(57)【要約】【課題】捕捉周波数をより正確に求めるための新たな手法を提案すること。【解決手段】ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）信号の一種であるＧＰＳ（Global Positioning System）衛星信号と、ＧＰＳ衛星信号のレプリカコードとを用いて、ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号の相関演算を行う。そして、相関演算により得られる相関値の周波数方向の変化をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化した相関値モデル関数を周波数方向にずらした複数の計算用モデル関数を設定する。そして、相関値と各計算用モデル関数との適合度を算出し、算出した適合度に基づいて、相関値に適合する適合周波数を判定する。そして、判定した適合周波数を、ＧＰＳ衛星信号の捕捉周波数として決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）信号の拡散符号レプリカを用いて、前記ＣＤＭＡ信号を受信した受信信号の相関演算を行うことと、
前記相関演算結果の理想曲線をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化したモデル関数を周波数方向にずらし、前記相関演算結果に適合する適合周波数を判定することと、
前記適合周波数に基づいて前記ＣＤＭＡ信号の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。
【請求項２】
前記適合周波数を判定することは、所与の基準周波数と所与の周波数選択パターンとを用いて定めた複数の適合度判定用周波数それぞれにおける前記モデル関数の値と前記相関演算結果の値とを用いて、前記モデル関数と前記相関演算結果との適合度を算出する適合度算出処理を、前記モデル関数を周波数方向にずらして行うことで、最大の適合度となった周波数を前記適合周波数として判定することである、
請求項１に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項３】
前記周波数選択パターンは、前記モデル関数の中心周波数を基準として前記モデル関数の特性を定義付ける周波数間隔のパターンである、
請求項２に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項４】
前記適合度算出処理は、前記ｓｉｎｃ関数による前記モデル関数の極大値付近の値変化に伴う前記適合度の算出誤差を抑制するための補償演算を行う処理を含む、
請求項２又は３に記載の捕捉周波数決定方法。
【請求項５】
ＣＤＭＡ信号の拡散符号レプリカを用いて、前記ＣＤＭＡ信号を受信した受信信号の相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算結果の理想曲線をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化したモデル関数を周波数方向にずらし、前記相関演算結果に適合する適合周波数を判定する適合周波数判定部と、
前記適合周波数に基づいて前記ＣＤＭＡ信号の捕捉周波数を決定する捕捉周波数決定部と、
前記決定された捕捉周波数を用いて前記ＣＤＭＡ信号を捕捉する捕捉部と、
を備えた受信装置。
【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、スペクトル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］と予め規定されているが、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ＧＰＳ衛星信号を受信する際の周波数は、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、ＧＰＳ衛星信号を捕捉するための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に用いられる。例えば、特許文献１に開示されているように、各周波数について得られた相関演算結果に対して三角補間を用いて捕捉周波数を決定する手法などが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５６１１１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、周波数方向の相関演算結果が二等辺三角形の形状になると近似して、三角補間を用いて捕捉周波数を決定する技術である。そのため、より正確な捕捉周波数を求めるためには、二等辺三角形状の近似では十分でない場合がある。
