[发明专利]扩频传输系统中或者涉及扩频传输系统的改进

说明书

技术领域

本发明涉及扩频传输系统、具体是CDMA(码分多址)传输系统中所用的直接序列扩频传输的领域。本发明特别涉及利用CDMA传输的卫星导航系统如GPS(全球定位系统)、Glonass系统(俄罗斯卫星导航系统)和Galileo系统(当前在开发中的欧洲卫星导航系统)。

背景技术

有三类扩频传输系统。这些系统是：

1.频率跳跃-信号伪随机地在跳跃带宽内不同频率之间快速地切换，并且接收器预先知道在任何给定时间在何处去发现信号。

2.时间跳跃-信号伪随机地在短脉冲串中发射，并且接收器预先知道何时预期脉冲串。

3.直接序列-以高得多的频率对数字数据进行直接编码。伪随机地生成代码，接收器知道如何生成相同代码并且将收到的信号与该代码相关以提取数据。

一般而言，这样的扩频传输系统按照三个关键元素来区分：

i)信号占用比发射信息所必需的带宽大得多的带宽。这导致许多益处，比如对干扰和阻塞的抵抗性以及多用户接入。

ii)带宽借助于独立于数据的代码来扩展。代码的独立性使得这一点有别于数据调制将总是在一定程度扩频的标准调制方案。

iii)接收器同步到代码以恢复数据。独立代码和同步接收的使用允许多个用户同时接入同一频带。

为了保护信号，所用代码是伪随机的。它表现为随机但是实际上具有确定性，使得接收器能够重构代码以便同步检测。这一伪随机代码也称为伪噪声(PN)。

本发明特别地涉及形式为直接序列扩频传输的CDMA传输。CDMA能够用于传输数字化语音、ISDN信道、调制解调器数据等。这样的传输在图1中示出，该图示出了简化的直接序列扩频CDMA系统。为求简明，该图仅示出了在一个方向上工作的一个信道。图2图示了信息数据如何调制伪随机代码。这样的CDMA系统的一般工作原理众所周知，将不在这里具体地加以考虑。然而能够认为它包括如下各项：

A)信号传输包括如下步骤(图1A、图2)：

1.生成因各信道和各连续连接而不同的伪随机代码。

2.信息“信号”数据调制伪随机代码(信息数据被“扩频”，图2)

3.所得信号调制载波。

4.放大和广播调制的载波。

B)信号接收包括如下步骤(图1B)：

1.接收和放大载波。

2.接收的信号与本地载波相混合以恢复扩频数字信号。

3.生成与预期信号相匹配的伪随机代码。

4.接收器采集接收的代码并且将它自己的代码锁相到其上。

5.接收的信号与生成的代码相关，提取信息数据。

卫星导航系统如GPS和Galileo使用CDMA传输系统。为求简化，以上文本将着重于卫星导航系统，其中以GPS系统作为具体例子。

GPS系统目前包括多于24颗卫星，其中通常8至16颗卫星同时在接收器的视野内。这些卫星发射例如轨道参数、传输的时间信息等。在定位中使用的接收器通常通过计算从属于定位系统的数颗卫星同时发射到接收器的信号的传播时间来推断它的位置。为了定位，接收器通常必须接收在视野内的至少四颗卫星的信号以计算位置。

GPS系统的各卫星以称为L1的1575.42MHz载波频率发射“测距”信号。这一频率也表示为154f0，其中f0＝10.23MHz。另外，卫星以称为L2的1227.6MHz载波频率，即120f0，发射另一“测距”信号。然而，这一L2信号并非民用，将不在这里具体加以描述。

在卫星中利用至少一个伪随机序列来执行这些信号的调制。这一伪随机序列因各卫星和来自各卫星的各“测距”信号而不同。调制的结果是生成代码调制的宽带“测距”信号。虽然在传输中使用的载波频率基本上相同(即CDMA)，但是所用调制技术使得在接收器中有可能区分从不同卫星发射的信号。