JP3090116B2 - スペクトラム拡散信号復調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、衛星通信等に使用さ
れるスペクトラム拡散信号復調装置に係り、詳しくは、
ＧＰＳ受信機等に用いられ、スペクトラム逆拡散を行う
スペクトラム拡散信号復調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳは、３衛星以上の電波を受信し、
衛星から受信点までの距離を測定することにより位置を
測定するシステムである。ＧＰＳ受信機においてはスペ
クトラム拡散信号復調装置が使用されている。ＧＰＳで
は測距をするため、データエッジのタイミングを１ｍｓ
ｅｃの精度で確定している。又、ＧＰＳ受信機のスペク
トラム逆拡散部をディジタル方式で構成した場合には、
復調データはディジタル相関値の符号で表すことができ
る。又、ＧＰＳで測位をするためには、測位に使用する
衛星のキャリア及びコードの追跡をしなければならず、
キャリア追跡は、Ｉ−相関値・Ｑ−相関値より位相を計
算し、その位相より追跡キャリア周波数を計算すること
により行われる。さらに、コード追跡は、Ｉ−相関値・
Ｑ−相関値のｅａｒｌｙ，ｌａｔｅ値よりコード位相ず
れを計算することにより行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のディジ
タル方式で構成されたスペクトラム拡散信号復調装置
は、逐次計測する相関値を使ってサーチを行っているた
め、周波数の確定精度が悪かった。この発明は上記課題
に鑑みてなされたものであり、真値に近いキャリア周波
数を高い確率でサーチでき、分解能の向上を図ることが
できるスペクトラム拡散信号復調装置を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、スペクトラム逆
拡散部に入力するスペクトラム拡散信号と、内部で発生
したキャリアおよび符号とを夫々比較して所定周期毎に
相関値を計測する制御手段を有するスペクトラム拡散信
号復調装置において、前記符号の同期位相を検出後、前
記制御手段は、複数のキャリア周波数の各々について、
前記符号の同期位相検出時の相関計測時間よりも長い時
間で相関値を計測し、これら計測した相関値から選定さ
れる相関値に係るキャリア周波数をもとに前記スペクト
ラム逆拡散部に入力したキャリアの周波数を検出するこ
とを特徴とする。また、請求項２に記載の発明は、請求
項１において、 所定のしきい値に対する相関値の大小判
定を行う判定手段を有し、 この判定手段により前記選定
された相関値が前記しきい値よりも大きいと判定された
ときに、前記選定された相関値に係るキャリア周波数を
もとに前記スペクトラム逆拡散部に入力したキャリアの
周波数を検出するものである。

【０００５】

【作用】この発明によれば、符号の同期位相サーチ後、
複数のキャリア周波数の各々について、符号の同期位相
検出時の相関計測時間よりも長い時間で相関値は計測さ
れる。そして、これら計測された相関値から選定される
相関値に係るキャリア周波数をもとに、スペクトラム逆
拡散部に入力したキャリアの周波数が検出される。その
結果、真値に近いキャリア周波数を高い確率でサーチで
き、分解能の向上を図ることができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明をＧＰＳ受信機に具体化した
一実施例を図面に従って説明する。図１にはＧＰＳ受信
機の全体構成を示し、ＧＰＳ受信機は車両に搭載されて
いる。ＧＰＳ受信機は、アンテナ１と、高周波処理回路
２と、スペクトラム逆拡散部３と、測位演算用マイコン
４とから構成されている。アンテナ１はＧＰＳ衛星から
送信される電波を受信する。高周波処理回路２はアンテ
ナ１による受信信号を増幅するとともに、目的の周波数
へ変換する。

【０００７】スペクトラム逆拡散部３はスペクトラム拡
散信号を逆拡散して復調するためのものであり、測位演
算用マイコン４は車両の測位（緯度、経度の測定）を行
う。スペクトラム逆拡散部３は、Ａ／Ｄ変換回路５と、
２つの排他的論理和回路６，７と、キャリアＮＣＯ８
と、Ｃ／Ａコード発生器９と、ディジタルＩ−相関器１
０と、ディジタルＱ−相関器１１と、コントローラ１２
とから構成されている。Ａ／Ｄ変換回路５は高周波処理
回路２からの周波数変換された信号を入力して、２値化
する。キャリアＮＣＯ８は数値制御により目的周波数の
０°位相と９０°位相のキャリアを発生する。排他的論
理和回路６はＡ／Ｄ変換回路５からの信号と、キャリア
ＮＣＯ８からの０°位相のキャリアを入力して両方の入
力が一致したとき出力を「０」とする。つまり、２値化
した受信信号の０°位相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）のキャリ
ア成分をキャンセルする。又、排他的論理和回路７はＡ
／Ｄ変換回路５からの信号と、キャリアＮＣＯ８からの
９０°位相のキャリアを入力して両方の入力が一致した
とき出力を「０」とする。つまり、２値化した受信信号
の９０°位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）の
キャリア成分をキャンセルする。

