JP2000338218A - Ｇｐｓ受信機 - Google Patents

Ｇｐｓ受信機

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JP2000338218A
JP2000338218A JP14663799A JP14663799A JP2000338218A JP 2000338218 A JP2000338218 A JP 2000338218A JP 14663799 A JP14663799 A JP 14663799A JP 14663799 A JP14663799 A JP 14663799A JP 2000338218 A JP2000338218 A JP 2000338218A
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period
signal
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Takashi Asai
敬 浅井
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/34—Power consumption
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B2001/70706—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation using a code tracking loop, e.g. a delay locked loop

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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相関値算出期間を動的に変化させ、この相関
値算出期間が相関値出力間隔よりも短い場合に、相関値
算出のための動作を停止させることにより、低消費化を
実現することを目的とする。 【解決手段】 この発明に係るGPS受信機は、衛星から
の送信信号を受信する受信器１と、疑似雑音信号を生成
する疑似雑音信号生成器４と、受信器１で受信された受
信信号と疑似雑音信号との相関値を算出する相関値算出
器５と、相関値に基づいて上記送信信号に含まれるデー
タを所定周期毎に復調するデータ復調器８を備え、受信
器１で受信される受信信号の受信状態に応じて相関値を
算出する相関値算出期間を決定する期間決定器６と、所
定周期と相関値算出期間とを比較し、相関値算出期間が
所定周期よりも短い場合に、所定期間、相関値の算出に
関する動作を停止させる停止制御器７とを備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星からの送信信
号を受信し、送信信号に含まれるデータを復調するＧＰ
Ｓ受信機、特には、衛星捕捉後に、衛星からの信号を追
従して受信し、所定周期毎に復調するＧＰＳ受信機に関
するものである。
【０００１】
【従来の技術】ＧＰＳ受信機では、衛星から送信される
送信信号を受信して、この送信信号に一定周期毎に含ま
れるデータを復調するが、このようなＧＰＳ受信機の処
理としては、複数の衛星から所望の衛星を捕捉する捕捉
処理と、この衛星の捕捉処理により所望の衛星を捕捉し
た後に、この衛星に追従して、衛星から送信される送信
信号を一定周期毎に復調する追従処理とに大きく分類さ
れる。
【０００２】通常、衛星の捕捉処理では、コード位相と
キャリア周波数を変化させながら、受信信号と衛星の番
号に対応した疑似雑音信号（PN信号）の相関値を算出
し、その相関値のエネルギーの大きさにより衛星を捕捉
したか否かの判定を行う。そして、衛星の追従処理で
は、通常、上記のようにして所望の衛星が捕捉された後
に、所定周期（以下、相関値出力間隔という）毎に、捕
捉処理と同様に相関値を算出し、その相関値の絶対値及
び符号により、データの復調処理を行う。
【０００３】図１０は、このような追従処理を行うＧＰ
Ｓ受信機（以下、追従型ＧＰＳ受信機という）を示すブ
ロック図である。衛星から送信された送信信号は、受信
器１０１で受信され、受信された受信信号はキャリア信
号生成器１０２で生成されたキャリア信号と、乗算器１
０３で乗算される。そして、乗算器１０３で乗算された
信号と、疑似雑音信号生成器１０４で生成された疑似雑
音信号（以下、PN信号という）との相関値を相関値算出
器１０５で算出し、この算出された相関値の絶対値及び
符号に基づいて、データ復調器１０６で復調処理がなさ
れる。
