采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方法.pdf

本发明涉及一种采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方法，在捕获处理时存储一组Nbit PN码之后，再存储一组Nbit PN码，即前后两组共2Nbit的PN码，然后将一组长度为2N的数据分别和两组Nbit PN码输入到两套相同的滑动相关电路进行并行搜索操作，每组PN码完成N个码相位的搜索，从而实现两路并行码相位搜索过程。本发明方法的优点是：可以在适当增加芯片资源的基础上增加单位时间码相位搜索范围，减少数据存储次数，从而提高北斗卫星基带处理芯片的捕获速度，再加上合适的系统工作频率，能使整个芯片的性能大幅度提高。

1、  一种采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方法，芯片电路中包括电路结构相同的两路滑动相关电路(4)、滑动相关电路(5)，门限判决电路(6)；其特征是所述芯片电路捕获到北斗卫星信号后，将一组Nbit PN码存入RAM之后，再存储一组Nbit PN码，即前后两组共2Nbit的PN码，然后将一组长度为2N的数据Data分别和两组Nbit PN码输入到电路结构相同的两路滑动相关电路(4)、滑动相关电路(5)进行并行搜索操作，每组PN码完成N个码相位的搜索，从而实现两路并行码相位搜索过程，其方法包括如下步骤：
步骤1：芯片电路捕获到北斗卫星信号，先将一组Nbit PN码存入RAM；再将另一组NbitPN码存入RAM；
步骤2：将同一组数据Data信号(1)分别送入滑动相关电路(4)和滑动相关电路(5)；将两组PN码信号(2)、PN码信号(3)分别送入滑动相关电路(4)和滑动相关电路(5)；
步骤3：由滑动相关电路(4)使数据Data信号(1)、PN码信号(2)相乘后积分，得到的积分结果进入门限判决电路(6)；由滑动相关电路(5)使数据Data信号(1)、PN码信号(3)相乘后积分，得到的积分结果进入门限判决电路(6)；
步骤4：门限判决电路(6)判断捕获结果，输出对应的PN序列相位状态，完成两路并行码相位搜索过程。

