(57)【要約】  本発明の一実施態様は一群の衛星を含む衛星ナビゲーション・システムに使用するための二次拡散符号のセットを生成する方法を提供する。衛星群中の各衛星は、少なくとも一次符号と二次符号を含む段階的拡散符号を使用する。衛星群中の各衛星は二次拡散符号のセットから異なる二次拡散符号が割り当てられている。この方法はビット・パターンの初期セットの生成を伴い、各ビット・パターンは可能性のある二次拡散符号を表す。この方法は、さらにビット・パターンの初期セットの中でのビット・パターンに関する最適化プロセスの実施を伴う。最適化の結果、初期セット中のビット・パターンのうちの少なくともいくつかは修正あるいは置換されて、二次拡散符号のセットとして使用するためのビット・パターンの最終セットを生成する。
2008547338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一群の衛星を含む衛星ナビゲーション・システムに使用するための二次拡散符号セットであって、その群の中の各衛星は少なくとも一次符号と二次符号を含む段階的な拡散符号を使用し、その群の中の各衛星は前記二次拡散符号セットとは異なる二次拡散符号が割り当てられているような二次拡散符号セットを生成する方法において、
各ビット・パターンが可能性のある二次拡散符号を表すビット・パターンの初期セットを生成する工程と；
前記ビット・パターンの初期セット内でビット・パターンに関する最適化プロセスを実行する工程とを含み、これにより前記初期セット内のビット・パターンのうちの少なくともいくつかは修正または置換されて前記二次拡散符号セットとして使用するためのビット・パターンの最終セットを生成する、二次拡散符号セットを生成する方法。
【請求項２】
前記ビット・パターンの初期セット中のビット・パターンがビットのランダム系列を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最適化プロセスはバランス基準に適合しないビット・パターンを排除することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記バランス基準はビット・パターン中のビット数の平方根に基づいている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記最適化プロセスはビット・パターン用自己相関関数から導かれた評価関数またはコスト関数を用いる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記最適化プロセスは異なるビット・パターン間の相互相関関数から導かれた評価関数またはコスト関数を用いる、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記最適化プロセスは前記ビット・パターンのうちの少なくとも一つの中にあるビットを無作為に反転させることによりビット・パターンを修正することを含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記最適化プロセスは良好な個々の特性を有するビット・パターンを確認する第１段階と、良好な個々の特性を有する確認された前記ビット・パターンから前記二次拡散符号のセットを選択する第２段階を有する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記第１段階は良好な個々の特性を有する少なくとも250のビット・パターンを確認する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２段階は良好な個々の特性を有する確認された前記ビット・パターンの各ペア間の相互相関関数を計算することを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
ビット・パターン中のビット数は25から512の範囲である、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ビット・パターン中のビット数は50から128の範囲である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の方法を用いて作成されたビット・パターンの最終セットを内蔵する受信器。
【請求項１４】
前記ビット・パターンは誤り訂正符号によって保護されている、請求項１３に記載の受信器。
【請求項１５】
前記段階的な拡散符号の前記一次符号部分と前記二次符号部分を保存する少なくとも一つの読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）をさらに含む請求項１３または１４に記載の受信器。
【請求項１６】
受信器に使用するための、請求項１から１２のいずれかに記載の方法を用いて生成されたビット・パターンの最終セットを内蔵する取り外し可能な記憶装置。
【請求項１７】
前記ビット・パターンは誤り訂正符号により保護されている、請求項１６に記載の取り外し可能な記憶装置。
【請求項１８】
請求項１から１２のいずれかに記載の方法を用いて生成されたビット・パターンの前記最終セットからの１つ以上のビット・パターンを内蔵する装置。
【請求項１９】
前記装置が衛星を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置が疑似衛星含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１から１２のいずれかに記載の方法を用いて生成されたビット・パターンの前記最終セットからの少なくとも一つのビット・パターンを内蔵する衛星信号。
【請求項２２】
別表１．１または別表１．２に示したビット・パターンから実質的に選択されたビット・パターンの最終セットを内蔵する受信器。
【請求項２３】
受信器に使用するための、別表１．１または別表１．２に示したビット・パターンから実質的に選択されたビット・パターンの最終セットを内蔵する取り外し可能な記憶装置。
【請求項２４】
別表１．１または別表１．２に示したビット・パターンから選択された少なくとも一つのビット・パターンを内蔵する装置。
【請求項２５】
前記装置が衛星を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記装置が疑似衛星含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
別表１．１または別表１．２に示したビット・パターンから選択された少なくとも一つのビット・パターンを内蔵する衛星信号。
【請求項２８】
衛星ナビゲーション・システムとともに使用するための受信器を操作する方法において、
前記衛星ナビゲーション・システムに使用される二次符号に対応し、かつ別表１．１または別表１．２に示したビット・パターンから実質的に選択される保存されたビット・パターン・セットにアクセスする工程；および
前記衛星ナビゲーション・システムからの信号を捕捉するために前記保存されたビット・パターンを使用する工程、を含む受信器を操作する方法。
【請求項２９】
前記保存されたビット・パターンがネットワークを通して受信器によりアクセスされる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
衛星ナビゲーション・システムとともに使用するための受信器を操作する方法において、
衛星ナビゲーション・システムにより使用される二次符号に対応し、かつ請求項１から１２のいずれかに記載の方法を用いて生成される保存されたビット・パターン・セットにアクセスする工程；および
衛星ナビゲーション・システムから信号を捕捉するために前記保存されたビット・パターンを使用する工程、を含む受信器を操作する方法。
【請求項３１】
前記保存されたビット・パターンはネットワークを通して受信器によりアクセスされる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
衛星ナビゲーション・システムとともに使用するための受信器と通信するサーバーを操作する方法において、
衛星ナビゲーション・システムにより使用される二次符号に対応し、かつ請求項１から１２のいずれかに記載の方法を用いて生成されるビット・パターン・セットを保存する工程；および
保存されたビット・パターン・セットにアクセスするために受信器からの要求を受信する工程；および
衛星ナビゲーション・システムからの信号取得に使用するための前記要求に応えて受信器に保存されたビット・パターンを供給する工程、を含むサーバーを操作する方法。
【請求項３３】
衛星ナビゲーション・システムとともに使用するための受信器と通信するサーバーを操作する方法において、
衛星ナビゲーション・システムにより使用される二次符号に対応し、かつ別表１．１または別表１．２に示したビット・パターン・セットから実質的に選択されるビット・パターン・セットを保存する工程；
前記保存されたビット・パターン・セットにアクセスするために受信器からの要求を受信する工程；および
衛星ナビゲーション・システムからの信号取得に使用するための前記要求に応えて受信器に保存されたビット・パターンを供給する工程、を含むサーバーを操作する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衛星ナビゲーション・システムのための拡散符号の生成および利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星ナビゲーション・システムは位置決定のための携帯端末や車載ナビゲーション支援などの広範囲の用途においてますます重要になってきている。現在稼働中の主な衛星ナビゲーション・システムは米国国防総省によって運用されている全地球測位システム（ＧＰＳ）である。ＧＰＳ装置の全世界の売り上げは2003年までには約３５億ドルに達し、この数値は今後数年間にわたり堅実に伸びることが期待されている。これに対する、ガリレオ（Galileo）と名付けられた欧州の衛星ナビゲーション・システムが１０年後に打ち上げ・運用の予定になっている。
【０００３】
衛星ナビゲーション・システムはそれぞれが１つ以上の信号を地上に送信する一群の衛星で構成されている。衛星信号の主要成分はナビゲーション・データと組み合わされた拡散符号（測位符号、同期符号、または測距符号とも呼ばれる）である。こうして得られた組み合わせは、地上へ送信するために設定された周波数で搬送波に載せて変調される。各衛星は通常複数の周波数で送信して、信号の大気による何らかの歪みを補正することができるようになっている。
【０００４】
いくつかのケースでは、複数の信号（チャンネルと呼ばれる）が、ある適切な多重化技術によって一つの搬送波上に変調されるかもしれない。たとえば、あるガリレオ信号ではパイロット・チャンネルと直交する位相のデータ・チャンネルからなるように計画されている。このパイロット・チャンネルは拡散符号のみを含みナビゲーション・データを含まないが、一方のデータ・チャンネルは拡散符号とナビゲーション・データの両方を含む。
【０００５】
