【誤訳訂正書】
【提出日】平成19年3月26日(2007.3.26)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】発明の名称
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の名称】不均一で繋がりのない複数のサンプル・セグメントの相関分析を用いる信号検出器
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】発明の詳細な説明
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は相関分析を用いた信号検出器に関する。より具体的には、時間的な隔たりがあり、場合によっては不均一な長さを有する複数のサンプル・セグメントを相関分析した結果を結合して、より大きな実効的信号対雑音比（ＳＮＲ）を達成する相関分析に関する。
【０００２】
（発明の背景）
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）は、２４基の軌道衛星の集まりである。各ＧＰＳ衛星は、地球から約１１，０００マイル上空の軌道を周回する。正確な位置を決定するために、ＧＰＳ受信器は、少なくとも３つの衛星を自動追跡する。各衛星は、独自の疑似雑音（ＰＮ）コードを用いて変調された信号を送信する。各ＰＮコードは、１．０２３ＭＨｚのチップレートに合致する、ミリ秒ごとに繰り返される１０２３チップのシークエンスを備えている。各衛星は同じ周波数で送信する。民間用については、その周波数はＬ１として知られており、１５７５．４２ＭＨｚである。ＧＰＳ受信器は、受信器から見ることのできる衛星の送信信号の混合物である信号を受信する。受信器は、受信信号を特定の衛星のＰＮコードをシフトしたものと相関させることにより、その衛星の送信信号を検知する。
【０００３】
特定のシフト及びＰＮコードについて達成された相関の水準が、ピークを有するほど十分に高い場合、受信器はその特定のＰＮコードに対応する衛星の送信信号を検知する。その後、受信器は、そのシフトされたＰＮコードを使用して、その衛星からのそれ以降の送信信号との同期を実現する。
【０００４】
受信器は、衛星からの送信信号のコード位相を決定することにより、その衛星からの距離を決定する。コード位相（ＣＰ）は、衛星から受信器までのおよそ１１，０００マイルの距離を伝わる衛星の送信信号に生じる遅延であって、チップまたはチップの分数で表現される。ドップラーシフトの修正後、特定の衛星のＰＮコードをシフトしたものを受信信号と相関させることにより、受信器はその衛星のコード位相を決定する。衛星のコード位相は、受信信号との相関度合いを最大限にするシフトとして決定される。
【０００５】
受信器は、衛星のコード位相を時間遅延に変換する。受信器は、その時間遅延に衛星からの送信信号の速度を掛けることにより、その衛星までの距離を決定する。受信器は、この情報を用いて、受信器が位置していなければならない衛星まわりの球面を規定する。その球面の半径は、受信器がコード位相から決定した距離に等しい。受信器は、少なくとも３つの衛星に対してこのプロセスを実行する。受信器は、規定された少なくとも３つの球面の交点から、自身の正確な位置を導き出す。
【０００６】
ドップラーシフト（ＤＳ）は、見通線（ＬＯＳ）に沿った衛星と受信器との間の相対的な移動によって引き起こされる衛星の送信信号における周波数のシフトである。ＶＬＯＳをＬＯＳに沿った衛星と受信器の間の相対的な移動速度とし、λを送信信号の波長とすると、その周波数のシフトはＶＬＯＳ／λと等しいことを示すことができる。ドップラーシフトは、受信器と衛星がＬＯＳに沿って互いに近づいている場合は正（Positive）となり、受信器と衛星がＬＯＳに沿って互いに遠ざかっている場合は負（Negative）になる。
【０００７】
ドップラーシフトは、認識される衛星の送信信号のコード位相を、その現実の値から改変している。従って、ＧＰＳ受信器は、相関分析によって衛星のコード位相の決定を試みる前に、ドップラーシフトに対して衛星の送信信号を修正しなければならない。
【０００８】
このような状況が図１で説明される。図１は、ＧＰＳ受信器１０と３つのＧＰＳ衛星１２ａ、１２ｂおよび１２ｃを示している。各衛星１２ａ、１２ｂ、１２ｃはＧＰＳ受信器１０に信号を送信している。衛星１２ａは速度Ｖａ＋１４でＬＯＳに沿ってＧＰＳ受信器１０に近づいている；衛星１２ｂは速度Ｖｂ−１６でＬＯＳに沿ってＧＰＳ受信器１０から遠ざかっている；そして、衛星１２ｃは速度Ｖｃ−１８でＬＯＳに沿ってＧＰＳ受信器１０から遠ざかっている。従って、キャリア波長をλと仮定すると、衛星１２ａからの送信信号には、Ｖａ＋／λの正のドップラーシフトが生じ；衛星１２ｂからの送信信号には、Ｖｂ−／λの負のドップラーシフトが生じ；衛星１２ｃからの送信信号には、Ｖｃ−／λの負のドップラーシフトが生じる。
【０００９】
ＧＰＳ受信器は、受信信号２０の限られた部分をサンプリングし、そのサンプルを処理することによって機能する。通常は、外的な制約によって、サンプリング期間のサイズと発生が制限される。例えば、ＧＰＳ受信器と一体化した移動ワイヤレス電話の場合、サンプリング・ウィンドウは電話が発信していない期間に制限されるであろう。その目的は、衛星の送信器とＧＰＳ受信器１０との間の干渉を回避することである。
【００１０】
問題は、限られたサンプリング・ウィンドウを通しての受信信号２０の信号対雑音比が、衛星送信器の存在及び距離を検知するためには十分ではない可能性があるということである。例えば、その信号は、特定の仮説の組についての相関値が、他の仮説を試験した結果である相関値より十分に大きい、ということが無いようなものなのかも知れない。
【００１１】
さらに、異なる期間において取得された複数のサンプル・セグメントを結合することは困難である。なぜなら、それぞれのセグメントは互いに異なるコード位相となることを免れず、異なるコード位相はそれらのセグメントを結合する前に考慮されなければならないが、これらのコード位相は未知だからである。受信信号２０についての信号対雑音比を向上する取り組みにおいて、先行技術の受信器では、受信信号２０が弱い間は動作を見送るか、あるいは外的な制約によって課せられた制限を越えてサンプリング期間を拡張することが要求される。ある適用例、例えば移動ワイヤレス電話と一体化したＧＰＳ受信器１０の場合には、受信信号２０が電話の送信器からの受け入れがたい妨害（干渉）にさらされるため、サンプリング・ウィンドウの拡張は通常実現可能ではない。このような適用例では、受信信号２０が弱い場合にはＧＰＳ受信器の動作を見送ることが、現実的な取り組みとなる。このような事態は、ＧＰＳ衛星の送信信号が伝搬するおよそ１１，０００マイルの距離を理由として、および他の衛星の送信信号に代表される特定の衛星に対するノイズを理由として、頻繁に生じる。
【００１２】
従って、先行技術の欠点を克服する信号検出器が必要とされている。同様に、先行技術の欠点を克服するＧＰＳ受信器１０が必要とされている。
【００１３】
（発明の要旨）
ここに広範に記述した本発明の目的に従って、不均一な長さを有しており、互いに相違しかつ重複しない期間に取得された、受信信号の複数のサンプル・セグメントについて、相関分析を行った結果を結合するように構成された信号検出器が提供される。実施の一形態では、それらのセグメントは、任意の時刻で、任意の長さのサンプリング・ウィンドウの中で取得され、信号対雑音比の閾値に達するまで、それらのセグメントを処理した結果が連続的に結合される。
【００１４】
実施の一形態においては、信号検出器はＧＰＳ受信器の一部である。この実施の形態では、ＧＰＳ受信器が無線周波数（ＲＦ）受信器、サンプリング回路、タイミング回路、オフセット測定回路、ＰＮコード生成器、整合フィルタおよびＧＰＳ処理装置を含む。ＲＦ受信器は、ベースバンド信号を取得するため受信信号を復調する。サンプリング回路は、タイミング回路によって生産されたタイミング信号に応じて、規定されたサンプリング・ウィンドウを通した、ベースバンド信号のサンプル・セグメントを提供する。整合フィルタは、ＰＮコード、ドップラーシフトおよびコード位相についての複数の仮説に従って、サンプル・セグメントを処理する。
【００１５】
実施の一形態では、各サンプル・セグメントに対して、整合フィルタが、ＰＮコード、ドップラーシフトおよびコード位相の仮説の様々な組合せを、そのサンプル・セグメントと相関させることにより導き出された相関データを出力する。この実施の形態によれば、相関データを、特定の仮説の様々な組合せおよび仮説の範囲に対応したグループにグループ分けすることができる。一実施例では、相関データが複数の配列を含んでおり、各配列がＰＮコード仮説に対応し、配列の各行がドップラーシフト仮説に対応し、配列の各列がコード位相仮説に対応し、配列中の各エントリーがそのエントリーに対応するＰＮコード、ドップラーシフトおよびコード位相の仮説の組合せとサンプルとの相関の度合いの測定値となる。
