具有群延遲和振幅失真補償的信號接收器的製造方法

2023-10-28 23:13:47

具有群延遲和振幅失真補償的信號接收器的製造方法
【專利摘要】一種信號接收器(120)，包括：用於從天線(202)接收信號的天線接口(204)；模擬信號處理電路(208-a，208-b，208-c)，其被耦合到天線接口(204)，用於處理接收到的信號以產生經濾波的信號；採樣電路(210-a，210-b，210-c)，用於對經濾波的信號進行採樣以產生數位化的接收信號；數字補償器(212-a，212-b，212-c)，其用於接收數位化的接收信號並補償由模擬信號處理電路(208-a，208-b，208-c)引入的不一致的群延遲和振幅失真以產生經補償的數位化的接收信號；和數字處理器(214)，其用於處理經補償的數位化的接收信號以產生一結果(220)。
【專利說明】具有群延遲和振幅失真補償的信號接收器

【技術領域】
[0001] 公開的實施例總體涉及在信號接收器處進行信號處理的【技術領域】，並且具體地涉 及一種用於在信號接收器處對群延遲失真以及可選擇地對振幅失真進行補償的系統和方 法。

【背景技術】
[0002] 信號接收器通常包括對接收到的信號進行調節以具有期望的振幅、相位和/或頻 率特性的設備和電路（例如，模擬信號處理電路）。信號接收器處的設備和電路還可以被設 計成用於在被信號接收器接收之前消除或減小沿著信號傳播路徑引入到信號中的幹涉噪 聲及其它失真。


【發明內容】

[0003] 在調節接收到的信號的處理過程中，信號接收器處的設備和電路（例如，模擬信 號處理電路）可能會將額外的信號失真或不期望的特性引入所述接收到的信號。
[0004] 可能由所述設備和電路在信號接收器處引入的信號失真的一種形式是相位失真 (有時在本文中稱作群延遲失真）。由信號接收器的分量引入的相位失真源自於信號接收 器的相應分量的非線性的相位響應。通過非線性相位與頻率特性的關係圖、或所關注的頻 率通帶上的不一致的群延遲，可以觀察到相位失真。相位失真限制了信號接收器合併來自 具有不同頻率的信號的信息的能力，從而限制了根據由合併多個信號或多頻信號獲得的寬 帶信號得到的測量結果的精度。
[0005] 由所述設備和電路在信號接收器處可能引入的信號失真的另一種形式是振幅失 真。由信號接收器的分量引入的振幅失真源自於信號接收器的相應分量的非對稱的量值響 應。通過在所關注的頻率通帶範圍內的非對稱振幅與頻率特性的關係圖可以觀察到振幅失 真。
[0006] -些實施例提供了一種信號接收器，所述信號接收器包括：用於從天線接收信號 的天線接口；模擬信號處理電路，所述模擬信號處理電路耦合到天線接口，用於處理接收到 的信號以產生經濾波的信號；採樣電路，所述採樣電路用於對經濾波的信號進行採樣以產 生數位化的接收信號；補償機構，所述補償機構用於接收數位化的接收信號並補償由模擬 信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真以產生經補償的數位化的接收信號；和數 字處理器，所述數字處理器用於處理經補償的數位化的接收信號以產生一結果。
[0007] -些實施例提供一種在信號接收器處執行的信號補償方法。所述方法包括：在信 號接收器處根據響應於由校準信號發生器在信號接收器處的校準信號的注入而由補償機 構接收到的處理的數位訊號配置補償機構，所述配置步驟包括配置補償機構以補償由信號 接收器的模擬信號處理電路引入的不一致群延遲和振幅失真。所述方法進一步包括：在信 號接收器處接收信號；在信號接收器處處理接收到的信號以產生數位化的接收信號；以及 使用補償機構補償數位化的接收信號以產生經補償的信號。
[0008] -些實施例提供一種在信號接收器處執行的信號補償方法。所述方法包括以下步 驟：從天線接收信號；通過模擬信號處理電路處理接收到的信號以產生經濾波的信號；通 過採樣電路對經濾波的信號進行採樣以產生數位化的接收信號；通過數字補償器對所述數 字化的接收信號中的由模擬信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真進行補償，以 產生經補償的數位化的接收信號；和處理經補償的數位化的接收信號以產生一結果。
[0009] 在上述實施例中的一些實施例中，補償機構通過以下步驟配置而成：在信號接收 器處注入校準信號；將由補償機構接收到的與注入的校準信號相對應的數位訊號從時域變 換到頻域，以產生經處理的數位訊號的復值頻域表示；以及從經處理的數位訊號的復值頻 域表示中提取振幅和相位值。配置補償機構進一步包括：通過從目標頻率相關相位信息中 減去被提取的相位值來計算相位殘餘；通過確定被提取的量值與目標量值響應信息之比計 算量值響應殘餘；由計算出的相位殘餘和量值響應殘餘生成一組復值；以及將所述一組復 值從頻域變換到時域以產生對應於有限脈衝響應濾波器的復值時域濾波器係數。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1示出了根據一些實施例的具有群延遲補償的信號接收器的示例性應用（GNSS 衛星導航系統）；
[0011] 圖2是描繪了根據一些實施例的具有群延遲補償的信號接收器的方框圖；
[0012]圖3A-3F包括描繪了根據一些實施例的具有群延遲補償的信號接收器的部件的 方框圖；
[0013]圖4A包括描繪了根據一些實施例的具有群延遲補償的信號接收器的補償機構的 配置的流程圖；
[0014]圖4B-4C包括描繪了根據一些實施例的具有振幅失真補償的信號接收器的補償 機構的配置的流程圖；
[0015]圖5A-?包括描繪了根據一些實施例的在信號接收器處進行信號補償的方法的 流程圖；
[0016] 在所有附圖中，類似的附圖標記表示相對應的部件。

【具體實施方式】
[0017] 應當理解的是，雖然術語"第一"、"第二"等在本文中可以用於描述各種元件，但是 這些元件不應該受限於這些術語。這些術語僅用於將元件彼此區分開。例如，第一接觸件 可以被稱為第二接觸件，並且類似地，第二接觸件可以被稱為第一接觸件，而不會改變所描 述的含義，只要所有"第一接觸件"都被一致地重新命名並且所有第二接觸件都被一致地重 新命名。第一接觸件和第二接觸件兩個都是接觸件，但是它們不是同一個接觸件。
[0018] 這裡使用的術語僅用於描述具體實施例，並且不意圖限制權利要求。如在實施例 和所附權利要求的描述中所使用的，單數形式"一"、"一個"和"所述"用於也包括複數形式， 除非上下文清楚地另有說明。還應當理解的是，本文中使用的術語"和/或"表示並包括相 關的所列項中的一個或多個項的任何以及所有可能的組合。還應當理解的是，說明書中使 用的術語"包括"表示所列舉特徵、整數、步驟、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除 還存在或額外地具有一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件、和/或由它們構 成的組。
[0019] 本文中所使用的術語"如果（if) "可以基於上下文而被解釋為"當...時"、或"一 旦...就響應於...的判斷"、或"根據...的決定"或"響應於...的檢測"，表明前 文所述的條件為真或得到滿足。類似地，措詞"如果確定[前述條件為真]"、或"如果[前 述條件為真]"、或"當[前述條件為真]時"可以基於上下文而被解釋為表示"一旦確定前 述條件為真，就"或"響應於前述條件為真的判斷"或"根據前述條件為真的確定"或"一 旦檢測到前述條件為真...就"或"響應於前述條件為真的檢測"。
