(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１カ所の送信装置から周波数の異なる搬送波がそれぞれ拡散コードでスペクトル拡散され送信された複数の信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記複数の信号を受信可能なアンテナ手段と、
前記アンテナ手段で受信された前記複数の信号に増幅、周波数変換を含む処理を行う周波数変換手段と、
この周波数変換手段で周波数変換された前記複数の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段でディジタル信号に変換された前記複数の信号を受けて追尾する信号追尾制御手段を備え、
この信号追尾制御手段は、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、ベースバンド変換手段とキャリア位相同期制御手段を有する複数の搬送波位相追尾制御手段と、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、逆拡散手段とコード位相同期制御手段を有する複数の拡散コード位相追尾制御手段と、
前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、前記拡散コード位相追尾制御手段から出力される各拡散コード位相追尾情報に含まれる直接波と間接波との相対搬送波位相差による変動周期の相違に基づいて、前記拡散コード位相追尾制御手段に補正制御を行う拡散コード位相追尾補正手段とを有することを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項２】
前記拡散コード位相追尾補正手段による前記変動周期の相違に基づく補正制御は、前記拡散コード位相追尾情報の変動成分の統計処理によることを特徴とする請求項１に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項３】
１カ所の送信装置から周波数の異なる搬送波がそれぞれ拡散コードでスペクトル拡散され送信された複数の信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記複数の信号を受信可能なアンテナ手段と、
前記アンテナ手段で受信された前記複数の信号に増幅、周波数変換を含む処理を行う周波数変換手段と、
この周波数変換手段で周波数変換された前記複数の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段でディジタル信号に変換された前記複数の信号を受けて追尾する信号追尾制御手段を備え、
この信号追尾制御手段は、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、ベースバンド変換手段とキャリア位相同期制御手段を有する複数の搬送波位相追尾制御手段と、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、逆拡散手段とコード位相同期制御手段を有する複数の拡散コード位相追尾制御手段と、
前記複数の信号に対してそれぞれ設けられた前記複数の拡散コード位相追尾制御手段から前記拡散コード位相追尾情報が入力され、各々の拡散コード位相追尾情報に含まれる直接波と間接波との相対搬送波位相差による変動周期の相違に基づいて形成した、補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を、各々の拡散コード位相追尾情報として出力する拡散コード位相追尾補正手段とを有することを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項４】
前記拡散コード位相追尾補正手段による前記変動周期の相違に基く補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分の形成は、前記拡散コード位相追尾情報の変動成分の統計処理によることを特徴とする請求項３に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項５】
前記統計処理は、前記変動成分の平均化処理であることを特徴とする請求項２及び４に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置。
【請求項６】
複数箇所の送信装置から送信される信号を追尾可能に、前記信号追尾制御手段が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜５に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散されている受信信号の擬似雑音コード（以下、ＰＮコード）を追尾するコード位相同期ループを有したスペクトラム拡散信号受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＮコードによりスペクトラム拡散されている信号を用いるスペクトラム拡散方式は、ＧＰＳシステムの外、携帯電話システムや無線ＬＡＮ等に広く利用されているが、ここでは例としてＧＰＳシステムについて説明する。
