(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット疑似ランダム雑音コードシーケンスを含むスペクトラム拡散対象信号を、分割するステップを含む、スペクトラム拡散対象信号を逆拡散する方法であって、前記スペクトラム拡散対象信号を分割するステップは、
前記スペクトラム拡散対象信号の周波数変換をして、周波数変換後スペクトラム拡散対象信号の周波数帯域が零周波数と重なるようにするステップと、
前記周波数変換後スペクトラム拡散対象信号にフィルタをかけて、周波数変換後スペクトラム拡散対象信号の前記零周波数あたりの成分を取り除くステップと、
前記フィルタ後周波数変換後スペクトラム拡散対象信号を、２つの部分、実質的に正の周波数信号成分から成る第１信号部と実質的に負の周波数信号成分から成る第２信号部とに分割するステップと、
を有すると共に、前記方法は、さらに、
前記ターゲット疑似ランダム雑音コードシーケンスに対応する複製コード信号を生成するステップと、
前記第１信号部と前記第２信号部とを前記複製コード信号に相関させるステップと、
前記ターゲット疑似ランダム雑音コードシーケンスが同期捕捉されているかどうかを決定するために前記第１信号部と前記第２信号部と前記複製コード信号との各々の相関値を周波数変換前の前記スペクトラム拡散対象信号に対して返すステップと、
を備えるスペクトラム拡散対象信号を逆拡散する方法。
【請求項２】
零周波数と対称的に重なるように前記スペクトラム拡散対象信号の周波数変換をすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
帯域内干渉を識別するために前記第１および第２の信号部の相関値を比較することを備える請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ターゲット疑似ランダム雑音コードシーケンスを含むスペクトル拡散対象信号を逆拡散するための信号処理回路において、前記信号処理回路は、
前記スペクトラム拡散信号を周波数変換することにより、周波数変換後スペクトラム拡散対象信号の周波数帯域を零周波数に重ねあわせ、
前記周波数変換後スペクトラム拡散対象信号にフィルタをかけることにより、周波数変換後スペクトラム拡散対象信号の零周波数のあたりの成分を取り除き、
前記フィルタ後周波数変換後スペクトラム拡散対象信号を、実質的に正の周波数信号成分からなる第１信号部と、実質的に負の周波数信号成分からなる第２信号部との２つの信号部に分割する、ように構成され、
前記信号処理回路はさらに、前記ターゲット疑似ランダム雑音コードシーケンスに対応する複製コード信号を生成し、
前記第１および第２信号部を前記複製コード信号に相関させ、
前記ターゲット疑似ランダム雑音コードシーケンスが同期捕捉されているかどうかを決定するために各々の相関値を周波数変換前の前記スペクトル拡散対象信号に対して返す、ように構成されている信号処理回路。
【請求項５】
前記零周波数と実質的に対称的に重なるように前記スペクトラム拡散対象信号を周波数変換するように構成された、請求項４に記載の信号処理回路。
【請求項６】
前記フィルタ後周波数変換後スペクトラム対象信号を分割するための少なくとも１つの多相フィルタを備える、請求項４および５の何れか１項に記載の信号処理回路。
【請求項７】
前記多相フィルタは、前記第１信号部または前記第２信号部の３０ｄＢまでを阻止することにより、前記フィルタ後周波数変換後スペクトラム対象信号を分割する、請求項６に記載の信号処理回路。
【請求項８】
帯域内干渉を識別するために、前記第１および第２信号部の相関値を比較するように構成された請求項４に記載の信号処理回路。
【請求項９】
前記少なくとも１つの多相フィルタの第１フィルタが、正の周波数サブチャネルを出力することにより、前記第１信号部を出力するように構成された、請求項６に記載の信号処理回路。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの多相フィルタの第１フィルタが、前記スペクトラム拡散対象信号の同相成分を含む第１入力と、前記スペクトラム拡散対象信号の直交成分を含む第２入力と、を有する、請求項９に記載の信号処理回路。
【請求項１１】
負の周波数サブチャネルを出力することにより、前記第２信号部を出力するように構成された第２多相フィルタを更に備える、請求項１０に記載の信号処理回路。
【請求項１２】
前記第２多相フィルタが、前記スペクトラム拡散対象信号の同相成分を含む第１入力と、前記スペクトラム拡散対象信号の直交成分を含む第２入力と、を有する、請求項１１に記載の信号処理回路。
【請求項１３】
