(57)【要約】【課題】測位用衛星信号に含まれる航法メッセージの位相反転による積算値の相殺（キャンセル）を防止して位相変調周期以上の積算時間でのコヒーレント積算を可能とすること。【解決手段】相関処理回路部３２によるコヒーレント積算により、受信信号を直交分離したＩ，Ｑ信号それぞれとレプリカコードとの積算相関値（Ｉ，Ｑ積算相関値）が算出される。次いで、コヒーレント積算増進回路部３５により、このＩ，Ｑ積算相関値それぞれをＩＱ座標値とする積算相関値の位相角θが２倍角に変換された後、変換後の積算相関値のＩＱ座標値であるＩＱ積算相価値が更に積算されてＩ，Ｑ増進積算相関値が算出される。そして、コヒーレント積算増進回路部３５により、このＩ，Ｑ増進積算相関値に対するインコヒーレント積算が行われる。また、相関処理回路部３２によるコヒーレント積算時間Ｔ１は２０ｍｓ以下に設定され、コヒーレント積算増進回路部３５による積算時間Ｔ２は２０ｍｓより大きく設定される。【選択図】図２
2009002659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算する相関処理回路によって積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換する位相角変換部と、
前記位相角変換部により変換された積算相関値を積算する積算部と、
を備えたコヒーレント積算増進回路。
【請求項２】
前記測位用衛星信号はＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調された信号であり、
前記相関処理回路は前記位相変調周期より短い所定の単位時間で前記コヒーレント積算を行い、
前記積算部は前記移相変調周期より長い時間で前記積算相関値の積算を行う、
請求項１に記載のコヒーレント積算増進回路。
【請求項３】
受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮコードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算する相関処理部と、
前記相関処理部によって積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換する位相角変換部と、
前記位相角変換部により変換された積算相関値を積算する積算部と、
前記積算部による積算結果に基づいて前記測位用衛星信号を送出した測位用衛星と受信位置間の擬似距離を算出する擬似距離算出部と、
前記算出された擬似距離に基づいて現在位置を測位演算する測位演算部と、
を備えた測位回路。
【請求項４】
前記測位用衛星信号はＢＰＳＫ変調された信号であり、
前記相関処理部は前記位相変調周期より短い所定の単位時間で前記コヒーレント積算を行い、
前記積算部は前記移相変調周期より長い時間で前記積算相関値の積算を行う、
請求項３に記載の測位回路。
【請求項５】
前記積算部による前記積算相関値の積算時間を可変に設定する積算時間設定部を更に備え、
前記積算部は、前記積算時間設定部により設定された積算時間で前記積算相関値を積算する、
請求項３又は４に記載の測位回路。
【請求項６】
自測位回路の起動を検出する起動検出部を更に備え、
前記積算時間設定部は、前記起動検出部による起動検出からの経過時間に応じて前記積算時間を可変に設定する、
請求項５に記載の測位回路。
【請求項７】
局部発振器の発振信号を用いて前記レプリカコードを生成するコード生成部を更に備え、
前記積算時間設定部は、受信された前記測位用衛星信号に基づき、前記局部発振器による発振信号の変動状況が、前記積算部による積算結果を用いて適切な測位が可能な状況にあることを判定するための変動状況条件を満たすか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記積算時間を可変に設定する、
請求項５に記載の測位回路。
【請求項８】
局部発振器の発振信号を用いて前記レプリカコードを生成するコード生成部と、
前記コード生成部により生成される前記レプリカコードの周波数及び位相を、受信された前記測位用衛星信号に合わせるように前記コード生成部を制御するコード生成制御部と、
を備えた請求項３〜７の何れか一項に記載の測位回路。
【請求項９】
請求項３〜８の何れか一項に記載の測位回路を備えた電子機器。
【請求項１０】
受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算する相関処理回路によって積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換し、
前記変換によって位相角が２倍角とされた積算相関値を積算する、
コヒーレント積算増進方法。
【請求項１１】
受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮコードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算し、
前記コヒーレント積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換し、
前記変換によって位相角が２倍角とされた積算相関値を積算し、
前記積算された積算相関値に基づいて前記測位用衛星信号を送出した測位用衛星と受信位置間の擬似距離を算出し、
前記算出された擬似距離に基づいて現在位置を測位演算する、
測位方法。
【請求項１２】
測位装置に内蔵されたコンピュータに請求項１１に記載の測位方法を実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント積算増進回路、測位回路、電子機器、コヒーレント積算増進方法、測位方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、ナビゲーション装置等で利用されている。ＧＰＳでは、地球周回軌道を周回する複数のＧＰＳ衛星それぞれからＧＰＳ衛星信号が送出され、ＧＰＳ受信機では、受信したＧＰＳ衛星信号をもとに現在位置を算出（測位）する。
【０００３】