【０００３】
現在稼働中のＧＰＳシステムでは、Ｌ１信号として、周波数１５７５．４２ＭＨｚの搬送波（以下、搬送波をキャリアと称することがある。）に、Ｃ／Ａコードと呼称される仕様が公表されたＰＮコードと航法メッセージが重畳された信号が民間に開放されている。
【０００４】
このＣ／Ａコードによりスペクトラム拡散されているＬ１信号を受信する場合、受信信号をベースバンド信号に周波数変換し、搬送波位相を追尾すると同時に、送信側と同一のＣ／Ａコードを受信装置内で発生させて逆拡散させることにより、重畳されている信号に含まれる航法メッセージを復調する。この場合、定常的に情報を復調するために、コード位相同期ループを用いて受信信号を追尾する方法が一般的である。
【０００５】
図５は、従来のＬ１信号の受信に用いられるスペクトラム拡散信号受信装置の構成を示す図であり、空中線１０、周波数変換部２０、Ａ／Ｄ変換部３０、信号処理部４０，制御部５０から構成される。
【０００６】
同図において、送信局から送信されたスペクトラム拡散信号を空中線１０により受信し、周波数変換部２０にて周波数変換及び信号増幅の処理を施し、中間周波数信号を得る。この中間周波数信号をＡ／Ｄ変換部３０にて、所定のサンプリング周波数で量子化しディジタル信号に変換し、信号処理部４０に供給する。
【０００７】
信号処理部４０は、マルチチャネルに対応すべくＮ個の信号追尾部４１，４１−１〜４１−ｎ−１を有している。この各信号追尾部４１，４１−１〜４１−ｎ−１は、各々独立に動作するベースバンド変換部４２、逆拡散部４３から構成されており、制御部５０により制御されている。
【０００８】
ベースバンド変換部４２は、Ａ／Ｄ変換部３０から供給される中間周波数の搬送波成分を除去すると同時に、忠実に搬送波位相に追従するためにキャリア位相同期制御部５１による制御ループを有している。
【０００９】
逆拡散部４３は、Ａ／Ｄ変換部３０から供給されるスペクトラム拡散されている信号に対して逆拡散を施し、スペクトルを集約すると同時に、コード位相に追従するためにコード位相同期制御部５２による制御ループを有している。図１では、ベースバンド変換部４２を逆拡散部４３よりＡ／Ｄ変換部３０側に設けているが、逆の場合でも作用は同じである。
【００１０】
これらキャリア位相同期制御部５１，コード位相同期制御部５２から、搬送波位相追尾情報ＰＣ、コード位相追尾情報ＰＬを出力する。
【００１１】
従来のスペクトラム拡散信号受信装置では、衛星からの送信信号が直接到達（直接波）する外、建物、地面などの反射物を経由して間接波としてアンテナ１０に混入した場合、コード位相追従に追尾誤差が生じる。この追尾誤差について、理想状態での相関特性及び位相弁別特性を示す図６、及び直接波と間接波による合成波の相関特性を示す図７を参照して説明する。なお、ここでは、Ｃ／Ａコードに特定されない一般的なＰＮコードの自己相関特性を示す。
【００１２】
受信したＰＮコードと受信装置内で発生したレプリカＰＮコードの自己相関特性は、理想状態では図６に示されるようにＰＮコード列±１chip幅の三角形状を示す。追尾点Ｐコード（punctual code）を得るためにその前後所定時間だけ早いＥコード（early code）と所定時間だけ遅いＬコード（late code）を観測し、その差分からＥ−Ｌ位相弁別信号を求めて、そのゼロクロスポイントに制御する方法が一般的である。
【００１３】
このコード位相追尾制御において、間接波が混入してしまった場合には、直接波と間接波との相対位相（位相差）に応じて追尾誤差の大きさと方向が変化する。図７は、直接波の相関特性、間接波の相関特性、及び合成波（直接波＋間接波）の相関特性について、直接波と間接波との搬送波相対位相が０゜の場合を同図（ａ）に示し、直接波と間接波との搬送波相対位相が１８０゜の場合を同図（ｂ）に示したものである。その外の搬送波相対位相の場合にはこれらの中間の相関特性を示すことになる。
【００１４】
この搬送波相対位相は、直接波と間接波との伝搬距離の相対差に基づき決まるから、移動衛星や移動体受信装置を使用する場合には、時々刻々と変化していくものである。つまり、間接波の混入による追尾誤差は、直接波と間接波との相対位相差を周期として変動し、その周期は直接波と間接波の伝搬経路の差により決定されるものであり、その周期をリアルタイムに知ることはできない。
【００１５】
ところで、ＧＰＳシステムの近代化に伴い、現在民間に仕様が公表されていないＬ２信号（搬送周波数＝１２２７．６ＭＨｚ）にＣ／Ａコードと同一又は類似するＰＮコードが重畳され、その符号仕様も民間用に公表され、民間に公開されることになっている。
【００１６】
このＬ２信号を受信する場合も、Ｌ１信号と同様にＬ２信号のＰＮコード（以下、Ｌ２ＰＮコード）によりスペクトラム拡散されている信号を受信し、ベースバンド信号への周波数変換及び搬送波位相追尾するとともに、送信側と同一のＬ２ＰＮコードを受信装置内で発生させて逆拡散させることにより、コード位相同期ループを用いて受信信号を追尾することになる。
【００１７】