前記正の周波数サブチャネルからの信号と前記負の周波数サブチャネルからの信号とを再結合した信号を、前記複製コード信号と、相関させるように更に構成された請求項１２に記載の信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号を2つの部分に分割する方法及び同方法のための信号処理回路に関する。更に、本発明は、信号を分割する前記方法を組み込んでいる、信号中の帯域内干渉(in-band interference)の存在を識別し、スペクトラム拡散信号を逆拡散させる(despred)方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くのアプリケーションにおいて、信号を２つ以上の部分に分割することは望ましく、一例として、２つのこのようなアプリケーションを記載する。
【０００３】
第１の例は、クラークらによる米国特許第3988379号において開示されており、受信広帯域信号から帯域内干渉を除去することが出来る広帯域受信システムに関する。広帯域受信システムは、受信ブロードバンド信号を幾つかのサブチャネルに分割するブロードバンド・パワースプリッタ、及びサブチャネルにおいて受信信号の周波数範囲を定められた部分(frequency delimited portion)を供給するための各々が異なるサブチャネルと対応付けられている一連の狭帯域バンドパスフィルタを有するマルチチャネルフィルタ構成を持つ。各サブチャネル内の干渉の存在を検出する手段もまた設けられ、該手段において干渉を含むサブチャネルは不能化(disable)される。次いで、残りのサブチャネルが再結合され、受信信号の干渉を含む部分が取り除かれている受信信号に対応する信号を供給する。
【０００４】
第２の例は、フラクリンらによる米国特許第4363138号において開示されており、第２の例においてまた、雑音のある環境において信号を逆拡散させるために、受信スペクトラム拡散信号を２つのサブチャネルに分割し、バンドパスフィルタを用いて、互いと比較され得る受信信号の２つの異なる周波数範囲を定められた部分を供給することが既知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、米国特許第3988379号と米国特許第4363138号との両方において、信号を分割するこのような従来の構成の不利な点は、特にアナログフィルタ回路で実施される場合に鋭く規定されたサブチャネルを供給するために必要なフィルタ構成の複雑度にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
それ故、本発明の目的は、信号を２つの部分に分割する別の複雑ではない方法、及び同方法のための装置を提供することにある。更に、本発明の目的は、信号中の帯域内干渉の存在を識別し、且つスペクトラム拡散信号を逆拡散させるためこのような方法を使用することにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴によれば、対象信号を分割する方法及び同方法のための信号処理回路が提供され、前記方法は、信号の周波数変換をして（derotate）、周波数変換された前記信号の周波数帯域が理想的には対称的に零周波数と重なるようにするステップ、及び前記周波数変換された信号を２つの部分、実質的に正の周波数信号成分から成る第１信号部と実質的に負の周波数信号成分から成る第２信号部とに分割するステップを有する。
【０００８】
このような方法は比較的単純であり、基本的なフィルタ回路を用いて容易に実施され得る。例えば、周波数変換された信号を２つの部分に分割することは、正反対の負の周波数又は正の周波数の30dBの阻止を容易に達成することが出来る既知のアナログ多相フィルタを用いて達成され得る。
【０００９】
周波数変換の間に零周波数へ転移される如何なる干渉の存在も取り除くために、前記方法は周波数変換された信号にフィルタをかけるステップを更に有しても良く、前記フィルタをかけるステップにより前記周波数変換された信号の零周波数あたりの成分が例えばノッチフィルタを用いることにより取り除かれる。
【００１０】
本発明の第２の特徴によれば、信号中の狭い帯域内干渉を識別する方法、及び同方法のための信号処理回路が提供され、前記方法は、第１信号部及び第２信号部を得るために本発明の第１の特徴による方法によって対象信号を分割するステップ、及び帯域内干渉の存在を識別するために前記第１信号部と前記第２信号部とを比較するステップを有する。
【００１１】
いったん信号干渉が識別されれば、前記信号干渉は補償されても良く、又は他の例においては、前記干渉を含む信号の一部が捨てられても良い。
【００１２】