ＧＰＳ受信機では、受信したＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾して、このＧＰＳ衛星信号に含まれる航法メッセージを復号し、復号した航法メッセージに含まれるＧＰＳ衛星の軌道情報及び時間情報をもとに、擬似距離を算出して現在位置を算出する。ＧＰＳ衛星信号の捕捉（ときにＧＰＳ衛星の捕捉とも呼ばれる）は、受信信号とレプリカコードとの相関演算を行うことで実現される。レプリカコードは、ＧＰＳ受信機内部で擬似的に発生させた、捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号に含まれるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードの一種であるＣ／Ａ（Coarse／Acquisition）コードを模擬した信号である。具体的には、受信信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関を、例えばＦＦＴ演算を用いて算出するコヒーレント処理を行い、このコヒーレント処理の結果である相関値を積算して積算相関値を算出するインコヒーレント処理を行う。捕捉しようとするＧＰＳ衛星信号が間違いなければ、そのＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコードとレプリカコードとは一致し（捕捉成功）、間違っていれば一致しない（捕捉失敗）。そのため、算出された積算相関値の値によってＧＰＳ衛星信号の捕捉が成功したか否かを判定でき、レプリカコードとするＣ／Ａコードを次々に変更して、同じ受信信号との相関演算を行うことで、いつかＧＰＳ衛星信号を捕捉することが可能となる。
【０００４】
但し、相関演算を行う際には次のような制御を行っている。すなわち、上述したコヒーレント処理及びインコヒーレント処理を、レプリカコードの発生信号の周波数と、Ｃ／Ａコードとレプリカコードとを相関演算する際の位相とを変更しつつ行っている。レプリカコードの発生信号の周波数と受信信号の周波数とが一致し（より正確には中間周波数における一致）、且つＣ／Ａコードとレプリカコードとの相関演算時の位相が一致（この一致した位相のことを「コードフェーズ」という）した場合に、積算相関値が最大となるためである。
【０００５】
また、ＧＰＳでは、コヒーレント処理の積算時間は２０ｍｓに制限される。これは、ＧＰＳ衛星信号が、Ｃ／Ａコードを航法メッセージでＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調した信号であり、この航法メッセージの伝送速度が５０ｂｐｓ（bit per sec）であるからである。すなわち、２０ｍｓ以上のデータには航法メッセージによる位相反転が含まれる可能性があり、位相反転を跨いだコヒーレント積算を行うと、この位相反転の前後で相関値の振幅が反転し、互いに相殺（キャンセル）されて積算値が小さくなってしまう。このため、ＧＰＳ衛星信号の捕捉では、２０ｍｓ以下の積算時間でコヒーレント積算を行った後、この相関値に対するインコヒーレント積算（大きさのみの積算）を行っている。
【０００６】
そこで、航法メッセージの位相反転による影響を受けることなく、２０ｍｓ以上の積算時間でのコヒーレント積算を可能とする技術として、航法メッセージの反転パターンとタイミングとを外部サーバである基地局から取得し、受信信号の航法メッセージの極性を同一化させて相関演算を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７８７５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、先ず、航法メッセージの反転パターン及びタイミングを検出する外部サーバが必要である。そして、ＧＰＳ受信機は、外部サーバとリアルタイムにデータ通信を行う必要がある。更に、ＧＰＳ受信機は、外部サーバとタイミングを合わせるために正確な時刻情報を計時又は取得する必要である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ等の測位システムにおいて、衛星信号に含まれる航法メッセージの位相反転による積算値の相殺（キャンセル）を防止して位相変調周期（ＧＰＳでは２０ｍｓ）以上の積算時間でのコヒーレント積算を可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための第１の発明は、受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算する相関処理回路によって積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換する位相角変換部と、前記位相角変換部により変換された積算相関値を積算する積算部とを備えたコヒーレント積算増進回路である。
【００１０】
また、第１０の発明は、受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算する相関処理回路によって積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換し、前記変換によって位相角が２倍角とされた積算相関値を積算するコヒーレント積算増進方法である。
【００１１】
