JP2017531193A

JP2017531193A - ナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法及び装置

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Publication number: JP2017531193A
Application number: JP2017520470A
Authority: JP
Inventors: 魏蛟竜; 唐祖平; 石建峰
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2035-04-01
Also published as: EP3258293A4; CN104614740B; US20170234987A1; EP3258293B1; US10649095B2; WO2016127479A1; JP6389331B2; EP3258293A1; CN104614740A

Abstract

【課題】本発明はナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法及び装置に関する。【解決手段】本発明はデータ・パイロット・ジョイント中間周波数信号にキャリア値制御型発振器（NCO）に制御されたローカル・キャリアをかけてキャリアのリリースを完成すること、キャリアのリリースの後の信号にそれぞれコードNCOに制御されたデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号をかけてコードのリリースを完成すること、コードのリリース後の信号が積分、クリアされて各分岐コヒーレント積分の結果を取得すること、コヒーレント積分の結果によりデータ反転検知及び確率重み付け係数の計算に達成すること、データ反転検知の結果及び確率重み付け係数がデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量の見積りを補助してキャリアの調整量を取得すること、データ反転検知の結果及び確率重み付け係数がデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量の見積りを補助してコードの調整量を取得すること、キャリアの調整量がキャリアNCOを制御してデータ・パイロット・ジョイント・キャリア信号に対する追跡に達成すること、コードの調整量によりコードNCOを制御してデータ・パイロット・ジョイントベース・バンド信号に対する追跡に達成することを含む。【選択図】図１

Description

本発明はナビゲーション信号追跡の技術、更に具体的に、ナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法及び装置に関する。

グローバル・ナビゲーション衛星システム（GNSS）の成長に伴って、ナビゲーション信号の体制に新技術がたくさん導入されている。従来のモノデータ・チャンネルのナビゲーション信号と比べて見ると、パイロット・チャンネルの導入が近代的ナビゲーション信号体制の最も大きな特長である。GPS及びGalileoのICDファイルに対する解析によると、ほとんどの新規ナビゲーション信号にパイロット分量（GPS L1C、GPS L2C、GPS L5C、Galileo E1 OS、Galileo E5、Galileo E6など）が導入されているようである。

パイロット・チャンネルの導入により、ナビゲーション信号の追跡性能がきわめて大いに向上されている。パイロット信号に変調データ・ビットがないので、データ・ビット反転の課題がなく、パイロット信号を追跡する場合に更に長くコヒーレント積分の期間を利用し、追跡の精度を向上できる。なお、パイロット・チャンネルのキャリア追跡でデータ・ビットの反転に敏感する純粋な位相ロックループ（Pure PLL）を利用できるが、データ・チャンネルにデータ・ビットの反転があるので、そのキャリア追跡でデータ・ビット反転に対して敏感しないコスタスループ（Costas loop）しか利用できない。純粋な位相ロックループの動的けん引範囲が360°、該当する位相騒音1-sigma経験しきい値が45°であるが、コスタスループの動的けん引範囲が180°だけであり、該当する位相騒音1-sigma経験しきい値が15°であるので、純粋な位相ロックループは追跡感度がコスタスループ以上である。但し、そのモノパイロットの追跡方式にデータ・チャンネルの信号が追跡に参加していなく、エネルギーの損失を引き起こすという課題がある。追跡中にデータとパイロットをジョイントさせるのかということは近代的ナビゲーション信号追跡研究のホットスポットとなっている。

ナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡に関する研究成果が国内外でたくさん出ていて、主にデータパイロットノンコヒーレント累加及びデータパイロットコヒーレント累加である。参考文献[1]「Trade-Off Between Data Rate and Signal Power Split in GNSS Signal Design」にデータパイロットノンコヒーレントジョイント追跡の方法を開示した。それによると、データ・チャンネルにコスタスループ、パイロット・チャンネルに純粋な位相ロックループ利用し、ループの二つの弁別器の出力を所定の重みで加算してデータ・チャンネル及びパイロット・チャンネルに共用されることのできる弁別器の出力を取得する。但し、そのノンコヒーレントの累加方法スクエア損失につながるので、追跡精度が最適なものではない。なお、データ・チャンネルにコスタスループを利用し、けん引範囲がパイロット・チャンネルの純粋な位相ロックループ以下にあるので、モノパイロットより追跡感度の顕著な向上がない。

