JP4445338B2 - Spread spectrum signal receiver - Google Patents
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Description
本発明は、擬似雑音信号(以下、PNコードという。)を用いてスペクトラム拡散された受信信号を復調するスペクトラム拡散信号受信装置に関する。 The present invention relates to a spread spectrum signal receiving apparatus that demodulates a spread spectrum received signal using a pseudo noise signal (hereinafter referred to as a PN code).
現在のGPS(Global Positioning System)において、送信装置である人工衛星は、航法メッセージに1575.42MHzの周波数を有する搬送波を重畳し、前記搬送波が重畳された前記航法メッセージに対して、C/Aコードと呼称されるPNコードを用いてスペクトラム拡散を行い、スペクトラム拡散された前記航法メッセージをL1信号としてスペクトラム拡散信号受信装置に送信している。 In the current GPS (Global Positioning System), an artificial satellite as a transmitting device superimposes a carrier wave having a frequency of 1575.42 MHz on a navigation message, and a C / A code is applied to the navigation message on which the carrier wave is superimposed. Spread spectrum is performed using a PN code referred to as “P”, and the spread spectrum navigation message is transmitted as an L1 signal to a spread spectrum signal receiving apparatus.
ここで、C/Aコードは、前記送信装置に配置された10ビットの2つのコード発生器(G1ジェネレータ及びG2ジェネレータ)により生成された2種類のコード列をmodulo2加算したコード列であり、チップレートが1.023MHzであり、チップ数が1023チップであり、繰り返し周期が1msである。また、G2ジェネレータの出力タップを変えることにより、人工衛星毎に固有のコード列を得ることができる。
Here, the C / A code is a code sequence obtained by adding
ところで、GPSは、2008年頃を目処にシステムの更新が予定されている(非特許文献1参照)。これに伴い、L2信号(搬送周波数:1227.6MHz)に、新たなPNコードとしてのL2Cコードによるスペクトラム拡散された信号の送信が開始される予定である。 By the way, GPS is scheduled to be updated around 2008 (see Non-Patent Document 1). Along with this, transmission of a spectrum-spread signal using an L2C code as a new PN code is scheduled to start on the L2 signal (carrier frequency: 1227.6 MHz).
この場合、前記L2Cコードは、2種類のPNコード(L2CMコード及びL2CLコード)に時分割されており、前記L2CMコードのチップレートは511.5kHz、チップ数は10230チップであり、繰り返し周期は20msである。一方、前記L2CLコードのチップレートは511.5kHzであり、チップ数は767250チップであり、繰り返し周期は1.5sである。 In this case, the L2C code is time-divided into two types of PN codes (L2CM code and L2CL code), the chip rate of the L2CM code is 511.5 kHz, the number of chips is 10230 chips, and the repetition period is 20 ms. It is. On the other hand, the chip rate of the L2CL code is 511.5 kHz, the number of chips is 767250 chips, and the repetition period is 1.5 s.
前記L2CMコード及び前記L2CLコードは、GPSを構成する各人工衛星に固有のコード列であり、送信装置(ここでは前記各人工衛星)内に配置された27ビットのコード発生器で生成される(227−1)個のコード列を、前記各人工衛星で開始区間及び終了区間に分割することによって得られる。 The L2CM code and the L2CL code are code strings specific to each satellite constituting the GPS, and are generated by a 27-bit code generator disposed in a transmission device (here, each artificial satellite) ( It is obtained by dividing 2 27 -1) code strings into a start interval and an end interval by each artificial satellite.
既存の技術と非特許文献1の開示内容とに基づけば、L2Cコードによってスペクトラム拡散された信号を復調するスペクトラム拡散信号受信装置は、以下のように考えることができる。
Based on the existing technology and the contents disclosed in Non-Patent
このスペクトラム拡散信号受信装置は、GPSの人工衛星からの信号を受信し、受信した信号に対して周波数変換及び増幅処理を行って、前記受信信号に含まれる搬送波成分を除去して、ベースバンド信号を生成する。前記スペクトラム拡散信号受信装置のコード生成部は、L2CMコードを生成してL2CM相関部に出力し、前記L2CM相関部は、前記L2CMコードと前記ベースバンド信号との相関を行い、その結果をL2CM相関値としてL2CM積算部に出力する。前記L2CM積算部は、前記L2CM相関値の積算処理を行い、その結果をL2CM積算相関値として制御部に出力する。前記制御部は、前記受信信号の初期捕捉及び安定追尾が行えるように、前記コード生成部で生成される前記L2CMコードの周波数及び位相を設定する。 This spread spectrum signal receiving apparatus receives a signal from a GPS artificial satellite, performs frequency conversion and amplification processing on the received signal, removes a carrier wave component contained in the received signal, and generates a baseband signal Is generated. The code generation unit of the spread spectrum signal receiving apparatus generates an L2CM code and outputs the L2CM code to the L2CM correlation unit. The L2CM correlation unit correlates the L2CM code with the baseband signal, and the result is L2CM correlation. The value is output to the L2CM integrating unit. The L2CM integration unit performs an integration process of the L2CM correlation value, and outputs the result as an L2CM integration correlation value to the control unit. The control unit sets the frequency and phase of the L2CM code generated by the code generation unit so that initial acquisition and stable tracking of the received signal can be performed.