この第１又は第１０の発明によれば、受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮコードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算された積算相関値の直交分離座標における位相角が２倍角に変換され、変換された積算相関値が積算される。例えば、測位用衛星を用いた測位システムの一つであるＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星から送信される測位用衛星信号であるＧＰＳ衛星信号は、搬送波を航法メッセージでＢＰＳＫ変調した信号であり、航法メッセージの伝送速度が５０ｂｐｓであることから、従来では、コヒーレント積算の積算時間は２０ｍｓ以下に制限されていた。しかし、第１の発明等のように、コヒーレント積算された積算相関値の位相角を２倍角に変換し、更に積算することで、航法メッセージの位相反転による相関値の相殺（キャンセル）を防止し、その結果、コヒーレント積算の積算時間を２０ｍｓ以上とすることが可能となる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明のコヒーレント積算増進回路であって、前記測位用衛星信号はＢＰＳＫ変調された信号であり、前記相関処理回路は前記位相変調周期より短い所定の単位時間で前記コヒーレント積算を行い、前記積算部は前記移相変調周期より長い時間で前記積算相関値の積算を行うコヒーレント積算増進回路である。
【００１３】
この第２の発明によれば、ＢＰＳＫ変調された信号である測位用衛星信号の位相変調周期より短い所定の単位時間でコヒーレント積算が行われるとともに、この位相変調周期より長い時間で積算相関値の積算が行われる。受信された測位衛星用信号がＢＰＳＫ変調された信号の場合、この位相変調周期で相関値の振幅が反転する可能性がある。このため、位相変調周期より短い単位時間でコヒーレント積算を行い、更に、位相角を２倍角に変換することで、積算相関値の積算を位相変調周期より長い時間で行うことができる。そして、位相反転による相関値の相殺の影響を受けることなく、この積算相関値の積算時間分のコヒーレント積算が可能となる。
【００１４】
第３の発明は、受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮコードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算する相関処理部と、前記相関処理部によって積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換する位相角変換部と、前記位相角変換部により変換された積算相関値を積算する積算部と、前記積算部による積算結果に基づいて前記測位用衛星信号を送出した測位用衛星と受信位置間の擬似距離を算出する擬似距離算出部と、前記算出された擬似距離に基づいて現在位置を測位演算する測位演算部とを備えた測位回路である。
【００１５】
また、第１１の発明は、受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮコードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算し、前記コヒーレント積算された積算相関値の前記直交分離座標における位相角を２倍角に変換し、前記変換によって位相角が２倍角とされた積算相関値を積算し、前記積算された積算相関値に基づいて前記測位用衛星信号を送出した測位用衛星と受信位置間の擬似距離を算出し、前記算出された擬似距離に基づいて現在位置を測位演算する測位方法である。
【００１６】
この第３又は第１１の発明によれば、受信された測位用衛星信号が直交分離された直交分離信号と、ＰＲＮコードのレプリカコードとの相関値を演算してコヒーレント積算された積算相関値の直交分離座標における位相角が２倍角に変換され、変換された積算相関値が積算される。そして、この積算結果に基づいて擬似距離が算出されて現在位置が測位演算される。例えば、測位用衛星を用いた測位システムの一つであるＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星から送信される測位用衛星信号であるＧＰＳ衛星信号は、搬送波を航法メッセージでＢＰＳＫ変調した信号であり、航法メッセージの伝送速度が５０ｂｐｓであることから、従来では、コヒーレント積算の積算時間は２０ｍｓ以下に制限されていた。しかし、第３の発明等のように、コヒーレント積算された積算相関値の位相角を２倍角に変換し、更に積算することで、航法メッセージの位相反転による相関値の相殺を防止し、その結果、コヒーレント積算の積算時間を２０ｍｓ以上とすることが可能となる。このことにより、より精度の良い現在位置の測位が可能となる。
【００１７】
第４の発明は、第３の発明の測位回路であって、前記測位用衛星信号はＢＰＳＫ変調された信号であり、前記相関処理部は前記位相変調周期より短い所定の単位時間で前記コヒーレント積算を行い、前記積算部は前記移相変調周期より長い時間で前記積算相関値の積算を行う測位回路である。
【００１８】
この第４の発明によれば、ＢＰＳＫ変調された信号である測位用衛星信号の位相変調周期より短い所定の単位時間でコヒーレント積算が行われるとともに、この位相変調周期より長い時間で積算相関値の積算が行われる。受信された測位用衛星信号がＢＰＳＫ変調された信号の場合、この位相変調周期で相関値の振幅が反転する可能性がある。このため、位相変調周期より短い単位時間でコヒーレント積算を行い、更に、位相角を２倍角に変換することで、積算相関値の積算を位相変調周期より長い時間で行うことが可能となる。そして、位相反転による相関値の相殺の影響を受けることなく、この積算相関値の積算時間分のコヒーレント積算が可能となる。
【００１９】
第５の発明は、第３又は第４の発明の測位回路であって、前記積算部による前記積算相関値の積算時間を可変に設定する積算時間設定部を更に備え、前記積算部は、前記積算時間設定部により設定された積算時間で前記積算相関値を積算する測位回路である。
【００２０】
この第５の発明によれば、位相角が２倍角に変換された積算相関値の積算時間を可変に設定することができる。
【００２１】
第６の発明は、第５の発明の測位回路であって、自測位回路の起動を検出する起動検出部を更に備え、前記積算時間設定部は、前記起動検出部による起動検出からの経過時間に応じて前記積算時間を可変に設定する測位回路である。
【００２２】
この第６の発明によれば、自測位回路の起動検出からの経過時間に応じて、位相角が２倍角に変換された積算相関値の積算時間が可変に設定される。
【００２３】