参考文献[2]「Dual Channel Optimizations of Tracking Schemesfor E1 CBOC Signal」にデータパイロットコヒーレント累加の方法を開示した。その方法によると、データ・ビットに対する見積りによりデータ・チャンネルとパイロット・チャンネルとの可能な組合せ方式を遍歴し、所定の判決方式により最終的組合せ方式を決め、組合せられたコヒーレント積分の結果を追跡に利用する。それにより高いCNRの場合に最適な追跡性能に達成できるが、低いCNRの場合に性能が悪い。よって、パイロット・チャンネル付けナビゲーション信号に性能が良好であり、構成が簡単であるデータ・パイロット・ジョイント追跡の方法を提供しなければいけない。

従来の技術の前記の欠陥または改善の需要に鑑みて、本発明では汎用し、達成しやすく、追跡精度でも追跡感度でも高く、パイロット・チャンネル付けナビゲーション信号の追跡のための、追跡性能が良好であるナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法及び装置を提供する。

上述の目的に達成するために、本発明では下記のステップを含むナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法を提供する。

ステップ1：数値中間周波数信号にローカル・キャリアをかけてキャリアのリリースを完成する。前記のローカル・キャリアで同じ方向及び直交の分岐の二つを利用する。

ステップ2：キャリアのリリースの後の信号にそれぞれデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号をかけてコードのリリースを完成する、ベース・バンド信号で進み、即時及び遅れという分岐の三つを利用しする。その中、前記のベース・バンド信号は前記のデータ・ベース・バンド信号及び前記のパイロット・ベース・バンド信号を含む。

ステップ3：コードのリリース後の信号が積分、クリアされて各分岐のコヒーレント積分の結果を取得する。その中、パイロット・チャンネルのコヒーレント積分の結果は同相進みI_PE、同相即時I_PP、同相遅れI_PL、直交進みQ_PE、直交即時Q_PP及び直交遅れQ_PL、データ・チャンネルのコヒーレント積分の結果は同相進みI_DE、同相即時I_DP、同相遅れI_DL、直交進みQ_DE、直交即時Q_DP及び直交遅れQ_DLを含む。

ステップ4: 各即時分岐のコヒーレント積分の結果によりデータ反転検知に達成し、データ反転検知出力Ｆｌｉｐ＝ｓｉｇｎ（I_PP×I_DP＋Q_PP×Q_DP）を取得する。その中、signは符号関数を取ること、sign(x)はx≧0の場合に出力が+1、x＜0の場合に出力が-1であることを示す。

ステップ5：前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネルの出力の対比によりを算出する。

最適な出力重み付け因子

その中、
P₁、P₂：前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネル信号出力

ステップ6：各即時分岐のコヒーレント積分の結果により確率重み付け係数α₂を算出する。前記の確率重み付け係数α₂は前記のデータ反転検知の正確な確率単調性と同じ重み付け係数である。

ステップ7：下式によりに同相即時I_P及び直交即時Q_Pコヒーレント積分の結果を算出する。
I_P=I_PP+Flip×I_DP×α₁Q_P=Q_PP+Flip×Q_DP×α₁

次に、前記の同相即時I_Pと前記の直交即時Q_Pコヒーレント積分の結果に対する位相弁別を行って位相弁別出力Δφ文字を取得し、前記の位相弁別出力Δφに前記の確率重み付け係数α₂をかける。次に、ループ・フィルタによりデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量を取得する。前記のデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量を前記のローカル・キャリアを制御するキャリア値制御型発振器がフィードバックされるようにし、前記のキャリア値制御型発振器を調整してデータ・パイロット・ジョイント信号キャリアに対する追跡に達成する。

ステップ8：下式によりデータ・パイロット・ジョイント同相進みI_E、同相遅れI_L、直交進みQ_E及び直交遅れQ_Lコヒーレント積分の結果を算出する。
I_E=I_PE+Flip×I_DE×α₁I_L=I_PL+Flip×I_DL×α₁
Q_E=Q_PE+Flip×Q_DE×α₁Q_L=Q_PL+Flip×Q_DL×α₁

次に、前記の同相進みI_E、前記の同相遅れI_L、前記の直交進みQ_Eと前記の直交遅れQ_Lコヒーレント積分の結果に対する位相弁別を行って位相弁別の結果Δτを取得し、前記の位相弁別の結果Δτに確率重み付け係数α₂をかける。次に、ループ・フィルタによりデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量を取得し、前記のコードの調整量が前記のベース・バンド信号を制御するコード値制御型発振器にフィードバックされるようにし、前記のコード値制御型発振器を調整して前記のベース・バンド信号に対する追跡に達成する。

