[发明专利]获得信号捕获辅助数据的系统和方法

说明书

本申请是申请日为2004年4月2日申请号为第201110328570.X号发明名称为“获得信号捕获辅助数据的系统和方法”的中国专利申请的分案申请,而后者又是申请日为2004年4月2日申请号为200480015208.5号发明名称为“获得信号捕获辅助数据的系统和方法”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本发明要求于2003年4月25日提交的美国临时申请No.60/465,371和于2003年4月30日提交的美国临时申请No.60/467,258的优先权，在此通过参考引入这些申请。

技术领域

所公开的方法和装置涉及无线通信，并且更具体地涉及采用信号捕获辅助数据来辅助一个接收站捕获所选信号的无线系统。

背景技术

无线通信业界正在开发为无线终端生成精确位置信息的服务。这种开发部分地由公共安全服务提供者致力于对紧急呼叫的快速反应的需要而推动。在很多实例中，主叫方可能不愿或不能提供精确的位置信息。当自动地提供这种信息时，公共安全官员能够迅速地反应并提供服务。一般来说，在其中一个公共安全实体接收到紧急“911”电话呼叫的一个位置称为公共安全应答点（下文中称为“PSAP”）。

众所周知的全球定位系统（GPS）提供一种可能的方法来提供无线终端位置确定。采用GPS技术，可以在由FCC报告和规则所要求的精确度要求范围内确定无线终端位置和速度信息。一旦将GPS技术加入到该单元，除提供足够精确的无线终端位置信息之外，则还容易地将新的GPS特征集成到无线电话中。可以用这额外的有价值的特征来增加无线电话的市场价值并通过向这些电话的终端用户提供附加服务来提高收益。

众所周知，GPS导航系统采用在环绕地球的轨道中的卫星。地球上任何地方的任何GPS用户都可以得到包括三维位置、速度和时刻（time of day）的准确导航信息。GPS系统包括24颗卫星，这些卫星部署在三个关于赤道以55°倾斜并关于彼此间隔120°的平面内具有26,600千米半径的圆形轨道上。在三个轨道路径中的每一个内八颗卫星等距地间隔。采用GPS的位置测量基于从在轨卫星向一个GPS接收机广播的GPS信号的传播延迟时间的测量。通常，在四维（纬度、经度、高度和时间）中进行准确的位置确定需要接收来自4颗卫星的信号。在一个接收机测量各信号的传播延迟之后，通过用光速乘以每个延迟来计算到每个卫星的距离。通过结合所测量的距离和卫星的已知位置求解一组具有四个未知数的四个方程，得到位置和时间。结合连续地监控和修正卫星时钟和轨道参数的跟踪台，对于每个卫星采用星载（on-board）原子钟来维持GPS系统的精确能力。

每个GPS卫星飞行器（SV）在L频带中发送两个直接序列编码扩频信号：在载波频率1.57542GHz处的一个L1信号，以及在1.2276GHz处的一个L2信号。L1信号包括两个以相位正交调制的相移键控（PSK）扩频信号：P码信号（P代表“精确”）和C/A（C/A代表“粗糙/捕获”）码信号。L2信号只包含P码信号。P码和C/A码是调制到载波上的重复伪随机（又称伪噪声或“PN”）比特（被通信领域的普通技术人员称为“码片”）序列。接收机利用这些码类似于时钟的性质来进行时延的测量。用于每个SV的PN码是唯一的，使得接收机可以分辨哪个卫星发送了一个给定的码，即使这些码全部是在同一载波频率上发送的。包含对于导航计算有用的系统状态信息和卫星轨道参数的50bit/s的数据流也调制到每个载波上。P码信号是加密的，并且通常P码信号对于商业用户和私人用户是不可用的。C/A信号对于所有用户可用。

由GPS接收机执行的绝大部分操作具有由直接序列扩频接收机执行的操作的特征。在一个称为“解扩”的处理中，必须通过用PN码的一个时间校准的本地生成副本乘以每个信号来从该信号中去除PN码调制的扩展效果。由于不太可能在接收机启动时就知道合适的时间校准或码延迟，因此必须通过在GPS接收机操作的初始“捕获”阶段期间进行搜索来确定。

在执行解扩之后，每个信号包含在中间载波频率的一个50bit/sPSK信号。由于由卫星和终端单元之间的相对移动引起的多普勒效应，并且由于本地接收机的GPS时钟参考误差，该PSK信号的确切频率是不确定的。由于在信号捕获之前多普勒频率通常是未知的，因此在初始信号捕获期间必须执行对多普勒频率的搜索。一旦近似地确定了多普勒频率，就可以进行载波解调。