扩频专利_扩频通信_扩频解调

专利名称扩频传输系统中或者涉及扩频传输系统的改进的法

扩频传输系统中或者涉及扩频传输系统的改进仪术4贝戮本发明涉及扩频传输系统、具体是 (码分多址)传输系 统中所用的直接序列扩频传输的领域。本发明特别涉及利用 传输的卫星导航系统如GPS (全球定位系统)、Glonass系统(俄罗 斯卫星导航系统)和Galileo系统(当前在开发中的欧洲卫星导航系 统)。

背景技术有三类扩频传输系统。这些系统是1. 频率跳跃-信号伪随机地在跳跃带宽内不同频率之间快速 地切换，并且预先知道在任何给定时间在何处去发现信号。2. 时间跳跃-信号伪随机地在短脉冲串中发射，并且 预先知道何时预期脉冲串。3. 直接序列-以高得多的频率对数字数据进行直接编码。伪 随机地生成代码，知道如何生成相同代码并且将收到的信号 与该代码相关以提取数据。一般而言，这样的扩频传输系统按照三个关键元素来区分i) 信号占用比发射信息所必需的带宽大得多的带宽。这导致许 多益处，比如对千扰和阻塞的抵抗性以及多用户接入。ii) 带宽借助于独立于数据的代码来扩展。代码的独立性使得这 一点有别于数据调制将总是在一定程度扩频的标准调制方案。iii) 同步到代码以恢复数据。独立代码和同步接收的使用 允许多个用户同时接入同一频带。为了保护信号，所用代码是伪随机的。它表现为随机但是实际 上具有确定性，使得能够重构代码以便同步检测。这一伪随 机代码也称为伪噪声(PN)。本发明特别地涉及形式为直接序列扩频传输的传输。 能够用于传输数字化语音、ISDN信道、调制解调器数据等。

这样的传输在图1中示出，该图示出了简化的直接序列扩频 系统。为求简明，该图仅示出了在一个方向上工作的一个信道。图2 图示了信息数据如何调制伪随机代码。这样的系统的一般工 作原理众所周知，将不在这里具体地加以考虑。然而能够认为它包 括如下各项A) 信号传输包括如下步骤(图1A、图2):1. 生成因各信道和各连续连接而不同的伪随机代码。2. 信息"信号"数据调制伪随机代码(信息数据被"扩频"，图2)3. 所得信号调制载波。4. ;改大和广"^番调制的栽波。B) 信号接收包括如下步骤(图1B):1. 4妾收和》文大载波。2. 接收的信号与本地载波相混合以恢复扩频数字信号。3. 生成与预期信号相匹配的伪随机代码。4. 采集接收的代码并且将它自己的代码锁相到其上。5. 接收的信号与生成的代码相关，提取信息数据。 卫星导航系统如GPS和Galileo使用传输系统。为求简化，以上文本将着重于卫星导航系统，其中以GPS系统作为具体例 子。GPS系统目前包括多于24颗卫星，其中通常8至16颗卫星同 时在的视野内。这些卫星发射例如轨道参数、传输的时间信 息等。在定位中使用的通常通过计算从属于定位系统的数颗 卫星同时发射到的信号的传播时间来推断它的位置。为了定 位，通常必须接收在视野内的至少四颗卫星的信号以计算位 置。GPS系统的各卫星以称为Ll的1575.42MHz载波频率发射"测

距"信号。这一频率也表示为154f0，其中fO=10.23MHz。另外，卫 星以称为L2的1227.6MHz载波频率，即120f0,发射另一"测距，，信 号。然而，这一L2信号并非民用，将不在这里具体加以描述。在卫星中利用至少 一 个伪随机序列来执行这些信号的调制。这 一伪随机序列因各卫星和来自各卫星的各"测距"信号而不同。调制 的结果是生成代码调制的宽带"测距"信号。虽然在传输中使用的栽 波频率基本上相同(即)，但是所用调制技术使得在 中有可能区分从不同卫星发射的信号。在各卫星中，为了调制L1信号，所用伪随机序列例如是所谓的 C/A代码(粗代码/采集代码)，该代码是来自Gold代码族中的代码。 各GPS卫星通过使用单独(唯一)C/A代码来发射信号。这些代码 :故形成为两个1023比特二进制序列的才莫2和。使用多项式 X<10>+X<3>+1来形成第一二进制序列Gl,而通过延迟多项式 X<10>+X<9>+X<8>+X<6>+X<3>+X<2>+1使得该延迟因各卫星而不 同来形成第二二进制序列G2。这一布置使得有可能利用相同的代码 来产生不同的C/A代码。C/A代码由此是如下二进制代码， 这些代码在GPS系统中的码片速率为1.023MHz。扩频专利C/A代码包括1023个码片，其中代码的迭代时间(周期)为lms。 Ll信号的载波还以50比特/秒的比特速率通过导航信号来调制。该 导航信息包括关于卫星完整性("健康，，)、轨道参数、GPS时间信 息等的信息。卫星各自被布置用以在相同的时间瞬间，例如在一周的开始， 发射它们的C/A代码的开头。 一旦已经发射来自各卫星的C/A代码 就重复C/A代码。在它们的操作过程中，卫星监视它们的设备的状况。卫星可以 例如使用所谓的"看门犬"操作来检测和报告设备中的可能故障。错 误和故障可能是瞬间的或者延续得较久。基于健康数据，可以补偿 一些故障或者可以完全忽略故障卫星所发射的信息。另外，在能够 接收多于四颗卫星的信号的情形下，可以例如基于载波噪声比对从

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