【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、捕捉周波数をより正確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信号の拡散符号レプリカを用いて、前記ＣＤＭＡ信号を受信した受信信号の相関演算を行うことと、前記相関演算結果の理想曲線をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化したモデル関数を周波数方向にずらし、前記相関演算結果に適合する適合周波数を判定することと、前記適合周波数に基づいて前記ＣＤＭＡ信号の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、他の発明として、ＣＤＭＡ信号の拡散符号レプリカを用いて、前記ＣＤＭＡ信号を受信した受信信号の相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算結果の理想曲線をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化したモデル関数を周波数方向にずらし、前記相関演算結果に適合する適合周波数を判定する適合周波数判定部と、前記適合周波数に基づいて前記ＣＤＭＡ信号の捕捉周波数を決定する捕捉周波数決定部と、前記決定された捕捉周波数を用いて前記ＣＤＭＡ信号を捕捉する捕捉部と、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信号の拡散符号レプリカを用いて、ＣＤＭＡ信号を受信した受信信号の相関演算を行う。そして、相関演算結果の理想曲線をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化したモデル関数を周波数方向にずらし、相関演算結果に適合する適合周波数を判定する。そして、適合周波数に基づいてＣＤＭＡ信号の捕捉周波数を決定する。
【００１１】
ＣＤＭＡ方式で拡散変調された信号に対して、拡散符号レプリカを用いて周波数方向の相関演算を行った場合、その理想的な曲線は、ｓｉｎｃ関数を用いて近似することが可能である。そのため、ｓｉｎｃ関数を用いてモデル化したモデル関数を周波数方向にずらしながら、受信信号と拡散符号レプリカとの相関演算結果に適合する周波数を探索する手法により、ＣＤＭＡ信号の捕捉周波数をより正確に求めることが可能となる。
【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、前記適合周波数を判定することは、所与の基準周波数と所与の周波数選択パターンとを用いて定めた複数の適合度判定用周波数それぞれにおける前記モデル関数の値と前記相関演算結果の値とを用いて、前記モデル関数と前記相関演算結果との適合度を算出する適合度算出処理を、前記モデル関数を周波数方向にずらして行うことで、最大の適合度となった周波数を前記適合周波数として判定することである、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、所与の基準周波数と所与の周波数選択パターンとを用いて定めた複数の適合度判定用周波数それぞれにおけるモデル関数の値と、受信信号と拡散符号レプリカとの相関演算結果の値とを用いて、モデル関数と相関演算結果との適合度を算出する。この際、モデル関数を周波数方向にずらしながら適合度を算出し、最大の適合度となった周波数を適合周波数として判定する。適合度判定用周波数は基準周波数と周波数選択パターンとを用いて定められるため、適合周波数判定のための処理の効率化を図ることができる。
【００１４】
また、第３の形態として、第２の形態の捕捉周波数決定方法であって、前記周波数選択パターンが、前記モデル関数の中心周波数を基準として前記モデル関数の特性を定義付ける周波数間隔のパターンである、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、モデル関数の中心周波数を基準としてモデル関数の特性を定義付ける周波数間隔のパターンを周波数選択パターンとして定めておくことで、モデル関数の特性に見合った適合度判定用周波数が選択されるようになり、算出される適合度の信頼性が向上する。
【００１６】
また、第４の形態として、第２又は第３の形態の捕捉周波数決定方法であって、前記適合度算出処理が、前記ｓｉｎｃ関数による前記モデル関数の極大値付近の値変化に伴う前記適合度の算出誤差を抑制するための補償演算を行う処理を含むように、捕捉周波数決定方法を構成してもよい。
【００１７】
この第４の形態によれば、ｓｉｎｃ関数によるモデル関数の極大値付近の値変化に伴う適合度の算出誤差を抑制するための補償演算を行う処理が適合度算出処理において行われる。これにより、算出誤差が抑制された適合度に基づいて適合周波数が判定されるようになり、求められる捕捉周波数の正確性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】捕捉周波数決定の原理の説明図。
【図２】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図３】ベースバンド処理回路部の回路構成を示す図。
【図４】計算用モデル関数別データのデータ構成の一例を示す図。
【図５】ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。
【図６】捕捉周波数決定処理の流れを示すフローチャート。
