(57)【要約】【課題】最小限のハードウェア構成で、精密な測位のための同期時刻検出を行うことができ、さらに、省電力で同期時刻検出を行うことができる測位システムを提案することにある。【解決手段】移動局から所定の周期で拡散符号を送信し、基地局が受信した信号から粗同期による同期を第１検出として検出する第１検出手段と、第１検出の後に、第１検出の結果に基づき決定された同期検出範囲において受信した信号をサンプリングし、微同期による同期を第２検出として検出する第２検出手段とを含む測位システムを提供する。【選択図】  図８
2009014691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局から送信される信号を受信する基地局と、前記基地局とネットワークにより連結された測位演算部とを含む測位システムであって、
前記移動局は、
前記移動局自身が生成した拡散符号を所定の周期により前記信号として送信する信号送信手段を有し、
前記基地局は、
前記移動局からの信号を受信し、前記信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた第１サンプリング結果から、拡散符号の同期を第１検出として検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて第２検出のために同期検出範囲を決定する決定手段と、
前記第１検出の後に、前記移動局から受信した信号を前記同期検出範囲においてサンプリングした第２サンプリング結果から、拡散符号の同期を前記第２検出として検出する第２検出手段とを有し、
前記測位演算部は、
少なくとも３つの前記基地局による第２検出手段で得られた同期検出結果情報に基づいて測位を行なう測位演算手段を有し、
前記第２検出のためのサンプリング周波数は、前記第１検出のためのサンプリング周波数より高くすることを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記決定手段は、前記同期検出結果情報に基づいて得られたサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻との少なくとも一方に付加時間を付加して、新たなサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とした同期検出範囲を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載した測位システム。
【請求項３】
前記付加時間は、時計ピッチ誤差及び前記第１検出手段と前記第２検出手段のサンプリング周波数に基づき決定される、
ことを特徴とした請求項２に記載した測位システム。
【請求項４】
直接拡散スペクトラム拡散通信方式又は超広帯域無線通信方式により、前記移動局と前記基地局との間の無線通信を行う、
ことを特徴とする請求項１〜３の一項に記載の測位システム。
【請求項５】
前記移動局は、前記拡散符号として異なる複数の連続したＰＮ符号を送信し、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、前記ＰＮ符号のそれぞれに対応したマッチドフィルタを備える、
ことを特徴とする請求項１〜４の一項に記載の測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信において、拡散符号の性質を利用した同期捕捉により精密な測位を行う測位システムに関する。特に、粗同期による第１の同期検出処理と微同期による第２の同期検出処理とを行うことにより省電力で精密な測位を行う測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信端末の位置を高い精度で推定する測位システムにおいて、精密な測位手段を有することは不可欠である。例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System：全世界測位システム）においてはスペクトラム拡散された信号の位相を検出することにより、電磁波の遅延時間を計測して測位を行う。近年、ＧＰＳにおいて、スペクトラム拡散により精密な測位を行う手段として、着信データ系列のデータ転送速度（チップレート）の整数の倍数にも約数にも等しくない周波数で着信データ系列のサンプリングを行い、サンプリング結果をデジタルデータ系列として記憶して、所定の符号系列と参照することにより位相を算出する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００１−５１０５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された測位システムにおいては、着信データをチップレートより僅かに高い周波数でサンプリングを行った後、サンプリング結果をシフトレジスタＳＲ２に送るとともに、チップレートでサンプリングが行われたサンプリング結果をレプリカとしてシフトレジスタＳＲ１に送る。そして、シフトレジスタＳＲ２のみをシフトさせながら、シフトレジスタＳＲ１とＳＲ２とに対して相関関数を演算すると、サンプリング周波数の相違に基づき発生する著しい相関演算結果の上昇量により位相を算出する。
【０００４】
従って、特許文献１に開示された測位システムにおいて、測位精度（位相検出精度）を向上させるためには、チップレートと着信データのサンプリングレートとの差を非常に小さく設定し、その設定状態を維持する方法が挙げられる。しかしながら、チップレートとサンプリングレートとの差を非常に小さく設定した状態を継続維持することは困難であるため、上記測位システムにおける測位精度には、技術的な限界がある。
【０００５】
また、スペクトラム拡散により精密な測位を行うためには、受信信号を高分解能で読み取り、同期時刻を検出する必要がある。デジタル回路でこれを実現する場合、高いサンプリングレートで受信信号をサンプリング処理し、同時にリアルタイムで同期検出をする必要がある。従って、精密な測位を行うためには、高い分解能を要求するため、ハードウェア能力をサンプリング処理に集中させなければならない。しかし、同期検出には相関演算を要し、演算時間も必要となるため、同期検出のための相関演算にハードウェア能力を集中できず、高い分解能で同期検出を継続して行うことは困難である。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、同期検出のために必要な受信信号の到達時刻が予め把握できる場合、同期検出を行うための時間だけ高いサンプリングレートでサンプリング処理を行い、サンプリングされた受信信号に対して時間を掛けて同期検出（相関演算）を行うことにより、精密な同期時刻検出を行うことができることに着目し、粗同期による第１の同期検出処理と、より高いサンプリングレートによる微同期による第２の同期検出処理とを行うことにより、精密な測位を行う測位システムを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、比較的簡単な構成で、精密な同期時刻検出を行う測位システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、高サンプリング周波数で受信信号のサンプリング処理を行う期間が第２の同期検出範囲に限定された期間のみであることから、同期時刻検出を行うために高サンプリング周波数で常時サンプリングを行う場合と比較して、同期時刻検出を行う基地局の消費電力を小さくすることができる測位システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような目的を達成するため、本発明に係る測位システムにおいては、移動局から所定の周期で拡散符号を送信し、基地局が受信した信号から粗同期による同期を第１検出として検出する第１検出手段と、第１検出の後に、第１検出の結果に基づき決定された同期検出範囲において受信した信号をサンプリングし、微同期による同期を第２検出として検出する第２検出手段とを含み、移動局が送信した拡散符号を基地局において同期検出し、同期時刻の検出を行い、移動局の精密な測位を行う。
【０００９】
具体的には、本発明に係る同期時刻検出を行う測位システムは、
移動局から送信される信号を受信する基地局と、前記基地局とネットワークにより連結された測位演算部とを含む測位システムであって、