本発明ではキャリアのリリース、コードのリリース、ローカル・キャリアジェネレータ、ベース・バンド信号ジェネレータ、キャリア値制御型発振器、コード値制御型発振器、積分及びクリア装置、データ反転検知器、確率重み付け係数の計算器、出力重み付け因子計算器、データ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り器及びデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り器を含むナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡装置も提供する。

その中、前記のキャリア値制御型発振器がローカル・キャリアを生成するローカル・キャリアジェネレータ、前記のコード値制御型発振器がベース・バンド信号を生成するベース・バンド信号ジェネレータを制御し、前記のベース・バンド信号がデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号を含み、前記のキャリアのリリースが前記のローカル・キャリアと数値中間周波数信号のキャリアとのリリースの達成のためのもの、前記のコードのリリースがキャリアのリリースの後の信号と前記のベース・バンド信号のコードとのリリースに達成するためのもの、前記の積分及びクリア装置がコードのリリース後の信号のコヒーレント積分の結果を取得のためのものであり、前記のコヒーレント積分の結果の中の即時分岐のコヒーレント積分の結果が前記のデータ反転検知器に送信され、データ反転検知出力を取得し、前記の即時分岐のコヒーレント積分の結果が前記の確率重み付け係数の計算器にも送信され、確率重み付け係数を取得し、前記の出力重み付け因子計算器がデータ・チャンネルとパイロット・チャンネルの出力の対比及び出力重み付け因子の取得のためのものであり、前記の即時分岐のコヒーレント積分の結果がデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り器に送信され、キャリアの調整量を取得し、前記のキャリアの調整量により前記のキャリア値制御型発振器を制御し、データ・パイロット・ジョイント信号キャリアに対する追跡に達成する。前記のコヒーレント積分の結果の中の進み分岐及び遅れ分岐のコヒーレント積分の結果が前記のデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り器に送信され、コードの調整量を取得し、前記のコードの調整量により前記のコード値制御型発振器を制御し、前記のベース・バンド信号に対する追跡に達成する。

全体として、従来の技術と比べて見ると、本発明による上記の技術案は下記の長所がある。

本発明によるデータ反転検知器の導入により、データ・ビット反転という課題が解決され、データ・チャンネルのコヒーレント積分の結果及びパイロット・チャンネルのコヒーレントの結果がコヒーレント累加できるようになっているので、高いCNR環境で最適な追跡精度に達成できる。確率重み付け係数の導入により、弁別器の出力結果が最大の尤度確率で重み付けを行い、低いCNRの環境で良好な追跡性能を保証し、追跡の感度を向上できる。その上、前記の革新的構成の2種はコヒーレント積分の後に導入され、低速処理であり、高速処理部分の複雑さの向上がないので、追跡機器の全体が簡単であり、達成しやすい。

本発明によるナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法のプロセスチャート本発明によるデータ・パイロット・ジョイント追跡方法の実例の全体的な達成のブロック図本発明によるデータ反転検知達成のブロック図本発明によるデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り達成のブロック図本発明によるデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積りの達成のブロック図本発明によるデータ・パイロット・ジョイント追跡装置の全体ブロック図

次に、図及び実例により本発明について詳細に説明する。ちなみに、実例は本発明の説明のためのものだけであり、本発明を限定するものではない。なお、下記の実例で説明する技術的特徴は対立となることがないと相互の組合せが許容される。

図1に本発明によるナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法のプロセスチャートを示す。数値中間周波数信号にキャリア値制御型発振器（numerically controlled oscillator、以下「NCO」と略す）に制御されたローカル・キャリアをかける。キャリアのリリースを完成し、キャリアのリリースの後の信号にそれぞれコードNCOに制御されたデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号をかけてコードのリリースを完成し、コードのリリース後の信号が積分、クリアされて各分岐コヒーレント積分の結果を取得し、そのコヒーレント積分の結果によりデータ反転検知及び確率重み付け係数の計算に達成し、データ・チャンネル及びパイロット・チャンネルの出力の対比により出力重み付け因子を算出し、データ反転検知の結果、出力重み付け因子及び確率重み付け係数がデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量の見積りを補助してキャリアの調整量を取得すること、データ反転検知の結果、出力重み付け因子及び確率重み付け係数がデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量の見積りを補助してコードの調整量を取得し、キャリアの調整量がキャリアNCOを制御してデータ・パイロット・ジョイント信号キャリア信号に対する追跡、コードの調整量によりコードNCOを制御してベース・バンド信号に対する追跡に達成する。

