(57)【要約】【課題】１コード長単位での相関処理を変更することなく済ませながらも、コードの相関処理を行う時間の短縮化を図る。【解決手段】ＧＰＳ受信機において行われる受信信号中の拡散コードと内部コードとの同期の確立は、シフトレジスタを用いて、拡散コードと内部コードとの相関を求めるコード相関処理を、内部コードを１チップ分ずつシフトしながら逐次実行し、ピークを検出することに基づいて行われる。このとき、演算制御部において、拡散コードの１繰返し周期に対応したチップ数（１０２３チップ）のフレームに、衛星１に関する内部コードと、衛星２に関する内部コードとを、１チップずつ順に入れ子にしていくことを繰返すことにより、２つの内部コードをミックスしたコードパターンを生成する。受信信号中の拡散コードに対して、そのコードパターンを用いてコード相関を求める処理を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル拡散通信システムの受信機における、受信信号中に含まれる拡散コードと、受信機側で発生する逆拡散用の内部コードとの同期をとるための相関処理方法において、
前記拡散コードの１繰返し周期に対応したチップ数のフレームに、複数の内部コードを均等にミックスしたコードパターンを生成し、
前記受信信号中の拡散コードに対して、前記複数の内部コードをミックスしたコードパターンを用いてコード相関を求める処理を実行することを特徴とするスペクトル拡散通信システムの受信機におけるコード相関処理方法。
【請求項２】
前記複数の内部コードをミックスしたコードパターンは、複数の内部コードを１チップずつ順に入れ子にしていくことを繰返して生成されることを特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散通信システムの受信機におけるコード相関処理方法。
【請求項３】
前記複数の内部コードをミックスしたコードパターンは、ｎ個の内部コードを、（１繰返し周期に対応したチップ数／ｎ）チップずつ取出して順に並べることにより生成されることを特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散通信システムの受信機におけるコード相関処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＧＰＳ受信機において衛星を捕捉する際に用いられるスペクトル拡散通信システムの受信機におけるコード相関処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＧＰＳのシステムにおいては、ＧＰＳ衛星から利用者への情報の送信に、１．５ＧＨｚ帯の周波数のスペクトル拡散方式の通信が用いられる。このとき、３２個のＧＰＳ衛星には、衛星ごとに異なる拡散コード（擬似雑音（ＰＮ）コード）が割当てられ、この拡散コードと、航法メッセージデータとが送信される。公開されている民間用の拡散コード（ＰＮコード）は、Ｃ／Ａコードと称され、チップレートが１０２３Ｈｚ、コード長が１ｍｓとされている。これに対し、ＧＰＳ受信機側では、少なくとも４個の使用可能な衛星を捕捉し、各衛星に対する擬似距離を測定し、自己の位置（緯度、経度、高度）及び時刻を測定するようになっている。
【０００３】
上記衛星を捕捉するにあたっては、各衛星から受信した拡散コードを逆拡散処理し、受信機側で発生する内部コードとの相関値を求めることにより、コード位相の同期を確立する必要がある。この場合、シフトレジスタを用いて、１ｍｓ（１フレーム）単位でコード相関を求める方法が一般的であり、内部コードを１チップ分ずつシフトしながら逐次コード相関値を求めていくことを１周期分（１０２３回）繰返すようになっている（例えば非特許文献１参照）。しかし、この処理は、比較的時間がかかる問題点があり、例えば３２個の衛星全てに関して処理を行うとすると、３２×１０２３×１ｍｓ＝３２．７３６（ｓ）必要となる。
【非特許文献１】ＧＰＳ公式文書インターフェイス仕様書（ＩＳ−ＧＰＳ−２００）（３０〜３４ページ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記ＧＰＳ受信機においては、衛星からの受信信号の強度が十分に高い場合には、１周期分の処理を行わずとも、相関をとることは可能である。例えば携帯電話機の分野（ＣＤＭＡ方式の無線通信等）では、１周期の途中までで相関を求める処理を打ち切る方法が既に用いられている。これにより、相関処理に要する時間を短縮することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、このような１周期の途中までで相関を求める処理を打ち切る方法では、コードのリセット回路や通常１ｍｓ単位で行う相関処理をリセットに合わせて初期化する機能が必要となり、相関処理回路を根本的に考え直す必要が生ずる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、受信信号に関するコード相関処理を行ってコード位相同期を確立するための方法にあって、１コード長単位での相関処理を変更することなく済ませながらも、コードの相関処理を行う時間の短縮化を図ることができるスペクトル拡散通信システムの受信機におけるコード相関処理方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のスペクトル拡散通信システムの受信機におけるコード相関処理方法は、受信信号中の拡散コードと受信機側で発生する内部コードとの同期をとるための方法にあって、前記拡散コードの１繰返し周期に対応したチップ数のフレームに、複数の内部コードを均等にミックスしたコードパターンを生成し、前記受信信号中の拡散コードに対して、前記複数の内部コードをミックスしたコードパターンを用いてコード相関を求める処理を実行するところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００８】
