(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信された時刻情報を表すタイムコードを含む標準時刻電波信号において検出された秒先頭位置から、前記標準時刻電波信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングして、各サンプル点のサンプル値が、ローレベルを示す第１の値およびハイレベルを示す第２の値の何れかをとり、かつ、１以上の単位時間長を有する入力波形データパターンを生成する入力波形データパターン生成手段と、
各サンプル点のサンプル値が、前記第１の値および前記第２の値の何れかをとり、前記入力波形データパターンと同一の時間長および同一のサンプル数を有し、それぞれが、内部計時手段により計時されたベースタイムに基づく符号の列を表し、かつ、その先頭位置が、前記ベースタイムおよび当該ベースタイムの前後所定の秒数だけずらされたパターン開始時刻から開始される複数の内部波形データパターンを生成する内部波形データパターン生成手段と、
前記入力波形データパターンのサンプル値と、前記内部波形データパターンの対応するサンプル値との一致・不一致を判断し、不一致を示すエラー数に基づく第１のエラー指標値を算出する第１のエラー検出手段と、
前記第１のエラー検出手段において検出された第１のエラー指標値に基づき抽出された内部波形データパターンについて、当該複数の内部波形データパターンのパターン開始時刻に基づいて、所定の時刻を含む特徴区間の符号を含む特徴区間データパターンを生成する特徴区間データパターン生成手段と、
前記標準時刻電波信号をサンプリングすることで得られる入力波形データから、前記複数の内部波形データパターンのそれぞれのパターン開始時刻を基準として、前記所定の時刻を含む前記特徴区間に相当する区間のデータパターンである比較対象データパターンを生成する比較対象データパターン生成手段と、
前記特徴区間データパターンと、前記比較対象データパターンのそれぞれと、を比較して、対応するサンプル値の一致・不一致を判断し、不一致を示す第２のエラー数に基づく第２のエラー指標値を算出する第２のエラー検出手段と、
前記第２のエラー指標値に基づき、最適な内部波形データパターンを特定し、当該特定された内部波形データパターンのパターン開始時刻に基づいて、前記ベースタイムを修正する現在時刻修正手段と、を備えたことを特徴とする時刻情報取得装置。
【請求項２】
前記第１のエラー検出手段により、第１の指標値であるビットエラーレートが、所定の許容値より小さいような内部波形データパターンが複数あると判断された場合に、前記第２のエラー検出手段による第２の指標値の算出が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の時刻情報取得装置。
【請求項３】
前記所定の時刻が、分先頭時刻であり、前記特徴区間データパターン生成手段が、分先頭時刻の前後を含む所定の時間長の特徴区間データパターンを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の時刻情報取得装置。
【請求項４】
前記入力波形データパターン生成手段および内部波形データパターン生成手段は、前回ベースタイムが修正された時刻と現在時刻との時間差、および、予め定められた計時精度に基づいて、前記入力波形データパターンおよび内部波形データパターンの時間長、および、前記内部波形データパターンについての前記所定の秒数を決定することを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の時刻情報取得装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の時刻情報取得装置と、
内部クロックにより現在時刻を計時する前記内部計時手段と、
前記内部計時手段により計時された、或いは、前記現在時刻修正手段により修正された現在時刻を表示する時刻表示手段と、を備えたことを特徴とする電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標準時刻電波を受信してその時刻情報を取得する時刻情報取得装置、および、当該時刻情報取得装置を搭載した電波時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本およびドイツ、イギリス、スイスなどにおいて、長波の標準時刻電波が送信所から送出されている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を示すタイムコードを構成する符号の列を含み、１周期６０秒で送出されるようになっている。つまり、タイムコードの周期は６０秒である。
【０００３】
このようなタイムコードを含む標準時刻電波を受信し、受信した標準時刻電波からタイムコードを取り出して、時刻を修正することができる時計（電波時計）が実用化されている。電波時計の受信回路は、アンテナにより受信された標準時刻電波を受け入れ、標準時刻電波信号のみを取り出すためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、包絡線検波などによって振幅変調された標準時刻電波信号を復調する復調回路、および、復調回路によって復調された信号に含まれるタイムコードを読み出す処理回路を備える。
【０００４】
従来の処理回路は、復調された信号の立ち上がりで同期をとった後、所定のサンプリング周期で二値化して、バイナリーのビット列である単位時間長（１秒）のＴＣＯデータを取得する。さらに、処理回路は、ＴＣＯデータのパルス幅（つまり、ビット「１」の時間や、ビット「０」の時間）を計測し、その幅の大きさに対応して、符号「Ｐ」、「０」、「１」の何れかを決定し、決定された符号の列に基づいて時刻情報を取得する。
【０００５】
従来の処理回路では、標準時刻電波の受信開始から時刻情報の取得まで、秒同期処理、分同期処理、符号取り込み、整合判定というプロセスを経る。それぞれのプロセスにおいて適切に処理が終了できなかった場合に、処理回路は、最初から処理をやり直す必要がある。このため、信号中に含まれるノイズの影響により処理が何度もやり直さねばならない場合があり、時刻情報が取得できるまでの時間が著しく長くなる場合がある。
