(57)【要約】  本発明の一実施形態は、衛星団を含む衛星航法システムで使用するための拡散符号セットを作成する方法を提供する。星団の各衛星は、拡散符号セットの拡散符号に割り当てられる。この方法は、それぞれが潜在的拡散符号を表現する複数のビットパターンから成る初期セットを生成すること（１０５）と、その後、この初期ビットパターンセットに最適化プロセスを実施すること（１１０）を含む。最適化プロセスにより、衛星航法システムの拡散符号セットとして利用する最終ビットパターンセットを作成するために初期セットのビットパターンの少なくともいくつかを変更する（１１５）。衛星航法システムを支援する受信機は、信号取得および位置測定に使用するための最終ビットパターンセットを組み込む。
2008524881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星団を含み且つ前記衛星団の各衛星が拡散符号セットの拡散符号に割り当てられる衛星航法システムで使用される拡散符号セットを作成する方法であって、
各ビットパターンが潜在拡散符号を表現する初期ビットパターンセットを生成し、
前記初期ビットパターンセットに対して最適化プロセスを実施することにより、前記初期セットの前記ビットパターンのうちの少なくともいくつかが変更または交換され、前記拡散符号セットとして使用するための最終ビットパターンセットを作成する、
ことを含む方法。
【請求項２】
前記初期ビットパターンセットの各ビットパターンがランダムなビット列として生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最適化プロセスを実施する前に、前記初期セットのそれぞれのランダムなビット列を平衡状態にすることをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記初期セットの各ビットパターンが平衡状態にされ、前記最適化プロセスの一部として実施される、ビットパターンに対する前記変更により、前記ビットパターンの平衡状態が維持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記最適化プロセスを実施する前に、各ビットパターンの第１の自己相関サイドローブがゼロとなるように前記初期ビットパターンセットを変更することをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記初期セットの各ビットパターンの第１の自己相関サイドローブがゼロであり、前記最適化プロセスの一部として実施される、ビットパターンに対する前記変更により、前記第１の自己相関サイドローブの前記ゼロ値が維持されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記最適化プロセスが前記ビットパターンセットの費用関数を最小にしようとすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記費用関数が前記ビットパターンセットの自己相関値または相互相関値に基づくものであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記相互相関値が前記ビットパターン間のすべての可能オフセットに対して算出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記費用関数が前記ビットパターンセットの偶数および奇数の自己相関値ならびに偶数および奇数の相互相関値に基づくものである請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記費用関数が、所定の限界より大きな全部の自己相関値および相互相関値の総和に基づくものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記所定の限界がウェルチ限界から導き出されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記ビットパターン内のビットを無作為にビット反転することによって、前記最適化プロセス中に前記ビットパターンを変更することを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
ビットパターンに対する前記変更によって費用関数が増加する場合は、ビットパターンに対する前記変更を戻すことをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
費用関数が減少するのにともない、ビット反転されるビット数を減らすことをさらに含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
ビットパターン内のビット数が１０００〜１００００の範囲内であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法を用いて作成される最終ビットパターンセットを組み込んだ受信機。
【請求項１８】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項１７に記載の受信機。
【請求項１９】
前記ビットパターンが読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の受信機。
【請求項２０】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の受信機。
【請求項２１】
前記受信機が少なくとも２つの衛星団のためのビットパターンを組み込み、前記衛星団のうちの一方がＧＰＳを含むことを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項２２】
受信機用の着脱可能なメモリデバイスであって、請求項１〜１６のうちのいずれか１項に記載の方法を用いて作成された最終ビットパターンセットを組み込む着脱可能なメモリデバイス。
【請求項２３】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項２２に記載の着脱可能なメモリデバイス。
【請求項２４】
前記着脱可能なメモリデバイスが少なくとも２つの衛星団のためのビットパターンを組み込み、前記衛星団のうちの一方がＧＰＳを含むことを特徴とする請求項２２または２３に記載の着脱可能なメモリデバイス。
【請求項２５】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法を用いて作成された最終ビットパターンセットのビットパターンを少なくとも１つ組み込む衛星。
【請求項２６】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項２５に記載の衛星。
【請求項２７】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項２５または２６に記載の衛星。
【請求項２８】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法を用いて作成された最終ビットパターンセットのビットパターンを少なくとも１つ組み込む衛星信号。
【請求項２９】
表１または表２に実質的に記載されている最終ビットパターンを組み込む受信機。
【請求項３０】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項２９に記載の受信機。
【請求項３１】
前記ビットパターンが読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項２９または３０に記載の受信機。
【請求項３２】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項２９または３０に記載の受信機。
【請求項３３】
前記受信機が少なくとも２つの衛星団のためのビットパターンを組込み、前記衛星団のうちの一方がＧＰＳを含むことを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項３４】
受信機内で使用するための着脱可能なメモリデバイスであって、表１または表２に実質的に記載された最終ビットパターンを組み込む着脱可能なメモリデバイス。
【請求項３５】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項３４に記載の着脱可能なメモリデバイス。
【請求項３６】
前記着脱可能なメモリデバイスが少なくとも２つの衛星団のためのビットパターンを組込み、前記衛星団のうちの一方がＧＰＳを含むことを特徴とする請求項３４または３５に記載の着脱可能なメモリデバイス。
【請求項３７】
表１または表２に実質的に記載されている最終ビットパターンセットのビットパターンのうちの少なくとも１つを組み込む衛星。
【請求項３８】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項３７に記載の衛星。
【請求項３９】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項３７または３８に記載の衛星。
【請求項４０】
表１または表２に実質的に記載されている最終ビットパターンセットのビットパターンのうちの少なくとも１つを組み込む衛星信号。
【請求項４１】
記憶されたビットパターンのセットを組み込む受信機であって、前記ビットパターンは衛星航法システムで使用される拡散符号に対応し、前記受信機は前記衛星航法システムから信号を取得するために前記記憶されたビットパターンを用いる受信機。
【請求項４２】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項４１に記載の受信機。
【請求項４３】
前記ビットパターンが読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項４１または４２に記載の受信機。
【請求項４４】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項４１または４２に記載の受信機。
【請求項４５】
前記受信機が少なくとも２つの衛星団のためのビットパターンを組込み、前記衛星団のうちの一方がＧＰＳを含むことを特徴とする請求項４１〜４４のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項４６】
前記記憶されたビットパターンのセットが、表１または表２に実質的に記載されている少なくとも１つのビットパターンを含むことを特徴とする請求項４１〜４５のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項４７】
前記記憶されたビットパターンのセットが少なくとも２０のビットパターンを含み、前記少なくとも２０のビットパターンが表１または表２のいずれか一方に実質的に記載されていることを特徴とする請求項４６に記載の受信機。
【請求項４８】
