[发明专利]优化的维特比解码器和全球导航卫星系统接收器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于全球导航卫星系统(GNSS)的接收器，其包括用以解码经卷积编码的数据的接收器。明确地说，但不排他地说，本发明的实施例涉及一种能够解码由对地静止的卫星(如WAAS/EGNOS卫星)发射的增强数据的GPL接收器，以及一种用于根据伽利略标准的经卷积编码的数据的伽利略接收器。

背景技术

在GPS中，现有的基于卫星的增强系统(SBAS)的对地静止的卫星由不同国家操作，用于提供额外信息以增强可从便携式GPS接收器装置得到的GPS定位质量和完整性。

所述信息提供关于大气校正的额外信息，其可应用于改进定位的质量和关于卫星完整性的信息。

归因于较大的轨道半径和SBAS卫星的对地静止的轨道，已针对数据传送使用较复杂的卷积编码，这需要在接收器中具有较复杂的解码能力，通常是维特比解码器，这对系统产生增加的处理负荷。在SBAS实施方案的情况下，维特比解码通常适用于单个SV且已知通过由通用处理器执行的软件解码器来实施所述维特比解码。此解决方案是简单的，但就速度和功率经济受到关注来说为次优的。

所提议的伽利略系统信号也将针对群集中的所有SV上的数据信道利用此卷积编码机制，所述数据信道利用相同的基本卷积编码技术，然而有可能使用不同的生成多项式和符号速率。

这种新的导航信号格式的效应将显著增加处理开销，因为所述解决方案中所使用的所有伽利略SV将要求同时操作维特比解码算法，使得维特比解码器对系统资源的负荷变得非常显著。尽管理论上有可能以软件来执行所有这些，但处理开销和额外存储器要求将对GNSS导航解决方案产生额外成本和功率要求，这直接与小尺寸、低功率和低成本的市场目标冲突。

用于此问题的一个解决方案是以硬件实施维特比解码器以从处理器完全卸载处理。尽管这种处理方式减少了对主要处理器的负荷，但仅仅将成本和功率迁移到不同子系统中。

因此，需要提供一种低功率GNSS接收器，其能够在不对系统资源产生高负荷的情况下解码经卷积编码的信号。此外，本发明旨在提供一种低功率GNSS接收器，其可与此项技术中已知的接收器相比较快地且使用较少功率来解码卷积编码信号。

发明内容

本发明的目标通过所附权利要求书的对象而获得。在本发明的变型中，此目标通过基于在处理器中实施的特殊指令集的软件维特比解码器而获得，所述指令集使得其能够在不显著增加硬件复杂性的情况下以低得多的CPU负荷处置维特比处理。

通过谨慎地应用SV导航特有的适当设计约束并分析维特比算法，可实现用于有效地将维特比加速逻辑嵌入到GNSS芯片组中的优化架构。

此外，通过硬件与软件之间的紧密整合，这可在不显著增加系统资源的情况下通过扩展常规RISC处理器的指令集来执行。

附图说明

·图1表示网格状态图。

·图2说明图1的图中的最低成本路径。

·图3表示汉明距离的计算。

·图4说明成本分布。

·图5说明累积状态成本图。

·图6示意性展示维特比算法中的不同数据存取方法。

·图7说明与本发明实施例相关的指令架构。

·图8和图9涉及与本发明相关的指令的隐式寻址。

·图10说明所发射位的序列。

·图11和图12表示图10的位序列的解码。

·图13示意性说明根据本发明一方面的以特殊指令集操作处理器。

具体实施方式

维特比编码和解码算法是此项技术中一般已知的且在技术文献中有所描述。在下文中，将仅论述GNSS实施方案特有的若干方面。

在维特比实施方案中必须考虑若干准则：符号大小、符号解译、生成多项式和长度以及符号速率。对于GNSS应用，约束长度K＝7(存储器m＝6)，其意味着所发射符号随当前数据位和先前六个数据位而变，码速率位为2，其意味着对于每一数据位，发射两个符号，符号速率大体上在250或500符号/秒左右，且生成多项式可变化。

维特比为对路径成本表进行操作的卷积编码和解码技术，所述路径成本表基于先前接收的符号的潜在解译而计算处于特定状态的最大概率。由于多项式的长度为7，所以实施方案需要表示先前六个数据位的62个状态。