本発明の第３の特徴によれば、ターゲット(target)擬似ランダム雑音(PRN)コードのシーケンスを含むスペクトラム拡散信号を逆拡散させる方法であって、第１信号部及び第２信号部を得るために本発明の第１の特徴による方法によって対象スペクトラム拡散信号を分割するステップ、前記ターゲットコードに対応する複製コード信号(replica code signal)を生成するステップ、並びに前記第１信号部及び前記第２信号部を前記複製コード信号と相関させ、前記ターゲットコードが同期捕捉(acquire)されているかどうかを決定する各々の相関値を返すステップを有する方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第３の特徴に基づいて、スペクトラム拡散信号を第１信号部と第２信号部とに分割する本発明の第１の特徴による信号処理回路、ターゲットコードに対応する複製コードを含む一連の信号を生成する生成器、及び前記複製コードの信号を備える各信号部を相関させ、前記ターゲットコードが同期捕捉されているかどうかを決定する各々の相関値を返す相関器(correlator)を有するスペクトラム拡散信号受信機が提供される。
【００１４】
本発明の上記及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照する本発明によるGPS受信機及び信号を分割する方法の実施例の一例としての以下の記載から明らかにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１Ａ乃至図１Ｄは、本発明の第１の特徴による方法により分割される対象信号を概略的に示している。図１Ａに示されているように、曲線１０は、約1.3MHzの周波数帯域を持ち、周波数1.8MHzの狭帯域干渉信号１１からの帯域内干渉を含む対象ブロードバンド信号を表す。
【００１６】
図１Ｂにおいては、対象信号１０の周波数変換をし、それによりこの対象信号の周波数帯域は零周波数のまわりに対称的に転移される。干渉信号１１は+0.5MHzへ転移される。次いで、図１Ｃに示されているように、周波数変換の間に零周波数へ転移されるあらゆる干渉を取り除くために零周波数において周波数変換された対象信号にノッチフィルタを適用する。図１Ｄにおいては、結果として生じる信号が、零周波数のまわりで別個の負の周波数信号部１０’と正の周波数信号部１０’’とに分割される。その結果、如何なる干渉も正の周波数信号部１０’’のみが含む。
【００１７】
図２においては、アンテナ２１、信号プリプロセッサ２２、ｎ個のデジタル受信機チャネル２３、受信機プロセッサ２４、ナビゲーションプロセッサ２５及びディスプレイ２６を有する本発明によるGPS受信機２０が示されている。使用においては、標準測位サービス(SPS)のGPSの衛星信号が、アンテナ２１により受信され、プリプロセッサ２２において前処理され、次いで受信機プロセッサと共働してGPS信号を逆拡散させるデジタル受信機チャネル２３の各々に供給される。いったん同期捕捉されると、GPS信号は擬似距離情報(pseudorange information)を引き出す目的のために同期追跡(track)され得る。前記擬似領域情報から従来のナビゲーションアルゴリズムを用いて移動電話の位置を決定することが出来る。GPS信号の同期捕捉、同期追跡及び位置決定のためのこのような方法は、例えばGPS Principles and Applications (Editor, Kaplan) ISBN 0-89006-793-7 Artech Houseから良く知られている。
【００１８】
図３を参照すると、図２のGPS受信機のプリプロセッサ２２及び受信機チャネル２３の相互作用がより詳細に示されている。図示されていないが、最初の前処理のために、プリプロセッサは、前置増幅(preamplification)のための増幅器、受信信号を零中間周波数(IF)にダウンコンバートするダウンコンバータを有する。周波数変換されたIF信号のI成分及びQ成分は、次いで、これらのI成分及びQ成分を図１Ａ乃至図１Ｄにおいて図示されている方法に基づいて正の周波数のサブチャネル３４及び負の周波数のサブチャネル３５に分割する対のアナログ多相フィルタ３１及び３１’に供給される。各サブチャネルは、Ａ／Ｄ変換器３２においてサンプリングされ、各々の零IF受信機チャネル２３’及び２３’’に供給され、各々の零IF受信機チャネル２３’及び２３’’において、受信GPS信号を同期捕捉するためにGPS PRNシーケンスの進み(early)(E)複製コード、即時(prompt)(P)複製コード及び遅れ(late)(L)複製コードと比較される。付加的な受信機チャネル２３’’’は、正の周波数サブチャネル３４及び負の周波数サブチャネル３５から再結合される信号３６を相関させるのに用いられる。
【００１９】
