JP2003110462A - 相関値識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偽信号相互相関と弱信号時相関とを識別す
る。 【解決手段】 １エポック単位で相関ピーク値を検出す
る第１の相関器により検出された相関ピーク値に関し、
弱信号最大スレッショルド以下であれば偽信号相互相関
の可能性があると判断し（２０３）、１チップ単位で相
関ピーク値を検出する第２の相関器から相関ピーク値を
得る（２０４）。チップ単位の相関ピーク値が弱信号最
大スレッショルドを上回っていれば、その相関ピーク値
をもたらした受信信号は比較的強くさほどノイズに埋も
れていないと見なせるため、その相関ピーク値は偽信号
相互相関によるものであると判断して同期を確立しない
が、逆にチップ単位の相関ピーク値が弱信号最大スレッ
ショルド以下であれば、その相関ピーク値をもたらした
受信信号は比較的弱く割合にノイズに埋もれていると見
なせるため、その相関ピーク値は弱信号時相関によるも
のであると判断して同期を確立する（２０５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各送信源例えば測
位衛星が、それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用い
スペクトラム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及
び追尾すべき送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号
を用いて受信信号に対するコード位相同期制御を行うこ
とによりその送信源を捕捉する無線システム例えば測位
システムにて、受信機により実行される相関値識別方法
に関する。その種の無線システムの一例としては、地球
周回軌道上にあるＧＰＳ衛星を送信源とし、いずれかの
ＧＰＳ衛星を見通せる空間に存する受信機を測位対象と
してその位置、速度等の測定を行うＧＰＳ（Global Pos
itioning System）がある。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳでは、地球周回軌道上にあるＧＰ
Ｓ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。Ｇ
ＰＳ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＝１０２
３、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−１１０ｄＢ
ｍ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２３．７
ｄＢ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、本発明に係る相関値識別方法は、（１）各送
信源が、それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用いス
ペクトラム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及び
追尾すべき送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号を
用いて受信信号に対するコード位相同期制御を行うこと
によりその送信源を捕捉する無線システムにて、受信機
により実行され、（２）スペクトラム逆拡散符号の１エ
ポック又は多数の一連のチップを繰り返しの単位として
受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の相関値を検
出し、検出した相関値が第１の基準を上回る相関を示し
ているときには、その受信信号が強い信号でありかつそ
の受信信号の送信元たる送信源に対応したスペクトラム
逆拡散符号を用いているものと判断して、その送信源を
そのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動作を開
始させる第１分離ステップと、（３）第１分離ステップ
にて検出された相関値が第１の基準を下回る相関を示し
ているときに、同じスペクトラム逆拡散符号の１チップ
又は少数の一連のチップを繰り返しの単位として受信信
号に対するスペクトラム逆拡散符号の相関値を検出し、
検出した相関値が第２の基準を上回る相関を示している
ときには、その受信信号が強い信号でありかつその受信
信号の送信元たる送信源に対応したスペクトラム逆拡散
符号を用いていないものと判断して、その送信源をその
スペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動作を禁止す
る一方、検出した相関値が第２の基準を下回る相関を示
しているときには、その受信信号の送信元たる送信源に
対応したスペクトラム逆拡散符号を用いているけれども
その受信信号が弱い信号であると判断して、その送信源
をそのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動作を
開始させる第２分離ステップと、を有することを特徴と
する。発明に係る相関値識別方法は、或いは、（１）各
送信源が、それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用い
スペクトラム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及
び追尾すべき送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号
を用いて受信信号に対するコード位相同期制御を行うこ
とによりその送信源を捕捉する無線システムにて、受信
機により実行され、（２）スペクトラム逆拡散符号の１
エポック又は多数の一連のチップを繰り返しの単位とし
て受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の第１の相
関値を検出するステップと、（３）スペクトラム逆拡散
符号の１チップ又は少数の一連のチップを繰り返しの単
位として受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の第
２の相関値を検出するステップと、（４）第１の相関値
に基づき第２の相関値の基準範囲を定めるステップと、
（５）第２の相関値が上記基準範囲に属するか否かを判
定するステップと、（６）上記判定の結果、第２の相関
値が上記基準範囲内にある場合には強信号時相関又は弱
信号時相関、それ以外の場合は偽信号相互相関と見な
し、強信号時相関又は弱信号時相関である場合はその送
信源をそのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動
作を開始させ、偽信号相互相関である場合は当該追尾動
作への移行を禁止するステップと、を有することを特徴
とする。本発明は、例えば、送信源たる各測位衛星が、
それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用いスペクトラ
ム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及び追尾すべ
き測位衛星に対応したスペクトラム逆拡散符号を用いて
受信信号に対するコード位相同期制御を行うことにより
その測位衛星を捕捉する測位システムにて、受信機によ
り実行される。

