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专利名称：全球卫星定位接收器及其关联电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通讯装置，特别是涉及一种全球卫星定位接收器(Global Positioning Satellite，简称GPS)及其中的关联电路(correlating circuit)。
背景技术：
随着科技的进步，使得各种原先隶属于尖端科技使用的设备也逐渐地带入日常生活中，进而促进了人类日常生活食衣住行的便利性。就以全球卫星定位接收器而言，已日渐普及于日常生活中，而为大众所采纳使用，例如使用于汽车的导航设备，便可大幅增进驾驶员明确知悉其所在位置以及其目的地的行进方向等资讯，使驾驶员不致迷失了方向。
请参阅图1所示，为一种卫星发射的讯框示意图。如图1中的A列所示，卫星发射的讯息是以每30秒为一讯框(Frame)，而每一讯框中则又包含了每个6秒的子讯框(Sub Frame)。图中的B列显示，讯框中包含着每秒50位元的导航数据(数据即资料，以下皆称为数据)，也就是说，每位元的导航数据的传送时间为20ms，这些导航数据在传送前，会先行与图中的C列所示的辨识卫星的C/A码进行互斥或逻辑运算，以获得图中的D列所示展开表示的数据。C/A码的频率是1.023MHz，也就是每1ms传送1023位元的C/A码，而1023位元则恰为每一卫星的辨识C/A码的长度。卫星在讯息传送的过程中，是以1575.42MHz的载波，运用导航数据与C/A码运算所得的结果，来进行双相移键(Bi-Phase Shift Key，简称BPSK)调变，如图中的E列所示，然后才将调变的讯息传送出去。
在全球卫星定位接收器中，除了使用一射频前端来接收卫星发射的调变讯息，以获得取样数字(数字即数位，以下皆称为数字)数据外，更需一关联电路来搜寻C/A码，以确认可接收数据的卫星。目前共有24个卫星平均散落于六个轨道平面上，一般而言，只要有三到四个卫星便能提供位置的定位，当然卫星数目愈多，愈能提供更精准的定位。此外，因应都卜勒(Doppler)效应的影响，此关联电路在搜寻C/A码过程中，也要参考修正都卜勒效应的一修正频率码。假设关联电路获得的取样数字数据为IF，而欲搜寻的卫星的C/A码为Code，修正频率码为Doppler，则关联电路可运用下式的运算式
Σ0NmsIF*Doppler*Code···(1)]]>来计算获得其最大计算值，以确认可接收数据的卫星的C/A码偏移量(offset)及都卜勒修正频率。其中“*”的意思为乘积运算(部分情形下可为一互斥或逻辑运算，亦即单一位元的乘积运算)，亦即单一位元的乘积运算，而N ms的总和累积，是可以变更的选择。当然，如累积的时段愈长，其讯杂比相对较高，则搜寻结果受到杂讯的影响也就愈小。此种C/A码的搜寻原理将以7位元的C/A码为例(一般的卫星C/A码长度为1023位元)来说明。
请参阅图2所示，为一种7位元的C/A码产生电路的示意图。如图所示，其包括一3位元移位暂存器210及一单位元乘法器220，单位元乘法器220的输入为移位暂存器210中即将移出的两位元的值，而单位元乘法器220的输出，则随着位元的移出而移入移位暂存器210中。因此，此电路可产生1110010的7位元循环C/A码。
在全球卫星定位接收器的关联电路中，为了搜寻此7位元的C/A码，并决定所接收的取样数字数据的偏移量，将运用此7位元C/A码1110010，以及0111001、1011100、0101110、0010111、1001011、1100101等具有不同偏移位元数的偏移量的偏移码，来与接收的取样数字数据进行位元乘积及总和运算。如以单位元的乘积运算而言，则为互斥或逻辑运算，如式(1)所示。假设接收的取样数字数据中所含的C/A码为偏移两位元的1011100，则与上述1110010、0111001、1011100、0101110、0010111、1001011、1100101等几组不同偏移位元数的偏移量的偏移码，进行个别位元互斥或逻辑运算后，再求取其总和，则将只有偏移两位元的1011100这一组与其运算的结果为0，其余的运算结果均为4。如以4为计算值座标的零点，则0的值变成-4，取其平方开根号的结果得到4，亦即接收的取样数字数据中所含的C/A码与正确偏移量的偏移码的计算值为其最大值，而可以一峰值侦测器来检测。
请参阅图3所示，为一种关联电路的搜寻结果波形图。如图所示，此关联电路除了搜寻C/A码的偏移量外，也搜寻了修正都卜勒效应的都卜勒修正频率。由图中可知，具有峰值计算值的对应的C/A码偏移量与都卜勒修正频率，乃为持续进行卫星追踪，以获得正确的导航数据的C/A码偏移量与都卜勒修正频率。
