(57)【要約】【課題】電波時計に正確なタイムコードを送信すると共に小さな電源供給能力で動作する装置を提供する。【解決手段】無線中継装置１００は、ＧＰＳ衛星から衛星信号を受信することが可能な受信部Ａ１と、衛星信号のうち時刻情報を受信するように受信部Ａ１を制御するＣＰＵ３０とを備え、ＣＰＵ３０は、内部時刻を計時し、受信した衛星信号を用いてタイマで内部時刻を修正し、当該装置が使用される地域の時刻と衛星信号の時刻情報の示す時刻との時差を示す時差データＤｔｃに基づいて内部時刻を修正して現在時刻データＤｔｎを生成する。送信部Ａ２は、現在時刻データＤｔｎに対応するタイムコードＴＣを含む電波を送信する。ＣＰＵ３０は、送信処理と測時処理とを排他的に実行する。【選択図】図４
2011163803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が軌道情報と時刻情報とを含む衛星信号を送信する複数の衛星から、前記衛星信号を受信することが可能な受信部と、
前記複数の衛星の少なくとも一つから送信される前記衛星信号のうち前記時刻情報を受信するように前記受信部を制御する制御部と、
時刻を計時する計時部と、
受信した前記衛星信号を少なくとも用いて前記計時部で計時される時刻を修正する時刻修正部と、
当該装置が使用される地域の時刻と前記衛星信号の時刻情報の示す時刻との時差を示す時差情報を設定する時差設定部と、
前記計時部で計時された時刻を前記時差情報に基づいて時差を修正して現在時刻情報を生成する時差修正部と、
前記現在時刻情報に対応する時刻コードを含む電波を送信する送信部とを備え、
前記制御部は、前記受信部が前記衛星信号を受信する受信期間以外の期間の一部において、前記電波を送信するように前記送信部を制御すること、
を特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の衛星のうち一つから送信される前記衛星信号のみを受信するように前記受信部を制御し、
前記時刻修正部は、前記時刻情報のみを用いて前記計時部で計時される時刻を修正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の衛星のうち一つから送信される前記衛星信号を受信するように前記受信部を制御し、
前記時刻修正部は、前記衛星信号に含まれる軌道情報と当該装置の位置情報とに基づいて算出した距離を用いて、前記衛星信号に含まれる前記時刻情報を補正して、前記計時部で計時される時刻を修正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項４】
前記時差設定部は、
利用者の操作に応じた操作信号を出力する操作部と、
当該装置が使用される地域を示す地域情報と前記時差情報とを対応付けて記憶した記憶部と、
前記操作信号によって特定される前記地域情報に対応する前記時差情報を前記記憶部から読み出す読出部とを備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項５】
前記時差設定部は、
利用者の操作に応じた操作信号を出力する操作部と、
演算により当該装置が使用される地域を示す地域情報を生成する演算部と、
前記地域情報と前記時差情報とを対応付けて記憶した記憶部と、
前記地域情報に対応する前記時差情報を前記記憶部から読み出す読出部とを備え、
前記制御部は、前記操作信号によって所定の動作が指定されると、３個以上の前記衛星からの軌道情報を受信するように前記受信部を制御し、
前記演算部は、前記３個以上の軌道情報に基づいて前記地域情報を生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項６】
前記記憶部は、前記時差情報として季節に応じたサマータイムの補正を加味したサマータイム時差情報を前記地域情報と対応付けて記憶しており、
前記読出部は前記地域情報に対応する前記サマータイム時差情報を読み出し、
前記時差修正部は前記計時部で計時された時刻を前記サマータイム時差情報に基づいて修正してサマータイムの補正をした前記現在時刻情報を生成する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の無線中継装置。
【請求項７】
前記送信部が送信する前記電波は、長波標準電波であり、
前記制御部は、予め定められた送信期間で前記電波の送信を行うように前記送信部を制御し、
前記送信期間は、前記計時部が計時する時刻の正時を含み、且つ前記受信期間と重複しない
ことを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項８】
光エネルギーから電力を発生する発電部と、
前記発電部で発電された電力を蓄積する蓄積部とを備え、
前記受信部、前記制御部、前記計時部、前記時刻修正部、前記時差設定部、及び前記送信部は、前記蓄積部から供給される電力で動作することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項９】
各々が軌道情報と時刻情報とを含む衛星信号を送信する複数の衛星のうち、少なくとも一つから送信される前記衛星信号の前記時刻情報を受信し、
時刻を計時し、
少なくとも受信した前記衛星信号を用いて計時した時刻を修正し、
地域の時刻と前記衛星信号の時刻情報の示す時刻との時差を示す時差情報を設定し、  修正された時刻を前記時差情報に基づいて時差を修正して現在時刻情報を生成し、
前記現在時刻情報に対応する時刻コードを含む電波を送信する、
ことを特徴とする現在時刻情報の報知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星からの時刻情報を受信して電波で時刻情報を送信する無線中継装置及び報知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電波時計が普及しつつある。電波時計は、放送局から送られる信号を、電波時計に設けられた受信部で受信して、自動的に時刻合わせを実行する。しかしながら、このような放送局は日本、ドイツ及びアメリカにのみ存在し、世界的に見れば普及の途上にあると言える。また、放送局からの電波が届く地域であっても、マンションやビルなど鉄筋コンクリート構造や鉄骨構造の建物内部では電波が減衰するため、減衰の程度によっては時刻合わせが困難になる。
一方、地球上の現在位置を計測するためのシステムであるＧＰＳ（Global Positioning System）システムが知られている。このシステムには軌道に沿って地球を周回するＧＰＳ衛星が用いられる。ＧＰＳ衛星は原子時計を備えており、極めて正確な時刻情報を含む信号（航法メッセージ）を送信する。
そこで、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して時刻情報を取得し、受信した時刻情報をリアルタイムで無線送信する装置が提案されている（特許文献1参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1の中継装置は、ＧＰＳ衛星からの信号の受信と、時刻情報の無線送信を同時に実行するため、消費電力の最大値が増加して、装置の小型化が困難になるといった問題があった。
本発明は、消費電力の最大値を削減しながら、衛星からの信号を受信して正確な時刻情報を送信する無線中継装置及びその報知方法を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために、本発明に係る無線中継装置は、各々が軌道情報と時刻情報とを含む衛星信号を送信する複数の衛星から、前記衛星信号を受信することが可能な受信部と、前記複数の衛星の少なくとも一つから送信される前記衛星信号のうち前記時刻情報を受信するように前記受信部を制御する制御部と、時刻を計時する計時部と、受信した前記衛星信号を少なくとも用いて前記計時部で計時される時刻を修正する時刻修正部と、当該装置が使用される地域の時刻と前記衛星信号の時刻情報の示す時刻との時差を示す時差情報を設定する時差設定部と、前記計時部で計時された時刻を前記時差情報に基づいて時差を修正して現在時刻情報を生成する時差修正部と、前記現在時刻情報に対応するタイムコードを含む電波を送信する送信部とを備え、前記制御部は、前記受信部が前記衛星信号を受信する受信期間以外の期間の一部において、前記電波を送信するように前記送信部を制御することを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、衛星からの衛星信号によって修正した正しい時刻を電波で送信することができるので、いわゆる標準電波が届かない地域であっても、電波時計を使用することが可能となる。さらに、計時部を備えるので衛星信号の受信と電波の送信とを時間的に重複しないで実行できる。受信に必要とされる電力と、送信に必要とされる電力とを時間的に分散させることにより、小さな供給能力の電源を用いて無線中継機器を動作させることが可能となる。くわえて、送信と受信が排他的に実行されるので、送信信号が受信系に回り込んでノイズとなることもない。