【０００６】
秒同期とは、ＴＣＯデータにより示される符号のうち、１秒毎に到来する符号の立ち上がりを検出することである。また、分同期とは、分の先頭位置を特定することである。ＪＪＹの規定にしたがったデータでは、フレームの末尾に配置されたポジションマーカー「Ｐ０」およびフレームの先頭に配置されたマーカー「Ｍ」が連続している部分を検出することで実現できる。上記分同期によりフレームの先頭が認識されるため、以後、符号取り込みが開始され、１フレーム分のデータを獲得した後に、パリティビットを調べられ、ありえない値（年月日時分が現実に起こりえない値）であるか否かが判断される（整合判定）。たとえば、分同期は、フレームの先頭を見出すものであるため、６０秒の時間を要する場合がある。無論、数フレームにわたってフレームの先頭を検出するためにはその数倍の時間を要する。
【０００７】
特許文献１においては、復調された信号を、所定のサンプリング間隔（５０ｍｓ）で二値化して得られたＴＣＯデータが取得され、１秒毎（２０サンプル）のバイナリーのビット列からなるデータ群がリスト化される。特許文献１に開示された装置は、このビット列と、符号「Ｐ：ポジションマーカー」を表すバイナリーのビット列のテンプレート、符号「１」を表すバイナリーのビット列のテンプレートおよび符号「０」を表すバイナリーのビット列のテンプレートとをそれぞれ比較して、その相関を求め、相関によりビット列が、符号「Ｐ」、「１」、「０」の何れに該当するかを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２４９６３２号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された技術においては、二値のビット列であるＴＣＯデータを取得して、テンプレートとのマッチングを行っている。電界強度が弱い状態や復調された信号に多くのノイズが混入された状態では、取得されたＴＣＯデータに多くの誤差が含まれてしまう。したがって、復調された信号からノイズを取り除くためのフィルタや、ＡＤ変換器のスレッショルドを微調整して、ＴＣＯデータの品質を向上させる必要があった。
【００１０】
また、特許文献２には、１フレーム（６０秒）分の入力波形データを生成するとともに、同様のデータ長を有し、内部時計に基づく時刻（ベースタイム）にしたがった現在時刻に対応する予測波形データを生成して、入力波形データのサンプル値と予測波形データの対応するサンプル値を比較して、そのエラー数を検出する技術が開示されている。特許文献２の技術においては、予測波形データを１ビットシフトし（データ末尾のサンプル値は先頭のサンプル値となる）、入力波形データのサンプル値と、シフトされた予測波形データの新たに対応するサンプル値との比較を繰り返す。６０回だけ処理を繰り返して、予測波形データのそれぞれについてのエラー数から、最もエラー数の少ない予測波形データを見出して、見出された予測波形データのシフト数に基づき、ベースタイムの誤差を取得する。
【００１１】
特許文献２の技術では、６０秒分の入力波形データが必要である。また、シフトによって６０種類の予測波形データの生成および入力波形データのサンプル値と予測波形データのサンプル値との比較が必要である。したがって、入力波形データの取得およびサンプル値の比較に処理時間を要するという問題点があった。また、電波の受信状況は一定とは限られないため、入力波形データを取得するために標準時刻電波の受信時間を短くすることが望ましい。
【００１２】
本発明は、より短時間で、かつ、確実に、標準時刻電波に基づく現在時刻を取得可能な時刻情報取得装置および電波時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、受信された時刻情報を表すタイムコードを含む標準時刻電波信号において検出された秒先頭位置から、前記標準時刻電波信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングして、各サンプル点のサンプル値が、ローレベルを示す第１の値およびハイレベルを示す第２の値の何れかをとり、かつ、１以上の単位時間長を有する入力波形データパターンを生成する入力波形データパターン生成手段と、
各サンプル点のサンプル値が、前記第１の値および前記第２の値の何れかをとり、前記入力波形データパターンと同一の時間長および同一のサンプル数を有し、それぞれが、内部計時手段により計時されたベースタイムに基づく符号の列を表し、かつ、その先頭位置が、前記ベースタイムおよび当該ベースタイムの前後所定の秒数だけずらされたパターン開始時刻から開始される複数の内部波形データパターンを生成する内部波形データパターン生成手段と、
前記入力波形データパターンのサンプル値と、前記内部波形データパターンの対応するサンプル値との一致・不一致を判断し、不一致を示すエラー数に基づく第１のエラー指標値を算出する第１のエラー検出手段と、
前記第１のエラー検出手段において検出された第１のエラー指標値に基づき抽出された内部波形データパターンについて、当該複数の内部波形データパターンのパターン開始時刻に基づいて、所定の時刻を含む特徴区間の符号を含む特徴区間データパターンを生成する特徴区間データパターン生成手段と、
前記標準時刻電波信号をサンプリングすることで得られる入力波形データから、前記複数の内部波形データパターンのそれぞれのパターン開始時刻を基準として、前記所定の時刻を含む前記特徴区間に相当する区間のデータパターンである比較対象データパターンを生成する比較対象データパターン生成手段と、
前記特徴区間データパターンと、前記比較対象データパターンのそれぞれと、を比較して、対応するサンプル値の一致・不一致を判断し、不一致を示す第２のエラー数に基づく第２のエラー指標値を算出する第２のエラー検出手段と、
前記第２のエラー指標値に基づき、最適な内部波形データパターンを特定し、当該特定された内部波形データパターンのパターン開始時刻に基づいて、前記ベースタイムを修正する現在時刻修正手段と、を備えたことを特徴とする時刻情報取得装置により達成される。
【００１４】
