CN108450026B - 用于从地面发射器生成和发射定位信号的***和方法 - Google Patents

用于从地面发射器生成和发射定位信号的***和方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于从地面发射器生成和发射定位信号的方法和***。该方法包括：识别码片速率，识别PN码长度，生成具有与所识别的PN码长度相等的长度的PN码，使用所识别的码片速率和所生成的PN码来生成定位信号，并且从发射器发射定位信号。PN码长度可以在所识别的码片速率下产生与GNSS***中使用的PN码持续时间相等或者是GNSS***中使用的PN码持续时间的倍数的PN码持续时间，所识别的码片速率可以与GNSS***中使用的码片速率相等或者是GNSS***中使用的码片速率的倍数，并且所识别的PN码长度可以与GNSS***中使用的PN码长度相等或者是GNSS***中使用的PN码长度的倍数。

Description

用于从地面发射器生成和发射定位信号的***和方法
技术领域
本公开内容涉及从非GNSS发射器生成信号以及使用GNSS(全球导航卫星***)定位模块处理这些信号。
背景技术
定位***被用于估计在环境内的用户设备(“接收器”)的位置。这种定位***包括GNSS定位***(例如，GPS(全球定位***))和非GNSS定位***(例如，地面定位***)。GNSS定位***和非GNSS定位***发射定位信号，该定位信号被接收器接收。所接收的定位信号被用于生成接收器的估计位置(例如，通过针对每个信号估计行进的范围并且在三边测量算法中使用这些范围来生成上述估计位置)。
可以使用被选择为允许接收器解决定位信号的多路径效应的PN码(伪噪声码)来生成从非GNSS发射器发射的定位信号。PN码可以被选择为具有期望的自相关特性和互相关特性。另外，这种定位信号的码片速率可以被选择为使得定位信号的带宽被调整用于多路径可解性(multipath resolvability)。在某些例子中，使用来自非GNSS定位***的定位信号生成的估计位置可以比单独使用来自GNSS定位***的定位信号生成的估计位置更准确。
尽管现有的GNSS接收器硬件普遍存在，但如果非GNSS定位信号的码持续时间和码片速率不与GNSS码持续时间和码片速率相关，则现有的GNSS接收器硬件并不旨在用于使用非GNSS定位信号来确定接收器的位置估计。不幸地是，将非GNSS定位模块添加到消费设备可能是不实际的或昂贵的。为此以及为了其他理由，因此期望使用相同的定位模块硬件(例如，GNSS接收器硬件)来处理GNSS定位信号和非GNSS定位信号二者，以允许现有的用户设备使用来自非GNSS定位***的信令。在下面的公开内容中描述了用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的不同的***和方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，公开了一种用于从地面定位***的地面发射器生成和发射定位信号以供GNSS接收器硬件使用的方法，该方法包括：识别码片速率，其中，所识别的码片速率与GNSS码片速率相等或者是GNSS码片速率的倍数；识别伪随机噪声PN码长度，其中，所识别的PN码长度与GNSS PN码长度相等或者是GNSS PN码长度的倍数；生成PN码，其中，所生成的PN码具有与所识别的PN码长度相等的长度；识别传输带宽，该传输带宽超过所识别的码片速率的码片带宽的整数倍；生成具有与该传输带宽相等的带宽的发射脉冲形状，使用所识别的码片速率、所生成的发射脉冲形状以及所生成的PN码来在地面发射器处生成定位信号；以及从地面发射器发射该定位信号。
根据本发明的第二方面，公开了一种具有地面发射器的***，该地面发射器能够操作用于发射由GNSS接收器使用以估计该GNSS接收器的位置的定位信号，其中，该***包括能够操作用于执行根据第一方面的方法的一个或多个模块。
根据本发明的又一方面，公开了一种或多种实现程序指令的非暂态机器可读介质，程序指令在由一个或多个机器执行时，使得一个或多个机器执行根据第一方面的方法。
附图说明
图1示出了用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的操作环境。
图2提供了用于估计接收器的位置的处理。
图3示出了示例GNSS码持续时间、长度和码片速率的表格。
图4提供了用于从非GNSS定位***的发射器发射与GNSS定位模块兼容的定位信号的处理。
图5提供了用于使用定位信号和/或GNSS信号来估计接收器的位置的处理。
图6示出了用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的***的一个实施方式。
图7提供了用于生成超过码片速率的带宽且占用目标传输带宽的发射脉冲形状滤波器的处理。
图8示出了超过码片速率的带宽且占用目标传输带宽的脉冲形状滤波器。
图9提供了用于生成具有下述码长度的PN码的一个实现方案，该码长度在码片速率下与现有的GNSS码持续时间相关，并且满足其他标准。
图10示出了表示用于生成两个PN码的PN码生成延迟参数的示例组的表格。
图11示出了用于使用延迟模块对两个PN码进行交织的***的一个实施方式。
图12示出了表示用于生成两个PN码的PN码生成填充参数的示例组的表格。
图13示出了用于使用填充值对两个PN码进行交织的***的另一实施方式。
图14示出了通过对两个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图。
图15示出了通过对两个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图的放大视图。
图16示出了表示用于生成两个PN码的PN码生成延迟参数的另外的示例组的表格。
图17示出了表示用于生成两个PN码的PN码生成填充参数的另外的示例组的表格。
图18示出了使用延迟对四个PN码进行交织而产生的示例带状区域的表格。
图19示出了用于生成四个PN码的示例PN码生成延迟参数的表格。
图20示出了用于对四个PN码进行交织的***的一个实施方式。
图21示出了用于生成四个PN码的示例PN码生成填充参数的表格。
图22示出了用于使用初始填充值对四个PN码进行交织的***的另一实施方式。
图23示出了通过对一组四个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图。
图24示出了通过对四个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图的放大视图。
图25示出了用于生成具有与现有的GNSS码长度相关的码长度且满足其他标准的PN码的处理。
图26示出了所截取的最大长度码的表格。
图27示出了通过截取最大长度的PN码而生成的PN码的自相关图。
图28示出了通过截取最大长度的PN码而生成的PN码的自相关图的放大视图。
具体实施方式
下面描述用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的***以及方法。最初请注意图1中示出的用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的操作环境。操作环境包括定位***100，定位***100具有非GNSS地面发射器110和至少一个接收器120的网络。发射器110和接收器120中的每一个可以位于在各种自然或人造结构(例如，建筑物)190内部或外部的不同的高度或深度。使用已知的无线或有线传输技术将定位信号113和153分别从发射器110和卫星150发送到接收器120。发射器110可以使用一个或多个共同的复用参数(例如，时槽、伪随机序列、频率偏移等)。