[0020] 以下將參照各種實施例進行詳細描述，其中所述實施例的示例在附圖中被示出。 在以下的詳細說明中，闡述了許多具體細節以提供對所述實施例的全面理解。然而，在沒有 這些具體細節的情況下也可以實施所述各種實施例。在其它的情況下，公知的方法、程序、 部件、和電路都沒有進行詳細的說明，以避免無法分清這些實施例的各個方面的主次。
[0021] 圖1包括示出了根據一些實施例的包括具有群延遲和振幅補償的信號接收器（例 如，信號接收器120)的系統（例如，全球導航衛星系統（GNSS) 100)的一個示例的方框圖。
[0022] GNSS100包括一個或多個GNSS衛星110和信號接收器120。GNSS衛星110發送 信號（例如，含有導航信息的信號）以被信號接收器120接收到。由GNSS衛星110發送的 信號在到達信號接收器120之前穿過各種傳播媒介（例如，大氣層）。
[0023]傳播媒介包括不期望的噪聲和失真源130,所述不期望的噪聲和失真源將噪聲和 /或失真引入到傳輸信號中，從而使有由GNSS衛星110傳輸的信號受到不利影響。由一個 或多個噪聲和失真源130引入的噪聲和失真的一些不利影響包括信噪比的惡化（例如，由 具有落入所關注的頻帶範圍之外的並且通常位於其之內的頻譜的不期望的噪聲功率的引 入而導致的）、和使傳輸信號的振幅、頻率和相位內容產生不期望的、並且通常非一致的、不 確定的變化。
[0024]信號接收器120通常包括用於至少部分地減輕或抵消一個或多個噪聲和失真源 130在所接收的信號上產生的不利影響的模擬和數字電路。
[0025]進一步地，信號接收器120包括在模擬信號處理電路中的信號調節元件（例如，濾 波器和放大器），所述信號調節元件選擇性地增強具有所關注的頻率的信號，並拒絕或衰減 頻率不在所關注的帶寬內的信號。
[0026] 圖2是示出了根據一些實施例的信號接收器120的方框圖。在一些實施例中，信 號接收器120從天線202接收信號。信號接收器120包括天線接口 204、用於每個所關注的 頻帶的接收器206和補償機構212 (這裡也稱作數字補償器）、和數字處理器214。信號接 收器120還可選擇地包括校準信號發生器230、時鐘240、殼體250、和電路板260。
[0027]天線接口 204從天線（例如，天線202)並可選擇地從校準信號發生器（例如，校 準信號發生器230)接收信號。
[0028] 接收器206包括模擬信號處理電路208和採樣電路210。模擬信號處理電路208 被聯接到天線接口 204以處理接收到的信號從而產生經濾波的信號。在一些實施例中，模 擬信號處理電路208包括各種頻率、振幅和相位調節部件，例如，一個或多個模擬濾波器和 /或一個或多個增益（放大）級。在一些實施例中，模擬信號處理電路208對應於或包括 低噪聲放大器。在一些實施方案中，模擬信號處理電路208包括對接收到的信號進行降頻 轉換以產生正交基帶信號（例如，正交的I和Q信號分量）的（正交）解調器。採樣電路 210對來自模擬信號處理電路208的經濾波的信號進行採樣以產生數位化的接收信號。在 一些實施例中，用於產生數位化的接收信號的電路進一步包括量化電路和數位化電路。在 一些實施方案中可能要注意的是，信號接收器120包括分別用於兩個或更多個所關注的頻 帶的單獨的接收器206 (並因此包括單獨的模擬信號處理電路208和採樣電路210)。可選 擇地，信號接收器120包括用於每一個所關注的頻帶的單獨的接收器206。如圖2中的示 例中所示，接收器206-a(並因此模擬信號處理電路208-a和採樣電路210-a)被配置成在 L1頻帶（例如，1575.42±16MHz;或1559MHz-1591MHz)下工作，接收器206-b(並因此模 擬信號處理電路208-b和採樣電路210-b)被配置成在L2頻帶（例如，1227. 6±16MHz;或 1211MHz-1243MHz)下工作，以及接收器206-c並因此模擬信號處理電路208-c和採樣電路 210-c)被配置成在L5 頻帶（例如，1176. 45± 16MHz;或 1160MHz-1192MHz)下運行。
[0029] 補償機構212接收數位化的接收信號並對不一致的群延遲以及在一些實施方案 中對由模擬信號處理電路208引入的振幅失真進行補償，以產生經補償的數位化的接收信 號。在一些實施例中，補償機構（例如，補償機構212)在一個或多個預先定義的頻率範圍 內對由模擬信號處理電路產生的數位化的接收信號中的信號失真進行補償。在一些實施例 中，信號失真是由模擬信號處理電路208的非線性相位響應引入的相位失真。對跨越期望 的頻率範圍中的信號進行處理時，模擬信號處理電路208的非線性相位響應導致群延遲中 的不期望變化。在一些實施例中，信號失真包括由模擬信號處理電路208的非對稱的量值 響應引入的振幅失真。模擬信號處理電路208的非對稱的量值響應導致對在期望的頻率範 圍內的信號的不期望影響。
[0030] 在一些實施方案中，在數位訊號處理器（有時被稱作DSP)中實現補償機構212。 在其它實施方案中，在諸如FIR濾波器和一個或多個寄存器的電路中實現補償機構212。可 選地，或額外地，在由通用處理器運行的軟體中實現補償機構212。要注意的是如，這裡所使 用的術語"不一致的"表示在預先定義的頻率範圍內對於不同的頻率具有不同的延遲。在一 些實施方案中，信號接收器120被配置成包括用於每一個所關注的頻帶的單獨的補償機構 212。如圖2中的示例所示，補償機構212-a被配置成在L1頻帶（例如，1559MHz-1591MHz 的頻帶）下工作，補償機構212-b被配置成在L2頻帶（例如，包括1211MHz-1243MHz的頻 帶）下工作，以及補償機構212-c被配置成在L5頻帶（例如，包括1160MHz-1192MHz的頻 帶）下工作。
[0031] 應該理解的是，所述頻帶和頻帶寬度（例如，L1、L2、和L5頻帶，和相應的帶寬）僅 僅是說明性和代表性的；這裡所述的信號接收器和由信號接收器執行的方法可以被配置成 在本文中未具體列出的頻帶或頻率下工作。
[0032] 數字處理器214處理經補償的數位化的接收信號以產生結果220。在一些實施方 案中，結果（例如，結果220)包括至一個衛星的距離、至多個衛星的距離、導航結果、地理位 置、和/或衛星時值。在一些實施例中，通過使用一個或多個微處理器或其它可編程的處理 器來實現數字處理器214。這裡參照圖3F進一步描述數字處理器214。在一些實施方案中， 在基帶系統內或靠近基帶系統實現數字處理器214。按照這種方式，數字處理器214被配置 成在基帶信號上運行。在一些實施例中，數字處理器214可選擇地包括GNSS處理器216和 微處理器218。GNSS處理器216通常包括用於分析從GNSS衛星接收到的信號並因此輔助 微處理器218執行導航功能以及可選擇的其它功能的電路，例如，相關器。數字處理器214 包括並執行控制指令，以用於控制下文所述的校準信號發生器230在天線接口 204處注入 校準信號的時間，以及用於根據響應於在天線接口 204處的校準信號的注入而接收到的數 字化的接收信號控制補償機構212的配置（例如，通過由微處理器218提供的控制信號）。
[0033] 在一些實施例中，校準信號發生器230被耦合到天線接口 204以在天線接口 204 處注入校準信號。
[0034] 在一些實施例中，時鐘240將同步的時鐘定時信號提供給校準信號發生器230和 採樣電路210。
[0035] 在一些實施例中，天線接口 204、模擬信號處理電路208、採樣電路210、補償機構 212、數字處理器214和校準信號發生器230都被容納在殼體250中。
