(57)【要約】【課題】ＧＰＳモジュールに流れる信号の観測又は解析を効率的に行うことを可能とすること。【解決手段】全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉する同期捕捉部と、前記同期捕捉部により同期を捕捉された前記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調する復調部と、前記復調部により復調された前記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力する測定部と、前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して前記所定の信号線に出力する二次信号出力部と、を備える信号処理装置が提供される。【選択図】図９
2010243198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉する同期捕捉部と；
前記同期捕捉部により同期を捕捉された前記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調する復調部と；
前記復調部により復調された前記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力する測定部と；
前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して前記所定の信号線に出力する二次信号出力部と；
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記二次信号は、前記中間周波数信号をフーリエ変換することにより生成される周波数スペクトラムを表す信号を含む、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記二次信号は、前記中間周波数信号をフーリエ変換することにより生成される周波数スペクトラムを統計的に分析して得られたデータを表す信号を含む、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記信号処理装置は、
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換して前記中間周波数信号を生成する周波数変換部、
をさらに備える、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記二次信号出力部は、前記二次信号に含まれる信号の種類を識別するための識別コードを有する前記所定のヘッダを前記二次信号に付与する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号に基づいて測定された装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を所定の信号線から取得する一次信号取得部と；
前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号を前記所定の信号線から取得する二次信号取得部と；
前記一次信号取得部により取得される前記一次信号に応じたデータ、及び前記二次信号取得部により取得される前記二次信号に応じたデータを所定の画面上に表示可能な表示部と；
を備える情報処理装置。
【請求項７】
前記二次信号は、前記中間周波数信号を含み、
前記情報処理装置は、前記中間周波数信号をフーリエ変換することにより周波数スペクトラムを生成するデータ処理部、をさらに備え、
前記表示部は、前記データ処理部により生成される前記周波数スペクトラムを前記所定の画面上に表示する、
請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記二次信号は、前記中間周波数信号をフーリエ変換することにより生成された周波数スペクトラムを表す信号を含み、
前記情報処理装置は、前記二次信号に含まれる前記周波数スペクトラムを統計的に分析するデータ処理部、をさらに備え、
前記表示部は、前記データ処理部による分析の結果として得られるデータを前記所定の画面上に表示する、
請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記二次信号取得部は、前記所定の信号線へ出力された信号のうち、当該信号に付与されたヘッダに含まれる識別コードが前記二次信号に対応する識別コードである信号を、前記二次信号として取得する、請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉するステップと；
同期を捕捉された前記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調するステップと；
復調された前記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力するステップと；
前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して前記所定の信号線に出力するステップと；
を含む信号処理方法。
【請求項１１】
信号処理装置を制御するコンピュータを：
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉する同期捕捉部と；
前記同期捕捉部により同期を捕捉された前記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調する復調部と；
前記復調部により復調された前記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力する測定部と；
前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して前記所定の信号線に出力する二次信号出力部と；
として機能させるための、プログラム。
【請求項１２】
所定の画面上にデータを表示可能な情報処理装置を用いて：
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号に基づいて測定された装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を所定の信号線から取得するステップと；
前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号を前記所定の信号線から取得するステップと；
前記一次信号に応じたデータ、及び前記二次信号に応じたデータを前記所定の画面上に表示させるステップと；
を含むデータ表示方法。
【請求項１３】
所定の画面上にデータを表示可能な情報処理装置を制御するコンピュータを：
全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号に基づいて測定された装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を所定の信号線から取得する一次信号取得部と；
前記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号を前記所定の信号線から取得する二次信号取得部と；
前記一次信号取得部により取得される前記一次信号に応じたデータ、及び前記二次信号取得部により取得される前記二次信号に応じたデータを前記所定の画面上に表示させる表示部と；
として機能させるための、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置、情報処理装置、信号処理方法、データ表示方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーション機器や携帯電話、デジタルスチルカメラなどの様々な電子機器に、ＧＰＳ（Global  Positioning  System：全地球測位システム）を利用した測位機能が搭載されている。典型的には、電子機器においてＧＰＳを利用する場合、ＧＰＳモジュールにおいて４個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信信号に基づいて機器の位置を測定し、測定結果が表示装置の画面などを介してユーザに通知される。より具体的には、ＧＰＳモジュールは、受信信号を復調して各ＧＰＳ衛星の軌道データを獲得し、当該軌道データ、時間情報及び受信信号の遅延時間から機器の３次元位置を連立方程式により導き出す。受信の対象とするＧＰＳ衛星が４個以上必要となるのは、モジュール内部の時間と衛星の時間との間の誤差の影響を除去するためである。