在图2中提供了用于估计接收器120的位置的处理。如图2所示，在步骤205，从非GNSS发射器110发射定位信号113。在步骤285，在接收器处接收信号113以及/或者GNSS信号153，并且在步骤295，使用信号113以及/或者GNSS信号153生成接收器的估计位置(例如，纬度、经度和/或高度)。使用被选择为允许接收器120明确地解决定位信号的多路径效应的PN码和码片速率来生成在步骤205从发射器110发射的信号113。PN码可以被选择为具有期望的自相关特性和互相关特性。这种定位信号的码片速率可以被选择为使得定位信号的带宽被调整用于多路径可解性。
在常规的扩频***中，通过扩频***传输的信号的带宽(例如，零点到零点带宽)与信号的码片速率相关。在关注带宽效率的通信***中，RF(射频)带宽通常被选择为在R和2R之间，其中，R是码片速率。在定位***中，带宽效率不太重要。相反地，特定信号的可解性更受关注。对于特定信号可获得的可解性是其RF带宽的函数。例如，在非GNSS定位***的示例中，2.5×1.023Mcps的码片速率被选择为与标准脉冲成形滤波器一起使用，以生成占用～2.5×2×1.023＝5.115MHz的RF带宽的定位信号。在这样的码片速率的情况下，具有低自相关特性的2047的码长度可以被用于多路径性能。
在图3中示出示例GNSS信号码持续时间、码长度和码片速率的表格以供参考。示例的非GNSS定位信号具有2047的码长度以及1.023Mcps的码片速率。这样的码长度和码片速率的组合并不包括在图3所示的GNSS码长度或持续时间中。因此，在图2的步骤285，仅具有GNSS定位模块的接收器120可能无法使用该非GNSS定位信号来生成接收器的估计位置。从而，需要创建符合预期的GNSS组合的非GNSS PN码和码片速率组合(例如，占用5MHz的RF带宽的1ms持续时间的码)，因此可以使用现有的GNSS接收器硬件，同时保持可接受的多路径性能。
从非GNSS发射器生成信号，并且使用GNSS定位模块处理这些信号
在图4中提供了用于从非GNSS发射器(例如，发射器110之一)发射非GNSS定位信号(例如，信号113之一)的处理，其中，该信号与接收器120的GNSS定位模块兼容。如图4所示，在步骤415识别带宽BWT。在某些实现方案中，带宽BWT被选择为实现所发射的定位信号的多路径可解性。在步骤425，识别具有带宽BWC的、R Mcps的码片速率，其中，2BWC<BWT，并且其中，R等于GNSS***中使用的码片速率(或者是GNSS***中使用的码片速率的倍数)。在不同的实施方式中，2BWC>BWT。在步骤435，识别PN码长度，其中，PN码长度：1)等于GNSS***中使用的PN码长度(或者是GNSS***中使用的PN码长度的倍数)；以及/或者2)在码片速率R下产生等于GNSS***中使用的PN码持续时间(或者是GNSS***中使用的PN码持续时间的倍数)的PN码持续时间。对于步骤425和435的上述倍数可以是相同的整数或分数。在步骤445，生成PN码，该PN码：1)具有等于所识别的PN码长度的长度；2)可选地不是GNSS***中使用的PN码(例如，不是GPS、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)和北斗(Beidou)中使用的PN码)；以及3)可选地满足其他标准(例如，下面讨论的自相关标准和/或互相关标准)。在步骤455，生成具有下述带宽的发射脉冲形状：该带宽超过码片速率R的带宽BWC且占用(即，等于)带宽BWT。参考图7讨论生成发射脉冲形状滤波器的细节。在步骤465，生成使用码片速率R、发射脉冲形状和PN码的定位信号，并且在步骤475，从发射器发射定位信号。
在一个实施方式中，步骤445的其他标准包括下述标准：所生成的PN码在第一区域中具有大于50dB的自相关峰值旁瓣比且在第二区域中具有大于40dB的自相关峰值旁瓣比，其中，第一区域包括作为下述之一或二者的区域：距主瓣至少+/-2500m、或者以零滞后(zero lag)为中心至少+/-20码片，并且其中，第二区域比第一区域更宽。
在一个实施方式中，使用在步骤425识别的码片速率的GNSS***是与使用在步骤435识别的PN码长度的GNSS***相同的GNSS***。在另一实施方式中，使用在步骤425识别的码片速率的GNSS***是与使用在步骤435识别的PN码长度的GNSS***不同的GNSS***。
在步骤415识别的带宽BWT与GNSS的带宽相符，以允许更容易地重复使用现有的GNSS定位模块。在一个实施方式中，带宽BWT是5MHz。在步骤425识别的R Mcps的码片速率可选地从现有的GNSS码片速率中选择，以实现带宽BWT。参考图3的表格，北斗***的R＝2.046Mcps的码片速率允许使用2046长度的PN码，并且产生1ms的码持续时间。可优选地是，使用与GNSS最接近的目标码片速率以最小化芯片间干扰。消耗额外的带宽可能导致芯片间干扰(ICI)的增加，但ICI的增加通常不是对于定位***的因素。当然，其他的PN码长度、码片速率和脉冲形状组合也是可行的。
在步骤475发射的定位信号可以由接收器的GNSS定位模块(例如，GNSS硬件)使用以生成接收器的估计位置(例如，通过针对信号估计行进的范围并且在三边测量算法中使用该范围来生成上述估计位置)。通过示例的方式，在图5中提供了用于使用非GNSS定位信号(例如，信号113之一)和/或GNSS信号(例如，信号153之一)来估计接收器(例如，接收器120)的位置的处理。如所示，在步骤596，使用非GNSS定位信号生成第一定位信息(例如，伪距)，其中，通过定位模块(例如，GNSS定位模块)生成该第一定位信息。随后，在步骤597，通过定位模块使用GNSS信号生成第二定位信息(例如，伪距)。随后，在步骤598，使用第一定位信息和/或第二定位信息来估计接收器的位置。
在一个实施方式中，使用高分辨率信号处理方法来估计接收器的位置，以避免将旁瓣误认为多路径。高分辨率方法是使用特征空间分解来定位多路径分量的一种高效的多路径分辨方法。诸如MUSIC、ESPIRIT的方法属于该类的分辨方案，针对给定带宽其可以比传统方法更好地解析紧密间隔的多路径分量。高分辨率最早到达时间(TOA)方法尝试直接估计最早路径的TOA，而不是从峰值推断峰位置。具***片匹配滤波器和码匹配滤波器的分区匹配滤波器可以被接收器使用，因此GNSS获取和追踪硬件可以用于非GNSS信号。GNSS获取硬件在非GNSS信号上的重复使用允许每个非GNSS信号的独立获取，而不需要附加的/定制的硬件。
用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的***
在图6中描述了用于从非GNSS发射器生成信号以及用于使用GNSS定位模块处理这些信号的***的一个实施方式。如所示，发射器110包括各种模块，这些模块每个都可操作用于执行图4的不同步骤。接收器120也被示出为包括各种模块，这些模块每个都可操作用于执行图5的不同步骤。
如图6所示，发射器110的模块可以包括：处理器模块605；带宽识别模块615，其可操作用于执行步骤415；码片速率识别模块625，其可操作用于执行步骤425；PN码长度识别模块635，其可操作用于执行步骤435；PN码生成模块645，其可操作用于执行步骤445；发射脉冲生成模块655，其可操作用于执行步骤455；定位信号生成模块665，其可操作用于执行步骤465；以及RF接口模块675和天线模块676，其共同地可操作用于执行步骤475。处理器模块605、带宽识别模块615、码片速率识别模块625、PN码长度识别模块635、PN码生成模块645以及发射脉冲生成模块655被耦接至定位信号生成模块665。定位信号生成模块665被耦接至RF接口模块675，并且RF接口模块675被耦接至天线模块676。