また、前記コード生成部は、L2CLコードを生成してL2CL相関部に出力し、前記L2CL相関部は、前記L2CLコードと前記ベースバンド信号との相関を行い、その結果をL2CL相関値としてL2CL積算部に出力する。前記L2CL積算部は、前記L2CL相関値の積算処理を行い、その結果をL2CL積算相関値として制御部に出力する。前記制御部は、前記受信信号の初期捕捉及び安定追尾が行えるように、前記コード生成部で生成される前記L2CLコードの周波数及び位相を設定する。 The code generator generates an L2CL code and outputs the L2CL code to the L2CL correlator. The L2CL correlator correlates the L2CL code and the baseband signal, and the result is used as an L2CL correlation value as an L2CL integration value. To the output. The L2CL integration unit performs an integration process of the L2CL correlation value, and outputs the result as an L2CL integration correlation value to the control unit. The control unit sets the frequency and phase of the L2CL code generated by the code generation unit so that initial acquisition and stable tracking of the received signal can be performed.
ここで、前記コード生成部は、コードクロック発生部と、L2CMコード発生部と、L2CLコード発生部とを備えている。前記コードクロック発生部は、前記制御部からのL2Cコードのクロック設定内容を示す周波数及び位相に基づいて、L2Cコードの動作クロックであるコードクロックを生成する。前記L2CMコード発生部は、前記コードクロック、前記制御部からの人工衛星の指定及びL2CMコードの状態(初期状態又は終了状態)を示す設定内容に基づいて、前記L2CMコードを生成する。前記L2CLコード発生部は、前記コードクロック、前記人工衛星の指定及びL2CLコードの状態(初期状態又は終了状態)を示す設定内容に基づいて、前記L2CLコードを生成する。 Here, the code generation unit includes a code clock generation unit, an L2CM code generation unit, and an L2CL code generation unit. The code clock generation unit generates a code clock, which is an operation clock of the L2C code, based on a frequency and a phase indicating the L2C code clock setting content from the control unit. The L2CM code generation unit generates the L2CM code based on the code clock, designation of an artificial satellite from the control unit, and setting contents indicating the state (initial state or end state) of the L2CM code. The L2CL code generation unit generates the L2CL code based on the code clock, the designation of the artificial satellite, and the setting content indicating the state (initial state or end state) of the L2CL code.
また、前記L2CMコード発生部及び前記L2CLコード発生部は、27ビットのシフトレジスタの列及びこれらの論理結合で構成されるコード発生部と、位相状態設定部とを備えており、これらのシフトレジスタで表される(227−1)の状態を初期状態と終了状態とに分割することにより、人工衛星に固有のコード列としてのL2CMコード及びL2CLコードを得るようにしている。 The L2CM code generation unit and the L2CL code generation unit each include a code generation unit including a 27-bit shift register sequence and a logical combination thereof, and a phase state setting unit. by dividing the state of tHAT represented (2 27 -1) in the initial state and the end state, so as to obtain the L2CM code and L2CL code as a unique code sequence in the satellite.
この場合、前記位相状態設定部は、前記コード発生部の各シフトレジスタからの状態値の出力を監視し、出力された前記状態値が前記制御部から指定された人工衛星の番号に対応する終了状態となったときに、前記各シフトレジスタを初期状態に設定する。 In this case, the phase state setting unit monitors the output of the state value from each shift register of the code generation unit, and the output state value corresponds to the artificial satellite number designated by the control unit. When the state is reached, each shift register is set to an initial state.
また、スペクトラム拡散信号受信装置は、任意のチップ数で人工衛星からL2Cコードを受信する場合があるので、前記L2CMコード発生部及び前記L2CLコード発生部は、前記制御部からの前記L2CMコード及びL2CLコードの状態設定に基づいて、前記スペクトラム拡散信号受信装置が前記L2Cコードを確実に捕捉及び追尾できるように、任意のチップ数のL2CMコード及びL2CLコードを生成する。 In addition, since the spread spectrum signal receiving apparatus may receive an L2C code from an artificial satellite with an arbitrary number of chips, the L2CM code generation unit and the L2CL code generation unit may receive the L2CM code and L2CL from the control unit. Based on the code state setting, an L2CM code and an L2CL code of an arbitrary number of chips are generated so that the spread spectrum signal receiving apparatus can reliably capture and track the L2C code.
従来技術に係るスペクトラム拡散信号受信装置では、前記C/Aコードについて、各人工衛星に共通するG1ジェネレータ及びG2ジェネレータの状態値を1種類保持していればよく、前記C/Aコードの状態値を保持するために必要なメモリ容量は、1023チップ×10ビット×2種類となる。 In the spread spectrum signal receiving apparatus according to the prior art, it is only necessary to hold one type of G1 generator and G2 generator state value common to each artificial satellite for the C / A code. The memory capacity necessary to hold the data is 1023 chips × 10 bits × 2 types.
これに対して、既存の技術と非特許文献1とに基づいて想定されるL2Cコード用のスペクトラム拡散信号受信装置では、C/Aコードのビット数(10ビット)と比較して、L2Cコードのビット数(27ビット)は長い上に、L2Cコードの位相状態が人工衛星毎に異なるので、前記L2Cコードの状態値を保持するために必要なメモリ容量は、(767250チップ+10230チップ)×27ビット×32衛星となる。従って、L2Cコード用のスペクトラム拡散信号受信装置では、従来技術に係るスペクトラム拡散信号受信装置と比較して、3万倍以上のメモリ容量を必要とする。
On the other hand, in the spread spectrum signal receiving apparatus for L2C code assumed based on the existing technology and Non-Patent
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、L2Cコードを保持するために必要なメモリ容量の削減を可能とす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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a spread spectrum signal receiving apparatus capable of reducing the memory capacity necessary for holding the L2C code.