第７の発明は、第５の発明の測位回路であって、局部発振器の発振信号を用いて前記レプリカコードを生成するコード生成部を更に備え、前記積算時間設定部は、受信された前記測位用衛星信号に基づき、前記局部発振器による発振信号の変動状況が、前記積算部による積算結果を用いて適切な測位が可能な状況にあることを判定するための変動状況条件を満たすか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記積算時間を可変に設定する測位回路である。
【００２４】
この第７の発明によれば、受信された測位用衛星信号に基づき、レプリカコードの生成に用いられる局部発振器の発振信号の変動状況が、積算結果を用いて適切な測位が可能な状況にあることを判定するための変動状況条件を満たすか否かが判定され、判定結果に基づいて積算時間が可変に設定される。これにより、例えば発振信号の変動状況が変動状況条件を満たさない場合には積算時間を短くするといったように、局部発振器の発振信号の変動状況に応じた適切な積算が可能となる。
【００２５】
第８の発明は、第３〜第７の何れかの発明の測位回路であって、局部発振器の発振信号を用いて前記レプリカコードを生成するコード生成部と、前記コード生成部により生成される前記レプリカコードの周波数及び位相を、受信された前記測位用衛星信号に合わせるように前記コード生成部を制御するコード生成制御部とを備えた測位回路である。
【００２６】
この第８の発明によれば、レプリカコードは、周波数及び位相を測位用衛星信号に合わせて生成するように制御される。
【００２７】
第９の発明は、第３〜第８の何れかの発明の測位回路を備えた電子機器である。
【００２８】
この第９の発明によれば、第３〜第８の何れかの発明と同様の効果を奏する電子機器を実現できる。
【００２９】
第１２の発明は、測位装置に内蔵されたコンピュータに第１１の発明の測位方法を実行させるためのプログラムである。
【００３０】
この第１２の発明によれば、このプログラムに従った演算処理をコンピュータに実行させることで、第１１の発明と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
第１３の発明は、第１２の発明のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
【００３２】
ここで、記憶媒体とは、記憶されている情報をコンピュータが読み取り可能な、例えばハードディスクやＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード、ＩＣメモリ等の記憶媒体である。従って、この第１３の発明によれば、記憶媒体に記憶されている情報をコンピュータに読み取らせて演算処理を実行させることで、第１２の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。尚、以下では、ＧＰＳ測位機能を有する携帯電話機に本発明を適用した実施形態を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００３４】
［構成］
図１は、本実施形態の携帯電話機１の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、携帯電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、測位回路であるＧＰＳ受信部２０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、操作部５２と、表示部５３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５５と、携帯電話用無線通信回路部６０と、携帯電話用アンテナ７０とを備えて構成される。
【００３５】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信するアンテナであり、受信したＲＦ信号を出力する。
【００３６】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した航法メッセージ等に基づく測位演算を行って現在位置を算出する。このＧＰＳ受信部２０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ２１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２２と、発振回路２３と、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２４と、ベースバンド処理回路部３０とを有している。なお、このＧＰＳ受信部２０のうち、ＲＦ受信回路部２４とベースバンド処理回路部３０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。更に、ＳＡＷフィルタ２１、ＬＮＡ２２及び発振回路２３を含んだＧＰＳ受信部２０全体を１チップとして製造することも可能である。
【００３７】
ＳＡＷフィルタ２１は、バンドパスフィルタであり、ＧＰＳアンテナ１０から入力されるＲＦ信号に対して所定帯域の信号を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断して出力する。ＬＮＡ２２は、低雑音アンプであり、ＳＡＷフィルタ２１から入力される信号を増幅して出力する。発振回路２３は、例えば水晶発振器であり、所定の発振周波数を有する発振信号を生成して出力する。
【００３８】
ＲＦ受信回路部２４は、ＬＮＡ２２から入力される信号を、発振回路２３から入力される発振信号を分周或いは逓倍した信号と乗算（合成）して中間周波数の信号（ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）にダウンコンバートし、直交復調することでＩ，Ｑの直交したベースバンド信号に変換した後、デジタル信号に変換して出力する。
【００３９】
ベースバンド処理回路部３０は、ＲＦ受信回路部２４から入力されるＩＦ信号（直交分離信号）の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、データを復号して取り出した航法メッセージや時刻情報等に基づいて、擬似距離の算出演算や測位演算等を行う回路部である。