如图6所示，接收器120的模块可以包括：天线模块692；RF前端模块693；数字前端模块694；PN码生成模块695；定位模块696，其可操作用于执行步骤596和步骤597；位置估计模块698，其可操作用于执行步骤598；以及处理器模块699。天线模块692被耦接至RF前端模块693。RF前端模块693、数字前端模块694和PN码生成模块695被耦接至定位模块696。定位模块696被耦接至位置估计模块698，并且位置估计模块698被耦接至处理器模块699。在特定实施方式中，天线模块692被耦接至定位模块696，并且定位模块696包括可操作用于使用GNSS定位信号来确定估计位置的GNSS接收器硬件。
生成发射脉冲形状滤波器
在图7中提供了用于生成发射脉冲形状滤波器的处理，该发射脉冲形状滤波器超过码片速率的带宽并且占用目标传输带宽(例如，BWT)。在步骤756，生成脉冲形状滤波器(例如，升余弦函数)。随后，在步骤757，所生成的脉冲形状滤波器在时域中被调整成使得调整的脉冲形状滤波器的带宽占用带宽BWT。步骤756和步骤757可以作为同一步骤的一部分出现。可以使用在时间方面调整的升余弦滤波器来生成脉冲形状滤波器。下面是用于该升余弦的Matlab代码，
filt＝rcosflt([zeros(1,9),1,zeros(1,9)],1,32,'sqrt',1,9)；[～,idx]＝max(filt)；
filt_down＝filt(idx-9*5*5:5:idx+9*5*5) (等式1)
在图8中示出了超过码片速率的带宽且占用带宽BWT的、所得到的脉冲形状滤波器。以IDB和IDB-A表示以dB为单位的滤波器响应。IDB表示码片速率＝BW/2(例如，针对5.115MHz BW(带宽)的2.5575Mcps的码片速率)的示例。IDB-A表示码片速率<BW/2(例如，针对5.115MHz RF BW的2.046Mcps的码片速率)的示例。使用该方法，较低码片速率的定位信号可以实现与具有较高码片速率的定位信号相似的多路径可解性。例如，通过使用消耗5MHz的带宽的脉冲形状，使用2.046Mcps的码片速率的定位信号可以实现与使用2.5575Mcps的码片速率的定位信号相同的可解性。
生成与现有的GNSS码持续时间相关的PN码
下面讨论生成PN码的各种方法。生成PN码的一种方法是使用延迟模块或使用初始PN生成器填充值来交织两个或更多个较短的PN码(例如，金氏码(Gold code))，以生成更长的交织的PN码。另一种生成该PN码的方法是截取最大长度码(m序列)以获得期望的PN码长度。下面描述用于使用上述方法生成PN码的***和方法。
使用交织来生成PN码
在一个实施方式中，将两个或更多个PN码进行交织以生成针对特定的码片速率R具有期望的码持续时间(例如，1ms)的、在自相关特性方面适用于定位***的交织的PN码。例如，生成了具有与自相关峰值相邻的良好的带状区域的两个或更多个1023长度的金氏码，其中，旁瓣幅度至多是峰值的1/1023倍。随后将两个或更多个所生成的PN码进行交织，以生成交织的PN码，该交织的PIN码具有作为基础的1023长度的倍数的长度，并且其还具有良好的带状区域抑制。两个1023长度的PN码在被交织时会生成长度为2046的PN码。如图3所示，在2.046Mcps的码片速率下的长度为2046的PN码具有北斗L1 PN码的码长度和持续时间。通过多路径环境来确定“良好的”带状区域(对于自相关/互相关而言)。多路径的扩展会将带状区域确定为适合很大部分(足够的振幅)的多路径轮廓(multipath profile)，以便可以检测到最早到达路径以用于定位。例如，1km的多路径轮廓将需要3us的带状区域。这转换为针对不同码片速率在码片中表现的带状区域的不同需求。
图4的步骤445的一个实施方式包括图9中提供的子步骤。如所示，在步骤964选择两组或更多组PN码生成参数(例如，线性反馈移位寄存器(LFSR)反馈抽头、延迟值、LFSR填充值等)。在步骤947，使用第一组PN码生成参数来生成第一PN码(例如，长度为1023的金氏码)。在步骤948，确定第一PN码是否满足第一标准(例如，自相关标准和/或互相关标准、低自相关的良好的带状区域或如下讨论的其他标准)。如果确定第一PN码满足第一标准，则流程继续至步骤949。然而，如果确定第一PN码不满足第一标准，则流程返回到步骤946。在步骤949，使用第二组PN码生成参数来生成第二PN码(例如，长度为1023的第二金氏码)。在步骤950，确定第二PN码是否满足第二标准(例如，自相关标准和/或互相关标准、低自相关的良好的带状区域或如下讨论的其他标准)。如果确定第二PN码满足第二标准，则流程继续至步骤951。然而，如果确定第二PN码不满足第二标准，则流程返回到步骤946。可选地重复步骤947至950，以生成第三PN码和第四PN码(例如，第三金氏码和第四金氏码)。随后，在步骤952，对第一PN码和第二PN码(以及可选地第三PN码和第四PN码)进行交织，以生成具有与在图4的步骤435识别的PN码长度相等的码长度的、交织的PN码。在步骤953，确定交织的PN码是否满足其他标准(例如，自相关标准和/或互相关标准)。如果确定交织的PN码不满足其他标准，则流程返回到步骤946。如果确定交织的PN码满足其他标准，则流程继续到步骤954。在步骤954，交织的PN码被用作所生成的PN码。在一个实施方式中，步骤948、950或953中的一个或多个是可选的。
在一个实现方式中，步骤948的第一标准包括下述标准：第一PN码(以及可选地第三PN码)具有比第一/第三PN码的自相关峰值幅度除以第一/第三PN码的长度更小的自相关旁瓣幅度。在一个实施方式中，步骤950的第二标准包括下述标准：第二PN码(以及可选地第四PN码)具有比第二/第四PN码的自相关峰值幅度除以第二/第四PN码的长度更小的自相关旁瓣幅度。
在一个实现方式中，步骤953的其他标准包括下述标准：交织的PN码在第一区域中具有大于50dB的自相关峰值旁瓣比，并且在第二区域中具有大于40dB的自相关峰值旁瓣比，其中，第一区域包括作为下述之一或二者的区域：1)距主瓣至少+/-2500m、或者2)以零滞后为中心的至少+/-20，并且其中，第二区域比第一区域更宽(例如，以零滞后为中心的至少+/-50码片)。
在一个实现方式中，交织的PN码在第一区域中具有大于50dB的自相关峰值旁瓣比，交织的PN码在第二区域中具有大于40dB的自相关峰值旁瓣比，第一区域包括作为下述之一或二者的区域：1)距主瓣至少+/-2500m、或者2)距主瓣至少+/-20码片，并且第二区域比第一区域更宽。
在另一实现方式中，第一PN码在以零滞后为中心的第一区域中具有小于第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，第二PN码在以零滞后为中心的第二区域中具有小于第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，交织的PN码在以零滞后为中心的第三区域中具有小于第二阈值幅度的自相关旁瓣幅度，第三区域的宽度比阈值宽度更大，第三区域的宽度小于第一区域的宽度加上第二区域的宽度之和，第一阈值幅度大于40dB，并且第二阈值幅度大于40dB。在又一实现方式中，第一阈值幅度小于40dB，并且第二阈值幅度小于40dB。
后面更详细地讨论生成第一PN码和第二PN码(以及可选地第三PN码和第四PN码)的细节。在一个实施方式中，步骤950的第二标准与步骤948的第一标准相同。在一个实施方式中，第一标准和第二标准包括下述标准：第一PN码和第二PN码具有良好的带状区域抑制，并且对于第一PN码和第二PN码之间的某些相对相位另外地具有相对于彼此的良好的带状区域互相关抑制。