好ましい実施態様においては、前記第１のエラー検出手段により、第１の指標値であるビットエラーレートが、所定の許容値より小さいような内部波形データパターンが複数あると判断された場合に、前記第２のエラー検出手段による第２の指標値の算出が行なわれる。
【００１５】
より好ましい実施態様においては、前記所定の時刻が、分先頭時刻であり、前記特徴区間データパターン生成手段が、分先頭時刻の前後を含む所定の時間長の特徴区間データパターンを生成する。
【００１６】
別の好ましい実施態様においては、前記入力波形データパターン生成手段および内部波形データパターン生成手段は、前回ベースタイムが修正された時刻と現在時刻との時間差、および、予め定められた計時精度に基づいて、前記入力波形データパターンおよび内部波形データパターンの時間長、および、前記内部波形データパターンについての前記所定の秒数を決定する。
【００１７】
また、本発明の目的は、前記時刻情報取得装置と、
内部クロックにより現在時刻を計時する前記内部計時手段と、
前記内部計時手段により計時された、或いは、前記現在時刻修正手段により修正された現在時刻を表示する時刻表示手段と、を備えたことを特徴とする電波時計により達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、より短時間で、かつ、確実に、標準時刻電波に基づく現在時刻を取得可能な時刻情報取得装置および電波時計を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる電波時計１０の構成を示すブロックダイヤグラムである。
【図２】図２は、本実施の形態にかかる受信回路１６の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる信号比較回路１８の構成を示すブロックダイヤグラムである。
【図４】図４は、ＪＪＹの規格にしたがった標準時刻電波信号を構成する符号のそれぞれをより詳細に示す図である。
【図５】図５は、ＪＪＹの規格にしたがった標準時刻電波信号の例を示す図である。
【図６】図６は、本実施の形態にかかる電波時計１０において実行される処理の概略を示すフローチャートである。
【図７】図７は、入力波形データパターンと、内部波形データパターンとの比較の概略を説明する図である。
【図８】図８は、ステップ６０６をより詳細に示すフローチャートである。
【図９】図９は、本実施の形態にかかる入力波形データパターンおよび複数の内部波形データパターンの例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態にかかる最適パターン判定処理の例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本実施の形態にかかる特徴区間のデータパターンを説明する図である。
【図１２】図１２は、本実施の形態にかかる最適パターン判定処理をより具体的に説明する図である。
【図１３】図１３は、本実施の形態にかかる最適パターン判定処理をより具体的に説明する図である。
【図１４】図１４は、本実施の形態にかかる最適パターン判定処理をより具体的に説明する図である。
【図１５】図１５は、入力波形データパターンの時間長ａ、前後の時間長ｂの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態においては、長波帯の標準時刻電波を受信して、その信号を検波して、信号中に含まれるタイムコードを示す符号の列を取り出して、当該符号の列に基づいて時刻を修正する電波時計に、本発明にかかる時刻情報取得装置を設けている。
【００２１】
現在、日本、ドイツ、イギリス、スイスなどにおいて、所定の送信所から標準時刻電波が送信されるようになっている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を示すタイムコードを構成する符号の列を含み、１周期６０秒で送出されている。１つの符号は単位時間長（１秒）であるため、１周期では６０個の符号を含み得る。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すように、本実施の形態にかかる電波時計１０は、ＣＰＵ１１、入力部１２、表示部１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、受信回路１６、内部計時回路１７、および、信号比較回路１８を備える。
【００２３】
ＣＰＵ１１は、所定のタイミングで、或いは、入力部１２から入力された操作信号に応じてＲＯＭ１４に格納されたプログラムを読み出して、ＲＡＭ１５に展開し、当該プログラムに基づいて、電波時計１０を構成する各部への指示やデータの転送などを実行する。具体的には、たとえば所定時間毎に、或いは、入力部１２に入力された指示にしたがって、受信回路１６を制御して標準時刻電波を受信させて、受信回路１６から得られた信号に基づくディジタルデータから、標準時刻電波信号に含まれる符号の列を特定し、この符号の列に基づいて内部計時回路１７により得られる内部時刻であるベースタイムＢＴを修正する処理や、内部計時回路１７によって得られたベースタイムＢＴを表示部１３に転送する処理などを実行する。
【００２４】
本実施の形態においては、後述するように、内部計時回路１７によって得られる時刻であるベースタイムＢＴを用いて、１以上の単位時間長を有する入力波形データパターンの処理開始時刻ＣＴを特定し、当該処理開始時刻ＣＴの前後所定の時刻をその開始時刻とする、１以上の単位時間長の内部波形データパターンを複数生成し、複数の内部波形データパターンと、受信回路１６により得られた信号から生成された入力波形データパターンとをそれぞれ比較する。上記比較、および、後述する特徴区間についての波形データパターンの比較の結果、受信された信号に含まれる符号が特定され、ベースタイムＢＴと受信された信号に基づく時刻との誤差が算出され、内部計時回路１７におけるベースタイムＢＴを修正することができる。
【００２５】