【００１１】このように、本発明においては、１エポッ
ク或いは多数チップを単位とする相関値に基づき強信号
時相関を識別し、強信号時相関を認識する一方、１チッ
プ或いは少数チップを単位とする相関値に基づき弱信号
時相関かそれとも偽信号相互相関かを識別するようにし
ている。或いは、１エポック或いは多数チップを単位と
する相関値に基づき基準範囲を決め、１チップ或いは少
数チップを単位とする相関値に関してこの基準範囲に基
づく判定を行って、強信号時相関及び弱信号時相関に対
して偽信号相互相関を識別している。そのため、強信号
時相関及び弱信号時相関の場合にのみ送信源追尾に移行
し偽信号相互相関の場合には捕捉再試行等の処理を実行
することができる。

【００１２】

【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。

【００１３】（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１０
２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及び１２０に入力さ
れる。相関器１０４、１２０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１
０４及び１２０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。

【００１４】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。相
関器１２０、受信制御部１０６及び信号発生器１０５
は、この同期ループから得られる相関値情報を補強する
相関値情報を提供するループを構成している。相関器１
０４はエポック（スペクトラム拡散符号１周期＝Ｃ／Ａ
コードでは１０２３チップ）単位で、相関器１２０はチ
ップ単位で相関値を検出する。相関器１０４は通常の捕
捉・追尾動作に関する部材であり、相関器１２０は弱信
号分離処理に関する部材である。後述の通り本実施形態
における特徴的処理は相関器１２０を用いた弱信号分離
処理にある。

【００１５】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値（相関ピーク値）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」）。このように相
関器１０４を含むループがコード位相同期ループである
のに対して、相関器１２０を含むループは偽信号相互相
関値と弱信号時相関値とを識別するための相関値情報を
提供するループである（後述）。

【００１６】また、相関器１０４及び１２０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）。

【００１７】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１
１０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１
０５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。

【００１８】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。

【００１９】（２）偽信号相互相関への対策 図２に、本実施形態にて受信制御部１０６により実行さ
れる手順のうち、偽信号相互相関と弱信号時相関とを区
別・分離認識するための弱信号分離手順の流れを示す。
この図に示すように、受信制御部１０６は、まず相関器
１０４から相関値を入力し（２０１）、入力した相関値
を弱信号最小スレッショルドと比較する（２０２）。弱
信号最小スレッショルドは十分小さい値に設定されてお
り、相関値が弱信号最小スレッショルドを下回っている
なら、現在のコード位相(codechip)では受信信号に対す
るスペクトラム逆拡散符号のコード位相同期を確立でき
ないと見なせる。そのため、ステップ２０２にてそのよ
うな結果が得られた場合は、受信制御部１０６は、信号
発生器１０５におけるスペクトラム逆拡散符号のコード
位相を適宜変化させて、ステップ２０１に戻り処理を継
続する。

【００２０】ステップ２０２にて相関値が弱信号最小ス
レッショルド以上であるとの結果が得られた場合は、そ
の相関値は、弱信号時相関、強信号時相互相関或いは偽
信号相互相関による相関ピーク値である可能性がある。
受信制御部１０６は、そのような結果がステップ２０２
で得られたときは、まずその相関値を弱信号最大スレッ
ショルドと比較する（２０３）。弱信号最大スレッショ
ルドは、弱信号時相関や偽信号相互相関で得られる最大
の相関値より大きく設定されており、相関値が弱信号最
大スレッショルドを上回っていればその相関値は強信号
時相関値であると見なすことができる。受信制御部１０
６は、ステップ２０３における比較により相関値が弱信
号最大スレッショルドを上回っているとの結果が得られ
た場合には、その相関値が強信号時相関値であると判断
し、その相関値に係る衛星を追尾すべく図示しない追尾
のための手順に移行する。

【００２１】受信制御部１０６は、相関器１０４から１
エポック単位の相関値を得るのと並行して、相関器１２
０から１チップ単位の相関値を得て、例えば１０２３チ
ップに亘りそれを記憶している。図示しないが、そのた
めの記憶回路は受信制御部１０６の内部に設けてもよい
し、位置・速度演算部１１２等に提供できるよう外部に
設けてもよい。また、１０２３チップ即ち１エポックに
亘って記憶する必要はなく、１０２３チップに対して有
意な割合を占めるチップ数分、記憶できればよい。この
ようにして記憶されている１チップ単位の相関値は、ス
テップ２０３にて相関値が弱信号最大スレッショルド以
下であるとの結果が得られた場合に、受信制御部１０６
により取り出される（２０４）。