【０００３】
ここで、ＧＰＳ衛星から送信される信号（Ｌ１帯、Ｃ／Ａコード）は、５０ｂｐｓのデータを符号長１０２３、チップレート１．０２３ＭＨｚのＧｏｌｄ符号でスペクトラム拡散したスペクトラム拡散信号をさらに１５７５．４２ＭＨｚのキャリアを用いてＢＰＳＫ（Binary  Phase  Shift  Keying）変調した信号である。従って、ＧＰＳモジュールがＧＰＳ衛星から上記信号を受信するには、拡散符号、キャリア及びデータの同期をとる必要がある。
【０００４】
一般的に、電子機器に搭載されるＧＰＳモジュールは、受信信号のキャリア周波数を数ＭＨｚ以内の中間周波数（ＩＦ：Intermediate  Frequency）に周波数変換した後、上述した同期処理等を行う。典型的な中間周波数は、例えば、４．０９２ＭＨｚ又は１．０２３ＭＨｚ、０Ｈｚなどである。通常、受信信号の信号強度は熱雑音の信号強度よりも小さく、Ｓ／Ｎは０ｄＢを下回るものの、スペクトラム拡散方式の処理利得により信号を復調することが可能である。ＧＰＳ信号の場合、データ長１ｂｉｔに対する処理利得は、例えば１０Ｌｏｇ（１．０２３ＭＨｚ／５０）≒４３ｄＢである。
【０００５】
ここで、上述したように、ＧＰＳモジュールを搭載した電子機器の市場は広がる傾向にある。性能面においては、受信感度の高度化が進み、受信感度−１５０〜−１６０ｄＢｍのＧＰＳモジュールが普及してきている。しかし、ＧＰＳモジュールの普及が進む一方で、ＧＰＳモジュールが搭載される電子機器の高性能化も進んでいる。そして、それに応じて電子機器からの不要な電磁波の輻射がノイズとなり、モジュール本来の性能を体感できないケースが増えている。電子機器からのノイズとしては、例えば、電子機器内部の配線間の結合、空間を介して干渉するクロック、データバス等を通る高速信号の高調波、回路の負荷変動、又はスイッチングレギュレータによる電源変動などを原因とするものが挙げられる。
【０００６】
電子機器からＧＰＳモジュールのアナログ回路に上述した外来ノイズが加わると、受信感度は劣化する。外来ノイズの信号強度がＧＰＳモジュールで発生する定常的な熱雑音の信号強度（帯域幅２ＭＨｚで換算した場合は約−１１１ｄＢｍ）と同程度以下であれば受信感度の劣化はほとんど問題にならない。しかし、外来ノイズの信号強度が熱雑音の信号強度と同程度以上の場合、受信感度は定常的な熱雑音のレベルを超えた分だけ劣化する。そして、受信信号と熱雑音＋外来ノイズとの比（以下、Ｓ／（Ｎ＋Ｉ））の逆数が処理利得に近くなると、ＧＰＳ信号を検出することができなくなる。また、Ｓ／（Ｎ＋Ｉ）の逆数が処理利得より充分小さい場合であっても、例えば強い外来ノイズにより回路内の電圧値が飽和すると、熱雑音とＧＰＳ信号とが抑圧を受けるため、受信感度は急激に劣化する。特に、一般的なＧＰＳモジュールの場合、通常、増幅度の合計値は１００ｄＢ以上、またＡＤ（Analog  to  Digital）変換の分解能は１又は２ビットである。この場合、基本的に熱雑音とＧＰＳ信号とがある程度飽和した状態で測位が行われる。そのため、信号強度の大きい外来ノイズが入力されると、アナログ回路の最終的な出力であるＡＤ変換後の出力信号は飽和し易い。
【０００７】
従って、電子機器に搭載されているＧＰＳモジュールの性能を効率的に引き出すためには、例えばシールド材又はシールドケースを使用するなど、電子機器の不要な輻射等のノイズを抑える対策をとることが求められる。例えば、できるだけ上記ノイズがアンテナに入らないように、電子機器の設計時に回路基板の構成やアンテナ形状、素子の配置などを最適化しなければならない。これらの対策は、例えば、電子機器のデザイン、コスト、開発期間に影響し得る。
【０００８】
そこで、例えば、下記特許文献１は、ＧＰＳモジュールに入力されるノイズのレベルに対して周波数に応じた重み付けを行うことで、高い精度で定量的にノイズを評価することのできるノイズ評価装置を提案している。また、下記特許文献２〜４には、例えば存在しない衛星のＣ／ＡコードとＩＦ信号との間の相関等を用いてノイズであると推定される異常レベルを検出する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４０６００３８号公報
【特許文献２】特許第３９４９５７６号公報
【特許文献３】特開２００７−７８７０３号公報
【特許文献４】特開２０００−２４９７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、例えば、上記特許文献１に記載の手法では、装置自体の規模が大きくなってしまうため、電子機器の設計の最適化のために当該手法は必ずしも適していない。また、上記特許文献１に記載の手法は、ＧＰＳモジュールに流れる信号に現れるノイズを直接的に観測できるものではない。また、上記特許文献２〜４に記載の手法では、ノイズのレベルしか観測することができないため、ノイズの原因の特定のために十分な情報が提供されない。一般的に、電子機器の設計の最適化のためにＧＰＳモジュールに入力される外来ノイズを直接的に観測することは、次の理由により困難である。
【００１１】
即ち、例えば、アンテナ直後のＲＦ（Radio  Frequency）信号をスペクトラムアナライザで観測する場合、上記の通りＧＰＳ信号のレベルは熱雑音以下であるため、観測すべき外来ノイズのレベルも低い。よって、低雑音増幅器を前置するなどしてスペクトラムアナライザ自体のノイズに観測対象のノイズが埋もれないようにする必要がある。しかし、アンテナが基板一体型である場合のように、必ずしも観測に使用できる端子が無い場合がある。
【００１２】
また、例えば、受信信号のキャリア周波数を中間周波数に変換したＩＦ信号をスペクトラムアナライザで観測する場合、その時点で信号のレベルは十分増幅されているものの、ＩＣ化されたＧＰＳモジュールにＩＦ信号を取得するための端子が設けられていない場合もある。また、ＩＦ信号を端子を介して取得できたとしても、ＩＦ信号が２ｂｉｔ以上の分解能のＡＤ変換後のデジタル信号である場合、アナログ信号を受け付けるスペクトラムアナライザをそのまま使用してＩＦ信号を観測することは難しい。
【００１３】
さらに、例えば、小型化の進んだ近年のＧＰＳモジュールからスペクトラムアナライザで信号を観測するための配線を引き出すことが困難である場合もある。また、検査工程のコストを考慮すると、高価なスペクトラムアナライザを使用すること自体がデメリットとなり得る。
【００１４】
そこで、本発明は、ＧＰＳモジュールに流れる信号に現れるノイズの観測又は解析を効率的に行うことを可能とする、新規かつ改良された信号処理装置、情報処理装置、信号処理方法、データ表示方法、及びプログラムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のある実施形態によれば、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉する同期捕捉部と、上記同期捕捉部により同期を捕捉された上記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調する復調部と、上記復調部により復調された上記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力する測定部と、上記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して上記所定の信号線に出力する二次信号出力部と、を備える信号処理装置が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば、測位演算の結果を表す一次信号を出力するための信号線を用いて、ＩＦ信号（中間周波数信号）及び／又はＩＦ信号から生成される信号を含む二次信号が上記信号処理装置から出力される。それにより、当該信号線に電子機器を接続することで、追加の配線等を要することなく、ＩＦ信号のスペクトラムや統計データなどを取得してノイズの状況を直接的に観測することが可能となる。なお、このような信号処理装置は、例えば、後述する本発明の一実施形態に係るＧＰＳモジュール１１０に相当する。
【００１７】
また、上記二次信号は、上記中間周波数信号をフーリエ変換することにより生成される周波数スペクトラムを表す信号を含んでもよい。
【００１８】
また、上記二次信号は、上記中間周波数信号をフーリエ変換することにより生成される周波数スペクトラムを統計的に分析して得られたデータを表す信号を含んでもよい。