前記ビットパターンが平衡状態にされることを特徴とする請求項４１〜４７のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項４９】
前記ビットパターンが自己相関関数の第１のサイドローブを有し、前記第１のサイドローブがゼロに等しいことを特徴とする請求項４１〜４８のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項５０】
衛星航法システムの一部として使用する装置であって、前記装置は前記装置で使用する拡散符号に対応する少なくとも１つのビットパターンを含み、前記装置は前記拡散符号を前記衛星航法システムの一部として組み込んだ信号を生成するために前記ビットパターンを取り出して、前記衛星航法システムの一部として送出する装置。
【請求項５１】
前記ビットパターンが誤り訂正符号によって保護されることを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記ビットパターンが読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項５０または５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記ビットパターンが表１または表２に記載されている前記ビットパターンのうちの１つに実質的に一致していることを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５４】
前記ビットパターンが平衡状態にされることを特徴とする請求項５０〜５３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５５】
前記ビットパターンが自己相関関数の第１のサイドローブを有し、前記第１のサイドローブがゼロに等しいことを特徴とする請求項５０〜５４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５６】
前記ビットパターンが前記装置内に記憶されることを特徴とする請求項５０〜５５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５７】
前記装置が衛星を含むことを特徴とする請求項５０〜５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】
前記装置が疑似衛星を含むことを特徴とする請求項５０〜５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５９】
衛星航法システムと一緒に使用するための受信機を動作させる方法であって、
記憶されたビットパターンのセットにアクセスし、前記ビットパターンが前記衛星航法システムで使用される拡散符号に対応し、
前記衛星航法システムから信号を取得するために前記記憶されたビットパターンを用いる、
ことを含む方法。
【請求項６０】
前記衛星航法システムの信号に関して位置測定を実施するために前記記憶されたビットパターンを用いることをさらに含むことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記ビットパターンが読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項５９または６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項５９または６０に記載の方法。
【請求項６３】
新たなビットパターンセットを前記受信機に書き込むことによって前記記憶されたビットパターンのセットを更新することをさらに含むことを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記受信機がネットワークを介して前記記憶されたビットパターンにアクセスすることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】
前記記憶されたビットパターンがＧＰＳ衛星の符号に対応することを特徴とする請求項５９〜６４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６６】
衛星航法システムの一部を含む衛星を動作させる方法であって、
少なくとも１つのビットパターンを前記衛星内に記憶し、前記ビットパターンが拡散符号に対応し、
前記拡散符号を組み込んだ信号を生成するために前記ビットパターンを取り出し、
前記信号を送信する、
ことを含む方法。
【請求項６７】
前記取り出すことが、前記記憶されたビットパターンに対して誤り訂正符号（ＥＣＣ）チェックを実施することを含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記ビットパターンがプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されることを特徴とする請求項６６または６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記記憶されたビットパターンを更新することをさらに含むことを特徴とする請求項６６〜６８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
前記更新が、前記記憶されたビットパターン内で検出された誤りを受けて実施されることを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記更新が、前記記憶されたビットパターンに対応する前記拡散符号の干渉を回避するために実施されることを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記更新が、前記衛星の前記拡散符号にアクセスできるユーザセットを制限するために実施されることを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
衛星航法システムと一緒に使用するための受信機であって、
記憶されたビットパターンのセットにアクセスする手段であり、前記ビットパターンが前記衛星航法システムで使用される拡散符号に対応する、手段と、
前記衛星航法システムから信号を取得するために前記記憶されたビットパターンを用いる手段と、
を備える受信機。
【請求項７４】
前記記憶されたビットパターンのセットへのアクセスがネットワークを介して行なわれることを特徴とする請求項７３に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各衛星が１つまたはそれより多い拡散符号に割り当てられる衛星航法システムのための拡散符号セットを生成および使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星航法システムは、位置測定、カーナビゲーション支援等のための携帯型デバイスをはじめとする広範囲な応用分野においてますます重要性を増しつつある。現時点で利用されている主な衛星航法システムは、米国国防総省が動作させている全地球測位システム（ＧＰＳ）である。ＧＰＳ機器の全世界における売上高は２００３年まででほぼ３５億ドルに達した。この数字は、その後の数年で着実に増加すると予測される。これに相当する、ガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）という名称の欧州の衛星航法システムが１０年後に始動およびサービス提供される予定となっている。
【０００３】
衛星航法システムは衛星団を含み、各衛星は１つまたはそれより多い信号を地球に送出する。衛星信号の基本成分は航法データと組み合わされる拡散符号（測位符号、同期符号または測距符号とも呼ばれる）である。このようにして得られた組合せは、次に、地球に送信するための設定周波数で搬送波に変調される。場合によっては、多重信号（チャネルと呼ばれる）が何らか適切な多重化技術によって信号搬送波に変調されることもある。また、各衛星は一般に複数の周波数で送信を行うが、これは、あらゆる大気の歪みに対する補償に役立ち得る。
【０００４】
衛星信号の拡散符号成分は、通常、予め定められた一連のビット（「チップ」と呼ばれることもある）を含み、２種類のメインタスクを実行するために用いられる。第１に、拡散符号は、レシーバが衛星信号を追跡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（および通常はこの衛星からの各チャネルの送出）は固有の同期符号を有している。最初に受信機のスイッチが入れられたとき、衛星団のある衛星は、この特定時のこの特定位置で水平より下となるから、どの信号が受信可能であるか受信機には分からない。受信機は、第１の衛星からの信号にロックするために同期符号を用いる。これがなされると、信号中の航法データにアクセス可能となる。その後、これは星団内の他の衛星の位置推算データとなり、この受信機に見える他の衛星が比較的速やかに得られる。
【０００５】
拡散符号の第２のメインタスクは、信号が衛星から受信機まで伝わるのに要する時間に基づいて、衛星から受信機までの距離推定値を提供することである。この距離推定値はｃ（Ｔｒ−Ｔｓ）で表される。式中、ｃは光速（電離層効果等を受けることが知られている）であり、Ｔｓは符号化され信号自体に組み込まれている、衛星からの送信時刻であり、Ｔｒは受信機における信号受信時刻である。
【０００６】
その後、（航法データで指定された）既知の衛星位置を前提とし、三辺測量法を用いることによって、受信機の位置を三次元空間で求めることが可能となる。理論上、これは、最低３個の衛星からの信号情報によって実施できる。しかしながら、実際には、Ｔｒ=Ｔｍ+ｏと書くことができる。ここで、Ｔｍは受信機における測定受信時刻であり、ｏは受信機のクロックと衛星のクロックとの間のオフセットであるが、これは特殊な受信機を除き、一般に不明である。このことは、すなわち、受信機における不明な時間オフセットを補償するには、少なくとも１つの別の衛星から信号情報を入手することを意味する。別の衛星からの信号が利用できれば、最小自乗など、いずれか適切なアルゴリズムを用いて統計的な位置測定を実施できる。これにより、予測測位と関連する誤差をある程度示すこともできる。
【０００７】
拡散符号にとって重要なパラメータの１つは、拡散符号を送信するビットレートである。ビットレートも位置測定を行なえる精度に影響を及ぼすからである。例えば、ビットレート１ＭＨｚでは、各ビットは３００ｍという光到達時間を表す。その後、１ビットについて衛星と受信機との間の位相オフセットをどのくらい正確に判定できるかによって測位精度が決まる。これは一般にこのシステムのノイズに依存する。例えば、位相オフセットを精度９０°（π／２）まで測定できれば、これは７５ｍの位置測定に対応する。拡散符号のビットレートが高いほど、より正確な位置測定が実施可能となることが分かるであろう。
【０００８】
