DK166468B1 - Digital receiver for satellite navigation system with Doppler adjustment - Google Patents
Digital receiver for satellite navigation system with Doppler adjustment Download PDFInfo
- Publication number
- DK166468B1 DK166468B1 DK155885A DK155885A DK166468B1 DK 166468 B1 DK166468 B1 DK 166468B1 DK 155885 A DK155885 A DK 155885A DK 155885 A DK155885 A DK 155885A DK 166468 B1 DK166468 B1 DK 166468B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- signals
- receiver
- storage means
- digital
- quadrature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
i DK 166468 B1in DK 166468 B1
Den foreliggende opfindelse angår en modtager for Navstar satel1 i tnavi gationssystemet.The present invention relates to a receiver for the Navstar satellite in the navigation system.
Navstar er et satellitnavigationssystem, som er planlagt til at give kontinuerlig verdensomspændende al vejrsdækning, som tilve-5 jebringer meget nøjagtig tredimensional position og hastighedsinformation.Navstar is a satellite navigation system that is designed to provide continuous worldwide weather coverage, providing very accurate three-dimensional position and velocity information.
Det komplette Navstar system er planlagt at bestå af 18 satellitter anbragt i næsten cirkulære baner med radier på 26.600 km og en inklination i forhold til jordens ækvatorial pi an på 55 grader.The complete Navstar system is planned to consist of 18 satellites located in nearly circular orbits with radii of 26,600 km and an inclination to the Earth's equatorial pi an of 55 degrees.
10 Hver satellit udsender to navigationssignaler betegnet LI og L2 og centreret på henholdsvis 1575 og 1228 MHz.Each satellite emits two navigation signals denoted LI and L2 and centered on 1575 and 1228 MHz respectively.
Begge signaler overfører afstandsinformation ved hjælp af modulationer, som er låst i tid til atomstandarder. Formerne af disse modulationer (der er kendt som pseudotilfældige koder, fordi 15 de optræder tilfældigt, men ikke desto mindre er veldefinerede) er særegne for hver satellit.Both signals transmit distance information using time-locked modulations to atomic standards. The forms of these modulations (known as pseudo-random codes because they occur randomly but are nonetheless well-defined) are peculiar to each satellite.
Ved måling af faserne af de modtagne koder i forhold til en taktgiver i modtageren sammen med dopplerforskydni ngerne af radiofrekvensbærebølgerne kan en bruger beregne afstanden og afstands-20 ændringshastigheden (engelsk: range rate) til en bestemt satellit ved overvågning af fire satellitter (fig. 1). Ved dekodning af data om deres bevægelser, som også er moduleret på de udsendte signaler, kan brugeren løse ligninger (fig. 2) til at bestemme sin tredimensionale position og hastighed og også føre korrektioner til sin 25 taktgiver for at bringe den til at være i overensstemmelse med sa-tellittid.By measuring the phases of the received codes relative to a clock transmitter in the receiver along with the doppler displacements of the radio frequency carriers, a user can calculate the distance and range rate of a particular satellite by monitoring four satellites (Fig. 1 ). By decoding data about their movements, which are also modulated on the transmitted signals, the user can solve equations (Fig. 2) to determine his three-dimensional position and velocity and also make corrections to his 25 clock sensor to make it in accordance with satellite time.
Hvis brugeren alternativt er begrænset til at bevæge sig på jordens overflade eller befinder sig i en kendt højde, kan han udføre todimensionale målinger ved anvendelse af tre satellitter.Alternatively, if the user is restricted to moving on the Earth's surface or at a known altitude, he can perform two-dimensional measurements using three satellites.
30 Programmellet, som styrer modtageren, skal blandt de indenfor synsvidde værende satellitter vælge det delsæt, som giver den gunstigste geometri for navigationsberegningerne.30 The software that controls the receiver must select from among the satellites within sight the subset that provides the most favorable geometry for the navigation calculations.
To pseudotilfældige koder bliver i virkeligheden udsendt af hver satellit. Den første af disse anvendes til at hjælpe med til 35 indsamling af satellitsignalerne og til at tilvejebringe grov navigation og kaldes følgelig grov/indsamlingskoden (engelsk: Coarse/ Acquisition code C/A). Den anden har en ti gange højere modulationshastighed, som giver den fulde navigationsnøjagtighed af systemet og betegnes præcisionskoden P-kode.In fact, two pseudo-random codes are broadcast by each satellite. The first of these is used to assist in the collection of the satellite signals and to provide rough navigation and is thus called the Coarse / Acquisition code C / A. The other has a ten times higher modulation speed, which gives the full navigation accuracy of the system and is referred to as the precision code P code.