本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、コード状態生成部を有するコード生成部と、前記コード生成部に接続される相関部と、前記コード生成部及び前記相関部に接続される積算部と、前記積算部及び前記コード生成部に接続される制御部と、を備え、前記コード生成部は、前記コード状態生成部によって、PNコードの所望のチップ数における状態値を生成し、生成された前記状態値に基づいて、前記相関部に入力されるスペクトラム拡散された受信信号に対し、逆拡散による復調処理を行うためのPNコードを前記相関部に出力し、前記相関部は、入力された前記受信信号と、前記PNコードとの相関をとり、その処理結果を相関値として前記積算部に出力し、前記積算部は、入力された前記相関値の積算処理を行い、その処理結果を積算相関値として前記制御部に出力し、前記制御部は、入力された前記積算相関値に基づいて、前記コード生成部で生成される前記PNコードの周波数及び位相を制御することを特徴とする。
A spread spectrum signal receiving apparatus according to the present invention includes a code generation unit having a code state generation unit, a correlation unit connected to the code generation unit, an integration unit connected to the code generation unit and the correlation unit, A control unit connected to the integration unit and the code generation unit, wherein the code generation unit generates a state value in a desired number of chips of the PN code by the code state generation unit, and the generated Based on the state value, a PN code for performing demodulation processing by despreading on the spread spectrum received signal input to the correlation unit is output to the correlation unit, and the correlation unit receives the input The received signal and the PN code are correlated, and the processing result is output as a correlation value to the integrating unit. The integrating unit performs an integration process on the input correlation value, and the processing Result was output to the controller as the integrated correlation value, the control unit, based on the input the integrated correlation value, to control the frequency and phase of the PN code generated by the code generator Features.
この場合、前記コード状態生成部は、前記制御部からの前記PNコードの周波数及び位相に基づいて、前記PNコードの所望のチップ数における前記状態値を生成し、前記コード生成部は、前記状態値に基づいて、前記受信信号の復調処理を行うためのPNコードを生成して前記相関部に出力するようにしているので、前記スペクトラム拡散信号受信装置は、各人工衛星のPNコードに関する位相状態を格納することが不要となる。これにより、スペクトラム拡散信号受信装置におけるメモリ容量を削減することが可能となる。
In this case, the code state generating unit on the basis of the frequency and phase of the PN code from the control unit to generate the state value at a desired number of chips of the PN code, the code generation unit, the Based on the state value, a PN code for demodulating the received signal is generated and output to the correlator, so that the spread spectrum signal receiving apparatus can detect the phase related to the PN code of each artificial satellite. It becomes unnecessary to store the state. Thereby, the memory capacity in the spread spectrum signal receiving apparatus can be reduced.
ここで、前記コード状態生成部は、シフトレジスタ部を有し、前記コード状態生成部は、前記制御部から入力される前記PNコードのチップ数に基づいて、前記シフトレジスタ部から前記状態値を出力することが好ましい。
Here, the code state generating unit comprises a shift register unit, wherein the code state generating unit, based on the number of chips before Symbol PN code are entered from the control unit, the state value from the shift register unit Is preferably output.
前記制御部から前記コード状態生成部に対して、前記PNコードのチップ数を出力するだけで、前記コード状態生成部は、これらの指示内容に基づいて、前記シフトレジスタ部から前記状態値を出力するので、メモリ容量をさらに削減することが可能となる。
To the code state generating unit from the control unit, simply outputs the switch number of taps of the PN code, the code state generating unit, based on these instruction content, the state value from the shift register unit , The memory capacity can be further reduced.
また、前記コード生成部は、前記コード状態生成部に接続されるクロックパルス逓倍部を有し、前記クロックパルス逓倍部は、前記シフトレジスタ部に対して所望の周波数を有するクロックパルスを出力することが好ましい。 The code generation unit includes a clock pulse multiplication unit connected to the code state generation unit, and the clock pulse multiplication unit outputs a clock pulse having a desired frequency to the shift register unit. Is preferred.
これにより、前記シフトレジスタ部において前記状態値を短時間で生成して出力することが可能となる。 As a result, the state value can be generated and output in a short time in the shift register unit.
また、前記コード状態生成部は、状態保持部をさらに有し、前記状態保持部は、前記PNコードを構成する各チップに関する状態値を状態保持テーブルに格納し、前記コード状態生成部は、前記制御部から入力されるPNコードのチップ数と、前記状態保持部の前記各チップとを比較して、前記チップ数に近いチップの状態値を選択し、この状態値を初期値として前記シフトレジスタ部に出力し、前記シフトレジスタ部は、入力された前記初期値に基づいて、前記制御部から入力された前記チップ数の状態値を出力することが好ましい。
The code state generation unit further includes a state holding unit, and the state holding unit stores a state value regarding each chip constituting the PN code in a state holding table, and the code state generation unit and Ji number of taps of the PN code inputted from the control unit compares said each chip of the state holding unit, select the status value of the chip closer to the number of chips, said the state value as an initial value Preferably, the shift register unit outputs the state value of the number of chips input from the control unit based on the input initial value.
