JP2003255040A

JP2003255040A - Ｇｐｓ受信機および受信方法

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Publication number: JP2003255040A
Application number: JP2002053845A
Authority: JP
Inventors: Jason Sannomiya; ジェイソン三宮; Masayuki Takada; 昌幸高田; Katsuyuki Tanaka; 勝之田中; Manabu Nitta; 学新田; Hideki Awata; 英樹粟田; Koichiro Teranishi; 孝一郎寺西
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10
Also published as: US6772065B2; US20030187576A1

Abstract

(57)【要約】【課題】効率よくしかも高速に複数のＧＰＳ衛星から
のＧＰＳ信号を捕捉することができるとともに、より精
度よく測位演算を行うことが可能なＧＰＳ受信機を提供
する。【解決手段】拡散符号発生部５３４（１）〜５３４
（３）からの３種類のＰＮ符号のうちの２種類を加算部
５３６に供給して加算し、その加算結果をＦＦＴ処理部
５３７においてＦＦＴ処理してメモリ５３８に格納す
る。メモリ５３８に格納されたＰＮ符号の加算結果のＦ
ＦＴ処理結果と、メモリ５３２に格納されたＩＦデータ
（受信データ）のＦＦＴ処理結果とを乗算し、この結果
を逆拡散して相関値を得る。この処理を加算するＰＮ符
号の組合せを変えて繰り返し、それらの結果から複数の
ＰＮ符号を用いた同期捕捉処理を少ない処理回数で迅速
に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、携帯型
ナビゲーションシステムや自動車、航空機、船舶などの
いわゆる移動体のナビゲーションシステムなどに用いら
れるＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）受信機およびＧＰＳ信号の受信方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星（ＧＰＳ衛星）を利用して移動
体などの位置を測定するＧＰＳシステムにおいて、ＧＰ
Ｓ受信機は、４個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信
し、その受信信号から受信機の位置を計算し、ユーザに
知らせることが基本機能である。

【０００３】ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの信号を
復調してＧＰＳ衛星の軌道データを獲得し、ＧＰＳ衛星
の軌道および時間情報と受信信号の遅延時間から、自受
信機の３次元位置を連立方程式により導き出す。受信信
号を得るＧＰＳ衛星が４個必要となるのは、ＧＰＳ受信
機内部の時間と衛星の時間とで誤差があり、その誤差の
影響を除去するためである。

【０００４】民生用ＧＰＳ受信機の場合には、ＧＰＳ衛
星からのＬ１帯、Ｃ／Ａ（Ｃｏａｒｓｅ／Ａｑｕｉｓｉ
ｔｉｏｎ）コードと呼ばれるスペクトラム拡散信号電波
を受信して、測位演算を行う。

【０００５】Ｃ／Ａコードは、送信信号速度（チップレ
ート）が１．０２３ＭＨｚ、符号長が１０２３のＰＮ
（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ；擬似ランダ
ム雑音）系列の符号、例えばＧｏｌｄ符号で、５０ｂｐ
ｓのデータを拡散した信号により、周波数が１５７５．
４２ＭＨｚの搬送波（以下、キャリアという。）をＢＰ
ＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙ
ｉｎｇ）変調した信号である。この場合、符号長が１０
２３であるので、Ｃ／Ａコードは、ＰＮ系列の符号が、
図３５（Ａ）に示すように、１０２３チップを１周期
（したがって、１周期＝１ミリ秒）として、繰り返すも
のとなっている。

【０００６】このＣ／ＡコードのＰＮ系列の符号は、Ｇ
ＰＳ衛星ごとに異なっているが、どのＧＰＳ衛星が、ど
のＰＮ系列の符号を用いているかは、予めＧＰＳ受信機
で検知できるようにされている。また、後述するような
航法メッセージによって、ＧＰＳ受信機では、どのＧＰ
Ｓ衛星からの信号を、その地点およびその時点で受信で
きるかが判るようになっている。したがって、ＧＰＳ受
信機では、例えば３次元測位であれば、その地点および
その時点で取得できる４個以上のＧＰＳ衛星からの電波
を受信して、スペクトラム逆拡散し、測位演算を行っ
て、自分の位置を求めるようにする。

【０００７】そして、図３５（Ｂ）に示すように、衛星
信号データの１ビットは、ＰＮ系列の符号の２０周期
分、つまり、２０ミリ秒単位として伝送される。つま
り、データ伝送速度は、５０ｂｐｓである。ＰＮ系列の
符号の１周期分の１０２３チップは、ビットが“１”の
ときと、“０”のときとでは、反転したものとなる。

【０００８】図３５（Ｃ）に示すように、ＧＰＳでは、
３０ビット（６００ミリ秒）で１ワードが形成される。
そして、図３５（Ｄ）に示すように、１０ワードで、１
サブフレーム（６秒）が形成される。図３５（Ｅ）に示
すように、１サブフレームの先頭のワードには、データ
が更新されたときであっても常に規定のビットパターン
とされるプリアンブルが挿入され、このプリアンブルの
後にデータが伝送されてくる。

【０００９】さらに、５サブフレームで、１メインフレ
ーム（３０秒）が形成される。そして、航法メッセージ
は、この１メインフレームのデータ単位で伝送されてく
る。この１メインフレームのデータのうちの始めの３個
のサブフレームは、エフェメリス情報と呼ばれる衛星毎
に固有の軌道情報である。このエフェメリス情報は、１
メインフレーム単位（３０秒）で繰り返し送られるもの
であり、その情報を送信してくる衛星の軌道を求めるた
めのパラメータと、衛星からの信号の送出時刻とを含
む。

【００１０】すなわち、エフェメリス情報の３個のサブ
フレームの２番目のワードには、ＷｅｅｋＮｕｍｂｅ
ｒと、ＴＯＷ（ＴｉｍｅＯｆＷｅｅｋ）と呼ばれる
時刻データが含まれる。ＷｅｅｋＮｕｍｂｅｒは、１
９８０年１月６日（日曜日）を第０週として１週ごとに
カウントアップする情報である。また、ＴＯＷは、日曜
日の午前０時を０として６秒ごとにカウントアップ（サ
ブフレームの周期でカウントアップ）する時間の情報で
ある。

【００１１】ＧＰＳ衛星のすべては、原子時計を備え、
共通の時刻データを用いており、各ＧＰＳ衛星からの信
号の送出時刻は、原子時計に同期したものとされてい
る。上記の２つの時刻データを受信することにより絶対
時刻を求める。６秒以下の値は、衛星の電波に同期ロッ
クする過程で、そのＧＰＳ受信機が備える基準発振器の
精度で、衛星の時刻に同期するようにする。

【００１２】また、各ＧＰＳ衛星のＰＮ系列の符号も、
原子時計に同期したものとして生成される。また、この
エフェメリス情報から、ＧＰＳ受信機における測位計算
の際に用いられる衛星の位置および衛星の速度が求めら
れる。

【００１３】エフェメリス情報は、地上の管制局からの
制御により比較的頻繁に更新される精度の高い暦であ
る。ＧＰＳ受信機では、このエフェメリス情報をメモリ
に保持しておくことにより、当該エフェメリス情報を測
位計算に使用することができる。しかし、その精度上、
使用可能な寿命は、通常、２時間程度とされており、Ｇ
ＰＳ受信機では、エフェメリス情報をメモリに記憶した
時点からの時間経過を監視して、その寿命を超えたとき
には、メモリのエフェメリス情報を更新して書き換える
ようにしている。

【００１４】なお、新しいエフェメリス情報をＧＰＳ受
信機から取得して、その取得したエフェメリス情報にメ
モリの内容を更新するには、最低１８秒（３サブフレー
ム分）が必要であり、サブフレームの途中からデータが
取れたときには、連続３０秒が必要となる。

【００１５】１フレームのデータの残りの２サブフレー
ムの航法メッセージは、アルマナック情報と呼ばれる全
ての衛星から共通に送信される情報である。このアルマ
ナック情報は、全情報を取得するために２５フレーム分
必要となるもので、各ＧＰＳ衛星のおおよその位置情報
や、どのＧＰＳ衛星が使用可能かを示す情報などからな
る。

【００１６】このアルマナック情報も、地上の制御局か
らの制御により数日ごとに更新される。このアルマナッ
ク情報も、これをＧＰＳ受信機のメモリに保持して使用
することができるが、その寿命は、数か月とされてお
り、通常は、数ヶ月毎に、メモリのアルマナック情報
は、ＧＰＳ衛星から取得した新しい情報に更新される。
ＧＰＳ受信機のメモリに、このアルマナック情報を蓄え
ておけば、電源投入後、どのチャンネルにどの衛星を割
り当てればよいかを計算することができる。

【００１７】ＧＰＳ衛星からの信号を受信して、上述の
データを得るためには、まず、キャリアを除去した後、
ＧＰＳ受信機に用意される受信しようとするＧＰＳ衛星
で用いられているＣ／Ａコードと同じＰＮ系列の符号
（以下、ＰＮ系列の符号をＰＮ符号という。）を用い
て、そのＧＰＳ衛星からの信号について、Ｃ／Ａコード
の位相同期を取ることによりＧＰＳ衛星からの信号を捕
捉し、スペクトラム逆拡散を行う。Ｃ／Ａコードとの位
相同期が取れて、逆拡散が行われると、ビットが検出さ
れて、ＧＰＳ衛星からの信号から時刻情報等を含む航法
メッセージを取得することが可能になる。

【００１８】ＧＰＳ衛星からの信号の捕捉は、Ｃ／Ａコ
ードの位相同期検索により行われるが、この位相同期検
索においては、ＧＰＳ受信機のＰＮ符号とＧＰＳ衛星か
らの信号のＰＮ符号との相関を検出し、例えば、その相
関検出結果の相関値が予め定めた値よりも大きい時に、
両者が同期していると判定する。そして、同期が取れて
いないと判別されたときには、何らかの同期手法を用い
て、ＧＰＳ受信機のＰＮ符号の位相を制御して、ＧＰＳ
衛星からの信号のＰＮ符号と同期させるようにしてい
る。

【００１９】ところで、上述したように、ＧＰＳ衛星か
らの信号（ＧＰＳ信号）は、データをＰＮ符号（拡散符
号）で拡散した信号によりキャリアをＢＰＳＫ変調した
信号であるので、当該ＧＰＳ信号をＧＰＳ受信機が受信
するには、拡散符号のみでなく、キャリアおよびデータ
の同期をとる必要があるが、拡散符号とキャリアの同期
は独立に行うことはできない。

【００２０】そして、ＧＰＳ受信機では、ＧＰＳ信号
は、そのキャリア周波数を数ＭＨｚ以内の中間周波数に
変換して、その中間周波数信号で、上述の同期検出処理
するのが普通である。この中間周波数信号におけるキャ
リアには、主にＧＰＳ衛星の移動速度に応じたドップラ
ーシフトによる周波数誤差と、ＧＰＳ信号を中間周波数
信号に変換する際に、ＧＰＳ受信機内部で発生させる局
部発信器の周波数誤差分が含まれる。

【００２１】したがって、これらの周波数誤差要因によ
り、中間周波数信号におけるキャリア周波数は未知であ
り、その周波数サーチが必要となる。また、ＰＮ符号の
１周期内での同期点（同期位相）は、ＧＰＳ受信機とＧ
ＰＳ衛星との位置関係に依存するのでこれも未知である
から、上述のように、何らかの同期手法が必要となる。

【００２２】従来のＧＰＳ受信機では、キャリアについ
ての周波数サーチと、スライディング相関器＋ＤＬＬ
（ＤｅｌａｙＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）＋コスタスル
ープによる同期手法を用いている。これについては、以
下に説明を加える。

【００２３】ＧＰＳ受信機のＰＮ符号の発生器を駆動す
るクロックは、ＧＰＳ受信機に用意される基準周波数発
振器を分周したものが、一般に用いられている。この基
準周波数発振器としては、高精度の水晶発振器が用いら
れており、この基準周波数発振器の出力から、ＧＰＳ衛
星からの受信信号を中間周波数信号に変換するのに用い
る局部発振信号を生成する。

【００２４】図３６は、この周波数サーチを説明するた
めの図である。すなわち、ＧＰＳ受信機のＰＮ符号の発
生器を駆動するクロック信号の周波数が、ある周波数ｆ
１であるときに、ＰＮ符号についての位相同期検索、つ
まり、ＰＮ符号の位相を１チップずつ順次ずらして、そ
れぞれのチップ位相のときのＧＰＳ受信信号とＰＮ符号
との相関を検出し、相関のピーク値を検出することによ
り、同期が取れる位相を検出するようにする。

【００２５】前記のクロック信号の周波数がｆ１の時に
おいて、１０２３チップ分の位相検索の全てで同期する
位相が存在しなければ、例えば基準周波数発振器に対す
る分周比を変えて、前記の駆動クロック信号の周波数を
周波数ｆ２に変更し、同様に１０２３チップ分の位相検
索を行う。これを、図３６のように、前記の駆動クロッ
ク信号の周波数をステップ的に変更して繰り返す。以上
の動作が周波数サーチである。

【００２６】そして、この周波数サーチにより、同期可
能とされる駆動クロック信号の周波数が検出されると、
そのクロック周波数で最終的なＰＮ符号の位相同期が行
われる。これにより、水晶周波数発振器の発振周波数ず
れがあっても、衛星信号を捕捉することが可能になる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ＤＳ
Ｐ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏ
ｒ）に代表されるハードウエア能力の向上により精度の
高い高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏ
ｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）と略称する。）演算
がデバイス上で可能となり、スペクトラム拡散信号であ
るＧＰＳ信号とＧＰＳ受信機において発生させる拡散符
号との符号同期をＦＦＴを用いて高速に捕捉するように
する手法が考えられている。

【００２８】これは、信号ａ（ｎ）と信号ｂ（ｎ）との
相関関数ｃ（ｎ）は、信号ａ（ｎ）のフーリエ変換結果
Ａ（ｋ）と信号ｂ（ｎ）のフーリエ変換結果Ｂ（ｋ）の
複素共役となるＢ’(ｋ)との乗算結果Ｃ（ｋ）［＝Ａ
（ｋ）・Ｂ’（ｋ）］の逆フーリエ変換結果と等価であ
るという性質を利用するものである。

【００２９】例えば、図３７に示すように、ＧＰＳ受信
機により受信された受信信号であるＧＰＳ信号を信号ａ
（ｎ）とし、ＧＰＳ受信機において発生させる拡散符号
を信号ｂ（ｎ）とする場合について考える。この場合、
信号ａ（ｎ）をＦＦＴ演算部１０１においてＦＦＴ演算
し、その結果をメモリ１０２に書き込む。同様に、信号
ｂ（ｎ）をＦＦＴ演算部１０５においてＦＦＴ演算し、
その結果をメモリ１０６に書き込む。

【００３０】そして、メモリ１０２に書き込まれた信号
ａ（ｎ）のＦＦＴ処理結果（ＦＦＴ演算結果）と、メモ
リ１０６に書き込まれた信号ｂ（ｎ）のＦＦＴ処理結果
（ＦＦＴ演算結果）とを乗算部１０３において乗算し、
この乗算結果を逆ＦＦＴ演算部１０７において逆ＦＦＴ
演算することにより、相関関数ｃ（ｎ）が得られる。

【００３１】この相関関数ｃ（ｎ）のレベルが所定値よ
りも高いか否かに応じて、ＧＰＳ信号をスペクトラム拡
散している拡散符号と、ＧＰＳ受信機において発生させ
た拡散符号とが同じであるか否かを判別できる。そし
て、拡散符号が同じであると判別できたときには、ＧＰ
Ｓ受信機において発生させたその拡散符号を用いて逆ス
ペクトラム拡散を行うことによって、送信データを復調
することができるのである。

【００３２】そして、図３７に示したＦＦＴ演算部１０
１、１０５、乗算器１０３、逆ＦＦＴ演算部１０７は、
ＤＳＰの機能として実現でき、いわゆるデジタルマッチ
ドフィルタを構成することができ、前述したいわゆるス
ライディング相関器を用いた同期手法を用いるよりも高
速に位相同期を取ることができる。

【００３３】しかしながら、ＦＦＴ演算を用いたデジタ
ルマッチドフィルタの場合、以下に示すような問題点や
要求がある。まず、ＦＦＴ演算を行うようにする場合に
は、図３７にも示したように、ＦＦＴ処理結果を記憶す
るメモリ１０２、１０６が必要であり、このメモリの記
憶容量が比較的に大きくなるという問題点がある。例え
ば、データが２の１６乗個（６５５３６個）であれば、
ＦＦＴ演算用のメモリの必要となる記憶容量は、３２ビ
ット演算では、複素計算の実部、虚部を合わせて約５２
４ｋバイトとなる。

【００３４】ＦＦＴの演算アルゴリズムでは、通常、入
力データを書き換えながら再帰的に計算するので、入力
データを残すようにするのであれば、入力データを記憶
保持するメモリと、ＦＦＴ処理結果を記憶するメモリと
が必要になり、入力データを残さない場合の２倍のメモ
リ容量が必要になる。

【００３５】入力データが２値信号であれば、入力デー
タの記憶保持用メモリは、上述の例で言えば約６５．５
ｋバイトで済む。しかし、ＦＦＴ処理結果は２値ではな
く、前述のように、３２ビット演算で、複素計算の実
部、虚部を合わせた分で、かつ、入力データの個数に応
じた分の記憶容量が必要となり、出力データの記憶用メ
モリの記憶容量は、約５２４ｋバイトと少なくなること
はない。

【００３６】通常のＦＦＴ演算による周波数分析ではデ
ータ数が大きくなるほど、周波数分解能は上がるが、上
述のように、ＦＦＴ演算を行うために必要となるメモリ
の必要量は増す。メモリ容量は、ＬＳＩチップ面積に大
きく影響するので、ＬＳＩ化する上ではメモリ容量のコ
ストアップにつながる。このため、少ないメモリ容量で
も所定の周波数分解能を得ることができるようにするこ
とが要求されている。

【００３７】また、同期捕捉をより素早く行えるように
したいとする要求がある。ＦＦＴ演算を用いることによ
り、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号について高速に同期捕
捉を行うことができるが、前述もしたように、１つのＧ
ＰＳ衛星からのＧＰＳ信号だけでは、測位演算を行うこ
とはできず、３次元測位を行うためには少なくとも４つ
のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の同期を捕捉しなければ
ならない。また、各ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号は、ド
ップラー効果の影響を受けて、周波数がずれるいわゆる
ドップラーシフトの影響も含んでいる。

【００３８】このため、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ
信号について、より素早く同期捕捉できるようにすると
ともに、ドップラーシフトの影響をも考慮した効率のよ
い同期捕捉を行うようにすることが要求されている。

【００３９】また、同期捕捉したＧＰＳ信号について捕
捉した同期を保持し、ＧＰＳ信号として提供される種々
のデータを復調して利用できるようにしなければならな
い。しかし、同期を捕捉し、これを保持しているＧＰＳ
信号が複数ある場合に、どのＧＰＳ信号を用いるように
すれば、より精度よく測位演算を行うことができるかが
問題となる。

