JP2003258680A - Ｇｐｓ衛星信号の受信方法およびｇｐｓ受信機 - Google Patents

Ｇｐｓ衛星信号の受信方法およびｇｐｓ受信機

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JP2003258680A
JP2003258680A JP2002052731A JP2002052731A JP2003258680A JP 2003258680 A JP2003258680 A JP 2003258680A JP 2002052731 A JP2002052731 A JP 2002052731A JP 2002052731 A JP2002052731 A JP 2002052731A JP 2003258680 A JP2003258680 A JP 2003258680A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＦキャリアの同期保持が困難な状況におい
ても、拡散符号の同期保持を継続することができるよう
にしたＧＰＳ衛星信号の受信方法を提供する。 【解決手段】 ＩＦキャリアの同期が外れたときには、
ＧＰＳ衛星信号に追従するようにする制御を停止して、
ＧＰＳ受信機において既知の情報を用いて、あるいは、
ＧＰＳ受信機において既知の情報と軌道情報とを用い
て、前記中間周波キャリアの周波数を予測し、当該予測
した中間周波キャリア周波数により、前記中間周波キャ
リアの同期の引き込みを行うようにする。

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、ＧＰＳ（Ｇｌｏ
ｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星
信号の受信方法およびＧＰＳ受信機に関し、特に、ＧＰ
Ｓ衛星からの受信信号についての拡散符号およびキャリ
ア（搬送波）の同期に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工衛星（ＧＰＳ衛星）を利用して移動
体の位置を測定するＧＰＳシステムにおいて、ＧＳＰ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衛星からの受信信
号（以下、この信号をＧＰＳ衛星信号という）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ＧＰＳ衛星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。測位演
算のために４個のＧＰＳ衛星からの信号が必要となるの
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（Ｎａｖｓｔａｒ）からのＬ１帯、Ｃ／Ａ（Ｃｌｅａ
ｒ ａｎｄ Ａｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）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
（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ；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のキャリアをＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈ
ａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調した信号であ
る。この場合、符号長が１０２３であるので、Ｃ／Ａコ
ードは、ＰＮ系列の符号が、図３８（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（拡散
符号）は、ＧＰＳ衛星ごとに異なっているが、どのＧＰ
Ｓ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ＧＰＳ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３８（Ｂ）に示すように、衛星
信号データ（航法メッセージデータ）の１ビットは、Ｐ
Ｎ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、５０ｂｐ
ｓ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３８（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３８（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３８（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、Ｗｅｅｋ Ｎｕｍｂｅ
ｒと、ＴＯＷ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｗｅｅｋ）と呼ばれる
時刻データが含まれる。Ｗｅｅｋ Ｎｕｍｂｅｒ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メインフレームのデータの残りの２サブ
フレームの軌道情報は、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受信機で、ＧＰＳ衛星信号を受信し
て、上述のデータを得るためには、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衛星信号に
ついて、Ｃ／Ａコードの位相同期を取ることによりＧＰ
Ｓ衛星信号を捕捉し、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（拡散符号）とＧＰＳ
衛星からの受信信号のＰＮ符号（拡散符号）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、受信信号の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衛星信
号は、データを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衛星信
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、受信信号は、
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
のが普通であるが、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、受信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
振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、拡散符号の
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、周波数サーチを
伴なうスライディング相関によりキャリアおよび拡散符
号についての同期検出を行うと同時に、ＤＬＬ（Ｄｅｌ
ａｙＬｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）とコスタスループとによ
り、同期捕捉および同期保持動作をするようにしてい
る。これについて、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３９は、上述した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ｆ１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Ｐ
Ｎ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、ＰＮ符号の同期が取れる位相（拡散符号の位
相）を検出するようにする。
【００２５】前記クロック信号の周波数がｆ１のときに
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、キャリア周波数の同期が取れて
いないので、例えば基準周波数発振器に対する分周比を
変えて、前記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３９のように、前記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符号の同期捕捉が行
われる。このときのクロック周波数からキャリア周波数
が検出できる。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、ＧＰＳ衛星
からの信号が弱い状況下においては、キャリアの同期が
不完全であるのにもかかわらず、ＧＰＳ衛星信号の拡散
符号と、ＧＰＳ受信機の拡散符号との同期は保持されて
いるという状態がしばしば発生する。これは、拡散符号
の１周期は１ミリ秒であるのに対して、キャリア周波数
は、高周波数であることから生じる。
【００２８】このようにキャリア周波数の同期が外れた
状態になったＧＰＳ受信信号であっても、拡散符号の同
期が保持されて、拡散符号の位相が既知となっていれ
ば、ＧＰＳ受信機の位置の導出は可能である。しかし、
このような、拡散符号の同期は取れているがキャリア周
波数の同期が取れていない状態が長く続くと、拡散符号
の同期も外れてしまうという問題が生じる。
【００２９】すなわち、ＧＰＳ衛星からの受信信号のキ
ャリア周波数は、ＧＰＳ受信機に対するＧＰＳ衛星の相
対運動によるドップラーシフトのため、常に変化しつづ
けている。キャリア周波数の同期が取れている状態であ
れば、ＧＰＳ受信機では、そのドップラーシフトによる
キャリア周波数の変化に追従し、安定な同期保持ができ
る。
【００３０】しかし、キャリア周波数の同期が外れた状
態になったＧＰＳ受信機では、ドップラーシフトにより
変化してゆくキャリア周波数には追従しないので、ある
程度キャリア周波数がずれたところで、ＧＰＳ衛星信号
の拡散符号と、ＧＰＳ受信機の拡散符号との同期も保持
できなくなる。
【００３１】このようにキャリア周波数と拡散符号の両
方の同期が外れてしまうと、従来の場合には、上述した
ような手順により、その両方の同期が外れた状態から同
期を確立する必要があるが、その際に、従来は、未知で
あるキャリア周波数の状態から、同期捕捉をするように
しているため、その同期確立までに時間がかかってしま
うことになる。
【００３２】また、従来は、拡散符号についての同期が
取れているかどうかと、キャリア周波数についての同期
が取れているかどうかとを別々に判定していないため、
上述のように、拡散符号の同期が取れている状態で、キ
ャリア周波数の同期が不完全になったとしても、上述の
ように、拡散符号の同期も外れたところから、同期の再
捕捉をする必要があるという問題もあった。
【００３３】この発明は、以上の点にかんがみ、キャリ
アの同期保持が困難な状況においても、拡散符号の同期
保持を継続することができるようにしたＧＰＳ衛星信号
の受信方法およびＧＰＳ受信機を提供することを目的と
する。
【００３４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明によるＧＰＳ衛星信号の受信方法
は、ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を中間周波
数に変換し、この中間周波数において、前記ＧＰＳ衛星
からの受信信号の拡散符号と受信側の拡散符号との同期
および前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の中間周波キャリ
アの同期を取るようにするＧＰＳ衛星信号の受信方法に
おいて、ＧＰＳ受信機において既知の情報を用いて、前
記中間周波キャリアの周波数を予測し、当該予測した中
間周波キャリア周波数により、前記中間周波キャリアの
同期の引き込みを行うようにする同期引き込み工程を備
えることを特徴とする。
【００３５】請求項２の発明は、請求項１に記載のＧＰ
Ｓ衛星信号の受信方法において、前記既知の情報は、Ｇ
ＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ受信機の速度と、前記
ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度と、前記Ｇ
ＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を前記中間周波数
に周波数変換するための局部発振周波数の誤差であるこ
とを特徴とする。
【００３６】上記の構成の請求項１の発明によれば、例
えば同期が外れたときには、その同期外れが生じる直前
の、例えば請求項２のように、ＧＰＳ受信機の位置と、
ＧＰＳ受信機の速度と、ＧＰＳ衛星の位置と、ＧＰＳ衛
星の速度と、ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を
中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の誤
差から中間周波キャリアの周波数を予測し、その予測値
あるいはその近傍の中間周波数を初期値として、少なく
とも前記中間周波キャリアの同期の引き込みを行うよう
にする。この結果、同期引き込みまでの時間を早くする
ことができる。
【００３７】また、請求項３の発明は、ＧＰＳ衛星から
の受信信号の受信周波数を中間周波数に変換し、この中
間周波数において、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡
散符号と受信側の拡散符号との同期および前記ＧＰＳ衛
星からの受信信号の中間周波キャリアの同期を取るよう
にするＧＰＳ衛星信号の受信方法において、ＧＰＳ受信
機において既知の情報と、ＧＰＳ受信機に記憶している
ＧＰＳ衛星についての軌道情報から計算した情報とを用
いて、前記中間周波キャリアの周波数を予測し、当該予
測した中間周波キャリア周波数により、前記中間周波キ
ャリアの同期の引き込みを行うようにする同期引き込み
工程を備えることを特徴とする。
【００３８】そして、請求項４の発明は、請求項３に記
載のＧＰＳ衛星信号の受信方法において、前記既知の情
報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ受信機の速度
と、前記中間周波数に周波数変換するための局部発振周
波数の誤差と、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符
号の位相であり、前記同期引き込み工程では、前記ＧＰ
Ｓ受信機が記憶するＧＰＳ衛星の軌道情報と、前記既知
である拡散符号の位相の情報とから、前記ＧＰＳ衛星の
位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度とを計算し、前記既知の
ＧＰＳ受信機の位置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前
記中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の
誤差と、前記計算された前記ＧＰＳ衛星の位置および前
記ＧＰＳ衛星の速度とから、前記中間周波キャリア周波
数を予測することを特徴とする。
【００３９】また、請求項５の発明は、請求項３に記載
のＧＰＳ衛星信号の受信方法において、前記既知の情報
は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ受信機の速度
と、前記中間周波数に周波数変換するための局部発振周
波数の誤差と、現在時刻であり、前記同期引き込み工程
では、前記ＧＰＳ受信機が記憶する軌道情報と、前記現
在時刻とから、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ衛
星の速度とを計算し、前記既知のＧＰＳ受信機の位置、
前記ＧＰＳ受信機の速度および前記中間周波数に周波数
変換するための局部発振周波数の誤差と、前記計算され
た前記ＧＰＳ衛星の位置および前記ＧＰＳ衛星の速度と
から、前記中間周波キャリア周波数を予測することを特
徴とする。
【００４０】上述の請求項３の発明によれば、例えば同
期が外れたときには、その同期外れが生じる直前の、既
知の情報と、記憶部に記憶されているＧＰＳ衛星の軌道
情報とから、中間周波キャリアの周波数が予測し、その
予測値あるいはその近傍の中間周波数を初期値として、
中間周波キャリアの同期の引き込みが行われる。この結
果、同期引き込みまでの時間を早くすることができる。
【００４１】そして、請求項４の発明の場合には、ＧＰ
Ｓ衛星信号の拡散符号の位相が既知である場合に、ＧＰ
Ｓ受信機が記憶するＧＰＳ衛星の軌道情報と、当該既知
である拡散符号の位相の情報とから、ＧＰＳ衛星の位置
と、ＧＰＳ衛星の速度とが計算され、それら計算された
情報と、既知のＧＰＳ受信機の位置、ＧＰＳ受信機の速
度および中間周波数に周波数変換するための局部発振周
波数の誤差とから、中間周波キャリア周波数が予測され
る。したがって、精度良く中間周波キャリア周波数を予
測することができる。
【００４２】また、請求項５の発明の場合には、ＧＰＳ
衛星信号の拡散符号の位相が未知であったとしても、現
在時刻の情報とＧＰＳ受信機が記憶するＧＰＳ衛星の軌
道情報とから、ＧＰＳ衛星の位置と、ＧＰＳ衛星の速度
とが計算され、それら計算された情報と、既知のＧＰＳ
受信機の位置、ＧＰＳ受信機の速度および中間周波数に
周波数変換するための局部発振周波数の誤差とから、中
間周波キャリア周波数が予測される。
【００４３】また、請求項６の発明は、請求項１または
請求項３に記載のＧＰＳ衛星信号の受信方法において、
拡散符号および中間周波キャリアの同期状態を判別する
同期状態判別工程を備え、前記同期引き込み工程におい
ては、前記同期状態判別工程で、前記拡散符号の同期は
確保されているが、前記中間周波キャリアの同期が外れ
ていると判別したときに、前記予測された中間周波キャ
リア周波数により、前記中間周波キャリアの同期の引き
込みを行うことを特徴とする。
【００４４】この請求項６の発明によれば、拡散符号の
同期は外れていないが、中間周波キャリア周波数の同期
が外れている場合に、予測した中間周波キャリア周波
数、あるいはその近傍の周波数から中間周波キャリアの
同期の引き込みが行われるので、拡散符号の同期が外れ
る前に、中間周波キャリアの同期が引き込まれて、同期
保持状態を維持することができるようになる。
【００４５】また、請求項７の発明によれば、請求項１
または請求項３に記載のＧＰＳ衛星信号の受信方法にお
いて、前記拡散符号の同期および前記中間周波キャリア
の同期は、コスタスループと、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌ
ｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）とを用いるものであると共に、
拡散符号および中間周波キャリアの同期状態を判別する
同期状態判別工程を備え、前記同期引き込み工程では、
前記同期状態判別工程で、前記拡散符号の同期は確保さ
れているが、前記中間周波キャリアの同期が外れている
と判別したときに、前記コスタスループのループを開に
してから、前記予測された中間周波キャリア周波数によ
り、前記中間周波キャリアの同期の引き込みを行い、前
記中間周波キャリアの同期が取れた後に、前記コスタス
ループのループを閉じることを特徴とする。
【００４６】この請求項７の発明によれば、拡散符号の
同期は確保されているが、中間周波キャリアの同期が外
れていると判別したときには、コスタスループのループ
を開にしてから、そのコスタスループにおいて、予測さ
れた中間周波キャリア周波数あるいはその近傍から中間
周波キャリアの同期の引き込みが行われ、中間周波キャ
リアの同期が取れた後に、コスタスループのループが閉
じられる。
【００４７】したがって、ＧＰＳ衛星からの受信信号の
信号強度が弱くなり、中間周波キャリアの同期保持が困
難な状況においても、拡散符号の同期保持を継続するこ
とができるとともに、予測した中間周波キャリア周波数
のところから中間周波キャリアの同期引き込みを行うの
で、ＧＰＳ衛星信号の信号強度が再び強い状態になった
ときに、即座に中間周波キャリアの同期引き込みができ
るという効果がある。
【００４８】
【発明の実施の形態】以下、この発明によるＧＰＳ受信
機の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００４９】以下に説明する実施形態のＧＰＳ受信機
は、従来の周波数サーチを伴なうスライディング相関
と、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）お
よびコスタスループとにより、キャリアおよび拡散符号
についての同期捕捉を行うと同時に同期保持動作をする
方法の欠点を改善した構成を備える。
【００５０】すなわち、周波数サーチを伴なうスライデ
ィング相関と、ＤＬＬ（ＤｅｌａｙＬｏｃｋｅｄ Ｌｏ
ｏｐ）およびコスタスループとにより、キャリアおよび
拡散符号についての同期捕捉を行うと同時に同期保持動
作をするという、従来の手法では、周波数サーチを伴な
うスライディング相関の方法が、上述したように、原理
的に高速同期には不向きであって、拡散符号およびキャ
リアの同期に時間を要するという欠点があった。そし
て、このように拡散符号およびキャリアの同期に時間を
要すると、ＧＰＳ受信機の反応が遅くなり、使用上にお
いて不便を生ずる。
【００５１】従来、実際のＧＰＳ受信機においては、上
記の欠点を改善するため、多チャンネル化してパラレル
に同期点を探索する必要があり、従来方式のままで大幅
なチャンネル増を行うとＧＰＳ受信機の構成が複雑とな
ると共に、コスト高となり、また、多チャンネルでパラ
レルに同期点を検索するものであるため、消費電力も大
きくなっていた。消費電力の問題は、携帯型のＧＰＳ受
信機の場合には大きな問題である。
【００５２】また、上述の従来の場合には、拡散符号お
よびキャリアの同期捕捉と同期保持とは、周波数サーチ
を伴なうスライディング相関と、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ
Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）およびコスタスループとによ
り、一体的に行っているので、例えばＧＰＳ衛星からの
信号が途切れたときには、同期捕捉および同期保持を、
再度、一体的に行う必要があり、再同期捕捉および同期
保持までの時間が長くなってしまうという問題もあっ
た。
【００５３】さらに、上述の従来の場合には、拡散符号
およびキャリアの同期捕捉と同期保持とは、周波数サー
チを伴なうスライディング相関と、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ
Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）およびコスタスループとに
より、一体的に行っているので、ＧＰＳ受信機の感度を
上げようとすると、原理的に同期捕捉および同期保持の
ための処理時間がかなり長くなってしまうことから、Ｇ
ＰＳ受信機の感度を上げることが容易ではないという問
題もあった。
【００５４】この実施形態のＧＰＳ受信機は、以上の問
題点を解消できるように構成したものである。
【００５５】［実施形態のＧＰＳ受信機の全体構成］図
１は、この実施形態のＧＰＳ受信機の構成例を示すブロ
ック図であり、周波数変換部１０と、同期捕捉部２０
と、同期保持部３０と、制御部４０と、ＧＰＳアンテナ
１と、温度補償付き水晶発振回路からなる基準発振回路
２と、タイミング信号生成回路３と、水晶発振回路４と
を備えて構成される。
【００５６】制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１に対して、プロ
グラムＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４
２と、ワークエリア用のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃ
ｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４３と、実時間（ＲＴＣ（Ｒｅ
ａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ））を計測するための時計
回路４４と、タイマ４５と、軌道情報用メモリ４６とが
接続されて構成されている。
【００５７】タイマ４５は、各部の動作に必要な各種タ
イミング信号の生成および時間参照に使用される。軌道
情報用メモリ４６は、不揮発性メモリとされ、これには
ＧＰＳ衛星信号から抽出したアルマナック情報およびエ
フェメリス情報からなる軌道情報が記憶される。軌道情
報用メモリ４６に対して、エフェメリス情報は、例えば
２時間毎に更新され、また、アルマナック情報は、例え
ば数日あるいは数ヶ月毎に更新される。
【００５８】基準発振回路２からの基準クロック信号
は、逓倍／分周回路３に供給されると共に、後述するよ
うに、周波数変換部１０の周波数変換用の局部発振回路
１５に供給される。逓倍／分周回路３は、基準クロック
信号を逓倍して、また、分周して、同期捕捉部２０、同
期保持部３０および制御部４０などに供給するクロック
信号を生成する。逓倍／分周回路３は、制御部４０のＣ
ＰＵ４１により逓倍比や分周比が制御される。
【００５９】なお、水晶発振回路４からのクロック信号
は、制御部４０の時計回路４４用のものとされている。
制御部４０の時計回路４４以外の部位のクロック信号
は、逓倍／分周回路３からのクロック信号とされる。
【００６０】［周波数変換部１０の構成］ＧＰＳ衛星信
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で、符号長が１０２３であって、Ｇ
ＰＳ衛星ごとに決められているパターンの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１５７５．４２ＭＨｚのキャリア
（搬送波）をＢＰＳＫ変調したものである。
【００６１】アンテナ１にて受信された１５７５．４２
ＭＨｚのＧＰＳ衛星信号は、周波数変換部１０に供給さ
れる。周波数変換部１０では、アンテナ１にて受信され
たＧＰＳ衛星信号が、低雑音増幅回路１１にて増幅され
た後、バンドパスフィルタ１２に供給されて、不要帯域
成分が除去される。バンドパスフィルタ１２からの信号
は、高周波増幅回路１３を通じて中間周波変換回路１４
に供給される。
【００６２】また、基準発振回路２の出力が、ＰＬＬ
（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）シンセサイザ
方式の局部発振回路１５に供給され、この局部発振回路
１５より基準発振器２の出力周波数に対して周波数比が
固定された局部発振出力が得られる。そして、この局部
発振出力が中間周波変換回路１４に供給されて、ＧＰＳ
衛星信号が、信号処理し易い中間周波数、例えば１．０
２３ＭＨｚの中間周波信号に低域変換される。
【００６３】中間周波変換回路１４からの中間周波信号
は、増幅回路１６で増幅され、ローパスフィルタ１７で
帯域制限された後、Ａ／Ｄ変換器１８で、この例では、
１ビットのデジタル信号（以下、この信号をＩＦデータ
という）に変換される。このＩＦデータは、同期捕捉部
２０および同期保持部３０に供給される。なお、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出力するようにしてもよい。
【００６４】すなわち、この実施形態では、ＩＦデータ
は、従来のスライディング相関およびコスタスループ＋
ＤＬＬのような同期捕捉・同期保持一体化回路に供給さ
れるのではなく、機能的に分離された同期捕捉部２０
と、同期保持部３０に供給される。
【００６５】この実施形態において、同期捕捉部２０
は、ＧＰＳ衛星信号についての同期捕捉、つまり、ＧＰ
Ｓ衛星信号の拡散符号の位相検出および中間周波信号の
周波数（以下、ＩＦキャリア周波数という）の検出を行
う。同期保持部３０は、同期捕捉部２０で捕捉したＧＰ
Ｓ衛星信号の拡散符号とＩＦキャリアの同期保持を行
う。
【００６６】［同期捕捉部２０と同期保持部３０の構
成］この実施形態では、後述するように、同期捕捉部２
０では、周波数変換部１０からのＩＦデータの所定時間
分をメモリに取り込み、このメモリに取り込んだＩＦデ
ータについて、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号と、ＧＰＳ受
信機が持つ個々のＧＰＳ衛星の拡散符号に対応する拡散
符号との相関演算を行って、拡散符号の位相同期捕捉を
行う。
【００６７】拡散符号の位相同期捕捉に関しては、上述
のようなスライディング相関の手法を用いることなく、
スペクトラム拡散信号の同期捕捉を高速に行う方法とし
て、マッチドフィルタを用いる方法がある。
【００６８】マッチドフィルタは、トランスバーサルフ
ィルタにより、デジタル的に実現可能である。また、近
年は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏ
ｃｅｓｓｏｒ）に代表されるハードウエアの能力の向上
によって、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ
Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）という）処理
を用いたデジタルマッチドフィルタにより、拡散符号の
同期を高速に行う手法が実現している。ただし、デジタ
ルマッチドフィルタそのものは、拡散符号の同期を保持
する機能を有しない。
【００６９】後者のＦＦＴ処理を用いる方法は、古くか
ら知られる相関計算の高速化方法に基づいており、受信
機側の拡散符号と、受信信号の拡散符号との間に相関が
ある場合には、後述する図４に示すような相関のピーク
が検出され、ピークの位置が拡散符号の先頭の位相であ
る。したがって、この相関のピークを検出することで、
拡散符号の同期を捕捉、すなわち、受信信号における拡
散符号の位相を検出することができる。
【００７０】受信信号のキャリア（中間周波数）は、Ｆ
ＦＴを利用した方法で、ＦＦＴの周波数領域での操作に
より、拡散符号の位相とともに検出することができる。
拡散符号の位相は、疑似距離に換算され、４個以上の衛
星が検出されれば、ＧＰＳ受信機の位置を計算すること
ができる。また、キャリア周波数が検出されると、ドッ
プラーシフト量が判り、これにより、ＧＰＳ受信機の速
度が計算できる。
【００７１】以上のことから、この実施形態では、高速
フーリエ変換（以下、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅ
ｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）という）処理を用いたデジタ
ルマッチドフィルタにより拡散符号についての相関計算
を行い、その相関計算に基づいて同期捕捉処理を高速に
行う。
【００７２】アンテナ１で受信されるＧＰＳ衛星信号に
は、複数のＧＰＳ衛星からの信号が含まれているが、同
期捕捉部２０では、すべてのＧＰＳ衛星についての拡散
符号の情報を用意しており、その用意されている拡散符
号の情報を用いて、その時点でＧＰＳ受信機が利用可能
な複数個のＧＰＳ衛星信号の拡散符号との相関を計算す
ることにより、それらの複数個のＧＰＳ衛星信号の同期
捕捉をすることが可能である。
【００７３】同期捕捉部２０では、いずれのＧＰＳ衛星
用の拡散符号の情報を用いて同期捕捉したかにより、い
ずれのＧＰＳ衛星からの信号の同期捕捉をしたかを検知
する。当該同期捕捉したＧＰＳ衛星の識別子としては、
例えばＧＰＳ衛星番号が用いられる。
【００７４】そして、同期捕捉部２０は、同期捕捉した
ＧＰＳ衛星の衛星番号の情報と、同期捕捉により検出し
た拡散符号の位相の情報と、ＩＦキャリア周波数の情報
と、また、必要に応じて、相関の度合いを示す相関検出
信号からなる信号強度の情報を、同期保持部３０に渡す
ようにする。
【００７５】同期捕捉部２０で検出した衛星番号、拡散
符号の位相、ＩＦキャリア周波数、信号強度の情報を、
同期保持部３０へ渡す方法としては、データのフォーマ
ット、割り込みの方法等を決めた上で、同期捕捉部２０
から同期保持部３０へ直接渡す方法と、制御部４０を介
して渡す方法とがある。
【００７６】前者の場合には、同期捕捉部２０のＤＳＰ
２３で、同期保持部３０に渡す情報を生成する。あるい
は、同期保持部３０に、例えばＤＳＰで構成される制御
部を設け、その制御部で、同期捕捉部２０からの情報に
基づいて、同期保持部３０で必要な情報を生成する構成
とする。
【００７７】また、後者の場合には、制御部４０のＣＰ
Ｕ４１が制御し、ＣＰＵ４１を介して情報の受け渡し、
またＣＰＵ４１から同期捕捉部２０および同期保持部３
０の制御を行うことができるので、後述する拡散符号の
位相補正や、同期捕捉部２０と同期保持部３０の状況に
応じた多様な同期手順を設定しやすくなる。
【００７８】そこで、以下に説明する実施形態では、同
期捕捉部２０から、衛星番号、拡散符号の位相、ＩＦキ
ャリア周波数、信号強度の情報を、同期保持部３０へ渡
す方法としては、制御部４０を介して渡す方法を採用し
ている。
【００７９】［同期捕捉部２０の構成］図２は、同期捕
捉部２０の構成例を示すものであって、この例では、サ
ンプリング回路２１と、データバッファ用のＲＡＭ（Ｒ
ａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２と、Ｄ
ＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｒ）２３と、プログラムＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ）と、ワークエリア用のＲＡＭとからな
るＤＳＰ２３用のメモリ部２４とを備えて構成される。
ＤＳＰ２３およびＤＳＰ用のメモリ部２４とは、制御部
４０のＣＰＵ４１に接続されている。
【００８０】サンプリング回路２１では、周波数変換部
１０からの１．０２３ＭＨｚのＩＦデータを、その２倍
以上の所定の周波数でサンプリングし、各サンプリング
値をＲＡＭ２２に書き込む。ＲＡＭ２２は、所定時間長
分のＩＦデータを記憶する容量を有する。ＤＳＰ２３で
は、このＲＡＭ２２の容量分の時間長のＩＦデータ単位
に同期捕捉処理を行う。
【００８１】すなわち、この例では、ＤＳＰ２３は、Ｒ
ＡＭ２２に取り込んだＩＦデータについて、高速フーリ
エ変換（以下、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔ
ｒａｎｓｆｏｒｍ）という）処理を用いたデジタルマッ
チドフィルタにより、拡散符号の同期捕捉を高速に行
う。そして、ＤＳＰ２３は、その同期捕捉の結果とし
て、同期捕捉したＧＰＳ衛星番号と、同期捕捉したＧＰ
Ｓ衛星信号の拡散符号の位相およびそのＩＦキャリア周
波数とを検出する。
【００８２】サンプリング回路２１におけるサンプリン
グ周波数により、拡散符号の位相の検出精度が決まる。
このサンプリング周波数は、サンプリング定理からＩＦ
信号に含まれる最大周波数の２倍以上である必要があ
り、ＩＦキャリア周波数の整数倍の周波数が望ましい。
【００８３】また、ＲＡＭ２２の容量により決まるＤＳ
Ｐ２３での処理単位の時間長により、ＩＦキャリア周波
数の検出精度が決まる。このＤＳＰ２３での処理単位の
時間長は、拡散符号の１周期の整数倍、後述のように、
特に２のべき乗倍が望ましい。
【００８４】ここで、サンプリング回路２１でのサンプ
リング周波数を、拡散符号のチップレートのα倍、ＲＡ
Ｍ２２に取り込むＩＦデータの時間長を拡散符号の１周
期のβ倍（βミリ秒）とすると、ＤＳＰ２３では、ＦＦ
Ｔの周波数領域での操作により、拡散符号の位相は１／
αチップの精度で検出することができ、ＩＦキャリア周
波数は、１／βｋＨｚ（±１／２βｋＨｚ）の精度で検
出することができる。
【００８５】次に、ＤＳＰ２３におけるＦＦＴを用いた
デジタルマッチドフィルタによる同期捕捉のいくつかの
例について詳述する。
【００８６】〔デジタルマッチドフィルタによる同期捕
捉の第１の例〕この例においては、サンプリング回路２
１でのサンプリング周波数は、拡散符号のチップレート
のほぼ４倍の４倍の４．０９６ＭＨｚとされる。そし
て、ＲＡＭ２２には、拡散符号の１周期分（１ミリ秒）
である４０９６サンプル点のデータを記憶する。ＤＳＰ
２３は、このＲＡＭ２２に取り込まれた１ミリ秒単位の
データについて、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号とＧＰＳ受
信機の拡散符号との相関を、ＦＦＴを用いた相関演算に
より計算して、同期捕捉を行う。拡散符号の１周期分
は、１０２３チップであるから、１／４チップの精度で
拡散符号の位相検出が可能となる。また、ＩＦキャリア
周波数の検出精度は、１ミリ秒単位のＦＦＴ処理である
ので、１ｋＨｚである。
【００８７】この例では、図３に示すように、ＤＳＰ２
３では、ＲＡＭ２２に書き込まれた１ミリ秒単位のＩＦ
データを読み出して、ＦＦＴ処理部１０１でＦＦＴ処理
し、そのＦＦＴ結果をメモリ１０２に書き込む。そし
て、メモリ１０２から読み出した受信信号のＦＦＴ結果
は、乗算部１０３に供給する。
【００８８】一方、拡散符号発生部１０４から、ＧＰＳ
衛星からの受信信号に使用されている拡散符号と同じ系
列と考えられる拡散符号を発生させる。実際的には、拡
散符号発生部１０４からは、予め用意されている複数個
のＧＰＳ衛星の拡散符号が順次に切り換えられて出力さ
れることになる。
【００８９】この拡散符号発生部１０４からの１周期分
（１０２３チップ）の拡散符号は、ＦＦＴ処理部１０５
に供給されてＦＦＴ処理され、その処理結果がメモリ１
０６に供給される。このメモリ１０６からは、通常の場
合と同様に、ＦＦＴ結果が低い周波数から順に読み出さ
れて乗算部１０３に供給される。
【００９０】乗算部１０３では、メモリ１０２からの受
信信号のＦＦＴ結果と、メモリ１０６からの拡散符号の
ＦＦＴ結果とが乗算され、周波数領域における受信信号
と拡散符号との相関の度合いが演算される。ここで、乗
算部１０３での乗算は、受信信号の離散フーリエ変換結
果と、拡散符号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１０７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。
【００９１】逆ＦＦＴ処理部１０７から得られる逆ＦＦ
Ｔ結果は、受信信号と拡散符号との時間領域における相
関検出信号となっている。この相関検出信号は、相関点
検出部１０８に供給される。
【００９２】この相関検出信号は、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、所定の強度以上である受信信号中の拡散符号と、拡
散符号発生部１０４からの拡散符号とが同期している位
相（拡散符号の１周期分単位の位相）においては、図４
に示すように、１０２３チップのうちのある一つの位相
での相関値が、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、相関点の位相であり、ＧＰ
Ｓ受信機側の拡散符号に対するＧＰＳ衛星信号の拡散符
号の１周期の先頭の位相となる。
【００９３】一方、受信信号が所定の強度以下である場
合、受信信号中の拡散符号と、拡散符号発生部１０４か
らの拡散符号とが同期しても、図４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。
【００９４】相関点検出部１０８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１０８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
信号と拡散符号との同期が取れたかどうかを検出する。
【００９５】相関点検出部１０８で同期が取れたことを
検出した場合には、前記ピーク値の位相を相関点、つま
り、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号の位相として検出する。
そして、ＤＳＰ２３は、そのときの拡散符号発生部１０
４からの拡散符号がいずれのＧＰＳ衛星用のものである
かにより、ＧＰＳ衛星番号を認識する。
【００９６】また、図４に示した相関検出信号は時間領
域のものであるが、後述する処理により中間周波受信信
号におけるキャリア成分を正しく除去した場合にのみ相
関のピークが検出される。
【００９７】そして、除去を行ったキャリア成分の周波
数が、前記の予め定めた値を超えるピーク値が立つ相関
点に対応する、ドップラーシフト分を含めたＩＦキャリ
ア周波数となる。したがって、このドップラーシフト分
を含めたＩＦキャリア周波数が、相関点検出の結果とし
てＤＳＰ２３において、検出される。
【００９８】以上のようにして、一つのＧＰＳ衛星につ
いての同期捕捉が完了すると、この例では、拡散符号発
生部１０４から発生させる拡散符号を他のＧＰＳ衛星信
号の拡散符号に対応するものに変更して、上記の処理を
繰り返す。また、同期が取れなかった場合にも、ＤＳＰ
２３では、拡散符号発生部１０４から発生させる拡散符
号を他のＧＰＳ衛星信号の拡散符号に対応するものに変
更して、上記の処理を繰り返す。
【００９９】そして、ＤＳＰ２３では、サーチすべき全
ＧＰＳ衛星についての同期捕捉処理が終了したとき、あ
るいは制御部４０のＣＰＵ４１からの情報により、例え
ば４個以上のＧＰＳ衛星についての拡散符号の同期が取
れたときに、以上の同期捕捉処理を終了する。
【０１００】ＤＳＰ２３は、その同期捕捉の結果として
検出した、同期捕捉したＧＰＳ衛星番号と、同期捕捉し
たＧＰＳ衛星信号の拡散符号の位相およびそのＩＦキャ
リア周波数とからなる情報を、制御部４０に供給する。
また、この例では、ＤＳＰ２３は、同期捕捉した各ＧＰ
Ｓ衛星信号についての相関点のピーク値をも、制御部４
０に供給するようにしている。
【０１０１】以上の説明では、受信信号のキャリアの処
理を考慮していないが、実際には、受信信号ｒ（ｎ）
は、図４０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、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周波数、ｎ
（ｎ）はノイズを表している。
【０１０２】サンプリング部２１でのサンプリング周波
数をｆs 、拡散符号の１周期分についてのサンプリング
数をＮ（したがって、０≦ｎ＜Ｎ）とすると、離散フー
リエ変換後の離散周波数ｋ（０≦ｋ＜Ｎ）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およびｋ≧Ｎでは循環性を
示す。
【０１０３】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４０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４のような相関波形が得られない。
【０１０４】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。
【０１０５】すなわち、ＦＦＴ処理部１０１から得られ
るＧＰＳ衛星からの受信信号のＦＦＴ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１０２から読み出されて、乗算部１０３に供給される
が、この実施の形態では、メモリ１０２からは、読み出
しアドレス制御部１０９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、受信信号のＦＦＴ
結果が読み出される。
【０１０６】読み出しアドレス制御部１０９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受信機内部でのみ生成
することもできるが、外部から取得するようにすること
もできる。
【０１０７】そして、読み出しアドレス制御部１０９
は、ＧＰＳ受信機内部で生成した、あるいは外部から取
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、読み出しアドレスをシフトして、メモリ
１０２から受信信号のＦＦＴ結果を、順次、読み出し、
乗算部１０３に供給するようにする。
【０１０８】このように受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ結果
を、メモリ１０２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結果と等価なＦ
ＦＴ結果を得ることができ、そのキャリア成分を除去し
たＦＦＴ結果と、拡散符号の１周期分のＦＦＴ結果との
乗算結果を逆拡散することにより、確実に図４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。
【０１０９】なお、後述もするように、メモリ１０２か
らのＦＦＴ結果の読み出しアドレスを制御するのではな
く、メモリ１０６からの拡散符号のＦＦＴ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結
果に、受信信号ｒ（ｎ）のキャリア分を加え、乗算部１
０３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。
【０１１０】以下に、メモリ１０２または１０６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
と拡散符号との同期によるキャリア成分の除去につい
て、ＤＳＰ２３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。
【０１１１】この実施の形態において、ＤＳＰ２３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４０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。
【０１１２】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。
【０１１３】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４０の式（２）のような関係にな
る。したがって、ｒ（ｎ）を周波数変換部１０からの信
号とし、ｃ（ｎ）を拡散符号発生部１０４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。
【０１１４】・受信信号ｒ（ｎ）の離散フーリエ変換Ｒ
（ｋ）を計算する。
【０１１５】・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。
【０１１６】・Ｒ（ｋ）、Ｃ（ｋ）の複素共役より、式
（２）のＦ（ｋ）を計算する。
【０１１７】・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。
【０１１８】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１０４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４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。
【０１１９】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。
【０１２０】前述したように、受信信号ｒ（ｎ）は、図
４０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４０