拡散符号の別の重要パラメータはその全長であり、換言すると、繰り返す前の拡散符号のビット数すなわちチップ数である。この理由の１つは、有限長の拡散符号は位置測定のアンビギュイティを招く可能性があるからである。例えば、ビットレートが１０ＭＨｚであり、ビット列の全長が２５６ビットであり、したがって、これは光到達時間７．６８ｋｍに対応すると仮定する。衛星から受信機までの距離推定値は一意に特定できず、７．６８ｎ＋ｄｋｍと表すことしかできない。ここで、ｄは送出された拡散符号および受信された拡散符号の相対的タイミングによって算出されるが、ｎは未知の整数である。より多数の衛星からの信号を使用する、または、何らかの他のソースから導出される概略位置の情報を使用するなど、数値ｎに関するアンビギュイティを解決し得るさまざまな方法がある。一般的な手法の１つは、航法データビットのビットエッジに符号位相を関係づけること（このプロセスはビット同期と呼ばれる）であり、また、衛星によって送信された航法データに含まれる週時（ＴｏＷ）にビットエッジを関係づけることでもある。
【０００９】
拡散符号の繰返し長が大きくなることが、曖昧な距離測定に関する問題を減少させるのに役立つことが分かるであろう。拡散符号の長さが長いほど、異なるソースからの信号の分離が向上し、また、干渉に対するロバスト性も高くなる。他方、拡散符号の繰返し長が長くなると、信号の初期捕捉が遅れるのみならず、受信機内の処理能力を余分に要する。この問題に対処するための公知の方策の１つは、一次符号と二次符号に基づいて階層的拡散符号を使用することである。一次符号がＮ１ビットであり二次符号がＮ２ビットであるとすると、拡散符号全体の最初のＮ１ビットは、二次符号の第１のビットと排他的論理和演算された一次シーケンスに対応し、拡散符号の次のＮ１ビットは、今度は二次符号の第２のビットと排他的論理和演算されたＮ１ビットの一次符号の繰り返しを含む等々である。これにより、Ｎ１×Ｎ２の符号繰返し全長が得られる。しかしながら、二次符号のビットの値と無関係に一次符号がずっと相関ピークを示す（これは、相関ピークの正負符号（ｓｉｇｎ）を変更するだけ）ので、同期を目的とする場合の繰返し長はＮ１だけである。
【００１０】
ＧＰＳの拡散符号は線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲｓ）を用いて構築されており、Ｎ段シフトレジスタから選択された出力が傍受され、入力にフィードバックされる。ＬＦＳＲ内のフィードバック接続をＮ次多項式として表現することができることにより、その多項式とＬＦＳＲの初期設定によってＬＦＳＲの動作を自由に指定できる。
【００１１】
ＧＰＳでは、ある特殊な数学的性質を有する、ゴールド符号として知られるＬＦＳＲのサブセットを使用する。これらのうちの１つは最大繰返し長２Ｎ−１の疑似ランダムノイズの出力を生成することであり、その結果、比較的小さなＬＦＳＲで長い繰返し長を備えた出力を生成できる。ゴールド符号は正確な測位を支援する優れた自己相関特性も有する。特に、自己相関関数は、ゼロタイムシフトのときに明確なピークを有し、他のすべて（すなわち、非ゼロ）のタイムシフトでは比較的小さい。優れた相互相関特性を有するゴールド符号セットを選択することも可能であり、それによって異なる符号間の相互相関関数が比較的小さく保たれる。これは、ある衛星からの同期符号を別の衛星からの同期符号と取り違えないようにするのに役立つので、信号取得に重要である。拡散符号の他の重要実用基準は、１の個数と０の個数が等しい（または、ほぼ等しい）ことである。これは平衡状態と呼ばれている。
【００１２】
衛星航法システム、特にＧＰＳに関する他の情報は、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。ガリレオ信号案に関する情報は、非特許文献３および非特許文献４に記載されている。
【００１３】
既存の衛星航法システムに対するゴールド符号の使用法は確立されているが、そのような符号に付随する、いくらかの制限がある。例えば、ゴールド符号は特定の符号長でのみ有効であり（ＬＦＳＲ多項式では、すべての値Ｎが使用できるわけではない）、符号長は拡散符号のチップレートと航法データのビットレートの比率によって決まる。符号長が有効ゴールド符号に制限されることは、チップレ―トとビットレートに制約が課せられることを意味し、ひいては取得時間および測位精度などの他の重要事項に影響を及ぼす場合がある。場合により、切断された（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ）ゴールド符号を使用することによってゴールド符号に対する制限が緩和されてきたが、この切断は（自己相関関数等の観点で）符号セットの数学的性質に悪影響を及ぼす。
【００１４】
また、一般にゴールド符号の相互相関特性は、ある繰返しから次の繰返しへ符号の極性が変化する状況の場合、送信される航法データにしたがって最適化されることはない。後者の問題は、（ガリレオに関する限り）航法データのビットレートが比較的高い場合に悪化する。ある拡散符号送信が直前の拡散符号送信と反対の極性を有する確立が高くなるからである。
【非特許文献１】Ｐｅｒ  Ｅｎｇｅ著，“Ｒｅ−Ｔｏｏｌｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”，ｐ６４−７１，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａｎ，Ｍａｙ  ２００４
【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”，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００２，インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：//ｅｕｒｏｐａ.ｅｕ.ｉｎｔ/ｃｏｍｍ/ｄｇｓ/ｅｎｅｒｇｙ_ｔｒａｎｓｐｏｒｔ/ｇａｌｉｌｅｏ/ｄｏｃ/ｇａｌｉｌｅｏ_ｓｔｆ_ｉｏｎ２００２.ｐｄｆ＞
【非特許文献４】Ｉｓｓｌｅｒほか、“Ｇａｌｉｌｅｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ”，ＧＰＳ  Ｗｏｒｌｄ，Ｊｕｎ  ２００３，インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ.ｇｐｓｗｏｒｌｄ.ｃｏｍ/ｇｐｓｗｏｒｌｄ/ａｒｔｉｃｌｅ/ａｒｔｉｃｌｅＤｅｔａｉｌ.ｊｓｐ?ｉｄ=６１２４４＞
【発明の開示】
【００１５】
したがって、本発明の一実施形態は、衛星団を含む衛星航法システムで使用するための拡散符号セットを作成する方法を提供する。この星団の各衛星は、拡散符号セットの拡散符号に割り当てられる。この方法は、それぞれが潜在的な拡散符号を表現する複数のビットパターンから成る初期セットを生成するステップと、その後、この初期ビットパターンセットに最適化プロセスを実施するステップとを含む。最適化プロセスでは、拡散符号セットとして使用するための最終ビットパターンセットを作成するために、初期セットの少なくともいくつかのビットパターンが変更または交換される。したがって、このような手法により、最適化プロセスを通じてビットパターンとして作成される符号のために数学的アルゴリズムから生成される符号を使用しなくなる。衛星航法システムで使用されるこのような符号の一般的な長さは１０００〜１００００ビットとすることができるが、要望があれば他の符号長を作成することも可能である。事実、特定の数学的アルゴリズムを満足する符号長を選択しなくてはならないというのではなく、システムの他の動作要件に最も適するように、符号に対して任意の符号長を選択できる。
【００１６】
一具現例において、初期ビットパターンセットの各ビットパターンはランダムなビット列として生成される。例えば、ビットパターンの個々の初期ビットパターンを平衡状態にする、各ビットパターンの第１の自己相関サイドローブがゼロとする、といって特定の基準を実施するための最適化を行なう前に、個々の初期ビットパターンを変更することもよい。その後、これらの特性が不変であるように最適化プロセスを定めることができ、それによって最終符号パターンセットも確実に平衡化され、自己相関サイドローブがゼロに設定される。このように実施されうる他の基準は、特定ビット値（１および／または０）の最大ランレングスなどである。あるいは、このような基準は、予備的条件として扱うのではなく、全体最適化プロセスに組み込むこともできる。
【００１７】
一実施形態において、最適化プロセスはビットパターンセットの費用関数を最小にしようとする。費用関数は、（拡散符号の連続サイクル間で起こり得る極性反転に対応するために）奇数および偶数の自己相関値および相互相関値をはじめとする、ビットパターンセットの自己相関値および相互相関値に基づくものであってもよい。ビットパターン間のすべての可能オフセットについて相互相関値が算出され、一般に、費用関数が（例えば、いずれか任意のビットパターンセットの最悪相関値だけではなく）複数の相関値に基づくものである場合は最適化手順がより良好に収束される。特定の一具現例において、費用関数は、ウェルチ限界（またはその倍数）などの所定の限界より大きなすべての自己相関値および相互相関値の総和に基づく。
【００１８】
一実施形態において、ビットパターンは最適化プロセス中に、少なくとも１つのビットパターンを無作為にビット反転させることによって変更される。ビットの変更は、結果的に費用関数が増加することが分かった場合に戻される（それによってビットパターンセットは劣化しない）。ビット反転されるビットの個数は、費用関数の減少にともなって減少させてもよく、それによって費用関数最小値の付近をさらにきめ細かくサーチできる。
【００１９】
疑似アニーリング、遺伝的アルゴリズム等の多様な公知最適化方策が存在するが、そのような方策で適したものであれば、どのような方策でも最終ビットパターンセットの作成に採用できる。これらの方策のいくつかにおいて、最適化は、所定のセット内の個々のビットパターンを連続的に変更するのではなく、最善例の選択（最適例の存続）の後に、より多数のビットパターンを生成することを意味することがある。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、前述のような方法を用いて作成された最終ビットパターンセットを組み込む受信機が提供される。一具現例において、ビットパターンは誤り訂正符号によって保護することもできるし、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）またはプログラマブル読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶することもできる。後者を選択すれば、そう望まれる場合にビットパターンを更新できることに注目されたい。ビットパターンを保持するために、比較的小さな他の形態の記憶装置を使用できることを理解されたい。（ゴールド符号のばあいの状況と異なり、ビットパターンの無作為性は、よりコンパクトでより圧縮された表現ができないことを示唆するが）各パターンは一般に１ｋＢｙｔｅ未満である。
【００２１】
