(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信源にて使用され得るスペクトラム拡散符号に対応した複数通りのスペクトラム逆拡散符号のうち捕捉すべき送信源に対応するものを選択し、選択された捕捉すべき送信源に対応するスペクトラム逆拡散符号のコード位相をずらし、かつ、受信信号に対する相関値を検出する相関検出動作と、検出された相関値がピーク値となるコード位相を相関ピーク位相として検出する相関ピーク検出動作と、を実行する送信源捕捉方法において、
相関ピーク位相における相関値を、受信信号のレベルが低いために生じることがあり、かつ、捕捉すべきでないスペクトラム拡散符号により求められる偽りの偽信号相互相関値によっても生じることがある低水準を示す弱信号最小スレッショルドと、比較する第１比較ステップと、
相関ピーク位相における相関値を、偽信号相互相関値によっては得られない高水準を示す弱信号最大スレッショルドと、比較する第２比較ステップと、
弱信号最小スレッショルドより高いが弱信号最大スレッショルドより低い水準を有することが判明した場合は、相関ピーク位相における相関値を判別困難相関値と判別し、弱信号最大スレッショルドより高い水準を有することが判明した場合は、相関ピーク位相における相関値を強信号相関値と判別する比較判別ステップと、
を含む強信号検出ステップと、
強信号検出ステップにて判別困難相関値と判別された場合に、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べる他符号測定ステップと、
を有することを特徴とする送信源捕捉方法。
【請求項２】
請求項１に記載の送信源捕捉方法において、
さらに、強信号検出ステップにて強信号相関値と判別された場合及び他符号測定ステップにて強信号相関値が得られないと判別された場合に、上記受信信号の送信源を捕捉したものと見なして、当該相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作を開始させる追尾動作移行ステップと、
他符号測定ステップにて強信号相関値が得られると判別された場合に、上記受信信号の送信源を捕捉してはおらず偽信号相互相関値が発生したに過ぎないと見なして、処理を一時休止若しくは中止する追尾動作移行阻止ステップとを有し、
偽信号相互相関値により生じた相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作の実行を、回避することを特徴とする送信源捕捉方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の送信源捕捉方法において、
他符号測定ステップが、
捕捉すべき送信源と同じ無線システムに属する他の送信源により使用されるスペクトラム拡散符号に対応する他の複数通りのスペクトラム逆拡散コードを用い、かつ全てのコード位相にて、受信信号に対する相関値を検出する測定ステップと、
他の複数通りのスペクトラム逆拡散符号を用いたとき得られる相関値を代表する代表相関値を、測定ステップにおける測定の結果に基づき導出する代表相関値導出ステップと、
上記代表相関値に基づき、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べる判別ステップと、を含むことを特徴とする送信源捕捉方法。
【請求項４】
請求項３に記載の送信源捕捉方法において、
代表相関値導出ステップが、測定ステップにて検出された複数通りの相関値の中から、その最大値を上記代表相関値として検出するステップであることを特徴とする送信源捕捉方法。
【請求項５】
請求項３に記載の送信源捕捉方法において、
代表相関値導出ステップが、測定ステップにて検出された複数通りの相関値に基づき、スペクトラム逆拡散符号毎の相関値の平均値を求め、求めた平均値を上記代表相関値として検出するステップであることを特徴とする送信源捕捉方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の送信源捕捉方法において、
判別ステップが、偽信号相互相関値によっては得られない高水準を示す強信号最小スレッショルドと、上記代表相関値との比較により、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べるステップであることを特徴とする送信源捕捉方法。
【請求項７】
送信源にて使用され得るスペクトラム拡散符号に対応した複数通りのスペクトラム逆拡散符号のうち捕捉すべき送信源に対応するものを選び、選んだスペクトラム逆拡散符号を用いて受信信号をスペクトラム逆拡散する受信機であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の送信源捕捉方法を実行する手段と、
