[发明专利]卫星无线电导航接收机

说明书

技术领域

本发明涉及用于卫星无线电导航系统的接收机，所述卫星无线电导航系统公知为GNSS(全球导航卫星系统)，包括GPS、GLONASS和Galileo。

背景技术

全球定位系统(GPS)包括连续广播其位置和当地时间的24颗低环地轨道卫星。只要有4颗卫星在可视范围内，地面(或空中)接收机就可通过卫星测距确定其绝对位置。

Galileo是欧洲率先发起的最新的全球导航卫星系统(GNSS)，提供高度精确的、有保障的全球定位服务。按照欧洲白皮书“Europeantransport policy for 2010:time to decide”，GNSS被确认为关键技术。应当利用时间、大地测量学以及信号结构标准(可与民用GPS和其增强系统互操作和兼容)来设计和开发Galileo。预期卫星导航技术市场将在近、中期的将来经历重大发展。

便携式用户GNSS接收机需要紧凑、便宜和功率低(举例来说，具有长的电池寿命)的解决方案。为了使GNSS能力能够广泛渗透到用户产品中，集成接收机应当使芯片外组件的数目最少。集成整个接收机将使得离散接收机部件之间的变化最小。集成的接收机会使得从产品到产品地再造更加容易，因为不需要成百上千个组件的精确布局。而且，更容易制造并达到所需产量，因为整个接收机的功能已在芯片级接受检验。这些考虑导致对利用低中频(low-IF)或零中频(zero-IF)(直接变频)方法的新接收机体系结构的研究和部署(IF:中频)。不过，尽管提供芯片外组件的高级集成和消去，这些体系结构仍然承受着IQ相位和增益减损的问题，导致可能出现的有限镜像抑制。这正在阻碍着它们在商业产品中广泛、经济的使用。

同样的问题将继续存在，而且对于Galileo所具有的与所有先前GNSS系统相比显著不同的调制格式而言，将更具挑战性。这在文档“Status of Galileo Frequency and Signal Design(25.09.2002)”(Guenter W.Hein等，http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/documents/technical_en.htm)以及工作文件“GALILEO Signals:RF Characteristics”(ICAO NSP/WGW:WP/36)-http://www.galileoju.com)中进行了定义。Galileo包括三个信号波段，即:相应中心频率为1191.795MHz、1278.750MHz和1575.420MHz的E5、E6和L1。E5波段包含E5a和E5b两种信号。Galileo卫星将在E5a波段(1176.450MHz)和E5b波段(1207.14MHz)中传送信号，作为中心频率为1191.795MHz的复合信号。E5信号的调制将为交替二进制偏置载波(AltBOC)。上述两个引用文件中描述了该信号的产生。参考“Status of Galileo Frequency and SignalDesign”的附录A，标准二进制偏置载波(BOC)调制使用可为频率fs的正弦或余弦的矩形副载波(例如，sign(sin(2πfst)))来调制时域信号s(t)。这使得信号的频率偏移到上边带和对应的下边带。通常以BOC(fs，fchip)形式来表示BOC型信号，其中fs是矩形副载波频率，fchip是扩频码码片率(chipping rate)。指明频率为1.023MHz的倍数。例如，信号BOC(10，5)实际上具有副载波频率为10×1.033MHz＝10.330MHz和扩频码码片率为5×1.023MHz＝5.115MHz。另一方面，AltBOC利用复矩形副载波(它是被给定为sign(e^j(2πfst))的复指数函数)。可利用欧拉等式把它写为sign[cos(2πfst)+j sin(2πfst)]。以这种方式，使信号频谱不分裂，而只偏移到较高频率。也可以偏移到较低频率。AltBOC调制的目的是以相干方式产生分别被复指数或副载波调制的E5a和E5b波段，以便信号可被接收为类似宽带BOC的信号。图1中给出了AltBOC调制信号的星座图。