(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）信号を受信した受信信号に対する相関演算処理を周波数を変化させて行う周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定する捕捉周波数決定方法であって、
第1の複数のサーチ周波数それぞれにおいて、前記相関演算処理を行う第１次周波数探索処理を実行することと、
前記第１次周波数探索処理に用いた相関積算時間をもとにサイドローブチェック用周波数を設定することと、
前記第１次周波数探索処理の結果をもとに、前記サイドローブチェック用周波数を含む第２の複数のサーチ周波数を選択することと、
前記第２の複数のサーチ周波数それぞれにおいて、前記相関演算処理を行う第２次周波数探索処理を実行することと、
前記第２次周波数探索処理の結果を用いて第３次周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定することと、
前記第２次周波数探索処理により求まった最大の相関値の周波数が前記サイドローブチェック用周波数であった場合には、当該サイドローブチェック用周波数に基づいて新たなサイドローブチェック用周波数を含む新たなサーチ周波数を選択して、前記第２次周波数探索処理を再度実行すること、を含み、
前記第２の複数のサーチ周波数の各サーチ周波数の間隔は、前記第１の複数のサーチ周波数の各サーチ周波数の間隔より狭い、
捕捉周波数決定方法。
【請求項２】
前記サイドローブチェック用周波数を設定することは、前記相関演算処理を周波数を変化させて行った場合に前記相関積算時間に応じて定まるメインローブとサイドローブとの周波数の差分を用いて前記サイドローブチェック用周波数を設定することを含み、
前記第３次周波数探索処理を実行することは、前記第２次周波数探索処理により求まった相関値が最も大きいサーチ周波数に基づいて周波数探索処理を実行することを含む、
請求項１に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項３】
前記第２次周波数探索処理を再度実行することは、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数が、前記第１次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも大きい場合には、前記新たなサイドローブチェック用周波数を、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも大きい周波数に設定することを含む、
請求項１に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項４】
前記第２次周波数探索処理を再度実行することは、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数が、前記第１次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも小さい場合には、前記新たなサイドローブチェック用周波数を、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも小さい周波数に設定することを含む、
請求項１に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項５】
前記受信信号の信号強度に基づいて、前記第２次周波数探索処理において前記サイドローブチェック用周波数を使用するか否かを判定することを更に含み、
前記第２次周波数探索処理を実行することは、前記判定が使用するとの判定結果であった場合に、前記サイドローブチェック用周波数を含めて前記第２の複数のサーチ周波数それぞれにおいて前記相関演算処理を行い、前記判定が使用しないとの判定結果であった場合には、前記サイドローブチェック用周波数とは異なるサーチ周波数において前記相関演算処理を行うことである、
請求項１〜４の何れか一項に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項６】
前記第２の複数のサーチ周波数を選択することは、所与の基準周波数をもとにサーチ周波数を選択することに用いるサーチ周波数選択パターンを用いて選択した周波数と、前記サイドローブチェック用周波数とを前記第２次周波数探索処理に用いるサーチ周波数として選択することを含み、
前記第３次周波数探索処理を実行することは、
前記第２次周波数探索処理により求まった相関値が最も大きいサーチ周波数を前記基準周波数として前記サーチ周波数選択パターンを用いて前記第３次周波数探索処理における詳細サーチ用周波数を選択することと、
前記詳細サーチ用周波数それぞれにおいて前記相関演算処理を行う詳細周波数探索処理を実行することと、
前記詳細周波数探索処理により求まった相関値が最も大きい詳細サーチ用周波数を新たな前記基準周波数として、前記詳細サーチ用周波数の選択と前記詳細周波数探索処理の実行とを繰り返すことと、
を含む、
請求項１〜５の何れか一項に記載の捕捉周波数決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捕捉周波数決定方法及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵されたＧＰＳ受信装置に利用されている。ＧＰＳ受信装置は、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から受信装置までの擬似距離等の情報に基づいて受信装置の位置を示す３次元の座標値と時計誤差とを求める位置算出処理を行う。
【０００３】
ＧＰＳ衛星信号は、スペクトラム拡散変調方式として古くから知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式で拡散変調された通信信号の一種である。ＧＰＳ衛星がＧＰＳ衛星信号を発信する際の周波数（搬送波周波数）は、１．５７５４２［ＧＨｚ］であるが、ＧＰＳ衛星や受信装置の移動により生ずるドップラーの影響等に起因して、ＧＰＳ受信装置が実際に受信する周波数は、必ずしも搬送波周波数とは一致しない。そのため、ＧＰＳ受信装置は、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉するための周波数サーチを行って、捕捉周波数を決定する。
【０００４】
捕捉周波数は、受信信号と、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号を模擬した拡散符号レプリカの信号との相関演算を、周波数を変化させながら行って（いわゆる周波数方向の相関演算）決定する手法が一般的である。例えば特許文献１には、相関演算を所定の積算時間に亘って行った場合の周波数変化に基づいて、捕捉周波数をサーチする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許２００７／０１０９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術は、積算時間が固定の場合に特化した技術である。しかし、実際には積算時間は変化し得る。例えば、受信装置の受信環境（例えば屋外環境と屋内環境）や受信信号の信号強度等に応じて積算時間は可変に制御され得る。また、相関演算結果には、メインローブに相当する部分（相関演算結果が最大となるピーク）と、サイドローブに相当する部分（相関演算結果の最大のピークではないピーク）とが存在する。サイドローブに相当する部分のピークは正しいピークではない。このため、相関演算結果のうち、メインローブに相当する部分を素早く割り出して、正しいピークをサーチすることが、現在位置の算出時間の短縮と、正確な位置算出につながる。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、捕捉周波数を正確且つ効率的に求めるための新たな手法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の形態は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）信号を受信した受信信号に対する相関演算処理を周波数を変化させて行う周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定する捕捉周波数決定方法であって、第１次周波数探索処理を実行することと、前記第１次周波数探索処理に用いた相関積算時間をもとにサイドローブチェック用周波数を設定することと、前記第１次周波数探索処理の結果をもとに、前記サイドローブチェック用周波数を含む複数のサーチ周波数を選択することと、前記複数のサーチ周波数それぞれにおいて前記相関演算処理を行う第２次周波数探索処理を実行することと、前記第２次周波数探索処理の結果を用いて第３次周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定することと、を含む捕捉周波数決定方法である。