【００４０】以上のことにかんがみ、この発明は、上記
問題点を一掃し、効率よくしかも高速に複数のＧＰＳ衛
星からのＧＰＳ信号を捕捉することができるとともに、
より精度よく測位演算を行うことが可能なＧＰＳ受信機
およびＧＰＳ信号の受信方法を提供することを目的とす
る。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明のＧＰＳ受信機は、人工衛星
毎に異なる拡散符号が用いられてスペクトラム拡散され
た送信データにより搬送波が変調されている受信信号で
あるＧＰＳ信号を高速フーリエ変換する第１の高速フー
リエ変換手段と、前記人工衛星毎に異なる複数の拡散符
号を発生させるようにする拡散符号発生手段と、前記拡
散符号発生手段により発生するようにされる前記複数の
拡散符号のうちの少なくとも２つ以上の異なる拡散符号
を加算する拡散符号加算手段と、前記拡散符号加算手段
からの加算結果を高速フーリエ変換する第２の高速フー
リエ変換手段と、前記第１の高速フーリエ変換手段の高
速フーリエ変換結果と前記第２の高速フーリエ変換手段
の高速フーリエ変換結果の複素共役とを乗算する乗算手
段と、前記乗算手段からの乗算結果について逆高速フー
リエ変換を行う逆高速フーリエ変換手段と、前記逆高速
フーリエ変換手段からの変換結果から前記ＧＰＳ信号と
前記少なくとも２つ以上の異なる拡散符号との相関点を
検出する相関点検出手段と、前記相関点検出手段からの
検出結果に基づいて、受信した前記ＧＰＳ信号の前記搬
送波周波数と前記スペクトラム拡散に用いられている拡
散符号とを検出する検出手段とを備えることを特徴とす
る。

【００４２】この請求項１に記載のＧＰＳ受信機によれ
ば、拡散符号発生手段により、符号パターンの異なる複
数の拡散符号が発生するようにされるが、この複数の拡
散符号のうちの少なくとも２つ以上の拡散符号が、加算
手段において加算され、第２の高速フーリエ変換手段に
より高速フーリエ変換される。

【００４３】そして、乗算手段により、第１の高速フー
リエ変換手段からのＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果
と、第２の高速フーリエ変換手段からの拡散符号加算手
段により加算された２つ以上の拡散符号の高速フーリエ
変換結果とが乗算され、この乗算結果が、逆高速フーリ
エ変換手段により逆高速フーリエ変換されて、ＧＰＳ信
号と拡散符号との相関値が求められるようにされる。

【００４４】この逆高速フーリエ変換結果得られた相関
値に基づいて相関点検出手段により相関点が検出するよ
うにされ、この検出結果に基づいて、搬送波周波数と拡
散符号とが特定するようにされる。

【００４５】これにより、複数の拡散符号を同時に用い
るようにして、同時に複数の人工衛星からのＧＰＳ信号
についての搬送波周波数と拡散符号とを特定して、その
ＧＰＳ信号の搬送波周波数の同期と拡散符号の位相同期
とを保持して測位演算を行えるようにする。すなわち、
複数のＧＰＳ信号についての同期捕捉を同時に行うこと
ができるようにされる。

【００４６】また、符号パターンの異なる複数の拡散符
号のそれぞれ毎に高速フーリエ変換を行うようにした場
合に比べ、高速フーリエ変換処理の処理回数を減らすこ
とができる。したがって、高速フーリエ変換演算のため
に、多くのメモリを用意する必要がなく、メモリを効率
よく使用して、効果的に複数の人工衛星からのＧＰＳ信
号の同期捕捉を行うことができるようにされる。

【００４７】また、請求項２に記載の発明のＧＰＳ受信
機は、請求項１に記載のＧＰＳ受信機であって、前記拡
散符号加算手段において加算する少なくとも２つ以上の
異なる拡散符号の組合せを変える組合せ変更手段と、前
記組合せ変更手段を制御して、前記拡散符号加算手段に
おいての加算する拡散符号の組合せを変更し、前記乗算
手段と前記逆高速フーリエ変換手段と前記相関点検出手
段とにおいて行われる相関点の検出を繰り返すように制
御する制御手段とを備え、前記検出手段は、相関点の複
数の検出結果に基づいて、前記搬送波と拡散符号とを検
出することを特徴とする。

【００４８】この請求項２に記載のＧＰＳ受信機によれ
ば、組合せ変更手段は、制御手段により制御され、拡散
符号加算手段により加算される拡散符号の組合せが適宜
変更される。この組合せが変更された、異なる拡散符号
の加算結果を用いて、相関点の検出が繰り返し行われ
る。そして、検出手段により、複数の相関点の検出結果
に基づいて、搬送波周波数と拡散符号とが検出するよう
にされる。

【００４９】これにより、一度の相関点の検出処理によ
り、複数の人工衛星からのＧＰＳ信号の搬送波周波数
と、拡散符号とが特定できない場合であっても、高速フ
ーリエ変換演算、逆高速フーリエ変換演算を含む相関点
の検出処理を符号パターンの異なる拡散符号の１つ１つ
について別々行う場合に比べ、より少ない相関点検出処
理回数で、多くの人工衛星からのＧＰＳ信号の搬送波周
波数と、用いられている拡散符号を特定することができ
るようにされる。

【００５０】また、請求項３に記載の発明のＧＰＳ受信
機は、請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ受信機で
あって、前記拡散符号加算手段において加算する拡散符
号同士の位相を所定量分シフトさせるようにする拡散符
号シフト手段を備えることを特徴とする。

【００５１】この請求項３に記載のＧＰＳ受信機によれ
ば、拡散符号シフト手段により、加算対象の拡散符号同
士の位相をシフトさせてから加算が行うようにされる。
これにより、符号パターンの異なる拡散符号であっても
加算される拡散符号のチップ同士が相殺されてしまうこ
とを防止し、相関値の検出精度、検出レベルを上げて、
同期捕捉処理を迅速かつ精度良く行うことができるよう
にされる。

【００５２】また、請求項４に記載の発明のＧＰＳ受信
機は、請求項１、請求項２または請求項３に記載のＧＰ
Ｓ受信機であって、前記第１の高速フーリエ変換手段か
らの前記ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果が書き込ま
れる記憶手段と、前記記憶手段からのデータの読み出し
アドレスを制御する読み出しアドレス制御手段とを備
え、前記乗算手段は、前記読み出しアドレス制御手段の
制御により前記記憶手段から読み出される前記ＧＰＳ信
号の高速フーリエ変換結果を前記第１の高速フーリエ変
換手段の高速フーリエ変換結果として用いるものであ
り、前記読み出しアドレス制御手段は、前記相関点検出
手段において、前記相関点が検出できなかった場合に、
前記記憶手段からのデータの読み出しアドレスを変更す
ることを特徴とする。

【００５３】この請求項４に記載のＧＰＳ受信機によれ
ば、第１の高速フーリエ変換手段からの高速フーリエ変
換結果は記憶手段に記憶保持される。乗算手段において
は、第１の高速フーリエ変換手段の高速フーリエ変換結
果として、記憶手段から読み出されたデータが用いられ
る。

【００５４】そして、相関点検出手段において、相関点
が検出されなかったときには、例えばドップラーシフト
の影響が考えられるので、読み出しアドレス制御手段に
より読み出しアドレスが変更されて記憶手段からデータ
が読み出され、これが乗算手段に供給されて、再度の相
関点の検出が行うようにされる。すなわち、周波数シフ
トするようにされた第１の高速フーリエ変換手段の高速
フーリエ変換結果と、拡散符号の高速フーリエ変換結果
とが用いられて再度の相関点検出が行われる。

【００５５】これにより、ＧＰＳ信号がドップラーシフ
トの影響を受けていても、第１の高速フーリエ変換手段
の高速フーリエ変換結果について周波数シフトさせたも
のを用いて相関点検出を行うことによって、ドップラー
シフトの影響を迅速に除去し、同期捕捉を迅速に行うよ
うにすることができる。

【００５６】しかも、第１の高速フーリエ変換手段の高
速フーリエ変換結果、第２の高速フーリエ変換手段の高
速フーリエ変換結果を用いることができ、高速フーリエ
変換自体を繰り返し行わなくても済むので、処理が複雑
になることもなく、また、高速フーリエ変換のために必
要となるメモリの記憶容量が大きくなることもない。

【００５７】また、請求項５に記載のＧＰＳ受信機は、
請求項４に記載のＧＰＳ受信機であって、前記読み出し
アドレス制御手段による前記読み出しアドレスの変更
が、所定周波数単位区間を越えたときには、新たに受信
したＧＰＳ信号を処理対象とするように制御する処理対
象制御手段を備えることを特徴とする。

【００５８】この請求項５に記載の発明のＧＰＳ受信機
によれば、読み出しアドレス制御手段により、所定周波
数区間分読み出しアドレスを変更しても相関点が検出で
きなかったときには、新たに受信したＧＰＳ信号につい
て高速フーリエ変換を行い、再度、相関点の検出が行わ
れるようにされる。

【００５９】これにより、同期捕捉が不能な場合におい
て、新たに受信し、取り込むようにしたＧＰＳ信号を用
いて、再度の相関検出を行うようにし、受信環境の変化
などに応じて、できるだけ迅速に同期捕捉を行うことが
できるようにされる。

【００６０】また、請求項６に記載の発明のＧＰＳ受信
機は、人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられてスペク
トラム拡散された送信データにより搬送波が変調されて
いる受信信号であるＧＰＳ信号を高速フーリエ変換する
高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換手段か
らの前記ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果が書き込ま
れる記憶手段と、前記記憶手段から読み出される前記Ｇ
ＰＳ信号の高速フーリエ変換結果と、前記複数の人工衛
星のそれぞれで使用される複数の異なる拡散符号のそれ
ぞれの高速フーリエ変換結果とを個別に乗算するように
する乗算手段と、前記乗算手段からの乗算結果について
逆高速フーリエ変換を行う逆高速フーリエ変換手段と、
前記逆高速フーリエ変換手段からの変換結果から相関点
を検出する相関点検出手段と、前記相関点検出手段から
の検出結果に基づいて、受信した前記ＧＰＳ信号の前記
搬送波と前記スペクトラム拡散に用いられている拡散符
号とを検出する検出手段とを備えることを特徴とする。

【００６１】この請求項６に記載の発明のＧＰＳ受信機
によれば、ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果は、記憶
手段に記憶され、これが乗算手段において、複数の拡散
符号の高速フーリエ変換結果のそれぞれと乗算され、逆
高速フーリエ変換されて、ＧＰＳ信号と各拡散符号との
相関値が求められるようにされる。

【００６２】この場合、複数の拡散符号と乗算するＧＰ
Ｓ信号の高速フーリエ変換結果は、記憶手段に記憶され
るので、拡散符号毎にＧＰＳ信号の高速フーリエ変換を
行うことがなく、複数の人工衛星からのＧＰＳ信号のそ
れぞれについての同期捕捉の処理を複雑にすることな
く、迅速に行うことができるとともに、ＧＰＳ信号の高
速フーリエ変換演算のためにメモリ容量が増えることも
ないようにされる。

【００６３】また、請求項７に記載の発明のＧＰＳ受信
機は、人工衛星で送信データをスペクトラム拡散するた
めに用いられる人工衛星毎に異なる拡散符号と同じ拡散
符号を発生させる拡散符号発生手段と、人工衛星毎に異
なる拡散符号が用いられてスペクトラム拡散された送信
データにより搬送波が変調されている受信信号であるＧ
ＰＳ信号の前記拡散符号と、前記拡散符号発生手段から
の人工衛星毎に異なる前記拡散符号のそれぞれとの相関
値を検出する相関値検出手段と、前記相関値検出手段に
おいて検出される前記相関値の大きさに基づいて、測位
に用いるようにするＧＰＳ信号を選択する選択手段とを
備えることを特徴とする。

【００６４】この請求項７に記載のＧＰＳ受信機によれ
ば、ＧＰＳ信号と人工衛星毎に異なる拡散符号のそれぞ
れとの相関値が相関値検出手段により検出され、相関値
のレベルの高いＧＰＳ信号により提供される航法メッセ
ージを用いるように選択手段により選択される。これに
より、高精度に復調される正確な航法メッセージを用い
て精度良く測位演算を行うことができるようにされる。

【００６５】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、この発
明によるＧＰＳ受信機およびＧＰＳ信号の受信方法の一
実施の形態について説明する。

【００６６】［第１の実施の形態］（請求項１、２、
８、９、図１〜図１３）図１は、この発明によるＧＰＳ受信機、受信方法が適用
されたＧＰＳ受信機の一実施の形態を説明するためのブ
ロック図である。図１に示すように、この実施の形態の
ＧＰＳ受信機は、アンテナ１と、増幅器２と、ＢＰＦ
（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）３と、周波数変換
部４と、同期捕捉部５、同期保持部６、制御部７と、各
部分に供給するクロック信号を形成するタイミング発生
器８と、温度補償回路付き水晶発振器（以下、ＴＣＸＯ
という。）９と、水晶発振器（図１においては、ＸＯと
記載。）１０とを備えたものである。図１において、点
線で囲んだ部分が、例えば、１個のＩＣ（集積回路）と
して構成される部分である。

【００６７】なお、以下に説明するこの第１の実施の形
態から第７の実施の形態の各ＧＰＳ受信機は、図１に示
す同じ構成を有し、各構成部分についても同様に構成さ
れるが、同期捕捉部５の機能や動作、あるいは、制御部
７の機能を変えることにより、そのそれぞれの実施の形
態において実現しようとしている目的を達成するように
している。

【００６８】以下、図１に示したＧＰＳ受信機の各部の
構成とその動作について説明する。ＧＰＳ衛星からの高
周波ＧＰＳ信号は、アンテナ１により受信され、増幅器
２に供給される。

【００６９】高周波ＧＰＳ信号は、前述もしたように、
各ＧＰＳ衛星から送信される信号であり、５０ｂｐｓの
送信データを送信信号速度が１．０２３ＭＨｚ、符号長
が１０２３で、ＧＰＳ衛星ごとに決められるパターンの
ＰＮ符号（拡散符号）によりスペクトラム拡散した信号
（Ｃ／Ａコード）により、周波数が１５７５．４２ＭＨ
ｚのキャリアをＢＰＳＫ変調したものである。

【００７０】増幅器２は、これに供給された高周波ＧＰ
Ｓ信号を所定のレベルにまで増幅し、ＢＰＦ３に供給す
る。ＢＰＦ３は、これに供給された高周波ＧＰＳ信号か
ら不要成分を除去し、不要成分除去後の高周波ＧＰＳ信
号を周波数変換部４に供給する。

【００７１】［周波数変換部４について］周波数変換部
４は、これに供給された高周波ＧＰＳ信号を中間周波数
の信号である中間周波ＧＰＳ信号に低域変換（ダウンコ
ンバート）し、これをアナログ／デジタル変換（２値化
処理）して、中間周波データ（以下、ＩＦデータとい
う。）を形成し、これを同期捕捉部５と同期保持部６と
に供給するものである。

【００７２】図２は、周波数変換部４の構成例を説明す
るための図である。図２に示すように、周波数変換部４
は、増幅器４１、中間周波変換回路（以下、ＩＦ変換回
路という。）４２、増幅器４３、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓ
ｓＦｉｌｔｅｒ）４４、アナログ／デジタル変換器
（以下、Ａ／Ｄ変換器と略称する。）４５、周波数シン
セサイザの構成とされた局部発振回路４６を備えたもの
である。

【００７３】そして、ＢＰＦ３からの高周波ＧＰＳ信号
は、増幅器４１を通じてＩＦ変換回路４２に供給され
る。また、ＴＣＸＯ９からの出力が局部発振回路４６に
供給され、これよりＴＣＸＯ９の出力周波数と周波数比
が固定された局部発振出力が得られる。

【００７４】局部発振回路４６からの局部発振出力は、
ＩＦ変換回路４２に供給されて、キャリア周波数が１５
７５．４２ＭＨｚの高周波ＧＰＳ信号（ＲＦ）が、キャ
リア周波数が１．０２３ＭＨｚの中間周波ＧＰＳ信号
（ＩＦ）に低域変換される。この中間周波ＧＰＳ信号
は、増幅器４３で増幅され、ＬＰＦ４４で帯域制限され
た後、Ａ／Ｄ変換器４５に供給される。

【００７５】Ａ／Ｄ変換器４５は、これに供給された中
間周波ＧＰＳ信号を２値化または多値化することにより
デジタル信号に変換してＩＦデータを形成し、これを同
期捕捉部５と、同期保持部６とに供給する。このＩＦデ
ータは、２値化の場合には、１ビット単位のデータであ
る。なお、上述のように、Ａ／Ｄ変換器１８では、その
入力信号を、２ビット以上のデジタル信号に変換して
（多値化して）出力するようにしてもよい。

【００７６】［同期捕捉部５について］同期捕捉部５
は、これに供給されたＩＦデータを所定期間分蓄積する
ようにし、このＩＦデータに対して、キャリア周波数
（搬送波周波数）の同期と、Ｃ／Ａコードの位相同期と
を高速に捕捉する処理を行い、Ｃ／Ａコード位相、キャ
リア周波数、相関ピークレベル、衛星番号を検出して、
これを制御部７に供給するものである。

【００７７】そして、この実施の形態の同期捕捉部５
は、以下に説明するように、複数のＰＮ符号をタイミン
グをそろえて同時に発生させ、これを加算して用いるこ
とにより、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号のＣ／Ａ
コードの位相同期を同時に捕捉することができるように
したものである。

【００７８】図３は、同期捕捉部５の構成例を説明する
ためのブロック図である。図３に示すように、同期捕捉
部５は、サンプラ５１、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃ
ｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）５２、ＤＳＰ５３、ＲＡＭ５
４、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）５５
を備えたものである。

【００７９】そして、周波数変換部４からのＩＦデータ
は、サンプラ５１に供給される。サンプラ５１は、これ
に供給されたＩＦデータを所定の周波数の信号でサンプ
リングし、サンプリングしたＩＦデータをＲＡＭ５２に
書き込むことによって、所定量のＩＦデータをＲＡＭ５
２に格納するようにする。

【００８０】ＲＡＭ５４は、主にＤＳＰ５３において行
われる処理の作業領域として用いられるものであり、Ｒ
ＯＭ５５は、ＤＳＰ５３において実行されるプログラム
や処理に必要となるデータを記憶しているものである。

【００８１】そして、ＤＳＰ５３は、ＲＡＭ５２に格納
されたＩＦデータと、自機が発生させるＰＮ符号とにつ
いて、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓ
ｆｏｒｍ）を用いた同期捕捉処理を行うことにより、前
述もしたように、キャリア周波数、Ｃ／Ａコード位相、
相関ピークレベルを検出する。

【００８２】［同期捕捉部５の具体的な構成と動作につ
いて］図４は、主にＤＳＰ５３の機能により実現される
この第1の実施の形態の同期捕捉部５Ａの具体的な構成
と動作を説明するためのブロック図である。ＤＳＰ５３
は、ＦＦＴ処理部５３１、乗算部５３３、拡散符号発生
部５３４、セレクタ５３５、加算部５３６、ＦＦＴ処理
部５３７、逆ＦＦＴ処理部５３９、相関点検出部５４０
の機能を備え、いわゆるデジタルマッチドフィルタを構
成するようにしたものである。

【００８３】同期捕捉部５ＡのＲＡＭ５２に書き込まれ
た信号（前処理されたＩＦデータ（受信信号））は、Ｃ
／Ａコードの１周期分（１０２３チップ）ずつ、読み出
されてＦＦＴ処理部５３１でＦＦＴ処理され、そのＦＦ
Ｔ処理結果がメモリ５３２に書き込まれる。このメモリ
５３２としては、図４において括弧内に示したように、
例えば、ＲＡＭ５２の空き領域が用いられるようにされ
る。そして、メモリ５３２に書き込まれたＩＦデータの
ＦＦＴ処理結果は、詳しくは後述するように、その読み
出し位置が制御されて読み出され、乗算部５３３に供給
される。

【００８４】なお、同期捕捉部５ＡのＲＡＭ５２に書き
込まれた信号である前処理されたＩＦデータは、当該前
処理によりＭ周期分のＩＦデータが１週期に相当する所
定チップ数分のデータとして用いることができるように
されたものである。もちろん、前処理されていないＩＦ
データそのものを用いるようにすることもできる。