【０００７】
上述した無線中継装置において、前記制御部は、前記複数の衛星のうち一つから送信される前記衛星信号のみを受信するように前記受信部を制御し、前記時刻修正部は、前記時刻情報のみを用いて前記計時部で計時される時刻を修正することが好ましい。時刻の修正には、一つの衛星から送信される衛星信号に含まれる時間情報を取得できれば可能であるところ、この発明によれば、余分な衛星信号を受信しないので、受信部の消費電力を削減することができる。
【０００８】
上述した無線中継装置において、前記制御部は、前記複数の衛星のうち一つから送信される前記衛星信号を受信するように前記受信部を制御し、前記時刻修正部は、前記衛星信号に含まれる軌道情報と当該装置の位置情報とに基づいて算出した距離を用いて、前記衛星信号に含まれる前記時刻情報を補正して、前記計時部で計時される時刻を修正することが好ましい。この場合には、衛星までの距離に基づいて時刻情報を補正するので、より正確な時刻合わせが可能となる。
【０００９】
上述した無線中継装置において、前記時差設定部は、利用者の操作に応じた操作信号を出力する操作部と、当該装置が使用される地域を示す地域情報と前記時差情報とを対応付けて記憶した記憶部と、前記操作信号によって特定される前記地域情報に対応する前記時差情報を前記記憶部から読み出す読出部とを備えることが好ましい。
この発明によれば、利用者が操作部を操作して地域情報を入力することができるので、地域情報を特定する処理を簡素化することができる。
【００１０】
上述した無線中継装置において、前記時差設定部は、利用者の操作に応じた操作信号を出力する操作部と、演算により当該装置が使用される地域を示す地域情報を生成する演算部と、前記地域情報と前記時差情報とを対応付けて記憶した記憶部と、前記地域情報に対応する前記時差情報を前記記憶部から読み出す読出部とを備え、前記制御部は、前記操作信号によって所定の動作が指定されると、３個以上の前記衛星からの軌道情報を受信するように前記受信部を制御し、前記演算部は、前記３個以上の軌道情報に基づいて前記地域情報を生成することが好ましい。
この発明によれば、例えば、当該無線中継装置の利用を開始する場合、利用者が所定の操作を行うと、衛星信号を受信することによって地域情報が自動的に生成される。従って、利用者が地域情報を入力する必要がない。しかも、衛星信号に基づいて当該装置の地域情報を算出するので、正確な地域情報を取得することができる。
ここで、前記制御部は、予め定められた周期的な送信期間において、前記電波を送信するように前記送信部を制御し、前記送信期間において、前記操作信号によって前記所定の動作が指定されると、前記電波の送信を停止するように前記送信部を制御するとともに、３個以上の前記衛星からの軌道情報を受信するように前記受信部を制御することが好ましい。
【００１１】
上述した無線中継装置において、前記記憶部は、前記時差情報として季節に応じたサマータイムの補正を加味したサマータイム時差情報を前記地域情報と対応付けて記憶しており、前記読出部は前記地域情報に対応する前記サマータイム時差情報を読み出し、前記時差修正部は前記計時部で計時された時刻を前記サマータイム時差情報に基づいて修正してサマータイムの補正をした前記現在時刻情報を生成することが好ましい。この場合には、サマータイムに対応した正確な現在時刻情報を得ることができる。
【００１２】
上述した無線中継装置において、前記送信部が送信する前記電波は、長波標準電波であり、前記制御部は、予め定められた送信期間で前記電波の送信を行うように前記送信部を制御し、前記送信期間は、前記計時部が計時する時刻の正時を含み、且つ前記受信期間と重複しないことが好ましい。この場合には、ほとんどの電波時計は正時のタイミングに受信するので、その時間に電波を送信することで確実に電波時計に電波を受信させることができるとともに、無線中継装置の受信期間を避けて電波を送信するので、衛星からの信号の受信等、無線中継装置の実使用に支障を来たすことなく  無線中継装置の消費電力を抑えることが可能となり、無線中継装置の電池寿命を延長すること又は無線中継装置を小型化することができる。
【００１３】
上述した無線中継装置において、光エネルギーから電力を発生する発電部と、前記発電部で発電された電力を蓄積する蓄積部とを備え、前記受信部、前記制御部、前記計時部、前記時刻修正部、前記時差設定部、及び前記送信部は、前記蓄積部から供給される電力で動作することが好ましい。この場合には、発電部の発電によって無線中継装置を動作させるので、電力の供給がなく、かつ、標準電波が届かない地域であっても電波時計の時刻合わせを可能とすることができる。
【００１４】
次に、本発明に係る現在時刻情報の報知方法は、各々が軌道情報と時刻情報とを含む衛星信号を送信する複数の衛星のうち、少なくとも一つから送信される前記衛星信号の前記時刻情報を受信し、時刻を計時し、少なくとも受信した前記衛星信号を用いて計時した時刻を修正し、地域の時刻と前記衛星信号の時刻情報の示す時刻との時差を示す時差情報を設定し、修正された時刻を前記時差情報に基づいて時差を修正して現在時刻情報を生成し、前記現在時刻情報に対応する時刻コードを含む電波を送信することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、衛星からの衛星信号によって修正した正しい時刻を電波で送信することができるので、いわゆる標準電波が届かない地域であっても、電波時計を使用することが可能となる。さらに、時刻を計時するので衛星信号の受信と電波の送信とを時間的に重複しないで実行できる。受信に必要とされる電力と、送信に必要とされる電力とを時間的に分散させることが可能となる。くわえて、送信と受信が排他的に実行されるので、送信信号が受信系に回り込んでノイズとなることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】無線中継システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】航法メッセージの内容を示す説明図である。
【図３】タイムコードの内容を示す説明図である。
【図４】無線中継装置の構成を示すブロック図である。
【図５】測時に要する時間と測位に要する時間とを示すグラフである。
【図６】タイムゾーンと時差の関係を示す説明図である。
【図７】送信と受信の関係を示す説明図である。
【図８】送信処理の内容を示すタイミングチャートである。
【図９】測時処理の内容を示すタイミングチャートである。
【図１０】ＧＰＳ衛星が上空に現れる時間帯を示す説明図である。
【図１１】時間毎のＧＰＳ衛星の仰角の変化を表した説明図である。
【図１２】測位処理の内容を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面等を参照しながら説明する。
＜１．無線中継システムの全体構成＞
図１に無線中継システムの全体構成を示す。無線中継システムは、ＧＰＳ衛星１、屋内に設けられた無線中継装置１００、及び複数の電波時計２００を備える。無線中継装置１００は、ソーラーパネル４０を備えており光発電が可能である。このため、無線中継装置１００は、充電に有利な窓際等に配置される可能性が高い。また、無線中継装置１００を窓際に配置することは、ＧＰＳ受信アンテナ１０を用いてＧＰＳ衛星１からの衛星信号を受信する点でも有利である。無線中継装置１００は、受信した衛星信号を用いて、内蔵する時計の時刻を修正する。図に示すＧＰＳ衛星１は、本発明における衛星の一例であり、現在は約３１個のＧＰＳ衛星１が地球を周回している。
