全地球ナビゲーション受信機
搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号が、符号ＮＣＯによって決定される様々なレートに従ってサンプリングされ、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプ符号を生成するように構成されたタイミング回路を含むＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理のシステム及び方法。このように符号サンプルを取ることによって、実行されるサーチ・タスクのための単独プロセッサ、例えばハードウェアにおける同じシリコンおいて実現される非同期並列相関器、あるいは同じデバイスあるいは単独物理デバイスにおいて実現されるグラフィック加速装置のようなメディア・プロセッサ、に対して非同期的にサンプルを転送することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線ポジショニング信号の受信機、特に、ＧＮＳＳ（全地球ナビゲーション衛星システム）、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳあるいはガリレオ信号のような衛星ローカリゼーション信号の取得及びトラッキングのための受信機に関する。本発明は、このような受信機において使用されるソフトウェアにも関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ＧＮＳＳ受信機の一般的な実現を概略図で示している。例示された受信機は、ＲＦダウン変換及びデジタル化を行う第１モジュール１０１と、通常、汎用プロセッサあるいはデジタル信号プロセッサ１０９を中心として製造され、相関付けを実行し手順をトラッキングするためのプログラムを実行する第２相関モジュール１０２とを備える。ナビゲーション計算は、示されるように外部プロセッサ１１１、あるいは同信号プロセッサ１０９のいずれかによって実行される。図１における例の区分は、しばしば別々のチップあるいは集積回路における実施例に対応している。しかし、単一チップ解決法も提案されている。
【０００３】
ＧＮＳＳシステムにおいて、ソースはＧＮＳＳ宇宙ビークル（ＳＶ）の周囲を旋回している。ＧＰＳの場合、その他の無線ローカリゼーション・システムに容易に拡張可能であり、以下に続く記述は特定の実施形態について論じるためのベースとして、これを使用するだろう。こうして、この発明が必ずしもこの特定のナビゲーション・システムに限定される必要はないことが理解される。ＧＰＳにおいて、各宇宙ビークルは２つのマイクロ波搬送波信号を発している。１５７５．４２ＭＨｚの信号Ｌ１は、ナビゲーション・メッセージを搬送する。１２２７．６０ＭＨｚの信号Ｌ２は、とりわけ電離層遅延を測定するために使用される。Ｌ１信号及び／あるいはＬ２信号は、３つのバイナリ符号で変調される。
【０００４】
Ｃ／Ａ符号（粗捕捉）は、Ｌ１搬送波信号の位相を変調する。Ｃ／Ａ符号は、１０２３ビット（１ミリ秒）毎に反復する１．０２３ＭＨｚの擬似ランダム雑音（ＰＮＲ）である。各ＳＶは、異なるＣ／Ａ符号を使用する。この雑音に似た符号は、雑音に対する耐性を向上するために、１ＭＨｚの帯域幅にわたって、変調された信号のスペクトルを拡散させる。
【０００５】
ナビゲーション・メッセージも、Ｌ１−Ｃ／Ａ符号信号を変調する。ＧＰＳ衛星軌道、クロック補正、及びその他のシステムパラメータを記述するのは、データ・ビットから成る５０Ｈｚの信号である。
【０００６】
Ｐ符号（正確）は、Ｌ１信号及びＬ２信号の両方を変調し、暗号鍵によって認証されたユーザのみによる使用のためのものである。
【０００７】
ＧＰＳ受信機のタスクは、所定の瞬間に目視されうる様々な宇宙ビークルから受信された信号を取得することである。そのために、図１の回路はアンテナ１０４を備える。アンテナ１０４の出力信号は、第１ＲＦプロセッサにおいて低雑音増幅器１０５によって増幅され、変換ユニット１０６において中間周波数信号（ＩＦ信号）へとダウン・コンバートされる。ＩＦ信号は１つの同相（Ｉ）成分及び１つの４位相（Ｑ）成分を備えていることが多い。これらの成分は、アナログ・デジタル変換器１０８によってデジタル信号（Ｉ、Ｑ）へ変換され、更なる処理のために相関器モジュール１０２へ送られる。
【０００８】
相関付けブロック（１０２）の機能は、まずＲＦインタフェース（１０１）によって送られた信号から、任意の顕著な残差搬送波を取り除き、その後様々なＳＶからのＩ信号及びＱ信号を逆拡散することである。そのために、相関付けステージは、最初にデジタルＮＣＯ（１０７）を使用してＩＦを取り除き、その後、入力信号を、各既存の、あるいは適当なＳＶのＰＲＮ信号の、局所的に生成された複製と一時的にアライメントさせることである。計算オーバヘッド及び取得時間を低減するために、専用ハードウェア相関器を使用することによって、アライメントが時間ドメインにおいて実行される。しかし、このアライメントは更に入力信号Ｉ及び入力信号ＱのＦＦＴ変換に、各ＳＶを特徴付けるＰＲＮ信号のＦＦＴ変換を結合させることによって、周波数ドメインにおいても実行される。
【０００９】
時間ドメインあるいは周波数ドメインにおいてこの相関付けを実施するために、異なる製造業者によって使用されている様々なアルゴリズムが存在する。しかしながら、相関付け処理及び逆拡散処理は、多くの処理電力を必要とする。例えば、周波数ドメインにおける相関付けは、ＦＦＴの計算、ＣＡ符号のＦＦＴ変換の複素共役による乗算、及び高速な時間周波数変換のために必要な結果に基づく逆ＦＦＴのために、多くの処理電力を必要とする。トラッキング位相の間は通常冗長であるサーチ処理を実行するために、多くの計算リソースが必要とされる。それ以上に高いのでなければ、似たような計算電力が時間ドメインにおける同等の動作を実施するために必要とされ、一般に専用ハードウェア相関付けエンジンによって実行される。これらの処理要件に加えて、この処理はデータ及び結果のための大容量のストレージをも必要する。
【００１０】
相関器１０２は、デジタル処理されたデータを出力する。このデータは、取得及びナビゲーション・プロセッサ１１１へと供給され、例えば受信機のポジションを含む、ポジション関連データが計算及び表示される。相関器によるデータ出力の性質は、受信機のアーキテクチャに従って様々であり、いくつかのモジュールが既にロケーション座標を伝える一方で、その他のモジュールは旋回しているＳＶの擬似範囲のような中間値を伝えるのみである。
【００１１】
従来技術において、相関器１０２は自らのデータ及び命令メモリ１１０にアクセスする専用の信号処理エンジン１０９を中心にして製造されることが多い。相関器の周知の例は、出願人によって製造されたＮＪ１０３０、ＮＪ２０２０、及びＮＪ３０３０ベースバンド・プロセッサを含む。
【００１２】
ＦＦＴを計算するため、及びモジュール１０２によって実行されるその他の様々な計算のための相関器として、専用ＡＳＩＣあるいはＦＰＧＡを使用することが更に周知である。
【００１３】
プロセッサ、Ａｓｉｃ及びＦＰＧＡは、高価な上に電力及びスペースを要する。故に、相関付け及びトラッキング手順のために必要とされるハードウェア・リソース１０２は、受信器全体の値段、体積及び電力消費量について顕著なインパクトがある。加えて、これらのリソースはしばしばＧＰＳアルゴリズムに向けられ、ＧＰＳ機能によって必要とされなくなった場合でさえ、その他の目的のためには使用されえない。
【００１４】
相関付けに必要とされるＦＦＴの計算のために、システムにおいて汎用ＣＰＵ１１１を使用することも提案されてきた。汎用ＣＰＵは高速であるが、全体のシステム・スループットは十分に速くないことが多く、特にＧＰＳサーチ処理の要件を満たすためのスケーリングを必要とするだろう。更に、この解決法は利用可能なメモリ帯域幅の使用を非効率にし、ＣＰＵに大きな負荷をかけるため、ＣＰＵをその他のタスクから妨げる。
【００１５】
高感度ＧＮＳＳ受信機において、トラッキング・モードに入る前に最初に信号を検出し位置決めするために、大きな符号位相ウィンドウにわたって長期間積分を実行することが度々必要となる。超並列相関付けアプローチを使用することによって、この問題に取り組むことは周知である。超並列相関付けアプローチでは、データが、まずサンプリング及び搬送波ストリップされ、その後レジスタにおいてバッファリングされるので、サンプリング・ブロックに対して非同期的な高クロック速度で動作する複数の物理相関器チャネルを使用して、処理されうる。しかし、この解決法において、サンプルは変調符号と正確にアライメントされていない。よって、残差搬送波ストリッピング及び相関付けステージにおけるサンプル再アライメントを実行するための、より複雑なハードウェアが必要となる。