前記移動局は、
前記移動局自身が生成した拡散符号を所定の周期により前記信号として送信する信号送信手段を有し、
前記基地局は、
前記移動局からの信号を受信し、前記信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた第１サンプリング結果から、拡散符号の同期を第１検出として検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて第２検出のために同期検出範囲を決定する決定手段と、
前記第１検出の後に、前記移動局から受信した信号を前記同期検出範囲においてサンプリングした第２サンプリング結果から、拡散符号の同期を前記第２検出として検出する第２検出手段とを有し、
前記測位演算部は、
少なくとも３つの前記基地局による第２検出手段で得られた同期検出結果情報に基づいて測位を行なう測位演算手段を有し、
前記第２検出のためのサンプリング周波数は、前記第１検出のためのサンプリング周波数より高くすることを特徴とする。
【００１０】
上述した発明によれば、第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて第２検出のために同期検出範囲を決定する決定手段と、第１検出の後に、移動局から受信した信号を同期検出範囲においてサンプリングした第２サンプリング結果から、拡散符号の同期を第２検出として検出する第２検出手段とを有することから、移動局の精密な測位を行うために、第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて第２検出手段による同期を行うために決定された同期検出範囲のみ、サンプリングすることが可能となる。従って、サンプリングする期間を所望の期間に限定することができる。
【００１１】
この結果、第２検出のためのサンプリングのみを、高サンプリング周波数でサンプリング処理を行い、さらに、第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて、より的確に第２検出手段の同期検出結果情報を得ることができるため、測位演算部により精密な測位を行うことができる。特に、第２検出のためのサンプリング処理において、常に、高サンプリング周波数でサンプリングを行うことを要しないため、基地局における同期時刻検出を少ない消費電力で行うことができ、省電力で測位可能な測位システムを実現できる。
【００１２】
なお、第２検出手段の同期検出を行うために、第２サンプリング結果を記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶されたサンプリング結果に対する同期を行うことにより、リアルタイムで同期検出を行うことが困難な場合であっても、同期検出を行うことができることから、より精密な測位を行うことができる。
【００１３】
本発明に係る測位システムとして、決定手段は、同期検出結果情報に基づいて得られたサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻との少なくとも一方に付加時間を付加して、新たなサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とした同期検出範囲を決定する、ことが好ましい。
【００１４】
上述した発明によれば、同期検出範囲においてサンプリングすることにより、移動局が送信した拡散符号を確実に含む第２サンプリング結果を確実に取得できる。従って、精密な同期時刻検出を行い、測位を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る測位システムとして、付加時間は、時計ピッチ誤差及び第１検出手段と第２検出手段のサンプリング周波数に基づき決定される、ことが好ましい。
【００１６】
上述した発明によれば、同期検出範囲をより限定して精確に決定することができることから、精密な同期時刻検出、測位を行うために、移動局から受信した信号を確実に含む第２サンプリング結果を確実に取得できるとともに、基地局における同期時刻検出をより少ない消費電力で行うことができ、省電力で測位可能な測位システムを実現できる。ここで、時計ピッチ誤差とは、移動局、基地局に備えられた時計各々の速度の違いにより生じる時計誤差といい、例えば、移動局及び基地局の１局が備える時計が単位時間経過したときに、他の局が単位時間とは異なる経過時間を示すことにより生じる時計誤差をいう。また、第１検出手段と第２検出手段のサンプリング周波数に基づき付加時間を決定することから、各サンプリング周波数の相違に基づく量子化誤差をも考慮することができる。
【００１７】
本発明に係る測位システムとして、直接拡散スペクトラム拡散通信方式又は超広帯域無線通信方式により、移動局と基地局との間の無線通信を行うことも好ましい。直接拡散スペクトラム拡散通信方式を用いることにより、精密な同期時刻検出を行い測位を可能とするだけでなく、高い通信品質と秘匿性とを確保することができる。
【００１８】
なお、本発明に係る測位システムとして、受信した信号中に連続して存在する複数ビットのデータエラーであるバーストエラーを防止するため、移動局は、拡散符号として異なる複数の連続したＰＮ符号を送信し、第１検出手段及び第２検出手段は、ＰＮ符号のそれぞれに対応したマッチドフィルタを備える、ことが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
上述した発明によれば、決定手段と、第２検出手段とを有することから、移動局の精密な測位を行うために、第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて第２検出手段による同期を行うために決定された同期検出範囲のみ、サンプリングすることが可能となる。従って、サンプリングする期間を所望の期間に限定することができる。
【００２０】
この結果、第２検出のためのサンプリングのみを、高サンプリング周波数でサンプリング処理を行い、さらに、第１検出手段の同期検出結果情報に基づいて、より的確に第２検出手段の同期検出結果情報を得ることができるため、測位演算部により精密な測位を行うことができる。特に、第２検出のためのサンプリング処理において、常に、高サンプリング周波数でサンプリングを行うことを要しないため、基地局における同期時刻検出を少ない消費電力で行うことができ、省電力で測位可能な測位システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の測位システムは、移動局と、少なくとも３つの基地局との間で同期時刻検出を行い、移動局の測位を行うものである。具体的には、移動局と基地局との間の無線通信として直接拡散スペクトラム拡散通信方式を用いて、移動局から送信される拡散符号を、基地局が受信することにより精密な同期時刻検出を行い、測位を行う。そのため、送信される拡散符号を高サンプリング周波数でサンプリングし量子化を行って同期検出を行い、より精確な同期時刻を算出する必要がある。
【００２２】
そこで、本発明の実施形態による測位システムにおいては、一定の周期で移動局から拡散符号を送信し、粗同期による第１の同期検出処理と、第１の同期検出結果に基づく微同期による第２の同期検出処理という２段階の同期検出処理を行い、精密な同期時刻検出を行う。より具体的には、基地局３０において、第１の同期検出処理の結果に基づいて第２の同期検出処理を行うための、サンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とから画定される同期検出範囲を決定し、第２の同期検出処理の結果に基づき同期時刻検出、測位を行う。なお、本実施形態においては、拡散符号としてＰＮ符号（Pseudo Noise 符号）を用いる。以下に、本発明の実施形態による測位システムの構成を説明する。
【００２３】
＜＜構成＞＞
＜測位システム１０＞
図１は、本発明による測位システム１０の概略構成図であり、本発明による測位システムは、移動局２０と、基地局３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）と、測位サーバ４０とから構成される。なお、移動局２０の測位を行うためには、移動局２０と少なくとも３つの基地局との間の同期時刻検出を行うことが必要となるが、本実施形態においては、１つの移動局と４つの基地局とを有する測位システムの構成を示した。
