(57)【要約】【課題】ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる受信装置を提供する。【解決手段】ＧＰＳ受信機１００は、全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信するアンテナ１０２と、受信したＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算器１０８と、乗算器１０８からの出力としての、ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分器１１０とを備える。【選択図】図５
2012042279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算部と、
前記乗算部からの出力としての、前記ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分部と、
を備える、受信装置。
【請求項２】
前記受信部が受信した前記ＧＰＳ信号に含まれる前記航法データを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記航法データを用いて、前記擬似航法データを生成する生成部と、
を備える、請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記生成部は、前記航法データにおいて、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々の出現確率を算出し、当該算出結果に基づいて、前記擬似航法データとして使用するビット長Ｎのビット列を決定する、請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記生成部は、前記擬似航法データとしてビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を使用した場合の前記同期加算結果の利得の期待値を算出し、当該算出結果に基づいて、前記擬似航法データとして使用するビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を決定する、請求項２または３に記載の受信装置。
【請求項５】
前記生成部は、さらに、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々のビット反転回数を算出し、当該算出結果に基づいて、前記擬似航法データとして使用するビット長Ｎのビット列を決定する、請求項３または４に記載の受信装置。
【請求項６】
全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップで受信した前記ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算ステップと、
前記乗算ステップでの出力としての、前記ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分ステップと、
を有する、受信方法。
【請求項７】
コンピュータに、
全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップで受信した前記ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算ステップと、
前記乗算ステップでの出力としての、前記ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分ステップと、
を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、受信方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーション機器や携帯電話、デジタルスチルカメラなどの様々な電子機器に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）を利用した測位機能が搭載されている。典型的には、電子機器においてＧＰＳを利用する場合、ＧＰＳモジュールにおいて４個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信信号に基づいて機器の位置を測定し、測定結果が表示装置の画面などを介してユーザに通知される。より具体的には、ＧＰＳモジュールは、受信信号を復調して各ＧＰＳ衛星の軌道データを獲得し、当該軌道データ、時間情報および受信信号の遅延時間から機器の３次元位置を連立方程式により導き出す。受信の対象とするＧＰＳ衛星が４個以上必要となるのは、モジュール内部の時間と衛星の時間との間の誤差の影響を除去するためである。
【０００３】
ここで、ＧＰＳ衛星から送信される信号（Ｌ１帯、Ｃ／Ａコード）は、５０ｂｐｓのデータを符号長１０２３、チップレート１．０２３ＭＨｚのＧｏｌｄ符号でスペクトラム拡散したスペクトラム拡散信号をさらに１５７５．４２ＭＨｚのキャリアを用いてＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調した信号である。従って、ＧＰＳモジュールがＧＰＳ衛星から上記信号を受信するには、拡散符号、キャリアおよびデータの同期をとる必要がある。
【０００４】
一般的に、電子機器に搭載されるＧＰＳモジュールは、受信信号のキャリア周波数を数ＭＨｚ以内の中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に周波数変換した後、上述した同期処理等を行う。典型的な中間周波数は、例えば、４．０９２ＭＨｚまたは１．０２３ＭＨｚ、０Ｈｚなどである。通常、受信信号の信号強度は熱雑音の信号強度よりも小さく、Ｓ／Ｎは０ｄＢを下回るものの、スペクトラム拡散方式の処理利得により信号を復調することが可能である。ＧＰＳ信号の場合、データ長１ｂｉｔに対する処理利得は、例えば１０Ｌｏｇ（１．０２３ＭＨｚ／５０）≒４３ｄＢである。