具現例によっては、受信機が少なくとも２つの衛星団のビットパターンを組み込むこともできる。その場合、一方の衛星団はＧＰＳを含む。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を用いて受信機内で生成されることに注目されたい。しかしながら、本アプローチはＧＰＳシステムに事実上レトロフィットさせることができ、それによって１つのアプローチを複数の衛星航法システムに用いることが可能となる。
【００２２】
具現例によっては、受信機で使用するビットパターンを着脱可能なメモリデバイスに記憶してもよい。これにより、着脱可能なメモリデバイスと更新された符号を含む新バーションとを交換することによって、受信機が使用する符号の更新を容易化できる。別の具現例において、受信機は、インターネットなどのネットワークを介して（更新された）符号にアクセス可能であってもよい。その後、これらの符号を受信機からダウンロードして衛星測位信号を取得することができる。後者のアプローチでは、符号は必ずしも受信機自体に記憶される必要はなく、必要時に必要に応じてインターネットを介してアクセスできる。
【００２３】
本発明の別の実施形態によれば、衛星航法システムと一緒に使用するための受信機を動作させる方法が提供される。本方法は、衛星航法システムで使用される拡散符号に対応する記憶ビットパターンのセットにアクセスすること含む。本方法は、前記衛星航法システムから信号を取得するために記憶ビットパターンを用いることを含む。記憶されたビットパターンは、衛星航法システムの信号に関して位置測定を実施するために用いることもできる。
【００２４】
本発明の別の実施形態によれば、衛星航法システムの一部を含む衛星を動作させる方法が提供される。この方法は、拡散符号に対応する少なくとも１つのビットパターンを衛星内に記憶し、拡散符号を組み込んだ信号を生成するためにビットパターンを取り出し、この信号を送信することを含む。同方法は、疑似衛星（衛星航法システムの衛星をエミュレートする関連地上トランスミッタ）に適用できる。
【００２５】
一具現例において、取り出しには、記憶されたビットパターンに対して誤り訂正符号（ＥＣＣ）チェックを実施することが含まれる。これは、記憶されたビットパターン内に（例えば、宇宙線の衝突により）生じた誤りがある場合、これを検出し、可能であれば修正するのに有用であり得る。ビットパターンは、プログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶することもでき、それによって記憶されたビットパターンを適宜更新することが可能となる。例えば、記憶されたビットパターン内で検出された誤りを受けて、または記憶されたビットパターンに対応する拡散符号の干渉を回避するために、更新を実施することもできる。別の可能例は、衛星からの拡散符号にアクセスできるユーザセットを（商業上またはセキュリティ上の理由により）制限するために更新を実施することである。
【００２６】
したがって、本願明細書に記載されているアプローチは、符号生成のために線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を使用するのではなく、レジスタなどのメモリデバイスに拡散符号全体を記憶する。そのようなメモリデバイスが、符号送信のために衛星ペイロードにあり、符号受信のために受信機にある。何らかの数学的アルゴリズムによって生成されるのとは異なり、符号はメモリデバイスから１ビットずつ読み出される。これにより、そのような形態の符号でも利用可能となる。詳細には、符号は、何らかの種類のゴールド符号、部分ゴールド符号、短周期ゴールド符号またはそれらの符号の組合せである必要がなくなる。符号は、他の符号を利用した自己相関関数（ＡＣＦ）における最小サイドローブおよび最小相互相関など、所望の特性に合わせて積極的に最適化できる。最小サイドローブは捕捉性を向上させ、例えば、屋内および木の葉の下など、芳しくない受信条件下での信号捕捉が容易になるが、他の符号による最小相互相関は多重アクセス干渉およびシステム間ノイズを減少させ、それによって信号捕捉、追尾、およびデータ復調のロバストネスが向上する。また、平衡状態が常に完全であり、ＡＣＦの第１のサイドローブがゼロに固定されるように、符号を構成することができる。後者の特性は、−ＴｃからＴｃまでの範囲のＡＣＦの形状が常に同じであること意味する（ここで、Ｔｃは符号内のチップまたはビットの長さを表す）。提供される符号は、階層構造を有する、すなわち、一次および二次符号に基づく符号の使用に適している。例えば、本発明の一実施形態にしたがって提供される符号は、段階的な符号の一次符号として使用することができ、それによって優れた相関性を維持しながら速やかな捕捉が提供される。
【００２７】
本願明細書に記載されているアプローチによれば、（特定のＬＦＳＲと違って）ハードウェア（例えば、メモリデバイス）は、通常、特定の符号に限定されないので、拡散符号の最終形態に関する決定をシステム開発のごく遅い段階まで遅らせることができる。また、新しい符号をメモリにロードすることによって、軌道内の衛星から送出すべき新たな拡散符号を収容できる。これは、実施または試運転の最終段階のとき、または、他のサービスとの干渉のためもしくは特定のスロットを再割当てしたために最初に計画したのとは異なる符号を送信する必要がる場合に、符号の軌道内試験を行なうのに有用であり得る。また、新たな符号を得るためにライセンス料の支払いが必要となるような場合の商業的目的のため、または、新たな符号を入手したものに対する測位サービスへのアクセスを制限するためのセキュリティ上の理由から、符号の改定も有用であり得る。
【００２８】
本願明細書に記載されている手法は主に（疑似衛星を含む）衛星航法システムで使用するためのものであるが、同期符号等を生成するためにこれまでＬＦＳＲを用いてきた他の航法または通信システム（衛星、地上または海洋）に採用することも可能であることに注目されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の様々の実施形態を単なる例として詳述する。
【００３０】
数学的アルゴリズムによって導き出される符号に基づいて拡散符号を求める従来技術とは対照的に、本発明の手法では、特定形式の数学的構造に捕らわれない拡散符号を用いる。もっと正確に言えば、任意のビット列を有する拡散符号が許可され、１つまたはそれより多い客観的基準に基づいて使用すべき最適な拡散符号セットを求めるための試行が行なわれる。
【００３１】
衛星航法システムで通常使用される長さ（例えば、１０００ビット以上）の拡散符号の場合、（数学的構造に関する制約が取り除かれると）可能符号の個数は非常に大きいということに注目されたい。例えば、長さＮビットの符号期間の場合、平衡状態のビット列の総数は次式で指定できる。
【００３２】
【数１】
2008524881.tif 000003
（式１）
【００３３】
式１は、Ｎ=１６，３８４ビットの場合、約１０４９３０に対応する。（これは、長さ１６，３８４ビットの８１９２個のゴールド符号よりはるかに多い）。この莫大な個数の可能平衡符号は、すべての可能符号セットを徹底検査することが計算量的に実施不可能であることを意味する。本発明の手法では、むしろ、以下に詳述するように何らかの最適化手順様式を採用する。
【００３４】
任意の符号セットに含まれるべき符号の個数は、衛星航法システムの特定要件によって決まる。このようなシステムでは、一般に、２４〜３０種類の衛星で動作するように設計されており、この他に、通常、故障の場合の潜在的予備品がさらに存在している。「疑似」信号に適応させるために、符号セット内の符号の所望個数をさらに増やすこともできる。これらは、例えば空港付近などの地上位置から発せられ、付加的な衛星航法信号として受信機に現れ、したがってこのような位置においてさらに正確で信頼性のある位置測定を提供できる信号である。また、衛星から送出される拡散符号セットを定期的に変更することが望ましい場合もある。定期的な変更は、例えば、新しい符号へのアクセス権がライセンス料の支払いを条件とする場合または特定の政府または軍隊ユーザセットに制限される場合など、セキュリティ上または商業上の理由で有用となり得る。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態にしたがって符号セットを生成するための方法の高レベルフローチャートである。この方法は、初期ビットパターンセットの生成（１０５）で始まる。各ビットパターンは、衛星用の潜在的な拡散符号を表す。ビットパターンは、その後、最適化プロセスにしたがって変更される（１１０）。その後、最適化プロセスの最後に残ったビットパターンセットは衛星用の符号セットを表す（１１５）。
【００３６】
図２は、本発明の一実施形態にしたがう初期ビットパターンセットの生成（図１の動作１０１に対応）に使用される方法を詳細に示す。この方法は、初期符号セットのためのランダムなビットパターンセットの生成（２０５）で始まる。特定の一具現例において、初期セット用に生成されるビットパターン数は、最終的に望まれる拡散符号数に一致する。しかしながら、以下に記載されるように、他の具現例では、もっと大きな開始ビットパターンセットを採用することができる。ビットパターンは、（ゴールド符号用など）ある特定の数学的アルゴリズムを使用することによってではなくランダムベースで生成されるので、ビットパターンを任意の長さのものにできることに注目されたい。したがって、この長さは、選択された符号様式によって規定されるのではなく、衛星システムの動作上の特定ニーズ（例えば、取得時間および測位精度など）にしたがって選択できる。
【００３７】
特定の一具現例において、初期ビットパターンは、（疑似）乱数発生器にシードを供給することによって生成される。各ビットシーケンスを作成するために使われるシードは、必要があれば確定的に繰り返すことができるように、ログファイルに書き込まれる。この具現例により、初期符号セットを（ランダムベースで生成するのではなく）ファイルから読み込むことも可能となる。これは、前回のサーチ結果を開始点として用いて新たなサーチを開始する場合に便利である。
【００３８】
ここで、図２の手順では、符号セットに課せられる先行条件が存在するか否かを判断し（２１０）、存在すれば、この先行条件が満足させられているか否かを判断する（２１５）。満足させられていない先行条件が存在する場合、主最適化プロセスを開始する前に、この先行条件を満足させるようにビットパターンを変更してもよい（２２０）。
【００３９】
特定の一実施形態において、初期ビットパターンに対して２つの先行条件が適用される。これらのうちの第１の条件は、符号を平衡状態にすること、すなわち、符号内に存在する１および０の個数が等しいことである。Ａがビットパターン内の０の個数であり、Ｂが１の個数であるとすると、動作２１５の試験により、Ａ＝Ｂかどうかの判断がなされる。Ａ＝Ｂであれば、動作２１５は肯定的な結果となり、（この特定先行条件に関して）これ以上のアクションは不要である。他方、動作２１５でＡ＞Ｂであることが判明した場合、ビットパターンから（Ａ−Ｂ）個の０が無作為に選択され、０から１にビット反転され、それによって平衡符号が作られる。逆に、初期ランダムなビットパターンについてＢ＞Ａの場合、動作２２０で、ビットパターンから（Ｂ−Ａ）個の１が無作為に選択され、１から０に反転され、再び平衡状態の符号が作られる