その結果上記受信信号の送信源を捕捉したものと判別された場合に、以後、上記相関ピーク位相を初期値としてスペクトラム逆拡散符号のコード位相制御を実行することによって、上記送信源からの受信信号をスペクトラム逆拡散すると同時に当該送信源を追尾する手段と、
捕捉及び追尾されている送信源からの受信信号をスペクトラム逆拡散して得られる信号から、送信源により提供されるデータを復調再生する手段と、
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項８】
請求項７に記載の受信機であって、地球周回軌道上にある測位衛星を上記送信源とし、いずれかの測位衛星を見通せる空間に存する受信機を測位対象とする測位システムにて、用いられる測位システム用受信機において、
上記相関ピーク位相と上記データとを利用してその現在位置を導出する手段を備えることを特徴とする測位システム用受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信信号に対する相関値を複数通りのコード位相にて検出する相関検出動作と、複数通りのコード位相における相関値から相関値がピークとなるコード位相を相関ピーク位相として検出する相関ピーク検出動作とを、複数の送信源のうち捕捉すべき送信源に対応するスペクトラム逆拡散符号について実行する送信源捕捉方法及び受信機に関する。本発明を適用できる受信機の一例としては、地球周回軌道上にある測位衛星を送信源とし、いずれかの測位衛星を見通せる空間に存する受信機を測位対象とする測位システムにて用いられる測位システム用受信機、例えばＧＰＳ衛星からの信号を受信し当該受信機の位置、速度等の測定を行うＧＰＳ（Global Positioning System）受信機がある。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳでは、地球周回軌道上にあるＧＰＳ衛星から受信した衛星信号に基づく測位演算等により、ＧＰＳ受信機が自分の位置、速度等を検出する。ＧＰＳ受信機にて測位演算を行うには、原理上必要とされる個数以上のＧＰＳ衛星を選択し、それらのＧＰＳ衛星からの衛星信号を捕捉し、捕捉した衛星信号からデータを復調する必要がある。ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号は、その送信時刻、詳細軌道情報、軌道暦情報等を示す５０ｂｐｓのデータにより変調され、更に衛星毎に定められたスペクトラム拡散符号によりスペクトラム拡散された信号であるため、ＧＰＳ受信機では、受信した衛星信号を、選択したＧＰＳ衛星に対応するスペクトラム逆拡散符号によりスペクトラム逆拡散し、その結果得られた信号からデータを復調する。ＧＰＳ受信機では、選択した各ＧＰＳ衛星に係る復調データや、スペクトラム逆拡散を通じ位相制御情報として得られるコード位相に基づき、測位演算を実行する。なお、ＧＰＳにて使用されるスペクトラム（逆）拡散符号にはＣ／Ａ（Coarse Acquisition）コードとＰ（Precision）コードの２種類があり、両者の間には１エポック当たりチップ数、符号速度、エポック長等に関する設計上の相違があるが、いずれも、所定個数のチップから構成される擬似雑音符号であって各チップ毎に１，０の２値をとる。例えば、Ｃ／Ａコードは、１エポック当たりチップ数＝１０２３、符号速度＝１．０２３ＭＨｚ、従って繰り返し周期（エポック長）＝１ｍｓｅｃのｇｏｌｄ符号である。
【０００３】
ＧＰＳ受信機におけるスペクトラム逆拡散は、スペクトラム逆拡散符号と衛星信号との相関値の検出、検出した相関値と所定のスレッショルドとの比較、並びにこの比較の結果に基づくスペクトラム逆拡散符号の位相制御即ちコード位相制御を、伴っている。まず、スペクトラム逆拡散符号と衛星信号との相関値は、衛星信号に係る擬似雑音符号の値とスペクトラム逆拡散符号の値との一致／不一致の度合を示す情報であり、衛星信号に係る擬似雑音符号の値とスペクトラム逆拡散符号の値とがエポック全体に亘り一致している状態、即ち衛星信号に対してスペクトラム逆拡散符号のチップ位置即ちコード位相が同期している状態では、他の状態に比べて顕著に大きくなる。そのため、ＧＰＳ受信機では、検出した相関値をそのスレッショルドと比較し、前者が後者を上回った場合は“コード位相が同期した”と判定する。なお、このスレッショルドは、予め、コード位相同期状態を他の状態から区別して検出できるよう定めておく。ＧＰＳ受信機では、コード位相同期状態になるまで即ち衛星信号を捕捉するまで、かつ１エポック全体を調べ終えるのを限度として、スペクトラム逆拡散符号のコード位相を例えば１チップずつずらしつつ、上掲の相関値検出及びスレッショルド比較を実行する。