入力部１２は、電波時計１０の各種機能の実行を指示するためのスイッチを含み、スイッチが操作されると、対応する操作信号をＣＰＵ１１に出力する。表示部１３は、文字盤やＣＰＵ１１によって制御されたアナログ指針機構、液晶パネルを含み、内部計時回路１７によって計時されたベースタイムＢＴに基づく時刻を表示する。ＲＯＭ１４は、電波時計１０を動作させ、また、所定の機能を実現するためのシステムプログラムやアプリケーションプログラムなどを記憶する。所定の機能を実現するためのプログラムには、秒パルス位置の検出処理（秒同期処理）、本実施の形態における内部波形データパターンおよび入力波形データパターンとの比較処理などのために信号比較回路１８を制御するプログラムが含まれる。ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１４から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１１にて処理されたデータなどを一時的に記憶する。
【００２６】
受信回路１６は、アンテナ回路や検波回路などを含み、アンテナ回路にて受信された標準時刻電波から復調された信号を得て、信号比較回路１８に出力する。内部計時回路１７は、発振回路（図示せず）を含み、発振回路から出力されるクロック信号を計数してベースタイムＢＴに基づく時刻を計時し、時刻のデータをＣＰＵ１１に出力する。
【００２７】
図２は、本実施の形態にかかる受信回路１６の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、受信回路１６は、標準時刻電波信号を受信するアンテナ回路５０、アンテナ回路５０により受信された標準時刻電波信号のノイズを除去するフィルタ回路５１、フィルタ回路５１の出力である高周波信号を増幅するＲＦ増幅回路５２、ＲＦ増幅回路５２から出力された信号を検波して、標準時刻電波信号を復調する検波回路５３を備え、検波回路５３によって復調された信号が、信号比較回路１８に出力される。
【００２８】
図３は、本実施の形態にかかる信号比較回路１８の構成を示すブロックダイヤグラムである。図３に示すように、本実施の形態にかかる信号比較回路１８は、入力波形データ生成部２１、受信波形データバッファ２２、内部波形データパターン生成部２３、波形切り出し部２４、エラー検出部２５、一致判定部２６、秒同期実行部２７、特徴区間データパターン生成部２８および比較対象波形切り出し部２９を有する。
【００２９】
入力波形データ生成部２１は、受信回路１６から出力された信号を、所定のサンプリング間隔で、その値が複数の値（「１」または「０」）のうちの何れかをとるようなディジタルデータに変換する。第１の実施の形態においては、たとえば、上記サンプリング間隔は５０ｍｓであり、１秒あたり２０サンプルのデータを取得することができる。受信波形データバッファ２２は、入力波形データ生成部２１において生成されたデータを順次記憶する。受信波形データバッファ２２は、複数の単位時間長（１単位時間：１秒）のデータ（たとえば、２０秒のデータ）を記憶することができ、新たにデータを記憶する場合には、古い順にデータを消去していく。
【００３０】
さらに、入力波形データ生成部２１は、秒同期実行部２７による秒同期により秒の先頭位置が確定した後に、秒先頭位置から秒毎、つまり、符号毎に入力波形データのサンプル値Ｄ（ｎ）を生成する。この場合、たとえば、上記所定のサンプリング間隔で取得された値のうち、所定の時間帯（５００ｍｓ〜８００ｍｓ）に対応するデータを得て、データ値「１」、「０」の何れが多く存在するかを判断することにより、秒毎の符号データのサンプル値Ｄ（ｎ）を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態において、入力波形データ生成部２１により生成された、１つの符号に対応するデータを符号データ、その値をサンプル値と称する。また、所定の単位時間長（所定の秒数）の複数の符号データを、入力波形データパターンと称する。以下に述べる内部波形データパターン生成部２３においても、１つの符号に対応するデータを内部波形データの符号データ、所定の単位時間長（所定の秒数）の符号データを、内部波形データパターンと称する。
【００３２】
内部波形データパターン生成部２３は、入力波形データパターンと比較すべき複数の内部波形データパターンを生成する。複数の内部波形データパターンについては後に詳述する。波形切り出し部２４は、内部波形データパターンの単位時間長と同じ単位時間長の入力波形データパターンを、受信波形データバッファ２２から取り出す。
【００３３】
以下、ＪＪＹにしたがった標準時刻電波信号およびその符号について説明する。図４は、ＪＪＹにしたがった標準時刻電波信号を構成する符号のそれぞれをより詳細に示す図である。図４に示すように、ＪＪＹにおいては、１秒の単位時間長の「Ｐ」、「１」および「０」を示す符号が含まれる。符号「０」では、先頭の８００ｍｓの区間でハイレベル（値「１」）となり、残りの２００ｍｓの区間でローレベル（値「０」）となる。符号「１」では、最初の５００ｍｓの区間でハイレベル（値「１」）となり、残りの５００ｍｓの区間でローレベル（値「０」）となる。また、符号「Ｐ」では、最初の２００ｍｓの区間でハイレベル（値「１」）となり、残りの８００ｍｓの区間でローレベル（値「０」）となる。
【００３４】
図５は、ＪＪＹの規格にしたがった標準時刻電波信号の例を示す図である。図５に示すように、ＪＪＹの規格にしたがった標準時刻電波信号では、図４に示す符号「０」、「１」および「Ｐ」の何れかが決められた順序で送信される。標準時刻電波信号は、６０秒を１フレームとしており、１フレームには６０個の符号が含まれる。また、標準時刻電波信号においては、１０秒毎にポジションマーカー「Ｐ１」、「Ｐ２」、・・・或いはマーカー「Ｍ」が到来し、また、フレームの末尾に配置されたポジションマーカー「Ｐ０」およびフレームの先頭に配置されたマーカー「Ｍ」が連続している部分を検出する。ＪＪＹでは、符号の先頭はローレベルからハイレベルに立ち上がる。この符号の先頭位置を見出すことを、秒同期と称する。また、６０秒毎に到来するフレームの先頭位置を見出すことを分同期と称する。
【００３５】
秒同期実行部２７は、たとえば、周知の従来の手法によって、入力波形データ生成部２１にて生成された入力波形データにおいて、その秒先頭位置を検出する。たとえば、ＪＪＹにしたがった標準時刻電波信号においては、前述したように、全ての符号において、秒の先頭位置で立ち上がる。したがって、この信号の立ち上がりを検出することで秒の先頭位置を検出することが可能である。