【００１６】
ＰＮコード生成器は、整合フィルタに入力として供給されるＰＮコード仮説を生成する。実施の一形態では、ドップラーシフト仮説が、整合フィルタ内で内部的に生成される。ＧＰＳ処理装置はサンプリング回路と整合フィルタにデータ取得コマンドを発行し、サンプリング回路にサンプル・セグメントを取得するように指示し、整合フィルタにそのサンプル・セグメントを処理するように指示する。ＧＰＳ処理装置はさらに、ＧＰＳ無線受信器によってローカルに生成されたタイミング信号に応答して、オフセット測定回路へ入力されるフレーム・マークを生成する。オフセット測定回路は、データ取得コマンドがＧＰＳ処理装置によって発行されたタイミングとその直後のフレーム・マークのタイミングとの間のオフセットを決定する。この情報はＧＰＳ処理装置に提供され、複数の異なるサンプル・セグメントを処理した結果を結合する際に使用される。
【００１７】
実施の一形態では、累積的な相関データが保持される。新たなサンプル・セグメントに対する相関データが得られると、その新たな相関データは累積的な相関データに結合される。この実施の形態によれば、ＧＰＳ処理装置は、信号対雑音比の閾値に達するまで、特定の衛星に対する相関データを累積する。実施の一形態では、衛星の存在および距離を決定することができるまで、特定の衛星に対する累積的な相関データが保持される。
【００１８】
現実のコード位相が未知であっても、異なるサンプル・セグメントに対する相関データは、セグメント間で異なるコード位相を考慮することができるアルゴリズムを使用して、結合される。実施の一形態、すなわち所定のサンプル・セグメントに対する相関データが複数の配列を備えており、各配列が特定のＰＮコード仮説に対応しており、配列の各行が特定のドップラーシフト仮説に対応している実施の一形態では、累積的な相関配列は第１のセグメントに対する相関配列を用いて初期化される。その後、第２のセグメントに対する相関配列は、その累積的な相関配列と、一度に１つの配列ずつ結合される。この際に、配列の内部においては、一度に１つの行ずつ結合される。プロセスはその後も継続して、特定の衛星（ＰＮコード）について、その衛星の存在および距離が正確に検知されると、停止する。
【００１９】
ある行に対応するコード位相差は、第１のセグメントの開始と第２のセグメントの開始との間の総合的な時間オフセットと、その行に対応するドップラーシフト仮説から導き出される。
【００２０】
実施の一形態において、コード位相差は次の方程式から決定することができる。
【００２１】
ΔＣＰ＝［（ＦＰＮ＋Ｄ）×ΔＴ］  modulo  １ｍＳ
【００２２】
ここで、ΔＣＰはコード位相差、ＦＰＮは１．０２３ＭＨｚの公称ＰＮレート、Ｄはその配列に対応するドップラーシフト仮説、ΔＴは第１セグメントのサンプリング期間の開始と第２セグメントのサンプリング期間の開始との間の時間オフセットである。１ｍＳの値はＰＮコードの周期である。ＰＮコードは周期的であるため、関心のあるコード位相差はコード周期の分数部分である。これは、１ｍＳを法とする動作を通して、前述する方程式に反映される。
【００２３】
この実施の形態において、第１および第２のセグメントは、それぞれ少なくともあるフレームに掛かっており、フレーム・マークからオフセットした時点で開始する。第１及び第２のセグメントについてのオフセットＯＳ１及びＯＳ２は、それぞれオフセット測定回路により決定される。実施の形態例によれば、それらのオフセットを使用して前述した方程式中のΔＴが以下のように決定される。
【００２４】
ΔＴ＝（Ｔｎ−Ｔ２＋ＯＳ１−ＯＳ２）×Ｓ
【００２５】
この後者の方程式では、Ｔｎは第２のセグメントの開始時に生じたフレーム・マークのタイミングであり、そのタイミングからＯＳ２が規定される。同様に、Ｔ２は第１のセグメントの開始時に生じたフレーム・マークのタイミングであり、そのタイミングからＯＳ１が規定される。変数Ｓは、ＧＰＳ衛星で規定されている時刻基準に対する、ＧＰＳ受信器のローカルな水晶発振器によって生成されたローカルな時刻基準の誤差である。ＧＰＳ受信器は、この誤差を決定して上記の方程式の中で修正する。
【００２６】
その後、このコード位相差は相関配列について行を結合するために使用される。実施の形態において、第２のセグメントに対する相関データの行が、このコード位相差の分だけ循環的にシフトさせられる。その後、そのシフトさせられた行は、累積的な相関データの対応する行に対して、一度に１つのデータ要素ごとに、加算される。その後、このプロセスは、第２のセグメントの各配列の各行について繰り返される。その結果として、第１と第２のセグメントの結果を結合した、複数の累積的な相関配列が得られる。
【００２７】
上記の手法によって、追加的なセグメントに対する相関配列が、累積的な相関配列に結合される。所定の衛星に対して、信号対雑音比がその衛星の存在および距離を正確に決定するのに十分なものとなるまで、複数のセグメントを結合する上記のプロセスは継続する。
【００２８】
関連する動作方法およびコンピュータ読取り可能な媒体についても提供される。
【００２９】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
１．信号検出器の概観
本発明の実施の形態に係わる信号検出器の一例を示したブロック図を図２に示す。図示されるように、信号検出器は信号の複数のセグメントを受信するように構成された受信器３０を備える。それらのセグメントは不均一な長さのものであってもよいし、バラバラに任意の期間だけ隔てられたものであってもよい。その信号は、雑音によって乱された関心のある信号を備えていてもよい。あるいは、スペクトル拡散環境によって、その信号は、それぞれが複数の疑似雑音（ＰＮ）コードの１つを用いてエンコードされた、多くの関心のある信号の組合せを備えていてもよい。この場合、特定の関心のある信号に対して、他の信号は雑音のように見える。
【００３０】
仮説生成器３２は、関心のある信号に関する複数の仮説を生成する。相関器３４は、仮説生成器３２から複数の仮説を受信し、および受信器３０によって受信されたセグメントを受信し、それに応じて、受信セグメントと生成された複数の仮説との間の相関を表す相関データを生成する。
【００３１】
相関データは結合器３６に供給される。結合器３６は、その相関データを、受信器３０によって受信されたそれ以前のセグメントに対して累積された累積的な相関データに結合する。実施の一形態においては、結合器３６はまず、相関データが累積的な相関データと結合可能となるように、その相関データについて調整を行う。それらのデータが結合されると、結合器３６は、累積的な相関データが関心のある信号のパラメータを検出するのに十分なものであるか否かを決定する。もし、十分であるならば、関心のある信号のパラメータの検出を伝える出力が信号回線３８に供給される。もし、十分でないならば、追加的なセグメントの要求を知らせる信号が信号回線４０を介して受信器に供給される。随意的に、上述の処理は、関心のある信号のパラメータが検出されるまで（あるいは、タイム・アウトの条件が検出されるまで）、繰り返し行われる。
【００３２】
図３に本発明に係わる信号検出器の動作方法の実施の形態の一例を示すフローチャートを示す。図に示すように、処理はステップ５０から開始され、前述したタイプのセグメントが受信される。そして、ステップ５２において、試験を行うために複数の仮説が生成される。ステップ５４において、受信されたサンプルと生成された仮説との間の相関の水準を測定した相関データを導き出す。
【００３３】
ステップ５６において、ステップ５４からの相関データは、それ以前のセグメントについて行われた相関分析から存在しているであろう累積的な相関データと結合される。実施の一形態においては、ステップ５４からの相関データは、累積的な相関データと結合可能となるように、初めに調整や修正がなされる。もし、そのようなデータが存在していなければ、累積的相関データは、ステップ５４において導き出された相関データを用いて初期化される。
【００３４】
ステップ５８において、累積的相関データが、関心のある信号の所望のパラメータについての正確で信頼性のある検出を可能にするものであるか否かについて決定が下される。もし、可能であるならば、処理を終了する。もし、可能でないならば、ステップ５０へ戻り、新たなセグメントについて上述した処理を繰り返す。随意的に、上述の処理は、関心のある信号の所望のパラメータが検出されるまで（あるいはタイムアウト条件が発生するまで）、繰り返し行われる。
【００３５】