これらの衛星からの時刻情報によって、正しい時刻を表示パネル３５に表示することができ、さらに、無線中継装置１００は、屋内に設けられた複数の電波時計２００に対して長波送信アンテナ２０を介して時刻情報が重畳した標準電波を所定のタイミングで送信する。
【００１８】
電波時計２００の態様には、壁掛式や腕時計がある。いずれの態様も時刻情報が重畳した標準電波を受信して時刻合わせを実行する。無線中継装置１００が電波時計２００に送信する標準電波の周波数は、無線中継装置１００が用いられる地域によって異なる。本実施形態では日本を想定しており、４０ＫＨｚ又は６０ＫＨｚである。周波数の設定については後述する。
また、電波時計２００の電池を交換して内部時計がリセットされた時などには、利用者が操作部３６を操作することにより、電波が送信され、電波時計２００において時刻合わせができるようになっている。
【００１９】
なお、無線中継装置１００の動作は、測時モード、測位モード、及び報知モードに大別される。無線中継装置１００は、測時モードにおいて一つのＧＰＳ衛星１から時刻情報を取得して内部の時刻を修正し、測位モードにおいて複数のＧＰＳ衛星１からの信号を用いて位置情報を算出し、報知モードでは現在時刻を示すタイムコードが重畳した標準電波を電波時計２００に送信する。
【００２０】
＜２．航法メッセージの内容＞
次に、ＧＰＳ衛星１から送信される衛星信号である航法メッセージについて説明する。航法メッセージのビットレートは５０ｂｐｓであり、ＧＰＳ衛星１のキャリア周波数で変調されている。図２に航法メッセージの内容を示す。航法メッセージは、図２（Ａ）に示すように１５００ビットを１フレームとするデータで構成される。１フレームは、５個のサブフレームから構成される。各サブフレームは３００ビットのデータで構成される。ビットレートは５０ｂｐｓであるから、１個のサブフレームを送信するのに６秒かかり、１個のフレームを送信するのに３０秒かかる。
【００２１】
サブフレーム１には、週番号データ等の衛星補正データが含まれている。サブフレーム２、３には、エフェメリスパラメータ（各ＧＰＳ衛星１の詳細な軌道情報）が含まれる。また、サブフレーム４、５には、アルマナックパラメータ（全ＧＰＳ衛星１の概略軌道情報）が含まれている。
【００２２】
さらに、サブフレーム１〜５には、先頭から、３０ビットのＴＬＭ（Telemetry）ワードと３０ビットのＨＯＷワードが含まれている。従って、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星１から６秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、及びアルマナックパラメータは３０秒間隔で送信される。
【００２３】
ＴＬＭワードには、プリアンブル（８ｂｉｔ）、ＴＬＭメッセージ及びReservedビット（１６ｂｉｔ）、パリティ（６ｂｉｔ）が含まれている。また、ＨＯＷワードには、TOW（Time of Week、「Ｚカウント」ともいう）というＧＰＳ時刻情報が含まれている。Ｚカウントデータは毎週日曜日の０時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の０時に「０」に戻るようになっている。つまり、Ｚカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報である。このＺカウントデータは、次のサブフレームデータの先頭ビットが送信されるＧＰＳ時刻情報を示す。
【００２４】
例えば、サブフレーム１のＺカウントデータは、サブフレーム２の先頭ビットが送信されるＧＰＳ時刻情報を示す。また、ＨＯＷワードには、サブフレームのＩＤを示す３ビットのデータ（ＩＤコード）も含まれている。すなわち、図２（Ａ）に示すサブフレーム１〜５のＨＯＷワードには、それぞれ「001」、「010」、「011」、「100」「101」のＩＤコードが含まれている。
【００２５】
図２（Ｂ）にサブフレーム１の詳細な内容を示す。サブフレーム１のワード３には、週番号データ（ＷＮ）、衛星健康状態（ＳＶｈｅａｌｔｈ）データなどの衛星補正データが格納されている。週番号データは、現在のＧＰＳ時刻情報が含まれる週を表す情報である。すなわち、ＧＰＳ時刻情報の起点は、ＵＴＣ（世界協定時）における１９８０年１月６日００：００：００であり、この日に始まる週は週番号０となっている。そして、週番号と経過時間（秒）のデータを取得することで、受信側はＧＰＳ時刻情報を取得できる構成となっている。また、週番号データは、１週間単位で更新されるデータとなっている。
無線中継装置１００は、サブフレーム１に含まれる週番号データとサブフレーム１〜５に含まれるＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）を取得することで、ＧＰＳ時刻情報を取得することができる。ただし、無線中継装置１００は、以前に週番号データを取得し、週番号データを取得した時期からの経過時間を内部でカウントしている場合は、週番号データを取得しなくてもＧＰＳ衛星１の現在の週番号データを得ることができる。従って、無線中継装置１００は、Ｚカウントデータを取得すれば、日付以外の現在時刻が分かるようになっている。 このため、無線中継装置１００は、現在時刻としてＺカウントデータのみを取得する。なお、ＴＬＭワード、ＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）、衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータ等は、本発明における衛星信号の一例である。
【００２６】
測時モードでは、時刻情報であるＺカウントデータを受信する。Ｚカウントデータは、１個のＧＰＳ衛星１からでも取得できる。また、Ｚカウントデータは、各サブフレームに含まれているので、６秒間隔で送信される。この例の測時モードでは、エフェメリスパラメータやアルマナックパラメータは受信しない。なお、受信データの検証のために、２〜３個のＺカウントデータを取得する場合でも１２〜１８秒という短時間で受信を完了できる。
【００２７】
測位モードでは、各ＧＰＳ衛星１の軌道情報であるエフェメリスパラメータを３衛星分以上、受信する。無線中継装置１００の位置を示す位置データＤｐを算出するためには少なくとも３個以上のＧＰＳ衛星１からエフェメリスパラメータを取得する必要があるからである。なお、エフェメリスパラメータはサブフレーム２，３に含まれるため、最短で１８秒間の受信（サブフレーム１〜３までの受信）を行えば取得できる。従って、複数のＧＰＳ衛星１を同時に捕捉して受信する場合、位置データＤｐを生成するには、アルマナックデータを保持しないコールドスタート状態では約３０秒〜１分の時間が必要である。
【００２８】
無線中継装置１００において、測時モードの受信は原則として所定の時刻に自動的に受信する自動受信処理であり、測位モードの受信はユーザーの操作による手動受信処理である。なお、測時モードにおいて、ＧＰＳの週番号データはサブフレーム１に含まれているので、日付情報まで取得したい場合はサブフレーム１が送信される毎分０秒か３秒に自動受信処理を開始できるように受信開始時刻を設定すると、最短所要時間で時刻情報と日付情報を受信できる。
また、測時モードでは、所定時刻の自動受信処理に加えて、所定の条件を検出した場合にも自動的に受信する処理を設けてもよい。ここで、所定の条件とは、例えば、時刻情報を受信しやすい屋外に移動したことを検出できた場合に、測時モードでの自動受信を行うものなどである。屋外に移動したことは、ソーラーパネル４０の発電量が所定値を上回っていることにより判定できる。なお、測時モードの受信は、通常は１日に１回行えば良いため、所定の条件の自動受信処理は、所定時刻での自動受信処理で受信に失敗した場合のみ、１日１回の受信を確保するために行えばよい。
【００２９】
＜３．タイムコードの内容＞