説明の便利のために、次に代表的な実例を利用して説明するが、当該実例が説明のための例だけであり、本発明を制限するものではない。本発明の説明及び特許請求の範囲でのすべての改訂又は同等の交換などは全部本発明の範囲にあるとみなす。

図2に本発明によるデータ・パイロット・ジョイント追跡方法の実例の全体達成のブロック図を示す。本実例のローカル・キャリアについて同じ方向（I）及び直交（Q）の分岐の二つ、ベース・バンド信号について進み（E）、即時（P）及び遅れ（L）の分岐の三つを利用する。本実例の追跡が数値中間周波数信号から始まり、RFアナログ信号のAD転換及びダウンコンバージョンについて考えしない。対象信号体制はパイロット・チャンネル付けナビゲーション信号であり、受信する数値中間周波数信号は下式（1）で示す。

その中、
P₁：データ・チャンネルの出力
d（t）：今の時点のｔのデータ・ビット符号
c_d：データ・チャンネルの拡散コード
τ：信号遅れ
ω_IF：信号角周波数
φ₀：キャリアの初期位相
θ：データ・ベース・バンド信号とパイロット・ベース・バンド信号との間の位相差
P₂：パイロット・チャンネルの出力
C_P：パイロット・チャンネルの拡散コード
n（t）：平均値が0、出力スペクトル密度がN₀であるホワイトノイズ

ここの受信式が本発明を限定するためのものではなく、データ・チャンネル及びパイロット・チャンネルを含み、二者の間の位相差が変わらない信号のすべてが本発明の範囲にあるとみなす。

図2に示す代表例は詳細なステップが下記のとおりである。

ステップ1：データ・パイロット・ジョイント追跡であるので、データ・チャンネル及びパイロット・チャンネルの信号は周波数が同じであり、位相差が変わらなく、データ・チャンネル及びパイロット・チャンネルがキャリアNCO 1及びコードNCO 6を共用する。図2のとおりに、キャリアNCO 1がそれぞれコサインマップ2及びサインマップ3を制御する。コサインマップ2は同相キャリア信号、サインマップ3は直交キャリア信号を発生する。同相キャリア信号及び数値中間周波数信号はサンプリングパルスに制御されて乗算器4で乗算して同相分岐信号I、直交キャリア信号及び数値中間周波数信号はサンプリングパルスに制御されて乗算器5で乗算して直交分岐信号Qを取得する。

ステップ2：パイロット・チャンネル及びデータ・チャンネルに共用されるコードNCO6がそれぞれパイロット・ベース・バンド信号発生器7及びデータ・ベース・バンド信号発生器8を駆動して進みパイロット・ベース・バンド信号及び進みデータ・ベース・バンド信号を生成する。進みパイロット・ベース・バンド信号は遅れ装置9により即時パイロット・ベース・バンド信号及び遅れパイロット・ベース・バンド信号を発生する。進みデータ・ベース・バンド信号は遅れ装置10により即時のデータ・ベース・バンド信号及び遅れのデータ・ベース・バンド信号を発生する。

ステップ3：パイロット・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路がそれぞれ位相移動θ後の同相分岐信号Iと乗算器11、12、13により乗算し、積分及びクリア装置23、24、25により累加してパイロット同相進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果（即ちI_PE、I_PP、I_PL）を取得する。

パイロット・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路がそれぞれ位相移動θ後の直交分岐信号Qと乗算器14、15、16により乗算し、積分及びクリア装置26、27、28により累加してパイロット直交進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果（即ちQ_PE、Q_PP、Q_PL）を取得する。

データ・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路がそれぞれ同相分岐信号Iと乗算器20、21、22により乗算し、積分及びクリア装置34、33、32により累加してデータ同相進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果（即ちI_DE、I_DP、I_DL）を取得する。

データ・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路がそれぞれ直交分岐信号Qと乗算器17、18、19により乗算し、積分及びクリア装置31、30、29により累加してデータ直交進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果（即ちQ_DE、Q_DP、Q_DL）を取得する。