2 DK 166468 B12 DK 166468 B1
En grund-Navstarmodtager indeholder typisk en forstærker med lav støj og ned-omsætter til en passende mellemfrekvens fulgt af en eller flere kode- og bærebølgefølgekanaler, der hver er i stand til at følge transmissionerne fra en eller anden satellit. Der er også 5 tilknyttet afstands- og afstandsændringshastighedsmålekredsløb.A basic Navster receiver typically includes a low noise amplifier and down-converter to an appropriate intermediate frequency followed by one or more code and carrier channel channels, each capable of tracking the transmissions from one or the other satellite. There are also 5 associated distance and distance change speed measurement circuits.
Formålet med kodefølgningssløjfen er at holde en kodegenerator i modtageren i trit med en modtaget pseudotilfældig følge (sekvens) og dermed tilvejebringe information om afstanden til satellitten, som følges.The purpose of the code tracking loop is to keep a code generator in the receiver in step with a received pseudo-random sequence (sequence), thus providing information about the distance to the satellite being followed.
10 For at opnå et positions- og hastighedsestimat skal modtageren låses til udsendelserne fra et antal satellitter. Der betragtes tilfældet med et fuldstændigt tredimensionalt estimat, for hvilket det krævede antal er fire, som vist i fig. 1. Fire målinger af "pseudo-afstand" udføres ved låsning af kodefølgningssløjfer til de 15 modtagne signaler og derefter tidsstyring af forekomsten af visse tilstande af kodegeneratorerne inden for sløjferne ved hjælp af modtagerens taktgiver. Målingerne er af "pseudo-afstand" i stedet for sand afstand på grund af den (endnu) ubestemte modtagertaktgiverforskydning.10 In order to obtain a position and speed estimate, the receiver must be locked to the transmissions from a number of satellites. The case of a complete three-dimensional estimate for which the required number is four is considered, as shown in FIG. 1. Four "pseudo-distance" measurements are performed by locking code tracking loops to the 15 received signals and then timing the occurrence of certain states of the code generators within the loops by the receiver's clock sensor. The measurements are of "pseudo-distance" rather than true distance due to the (as yet) undetermined receiver rate transducer displacement.
20 Ved på lignende måde at måle frekvenserne af bærebølgefølg- ningssløjfens spændingsstyrede oscillatorer over tastningstider bestemt af modtagerens taktgiver fås fire målinger af "pseudo-af-standsændringshastighed". Disse er fejlbehæftede i forhold til de sande afstandsændringshastigheder på grund af taktgiverens fre-25 kvensfejl. Alle disse målinger sammen med data fra hver satellit,, som tilvejebringer information om satellitbevægelse, muliggør derpå opnåelse af en navigationsløsning. Dette er baseret på den omstændighed, at fire observationer er påkrævet for at løse for fire ubekendte.Similarly, by measuring the frequencies of the carrier-tracking loop voltage-controlled oscillators over keying times determined by the receiver's clock sensor, four measurements of "pseudo-distance-change rate" are obtained. These are flawed compared to the true distance change rates due to the frequency sensor's frequency error. All of these measurements, together with data from each satellite, which provides satellite motion information, then enable a navigation solution to be obtained. This is based on the fact that four observations are required to solve for four unknowns.
30 Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes en modtager til et Navstar satellitnavigationssystem indbefattende organer til forstærkning og ned-omsætning til mf-frekvenser til frembringelse af kvadratursignaler, analog-til-digital omsættere til separat at digitalisere kvadratursignalerne, lokale digitalkodegeneratororga-35 ner, organer til korrelaring af de digitaliserede kvadratursignaler separat med de samme lokalt frembragte digitale koder, kanalsignalbehandlingsorganer, hvortil udgangssignalerne fra korrelationsorganerne føres, hvilke behandlingsorganer er indrettet til at styre koden og bærebølgefølgningen af modtageren, og korrektionsorganer, 3 DK 166468 B1 der er indrettet til i afhængighed af styresignaler, som frembringes i behandlingsorganerne, at bevirke fasordrejning af basisbåndsignalfasoren repræsenteret ved kvadratursignalerne for at bevirke dopplerfølgning i modtagersløjfen, og det for modtageren 5 ifølge opfindelsen ejendommelige er, at modtageren indbefatter et digitalt datalagerorgan, som lades med data i form af "op-slag$"-tabeller, som indbefatter kombinationer af signalindgangstilstande, organer til tilførsel af de digitaliserede kvadratursignaler, som partielle adressesignaler for lagerorganet, og organer 10 til frembringelse af yderligere adressesignaler for lagerorganet i afhængighed af styresignaler, hvorved fasorrotationskorrektion udføres ved tilgang til lagerorganet i overensstemmelse med adressesignalerne for at frembringe et udgangssignal for kanal signal behandl i ngsorganerne.According to the present invention, there is provided a receiver for a Navstar satellite navigation system including means for amplifying and down-translating to mf frequencies to generate quadrature signals, analog-to-digital transducers to separately digitize the quadrature signals, local digital code generator organs, means for of the digitized quadrature signals separately with the same locally generated digital codes, channel signal processing means to which the output signals from the correlation means are provided, which processing means are arranged to control the code and carrier sequence of the receiver, and correction means are provided depending on the signal. produced in the processing means to cause phase rotation of the baseband signal phasor represented by the quadrature signals to cause doppler tracking in the receiver loop, and it is peculiar to the receiver 5 of the invention that the receiver includes a digital data storage means charged with data in the form of "lookup" tables including combinations of signal input states, means for supplying the digitized quadrature signals, as partial address signals for the storage means, and means 10 for generating additional address signals for the storage means in dependence on control signals, whereby phase rotation correction is performed by accessing the storage means in accordance with the address signals to produce an output signal for channel signal processing in the input means.