【０００８】Ｃ／Ａコード発生器９は目的位相のＣ／Ａ
コードを発生する。又、ディジタルＩ−相関器１０は、
排他的論理和回路６からの信号と、Ｃ／Ａコード発生器
９からのＣ／Ａコードとを入力して、１ｍｓｅｃ毎に、
受信信号の０°位相のキャリア成分をキャンセルした信
号と、受信機内で発生させたＣ／Ａコードとの相関値を
１／２チップきざみで複数の位相について同時に計測す
る。ディジタルＱ−相関器１１は、排他的論理和回路７
からの信号と、Ｃ／Ａコード発生器９からのＣ／Ａコー
ドとを入力して、１ｍｓｅｃ毎に、２値化した受信信号
の９０°位相のキャリア成分をキャンセルした信号と、
受信機内で発生させたＣ／Ａコードとの相関値を１／２
チップきざみで複数の位相について同時に計測する。

【０００９】コントローラ１２はディジタルＩ−相関器
１０、ディジタルＱ−相関器１１の出力値を用いてＣ／
Ａコード発生器９、キャリアＮＣＯ８を制御する。そし
て、コントローラ１２は衛星データの復調を行うととも
に、衛星と受信機との間の擬似距離を測定する。測位演
算用マイコン４は測位に使用する衛星を選択し、スペク
トラム逆拡散部３のコントローラ１２に、データ復調を
行うとともに衛星と受信機との間の擬似距離を測定する
よう指示し、その結果より測位値を計測する。

【００１０】図２には前記スペクトラム逆拡散部３のＣ
／Ａコード発生器９の具体的構成を示す。図２におい
て、Ｃ／Ａコード発生器９はＧ１コードレジスタ１３と
Ｇ２コードレジスタ１４と１０ビットシフトレジスタ１
５，１６とＴＡＰ選択回路１７と遅延回路１８とを備え
ている。Ｇ１コードレジスタ１３はコントローラ１２か
らのＧ１コードを記憶し、Ｇ２コードレジスタ１４はコ
ントローラ１２からのＧ２コードを記憶する。１０ビッ
トシフトレジスタ１５はＧ１コードレジスタ１３からの
Ｇ１コードに対応するデータを記憶し、１０ビットシフ
トレジスタ１６はＧ２コードレジスタ１４からのＧ２コ
ードに対応するデータを記憶する。ＴＡＰ選択回路１７
はコントローラ１２からのＴＡＰ指令信号を入力してそ
の指令に応じた１０ビットシフトレジスタ１５，１６の
各データによるＣ／Ａコードを生成する。遅延回路１８
はＴＡＰ選択回路１７の生成したＣ／Ａコードを入力し
て遅延してディジタルＩ−相関器１０とディジタルＱ−
相関器１１に出力する。遅延回路１８は、１チップ未満
のコード位相制御を可能とするものであり、遅延指示は
コントローラ１２より送られる。

【００１１】次に、このように構成したＧＰＳ受信機の
作用を説明する。図３には、測位演算用マイコン４が実
行する測位演算ルーチンを示す。又、図４には、スペク
トラム逆拡散部３のコントローラ１２が実行するスペク
トラム逆拡散処理ルーチンを示す。このスペクトラム逆
拡散処理ルーチンは衛星捕捉ルーチンと衛星追跡ルーチ
ンとからなり、衛星捕捉ルーチンを図５に、衛星追跡ル
ーチンを図６に示す。図６の衛星追跡ルーチンはデータ
復調ルーチンとキャリア追跡ルーチンとＣ／Ａコード追
跡ルーチンとからなり、データ復調ルーチンを図７に、
キャリア追跡ルーチンを図８に、Ｃ／Ａコード追跡ルー
チンを図９に示す。図７のデータ復調ルーチンはステッ
プ３２０での復調符号決定ルーチンを含み、同ルーチン
を図１０に示す。