请参阅图4所示，为一种现有习知的关联电路的方框示意图。如图所示，此关联电路包括C/A码暂存器405、都卜勒修正频率码暂存器410、I记忆体415、Q记忆体420、都卜勒乘法器425、C/A码乘法器430、I模拟(模拟即类比，以下皆称为模拟)加法器435、Q模拟加法器440、I模拟数字转换器445、Q模拟数字转换器450、平方和开根号计算器455、积分器460及峰值侦测器465。
其中，C/A码暂存器405用来储存欲搜寻的C/A码，都卜勒修正频率码暂存器410用来储存欲搜寻的都卜勒修正频率码，I记忆体415用来储存射频前端接收的取样数字数据，Q记忆体420则用来储存移相九十度的取样数字数据。I记忆体415与Q记忆体420共可储存20ms的取样数字数据，以提供如式(1)的计算所需数据。这些数据将经由都卜勒乘法器425与C/A码乘法器430的乘法运算，以获得各位元的乘积值，然后分别经由I模拟加法器435与Q模拟加法器440的运算，以获得所有位元的乘积值的加总值，再分别以I模拟数字转换器445与Q模拟数字转换器450，来再次地转换为数字数据。
之后，经由平方和开根号计算器455，以求取I模拟数字转换器445与Q模拟数字转换器450转换所得的数字数据的平方和，然后，对平方和开根号，以获得具有绝对值的计算值。最后，再经由积分器460的累积，以将20ms的取样数字数据的计算值相加总，并储存于积分器460的非本质记忆体(Non-coherent Memory)470中。此种作法如上所述地是为了降低杂讯的影响，累积的时段愈长，其讯杂比相对会较高，计算结果所受杂讯的影响将愈低。这些累积的计算值便可经由峰值侦测器465的检测，而获得正确的C/A码偏移量与都卜勒修正频率。
以上现有习知的关联电路的说明亦可参考美国专利第5,896,304和6,009,118号，故知，此关联电路明显地会存在有以下的缺点1、使用模拟加法器来计算，以获得所有位元的乘积的加总值，虽然可同时地获得1023位元C/A码的乘积的加总值。然而，当制程改变时，却必须重新设计将模拟数据转换为数字数据的模拟数字转换器，以致制程可携性(process portability)不佳。
2、内建储存20ms取样数字数据的记忆体庞大，造成成本过高。
此外，美国专利第6,383,046号所揭露的关联电路，虽然可改善上述制程可携性的缺失，但因是先将序列产生的CA码位元，经序列转并列后再并行处理，且未提供可暂存取样数字数据的缓冲器，故其无法达到真正的并行处理的效能。
由此可见，上述现有的全球卫星定位接收器及其关联电路在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决全球卫星定位接收器及其关联电路存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的全球卫星定位接收器及其关联电路存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的全球卫星定位接收器及其关联电路，能够改进一般现有的全球卫星定位接收器及其关联电路，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容
本发明的目的在于，克服现有的全球卫星定位接收器及其关联电路存在的缺陷，而提供一种新型结构的全球卫星定位接收器及其关联电路，所要解决的技术问题是使其应用可逐次地输出欲搜寻的C/A码的部分位元的C/A码产生单元、可逐次地输出欲搜寻的修正频率码的部分位元的都卜勒产生单元，以供乘积计算单元计算其与接收的取样数字数据的乘积，以及应用可将逐次输出的部分位元的乘积值予以加总的数字加总器，而可达成具有制程可携性的关联电路。此外，因其C/A码产生单元与都卜勒产生单元可并行产生多个位元，且具有可暂存取样数字数据的接收数据储存器，故具有较佳的并行处理效能。其更应用外部记忆体来作为储存取样数字数据的记忆体，而可降低成本，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种全球卫星定位接收器的关联电路，其包括一接收数据储存器，用以储存一取样数字数据；一介面控制器，耦接该接收数据储存器与一外部记忆体，用以控制自该外部记忆体逐次地将来自一射频前端的该取样数字数据，移入该接收数据储存器中；以及一关联器，耦接该接收数据储存器，用以接收该取样数字数据，并依据该取样数字数据与代表一卫星的一C/A码及修正都卜勒效应的一修正频率码的计算结果，以搜寻并确认发出该取样数字数据的该卫星。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的接收数据储存器包括可储存不同时段的该取样数字数据的两个记忆空间，而该介面控制器会轮流使用该些记忆空间。