これによれば、拡散コードの１繰返し周期に対応したチップ数単位で相関処理を行うことができるので、１コード長単位での相関処理の概念を維持することができ、リセット回路の追加や相関処理回路の変更を招くことなく済ませることができる。そして、受信信号に含まれる拡散コードに対して複数の内部コードをミックスしたコードパターンを用いてコード相関を求める処理を実行することによって、ｎ個の内部コードをミックスしたとすれば、１つの内部コードに関する相関処理の時間が約１／ｎで済むことになるので、全体としてのコードの相関処理を行う時間の短縮化を図ることができる。
【０００９】
本発明において、上記複数の内部コードをミックスしたコードパターンを生成するに際しては、各内部コードを１チップずつ順に入れ子にしていくことを繰返すことにより行うことができる（請求項２の発明）。あるいは、ｎ個の内部コードを、（１繰返し周期に対応したチップ数／ｎ）チップずつ取出して順に並べることにより行うこともできる（請求項３の発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、例えば車両、船舶、航空機などのナビゲーションシステムに利用されるＧＰＳ受信機に適用した一実施例について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施例におけるＧＰＳ受信機１の電気的構成を概略的に示している。
【００１１】
ここで、ＧＰＳのシステムについて簡単に述べておく。ＧＰＳにおいては、ＧＰＳ衛星から利用者への情報の送信に、１．５ＧＨｚ帯の周波数のスペクトル拡散方式の通信が用いられる。このとき、３２個のＧＰＳ衛星には、拡散コードとして衛星ごとに異なる擬似雑音（ＰＮ）コードが割当てられ、このＰＮコードと、航法メッセージデータとが送信される。民間用に公開されたＰＮコードは、Ｃ／Ａコードと称され、チップレートが１０２３Ｈｚ、コード長が１ｍｓとされている。
【００１２】
これに対し、ＧＰＳ受信機１側では、少なくとも４個の使用可能な衛星を捕捉し、各衛星からの航法データから各衛星に対する擬似距離を測定し、自己の位置（緯度、経度、高度）及び時刻を測定するようになっている。尚、このとき、各衛星における拡散コード（Ｃ／Ａコード）間の相互相関は小さいものとされている。また、捕捉する衛星からの電波の受信信号の強度は十分に高いものとされる。
【００１３】
図１に示すように、ＧＰＳ受信機１は、大きく分けて、無線部２、逆拡散処理部（デジタル信号処理部）３、演算制御部４などを備えて構成されている。そのうち無線部２は、ＧＰＳアンテナ５、ＲＦ部６、ＺＦ同期部７などから構成される。前記逆拡散処理部３は、第１〜第６の乗算器８〜１３、ＮＣＯ１４、第１〜第４の積分器１５〜１８、ＰＬＬ回路１９、ＤＬＬ回路２０、ビット同期部２１等を備えて構成されている。図示はしないが、前記演算制御部４は、ＣＰＵ、メモリ、内部ＰＮコード発生部などを備えて構成されている。
【００１４】
これにて、ＧＰＳアンテナ５により受信された受信信号は、ＲＦ部６、ＺＦ同期部７を介して逆拡散処理部３に入力信号として入力される。その入力信号は、第１及び第２の乗算器８及び９にて、ＮＣＯ１４から出力される９０度位相の異なった２つの出力信号と夫々乗算される。第１及び第２の乗算器８及び９を通った信号は、それぞれ、第３及び第４の乗算器１０及び１１にて、演算制御部４から出力された遅延ゼロ（Ｐ）の逆拡散用の内部コードと乗算され、さらに第１及び第２の積分器１５及び１６により積分される。第１及び第２の積分器１５及び１６からの出力は、ＰＬＬ回路１９に入力されると共に、第２の積分器１６からの信号はビット同期部２１に入力される。
【００１５】
また、第２の乗算器９を通った信号は、第５及び第６の乗算器１２及び１３にて、夫々、演算制御部４から出力された１／２ビット（チップ）遅れた（Ｌ）内部コード、及び、１／２ビット（チップ）早い（Ｅ）内部コードと乗算され、さらに第３及び第４の積分器１７及び１８により積分される。第３及び第４の積分器１７及び１８からの出力は、ＤＬＬ回路２０に入力される。ＰＬＬ回路１９からの制御信号は、ＮＣＯ１４に入力され、ＤＬＬ回路２０からのコード遅延量信号は演算制御部４に入力される。ビット同期部２１からは、航法データ信号が出力される。
【００１６】
さて、上記ＧＰＳ受信機１においては、演算制御部４の処理を中心として、ＧＰＳ衛星からの受信信号中に含まれる拡散コードと、衛星毎の拡散コードと同等のパターンで発生される逆拡散用の内部コードとの同期を確立（捕捉）することを、複数の衛星に関して順に実行し、必要な４個の衛星を選択し、その後、同期を保持（追尾）することが行われる。そのうち前記受信信号中の拡散コードと内部コードとの同期の確立は、シフトレジスタを用いて、拡散コードと内部コードとの相関を求めるコード相関処理を、内部コードを１チップ分ずつシフトしながら逐次実行し、ピークを検出することにより行われる。