【図７】実験結果の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、衛星毎に異なる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る。
【００２２】
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、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉する。レプリカコードとは、擬似的に発生させた捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮコードを模擬した信号である。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。
【００２３】
周波数方向の相関演算では、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、正弦関数（ｓｉｎ関数）をその変数で割ることで得られる「ｓｉｎｃ関数」を用いて近似可能であることが知られている。
【００２４】
このような相関値の周波数変化の特性に基づいて、本願発明者は、相関値を「ｓｉｎｃ関数」を用いてモデル化したモデル関数（以下、「相関値モデル関数」と称す。）を利用して、受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉するための正確な捕捉周波数を決定する手法を考案した。尚、以下の説明における周波数は、高周波の受信信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）をダウンコンバージョンした後の中間周波数の帯域における周波数を意味するものとする。
【００２５】
最初に、捕捉周波数を決定する際の基準とする周波数（以下、「基準周波数」と称す。）「ｆｓ」を設定する。基準周波数「ｆｓ」は、例えばＧＰＳ受信装置の電源投入後の初回の位置算出では、ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］（正確には、搬送波周波数を中間周波数に変化した後の周波数）として設定することができる。また、既にＧＰＳ衛星信号を捕捉済みである場合は、その際に捕捉周波数として用いた周波数（最新の捕捉周波数）を基準周波数として設定することができる。
【００２６】
次いで、設定した基準周波数「ｆｓ」と、予め定められた周波数選択パターンとを用いて、複数の適合度判定用の周波数（以下、「適合度判定用周波数」と称す。）でなる適合度判定用周波数組を決定する。適合度判定用周波数は、周波数方向の相関演算で求められた相関値の相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」への適合度を判定するために用いる周波数である。相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」は、相関値の周波数方向の変化をモデル化した関数である。
【００２７】
周波数選択パターンは、基準周波数「ｆｓ」を用いて適合度判定用周波数を選択するために予め定められたパターンである。周波数選択パターンは任意のパターンとして定めることができるが、基準周波数「ｆｓ」を中心とし、基準周波数「ｆｓ」の前後の周波数が選択されるようなパターンとすれば好適である。例えば、パターン中心周波数「ｆｐ」を中心として、「ｆｐ−ｂ」、「ｆｐ−ａ」、「ｆｐ」、「ｆｐ＋ａ」、「ｆｐ＋ｂ」の５つの周波数のパターンを周波数選択パターンとして定めておくことができる。
【００２８】
ここで、「ａ」及び「ｂ」の値は、適合度判定用周波数の周波数間隔を決定付ける係数（以下、「周波数間隔係数」と称す。）である。周波数間隔係数「ａ」及び「ｂ」は、相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」の周波数方向の広がり（周波数方向の幅）に応じて適切な値を選択・設定する。より具体的には、パターン中心周波数「ｆｐ」を相関値モデル関数の中心周波数に一致させた場合に、周波数選択パターンとして定められた周波数（上述した５つの周波数）が、相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」のメインローブ部分に含まれるような値を設定すれば好適である。
【００２９】
次いで、周波数選択パターンを基準周波数「ｆｓ」に適用して、適合度判定用周波数を選択する。具体的には、パターン周波数「ｆｐ」を基準周波数「ｆｓ」に置き換えて、周波数選択パターンに従って適合度判定用周波数を選択する。例えば、上述した５つの周波数でなる周波数選択パターンを適用した場合は、「ｆｓ−ｂ」、「ｆｓ−ａ」、「ｆｓ」、「ｆｓ＋ａ」、「ｆｓ＋ｂ」の５つの周波数を適合度判定用周波数「ｆi」として選択する。但し、添え字の「ｉ」は、適合度判定用周波数の番号を示している。
【００３０】