【００１９】
また、上記信号処理装置は、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換して上記中間周波数信号を生成する周波数変換部、をさらに備えてもよい。
【００２０】
また、上記二次信号出力部は、上記二次信号に含まれる信号の種類を識別するための識別コードを有する上記所定のヘッダを上記二次信号に付与してもよい。
【００２１】
また、本発明の別の実施形態によれば、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号に基づいて測定された装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を所定の信号線から取得する一次信号取得部と、上記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号を上記所定の信号線から取得する二次信号取得部と、上記一次信号取得部により取得される上記一次信号に応じたデータ、及び上記二次信号取得部により取得される上記二次信号に応じたデータを所定の画面上に表示可能な表示部と、を備える情報処理装置が提供される。
【００２２】
かかる構成によれば、測位演算の結果を表す一次信号を取得するための信号線から、当該一次信号だけでなく、ＩＦ信号及び／又はＩＦ信号から生成される信号を含む二次信号が取得され、当該二次信号に応じたデータが所定の画面上に表示される。それにより、ユーザは、当該画面を参照してＧＰＳモジュールに入力されたノイズの状況を直接的に観測することができる。なお、このような情報処理装置は、例えば、後述する本発明の一実施形態に係る表示モジュール１６０に相当する。
【００２３】
また、上記二次信号は、上記中間周波数信号を含み、上記情報処理装置は、上記中間周波数信号をフーリエ変換することにより周波数スペクトラムを生成するデータ処理部、をさらに備え、上記表示部は、上記データ処理部により生成される上記周波数スペクトラムを上記所定の画面上に表示してもよい。
【００２４】
また、上記二次信号は、上記中間周波数信号をフーリエ変換することにより生成された周波数スペクトラムを表す信号を含み、上記情報処理装置は、上記二次信号に含まれる上記周波数スペクトラムを統計的に分析するデータ処理部、をさらに備え、上記表示部は、上記データ処理部による分析の結果として得られるデータを上記所定の画面上に表示してもよい。
【００２５】
また、上記二次信号取得部は、上記所定の信号線へ出力された信号のうち、当該信号に付与されたヘッダに含まれる識別コードが上記二次信号に対応する識別コードである信号を、上記二次信号として取得してもよい。
【００２６】
また、本発明の別の実施形態によれば、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉するステップと、同期を捕捉された上記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調するステップと、復調された上記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力するステップと、上記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して上記所定の信号線に出力するステップと、を含む信号処理方法が提供される。
【００２７】
また、本発明の別の実施形態によれば、信号処理装置を制御するコンピュータを、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号の拡散符号の同期を捕捉する同期捕捉部と、上記同期捕捉部により同期を捕捉された上記中間周波数信号に含まれるメッセージを復調する復調部と、上記復調部により復調された上記メッセージに基づいて装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定した結果を表す一次信号を所定の信号線に出力する測定部と、上記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与して上記所定の信号線に出力する二次信号出力部と、として機能させるためのプログラムが提供される。
【００２８】
また、本発明の別の実施形態によれば、所定の画面上にデータを表示可能な情報処理装置を用いて、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号に基づいて測定された装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を所定の信号線から取得するステップと、上記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号を上記所定の信号線から取得するステップと、上記一次信号に応じたデータ、及び上記二次信号に応じたデータを上記所定の画面上に表示させるステップと、を含むデータ表示方法が提供される。
【００２９】
また、本発明の別の実施形態によれば、所定の画面上にデータを表示可能な情報処理装置を制御するコンピュータを、全地球測位システムの衛星から受信された信号の周波数を所定の中間周波数に変換することにより得られる中間周波数信号に基づいて測定された装置の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を所定の信号線から取得する一次信号取得部と、上記中間周波数信号又は当該中間周波数信号から生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号を上記所定の信号線から取得する二次信号取得部と、上記一次信号取得部により取得される上記一次信号に応じたデータ、及び上記二次信号取得部により取得される上記二次信号に応じたデータを上記所定の画面上に表示させる表示部と、として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る信号処理装置、情報処理装置、信号処理方法、データ表示方法、及びプログラムによれば、ＧＰＳモジュールに流れる信号に現れるノイズの観測又は解析を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に関連するＧＰＳモジュールの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の同期捕捉部のより詳細な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の同期捕捉部のより詳細な構成の他の例を示すブロック図である。
【図４】デジタルマッチドフィルタから出力される相関信号のピークの一例を示す説明図である。
【図５】ＡＤ変換前のＩＦ信号のスペクトラムについて説明するための説明図である。
【図６】ＡＤ変換後のＩＦ信号のスペクトラムについて説明するための説明図である。
【図７】一実施形態に係るＧＰＳシステムの構成の一例を示す模式図である。
【図８】一実施形態に係るＧＰＳシステムの構成の他の例を示す模式図である。
【図９】一実施形態に係るＧＰＳモジュールの論理的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】一実施形態に係る二次信号出力部の処理パターンについて説明するための説明図である。
【図１１】一実施形態に係る二次信号のフォーマットの一例を示す説明図である。
【図１２】一実施形態に係る二次信号のデータ例を示す説明図である。
【図１３】一実施形態に係る表示モジュールの論理的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】一実施形態において画面上に表示されるデータの一例を示す説明図である。
【図１５】アンテナ又は周波数変換部のテストを行うためのシステム構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。
【００３３】
また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．本発明に関連するＧＰＳモジュールの説明
２．一実施形態の説明
２−１．システムの概要
２−２．ＧＰＳモジュールの構成例
２−３．二次信号のフォーマットの例
２−４．表示モジュールの構成例
３．変形例の説明
【００３４】
＜１．本発明に関連するＧＰＳモジュールの説明＞