【００１２】まず、衛星追跡開始までの処理を説明す
る。図３において、測位演算用マイコン４はステップ１
０１で測位計算に最適な衛星の組み合わせを演算し、ス
テップ１０２で捕捉目標の衛星とその受信電波のドップ
ラーシフト量をスペクトラム逆拡散部３のコントローラ
１２に指示する。すると、コントローラ１２は、図４の
ステップ２００での衛星捕捉ルーチンを開始する。この
衛星捕捉の際には、コントローラ１２は図５のステップ
２０１で再捕捉か否か判断し最初は再捕捉ではないので
ステップ２０２に移行する。そして、コントローラ１２
はステップ２０２で測位演算用マイコン４の指示に従い
衛星捕捉を行うためにＣ／Ａコード同期位相サーチ処理
を行う。この処理は、まずコントローラ１２がキャリア
ＮＣＯ８とＣ／Ａコード発生器９を設定する。その結
果、キャリアＮＣＯ８は、測位演算用マイコン４で指示
されたドップラーシフトを考慮した周波数を発生する。
又、Ｃ／Ａコード発生器９においては、図２でのコード
レジスタ１３，１４とシフトレジスタ１５，１６により
目的の位相状態のＧ１、Ｇ２コードの１０ビットデータ
が設定されるとともに、ＴＡＰ選択回路１７にて捕捉す
る衛星のＴＡＰが選択され、遅延回路１８を介してＣ／
Ａコードがディジタル相関器１０，１１に出力される。

【００１３】すると、図１において、アンテナ１にてＧ
ＰＳ衛星から送信される電波が受信されて、高周波処理
回路２にて受信信号の増幅及び目的の周波数への変換が
行われる。さらに、スペクトラム逆拡散部３のＡ／Ｄ変
換回路５にて高周波処理回路２からの信号が２値化さ
れ、排他的論理和回路６にてＡ／Ｄ変換回路５からの信
号とキャリアＮＣＯ８からの０°位相のキャリアとが比
較され２値化した受信信号の０°位相のキャリア成分が
キャンセルされる。又、排他的論理和回路７にてＡ／Ｄ
変換回路５からの信号とキャリアＮＣＯ８からの９０°
位相のキャリアとが比較され２値化した受信信号の９０
°位相のキャリア成分がキャンセルされる。さらに、１
ｍｓｅｃ毎に、ディジタルＩ−相関器１０にて排他的論
理和回路６からの信号とＣ／Ａコード発生器９からのＣ
／Ａコードとの相関値が計測されるとともに、ディジタ
ルＱ−相関器１１にて排他的論理和回路７からの信号と
Ｃ／Ａコード発生器９からのＣ／Ａコードとの相関値が
計測される。

【００１４】その後、スペクトラム逆拡散部３のコント
ローラ１２は、１ｍｓｅｃ毎のディジタルＩ−相関器１
０とディジタルＱ−相関器１１のそれぞれの計測結果よ
り相関値を連続して求め、その合計（和）を相関値とす
る。さらに同様にしてＣ／Ａコード発生器９を制御して
図１１に示すように１／２チップきざみでＣ／Ａコード
位相０〜１０２３チップそれぞれについて計測する。こ
れにより、受信Ｃ／Ａコードと受信機で発生するＣ／Ａ
コードが同期する位相がサーチされる。

【００１５】このサーチの際に、同期位相サーチ方向
は、図１１に示すように受信Ｃ／Ａコード位相がサーチ
中に変位する反対方向とする。即ち、ドップラーシフト
がプラスであれば「０」から「１０２３」チップの方向
へ、ドップラーシフトがマイナスであれば「１０２３」
から「０」チップの方向で相関値を計測する。そして、
スペクトラム逆拡散部３のコントローラ１２は、このよ
うにして相関計測を行ったのち、図５でのステップ２０
３で閾値以上の相関が得られたか否か判断し（図１１参
照）、閾値以上の相関が得られるとＣ／Ａコードの同期
が検出できたものと判定してステップ２０５に移行す
る。一方、コントローラ１２は閾値以上の相関が確認で
きない場合は、ステップ２０４に移行してその旨の信号
を測位演算用マイコン４に出力する。この信号により、
測位演算用マイコン４は、ドップラーシフト量を変え、
再度Ｃ／Ａコード同期位相をサーチするようコントロー
ラ１２に指示し、以後、閾値以上の相関が得られるまで
繰り返す。

