(57)【要約】【課題】ＧＰＳ衛星などの衛星の信号の感度を向上させる。【解決手段】Ｓ／Ｎ測定部１３は、記憶部１２に蓄積された航法データのＳ／Ｎを測定する。解析部１４は、記憶部１２に蓄積された航法データを解析する。事前確率部１５は、解析部１４における航法データの解析に基づいて、航法データに含まれる各ビットについて当該ビットの値が“−１”となる確率（“＋１”となる確率）を求める。基準値判定部１６は、Ｓ／Ｎ測定部１３で測定したＳ／Ｎ、及び事前確率部１５で求めた確率（事前確率）に基づいて、ＢＰＳＫ復調部１１で復調を行うのに用いる基準値を判定する。この基準値は、ＢＰＳＫ復調部１１で使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記衛星信号を基準値と比較することにより復調する復調手段と、
前記復調手段で復調後の前記衛星信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段で記憶している前記衛星信号に基づいて前記衛星信号の符号ごとに前記基準値を決定する基準値決定手段と、
を備え、
前記復調手段は、前記基準値として前記基準値決定手段で決定した前記基準値を用いる、
衛星信号受信装置。
【請求項２】
前記記憶手段で記憶している前記衛星信号を解析して前記衛星信号の各符号が各値をとる確率がどの程度あるかを推定する確率推定手段と、
前記記憶手段で記憶している前記衛星信号のＳ／Ｎを解析するＳ／Ｎ解析手段と、
をさらに備え、
前記基準値決定手段は、前記確率推定手段で推定した前記各符号について前記各値をとる確率及び前記Ｓ／Ｎ解析手段で解析した前記Ｓ／Ｎに基づいて、前記符号ごとに前記基準値を決定する、
請求項１に記載の衛星信号受信装置。
【請求項３】
前記基準値決定手段は、前記確率推定手段で推定した前記各符号について前記各値をとる確率及び前記Ｓ／Ｎ解析手段で解析した前記Ｓ／Ｎに基づいて前記符号ごとに確率密度分布を想定し、前記符号ごとに前記基準値を決定する、
請求項２に記載の衛星信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星その他の衛星の衛星信号を受信する衛星信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ衛星などの衛星の衛星信号を受信して現在位置を測位するＧＰＳ受信機においては、測位を行うために、衛星からＧＰＳ受信機までの距離の情報と、衛星の位置の情報とを必要とする。衛星からＧＰＳ受信機までの距離はＧＰＳ受信機において測定し、衛星の位置の情報は受信した衛星信号中の航法データに含まれている。
【０００３】
また、航法データはＢＰＳＫ変調（二位相偏移変調）方式で変調されていて、その値は、−１又は＋１の値をとる。航法データの復調は、−１と＋１の中間の値である０の値を基準値とし、航法データをこの基準値と比較し、航法データの各ビットが当該基準値より大きな値か小さな値かにより−１の値をとるか＋１の値をとるかを決めている。
【０００４】
衛星信号を受信する際の高感度化のためには、受信信号時間を延長（最長で１秒程度）することが考えられる。
【０００５】
また、見晴らしのよい屋外にＧＰＳ衛星の専用受信機を設置し、そこで得た航法データを携帯電話に内蔵されたＧＰＳ受信機に提供することも行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のとおり、衛星信号を受信する際の高感度化のためには、受信信号時間を延長（最長で１秒程度）することが考えられる。しかし、ＧＰＳ衛星の航法データは５０ｂｐｓで変調されていることから、その復調に際しては２０ｍｓを超えて受信信号を利用することができない。信号捕捉に１秒の受信信号を用いることができても、復調に２０ｍｓしか利用できないとすれば、復調は信号捕捉に比べて“１０log０．０２／１＝−１７ｄＢ”だけ感度が低いことになる。
【０００７】
また、見晴らしのよい屋外にＧＰＳ衛星の専用受信機を設置し、そこで得た航法データをＧＰＳ受信機に提供する場合は、膨大なインフラ整備のためのコストを要し、また、専用受信機のない地域では利用できないという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、ＧＰＳ衛星などの衛星の信号の感度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、衛星信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した前記衛星信号を基準値と比較することにより復調する復調手段と、前記復調手段で復調後の前記衛星信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶している前記衛星信号に基づいて前記衛星信号の符号ごとに前記基準値を決定する基準値決定手段と、を備え、前記復調手段は、前記基準値として前記基準値決定手段で決定した前記基準値を用いる、衛星信号受信装置である。