【０００９】
また、他の形態として、ＣＤＭＡ信号を受信した受信信号に対する相関演算処理を周波数方向に行う周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定して前記ＣＤＭＡ信号を捕捉する受信装置であって、第１次周波数探索処理を実行する第１次サーチ実行部と、前記第１次周波数探索処理に用いた相関積算時間をもとにサイドローブチェック用周波数を設定する設定部と、前記第１次周波数探索処理の結果をもとに、前記サイドローブチェック用周波数を含む複数のサーチ周波数を選択する第２次サーチ周波数選択部と、前記複数のサーチ周波数それぞれにおいて前記相関演算処理を行う第２次周波数探索処理を実行する第２次周波数サーチ実行部と、前記第２次周波数探索処理の結果を用いて第３次周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定する捕捉周波数決定部と、を備えた受信装置を構成してもよい。
【００１０】
この第１の形態等によれば、ＣＤＭＡ信号の受信信号に対して第１次周波数探索処理を実行する。そして、当該第１次周波数探索処理に用いた相関積算時間をもとにサイドローブチェック用周波数を設定し、当該第１次周波数探索処理の結果をもとに、サイドローブチェック用周波数を含む複数のサーチ周波数を選択する。そして、複数のサーチ周波数それぞれにおいて相関演算処理を行う第２次周波数探索処理を実行し、当該第２次周波数探索処理の結果を用いて第３次周波数探索処理を実行して捕捉周波数を決定する。
【００１１】
最初に第１次周波数探索処理として概略的な周波数サーチを実行し、その結果をもとに選択したサーチ周波数それぞれにおいて第２次周波数探索処理を実行する。そして、さらに、第２次周波数探索処理の結果を用いて、第３次周波数探索処理として詳細な周波数サーチを実行するといった段階的な周波数の絞り込みにより、捕捉周波数を正確且つ効率的に求めることができる。また、第１次周波数探索処理に用いた相関積算時間をもとにサイドローブチェック用の周波数を設定し、サーチ周波数にサイドローブチェック用周波数を含めて第２次周波数探索処理を実行することで、サイドローブ部分の周波数が捕捉周波数であると誤って検出されることを防止できる。
【００１２】
また、第２の形態として、第１の形態の捕捉周波数決定方法であって、前記サイドローブチェック用周波数を設定することは、前記相関演算処理を周波数を変化させて行った場合に前記相関積算時間に応じて定まるメインローブとサイドローブとの周波数の差分を用いて前記サイドローブチェック用周波数を設定することを含み、前記第３次周波数探索処理を実行することは、前記第２次周波数探索処理により求まった相関値が最も大きいサーチ周波数に基づいて周波数探索処理を実行することを含む、捕捉周波数決定方法を構成してもよい。
【００１３】
この第２の形態によれば、相関演算処理を周波数を変化させて行った場合に相関積算時間に応じて定まるメインローブとサイドローブとの周波数の差分を用いてサイドローブチェック用周波数を設定する。そして、第２次周波数探索処理により求まった相関値が最も大きいサーチ周波数に基づいて第３次周波数探索処理を実行する。メインローブとサイドローブとの周波数の差分を用いてサイドローブチェック用周波数を設定することで、サイドローブチェックを適切且つ簡単に行うことができる。
【００１４】
また、第３の形態として、第１又は第２の形態の捕捉周波数決定方法であって、前記第２次周波数探索処理により求まった最大の相関値の周波数が前記サイドローブチェック用周波数であった場合には、当該サイドローブチェック用周波数に基づいて新たなサイドローブチェック用周波数を含む新たなサーチ周波数を選択して、前記第２次周波数探索処理を再度実行すること、を更に含む捕捉周波数決定方法を構成してもよい。
【００１５】
この第３の形態によれば、第２次周波数探索処理により求まった最大の相関値の周波数がサイドローブチェック用周波数であった場合には、当該サイドローブチェック用周波数に基づいて新たなサイドローブチェック用周波数を含む新たなサーチ周波数を選択して、第２次周波数探索処理を再度実行する。第２次周波数探索処理の結果、最大の相関値の周波数がサイドローブチェック用周波数であれば、当該第２次周波数探索処理においてはメインローブの周波数が検出されなかったことを意味するため、当該サイドローブチェック用周波数を用いて新たにサーチ周波数を選択して、第２次周波数探索処理をやり直すことが適切である。
【００１６】
また、第４の形態として、第３の形態の捕捉周波数決定方法であって、前記第２次周波数探索処理を再度実行することは、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数が、前記第１次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも大きい場合には、前記新たなサイドローブチェック用周波数を、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも大きい周波数に設定することを含む、捕捉周波数決定方法を構成してもよい。
【００１７】
また、第４の形態とは逆の第５の形態として、第３の形態の捕捉周波数決定方法であって、前記第２次周波数探索処理を再度実行することは、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数が、前記第１次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも小さい場合には、前記新たなサイドローブチェック用周波数を、既に実行した前記第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数よりも小さい周波数に設定することを含む、捕捉周波数決定方法を構成することも可能である。
【００１８】
この第４又は第５の形態によれば、既に実行した第２次周波数探索処理における最大の相関値の周波数に対して、第１次周波数探索処理のサーチ周波数範囲とは反対側に、新たなサイドローブチェック用周波数を設定するようにする。これにより、効率的にサイドローブチェック用周波数を設定できる。
【００１９】
また、第６の形態として、第１〜第５の何れかの形態の捕捉周波数決定方法であって、前記受信信号の信号強度に基づいて、前記第２次周波数探索処理において前記サイドローブチェック用周波数を使用するか否かを判定することを更に含み、前記第２次周波数探索処理を実行することは、前記判定が使用するとの判定結果であった場合に、前記サイドローブチェック用周波数を含めて前記複数のサーチ周波数それぞれにおいて前記相関演算処理を行い、前記判定が使用しないとの判定結果であった場合には、前記サイドローブチェック用周波数とは異なるサーチ周波数において前記相関演算処理を行うことである、捕捉周波数決定方法を構成してもよい。
【００２０】
この第６の形態によれば、受信信号の信号強度に基づいて、第２次周波数探索処理においてサイドローブチェック用周波数を使用するか否かを判定する。そして、判定が使用するとの判定結果であった場合に、サイドローブチェック用周波数を含めて複数のサーチ周波数それぞれにおいて相関演算処理を行い、判定が使用しないとの判定結果であった場合には、サイドローブチェック用周波数とは異なるサーチ周波数において相関演算処理を行う。
【００２１】