[0036] 在一些實施例中，天線接口 204、模擬信號處理電路208、採樣電路210、補償機構 212、數字處理器214和校準信號發生器230安裝在單個電路板（例如，電路板260)上。可 選地，天線接口 204不安裝在上面安裝有其它部件的電路板上。通常，在包括殼體250的實 施例中，電路板260被容納在殼體250內。
[0037] 在一些實施例中，信號接收器（例如，信號接收器120)是衛星信號接收器。
[0038] 圖3A是示出了根據一些實施例的天線接口 204的方框圖。如圖3A所示圖3,天線 接口 204包括一個或多個濾波器（例如，濾波器304-a和濾波器304-b)，以將接收信號302 的頻率限制到所關注的頻率。濾波器304-a和濾波器304-b包括具有固定的或可變的（例 如，可調的）特性的濾波器。天線接口 204還包括用於放大或增強所關注的信號的一個或 多個放大器306。放大器306可以包括具有固定的或可變的（例如，可調的）特性的一個或 多個放大器。
[0039] 圖3B是示出了補償機構212和可選擇的配置機構320的方框圖。如上所述，補償 機構212接收數位化的接收信號（例如，數位化的接收信號312)，並對不一致的群延遲進行 補償，並且在一些實施方案中，對由天線接口 204和模擬信號處理電路208引入的振幅失真 進行補償，以產生經補償的數位化的接收信號（例如，經補償的數位化的接收信號316)。
[0040] 在一些實施例中，補償機構212被配置成（例如，通過使用配置機構320)通過使 用有限脈衝響應濾波器或FIR濾波器（例如，複合FIR314)處理數位化的接收信號312以 補償不一致的群延遲，其中，所述有限脈衝響應濾波器或FIR濾波器使用一組複合的濾波 器係數（例如，複合的FIR係數334)，並且在一些實施方案中，補償機構212補償至少由模 擬信號處理電路（例如，模擬信號處理電路208)引入的振幅失真。
[0041] 在一些實施例中，補償機構（例如，補償機構212)響應於例如通過校準信號發生 器230在天線接口處的校準信號的注入、根據由該補償機構接收到的信號而被配置（例如， 通過配置機構320)。
[0042] 在一些實施例中，配置機構320執行如以下參照圖5A-?描述的配置補償機構的 方法。
[0043] 如圖3B所示，在一些實施方案中，配置機構320包括相干採樣累積器322(在圖3E 中更詳細地示出），所述相干採樣累積器用於存儲和相干地（在多個校準周期中）累積響應 於校準信號的注入而接收到的數位化的接收信號，並因此輸出相干地累積的樣本。在一些 實施方案中，相干累積是通過使用諸如求和、平均、濾波（例如，通過利用Kalman濾波器或 貝葉斯（Bayesian)評估器）或其任意組合的方式在多個校準周期中通過相干地合併響應 於校準信號的注入而接收到的數位化的接收信號的樣本而執行的。相干採樣累積器322可 以在硬體（例如，累積寄存器、時鐘分配器等）或在由數位訊號處理器或通用微處理器執行 的軟體中實現。
[0044]FFT324 (例如，N點FFT324-a，如圖3E所示）在相干地累積的（例如，加和的或 平均的）樣本上執行複合傅立葉變換以針對多個頻率分量產生一組複合值。例如，例如，對 於N點FFT而言，FFT324的輸出是N個複合值或包括N個複合值，且每一個複合值都具有 實部和虛部。FFT324可以在軟體、硬體（例如，在FFT晶片上）中、或在數位訊號處理器上 實現。在一些實施方案中，FFT324的輸出被變換以產生測得的相位響應（其在圖4A中被 稱作實際相位響應402)，並且在一些實施方案中，產生天線接口 204和模擬信號處理電路 208的測得的量值響應（其在圖4B中被稱為實際量值響應412,而在圖4C中被稱為實際量 值響應422)。測得的相位響應表示在存在於經濾波的信號中的各種頻率下的經濾波的信號 (例如，響應於注入的校準信號而接收到的數位化的接收信號）的測得的相位。測得的量值 響應表示在存在於經濾波的信號中的各種頻率下的經濾波的信號（例如，響應於注入的校 準信號而接收到的數位化的接收信號）的測得的量值。在一些實施例中，通過在各種頻率 下對經濾波的信號（例如，響應於注入的校準信號而接收到的數位化的接收信號）的測得 的相位進行多項式擬合（例如，多項式濾波（polynomialsmoothing))來獲得測得的相位 響應（在圖4A中被稱作實際相位響應402)。在這種實施例中，測得的相位響應由具有序號 的多項式表示；所述序號被選擇以消除經濾波的信號的測得的相位的多項式表達中的不期 望的噪聲，同時保留（例如，逼近）對經濾波的信號的測得的相位的群延遲失真的影響。在 一些實施例中，隨後在多個頻率（例如，對應於N點FFT324-a的頻格（frequencybins)) 下對多項式進行採樣以在多個頻率下產生經濾波的信號的平滑的測得相位。在一些實施例 中，平滑的測得相位是通過使用內插法（例如，曲線擬合、多項式內插法、樣條內插法、高斯 內插法、回歸法等）由數位化的接收信號的相應頻率分量的相位值（例如，實際相位響應 402)生成的。在一些實施例中，測得的量值響應（在圖4B中被稱作實際量值響應412,而 在圖4C中被稱作實際量值響應422)是通過採用與上文所述的用於獲得測得的相位響應的 方法類似的方法由各種頻率下的經濾波的信號的測得的量值獲得的。
[0045] 目標響應曲線326 (例如，圖4A中所示的目標響應404和/或圖4B中所示的目標 量值響應414)分別對應於預先存儲的或（可選擇地）由實際相位響應402和/或實際量值 響應412生成的期望的一組取決於頻率的相位值和/或取決於頻率的量值。在一些實施方 案中，目標相位值（例如，目標響應曲線326或目標響應404)是通過對數位化的接收信號 的相應的頻率分量的相位值（例如，實際相位響應402)進行直線擬合（例如，直線404-a) 而生成（例如計算得出）的。在一些實施例中，目標相位值（例如，目標響應曲線326或目 標響應404)是通過使用內插法（例如，曲線擬合、多項式內插法、樣條內插法、高斯內插法、 回歸法等）由數位化的接收信號的相應的頻率分量的相位值（例如，實際相位響應402)生 成的。可選地，目標相位值是預先確定的固定值，與測得的相位響應（例如，實際相位響應 402)無關。在一些實施例中，目標量值是通過與上述用於獲得目標相位值的方法類似的方 法由數位化的接收信號的相應的頻率分量的量值（例如，實際量值響應412,圖2C所示）獲 得的。可替換地，目標量值是預先確定的固定值，與測得的量值響應（例如，實際量值響應 412)無關。
[0046] 在一些實施例中，通過從目標相位值（例如，目標響應曲線326或目標響應404) 中減去數位化的接收信號的相應的頻率分量的相位值（例如，實際相位響應402)來計算殘 餘相位差（residualphasedifferences)(例如，殘餘328或相位殘餘406)。在一些實施 例中，通過確定數位化的接收信號的相應的頻率分量的被提取的量值（例如，實際量值響 應412)與目標量值響應信息（例如，目標響應曲線326或目標響應404)的比來計算殘餘 量值差（例如，殘餘328或量值殘餘416)。
[0047] 在殘餘相位差（例如，殘餘328或相位殘餘406)的表達上執行快速傅立葉逆變換 (例如，iFFT330)，並且在一些實施方案中，在量值響應殘餘（例如，量值殘餘416)上執行 快速傅立葉逆變換，以產生與FIR係數相對應的初始的一組複合值。要注意的是，可以通過 使用硬體（例如，在FFT電路上）或通過由數位訊號處理器或通用微處理器運行的軟體實 現iFFT330。在一些實施方案中，通過使用同一FFT電路、或由數位訊號處理器或通用微處 理器運行的同一程序（一個或多個）實現FFT324和iFFT330。