【０００４】図１１は図１０に示した追従型ＧＰＳ受信
機における、相関値を算出する期間と相関値を出力する
時刻との関係を示す図である。図に示すように、追従処
理では、衛星からの送信信号を所定周期（相関値出力間
隔）毎に復調するため、相関値は上記相関値出力間隔毎
に出力されるように設定されている。
【０００５】また、追従処理では、相関値の算出時間を
上記相関値出力間隔より短くしたとしても、次の周期ま
でデータの復調が行えないので、相関値出力間隔内に相
関値の算出がなされるようにすればよく、（例え、相関
値の算出時間を相関値出力間隔より短くしたとしても、
処理の高速化を図ることはできない。）一方、相関値の
算出時間（PN信号を掛け合わせる時間）を短くすれば、
それに従って、受信状態が悪くなり、逆に、相関値算出
期間を長くすれば、それに従って、受信状態が良くなる
ことが知られているので、相関値の算出時間は長いほ
ど、復調が成功する割合が向上する。
【０００６】従って、相関値の算出期間を追従処理時に
復調が行われる相関値出力間隔と同じになるように設定
するようにすれば、追従時において、高速に、かつ、正
確に復調がなされるので、従来は、相関値算出期間は、
相関値出力間隔と同じ時間になるように設定されてい
た。
【０００７】なお、特開平７−１４０２２４号公報に
は、PN信号をかけ合わせる時間をＧＰＳ受信機で受信さ
れた受信信号に応じて変化させ、相関値の算出期間を短
縮し、捕捉処理の高速化を図る技術が開示されている。
このように、捕捉処理では、１つの衛星を捕捉後、引き
続いて他の衛星の捕捉を行うため、相関値の算出期間を
短縮することで、捕捉処理の高速化が図られるが、追従
処理では、捕捉処理とは異なり、所定周期毎にデータの
復調を行うので、このようにしても、処理の高速化は図
れない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】データを復調するため
に最低限必要な相関値算出期間は、常に一定とは限ら
ず、受信信号の状況に応じて動的に変化する。（例え
ば、受信信号の受信状態が良い場合には、相関値算出期
間を短くしても、送信信号を復調することが可能であ
る。）
【０００９】したがって、従来の追従型ＧＰＳ受信機の
ように、相関値算出期間を相関値出力間隔と同じに設定
していると、受信信号の受信状態が良い場合には、最低
限必要な相関値の算出期間を越えて相関値が算出されて
いることになり、余分な時間、相関値算出器等が動作し
ていることになる。その結果、この期間の動作により、
余分な電力が費やされ、追従の処理が終了する迄の間、
このような余分な電力の消費がなされることになる。
【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、相関値算出期間を動的に変化さ
せ、この相関値算出期間が相関値出力間隔よりも短い場
合に、相関値算出のための動作を停止させることによ
り、低消費電力化を実現することが可能なＧＰＳ受信機
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるＧＰＳ受
信機は、衛星から送信される送信信号を受信する受信器
と、疑似雑音信号を生成する疑似雑音信号生成器と、上
記受信器で受信された受信信号と上記疑似雑音信号生成
器で生成された疑似雑音信号との相関値を算出する相関
値算出器と、上記相関値算出器で算出された相関値に基
づいて上記送信信号に含まれるデータを所定周期毎に復
調するデータ復調器とを備え、上記受信器で受信される
受信信号の受信状態に応じて上記相関値を算出する相関
値算出期間を決定する期間決定器と、上記所定周期と上
記相関値算出期間とを比較し、上記相関値算出期間が上
記所定周期よりも短い場合に、所定期間、上記相関値の
算出に関する動作を停止させる停止制御器とを備えたも
のである。
【００１２】ここで、衛星から送信される送信信号に
は、一般に、ＰＮ信号の周期の整数倍の長さに相当する
周期毎に各データが含まれている。そのため、追従処理
時には、このデータを復調するために、上記ＰＮ信号の
周期の整数倍の長さに相当する周期毎、あるいは、上記
データが含まれる周期毎にデータを復調することにな
る。
【００１３】上記期間決定器は、上記受信信号の受信状
態に応じて上記相関値算出期間を決定するが、この受信
信号の受信状態としては、受信信号の強さ、受信信号の
エネルギーの値、受信信号のエネルギーの予測値、ある
いは、複数のデータの誤り検出による誤り率等が挙げら
れる。さらに、上記エネルギーの予測値は、衛星からの
送信信号に含まれるアルマナック・データ、あるいは、