前述の信号検出器は、ＧＰＳ受信器７０の中でのように、様々なアプリケーションにおいて有益に使用することができると考えられる。図４に、本発明に係わるＧＰＳ受信器７０の実施の一形態を示す。図に示すように、受信器７０は無線周波数（ＲＦ）受信器７２、サンプリング回路７４、タイミング回路７６、オフセット測定回路７８、ＰＮコード生成器８０、整合フィルタ８２およびＧＰＳ処理装置８４を有する。
【００３６】
ＲＦ受信器セクション７２は、受信信号を復調して、ベースバンド信号を取得する。ベースバンド信号は、信号回線８６を介してサンプリング回路７４に提供される。サンプリング回路７４は、タイミング回路７６によって生成されたタイミング信号に応答して、規定されたサンプリング・ウィンドウを通して得られたベースバンド信号のサンプル・セグメントを提供する。サンプル・セグメントは、信号回線８８を介して整合フィルタ８２に供給される。整合フィルタ８２は、そのサンプル・セグメントを、複数のＰＮコード、ドップラーシフトおよびコード位相の仮説に基づいて処理する。
【００３７】
図５に示すように、１つの実施例では、各サンプル・セグメントについて、整合フィルタが、そのサンプル・セグメントから導き出したデータについての複数の相関配列１１０、１１２、１１４を出力する。この実施例によれば、各配列１１０、１１２、１１４は、ＰＮコード仮説ＰＮ１，ＰＮ２，・・・，ＰＮｒに対応する。配列１１０、１１２、１１４の各行は、ドップラーシフト仮説ＤＳ１，ＤＳ２，・・・，ＤＳｍに対応する。配列１１０、１１２、１１４の各列は、コード位相仮説ＣＰ１，ＣＰ２，・・・，ＣＰｎに対応する。配列１１０、１１２、１１４中の各エントリーは、そのエントリーに対応するＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説およびコード位相仮説の組合せが、サンプルと相関する度合いの測定値である。従って、図５において、相関配列１１０はＰＮコード仮説ＰＮ１に対応し；相関配列１１２はＰＮコード仮説ＰＮ２に対応し；相関配列１１４はＰＮコード仮説ＰＮｒに対応する。
【００３８】
図４に戻り、ＰＮコード生成器８０は、ＰＮコード仮説を生成する。ＰＮコード仮説は、信号回線９０を介して整合フィルタ８２に入力として供給される。実施の一形態では、ドップラーシフト仮説は、整合フィルタ内で内部的に生成される。ＧＰＳ処理装置８４は、信号回線９２を介してサンプリング回路７４と整合フィルタ８２にデータ取得コマンドを発行し、サンプリング回路７４にサンプル・セグメントを取得するように指示し、整合フィルタ８２にそのサンプル・セグメントを処理するように指示する。ＧＰＳ処理装置８４はさらに、ＧＰＳ無線受信器７２によってローカルに生成され、信号回線９４を介して受信したタイミング信号に応答して、フレーム・マークを生成する。フレーム・マークは、信号回線９６を介してオフセット測定回路７８へ入力される。１つの実施形態として、ＲＦ受信器７２によって生成されるタイミング信号は、ＲＦ受信器内の局部発振器によって生成される。また、１つの実施形態として、そのタイミング信号が、ＧＰＳ衛星によって維持される時刻基準に対するローカルな時刻基準を規定する。
【００３９】
２．相関処理
オフセット測定回路７８は、データ取得コマンドがＧＰＳ処理装置によって発行される時刻と、その直後のフレーム・マークの時刻との間のオフセットを決定する。この情報は、ＧＰＳ処理装置８４に供給されて、以下に記述されるやり方で、複数の異なるサンプル・セグメントを処理した結果を結合する際に使用される。
【００４０】
実施の一形態では、あるセグメントに対する相関配列はＰＮコード仮説に関してグループ分けされ、所定のＰＮコード仮説に対する相関配列はドップラーシフト仮説に関してグループ分けされる。その結果、それぞれのグループは、ＰＮコード仮説とドップラーシフト仮説の特定の組合せに対応する。この実施の形態では、相関配列は一度に１つのグループずつ結合される。この実施の形態によれば、ＧＰＳ処理装置３０３は信号回線９８を介してこれらのグループを受け取り、追加的なセグメントが取得されるにつれて、累積的にこれらの相関配列を結合する。特定の衛星について、信号対雑音比の閾値に達するまで、その衛星に対する上記の結合処理は継続する。実施の一形態においては、ある衛星の存在及び距離を正確に決定することができるまで、その衛星に対応する相関配列が結合される。通常は、特定の仮説の組に対する相関データが、それ以外の仮説に対する相関データよりも十分に大きい場合に、このようなことが生じる。
【００４１】
複数の異なるサンプル・セグメントから導き出した相関配列は、たとえ現実のコード位相が未知であっても、セグメント間でのコード位相の相違を考慮したアルゴリズムを用いて結合される。実施の一形態では、複数の累積的な相関配列が保持される。それらの累積的な相関配列は、最初に第１のサンプル・セグメントから導き出された相関配列に等しく設定される。その後、第２のサンプル・セグメントに対する相関配列が、その累積的な相関配列に、一度に１行ずつ結合される。この実施の形態によれば、ある行に対応するコード位相差は、第１のセグメントの開始と第２のセグメントの開始との間の総合的な時間オフセットと、その行に対応するドップラーシフト仮説から、導き出される。その後、第２のセグメントについてその行の循環的なシフトが実行される。そのシフト量は、すでに特定されたコード位相差から導き出される。その後、シフトされた行のエントリーが、累積的な配列の対応する行の対応するエントリーに加算される。
【００４２】
その後、前述した結合処理は、第２のセグメントの相関配列にある追加的なデータに対して繰り返される。１つの実施の形態では、上記の処理は、第２のセグメントに対する相関データの中に保持されている各配列の各行に対して繰り返される。さらに、第２のセグメントに対するデータを使い果たすと、上記の手法によって、追加的なセグメントに対するデータがその累積的な配列に結合される。これは、所定の衛星に対して、信号対雑音比がその衛星の存在と距離を正確に決定するのに十分なものとなるまで続く。
【００４３】
この状況は図６に示される。参照符号１２０は、保持されている複数の累積的な相関配列のうちの１つの配列を識別している。識別されたその特定の配列は、ＰＮコード仮説ＰＮｉに対応するものである。これらの配列は、最初に第１のサンプル・セグメントから導き出された相関配列に等しく設定されているものとする。参照符号１２２は、第２のサンプル・セグメントから導き出された複数の相関配列のうちの、対応する１つの配列を識別している。ここでも、この配列はＰＮコード仮説ＰＮｉに対応する。実施の一形態では、第１のサンプル・セグメントは第１の期間の間に取得されており、第２のサンプル・セグメントはその後の連続していない期間の間に取得されている。
【００４４】
配列１２２からの行１２４は、図示された手法で、配列１２０からの行１２６に結合される。いずれの行も、同じドップラーシフト仮説ＤＰｉに対応するものとする。参照符号１２８による識別によって示されているように、行１２６が取得される。さらに、参照符号１３０による識別によって示されているように、行１２４が取得される。参照符号１３２による識別によって示されているように、第１のセグメントの開始と第２のセグメントの開始との間のコード位相差を規定するコード位相差ΔＣＰが決定される。その後、配列１２２から取得された行１２４は、ΔＣＰから導き出される量だけ、循環的にシフトさせられる。このことは参照符号１３４による識別によって示されている。シフトされた行の中のエントリーは、行１２６の中の対応するエントリーへ加算される。このことは参照符号１３６による識別によって示されている。その後、その結果は、行１２６に代えて、配列１２０の中に格納される。これは参照符号１３８による識別によって示されている。
【００４５】
３．コード位相差の決定
実施の一形態において、コード位相差は次の方程式から決定することができる。
【００４６】
【数１】
2002540434.tif 000001
【００４７】
ここで、ΔＣＰはコード位相差、ＦＰＮは１．０２３ＭＨｚの公称ＰＮレート、Ｄはその行に対応するドップラーシフト仮説、ΔＴは第１セグメントのサンプリング期間の開始と第２セグメントのサンプリング期間の開始との間の時間オフセットである。１ｍＳの値はＰＮコードの周期である。ＰＮコードは周期的であるため、関心のあるコード位相差はコード周期の分数部分である。これは、１ｍＳを法とする動作を通して、前述する方程式に反映される。
【００４８】
この実施の形態において、第１および第２のセグメントは、それぞれ少なくともあるフレームに掛かっており、フレーム・マークからオフセットした時点で開始する。第１及び第２のセグメントについてのオフセットＯＳ１及びＯＳ２は、それぞれオフセット測定回路７８（図４）により決定される。実施の形態例によれば、それらのオフセットを使用して前述した方程式中のΔＴが以下のように決定される。
【００４９】
【数２】
2002540434.tif 000002