ステップ4：前記の即時分岐コヒーレント積分の結果I_PP、Q_PP、I_DP、Q_DPによりデータ反転検知を行い、データ反転検知の達成のブロック図が図3の通りである。I_PPとI_DPが乗算器35により乗算する。Q_PPとQ_DPが乗算器36により乗算する。乗算結果の二つが加算器37により加算し、符号抽出器38により加算した結果について符号を取り、データ反転検知出力Flipをを取得する。
Flip=sign(I_PP×I_DP×Q_PP×Q_DP)

その中、
sign：符号関数を取る。
sign(x)：x≧0の場合に出力が+1、x＜0の場合に出力が-1である。即ち、データ反転検知出力が±1、出力Flipが＋1である場合、データ・チャンネルがパイロット・チャンネルと同相であり、−1である場合、データ・チャンネルとパイロット・チャンネルとの差180°である。

ステップ5：出力重み付け因子を算出する。データパイロット出力比が実際の信号体制で1:1ではないので、データパイロットコヒーレント積分の結果についてコヒーレント累加を行う場合に出力の影響を考えなければいけない。出力重み付け因子α₁が直接にデータ・パイロット・ジョイントの追跡精度に影響を及ぼすことがあるので、本実例で最適な出力重み付け因子を示す（式（2）参照）。

その中、P₁及びP₂はそれぞれデータ・チャンネル及びパイロット・チャンネル信号出力を示す。当該重み付け因子を取ると、データ・パイロット・ジョイントの追跡精度が最適に達成できる。

ステップ6：確率重み付け係数を算出する。データ反転を検知する場合、騒音があるので、検知結果が完全に正確なものではなく、所定の確率で正確なものである。正確の確率が高いという結果について、今度に弁別器の出力が信頼できるという確率が高いと判断できるので、大きな重みで出力するが、その反対に、正確の確率が低いという結果について、今度に弁別器の出力が信頼できるという確率が低いと判断できるので、小さな重みで出力する。

上式（1）によると、データ・チャンネル及びパイロット・チャンネル即時分岐のコヒーレント積の結果は下式で求める。

その中、
T_P：コヒーレント積分時間
d：現在のデータ・ビット
n_DIP、n_DQP、n_PIP、n_PQP：各分岐コヒーレント積分後の正規化の騒音

θをベクトル1（I_DP、Q_DP）とベクトル2（I_PP、Q_PP）との角度にする。信号がない場合、n_DIP、n_DQP、n_PIP及びn_PQPがゼロ平均値のホワイトノイズであるので、θは0〜180°で平均して分布しなければいけなく、信号がある場合、d=1にすると、ベクトルの二つの信号が同相であり、θ角度が小さい確率が高い。前記のデータ反転検知器の原理によると、θ<90°の場合、d=1と判断し、θ角度小さければ小さいほど正確と判断する確率が高くなるが、θ角度が90°に近い場合、正確と判断する確率が低い。d=-1にすると、ベクトル信号の二つが反対相であり、θ角度が大きいという確率が高い。前記のデータ反転検知器の原理によると、θ＞90°の場合、d=-1と判断する。この場合、θ角度が180°に近ければ近いほど、正確と判断する確率が高く、θ角度が90°に近ければ近いほど、正確と判断する確率が低い。実際に、θ=90°の場合、騒音があると判断できるので、完全にdの±を判断できない。この結果が完全に信頼できないので、重み0で出力しなければいけない。但し、実際に、この最大尤度確率重みの算出過程が非常に複雑であり、エンジニアリングの達成に不利であり、正確なデータ反転検知の確率単調性と同じすべての重み付け係数を近似的確率重み付け係数にしてもよく、近似度が高ければ高いほど追跡の結果が良い。本実例で最大尤度確率重み単調性と同じであり、近似度が高い重み付け係数でそれを替える。確率重み付け係数α₂は下式（7）で示す。

この最大尤度確率に基づく重み付け因子は唯一ではなく、近似的方法もたくさんあり、正確なデータ反転検知の確率単調性と同じ重み付け係数のすべてが本発明の範囲にある。

ステップ7：データ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り達成のブロック図は図4の通りである。即時分岐コヒーレント積分の結果（即ちI_PP、Q_PP、I_DP、Q_DP）はデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量の見積りのためのものである。I_DP及びQ_DPがそれぞれが乗算器39、40によりデータ反転検知器の出力Flipと乗算してデータ反転の影響を除去し、乗算の結果がそれぞれ乗算器41、42により出力重み付け因子α₁と乗算し、その結果についてそれぞれ加算器43、44によりI_PP及びI_DPとコヒーレント累加を行ってI_P及びQ_Pを取得する。I_P及びQ_Pについて位相弁別器45により位相弁別を行って位相弁別出力Δφを取得する。データ・ビット反転が除去されたので、四象限逆正接arctan(I_P、Q_P)のような純粋な位相ロックループ位相弁別器を利用できる。位相弁別出力Δφが乗算器46により確率重み付け係数α₂と乗算し、ループ・フィルタ47によりフィルタ処理を行って最終的キャリアの調整量を取得する。キャリアの調整量が図2のキャリアNCO 1にフィードバックされ、キャリアNCO 1を調整し、データ・パイロット・ジョイント信号キャリアに対する追跡に達成する。