Ｌ１信号及びＬ２信号の両信号を受信することによる利点は、直接波が電離層、対流圏を通過することによる受信信号への影響を検出できることである。又、１つの衛星信号を受信することにより、受信機内部基準周波数の誤差の補正や、周波数スキャン範囲の補正など従来から行われている制御ループの協調制御を、Ｌ２信号の受信にも適用できる。即ち、仮に先にＬ１信号の受信が確立した場合に、Ｌ２信号受信のための受信機内部基準周波数の誤差の補正や周波数スキャン範囲の補正等の協調制御を行うこともできる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
スペクトラム拡散信号受信装置においては、送信装置（衛星等）から受信装置へ到達する直接波以外に反射物などを経由した間接波の混入がコード位相誤差を生じさせ、最終的に測距に必要な送信装置と受信装置間の信号伝搬時間の測定に誤差を与えてしまう。
【００１９】
この間接波の混入がコード位相追尾誤差に与える影響は、直接波と間接波の相対振幅、相対搬送波位相、及び相対Ｃ／Ａコード位相等により決まる。従来から、この間接波の混入による追尾誤差を小さくするために、マルチパス混入そのものを抑えるようにアンテナ特性を改良して相対振幅を低減したり、位相弁別信号の振幅を抑えるためにＥ−Ｌの時間差を狭める等Ｃ／Ａコード相関器の改善による相対Ｃ／Ａコード位相の感度の削減が行われてきているが、相対搬送波位相による影響には効果的な改善手段が見られなかった。
【００２０】
そこで、本発明は、１カ所の送信装置から周波数の異なる搬送波がそれぞれ拡散コードでスペクトラム拡散されて送信された複数の信号を受信し、搬送波周波数の違いを利用して、直接波と間接波との相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を効果的に低減することができるスペクトラム拡散信号受信装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のスペクトラム拡散信号受信装置は、１カ所の送信装置から周波数の異なる搬送波がそれぞれ拡散コードでスペクトル拡散され送信された複数の信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記複数の信号を受信可能なアンテナ手段と、
前記アンテナ手段で受信された前記複数の信号に増幅、周波数変換を含む処理を行う周波数変換手段と、
この周波数変換手段で周波数変換された前記複数の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段でディジタル信号に変換された前記複数の信号を受けて追尾する信号追尾制御手段を備え、
この信号追尾制御手段は、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、ベースバンド変換手段とキャリア位相同期制御手段を有する複数の搬送波位相追尾制御手段と、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、逆拡散手段とコード位相同期制御手段を有する複数の拡散コード位相追尾制御手段と、
前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、前記拡散コード位相追尾制御手段から出力される各拡散コード位相追尾情報に含まれる直接波と間接波との相対搬送波位相差による変動周期の相違に基づいて、前記拡散コード位相追尾制御手段に補正制御を行う拡散コード位相追尾補正手段とを有することを特徴としている。
【００２２】
この請求項１記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各拡散コード位相追尾情報に含まれる、相対搬送波位相に基づく追尾情報の変動周期は、搬送波周波数（即ち、波長）に応じて異なる。これら変動周期の異なる追尾誤差を含んでいる複数の拡散コード位相追尾情報を、各々の変動周期の相違に基づいて、それぞれ補正制御するから、相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００２３】
本発明の請求項２に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置において、前記拡散コード位相追尾補正手段による前記変動周期の相違に基づく補正制御は、前記拡散コード位相追尾情報の変動成分の統計処理によることを特徴としている。
【００２４】
この請求項２記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各々の拡散コード位相追尾情報の変動成分に統計処理を施して補正制御するから、簡易な手段で相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００２５】
請求項３のスペクトラム拡散信号受信装置は、１カ所の送信装置から周波数の異なる搬送波がそれぞれ拡散コードでスペクトル拡散され送信された複数の信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記複数の信号を受信可能なアンテナ手段と、