衛星信号の拡散符号成分は、通常、所定の一連のビット（「チップ」と呼ばれることもある）で構成されており、２つの主要な役割を果たすために用いられる。第１に、この拡散符号は受信器が衛星信号を自動追跡することができるようにする同期機構を提供する。したがって、各衛星（ならびに通常はその衛星からの各チャンネルの送信）は自身の同期符号を持っている。最初にスイッチを入れて受信器を作動させるときは、衛星群中のある衛星は特定の時間に特定の位置に対する水平線よりも低い位置にあるために、この受信器はどの衛星信号を受け取ることができるかが分からない。この受信器は第１の衛星からの信号を自動追跡するために同期符号を用いる。これが行われると、信号の中のナビゲーション・データにアクセスすることができるようになる。これにより、その衛星群の中にある他の衛星の軌道データを提供し、受信器から見える位置にある残りの衛星を比較的速やかに捕捉できるようにする。
【０００６】
多くの受信器は二段階捕捉プロセスを採用している。第一段階においては、受信器はすべての可能性のある信号のセットに対して入力信号の相互相関を同時に求める。これは、その衛星と受信器間の任意の可能性のあるタイミング・オフセットならびに衛星と受信器間の任意の可能性のあるドップラー偏移（宇宙での衛星の移動に依存する）を用いて、任意の衛星からの信号を探索するものである。相互相関が所定の閾値を超えることが分かった場合、関連する衛星の組み合わせ、タイミング・オフセットおよびドップラー偏移に対してより詳細な解析を行う第二段階が実行される。この第二段階の解析では、たとえば、正確な捕捉が行われたことを確認するために、より長い積分時間やナビゲーション・データへのアクセスと復号を試みることなどが必要かもしれない。
【０００７】
拡散符号の第２の主要な役割は、信号が衛星から受信器へ到達するのに要する時間に基づいて、衛星から受信器までの距離の概算値を提供することである。この距離はｃ（Ｔｒ−Ｔｓ）で表される。式中、
ｃは光速度（電離圏効果などの影響を受けているとされている）、
Ｔｓは衛星からの送信時刻（信号自身に符号化されている）、および
Ｔｒは受信器の信号受信時刻
である。 
【０００８】
ついで、複数の衛星の既知の位置（それらのナビゲーション・データに特定されている）を前提とする三辺測量方法を用いて、受信器の位置を三次元空間内に求めることができる。理論的には、これは最低３つの衛星からの信号情報を用いて行うことができる。しかし、実際にはＴｒ＝Ｔｍ＋ｏと書くことができる。式中、Ｔｍは受信器における測定受信時刻で、ｏは受信器のクロックと衛星のクロック間のオフセットである。このオフセットは専門の受信器以外では一般に未知である。このことは、信号情報を少なくともひとつのさらなる衛星から得て受信器における未知の時間オフセットを補正することを示唆している。さらなる衛星からの信号が得られるなら、最小二乗法のような適切なアルゴリズムを用いて、統計的な位置決定を行うことができる。この方法は、推定位置につきものの誤差に関して何らかの目安をも提供することができる。
【０００９】
拡散符号に対する重要なひとつのパラメータは拡散符号が送信されるビットレートである、というのは、この値は位置決定を行いうる精度を次々と制御するからである。たとえば、１ＭＨｚのビットレートでは 、各ビットは３００メートルの光の移動時間を表している。次いで、衛星と受信器間の位相のオフセットが単一のビットで如何に正確に判断できるかによって位置の精度が決定される。これは一般的にシステム中のノイズに依存する。たとえば、位相のオフセットが９０度（π／２）の精度で測定できるなら、これは７５メートルの位置測定に対応する。当然のことながら、拡散符号のためのビットレートが高いほどより正確に位置測定を行うことができる。
【００１０】
拡散符号に対するもう一つの重要なパラメータはその全長、すなわち、それが繰り返す前の拡散符号中のビットあるいはチップの数である。この理由のひとつというのは、拡散符号が有限長であることにより、位置測定の曖昧さが生じるからである。たとえば、ビットレート が１０ＭＨｚ でビット配列の全長が２５６ビットであると仮定すると、これは７．６８キロメートルの光の移動時間に相当する。その結果、衛星から受信器までの距離測定は一意に決めることができず、７．６８ｎ＋ｄ（ただし、ｄは発信された拡散符号および受信された拡散符号の相対タイミングによって決定されるが、ｎは未知の整数である）キロメートルで表現できるだけである。ｎの値としての不明確さを解決するには、より多くの衛星を用いるか、あるいは、いくつかの他の情報源から導かれた近似位置に関する知識を利用するなどの種々の方法がある。
【００１１】
一般的なひとつの方法は、符号位相をナビゲーション・データ・ビットのビット端と関連づける（この方法はビット同期と呼ばれている）ことであり、またこのビット端を衛星から送信されるナビゲーション・データに含まれる週時(time of week=ＴｏＷ)と関連づけることでもある。
【００１２】
当然のことながら、拡散符号に対する反復長が大きくなると不明確な位置決定の問題が緩和される。拡散符号に対する反復長が大きくなると異なる信号源からの信号の分離がよくなり、干渉に対してロバスト性が大きくなる。一方で、拡散符号に対する反復長が大きくなると初期の信号捕捉の遅れの原因となり、受信機内の処理能力をより高める必要があるかも知れない。拡散符号の長さはナビゲーション・データに使用できるデータ転送速度にも影響を与える、というのはナビゲーション・データのわずか１ビットだけが各完全な拡散符号配列のためにあるからである（そうしないと、２つの符号は干渉する）。従って、拡散符号の反復長が長くなるにつれてナビゲーション・データのためのビットレートは小さくなる。
【００１３】
この問題に対処するひとつの公知の方法は一次符号および二次符号に基づく階層的あるいは段階的な拡散符号を使用することである。一次符号がＮ１個のビットを持ち、二次符号がＮ２個のビットを持っていると仮定すると、全拡散符号の最初のＮ１個のビットは二次符号の最初のビットと排他的ＯＲ演算された一次配列に相当し、拡散符号の次のＮ１個のビットは一次符号のＮ１個のビット（今度は二次符号の二番目のビットと排他的ＯＲ演算されている）の反復、という具合に構成される。これにより、Ｎ１×Ｎ２の符号に対する全反復長が得られる。ただし、同期目的のための反復長はＮ１だけである、というのは、二次符号からのビット値と無関係の相関ピークが一次符号から得られるからである(これは、相関ピークの符号を変えるだけである)。同様に、ナビゲーション・データのビットレートは、結合された一次符号および二次符号の長さ（Ｎ１×Ｎ２）よりはむしろ、一次符号だけの長さ（Ｎ１）に依存する。
【００１４】
ＧＰＳ拡散符号は、Ｎ段のシフト・レジスターから選択された出力が取り出され入力にフィードバックされる線形フィードバック・シフト・レジスター（ＬＦＳＲ）を用いて実装される。ＬＦＳＲ内のフィードバック接続はＮ次多項式で表現でき、それにより、ＬＦＳＲの操作はその多項式とＬＦＳＲの初期設定により完全に特定されうる。
【００１５】
ＧＰＳは、ある特別な数学的特性を持つゴールド符号（Ｇｏｌｄ  ｃｏｄｅ）として知られているＬＦＳＲのサブセットを使用する。それらのひとつは、それらが２Ｎ−１の最大反復長を持つ疑似ランダム・ノイズの出力を生成するものであり、比較的小さなＬＦＳＲから大きな反復長の出力を生成することができる。ゴールド符号も正確な位置決定を支援する優れた自己相関特性を持っている。特に、この自己相関関数はゼロ・タイム・シフトに明確なピークを有し、他のすべてのタイムシフト（すなわち、ゼロでない）では比較的小さい。優れた相互相関特性を持つゴールド符号のセットを選択することも可能であり、それにより、異なる符号間の相互相関関数は比較的小さく保たれている。これは、信号捕捉にとって重要である、というのは、これはある衛星からの同期符号が別のもう一つの衛星からのものと誤認する可能性を防ぐからである。拡散符号のためのさらに重要で実用的な基準は同じ（あるいはほぼ同じ）数の１と０を持つことであり、これはバランスと呼ばれている。
【００１６】
衛星ナビゲーション・システムおよび特にＧＰＳに関するさらなる情報は非特許文献１および非特許文献２に見られる。提案されたガリレオ信号に関する情報は非特許文献３および非特許文献４で見ることができる。提案されたガリレオ／ＧＰＳ受信器は非特許文献５に記載されている。
【００１７】
ゴールド符号の使用は現行の衛星ナビゲーション・システムに定着しているが、このような符号に付随するいくつかの限界がある。たとえば、それらはある符号長でのみ有効である（すべてのＮ値をＬＦＳＲ多項式に用いることができるわけではない）。一般に、符号長は拡散符号のチップ・レートおよびナビゲーション・データのビットレートの比によって求められる。仮に符号長が有効なゴールド符号に制限されるとすると、これはチップ・レートとビットレートに関する制約を暗示している。言い換えれば、捕捉時間や位置精度のような他の検討事項にも影響を与えるかもしれない。いくつかのケースでは、ゴールド符号に対する符号長の制限が切り捨てゴールド符号を用いることで克服されてきたが、この切り捨ては符号セットの数学的特性（自己相関関数などに関し）に悪影響を与えてきた。
【００１８】
さらに、ゴールド符号の相互相関特性は、送信されるナビゲーション・データにしたがって符号の極性が符号のある繰り返しから次の繰り返しに変化する状況に対して一般的に最適化されてはいない。後者の問題はナビゲーション・データのビットレートが（ガリレオとしては）比較的高いところで悪化される、というのは、これは拡散符号送信が拡散符号の直前の送信とは逆の極性を持つことがかなりの確率で起こるからである。（これもナビゲーション・データによる途絶なしに捕捉を助けるために、ガリレオにパイロット・チャンネルを設ける理由となっている）。
【００１９】
相互相関特性はビル内のような比較的微弱な信号を受信するような場所にとって特に心配な事項である。この場合、たとえば、もし窓を経て衛星に見通し線がある場合には、ある衛星からの第１の信号は強いかも知れない。一方で、たとえば、第２の衛星の見通し線が大きなビル構造物を通過する場合には他の衛星からの第２の信号はかなり弱いかも知れない。このような状況においては、第２の衛星を捕捉する試みが行われた場合、より強いが正しくない第１の信号に対する相関は、より弱いが正しい第２の信号に対する相関よりも大きい（あるいは同じくらいの）結果を生み出す危険性がある。第１の信号を第２の信号として誤認することは次の捕捉段階で通常は補正されるが、これによって捕捉過程が第１段階へ戻る必要があるために遅れが生じることになる。もし、このような誤認が重なると、捕捉時間は非常に増加するかも知れない。
【００２０】
【非特許文献１】Per Enge著、「Re-Tooling the Global Positioning System」、 ６４〜７１ページ、Scientific American, 2004年５月号
【非特許文献２】Misraおよび Enge共著、「Global Positioning System: Signals, Measurements and Performance」、Ganga-Jamuna Press, 2001, ISBN 0-9709544-0-9
【非特許文献３】Heinほか、「Status of Galileo Frequency and Signal Design」、2002年９月（http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/ Galileo/doc/ Galileo_stf_ion2002.pdfで入手可能）