送信信号に含まれるエフェメリシス・データに基づいて
予測すればよく、特に、これらのデータに基づいて算出
された衛星の仰角を考慮して予測するのが好ましい。
【００１４】上記停止制御器は、上記相関値の算出に関
する動作、すなわち、相関値算出のために用いられるキ
ャリア信号生成器、疑似雑音信号生成器、相関値算出器
等の動作の全て、あるいは、一部を停止させるように
し、さらに、上記相関値算出器が、所定単位毎に上記受
信信号と上記疑似雑音信号とを乗算する乗算器と、この
乗算器の乗算結果を加算する加算器とを備えている場合
には、停止制御器は、上記加算器の動作を停止させるよ
うにしてもよい。
【００１５】上記相関値算出器は、相関値算出期間の経
過後に算出した相関値を復調器に出力してもよいし、算
出した相関値を上記所定周期毎に復調器に出力するよう
にしてもよい。なお、所定周期毎に出力する場合には、
復調器を所定周期に同期させることが可能であるので、
処理が簡単になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明に
よるＧＰＳ受信機の一実施の形態を示す図である。図に
おいて、１はＧＰＳ衛星から送信される送信信号を受信
する受信器、２は所定のキャリア信号を生成するキャリ
ア信号生成器、３は受信器１で受信された受信信号とキ
ャリア信号生成器２で生成されたキャリア信号とを乗算
する乗算器、４は所定の疑似雑音信号（以下、PN信号と
いう）を生成する疑似雑音信号生成器である。
【００１７】５は期間決定器６で決定された相関値を算
出する期間、受信信号（厳密には、受信器１で受信され
た受信信号にキャリア信号をかけ合わせた信号）と疑似
雑音信号生成器４で生成されたPN信号との相関値を算出
する相関値算出器、６は相関値算出器５において相関値
を算出する期間（以下、相関値算出期間という）を決定
する期間決定器、７は期間決定器６で算出された相関値
算出期間とデータ復調器８が各データを復調する間隔
（以下、相関値出力間隔という）とを比較し、相関値算
出期間が相関値算出間隔よりも短い場合に、上記相関値
算出器５の動作の一部、あるいは全てを停止させるよう
に制御する処理停止制御器、８は相関値算出器５で算出
された相関値の絶対値及び符号に基づいて受信信号に含
まれるデータを所定周期毎に復調するデータ復調器であ
る。
【００１８】ここで、衛星から送信される送信信号に
は、一般に、ＰＮ信号の周期の整数倍の長さに相当する
周期毎に各データが含まれている。そのため、追従処理
時には、このデータを復調するために、上記ＰＮ信号の
周期の整数倍の長さに相当する周期毎、あるいは、上記
各データが含まれる周期毎にデータの復調をすることに
なり、上記相関値出力間隔は、上記ＰＮ信号の周期の整
数倍の長さに相当する周期、あるいは、上記各データが
含まれる周期に該当するものである。
【００１９】図２は図１に示したＧＰＳ受信機における
相関値算出器５等を詳細に示した図である。図におい
て、３a、３ｂは受信器１で受信された受信信号と、キ
ャリア信号生成器２で生成されたキャリア信号及びこの
キャリア信号の位相を位相シフタ３ｃにより９０゜シフ
トさせたキャリア信号とを各々かけ合わせる乗算器、５
ａ、５ｂは乗算器３ａ、３ｂから出力される信号と疑似
雑音信号生成器４で生成されるPN信号とを各々乗算する
乗算器、５ｃ、５ｄは相関値算出期間の間、乗算器５
ａ、５ｂから出力される値を各々加算していく加算器、
５ｅは上記加算器５ｃ、５ｄが相関値算出期間の間、加
算処理をするように制御する加算時間制御器、７ａは相
関値算出期間と上記相関値出力間隔とを比較し、相関値
算出期間が相関値出力間隔よりも短い場合に、所定期
間、加算器５ｃ、５ｄの動作を停止させるようにする加
算処理停止制御器である。
【００２０】次に、図１、図２に示したＧＰＳ受信機の
動作について説明する。ＧＰＳ衛星から送信される送信
信号は、各衛星に対応して設けられている疑似雑音信号
（以下、PN信号という）によって変調し、さらに、送信
のため、この信号をキャリア信号によって変調したもの
で、各衛星は個々のデータが所定周期毎に含まれる送信
信号を送信している。そこで、ＧＰＳ受信機において、
このような送信信号を送信している各衛星を捕捉した
（捕捉処理）後に、対応した衛星に追従して衛星の送信
信号を復調するには、下記のようにすればよい。以下、
図１、２に示したＧＰＳ受信機における、追従処理を説
明する。
【００２１】まず、送信信号を受信器１で受信し、受信
器１で受信された受信信号に対して、キャリア信号生成
器２で生成されたキャリア信号と、位相シフタ３ｃで位
相を90度シフトされたキャリア信号を各々乗算器３ａ、