図１は、本発明に関連するＧＰＳモジュール１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００３５】
図１を参照すると、ＧＰＳモジュール１０は、アンテナ１２、周波数変換部２０、同期捕捉部４０、復調部５０、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）６０、ＲＴＣ（Real  Time  Clock）６４、タイマ６８、メモリ７０、ＸＯ（水晶発振器、X’tal  Oscillator）７２、ＴＣＸＯ（Temperature  Compensated  X’tal  Oscillator）７４、及び逓倍／分周器７６を備える。
【００３６】
ＸＯ７２は、所定の周波数（例えば、３２．７６８ｋＨｚ程度）を有する信号Ｄ１を発振させ、発振した信号Ｄ１をＲＴＣ６４へ供給する。ＴＣＸＯ７４は、ＸＯ７２と異なる周波数（例えば、１６．３６８ＭＨｚ程度）を有する信号Ｄ２を発振し、発振した信号Ｄ２を逓倍／分周器７６及び周波数シンセサイザ２８へ供給する。
【００３７】
逓倍／分周器７６は、ＴＣＸＯ７４から供給された信号Ｄ２を、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、逓倍若しくは分周、又はそれら双方を行なう。そして、逓倍／分周器７６は、逓倍、分周又はその双方を行った信号Ｄ４を、周波数変換部２０の周波数シンセサイザ２８、ＡＤＣ３６、ＣＰＵ６０、タイマ６８、メモリ７０、同期捕捉部４０、及び復調部５０へ供給する。
【００３８】
アンテナ１２は、全地球測位システムの衛星であるＧＰＳ衛星から送信された航法メッセージなどを含む無線信号（例えば、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアが拡散されたＲＦ信号）を受信し、当該無線信号を電気信号Ｄ５に変換して周波数変換部２０へ供給する。
【００３９】
周波数変換部２０は、ＬＮＡ（Low  Noise  Amplifier）２２、ＢＰＦ（Band  Pass  Filter）２４、増幅器２６、周波数シンセサイザ２８、乗算器３０、増幅器３２、ＬＰＦ（Low  Pass  Filter）３４、及びＡＤＣ（Analog  Digital  Converter）３６を備える。この周波数変換部２０は、以下に示すように、アンテナ１２により受信された１５７５．４２ＭＨｚの高い周波数を有する信号Ｄ５を、デジタル信号処理の容易化のために、例えば１．０２３ＭＨｚ程度の周波数を有する信号Ｄ１４にダウンコンバージョンする。
【００４０】
ＬＮＡ２２は、アンテナ１２から供給された信号Ｄ５を増幅し、ＢＰＦ２４へ供給する。ＢＰＦ２４は、ＳＡＷフィルタ（Surface  Acoustic  Wave  Filter）から構成され、ＬＮＡ２２により増幅された信号Ｄ６の周波数成分のうちで、特定の周波数成分のみを抽出して増幅器２６へ供給する。増幅器２６は、ＢＰＦ２４により抽出された周波数成分を有する信号Ｄ７（周波数ＦＲＦ）を増幅し、乗算器３０へ供給する。
【００４１】
周波数シンセサイザ２８は、ＴＣＸＯ７４から供給される信号Ｄ２を利用し、ＣＰＵ６０からの指示Ｄ９に基づいて周波数ＦＬＯを有する信号Ｄ１０を生成する。そして、周波数シンセサイザ２８は、生成した周波数ＦＬＯを有する信号Ｄ１０を乗算器３０へ供給する。
【００４２】
乗算器３０は、増幅器２６から供給される周波数ＦＲＦを有する信号Ｄ８と、周波数シンセサイザ２８から供給される周波数ＦＬＯを有する信号Ｄ１０を乗算する。即ち、乗算器３０は、高周波信号をＩＦ（Intermediate  Frequency）信号Ｄ１１（例えば、１．０２３ＭＨｚ程度の周波数を有する中間周波数信号）にダウンコンバージョンする。
【００４３】
増幅器３２は、乗算器３０によりダウンコンバージョンされたＩＦ信号Ｄ１１を増幅し、ＬＰＦ３４へ供給する。
【００４４】
ＬＰＦ３４は、増幅器３０により増幅されたＩＦ信号Ｄ１２の周波数成分のうちの低周波成分を抽出し、抽出した低周波成分を有する信号Ｄ１３をＡＤＣ３６へ供給する。なお、図１においては増幅器３２とＡＤＣ３６の間にＬＰＦ３４が配置される例を説明しているが、増幅器３２とＡＤＣ３６の間にはＢＰＦが配置されてもよい。
【００４５】
ＡＤＣ３６は、ＬＰＦ３４から供給されたアナログ形式のＩＦ信号Ｄ１３をサンプリングすることによりデジタル形式に変換し、デジタル形式に変換したＩＦ信号Ｄ１４を、１ビットずつ同期捕捉部４０及び復調部５０へ供給する。
【００４６】
同期捕捉部４０は、ＣＰＵ６０による制御に基づき、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ３を利用し、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４の疑似ランダム（ＰＲＮ：Pseudo-Random  Noise）符号での同期捕捉を行う。また、同期捕捉部４０は、ＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数を検出する。そして、同期捕捉部４０は、ＰＲＮ符号の位相やＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数などを復調部５０及びＣＰＵ６０へ供給する。
【００４７】
復調部５０は、ＣＰＵ６０による制御に基づき、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ３を利用し、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４のＰＲＮ符号とキャリアの同期を保持する。より詳細には、復調部５０は、同期捕捉部４０から供給されるＰＲＮ符号の位相やＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数を初期値として動作する。そして、復調部５０は、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４に含まれる航法メッセージを復調し、復調された航法メッセージ、精度の高いＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数をＣＰＵ６０へ供給する。
【００４８】
ＣＰＵ６０は、復調部５０から供給される航法メッセージ、ＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数に基づいて、各ＧＰＳ衛星の位置や速度を算出し、ＧＰＳモジュール１０の位置を計算する。また、ＣＰＵ６０は、航法メッセージに基づいてＲＴＣ６４の時間情報を補正してもよい。また、ＣＰＵ６０は、制御端子、Ｉ／Ｏ端子、及び付加機能端子などに接続され、その他の各種制御処理を実行してもよい。
【００４９】
ＲＴＣ６４は、ＸＯ７２から供給される所定の周波数を有する信号Ｄ１を利用して時間を計測する。ＲＴＣ６４が計測する時間は、ＣＰＵ６０により適宜補正される。
【００５０】
タイマ６８は、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ４を利用して計時する。かかるタイマ６８は、ＣＰＵ６０による各種制御の開始タイミングを決定する際などに参照される。例えば、ＣＰＵ６０は、同期捕捉部４０により捕捉されたＰＲＮ符号の位相に基づいて復調部５０のＰＲＮ符号発生器の動作を開始させるタイミングを決定する際に、タイマ６８を参照する。
【００５１】
メモリ７０は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read-Only  Memory）などからなり、ＣＰＵ６０による作業空間、プログラムの記憶部、航法メッセージの記憶部などとしての機能を有する。メモリ７０においては、ＣＰＵ６０等による各種処理を行う際のワークエリアとしてＲＡＭが用いられる。また、ＲＡＭは、入力された各種データのバッファリング、並びに、復調部５０より得られたＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリス及びアルマナック、及び演算過程で生成される中間データ又は演算結果データの保持などのためにも用いられ得る。また、メモリ７０においては、各種プログラムや固定データ等を記憶する手段としてＲＯＭが用いられる。また、メモリ７０においては、ＧＰＳモジュール１０の電源が切られている間に、ＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリス及びアルマナック、並びに測位結果の位置情報又はＴＣＸＯ１の誤差量などを記憶する手段として、不揮発メモリが用いられる場合がある。