【００１６】Ｃ／Ａコード同期位相を検出した後、コン
トローラ１２は同期の確認をするためステップ２０５で
Ｃ／Ａコード同期確認処理を行う。これは、同期を検出
したコード位相を中心に、例えば、図１１での領域Ｚ１
に示すように、再度同期位相サーチをするものであり、
その領域内での相関値を求める。ただし、相関値の連続
計測回数は、ステップ２０２でのＣ／Ａコード同期位相
サーチ時の連続計測回数より多くして、より確実なるチ
ェックを行う。その後、コントローラ１２はステップ２
０６である範囲内（閾値以上）の相関が得られれば、同
期を確認したものと判定してステップ２０７に移行す
る。又、同期を確認できない場合は、ステップ２０４に
移行してその旨の信号を測位演算用マイコン４に出力す
る。この信号により、測位演算用マイコン４は、ドップ
ラーシフト量を変え、再度同期位相サーチするようコン
トローラ１２へ指示する。

【００１７】このようにしてＣ／Ａコードの同期位相を
確認した後、コントローラ１２は、ステップ２０８〜２
１１でキャリアサーチを行う。これは、キャリア追跡可
能な範囲まで、測位演算用マイコン４の指示したドップ
ラーシフトのキャリアを中心にキャリアサーチする。こ
のキャリアサーチは、広い周波数範囲のキャリアを短時
間にサーチするため、以下に示すようにサーチステップ
を大小に変え２段階で行なう。第１段のキャリアサーチ
の相関値は、ステップ２０８でディジタルＩ−相関器１
０とディジタルＱ−相関器１１のそれぞれの計測結果よ
り相関値を連続して求めて合計した値を使用する。

【００１８】その結果、相関値は、Ｃ／Ａコードが同期
した状態では、図１２に示すように、キャリア周波数誤
差Δｆが０Ｈz での相関値を中心に１ＫＨz 周期で極小
となる。コントローラ１２はその相関値を用いて測位演
算用マイコン４から指示されたドップラーシフトのキャ
リアを中心に前後１ＫＨz 毎にキャリアＮＣＯ８を設定
し、相関が一番強く計測された周波数をスペクトラム逆
拡散部３に入力した信号のキャリア周波数であると予測
する。ただし、ステップ２０９において図１２での閾値
以下であるとステップ２０４に移行する。

【００１９】つづいて、ステップ２１０での第２段のキ
ャリアサーチにおいては、ディジタルＩ−相関器１０と
ディジタルＱ−相関器１１のそれぞれの１ｍｓｅｃの計
測結果の１０回計測結果を合計した値を使用する。その
結果、相関値は、Ｃ／Ａコードが同期した状態では、図
１３に示すように、キャリア周波数誤差Δｆが１００Ｈ
z 周期で極小となる。その相関値を用いて、ステップ２
０８のキャリアサーチで予測したキャリア周波数を中心
に、前後１００Ｈz 毎にキャリアＮＣＯ８を設定し、相
関が一番強く計測された周波数を最終的にスペクトラム
逆拡散部３に入力したキャリアの周波数であると予測す
る。ただし、ステップ２１０において、閾値以上の相関
が得られない時は、キャリアサーチ失敗であると判定
し、その旨を測位演算用マイコン４に通知する。マイコ
ン４は、ドップラーシフト量を変え再度同期位相サーチ
するようコントローラ１２へ指示する。

【００２０】コントローラ１２は、このようにして図４
での衛星捕捉ルーチンを処理した後、ステップ３００で
の衛星追跡ルーチンを実行する。衛星追跡は図６に示す
ようにデータ復調と、キャリア追跡と、コード追跡を行
うものである。図７のデータ復調ルーチンにおいては、
ステップ３１１でＣ／Ａコード・キャリア同期チェック
フラグＦCLが「１」か否か判定し、当初ＦCL＝０なの
で、図７のルーチンを抜けて、図８のキャリア追跡ルー
チンを実行する。その後のキャリア追跡ルーチンにより
Ｃ／Ａコード・キャリア同期チェックフラグＦCLが
「１」となると、キャリアとＣ／Ａコードが同期してい
ると判断してデータの復調を行う。このデータ復調に際
して、スペクトラム逆拡散部３をコスタスループで構成
したので、エッジタイミングは、Ｉ−相関値の符号がプ
ラスからマイナス、あるいは、マイナスからプラスへ変
わったタイミングとＣ／Ａコード位相で決定できる。そ
して、図１４に示すように、Ｃ／Ａコード位相が中間点
（０．５ｍｓｅｃ＝１０２３／２チップ）近傍以外であ
るなら、Ｉ−相関値の符号の切り変わりは瞬時的に行わ
れ、１ｍｓｅｃ毎に計測されるＩ−相関値の符号反転タ
イミングとＣ／Ａコード位相からエッジタイミングを決
定できる。しかし、図１５に示すように、Ｃ／Ａコード
位相が中間点近傍では、入力データが反転した時に計測
したＩ−相関値の符号があいまいなものとなり、Ｉ−相
関値の符号反転タイミングとＣ／Ａコード位相からエッ
ジタイミングを決定すると誤検出する可能性が非常に高
い。