【００４０】
初期ビットパターンに適用される第２の先行条件は、各ビットパターンについて自己相関関数（ＡＣＦ）の第１のサイドローブ（すなわち、１ヶ所のビットシフトに対応）がゼロであることである。これは、ＡＣＦがゼロオフセット近傍で既知の（決まった）挙動を有すること、これは受信機のＳ曲線を意味する、を保証するので、有用な特性である。例えば、第１のサイドローブで検出される信号レベルに基づいて、存在する干渉量を概算できれば、真の（きれいな）ＡＣＦがゼロオフセットにおける１から第１のサイドローブにおける０へ下がることを特定のマルチパス対策技術に使用できる。（ガリレオシステムのマルチパス効果は、Ｍａｌｉｃｏｒｎｅほか、“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｍａｓｋｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ  ｏｎ  Ｇａｌｉｌｅｏ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ”，インターネット＜ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ.ｒｅｃｈｅｒｃｈｅ.ｅｎａｃ.ｆｒ/ｌｔｓｔ/ｐａｐｅｒｓ/ｓａｉｎｔ＿ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ０１.ｐｄｆ＞に記載されている。
【００４１】
各ビットパターンの所望ＡＣＦを得るために、図２の動作２１５により、各ビットパターンのＡＣＦの第１のサイドローブを求める。第１のサイドローブにおいてＡＣＦが非ゼロであるこれらビット列の場合、所望のＡＣＦが得られるようにビットパターンを変更する（２２０）。特定の一具現例において、これは、第１のＡＣＦサイドローブがゼロとなるまで、無作為に選ばれた「１」および無作為に選ばれた「０」をビット反転することによって達成される。ビット対をこのようにビット反転することによって、ビットパターンを平衡状態に維持しながら所望のＡＣＦが得られことが分かるであろう。他の実施形態では、上述のようにビット反転すべきビットを無作為に選択する（実際には、こちらの技術を実施する方が良いが）代わりに、第１のＡＣＦサイドローブをゼロにするための別の（できればもっと構造化された）手法を採用してもよい。
【００４２】
上述の２つの先行条件は、複数の異なるビットパターンに依存するのではなくて個々の符号に関連するという点で、いずれも「局所的」である。したがって、動作１１０の最適化プロセス（図１参照）の前に、図２に示されるような初期化段階の間にそれらに対処することが便利である。しかしながら、他の実施形態においては、符号を求めるための費用関数の別の成分（下記参照）として前述の１つまたはそれより多い先行条件を最適化段階に組み込んでもよいし、さらに、適用されるべき先行条件をある実施形態から別の実施形態に変更してもよい。例えば、衛星システムによっては、平衡状態の拡散符号または第１のＡＣＦサイドローブにおけるゼロを必要としない場合がある。実施形態によっては、同じ値の連続ビット数に上限を課すこと（例えば、連続する１の個数はＬ個以下および連続する０の個数はＬ個以下など）が望ましい場合がある。さらに別の可能例は、無作為に生成された一次符号および二次符号の組合せから符号が作られるように、符号に階層構造を課することである。
【００４３】
図３は、図１の動作１１０に対応する最適化プロセスを高レベルで示すものである。高レベルでは、これは、現在のビットパターンの費用関数を計算すること（３０５）および終了条件または収束条件を満足しているか否か判断すること（３１０）を含む。条件を満足していれば最適化は完了しているが、満足していなければ少なくとも１つの符号パターンが更新され（３１５）、更新されたビットパターンセットの費用関数を計算するために動作３０５に戻る。
【００４４】
一具現例において、費用関数は、それぞれ下記のように定義される偶数および奇数の自己相関関数／相互相関関数に基づいて求められる。
【００４５】
【数２】
2008524881.tif 000004
（式２）
【００４６】
ここで、ａおよびｂは符号列であり、ｋはオフセットであり、Ｎは符号内のビット数であり、σは、ｎ＜０のときにσ（ｎ）＝−１となりｎ≧０の場合にσ（ｎ）＝＋１となるような正負符号関数（ｓｉｇｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。ａ＝ｂであれば、自己相関関数が得られる。（これらの式は、各チップが＋１または−１として表される状態で、符号パターンが循環的な列で表現されることを前提とするものであり、得られた相関値は依然として−１から＋１の範囲内に正規化されていないことに注目されたい。）
【００４７】
偶数のＡＣＦおよびＣＣＦは、従来のＡＣＦおよびＣＣＦと考えられるものに対応する。奇数のＡＣＦおよびＣＣＦは、符号パターンの連続サイクルの極性をビット反転できる可能性を反映する。そのような極性ビット反転の理由の１つは、ビットパターンが前述のように階層符号の一次符号を形成し、したがって二次符号にしたがってビット反転されるからであろう。別の理由は、拡散符号および航法データを同一チャネルに多重伝送することによってビット反転が引き起こされるからであろう。奇数のＡＣＦおよび偶数のＡＣＦは、すべての可能シフト値の符号セット内のすべてのビット列について求められる。奇数のＣＣＦおよび偶数のＣＣＦは、符号セット内のすべてのビット列対および対の中の２つのビット列の間のすべての可能シフト値について求められる。
【００４８】
一具現例において、すべての相関関数は、（周波数またはフーリエ領域に変換するのではなく）直接的な時間領域法によって評価される。以下にさらに詳しく説明されるように、ＣＣＦおよびＡＣＦの完全評価は、最適化プロセスのその後の段階においてではなく、費用関数の最初の計算に際して行なわれるだけなので、このような計算にかかる時間はさほど重要ではない。
【００４９】
上で計算されるように、奇数および偶数のＡＣＦ／ＣＣＦからさまざまな費用関数を導き出すことができる。１つの可能費用関数は２種類のビットパターンの間の最大ＣＣＦピークに基づくものであり、以下のように示される。
【００５０】
【数３】
2008524881.tif 000005
（式３）
【００５１】
ここで、ａおよびｂは異符号であり、ｋは２つの符号間のオフセットを表し、ｏおよびｅは相関関数の奇数バーションと偶数バーションを表す。Ｍの値は、以前のプロジェクトで符号セットを評価するための距離関数として頻繁に使用されており、ある衛星からの拡散符号が別の衛星からの拡散符号と取り違えられるかもしれない可能性を示す示度となる。しかしながら、この距離関数の欠陥の１つは、最大相関値の発生回数を考慮に入れないことである。例えば、一対の符号パターンおよび単一シフトの場合に特定のピークが１回だけ発生した場合の方が、複数対の符号パターンおよび複数シフトの場合に同じピークが発生した場合より、はるかに無難である。受信機で識別を誤る可能性は後者の方がずっと高いからである。
【００５２】
また、Ｍの値だけに基づいた最適化プロセスの収束特性はかなり悪い。このように、最大ＣＣＦピークが１つの値にのみ依存しているので、最適化アルゴリズムが収束すると、すぐに、符号ビットのランダム変更による費用低下が生じにくくなる。同一最大値でピークが多数ある場合、この問題はなお一層顕著になる。
【００５３】
別の可能費用関数は、べき指数ｎに対するすべての相互相関ピークの絶対値の総和である。
【００５４】
【数４】
2008524881.tif 000006
（式４）
【００５５】
実際の試験により、適切なべき指数値ｎは２および６などであることが分かっている。これは、もっと多くの値（実際には、あらゆる単一可能相関値）に依存するピーク相互相関値（Ｍ）だけを用いることと比較して有利であり、したがって、概してより良い収束特性を示す。
【００５６】
費用関数の別の可能例は、文献に下記のように定義されているウェルチ限界（Ｗｅｌｃｈ  ｂｏｕｎｄ）から導き出される。
【００５７】
【数５】
2008524881.tif 000007
（式５）
ここで、Ｍは列数であり、Ｎは列の長さである。ウェルチ限界は、下記の式で定義されるウェルチ超過基準（Ｗｅｌｃｈ  ｅｘｃｅｓｓ  ｃｒｉｔｅｒｉａ）を示すために用いることができる。
【００５８】
【数６】
2008524881.tif 000008
（式６）
【００５９】
これは基本的にウェルチ限界を越えるすべてのＡＣＦおよびＣＣＦピーク（偶数および奇数の両方）の総和である（ウェルチ限界を下回るものは合計から差し引かれる）。特に、ウェルチ限界は、ピークおよびべき指数ｎ（ｎは変更可能）に対して取られた剰余のそれぞれから減ぜられ、実験から、適切な値が２、６または８などであることが分かった。Ｗｅｎ費用関数は、低レベルの相関値を最適化から外すので、すべての相関値を組み込む費用関数としてのＳｎを使用した場合とピーク相関値だけを組み込むＭを使用した場合の折衷のように見える。
【００６０】
Ｗｅｎ、ＭおよびＳｎは動作３０５で使用する可能費用関数である（Ｗｅｎが特に適している）が、他の具現例では別の費用関数または費用関数の組合せを使用できることが分かるであろう。選択された個々の費用関数は、異なる様式で異なる符号に至る。あるオプションでは、最大サイドローブが小さい場合に、符号は良好であると言えるが、別のオプションでは、すべてのサイドローブの総和が小さい場合に、符号は良好であると言える。（最大サイドローブおよびサイドローブ総和の両方が小さいことを要するような）複数の費用関数の組合せも可能である。費用関数は相関関数および／またはいずれか他の距離関数に基づいたものであってもよい。例えば、ほぼ平衡状態の符号を有することが初期条件として課せられるのではなく、最適化のための費用関数の一部として含まれていてもよい。また、使用される信号構造に応じて、（特に、拡散符号の同じ極性がずっと維持される場合には）奇数の相関関数を対象外としてもよい。
【００６１】
選択される費用関数が、最終的な符号セットを確定するための最終選択基準と正確に合致しなくてもよいことも分かるであろう。これは一般に費用関数が優れた収束を提供するように選択されるからであり、これは一般に、最終的な評価基準が単一のピークＣＣＦ値にだけ依存していればよい場合であっても、費用関数をＣＣＦピークの大部分に依存させることが有効である。
【００６２】
この具現例では、費用関数は相互相関関数をゼロドップラでしか評価しない（すなわち、衛星の宇宙での動きによって生じる信号のすべての可能ドップラシフトを無視する）。その主な理由は、非ゼロドップラ状態の場合にＣＣＦピークのヒストグラムが概してゼロに向かってシフトする傾向があることが観察されるという点で、相互相関ピークがほぼガウス分布を示す符号セットにおいて経験的に観察される現象である。（それに対し、ゴールド符号の相互相関ピークは非ガウス分布を強く示し、したがって、このクラスの符号の場合、非ゼロドップラ状態の効果がさらに著しくなる場合があることに注目されたい。）