【非特許文献４】Isslerほか、「Galileo Frequency and Signal Design」、GPS World, Jun 2003年６月（http://www.gpsworld.com/gpsworld/article/articleDetail.jsp?id=61244で入手可能）
【非特許文献５】Heinrichsほか、「HIGAPS - A Large-Scale Integrated Combined Galileo/GPS Chipset for the Consumer Market」 （http://forschung.umbw-muenchen.de/papers/krc5ejjflurjj9jsrxk4spthvmg0be.pdfから入手可能）
【発明の開示】
【００２１】
従って、本発明の一実施態様は一群の衛星を含む衛星ナビゲーション・システムに使用するための二次拡散符号セットの生成方法を提供する。その群の中の各衛星は少なくとも一次符号と二次符号を含む段階的な拡散符号を使用する。その群の中の各衛星は前記セットの二次拡散符号から異なる二次拡散符号が割り当てられている。この方法は各ビット・パターンが可能性のある二次拡散符号を表すビット・パターンの初期セットを生成する工程を含む。この方法は前記初期セット内のビット・パターンのうちの少なくともいくつかは修正または置換されて前記二次拡散符号セットとして使用するためのビット・パターンの最終セットを生成するために前記ビット・パターンの初期セット内でビット・パターンに関する最適化プロセスを実行する工程をさらに含む。
【００２２】
異なる衛星に対して異なる二次符号を提供することによって、異なる衛星からの符号間の相関が減少し、受信器の性能向上に役立つことが分かった。二次符号セットを決定するための最適化プロセスを使用することで、（ゴールド符号のような）数学的なアルゴリズムに基づく符号セットより、たとえば、二次符号長、セットで有効な符号の数、および符号の特定の性質に関する柔軟性が高くなる。
【００２３】
一実施態様において、前記ビット・パターンの初期セット中のビット・パターンがランダムなビット系列を含むが、たとえば線形フィードバック・シフト・レジスターまたは他の何らかの疑似ランダム・アルゴリズムにより生成される任意の他の適切な開始パターンが用いられてもよい。ランダムに生成された初期ビット・パターンを使用すると、可能性のある二次符号に対する全体の探索空間の範囲が広くなる。最適化プロセス中に、ビット・パターンの内の少なくとも一つにおいてビットをランダムに反転させることでビット・パターンを修正してもよい。より長い二次符号に対しては、収束を早くするために、最適化プロセスの少なくとも初期に複数のビットを反転することが好ましい。ただし、（段階的符号の全長に比べて）二次符号は通例相対的に短いため、各繰り返しに対する符号のたった一つのビットを反転することで妥当な速度で修飾することが分かった。ビット修正は、それらが性能低下をもたらすことが分かったときに取り化される（それにより、ビット・パターンのセットが劣化しないことが保証される）。ただし、このような性能低下は局所的な最適状態から脱出する能力を最適化するために、確率に基づいて採用してもよい（特に、性能低下が、それほど大きくない場合）。
【００２４】
当然のことながら、擬似焼きなまし、遺伝的アルゴリズムなどの非常に多くの最適化手法が知られていて、適切なこのような手法をビット・パターンの最終セットを生成するために使用してもよい。これらの手法の中には、最適化がビット・パターンのより大きな集団の生成と関連して最適例（たておば、適者生存）を選択するものもあるが、他の手法は所定のセット内の個々のビット・パターンの連続的修正に基づいているかもしれない。
【００２５】
一実施態様において、最適化プロセスはバランス基準を満たさないビット・パターンを排斥し、それにより符号中に比較的少ないＤＣ成分があることを確かめる工程を含む。バランス基準はビット・パターン中のビット数の平方根に基づいていてもよい。これは、ランダム符号のための期待ＤＣ成分を反映する。他の実施態様では、符号バランスは正規に最適化の一部として含まれていてもよい。すなわち所定の閾値よりも大きいバランスを持つビット・パターンを単に排斥するよりも、最適化がバランスを減少するよう作用させるのである。もう一つの可能性は一旦良好なバランス特性を持つビット・パターンが確認されると、最適化プロセスはバランス不変量をそのままの状態にしておく（たとえば、反転すべきビットのペア、一つは０で一つは１、を選択する）ように設定することである。 バランスに関する手法同様に処理されうる他の符号基準は特定のビット値（１および／または０）の最大ラン長を含む。
【００２６】
一実施態様において、最適化プロセスはビット・パターンのための自己相関関数から誘導された性能（またはコスト）関数を用いる。これは良好な個々の特性を持つビット・パターンを選択するのに用いることができる。次に、相互相関関数から導かれた性能またはコスト関数は組み合わせて良好な符号セットを形成するビット・パターンのグループを選択するために使用することができる。自己相関関数中で最小のサイド・ローブからは、より良い捕捉特性、たとえば、信号が室内や樹の群葉の下のような劣悪な受信条件でより簡単に捕捉できる、といった特性が得られるとともに、他の符号との最小の相互相関により多重アクセス干渉やシステム内ノイズが減少することで、信号捕捉、同期追跡、およびデータ復調のロバストが向上する。
【００２７】
最適化プロセスは良好な個々の特性を有するビット・パターンを特定する第１段階と特定された良好な個々の特性を有するビット・パターンから二次拡散符号のセットを選択する第２段階を含んでいてもよい。良好な個々の特性を有するものとして特定されたビット・パターンの数は衛星群中の衛星の数よりも著しく多くてもよい。たとえば、第１段階は良好な個々の特性を有する２５０以上のビット・パターンのグループを特定してもよい。ついで、このようなグループは最適化の第２段階における良好な範囲の選択、および衛星群以外、たとえば、疑似衛星の利用可能性のある符号の利用を提供する。 これについては、後に詳細に考察するが、ある多数の可能性のある符号に対する要件をもたらすことができる。
【００２８】
最適化のための第１段階および第２段階を採用することが、最適化を行うのに簡便で効率的な手法であることが分かった。 しかしながら、他の実施態様はビット・パターンのグループに関して直接行われる単一段階の最適化のみを使用するかもしれない。
【００２９】
一実施態様において、第２段階は良好な個々の性質を有する特定された各ビット・パターン対の間の相互相関関数を計算することを含む。このすべての可能な組み合わせを網羅的に探索することは可能性のあるビット・パターン・セットの反復探索よりも計算論的にはより効率が高いことが分かった。ただし、後者の手法は適切な場合（たとえば、特定されるビット・パターンの数が非常に大きい場合）には用いてもよい。
【００３０】
一実施態様において、二次符号のためのビット・パターンのビット数は２５から５１２の範囲、とりわけ５０から１２８の範囲にある。非常に短い二次符号長に対しては、（ここに述べるような形式の最適化手順を用いるよりは）利用できる符号スペースが適切なビット・パターン・セットを決定するために網羅的に探索されることができる。
【００３１】
本発明のもう一つの実施態様は上記の方法を用いて作成されたビット・パターンの最終セットを内蔵する受信器を提供する。受信器中のビット・パターンは誤り訂正符号により保護されていてもよい。受信器は段階的拡散符号の二次符号部分および任意に一次符号部分を記憶する少なくとも一つの読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）を持っていてもよい。受信器の中には、たとえば、衛星から発信された拡散符号に対する何らかの修正を反映するためにこのＲＯＭを更新することができるものもあるかもしれない。
【００３２】
いくつかの具体例においては、受信器は少なくとも二つの衛星群、たとえばガリレオとＧＰＳのためのビット・パターンを内蔵していてもよい。ＧＰＳ拡散符号はゴールド符号であり、通常線形フィードバック・シフト・レジスターを用いて受信機内で生成される。しかし、複数の衛星ナビゲーション・システムに用いられる単一の一貫した手法が望ましい場合には、ＧＰＳ符号を完全なビット・パターンとして記憶することができる。
【００３３】
ビット・パターンが受信器に設けられるにはいろいろな方法がある。たとえば、いくつかの実施形態において、ビット・パターンは受信器に予めインストールされていてもよい。いくつかの実施形態においては、ビット・パターンはフラッシュ・メモリーのようなある種の取り外し可能な記憶装置を経て受信器にインストール（あるいはアップグレード）してもよい。いくつかの実施形態においては、ビット・パターンはネットワーク、たとえばインターネットあるいは携帯電話ネットワークを通してダウンロードにより、受信器にインストール（あるいはアップグレード）してもよい（受信器自身がある形式の携帯電話装置に内蔵されている場合には後者は特に便利である）。後者の手法に関しては、符号は必ずしも受信器自体に保存されなくてもよく、むしろ必要に応じてネットワークを通してアクセスすればよい。
【００３４】
従って、本発明のもう一つの実施態様は、衛星ナビゲーション・システムとともに使用するための受信器と通信するサーバーを操作する方法を提供する。この方法は、衛星ナビゲーション・システムにより使用される二次符号に対応するビット・パターン・セットを保存する工程、および前記保存されたビット・パターン・セットにアクセスするために受信器からの受信された要求に応えて、衛星ナビゲーション・システムからの信号捕捉に使用するために受信器に保存されたビット・パターンを供給する工程を含む。前記ビット・パターンは電話網、インターネット、あるいは他の任意の適切なネットワークを経て供給されればよい。
【００３５】
本発明の他の実施形態は上記のような方法を用いて生成されたビット・パターンの最終セットから１つ以上のビット・パターンを内蔵する衛星を提供する。１つ以上のこのようなビット・パターンは疑似衛星にも内蔵されてもよい。（疑似衛星はナビゲーション衛星からの信号と類似の位置決め信号を生成するが、疑似衛星は地上に設置されていて、典型的には高精度が要求される位置、たとえば空港の周囲で、衛星からの位置決め信号を増幅するために利用される）。
【００３６】
ここに述べた手法により、二次拡散符号の最終形式に関する決定がシステム開発のごく最終段階まで遅らせることができるようになる、というのは、ハードウェア（たとえば記憶装置）は（特定のＬＦＳＲと異なり）所定の符号に特定される必要はないからである。さらに、既に軌道にある衛星に保存されたビット・パターンを更新することもできる。このような更新は、保存されたビット・パターンに検知された誤差（おそらく宇宙線によって誘導された）に応じて実行されてもよいし、実施あるいは試運転の最終段階における符号の軌道テストにも有用である。最初に計画されたものと異なる符号を送信することが好ましい場合、たとえば、他のサーバーとの干渉あるいはあるスロットが既に再分配されている場合にも、更新施設は有益である。このような状況においては、受信器に対応する更新を実施することが一般に要求される。ただし、更新のための他の理由は衛星からの拡散符号にアクセスすることができるユーザーのセットを（商業上あるいはセキュリティ上の理由から）制限することかもしれない。