15 Fig. 3 viser en generaliseret Navstar modtagerarkitektur. Sig nal indføres på L-bånd og føres gennem efter hinanden følgende trin til forstærkning og ned-omsætning ved rf-, mf- og nul mf-frekvenser.FIG. 3 shows a generalized Navstar receiver architecture. Signals are introduced on L-bands and are passed through successive steps for amplification and downconversion at rf, mf and zero mf frequencies.
På et eller andet sted i kæden skal signalet gå gennem en analogdigital grænseflade for at tillade informationsudtrækning ved hjælp 20 af en digital processor. Hvis kode- og bærebølgesløjferne er lukket i programmel, vil denne processor også tilvejebringe de nødvendige tilbagekoblingsstyresignaler.At some point in the chain, the signal must pass through an analog-digital interface to allow information extraction using a digital processor. If the code and carrier loops are closed in software, this processor will also provide the necessary feedback control signals.
Det har hidtil været kendt at udføre den nødvendige dopplerkorrektion af de digitale signaler i rf-delene af modtageren.It has hitherto been known to perform the necessary Doppler correction of the digital signals in the rf portions of the receiver.
25 Der er et antal mulige steder, hvor kode- og bærebølge-(doppler) justering kan finde sted: ved mf-basisbånd analog eller basisbånd digital. Efter justeringsstedet i modtagerkæden bliver kredsløbet dedikeret til modtagelse af signaler fra en bestemt satellit. Til modtagelse af udsendelser fra flere 30 satellitter skal kredsløbet efter dette sted følgelig gentages svarende til det .tilsigtede antal satellitter eller alternativt tidsdeles (cyklisk eller multipiexet) mellem det samme antal. For at reducere kreds!øbskomplexiteten bør justeringsstedet derfor skubbes så langt tilbage i kæden som muligt. Det fjerneste sted, hvor denne 35 proces kan udføres, er ved udførelse af både kodekorrelation og dopplerkorrektion på digitalt basisbånd.25 There are a number of possible places where code and carrier (Doppler) adjustment can take place: by mf baseband analogue or baseband digital. After the alignment point in the receiver chain, the circuit is dedicated to receiving signals from a particular satellite. Accordingly, to receive broadcasts from more than 30 satellites, the circuit after that location must be repeated corresponding to the intended number of satellites or alternatively time-shared (cyclic or multipiex) between the same number. Therefore, to reduce circuit complexity, the adjustment site should be pushed as far back into the chain as possible. The farthest place where this process can be performed is by performing both code correlation and Doppler correction on digital baseband.
Andre betragtninger kan også fremsættes til gunst for en ba-sisbåndsløsning. Ved udførelse af kodekorrelation på basisbånd kan sande multiplikatorer anvendes i stedet for blandere, hvorved undgås 4 DK 166468 B1 problemet med blanderufuldkommenheder. Stabiliteten og Q-faktoren for de krævede filtre til fastlæggelse af prækorrelationsbåndbredden ville kræve ret stringente specifikationer ved mf. Problemet bliver betydeligt lettet ved udførelse af lavpasfiltrering på basisbånd.Other considerations can also be made in favor of a basic tape solution. When performing code correlation on baseband, true multipliers can be used instead of mixers, thus avoiding the problem of mixer imperfections. The stability and Q-factor of the required filters to determine the pre-correlation bandwidth would require rather stringent specifications at mf. The problem is greatly alleviated by performing low pass filtering on baseband.