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４のような相関波形が得られない。
【０１２１】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５に示すように、ＦＦ
Ｔ処理部１０１の前段に乗算部１２１を設け、この乗算
部１２１において受信信号ｒ（ｎ）と信号発生部１２２
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。
【０１２２】その場合には、メモリ１０２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結
果が得られ、このＦＦＴ結果と、拡散符号ｃ（ｎ）のＦ
ＦＴ結果とが乗算部１０３で乗算されるので、逆ＦＦＴ
処理部１０７の出力としては、図４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。
【０１２３】なお、図５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１０５の
前段に乗算部１２１を設けて、この乗算部１２１におい
て拡散符号ｃ（ｎ）と信号発生部１２２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。
【０１２４】すなわち、その場合には、メモリ１０２か
ら読み出した受信信号のＦＦＴ結果に含まれるキャリア
成分と、メモリ１０６から読み出した拡散符号のＦＦＴ
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１０７からは、図４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。
【０１２５】しかし、以上説明したような図５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。
【０１２６】ところで、ＦＦＴの性質として、上述のよ
うな周波数乗算は、図４０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、φ 0 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５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。
【０１２７】以上のことから、図５の構成は、図６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結果または拡散符号のＦＦ
Ｔ結果をメモリ１０２またはメモリ１０６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。
【０１２８】この場合に、図６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。
【０１２９】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５の信号発生器１２２は不
要になり、図６のように、ＦＦＴ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、処理の高速化につながる。
【０１３０】なお、前述の式（４）における位相差φ0
は未知であるため、図６では無視しているが、例えば、
図４０の式（５）により計算されるＦ’（ｋ）の逆ＦＦ
Ｔ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ｆR’（ｎ）、虚
部をｆI’（ｎ）とすると、相関ピークの振幅｜ｆ’
（ｎ）｜は、図４０の式（６）に示すようにして得ら
れ、位相φは、図４０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、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
（７）のφ0が加わった値となる。
【０１３１】以上説明したような、ＤＳＰ２３における
同期捕捉処理の第１の例の動作を図３のブロック図に反
映させた構成図を図７に示す。この図７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。
【０１３２】以上のように、ＤＳＰ２３での捕捉処理の
第１の例によれば、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
７のように受信信号のＦＦＴ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ｎp が、例えば図４に示すよう
な波形で得られ、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 が判れば、ＧＰＳ
受信機位置の計算が可能になる。
【０１３３】すなわち、第１の例によれば、ＦＦＴ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
結果と拡散符号のＦＦＴ結果同士の周波数領域での乗算
の際に、受信信号のＦＦＴ結果と拡散符号のＦＦＴ結果
のうちの一方のＦＦＴ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。
【０１３４】なお、図７の例では、受信信号のＦＦＴ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。
【０１３５】また、上述の第１の例の説明においては、
拡散符号発生器１０４とＦＦＴ処理部１０５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
拡散符号を予め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。
【０１３６】〔デジタルマッチドフィルタによる同期捕
捉の第２の例〕上述の同期捕捉の第１の例は、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、この同期捕捉の第２の例は、キャリア周波数
が未知である場合である。第１の例と同様に、この第２
の例においては、サンプリング回路２１でのサンプリン
グ周波数は、４．０９６ＭＨｚであり、ＲＡＭ２２の容
量は、サンプリング回路２１からのデータの１ミリ秒分
の容量である。
【０１３７】図８は、第２の例としてのＤＳＰ２３の構
成例を示すブロック図である。この図８において、前述
した第１の例として示した図３のＤＳＰ２３の構成例と
同一部分には、同一番号を付してある。
【０１３８】この同期捕捉の第２の例では、図８に示す
ように、相関点検出部１０８の相関検出出力を、読み出
しアドレス制御部１１０に供給する。読み出しアドレス
制御部１１０は、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ結果のメモ
リ１０２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１０８の相関検出出力に基づいて変更制御して、
相関点検出部１０８で図４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１０８で図４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１１０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。
【０１３９】この同期捕捉の第２の例における同期捕捉
部２０での処理の流れを、図９および図１０のフローチ
ャートを参照しながら説明する。なお、この図９および
図１０のフローチャートは、主としてＤＳＰ２３でのソ
フトウエア処理に対応するものである。
【０１４０】まず、周波数変換部１０からのＩＦデータ
をサンプリング回路２１でサンプリングし、信号ｒ
（ｎ）としてＲＡＭ２２に取り込む（ステップＳ１）。
次に、この信号ｒ（ｎ）をＦＦＴ処理部１０１でＦＦＴ
し、そのＦＦＴ結果Ｒ（ｋ）をメモリ１０２に書き込む
（ステップＳ２）。次に、信号を受信したＧＰＳ衛星に
対応する拡散符号のＦＦＴ結果Ｃ（ｋ）をメモリ１０６
にセットする（ステップＳ３）。
【０１４１】次に、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ結果Ｒ
（ｋ）のメモリ１０２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
１０２からのＦＦＴ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ｖを
初期値ｖ＝０にセットする（ステップＳ５）。
【０１４２】次に、メモリ１０２から、受信信号ｒ
（ｎ）のＦＦＴ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結果Ｒ（ｋ−ｋ'）と、拡散符号
のＦＦＴ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）。
【０１４３】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（図１０のステップＳ
１１）。
【０１４４】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ｖが予め設定された最大
値ｖmax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ｖmaxは、周波数に換算したときに、
１ｋＨｚに相当する。
【０１４５】そして、シフト制御の変更回数ｖが予め設
定された前記最大値ｖmax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ｖを１だけインクリメント
（ｖ＝ｖ＋１）すると共に、新たなシフト量ｋ'を、 ｋ'＝ｋ'＋（−１）ｖ×ｖ 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。
【０１４６】また、ステップＳ１６で、シフト制御の変
更回数ｖが、予め設定された前記最大値ｖmax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ＲＡＭ２２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判別し（ステップＳ
１８）、前記所定回数以上でなければ、ステップＳ１に
戻り、ＲＡＭ２２に新たなデータを取り込んで、以上の
処理を繰り返す。
【０１４７】また、ステップＳ１８で、前記所定回数以
上であると判別したときには、サーチすべきすべての衛
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）。
【０１４８】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サーチすべき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。
【０１４９】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）。
【０１５０】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。
【０１５１】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。
【０１５２】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、サーチすべ
き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）、サーチ
すべき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）。
【０１５３】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。
【０１５４】以上説明したような同期捕捉の第２の例の
処理動作を、図８のＤＳＰ２３の内部構成のブロック図
に反映させた構成図を図１１に示す。この図１１の各ブ
ロックの出力には、上述したような信号出力および演算
結果が示されている。
【０１５５】以上のようにして、同期捕捉の第２の例に
よれば、ＧＰＳ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。そ
して、メモリ１０２の読み出しアドレスのシフト量か
ら、ＩＦキャリア周波数を検出することができる。
【０１５６】なお、この第２の例の場合においても、そ
れぞれの衛星に対応する拡散符号を予め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。
【０１５７】〔デジタルマッチドフィルタによる同期捕
捉の第３の例〕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。
【０１５８】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。この同期捕捉の第３の例では、
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。サンプリング回路２
１におけるサンプリング周波数は、前述の例と同様でよ
い。
【０１５９】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、この第３の例
によれば、ＩＦキャリア周波数の検出精度が高くなると
共に、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、拡散符号の同期捕捉およびＩＦキ
ャリア周波数のサーチがし易くなる。以下、この同期捕
捉の第３の例を、さらに説明する。
【０１６０】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 TrackTM Server−Aided GPS Technolog
y， ION GPS−９８ Proceedings」参照）。
【０１６１】すなわち、図１２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。そして、キャリア周波数の検出精度のＭ
倍に向上する。
【０１６２】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。
【０１６３】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。
【０１６４】これに対して、上述した同期捕捉の第１お
よび第２の例では、上述したようにして周波数領域にお
いて、ＦＦＴ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。
【０１６５】この同期捕捉の第３の例では、第２の例と
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。
【０１６６】前述した図４０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Ｍ×Ｎ（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
（ただしｆ＜０） となって、分解能がＭ倍になる。
【０１６７】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。説明の簡単のた
め、Ｍ＝４としたときのスペクトラム例を図１３に示
す。
【０１６８】図１３の例では、信号のスペクトラムがＭ
＝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。
【０１６９】受信信号ｒ（ｎ）中に、式（３）に示した
キャリア成分ｃｏｓ２πｎｆ0がなければ、ＦＦＴ結果
Ｒ（ｋ）中の拡散符号ｃ（ｎ）の周波数成分は、Ｋ＝ｉ
×Ｍ（ただし、０≦ｉ＜Ｎ）に集中するが、キャリア成
分が存在するので、この第３の例では、メモリからのＦ
ＦＴ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。
【０１７０】以上説明した第３の例のＤＳＰ２３の構成
は、図８に示した第２の例の場合と同様となるが、ＲＡ
Ｍ２２の容量は、拡散符号のＭ周期分、例えば１６周期
分（１６ミリ秒）とされ、ＤＳＰ２３では、この拡散符
号のＭ周期分のデータ単位で、捕捉処理動作を行う。上
述の捕捉処理動作を、ＤＳＰ２３の内部構成に反映させ
た構成図を図１４に示す。
【０１７１】すなわち、ＦＦＴ処理部１０１からは、Ｆ
ＦＴ演算処理単位を拡散符号のＭ周期とするＦＦＴ結果
Ｒ（Ｋ）が得られ、メモリ１０２に書き込まれる。この
図１４では、０≦ｋ＜Ｎ、０≦Ｋ＜ＭＮとしている。
【０１７２】そして、このメモリ１０２から、読み出し
アドレスがシフト制御されてＦＦＴ結果が読み出されて
乗算部１０３に供給され、メモリ１０６からの拡散符号
ｃ（ｎ）のＦＦＴ結果Ｃ（ｋ）の複素共役と乗算され
る。
【０１７３】この第３の例の場合、この乗算部１０３か
ら得られる相関関数Ｆ（ｋ）は、図４０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結果Ｃ（ｋ）の複素共役におけ
るｋであり、ｋ0 については、ｆ0 ＝ｋ0 ・ｆs ／ＭＮ
である。
【０１７４】このとき、図１４において、逆ＦＦＴ処理
部１０７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１０７での計算は、前述の第１およ
び第２の実施の形態の場合と同様に、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。
【０１７５】以上のようにして、この第３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。この場合に、Ｍが
大きいほど、受信感度が高くなるものである。したがっ
て、Ｍの値を制御することにより、受信感度を制御する
ことが可能になる。
【０１７６】なお、この第３の例の場合においても、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。
【０１７７】〔デジタルマッチドフィルタによる同期捕
捉の第４の例〕前述の第３の実施の形態では、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
時間が長くなると共に、メモリ１０２の容量が大きくな
る。同期捕捉の第４の例は、この問題を改善したもので
ある。
【０１７８】図１３に示したように、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。
【０１７９】ここで、ＦＦＴ結果Ｒ（Ｋ）（ただし、０
≦Ｋ＜ＮＭ）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。説明の簡単のため、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１５〜図１８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Ｇ
ＰＳ信号のエネルギーがある。図１５〜図１８の例で
は、図１５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。
【０１８０】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、つまり、ｋ0’≦ｋ0＜ｋ0’＋１であ
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。
【０１８１】ＦＦＴ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。
【０１８２】図１９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１９のＦ
ＦＴ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２０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。
【０１８３】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。
【０１８４】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。
【０１８５】以上説明した同期捕捉の第４の例における
同期捕捉部２０での処理の流れを、図２１および図２２
のフローチャートを参照しながら説明する。図２１およ
び図２２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２１および図２２のフローチャートは、主と
してＤＳＰ２３でのソフトウエア処理に対応するもので
ある。
【０１８６】まず、Ｒ（Ｋ）（ただし、０≦Ｋ＜ＮＭで
あり、Ｋ＝ｉ×Ｍ＋ｕ）の分割組数についての変数ｕ
（０≦ｕ＜Ｍ）を初期化し（ステップＳ２１）、次に、
周波数変換部１０からのＩＦデータをサンプリング回路
２１でサンプリングし、そのサンプリングデータを、拡
散符号のＭ周期分、例えば１６周期分（１６ミリ秒）、
信号ｒ（ｎ）（ただし、０≦ｎ≦ＭＮ）としてＲＡＭ２
２に取り込む（ステップＳ２２）。次に、この信号ｒ
（ｎ）をＦＦＴ処理部１０１でＦＦＴし、そのＦＦＴ結
果Ｒ（Ｋ）をメモリ１０２に書き込む（ステップＳ２
３）。次に、信号を受信したＧＰＳ衛星に対応する拡散
符号のＦＦＴ結果Ｃ（ｋ）をメモリ１０６にセットする
（ステップＳ２４）。
【０１８７】次に、受信信号ｒ（ｎ）のＦＦＴ結果Ｒ
（Ｋ）のメモリ１０２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１０２からのＦＦＴ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ｖを、初期値ｖ＝０にセットする（ステップＳ２
６）。
【０１８８】次に、メモリ１０２から、受信信号ｒ
（ｎ）のＦＦＴ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Ｓ２７）。
そして、読み出したＦＦＴ結果Ｒ（Ｋ−ｋ'）と、拡散
符号のＦＦＴ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Ｓ２８）。
【０１８９】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）。
【０１９０】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ｖが予め設定された最大
値ｖmaxよりも小さいかどうか判別する（ステップＳ３
２）。この最大値ｖmaxは、周波数に換算したときに、
１ｋＨｚに相当する。
【０１９１】そして、シフト制御の変更回数ｖが予め設
定された最大値ｖmax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ｖを１だけインクリメント
（ｖ＝ｖ＋１）すると共に、新たなシフト量ｋ'を、 ｋ'＝ｋ'＋（−１）ｖ×ｖ 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。
【０１９２】また、ステップＳ３２で、シフト制御の変
更回数ｖが、予め設定された最大値ｍmax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ＲＡＭ２２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判別し（ステップＳ４
１）、前記所定回数以上でなければ、ステップＳ２２に
戻り、ＲＡＭ２２に新たなデータを取り込んで、以上の
処理を繰り返す。