[0048] 可選擇地，在由iFFT330獲得的一組初始複合值上執行開窗操作（開窗332)，這 通過使iFFT330的結果乘以一開窗函數（例如，Tukey窗，或更具體地，Tukey0. 5窗）以 減小iFFT330的結果的邊緣分量的振幅的方式調節由iFFT330產生的結果。在一些實施 方案中，使用硬體或由數位訊號處理器或通用微處理器運行的軟體實現開窗332。iFFT330 的結果的"邊緣分量"通常是不在該結果的預先定義的中心部分中的分量。在一個示例中， 在產生從1連續編號到128的128個複合FIR係數作為iFFT330的結果的實施方案中，中 心分量至少包括分量32至96,而邊緣分量包括分量1至31和97至128,或分量1至31和 97至128的子集。
[0049] 在各種實施例中，多種開窗函數中的任一個用於對由iFFT330獲得的一組複合 值進行開窗操作以產生複合的FIR係數，例如在InternalReport,Max-Planck-Institut furGravitationsphysik，Hannover，2002 中刊登的G.Heinzel、A.Rudiger、和 R.Schilling的"SpectrumandspectraldensityestimationbyDiscreteFourier transform(DFT),includingacomprehensivelistofwindowfunctionsandsome newflat-topwindows，'、以及 1987 年的ProceedingsofIEEE,vol. 66,pp. 51-83 中刊登 的FJHarris的"OnUseofwindowsforHarmonicAnalysiswithDiscreteFourier transform"中所述的開窗函數。
[0050] 由配置機構320執行的方法將參照圖5A-?進一步說明。
[0051] 圖3C是示出了在補償機構212中所使用的有限脈衝響應濾波器314的方框圖。如 圖3C所示，FIR濾波器352(例如，複合FIR314,圖3B所示）使用複合濾波器係數354(例 如，複合FIR係數334,圖3B中所示）。在一些實施例中，用於FIR濾波器352的複合濾波 器係數354被存儲在係數寄存器356中。可選擇地，在FIR濾波器352的內部實現係數寄 存器356。如上所述，以及參照下文對於圖5A-?的描述，在一些實施方案中，通過在一個或 多個校準周期內處理天線接口 204處注入的校準信號（例如，通過配置機構320)來生成復 合濾波器係數354。
[0052] 可替換地，在一些實施方案中，從濾波器係數庫358獲得存儲在係數寄存器356中 的濾波器係數。濾波器係數庫358存儲多組濾波器係數，如圖3C所示。多路復用器359用 於例如基於信號接收器120中或信號接收器120附近的工作條件（例如，溫度）從濾波器 係數庫358中選擇一組濾波器係數。在這些實施方案中，FIR濾波器352通過使用從濾波 器係數庫358選出的一組濾波器係數對數位化的接收信號進行濾波。在一些實施方案中， 存儲在濾波器係數庫358中的多組濾波器係數是在多個不同的工作條件（例如，多個測得 溫度）下生成的濾波器係數。在濾波器係數庫358中生成多組濾波器係數的過程有時被稱 為工廠校準，這是因為可以在製造信號接收器期間或在製造信號接收器不久之後"在工廠" 生成所述係數。在一些實施例中，通過工廠校準生成的濾波器係數是通過使用外部校準信 號（即，在接收器外部生成的校準信號）獲得的，並且在這種實施例中，信號接收器無須包 括校準信號發生器230。
[0053] 圖3D是示出了校準信號發生器230的方框圖。如圖2所示，校準信號發生器230 被耦合到天線接口 204,以在天線接口 204處注入校準信號。
[0054] 在一些實施例中，由校準信號發生器230產生的校準信號包括與預先定義的頻率 範圍內的正交頻率分量相對應的時域信號。在這種實施例中，時域信號的持續時間（或周 期）等於正交頻率分量之間的頻率間隔的倒數或是該倒數的整數倍。在一些實施例中，校 準信號包括階躍載波信號。在一些實施例中，校準信號包括掃頻載波信號。在一些實施例 中，校準信號包括均勻間隔開的頻率分量，例如從XlMHz到X2MHz的以YMHz為增量（例如， 以1MHz為增量）的頻率分量，其中XI和X2MHz對應於（在天線接口 204處接收到的）接 收信號的頻帶寬度或帶寬（有時被稱為所關注的帶通），而YMHz規定連續的頻率分量之間 的（通常均勻的）間距（即，頻率間隔）。在這種實施例中，一些實施方案提供的校準信號 的持續時間（或周期）等於連續的頻率分量之間的頻率間隔（即，間距_例如，YMHz)的倒 數或是該倒數的整數倍。
[0055] 在圖3D所示的示例性實施方案中，校準信號是多頻音（有時稱作多載波）校準信 號368,該多頻音校準信號368為0FDM(正交頻分復用）信號，或者所述校準信號是與0FDM 信號類似的信號，只是該校準信號不生成或不傳輸數據。校準信號對應於跨越所關注的傳 輸頻帶的多頻音信號。例如，通過由0FDM調製器採用的方法生成多頻音信號。在一些實施 例中，諸如控制信號360等的控制信號（例如，啟用，禁用，時間基準）被用於控制校準信號 的注入的時刻和/或持續時間。在一些實施例中，數字處理器214至少部分地通過控制信 號360控制校準信號發生器230。例如，在一些實施方案中，數字處理器214確定校準信號 的注入的時刻和/或持續時間，包括注入事件之間的間隔、和與校準信號有關的佔空比。如 上所述，在一些實施方案中，校準信號的注入的時刻和/或持續時間等於構成校準信號368 的連續的（並且正交的）頻率分量之間的頻率間隔的倒數，或是該倒數的整數倍。
[0056] 控制信號360控制時鐘發生器361。在一些實施例中，時鐘發生器361向正交調 制器366和存儲器362提供時間基準，其中所述存儲器362存儲用於生成正交頻音的正交 時間序列，也被稱為多頻音時域數位訊號。在一些實施方案中，多頻音時域數位訊號被從存 儲器362中讀取出來並通過一個或多個數模轉換器（例如，DAC364-a和DAC364-b)被轉 換成模擬信號，其中所述數模轉換器向正交調製器366提供所產生的模擬信號。正交調製 器366將模擬信號調製到載波信號上以產生校準信號368。從另一個觀點來看，存儲器362 存儲一組目標多頻音信號的時域表達，其中所述一組目標多頻音信號通過一個或多個DAC 364被轉換成模擬信號並隨後被調製到載波信號上以產生校準信號368。
[0057] 在一些實施例中，校準信號發生器（例如，校準信號發生器230)以小於一預先定 義的分數的佔空比（例如，以小於1 %的佔空比）在天線接口 204處注入校準信號。在一些 實施例中，以低佔空比（例如，小於1〇%、1%、〇. 1%或0. 2%的佔空比）注入校準信號。在 一個示例中，針對每一個工作周期（例如，該周期的持續時間在20毫秒與2秒之間），校準 信號都以持續一插入周期（有時也被稱作校準周期）的方式添加。在一些實施例中，校準 信號的插入周期具有不小於校準信號368的一個"符號周期（symbolperiod) "（例如，保 持校準信號中的所有頻率分量的正交性所需的時間周期）的持續時間。典型地，校準信號 的插入周期具有兩個或更多個符號周期的持續時間。在一些實施例中，非常低的佔空比校 準信號最低程度地影響GNSS信號載波與噪聲功率密度之比（CNo)。
[0058] 在一些實施例中，校準信號發生器在天線接口處注入校準信號作為偽隨機或隨機 信號，以減少對各種GNSS信號結構的任何不利影響。