【００３７】
ここに述べた手法は主に（疑似衛星を含む）衛星ナビゲーション・システムにおける使用を目的としているが、同期符号などを生成するために以前はＬＦＳＲを用いていた他のナビゲーションまたは通信システム（衛星、地上、海上）にも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本明細書の記述においては、次の略語が使用される。
ACF  自己相関関数
BPSK  二相位相変調（方式）
CCF  相互相関関数
CRC 巡回冗長符号
CS  商用サービス
CT クロストーク
DC  直流（ゼロ周波数成分）
ECC  誤り訂正符号
ELW  過剰線重み
HNV  最高隣接値
LFSR 線形フィードバック・シフト・レジスター
MEWSD  平均過剰ウェルチ平方距離
MP  マルチパス
NV  隣接値
PROM  書き込み可能なＲＯＭ
PSK  位相偏移キーイング
RMS 二乗平均平方根
ROM  読み出し専用メモリー
【００３９】
本記載において、符号系列は論理レベル・フォーマット（０および１）の便宜のために規定されている。実際には、これらの符号系列は変調および相関のために両極性（±１）信号レベルに変換されている。本発明の一実施態様に従う、拡散符号論理レベルとそれに対応する信号レベル間の関係を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2008547338.tif 000003
表１  符号論理レベルと信号レベル間の対応付け
【００４１】
表２に各種サービス（ＯＳ＝解放サービス、ＣＳ＝非公開サービス、ＳｏＬ＝生命の安全に関わるサービス）のための各ガリレオ信号成分に対する提案された主な測距符号パラメータをまとめてある。この表は暗号法で生成された擬似ランダム系列を用いる政府規制サービス（ＰＲＳ）拡散符号を含まない。
【００４２】
【表２】
2008547338.tif 000004
表２  ガリレオ拡散符号要約
【００４３】
提案されたガリレオ拡散符号系列長および構築法は種々の信号パラメータおよび性能に関連する要求を考慮に入れてある。上記のすべての信号符号に関しては、全体の系列長はデータ信号に対しては１シンボル期間またはパイロット信号については１００ミリ秒に等しくなるように選ばれてきた。ＧＰＳとの互換性のために、チッピング・レートはすべて１．０２３ＭＨｚの倍数である。表に示すように、符号のほとんどは段階的な手法を用いており、これにより一次符号は所要の全符号系列長を達成するために反復される。ここで、全符号系列長は一次符号長および二次符号長の積に等しい。段階的な符号手法により長い拡散符号の生成が単純になり、捕捉時間を最小にするために必要に応じて一次符号系列だけを用いて受信器が信号を捕捉することができるようになる。
【００４４】
５１１５という比較的短い一次符号長はＥ６に関する商用サービス（ＣＳ）パイロット符号に適用されて対応するデータ拡散符号のそれと一致されてきた。これはデータ符号とパイロット符号の両方が捕捉目的で結合されているところで有益である。その結果、先ほど提案した５０ビット二次符号長は１００ビットに増加する。従って、後述の５０ビット二次符号群は、Ｅ６−Ｃに関して現在提案されているガリレオ信号にはもはや必要ないかも知れない。代わりに、Ｅ５パイロット信号用に開発されているものと同じ１００ビット符号（後ほどより詳細に説明する）が使用できるようになる。 
【００４５】
各ガリレオ衛星は基本ＣＤＭＡ動作を提供するために各信号成分に対し独立の一次符号を使用する。Ｅ５信号のために提案された一次符号はＬＦＳＲ（線形フィードバック・シフト・レジスター）対の積から生成されるゴールド符号群に基づいており、一方Ｅ６−Ｂ、Ｅ６−Ｃ、Ｌ１−ＢおよびＬ１−Ｃに対して現在提案されている符号は、ＰＣＴ出願PCT/EP2004/014488に記載されているように、ランダム符号の能動的最適化に基づく一次符号群を使用する。
【００４６】
表３にガリレオ・システムに対して以前提案された二次符号を掲げる。ここに示された二次符号は対応する一次符号群の全メンバーに対し一つの共通する二次符号として使用される。（表３に示すように、これらの符号のうちのいくつかだけが特定のガリレオ信号に割り当てられていることに留意すべきである。また、表３はＥ６−Ｃ信号二次符号の５０ビットから１００ビットへの変更を反映していない）。
【００４７】
【表３】
2008547338.tif 000005
表３  初期のガリレオ基準二次符号の要約
【００４８】
図１Ａは、Ｅ５Ａ−Ｑ信号符号がすべて同じ１００チップＣＳ１００ｂ二次符号を共有すると仮定した場合のパイロット信号用の最初の２つの段階的拡散符号間のシミュレーションによる相互相関関数（ＣＣＦ）特性を示す。この一次符号の長さはすべて10230チップであり全体の段階的符号長は1023000チップ（１００ミリ秒）となる。図１Ｂは最初の２つのＥ５Ｂ−Ｑパイロット信号符号に対する同様のＣＣＦの結果を示すが、このパイロット信号符号は同一のＣＳ１００ｄ二次符号を共有する。これらのシミュレーションにおいて、ドップラー・オフセットは含まれていない（すなわち、プロットは２つの受信拡散符号間でドップラー周波数オフセットがゼロとして計算されている）。
【００４９】
図から明らかなように、ＣＣＦ特性は最大のＡＣＦピークに関しては通常非常に良好（＜−５０ｄＢ）である。しかし、共通の二次符号を使用すると±０．０１×系列長（＝±１０２３０チップ≫±１ミリ秒）の範囲内での符号オフセットに対して非常に悪いＣＣＦ特性（約−３０ｄＢ）が得られる。これは、二次符号が配列されている領域に対応し、従ってＣＣＦ特性は一次符号のみによって提供されたものに限定される。実際には衛星間の時刻オフセットは約±２０ミリ秒(到達の遅れによる)の範囲にあると予想されることに留意すべきである。したがって、図２Ａおよび２Ｂに示すＣＣＦオフセットの全範囲は実際には起こらないが、これは高ＣＣＦピークを持つ領域を排除するものではない。
【００５０】
高ＣＣＦピークを排除するための一つの可能な方法は異なる衛星間の共通二次符号に適切な時期に故意にオフセットを与えることかも知れない。しかし、この方法は異なる衛星間で４０ミリ秒の符号系列時間シフトを要し、また最大段階的符号長は（パイロット信号に対して）１００ミリ秒なので、各符号を２度しか再使用することができない。地球上の正反対側にある衛星に対して同じ符号が使用できる場合でさえも、ガリレオ衛星群に含まれる３０ではなく、全部で４つの衛星に対して十分であるに過ぎない。
【００５１】
もう一つの可能な方法は、パイロット符号長をさらに大きくすることである。しかし、長い集積時間を要しそれに合わせて受信器のデザインに悪影響を及ぼすので、これはよい方法とは思えない。
【００５２】
１００ミリ秒という長いパイロット符号系列は、ドップラー・オフセットに対して敏感である。事実、わずか１０Ｈｚのドップラー・オフセットは他の系列に対して１系列への全サイクルの位相シフトを導き、それによりその系列の半分は反転する。これは図２に示すようにＣＣＦを完全に変える。この図は１０Ｈｚのドップラー周波数オフセットを持つ共通二次符号を使用するＥ５Ａ−Ｑパイロット符号に対するＣＣＦを示す。１０Ｈｚのドップラー・オフセットがこれらのＥ５Ａパイロット信号に及ぼす効果により、単一の符号に対応する最大ＡＣＦレベルに対して−３０から−４２ｄＢへ最悪のケースのレベルが減少する。対をなす衛星間のドップラー周波数偏移の分布は提案されたガリレオ衛星群に対して６．７ｋＨｚの最大値までほぼ直線的である。
【００５３】
二次符号の実効チップ・レートは対応する一次符号の反復レートに依存する。図２で考慮された二次符号は１００ミリ秒のパイロット信号成分に対して使用されているので、実効チップ・レートは簡単にＮ×１０Ｈｚで表される（ここでＮは二次符号長で、５０ビットおよび１００ビットの二次符号に対してそれぞれ５００Ｈｚおよび１０００Ｈｚに相当する）。ドップラー周波数オフセットがこれらの実効チップ・レートに等しい場合、二次符号チップあたりの位相変化は２πになり、その後ドップラー効果が繰り返される。この条件は内在する一次符号には適用されないので、全体の段階的符号のＣＣＦはこれらの周波数間隔で繰り返されるようには見えない。
【００５４】
したがって、同期追跡が目的の場合、１０Ｈｚ未満の相対ドップラー偏移と１ミリ秒未満の相対タイミング誤差を有する他の衛星の複合確率は非常に小さい。その結果、−３０ｄＢのＣＣＦ最大ピークの全体の影響は著しく減少する。（より短い５０ビット二次符号に対しては、関連する時刻誤差は２ミリ秒に増加するが、それでもまだ影響はかなり小さい）。
【００５５】
それでもなお、初期捕捉モード中に、広範囲の周波数と時間シフトを探索しなければならないとき、共通二次符号の使用によって得られる比較的高い追随するＣＣＦピークは好ましくない誤検出の原因となる可能性がある。これは室内用途のように衛星信号レベル間の大きな変動が予想される困難な捕捉条件における性能低下をもたらすかも知れない。
【００５６】
図３Ａは、各一次符号に対して異なる二次符号を用いるとＣＣＦ特性がどのように改善されるかを示している。図３Ａにおいて、Ｅ５Ａ−Ｑ符号１に対する段階的符号は、ＣＳ１００ａ二次符号および再計算されたＣＣＦを用いて修正されている。ドップラー周波数オフセットは含まれていない。図から明らかなように、最悪のケースのＣＣＦサイド・ローブは−４２ｄＢ未満に減少しており、これはゼロ・ドップラー条件における１２ｄＢの改善を意味する。
【００５７】
確認のために、図３ＢはＥ５Ｂ−Ｑパイロット符号１および２に対するＣＣＦを示すもので、段階的符号１に対する二次符号はＣＳ１００ｃに変わっている。ここでも最悪のケースのＣＣＦサイド・ローブは約−４２ｄＢに減少しており、異なる二次符号を用いるときのＥ５Ａパイロット符号に対して先ほど示したものと同じ結果である。
【００５８】
図３Ｃは異なる二次符号を用いる２つのＥ５Ａパイロット信号に関するＣＣＦを描いたものだが、今度は１０Ｈｚのドップラー周波数オフセットを使用している。この図は図３Ａと比べてわずかに悪化したＣＣＦ特性を示しており、最悪のケースのピーク値は−４０ｄＢである。
【００５９】
衛星ごとに異なる二次符号を使用するために、各衛星の一次符号とともに使用される適切な品質をもつ十分な数の符号メンバーが検出されなければならない。Ｎビット符号に対しては、全体で２Ｎの可能な符号の組み合わせがあるが、これらのうちの限られた数だけが独立した符号特性を持っている。たとえば、各符号は反転あるいは逆転することができ、なお同一の符号特性を持つ。同様に、各符号系列は符号長におけるチップの数により周期的に循環させることができ、なお同一の符号特性を保持している。したがって、Ｎビットの符号に対しては、独立符号の最大数（ＣＮ）は次のようになる：
ＣＮ＝２Ｎ／（４×Ｎ）
（ただし、この式は近似式であり、上限のみを表している、というのはこの式は、有用な符号を提供するとは思えない、たとえば、対称的な、すなわち、順方向と逆方向が等しい、および／または反復系列を含む符号を含んでいるからである）。それにもかかわらず、この式はガリレオ信号に対して考慮された二次符号長に応用して、表４に示すように、二次符号に対して有効な独立符号の数を見積もることができる。
