CN102162853B - 接收信号累计方法和接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接收信号累计方法和接收装置，该方法包括：在接收卫星信号时按被推测是所述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对所述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用所述接收信号中的第一部分和所述假设周期与所述第一部分不同的第二部分计算表示所述扩散码的真正周期与所述假设周期的周期偏差的系数；以及利用所述系数累计所述接收信号。

Description

接收信号累计方法和接收装置

技术领域

本发明涉及接收信号累计方法和接收装置。

背景技术

作为利用定位信号的定位系统，众所周知的有GPS(Global Positioningsystem：全球定位系统)，该系统用于内置在移动电话、导航装置等中的GPS接收装置上。GPS接收装置进行基于多个GPS卫星的位置、从各GPS卫星到接收装置的伪距等信息求出表示接收装置的位置的三维坐标值和时钟误差的位置计算处理。

GPS卫星信号是以传统的CDMA(Code Division MultipleAccess：码分多址)方式作为扩频调制方式进行扩频调制的一种通信信号。在从接收信号捕捉GPS卫星信号时，通常采用的是一面使频率及码相位变化、一面进行接收信号与GPS卫星信号的扩散码即CA(Coarse and Acquisition：粗捕获)码的复制信号的相关处理(所谓的频率方向和相位方向的相关运算。也称为频率搜索、相位搜索)后加以确定的方法(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2007-256111号公报

GPS卫星信号的接收信号在弱电场的环境(例如室内环境，以下称为“弱电场环境”)下接收信号微弱，因此有可能进行相关处理所得到的相关值没有差异，相关值的峰值被掩盖。因此，在弱电场环境等下采用以下方法，即，在规定期间累计接收信号，对累计的信号进行相关处理，从而容易辨别相关值的峰值。

但是，GPS卫星信号的载波频率为1.57542[GHz]。另外，GPS卫星信号的扩散码即CA码是以1023码片的码长作为1PN帧的、重复周期为1ms的伪随机噪声码，码片速率是1.023[MHz]。因此，理论上每一码片的载波的周期数为1540周期，CA码的每一码周期的载波周期数是1540×1023＝1,575,420周期。

但是，实际上接收GPS卫星信号时的接收频率包含因所谓的多普勒频率、本地时钟的误差(时钟误差)产生的频率误差。由于这些频率误差的存在，原本重复周期应该为1ms的接收机侧推测是CA码的1个周期的码周期(以下将该周期称为“假设周期”)偏离真正的周期。每1,575,420个载波周期是CA码的1个码周期，该周期是“真正的周期”。但是，接收机并不是计数载波周期后确定码周期。码周期是不对载波周期进行计数而假设地被确定的。更具体地说，不是直接假设码周期，而是通过确定频率来对等地假设码周期。

因此，当按假设周期将接收信号进行了分时的情况下，并不一定正好在载波为1,575,420周期时进行分时，多少会发生一些相移。即，由于假设码周期进行分时，所以在某个码周期的起始时间点的载波相位和下一个码周期的起始时间点的载波相位之间会产生偏差(以下将该偏差称为“周期偏差”)。周期偏差与CA码的真正周期和假设周期之间的偏差是对等的。如上所述，假设码周期也可说成是求接收频率。由于接收频率包含频率误差，因此产生周期偏差。

即使在弱电场环境下为了容易辨别相关值的峰值而累计接收信号，如果在产生了周期偏差的状态下累计接收信号，接收信号的振幅可能反而降低。这是因为如果不能正确把握周期就进行累计，则累计的信号的相位就会一直持续发生偏差，很可能累计振幅的正负调换的信号。另外，在产生周期偏差的状态下累计接收信号进行相关处理时，还可能所辨别的相关值的峰值不是正确的结果。

发明内容

本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供考虑到周期偏差的适当的接收信号累计方法。

解决上述课题的第一方式是一种接收信号累计方法，包括：在接收卫星信号时按被推测是上述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对上述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用上述接收信号中的第一部分和上述假设周期与上述第一部分不同的第二部分计算表示上述扩散码的真正周期与上述假设周期的周期偏差的系数；以及利用上述系数累计上述接收信号。

根据该第一方式，按卫星信号的扩散码的假设周期对卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用接收信号中的第一部分和假设周期不同的第二部分计算表示扩散码的真正周期与假设周期的周期偏差的系数。然后利用系数累计接收信号。

周期偏差是卫星信号的扩散码的真正周期与假设周期间的差。本申请发明人发现使用按扩散码的假设周期对卫星信号的接收信号进行分时得到的接收信号部分中假设周期不同的接收信号部分可计算出表示周期偏差的系数(指数)，后面将详细说明。利用该系数累计接收信号，从而可得到考虑了周期偏差的适当的累计接收信号。

并且，第二方式是在第一方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，累计上述接收信号是指，通过对上述第一部分及上述第二部分和上述系数进行相乘加和来生成累计上述接收信号而得的信号。

根据该第二方式，对第一部分及第二部分和系数进行积和，从而生成累计了接收信号的信号。使接收信号部分乘以系数，从而可去掉因周期偏差产生的误差分量。因此，累计接收信号而得的信号是不会发生因周期偏差而导致的信号衰减的高质量信号。

并且，第三方式是在第一或第二方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括计算与上述接收信号中不同的n个上述假设周期的上述第二部分各自相关的上述系数，其中，n为自然数，累计上述接收信号包括在累计不同的n个上述假设周期的上述第二部分中的各个时，利用相应的上述系数进行累计。