次いで、各適合度判定用周波数「ｆi」それぞれについて、受信信号とレプリカコードとの相関演算を行って相関値「ｐi」を算出する。また、各適合度判定用周波数「ｆi」それぞれについて、相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」を周波数方向にずらしながら、各適合度判定用周波数「ｆi」を各相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」に代入することで得られる関数値「Ｍ（ｆi）」を求める。具体的には、相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」を所定のずらし幅で周波数方向にずらしながら、それぞれ得られる関数に適合度判定用周波数「ｆi」をそれぞれ代入して関数値「Ｍj（ｆi）」を求める。
【００３１】
ここで、相関値モデル関数を所定のずらし幅ずつずらすことで得られる各関数のことを「計算用モデル関数」と称し、「Ｍj（ｆ）」で表す。但し、添え字の「ｊ」は、計算用モデル関数の番号を示している。また、各計算用モデル関数「Ｍj（ｆ）」の相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」からの周波数のずらし量を「Δｆ」で表す。
【００３２】
相関値モデル関数の周波数のずらし幅は適宜設定可能であるが、各適合度判定用周波数「ｆi」の周波数間隔よりも短い値を設定すると好適である。また、計算用モデル関数「Ｍj（ｆ）」の個数も適宜設定可能であるが、周波数範囲をカバーすることができるだけの十分な数であることが望ましい。周波数のずらし幅が短く、計算用モデル関数の個数が多いほど、捕捉周波数をより正確に求めることが可能となる。
【００３３】
関数値「Ｍj（ｆi）」を算出したら、各計算用モデル関数「Ｍj（ｆ）」それぞれについて、次式（１）に従って適合度「Ｓj」を算出する。
【数１】
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但し、「ｐi」は、ｉ番目の適合度判定用周波数について得られた相関値を示している。また、「ｎ」は、適合度判定用周波数の総数を示している。
【００３４】
式（１）からわかるように、適合度「Ｓj」は、各適合度判定用周波数「ｆi」それぞれに対して、当該適合度判定用周波数における相関値「ｐi」と、当該適合度判定用周波数における関数値「Ｍj（ｆi）」との積を、全ての適合度判定用周波数「ｆi」について合算することで得られる。適合度が大きいほど、相関演算結果の相関値モデル関数への適合の度合いが高いことを意味する。
【００３５】
各計算用モデル関数「Ｍj（ｆ）」について適合度「Ｓj」を算出したら、適合度「Ｓj」が最大となった計算用モデル関数を判定し、その計算用モデル関数の周波数ずらし量「Δｆ」を特定する。そして、特定した周波数ずらし量「Δｆ」を基準周波数「ｆｓ」から減算した周波数「ｆｓ−Δｆ」を適合周波数とし、適合周波数に基づいて捕捉周波数を決定する。本実施形態では、適合周波数そのものを捕捉周波数に決定する。
【００３６】
図１を参照して、捕捉周波数決定の具体例について説明する。ここでは、相関値モデル関数を、ｓｉｎｃ関数を用いて「Ｍ（ｆ）＝ｓｉｎｃ（ｆ−ｆｓ）」と定義した場合について図示・説明する。図１では、基準周波数「ｆｓ」を縦軸に一致させ、各周波数における相関値及び計算用モデル関数の関数値をプロットした結果を示している。また、相関値の周波数方向の変化を一点鎖線で示しており、計算用モデル関数を実線で示している。
【００３７】
周波数選択パターンは、ｓｉｎｃ関数のメインローブ部分に適合度判定用周波数それぞれが位置するようなパターンとして設定する。例えば、周波数間隔係数「ａ」及び「ｂ」をそれぞれ「ａ＝１５［Ｈｚ］」，「ｂ＝５０［Ｈｚ］」として、「ｆｓ−５０［Ｈｚ］」、「ｆｓ−１５［Ｈｚ］」、「ｆｓ［Ｈｚ］」、「ｆｓ＋１５［Ｈｚ］」、「ｆｓ＋５０［Ｈｚ］」の５つの周波数を適合度判定用周波数として選択する。
【００３８】
そして、これら５つの適合度判定用周波数それぞれについて、受信信号とレプリカコードの信号との相関演算を行うと、図１の黒丸で示すような５つの相関値が得られる。尚、ここでは相関値を「−１」〜「１」の範囲の値として図示・説明するが、相関値の絶対値を計算して「０」〜「１」の範囲の値としてもよい。
【００３９】
次いで、相関値モデル関数の周波数方向のずらし量を「Δｆ」として、例えば、「Δｆ＝０」とした第０計算用モデル関数「Ｍ0（ｆ）＝ｓｉｎｃ（ｆ−ｆｓ）」と、「Δｆ＝Δｆ1」とした第１計算用モデル関数「Ｍ1（ｆ）＝ｓｉｎｃ（ｆ−ｆｓ＋Δｆ1）」と、「Δｆ＝Δｆ2」とした第２計算用モデル関数「Ｍ2（ｆ）＝ｓｉｎｃ（ｆ−ｆｓ＋Δｆ2）」との３種類の計算用モデル関数を設定する。分かり易くするために、ここでは計算用モデル関数の個数を３個として図示・説明する。
【００４０】
そして、設定した各々の計算用モデル関数について、上述した５つの適合度判定用周波数を代入して関数値を求めると、第０計算用モデル関数については白丸で示した５つの関数値が得られ、第１計算用モデル関数については三角形で示した５つの関数値が得られ、第２計算用モデル関数については四角形で示した５つの関数値が得られる。
【００４１】
そして、黒丸で示した相関値と、白丸、三角形及び四角形で示した関数値とを用いて、各々の計算用モデル関数「Ｍj（ｆ）」について、次式（２）に従って適合度「Ｓj」を算出する。
【数２】