【００２４】
各基地局は、移動局２０が信号として発信した拡散符号の同期を検出し各基地局の時計による同期時刻を測定することにより、各基地局での同期検出結果情報を得る。そして、基地局ごとに得られた同期検出結果情報を、測位サーバ４０に基地局番号とともに送信する。測位サーバ４０は、各基地局から受信した同期検出結果情報と、基地局の位置とに基づいて移動局２０の測位を行う。
【００２５】
＜移動局２０＞
図２は、本実施形態の測位システムにおける測位対象である移動局２０の概略構成図である。移動局２０は、時計２２と、制御器２４と、拡散符号発生器２６と、トランシーバー回路２８とから構成される。時計２２は、移動局２０のクロック発生器（図示せず）により発生したクロック信号から時刻情報を生成する。制御器２４は、時計２２で生成した時刻情報を監視して、拡散符号を発生させるために用いられるクロック信号を、拡散符号発生時刻に拡散符号発生器２６に対して送信する。拡散符号発生器２６は、制御器２４から受信したクロック信号に従い、拡散符号を発生させ、トランシーバー回路２８に送信する。そして、トランシーバー回路２８は、拡散符号発生器２６から受信した拡散符号を変調する回路であり、変調された拡散符号はアンテナを介して送信される。
【００２６】
従って、本実施形態においては、移動局２０の測位を行うに際して、移動局２０からベースバンド情報の送信は行わず、拡散符号のみを送信する。そして、後述するように、拡散符号の性質を利用した同期捕捉に基づき、移動局２０が送信した信号が基地局３０に到達する時刻の算出を行う。
【００２７】
（制御器２４）
制御器２４は、時計２２で生成した時刻情報を監視することにより、拡散符号発生器２６において拡散符号を発生させる開始時刻（拡散符号発生開始時刻）と終了時刻（拡散符号発生終了時刻）を設定し、拡散符号開始時刻から拡散符号終了時刻の間、時計２２から出力されるクロック信号を拡散符号発生器２６に送信する。この結果、拡散符号発生器２６は、拡散符号発生開始時刻から拡散符号発生終了時刻の間、受信したクロック信号を用いてタイミングをとることにより、拡散符号を発生させる。
【００２８】
（拡散符号発生器２６）
本実施形態の拡散符号発生器においては、拡散符号としてＰＮ符号（Pseudo Noise符号）を発生させる。ＰＮ符号を発生させる拡散符号発生器は、シフトレジスタと加算器（排他的論理和）とから構成できることが知られている。なお、拡散符号はＰＮ符号に限られず、位相差ゼロにおいて自己相関値が大きく、位相差ゼロ以外のときは自己相関値が十分に小さく、かつ、符号間の相互相関値がすべての位相差において十分に小さいものであれば十分であり、例えば、図３に示す拡散符号発生器の回路により発生させられるＧｏｌｄ符号も拡散符号として用いることもできる。
【００２９】
拡散符号発生器２６のシフトレジスタは複数のフリップフロップから構成され、入力したクロック信号を用いてタイミングをとることにより、内部のフリップフロップの値をシフトさせ、拡散符号を発生させる。なお、拡散符号発生器の構成は、移動局２０と各基地局３０とにおいて同じである。さらに、初期値の設定も移動局２０と各基地局３０とにおいて同じである。従って、移動局２０と各基地局３０とにおいて、同一の拡散符号を発生させることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の拡散符号発生器２６において、拡散符号として発生させたＰＮ符号の終了タイミング、すなわち、発生させた１周期分のＰＮ符号の終了タイミングを、移動局２０内の時計２２の時刻情報基準で毎Ｐ秒、例えば、Ｐ＝１秒になるように設定する。従って、移動局２０はＰ秒毎に拡散符号を基地局３０に送信することが可能である。図４に、具体例として、ＰＮ符号の符号周期ＴＳを１ｍ秒、ＰＮ符号の発生終了タイミングの間隔Ｐを１秒間に設定した場合の、拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻とを示す。
【００３１】
（制御器２４のクロック信号送信処理）
制御器２４は、図４に示すＰＮ符号を拡散符号発生器２６により発生させるため、拡散符号発生開始時刻から拡散符号発生終了時刻まで、拡散符号発生器２６にクロック信号を送信する。図５は、１周期分のＰＮ符号を発生させるため、拡散符号発生開始時刻から拡散符号発生終了時刻まで、制御器２４が拡散符号発生器２６にクロック信号を送信する処理を説明するためのフローチャートを示す。
【００３２】
まず、時計２２で生成された時刻情報が、拡散符号発生開始時刻であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、時刻情報が拡散符号発生開始時刻ではない（ＮＯ）と判別したときは、ステップＳ１０の処理を繰り返す。従って、時刻情報が拡散符号発生開始時刻に到達することによりはじめて、後述するクロック信号の送信処理が実行される。
【００３３】
ステップＳ１０において、時刻情報が拡散符号発生開始時刻である（ＹＥＳ）と判別したときは、拡散符号発生器２６にクロック信号の送信を開始し（ステップＳ１２）、時刻情報が拡散符号発生終了時間であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、時刻情報が拡散符号発生終了時刻ではない（ＮＯ）と判別したときは、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を繰り返す。従って、時刻情報が拡散符号発生終了時刻に到達するまで、拡散符号発生器２６にクロック信号の送信を継続することが可能となる。
【００３４】
ステップＳ１４において、時刻情報が拡散符号発生終了時刻である（ＹＥＳ）と判別したときは、拡散符号発生器２６へのクロック信号の送信を終了し（ステップＳ１６）、シフトレジスタのリセットを実行させるリセット信号を、拡散符号発生器２６に送信する（ステップＳ１８）。以上により、拡散符号発生開始時刻から拡散符号発生終了時刻までの間、制御器２４から拡散符号発生器２６へクロック信号が送信されて、拡散符号発生器２６において受信したクロック信号を用いてタイミングをとることにより、設定された時刻に基づく１周期分のＰＮ符号を発生させることができる。
【００３５】
（制御器２４の時刻処理）
制御器２４では、所定の時刻に基づく１周期分のＰＮ符号を発生させるために、拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻とを設定しなければならない。図６は、制御器２４において実行される拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻との設定処理について説明するフローチャートであり、拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻とは、図６に従い、以下の手順により決定される。
【００３６】
まず、制御器２４は、時刻情報から現在時刻ＴＩＭを取得する（ステップＳ２０）。そして、ＴＩＭ／Ｐの小数点以下を切り上げた数値にＰを乗じた数値を、ＴＩＭＰと設定する（ステップＳ２２）。ここで、Ｐとは、ＰＮ符号発生間隔である。次に、「ＴＩＭＰ−ＴＩＭ」と定数Ｔｍを比較する（ステップＳ２４）。ここで、定数Ｔｍとは、拡散符号発生開始時刻及び拡散符号発生終了時刻の決定から実際に拡散符号を送信するために要する処理時間であり、システム構成に依存して予め決定される値である。ステップＳ２４において、「ＴＩＭＰ−ＴＩＭ」が定数Ｔｍ以下である（ＮＯ）と判別したときは、現在時刻ＴＩＭを基にして拡散符号発生終了時刻ＴＩＭＰを決定すると、拡散符号発生終了時刻に拡散符号を送信できないことから、新たに現在時刻を取得する必要があるため、ステップＳ２０に戻り現在時刻を新たに取得する。一方、ステップＳ２４において、「ＴＩＭＰ−ＴＩＭ」が定数Ｔｍより大きい（ＹＥＳ）と判別したときは、現在時刻ＴＩＭを基にして拡散符号発生終了時刻ＴＩＭＰを決定しても拡散符号発生終了時刻に拡散符号を送信できないという問題は生じないため、ステップＳ２６に進み、拡散符号発生開始時刻設定を行う。ステップＳ２６において、拡散符号発生開始時刻として「ＴＩＭＰ−ＴＳ」を設定した後、拡散符号発生終了時刻として「ＴＩＭＰ」を設定する（ステップＳ２８）。ここで、「ＴＳ」とは、拡散符号の周期を表す時間をいう。上記フローチャート（図６）に従い、ＰＮ符号の符号周期ＴＳを１ｍ秒、ＰＮ符号発生終了タイミングの間隔Ｐを１秒に設定した場合、図４に示した拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻とを設定することができる。
【００３７】
＜基地局３０＞
図７は、移動局２０が送信した拡散符号の同期時刻の検出を行う基地局３０の概略構成図である。基地局３０は、トランシーバー回路３２と、同期時刻検出部３４とから構成される。トランシーバー回路３２は、アンテナを介して受信した信号を復調し、復調した信号を同期時刻検出部３４に送信する。同期時刻検出部３４は、粗同期による第１の同期検出処理と、第１の同期検出結果に基づく微同期による第２の同期検出処理とを行い、すなわち、第１の同期検出処理の結果に基づいて第２の同期検出処理を行うための、サンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とにより画定される同期検出範囲を決定し、第２の同期検出処理を行い、第２の同期検出処理の結果に基づいて、移動局２０が送信した拡散符号の同期時刻の検出を行う。
【００３８】
同期時刻検出部３４の構成図を図８に示す。まず、移動局２０から送信された後、トランシーバー回路３２において復調された信号を、所定の異なるサンプリング周波数のサンプリングクロック信号に基づきサンプリングして量子化するために、復調された信号は同期時刻検出部３４の量子化器１２０と量子化器１５０とに送信される。そして、第２の同期検出処理を行うための同期検出範囲を決めるため、第１の同期検出処理を行う。そのため、量子化器１２０において量子化された信号は整合フィルタ１２２に送信される。また、第１の同期検出処理の結果に基づく第２の同期検出処理を行うために、量子化器１５０において量子化された信号は整合フィルタ１５４に送信される。
【００３９】
そして、量子化器１２０において量子化された信号と、拡散符号発生器１１０において発生させた拡散符号を量子化器１１２において量子化された信号との自己相関値を算出し、第１の同期検出処理をサンプル時刻演算部１３０において行い、第２の同期検出処理を行うための同期検出範囲を決定する。
【００４０】
一方、サンプル時刻演算部１３０において決定された同期検出範囲において第２の同期検出処理を行うため、量子化器１５０において量子化された信号と、拡散符号発生器１１０において発生した拡散符号を量子化器１１４において量子化された信号との自己相関値を算出し、第２の同期検出処理を同期時刻演算部１６０において行う。以下に、同期時刻検出部３４の各構成について説明する。
【００４１】
（クロック発生器１００）
クロック発生器１００は、同期時刻検出部３４において行われる同期時刻検出処理の基準となるクロック信号を発生する。そして、発生したクロック信号をクロック生成器１０２、１０４、１０６及び時計１０８に送信する。従って、後述するように、クロック生成器１０２において生成される第１の同期検出処理に用いられる第１サンプリングクロック信号と、クロック生成器１０４において生成される第２の同期検出処理に用いられる第２サンプリングクロック信号とが、共通のクロック信号に基づき生成されることから、第１の同期と第２の同期とにおいてクロック信号に基づく同期ずれを防止することができる。
【００４２】
（クロック生成器１０２）
クロック生成器１０２は、クロック発生器１００から送信されたクロック信号に基づき、第１の同期検出処理に用いられる第１サンプリング周波数ｃｌ１０２の第１サンプリングクロック信号を生成する。そして、第１サンプリングクロック信号は、トランシーバー回路３２において復調された信号をサンプリングし量子化するために量子化器１２０に送信されるとともに、拡散符号発生器１１０で発生した拡散符号をサンプリングし量子化するために量子化器１１２にも送信される。
【００４３】
（クロック生成器１０４）
クロック生成器１０４は、クロック発生器１００から送信されたクロック信号に基づき、第２の同期検出処理に用いられる第２サンプリング周波数ｃｌ１０４の第２サンプリングクロック信号を生成する。そして、第２サンプリングクロック信号は、トランシーバー回路３２において復調された信号をサンプリングし量子化するために量子化器１５０に送信されるとともに、拡散符号発生器１１０で発生した拡散符号をサンプリングし量子化するために量子化器１１４にも送信する。なお、第２サンプリング周波数は、第１サンプリング周波数よりも高く設定される。
【００４４】
（クロック生成器１０６）
クロック生成器１０６は、クロック発生器１００から送信されたクロック信号に基づき、拡散符号発生器１１０で発生させる拡散符号のチップレートを決定するクロック周波数ｃｌ１０６のクロック信号を生成し、拡散符号発生器１１０に送信する。ここで、クロック周波数ｃｌ１０６は、移動局２０で発生した拡散符号のチップレートｆＰとの関係において、ｃｌ１０６＝ｆＰの関係式が成立するように設定される。
【００４５】
（時計１０８）
時計１０８は、クロック発生器１００から送信されたクロック信号に基づき、基地局の時刻を示す時刻情報を生成する。そして、第１の同期検出処理を行い、同期検出結果に基づいて第２の同期検出処理のための同期検出範囲を画定するサンプリング開始時刻と終了時刻とを算出するサンプル時刻演算部１３０と、第２の同期処理を行うために、量子化器１５０にサンプリング開始信号とサンプリング終了信号とを送信するサンプリング制御信号発生器１４０とに、時刻情報を送信する。
【００４６】
（拡散符号発生器１１０）
拡散符号発生器１１０と上述の移動局２０の拡散符号発生器２６とは、構成及び初期値の設定が同じであることから、移動局２０と各基地局３０とにおいて、同一の拡散符号を発生することができる。
【００４７】
本実施形態の測位システムは、少なくともデータの交信を行う通信モードと移動局の位置を測定する測位モードとを備え、システムのモードが通信モードから測位モードに切り替えられ、測位サーバ４０から送信される拡散符号発生制御信号を受信したとき、拡散符号発生器１１０は拡散符号を発生させる。そして、拡散符号発生器１１０は、発生させた拡散符号を、第１サンプリング周波数の第１サンプリングクロック信号でサンプリングし量子化を行うために量子化器１１２に、さらに、第２サンプリング周波数の第２サンプリングクロック信号でサンプリングし量子化を行うために量子化器１１４に送信する。
【００４８】
（量子化器１１２）
量子化器１１２は、拡散符号発生器１１０において発生させた拡散符号を、第１サンプリングクロック信号に基づきサンプリングし、量子化を行う。第１サンプリングクロック信号は、復調された受信信号を量子化器１２０でサンプリングして量子化するために用いられる信号であるとともに、拡散符号をサンプリングして量子化するためにも用いられる信号である。従って、後述する整合フィルタ１２２を用いて、量子化器１２０で量子化された信号と、量子化器１１２で量子化された拡散符号との自己相関値を算出し、サンプル時刻演算部１３０により第１の同期検出を行うことができる。
【００４９】
（量子化器１１４）
量子化器１１４は、拡散符号発生器１１０において発生させた拡散符号を、第２サンプリングクロック信号に基づきサンプリングし、量子化を行う。第２サンプリングクロック信号は、復調された受信信号を量子化器１５０でサンプリングして量子化するために用いられる信号であるとともに、拡散符号をサンプリングして量子化するためにも用いられる信号である。従って、後述する整合フィルタ１５４を用いて、量子化器１５０で量子化された信号と、量子化器１１４で量子化された拡散符号との自己相関値を算出し、同期時刻演算部１６０により第２の同期検出を行い、同期時刻検出を行うことができる。
【００５０】
（量子化器１２０）
量子化器１２０は、トランシーバー回路３２において復調された信号を、クロック生成器１０２において生成された第１サンプリングクロック信号に基づきサンプリングし量子化を行う。具体的には、受信したチップレートｆＰの信号を、第１サンプリング周波数ｃｌ１０２（＝ｎ１・ｆＰ）Ｈｚで、第１のサンプリングし、量子化を行う。量子化器１２０において量子化された信号は整合フィルタ１２２に入力される。
【００５１】
（整合フィルタ１２２）
