[发明专利]帧同步方法和装置有效

专利信息
申请号: 200710047350.3 申请日: 2007-10-22
公开(公告)号: CN101420259A 公开(公告)日: 2009-04-29
发明(设计)人: 邱模波;赵杰;江兆根;陈波 申请(专利权)人: 那微微电子科技(上海)有限公司
主分类号: H04B7/26 分类号: H04B7/26;H04B7/185;G01S5/02
代理公司: 北京德琦知识产权代理有限公司 代理人: 宋志强;麻海明
地址: 201203上海市浦*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 同步 方法 装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及全球定位系统(GPS)技术,具体涉及帧同步方法和装置。

背景技术

在全球定位系统中,每颗GPS卫星以每s50比特(bit)的速度传播导 航电文(Navigation Message)。GPS接收设备不断从GPS卫星接收导航电 文,并根据接收的导航电文计算GPS卫星的位置、速度和当前精确时间, 进而达成定位导航功能。

图1为现有技术中一个完整的导航电文的结构示意图。导航电文在传输 时,按逻辑分为不同的数据帧,或称为页。如图1所示,导航电文共包括 25个数据帧。每一个数据帧有1500bit,其传输时间为30秒(s)。每一数 据帧包括5个子帧,即子帧1-子帧5。每个子帧包括300bit,其传输时间为 6s。每一子帧按顺序分为10个字(word),每个字有30bit。在每一个子帧 开头都包括遥测字(TLM,Telemetry word)和转换字(HOW,Handover word)。

每个300bit子帧的TLM字都以8bit的前导码开头,前导码使得子帧的 开头能够被辨认。每个300bit子帧的HOW字都包括17bit的周内时间 (TOW,Time of Week)。TOW的实际表示范围为0~403199,其单位为 1.5s。TOW每隔6s就表示下一个子帧的起始时间,其在每一子帧传输结束 时置0,重新开始计数。

导航电文包括历书(Alamanac)和星历(Ephemeris)。其中,为了记 载多达24颗卫星的星历,通常是,第一个子帧在TLM字和HOW字之后传 送卫星时钟校正数据;第二个子帧传送卫星短星历数据的第一部分;第三个 子帧传送卫星短星历的第二部分;第四个子帧传送有关电离层、世界协调时 间及其他数据的冗长信息;第五个子帧用来传送历书。

图2为现有技术中采用TLM前导码搜索方法在GPS接收设备中实现帧同 步的流程图,包括:

步骤201,在接收的导航数据中寻找前导码。如果存在前导码,执行步骤 202;否则,GPS接收设备继续接收导航数据,直到能够在接收的导航数据中寻 找到前导码为止。

本步骤中,导航数据为GPS卫星传输导航电文中的一个或多个位数据。

步骤202,判断是否接收到HOW字,若接收到HOW字,则执行步骤203; 否则,继续接收导航数据,直到能够接收到HOW字为止。

步骤203,由步骤202接收的HOW字中包含的TOW信息计算GPS卫星 的当前时间。

本步骤中,由TOW信息计算GPS卫星的当前时间的方法:

TOW值*6000-4800+76ms。

其中,TOW每隔6s表示下一个子帧的起始时间,把所有的单位都换算为 毫秒(ms),即TOW每隔6000ms表示下一个子帧的起始时间;4800是因为每 一子帧在传送TLM、HOW字之后,还有8个字,即8*30bit=240bit,传输每一 比特需要20ms,所以剩余的时间为240*20ms=4800ms。76ms是卫星信号从 GPS卫星到GPS接收设备的传送时间。

步骤204,GPS接收设备根据步骤203计算的GPS卫星当前时间来调整其 时间,完成帧同步。

由上可见,现有技术中采用TLM前导码搜索方法能够在GPS接收设备中 实现帧同步。但根据上述步骤可以看出,在现有技术中,GPS接收设备与导航 数据完成帧同步主要取决于是否在步骤201中寻找到TLM字中的前导码。由 于每一子帧的TLM字都以8bit的前导码开头,假如接收的导航数据为一子帧 的第9个bit,如果要在接收的导航数据中搜索到TLM的前导码,则必须在接 收到下一个子帧时,才能搜索到TLM的前导码。由于TLM字每隔6s才传送 一次,则GPS接收设备与导航数据完成帧同步时间就会需要将近6s。

为了缩短帧同步时间,在美国专利申请US6654686中提出了一种改进方法, 图3为现有技术中美国专利申请US6654686实现帧同步的流程图,包括:

步骤301、用户客户机系统通过网络请求基准站服务器系统发送导航数据。

步骤302、基准站服务器系统从其数据库中取得对应的导航数据,并通过 网络反馈给用户客户机系统。

步骤303、客户机系统对步骤302接收的导航数据和直接从GPS卫星接收 的导航数据进行匹配,若匹配成功,则实现帧同步;否则,执行步骤304。

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