在另一实施方式中，在步骤953指定的其他标准包括：确定是否交织的PN码在第一区域中具有低自相关，以及交织的PN码在第二区域中具有中等自相关，其中，第二区域比第一区域更宽。这对于需要使用长脉冲响应滤波器(例如，IIR)来消除失调/其他毛刺的接收器来说是很重要的。
在又一实施方式中，第一PN码的以零滞后为中心的带状区域具有第一宽度，第二PN码的以零滞后为中心的带状区域具有第二宽度，并且交织的PN码的以零滞后为中心的带状区域具有第三宽度。在一个实施方式中，第一宽度和第二宽度之和小于第三宽度，其中，第三宽度大于阈值。
带状区域尺寸的考虑
如上述讨论的，可以将每个都具有与自相关峰值相邻的期望的带状区域且其中旁瓣幅度至多是峰值的1/1023倍的两个或更多个1023长度的金氏码进行交织以生成交织的PN码，该交织的PN码具有作为基础的1023长度的倍数的长度，并且其还具有期望的带状区域抑制。取决于***需求，存在可以考虑的至少两个基本带状区域尺寸：(1)用于较长的交织的PN码的、按秒测量的与要被交织的PN码的带状区域尺寸相似的带状区域尺寸；以及(2)用于较长的PN交织码的、按码片测量的与要被交织的PN码的带状区域尺寸相似的带状区域尺寸。
在上述的带状区域尺寸考虑(1)的情况下，如果对于具有1MHz的带宽的定位信号，带状区域是与自相关峰值相邻的+/-10码片，则对于具有2MHz的带宽的定位信号，带状区域将会是与自相关峰值相邻的+/-20码片，对于具有4MHz的带宽的定位信号，将会是+/-40码片，以此类推。在上述的带状区域尺寸考虑(2)的情况下，对于所有的定位信号带宽，带状区域以码片为单位是相似的。
带状区域尺寸考虑(1)比带状区域尺寸考虑(2)更难实现。带状区域尺寸考虑(1)还给定位模块(例如，高分辨率定位算法(例如，MUSIC)以及其他相关硬件)带来了更大的处理负担。带状区域尺寸考虑(1)还确保了保持以秒为单位规定的多路径带状区域。例如，1MHz码片速率下的10码片的带状区域对应于在相对峰值接收信号+/-3000米的范围内的多路径信号。如在带状区域尺寸考虑(2)的要求中那样缩小该范围可能会导致相对于最强接收路径的低过度延迟信号或丢失直接路径。因此，在***性能方面，带状区域尺寸考虑(1)可比带状区域尺寸考虑(2)更理想。
生成用于交织的PN码
在一个实施方式中，第一PN码、第二PN码(以及可选地第三PN码和第四PN码)中的每一个都是金氏码。如之前参考步骤952讨论的，对第一PN码(“金氏码1”)和第二PN码(“金氏码2”)进行交织以生成交织的PN码。在图9的步骤947生成金氏码1。在图9的步骤949生成金氏码2。在一个实施方式中，金氏码1和金氏码2被一起选为一对。
生成金氏码1的步骤可以包括下述子步骤：识别用于生成所选的金氏码的组分PN码，以及随后使用这些组分PN码构成金氏码。例如，可以使用第一组分PN码PNa以及第二组分PN码PNb来生成金氏码1和金氏码2。在一个实施方式中，由使用反馈抽头[3,10]的线性反馈移位寄存器(LFSR)生成PNa，并且由使用反馈抽头[2,3,6,8,9,10]的线性反馈移位寄存器生成PNb。每个金氏码都通过使用异或(exclusive-OR)操作组合PNa和PNb而生成，其中在执行异或操作之前，使PNb相对于PNa延迟。随后对所生成的金氏码进行交织以生成交织的PN码。一种交织的方法是，(在上述延迟的情况下)将金氏码1和金氏码2交织为使得所得到的交织的PN码的奇数编号的码片属于金氏码1，并且所得到的交织的PN码的偶数编号的码片属于金氏码2。第一金氏码和第二金氏码之间的相对延迟被选择为使得互相关的低区域(例如，-30dB)被实现为几乎是相对于自相关的中心。
图10中示出了表示用于生成两个PN码的PN码生成延迟参数的示例组的表格。表格的第一列指定交织的码对的编号。通过对一对金氏码(例如，金氏码1和金氏码2)进行交织而生成交织的码。表格的第二列和第三列表示组分码PNb相对于组分码PNa的延迟，其中假定PNa和PNb均具有相同的初始填充。表格的第四列表示金氏码2相对于金氏码1的额外延迟。除了用于补偿1的交错延迟的、-1的延迟，该额外延迟确保了互相关游程以自相关峰值为中心。表格的第五列表示总互相关游程L。如果总互相关游程长度L是奇数，则游程的中心(样本(L+1)/2))与自相关峰值一致。如果游程长度L是偶数，则相关游程样本L/2与自相关峰值一致。表格的第六列表示所得到的、交织的码对的带状长度。
如第一行的第二列所示，使用组分PN码PNa和PNb生成金氏码1，其中，PNb的最大值相对于PNa的最大值具有853个样本的相对延迟。相似地，如第一行的第三列所示，使用组分PN码PNa和PNb生成金氏码2，其中，PNb的最大值相对于PNa的最大值具有818个样本的相对延迟。使用第一行的参数生成的金氏码1和金氏码2具有自相关函数，其分别具有+/-25和+/-13的尺寸的带状区域(未示出)。
第一行的第四列表示，在交织以生成优选的带状宽度之前，金氏码2相对于金氏码1被施加的711个样本的附加延迟。应注意的是，在第一行的第四列中示出的延迟实际上是712个样本，然而，***的延迟比互相关游程的中心小1，以补偿在交织过程中的1个样本的延迟。如第一行的第五列所示，针对712个样本的延迟的总互相关游程被示出为30。如第一行的第六列所示，所得到的2046长度的交织的PN码具有27的带状长度。
对于图10的表格中所示的16对交织的PN码(金氏码)，交织的码的带状区域的长度至少是24。在表格的最后一列示出了合成的交织的码的自相关带状长度。如果PN码被限制为最佳的14个码，则带状区域在+/-25码片或更好。对于某些定位***，这对于***来说是足够数量的码，并且比得上在1MHz速率下的+/-12.5码片。
用于使用延迟模块来对两个PN码进行交织的***
在图11中示出了用于使用延迟模块对两个PN码(例如，金氏码1和金氏码2)进行交织的***。如图11所示，模块可以包括：PN生成模块1145a至1145b；时钟模块1145c；计数器模块1145d；延迟控制模块1145e；延迟模块1145f至1145h；异或模块1145i至1145j；以及多路复用模块1145k。如图11所示，时钟模块1145c被耦接至计数器模块1145d，并且被耦接至多路复用模块1145k。计数器模块1145d被耦接至延迟模块1145f至1145h，并且被耦接至PN生成模块1145a至1145b。延迟控制模块1145e被耦接至延迟模块1145f至1145h。PN生成模块1145a至1145b被耦接至延迟模块1145f至1145h。PN生成模块1145a被耦接至异或模块1145i。延迟模块1145f至1145h被耦接至异或模块1145i至1145j，并且异或模块1145i至1145j被耦接至多路复用模块1145k。延迟控制模块1145e可操作用于使用在图10中所示的表格中指定的延迟值来控制延迟模块1145f至1145h的延迟值。
通过PN生成模块1145a无延迟地生成第一组分PN码PN1a。通过PN生成模块1145b生成第二组分PN码PN1b。通过延迟模块1145f对PN1b进行延迟。通过异或模块1145i对PN1a和PN1b进行组合，以生成第一PN码(“金氏码1”)。通过由延迟模块1145g延迟的PN生成模块1145a的输出来生成第三组分PN码PN2a。通过由延迟模块1145h延迟的PN生成模块1145b的输出来生成第四组分PN码PN2b。通过异或模块1145j对PN2a和PN2b进行组合，以生成第二PN码(“金氏码2”)。通过多路复用模块1145k对金氏码1和金氏码2进行交织，以生成交织的PN码。如参考图10中所示的表格的第四列所讨论的，可以***附加的延迟，以使金氏码2进一步从金氏码1偏移(例如，金氏码2的第一码片从金氏码1的第一码片偏移)。
在一个实施方式中，多路复用模块1145k通过从金氏码1和金氏码2中的每个取得第一码片、随后从金氏码1和金氏码2中的每个取得第二码片并以此类推来对两个金氏码(包括各种延迟)进行交织。还可以以其他方式对两个码进行交织。在某些实施方式中，可以改变用于交织的每个金氏码的符号。