前記制御部から任意のチップ数に関する情報が前記コード状態生成部に入力された場合、前記シフトレジスタ部は、前記状態保持部内の前記各チップと前記チップ数との差に相当する分の期間、生成処理を行えばよい。これにより、前記状態値をさらに短時間で出力することが可能となる。 When information on an arbitrary number of chips is input from the control unit to the code state generation unit, the shift register unit is a period corresponding to the difference between each chip in the state holding unit and the number of chips, Generation processing may be performed. As a result, the state value can be output in a shorter time.
さらに、前記スペクトラム拡散信号受信装置は、前記相関部と前記積算部とを複数備え、前記コード生成部は、スペクトラム拡散された複数の受信信号のPNコードに対応するPNコードを各々生成することが好ましい。 Further, the spread spectrum signal receiving apparatus includes a plurality of the correlation units and the integration units, and the code generation unit generates PN codes corresponding to the PN codes of the plurality of spread spectrum received signals, respectively. preferable.
これにより、前記各受信信号のPNコードを1つの前記コード生成部において生成することが可能となる。 As a result, the PN code of each received signal can be generated by one code generation unit.
さらにまた、前記PNコードは、L2CMコード及びL2CLコードの少なくとも1つであることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the PN code is at least one of an L2CM code and an L2CL code.
本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置によれば、コード状態生成部は、制御部からのPNコードの周波数及び位相に基づいて、前記PNコードの所望のチップ数における状態値を生成し、コード生成部は、前記状態値に基づいて、受信信号の復調処理を行うためのPNコードを生成して相関部に出力するようにしているので、前記スペクトラム拡散信号受信装置は、各人工衛星のPNコードに関する位相状態を格納することが不要となる。これにより、スペクトラム拡散信号受信装置におけるメモリ容量を削減することが可能となる。
According to the spread spectrum signal receiving apparatus according to the present invention, the code state generating unit on the basis of the frequency and phase of the PN code from the control unit, generates a status value of a desired number of chips of the PN code, the code Since the generation unit generates a PN code for demodulating the received signal based on the state value and outputs the generated PN code to the correlation unit, the spread spectrum signal receiving apparatus can receive the PN code of each artificial satellite. It is not necessary to store the phase state for the code. Thereby, the memory capacity in the spread spectrum signal receiving apparatus can be reduced.
本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置の好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 A preferred embodiment of a spread spectrum signal receiving apparatus according to the present invention will be given and described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置10を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a spread spectrum
スペクトラム拡散信号受信装置10は、図1に示すように、コード生成部12と、このコード生成部12に各々接続される2つの相関部14、16と、コード生成部12及び相関部14に接続されるL2CM積算部18と、コード生成部12及び相関部16に接続されるL2CL積算部20と、L2CM積算部18、L2CL積算部20及びコード生成部12に接続される制御部22とを有している。
As shown in FIG. 1, the spread spectrum
スペクトラム拡散信号受信装置10は、人工衛星からL2信号を受信すると、図示しない周波数変換部及び増幅部を用いて、受信信号である前記L2信号から搬送波を除去し、搬送波が除去された前記受信信号をベースバンド信号として、L2CM相関部14及びL2CL相関部16に出力する。L2CM相関部14には、前記ベースバンド信号のうち前記L2CMコードでスペクトラム拡散された信号(以下、第1ベースバンド信号という)が入力され、L2CL相関部16には、前記ベースバンド信号のうち前記L2CLコードでスペクトラム拡散された信号(以下、第2ベースバンド信号という)が入力される。
When receiving the L2 signal from the artificial satellite, the spread spectrum
コード生成部12は、L2CM相関部14にL2CMコードを出力する。また、コード生成部12は、L2CL相関部16にL2CLコードを出力する。
The
L2CM相関部14は、前記第1ベースバンド信号と、コード生成部12から入力された前記L2CMコードとの相関をとり、その処理結果を第1相関値(L2CM相関値)としてL2CM積算部18に出力する。L2CL相関部16は、前記第2ベースバンド信号と、コード生成部12から入力された前記L2CMコードとの相関をとり、その処理結果を第2相関値(L2CL相関値)としてL2CM積算部18に出力する。