【００１６】
従って、従来技術よりも安価で、電力消費が少なくてスペースを取らず、そしてリソースを効率的に共有することによってナビゲーション機能が必要とされない場合に、その他のシステム機能のためにもリソースが使用されうる無線ポジショニング信号受信機にとって必要なデジタル処理電力を提供することが、本発明の目的である。
【００１７】
この種の周知のアーキテクチャよりも単純な構造で経済的な、向上した超並列相関器を持つ高感度ＧＮＳＳ受信機を提供することも、本発明の目的である。
【発明の概要】
【００１８】
本発明によると、これらの目的は独立請求項の目的によって達成される。その他オプションの特徴及び実施形態は、従属請求項の目的である。
【００１９】
特に、これらの目的は、ＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理システムによって達成される。ＧＮＳＳデジタル信号は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の変調符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える。この信号プロセッサは搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を読み込む少なくとも１つのサンプリング・ステージを備える。このステージは、その取得が意図されている衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックを生成するようにプログラムされたプログラマブル発振器と、基準クロックによって決定されたプログラム可能な持続期間の複数のサンプルを生成するためにプログラマブル発振器によって駆動される蓄積手段と、サンプリング・ステージによって生成された一連のサンプルを格納するように構成された１つのバッファ・メモリとを備える。この信号プロセッサは、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプを生成するように構成されたタイミング回路によって特徴付けられる。この少なくとも１つのサンプリング・ステージは、プログラマブル発振器と、蓄積手段と、１つのバッファ・メモリとを備える。プログラマブル発振器は、その取得が意図されている衛星の変調符号の１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックを生成するためにプログラムされる。蓄積手段は、プログラマブル持続期間の所定の数のサンプルを生成するためにプラグラマブル発振器によって動作させられ、基準クロックによって判定される。１つのバッファ・メモリは、サンプリング・ステージによって製造された一連のサンプルを格納するように構成され、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプを生成するように構成されたタイミング回路によって特徴づけられる。
【００２０】
更に、これらの目的は、上記のシステムに対応し、上記のシステムによって実行される処理方法、すなわちＧＮＳＳ無線ローカリゼーション信号を処理する方法によって達成される。この方法は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信するステップと、その取得が意図されている衛星の変調符号の１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロック信号を生成するプログラマブル発振器をパイロットするステップと、基準クロックによって定められたサンプリング時間において、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号をサンプリングしオプションで蓄積するステップと、こうして獲得されたサンプルを、１つのメモリに格納するステップとを備える。このメモリにサンプルを格納するステップは、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１つあるいはいくつかのタイムスタンプ符号を生成するステップと、タイムスタンプ符号に基づいてバッファ・メモリにおけるサンプルのサンプリング時間を突き止めるステップと、複数の相関値を生成するために、バッファ・メモリにおけるサンプルを、変調符号の局所的なレプリカと相関付けるステップとによって特徴付けられる。この方法は、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信することと、プログラマブル発振器をパイロットすることと、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号をサンプリングし任意で蓄積することと、このサンプルを格納することとを備える。（上記の方法において生成あるいは受信される）搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号は、拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備え、各々が既知のコードによって変調された無線ローカリゼーション信号を発する無線ローカリゼーション衛星から受信され、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有する。プログラマブル発振器をパイロットすることで、その取得が意図されている衛星の変調符号の１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックが生成される。搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号は、基準クロックによって定められたサンプリング時間でサンプルされ任意で蓄積される。こうして入手されたサンプルをバッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１あるいはいくつかのタイムスタンプ符号のステップによって特徴付けられた１つのメモリに格納される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は、例として示され、これらの図によって例示される実施形態の説明の助けを借りて、より良く理解されるだろう。
【図１】図１は、周知のＧＮＳＳ受信機を簡略化された図式形式で示している。
【図２】図２は、本発明の１つの態様に従うサンプリング回路の構造を概略図的に例示している。
【図３】図３のブロック図は、本発明に従うＧＮＳＳの構造を示している。
【図４】図４のブロック図は、本発明に従うＧＮＳＳの構造を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２は、本発明のＧＮＳＳ受信機のためのサンプリング・ユニットの可能な実施例を概略図的に示している。図面を簡略化するために示されてはいないが、搬送波ワイプオフ・セクション２０５は入力部において、一般にスカラーＩＦあるいは複合低ＩＦデジタル信号２０３を受信し、搬送波ストリップされた複合信号を生成する。搬送波ＮＣＯ２１０は、当該技術において周知であるように、受信されたシステムにおける搬送波のバリエーションに従うように制御され、搬送波を伴わない、あるいはごく小さな搬送波を伴う信号を提供する。
【００２３】
サンプル蓄積器２４０は、符号ＮＣＯ２６０によって提供される基準タイミング信号によって判定されたレートで、搬送波ストリップされた信号をサンプリングする。取得が意図されている衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴、例えば、クロック・ドリフト及びドップラー・シフトの影響のために補償された変調符号のチップ・レートと同期するタイミング信号を生成するために、符号ＮＣＯ２６０は制御される。例えばチップ長毎に４サンプルのように、ドップラー・シフト・チップ・レートｋの正確な倍数であるレートｎ・ｋで搬送波ストリップされた信号のサンプル・シリーズを、サンプル蓄積器２４０は生成する。サンプリングが符号ＮＣＯ２６０によって制御されているという事実のおかげで、サンプルはその取得が意図されている符号のチップと自動的にアライメントされ、このアライメントは不確定の期間にわたって存続するだろう。
【００２４】