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的关联器包括一C/A码产生单元，以逐次地并行产生代表该卫星的该C/A码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该C/A码的部分位元；一都卜勒产生单元，用以逐次地并行产生修正都卜勒效应的该修正频率码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该修正频率码的部分位元；一乘积计算单元，耦接该C/A码产生单元及该都卜勒产生单元，用以逐次地计算该C/A码产生单元输出的该C/A码的部分位元、该都卜勒产生单元输出的该修正频率码的部分位元与接收的该取样数字数据的乘积；以及一数字加总与峰值侦测单元，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一加总值，并搜寻不同的该加总值的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的C/A码产生单元包括一C/A码相位回圈控制器，用以控制逐步地输出该C/A码的部分位元。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的都卜勒产生单元包括一都卜勒频率回圈控制器，用以控制逐步地输出该修正频率码的部分位元。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的数字加总与峰值侦测单元包括一数字加总器，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一I加总及一Q加总；一平方和开根号计算器，耦接该数字加总器，用以接收该I加总及该Q加总，计算该I加总及该Q加总的平方和的开根号值；一积分器，耦接该平方和开根号计算器，用以累加一时段的该平方和开根号计算器的输出；以及一峰值侦测器，耦接该积分器，用以搜寻不同的该I加总及该Q加总的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的时段的长度为可调整。
前述的全球卫星定位接收器的关联电路，其中所述的乘积计算单元每次可计算的部分位元数为31、32、33、64、128或更多位元。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种全球卫星定位接收器，其包括一射频前端，用以接收一射频讯号，并将该射频讯号解调及取样而获得一取样数字数据，以储存于一外部记忆体中；一接收数据储存器；一介面控制器，耦接该接收数据储存器与该外部记忆体，用以控制自该外部记忆体逐次地将该取样数字数据，移入该接收数据储存器中；一关联器，耦接该接收数据储存器，用以接收该取样数字数据，并依据该取样数字数据与代表一卫星的一C/A码及修正都卜勒效应的一修正频率码的计算结果，以搜寻并确认发出该取样数字数据的该卫星；一数据分离器，耦接该关联器，用以依据确认的该卫星的数据，以自该取样数字数据分离产生该射频讯号载送的一导航数据；以及一导航处理器，耦接该数据分离器，用以接收该导航数据，以计算取得一经纬度数据与一标准时间数据等。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的接收数据储存器包括可储存不同时段的该取样数字数据的两个记忆空间，而该介面控制器会轮流使用该些记忆空间。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的关联器包括一C/A码产生单元，用以逐次地并行产生代表该卫星的该C/A码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该C/A码的部分位元；一都卜勒产生单元，用以逐次地并行产生修正都卜勒效应的该修正频率码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该修正频率码的部分位元；一乘积计算单元，耦接该C/A码产生单元及该都卜勒产生单元，用以逐次地计算该C/A码产生单元输出的该C/A码的部分位元、该都卜勒产生单元输出的该修正频率码的部分位元与接收的该取样数字数据的乘积；以及一数字加总与峰值侦测单元，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生该加总值，并搜寻不同的该加总值的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的C/A码产生单元包括一C/A码相位回圈控制器，用以控制逐步地输出该C/A码的部分位元。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的都卜勒产生单元包括一都卜勒频率回圈控制器，用以控制逐步地输出该修正频率码的部分位元。