例えば、受信したＣＤＭＡ信号が微弱な信号となる電界環境では、相関演算により求められる相関値にメインローブとサイドローブとの差が明確に現れにくい場合がある。この場合は、サイドローブチェック用周波数を用いたサイドローブチェックを正確に行うことができない。そのため、受信信号の信号強度に基づいてサイドローブチェック用周波数を使用するか否かを判定し、その判定結果に応じてサーチ周波数を変えて相関演算処理を行うことが効率的である。
【００２２】
また、第７の形態として、第１〜第６の何れかの形態の捕捉周波数決定方法であって、前記複数のサーチ周波数を選択することは、所与の基準周波数をもとにサーチ周波数を選択することに用いるサーチ周波数選択パターンを用いて選択した周波数と、前記サイドローブチェック用周波数とを前記第２次周波数探索処理に用いるサーチ周波数として選択することを含み、前記第３次周波数探索処理を実行することは、前記第２次周波数探索処理により求まった相関値が最も大きいサーチ周波数を前記基準周波数として前記サーチ周波数選択パターンを用いて前記第３次周波数探索処理における詳細サーチ用周波数を選択することと、前記詳細サーチ用周波数それぞれにおいて前記相関演算処理を行う詳細周波数探索処理を実行することと、前記詳細周波数探索処理により求まった相関値が最も大きい詳細サーチ用周波数を新たな前記基準周波数として、前記詳細サーチ用周波数の選択と前記詳細周波数探索処理の実行とを繰り返すことと、を含む、捕捉周波数決定方法を構成してもよい。
【００２３】
この第７の形態によれば、所与の基準周波数をもとにサーチ周波数選択パターンを用いて選択した周波数と、サイドローブチェック用周波数とを第２次周波数探索処理に用いるサーチ周波数として選択する。そして、第２次周波数探索処理により求まった相関値が最も大きいサーチ周波数を基準周波数としてサーチ周波数選択パターンを用いて詳細サーチ用周波数を選択し、当該詳細サーチ用周波数それぞれにおいて詳細周波数探索処理を実行する。そして、詳細周波数探索処理により求まった相関値が最も大きい詳細サーチ用周波数を新たな基準周波数として、詳細サーチ用周波数の選択と詳細周波数探索処理の実行とを繰り返す。詳細サーチ用周波数の選択と詳細周波数探索処理の実行とを繰り返しながら周波数の絞り込みを行うことで、周波数サーチの正確性及び効率性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】相関値の周波数変化の一例を示す図。
【図２】第１電界環境における捕捉周波数決定の原理の説明図。
【図３】第２電界環境における捕捉周波数決定の原理の説明図。
【図４】第１種周波数選択パターンデータのデータ構成の一例を示す図。
【図５】第２種周波数選択パターンデータのデータ構成の一例を示す図。
【図６】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図７】ベースバンド処理回路部の回路構成を示す図。
【図８】相関データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図９】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】捕捉周波数決定処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】第１種相関演算処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】第２種相関演算処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】第２電界周波数探索処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】変形例における第２種周波数選択パターンデータのデータ構成例を示す図。
【図１５】変形例における第２種周波数選択パターンデータのデータ構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。以下では、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を受信するＧＰＳ受信装置に本発明を適用した場合について説明する。尚、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。
【００２６】
１．原理
先ず、本実施形態における捕捉周波数決定の原理について説明する。
ＧＰＳ衛星は、測位用衛星の一種であり、６つの地球周回軌道面それぞれに４機以上ずつ配置され、原則、地球上のどこからでも常時４機以上の衛星が幾何学的配置のもとで観測できるように運用されている。
【００２７】
ＧＰＳ衛星は、アルマナックやエフェメリス等の航法メッセージをＧＰＳ衛星信号に含めて発信している。ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号であり、衛星毎に異なる。
【００２８】
ＧＰＳ受信装置は、受信信号に含まれるＰＲＮコードとレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ（Fast Fourier transform）演算を用いて算出し積算する相関演算処理を行って、ＧＰＳ衛星信号の位相及び周波数を特定（捕捉）する。ＧＰＳ受信装置は、この相関演算を、位相方向と周波数方向とのそれぞれについて行う。
【００２９】
相関演算処理では、相関値を所与の時間に亘って積算することで、相関値のピークを顕出し易くする手法が用いられる。特に、屋内環境（インドア環境）など、受信したＧＰＳ衛星信号が弱電界の信号となる環境では、相関値にはっきりとした差が現れず、相関値のピークの検出が容易ではない場合があるためである。本実施形態では、相関演算処理において相関値を積算する時間のことを「相関積算時間」と称する。
【００３０】
相関演算処理では、レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致した場合に相関値が最大となる。より具体的には、レプリカコードの発生信号の周波数と、相関演算で求められた相関値との関係をグラフにプロットすると、ある周波数において相関値が最大となり、当該周波数から離れるにつれて相関値が減衰する特性が見られる。この相関値の周波数変化は、理想的には、「ｓｉｎｃ関数」（正弦関数を正弦関数の変数で割った関数）を用いて近似可能であることが知られている。
【００３１】
図１は、相関演算処理の処理結果の一例を示す図である。ここでは、相関積算時間を「１０ミリ秒」と「２０ミリ秒」として相関演算処理を行った場合の相関値の周波数変化を示している。図１において、横軸は受信信号の周波数の真値とレプリカコードの発生信号の周波数との差（周波数誤差）であり、縦軸は相関値を示している。
【００３２】
この図を見ると、相関値の周波数変化は「ｓｉｎｃ関数」の形状で近似可能であることがわかる。相関積算時間が何れの場合も、周波数誤差が「０」の場合に相関値が最大となるメインローブが形成される。また、周波数誤差が「０」から離れるにつれて相関値は減衰するが、ある周波数において再び相関値が増加するサイドローブが形成される。サイドローブが複数存在し得るが、本実施形態では、メインローブに再近接するサイドローブを「第１次サイドローブ」と称する。メインローブの左右対称にサイドローブが表れるため、メインローブの左右両隣のサイドローブが第１次サイドローブである。
【００３３】
メインローブの中心周波数と第１次サイドローブの中心周波数との周波数差（以下、「メイン／サイド周波数差」と称す。）は、相関積算時間によって異なる。図１では、相関積算時間が１０ミリ秒の場合は、メイン／サイド周波数差がおよそ１５０［Ｈｚ］であり、相関積算時間が２０ミリ秒の場合は、メイン／サイド周波数差がおよそ７５［Ｈｚ］である。
【００３４】
図１では図示を省略しているが、本願発明者は、他の相関積算時間についても同様に相関値の周波数変化を調べる実験を行った。そして、これらの実験結果に基づいて、本実施形態では、メイン／サイド周波数差「Δｆ」を、次式（１）で近似することとした。
Δｆ［Ｈｚ］＝１０００［ｍｓｅｃ］／ｔ［ｍｓｅｃ］×１．５    ・・・（１）
但し、「ｔ」は相関積算時間である。
【００３５】
本実施形態では、式（１）に従って算出されるメイン／サイド周波数差「Δｆ」を用いて、周波数の効率的な絞り込みを行うことが、大きな特徴の１つとなっている。具体的には、ＧＰＳ受信装置の受信環境に応じて、それぞれ異なる手法で周波数の絞り込みを行って捕捉周波数を決定する。