前記アンテナ手段で受信された前記複数の信号に増幅、周波数変換を含む処理を行う周波数変換手段と、
この周波数変換手段で周波数変換された前記複数の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
このＡ／Ｄ変換手段でディジタル信号に変換された前記複数の信号を受けて追尾する信号追尾制御手段を備え、
この信号追尾制御手段は、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、ベースバンド変換手段とキャリア位相同期制御手段を有する複数の搬送波位相追尾制御手段と、
ディジタル信号に変換された前記複数の信号に対してそれぞれ設けられ、逆拡散手段とコード位相同期制御手段を有する複数の拡散コード位相追尾制御手段と、
前記複数の信号に対してそれぞれ設けられた前記複数の拡散コード位相追尾制御手段から前記拡散コード位相追尾情報が入力され、各々の拡散コード位相追尾情報に含まれる直接波と間接波との相対搬送波位相差による変動周期の相違に基づいて形成した、補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を、各々の拡散コード位相追尾情報として出力する拡散コード位相追尾補正手段とを有することを特徴としている。
【００２６】
この請求項３記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、拡散コード位相追尾情報に含まれる、相対搬送波位相に基づく追尾情報の変動周期は、搬送波周波数（即ち、波長）に応じて異なる。これら変動周期の異なる追尾誤差を含んでいる複数の拡散コード位相追尾情報を、拡散コード位相追尾補正手段により各々の変動周期の相違に基づいて補正して、補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を得る。この補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を各々の拡散コード位相追尾情報として出力することにより、相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００２７】
本発明の請求項４に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項３に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置において、前記拡散コード位相追尾補正手段による前記変動周期の相違に基く補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分の形成は、前記拡散コード位相追尾情報の変動成分の統計処理によることを特徴としている。
【００２８】
この請求項４記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各々の拡散コード位相追尾情報の変動成分に統計処理を施して補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を形成するから、簡易な手段で相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００２９】
本発明の請求項５に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項２及び４に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置において、前記統計処理は、前記変動成分の平均化処理であることを特徴としている。
【００３０】
この請求項５記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各変動成分の統計処理を平均化処理により行うから、さらに簡易な手段で相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００３１】
本発明の請求項６に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１〜５に記載されたスペクトラム拡散信号受信装置において、複数箇所の送信装置から送信される信号を追尾可能に、前記信号追尾制御手段が複数設けられていることを特徴としている。
【００３２】
この請求項６記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、送信装置からそれぞれ拡散コードでスペクトル拡散され搬送周波数の異なる複数の信号を追尾する信号追尾制御手段を複数設けているから、ＧＰＳシステムのような複数箇所の送信装置から送信される信号を並列に追尾でき、かつそれぞれの相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。なお、ここでも、ＧＰＳシステムに適用した例について説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置の構成を示す図であり、図２は、図１の信号追尾部及び制御部を具体的に示す図である。