【０００５】
従来は、ＧＰＳ受信機の主な用途はカーナビゲーションだったが、近年は携帯電話やデジタルスチルカメラ等にも搭載されるようになり、ＧＰＳ受信機の市場は広がる傾向にある。性能面においても高感度化が進み、受信感度−１５０〜−１６０ｄＢｍのＧＰＳ受信機が普及している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１６４６６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＧＰＳ受信機の普及に伴い、これまで想定されていなかった屋内利用などのために、ＧＰＳ信号の受信感度向上への期待がますます高まっている。
【０００８】
ＧＰＳ等のスペクトラム拡散無線システムにおいて、受信感度を向上させる手法としては受信信号の同期加算が一般的である。ＧＰＳ信号は１ｍｓの周期信号であるが、ＧＰＳ信号には５０ｂｐｓの航法データが乗じられているため、通常は２０回の繰り返し分、すなわち２０ｍｓ分までしかＧＰＳ信号の同期加算を行うことができない。
【０００９】
そこで、Ａ−ＧＰＳ等では、ＧＰＳ信号に乗じられている航法データを予めネットワークから取得しておき、取得した航法データを受信したＧＰＳ信号に乗じることによって、ＧＰＳ信号に乗じられている航法データを打ち消して、より長時間の同期加算を可能にしている。
【００１０】
しかしながら、Ａ−ＧＰＳ等の予め取得した航法データを使用して受信感度を向上させる手法では、ＧＰＳ受信機が航法データを取得するためにネットワークに接続しなければならないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることが可能な、新規かつ改良された受信装置、受信方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算部と、前記乗算部からの出力としての、前記ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分部と、を備える、受信装置が提供される。
【００１３】
前記受信部が受信した前記ＧＰＳ信号に含まれる前記航法データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記航法データを用いて、前記擬似航法データを生成する生成部と、を備えてもよい。
【００１４】
前記生成部は、前記航法データにおいて、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々の出現確率を算出し、当該算出結果に基づいて、前記擬似航法データとして使用するビット長Ｎのビット列を決定してもよい。
【００１５】
前記生成部は、前記擬似航法データとしてビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を使用した場合の前記同期加算結果の利得の期待値を算出し、当該算出結果に基づいて、前記擬似航法データとして使用するビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を決定してもよい。
【００１６】
前記生成部は、さらに、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々のビット反転回数を算出し、当該算出結果に基づいて、前記擬似航法データとして使用するビット長Ｎのビット列を決定してもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した前記ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算ステップと、前記乗算ステップでの出力としての、前記ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分ステップと、を有する、受信方法が提供される。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、全地球測位システムにおける衛星からのＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した前記ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する乗算ステップと、前記乗算ステップでの出力としての、前記ＧＰＳ信号から航法データが除去された信号を同期加算する積分ステップと、を実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に関連するＧＰＳモジュールのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の同期捕捉部のより詳細な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の同期捕捉部のより詳細な構成の他の例を示すブロック図である。
【図４】デジタルマッチドフィルタから出力される相関信号のピークの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＧＰＳ受信機の主要部の構成を説明するための説明図である。
【図６】図５におけるＧＰＳ受信機の主要部の機能構成を説明するための説明図である。
【図７】図５におけるＧＰＳ受信機が実行する同期タイミング検出処理のフローチャートである。