根据该第三方式，针对不同的n个扩散码的假设周期的第二部分中的每一个计算系数。并且，在累计不同的n个假设周期的第二部分中的每一个时，利用相应的系数进行累计。通过利用系数累计多个接收信号部分，从而可得到质量更高的累计信号。

并且，第四方式是在第一至第三方式中的任意一种方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括利用上述第一部分和上述第二部分中在上述假设周期内的相同计时下的信号部分计算上述系数。

根据该第四方式，利用上述第一部分和上述第二部分中的、在假设周期内的同一计时下的信号部分计算系数。通过利用假设周期内时间一致的信号部分，从而可正确地计算系数。

并且，第五方式是在第一至第四方式中的任意一种方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括将上述第一部分与上述第二部分的共轭复数相乘来计算上述系数。

根据该第五方式，通过第一部分与第二部分的共轭复数相乘这一简单的运算就可计算出系数。

第六方式是在第四方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，计算上述系数包括：将上述第一部分中的在上述假设周期内的不同计时下的信号部分与第n个上述第二部分中的相应同一计时下的信号部分的共轭复数相乘，其中，n为自然数；以及将就第n个上述第二部分得到的上述各计时下的上述相乘结果的平均值作为上述第一部分与第n个上述第二部分的系数。

根据该第六方式，将第一部分中的在假设周期内的不同计时下的信号部分与第n个第二部分中的相应同一计时下的信号部分的共轭复数相乘。并且，将就第n个第二部分得到的各计时的相乘结果的平均值作为第一部分与第n个第二部分的系数。通过进行这样的处理可计算出更正确的系数。

另外，第七方式是在第一至第六方式中的任意一种方式的基础上构成的接收信号累计方法，其中，累计上述接收信号是指，利用上述系数对未去掉上述卫星信号的载波状态下的接收信号进行累计。

根据该第七方式，利用系数对未去掉卫星信号的载波的状态的接收信号进行累计。由于无需从接收信号中去掉卫星信号的载波，因此实现了卫星信号的接收电路的简化。

并且，第八方式可构成为一种接收装置，包括：计算部，在接收卫星信号时按被推测是上述卫星信号的扩散码的码周期时间的假设周期对上述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用上述接收信号中的第一部分和上述假设周期与上述第一部分不同的第二部分计算表示上述扩散码的真正周期与上述假设周期的周期偏差的系数；累计部，利用上述系数累计上述接收信号；相关部，对通过上述累计部累计的信号进行相关处理；以及捕捉部，根据上述相关处理的结果捕捉上述卫星信号。

根据该第八方式，通过计算部计算表示扩散码的真正周期和假设周期间的周期偏差的系数。并且通过累计部利用系数累计接收信号，通过相关部对累计的信号进行相关处理。并且通过捕捉部基于相关处理的结果捕捉卫星信号。通过该构成，可发挥与第一方式相同的效果，并通过对考虑了周期偏差的累计接收信号进行相关处理，从而可正确地求出用于捕捉卫星信号的相关值。

附图说明

图1是接收信号累计原理的说明图。

图2是表示接收信号累计处理流程的流程图。

图3是周期偏差系数计算原理的说明图。

图4是接收信号累计原理的说明图。

图5是表示移动电话的功能结构的框图。

图6是表示基带处理电路部的电路结构的一个示例图。

图7是表示周期偏差系数计算处理流程的流程图。

图8是表示接收信号累计处理流程的流程图。

图9是表示基带处理流程的流程图。

图10是表示码相位检测处理流程的流程图。

具体实施方式

以下参照附图就本发明的优选实施方式进行说明。以下就将本发明应用在接收、捕捉从GPS(Global Positioning System：全球定位系统)卫星发送的GPS卫星信号的GPS接收装置上的情况进行说明。当然，可应用本发明的实施方式不局限于以下说明的实施方式。

1.原理

首先就本实施方式的接收信号累计原理进行说明。

GPS卫星是一种定位卫星，在6个绕地球轨道面的每一个上至少配置四颗，原则上的运用是，从地球上的任何地方，始终有四颗以上的卫星在几何布置下被观测到。

GPS卫星将年历、星历等导航信息包含在一种定位信号即GPS卫星信号中发送。GPS卫星信号是根据一种扩散码即CA(Coarse andAcquisition：粗捕获)码以CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)方式这种公知的扩频方式调制的1.57542[GHz]的通信信号。CA码是将1023码片的码长作为1PN帧的重复周期为1ms的伪随机噪声码，每一个GPS卫星的CA码都不同。

GPS卫星发送GPS卫星信号时的频率(载波频率)事先规定为1.57542[GHz]，但由于GPS卫星、GPS接收装置的移动产生的多普勒效应的影响等，GPS接收装置接收GPS卫星信号时的频率不一定与载波频率一致。因此，目前的GPS接收装置进行用于从接收信号中捕捉GPS卫星信号的频率方向的相关运算即频率搜索以及相位方向的相关运算即相位搜索后，捕捉GPS卫星信号。

在频率搜索及相位搜索中，进行接收信号与作为GPS卫星信号的扩散码的复制的复制码的生成信号的相关处理，获取相关值，检测相关值为最大的频率和相位。在GPS卫星信号的接收信号是强电场信号的环境(例如室外环境，以下称为“强电场环境”)中对接收信号进行相关处理的情况下，相关值容易出现明显的差异，因此比较容易检测相关值的峰值。