３ｂにおいてかけ合わせる。そして、それらの結果に対
して、疑似雑音信号生成器４で生成されたPN信号を各々
乗算器５ａ、５ｂにおいてかけ合わせ、この乗算器５
ａ、５ｂの結果を期間決定器６で決定される相関値算出
期間の間、加算器５ｃ、５ｄで各々加算することで、相
関値Iと相関値Qを算出する。なお、この加算器５ｃ、５
ｄでの動作は、加算時間制御器５ｅにより制御され、上
記相関値I、相関値Qは所定周期（相関値出力間隔）毎に
復調器８に出力するようにする。
【００２２】ここで、上記相関値算出期間を決定するに
は、例えば下記のようにすればよい。まず、上記のよう
にして相関値算出器５で算出した相関値I、相関値Ｑを
用いて、式（１）、または、式（２）より、受信信号の
強さＡを算出する。
【００２３】 A=|相関値I|+|相関値Q|・・・（１） A={|相関値I0|+|相関値Q0|+ … +|相関値IN-1|+|相関値QN-1 |}/N…（２） ここで、相関値Ii(i=0…,N-1)，相関値Qi(i=0,…,N-1)
は、異なる時刻に算出された相関値とする。
【００２４】そして、表１に示すような、予め用意して
おいた受信信号の強さAと相関値算出期間との変換テー
ブルから、上記算出した受信信号の強さＡに対応する相
関値算出期間を決定する。
【００２５】表 1 受信信号の強度Aと相関値算出期間
の変換テーブル
【表１】 Ai(i=0,…,n-1)：受信信号の強さAに対する閾値 Ti(i=0,…,n-1)：相関値算出期間，(但し、Tn-1<Tn-2<
…<T0)
【００２６】表１に示すように、相関値算出期間は、受
信信号の強さが強い程、短くなるように、逆に、受信信
号の強さが弱い程、長くなるように設定されている。す
なわち、受信信号の受信状態が良い場合には、相関値算
出期間が短くなるように、逆に、受信状態が悪い場合に
は、相関値算出期間が長くなるように動的に設定し、復
調が可能なようにしている。
【００２７】このようにして決定された相関値算出期間
は、上記相関値を算出するために加算時間制御器５ｅに
入力されるとともに、加算処理停止制御器７ａにも入力
される。そして、加算処理停止制御器７ａでは、相関値
算出期間が入力されると、この相関値算出期間と相関値
出力間隔とを比較する。その結果、相関値算出期間が相
関値出力間隔よりも短い場合には、加算器５ｃ、５ｄが
所定期間動作しないように制御する。このようにして加
算器５ｃ、５ｄを停止させる期間は、例えば、図３に示
すように、相関値出力間隔から相関値算出期間をひいた
時間、すなわち、時間ｔ３（＝ｔ１−ｔ２）になるよう
に設定すればよい。
【００２８】ここで、加算器５ｃ、５ｄ等の動作を停止
させるためには、加算器を構成しているトランジスタの
入力が変化しないように制御すればよく、例えば、図４
に示すように、加算器がフリップフロップを用いて構成
されている場合には、クロックを変化しないようにすれ
ばよく、加算器が組み合わせ論理回路を用いて構成され
ている場合には、入力されるデータの組み合わせを変化
させないようにすればよい。また、加算器の動作をプロ
グラムで制御可能な場合には、加算器の動作に該当する
処理をスキップさせるようにすればよい。
【００２９】本実施の形態では、相関値算出期間を受信
信号の強さＡに基づいて決定しているが、これは特に式
（１）、または、式（２）より得られる強さＡに限定す
るものではなく、例えば、下記のように、式（３）、ま
たは、式（４）より受信信号の強さＢを算出し、算出し
た受信信号の強さＢと、表２に示すような、予め用意し
ておいた受信信号の強さＢと相関値算出期間との変換テ
ーブルから、受信信号の強さＢに対応する相関値算出期
間を決定するようにしてもよい。
【００３０】B=|相関値I|・・・（３） B={|相関値I0|+…+|相関値IN-1|}/N・・・（４） ここで、相関値Ii(i=0,...,N-1)は、異なる時刻に算出
された相関値とする。
【００３１】表 2 受信信号の強さBと相関値算出期間
の変換テーブル
【表２】 Bi(i=0,…,n-1)：受信信号の強さBの閾値 Ti(i=0,…,n-1)：相関値算出期間(但し、Tn-1<Tn-2<…<
T0)
【００３２】本実施の形態のＧＰＳ受信機は、受信状態
に応じて相関値算出期間を動的に変化させるようにし、
相関値算出期間が相関値出力間隔より短い場合に、所定
期間、相関値算出器の動作を停止するようにしているの
で、相関値算出器に要する電力の消費を低減することが
可能になる。
【００３３】また、キャリア信号生成器で生成されるキ
ャリア信号の位相を調整することにより、相関値Ｉが相
関値Ｑに比べて非常に大きくなるように制御されている