【００３６】
本実施形態では、受信環境として信号強度に応じた２つの電界環境を想定する。具体的には、第１電界環境と第２電界環境との２つの電界環境である。ここでは、受信したＧＰＳ衛星信号が弱電界の信号となるような環境を第１電界環境とし、第１電界環境と比べて強い信号を受信可能な環境を第２電界環境とする。
【００３７】
また、本実施形態では、相関演算処理として第１種相関演算処理と第２種相関演算処理とを行う。それぞれの相関演算処理では、相関値の積算時間を個別に設定して相関演算を行う。以下では、第１種相関演算処理における相関積算時間を「第１種相関積算時間」として説明し、第２種相関演算処理における相関積算時間を「第２種相関積算時間」として説明する。
【００３８】
相関積算時間は、例えば受信信号の信号強度や捕捉しようとしているＧＰＳ衛星（以下、「捕捉対象衛星」と称す。）の仰角といった情報に基づいて設定することができる。例えば、受信信号の信号強度が小さい場合は、長時間に亘って相関値を積算するほど、相関値のピークの判別が容易になるため、相関積算時間を長く設定すべきである。他方、受信信号の信号強度が大きい場合は、相関積算時間を短くしても、相関値のピークの判別が容易であるため、相関積算時間を短く設定してもよい。これらのことから、受信信号の信号強度が小さいほど、相関積算時間を長く設定することが適切である。
【００３９】
また、捕捉対象衛星の仰角が大きい場合は、受信信号が強信号である場合が多く、捕捉対象衛星の仰角が小さい場合は、強信号ではない場合が多い。そこで、捕捉対象衛星の仰角が小さいほど、相関積算時間を長く設定することが適切である。
【００４０】
（１）第１電界環境における捕捉周波数の決定
図２は、第１電界環境における捕捉周波数決定の原理を説明するための図である。ここでは、第１種及び第２種相関積算時間を「１０ミリ秒」として相関演算処理を行う場合を一例として説明する。図２の最上段のグラフは、ある受信信号に対する相関演算を行った場合の周波数方向の相関値の変化の例を示す。横軸の周波数はサーチ周波数を示している。相関値の変化のグラフを事前に図示・説明しているが、捕捉周波数の決定に当たっては、未だ、相関値を算出していない状態である。
【００４１】
尚、決定した捕捉周波数を用いて実際に衛星信号を捕捉する場合に用いる周波数は、搬送波（キャリア）周波数をダウンコンバートして中間周波に変換した周波数（以下、「中間周波数」と称す。）に当該捕捉周波数を加えた周波数である。中間周波数は一定であり、都度考慮する必要が無いため、本実施形態では、周波数探索処理としての第１種及び第２種相関演算処理において用いる周波数（サーチ中心周波数、サーチ周波数、捕捉周波数）を中間周波数との周波数誤差（中間周波数との周波数差）で定義している。もちろん、周波数探索処理において用いる周波数を、中間周波数を加味した周波数で定義し、実際に衛星信号を捕捉する場合にもその周波数を用いるようにしてもよい。
【００４２】
その状態において、先ず、周波数探索処理の基準とする周波数（以下、「サーチ中心周波数」と称す。）を初期設定する。例えば、ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数に対する、捕捉対象のＧＰＳ衛星の軌跡情報や移動速度から求まるドップラー周波数としてもよい。ここでは、サーチ中心周波数を１５０［Ｈｚ］としている。次いで、サーチ中心周波数と、予め定められた第１種周波数選択パターンとを用いて、第１種相関演算処理に用いるサーチ周波数を選択する。
【００４３】
図４は、第１種周波数選択パターンデータ２５３のデータ構成の一例を示す図である。第１種周波数選択パターンデータ２５３は、第１種相関積算時間毎に周波数選択パターンが定められている。周波数選択パターンは、例えば、サーチ中心周波数を中心として、左右対称なパターンとして定められる。
【００４４】
例えば、図４では、第１種相関積算時間「１０ミリ秒」に対しては、パターン中心周波数「ｆｐ」を中心として、｛ｆｐ−１００［Ｈｚ］，ｆｐ−５０［Ｈｚ］，ｆｐ［Ｈｚ］，ｆｐ＋５０［Ｈｚ］，ｆｐ＋１００［Ｈｚ］｝の５個の周波数のパターンが定められている。また、第１種相関積算時間「２０ミリ秒」に対しては、｛ｆｐ−５０［Ｈｚ］，ｆｐ−２５［Ｈｚ］，ｆｐ［Ｈｚ］，ｆｐ＋２５［Ｈｚ］，ｆｐ＋５０［Ｈｚ］｝の５個の周波数のパターンが定められている。
【００４５】
周波数選択パターンは、相関積算時間が長くなるほどサーチ周波数の間隔が狭くなるように定められている。これは、相関積算時間を長くするほど、相関値の周波数方向の変化（各周波数における相関値の差）が顕著となり、周波数サーチが容易になるためである。すなわち、相関積算時間を長くするほど、相関値のピークを判別し易くなり、周波数サーチの分解能を上げて精細に行うことが可能となるため、周波数のサーチ幅を狭くしてサーチを行うことにしたものである。
【００４６】
図２の説明に戻って、図４の第１種周波数選択パターンデータ２５３で定められた周波数選択パターンをサーチ中心周波数の初期値に適用して、サーチ周波数を選択する。図２では、サーチ中心周波数の初期値を１５０［Ｈｚ］とし、第１種相関積算時間を「１０ミリ秒」としているため、｛５０［Ｈｚ］，１００［Ｈｚ］，１５０［Ｈｚ］，２００［Ｈｚ］，２５０［Ｈｚ］｝の５個の周波数をサーチ周波数として選択する。
【００４７】
サーチ周波数を選択したら、選択したサーチ周波数それぞれについて、第１種相関演算処理を行う。具体的には、上述した５個のサーチ周波数それぞれについて、受信信号とレプリカコードの発生信号との相関演算を行い、相関値が最大となったサーチ周波数を判定する。図２の例では、サーチ周波数１５０［Ｈｚ］において相関値が最大となる。そして、相関値が最大となったサーチ周波数をサーチ中心周波数として設定して、第２種相関演算処理を行う。
【００４８】
第２種相関演算処理では、サーチ中心周波数を少しずつずらしながら、周波数の詳細サーチを行う。この詳細サーチを行う段階は、捕捉周波数を決定するための「主探索段階」とも言える。主探索段階は、サーチ中心周波数をずらしながら、予め定められた第２種周波数選択パターンに従って詳細サーチ用周波数の選択と、各詳細サーチ用周波数それぞれにおける相関演算処理の実行とを繰り返す段階である。
【００４９】
図５は、第２種周波数選択パターンデータ２５５のデータ構成の一例を示す図である。第２種周波数選択パターンデータ２５５は、第１電界環境と第２電界環境とのそれぞれについて、第２種相関積算時間毎に周波数選択パターンが定められたデータである。図４の第１種周波数選択パターンデータ２５３と同様に、サーチ中心周波数を中心とする左右対称なパターンが定められている。
【００５０】
第１電界環境では、第２種相関積算時間「１０ミリ秒」に対しては、｛ｆｐ−５０［Ｈｚ］，ｆｐ−１０［Ｈｚ］，ｆｐ［Ｈｚ］，ｆｐ＋１０［Ｈｚ］，ｆｐ＋５０［Ｈｚ］｝の５個の周波数のパターンが定められている。また、第２種相関積算時間「２０ミリ秒」に対しては、｛ｆｐ−２５［Ｈｚ］，ｆｐ−５［Ｈｚ］，ｆｐ［Ｈｚ］，ｆｐ＋５［Ｈｚ］，ｆｐ＋２５［Ｈｚ］｝の５個の周波数のパターンが定められている。
【００５１】
主探索段階では、上述した第２種周波数選択パターンに従って、サーチ中心周波数を中心とする詳細サーチ用周波数を選択し、各詳細サーチ用周波数それぞれにおいて相関演算処理を行う。そして、相関値が最も大きい詳細サーチ用周波数を新たなサーチ中心周波数として、詳細サーチ用周波数の選択と相関演算処理の実行とを繰り返し、最終的に相関値が最大となった詳細サーチ用周波数を捕捉周波数に決定する。
【００５２】
例えば図２では、第１種相関演算処理で相関値が最大となった１５０［Ｈｚ］をサーチ中心周波数に設定し、第２種周波数選択パターンを適用して、｛１００［Ｈｚ］，１４０［Ｈｚ］，１５０［Ｈｚ］，１６０［Ｈｚ］，２００［Ｈｚ］｝の５個の周波数を詳細サーチ用周波数として選択する。そして、各詳細サーチ用周波数それぞれにおいて相関演算処理を行って相関値を算出する。
【００５３】