【０１９３】また、ステップＳ４１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Ｓ３６）、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ｕ
がＭ−１より小さいかどうか判別し（ステップＳ３
８）、小さいときには、変数ｕをインクリメントし（ス
テップＳ３９）、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。
【０１９４】また、ステップＳ３８で、変数ｕ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Ｓ４０）。
【０１９５】また、ステップＳ３６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Ｓ３７）。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。
【０１９６】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）。
【０１９７】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Ｓ３６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。
【０１９８】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Ｒ（ｋ）の分割組数
についての変数ｕ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。
【０１９９】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
３６に進み、上述したステップＳ３６以降の処理を実行
する。
【０２００】なお、前述した同期捕捉の第１の例の場合
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。
【０２０１】以上説明した第１〜第４の例の同期捕捉方
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、ＦＦＴを用いたデジタルマッ
チドフィルタによる処理を高速なＤＳＰで行うようにし
たことにより、処理時間の大幅な短縮が期待できる。特
に、第３の例および第４の例の場合には、拡散符号のＭ
周期単位でＦＦＴ処理をするようにしたことにより、同
期捕捉を高感度で行うことができる。
【０２０２】さらに、第４の例の場合には、拡散符号の
Ｍ周期単位でＦＦＴ処理を、より高速に行うようにする
ことができる。
【０２０３】以上のような同期捕捉方法によって、同期
捕捉部２０で４個以上のＧＰＳ衛星からの信号の同期捕
捉ができれば、ＧＰＳ受信機としては、それらの拡散符
号の位相とＩＦキャリア周波数とからＧＰＳ受信機の位
置と速度を計算することが可能である。つまり、同期保
持部３０を設けなくても測位演算を行うことは可能であ
る。
【０２０４】しかし、ＧＰＳ受信機として十分な高精度
の測位および速度計算を行うためには、高精度で拡散符
号の位相とＩＦキャリア周波数を検出する必要があり、
そのためには、サンプリング回路２１におけるサンプリ
ング周波数を高くする、ＲＡＭ２２に取り込むＩＦデー
タの時間長を長くするといったことが必要になる。
【０２０５】さらに、同期捕捉部２０にデジタルマッチ
ドフィルタを用いた構成とした場合には、デジタルマッ
チドフィルタ自身は、同期保持機能を有しないことをも
考慮しなければならない。
【０２０６】また、ＧＰＳ受信機の外部から航法メッセ
ージを取得しないとすると、同期捕捉部２０は、４個以
上のＧＰＳ衛星の航法メッセージを２０ｍｓ毎に復調す
る必要があり、ＤＳＰ２３は常に同期の検出と航法メッ
セージの復調をかなり高速に行う必要がある。
【０２０７】以上のように、同期捕捉部２０のみによ
り、ＧＰＳ受信機の位置計算および速度計算を十分な精
度で行おうとすると、ハードウェアのサイズ増によるコ
ストアップと消費電力増となり、ＧＰＳ受信機を実際に
製造する際の大きな問題となってしまう。
【０２０８】そこで、この実施形態では、粗い精度での
同期捕捉を専用の同期捕捉部２０で行い、複数のＧＰＳ
衛星信号の同期保持および航法メッセージの復調は同期
保持部３０で行うものとしている。そして、同期捕捉部
２０は、検出したＧＰＳ衛星番号と、その拡散符号の位
相と、ＩＦキャリア周波数と、相関検出信号からなる信
号強度の情報を、制御部４０を通じて同期保持部３０に
データとして渡し、後述するように、同期保持部３０
は、そのデータを初期値として動作を開始するようにす
る。
【０２０９】［同期保持部３０の構成］複数のＧＰＳ衛
星信号の同期保持を並列して行うために、同期保持部３
０は、１つずつのＧＰＳ衛星信号を１チャンネルとし
て、複数チャンネル分を備える構成とされる。
【０２１０】図２３は、この実施形態における同期保持
部３０の構成例を示す。この同期保持部３０は、ｎチャ
ンネル分のチャンネル同期保持部３０ＣＨ１、３０ＣＨ
２、・・・、３０ＣＨｎと、コントロールレジスタ３３
とからなる。チャンネル同期保持部３０ＣＨ１、３０Ｃ
Ｈ２、・・・、３０ＣＨｎのそれぞれは、コスタスルー
プ３１とＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏ
ｐ）３２とを備える。
【０２１１】コントロールレジスタ３３は、制御部４０
のＣＰＵ４１に接続され、後述するように、コスタスル
ープ３１やＤＬＬ３２のループフィルタのパラメータ
や、フィルタ特性を定めるためのデータを受け取り、Ｃ
ＰＵ４１により指示されるチャンネルの、ＣＰＵ４１に
より指示される部位に、そのデータを設定するようにす
る。また、コントロールレジスタ３３は、コスタスルー
プ３１やＤＬＬ３２のループフィルタからの相関値情報
や周波数情報を受け取り、ＣＰＵ４１からのアクセスに
応じてそれらの情報をＣＰＵ４１に渡すようにする。
【０２１２】〔コスタスループ３１と、ＤＬＬ３２の構
成〕図２４はコスタスループ３１の構成例を示すブロッ
ク図であり、また、図２５は、ＤＬＬ３２の構成例を示
すブロック図である。
【０２１３】コスタスループ３１は、ＩＦキャリア周波
数の同期保持、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、ＤＬＬ３２は、ＧＰＳ衛星信号の拡
散符号の位相同期保持を行う部分である。そして、コス
タスループ３１とＤＬＬ３２とが協働し、ＧＰＳ衛星信
号についてスペクトラム逆拡散を行って、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、制御部４０の
ＣＰＵ４１に供給する。以下、コスタスループ３１とＤ
ＬＬ３２との動作について具体的に説明する。
【０２１４】〔コスタスループ３１について〕周波数変
換部１０からのＩＦデータは、乗算器２０１に供給され
る。この乗算器２０１には、図２５に示すＤＬＬ３２の
拡散符号発生器３２０からの拡散符号が供給される。
【０２１５】ＤＬＬ３２の拡散符号発生部３２０から
は、一致（プロンプト）拡散符号Ｐ、進み（アーリ）拡
散符号Ｅ、遅れ（レート）拡散符号Ｌの、３つの位相の
拡散符号が発生する。ＤＬＬ３２では、後述するよう
に、進み拡散符号Ｅおよび遅れ拡散符号Ｌと、ＩＦデー
タとの相関を計算し、それぞれの相関値が等しくなるよ
うに、拡散符号発生器３２０からの拡散符号の発生位相
を制御し、これにより、一致拡散符号Ｐの位相が、ＧＰ
Ｓ衛星信号の拡散符号の位相と一致するようにする。
【０２１６】コスタスループ３１の逆拡散用の乗算器２
０１には、拡散符号発生器３２０からの一致拡散符号Ｐ
が供給されて、逆拡散される。この乗算器２０１からの
逆拡散されたＩＦデータは、乗算器２０２および２０３
に供給される。
【０２１７】コスタスループ３１は、図２４に示すよう
に、乗算器２０２および２０３と、ローパスフィルタ２
０４，２０５と、位相検出器２０６と、ループフィルタ
２０７と、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；数値制御型発振器）
２０８と、相関検出器２０９と、２値化回路２１０と、
拡散符号ロック判定部２１１と、スイッチ回路２１２
と、ＩＦキャリアロック判定部２１３とからなってい
る。
【０２１８】ローパスフィルタ２０４，２０５のカット
オフ周波数情報と、ループフィルタ２０７のフィルタ特
性を定めるパラメータと、ＮＣＯ２０８の発振中心周波
数を定めるための周波数情報とは、後述するように、同
期捕捉部２０での同期捕捉結果に基づいて、ＣＰＵ４１
からコントロールレジスタ３３を通じて設定される。
【０２１９】スイッチ回路２１２は、コスタスループ３
１のループを開閉制御するためのもので、ＣＰＵ４１か
らの切り換え制御信号によりオンオフされる。なお、同
期保持動作がスタートする前の初期的な状態では、スイ
ッチ回路２１２はオフとされ、ループ開の状態とされ、
後述するように、同期保持動作がスタートして、コスタ
スループの相関検出器２０９の相関出力が有意なレベル
となったときに、このスイッチ回路２１２がオンとされ
て、ループ閉とされるようにされる。
【０２２０】乗算器２０１において逆拡散された信号
は、乗算器２０２、２０３に供給される。これら乗算器
２０２，２０３には、制御部４０のＣＰＵ４１からの周
波数情報により、ほぼＩＦキャリア周波数にされたＮＣ
Ｏ２０８からの、直交位相のＩ（Ｓｉｎｅ）信号と、Ｑ
（Ｃｏｓｉｎｅ）信号とが供給される。
【０２２１】これら乗算器２０２および２０３の乗算結
果は、ローパスフィルタ２０４および２０５を通じて位
相検出器２０６に供給される。ローパスフィルタ２０４
および２０５は、制御部４０のＣＰＵ４１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。
【０２２２】位相検出器２０６は、ローパスフィルタ２
０４および２０５からの信号に基づいて、ＩＦキャリア
とＮＣＯ２０８からの周波数信号との位相誤差を検出
し、この位相誤差をループフィルタ２０７を介してＮＣ
Ｏ２０８に供給する。これによりＮＣＯ２０８が制御さ
れて、ＮＣＯ２０８からの出力周波数信号の位相が、Ｉ
Ｆキャリア成分に同期するようにされる。
【０２２３】なお、ループフィルタ２０７は、制御部４
０のＣＰＵ４１から供給されるパラメータに応じて、位
相検出器２０６からの位相誤差情報を積分して、ＮＣＯ
２０８を制御するＮＣＯ制御信号を形成するものであ
る。ＮＣＯ２０８は、ループフィルタ２０７からのＮＣ
Ｏ制御信号によって、前述したように、ＮＣＯ２０８か
らの出力周波数信号の位相が、ＩＦキャリア成分に同期
するようにされる。
【０２２４】また、コスタスループ３１のローパスフィ
ルタ２０４および２０５の出力は、相関検出器２０９に
供給される。相関検出器２０９は、これに供給されるロ
ーパスフィルタ２０４および２０５の出力信号をそれぞ
れ自乗して加算して出力する。この相関検出器２０９の
出力は、ＩＦデータと拡散符号発生器３２０からの一致
拡散符号Ｐとの相関値ＣＶ（Ｐ）示すものである。この
相関値ＣＶ（Ｐ）は、コントロールレジスタ３３を通じ
て制御部４０のＣＰＵ４１に渡される。
【０２２５】そして、ローパスフィルタ２０４の出力信
号は２値化回路２１０に供給されており、この２値化回
路２１０より航法メッセージデータが出力される。
【０２２６】また、相関検出器２０９からの相関値ＣＶ
（Ｐ）出力は、拡散符号ロック判定部２１１に供給され
る。拡散符号ロック判定部２１１は、相関値ＣＶ（Ｐ）
出力と、予め定められているスレッショールド値とを比
較し、相関値ＣＶ（Ｐ）出力がスレッショールド値より
も大きいときには、同期保持がロック状態であることを
示し、相関値ＣＶ（Ｐ）出力がスレッショールド値より
も小さいときには、同期保持がアンロック状態であるこ
とを示す拡散符号ロック判定出力を出力する。
【０２２７】この実施形態では、この拡散符号ロック判
定出力は制御部４０のＣＰＵ４１に送られ、ＣＰＵ４１
は、この拡散符号ロック判定出力から、同期保持部３０
における拡散符号のロック状態、アンロック状態を認識
するようにする。ＣＰＵ４１は、この拡散符号ロック判
定出力からは、拡散符号の同期が保持されていることの
みを判定する。したがって、ＣＰＵ４１は、この拡散符
号ロック判定出力からでは、拡散符号の同期は取れてい
るが、ＩＦキャリアのロックが外れた状態の検知は行わ
ない。ＣＰＵ４１は、ＩＦキャリアロック判定部２１３
の出力から、ＩＦキャリアの周波数ロックは外れたか否
かの判定を行う。
【０２２８】ＩＦキャリアロック判定部２１３には、ロ
ーパスフィルタ２０４および２０５の出力は供給され
る。このＩＦキャリアロック判定部２１３では、ローパ
スフィルタ２０４および２０５の出力の絶対値の比を求
め、その比の値が予め定めたスレッショールド値以上で
あるときには、ＩＦキャリアの同期がロック状態である
ことを示し、そうでなかったときには、ＩＦキャリアの
同期が外れた状態（アンロック状態）であることを示す
ＩＦキャリアロック判定出力を出力する。
【０２２９】すなわち、ＩＦキャリアロック判定出力
は、ローパスフィルタ２０４の出力をＩo、ローパスフ
ィルタ２０５の出力をＱｏとし、前記スレッショールド
値をｔｈとしたとき、 ｜Ｉｏ｜／｜Ｑｏ｜＞ｔｈ であるときにはロック状態、そうでなければ、アンロッ
ク状態を示すものとなる。
【０２３０】この実施形態では、このＩＦキャリアロッ
ク判定出力は制御部４０のＣＰＵ４１に送られる。ＣＰ
Ｕ４１は、このＩＦキャリアロック判定出力から、ＩＦ
キャリアについてのロック状態、アンロック状態を認識
するようにする。
【０２３１】〔ＤＬＬ３２について〕図２５に示すよう
に、ＤＬＬ３２においては、周波数変換部１０からのＩ
Ｆデータは、乗算器３０１および３１１に供給される。
そして、乗算器３０１には、拡散符号発生器３２０から
の進み拡散符号Ｅが供給され、また、乗算器３１１に
は、拡散符号発生器３２０からの遅れ拡散符号Ｌが供給
される。
【０２３２】乗算器３０１は、ＩＦデータと進み拡散符
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乗算器３０２、３０３
に供給する。そして、乗算器３０２には、前述のコスタ
スループ３１のＮＣＯ２０８からのＩ信号が供給され、
乗算器３０３には、ＮＣＯ２０８からのＱ信号が供給さ
れる。
【０２３３】乗算器３０２は、逆拡散されたＩＦデータ
とＮＣＯ２０８からのＩ信号とを乗算し、その結果をロ
ーパスフィルタ３０４を通じて相関検出器３０６に供給
する。同様に、乗算器３０３は、逆拡散されたＩＦデー
タとＮＣＯ２０８からのＱ信号とを乗算し、その結果を
ローパスフィルタ３０５を通じて相関検出器３０６に供
給する。
【０２３４】なお、ローパスフィルタ３０４、３０５
は、コスタスループ３１のローパスフィルタ２０４，２
０５と同様に、制御部４０のＣＰＵ４１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。
【０２３５】相関検出器３０６は、これに供給されるロ
ーパスフィルタ３０４，３０５からの出力信号をそれぞ
れ自乗して加算して出力する。この相関検出器３０６か
らの出力は、ＩＦデータと、拡散符号発生器３２０から
の進み拡散符号Ｅとの相関値ＣＶ（Ｅ）示すものであ
る。この相関値ＣＶ（Ｅ）は、位相検出器３２１に供給
されるとともに、コントロールレジスタ３３に格納さ
れ、制御部４０のＣＰＵ４１が用いることができるよう
にされる。
【０２３６】同様に、乗算器３１１は、ＩＦデータと遅
れ拡散符号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乗算器３１
２、３１３に供給する。乗算器３１２には、前述したよ
うに、ＮＣＯ２０８からのＩ信号が供給され、乗算器３
１３には、ＮＣＯ２０８からのＱ信号が供給される。
【０２３７】乗算器３１２は、逆拡散されたＩＦデータ
とＮＣＯ２０８からのＩ信号とを乗算し、その結果をロ
ーパスフィルタ３１４を通じて相関検出器３１６に供給
する。同様に、乗算器３１３は、逆拡散されたＩＦデー
タとＮＣＯ２０８からのＱ信号とを乗算し、その結果を
ローパスフィルタ３１５を通じて相関検出器３１６に供
給する。ローパスフィルタ３１４、３１５は、前述のロ
ーパスフィルタ３０４、３０５と同様に、制御部４０の
ＣＰＵ４１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。
【０２３８】相関検出器３１６は、これに供給されるロ
ーパスフィルタ３１４，３１５からの出力信号をそれぞ
れ自乗して加算し、その演算結果を出力する。この相関
検出器３１６からの出力は、ＩＦデータと、拡散符号発
生器３２０からの遅れ拡散符号Ｌとの相関値ＣＶ（Ｌ）
を示すものである。この相関値ＣＶ（Ｌ）は、位相検出
器３２１に供給されるとともに、コントロールレジスタ
３３に格納され、制御部４０のＣＰＵ４１が用いること
ができるようにされる。
【０２３９】位相検出器３２１は、相関検出器３０６か
らの相関値ＣＶ（Ｅ）と、相関検出器３１６からの相関
値ＣＶ（Ｌ）との差分として、一致拡散符号とＧＰＳ衛
星信号の拡散符号との位相差を検出し、その位相差に応
じた信号をループフィルタ３２２を介してＮＣＯ３２３
の数値制御信号として供給する。
【０２４０】拡散符号発生器３２０には、このＮＣＯ
（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃ
ｉｌｌａｔｏｒ；数値制御型発振器）３２３の出力信号
が供給されており、このＮＣＯ３２３の出力周波数が制
御されることにより、拡散符号発生器３２０からの拡散
符号の発生位相が制御される。
【０２４１】なお、ＮＣＯ３２３は、後述するように、
同期捕捉部２０の同期捕捉結果に応じた制御部４０のＣ
ＰＵ４１からの初期発振周波数を制御する周波数情報の
供給を受ける。
【０２４２】以上のＤＬＬ３２におけるループ制御によ
り、ＮＣＯ３２３が制御されて、拡散符号発生器３２０
は、相関値ＣＶ（Ｅ）と相関値ＣＶ（Ｌ）とが同じレベ
ルとなるように、拡散符号Ｐ、Ｅ，Ｌの発生位相を制御
する。これにより、拡散符号発生器３２０から発生する
一致拡散符号Ｐが、ＩＦデータをスペクトラム拡散して
いる拡散符号と位相同期するようにされ、この結果、一
致拡散符号ＰによりＩＦデータが正確に逆スペクトラム
拡散され、コスタスループ３１において、２値化回路２
１０から航法メッセージデータが復調されて出力され
る。
【０２４３】そして、その航法メッセージデータの復調
出力は、図示しないデータ復調回路に供給されて制御部
４０で使用可能なデータに復調された後、制御部４０に
供給される。制御部４０では、航法メッセージデータ
は、測位計算に用いられ、また、適宜、軌道情報（アル
マナック情報やエフェメリス情報）が抽出されて、軌道
情報用メモリ４６に格納される。
【０２４４】なお、ＤＬＬ３２のループフィルタ３２２
は、前述したコスタスループ３１のループフィルタ２０
７と同様に、制御部４０のＣＰＵ４１から供給されるパ
ラメータに基づいて、位相検出器３２１からの位相誤差
情報を積分して、ＮＣＯ３２３を制御するＮＣＯ制御信
号を形成するものである。
【０２４５】ＤＬＬ３２においても、ループフィルタ３
２２と、ＮＣＯ３２３との間に、ループの開閉制御用の
スイッチ回路３２４が設けられ、ＣＰＵ４１からの切り
換え制御信号によりオンオフされる。
【０２４６】なお、同期保持動作がスタートする前の初
期的な状態では、スイッチ回路３２４はオフとされ、ル
ープ開の状態とされ、後述するように、同期保持動作が
スタートして、コスタスループの相関検出器２０９の相
関出力が有意なレベルとなったときに、このスイッチ回
路３２４がオンとされて、ループ閉とされるようにされ
る。
【０２４７】［同期捕捉から同期保持への移行につい
て］この実施形態では、前述したように、同期捕捉部２
０は、検出したＧＰＳ衛星番号と、その拡散符号の位相
と、ＩＦキャリア周波数と、信号強度の情報とを、デー
タとして制御部４０のＣＰＵ４１に渡す。なお、信号強
度の情報は、同期保持処理への移行のための情報として
は、必須のものではない。
【０２４８】取得したデータに基づいて制御部４０のＣ
ＰＵ４１は、同期保持部３０に供給するデータを生成
し、それを同期保持部３０に渡す。同期保持部３０はそ
のデータを初期値として同期保持動作を開始するように
する。
【０２４９】制御部４０のＣＰＵ４１から同期保持部３
０に渡されるデータは、ＤＬＬ３２の拡散符号発生器３
２０からの拡散符号の発生位相を制御するＮＣＯ３２３
の初期発振周波数（発振中心周波数）を決定するための
数値情報と、コスタスループ３１のＮＣＯ２０８の初期
発振周波数（発振中心周波数）を決定するための数値情
報と、ループフィルタ２０７および３２２のフィルタ特
性を決定するためのパラメータと、ローパスフィルタ２
０４，２０５，３０４，３０５，３１４，３１５のカッ
トオフ周波数を決定して、その周波数帯域の広狭を決定
するための係数情報である。
【０２５０】このとき、ＣＰＵ４１から同期保持部３０
に供給される情報は、同期保持部３０で、拡散符号の同
期保持およびＩＦキャリアの同期保持を開始する位相や
周波数、また、フィルタ特性を定めるための初期値デー
タであるが、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０で同期捕捉
した結果として検出された拡散符号の位相およびＩＦキ
ャリア周波数の近傍から同期保持を開始するように、前
記初期値データを生成する。
【０２５１】したがって、同期保持部３０では、同期捕
捉部２０で検出された拡散符号の位相近傍および検出さ
れたＩＦキャリア周波数の近傍から同期保持動作を開始
して、迅速に同期保持のロック状態にすることができる
ようになる。
【０２５２】ところで、ＧＰＳ受信機が位置および速度
を計算するためには、同期捕捉開始から４個以上のＧＰ
Ｓ衛星に対して同期を確立し、保持しなければならな
い。同期捕捉部２０と同期保持部３０および両者を制御
するＣＰＵ４１とによって、４個以上のＧＰＳ衛星から
の信号の同期を保持するまでの過程（以下、この過程を
同期捕捉・同期保持過程と呼ぶ）には複数の方法があ
る。同期捕捉・同期保持過程の幾つかの例を次に説明す
る。
【０２５３】〔同期捕捉・同期保持過程の第１の例〕こ
の第１の例では、同期捕捉部２０は、ＧＰＳ衛星信号の
一つを同期捕捉すると、すぐに、ＣＰＵ４１に、同期保
持動作開始のための割り込み指示と、同期捕捉結果とし
てのＧＰＳ衛星番号、その拡散符号の位相、ＩＦキャリ
ア周波数、相関検出レベルを表わす信号強度を転送し、
転送が終わると別のＧＰＳ衛星についての同期捕捉に移
る。
【０２５４】ＣＰＵ４１は、同期保持部２０からの割り
込み指示を受け取る毎に、同期保持部３０に対して独立
のチャンネルの割り当てを行うと共に、初期値の設定を
行って、同期保持動作を開始させるようにする。
【０２５５】図２６は、この同期捕捉・同期保持過程の
第１の例における同期捕捉部２０での同期捕捉処理の流
れを説明するためのフローチャートである。
【０２５６】まず、同期捕捉のための初期設定を行う
（ステップＳ７１）。この初期設定においては、同期捕
捉のためにサーチするＧＰＳ衛星およびそのサーチの順
番を、ＧＰＳ受信機が軌道情報用メモリ４６に記憶して
いる有効な軌道情報に基づいて設定する。また、その軌
道情報から、ドップラーシフトを考慮したキャリア周波
数を計算して、サーチするＩＦキャリア周波数の中心と
範囲を設定するようにする。
【０２５７】また、電源投入前の過去の動作で得た大体
の発振器誤差が、ＧＰＳ受信機で判明しているのであれ
ば、ＧＰＳ受信機位置を電源投入時に記憶されている位
置、すなわち、前回電源を切る直前の位置と仮定して、
軌道情報から計算したドップラーシフトに合わせて、サ
ーチするＩＦキャリア周波数の中心と範囲を決めるよう
にすると、さらに同期保持に至るまでに要する時間を短
縮できる。
【０２５８】初期設定が終了したら、サーチの順番に従
って、同期捕捉する一つのＧＰＳ衛星を設定する（ステ