整合フィルタ１２２は、量子化器１１２により量子化された拡散符号と、量子化器１２０から出力された信号との自己相関値を算出する整合フィルタ処理を行い、算出した自己相関値をサンプル時刻演算部１３０に出力する。図９に、整合フィルタ１２２の構成を示す。量子化器１２０により量子化された信号も、量子化器１１２により量子化された拡散符号も、デジタル情報として扱っているため、整合フィルタ１２２はシフトレジスタを用いて簡易に構成することができる。なお、図９中のｒ１は、第１の同期処理におけるチップレートに対する比率であり、第１の同期検出処理における分解能を表す。
【００５２】
（サンプル時刻演算部１３０）
サンプル時刻演算部１３０は、整合フィルタ１２２から出力された自己相関関数の自己相関値と、時計１０８から出力される時刻情報とから、自己相関値がピークとなる時刻を検出し同期時刻とする。算出された同期時刻に基づきサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とを算出する。そして、算出したサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とを、サンプリング制御信号発生器１４０と同期時刻演算部１６０とに出力する。
【００５３】
（サンプリング制御信号発生器１４０）
サンプリング制御信号発生器１４０は、サンプル時刻演算部１３０により算出されたサンプリング開始時刻及びサンプリング終了時刻と、時計１０８から送信された時刻情報とから、量子化器１５０により量子化を開始させる開始信号と量子化を終了させる終了信号とを発生させ、量子化器１５０に送信する。
【００５４】
（量子化器１５０）
量子化器１５０は、トランシーバー回路３２において復調された信号を、クロック生成器１０４において生成された第２サンプリング周波数の第２サンプリングクロック信号に基づきサンプリングして量子化を行う。具体的には、受信したチップレートｆＰの信号を、第２サンプリング周波数ｃｌ１０４（＝ｎ２・ｆＰ）Ｈｚで、第２のサンプリングし量子化を行う。受信した信号の量子化を行う同期検出範囲は、サンプリング制御信号発生器１４０から受信するサンプリング開始信号とサンプリング終了信号とに基づき画定される。量子化器１５０において量子化された信号は、メモリ又はレジスタ１５２に出力されて記憶される。
【００５５】
（メモリ又はレジスタ１５２）
メモリ又はレジスタ１５２は、量子化器１５０により量子化された信号を記憶する。これは、第２の同期検出処理を行うための相関演算をリアルタイムで高速に行うことが困難な場合でも、メモリ又はレジスタ１５２に量子化された信号を記憶し、記憶した信号に対してオフラインによる相関演算を行うためである。この結果、第１の同期検出処理における量子化器１２０により量子化された信号をメモリに記憶することなくリアルタイムでの同期検出処理が可能な第１サンプリング周波数に対して高く設定された第２サンプリング周波数では、量子化器１５０により量子化された信号の情報量が大量となり、リアルタイムでの第２の同期検出処理が困難な場合でも、確実に精密な同期検出処理を行うことができる。
【００５６】
（整合フィルタ１５４）
整合フィルタ１５４は、量子化器１１４により量子化された拡散符号と、量子化器１５０により量子化されメモリ又はレジスタ１５２に記憶された信号との自己相関値を算出する整合フィルタ処理を行い、算出した自己相関値を同期時刻演算部１６０に出力する。図１０に、整合フィルタ１５４の構成を示す。量子化器１５０により量子化されメモリ又はレジスタ１５２に記憶された信号も、量子化器１１４により量子化された拡散符号も、デジタル情報として扱っているため、整合フィルタ１２２と同様、整合フィルタ１５４はシフトレジスタを用いて簡易に構成することができる。なお、図１０中のｒ２は、第２の同期検出処理におけるチップレートに対する比率であり、第２の同期処理の分解能を表す。さらに、ｒ２はｒ１に比して、十分に大きな値に設定される。
【００５７】
（同期時刻演算部１６０）
同期時刻演算部１６０は、整合フィルタ１５４から出力される自己相関関数の自己相関値から同期検出を行い、同期検出結果とサンプル時刻演算部１３０から出力されるサンプリング開始時刻とから、同期時刻を演算する。
【００５８】
＜測位サーバ４０＞
本実施形態の測位システムにおいては、少なくとも３つの基地局で算出された同期検出時刻と、各基地局の位置とに基づき、移動局２０の測位を行う測位サーバ４０を備える。また、本実施形態の測位システムは、少なくとも通信モードと測位モードとを備える。そして、システムのモードが通信モードから測位モードに切り替えられ、測位サーバ４０から拡散符号発生器１１０に拡散符号発生制御信号を送信すると、拡散符号発生制御信号を受信した拡散符号発生器１１０は、拡散符号を発生させる。
【００５９】
＜＜測位処理＞＞
本実施形態に係る測位システムにおいては、移動局２０と基地局３０との間の無線通信として、精密な測位を可能とし、かつ、高い通信品質と秘匿性とを確保するため、直接拡散スペクトラム拡散通信方式を用いる。そして、一定の周期で移動局から送信される拡散符号（ＰＮ符号）を受信した少なくとも３つの基地局の同期検出結果情報により、移動局２０の測位を行う。そのため、基地局３０では、受信したＰＮ符号を高サンプリング周波数でサンプリングし量子化を行い、同期検出を行い、より精確な同期時刻を算出する必要がある。
【００６０】
そこで、本実施形態の測位ステムの同期時刻検出処理は、拡散符号の性質を利用し、第１の同期検出処理と第２の同期検出処理とを行い、精確な同期時刻を算出するものである。より具体的には、第１の同期検出処理において、低サンプリング周波数による同期（粗同期）を行い、第２の同期検出処理を行うための同期検出範囲を画定するサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とを決定し、第２の同期検出処理のための量子化器１５０による量子化された信号と、サンプリング開始時刻などをメモリ又はレジスタ１５２に記憶する。そして、第２の同期検出処理において、メモリ又はレジスタ１５２に記憶されたサンプリング結果である信号に対して、同期（微同期）を行い、第２の同期検出処理に基づき、精確な同期時刻の算出を行うものである。
【００６１】
なお、本実施形態の測位システムにおいては、測位サーバ４０により設定されるシステムのモードが通信モードとは異なる測位モードである場合に、同期時刻検出を行う。なお、測位モードである場合は、サンプリングデータ量を減らすため、移動局２０からベースバンド情報の送信は行わない。
【００６２】
以下に、本実施形態に係る測位システムの測位処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
（拡散符号発生制御信号の送信処理）
まず、本実施形態の測位システムでは、システムのモードが測位モードのときに、基地局３０の拡散符号発生器１１０で発生させたＰＮ符号を用いて、移動局２０が信号として発信した拡散符号の同期を検出し、各基地局の時計による同期時刻を測定する。従って、測位サーバ４０は、システムのモードを測位を行う測位モードに切り替え、基地局３０の拡散符号発生器１１０に拡散符号発生制御信号を送信する（ステップＳ６０）。
【００６４】
（拡散符号発生処理）
拡散符号発生制御信号を受信した基地局３０の拡散符号発生器１１０は、クロック生成器１０６により得られたクロック信号を用いてタイミングをとることにより、複数のシフトレジスタから構成された拡散符号発生器１１０内部のフリップフロップの値をシフトさせ、拡散符号を発生させる（ステップＳ４０）。ここで、クロック生成器１０６により得られたクロック信号の周波数ｃｌ１０６は、チップレートｆＰとの関係において、ｃｌ１０６＝ｆＰ（チップレート）より得られる値である。
【００６５】
（第１の同期検出処理用ＰＮ符号の送信処理）
測位システムのモードが測位モードの間、移動局２０は拡散符号としてのＰＮ信号を、所定の周期で送信する（ステップＳ３０）。送信タイミングに関して、ＰＮ符号（１周期分のＰＮ符号）の終了タイミングを、移動局２０内の時計２２の時刻情報が毎Ｐ秒、例えば、Ｐ＝１秒になるように設定される（図４）。
【００６６】
なお、１周期分のＰＮ符号を発生させるためには、移動局２０の制御器２４は、拡散符号発生開始時刻から拡散符号発生終了時刻まで、制御器２４が拡散符号発生器２６にクロック信号を送信する（図５）。また、所定の時刻に基づく１周期分のＰＮ符号を発生させるためには、図６のフローチャートに従い、拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻とが設定される。
【００６７】
（第１のサンプリング処理）
移動局２０の拡散符号発生器２６により発生させたＰＮ符号は、トランシーバー回路２８で変調された後、アンテナから送信される。基地局３０では、受信した信号をトランシーバー回路３２で復調し、同期時刻検出部３４、より具体的には、第１の同期検出処理のための量子化器１２０と、第２の同期検出処理のための量子化器１５０とに送信される。
【００６８】
量子化器１２０においては、まず、受信した信号を、第１サンプリング周波数ｃｌ１（＝ｃｌ１０２）Ｈｚでサンプリングし量子化を行う第１のサンプリング処理を行う（ステップＳ４２）。そして、量子化器１２０により量子化された信号を整合フィルタ１２２に送信する。ここで、第１サンプリング周波数ｃｌ１０２は、移動局２０で発生させた拡散符号のチップレートｆＰとの関係において、ｃｌ１０２＝ｎ１・ｆＰの関係式が成立するように設定される。なお、ｎ１は整数であり、第１の同期検出処理において、自己相関関数の自己相関値を計算する相関演算がリアルタイムで演算可能となるように選択し決定する。
【００６９】
（第１の同期検出処理）
第１のサンプリング処理（ステップＳ４２）を実行した後、量子化器１２０により量子化された信号をメモリなどに記憶することなくリアルタイムで、量子化器１２０により量子化された信号と、量子化器１１２により量子化されたＰＮ符号との自己相関値を、整合フィルタ１２２を用いて算出し、自己相関値がピークとなる時刻をサンプル時刻演算部１３０により計算する第１の同期検出処理を実行する（ステップＳ４４）。なお、第１の同期検出分解能は、上述のとおり、第１のサンプリング処理において、第１サンプリング周波数ｃｌ１０２（＝ｎ１・ｆＰ）Ｈｚでサンプリングし量子化を行っていることから、チップ時間（＝１／ｆＰ）のｎ１分の１となる。
【００７０】
（第２の同期検出処理用サンプリング時刻算出処理）
第１の同期検出処理（ステップＳ４４）により計算された自己相関関数の自己相関値と、時計１０８から出力される時刻情報とから、自己相関値がピークとなる時刻を算出し、算出されたピークを形成する時刻に基づき、第２の同期検出処理のための同期検出範囲を画定するサンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆとを算出する（ステップＳ４６）。なお、算出された第２の同期検出処理のための同期検出範囲を画定するサンプリング開始時刻ｔ２ＳＳ及びサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆと、時刻情報とから、サンプリング制御信号発生器１４０は、量子化器１５０によりサンプリングし量子化を開始する開始信号と、終了させる終了信号とを量子化器１５０に送信する。
【００７１】
サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆとを算出する処理を、図１２を用いて説明する。図１２は、サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆとを算出するフローチャートである。
【００７２】
まず、サンプル時刻演算部１３０は、サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆとを算出するため、整合フィルタ１２２から出力された自己相関値においてピークを検出した時刻を、第１の同期検出処理の同期時刻ｔ１ａと設定する（ステップＳ７０）。次に、サンプリング開始時刻ｔ２ｓｓ（＝ｔ１ａ−ｔ２ｓｓｐ＋Ｐ−Ｔｓ）を算出する（ステップＳ７２）。ここで、ｔ２ｓｓｐは第２の同期前側予備時間、ＰはＰＮ符号発生間隔、Ｔｓは符号周期を表す。さらに、サンプリング終了時刻ｔ２ｓｆ（＝ｔ１ａ＋ｔ２ｓｆｐ＋Ｐ）を算出する（ステップＳ７４）。ここで、ｔ２ｓｆｐは第２の同期後側予備時間を表す。
【００７３】
なお、サンプリング開始時刻ｔ２ｓｓとサンプリング終了時刻ｔ２ｓｆとにより画定される同期検出範囲に対して、第２の同期前側予備時間ｔ２ｓｓｐと第２の同期後側予備時間ｔ２ｓｆｐとを付加した新たな同期検出範囲と設定し、設定された同期検出範囲においてサンプリングすることにより、移動局から信号として送信される拡散符号を確実に含む第２サンプリング結果を確実に取得できる。従って、精密な同期時刻検出、測位を行うことができる。２つの予備時間は、移動局、基地局に備えられた時計各々の速度の違いにより生じる時計誤差である時計ピッチ誤差、すなわち、移動局及び基地局の１局が備える時計が単位時間経過したときに、他の局が単位時間とは異なる経過時間を示すことにより生じる時計ピッチ誤差や、第１検出手段と第２検出手段のサンプリング周波数の相違に基づく量子化誤差などを考慮して決定する。
【００７４】
従って、同期検出範囲をより限定して精確に決定することができることから、精密な同期時刻検出、測位を行うために、移動局から信号として送信される拡散符号を確実に含むサンプリング結果を確実に取得できるとともに、基地局における同期時刻検出をより少ない消費電力で行うことができ、省電力で測位可能な測位システムを実現できる。
【００７５】
（第２の同期検出処理用ＰＮ符号の送信処理）
移動局２０は、拡散符号としてのＰＮ信号を所定の周期で送信することから、第１の同期検出処理用ＰＮ符号を送信した後、第２の同期検出処理用ＰＮ符号を送信する（ステップＳ３２）。本実施形態においては、ＰＮ符号（１周期分のＰＮ符号）の終了タイミングが、移動局２０内の時計２２の時刻情報が毎Ｐ秒に設定されている（図４）。
【００７６】
（第２のサンプリング処理）
移動局２０から送信された信号を受信した基地局３０では、受信した信号をトランシーバー回路３２で復調し、第１の同期検出処理のための量子化器１２０と、第２の同期検出処理のための量子化器１５０とに送信される。
【００７７】
量子化器１５０においては、まず、第１の同期検出処理（ステップＳ４４）の結果に基づき算出された第２の同期検出処理のための同期検出範囲、すなわち、サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆとの間、受信した信号を、第２サンプリング周波数ｃｌ２（＝ｃｌ１０４）Ｈｚでサンプリングし量子化を行う第２のサンプリング処理を行う（ステップＳ４８）。そして、量子化器１５０により量子化された信号を整合フィルタ１５４に送信する。ここで、第２サンプリング周波数ｃｌ１０４は、移動局２０で発生させた拡散符号のチップレートｆＰとの関係において、ｃｌ１０４＝ｎ２・ｆＰの関係式が成立するように設定される。なお、ｎ２はｎ１よりも十分大きな整数である。従って、第２サンプリング周波数ｃｌ１０４は第１サンプリング周波数ｃｌ１０２よりも十分高い周波数となり、第２の同期検出処理は、第１の同期検出処理と比較して、より精確な同期検出処理を可能とするものである。
【００７８】
また、第１サンプリングクロック信号と第２サンプリングクロック信号とは、共通のクロックを用いるため、第１のサンプリング処理及び同期検出処理と、第２のサンプリング処理及び同期検出処理との間に、同期ずれは発生しない。
【００７９】
（量子化された受信信号の記憶処理）
量子化器１５０により量子化された信号は、第１の同期検出処理（ステップＳ４４）のために量子器１２０により量子化された信号と比較して大量の情報量を有することから、高速な相関演算を要する同期検出処理をリアルタイムで行うことは困難である。そのため、量子化器１５０により量子化された信号をメモリ又はレジスタ１５２に記憶する（ステップＳ５０）。
【００８０】
（第２の同期検出処理）
量子化器１５０により量子化された後にメモリ又はレジスタ１５２に記憶された信号と、量子化器１１４により量子化されたＰＮ符号との自己相関値を、整合フィルタ１５４を用いて算出し、自己相関値がピークとなる時刻を同期時刻演算部１６０により計算する第２の同期検出処理を実行する（ステップＳ５２）。なお、第２の同期検出分解能は、上述のとおり、第２のサンプリング処理において、第２サンプリング周波数ｃｌ１０４（＝ｎ２・ｆＰ）Ｈｚでサンプリングし量子化を行っていることから、チップ時間（＝１／ｆＰ）のｎ２分の１となる。
【００８１】