【００５２】
なお、図１に示したＧＰＳモジュール１０の構成のうち、ＸＯ７２、ＴＣＸＯ７４、アンテナ１２及びＢＰＦ２４を除く各ブロックを、１チップからなる集積回路に実装することも可能である。
【００５３】
なお、上述した同期捕捉部４０は、例えば、拡散符号の同期捕捉を高速に行うために、マッチドフィルタを利用する。具体的には、同期捕捉部４０は、マッチドフィルタとして、例えば図２に示す所謂トランスバーサルフィルタ４０ａを用いてもよい。その代わりに、同期捕捉部４０は、マッチドフィルタとして、例えば図３に示す高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）を利用したデジタルマッチドフィルタ４０ｂを用いてもよい。
【００５４】
例えば、図３を参照すると、デジタルマッチドフィルタ４０ｂは、メモリ４１、ＦＦＴ部４２、メモリ４３、拡散符号発生器４４、ＦＦＴ部４５、メモリ４６、乗算器４７、ＩＦＦＴ（Inversed  Fast  Fourier  Transform）部４８、及びピーク検出器４９を有する。
【００５５】
メモリ４１は、周波数変換部２０のＡＤＣ３６によってサンプリングされたＩＦ信号をバッファリングする。ＦＦＴ部４２は、メモリ４１によりバッファリングされたＩＦ信号を読み出して高速フーリエ変換する。メモリ４３は、ＦＦＴ部４２における高速フーリエ変換により時間領域のＩＦ信号から変換された周波数領域信号をバッファリングする。
【００５６】
一方、拡散符号発生器４４は、ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号における拡散符号と同じ拡散符号を発生する。ＦＦＴ部４５は、拡散符号発生器４４により発生された拡散符号を高速フーリエ変換する。メモリ部４６は、ＦＦＴ部４５における高速フーリエ変換により時間領域の拡散符号から変換された周波数領域の拡散符号をバッファリングする。
【００５７】
乗算器４７は、メモリ４３にバッファリングされている周波数領域信号とメモリ４６にバッファリングされている周波数領域の拡散符号とを乗算する。ＩＦＦＴ部４８は、乗算器４７から出力される乗算後の周波数領域信号を逆高速フーリエ変換する。それにより、ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号における拡散符号と拡散符号発生器４４により発生された拡散符合との間の時間領域での相関信号が取得される。そして、ピーク検出器４９は、ＩＦＦＴ部４８から出力される相関信号のピークを検出する。
【００５８】
かかるデジタルマッチドフィルタ４０ｂは、ＦＦＴ部４２及び４５、拡散符号発生器４４、乗算器４７、ＩＦＦＴ部４８、及びピーク検出器４９の各部の処理をＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）を用いて実行するソフトウェアとして実現されてもよい。
【００５９】
図４は、上述したデジタルマッチドフィルタ４０ａ又は４０ｂにより捕捉される相関信号のピークの一例を示す説明図である。図４を参照すると、１周期分の相関信号の出力波形の中で、相関レベルが突出したピークＰ１が検出されている。かかるピークＰ１の時間軸上の位置は、拡散符号の先頭に相当する。即ち、同期捕捉部４０は、このようなピークＰ１を検出することにより、ＧＰＳ衛星から受信された受信信号の同期を検出（即ち、拡散符号の位相を検出）することができる。
【００６０】
図５及び図６は、ＧＰＳモジュール１０に外来ノイズが入力された場合の、ＡＤ変換前後のＩＦ信号のスペクトラムについて説明するための説明図である。
【００６１】
図５（Ａ）は、ＧＰＳモジュール１０に例えばＰＣ（Personal  Computer）のクロックなどを原因とする単一周波数の強い外来ノイズが入力された場合の、ＡＤＣ３６によるＡＤ変換前のＩＦ信号のスペクトラムを示している。なお、ここでは、周波数軸（横軸）の中央を境にして周波数の正負が反転したスペクトラムが現れている。図５（Ａ）を参照すると、６ＭＨｚ弱の周波数を有する突出した強度のノイズが観測されている。かかるノイズが、ＰＣのクロックなどを原因とする単一周波数の外来ノイズである。また、約１ＭＨｚから約７ＭＨｚまでの周波数帯において、一様な強度のノイズが観測されている。かかるノイズは、ＢＰＦを通過した後の熱雑音に相当する。一方、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のようなスペクトラムを有するＩＦ信号を所定の拡散符号を用いて逆拡散した結果を示している。図５（Ｂ）を参照すると、１０２３ｂｉｔの拡散符号の位相の範囲の中央部分においてピークＰ２が検出されている。かかるピークＰ２は、逆拡散により捕捉されたＧＰＳ信号の位相を表している。従って、ＩＦ信号をＡＤ変換する前であれば、信号が飽和しておらずＧＰＳ信号の同期を捕捉することができることが分かる。
【００６２】
これに対し、図６（Ａ）は、ＧＰＳモジュール１０に上述した単一周波数の強い外来ノイズが入力された場合の、ＡＤＣ３６によるＡＤ変換後のＩＦ信号のスペクトラムを示している。なお、ここではＡＤＣ３６の分解能を２ビットとしている。図６（Ａ）を参照すると、外来ノイズでＡＤＣ３６からの出力信号が飽和したことにより、複数個所の周波数で突出したノイズが観測されている。そして、図６（Ｂ）に示した逆拡散の結果では、ＧＰＳ信号が抑圧された結果、ＧＰＳ信号の位相がピークとして現れず、ＧＰＳ信号の同期を捕捉することができていない。即ち、アナログのＩＦ信号の時点では信号が飽和しておらず逆拡散処理の処理利得がＳ／（Ｎ＋Ｉ）の逆数より充分高い場合であっても、２ビットの分解能のＡＤ変換後のデジタル信号では信号が飽和し、ＧＰＳ信号を検出できない可能性があることが分かる。
【００６３】
このような外来ノイズが存在する状況下では、ＧＰＳモジュールは本来の性能を発揮することができない。従って、ＧＰＳモジュールを搭載する電子機器を設計、製造又は検査する際に、電子機器が発するノイズがＧＰＳモジュールにどのような影響を与えているかを観測し、対策を講ずることが求められる。しかしながら、上で列挙した理由により、ＧＰＳモジュールに入力される外来ノイズを直接的に観測することは容易ではない。そこで、次節において説明する本発明の一実施形態に係る構成により、追加の配線や専用の測定器を要することなく、ＧＰＳモジュールに入力される外来ノイズの観測又は解析を行うことを可能とする。
【００６４】
＜２．一実施形態の説明＞
［２−１．システムの概要］
図７は、本発明の一実施形態に係るＧＰＳシステムの概略的な構成の一例を示す模式図である。図７を参照すると、アンテナ１０２、信号線１０４、ＧＰＳモジュール１１０、及び表示モジュール１６０を含むＧＰＳシステム１００ａが示されている。
【００６５】
アンテナ１０２は、図１に示したアンテナ１２と同様、ＧＰＳ衛星から送信された航法メッセージなどを含む無線信号としてのＧＰＳ信号を受信し、受信した信号をＧＰＳモジュール１１０へ供給する。
【００６６】
信号線１０４は、ＧＰＳモジュール１１０と表示モジュール１６０とを接続する。信号線１０４は、典型的には、ＧＰＳモジュール１１０と表示モジュール１６０との間のシリアル方式での信号の伝送に使用される。
【００６７】
ＧＰＳモジュール１１０は、例えば、信号線１０４を介して表示モジュール１６０から入力されるコマンドに応じて、アンテナ１０２から供給される受信信号の周波数の変換、ＩＦ信号の同期の捕捉、航法メッセージの復調、及び測位処理などを行う。そして、ＧＰＳモジュール１１０は、測位処理の結果などを表す一次信号を信号線１０４へ出力する。また、本実施形態において、ＧＰＳモジュール１１０は、後にさらに説明するように、ＧＰＳモジュール１１０に入力されるノイズの観測又は解析に使用される二次信号を信号線１０４へ出力する。なお、ＧＰＳモジュール１１０が出力する一次信号及び二次信号のフォーマットは、例えばＮＭＥＡ（National  Marine  Electronics  Association）０１８３などの標準仕様に従ったフォーマット、又は独自に定義されたフォーマットなどであってよい。
【００６８】