【００６３】
動作３１０における最適化プロセス終了時の判断は、総試行回数（すなわち、図３の処理を通すループ総数）がある事前設定限界に達したから、または費用関数がいずれか容認できる程度に低いレベルに達したから、といった種々の基準にしたがって行なうことができる。別の可能例は、ある費用関数最小時に最適化手順が収束に達していることである。図３に示されるような最適化手順の標準的な問題の１つは費用関数が極小にはまりこむことであり、小さな処置を講じる場合の打開策が存在しない。しかしながら、現在の用途では、費用関数は非常に高次元の空間（各ビット内の多数のビット、および多数のビットパターン）に存続している。そのため、次元数が大きいことで、符号パターンへの種々の更新を選択することによって探るべき多数の方向が提供されるので、極小から脱する何らかの方法が存在することはほぼ確実である。
【００６４】
最適化を継続すべきであるということで動作３１０の結果が否定的なものである場合、符号パターンが更新される（３１５）（後で動作３１２および３１４に戻る）。一実施形態において、これは、符号内の特定個数のビットを無作為にビット反転することによって達成される。ビット反転されるべきビット数は、符号がどの程度よくなったか（すなわち、費用関数がどのくらい低いか）によって決めてもよい。一般に、符号がよくなって費用関数が低くなると、ビット反転されるべきビット数が減少する。その後、これにより、費用関数の最小値から比較的離れている場合には最適化空間を粗くサーチでき、最小値に近づくと最適化空間を細かくサーチできる。
【００６５】
一具現例において、変更すべき符号パターンの独自性（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）は無作為に選択できる。あるいは、変更すべき符号パターンを選択するための何らかの具体的な理由があってもよい。例えば、最大相関ピークを発生した符号対を選択して他の符号に先立って更新してもよい。
【００６６】
特定の一実施形態において、動作３１５におけるビットの変更が費用関数の改善（すなわち減少）をもたらしたことを確認するために、動作３１２でテストが行なわれる。そうでないことが分かった場合、ビットは前の位置に戻され（動作３１４）、すなわち、動作３１５の更新が戻され、次の更新（動作３１５）でビット反転するための新たなビット対が選択される。テスト３１２および動作３１４の存在により、費用関数を小さくするのではなく大きくするという意味で、最適化プロセスが後戻りしないことが保証されることが分かるであろう。
【００６７】
特定の先行条件を受けて最適化を実施することもできる。一実施形態において、特定の先行条件とは、符号が平衡状態であり、（図２について先に述べたように）第１のＡＣＦサイドローブにゼロを有することである。（先行条件があるなら）先行条件が立証されると動作３１５の符号パターンを更新する方法が選択され、それによってこれらの特性が不変に維持される。一具現例において、これは次のように達成される。
【００６８】
平衡状態が不変であること：値０の１ビットをビット反転するように選択し且つ値１の１ビットをビット反転するように選択することになって、常に各符号内でビットが２つ１組でビット反転される。これにより、符号は平衡状態が変わらないように変更されるので、符号の平衡状態はビット反転する前後で同じままである。したがって、（動作２２０のように）符号が初期設定されるときに符号の平衡化が行なわれれば、最適化手順全体を通じて符号は平衡状態のままでいる。
【００６９】
ＡＣＦサイドローブが不変であること：ビット反転するために選択されたビットがαｊおよびαｋ（平衡状態不変の場合のαｋ＝−αｊを示す）であるとすると、次式を条件としてＡＣＦサイドローブの第１のサイドローブが不変であることを示すのは容易である。
【００７０】
【数７】
2008524881.tif 000009
（式７）
【００７１】
等式が成立しなければ、第１のＡＣＦサイドローブのゼロ値を維持するために、ビット反転するための別のビットαｊおよびαｋを選択する必要がある。さらに一般的には、初期設定中（図２参照）、ＡＧＦのｎ番目のサイドローブがゼロとなるように符号が構成されれば、次式を保証することによってこれを維持できる。
【００７２】
【数８】
2008524881.tif 000010
（式８）
【００７３】
したがって、すべての符号について、ＡＣＦの中心部（すなわち、ゼロオフセットのまわり）が確実に同じ形のままであるように動作３１５の符号更新をコントロールできる。
【００７４】
適宜、他の先行条件すなわち不変条件を課すことができる。例えば、ビットパターン列のいずれか１つのビット（１または０）の最大ランレングスに制限を課してもよい。別の可能例は、符号が階層構造を有することである。この場合、更新動作３１５は、符号の主部および／または副部を別々に変更し、その後、（変更された）一次符号および二次符号から新たな（標準の長さの）符号パターンを生成することを含むこともできる。
【００７５】
最適化手順の先行条件または一部として適用できる別の基準は、ガリレオシステムがＧＰＳ  Ｌ５のコヒーレント搬送波と同様のパイロット信号を特徴とすることを反映するものである。ＧＰＳ  Ｌ５に関しては、これは、２つの信号を（ＩチャネルおよびＱチャネル上で）直角位相差で送信することによって達成される。そのような環境で重要なことは、信号が搬送波の直交性で分離されていることに加え、符号自体によっても分離されていることである。すなわち、ＩチャネルおよびＱチャネルの符号がゼロ遅延をできる限り小さくする相互相関を有する、ということである（これら２つのチャネル間の時間遅延が一定となることが分かるであろう）。本願明細書に記載されているを最適化手順により、厳密にゼロの遅延を達成するためにそのように重ねられた２つのチャネルの相互相関をゼロ、すなわち−∞ｄＢ（ＧＰＳ  Ｌ５符号の場合の約−６０〜−約７０ｄＢと比較して）、に向かわせる（またはゼロになるように制限する）ことが可能となる。２つの符号間のＣＣＦを変更する方法の１つは、個々の符号の一方のビット列を変更することではなく、一方の符号の開始を他方に対してシフトさせることであるのが分かるであろう。
【００７６】
動作３１５で符号パターンが更新された後、各回の手順実行で少数のビットしかビット反転されないのであれば、費用関数を更新するためにＡＣＦおよびＣＦＦを新たに徹底計算する必要はないことに注目されたい。さらに正確に言うと、符号内の（平衡状態を維持するために）逆の正負符号を有する２つのビット、例えばαｊおよびαｋ、がビット反転される場合、偶数の相互相関関数の変更は次式で与えられる。
【００７７】
【数９】
2008524881.tif 000011
（式９）
【００７８】
ここで、ｎは符号ａおよびｂの間のオフセットである。次いで、既に算出されたＣＣＦにこの更新を適用できる。同様に、奇数のＣＣＦについても次式が成立する。
【００７９】
【数１０】
2008524881.tif 000012
（式１０）
【００８０】
以前に計算された奇数のＣＣＦ値を更新するためにこれを同様に用いることができる。
【００８１】
以上、最適化手順を説明したが、遺伝的アルゴリズム、擬似アニーリング等といった概念に基づいて他の多くの方策を利用できることが分かるであろう。例えば、更新動作３１５の可能例の１つとして、無作為に選択された符号を無作為に変更することによるものでなく、費用関数を小さくするようにさらに指向された（ｄｉｒｅｃｔｅｄ）試行をアルゴリズムによって行なってもよい。これは、高い相関値を生成する符号または符号対を選択し、これらの符号内の、高い相関値に貢献する特定のビットを変更対象として選択することによって達成されてもよい。別の可能例は、（遺伝的アルゴリズムまたは進化的アルゴリズムの繁殖（ｂｒｅｅｄｉｎｇ）段階でそうであるように）異なる２つまたはそれより多い符号間で部分ビット列を交換することである。具現例によっては、無作為の変更、指向型の変更および交換による変更のいずれかの組合せを利用でき、または別の最適化サイクルために別のタイプの更新を実施できることを理解されたい。
【００８２】
上記手順では、初期符号セットのために生成されるビットパターン数と最終符号セットのビットパターン数とが一致している（すなわち、後者は、符号セットに既に存在している個々のビットパターンを変更することによって前者から得られる）ことにも注目されたい。別の最適化手順では、上述のようにするのではなく、最終セットに要求されるより多くの個数のビットパターンを関係させることもできる。例えば、最終セットに符号パターンがＮ個で存在するのであれば、符号パターンＰ個（Ｐ＞Ｎ）から成るセットを最初に生成してもよい。また、各最適化サイクルには、（例えば）Ｎ個の符号パターンから成る最良のサブセットを保持しておき、その後、以前のサイクルで保持されたサブセットと併せてテストするために別の新たなＰ−Ｎ符号パターンを生成することを含むことができる。最適化方策によっては、この個数増加法と個数内個別符号パターン更新法とを組合せてもよい。
【００８３】
多数の符号を使って作業する動機の１つは、Ｎ個の符号パターンが既に衛星で展開されているかどうか、また、代替衛星（または関連地上サービス）で使用できる別の互換符号パターンを特定することが望ましいかどうか、である。Ｎ個の元の符号パターン（例えば、ゴールド符号であってもよい）は図１に示されているものとは異なるメカニズムで生成されてもよいが、そのようなメカニズムは本アプローチに即応し、本アプローチはあらゆる既存符号セットに適していることに注目されたい。
【００８４】
また、現時点では、符号セット内の符号パターンが所定の長さを有していることが前提とされている。但し、採用される符号パターンの長さに幾分かの融通性を持たせることもできる。この場合、特に好ましい特性を有する符号セットを提供する符号長を特定するために、さまざまな長さの符号セットで最適化手順を繰り返してもよい。
【００８５】
ビット長が非常に短い符号パターンの場合は、あらゆる符号パターンを徹底サーチすることが計算的に適している。しかし、これは、（前述の式１から分かるように）衛星航法信号に通常採用される長さを備えた符号パターンを想定した今日の計算リソースでは不可能であり、そのような場合、代わりに最適化手順を用いる必要がある。
【００８６】
図４は、本発明の特定の一実施形態にしたがう図１の符号生成手順の進捗を示すグラフである。この実施例では、それぞれが長さ１０２３ビットの２０個の符号を扱う。符号の初期ビット列を無作為に生成し、その後、示されるように、Ｘ軸に沿った試行回数（すなわち、符号更新回数）の最適化を行なった。グラフでは、試行回数の関数として４本の曲線が描かれている。図４では、これらの曲線のうち３本が互いにほとんど重なり合っているため、容易に区別できない。これらはウェルチ限界を用いて計算された費用関数の値を表すものである。すなわち、上述の式６のＷｅｎの費用関数と似ている。この特定実施例では、（式６に示されているようにウェルチ限界の１．０倍ではなく）ウェルチ限界の１．８倍より大きなすべての相関値の８番目の瞬間（すなわち、ｎ＝８）として費用関数を求めた。これらの３本の曲線は、（ａ）偶数の相関関数、（ｂ）奇数の相関関数（ｃ）奇数および偶数の相関関数の組合せ、に対応するウェルチ限界から算出した。奇数の相関関数の曲線と偶数の相関関数の曲線が、大きく相違することなく互いに接近した軌跡を描いていることが分かるであろう。
