JP5858511B2 - 衛星ナビゲーション信号、及びその生成方法、生成装置、受信方法、受信装置 - Google Patents
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Description
である。信号の包絡線が時間に対して一定であるとき、信号は定包絡線信号と呼ばれる。本発明の実施形態によると、多重化信号の同位相ベースバンド成分I(t)の振幅及び位相と、多重化信号の直交位相ベースバンド成分Q(t)の振幅及び位相とは、ベースバンド信号Si(i=1、2、3、4)の電力パラメータとベースバンド信号Siの値に基づいて算出され、定包絡線多重化信号が生成される。本実施形態では、
である。すなわち、多重化信号の包絡線は、時間に対して一定である。従って、当該多重化信号は定包絡線信号である。理解されるように、周波数領域では、第1ベースバンド信号S1及び第2ベースバンド信号S2は互いに直交する搬送波位相を有し、搬送波周波数fsとなるように多重化信号生成器200によって変調され、第3ベースバンド信号及び第4ベースバンド信号は互いに直交する搬送波位相を有し、搬送波周波数−fsとなるように多重化信号生成器200によって変調される。
及び直交位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
は、各エポックで、各組み合わせに対応して、デジタル信号処理モジュール65によって生成される。値の組み合わせの総数はgとして表される。Nの信号成分がデータ・チャネルに関連しているとすると、g=2Nとして算出可能である。
のg値の組み合わせ中の具体的な例として、
及び
は以下のように算出される。
のi番目(i=1、2、...、g)のグループは、受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び受信機直交位相ベースバンド信号SQ(t)をそれぞれ掛け合わされ、その結果は、TIの期間、コヒーレント積分するために積分放電フィルタに送られる。そして、第1同位相相関値corr1Ii及び第1直交位相相関値corr1Qiのi番目(i=1、2、...、g)のグループが得られる。同様に、直交位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
の各グループは、受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び受信機直交位相ベースバンド信号SQ(t)をそれぞれ掛け合わされ、その結果は、TIの期間、コヒーレント積分するために積分放電フィルタに送られる。そして、第2同位相相関値corr2Ii及び直交位相相関値corr2Qiのi番目(i=1、2、...、g)のグループが得られる。
及び直交位相結合相関値
のi番目(i=1、2、...、g)のグループが得られる。
及び直交位相結合相関値
のある1グループの
がすべてのグループの内で最大値の場合、当該グループは、最適な同位相結合相関値I’及び最適な直交位相結合相関値Q’として選択される。そして、I’値及びQ’値は、伝統的な取得方法及びトラッキング・ループを通して処理されてもよい。
Claims (28)
- 第1ベースバンド信号S1、第2ベースバンド信号S2、第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を生成するベースバンド信号生成器と、
前記ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて、前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4が多重化された信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相並びに直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相を設定して、定包絡線を有する多重化信号を生成する多重化信号生成器と、
定包絡線を有する前記多重化信号を高周波に変調して、衛星ナビゲーション信号を生成する変調器とを含み、
前記第1ベースバンド信号S1及び前記第2ベースバンド信号S2が、互いに直交する搬送波位相を有し、第1搬送波周波数f1に変調され、前記第3ベースバンド信号及び前記第4ベースバンド信号が、互いに直交する搬送波位相を有し、第2搬送波周波数f2に
変調されることを特徴とする衛星ナビゲーション信号生成装置。 - 前記電力パラメータは、前記ベースバンド信号の絶対電力又は前記ベースバンド信号の相対電力であることを特徴とする請求項1に記載の衛星ナビゲーション信号生成装置。
- 任意の1つ、任意の2つ、若しくは任意の3つの前記ベースバンド信号の前記電力パラメータがゼロである又は4つの前記ベースバンド信号のそれぞれの前記電力パラメータがゼロでないことを特徴とする請求項2に記載の衛星ナビゲーション信号生成装置。
- 前記多重化信号生成器が、
前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4の前記電力パラメータ及び前記値に基づいて、前記同位相ベースバンド成分I(t)の前記振幅A(t)及び前記位相φ(t)を算出し、前記直交位相ベースバンド成分Q(t)の前記振幅A’(t)及び前記位相φ’(t)を算出する演算ユニットと、
前記演算ユニットによって算出された前記振幅A(t)及び前記位相φ(t)に基づいて、