【００５０】
この後者の方程式では、Ｔｎは第２のセグメントの開始時に生じたフレーム・マークのタイミングであり、そのタイミングからＯＳ２が規定される。同様に、Ｔ２は第１のセグメントの開始時に生じたフレーム・マークのタイミングであり、そのタイミングからＯＳ１が規定される。変数Ｓは、ＧＰＳ衛星で規定されている時刻基準に対する、ＲＦ受信器７２のローカルな水晶発振器によって生成されたローカルな時刻基準の誤差である。ＧＰＳ受信器は、この誤差を決定して上記の方程式の中で修正する。
【００５１】
図７にこの状況が図示されている。ローカル時刻基準１５０は、フレーム・マークＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎによって、複数のフレームに分割されている。実施の一形態において、１つのフレームの継続時間は２０ｍＳである。図中に参照符号１５２で示すように、フレーム・マークＴ１の発生が検出されると、参照符号１５４で示すように、ＧＰＳ処理装置８４（図４）はコマンドを発行して、第１のサンプル・セグメントを取得する。第１のサンプル・セグメントの取得は時刻１５６から開始する。第１のサンプル・セグメントそのものは、図中で参照符号１５８で示されている。図に示すように、第１のサンプル・セグメントは、少なくとも１つのフレームに掛かっているものとされる。オフセット測定回路７８（図４）は、図中で参照符号１６０で示されている、その直後のフレーム・マークＴ２の発生を検出し、それに応答して、そのセグメントの取得を開始した時刻１５６と、そのフレーム・マークＴ２の時刻１６０との間のオフセットＯＳ１を決定する。
【００５２】
サンプル・セグメント１５８は、通常はＧＰＳ衛星群の中の多くからの送信信号の組合せを表現しており、それらは受信器で測定されるように互いに異なるコード位相を有している。特定の関心のある衛星に関して、そのセグメント１５８は、図中に参照符号１６２で示す、特定のコード位相ＣＰ１を有しているであろう。
【００５３】
多くの追加的なフレーム・マークＴ３，・・・，Ｔｎ−１が発生した後に、ＧＰＳ処理装置８４（図４）は、もう一度コマンドを発行して、サンプル・セグメントを取得する。この第２のコマンドは図７に参照符号１６４で示されており、ＧＰＳ処理装置８４によってフレーム・マークＴｎ−１の発生が検出された後に生じるものとされる。第２のセグメントの取得は、参照符号１６６で示されているが、時刻１６８から開始される。ここでも、第２のセグメントは、少なくとも１つのフレームに掛かっているものとされる。その直後のフレーム・マークＴｎは、時刻１７０で生じる。オフセット測定回路７８は、第２のセグメントの開始１６８と、その直後のフレーム・マークＴｎの発生１７０との間のオフセットＯＳ２を測定する。この第２のフレームは、特定の衛星に関して規定された特定のコード位相ＣＰ２を有するものとする。前述した方程式における時間ΔＴは、第２のセグメントの開始１６８と、第１のセグメントの開始１５６との間の時間差である。前述した方程式における値ΔＣＰは、第１のセグメントに対するコード位相ＣＰ１と、第２のセグメントに対するコード位相ＣＰ２との間のコード位相差である。意義深いことに、たとえ潜在的なコード位相ＣＰ１およびＣＰ２が未知であっても、この値は前述した方程式から決定することができる。
【００５４】
４．整合フィルタの実施の形態
図８は、図４の整合フィルタ８２の１つの実施の形態を示す。図４との対比において、図８でも同様な構成要素については、同様の参照符号によって参照されている。図示されるように、整合フィルタのこの実施の形態は、信号回線８８を介してサンプリング回路７４（図４）からサンプルを受信するように構成されたランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１８０を備えている。実施の一形態において、フレームの継続時間は２０ｍＳであり、ＲＡＭ１８０は一度に１つの２０ｍＳサンプル・フレームを受信するように構成されている。この実施の形態例によれば、それぞれの２０ｍＳサンプル・フレームは、４０９２０のサンプルを備えており、公称サンプリング・レート２０．４６ＭＨｚでベースバンド信号をサンプリングした後に、デシメーション・フィルタリングを行うことによって取得される。
【００５５】
さらに、ドップラーシフト補正回路１８２及びドップラーシフト生成器１８４が設けられている。ＲＡＭ１８０は、一度に、そこに格納されたサンプル・フレームの少なくとも一部を、信号回線１８６を介してドップラーシフト補正回路１８２に提供するように構成されている。実施の一形態では、ＲＡＭ１８０に格納されたサンプル・フレームは複数のサブ・フレームに分割されて、一度に１つのサブ・フレームがドップラーシフト補正回路１８２に提供される。実施の一形態において、サブ・フレームの継続時間はＰＮコードの周期と等しいものであり、それは現在のところ１ｍＳに設定されている。この実施の形態において、それぞれのサンプル・サブ・フレームは２０４６のサンプルを備えており、各サンプルは同相成分Ｉと直交成分Ｑ（これらは通常Ｉ＋ｊＱといった組合せで表現される）を有する複素数として表現される。この実施の形態によれば、各成分であるＩもＱも、２ビットで表現されており、離散値−１，０，あるいは＋１の何れかの値をとることができる。
【００５６】
ドップラーシフト生成器１８４は、一度に１つの仮説ずつ信号回線１８８を介してドップラーシフト補正回路１８２に提供される複数のドップラーシフト仮説を生成する。実施の一形態において、ドップラーシフト生成器１８４は、入力サンプリング処理において補正されていないローカルな時刻基準の不正確さを許容するために、±６２，０００Ｈｚの範囲でドップラーシフト仮説を生成する。
【００５７】
さらに、サンプル・レジスタ１９０も設けられている。ドップラーシフト補正回路１８２は、信号回線を介してＲＡＭ１８０からサンプル・サブ・フレームを受信し、ドップラーシフト生成器１８４からドップラーシフト仮説を受信する。そして、それらに応答して、ドップラーシフト補正回路１８２は、サンプル・レジスタ１９０に格納される補正後のサンプル・サブ・フレームを生成する。この手順に関するさらなる詳細は、参照することによってその全体を説明したかのように本明細書に組み込まれている、１９９８年９月１日に出願された、「ＤＯＰＰＬＥＲ  ＣＯＲＲＥＣＴＥＤ  ＳＰＲＥＡＤ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ  ＭＡＴＣＨＥＤ  ＦＩＬＴＥＲ」という名称の、米国特許出願番号０９／１４５，０５５に記載されている。実施の一形態において、補正された各サンプル・サブ・フレームは依然として２０４６の複素サンプルを備えており、それらの複素サンプルはそれぞれＩ成分とＱ成分を有している。この実施の形態における各サンプルは、Ｉ成分とＱ成分のそれぞれについて、３ビットで表現される離散値−２，−１，０，＋１，＋２の何れかの値をとることができる。
【００５８】
ＰＮコード・レジスタ１９２は、信号回線９０を介してＰＮコード生成器８０（図４）によって提供される現在のＰＮコード仮説を格納するために設けられている。実施の一形態では、各ＰＮコード仮説が、あるＰＮコードの１周期を表現する。実施の一形態において、そのＰＮコード周期は１ｍＳであり、各ＰＮコード仮説は、１ｍｓ毎に繰り返す１０２３のチップを表現しており、１．０２３ＭＨｚのチップレートを表現している。この実施の形態例において、ＰＮコード・レジスタは一度に１０２３のチップを格納するように構成されている。
【００５９】
信号回線１９３によって示されるように、ＰＮコード・レジスタは、コード位相遅延仮説に相当する量だけ循環的にシフト可能となっている。ＰＮコードの周期が１０２３チップである前述してきた実施の形態において、コード位相遅延の値は半チップ刻みで０から２０４５の範囲に及ぶ可能性がある。ＰＮコード・レジスタはこの実施の形態において、考慮されるコード位相遅延仮説に対応する任意の整数または分数のチップ分だけ、循環的にシフト可能に構成されている。
【００６０】
さらに、積和回路１９４も設けられている。この回路は、サンプル・レジスタ１９０に格納された補正後のサンプル・サブ・フレームと、ＰＮコード・レジスタ１９２に格納されたＰＮコード仮説との積についての積分を形成するように構成される。
【００６１】
サンプル・レジスタ１９０に格納されたサンプル・サブ・フレームが２０４６のサンプルを備えており、それぞれがＩ成分およびＱ成分を有しており、ＰＮコード・レジスタ１９０に格納されたＰＮコード仮説が１０２３のチップを備えている上述の実施の形態において、サンプル・レジスタ１９０の中の２つのサンプルとＰＮコード・レジスタ１９２の中の１つのチップとの間に対応関係が存在する。２つのサンプルの其々のＩ成分とＱ成分は、対応するＰＮチップと掛け合わされる。そして、Ｉ成分についての積の和が求められ、それとは別個にＱ成分についての積の和が求められる。Ｉ成分についての積の和は信号回線１９５の出力であり、Ｑ成分についての積の和は信号回線１９６の出力である。