5 Behovet for at anvende flere overføringssløjfer i syntetisatoren til implementering af mf dopplerindsætning kan også undgås.5 The need to use multiple transfer loops in the synthesizer to implement mf doppler insertion can also be avoided.
Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1-3 viser den ovenfor nævnte kendte teknik, fig. 4 virkningen af dopplerforskydning, fig. 5 fasedrejning fig. 6 en numerisk styret oscillator og fig. 7 en kanal i en Navstar modtager.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which fig. 1-3 show the prior art mentioned above; 4 shows the effect of Doppler displacement; FIG. 5, phase rotation FIG. 6 is a numerically controlled oscillator and FIG. 7 a channel in a Navstar receiver.
Muligheden for at tilvejebringe digital dopplerkorrektion på 15 basisbånd er meget ønskelig, da dette vil muliggøre anvendelse af en enkelt fast frekvens ned-omsætning til nul mf fulgt af et enkelt par A/D omsættere uden hensyn til det krævede antal modtagerkanaler.The possibility of providing digital Doppler correction on 15 basebands is highly desirable as this will allow the use of a single fixed frequency down-turnover to zero mf followed by a single pair of A / D converters regardless of the required number of receiver channels.
For at repræsentere signal fasoren på basisbånd er i-fase (I) og kvadratur (Q) kanaler nødvendige, hvor I- og Q-kanalerne betegner 20 den reelle og den imaginære komposant af fasoren. En eventuel dopplerforskydning vil bringe fasoren til at rotere og således frembringe et dopplertab, hvis filtrering udføres ved akkumulering af efter hinanden følgende fasorsampler. Denne virkning er vist i fig. 4. Rotationen skal derfor fjernes eller betydeligt reduceres, 25 før nævneværdig akkumulering kan finde sted.To represent the signal phasor on baseband, in-phase (I) and quadrature (Q) channels are required, where the I and Q channels represent the real and imaginary component of the phasor. Any doppler displacement will cause the phasor to rotate, thus producing a doppler loss if filtration is performed by accumulating successive phasor samples. This effect is shown in FIG. 4. The rotation must therefore be removed or significantly reduced, 25 before significant accumulation can take place.
Signal vektoren (fasoren) kan udtrykkes i exponential form sål edes S = AeJ (ωΝΤ+Φ) N = 0,1,2 ____ 30 hvor A er signal amplituden, ω er dopplerfrekvensen, T sampleintervallet, og φ er en vilkårlig vinkel.The signal vector (phasor) can be expressed in exponential form such that S = AeJ (ωΝΤ + Φ) N = 0.1,2 ____ 30 where A is the signal amplitude, ω is the Doppler frequency, T the sample interval, and φ is any angle.
For at fjerne fasorotationen skal signal vektoren multipliceres med en modsat roterende enhedsvektor således 35 S· - AeJ <"NT+ ♦> . e‘j“NT - Aej *To remove the phase rotation, the signal vector must be multiplied by an opposite rotating unit vector thus 35 S · - AeJ <"NT + ♦>. E 'j" NT - Aej *
Fasoren vil nu synes at være stationær og kan akkumuleres i tid uden tab.The phasor will now appear to be stationary and can accumulate in time without loss.
5 DK 166468 B15 DK 166468 B1
Den praktiske implementering af den modsat roterende funktion på I- og Q-kanalerne kan let indses ved at udtrykke multiplikationen i reel og imaginær del således: 5 (I+jQ) (cos ω NT - j sin ω NT)The practical implementation of the opposite rotary function on the I and Q channels can be readily realized by expressing the multiplication in real and imaginary part as follows: 5 (I + jQ) (cos ω NT - j sin ω NT)
= I cos w NT + Q sin NT + jQ cos ω NT - jl sin ω NT= I cos w NT + Q sin NT + jQ cos ω NT - jl sin ω NT
v---J ""-v-r-' Γ Q' 10 Transformationen er vist skematisk i fig. 5.v --- J "" -v-r- 'Γ Q' 10 The transformation is shown schematically in FIG. 5th
Rotationsvinklen ω NT kan hensigtsmæssigt tilvejebringes af en numerisk styret oscillator (NCO) af den form, der er vist i fig. 7. Vinklen vil da være repræsenteret ved et M bit digitalt ord. Den krævede ordlængde vil være bestemt af den maksimale fasestøj, som 15 kan tolereres fra rotationsoperationen. Den resulterende fasestøj vil være givet ved evaluering af effektivværdien af kvanti seringsstøjen. Hvis 6 bit anvendes, vil der fremkomme en fasekvantisering af 0,098 radianer med en tilknyttet effektivværdi af fasestøj σψ på 20 <7 2ø = °’098 12 som giver σ^ - 0,028 rad. eff.Conveniently, the angle of rotation ω NT can be provided by a numerically controlled oscillator (NCO) of the form shown in FIG. 7. The angle will then be represented by an M bit digital word. The required word length will be determined by the maximum phase noise that can be tolerated from the rotation operation. The resulting phase noise will be given by evaluating the effective value of the quantization noise. If 6 bits are used, a phase quantization of 0.098 radians will be obtained with an associated effective value of phase noise σψ of 20 <7 2o = ° '098 12 which gives σ ^ - 0.028 rad. eff.