但是，在GPS卫星信号的接收信号为弱电场信号的环境(例如室内环境，以下称为“弱电场环境”)中对接收信号进行相关处理的情况下，相关值不出现明显的差异，不容易辨别相关值峰值的情况居多。因此在弱电场环境等中使用以下方法，即，在规定期间累计接收信号，对累计的接收信号(以下称为“累计接收信号”)进行相关处理，获取相关值。

图1是目前的接收信号累计概念的说明图。GPS卫星信号的扩散码即CA码具有周期性。具体是，以1023码片的码长为1PN帧、重复周期为1ms从GPS卫星反复发送。因此，如果按CA码的周期时间间隔累加GPS卫星信号的接收信号，应该得到振幅(功率(power))大的累计信号。

以下进行具体说明，按规定的采样时间间隔对GPS卫星信号的接收信号进行采样，从而获取接收信号的采样数据。在本实施方式中，将接收信号的采样单位称为“时钟(clock)”，用“T”表示1时钟所经过的时间。采样的时间间隔(即时间T)可定为相当于CA码的1码片的时间间隔，也可定为将1码片进一步细分后的时间间隔。

在此，在时间“t”时的接收信号“r(t)”可如下式(1)所示。

[数学式1]

r(t)＝I(t)+iQ(t)

＝CA(t)·e^iωt...(1)

在公式(1)中，“I(t)”和“Q(t)”分别表示接收信号“r(t)”的IQ分量。即，“I(t)”表示接收信号“r(t)”的同相分量(实部)，“Q(t)”表示“r(t)”的正交分量(虚部)。“CA(t)”表示GPS卫星信号的CA码，是“+1”和“-1”中的任一数值。另外，“exp(iωt)”是表示GPS卫星信号的载波的项。

在公式(1)中，“ω”是接收信号的频率，用以下公式(2)表示。

[数学式2]

ω＝ω_c+ω_d....(2)

其中，“ω_c”是GPS卫星信号的载波频率，“ω_d”是频率误差(例如多普勒频率、本地时钟的误差(时钟误差))。

每隔1时钟对接收信号“r(t)”进行采样，每一个CA码的周期获取例如M+1(m＝0、1、2、...、M)个采样数据。然后，如果进行例如N+1(n＝0、1、2、...、N)周期的采样，则得到全部(M+1)×(N+1)个采样数据。

必须注意的是，这里所说的CA码的周期是GPS接收装置推测是CA码的周期时间的周期(假设周期)，与CA码的真正周期不同。如上所述，GPS接收装置通过确定GPS卫星信号的频率，从而对等地确定了CA码的周期。但是，由于多普勒效应的影响，GPS接收装置在接收GPS卫星信号时的频率与载波频率不完全一致。因此，表面上的CA码周期有可能违背CA码的真正周期。

另外，由于GPS接收装置内的本地时钟的误差(时钟误差)，GPS接收装置内部计量的1ms的周期也可能不正确，导致假设周期与真正周期相违背。因此，一般在真正周期与假设周期之间会产生“周期偏差”。如上所述，该周期偏差与某个码周期的起始时间点时的载波相位与另一码周期的起始时间点时的载波相位间的偏差对等。

在本实施方式中，按CA码的假设周期“T_CA”将GPS卫星信号的接收信号“r(t)”进行了分时情况下的各假设周期的编号“n”称为“码周期编号”，各码周期中的接收信号的采样编号“m”称为“采样编号”。其中“n”和“m”都为自然数。

另外，将码周期编号“n”中的采样编号“m”的采样数据记为“r_n，m(t)”。即，按照该顺序用下标表示码周期编号及采样编号，并用括号表示所对应的时间。另外，将所对应的CA码记为“CA_n，m(t)”。

在图1中，就第0个码周期(n＝0)得到{r_0，0(t)，r_0，1(t+T)，r_0，2(t+2T)，......，r_0，M(t+MT)}共“M+1个”采样数据。同样，就第1个码周期(n＝1)得到{r_1，0(t+T_CA)，r_1，1(t+T+T_CA)，r_1，2(t+2T+T_CA)，......，r_1，M(t+MT+T_CA)}采样数据，就第N个码周期(n＝N)得到{r_N，0(t+NT_CA)，r_N，1(t+T+NT_CA)，r_N，2(t+2T+NT_CA)，......，r_N，M(t+MT+NT_CA)}采样数据。即，就各码周期“n”得到“M+1个”采样数据。

然后，就各采样编号“m”中的每一个将各码周期(n＝0～N)的采样数据加在一起，获得累计采样数据“R_m”。具体根据以下公式(3)计算累计采样数据“R_m(t)”。

[数学式3]

$R_m\left(t\right)=\underset{m=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})$

$=\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CA}}_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\·e^{\mathrm{i\ω}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})}$

$={\mathrm{CA}}_{n,m}\left(t\right)\·e^{\mathrm{i\ωt}}\·\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}\·\·\·\left(3\right)$

其中，利用从CA码的周期性得到的“CA_n，m(t)＝CA_n，m(t+nT_CA)”的性质。

以采样编号“m＝1”为例进行说明。如图1所示，将第0个码周期的采样数据“r_0，1(t+T)”、第1个码周期的采样数据“r_1，1(t+T+T_CA)”、第2个码周期的采样数据“r_2，1(t+T+2T_CA)”、...、第N个码周期的采样数据“r_N，1(t+T+NT_CA)”加在一起，计算出累计采样数据“R₁(t+T)”。

在此，看公式(3)，累计采样数据“R_m(t)”中包含了以“∑exp(iωnT_CA)”表示的项。如以下公式(4)所示，该项的绝对值是最大为“N+1”、最小为“0”的项。

