[发明专利]用于捕获GPS信号的方法及具有采样时间误差和频率偏移补偿的GPS接收机

说明书

技术领域

本发明涉及扩频接收机。一些实施例涉及全球定位系统(GPS)接收机。 一些实施例涉及对GPS信号的捕获。

背景技术

常规GPS接收机采用精确的本地振荡器(LO)信号(即，具有较少的 频率偏移)和精确的采样时钟，来从GPS卫星捕获信号。因为GPS接收机 工作在非常低的信号电平上，所以要对所接收的GPS符号进行长相干合并。 相干时间通常受限于相对于GPS信号的LO频率漂移和采样时钟时间误差。 在常规的GPS接收机中，用来生成这些精确的信号的晶体振荡器相对昂贵， 并且其准确度通常大约在千万分之五(0.5ppm)之内。使用具有较大时间/ 频率漂移误差(例如，准确度等级达到+/-20ppm)的较不昂贵的晶体振荡 器可以导致以不正确的采样次数对所接收的信号进行采样和/或在执行相关 时频率偏移过大。这使得难以(甚至不可能)捕获GPS信号。

因此，普遍需要可以通过使用较不昂贵和/或较不准确的晶体振荡器来 捕获GPS信号的GPS接收机。另外，还需要可以(特别是在信号捕获期间) 对由较不昂贵和/或较不准确的晶体振荡器所导致的采样时间误差和频率偏 移进行补偿的GPS接收机。

附图说明

图1是与本发明的一些实施例对应的GPS接收机的简化方框图；

图2A、2B和2C是与本发明的一些实施例对应的信号捕获电路的功能 方框图。

具体实施方式

下文中的描述和附图充分地说明了本发明的具体实施例，以使得本领 域的技术人员能够实践所述实施例。其他实施例可以包含结构变化、逻辑 变化、电气变化、过程变化以及其他的变化。一些实例仅仅代表可能的变 化。除非明确地要求，单个组件和功能都是可选的，并且操作的顺序也可 以改变。一些实施例的部分和特征可以包括在其他实施例的部分和特征中， 或者可以被其他实施例的部分和特征替代。在权利要求中阐述的本发明的 实施例涵盖这些权利要求的所有可得到的等价物。本发明的实施例可以在 本文中被单独地称为或统称为术语“发明”，这仅仅是为了方便，而不是在 实际上公开了一个以上的发明或发明概念时，将本申请的范围限制在任何 单个的发明或发明概念。

图1是与本发明的一些实施例对应的GPS接收机的简化方框图。GPS 接收机100通过天线101接收GPS信号。所述信号可以由低噪声放大器 (LNA)102进行放大，并由带通滤波器104进行滤波，该带通滤波器104 可以是声表面波(SAW)滤波器。混频器106可以使用LO信号127将所 述信号下变频到基带正交信号(比如I(同相)和Q(正交相位)信号)。 在进一步滤波和放大后，可以根据采样时钟信号125，由模/数变换器(ADC) 108将所述I和Q信号变换为I和Q采样109。I和Q采样109可以由信号 捕获电路120使用，以从GPS卫星捕获信号。在信号捕获后，I和Q采样 109还可以由GPS接收机100的其他部分(未示出)使用，以进行数据解 调和跟踪。

GPS接收机100还可以包括合成器126，该合成器可以使用晶体振荡器 124作为参考来同时生成LO信号127和采样时钟信号125。晶体振荡器124 可以是压控晶体振荡器(VCXO)，其输出频率可以根据校正电压123改变， 以对LO信号127的频率漂移和采样时钟信号125的时间偏移进行补偿。在 一些实施例中，GPS接收机100可以包括校正数/模变换器(DAC)122， 以将晶体校正信号121从数字信号变换为模拟信号。下面将更为详细地讨 论晶体校正信号121的生成。

根据本发明的实施例，信号捕获电路120可以通过针对多个预定频率 偏移中的每一个，以多个采样率对GPS信号进行重采样(resampling)来捕 获GPS信号，以对晶体振荡器124的采样时间误差和频率偏移进行补偿。 信号捕获电路还可以针对所述多个预定频率偏移中的每一个，对所述重采 样后的采样进行互相关，以对晶体振荡器124的采样时间误差和频率偏移 进行补偿。在这些实施例中，晶体振荡器124的采样时间误差和频率偏移 可以远大于GPS卫星上的参考时钟的时频漂移(例如，+/-20ppm较之于 2.5ppm)，其中，所述GPS卫星上的参考时钟的时频漂移可能主要是由卫星 的运动造成的，但是本发明的范围并不限于此。