その結果、例えば１６０［Ｈｚ］において相関値が最大になったとすると、サーチ中心周波数を１０［Ｈｚ］シフトさせて１６０［Ｈｚ］に設定し、再び第２種周波数選択パターンを適用して、｛１１０［Ｈｚ］，１５０［Ｈｚ］，１６０［Ｈｚ］，１７０［Ｈｚ］，２１０［Ｈｚ］｝の５個の周波数を詳細サーチ用周波数として選択する。そして、各詳細サーチ用周波数それぞれにおいて相関演算処理を行って相関値を算出する。以下同様に詳細サーチ用周波数の選択及び相関演算処理を繰り返し、最終的に相関値が最大となった詳細サーチ用周波数を捕捉周波数に決定する。
【００５４】
（２）第２電界環境における捕捉周波数の決定
図３は、第２電界環境における捕捉周波数決定の原理を説明するための図である。図２と同様に、第１種及び第２種相関積算時間を「１０ミリ秒」として相関演算処理を行う場合を例に挙げて説明する。図３の最上段のグラフは、図２と同様に、ある受信信号に対する相関演算を行った場合の周波数方向の相関値の変化の例である。
【００５５】
第１種相関演算処理を終了するまでの流れは図２と同様である。すなわち、選択した５個のサーチ周波数それぞれについて、受信信号とレプリカコードの発生信号との相関演算を行う。第１種相関演算処理は、概略的な周波数サーチを行う処理段階であり、第１次周波数探索処理に相当するものである。
【００５６】
その後、第１種相関演算処理において相関値が最大となったサーチ周波数を判定し、当該サーチ周波数をサーチ中心周波数に設定する。そして、設定したサーチ中心周波数と、第２種周波数選択パターンとに従って、第２種相関演算処理で最初に用いるサーチ周波数を選択する。
【００５７】
図５の第２種周波数選択パターンデータ２５５を見ると、第２電界環境では、第２種相関積算時間「１０ミリ秒」に対しては、｛ｆｐ−Δｆ［Ｈｚ］，ｆｐ−５０［Ｈｚ］，ｆｐ−１０［Ｈｚ］，ｆｐ［Ｈｚ］，ｆｐ＋１０［Ｈｚ］，ｆｐ＋５０［Ｈｚ］，ｆｐ＋Δｆ［Ｈｚ］｝の７個の周波数のパターンが定められている。また、第２種相関積算時間「２０ミリ秒」に対しては、｛ｆｐ−Δｆ［Ｈｚ］，ｆｐ−２５［Ｈｚ］，ｆｐ−５［Ｈｚ］，ｆｐ［Ｈｚ］，ｆｐ＋５［Ｈｚ］，ｆｐ＋２５［Ｈｚ］，ｆｐ＋Δｆ［Ｈｚ］｝の７個の周波数のパターンが定められている。
【００５８】
ここで、「Δｆ」は、式（１）に従って算出されるメイン／サイド周波数差である。サーチ中心周波数を中心として、メイン／サイド周波数差「Δｆ」だけ離れた周波数がサーチ周波数として選択されるように周波数選択パターンが定められている。以下の説明では、サーチ中心周波数にメイン／サイド周波数差を加減算した周波数を「サイドローブチェック用周波数」と称する。本実施形態では、このサイドローブチェック用周波数を用いて、現在設定されているサーチ中心周波数がサイドローブ部分の周波数であるか否かのチェック（以下、「サイドローブチェック」と称す。）を行う点が特徴の１つである。
【００５９】
式（１）によれば、メイン／サイド周波数差「Δｆ」は、相関積算時間「ｔ」を用いて算出される。本実施形態では、相関積算時間として第１種相関積算時間と第２種相関積算時間とがあるが、この２種類の相関積算時間のうち、第１種相関積算時間を用いてメイン／サイド周波数差「Δｆ」を算出する。その理由は、第２種相関演算処理では、第１種相関演算処理で相関値が最大となった周波数を基準周波数（サーチ中心周波数）として詳細な周波数サーチを行うため、第１種相関演算処理で用いた相関積算時間に基づいてサイドローブチェック用周波数を設定することにしなければ、サイドローブチェックを適切に行うことができないためである。
【００６０】
図３では、第１種相関積算時間を「１０ミリ秒」としているため、式（１）から、メイン／サイド周波数差Δｆは１５０［Ｈｚ］と算出される。この場合、基準周波数であるサーチ中心周波数１５０［Ｈｚ］に対して第２種周波数選択パターンを適用すると、｛０［Ｈｚ］，１００［Ｈｚ］，１４０［Ｈｚ］，１５０［Ｈｚ］，１６０［Ｈｚ］，２００［Ｈｚ］，３００［Ｈｚ］｝の７個の周波数がサーチ周波数として選択される。この場合は、サーチ中心周波数１５０［Ｈｚ］に、メイン／サイド周波数差Δｆ＝１５０［Ｈｚ］を加減算した周波数である０［Ｈｚ］と３００［Ｈｚ］とをサイドローブチェック用周波数とする。
【００６１】
次いで、この７個のサーチ周波数で相関演算処理を行い、相関値が最大となったサーチ周波数を判定する。そして、最大となったサーチ周波数がサイドローブチェック用周波数であれば、サーチ中心周波数はサイドローブ部分の周波数であると判断し、サイドローブチェックを継続する。この場合は、相関値が最大となったサイドローブチェック用周波数でサーチ中心周波数を更新して、サーチ周波数を再度選択する。この処理段階のことを、本実施形態では「メイン／サイド判定段階」と称する。
【００６２】
図３において、メイン／サイド判定段階では、相関演算処理により相関値が最大となったサーチ周波数は、サイドローブチェック用周波数である３００［Ｈｚ］である。従って、相関値が最大となったサイドローブチェック用周波数である３００［Ｈｚ］でサーチ中心周波数を更新し、第２種周波数選択パターンを再び適用して、サーチ周波数を新たに選択する。
【００６３】
新たなサーチ中心周波数３００［Ｈｚ］に対して第２種周波数選択パターンを適用すると、｛１５０［Ｈｚ］，２５０［Ｈｚ］，２９０［Ｈｚ］，３００［Ｈｚ］，３１０［Ｈｚ］，３５０［Ｈｚ］，４５０［Ｈｚ］｝の７個の周波数がサーチ周波数として選択される。この場合は、サーチ中心周波数３００［Ｈｚ］に、メイン／サイド周波数差Δｆ＝１５０［Ｈｚ］を加減算した周波数である１５０［Ｈｚ］と４５０［Ｈｚ］とをサイドローブチェック用周波数とする。
【００６４】
尚、上述した７個のサーチ周波数それぞれについて相関演算を行ってもよいが、計算量を減らして処理負荷を軽減するために、サーチ中心周波数から見て左右の一方のサイドローブチェック用周波数については、相関演算を省略することができる。具体的に、図３の場合には、サーチ中心周波数から見て左方向の周波数（サーチ中心周波数よりも小さな周波数）については、第１相関演算処理と、第２相関演算処理のメイン／サイド判定段階とで既に計算済みであり、当該方向にはメインローブが存在しないことが確認されている。従って、サーチ中心周波数から見て右方向のサーチ周波数（サーチ中心周波数よりも大きな周波数）についてのみ計算を行うことが好適である。
【００６５】
また当然に、図３の場合とは逆の場合、すなわち、第１相関演算処理と、第２相関演算処理のメイン／サイド判定段階とでサーチ中心周波数から見て右方向の周波数（サーチ中心周波数よりも大きな周波数）について計算済みである場合には、サーチ中心周波数から見て左方向のサーチ周波数（サーチ中心周波数よりも小さな周波数）についてのみ計算を行うこととしてもよい。
【００６６】
各サーチ周波数について相関演算処理を行うと、サーチ周波数３５０［Ｈｚ］において最大の相関値が得られる。この３５０［Ｈｚ］は、サイドローブチェック用周波数ではない。すなわち、メインローブ部分の周波数であるため、ここでサイドローブチェックを終了する。この処理段階は、サーチ中心周波数がサイドローブ部分の周波数からメインローブ部分の周波数へと移行する段階である。本実施形態では、この処理段階のことを「移行段階」と称する。「メイン／サイド判定段階」及び「移行段階」は、第１次周波数探索処理としての第１種相関演算処理の結果をもとに選択したサーチ周波数それぞれにおいて相関演算を行う処理段階であり、第２次周波数探索処理に相当するものである。
【００６７】
移行段階の処理を終了すると、相関値が最大となったサーチ周波数である３５０［Ｈｚ］でサーチ中心周波数を更新する。そして、更新したサーチ中心周波数を用いて「主探索段階」へと移行する。主探索段階における処理の流れは、図２で説明した第１電界環境の主探索段階における処理の流れと同一である。すなわち、サーチ中心周波数３５０［Ｈｚ］を基準として、詳細サーチ用周波数の選択と相関演算処理とを繰り返しながら、捕捉周波数を決定する。「主探索段階」は、第２次周波数探索処理としてのメイン／サイド判定段階及び移行段階の結果を用いて詳細な周波数サーチを行う処理段階であり、第３次周波数探索処理に相当するものである。
【００６８】
２．機能構成
図６は、ＧＰＳ受信装置を内蔵した電子機器の一例である携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ９と、ＧＰＳ受信部１０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、操作部４０と、表示部５０と、携帯電話用アンテナ６０と、携帯電話用無線通信回路部７０と、記憶部８０とを備えて構成される。