[数学式4]

$0\≤\left|\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}\right|\≤N+1\·\·\·\left(4\right)$

因此，如果用“∑exp(iωnT_CA)”表示的项的值小于“1”，则累计采样数据“R_m(t)”的值小于原始的采样数据“r_n，m(t)”。

研究一下这意味着什么。公式(4)的“exp(iωnT_CA)”被认为是表示第0个码周期的起始时间点时的载波相位与第n个码周期的起始时间点时的载波相位的偏差、即第n个码周期中的周期偏差。因此，这意味着根据各码周期中的周期偏差的大小、在累计接收信号时所累计的信号的振幅(功率)可能降低。

由上述计算公式可知，出现这样的间题的原因是因为载波“exp(iωt)”的存在。即，如果不从接收信号“r(t)”中去掉载波“exp(iωt)”就累计接收信号，则由于存在周期偏差，信号不但没有一同增强，反而一道减弱了。

为了解决该间题，本申请发明人设计出了以下全新的接收信号累计方法，即，算出作为表示各码周期中的周期偏差的指数的被称为“周期偏差系数”的系数，利用该周期偏差系数累计接收信号。

图2是本实施方式的接收信号累计处理的流程图。

首先进行接收信号的采样处理和存储处理(步骤A1)。具体是按规定的采样时间间隔(每隔1时钟的时间)对接收信号进行采样，将该采样数据“r_n，m(t)”存储在存储部。

然后，进行周期偏差系数计算处理(步骤A3)。在周期偏差系数计算处理中，利用不同码周期的接收信号部分对各码周期(n＝0～N)分别计算出表示周期偏差的周期偏差系数。具体是，例如将第0个码周期(n＝0)作为基准码周期的情况下，根据以下的公式(5)计算其它码周期(n＝1～N)的周期偏差系数“S_n”。

[数学式5]

$S_n=\frac{1}{M+1}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{0,m}\left(t\right)\·{\left\{r_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\right\}}^{*}$

$=\frac{1}{M+1}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CA}}_{0,m}\left(t\right)\·e^{\mathrm{i\ωt}}\·{\mathrm{CA}}_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\·e^{-\mathrm{i\ωt}}\·e^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}$

$=\frac{1}{M+1}\·\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}$

$=\frac{1}{M+1}\·e^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}\·\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}1$

$=\frac{1}{M+1}\·e^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}\·(M+1)$

$=e^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}\·\·\·\left(5\right)$

其中，利用了“CA_0，m(t)×CA_n，m(t+nT_CA)＝1”的性质。另外，上标“*”表示共轭复数。

图3是周期偏差系数计算原理的说明图。利用基准码周期(第0个码周期)的采样数据(第一接收信号部分)和其它码周期(第n个码周期)的采样数据(第二接收信号部分)计算周期偏差系数。具体地，如图3所示，使在第0个周期不同时间下的信号部分即各采样编号“m”(m＝0～M)的采样数据“r_0，m”和在第n个码周期内对应的同一时间下的信号部分即对应的采样编号“m”(m＝0～M)的采样数据的共轭复数“{r_n，m}^＊”以每个采样编号“m”都被涉及的方式分别相乘。

然后，将就M+1个采样数据分别得到的相乘结果“r_0，m·{r_n，m}^＊”的平均值作为基准码周期(第0个码周期)和第n个码周期的周期偏差系数“S_n”。即，使用接收信号中在各码周期中作为接收信号部分的采样数据组中的在码周期内同一时间下的采样数据，对各码周期分别计算周期偏差系数。

返回图2的接收信号累计处理，在进行了周期偏差系数计算处理之后进行接收信号累计处理(步骤A5)。在接收信号累计处理中，使用接收信号的采样数据“r_n，m”和通过周期偏差系数计算处理算出的周期偏差系数“S_n”，根据以下的公式(6)计算累计采样数据“R_m”。

[数学式6]

$R_m\left(t\right)=\underset{m=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\·S_n$

$=\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CA}}_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\·e^{\mathrm{i\ω}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})}\·e^{-\mathrm{\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}$

$={\mathrm{CA}}_{n,m}\left(t\right)\·e^{\mathrm{i\ωt}}\·\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}1$

$={\mathrm{CA}}_{n,m}\left(t\right)\·e^{\mathrm{i\ωt}}\·(N+1)\·\·\·\left(6\right)$

其中，利用了“CA_n，m(t+nT_CA)＝CA_n，m(t)”的性质。

图4是接收信号累计原理的说明图。通过对各码周期各自中的采样数据“r_n，m”和所对应的码周期的周期偏差系数“S_n”进行积和，从而计算出累计采样数据“R_m”。具体如图4所示，针对各采样编号“m”(m＝0～M)中的每一个，使第n个码周期的采样数据“r_n，m”和第n个码周期的周期偏差系数“S_n”相乘，计算出相乘值“r_n，m·S_n”。然后通过将就N+1个码周期各自得到的相乘值“r_n，m·S_n”加在一起，从而针对各采样编号“m”中的每一个计算累计采样数据“R_m”。最后，针对各采样编号“m”中的每一个得到的相当于1个周期的累计采样数据“R_m”的组就是累计的接收信号(以下称为“累计接收信号”)。