用于使用PN生成器填充值对两个PN码进行交织的***
由于实现延迟模块1145f至1145h可比实现PN生成模块1145a至1145b更复杂，因此某些实施方式通过下述方式来对PN码进行交织：将初始PN生成器填充值加载到组分PN码生成器中以使组分PN码彼此偏移，随后使用这些组分PN码来生成两个PN码(例如，两个金氏码)。在图12中示出了表示用于生成两个PN码的PN码生成填充参数的示例组的表格。使用初始填充值生成四个组分PN码(PN1a、PN1b、PN2a、PN2b)，以使这些码彼此偏移。表格的第二列至第五列中所示的填充值包括了图10中所示的表格的第二列至第四列的延迟。应注意的是，PN码生成器移位寄存器的前10个输出是从左到右读取的填充值。
在图13中示出了用于使用填充值对两个PN码进行交织的***。如所示，***使用一系列PN码生成器替代延迟模块来使组分PN码彼此偏移。模块可以包括：初始填充命令模块1345a；时钟模块1345b；计数器模块1345c；PN生成模块1345d至1345g；异或模块1345h至1345i；以及多路复用模块1345j。时钟模块1345b被耦接至多路复用模块1345j，并且被耦接至计数器模块1345c。计数器模块1345c被耦接至PN生成模块1345d至1345g。初始填充命令模块1345a被耦接至PN生成模块1345d至1345g。PN生成模块1345d至1345g被耦接至异或模块1345h至1345i，并且异或模块1345h至1345i被耦接至多路复用模块1345j。
初始填充命令模块1345a可操作用于将来自图12中所示的表格的第二至第五列的初始填充值加载到PN生成模块1345d至1345g中。通过异或模块1345h对组分PN码PN1a和PN1b进行组合，以生成金氏码1。通过异或模块1345i对组分PN码PN2a和PN2b进行组合，以生成金氏码2。随后通过多路复用模块1345j对金氏码1和金氏码2进行交织。在一个实施方式中，多路复用模块1345j通过从金氏码1和金氏码2中的每个取得第一码片、随后从金氏码1和金氏码2中的每个取得第二码片并以此类推来对两个金氏码(包括各种延迟)进行交织。应注意的是，还可以以其他方式对两个码进行交织。此外，可以改变金氏码的符号，即，可以改变用于交织的每个金氏码的符号。
在图14中示出了通过对两个1023长度的PN码进行交织而生成的2046长度的PN码的自相关图，并且在图15中示出了通过对两个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图的放大视图。带状区域被认为是围绕自相关峰值的、自相关值小于或等于2的区域。交织的PN码的带状区域可能被发现具有以下特征：如果一侧的自相关的带状区域是至少Ma码片，并且互相关的一侧的带状区域是至少Mc码片，则新的一侧的带状区域将>＝K×(min(Ma，Mc))，其中K是交织的PN码的数量(例如，2)。在一个示例中，一侧的带状自相关区域是25和13码片，并且一侧的互相关是14码片(总互相关是30，因此期望位置的一侧是14码片，并且另一侧是15)。因此，Ma＝13并且Mc＝14，并且因此，一侧区域>＝2×13或26。精确的带状区域尺寸是27。原因是，一侧的互相关带状长度超过了第二码的一侧的自相关带状长度。图14示出了长度为2046的PN码的自相关，并且图15示出了自相关峰值周围的接近区域。如图15中可以看出那样，带状区域是围绕峰值的+/-27码片。在带状区域中，峰值自相关幅度是2，并且因此其相对于2046的总体峰值的比率是1023，就如在1023长度的金氏码的情况中一样。
对四个PN码进行交织
可以对四个金氏码进行交织，以生成交织的PN码。在一个实施方式中，对四个1023长度的PN码进行交织，以生成长度4092的PN码。如图3所示，长度4092的PN码与伽利略E1BPN码的PN码长度相关。如参考图9所讨论的，可选地重复图9的步骤947至950，以生成第三PN码和第四PN码(金氏码3和金氏码4)。随后对四个PN码进行交织。然而，识别满足自相关标准和互相关标准的四个PN码(例如，具有1/1023的幅度的互相关带状区域的、长度1023的码)可以比识别两个这样的PN码更难。在一个实施方式中，为了识别四个适合的PN码，放宽了带状区域的最大旁瓣的幅度的标准。
图14和图15的图示出了自相关的长区域，其具有66dB的最大值以及66/2046＝0.03225(-29.8dB)的峰值自相关比率。这与金氏码形成对照，在金氏码中，除了1/1023的尺寸的带状区域，其他区域具有65/1023＝0.0635(-23.9dB)的最大幅度。因此，对于这些二次旁瓣存在大约6dB的增益。当检查更长的码以实现在宽的带状区域上具有可接受的旁瓣的自相关时，这提供了附加的机会。特别地，长度4092的PN码可以得到具有65/4092或大约-36dB的数量级的最大旁瓣的大带状区域，这对于高分辨率定位算法来说应该是可接受的。更具体地，以这种方式发现的多个码相对于峰值的最大旁瓣被确定为68/4092(约-35.6dB)。
关于对四个PN码进行交织的讨论将简要地涉及可能适合于进行交织的附加的PN码组。因此，在图16中示出了表示用于生成两个PN码的附加的PN码生成延迟参数的表格，并且在图17中示出了表示用于生成两个PN码的附加的PN码生成填充参数的表格。
为了对四个PN码进行交织，从图10的表格和/或图16的表格选择两个PN码对(或者等同地从图12的表格和/或图17的表格进行上述选择)。第二PN码对相对于第一PN码对被进一步地延迟，以优化带状区域，其中，使得在该区域中的最大旁瓣小于70/4092。可以将在PN码对之间施加的延迟选择为生成最大幅度(例如，68/4092或-35.6dB)的长带状区域。
随后对四个PN码(包括各种延迟)进行交织，其中，通过从第一PN码对中的每一个码取得码片并且随后从第二PN码对中的每一个码取得码片而接连地形成四个码片(或码值)。所得到的交织的码于是具有4092的长度。交织的PN码的带状区域的尺寸可以取决于所选择的PN码对而从+/-51码片变化至+/-83码片。
在图18中示出了使用延迟对四个PN码进行交织而得到的示例带状区域的表格。图18中所示的表格的第一列指定了特定的交织的码。表格的第二列表示图10和/或图16的第一列指定的哪些码组被交织以生成所得到的交织的码。表格的第三列表示相对于第一码组的、第二码组的样本中的延迟。表格的第四列表示所得到的、交织的码的带状区域。
用于使用延迟模块对四个PN码进行交织的***
在图19中示出了用于生成四个PN码的示例PN码生成延迟参数的表格。在一个实施方式中，四个所生成的PN码中的每一个都是金氏码。如所示，使用所示表格的八列中提供的各个最大长度的PN码的延迟，从八个组分PN码构建四个金氏码。在一个实施方式中，使用金氏码1至金氏码4生成的交织的PN码的输出码片序列以金氏码1、金氏码2、金氏码3、金氏码4这样的顺序使用来自这些金氏码中的每一个的码片，并且随后使组分PN生成器移位。在用于生成金氏码1至金氏码4的一个实施方式中，使用线性反馈移位寄存器(LFSR)的反馈抽头[3,10]生成PN1a、PN2a、PN3a和PN4a，并且使用LFSR的反馈抽头[2,3,6,8,9,10]生成PN1b、PN2b、PN3b和PN4b。相对于相关峰值，所得到的带状区域中的最大旁瓣幅度是68/4092(-35.6dB)。