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【００４２】
この場合は、第１相関値モデル関数「Ｍ1（ｆ）」について算出した適合度「Ｓ1」が最大となる。なぜなら、図１において、第０〜第２計算用モデル関数の３つの計算用モデル関数のうち、一点鎖線で示した相関値の周波数変化を最も適切に模擬・近似しているのは、第１計算用モデル関数「Ｍ1（ｆ）」であるからである。従って、第１計算用モデル関数「Ｍ1（ｆ）」の周波数ずらし量「Δｆ1」を基準周波数「ｆｓ」から減算した周波数「ｆｓ−Δｆ1」を適合周波数とし、この値を捕捉周波数に決定する。
【００４３】
２．機能構成
図２は、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、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）８０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）９０とを備えて構成される。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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信号を中間周波数の信号（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。
【００４７】
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。
【００４８】
図３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、ＲＯＭ２５と、ＲＡＭ２７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。
【００４９】
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衛星信号が間違いなければ、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。
【００５０】
ホストＣＰＵ３０は、フラッシュＲＯＭ８０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に表示させたり、各種のアプリケーションに利用する。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
フラッシュＲＯＭ８０は、読み書き可能な不揮発性の記憶装置であり、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。
【００５６】
ＲＡＭ９０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、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。
【００５７】
３．データ構成
図３に、ベースバンド処理回路部２０のＲＯＭ２５に格納されたデータの一例を示す。ＲＯＭ２５には、ＣＰＵ２３により読み出され、ベースバンド処理（図５参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２５１と、周波数選択パターン２５３とが記憶されている。また、ベースバンド処理プログラム２５１には、捕捉周波数決定処理（図６参照）として実行される捕捉周波数決定プログラム２５１１がサブルーチンとして含まれている。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５８】
また、図３に、ベースバンド処理回路部２０のＲＡＭ２７に格納されるデータの一例を示す。ＲＡＭ２７には、適合度判定用周波数組２７１と、相関値データ２７３と、計算用モデル関数別データ２７５と、捕捉周波数２７７と、ＧＰＳ算出位置２７９とが記憶される。
【００５９】
図４は、計算用モデル関数別データ２７５のデータ構成の一例を示す図である。計算用モデル関数別データ２７５は、複数の計算用モデル関数それぞれについての演算処理の結果が記憶されたデータである。具体的には、当該計算用モデル関数の番号２７５１と、当該計算用モデル関数の相関値モデル関数からの周波数ずらし量（Δｆ）２７５３と、各適合度判定用周波数を当該計算用モデル関数に代入することで得られる適合度判定用周波数別関数値２７５５と、当該計算用モデル関数を用いて算出された適合度２７５７とが記憶される。
【００６０】
４．処理の流れ
図５は、ＲＯＭ２５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。
【００６１】
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最新のＧＰＳ算出位置２７９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。
【００６２】
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、ＲＯＭ２５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）。