１エポックに亘りコード位相をずらして調べたが“同期”との判定が得られない場合は、衛星信号のキャリアに対して周波数同期していない可能性があるため局部発振周波数をわずかにずらして再試行する。コード位相同期状態になると、衛星信号がスペクトラム逆拡散されデータを復調することが可能になると同時に、そのときのコード位相即ち相関値がピークになるコード位相を、擬似距離導出に利用可能になる。一旦衛星信号を捕捉した後は、衛星信号に係る擬似雑音符号の位相変化に追従するようコード位相を変化させることにより、その衛星（信号）を追尾する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、受信信号（ＧＰＳの場合衛星信号）に対するスペクトラム逆拡散符号のコード位相同期を常に正しく確立するには、相関値をスレッショルドと単純に比較するという手法では、十分でない。それは、（１）スペクトラム逆拡散符号に対応した送信源（ＧＰＳの場合衛星）とは異なる送信源からの受信信号に対して発生する弱い相関値即ち偽信号相互相関値、（２）相関値がピークとなるコード位相以外の位相において発生する弱い相関値即ち偽位置自己相関値、（３）送信源との対応関係及びコード位相は正しいが相関器入力レベルが低い受信信号による弱い相関値即ち弱信号時相関値等を、単純なスレッショルド比較では識別できないためである。
【０００５】
まず、ＧＰＳにおけるＣ／Ａコードを例として考えると、衛星信号波形に歪が全くなく、受信した衛星信号の相関器への入力レベルが例えば−１１０ｄＢｍ程度と割合高い準理想的な状況下で、その衛星信号の送信元に対応したスペクトラム逆拡散符号が用いられかつその衛星信号に対しそのスペクトラム逆拡散符号が正確にコード位相同期しているとき、１エポック当たり一致チップ数は、１０２３個となる。一致チップ数と不一致チップ数の差の絶対値を相関値と称することとすると、この場合の相関値即ち強信号時相関値は１０２３であるといえる。しかし、実際の衛星信号波形は歪んでいるため、強信号時相関値はこの理想値より低く、例えば１０２３×４０．０％＝４０９．２程度となる。
【０００６】
次に、衛星信号受信レベルが更に２３．７ｄＢ低く−１３３．７ｄＢｍであれば、２３．７ｄＢ＝−２０×ｌｏｇ（２．６／４０．０）の式から読みとれるように、相関値即ち弱信号時相関値は１０２３×２．６％＝２６．２となる。
【０００７】
他方、衛星信号受信レベルが十分高ければ、偽信号相互相関値が、上掲の弱信号時相関値と同程度となる場合がある。即ち、ＧＰＳでは、異なるＧＰＳ衛星に係るＣ／Ａコード同士の相関値が３３まで大きくなることがあり得るため、上に掲げた強信号時と同程度の信号強度及び歪であれば、偽信号相互相関値は最大で３３×４０．０％＝２６．０となり得る。この偽信号相互相関値は、強信号時より２３．７ｄＢ低いレベルの衛星信号による弱信号時相関値即ち上掲の２６．２と、ほぼ等しい値である。
【０００８】
このように弱信号時相関値と偽信号相互相関値は近い値をとりうるし、電波環境次第では後者の方が大きいこともあり得る。そのため、確実に弱信号時相関値を“同期”と判定し偽信号相互相関値を“非同期”と判定できるようにスレッショルドを定めるのは難しい。結果として、従来は、弱信号時相関値から“コード位相＝非同期”と判定してしまうおそれや、偽信号相互相関値から“コード位相＝同期”と判定してしまうおそれを、受信機設計上内包していた。同様の問題は、弱信号時相関値と偽位置自己相関値との間でも生じる。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、送信源毎に異なるスペクトラム拡散符号によりスペクトラム拡散した信号が送信され受信機ではいずれか所定個数の送信源を選択しそれぞれに対応するスペクトラム逆拡散符号により受信信号をスペクトラム逆拡散する無線システムにおいて、受信機における相関検出値に現れる弱信号時相関値と偽信号相互相関値（及び偽位置自己相関値）とを、より確実に識別できるようにすることを、その目的の一つとしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、送信源にて使用され得るスペクトラム拡散符号に対応した複数通りのスペクトラム逆拡散符号のうち捕捉すべき送信源に対応するものを選択し、選択された捕捉すべき送信源に対応するスペクトラム逆拡散符号のコード位相をずらし、かつ、受信信号に対する相関値を検出する相関検出動作と、検出された相関値がピーク値となるコード位相を相関ピーク位相として検出する相関ピーク検出動作と、を実行する送信源捕捉方法において、相関ピーク位相における相関値を、受信信号のレベルが低いために生じることがあり、かつ、捕捉すべきでないスペクトラム拡散符号により求められる偽りの偽信号相互相関値によっても生じることがある低水準を示す弱信号最小スレッショルドと、比較する第１比較ステップと、相関ピーク位相における相関値を、偽信号相互相関値によっては得られない高水準を示す弱信号最大スレッショルドと、比較する第２比較ステップと、弱信号最小スレッショルドより高いが弱信号最大スレッショルドより低い水準を有することが判明した場合は、相関ピーク位相における相関値を判別困難相関値と判別し、弱信号最大スレッショルドより高い水準を有することが判明した場合は、相関ピーク位相における相関値を強信号相関値と判別する比較判別ステップと、を含む強信号検出ステップと、強信号検出ステップにて判別困難相関値と判別された場合に、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べる他符号測定ステップと、を有することを特徴とする。
更に、強信号検出ステップにて強信号相関値と判別された場合及び他符号測定ステップにて強信号相関値が得られないと判別された場合に、上記受信信号の送信源を捕捉したものと見なして、当該相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作を開始させる追尾動作移行ステップと、他符号測定ステップにて強信号相関値が得られると判別された場合に、上記受信信号の送信源を捕捉してはおらず偽信号相互相関値が発生したに過ぎないと見なして、処理を一時休止若しくは中止する追尾動作移行阻止ステップとを有し、偽信号相互相関値により生じた相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作の実行を、回避することを特徴とする。
更に、捕捉すべき送信源以外のスペクトラム逆拡散符号の相関値は、捕捉すべき送信源と同じ無線システムに属する２個以上の最大値を用いることを特徴とする。更にまた、捕捉すべき送信源以外のスペクトラム逆拡散符号の相関値は、捕捉すべき送信源と同じ無線システムに属する２個以上の平均値を用いることを特徴とする。また、偽信号相互相関値の有無の判定を、捕捉すべき送信源以外のスペクトラム逆拡散符号の相関値が、任意のスレショルド以上であることにより、判定することを特徴とする。
このように、（１）受信信号に対する相関値を複数通りのコード位相にて検出する相関検出動作と、複数通りのコード位相における相関値から相関値がピークとなるコード位相を相関ピーク位相として検出する相関ピーク検出動作とを、複数の送信源（例えば衛星）のうち捕捉すべき送信源に対応するスペクトラム逆拡散符号について実行する送信源捕捉方法において、（２）相関ピーク位相における相関値を、受信信号のレベルが低いために生じることがあり、かつ、捕捉すべきでないスペクトラム拡散符号により求められる偽りの偽信号相互相関値によっても生じることがある低水準を示す弱信号最小スレッショルドと、比較する第１比較ステップと、相関ピーク位相における相関値を、偽信号相互相関値によっては得られない高水準を示す弱信号最大スレッショルドと、比較する第２比較ステップと、弱信号最小スレッショルドより高いが弱信号最大スレッショルドより低い水準を有することが判明した場合は、相関ピーク位相における相関値を判別困難相関値と判別し、弱信号最大スレッショルドより高い水準を有することが判明した場合は、相関ピーク位相における相関値を強信号相関値と判別する比較判別ステップと、を含む強信号検出ステップと、（３）強信号検出ステップにて判別困難相関値と判別された場合に、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べる他符号測定ステップと、（４）強信号検出ステップにて強信号相関値と判別された場合及び他符号測定ステップにて強信号相関値が得られないと判別された場合に、上記受信信号の送信源を捕捉したものと見なして、当該相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作を開始させる追尾動作移行ステップと、（５）他符号測定ステップにて強信号相関値が得られると判別された場合に、上記受信信号の送信源を捕捉してはおらず偽信号相互相関値が発生したに過ぎないと見なして、処理を一時休止若しくは中止する追尾動作移行阻止ステップとを有し、（６）偽信号相互相関値により生じた相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作の実行を、回避することを特徴とする。
【００１１】
このように、偽信号相互相関によっても得られるほど低水準の相関ピークを検出した場合に、他のスペクトラム逆拡散コードを用いれば強信号相互相関値が得られるのか、裏返せば上記低水準の相関ピークが偽信号相互相関によるものであるのかを調べるようにしたため、弱信号時相関値と偽信号相互相関値とをより確実に識別でき、コード位相同期の誤確立等の障害は発生しにくくなる。