Denne værdi vil typisk være et godt stykke under den forventede 25 termiske støj i Navstar fasefølgningssløjfer.This value will typically be well below the expected 25 thermal noise in the Navstar phase tracking loops.
Frekvensområdet og opløsningen af NCO skal være tilstrækkelig til at dække det fuldstændige forventede dopplerområde i trin, der er små nok til at forhindre, at signifikante fasefejl akkumuleres mellem NCO opdateringer. Et dopplerområde på + 10 kHz vil være mere 30 end tilstrækkeligt, da det vil omslutte det fulde satellitdoppler-område på ~ +4 kHz sammen med et brugerhastighedsområde på + Mach 3,8. Ved betragtning af apparatets frekvensopløsning kan det antages, at NCO bliver opdateret ved en effektiv hastighed på ca. det dobbelte af sløjfebåndbredden. I tilfælde af en smal båndbredde med 35 en opdateringshastighed på ca. 1 Hz vil en frekvensopløsning på 0,01 Hz således tillade en fasefejl i værste tilfælde på - 0,05 radianer i at opstå. Dette er foreneligt med den ovenfor angivne fasestøj. Antallet af bit, som er påkrævet for at styre NCO, bliver derfor bestemt som DK 166468 B1 6The frequency range and resolution of NCO should be sufficient to cover the complete expected doppler range in steps small enough to prevent significant phase errors from accumulating between NCO updates. A Doppler range of + 10 kHz will be more than 30, as it will enclose the full satellite Doppler range of ~ +4 kHz along with a user speed range of + Mach 3.8. Considering the frequency of the apparatus, it can be assumed that the NCO is updated at an effective rate of approx. twice the loop bandwidth. In the case of a narrow bandwidth of 35, a refresh rate of approx. Thus, 1 Hz, a frequency resolution of 0.01 Hz will allow a phase error in the worst case of - 0.05 radians to occur. This is compatible with the above phase noise. The number of bits required to control NCO is therefore determined as DK 166468 B1 6
Tog2 (20.103/0,01) ~ 21 bit.Tog2 (20.103 / 0.01) ~ 21 bit.
NCO skal også taktstyres ved en tilstrækkeligt høj hastighed til at forhindre "musetænder" på faserampeudgangssignalet i at 5 forekomme. Disse "musetænder" frembringes som følge af, at oscillatoren kun frembringer et endeligt antal udgangssampler pr. udgangscyklus. Problemet bliver derfor værst ved den højeste udgangsfrekvens. For at reducere denne effekt til niveauet af fasekvantise-ringen vil ca. 64 udgangssampler pr. udgangscyklus derfor være på-10 krævet. Dette svarer til en taktstyrehastighed på 640 kHz.The NCO must also be clock controlled at a sufficiently high speed to prevent "mouse teeth" on the phase ramp output from occurring. These "mouse teeth" are generated because the oscillator produces only a finite number of output samples per output cycle. Therefore, the problem becomes worst at the highest output frequency. To reduce this effect to the level of the phase quantization, approx. 64 output samples per output cycle therefore be -10 required. This corresponds to a clock speed of 640 kHz.
Positionering af fasorrotatoren efter nogen akkumulering af korrelatorudgangssignalet er akceptabel, forudsat at der ikke forekommer noget nævneværdigt dopplertab under denne akkumuleringstid. Tabet kan let evalueres ved undersøgelse af frekvenska- 15 rakteristikken F(tt>) for akkumulatoren således F(·) - I " eij-T .Positioning of the phasor rotator after any accumulation of the correlator output is acceptable, provided that there is no significant Doppler loss during this accumulation time. The loss can easily be evaluated by examining the frequency characteristic F (tt>) of the accumulator thus F (·) - I "eij-T.