サンプル・コントローラ２５０は、サンプルの蓄積及びサンプル・バッファ２８０におけるそれらのアライメントを制御する。サンプルは、サンプル・バッファ２８０からサンプルＲＡＭ２９０へ格納される。サンプルＲＡＭ２９０におけるサンプル・シリーズは、例えばサーキュラ・バッファ内に、あるいは別の形式でサンプル・コントローラ２５０によってアレンジされ、適切なインタフェース２８５によって、ＧＮＳＳシステムのその他の部分に対して利用可能になる。
【００２５】
バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプ符号を生成するために、カウンタ２７５及びレジスタ２７０が、符号ＮＣＯ２６０へ結合される。タイムスタンプ符号は、サンプルが取られる際における符号位相の尺度であり、相関付け動作においては、サンプルを、サーチされた符号とアライメントするために使用されうる。
【００２６】
このようなアライメントを容易にするために、対象となる信号の既知の特徴で処理されるブロックにおいて、サンプルの正確なサンプル時間を関連付ける必要がある。これには、データの各ブロックのためのタイムスタンプ基準が利用可能で、そのようなタイムスタンプが、符号位相要件に容易に関連しうることが必要である。
【００２７】
データは符号に対して同期的にサンプリングされるので、ＮＣＯ２６０は、アライメントを維持するサンプル・レートを制御するために使用される。ＮＣＯは、好適には、過去のサンプリング・レートをカウントし、符号チップをカウントし、理想的には符号長のモジュロ、及びコンプリート符号エポックの数をカウントするように拡張される。
【００２８】
このようなデータのためのタイムスタンプを使用して、正しい符号位相関係が簡単に、かつ誤りなく計算されうる。サンプルは一般にＲＡＭ２９０内のサイクリック・バッファに格納されるため、各サンプルのためにタイムスタンプ符号を生成し格納することは望ましくないだろう。しかし、厳密に必要というわけではないが、データ・サンプルは符号ＮＣＯ２６０と同期して取得されるので１つの連続ブロックのうちの１つのサンプルのためのタイムスタンプを十分に維持できるので、ブロックにおける全てのサンプルと符号位相の関連を理解することができる。これによって、後に説明されるように、集めたサンプルの非同期並列相関付けが十分可能になる。
【００２９】
例示された例において、データがサンプルされて、サンプル・バッファ２８０内にバッファされ、その後サーキュラ・バッファを実装するＲＡＭ２９０にと、短い移動で書き込まれる。この場合において、１つの解決法は、最も新しくＲＡＭに書き込まれたサンプルのタイムスタンプを維持することである。このことから、最も古いサンプルのタイムスタンプが、一定値を単純に減算することによって判定される。
【００３０】
ＤＳＰ制御ユニット３１０は、必要とされる制御信号を生成してメモリ・アクセスを可能にし、タイムスタンプ符号をサンプリングし、それらをサンプルＲＡＭ２９０へと格納するか、あるいはそれらをその他の成分に対して利用可能にする。
【００３１】
ＲＡＭ２９０におけるサンプルは、実行されるサーチ・タスク及び取得タスクのために、単独のプロセッサあるいはサーチ・エンジンに対して非同期的に転送されうる。単独のプロセッサは、例えば図２のサンプラ回路と同じシリコン・チップにおいて、もしくは単独シリコン・ダイ上あるいは単独の物理デバイス上に実装され、適切な相互接続バスによってサンプルＲＡＭ２９０に格納されるサンプルへのアクセスを有する、非同期並列相関器でありうる。
【００３２】
図３は、本発明の１つの態様に従うＧＮＳＳ受信機の簡略化された構造を表している。データは、各サンプルを的確な時間に割り当てることを可能にするタイムスタンプ、あるいは符号位相を伴って、サンプラ２００によってサンプルＲＡＭ２９０へと格納される。サーチ・エンジン４００は、複数の相関値を生成するために、バッファ・メモリ内のサンプルと、変調符号の局所的なレプリカとを相関付けるように構成された１つあるいはいくつかの高速相関器を備えている。これら相関器は、望ましくはサンプリング速度に対して非同期的に高クロック速度で動作させられる。故に、周知の時間多重化技術によって、とても大きな相関値あるいは、ドップラー・シフト／符号位相サーチ空間における「タップ」を提供しうる。この相関付けは、周波数ドメイン（ＦＦＴ相関付け）あるいは時間ドメインのどちらかにおいて実行されうる。
【００３３】
選択された設計によると、サーチ・エンジン４４０において実施されるサーチ・ストラテジーは、例えば、第１サーチ段階すなわち「スキマー」、それに続く更に精密なサーチ段階すなわち「ディスティラー」を含むように、とても緻密に作り込まれうる。第１サーチ段階すなわち「スキマー」は多数のタップ上に含まれる大きなサーチ空間における第１のサーチを実行する。それに続く「ディスティラー」は、第１のサーチ段階において高い相関値を引き出したそれらのタップ上におけるより精密なレゾリューション及び感度で動作する。しかし、本発明は、異なるサーチ・エンジンにも適用可能である。重要なことに、タイムスタンプ符号によって、サーチ・エンジン４００が相関付けにおいて考慮される各サンプルの符号位相を特定することが、相関付けが起こる時間とは関係なく可能になる。これによって、サーチ・エンジン４００の完全に非同期的な動作が可能になる。
【００３４】
サーチ・エンジンが、本物の衛星信号を含んでいる可能性のある適切な数のタップを識別すると、これらはＣＰＵ３６０によってトラッキング・モジュール３８０へとハンドオーバされる。トラッキング・モジュール３８０は、周波数及び位相における衛星信号を確認し、その後それらを追跡することを担当する。当該技術において周知であるように、これらはポジション情報及びナビゲーション情報を獲得するために活用される。これには、別々の独立したエンジン間で、符号位相の情報を転送する必要があり、更に、信号の検出はこれに関連付けられた処理待ち時間を有するだろう。これには、次のトラッキングの位相あるいはサーチ確認チャネルの位相と、前のサーチ処理のために使用されたデータ・サンプルとの間の関連性を予測するためのいくつかの方法が必要となる。
【００３５】
ｍｓティック・パルスのような、ある種の基準時間信号を実現することによって、及びこの処理が可能になる時点でこれら両方のエンジンの位相を測定するためにこの信号を使用することによって、この時間基準に対するＳＶ ＰＲＮ符号の相対位相が計算され、新規のチャネルを初期化するために使用される。
【００３６】
例えば、規則的なｍｓパルスを使用して、データ・サンプル・カウンタの位相が１ｍｓ間隔でサンプリングされうる。検出された信号の位相は、サンプリングされたデータと比較されて知られる。その後、これはこのイベントの発生に関連して将来のｍｓティックで符号の正確な位相を外挿するという平凡なタスクになる。これはその後、トラッキング・エンジンの符号生成器を、対象となる符号位相の中心に正確に位置するように、既知のイベントにおいて、初期化するために使用される
サーチ・エンジン４００が単独デバイス内にある場合において、望ましい通信チャネルは、例えば、図４に示されているようなＦｉｒｅＷｉｒｅインタフェース５０、あるいは、Ｈｉ−ｓｐｅｅｄ ＵＳＢ、ＵＳＢ３．０のような高速直列バスであろう。この場合において、サーチ・エンジンは、単独ＣＰＵ４４０、バス・リンク５０の他方側の互換可能インタフェース４０２に対応する直列インタフェース４０１、サービスＲＡＭ４０５、及び高速かつ効率的に相関付け及び／あるいはフーリエ変換を計算するために使用されるベクトル・プロセッサ４３０を含む。これを達成するために、直列バスを介して接続されたグラフィック・プロセッサのような外部プロセッサを使用する際は、プロセッサに送られた各データ・サンプル・セットの正確なタイムスタンプを関連付ける必要がある。このために、データの各ブロックをタイムスタンプと共に送信するパケット・フォーマットが使用されることが提案されている。このようなパケットがパケットの開始のタイムスタンプを含んでいる場合、例えば効率的な処理のためにデータが格納されるべき正確なロケーションを判定するために、この情報を利用するＤＭＡ伝送メカニズムを予見することが可能である。
【００３７】
望ましい実施形態においては、必要とされる計算能力を有する汎用コンピュータのためのグラフィック／サウンド・プロセッサのようなメディア・プロセッサから、ベクトル・プロセッサが得られる。別の選択肢として、ベクトル・プロセッサは、ビデオ・ゲームの物理エンジンにおける計算を処理するように設計されている物理プロセッサのようなビデオ・ゲーム加速装置から得られる。これは、図４におけるようにサーチ・モジュールが分かれている場合、及びＧＮＳＳ受信機システムのその他の構成要素のようにサーチ・エンジン４００が同じデバイスにおいて統合されている先の図３の実施形態にも、適用可能である。