【図８】図５におけるＧＰＳ受信機が実行する擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【図９】図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第１の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【図１０】図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第２の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【図１１】図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第３の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【図１２】図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第４の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【図１３】出現確率の算出結果を説明するための説明図である。
【図１４】受信データに対する擬似航法データの乗算タイミングがずれた場合を説明するための説明図である。
【図１５】期待値の算出結果を説明するための説明図である。
【図１６】期待値の算出結果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本発明に関連するＧＰＳモジュールのハードウェア構成
２．ＧＰＳ受信機の主要部の構成
３．ＧＰＳ受信機の主要部の機能構成
４．同期タイミング検出処理
５．擬似航法データ生成処理
【００２３】
［１．本発明に関連するＧＰＳモジュールのハードウェア構成］
まず、本発明に関連するＧＰＳモジュールのハードウェア構成について説明する。図１は、本発明に関連するＧＰＳモジュール１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。以下、図１を用いてＧＰＳモジュールのハードウェア構成について説明する。
【００２４】
図１において、ＧＰＳモジュール１０は、アンテナ１２、周波数変換部２０、同期捕捉部４０、同期保持部５０、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６０、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）６４、タイマ６８、メモリ７０、ＸＯ（水晶発振器、Ｘ’ｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）７２、ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｘ’ｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）７４、および逓倍／分周器７６を備える。
【００２５】
ＸＯ７２は、所定の周波数（例えば、３２．７６８ｋＨｚ程度）を有する信号Ｄ１を発振させ、発振した信号Ｄ１をＲＴＣ６４へ供給する。ＴＣＸＯ７４は、ＸＯ７２と異なる周波数（例えば、１６．３６８ＭＨｚ程度）を有する信号Ｄ２を発振し、発振した信号Ｄ２を逓倍／分周器７６および周波数シンセサイザ２８へ供給する。
【００２６】
逓倍／分周器７６は、ＴＣＸＯ７４から供給された信号Ｄ２を、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、逓倍若しくは分周、またはそれら双方を行なう。そして、逓倍／分周器７６は、逓倍、分周またはその双方を行った信号Ｄ４を、周波数変換部２０の周波数シンセサイザ２８、ＡＤＣ３６、ＣＰＵ６０、タイマ６８、メモリ７０、同期捕捉部４０、および同期保持部５０へ供給する。
【００２７】
アンテナ１２は、全地球測位システムの衛星であるＧＰＳ衛星から送信された航法データなどを含むＧＰＳ信号（例えば、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアが拡散されたＲＦ信号）を受信し、当該ＧＰＳ信号を電気信号Ｄ５に変換して周波数変換部２０へ供給する。
【００２８】
周波数変換部２０は、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）２４、増幅器２６、周波数シンセサイザ２８、乗算器３０、増幅器３２、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）３４、およびＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３６を備える。この周波数変換部２０は、以下に示すように、アンテナ１２により受信された１５７５．４２ＭＨｚの高い周波数を有する信号Ｄ５を、デジタル信号処理の容易化のために、例えば１．０２３ＭＨｚ程度の周波数を有する信号Ｄ１４にダウンコンバージョンする。
【００２９】
ＬＮＡ２２は、アンテナ１２から供給された信号Ｄ５を増幅し、ＢＰＦ２４へ供給する。ＢＰＦ２４は、ＳＡＷフィルタ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）から構成され、ＬＮＡ２２により増幅された信号Ｄ６の周波数成分のうちで、特定の周波数成分のみを抽出して増幅器２６へ供給する。増幅器２６は、ＢＰＦ２４により抽出された周波数成分を有する信号Ｄ７（周波数ＦＲＦ）を増幅し、乗算器３０へ供給する。
【００３０】
周波数シンセサイザ２８は、ＴＣＸＯ７４から供給される信号Ｄ２を利用し、ＣＰＵ６０からの指示Ｄ９に基づいて周波数ＦＬＯを有する信号Ｄ１０を生成する。そして、周波数シンセサイザ２８は、生成した周波数ＦＬＯを有する信号Ｄ１０を乗算器３０へ供給する。
【００３１】
乗算器３０は、増幅器２６から供給される周波数ＦＲＦを有する信号Ｄ８と、周波数シンセサイザ２８から供給される周波数ＦＬＯを有する信号Ｄ１０を乗算する。すなわち、乗算器３０は、高周波信号をＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号Ｄ１１（例えば、１．０２３ＭＨｚ程度の周波数を有する中間周波数信号）にダウンコンバージョンする。