【００２２】受信制御部１０６は、１エポック単位での
相関値が弱信号最大スレッショルド以下であることがス
テップ２０３で判明した衛星に関し、その１チップ単位
での相関値を例えば１０２３チップ分その記憶回路から
読み出し、読み出した相関値中の代表値（例えば、平均
値、上位３／４値、最大値等）を有するものを、弱信号
最大スレッショルドと比較する（２０５）。なお、ステ
ップ２０５における弱信号最大スレッショルドも、弱信
号時相関や偽信号相互相関で得られる最大の相関値より
大きく設定されたスレッショルドであるが、ステップ２
０２における比較対象が１エポック単位での相関値であ
るのに対しステップ２０５における比較対象は１チップ
単位での相関値であり、スケール（サンプリング点数）
が異なっているため、ステップ２０２及び２０５におけ
る弱信号最大スレッショルドの値は互いに異なってい
る。

【００２３】ステップ２０５における比較の結果、ステ
ップ２０４で取り出された相関値の代表値が弱信号最大
スレッショルド以下であることが判明した場合は、受信
制御部１０６は、ステップ２０１で相関器１０４から入
力した相関値は弱信号時相関によるものであると見な
し、その相関値に係る衛星を追尾すべく追尾手順に移行
する。逆に、弱信号最大スレッショルドを上回っている
ことが判明した場合は、受信制御部１０６は、ステップ
２０１で相関器１０４から入力した相関値は偽信号相互
相関によるものであると見なし、ステップ２０１に戻
る。

【００２４】このように、本実施形態では、相関器１０
４にて得られる１エポック単位での相関値（２０１）の
中から、相関ピーク値であると認めうるものであって
（２０２）更に強信号時相関によるものではないと認め
うるものについて（２０３）、相関器１２０にて得られ
る１チップ単位での相関値の代表値（２０４）に基づ
き、弱信号時相関によるものかそれとも偽信号相互相関
によるものかを判別するようにしている（２０５）。１
チップ単位での相関値の代表値により弱信号時相関と偽
信号相互相関を識別できるのは、次に述べるように、弱
い信号は通常はノイズに埋もれていてスペクトラム受信
信号波形が崩れているのに対し、偽信号相互相関を引き
起こすほど強い信号であれば受信信号波形がさほど崩れ
ていないためである。

【００２５】まず、ＧＰＳ衛星から送信される信号は、
所定周波数のキャリアを搬送すべきデータに従い変調
し、更に所定のスペクトラム拡散符号に従いスペクトラ
ム拡散した信号であるため、変調分として、データによ
る変調分と、スペクトラム拡散変調分とを含んでいる。
ＧＰＳ受信機による信号／衛星の捕捉は、スペクトラム
拡散変調分に対するスペクトラム逆拡散符号の位相同期
を通じて達成されるものであるから、信号におけるスペ
クトラム拡散変調分が仮に衛星からの送信時のまま“き
れいに”保存されていれば、ＧＰＳ受信機は信号／衛星
を正確に捕捉できるであろう。

【００２６】しかし、実際には、ＧＰＳ衛星から送信さ
れた信号は、ＧＰＳ受信機に到達するまでに、地球周回
軌道からＧＰＳ受信機までの長い無線伝搬経路をたどる
ため、著しく減衰する。その他、電離層その他の伝搬障
害物・層による屈折・移相、ＧＰＳ衛星対ＧＰＳ受信機
の相対移動に伴うドップラ変移も生じる。従って、ＧＰ
Ｓ受信機における受信信号特にそのスペクトラム拡散変
調分は、送信時のままの“きれいな”変調波形を保って
はいない。一般的な傾向として、強い受信信号ほど良好
な無線伝搬経路をたどっているため変調波形がきれいに
保存されているのに対し、弱い受信信号は劣悪な無線伝
搬経路をたどっているためノイズに埋もれ変調波形が崩
れているといえる。

【００２７】そのため、強い信号からはスペクトラム拡
散変調分を“くっきり”と検出できるのに対して、弱い
信号からは“ぼんやり”としか検出できないといえる。
つまり、弱信号時相関程度の相関ピーク値をもたらして
いる受信信号から、仮にスペクトラム拡散変調分を“く
っきり”と検出できたとしたら、その相関ピーク値は実
は偽信号相互相関によるものであろうし、逆に、弱信号
時相関程度の相関ピーク値をもたらしている受信信号か
ら、仮にスペクトラム拡散変調分を“ぼんやり”としか
検出できなかったとしたら、その相関ピーク値は確かに
弱信号時相関によるものであろう。