前記演算ユニットによって算出された前記振幅A’(t)及び前記位相φ’(t)に基づいて、
fs=|f1−f2|/2であり、sgnが符号関数
- 前記ベースバンド信号生成器が、
送信されるメッセージを生成するソースと、
前記ソースによって生成された前記メッセージを拡散シーケンスを使用して変調する拡散変調器と、
前記ベースバンド信号を生成するために、ナビゲーション・メッセージを変調された前記拡散シーケンスの各ビットに波形を割当てる拡散チップ波形生成器と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の衛星ナビゲーション信号生成装置。 - 前記変調器が、
高周波の搬送波を生成する搬送波生成器と、
前記多重化信号生成器によって生成された前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分を高周波の前記搬送波に変調する第1乗算器と、
前記多重化信号生成器によって生成された前記多重化信号の前記直交位相ベースバンド成分を高周波の前記搬送波に変調する第2乗算器と、
高周波の前記搬送波に変調された前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分と高周波の前記搬送波に変調された前記多重化信号の前記直交位相ベースバンド成分とを加算して、前記衛星ナビゲーション信号を生成する加算器と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の衛星ナビゲーション信号生成装置。 - ベースバンド信号生成器を用いて、第1ベースバンド信号S1、第2ベースバンド信号S2、第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を生成することと、
前記ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて、前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4が多重化された信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相並びに直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相を設定して、定包絡線を有する多重化信号を生成することと、
定包絡線を有する前記多重化信号を高周波に変調して、衛星ナビゲーション信号を生成することとを含み、
前記第1ベースバンド信号S1及び前記第2ベースバンド信号S2が、互いに直交する搬送波位相を有し、第1搬送波周波数f1に変調され、前記第3ベースバンド信号及び前記第4ベースバンド信号が、互いに直交する搬送波位相を有し、第2搬送波周波数f2に変調されることを特徴とする衛星ナビゲーション信号生成方法。 - 前記電力パラメータは、前記ベースバンド信号の絶対電力又は前記ベースバンド信号の相対電力であることを特徴とする請求項8に記載の衛星ナビゲーション信号生成方法。
- 任意の1つ、任意の2つ、若しくは任意の3つの前記ベースバンド信号の前記電力パラメータがゼロである又は4つの前記ベースバンド信号のそれぞれの前記電力パラメータがゼロでないことを特徴とする請求項9に記載の衛星ナビゲーション信号生成方法。
- 前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4の前記電力パラメータ及び前記値に基づいて、前記同位相ベースバンド成分I(t)の前記振幅A(t)及び前記位相φ(t)を算出し、前記直交位相ベースバンド成分Q(t)の前記振幅A’(t)及び前記位相φ’(t)を算出することと、
算出された前記振幅A(t)及び前記位相φ(t)に基づいて、
算出された前記振幅A’(t)及び前記位相φ’(t)に基づいて、
fs=|f1−f2|/2であり、sgnが符号関数を表し、
- 前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4を生成することが、
送信されるメッセージを生成することと、
ソースによって生成された前記メッセージを拡散シーケンスを使用して変調することと、
前記ベースバンド信号を生成するために、ナビゲーション・メッセージを変調された前記拡散シーケンスの各ビットに波形を割当てることと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の衛星ナビゲーション信号生成方法。 - 前記衛星ナビゲーション信号を生成するために、定包絡線を有する前記多重化信号を高周波に変調することが、
高周波の搬送波を生成することと、
前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分を高周波の前記搬送波に変調することと、
前記多重化信号の前記直交位相ベースバンド成分を高周波の前記搬送波に変調することと、