信号中の帯域内干渉の存在は、正の周波数サブチャネル及び負の周波数サブチャネルからの相関結果を比較することにより識別され得る。矛盾が大きい場合には、最少量の相関性を示すサブチャネルが捨てられ得る。
【００２０】
典型的なGPSのフロントエンド回路のダイナミックレンジが略々60dB程度であるのに対し、NAVSTAR GPS信号のダイナミックレンジは約15dBであり、標準的なGPS受信機のCWジャミング耐性(jamming immunity)は約15dBしかない。それ故、負の又は正の周波数の30dBまでの阻止がアナログ多相フィルタを用いて達成され得ると仮定すれば、全30dBのジャミングの改善が実現され得るように思われる。しかしながら、信号の分割は、信号において、全信号から得られるであろう相関性と比較して信号部からの相関性において3dBまでの全体的損失をもたらす信号部の間のコヒーレンスにおける潜在的損失を招き得る。従って、本発明の第３の特徴による方法は比較的強いGPS信号でもって最良に作用するであろう。
【００２１】
図２において概略的に示されているタイプのGPS受信機において、前処理は、典型的には、後続のデジタル処理が汎用マイクロプロセッサ又はGPSの特定用途向け集積回路内に組み込まれるマイクロプロセッサのいずれかを用いてなされるフロントエンドアナログ回路の形で実施されるであろう。上記の例を含む本発明の第１、第２及び第３の特徴による方法の実施例は、適当なアナログ回路の設計及び／又はマイクロプロセッサのプログラミングにより達成されるであろう。勿論、このような設計及びプログラミングは良く知られており、過度の負担なしにGPS及びCDMA通信の一般の当業者により達成されるであろう。
【００２２】
また、現在、GPSは、とりわけ、NAVSTAR（the Navigation System with Time and Ranging）GPS、即ち、米国防省により開発され、運営されている全天候宇宙配置型ナビゲーションシステム(all weather, spaced based navigation system)と対応付けられるが、GPSの基礎になる一般的な原理は普遍的であり、単にNAVSTARに限定されない。従って、以下、GPSは、異なる位置にある複数の無線送信機及び該無線送信機の送信の到着時間に基づいて当該受信機の位置を決定する受信機を有するあらゆる全地球測位システムのことを指す。更に、本発明の第３の特徴はGPSの分野にとってとりわけためになるとはいえ、このような言及は本発明の範囲を単にGPSに限定するものとして解釈されるべきではない。例えば、本発明のこの特徴は、移動セルラ電話と関連ネットワークとの間のCDMA通信に等しく適用可能である。
【００２３】
本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の修正例が明らかとなるであろう。前記他の修正例は、GPS及び他のスペクトラム拡散信号の受信機並びにそれらの構成部分の設計、製造及び使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して使用することが出来るような他の特徴を含むことが出来る。本出願においては請求項は特定の特徴の組み合わせに対して記載されているが、本明細書の開示の範囲は、何れかの請求項において現在記載されている発明と同一の発明に関するものであるか否かに拘わらず、且つ、本発明が解決するものと同一の課題の何れか又は全てを解決するか否かに拘わらず、本明細書で明示的に又は暗示的に開示された如何なる新規な特徴又はこれら特徴の如何なる新規な組み合わせをも含むものと理解されるべきである。出願人は、斯かる特徴及び／又は斯かる特徴の組み合わせに関しても、本出願又は本出願から派生する全ての他の出願の審査の間に、新しい請求項を記載することがあることを注記する。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明の第１の特徴による方法による信号の分割を図示する。
【図１Ｂ】本発明の第１の特徴による方法による信号の分割を図示する。
【図１Ｃ】本発明の第１の特徴による方法による信号の分割を図示する。
【図１Ｄ】本発明の第１の特徴による方法による信号の分割を図示する。
【図２】図１Ａ乃至図１Ｄにおいて図示されている信号を分割する方法、本発明の第２の特徴に基づいて帯域内干渉を識別する方法、及び本発明の第３の特徴に基づいてGPS信号を逆拡散させる方法を実施する信号処理回路を有する全地球測位システム(GPS)受信機を概略的に示す。
【図３】図２のGPS受信機の受信機チャネルとプリプロセッサとの相互作用をより詳細に概略的に示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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