【００８５】一方、この実施の形態においてＤＳＰ５３
は、例えば、ＲＯＭ５５に記憶保持されている情報に基
づいて、ＧＰＳ衛星毎に異なる、複数のＰＮ符号をタイ
ミングをそろえて同時に発生させることができるもので
ある。

【００８６】この図４に示す例の場合には説明を簡単に
するため、拡散符号発生部５３４は、３種類の異なるＰ
Ｎ符号ｃ（１）、ｃ（２）、ｃ（３）をタイミングをそ
ろえて同時に１周期分（１０２３チップ）発生させるも
のとして説明する。つまり、拡散符号発生部５３４は、
図４において参照符号５３４（１）、５３４（２）、５
３４（３）が示すように、３つの拡散符号発生部を備え
たものと等価なものである。

【００８７】そして、ＤＳＰ５３において発生するよう
にされた３種類のＰＮ符号のそれぞれは、セレクタ５３
５に供給される。セレクタ５３５は、これに供給される
３種類のＰＮ符号のうちから２種類のＰＮ符号を選択
し、この選択した２種類のＰＮ符号を加算部５３６に供
給する。

【００８８】加算部５３６は、これに供給された２種類
のＰＮ符号を加算し、これをＦＦＴ処理部５３７に供給
する。ＦＦＴ処理部５３７は、これに供給された加算部
５３６からの加算結果をＦＦＴ処理し、その結果をメモ
リ５３８に書き込む。このメモリ５３８としては、図４
において括弧内に示したように、例えば、ＲＡＭ５４が
用いられるようにされる。このメモリ５３８からは、通
常の場合と同様に、ＦＦＴ処理結果が低い周波数から順
に読み出されて乗算部５３３に供給される。

【００８９】乗算部５３３では、メモリ５３２からのＩ
ＦデータのＦＦＴ処理結果と、メモリ５３８からの２種
類のＰＮ符号の加算結果のＦＦＴ処理結果とが乗算さ
れ、周波数領域におけるＩＦデータとこのＧＰＳ受信機
において発生させた２種類のＰＮ符号との相関の度合い
が演算される。ここで、乗算部５３３での乗算は、受信
信号の離散フーリエ変換結果と、ＰＮ符号の加算結果の
離散フーリエ変換結果とのどちらか一方の複素共役と他
方とを乗算する演算となる。そして、その乗算結果は逆
ＦＦＴ処理部５３９に供給されて、周波数領域の信号が
時間領域の信号に戻される。

【００９０】逆ＦＦＴ処理部５３９から得られる逆ＦＦ
Ｔ処理結果は、ＩＦデータとこの実施の形態のＧＰＳ受
信機において発生させたＰＮ符号との時間領域における
相関検出信号となっており、この相関検出信号は、相関
点検出部５４０に供給される。相関点検出部５４０で
は、ＩＦデータとこのＧＰＳ受信機において発生させた
ＰＮ符号との同期が取れたかどうかを検出し、同期が取
れたと検出した場合には、相関検出信号のピーク値の位
相を相関点として検知する。

【００９１】この相関検出信号は、ＰＮ符号（拡散符
号）の１周期分の各チップ位相における相関値を示すも
のとなっており、ＩＦデータ中の拡散符号と、拡散符号
発生器５３４からのＰＮ符号（拡散符号）とが同期して
いる場合には、図５に示すように、１０２３チップのう
ちのある１つの位相での相関が、予め決められるスレッ
ショールド値を超えるようなピーク値を示す相関波形が
得られる。このピーク値の立つチップ位相が、相関点の
位相（Ｃ／Ａコード位相）となる。すなわち、相関点が
立つ位置が、ＰＮ符号の先頭位置に一致する。

【００９２】一方、ＩＦデータ中の拡散符号と、拡散符
号発生部５３４からの拡散符号とが同期していない場合
には、図５のようなピーク値が立つ相関波形は得られ
ず、いずれのチップ位相においても、予め定められるス
レッショールド値を超えるようなピークは立たない。

【００９３】相関点検出部５４０は、例えば、予め定め
た値を超えるピーク値が、この相関点検出部５４０に供
給される相関検出信号に存在するかどうかにより、受信
信号であるＩＦデータとこのＧＰＳ受信機において発生
させるようにしたＰＮ符号との同期がとれたかどうかを
検出し、同期が取れたと検出した場合には、上述のピー
ク値の位相を相関点として検知する。

【００９４】そして、この実施の形態の場合には、図４
に示したように、２つの異なるＰＮ符号が加算されたも
のがＦＦＴ処理されて、ＩＦデータのＦＦＴ処理結果と
乗算される。したがって、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰ
Ｓ信号を受信し、上述のように、加算された２つのＰＮ
符号のそれぞれと同期が合うものがあれば、図５に示し
たようなピークは２つ立つことになる。

【００９５】また、ピークが1つしか立たない場合で
も、加算するＰＮ符号の組合せを変えて、再度、この組
合せを変えたＰＮ符号の加算結果をＦＦＴ処理したもの
と、ＩＦデータのＦＦＴ処理結果とを乗算してピーク値
を検出することにより、どのＰＮ符号と同期が合ってい
るかを検出することが可能となる。

【００９６】この実施の形態の場合、符号パターンの異
なる３種類のＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、ｃ（３）が
用いられるようにされている。そして、まず、ＰＮ符
号ｃ（１）とｃ（２）とを加算したものを用いて上述の
相関点を検出する処理を行い、続いて、ＰＮ符号ｃ
（２）とＰＮ符号ｃ（３）とを加算したものを用いて上
述の相関点の検出を行う。

【００９７】そして、ｃ（１）＋ｃ（２）を用いた場合
と、ｃ（２）＋ｃ（３）を用いた場合とで、同じ位置に
ピークが1つだけ立つ場合には、ＰＮ符号ｃ（２）と同
期があっていることが分かる。また、ｃ（１）＋ｃ
（２）を用いた場合と、ｃ（２）＋ｃ（３）を用いた場
合とで、異なる位置にピークが２つ立つ場合には、ＰＮ
符号ｃ（１）とＰＮ符号ｃ（３）の２つと同期があって
いることが分かる。

【００９８】また、ｃ（１）＋ｃ（２）を用いた場合に
のみピークが立つ場合には、ＰＮ符号ｃ（１）と同期が
あっていることが分かるし、ｃ（２）＋ｃ（３）を用い
た場合にのみピークが立つ場合には、ＰＮ符号ｃ（３）
と同期があっていることが分かる。

【００９９】このように、上述のととの２回の相関
点の検出処理を行うことによって、異なる３つＰＮ符号
との相関点を検出し、異なる３つのＧＰＳ衛星からのＧ
ＰＳ信号の拡散符号との同期を合わせることができるこ
とになる。

【０１００】ここでは、説明を簡単にするため、３種類
のＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、ｃ（３）を用いる場合
を例にして説明したが、ＰＮ符号の種類は３種類に限る
ものではない。例えば、４種類のＰＮ符号ｃ（１）、ｃ
（２）、ｃ（３）、ｃ（４）を用いるようにした場合で
も、ｃ（１）＋ｃ（２）を用いた場合と、ｃ（２）
＋ｃ（３）を用いた場合と、ｃ（３）＋ｃ（４）を用
いた場合との３回の相関点の検出処理を行う。

【０１０１】そして、その３回の相関点の検出処理結果
を全て考慮し、ｃ（１）＋ｃ（２）を用いた場合にの
み相関点が検出できたのであれば、ＰＮ符号ｃ（１）と
同期が合っていることが分かるし、また、ｃ（３）＋
ｃ（４）を用いた場合にのみ相関点が検出できたのであ
れば、ＰＮ符号ｃ（４）と同期が合っていることが分か
る。

【０１０２】また、ｃ（１）＋ｃ（２）を用いた場合
とｃ（２）＋ｃ（３）を用いた場合とで、同じ位置に
相関点が１つだけ検出できた場合には、ＰＮ符号ｃ
（２）と同期が合っていることが分かるし、ｃ（２）
＋ｃ（３）を用いた場合とｃ（３）＋ｃ（４）を用い
た場合とで、同じ位置に相関点が１つだけ検出できた場
合には、ＰＮ符号ｃ（３）と同期が合っていることが分
かる。

【０１０３】また、ｃ（１）＋ｃ（２）を用いた場合
とｃ（２）＋ｃ（３）を用いた場合とで、異なる位置
に３つの相関点が検出できた場合には、ＰＮ符号ｃ
（１）、ｃ（２）、ｃ（３）の３つのＰＮ符号と同期が
合っていることが分かるというように、相関点の検出処
理結果の組合せにより、４つのＰＮ符号について、どの
ＰＮ符号と同期が合っているかを検出することができ
る。

【０１０４】このように、異なるＧＰＳ衛星で用いられ
ているＰＮ符号を加算したものを用いて相関点の検出を
行うことによって、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号
の１つ１つについてＰＮ符号の同期を合わせていくよう
にする場合に比べ、ＦＦＴ処理の回数を減らし、迅速に
ＰＮ符号の同期合わせを行って、送信データの復調を行
うようにすることができるのである。

【０１０５】以上の説明では、受信信号であるＩＦデー
タのキャリア成分については考慮していないが、実際に
は、受信信号ｒ（ｎ）は、図８の式（３）に示すように
キャリアを含んでいる。この式（３）においては、Ａは
振幅、ｄ（ｎ）はデータ、ｆｏは中間周波信号における
キャリア角周波数、ｎ（ｎ）はノイズを表している。

【０１０６】サンプラ５１でのサンプリング周波数をf
s、サンプリング数をＮ（したがって、０≦ｎ＜Ｎ、０
≦ｋ＜Ｎ）とすると、離散フーリエ変換後の離散周波数
ｋと実周波数ｆとの関係は、０≦ｋ≦Ｎ／２では、ｆ＝
ｋ・fs／Ｎ、Ｎ／２＜ｋ＜Ｎではｆ＝（ｋ−Ｎ）・fs／
Ｎ（ｆ＜０）である。なお、離散フーリエ変換の性質に
より、Ｒ（ｋ）、Ｃ（ｋ）は、ｋ＜０、ｋ≧Ｎでは循環
性を示す。

【０１０７】そして、受信信号ｒ（ｎ）から、データｄ
（ｎ）を得るためには、拡散符号ｃ（ｎ）とキャリアｃ
ｏｓ２πｎｆ₀との同期をとってキャリア成分を除去す
る必要がある。すなわち、後述する図８の式（２）で、
Ｒ（ｋ）のみにキャリア成分が含まれている場合には、
図５のような相関波形が得られない。

【０１０８】この実施の形態では、ＦＦＴによる周波数
領域での処理のみの簡単な構成により、拡散符号ｃ
（ｎ）とキャリアｃｏｓ２πｎｆ₀との同期をとってキ
ャリア成分を除去することができるようにしている。

【０１０９】すなわち、ＦＦＴ処理部５３１から得られ
るＧＰＳ衛星からの受信信号であるＩＦデータのＦＦＴ
処理結果は、通常は、受信信号の周波数成分の周波数が
低いものから順にメモリ５３２から読み出されて、乗算
部５３３に供給されるが、この実施の形態では、メモリ
５３２からは、ＤＳＰ５３が読み出しアドレス制御部と
して機能し、ＤＳＰ５３からの制御に従って、読み出し
アドレスがシフト制御されて、順次、ＩＦデータのＦＦ
Ｔ処理結果が読み出される。

【０１１０】ＤＳＰ５３には、受信信号を得たＧＰＳ衛
星についてのドップラーシフト量を正確に見積もり、か
つ、ＧＰＳ受信機内部の発振周波数および時間情報を正
確に校正することに基づいて検出した受信信号のキャリ
ア周波数の情報が供給される。このキャリア周波数の情
報は、ＧＰＳ受信機内部でのみ作成することもできる
が、例えば、通信ネットワーク等を通じて外部から取得
するようにすることもできる。

【０１１１】そして、ＤＳＰ５３は、この取得したキャ
リア周波数の情報に基づいて、そのキャリア周波数分だ
け、すなわち、本来のキャリア周波数からドップラーシ
フト量に応じたずれ分に対応する周波数分だけ、読み出
しアドレスをシフトして、メモリ５３２から受信信号で
あるＩＦデータのＦＦＴ処理結果を、順次、読み出し、
乗算部５３３に供給するようにする。

【０１１２】このように受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ処理
結果を、メモリ５３２から、受信信号のキャリア周波数
分だけシフトして読み出すことにより、後述するよう
に、キャリア成分を除去した受信信号のＦＦＴ処理結果
と等価なＦＦＴ処理結果を得ることができ、そのキャリ
ア成分を除去したＦＦＴ処理結果と、拡散符号の１周期
分のＦＦＴ処理結果との乗算結果を逆拡散することによ
り、確実に図５のように相関点でピークを生じる相関検
出出力が得られる。

【０１１３】なお、ＩＦデータのＦＦＴ結果と拡散符号
のＦＦＴ結果とのどちらか一方の複素共役と他方とを乗
算するようにしても良い。また、後述もするように、メ
モリ５３２からのＦＦＴ処理結果の読み出しアドレスを
制御するのではなく、メモリ５３６からの拡散符号のＦ
ＦＴ処理結果の読み出しアドレスを制御することによ
り、拡散符号のＦＦＴ処理結果に、受信信号ｒ（ｎ）の
キャリア分を加え、乗算部５３３での乗算によって、実
質的によりキャリア成分の除去を行うようにすることも
できる。

【０１１４】以下に、メモリ５３２または５３６からの
読み出しアドレスの制御によって、受信信号のキャリア
とＰＮ符号（拡散符号）との同期によるキャリア成分の
除去について、ＤＳＰ５３でのデジタルマッチドフィル
タの処理の動作説明と共に、さらに詳細に説明する。

【０１１５】この実施の形態において、ＤＳＰ５３で
は、デジタルマッチドフィルタの処理が行われるもので
あるが、このデジタルマッチドフィルタの処理の原理
は、図８の式（１）に示すように、時間領域での畳み込
みのフーリエ変換が周波数領域では乗算になるという定
理に基づくものである。

【０１１６】この式（１）において、ｒ（ｎ）は時間領
域の受信信号、Ｒ（ｋ）はその離散フーリエ変換を表
す。また、ｃ（ｎ）は拡散符号発生部からの拡散符号、
Ｃ（ｋ）はその離散フーリエ変換を表す。ｎは離散時
間、ｋは離散周波数である。そして、Ｆ［］は、フーリ
エ変換を表している。

【０１１７】２つの信号ｒ（ｎ）、ｃ（ｎ）の相関関数
を改めてｆ（ｎ）と定義すると、ｆ（ｎ）の離散フーリ
エ変換Ｆ（ｋ）は、図８の式（２）のような関係にな
る。したがって、ｒ（ｎ）を図２のＡ／Ｄ変換器４５か
らの信号とし、ｃ（ｎ）を拡散符号発生部５３４からの
拡散符号とすれば、ｒ（ｎ）とｃ（ｎ）の相関関数ｆ
（ｎ）は、通常の定義式によらず、前記式（２）により
以下の手順で計算できる。

【０１１８】・受信信号ｒ（ｎ）の離散フーリエ変換Ｒ
（ｋ）を計算する。

【０１１９】・拡散符号ｃ（ｎ）の離散フーリエ変換Ｃ
（ｋ）の複素共役を計算する。

【０１２０】・Ｒ（ｋ）、Ｃ（ｋ）の複素共役より、式
（２）のＦ（ｋ）を計算する。

【０１２１】・Ｆ（ｋ）の逆離散フーリエ変換により相
関関数ｆ（ｎ）を計算する。

【０１２２】ところで、前述したように、受信信号ｒ
（ｎ）に含まれる拡散符号が、拡散符号発生部５３４か
らの拡散符号ｃ（ｎ）と一致していれば、上記手順によ
り計算した相関関数ｆ（ｎ）は、図５のように相関点で
ピークを生ずる時間波形となる。上述したように、この
実施の形態では、離散フーリエ変換および逆フーリエ変
換に、ＦＦＴおよび逆ＦＦＴの高速化アルゴリズムを適
用したので、定義に基づいて相関を計算するより、かな
り高速に計算を行うことができる。

【０１２３】次に、受信信号ｒ（ｎ）に含まれるキャリ
アと拡散符号との同期について説明する。

【０１２４】前述したように、受信信号ｒ（ｎ）は、図
８の式（３）に示すようにキャリアを含んでいる。受信
信号ｒ（ｎ）から、データｄ（ｎ）を得るためには、拡
散符号ｃ（ｎ）とキャリアｃｏｓ２πｎｆ₀との同期を
とって除去する必要がある。すなわち、前述の図８の式
（２）で、Ｒ（ｋ）のみにキャリアが含まれている場合
には、図５のような相関波形が得られない。

【０１２５】ドップラーシフト量が正確に見積もられ、
かつ、ＧＰＳ受信機内部の発振周波数および時間情報が
正確であれば、受信信号ｒ（ｎ）のキャリア周波数ｆ₀
が既知となる。その場合には、図６に示すように、ＦＦ
Ｔ処理部５３１の前段に乗算部５４１を設け、この乗算
部５４１において受信信号ｒ（ｎ）と信号発生部５４２
からの周波数ｆ₀のキャリアとを乗算して周波数変換す
ることにより、ＦＦＴを行う前に受信信号ｒ（ｎ）から
キャリア成分を除くことができる。

【０１２６】その場合には、メモリ５３２からは、その
キャリア成分が除去された受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ処
理結果が得られ、このＦＦＴ処理結果と、拡散符号ｃ
（ｎ）のＦＦＴ処理結果とが乗算部５３３で乗算される
ので、逆ＦＦＴ処理部５３７の出力としては、図５のよ
うに相関点にピークを生じる時間波形が確実に得られ
る。

【０１２７】なお、図６で括弧内に記載したように、受
信信号ｒ（ｎ）からキャリア成分を除去するのではな
く、拡散符号ｃ（ｎ）についてのＦＦＴ処理部５３５の
前段に乗算部５４１を設けて、この乗算部５４１におい
て拡散符号ｃ（ｎ）と信号発生部５４２からの周波数ｆ
₀のキャリアとを乗算して周波数変換することにより、
拡散符号にキャリア成分を加えるようにしても同様であ
る。

【０１２８】すなわち、その場合には、メモリ５３２か
ら読み出した受信信号のＦＦＴ処理結果に含まれるキャ
リア成分と、メモリ５３６から読み出した拡散符号のＦ
ＦＴ処理結果に含まれる、加えられたキャリア成分とが
同期しているため、逆ＦＦＴ処理部５３７からは、図５
のように相関点でピークを生じる相関検出出力が得られ
る。

【０１２９】しかし、以上説明したような図６のように
時間領域の信号にキャリア周波数の信号を乗算する方法
による場合には、キャリア成分を除くための乗算部が特
に必要になり、構成が複雑になると共に、その乗算演算
の分だけ、処理速度が遅くなるという不利益がある。

【０１３０】ところで、ＦＦＴの性質として、上述のよ
うな周波数乗算は、図８の式（４）のように表すことが
できる。この式（４）で、Ｆ［］は離散フーリエ変換、
φ₀はキャリアとの位相差、ｋ₀ はｆ₀ に対応するｋで
あって、ｆ₀ ＝ｋ₀ ・ｆs ／Ｎである。この式（４）よ
り、受信信号ｒ（ｎ）を図６のように周波数変換した信
号のＦＦＴは、ｒ（ｎ）のＦＦＴであるＲ（ｋ）を、キ
ャリア周波数分ｋ₀だけシフトした形になる。