高周波の前記搬送波に変調された前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分と高周波の前記搬送波に変調された前記多重化信号の前記直交位相ベースバンド成分とを加算して、前記衛星ナビゲーション信号を生成することと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の衛星ナビゲーション信号生成方法。 - 衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション信号が得られる中間の信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相と直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相とが、ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて設定されていることを特徴とする受信ユニットと、
前記受信ユニットによって受信された前記衛星ナビゲーション信号の第1搬送波に変調された信号成分を復調し、前記受信ユニットによって受信された前記衛星ナビゲーション信号の第2搬送波に変調された信号成分を復調する復調ユニットと、
前記復調ユニットによって復調された前記第1搬送波に変調された前記信号成分に基づいて第1ベースバンド信号S1及び第2ベースバンド信号S2を取得し、前記復調ユニットによって復調された前記第2搬送波に変調された前記信号成分に基づいて第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を取得する処理ユニットとを含む
衛星ナビゲーション信号を受信する信号受信装置。 - 衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション信号が得られる中間の信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相と直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相とが、ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて設定されていることを特徴とすることと、
第1ベースバンド信号S1及び第2ベースバンド信号S2を取得するために、復調ユニットを用いて、受信された前記衛星ナビゲーション信号の第1搬送波に変調された信号成分を復調することと、
第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を取得するために、前記復調ユニットを用いて、受信された前記衛星ナビゲーション信号の第2搬送波に変調された信号成分を復調することとを含む
衛星ナビゲーション信号受信方法。 - 衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション信号が得られる中間の信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相と直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相とが、ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて設定されていることを特徴とする受信ユニットと、
前記衛星ナビゲーション信号を復調して、多重化信号の同位相ベースバンド成分及び直交位相ベースバンド成分を取得する復調ユニットと、
前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分の振幅及び位相並びに前記直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相に基づいて、第1ベースバンド信号S1、第2ベースバンド信号S2、第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を取得する処理ユニットとを含む
衛星ナビゲーション信号を受信する信号受信装置。 - 衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション信号が得られる中間の信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相と直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相とが、ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて設定されていることを特徴とすることと、
多重化信号の同位相ベースバンド成分及び直交位相ベースバンド成分を取得するために、復調ユニットを用いて、前記衛星ナビゲーション信号を復調することと、
前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分の振幅及び位相並びに前記直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相に基づいて、第1ベースバンド信号S1、第2ベースバンド信号S2、第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を取得することとを含む
衛星ナビゲーション信号受信方法。 - 前記衛星ナビゲーション信号を受信し、(f1+f2)/2にセットされたフィルタの中心周波数でフィルタし、増幅することと、
対応する中間周波数に処理された前記信号の搬送波周波数を変換し、前記信号をサンプリング及び量子化することによって、前記信号をアナログからデジタルに変換することと、