場合には、受信信号の強さＢを用いて相関値算出期間を
決定すると、受信信号の強さＡを用いて相関値算出期間
を決定するのとほぼ同様に復調ができるとともに、計算
時間を短縮することができる。
【００３４】実施の形態２．実施の形態１では、受信器
で受信された受信信号にキャリア信号を乗じた後に、PN
信号を乗ずるようにしているが、本実施の形態では受信
器で受信された受信信号にPN信号を乗じた後に、キャリ
ア信号を乗ずるようにしたものである。
【００３５】図５は、本発明によるＧＰＳ受信機の一実
施の形態を示す図である。図において、３は受信器１で
受信された受信信号と疑似雑音信号生成器４で生成され
たPN信号とを乗算する乗算器、５は期間決定器６で決定
された相関値算出期間の間、受信信号（厳密には、受信
器１で受信された受信信号にPN信号をかけ合わせた信
号）とキャリア信号生成器２で生成されたキャリア信号
との相関値（結果として、受信信号とPN信号との相関
値）を算出する相関値算出器である。その他は、図１に
示したものと同様であるので説明は省略する。
【００３６】図６は図５に示したＧＰＳ受信機における
相関値算出器５等を詳細に示した図である。図におい
て、３a、３ｂは乗算器４ａの出力信号とキャリア信号
生成器２で生成されたキャリア信号及びキャリア信号の
位相を位相シフト３ｃにより９０゜シフトしたキャリア
信号とを各々かけ合わせる乗算器、４ａは受信信号と疑
似雑音信号生成器４で生成されるPN信号との乗算を行う
乗算器で、加算器５ｃ、５ｄは、乗算器３ａ、３ｂから
出力される値を各々加算していく加算器である。その他
は、図２に示したものと同様であるので説明は省略す
る。
【００３７】なお、図５、図６に示したＧＰＳ受信機の
動作については、実施の形態１では、送信信号を受信器
１で受信し、受信器１で受信された受信信号に対して、
キャリア信号生成器２で生成されたキャリア信号と、位
相シフタ３ｃで位相を90度シフトされたキャリア信号を
各々乗算器３ａ、３ｂにおいてかけ合わせ、それらの結
果に対して各々疑似雑音生成器４で生成されたPN信号を
乗算器５ａ、５ｂにおいてかけ合わせているのに対し、
本実施の形態では、受信器１で受信された受信信号に対
して、疑似雑音信号生成器４で生成されたPN信号を乗算
器４ａにおいてかけ合わせ、この結果に対して、各々キ
ャリア信号生成器２で生成されたキャリア信号と、位相
シフタで位相３ｃで９０度シフトされたキャリア信号を
各々乗算器３ａ、３ｂにおいてかけ合わせること以外
は、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。
【００３８】本実施の形態のＧＰＳ受信機は、受信状態
に応じて相関値算出期間を動的に変化させるようにし、
相関値算出期間が相関値出力間隔より短い場合に、所定
期間、相関値算出器の動作を停止するようにしているの
で、相関値算出器に要する電力の消費を低減することが
可能になる。
【００３９】実施の形態３．実施の形態１、２では、相
関値算出器のみの動作を停止するようにしているのに対
し、本実施の形態では、相関値算出器のみならず、キャ
リア信号生成器、疑似雑音信号生成器等の処理も停止す
るようにしたものである。
【００４０】図７は、本発明によるＧＰＳ受信機の一実
施の形態を示す図で、図８は図７に示したＧＰＳ受信機
における相関値算出器等を詳細に示した図である。図に
おいて、７は期間算出器６で算出された相関値算出期間
と相関値出力間隔とを比較し、相関値算出期間が相関値
出力間隔よりも短い場合に、上記相関値算出器５、キャ
リア信号生成器２、疑似雑音信号生成器４の動作の一
部、または、全てを停止させる、あるいは、ラッチ９へ
の入力を停止させる処理停止制御器、９は制御信号によ
り、入力信号を通過させて出力するか、ある時点での出
力を保持するかを選択可能な機能を備えたラッチであ
る。その他は、図１に示したものと同様であるので説明
は省略する。
【００４１】なお、実施の形態１では、相関値算出期間
が相関値出力間隔より短い場合に、所定期間、相関値算
出器５の動作を停止するようにしているの対し、図７、
図８に示したＧＰＳ受信機では、相関値算出器５のみな
らず、キャリア信号生成器２、疑似雑音信号生成器４の
処理をも停止させるようにし、さらに、ラッチ９の入力
を制御することで、ラッチ９が所定期間、入力信号を通
過させないようにする。その他の動作は実施の形態１と
同様であるので、説明は省略する。
【００４２】本実施の形態のＧＰＳ受信機は、受信状態
に応じて相関値算出期間を動的に変化させるようにし、
相関値算出期間が相関値出力間隔より短い場合に、所定