【００３６】
エラー検出部２５は、複数の内部波形データパターンのそれぞれと、入力波形データパターンとの値の不一致を示すエラー数を算出する。上述したように入力波形データパターンは、秒毎の入力波形データの符号データのサンプル値Ｄ（ｎ）を有する。また、内部波形データパターンも、同様に、秒毎の内部波形データの符号データのサンプル値Ｐ（ｎ）を有する。したがって、入力波形データの符号データのサンプル値と、対応する内部波形データの符号データのサンプル値とを比較して、不一致の場合にエラー数が「１」だけカウントアップされるように構成すれば、エラー数の算出が可能となる。
【００３７】
また、一致判定部２６は、複数の内部波形データパターンごとのエラー数に基づくビットエラーレート（ＢＥＲ）を算出して、算出されたＢＥＲに基づき、ＢＥＲが所定の許容最大値より小さい内部波形データパターンを特定する。これにより、入力波形データパターンと一致する内部波形データパターンが特定され得る。
【００３８】
上記一致判定部２６の演算において、ビットエラーレートＢＥＲが所定の許容最大値より小さいような内部波形データパターンが複数存在する場合が考えられる。このような場合には、複数の内部波形データパターンの何れが、入力波形データパターンと本当に一致するのかを判断する必要がある。本実施の形態においては、後に詳述するように、内部波形データパターンのそれぞれのパターン開始時刻に基づいて、内部波形データにおける分先頭位置を見出し、その位置に対応する入力波形データ中の対応するパターンである比較対象データパターンを特定している。その上で、内部波形データパターンに基づく分先頭位置の前後を示す特徴区間データパターンと、特定された比較対象データパターンとを比較する。
【００３９】
特徴区間データパターン生成部２８は、上記分先頭位置の前後を示す特定区間データパターンを生成する。また、比較対象波形切り出し部２９は、複数の内部波形データのそれぞれの分先頭位置に対応する入力波形データ中のデータパターン（比較対象データパターン）を取得する。特徴区間データパターンおよび比較対象データパターンについては後に詳述する。
【００４０】
図６は、本実施の形態にかかる電波時計１０において実行される処理の概略を示すフローチャートである。図６に示すように、ＣＰＵ１１は、入力波形データパターンの時間長ａを決定する（ステップ６０１）。本実施の形態においては、入力波形データは、秒毎に１サンプルを有する。したがって、時間長ａ（秒）であれば、ａ個のサンプル点からなる入力波形データパターンが生成される。この時間長ａの決定については後述する。また、ＣＰＵ１１は、内部波形データパターンのパターン開始時刻を規定する時間長ｂを決定する（ステップ６０２）。たとえば、パターン開始時刻を規定する時間長ｂは、電波時計１０において、時刻修正が行なわれていない期間、つまり、前回、標準時刻電波信号を受信して時刻修正を実行した時期から、今回、標準時刻電波信号を受信しようとするまでの期間と、電波時計１０の計時精度に基づいて決定され得る。
【００４１】
たとえば、時刻修正が行なわれていない期間が１ヶ月（３０日）で、かつ、電波時計の計時精度が、１ヶ月で±１５秒（月差±１５秒）であれば、上記時間長ｂは、１５以上であれば良い。したがって、時間長ｂ＝１５とした場合には、２ｂ＋１＝３１個の内部波形データパターンが生成されることになる。また、そのパターン開始時刻は、ベースタイムＢＴに基づく現在時刻をＣＴとすると、ＣＴ−１５、ＣＴ−１４、・・・、ＣＴ、ＣＴ＋１、・・・、ＣＴ＋１５となる。
【００４２】
その後、ＣＰＵ１１は、標準時刻電波信号の受信開始を受信回路１６に指示し、受信回路１６が標準時刻電波信号を受信して、受信した信号を信号比較回路１８に出力する（ステップ６０３）。信号比較回路１８の秒同期実行部２７は、ＣＰＵ１１からの指示に従って、秒先頭位置の検出（秒同期）を実行する（ステップ６０４）。秒同期は、たとえば、周知の従来の手法によって実現される。秒同期により、入力波形データにおける秒先頭位置が特定され、入力波形データの先頭と、特定された秒先頭位置との時間差が得られる。秒同期実行部２７による秒先頭位置の検出は、検出が完了するまで継続される（ステップ６０５参照）。
【００４３】
秒同期が完了すると（ステップ６０５でＹｅｓ）、信号比較回路１８は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データパターンと複数の内部波形データパターンとを比較する（ステップ６０６）。図７は、入力波形データパターンと、内部波形データパターンとの比較の概略を説明する図、図８は、ステップ６０６をより詳細に示すフローチャートである。図７に示すように、入力波形データパターン７００は、時間長ａ（図７の例ではａ＝１２秒）であり、それぞれが「０」または「１」の値を示す１２個の符号に対応する符号データＤ（０）〜Ｄ（１１）を含む。
【００４４】
内部波形データ（符号７１０）は、ベースタイムＢＴにしたがって、標準時刻電波信号の符号の列を配置したものである。たとえば、ベースタイムＢＴにおいて、「００秒」の位置、つまり、分先頭位置からは、図５に示すように、マーカー（符号「Ｐ」）で開始し、１０秒毎に符号「Ｐ」が出現し、６０個目がマーカー（符号「Ｐ」）であるような符号の列となる。
【００４５】
内部波形データパターンは、上記ベースタイムＢＴにしたがった標準時刻電波信号の符号の列に相当する内部波形データから、入力波形データパターンと同じ時間長のデータを切り出したものである（たとえば、符号７１１、７１２、７１３参照）。本実施の形態においては、入力波形データパターンのデータ長がａであり、また、処理開始時刻ＣＴを中心に前後ｂ秒（±ｂ行）の範囲で、パターン開始時刻が異なる内部波形データパターンが生成される。したがって、２ｂ＋１個の内部波形データパターンを生成するために、２ｂ＋ａの時間長の内部波形データが必要とされる。
【００４６】