【００２１】そこで、Ｃ／Ａコード位相が中間点近傍で
は、１ｍｓｅｃ毎に計測するＩ−相関値に図１５に示す
閾値（「０」を中心にして±βの大きさをもつ）を設
け、閾値範囲以内のＩ−相関値を検出した時、入力デー
タ符号が反転したものと判定することにより、エッジタ
イミングの誤検出を防止する。具体的には、図１０の処
理にてデータ復調を行う。つまり、ステップ３２０−１
でＩ−相関値が反転すると、ステップ３２０−２でＩ−
相関値が閾値（±β）以内か判定して以内であればステ
ップ３２０−３で１ｍｓｅｃ遅れて符号を反転させる。
又、Ｉ−相関値が閾値から外れると、ステップ３２０−
４でＣ／Ａコードの位相での方向を調べ、位相が０と５
１１チップの間であればステップ３２０−５で１ｍｓｅ
ｃ遅れて符号を反転させる。又、位相が５１１チップと
１０２３チップの間であればステップ３２０−６で直ち
に符号を反転させる。

【００２２】しかし、受信信号のＣ／Ｎが悪い場合は、
Ｉ−相関値の変動が大きく、閾値（±β）の決定が困難
であるので、エッジタイミングを誤る可能性が高い。そ
こで、図７において、ステップ３１２〜３１９の処理を
付加している。図１６にはそのための機能ブロック図を
示す。即ち、図１６において、データエッジ検出部１９
とタイミングカウンタ２０とエッジタイミングデータサ
ンプル部２１とエッジタイミング決定部２２と復調デー
タ同期信号出力部２３と復調符号決定部２４とを備えて
いる。又、エッジタイミングサンプル部２１には図１７
のリングバッファが用意され、同バッファは受信データ
のビット長さ（２０ｍｓｅｃ）を２０個に時分割した記
憶領域Ｗ1 〜Ｗ20を有する。

【００２３】まず、コントローラ１２（図１６のデータ
エッジ検出部１９）は図７でのステップ３１２でフラグ
Ｆetk ＝１でないと、ステップ３１３においてデータエ
ッジタイミングを±１ｍｓｅｃ未満の精度で確実に求
め、キャリア・Ｃ／Ａコードが同期している状態で、ス
テップ３１４でデータエッジ検出を行いＩ−相関値の符
号反転タイミングを検出し、その結果を図１６のエッジ
タイミングデータサンプル部２１に送るとともに、タイ
ミングカウンタ２０を起動する。その後、エッジタイミ
ングデータサンプル部２１は、ステップ３１５でデータ
エッジ検出を合図に、図１８に示すようにタイミングカ
ウンタ２０に同期して２０ｍｓｅｃ周期にＩ−相関値を
図１７のリングバッファの各記憶領域Ｗ1 〜Ｗ20に加算
セーブする。

【００２４】ただし、セーブする２０個のＩ−相関値
は、データエッジを検出した時のもののみとし、セーブ
する際には前回のデータを打ち消さないよう符号合わせ
をする。例えば、初回でデータエッジを検出した２０個
のＩ−相関値がエッジの立ち下がりであるとすると、次
回からはサンプルした２０個のＩ−相関値がエッジの立
ち下がりであるならば、前回のものとの合計をとり、エ
ッジの立ち上がりであるならばサンプルした２０個のＩ
−相関値の符号を反転し前回のものとの合計をとる。