期間、相関値算出器、キャリア信号生成器、疑似雑音信
号生成器、あるいは、ラッチの動作等を停止するように
しているので、これらに要する電力の消費を低減するこ
とが可能になる。
【００４３】なお、本実施の形態では、実施の形態１に
適用した例を示したが、同様に実施の形態２に適用して
良いことは言うまでもない。
【００４４】実施の形態４．上記実施の形態１、２で
は、相関値算出期間の決定において、式（１）、式
（２）、あるいは、式（３）、式（４）により、受信信
号の強さＡ、あるいは、受信信号の強さＢを算出し、こ
の受信信号の強さに基づいて相関値算出期間を決定して
いるが、本実施の形態では、この受信信号の強さＡ、Ｂ
の代わりに、受信信号のエネルギーＰを算出し、この受
信信号のエネルギーＰに基づいて相関値算出期間を決定
するようにする。なお、相関値算出期間の決定方法以外
は、実施の形態１、２と同様であるので説明は省略す
る。
【００４５】まず、相関値算出器で算出した相関値I、
相関値Ｑを用いて、式（５）、あるいは、式（６）よ
り、受信信号のエネルギーＰを算出する。
【００４６】 P=(相関値I)2 + (相関値Q)2・・・（５） P={(相関値I0)2*(相関値Q0)2+ … +(相関値IN-1)2*(相関値QN-1)2}/N…（６） ここで、相関値Ii(i=0…,N-1)，相関値Qi(i=0,…,N-1)
は、異なる時刻に算出された相関値とする。
【００４７】そして、上記算出した受信信号のエネルギ
ーＰと、表３に示すような、予め用意しておいた受信信
号のエネルギーＰと相関値算出期間との変換テーブルか
ら、受信信号のエネルギーＰに対応する相関値算出期間
を決定する。
【００４８】表 3 エネルギーPと相関値算出期間の変
換テーブル
【表３】 Pi(i=0,…,n-1)：エネルギーの閾値 Ti(i=0,…,n-1)：相関値算出期間(但し、Tn-1<Tn-2<…<
T0)
【００４９】表３に示すように、相関値算出期間は、受
信信号のエネルギーが強い程、短くなるように、逆に、
受信信号のエネルギーが弱い程、長くなるように設定さ
れている。すなわち、受信信号の受信状態が良い場合に
は、相関値算出期間が短くなるように、逆に、受信信号
の受信状態が悪い場合には、相関値算出期間が長くなる
ように動的に設定し、復調が可能なようにしている。
【００５０】本実施の形態のＧＰＳ受信機は、受信信号
のエネルギーの値に応じて相関値算出期間を動的に変化
させるようにし、相関値算出期間が相関値出力間隔より
短い場合に、所定期間、相関値算出器の動作を停止する
ようにしているので、相関値算出器に要する電力の消費
を低減することが可能になる。
【００５１】実施の形態５．上記実施の形態１〜４で
は、相関値算出期間の決定において、式（１）、式
（２）、式（３）、式（４）、式（５）、あるいは、式
（６）により、受信信号の強さＡ、Ｂあるいは受信信号
のエネルギーＰを算出し、この値に基づいて相関値算出
期間を決定しているが、本実施の形態では、これらの代
わりに、データの復調の誤り率Eを算出し、この誤り率E
に基づいて相関値算出期間を決定するようにする。な
お、相関値算出期間の決定方法以外は、実施の形態１〜
４と同様であるので説明は省略する。
【００５２】図１、図５、または図７に示す回路におい
て、最初に、加算時間制御器6の初期値として受信状態
が最も良くなる相関値算出期間を設定し、衛星から受信
した信号から相関値Ｉ，Qを算出する。そして、マイク
ロプロセッサなどを用いて、それらのデータに従がって
BPSK復調処理を行い、衛星から送信されるデータのビッ
ト列を取り出す。
【００５３】ＧＰＳ衛星から送信されるデータには、サ
ブ・フレーム毎に同期をとるための同期用ビット・パタ
ーンと、受信されたデータに誤りがあるかどうかを検出
する誤り検出用ビット列が含まれている。そこで、ＧＰ
Ｓ受信機では、BPSK復調処理により得られたビット列か
ら、同期用ビット・パターンを検索して同期を確立する
と、誤り検出用ビット列を用いて、サブ・フレーム単位
で受信されたデータに誤りがあるかどうかの検出を行
う。ここで、このようなデータの誤り検査結果をM個保
存し、それらから式（７）を用いて誤り率Eを算出す
る。
【００５４】E = Ne / M・・・（７） (E: 誤り率，Ne: 誤り回数，M：誤り検査回数)
【００５５】そして、表４のような誤り率と相関値算出
期間との変換テーブルを予め用意しておき、これにより
相関値算出期間を決定する。
【００５６】表 4 誤り率Eと相関値算出期間の変換テ
ーブル
【表４】 Ei(i=0,…,n-1)：エラー率の閾値 Ti(i=0,…,n-1)：相関値算出期間，（但し、Tn-1<Tn-2<