図３に無線中継装置１００が長波を用いて送信するタイムコードＴＣの内容を示す。この図に示すようにタイムコードＴＣは、時、分、通算日、年（西暦下２桁）、曜日、うるう秒情報、時と分に対応するパリティ、及び予備ビットなどから構成される。時、分、通算日、年（西暦下２桁）、曜日に関しては２進数（ＢＣＤ(Binary Coded Decimal Notation：２進化１０進法)正論理）で表現されている。
【００３０】
１個のタイムコードＴＣは、６０ｂｉｔからなり、１周期が６０秒であり、１周期の先頭マーカー（Ｍ）の時刻（年、通算日、時、分）が符号化されている。なお、日本標準時を放送する無線局であるＪＪＹは、正分（毎分０秒）の立ち上がりにタイムコードＴＣの先頭マーカー（Ｍ）が位置するように長波標準電波を送信するが、無線中継装置１００は消費電力を削減する観点から、後述する所定のタイミングで送信する。
【００３１】
＜４．無線中継装置の構成＞
図４に無線中継装置１００の構成を示す。この図に示すように無線中継装置１００は  ＧＰＳ受信アンテナ１０、長波送信アンテナ２０、メイン基板Ａ、電源部Ｂ、操作部３６、外部端子３３、及び表示パネル３５を備える。
ＧＰＳ受信アンテナ１０は、円編波受信のヘリカルアンテナやパッチアンテナを採用できる。ヘリカルアンテナの場合、筐体外に設けて向きを可変できるようにすると窓の方向に向けられるので受信性能は向上する。長波送信アンテナ２０はフェライトアンテナである。この例の、無線中継装置１００の筐体はプラスチックであり筐体内に長波送信アンテナ２０は内蔵される。
【００３２】
外部端子３３は不揮発性メモリ３２に接続されており、外部端子３３を介して供給されるデータによって、不揮発性メモリ３２の記憶内容を変更することが可能である。
表示パネル３５は液晶パネルなどで構成され、内部時刻の時刻情報や無線中継装置１００の動作状態（受信中、捕捉衛星状態、受信成功可否、送信中、設定時差、位置情報、タイムゾーン）を表示する。
操作部３６は、ボタンなどによって構成されており利用者の指示が入力され、操作に応じた操作信号が出力される。
【００３３】
電源部Ｂは、ソーラーパネル４０、電源回路４１、及び二次電池４２を備える。ソーラーパネル４０は、光エネルギーを電力に変換して電源回路４１に供給する。二次電池４２はソーラーパネル４０で発電された電力を充電して、電源回路４１に供給する。電源回路４１はメイン基板Ａに電源電圧を供給すると共に、二次電池４２の過充電防止やレギュレータ機能を備える。またソーラーパネル４０以外に、補助的に乾電池などの一次電池を使ってもよい。一次電池を併用することにより、照度が低くて充電しにくい場所に無線中継装置１００を置いても動作させることができる。この場合、電源回路４１は二次電池４２の電圧に応じて一次電池と切換えるように制御すればよい。
電源部Ｂがソーラーパネル４０を備えるから、ユーザーは、明るくてソーラーパネル４０による充電に有利である窓際に無線中継装置１００を設置する可能性が高い。窓際に無線中継装置１００を設置することは、上述の充電だけでなく、後述する衛星の捕捉をし易くなる点でも都合が良く、相乗効果がある。
【００３４】
メイン基板Ａは、受信部Ａ１、送信部Ａ２、これらを制御するＣＰＵ３０、不揮発性メモリ３２、及び駆動回路３４を備える。
受信部Ａ１は、ＧＰＳ受信アンテナ１０から供給される微弱な信号を増幅するアンプ１１、ＲＦ受信部（Radio Frequency：無線周波数）１２、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ１３、ベースバンド部１４、ＴＸＣＯ（Temperature Compensated CrystalOscillator：温度補償回路付き水晶発振回路）１５を備える。
ＳＡＷフィルタ１３は、ＧＰＳ受信アンテナ１０で受信した信号から衛星信号を抽出する。衛星信号は１．５ＧＨｚ帯の信号であり、ＳＡＷフィルタ１３は、１．５ＧＨｚ帯を通過させるバンドパスフィルタとして構成される。ＲＦ受信部１２はＴＸＣＯ１５から供給されるクロック信号ＣＫを用いて動作する。ＲＦ受信部１２は、ＳＡＷフィルタ１３で抽出した衛星信号を中間周波数帯に周波数変換し、ＡＤ変換した後、ベースバンド部１４に出力する。
【００３５】
ベースバンド部１４は、測時モード又は測位モードに設定されると、ＲＦ受信部１２の出力信号をベースバンド信号に復調する。ベースバンド部１４は、衛星信号の受信において、まず、衛星の捕捉を実行する。
複数のＧＰＳ衛星１の各々は、異なるC／Aコードを用いて同一周波数の衛星信号を送信するCDMA（Code Division Multiple Access）方式を採用している。衛星の捕捉の工程では、各C／Aコードと同一のパターンのローカルコードをベースバンド部１４で発生し、ベースバンド信号に含まれる各C／Aコードとローカルコードの相関をとる処理を行う。そして、ベースバンド部１４は、各ローカルコードに対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が閥値以上となる場合にはそのローカルコードのＧＰＳ衛星１に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星１を捕捉）したものと判断する。
従って、ローカルコードを順次発生して相関値を算出することにより、ＧＰＳ衛星１を特定することができる。
また、ベースバンド部１４は、捕捉したＧＰＳ衛星１のC／Aコードと同一のパターンのローカルコードとベースバンド信号をミキシングして航法メッセージを復調し、航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報を取得してメモリＭに記憶する。
【００３６】
さらに、ベースバンド部１４は、測時モードにおいては復調して得た航法メッセージに基づいて基準時刻データＤｔａを生成し、測位モードにおいては位置データＤｐを生成する。ここで、基準時刻データＤｔａは協定世界時（ＵＴＣ：Universal Time, Coordinated）を示し、位置データＤｐは地球上の位置を示す。上述したように測時モードの受信は１個のＧＰＳ衛星からのＺカウントデータの受信で足りるため、少なくとも３個のＧＰＳ衛星１からエフェメリスパラメータを受信する必要がある測位モードよりも短時間で受信を終了させることができる。図５に測時に要する時間と測位に要する時間とを比較して示す。この図に示すように、測時モードの受信では平均受信完了時間は約２５秒で取得率７８％であるが、測位モードの受信では平均受信完了時間は約７５秒で取得率１０％である。なお、取得率とは、所定回数の受信の測定結果の平均値を示すものである。上述したように原理的に測位には時間がかかり、測位は短時間で終了する。このため、測時は測位と比較すると、短時間で受信が完了し、しかも受信成功率が高い。
【００３７】
次に、送信部Ａ２について説明する。送信部Ａ２は、長波のキャリア信号を後述するＣＰＵ３０で生成された現在時刻を示すタイムコードＴＣで変調して標準電波変調信号Ｖｍを生成する標準電波変調部２１、標準電波変調信号Ｖｍを電力増幅して得た送信信号を生成する送信回路２２、所定の周波数に同調して送信信号を長波送信アンテナ２０に供給する同調回路２３、ＰＬＬ回路２４、及びＶＣＯ２５を備える。
ＶＣＯ２５はＰＬＬ回路２４から供給される電圧信号に応じた周波数のキャリア信号を生成して標準電波変調部２１に供給する。キャリア信号はＰＬＬ回路２４にフィードバックされ、ＰＬＬ回路２４においてＣＰＵ３０から供給されるクロック信号ＣＫを分周した信号と位相比較される。ＰＬＬ回路２４は位相差に応じた大きさの電圧信号を生成しこれをＶＣＯ２５に供給する。
この例では、ＣＰＵ３０から供給するクロック信号ＣＫの周波数を変更することにより、送信信号の周波数が変更されるが、ＰＬＬ回路２４の分周比をＣＰＵ３０から供給される制御信号ＣＴＬ２によって切り替えることにより、送信信号の周波数を変更してもよい。要は、ＣＰＵ３０によって送信信号の周波数は設定される。これにより、無線中継装置１００は、タイムコードＴＣで変調された標準電波を４０ＫＨｚで送信することも６０ＫＨｚで送信することも可能となる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ３０は、無線中継装置１００全体を制御する制御中枢として機能し、受信部Ａ１に制御信号ＣＴＬ１を供給する一方、送信部Ａ２に制御信号ＣＴＬ２を供給する。また、ＣＰＵ３０は水晶振動子３１を用いてマスタクロック信号を生成し、これに従って動作する。