[0059] 在一些實施例中，校準信號具有一振幅，該振幅比從天線接收的信號的振幅大至 少一預先定義量（例如，40dB)。在一些實施例中，校準信號的平均功率小於用於信號接收 器的寬帶噪聲下限。在一些實施，校準信號的振幅和持續時間是根據如下標準來確定的，該 標準是：校準信號的平均功率被保持為低於一個值，該值可能會影響信號接收器的增益控 制電路（例如，自動增益控制電路）的增益設定。在一些實施例中，增益控制電路對應於 信號接收器的模擬信號處理電路的AGC電路。在一些實施方案中，在諸如10毫秒、10秒、 10分鐘、20分鐘等的固定的或可變的時間間隔之後注入校準信號。保持校準信號的注入事 件之間的時間間隔有助於將平均校準信號功率保持為低於可能導致增益控制電路（例如， AGC電路）改變其增益設定的值（對應於信號接收器的寬帶噪聲下限）。在可選的實施例 中，AGC電路可以在校準信號的注入期間被切斷（或阻止改變其狀態）。
[0060] 在一些實施例中，校準信號發生器（例如，校準信號發生器230)至少部分地由信 號接收器120的數字處理器（例如，數字處理器214)控制。例如，數字處理器將確定注入 的時刻和/或持續時間，並可能確定校準信號注入事件之間的間隔。此外，在具有兩個或更 多個接收器206 (參見圖2)的一些實施方案中，校準信號發生器230在數字處理器214的 控制下對每一個接收器206注入不同的校準信號，其中用於每一個接收器接收器206的校 準信號與用於其它接收器206注入的校準信號相比，具有儲存在存儲器362中的不同的一 組多頻音時域數位訊號、各自的佔空比、和不同的定時。
[0061] 圖3E是示出了根據一些實施例的累積的FFT370的方框圖。在一些實施例中，累 積的FFT370包括兩個或更多寄存器（例如，N級移位寄存器322-a和N級累積器322-b)， 每一個寄存器用於存儲並相干地累積（例如，使用本文獻中的其它地方所述的方法）來自 由接收到的信號（例如，數位化的接收信號312)生成的兩個或更多個正交基帶信號的相應 的正交基帶信號的樣本。樣本的相干累積（例如，求和或平均）是通過在M個校準周期範 圍內執行相干（例如，時間同步）求和並且可選擇地隨後將所產生的值除以校準周期的數 目（例如，M)(例如，這是通過使用移位寄存器實現的）以產生跨越M個校準周期的樣本的 相干和（並可選擇地，相干平均值）來計算的。在一些實施例中，針對所關注的每一個不同 頻帶計算樣本的相干累積（例如，平均或求和）。在一些實施方案中，跨越多個校準周期的 相干累積能夠獲得更好的校準精度。
[0062]為此，累積的FFT370包括相干樣本累積器322和FFT324 (如前文參照圖3B中 的校準機構320所作的描述）。如圖3E所示，累積FFT370接收數位化的RF樣本372 (例 如，由數位化的接收信號312獲得）、樣本時鐘374和符號時間啟用（SymbolTimeEnable) (佔空比）376。累積的FFT370處理數位化的RF樣本372以在M個符號378上產生N個 復頻域樣本，如下所述。
[0063] 相干樣本累積器322用於存儲並相干地累積響應於校準信號在天線接口處的注 入（例如，通過校準信號發生器230)而由補償機構（例如，補償機構212)接收到的數位化 的RF樣本372 (例如，數位化的接收信號312)。因此，使用N級移位寄存器322-a移位並存 儲數位化的RF樣本372,並且所述數位化的RF樣本被相干地累積（例如，通過求和或濾波 的方法合併），並可選擇地通過使用N級累積器322-b進行平均。
[0064]FFT324 (例如，（M個符號上的）N點FFT324-a)例如通過使用快速傅立葉變換實 施方式在相干地累積的樣本上執行複合傅立葉變換。
[0065] 在一些實施方案中，通過使用樣本時鐘374 (例如，由時鐘240獲得或與時鐘240 同步）提供用於信號樣本（例如，數位化的RF樣本372)的時間基準。另一個時間基準， 符號時間啟用（佔空比）376,能夠使相干樣本累積器322和FFT324在校準信號的注入期 間或在與校準信號的注入相對應的時刻啟動操作。在一些實施例中，時鐘分配器除以N個 374-a並且除以M個374-b，樣本時鐘374的頻率除以預先定義的值（例如，分別為N和M) 以分別根據N級累積器322-b和（在M個符號上的）N點FFT324-a的要求產生頻率降低的 時鐘定時信號。
[0066] 圖3F是示出了根據一些實施例的數字處理器214的方框圖。數字處理器214可 以在圖1所示的全球導航衛星系統（GNSS)應用中使用。數字處理器214通常包括一個或 多個處理單元（CPU) 602、一個或多個網絡或其它通信接口 604、存儲器610、可選擇的補充 接收器670(例如，用於接收導航輔助信號的一個或多個接收器，諸如廣域差分衛星定位系 統信號）、和用於使這些部件相互連接的一個或多個通信總線609。通信總線609可以包括 使系統部件相互連接並控制所述系統部件之間的通信的電路（有時稱作晶片組）。數字處 理器214被耦合到衛星定位系統接收器674 (例如，除數字處理器214之外的信號接收器 120)以接收用於處理的數位化的（並且通常是經補償的）衛星信號。數字處理器214可 選擇地包括用戶界面605,所述用戶界面包括顯示裝置606和輸入裝置608 (例如，鍵盤、鼠 標、觸控螢幕、鍵盤等）。存儲器610包括高速隨機存取存儲器，例如DRAM、SRAM、DDR、RAM或 其它隨機存取固態存儲器裝置；並且可選擇地（通常）包括非易失性存儲器，例如一個或多 個磁碟存儲裝置、光碟存儲裝置、快閃記憶體裝置、或其它非易失性固態存儲裝置。存儲器610可 選擇地包括相對於CPU(-個或多個）602遠程定位的一個或多個存儲裝置。存儲器610,或 可替換地存儲器610內的非易失存儲裝置包括非暫時性的計算機可讀存儲介質。在一些實 施例中，存儲器610或存儲器610的計算機可讀的存儲介質存儲以下程序、模塊和數據結構 或它們的子集：
[0067] ?作業系統612,所述作業系統包括用於操作各種基本系統服務並用於執行基於硬 件的程序；
[0068] ?通信模塊614,所述通信模塊用於將數字處理器214經由一個或多個通信接口 604(有線或無線）和一個或多個通信網絡（例如，網際網路，其它廣域網絡、區域網、城域網 等）連接到其它計算機、廣域差分衛星定位系統、本地定位系統等；
[0069] ?可選擇地，用戶界面模塊616,所述用戶界面模塊經由用戶界面605的一個或多 個輸入裝置608接收來自用戶的指令，在顯示裝置606中生成用戶界面對象，和/或顯示與 信號接收器120的位置相關的地圖、坐標、路線等；
[0070] ?導航模塊618,所述導航模塊通過處理從衛星定位系統接收器674接收到的數字 化的衛星信號產生導航結果（例如，至衛星的距離，至多個衛星的距離，地理定位、位置信 息、和/或時間值）；
[0071] ?校準模塊620,所述校準模塊620控制校準信號發生器230 (圖2)在天線接口 204處注入校準信號的時間（例如，校準信號注入的時刻和/或持續時間）並用於控制補償 機構（一個或多個）212的配置；和
[0072] ?可選擇地，存儲的校準集622,所述存儲的校準集包括多組濾波器係數（例如， 存儲在濾波器係數庫358中的）；可選擇地，存儲的校準集622對應於針對不同的工作條件 (例如，針對不同的溫度條件）預先執行的校準（例如，因素校準）。
[0073] 上述元素中的每一個都可以被存儲在先前所述的存儲裝置中的一個或多個中，並 且對應於用於執行上述功能的一組指令。所述一組指令可以由一個或多個處理器（例如， CPU602)執行。上述模塊或程序（S卩，指令集）不需要被實現為單獨地軟體程序、過程或模 塊，並因此在各種實施例中這些模塊的各種子集可以被合併或以其它方式重新布置。在一 些實施例中，存儲器610可以存儲上述模塊和數據結構的子集。此外，存儲器610可以存儲 以上沒有描述的額外的模塊和數據結構。