The
L2CM積算部18は、入力された前記第1相関値について積算処理を行い、その処理結果を第1積算相関値(L2CM積算相関値)として制御部22に出力する。一方、L2CL積算部20は、入力された前記第2相関値について積算処理を行い、その処理結果を第2積算相関値(L2CL積算相関値)として制御部22に出力する。
The
制御部22は、入力された前記第1積算相関値及び前記第2積算相関値に基づいて、L2CMコード及びL2CLコードに関する制御内容をコード生成部12に出力する。
The
この制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置10がL2信号の確実な初期捕捉及び安定追尾を行うためのものであり、L2信号の送信元である人工衛星の番号を示す内容と、前記L2CMコード及び前記L2CLコードのチップ数を示す内容と、前記L2CMコード及び前記L2CLコードの位相及び周波数を示すコードクロック情報とが含まれている。
This control content is for the spread spectrum
図2は、コード生成部12の内部構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
コード生成部12は、クロック発生部40と、クロック発生部40に接続される逓倍回路部38と、逓倍回路部38に接続されるコード状態生成部36と、クロック発生部40に接続されるコードクロック発生部30と、コードクロック発生部30及びコード状態生成部36に接続されるL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34とから構成されている。
The
クロック発生部40は、コードクロック発生部30及び逓倍回路部38にクロック(以下、第1クロックという)を同時に出力する。
The
逓倍回路部38は、入力された前記第1クロックの周波数を所望の周波数に逓倍して生成したクロック(以下、第2クロックという)をコード状態生成部36に出力する。なお、逓倍数は、1倍を含む任意の値である。
The
コード状態生成部36は、入力された前記第2クロックと、人工衛星の番号と、L2CMコード及びL2CLコードのチップ数とに基づいて、前記チップ数における前記L2CMコード及びL2CLコードの状態値を、前記L2CMコード及びL2CLコードの位相を示す情報としてL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34に出力する。
Based on the input second clock, the satellite number, and the number of chips of the L2CM code and L2CL code, the code
コードクロック発生部30は、前記コードクロック情報と、クロック発生部40からの第1クロックとに基づいて、L2CMコード及びL2CLコードのチップレート(511.5kHz)を繰り返し周波数とするコードクロック信号を生成して、このコードクロック信号をL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34に出力するものであり、一般に、数値制御発振器(NCO)等で構成される。
Based on the code clock information and the first clock from the
L2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34は、図示しないシフトレジスタから構成されている。この場合、L2CMコード発生部32には、前記コードクロック信号が制御クロックとして前記シフトレジスタに入力され、コード状態生成部36から入力された状態を設定することにより、前記シフトレジスタの状態は前記コードクロック信号に応じて遷移していく。この状態遷移と同時に前記シフトレジスタの値も監視される。ここで、指定された衛星番号の終了状態が感知された場合、L2CMコード発生部32は、前記シフトレジスタを指定された初期状態に設定することで、10230チップのコードの生成を繰り返す前記シフトレジスタの最終ビットの状態を、L2CMコードとして相関部14に出力する。
The
一方、L2CLコード発生部34は、L2CMコード発生部32と同様に、図示しないシフトレジスタから構成されている。この場合、L2CLコード発生部34には、前記コードクロック信号が制御クロックとして前記シフトレジスタに入力され、コード状態生成部36から入力された状態を設定することにより、前記シフトレジスタの状態は前記コードクロック信号に応じて遷移していく。この状態遷移と同時に前記シフトレジスタの値も監視される。ここで、指定された衛星番号の終了状態が感知された場合、L2CLコード発生部34は、前記シフトレジスタを指定された初期状態に設定することで、767250チップのコードの生成を繰り返す前記シフトレジスタの最終ビットの状態を、L2CLコードとして相関部16に出力する。
On the other hand, the L2CL
図3は、コード状態生成部36の内部構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the code
コード状態生成部36は、シフトレジスタ部50と位相状態生成部52とから構成されている。
The code
位相状態生成部52内には、制御部22から図4に示す各人工衛星の番号と、その番号に対応するL2CMコード及びL2CLコードの状態値とが格納されたテーブルが配置されている。この場合、前記テーブルには、前記L2CMコード及びL2CLコードの初期状態及び終了状態のうち、前記初期状態を示す状態値が格納されている。
In the phase
また、位相状態生成部52は、制御部22から人工衛星の番号とL2CMコード及びL2CLコードのチップ数とを示す指示内容が入力された場合、前記指示内容に基づいて、シフトレジスタ部50に対して、前記初期状態を示す指示内容を出力する。そして、位相状態生成部52は、逓倍回路部38から第2クロックが入力された場合、シフトレジスタ部50に対して、前記第2クロックの繰り返し周期毎に制御クロックを出力する。シフトレジスタ部50に入力される前記制御クロックの総数は、前記チップ数に相当する。
In addition, when the instruction content indicating the number of the artificial satellite and the number of chips of the L2CM code and the L2CL code is input from the
シフトレジスタ部50は、27ビットを示す合計で27個のシフトレジスタと、これらのレジスタを論理結合する複数の結合部とから構成されている。シフトレジスタ部50は、前記制御クロックと、位相状態生成部52からの前記指示内容とに基づいて書込み処理を行い、入力された前記制御クロックの個数が前記チップ数に到達したときのシフトレジスタの状態を前記L2CMコード(L2CLコード)のチップ数に相当する状態値として位相状態生成部52に出力する。
The
位相状態生成部52は、入力された前記状態値をL2CMコード(L2CLコード)を同期させるために必要な状態値としてL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34に出力し、さらに、シフトレジスタ部50に対して、初期状態を示す指示内容を出力して全てのシフトレジスタの再設定を行う。