【００３２】
増幅器３２は、乗算器３０によりダウンコンバージョンされたＩＦ信号Ｄ１１を増幅し、ＬＰＦ３４へ供給する。
【００３３】
ＬＰＦ３４は、増幅器３０により増幅されたＩＦ信号Ｄ１２の周波数成分のうちの低周波成分を抽出し、抽出した低周波成分を有する信号Ｄ１３をＡＤＣ３６へ供給する。なお、図１においては増幅器３２とＡＤＣ３６の間にＬＰＦ３４が配置される例を説明しているが、増幅器３２とＡＤＣ３６の間にはＢＰＦが配置されてもよい。
【００３４】
ＡＤＣ３６は、ＬＰＦ３４から供給されたアナログ形式のＩＦ信号Ｄ１３をサンプリングすることによりデジタル形式に変換し、デジタル形式に変換したＩＦ信号Ｄ１４を、１ビットずつ同期捕捉部４０および同期保持部５０へ供給する。
【００３５】
同期捕捉部４０は、ＣＰＵ６０による制御に基づき、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ４を利用し、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４の疑似ランダム（ＰＲＮ：Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ）符号での同期捕捉を行う。また、同期捕捉部４０は、ＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数を検出する。そして、同期捕捉部４０は、ＰＲＮ符号の位相やＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数などを同期保持部５０およびＣＰＵ６０へ供給する。
【００３６】
同期保持部５０は、ＣＰＵ６０による制御に基づき、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ４を利用し、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４のＰＲＮ符号とキャリアの同期を保持する。より詳細には、同期保持部５０は、同期捕捉部４０から供給されるＰＲＮ符号の位相やＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数を初期値として動作する。そして、同期保持部５０は、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４に含まれる航法データを復調し、復調された航法データ、精度の高いＰＲＮ符号の位相およびキャリア周波数をＣＰＵ６０へ供給する。
【００３７】
ＣＰＵ６０は、同期保持部５０から供給される航法データ、ＰＲＮ符号の位相およびキャリア周波数に基づいて、各ＧＰＳ衛星の位置や速度を算出し、ＧＰＳモジュール１０の位置を計算する。また、ＣＰＵ６０は、航法データに基づいてＲＴＣ６４の時間情報を補正してもよい。また、ＣＰＵ６０は、制御端子、Ｉ／Ｏ端子、および付加機能端子などに接続され、その他の各種制御処理を実行してもよい。
【００３８】
ＲＴＣ６４は、ＸＯ７２から供給される所定の周波数を有する信号Ｄ１を利用して時間を計測する。ＲＴＣ６４が計測する時間は、ＣＰＵ６０により適宜補正される。
【００３９】
タイマ６８は、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ４を利用して計時する。かかるタイマ６８は、ＣＰＵ６０による各種制御の開始タイミングを決定する際などに参照される。例えば、ＣＰＵ６０は、同期捕捉部４０により捕捉されたＰＲＮ符号の位相に基づいて同期保持部５０のＰＲＮ符号発生器の動作を開始させるタイミングを決定する際に、タイマ６８を参照する。
【００４０】
メモリ７０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などからなり、ＣＰＵ６０による作業空間、プログラムの記憶部、航法データの記憶部などとしての機能を有する。メモリ７０においては、ＣＰＵ６０等による各種処理を行う際のワークエリアとしてＲＡＭが用いられる。また、ＲＡＭは、入力された各種データのバッファリング、並びに、同期保持部５０より得られたＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリスおよびアルマナック、および演算過程で生成される中間データまたは演算結果データの保持などのためにも用いられ得る。また、メモリ７０においては、各種プログラムや固定データ等を記憶する手段としてＲＯＭが用いられる。また、メモリ７０においては、ＧＰＳモジュール１０の電源が切られている間に、ＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリスおよびアルマナック、並びに測位結果の位置情報またはＴＣＸＯ７４の誤差量などを記憶する手段として、不揮発メモリが用いられる場合がある。
【００４１】
なお、図１に示したＧＰＳモジュール１０の構成のうち、ＸＯ７２、ＴＣＸＯ７４、アンテナ１２およびＢＰＦ２４を除く各ブロックを、１チップからなる集積回路に実装することも可能である。
【００４２】
なお、上述した同期捕捉部４０は、例えば、拡散符号の同期捕捉を高速に行うために、マッチドフィルタを利用する。具体的には、同期捕捉部４０は、マッチドフィルタとして、例えば図２に示す所謂トランスバーサルフィルタ４０ａを用いてもよい。その代わりに、同期捕捉部４０は、マッチドフィルタとして、例えば図３に示す高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を利用したデジタルマッチドフィルタ４０ｂを用いてもよい。
【００４３】