【００４０】
図２は、ベースバンド処理回路部３０の回路構成を示すブロック図である。同図によれば、ベースバンド処理回路部３０は、コード生成回路３１と、相関処理回路部３２と、コヒーレント積算増進回路部３５と、インコヒーレント積算回路３８と、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３とを有して構成される。
【００４１】
コード生成回路３１は、ＣＰＵ４１からの制御信号に従い、発振回路２３による発振信号を用いて、所定の周波数及び位相のレプリカコード（レプリカＣ／Ａコード）を生成する。
【００４２】
相関処理回路部３２は、ミキサ３３ａ，３３ｂと、コヒーレント積算部３４ａ，３４ｂとを有し、ＲＦ受信回路部２４から入力される直交分離信号（Ｉ，Ｑ信号）と、コード生成回路３１から入力されるレプリカコードとに対して、例えばＦＦＴ演算によって所定の積算時間Ｔ１のコヒーレント積算処理を行う。
【００４３】
ミキサ３３ａ，３３ｂは、それぞれ、ＲＦ受信回路部２４から入力されるＩ，Ｑ信号と、コード生成回路３１から入力されるレプリカコードとを乗算（合成）して相関値を算出する。コヒーレント積算部３４ａ，３４ｂは、それぞれ、ミキサ３３ａ，３３ｂにより乗算された相関値を積算する。また、このコヒーレント積算部３４ａ，３４ｂは、所定の積算時間Ｔ１毎に、積算した値（積算相関値）をコヒーレント積算増進回路部３５に出力し、その後積算値をクリアする。積算時間Ｔ１は、ＣＰＵ４１によって２０ｍｓ未満（詳細には１０〜２０ｍｓ程度）に設定される。
【００４４】
コヒーレント積算増進回路部３５は、位相角変換回路３６と、増進積算部３７ａ，３７ｂとを有し、コヒーレント積算部３４ａ，３４ｂから入力されるＩ，Ｑ信号それぞれの積算相関値（Ｉ，Ｑ積算相関値）でなる積算相関値の位相角θを２倍角に変換して積算する。
【００４５】
位相角変換回路３６は、相関処理回路部３２から入力されるＩ，Ｑ積算相関値それぞれを座標値としたＩＱ座標系におけるベクトル（積算相関値）を見立て、そのベクトル（積算相関値）のＩＱ座標系における位相角θを２倍角に変換する。位相角θを２倍角に変換する位相角変換回路３６の回路構成は、式（２）の左辺の演算を行う回路でなる。すなわち、ＩＱ座標系における積算相関値を式（１）に示すベクトルｖとすると、ベクトルｖの自乗を算出し、そのベクトルｖの大きさで除算する回路となる。式（２）の右辺に示される通り、式（１）のベクトルｖを２倍角したベクトルを算出することが可能となる。
【数１】
2009002659.tif 000003
【数２】
2009002659.tif 000004
【００４６】
増進積算部３７ａ，３７ｂは、位相角変換回路３６により位相角θが変換された積算相関値のＩＱ座標値であるＩ，Ｑ積算相関値それぞれを積算する。また、この増進積算部３７ａ，３７ｂは、所定の積算時間Ｔ２毎に、積算した値（増進積算相関値）をインコヒーレント積算回路３８に出力し、その後積算値をクリアする。積算時間Ｔ２は、ＣＰＵ４１によって積算時間Ｔ１より長い時間に設定される。
【００４７】
インコヒーレント積算回路３８は、コヒーレント積算増進回路部３５から入力される積算相関値に対するインコヒーレント積算処理を行う。すなわち、コヒーレント積算増進回路部３５から入力されるＩ，Ｑ信号それぞれの増進積算相関値（Ｉ，Ｑ増進積算相関値）を合成して、相関値の大きさ（絶対値）を積算する。そして、所定の測位間隔（例えば、１秒）毎に、積算値をＣＰＵ４１に出力する。なお、このインコヒーレント積算回路３８の積算時間はＣＰＵ４１によって可変に設定される。コヒーレント積算増進回路部３５による積算で十分な相関値が得られる場合には、インコヒーレント積算の積算時間をゼロ又は最小値に設定することで、コヒーレント積算増進回路部３５から入力される増進積算相関値をインコヒーレント積算せずにＣＰＵ４１に出力させることも可能である。
【００４８】
ＣＰＵ４１は、ベースバンド処理回路部３０の各部を統括的に制御するとともに、ベースバンド処理を含む各種演算処理を行う。具体的には、ベースバンド処理では、インコヒーレント積算回路３８によるインコヒーレント積算処理によって得られた積算値をもとに、ＧＰＳ衛星信号を特定してＧＰＳ衛星信号を捕捉する。次いで、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追尾する。ＧＰＳ衛星信号の追尾は、捕捉した複数のＧＰＳ衛星信号の同期保持を並列的に行う処理であり、例えば遅延ロックループ（ＤＬＬ）で実現されてＣ／Ａコードの位相を追尾するコールドループと、例えば位相ロックループ（ＰＬＬ）で実現されて搬送波周波数の位相を追尾するキャリアループとの処理を行う。そして、追尾した各ＧＰＳ衛星信号のデータを復号して航法メッセージを取り出し、擬似距離の演算や測位演算等を行って現在位置を測位する処理を行う。また、ＣＰＵ４１は、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じたレプリカコードを生成させるようにコード生成回路３１を制御するとともに、生成される信号の周波数やレプリカコードの位相を可変して生成させるようにコード生成回路３１を制御する。この制御によって、インコヒーレント積算回路３８から出力される積算値をもとに、ＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾が可能となる。そして、最終的には、インコヒーレント積算回路３８から出力される積算値等をもとに、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数とレプリカコードの信号の周波数とを一致させるとともに、受信したＧＰＳ衛星信号のＣ／Ａコードの位相とレプリカコードの位相とを一致させる。
【００４９】
ＲＯＭ４２は、ＣＰＵ４１がベースバンド処理回路部３０及びＲＦ受信回路部２４の各部を制御するためのシステムプログラムや、ベースバンド処理を含む各種処理を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