（同期時刻算出処理）
同期時刻演算部１６０は、整合フィルタ１５４から出力される自己相関関数の自己相関値と、サンプル時刻演算部１３０から出力されるサンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとから、各基地局での同期時刻を算出する同期時刻算出処理を実行する（ステップＳ５４）。具体的には、サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳと、サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳから自己相関関数の自己相関値がピーク値を示すまでの時間を検出し、第２の同期検出時刻を算出する。
【００８２】
ここで、図１３を用いて、サンプリング開始時刻ｔ２ｓｓからサンプリング終了時刻ｔ２ｓｆまでの第２の同期検出処理のための同期検出範囲において、量子化器１５０により量子化された受信信号と、拡散符号発生器１１０で発生させ量子化器１１４により量子化されたｂｐｎｂｉｔのＰＮ符号（レプリカ）とから、第２の同期検出時刻を算出する方法を説明する。サンプリング開始時刻ｔ２ｓｓからサンプリング終了時刻ｔ２ｓｆまでの同期検出範囲の期間、量子化器１５０により量子化された受信信号は、１符号周期Ｔｓの拡散符号（ＰＮ符号）を含むことから、量子化された受信信号における自己相関関数の自己相関値の極大値を計測することができる。従って、第２の同期検出処理のサンプリング開始時刻ｔ２ｓｓと、第２の同期検出のためにサンプリングされた受信信号における自己相関値が極大値となるｂｉｔ番号より同期時刻ｔ２ａを算出することができる。
【００８３】
具体的には、ＰＮ符号（レプリカ）がｂｐｎｂｉｔであり、整合フィルタ１５４により、サンプリング開始時刻ｔ２ｓｓから第２の同期検出処理のために量子化器１５０により量子化された受信信号をＰＮ符号（レプリカ）に対して１ｂｉｔごとシフトさせて自己相関関数の自己相関値を算出して、自己相関値が極大値となるｂｉｔ数ｂ２ａを計測する。従って、同期検出時刻ｔ２ａ（＝ｔ２ｓｓ＋（ｂｐｎ＋ｂ２ａ）／ｃｌ１０４）を算出することができる。ここで、ｃｌ１０４は、クロック生成器１０４において、クロック発生器１００から送信されたクロック信号に基づき、第２の同期検出処理に用いられる第２サンプリングクロック信号の第２サンプリング周波数である。
【００８４】
（測位処理）
同期時刻算出処理（ステップＳ５４）において算出された同期時刻は、基地局番号とともに測位サーバ４０に送信される。そして、少なくとも３つの基地局に対して算出された移動局２０が送信した拡散符号の同期検出時刻を基にして、移動局２０の測位を行う（ステップＳ６２）。
【００８５】
具体的には、測位システムは、以下の３つの連立方程式を解くことによって、移動局２０の座標（ｘ、ｙ）を算出するものであり、この座標（ｘ、ｙ）を未知数とする。
（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２＝（ｄ１＋ｓ）２    （数１）
（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２＝（ｄ２＋ｓ）２    （数２）
（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２＝（ｄ３＋ｓ）２    （数３）
ここで、基地局３０Ａの座標を（ｘ１、ｙ１）、基地局３０Ｂの座標を（ｘ２、ｙ２）、基地局３０Ｃの座標を（ｘ３、ｙ３）とする。基地局３０Ａと基地局３０Ｂと基地局３０Ｃとを、予め位置が解っている位置に位置づけることで、これらの座標を既知の定数とすることができる。さらに、移動局２０と基地局３０Ａとの間の距離をｄ１、移動局２０と基地局３０Ｂとの間の距離をｄ２、移動局２０と基地局３０Ｃとの間の距離をｄ３と表されたこれらの距離も既知の定数とすることができる。移動局２０と基地局３０の時計誤差をｓとする。測位システムでは、移動局２０から送信された信号の基地局３０における同期時刻の基地局間における差分より移動局２０の位置を算出することができる。具体的には、（数１）、（数２）、（数３）より以下の数式を得る。
［（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２］（１/２）−［（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２］（１/２）＝（ｄ１＋ｓ）−（ｄ２＋ｓ）    （数４）
［（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２］（１/２）−［（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２］（１/２）＝（ｄ１＋ｓ）−（ｄ３＋ｓ）    （数５）
【００８６】
また、基地局３０Ａ、３０Ｂそして３０Ｃの同期時刻をT2a30A、T2a30B、T2a30Cとし、光速をｃとすると、以下の関係が成立する。
（ｄ１＋ｓ）−（ｄ２＋ｓ）＝（T2a30A−T2a30B）×ｃ    （数６）
（ｄ１＋ｓ）−（ｄ３＋ｓ）＝（T2a30A−T2a30C）×ｃ    （数７）
（数６）及び（数７）により、（数４）及び（数５）は以下となる。
［（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２］（１/２）−［（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２］（１/２）＝（T2a30A−T2a30B）×ｃ    （数８）
［（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２］（１/２）−［（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２］（１/２）＝（T2a30A−T2a30C）×ｃ    （数９）
（数８）及び（数９）により未知数ｘ，ｙを算出することができる。
【００８７】
＜測位システムによる同期時刻検出処理の流れ＞
以下に、具体例として、移動局２０から送信されるＰＮ符号の符号周期ＴＳを１ｍ秒、ＰＮ符号発生終了タイミングの間隔Ｐを１秒に設定した場合における同期時刻検出処理の流れについて、図１４を用いて説明する。
【００８８】
（第１の同期検出処理用ＰＮ符号の送信処理）
まず、移動局２０から送信されるＰＮ符号は、符号周期ＴＳが１ｍ秒、ＰＮ符号発生終了タイミングの間隔Ｐが１秒に設定されていることから、ＰＮ信号の発生開始時刻は移動局時刻で０２分０２．９９９秒、発生終了時刻は移動局時刻で０２分０３．０００秒とすると、次のＰＮ符号の発生開始時刻は０２分０３．９９９秒、ＰＮ信号の発生終了時刻は０２分０４．０００秒となる。このように、一定の周期で、移動局２０は拡散符号であるＰＮ符号を送信する。
【００８９】
（第１の同期検出処理）
そして、基地局３０で受信され、トランシーバー回路３２で復調された受信信号を、例えば、１０ＭＨｚの第１サンプリング周波数ｃｌ１０２で量子化器１２０によりサンプリングし量子化された信号に対して、第１の同期検出処理を行った結果、０２分０３．０００００３４２１秒に自己相関関数の自己相関値のピーク値を測定した場合、同期時刻ｔ１ａは０２分０３．０００００３４２１秒と測定できる。
【００９０】
（第２の同期検出処理用サンプリング時刻算出処理）
そして、図１２のフローチャートに従い、第２の同期検出処理用の同期検出範囲を画定するサンプリング開始時刻ｔ２ＳＳとサンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆとを算出する。ここで、本実施形態においては、第二の同期前側予備時間Ｔ２ＳＳｐは０．１ｍ秒、第二の同期後側予備時間Ｔ２Ｓｆｐは０．１ｍ秒とする。この結果、サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳは０２分０３．９９８９０３４２１秒と、サンプリング終了時刻ｔ２Ｓｆは０２分０４．０００１０３４２１秒と、サンプリング期間は１．２ｍ秒と算出することができる。
【００９１】
（第２の同期検出処理）