【００６０】
【表４】
2008547338.tif 000006
表４  独立二次符号の数
【００６１】
２５ビット以下というより短い二次符号に対しては、現在の設備を用いて受け入れ可能な（または最適な）特性を持ったものを見つけるために、すべての符号の可能性を網羅的に探索する計算は可能である。しかし、それより長い５０および１００ビットの二次符号に対しては、現在の計算機設備を用いて網羅的に探索するには可能性のある符号が多すぎて現実的ではない。それにもかかわらず、ランダム符号開始点を用いることにより、５０および１００ビットの基準符号に対しては良好な特性が得られ、次いでチップ単位の最適化プロセスを実行する。事実、より長い符号に対して有効なより多くの選択肢があり、これにより、このような符号に対して一般により厳しい最適化あるいは選択基準が適用できるようになる。
【００６２】
適切な二次符号の群を見つけるために、図４のフローチャートに説明したように２段階の探索プロセスが本発明の一実施態様にしたがって適合された。最初に、二次符号候補のプールが検出された（４０５）が、ここではこれらの候補は個々にＡＣＦ、ＥＬＷおよびＤＣバランスが良好な特性を有する（後により詳細に説明する）。次に、検出された符号候補プールの中から、相互に独立ではない符号候補が消去され（４１０）、互いに良好なＣＣＦ特性を持つ二次符号群が選択された（４１５）（実際には、別々の選択基準により、いくつかのグループが選択された）。
【００６３】
１つ以上の選択基準が良好な特性を持つ符号を確認し選択するために要求される。このような選択に対して重要なパラメータは自己相関関数（ＡＣＦ）、過剰線重み（excess line weight＝ＥＬＷ）および符号バランスである。過剰線重み（ＥＬＷ）基準は全ＲＭＳ値と最高拡散符号スペクトル線のｄＢ出力比として定義される。符号のＤＣバランス基準は、信号表記を（±１）とした場合の全符号チップの単なる和であり、符号スペクトルのゼロ周波数（ＤＣ）成分に相当する。
【００６４】
ＡＣＦ特性に対しては、２つの異なる補助基準を用いてもよい。これらの基準の最初のものは最高隣接値（ＨＮＶ）であり、これはＡＣＦピークとその次に大きいピークとの高さの差を意味する。一実施態様においては、長い二次符号を用いるパイロット符号に対してはこの基準は次のように定義される。 
HNVp  =  （N/HNV)2
式中Nはチップ中の符号長である。
【００６５】
第２のＡＣＦ基準はメリット係数（ＭＦ）であり、これは全ＡＣＦ隣接値の平均から求められる。
2008547338.tif 000007
式中ＮＶは隣接値である。
【００６６】
全体の選択基準は次のように定義される。
性能  ＝  ＨＮＶｐ  ＋  ＭＦｐ／１００  −  ＥＬＷ
【００６７】
符号バランス基準はこの全体特性パラメータ中には直接現れてこないが、すべての符号を排斥するために使用される。ここで
｜ＤＣバランス｜  ＞  √Ｎ
式中、Ｎはチップ中の符号長である（この閾値はランダム符号系列に対して予想される平均ＤＣ値である）。
【００６８】
これらの基準を用いて、表５は表３からの５０および１００ビット二次符号に対する性能を示す。実際のＡＣＦ・ＨＮＶ値は５０ビット符号に対しては６、１００ビット二次符号に対しては８である。
【００６９】
【表５】
2008547338.tif 000008
表５  ガリレオ基準５０および１００ビット二次符号性能
【００７０】
先に述べたように、より長い５０および１００ビット二次符号に対する可能な符号の数は現在利用できる計算設備を用いる網羅的な探索技術に対しては余りにも大きすぎる（もちろん、将来はこれが変わるかも知れないが）。したがって、図５のフローチャートに示すように、最適化プロセスは本発明の一実施態様に従う初期ランダム符号選択から二次符号候補の最終セットを得るために用いられてきた（これは図４の操作４０５に相当する）。
【００７１】
この処理を始めるために、所要の長さ（Ｎビット）のランダム参照二進符号（Ｃｒ）が生成される（５１０）。まず、符号のＤＣバランス値の絶対値が符号ビット数の平方根を超えているかどうかをチェックするためにテストされる（５１５）。符号が不合格の場合には、代わりに別のランダム符号が生成される。受け入れ可能にバランスされた符号が検知された場合は、その性能が参照値（Ｐｒ）として計算される（５２０）。図５の方法で用いられる最適化プロセスは性能関連因子を最大化しようとする。ただし、他の実施態様では代わりにある種のコスト関数を最小にしようとするかも知れない（現在の目的に対しては、これらの態様は一般に同じものと見なすことができる）。
【００７２】
次に、参照符号の１つ以上のビットが無作為に反転されて新たな符号（Ｃｎ）を作り出す（５２５）。反転されたビット数は探索空間における「ステップ」サイズを制御する。一つの方法は最初に比較的多数のビットを反転し（これはおそらくアルゴリズムが最大値から遠く離れている場合の探索空間における大きなステップに相当する）、次いで、よりきめの細かい探索を実行するために最大値に近づくにつれてその後の繰り返しでより小数のビットを反転することである。現在の状況では、一般に操作５２５を行うたびに単一のビットだけを反転することが可能であることが分かっている。これは（１００個のチップの系列に対して）系列中の１％の変化であり、著しく遅い収束をもたらすことはない。
【００７３】
新たな符号がＤＣバランス基準を満たさないかどうかを次にテストする（５３０）。もし満たさないなら、その新たな符号は排斥され、操作５２５に戻って符号Ｃｒのビット（符号Ｃｎのビットではない）１つの（または複数のビット）を無作為に反転することにより新たな符号を生成する。
【００７４】
なお、符号Ｃｎが操作５３０でＤＣバランス基準を満たした場合、新たな符号Ｃｎの性能はＰｎとして測定される（５３５）。次いで、最適化決定プロセスが実施され（５４０）、（０＜Ｒａｎｄ＜１）の範囲から直線的に選択された無作為数が新たな符号と参照符号間の性能値の差分の指数、すなわち［ｅｘｐ（Ｐｎ−Ｐｒ）］よりも小さいかどうかをテストする。もし、操作５４０のテストが偽なら、符号Ｃｎは排斥され、操作５２５に戻って符号Ｃｒのビット（符号Ｃｎのビットではない）の１つ（または複数のビット）を反転することにより新たな符号を生成する。あるいは、もし操作５４０のテストが真であるならば、新たな符号は現行符号として適合され（５４５）、これによりＣｒはＣｎに等しくなりＰｒはＰｎに等しくセットされる。
【００７５】
仮に操作５４０においてＰｎ＞Ｐｒなら、符号性能は操作５２５におけるビット変更により改善されている。この場合、操作５４０のテストは必然的に肯定されるので、操作５４５における符号置換が行われる（なぜなら、無作為テスト数は１よりは大きくならないから）。しかし、たとえＰｎ＜Ｐｒ（新たな符号の性能は実際にはもとの符号の性能よりは悪いことを示している）であっても、操作５４０のテストを肯定する結果を与えるある確率（指数関数的に減少する）がなお存在し、操作５４５における符号置換をもたらすことになる。この機能さはシステムが極大値に囚われるのを避けるのに役立つ、というのは、ある状況に置ける最適化が最大値（極大値）から離れるように移動することができるからである。
【００７６】
決定プロセスの感度は、操作５４０において、性能値の差分（Ｐｎ−Ｐｒ）に感度因子をかけることで修正できる（これは関連する「擬似焼きなまし」探索法において温度を変えることに類似している）。感度因子はもし適切なら繰り返し間で修正することができる。しかし、ここに記述された符号探索に対して、図５に示すように、１という固定因子が満足できるものであることが分かっている。
【００７７】
目標性能（Ｐｔ）が達成されているかどうかを知るためのテストが次に行われる（５５０）。達成されている場合、適切な二次符号が決まり、探索が終了する（５６０）。一実施態様において、目標性能レベル（Ｐｔ）が最悪の基準二次符号のレベルに近似的にセットされる（表３から）。あるいは、操作５５０におけるテストで性能閾値を超えていないと決定された場合、処理は操作５２５に戻って、（修正）符号の付加ビットを無作為に反転させる。このループ帰還は繰り返しの最大値に対するテストを条件としていて（５５５）、一実施態様では１００万にセットされている。仮にこの限界値に達すると、収束に関する問題が発生する可能性があり、操作５１０に戻って完全に新規でランダムな参照符号Ｃｒを生成することを決定する。
【００７８】
当然のことながら、図５のフローチャートは説明のためのみに示すもので、当業者は多くの可能性のある変更や修正を知っている。たとえば、操作５２５において、単一ビットの反転の代わりに、符号から無作為に０と１を選択して反転する手法でもよい。このことは、符号のバランスが維持されていることを裏付けるものである。さらに、この最適化手法は（既に考察したものに加えてあるいはそれらの代わりに）１つ以上の他の基準を考慮してもよい。たとえば、一つの可能性は自己相関関数（ＡＣＦ）の第１のサイド・ローブ（すなわち一カ所のビットシフトに対応する）が各符号に対してゼロであることを要求することである。これは有効な特性である、というのは、これはゼロオフセットの近傍でＡＣＦが既知の（固定された）挙動を持つことを裏付けるからであり、マルチパス効果を緩和する方法に役立ちうるからである。さらに、この最適化処理は（操作５５０で）一旦所定の性能閾値に達した後は必ずしも存在しなくてもよいが、一様でより良いビット・パターンを見つけるため、少なくともさらに何回か繰り返しを続けてもよい。
【００７９】
図５に説明された手順は適切な５０および１００ビット二次符号の探索に用いられた。この段階で、符号間相互のＣＣＦ特性は考慮されていない。次いで、図５の手順で見つけられた全符号のリストをチェックして、リストが独立の符号のみを含んでいることを確認した（図４における操作４１０に相当する）。特に、発見された逆転、反転、あるいは循環的にシフトされた符号は除かれた。（適切な５０ビット二次符号の探索中にいくつかの反復符号が実際に見つかり排斥されたが、このような反復は１００ビット符号長探索中には、おそらく非常に大きな探索空間のせいで見つからなかった。）
【００８０】
表６は図５の探索手順を用いて見いだされた上位１００個の５０ビット二次符号にわたる性能値の範囲を示す。１００個の符号は、性能閾値Ｐｔを超えることが分かっていた全部で１３０４の符号から選択された(これが網羅的であることは予期していないが)。
【００８１】
【表６】
2008547338.tif 000009
表６  ５０ビット二次符号探索結果要約
【００８２】
比較のために、表３に示す現行の基準５０ビット二次符号ＣＳ５０ａおよびＣＳ５０ｂは、検出された全部で１３０４個の二次符号の中のそれぞれ１１４６と１２９４の位置にある。検出された先頭の３２４個の符号はＡＣＦ・ＨＮＶがわずか２であり、この値はＨＮＶが６のもとの２つの参照符号よりはずっと高い性能である。
【００８３】
同様に、表７は、性能閾値を超えていることが分かっている９８１のうちの上位２００個の１００ビット二次符号にわたる性能値の範囲を示す。この場合、先頭から２００個の符号が選ばれた、というのはこの長さの符号はＥ５Ａ−ＱおよびＥ５Ｂ−Ｑ両方のパイロット信号を対象としているからである。表７における次善の符号は表３からの現行のＣＳ１００ｄ参照符号であり、他の基準符号ＣＳ１００ａ−ｃはそれぞれ９８１、９８０および７３３の位置にある。