采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方法
技术领域
本发明涉及于北斗卫星信号接收和捕获技术领域，特别涉一种采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方法。
背景技术
一般的用于北斗卫星信号捕获的芯片的设计方法均采用单路搜索，即采用一路的AD采样数据和PN码寻找相关峰值进行卫星信号的捕获。这种方法对卫星信号捕获速度有一定的影响，但可以通过提高系统的时钟工作频率来提高捕获速度；然而，系统的时钟工作频率亦有一定限制，太高的系统时钟工作频率，对于芯片设计的时序，功耗等都将带来一定的不良影响，同时会降低芯片制造成品率，尤其在所有码相位的搜索不能一次完成而需要多次存储数据的情况下，单纯提高频率也不能大幅改善捕获速度，所以不能依靠单纯的提高芯片时钟工作频率来解决捕获速度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是，提供一种采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方案，即在适当增加芯片资源的基础上增加单位时间码相位搜索范围，减少数据存储次数。
卫星信号捕获的一般做法是将本地码与接收信号进行滑动相关，通过判决峰值得到正确的码相位，然后将相位调整后的本地码交给后面的跟踪及其他模块。其中滑动相关部分实现一般分为实时滑动相关和数据存储后滑动相关两种方法，在实现滑动相关捕获北斗信号时，由于北斗信号码速较快，因此更多采用数据存储后再进行计算的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种采用码相位多路并行搜索卫星信号的芯片设计方法，芯片电路中包括电路结构相同的两路滑动相关电路、滑动相关电路和门限判决电路；其特征是，芯片电路捕获到北斗卫星信号后，将一组Nbit PN码存入RAM之后，再存储一组Nbit PN码，即前后两组共2Nbit的PN码，然后将一组长度为2N的数据(Data)分别和两组Nbit PN码输入到电路结构相同的两路滑动相关电路、滑动相关电路进行并行搜索操作，每组PN码完成N个码相位的搜索，从而实现两路并行码相位搜索过程，其方法包括如下步骤：
步骤1：芯片电路捕获到北斗卫星信号，先将一组Nbit PN码存入RAM；再将另一组Nbit PN码存入RAM；
步骤2：将同一组数据(Data)信号1分别送入滑动相关电路4和滑动相关电路5；将两组PN码信号2、PN码信号3分别送入滑动相关电路4和滑动相关电路5；
步骤3：由滑动相关电路4使数据(Data)信号1、PN码信号2相乘后积分，得到的积分结果进入门限判决电路6；由滑动相关电路5使数据(Data)信号1、PN码信号3相乘后积分，得到的积分结果进入门限判决电路6；
步骤4：由门限判决电路判断捕获结果，输出对应的PN序列相位状态，完成两路并行码相位搜索过程。
本发明方法的优点是：可以在适当增加芯片资源的基础上增加单位时间码相位搜索范围，减少数据存储次数，从而提高北斗卫星基带处理芯片的捕获速度，再加上合适的系统工作频率，能使整个芯片的性能大幅度提高。
附图说明
图1、传统单路搜索流程图；
图2、传统单路滑动相关示意图；
图3、两路并行搜索流程图，并作为摘要附图；
图4、两路并行滑动相关示意图；
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施过程：
卫星信号捕获的一般做法是将本地码与接收信号进行滑动相关，通过判决峰值得到正确的码相位，然后将相位调整后的本地码交给后面的跟踪及其他模块。其中滑动相关部分实现一般分为实时滑动相关和数据存储后滑动相关两种方法，在实现滑动相关捕获北斗信号时，由于北斗信号码速较快，因此更多采用数据存储后再进行计算的方法。
滑动相关法是捕获最常用的方法，接收系统在搜索同步时，它的码序列发生器可以通过延时或加速的方法与发射机的码序列在相位上互相滑动，只有在检测到相位一致时，才停下来，即捕获成功，将本地PN码交给后续模块。
传统单路搜索如图1所示，PN码只将一组数据(Data)和一组PN码(PN_1)得到的积分结果进入门限判决，判断捕获结果。
接收信号数据(Data)与本地PN码相乘后积分，求出它们的互相关值，然后与门限判决电路的某一门限值比较，判断是否已捕获到有用信号；它利用了PN码序列的相关特性，既当两个相同的码序列相位一致时，其相关值输出最大，而相位相差大于二分之一个码片时相关值趋近于0，一旦确认捕获完成，捕获指示信号的同步脉冲控制搜索控制钟，调整PN码发生器产生的PN码重复频率和相位，使之与收到的信号保持同步。
图2为传统单路搜索方式，其中PN码存储长度为N，数据存储长度为2N，然后PN码按箭头方向依次滑动，每次滑动后将对应的PN码和数据进行相关积分操作，直到滑动到虚线位置，这样就完成了对N个码相位的搜索操作。
图3为两路并行搜索流程图，芯片电路中包括数据(Data)输入信号1、PN码输入信号2、PN码输入信号3、其电路结构相同的两路滑动相关电路4、滑动相关电路5和门限判决电路6；由两个滑动相关电路4、5执行两路并行码相位搜索过程。
同一组数据(Data)分别和两组PN码(PN_1，PN_2)进入后面的两个滑动相关电路，得到的积分结果同时进入门限判决，判断捕获结果。
多路并行搜索如图4所示，在单路基础上多存储长度为N的PN码(PN_2)进行同样的搜索操作，由于两路操作同时进行，因此在相同的时间内多路并行可以比单路搜索更多的码相位，从而提高整体的搜索速度。
上面所描述的PN码数据为本地生成的伪随机码数据，DATA数据为从卫星接收到的信号AD转换后得到的数据。
根据上述说明，结合本行业公知的技术，可再现本发明。