ップＳ７２）。これにより、同期捕捉対象の衛星番号が
決まり、また、相関を検出しようとする拡散符号が決ま
る。
【０２５９】次に、同期捕捉部２０では、ＲＡＭ２２
に、サンプリング回路２１でサンプリングしたＩＦデー
タの取り込みを開始し、この開始タイミングで、タイマ
をスタートさせる（ステップＳ７３）。ここで、このタ
イマとしては、制御部４０のタイマ４５を用いるように
する。このタイマ４５は、後述のように、同期保持処理
スタートタイミングを設定する際にも用いられる。
【０２６０】次に、ＤＳＰ２３において、前述したデジ
タルマッチドフィルタを用いた同期捕捉の例のいずれか
を用いて、ステップＳ７２で設定したＧＰＳ衛星信号の
拡散符号について相関検出処理を行う（ステップＳ７
４）。
【０２６１】そして、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号につい
て相関が検出されたか否か、つまり、ＧＰＳ衛星信号の
同期捕捉ができたか否か判別し（ステップＳ７５）、相
関が検出できたときには、ＣＰＵ４１に対して割り込み
指示を発生させると共に、同期捕捉の検出結果として、
ＧＰＳ衛星番号、拡散符号の位相、ＩＦキャリア周波
数、信号強度の情報をＣＰＵ４１に渡す（ステップＳ７
６）。
【０２６２】そして、サーチすべきＧＰＳ衛星のすべて
についての同期捕捉サーチが終了したか否か判別し（ス
テップＳ７７）、未だサーチすべきＧＰＳ衛星が残って
いるときには、ステップＳ７２に戻り、同期捕捉する次
のＧＰＳ衛星を設定して、以上の同期捕捉処理を繰り返
す。また、ステップＳ７７で、サーチすべきすべてのＧ
ＰＳ衛星についての同期捕捉が終了したと判別したとき
には、同期捕捉動作を終了して、同期捕捉部２０を待機
状態（スタンバイ状態）にする。
【０２６３】また、ステップＳ７５で相関が検出できな
いと判別したときには、その状態が予め定めた所定時間
以上経過したか否か判別し（ステップＳ７８）、所定時
間経過していなければ、ステップＳ７５に戻って、相関
検出を継続する。
【０２６４】ステップＳ７８で、所定時間経過したと判
別したときには、ステップＳ７７に進み、サーチすべき
ＧＰＳ衛星のすべてについての同期捕捉サーチが終了し
たか否か判別し、未だサーチすべきＧＰＳ衛星が残って
いるときには、ステップＳ７２に戻り、同期捕捉する次
のＧＰＳ衛星を設定し、以上の同期捕捉処理を繰り返
す。
【０２６５】また、ステップＳ７７で、サーチすべきす
べてのＧＰＳ衛星についての同期捕捉が終了したと判別
したときには、同期捕捉動作を終了して、同期捕捉部２
０を待機状態（スタンバイ状態）にする。
【０２６６】この実施形態では、ＣＰＵ４１は、同期捕
捉部２０への電源供給のオンオフ制御、または、この同
期捕捉部２０に対する逓倍／分周回路３からの動作クロ
ックの供給のオンオフ制御を行うことができるように構
成されており、上記の同期捕捉部２０のスタンバイ状態
では、ＣＰＵ４１により、同期捕捉部２０への電源の供
給はオフ、または、動作クロックの供給が停止されて、
不要な消費電力が抑えられている。
【０２６７】同期捕捉部２０を、上述のように、デジタ
ルマッチドフィルタで構成すると、ＤＳＰ２３でのＦＦ
Ｔ計算を速くするためには高いクロックで動作させるこ
とが望ましく、したがって、動作時の消費電力が大きく
なるが、同期捕捉部２０において、初期設定したすべて
のＧＰＳ衛星からの信号の同期捕捉検出が終わり、同期
保持部３０で４個以上の同期保持ができていれば、同期
捕捉部２０の役割は終了する。
【０２６８】この実施形態では、上述のように、ＣＰＵ
４１は、同期捕捉部２０の役割終了後は、スタンバイ状
態にしているので、同期捕捉部２０における不要な消費
電力が抑えられている。
【０２６９】なお、上記の例では、初期設定したすべて
のＧＰＳ衛星についての同期捕捉が完了した後、ＣＰＵ
４１は、同期捕捉部２０をスタンバイ状態に移行させる
ようにしたが、同期保持部３０で同期保持できたＧＰＳ
衛星が４個以上になったことを確認してから、ＣＰＵ４
１が同期捕捉部２０をスタンバイ状態に移行させるよう
にしてもよい。
【０２７０】なお、ＣＰＵ４１は、一旦、スタンバイ状
態になった同期捕捉部２０を、再同期捕捉が必要な状態
になったときに、動作状態に復帰させるようにすること
ができることは勿論である。
【０２７１】次に、同期捕捉部２０からの割り込み指示
を受けたＣＰＵ４１による同期保持部３０の制御処理に
ついて、図２７および図２８のフローチャートを参照し
ながら説明する。
【０２７２】図２７は、ＣＰＵ４１が、同期捕捉部２０
から、割り込み指示および同期捕捉結果としての拡散符
号の位相、ＩＦキャリア周波数、ＧＰＳ衛星番号、信号
強度の情報を受け取ったときに、同期保持部３０におい
てチャンネル割り当てし、同期保持スタートをさせるた
めの処理である。また、図２８は、ＣＰＵ４１が、同期
保持スタートさせた同期保持部３０の各１チャンネルに
おいての同期保持処理制御のためのフローチャートであ
る。まず、図２７の同期保持スタート処理について説明
する。
【０２７３】まず、ＧＰＳ受信機への電源投入時などに
おいて、ＣＰＵ４１は、同期保持部３０のＮＣＯ、ロー
パスフィルタ、ループフィルタなどへ定数の初期設定を
行っておく（ステップＳ８１）。なお、このとき、コス
タスループ３１およびＤＬＬ３２は、いずれも初期状態
はループ開とされる。
【０２７４】次に、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０から
の割り込み指示を監視し（ステップＳ８２）、割り込み
指示を検出したときには、同期捕捉部２０から、ＧＰＳ
衛星番号、拡散符号の位相、ＩＦキャリア周波数、信号
強度の情報を受け取ると共に、同期保持部３０に対し
て、受け取ったＧＰＳ衛星番号に対して独立のチャンネ
ルを割り当てるようにする設定する（ステップＳ８
３）。
【０２７５】そして、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０か
ら受け取った拡散符号の位相から、同期保持スタートタ
イミングを計算するとともに、同期保持部３０の、割り
当てられたチャンネル内の各部に供給する初期値を、同
期捕捉部２０から受け取ったＩＦキャリア周波数に基づ
いて生成する（ステップＳ８４）。
【０２７６】そして、ＣＰＵ４１は、生成した初期値
を、コントロールレジスタ３３を通じて同期保持部３０
の、ステップＳ８３で割り当てられたチャンネル内の各
部に送ると共に、同期保持部３０の、ステップＳ８３で
割り当てられたチャンネル内の拡散符号発生器３２０か
らの一致拡散符号Ｐの発生位相を、前記同期保持スター
トタイミングとするように制御して、同期保持動作をス
タートさせる（ステップＳ８５）。なお、このとき、コ
スタスループ３１およびＤＬＬ３２のループは開のまま
とする。
【０２７７】以上のようにして、同期捕捉されたＧＰＳ
衛星信号について、同期保持のためのチャンネルが割り
当てられ、同期保持スタートを行ったら、ステップＳ８
２に戻り、次の割り込みを待つ。
【０２７８】次に、以上のようにしてスタートしたチャ
ンネル毎の同期保持処理を、図２８のフローチャートに
ついて説明する。
【０２７９】ＣＰＵ４１は、まず、同期保持部３０から
の相関値ＣＶ（Ｐ）が有意なレベルになったか否か判別
し（ステップＳ９１）、相関値ＣＶ（Ｐ）が有意なレベ
ルになったら、コスタスループ３１およびＤＬＬ３２の
ループを閉じて、同期保持動作を行う（ステップＳ９
２）。
【０２８０】次に、ＣＰＵ４１は、同期保持部３０のコ
スタスループ３１のロック判定部２１１からのロック判
定出力を監視し（ステップＳ９３）、同期保持部３０の
ロックを確認したときには、同期保持しているＧＰＳ衛
星の数を１だけインクリメントし（ステップＳ９４）、
同期保持状態を継続する（ステップＳ９５）。
【０２８１】そして、ＣＰＵ４１は、この同期保持動作
中において、コスタスループ３１のロック判定部２１１
からのロック判定出力を監視し（ステップＳ９６）、同
期保持のロックを確認したときには、ステップＳ９５に
戻って、同期保持状態を継続する。そして、ステップＳ
９６で同期保持のロックが外れたと判別したときには、
同期保持しているＧＰＳ衛星の数を１だけデクリメント
し（ステップＳ９７）、同期保持が外れたときの処理を
行うようにする。この同期保持が外れたときの処理につ
いては、後述する。
【０２８２】ＣＰＵ４１は、同期保持部３０で４個以上
のＧＰＳ衛星信号の同期保持ができたと判別したときに
は、ＧＰＳ受信機の位置の計算および速度の計算を行う
ようにする。
【０２８３】ステップＳ９１において、相関値ＣＶ
（Ｐ）が有意なレベルにならないと判別したときには、
その状態が予め定めた所定時間以上経過しかたどうか判
別し（ステップＳ９９）、所定時間以上経過したと判別
したときには、図２７のステップＳ８３で割り当てた同
期保持部３０のチャンネルを空きチャンネルに戻し、当
該チャンネルの同期保持を停止する（ステップＳ１０
０）。
【０２８４】また、ステップＳ９３において、ロック判
定出力によりロック状態が検出できなかったときには、
その状態が予め定めた所定時間以上経過しかたどうか判
別し（ステップＳ１０１）、所定時間以上経過したと判
別したときには、ステップＳ８３で割り当てた同期保持
部３０のチャンネルを空きチャンネルに戻し、当該チャ
ンネルの同期保持を停止する（ステップＳ１００）。
【０２８５】ステップＳ９９、ステップＳ１０１および
ステップＳ１００の部分は、次のような理由により設け
られたものである。すなわち、同期捕捉部２０が検出し
た相関が有意なレベルであっても、ノイズで偶々発生し
た偽の同期である場合もあり得る。突発的に生じたよう
な持続性のない偽の同期に対しては、同期保持部３０で
同期が確立することはない。そこで、同期保持部３０で
一定のサーチ時間内に同期が確立できない場合には、同
期保持動作を停止して、割り当てられたチャンネルを、
空きチャンネルの状態に戻し、次の割り込みを待つよう
にしたものである。
【０２８６】ところで、前述の図２７のステップＳ８４
では、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０で検出した拡散符
号の位相に、同期保持部３０の拡散符号発生器３２０か
らの拡散符号の位相を合わせるように、同期保持部３０
の同期保持スタートタイミングを計算する必要がある
が、その計算の際には、同期捕捉部２０で、一つのＧＰ
Ｓ衛星信号についての同期捕捉が完了するまでに所定時
間が経過しており、ドップラーシフトと、ＧＰＳ受信機
の基準発振器２の誤差の影響を受けることを考慮する必
要がある。
【０２８７】後者の問題は、ＩＦキャリア周波数が、周
波数変換部１０からのＩＦデータのメモリに取り込むた
めのサンプリングクロックを生成している大元の基準発
振器２の誤差を含むことによる。
【０２８８】なお、この実施形態では、同期捕捉部２０
と同期保持部３０とが同じ基準発振器２を発信源とする
クロックで動作しているので、同期捕捉部２０と同期保
持部３０とでは、全く同じ周波数誤差を持つことにな
る。したがって、ＩＦキャリアの同期に関しては、同期
保持部３０が同期捕捉部２０で検出したＩＦキャリア周
波数を初期値として動作を開始することに関しては、全
く問題ない。
【０２８９】このステップＳ８４における同期保持のス
タートタイミングを決定する方法には幾つかの例があ
る。以下、その方法の例について説明する。
【０２９０】〔同期保持のスタートタイミングを決定方
法の第１の例〕同期保持のスタートタイミングとして
は、ＧＰＳ受信機の基準発振器２の誤差の影響を受ける
が、基本的には、拡散符号は１ミリ秒の周期で繰り返さ
れるので、同期保持部３０における拡散符号のスタート
タイミングは、１ミリ秒の整数倍ずれていても問題はな
い。
【０２９１】そこで、この第１の例では、同期捕捉部２
０が、ＩＦデータをＲＡＭ２２に取り込むタイミングで
タイマ４５をスタートさせていることを利用して、この
ＲＡＭ２２に記憶しているＩＦデータについて、同期捕
捉部２０が拡散符号の位相差ｈを検出したとき、ＣＰＵ
４１は、同じタイマ４５を用いて、１ミリ秒の整数倍か
ら、その検出位相差ｈだけずらした時点において、同期
保持部３０の拡散符号発生器３２０で生成する拡散符号
をスタートさせることで、受信信号の拡散符号に位相を
合わせるようにする。
【０２９２】図２９は、その状態を説明するための図で
ある。図２９（Ａ）は、ＩＦデータを示しており、ＰＮ
は、その拡散符号を意味している。図２９（Ｂ）に示す
ように、ＩＦデータの拡散符号ＰＮに対して、図のよう
にｈだけ位相がずれたタイミングで、ＲＡＭ２２にＩＦ
データを取り込んだ場合、ＤＳＰ２３では、その位相ｈ
を、拡散符号の位相の情報（ＤＬＬ３２の拡散符号発生
器３２０をリセットする位相）として検出する。
【０２９３】しかし、その位相差ｈを同期捕捉部２０が
検出した時点は、図２９（Ｃ）に示すように、タイマ４
５をＲＡＭ２２へのＩＦデータの取り込みタイミングで
スタートさせた時点から、数ミリ秒経過した時点となっ
ていたとする。
【０２９４】ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０から拡散符
号についての位相差ｈを受け取った時点が、タイマ４５
で計測している時間の１ミリ秒単位の中間の時点であっ
たときには、当該１ミリ秒単位の時間の経過を待ち、そ
れに拡散符号についての位相差ｈ分を加えた時点を同時
保持スタートタイミングとして、同期保持部３０の拡散
符号発生器３２０の発生位相をリセットする。
【０２９５】これにより、同期保持部３０の拡散符号発
生器３２０の発生位相を、同期捕捉部２０で捕捉したＧ
ＰＳ衛星信号の拡散符号の位相にほぼ合わせることがで
き、同期を確立するまでの時間を短時間にすることがで
きる。
【０２９６】従来のコスタスループ＋ＤＬＬの役割にお
いては、受信信号における拡散符号の位相がわからない
ため、ＤＬＬで生成するＩＦキャリア周波数と拡散符号
の周期を少しずらし、ＩＦデータの拡散符号に対して位
相がスライドしていく中で有意な強度の相関が出る位相
を、最悪の場合、数ｋＨｚの範囲のキャリア周波数と拡
散符号の符号長１０２３におけるすべての位相に対して
検出を行うため、同期を確立するまでにかなりの時間を
要する。
【０２９７】しかし、上述の実施形態においては、同期
保持部３０は、コスタスループ３１およびＤＬＬを用い
る基本的な構成は従来と同じでありながら、同期保持部
３０が受け取った拡散符号の位相とＩＦキャリア周波数
の初期値は、真値からわずかしかずれていないため、有
意な強度の相関がある位相は誤差を含めても初期値の近
辺に必ず存在する。
【０２９８】そして、同期保持部３０は、まず、スイッ
チ回路２１２およびスイッチ回路３２４をオフにして、
コスタスループ３１およびＤＬＬ３２のＮＣＯ２０８お
よび３２３を、ループフィルタ２０７および３２２から
の制御を止めた状態、つまり、ループを開の状態にし
て、それぞれのＮＣＯ２０８および３２３を初期値付近
で変えながら有意な強度の相関を探す。そして、相関を
検出したら、スイッチ回路２１２および３２４をオンに
して、ＤＬＬ３２とコスタスループ３１のループフィル
タ２０７および３２２からのループ制御に切り換えるよ
うにしている。
【０２９９】このため、ＤＬＬ３２における拡散符号の
位相およびコスタスループ３１におけるＩＦキャリアの
位相の同期確立は極めて短時間に行われ、以降、同期を
保持し続けることができる。
【０３００】この場合、ＩＦキャリア周波数は、例えば
数十Ｈｚの精度で初期値が設定できるので、コスタスル
ープ３１およびＤＬＬ３２のローパスフィルタおよびル
ープフィルタの帯域幅は最初から狭くすることができ、
Ｓ／Ｎが高い状態で同期を確立することができる。
【０３０１】同期保持部３０を、例えば１．０２３ＭＨ
ｚ×１６＝１６．３６８ＭＨｚのクロックで動作させ、
ＤＬＬ３２において、拡散符号の位相を１／１６．３６
８ＭＨｚの時間分解能で検出すれば、１／１６チップの
精度で拡散符号の位相から、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機
間の擬似距離を計算でき、また、コスタスループ３１の
ＮＣＯ２０８を、１Ｈｚ単位で制御できる構成にすれ
ば、ＩＦキャリア周波数の分解能は１Ｈｚとなり、ＤＬ
Ｌ３２とコスタスループ３１は、その精度で同期を保持
できる。
【０３０２】〔同期保持のスタートタイミングの決定方
法の第２の例〕上述したように、同期捕捉部２０で検出
された拡散符号の位相、ＩＦキャリア周波数を、同期保
持部３０における拡散符号の位相およびＩＦキャリアの
初期値とすることで、同期保持部３０は、その初期値の
近辺で有意な相関が得られる位相を探すようにする。
【０３０３】同期保持部３０で、このようなサーチが必
要となるのは、前述したように、ＧＰＳ受信機に搭載さ
れている基準発振器２が、公称周波数に対して誤差を持
っていることが一つの理由である。
【０３０４】前述のように、ＦＦＴを利用したデジタル
マッチドフィルタで同期捕捉部２０を構成した場合に
は、同期捕捉部２０の検出結果は、ＩＦデータをＲＡＭ
２２に記憶してから、ＤＳＰの処理時間分遅れて、同期
保持部３０に渡されることになる。
【０３０５】このため、基準発振器２の発振周波数の公
称発振周波数ｆoscとの誤差をΔｆosc、ＤＳＰ２３での
同期捕捉処理時間をＴ秒とすると、同期保持部３０に同
期捕捉結果に応じたデータが渡る時には、Ｔ×Δｆosc
／ｆosc秒の誤差が生じる。例えば、Ｔ＝３秒、Δｆosc
／ｆoscが±３ｐｐｍの範囲内とすると、±９μｓ＝約
９チップ以内の誤差が生ずる。ＤＳＰ２３での同期捕捉
処理時間が長くなると、その分、誤差は大きくなる。
【０３０６】また、前述したように、ＧＰＳ衛星とＧＰ
Ｓ受信機の移動によって生ずるキャリア周波数のドップ
ラーシフトも誤差を生ずる要因である。
【０３０７】ＧＰＳ衛星信号のキャリア周波数をｆrf
（＝１，５７５．４２ＭＨｚ）、受信信号のドップラー
シフトをΔｆdとすると、ドップラーシフトにより、受
信信号の拡散符号の周期は、ほぼ（１−Δｆd／ｆrf）
倍になり、例えば、＋５〜−５ｋＨｚの範囲のドップラ
ーシフトが生じている場合には、３秒間の間には約−
９．５〜９．５μｓ＝−９．５〜９．５チップ分の誤差
が生ずる。
【０３０８】上記の計算例は比較的現実に近い値であっ
て、基準発振器２の誤差と、ドップラーシフトとの両方
の要因を合わせると、±２０チップ程度の範囲内で誤差
が生ずることになる。
【０３０９】この第２の例においては、ＣＰＵ４１は、
同期保持部３０で、この±２０チップ程度の範囲だけを
サーチして、相関を検出して同期保持させるように制御
する。
【０３１０】すなわち、ＣＰＵ４１は、例えば、同期捕
捉部２０で検出された拡散符号の位相より２０チップ分
早くＤＬＬ３２で生成する拡散符号をスタートさせる。
そして、そのときの拡散符号の周期を、ＤＬＬ３２のＮ
ＣＯ３２３の周波数設定を（１＋５／１，５７５，４２
０）ミリ秒より長めに設定しておく。
【０３１１】このようにすれば、同期保持部３０におい
ては、ＩＦデータに含まれるＧＰＳ衛星信号の拡散符号
に対するスライドが＋２０チップ分ずれたところから始
まり、適当な時間の間、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号に対
する、拡散符号発生器３２０からの拡散符号の位相がス
ライドしている状態で相関の有無をサーチできるように
なる。
【０３１２】従来方式がＤＬＬ＋コスタスループにおい
て、１０２３チップの範囲で、かつ、ＩＦキャリア周波
数も、ドップラーシフト＋基準発振器２の誤差の範囲で
変えながら相関検出を行っていたのに比べると、初期値
のＩＦキャリア周波数は、例えば２０チップという、わ
ずかな誤差しかなく、相関を検出する範囲も数十分の一
程度で済むので、同期保持部３０における同期確立に要
する時間は極めて短くなる。
【０３１３】〔同期保持のスタートタイミングの決定方
法の第３の例〕以上のようにして、同期捕捉部２０で、
ＩＦデータに含まれるＧＰＳ信号の拡散符号の位相およ
びＩＦキャリア周波数を高速に検出し、その検出結果に
より同期保持部３０では速やかに同期保持に移行でき
る。
【０３１４】しかし、ＩＦデータ中の微弱な衛星の信号
を検出するために処理シーケンスが増える場合、また、
消費電力を抑えるため同期捕捉部２０を低速のクロック
で動作させている場合等では、同期捕捉部２０での処理
時間が長くなり、同期保持部３０での同期確立までにサ
ーチする範囲が広くなるので好ましくない。
【０３１５】この第３の例においては、周波数変換部１
０と同期捕捉部２０および同期保持部３０の動作クロッ
クの源発振となるのは、基準発振器２であって、共通化
されていることを利用して、上記の問題を改善する。
【０３１６】すなわち、この第３の例においては、同期
捕捉部２０で検出したＩＦキャリア周波数と基準発振器
の公称値に基づく中間周波数Ｆif（例えば、１．０２３
ＭＨｚ）との差をΔＦifとし、ＧＰＳ信号のキャリア周
波数をＦrf（＝１５７５．４２ＭＨｚ）とし、同期捕捉
部２０がＩＦデータをＲＡＭ２２に取り込んでから同期
捕捉処理に要した時間をＴ秒としたとき、図３０に示す
ように、図２９の第１の例の場合における位相差ｈは、
位相差ｈ＋Δｈに補正する。
【０３１７】ここで、補正値Δｈは、 Δｈ＝Ｔ×ΔＦif／Ｆrf により求められる。
【０３１８】この補正値Δｈは、ＣＰＵ４１において、
同期捕捉部２０からのＩＦキャリア周波数の情報と、タ
イマ４５からのＲＡＭ２２へのＩＦデータの取り込み時
点から、同期捕捉部２０からの割り込み指示があった時
点までの時間Ｔとから計算される。ＣＰＵ４１は、その
計算結果に基づいて、同期保持部３０のＤＬＬ３２の拡
散符号発生器３２０からの拡散符号の位相を補正し、同
期保持動作を開始させるようにする。
【０３１９】例えば、ΔＦif＝＋３ｋＨｚ、Ｔ＝１０秒
の場合、補正値Δｈは、Δｈ＝−１９μｓ＝約−１９チ
ップとなる。
【０３２０】この補正により、基準発振器２の誤差とド
ップラーシフトとによって生ずる拡散符号の位相のずれ
は、かなり正確に補正でき、同期捕捉処理に時間を数十
秒要した場合でも、ほぼ１チップ程度の範囲でのサーチ
で同期を確立できる。このような補正が可能なのは以下
の理由による。
【０３２１】周波数変換部１０において、ＧＰＳ衛星信
号のキャリア周波数Ｆrfを中間周波数Ｆif（以上は既
知）に変換するために、公称発振周波数Ｆoscの基準発
振器２から局部発振周波数Ｆlo＝Ｎ×Ｆosc（Ｎは定
数、Ｎ＞＞１）を生成し、Ｆif＝Ｆrf−Ｆloとなるよう
にする。実際に受信するＧＰＳ衛星信号は、中間周波数
Ｆifに対しドップラーシフトと基準発振器２の発振周波
数誤差とによって生ずる誤差ΔＦifが加わる。
【０３２２】すなわち、ドップラーシフトをΔＦd、基
準発振器２の公称発振周波数との誤差をΔＦoscとする
と、 Ｆif＋ΔＦif＝Ｆrf＋ΔＦd−Ｆlo＝Ｆrf＋ΔＦd−Ｎ×
（Ｆosc＋ΔＦosc） となる。したがって、同期捕捉部２０が検出するＩＦキ
ャリア周波数は、Ｆif＋ΔＦifとなる。ただし、ΔＦif
＝ΔＦd−Ｎ×ΔＦoscである。
【０３２３】ここで重要なことは、同期捕捉部２０が検
出できるのはΔＦifだけで、ドップラーシフトΔＦd、
誤差ΔＦoscは、最初の同期捕捉の段階では未知である
ということである。
【０３２４】拡散符号の１周期長である１ミリ秒を、基
準発振器２からの、その公称発振周波数のクロックによ
り、タイマ４５でカウントすると、誤差ΔＦoscがある
ために、実際は、 １×Ｆosc／（Ｆosc＋ΔＦosc）≒（１−ΔＦosc／Ｆos
c）（ミリ秒） になる。
【０３２５】一方、ドップラーシフトΔＦdにより、Ｇ
ＰＳ衛星からの受信信号における拡散符号の１周期長
は、 １×Ｆrf／（Ｆrf＋ΔＦd）≒（１−ΔＦd／Ｆrf）（ミ
リ秒） となる。
【０３２６】受信信号における拡散符号の１周期長と、
基準発振器２の公称発振周波数でカウントした１ミリ秒
との比は、 （１−ΔＦd／Ｆrf）／（１−ΔＦosc／Ｆosc）≒１−
ΔＦd／Ｆrf＋ΔＦosc／Ｆosc となる。
【０３２７】上式の右辺は、さらに変形すると、 １−ΔＦif／Ｆrf＋（ΔＦosc／Ｆosc）×（Ｆif／（Ｎ