本実施形態では、特にＣＰＵ４１がベースバンド処理を実行するためのベースバンド処理プログラム４２ａを記憶している。
【００５０】
ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ４２から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ４１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００５１】
図１に戻り、ホストＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５４に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯電話機１の各部を統括的に制御する。具体的には、主に、電話機としての通話機能を実現するとともに、ベースバンド処理回路部３０から入力された携帯電話機１の現在位置を地図上にプロットしたナビゲーション画面を表示部５３に表示させるといったナビゲーション機能を含む各種機能を実現するための処理を行う。
【００５２】
操作部５２は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、利用者による操作に応じた操作信号をホストＣＰＵ５１に出力する。この操作部５２の操作により、測位の開始／終了指示等の各種指示が入力される。表示部５３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ホストＣＰＵ５１から入力される表示信号に基づく表示画面（例えば、ナビゲーション画面や時刻情報等）を表示する。
【００５３】
ＲＯＭ５４は、ホストＣＰＵ５１が携帯電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。ＲＡＭ５５は、ホストＣＰＵ５１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ５４から読み出されたプログラムやデータ、操作部５２から入力されたデータ、ホストＣＰＵ５１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００５４】
携帯電話用アンテナ７０は、携帯電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。携帯電話用無線通信回路部６０は、ＲＦ変換回路やベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話用の通信回路部であり、ホストＣＰＵ５１の制御に従って無線信号の送受信を行う。
【００５５】
［実験結果］
このように、本実施形態では、相関処理回路部３２によるコヒーレント積算により算出されたＩ，Ｑ信号それぞれとレプリカコードとの積算相関値（Ｉ，Ｑ積算相関値）が、コヒーレント積算増進回路部３５により位相角θが２倍角に変換された後、更に積算される。そして、このコヒーレント積算増進回路部３５により算出されたＩ，Ｑ増進積算相関値のインコヒーレント積算が行われる。これにより、航法メッセージの位相反転（ＢＢＴ）による相関値の相殺（キャンセル）を防止し、コヒーレント積算を２０ｍｓより長い積分時間で行うことができる。この理由を、受信信号に対する信号処理結果を参照して説明する。
【００５６】
図３〜図１１は、ＧＰＳ衛星信号を含む受信信号に対する信号処理結果であり、この受信信号とレプリカコードとのコヒーレント積算を、２０ｍｓ以下の所定の積算単位時間（ＰＤＩ）で繰り返し行って得られた積算単位時間毎の相関ピークを示した図である。
【００５７】
図３〜図５は、レプリカコードの周波数は受信信号に含まれるＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数とはほぼ同期しているが、位相は同期していない場合（非同期状態）の相関ピークの変化を示している。図３は、相関ピークの時系列変化を三次元表示した図であり、横軸を時間ｔ、縦軸を相関値の実数部（Ｉ成分）、奥行きを虚数部（Ｑ成分）として、各相関ピークをプロットしている。図４は、相関ピークの時系列変化を示した図であり、横軸を時間ｔ、縦軸を大きさとして、各相関ピークをプロットしている。図５は、相関ピークのＩＱプロットを示した図であり、横軸を相関値の実数部Ｒｅ（Ｉ成分）、縦軸を虚数部Ｉｍ（Ｑ成分）として、各相関ピークをプロットしている。
【００５８】
図４によれば、相関ピークの大きさは、０．１前後のものと０．０に近いものとに分けられる。０．０に近い相関ピークは、航法メッセージの位相反転（ＢＢＴ）のタイミングを跨いで積算したため、相関値の極性が反転し、相殺して低下したものである。これをＩＱ座標系で見た場合、図５に示すように、原点を中心として相関ピークの値がばらついていることが分かる。すなわち、ＩＱ座標値それぞれが、正の値を取ることもあれば負の値を取ることもある状態であり、座標値に規則性が無い状態である。仮にこの状態でコヒーレント積算の積算時間を長くしていくと、図４中の０．１前後の相関ピークが減少し、０．０に近い相関ピークが増加していき、最終的には殆どの相関ピークが０．０に近いものになる。
【００５９】
図６〜図９は、レプリカコードの周波数及び位相が、受信信号に含まれるＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数及び位相とほぼ同期している場合（同期状態）の相関ピークの変化を示している。図６は、相関ピークの時系列変化を三次元表示した図であり、横軸を時刻ｔ、縦軸を相関値の虚数部Ｉｍ（Ｑ成分）、奥行きを実数部Ｒｅ（Ｉ成分）として、各相関ピークをプロットしている。図７は、相関ピークの時系列変化を示した図であり、横軸を時刻ｔ、縦軸を大きさとして、各相関ピークをプロットしている。図８は、相関ピークのＩＱプロットを示した図であり、横軸を相関値の実数部Ｒｅ（Ｉ成分）、縦軸を虚数部Ｉｍ（Ｑ成分）として、各相関ピークをプロットしている。図９は、相関ピークの実数部を示した図であり、横軸を時刻ｔ、縦軸を相関値の実数部Ｒｅ（Ｉ成分）として、各相関ピークをプロットしている。