前記変換されたデジタル中間周波数信号と同位相搬送波及び直交位相搬送波とをそれぞれ掛け合わせて、受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び受信機直交位相ベースバンド信号SQ(t)を取得することと、
前記変換されたデジタル中間周波数信号に基づいて、デジタル信号処理器を使用することによって、拡散チップ波形を割当てられた4つの信号成分の拡散シーケンスを生成し、前記4つの信号成分の2値のベースバンド信号のローカル・レプリカの全ての可能な値の組み合わせに基づいて、各エポックで、各組み合わせに対応した同位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
と直交位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
とを生成することとを含み、
値の組み合わせの数がgとして表され、16≧gであり、gの値に対してとり得る組み合わせ中の
の場合では、前記
及び前記
は以下の式によって算出され、
前記同位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
の各グループが前記受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び前記受信直交位相ベースバンド信号SQ(t)をそれぞれ掛け合わされ、結果が、TIの期間、コヒーレント積分するために積分放電フィルタに送られ、第1同位相相関値corr1Iq及び第1直交位相相関値corr1Qqのq番目(q=1、2、...、g)のグループが得られ、前記直交位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
の各グループが前記受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び前記受信機直交位相ベースバンド信号SQ(t)をそれぞれ掛け合わされ、結果が、TIの期間、コヒーレント積分するために積分放電フィルタに送られ、第2同位相相関値corr2Iq及び第2直交位相相関値corr2Qqのq番目(i=1、2、...、g)のグループが得られることを特徴とし、
以下に示す式に基づいて、前記第1同位相相関値corr1Iq及び前記第1直交位相相関値corr1Qqを結合し、前記第2同位相相関値corr2Iq及び前記第2直交位相相関値corr2Qqを結合することと、
及び直交位相結合相関値
のq番目のグループを取得することと、
すべてのqグループから
が最大値となる
及び
のグループを選択し、伝統的な取得方法及びトラッキング・ループを使用することによって、選択した前記
及び
のグループを処理することとをさらに含む
請求項18に記載の衛星ナビゲーション信号受信方法。 - s1(t)及びs2(t)の搬送波位相が互いに直交し、s3(t)及びs4(t)の搬送波位相が互いに直交する信号成分のベースバンド拡散信号si(t)、i=1、2、3、4を生成することと、
前記si(t)の符号の最小保持期間の逆数の最小公倍数であり、前記si(t)(i=1、2、3、4)の値の各位相変位点に同期していることを確保する周波数fMの駆動クロックでの駆動に基づいて、前記ベースバンド拡散信号si(t)を多重化し、nがゼロ以上の整数であり、前記si(t)の値の符号si,n∈{+1,−1}がタイム・スロットt∈[n/fM,(n+1)/fM)の間不変である前記si(t)の値の前記符号si,n∈{+1,−1}に基づいて、前記タイム・スロットtの間、多重化された同位相ベースバンド波形I(t)及び多重化された直交位相ベースバンド波形Q(t)を生成することと、
周波数fp=(f1+f2)/2の搬送波駆動クロックでの駆動に基づいて、搬送波生成器を使用して、互いに位相が直交する2つの搬送波cos(2πfpt)及びsin(2πfpt)を生成することと、2つの前記搬送波と多重化された前記同位相ベースバンド波形I(t)及び多重化された前記直交位相ベースバンド波形Q(t)とをそれぞれ掛け合わせることと、前記掛け合わされた結果を加算して、定包絡線を有する高周波の信号SRF(t)を取得することとを含み、
前記f1が高周波に変調された定包絡線を有する前記信号s1(t)及びs2(t)の中心周波数であり、前記f2が高周波に変調された定包絡線を有する前記信号s3(t)及びs4(t)の中心周波数であることを特徴とする定包絡線を有する衛星ナビゲーション信号を多重化する方法。 - 第1ベースバンド信号S1、第2ベースバンド信号S2、第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を生成し、
前記ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて、前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4が多重化された信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相並びに直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相を設定して、定包絡線を有する多重化信号を生成し、
定包絡線を有する前記多重化信号を高周波に変調して、衛星ナビゲーション信号を生成し、
前記第1ベースバンド信号S1及び前記第2ベースバンド信号S2が、互いに直交する搬送波位相を有し、第1搬送波周波数f1に変調され、前記第3ベースバンド信号及び前記第4ベースバンド信号が、互いに直交する搬送波位相を有し、第2搬送波周波数f2に変調されることを特徴とする
プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的記憶媒体。 - 前記電力パラメータは、前記ベースバンド信号の絶対電力又は前記ベースバンド信号の相対電力であることを特徴とする請求項22に記載の非一時的記憶媒体。
- 任意の1つ、任意の2つ、若しくは任意の3つの前記ベースバンド信号の前記電力パラメータがゼロである又は4つの前記ベースバンド信号のそれぞれの前記電力パラメータがゼロでないことを特徴とする請求項23に記載の非一時的記憶媒体。
- 前記記憶媒体が、
前記第1ベースバンド信号S1、前記第2ベースバンド信号S2、前記第3ベースバンド信号S3及び前記第4ベースバンド信号S4の前記電力パラメータ及び前記値に基づいて、前記同位相ベースバンド成分I(t)の前記振幅A(t)及び前記位相φ(t)を算出し、前記直交位相ベースバンド成分Q(t)の前記振幅A’(t)及び前記位相φ’(t)を算出し、
算出された前記振幅A(t)及び前記位相φ(t)に基づいて、
算出された前記振幅A’(t)及び前記位相φ’(t)に基づいて、
fs=|f1−f2|/2であり、sgnが符号関数を表し、
ことを特徴とする請求項22に記載の非一時的記憶媒体。 - 衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション信号が得られる中間の信号の同位相ベースバンド成分の振幅及び位相と直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相とが、ベースバンド信号の電力パラメータ及び値に基づいて設定されることを特徴とし、
多重化信号の同位相ベースバンド成分及び直交位相ベースバンド成分を取得するために、前記衛星ナビゲーション信号を復調し、
前記多重化信号の前記同位相ベースバンド成分の振幅及び位相並びに前記直交位相ベースバンド成分の振幅及び位相に基づいて、第1ベースバンド信号S1、第2ベースバンド信号S2、第3ベースバンド信号S3及び第4ベースバンド信号S4を決定する
プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的記憶媒体。 - 前記記憶媒体が、
前記衛星ナビゲーション信号を受信し、(f1+f2)/2にセットされたフィルタの中心周波数でフィルタし、増幅し、
対応する中間周波数に処理された前記信号の搬送波周波数を変換し、前記信号をサンプリング及び量子化することによって、前記信号をアナログからデジタルに変換し、
前記変換されたデジタル中間周波数信号と同位相搬送波及び直交位相搬送波とをそれぞれ掛け合わせて、受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び受信機直交位相ベースバンド信号SQ(t)を取得し、
前記変換されたデジタル中間周波数信号に基づいて、デジタル信号処理器を使用することによって、拡散チップ波形を割当てられた4つの信号成分の拡散シーケンスを生成し、前記4つの信号成分の2値のベースバンド信号のローカル・レプリカの全ての可能な値の組み合わせに基づいて、各エポックで、各組み合わせに対応した同位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
と直交位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
とを生成し、
値の組み合わせの数がgとして表され、16≧gであり、gの値に対してとり得る組み合わせ中の
の場合では、前記
及び前記
は以下の式によって算出され、
前記同位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
の各グループが前記受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び前記受信直交位相ベースバンド信号SQ(t)をそれぞれ掛け合わされ、結果が、TIの期間、コヒーレント積分するために積分放電フィルタに送られ、第1同位相相関値corr1Iq及び第1直交位相相関値corr1Qqのq番目(q=1、2、...、g)のグループが得られ、前記直交位相ベースバンド波形ローカル・レプリカ
の各グループが前記受信機同位相ベースバンド信号SI(t)及び前記受信機直交位相ベースバンド信号SQ(t)をそれぞれ掛け合わされ、結果が、TIの期間、コヒーレント積分するために積分放電フィルタに送られ、第2同位相相関値corr2Iq及び第2直交位相相関値corr2Qqのq番目(i=1、2、...、g)のグループが得られることを特徴とし、
以下に示す式に基づいて、前記第1同位相相関値corr1Iq及び前記第1直交位相相関値corr1Qqを結合し、前記第2同位相相関値corr2Iq及び前記第2直交位相相関値corr2Qqを結合し、
及び直交位相結合相関値
のq番目のグループを取得し、
すべてのqグループから
が最大値となる
及び
のグループを選択し、伝統的な取得方法及びトラッキング・ループを使用することによって、選択した前記
及び
のグループを処理する非一時的な実行可能な命令をさらに含む
ことを特徴とする請求項27に記載の非一時的記憶媒体。
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