表示モジュール１６０は、例えば、測位処理の開始、二次信号の出力開始又は処理のリセットなどを指示するコマンドを、信号線１０４を介してＧＰＳモジュール１１０へ出力する。また、表示モジュール１６０は、ＧＰＳモジュール１１０から出力される上述した一次信号及び二次信号を信号線１０４を介して取得する。そして、表示モジュール１６０は、例えば、一次信号により表される測位処理の結果、又は二次信号の内容などを表示モジュール１６０に設けられる所定の画面に表示する。
【００６９】
図８は、一実施形態に係るＧＰＳシステムの概略的な構成の他の例を示す模式図である。図８を参照すると、アンテナ１０２、信号線１０４ａ及び１０４ｂ、接続線１０６、ＧＰＳモジュール１１０、及び表示モジュール１６０を含むＧＰＳシステム１００ｂが示されている。
【００７０】
ＧＰＳシステム１００ｂにおいては、ＧＰＳモジュール１１０と表示モジュール１６０との間の信号線が信号線１０４ａ及び１０４ｂに分離され、それらの間を接続線１０６が接続している。接続線１０６は、例えば、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのシリアル通信規格に基づくケーブルなどであってよい。この場合、各信号線１０４ａ及び１０４ｂと接続線１０６との間には、上述したいずれかのシリアル通信規格に従った変換ポートが設けられる。
【００７１】
図７に示したＧＰＳシステム１００ａの構成は、例えば、携帯電話端末やカーナビゲーション機器、デジタルスチルカメラなど、ＧＰＳモジュール１１０が回路基板上に予め組み込まれる電子機器に適用され得る。この場合、表示モジュール１６０は、電子機器のホスト側のモジュールとして実装される。一方、図８に示したＧＰＳシステム１００ｂの構成は、例えば、ＧＰＳモジュール１１０を外付けする電子機器に適用され得る。この場合、表示モジュール１６０は、例えば、モバイルＰＣ（Personal  Computer）や携帯情報端末などの電子機器の本体として実装される。
【００７２】
次に、上述したＧＰＳモジュール１１０及び表示モジュール１６０のより具体的な構成について説明する。
【００７３】
［２−２．ＧＰＳモジュールの構成例］
図９は、本実施形態に係るＧＰＳモジュール１１０の論理的な構成を具体的に示すブロック図である。図９を参照すると、ＧＰＳモジュール１１０は、周波数変換部１２０、同期捕捉部１３０、復調部１３２、測定部１４０、及び二次信号出力部１５０を主に備える。
【００７４】
周波数変換部１２０は、図１に示した周波数変換部２０と同様、ＧＰＳ衛星からアンテナ１０２を介して受信された信号を増幅し、受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換してＩＦ信号を生成する。また、周波数変換部１２０は、アナログ信号であるＩＦ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。そして、周波数変換部１２０は、デジタル信号に変換されたＩＦ信号を、同期捕捉部１３０、復調部１３２、及び二次信号出力部１５０に供給する。
【００７５】
同期捕捉部１３０は、図１に示した同期捕捉部４０と同様、周波数変換部１２０から供給されるＩＦ信号の同期を所定の拡散符号を用いて捕捉する。また、同期捕捉部１３０は、ＩＦ信号のキャリア周波数を検出する。そして、同期捕捉部１３０は、捕捉した拡散符号の位相とＩＦ信号のキャリア周波数とを、復調部１３２及び測定部１４０へ供給する。同期捕捉部１３０は、例えば、図２に例示したトランスバーサルフィルタ４０ａを用いて構成されてもよい。その代わりに、同期捕捉部１３０は、例えば、図３に例示したデジタルマッチドフィルタ４０ｂを用いて構成されてもよい。また、同期捕捉部１３０は、後述するように、ＩＦ信号を高速フーリエ変換して得た周波数スペクトラムを二次信号出力部１５０へ出力してもよい。
【００７６】
復調部１３２は、図１に示した復調部５０と同様、同期捕捉部１３０から入力される拡散符号の位相とキャリア周波数とに基づいて、ＩＦ信号に含まれる航法メッセージを復調し、及び精度の高いＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数を検出する。そして、復調部１３２は、復調した航法メッセージ、精度の高いＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数を測定部１４０へ供給する。
【００７７】
測定部１４０は、図１に示したＣＰＵ６０を用いて、復調部１３２から供給される航法メッセージ、ＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数に基づき、各ＧＰＳ衛星の位置や速度を算出し、ＧＰＳモジュール１１０の位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを測定する。そして、測定部１４０は、測定の結果を表す一次信号を、信号線１０４へ出力する
【００７８】
二次信号出力部１５０は、周波数変換部１２０から供給されるＩＦ信号又は当該ＩＦ信号から所定の処理を経て生成される信号のうちの少なくとも１つを含む二次信号に所定のヘッダを付与し、当該二次信号を信号線１０４へ出力する。
【００７９】
図１０は、二次信号出力部１５０の処理パターンについて説明するための説明図である。図１０を参照すると、二次信号出力部１５０によるパターン１からパターン５までの５つの処理パターンが例示されている。また、処理パターンごとに、二次信号出力部１５０への入力信号の供給元、入力信号の種類、処理内容、及び出力信号の種類が示されている。
【００８０】
まず、パターン１の場合、ＩＦ信号が周波数変換部１２０から二次信号出力部１５０に供給される。そうすると、二次信号出力部１５０は、連続するＩＦ信号から所定の有限長の信号列を切り出す。次に、二次信号出力部１５０は、有限長のＩＦ信号の信号列に信号の種類がＩＦ信号であることを示す識別コードを含むヘッダを付与し、二次信号を生成する。二次信号に付与されるヘッダには、識別コードのほかに、例えばデータ長などの任意の情報が含められてもよい。そして、二次信号出力部１５０は、生成した二次信号を信号線１０４へ出力する。
【００８１】
また、パターン２の場合、パターン１と同様、ＩＦ信号が周波数変換部１２０から二次信号出力部１５０に供給される。そうすると、二次信号出力部１５０は、連続するＩＦ信号から切り出した有限長の信号列に対して高速フーリエ変換を行う。次に、二次信号出力部１５０は、高速フーリエ変換の結果として取得される周波数スペクトラムに信号の種類がＩＦ信号の周波数スペクトラムであることを示す識別コードを含むヘッダを付与し、二次信号を生成する。そして、二次信号出力部１５０は、生成した二次信号を信号線１０４へ出力する。
【００８２】
また、パターン３の場合、パターン１又は２と同様、ＩＦ信号が周波数変換部１２０から二次信号出力部１５０に供給される。そうすると、二次信号出力部１５０は、まず、連続するＩＦ信号から切り出した有限長の信号列に対して高速フーリエ変換を行う。次に、二次信号出力部１５０は、高速フーリエ変換の結果として取得される周波数スペクトラムを統計分析する。より具体的には、二次信号出力部１５０は、例えば、周波数スペクトラムにおいて高いノイズレベルを示す上位数点の周波数、予め測定された理想状態での電力に対する測定された電力の比、又はノイズレベルの時間平均若しくは分散などを算出することができる。そして、二次信号出力部１５０は、統計分析により算出された統計データにデータの種類を示す識別コードを含むヘッダを付与し、二次信号を生成する。そして、二次信号出力部１５０は、生成した二次信号を信号線１０４へ出力する。
【００８３】
また、パターン４の場合、ＩＦ信号の周波数スペクトラムが同期捕捉部１３０から二次信号出力部１５０に供給される。ここで供給される周波数スペクトラムは、例えば、同期捕捉部１３０が図３に例示したデジタルマッチドフィルタ４０ｂを用いて構成される場合に、デジタルマッチドフィルタ４０ｂのＦＦＴ部４２によりＩＦ信号がＦＦＴされた周波数スペクトラムであってよい。そうすると、二次信号出力部１５０は、供給された周波数スペクトラムに信号の種類が周波数スペクトラムであることを示す識別コードを含むヘッダを付与し、二次信号を生成する。そして、二次信号出力部１５０は、生成した二次信号を信号線１０４へ出力する。
【００８４】
また、パターン５の場合、パターン４と同様、ＩＦ信号の周波数スペクトラムが同期捕捉部１３０から二次信号出力部１５０に供給される。そうすると、二次信号出力部１５０は、供給された周波数スペクトラムを統計分析する。ここでの統計分析処理は、上述したパターン３に関する統計分析処理と同様の処理であってよい。そして、二次信号出力部１５０は、統計分析により得られた統計データにデータの種類を示す識別コードを含むヘッダを付与し、二次信号を生成する。そして、二次信号出力部１５０は、生成した二次信号を信号線１０４へ出力する。