【００３５】
図１において、同じ場所にある送信装置（衛星）から送信されたスペクトラム拡散信号であるＬ１信号及びＬ２信号の両信号を空中線１０Ａで受信し、周波数変換部２０Ａにて周波数変換及び信号増幅などの処理を施し、中間周波数信号を得る。この中間周波数信号はＬ１信号及びＬ２信号について同一周波数でもよく、別の周波数でもよい。
【００３６】
この中間周波数信号をＡ／Ｄ変換部３０Ａにて、所定のサンプリング周波数で量子化しディジタル信号に変換して、信号処理部４０Ａに供給する。ここまでの処理は説明を簡単にするために各々１つの手段で構成しているが、Ｌ１信号、Ｌ２信号用に、空中線１０Ａ、周波数変換部２０Ａ、Ａ／Ｄ変換部３０Ａをそれぞれ別々に設けてもよい。
【００３７】
信号処理部４０Ａは、マルチチャネルＮに対応すべく、１つの衛星に対してＬ１信号受信用回路とＬ２信号受信用回路を各々有した２信号追尾部４１Ａ〜４１−ｎ−１を、複数Ｎ個有している。制御部５０Ａも２信号追尾に対応した構成を有している。
【００３８】
図２は、信号処理部４０Ａにおける１つの信号追尾部４１Ａと、それに対応する制御部５０Ａ、即ち衛星１個に対する信号追尾部、制御部を示している。
【００３９】
Ｌ１信号受信処理系として、ベースバンド変換部４２−Ｌ１とキャリア位相同期制御部５１−Ｌ１でＬ１信号キャリア位相追尾制御ループ（即ち、Ｌ１信号キャリア位相追尾制御手段）を構成し、逆拡散部４３−Ｌ１とコード位相同期制御部５２−Ｌ１でＬ１コード位相追尾制御ループ（即ち、Ｌ１コード位相追尾制御手段）を構成する。
【００４０】
Ｌ２信号受信処理系として、ベースバンド変換部４２−Ｌ２とキャリア位相同期制御部５１−Ｌ２でＬ２信号キャリア位相追尾制御ループ（即ち、Ｌ２信号キャリア位相追尾制御手段）を構成し、逆拡散部４３−Ｌ２とコード位相同期制御部５２−Ｌ２でＬ２コード位相追尾制御ループ（即ち、Ｌ２コード位相追尾制御手段）を構成する。ＰＣ１，ＰＣ２は、Ｌ１信号、Ｌ２信号のキャリア位相追尾情報である。
【００４１】
追尾補正部５３は、Ｌ１信号のコード位相同期制御部５２−Ｌ１のコード位相追尾情報ＰＬ１と、Ｌ２信号のコード位相同期制御部５２−Ｌ２のコード位相追尾情報ＰＬ２とが入力される。コード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２それぞれに含まれている間接波による相対位相誤差分を低減するように各コード位相追尾情報を補正し、Ｌ１信号の補正コード位相追尾情報ＰＬ１′とＬ２信号の補正コード位相追尾情報ＰＬ２′を形成する。形成された補正コード位相追尾情報ＰＬ１′、ＰＬ２′はコード位相同期制御部５２−Ｌ１，５２−Ｌ２にフィードバックされ、このフィードバックされた補正コード位相追尾情報ＰＬ１′、ＰＬ２′に基づいてコード位相追尾が行われる。
【００４２】
各々のコード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２は、ＧＰＳ衛星の場合に静止衛星でないこと、受信装置位置も静止状態に限らないことから、直接波の伝搬距離も間接波の伝搬距離も常に変化している。これによりコード位相追尾制御による追尾点や間接波の混入による誤差量及びその方向もそれに合わせて変化している。したがって、Ｌ１信号のみのコード位相同期制御では間接波の混入による誤差量及びその方向を低減することができない。しかし、Ｌ１信号及びＬ２信号のコード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２では、間接波の混入による追尾誤差の周期がその搬送波の波長の違いに基づいて異なる。
【００４３】
したがって、本発明では、間接波の混入によるコード位相追尾誤差の周期が、Ｌ１信号とＬ２信号とで異なることを利用して、各々のコード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２から間接波の影響を抑圧するものである。
【００４４】
間接波によるＰＮコードの相関特性の劣化度合いは、図７に示したように、間接波と直接波との相対振幅、ＰＮコードレート、コード位相弁別器のＥ（Early）−Ｌ（Late）スペーシング幅、相関器構造の特性等により異なり、複雑である。ここでは本発明の本質をより理解しやすくするために、以下の簡単なモデルを用いてより簡便に説明する。
【００４５】
そのモデルとしては、次の条件を想定する。
（１）直接波と間接波との相対振幅は、Ｌ１信号、Ｌ２信号ともに同値である。
（２）ＰＮコードの拡散レートはＬ１信号、Ｌ２信号ともに同値である。なお、コード列は、同一コード列でも、異なるコード列でもよい。
（３）コード位相弁別器のＥ−Ｌスペーシング幅は、Ｌ１信号、Ｌ２信号ともに同値である。
（４）相関器構造は同一である。
（５）Ｌ１信号の直接波と間接波との相対位相差をΘＬ１とし、Ｌ２信号の直接波と間接波との相対位相差をΘＬ２とする。
（６）ΘＬ１＝０°の場合、追尾誤差量＝＋１、ΘＬ１＝１８０°の場合、追尾誤差量＝−１、及びΘＬ２＝０°の場合、追尾誤差量＝＋１、ΘＬ２＝１８０°の場合、追尾誤差量＝−１、とする。