N N sin ^ 20 1=1 2N N sin ^ 20 1 = 1 2
For et maksimalt 1 dB tab ved den maksimale dopplerfrekvens på 10 kHz må N derfor ikke være større end 547. Anbringelse af fasorrotatoren efter denne akkumuleringsmængde ville resultere i, at 25 apparatets genemgangshastighed reduceres fra 20 MHz til ca. 40 kHz.Therefore, for a maximum 1 dB loss at the maximum Doppler frequency of 10 kHz, N must not be greater than 547. Placing the phasor rotator after this accumulation amount would result in the device's throughput rate being reduced from 20 MHz to approx. 40 kHz.
Det er fordelagtigt at udføre noget af akkumuleringen før fasorrotationen for derved at reducere ROM'ens krav om tilgangstid. Yderligere akkumulering kan derpå anvendes til at reducere udgangsdatahastigheden til en tilstrækkeligt lav værdi til håndtering af en 30 mikroprocessor. Denne vil være af størrelsesordenen 1 kHz. Der er imidlertid et yderligere aspekt ved konfigurationen, som skal undersøges, nemlig de krævede I- og Q-ordlængder.It is advantageous to perform some of the accumulation before the phase rotation, thereby reducing the ROM's access time requirements. Further accumulation can then be used to reduce the output data rate to a sufficiently low value for handling a microprocessor. This will be of the order of 1 kHz. However, there is a further aspect of the configuration that needs to be examined, namely the required I and Q word lengths.
Det krævede antal bit til I- og Q-di gi tal i seri ngerne vil være anvendelsesafhængigt. Hvis et 2 dB tab kan tolereres, vil enkelt 35 bitomsætning være tilfredsstillende. Hvis der imidlertid anvendes 2 bit, vil dette tab blive reduceret til 0,6 dB. Disse to tilfælde forudsætter, at signal/støj-forholdet er negativt. Ved fremadskriden gennem akkumuleringstrinnene vil dette ikke altid være tilfældet, og flere bit vil blive nødvendige.The required number of bits for I and Q di g numbers in the series will be application dependent. If a 2 dB loss can be tolerated, single 35 bit conversion will be satisfactory. However, if 2 bits are used, this loss will be reduced to 0.6 dB. These two cases assume that the signal-to-noise ratio is negative. As you progress through the accumulation steps, this will not always be the case and more bits will be needed.
7 DK 166468 B17 DK 166468 B1
Det sted, hvor fasorrotation udføres, vil derfor afhænge af implementeringen af anordningen. En 2 bit rotator, der arbejder ved 20 MHz, kan anbringes direkte før eller efter korrel atoren. Alternativt kan en langsommere, men større ordlængderotator anvendes ef-5 ter en begrænset mængde efter-korrelationsakkumulering.The location at which the phase rotation is performed will therefore depend on the implementation of the device. A 2 bit rotator operating at 20 MHz can be placed directly before or after the granule. Alternatively, a slower but larger word length rotator can be used after a limited amount of post-correlation accumulation.
Ved betragtning af 2 bit 20 MHz opløsningen kan det ses, at en simpel implementering kunne opnås ved anvendelse af en PROM opslagstabel. Adresserne ville bestå af 4 bit af I- og Q-signaldata sammen med de 6 bit, som er nødvendige for at definere fasorrota-10 tionen til en opløsning på 5,625° (360°: 64, dvs. 6 bit i binær). Udgangssignalerne ville simpelthen være 4 bit af drejet I-og Οι nformation. PROM-størrelsen ville derfor være 4 k udført som en 1 k x 4. Hvis enkeltbitdigitalisering var tilstrækkelig, kunne dette reduceres til 256 x 2.Considering the 2 bit 20 MHz resolution, it can be seen that a simple implementation could be achieved using a PROM lookup table. The addresses would consist of 4 bits of I and Q signal data along with the 6 bits needed to define the phase rotation to a resolution of 5.625 ° (360 °: 64, i.e. 6 bits in binary). The output signals would simply be 4 bits of rotated I and formationι nformation. Therefore, the PROM size would be 4 k done as a 1 k x 4. If single bit digitization was sufficient, this could be reduced to 256 x 2.
15 Denne idé kan føres et skridt videre ved at kombinere enkelt bi tmultiplikationen, som kræves for at implementere korrelationsfunktionen i rotations PROM'en. Endelig kan inde-tidskorrelationen sammen med skiftet eller dedikeret tidlig/sen korrelation også kombineres. Med hensyn til det skiftede tidlig/sen tilfælde ville 20 PROM'en kræve 12 adresselinier og en udgangsordstørrelse på 8 bit og således fastlægge en 32 k PROM. Denne konfiguration er vist i fig.15 This idea can be taken a step further by simply combining the single multiplication required to implement the correlation function in the rotation PROM. Finally, the in-time correlation together with the switched or dedicated early / late correlation can also be combined. With regard to the switched early / late case, the 20 PROM would require 12 address lines and an output word size of 8 bits, thus establishing a 32 k PROM. This configuration is shown in FIG.