…<T0）
【００５７】このようにして、相関値算出期間は、誤り
率Eが低い程、短くなるように、逆に、誤り率Eが高い
程、長くなるように動的に設定されている。
【００５８】本実施の形態のＧＰＳ受信機は、誤り率に
応じて相関値算出期間を動的に変化させるようにし、相
関値算出期間が相関値出力間隔より短い場合に、所定期
間、相関値算出器等を停止するようにしているので、こ
れらに要する電力の消費を低減することが可能になる。
【００５９】実施の形態６．上記実施の形態４では、相
関値算出期間の決定において、受信信号のエネルギーＰ
を算出し、この値に基づいて相関値算出期間を決定して
いるが、本実施の形態では、この受信信号のエネルギー
Ｐの代わりに、衛星の位置を求め、この衛星の位置に基
づいて受信信号のエネルギーを予測し、この予測値に基
づいて相関値算出期間を決定するようにする。なお、相
関値算出期間の決定方法以外は、実施の形態４と同様で
あるので説明は省略する。
【００６０】一般に、ＧＰＳ衛星から送信される送信信
号には、ＧＰＳ衛星の位置を予測するためのパラメータ
として、アルマナック・データとエフェメリシス・デー
タが含まれている。アルマナック・データは、予測の精
度は良くないが、受信されてから１ヶ月程度の長期に渡
って予測に使用できる。それに対して、エフェメリシス
・データは、予測の精度は良いが、受信されてから２時
間程度の短期間しか予測に使用できない。
【００６１】一般的なＧＰＳ受信機は、このようなパラ
メータの他に、現在の時刻やＧＰＳ受信機の概略位置を
内部に保持しており、これらより、ＧＰＳ受信機の上空
にどの衛星が存在するのかを予測するようにしている。
このように、衛星の位置が予測でき、さらに、地図など
により、ＧＰＳ受信機の周辺の建物、樹木などの情報が
得られる場合には、衛星と受信機のアンテナ間に存在す
る障害物等を予測することが可能となり、受信される信
号のエネルギーも予測することが可能となる。従って、
実施の形態４における受信された信号のエネルギーの代
わりに、上記の予測されたエネルギーの値を用いると、
算出したエネルギー値を用いるよりも、より早期に相関
値算出期間を決定することが可能となる。
【００６２】さらに、アルマナック・データやエフェメ
リシス・データにより、ＧＰＳ衛星の位置が予測できる
場合には、ＧＰＳ受信機から見た衛星の仰角を算出する
ことが可能である。衛星の仰角と、最小の信号強度の関
係については、図９に示す関係があることが知られてい
る。そこで、ＧＰＳ受信機にこのような情報を保持さ
せ、ＧＰＳ衛星の位置から仰角を算出するようにすれ
ば、信号を受信するまでに、予測された値により相関値
算出期間を決定することが可能となる。従って、算出し
たエネルギー値を用いるよりも、より早期に相関値算出
期間を決定することが可能となるとともに、地図などに
より、ＧＰＳ受信機の周辺の建物、樹木などの情報が得
られない場合でも適用可能となる。
【００６３】また、アルマナック・データとエフェメリ
シス・データが共に利用可能である場合に、エフェメリ
シス・データのみを用いるようにすると、信号強度の予
測精度が向上するため、アルマナック・データをも用い
て相関値算出期間を決定する場合に比べて、より効率的
に相関値算出期間を決定することができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明にかかるＧＰＳ受信機は、衛星か
ら送信される送信信号を受信する受信器と、疑似雑音信
号を生成する疑似雑音信号生成器と、上記受信器で受信
された受信信号と上記疑似雑音信号生成器で生成された
疑似雑音信号との相関値を算出する相関値算出器と、上
記相関値算出器で算出された相関値に基づいて上記送信
信号に含まれるデータを所定周期毎に復調するデータ復
調器とを備え、上記受信器で受信される受信信号の受信
状態に応じて上記相関値を算出する相関値算出期間を決
定する期間決定器と、上記所定周期と上記相関値算出期
間とを比較し、上記相関値算出期間が上記所定周期より
も短い場合に、所定期間、上記相関値の算出に関する動
作を停止させる停止制御器とを備えているので、所定期
間、相関値の算出に関係する動作を停止させることがで
き、この期間に消費される電力を低減することができ
る。
【００６５】上記期間決定器が、上記受信信号のエネル
ギーの予測値に基づいて上記相関値算出期間を決定する
場合には、より早期に相関値算出期間を決定することが
可能となる。
【００６６】上記停止制御器が、上記相関値算出器の動
作を停止させる場合には、所定期間、相関値算出器で消
費される電力を削減することができる。