【００２５】これにより、エッジタイミングの平均的な
Ｉ−相関値を求める。ステップ３１６でＩ−相関値のヒ
ストグラムの作成が完了すると、ステップ３１７でフラ
グＦetk ＝１とする。さらに、コントローラ１２はステ
ップ３１２においてフラグＦetk ＝１なのでステップ３
１８に進む。コントローラ１２（図１６のエッジタイミ
ング決定部２２）は、ステップ３１７でＩ−相関値サン
プル結果に基づきエッジタイミングを決定し、タイミン
グカウンタ２０を再設定する。このようにして、Ｃ／Ｎ
の悪い状態でもエッジタイミングを確実に求めることが
できる。続いて、コントローラ１２（図１６の復調デー
タ同期信号出力部２３）はタイミングカウンタに合わ
せ、これから復調するデータの同期信号として、周期４
０ｍｓｅｃの矩形波を数回出力する。以後、図１０に示
すアルゴリズムに従いデータ復調する（図７でのステッ
プ３１８，３１９，３２０）。

【００２６】次に、キャリア追跡、コード追跡を行う。
キャリア追跡は、衛星捕捉時にサーチしたキャリアを同
期状態とするとともに、同期を維持するためのものであ
る。これらの動作は、コントローラ１２によるＰＬＬ制
御により実現される。ＰＬＬ制御のキャリア引き込み過
程では、キャリア同期フラグがＦCL＝０となっている。
そこで、図８のキャリア追跡の処理としては、ステップ
３３４でＩ−相関値とＱ−相関値よりキャリア位相誤差
を求める。続いて、ステップ３３５でキャリア位相誤差
値より追従すべきキャリア周波数を計算し、キャリアＮ
ＣＯ８にフィードバックする。さらに、ステップ３３６
でキャリア位相誤差より同期を判定し、同期を検出した
場合にはステップ３３７でＦCL＝１とする。

【００２７】ＰＬＬ制御に使用するキャリア位相誤差
は、Ｉ−相関値とＱ−相関値を用いて計算できる。しか
し、図１９に示すように入力データ符号が切り変わった
時に計測したＩ−相関値は、キャリアとＣ／Ａコードが
同期した状態であっても通常より小さな値となる。これ
は、Ｃ／Ａコード位相が中間点近傍である場合顕著に現
れる。このような異常相関値は、キャリア位相誤差計算
結果も異常値となり、図２１に示すようにキャリア同期
後であっても、キャリアＮＣＯ８にフィードバックする
キャリア周波数が大きく変動し、同期を維持できなくな
る場合がある。そこで、キャリア同期検出後において
は、コントローラ１２は図８のステップ３３１で制御タ
イミングである時に、ステップ３３２でＦCL＝１である
とステップ３３３で位相誤差計算に使用する相関値と閾
値とを比較する。

【００２８】そして、「Ｉ−相関値」の絶対値が閾値以
上となっている時のみ（正常とみなされた時のみ）、ス
テップ３３４でＩとＱ相関値からキャリア位相誤差を求
め、ステップ３３５でそのキャリア位相誤差からキャリ
ア周波数を計算し、キャリアＮＣＯ８へフィードバック
する。その結果、図２１に示すようなことがなく図２０
に示すように同期が維持される。

【００２９】同様の動作がＣ／Ａコード追跡にも行われ
る。つまり、Ｃ／Ａコードの同期維持は、ＤＬＬ制御に
より行われるが、ＤＬＬ制御する前に、図９でのステッ
プ３４１で制御タイミングである時にステップ３４２で
同期位相の相関度（ｐｕｎｃｔｕａｌの相関度）を判定
する。即ち、数回分の「相関値」の絶対値と閾値とを比
較して相関値が閾値以上か判定し、以上である時のみ
（正常と判定された時のみ）、ステップ３４３にて衛星
移動に伴うＤＬＬ制御によりコード位相誤差を計算し、
ステップ３４４でコード位相誤差からコード補正をすべ
くＣ／Ａコード発生器９にフィードバックする。以上の
動作を逐次行なうことにより、図２３のようなことがな
く、図２２に示すように安定して同期を維持できる。

【００３０】次に、測位時の処理を説明する。測位演算
用マイコン４は、３衛星以上のデータと擬似距離（Ｃ／
Ａコード位相）を収集することにより測位を開始する。
測位演算用マイコン４は、データ収集後擬似距離を収集
するため、図３でのステップ１０４において擬似距離測
定を行い追跡中に求めた値によりスペクトラム逆拡散部
３に入力するキャリアのドップラーシフト量とＣ／Ａコ
ード位相を予測し、コントローラ１２へ再捕捉指示をす
る。コントローラ１２は測位演算用マイコン４の指示に
従い、キャリアＮＣＯ８とＣ／Ａコード発生器９を設定
し、図５でのステップ２０５と同様の処理によりＣ／Ａ
コード同期確認を行いコード位相同期を再度確認する。