×Ｆosc））≒１−ΔＦif／Ｆrf となり、同期捕捉部２０にとって未知のドップラーシフ
トΔＦdと誤差ΔＦoscとを含まない形で、かなり良い近
似ができる。
【０３２８】この結果により、同期捕捉部２０がＩＦデ
ータをＲＡＭ２２に取り込んだ時点から同期捕捉処理を
行い、同期保持部３０に、検出した拡散符号の位相の情
報ｈが渡されるまでの時間がＴ秒かかるとすると、Ｔ秒
の間に同期捕捉部２０が検出した拡散符号の位相から、
−Ｔ×ΔＦif／Ｆrfだけずれることになる。
【０３２９】したがって、同期保持部３０は、図３０
（Ｃ）のように、同期捕捉部２０から渡された拡散符号
の位相の情報ｈに、補正値Δｈ＝−Ｔ×ΔＦif／Ｆrfを
加えたｈ＋Δｈによって、ＤＬＬ３２の拡散符号発生器
３２０で生成する拡散符号のスタートタイミングを合わ
せることで、同期捕捉処理時間Ｔに生じた拡散符号の位
相のずれを補正することができる。これによって同期保
持部３０は、ほぼ１チップ程度の範囲内において相関を
検出して、極めて短時間で同期を確立できる。
【０３３０】以上説明した第３の例においては、必要な
情報は、同期捕捉部２０が検出したＩＦキャリア周波数
だけであり、ドップラーシフト量ΔＦd、基準発振器２
の誤差ΔＦoscも情報としては必要ない。
【０３３１】なお、ＩＦキャリア周波数に依存せず、周
波数変換部１０における中間周波数Ｆifへの周波数変換
を、Ｆif＝Ｆlo−Ｆrfとなるように局部発振周波数を設
定しても、ΔＦifの符号を変えるだけで済む。
【０３３２】〔同期捕捉部２０からの信号強度の情報の
同期保持処理における利用〕同期捕捉部２０は、前述し
たように、ＧＰＳ信号の拡散符号の位相とＩＦキャリア
周波数のほか、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号と、ＧＰＳ受
信機の拡散符号との相関値の大きさを信号強度として、
その信号強度の情報もＣＰＵ４１に供給するようにして
いる。この信号強度の情報を用いることにより、同期保
持部３０での感度および追従性の制御をすることができ
る。また、この信号強度と、同期保持部３０での相関値
とを用いることにより、拡散符号の誤相関を判定するこ
とができる。以下、これについて説明する。
【０３３３】同期保持部３０において同期を確立すると
きに、同期捕捉部２０から渡された拡散符号の位相の近
くに真ではない相関がある場合がある。特に、信号強度
が強いＧＰＳ衛星からの信号に対しては、同じＧＰＳ衛
星からの受信信号でも位相がずれたところに部分相関が
発生する。また、異なるＧＰＳ衛星からの信号間でも同
様の相関がある。このような場合、同期保持部３０は誤
って、そちらへ同期してしまう場合があり得る。
【０３３４】しかし、同期捕捉部２０が、正しく最大の
相関を検出していて、その拡散符号の位相とＩＦキャリ
ア周波数に加えて信号強度の情報を同期保持部３０に渡
すようにすれば、同期保持部３０が検出した相関のレベ
ルが、同期捕捉部２０から渡された信号強度と同等とみ
なせないほど差があれば誤相関と判断して、別の位相の
サーチに移ることで、偽の相関に誤同期する確率を下げ
ることができる。
【０３３５】また、同期保持部３０のコスタスループ３
１のローパスフィルタとループフィルタおよびＤＬＬ３
２のローパスフィルタとループフィルタは、帯域を狭く
すればＳ／Ｎが良くなるので感度が上がるが、応答は遅
くなるために同期確立とその後の同期保持においてＧＰ
Ｓ受信機位置の急な変化に対する追従性は悪くなる。
【０３３６】したがって、受信信号の信号強度が強いと
きには追従性を重視し、弱いときは感度を上げた方が良
い。これらのフィルタの帯域は、同期捕捉部２０から渡
された信号強度に応じて、同期保持動作の初期段階で設
定できる。
【０３３７】以上のことを反映した、ＣＰＵ４１におけ
る同期保持スタート制御のためのフローチャートを図３
１に示し、また、チャンネル毎同期保持処理のフローチ
ャートを図３２に示す。なお、この図３１のフローチャ
ートは、図２７のフローチャートの一部を変更したもの
であって、図２７のフローチャートのステップと同一の
ステップ部分には、同一のステップ番号を付してある。
また、同様に、図３２のフローチャートは、図２８のフ
ローチャートの一部を変更したものであって、図２８の
フローチャートのステップと同一のステップ部分には、
同一のステップ番号を付してある。以下、この図２７、
図２８との変更点を中心に、図３１、図３２の処理動作
の要点を説明する。
【０３３８】まず、図３１の同期保持スタート処理につ
いて説明する。ＣＰＵ４１は、ステップＳ８３におい
て、同期保持部３０に対して、受け取ったＧＰＳ衛星番
号に対して独立のチャンネルを割り当てるようにする設
定した後、同期捕捉部２０から受け取った信号強度の大
きさを調べる（ステップＳ１１１）。
【０３３９】そして、次のステップＳ１１２において
は、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０から受け取った拡散
符号の位相から、同期保持スタートタイミングを計算す
るとともに、同期保持部３０の、割り当てられたチャン
ネル内の各部に供給する初期値を、同期捕捉部２０から
受け取ったＩＦキャリア周波数に基づいて生成するが、
その際に、ステップＳ１１１で調べた信号強度に応じ
て、コスタスループ３１およびＤＬＬ３２のローパスフ
ィルタ２０４，２０５および３０４，３０５，３１４，
３１５とループフィルタ２０７，３２２の設定値を決定
する。
【０３４０】すなわち、ステップＳ１１１で調べた信号
強度が弱いときには、感度を上げた方が良いので、コス
タスループ３１およびＤＬＬ３２のローパスフィルタ２
０４，２０５および３０４，３０５，３１４，３１５と
ループフィルタ２０７，３２２の設定値は、帯域を狭く
するような値とする。また、ステップＳ１１１で調べた
信号強度が強いときには、追従性を良くした方が良いの
で、コスタスループ３１およびＤＬＬ３２のローパスフ
ィルタ２０４，２０５および３０４，３０５，３１４，
３１５とループフィルタ２０７，３２２の設定値は、帯
域を広くするような値とする。
【０３４１】そして、ＣＰＵ４１は、次のステップＳ８
５に進んで、生成した初期値を、コントロールレジスタ
３３を通じて同期保持部３０の、ステップＳ８３で割り
当てられたチャンネル内の各部に送ると共に、同期保持
部３０の、ステップＳ８３で割り当てられたチャンネル
内の拡散符号発生器３２０からの一致拡散符号Ｐの発生
位相を、前記同期保持スタートタイミングとするように
制御して、同期保持動作をスタートさせる。このとき、
コスタスループ３１およびＤＬＬ３２のループは開のま
まとする。そして、ステップＳ８２に戻り、次の割り込
みの発生を待つ。
【０３４２】次に、図３２のチャンネル毎同期保持処理
について説明する。まず、ＣＰＵ４１は、同期保持部３
０からの相関値ＣＶ（Ｐ）と、ステップＳ１１１で調べ
た信号強度（同期捕捉部２０での相関検出信号のレベ
ル）とを比較し（ステップＳ１１３）、両者が同等のも
のであるかどうか判別する（ステップＳ１１４）。
【０３４３】そして、このステップＳ１１４での判別の
結果、両者に同等と見なせないほどの差があると判別し
たときには、同期捕捉部２０からの相関結果は、誤相関
によるものと判断し、ステップＳ１００に進み、ステッ
プＳ８３で割り当てた同期保持部３０のチャンネルを空
きチャンネルに戻し、このチャンネルにおける同期保持
動作を終了する。
【０３４４】また、ステップＳ１１４での判別の結果、
同期保持部３０からの相関値ＣＶ（Ｐ）と、ステップＳ
１１１で調べた信号強度とが同等であると判別したとき
には、前述したステップＳ９１以降の同期保持のステッ
プを実行する。
【０３４５】以上のようにして、この例においては、同
期捕捉部２０で検出した信号強度を用いて、誤相関を防
止するとともに、信号強度に応じて、感度および追従性
を制御することができる。
【０３４６】〔同期捕捉・同期保持過程の第２の例〕同
期捕捉・同期保持過程の第１の例では、サーチ可能なす
べてのＧＰＳ衛星からの受信信号を順次に同期捕捉し、
同期捕捉できたら割り込みを発生させて、同期保持をス
タートさせ、次のＧＰＳ衛星からの信号についての同期
捕捉を開始するようにしたが、この第２の例では、制御
部４０の軌道情報用メモリ４６に記憶されている軌道情
報を用いることにより、同期が確立、つまり、４個以上
のＧＰＳ衛星信号についての同期保持ができるまでの時
間を短縮するようにする。
【０３４７】図３３は、この同期捕捉・同期保持過程の
第２の例における同期捕捉部２０での同期捕捉処理の流
れを説明するためのフローチャートである。なお、以下
に説明する処理は、ＧＰＳ受信機に電源が投入されてか
ら、同期捕捉部２０で同期捕捉が開始され、同期保持に
移行するまでの処理を説明するものである。
【０３４８】まず、同期捕捉のための初期設定を行う
（ステップＳ１２１）。この初期設定においては、同期
捕捉のためにサーチするＧＰＳ衛星およびそのサーチの
順番を、ＧＰＳ受信機が記憶している有効な軌道情報に
基づいて設定する。また、軌道情報から、ドップラーシ
フトを考慮したキャリア周波数を計算して、サーチする
ＩＦキャリア周波数の中心と範囲を設定するようにす
る。
【０３４９】また、電源投入前の過去の動作で得た大体
の基準発振器２の誤差が、ＧＰＳ受信機で判明している
のであれば、ＧＰＳ受信機位置を電源投入時に記憶され
ている位置、すなわち、前回電源を切る直前の位置と仮
定して、軌道情報用メモリ４６の軌道情報から計算した
ドップラーシフトに合わせて、サーチするＩＦキャリア
周波数の中心と範囲を決めるようにすると、さらに同期
保持に至るまでに要する時間を短縮できる。
【０３５０】初期設定が終了したら、サーチの順番に従
って、同期捕捉する一つのＧＰＳ衛星を設定する（ステ
ップＳ１２２）。これにより、同期捕捉対象の衛星番号
が決まり、また、相関を検出しようとする拡散符号が決
まる。
【０３５１】次に、同期捕捉部２０では、ＲＡＭ２２
に、サンプリング回路２１でサンプリングしたＩＦデー
タの取り込みを開始し、この開始タイミングで、タイマ
４５をスタートさせる（ステップＳ１２３）。
【０３５２】次に、ＤＳＰ２３において、前述したデジ
タルマッチドフィルタを用いた同期捕捉の例のいずれか
を用いて、ステップＳ１２２で設定したＧＰＳ衛星信号
の拡散符号について相関検出処理を行う（ステップＳ１
２４）。
【０３５３】そして、ＧＰＳ衛星信号の拡散符号につい
て相関が検出されたか否か、つまり、ＧＰＳ衛星信号の
同期捕捉ができたか否か判別し（ステップＳ１２５）、
相関が検出できたときには、ＣＰＵ４１に対して割り込
み指示を発生させると共に、同期捕捉の検出結果とし
て、ＧＰＳ衛星番号、拡散符号の位相、ＩＦキャリア周
波数、信号強度の情報をＣＰＵ４１に渡す（ステップＳ
１２８）。
【０３５４】また、ステップＳ１２５で相関が検出でき
ないと判別したときには、その状態が予め定めた所定時
間以上経過したか否か判別し（ステップＳ１２６）、所
定時間経過していなければ、ステップＳ１２５に戻っ
て、相関検出を継続する。
【０３５５】ステップＳ１２６で、所定時間経過したと
判別したときには、ステップＳ１２７に進み、サーチす
べきＧＰＳ衛星のすべてについての同期捕捉サーチが終
了したか否か判別し、未だサーチすべきＧＰＳ衛星が残
っているときには、ステップＳ１２２に戻り、同期捕捉
する次のＧＰＳ衛星を設定して、ステップＳ１２２以降
の同期捕捉処理を繰り返す。
【０３５６】ステップＳ１２７で、サーチすべきすべて
のＧＰＳ衛星についての同期捕捉が終了したと判別した
ときには、同期捕捉動作を終了して、同期捕捉部２０を
待機状態（スタンバイ状態）にする。
【０３５７】前述もしたように、この実施形態では、Ｃ
ＰＵ４１は、同期捕捉部２０への電源供給のオンオフ制
御、または、この同期捕捉部２０に対する逓倍／分周回
路３からの動作クロックの供給のオンオフ制御を行うこ
とができるように構成されており、上記の同期捕捉部２
０のスタンバイ状態では、ＣＰＵ４１により、同期捕捉
部２０への電源の供給はオフ、または、動作クロックの
供給が停止されて、不要な消費電力が抑えられている。
【０３５８】以上のようにして、同期捕捉部２０は、Ｃ
ＰＵ４１が軌道情報から決めたＧＰＳ衛星を検出してい
く順番に従って有意な相関をサーチする。そして、同期
捕捉部４１が確実な信号強度で最初の衛星を検出できた
ら、ＣＰＵ４１は、第１の例と同様に、同期保持部３０
の１つのチャンネルを割当て、検出された衛星番号と拡
散符号の位相、ＩＦキャリア周波数を設定して、同期保
持動作を開始する。
【０３５９】ただし、この第２の例では、同期捕捉部２
０では、一つのＧＰＳ衛星信号の同期捕捉が完了した
ら、スタンバイ状態になり、他のＧＰＳ衛星信号につい
ての同期捕捉は行わない。
【０３６０】この第２の例においては、ＣＰＵ４１は、
電源投入時において、あるいは同期捕捉部２０の動作開
始時において、ＧＰＳ受信機位置が、記憶されている位
置であると仮定して、ＧＰＳ衛星の軌道情報から、ＧＰ
Ｓ受信機が捕捉可能な各ＧＰＳ衛星について、大体の視
線距離とドップラーシフト量を計算して推定しておくよ
うにする。
【０３６１】そして、同期捕捉部２０で１個のＧＰＳ衛
星について拡散符号の位相とＩＦキャリア周波数の検出
ができたら、ＣＰＵ４１は、当該同期捕捉されたＧＰＳ
衛星についての前記推定した視線距離とドップラーシフ
ト量を基準として、その基準に対する、まだ同期捕捉部
２０では同期捕捉されていない他の各ＧＰＳ衛星につい
ての視線距離の差およびドップラーシフトの差（ドップ
ラー周波数差）を計算する。視線距離の差は、光速で除
算することで拡散符号の位相差に変換しておく。
【０３６２】そして、上記のようにして計算した前記他
の各衛星の拡散符号の位相差およびドップラー周波数差
のそれぞれに、同期捕捉部２０が検出した衛星の拡散符
号の位相およびＩＦキャリア周波数をそれぞれ加えた値
を、前記他の各衛星についての拡散符号の位相およびＩ
Ｆキャリア周波数として計算する。
【０３６３】そして、同期捕捉部２０で捕捉したＧＰＳ
衛星について、同期保持部３０のチャンネルを割り当て
ると共に、前記拡散符号の位相およびＩＦキャリア周波
数を計算した前記他の各衛星についても、同期保持部３
０のチャンネルを割り当て、同期捕捉した結果および、
前記計算した結果を初期値として各チャンネルにおいて
同期保持動作を開始する。
【０３６４】次に、この例の場合の同期保持スタートの
処理のフローチャートを、図３４に示す。
【０３６５】この図３４の同期保持処理スタート前に、
ＧＰＳ受信機への電源投入時などにおいて、ＣＰＵ４１
は、ＧＰＳ受信機が、現在、記憶されている位置である
と仮定して、ＧＰＳ衛星の軌道情報から、ＧＰＳ受信機
が捕捉可能な各ＧＰＳ衛星について、大体の視線距離と
ドップラーシフト量を計算して推定しておく。
【０３６６】そして、同期保持スタートに当たっては、
ＣＰＵ４１は、同期保持部３０のコスタスループ３１お
よびＤＬＬ３２のＮＣＯ２０８，３２３、ローパスフィ
ルタ２０４，２０５，３０４，３０５，３１４，３１
５、ループフィルタ２０７，３２２へ定数の初期設定を
行う（ステップＳ１３１）。なお、このとき、コスタス
ループ３１およびＤＬＬ３２は、いずれも初期状態はル
ープ開とされる。
【０３６７】次に、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０から
の割り込み指示を監視し（ステップＳ１３２）、割り込
み指示を検出したときには、同期捕捉部２０から、ＧＰ
Ｓ衛星番号、拡散符号の位相、ＩＦキャリア周波数、信
号強度の情報を受け取ると共に、同期保持部３０に対し
て、受け取ったＧＰＳ衛星番号に対して独立のチャンネ
ルを割り当てるようにする設定する（ステップＳ１３
３）。
【０３６８】そして、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０か
ら受け取った拡散符号の位相から、同期保持スタートタ
イミングを計算するとともに、同期保持部３０の、割り
当てられたチャンネル内の各部に供給する初期値を、同
期捕捉部２０から受け取ったＩＦキャリア周波数に基づ
いて生成する（ステップＳ１３４）。
【０３６９】そして、ＣＰＵ４１は、生成した初期値
を、コントロールレジスタ３３を通じて同期保持部３０
の、ステップＳ１３３で割り当てられたチャンネル内の
各部に送ると共に、同期保持部３０の拡散符号発生器３
２０からの一致拡散符号Ｐの発生位相を、前記同期保持
スタートタイミングとするように制御して、同期保持動
作をスタートさせる（ステップＳ１３５）。なお、この
とき、コスタスループ３１およびＤＬＬ３２のループは
開のままとする。
【０３７０】次に、ＣＰＵ４１は、当該同期捕捉された
ＧＰＳ衛星についての前記推定した視線距離とドップラ
ーシフト量を基準として、その基準に対する、まだ同期
捕捉部２０では同期捕捉されていない他の各ＧＰＳ衛星
についての視線距離の差およびドップラーシフトの差
（ドップラー周波数差）を計算する。視線距離の差は、
光速で除算することで拡散符号の位相差に変換しておく
（ステップＳ１３６）。
【０３７１】次に、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１３６で
計算した前記他の各衛星の拡散符号の位相差およびドッ
プラー周波数差のそれぞれに、同期捕捉部２０が検出し
た衛星の拡散符号の位相およびＩＦキャリア周波数をそ
れぞれ加えた値を、前記他の各衛星についての拡散符号
の位相およびＩＦキャリア周波数とする計算を行う（ス
テップＳ１３７）。
【０３７２】その後、ＣＰＵ４１は、前記他の各衛星に
ついて、同期保持部３０のチャンネルを独立に割り当て
る（ステップＳ１３８）。そして、ＣＰＵ４１は、ステ
ップＳ１３７で計算した前記他の各衛星についての拡散
符号の位相およびＩＦキャリア周波数に基づいて、それ
ぞれの同期保持スタートタイミングを計算するととも
に、同期保持部３０の、割り当てられた各チャンネル内
の各部に供給する初期値を生成する（ステップＳ１３
９）。
【０３７３】そして、ＣＰＵ４１は、生成した初期値
を、コントロールレジスタ３３を通じて同期保持部３０
の、ステップＳ１３８で割り当てられたそれぞれのチャ
ンネル内の各部に送ると共に、同期保持部３０の、前記
各チャンネルの拡散符号発生器３２０からの一致拡散符
号Ｐの発生位相を、前記各チャンネル毎に生成した同期
保持スタートタイミングとするように制御して、同期保
持動作をスタートさせる（ステップＳ１４０）。なお、
このとき、各チャンネルでは、コスタスループ３１およ
びＤＬＬ３２のループは開のままとする。
【０３７４】以上のようにしてスタートした各チャンネ
ルの同期保持処理は、前述した図２８のフローチャート
と同様にして行われる。
【０３７５】以上説明した同期捕捉・同期保持過程の第
２の例によれば、同期捕捉部２０で同期捕捉が開始され
てから、同期保持部３０で４個以上のＧＰＳ衛星信号の
同期保持ができる同期確立までの時間を短縮することが
できる。
【０３７６】この第２の例において、仮定したＧＰＳ受
信機の位置は実際の位置と違うので、拡散符号の位相お
よびＩＦキャリア周波数とも、実際とずれているが、同
期保持部３０の各チャンネルは、初期値を中心にサーチ
することで、短時間のうちに相関を検出し、同期を確立
できる可能性が高い。
【０３７７】例えば、ＧＰＳ受信機に記憶されている位
置から３ｋｍ離れたところでＧＰＳ受信機の電源をＯＮ
にした場合、仮に視線距離にして３ｋｍの差が生じたと
しても、その視線距離を光速で割った時間は、１０μｓ
＝約１０チップ相当のサーチ範囲内で済む。
【０３７８】そして、この第２の例においては、同期保
持部３０の複数チャンネルが、複数の衛星に対して並列
に処理を行うので、位置計算に必要な４個以上の衛星と
の同期を確立して位置を表示するまでの時間をかなり短
縮できる。
【０３７９】なお、図３３のフローチャートの処理にお
いては、同期捕捉部２０は、１個のＧＰＳ衛星信号を同
期捕捉して相関検出した時点で処理を終わっているが、
１個のＧＰＳ衛星信号を同期捕捉を完了した後も、引き
続き次の衛星の同期捕捉による相関検出に移行し、次の
衛星を同期捕捉して相関検出したら、同期保持部３０に
検出結果を転送し、同期保持部３０は、同期捕捉部２０
が検出した衛星の同期がまだ確立していない場合には、
１個目のＧＰＳ衛星と同様に、独立の１つのチャンネル
を割当て、検出された衛星番号、拡散符号の位相、ＩＦ
キャリア周波数を設定して同期保持動作を開始するよう
にしてもよい。
【０３８０】また、軌道情報からの各衛星の視線距離と
ドップラーシフト量の計算は、電源投入時のみではな
く、ＣＰＵ４１が、同期捕捉部２０が同期捕捉により相
関検出するより前の段階で、軌道情報から予め計算して
おき、同期捕捉部２０が同期捕捉により相関検出後は、
前述と同様に、同期捕捉されたＧＰＳ衛星と各衛星の拡
散符号の位相差とドップラーシフト差のみを計算するよ
うにしてもよい。
【０３８１】なお、この同期捕捉・同期保持過程の第２
の例において、同期保持のスタートタイミングの決定方
法としては、前述した同期捕捉・同期保持過程の第１の
例において説明した第１〜第３の例を用いることができ
ることは言うまでもない。
【０３８２】〔同期捕捉・同期保持過程の第３の例〕こ
の同期捕捉・同期保持過程の第３の例は、上述した第２
の例におけるＣＰＵ４１が推定した他の衛星との拡散符
号の位相差とドップラーシフトの差を、同期捕捉・同期
保持過程の第１の例における同期捕捉部２０での２個目
以降のＧＰＳ衛星信号の同期捕捉の検出に利用したもの
である。
【０３８３】図３５は、この同期捕捉・同期保持過程の
第３の例における同期捕捉部２０での同期捕捉処理の流
れを説明するためのフローチャートである。
【０３８４】まず、同期捕捉の処理のスタート前に、Ｇ
ＰＳ受信機への電源投入時などにおいて、ＣＰＵ４１
は、ＧＰＳ受信機が、現在、記憶されている位置である
と仮定して、ＧＰＳ衛星の軌道情報から、ＧＰＳ受信機
が捕捉可能な各ＧＰＳ衛星について、大体の視線距離と
ドップラーシフト量を計算して推定しておく（ステップ
Ｓ１５１）。
【０３８５】次に、ＣＰＵ４１は、同期捕捉のための初
期設定を行う（ステップＳ１５２）。この初期設定にお
いては、同期捕捉のためにサーチするＧＰＳ衛星および
そのサーチの順番を、ＧＰＳ受信機が記憶している有効
な軌道情報に基づいて設定する。また、１個目のＧＰＳ
衛星について、軌道情報から、ドップラーシフトを考慮
したＩＦキャリア周波数を計算して、サーチするＩＦキ
ャリア周波数の中心と範囲を設定するようにする。
【０３８６】初期設定が終了したら、サーチの順番に従
って、同期捕捉する一つのＧＰＳ衛星を設定する（ステ
ップＳ１５３）。これにより、同期捕捉対象の衛星番号
が決まり、また、相関を検出しようとする拡散符号が決
まる。
【０３８７】次に、同期捕捉部２０のＤＳＰ２３は、Ｒ
ＡＭ２２に、サンプリング回路２１でサンプリングした
ＩＦデータの取り込み開始を指示し、この開始タイミン
グで、ＣＰＵ４１に対してタイマをスタートさせるよう
に指示する（ステップＳ１５４）。ここで、このタイマ
としては、制御部４０のタイマ４５を用いるようにす
る。
【０３８８】次に、ＤＳＰ２３において、前述したデジ
タルマッチドフィルタを用いた同期捕捉の例のいずれか
を用いて、ステップＳ１５３で設定したＧＰＳ衛星信号
の拡散符号について相関検出処理を行う（ステップＳ１
５５）。
【０３８９】そして、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ衛星信号の
拡散符号について相関が検出されたか否か、つまり、Ｇ
ＰＳ衛星信号の同期捕捉ができたか否か判別し（ステッ
プＳ１５６）、相関が検出できたときには、ＣＰＵ４１
に対して割り込み指示を発生させると共に、同期捕捉の
検出結果として、ＧＰＳ衛星番号、拡散符号の位相、Ｉ
Ｆキャリア周波数、信号強度の情報をＣＰＵ４１に渡す
（ステップＳ１５７）。
【０３９０】次に、ＣＰＵ４１は、当該同期捕捉された
ＧＰＳ衛星についてのステップＳ１５１で推定した視線
距離とドップラーシフト量を基準として、その基準に対