由公式(5)可知，周期偏差系数“S_n”是通过将第0个码周期的采样数据“r_0，m(t)”和第n个码周期的采样数据的共轭复数(对复数的虚部变号)“{r_n，m(t+nT)}^＊”相乘而得，用“S_n＝exp(-iωnT_CA)”表示。由此可见，周期偏差系数“S_n”变成在公式(3)和公式(4)中作为间题的“exp(iωnT_CA)”部分的共轭复数。因此，通过使采样数据“r_n，m”乘以周期偏差系数“S_n”，从而可去掉“exp(iωnT_CA)”部分。

通过像这样地对各码周期“n”去掉“exp(iωnT_CA)”部分，然后将就各码周期得到的相乘值“r_n，m·S_n”相加，从而可得到不含有“∑exp(iωnT_CA)”项的累计接收信号。

通过比较公式(3)和公式(6)可知，累计采样数据“R_m”的公式中的“∑exp(iωnT_CA)”一项被替换成码周期的总数即“N+1”。“N+1”是常数，数值不发生变化。因此，根据公式(6)计算出的累计采样数据“R_m”是增益增加的强信号。

如上所述，通过使用周期偏差系数“S”累计接收信号“r(t)”，从而不用从GPS卫星信号的接收信号中去掉载波“exp(iωt)”即可得到增益增加的高质量的累计接收信号。

另外，虽将公式(2)的“ω_d”当作因多普勒频率及GPS接收装置内的本地时钟的误差(时钟误差)引起的频率误差，但还能够考虑进其他频率误差。无论“ω_d”是什么值，通过上述接收信号累计方法都可得到适合相关处理的信号。

2.实施例

以下就应用了上述原理的GPS接收装置的实施例进行说明。在此，以一种装有GPS接收装置的电子设备即移动电话1为具体示例进行说明。

2-1.结构

图5是表示移动电话1的功能结构的框图。移动电话1包括GPS天线9、GPS接收部10、主机CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)30、操作部40、显示部50、移动电话用天线60、移动电话用无线通信电路部70以及存储部80。

GPS天线9是接收包括从GPS卫星发射的GPS卫星信号的RF(RadioFrequency：射频)信号的天线，其向GPS接收部10输出接收信号。

GPS接收部10是基于从GPS天线9输出的信号测量移动电话1位置的位置计算电路，是相当于所谓的GPS接收装置的功能块。GPS接收部10包括RF(Radio Frequency：射频)接收电路部11和基带处理电路部20。另外，RF接收电路部11和基带处理电路部20可分别作为单独的LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)生产，也可作为1个芯片生产。

RF接收电路部11是RF信号的处理电路块，通过对规定的振荡信号分频或倍增而生成RF信号相乘用振荡信号。然后，通过将生成的振荡信号与从GPS天线9输出的RF信号相乘，从而使RF信号向中间频率的信号(以下称为IF(Intermediate Frequency：中间频率)信号)进行下变频，使IF信号放大等之后，利用A/D转换器转换成数字信号，向基带处理电路部20输出。

基带处理电路部20是对从RF接收电路部11输出的IF信号进行相关运算处理等而捕捉、提取GPS卫星信号、并对数据进行解码而获取导航信息、时间信息等的电路部。

图6是基带处理电路部20的电路构成的一个示例图。基带处理电路部20包括卫星信号捕捉部21、CPU 25以及存储部27。

卫星信号捕捉部21是从RF接收电路部11输出的IF信号即接收信号捕捉GPS卫星信号的电路部，包括接收信号累计处理电路部211、复制信号产生部213以及相关处理部215。

接收信号累计处理电路部211是对从RF接收电路部11输出的IF信号即接收信号“r(t)”进行累计处理的电路部，其向相关处理部215输出累计接收信号“R(t)”。在本实施方式中，接收信号累计处理电路部211具有数字信号处理器(DSP(Digital Signal Porcessor))等处理器和存储器，根据图2中说明的流程、就接收信号累计处理电路部211将接收信号累计处理作为数字信号处理执行进行说明。

接收信号累计处理电路部211具有作为存储各种数据的存储器的存储部212。在存储部212中存储有例如通过对接收信号进行采样而得到的接收信号的采样数据2121、就各码周期算出的周期偏差系数的数据即周期偏差系数数据2122以及累计的接收信号的数据即累计接收信号数据2123。

接收信号累计处理电路部211作为利用接收信号的采样数据2121计算周期偏差系数的周期偏差系数计算部发挥作用，并作为利用周期偏差系数累计接收信号的采样数据2121的接收信号累计部发挥作用。

在目前的GPS接收装置中，由于必须从接收信号“r(t)”中去掉载波“exp(iωt)”之后累计接收信号“r(t)”，因此在接收信号累计处理电路部211中必须设置例如用于去掉载波的检波部(载波再生部)。但在本实施方式中，如在原理中所说明的那样，由于使用周期偏差系数对接收信号进行累计，因此无需在接收信号累计处理电路部211中设置检波部。

复制信号产生部213是生成GPS卫星信号的CA码的扩散码复制的产生信号即复制信号的电路部。复制信号产生部213生成遵照从CPU 25输出的CA码指示信号(捕捉目标卫星的指示信号)的复制信号“CA_R(t)”，并向相关处理部215输出。

相关处理部215是进行从接收信号累计处理电路部211输入的累计接收信号“R(t)”和从复制信号产生部213输入的复制信号“CA_R(t)”的相关处理的电路部。相关处理部215根据从CPU 25输入的相位指示信号，一面使复制信号的相位“Δt”进行变化，一面进行“R(t)”和“CA_R(t+Δt)”的相关计算，并向CPU 25输出该相关值“P(Δt)”。