【００６３】
図６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、衛星捕捉部２１が当該捕捉対象衛星を捕捉済みであるか否かを判定し（ステップＢ１）、捕捉済みであると判定した場合は（ステップＢ１；Ｙｅｓ）、ＲＡＭ２７に記憶されている最新の捕捉周波数２７７を基準周波数として設定する（ステップＢ３）。
【００６４】
また、ステップＢ１において当該捕捉対象衛星をまだ捕捉していないと判定した場合は（ステップＢ１；Ｎｏ）、ＣＰＵ２３は、ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数、より具体的には、搬送波周波数を中間周波数に変換した後の周波数を基準周波数として設定する（ステップＢ４）。
【００６５】
その後、ＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２５に記憶されている周波数選択パターン２５３を適用して、適合度判定用周波数組を決定する（ステップＢ５）。具体的には、例えば、ステップＢ３又はＢ４で設定した基準周波数を中心とする５つの周波数を周波数選択パターン２５３に従って選択して、適合度判定用周波数組を決定する。
【００６６】
その後、ＣＰＵ２３は、ステップＢ５で決定した適合度判定用周波数組に含まれる各適合度判定用周波数について、受信信号とレプリカコードとの相関演算を相関演算部２１１に実行させ、その相関値を相関値データ２７３としてＲＡＭ２７に記憶させる（ステップＢ７）。
【００６７】
次いで、ＣＰＵ２３は、相関値モデル関数の個数及び周波数ずらし幅を決定して、複数の計算用モデル関数を設定する。そして、設定した各計算用モデル関数の番号２７５１と、周波数ずらし量「Δｆ」２７５３とを対応付けて、計算用モデル関数別データ２７５としてＲＡＭ２７に記憶させる（ステップＢ９）。
【００６８】
次いで、ＣＰＵ２３は、各計算用モデル関数それぞれについて、ループＢの処理を実行する（ステップＢ１１〜Ｂ１７）。ループＢの処理では、ＣＰＵ２３は、各適合度判定用周波数を当該計算用モデル関数に代入することで適合度判定用周波数別の関数値２７５５を算出し、当該計算用モデル関数の番号２７５１と対応付けて、ＲＡＭ２７の計算用モデル関数別データ２７５に記憶させる（ステップＢ１３）。
【００６９】
そして、ＣＰＵ２３は、相関値データ２７３に記憶されている各適合度判定用周波数における相関値と、計算用モデル関数別データ２７５に記憶されている適合度判定用周波数別関数値２７５５とを用いて、式（１）に従って適合度２７５７を算出する。そして、算出した適合度２７５７を、当該計算用モデル関数の番号２７５１と対応付けて、ＲＡＭ２７の計算用モデル関数別データ２７５に記憶させる（ステップＢ１５）。そして、ＣＰＵ２３は、次の計算用モデル関数へと処理を移行する。
【００７０】
全ての計算用モデル関数についてステップＢ１３及びＢ１５の処理を行った後、ＣＰＵ２３は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ１７）。その後、ＣＰＵ２３は、適合度２７５７が最大となった計算用モデル関数を判定する（ステップＢ１９）。
【００７１】
そして、ＣＰＵ２３は、ステップＢ１９で判定した計算用モデル関数の相関値モデル関数からの周波数ずらし量「Δｆ」２７５３に基づいて適合周波数を判定する（ステップＢ２１）。具体的には、現在設定されている捕捉周波数２７７から周波数ずらし量「Δｆ」２７５３を減算した周波数を、適合周波数として判定する。
【００７２】
そして、ＣＰＵ２３は、ステップＢ２１で判定した適合周波数を捕捉周波数２７７に決定し、ＲＡＭ２７に更新記憶させる（ステップＢ２３）。そして、ＣＰＵ２３は、捕捉周波数決定処理を終了する。
【００７３】
図５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、ステップＢ２３で決定した捕捉周波数２７７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。
【００７４】
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）。
【００７５】
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２７９としてＲＡＭ２７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。
【００７６】
次いで、ＣＰＵ２３は、ＧＰＳ算出位置２７９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。
【００７７】
５．作用効果
本実施形態によれば、ＣＤＭＡ信号の一種であるＧＰＳ衛星信号と、ＧＰＳ衛星信号のレプリカコードとを用いて、ＧＰＳ衛星信号を受信した受信信号の相関演算を行う。そして、相関演算により得られる相関値の周波数方向の変化をｓｉｎｃ関数を用いてモデル化した相関値モデル関数を周波数方向にずらすことで複数の計算用モデル関数を設定する。そして、相関値と各計算用モデル関数との適合度を算出し、算出した適合度に基づいて、相関値に適合する適合周波数を判定する。そして、判定した適合周波数を、ＧＰＳ衛星信号の捕捉周波数として決定する。