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的数字加总与峰值侦测单元包括一数字加总器，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一I加总及一Q加总；一平方和开根号计算器，耦接该数字加总器，用以接收该I加总及该Q加总，计算该I加总及该Q加总的平方和的开根号值；一积分器，耦接该平方和开根号计算器，用以累加一时段的该平方和开根号计算器的输出；以及一峰值侦测器，耦接该积分器，用以搜寻不同的该I加总及该Q加总的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的时段的长度为可调整。
前述的全球卫星定位接收器，其中所述的乘积计算单元每次可计算的部分位元数为31、32、33、64、128或更多位元。
前述的全球卫星定位接收器，其中更包括N个该关联器。
前述的全球卫星定位接收器，其中N等于8、10、2或更多。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种全球卫星定位接收器，该全球卫星定位接收器包括射频前端、接收数据储存器、介面控制器、关联器、数据分离器及导航处理器。其中，射频前端用以接收卫星传送的射频讯号，并将射频讯号解调及取样而获得取样数字数据，以储存于例如是导航处理器中的记忆体的外部记忆体中。介面控制器，耦接接收数据储存器与外部记忆体，用以控制自外部记忆体逐次地将储存的取样数字数据，移入接收数据储存器中。关联器耦接接收数据储存器，用以接收取样数字数据，并依据接收的取样数字数据与代表卫星的C/A码及修正都卜勒效应的修正频率码的计算结果，来搜寻并确认发出上述的取样数字数据的卫星。数据分离器耦接关联器，用以依据确认的卫星的数据，以自上述取样数字数据中，分离产生接收的射频讯号所载送的导航数据。而导航处理器则耦接数据分离器，用以接收分离产生的导航数据，以计算获得所需的经纬度数据与标准时间数据等。
本发明的较佳实施例中，其接收数据储存器包括可储存不同时段的取样数字数据的两个记忆空间，而介面控制器会轮流使用这两个记忆空间，以将接收数据储存器视为乒乓缓冲器(Ping-Pong Buffer)使用。
在一实施例中，该全球卫星定位接收器的关联器包括有C/A码产生单元、都卜勒产生单元、乘积计算单元及数字加总与峰值侦测单元。其中，C/A码产生单元用以逐次地并行产生代表卫星的C/A码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的C/A码的部分位元。都卜勒产生单元用以逐次地并行产生修正都卜勒效应的修正频率码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的修正频率码的部分位元。乘积计算单元耦接C/A码产生单元及都卜勒产生单元，用以逐次地计算C/A码产生单元输出的C/A码的部分位元、都卜勒产生单元输出的修正频率码的部分位元与接收的取样数字数据的乘积。而数字加总与峰值侦测单元则耦接乘积计算单元，用以加总乘积计算单元逐次计算所得的乘积，以产生加总值，并搜寻不同的加总值的最大计算值，以确认发出取样数字数据的卫星。
在一实施例中，C/A码产生单元包括一C/A码相位回圈控制器，用以控制逐步地输出C/A码的部分位元。而都卜勒产生单元则包括一都卜勒频率回圈控制器，用以控制逐步地输出修正频率码的部分位元。
在一实施例中，其数字加总与峰值侦测单元包括数字加总器、平方和开根号计算器、积分器及峰值侦测器。其中，数字加总器耦接乘积计算单元，用以加总乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一I加总及Q加总。平方和开根号计算器耦接数字加总器，用以接收上述的I加总及Q加总，并且计算I加总及Q加总的平方和的开根号值。积分器耦接平方和开根号计算器，用以累加一时段的平方和开根号计算器的输出。而峰值侦测器则耦接积分器，用以搜寻不同的I加总及Q加总的最大计算值，以确认发出取样数字数据的卫星。
在一实施例中，累加的时段的长度为可调整。
在一实施例中，乘积计算单元每次可计算的部分位元数为64位元。
在一实施例中，此全球卫星定位接收器更包括N个相同的关联器，其中N为12，每个关联器用以分别搜寻不同卫星传送的数据与追踪卫星传送的数据，以增进搜寻的速度。
由上述的说明中可知，因本发明是应用可逐次地并行产生欲搜寻的C/A码的部分位元的C/A码产生单元、可逐次地并行产生欲搜寻的修正频率码的部分位元的都卜勒产生单元，以供乘积计算单元计算其与接收的取样数字数据的乘积，以及应用可将逐次输出的部分位元的乘积值予以加总的数字加总器，故可达成具有制程可携性的关联电路，及应用此关联电路的全球卫星定位接收器的制作。此外，更应用外部记忆体来作为储存取样数字数据的记忆体，以降低成本并维持较佳的并行处理效能。