【００６２】
方程式の形式では、この実施の形態における積和回路１９４の機能は以下のように表わすことができる。
【００６３】
【数３】
2002540434.tif 000003
【００６４】
【数４】
2002540434.tif 000004
【００６５】
ここで CHIPi はＰＮコード仮説中のｉ番目のチップであり、Ii1は CHIPi に対応した２つのサンプルの１番目の方のＩ成分であり、Ii2は CHIPi に対応した２つのサンプルの２番目の方のＩ成分であり、Qi1は CHIPi に対応した２つのサンプルの１番目の方のＱ成分であり、Qi2は CHIPi に対応した２つのサンプルの２番目の方のＱ成分である。
【００６６】
さらに、二乗和平方根回路１９８、加算器２０２、及びＲＡＭ２００が設けられている。二乗和平方根回路１９８は、Ｉ成分についての積の和（ＳＩ）及びＱ成分についての積の和（ＳＱ）を、それぞれ信号回線１９５及び１９６を介して受信し、これら２つの値の二乗和の平方根を求めるように構成されている。方程式の形式では、この回路は以下の値を計算する。
【００６７】
【数５】
2002540434.tif 000005
【００６８】
考慮の対象であるサンプル・レジスタ１９０に格納されたサブ・フレームが、関心のあるフレームの最初のサブ・フレームである場合、前述した値は、考慮の対象となっているＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説、及びコード位相仮説の組合せに対応したＲＡＭ２００の配列エントリーに格納される。図５に示すようにこれらの配列は同じ形式をしており、これらの配列は最終的に現在のＰＮ仮説に対する相関配列になる。
【００６９】
考慮の対象であるサンプル・レジスタ１９０に格納されたサブ・フレームが、関心のあるフレームの最初のサブ・フレームではない場合、考慮の対象となっているＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説、及びコード位相仮説の組合せに対応したエントリーには、ＲＡＭ２００に格納された以前のサブ・フレームから導き出された値が既に存在しているであろう。この場合、上記で求められたＳＳの値は、加算器２０２によって、それまでに格納された値と加算される。それまでに格納された値は、信号回線２０４を介して加算器２０２に提供される。そして、その結果は、それまでに格納された値に代わって、ＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説、及びコード位相仮説の組合せに対応した配列エントリーに格納される。
【００７０】
その後、次のコード位相仮説が選択されて、ＰＮコード・レジスタ１９４は選択されたコード位相仮説に従って循環的にシフトする。そして、上記のプロセスが繰り返される。このプロセスは、テストしたいコード位相仮説のそれぞれに対して継続する。実施の一形態では、ＰＮコードの繰り返し周期に対応して、１ｍｓサブ・フレームのそれぞれに対して２０４６のコード位相がテストされる。この実施の形態において、コード位相仮説は半チップ刻みで０から２０４５までの範囲にわたってテストされており、次のコード位相仮説は単にＰＮコード・レジスタ１９２を２分の１チップだけ循環的にシフトすることによって選択される。
【００７１】
図８に示す整合フィルタは、ＲＡＭ１８０に格納されたフレームの各サブ・フレームに対して、上述したタスクを実行するように構成されている。このプロセスが完了すると、ＲＡＭ２００には図５に示す形式の相関配列が存在することになる。これらの相関配列は信号回線９８を介してＧＰＳ処理装置８４（図４）に提供される。ＧＰＳ処理装置８４は、これらの相関配列と、上述のやり方で以前のセグメントから導き出された相関配列とを結合する。
【００７２】
５．第１の実施の形態の動作
図９に本発明の全体的な動作の方法の第１の実施の形態を示す。図に示すように、プロセス２２０は反復するものであり、プロセス２２０の各サイクルはステップ２２２から始まる。ステップ２２２において、サンプル・セグメントが受信される。実施の一形態では、セグメントのサイズはサイクルごとに可変である。別の実施の形態では、セグメントのサイズは固定されている。実施の一形態において、セグメントのサイズは２０ｍＳである。
【００７３】
ステップ２２４において、テストされるべきＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説およびコード位相仮説が決定される。実施の一形態では、これらの仮説はサイクルごとに可変である。別の実施の形態では、これらの仮説は固定されている。実施の一形態では、既に検出に成功している衛星に対応して、テストされるべきＰＮコード仮説が決定される。ある衛星について以前に検出に成功している場合は、その衛星のＰＮコードは、テストされるべきＰＮコード仮説のセットから取り除かれる。同様に、テストされるべきドップラーシフト仮説のセットは、以前に検出された衛星のドップラーシフト値に基いて削減されるであろう。
【００７４】
ステップ２２６において、ステップ２２４で決定されたテストされるべき仮説のセットに従って、サンプル・セグメントについての相関分析が実行される。その結果、サンプル・セグメントと、テストされた仮説の様々な組合せの間の相関の水準を測る相関データが得られる。実施の一形態において、相関データは方程式（３），（４）及び（５）を使用して計算される。
【００７５】
ステップ２２８において、このデータは以前のセグメントから累積されている相関データと選択的に結合される。実施の一形態では、このステップが、現在のセグメントと以前のセグメントの間のコード位相差に対して調節することを含む。実施の一形態では、このステップが、決定されたコード位相差だけ少なくとも１つの行をシフトした後に、１行ずつ相関配列を結合することを含む。実施の一形態において、コード位相差は、上述した方程式（１）および（２）に従って計算される。
【００７６】
ステップ２３０において、累積的なデータが衛星の存在および距離の検出を可能にするかどうか判断される。もし可能にするならば、ステップ２３２が実行されて、衛星の距離が決定される。実施の一形態では、このステップが、サンプルとの累積的な相関が最も高いコード位相仮説から距離を決定することを含む。もし可能にしないならば、ステップ２２２に戻り、新たなサンプル・セグメントを用いてプロセス２２０の処理を繰り返す。
【００７７】
６．第２の実施の形態の動作
図１０Ａ〜図１０Ｃに、本発明の全体的な動作の方法の第２の実施の形態を示す。ここでも、プロセス２２０’は反復するものであり、プロセス２２０’の各サイクルはステップ２４０から始まる。このプロセスによれば、エポックとして知られている、複数の一連の期間に分割された時刻基準が存在するものとされる。
【００７８】
ステップ２４０において、エポックの開始が検出されるまで、プロセスはループする。実施の一形態では、ある１つのエポックはある１つのフレーム周期である。実施の一形態において、ある１つのエポックはある１つの２０ｍＳフレーム周期である。図７のタイミング図が対象とする実施の形態では、エポックはＴ０，Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ，Ｔｎ＋１等によってマークされた期間である。図７で描かれたシナリオでは、参照符号１５２が、Ｔ１によって表わされる新たなエポックの開始を識別している。
【００７９】
あるエポックの開始が検出されると、ステップ２４２が実行される。ステップ２４２において、受信器サンプルの格納は、その後のエポックが開始する前に始められる。図７で描かれたシナリオでは、Ｔ１での新たなエポックの開始によって、ＧＰＳ処理装置８４（図４）にデータ取得を開始するコマンドを発行させる割り込み処理が生成される。図７ではこのコマンドを参照符号１５４で識別している。そのコマンドは、その後のエポックが開始する前にデータの取得を始めるためのものである。図７では、その後のエポックは参照符号１６０で識別されており、Ｔ２によって表されている。図１０Ａ〜図１０Ｂの方法に従って、受信器からのデータ・サンプルの取得は、その後のエポックが開始するよりも前である、参照符号１５６で識別された時点から開始される。
【００８０】
データ・サンプルの取得が開始されると、カウンタがカウントを開始する。これは図１０Ａにおいて、ステップ２４２の後に実行されるステップ２４４によって表される。実施の一形態において、そのカウンタは図４のオフセット測定回路７８の一部である。
【００８１】