ステップ8：データ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り達成のブロック図は図5の通りである。進み分岐及び遅れ分岐のコヒーレント積分の結果（即ちI_PE、Q_PE、I_PL、Q_PL、I_DE、Q_DE、I_DL、Q_DL）はデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量の見積りのためのものである。I_DE、Q_DE、I_DL、Q_DLがそれぞれ乗算器49、50、51、52によりデータ反転検知器の出力Flipと乗算してデータ反転の影響を除去し、乗算の結果再がそれぞれ乗算器53、54、55、56により出力重み付け因子α_１と乗算し、その結果についてそれぞれ加算器57、58、59、60によりI_PE、Q_PE、I_PL、Q_PLとコヒーレント累加を行ってジョイントコヒーレント積分の結果I_E、Q_E、I_L、Q_Lを取得する。コード位相弁別器に異なる達成方法がたくさんあるので、発明の完全性のために、ノンコヒーレント進み遅れ減弁別器を示し、他の達成方式が本発明の範囲にある。ジョイントコヒーレント積分の結果I_E、Q_E及びI_L、Q_Lがそれぞれノンコヒーレント累加器61、62によりノンコヒーレント累加を行って進みノンコヒーレント累加の結果Ｅ_Ｓ及び遅れノンコヒーレント累加の結果Ｌ_Ｓを取得し、下式（8）で示す。

その中、Nはノンコヒーレント累加回数である。進みノンコヒーレント累加の結果Ｅ_Ｓ及び遅れノンコヒーレント累加の結果Ｌ_Ｓについて位相弁別器63により位相弁別を行って位相弁別の結果Δτを取得する。ここでノンコヒーレント進み遅れ減平方位相弁別器を利用し、正規化処理を行う。この位相弁別器が本発明の完全性のためのものだけであり、他の達成方式が本発明の範囲にあり、下式（9）で示す。

位相弁別の結果Δτが乗算器64により確率重み付け係数α_２と乗算し、ループ・フィルタ65によりフィルタ処理を行って最終的コードの調整量を取得する。コードの調整量が図2のコードNCO6にフィードバックされ、コードNCO 6を調整し、ベース・バンド信号に対する追跡に達成する。

図6は本発明によるデータ・パイロット・ジョイント追跡装置の全体ブロック図であり、キャリアNCO 104がローカル・キャリアジェネレータ102を制御してローカル・キャリア、コードNCO 105を生成し、ベース・バンド信号ジェネレータ103を制御してベース・バンド信号を生成する。注意しなければいけないのは、ベース・バンド信号ジェネレータ103が生成するベース・バンド信号が同時にデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号を含むということである。ローカル・キャリアがキャリアのリリース100により数値中間周波数信号とキャリアのリリースに達成し、キャリアのリリースの後の信号がコードのリリース101によりベース・バンド信号とコードのリリースに達成する。コードのリリース後の信号が積分及びクリア装置106によりコヒーレント積分の結果を取得する。その中、即時分岐のコヒーレント積分の結果がデータ反転検知器107に送信され、データ反転検知出力Flipを取得する。データ反転検知器107の達成原理は図3の通りである。即時分岐のコヒーレント積分の結果が確率重み付け係数の計算器108にも送信され、確率重み付け係数α₂を取得し、その達成原理が式（7）の通りである。データ・チャンネル及びパイロット・チャンネルの出力の対比により、出力重み付け因子計算器109により出力重み付け因子α₁を取得する。即時分岐コヒーレント積分の結果がデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り器110に送信され、その代表的実例が図4の通りである。データ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り器110キャリアの調整量を取得し、当該キャリアの調整量によりキャリアNCO 104を制御し、データ・パイロット・ジョイント信号キャリアに対する追跡に達成する。積分及びクリア装置106がコヒーレント積分の結果の中の進み分岐及び遅れ分岐のコヒーレント積分の結果を取得し、データ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り器111に送信し、その代表的実例が図5の通りであり、データ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り器111がコードの調整量を取得し、当該コードの調整量によりコードNCO105を制御して、ベース・バンド信号に対する追跡に達成する。