する、次の順番のＧＰＳ衛星についての視線距離の差お
よびドップラーシフトの差（ドップラー周波数差）を計
算する。視線距離の差は、光速で除算することで拡散符
号の位相差に変換する。
【０３９１】そして、ＣＰＵ４１は、計算した次の順番
の衛星の拡散符号の位相差およびドップラー周波数差の
それぞれに、ステップＳ１５６で同期捕捉部２０が検出
した衛星の拡散符号の位相およびＩＦキャリア周波数の
それぞれを加えた値を、前記次の順番の衛星についての
拡散符号の位相およびＩＦキャリア周波数とする計算
し、その計算結果をＤＳＰ２３に渡す（ステップＳ１５
８）。
【０３９２】ＤＳＰ２３は、ＣＰＵ４１からの次の順番
の衛星についての拡散符号の位相およびＩＦキャリア周
波数を受けて、次の順番の衛星についての同期捕捉にお
ける拡散符号の位相検出の範囲およびＩＦキャリア周波
数のサーチ範囲を設定するようにする（ステップＳ１５
９）。
【０３９３】すなわち、２個目以降のＧＰＳ衛星信号に
ついての同期捕捉の検出は、ＩＦキャリア周波数検出に
ついては、１個前のＧＰＳ衛星信号の同期捕捉で検出し
たＩＦキャリア周波数に、ＣＰＵ４１から受け取ったド
ップラーシフトの差を加えた値とその近辺、例えば±２
００Ｈｚ以内とし、かつ、拡散符号の位相検出に関して
は、１個前のＧＰＳ衛星信号の同期捕捉で検出した拡散
符号の位相に、ＣＰＵ４１から受け取った拡散符号の位
相差を足した部分の近辺、例えば±５０チップの範囲内
とする。これにより、次のＧＰＳ衛星について有意な相
関サーチすることができるようにする。
【０３９４】そして、サーチすべきＧＰＳ衛星のすべて
についての同期捕捉サーチが終了したか否か判別し（ス
テップＳ１６０）、未だサーチすべきＧＰＳ衛星が残っ
ているときには、ステップＳ１５３に戻り、同期捕捉す
る次のＧＰＳ衛星を設定し、サーチ範囲を前記ステップ
Ｓ１５９で設定された範囲で、以上の同期捕捉処理を繰
り返す。
【０３９５】また、ステップＳ１６０で、サーチすべき
すべてのＧＰＳ衛星についての同期捕捉が終了したと判
別したときには、同期捕捉動作を終了して、同期捕捉部
２０を待機状態（スタンバイ状態）にする。
【０３９６】また、ステップＳ１５６で相関が検出でき
ないと判別したときには、その状態が予め定めた所定時
間以上経過したか否か判別し（ステップＳ１６１）、所
定時間経過していなければ、ステップＳ１５６に戻っ
て、相関検出を継続する。
【０３９７】ステップＳ１６１で、所定時間経過したと
判別したときには、ステップＳ１６０に進み、サーチす
べきＧＰＳ衛星のすべてについての同期捕捉サーチが終
了したか否か判別し、未だサーチすべきＧＰＳ衛星が残
っているときには、ステップＳ１５３に戻り、同期捕捉
する次のＧＰＳ衛星を設定し、以上の同期捕捉処理を繰
り返す。このときには、例えば、初期設定で設定したサ
ーチ範囲において、サーチを行うようにする。
【０３９８】また、ステップＳ１６０で、サーチすべき
すべてのＧＰＳ衛星についての同期捕捉が終了したと判
別したときには、同期捕捉動作を終了して、同期捕捉部
２０を待機状態（スタンバイ状態）にする。
【０３９９】このスタンバイ状態では、前述したよう
に、ＣＰＵ４１により、同期捕捉部２０への電源の供給
はオフ、または、動作クロックの供給が停止されて、不
要な消費電力が抑えられている。
【０４００】以上のようにして、この第３の例において
は、２個目以降の同期捕捉処理の際には、ＩＦキャリア
周波数と拡散符号の位相のサーチ範囲がかなり限定さ
れ、１個目の衛星の検出に要した処理時間より大幅に短
縮できる。
【０４０１】また、１個目の衛星では、符号長１，０２
３の位相すべてをサーチしなければならなかったが、２
個目以降は、拡散符号の位相の範囲がかなり限定される
ことで、偽の相関を排除できる確率が高くなり、したが
って、２個目以降の衛星は信号レベルが１個目より低く
ても検出できる可能性が高くなる。
【０４０２】この第３の例の場合の同期保持部３０に対
する制御は、第１の例の場合と同様にして行える。
【０４０３】また、同期捕捉部２０と同期保持部３０は
独立に動作できるので、２個目以降の衛星についての同
期捕捉部２０での処理を、この第３の例で行い、また、
同期保持部３０についての同期処理を前述した第２の例
として、同期捕捉部２０と同期保持部３０の処理を並行
して行い、処理を高速化することも可能である。
【０４０４】なお、この同期捕捉・同期保持過程の第３
の例において、同期保持のスタートタイミングの決定方
法としては、前述した同期捕捉・同期保持過程の第１の
例において説明した第１〜第３の例を用いることができ
ることは言うまでもない。
【０４０５】［同期保持が外れたときの処理］同期保持
部３０の各チャンネルは、ＧＰＳ衛星からの信号が所定
の信号強度で受信できている限り、同期を保持し続ける
ことができるが、ＧＰＳ受信機の受信状態は時々刻々変
化する。
【０４０６】そして、ＧＰＳ衛星からの受信信号の信号
強度が弱くなったときには、前述したように、ＩＦキャ
リアの同期が不完全であるにもかかわらず、ＧＰＳ衛星
信号の拡散符号とＧＰＳ受信機の拡散符号との同期は保
持されているという状態がしばしば生じる。
【０４０７】同期保持部３０で同期保持中のＧＰＳ衛星
信号に関して、コスタスループ３１において、拡散符号
ロック判定部２１１からの拡散符号ロック判定出力と、
ＩＦキャリアロック判定部２１３のＩＦキャリアロック
判定出力とから、拡散符号の同期ロックは保持されてい
るが、ＩＦキャリアの同期が失われたと判定された場
合、ＣＰＵ４１は、当該ＩＦキャリア同期が失われる直
前のＮＣＯ２０８の周波数情報（ロック状態におけるＩ
Ｆキャリア周波数に対応）を認識して、その認識したＩ
Ｆキャリア周波数に、ＮＣＯ２０８の出力信号の周波数
を保持すれば、しばらくの間は、ＤＬＬ３２において、
拡散符号の同期保持は可能である。
【０４０８】しかし、ＧＰＳ受信機に対するＧＰＳ衛星
の相対運動によるドップラーシフトによって、ＧＰＳ衛
星からの受信信号のＩＦキャリア周波数は変化するた
め、コスタスループ３１によるＩＦキャリアの同期が失
われたままでは拡散符号の同期もいずれ失われることに
なる。
【０４０９】そこで、この実施形態では、拡散符号の同
期が確保されている状態で、ＩＦキャリアの同期が失わ
れたＧＰＳ衛星信号については、ＣＰＵ４１は、スイッ
チ回路２１２をオフにして、コスタスループ３１のルー
プを開にすると共に、ＩＦキャリア周波数を予測し、Ｎ
ＣＯ２０８に、その出力周波数が予測したＩＦキャリア
周波数になるような周波数情報を設定する。
【０４１０】この場合に、ＩＦキャリアは、上述したよ
うに順次変化してゆくが、ＣＰＵ４１は、ＩＦキャリア
周波数の予測値も順次更新するようにする。これによ
り、ＩＦキャリアの同期が失われた状態であっても、よ
り長時間に渡る拡散符号の同期保持を可能としている。
【０４１１】そして、ＩＦキャリアの同期が取れた状態
に復帰したときには、ＣＰＵ４１は、スイッチ回路２１
２をオンにして、コスタスループ３１のループを閉に状
態に戻すようにする。
【０４１２】ここで、ＩＦキャリア周波数は、次のよう
にして、ＣＰＵ４１が予測演算する。
【０４１３】［ＩＦキャリア周波数の予測演算の第１の
例］ＩＦキャリア周波数ｆＩＦは、衛星からの受信信号
のキャリア周波数をｆＲＦ、局部発信周波数をｆＬＯと
すると ｆＩＦ＝ｆＲＦ−ｆＬＯ と表される。
【０４１４】また、実際の受信信号のキャリア周波数ｆ
´ＲＦは、ＧＰＳ受信機に対するＧＰＳ衛星の相対運動
によるドップラーシフト分Δｆを含むため、 ｆ´ＲＦ＝ｆ´ＲＦ＋Δｆ となる。
【０４１５】また、実際の局部発振回路１５からの局部
発信周波数ｆ´ＬＯも誤差δを含むため、 ｆ´ＬＯ＝ｆＬＯ＋δ となる。
【０４１６】よって、実際のＩＦキャリア周波数ｆ´Ｉ
Ｆは、 となる。
【０４１７】上記式（１０）において、キャリア周波数
ｆＲＦは、１５７５．４２ＭＨｚと定められており、ｆ
ＬＯは、ＧＰＳ受信機固有のパラメータであるため、い
ずれも既知である。
【０４１８】局部発信回路１５からの局部発振周波数の
誤差δは、予め調べて既知としておくこともできるが、
４個以上のＧＰＳ衛星からの受信信号を利用してＧＰＳ
受信機の速度を求める際の４番目の未知数であるため、
４個以上のＧＰＳ衛星からの受信信号によりＧＰＳ受信
機速度を導出すれば得られる。
【０４１９】Δｆは、ドップラー効果によるキャリア周
波数の変移量であり、真空中の光速をｃ、受信機に対す
る衛星の視線速度をνとすると、図４１の式（１０）に
示すように表される。そして、この図４１の式（１０）
において、視線速度νは、図４１の式（１１）に示すよ
うに表される。
【０４２０】図４１の式（１１）において、文字上に矢
印が付加されたＸｓおよびＶｓは、それぞれＧＰＳ衛星
の位置および速度を表すベクトルであり、また、文字上
に矢印が付加されたＸｏおよびＶｏは、それぞれＧＰＳ
受信機の位置および速度を表すベクトルである。
【０４２１】同期保持部３０において、ＩＦキャリアの
同期が失われたチャンネル以外のチャンネルにより、４
個以上のＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号およびＩ
Ｆキャリアの同期が確立されているのであれば、それら
４個以上のＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号および
ＩＦキャリアの同期が確立されてチャンネルの情報を用
いることにより、上記のＧＰＳ受信機の位置ベクトルお
よび速度ベクトル、ＧＰＳ衛星の位置ベクトルおよび速
度ベクトル、また、局部発振回路１５からの局部発振周
波数の誤差δは求められ、既知することができる。した
がって、図４１の式（１１）により、視線速度νは、直
ちに求まる。そして、視線速度νが求まれば、前述した
図４１の式（９）〜（１０）により、ＩＦキャリア周波
数ｆ´ＩＦを予測値として求めることができる。
【０４２２】［ＩＦキャリア周波数の予測演算の第２の
例］ＩＦキャリアの同期が失われても、拡散符号の同期
が確保されていれば、当該チャンネルのＧＰＳ衛星信号
の拡散符号の位相は既知となる。この拡散符号の位相
と、軌道情報用メモリ４６に記憶されている軌道情報の
うちのエフェメリス情報とを用いることにより、ＧＰＳ
衛星の位置ベクトルと、速度ベクトルとは、精度良く求
めることができる。
【０４２３】ＧＰＳ衛星の位置ベクトルは、ＧＰＳ受信
機の位置を導出する際にエフェメリスと拡散符号の位相
を用いることにより求まる。また、ＧＰＳ衛星の速度ベ
クトルは、ＧＰＳ受信機の速度を導出する際にエフェメ
リスと拡散符号の位相を用いることにより求まる。ただ
し、ＩＦキャリアが不完全な状況では、そのＧＰＳ衛星
からの受信信号の同期保持チャンネルの情報は、ＧＰＳ
受信機の速度の導出に利用できないので、ＩＦキャリア
同期が取れている他の４個以上のＧＰＳ衛星についての
同期保持チャンネルの情報を用いるようにする。
【０４２４】エフェメリス情報は、従来の技術の欄でも
説明したように、その基準時刻の前後２時間程度しか精
度が保証されていないが、その期間内であれば、高い精
度で衛星位置ベクトルと衛星速度ベクトルを求めること
が可能となる。
【０４２５】第２の例は、このように、既知である拡散
符号の位相と、エフェメリス情報を用いて、ＧＰＳ衛星
の位置ベクトルと、速度ベクトルとを求める。そして、
求めたＧＰＳ衛星の位置ベクトルおよび速度ベクトル
と、他の必要な既知の情報、すなわち、ＧＰＳ受信機の
位置ベクトルおよび速度ベクトル、局部発振回路１５か
らの局部発振周波数の誤差δとを元にして、前述の図４
１（９）〜（１１）にしたがった計算をして、ＩＦキャ
リア周波数の予測値を求める。
【０４２６】この第２の例によれば、ＩＦキャリア周波
数の予測値の精度向上を期待することができる。
【０４２７】［ＩＦキャリア周波数の予測演算の第３の
例］ＩＦキャリア同期が失われた同期保持チャンネルに
おけるＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号の位相が未
知の場合であっても、その時点における現在時刻を知る
ことができれば、その現在時刻とエフェメリス情報とを
用いることにより、当該ＧＰＳ衛星の位置ベクトルおよ
び速度ベクトルを概算することが可能になる。
【０４２８】例えば文献［James Bao-Yen Tsui, “Fund
amentals of global positioning system receivers: a
software Approach”, John Wiley & Sons, Inc., 200
0.］などにも記載されているように、ドップラー効果に
よる周波数変位量Δｆの単位時間当たりの平均変化量
は、０．５４Ｈｚ／秒であり、衛星位置ベクトルおよび
衛星速度ベクトルを求めるのに利用した時刻が、拡散符
号の位相より求めた信号発信時刻に対して、仮に１秒ず
れていたとしても、最終的に得られるＩＦキャリアの周
波数予測値に対する影響は無視できる。
【０４２９】現在時刻の情報を得る方法としては、ＧＰ
Ｓ受信機の制御部４０に設けられる時計回路４４から得
る方法と、ＧＰＳ受信機位置を導出する際に求められる
時刻情報から得る方法とがある。
【０４３０】この第３の例によれば、ＩＦキャリアの同
期が不完全な状況において、信号の受信状況の変化など
で拡散符号の同期が一時的に失われてしまったとして
も、すなわち、拡散符号の位相情報が得られなくなった
としても、ＩＦキャリア周波数を予測することが可能と
なり、信号の受信状況が回復した際の、拡散符号の同期
再捕捉までの時間短縮に寄与する。
【０４３１】〔同期保持外れ時の処理の第１の例〕以上
のことを考慮した同期保持外れ時の、ＣＰＵ４１の制御
処理のフローチャートを図３６に示す。この図３６のフ
ローチャートは、同期保持部３０の１チャンネル分のも
のである。
【０４３２】すなわち、まず、ＣＰＵ４１は、同期保持
部３０のコスタスループ３１における拡散符号ロック判
定部２１１およびＩＦキャリアロック判定部の出力を監
視して、同期保持ロックの状態をチェックする（ステッ
プＳ１７１）。
【０４３３】このステップＳ１７１での同期保持ロック
状態のチェックの結果、拡散符号の同期およびＩＦキャ
リアの同期が、共にロック状態であると判別されたとき
には、同期保持動作を継続し（ステップＳ１７２）、ス
テップＳ１７１に戻って、同期保持ロックの監視を続け
る。
【０４３４】ステップＳ１７１で、拡散符号の同期は維
持されているが、ＩＦキャリアの同期保持ロックが外れ
たと判別したときには、ＣＰＵ４１は、コスタスループ
３１のスイッチ回路２１２をオフにして、コスタスルー
プ３１をループ開の状態にして、フィードバック制御を
停止させる（ステップＳ１７３）。
【０４３５】そして、ＣＰＵ４１は、前述したＩＦキャ
リア予測演算の第１の例あるいは第２の例により、ＩＦ
キャリア周波数の予測値を計算し（ステップ１７４）、
求めたＩＦキャリア周波数の予測値にＮＣＯ２０８の出
力周波数がなるように、ＮＣＯ２０８を制御する（ステ
ップＳ１７５）。
【０４３６】次に、ＣＰＵ４１は、ＩＦキャリアロック
判定部２１３の出力により、ＩＦキャリア同期が取れる
状態になったか否か判別する（ステップＳ１７６）。そ
して、ＣＰＵ４１は、このステップＳ１７６で、ＩＦキ
ャリア同期が取れる状態になったと判別したときには、
スイッチ回路２１２をオンにして、コスタスループ３１
のループを閉じ、フィードバック制御を再開する（ステ
ップＳ１７７）。そして、ステップＳ１７１に戻り、同
期状態を監視するようにする。
【０４３７】ステップＳ１７６で、ＩＦキャリア同期が
取れる状態には復帰してはいないと判別したときには、
ＣＰＵ４１は、拡散符号ロック判定部２１１の出力をチ
ェックして、拡散符号の同期が外れていないかどうか判
別する（ステップＳ１７８）。このステップＳ１７８
で、拡散符号の同期が外れていないと判別したときに
は、ステップＳ１７４に戻って、前述した第１の例また
は第２の例を用いて、ＩＦキャリア周波数の予測値を演
算し、求めたＩＦキャリア予測値にＮＣＯ２０８の出力
周波数がなるように、ＮＣＯ２０８の制御値を変更する
（ステップＳ１７５）。そして、このステップＳ１７５
以降の処理ステップを繰り返す。
【０４３８】また、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１７８で
拡散符号の同期も外れたと判別したときには、現在時刻
と、軌道情報のエフェメリス情報とを用いてＩＦキャリ
ア周波数を予測演算する前述の第３の例を行う（ステッ
プＳ１７９）。そして、この予測したＩＦキャリア周波
数と、同期外れを起こしたチャンネルに対応するＧＰＳ
衛星番号と、拡散符号の位相の情報とを、同期捕捉サー
チの初期値として、同期捕捉部２０に渡して、前述した
ような同期捕捉処理を再開するように指示する（ステッ
プＳ１８１）。
【０４３９】ここで、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１７９
からステップＳ１８１に移行した場合には、ステップＳ
１７８で拡散符号の位相が外れたと検出したときのＤＬ
Ｌ３２のＮＣＯ３２３の周波数情報から、その拡散符号
の同期が外れる直前の拡散符号の位相を検出し、当該同
期外れが生じる直前の拡散符号の位相を同期捕捉部２０
に、拡散符号についての同期捕捉サーチの初期値として
渡すようにする。
【０４４０】このＣＰＵ４１からの指示により、同期捕
捉部２０が同期捕捉処理を行う。すなわち、同期捕捉部
２０は、拡散符号の発生位相に基づき、ＲＡＭ２２にＩ
Ｆデータを、拡散符号の先頭位相に一致するタイミング
で取り込み、同期捕捉処理を前述したようにして行う。
そして、同期捕捉により有意な相関が検出されたか否か
判別し、検出できたと判別したときには、同期捕捉部２
０のＤＳＰ２３は、ＣＰＵ４１に、割り込み指示を渡す
と共に、同期捕捉の検出結果である拡散符号の位相、Ｉ
Ｆキャリア周波数、信号強度、衛星番号を渡す。
【０４４１】そこで、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０か
らの割り込みを監視し（ステップＳ１８２）、割り込み
を検知したら、同期捕捉部２０から、衛星番号、拡散符
号の位相、ＩＦキャリア周波数および信号強度を受け取
って、前述したような同期保持スタート処理を開始す
る。
【０４４２】ここで、同期捕捉部２０では、一回のＲＡ
Ｍ２２へのデータの取り込みで同期捕捉ができなかった
とき、すなわち、同期捕捉による有意な相関結果が得ら
れなかったときには、例えば１秒経過を待って、ＲＡＭ
２２に前述と同様に、拡散符号の先頭位相に一致するタ
イミングで、ＩＦデータを取り込み、同期捕捉動作を行
う。そして、同期捕捉による有意な相関が検出されるま
で、１秒経過待ち、ＲＡＭ２２へのデータの再取り込み
の処理を繰り返す。
【０４４３】この動作を繰り返すことで、信号強度が回
復した時点で、同期捕捉部２０は、ＧＰＳ衛星の拡散符
号の位相とＩＦキャリア周波数を検出でき、結果を同期
保持部３０に渡して、再び同期保持状態に戻すことがで
きる。
【０４４４】また、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１７１
で、拡散符号の同期と、ＩＦキャリアの同期とが、共に
失われていると判別したときには、この例の場合には、
再同期捕捉が必要であると認識して、同期外れを生じた
衛星番号と、同期外れを生じた時の拡散符号発生器３２
０からの拡散符号の発生位相、ＩＦキャリア周波数を、
同期保持部３０の当該チャンネルからの周波数情報など
により認識し（ステップＳ１８０）、同期捕捉部２０
に、それら衛星番号、拡散符号の発生位相（先頭位
相）、ＩＦキャリア周波数の情報を渡す（ステップＳ１
８１）。
【０４４５】このステップＳ１８１以降は、前述したス
テップＳ１８２以降を繰り返し、ＣＰＵ４１は、再同期
捕捉を待って、再同期保持動作に移行するようにする。
【０４４６】〔同期保持外れ時の処理の第２の例〕移動
している場合において、建物でＧＰＳ衛星からの電波が
遮られたりすると、ＩＦキャリアだけでなく、拡散符号
の同期の保持もできなくなる。しかし、ＧＰＳ衛星から
の電波の遮断が極めて短時間の場合であれば、例えば、
信号強度が所定のレベル以下になったところで、図２４
および図２５のスイッチ回路２１２およびスイッチ回路
３２４をオフにして、コスタスループ３１およびＤＬＬ
３２のループ制御を停止すれば、拡散符号の位相とＩＦ
キャリア周波数は、短時間のうちには大きくずれないの
で、信号強度が回復した時点で、コスタスループ３１お
よびＤＬＬ３２の制御を再開すれば同期は瞬時に回復
し、したがって、同期保持部３０だけの制御で済む。こ
の第２の例は、この点を考慮する。
【０４４７】また、ＧＰＳ衛星からの電波の遮断時間が
長いと、信号強度が回復した時点での拡散符号の位相と
ＩＦキャリア周波数は大きく変わっているので、同期が
保持されていた最後の拡散符号の位相とキャリア周波数
に、時間経過の分の補正を加え、補正した拡散符号の位
相およびＩＦキャリア周波数の近辺で同期保持動作を開
始させるようにする方法が一般的である。
【０４４８】これ対して、この第２の例では、拡散符号
の位相に関しては、同期が保持されていた最後の拡散符
号の位相に、時間経過の分の補正を加えたものを同期捕
捉の初期値に使用するが、ＩＦキャリア周波数に関して
は、前述した、現在時刻とエフェメリスの情報とを用い
て予測した予測値を、同期捕捉の初期値に使用するよう
にする。
【０４４９】以上を考慮した同期保持外れ時の処理の第
２の例のフローチャートを図３７に示す。この図３７の
フローチャートも、同期保持部３０の１チャンネル分の
ものであることは第１の例と同様であり、第１の例と同
じ処理内容のステップには、同じステップ番号を示して
ある。
【０４５０】この第２の例において、ステップＳ１７１
で、拡散符号の同期およびＩＦキャリアの同期が、共に
ロック状態であると判別されたとき、また、拡散符号の
同期は維持されているが、ＩＦキャリアの同期保持ロッ
クが外れたと判別したときの処理は、第１の例と同じで
あるので、その説明は、省略する。ただし、図３７のフ
ローチャートにおいては、ステップＳ１７８からステッ
プＳ１９５に進む点が図３６の場合とは異なっている
が、その処理内容には、違いはない。
【０４５１】この第２の例において、ステップＳ１７１
で、拡散符号の同期およびＩＦキャリアの同期が、共に
失われたと判別したときには、ＣＰＵ４１は、スイッチ
回路２１２およびスイッチ回路３２４をオフにして、コ
スタスループ３１およびＤＬＬ３２のループを開にする
（ステップＳ１９１）。
【０４５２】前述したように、同期外れが短時間のもの
であれば、ループを開にすると相関値ＣＶ（Ｐ）は、有
意なレベルにまで立ち上がる。そこで、ＣＰＵ４１は、
次のステップＳ１９２において、相関値ＣＶ（Ｐ）が有
意なレベルにまで立ち上がったか否か判別する。
【０４５３】ステップＳ１９２で、相関値ＣＶ（Ｐ）が
有意なレベルにまで立ち上がったと判別したときには、
ＣＰＵ４１は、スイッチ回路２１２およびスイッチ回路
３２４をオンにして、コスタスループ３１およびＤＬＬ
３２のループを閉にする（ステップＳ１９３）。そし
て、拡散符号およびＩＦキャリアが共に同期保持ロック
状態になったかどうか判別する（ステップＳ１９４）。
ステップＳ１９４で、同期保持ロックが検出されれば、
ステップＳ１７２に進み、同期保持状態を継続する。
【０４５４】ステップＳ１９４で、同期保持ロックを検
出できなかったとき、また、ステップＳ１９２で、相関
値ＣＶ（Ｐ）が有意なレベルにまで復帰しなかったとき
には、ＣＰＵ４１は、再捕捉の必要があるとして、現在
時刻と、軌道情報のエフェメリス情報とを用いてＩＦキ
ャリア周波数を予測演算する前述の第３の例を行う（ス
テップＳ１９５）。
【０４５５】そして、この予測したＩＦキャリア周波数
と、同期外れを起こしたチャンネルに対応するＧＰＳ衛
星番号と、拡散符号の位相の情報とを、同期捕捉サーチ
の初期値として、同期捕捉部２０に渡して、前述したよ
うな同期捕捉処理を再開するように指示する（ステップ
Ｓ１９６）。
【０４５６】このＣＰＵ４１からの指示により、同期捕
捉部２０が同期捕捉処理を行う。すなわち、同期捕捉部