（７）ΘＬ１及びΘＬ２の周期は衛星、受信装置、および反射物の距離により決めるが、ここではある一定値であり、その状態が定常的に継続する。
（８）Ｌ１信号の追尾点、Ｌ２信号の追尾点は衛星と受信装置間の伝搬距離は同じであるが、１信号とＬ２信号の搬送波周波数が異なることから、電離層、対流圏通過時や受信装置内通過時に異なる追尾点を示し、又受信機雑音の影響も異なるが、ここでは追尾点は一致、又は補正済みであるとする。
（９）受信機雑音は生じていない。
（１０）搬送波位相追尾は理想的な状態で直接波に定常的に追尾している。
【００４６】
さて、直接波と間接波との相対搬送波位相は、図７で説明したように、直接波と間接波の伝搬距離の差が変化するに伴い周期的に変化する。それに伴い、追尾誤差も周期的に変化する。
【００４７】
図３は、前記想定したモデルにしたがって、追尾誤差について本発明を説明する特性図であり、縦軸に追尾誤差を取り、横軸に時間をとっている。横軸の時間は、直接波と間接波との相対距離により異なるため、任意の時間単位である。
【００４８】
Ｌ１信号の場合、中心周波数１５７５．４２ＭＨｚの波長である約１９cm変化する毎に３６０°回転してしまうことになり、Ｌ１信号の追尾誤差量は周期的に＋１〜−１を繰り返す。この状態を図３に、特性イとして示している。また、Ｌ２信号の場合も同様に、中心周波数１２２７．６ＭＨｚの波長である約２５cm変化する毎に３６０°回転してしまうことになり、Ｌ２信号の追尾誤差量は周期的に＋１〜−１を繰り返す。この状態を図３に、特性ロとして示している。
【００４９】
この２つの信号Ｌ１，Ｌ２の誤差量の周期の相違（差）に基づいてコード位相制御部５２−Ｌ１、５２−Ｌ２に補正制御を行う。本実施の形態では、制御方法の１例として、その誤差量の周期の差を利用して、Ｌ１信号のコード位相追尾部５２−Ｌ１のコード位相追尾情報ＰＬ１の間接波による追尾誤差イとＬ２信号のコード位相追尾部５２−Ｌ２のコード位相追尾情報ＰＬ２の間接波による追尾誤差ロとを平均化する。
【００５０】
平均化した間接波による追尾誤差は、図中に特性ハとして示されている。この例の場合について、平均的な効果を求めるために、Ｌ１信号の直接波と間接波との相対位相差＝ΘＬ１と、Ｌ２信号の直接波と間接波との相対位相差＝ΘＬ２とが一致するまでのある長時間を仮定して比較し、間接波のもたらす誤差量を積算比較した結果、Ｌ１信号だけの場合と比較して約３７％の削減効果をもたらすことができる。
【００５１】
送信元が移動衛星であることから、このように定常的に反射波が混入し続ける頻度は極めて少ないと考えられるので、実質的な効果はさらに見込まれる。
【００５２】
再び図２に戻って、制御方法の別の例を、説明する。実際には、Ｌ１信号のコード位相追尾部５２−Ｌ１とＬ２信号のコード位相追尾部５２−Ｌ２では、搬送波周波数が異なることや、Ｌ１信号とＬ２信号が必ずしも同一拡散コードではないことが想定され、前記モデルで想定している事項は必ずしも当てはまらないから、コード位相追尾情報ＰＬ１とコード位相追尾情報ＰＬ２にそれぞれ任意のオフセット値を設定して、それぞれ間接波のもたらす追尾誤差量を得る。これらのオフセット値はその大きさがそれぞれ異なるとともに、衛星や受信装置の移動などにより変動するが、その変動は両コード位相追尾情報ＰＬ１、ＰＬ２について基本的には同量、同方向の変動である。したがって、それら追尾誤差量を平均してそれぞれオフセット値と加算することで、平均化処理された補正コード位相追尾情報ＰＬ１′、ＰＬ２′を得る。そして、補正コード位相追尾情報ＰＬ１′、ＰＬ２′をそれぞれコード位相同期制御部５２−Ｌ１、５２−Ｌ２にフィードバックして、間接波混入による位相追尾誤差を低減する。
【００５３】
１つの具体的な例としては、コード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２のそれぞれのオフセット値として、ある同一時刻のコード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２を使用し、そのオフセット値からの次の時点での変動分を平均して各オフセット値に加算することにより、間接波による追尾誤差をリアルタイムに低減することができる。
【００５４】
なお、コード位相同期制御部５２−Ｌ１、５２−Ｌ２から追尾補正部５３に、コード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２からオフセット分を除いた変動分のみを供給するようにしてもよい。また、追尾補正部５３から変動分を平均化処理した値を、コード位相同期制御部５２−Ｌ１、５２−Ｌ２にフィードバックしてもよい。
【００５５】
図４は、本発明の他の実施の形態におけるスペクトラム拡散信号受信装置における、信号追尾部及び制御部を示す図である。
【００５６】
この図４では、制御部の構成が図２と一部異なっている。制御部５０Ｂでは、追尾補正部５３Ｂで得られた補正コード位相追尾情報ＰＬ１′、ＰＬ２′を、コード位相同期制御部５２−Ｌ１、５２−Ｌ２にフィードバックすることなく、コード位相追尾情報として出力するように構成している。また、制御部５０Ｂに、コード位相追尾情報ＰＬ１，ＰＬ２と、追尾補正部５３Ｂで得られた変動分を平均化処理した値を供給し、制御部５０Ｂで補正コード位相追尾情報ＰＬ１′、ＰＬ２′を認識できるようにしてもよい。