经由上述可知，本发明一种全球卫星定位接收器及其关联电路，是应用可逐次地产生欲搜寻的C/A码的部分位元的C/A码产生单元、可逐次地产生欲搜寻的修正频率码的部分位元的都卜勒产生单元，以供乘积计算单元计算其与接收的取样数字数据的乘积，以及应用可将逐次输出的部分位元的乘积值予以加总的数字加总器，来达成具有制程可携性的关联电路。此外，更应用外部记忆体来作为储存取样数字数据的记忆体，以降低成本。借由上述技术方案，本发明全球卫星定位接收器及其关联电路至少具有下列优点1、本发明应用可逐次地并行产生欲搜寻的C/A码的部分位元的C/A码产生单元、可逐次地并行产生欲搜寻的修正频率码的部分位元的都卜勒产生单元，以供乘积计算单元计算其与接收的取样数字数据的乘积，以及应用可将逐次输出的部分位元的乘积值予以加总的数字加总器，故可以避免数字计算电路过于庞大，且具有较佳的效能。
2、本发明因无模拟加法器，故可达成具有制程可携性的关联电路，及应用此关联电路的全球卫星定位接收器的制作。
3、本发明应用外部记忆体来取代内建的储存20ms取样数字数据的记忆体，故可以降低成本。
综上所述，本发明创新结构的全球卫星定位接收器，其应用可逐次地输出欲搜寻的C/A码的部分位元的C/A码产生单元、可逐次地输出欲搜寻的修正频率码的部分位元的都卜勒产生单元，以供乘积计算单元计算其与接收的取样数字数据的乘积，以及应用可将逐次输出的部分位元的乘积值予以加总的数字加总器，而可达成具有制程可携性的关联电路。此外，因其C/A码产生单元与都卜勒产生单元可并行产生多个位元，且具有可暂存取样数字数据的接收数据储存器，故具有较佳的并行处理效能。其更应用外部记忆体来作为储存取样数字数据的记忆体，而可降低成本。本发明具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在产品的结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的全球卫星定位接收器及其关联电路具有增进的多项功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，以下特以较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。


图1为一种卫星发射的讯框示意图。
图2为一种7位元的C/A码产生电路示意图。
图3为一种关联电路的搜寻结果波形图。
图4为一种现有习知的关联电路方框示意图。
图5为根据本发明较佳实施例的一种全球卫星定位接收器方框示意图。
图6为根据本发明较佳实施例的一种关联电路方框示意图。
2103位元移位暂存器 220单位元乘法器405C/A码暂存器 410都卜勒修正频率码暂存器415I记忆体 420Q记忆体425都卜勒乘法器 430C/A码乘法器435I模拟加法器 440Q模拟加法器445I模拟数字转换器 450Q模拟数字转换器455平方和开根号计算器460积分器465峰值侦测器470非本质记忆体500全球卫星定位接收器510射频前端511接收天线 512低杂讯放大器513混波器515本地震荡器516低通滤波器517模拟数字转换器518外部记忆体519介面控制器520接收数据储存器530关联器540数据分离器550导航处理器600关联电路 610C/A码产生单元611C/A码产生器 613C/A码相位回圈控制器620都卜勒产生单元621都卜勒产生器623都卜勒频率回圈控制器 630乘积计算单元631I都卜勒乘法器 633Q都卜勒乘法器635I乘法器 637Q乘法器640数字加总与峰值侦测单元650数字加总器651I加总器 653Q加总器
660平方和开根号计算器670积分器680峰值侦测器具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的全球卫星定位接收器及其关联电路其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图5所示，为根据本发明较佳实施例的一种全球卫星定位接收器的方框示意图。如图所示，此全球卫星定位接收器500，其包括有射频前端(Radio Frequency Front End)510、介面控制器519、接收数据储存器520、关联器(Correlator)530、数据分离器(Data Extractor)540及导航处理器(Navigation Processor)550。其中，射频前端510是由接收天线511、低杂讯放大器(Low Noise Amplifier)512、混波器(Mixer)513、本地震荡器(Local Oscillator)515、低通滤波器516及模拟数字转换器517所组成。而图中的外部记忆体518也可以是导航处理器550中的记忆体，因全球卫星定位接收器在搜寻模式时，导航处理器550中的记忆体并不使用，此时，如将其作为储存取样数字数据之用，则可进一步节省成本。