[0074] 雖然圖3F顯示了"數字處理器"，單圖3F具意圖作為可能存在於移動衛星導航接 收器中的各種特徵的功能描述，而不是這裡所述的實施例的結構示意。實際上，本領域的普 通技術人員可以認識到，單獨顯示的項可以合併，並且一些項可以分離。
[0075] 圖4A是示出了先前結合圖3B描述的配置機構320的流程圖。如先前結合圖3B所 述，數位化的接收信號（例如，數位化的接收信號312)的相應的頻率分量的相位值代表存 在於校準信號中的各種頻率下的經濾波的信號的測得相位（例如，實際相位響應402)。如 上所述，在一些實施例中，通過對各種頻率下的經濾波的信號（例如，響應於注入的校準信 號而接收到的數位化的接收信號）的測得相位進行多項式擬合（例如，多項式平滑）而獲 得測得相位響應（實際相位響應402,圖4A)的平滑版本。在這種實施例中，平滑的測得相 位響應由選出的數字序號的多項式表示（例如，逼近）以消除經濾波的信號的測得相位的 多項式表示中的不期望噪聲，同時基本上保留對於經濾波的信號的測得相位的群延遲失真 的影響。
[0076] 在一些實施例中，目標相位值被預先存儲。在可選的實施例中，目標相位值（例 如，目標響應曲線326或目標響應404)是通過例如對數位化的接收信號的相應的頻率分量 的相位值進行直線擬合（例如，直線404-a)而從各種頻率下的經濾波的信號的測得相位 (例如，實際相位響應402)計算得到的。
[0077] 在一些實施例中，通過從目標相位值減去數位化的接收信號的相應頻率分量的相 位值來計算殘餘相位差（例如，殘餘328或相位殘餘406)。如圖4A所示，通過從目標響應 404減去實際相位響應402來計算相位殘餘406。
[0078] 圖4B-4C是示出了先前結合圖3B描述的配置機構320的操作的流程圖。如先前 結合圖3B所述，數位化的接收信號（例如，數位化的接收信號312)的相應頻率分量的量 值（magnitudevalues)表示存在於校準信號中的各種頻率下的經濾波的信號的測得量值 (例如，圖4B中所示的實際量值響應412和圖4C中所示的實際量值響應422)。
[0079] 在一些實施例中，目標量值被預先存儲。在可選的實施例中，目標量值（例如，目 標響應曲線326或圖4B中所示的目標量值響應414或圖4C中所示的目標量值響應424) 是通過例如找到最佳的擬合平坦量值響應或最佳的擬合對稱量值響應而由各種頻率下的 經濾波的信號的測得量值（例如，實際量值響應412)計算得出的。
[0080] 在一些實施例中，通過確定一個或多個目標振幅值與數位化的接收信號的相應頻 率分量的振幅值之間的振幅比來計算量值響應殘餘（例如，圖4B中所示的殘餘328或量 值殘餘416,或圖4C中所示的量值殘餘426)。如圖4B和圖4C所示，通過使目標量值響應 414 (或424,圖4C)除以實際量值響應412 (或422,圖4C)來計算量值殘餘406和量值殘餘 416。
[0081] 在圖4A-4C中，FIR濾波器（例如，複合FIR314)的複合濾波器係數（例如，複合 FIR係數334或FIR係數408、FIR係數418、或FIR係數428)對應於目標相位值（例如，目 標響應曲線326或目標響應404)與數位化的接收信號（例如，數位化的接收信號312)的 相應頻率分量的相位值（例如，實際相位響應402)之間的殘餘相位差（例如，殘餘328或 相位殘餘406)、和目標量值（例如，目標響應曲線326或目標量值響應414或目標量值響 應424)與數位化的接收信號（例如，數位化的接收信號312)的相應頻率分量的量值（例 如，實際量值響應412或實際量值響應422)之間的殘餘量值比（例如，殘餘328或量值殘 餘416或量值殘餘426)。在殘餘相位差（例如，殘餘328或相位殘餘406)和量值響應殘餘 (例如，量值殘餘416或量值殘餘426)上執行逆FFT(例如，iFFT330)，這將產生FIR濾波器 (例如，複合FIR314)的複合濾波器係數（例如，複合FIR係數334或FIR係數408)。可 替換，iFFT產生初始的一組複合濾波器係數，所述複合濾波器係數然後乘以開窗函數（例 如，Tukey窗）以產生被補償機構212中的FIR濾波器使用的複合濾波器係數以對數位化 的接收信號進行濾波，從而產生經補償的數位化的接收信號。
[0082] 圖5A-5C和圖?包括表示方法500和方法570的流程圖，其中方法500和方法 570根據本發明的特定實施例的分別用於在信號接收器（例如，信號接收器120)處執行的 信號補償。方法500和方法570可以由存儲在計算機可讀存儲介質中的並且由一個或多個 伺服器的一個或多個處理器執行的指令支配。圖5A-?所示的操作中的每一項操作都可對 應於存儲在計算機存儲器或計算機可讀存儲介質中的指令。計算機可讀存儲介質可以包括 磁碟或光碟儲存裝置、諸如閃速存儲器的固態存儲裝置、或其它非易失性存儲裝置。存儲在 計算機可讀存儲介質中的計算機可讀指令為可由一個或多個處理器解釋解析的原始碼、匯 編語言代碼、目標代碼、或其它指令的格式。
[0083] 根據圖5A-5C所示的方法500,信號接收器（例如，信號接收器120)從天線（例 如，天線202)接收（510)信號。信號接收器通過模擬信號處理電路（例如，模擬信號處理 電路208)處理（512)接收到的信號以產生經濾波的信號。信號接收器通過採樣電路（例 如，採樣電路210)對經濾波的信號進行採樣（514)以產生數位化的接收信號（例如，數字 化的接收信號312)。
[0084] 對於由模擬信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真信號，接收器通過補 償機構（例如，補償機構212)對數位化的接收信號進行補償（515)，以產生經補償的數字 化的接收信號（例如，經補償的數位化的接收信號316)。在一些實施例中，補償數位化的 接收信號的步驟包括在預先定義的頻率範圍內對信號失真進行補償（516)。例如，如果信 號接收器是GPS信號接收器，則預先定義的頻率範圍可選擇地包括以下一個或多個：(L1， El) 1559MHz-1591MHz，1559MHz-1610MHz，（L2,L5)1211MHz-1243MHz，和 1160MHz-1192MHz。 在一些實施例中，振幅失真包括模擬信號處理電路的量值響應與在預先定義的頻率範圍內 的均勻的量值響應或相對於預先定義的頻率範圍的預先定義的中心頻率對稱的量值響應 曲線之間的偏離（deviation) (517)。例如，如圖4B-4C所示，目標量值響應曲線（例如，目 標量值響應414和目標量值響應424)關於預先定義的頻率範圍的預先定義的中心頻率是 對稱的。
[0085] 信號接收器處理（518)經補償的數位化的接收信號以產生結果（例如，結果220)。 在一些實施方案中，所述結果包括（519)導航結果。例如，所述結果包括至一個衛星的距 離、至多個衛星的距離、導航結果、地理位置、和/或衛星時值。