【００６９】
ＧＰＳアンテナ９は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。
【００７０】
ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ９から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路であり、いわゆるＧＰＳ受信装置に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００７１】
ＲＦ受信回路部１１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ９から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部２０に出力する。
【００７２】
ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力されたＩＦ信号に対して相関演算処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出す回路部である。ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力される中間周波数帯の信号に対する周波数サーチを行って、ＧＰＳ衛星信号の捕捉周波数を決定する。この場合において、搬送波の中間周波数からの周波数誤差（周波数差）を捕捉周波数として求めるように回路を設計してもよいし、搬送波の中間周波数に周波数誤差（周波数差）を加味した周波数を捕捉周波数として求めるように回路を設計してもよい。
【００７３】
図７は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図である。ベースバンド処理回路部２０は、衛星捕捉部２１と、ＣＰＵ２３と、記憶部２５とを備えて構成される。衛星捕捉部２１は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号（ＩＦ信号）からＧＰＳ衛星信号を捕捉する回路部であり、相関演算部２１１と、レプリカコード発生部２１３とを備えて構成されている。
【００７４】
相関演算部２１１は、受信信号に含まれるＰＲＮコードと、レプリカコード発生部２１３により発生されたレプリカコードとの相関を計算する相関演算処理を行って、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する。捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が正しければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された相関値のピークを判定することによってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、ＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【００７５】
図６に戻る。ホストＣＰＵ３０は、記憶部８０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホストＣＰＵ３０は、ベースバンド処理回路部２０から入力した位置情報を表示部５０に表示させる処理を行ったり、位置情報を利用した各種のアプリケーション処理を行う。
【００７６】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストＣＰＵ３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。
【００７７】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ３０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。
【００７８】
携帯電話用アンテナ６０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００７９】
携帯電話用無線通信回路部７０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００８０】
記憶部８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置によって構成され、ホストＣＰＵ３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、位置算出機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。また、ホストＣＰＵ３０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００８１】
３．データ構成
ベースバンド処理回路部２０の記憶部２５（図７参照）には、ＣＰＵ２３により読み出され、ベースバンド処理（図９参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２５１と、第１種周波数選択パターンデータ２５３と、第２種周波数選択パターンデータ２５５とが記憶されている。ベースバンド処理プログラム２５１には、捕捉周波数決定プログラム２５１１と、第１種相関演算処理プログラム２５１２と、第２種相関演算処理プログラム２５１３と、第１電界周波数探索プログラム２５１４と、第２電界周波数探索プログラム２５１５とがサブルーチンとして含まれている。
【００８２】
また、記憶部２５には、随時更新されるデータとして、相関データベース２６１と、捕捉周波数２６３と、ＧＰＳ算出位置２６５とが記憶される。
【００８３】
図８は、相関データベース２６１のデータ構成の一例を示す図である。相関データベース２６１には、相関データが捕捉対象衛星別に蓄積的に記憶されている。各相関データには、当該捕捉対象衛星の番号２６１１と、当該捕捉対象衛星から受信した信号の計測された信号強度２６１２と、第１種相関積算時間２６１３と、第２種相関積算時間２６１４と、第１種相関値データ２６１５と、第２種相関値データ２６１６とが記憶される。第１種相関値データ２６１５には、第１種相関演算処理で得られた周波数別の相関値のデータが記憶され、第２種相関値データ２６１６には、第２種相関演算処理で得られた周波数別の相関値のデータが記憶される。
【００８４】
４．処理の流れ
図９は、記憶部２５に記憶されているベースバンド処理プログラム２５１がＣＰＵ２３により読み出されて実行されることで、携帯型電話機１において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。特に説明しないが、以下のベースバンド処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ９によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部１１によるＲＦ信号のＩＦ信号へのダウンコンバージョンが行われ、ＩＦ信号がベースバンド処理回路部２０に随時出力される状態にあるものとする。
【００８５】
先ず、ＣＰＵ２３は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＡ１）。具体的には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、アルマナックやエフェメリス等の衛星軌道データを用いて判定して、捕捉対象衛星とする。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによって携帯型電話機１の基地局から取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合は、前回の位置算出で求めた最新のＧＰＳ算出位置２６５とする等の方法で設定できる。
【００８６】
次いで、ＣＰＵ２３は、ステップＡ１で判定した各捕捉対象衛星について、ループＡの処理を実行する（ステップＡ３〜Ａ９）。ループＡの処理では、ＣＰＵ２３は、記憶部２５に記憶されている捕捉周波数決定プログラム２５１１を読み出して実行することで、捕捉周波数決定処理を行う（ステップＡ５）。