【００１２】
また、他符号測定ステップにおいては、例えば、（１）捕捉すべき送信源と同じ無線システムに属する他の送信源により使用されるスペクトラム拡散符号に対応する他の複数通りのスペクトラム逆拡散コードを用い、かつ全てのコード位相にて、受信信号に対する相関値を検出する測定ステップと、（２）他の複数通りのスペクトラム逆拡散符号を用いたとき得られる相関値を代表する代表相関値を、測定ステップにおける測定の結果に基づき導出する代表相関値導出ステップと、（３）上記代表相関値に基づき、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べる判別ステップとを、実行する。これらのステップの実行に際しては、従来から用いられている相関器やソフトウエア部品等を利用できるため、本発明を実施するために回路規模が肥大し又は開発コストが顕著にかさむことはない。
【００１３】
更に、上記代表相関値としては、測定ステップにて検出された複数通りの相関値の中から検出した最大値や、測定ステップにて検出された複数通りの相関値に基づきスペクトラム逆拡散符号毎に求めた相関値の平均値を、用いることができる。前者を用いた方が偽信号相互相関値を正しく検出できる可能性が高いが、後者を用いれば受信信号に対する局部発振信号の周波数ずれの影響を受けにくい等、互いに一長一短がある。
【００１４】
更に、判別ステップでは、例えば、偽信号相互相関によっては得られない高水準を示す強信号最小スレッショルドと、上記代表相関値との比較により、他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを調べる。また、強信号検出ステップでは、例えば、（１）受信信号のレベルが低いために生じることがありかつ偽信号相関によっても生じることがある低水準を示す弱信号最小スレッショルドと、相関ピーク位相における相関値とを比較する第１比較ステップと、（２）偽信号相互相関によっては得られない高水準を示す弱信号最大スレッショルドと、相関ピーク位相における相関値とを比較する第２比較ステップとを実行し、（３）相関ピーク位相における相関値について、弱信号最小スレッショルドより低い水準を有することが判明した場合は引き続き相関検出動作及び相関ピーク検出動作を実行し又はそれらを一時休止若しくは中止させ、弱信号最小スレッショルドより高いが弱信号最大スレッショルドより低い水準を有することが判明した場合は判別困難相関値と判別し、弱信号最大スレッショルドより高い水準を有することが判明した場合は強信号相関値と判別する。このように、本発明における各種判別は各種スレッショルドの適当な設定の下に好適かつ簡便に実現できる。
【００１５】
そして、本発明は、受信機に係る発明として表現できる。即ち、本発明は、（１）送信源にて使用され得るスペクトラム拡散符号に対応した複数通りのスペクトラム逆拡散符号のうち捕捉すべき送信源に対応するものを選び、選んだスペクトラム逆拡散符号を用いて受信信号をスペクトラム逆拡散する受信機であって、（２）本発明に係る送信源捕捉方法を実行する手段と、（３）その結果上記受信信号の送信源を捕捉したものと判別された場合に、以後、上記相関ピーク位相を初期値としてスペクトラム逆拡散符号のコード位相制御を実行することによって、上記送信源からの受信信号をスペクトラム逆拡散すると同時に当該送信源を追尾する手段と、（４）捕捉及び追尾されている送信源からの受信信号をスペクトラム逆拡散して得られる信号から、送信源により提供されるデータを復調再生する手段と、を備えることを特徴とする。本発明に係る受信機は、更に、地球周回軌道上にある測位衛星を上記送信源とし、いずれかの測位衛星を見通せる空間に存する受信機を測位対象とする測位システムにて、用いられる測位システム用受信機であって、上記相関ピーク位相と上記データとを利用してその現在位置を導出する手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。
【００１７】
（１）全体機能及び動作
図１に、本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機の概略機能構成を示す。この図に示す受信機では、衛星信号は、アンテナ１０１により受信され、周波数変換部１０２にてダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換部１０３によりサンプリングされ、相関器１０４に入力される。相関器１０４及び信号発生器１０５は、測位演算に必要な衛星の個数、捕捉・追尾すべき衛星信号に係るスペクトラム拡散符号の１エポック当たりチップ数、更には許容される装置規模・コスト等に応じて、またＩ，Ｑ各相に対応して、複数個設け、パラレルに又はシーケンシャルに動作させる。受信制御部１０６は、位置・速度演算部１１２からの情報に応じかつ相関器１０４の出力に基づき、信号発生器１０５の動作、特に発生させる局部発振信号の周波数、発生させるスペクトラム逆拡散コード（擬似雑音符号）の種類、発生させる各スペクトラム逆拡散コードのコード位相等を制御する。