【００１７】
このとき、本実施例では、演算制御部４において、前記拡散コードの１繰返し周期に対応したチップ数この場合１０２３チップ（１ｍｓ）のフレームに、複数の内部コードを均等にミックスしたコードパターンを生成し、前記受信信号中の拡散コードに対して、前記複数の内部コードをミックスしたコードパターンを用いて、コード相関を求める処理が実行されるようになっている。このコード相関を求める処理は、生成されたコードパターンを１チップ分ずつシフトしながら逐次コード相関値を求めていくことを１周期分（１０２３回）繰返すことにより行われる。全ての衛星に関する内部コードは、予め演算制御部４のメモリに記憶されている。
【００１８】
この実施例では、具体的には、図２に示すように、衛星１に関する内部コードと、衛星２に関する内部コードとを、１チップずつ順に入れ子にしていくことを繰返すようになっている。つまり、フレームの１チップ目に、衛星１に関する内部コードのデータ（１チップ目）を入れ、２チップ目に衛星２に関する内部コードのデータ（２チップ目）を入れ、３チップ目に衛星１に関する内部コードのデータ（３チップ目）を入れることを順次繰返していくことにより、２つの内部コードをミックスしたコードパターンが生成されるようになっている。また、次のフレームに、衛星３に関する内部コードと、衛星４に関する内部コードとが同様にミックスされることが、順次行われようになっている。このようにして生成されたコードパターンを用いて、１ｍｓ単位で相関処理が逐次実行される。
【００１９】
この場合、各衛星の拡散コード（内部コード）の相互相関はごく小さいものとなっており、またＧＰＳ衛星からの受信信号の強度は十分に高いので、内部コードをミックスしても相関をとることは十分に可能となる。但し、ミックスすることにより逆拡散利得は落ちるので、ミックスする数を徒に多くしない（２〜４とする）ことが望ましい。尚、相関を検知しても、２つのうちどちらの衛星かの判別はできないので、この後、衛星識別のための相関取りを１コードずつ行うようにする。
【００２０】
このように本実施例によれば、受信信号に関するコード相関処理を行ってコード位相同期を確立するための方法にあって、複数の内部コードをミックスしたコードパターンを用いるように構成した。これにより、拡散コードの１繰返し周期に対応したチップ数単位で相関処理を行うことができるので、１コード長単位での相関処理の概念を維持することができ、リセット回路の追加や相関処理回路の変更を招くことなく済ませることができる。そして、受信信号に含まれる拡散コードに対して複数の内部コードをミックスしたコードパターンを用いてコード相関を求める処理を実行することによって、ｎ（２〜４）個の内部コードをミックスしたとすれば、１つの内部コードに関する相関処理の時間が約１／ｎで済むことになるので、全体としてのコードの相関処理を行う時間の短縮化を図ることができるものである。
【００２１】
図３は、本発明の他の実施例を示すもので、上記実施例と異なる点は、複数の内部コードをミックスしたコードパターンを生成する手法にある。即ち、この実施例では、ｎ個（例えば４個）の内部コードを、（１繰返し周期に対応したチップ数／ｎ）チップずつ取出して順に並べることにより、複数の内部コードをミックスしたコードパターンを生成するようになっている。
【００２２】
具体的には、衛星１の内部コードを２５６チップ（最初の２５６チップ）、衛星２の内部コードを２５６チップ（２５７チップ目から５１２チップ目まで）、衛星３の内部コードを２５６チップ（５１３チップ目から７６８チップ目まで）、衛星４の内部コードを２５５チップ（最後の２５５チップ）並べて、１ｍｓ分のコードパターンが生成されるようになっている。このような構成においても、上記実施例と同様に、１コード長単位での相関処理を変更することなく済ませながらも、コードの相関処理を行う時間の短縮化を図ることができるものである。
【００２３】
尚、上記実施例では、本発明をＧＰＳ受信機に適用するようにしたが、本発明は、ＧＰＳに限らず、例えばＣＤＭＡ方式の携帯電話機といった移動通信分野などス、ペクトル拡散通信を用いたシステム全般に適用することができる。その他、本発明は、上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば複数の内部コードをミックスする手法としても、他にも様々な手法が考えられる等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、ＧＰＳ受信機の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図２】内部コードをミックスする際の手法を説明するための図
【図３】本発明の他の実施例を示す図２相当図
【符号の説明】
【００２５】
図面中、１はＧＰＳ受信機、２は無線部、３は逆拡散処理部、４は演算制御部、８〜１３は乗算器、１４はＮＣＯ、１５〜１８は積分器、１９はＰＬＬ回路、２０はＤＬＬ回路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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