例えば、図３において、デジタルマッチドフィルタ４０ｂは、メモリ４１、ＦＦＴ部４２、メモリ４３、拡散符号発生器４４、ＦＦＴ部４５、メモリ４６、乗算器４７、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅｄ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４８、およびピーク検出器４９を有する。
【００４４】
メモリ４１は、周波数変換部２０のＡＤＣ３６によってサンプリングされたＩＦ信号をバッファリングする。ＦＦＴ部４２は、メモリ４１によりバッファリングされたＩＦ信号を読み出して高速フーリエ変換する。メモリ４３は、ＦＦＴ部４２における高速フーリエ変換により時間領域のＩＦ信号から変換された周波数領域信号をバッファリングする。
【００４５】
一方、拡散符号発生器４４は、ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号における拡散符号と同じ拡散符号を発生する。ＦＦＴ部４５は、拡散符号発生器４４により発生された拡散符号を高速フーリエ変換する。メモリ部４６は、ＦＦＴ部４５における高速フーリエ変換により時間領域の拡散符号から変換された周波数領域の拡散符号をバッファリングする。
【００４６】
乗算器４７は、メモリ４３にバッファリングされている周波数領域信号とメモリ４６にバッファリングされている周波数領域の拡散符号とを乗算する。ＩＦＦＴ部４８は、乗算器４７から出力される乗算後の周波数領域信号を逆高速フーリエ変換する。それにより、ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号における拡散符号と拡散符号発生器４４により発生された拡散符合との間の時間領域での相関信号が取得される。そして、ピーク検出器４９は、ＩＦＦＴ部４８から出力される相関信号のピークを検出する。
【００４７】
かかるデジタルマッチドフィルタ４０ｂは、ＦＦＴ部４２および４５、拡散符号発生器４４、乗算器４７、ＩＦＦＴ部４８、およびピーク検出器４９の各部の処理をＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて実行するソフトウェアとして実現されてもよい。
【００４８】
図４は、上述したデジタルマッチドフィルタ４０ａまたは４０ｂにより捕捉される相関信号のピークの一例を示す説明図である。図４において、１周期分の相関信号の出力波形の中で、相関レベルが突出したピークＰ１が検出されている。かかるピークＰ１の時間軸上の位置は、拡散符号の先頭に相当する。すなわち、同期捕捉部４０は、このようなピークＰ１を検出することにより、ＧＰＳ衛星から受信された受信信号の同期を検出（すなわち、拡散符号の位相を検出）することができる。
【００４９】
［２．ＧＰＳ受信機の主要部の構成］
次に、本発明の実施の形態に係るＧＰＳ受信機の主要部の構成について説明する。図５は、本実施の形態に係るＧＰＳ受信機の主要部の構成を説明するための説明図である。なお、図５におけるＧＰＳ受信機１００は、上述した図１のＧＰＳモジュール１０を搭載しているものとする。
【００５０】
図５において、ＧＰＳ受信機１００は、アンテナ１０２と、乗算器１０４，１０６，１０８と、積分器１１０とを備える。アンテナ１０２は、本発明の受信部の一例である。乗算器１０８は、本発明の乗算部の一例である。積分器１１０は、本発明の積分部の一例である。また、ＧＰＳ衛星としてのＧＰＳ送信機２００は、乗算器２０２，２０４と、アンテナ２０６とを備える。
【００５１】
ＧＰＳ送信機２００において、乗算器２０２は、１．５ＧＨｚのキャリア周波数に航法データを乗算する。乗算器２０４は、乗算器２０２からの出力に拡散符号を乗算する。アンテナ２０６は、乗算器２０４からの出力をＧＰＳ信号として送信する。
【００５２】
ＧＰＳ受信機１００において、アンテナ１０２は、ＧＰＳ送信機２００から送信されたＧＰＳ信号を受信する。アンテナ１０２は、例えば図１におけるアンテナ１２に対応する。乗算器１０４は、アンテナ１０２が受信したＧＰＳ信号にＧＰＳのキャリア周波数と等しい１．５ＧＨｚのＳｉｎ／Ｃｏｓ波を乗算する。乗算器１０４は、例えば図１における周波数変換部２０に対応する。乗算器１０６は、乗算器１０４からの出力としてのキャリア周波数が除去された信号にＧＰＳの拡散符号、すなわち各ＧＰＳ衛星固有のＧｏｌｄ符号を用いた擬似乱数を乗算する。乗算器１０６は、例えば図１における同期捕捉部４０に対応する。乗算器１０８は、乗算器１０６からの出力としての拡散符号が除去された信号に後述する擬似航法データを乗算する。乗算器１０８は、例えば図１における同期捕捉部４０に対応する。積分器１１０は、乗算器１０８からの出力としての航法データが除去された信号をより長時間に亘って同期加算する。積分器１１０は、例えば図１における同期捕捉部４０に対応する。そして、ＧＰＳ受信機１００では、積分器１１０からの出力を用いて、同期タイミングの検出を行う。
【００５３】
［３．ＧＰＳ受信機の主要部の機能構成］
次に、図５におけるＧＰＳ受信機１００の主要部の機能構成について説明する。図６は、図５におけるＧＰＳ受信機１００の主要部の機能構成を説明するための説明図である。
【００５４】
図６において、ＧＰＳ受信機１００は、制御部１２０と、航法データ記憶部１２６と、擬似航法データ保持部１２８とを備える。航法データ記憶部１２６は、本発明の記憶部の一例である。制御部１２０は、航法データ取得部１２２と、擬似航法データ生成部１２４とを備える。擬似航法データ生成部１２４は、本発明の生成部の一例である。
【００５５】
航法データ取得部１２２は、受信したＧＰＳ信号から航法データを取得して、取得した航法データを航法データ記憶部１２６に記憶させる。また、航法データ取得部１２２は、航法データ記憶部１２６に記憶されている航法データを取得する。
【００５６】