【００１８】
相関器１０４、受信制御部１０６及び信号発生器（図中の「擬似雑音符号及び局部発振信号発生器」）１０５は、キャリア周波数及びコード位相双方に関し、衛星信号に対する同期ループを構成している。
【００１９】
まず、受信制御部１０６は、位置・速度演算部１１２が選択した組合せに属する衛星それぞれに対応するスペクトラム逆拡散符号を、信号発生器１０５により発生させ、そのコード位相を、相関器１０４の出力たる相関値がピークとなるよう制御する（「捕捉」）。この制御によって衛星信号に対するスペクトラム逆拡散符号のコード位相同期が確立され、従ってその衛星信号がスペクトラム逆拡散された状態では、データ復調部１１０にてその衛星信号からデータを復調することができる。復調されたデータ例えば送信元衛星の詳細軌道情報や送信時刻に関するデータは、位置・速度演算部１１２に供給される。受信制御部１０６は、この状態即ちコード位相同期状態が維持されるよう、逐次得られる相関値に基づき信号発生器１０５におけるコード位相を制御する（「追尾」）。
【００２０】
また、相関器１０４の入力段以前にある図示しない部材（又は周波数変換部１０２）において、信号発生器１０５から供給される局部発振信号により、衛星信号がより低い周波数に変換される。コード位相同期を確立する対象となる衛星信号は、この周波数変換後の衛星信号である。ここに、信号発生器１０５における局部発振周波数がずれていると、一旦コード位相同期を確立しても時間経過に伴いその同期は容易にはずれるため、上述のコード位相同期ループとしての動作だけでは、衛星信号を追尾することはできない。受信制御部１０６は、スペクトラム逆拡散符号の１エポックに亘りコード位相をずらして調べたがコード位相同期を確立できない場合等に、信号発生器１０５における局部発振周波数をわずかに調整する等、相関値に基づく局部発振周波数制御を行って、局部発振周波数を衛星信号のキャリア周波数に対して同期させる（キャリア周波数同期ループ）。
【００２１】
衛星信号に対するキャリア周波数同期及びコード位相同期が共に確立されている状態、即ち相関器１０４を介してスペクトラム逆拡散された衛星信号が得られる状態では、受信制御部１０６は、相関器１０４にてスペクトラム逆拡散された衛星信号をデータ復調部１１０に供給し詳細軌道情報等のデータを復調させる一方で、同期制御を通じて得られる情報のうち信号発生器１０５におけるコード位相を擬似距離測定部１０９及び擬似速度測定部１０８に与え、信号発生器１０５における局部発振信号周波数をドップラー周波数測定部１１１に与える。擬似距離測定部１０９は、コード位相に基づき衛星信号の送信元に対する擬似距離、即ちコード擬似距離を求める。擬似速度測定部１０８は、コード位相の時間変化を検出して衛星信号の送信元に対する受信機の移動速度、即ち擬似速度を求める。ドップラー周波数測定部１１１は、局部発振周波数の変化から、衛星信号キャリア周波数のドップラー変移、ひいては送信元に対する受信機の移動速度即ちドップラー速度を求める。
【００２２】
位置・速度演算部１１２は、データ復調部１１０により復調されたデータに加え、擬似距離測定部１０９により求められたコード擬似距離等を用いて、受信機の位置を演算する。また、位置・速度演算部１１２は、擬似速度測定部１０８により求められた擬似速度や、ドップラー周波数測定部１１１における測定結果に基づき、地球表面又は中心に対する受信機の移動速度を演算する。位置・速度演算部１１２は、図示しない表示装置、音声出力装置、通信回線等を介して、演算結果等を使用者に知らせる。位置・速度演算部１１２は、更に、データ復調部１１０によって復調された情報、過去に取得・演算し蓄積しておいた情報等に基づき、測位に使用する衛星の組合せを選択して、選択したＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信（捕捉・追尾）するよう受信制御部１０６に指示する。
【００２３】
（２）偽信号相互相関への対策
本実施形態においては、弱信号相関値と偽信号相互相関値とを識別し、検出された相関ピーク（相関値のピーク）が偽信号相互相関値である場合には、その相関ピークに係るコード位相（相関ピーク位相）ではコード位相同期を確立しないようにしている。ここでは、そのために受信制御部１０６により実行される手順を、２通り（図２及び図３）示す。