【００８５】
二次信号出力部１５０は、例えば、このような５つの処理パターンのうちいずれかの処理を、例えば表示モジュール１６０から入力されるコマンドに応じて実行する。また、二次信号出力部１５０は、例えば、５つの処理パターンのうちの複数の処理を実行し、各処理の結果を共に含む二次信号を生成してもよい。
【００８６】
ここで、二次信号出力部１５０が二次信号を出力する信号線は、測定部１４０が一次信号を出力する信号線と共通の信号線１０４である。そこで、二次信号出力部１５０は、例えば、二次信号が測定部１４０からの一次信号と衝突しないように、信号線１０４に測定部１４０からの一次信号が出力されていないタイミングで二次信号を出力する。例えば、上述したパターン２又は４のように、二次信号にＩＦ信号の周波数スペクトラムが含まれていたとする。ＩＦ信号の周波数スペクトラムのデータ長は、ＦＦＴの点数を１０２４点、周波数成分ごとの絶対値のビット数を８ｂｉｔとすると、全体で８ｋｂｉｔとなる。従って、例えば二次信号の出力頻度を数秒に１回などとすれば、図７又は図８に示した低速のシリアル伝送方式を用いる場合であっても、一次信号と共通する信号線を用いて二次信号を送受信することが可能である。
【００８７】
なお、図１０に示した二次信号出力部１５０による各処理は、物理的には、例えば測定部１４０と共通のＣＰＵ（例えば図１に示したＧＰＳモジュール１０のＣＰＵ６０）を用いて行われてもよい。その代わりに、二次信号出力部１５０による各処理は、物理的には、例えば同期捕捉部１３０若しくは復調部１３２が使用するＤＳＰ、又は追加的に設けられるハードウェアを用いて行われてもよい。二次信号出力部１５０による高速フーリエ変換処理又は統計解析処理などを汎用的なＣＰＵで行う場合には、ＤＳＰ又は専用のハードウェアで行う場合と比較すると演算に時間を要する。しかし、例えば測定部１４０による測位演算の合間に低い頻度で又は単発的にＣＰＵを使用することとすれば、二次信号出力部１５０は、ＣＰＵのリソースを圧迫することなく二次信号を出力することができる。
【００８８】
［２−３．二次信号のフォーマットの例］
図１１は、本実施形態において二次信号出力部１５０が出力する二次信号のフォーマットの一例を示す説明図である。
【００８９】
図１１を参照すると、二次信号のフォーマットは、ヘッダ部１５２、データ部１５４及びトレイラ部１５６を有する。このうち、ヘッダ部１５２には、二次信号に含まれる信号の種類を識別するための識別コード、及び所定のデータ属性が含まれる。データ属性とは、例えば、二次信号の全体又はデータ部１５４のデータ長などに相当する。また、データ部１５４には、例えば、図１０の出力信号の欄に示した有限長のＩＦ信号、ＩＦ信号の周波数スペクトラム、及び／又は周波数スペクトラムの分析結果としての統計データなどが保持される。また、トレイラ部１５６には、ヘッダ部１５２と同じ識別コード、及び二次信号の終了を表す終了コードが含まれ得る。なお、図１１では一定のバイト数で折り返した形の二次元のフォーマットを示しているが、実際には、通常、二次信号は１次元のビット列である。
【００９０】
図１２は、二次信号のデータ例を示す説明図である。なお、ここでは、ＮＭＥＡ０１８３に規定されたユーザによる拡張用のフォーマットを用いて、二次信号にＩＦ信号の周波数スペクトラムが含まれる場合を例にとって説明する。
【００９１】
図１２を参照すると、二次信号のヘッダ部１５２には、例えば、識別コード１５２ａが含まれている。識別コード１５２ａの文字列“＄ＰＣＭＦ”のうち、記号＄はフォーマットの開始記号である。また、記号＄の次の１バイト“Ｐ”は、当該二次信号がユーザにより拡張されたフォーマットであることを表す。また、さらに次の２バイト“ＣＭ”は所定の企業コードを表す。また、さらに次の１バイト“Ｆ”は、当該二次信号のデータ部１５４にＩＦ信号の周波数スペクトラムが含まれていることを表す。即ち、例えば識別コード１５２ａの５バイト目の文字を二次信号に含まれる信号の種類に応じて変化させることで、信号の種類を識別可能な識別コードを形成することができる。なお、ＮＭＥＡ０１８３によれば、例えば測定部１４０から出力される位置データを表す一次信号の識別コードは“＄ＧＳＶ”で開始されるように定められている。従って、例えば、二次信号を受信する後述する表示モジュール１６０は、かかる識別コードを参照して一次信号と二次信号とを見分けることができる。
【００９２】
図１２の二次信号のデータ部１５４の２行目以降には、ＩＦ信号の周波数スペクトラム１５４ａが含まれている。ここでは、周波数スペクトラム１５４ａは、１行当たり１６点×１６行＝２５６点分の１６進イメージで表されている。二次信号出力部１５０は、例えばこのような二次信号を生成し、信号線１０４へ出力する。
【００９３】
なお、ここではＮＭＥＡ０１８３に応じた二次信号のフォーマットについて説明したが、二次信号のフォーマットはかかる例に限定されない。例えば、二次信号のフォーマットとして独自に定義されたフォーマットを用いることで、二次信号に任意のビット列を自由に含めて効率的に信号を伝送することができる。
【００９４】
［２−４．表示モジュールの構成例］
図１３は、本実施形態に係る表示モジュール１６０の論理的な構成を具体的に示すブロック図である。図１３を参照すると、表示モジュール１６０は、一次信号取得部１７０、二次信号取得部１７２、データ処理部１７４、制御部１８０、及び表示部１９０を主に備える。
【００９５】
一次信号取得部１７０は、ＧＰＳモジュール１１０の測定部１４０においてＩＦ信号に基づいて測定された位置若しくは速度又は時刻のうちの少なくとも１つを表す一次信号を、信号線１０４から取得する。より具体的には、例えば、一次信号取得部１７０は、信号線１０４を介して受信される信号のうち、一次信号に対応する識別コードにより開始する１まとまりの信号を一次信号として取得する。一次信号に対応する識別コードとは、例えば上述したＮＭＥＡ０１８３における“＄ＧＳＶ”で始まる識別コードなどであってよい。そして、一次信号取得部１７０は、取得した一次信号をデータ処理部１７４へ出力する。
【００９６】
二次信号取得部１７２は、ＧＰＳモジュール１１０の二次信号出力部１５０により生成された二次信号であって、上述したＩＦ信号、又はＩＦ信号から生成される周波数スペクトラム又は統計データなどを含む二次信号を、信号線１０４から取得する。より具体的には、例えば、二次信号取得部１７２は、信号線１０４を介して受信される信号のうち、二次信号に対応する識別コードにより開始する１まとまりの信号を二次信号として取得する。二次信号に対応する識別コードとは、例えば、図１２に例示した識別コードなどであってよい。そして、二次信号取得部１７２は、取得した二次信号をデータ処理部１７４へ出力する。
【００９７】
データ処理部１７４は、例えば、一次信号又は二次信号から所定の画面上に表示すべきデータを抽出し、及び必要に応じてデータを加工する。例えば、図１０に示した処理パターン１に従ってＧＰＳモジュール１１０の二次信号出力部１５０から出力された二次信号に有限長のＩＦ信号が含まれていたとする。その場合、データ処理部１７４は、まず、二次信号から有限長のＩＦ信号を抽出する。そして、データ処理部１７４は、必要に応じて、抽出したＩＦ信号を高速フーリエ変換して周波数スペクトラムを生成し、又は当該周波数スペクトラムを統計的に解析して統計データを算出する。統計データとは、典型的には、上述した周波数スペクトラムにおいて高いノイズレベルを示す上位数点の周波数、予め測定された理想状態での電力に対する測定された電力の比、又はノイズレベルの時間平均若しくは分散などに相当する。
【００９８】
また、例えば、図１０に示した処理パターン２又は４に従って二次信号出力部１５０から出力された二次信号にＩＦ信号の周波数スペクトラムが含まれていたとする。その場合、データ処理部１７４は、まず、二次信号からＩＦ信号の周波数スペクトラムを抽出する。そして、データ処理部１７４は、必要に応じて、抽出した周波数スペクトラムを統計的に解析して統計データを算出する。
【００９９】
また、例えば、図１０に示した処理パターン３又は５に従って二次信号出力部１５０から出力された二次信号にＩＦ信号の周波数スペクトラムを統計分析した結果としての統計データが含まれていたとする。その場合、データ処理部１７４は、二次信号から統計データを抽出する。
【０１００】