図８に示すように、ＣＰＵ１１は、ベースタイムＢＴに基づく処理開始時刻ＣＴを取得する（ステップ８０１）。処理開始時刻ＣＴは、波形切り出し部２４に伝達される。波形切り出し部２４は、処理開始時刻ＣＴを先頭とする時間長ａの入力波形データパターンを入力波形データから切り出す（ステップ８０２）。図９は、本実施の形態にかかる入力波形データパターンおよび複数の内部波形データパターンの例を示す図である。図９に示すように、入力波形データパターンは、時間長ａに相当するａ個のサンプル値（時刻ＣＴの入力波形データの符号データに基づくサンプル値Ｄ（０）〜時刻ＣＴ＋（ａ−１）の符号データに基づくサンプル値Ｄ（ａ−１））を含む。
【００４７】
次いで、信号比較回路１８の内部波形データパターン生成部２３等において用いられる、内部波形データパターン特定のためのパラメータｎが「１」に初期化される（ステップ８０３）。内部波形データパターン生成部２３は、時刻ＣＴ−ｂ＋（ｎ−１）を先頭とする、時間長ａの内部波形データパターンを生成する（ステップ８０４）。
【００４８】
たとえば、初期的（パラメータｎ＝１）には、内部波形データパターンＰＰ（−ｂ）は、時刻ＣＴ−ｂの標準時刻電波信号の符号に対応するサンプル値Ｐ（−ｂ）から開始するａ個のサンプル値（時刻ＣＴ−ｂの符号のサンプル値Ｐ（−ｂ）〜時刻ＣＴ−ｂ＋（ａ−１）の符号のサンプル値Ｐ（−ｂ＋（ａ−１））を含む（符号９０１参照）。同様に、パラメータｎ＝２であれば、内部波形データパターンＰＰ（−ｂ＋１）は、時刻ＣＴ−ｂ＋１の標準時刻電波信号の符号に対応するサンプル値Ｐ（−ｂ＋１）から開始されるａ個のサンプル値（時刻ＣＴ−ｂ＋１の符号のサンプル値Ｐ（−ｂ＋１）〜時刻ＣＴ−ｂ＋ａのサンプル値Ｐ（−ｂ＋ａ）を含む（符号９０２参照）。
【００４９】
本実施の形態においては、後述するようにパラメータをインクリメントする（ステップ８０８参照）ことにより、時刻ＣＴ−ｂ〜時刻ＣＴ＋ｂをそれぞれパターン開始時刻とする内部波形データＰＰ（−ｂ）〜ＰＰ（ｂ）が生成される（符号９０１、９０２、９１０、９１１、９１２参照）。
【００５０】
ステップ８０４により内部波形データパターンＰＰ（ｎ）が生成された後、エラー検出部２５は、入力波形データパターンＤＰと、内部波形データパターンＰＰ（ｎ）の対応するサンプル値を比較して、値の一致・不一致に基づきビットエラーレートＢＥＲ（ｎ）を算出する（ステップ８０５）。ビットエラーレートＢＥＲ（ｎ）は、（不一致だったサンプル数／全サンプル数（＝ａ））として得ることができる。一致判定部２６は、得られたビットエラーレートＢＥＲ（ｎ）が、所定の許容最大値より小さいかを判断する（ステップ８０６）。ステップ８０６でＹｅｓと判断された場合には、一致判定部２６は、ビットエラーレートＢＥＲ（ｎ）およびパラメータｎを、ＲＡＭ１５に一時的に格納する（ステップ８０７）。
【００５１】
次いで、ＣＰＵ１１は、パラメータｎをインクリメントして（ステップ８０８）、ｎが２ｂ＋１より大きいかを判断する（ステップ８０９）。ステップ８０９でＮｏと判断された場合には、ステップ８０４に戻り、次の新たな内部波形データパターンＰＰ（ｎ）が生成されて、入力波形データパターンＤＰと比較される。
【００５２】
図８に示す処理を繰り返すことにより、許容最大値より小さいＢＥＲに関する内部波形データパターンＰＰ（ｎ）についての情報（パラメータｎおよびＢＥＲ（ｎ））を得ることができる。ステップ６０６が終了すると、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１５に格納された内部波形データパターンＰＰ（ｎ）についての情報を参照して、ビットエラーレートＢＥＲが許容最大値より小さいような内部波形データパターンが複数有るかを判断する（ステップ６０７）。ステップ６０７でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、信号比較回路１８に最適パターン判定処理を実行させる（ステップ６０８）。図１０は、本実施の形態にかかる最適パターン判定処理の例を示すフローチャート、図１１は、本実施の形態にかかる特徴区間のデータパターンを説明する図である。
【００５３】
図１０に示すように、特徴区間データパターン生成部２８は、上記許容最大値より小さいＢＥＲに関する何れかの内部波形データパターンＰＰ（ｎ）に基づく特徴区間データパターンを生成する（ステップ１００１）。本実施の形態に基づく特徴区間とは、内部波形データパターンＰＰ（ｎ）に基づく開始時刻を用いた、次の分先頭を含む前後所定の区間をいう。図１１においては、内部波形データパターンＰＰ（ｎ１）の開始時刻Ｔ１が、（ｈ１、ｍ１、ｓ１）（ｈ：時、ｍ：分、ｓ：秒を表す。）である。上記開始時刻Ｔ１である内部波形データパターンＰＰ（ｎ１）を含むデータ（以下、「内部波形データ１」という）では、符号１１００に示す位置に、次の分先頭位置（時刻：（ｈ１、（ｍ１＋１）、ｓ１）が存在する。特徴区間のデータパターンは、たとえば、上記次の分先頭位置から２秒前（５８秒）から２秒経過後の５秒のデータパターンを用いることができる。
【００５４】
図５に示すように、ＪＪＹにしたがった標準時刻電波信号の符号では、５９秒および０秒でのみ符号「Ｐ」が連続している。したがって、分先頭位置の前後を含む区間の符号の列は、他の区間の符号の列と比較して顕著な特徴を有している。そこで、本実施の形態においては、内部波形データパターンに基づく時刻にしたがった特徴区間のデータパターンを特徴区間データパターンとして生成し、また、以下に述べるように、当該内部データパターンに基づく時刻にしたがって、入力波形データにおける特徴区間に相当する区間のデータを、比較対象データパターンとして生成する。
【００５５】
比較対象波形切り出し部２９は、内部波形データパターンの開始時刻に基づき、入力波形データにおける特徴区間に相当する位置を特定する（ステップ１００２）。図１１に示すように、内部波形データパターンＰＰ（ｎ１）の開始時刻Ｔ１＝（ｈ１，ｍ１，ｓ１）であったとすると、内部波形データパターンＰＰ（ｎ１）の開始時刻に基づく次の分先頭位置（ｈ１、（ｍ１＋１）、００）は、Ｔ１から（６０−ｓ１）秒だけ経過した位置となる（符号１１００、１１１０参照）。同様に、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）の開始時刻Ｔ２＝（ｈ１，ｍ１，ｓ２）であったとすると、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）の開始時刻に基づく次の分先頭位置（ｈ１、（ｍ１＋１）、００）は、Ｔ２から（６０−ｓ２）秒だけ経過した位置となる（符号１１０１、１１１１参照）。