【００５７】
この構成によっても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、以上の実施の形態では単純な平均化処理を例に説明したが、その他の統計処理でも、本発明の拡散コード位相追尾情報の前記変動周期の相違に基づく補正が可能でる。
【００５９】
さらに、Ｌ２信号に航法メッセージが重畳され疑似距離測定が可能な場合には、Ｌ１信号で得られた疑似距離と、Ｌ２信号で得られた疑似距離の変化から両距離の変化量を平均化することでも、同様の効果を得ることができる。
【００６０】
又、将来的に第３の周波数の信号が民間に開放された場合にも同様の作用を得ることができる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各拡散コード位相追尾情報に含まれる、相対搬送波位相に基づく追尾情報の変動周期は、搬送波周波数（即ち、波長）に応じて異なる。これら変動周期の異なる追尾誤差を含んでいる複数の拡散コード位相追尾情報を、各々の変動周期の相違に基づいて、それぞれ補正制御するから、相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００６２】
請求項２記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各々の拡散コード位相追尾情報の変動成分に統計処理を施して補正制御するから、簡易な手段で相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００６３】
請求項３記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、拡散コード位相追尾情報に含まれる、相対搬送波位相に基づく追尾情報の変動周期は、搬送波周波数（即ち、波長）に応じて異なる。これら変動周期の異なる追尾誤差を含んでいる複数の拡散コード位相追尾情報を、拡散コード位相追尾補正手段により各々の変動周期の相違に基づいて補正して、補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を得る。この補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を各々の拡散コード位相追尾情報として出力することにより、相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００６４】
請求項４記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各々の拡散コード位相追尾情報の変動成分に統計処理を施して補正拡散コード位相追尾情報或いは拡散コード位相追尾情報補正分を形成するから、簡易な手段で相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００６５】
この請求項５記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、各変動成分の統計処理を平均化処理により行うから、さらに簡易な手段で相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【００６６】
請求項６記載のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、送信装置からそれぞれ拡散コードでスペクトル拡散され搬送周波数の異なる複数の信号を追尾する信号追尾制御手段を複数設けているから、ＧＰＳシステムのような複数箇所の送信装置から送信される信号を並列に追尾でき、かつそれぞれの相対搬送波位相によるコード位相追尾誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置の構成を示す図。
【図２】図１の信号追尾部及び制御部を具体的に示す図。
【図３】追尾誤差について本発明を説明する特性図。
【図４】本発明の他の実施の形態におけるスペクトラム拡散信号受信装置における、信号追尾部及び制御部を示す図。
【図５】従来のＬ１信号の受信に用いられるスペクトラム拡散信号受信装置の構成を示す図。
【図６】理想状態での相関特性及び位相弁別特性を示す図。
【図７】直接波と間接波による合成波の相関特性を示す図。
【符号の説明】
１０、１０Ａ  空中線
２０、２０Ａ  周波数変換部
３０、３０Ａ  Ａ／Ｄ変換部
４０、４０Ａ  信号処理部
４１、４１Ａ  信号追尾部
４２、４２−Ｌ１、４２−Ｌ２  ベースバンド変換部
４３、４３−Ｌ１、４３−Ｌ２  逆拡散部
５０、５０Ａ、５０Ｂ  制御部
５１、５１−Ｌ１、５１−Ｌ２  キャリア位相同期制御部
５２、５２−Ｌ１、５２−Ｌ２  コード位相同期制御部
５３  追尾補正部
【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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