【００２８】本実施形態においては、受信信号にスペク
トラム拡散変調分が“くっきり”と現れているかそれと
も“ぼんやり”としか現れていないかを識別するため、
相関器１２０で１チップ単位での相関値を検出するよう
にしている。ここに、相関器１０４にて得られる１エポ
ック単位での相関値が、１エポック（＝１０２３チップ
（Ｃ／Ａコードの場合））全体に亘りサンプリングを行
って得られる相関値であるのに対して、相関器１２０に
て得られる１チップ単位での相関値は、１個（十分少数
個であれば１個でなくてもよい）のチップのみについて
サンプリングを行って得られる相関値である。１エポッ
ク単位での相関値は小さいが１チップ単位での相関値の
代表値が大きい、ということは、その受信信号自体は強
い信号であり送信時の変調波形を“くっきり”ととどめ
ているが、偽信号相互相関であるために１エポック単位
での相関値が小さくなっている、ということを表してい
る。逆に、１エポック単位での相関値も１チップ単位で
の相関値の代表値も小さい、ということは、その受信信
号自体弱い信号であり送信時の変調波形を“ぼんやり”
としかとどめていないために１エポック単位での相関値
が小さくなっている、ということを表している。本実施
形態における弱信号分離手順、特にステップ２０４及び
２０５は、このことを利用した処理である。

【００２９】例えば、相関器１２０における１チップ当
たりサンプリング点数を、“くっきり”と“ぼんやり”
とを識別できるよう十分多く、例えば８点に設定されて
いるものとする。この場合に、受信信号におけるスペク
トラム拡散変調分とスペクトラム逆拡散符号値とが一致
するサンプリング点数、即ち１チップ単位での相関値
が、例えば

【数１】第１チップ＝８、第２チップ＝８、第３チップ
＝０、第４チップ＝８、… という値となったとする。仮想平均を４としてこれらの
値と仮想平均との差を求めその絶対値の平均値を求める
と４であり、また、チップとチップとを比較すると相関
値が大きく変化していることがわかる。これに対して、
１チップ単位での相関値が、例えば

【数２】第１チップ＝６、第２チップ＝６、第３チップ
＝５、第４チップ＝６、… という値となったとする。仮想平均を４としてこれらの
値と仮想平均との差を求めその絶対値の平均値を求める
と１．７８であり、また、チップとチップの間に相関値
の大きい差はない。

【００３０】このような性質の差、即ちチップとチップ
での相関値の差の大小という相違は、１エポック単位で
の相関値からは知り得ない。仮に、１エポック単位での
相関値を検出する際に各チップにつき多点サンプリング
したとしても、１エポック単位での相関値を求めている
限りは、各チップにおける相関値の大小は知り得ない。
本実施形態では、弱信号最大スレッショルドを例えば７
としてステップ２０５を実行しているため、数１に示し
た“くっきり”の状況即ち偽信号相互相関と、数２に示
した“ぼんやり”の状況即ち弱信号時相関とを、識別で
きる。

【００３１】なお、上述の実施形態では、ステップ２０
３で弱信号最大スレッショルド以下との判定が下された
ときでなければステップ２０５に係る判定は行われない
が、１エポック単位での相関値に関する処理と１チップ
単位での相関値に関する処理とを、１エポック単位での
相関値如何によらず常に行うようにしてもかまわない。
即ち、送信元衛星に対応した正しいスペクトラム逆拡散
符号を用いている場合には、１エポック単位での相関値
は受信信号強度に応じて変化する。従って、１エポック
単位での相関値から、その相関値が得られる受信信号強
度の範囲Ｌｍｉｎ〜Ｌｍａｘを推定することができる。
更に、推定により得られた受信信号強度範囲Ｌｍｉｎ〜
Ｌｍａｘから、当該受信信号強度範囲Ｌｍｉｎ〜Ｌｍａ
ｘに属する強度の信号を受信し送信元衛星に対応した正
しいスペクトラム逆拡散符号を用いて相関検出を行った
ときに得られる１チップ単位での相関値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍ
ａｘの範囲を、推定することができる。弱信号時相関及
び強信号時相関であれば、１チップ単位での相関値は、
１エポック単位での相関値から推定した信号強度範囲に
対応する１チップ単位での相関値範囲Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａ
ｘに属する値となる。これに対して、送信元衛星に対応
していないスペクトラム逆拡散符号を用いて相関検出を
行ったときに得られる相関値、即ち偽信号相互相関値
は、先に述べた原理から推察できるとおり、１チップ単
位での相関値は、１エポック単位での相関値から推定し
た信号強度範囲に対応する範囲Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘを大
きく上回る値となる。そこで、本発明を実施する際に
は、１エポック単位での相関値検出を行って基準範囲Ｃ
ｍｉｎ〜Ｃｍａｘを定め、１チップ単位での相関値検出
を行ってその相関値をこの基準範囲Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘ
と比較し、その結果「基準範囲内」との判定結果が得ら
れれば強信号時相関又は弱信号時相関、「基準範囲外」
との判定結果が得られれば偽信号相互相関、とする、と
いう実施形態を採用することもできる。なお、強信号時
相関と弱信号時相関とを識別するために、１エポック単
位又は１チップ単位での相関値についてしきい値判別を
行ってもよい。