CPU 25是根据存储在存储部27的系统程序等各种程序总体控制基带处理电路部20各部分的处理器。针对各捕捉目标卫星，CPU 25基于从相关处理部215输出的相关值“P(Δt)”进行码相位的检测处理。然后利用检测的码相位计算该捕捉目标卫星与移动电话1之间的伪距，利用计算出的伪距进行位置计算，算出移动电话1的位置。

CPU 25向复制信号产生部213输出用于指示捕捉目标卫星的CA码(捕捉目标卫星的PRN号)的CA码指示信号，使复制信号产生部213生成捕捉目标卫星的复制信号“CA_R(t)”。并且，向相关处理部215输出用于指示复制信号“CA_R(t)”的相位“Δt”的相位指示信号，一面使复制信号“CA_R(t)”的相位“Δt”进行变化，一面使相关处理部215进行相关处理。

存储部27由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存ROM、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储装置构成，存储用于CPU 25控制基带处理电路部20的系统程序、用于实现位置计算功能的各种程序或数据等。并且，形成临时存储被CPU 25执行的系统程序、各种处理程序、各种处理的处理中数据、处理结果等的工作区。

主CPU 30是根据存储在存储部80的系统程序等各种程序总体控制移动电话1各部分的处理器。主机CPU 30进行将从基带处理电路部20输入的位置信息在显示部50显示的处理或利用该位置信息进行各种应用处理。

操作部40是由例如触摸屏、按钮开关等构成的输入装置，将被按下的键或按钮的信号向主机CPU 30输出。通过该操作部40的操作，输入通话请求、邮件收发请求、位置计算请求等各种指示。

显示部50由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等构成，是基于从主机CPU 30输入的显示信号进行各种显示的显示装置。在显示部50显示位置显示画面、时间信息等。

移动电话用天线60是用于移动电话1与通信服务商所设置的无线基站之间收发移动电话用无线信号的天线。

移动电话用无线通信电路部70是通过RF转换电路、基带处理电路等构成的移动电话的通信电路部，通过进行移动电话用无线信号的调制、解调等实现通话或邮件的收发等。

存储部80是存储用于主机CPU 30控制移动电话1的系统程序、用于实现位置计算功能的各种程序或数据等的存储装置。

2-2.处理流程

(1)接收信号累计处理电路部211的处理

图7表示接收信号累计处理电路部211在图2的接收信号累计处理的步骤A3中执行的周期偏差系数计算处理流程的流程图。虽然没有特别说明，但在执行接收信号累计处理中，GPS天线9会接收RF信号，RF接收电路部11会进行从RF信号到IF信号的下变频，并且，转换成IF信号的接收信号“r(t)”处于随时向基带处理电路部20输出的状态。

首先，接收信号累计处理电路部211按规定的采样时间间隔对从RF接收电路部11输出的接收信号“r(t)”进行采样，获取接收信号的采样数据“r_n，m”，并将其作为采样数据2121存储在存储部212(步骤B1)。

然后，接收信号累计处理电路部211将作为基准码周期的第0个码周期(n＝0)的周期偏差系数“S₀”设定为“1”，并使其存储在存储部212的周期偏差系数数据2122中(步骤B3)。

然后，接收信号累计处理电路部211对除基准码周期以外的其他码周期编号(n＝1～N)中的每一个进行循环A的处理(步骤B5至B19)。并且，在循环A的处理中，对各采样编号“m”(m＝0～M)中的每一个进行循环B的处理(步骤B7至B13)。

在循环B的处理中，接收信号累计处理电路部211对采样数据“r_n，m”的共轭复数“{r_n，m}^＊”进行运算(步骤B9)。然后使基准码周期的采样数据“r_0，m”和运算的共轭复数“{r_n，m}^＊”相乘(步骤B11)。然后转至对下一采样编号的处理。

对所有的采样编号“m”进行了步骤B9和步骤B11的处理之后，接收信号累计处理电路部211结束循环B的处理(步骤B13)。然后将就各采样编号“m”中的每一个得到的相乘值“r_0，m·{r_n，m}^＊”加在一起(步骤B15)。

然后，接收信号累计处理电路部211用采样编号的总数M+1除该相加值，从而计算出第n个码周期的周期偏差系数“S_n”，并使其存储在存储部212的周期偏差系数数据2122中(步骤B17)。然后转至对下一码周期编号的处理。

对所有的码周期编号“n”进行了步骤B7至B17的处理算出周期偏差系数“S_n”之后，接收信号累计处理电路部211结束循环A的处理(步骤B19)，周期偏差系数计算处理结束。

图8表示接收信号累计处理电路部211在图2的接收信号累计处理的步骤A5中执行的接收信号累计处理流程的流程图。

首先，接收信号累计处理电路部211对各采样编号(m＝0～M)中的每一个进行循环C的处理(步骤C1至C11)。并且在循环C的处理中，就各码周期编号(n＝0～N)中的每一个进行循环D的处理(步骤C3至C7)。

在循环D的处理中，接收信号累计处理电路部211使采样数据“r_n，m”和周期偏差系数“S_n”相乘(步骤C5)。然后转至对下一码周期编号的处理。

对所有的码周期编号“n”进行了步骤C5的处理后，接收信号累计处理电路部211结束循环D的处理(步骤C7)。然后，将就各码周期编号“n”中的每一个得到的相乘结果“r_n，m·S_n”加在一起，从而算出累计接收信号“R”中的采样编号“m”的部分，将其存储在存储部212的累计接收信号数据2123中(步骤C9)。然后转至对下一采样编号的处理。