【０１３１】以上のことから、図６の構成は、図７のよ
うな構成に置換可能となる。すなわち、受信信号ｒ
（ｎ）や拡散符号ｃ（ｎ）にキャリア周波数を乗算する
代わりに、受信信号のＦＦＴ処理結果または拡散符号の
ＦＦＴ処理結果をメモリ５３２またはメモリ５３６から
の読み出す際の読み出しアドレスを、キャリア周波数分
だけシフトするようにするものである。

【０１３２】この場合に、図７で、受信信号ｒ（ｎ）を
シフトする場合はダウンコンバージョンで、ｋ₀＞０と
し、また、拡散符号ｃ（ｎ）をシフトする場合はアップ
コンバージョンで、ｋ₀ ＜０とする。

【０１３３】以上説明したように、式（４）に示したＦ
ＦＴの性質を利用すれば、図６の信号発生器５４２は不
要になり、図７のように、ＦＦＴ処理結果のメモリから
の読み出しアドレス位相をシフトするだけでよくなり、
構成が簡単になると共に、処理の高速化に繋がる。

【０１３４】なお、前述の式（４）における位相差φ₀
は未知であるため、図４では無視しているが、例えば、
図８の式（５）により計算されるＦ’（ｋ）の逆ＦＦＴ
の演算結果として得られる相関関数ｆ’（ｎ）（０≦ｎ
＜Ｎ）は複素数となり、その実部をｆ_R’（ｎ）、虚部
をｆ_I’（ｎ）とすると、相関ピークの振幅｜ｆ’
（ｎ）｜は、図８の式（６）に示すようにして得られ、
位相φは、図８の式（７）に示すようにして得られるの
で、式（４）の右辺のｅｘｐ（ｊφ₀ ）の乗算は省略し
てよい。なお、なお、位相φは、式（３）のデータｄ
（ｎ）の符号に対応したπだけ異なる２つの値に式
（４）の位相差φ₀ が加わった値となる。

【０１３５】そして、図４の各ブロックの出力には、上
述したような信号出力ｒ（ｎ）、ｃ（ｎ）および演算結
果Ｒ（ｋ）、Ｃ（ｋ）、ｆ'（ｎ）が示されている。

【０１３６】このように、この実施の形態のＧＰＳ受信
機において、ＦＦＴを利用してデジタルマッチドフィル
タを構成する場合に、図４のように受信信号のＦＦＴ処
理結果を、キャリア周波数分だけメモリのアドレスをシ
フトして、拡散符号と乗算する構成によって、相関点ｎ
ｐが、例えば図５に示すような波形で得られ、３個のＧ
ＰＳ衛星、つまり、３種類の拡散符号ｃ（１）、ｃ
（２）、ｃ（３）について相関点ｎｐ（Ｃ／Ａコード位
相）が分かれば、ＧＰＳ受信機の２次元測位の計算が可
能となり、また、４個のＧＰＳ衛星、つまり４種類の拡
散符号ｃ（ｎ）について、相関点ｎｐ（Ｃ／Ａコード位
相）が判れば、ＧＰＳ受信機位置の３次元測位の計算が
可能になる。

【０１３７】すなわち、この実施の形態によれば、ＦＦ
Ｔを利用したデジタルマッチドフィルタ処理を行う場合
において、受信信号のキャリアと拡散符号との同期を取
るために、時間領域で乗算を行うことなく、受信信号の
ＦＦＴ処理結果と拡散符号のＦＦＴ処理結果同士の周波
数領域での乗算の際に、受信信号のＦＦＴ処理結果と拡
散符号のＦＦＴ処理結果のうちの一方のＦＦＴ処理結果
をシフトするという簡便な方法により、受信信号のキャ
リア成分を除去することができる。

【０１３８】なお、図４の例では、受信信号のＦＦＴ処
理結果Ｒ（ｋ）の方の、メモリの読み出しアドレスをシ
フトさせたが、拡散符号のＦＦＴ処理結果Ｃ（ｋ）の方
のメモリの読み出しアドレスを、受信信号のＦＦＴ処理
結果Ｒ（ｋ）の場合とは逆方向にシフト（乗算器でのア
ップコンバージョンの形になる）しても良い。

【０１３９】また、上述の実施の形態の説明において
は、拡散符号発生器５３４とＦＦＴ処理部５３７とを別
々に設けるようにしたが、それぞれのＧＰＳ衛星に対応
する拡散符号をあらかじめＦＦＴしておいたものをメモ
リに記憶させておくことで、衛星信号の受信時における
拡散符号ｃ（ｎ）のＦＦＴ計算を省略することができ
る。

【０１４０】このように、この実施の形態のＧＰＳ受信
機の同期捕捉部５は、ＦＦＴを用いて同期捕捉処理を高
速に行い、Ｃ／Ａコード位相、キャリア周波数、相関ピ
ークレベル、衛星番号を検出して、これらを制御部７に
通知し、制御部７は、これらを同期保持部６に供給する
ことになる。

【０１４１】なお、図１において、同期捕捉部５におい
て検出するようにしたＣ／Ａコード位相、キャリア周波
数、相関ピークレベル、衛星番号を直接に、同期捕捉部
５から同期保持部６に通知するようにすることもでき
る。

【０１４２】［同期保持部６について］次に、同期保持
部６について説明する。同期保持部６は、図９に示すよ
うに、異なるＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に対する処理
を個別に行うことができるようにするため、ｎ個の同期
捕捉回路６０（１）、６０（２）、…、６０（ｎ）を備
えたものである。

【０１４３】同期保持回路６０（１）、６０（２）、
…、６０（ｎ）のそれぞれは、制御部７を通じて供給さ
れる同期捕捉部５からのＣ／Ａコード位相、キャリア周
波数、衛星番号に応じて、これらの情報を設定し、周波
数変換部４からのＩＦデータに対して、キャリア周波数
の同期と、Ｃ／Ａコードの位相同期とを瞬時に引き込
み、この引き込んだキャリア周波数の同期と、Ｃ／Ａコ
ードの位相同期とを保持するように動作する。

【０１４４】そして、同期保持部６の同期保持回路６０
（１）、６０（２）、…、６０（ｎ）のそれぞれは、同
期を保持しているＧＰＳ信号によって提供される送信デ
ータを復調して航法メッセージを得て、これを制御部７
が利用できるようにする。制御部７は、例えば４つの同
期保持回路からの航法メッセージを用いて当該ＧＰＳ受
信機の位置を測位演算して求めることになる。

【０１４５】そして、この実施の形態において、同期保
持部６の同期保持回路６０（１）、６０（２）、…、６
０（ｎ）のそれぞれは、コスタスループとＤＬＬ（Ｄｅ
ｌａｙＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）とにより構成された
ものである。

【０１４６】図１０は、同期保持回路６０（１）、６０
（２）、…、６０（ｎ）の構成例を説明するためのブロ
ック図である。図１０において、参照符号６１２〜６１
９が付された部分がコスタスループ６１である。また、
図２２において、参照符号６２１〜６４４が付された部
分がＤＬＬ６２である。

【０１４７】コスタスループ６１は、キャリア周波数の
同期の保持、送信データである航法メッセージの抽出を
行う部分であり、ＤＬＬ６２は、Ｃ／Ａコードの位相同
期の保持を行う部分である。そして、コスタスループ６
１とＤＬＬ６２とが協働し、受信信号であるＩＦデータ
をスペクトラム拡散しているＰＮ符号と同じＰＮ符号を
用いて逆スペクトラム拡散を行ってスペクトラム拡散前
の信号を得るとともに、このスペクトラム拡散前の信号
を復調して航法メッセージを得て、これを制御部７に供
給する。以下、コスタスループ６１とＤＬＬ６２との動
作について具体的に説明する。

【０１４８】［コスタスループ６１について］周波数変
換部４からのＩＦデータは、同期保持部６の乗算器６１
１、６２１、６３１に供給される。これら乗算器６１
１、６２１、６３１のそれぞれには、図１０に示すよう
に、ＰＮ符号発生器（図１０においてはＰＮＧと記
載。）６４４からの一致（プロンプト）ＰＮ符号Ｐ、進
み（アーリ）ＰＮ符号Ｅ、遅れ（レート）ＰＮ符号Ｌの
それぞれが供給される。

【０１４９】ＰＮ符号発生器６４４は、後述もするよう
に、ＮＣＯ６４３からの信号に基づいて、一致ＰＮ符号
Ｐと、進みＰＮ符号Ｅと、遅れＰＮ符号Ｌとを発生させ
る。この場合、ＮＣＯ６４３は、同期捕捉部５の捕捉結
果に基づいて制御部７において設定される周波数情報の
供給を受け、同期保持しようとしている目的とする受信
信号であるＩＦデータをスペクトラム拡散しているＰＮ
符号と、同じＰＮ符号であって、位相が一致する進み遅
れのないＰＮ符号を発生させるようにＰＮ符号発生器６
４４を制御する信号を形成し、これをＰＮ符号発生器６
４４に供給する。

【０１５０】ＰＮ符号発生器６４４は、ＮＣＯ６４３か
らの信号に基づいて、上述もしたように、同期保持しよ
うとしている目的とするＩＦデータをスペクトラム拡散
しているＰＮ符号と同じＰＮ符号であって、位相が一致
する進み遅れのない一致ＰＮ符号Ｐと、一致ＰＮ符号Ｐ
に対して位相が所定量分進むようにされたＰＮ符号であ
る進みＰＮ符号Ｅと、一致ＰＮ符号Ｐに対して、位相が
所定量分遅れるようにされたＰＮ符号である遅れＰＮ符
号Ｌを形成し、乗算器６１１、６２１、６３１のそれぞ
れに供給する。

【０１５１】コスタスループ６１の前段に設けられた乗
算器６１１は、周波数変換部４からのＩＦデータとＰＮ
符号発生器６４４からの一致ＰＮ符号Ｐとを乗算するこ
とにより、スペクトラム逆拡散を行い、この逆拡散がな
された信号をコスタスループ６１に供給する。

【０１５２】コスタスループ６１は、図１０に示すよう
に、数値制御型発振器（以下、ＮＣＯと略称する。）６
１２と、乗算器６１３、６１４と、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａ
ｓｓＦｉｌｔｅｒ）６１５、６１６と、位相検出器６１
７と、ループフィルタ６１８と、相関検出器６１９とか
らなっている。

【０１５３】乗算器６１１において逆拡散された信号
は、コスタスループ６１の乗算器６１３、６１４に供給
される。図１０に示すように、乗算器６１３には、制御
部７からの周波数情報であるキャリア周波数に応じてＮ
ＣＯ６１２において形成される直交位相のＩ（Ｓｉｎ
ｅ）信号と、Ｑ（Ｃｏｓｉｎｅ）信号とのうち、Ｉ信号
が供給され、乗算器６１４には、Ｑ信号が供給される。

【０１５４】乗算器６１３においては、逆拡散されたＩ
ＦデータとＮＣＯ６１２からのＩ信号とが乗算され、そ
の結果がＬＰＦ６１５を通じて位相検出器６１７に供給
される。また、乗算器６１４においては、逆拡散された
ＩＦデータとＮＣＯ６１２からのＱ信号とが乗算され、
その結果がＬＰＦ６１６を通じて位相検出器６１７に供
給される。

【０１５５】ＬＰＦ６１５、６１６は、制御部７からの
カット・オフ周波数情報の供給を受け、これに供給され
た信号の帯域外ノイズを除去するものである。位相検出
器６１７は、ＬＰＦ６１５、６１６からの出力信号に基
づいて、受信信号のキャリアとＮＣＯ６１２が発生させ
た信号との位相誤差を例えば１ミリ秒間隔で検出し、こ
の位相誤差をループフィルタ６１８を介してＮＣＯ６１
２に供給する。これによりＮＣＯ６１２が制御されて、
ＮＣＯ６１２からの出力キャリア信号の位相が、受信信
号のキャリア成分に追従するようにされる。

【０１５６】なお、コスタスループ６１のループフィル
タ６１８は、制御部７から供給されるパラメータに応じ
て、位相検出器６１７からの位相誤差情報を積分して、
ＮＣＯ６１２を制御するＮＣＯ制御信号を形成するもの
である。ＮＣＯ６１２は、ループフィルタ６１８からの
ＮＣＯ制御信号によって、前述したように、ＮＣＯ６１
２からの出力キャリア信号の位相が、受信信号のキャリ
ア成分に追従するようにされるのである。

【０１５７】また、コスタスループ６１のＬＰＦ６１
５、６１６からの出力は、相関検出器６１９に供給され
る。相関検出器６１９は、これに供給されるＬＰＦ６１
５、６１６からの出力信号を自乗して加算し、これを出
力する。この相関検出器６１９からの出力は、ＩＦデー
タと、ＰＮ符号発生器６４４からの一致ＰＮ符号Ｐとの
相関値（Ｐ）示すものである。この相関値（Ｐ）は、例
えば、図示しないレジスタに格納され、制御部７が用い
ることができるようにされる。

【０１５８】制御部７は、相関検出器６１９からの相関
値（Ｐ）から、キャリア周波数の同期がロックしている
か、アンロックなのかを判定し、アンロックである場合
には、キャリア周波数を引き込んでロックするように、
コスタスループ６１を制御することになる。

【０１５９】そして、送信データの復調出力は、ＬＰＦ
６１５から得られ、これがデコードされて航法メッセー
ジ（ナビゲーションメッセージ）として制御部７におい
て用いることができるようにされる。

【０１６０】［ＤＬＬ６２について］一方、乗算器６２
１は、周波数変換部４からのＩＦデータとＰＮ符号発生
器６４４からの進みＰＮ符号Ｅとを乗算することによ
り、スペクトラム逆拡散を行い、この逆拡散がなされた
信号をＤＬＬ６２の乗算器６２２、６２３に供給する。
そして、乗算器６２２には、前述したように、ＮＣＯ６
１２において形成されるＩ信号が供給され、乗算器６２
３には、ＮＣＯ６１２において形成されるＱ信号が供給
される。

【０１６１】乗算器６２２は、逆拡散されたＩＦデータ
とＮＣＯ６１２からのＩ信号とを乗算し、その結果をＬ
ＰＦ６２４を通じて相関検出器６２６に供給する。同様
に、乗算器６２３は、逆拡散されたＩＦデータとＮＣＯ
６１２からのＱ信号とを乗算し、その結果をＬＰＦ６２
５を通じて相関検出器６２６に供給する。なお、ＬＰＦ
６２４、６２５は、コスタスループ６１のＬＰＦ６１
５、６１６と同様に、制御部７からのカット・オフ周波
数情報の供給を受け、これに供給された信号の帯域外ノ
イズを除去するものである。

【０１６２】相関検出器６２６は、これに供給されるＬ
ＰＦ６２４、６２５からの出力信号を自乗して加算し、
これを出力する。この相関検出器６２６からの出力は、
ＩＦデータと、ＰＮ符号発生器６４４からの進みＰＮ符
号Ｅとの相関値（Ｅ）示すものである。この相関値
（Ｅ）は、位相検出器６４１に供給されるとともに、例
えば、図示しないレジスタに格納され、制御部７が用い
ることができるようにされる。

【０１６３】同様に、乗算器６３１は、周波数変換部４
からのＩＦデータとＰＮ符号発生器６４４からの遅れＰ
Ｎ符号Ｌとを乗算することにより、スペクトラム逆拡散
を行い、この逆拡散がなされた信号をＤＬＬ６２の乗算
器６３２、６３３に供給する。乗算器６３２には、前述
したように、ＮＣＯ６１２において形成されるＩ信号が
供給され、乗算器６３３には、ＮＣＯ６１２において形
成されるＱ信号が供給される。

【０１６４】乗算器６３２は、逆拡散されたＩＦデータ
とＮＣＯ６１２からのＩ信号とを乗算し、その結果をＬ
ＰＦ６３４を通じて相関検出器６３６に供給する。同様
に、乗算器６３３は、逆拡散されたＩＦデータとＮＣＯ
６１２からのＱ信号とを乗算し、その結果をＬＰＦ６３
５を通じて相関検出器６３６に供給する。ＬＰＦ６３
４、６３５は、前述のＬＰＦ６２４、６２５と同様に、
制御部７からのカット・オフ周波数情報の供給を受け、
これに供給された信号の帯域外ノイズを除去するもので
ある。

【０１６５】相関検出器６３６は、これに供給されるＬ
ＰＦ６３４、６３５からの出力信号を自乗して加算し、
これを出力する。この相関検出器６３６からの出力は、
ＩＦデータと、ＰＮ符号発生器６４４からの遅れＰＮ符
号Ｌとの相関値（Ｌ）を示すものである。この相関値
（Ｌ）は、位相検出器６４１に供給されるとともに、例
えば、図示しないレジスタに格納され、制御部７が用い
ることができるようにされる。

【０１６６】位相検出器６４１は、相関検出器６２６か
らの相関値（Ｅ）と、相関検出器６３６からの相関値
（Ｌ）との供給を受け、両者の位相誤差を検出し、これ
に基づき相関値（Ｅ）と相関値（Ｌ）とが同じレベルと
なるように、ＰＮ符号発生器６４４に供給するＮＣＯ６
４３からの出力信号を調整するようにするための信号を
形成して、これをループフィルタ６４２を介してＮＣＯ
６４３に供給する。

【０１６７】たとえば、図１１に示すように、一致ＰＮ
符号Ｐ（図１１（ｂ））と、一致ＰＮ符号Ｐに対して位
相が所定量分進められた進みＰＮ符号Ｅ（図１１
（ａ））と、一致ＰＮ符号Ｐに対して位相が所定量分遅
れるようにされた遅れＰＮ符号Ｌ（図１１（ｃ））とが
ある場合に、そのそれぞれとＩＦデータとの相関値につ
いて考える。

【０１６８】この図１１に示す例の場合、図１１（ｄ）
に示す進みＰＮ符号ＥとＩＦデータとの相関値（Ｅ）の
レベルと、図１１（ｆ）に示す遅れＰＮ符号ＰとＩＦデ
ータとの相関値（Ｌ）のレベルとが同じレベルとなるよ
うに、一致ＰＮ符号Ｐの位相を調整することにより、図
１１（ｅ）に示すように相関値（Ｐ）は最大となり、Ｉ
Ｆデータをスペクトラム拡散しているＰＮ符号と同期の
合った（位相が一致した）一致ＰＮ符号を発生させるこ
とができるのである。

【０１６９】ＮＣＯ６４３は、前述もしたように、同期
捕捉部５の捕捉結果に応じた制御部７からの初期周波数
を示す周波数情報の供給を受け、目的とするＧＰＳ衛星
からの信号であるＩＦデータをスペクトラム拡散してい
るＰＮ符号と同期の合ったＰＮ符号を発生させるように
ＰＮ符号発生器６４４を動作させる信号を発生させる
が、上述のように、ループフィルタ６４２を介して位相
検出器６４１からの信号に基づいて、ＰＮ符号発生器６
４４に供給する信号の位相を調整する。

【０１７０】これにより、ＮＣＯ６４３からの信号に応
じてＰＮ符号発生器６４４において発生させるＰＮ符号
の位相が調整され、ＰＮ符号発生器６４４において発生
させる一致ＰＮ符号Ｐが、ＩＦデータをスペクトラム拡
散しているＰＮ符号に追従するようにされ、一致ＰＮ符
号Ｐを用いてＩＦデータについて正確に逆スペクトラム
拡散することができ、コスタスループ６１において、受
信データの復調ができるようにされる。

【０１７１】なお、ＤＬＬ６２のループフィルタ６４２
は、前述したコスタスループ６１のループフィルタ６１
８と同様に、制御部７から供給されるパラメータに基づ
いて、位相検出器６４１からの位相誤差情報を積分し
て、ＮＣＯ６４３を制御するＮＣＯ制御信号を形成する
ものである。