7.7th
Indgangssignalet på L-bånd for alle kanaler bliver først ned-omsat gennem en enkelt kæde af rf- og mf-trin til en frekvens FQ+D.The L-band input signal for all channels is first transmitted through a single chain of rf and mf steps to a frequency FQ + D.
25 Det resulterende mf-signal føres til to blandere 70a, 70b i kvadratur med et lokaloscillatorsignal ved en frekvens FQ. I- og Qsigna-lerne, som således fås, bliver lavpasfiltreret og ført til A/D-omsættere 71a, 71b. Adaptive tærskel metoder anvendes til at bekæmpe ikke-gaussiske støjkilder. 2-bit digitalisering anvendes 30 sammen med sampling af tidlig,sen og prompte (e,l,p) korrelationer for at adressere en programmerbar lagerchip 72. De tilsvarende tidlige, sene eller prompte udgangstilstande bliver separat akkumuleret og ført til kanal processoren 73. Målinger udføres af kanal-processoren af afstand og afstandsændringshastighed ved overvågning 35 af kodegeneratortiIstandene. En numerisk styret oscillator 74 reagerer på kanal behandl i ngen og afleder den krævede fasorrotationsvinkel samt frembringer et 6 bit ord, som danner en del af PROM-adressen sammen med I-og Q-digitaliseringen og e,1,p kodesamplingen.The resulting mf signal is fed to two mixers 70a, 70b in quadrature with a local oscillator signal at a frequency FQ. The I and Q signals thus obtained are low pass filtered and fed to A / D converters 71a, 71b. Adaptive threshold methods are used to combat non-Gaussian noise sources. 2-bit digitization is used in conjunction with sampling early, late and prompt (e, l, p) correlations to address a programmable storage chip 72. The corresponding early, late or prompt output states are separately accumulated and fed to the channel processor 73. Measurements is performed by the channel processor of distance and distance change rate by monitoring the code generator modes. A numerically controlled oscillator 74 responds to channel processing and derives the required phase rotation angle as well as generates a 6 bit word which forms part of the PROM address along with the I and Q digitization and e, 1, p of the code sample.
8 DK 166468 B18 DK 166468 B1
Den primære funktion af processoren er imidlertid at holde kode- og bærebølgefaserne på sporet.However, the primary function of the processor is to keep the code and carrier phases on track.
Estimater af kodepositionsfejl kan foretages simpelt ved at danne differensen af tidlige og sene korrelationssampler. Disse 5 udledes ved udførelse af I + Q operationer på de tidlige og sene udgangssignaler. Det skal bemærkes, at i denne digitale implementering vil kanal balance ikke længere være noget problem.Estimates of code position errors can be made simply by forming the difference of early and late correlation samples. These 5 are derived by performing I + Q operations on the early and late output signals. It should be noted that in this digital implementation, channel balance will no longer be a problem.
Kodepositionsfejlestimater kan derpå føres til et programmel sløjfefil ter, før de anvendes til at opdatere kodegeneratoren og således 10 lukke kodefølgningssløjfen.Code position error estimates can then be passed to a software loop filter before being used to update the code generator, thus closing the code tracking loop.
Bærebølgefaseesti mater kan foretages ved anvendelse af en Costas I.Q. teknik på prompt korrelationssamplerne. Bærebølgesløjfen vil derpå blive lukket på lignende måde som kodesløjfen. Bærebøl gefrekvensestimater kan også dannes ved udførelse af en operation 15 på tidssekventielle I,Q par som vist nedenfor Q.I. i - I.Q. ,Carrier phase estimator can be made using a Costas I.Q. technique on the prompt correlation samples. The carrier loop will then be closed in a similar manner to the code loop. Carrier frequency estimates can also be formed by performing an operation 15 on time sequential I, Q pairs as shown below Q.I. i - I.Q. .
Fejlfrekvens oc x 1 1~Error frequency oc x 1 1 ~
Tf+OiTf + Oi
Denne fejlfunktion kan anvendes til at bistå indledende bærebølge-20 faseopnåelse og kan også anvendes til at give frekvensestimater, når alvorlig forstyrrelse udelukker anvendelse af bærebølgefasefølgni ngssløjfen.This malfunction can be used to assist initial carrier phase attainment and can also be used to provide frequency estimates when severe interference precludes the use of carrier phase tracking loop.