【００８７】
図４の第４の線は、上述の式３のＭの値と類似した、最高相関値すなわちピーク相関値を表す。この線は形状が方形で、特定の値に対して明確に量子化されることに注目されたい。また、この線の値は、かなりの試行回数にわたって、いくつかの段階で一定となる。このことから、式３（またはその類似物）のＭの値ではなく、式６の値Ｗｅｎの滑らかな曲線を使用した収束すなわち最適化プロセスの方がはるかに良好に作用することが確認される。
【００８８】
それにもかかわらず、先述のように、符号セットを判断するのに究極的な興味を引くのはＭの値であることが多い。図４において、Ｙ軸の目盛りは（Ｗではなく）Ｍの値を示す。Ｍの初期値は１４９であり、最適化後の最終値は９３である。これらは非正規化数であって、符号長１０２３の場合、初期値１６．７ｄＢ、（ゼロオフセットすなわち適切に同期を取る信号と比較して）最適化された値２０．８ｄＢに相当する。
【００８９】
図５は、ＧＰＳに使われる、それぞれの長さが１０２３である２０個の符号から成るセットの（絶対）相関値のヒストグラムである。図４のＸ軸は相関値を示し（したがって、目盛りは図４のＹ軸に相当する）、Ｙ軸はこの相関関数を有する符号およびオフセットの組合せの個数を示す。相関値は奇数の相関と偶数の相関に分けられる。偶数の相関は、１のときの非常に大きなピークと、６３および６５のときの小さい２つのピークとを備える。ＧＰＳのゴールド符号のこれらの相関特性はよく知られている（例えば、ＭｉｓｒａおよびＥｎｇｅによる上記書籍のセクション７．６を参照）。６５のときのピークは、ゼロオフセットの自己相関ピークを下回る２４ｄＢという値に相当する。
【００９０】
図５のヒストグラムの残りのバーは、ＧＰＳのゴールド符号の奇数の相関値を表す。奇数の相関値の分布は偶数の相関値とは全く異なり、広範囲の値にわたって分散している。ＧＰＳ符号の最も悪い奇数の相関値は、１６．５ｄＢに相当する１５３であるが、この相関値は他より著しく悪い（ＧＰＳ符号の２番目に悪い奇数の相関値は１３３であり、これは１７．６ｄＢに相当する）。
【００９１】
図６は図５と似ているヒストグラムであるが、今度は、図４に示される最適化から導き出される符号セットの相関値が示されている。図６は、奇数の関数の相関値と偶数の関数の相関値を別々に図表化し、また、最適化前および最適化後の両方の符号セットを図表化したものである。これらの異なるセットは、それ自体では容易に区別できないので、相関値９３で終端する線をこのヒストグラムに追加してある。この線は最適化後の相関値のヒストグラムの上限を示すものであるのに対し、最適化前の値はこれを大きく超えて上限値１４９まで延びている（図４の図表と矛盾しない）。
【００９２】
したがって、最適化プロセスにより初期状態と最終状態の間で４ｄＢの改善がもたらされ、これは、統計学上、符号長の２倍より大きいことに相当する。偶数のＣＣＦの最適化符号のパフォーマンスは依然としてゴールド符号のものを下回っているが、実際の差は図５および６に示されているより若干小さい。これは、実際には、図６に示されるようなガウス分布状のヒストグラムが非ゼロドップラの場合に左側に動く傾向があり、相関値の減少を反映することが分かっているからである。これに対し、偶数のゴールド符号の場合は、図５に示されるような、６３および６５における急激なピークが不鮮明になりがちである。そして、これにより、これらのピークに関連するピーク相関値が増加する。
【００９３】
また、奇数のＣＣＦの場合の図６の最適化符号のパフォーマンスは偶数のＣＣＦの場合のゴールド符号（通常、図６の初期状態に匹敵する）のパフォーマンスより概して優れている。ＧＰＳでは、拡散符号に重ね合わされるデータの転送速度は比較的低く、そのため符号間のビット反転の確立はわずか０．５／２０すなわち２．５％であることに注目されたい。したがって、ＧＰＳにおける奇数のＣＣＦの場合のパフォーマンスはさほど重要ではない。これに対し、ガリレオでは、拡散符号に重ね合わされるデータの転送速度は比較的速く、そのため符号間のビット反転の確立は０．５（５０％）である。これらの環境では、奇数のＣＣＦのパフォーマンスの方がはるかに重要な要素であることが分かるであろう。
【００９４】
また、環境によっては、特定長の符号を備えるために、完全なゴールド符号ではなくて、切断されたゴールド符号を用いることが望ましい場合がある。そのような切断されたゴールド符号のパフォーマンスは、図６の初期設定後の符号セットと総じて同様であり、図６の最適化後の符号セットのパフォーマンスよりはるかに悪いことが分かっている。
【００９５】
図７は、本発明の一実施形態にしたがう衛星ペイロードで使用するための送信システム６０１の高レベル略ブロック図である。（衛星をエミュレートする疑似衛星または他のデバイスでも同様構造を使用できることが分かるであろう。）送信システム６０１は図１の方法を用いて生成されるような拡散符号６１１を利用する。拡散符号６１１は、通常の送出動作の際に読出し専用メモリとして機能するメモリデバイス６１０に記憶される。一具現例において、メモリデバイス６１０は、記憶された符号列６１１を繰り返すリードポインタを使用して（これは、出力ビット毎に複数の読取−書込動作を要する従来のＬＦＳＲ装置より簡単に実施できる）、論理的見地に立ってサーキュラバッファとして動作させられてもよい。
【００９６】
通常の衛星航法システムでは、符号６１１の長さは、約１０００〜約１００００ビットであるが、これより長いまたは短い符号が適宜使用される場合もある。環境によっては、符号６１１が階層型の符号であってもよいことに注目されたい。その場合、メモリデバイス６１０を２つの構成部、一次符号を記憶するためのものと二次符号を記憶するためのもの、に分けてもよい。そのような状況では、送信システム６０１は、記憶された一次符号および二次符号から完全な符号を生成するのに適したロジックも備えることになる。あるいは、符号６１１が階層構造であったとしても、符号６１１を１つの長い列としてメモリ６１０に記憶することもできる。例えば、メモリ６１０内の符号６１１といずれか別の符号とを交換することが望ましい場合（下記参照）であっても、メモリ内にそのようなフラットな構造を有することは有用である。
【００９７】
最新のメモリは形状サイズが非常に小さい。そのため、メモリ６１０に記憶されたビットは、宇宙線の衝突（特に宇宙環境において）および他の可能汚染に非常に弱いかもしれない。したがって、一実施形態において、メモリデバイス６１０の出力を符号６１１の精度を保護するために誤り訂正符号（ＥＣＣ）ユニット６１２に通す。ＥＣＣユニット６１２は、メモリ６１０から読み出された符号６１１の誤りを検出することができ、環境によっては、（符号および誤りの性質に応じて）誤りを自動変更するようにしてもよい。例えば、メモリ６１０は、符号６１１の２つの複製物を記憶して、各ビットを両方の複製物から同時に読み出してもよい。異なるバージョンから読み出された２つのビットが一致しない場合、この不一致により、記憶されたバージョンの一方に誤りがあることが示される（すなわち、検出される）。メモリ６１０に符号６１１の複製物を３つ記憶させれば、検出された誤りを多数決方式で自動変更することもできる。
【００９８】
当業者は、畳み込み符号、巡回冗長符号（ＣＲＣ）等を使用するなど、データ通信およびデータ記憶応用例から多数のＥＣＣ機構に気付くであろう。これらは一般に、符号６１１の複数の複製物を単に記憶するよりもはるかに高効率である。すなわち、余計な記憶容量という観点でオーバーヘッドが低くなるとともに誤り防止性が高くなる。
【００９９】
メモリ６１０は、通常、符号６１１の全長を記憶するに十分な大きさを備えている。すなわち、符号６１１の長さが（例えば）１０２３チップの場合、あるビットに関する符号全体をビットベースで記憶する（これに加え、冗長性またはＥＣＣ機能のためにさらに記憶する）ためのメモリ６１０の容量は少なくとも１０２３ビットである。これは、符号６１１が任意の乱数列であると、メモリ６１０に記憶する場合に一般に圧縮できないからである。これは、ゴールド符号（またはその派生物）を用いる従来のシステムと際立った対照−拡散符号全体を記憶する必要はなく、必要時に必要に応じて拡散符号を生成するためにＬＦＳＲを使用できること−を見せる。
【０１００】
符号をＥＣＣチェック６１２に通した後、チャネル生成サブシステム６２０によって符号と航法データとを組み合わせる。この組合せは、一般に何らかの形態のモジュール２型加算（ｍｏｄｕｌｅ−２  ａｄｄｉｔｉｏｎ）（排他的論理和）を用いて実施される。このようにして得られたチャネルは、次に、変調ユニット６２５に通され、２進移相変調（ＢＰＳＫ）などの何らか適切な変調機構を用いて搬送波信号に重ね合わされる。衛星航法システムによっては、複数のチャネルを１つの搬送波信号に重ね合わせるように変調してもよいことに注目されたい。その後、搬送波信号は、地球に送出するためのトランスミッタ６３０に渡される。
【０１０１】
理論的には、起動前に「結線”ｈａｒｄ−ｗｉｒｅｄ”」によって符号６１１をメモリ６１０に入力することも可能であるが、メモリデバイス６１０が書込機能を備えていれば−これは例えば、何らかの形態のプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）として実現される−、融通性がはるかにが高くなる。例えば、記憶されている符号６１１が完全に破損していたことがＥＣＣチェック６１２によって分かった場合、メモリデバイス６１０の書込機能により、正しいバージョンの符号をメモリデバイス６１０に書き戻すことが可能となる（正しいバージョンの符号は、ＥＣＣユニット６１２自体から供されてもよいし、地球上の制御システムによって供給されなければならないようにしてもよい）。メモリ６１０に記憶された符号６１１の更新を希望する理由は他にさまざま考えられる。例えば、おそらく何らか他のサービスまたは衛星の干渉を元の符号が受けた場合に、パフォーマンスの向上に役立つ新しい符号が試験段階のときにインストールされることがある。符号６１１の変更を求める商業上またはセキュリティ上の理由もありうる。前者はライセンスによる収入をあげるためのものであるかもしれないし、後者は測位信号へのアクセス権を適切な関係者に限定するためのものである。
【０１０２】
特定のゴールド符号を生成するために結線されるＬＦＳＲが組み込まれていることが多いため、多くの既存システムには、衛星から発せられる拡散符号を変更するためのこの融通性が存在しないことが分かるであろう。そのような既存システムでは、その後、（商業上または軍事上の理由により）拡散符号へのアクセスを管理するために拡散符号を暗号化する場合もあるが、このような暗号化は受信機の性能および複雑性に影響を及ぼす場合がある。