【００３８】
サーチ・エンジン４００が全てのタップのために全てのデータを処理することが不可能な場合、例えば帯域幅として断続的に動作する相関器が利用可能となる。あるいはベクトル・プロセッサは多重化された手法における異なるタスクのシリーズのために使用されるので、相関付けのためのサンプルをアライメントし、失われたサンプルを、例えば０でパディングする必要がある。これは、符号とサンプルの位相関係の再構築を可能にするタイムスタンプされた符号によってなされうる。更に、不連続データ・サンプルをプロセッサに転送するための専用ＤＭＡスキームを使用する可能性、及びプロセッサ・メモリにおけるコヒーレントなデータ・セットを維持するために、ゼロのようなパディングを挿入するためにタイムスタンプ情報を利用する可能性がある。別の選択肢として、データはＤＭＡによってバッファ・リストに転送されうる。各バッファの開始は、ソフトウェア・アルゴリズムを簡略化し、メモリ効率を向上するために、複数の符号長に対してアライメントされる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線ポジショニング信号の受信機、特に、ＧＮＳＳ（全地球ナビゲーション衛星システム）、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳあるいはガリレオ信号のような衛星ローカリゼーション信号の取得及びトラッキングのための受信機に関する。本発明は、このような受信機において使用されるソフトウェアにも関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ＧＮＳＳ受信機の一般的な実現を概略図で示している。例示された受信機は、ＲＦダウン変換及びデジタル化を行う第１モジュール１０１と、通常、汎用プロセッサあるいはデジタル信号プロセッサ１０９を中心として製造され、相関付けを実行し手順をトラッキングするためのプログラムを実行する第２相関モジュール１０２とを備える。ナビゲーション計算は、示されるように外部プロセッサ１１１、あるいは同信号プロセッサ１０９のいずれかによって実行される。図１における例の区分は、しばしば別々のチップあるいは集積回路における実施例に対応している。しかし、単一チップ解決法も提案されている。
【０００３】
ＧＮＳＳシステムにおいて、ソースはＧＮＳＳ宇宙ビークル（ＳＶ）の周囲を旋回している。ＧＰＳの場合、その他の無線ローカリゼーション・システムに容易に拡張可能であり、以下に続く記述は特定の実施形態について論じるためのベースとして、これを使用するだろう。こうして、この発明が必ずしもこの特定のナビゲーション・システムに限定される必要はないことが理解される。ＧＰＳにおいて、各宇宙ビークルは２つのマイクロ波搬送波信号を発している。１５７５．４２ＭＨｚの信号Ｌ１は、ナビゲーション・メッセージを搬送する。１２２７．６０ＭＨｚの信号Ｌ２は、とりわけ電離層遅延を測定するために使用される。Ｌ１信号及び／あるいはＬ２信号は、３つのバイナリ符号で変調される。
【０００４】
Ｃ／Ａ符号（粗捕捉）は、Ｌ１搬送波信号の位相を変調する。Ｃ／Ａ符号は、１０２３ビット（１ミリ秒）毎に反復する１．０２３ＭＨｚの擬似ランダム雑音（ＰＮＲ）である。各ＳＶは、異なるＣ／Ａ符号を使用する。この雑音に似た符号は、雑音に対する耐性を向上するために、１ＭＨｚの帯域幅にわたって、変調された信号のスペクトルを拡散させる。
【０００５】
ナビゲーション・メッセージも、Ｌ１−Ｃ／Ａ符号信号を変調する。ＧＰＳ衛星軌道、クロック補正、及びその他のシステムパラメータを記述するのは、データ・ビットから成る５０Ｈｚの信号である。
【０００６】
Ｐ符号（正確）は、Ｌ１信号及びＬ２信号の両方を変調し、暗号鍵によって認証されたユーザのみによる使用のためのものである。
【０００７】
ＧＰＳ受信機のタスクは、所定の瞬間に目視されうる様々な宇宙ビークルから受信された信号を取得することである。そのために、図１の回路はアンテナ１０４を備える。アンテナ１０４の出力信号は、第１ＲＦプロセッサにおいて低雑音増幅器１０５によって増幅され、変換ユニット１０６において中間周波数信号（ＩＦ信号）へとダウン・コンバートされる。ＩＦ信号は１つの同相（Ｉ）成分及び１つの４位相（Ｑ）成分を備えていることが多い。これらの成分は、アナログ・デジタル変換器１０８によってデジタル信号（Ｉ、Ｑ）へ変換され、更なる処理のために相関器モジュール１０２へ送られる。
【０００８】
相関付けブロック（１０２）の機能は、まずＲＦインタフェース（１０１）によって送られた信号から、任意の顕著な残差搬送波を取り除き、その後様々なＳＶからのＩ信号及びＱ信号を逆拡散することである。そのために、相関付けステージは、最初にデジタルＮＣＯ（１０７）を使用してＩＦを取り除き、その後、入力信号を、各既存の、あるいは適当なＳＶのＰＲＮ信号の、局所的に生成された複製と一時的にアライメントさせることである。計算オーバヘッド及び取得時間を低減するために、専用ハードウェア相関器を使用することによって、アライメントが時間ドメインにおいて実行される。しかし、このアライメントは更に入力信号Ｉ及び入力信号ＱのＦＦＴ変換に、各ＳＶを特徴付けるＰＲＮ信号のＦＦＴ変換を結合させることによって、周波数ドメインにおいても実行される。
【０００９】
時間ドメインあるいは周波数ドメインにおいてこの相関付けを実施するために、異なる製造業者によって使用されている様々なアルゴリズムが存在する。しかしながら、相関付け処理及び逆拡散処理は、多くの処理電力を必要とする。例えば、周波数ドメインにおける相関付けは、ＦＦＴの計算、ＣＡ符号のＦＦＴ変換の複素共役による乗算、及び高速な時間周波数変換のために必要な結果に基づく逆ＦＦＴのために、多くの処理電力を必要とする。トラッキング位相の間は通常冗長であるサーチ処理を実行するために、多くの計算リソースが必要とされる。それ以上に高いのでなければ、似たような計算電力が時間ドメインにおける同等の動作を実施するために必要とされ、一般に専用ハードウェア相関付けエンジンによって実行される。これらの処理要件に加えて、この処理はデータ及び結果のための大容量のストレージをも必要する。
【００１０】
相関器１０２は、デジタル処理されたデータを出力する。このデータは、取得及びナビゲーション・プロセッサ１１１へと供給され、例えば受信機のポジションを含む、ポジション関連データが計算及び表示される。相関器によるデータ出力の性質は、受信機のアーキテクチャに従って様々であり、いくつかのモジュールが既にロケーション座標を伝える一方で、その他のモジュールは旋回しているＳＶの擬似範囲のような中間値を伝えるのみである。
【００１１】
従来技術において、相関器１０２は自らのデータ及び命令メモリ１１０にアクセスする専用の信号処理エンジン１０９を中心にして製造されることが多い。相関器の周知の例は、出願人によって製造されたＮＪ１０３０、ＮＪ２０２０、及びＮＪ３０３０ベースバンド・プロセッサを含む。
【００１２】
ＦＦＴを計算するため、及びモジュール１０２によって実行されるその他の様々な計算のための相関器として、専用ＡＳＩＣあるいはＦＰＧＡを使用することが更に周知である。
【００１３】
プロセッサ、Ａｓｉｃ及びＦＰＧＡは、高価な上に電力及びスペースを要する。故に、相関付け及びトラッキング手順のために必要とされるハードウェア・リソース１０２は、受信器全体の値段、体積及び電力消費量について顕著なインパクトがある。加えて、これらのリソースはしばしばＧＰＳアルゴリズムに向けられ、ＧＰＳ機能によって必要とされなくなった場合でさえ、その他の目的のためには使用されえない。
【００１４】
相関付けに必要とされるＦＦＴの計算のために、システムにおいて汎用ＣＰＵ１１１を使用することも提案されてきた。汎用ＣＰＵは高速であるが、全体のシステム・スループットは十分に速くないことが多く、特にＧＰＳサーチ処理の要件を満たすためのスケーリングを必要とするだろう。更に、この解決法は利用可能なメモリ帯域幅の使用を非効率にし、ＣＰＵに大きな負荷をかけるため、ＣＰＵをその他のタスクから妨げる。
【００１５】