【００８４】
【表７】
2008547338.tif 000010
表７  １００ビット二次符号探索結果要約
【００８５】
それより前にある符号はすべてＣＣＦ特性を試験することなく選択された。したがって、次工程は見いだされた二次符号の完全セットから互いにＣＣＦ特性が良好な（各信号に対して）少なくとも５０の符号グループを選択することである。ただし、この特性は、すべての符号メンバーが同じ（共通の）二次符号を持つ現在の状況より悪くなってはならないことに留意すべきである。
【００８６】
現在利用可能な計算設備を用いて、わずか２〜３００個ほどの候補のプールから任意の１００個の符号のすべての組み合わせをテストすることさえ、特に、（異なる衛星符号間のＣＣＦ特性をもたらす）種々のドップラー偏移を考慮した場合、実現不可能である。 したがって、別の最適化プロセスが実行された。
【００８７】
一実施形態において、同じ最適化手順を用いる２つの方法が用いられた。これらの方法のそれぞれは図５の方法（上記した）により見いだされた約１０００個の符号のプールから無作為に選ばれた１００個の符号セットから始まる。これら２つの方法は次に各繰り返しにおいて、一つの方法では無作為選択により、あるいは他の方法では最悪のＣＣＦ分布を提供した符号を識別することにより、符号のうちの一つを置き換える。ただし、本実施形態において、ＣＣＦの群全体を最適化（収束）することは、特にドップラー偏移効果を含む場合に比較的困難であることが分かった、というのは、繰り返し速度が遅く探索プログラムは極大点で頻繁に立ち往生したからである。特に、単一符号の変化の差分効果はＣＣＦの群全体の特性の変化により無力になる。速度に影響を与える一要因は探索プログラムが繰り替えしごとにほとんど同じＣＣＦを絶えず再計算することであった（実際は、置換された符号と関係するＣＣＦだけが新たな繰り返しに対して計算されなければならない）。そのために、探索プログラムは繰り返し速度を上げるためにこの変更に対応するように改良された。特性基準を調整することで個々の符号変化に対する感度を向上させることも試みられたが、それにもかかわらず収束速度は低いままだった。
【００８８】
もう一つの実施態様において、やや異なる手法がとられた。本実施態様においては、符号の完全プールに対してすべての対の組み合わせに対するＣＣＦが計算された。計算されたＣＣＦのマトリックスは一連のドップラー周波数オフセット、つまり、５０ビット二次符号に対してはそれぞれが２０Ｈｚの２５ステップ、１００ビット二次符号に対してはそれぞれが２０Ｈｚの５０ステップを含んでいた。これらは５０ビット二次符号および１００ビット二次符号に対し、それぞれ５００Ｈｚおよび１０００Ｈｚの最大シフトを生み出した。これは、対応する一次符号の反復速度と合致する。これらの周波数オフセットにおいて、二次符号チップあたりの位相変化は２πとなり、これに従い、二次符号に関するドップラー効果が前に述べたように繰り返される。
【００８９】
本実施形態は大量のメモリーあるいは記憶装置を使用するが、時間のかかるＣＣＦ計算の反復を避けている。そのため、次の最適化プロセスはずっと速くなる、というのは、予め計算されたＣＣＦ値とＣＣＦ値の群を組み合わせる１つ以上の適切な基準を用いて符号の最適のセットを見つけることだけを行うからである。たとえば、貧弱なＣＣＦ値を持つと思われる符号を除くか、あるいは良好なＣＣＦ値を持つ符号を選択することにより、符号グループを構築することができる。
【００９０】
一実施態様において、適合されたＣＣＦ最適化基準は同期追跡機能に専念する、というのは符号のプールは既に捕捉性能を推進するＡＣＦ特性に対して個別基準に基づいて最適化されているからである。３つの異なる性能基準がクロストーク（ＣＴ）変化とマルチパス（ＭＰ）変化を含むメリット係数（ＭＦ）法に基づいて規定された。２つのクロストーク・メリット係数基準（ＣＴ１およびＣＴ２）が用いられた。ＣＴ２基準は衛星間の時刻オフセットは２０ミリ秒を超えないため１００ミリ秒までのパイロット符号長の全範囲の可能なオフセットを含む必要がないということを考慮している。三番目の基準（ＭＰ）はメリット係数のマルチパス変化を用いる。これらの基準は最適化アルゴリズムによって利用され数個の符号グループを生成した。参照のために、一番目の符号グループは共通の基準二次符号の反復を含んでいた。もう一つの符号グループは各符号プールからの符号の最上位のセットを用いた。
【００９１】
使用した種々のメリット係数は次式で定義される。
2008547338.tif 000011
【００９２】
図６Ａは、ＣＴ２基準を用いて得られた、ゼロ・ドップラーを持つ５０ビット二次符号の５０メンバー符号グループについてのＣＣＦ特性の典型的なプロットを示す。このプロットは同じ符号グループに対して図６Ｂで繰り返されるが、こちらは全ドップラー周波数オフセットにわたる平均のＣＣＦを示している。ドップラー偏移のランダム化効果は全体のＣＣＦを特定の符号構造とはほとんど無関係の値にまで平滑化する傾向があることに留意すべきである。
【００９３】
表８は１２個の異なる５０ビット二次符号グループＧ１からＧ１２（各グループは５０個の符号メンバーを含む）までに対する符号セット選択手順の結果を要約したものである。
【００９４】
【表８】
2008547338.tif 000012
表８  ５０ビット二次符号グループ最適化の結果
【００９５】
第一グループＧ１は同一（共通）の基準符号ＣＳ５０ａに基づくダミーグループであり、単一の共通二次符号のみが用いられたときの参照性能レベルを意味する。第二グループＧ２は表６の二次符号探索リストからの上位５０個の符号を含んでいる。続く１０個のグループＧ３〜Ｇ１２は先に述べた３つの異なるＣＣＦ選択基準に関して最適化することにより生成された。
【００９６】
表８における３つの主要な欄（ＣＴ１、ＣＴ２およびＭＰ）は異なるクロストークおよびマルチパス基準を用いた結果を表している。これらの結果に関して、値が大きいほど性能がよいことを意味する。各基準における個々の順位を合わせることにより決定された全体の順位が表８に示されている。共通符号（グループＧ１）の順位は最下位で各個別の順位でも最悪の結果である。符号グループＧ５が一位に順位付けている。これら５０ビット二次符号の符号評価ツールを用いたさらなる評価について以下に述べる。
【００９７】
（当然のことだが、表８の順位付けプロセスは２つのクロストーク基準を含んでいるので、マルチパス基準の相対的影響を減じることになる。このことは、用途や信号の状況により、適切であることもそうでないこともある。）
【００９８】
表９は１３個の異なるグループＧ１〜Ｇ１３（各１３７個の１００ビット二次符号を含む）に対する同様の結果を示す。
【００９９】
【表９】
2008547338.tif 000013
表９  １００ビット二次符号グループ最適化の結果
【０１００】
表９の最初の２つのグループＧ１およびＧ２はそれぞれ共通基準符号ＣＳ１００ｄおよびＣＳ１００ｂに基づくダミーグループである。したがって、これらのグループは単一の共通二次符号のみが用いられた場合の参照性能レベルを示している。次のグループＧ３は二次符号探索リストからの上位１３７の符号を含んでいる。続く１０個のグループＧ４〜Ｇ１３は、５０ビット符号グループのそれと類似のＣＣＦ最適化プロセスを用いて生成された。５０ビット符号グループ評価では、各基準の個々の順位を合わせることで全体の順位が決められた。ここでも、共通符号（グループＧ１およびＧ２）は順位が低く、下位３つのうちの２つを占めている。符号グループＧ１１がトップに順位付けている。符号評価ツールを用いる１００ビット二次符号のさらなる評価については下記に述べる。
【０１０１】
図４および５と関連して先ほど説明した手順は２段階手法、つまり、まず良好な個々の符号のセットを特定し（操作４０５）、次いでこのセット内の良好なグループを特定する（操作４１５）ことに基づいているが、それに代わる単一の統合された手順を用いることができる。たとえば、この手順は符号のグループを無作為に生成し、符号の個々の特性とグループ内の異なる符号の相互の特性（特に相互相関関数）の両方を考慮するこのグループに関する最適化プロセスを実行することを伴う。遺伝的アルゴリズム、焼きなまし法などの概念に基づく、このような仕事に有効な一連の他の方法がある。たとえば最終グループにＮ個の符号パターンがあるとすると、Ｐ個の符号パターンのセットがまず生成されるかもしれない（Ｐ＞Ｎ）。各最適化サイクルは（約）Ｎ個の符号パターンの最善のサブセットを保ち、それ以前のサイクルで保持されたサブセットと組み合わせてテスト用の別のＰ−Ｎ個の新符号パターンを生成することができる。いくつかの最適化手法がより大きな母集団からのこの選択とその母集団内の個々の符号パターンの更新を組み合わせるかもしれない（操作５２５のように）。
【０１０２】
表８および９に特定された符号グループの評価に際して、当然のことながら、符号設計のための２つの主要基準は捕捉モード時と同期追跡モード時における動作の性能である。これら２つのモードのうち、一つはさらに２つの性能についての観点、すなわち、同一符号の遅延しているものの抑制（マルチパスの場合）と他のすべての衛星符号の排斥（クロストークの場合）を識別することができる。必要に応じて、いずれかの性能評価がドップラー周波数偏移の効果を含むべきである。符号のスペクトル特性と関連する１つ以上のさらなる基準が適合されてもよい。
【０１０３】
捕捉のために、ドップラー・オフセットを考慮して、符号のＡＣＦ（マルチパスの場合）または相互符号相互のＣＣＦ（クロストークの場合）を性能基準として用いてもよい。これらは、次に符号長と符号群のサイズに関する適切なウェルチ限界（ＷＢ）と比較することができる。これらの基準はマルチパスの場合およびクロストークの場合に対する平均過剰ウェルチ平方距離（ＡＭＥＷＳＤ）を測定する。マルチパスの場合に対しては、限定された範囲のドップラー偏移のみが通常テストされる、というのは衛星符号が一つだけ検討されているからであり、これは捕捉探索する周波数ビンの誤差の予想される範囲を意味する。しかし、他の衛星符号を含んでいるクロストークの場合には、６．７ｋＨｚのドップラー偏移の最大値を考慮しなければならない。これら両方の基準は偶相関および奇相関の効果を考慮していることに留意する必要がある。
【０１０４】
同期追跡目的の場合、符号のＡＣＦ（マルチパスの場合）または符号相互のＣＣＦ（クロストークの場合）を直接用いて性能の平均メリット係数（ＡＭＦ）測定を測定してもよい。捕捉テストに関しては、マルチパスの場合は限定されたドップラー周波数偏移の範囲に制限されてもよい。さらに、ＡＣＦは±１チップと±２チップの時刻オフセットに対してのみ評価され信号同期追跡中に予想される限られた範囲のマルチパスの遅れを反映することになる。この時刻オフセットの範囲はオフセット自身に関する遅い二次符号と厳密に関係があるのではない。
【０１０５】
符号が、ランダム・ノイズに似た平らなスペクトルを持つことも好ましい。強いスペクトル線が存在すると、符号間のクロストークと外部狭帯域干渉に対する感受性が大きくなる。ここで用いられる基準はランダム符号に対する等価スペクトル出力に関する平均過剰線重み（ＡＥＬＷ）を測定する。
【０１０６】