如图所示，接收天线511用以接收卫星传送的射频讯号，此射频讯号将经由低杂讯放大器512的放大，然后经由本地震荡器515、混波器513与低通滤波器516的解调，以获得载波中的基频讯号，再经模拟数字转换器517的取样，便可得到接收的取样数字数据。取样数字数据的取样率为C/A码传送频率的整数倍，以本例而言为1.023MHz的整数倍，如以1倍为例，则每1ms将获得1023个取样数字数据。这些取样数字数据将储存于图5的外部记忆体518中。如前所述，为了降低接收数据中杂讯的影响，此处假设关联器530欲以20ms的取样数字数据来累积计算，如前面所述的式(1)所示，则外部记忆体518将至少储存20ms的取样数字数据。
介面控制器519依关联器530的运算需求，控制逐步地自外部记忆体518中，将储存的取样数字数据移入接收数据储存器520中，以供使用。当然，如熟习此艺者所知，为了不影响关联器530的搜寻速率，故图中的接收数据储存器520可包括储存不同时段(每一时段1ms)的取样数字数据的两个记忆空间，而介面控制器519则会控制轮流使用这两个记忆空间，以使接收数据储存器520可视为乒乓缓冲器(Ping-Pong Buffer)来使用。
关联器530由接收数据储存器520中接收上述的取样数字数据，并依据接收的取样数字数据与代表卫星的C/A码及修正都卜勒效应的修正频率码的计算结果，来搜寻并确认发出上述的取样数字数据的卫星，其计算电路将以图6为例，而在后述中说明。
如图所示，为了增进搜寻的速度，此全球卫星定位接收器可包括N个相同的关联器，其中N的值较佳地为12，以使每个关联器负责搜寻与追踪不同卫星传送的数据。
数据分离器540耦接这些关联器530，用以依据确认的卫星的数据，以自上述取样数字数据中，分离产生接收的射频讯号所载送的导航数据。而导航处理器550则耦接数据分离器540，用以接收分离产生的导航数据，以计算获得所需的经纬度数据与标准时间数据等。这些经纬度数据与标准时间数据等，便可传送至具有例如是地理资讯系统(Geography InformationSystem，简称GIS)的电脑中，以提供使用者现在位置与前进方向等的地图资讯。
请参阅图6所示，为根据本发明较佳实施例的一种关联电路方框示意图。如图所示，此全球卫星定位接收器的关联电路600，其包括接收数据储存器520、介面控制器519及关联器530。而关联器530则包括C/A码产生单元610、都卜勒产生单元620、乘积计算单元630及数字加总与峰值侦测单元640。其中，C/A码产生单元610包括C/A码产生器(C/A CodeGenerator)611及C/A码相位回圈控制器(C/A Code Phase LoopController)613。都卜勒产生单元620包括都卜勒产生器(DopplerGenerator)621及都卜勒频率回圈控制器(Doppler Frequency LoopController)623。乘积计算单元630包括I都卜勒乘法器631、Q都卜勒乘法器633、I乘法器635及Q乘法器637。而数字加总与峰值侦测单元640则包括具有I加总器651与Q加总器653的数字加总器650、平方和开根号计算器660、积分器670及峰值侦测器680。现将其工作原理详细说明如下由图5的射频前端510传送而来的20ms的取样数字数据，将储存于外部记忆体518中，并由介面控制器519依关联器530的运算需求，而控制逐步地自外部记忆体518中，将储存的取样数字数据移入接收数据储存器520，以待与代表卫星的C/A码或C/A码的移位值及都卜勒修正频率码进行如式(1)的运算。C/A码产生器611会依据C/A码相位回圈控制器613的控制，以并行地产生代表不同卫星的C/A码及不同偏移量的C/A码的移位值的部分位元，并逐步地输出所产生的C/A码的部分位元，例如在1023位元的C/A码中，每次产生及输出64位元，则可分成16次输出。
同样，都卜勒产生器621则依据都卜勒频率回圈控制器623的控制，以并行地产生修正都卜勒效应的不同的修正频率码的部分位元，并逐步地输出所产生的修正频率码的部分位元，例如在1023位元的修正频率码中，每次产生及输出64位元，则可分成16次输出。其中，修正频率码可以如本实施例地包括I修正频率码与Q修正频率码，且I修正频率码与Q修正频率码的相位相差九十度，以容纳取样时脉频率的相位误差。
I都卜勒乘法器631与Q都卜勒乘法器633分别接收都卜勒产生器621逐次输出的I修正频率码与Q修正频率码，并与接收数据储存器520输出的取样数字数据进行乘积运算。I乘法器635及Q乘法器637则分别接收I都卜勒乘法器631与Q都卜勒乘法器633的运算输出，并与C/A码产生器611逐次输出的C/A码进行乘积运算。而这些乘积运算结果将逐次地分别输出至I加总器651与Q加总器653。