高感度ＧＮＳＳ受信機において、トラッキング・モードに入る前に最初に信号を検出し位置決めするために、大きな符号位相ウィンドウにわたって長期間積分を実行することが度々必要となる。超並列相関付けアプローチを使用することによって、この問題に取り組むことは周知である。超並列相関付けアプローチでは、データが、まずサンプリング及び搬送波ストリップされ、その後レジスタにおいてバッファリングされるので、サンプリング・ブロックに対して非同期的な高クロック速度で動作する複数の物理相関器チャネルを使用して、処理されうる。しかし、この解決法において、サンプルは変調符号と正確にアライメントされていない。よって、残差搬送波ストリッピング及び相関付けステージにおけるサンプル再アライメントを実行するための、より複雑なハードウェアが必要となる。
【００１６】
従って、従来技術よりも安価で、電力消費が少なくてスペースを取らず、そしてリソースを効率的に共有することによってナビゲーション機能が必要とされない場合に、その他のシステム機能のためにもリソースが使用されうる無線ポジショニング信号受信機にとって必要なデジタル処理電力を提供することが、本発明の目的である。
【００１７】
この種の周知のアーキテクチャよりも単純な構造で経済的な、向上した超並列相関器を持つ高感度ＧＮＳＳ受信機を提供することも、本発明の目的である。
【発明の概要】
【００１８】
本発明によると、これらの目的は独立請求項の目的によって達成される。その他オプションの特徴及び実施形態は、従属請求項の目的である。
【００１９】
特に、これらの目的は、ＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理システムによって達成される。ＧＮＳＳデジタル信号は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の変調符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える。この信号プロセッサは搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を読み込む少なくとも１つのサンプリング・ステージを備える。このステージは、その取得が意図されている衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックを生成するようにプログラムされたプログラマブル発振器と、基準クロックによって決定されたプログラム可能な持続期間の複数のサンプルを生成するためにプログラマブル発振器によって駆動される蓄積手段と、サンプリング・ステージによって生成された一連のサンプルを格納するように構成された１つのバッファ・メモリとを備える。この信号プロセッサは、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプを生成するように構成されたタイミング回路によって特徴付けられる。この少なくとも１つのサンプリング・ステージは、プログラマブル発振器と、蓄積手段と、１つのバッファ・メモリとを備える。プログラマブル発振器は、その取得が意図されている衛星の変調符号の１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックを生成するためにプログラムされる。蓄積手段は、プログラマブル持続期間の所定の数のサンプルを生成するためにプラグラマブル発振器によって動作させられ、基準クロックによって判定される。１つのバッファ・メモリは、サンプリング・ステージによって製造された一連のサンプルを格納するように構成され、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプを生成するように構成されたタイミング回路によって特徴づけられる。
【００２０】
更に、これらの目的は、上記のシステムに対応し、上記のシステムによって実行される処理方法、すなわちＧＮＳＳ無線ローカリゼーション信号を処理する方法によって達成される。この方法は、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信するステップと、その取得が意図されている衛星の変調符号の１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロック信号を生成するプログラマブル発振器をパイロットするステップと、基準クロックによって定められたサンプリング時間において、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号をサンプリングしオプションで蓄積するステップと、こうして獲得されたサンプルを、１つのメモリに格納するステップとを備える。このメモリにサンプルを格納するステップは、バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１つあるいはいくつかのタイムスタンプ符号を生成するステップと、タイムスタンプ符号に基づいてバッファ・メモリにおけるサンプルのサンプリング時間を突き止めるステップと、複数の相関値を生成するために、バッファ・メモリにおけるサンプルを、変調符号の局所的なレプリカと相関付けるステップとによって特徴付けられる。この方法は、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信することと、プログラマブル発振器をパイロットすることと、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号をサンプリングし任意で蓄積することと、このサンプルを格納することとを備える。（上記の方法において生成あるいは受信される）搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号は、拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備え、各々が既知のコードによって変調された無線ローカリゼーション信号を発する無線ローカリゼーション衛星から受信され、ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有する。プログラマブル発振器をパイロットすることで、その取得が意図されている衛星の変調符号の１つの予め定められた特徴に合わせて基準クロックが生成される。搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号は、基準クロックによって定められたサンプリング時間でサンプルされ任意で蓄積される。こうして入手されたサンプルをバッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１あるいはいくつかのタイムスタンプ符号のステップによって特徴付けられた１つのメモリに格納される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は、例として示され、これらの図によって例示される実施形態の説明の助けを借りて、より良く理解されるだろう。
【図１】図１は、周知のＧＮＳＳ受信機を簡略化された図式形式で示している。
【図２】図２は、本発明の１つの態様に従うサンプリング回路の構造を概略図的に例示している。
【図３】図３のブロック図は、本発明に従うＧＮＳＳの構造を示している。
【図４】図４のブロック図は、本発明に従うＧＮＳＳの構造を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２は、本発明のＧＮＳＳ受信機のためのサンプリング・ユニットの可能な実施例を概略図的に示している。図面を簡略化するために示されてはいないが、搬送波ワイプオフ・セクション２０５は入力部において、一般にスカラーＩＦあるいは複合低ＩＦデジタル信号２０３を受信し、搬送波ストリップされた複合信号を生成する。搬送波ＮＣＯ２１０は、当該技術において周知であるように、受信されたシステムにおける搬送波のバリエーションに従うように制御され、搬送波を伴わない、あるいはごく小さな搬送波を伴う信号を提供する。
【００２３】
サンプル蓄積器２４０は、符号ＮＣＯ２６０によって提供される基準タイミング信号によって判定されたレートで、搬送波ストリップされた信号をサンプリングする。取得が意図されている衛星の変調符号の、１つの予め定められた特徴、例えば、クロック・ドリフト及びドップラー・シフトの影響のために補償された変調符号のチップ・レートと同期するタイミング信号を生成するために、符号ＮＣＯ２６０は制御される。例えばチップ長毎に４サンプルのように、ドップラー・シフト・チップ・レートｋの正確な倍数であるレートｎ・ｋで搬送波ストリップされた信号のサンプル・シリーズを、サンプル蓄積器２４０は生成する。サンプリングが符号ＮＣＯ２６０によって制御されているという事実のおかげで、サンプルはその取得が意図されている符号のチップと自動的にアライメントされ、このアライメントは不確定の期間にわたって存続するだろう。