The phase
本実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置10は、基本的には、以上のように構成されるものであり、次に、図示しない人工衛星からL2信号を受信した際の動作について、図1〜図4を参照しながら説明する。ここでは、スペクトラム拡散信号受信装置10は、同一の人工衛星からL2信号を受信し、コード生成部12は、制御部22からの制御内容に基づいてL2CMコード及びL2CMエポック信号を生成する場合について説明する。
The spread spectrum
スペクトラム拡散信号受信装置10は、前記人工衛星からL2信号を受信すると、図示しない周波数変換部及び増幅部を用いて、受信した前記L2信号から搬送波成分を除去してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号のうち第1ベースバンド信号を相関部14に入力する一方で、第2ベースバンド信号を相関部16に入力する。
When receiving the L2 signal from the artificial satellite, the spread spectrum
制御部22は、コード生成部12に対して、L2CMコードの周波数及び位相を示すコードクロック情報をコードクロック発生部30に出力し、前記人工衛星の番号及び前記L2Cコードのチップ数を示す指示内容を、コード状態生成部36に出力する。
The
一方、クロック発生部40は、所定の周波数を有する第1クロックをコードクロック発生部30及び逓倍回路部38を各々出力する。逓倍回路部38は、入力された前記第1クロックの周波数を逓倍して第2クロックを生成し、この第2クロックをコード状態生成部36に出力する。
On the other hand, the
コード状態生成部36の位相状態生成部52は、テーブルから、入力された前記人工衛星の番号に該当する初期状態の状態値(図4参照)を呼び出して、この状態値をシフトレジスタ部50に出力する。これにより、シフトレジスタ部50の各レジスタは、前記状態値の入力により初期状態に設定される。
The phase
次に、位相状態生成部52は、入力された前記第2クロックの繰り返し周期毎に、シフトレジスタ部50に対して制御クロックを出力する。この場合、位相状態生成部52は、前記チップ数に到達するまでシフトレジスタ部50に対して前記制御クロックを出力する。
Next, the phase
シフトレジスタ部50は、前記制御クロックの個数が前記チップ数に到達すると、各レジスタの状態を状態値として位相状態生成部52に出力する。位相状態生成部52は、入力された前記状態値を前記チップ数における位相状態を示す情報としてL2CMコード発生部32に出力する。
When the number of control clocks reaches the number of chips, the
一方、コードクロック発生部30は、制御部22からのコードクロック情報と、クロック発生部40からの第1クロックとに基づいて、L2CMコードのチップレート(511.5kHz)を繰り返し周波数とするコードクロック信号をL2CMコード発生部32に出力する。
On the other hand, based on the code clock information from the
次に、L2CMコード発生部32は、入力された前記コードクロック信号を図示しないシフトレジスタに出力して、コード状態生成部36から入力された状態を設定する。これにより、前記シフトレジスタの状態は、前記コードクロック信号に応じて遷移していく。この状態遷移と同時に前記シフトレジスタの値も監視される。ここで、指定された衛星番号の終了状態が感知された場合、L2CMコード発生部32は、前記シフトレジスタを指定された初期状態に設定することで、10230チップのコードの生成を繰り返す前記シフトレジスタの最終ビットの状態をL2CMコードとして相関部14に出力する一方で、積算処理を制御するための制御信号をL2CM積算部18に出力する。
Next, the
相関部14は、入力された前記第1ベースバンド信号及び前記L2CMコードとの相関をとり、その処理結果を第1相関値としてL2CM積算部18に出力する。L2CM積算部18は、入力された前記第1相関値について積算処理を行い、その処理結果を第1積算相関値として制御部22に出力する。
The
制御部22は、入力された第1積算相関部の結果に基づいて、L2CMコードの位相と周波数とを示す制御内容をコード生成部12に再度出力する。
The
上述した説明は、コード生成部12が、制御部22からの制御内容に基づいてL2CMコードを生成する場合であったが、L2CLコードについても、同様にして生成することが可能である。
Although the above description has been for the case where the
この場合、制御部22からコード状態生成部36に対して、L2CMコードに代えてL2CLコードのチップ数を示す指示内容が与えられる。また、制御部22からコード状態生成部36に対して、L2CLコードのチップ数を示す指示内容が与えられる一方で、制御部22からコードクロック発生部30に対して、L2CLコードの位相及び周波数を示すコードクロック情報が与えられる。
In this case, an instruction content indicating the number of chips of the L2CL code is given from the
これにより、コード状態生成部36からL2CLコード発生部34に状態値が出力され、且つコードクロック発生部30からL2CLコード発生部34にコードクロック信号が出力される。L2CLコード発生部34は、前記コードクロック信号及び前記状態値に基づいて、L2CLコードを生成する。
As a result, the state value is output from the
なお、上述したL2CMコード及びL2CLコードは、人工衛星からの信号送信時に同期がとられているので、コードクロック発生部30は共通化することも可能である。
Note that the L2CM code and the L2CL code described above are synchronized when a signal is transmitted from the artificial satellite, so that the
このように、本実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置10では、コード状態生成部36が、制御部22からの人工衛星の番号及びL2Cコード(L2CMコード及びL2CLコード)のチップ数に基づいて、前記L2CMコード及びL2CLコードのチップ数に対応する状態値をL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34に出力するので、各人工衛星のL2Cコードに関する位相状態をテーブルとして格納することが不要となる。これにより、スペクトラム拡散信号受信装置10全体のメモリ容量を削減することが可能となる。
As described above, in the spread spectrum