I加总器651与Q加总器653逐次地分别接收I乘法器635及Q乘法器637输出的乘积运算结果，并求取每次输出的位元值的总和。以上例每次计算64位元的乘积而言，在经过16次总和计算之后，I加总器651与Q加总器653将分别输出1023位元的乘积运算的加总值I加总与Q加总。I加总与Q加总输出至平方和开根号计算器660，以进行I加总的平方加上Q加总的平方，其和再开根号的运算，然后进入积分器670，以求取1～20ms等时段可调整的取样数字数据的乘积运算及平方和开根号运算的计算值的累积值。
最后，由峰值侦测器680就取样数字数据与C/A码产生器611变化产生的C/A码与不同偏移量的C/A码的移位值，及都卜勒产生器621变化产生的不同修正频率码的计算值中，搜寻其最大计算值，以确认发出取样数字数据的卫星。例如，欲搜寻的卫星数目为24颗，卫星的C/A码为1023位元，故具有1023个不同偏移量的C/A码，而都卜勒修正频率搜寻的范围为20个区段，也就是具有20个修正频率码，则峰值侦测器680将就24×1023×20次运算的计算值中，搜寻每颗卫星的计算值中是否具有可接受的峰值，以确认该卫星传送的讯息为可接收。当然，如熟习此艺者所知，当取样数字数据的取样率大于1倍以上时，则计算次数将随着取样率的倍数而倍增。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其包括一接收数据储存器，用以储存一取样数字数据；一介面控制器，耦接该接收数据储存器与一外部记忆体，用以控制自该外部记忆体逐次地将来自一射频前端的该取样数字数据，移入该接收数据储存器中；以及一关联器，耦接该接收数据储存器，用以接收该取样数字数据，并依据该取样数字数据与代表一卫星的一C/A码及修正都卜勒效应的一修正频率码的计算结果，以搜寻并确认发出该取样数字数据的该卫星。
2.根据权利要求1所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的接收数据储存器包括可储存不同时段的该取样数字数据的两个记忆空间，而该介面控制器会轮流使用该些记忆空间。
3.根据权利要求1所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的关联器包括一C/A码产生单元，用以逐次地并行产生代表该卫星的该C/A码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该C/A码的部分位元；一都卜勒产生单元，用以逐次地并行产生修正都卜勒效应的该修正频率码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该修正频率码的部分位元；一乘积计算单元，耦接该C/A码产生单元及该都卜勒产生单元，用以逐次地计算该C/A码产生单元输出的该C/A码的部分位元、该都卜勒产生单元输出的该修正频率码的部分位元与接收的该取样数字数据的乘积；以及一数字加总与峰值侦测单元，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一加总值，并搜寻不同的该加总值的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
4.根据权利要求3所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的C/A码产生单元包括一C/A码相位回圈控制器，用以控制逐步地输出该C/A码的部分位元。
5.根据权利要求3所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的都卜勒产生单元包括一都卜勒频率回圈控制器，用以控制逐步地输出该修正频率码的部分位元。
6.根据权利要求3所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的数字加总与峰值侦测单元包括一数字加总器，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一I加总及一Q加总；一平方和开根号计算器，耦接该数字加总器，用以接收该I加总及该Q加总，计算该I加总及该Q加总的平方和的开根号值；一积分器，耦接该平方和开根号计算器，用以累加一时段的该平方和开根号计算器的输出；以及一峰值侦测器，耦接该积分器，用以搜寻不同的该I加总及该Q加总的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
7.根据权利要求6所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的时段的长度为可调整。