【００２４】
サンプル・コントローラ２５０は、サンプルの蓄積及びサンプル・バッファ２８０におけるそれらのアライメントを制御する。サンプルは、サンプル・バッファ２８０からサンプルＲＡＭ２９０へ格納される。サンプルＲＡＭ２９０におけるサンプル・シリーズは、例えばサーキュラ・バッファ内に、あるいは別の形式でサンプル・コントローラ２５０によってアレンジされ、適切なインタフェース２８５によって、ＧＮＳＳシステムのその他の部分に対して利用可能になる。
【００２５】
バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプ符号を生成するために、カウンタ２７５及びレジスタ２７０が、符号ＮＣＯ２６０へ結合される。タイムスタンプ符号は、サンプルが取られる際における符号位相の尺度であり、相関付け動作においては、サンプルを、サーチされた符号とアライメントするために使用されうる。
【００２６】
このようなアライメントを容易にするために、対象となる信号の既知の特徴で処理されるブロックにおいて、サンプルの正確なサンプル時間を関連付ける必要がある。これには、データの各ブロックのためのタイムスタンプ基準が利用可能で、そのようなタイムスタンプが、符号位相要件に容易に関連しうることが必要である。
【００２７】
データは符号に対して同期的にサンプリングされるので、ＮＣＯ２６０は、アライメントを維持するサンプル・レートを制御するために使用される。ＮＣＯは、好適には、過去のサンプリング・レートをカウントし、符号チップをカウントし、理想的には符号長のモジュロ、及びコンプリート符号エポックの数をカウントするように拡張される。
【００２８】
このようなデータのためのタイムスタンプを使用して、正しい符号位相関係が簡単に、かつ誤りなく計算されうる。サンプルは一般にＲＡＭ２９０内のサイクリック・バッファに格納されるため、各サンプルのためにタイムスタンプ符号を生成し格納することは望ましくないだろう。しかし、厳密に必要というわけではないが、データ・サンプルは符号ＮＣＯ２６０と同期して取得されるので１つの連続ブロックのうちの１つのサンプルのためのタイムスタンプを十分に維持できるので、ブロックにおける全てのサンプルと符号位相の関連を理解することができる。これによって、後に説明されるように、集めたサンプルの非同期並列相関付けが十分可能になる。
【００２９】
例示された例において、データがサンプルされて、サンプル・バッファ２８０内にバッファされ、その後サーキュラ・バッファを実装するＲＡＭ２９０にと、短い移動で書き込まれる。この場合において、１つの解決法は、最も新しくＲＡＭに書き込まれたサンプルのタイムスタンプを維持することである。このことから、最も古いサンプルのタイムスタンプが、一定値を単純に減算することによって判定される。
【００３０】
ＤＳＰ制御ユニット３１０は、必要とされる制御信号を生成してメモリ・アクセスを可能にし、タイムスタンプ符号をサンプリングし、それらをサンプルＲＡＭ２９０へと格納するか、あるいはそれらをその他の成分に対して利用可能にする。
【００３１】
ＲＡＭ２９０におけるサンプルは、実行されるサーチ・タスク及び取得タスクのために、単独のプロセッサあるいはサーチ・エンジンに対して非同期的に転送されうる。単独のプロセッサは、例えば図２のサンプラ回路と同じシリコン・チップにおいて、もしくは単独シリコン・ダイ上あるいは単独の物理デバイス上に実装され、適切な相互接続バスによってサンプルＲＡＭ２９０に格納されるサンプルへのアクセスを有する、非同期並列相関器でありうる。
【００３２】
図３は、本発明の１つの態様に従うＧＮＳＳ受信機の簡略化された構造を表している。データは、各サンプルを的確な時間に割り当てることを可能にするタイムスタンプ、あるいは符号位相を伴って、サンプラ２００によってサンプルＲＡＭ２９０へと格納される。サーチ・エンジン４００は、複数の相関値を生成するために、バッファ・メモリ内のサンプルと、変調符号の局所的なレプリカとを相関付けるように構成された１つあるいはいくつかの高速相関器を備えている。これら相関器は、望ましくはサンプリング速度に対して非同期的に高クロック速度で動作させられる。故に、周知の時間多重化技術によって、とても大きな相関値あるいは、ドップラー・シフト／符号位相サーチ空間における「タップ」を提供しうる。この相関付けは、周波数ドメイン（ＦＦＴ相関付け）あるいは時間ドメインのどちらかにおいて実行されうる。
【００３３】
選択された設計によると、サーチ・エンジン４４０において実施されるサーチ・ストラテジーは、例えば、第１サーチ段階すなわち「スキマー」、それに続く更に精密なサーチ段階すなわち「ディスティラー」を含むように、とても緻密に作り込まれうる。第１サーチ段階すなわち「スキマー」は多数のタップ上に含まれる大きなサーチ空間における第１のサーチを実行する。それに続く「ディスティラー」は、第１のサーチ段階において高い相関値を引き出したそれらのタップ上におけるより精密なレゾリューション及び感度で動作する。しかし、本発明は、異なるサーチ・エンジンにも適用可能である。重要なことに、タイムスタンプ符号によって、サーチ・エンジン４００が相関付けにおいて考慮される各サンプルの符号位相を特定することが、相関付けが起こる時間とは関係なく可能になる。これによって、サーチ・エンジン４００の完全に非同期的な動作が可能になる。
【００３４】
サーチ・エンジンが、本物の衛星信号を含んでいる可能性のある適切な数のタップを識別すると、これらはＣＰＵ３６０によってトラッキング・モジュール３８０へとハンドオーバされる。トラッキング・モジュール３８０は、周波数及び位相における衛星信号を確認し、その後それらを追跡することを担当する。当該技術において周知であるように、これらはポジション情報及びナビゲーション情報を獲得するために活用される。これには、別々の独立したエンジン間で、符号位相の情報を転送する必要があり、更に、信号の検出はこれに関連付けられた処理待ち時間を有するだろう。これには、次のトラッキングの位相あるいはサーチ確認チャネルの位相と、前のサーチ処理のために使用されたデータ・サンプルとの間の関連性を予測するためのいくつかの方法が必要となる。
【００３５】
ｍｓティック・パルスのような、ある種の基準時間信号を実現することによって、及びこの処理が可能になる時点でこれら両方のエンジンの位相を測定するためにこの信号を使用することによって、この時間基準に対するＳＶ ＰＲＮ符号の相対位相が計算され、新規のチャネルを初期化するために使用される。
【００３６】
例えば、規則的なｍｓパルスを使用して、データ・サンプル・カウンタの位相が１ｍｓ間隔でサンプリングされうる。検出された信号の位相は、サンプリングされたデータと比較されて知られる。その後、これはこのイベントの発生に関連して将来のｍｓティックで符号の正確な位相を外挿するという平凡なタスクになる。これはその後、トラッキング・エンジンの符号生成器を、対象となる符号位相の中心に正確に位置するように、既知のイベントにおいて、初期化するために使用される
サーチ・エンジン４００が単独デバイス内にある場合において、望ましい通信チャネルは、例えば、図４に示されているようなＦｉｒｅＷｉｒｅインタフェース５０、あるいは、Ｈｉ−ｓｐｅｅｄ ＵＳＢ、ＵＳＢ３．０のような高速直列バスであろう。この場合において、サーチ・エンジンは、単独ＣＰＵ４４０、バス・リンク５０の他方側の互換可能インタフェース４０２に対応する直列インタフェース４０１、サービスＲＡＭ４０５、及び高速かつ効率的に相関付け及び／あるいはフーリエ変換を計算するために使用されるベクトル・プロセッサ４３０を含む。これを達成するために、直列バスを介して接続されたグラフィック・プロセッサのような外部プロセッサを使用する際は、プロセッサに送られた各データ・サンプル・セットの正確なタイムスタンプを関連付ける必要がある。このために、データの各ブロックをタイムスタンプと共に送信するパケット・フォーマットが使用されることが提案されている。このようなパケットがパケットの開始のタイムスタンプを含んでいる場合、例えば効率的な処理のためにデータが格納されるべき正確なロケーションを判定するために、この情報を利用するＤＭＡ伝送メカニズムを予見することが可能である。
【００３７】