また、ＣＰＵ３０は、内部時刻を計時するタイマ機能を備えており、内部時刻を示す内部時刻データＤｔｂ、時差データＤｔｃ及び位置データＤｐを内部メモリＭ２に記憶する。ＣＰＵ３０は、マスタクロック信号をカウントして内部時刻を生成し、内部メモリＭ２に記憶される内部時刻データＤｔｂを更新する。また、ＣＰＵ３０は、受信部Ａ１が基準時刻データＤｔａを生成すると、内部時刻を修正する処理を実行して、内部メモリＭ２に記憶される内部時刻データＤｔｂを更新する。ＧＰＳ時刻情報は極めて正確な原子時計によって生成されるから、基準時刻データＤｔａを内部時刻データＤｔｂに反映させる時刻合わせによって、内部時刻のずれを正確に修正することができる。
時差データＤｔｃは、現在時刻と協定世界時刻との時差を示す。ＣＰＵ３０は内部時刻データＤｔｂと時差データＤｔｃとを加算することによって、現在時刻データＤｔｎを生成している。ＣＰＵ３０は、現在時刻データＤｔｎを表示データＤｇに変換して駆動回路３４に供給する。駆動回路３４は表示データＤｇに基づく画像を表示させるように表示パネル３５を駆動する。さらに、ＣＰＵ３０は、所定のタイミングで現在時刻データＤｔｎをタイムコードＴＣに変換して送信部Ａ２に供給する。
ところで、協定世界時刻と無線中継装置１００が設置された地点の現在時刻との時差を取得するためには、当該地点がどのタイムゾーンに属するかを知る必要がある。タイムゾーンは、地球上を共通の標準時を使う地域に分割した場合の各地域を意味する。したがって、タイムゾーンごとに協定世界時刻と現在時刻との時差が特定される。図６にタイムゾーンを示す。この図に示すように世界は複数のタイムゾーンに分割されており、同じタイムゾーンの中では同じ時刻が用いられる。
図４に示すフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリ３２は、タイムゾーンデータＤｔｚが記憶されている。タイムゾーンデータＤｔｚは、現在の位置からタイムゾーンを特定して時差を取得できるのであれば、どのようなデータ構造であってもよい。例えば、タイムゾーンデータＤｔｚを各タイムゾーンに割り当てられた番号と時差データＤｔｃとを対応付けて記憶した第１テーブルと、位置データＤｐの示す緯度経度などの位置情報と番号とを対応付けた第２テーブルとで構成してもよい。ＣＰＵ３０は、タイムゾーンデータＤｔｚを用いて、位置データＤｐに対応する時差データＤｔｃを取得することができる。
上述したように時差は、協定世界時刻と現在時刻との差を示すものであるが、これにサマータイムを加味してもよい。すなわち、タイムゾーンデータＤｔｚは、サマータイムを考慮した時差データＤｔｃと位置データＤｐとを対応付けるものであってもよい。
【００３９】
本実施形態の無線中継装置１００は、利用者の使用開始時に、自宅の庭などに無線中継装置１００を持ち出して、操作部３６を操作することによって測位モードに設定する。屋内から屋外に無線中継装置１００を持ち出すのは、屋外は上空が開けていて多くのＧＰＳ衛星１が捕捉しやすいからである。
測位モードでは３個以上のＧＰＳ衛星１を捕捉する必要がある。ＧＰＳ衛星１からの衛星信号は建物の壁によって減衰してしまうため、屋内で３個以上のＧＰＳ衛星１を捕捉するためには、窓が開口している範囲に３個以上のＧＰＳ衛星１が位置する必要がある。しかしながら、窓が開口している範囲は狭いので、その中に３個以上のＧＰＳ衛星１が位置する時間帯は限られてしまう。これに対して、無線中継装置１００を屋外に持ち出せば、壁によって衛星信号が減衰するといった障害がなくなるので、より多くのＧＰＳ衛星１を捕捉できるのである。また、仰角が９０度に近ずくにつれ、衛星信号が大気を通過してくる距離が短くなるため衛星信号の減衰率が小さくなる。屋外では屋内よりも仰角が９０度に近いＧＰＳ衛星１から衛星信号を受信できるので、衛星信号のＳＮＲが高いといった利点がある。
受信部Ａ１は少なくとも３個のＧＰＳ衛星１からの衛星信号を受信して位置データＤｐを生成し、これをＣＰＵ３０に出力する。ＣＰＵ３０は、不揮発性メモリ３２に記憶されているタイムゾーンデータＤｔｚを参照して、位置データＤｐに対応する時差データＤｔｃを取得し、これを内部メモリＭ２に記憶する。
時差データＤｔｃはタイムゾーンを超えて無線中継装置１００が移動しない限り同一である。本実施形態の無線中継装置１００は、電波の届きにくい屋内にある電波時計に標準電波を送信するために用いられるものであるから、屋内の据え置きを前提としている。従って、一度、位置データＤｐを取得すれば、時差データＤｔｃを変更することは殆どない。但し、サマータイムは各国の法律によって変更されることがある。サマータイムを反映した時差データＤｔｃである場合には、サマータイムが変更されると、タイムゾーンデータＤｔｚを更新する必要がある。無線中継装置１００は外部端子３３を備えており、この外部端子３３を外部のコンピュータと接続し、タイムゾーンデータＤｔｚを更新できるようになっている。タイムゾーンデータＤｔｚが更新された場合、ＣＰＵ３０は更新されたタイムゾーンデータＤｔｚを参照して、位置データＤｐに対応する時差データＤｔｃを再度取得すればよい。
具体的には、ＣＰＵ３０は、不揮発性メモリ３２に記憶されているタイムゾーンデータＤｔｚを監視し、タイムゾーンデータＤｔｚが更新されたことを検知すると、位置データＤｐを内部メモリＭ２から読み出す。この後、ＣＰＵ３０は、更新されたタイムゾーンデータＤｔｚを参照して、位置データＤｐに対応する時差データＤｐｃを再度取得する。
【００４０】
ところで、ＧＰＳ衛星１からの衛星信号を受信する測時処理と、標準電波を電波時計２００に送信する送信処理は、大きな電力を消費する。このため、２つの処理が同時に実行されると、二次電池４２の電圧が急激に降下してしまい動作不能に陥ることがある。そこで、本実施形態の無線中継装置１００では、測時処理と送信処理とを排他的に実行する。このため、内部時刻を計時するタイマ機能をＣＰＵ３０に持たせている。
【００４１】
図７に送信と受信の関係を示す。送信は、毎時５９分から１５分までとする。このように送信期間を設定したのは、毎時１５分と４５分にＪＪＹから放送される長波標準電波に重畳するタイムコードＴＣはコールサインを含む点で、他のタイミングで長波標準電波に重畳するタイムコードＴＣと相違するからである。
具体的には、毎時１５分と４５分に生成されるタイムコードＴＣは正分（０秒）から４０秒までは図２に示すタイムコードＴＣと同じであるが、４０秒以降にコールサイン（呼出符号）がモールス符号で挿入されている。この期間は、本来、「年」を西暦で示す情報が挿入されている。
電波時計２００は、消費電力を削減する観点から、効率良く長波標準電波を受信するように、正時（０分）のタイミングで受信開始するように設計されているものが多い。毎時１５分、４５分に長波標準電波に重畳されて送信されるコールサインは時刻情報ではないので、このタイミングでは長波標準電波の受信を行わないように設定されている場合がある。また、このタイミングで電波時計２００がＪＪＹから標準電波の受信を実行したとしても、４０秒以降はコールサインであると認識するので、時刻情報のうち「年」は別途、送信する必要がある。よって、毎時１５分又は４５分に無線中継装置１００から長波標準電波を送信したとしても、電波時計２００がこれを用いて時刻合わせを実行するとは限らない。
そこで、長波標準電波の送信を毎時１５分に至る前に終了するようにし、毎時４５分を含まないように毎時５９分から開始したのである。
なお、長波標準電波の送信は上述したように毎時５９分から１５分までの期間に実行するが、送信部２Ａの起動は、その１０秒前である毎時５８分５０秒に実行する。これは、送信部２Ａの動作を送信に備えて安定させるためである。
なお、図７のように毎正時の送信（１日２４回）で無くともよく、消費電力をセーブするために、例えば２時間毎の送信（１日１２回）でもよい。但し、多くの電波時計は電離層の影響で電波環境が良くなるＡＭ２時と３時に自動受信するように設計されているので、ＡＭ２時と３時には必ず送信するように設定することが好ましい。
【００４２】