擬似航法データ生成部１２４は、航法データ取得部１２２が取得した航法データを用いて、擬似航法データを生成して、生成した擬似航法データを擬似航法データ保持部１２８に保持させる。航法データ取得部１２２および擬似航法データ生成部１２４は、例えば図１におけるＣＰＵ６０に対応する。
【００５７】
航法データ記憶部１２６は、航法データを記憶する。擬似航法データ保持部１２８は、擬似航法データを保持する。航法データ記憶部１２６および擬似航法データ保持部１２８は、例えば図１におけるメモリ７０に対応する。
【００５８】
［４．同期タイミング検出処理］
次に、図５におけるＧＰＳ受信機１００が実行する同期タイミング検出処理について説明する。図７は、図５におけるＧＰＳ受信機１００が実行する同期タイミング検出処理のフローチャートである。
【００５９】
図７において、まず、ＧＰＳ受信機１００のアンテナ１０２は、ＧＰＳ衛星としてのＧＰＳ送信機２００から送信されたＧＰＳ信号を受信する（ステップＳ１００）。
【００６０】
次いで、ＧＰＳ受信機１００の乗算器１０４は、ステップＳ１００でアンテナ１０２が受信したＧＰＳ信号にＧＰＳのキャリア周波数と等しい１．５ＧＨｚのＳｉｎ／Ｃｏｓ波を乗算する（ステップＳ１０２）。
【００６１】
次いで、ＧＰＳ受信機１００の乗算器１０６は、乗算器１０４からの出力としてのキャリア周波数が除去された信号にＧＰＳの拡散符号、すなわち各ＧＰＳ衛星固有のＧｏｌｄ符号を用いた擬似乱数を乗算する（ステップＳ１０４）。
【００６２】
次いで、ＧＰＳ受信機１００の乗算器１０８は、乗算器１０６からの出力としての拡散符号が除去された信号に後述する擬似航法データを乗算する（ステップＳ１０６）。
【００６３】
次いで、ＧＰＳ受信機１００の積分器１１０は、乗算器１０８からの出力としての航法データが除去された信号をより長時間に亘って同期加算する（ステップＳ１０８）。
【００６４】
次いで、ＧＰＳ受信機１００は、積分器１１０からの出力を用いて、同期タイミングの検出を行って、本処理を終了する。
【００６５】
図７の同期タイミング検出処理によれば、受信したＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算する。ＧＰＳ信号は１ｍｓの周期信号であるが、ＧＰＳ信号には５０ｂｐｓの航法データが乗じられているため、通常は２０回の繰り返し分、すなわち２０ｍｓ分までしかＧＰＳ信号の同期加算を行うことができないが、ＧＰＳ信号に擬似航法データを乗算することにより、ＧＰＳ信号から航法データを除去することができ、長時間に亘って同期加算を行うことができる。これにより、ＧＰＳ信号が微弱な場合であっても、ネットワークに接続することなく逆拡散の利得を高めることができ、もって、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる。
【００６６】
［５．擬似航法データ生成処理］
次に、図５におけるＧＰＳ受信機１００が実行する擬似航法データ生成処理について説明する。図８は、図５におけるＧＰＳ受信機１００が実行する擬似航法データ生成処理のフローチャートである。なお、ＧＰＳ受信機１００の航法データ記憶部１２６には、本処理が実行される以前にＧＰＳ受信機１００が受信したＧＰＳ信号に含まれる航法データが記憶されているものとする。
【００６７】
図８において、まず、ＧＰＳ受信機１００の航法データ取得部１２２は、航法データ記憶部１２６に記憶されている本処理が実行される以前に受信したＧＰＳ信号に含まれる航法データを取得する（ステップＳ２００）。
【００６８】
次いで、ＧＰＳ受信機１００の擬似航法データ生成部１２４は、後述する図９の第１の擬似航法データ生成処理、図１０の第２の擬似航法データ生成処理、図１１の第３の擬似航法データ生成処理、または図１２の第４の擬似航法データ生成処理を実行して、擬似航法データを生成する（ステップＳ２０２）。そして、擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ２０２で生成した擬似航法データを、ＧＰＳ受信機１００の擬似航法データ保持部１２８に保持させて、本処理を終了する。
【００６９】
図９は、図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第１の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【００７０】
図９において、ＧＰＳ受信機１００の擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ２００で取得した航法データにおいて、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々の出現確率を算出する（ステップＳ３００）。
【００７１】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ３００での算出結果に基づいて、擬似航法データとして使用するビット長Ｎのビット列を決定して（ステップＳ３０２）、本処理を終了する。
【００７２】
例えば、図１３に示すように、ビット長を４とした場合に、航法データにおいて、全てのビットパターンの各々の出現確率を算出する。なお、“０００１”と“１１１０”のように“０”と“１”が反転したパターンについては同一のパターンとして扱うものとする。そして、当該出現確率の算出結果に基づいて、出現確率が最も高いビットパターン、すなわち“００００”を擬似航法データとして使用するビット列として決定する。これにより、ＧＰＳ信号に乗じられている航法データを効率的に打ち消して、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる。なお、以下の説明においても、ビット長を４とした場合について説明を行っている箇所があるが、ビット長は４に限られないことは言うまでもなく、いかなるビット長であってもよい。また、図１３に示す出現確率の算出結果は一例であり、取得した航法データによって算出結果が異なることは言うまでもない。