そして、１周期後に移動局２０から送信された信号を基地局３０が受信した後、トランシーバー回路３２で復調された受信信号を、例えば、５１１．５ＭＨｚの第２サンプリング周波数ｃｌ１０４で量子化器１５０によりサンプリングし量子化された信号をメモリ又はレジスタ１５２に記憶する。従って、メモリ又はレジスタ１５２には、６１３．８＊１０＾３ｂｉｔ（＝（１．２＊１０＾（−３））＊５１１．５＊１０＾６）のデータが記憶される。
【００９２】
量子化器１５０により量子化されメモリ又はレジスタ１５２に記憶された信号と、量子化器１１４により量子化されたＰＮ符号（レプリカ）との自己相関関数の自己相関値を整合フィルタ１５４を用いて算出し、第２の同期検出処理を行う。この結果、第２の同期検出処理の同期検出結果に基づき、同期時刻を測定することができる。
【００９３】
ここで、ＰＮ符号の符号周期ＴＳ（＝１ｍ秒）から、量子化器１１４において５１１．５ＭＨｚで量子化されたＰＮ符号は、５１１．５＊１０＾３ｂｉｔ（＝（１．０＊１０＾（−３））＊５１１．５＊１０＾６）のデータとなる。サンプリング開始時刻ｔ２ＳＳと、量子化されたＰＮ符号を１ｂｉｔずつシフトして、自己相関関数の自己相関値を算出し、自己相関値のピークを検出するｂｉｔ数を計測した結果、５６２６０６（＝５１１０６＋５１１．５＊１０＾３）ｂｉｔで自己相関値のピークを算出した。
【００９４】
（同期時刻算出処理）
５６２６０６ｂｉｔは１．０９９９１４＊１０＾（−３）秒（＝５６２６０６／（５１１．５＊１０＾６））に相当することから、同期時刻は０２分０４．０００００３３３５秒（０２分０３．９９８９０３４２１秒＋１．０９９９１４＊１０＾（−３）秒）と算出することができる。
【００９５】
（測位処理）
この結果、各基地局の同期時刻により基地局間の同期時刻の差が算出され、移動局の測位を行うことができる。
【００９６】
＜＜変形例＞＞
上記実施形態においては、同期時刻検出部３４において行われる同期検出処理の基準となるクロック信号を発生するクロック発生器１００は、発生したクロック信号をクロック生成器１０２、１０４、１０６に送信する。従って、クロック生成器１０２により生成される第１の同期検出処理に用いられる第１サンプリング周波数の第１サンプリングクロック信号と、クロック生成器１０４により生成される第２の同期検出処理に用いられる第２サンプリング周波数の第２サンプリングクロック信号とが、共通のクロック信号に基づき生成されることから、第１の同期検出処理と第２の同期検出処理において同期ずれが発生しない。
【００９７】
しかし、それぞれ独立したクロック発生器（図示せず）により発生したクロック信号に基づき第１及び第２の同期検出処理用のサンプリングクロック信号などを生成することも可能である。上記実施形態の変形例として、図１５に示す。なお、図８の構成例と同じ構成要素については、同じ符号を付している。
【００９８】
＜＜ＰＮ符号＞＞
移動局２０は、拡散符号発生器２６によりＰＮ符号を発生し、トランシーバー回路２８に送信する。移動局３０が送信するＰＮ符号は異なる複数の連続したＰＮ符号からなり、基地局３０は前記複数のＰＮ符号に対応したマッチドフィルタを備える。基地局は複数の連続したＰＮ符号を受信するために、複数存在するＰＮ符号の一つのＰＮ符号にビットエラーが発生した場合でも、複数存在するＰＮ符号のいずれかはエラービットが発生していないＰＮ符号である可能性が高い。そのため電波状況が悪い場合に、受信した信号中に連続して複数のビットエラーが発生する不具合（バーストエラー）時においても、基地局３０は移動局２０の信号を正しく受信することができる。図１６に複数の連続したＰＮ符号により構成された符号を示す。図１６の符号は、符号長が等しい４つのＰＮ符号、具体的には、ＰＮ符号Ａ、ＰＮ符号Ｂ、ＰＮ符号ＣそしてＰＮ符号Ｄにより構成されている。これら４つのＰＮ符号は移動局２０より連続して送信される。
【００９９】
以上のように、本実施形態の測位システムによれば、第１の同期検出処理を行い同期検出結果情報に基づいて第２の同期検出処理のために同期検出範囲を決定するサンプル時刻演算部１３０と、第１の同期検出処理の後に、移動局２０から受信した信号を同期検出範囲においてサンプリングし、拡散符号（レプリカ）との同期を第２の同期検出処理として検出する同期時刻演算部１６０とを有することから、移動局２０の精密な測位を行うために、第１の同期検出処理の同期検出結果情報に基づいて第２の同期検出処理のために決定された同期検出範囲のみ、サンプリングすることが可能となる。従って、サンプリングする期間を所望の期間に限定することができる。
【０１００】
この結果、第２検出のためのサンプリングのみを、高サンプリング周波数でサンプリング処理を行い、さらに、第１の同期検出処理の同期検出結果情報に基づいて、より的確に第２の同期検出処理を行い精確な同期検出結果情報を得ることができるため、測位サーバ４０により精密な測位を行うことができる。特に、受信信号に対して、第２の同期検出処理のための同期検出範囲のみを高サンプリング周波数でサンプリングし量子化することから、常に、高サンプリング周波数でサンプリングを行うことを要しないため、基地局２０における同期時刻検出を少ない消費電力で行うことができ、省電力で測位可能な測位システムを実現できる。
【０１０１】
更に、本発明に係る測位システムは、上述の実施形態には限られず、その他様々な実施形態が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る同期時刻検出システムが用いられる測位システムの概略構成図である。
【図２】本発明に係る同期時刻検出システムの移動局２０の概略構成図である。
【図３】本実施形態の拡散符号発生器２６の回路の一例である。
【図４】ＰＮ符号の符号周期ＴＳを１ｍ秒、ＰＮ符号発生間隔Ｐを１秒に設定した場合の、拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻とを表した具体例である。
【図５】拡散符号発生開始時刻から拡散符号発生終了時刻まで、制御器２４が拡散符号発生器２６にクロック信号を送信する処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】制御器２４において実行される拡散符号発生開始時刻と拡散符号発生終了時刻との設定処理について説明するフローチャートである。
【図７】移動局２０に対する同期時刻検出を行う基地局３０の概略構成図である。
【図８】同期時刻検出部３４の構成図である。
【図９】整合フィルタ１２２の構成図である。
【図１０】整合フィルタ１５４の構成図である。
【図１１】本実施形態に係る測位システムの測位処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】サンプル時刻演算部１３０におけるサンプリング開始時刻とサンプリング終了時刻とを算出するフローチャートである。
【図１３】第２の同期検出処理における同期時刻算出方法を説明するための図である。
【図１４】同期時刻検出処理の流れを説明するための図である。
【図１５】変形例である同期時刻検出部３４の構成図である。
【図１６】複数の連続したＰＮ符号により構成された符号である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  測位システム
２０  移動局
２２  時計
２４  制御器
２６  拡散符号発生器
２０  トランシーバー回路
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ  基地局
３２  トランシーバー回路
３４  同期時刻検出部
４０  測位サーバ
１００  クロック発生器
１０２、１０４、１０６  クロック生成器
１０８  時計
１１０  拡散符号発生器
１１２、１１４  量子化器
１２０  量子化器
１２２  整合フィルタ
１３０  サンプル時刻演算部
１４０  サンプリング制御信号発生器
１５０  量子化器
１５２  メモリ
１５４  整合フィルタ
１６０  同期時刻演算部
【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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【図１５】
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【図１６】
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