【０１７２】このようにして、スペクトラム拡散変調さ
れたＩＦデータについて、同期保持部６において同期保
持し、送信データとしての航法メッセージが同期保持部
６のコスタスループ６１により復調される。そして、航
法メッセージの復調出力は、前述もしたように、ＬＰＦ
６１５から得られ、これが図示しないデータ復調回路に
供給されて制御部７に供給可能なデータに復調された
後、これが制御部７に供給されて測位計算に用いられる
ことになる。

【０１７３】このような同期保持処理および送信データ
の復調処理が、同期保持部６０（１）、６０（２）、
…、６０（ｎ）のそれそれにおいて行われ、前述もした
ように、４つの異なるＧＰＳ衛星からの航法メッセージ
が用いられてＧＰＳ受信機の位置を特定する測位演算が
制御部７において行われる。

【０１７４】［制御部７について］制御部７は、この実
施の形態のＧＰＳ受信機の各部を制御するとともに、同
期保持部６からの航法メッセージの供給を受け、測位演
算を行ったり、各種の時間検出（時間計測）を行ったり
する部分である。

【０１７５】図１２は、制御部７の構成例を説明するた
めの図である。図１２に示すように、制御部７は、ＣＰ
Ｕ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉ
ｔ）７１、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒ
ｙ）７２、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍ
ｏｒｙ）７３、タイムカウンタ７４、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ
ＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）７５を備えたものである。

【０１７６】ここで、ＲＯＭ７２は、ＣＰＵ７１におい
て実行するプログラムや処理に用いる各種のデータが格
納されているものである。ＲＡＭ７３は、各種の処理に
おいての途中結果を一時記憶するなど、主に作業領域と
して用いられるものである。また、タイムカウンタ７
４、ＲＴＣ７５は、各種の時間検出（時間計測）を行う
場合に用いられるものである。

【０１７７】そして、前述もしたように、図１に示した
この実施の形態のＧＰＳ受信機の制御部７は、同期捕捉
部５を制御して高速に受信信号のキャリア周波数の同
期、Ｃ／Ａコードの位相同期を捕捉するようにし、この
捕捉結果に基づいて、同期保持部６を制御して、受信信
号のキャリア周波数の同期、Ｃ／Ａコードの位相同期を
瞬時に引き込んで、これを保持し、航法メッセージとし
てのビット・データを得て、測位演算を行い、当該ＧＰ
Ｓ受信機の現在位置を正確に算出して、これをホストＩ
／Ｏ端子３１を通じて出力するなどのことができるよう
にされている。

【０１７８】なお、図１においてタイミング発生器８
は、ＴＣＸＯ９からの基準周波数信号の供給を受け、こ
れを逓倍／分周して、各部に供給するクロック信号を形
成し、これをＣＰＵ、同期捕捉部５、同期保持部６など
の各部に供給し、その各部の目的とする部分を動作する
ことができるようにするものである。

【０１７９】そして、図４を用いて上述したように、こ
の実施の形態のＧＰＳ受信機の同期保持部５Ａは、当該
ＧＰＳ受信機において発生させる複数種類のＰＮ符号を
加算したものを用いて同期捕捉を行うので、ＦＦＴ処理
の処理回数を少なくすることができ、各ＧＰＳ衛星から
の信号ごとに同期捕捉を行う場合に比べ、迅速に同期捕
捉を行うことができる。

【０１８０】なお、上述の第１の実施の形態において
は、いずれかのＧＰＳ衛星で使用されることになる複数
のＰＮ符号の中から２つ（２種類）のＰＮ符号を加算
し、これを同期捕捉処理部５においての相関点の検出処
理に用いるようにした。しかし、これに限るものではな
い。いずれかのＧＰＳ衛星で使用されることになる３種
類のＰＮ符号、あるいは、４種類のＰＮ符号というよう
に、複数種類のＰＮ符号を加算し、これを同期捕捉部５
における相関点の検出処理に用いるようにしてもよい。

【０１８１】また、上述の第１の実施の形態において
は、加算するＰＮ符号の組合せを変えて、相関点の検出
処理を繰り返すようにした。しかし、これに限るもので
はない。例えば、受信すべきＧＰＳ信号を送信している
ｎ個のＧＰＳ衛星が決まっている場合などにおいては、
それらｎ個のＧＰＳ衛星からの信号について、Ｃ／Ａコ
ードの位相同期と、キャリア周波数の同期とを同時に捕
捉するようにすることもできる。

【０１８２】図１３は、予め決められたｎ個のＧＰＳ衛
星からのＧＰＳ信号について、同時にＣ／Ａコードの位
相同期と、キャリア周波数の同期とを捕捉することがで
きるようにしたこの例のＧＰＳ受信機の同期捕捉部５Ｂ
の構成と動作を説明するためのブロック図である。

【０１８３】そして、図１３に示すように、この例の同
期捕捉部５Ｂは、ｎ個の拡散符号発生器５３４（１）、
５３４（２）、…、５３４（ｎ）を備えるようにされ、
同時にｎ種類のＰＮ符号を発生させることができる点、
セレクタ５３５を備えないようにされた点を除けば、図
４に示した同期捕捉部５と同様に構成されるものであ
る。

【０１８４】この図１３に示す同期捕捉部５Ｂの場合に
は、加算するＰＮ符号を選択することなく、拡散符号発
生器５３４（１）、５３４（２）、…、５３４（ｎ）の
それぞれで発生されるＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、
…、ｃ（ｎ）の全部を加算部５３６において加算し、こ
れをＦＦＴ処理部５３７においてＦＦＴ処理してメモリ
５３８に書き込む。

【０１８５】したがって、乗算部５３３において、ＩＦ
データのＦＦＴ処理結果と乗算されるのは、ＰＮ符号ｃ
（１）、ｃ（２）、…、ｃ（ｎ）の全部の加算結果のＦ
ＦＴ処理結果であり、逆ＦＦＴ処理後、ｎ個の相関点が
検出されれば、ＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、…、ｃ
（ｎ）の全部との同期が一度に取れることになる。

【０１８６】このように、１回の相関点の検出処理によ
り複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号についてＣ／Ａコ
ードの位相同期と、キャリア周波数の同期とを捕捉する
ことができる。

【０１８７】なお、加算するＰＮ符号の種類の数ｎは、
例えば、４以上で全ＧＰＳ衛星数以下ということなり、
具体的に加算するＰＮ符号の種類の数ｎは、同期捕捉部
６の同期捕捉回路６０の数に対応するものとなる。

【０１８８】［第２の実施の形態］（請求項３、１０、
図１４〜図１６）上述の第１の実施の形態のＧＰＳ受信機においては、同
期捕捉部５において、複数種類のＰＮ符号を加算したも
のを用いて相関点の検出処理を行うようにすることによ
り、迅速に同期捕捉を行うようにした。しかし、複数種
類のＰＮ符号を加算することにより、ＰＮ符号同士が打
ち消しあい、相関点の検出レベルを幾分低下させてしま
う恐れがある。

【０１８９】そこで、この第２の実施の形態のＧＰＳ受
信機においては、第１の実施の形態のＧＰＳ受信機の場
合と同様に、複数種類のＰＮ符号を加算したものを用い
て相関点の検出処理を行うが、相関点の検出レベルを低
下させることがないようにしたものである。

【０１９０】前述もしたように、この第２の実施の形態
のＧＰＳ受信機は、図１〜図３、図９、図１０、図１２
に示した第１の実施の形態のＧＰＳ受信機と同様に構成
されるが、同期捕捉部５の具体的な構成が異なるもので
ある。このため、この第２の実施の形態の同期捕捉部５
Ｃ以外の各部分についての説明は省略する。

【０１９１】また、この第２の実施の形態においても、
図４を用いて前述した第１の実施の形態の同期捕捉部５
Ａの場合と同様に、拡散符号発生部５３４は、３種類の
異なるＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、ｃ（３）をタイミ
ングをそろえて同時に１周期分（１０２３チップ）発生
させるものとして説明する。

【０１９２】図１４は、この第２の実施の形態のＧＰＳ
受信機の同期捕捉部５Ｃを説明するためのブロック図で
ある。図１４に示すように、この第２の実施の形態のＧ
ＰＳ受信機の同期捕捉部は、加算部５３６に供給される
２つ（２種類）のＰＮ符号のうちの一方のＰＮ符号の位
相をずらすためのシフター５６１が設けられた点を除け
ば、図４に示した第１の実施の形態の同期捕捉部５Ａと
同様に構成されたものである。このため、図４に示した
第１の実施の形態の同期捕捉部５Ａと同様に構成される
部分には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。

【０１９３】そして、シフター５６１は、拡散符号発生
器５３４（１）、５３４（２）、５３４（３）のそれぞ
れにおいて発生され、セレクタ５３５において選択され
た２つのＰＮ符号のうちの一方のＰＮ符号の位相を他方
のＰＮ符号の位相に対して１／４（４分の１）チップ分
ずらすようにするものである。

【０１９４】加算部５３６は、セレクタ５３５からのＰ
Ｎ符号と、シフター５６１によって１／４チップ分位相
がずらされたＰＮ符号とを加算する。この場合、加算部
５３６において加算されるＰＮ符号同士は、位相が１／
４チップ分ずれるようにされているので、ＰＮ符号同士
を加算することにより打ち消しあってしまう部分を発生
させないようにすることができる。

【０１９５】図１５は、位相が異なるＰＮ符号の加算に
ついて説明するための図である。図１５Ａは、位相がず
らされていないＰＮ符号１であり、図１５Ｂは、位相が
１／４チップずらされたＰＮ符号２である。これらＰＮ
符号１とＰＮ符号２とを加算すると、ＰＮ符号１とＰＮ
符号２との位相が合っている場合には、打ち消しあって
しまう部分であるチップ区間ａとチップ区間ｃのうちの
斜線で示した区間ｂと区間ｄにおいて、ＰＮ符号１とＰ
Ｎ符号２との成分を残すようにすることができる。

【０１９６】そして、加算部５３６からのＰＮ符号の加
算結果は、ＦＦＴ処理部５３７に供給され、ここでＦＦ
Ｔ処理される。ＦＦＴ処理部５３７からのＦＦＴ処理結
果は、メモリ５３８に供給される。この後、乗算部５３
３において、メモリ５３２からのＩＦデータのＦＦＴ処
理結果と、メモリ５３８からの加算ＰＮ符号のＦＦＴ処
理結果とが乗算され、この乗算結果が逆ＦＦＴ処理部５
３９に供給されて逆ＦＦＴ処理される。

【０１９７】この場合、図１５を用いて前述したよう
に、加算ＰＮ符号は、１／４チップ分位相がずれされて
加算されることにより、加算されるＰＮ符号同士が打ち
消しあってしまう部分を最小限に押さえ、相関点の検出
レベルを低下させることなく、感度良く、迅速に、ＩＦ
データをスペクトラム拡散しているＰＮ符号と、加算さ
れた２つのＰＮ符号のそれぞれについての相関点の検出
を行い、Ｃ／Ａコードの位相同期を捕捉することができ
るようにされる。

【０１９８】なお、この第２の実施の形態において、同
期捕捉部のシフター５６１は、これに供給されたＰＮ符
号の位相を１／４チップ分シフトさせるものとして説明
した。これは、１チップ当たりのサンプル数が、４サン
プルであり、１サンプル分シフトさせた場合と同じであ
る。しかし、シフト量は、１／４チップに限るものでは
ない。１チップ当たりのサンプル数をＮサンプルとする
と、シフト量は、１／Ｎから（Ｎ−１／Ｎ）までの範囲
内で設定可能である。また、１チップの整数倍シフトさ
せた後に、１／Ｎから（Ｎ−１／Ｎ）までの範囲内で設
定するようにしてもよい。

【０１９９】また、この第２の実施の形態においても、
第１の実施の形態の場合と同様に、いずれかのＧＰＳ衛
星で使用されることになる複数のＰＮ符号の中から２つ
（２種類）のＰＮ符号を加算し、これを同期捕捉処理部
においての相関点の検出処理に用いるようにした。しか
し、これに限るものではない。

【０２００】いずれかのＧＰＳ衛星で使用されることに
なる３種類のＰＮ符号、あるいは、４種類のＰＮ符号と
いうように、複数種類のＰＮ符号の位相を前述の例に従
えば１／４チップづつシフトさせて加算し、これを同期
捕捉部５における相関点の検出処理に用いるようにして
もよい。

【０２０１】また、この第２の実施の形態においても、
加算するＰＮ符号の組合せを変えて、相関点の検出処理
を繰り返すことにより、少ないＦＦＴ処理回数で、複数
のＧＰＳ衛星からの信号のＣ／Ａコードの位相同期を捕
捉することが可能となる。しかし、これに限るものでは
ない。例えば、受信すべきＧＰＳ信号を送信しているｎ
個のＧＰＳ衛星が決まっている場合などにおいては、そ
れらｎ個のＧＰＳ衛星からの信号について、Ｃ／Ａコー
ドの位相同期と、キャリア周波数の同期とを同時に捕捉
するようにすることもできる。

【０２０２】図１６は、予め決められたｎ個のＧＰＳ衛
星からのＧＰＳ信号について、同時にＣ／Ａコードの位
相同期と、キャリア周波数の同期とを捕捉することがで
きるようにしたこの例のＧＰＳ受信機の同期捕捉部５Ｄ
の構成と動作を説明するためのブロック図である。

【０２０３】そして、図１６に示すように、この例の同
期捕捉部５Ｄは、ｎ個の拡散符号発生器５３４（１）、
５３４（２）、…、５３４（ｎ）を備えるようにされ、
同時にｎ種類のＰＮ符号を発生させることができる点、
セレクタ５３５を備えないようにされた点、および、最
初の拡散符号発生器５３４（１）以外の拡散符号発生器
５３４（２）〜５３４（ｎ）のそれぞれに対応して、シ
フター５６１（１）〜５６１（ｎ−１）が設けられてい
る点を除けば、図１３に示した同期捕捉部５Ｂと同様に
構成されるものである。

【０２０４】この図１６に示す同期捕捉部５Ｄの場合に
は、加算するＰＮ符号を選択することなく、拡散符号発
生器５３４（１）、５３４（２）、…、５３４（ｎ）の
それぞれで発生されるＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、
…、ｃ（ｎ）の全部を加算部５３６において加算する
が、加算に先立って、各ＰＮ符号を１／４チップづつシ
フトさせるようにしている。

【０２０５】つまり、ＰＮ符号ｃ（１）とＰＮ符号ｃ
（２）とは１／４チップ分位相がずれており、ＰＮ符号
ｃ（２）とＰＮ符号ｃ（３）とは１／４チップ分位相が
ずれており、ＰＮ符号ｃ（３）とＰＮ符号ｃ（４）とは
１／４チップ分位相がずれているというように、種類の
異なるＰＮ符号間で１／４チップ分の位相差があるよう
にされる。

【０２０６】そして、乗算部５３３において、ＩＦデー
タのＦＦＴ処理結果と乗算されるのは、位相が１／４チ
ップづつシフトするようにされたＰＮ符号ｃ（１）、ｃ
（２）、…、ｃ（ｎ）の全部の加算結果のＦＦＴ処理結
果であり、逆ＦＦＴ処理後、ｎ個の相関点が検出されれ
ば、ＰＮ符号ｃ（１）、ｃ（２）、…、ｃ（ｎ）の全部
との同期が一度に取れることになる。

【０２０７】このように、１回の相関点の検出処理によ
り複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号についてＣ／Ａコ
ードの位相同期と、キャリア周波数の同期とを捕捉する
ことができる。

【０２０８】なお、加算するＰＮ符号の種類の数ｎは、
例えば、４つ以上で全ＧＰＳ衛星数以下ということな
り、具体的に加算するＰＮ符号の種類の数ｎは、同期捕
捉部６の同期捕捉回路６０の数に対応するものとなる。

【０２０９】［第３の実施の形態］（請求項４、５、１
１、１２、図１７〜図１９）上述の第１、第２の実施の形態の場合には、ドップラー
シフト量をも考慮してＧＰＳ衛星からの受信信号のキャ
リア周波数が既知である場合であったが、以下に説明す
る他の例は、キャリア周波数が未知である場合である。
図１７は、この例の同期捕捉部５Ｅの具体的な構成と動
作について説明するためのブロック図である。この図１
７において、図４を用いて前述したＧＰＳ受信機の同期
捕捉部５Ａと同一部分には、同一番号を付してある。

【０２１０】この例では、図１７に示すように、相関点
検出部５４０の相関検出出力を、読み出しアドレス制御
部５５０に供給する。読み出しアドレス制御部５５０
は、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ処理結果のメモリ５３２
からの読み出しアドレスの前記シフト量を、過去のデー
タから決定した予測アドレスを中心に、相関点検出部５
４０の相関検出出力に基づいて変更制御して、相関点検
出部５４０で図５に示したようなピークが得られるよう
にする。相関点検出部５４０で図５に示したようなピー
クが得られたときには、読み出しアドレス制御部５５０
は、読み出しアドレスのシフト制御を、そのときのシフ
ト量で停止する。

【０２１１】この例における同期捕捉部５ＥのＤＳＰ５
３での処理の流れを、図１８および図１９のフローチャ
ートを参照しながら説明する。なお、この図１８および
図１９のフローチャートは、ＤＳＰ５３でのソフトウエ
ア処理に対応するものである。

【０２１２】まず、周波数変換部４のＡ／Ｄ変換器４５
にてデジタル信号に変換されたＩＦ信号（受信信号）を
信号ｒ（ｎ）としてメモリ５２に取り込む（ステップＳ
１）。次に、この信号ｒ（ｎ）をＦＦＴ処理部５３１で
ＦＦＴし、そのＦＦＴ処理結果Ｒ（ｋ）をメモリ５３２
に書き込む（ステップＳ２）。次に、所定の２種類の拡
散符号の加算結果のＦＦＴ処理結果Ｃ（ｋ）をメモリ５
３８にセットする（ステップＳ３）。

【０２１３】次に、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ処理結果
Ｒ（ｋ）のメモリ５３２からの読み出しアドレスのシフ
ト量の初期値ｋ₀’を、過去のデータから決定する（ス
テップＳ４）。そして、決定した初期値ｋ₀’を、メモ
リ５３２からのＦＦＴ処理結果の読み出しアドレスのシ
フト量ｋ'として設定すると共に、シフト制御の変更回
数ｍを初期値ｍ＝０にセットする（ステップＳ５）。

【０２１４】次に、メモリ５３２から、受信信号ｒ
（ｎ）のＦＦＴ処理結果Ｒ（ｋ）を、読み出しアドレス
を、ｋ'だけシフトして読み出す（ステップＳ６）。そ
して、読み出したＦＦＴ処理結果Ｒ（ｋ−ｋ'）と、拡
散符号のＦＦＴ処理結果Ｃ（ｋ）の複素共役とを乗算し
て相関関数Ｆ’（ｋ）を求める（ステップＳ７）。

【０２１５】次に、この相関関数Ｆ’（ｋ）の逆ＦＦＴ
を行って時間領域の関数ｆ’（ｎ）を求める（ステップ
Ｓ８）。そして、この関数ｆ’（ｎ）について、ピーク
値ｆ’（ｎp）を求め（ステップＳ９）、そのピーク値
ｆ’（ｎｐ）が予め設定されているスレッショールド値
ｆthより大きいかどうか判別する（ステップＳ１１）。

【０２１６】ステップＳ１１での判別の結果、ピーク値
ｆ’（ｎｐ）が、予め設定されているスレッショールド
値ｆthより小さいときには、相関点が検出できなかった
として、シフト制御の変更回数ｍが予め設定された最大
値ｍ_maxよりも小さいかどうか判別する（ステップＳ１
６）。この最大値ｍ_maxは、周波数に換算したときに１
ｋＨｚに相当する。