受信は、後述するＧＰＳ衛星１の捕捉が完了した場合には、１日で２時間の範囲内で実行する（この例では、１時から３時まで）。具体的には、１時２０分〜１時２５分、１時３０分〜１時３５分、１時４０分〜１時４５分、１時５０分〜１時５５分、２時２０分〜２時２５分、２時３０分〜２時３５分、２時４０分〜２時４５分、２時５０分〜２時５５分、とする。１日当たり最大８回の受信を予定しているが、消費電力を削減する観点から、受信に成功すれば、それ以降の受信は実行しない。例えば、１時２０分〜１時２５分の受信で基準時刻データＤｔａを取得できた場合は、それ以降の受信は実行しない。
なお、衛星信号の受信は、サブフレーム１の先頭である２０分、３０分、４０分、５０分の各０秒からのタイミングから開始されるが、受信部１Ａを起動させるのは、その１０秒前である１９分５０秒、２９分５０秒、３９分５０秒、４９分５０秒からである。これは、受信部１Ａの動作を受信に備えて安定させるためである。
【００４３】
＜５．無線中継装置の動作＞
次に、無線中継装置１００の動作について、報知モードで実行される送信処理、測時モードで実行される測時処理、及び測位モードで実行される測位処理に分かち説明する。
［５−１：送信処理］
図８に送信処理の内容を示す。ＣＰＵ３０は、タイムコードＴＣを送信する送信開始タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。より具体的には、ＣＰＵ３０は内部時刻と予め定められた送信開始時刻とが一致するか否かを判定する。送信開始タイミングである場合、ＣＰＵ３０は、送信部Ａ２を起動し（ステップＳ１２０）、現在時刻データＤｔｎを送信部Ａ２に供給する。送信部Ａ２の起動は、典型的には電源を送信部Ａ２に供給することである。従って、送信部Ａ２は起動から停止までの期間において電力を消費する。この後、ＣＰＵ３０は、現在時刻データＤｔｎに対応するタイムコードＴＣを生成して標準電波変調部２１に出力する（ステップＳ１３０）。
【００４４】
次に、ＣＰＵ３０は、送信周波数の選択を実行する（ステップＳ１４０）。より具体的には、ＣＰＵ３０は、測位処理によって得られた位置データＤｐに基づいて、送信周波数の選択を実行する。ＪＪＹの標準電波の周波数は、東日本で４０ＫＨｚであり西日本で６０ＫＨｚである。仮に、ＪＪＹの標準電波と同じ周波数で無線中継装置１００から標準電波を送信すると電波が干渉してしまい電波時計２００における受信品質が劣化する。そこで、電波の干渉を回避するため、ＣＰＵ３０は、位置データＤｐが東日本を示す場合は送信周波数を６０ＫＨｚとする一方、位置データＤｐが西日本を示す場合は送信周波数を４０ＫＨｚとなるようにクロック信号ＣＫの周波数を変更する。
【００４５】
次に、ＣＰＵ３０は、送信周波数に同調させるように同調回路２３の同調コンデンサの大きさを調整する（ステップＳ１５０）。具体的には、制御信号ＣＴＬ２によって同調回路２３に設けられた同調コンデンサを選択する。これにより、所望の送信周波数でタイムコードＴＣを送信することができる。
【００４６】
次に、ＣＰＵ３０は、送信終了タイミングか否かを判定する（ステップＳ１６０）。より具体的には、ＣＰＵ３０は内部時刻と予め定められた送信終了時刻とが一致するか否かを判定する。送信終了タイミングである場合、ＣＰＵ３０は、送信を終了するように送信部Ａ２を制御する（ステップＳ１７０）。具体的には、送信部Ａ２に供給する電源を遮断する。これにより、送信部Ａ２は動作を停止する。
【００４７】
このように送信処理では、予め定められた期間に標準電波を送信し、それ以外の期間は送信を停止するので、消費電力を削減することができる。また、送信周波数を地域によって変更するので、ＪＪＹから送信される標準電波との干渉を防止して電波時計の時刻合わせの精度を向上させることができる。
【００４８】
［５−２：測時処理］
次に、測時処理について説明する。図９に測時処理の内容を示す。ＣＰＵ３０は、衛星信号を受信する受信開始タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。より具体的には、ＣＰＵ３０は内部時刻と予め定められた受信開始時刻とが一致するか否かを判定する。なお、ＧＰＳ衛星１の軌道を示すアルマナックパラメータと無線中継装置１００の位置データＤｐに基づいて、上空にＧＰＳ衛星１が現れるタイミングを特定し、特定したタイミングを受信開始タイミングとすればよい。アルマナックパラメータはベースバンド部１４に設けられたメモリＭに記憶すればよい。また、アルマナックパラメータがメモリＭに記憶されていなくても、初期的に頻度多く受信を行って、ＧＰＳ衛星１が状態よく受信できる時間を探索すれば、以降は２４時間毎の受信で足りる。
【００４９】
ＧＰＳシステムでは、複数のＧＰＳ衛星１が用いられる。複数のＧＰＳ衛星１は地球を周回しているが、衛星信号を受信するには受信開始タイミングにおいて目的とするＧＰＳ衛星１が上空に位置する必要がある。天空に位置するか否かはＧＰＳ衛星１の軌道に依存する。図１０に、全３１個のＧＰＳ衛星１（Ｇ０１〜Ｇ３１）が上空に現れる時間帯を示す（塩尻市の2009年1月1日の例）。なお、図１０において、太い実線部分は、仰角が１０度以上のＧＰＳ衛星１を捕捉対象とした場合、つまり仰角マスクを１０度に設定した場合に、各ＧＰＳ衛星１からの衛星信号を受信可能な時間帯を示している。この図から分かるように、仰角マスク１０度の設定では、常時４〜８個程度のＧＰＳ衛星を捕捉可能である。
【００５０】
図１１は、時間毎のＧＰＳ衛星１（Ｇ０１〜Ｇ３１）の仰角の変化を表した図である。例示として、図１０の地点における０時〜９時の各ＧＰＳ衛星の仰角の変化を示している。ここで、仰角が高い場合は、ＧＰＳ衛星１と無線中継装置１００との距離が近いので擬似距離データは小さくなる。また、衛星信号が強いのでＳＮＲは大きくなる。さらに、ＧＰＳ衛星１の相対的な移動速度は小さくなるので周波数シフトは小さくなる。一方、仰角が低く衛星がこれから昇ってくる場合は、ＧＰＳ衛星１との距離が大きいので擬似距離データは大きくなり、ＳＮＲは小さくなり、ドップラー周波数は高くなる。また、ＧＰＳ衛星１がこれから沈んでいく場合は、擬似距離データは大きく、ＳＮＲも小さくなり、ドップラー周波数は低くなる。
従って、ベースバンド部１４は、これらのＳＮＲ、ドップラー周波数、及び擬似距離データと衛星番号とを対応付けた衛星配置テーブルをメモリＭに記憶しておき、測時処理時に衛星配置テーブルを読み取れば、アルマナックパラメータを取得しなくとも簡易的に衛星軌道を予測することが可能である。
【００５１】
説明を図９に戻す。現在時刻が受信開始タイミングである場合、ＣＰＵ３０は、現在時刻が標準電波送信開始タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。図７を参照して説明したように、ＧＰＳ衛星１からの衛星信号を受信する期間と、標準電波を送信する期間とは、重ならないように排他的に設定されている。したがって、現在時刻が予め定められた受信開始タイミングであれば、予め設定された標準電波の送信期間ではない。
しかしながら、無線中継装置１００は、予め設定された正時（０分）を含む送信期間とは別に、手動で標準電波を送信することができるように構成されている。具体的には、利用者が操作部３６を操作して送信指示を入力すると、ＣＰＵ３０はこれを検知して即座に標準電波の送信処理を開始する。このような送信は、例えば、電波時計２００の電池交換を行って内部時計がリセットされた場合など、時刻合わせを突発的に行いたい場合に利用される。つまり、ステップＳ２２０の判定は、手動で送信処理を設定した場合に、送信と受信とを同時に実行しないために行われる。仮に、ユーザが手動で標準電波の送信を選択したとすると、現在時刻と標準電波の送信開始タイミングとが一致し、ステップＳ２２０の判定条件が肯定され、ＣＰＵ３０は処理を図８に示すステップＳ１２０に進める。この結果、衛星信号の受信よりも標準電波の送信が優先される。また、手動で標準電波を送信した場合には、その送信期間中に受信開始タイミングが到来しても、現在行っている送信を優先し、受信は行わない。
【００５２】
送信中でない場合には、ＣＰＵ３０は、処理をステップＳ２３０に進め、受信を開始させる。具体的には、受信部Ａ１に電源を供給し、受信部Ａ１を起動させる。