[0086] 在一些實施例中，信號接收器通過使用諸如複合FIR314(圖3B)的有限脈衝響應 濾波器（FIR濾波器）、用複合濾波器係數（例如，圖3B中所示的複合FIR係數334)的方式 配置（520)補償機構以處理數位化的接收信號，以補償由至少模擬信號處理電路引入的不 一致的群延遲和振幅失真。在一些實施例中，FIR濾波器的所述一組複合濾波器係數對應 於目標相位值與數位化的接收信號的相應頻率分量的相位值之間的殘餘相位差，以及對應 於一個或多個目標振幅值與數位化的接收信號的相應頻率分量的振幅值之間的振幅比。例 如，如參照圖4A-4C所示和所述,通過相位殘餘406和量值殘餘416 (或量值殘餘426)的逆 變換（iFFT330)獲得FIR係數408。相位殘餘406是目標響應404與實際相位響應402之 間的差（即，通過相減獲得）。量值殘餘416是目標量值響應414與實際量值響應412之間 的比（即，通過相除獲得）。在一些實施例中，信號接收器120在如下所述的步驟526-550 中執行用於配置（524)補償機構212的額外的步驟。
[0087] 信號接收器通過使用被耦合到天線接口的校準信號發生器（例如，校準信號發生 器230)在信號接收器的天線接口（例如，天線接口 204)處注入（526)校準信號。在一些 實施例中，校準信號發生器在天線接口處以小於預先定義的百分數（例如，1%)的佔空比 注入（528)校準信號。在一些實施例中，校準信號包括（530)對應於預先定義的頻率範圍 內的正交頻率分量的時域信號。在一些實施例中，校準信號包括（532)步階載波信號。在 一些實施例中，校準信號包括（534)掃頻載波信號。在一些實施例中，校準信號具有（536) 一個振幅，該振幅比來自信號接收器的天線（例如，天線202)的接收信號的振幅大至少一 預先定義的量（例如，40dB)。在一些實施方案中，校準信號的振幅和持續時間根據這樣一 個標準來確定（538)，該標準為：校準信號的平均功率被保持成低於一個值，該值將會影響 信號接收器的增益控制電路的增益設定。校準信號發生器的操作參照圖3D在上文中進一 步描述。
[0088] 在一些實施例中，信號接收器將來自時鐘（例如，時鐘240)的同步的時鐘定時信 號提供（540)給信號接收器的校準信號發生器和採樣電路。
[0089] 在一些實施方案中，信號接收器120根據響應於校準信號在天線接口 204處的注 入而由補償機構212接收到的信號來配置（542)補償機構212。在一些實施例中，配置補償 機構212的步驟包括（543)相干地累積與注入的校準信號相對應的數位化的接收信號。例 如，如圖3E所示，相干樣本累積器322 (包括兩個或更多個寄存器）被用於相干地累積與注 入的校準信號相對應的數位化的接收信號。
[0090] 在一些實施例中，信號接收器120存儲（544)數字處理器214處的指令。在一些實 施方案中，控制指令包括（546)用於控制校準信號發生器230在天線接口 204處注入校準 信號的時間的指令。在一些實施方案中，控制指令包括（548)用於根據響應於校準信號在 天線接口 204處的注入而接收到的數位化的接收信號來控制補償機構212的配置的指令。 [0091] 在一些實施例中，信號接收器120通過執行另外的或可選的接下來描述的步驟 552-564,例如使用配置機構320 (以上參照圖3B所示和所述）來配置（550)補償機構212。
[0092] 在一些實施例中，信號接收器120將響應於校準信號的注入而接收到的數位化的 接收信號從時域變換（552)到頻域，以產生數位化的接收信號的復值頻域表示。需要注意 的是，實值表示是復值表示的特殊情況。在一些實施方案中，從時域到頻域的變換是例如通 過使用快速傅立葉變換（FFT)方案實現的離散傅立葉變換。如結合圖3B和圖3E中的示例 性實施例所作的描述，FFT324用於在M個符號378上產生N個復頻域樣本。
[0093] 在一些實施例中，信號接收器120從數位化的接收信號的復值頻域表示中提取 (554)量值（例如，實際量值響應412,圖4B)值和相位（例如，實際相位響應402,圖4A) 值。例如，對於複數z=x+jy而言，其中x是實部，y是虛部，複數z的幅值（r)和相位（Cp) 通過下述方式獲得：

【權利要求】
1. 一種信號接收器，包括： 天線接口，所述天線接口用於從天線接收信號； 模擬信號處理電路，所述模擬信號處理電路耦合到天線接口，用於處理接收到的信號 以產生經濾波的信號； 採樣電路，所述採樣電路用於對經濾波的信號進行採樣以產生數位化的接收信號； 數字補償器，所述數字補償器用於接收數位化的接收信號並補償由模擬信號處理電路 引入的不一致的群延遲和振幅失真以產生經補償的數位化的接收信號；和 數字處理器，所述數字處理器用於處理經補償的數位化的接收信號以產生結果。
2. 根據權利要求1所述的信號接收器，其中數字補償器被配置成通過使用具有複合濾 波器係數的有限脈衝響應濾波器（FIR濾波器）處理數位化的接收信號以補償由至少模擬 信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真。
3. 根據權利要求2所述的信號接收器，其中，FIR濾波器的複合濾波器係數對應於目標 相位值與數位化的接收信號的相應頻率分量的相位值之間的殘餘相位差，並且對應於一個 或多個目標振幅值與數位化的接收信號的相應頻率分量的振幅值之間的振幅比。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的信號接收器，其中，振幅失真包括模擬信號處理 電路的量值響應與在預先定義的頻率範圍內的一致的量值響應或與關於所述預先定義的 頻率範圍的預先定義的中心頻率對稱的量值響應曲線的偏離。
5. 根據權利要求1-3中任一項所述的信號接收器，進一步包括： 校準信號發生器，所述校準信號發生器耦合到天線接口以在天線接口處注入校準信 號； 其中，根據響應於天線接口處的校準信號的注入而由數字補償器接收到的信號，配置 所述數字補償器。
6. 根據權利要求4所述的信號接收器，其中，所述校準信號選自於由與預先定義的頻 率範圍內的正交頻率分量相對應的時域信號、步階載波信號、和掃頻載波信號構成的組。
7. 根據權利要求4-6中任一項所述的信號接收器，其中，所述數字處理器包括： 控制指令，所述控制指令用於控制準信號發生器在天線接口處注入校準信號的時間， 並且用於根據響應於天線接口處的校準信號的注入而接收到的數位化的接收信號控制數 字補償器的配置。
8. 根據權利要求4-7中任一項所述的信號接收器，其中，數字處理器通過執行一系列 操作部分地控制數字補償器的配置，所述一系列操作包括： 對響應於在天線接口處注入的校準信號而接收到的數位化的接收信號進行從時域到 頻域的變換，以產生數位化的接收信號的復值頻域表示； 從數位化的接收信號的復值頻域表示中提取量值和相位值； 獲得目標頻率相關相位信息和目標量值響應信息； 通過從目標頻率相關相位信息中減去被提取的相位值執行相位殘餘的計算； 通過確定被提取的量值與目標量值響應信息的比執行量值響應的計算； 由計算得出的相位殘餘和量值響應殘餘生成一組復值；和 對所述一組復值進行從頻域到時域的變換，以產生與有限脈衝響應濾波器相對應的復 值時域濾波器係數。
9. 根據權利要求8所述的信號接收器，其中，所述一系列操作進一步包括：用初始的一 組復值時域濾波器係數乘以開窗函數以產生與有限脈衝響應濾波器相對應的復值時域濾 波器係數。
10. 根據權利要求4-9中任一項所述的信號接收器，其中，校準信號發生器在天線接口 處以小於百分之一的佔空比注入校準信號。
11. 根據權利要求4-10中任一項所述的信號接收器，進一步包括殼體，其中天線接口、 模擬信號處理電路、採樣電路、數字補償器、數字處理器和校準信號發生器被容納在所述殼 體中。
12. 根據權利要求4-11中任一項所述的信號接收器，其中，校準信號具有比來自天線 的接收到的信號的振幅大至少40dB的振幅。
13. 根據權利要求4-12中任一項所述的信號接收器，其中校準信號的振幅和持續時間 是根據如下判定標準確定的，即，校準信號的平均功率被保持為低於將影響信號接收器的 增益控制電路的增益設定的值。