【０２１７】そして、シフト制御の変更回数ｍが予め設
定された最大値ｍ_maxよりも小さいと判別したときに
は、シフト制御の変更回数ｍを１だけインクリメント
（ｍ＝ｍ＋１）すると共に、新たなシフト量ｋ'を、ｋ'＝ｋ'＋（−１）^ｍ×ｍとして設定し（ステップＳ１７）、その後、ステップＳ
６に戻る。そして、上述したステップＳ６以降の処理を
繰り返す。

【０２１８】また、ステップＳ１６で、シフト制御の変
更回数ｍが、予め設定された最大値ｍ_maxよりも大きい
と判別したときには、受信信号であるＩＦデータについ
て予め決められた回数分の取り込み直しが終了したか否
かを判断する（ステップＳ１８）。

【０２１９】ステップＳ１８において、ＩＦデータにつ
いて予め決められた回数分の取り込み直しが終了してい
ないと判断したときには、図１８のステップＳ１の処理
に戻り、新たにメモリにＩＦデータを取り込みなおし、
相関値の検出処理を繰り返す。

【０２２０】ステップＳ１８において、ＩＦデータにつ
いて予め決められた回数分の取り込み直しが終了したと
判断したときには、ＩＦデータを取り込みなおし、同じ
加算ＰＮ符号について相関点の検出を複数回行っても同
期が取れないので、すべての衛星について、上述の拡散
符号同期サーチ処理が終了したか否か判別し（ステップ
Ｓ１４）、すべての衛星についての拡散符号同期サーチ
処理が終了したと判別したときには、サーチ動作を終了
する（ステップＳ１９）。

【０２２１】また、ステップＳ１４で、拡散符号同期サ
ーチが終了していない衛星があると判別したときには、
次に拡散符号同期サーチを行う衛星の組合せを選択し、
その選択した組合せの衛星が用いるＰＮ符号同士を加算
した加算ＰＮ符号を求め、用いるＰＮ符号を変更するよ
うにする（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ３に
戻り、上述したステップＳ３以降の処理を実行する。

【０２２２】また、ステップＳ１１において、ピーク値
ｆ’（ｎｐ）が、予め設定されているスレッショールド
値ｆthより大きいと判別したときには、そのピーク値
ｆ’（ｎｐ）を取る離散時間（拡散符号の位相）ｎｐを
相関点として検出する（ステップＳ１２）。

【０２２３】そして、検出した相関点ｎｐが、４個目で
あるか否か判別し（ステップＳ１３）、４個目であると
判別したときには、受信機位置計算処理を開始し、同期
保持部３０における同期保持処理をする（ステップＳ２
０）。その後、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ
２０の処理は、４個目以降でも行うにようにしてもよ
い。

【０２２４】なお、ステップＳ１２で検出した相関点ｎ
ｐが得られるときの読み出しアドレスシフト量ｋ'か
ら、当該受信中のＧＰＳ衛星についてのドップラーシフ
ト量およびＧＰＳ受信機の発振周波数の誤差を推定する
ことができる。すなわち、受信信号のキャリア周波数を
検知することができる。

【０２２５】ステップＳ１３で、検出した相関点ｎｐ
が、４個目以外であると判別したときには、すべての衛
星について、上述の拡散符号同期サーチ処理が終了した
か否か判別し（ステップＳ１４）、すべての衛星につい
ての拡散符号同期サーチ処理が終了したと判別したとき
には、サーチ動作を終了する（ステップＳ１９）。

【０２２６】また、ステップＳ１４で、拡散符号同期サ
ーチが終了していない衛星があると判別したときには、
次に拡散符号同期サーチを行う衛星の組合せを選択し、
その選択した組合せの衛星が用いるＰＮ符号同士を加算
した加算ＰＮ符号を求め、用いるＰＮ符号を変更するよ
うにする（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ３に
戻り、上述したステップＳ３以降の処理を実行する。な
お、上述したような信号出力および演算結果は、図１７
中にも示してある。

【０２２７】以上のようにして、この例によれば、ＧＰ
Ｓ衛星からの受信信号のキャリア周波数が未知であって
も、ＦＦＴによる周波数領域での処理を積極的に用い
て、受信信号のキャリアと拡散符号との同期検出を行っ
て、キャリア成分を除去することができる。したがっ
て、ＦＦＴを利用したデジタルマッチドフィルタによる
ＧＰＳ受信信号と拡散符号との相関点の検出を、高速、
かつ簡単な構成で実現することができる。

【０２２８】なお、この例においても、それぞれの衛星
に対応する拡散符号をあらかじめＦＦＴしておいたもの
をメモリに記憶させておくことで、衛星信号の受信時に
おける拡散符号ｃ（ｎ）のＦＦＴ計算を省略することが
できる。

【０２２９】［第４の実施の形態］（請求項４、５、１
１、１２、図２０〜図２２）上述したように、デジタルマッチドフィルタによって受
信信号と拡散符号の相関点を検出する場合には、その相
関点を検出する単位データ長は、拡散符号の１周期長と
するのが通常である。

【０２３０】しかし、ＧＰＳ衛星からの受信信号では、
前述したように、データの１ビットは、拡散符号の２０
周期分であり、この２０周期分では、すべて同じパター
ンの符号となっている。この第４の実施の形態において
は、この特質を生かして、デジタルマッチドフィルタに
よって受信信号と拡散符号の相関点を検出する単位デー
タ長は、拡散符号の複数周期長とする。

【０２３１】このように、受信信号について、拡散符号
の複数周期分単位でＦＦＴ演算処理をすることにより、
受信感度が向上し、同じ時間領域の信号を累積加算する
方法に比べてキャリア周波数のサーチがし易くなる。以
下、この第４の実施の形態について、さらに説明する。

【０２３２】時間領域において、拡散符号のＭ周期（Ｍ
は２以上の整数）に渡って累積加算を行った１周期長の
データに対して相関点を検出する先行例がある（例えば
米国特許４９９８１１１号明細書または「An Introduct
ion to Snap Track^TM Server−Aided GPS Technolog
y， ION GPS−９８ Proceedings」参照）。

【０２３３】すなわち、図２０に示すように、この先行
例の方法においては、受信信号ｒ（ｎ）について、拡散
符号との乗算結果を、Ｍ周期分に渡って累積加算するも
のである。この先行例の方法は、ＧＰＳ衛星からの受信
信号の周期性とノイズの統計的な性質とを利用してＣ／
Ｎを高めるもので、受信信号のキャリアと拡散符号の同
期が事前にとれている状態であれば、Ｃ／ＮがＭ倍に改
善され、したがって受信感度（相関点の検出感度）はＭ
倍に向上する。

【０２３４】しかし、受信信号のキャリアと拡散符号と
の同期がとれていないと位相の異なるＭ個のキャリアが
加算合成されてしまい、累積加算した結果においては肝
心のＧＰＳ信号が相殺されてしまって相関ピークは検出
できなくなる。

【０２３５】このため、受信信号のキャリア周波数が未
知の場合には、キャリア周波数をサーチする必要があ
り、サーチする各々の周波数毎に累計加算を行うといっ
た効率の悪い操作を行わざるを得なくなる。

【０２３６】これに対して、図４、図１７を用いて上述
した例では、上述したようにして周波数領域において、
ＦＦＴ処理結果のメモリからの読み出しアドレスをシフ
トするという簡便な方法により、受信信号のキャリアと
拡散符号との同期がとれるので、累積加算の効果を最大
限に発揮させることができる。

【０２３７】この例では、図１７を用いて前述した方式
と同様に、ＧＰＳ衛星からの受信信号のキャリア周波数
は未知として、キャリア周波数のサーチを行うのである
が、その場合に、受信信号ｒ（ｎ）については、拡散符
号のＭ周期分毎にＦＦＴを行うようにする。そして、こ
の拡散符号のＭ周期分毎に、受信信号のＦＦＴ処理結果
のメモリからの読み出しアドレスのシフト量の制御によ
る受信信号のキャリア周波数のサーチを行う。

【０２３８】前述した図８の式（３）中のデータｄ
（ｎ）は、Ｍ≦２０とすれば、拡散符号のＭ周期中では
１または−１の固定値になるので無視できる。すると、
式（３）は、ｒ（ｎ）＝Ａ・ｃ（ｎ）ｃｏｓ２πｎｆ₀ ＋ｎ（ｎ）となり、これをＭ周期長で離散フーリエ変換すると、デ
ータの数はＮ×Ｍ（Ｎは拡散符号の１周期分のデータ
数）なので、離散フーリエ変換後のｋと実周波数ｆの関
係は、サンプリング周波数ｆs に対して０≦ｋ≦ＭＮ／
２では、ｆ＝ｋｆs／ＭＮとなり、ＭＮ／２＜ｋ＜ＭＮ
では、ｆ＝（ｋ−ＭＮ）ｆs ／ＭＮ（ｆ＜０）となっ
て、分解能がＭ倍になる。

【０２３９】しかし、拡散符号ｃ（ｎ）は周期信号であ
り、その１周期長の時間をＴ（ＧＰＳのＣ／Ａコードで
はＴ＝１ミリ秒）とすると、ｆ＝１／Ｔ以下の精度の周
波数成分はない。したがって、受信信号ｒ（ｎ）の離散
フーリエ変換後のＦＦＴ処理結果Ｒ（Ｋ）（ただし、０
≦Ｋ＜ＭＮ）中の拡散符号ｃ（ｎ）の周波数成分はＭ個
おき、すなわち、ＭＮ個のデータのうちのＮ個の点に集
中し、その振幅は、Ｍ周期分が累積加算されるため、１
周期長での同じ周波数成分のＭ倍になる。Ｍ＝４とした
ときのスペクトラム例を図２１に示す。

【０２４０】図２１の例では、信号のスペクトラムが４
個おきにあり、それらの間には信号成分はない。Ｎ個の
点以外では、拡散符号ｃ（ｎ）の周波数成分は０にな
る。一方、ノイズｎ（ｎ）は、多くの場合、非周期信号
であるから、ＭＮ個の全周波数成分にエネルギーが分散
される。したがって、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ処理結
果Ｒ（ｋ）中における拡散符号ｃ（ｎ）のＮ個の周波数
成分の総和において、時間領域での累積加算と同様に、
Ｃ／ＮがＭ倍向上することになる。

【０２４１】受信信号ｒ（ｎ）中に、図８の式（３）に
示したキャリア成分ｃｏｓ２πｎｆ ₀がなければ、ＦＦ
Ｔ処理結果Ｒ（ｋ）中の拡散符号ｃ（ｎ）の周波数成分
は、ｋ＝ｉ×Ｍ（０≦ｉ＜Ｎ）に集中するが、キャリア
成分が存在するので、この例では、メモリからのＦＦＴ
処理結果Ｒ（Ｋ）の読み出しアドレスを、拡散符号の１
周期当たりについて、ｋ＝（ｉ×Ｍ）−ｋ₀ として、キ
ャリア周波数分のｋ₀だけ循環的にシフトするようにす
る。

【０２４２】以上説明した例の全体の構成は、図１７に
示した場合と同様となるが、メモリ５２に取り込まれる
ＩＦデータは、拡散符号のＭ周期分となる上述の処理動
作を、そのＤＳＰ５３の内部構成に反映させた構成図を
図２２に示す。ただし、図において、０≦Ｋ＜ＭＫ，０
≦ｋ＜Ｎとしている。

【０２４３】すなわち、この第４の実施の形態の同期捕
捉部５ＦのＦＦＴ処理部５３１からは、ＦＦＴ演算処理
単位を拡散符号のＭ周期とするＦＦＴ処理結果Ｒ（Ｋ）
が得られ、メモリ５３２に書き込まれる。そして、この
メモリ５３２から、読み出しアドレスがシフト制御され
てＦＦＴ処理結果が読み出されて乗算部５３３に供給さ
れ、メモリ５３６からの拡散符号ｃ（ｎ）のＦＦＴ処理
結果と乗算される。

【０２４４】この例の場合、この乗算部５３３から得ら
れる相関関数Ｆ（ｋ）は、図８の式（８）に示すような
ものとなるようにされる。なお、式（８）で、ｋは、拡
散符号のＦＦＴ処理結果Ｃ（ｋ）の複素共役におけるｋ
であり、ｋ₀ については、ｆ ₀＝ｋ₀ ・ｆs ／ＭＮであ
る。

【０２４５】このとき、図２２において、逆ＦＦＴ処理
部５３９から得られる相関関数ｆ’（ｎ）のピークは、
Ｒ（Ｋ）がＭ周期の拡散符号を含むので、０≦ｎ＜ＭＮ
の範囲においてＭ個現れることになる。しかし、相関点
の検出は、拡散符号の１周期についての１個でよいの
で、逆ＦＦＴ処理部５３９での計算は、図４、図１７を
用いて説明した例の場合と同様に、０≦ｎ＜Ｎの範囲だ
けで済み、Ｎ≦ｎ＜ＭＮにおける計算は必要ない。

【０２４６】以上のようにして、この例によれば、受信
信号ｒ（ｎ）のＦＦＴを拡散符号の１周期のＭ倍とする
ことにより、相関点の検出感度、したがって、受信感度
を向上させることができる。

【０２４７】なお、この例においても、それぞれの衛星
に対応する拡散符号をあらかじめＦＦＴしておいたもの
をメモリに記憶させておくことで、衛星信号の受信時に
おける拡散符号ｃ（ｎ）のＦＦＴ計算を省略することが
できる。

【０２４８】［第５の実施の形態］（請求項４、５、１
１、１２、図２３〜図３０）前述の第４の実施の形態の同期捕捉部の具体的な構成と
動作では、拡散符号のＭ周期（Ｍ＞１）分を含む受信信
号ｒ（ｎ）をＦＦＴ処理することで、未知のキャリア周
波数のサーチを可能にすると共に、受信感度の向上を図
ることができるものであるが、データサンプルの数が、
拡散符号１周期分の場合のＮ個からＭ倍のＭＮ個になる
ため、ＦＦＴの計算時間および図２２におけるメモリ５
３２の容量が大きくなる。この第５の実施の形態は、こ
のメモリ容量の問題を改善したものである。

【０２４９】図２１の例のように、拡散符号のＭ周期
（Ｍ＞１）をＦＦＴ処理単位とした場合のＦＦＴ処理結
果Ｒ（Ｋ）中の周波数成分はＭ個おきにしか存在しない
ので、それらのＭ個おきの周波数成分の間の成分は不要
である。

【０２５０】ここで、ＦＦＴ処理結果Ｒ（Ｋ）（ただ
し、０≦Ｋ＜ＭＮ）を、Ｒ（ｉ×Ｍ）、Ｒ（ｉ×Ｍ＋
１）、Ｒ（ｉ×Ｍ＋２）、・・・、Ｒ（ｉ×Ｍ＋Ｍ−
１）（０≦ｉ＜Ｎ）のＭ組に分ける。Ｍ＝４組に分けた
場合の、それぞれの組の分割スペクトラムの例を図２３
〜図２６に示す。キャリア周波数は未知であるが、Ｍ組
のうちの１組に、相関を検出する対象となるＧＰＳ信号
のエネルギーがある。図２３〜図２６の例では、図２３
のＲ（ｉ×Ｍ）の組に、受信信号ｒ（ｎ）の周波数成分
が含まれ、それ以外の３つの分割スペクトラムにはノイ
ズしかない状態を表している。

【０２５１】なお、実際の信号ではキャリア周波数ｋ₀
は、正確にはｋ'＝ｋ₀でないため、例えばｋ₀がｋ₀’と
ｋ₀’＋１との間にあったとすると、ｋ'＝ｋ₀’とｋ'＝
ｋ₀’＋１との両方で相関が検出され、ｋ₀に近い方が大
きな相関を示す。

【０２５２】ＦＦＴ処理結果Ｒ（Ｋ）を前記のようにＭ
組に分割した場合、Ｍが２のべき乗であれば、ＦＦＴ計
算手順の性質から、各組は、それぞれ独立に計算でき
る。

【０２５３】図２７は、８個のデータｇ（０）〜ｇ
（７）のＦＦＴ計算の信号の流れ図である。図２７のＦ
ＦＴ処理結果Ｇ（Ｋ）を、４個おきのデータに分けると
すると、（Ｇ（０），Ｇ（４））、（Ｇ（１），Ｇ
（５））、（Ｇ（２），Ｇ（６））、（Ｇ（３），Ｇ
（７））の４組となる。この中の（Ｇ（０），Ｇ
（４））に注目すると、図２８に示す部分だけの計算で
よいことが判る。そして、この計算の構造は、他の組
（Ｇ（１），Ｇ（５））、（Ｇ（２），Ｇ（６））、
（Ｇ（３），Ｇ（７））においても同様となるものであ
る。

【０２５４】この４組のデータを１組ずつ調べることに
すると、まず、（Ｇ（０），Ｇ（４））を計算し、調べ
終わったら（Ｇ（０），Ｇ（４））を格納したメモリを
開放して次の組に進む。（Ｇ（１），Ｇ（５））、（Ｇ
（２），Ｇ（６））、（Ｇ（３），Ｇ（７））と、順次
計算して調べ終わったらメモリを開放するという操作を
行うことにより、メモリは、Ｇ（０）〜Ｇ（７）を一括
してＦＦＴを求めるのに比べて、１／４のメモリ容量で
よくなる。乗算回数は、Ｍ個に分割して計算した場合と
全体を一括してＦＦＴ計算をした場合とでは同じにな
る。

【０２５５】上記の例と同様のことが、Ｍを２のべき乗
にすることで、Ｒ（ｉ×Ｍ）、Ｒ（ｉ×Ｍ＋１）、Ｒ
（ｉ×Ｍ＋２）、・・・、Ｒ（ｉ×Ｍ＋Ｍ−１）に適用
でき、ＦＦＴ処理結果を格納するメモリの容量は、ＭＮ
の１／Ｍ、すなわち、Ｎで済む。また、Ｒ（ｉ×Ｍ）、
Ｒ（ｉ×Ｍ＋１）、Ｒ（ｉ×Ｍ＋２）、・・・、Ｒ（ｉ
×Ｍ＋Ｍ−１）の順で相関を検出する際に、途中の組で
相関点が検出できてしまえば、残る組については調べる
必要がなくなるので、拡散符号のＭ周期毎の受信信号を
一括してＦＦＴ処理して検出するより、処理時間が短く
なると期待できる。

【０２５６】以上説明したこの例の場合の拡散符号およ
びキャリア同期のフローチャートを、図２９および図３
０に示す。図２９および図３０の例ではＦＦＴの回数を
最小にするため、キャリア周波数のサーチを、各ＦＦＴ
の組毎に、対象とする衛星すべてについて相関検出を行
うようにしている。なお、この図２９および図３０のフ
ローチャートは、同期捕捉部５のＤＳＰ５３でのソフト
ウエア処理に対応するものである。

【０２５７】まず、Ｒ（Ｋ）（０≦Ｋ＜ＮＭであり、Ｋ
＝ｉ×Ｍ＋ｊ）の分割組数についての変数ｊ（０≦ｊ≦
Ｍ）を初期化し（ステップＳ２１）、次に、周波数変換
部４のＡ／Ｄ変換器４５にてデジタル信号に変換された
受信信号を信号ｒ（ｎ）（ただし、０≦ｎ≦ＭＮ）とし
てメモリ５２に取り込む（ステップＳ２２）。次に、こ
の信号ｒ（ｎ）をＦＦＴ処理部５３１でＦＦＴし、その
ＦＦＴ処理結果Ｒ（Ｋ）（ただし、Ｋ＝ｉ×Ｍ＋ｊ）を
メモリ５３２に書き込む（ステップＳ２３）。次に、目
的とするＧＰＳ衛星に対応する拡散符号の加算結果のＦ
ＦＴ処理結果Ｃ（ｋ）をメモリ５３８にセットする（ス
テップＳ２４）。