望ましい実施形態においては、必要とされる計算能力を有する汎用コンピュータのためのグラフィック／サウンド・プロセッサのようなメディア・プロセッサから、ベクトル・プロセッサが得られる。別の選択肢として、ベクトル・プロセッサは、ビデオ・ゲームの物理エンジンにおける計算を処理するように設計されている物理プロセッサのようなビデオ・ゲーム加速装置から得られる。これは、図４におけるようにサーチ・モジュールが分かれている場合、及びＧＮＳＳ受信機システムのその他の構成要素のようにサーチ・エンジン４００が同じデバイスにおいて統合されている先の図３の実施形態にも、適用可能である。
【００３８】
サーチ・エンジン４００が全てのタップのために全てのデータを処理することが不可能な場合、例えば帯域幅として断続的に動作する相関器が利用可能となる。あるいはベクトル・プロセッサは多重化された手法における異なるタスクのシリーズのために使用されるので、相関付けのためのサンプルをアライメントし、失われたサンプルを、例えば０でパディングする必要がある。これは、符号とサンプルの位相関係の再構築を可能にするタイムスタンプされた符号によってなされうる。更に、不連続データ・サンプルをプロセッサに転送するための専用ＤＭＡスキームを使用する可能性、及びプロセッサ・メモリにおけるコヒーレントなデータ・セットを維持するために、ゼロのようなパディングを挿入するためにタイムスタンプ情報を利用する可能性がある。別の選択肢として、データはＤＭＡによってバッファ・リストに転送されうる。各バッファの開始は、ソフトウェア・アルゴリズムを簡略化し、メモリ効率を向上するために、複数の符号長に対してアライメントされる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の変調符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備えるＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理システムであって、信号プロセッサは、
搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を読み込む少なくとも１つのサンプリング・ステージを備え、前記サンプリング・ステージが、
その取得が意図されている衛星の前記変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準タイミング信号を生成するようにプログラムされたプログラマブル発振器(２６０)と、
前記基準タイミング信号によって決定されたプログラム可能な持続期間の複数のサンプルを生成するために前記プログラマブル発振器(２６０)によって駆動される蓄積手段(２４０)と、
前記サンプリング・ステージによって生成された一連の前記サンプルを格納するように構成されたバッファ・メモリ（２９０）及びサンプル・バッファ（２８０）と
を備え、前記信号プロセッサは更に、
前記バッファ・メモリ（２９０）における前記サンプルの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプ符号を生成するように構成されたタイミング回路（２７０、２７５）
を備える信号プロセッサ。
【請求項２】
前記タイミング回路が、前記プログラマブル発振器に応じて動作し、及び／あるいは、前記プログラマブル発振器が、前記変調符号のチップ・レートあるいは前記チップ・プレートのある倍数に合わせて発振するように構成された請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記タイミング回路が、ドップラー・シフト及びクロック・ドリフトのために補償された前記変調符号のチップ・レートあるいは前記チップ・レートのある倍数に合わせて発振するように構成された請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記タイミング回路が、タイムスタンプ値が前記変調符号の位相の尺度である基準イベントに応じて、前記タイムスタンプ値を生成するように構成された請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＧＮＳＳ信号から搬送波成分を取り除き、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を提供する、少なくとも１つの搬送波ワイプオフ・ユニットを更に備える請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記バッファ・メモリにおけるサンプルを、複数の相関値を生成する、前記変調符号の局所的なレプリカと相関付けるように構成された少なくとも１つの相関器を更に備える請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記相関器のうちの少なくとも１つが、前記サンプリング・ステージとは非同期的に動作する単独のプロセッサを備え、前記単独のプロセッサは、前記タイミング回路によって提供された時間情報に基づいて、前記バッファ・メモリにおけるサンプルの時間ポジションを突き止めるように構成された請求項１乃至６のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記単独のプロセッサが、ベクトル・プロセッサか、グラフィック加速装置か、メディア処理エンジンか、サウンド・プロセッサか、あるいは物理プロセッサである請求項１乃至７のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記単独のプロセッサに前記サンプル及び／あるいは前記時間情報を転送するように構成された直列バスをさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記タイミング回路（２７０、２７５）が、前記プログラマブル発振器（２６０）の基準信号をカウントするように構成されたカウンタを備える請求項１乃至９のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
ＧＮＳＳローカリゼーション信号のための処理方法であって、
ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信することと、
その取得が意図されている衛星の前記変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準タイミング信号を生成するプログラマブル発振器をパイロットすることと、
前記基準タイミング信号によって決定されたサンプリング時間において、前記搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を蓄積及びサンプリングし、得られたサンプルを１つのメモリに格納することとからなる各ステップを備える方法であって、
前記サンプルを１つのメモリに格納することは、
前記バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１つあるいはいくつかのタイムスタンプ符号を生成することと、
前記タイムスタンプ符号に基づいて前記バッファ・メモリにおけるサンプルのサンプリング時間を突き止めることと、
複数の相関値を生成するために、前記バッファ・メモリにおけるサンプルを、前記変調符号の局所的なレプリカと相関付けることとからなる各ステップによって特徴付けられた処理方法。
【請求項１２】
前記ドップラー・シフトされた変調符号に合わせて基準タイミング信号を生成するために、前記プログラマブル発振器がパイロットされる請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１３】
前記突き止めるステップおよび前記相関付けるステップを実行するようアレンジされ、前記サンプリング・ステージとは非同期的に動作する単独のプロセッサに、直列バス上で前記サンプルを転送するステップを更に備える請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１４】
データ・サンプルが失われるイベントにおいてコヒーレントな相関付けを確実にするために、前記サンプルをパディングするステップを更に備える請求項１２に記載の処理方法。
【請求項１５】
前記タイムスタンプ符号が、前記プログラマブル発振器の基準信号をカウントするカウンタをサンプリングすることによって生成される請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１６】
外部イベントの発生の際に、前記タイムスタンプ符号が生成される請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１７】