【００７８】
ＣＤＭＡ方式で拡散変調されたＧＰＳ衛星信号に対して、レプリカコードを用いて周波数方向の相関演算を行った場合、その理想的な曲線は、ｓｉｎｃ関数を用いて近似することが可能である。そのため、ｓｉｎｃ関数を用いてモデル化した相関値モデル関数を周波数方向にずらしながら、受信信号と、ＧＰＳ衛星信号のレプリカコードとの相関演算結果に適合する周波数を探索する手法により、ＧＰＳ衛星信号の捕捉周波数をより正確に求めることが可能となる。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
６−４．適合度の算出誤差の補償演算
上述した実施形態において相関値モデル関数として用いたｓｉｎｃ関数は、中心周波数から少し離れると関数値が極端に小さくなる特性を有している。すなわち、ｓｉｎｃ関数は、極大値付近の関数値の変化が大きい関数である。そのため、ｓｉｎｃ関数を用いて相関値の適合度を算出した場合、適合度が極大値の方向に引きずられる傾向があり、適合度に算出誤差が含まれやすいという問題がある。そこで、適合度の算出誤差を抑制するための補償演算を行うことにしてもよい。
【００８３】
具体的には、ｊ番目の計算用モデル関数を「Ｍj（ｆ）」として、適合度「Ｓj」を次式（３）に従って算出する。
【数３】
2011078052.tif 000005
式（３）から求められる適合度「Ｓj」は、式（１）から求められる適合度を、各適合度判定用周波数「ｆi」を計算用モデル関数「Ｍj（ｆ）」に代入することで得られる関数値「Ｍj（ｆi）」の合算値で割った値として表される。これは、式（１）から求められる適合度に対して平滑化処理を行ったことに相当する。
【００８４】
例えば、相関値モデル関数「Ｍ（ｆ）」を「Ｍ（ｆ）＝ｓｉｎｃ（ｆ−ｆｓ）」と定義した場合は、次式（４）に従って適合度「Ｓj」を算出することになる。
【数４】
2011078052.tif 000006
【００８５】
図７は、適合周波数を求めるシミュレーション実験を行った場合の実験結果の一例を示す図である。ここでは、周波数ずらし量「Δｆ」（各計算用モデル関数の相関値モデル関数からの周波数のずらし量）の真値を２．５［Ｈｚ］（Δｆ＝２．５［Ｈｚ］）として、式（２）から算出される適合度を用いて適合周波数を求めた場合（以下、「補償演算なし」と称す。）と、式（４）から算出される適合度を用いて適合周波数を求めた場合（以下、「補償演算あり」と称す。）とを対比する実験を行った。
【００８６】
図７において、横軸は周波数ずらし量「Δｆ」を示しており、縦軸は相関値及び適合度を示している。四角形は、各適合度判定用周波数における相関値を示している。また、三角形は、補償演算なしの場合の適合度を示しており、×印は、補償演算ありの場合の適合度を示している。
【００８７】
この実験結果を見ると、補償演算なしの場合は、Δｆ＝０［Ｈｚ］の場合に適合度が最大となっている。この場合は、真値から外れたΔｆ＝０［Ｈｚ］として適合周波数が算出されるため、正確な適合周波数が求められないことになる。一方、補償演算ありの場合は、Δｆ＝２．５［Ｈｚ］において適合度が最大となっている。この場合は、真値であるΔｆ＝２．５［Ｈｚ］として適合周波数が算出されるため、適合度の算出誤差が補償された正確な適合周波数が求められることになる。
【００８８】
６−５．捕捉周波数の決定
上述した実施形態では、適合度が最大となった周波数を判定して適合周波数とし、適合周波数そのものを捕捉周波数に決定するものとして説明したが、適合周波数の補正や修正を行って捕捉周波数に決定してもよい。例えば、過去に求めた適合周波数の履歴を記憶しておく。そして、適合周波数の過去の履歴に基づいて現在の適合周波数を推定し、推定した適合周波数と、適合度に基づいて判定した適合周波数との平均値を算出して、捕捉周波数に決定する。
【００８９】
６−６．相関値モデル関数
また、上述した実施形態では、相関値モデル関数として単純なｓｉｎｃ関数を例に挙げて説明したが、ｓｉｎｃ関数を用いて相関値の周波数変化をモデル化した関数であればよく、相関値モデル関数は適宜設定変更可能である。例えば、ｓｉｎｃ関数と他の関数とを組み合わせた関数としてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
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  ＲＯＭ、  ２７  ＲＡＭ、  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  フラッシュＲＯＭ、  ９０  ＲＡＭ
【図１】
2011078052.tif 000007
【図２】
2011078052.tif 000008
【図３】
2011078052.tif 000009
【図４】
2011078052.tif 000010
【図５】
2011078052.tif 000011
【図６】
2011078052.tif 000012
【図７】
2011078052.tif 000013