【０１０３】
図８は、本発明の一実施形態にしたがう受信機７０１の高レベル略ブロック図である。受信機７０１は、衛星６０１によって送信されるなどした衛星信号を動作時に受信するためのアンテナ７１５（ａｅｒｉａｌ）を備えている。アンテナ７１５は復調器７２０と接続し、次に復調器７２０は入ってきた復調された信号をチャネル捕捉ユニット７２５に渡す。
【０１０４】
受信機７１０は、受信機７０１が支援する衛星団の符号パターン６１１Ａ、６１１Ｂ．．．６１１Ｎを記憶するメモリデバイス７１０も備えている。先に記載したように、一定の形の数学的構造が無ければ、そのような符号をよりコンパクトに表現することは一般に不可能であるので、一般にメモリデバイス７１０は符号のビットパターン６１１Ａ、６１１Ｂ等の全体を記憶する。
【０１０５】
メモリデバイス７１０は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）として提供されてもよいし、例えばプログラマブル読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）として実現される何らかの更新機能を備えていてもよい。商業上またはセキュリティ上の理由から符号パターン６１１Ａ、６１１Ｂ．．．６１１Ｎを更新する場合は、後者が特に適している。環境によっては、メモリ７１０は、受信機７０１に対して挿入および抜去できる何らかの形態の着脱可能な記憶媒体であってもよいことに注目されたい。例えば、メモリデバイス７１０は、（携帯電話内のＳＩＭと類似した）スマートカードまたはフラッシュメモリデバイスを含み得る。これにより、着脱可能なメモリデバイスを交換することによって受信機７０１内の符号６１１を更新できるようになる場合がある。別の可能性は、デバイス７１０が、インターネットまたは携帯電話の接続など、何らかの通信ネットワークを介して符号を遠隔システム（例えばサーバ）からダウンロードして、局所ＲＡＭに記憶し局所ＲＡＭから使用できることである。商業上またはセキュリティ上または法律上の理由から衛星航法システムの使用を制限するために、適切なユーザ認証によってこのダウンロードを制限してもよい。
【０１０６】
具現例によっては、衛星システム６０１に関して上に説明されたように誤りの検出および／または変更を行なうために、メモリ７１０からの出力をＥＣＣユニット６１２に通すこともあるが、別の受信機では、ＥＣＣチェック機構７１２が省略される場合もある。その後、符号６１１は、復調された信号からチャネルが捕捉できるようにチャネル捕捉ユニット７２５に供給される。このような捕捉は、ある符号６１１Ａを試し、それから別のもの６１１Ｂを試すといった具合に連続的に実施することもできることに注目されたい。あるいは、複数の符号（場合によっては全部の符号）を、複合された信号に対して同時に相関させてもよい。特定の拡散符号６１１Ａ、６１１Ｂの存在を確認することによって受信機が入力信号にロックされれば、位置測定ユニットが、受信された拡散符号のタイミングと組み合わせてこの信号の航法データを抽出および利用して、受信機の位置の算出を助けることができる。
【０１０７】
多くの実施形態において、受信機７０１は１つより多い衛星航法システム、例えばガリレオとＧＰＳの両方、から信号を受信することができてもよい。ＧＰＳ用の拡散符号は、ＬＦＳＲとして実施され得るゴールド符号を含んでいるが、そのような符号をまるごとメモリデバイス７１０に保存することも可能であることが分かるであろう。したがって、メモリ７１０の信号アーキテクチャは、図１の方法を使用して生成されるような特定または特注の符号パターンのみならず、ＬＦＳＲから導き出された従来の符号パターンとも互換性がある。
【０１０８】
表１はガリレオのＥ６−ＢおよびＥ６−Ｃチャネルで使用されるべき一次符号を示すものであり、表２は、ガリレオのＬ１−ＢおよびＬ１−Ｃチャネルで使用されるべき一次符号を示すものである（ガリレオの別のチャネルに関するさらに詳細な情報については、Ｈｅｉｎほかによる上述の論文を参照されたい）。動作中、Ｅ６−Ｃ符号と１００チップの二次符号とが組み合わされ、Ｌ１−Ｃ符号と２５チップの二次符号とが組み合わされる（Ｅ６−ＢまたはＬ１−Ｂチャネルに対する二次符号は存在しない）。
【０１０９】
表１の符号セットは、実用衛星団（通常２４〜３０個の衛星）、さらに交換用ミッション、可能疑似衛星等に適用される１００個の符号を含み、他方、表２の符号セットは、（必要があれば互換性のある別の衛星航法システムと一緒に使用するための別の符号である）１３７個の符号を含んでいる。Ｅ６−ＢおよびＥ６−Ｃ符号では、それぞれが長さ５１１５ビットであるが、Ｌ１−ＢおよびＬ１−Ｃ符号では、それぞれが長さ４０９２ビットである。これらの符号長は、関連航法データの望ましいビットレートが提供され、ならびに（ＧＰＳシステムとガリレオシステムの間の互換性を助ける）ＧＰＳ衛星で使用されるチップレートの多重積分であるチップレートが選択されるように決定されている。
【０１１０】
これらの符号はＢａｓｅ６４を用いて表現されている。すなわち、６ビットずつまとめられ、各６ビットが下記の表３にしたがう単一の記号で表現される。表１および２のリスト項目は、Ｂａｓｅ６４符号化を終了させるためのパディングが最後に施されている（すなわち、実際の拡散符号は、表１の最初の５１１５ビットと表２の最初の４０９２ビットである）。Ｂａｓｅ−６４の符号化および復号化に関する詳細は、ｒｆｃ１１１３（ｗｗｗ.ｆａｑｓ.ｏｒｇ/ｒｆｃｓ/ｒｆｃ１１１３.ｈｔｍｌ参照）に示されている。
【表３】
2008524881.tif 000013
【０１１１】
各ガリレオ衛星は、表１および２のＥ６−Ｂ、Ｅ６−Ｃ、Ｌ１−ＢおよびＬ１−Ｃ符号のうちの１つをブロードキャスト用に備えるであろう。これに対し、一般に受信機７０１は受信機が支援するサービスごとに完全な符号セットを組み込むであろう。しかし、場合によっては、受信機はサービスのために、全符号のサブセットだけ、例えば起動された衛星に割り当てられたものだけ、しか支援しなくてもよい。一般に受信機は、受信機に記憶された符号と衛星から受信された符号の間のわずかな不一致に対応できることも分かるであろう。すなわち、受信機に記憶されている符号は、（支援されるサービスによって）表１および２の符号と厳密に一致していない場合もあるが、関連符号に対して識別および同期ができる程度に近いものとなろう。
【０１１２】
図９および１０は、Ｅ６符号（チップ）の最適化プロセスを示すものであり、また、図１１および１２はＬ１符号（４０９２チップ）の最適化プロセスを示すものである。図９および１１は、図４について上述されたものとほぼ同じフォーマットを有し、最適化手順の結果としてもたらされる費用関数の改善を示す。これらの図中の横軸は試行回数を表し、縦軸は２種類の費用関数を表す。第１の費用関数は、上記の式６によって与えられるものと類似したウェルチ限界に基づくものであり、グラフの左側の目盛りに対応している。第２の費用関数は上記の式３によって与えられるものと類似した（非正規形の）最大サイドローブ値を表し、グラフの右側の目盛りに対応している。これら２つの費用関数は、奇数の相関関数と偶数の相関関数の両方を用いて計算されることに注目されたい。
【０１１３】
図１０および１２は、図６について上述されたものとほぼ同じフォーマットを有し、最適化手順の結果としてもたらされる初期符号と最終符号の間の費用関数の改善を示す。詳細には、これら２つの図は、初期符号セットおよび最終符号セットの（非正規形の）最大サイドローブ値のヒストグラムである。いずれの場合も、費用関数は、偶数および奇数の両方の相関関数を用いて算出される。図１０では、初期状態と最終状態をより明確に区別するために線が加えられている。この線の破線部は、初期符号セットの低いサイドローブ値のヒストグラムのほぼ頂上をたどっており、これが最終符号セットの対応ヒストグラムのレベルの下にあることが分かる。この線の点線部は、最終符号セットの高いサイドローブ値のヒストグラムのほぼ頂上をたどっており、これが初期符号セットの対応ヒストグラムのレベルの下にあることが分かる。
【０１１４】
図９、１０、１１および１２から、最適化手順により、元の符号セットと比較して最終符号セットに著しい改善がもたらされていることが分かる。特に、初期符号セットと最終符号セットとの間の最大サイドローブ値は、Ｅ６符号（５１１５チップ）の場合に約４１０から約２７５へ（２１．９ｄＢから２５．４ｄＢへ）、Ｌ１符号（４０９２チップ）の場合に約３５５から約２４５へ（２１．２ｄＢから２４．５ｄＢへ）改善される。
【０１１５】
以上、本願明細書においてさまざまな特定実施形態を詳述してきたが、これは実例として示されたものに過ぎないことを理解されたい。当業者には、請求項およびその等価物の範囲内の他の多くの潜在的変更例および適合例が分かるであろう。
【表１】
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【表２】
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【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の一実施形態にしたがう符号セット生成方法の高レベルフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態にしたがう図１の方法の初期化プロセスをさらに詳しく示す高レベルフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態にしたがう図１の方法の最適化プロセスをさらに詳しく示す高レベルフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にしたがう第１の符号セットの最適化に伴う費用関数の減少を示す図表である。
【図５】ＧＰＳ符号セットの奇数および偶数相関値を示す図表である。
【図６】図４の最適化によって得られる符号セットの奇数および偶数相関値を示す図表である。
【図７】本発明の一実施形態にしたがう衛星システムの高レベル略図である。
【図８】本発明の一実施形態にしたがう受信機システムの高レベル略図である。
【図９】本発明の一実施形態にしたがう第２の符号セットの最適化に伴う費用関数の減少を示す図である。
【図１０】図９の最適化によって得られる第２の符号セットの相関値の改善を示す図表である。
【図１１】本発明の一実施形態にしたがう第３の符号セットの最適化に伴う費用関数の減少を示す図表である。
【図１２】図１１の最適化によって得られる第２の符号セットの相関値の改善を示す図表である。
【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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【国際調査報告】
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