[发明专利]信号接收器与估计残余多普勒频率的方法

说明书

技术领域

本发明是关于信号处理，特别是关于信号的快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)，具体来说是关于一种信号接收器与估计残余多普勒频率的方法。

背景技术

当全球定位系统(Global Positioning System，GPS)接收器接收GPS信号时，此GPS信号会先被放大并滤波。GPS接收器接着会试图透过载波追踪回路估计GPS信号的多普勒(Doppler)频率偏移，并且透过编码追踪回路锁定GPS信号的编码相位(code phase)。若传送GPS信号的人造卫星正在移动，则人造卫星的移动会产生多普勒频率偏移，此偏移必须在从GPS信号中撷取出数据之前被适当地补偿。此外，由于人造卫星在传送信号前将GPS信号中携带的数据结合伪随机噪声(Pseudo Random Noise.PRN)码，GPS接收器必须追踪这些人造卫星PRN码的编码相位，用以从GPS信号中撷取出数据。

在估计接收信号的残余多普勒频率的方法中，在载波信号从GPS信号中被移除后，GPS信号首先会被传送至关联模块(correlation module)，其从GPS信号中移除PRN码。接着由FFT模块对GPS信号执行快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)以得到一序列的FFT数值，根据此序列的FFT数值估计出残余的多普勒频率。由于此估计是根据经由相关程序之后的GPS信号所取得的FFT数值执行，这样的估计方法称为后相关FFT估计(post-correlation FFT estimation)。

图1为GPS接收器100的方块图。射频GPS信号(radio-frequency GPS signal)由GPS接收器100的天线102接收。GPS信号接着由前级放大器(pre-amplifier)104放大。下变频器(down converter)106接着对GPS信号降频，模数转换器(Analog to Digital Converter)108接着将GPS信号由模拟转成数字。对应于人造卫星通道传送信号的数字GPS信号S_ch1、S_ch2……S_chN接着分别传送至对应的通道处理模块111、112……11N，用以执行载波追踪回路与编码追踪回路，并且得到不含载波与PRN码的信号Sch1’、Sch2’……SchN’。信号Sch1’、Sch2’……SchN’接着被传送至信号处理器120以撷取出数据(Data)。

图2为通道处理模块中编码移除模块200的方块图。通道处理模块处理特定人造卫星通道的GPS信号S，并且编码移除模块200由GPS信号S中移除PRN码。正弦表(sine table)202与余弦表(cosine table)204分别根据载波数控振荡器(carrier number controlled oscillator)242产生正弦值与余弦值。GPS信号S接着透过乘法器206与208乘上正弦值与余弦值用以分别取得同相信号I与正交信号Q。

同相信号I与正交信号Q接着被传送至编码移除模块200中的关联模块210。PRN码产生器238首先根据编码数控振荡器(code number controlled oscillator)244产生三个彼此之间具有相同相位差的PRN信号，包括领先码(early code)E、适中码(prompt code)P以及落后码(late code)L，其中PRN码产生器238、载波数控振荡器242与编码数控振荡器244分别根据编码相位CP运作。关联模块210中多个乘法器212、214、216、222、224、226会分别将同相信号I与正交信号Q乘上领先码E、适中码P以及落后码L，以取得多个乘积。这些乘积接着进入编码移除模块200中的加法模块220。加法模块220的多个累加器231、232、233、234、235、236会在既定的采样周期中反复累加对应的乘积以取得多个序列的采样值IE、IP、IL、QE、QP与QL。丢计数器(dump counter)240会发出信号驱动累加器231、232、233、234、235、236将累加的数值输出。