【００６７】上記相関値算出器は、算出した相関値を上
記所定周期毎に上記復調器に出力する場合には、所定周
期毎に相関値が出力されるので、所定周期に同期して相
関値よりデータを復調することができ、復調処理を容易
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１のＧＰＳ受信機を示す
図である。
【図２】 本発明の実施の形態１のＧＰＳ受信機を示す
図である。
【図３】 相関値算出関連動作の停止期間を示す図であ
る。
【図４】 図２に示した加算器の一部を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２のＧＰＳ受信機を示す
図である。
【図６】 本発明の実施の形態２のＧＰＳ受信機を示す
図である。
【図７】 本発明の実施の形態３のＧＰＳ受信機を示す
図である。
【図８】 本発明の実施の形態３のＧＰＳ受信機を示す
図である。
【図９】 仰角と受信レベルの関係を示す図である。
【図１０】 従来のＧＰＳ受信機を示す図である。
【図１１】 相関値算出関連動作の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 受信器 ２ キャリア信号生成
器 ３ 乗算器 ３ａ、３ｂ 乗算器 ３ｃ 位相シフタ ４ 疑似雑音信号生成
器 ４ａ 乗算器 ５ 相関値算出器 ５ａ、５ｂ 乗算器、 ５ｃ、５ｄ 加算器 ５ｅ 加算時間制御器 ６ 期間決定器 ７ 所定停止制御器 ７ａ 加算処理停止制御
器 ８ データ復調器 ９ ラッチ １０１ 受信器 １０２ キャリア信号
生成器 １０３ 乗算器 １０４ 疑似雑音信号
生成器 １０５ 相関値算出器 １０６ データ復調器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 衛星から送信される送信信号を受信する
    受信器と、疑似雑音信号を生成する疑似雑音信号生成器
    と、上記受信器で受信された受信信号と上記疑似雑音信
    号生成器で生成された疑似雑音信号との相関値を算出す
    る相関値算出器と、上記相関値算出器で算出された相関
    値に基づいて上記送信信号に含まれるデータを所定周期
    毎に復調するデータ復調器とを備え、 上記受信器で受信される受信信号の受信状態に応じて上
    記相関値を算出する相関値算出期間を決定する期間決定
    器と、上記所定周期と上記相関値算出期間とを比較し、
    上記相関値算出期間が上記所定周期よりも短い場合に、
    所定期間、上記相関値の算出に関する動作を停止させる
    停止制御器とを備えたことを特徴とするＧＰＳ受信機。
  2. 【請求項２】 上記期間決定器は、上記受信信号の強さ
    の値に基づいて上記相関値算出期間を決定することを特
    徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
  3. 【請求項３】 上記期間決定器は、上記受信信号のエネ
    ルギーの値に基づいて上記相関値算出期間を決定するこ
    とを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
  4. 【請求項４】 上記期間決定器は、上記受信信号のエネ
    ルギーの予測値に基づいて上記相関値算出期間を決定す
    ることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
  5. 【請求項５】 上記期間決定器は、複数のデータの誤り
    検出による誤り率に基づいて上記相関値算出期間を決定
    することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
  6. 【請求項６】 上記停止制御器は、上記相関値算出器の
    動作を停止させることを特徴とする請求項１記載のＧＰ
    Ｓ受信機。
  7. 【請求項７】 上記相関値算出器が、所定単位毎に上記
    受信信号と上記疑似雑音信号とを乗算する乗算器と、こ
    の乗算器の乗算結果を加算する加算器とを備え、停止制
    御器は、上記加算器の動作を停止させることを特徴とす
    る請求項６記載のＧＰＳ受信機。
  8. 【請求項８】 上記相関値算出器は、上記算出した相関
    値を上記所定周期毎に上記復調器に出力することを特徴
    とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
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