上記の５個のテスト基準に基づいた符号評価ツールが表８および９からの二次符号の提案をテストするのに使用された。このツールは２種類の計算、すなわち、それぞれ一つの符号と符号の対に関係するマルチパス（ＭＰ）とクロストーク（ＣＴ）の計算を行う。二次符号のテストの理論では、この評価ツールは段階的符号の完全セットで行わなければならない。しかし、現在有効な計算資源ではこれは可能性がないので、二次符号はそれら自身に関してテストされた。この手法が妥当である理由は段階的符号のＣＣＦ特性は個々の一次符号と二次符号の積であることが分かっており、一次符号自身を特定する必要性または特定の一次符号を特定の二次符号への割り当てること（どちらも変更されるかもしれない）を必要としないからである。
【０１０７】
表１０に、表８からの１２の異なる５０ビット二次符号グループＧ１〜Ｇ１２（それぞれ５０の符号メンバーを含む）の結果を要約する。
【０１０８】
【表１０】
2008547338.tif 000014
表１０  ５０ビット二次符号グループの評価結果
【０１０９】
５つの主要な欄（ＭＥＷＳＤ−ＣＴおよびＭＰ、ＭＦ−ＣＴおよびＭＰ、ならびにＥＬＷ）は符号評価ツールによる結果を示す。これらはすべて、最低値が最高性能を表すコスト関数として計算されている。（ツールからはメリット係数マルチパス（ＭＦ−ＭＰ）の場合に対する解答は得られない。おそらく評価されている二次符号長が短いためのようである）。ＭＥＷＳＤ−ＣＴおよびＭＥＷＳＤ−ＭＰは次の定義にしたがって計算されている。
【０１１０】
2008547338.tif 000015
【０１１１】
表８に関して先に決定したように、最善の５０ビット二次符号グループはＧ５であり、参照セットＧ１は最悪である。Ｇ５セットはすべての基準に対して上位３個のグループに入っている。
【０１１２】
表１１に表９からの１３の異なる１００ビット二次符号グループＧ１〜Ｇ１３（各１３７の符号メンバーを含む）の結果を要約してある。
【０１１３】
【表１１】
2008547338.tif 000016
表１１  100ビット二次符号グループの評価結果
【０１１４】
（５０ビット符号テストに関しては、ツールはメリット係数マルチパス（ＭＦ−ＭＰ）基準に対していかなる結果も生成しない）。表９に示す結果と同じく、最善の１００ビット二次符号グループはＧ１１であることが分かっている。最初の参照セットＧ１（共通ＣＳ１００ｄ符号）はＥＬＷを除きすべての基準に対して最悪であった。２番目の参照セットＧ２（共通ＣＳ１００ｂ符号）は同率６番目の位置でより良い結果であった。これはＭＥＷＳＤマルチパス基準において最善の性能を持っていることが寄与している。
【０１１５】
要約すれば、二次符号を最適化するため、特にパイロット信号成分に対して長い段階的符号の部分として使用されるこれらの符号に対してプロセスを記述してきた。以前のガリレオ基準符号仕様はすべての一次符号群メンバーに対して共通の二次符号を適合してきたが、これは衛星間の信号遅延が数ミリ秒未満のところで比較的高いＣＣＦサイド・ローブを形成する。この問題は衛星間のドップラー周波数オフセットの低い場合にのみ深刻なので、たいていの場合は捕捉性能を悪化させる。ＣＣＦサイド・ローブは各一次符号メンバーに対して独立の二次符号を使用することで大きく減らすことができる。
【０１１６】
２段階の最適化手順が５０ビットおよび１００ビット二次符号の適当なグループを見いだすために利用されてきた、というのは、これらの比較的長い二次符号は、ガリレオ・システムにおける衛星の数を考慮に入れて、十分に適切な符号を生み出すとされているからである。第１段階は、もとの基準符号に匹敵するかあるいはそれ以上の良好なＡＣＦおよびＥＬＷ特性を持つ符号を検出した。これは、５０および１００ビット二次符号に対し約１０００の候補を作り出した。
【０１１７】
第２段階では見つけられた符号の全体のプールから相互に良好なＣＣＦ特性を持った符号の適切なグループを選択した。実際には、数グループが種々の最適化基準に応じて選択された。これらのグループは性能基準の一致した（所定の）セットを用いる符号評価ツールによりお互いに比較された。
【０１１８】
５０ビット二次符号については、特別な符号グループ（Ｇ５、表８参照）が推奨される。このグループは、Ｅ６−Ｃパイロット信号に対する以前の基準提案のとおり共通二次符号を使用するのではなく、異なる衛星に割り当てることができる５０の異なる符号を含む（前に述べたとおり、Ｅ６−Ｃパイロット信号を対象とした一次符号が短縮されて、対応する二次符号長が実際には５０ビットから１００ビットに増加するが）。
【０１１９】
１００ビット二次符号については、Ｅ５Ａ−Ｑパイロット信号成分に対する共通二次符号ＣＳ５０ｄおよびＥ５Ｂ−Ｑパイロット信号成分に対する共通符号ＣＳ５０ｂの使用を明確に置換するために、特別な符号グループ（Ｇ１１、表９参照）が推奨される。符号グループＧ１１はＥ５ＡおよびＥ５Ｂパイロット信号成分の両方に対する５０個の符号の割り当てを可能とする１３７個の互換符号とＧＰＳ・Ｌ５パイロット信号に割り当てできるさらに３７の符号を含む。Ｅ６−Ｃパイロット信号に対する変化に関しては、これらの１００ビット二次符号はこの信号のためにも使用してよい。
【０１２０】
ガリレオＬ１−Ｃ信号成分は共通２５ビット二次符号を持った段階的なパイロット符号を現在使用している。ここに述べる手順によって、より短い二次符号長に対して、十分な符号を特定できるようになり、この二次符号長で異なる衛星に対応する独立した二次符号の使用が可能となると予測される。これにより、必然的に性能改善が達成される。
【０１２１】
当然のことながら、所定の符号セットに含まれる符号の数は関連する衛星ナビゲーション・システムの特定の要求に依存する。一般に、このようなシステムは、通常不成功の場合にスペアになりうる１基以上の衛星とともに、２４−３０ほどの異なる衛星を動作させるように設計されている。符号セット内の符号の所望の数は「疑似衛星」信号を収容するためにさらに増やしてもよい。これらは、地上位置、たとえば、空港の近くから発信される信号であり、受信器にとってはさらなる衛星ナビゲーション信号のように見え、そのような位置におけるより精密で信頼性のある位置決定を与える。
【０１２２】
さらに、状況によっては、定期的に衛星からの拡散符号送信のセットを変えることが好ましいかもしれない。これは、セキュリティあるいは商業上の理由、たとえば、新たな符号へのアクセスがライセンス料の支払いを条件とする場合や政府や軍の利用者のあるグループに制限する場合には有効である。拡散符号が時々修正されると、より多くの数の符号セットが必要となる。しかし、段階的符号構築に関しては、符号修正は、場合によっては二次符号をそのまま維持して一次符号を修正することだけによって実行できるかもしれない。
【０１２３】
図７は本発明の一実施態様に従う段階的な拡散符号を生成するためのサブシステム６００のハイレベル系統図である。サブシステム６００は地上へ送信するための拡散符号を生成するために衛星に内蔵されていてもよい。さらに、サブシステム６００は、たとえば、サブシステム６００からの出力とともに受信器に入ってくる信号の相互相関により、衛星信号を検出するために受信器に内蔵されていてもよい。
【０１２４】
操作中に、拡散符号に対するＮビット二次符号がシフト・レジスター６３０にロードされる。これに先立ち、二次符号は何らかの不揮発性記憶装置（不図示）、たとえば、ＲＯＭまたは（フラッシュ・メモリーのような）ＥＥＰＲＯＭに保存する構成にしてもよい。あるいは、二次符号は記憶装置から直接使用（すなわち、最初にシフト・レジスターへロードすることなく）してもよい。シフト・レジスター６３０から得られる二次符号系列はサブシステム６００に対応する関連衛星によって特定される。
【０１２５】
構成部材６２０がＭビット一次符号を生成するために使用される。いくつかの実施態様においては、構成部材６２０は、ＧＰＳ信号用のゴールド符号を生成するのに用いられているような、線形フィードバック・シフト・レジスター（ＬＦＳＲ）であってもよい。あるいは、完全なＭビット一次符号も、何らかの方式の不揮発性記憶装置、たとえば、ＲＯＭまたは（フラッシュ・メモリーのような）ＥＥＰＲＯＭに保存してもよい。一次符号が適切なロジックにより（再）生成されうる疑似ランダム系列よりも、何らかの形のランダムビット符号で構成される場合に、後者の選択は特に適切である。
【０１２６】
一次符号発生装置６２０は信号チップ・レートでクロック信号６０５を受信し、このクロック信号に応答して一次符号の次のビットを出力する。また、クロック信号６０５は二次符号装置６３０に到達する前にＭ装置６１０による除算を通過する。したがって、二次符号系列は一次符号の完全な１サイクルごとに１ビット進行する。次に、二次符号出力は一次符号出力との排他的ＯＲ演算６４０を用いて統合され段階的符号６５０を生成する。
【０１２７】
いくつかの実施例では、サブシステム６００は、衛星あるいは受信器製造時などにおいて、初期符号生成に使用されるだけかもしれない。次に、段階的符号６５０は、その中に階層構造を有するにもかかわらず、衛星および／または受信器に単一の（フラットな）ビット系列として保存される。このような手法は全体のハードウェア設計を単純にするのに有用かもしれない。
【０１２８】
図８Ａは本発明の一実施態様にしたがった衛星に搭載される機器で使用する送信システム６０１のハイレベル系統図である。（当然であるが、類似の構造が疑似衛星あるいは衛星を模倣する他の装置にも使用することができる）。送信システム６０１は図４の方法を用いて生成されるような二次符号を含む段階的拡散符号を利用する。少なくとも拡散符号６１１の二次部分が、通常の送信機能において読み出し専用メモリーとして機能する記憶装置６１０に保存される。ある実施態様においては、（図７を参照して前に述べたが）一次符号がどのように使用されているかによるが、一次符号も単独であるいは二次符号とともにメモリー６１０（あるいは他の記憶装置）に保存してもよい。一実装では、記憶装置６１０は保存された符号系列６１１を循環する読み出しポインタを用いて環状バッファとして論理的観点から操作されてもよい。
【０１２９】
現在の記憶装置の形状は非常に小さいので、メモリー６１０中に保存されたビットは宇宙線照射（特に宇宙環境において）やその他の考えられる障害に対して脆弱な可能性がある。したがって、一実施態様においては、記憶装置６１０の出力は誤り訂正符号（ＥＣＣ）装置６１２を通過させて、符号６１１の精度を維持する。ＥＣＣ装置６１２はメモリー６１０から読み出されたときの符号６１１中の誤りを検知し、ある状態に置いては自動的に誤りを訂正（符号と誤りの性質によるが）することもできる。たとえば、メモリー６１０は符号６１１の２つのコピーを保存し、両方のコピーから同時に各ビットを読んでもよい。もしこれらの異なるコピーから読まれた２つのビットが一致しなければ、これは保存されたコピーの内の１つに誤りがあることを意味する（すなわち、検出する）。符号６１１の３つのコピーがメモリー６１０に保存されている場合、検知されたいかなる誤りを多数決に基づいて自動的に訂正することができる。
【０１３０】
当業者はデータ通信およびデータ保存の応用による、畳み込み符号化や巡回冗長符号（ＣＲＣ）等の使用のような、多くのＥＣＣメカニズムに気付くであろう。これらは一般に符号６１１の多数のコピーを単純に保存するよりはずっと高い効率を持っている。すなわち、これらはストレージ増設の必要性の観点から、コストを抑えて誤りに対するより高い保護を提供する。