【０２５８】次に、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ処理結果
Ｒ（Ｋ）のメモリ５３２からの読み出しアドレスのシフ
ト量の初期値ｋ₀’を、例えば過去のデータから決定す
る（ステップＳ２５）。そして、決定した初期値ｋ₀’
を、メモリ５３２からのＦＦＴ処理結果の読み出しアド
レスのシフト量ｋ'として設定すると共に、シフト制御
の変更回数ｍを、初期値ｍ＝０にセットする（ステップ
Ｓ２６）。

【０２５９】次に、メモリ５３２から、受信信号ｒ
（ｎ）のＦＦＴ処理結果Ｒ（Ｋ）を、その読み出しアド
レスを、ｋ'だけシフトして読み出す（ステップＳ２
７）。そして、読み出したＦＦＴ処理結果Ｒ（ｋ−
ｋ'）と、拡散符号のＦＦＴ処理結果ｃ(ｋ)の複素共役
とを乗算して相関関数Ｆ’（ｋ）を求める（ステップＳ
２８）。

【０２６０】次に、この相関関数Ｆ’（ｋ）の逆ＦＦＴ
を行って時間領域の関数ｆ’（ｎ）を求める（ステップ
Ｓ２９）。そして、この関数ｆ’（ｎ）について、ピー
ク値ｆ’（ｎp）を求め（ステップＳ３０）、そのピー
ク値ｆ’（ｎｐ）が予め設定されているスレッショール
ド値ｆthより大きいかどうか判別する（ステップＳ３
１）。

【０２６１】ステップＳ３１での判別の結果、ピーク値
ｆ’（ｎｐ）が、予め設定されているスレッショールド
値ｆthより小さいときには、相関点が検出できなかった
として、シフト制御の変更回数ｍが予め設定された最大
値ｍ_maxよりも小さいかどうか判別する（ステップＳ３
２）。そして、シフト制御の変更回数ｍが予め設定され
た最大値ｍ_maxよりも小さいと判別したときには、シフ
ト制御の変更回数ｍを１だけインクリメント（ｍ＝ｍ＋
１）すると共に、新たなシフト量ｋ'を、ｋ'＝ｋ'＋（−１）^ｍ×ｍとして（ステップＳ３３）、ステップＳ２７に戻る。そ
して、上述したステップＳ２７以降の処理を繰り返す。

【０２６２】また、ステップＳ３２で、シフト制御の変
更回数ｍが、予め設定された最大値ｍ_maxよりも大きい
と判別したときには、そのように大きいと判別された回
数が、現在のＲＡＭ５２のデータに対して予め定められ
た所定回数以上となったか否かを判別し（ステップＳ３
６）、前記所定回数以上でなければ、ステップＳ２１に
戻り、ＲＡＭ５２に新たなデータを取り込んで、以上の
処理を繰り返す。

【０２６３】また、ステップＳ３６で、前記所定回数以
上であると判別したときには、すべての衛星について、
上述の拡散符号同期サーチ処理が終了したか否か判別し
（ステップＳ３７）、すべての衛星についての拡散符号
同期サーチ処理が終了したと判別したときには、変数ｊ
がＭ−１より小さいかどうか判別し（ステップＳ３
９）、小さいときには、変数ｊをインクリメントし（ス
テップＳ４０）、その後、ステップＳ２３に戻り、この
ステップＳ２３以降の処理を繰り返す。

【０２６４】また、ステップＳ３９で、変数ｊがＭ−１
に等しいあるいはＭ−１より大きいと判別したときに
は、サーチ動作を終了する（ステップＳ４１）。

【０２６５】また、ステップＳ３７で、拡散符号同期サ
ーチが終了していない衛星があると判別したときには、
次に拡散符号同期サーチを行う衛星を選択し、その選択
した衛星が用いる拡散符号ｃ（ｎ）に拡散符号を変更す
る（ステップＳ３８）。すなわち、加算する拡散符号の
組合せを変える。そして、ステップＳ２４に戻り、上述
したステップＳ２４以降の処理を実行する。

【０２６６】また、ステップＳ３１において、ピーク値
ｆ’（ｎｐ）が、予め設定されているスレッショールド
値ｆthより大きいと判別したときには、そのピーク値
ｆ’（ｎｐ）を取る離散時間（拡散符号の位相）ｎｐを
相関点として検出する（ステップＳ３４）。

【０２６７】そして、検出した相関点ｎｐが、４個目で
あるか否か判別し（ステップＳ３５）、４個目であると
判別したときには、ＣＰＵ４１は、受信機位置計算処理
を開始し、同期保持部３０における同期保持処理をする
（ステップＳ４２）。その後、ステップＳ３７に進む。
ステップＳ４２の処理は、４個目以降でも行うにように
してもよい。

【０２６８】なお、ステップＳ３４で検出した相関点ｎ
ｐが得られるときのシフト量ｋ'とから、当該受信中の
ＧＰＳ衛星についてのドップラーシフト量およびＧＰＳ
受信機の発振周波数の誤差が推定することができる。

【０２６９】ステップＳ３５で、検出した相関点ｎｐ
が、４個目以外であると判別したときには、ステップＳ
３７に進み、上述したステップＳ３７以降の処理を実行
する。

【０２７０】なお、図４を用いて説明した方式の場合の
ように、キャリア周波数が既知である場合には、Ｒ（ｉ
×Ｍ）、Ｒ（ｉ×Ｍ＋１）、Ｒ（ｉ×Ｍ＋２）、・・
・、Ｒ（ｉ×Ｍ＋Ｍ−１）の中で該当するものだけを計
算すれば、拡散符号の多周期分を含む時間分を単位とし
て受信信号をＦＦＴする方法は、同様に適用できる。

【０２７１】このように、この第５の実施の形態の計算
方法を前述した第１〜第４の実施の形態のＧＰＳ受信機
の同期捕捉部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆにお
いて実行するようにすることにより、メモリ容量を削減
し、効率よく同期捕捉処理を行うようにすることができ
る。

【０２７２】以上説明した第１の実施の形態から第５の
実施の形態の５つの例のＧＰＳ受信機の拡散符号および
キャリアの同期捕捉方法は、従来の手法であるスライデ
ィング相関器が原理的に時間を要するのに対し、高速な
ＤＳＰ等の活用で処理時間の大幅な短縮が期待できる。

【０２７３】また、上述したように、第１の実施の形態
のＧＰＳ受信機の同期捕捉部５Ａに、第３、第４、第５
の実施の形態のＧＰＳ受信機の同期捕捉部を適用するよ
うにして第３、第４、第５の実施の形態を説明したが、
これに限るものではない。上述した第２の実施の形態の
ＧＰＳ受信機の同期捕捉部５Ｃに、上述の第３、第４、
第５のＧＰＳ受信機の同期捕捉部の機能を搭載すること
ももちろんできる。

【０２７４】［第６の実施の形態］（請求項６、１３、
図３１〜図３３）上述の第１〜第５の実施の形態は、キャリア周波数の同
期とＣ／Ａコードの位相同期とを迅速に捕捉するため
に、ＧＰＳ受信機で複数種類のＰＮ符号を同時に発生さ
せ、これら複数種類のＰＮ符号を加算して同期捕捉のた
めのＦＦＴ処理を行うようにした。

【０２７５】しかし、例えば、気象状態や受信環境など
の影響により、ＧＰＳ衛星からの信号の受信状態が必ず
しも良くない場合には、ＧＰＳ衛星毎に異なるＰＮ符号
の１つ１つを個別に用いて、キャリア周波数の同期とＣ
／Ａコードの位相同期とを捕捉するようにした方が迅速
かつ確実にキャリア周波数の同期とＣ／Ａコードの位相
同期を捕捉することができる場合がある。

【０２７６】この場合、受信信号であるＩＦデータのＦ
ＦＴ処理結果とＧＰＳ衛星毎に異なるＰＮ符号のＦＦＴ
処理結果とを乗算し、この乗算結果を逆ＦＦＴ処理して
相関検出を行う同期捕捉処理を、受信信号であるＩＦデ
ータを変更することなく、ＰＮ符号を順次に変えて行う
ようにすればよい。しかし、同じＩＦデータについて、
ＰＮ符号を変えるたびにＦＦＴ処理を繰り返し行うのは
無駄である。

【０２７７】そこで、この第６の実施の形態において
は、ＧＰＳ衛星毎に異なる拡散符号毎に、キャリア周波
数の同期とＣ／Ａコードの位相同期とを捕捉するように
するが、同期捕捉処理の効率化を図り、同期捕捉処理を
迅速に行えるようにしたものである。

【０２７８】なお、以下に説明する同期捕捉部におい
て、上述した第１の実施の形態の同期捕捉部５と同様に
形成される部分には、同じ参照符号を付し、その詳細な
説明については省略する。なお、以下に説明する実施の
形態においては、説明を簡単にするため、３種類のＰＮ
符号のそれぞれと同期を取る場合を例にして説明する。

【０２７９】図３１は、この第６の実施の形態のＧＰＳ
受信機の同期捕捉部５Ｇの構成と動作を説明するための
ブロック図である。この第６の実施の形態の同期捕捉部
５Ｇは、図３１に示すように、符号パターンの異なる３
種類のＰＮ符号Ａ、Ｂ、Ｃを発生させる拡散符号発生部
５３４（１）、５３４（２）、５３４（３）を備えてい
る。

【０２８０】そして、拡散符号発生部５３４（１）、５
３４（２）、５３４（３）に対応して、ＦＦＴ処理部５
３７（１）、５３７（２）、５３７（３）と、メモリ５
３８（１）、５３８（２）、５３８（３）と、乗算部５
３３（１）、５３３（２）、５３３（３）と、逆ＦＦＴ
処理部５３９（１）、５３９（２）、５３９（３）とが
設けられている。

【０２８１】そして、ＰＮ符号Ａ、ＰＮ符号Ｂ、ＰＮ符
号Ｃのそれぞれを用いて並列的にＩＦデータについて、
キャリア周波数の同期と、Ｃ／Ａコードの位相同期とを
捕捉するようにする。このとき、受信信号であるＩＦデ
ータについては、ＦＦＴ処理部５３１でＦＦＴ処理さ
れ、メモリ５３２に保持されたものが、乗算器５３３
（１）、５３３（２）、５３３（３）のそれぞれに供給
され、ＰＮ符号Ａ、ＰＮ符号Ｂ、ＰＮ符号Ｃのそれぞれ
を用いた同期捕捉処理において共通に用いられるように
される。

【０２８２】これにより、異なるＰＮ符号Ａ、Ｂ、Ｃの
それぞれについては、別個にＦＦＴ処理してメモリに格
納する必要が生じるが、ＩＦデータについては、一度Ｆ
ＦＴ処理してしまえば、そのＩＦデータのＦＦＴ処理結
果を異なるＰＮ符号のいずれを用いた場合にも使用する
ことができる。したがって、ＩＦデータについては、複
数のＰＮ符号について１回のＦＦＴ処理を行って置けば
よい。そして、図３１に示したように、複数のＰＮ符号
を用いた同期捕捉処理を、その複数のＰＮ符号の１つ１
つについて並列して迅速に行うようにすることができ
る。

【０２８３】また、同期捕捉部の主な機能を実現するＤ
ＳＰの処理能力が高い場合には、図３２に示すような構
成の同期捕捉部５Ｈを構成することもできる。この図３
２に示す同期捕捉部５Ｈは、符号パターンの異なるＰＮ
符号を発生させる３つの拡散符号発生部５３４（１）、
５３４（２）、５３４（３）を有するが、ＰＮ符号用の
ＦＦＴ処理部５３７、ＰＮ符号のＦＦＴ処理結果を記憶
するメモリ５３８、乗算部５３３は、ただ１つ設けるよ
うにしたものである。

【０２８４】そして、各拡散符号発生部５３４（１）、
５３４（２）、５３４（３）と、ＦＦＴ処理部５３７と
の間にセレクタ５４３を設けている。このセレクタ５４
３が、どの拡散符号発生部からのＰＮ符号をＦＦＴ処理
部５３７に供給するかを選択する。

【０２８５】拡散符号発生部５３４（１）、５３４
（２）、５３４（３）のうちセレクタ５４３によって選
択された拡散符号発生部からのＰＮ符号が、ＦＦＴ処理
部５３７に供給される。ＦＦＴ処理部は、これに供給さ
れたＰＮ符号をＦＦＴ処理し、その結果をメモリ５３８
に格納する。

【０２８６】メモリ５４８に格納されたＰＮ符号のＦＦ
Ｔ処理結果は、順次に読み出され、乗算部５３３に供給
されて、メモリ５３２に記憶されているＩＦデータのＦ
ＦＴ処理結果と乗算される。そして、この乗算結果が逆
ＦＦＴ処理部５４０に供給され、逆ＦＦＴ演算されて相
関値が検出され、キャリア周波数の同期およびＣ／Ａコ
ードの移動同期が取れているか否かが判別されることに
なる。

【０２８７】この後、セレクタ５４３は、異なる拡散符
号発生部からのＰＮ符号を選択して、上述した処理を繰
り返すことにより、ＩＦデータのキャリア周波数および
ＰＮ符号について、当該ＧＰＳ受信機で発生させるどの
ＰＮ符号と同期しているかを検出ることができる。

【０２８８】そして、同期捕捉部のＤＳＰの処理能力が
高く、ＦＦＴを高速に行うことができれば、図３２に示
す同期捕捉部５Ｈは、図３１に示した同期捕捉部と同様
の機能を実現することが可能である。

【０２８９】また、図３１、３２の同期捕捉部５Ｇ、５
Ｈの場合には、説明を簡単にするため、３種類の拡散符
号を発生させる場合を例にして説明した。しかし、これ
に限るものではない。ＰＮ符号は、１種類以上の複数種
類を用いるようにすることが可能である。

【０２９０】また、この第６の実施の形態に前述した第
１の実施の形態を適用し、符号パターンの異なるＰＮ符
号を加算したものをＦＦＴ演算し、複数のＰＮ符号につ
いて同時にキャリア周波数の同期とＰＮ符号の位相同期
とを捕捉するようにすることもできる。

【０２９１】図３３は、図３１に示した同期捕捉部に第
１の実施の形態の同期捕捉部の考え方を適用して構成す
るようにした同期捕捉部５Ｉを説明するためのブロック
図である。図３３に示すように、この例の同期捕捉部５
Ｉは、６つの拡散符号発生部５３４（１）〜５３４
（６）を備えたものである。

【０２９２】そして、図３３に示す同期捕捉部５Ｉは、
拡散符号発生部５３４（１）からのＰＮ符号Ａと拡散符
号発生部５３４（２）からのＰＮ符号Ｂとを加算する加
算部５３６（１）と、拡散符号発生部５３４（４）から
のＰＮ符号Ｄと拡散符号発生部５３４（５）からのＰＮ
符号Ｅと拡散符号発生部５３４（６）からのＰＮ符号Ｆ
とを加算する加算部５３６（２）が設けられている。

【０２９３】これら拡散符号発生部５３４（１）〜５３
４（６）、加算部５３６（１）、５３５（２）以外の各
部分は、図３１に示した同期捕捉部５Ｇの対応する各部
分と同様に構成されたものである。

【０２９４】そして、図３３に示す例の場合には、ＰＮ
符号ＡとＰＮ符号Ｂとの加算結果のＦＦＴ処理結果とＩ
ＦデータのＦＦＴ処理結果とを乗算部５３３で乗算する
ことにより、ＩＦデータについて、キャリア周波数の同
期とＰＮ符号の位相同期とが合っているかをＰＮ符号Ａ
とＰＮ符号Ｂとの両方について同時に検出する。

【０２９５】また、ＰＮ符号ＣのＦＦＴ処理結果とＩＦ
データのＦＦＴ処理結果とを乗算部５３３で乗算するこ
とにより、ＩＦデータについて、キャリア周波数の同期
とＰＮ符号の位相同期とが合っているかをＰＮ符号Ｃつ
いて検出する。

【０２９６】さらに、ＰＮ符号ＤとＰＮ符号ＥとＰＮ符
号Ｆとの加算結果のＦＦＴ処理結果とＩＦデータのＦＦ
Ｔ処理結果とを乗算部５３３で乗算することにより、Ｉ
Ｆデータについて、キャリア周波数の同期とＰＮ符号の
位相同期とが合っているかをＰＮ符号ＤとＰＮ符号Ｅと
ＰＮ符号Ｆとの３つについて同時に検出する。

【０２９７】そして、これらの検出結果から、どのＰＮ
符号が、ＩＦデータのキャリア周波数、Ｃ／Ａコードの
ＰＮ符号と同期が合っているかを検出し、この検出結果
を用いて同期保持部６を制御することができる。

【０２９８】また、図３３の例の場合には、拡散符号の
ＦＦＴ演算を並列に行う場合を示したが、図３２に示し
たように、拡散符号のＦＦＴ演算を順番に行うようにす
る場合であっても、ＦＦＴ演算する拡散符号を複数のＰ
Ｎ符号の加算結果について行うようにすることによっ
て、図３３に示した同期捕捉部５Ｉと同様の機能を実現
することができる。

【０２９９】また、図３３の例の場合にも、用いる拡散
符号は、６種類の場合に限るものではなく、１種類以上
の複数種類の場合に適用でき、加算するＰＮ符号の数や
組合せも種々態様を取ることが可能である。また、同期
捕捉結果などの種々の情報を勘案し、加算するＰＮ符号
の数や組合せを適宜変更するように制御することも可能
である。

【０３００】また、図３１、図３２、図３３に示した同
期捕捉部５Ｇ、５Ｈ、５Ｉの場合にもそれぞれの衛星に
対応する拡散符号をあらかじめＦＦＴしておいたものを
メモリに記憶させておくことで、あるいは、目的とする
複数のＰＮ符号を加算した結果をＦＦＴしておいたもの
をメモリに記憶させておくことで、衛星信号の受信時に
おけるＰＮ符号についてのＦＦＴ計算を省略することが
できる。すなわち、ＦＦＴ計算は、ＩＦデータのみにつ
いて行えばよく、同期捕捉部の処理を簡略化し、迅速な
同期捕捉処理を行うことができる。

【０３０１】なお、以上の第１〜第６の実施の形態の説
明では、ＧＰＳ衛星からの受信信号の場合に、この発明
を適用したが、この発明は、ＧＰＳ衛星からの信号に限
らず、拡散符号でデータをスペクトラム拡散した信号に
より搬送波が変調されている受信信号の拡散符号および
キャリアの同期捕捉を行う場合のすべてに適用可能であ
る。

【０３０２】［第７の実施の形態］（請求項７、１４、
図３４）前述した第１の実施の形態から第６の実施の形態は、同
期捕捉部５においての同期捕捉処理をメモリの記憶容量
を増大させることなくより早く行うようにするものであ
る。そして、同期捕捉処理を迅速に行うだけでなく、よ
り精度のよい航法データを用いて、精度よく測位演算を
行えるようにしなければ、同期捕捉処理の高速化による
利益を十分に生かすことができなくなってしまう。そこ
で、この第７の実施の形態のＧＰＳ受信機は、より精度
よく抽出される航法データを選択して用い、精度よく測
位演算を行うようにするものである。

【０３０３】この第７の実施の形態のＧＰＳ受信機は、
前述した第１の実施の形態から第６の実施の形態のＧＰ
Ｓ受信機と同様に構成されるものである。すなわち、こ
の第７の実施の形態のＧＰＳ受信機もまた、図１に示し
た全体構成を有し、各部分の詳細は上述の実施の形態に
おいて詳述した通りである。このため、必要に応じて、
上述の実施の形態において用いた図面をも参照しながら
この第７の実施の形態のＧＰＳ受信機について説明す
る。