その後、ステップ２４６が実行される。ステップ２４６において、その後のエポックが検出されるまで、システムはループする。図７で描かれたシナリオでは、その後のエポックはＴ２であり、参照符号１６０で識別されている。その後のエポックが検出されると、ステップ２４８が実行される。
【００８２】
ステップ２４８において、カウンタが停止し、カウンタの内容を用いて、データ取得の開始とその後のエポックの開始の間の時間オフセットＯＳ１が導き出される。図７で描かれたシナリオでは、この値はＣＰ１で表わされ、参照符号１５６で識別された時点でのデータ・セグメント１５８の取得の開始と、エポックＴ２の開始時点である参照符号１６０（図７）で識別された時点との間の時間的なオフセットである。
【００８３】
その後、ステップ２５０が実行される。ステップ２５０において、データの取得が完了するまで、システムはループする。実施の一形態において、このデータ取得の完了は、割り込み処理の生成か、あるいはポーリング法によって、ＧＰＳ処理装置８４（図４）により検出される。図７で描かれたシナリオでは、データ・サンプル１５８（図７）の取得の完了は、識別符号１７２（図７）で識別されている。
【００８４】
データ取得の完了に際して、ステップ２５２（図１０Ｂ）が実行される。ステップ２５２において、ＯＳ１を規定する、カウンタの内容が保存され、取得されたデータ・サンプルと関連付けられる。実施の一形態において、ＧＰＳ処理装置８４（図４）は、オフセット測定回路７８内に保持されたカウンタの内容を読み取り、この値をＣＰ１として規定する。その後、ＧＰＳ処理装置８４はこの値を保存し、データ・サンプル１５８（図７）と関連付ける。
【００８５】
その後、システムは、テストされるべきＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説およびコード位相仮説との間の相関の度合いを記述する相関データを生成する。ステップ２５４において、テストされるべきＰＮコード仮説が選択され、ステップ２５６において、テストされるべきドップラーシフト仮説が選択される。実施の一形態では、選択されたＰＮコード仮説は、ＰＮコード生成器８０（図４）によって生成され、その後にＰＮコード・レジスタ１９２（図８）に格納される。加えて、ドップラーシフト仮説は、ドップラーシフト生成器１８４（図８）によって生成される。
【００８６】
その後、ステップ２５８が実行される。ステップ２５８において、取得された受信器サンプルが、選択されたドップラーシフト仮説に対して補正される。実施の一形態では、受信器サンプルはＲＡＭ１８０（図８）に格納され、ドップラーシフト補正回路１８２は、一度に１つのサブ・フレームずつ、これらのサンプルを選択されたドップラーシフト仮説に対して補正する。尚、この実施形態に関する更なる説明は、参照することによって本明細書に組み込まれている、前述した米国特許出願番号０９／１４５，０５５に開示されている。
【００８７】
その後、ステップ２６０が実行される。ステップ２６０において、ステップ２５８からの調整されたデータと、選択されているＰＮコード仮説との間で、相互相関分析が実行される。このステップによれば、複数のコード位相仮説のそれぞれに対して、調整された受信器サンプルとＰＮコード仮説（選択されたコード位相仮説に従いシフトしている）との間の乗算結果の積分値が求められる。実施の一形態では、２０４６のコード位相仮説がテストされる。これらのコード位相仮説は、選択されたＰＮコード仮説を、半チップ刻みで０から２０４５の範囲に及ぶシフト値だけ循環的にシフトすることによって生成される。実施の一形態において、このステップは、一度に１つのサブ・フレームについて実行される。この実施の形態では、所定のＰＮコード仮説、ドップラーシフト仮説およびコード位相仮説に対する様々なサブ・フレームについての積分値を加算して、そのフレームについての積分値を取得する。実施の一形態では、このステップは整合フィルタ８２（図４及び図８）によって実行される。実施の一形態において、このステップは、上述の方程式（３），（４）及び（５）に従って実行される。
【００８８】
ステップ２６０が完了すると、ステップ２６２が実行される。ステップ２６２において、ステップ２６０で得られた相関データが、後述される手法によって、同一のＰＮコード仮説／ドップラーシフト仮説に対する以前の相関データと結合される。もちろん、これが所定のＰＮコード仮説／ドップラーシフト仮説に対して得られた最初の相関データのセットである場合には、これらの値は単に格納される。実施の一形態では、ステップ２６０の相互相関分析の完了は、割り込み処理か、あるいはポーリング法によって、ＧＰＳ処理装置８４（図４）により検出される。実施の一形態において、あるセグメントに対する相関データは、それ以前の相関データと、上述した方程式（１）および（２）を使用して結合される。
【００８９】
ステップ２６４において、テストされるべきドップラーシフト仮説がこれ以上あるか否かが判断される。もしそうであれば、ステップ２５６に戻り、ここからプロセスが繰り返される。もしそうでなければ、ステップ２６６が実行される。
【００９０】
ステップ２６６において、テストされるべきＰＮコード仮説がこれ以上あるか否かが判断される。もしそうであれば、ステップ２５４に戻り、ここからプロセスが繰り返される。もしそうでなければ、ステップ２６８（図１０Ｃ）が実行される。
【００９１】
ステップ２６８において、累積された結果と結合するために取得されるべきデータ・セグメントがこれ以上あるか否かが判断される。もしそうであれば、ステップ２４０（図１０Ａ）に戻り、ここからプロセスが繰り返される。もしそうでなければ、プロセスは終了する。
【００９２】
通常は、プロセスが反復するにつれて、各パスについてテストするＰＮコード仮説及びドップラーシフト仮説は減少するであろう。この削減は、いくつかのＰＮコード（衛星）が検出されたため、及び以前に検出された衛星のドップラーシフト値の観測結果に基いて、テストされなければならないドップラーシフトの不正確さの範囲が縮小されるために生じる。
【００９３】
さらに、データ・サンプルの各セットに対して収集されたパラメータは変化することを認識すべきである。例えば、図７に関して、第１のパスはパラメータＯＳ１、Ｔ２およびＣＰ１に関係している。しかしながら、第２のパスはパラメータＴｎ、ＯＳ２およびＣＰ２に関係している。
【００９４】
また、上記のデータ取得プロセスは固定された２０ｍＳのエポック又はセグメント長に限定されないことを認識すべきである。一般に、それは各パスにおいて可変長に調節することができる。実施の一形態では、それは各パスにおいて１ｍＳ刻みで１〜２０ｍＳの可変長に調節することができる。他の実施の形態において、単にＲＡＭ４００のメモリ容量を増加させることにより、より長い期間を扱うことができる。
【００９５】
図１０Ａ〜図１０Ｃのプロセス２２０’の完了に際して、実施の一形態では、ＧＰＳ処理装置８４（図４）は、そのメモリ内に複数の相関配列を格納しており、ここで各配列は特定のＰＮコード仮説に対応しており、配列の各行は特定のドップラーシフト仮説に対応している。各配列は、サンプルの多数のセットから導き出された結合結果を表わしている。
【００９６】
７．整合フィルタの動作
図１１Ａ〜図１１Ｃに、本発明に係る整合フィルタの動作の方法３００を示す。ステップ３０２において、サンプル・フレームが格納される。図８の整合フィルタでは、そのサンプル・フレームはＲＡＭ１８０に格納される。
【００９７】
ステップ３０４において、テストするＰＮコード仮説が選ばれ、循環シフト・レジスタに格納される。図８の整合フィルタでは、そのＰＮコード仮説はＰＮコード・レジスタ１９２に格納される。
【００９８】
ステップ３０６において、ステップ３０２で格納されたサンプル・フレームのサブ・フレームが選択される。
【００９９】
ステップ３０８において、テストするドップラーシフト仮説が選択される。図８の整合フィルタでは、このステップは、ユーザーによって課された制約あるいは限界に応じてドップラーシフト仮説を連続的に生成するドップラーシフト生成器１８４によって、暗黙のうちに実行される。実施の一形態では、ドップラーシフト仮説は±６２，０００Ｈｚの範囲に及ぶ。
【０１００】
ステップ３１０において、ステップ３０６で選択されたサブ・フレームが、ステップ３０８で選択されたドップラーシフト仮説に対して補正される。図８の整合フィルタでは、このステップはドップラーシフト補正回路１８２によって実行される。実施の一形態において、このステップは、参照することによって本明細書に組み込まれている、前述した米国特許出願番号０９／１４５，０５５に記載されているように実行される。
【０１０１】
ステップ３１２において、ステップ３１０からの補正されたデータが格納される。図８の整合フィルタでは、補正されたデータはサンプル・レジスタ１９０に格納される。