前記が本発明による代表的な実例だけであり、本発明を制限するものではなく、本発明の精神及び原則に基づいて行ういかなる改訂、同等の交換及び改善などは本発明の範囲にある。

Claims

下記のステップを含むことを特徴とするナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡方法。
ステップ1：数値中間周波数信号にローカル・キャリアをかけてキャリアのリリースを完成する。前記のローカル・キャリアで同じ方向及び直交の分岐の二つを利用する。
ステップ2：キャリアのリリースの後の信号にそれぞれデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号をかけてコードのリリースを完成する。ベース・バンド信号で進み、即時及び遅れという分岐の三つを利用しする。その中、前記のベース・バンド信号は前記のデータ・ベース・バンド信号及び前記のパイロット・ベース・バンド信号を含む。
ステップ3：コードのリリース後の信号が積分、クリアされて各分岐のコヒーレント積分の結果を取得する。その中、パイロット・チャンネルのコヒーレント積分の結果は同相進みI_PE、同相即時I_PP、同相遅れI_PL、直交進みQ_PE、直交即時Q_PP及び直交遅れQ_PL、データ・チャンネルのコヒーレント積分の結果は同相進みI_DE、同相即時I_DP、同相遅れI_DL、直交進みQ_DE、直交即時Q_DP及び直交遅れQ_DLを含む。
ステップ4：各即時分岐のコヒーレント積分の結果によりデータ反転検知に達成し、データ反転検知出力Ｆｌｉｐ＝ｓｉｇｎ（I_PP×I_DP＋Q_PP×Q_DP）を取得する。その中、signは符号関数を取ること、sign(x)はx≧0の場合に出力が+1、x＜0の場合に出力が-1であることを示す。
ステップ5：前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネルの出力の対比により最適な出力重み付け因子

を算出する。その中、P₁及びP₂がそれぞれ前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネルの信号出力を示す。
ステップ6：各即時分岐のコヒーレント積分の結果により確率重み付け係数α₂を算出する。前記の確率重み付け係数α₂は前記のデータ反転検知の正確な確率単調性と同じ重み付け係数である。
ステップ7：下式により同相即時I_P及び直交即時Q_Pコヒーレント積分の結果を算出する。
I_P=I_PP+Flip×I_DP×α₁ Q_P=Q_PP+Flip×Q_DP×α₁
次に、前記の同相即時I_Pと前記の直交即時Q_Pコヒーレント積分の結果に対する位相弁別を行って位相弁別出力Δφを取得し、前記の位相弁別出力Δφに前記の確率重み付け係数α₂をかける。次に、ループ・フィルタによりデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量を取得する。前記のデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量を前記のローカル・キャリアを制御するキャリア値制御型発振器がフィードバックされるようにし、前記のキャリア値制御型発振器を調整してデータ・パイロット・ジョイント信号キャリアに対する追跡に達成する。
ステップ8：下記のデータ・パイロット・ジョイント同相進みI_E、同相遅れI_L、直交進みQ_E及び直交遅れQ_Lコヒーレント積分の結果を算出する。
I_E=I_PE+Flip×I_DE×α₁I_L=I_PL+Flip×I_DL×α₁
Q_E=Q_PE+Flip×Q_DE×α₁Q_L=Q_PL+Flip×Q_DL×α₁
次に、前記の同相進みI_E、前記の同相遅れI_L、前記の直交進みQ_E及び前記の直交遅れQ_Lコヒーレント積分の結果に対する位相弁別を行って位相弁別の結果Δτを取得し、前記の位相弁別の結果Δτに確率重み付け係数α₂をかける。次に、ループ・フィルタによりデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量を取得し、前記のコードの調整量が前記のベース・バンド信号を制御するコード値制御型発振器にフィードバックされるようにし、前記のコード値制御型発振器を調整して前記のベース・バンド信号に対する追跡に達成する。
前記のステップ1で受信した前記の数値中間周波数信号に前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネルを含有し、二者の間の位相差が変わらないものであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記のステップ1で受信した前記の数値中間周波数信号の式が下記の通りであることを特徴とする請求項1に記載の方法。