【００３１】さらに、コード位相同期確認後、コントロ
ーラ１２は図５でのステップ２１０と同様のキャリアサ
ーチ行う。このとき、衛星捕捉時のキャリアサーチの２
段目の方法をとるが、サーチ範囲は、捕捉時より狭くす
る。そして、閾値以上の相関がとれればキャリアサーチ
できたものとする。コントローラ１２は、以後捕捉時と
同様にキャリアを同期状態とし、Ｃ／Ａコードの同期を
維持することにより擬似距離を計測し、結果を測位演算
用マイコン４へ通知する。測位演算用マイコン４は、図
３でのステップ１０５で測位値計算を行う。

【００３２】このように本実施例では、キャリアＮＣＯ
８、排他的論理和回路６，７（キャリア成分除去手段）
によりアンテナ１にて受信したスペクトラム拡散信号か
らキャリア成分を除去するようにし、ディジタル相関器
１０，１１（相関値検出手段）により排他的論理和回路
６，７からの信号と、Ｃ／Ａコード発生器９からのＣ／
Ａコード（比較符号成分）を有する信号とを比較して両
信号の相関値を検出するようにし、さらに、コントロー
ラ１２（データ採取手段、反転タイミング検出手段）は
受信データのビット長さを複数に時分割した各相関値を
複数回サンプリングし、各サンプリング値を加算してい
き、この受信データのビット長さ分の加算相関値から、
受信データの反転タイミングを検出する。つまり、図１
７のリングバッファには受信データのビット長さを複数
に時分割した記憶領域Ｗ1 〜Ｗ20が用意され、各記憶領
域Ｗ1 〜Ｗ20に受信データのビット長さでの複数のサン
プリング値を加算して入力し、その各記憶領域の値（図
１８のヒストグラム）から、受信データの反転タイミン
グを検出して以降はその反転タイミング（エッジタイミ
ング）でデータ復調を行うようにした。その結果、受信
データのビット長さで多数のサンプリングが行われて平
滑化され安定な値となる。

【００３３】又、コントローラ１２はキャリア追跡での
図８のステップ３３３やＣ／Ａコード追跡での図９のス
テップ３４２での処理のように、ディジタル成分が反転
したときに、相関値が所定の範囲内か否か判定し、外れ
ていなければ有効化し、外れていると無効化する。即
ち、無効化にて図８でのステップ３３４，３３５のキャ
リア周波数演算処理や図９でのステップ３４３，３４４
のコード位相演算処理を行わない。その結果、Ｃ／Ａコ
ード位相が中間点でデータが反転していると、ノイズが
出て誤った制御信号となるが、その時のＩ−相関値と閾
値とを比較することにより誤った制御信号とならない。

【００３４】さらに、図１１に示すように、コード位相
サーチ方向をドップラーシフトの予測に応じて変える、
つまり、ドップラーシフトが正ならばコード位相を増え
る方向にし、逆に、ドップラーシフトが負ならばコード
位相を減る方向に変えるようにした。その結果、信号発
生源と受信位置との位置的相関に基づいて速いサーチを
行うことができる。

【００３５】さらには、図１２に示すように、コード周
期時間以上（１ｍｓｅｃ以上）に相関計測することによ
り真値に近いキャリア周波数を高い確率でサーチでき、
分解能の向上を図ることができる。又、キャリアのサー
チ方法として、図５でのステップ２０７，２０９に示す
ように、予測値を中心に大小二段にサーチするようにし
た。よって、分解能を向上させるととに、一段目で広い
範囲におおざっぱに速く検出でき、二段目で狭い範囲で
サンプルでき細かく正確に検出できる。

【００３６】さらに、図２に示すＣ／Ａコード発生器９
では目的の位相状態のＧ１，Ｇ２コードをシフトレジス
タ１５，１６にロードすることにより基準信号の入力に
より直ちにコードを有効化できる。つまり、速くシフト
レジスタ１５，１６のデータを変えたい場合に対処でき
る。尚、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、上記実施例ではエッジタイミング検出後に
復調を行っていたが、測位演算用マイコン４がＩ−相関
値を収集し、エッジタイミング検出とデータ復調を並行
して行なってもよい。つまり、Ｉ−相関値をセーブし、
セーブしたＩ−相関値を用いてエッジタイミング及びデ
ータ復調を行ってもよい。