【０１０２】
ステップ３１４において、テストするコード位相仮説が選ばれる。図８の整合フィルタでは、このステップは、あるＰＮコードの繰り返し周期において、可能性のあるコード位相仮説のそれぞれを通して連続的かつ循環的にシフトするＰＮコード・レジスタ１９２の動作において暗黙的に行われる。実施の一形態において、それは２０４６の半チップ刻みの増分を備えている。
【０１０３】
ステップ３１８（図１１Ｂ）において、ステップ３０４で選択され格納されたＰＮコード仮説が、ステップ３１４で選択されたコード位相仮説から導き出される量だけ、循環的にシフトする。図８の整合フィルタでは、選択されたコード位相仮説は半チップ刻みで０〜２０４５の範囲に及んでおり、ステップ３１８は、選択されたコード位相仮説から成る半チップ刻みの数だけ、ＰＮコード仮説を循環的にシフトすることによって実装される。
【０１０４】
ステップ３２０において、ステップ３１８からのシフトされたＰＮコードと、ステップ３１０からの補正されたサンプル・サブ・フレームとの積が取得される。実施の一形態では、このステップは、Ｉ成分についての積の和であるＳＩと、Ｑ成分についての積の和であるＳＱを形成することを含む。実施の一形態では、ＳＩおよびＳＱは、前述した方程式（３）及び（４）に従って導き出される。図８の整合フィルタでは、このステップは積和回路１９４によって実行される。
【０１０５】
ステップ３２２において、ステップ３２０からのＳＩ及びＳＱの二乗和の平方根が、前述した方程式（５）に従って決定される。図８の整合フィルタでは、このステップは二乗和平方根回路１９８によって実行される。
【０１０６】
ステップ３２４において、ステップ３２２で決定された値が、ステップ３０２の対象であるフレームの以前のサブ・フレームに対して同一の仮説から導き出された同様な値に加算され、その結合結果が格納される。図８の整合フィルタでは、このステップはＲＡＭ２００と組合された加算器２０２によって実行され、結合された値はＲＡＭ２００に保持される。
【０１０７】
ステップ３２６において、選択されたＰＮコード仮説及びドップラーシフト仮説に対してテストされるべきコード位相仮説がこれ以上あるか否かが判断される。もしそうであれば、ステップ３１４に戻り、ここから新たなコード位相仮説に対してプロセスが繰り返される。もしそうでなければ、ステップ３２８（図１１Ｃ）が実行される。図８の整合フィルタにおいて、このステップはＰＮコード・レジスタ１９２の動作において暗黙的に行われる。ＰＮコード・レジスタ１９２は、所定のＰＮコード仮説及びドップラーシフト仮説に対してテストされるべき２０４６のコード位相仮説を通して連続的にシフトする。
【０１０８】
ステップ３２８（図１１Ｃ）において、選択されたＰＮコード仮説に対してテストされるべきドップラーシフト仮説がこれ以上あるか否かが判断される。もしそうであれば、ステップ３０８に戻り、ここから新たなドップラーシフト仮説に対してプロセスが繰り返される。もしそうでなければ、ステップ３３０が実行される。図８の整合フィルタにおいて、このステップはドップラーシフト生成器１８４の動作において暗黙的に行われる。ドップラーシフト生成器１８４は、所定のＰＮコード仮説に対して複数のドップラーシフト仮説を循環する。実施の一形態では、所定のＰＮコード仮説に対してテストされるドップラーシフト仮説は±６２，０００Ｈｚの範囲に及ぶ。
【０１０９】
ステップ３３０において、ステップ３０２の対象であるフレームについて、更に分析すべきサブ・フレームがこれ以上あるか否かが判断される。もしそうであれば、ステップ３０６に戻り、ここから新たなサブ・フレームを用いてプロセスが繰り返される。もしそうでなければ、プロセスは終了する。実施の一形態において、図１１Ａ〜図１１Ｃに示される方法は、その後もテストされるべきＰＮコード仮説のそれぞれに対して繰り返される。実施の一形態において、このタスクの協調はＧＰＳ処理装置８４（図４）によって実行される。
【０１１０】
８．累積的な相関データを更新する方法に係る第１の実施の形態
次に、データを結合するための適切な方法に議論を進める。図１２に、本発明による、新たなセグメントから導き出された相関データを用いて、累積的な相関データを更新する方法の実施の形態を示す。ステップ３５０において、累積的な相関データのうち、更新されるべき部分が取得される。実施の一形態では、この部分は、特定のＰＮコード仮説およびドップラーシフト仮説の組合せに対応する累積的な相関データである。
【０１１１】
ステップ３５２において、追加的な相関データ、即ち、新たなセグメントから導き出された相関データの対応する部分が取得される。実施の一形態では、この追加的な相関データのこの部分は、特定のＰＮコード仮説およびドップラーシフト仮説の組合せに対応している。
【０１１２】
ステップ３５４において、上記の２つの部分の間のコード位相差ΔＣＰが決定される。実施の一形態において、この値は、２つの部分に対応するドップラーシフト仮説と、第１のサンプル・セグメントの開始と第２のサンプル・セグメントの開始との間の時間差から導き出される。実施の一形態において、ΔＣＰは前述した方程式（１）及び（２）に従って決定される。
【０１１３】
ステップ３５６において、ステップ３５２で取得された追加的な相関データの部分が、ステップ３５４で決定された２つの部分の間のコード位相差に応じて調整される。実施の一形態において、このステップは、ステップ３５４で決定されたコード位相差から導き出される量だけ、追加的な相関データの行を循環的にシフトすることを含む。実施の一形態において、ΔＣＰの値は前述した方程式（１）及び（２）を用いて算出され、シフト量 SHIFT は、次の方程式から導き出される。
【０１１４】
【数６】
2002540434.tif 000006
【０１１５】
ステップ３５８において、ステップ３５０で取得された累積的な相関データの部分は、ステップ３５８で決定された調整されたデータを用いて更新される。実施の一形態において、このステップは、循環的にシフトされた追加的な相関データの行を、データ要素ごとに、累積的な相関データの対応する行に加算することを含む。
【０１１６】
ステップ３６０において、更新すべき累積的な相関データの他の部分があるか否かが判断される。もしあるならば、更新されるべき累積的な相関データの他の部分に対して、ステップ３５０からプロセスが繰り返される。もしなければ、参照符号３６２で識別するように、プロセスは終了する。
【０１１７】
９．累積的な相関データを更新する方法に係る第２の実施の形態
図１３Ａ〜図１３Ｂに、追加的な相関データを用いて累積的な相関データを更新する方法の第２の実施の形態を示す。この実施の形態では、累積的な相関データおよび追加的な相関データは、各々が図５に示す形式とされている。
【０１１８】
ここでも、このプロセスは反復するものであり、このプロセスの各サイクルはステップ３７０から始まり、ＰＮコード仮説が選択される。そして、ステップ３７２において、選択されたＰＮコード仮説に対する累積的な相関配列が取得され、ステップ３７４において、選択されたＰＮコード仮説に対する追加的な相関配列が取得される。
【０１１９】
ステップ３７６において、ドップラーシフト仮説が選択され、ステップ３７８（図１３Ａ）において、選択されたドップラーシフト仮説に対するコード位相差ΔＣＰが決定される。実施の一形態において、この値は前述した方程式（１）及び（２）に従って決定される。
【０１２０】
ステップ３８０において、ステップ３７４で取得された追加的な配列の対応する行が、ステップ３７８で決定されたコード位相差から導き出される量だけ循環的にシフトさせられる。実施の一形態において、この量は、前述した方程式（６）に従って決定される。
【０１２１】
そして、ステップ３８２において、ステップ３８０からのシフトした行は、データ要素ごとに、累積的な相関配列の対応する行に加算される。
【０１２２】
ステップ３８４（図１３Ｂ）において、更新されるべきドップラーシフト仮説がこれ以上あるか否かが判断される。もしあるならば、ステップ３７６に戻り、ここからその更新されるべきドップラーシフト仮説のうちの１つに対して、プロセスが繰り返される。もしなければ、ステップ３８６が実行される。ステップ３８６において、更新されるべきＰＮコード仮説がこれ以上あるか否かが判断される。もしあるならば、ステップ３７０に戻り、ここからその更新されるべきＰＮコード仮説のうちの１つに対して、プロセスが繰り返される。もしなければ、参照符号３８８で識別されるように、プロセスは終了する。
【０１２３】
１０．実装例