また、コード状態生成部36は、逓倍回路部38からの第2クロックに基づいて、シフトレジスタ部50に制御クロックを送出している。この場合、前記第2クロックの周波数を所望の周波数とすることにより、シフトレジスタ部50から位相状態生成部52に状態値を短時間で出力して、この状態値をL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34に出力することが可能となる。
Further, the code
さらに、複数の人工衛星からL2信号を各々受信する場合には、スペクトラム拡散信号受信装置10内に、コード生成部12、相関部14、16、積算部18、20及び制御部22からなる逆拡散部を複数配置して、各逆拡散部で前記各L2信号を各々受信するようにしてもよい。
Further, when each of the L2 signals is received from a plurality of artificial satellites, the spread spectrum
また、1つの共通のコード生成部12に対して、相関部14、16、積算部18、20及び制御部22を複数配置し、前記各L2信号に含まれるL2Cコードをこのコード生成部12から各々出力するようにしてもよい。
In addition, a plurality of
また、本実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置10は、図3に示すコード状態生成部36に代えて、図5に示す変形例のコード状態生成部60を配置してもよい。
Further, in the spread spectrum
この場合、コード状態生成部60内には、状態保持部62が配置されている。状態保持部62内には、図6に示すように、状態保持テーブル70が配置されている。
In this case, a
状態保持テーブル70は、各人工衛星(例えば、37個の人工衛星)を示す衛星番号アドレス72と、L2CMコードの所定のチップ(1023チップ毎のチップ)を示す20種類の状態アドレス74とによって区分けされたテーブルであり、各衛星番号アドレス72及び各状態アドレス74によって選択される1つのアドレスに対して、27ビットの1つの状態値が格納されている。なお、図6では、状態保持テーブル70に格納されている前記各状態値をL2CM(i、j)(i=1〜37、j=0〜9718)として表現している。
The state holding table 70 is classified by a
この場合、状態保持テーブル70は、L2Cコードの、例えば、L2CMコードを構成する10230チップの状態値76から20個の状態値をほぼ等チップ間隔で抽出し、これらの状態値を状態値L2CM(i、j)として格納している。また、状態保持テーブル70では、1023チップ毎に状態値L2CM(i、j)を格納しているので、各チップ毎に状態値を格納する場合と比較して、メモリ容量を1/1023倍にまで低減することが可能である。 In this case, the state holding table 70 extracts, for example, 20 state values from the state values 76 of the 10230 chips constituting the L2CM code at approximately equal chip intervals, and these state values are extracted as the state value L2CM ( i, j). In the state holding table 70, since the state value L2CM (i, j) is stored for every 1023 chips, the memory capacity is increased to 1/1023 times as compared with the case where the state value is stored for each chip. It is possible to reduce up to.
ここで、制御部22からコード状態生成部60に、例えば、人工衛星の番号が2であって、L2CMコードのチップ数が1040である制御内容が入力された場合、コード状態生成部60の位相状態生成部52は、これらの制御内容を状態保持部62に出力する。
Here, for example, when the control content in which the satellite number is 2 and the number of chips of the L2CM code is 1040 is input from the
状態保持部62は、入力されたチップ数(1040)を状態保持テーブル70のチップの分解能である1023で割り、その商を示す数字(1)に一致する状態アドレス74を状態保持テーブル70から検索すると共に、入力された人工衛星の番号(2)に対応する衛星番号アドレス72を検索する。これにより、状態保持部62は、入力されたチップ数(1040)及び人工衛星の番号に近い状態値L2CM(2、1023)を状態保持テーブル70から選択する。
The
この場合、選択された状態値L2CM(2、1023)は、チップ数1023における状態値であるので、状態保持部62は、入力されたチップ数(1040)と、選択された状態値L2CM(2、1023)のチップ数(1023)との差(17チップ)を算出して、この17チップを示す情報及び状態値L2CM(2、1023)を位相状態生成部52に出力する。
In this case, since the selected state value L2CM (2, 1023) is a state value at the number of chips 1023, the
位相状態生成部52は、入力された状態値L2CM(2、1023)を初期状態としてシフトレジスタ部50に出力して、シフトレジスタ部50の各レジスタを初期状態に設定し、17チップに対応する17個の制御クロックを第2クロックの周期毎にシフトレジスタ部50に順次出力する。
The phase
シフトレジスタ部50は、17個目の制御クロックが入力された後、生成された状態値を位相状態生成部52に出力する。位相状態生成部52は、入力された前記状態値が、チップ数1040における状態値L2CM(2、1040)であるものと判定し、この状態値L2CM(2、1040)をL2CMコードの位相状態を示す情報としてL2CMコード発生部32に出力する。
The
なお、状態保持テーブル70にL2CLコードの状態値を格納する場合、1023チップ毎に状態値を格納すれば、そのメモリ容量は、L2CMコードの場合と比較して75倍となるが、この場合でも、状態保持テーブル70のメモリ容量は、各チップの状態値を格納する場合と比較して、1/1023倍に削減することが可能である。 When storing the state value of the L2CL code in the state holding table 70, if the state value is stored for every 1023 chips, the memory capacity becomes 75 times that of the L2CM code. The memory capacity of the state holding table 70 can be reduced to 1/1023 times as compared with the case where the state value of each chip is stored.