そして、データ処理部１７４は、このように一次信号又は二次信号に応じて抽出され又は生成されたデータを、制御部１８０へ出力する。なお、例えば表示モジュール１６０がＰＣなどであって比較的処理能力の高いＣＰＵを有している場合には、例えば高速フーリエ変換処理又は統計解析処理などを表示モジュール１６０のデータ処理部１７４で行うのが好適である。一方、例えば表示モジュール１６０が携帯型の小型端末などであって比較的処理能力の低いＣＰＵのみを有している場合には、例えば高速フーリエ変換処理又は統計解析処理などをＧＰＳモジュール１１０で行うのが好適である。
【０１０１】
制御部１８０は、例えば、信号線１０４を介してＧＰＳモジュール１１０へ所定のコマンドを送信し、ＧＰＳモジュール１１０による動作を制御する。また、制御部１８０は、例えば、ＧＰＳモジュール１１０から受信された一次信号又は二次信号に応じたデータがデータ処理部１７４から入力されると、当該データを表示部１９０へ出力して所定の画面上へ表示させる。その他、制御部１８０は、表示モジュール１１０の機能全般を制御する。
【０１０２】
なお、上述した一次信号取得部１７０、二次信号取得部１７２、データ処理部１７４、及び制御部１８０は、典型的には、携帯電話端末、カーナビゲーション機器、又はＰＣなどといった電子機器のホストＣＰＵにより実行されるソフトウェアとして実現され得る。そうした場合には、ソフトウェアを構成するプログラムが、表示モジュール１６０によりアクセス可能なハードディスク又はＲＯＭなどの半導体メモリに予め格納される。
【０１０３】
表示部１９０は、例えば、表示モジュール１６０が搭載される電子機器に設けられた所定の画面上へ制御部１８０から入力される様々なデータを表示する。図１４は、表示部１９０により画面上に表示されるデータの一例を示す説明図である。
【０１０４】
図１４を参照すると、表示部１９０により表示され得る一例としての観測用画面１９２が示されている。観測用画面１９２には、測定結果表示領域１９４、衛星データ表示領域１９５、周波数スペクトラム表示領域１９７、統計データ表示領域１９８、及びコマンドボタン領域１９９が含まれている。
【０１０５】
測定結果表示領域１９４は、ＧＰＳモジュール１１０の測定部１４０による測定処理の結果算出された位置及び速度など、一次信号により表されるデータを表示するための領域である。図１４の例では、測定結果表示領域１９４には、ＧＰＳモジュール１１０の現在の緯度（Ｌａｔ．）と経度（Ｌｏｎ．）、高度（Ａｌｔ．）、及び速度（Ｖｅｌ．）の値がそれぞれ表示されている。また、衛星データ表示領域１９５には、一次信号に含まれ得る付加的なデータであるＧＰＳ衛星ごとの信号強度（Ｌｖ．）及びドップラーシフト周波数（Ｆｒｅｑ．）が衛星ＩＤごとに表示されている。
【０１０６】
また、周波数スペクトラム表示領域１９７は、ＩＦ信号の周波数スペクトラムを表示するための領域である。周波数スペクトラム表示領域１９７には、例えば、二次信号から抽出された周波数スペクトラム、又は二次信号に含まれるＩＦ信号から表示モジュール１６０のデータ処理部１７４により生成された周波数スペクトラムがグラフ表示される。また、統計データ表示領域１９８は、ＩＦ信号の周波数スペクトラムを統計的に分析して得られた統計データを表示するための領域である。図１４の例では、統計データ表示領域１９８には、周波数スペクトラムの中で高いレベルを示す上位３つの周波数の値（Ｐｅａｋ  Ｆｒｅｑ．１〜３）、及び理想状態での電力に対する測定された電力の比（Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が表示されている。さらに、コマンドボタン領域１９９には、周波数スペクトラムを生成する際のＦＦＴの点数（２５６ｂｉｔ，５１２ｂｉｔ，１０２４ｂｉｔ）を変更するコマンドをＧＰＳモジュール１１０へ送信するためのコマンドボタンが配置されている。
【０１０７】
表示部１９０は、例えば、制御部１８０から入力される一次信号又は二次信号に応じた様々なデータを、かかる観測用画面１９２などを介して画面上に表示する。
【０１０８】
ここまで、図９〜図１４を用いて、本発明の一実施形態に係るＧＰＳモジュール１１０及び表示モジュール１６０の詳細な構成について説明した。かかる構成によれば、ＧＰＳモジュール１１０に入力されたノイズのスペクトラムやスペクトラムの統計データを表示モジュール１６０の画面を用いて直接的に観測することができる。従って、例えば、電子機器にＧＰＳモジュール１１０を搭載する場合のモジュールの本来の性能を得るための設計の最適化の検討を、従来のように手探り的ではなく、直接的かつ定量的なデータに基づいて行うことが可能となる。
【０１０９】
また、このとき、ＧＰＳモジュール１１０と表示モジュール１６０との間の信号線の追加若しくは変更、又は追加的な測定装置の接続などは必要とされない。そのため、設計の最適化又はノイズの分析及び対策検討のための作業は容易化され、設計、製造又は検査工程をより効率的に進めることができる。
【０１１０】
また、仮に電子機器のホスト側のモジュールが二次信号の受信をサポートしていなければ二次信号は無視されるだけであるため、既存の電子機器との互換性も保たれる。
【０１１１】
さらに、上述した一実施形態に係るＧＰＳモジュール１１０及び表示モジュール１６０の構成は、各モジュール又は電子機器を製造する者のみならず、電子機器を使用するユーザにとっても有益である。即ち、例えば、ユーザは、ＧＰＳモジュール１１０及び表示モジュール１６０の構成を採用したカーナビゲーション機器を用いて、当該機器のアンテナ又は本体を設置するための最適な位置を画面を見ながら判断することができる。
【０１１２】
＜３．変形例の説明＞
なお、上述した本発明の一実施形態に係る構成は、ノイズの観測だけではなく、例えばアンテナ又はＧＰＳモジュールの周波数変換部のテストにも応用され得る。図１５は、上述した実施形態に係るＧＰＳモジュール１１０及び表示モジュールの構成１６０を応用し、アンテナ又はＧＰＳモジュールの周波数変換部のテストを行うためのシステム構成の一例を示す模式図である。
【０１１３】
図１５を参照すると、図７に例示した一実施形態に係るアンテナ１０２、信号線１０４、ＧＰＳモジュール１１０、及び表示モジュール１６０が示されている。さらに、アンテナ１０２に相対する位置にテスト用アンテナ２０２が配置され、テスト用アンテナ２０２に信号発生器２１０が接続されている。
【０１１４】
信号発生器２１０は、例えば、テスト用信号として、−１１０ｄＢｍなどの所定のレベルのＧＰＳのキャリア周波数１５７５．４２ＭＨｚのＣＷ（Continuous  Wave）を発生させ、テスト用アンテナ２０２へ出力する。そうすると、テスト用アンテナ２０２からアンテナ１０２へ、テスト信号が伝送される。そして、アンテナ１０２により受信されＧＰＳモジュール１１０の周波数変換部１２０において周波数変換されたＩＦ信号の周波数スペクトラム又は統計データを、表示モジュール１６０の画面上に表示させる。それにより、例えば周波数スペクトラムにおけるＣＷのレベルとその他の周波数成分のレベルの比などに基づいて、ＧＰＳモジュール１１０の周波数変換部１２０の性能の良否をテストすることができる。また、ＧＰＳモジュール１１０に接続されるアンテナ１０２を交換しながら観測を行うことで、アンテナ１０２のテストを行うこともできる。
【０１１５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属すものと了解される。
【０１１６】
例えば、本明細書では主にＧＰＳなどのＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）に関連する信号処理について説明したが、上述した本発明の一実施形態は一般的なスペクトラム拡散型の無線システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００    ＧＰＳシステム
１０２    アンテナ
１０４    信号線
１１０    ＧＰＳモジュール（信号処理装置）
１２０    周波数変換部
１３０    同期捕捉部
１３２    復調部
１４０    測定部
１５０    二次信号出力部
１６０    表示モジュール（情報処理装置）
１７０    一次信号取得部
１７２    二次信号取得部
１７４    データ処理部
１８０    制御部
１９０    表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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