前記相関付け処理の効率を向上させるために、メモリにおける前記サンプルのアライメントを制御するために、タイムスタンプ値が使用される請求項１２又は１３に記載の処理装置。
【請求項１】
ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の変調符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備えるＧＮＳＳデジタル信号のための信号処理システムであって、信号プロセッサは、
搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を読み込む少なくとも１つのサンプリング・ステージを備え、前記サンプリング・ステージが、
その取得が意図されている衛星の前記変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準タイミング信号を生成するようにプログラムされたプログラマブル発振器(２６０)と、
前記基準タイミング信号によって決定されたプログラム可能な持続期間の複数のサンプルを生成するために前記プログラマブル発振器(２６０)によって駆動される蓄積手段(２４０)と、
前記サンプリング・ステージによって生成された一連の前記サンプルを格納するように構成されたバッファ・メモリ（２９０）及びサンプル・バッファ（２８０）と
を備え、前記信号プロセッサは更に、
前記バッファ・メモリ（２９０）における前記サンプルの少なくとも１つのサンプリング時間を判定するタイムスタンプ符号を生成するように構成されたタイミング回路（２７０、２７５）
を備える信号プロセッサ。
【請求項２】
前記タイミング回路が、前記プログラマブル発振器に応じて動作し、及び／あるいは、前記プログラマブル発振器が、前記変調符号のチップ・レートあるいは前記チップ・プレートのある倍数に合わせて発振するように構成された請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記タイミング回路が、ドップラー・シフト及びクロック・ドリフトのために補償された前記変調符号のチップ・レートあるいは前記チップ・レートのある倍数に合わせて発振するように構成された請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記タイミング回路が、タイムスタンプ値が前記変調符号の位相の尺度である基準イベントに応じて、前記タイムスタンプ値を生成するように構成された請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＧＮＳＳ信号から搬送波成分を取り除き、搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を提供する、少なくとも１つの搬送波ワイプオフ・ユニットを更に備える請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記バッファ・メモリにおけるサンプルを、複数の相関値を生成する、前記変調符号の局所的なレプリカと相関付けるように構成された少なくとも１つの相関器を更に備える請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記相関器のうちの少なくとも１つが、前記サンプリング・ステージとは非同期的に動作する単独のプロセッサを備え、前記単独のプロセッサは、前記タイミング回路によって提供された時間情報に基づいて、前記バッファ・メモリにおけるサンプルの時間ポジションを突き止めるように構成された請求項１乃至６のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記単独のプロセッサが、ベクトル・プロセッサか、グラフィック加速装置か、メディア処理エンジンか、サウンド・プロセッサか、あるいは物理プロセッサである請求項１乃至７のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記単独のプロセッサに前記サンプル及び／あるいは前記時間情報を転送するように構成された直列バスをさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記タイミング回路（２７０、２７５）が、前記プログラマブル発振器（２６０）の基準信号をカウントするように構成されたカウンタを備える請求項１乃至９のうち何れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
ＧＮＳＳローカリゼーション信号のための処理方法であって、
ドップラー・シフト及び符号位相シフトを有し、既知の符号によって変調された無線ローカリゼーション信号を各々が発する複数の無線ローカリゼーション衛星から受信された拡散スペクトル無線ローカリゼーション信号を備える搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を生成あるいは受信することと、
その取得が意図されている衛星の前記変調符号の、１つの予め定められた特徴に合わせて基準タイミング信号を生成するプログラマブル発振器をパイロットすることと、
前記基準タイミング信号によって決定されたサンプリング時間において、前記搬送波ストリップされたＧＮＳＳ信号を蓄積及びサンプリングし、得られたサンプルを１つのメモリに格納することとからなる各ステップを備える方法であって、
前記サンプルを１つのメモリに格納することは、
前記バッファ・メモリにおけるサンプルのうちの少なくとも１つのサンプリング時間を判定する１つあるいはいくつかのタイムスタンプ符号を生成することと、
前記タイムスタンプ符号に基づいて前記バッファ・メモリにおけるサンプルのサンプリング時間を突き止めることと、
複数の相関値を生成するために、前記バッファ・メモリにおけるサンプルを、前記変調符号の局所的なレプリカと相関付けることとからなる各ステップによって特徴付けられた処理方法。
【請求項１２】
前記ドップラー・シフトされた変調符号に合わせて基準タイミング信号を生成するために、前記プログラマブル発振器がパイロットされる請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１３】
前記突き止めるステップおよび前記相関付けるステップを実行するようアレンジされ、前記サンプリング・ステージとは非同期的に動作する単独のプロセッサに、直列バス上で前記サンプルを転送するステップを更に備える請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１４】
データ・サンプルが失われるイベントにおいてコヒーレントな相関付けを確実にするために、前記サンプルをパディングするステップを更に備える請求項１２に記載の処理方法。
【請求項１５】
前記タイムスタンプ符号が、前記プログラマブル発振器の基準信号をカウントするカウンタをサンプリングすることによって生成される請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１６】
外部イベントの発生の際に、前記タイムスタンプ符号が生成される請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１７】
前記相関付け処理の効率を向上させるために、メモリにおける前記サンプルのアライメントを制御するために、タイムスタンプ値が使用される請求項１２又は１３に記載の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１１−５０６９１９（Ｐ２０１１−５０６９１９Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６４８１（Ｐ２０１０−５３６４８１）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６６９２９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７１６８６
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６６９２９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７１６８６
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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