その中、
P₁：データ・チャンネルの出力
d（t）：今の時点のｔのデータ・ビット符号
c_d：データ・チャンネルの拡散コード
τ：信号遅れ
ω_IF：信号角周波数
φ₀：キャリアの初期位相
θ：データ・ベース・バンド信号とパイロット・ベース・バンド信号との間の位相差
P₂：パイロット・チャンネルの出力
C_P：パイロット・チャンネルの拡散コード
n（t）：平均値が0、出力スペクトル密度がN₀であるホワイトノイズ
前記のステップ3に記載のパイロット・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路にそれぞれ同相分岐信号をかけ、それぞれ加算してパイロット同相進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果を取得することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
前記のパイロット・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路にそれぞれ直交分岐信号もかけ、それぞれ加算してパイロット直交進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果を取得する。
前記のデータ・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路にそれぞれ同相分岐信号をかけ、それぞれ加算してデータ同相進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果を取得する。前記のデータ・チャンネルの進み、即時及び遅れというベース・バンド信号の3回路にそれぞれ直交分岐信号もかけ、それぞれ加算してデータ直交進み、即時及び遅れコヒーレント積分の結果を取得する。
前記のステップ4に記載のデータ反転検知出力Flipが＋1である場合に前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネルの位相が同じであり、−1である場合に前記のデータ・チャンネルと前記のパイロット・チャンネルの位相が180°に違うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
前記のステップ6に記載の確率重み付け係数が

ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
前記のステップ7で純粋な位相ロックループ位相弁別器で前記の同相即時Ｉ_Ｐと前記の直交即時Ｑ_Ｐコヒーレント積分の結果に対する位相弁別を行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記のステップ8中ジョイントコヒーレント積分の結果I_E、Q_E和Ｉ_Ｌ、Q_Lがそれぞれノンコヒーレント累加を行って進みノンコヒーレント累加の結果E_S及び遅れノンコヒーレント累加の結果L_Sを取得し、その数学式が下記の通りであることを特徴とする請求項1に記載の方法。

その中、Nがノンコヒーレント累加回数であり、前記の進みノンコヒーレント累加の結果のE_Sと前記の遅れノンコヒーレント累加の結果のL_Sに対する位相弁別を行って前記の位相弁別の結果Δτを取得する。
キャリアのリリース、コードのリリース、ローカル・キャリアジェネレータ、ベース・バンド信号ジェネレータ、キャリア値制御型発振器、コード値制御型発振器、積分及びクリア装置、データ反転検知器、確率重み付け係数の計算器、出力重み付け因子計算器、データ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り器及びデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り器を含むことを特徴とするナビゲーション信号のデータ・パイロット・ジョイント追跡装置。
その中、前記のキャリア値制御型発振器がローカル・キャリアを生成するローカル・キャリアジェネレータ、前記のコード値制御型発振器がベース・バンド信号を生成するベース・バンド信号ジェネレータを制御するためのものであり、前記のベース・バンド信号がデータ・ベース・バンド信号及びパイロット・ベース・バンド信号を含み、前記のキャリアのリリースが前記のローカル・キャリアと数値中間周波数信号のキャリアとのリリースの達成、前記のコードのリリースがキャリアのリリースの後の信号と前記のベース・バンド信号のコードとのリリースの達成、前記の積分及びクリア装置がコードのリリース後の信号のコヒーレント積分の結果の取得のためのものであり、前記のコヒーレント積分の結果の中の即時分岐のコヒーレント積分の結果が前記のデータ反転検知器に送信され、データ反転検知出力を取得し、前記の即時分岐のコヒーレント積分の結果が前記の確率重み付け係数の計算器にも送信され、確率重み付け係数を取得し、前記の出力重み付け因子計算器がデータ・チャンネルとパイロット・チャンネルの出力の対比及び出力重み付け因子の取得のためのものであり、前記の即時分岐のコヒーレント積分の結果がデータ・パイロット・ジョイント・キャリアの調整量見積り器に送信され、キャリアの調整量を取得し、前記のキャリアの調整量により前記のキャリア値制御型発振器を制御し、データ・パイロット・ジョイント信号キャリアに対する追跡に達成する。前記のコヒーレント積分の結果の中の進み分岐及び遅れ分岐のコヒーレント積分の結果が前記のデータ・パイロット・ジョイント・コードの調整量見積り器に送信され、コードの調整量を取得し、前記のコードの調整量により前記のコード値制御型発振器を制御し、前記のベース・バンド信号に対する追跡に達成する。