【００１０】
（２）この場合に、前記記憶手段で記憶している前記衛星信号を解析して前記衛星信号の各符号が各値をとる確率がどの程度あるかを推定する確率推定手段と、前記記憶手段で記憶している前記衛星信号のＳ／Ｎを解析するＳ／Ｎ解析手段と、をさらに備え、前記基準値決定手段は、前記確率推定手段で推定した前記各符号について前記各値をとる確率及び前記Ｓ／Ｎ解析手段で解析した前記Ｓ／Ｎに基づいて、前記符号ごとに前記基準値を決定する、ようにしてもよい。
【００１１】
（３）また、この場合に、前記基準値決定手段は、前記確率推定手段で推定した前記各符号について前記各値をとる確率及び前記Ｓ／Ｎ解析手段で解析した前記Ｓ／Ｎに基づいて前記符号ごとに確率密度分布を想定し、前記符号ごとに前記基準値を決定する、ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、本構成を備えない場合に比較して、衛星信号の感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の復調部の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ＧＰＳ衛星の衛星信号に含まれる航法データのデータ構成について説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機における航法データのビットについて受信信号振幅と確率密度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機における航法データのビットが“＋１”の場合の事前確率と、ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態であるＧＰＳ受信機の全体構成を示す機能ブロック図である。
【００１６】
このＧＰＳ受信機１は本発明の衛星信号受信装置を実施するもので、アンテナ２を介してＧＰＳ衛星の衛星信号を受信する受信部３と、受信した衛星信号に基づいて衛星からＧＰＳ受信機１までの距離を測定する距離測定部４と、受信した衛星信号を復調する復調部５と、距離測定部４で測定した衛星からＧＰＳ受信機１までの距離の情報、及び復調部５で衛星信号を復調して得られた航法データに基づいて、アンテナ２の現在位置を測位する測位計算部６と、測位計算部６で求めた現在位置を地図上に表示する表示部７とを備えている。
【００１７】
図２は、復調部５の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
【００１８】
ＢＰＳＫ復調部１１は、受信部３で受信した衛星信号をＢＰＳＫ復調する。具体的には、衛星信号の各ビットを基準値（後述のとおり変動しうるが、デフォルトとして“０”に設定されている）と比較し、この基準値より値が低いか高いかにより、各ビットの値が“−１”か“＋１”か、を判断する。
【００１９】
ＢＰＳＫ復調部１１で復調後の航法データは測位計算部６に送信されるほか、記憶部１２に蓄積される。ＧＰＳ衛星の航法データは、１ビットのデータが２０ｍｓで１回のデータ（スーパーフレーム）が３７５００ビット（１２．５分）のデータであり、この３７５００ビットのデータが約２時間の間衛星から繰り返し放送されている。そこで、記憶部１２は、少なくとも前回の３７５００ビットの１回分の航法データについては蓄積を行う。
【００２０】
Ｓ／Ｎ測定部１３は、記憶部１２に蓄積された航法データのＳ／Ｎを測定する。
【００２１】
解析部１４は、記憶部１２に蓄積された航法データを解析する。
【００２２】
事前確率部１５は、解析部１４における航法データの解析に基づいて、航法データに含まれる各ビットについて当該ビットの値が“−１”となる確率（“＋１”となる確率）を求める。
【００２３】
基準値判定部１６は、Ｓ／Ｎ測定部１３で測定したＳ／Ｎ、及び事前確率部１５で求めた確率（事前確率）に基づいて、ＢＰＳＫ復調部１１で復調を行うのに用いる基準値を判定する。この基準値は、ＢＰＳＫ復調部１１で使用される。
【００２４】
次に、復調部５で行う処理の内容をより具体的に説明する。
【００２５】
図３は、ＧＰＳ衛星の衛星信号に含まれる航法データのデータ構成について説明する説明図である。
【００２６】
航法データの最も大きな単位はスーパーフレームである。ＧＰＳ衛星から受信した航法データは１２．５分の周期をもつスーパーフレームからなる。スーパーフレームは２５個のフレームからなる。スーパーフレームの内容は通常、２時間に１回程度の頻度で大きく更新される。
【００２７】
スーパーフレームに２５個含まれるフレームは、それぞれ３０秒の周期を持つ。フレームは５個のサブフレームからなり、サブフレーム１は当該ＧＰＳ衛星の精密時刻情報であり、サブフレーム２と３は当該ＧＰＳ衛星の精密軌道情報であり、サブフレーム４と５は当該衛星を含む全ＧＰＳ衛星の一部の複数衛星の概略（精度が精密情報に比べ低いということ）時刻情報及び概略軌道情報を含む。なお、スーパーフレーム（すなわち、２５フレーム）に含まれる全てのサブフレーム４と５により、全衛星の概略時刻情報と概略軌道情報が与えられる。