次に、ベースバンド部１４は、ＣＰＵ３０の制御の下、衛星サーチを開始し（ステップＳ２３０）、ＧＰＳ衛星１を捕捉できたか否かを判定する（ステップＳ２４０）。衛星サーチは、選択したローカルコードとベースバンド信号に含まれる各C／Aコードとの相関をタイミングをずらしながら算出することにより行われる。そして、相関値が閥値以上となる場合にＧＰＳ衛星１を捕捉したと判定する。
【００５３】
ＧＰＳ衛星１が捕捉されなかった場合、ベースバンド部１４は、受信開始（ステップＳ２３０）からの経過時間が所定のタイムアウト時間（例えば、1〜2分）になったか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ベースバンド部１４は、タイムアウト時間を経過した場合には、受信処理を終了させる（ステップＳ３３０）。タイムアウト時間に達していない場合には、ベースバンド部１４は、処理をステップＳ２４０に戻す。
【００５４】
一方、ＧＰＳ衛星１を捕捉できた場合には、ベースバンド部１４は捕捉したＧＰＳ衛星１のＺカウントデータを取得したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。Ｚカウントデータが取得できた場合には、ベースバンド部１４は、取得したＺカウントデータの整合を確認する（ステップＳ２７０）。具体的には、ベースバンド部１４は、最初のＺカウントデータを取得した時点では、そのＺカウントデータをＣＰＵ３０の内部時刻データＤｔｂと比較し、その差が所定値以内である場合に整合が取れていると判定し、所定値を超えた場合に整合が取れていないと判定する。例えば、前日に受信成功したにもかかわらず時間差が５秒以上ある場合には、整合が取れていないと判定する。
【００５５】
Ｚカウントデータを取得できなかった場合、あるいは内部時刻と整合が取れなかった場合には、ベースバンド部１４は、受信開始（ステップＳ２３０）からの経過時間が所定のタイムアウト時間（例えば、1〜2分）になったか否かを判定する（ステップＳ３２０）。ベースバンド部１４は、タイムアウト時間を経過した場合には、受信処理を終了させる（ステップＳ３３０）。タイムアウト時間に達していない場合には、ベースバンド部１４は、処理をステップＳ２６０に戻す。
なお、ステップＳ２５０の衛星サーチでは、３０秒〜１分間程度受信して複数の衛星信号を集め、その中から最良状態（SNRが大きく擬似距離データが小さい）のＧＰＳ衛星１を選択し、選択したＧＰＳ衛星１について衛星を捕捉してＺカウントデータを取得するようにしてもよい。この場合には、Ｚカウントデータの精度を向上させることができる。
【００５６】
内部時刻との整合が確認された場合、ベースバンド部１４は、取得したＺカウントデータに基づいて生成した基準時刻データＤｔａをＣＰＵ３０に出力し、ＧＰＳ衛星１からの衛星信号の受信を終了する（ステップＳ２８０）。この後、ＣＰＵ３０は、基準時刻データＤｔａに基づいて内部時刻データＤｔｂを修正し（ステップＳ２９０）、修正した内部時刻データＤｔｂと内部メモリＭ２から読み出した時差データＤｔｃに基づいて現在時刻データＤｔｎを生成し（ステップＳ３００）、生成された現在時刻データＤｔｎに基づいて表示パネル３５に表示される時刻を修正する（ステップＳ３０５）。すなわち、受信に成功した場合は、ステップＳ３００を経て表示時刻を修正するが、受信に成功しない場合（衛星捕捉失敗、Ｚカウントデータ取得不可、Ｚカウントデータと内部時計データが不整合）には、表示時刻は修正されない。
ここで、時差データＤｔｃは、後述する測位処理によって得られた位置データＤｐ及びタイムゾーンデータＤｔｚに基づいて生成されたものであってもよいし、あるいは、ユーザーが操作部３６を操作して入力してもよい。さらに、表示パネル３５をタッチパネルで構成し、そこに図６に示すタイムゾーンの画像を表示して、タイムゾーンの代表的な都市をユーザーに選択させるようにしてもよい。
この選択によって、ＣＰＵ３０は時差データＤｔｃを生成し、これを内部メモリＭ２に記憶する。更に、ＣＰＵ３０は時差データＤｔｃを不揮発性メモリ３２に書き込んでもよい。
これにより、ユーザーが時差を直接的・間接的に入力すると、時差データＤｔｃを生成して記憶するので、時差の入力は一回でよい。
【００５７】
このように測時処理では、衛星信号を受信するが、衛星信号の受信期間は標準電波の送信期間と重複しないように設定される。このため、２つの処理が重複して消費電力が増大することがない。仮に、送信処理と測時処理とが重複して、瞬間的に大きな電力を消費するとすれば、電源電圧が大きく低下して動作不能になることをあり得るが、この無線中継装置１００によれば、標準電波の送信と衛星信号の受信とは排他的に実行されるので、瞬間的に大きな電力を消費することがなく、動作を安定させることができる。さらに、瞬間的に大きな電力を供給するためには、電源部Ｂとして大きな供給能力を確保する必要がるので装置が大型化するが、本実施形態によれば、比較的小さな供給能力の電源部Ｂを用いることができるので、装置全体を小型化できる。
【００５８】
［５−３：測位処理］
次に、測位処理について説明する。図１２に測位処理の内容を示す。ＣＰＵ３０は、操作部３６から出力される操作信号に基づいて所定の操作がなされたか否かを判定する（ステップＳ４１０）。所定の操作がなされた場合には、さらに、ＣＰＵ３０は、電源電圧が所定電圧を超えるか否かを判定する（ステップＳ４２０）。測位処理では、後述するように３個以上のＧＰＳ衛星１からの衛星信号に基づいて現在の位置を示す位置データＤｐを演算により算出する。このため、測時処理と比較して衛星信号を長時間受信する必要があるので、測位処理に要する電力は測時処理の電力より大きい。従って、二次電池４２の充電が十分でないと、電源電圧が大幅に低下し、動作不能に陥る可能性がある。そこで、二次電池４２に電荷が十分充電されていることを確認するために。電源電圧の大きさを所定電圧と比較したのである。なお、所定電圧は測位処理を実行しても無線中継装置１００の動作に支障がないように設定される。
また、前述の通り、送信処理も大きな電力を消費するから、電源電圧の低下による動作不能を避けるため、測位処理と送信処理とは排他的に実行される必要がある。前述の通り、測位処理では３個以上のＧＰＳ衛星１からの衛星信号を受信する必要があるから、原則として、ユーザーは、無線中継装置１００を屋外に持ち出してから、測位処理を実行するよう無線中継装置１００を操作する。電波時計２００は通常屋内に設置されるので、屋外に持ち出された無線中継装置１００が前述した送信処理により標準電波を送信しても、電波時計２００には到達しない。したがって、測位処理と送信処理とを排他的に実行する場合には、測位処理を優先することが好ましい。
すなわち、前述した測時処理においては、測時のための衛星信号の受信よりも標準電波の送信が優先されたが、測位処理においては、標準電波の送信よりも測位のための衛星信号の受信が優先される。
【００５９】
電源電圧が所定電圧を超える場合、ＣＰＵ３０は、処理をステップＳ４３０に進め、受信を開始させる。具体的には、受信部Ａ１に電源を供給し、受信部Ａ１を起動させる。
次に、ベースバンド部１４は、ＣＰＵ３０の制御の下、衛星サーチを開始し（ステップＳ４４０）、ＧＰＳ衛星１を捕捉できたか否かを判定する（ステップＳ４５０）。衛星サーチは、選択したローカルコードとベースバンド信号に含まれる各C／Aコードとの相関をタイミングをずらしながら算出することにより行われる。そして、相関値が閥値以上となる場合にＧＰＳ衛星１を捕捉したと判定する。
【００６０】
ＧＰＳ衛星１が捕捉されなかった場合、ベースバンド部１４は、受信開始（ステップＳ４３０）からの経過時間が所定のタイムアウト時間（例えば、1〜2分）になったか否かを判定する（ステップＳ５２０）。ベースバンド部１４は、タイムアウト時間を経過した場合には、受信処理を終了させる（ステップＳ５３０）。タイムアウト時間に達していない場合には、ベースバンド部１４は、処理をステップＳ４４０に戻す。
【００６１】
一方、ＧＰＳ衛星１を捕捉できた場合には、ベースバンド部１４は捕捉したＧＰＳ衛星１の衛星軌道データを取得したか否かを判定する（ステップＳ４６０）。なお、衛星の捕捉及び衛星軌道データの取得は、少なくとも３個のＧＰＳ衛星１について実行される。