【００６０】
図７によれば、相関ピークの大きさは、図４に示した非同期状態と同様に、０．１前後のものと、０．０に近いものとに分けられる。これをＩＱ座標系で見た場合、図８に示すように、相関ピークの値が原点を挟んで対称の位置に集まり、その対称の位置を行き来するといった、非同期状態では見られなかった規則性がみられる。すなわち、相関ピークの位相が互いに１８０度ずれた位置に集まっている。ここで、相関ピークのＩ座標値の時間変化について着目すると、図９に示すように、航法メッセージの位相反転（ＢＢＴ）の周期で規則的に正負に反転していることが分かる。また、不図示であるが、Ｑ座標値についても同様の規則性が見られる。すなわち、相関ピークの値がＩＱ座標系の原点を挟んで対称の位置に集まり、その対称の位置を行き来する様子がわかる。このため、仮にこの状態でコヒーレント積算の積算時間を長くしていくと、非同期状態の場合と同様に、０．０に近い相関ピークが増加していき、最終的には殆どの相関ピークが０．０に近いものになる。
【００６１】
図１０，図１１は、同期状態での信号処理結果であり、図６に示した各相関ピークの位相角θを２倍角に変換した結果である。図１０は、各相関ピークについて、位相角θを２倍角に変換した相関ピーク（変換後相関ピーク）のＩＱプロットを示した図であり、横軸を相関値の実数部Ｒｅ（Ｉ成分）、縦軸を虚数部Ｉｍ（Ｑ成分）として、各変換後相関ピークをプロットしている。図１１は、変換後相関ピークの積算値を示す図であり、横軸を時刻、縦軸を積算値（累積値）として、変換後相関ピークを複素数のまま積算（コヒーレント積算）した積算値（コヒーレント積算値）をプロットしている。
【００６２】
図１０によれば、ＩＱ座標系で見た場合、位相角θを２倍角に変換した相関ピーク（変換後相関ピーク）は、ほぼ同様の位相角になり、その値もある値に集まる規則性が見られる。すなわち、図１０の例では、変換後相関ピークのＱ座標値は大凡負の値（“−０．８”前後）が中心であり、Ｉ座標値は正の値を取ることもあるし負の値を取ることもある“０”前後の値が中心である。値がほぼ揃っているため、位相角もほぼ同じ角度である。このため、変換後相関ピークの値を積算（累積）していくと、図１１に示すように、積算時間に比例して積算相関値が増加する。
【００６３】
これらのことにより、コヒーレント積算により算出された相関ピークの位相角θを２倍角に変換した後、更に積算することで、航法メッセージの位相反転（ＢＢＴ）による相関値の相殺（キャンセル）を防止し、２０ｍｓ以上の積分時間でのコヒーレント積算が可能となる。
【００６４】
［動作］
図１２は、ベースバンド処理回路部３０のベースバンド処理動作の流れを説明するための図である。同図によれば、ベースバンド処理回路部３０では、先ず、ＣＰＵ４１が、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に応じてレプリカコードの信号の周波数及び位相を決定し、コード生成回路３１に設定信号を出力する（ステップＡ１）。次いで、ミキサ３３ａ，３３ｂそれぞれが、ＲＦ受信回路部２４から入力されたＩ，Ｑ信号それぞれと、コード生成回路３１から入力されたレプリカコードとを合成して相関値を算出する（ステップＡ３）。すると、コヒーレント積算部３４ａ，３４ｂそれぞれが、ミキサ３３ａ，３３ｂにより算出された相関値を積算する（ステップＡ５）。そして、積算時間Ｔ１分の積算が終了していないならば（ステップＡ７：ＮＯ）、ステップＡ３に戻る。
【００６５】
積算時間Ｔ１分の積算が終了したならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、コヒーレント積算部３４ａ，３４ｂそれぞれが積算値（積算相関値）を位相角変換回路３６に出力し、この積算値をクリアする。次いで、位相角変換回路３６が、コヒーレント積算部３４ａ，３４ｂそれぞれから入力されたＩ，Ｑ積算相関値それぞれをＩＱ座標値とした積算相関値の位相角θを２倍角に変換する（ステップＡ９）。すると、増進積算部３７ａ，３７ｂそれぞれが、位相角変換回路３６により角変換された積算相関値のＩＱ座標値それぞれであるＩ，Ｑ積算相関値を積算する（ステップＡ１１）。そして、積算時間Ｔ２分の積算が終了していないならば（ステップＡ１３：ＮＯ）、ステップＡ３に戻る。
【００６６】
積算時間Ｔ２分の積算が終了したならば（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１がインコヒーレント積算を行うか否かを判断し、判断結果に基づいてインコヒーレント積算回路３８を制御する。インコヒーレント積算を行うと判断したならば（ステップＡ１５：ＹＥＳ）、インコヒーレント積算回路３８が、インコヒーレント積算動作を行う（ステップＡ１７）。すなわち、増進積算部３７ａ，３７ｂそれぞれから入力されるＩ，Ｑ積算相関値を合成してその大きさ（絶対値）を積算する処理を、所定の積算時間Ｔ３の間、繰り返して行う。一方、インコヒーレント積算を行わないと判断したならば（ステップＡ１５：ＮＯ）、インコヒーレント積算回路３８は、コヒーレント積算増進回路部３５から入力されたＩ，Ｑ積算相関値を、そのまま、或いは、その大きさ（絶対値）をＣＰＵ４１に出力する（ステップＡ１９）。
【００６７】
続いて、ＣＰＵ４１が、インコヒーレント積算回路３８から入力された積算値をもとに擬似距離を算出し（ステップＡ２１）、算出した擬似距離に基づく測位演算を行って現在位置を算出した後、算出した現在位置をホストＣＰＵ５１に出力する（ステップＡ２３）。その後、測位を終了しないならば（ステップＡ２５：ＮＯ）、ステップＡ１に戻り、測位を終了するならば（ステップＡ２５：ＹＥＳ）、該動作を終了する。測位の終了は、例えばナビゲーション機能を「ＯＦＦ」にする指示操作がなされた、或いは電源を「ＯＦＦ」にする指示操作がなされたことで、ホストＣＰＵ５１から測位の終了が指示された場合に判断される。
【００６８】
［作用・効果］