【００７３】
図１０は、図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第２の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【００７４】
図１０において、ＧＰＳ受信機１００の擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ２００で取得した航法データにおいて、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々の出現確率を算出する（ステップＳ４００）。
【００７５】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々のビット反転回数を算出する（ステップＳ４０２）。例えば“０１１０”のビット列においては、１番目のビットと２番目のビットとの間においてビットが反転しており、また３番目のビットと４番目のビットとの間においてビットが反転しているため、ビット反転回数は２となる。
【００７６】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ４００での算出結果、およびステップＳ４０２での算出結果に基づいて、擬似航法データとして使用するビット長Ｎのビット列を決定して（ステップＳ４０４）、本処理を終了する。
【００７７】
例えば、図１３に示すように、ビット長を４とした場合に、“０００１”と“００１０”の出現確率が最も高く、同一の出現確率であった場合には、図１４に示すように、受信データに対する擬似航法データの乗算タイミングがずれた場合に、不一致区間が少なくなるビットパターンのビット列、すなわち“０００１”を擬似航法データとして決定する。すなわち、図１４に示すように、受信データに対する擬似航法データの乗算タイミングがずれた場合、ビット反転回数が増えると不一致区間が多くなるため、ビット反転回数の少ないビットパターンのビット列を擬似航法データとして使用するビット列として決定する。これにより、受信データに対する擬似航法データの乗算タイミングがずれた場合においても、ＧＰＳ信号に乗じられている航法データを効率的に打ち消して、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる。
【００７８】
図１１は、図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第３の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【００７９】
図１１において、ＧＰＳ受信機１００の擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ２００で取得した航法データにおいて、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々の出現確率を算出する（ステップＳ５００）。
【００８０】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、擬似航法データとしてビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を使用した場合の同期加算結果の利得の期待値を算出する（ステップＳ５０２）。
【００８１】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ５００での算出結果、およびステップＳ５０２での算出結果に基づいて、擬似航法データとして使用するビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を決定して（ステップＳ４０４）、本処理を終了する。
【００８２】
例えば、図１３に示すように、ビット長を４とした場合に、ソフトウェア・ハードウェアリソース的に余裕があって、２つのビット列を擬似航法データとして使用しようとする場合、出現確率の最も高い“００００”と、次に出現確率の高い“０００１”、“０１０１”、“０１１１”のいずれか１つとを擬似航法データとして決定する。この場合、図１５および図１６に示すように、擬似航法データとして“００００”と“０００１”を使用した場合と“００００”と“０１０１”とを使用した場合（“００００”と“０１１１”とを使用した場合については省略する。）との同期加算結果の利得の期待値を算出して、利得の期待値が高い組み合わせ、すなわち“００００”と“０００１”を擬似航法データとして決定する。これにより、擬似航法データとしてビットパターンの異なる複数のビット列を使用する場合においても、ＧＰＳ信号に乗じられている航法データを効率的に打ち消して、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる。
【００８３】
なお、図１５および図１６において、擬似航法データとして“００００”を使用した場合、受信データが“００００”である場合は、４ビット一致しているため、相関値を４とする。また、擬似航法データとして“００００”を使用した場合、受信データが“０００１”である場合は、３ビット一致しているが１ビット一致していないため、相関値を２とする。また、擬似航法データとして“００００”を使用した場合、受信データが“００１１”である場合は、２ビット一致しているが２ビット一致していないため、相関値を０とする。すなわち、相関値は（一致したビット数−一致しないビット数）の絶対値となる。
【００８４】