【００５６】
比較対象波形切り出し部２９は、ステップ１００２で特定された、対応する特徴区間におけるデータパターンを、入力波形データから切り出す（ステップ１００３）。この入力波形データから切り出された特徴区間に相当する位置のデータパターンを比較対象データパターンと称する。次いで、エラー検出部２５は、内部波形データに基づく特徴区間データパターンと、入力波形データに基づく比較対象データパターンとを比較して、ビットエラーレートＢＥＲを算出する（ステップ１００４）。
【００５７】
一致判定部２６は、ステップ１００４で算出されたＢＥＲが、ＲＡＭ１５に格納されているＢＥＲの最小値ＢＥＲｍｉｎより小さいかを判断する（ステップ１００５）。ステップ１００５でＹｅｓと判断された場合に、一致判定部２６は、ステップ１００４で算出されたＢＥＲを、ＢＥＲｍｉｎとしてＲＡＭ１５に格納するとともに（ステップ１００６）、当該新たなＢＥＲｍｉｎが得られた内部波形データパターンの情報をＲＡＭ１５に格納する（ステップ１００７）。
【００５８】
ＣＰＵ１１は、ビットエラーレートＢＥＲが許容最大値より小さい内部波形データパターンの全てについて処理が終了したかを判断する（ステップ１００８）。ステップ１００８でＮｏと判断された場合には、ＣＰＵ１１は次の内部波形データパターンを特定して（ステップ１００９）、ステップ１００１に戻る。ステップ１００８でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１５を参照して、ビットエラーレートの最小値ＢＥＲｍｉｎを示した内部波形データパターンを最適パターンとして、当該最適パターンに基づいて、標準時刻電波信号に基づく時刻情報を取得する（ステップ１０１０）。
【００５９】
図６において、ステップ６０７でＮｏと判断された場合には、ビットエラーレートＢＥＲが許容最大値より小さい内部波形データパターンは１つであり、当該内部波形データパターンが最適パターンとなる。ステップ６０７でＮｏと判断された場合、或いは、ステップ６０８の最適パターン判定処理が実行された後、ＣＰＵ１１は、最適パターンに基づき、内部計時回路１７により計時されるベースタイムＢＴと、標準時刻電波信号に基づく時刻情報との差に基づきベースタイムＢＴを修正する（ステップ６０９）。ステップ６０９においては、内部計時回路１７の時刻を修正することに加え、修正された現在時刻を表示部１３に表示する。
【００６０】
図１２〜図１４は、本実施の形態にかかる最適パターン判定処理をより具体的に説明する図である。図１２に示すように、入力波形データパターンＤＰと、複数の内部波形データパターンとがそれぞれ比較され、内部波形データパターンＰＰ（ｎ１）と内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）とのビットエラーレートＢＥＲが、それぞれ、最大許容値より小さいと考える（図１３参照）。実際には、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）が、本来、一致したと判断されるべきデータパターンである。最適パターン判定処理では、図１４に示すように、上記内部波形データパターンＰＰ（ｎ１）の時刻（開始時刻）に基づき得られた比較対象データパターン（符号１４０１）と、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）の時刻（開始時刻）に基づき得られた比較対象データパターン（符号１４０２）とが生成され、それぞれが、特徴区間データパターン（符号１４１０）と比較される。図１４から理解できるように、この例では、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）の時刻（開始時刻）に基づき得られた比較対象データパターン（符号１４０２）が特徴区間データパターン（符号１４１０）と一致するため、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）が最適パターンと判断され、内部波形データパターンＰＰ（ｎ２）の時刻に基づき、ベースタイムＢＴが修正される。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、電波時計１０における処理で、ＣＰＵ１１は、入力波形データパターンの時間長ａを決定するとともに（図６のステップ６０１）、内部波形データパターンの開始時刻を規定する時間長ｂを決定している（図６のステップ６０２）。この時間長ａ、ｂについて以下に説明する。
【００６２】
受信データ（入力波形データ）におけるサンプル数ａによるビットエラーレートＢＥＲを考える。サンプル数がｎ個の符号のうち、「１」の出現確率をｐ、「０」の出現確率を１−ｐと考え、上記ｎ個のうち、ｅ個の符号が「１」であったとすると、内部計時回路１７において計時されるベースタイムＢＴと、１／０符号とが一致する確率Ｒは、以下の（１）式で表される。
Ｒ＝（ｐ＾ｅ）＊（（１−ｐ）＾（ｎ−ｅ））  ・・・・・（１）
【００６３】
ここで、符号「１」が出現する確率および「０」が出現する確率の双方とも、Ｐ＝１／２とすると、入力波形データのビットエラーレータＢＥＲが「１０＾−８」を要求されるとしたとき、ＢＥＲ≦１０＾−８となるには、以下の（２）式が成立する。
（１／２）＾ｎ≦１０＾−８              ・・・・・（２）
これを解くと、ｎ≧２７となる。
【００６４】
時刻は、たとえば、時、分および秒にて表され、１日は６０＊６０＊２４＝８６４００秒であり、秒単位に離散値を取る。しかしながら、電波時計１０において、時刻修正が行なわれていない期間、つまり、前回、標準時刻電波信号を受信して時刻修正を実行した時期から、今回、標準時刻電波信号を受信しようとするまでの期間により、ずれの度合いが推定できる。したがって、ずれの度合いを推定した適当な範囲での時刻検証を実行すれば足りる。
【００６５】