在图20中示出了用于对四个PN码进行交织的***的一个实施方式。如所示，模块可以包括：PN生成模块2045a至2045b；时钟模块2045c；计数器模块2045d；延迟控制模块2045e；延迟模块2045f至2045l；异或模块2045m至2045p；以及多路复用模块2045q。时钟模块2045c被耦接至计数器模块2045d，并且被耦接至多路复用模块2045q。计数器模块2045d被耦接至延迟模块2045f至2045l，并且被耦接至PN生成模块2045a至2045b。延迟控制模块2045e被耦接至延迟模块2045f至2045l。PN生成模块2045a至2045b被耦接至延迟模块2045f至2045l。PN生成模块2045a被耦接至异或模块2045m。延迟模块2045f至2045l被耦接至异或模块2045m至2045p，并且异或模块2045m至2045p被耦接至多路复用模块2045q。延迟控制模块2045e可操作用于使用图19中所示的表格中所指定的延迟值来控制延迟模块2045f至2045l的延迟值。
使用PN生成模块2045a的输出无延迟地生成第一组分PN码PN1a。使用通过延迟模块2045f延迟的PN生成模块2045b的输出来生成第二组分PN码PN1b。通过异或模块2045m对组分PN码PN1a和PN1b进行组合，以生成金氏码1。使用通过延迟模块2045g延迟的PN生成模块2045a的输出来生成第三组分PN码PN2a。使用通过延迟模块2045h延迟的PN生成模块2045b的输出来生成第四组分PN码PN2b。通过异或模块2045n对PN2a和PN2b进行组合，以生成金氏码2。使用通过延迟模块2045i延迟的PN生成模块2045a的输出来生成第五组分PN码PN3a。使用通过延迟模块2045j延迟的PN生成模块2045b的输出来生成第六组分PN码PN3b。通过异或模块2045o对PN3a和PN3b进行组合，以生成金氏码3。使用通过延迟模块2045k延迟的PN生成模块2045a的输出来生成第七组分PN码PN4a。使用通过延迟模块2045l延迟的PN生成模块2045b的输出来生成第八组分PN码PN4b。通过异或模块2045p对PN4a和PN4b进行组合，以生成金氏码4。随后通过多路复用模块2045q对金氏码1至金氏码4进行交织，以生成交织的PN码。在一个实施方式中，多路复用模块2045q通过从金氏码1至金氏码2中的每个取得码片并且随后从金氏码3至金氏码4中的每个取得码片而对四个金氏码(包括各种延迟)进行交织。应注意的是，还可以以其他方式对四个码进行交织，例如，从每一对中的第一金氏码(例如，金氏码1和金氏码3)中选择码片并且随后从每一对中的第二金氏码(例如，金氏码2和金氏码4)中选择码片。还可以改变用于交织的每个金氏码的符号。
用于使用PN生成器填充值对四个PN码进行交织的***
在图21中示出了用于生成四个PN码的示例PN码生成填充参数的表格。在一个实施方式中，四个PN码是金氏码。如所示，使用表格的被标记为PN1a,b至PN4a,b的八列中所提供的各个最大长度的PN码的初始填充值，从八个组分PN码(PN1a、PN1b、PN2a、PN2b、PN3a、PN3b、PN4a和PN4b)构建金氏码1至金氏码4。图21的表格中所示的输出码片序列是按照金氏码1、金氏码2、金氏码3和金氏码4这一顺序的上述金氏码，并且随后使PN生成器移位。在用于生成金氏码1至金氏码4的一个实施方式中，PN1a、PN2a、PN3a和PN4a具有反馈抽头[3,10]，并且PN1b、PN2b、PN3b和PN4b具有反馈抽头[2,3,6,8,9,10]。带状区域中的最大旁瓣幅度是相对于相关峰值的68/4092(-35.6dB)。
在图22中示出了用于使用初始填充值来对四个PN码进行交织的***的另一实施方式。如图22所示，模块可以包括：初始填充命令模块2245a；时钟模块2245b；计数器模块2245c；PN生成模块2245d至2245k；异或模块2245l至2212o；以及多路复用模块2245p。时钟模块2245b被耦接至多路复用模块2245p，并且被耦接至计数器模块2245c。计数器模块2245c被耦接至PN生成模块2245d至2245k。初始填充命令模块2245a被耦接至PN生成模块2245d至2245k。PN生成模块2245d至2245k被耦接至异或模块2245l至2245o，并且异或模块2245l至2245o被耦接至多路复用模块2245p。
初始填充命令模块2245a可操作用于将来自图21中所示的表格的第二至第九列的初始填充值加载到PN生成模块2245d至2245k中。如图22所示，通过异或模块2245l对组分PN码PN1a和PN1b进行组合，以生成金氏码1；通过异或模块2245m对组分PN码PN2a和PN2b进行组合，以生成金氏码码2；通过异或模块2245n对组分PN码PN3a和PN3b进行组合，以生成金氏码3；并且通过异或模块2245o对组分PN码PN4a和PN4b进行组合，以生成金氏码4。随后通过多路复用模块2245p对金氏码1至金氏码4进行交织，以生成交织的PN码。在一个实施方式中，多路复用模块2245p通过从金氏码1和金氏码2中的每个取得码片并且随后从金氏码3和金氏码4中的每个取得码片来对四个金氏码(包括各种延迟)进行交织。应注意的是，还可以以其他方式对四个码进行交织，例如，从每一对中的第一金氏码(例如，金氏码1和金氏码3)中选择码片，并且随后从每一对中的第二金氏码(例如，金氏码2和金氏码4)中选择码片。还可以改变用于交织的每个金氏码的符号。
在大多数情况下，图22中所示的使用八个PN生成器的实施方式比图20中所示的使用延迟模块的实施方式实现起来复杂程度更低。
在图23中示出了通过对图19(在使用延迟模块来使组分PN码偏移的情况下)或图21(在使用填充值来使组分PN码偏移的情况下)的表格中所示的第一组四个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图。在图24中示出了通过对四个PN码进行交织而生成的PN码的自相关图的放大视图。最大的带状旁瓣水平68/4092比长度4095的金氏码的峰值旁瓣水平要好大约5.6dB，其中，该金氏码的峰值旁瓣水平的最大值为129/4095(-30dB，并且该金氏码的长度不是1023的倍数)。发现任意两个码之间的最大(周期性的)互相关幅度是260/4092＝-23.9dB，这与1023长度的金氏码基本相同。然而，许多码对都具有小于260的最大互相关值。
使用截取的m序列生成PN码
下面描述通过截取最大长度码(m序列)生成PN码的方法。最大长度码具有基本为码长度-1的带状区域。最大长度码的一个问题是不同的码之间的互相关不受约束，如在金氏码的情况下那样。然而，一旦码变长，例如4095的长度，则预计最大的互相关是可接受的，特别是在这种码的子集之中做出选择时更是如此。此外，频率偏移相关的性能可能并未显著区别于与具有相似频率偏移的金氏码相关联的该性能。
可以通过将m序列截取为2046个样本而从长度2047的m序列来构建长度2046的PN码(例如，用于北斗)。预计大尺寸的带状区域中的性能良好，这是因为由于T个样本不再可用于进入到自相关的总和中，T码片的截取的影响使自相关幅度(对于非零偏移通常在1处)增加至少T。然而，随着码相位偏移，出现与序列的末端和序列的开始的重叠相对应的附加的比特不匹配。然而，通常自相关值小于这种最坏情况的量，这是因为不匹配效应随机地增加了错误。
在图25中示出了用于生成具有与现有的GNSS码长度相关的码长度且满足其他标准的PN码的一个处理。在步骤2546，选择一组m序列生成参数(例如，LFSR反馈抽头等)。在步骤2547，使用该组m序列生成参数生成具有超过在图4的步骤435识别的PN码长度的码长度的m序列。在步骤2548，确定所生成的m序列是否满足第一标准(例如，自相关标准和/或互相关标准)。如果确定所生成的m序列不满足第一标准，则流程返回到步骤2546。如果确定所生成的m序列满足第一标准，则流程继续至步骤2549。在步骤2549，截取所选择的m序列，使得所截取的m序列：1)具有与在图4的步骤435识别的PN码长度相等的码长度；以及2)满足其他标准。在步骤2550，确定所截取的m序列是否满足其他标准(例如，自相关标准和/或互相关标准)。如果确定所截取的m序列不满足其他标准，则流程返回到步骤2546。如果确定所截取的m序列满足其他标准，则流程继续至步骤2551。在步骤2551，所截取的m序列被用作所生成的PN码。