【０３０４】上述のように、この第７の実施の形態のＧ
ＰＳ受信機は、前述した実施の形態のＧＰＳ受信機と同
様に構成されるものであるが、図９、図１０を用いて説
明したように構成される同期保持部６の各同期保持回路
６０（１）〜６０（ｎ）のそれぞれからの相関値（Ｐ）
を、図１２に示したように構成される制御部７のＣＰＵ
７１が監視し、相関値（Ｐ）のレベルが高い例えば４つ
のＧＰＳ信号から復調された航法メッセージを用いるよ
うに選択する。

【０３０５】すなわち、同期保持部６は、図９に示した
ように、複数の同期保持回路６０（１）〜６０（ｎ）を
備え、同期捕捉部の捕捉結果に基づいて、４つ以上の複
数のＧＰＳ衛星からの信号、例えば８つＧＰＳ衛星から
の信号について、キャリア周波数の同期とＣ／Ａコード
の位相同期とを引き込んでこれを保持し、航法メッセー
ジを取得するようにする。

【０３０６】そして、制御部７のＣＰＵ７１は、各同期
保持回路６１（１）〜６１（ｎ）から出力される、Ｃ／
ＡコードのＰＮ符号とＧＰＳ受信機において発生させた
一致ＰＮ符号Ｐとの相関値（Ｐ）を監視し、この相関値
（Ｐ）の値の大きな上位４つ以上の同期保持回路から出
力される航法メッセージを測位計算に用いるようにす
る。これにより、測位計算を精度よく行うことができる
ようにされる。

【０３０７】図３４は、この第７の実施の形態のＧＰＳ
受信機のＣＰＵ７１で実行される処理を説明するための
フローチャートである。図１０を用いて説明したよう
に、各同期捕捉回路６０（１）〜６０（ｎ）のそれぞれ
のコスタスループ６１から出力される一致相関値（Ｐ）
の値を得て（ステップＳ２０１）、相関値（Ｐ）の値
（レベル）の高い４つ以上のコスタスループを特定し
（ステップＳ２０２）、その特定した４つのコスタスル
ープにおいて復調された航法メッセージを取得する（ス
テップＳ２０３）。

【０３０８】そして、ステップＳ２０３で得た４つのＧ
ＰＳ衛星からの航法メッセージを用いて測位演算を行い
（ステップＳ２０４）、測位した当該ＧＰＳ受信機の位
置を示す位置情報を図１に示したように、ホストＩ／Ｏ
端子１１を介して出力する（ステップＳ２０５）。

【０３０９】高い相関値（Ｐ）を示す同期保持回路のコ
スタスループからの航法メッセージは、精度よく逆スペ
クトラム拡散が行われて復調されたエラーの少ない正確
なデータであるといえ、この正確な航法メッセージを用
いて測位演算を行うことにより、ＧＰＳ受信機の現在位
置を精度よく求めることができるようになる。

【０３１０】なお、この第７の実施の形態のＧＰＳ受信
機は、前述した第１〜第６の実施の形態のＧＰＳ受信機
のいずれにも適用することができる。

【０３１１】また、前述した第１〜第７の実施の形態の
各ＧＰＳ受信機について、必要な機能を組合せて用いる
ようにすることももちろんできる。高速に同期捕捉を行
ういわゆるスピードサーチを行いたい場合には、前述し
た第１〜第６の実施の形態で説明した機能の１つ以上の
機能を組合せて用いるようにする。

【０３１２】また、精度の高い測位演算を行うようにす
るいわゆる高精度サーチを行いたい場合には、第７の実
施の形態で説明した機能を用いるようにする。もちろ
ん、スピードサーチと高精度サーチとを必要に応じて切
り換えて使用したり、それらを並列して用いるようにし
たりすることもできる。

【０３１３】また、ＧＰＳ受信機の電源を入れた場合、
あるいは、ＧＰＳ受信機の動作している回路をリセット
した場合には、ＧＰＳ受信機内に必要となるデータのど
のデータが存在しているかによって立ち上がりのモード
が変わる。例えば、ＧＰＳ受信機内のメモリに、エフェ
メリス情報、アルマナック情報、初期位置情報、時刻情
報の各データがあるかどうかで立ち上がりモードが決ま
る。

【０３１４】ここで、初期位置は、測位演算に使用する
目的とするＧＰＳ衛星の位置を示す情報であり、おおよ
その位置がわかればよい。また、時刻情報は、ＧＰＳ受
信機内で把握している現在時刻であり、正確であればあ
るほどよいが、おおよその時刻であっても測位に支障は
ない。

【０３１５】そして、ＧＰＳ受信機内にエフェメリス情
報、アルマナック情報、初期位置情報、時刻情報のいず
れも存在しない場合には、これらを始めから取得するこ
とになり、立ち上がりにある程度の時間が必要となり、
この場合、コールドスタートモードとなる。

【０３１６】また、ＧＰＳ受信機内にエフェメリス情報
のみがない場合には、エフェメリス情報のみを取得すれ
ばよいので、ウォームスタートモードとなり、エフェメ
リス情報、アルマナック情報、初期位置情報、時刻情報
のいずれもが存在する場合には、それらの情報に基づい
て即座に測位演算を行うことができるので、ホットスタ
ートモードとなる。

【０３１７】そして、コールドスタートモードの場合に
は、できるだけ迅速な同期捕捉処理を行う必要があるの
で、前述した第１の実施の形態から第６の実施の形態に
おいて説明した１つ以上の機能を用いるようにして、同
期捕捉処理の高速化図り、ホットスタートモードのとき
には、単に第７の実施の形態の機能を用いて測位演算の
高精度化を図り、ウォームスタートモードのときには、
前述した第１の実施の形態から第６の実施の形態におい
て説明した１つ以上の機能と単に第７の実施の形態の機
能とを用いるというように、立ち上げモードに応じて用
いる機能を選択するようにしてもよい。

【０３１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数のＧＰＳ衛星からの信号について、効率よくし
かも高速に同期捕捉を行って、複数のＧＰＳ衛星からの
航法メッセージを迅速に取得することができるようにな
る。

【０３１９】また、必要最小限以上の複数のＧＰＳ衛星
からの航法メッセージが利用可能な状態にあっても、高
い相関値を得ているＧＰＳ衛星からの航法メッセージを
用いることにより、測位演算を精度よく行って、正確に
ＧＰＳ受信機の現在位置を即することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるＧＰＳ受信機の一実施の形態を
説明するためのブロック図である。

【図２】ＧＰＳ受信機の周波数変換部の一例を説明する
ためのブロック図である。

【図３】ＧＰＳ受信機の同期捕捉部の一例を説明するた
めのブロック図である。

【図４】第１の実施の形態の同期捕捉部の構成および機
能を説明するためのブロック図である。

【図５】相関検出出力のスペクトラムの例を示す図であ
る。

【図６】同期捕捉処理の他の例を説明するための図であ
る。

【図７】同期捕捉処理の他の例を説明するための図であ
る。

【図８】この発明の実施の形態の説明に用いる計算式を
示す図である。

【図９】ＧＰＳ受信機の同期保持部の一例を説明するた
めのブロック図である。

【図１０】図９に示した同期保持部を構成する各同期保
持回路の一例を説明するためのブロック図である。

【図１１】図１０に示した各同期保持回路のＤＬＬの動
作を説明するための図である。

【図１２】ＧＰＳ受信機の制御部の一例を説明するため
のブロック図である。

【図１３】第１の実施の形態の同期捕捉部の構成および
機能の他の例を説明するためのブロック図である。

【図１４】第２の実施の形態の同期捕捉部の構成および
機能を説明するためのブロック図である。

【図１５】図１４に示した同期捕捉部の処理を説明する
ための図である。

【図１６】第２の実施の形態の同期捕捉部の構成および
機能の他の例を説明するためのブロック図である。

【図１７】第３の実施の形態の同期捕捉部の構成および
機能を説明するためのブロック図である。

【図１８】図１７に示した機能を有するＤＳＰにおける
動作を説明するためのフローチャートの一部である。

【図１９】図１７に示した機能を有するＤＳＰにおける
動作を説明するためのフローチャートの一部である。

【図２０】第４の実施の形態の同期捕捉部の同期捕捉処
理を説明するための図である。

【図２１】第４の実施の形態の同期捕捉処理を説明する
ための図である。

【図２２】第４の実施の形態の同期捕捉部の構成および
機能を説明するためのブロック図である。

【図２３】第５の実施の形態の同期捕捉部の同期捕捉処
理を説明するための図である。

【図２４】第５の実施の形態の同期捕捉部の同期捕捉処
理を説明するための図である。

【図２５】第５の実施の形態の同期捕捉部の同期捕捉処
理を説明するための図である。

【図２６】第５の実施の形態の同期捕捉部の同期捕捉処
理を説明するための図である。

【図２７】第５の実施の形態の同期捕捉部のＤＳＰにお
いて行われる同期捕捉処理の要部の説明に用いる図であ
る。

【図２８】第５の実施の形態の同期捕捉部のＤＳＰにお
いて行われる同期捕捉処理の要部の説明に用いる図であ
る。

【図２９】第５の実施の形態の同期捕捉部のＤＳＰにお
ける動作を説明するためのフローチャートの一部であ
る。

【図３０】第５の実施の形態の同期捕捉部のＤＳＰにお
ける動作を説明するためのフローチャートの一部であ
る。

【図３１】第６の実施の形態の同期捕捉部の構成と機能
を説明するためのブロック図である。

【図３２】第６の実施の形態の同期捕捉部の構成と機能
の他の例を説明するためのブロック図である。

【図３３】第６の実施の形態の同期捕捉部の構成と機能
の他の例を説明するためのブロック図である。

【図３４】第７の実施の形態のＧＰＳ受信機の制御部の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図３５】ＧＰＳ衛星からの信号の構成を示す図であ
る。

【図３６】従来のキャリアおよび拡散符号の同期処理を
説明するための図である。

【図３７】マッチドフィルタの構成とされた同期捕捉回
路の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…アンテナ、２…増幅器（ローノイズアンプ）、３…
ＢＰＦ、４…周波数変換部、５…同期捕捉部、６…同期
保持部、７…制御部、８…タイミング発生器、９…ＴＣ
ＸＯ（温度補償機能付き水晶発振器）、１０…ＸＯ（水
晶発振器）、１１…ホストＩ／Ｏ端子、１２…制御端
子、１３…付加機能端子、５３１…ＦＦＴ処理部、５３
２…メモリ、５３３…乗算部、５３４…拡散符号発生
部、５３５…セレクタ、５３６…加算部、５３７…ＦＦ
Ｔ処理部、５３８…メモリ、５３９…逆ＦＦＴ処理部、
５４０…相関点検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中勝之東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者新田学東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者粟田英樹東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者寺西孝一郎東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5J062 AA01 AA02 AA05 BB01 BB02 BB03 CC07 DD05 DD14 DD24 EE03 5K022 EE02 EE32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられて
スペクトラム拡散された送信データにより搬送波が変調
されている受信信号であるＧＰＳ信号を高速フーリエ変
換する第１の高速フーリエ変換手段と、前記人工衛星毎に異なる複数の拡散符号を発生させるよ
うにする拡散符号発生手段と、前記拡散符号発生手段により発生するようにされる前記
複数の拡散符号のうちの少なくとも２つ以上の異なる拡
散符号を加算する拡散符号加算手段と、前記拡散符号加算手段からの加算結果を高速フーリエ変
換する第２の高速フーリエ変換手段と、前記第１の高速フーリエ変換手段の高速フーリエ変換結
果と前記第２の高速フーリエ変換手段の高速フーリエ変
換結果の複素共役とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段からの乗算結果について逆高速フーリエ変
換を行う逆高速フーリエ変換手段と、前記逆高速フーリエ変換手段からの変換結果から前記Ｇ
ＰＳ信号と前記少なくとも２つ以上の異なる拡散符号と
の相関点を検出する相関点検出手段と、前記相関点検出手段からの検出結果に基づいて、受信し
た前記ＧＰＳ信号の前記搬送波周波数と前記スペクトラ
ム拡散に用いられている拡散符号とを検出する検出手段
とを備えることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項２】請求項１に記載のＧＰＳ受信機であって、前記拡散符号加算手段において加算する少なくとも２つ
以上の異なる拡散符号の組合せを変える組合せ変更手段
と、前記組合せ変更手段を制御して、前記拡散符号加算手段
においての加算する拡散符号の組合せを変更し、前記乗
算手段と前記逆高速フーリエ変換手段と前記相関点検出
手段とにおいて行われる相関点の検出を繰り返すように
制御する制御手段とを備え、前記検出手段は、相関点の複数の検出結果に基づいて、
前記搬送波と拡散符号とを検出することを特徴とするＧ
ＰＳ受信機。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のＧＰＳ受
信機であって、前記拡散符号加算手段において加算する拡散符号同士の
位相を所定量分シフトさせるようにする拡散符号シフト
手段を備えることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３に記載
のＧＰＳ受信機であって、前記第１の高速フーリエ変換手段からの前記ＧＰＳ信号
の高速フーリエ変換結果が書き込まれる記憶手段と、前記記憶手段からのデータの読み出しアドレスを制御す
る読み出しアドレス制御手段とを備え、前記乗算手段は、前記読み出しアドレス制御手段の制御
により前記記憶手段から読み出される前記ＧＰＳ信号の
高速フーリエ変換結果を前記第１の高速フーリエ変換手
段の高速フーリエ変換結果として用いるものであり、前記読み出しアドレス制御手段は、前記相関点検出手段
において、前記相関点が検出できなかった場合に、前記
記憶手段からのデータの読み出しアドレスを変更するこ
とを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項５】請求項４に記載のＧＰＳ受信機であって、前記読み出しアドレス制御手段による前記読み出しアド
レスの変更が、所定周波数単位区間を越えたときには、
新たに受信したＧＰＳ信号を処理対象とするように制御
する処理対象制御手段を備えることを特徴とするＧＰＳ
受信機。
【請求項６】人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられて
スペクトラム拡散された送信データにより搬送波が変調
されている受信信号であるＧＰＳ信号を高速フーリエ変
換する高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換手段からの前記ＧＰＳ信号の高速
フーリエ変換結果が書き込まれる記憶手段と、前記記憶手段から読み出される前記ＧＰＳ信号の高速フ
ーリエ変換結果と、前記複数の人工衛星のそれぞれで使
用される複数の異なる拡散符号のそれぞれの高速フーリ
エ変換結果とを個別に乗算するようにする乗算手段と、前記乗算手段からの乗算結果について逆高速フーリエ変
換を行う逆高速フーリエ変換手段と、前記逆高速フーリエ変換手段からの変換結果から相関点
を検出する相関点検出手段と、前記相関点検出手段からの検出結果に基づいて、受信し
た前記ＧＰＳ信号の前記搬送波と前記スペクトラム拡散
に用いられている拡散符号とを検出する検出手段とを備
えることを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項７】人工衛星で送信データをスペクトラム拡散
するために用いられる人工衛星毎に異なる拡散符号と同
じ拡散符号を発生させる拡散符号発生手段と、人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられてスペクトラム
拡散された送信データにより搬送波が変調されている受
信信号であるＧＰＳ信号の前記拡散符号と、前記拡散符
号発生手段からの人工衛星毎に異なる前記拡散符号のそ
れぞれとの相関値を検出する相関値検出手段と、前記相関値検出手段において検出される前記相関値の大
きさに基づいて、測位に用いるようにするＧＰＳ信号を
選択する選択手段とを備えることを特徴とするＧＰＳ受
信機。
【請求項８】人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられて
スペクトラム拡散された送信データにより搬送波が変調
されている受信信号であるＧＰＳ信号を高速フーリエ変
換し、前記人工衛星毎に異なる複数の拡散符号のうちの、少な
くとも２つ以上の異なる拡散符号を発生させて加算し、前記２つ以上の異なる拡散符号の加算結果を高速フーリ
エ変換し、前記ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果と前記少なくと
も２つ以上の異なる拡散符号の加算結果の高速フーリエ
変換結果の複素共役とを乗算して乗算結果を得て、前記乗算結果について逆高速フーリエ変換を行い、逆高
速フーリエ変換結果を得て、前記逆変換結果に基づいて
相関点を検出し、前記相関点の検出結果に基づいて、受信した前記ＧＰＳ
信号の前記搬送波周波数と前記スペクトラム拡散に用い
られている拡散符号とを検出することを特徴とするＧＰ
Ｓ信号の受信方法。
【請求項９】請求項８に記載のＧＰＳ信号の受信方法で
あって、加算することになる前記少なくとも２つ以上の異なる拡
散符号の組合せを変更して、組合せの異なる拡散符号の
加算結果を用いて複数の前記相関点を検出するように
し、この複数の相関点の検出結果に基づいて、前記搬送
波と拡散符号とを検出することを特徴とするＧＰＳ信号
の受信方法。
【請求項１０】請求項８または請求項９に記載のＧＰＳ
信号の受信方法であって、加算することになる前記２つ以上の異なる拡散符号同士
の位相を所定量分シフトさせることを特徴とするＧＰＳ
信号の受信方法。
【請求項１１】請求項８、請求項９または請求項１０に
記載のＧＰＳ信号受信方法であって、前記ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果をメモリに記録
し、前記メモリからのデータの読み出しアドレスを制御でき
るようにし、読み出しアドレスが制御されて前記メモリから読み出さ
れるデータを前記ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果と
して用いて前記拡散符号の加算結果の高速フーリエ変換
結果との乗算に用いるようにし、前記相関点が検出できなかった場合に、前記メモリから
のデータの読み出しアドレスを変更して、相関点の検出
を繰り返すようにすることを特徴とするＧＰＳ信号受信
方法。
【請求項１２】請求項１１に記載のＧＰＳ信号受信方法
であって、前記読み出しアドレスの変更が、所定周波数区間を越え
たときに、新たに受信したＧＰＳ信号を処理対象とする
ように制御することを特徴とするＧＰＳ受信機。
【請求項１３】人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられ
てスペクトラム拡散された送信データにより搬送波が変
調されて形成され、複数の人工衛星のそれぞれから送信
されてくるＧＰＳ信号を高速フーリエ変換し、前記ＧＰＳ信号の高速フーリエ変換結果をメモリに記録
し、前記メモリから読み出される前記ＧＰＳ信号の高速フー
リエ変換結果と、前記複数の人工衛星のそれぞれで使用
される複数の異なる拡散符号のそれぞれの高速フーリエ
変換結果とを個別に乗算するようにし、個別に乗算するようにされて得られた乗算結果のそれぞ
れについて逆高速フーリエ変換を行い、前記逆高速フーリエ変換結果から相関点を検出するよう
にし、前記相関点の検出結果に基づいて、受信した前記ＧＰＳ
信号の前記搬送波と、前記スペクトラム拡散に用いられ
ている拡散符号とを検出することを特徴とするＧＰＳ信
号受信方法。
【請求項１４】人工衛星で送信データをスペクトラム拡
散するために用いられる人工衛星毎に異なる拡散符号と
同じ逆拡散用の拡散符号を発生させ、人工衛星毎に異なる拡散符号が用いられてスペクトラム
拡散された送信データにより搬送波が変調されて形成さ
れ、複数の人工衛星のそれぞれから送信されてくるＧＰ
Ｓ信号の前記拡散符号と、発生させた前記逆拡散用の拡
散符号との相関値を検出し、検出される前記相関値の大きさに基づいて、測位に用い
るようにするＧＰＳ信号を選択することを特徴とするＧ
ＰＳ信号の受信方法。