对所有的采样编号“m”进行了步骤C3至C9的处理算出累计接收信号“R(t)”之后，接收信号累计处理电路部211结束循环C的处理(步骤C11)，结束接收信号累计处理。

(2)CPU 25的处理

图9是表示基带处理电路部20的CPU 25执行的基带处理流程的流程图。

首先，CPU 25进行捕捉目标卫星判断处理(步骤D1)。具体是，在未图示的时钟部所计时的当前时间，利用年历、星历等卫星轨道数据判断位于天空中所给的基准位置的GPS卫星，将其作为捕捉目标卫星。基准位置例如可通过以下等方法设定，即，在接通电源后初次进行位置计算的情况下，将通过所谓的服务器辅助方式从移动电话1的基站获取的位置定为基准位置，第二次及其以后的位置计算的情况下，将上一次位置计算求得的最新的GPS计算位置定为基准位置。

然后，CPU 25针对在步骤D1中判定的各捕捉目标卫星进行循环E的处理(步骤D3至D11)。在循环E的处理中，CPU 25基于该GPS卫星信号中包含的导航信息计算该捕捉目标卫星的卫星位置、卫星移动速度以及卫星移动方向等卫星信息(步骤D5)。然后CPU 25进行码相位检测处理(步骤D7)。

图10是表示码相位检测处理流程的流程图。

首先，CPU 25向复制信号产生部213输出该捕捉目标卫星的CA码的指示信号(步骤E1)。并且，CPU 25设定相位的搜索范围及搜索间隔，确定相位搜索使用的搜索相位(步骤E3)。

然后，CPU 25对在步骤E3中设定的各搜索相位进行循环F的处理(步骤E5至E11)。在循环F的处理中，CPU 25向相关处理部215输出该搜索相位“Δt”的指示信号(步骤E7)。

一旦执行步骤E7，则如上所述，相关处理部215进行通过接收信号累计处理电路部211基于图1至图4中说明的原理算出的累计接收信号“R(t)”和从复制信号产生部213输入的复制信号“CA_R(t)”的相关处理。相关处理部215根据从CPU 25输入的相位指示信号，一面使复制信号的相位“Δt”变化，一面进行“R(t)”和“CA_R(t+Δt)”的相关计算，向CPU 25输出其相关值“P(Δt)”。

当从相关处理部215输入相关值“P(Δt)”时，CPU 25使存储部27存储该相关值“P(Δt)”(步骤E9)。然后CPU 25转至对下一搜索相位的处理。

对所有的搜索相位进行了步骤E7和E9的处理后，CPU 25结束循环F的处理(步骤E11)。然后CPU 25将存储在存储部27的相关值“P(Δt)”最大的搜索相位“Δt”确定为码相位(步骤E13)。然后CPU 25结束码相位检测处理。

返回图9的基带处理，结束码相位检测处理后，CPU 25利用在步骤D5算出的卫星信息和在步骤D7检测出的码相位，计算该捕捉目标卫星和移动电话1之间的伪距(步骤D9)。伪距的整数部分例如可通过最新的GPS计算位置和卫星位置计算，伪距的小数部分可使用码相位计算。计算出伪距后，CPU 25转至对下一捕捉目标卫星的处理。

对所有的捕捉目标对象进行了步骤D5～D9的处理后，CPU 25结束循环E的处理(步骤D11)。然后，CPU 25利用在步骤D9中就各捕捉目标卫星算出的伪距进行GPS位置计算处理，计算移动电话1的位置(步骤D13)。另外，利用伪距进行位置计算的具体内容是目前众所周知的，因此省略具体说明。

然后，CPU 25向主机CPU 30输出在GPS位置计算处理中算出的位置(步骤D15)。然后，CPU 25判断位置计算是否结束(步骤D17)，如果判断还未结束(步骤D17中为否)，则返回步骤D1。如果判断位置计算结束(步骤D17中为是)，则结束基带处理。

2-3.作用效果

在基带处理电路部20的卫星信号捕捉部21中，通过接收信号累计处理电路部211对从RF接收电路部11输出的接收信号进行累计。即，每隔作为采样时间间隔的1时钟即对接收信号进行采样，获取多个采样数据。然后，利用按GPS卫星信号的扩散码即CA码的假设周期对接收信号进行了分时情况下的不同码周期的采样数据组计算表示CA码的真正周期与假设周期间的周期偏差的周期偏差系数。然后利用周期偏差系数累计接收信号。

周期偏差是CA码的真正周期与假设周期的差。通过利用按CA码的假设周期对GPS卫星信号的接收信号进行分时所得的采样数据组中的不同假设周期的采样数据组，从而可算出表示周期偏差的系数。然后利用该周期偏差系数累计接收信号，从而可得到考虑了周期偏差的准确的累计接收信号。

即，每隔作为采样时间间隔的1时钟即对接收信号进行采样，每一码周期获取M+1个采样数据。然后例如将第0个码周期作为基准码周期，利用基准码周期的采样数据(第一接收信号部分)和另外的N个码周期的采样数据(第二接收信号部分)，对各码周期分别计算周期偏差系数。然后，在累计基准码周期及其他码周期的N+1个码周期的采样数据时，利用相应的码周期的周期偏差系数进行累计。

在累计采样数据时，通过事先使采样数据乘以周期偏差系数，从而可去掉周期偏差产生的误差分量。然后通过累计去掉了周期偏差产生的误差分量的信号，从而可得到振幅(功率)常数倍增的适合进行相关处理的信号。换句话说，意味着通过利用周期偏差系数累计未去掉载波状态的GPS卫星信号的接收信号即可得到不含有由周期偏差引起的误差分量的高质量的累计接收信号。由于不用去掉载波，因此无需在基带处理电路部20中设置载波再生部，可简化GPS接收电路。