図４のサンプリング回路７４、タイミング回路７６、オフセット測定回路７８および整合フィルタ８２の機能を組み合わせた「マグナ（Ｍａｇｎａ）」というコードネームの整合フィルタ・チップは、本願の出願人（カルフォルニア州ニューポートビーチのコネクサント・システムズ社）により開発されている。図４のＧＰＳ処理装置８４の機能を具現化した「スコーピオ（Ｓｃｏｒｐｉｏ）」（Ｐａｒｔ  Ｎｏ．１１５７７−１１）というコードネームのプロセッサ・チップは、本願の出願人から入手することができる。実施の一形態において、その処理装置は、例えば連続的に多くのＧＰＳ衛星信号２０（図１）を追跡するための追跡チャネルといった、ＧＰＳに特有の回路をさらに有している。通常、その処理装置は、外部バスを備えた少なくとも１つの内蔵マイクロプロセッサを含んでいる。１つの構成としては、その処理装置は、整合フィルタ・チップをメモリ・マップ方式の周辺装置として認識する。それは、整合フィルタ・チップへ命令を発行し、所定のコマンド・セットについての処理を完了した後に、その結果を読み出す。図４のＧＰＳ無線受信器７２の機能を具現化した「ジェミニ／パイシーズ  モノパック（Ｇｅｍｉｎｉ／Ｐｉｃｅｓ  Ｍｏｎｏｐａｃｋ）」（Ｐａｒｔ  Ｎｏ．Ｒ６７３２−１３）というコードネームのＲＦ受信器チップは、本願の出願人から入手することができる。この実施形態に関する更なる説明は、参照することによって本明細書に組み込まれている、前述した米国特許出願番号０９／１４５，０５５に開示されている。
【０１２４】
上記の具体例、実装例及び実施例は、整合フィルタの動作の適用を繰り返すことによって、相関配列の信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善する。上述したアプローチは以下のような多くの長所を有する。
【０１２５】
１．上記の具体例、実装例及び実施例によれば、任意の時刻基準に順応することができる。これは、それらがＧＰＳチップセット、セルラー及びＰＣＳチップセット、及び標準的なマイクロプロセッサに適用可能であることを意味する。
【０１２６】
２．上記の具体例、実装例及び実施例によれば、複数の不均一な受信器サンプルの取得長さを結合することが可能となる。これは、セルラーやＰＣＳといった一体型のアプリケーションにおいて、極めて重要な意味を持つ。これらのアプリケーションでは、電話が送信していないときにＧＰＳを受信することが望ましい。様々な電話標準規格においては、利用可能なアイドル・スロットの継続時間が互いに異なるため、時間間隔に対する順応性は重要である。
【０１２７】
３．上記の具体例、実装例及び実施例によれば、複数のデータ取得期間の開始において任意のオフセットを許容することができる。この事も電話アプリケーションに対して最重要な事であるが、更に、この事は基礎的なＧＰＳアプリケーションに対しても重要である。ＧＰＳアプリケーションにおいて、データ取得の開始時刻についての柔軟性は、受信されたサンプルにおいて、どの衛星に対しても、それらの相対的なコード位相に関わらず、同じデータ取得を行うことを可能にする。
【０１２８】
４．多数のデータ取得の結合は、ＳＮＲを徐々に増大させることができる。それぞれの追加分が加算された後に、相関配列を信号検出についてテストすることで、捕捉が成功するまでのプロセスを短縮することができる。
【０１２９】
５．プロセッサのＲＡＭ及び処理量が最小化される。これは、電話アプリケーションに対して重要な事である。電話アプリケーションでは、ベースバンド・デバイスのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）およびプロトコル・スタック・プロセッサの稼動頻度が高く、ＲＡＭも制限されている。ＳＮＲが高い場合には、所定のＰＮコードに対して必要とされるＲＡＭの全体が、整合フィルタ上に、あるいは整合フィルタ内に配置される。ＳＮＲを改善するためにデータの結合が必要とされる場合、検出されていない衛星のみについて、処理が必要とされる。さらに、電話システムにおいては、移動電話ネットワーク動作に本来的に備わっている情報を利用することによって、相関配列のサイズを、ＰＮコード仮説及びドップラーシフト仮説毎に２０４６よりも少ないデータ要素にまで、削減することができる。
【０１３０】
６．ここでの議論はＧＰＳに焦点を合わせたものだが、本発明は信号の検出のために相関法を利用する任意のシステムに適用することができる。これには、ほとんどのスペクトル拡散システムおよび一般的な信号検出器を含む。
【０１３１】
７．上記の実施例及び実装例は、様々な機能を実行するＧＰＳ処理装置を利用することについて説明しているが、上記の実施例は、一般的な処理装置を用いてこれらの機能を実行する場合についても適用可能であることを理解しなければならない。この事の開示を目的として、一般的な処理装置とは、その処理装置によってアクセス可能なメモリに格納された個別の命令の順列を実行することができるコンピュータ、ＤＳＰ、ベースバンド・プロセッサ、マイクロプロセッサあるいはマイクロコンピュータを含む、任意のデバイスを意味するよう定義される。また、これらの機能を実行するためにアナログ回路が使用される場合についても、上記の実施例が適用可能であることも理解されなければならない。
【０１３２】
アプリケーションの様々な実施例が説明されているが、当業者には、本発明の範囲内において、更に多くの実施例及び実装例が可能であることが明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等の範囲に照らす以外には、その範囲を制限されない。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】図面の簡単な説明
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＧＰＳ受信器の動作環境を例示したものである。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る信号検出器のブロック図である。
【図３】図３は、図２の信号検出器の動作方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明に係るＧＰＳ受信器の実施の形態を示したものである。
【図５】図５は、本発明に係る整合フィルタの実施の一形態により出力されるデータ構造を示したものである。
【図６】図６は、本発明に係るＧＰＳ受信器の実施の一形態におけるデータフローを示したものである。
【図７】図７は、本発明の実施の一形態に係る多数の相関配列の結合についてのタイミング図である。
【図８】図８は、本発明に係る整合フィルタの実施の形態を示したものである。
【図９】図９は、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１０Ａ】図１０Ａから図１０Ｃは、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１０Ｂ】図１０Ａから図１０Ｃは、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１０Ｃ】図１０Ａから図１０Ｃは、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１１Ａ】図１１Ａから図１１Ｃは、本発明に係る整合フィルタの動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１１Ｂ】図１１Ａから図１１Ｃは、本発明に係る整合フィルタの動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１１Ｃ】図１１Ａから図１１Ｃは、本発明に係る整合フィルタの動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１２】図１２は、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１３Ａ】図１３Ａから図１３Ｂは、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【図１３Ｂ】図１３Ａから図１３Ｂは、本発明に係るＧＰＳ受信器の動作方法の実施の形態を示したものである。
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】全図
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【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】
2002540434.tif 000011
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
2002540434.tif 000019
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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