図１５に示すように、擬似航法データとして“００００”と“０００１”を使用した場合は、受信データとしてどのビット列が来た場合においても相関値がどちらも０になることはなく、期待値も２．６３０と大きな値となる。一方、図１６に示すように、擬似航法データとして“００００”と“０１０１”を使用した場合は、どちらのビット列を使用した場合においても相関値が０になる場合があり、このため期待値も２．１９８となり、図１５に示す場合と比較して小さい値となる。これにより、利得の期待値が高い組み合わせ、すなわち“００００”と“０００１”を擬似航法データとして決定する。
【００８５】
なお、図１１の擬似航法データ生成処理では、ステップＳ５００で出現確率の算出を行ったが、出現確率の算出を行わずに、ステップＳ５０２での期待値の算出の結果のみに基づいて、擬似航法データの決定を行ってもよい。この場合、全てのビットパターンの全ての組み合わせにおいて、期待値の算出を行い、期待値が高くなる組み合わせを擬似航法データとして決定するのがよい。
【００８６】
図１２は、図８の擬似航法データ生成処理におけるステップＳ２０２で実行される第４の擬似航法データ生成処理のフローチャートである。
【００８７】
図１２において、ＧＰＳ受信機１００の擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ２００で取得した航法データにおいて、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々の出現確率を算出する（ステップＳ６００）。
【００８８】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、擬似航法データとしてビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を使用した場合の同期加算結果の利得の期待値を算出する（ステップＳ６０２）。
【００８９】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、ビット長Ｎのビット列の全てのビットパターンの各々のビット反転回数を算出する（ステップＳ６０４）。
【００９０】
次いで、擬似航法データ生成部１２４は、ステップＳ６００での算出結果、ステップＳ６０２での算出結果、およびステップＳ６０４での算出結果に基づいて、擬似航法データとして使用するビットパターンの異なる複数のビット長Ｎのビット列を決定して（ステップＳ６０６）、本処理を終了する。
【００９１】
例えば、図１５および図１６において、擬似航法データとして“００００”と“０００１”を使用した場合と、“００００”と“０１０１”を使用した場合との期待値が同一の値であった場合には、図１４において説明したように、ビット反転回数の少ないビットパターンのビット列を擬似航法データとして使用するビット列として決定する。すなわち、
“００００”と“０００１”を使用する擬似航法データとして決定する。これにより、受信データに対する擬似航法データの乗算タイミングがずれた場合においても、ＧＰＳ信号に乗じられている航法データを効率的に打ち消して、ＧＰＳ信号の受信感度を向上させることができる。
【００９２】
なお、図１２の擬似航法データ生成処理では、ステップＳ６００で出現確率の算出を行ったが、出現確率の算出を行わずに、ステップＳ６０２での期待値の算出の結果のみに基づいて、擬似航法データの決定を行ってもよい。この場合、全てのビットパターンの全ての組み合わせにおいて、期待値の算出を行い、期待値が高くなる組み合わせを擬似航法データとして決定するのがよい。
【００９３】
また、本実施の形態によれば、受信した航法データを用いて、ＧＰＳ受信機１００自身が擬似航法データを作成する。これにより、航法データの性質が変化した場合においても、常時最適な擬似航法データを作成して使用することができる。
【００９４】
また、本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。
【００９５】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードおよび該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９６】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【００９７】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００９８】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００９９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１００】
１００    ＧＰＳ受信機
１０２    アンテナ
１０４，１０６，１０８    乗算器
１１０    積分器
１２０    制御部
１２２    航法データ取得部
１２４    擬似航法データ生成部
１２６    航法データ記憶部
１２８    擬似航法データ保持部
２００    ＧＰＳ送信機
２０２，２０４    乗算器
２０６    アンテナ
【図１】
2012042279.tif 000003
【図２】
2012042279.tif 000004
【図３】
2012042279.tif 000005
【図４】
2012042279.tif 000006
【図５】
2012042279.tif 000007
【図６】
2012042279.tif 000008
【図７】
2012042279.tif 000009
【図８】
2012042279.tif 000010
【図９】
2012042279.tif 000011
【図１０】
2012042279.tif 000012
【図１１】
2012042279.tif 000013
【図１２】
2012042279.tif 000014
【図１３】
2012042279.tif 000015
【図１４】
2012042279.tif 000016
【図１５】
2012042279.tif 000017
【図１６】
2012042279.tif 000018