【０１３１】
符号はＥＣＣチェック６１２を通過した後、チャンネル生成サブシステム６２０によりナビゲーション・データ６１７と組み合わされる。チャンネル生成サブシステム６２０も図７に説明したようなサブシステムを持っていて、メモリー６１０からの二次符号および一次符号（メモリー６１０から得られるか他の何らかのメカニズムで生成されるかを問わない）からの段階的符号を生成してもよい。あるいは、チャンネル生成サブシステム６２０は段階的符号６５０を受信してもよい。そこでは、たとえば、もし保存されている符号６１１が既に一次符号と二次符号の両方を統合しているなら、一次符号および二次符号は既に組み合わされている。
【０１３２】
チャンネル生成サブシステムは通常、ある形式のモジュロ２(modulo-2)加算（排他的ＯＲ）を利用し、拡散符号とナビゲーション・データを組み合わせる。このようにして得られたチャンネルは変調装置６２５を通し、二相位相変調（ＢＰＳＫ）のようなある適切な変調メカニズムを用いて搬送信号に重畳される。衛星システムの中には、多重チャンネルが単一の搬送信号に変調されるものもある。次いで、搬送信号は送信機６３０に送られ、地上へ送信される。
【０１３３】
いくつかの具体例においては、符号６１１は打ち上げ前にメモリー６１０にハードウェア的に組み込まれていてもよいが、記憶装置６１０が書き込み機能を持っていると（たとえば書き込み可能なＲＯＭ（ＰＲＯＭ）の様な形で導入されていると）、より柔軟性が増す。たとえば、ＥＣＣチェック６１２は保存されている符号６１１が破損していることを発見すると、次に記憶装置６１０に対する書き込み機能により、正確な符号が記憶装置６１０内に書き込まれる（この正確な符号はＥＣＣ装置６１２自体から得られるか地上の制御システムによって提供される必要があってもよい）。メモリー６１０に保存された符号６１１を更新する必要性については他にも理由がある。たとえば、考えられるものとして、もとの符号が他のいずれかのサービスあるいは衛星の干渉を受けた場合に、試験段階で性能向上を助けるために新たな符号を組み込むことがあるかもしれない。符号６１１を修正する商業上あるいはセキュリティ上の理由（たとえば前者ではライセンス収入を上げたいとき、後者では適切に認証された者だけに位置確認信号へのアクセスを制限するとき）もある。
【０１３４】
図８Ｂは本発明の一実施態様に従う受信器７０１のハイレベル系統図である。受信器７０１は単独の装置として設けてもよいし、より大きな装置、たとえば携帯電話、コンピュータ、自動車や他の乗り物、病院のベッド、航空機あるいは船舶、貨物用のコンテナ等に内蔵してもよい。操作において、受信器７０１は衛星６０１によって送信される信号のような衛星信号を受信するためのアンテナ７１５を含む。アンテナ７１５は復号器７２０に接続している。復号器７２０は新たに生成された複合信号を次々とチャンネル捕捉装置７２５に渡す。
【０１３５】
受信器７０１に対応している１つ以上の衛星群のための少なくとも二次符号部分６１１Ａ、６１１Ｂ、．．．６１１Ｎを保存する記憶装置７１０を受信器も持っている。さらに、図８Ａの状況と同様に、一次符号の特別な選択に応じて、これらの符号の一次符号部分も対応する記憶装置６１０Ａ、６１０Ｂ、．．．６１０Ｎに保存されるか、ＬＦＳＲあるいは他の適切な装置を用いて生成されてもよい。
【０１３６】
記憶装置７１０は一般に二次符号６１１Ａ、６１１Ｂ、．．．６１１Ｎの完全なビット・パターンを保存する、というのはこのような二次符号のよりコンパクトな表現は定型化されたいかなる数学的構造もない状態では通常可能ではないからである。二次符号６１１Ａ、６１１Ｂ、．．．６１１Ｎとして使用し記憶装置７１０に保存するための可能なビット・パターンの例は別表１に示してある。（当業者は、保存されているビット・パターン６１１が信号を受信する目的のための強い相関を保証するに十分なほど似ている限りは、それらが衛星から送信されたビット・パターンと正確に一致する必要がないことを認識している。）
【０１３７】
記憶装置７１０は読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）として設けられてもよいし、更新機能を持っていてもよい、たとえば、書き込み可能なＲＯＭ（ＰＲＯＭ）として内蔵されていてもよい。後者は商業上あるいはセキュリティ上の理由で符号６１１Ａ、６１１Ｂ、．．．６１１Ｎが更新されるときに特に適している。状況によっては、記憶装置７１０は受信器７０１に脱着可能なリムーバブル方式の保存媒体であってもよい。たとえば、記憶装置７１０はメモリー内蔵カード（携帯電話のＳＩＭカードと類似）またはフラッシュ・メモリー装置を含んでもよい。これによって、受信器７０１中の符号６１１は取り外し可能な記憶装置の交換によって更新される。さらなる可能性としては、ローカルＲＡＭへの保存およびそこからの利用のために、装置７１０はインターネットや携帯電話接続のような何らかの通信ネットワークを通して遠隔システム（たとえばサーバー）から符号をダウンロードすることができる。このダウンロードは商業上、セキュリティ上、あるいは法律上の理由により衛星ナビゲーション・システムの使用を制限するために、ユーザーの適切な認証を前提とすることもある。
【０１３８】
ある具体例においては、衛星システム６０１との関連で先に述べたように、メモリー７１０からの出力をＥＣＣ装置７１２に通し誤り検出および／または訂正を行う。ただし、他の受信器ではＥＣＣチェック機構７１２は除かれていてもよい。次に、符号６１１は、チャンネルが復号信号から捕捉できるように、チャンネル捕捉装置７２５に与えられる。チャンネル捕捉装置７２５は、図７に示すサブシステムを用いることで、衛星に対応する一次符号と二次符号を結びつける役割を担うが、他の実施態様ではこの組み合わせはもっと早い段階（装置７０１の内部、または、符号のメモリー７１０へのロードの前に）で行われるかもしれない。
【０１３９】
衛星捕捉は一つの符号６１１Ａ、次いで別の符号６１１Ｂ、という具合に試すことで連続的に行うことができる。より一般的には、複数の符号（場合によっては符号のすべて）が復号信号に対して同時に相関が求められる。受信器が、それぞれの拡散符号６１１Ａ、６１１Ｂの存在を確認することで十分な数の入力信号を取り込むと、これらの信号からのナビゲーション・データが抽出されて、受信した拡散符号のタイミングとともに位置決定装置によって使用され、受信器の位置の計算を助ける。
【０１４０】
多くの実施態様において、受信器７０１は２つ以上の衛星ナビゲーション・システム、たとえば、ガリレオとＧＰＳの両方からの信号を受信することができる。ＧＰＳのための拡散符号はＬＦＳＲとして内蔵されうるゴールド符号を含むが、当然のことながらこのような符号全体を記憶装置７１０内に保存することもできる。したがって、メモリー７１０の単一構造は特別なあるいはカスタム仕様の符号パターンやＬＦＳＲから導かれた従来の符号パターンと互換性がある。
【０１４１】
最後に、種々の実施態様が本明細書に記述されたが、これらは説明のためのみのものであり、このような実施態様に関する多くの変形や修正は当業者にとって自明であり、付属の特許請求の範囲によって規定されている本発明およびその均等物の範囲に含まれる。 
【０１４２】
別表１  グループ二次符号探索結果
Ａ１．１  ５０ビット二次符号
このリストは符号評価ツールに従って最も結果のよい５０個の５０ビット二次符号のグループ（すなわち表８におけるグループＧ５）を提供する。
2008547338.tif 000017
2008547338.tif 000018
【０１４３】
Ａ１．２  １００ビット二次符号
このリストは符号評価ツールに従って最も結果のよい１００個の１００ビット二次符号のグループ（すなわち表９におけるグループＧ１１）を提供する。
2008547338.tif 000019
2008547338.tif 000020
2008547338.tif 000021
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
本発明の種々の実施態様が以下の図面を参照してほんの一例として詳細に記述される。
【図１Ａ】当初提案されたガリレオＥ５Ａ−Ｑパイロット信号のための共通二次符号を共有する最初の２つの段階的拡散符号間のシミュレーションによる相互相関関数（ＣＣＦ）特性を示す。
【図１Ｂ】当初提案されたガリレオＥ５Ｂ−Ｑパイロット信号のための共通二次符号を共有する最初の２つの段階的拡散符号間のシミュレーションによる相互相関関数特性を示す。
【図２】１０Ｈｚドップラー周波数オフセットを持つガリレオＥ５Ａ−Ｑパイロット信号のための共通二次符号を共有する最初の２つの段階的拡散符号間のシミュレーションによる相互相関関数（ＣＣＦ）特性を示す。
【図３Ａ】本発明の一実施態様に従うガリレオＥ５Ａ−Ｑパイロット信号のための異なる二次符号を用いるシミュレーションによる相互相関関数（ＣＣＦ）特性を示す。
【図３Ｂ】本発明の一実施態様に従うガリレオＥ５Ｂ−Ｑパイロット信号のための異なる二次符号を用いるシミュレーションによる相互相関関数（ＣＣＦ）特性を示す。
【図３Ｃ】１０Ｈｚドップラー周波数オフセットを包含する、本発明の一実施態様に従うガリレオＥ５Ａ−Ｑパイロット信号のための異なる二次符号を用いるシミュレーションによる相互相関関数（ＣＣＦ）特性を示す。
【図４】本発明の一実施態様に従う二次拡散符号を生成するための方法を説明するハイレベルフローチャートである。
【図５】本発明の一実施態様に従う図４の方法の一部をより詳細に説明するフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の一実施態様に従って生成されたゼロ・ドップラー偏移に対応する二次符号の５０のメンバーグループに対するＣＣＦ特性をプロットしたものである。
【図６Ｂ】図６Ａに示すように本発明の一実施態様に従って生成された同じ二次符号の５０のメンバーグループ（ただしドップラー偏移の範囲にわたって平均化されている）に対するＣＣＦ特性をプロットしたものである。
【図７】本発明の一実施態様に従う段階的符号を生成するためのサブシステムのハイレベル系統図である。
【図８Ａ】本発明の一実施態様に従う衛星システムのハイレベル系統図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施態様に従う受信器システムのハイレベル系統図である。
【図１Ａ】
2008547338.tif 000022
【図１Ｂ】
2008547338.tif 000023
【図２】
2008547338.tif 000024
【図３Ａ】
2008547338.tif 000025
【図３Ｂ】
2008547338.tif 000026
【図３Ｃ】
2008547338.tif 000027
【図４】
2008547338.tif 000028
【図５】
2008547338.tif 000029
【図６Ａ】
2008547338.tif 000030
【図６Ｂ】
2008547338.tif 000031
【図７】
2008547338.tif 000032
【図８Ａ】
2008547338.tif 000033
【図８Ｂ】
2008547338.tif 000034
【国際調査報告】
2008547338.tif 000035
2008547338.tif 000036
2008547338.tif 000037