このように、制御部22から任意のチップ数に関する情報がコード状態生成部36に入力されたとしても、シフトレジスタ部50は、状態保持部62内のチップと前記チップ数との差に相当する分についてだけ処理することにより、より短時間で状態値を位相状態生成部52に出力し、位相状態生成部52では、この状態値を速やかにL2CMコード発生部32及びL2CLコード発生部34に出力することが可能となる。
As described above, even when information regarding an arbitrary number of chips is input from the
また、逓倍回路部38において、第2クロックの周波数を、例えば、第1クロックの5倍の周波数に設定し、状態保持テーブル70に格納されている状態値L2CM(i、j)を5115チップ毎の状態値に設定すれば、シフトレジスタ部50の演算速度を変えることなく、状態保持テーブル70のメモリ容量を、各チップ毎に状態値を格納する場合と比較して、1/5115倍に削減することが可能である。
Further, in the
なお、本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。 Of course, the spread spectrum signal receiving apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…スペクトラム拡散信号受信装置 12…コード生成部
14、16…相関部 18…L2CM積算部
20…L2CL積算部 22…制御部
30…コードクロック発生部 32…L2CMコード発生部
34…L2CLコード発生部 36、60…コード状態生成部
38…逓倍回路部 40…クロック発生部
50…シフトレジスタ部 52…位相状態生成部
62…状態保持部 70…状態保持テーブル
72…衛星番号アドレス 74…状態アドレス
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コード生成部は、PNコードの所望のチップ数における状態値を生成するコード状態生成部を有し、
前記コード状態生成部は、前記PNコードを構成する各チップに関する状態値を格納する状態保持テーブルを備えた状態保持部を有し、
前記コード生成部は、前記コード状態生成部が生成した前記状態値に基づいて、前記相関部に入力されるスペクトラム拡散された受信信号に対し、逆拡散による復調処理を行うためのPNコードを前記相関部に出力し、
前記相関部は、入力された前記受信信号と、前記PNコードとの相関をとり、その処理結果を相関値として前記積算部に出力し、
前記積算部は、入力された前記相関値の積算処理を行い、その処理結果を積算相関値として前記制御部に出力し、
前記制御部は、入力された前記積算相関値に基づいて、前記コード生成部で生成される前記PNコードの周波数及び位相を制御し、
前記コード状態生成部は、前記制御部から入力されるPNコードのチップ数と、前記状態保持テーブルの前記各チップとを比較して、前記チップ数に近いチップの状態値を選択し、この状態値を初期値として、該初期値に基づいて、前記制御部から入力された前記チップ数の状態値を生成し、
前記PNコードは、L2CMコード及びL2CLコードのうち少なくとも1つである
ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。 A code generator, a correlator connected to the code generator, and the integration section being connected to the code generator and the correlator unit, the integration unit and a control unit connected to the code generator With
The code generation unit has a code state generating unit that generates a status value of a desired number of chips P N code,
The code state generation unit includes a state holding unit including a state holding table that stores a state value related to each chip constituting the PN code,
The code generation unit generates a PN code for performing demodulation processing by despreading on the spread spectrum received signal input to the correlation unit based on the state value generated by the code state generation unit. Output to the correlator,
The correlation unit correlates the input received signal and the PN code, and outputs the processing result to the integration unit as a correlation value.
The integration unit performs integration processing of the input correlation value, and outputs the processing result to the control unit as an integration correlation value.
Wherein, based on the input the integrated correlation value, and controls the frequency and phase of the PN code generated by the code generator,
The code state generation unit compares the number of PN code chips input from the control unit with each of the chips in the state holding table, and selects a state value of a chip close to the number of chips, and this state Using the value as an initial value, the state value of the number of chips input from the control unit is generated based on the initial value,
The spread spectrum signal receiving apparatus according to claim 1, wherein the PN code is at least one of an L2CM code and an L2CL code .
前記コード状態生成部は、シフトレジスタ部を有し、
前記コード状態生成部は、前記制御部から入力される前記PNコードのチップ数に基づいて、前記シフトレジスタ部から前記状態値を出力する
ことを特徴としたスペクトラム拡散信号受信装置。 The spread spectrum signal receiving apparatus according to claim 1, wherein
The code state generation unit includes a shift register unit,
Wherein the code state generating unit, based on the number of chips before Symbol PN code are entered from the control unit, the spread spectrum signal receiving apparatus and outputs the state value from the shift register unit.
前記コード生成部は、前記コード状態生成部に接続されるクロックパルス逓倍部を有し、
前記クロックパルス逓倍部は、前記シフトレジスタ部に対して所望の周波数を有するクロックパルスを出力する
ことを特徴としたスペクトラム拡散信号受信装置。 The spread spectrum signal receiving apparatus according to claim 2,
The code generator has a clock pulse multiplier connected to the code state generator,
The spread spectrum signal receiving apparatus, wherein the clock pulse multiplication unit outputs a clock pulse having a desired frequency to the shift register unit.
前記コード状態生成部は、前記制御部から入力されるPNコードのチップ数と、前記状態保持テーブルの前記各チップとを比較して、前記チップ数に近いチップの状態値を選択し、この状態値を初期値として前記シフトレジスタ部に出力し、
前記シフトレジスタ部は、入力された前記初期値に基づいて、前記制御部から入力された前記チップ数の状態値を出力する
ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。 In the spread spectrum signal receiving apparatus according to claim 2 or 3 ,
Before Symbol Code state generation unit includes a switch number of taps of the PN code inputted from the control unit, by comparing the respective chips of the state holding table, select the status value of the chip closer to the number of chips The state value is output to the shift register unit as an initial value,
The shift register unit outputs a state value of the number of chips input from the control unit based on the input initial value.
前記スペクトラム拡散信号受信装置は、前記相関部と前記積算部とを複数備え、
前記コード生成部は、スペクトラム拡散された複数の受信信号のPNコードに対応するPNコードを各々生成する
ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。 In the spread spectrum signal receiving apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The spread spectrum signal receiving device includes a plurality of the correlation unit and the integration unit,
The code generation unit generates a PN code corresponding to a PN code of a plurality of reception signals subjected to spectrum spreading.
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