14. 根據權利要求4-13中任一項所述的信號接收器，進一步包括時鐘，所述時鐘用於 將經同步的時鐘定時信號提供給校準信號發生器和採樣電路。
15. 根據權利要求4-14中任一項所述的信號接收器，進一步包括單個電路板，其中天 線接口、模擬信號處理電路、採樣電路、數字補償器、數字處理器和校準信號發生器被安裝 在所述單個電路板上。
16. 根據權利要求4-15中任一項所述的信號接收器，其中校準信號發生器由數字處理 器至少部分地控制。
17. 根據前述權利要求中任一項所述的信號接收器，其中，所述信號接收器是衛星信號 接收器，並且所述數字補償器在與由信號接收器接收到的衛星信號的頻率相對應的一個或 多個預先定義的頻率範圍內對由模擬信號處理電路產生的信號失真進行補償。
18. 根據前述權利要求中任一項所述的信號接收器，進一步包括多個寄存器，每一個寄 存器都用於存儲和平均來自於由接收到的信號生成的多個正交基帶信號中的相應的正交 基帶信號的樣本。
19. 根據前述權利要求中任一項所述的信號接收器，其中由數字處理器產生的結果包 括導航結果。
20. 根據權利要求19所述的信號接收器，其中導航結果選自於由至一個或多個衛星的 一個或多個距離、地理定位或位置信息、和時值構成的組。
21. 根據權利要求1-16和18-20中任一項所述的信號接收器，其中，所述信號接收器是 衛星信號接收器。
22. 根據前述權利要求中任一項所述的信號接收器，其中，天線接口包括一個或多個濾 波器和一個或多個放大器。
23. -種在信號接收器處執行的信號補償方法，所述方法包括下述步驟： 根據響應於由校準信號發生器在信號接收器處注入校準信號而由數字補償器接收到 的數位訊號在信號接收器處配置數字補償器，所述配置步驟包括配置數字補償器以補償由 信號接收器的模擬信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真； 在信號接收器處接收信號； 在信號接收器處處理接收到的信號以產生數位化的接收信號； 使用數字補償器補償數位化的接收信號以產生經補償的信號；和 處理所述經補償的信號以產生結果。
24. 根據權利要求23所述的方法，其中所述配置數字補償器的步驟包括： 將由數字補償器接收到的數位訊號從時域變換到頻域，以產生經處理的數位訊號的復 值頻域表示； 從經處理的數位訊號的復值頻域表示中提取量值和相位值； 獲得目標頻率相關相位信息和目標量值響應信息； 通過從目標頻率相關相位信息中減去被提取的相位值計算相位殘餘； 通過確定被提取的量值與目標量值響應信息之比計算量值響應殘餘； 由計算出的相位殘餘和量值響應殘餘產生一組復值；和 將所述一組復值從頻域變換到時域，以產生與有限脈衝響應濾波器相對應的復值時域 濾波器係數。
25. 根據權利要求24所述的方法，其中所述變換步驟包括用初始的一組復值時域濾波 器係數乘以開窗函數以產生與有限脈衝響應濾波器相對應的復值時域濾波器係數。
26. -種在信號接收器處執行的信號補償方法，所述方法包括下述步驟： 從天線接收信號； 通過模擬信號處理電路處理接收到的信號以產生經濾波的信號； 通過採樣電路對經濾波的信號進行採樣以產生數位化的接收信號； 針對由模擬信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真，通過數字補償器對所述 數位化的接收信號進行補償，以產生經補償的數位化的接收信號；和 處理所述經補償的數位化的接收信號，以產生結果。
27. 根據權利要求26所述的方法，進一步包括以下步驟：通過使用具有複合濾波器系 數的有限脈衝響應濾波器（FIR濾波器）配置數字補償器以處理數位化的接收信號，以補償 由至少模擬信號處理電路引入的不一致的群延遲和振幅失真。
28. 根據權利要求27所述的方法，其中，FIR濾波器的複合濾波器係數對應於目標相位 值與數位化的接收信號的相應頻率分量的相位值之間的殘餘相位差，並且對應於一個或多 個目標量值與數位化的接收信號的相應頻率分量的量值之間的振幅比。
29. 根據權利要求23-28中任一項所述的方法，其中，振幅失真包括模擬信號處理電路 的量值響應與在預先定義的頻率範圍內的一致的量值響應或與關於所述預先定義的頻率 範圍的預先定義的中心頻率對稱的量值響應曲線的偏離。
30. 根據權利要求26-29中任一項所述的方法，進一步包括： 通過使用耦合到天線接口的校準信號發生器在天線接口處注入校準信號；以及 根據響應於天線接口處的校準信號的注入而由數字補償器接收到的信號配置數字補 償器。
31. 根據權利要求30所述的方法，進一步包括：在數字處理器處儲存控制指令，所述控 制指令用於控制校準信號發生器在天線接口處注入校準信號的時間，以及用於根據響應於 在天線接口處的校準信號的注入而接收到的數位化的接收信號控制數字補償器的配置。
32. 根據權利要求30-31中任一項所述的方法，其中，所述配置數字補償器的步驟包 括： 將響應於校準信號的注入而接收到的數位化的接收信號從時域變換到頻域以產生所 述數位化的接收信號的復值頻域表示； 從所述數位化的接收信號的復值頻域表示中提取量值和相位值； 獲得目標頻率相關相位信息和目標量值響應信息； 通過從目標頻率相關相位信息中減去被提取的相位值計算相位殘餘； 通過確定被提取的量值與目標量值響應信息之比計算量值響應殘餘； 由計算出的相位殘餘和量值響應殘餘生成一組復值；和 將所述一組復值從頻域變換到時域，以產生與有限脈衝響應濾波器相對應的復值時域 濾波器係數。
33. 根據權利要求32所述的方法，其中所述變換步驟包括用初始的一組復值時域濾波 器係數乘以開窗函數以產生與有限脈衝響應濾波器相對應的復值時域濾波器係數。
34. 根據權利要求30-32中任一項所述的方法，其中，校準信號發生器在天線接口處以 小於百分之一的佔空比注入校準信號。
35. 根據權利要求23-24和30-34中任一項所述的方法，其中，校準信號選自於由與預 先定義的頻率範圍內的正交頻率分量對應的時域信號、步階載波信號和掃頻載波信號構成 的組。
36. 根據權利要求30-35中任一項所述的方法，其中，校準信號具有比從天線接收到的 信號的振幅大至少40dB的振幅。
37. 根據權利要求23-24和30-36中任一項所述的信號接收器，其中校準信號的振幅和 持續時間是根據如下判定標準確定的，即，校準信號的平均功率被保持為低於將影響信號 接收器的增益控制電路的增益設定的值。
38. 根據權利要求30-37中任一項所述的方法，進一步包括將來自時鐘的經同步的時 鍾定時信號提供給校準信號發生器和採樣電路。
39. 根據權利要求23-38中任一項所述的方法，其中，補償數位化的接收信號的步驟包 括補償預先定義的頻率範圍內的信號失真，所述預先定義的頻率範圍包括（L1，E1) 1559MHz 至 1591MHz、或 1559MHz至 1610MHz、或 1211MHz至 1243MHz、或 1160MHz至 1192MHz(L2，L5)。
40. 根據權利要求23-24和30-39中任一項所述的方法，其中，配置數字補償器的步驟 包括以相干地累積與注入的校準信號相對應的數位化的接收信號。
41. 根據權利要求23-40中任一項所述的方法，其中，所述結果包括導航結果。
【文檔編號】H04B1/12GK104380610SQ201380023270
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月6日 優先權日:2012年6月8日
【發明者】理察·G·基根, 傑瑞·E·奈特 申請人:迪爾公司