【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、１
０２３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に示す手順であれば受信処理
（＝追尾処理）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２０００−３４
３０５６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。

【符号の説明】

１０１ アンテナ、１０４，１２０ 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、１１１ ドップラー周波数測定部、１１２ 位置
・速度演算部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各送信源が、それぞれ固有のスペクトラ
   ム拡散符号を用いスペクトラム拡散した信号を送信し、
   受信機が、捕捉及び追尾すべき送信源に対応したスペク
   トラム逆拡散符号を用いて受信信号に対するコード位相
   同期制御を行うことによりその送信源を捕捉する無線シ
   ステムにて、受信機により実行され、 スペクトラム逆拡散符号の１エポック又は多数の一連の
   チップを繰り返しの単位として受信信号に対するスペク
   トラム逆拡散符号の相関値を検出し、検出した相関値が
   第１の基準を上回る相関を示しているときには、その受
   信信号が強い信号でありかつその受信信号の送信元たる
   送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号を用いている
   ものと判断して、その送信源をそのスペクトラム逆拡散
   符号を用いて追尾する動作を開始させる第１分離ステッ
   プと、 第１分離ステップにて検出された相関値が第１の基準を
   下回る相関を示しているときに、同じスペクトラム逆拡
   散符号の１チップ又は少数の一連のチップを繰り返しの
   単位として受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の
   相関値を検出し、検出した相関値が第２の基準を上回る
   相関を示しているときには、その受信信号が強い信号で
   ありかつその受信信号の送信元たる送信源に対応したス
   ペクトラム逆拡散符号を用いていないものと判断して、
   その送信源をそのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾
   する動作を禁止する一方、検出した相関値が第２の基準
   を下回る相関を示しているときには、その受信信号の送
   信元たる送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号を用
   いているけれどもその受信信号が弱い信号であると判断
   して、その送信源をそのスペクトラム逆拡散符号を用い
   て追尾する動作を開始させる第２分離ステップと、 を有することを特徴とする相関値識別方法。
2. 【請求項２】 各送信源が、それぞれ固有のスペクトラ
   ム拡散符号を用いスペクトラム拡散した信号を送信し、
   受信機が、捕捉及び追尾すべき送信源に対応したスペク
   トラム逆拡散符号を用いて受信信号に対するコード位相
   同期制御を行うことによりその送信源を捕捉する無線シ
   ステムにて、受信機により実行され、 スペクトラム逆拡散符号の１エポック又は多数の一連の
   チップを繰り返しの単位として受信信号に対するスペク
   トラム逆拡散符号の第１の相関値を検出するステップ
   と、 スペクトラム逆拡散符号の１チップ又は少数の一連のチ
   ップを繰り返しの単位として受信信号に対するスペクト
   ラム逆拡散符号の第２の相関値を検出するステップと、 第１の相関値に基づき第２の相関値の基準範囲を定める
   ステップと、 第２の相関値が上記基準範囲に属するか否かを判定する
   ステップと、 上記判定の結果、第２の相関値が上記基準範囲内にある
   場合には強信号時相関又は弱信号時相関、それ以外の場
   合は偽信号相互相関と見なし、強信号時相関又は弱信号
   時相関である場合はその送信源をそのスペクトラム逆拡
   散符号を用いて追尾する動作を開始させ、偽信号相互相
   関である場合は当該追尾動作への移行を禁止するステッ
   プと、 を有することを特徴とする相関値識別方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の相関値識別方法で
   あって、 送信源たる各測位衛星が、それぞれ固有のスペクトラム
   拡散符号を用いスペクトラム拡散した信号を送信し、受
   信機が、捕捉及び追尾すべき測位衛星に対応したスペク
   トラム逆拡散符号を用いて受信信号に対するコード位相
   同期制御を行うことによりその測位衛星を捕捉する測位
   システムにて、受信機により実行されることを特徴とす
   る相関値識別方法。