决结果对所述第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的所述第二判决结果作为中间判决结果发往可选支路；
所述合成单元还用于，将合并生成的所述复数信号发往每个可选支路；
每一可选支路分别包括相应的：可选采样单元、可选本地码序列单元、可选单元和可选判决单元；其中，
可选采样单元用于，对接收的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
可选本地码序列单元用于，采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
可选单元用于，将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和可选本地码序列单元生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
可选判决单元用于，当当前可选支路不是最后一个可选支路时，将所述可选判决结果作为中间判决结果发往在后的下一可选支路；
当当前可选支路为最后一个可选支路时，根据所述中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；
所述可选倍数小于所述第二倍数；
在后的所述可选支路的可选倍数小于在前的所述可选支路的可选倍数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
包含一个可选支路时，所述可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；
包含两个或两个以上可选支路时，与接收第二判决结果的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于第二支路的部分C/A码的码片数；在后的可选支路的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前的可选支路的可选C/A码的码片数。
7.一种实现码相位搜索的方法，其特征在于，包括：
将码相位搜索电路的同相混频结果和正交混频结果合并生成复数信号；
对复数信号进行第一倍数的下采样获得第一下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的全C/A码生成的第一本地共轭结果；
将获得的第一下采样信号进行傅里叶变换后获得第一变换结果，将第一变换结果和生成的第一本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第一取模结果；
对第一取模结果进行相位判决获得第一判决结果；
采用由C/A码发生器产生的部分C/A码生成第二本地共轭结果；
根据第一判决结果获取对合并生成的复数信号进行傅里叶变换的样本点；根据获取的进行傅里叶变换的样本点对合并生成的复数信号进行傅里叶变换后获得第二变换结果，将第二变换结果和第二本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得第二取模结果；
结合第一判决结果对第二取模结果进行相位判决获得第二判决结果，并根据第二判决结果获得码相位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据第二判决结果获得码相位包括：
结合所述第一判决结果对所述第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，并从所述第二判决结果中直接获得码相位。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对合并生成的复数信号进行傅里叶变换之前，所述方法还包括：
对合并生成的复数信号进行第二倍数的下采样获得第二下采样信号；
所述第二倍数小于所述第一倍数。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述进行傅里叶变换的样本点包括第一判决结果、第一判决结果附近的预设个样本点。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据第二判决结果获得码相位包括：
根据所述第一判决结果对所述第二取模结果进行相位判决以获得第二判决结果，将获得的所述第二判决结果作为中间判决结果；
对合并生成的复数信号进行可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的可选本地共轭结果；
将可选下采样信号进行傅里叶变换后获得可选变换结果，将可选变换结果和生成的可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得可选取模结果；
根据所述中间判决结果对可选取模结果进行相位判决以获得可选判决结果，从可选判决结果中直接获得码相位；或，
将所述可选判决结果作为中间判决结果，并根据中间判决结果对在后处理获得的可选取模结果进行处理，获得码相位。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在后获得的可选取模结果进行处理包括：
对合并生成的复数信号进行在后处理的可选倍数的下采样获得可选下采样信号；
采用由C/A码发生器产生的可选部分C/A码生成的在后处理的可选本地共轭结果；
将在后的可选下采样信号进行傅里叶变换后获得在后处理的可选变换结果，将在后处理的可选变换结果和生成的在后处理可选本地共轭结果通过乘法器相乘后，进行傅里叶反变换和取模处理，获得在后处理可选取模结果；
在后处理的下采样的所述可选倍数小于在前处理的可选倍数。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述可选部分C/A码的码片数小于或等于部分C/A码的码片数；
在后处理的可选部分C/A码的码片数小于或等于在前处理的可选C/A码的码片数。
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