【００３７】又、図１０に示すルーチン（復調符号決定
ルーチン）の代わりに、図２４に示すルーチンを用いて
もよい。即ち、ステップ３２０−１−１で相関値の符号
反転を検出すると、ステップ３２０−２−１でＣ／Ａコ
ード位相が「０」と「５１１−α」との間のチップなら
ば、ステップ３２０−３−１で１ｍｓｅｃ遅らせて符号
反転し、５１１＋α≦位相＜１０２３ならばステップ３
２０−４−１で直ちに符号を反転し、５１１−α≦位相
＜５１１＋αならばステップ３２０−５−１で相関値が
閾値範囲内ならばステップ３２０−６−１で１ｍｓｅｃ
遅らせて符号反転し、閾値から外れるとステップ３２０
−７−１で直ちに符号を反転する。

【００３８】なお、本発明の制御手段はコントローラ１
２に相当し、判定手段は図５（スペクトラム逆拡散の衛
星捕捉ルーチン）のステップ２１１に相当する。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
真値に近いキャリア周波数を高い確率でサーチでき、分
解能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＧＰＳ受信機の全体構成図である。

【図２】Ｃ／Ａコード発生器の構成図である。

【図３】測位演算ルーチンを示す図である。

【図４】スペクトラム逆拡散処理ルーチンを示す図であ
る。

【図５】衛星捕捉ルーチンを示す図である。

【図６】衛星追跡ルーチンを示す図である。

【図７】データ復調ルーチンを示す図である。

【図８】キャリア追跡ルーチンを示す図である。

【図９】Ｃ／Ａコード追跡ルーチンを示す図である。

【図１０】復調符号決定ルーチンを示す図である。

【図１１】コード位相と相関値との関係を示す図であ
る。

【図１２】キャリア誤差と相関値との関係を示す図であ
る。

【図１３】キャリア誤差と相関値との関係を示す図であ
る。

【図１４】時間に対する入力データ、Ｉ−相関値、復調
データの関係を示す図である。

【図１５】時間に対する入力データ、Ｉ−相関値、復調
データの関係を示す図である。

【図１６】機能ブロックを示す図である。

【図１７】リングバッファを示す図である。

【図１８】時間と相関値との関係を図である。

【図１９】時間に対する入力データ、Ｉ−相関値、復調
データ、位相誤差の関係を示す図である。

【図２０】キャリア周波数の変化を示す図である。

【図２１】キャリア周波数の変化を示す図である。

【図２２】Ｃ／Ａコード位相の変化を示す図である。

【図２３】Ｃ／Ａコード位相の変化を示す図である。

【図２４】別例の復調符号決定ルーチンを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ アンテナ ６ キャリア成分除去手段を構成する排他的論理和回路 ７ キャリア成分除去手段を構成する排他的論理和回路 ８ キャリア成分除去手段を構成するキャリアＮＣＯ １０ 相関値検出手段としてのディジタルＩ−相関器 １１ 相関値検出手段としてのディジタルＱ−相関器 １２ データ採取手段、反転タイミング検出手段、制御
手段としてのコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−169244（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3530（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11033（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189041（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 13/00 H04L 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトラム逆拡散部に入力するスペク
   トラム拡散信号と、内部で発生したキャリアおよび符号
   とを夫々比較して所定周期毎に相関値を計測する制御手
   段を有するスペクトラム拡散信号復調装置において、前記符号の同期位相を検出後、前記制御手段は、複数の
   キャリア周波数の各々について、前記符号の同期位相検
   出時の相関計測時間よりも長い時間で相関値を計測し、
   これら計測した相関値から選定される相関値に係るキャ
   リア周波数をもとに前記スペクトラム逆拡散部に入力し
   たキャリアの周波数を検出する ことを特徴とするスペク
   トラム拡散信号復調装置。
2. 【請求項２】 所定のしきい値に対する相関値の大小判
   定を行う判定手段を有し、 この判定手段により前記選定された相関値が前記しきい
   値よりも大きいと判定されたときに、前記選定された相
   関値に係るキャリア周波数をもとに前記スペクトラム逆
   拡散部に入力したキャリアの周波数を検出する請求項１
   に記載のスペクトラム拡散信号復調装置。