【００２４】
まず、図２に示す手順では、受信制御部１０６は、捕捉すべき衛星に係るスペクトラム逆拡散符号（図中の「ＰＮコード」）を用いて任意のコード位相にて検出した相関値（図中の「所定のcodechipの相関値」）を、相関器１０４から受け取る（２０１）。受信制御部１０６は、この相関値が弱信号最小スレッショルド以上であるか否かを判別し（２０２）、弱信号最小スレッショルド以上であると判別した場合は更に弱信号最大スレッショルド以下であるか否かを判別する（２０３）。弱信号最小スレッショルドは、受信信号のレベルが低いために生じることがあり、かつ、偽信号相関によっても生じることがある低水準相関を示すスレッショルドであり、弱信号最大スレッショルドは、偽信号相互相関によっては得られない高水準相関を示すスレッショルドである。
【００２５】
従って、ステップ２０３で弱信号最大スレッショルド以上と判別された場合は、その相関値は、偽信号相互相関によっては得られないほど高水準の相関値、即ち強信号相関値たる相関ピークであると見なせるため、受信制御部１０６は、図示した手順を脱して、当該相関ピークに係るコード位相でのコード位相同期確立動作（図中の「受信処理」）に移行する。また、ステップ２０２で弱信号最小スレッショルド以下と判別された場合は、その相関値は、相関ピークを示していないと見なせるため、図示の如くステップ２０１に戻り、引き続き相関検出動作及び相関ピーク検出動作を実行する。或いは、それらの動作を一時的に休止し又は中止する。
【００２６】
ステップ２０２で弱信号最小スレッショルド以上と判別されステップ２０３で弱信号最大スレッショルド以下と判別された場合は、その相関値（相関ピーク）については、受信信号の相関器入力レベルが低いために低水準であるのか、それとも、捕捉すべき衛星にて使用されていないスペクトラム拡散符号によりスペクトラム拡散されている受信信号に対する相関値即ち偽信号相互相関値であるために低水準であるのかを、単純には判別できない判別困難相関値であると見なす。ステップ２０２及び２０３の実行を通じて、偽信号相互相関によっても得られるほど低水準の相関値に属するこのような判別困難相関値が発見されると、受信制御部１０６は、他のいずれのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られないのか、それとも他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られるのかを、実測、最大値演算及びスレッショルド判別によって調べる（２０４，２０５）。
【００２７】
即ち、受信制御部１０６は、他のＧＰＳ衛星に対応するものを含めた３２又は３７通りのスペクトラム逆拡散コードそれぞれについて、かつ１０２３通りある全てのコード位相にて、受信信号に対する相関値を相関器１０４により検出し、それらの中から最大値即ち最大相関値を求める（２０４）。その際局部発振周波数は変えない。受信制御部１０６は、この最大相関値が、偽信号相互相関によっては得られない高水準相関を示す強信号最小スレッショルド以上である場合は、他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いれば強信号相関値が得られると判別する（２０５）。これは、言い換えれば、裏返せばステップ２０１で得た低水準の相関ピークが偽信号相互相関によるものである、ということである。そこで、受信制御部１０６は、ステップ２０１に戻るか、或いは図示の手順の実行を一時休止又は中止する。逆に、ステップ２０５にて、最大相関値が強信号最小スレッショルド未満であると判別された場合は、他のいずれかのスペクトラム逆拡散符号を用いても強信号相関値は得られない、裏返せばステップ２０１で得た低水準の相関ピークが弱信号によるものである、ということであるから、受信制御部１０６は、当該相関ピークに係るコード位相でのコード位相同期確立動作に移行する。
【００２８】
このように、図２に示した手順によれば、偽信号相互相関により生じた相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作の実行を、回避することができる。従来から使用されているハードウエアを用いてまたソフトウエア等のわずかな変更にて実施できるため、経済性も高い。
【００２９】