8.根据权利要求3所述的全球卫星定位接收器的关联电路，其特征在于其中所述的乘积计算单元每次可计算的部分位元数为31、32、33、64、128或更多位元。
9.一种全球卫星定位接收器，其特征在于其包括一射频前端，用以接收一射频讯号，并将该射频讯号解调及取样而获得一取样数字数据，以储存于一外部记忆体中；一接收数据储存器；一介面控制器，耦接该接收数据储存器与该外部记忆体，用以控制自该外部记忆体逐次地将该取样数字数据，移入该接收数据储存器中；一关联器，耦接该接收数据储存器，用以接收该取样数字数据，并依据该取样数字数据与代表一卫星的一C/A码及修正都卜勒效应的一修正频率码的计算结果，以搜寻并确认发出该取样数字数据的该卫星；一数据分离器，耦接该关联器，用以依据确认的该卫星的数据，以自该取样数字数据分离产生该射频讯号载送的一导航数据；以及一导航处理器，耦接该数据分离器，用以接收该导航数据，以计算取得一经纬度数据与一标准时间数据等。
10.根据权利要求9所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的接收数据储存器包括可储存不同时段的该取样数字数据的两个记忆空间，而该介面控制器会轮流使用该些记忆空间。
11.根据权利要求9所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的关联器包括一C/A码产生单元，用以逐次地并行产生代表该卫星的该C/A码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该C/A码的部分位元；一都卜勒产生单元，用以逐次地并行产生修正都卜勒效应的该修正频率码的部分位元，并控制逐步地输出所产生的该修正频率码的部分位元；一乘积计算单元，耦接该C/A码产生单元及该都卜勒产生单元，用以逐次地计算该C/A码产生单元输出的该C/A码的部分位元、该都卜勒产生单元输出的该修正频率码的部分位元与接收的该取样数字数据的乘积；以及一数字加总与峰值侦测单元，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生该加总值，并搜寻不同的该加总值的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
12.根据权利要求11所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的C/A码产生单元包括一C/A码相位回圈控制器，用以控制逐步地输出该C/A码的部分位元。
13.根据权利要求11所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的都卜勒产生单元包括一都卜勒频率回圈控制器，用以控制逐步地输出该修正频率码的部分位元。
14.根据权利要求11所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的数字加总与峰值侦测单元包括一数字加总器，耦接该乘积计算单元，用以加总该乘积计算单元逐次计算的乘积，以产生一I加总及一Q加总；一平方和开根号计算器，耦接该数字加总器，用以接收该I加总及该Q加总，计算该I加总及该Q加总的平方和的开根号值；一积分器，耦接该平方和开根号计算器，用以累加一时段的该平方和开根号计算器的输出；以及一峰值侦测器，耦接该积分器，用以搜寻不同的该I加总及该Q加总的最大计算值，以确认发出该取样数字数据的该卫星。
15.根据权利要求14所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的时段的长度为可调整。
16.根据权利要求11所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中所述的乘积计算单元每次可计算的部分位元数为31、32、33、64、128或更多位元。
17.根据权利要求11所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中更包括N个该关联器。
18.根据权利要求17所述的全球卫星定位接收器，其特征在于其中N等于8、10、2或更多。
全文摘要
本发明是关于一种全球卫星定位接收器及其关联电路，是应用可逐次地产生欲搜寻的C/A码的部分位元的C/A码产生单元、可逐次地产生欲搜寻的修正频率码的部分位元的都卜勒产生单元，以供乘积计算单元计算其与接收的取样数字数据的乘积，以及应用可将逐次输出的部分位元的乘积值予以加总的数字加总器，来达成具有制程可携性的关联电路。此外，更应用外部记忆体来作为储存取样数字数据的记忆体，以降低成本。
文档编号G01S5/14GK1741397SQ20041005718
公开日2006年3月1日 申请日期2004年8月27日 优先权日2004年8月27日
发明者许家彰 申请人:旺玖科技股份有限公司