このように、本実施形態によれば、相関処理回路部３２によるコヒーレント積算により算出された、受信信号を直交分離したＩ，Ｑ信号それぞれとレプリカコードとの積算相関値（Ｉ，Ｑ積算相関値）をＩＱ座標値とする積算相関値の位相角θが、位相角変換回路３６により２倍角に変換される。次いで、この変換後の積算相関値のＩＱ座標値それぞれであるＩ，Ｑ積算相関値が更に積算されてＩ，Ｑ増進積算相関値が算出される。そして、このコヒーレント積算増進回路部３５により算出されたＩ，Ｑ増進積算相関値に対して、コヒーレント積算増進回路部３５によりインコヒーレント積算が行われる。これにより、航法メッセージの位相反転（ＢＢＴ）による相関値の相殺（キャンセル）を防止し、コヒーレント積算を２０ｍｓより長い積分時間で行うことができる。その結果、コヒーレント積算時間が２０ｍｓ以下に制限されていた従来に比較して、信号捕捉に要する時間を短縮し、受信感度を向上させることができる。
【００６９】
［変形例］
尚、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００７０】
（Ａ）コヒーレント積算時間Ｔ２を可変
例えば、コヒーレント積算増進回路部３５における積算時間Ｔ２を可変する。なお、この積算時間Ｔ２の可変は、ＣＰＵ４１が行う。
【００７１】
（Ａ−１）測位回路の起動時間
測位回路であるベースバンド処理回路部３０の起動からの経過時間ｔを計測し、この経過時間ｔに応じて積算時間Ｔ２を変更する。図１３に、起動からの経過時間ｔと積算時間Ｔ２との関係の一例を示す。同図では、横軸を経過時間ｔ、縦軸を積算時間Ｔ２としたグラフを示している、同図によれば、経過時間ｔが長いほど、積算時間Ｔ２が長くなるように定められている。これは、ベースバンド処理回路部３０の起動直後は、回路動作に伴う発熱等により温度変化が生じるため、発振回路２３の発振状況が不安定であることによる。
【００７２】
（Ａ−２）発振回路の発振状況
また、発振回路２３の発振状況に応じて積算時間Ｔ２を変更することにしても良い。具体的には、発振回路２３から出力される発振信号周波数を受信信号の周波数と比較して発振信号の変動状況を判定し、判定した変動状況に応じて積算時間Ｔ２を変更する。
【００７３】
図１４に、この場合の積算時間決定処理の一例を示す。同図によれば、ＣＰＵ４１は、受信信号に含まれるＧＰＳ衛星信号のうちから、強度が最も大きいＧＰＳ衛星信号を選択する（ステップＢ１）。次いで、選択したＧＰＳ衛星信号の周波数と、発振回路２３から出力される発振信号の周波数との差（差周波数）の、現在から過去所定時間の間の時間経過に対する変化（経時的変化）を測定する（ステップＢ３）。そして、測定した差周波数の経時的変化が、変化が少ないことを判定するための所定の低変動条件を満たすか否かを判定する。低変動条件を満たす場合、すなわち発振信号の変動が小さい場合には（ステップＢ５：ＹＥＳ）、積算時間Ｔ２を所定の時間Ｔ２ａに設定し（ステップＢ７）、低変動条件を満たさない場合、すなわち発振信号の変動が大きい場合には（ステップＢ５：ＮＯ）、積算時間Ｔ２を所定の時間Ｔ２ｂに設定する（ステップＢ９）。但し、Ｔ２ａ＞Ｔ２ｂ、である。
【００７４】
（Ｂ）測位回路
また、上述の実施形態では、測位装置を備えた電子機器の一種である携帯電話機を説明したが、例えば携帯型のナビゲーション装置や車載用のナビゲーション装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
【００７５】
（Ｃ）衛星測位システム
また、上述の実施形態では、ＧＰＳを利用した場合を説明したが、例えばＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal Navigation Satellite System）といった他の衛星測位システムにも同様に適用可能なのは勿論である。
【００７６】
（Ｄ）記憶媒体
また、ベースバンド処理プログラム４２ａをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録して、携帯電話機等の電子機器にインストールする構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】携帯電話機の回路構成図。
【図２】ベースバンド処理回路部の回路構成部。
【図３】非同期状態での相関ピークの三次元表示図。
【図４】非同期状態での相関ピークの大きさの時系列変化図。
【図５】非同期状態での相関ピークのＩＱプロット図。
【図６】同期状態での相関ピークの三次元表示図。
【図７】同期状態での相関ピークの大きさの時系列変化図。
【図８】同期状態での相関ピークのＩＱプロット図。
【図９】同期状態での相関ピークの実数部の時系列変化図。
【図１０】同期状態での位相角を２倍角に変換した相関ピークのＩＱプロット図。
【図１１】同期状態での位相角を２倍角に変換した相関ピークの積算値。
【図１２】ベースバンド処理動作のフローチャート。
【図１３】変形例における測位回路の起動時間と積算時間Ｔ２の関係の一例。
【図１４】変形例における積算時間決定処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００７８】
１  携帯電話機、
２０  ＧＰＳ受信部、２３  ＲＦ受信回路部、２４  発振回路
３０  ベースバンド処理回路部、３１  コード生成回路
３２  相関処理回路部
３３ａ、３３ｂ  ミキサ、３４ａ，３４ｂ  コヒーレント積算部、
３５  コヒーレント積算増進回路部
３６  位相角変換回路、３７  増進積算部、
３８  インコヒーレント積算部
４１  ＣＰＵ
４２  ＲＯＭ
４２ａ  ベースバンド処理プログラム
４３  ＲＡＭ
【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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【図１３】
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【図１４】
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