[发明专利]用于同时接收GPS和GLONASS信号的系统的模拟前端

说明书

希拉德·萨马瓦蒂

林强

孙秦方

威廉·J·麦克法兰德

相关申请

本申请要求于2010年1月25日提交的题为“System And Method For Simultaneously Receiving GPS And GLONASS Signals（用于同时接收GPS和GLONASS信号的系统和方法）”的美国临时专利申请61/298,187的优先权。

发明背景

发明领域

本发明涉及便于位置确定的卫星系统，尤其涉及允许来自GPS和GLONASS（格洛纳斯）卫星系统的卫星同时提供实时位置确定的系统和方法。

相关技术

GPS（全球定位系统）是由美国开发和运作的基于无线电的卫星系统。GPS在1995年变得全面运转。为了提供全球覆盖，GPS使用24到32颗卫星。假定最小数目的24颗卫星，有4颗卫星部署在6条轨道中的每一条轨道中。这6个轨道平面的升交点间隔60度。在该配置中，在任何时间从任何给定点应当最少有6颗卫星在视野中。

所有GPS卫星在1575MHz上发射，其中接收机可区分来自不同卫星的信号，因为每个信号是用对于每个卫星唯一的1023个“码片”的高速率伪随机（PRN）序列来编码的。这些码片也被称为粗略捕获（CA）码，且连续地重复以允许接收机的搜索引擎标识可用于位置确定的卫星。例如，GPS具有1023码片/ms的码片率。CA相位是指在重复的CA码内的位置，且也可用于确定视野中的卫星。取决于接收机中的纠错，GPS可提供1cm到15米之间的定位准确度。

GLONASS（全球导航卫星系统）是由前苏联开发且现在由俄罗斯运作的基于无线电的卫星系统。从2009年起，GLONASS具有全球覆盖。为了提供该全球覆盖，GLONASS包括24颗卫星，其中21颗卫星可用于发射信号而3颗卫星可用作备用。这24颗卫星部署在3条轨道中，每条轨道有8颗卫星。这3个轨道平面的升交点间隔120度。在该配置中，在任何时间从任何给定点应当最少有5颗卫星在视野中。

所有GLONASS卫星发射相同的标准精度（SP）信号，但每颗卫星在不同频率上发射。具体而言，GLONASS使用以1602.0MHz为中心的15信道FDMA（频分多址）。因此，每颗卫星在1602MHz+(Nx0.5625MHz)上发射，其中N是频率信道号（N=-7,-6,-5，...5,6）。GLONASS具有511码片/ms的码片率。GLONASS可提供5-10米内的水平定位准确度、以及15米内的垂直定位准确度。

随着GLONASS卫星的出现如今可用于提供位置信息，期望具有包括使用GPS和GLONASS信号两者进行位置确定的能力的系统。目前的系统包括用于每种信号的分开的接收路径。例如，由Gradincic等人于2006年10月30日提交（且于2007年5月3日公开）的美国公开2007/0096980描述了包括多个独立信号路径的RF接收机，每个信号路径包括分开的IF和基带下变频器。每个信号路径通过选择外部IF滤波器被调谐到的具体IF频带。

因此，出现了对用于接收GPS和GLONASS信号两者的系统和方法的需要，该系统和方法使组件最少化同时允许两组信号都用在位置确定中，藉此改善位置准确度。

发明概述

提供了一种用于接收GPS信号和GLONASS信号两者的接收机。该接收机包括模拟前端（AFE）；用于接收AFE的输出的GPS数字前端（DFE）和GLONASS DFE；以及用于接收GPS和GLONASS DFE的输出的双模接口（DMI）。提供了各自接收DMI的输出的搜索引擎和跟踪引擎。值得注意的是，AFE的某些前端组件被配置成处理GPS信号和GLONASS信号两者。

配置成处理GPS和GLONASS信号两者的示例性前端组件可包括低噪声放大器（LNA）和单个混频器组（即，单个I/Q混频器对）。在一个优选实施例中，前端组件可包括单个本地振荡器（LO）。该LO可被调谐，或者静态地或者动态地调谐。