図２の手順に対する図３の手順の相違点のうち最も大きいものは、ステップ２０４にて全相関値の最大値たる最大相関値を検出しているのに対し、図３中のステップ３０４ではスペクトラム逆拡散コード毎に求めた相関値を更にスペクトラム逆拡散コード間で平均したもの即ち平均相関値を、検出していることである。即ち、図２の手順で判別対象となる最大相関値は、ステップ２０１で検出した相関値が偽信号相互相関値である場合は、概ね、捕捉すべき衛星以外の衛星に対応するスペクトラム逆拡散コードについての強信号相関値を示すものとなる。これに対し、ある衛星について強信号相関が発生していれば、他の衛星について、５４３〜５４４チップ程度の一致を示す比較的強い偽信号相互相関が約２５％程度という比較的高い確率で発生する。そのため、図３の手順で判別対象となる平均相関値は、ステップ２０１で検出した相関値が偽信号相互相関値である場合は、概ね、捕捉すべき衛星以外の衛星に対応するスペクトラム逆拡散コードについての強信号相関値と、それ以外のスペクトラム逆拡散コードについての偽信号相互相関値等との平均値になる。これに伴い、図３における平均相関値は一般に図２における最大相関値より小さくなることから、ステップ３０５における強信号最小スレッショルドはステップ２０５における強信号最小スレッショルドより小さい値に設定する。なお、図３の手順中、ステップ３０１，３０２，３０３は図２中のステップ２０１，２０２，２０３と同じである。
【００３０】
図３の手順における平均相関値も、図２の手順における最大相関値と同様、他のスペクトラム逆拡散コードについての強信号相関の有無を反映している。そのため、図３に示す手順によっても、偽信号相互相関により生じた相関ピーク位相を初期値とした送信源追尾動作の実行を回避できる、経済性が良好である等の効果が得られる。
【００３１】
また、最大相関値の方が一般に平均相関値より大きな値になり、従ってノイズとの分離が容易であるため、図２に示した手順の方が偽信号相互相関値を正しく検出できる可能性が高い。反面、いずれかの衛星についてキャリア周波数に対する局部発振周波数の周波数ずれがあると、図２に示した手順ではその衛星に係る相関ピーク自体を検出しにくい。平均化することによって、他のある衛星における強信号相関の発生だけでなくそれ以外の衛星における偽信号相互相関の発生をも、強信号最小スレッショルドとの比較対象に算入できるため、図３に示した手順では、当該周波数ずれの影響を抑えることができるし、偽信号相互相関の原因となっている衛星をより正確に特定できる。
【００３２】
（３）補遺
偽位置自己相関値と弱信号時相関値については、１エポックに属する全てのチップ（Ｃ／Ａコードでは１０２３個）について相関値を検出することによって、即ち、１０２３通りのコード位相全てについて相関値を調べその中で最大の相関値を示すコード位相であってその相関値が十分大きいものを選ぶことによって、両者を識別することができる。この処理は、相関値が弱信号最大スレッショルド以下であり、かつ偽信号相互相関でもない場合に行えば足りるため、図２又は図３に示す手順であればステップ２０５又は３０５実行後受信処理移行前に行う。
【００３３】
本発明はＣ／Ａコードに限定されるものではなく、原理的にはＰコードにも適用できる。本発明は、各種の補強又は修正が施されたＧＰＳ受信機、例えばＤＧＰＳ機能を有するＧＰＳ受信機等にも、適用できる。更に、ＧＰＳ受信機に限らず、複数種類のスペクトラム拡散コードを選択的に使用してスペクトラム拡散された信号を受信する受信機、特にその受信レベルが非常に低くなることがある受信機一般に、本発明を適用できる。本発明は、１エポック当たりチップ数が多いもの、偽信号相互相関値が比較的大きくなりやすいもの、送受信機間が非同期のもの等に対して適用した場合に、その効果が顕著になる。
【００３４】
また、本願出願人は、特願２０００−３４３０５６号において相関値判定のためのスレッショルドを相関値判定の結果に追従して変化させる手法を、提案している。この手法によっても弱信号による支障の一部に対処できるが、迅速性・信頼性という面では本発明の方が優れている。即ち、本発明では、受信機の位置等に関する測位結果を使用することなしに偽信号相互相関値と弱信号相関値とを識別できるため、使用する測位結果が得られる以前の時点における偽信号相互相関値の影響を、防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るＧＰＳ受信機の機能構成を示すブロック図である。
【図２】  本実施形態における弱信号分離手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】  本実施形態における弱信号分離手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１  アンテナ、１０４  相関器、１０５  擬似雑音符号及び局部発振信号発生器、１０６  受信制御部、１０７  相関値記憶部、１１１  ドップラー周波数測定部、１１２  位置・速度演算部。
【図１】
0003749681.tif 000002
【図２】
0003749681.tif 000003
【図３】
0003749681.tif 000004