Denne konfiguration tillader tilføjelse af flere modtagerkanaler på simpel måde ved tilføjelse af ekstra kodegenera-25 torer NCO'er og PROMS. Det samme A/D modul og den samme kanalprocessor kan anvendes for de ekstra kanaler. Et separat A/D omsætningsmodul vil imidlertid være påkrævet, hvis LI og L2 skal modtages samtidigt.This configuration allows the addition of multiple receiver channels in a simple manner by adding additional code generators NCOs and PROMS. The same A / D module and the same channel processor can be used for the extra channels. However, a separate A / D turnover module will be required if L1 and L2 are to be received simultaneously.
For en modtagerkanal med lavere ydelse kan de adaptive tærskel 30 2 bit A/D omsættere erstattes med enkel tbi tenheder. Korrel atoren behøver kun at være af en omskiftet tidlig/sen type og kræver således kun et enkelt par af I- og Q-udgange.For a lower performance receiver channel, the adaptive threshold 30 2 bit A / D converters can be replaced with simple tbi units. The granular atoms need only be of a switched early / late type and thus require only a single pair of I and Q outputs.
Hvis samtidig drift på et antal satellitter eller på forskellige signal segmenter af den samme satellit er påkrævet, kan et antal 35 serielle korrelationsblokke anvendes i parallel.If simultaneous operation on a number of satellites or on different signal segments of the same satellite is required, a number of 35 serial correlation blocks can be used in parallel.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK155885A DK166468B1 (en) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | Digital receiver for satellite navigation system with Doppler adjustment |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK155885 | 1985-04-03 | ||
DK155885A DK166468B1 (en) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | Digital receiver for satellite navigation system with Doppler adjustment |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK155885D0 DK155885D0 (en) | 1985-04-03 |
DK155885A DK155885A (en) | 1986-10-04 |
DK166468B1 true DK166468B1 (en) | 1993-05-24 |
Family
ID=8106048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK155885A DK166468B1 (en) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | Digital receiver for satellite navigation system with Doppler adjustment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DK (1) | DK166468B1 (en) |
-
1985
- 1985-04-03 DK DK155885A patent/DK166468B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK155885A (en) | 1986-10-04 |
DK155885D0 (en) | 1985-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4613977A (en) | Digital Navstar receiver | |
US4651154A (en) | Digital NAVSTAR receiver | |
US5459473A (en) | GPS receiver | |
CN101261318B (en) | High dynamic state spread-spectrum precise distance measurement receiving machine | |
JP4120237B2 (en) | Demodulator and receiver | |
US5271034A (en) | System and method for receiving and decoding global positioning satellite signals | |
ES2230620T3 (en) | ACQUISITION IN A GPS RECEIVER. | |
EP1644753B1 (en) | A HARDWARE ARCHITECTURE FOR PROCESSING GALILEO ALTERNATE BINARY OFFSET CARRIER (AltBOC) SIGNALS | |
EP0242115B1 (en) | Method and system for determining position on a moving platform, such as a ship, using signals from GPS satellites | |
EP0198029B1 (en) | Enhanced global positioning system delta-range processing | |
EP2093584B1 (en) | Processing received satellite radio signals | |
US20150372714A1 (en) | Method and receiver for receiving a binary offset carrier composite signal | |
US6738713B2 (en) | Positioning apparatus and method | |
DK166468B1 (en) | Digital receiver for satellite navigation system with Doppler adjustment | |
CN106338752A (en) | Satellite signal bit synchronization method and device, and navigation receiver | |
JP3783022B2 (en) | Receiver for wide-area position measurement system | |
CN106154294B (en) | A kind of carrier tracking circuit and carrier wave tracing method | |
US7499485B2 (en) | Method and apparatus for detecting GPS data-bit boundaries and detecting GPS satellite-signal reception | |
JP3956722B2 (en) | Matched filter device, correlation detection method, and receiver | |
WO2002046789A1 (en) | Positioning apparatus and method | |
RU227214U1 (en) | Navigation processor chip | |
CA3230101A1 (en) | Aggregated vector and clock tracking in a gnss receiver | |
Daita | Behavioral VHDL implementation of coherent digital GPS signal receiver | |
WO2023129543A1 (en) | Aggregated vector and clock tracking in a gnss receiver | |
EP0987559A2 (en) | Direct sampling global positioning system (GPS) receiver |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B1 | Patent granted (law 1993) | ||
PBP | Patent lapsed |