3.变形例

3-1.应用系统

在上述实施方式中，以捕捉GPS卫星信号为例进行了说明，但接收GPS卫星信号以外的信号的接收装置同样也可应用本发明。即，只要是对经扩散码扩频调制的卫星信号的接收信号进行累计并对累计的信号进行相关处理来捕捉卫星信号的接收装置都可应用本发明。

3-2.电子设备

另外，在上述的实施方式中，以在一种电子设备即移动电话上应用本发明的情况为例进行了说明，但可应用本发明的电子设备不局限于此。例如汽车导航装置、便携式导航装置、个人电脑、PDA(Personal DigitalAssistan：个人数字助理)、手表等其他电子设备也同样可应用本发明。

3-3.卫星位置计算系统

在上述实施方式中，卫星位置计算系统以GPS为例进行了说明，但也可以是WAAS(Wide Area Augmentation System：广域增强系统)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System：准天顶卫星系统)、GLONASS(GLObalNAvigation Satellite System：全球导航卫星系统)、伽利略(GALILEO)等其他卫星位置计算系统。

3-4.周期偏差系数计算处理

在上述实施方式中进行了以下说明，即，使采样编号“m＝0～M”一致地分别使采样数据“r_0，m”和采样数据的共轭复数“{r_n，m}^＊”相乘，从而获取M+1个相乘结果“r_0，m·{r_n，m}^＊”，取其平均值作为第n个码周期的周期偏差系数“S_n”，但也可如下所述地计算出周期偏差系数。即，不是使用各码周期的全部采样数据组，而是使用针对各码周期任意选择的1或2个以上的作为接收信号部分的采样数据计算周期偏差系数“S_n”。

使用任意选择的L个(1≤L≤M+1)采样编号的采样数据的情况下，通过用L个对有关所选的采样编号中的每一个的相乘结果进行平均，同样可计算出周期偏差系数“S_n”。例如使用任意选择的1个采样编号“m”的采样数据的情况下，根据以下公式(7)计算出周期偏差系数“s_n”即可。

[数学式7]

$S_n=r_{0,m}\left(t\right)\·{\left\{r_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\right\}}^{*}$

${=\mathrm{CA}}_{0,m}\left(t\right)\·e^{\mathrm{i\ωt}}\·{\mathrm{CA}}_{n,m}(t+{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}})\·e^{-\mathrm{i\ωt}}\·e^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}$

$=e^{-\mathrm{i\ω}{\mathrm{nT}}_{\mathrm{CA}}}\·\·\·\left(7\right)$

3-5.接收信号累计处理

在上述实施例中说明了接收信号累计处理电路部211将接收信号的累计作为数字信号处理通过软件来进行。但也可不通过软件进行，而是由使用了逻辑电路等电路元件的数字电路构成接收信号的累计。

Claims (5)

1.一种接收信号累计方法，其特征在于，包括：

在接收卫星信号时按被推测是所述卫星信号的扩频码的码周期时间的假设周期对所述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用所述接收信号中的第一部分和所述假设周期与所述第一部分不同的第二部分计算表示所述扩频码的真正周期与所述假设周期的周期偏差的系数；以及

利用所述系数累计所述接收信号，

计算所述系数包括利用所述第一部分和所述第二部分中在所述假设周期内的相同计时下的信号部分，通过将所述第一部分与所述第二部分的共轭复数相乘来计算所述系数，

累计所述接收信号是指，通过对所述第一部分及所述第二部分和所述系数进行相乘加和来生成累计所述接收信号而得的信号。

2.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，

计算所述系数包括计算与所述接收信号中不同的n个所述假设周期的所述第二部分各自相关的所述系数，其中，n为自然数，

累计所述接收信号包括在累计不同的n个所述假设周期的所述第二部分中的各个时，利用相应的所述系数进行累计。

3.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，

计算所述系数包括：

将所述第一部分中的在所述假设周期内的不同计时下的信号部分与第n个所述第二部分中的相应同一计时下的信号部分的共轭复数相乘，其中，n为自然数；以及

将就第n个所述第二部分得到的所述各计时的所述相乘结果的平均值作为所述第一部分与第n个所述第二部分的系数。

4.根据权利要求1所述的接收信号累计方法，其中，

累计所述接收信号是指，利用所述系数对未去掉所述卫星信号的载波状态下的接收信号进行累计。

5.一种接收装置，其特征在于，包括：

计算部，在接收卫星信号时按被推测是所述卫星信号的扩频码的码周期时间的假设周期对所述卫星信号的接收信号进行了分时的情况下，利用所述接收信号中的第一部分和所述假设周期与所述第一部分不同的第二部分计算表示所述扩频码的真正周期与所述假设周期的周期偏差的系数；

累计部，利用所述系数累计所述接收信号；

相关部，对通过所述累计部累计的信号进行相关处理；以及

捕捉部，根据所述相关处理的结果捕捉所述卫星信号，

计算所述系数包括利用所述第一部分和所述第二部分中在所述假设周期内的相同计时下的信号部分，通过将所述第一部分与所述第二部分的共轭复数相乘来计算所述系数，

累计所述接收信号是指，通过对所述第一部分及所述第二部分和所述系数进行相乘加和来生成累计所述接收信号而得的信号。