【００８７】
図１０は、捕捉周波数決定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ２３は、当該捕捉対象衛星からの受信信号の信号強度２６１２を計測し、当該捕捉対象衛星の番号２６１１と対応付けた相関データを、記憶部２５の相関データベース２６１に記憶させる（ステップＢ１）。そして、ＣＰＵ２３は、記憶部２５から第１種相関演算処理プログラム２５１２を読み出して実行することで、第１種相関演算処理を行う（ステップＢ３）。
【００８８】
図１１は、第１種相関演算処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ２３は、第１種相関積算時間２６１３を設定し、相関データベース２６１の当該捕捉対象衛星の相関データに記憶させる（ステップＣ１）。第１種相関積算時間２６１３は、例えばステップＢ１で計測した受信信号の信号強度２６１２や電界強度に基づいて設定してもよいし、当該捕捉対象衛星の仰角に基づいて設定してもよい。
【００８９】
次いで、ＣＰＵ２３は、サーチ中心周波数を設定する（ステップＣ３）。サーチ中心周波数は、電源投入後の初回の位置算出の場合は、例えばＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１.５７５４２［ＧＨｚ］を中間周波数に変換した後の周波数、２回目以降の位置算出の場合は、前回決定した最新の捕捉周波数２６３とすることができる。
【００９０】
次いで、ＣＰＵ２３は、記憶部２５の第１種周波数選択パターンデータ２５３に記憶されている第１種周波数選択パターンに従って、サーチ周波数を選択する（ステップＣ５）。そして、ＣＰＵ２３は、各サーチ周波数それぞれについて第１種相関積算時間２６１３で相関演算を実行し、得られた相関値を周波数と対応付けて第１種相関値データ２６１５に記憶させる（ステップＣ７）。そして、ＣＰＵ２３は、第１種相関演算処理を終了する。
【００９１】
図１０の捕捉周波数決定処理に戻って、第１種相関演算処理を行った後、ＣＰＵ２３は、相関値が最大となったサーチ周波数を判定する（ステップＢ５）。そして、ＣＰＵ２３は、記憶部２５に記憶されている第２種相関演算処理プログラム２５１３を読み出して実行することで、第２種相関演算処理を行う（ステップＢ７）。
【００９２】
図１２は、第２種相関演算処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ２３は、第２種相関積算時間２６１４を設定し、相関データベース２６１の当該捕捉対象衛星の相関データに記憶させる（ステップＤ１）。第２種相関積算時間２６１４も、第１種相関積算時間２６１３と同様に、例えばステップＢ１で計測した受信信号の信号強度２６１２や電界強度に基づいて設定してもよいし、当該捕捉対象衛星の仰角に基づいて設定してもよい。
【００９３】
次いで、ＣＰＵ２３は、ステップＢ５で判定した第１種相関演算処理で相関値が最大となったサーチ周波数をサーチ中心周波数として設定する（ステップＤ３）。そして、ＣＰＵ２３は、第１種相関積算時間２６１３を用いて、式（１）に従ってメイン／サイド周波数差「Δｆ」を算出する（ステップＤ５）。
【００９４】
その後、ＣＰＵ２３は、サーチ中心周波数にメイン／サイド周波数差「Δｆ」を加減算した周波数をサイドローブチェック用周波数として設定する（ステップＤ７）。そして、ＣＰＵ２３は、受信信号の信号強度２６１２に基づいて現在の電界環境を判定し（ステップＤ９）、電界環境が第２電界環境であると判定した場合は（ステップＤ９；第２電界環境）、第１種相関演算処理においてサイドローブチェック用周波数について相関演算を実行済みであるか否かを判定する（ステップＤ１１）。
【００９５】
ステップＤ９において電界環境が第１電界環境であると判定した場合（ステップＤ９；第１電界環境）、又は、ステップＤ１１においてサイドローブチェック用周波数について相関演算を既に実行済みであると判定した場合は（ステップＤ１１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２３は、記憶部２５に記憶されている第１電界周波数探索プログラム２５１４を読み出して実行することで、第１電界周波数探索処理を行う（ステップＤ１３）。
【００９６】
具体的には、サーチ中心周波数をずらしながら、第２種周波数選択パターンデータ２５５に記憶されている第２種周波数選択パターンに従って詳細サーチ用周波数の選択と、各詳細サーチ用周波数それぞれにおける相関演算処理の実行とを繰り返す主探索処理を行う。この際、第２種相関積算時間２６１４で相関演算を実行し、得られた相関値を周波数と対応付けて第２相関値データ２６１６に記憶させる。そして、主探索処理により相関値が最大となった詳細サーチ用周波数を判定して、捕捉周波数に決定する。
【００９７】
一方、ステップＤ１１においてサイドローブチェック用周波数について相関演算が未実行であると判定した場合は（ステップＤ１１；Ｎｏ）、ＣＰＵ２３は、記憶部２５に記憶されている第２電界周波数探索プログラム２５１５を読み出して実行することで、第２電界周波数探索処理を行う（ステップＤ１５）。
【００９８】
図１３は、第２電界周波数探索処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ２３は、メイン／サイド判定処理を行う（ステップＥ１）。そして、ＣＰＵ２３は、移行段階の処理を実行するか否かを判定する（ステップＥ３）。具体的には、メイン／サイド判定処理において、相関値が最大となった周波数がサイドローブチェック用周波数であるか否かを判定し、サイドローブチェック用周波数であると判定した場合は（ステップＥ３；Ｙｅｓ）、移行段階処理を行う（ステップＥ５）。
【００９９】
一方、相関値が最大となった周波数がサイドローブチェック用周波数ではないと判定した場合（ステップＥ３；Ｎｏ）、又は、ステップＥ５において移行段階処理を行った後、ＣＰＵ２３は、主探索処理を行う（ステップＥ７）。具体的には、メイン／サイド判定処理又は移行段階処理で相関値が最大となったサーチ周波数を主探索処理の基準とするサーチ中心周波数として設定する。そして、第１電界周波数探索処理と同様に、サーチ中心周波数をずらしながら、第２種周波数選択パターンに従って詳細サーチ用周波数の選択と相関演算処理の実行とを繰り返す。
【０１００】
その後、ＣＰＵ２３は、主探索処理で相関値が最大となったサーチ周波数を判定して、捕捉周波数に決定する（ステップＥ９）。そして、ＣＰＵ２３は、第２電界周波数探索処理を終了する。
【０１０１】
図１２の第２種相関演算処理に戻って、第１電界周波数探索処理又は第２電界周波数探索処理を終了した後、ＣＰＵ２３は、第２種相関演算処理を終了する。図１０の捕捉周波数決定処理に戻って、第２種相関演算処理を行った後、ＣＰＵ２３は、捕捉周波数決定処理を終了する。
【０１０２】
図９のベースバンド処理に戻って、捕捉周波数決定処理を行った後、ＣＰＵ２３は、衛星捕捉部２１に、決定した捕捉周波数で当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行させる（ステップＡ７）。そして、ＣＰＵ２３は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１０３】
本実施形態では詳細な説明を省略しているが、ＧＰＳ衛星信号の捕捉では、捕捉周波数を用いて受信信号とレプリカコードとの位相方向の相関演算が行われ、相関値が最大となった位相がコード位相として検出される。コード位相は、擬似距離の算出等に用いられる。
【０１０４】
全ての捕捉対象衛星についてステップＡ５及びＡ７の処理を行った後、ＣＰＵ２３は、ループＡの処理を終了する（ステップＡ９）。その後、ＣＰＵ２３は、捕捉されたＧＰＳ衛星信号に含まれる航法メッセージに基づいて、捕捉衛星の衛星位置、衛星移動速度、衛星移動方向等の衛星情報を算出する（ステップＡ１１）。
【０１０５】
そして、ＣＰＵ２３は、ステップＡ１１で算出した衛星情報に基づいて、例えば擬似距離を利用した位置算出計算を行って位置を算出するＧＰＳ位置算出処理を行い、算出した位置をＧＰＳ算出位置２６５として記憶部２５に記憶させる（ステップＡ１３）。尚、位置算出計算の詳細については従来公知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１０６】