在步骤2550提到的其他标准包括：确定是否所截取的m序列在第一区域中具有低自相关以及所截取的m序列在第二区域中具有中等自相关。在一个实现方案中，步骤2550的其他标准包括下述标准：所截取的m序列在第一区域中具有大于50dB的自相关峰值旁瓣比，并且在第二区域中具有大于40dB的自相关峰值旁瓣比，其中第一区域包括作为以零滞后为中心至少+/-20码片的区域，并且其中，第二区域比第一区域更宽。
除非合理地选择码，否则最大长度码的互相关性能可能会很差。图26示出了所截取的最大长度码的表格。表格中所示的所截取的最大长度码的带状区域满足具有<＝6的带状区域幅度的标准。表格的第一列表示码参考编号。第二列的每一行都是用于使用十一级(R11)线性反馈移位寄存器(LFSR)生成特定长度2047的m序列的反馈抽头的列表。第三列的每一行表示与长度2046的所截取的码的自相关峰值相邻的、以码片为单位的带状区域长度。第四列的每一行表示为了生成所截取的长度2046的码而从长度2047的m序列删除了哪个PN码片。
在一个实现方式中，所截取的m序列在第一区域中具有大于50dB的自相关峰值旁瓣比，所截取的m序列在第二区域中具有大于40dB的自相关峰值旁瓣比，第一区域包括作为下述之一或二者的区域：1)距主瓣至少+/-2500m、或2)距主瓣至少+/-20码片，并且第二区域比第一区域更宽。
在另一实现方式中，m序列在以零滞后为中心的第一区域中具有小于第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，截取的m序列在以零滞后为中心的第二区域中具有小于第二阈值幅度的自相关幅度；第一阈值幅度大于40dB，并且第二阈值幅度大于40dB。在又一实现方式中，第一阈值幅度小于40dB，并且第二阈值幅度小于40dB。
可以将所截取的码选择为具有零频率偏移处的可接受的互相关性能。另外，通过在截取之前改变m序列的初始填充，可以影响互相关性能。然而，一些模拟指示通过选择不同的初始填充而提供的减少很小，大约15％。因此，通过选择更好的一组码(例如，满足标准的一组码)将会提供最大的改进。
在图27中示出了通过截取最大长度的PN码而生成的PN码的自相关图，并且在图28中示出了通过截取最大长度的PN码而生成的PN码的自相关图的放大视图。带状区域被认为是使得相关值<＝6。如此，峰值与带状区域(+/-25码片)旁瓣比是20log10(2046/6)～＝50dB。峰值与近(+/-50码片)旁瓣比是20log10(2046/12)～＝44dB。
其他方面
本公开内容的方法可以通过硬件、固件或软件来实现。还设想了实现程序指令的一种或多种非暂态机器可读介质，其中，所述程序指令在由一个或多个机器执行时时使得一个或多个机器执行任何所描述的方法。如这里所使用的，机器可读介质包括任何形式的合法机器可读介质(例如，合法非易失性或易失性存储介质、合法可移动或非可移动介质、合法集成电路介质、合法磁存储介质、合法光学存储介质或者任何其他合法存储介质)。如这里所使用的，机器可读介质不包括非法介质。通过示例的方式，机器可以包括一个或多个计算设备、处理器、控制器、集成电路、芯片、片上***、服务器、可编程逻辑设备、其他电路以及/或者本文描述的或现有技术已知的其他适合的装备。
本文所描述的方法步骤可以独立于顺序，并且因此可以按与所描述的顺序不同的顺序执行。还应注意的是，可以对本文描述的不同的方法步骤进行组合以形成本领域的技术人员可以理解的任何数量的方法。还应注意的是，本文描述的任何两个或更多个步骤可以同时执行。本文公开的任何方法步骤或特征可以出于如实现减少制造成本、降低电力消耗以及增加处理效率的理由而根据权利要求被明确地限制。可以通过服务器来执行由发射器或接收器执行的方法步骤，反之亦然。
还设想了包括一个或多个模块的***，该一个或多个模块执行、可操作用于执行、或适用于执行本文公开的不同的方法步骤/阶段，其中，使用本文所列的一个或多个机器或其他适合的硬件来实现上述模块。
当两个物件(例如，模块或其他特征)被彼此“耦接”时，这两个物件可以直接连接在一起(例如，在图中示出为通过线连接两个物件)，或者由一个或多个中间物件分开。在没有线和中间物件连接两个特定物件的情况下，除非另行说明，否则设想这些物件的耦接。在一个物件的输出和另一物件的输入彼此耦接的情况下，即使数据通过一个或多个中间物件传送，从输出发送的信息(例如，数据和/或信号)也由输入接收。本文所公开的所有信息可以使用任何协议通过任何通信路径传输。可以通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子或者光场或光粒子来表示数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片等。
词语包括、包含、含有、具有等应被认为是与排他性(即，仅由……组成)意义相反的非排他意义的(即，并非限制于)。使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。在详细的描述中使用的词语“或”以及词语“和”涵盖了列表中的任何项目以及所有项目。词语“某些”、“任何”以及“至少一个”代表一个或多个。术语“可以”在本文使用于指示示例而非要求，例如，可以执行操作或者可以具有特征的物件不需要在每个实施方式中都执行该操作或具有该特征，但该物件在至少一个实施方式中执行该操作或者具有该特征。
通过示例的方式，本文所描述的发射器可以包括：用于与其他***(例如，卫星、其他发射器、接收器、服务器)交换信号的天线模块；具有电路元件(例如，模拟/数字逻辑和电力电路、调谐电路、缓冲器和功率放大器以及现有技术中已知或本文公开的其他元件)的RF前端模块；用于执行信号处理(例如，使用所选频率、使用所选的码并且/或者使用所选的相位在所选时间生成信号以用于传输到其他***)、本文所描述的方法以及其他处理的处理模块；用于提供可以由处理模块执行的本文描述的操作方法相关的指令和/或数据的存储和检索的存储器模块；用于测量发射器处或发射器附近的条件(例如，压力、温度、湿度、风或其他条件)的传感器模块；以及/或者用于通过除了无线电链路的其他链路与其他***交换信息的接口模块。由发射器发射的信号可以携带不同的信息，该信息在被接收器或服务器被确定时可以识别下述各项：发射了信号的发射器；该发射器的位置(LLA)；该发射器处或该发射器附近的压力、温度、湿度和其他条件；以及/或者其他信息。
接收器可以是计算设备的形式(例如，移动电话、平板型计算机、膝上型计算机、数字摄像装置、追踪标签)。接收器还可以采取计算设备的任何元件(包括处理器)的形式。通过示例的方式，接收器可以包括：用于与其他***交换信号的天线模块(例如，卫星、地面发射器、接收器)；具有电路元件的RF前端模块(例如，现有技术已知或本文所公开的混频器、滤波器、放大器、数字模拟转换器或模拟数字转换器)；处理模块，其用于接收的信号的信号处理，以确定位置信息(例如，接收的信号的到达时间或行进时间、来自发射器的大气信息以及/或者与每个发射器相关联的位置或其他信息)，以使用位置信息来计算接收器的估计位置，以用于执行本文所描述的方法并且/或者用于执行其他处理；用于提供可以由处理模块或其他模块执行的本文所描述的操作方法相关的指令和/或数据的储存和检索的存储器模块；用于测量接收器处或接收器附近的环境条件(例如，压力、温度、湿度、风)的传感器模块，所述环境条件可以与发射器处或发射器附近的相同的环境条件相比较以确定接收器的高度；用于测量其他条件(例如，加速度、速度、定向、光、声音)的其他传感器模块；用于通过除了无线电链路的其他链路与其他***交换信息的接口模块；以及/或者用于允许用户与接收器交互的输入/输出模块。由接收器进行的处理也可以在服务器处进行。