【００２８】
フレーム中に５個含まれるサブフレームは、６秒の周期を持つ。サブフレームは１０個のワード（語）からなる。
【００２９】
このワードは０．６秒の周期を持つ。ワードは２４ビットのデータと６ビットのパリティ、合わせて３０ビットからなる。
【００３０】
このような航法データのデータ構成において、各サブフレームの１ワード目の先頭の８ビットはプリアンブルで、＋１，−１，−１，−１，＋１，−１，＋１，＋１の値をとり、変化しない。よって、事前確率部１５は、プリアンブルについては“１”の確率でこれらの値をとると判断でき、プリアンブルについては、“−１”となる確率（又は、“＋１”となる確率）が“１”（１００％）になる。
【００３１】
また、サブフレーム２、８ワード目の１７ビット目からの８ビット及び９ワード目の先頭の２４ビット、合わせて３２ビットは長軸半径の平方根を意味する。長軸半径に換算すると、最大６７０００ｋｍ表現可能である。ＧＰＳ衛星の長軸半径は２６６００ｋｍ程度なので、上位数ビットが変化することはない。よって、これら上位数ビットについても、“−１”となる確率（又は、“＋１”となる確率）（事前確率）が“１”（１００％）になる。
【００３２】
さらに、精密軌道情報は通常、２時間に１回程度しか更新されないので、更新されるまでは最下位ビットまで含め変化することはない。よって、これらの各ビットも“−１”となる確率（又は、“＋１”となる確率）（事前確率）が“１”（１００％）になる。
【００３３】
このように、航法データにどのようなデータが含まれているかは自明であるため、そのデータを構成する各ビットについては前述の例のように事前確率を求めることができるものがあり、そのようなビットについては前述の例のように各ビットのデータの種類を判断して事前確率を求める。このようにして事前確率を求めることができないビットについては、“−１”となる確率（事前確率）が“０．５”（５０％）、“＋１”となる確率（事前確率）が“０．５”（５０％）になるものとして事前確率を決定する。
【００３４】
図４は、航法データのビットについて受信信号振幅と確率密度との関係を示すグラフである。
【００３５】
前述のとおり、事前確率部１５は、航法データの各ビットについて事前確率を求める。また、Ｓ／Ｎ測定部１３は、航法データのＳ／Ｎを求める。この両データから図４に示すような受信信号振幅と確率密度との関係を示すグラフを想定することができる。すなわち、横軸の受信信号振幅の“＋１”と“−１”とを頂点とする確率密度の山を想定することができ、この各山の高さは事前確率部１５で求めた事前確率により決定でき、各山の裾野の拡がりの程度はＳ／Ｎ測定部１３で求めたＳ／Ｎにより決定できる。そして、基準値判定部１６は、この２つの山を想定し、２つの山の交わる位置の受信信号振幅の値をＢＰＳＫ復調部１１で使用する基準値として決定する。
【００３６】
例えば、図４の例では、受信信号振幅の“＋１”を頂点とする山２１と、“−１”を頂点とする山２２とが何れも事前確率が５０％であった場合の例であり、その両者の交点に位置する基準値２３は“０”の値となる。
【００３７】
これに対して、受信信号振幅の“＋１”を頂点とする山２４は事前確率が大きく、“−１”を頂点とする山２５は事前確率が山２４よりも小さい場合であり、その両者の交点に位置する基準値２６は“０”の値より“−１”に近い値をとる。
【００３８】
図５は、航法データのビットが“＋１”の場合の事前確率と、ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）との関係を示すグラフである。
【００３９】
なお、“＋１”と“−１”のビットの対称性から、ある事前確率の場合と、（１−事前確率）の場合、同じＢＥＲを与えるので、事前確率が０．５以上の範囲のみ図示してある。例えば、事前確率が０．９と０．１とではともに同じＢＥＲとなる。
【００４０】
図５に示すように、事前確率が０．５から０．９９５になると、ＢＥＲは事前確率が０．５でＳ／Ｎが５ｄＢの値と事前確率が０．９９５でＳ／Ｎが−３ｄＢの値がほぼ一致するので、８ｄＢという大きなＳ／Ｎの改善が図られることになる。
【００４１】
以上説明したＧＰＳ受信機１によれば、本構成を備えない場合に比べてＢＥＲを改善し、衛星信号の感度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
５    復調部
１１    ＢＰＳＫ復調部
１２    記憶部
１３    Ｓ／Ｎ測定部
１４    解析部
１５    事前確率部
【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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