次いで、ＣＰＵ２３は、ＧＰＳ算出位置２６５をホストＣＰＵ３０に出力する（ステップＡ１５）。そして、ＣＰＵ２３は、位置算出を終了するか否かを判定し（ステップＡ１７）、まだ終了しないと判定した場合は（ステップＡ１７；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、位置算出を終了すると判定した場合は（ステップＡ１７；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。
【０１０７】
５．作用効果
本実施形態によれば、ＧＰＳ衛星信号の受信信号に対して概略的な周波数探索処理（第１次周波数探索処理）である第１種相関演算処理を実行する。そして、第１種相関演算処理で用いる相関積算時間である第１種相関積算時間に基づいてメインローブとサイドローブ間の周波数を算出し、当該周波数と、第１種相関積算処理で相関値が最大となった周波数とを用いて、サイドローブチェック用周波数を設定する。そして、第１種相関積算処理で相関値が最大となった周波数と、サイドローブチェック用周波数とを含めて複数のサーチ周波数を選択し、選択した各サーチ周波数で第２種相関演算処理を行う。そして、第２種相関演算処理で相関値が最大となったサーチ周波数を判定して捕捉周波数に決定する。
【０１０８】
第２種相関演算処理では、第１種相関演算処理で相関値が最大となった周波数をサーチ中心周波数とし、予め定められた周波数選択パターンに従って、サイドローブチェック用周波数を含むサーチ周波数を選択する。そして、各サーチ周波数で相関演算処理を行い、相関値が最大となったサーチ周波数がサイドローブ用周波数であれば、当該サイドローブ用周波数でサーチ中心周波数を更新する。そして、周波数選択パターンに従ってサイドローブチェック用周波数を含むサーチ周波数を再度選択し、各サーチ周波数で相関演算処理を実行する。相関値が最大となるサーチ周波数がサイドローブチェック用周波数でなくなるまでの間、この一連の処理を繰り返す（第２次周波数探索処理）。そして、サイドローブチェック用周波数以外の周波数において相関値が最大となった場合に、サイドローブチェックを終了して、ＧＰＳ衛星信号の捕捉周波数とする周波数の主探索処理（第３次周波数探索処理）へと移行する。
【０１０９】
最初に概略的な周波数探索処理である第１種相関演算処理を実行し、その結果をもとに選択したサーチ周波数それぞれにおいて第２種相関演算処理を実行することで、捕捉周波数を正確に求めることができる。この場合において、第１種相関演算処理に用いた相関積算時間をもとにサイドローブチェック用周波数を設定し、サーチ周波数にサイドローブチェック用周波数を含めて第２種相関演算処理を実行することで、サイドローブ部分の周波数が誤って検出されることを防止できる。
【０１１０】
本実施形態では、第２種相関演算処理において、サーチ周波数の選択と相関演算処理とを繰り返し実行して、段階的に周波数の絞り込みを行うようにしている。最終的に行う主探索段階では、詳細サーチ用周波数の選択と、各詳細サーチ用周波数それぞれにおける相関演算処理の実行とを繰り返すようにしている。このような処理を行うことで、捕捉周波数を非常に高い精度で求めることができる。
【０１１１】
６．変形例
６−１．適用システム
上述した実施形態では、ＣＤＭＡ信号の一例としてＧＰＳ衛星信号を例に挙げ、ＧＰＳ衛星信号を受信するＧＰＳ受信装置における捕捉周波数の決定方法について説明したが、ＧＰＳ衛星信号以外の信号を受信する受信装置についても、本発明を同様に適用可能である。すなわち、ＣＤＭＡ方式で拡散変調された信号を受信する受信装置であって、拡散符号レプリカを用いた相関演算を行ってＣＤＭＡ信号を捕捉するように構成された受信装置であればよい。
【０１１２】
６−２．電子機器
また、上述した実施形態では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
【０１１３】
６−３．衛星位置算出システム
上述した実施形態では、衛星位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星位置算出システムであってもよい。
【０１１４】
６−４．周波数選択パターン
上述した実施形態では、第２種相関演算処理において、メイン／サイド判定段階と、移行段階と、主探索段階とにおいて、同一の周波数選択パターンを適用してサーチ周波数を選択するものとして説明したが、各段階で周波数選択パターンを変えてサーチ周波数を選択することとしてもよい。
【０１１５】
図１４は、この変形例における第２種周波数選択パターンを定めたデータである第２種周波数選択パターンデータ２５７のデータ構成の一例を示す図である。第２種周波数選択パターンデータ２５７では、メイン／サイド判定段階、移行段階、主探索段階と処理段階が進んでいくにつれて、周波数選択パターンに定められた隣り合う周波数の周波数間隔が狭くなっている。これは、処理段階が進むにつれて、周波数サーチをより正確に行うためである。
【０１１６】
また、上述した実施形態では、第２種相関演算処理では、７個の周波数がサーチ周波数として選択されるようなパターンが定められているものとして説明したが、選択される周波数の個数も適宜設定変更可能である。メイン／サイド判定段階、移行段階、主探索段階と進むにつれて、周波数のサーチをより精細に行うことが必要であると考えられるため、処理段階が進むにつれて、より多くの周波数がサーチ周波数として選択されるように周波数選択パターンを定めておくことが好適である。
【０１１７】
図１５は、この変形例における第２種周波数選択パターンを定めたデータである第２種周波数選択パターンデータ２５９のデータ構成の一例を示す図である。第２種周波数選択パターンデータ２５９では、メイン／サイド判定段階、移行段階、主探索段階と処理段階が進むにつれてサーチ周波数として選択される周波数の数が多くなるように、周波数選択パターンが定められている。
【０１１８】
尚、図１４及び図１５で説明した周波数選択パターンを組み合わせて、処理段階が進むにつれて、隣り合うサーチ周波数の周波数間隔が狭くなり、選択されるサーチ周波数の個数が増加するようなパターンを定めておいてもよい。この場合は、処理段階が進むにつれて分解能を上げて周波数サーチを行うことが可能となるため、周波数サーチの正確性をより一層向上させることができる。
【０１１９】
６−５．メイン／サイド周波数差
上述した実施形態では、式（１）に従ってメイン／サイド周波数差「Δｆ」を算出する場合を例に挙げて説明したが、メインローブとサイドローブ間の周波数を近似することができる式であれば、その他の近似式を用いてメイン／サイド周波数差「Δｆ」を算出してもよい。
【０１２０】
また、近似式を用いてメイン／サイド周波数差「Δｆ」を算出するのではなく、相関積算時間「ｔ」とメイン／サイド周波数差「Δｆ」との対応関係を定めたテーブルを予め定めておき、当該テーブルからメイン／サイド周波数差「Δｆ」を読み出して、サイドローブチェック用周波数を設定してもよい。
【０１２１】
６−６．サイドローブチェック
サイドローブチェックを行うか否かを手動で設定することとしてもよい。具体的には、例えばサイドローブチェック用のフラグを用意しておき、初期設定においてユーザーによりサイドローブチェックの実行指示操作がなされた場合は、フラグをＯＮに設定する。そして、第２種相関演算処理において、フラグがＯＮに設定されている場合は、サイドローブチェックを行い、ＯＦＦに設定されている場合は、サイドローブチェックを行わない。
【符号の説明】
【０１２２】
１  携帯型電話機、  １０  ＧＰＳ受信部、  １１  ＲＦ受信回路部、  ２０  ベースバンド処理回路部、  ２１  衛星捕捉部、  ２３  ＣＰＵ、  ２５  記憶部、  ３０  ホストＣＰＵ、  ４０  操作部、  ５０  表示部、  ６０  携帯電話用アンテナ、  ７０  携帯電話用無線通信回路部、  ８０  記憶部
【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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