应注意的是，术语“定位***”可以指卫星***(例如，像GPS、格洛纳斯、伽利略以及Compass/Beidou(北斗)的全球导航卫星***(GNSS))、地面***以及混合卫星/地面***。
本文所公开的特定方面涉及估计接收器的位置的定位模块，例如，其中，位置以下述方式表示：纬度、经度和/或高度坐标；x、y和/或z坐标；角度坐标；或者其他表示方式。定位模块使用各种技术来估计接收器的位置，所述技术包括三边测量，其是利用由接收器从不同信标(例如，地面发射器和/或卫星)接收的不同“定位”(或“测距”)信号所行进的距离而使用几何学来估计接收器的位置的处理。如果已知如来自信标的定位信号的发射时间和接收时间的位置信息，则将这些时间之间的差乘以光速将会提供该定位信号从该信标到接收器行进的距离的估计。与来自不同信标的不同定位信号相对应的不同估计距离可以与如这些信标的位置的位置信息一起使用，以估计接收器的位置。在2012年3月6日授权的共同转让的美国专利第8,130,141号以及2012年7月19日公开的美国专利申请公布第US2012/0182180号中描述了定位***和方法，其基于来自信标(例如，发射器以及/或者卫星)的定位信号以及/或大气测量值来估计接收器的位置(在纬度、经度和/或高度方面)。

Claims (15)

1.一种用于从地面定位***的地面发射器(110)生成和发射定位信号以供GNSS接收器硬件使用的方法，所述方法包括：
识别码片速率，其中，所识别的码片速率与GNSS码片速率相等或者是GNSS码片速率的倍数；
识别伪随机噪声PN码长度，其中，所识别的PN码长度与GNSS PN码长度相等或者是GNSSPN码长度的倍数；
生成PN码，其中，所生成的PN码具有与所识别的PN码长度相等的长度；
识别传输带宽，所述传输带宽超过所识别的码片速率的码片带宽的整数倍；
生成具有与所述传输带宽相等的带宽的发射脉冲形状，
使用所识别的码片速率、所生成的发射脉冲形状以及所生成的PN码来在所述地面发射器(110)处生成定位信号；以及
从所述地面发射器(110)发射所述定位信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成PN码包括：
生成第一PN码，其中，所述第一PN码在以零滞后为中心的第一区域中具有小于第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度；
生成第二PN码，其中，所述第二PN码在以零滞后为中心的第二区域中具有小于所述第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，
其中，所述第一PN码或所述第二PN码中的一个或二者是金氏码；以及
通过下述方式对所述第一PN码和所述第二PN码进行交织以生成PN码：(i)使用1)延迟模块或2)PN码生成器的初始填充值之一来使所述第二PN码相对于所述第一PN码偏移，以及(ii)将所述第一PN码和偏移后的第二PN码进行组合，
其中，通过所述交织生成的PN码在以零滞后为中心的第三区域中具有小于第二阈值幅度的自相关旁瓣幅度，
其中，所述第三区域的宽度大于阈值宽度，以及
其中，所述第三区域的宽度小于(i)所述第一区域的宽度与(ii)所述第二区域的宽度之和。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的码片速率的码片带宽小于所述传输带宽的一半。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输带宽不同于所述码片速率的整数倍。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的PN码长度在所识别的码片速率下产生与GNSS***中使用的PN码持续时间相等或者是GNSS***中使用的PN码持续时间的倍数的PN码持续时间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，生成PN码包括：
生成第一PN码；
生成第二PN码；以及
对所述第一PN码和所述第二PN码进行交织，以生成交织的PN码，其中，所述交织的PN码是所生成的PN码，
其中，所述第一PN码或所述第二PN码中的一个或二者是金氏码。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述第一PN码和所述第二PN码进行交织包括：
使用1)延迟模块或2)PN码生成器的初始填充值之一来使所述第二PN码相对于所述第一PN码偏移；以及
将所述第一PN码和偏移后的第二PN码进行组合。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，
所述第一PN码在以零滞后为中心的第一区域中具有小于第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，
所述第二PN码在以零滞后为中心的第二区域中具有小于所述第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，
所述交织的PN码在以零滞后为中心的第三区域中具有小于第二阈值幅度的自相关旁瓣幅度，
所述第三区域的宽度大于阈值宽度，以及
所述第三区域的宽度小于(i)所述第一区域的宽度与(ii)所述第二区域的宽度之和。
9.根据权利要求6所述方法，所述方法包括：
使用第三组PN码生成参数来生成第三PN码；以及
使用第四组PN码生成参数来生成第四PN码，
其中，通过对所述第一PN码、所述第二PN码、所述第三PN码和所述第四PN码进行交织来生成所述交织的PN码。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，生成PN码包括：
生成具有超过所识别的PN码长度的码长度的m序列；
截取所生成的m序列，使得所截取的m序列具有与所识别的PN码长度相等的码长度；以及
使用所截取的m序列作为所生成的PN码。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述m序列在以零滞后为中心的第一区域中具有小于第一阈值幅度的自相关旁瓣幅度，并且
所截取的m序列在以零滞后为中心的第二区域中具有小于第二阈值幅度的自相关旁瓣幅度。
12.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括:
在接收器处接收所述定位信号；
利用GNSS接收器硬件使用所述定位信号生成第一定位信息，
其中，所述第一定位信息包括伪距；以及
使用所述第一定位信息来估计所述接收器的位置。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法包括：
在所述接收器处接收GNSS信号；以及
利用所述GNSS接收器硬件使用所述GNSS信号生成第二定位信息，
其中，所述第二定位信息包括伪距，以及
其中，使用所述第二定位信息来估计所述接收器的位置。
14.一种具有地面发射器的***(100)，所述地面发射器能够操作用于发射由GNSS接收器使用以估计所述GNSS接收器的位置的定位信号，其中，所述***包括能够操作用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的一个或多个模块。
15.一种或多种实现程序指令的非暂态机器可读介质，所述程序指令在由一个或多个机器执行时，使得所述一个或多个机器执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
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