衛星軌道データが取得できた場合には、ベースバンド部１４は、取得した衛星軌道データに基づいて位置データＤｐを算出する測位計算を実行し、測位計算が完了したか否かを判定する（ステップＳ４７０）。
【００６２】
衛星軌道データが取得できなかった場合、あるいは測位計算が完了しなかった場合には、ベースバンド部１４は、受信開始（ステップＳ４３０）からの経過時間が所定のタイムアウト時間（例えば、1〜2分）になったか否かを判定する（ステップＳ５３０）。ベースバンド部１４は、タイムアウト時間を経過した場合には、受信処理を終了させる（ステップＳ５４０）。タイムアウト時間に達していない場合には、ベースバンド部１４は、処理をステップＳ４６０に戻す。
【００６３】
測位処理が完了した場合、ベースバンド部１４は、算出した位置データＤｐをＣＰＵ３０に出力し、ＧＰＳ衛星１からの衛星信号の受信を終了する（ステップＳ４８０）。この後、ＣＰＵ３０は、位置データＤｐを内部メモリＭ２に記憶し（ステップＳ４９０）、サマータイムデータを含むタイムゾーンデータＤｔｚを不揮発性メモリ３２から読み出し（ステップＳ５００）、読み出されたタイムゾーンデータＤｔｚに基づいて位置データＤｐに対応する時差データＤｔｃを算出し、内部メモリＭ２に記憶する（ステップＳ５０５）。続いて、ＣＰＵ３０は、内部時刻データＤｔｂに時差データＤｔｃを加算して現在時刻データＤｔｎを生成し、生成された現在時刻データＤｔｎに基づいて表示パネル３５に表示される時刻を修正する（ステップＳ５１０）。
すなわち、測位処理が完了した場合は表示時刻を修正するが、測位処理が完了しない場合（衛星捕捉失敗、衛星軌道データ取得不可、測位計算未完）には、表示時刻は修正されない。
【００６４】
衛星信号を時計のような小型機器で受信するのは困難である一方、周波数が低い長波受信は受信端末の小型化やコスト削減に適している。無線中継装置１００によれば、ＧＰＳ衛星１からの衛星信号に基づいてタイムコードＴＣを生成し、キャリア信号をタイムコードＴＣで変調した標準電波を送信する。このため、標準電波サービス地域では普及している電波時計を、標準電波の送信局がない地域でも使用して、サマータイム修正含めて正確な時刻表示をさせることが可能となる。
【００６５】
＜６．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。
（１）上述した実施形態においてベースバンド部１４は衛星信号に含まれる時刻情報を抽出し、これに基づいて基準時刻データＤｔａを生成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベースバンド部１４は、あるＧＰＳ衛星１から送信される衛星信号に含まれる軌道情報と、予め無線中継装置１００で記憶している位置データＤｐとに基づいて、ＧＰＳ衛星１から無線中継装置１００までの距離を算出し、算出した距離を用いて、衛星信号に含まれる時刻情報を補正して、基準時刻データＤｔａを生成してもよい。この場合には、ＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星１までの距離を考慮して補正された基準時刻データＤｔａと時差データＤｔｃとに基づいて現在時刻データＤｔｎを生成するので、より正確な現在時刻を電波時計に送信することが可能となる。
【００６６】
（２）上述した実施形態及び変形例において位置データＤｐは、測位処理によって取得されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、利用者が操作部３６を操作することによって入力されてもよい。この場合、利用者の操作に応じた操作信号が操作部３６から出力されると、ＣＰＵ３０はこれを検知して、無線中継装置１００が使用される地域を示す位置データＤｐを生成する。一方、不揮発性メモリ３２には、例えば、上述したように各タイムゾーンに割り当てられた番号と時差データＤｔｃとを対応付けて記憶した第１テーブルと、位置データＤｐの示す緯度経度と番号とを対応付けた第２テーブルとが記憶されている。位置データＤｐが入力されると、ＣＰＵ３０は、まず、第２テーブルを参照して、位置データＤｐに対応するタイムゾーンの番号を取得し、次に、第１テーブルを参照して、タイムゾーンの番号に対応する時差データＤｔｃを取得してもよい。この場合、ＣＰＵ３０は、操作信号によって間接的に特定されるタイムゾーンに対応する時差データＤｔｃを不揮発性メモリ３２から読み出す読出部として機能する。
【００６７】
（３）上述した実施形態及び変形例において、測時処理は予め定められた受信開始タイミングから実施したが、本発明はこれに限定されるものではなく、要は、測時処理と送信処理とが同時に実行されないのであれば、どのようなタイミングで実行してもよい。
また、測時処理と送信処理とは交互に実行するようにしてもよい。測時処理を複数回連続して実行し、その後、送信処理を実行する場合には、最後の測時処理によって修正された現在時刻が標準電波として送信され、その前の測時処理が無駄になる。測時処理と送信処理とを交互に実行することにより、処理効率を向上させることができ、消費電力をより一層削減することができる。
【００６８】
（４）上述の実施形態及び変形例において、衛星の例としてＧＰＳ衛星１について説明したが、本発明の衛星としては、ＧＰＳ衛星だけではなく、ガリレオ（EU）、GLONASS（ロシア）、北斗（中国）などの他の全地球的航法衛星システム（GNSS）や、SBASなどの静止衛星や準天頂衛星などの時刻情報を含む衛星信号を発信する位置情報衛星でも良い。
【００６９】
（５）上述の実施形態及び変形例において、長波の送信周波数は、東日本では６０ＫＨｚとする一方、西日本では４０ＫＨｚに設定した。これに加えて、位置データＤｐがドイツやアメリカを示す場合は、その地域で用いられる周波数を送信周波数としてもよい。これらの地域で使用される電波時計２００は、標準電波の周波数を受信するように設定されていることが多いからである。また、位置データＤｐが各国の標準電波が届かない地域を示す場合には、送信周波数を予め定められた周波数に設定してもよい。さらに、各国の標準電波が届かない地域では、世界で採用される標準電波の周波数を順次切り替えて送信するようにしてもよい。この場合には、各国の送信周波数が巡回的に使用されるので、単一の国で使用されることを前提とした電波時計であっても時刻合わせを行うことができる。くわえて、ＣＰＵ３０は、表示パネル３５に送信周波数の候補を表示させ、利用者が操作部３６を操作して周波数を選択すると、操作信号に基づいて選択された周波数を特定して送信周波数としてもよい。さらに、ユーザーが送信周波数（送信標準電波の種類）を任意に手動で切り替えることができてもよい。すなわち、ＪＪＹの標準電波（４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚ）だけでなく、ドイツ標準電波ＤＣＦ７７（７７．５ｋＨｚ）等から、いずれかを送信周波数としてユーザーが選択できてもよい。長波帯（３０〜３００ｋＨｚ）では外来ノイズが多いところ、この場合には、そのユーザーの使用環境においてノイズの影響が少なく受信状態が良い周波数を選択することができるため、電波の送信距離を伸ばすことができる。なお、この場合、送信側の無線中継装置１００が複数種類の周波数を送信するため、受信側の電波時計２００でも無線中継装置１００が送信する複数種類の周波数を受信できること、すなわちマルチ受信できることが必要である。
【符号の説明】
【００７０】
１０……ＧＰＳ受信アンテナ、Ａ１……受信部、Ａ２……送信部、１４……ベースバンド部、Ｍ……メモリ、３０……ＣＰＵ、２０……長波送信アンテナ、２１……タイムコード生成部、２２……送信回路、４０……ソーラーパネル、４１……電源回路、４２……二次電池、３２……不揮発性メモリ、Ｄｔａ……基準時刻データ、Ｄｔｂ……内部時刻データ、Ｄｔｃ……時差データ、Ｄｐ……位置データ、１００……無線中継装置。
【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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