すなわち、８６４００秒分の検証は必要なく、上記期間が１ヶ月で、かつ、電波時計の精度が月差±１５秒であれば、前後３０秒を考慮した比較を実行すれば良い。すなわち、内部波形データパターンとして、３１個のパターンを生成して、入力波形データパターンと比較すれば良い。上記３１個のパターンの比較（３１回の検証）は、たかだか、３１個の隣接する時刻を開始時刻とするパターンであるため、
ＢＥＲは、３１／８６４００だけさらに減少する。逆に、同様のＢＥＲを想定するなら、入力波形データにより必要なＢＥＲは、
（１０＾−８）＊８６４００／３１となる。
【００６６】
さらに、入力波形データパターンのサンプル数をａ個に減らした場合のビット得レーレートＢＥＲ（ａ）は、（３）式で表される。
ＢＥＲ（ａ）＝｛（１／２）＾ａ｝    ・・・・・（３）
【００６７】
このときに、入力波形データパターンの時間長はａ（秒）である。したがって、
｛（１／２）＾ａ｝≦｛１０＾−８｝＊８６４００
となるようなａが設定できなければならず、このときはａ≧１５（秒）となる。さらに、内部波形データパターンを生成するための前後の時間長を示すｂを考慮すると、以下の（４）式のようになる。
｛（１／２）＾ａ｝＊（１＋２＊ｂ）≦｛１０＾−８｝＊８６４００  ・・・（４）
【００６８】
この場合には、±ｂ秒が補正可能時間となり、内部計時回路１７によるベースタイムＢＴとのマッチングをする内部波形データの総時間長はａ＋２＊ｂとなる（図７参照）。
【００６９】
（４）式を求めると、ａは１５秒以上となり、たとえば、補正可能な時間は、図１５に示すようになる。本実施の形態では、図１５に示す値を含むテーブルをＲＡＭ１５に格納しておき、ＣＰＵ１１は、時刻修正が行なわれていない期間（前回ベースタイムが修正された時刻と、現在時刻との時間差）、および、電波時計１０の精度に基づいて、テーブルを参照して、時間長ａおよびｂを取得することが可能である。
【００７０】
本実施の形態においては、入力波形データパターンと、パターン開始時刻が異なる複数の内部波形データパターンとの比較において、エラー数が所定より小さい内部波形データパターンが複数存在する場合に、特徴区間データパターン生成部２８は、複数の内部波形データパターンのパターン開始時刻に基づいて、所定の時刻を含む特徴区間の符号を含む特徴区間データパターンを生成する。比較対象波形切り出し部２９は、それぞれのパターン開始時刻を基準として、所定の時刻を含む前記特徴区間に相当する区間のデータパターンである比較対象データパターンを生成する。エラー検出部２５は、特徴区間データパターンと比較対象データパターンとを比較してエラー数を検出し、一致判定部２６は、検出されたエラー数に基づき最適な内部波形データパターンを特定する。
【００７１】
したがって、最初の入力波形データパターンと、複数の内部波形データパターンとの比較において、エラー数（或いはビットエラーレート）が所定の許容値より小さい内部波形データパターンが複数存在する場合に、さらに、特徴波形データパターンと比較対象データパターンとの比較を行なうことで、本当に波形が一致する内部波形データパターンを特定することが可能となる。これにより、標準時刻電波信号に基づく正確な時刻の取得が可能となる。
【００７２】
特に、入力波形データパターン（および内部波形データパターン）のサンプル数が小さい場合や、標準時刻電波信号の信号強度が小さく、入力波形データパターンにノイズが含まれる場合に有効である。
【００７３】
また、ビットエラーレートが所定の許容値より小さい内部波形データパターンが複数存在する場合に、特徴波形データパターンと比較対象波形データパターンとの比較が行なわれる。すなわち、何れの内部波形データパターンが、入力波形データパターンとマッチするかが紛らわしい場合に、さらに特徴波形データパターンと比較対象波形データパターンとの比較が行なわれる。したがって、さらなる検証が必要なときだけ、特徴波形データパターンと比較対象波形データパターンとが比較され、処理時間をいたずらに増大させることを防止している。
【００７４】
また、本実施の形態においては、所定の時刻は分先頭時刻であり、特徴区間データパターン生成部２８は、分先頭時刻の前後を含む所定の時間長の特徴区間データパターンを生成する。たとえば、ＪＪＹにしたがった標準時刻電波信号では、分先頭位置の前後でのみ、符号「Ｐ」が連続し、他の区間の符号の列と比較して顕著な特徴を有している。したがって、分先頭位置の前後を含む特徴区間データパターンと、比較対象データパターンとを比較することで、正確な一致の判断が可能となる。
【００７５】
また、本実施の形態においては、前回ベースタイムが修正された時刻と現在時刻との時間差、および、予め定められた計時精度に基づいて、前記入力波形データパターンおよび内部波形データパターンの時間長、および、内部波形データパターンについてのパターン開始時刻のずれを示す所定の秒数が決定される。これにより、ベースタイムが修正されていない期間にしたがって適切なデータパターンの時間長や、内部波形データパターンにおいて、パターン開始時刻をずらすべき秒数を適切化することができる。
【００７６】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１０    電波時計
１１    ＣＰＵ
１２    入力部
１３    表示部
１４    ＲＯＭ
１５    ＲＡＭ
１６    受信回路
１７    内部時計回路
１８    信号比較回路
【図１】
0005408025.tif 000002
【図２】
0005408025.tif 000003
【図３】
0005408025.tif 000004
【図４】
0005408025.tif 000005
【図５】
0005408025.tif 000006
【図６】
0005408025.tif 000007
【図７】
0005408025.tif 000008
【図８】
0005408025.tif 000009
【図９】
0005408025.tif 000010
【図１０】
0005408025.tif 000011
【図１１】
0005408025.tif 000012
【図１２】
0005408025.tif 000013
【図１３】
0005408025.tif 000014
【図１４】
0005408025.tif 000015
【図１５】
0005408025.tif 000016