２０は、渡された拡散符号の位相に基づき、ＲＡＭ２２
にＩＦデータを、拡散符号の先頭位相に一致するタイミ
ングで取り込み、同期捕捉処理を前述したようにして行
う。そして、同期捕捉により有意な相関が検出されたか
否か判別し、検出できたと判別したときには、同期捕捉
部２０のＤＳＰ２３は、ＣＰＵ４１に、割り込み指示を
渡すと共に、同期捕捉の検出結果である拡散符号の位
相、ＩＦキャリア周波数、信号強度、衛星番号を渡す。
【０４５７】そこで、ＣＰＵ４１は、同期捕捉部２０か
らの割り込みを監視し（ステップＳ１９７）、割り込み
を検知したら、同期捕捉部２０から、衛星番号、拡散符
号の位相、ＩＦキャリア周波数および信号強度を受け取
って、前述したような同期保持スタート処理を開始す
る。
【０４５８】なお、同期捕捉部２０では、一回のＲＡＭ
２２へのデータの取り込みでは、同期捕捉ができなかっ
たときには、同期捕捉による有意な相関結果が得られな
かったときには、例えば１秒経過を待って、ＲＡＭ２２
に前述と同様に、拡散符号の先頭位相に一致するタイミ
ングで、ＩＦデータを取り込み、同期捕捉動作を行う。
そして、同期捕捉による有意な相関が検出されるまで、
１秒経過待ち、ＲＡＭ２２へのデータの再取り込みの処
理を繰り返す。
【０４５９】この動作を繰り返すことで、信号強度が回
復した時点で、同期捕捉部２０は、ＧＰＳ衛星の拡散符
号の位相とＩＦキャリア周波数を検出でき、結果を同期
保持部３０に渡して、再び同期保持状態に戻すことがで
きる。
【０４６０】このようにすることで、再捕捉したい拡散
符号の位相は、ＲＡＭ２２が記憶するＩＦデータにおい
ては、ほぼＲＡＭ２２にＩＦデータを取り込んだ時点の
辺り、図４で言えば、ピークの位置が横軸の左端または
右端付近に存在することになる。
【０４６１】そして、再捕捉する衛星のＩＦキャリア周
波数が上述のように設定される結果、同期捕捉部２０
は、その衛星について、ＩＦキャリア周波数の近辺、例
えば±５１Ｈｚ、だけの相関検出処理を行うようにする
ことができる。その際、拡散符号の位相は、狭い範囲、
例えば、±１０チップの範囲内だけサーチすることで同
期捕捉を取ることが可能になる。
【０４６２】この方法により、信号強度が回復していれ
ば、同期捕捉部２０は、衛星の拡散符号の位相とＩＦキ
ャリアの周波数を極めて短時間で検出できる。拡散符号
の位相の範囲がかなり限定されることで、偽の相関を排
除できる確率が高くなり、したがって、信号レベルが低
くても検出できる可能性が高い。
【０４６３】以上のようにして、この実施形態における
同期保持外れ時処理によれば、拡散符号の同期が保持さ
れている状態において、ＩＦキャリアの同期が外れたと
きには、コスタスループ３１を開にして、ＧＰＳ衛星信
号に追従させるフィードバックループは切断し、その代
わりに、ＣＰＵ４１で、あたかもＧＰＳ衛星信号に追従
させるようにするためのＩＦキャリア周波数を予測値を
演算して、その演算した予測値によりコスタスループ３
１のＮＣＯ２０８の周波数を制御するようにしたことに
より、ＩＦキャリアの同期が失われた状態であっても、
より長時間に渡る拡散符号の同期保持を確保することが
できる。
【０４６４】［その他の実施形態］以上の実施形態の説
明では、同期捕捉部２０からの検出結果は、ＣＰＵ４１
を介して同期保持部３０に渡すようにしたが、前述した
ように、同期捕捉部２０から、同期保持部３０に直接的
に渡すように構成することができるものである。
【０４６５】また、上述の例では、同期捕捉部２０に
は、デジタルマッチドフィルタを用いた例としたが、こ
の発明では、粗い精度の同期捕捉を同期捕捉部が行い、
その結果を同期保持部に渡して、同期確立までを高速化
することが目的であるので、同期捕捉部２０は、デジタ
ルマッチドフィルタを用いた例に限られるものではな
い。
【０４６６】また、デジタルマッチドフィルタには、上
述の例のようなＦＦＴを用いた例のみではなく、前述し
たように、トランスバーサルフィルタを用いた構成とす
ることができるものである。
【０４６７】また、以上の実施形態では、同期捕捉と、
同期保持とを機能的に分離した場合であるが、この発明
は、そのような場合に限られるものではなく、ＩＦキャ
リアの同期が外れたことを検出することができる場合の
すべてに適用可能である。例えば、同期捕捉と同期保持
を一体的に行う従来のスライディング相関、コスタスル
ープ＋ＤＬＬによる同期捕捉・同期保持方式の場合にお
いても、適用可能である。
【０４６８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＧＰＳ衛星からの受信信号が弱まり、ＩＦキャリア
の同期保持が困難な状況においても、拡散符号の同期保
持を継続することが可能になる。その結果、当該衛星か
らの受信信号を、ＧＰＳ受信機の位置の導出に利用する
ことが可能となり、ＧＰＳ受信機の利用可能領域の拡大
に寄与する。
【０４６９】また、ＧＰＳ衛星からの受信信号が弱ま
り、ＩＦキャリアの同期保持が困難な状況においても、
ＩＦキャリア周波数を予測できるため、信号が再び強く
なった場合に、ＩＦキャリアの同期捕捉までの時間が短
縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるＧＰＳ受信機の構成例を示すブ
ロック図である。
【図２】図１の一部である同期捕捉部の構成例を示すブ
ロック図である。
【図３】図２の同期捕捉部の一部を構成するＤＳＰの内
部構成例を示すブロック図である。
【図４】デジタルマッチドフィルタを用いた拡散符号の
相関結果の例を示す図である。
【図５】受信信号のキャリアと拡散符号との同期を取る
方法の一般的な例を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態において、同期捕捉方法
の第１の例を説明するための図である。
【図７】同期捕捉方法の第１の例の動作を考慮した要部
の構成を示す図である。
【図８】同期捕捉方法の第２の例を説明するための図で
ある。
【図９】同期捕捉方法の第２の例の動作を説明するため
のフローチャートの一部を示す図である。
【図１０】同期捕捉方法の第２の例の動作を説明するた
めのフローチャートの一部を示す図である。
【図１１】同期捕捉方法の第２の例の動作を考慮した要
部の構成を示す図である。
【図１２】同期捕捉方法の第３の例を説明するための図
である。
【図１３】同期捕捉方法の第３の例を説明するための図
である。
【図１４】同期捕捉方法の第３の例の動作を考慮した要
部の構成を示す図である。
【図１５】同期捕捉方法の第４の例を説明するための図
である。
【図１６】同期捕捉方法の第４の例を説明するための図
である。
【図１７】同期捕捉方法の第４の例を説明するための図
である。
【図１８】同期捕捉方法の第４の例を説明するための図
である。
【図１９】同期捕捉方法の第４の例を説明するための図
である。
【図２０】同期捕捉方法の第４の例を説明するための図
である。
【図２１】同期捕捉方法の第４の例の動作を説明するた
めのフローチャートの一部を示す図である。
【図２２】同期捕捉方法の第４の例の動作を説明するた
めのフローチャートの一部を示す図である。
【図２３】図１の一部である同期保持部の構成例を示す
ブロック図である。
【図２４】図２３の同期保持部の一部を構成するコスタ
スループの構成例を示すブロック図である。
【図２５】図２３の同期保持部の一部を構成するＤＬＬ
の構成例を示すブロック図である。
【図２６】同期捕捉処理の一例の流れを説明するための
フローチャートである。
【図２７】同期保持スタート処理の流れを説明するため
のフローチャートである。
【図２８】チャンネル毎同期保持処理の流れを説明する
ためのフローチャートである。
【図２９】実施形態における同期保持のスタートタイミ
ングの決定方法の第１の例を説明するための図である。
【図３０】実施形態における同期保持のスタートタイミ
ングの決定方法の第３の例を説明するための図である。
【図３１】実施形態における同期保持スタート処理の例
を説明するためのフローチャートである。
【図３２】実施形態におけるチャンネル毎同期保持処理
の例を説明するためのフローチャートである。
【図３３】同期捕捉処理の例を説明するためのフローチ
ャートである。
【図３４】実施形態における同期保持スタート処理の例
を説明するためのフローチャートである。
【図３５】同期捕捉処理の例を説明するためのフローチ
ャートである。
【図３６】同期外れ時処理の一例を説明するためのフロ
ーチャートを示す図である。
【図３７】同期外れ時処理の他の一例を説明するための
フローチャートを示す図である。
【図３８】ＧＰＳ衛星からの信号の構成を示す図であ
る。
【図３９】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４０】この発明の実施の形態の説明に用いる図であ
る。
【図４１】この発明の実施の形態の説明に用いる図であ
る。
【符号の説明】
１０…周波数変換部、２０…同期捕捉部、２１…サンプ
リング回路、２２…ＲＡＭ、２３…ＤＳＰ、２４…ＤＳ
Ｐ用メモリ、３０…同期捕捉部、３１…コスタスルー
プ、３２…ＤＬＬ、３３…コントロールレジスタ、４０
…制御部、４１…ＣＰＵ、４４…時計回路、４５…タイ
マ、４６…軌道情報用メモリ、２０８、３２３…ＮＣ
Ｏ、３２０…拡散符号発生器、２１２、３２４…スイッ
チ回路、２１１…拡散符号ロック判定部、２１３…ＩＦ
キャリアロック判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE32 EE36 5K047 AA01 GG34 HH15 MM13 MM49 MM62

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を
    中間周波数に変換し、この中間周波数において、前記Ｇ
    ＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号と受信側の拡散符号
    との同期および前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の中間周
    波キャリアの同期を取るようにするＧＰＳ衛星信号の受
    信方法において、 ＧＰＳ受信機において既知の情報を用いて、前記中間周
    波キャリアの周波数を予測し、当該予測した中間周波キ
    ャリア周波数により、前記中間周波キャリアの同期の引
    き込みを行うようにする同期引き込み工程を備えること
    を特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のＧＰＳ衛星信号の受信方
    法において、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ
    衛星の速度と、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周
    波数を前記中間周波数に周波数変換するための局部発振
    周波数の誤差であることを特徴とするＧＰＳ衛星信号の
    受信方法。
  3. 【請求項３】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を
    中間周波数に変換し、この中間周波数において、前記Ｇ
    ＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号と受信側の拡散符号
    との同期および前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の中間周
    波キャリアの同期を取るようにするＧＰＳ衛星信号の受
    信方法において、 ＧＰＳ受信機において既知の情報と、ＧＰＳ受信機に記
    憶しているＧＰＳ衛星についての軌道情報から計算した
    情報とを用いて、前記中間周波キャリアの周波数を予測
    し、当該予測した中間周波キャリア周波数により、前記
    中間周波キャリアの同期の引き込みを行うようにする同
    期引き込み工程を備えることを特徴とするＧＰＳ衛星信
    号の受信方法。
  4. 【請求項４】請求項３に記載のＧＰＳ衛星信号の受信方
    法において、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記中間周波数に周波数変換するため
    の局部発振周波数の誤差と、前記ＧＰＳ衛星からの受信
    信号の拡散符号の位相であり、 前記同期引き込み工程では、前記ＧＰＳ受信機が記憶す
    るＧＰＳ衛星の軌道情報と、前記既知である拡散符号の
    位相の情報とから、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰ
    Ｓ衛星の速度とを計算し、前記既知のＧＰＳ受信機の位
    置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前記中間周波数に周
    波数変換するための局部発振周波数の誤差と、前記計算
    された前記ＧＰＳ衛星の位置および前記ＧＰＳ衛星の速
    度とから、前記中間周波キャリア周波数を予測すること
    を特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  5. 【請求項５】請求項３に記載のＧＰＳ衛星信号の受信方
    法において、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記中間周波数に周波数変換するため
    の局部発振周波数の誤差と、現在時刻であり、 前記同期引き込み工程では、前記ＧＰＳ受信機が記憶す
    る軌道情報と、前記現在時刻とから、前記ＧＰＳ衛星の
    位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度とを計算し、前記既知の
    ＧＰＳ受信機の位置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前
    記中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の
    誤差と、前記計算された前記ＧＰＳ衛星の位置および前
    記ＧＰＳ衛星の速度とから、前記中間周波キャリア周波
    数を予測することを特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方
    法。
  6. 【請求項６】請求項１または請求項３に記載のＧＰＳ衛
    星信号の受信方法において、 拡散符号および中間周波キャリアの同期状態を判別する
    同期状態判別工程を備え、 前記同期引き込み工程においては、前記同期状態判別工
    程で、前記拡散符号の同期は確保されているが、前記中
    間周波キャリアの同期が外れていると判別したときに、
    前記予測された中間周波キャリア周波数により、前記中
    間周波キャリアの同期の引き込みを行うことを特徴とす
    るＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  7. 【請求項７】請求項１または請求項３に記載のＧＰＳ衛
    星信号の受信方法において、 前記拡散符号の同期および前記中間周波キャリアの同期
    は、コスタスループと、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋ
    ｅｄ Ｌｏｏｐ）とを用いるものであると共に、 拡散符号および中間周波キャリアの同期状態を判別する
    同期状態判別工程を備え、 前記同期引き込み工程では、前記同期状態判別工程で、
    前記拡散符号の同期は確保されているが、前記中間周波
    キャリアの同期が外れていると判別したときに、前記コ
    スタスループのループを開にしてから、前記予測された
    中間周波キャリア周波数により、前記中間周波キャリア
    の同期の引き込みを行い、前記中間周波キャリアの同期
    が取れた後に、前記コスタスループのループを閉じるこ
    とを特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  8. 【請求項８】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を
    中間周波数に変換し、この中間周波数において、受信側
    の拡散符号と前記受信信号の拡散符号との相関を検出す
    ることにより、前記受信信号の拡散符号の位相を検出し
    て前記受信信号の拡散符号の同期捕捉を行うと共に、前
    記受信信号の拡散符号の同期捕捉が取れたときにおける
    中間周波キャリア周波数の検出を行う同期捕捉工程と、 前記同期捕捉工程で前記同期捕捉され、前記中間周波キ
    ャリア周波数が検出された前記ＧＰＳ衛星毎に、異なる
    チャンネルが設定され、前記同期捕捉工程で検出された
    前記受信信号の拡散符号の位相および前記中間周波キャ
    リア周波数に基づいて初期値が設定されて、前記ＧＰＳ
    衛星からの受信信号について前記拡散符号および前記中
    間周波キャリアの同期保持を開始すると共に、前記ＧＰ
    Ｓ衛星からの受信信号の復調を行う同期保持工程と、 前記同期保持工程で同期保持される拡散符号および中間
    周波キャリアの同期状態を判別する同期状態判別工程
    と、 前記同期状態判別工程で、前記拡散符号の同期は確保さ
    れているが、前記中間周波キャリアの同期が外れている
    と判別したときに、ＧＰＳ受信機において、既知の情報
    を用いて、前記中間周波キャリアの周波数を予測し、当
    該予測した中間周波キャリア周波数により、前記中間周
    波キャリアの同期の引き込みを行うようにする同期引き
    込み工程と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  9. 【請求項９】請求項８に記載のＧＰＳ衛星信号の受信方
    法において、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ
    衛星の速度と、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周
    波数を前記中間周波数に周波数変換するための局部発振
    周波数の誤差であることを特徴とするＧＰＳ衛星信号の
    受信方法。
  10. 【請求項１０】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数
    を中間周波数に変換し、この中間周波数において、受信
    側の拡散符号と前記受信信号の拡散符号との相関を検出
    することにより、前記受信信号の拡散符号の位相を検出
    して前記受信信号の拡散符号の同期捕捉を行うと共に、
    前記受信信号の拡散符号の同期捕捉が取れたときにおけ
    る中間周波キャリア周波数の検出を行う同期捕捉工程
    と、 前記同期捕捉工程で前記同期捕捉され、前記中間周波キ
    ャリア周波数が検出された前記ＧＰＳ衛星毎に、異なる
    チャンネルが設定され、前記同期捕捉工程で検出された
    前記受信信号の拡散符号の位相および前記中間周波キャ
    リア周波数に基づいて初期値が設定されて、前記ＧＰＳ
    衛星からの受信信号について前記拡散符号および前記中
    間周波キャリアの同期保持を開始すると共に、前記ＧＰ
    Ｓ衛星からの受信信号の復調を行う同期保持工程と、 前記同期保持工程で同期保持される拡散符号および中間
    周波キャリアの同期状態を判別する同期状態判別工程
    と、 前記同期状態判別工程で、前記拡散符号の同期は確保さ
    れているが、前記中間周波キャリアの同期が外れている
    と判別したときに、ＧＰＳ受信機において、既知の情報
    と、ＧＰＳ受信機に記憶しているＧＰＳ衛星についての
    軌道情報から計算した情報を用いて、前記中間周波キャ
    リアの周波数を予測し、当該予測した中間周波キャリア
    周波数により、前記中間周波キャリアの同期の引き込み
    を行うようにする同期引き込み工程と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  11. 【請求項１１】請求項１０に記載のＧＰＳ衛星信号の受
    信方法において、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記中間周波数に周波数変換するため
    の局部発振周波数の誤差と、前記ＧＰＳ衛星からの受信
    信号の拡散符号の位相であり、 前記同期引き込み工程では、前記ＧＰＳ受信機が記憶す
    るＧＰＳ衛星の軌道情報と、前記既知である拡散符号の
    位相の情報とから、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰ
    Ｓ衛星の速度とを計算し、前記既知のＧＰＳ受信機の位
    置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前記中間周波数に周
    波数変換するための局部発振周波数の誤差と、前記計算
    された前記ＧＰＳ衛星の位置および前記ＧＰＳ衛星の速
    度とから、前記中間周波キャリア周波数を予測すること
    を特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  12. 【請求項１２】請求項１０に記載のＧＰＳ衛星信号の受
    信方法において、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記中間周波数に周波数変換するため
    の局部発振周波数の誤差と、現在時刻であり、 前記同期引き込み工程では、前記ＧＰＳ受信機が記憶す
    る軌道情報と、前記現在時刻とから、前記ＧＰＳ衛星の
    位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度とを計算し、前記既知の
    ＧＰＳ受信機の位置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前
    記中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の
    誤差と、前記計算された前記ＧＰＳ衛星の位置および前
    記ＧＰＳ衛星の速度とから、前記中間周波キャリア周波
    数を予測することを特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方
    法。
  13. 【請求項１３】請求項８または請求項１０に記載のＧＰ
    Ｓ衛星信号の受信方法において、 前記同期保持工程の同期保持には、コスタスループと、
    ＤＬＬ（ＤｅｌａｙＬｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）とを用い
    るものであり、 前記同期引き込み工程では、前記同期状態判別工程で、
    前記拡散符号の同期は確保されているが、前記中間周波
    キャリアの同期が外れていると判別したときに、前記コ
    スタスループのループを開にしてから、前記コスタスル
    ープの可変周波数発振器の出力周波数を、前記予測した
    中間周波キャリア周波数に設定して前記中間周波キャリ
    アの同期の検索を行い、前記中間周波キャリアの同期が
    取れた後に、前記コスタスループのループを閉じること
    を特徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  14. 【請求項１４】請求項８または請求項１０に記載のＧＰ
    Ｓ衛星信号の受信方法において、 前記同期状態判別工程で、前記拡散符号の同期と、前記
    中間周波キャリアの同期との両方が外れていると判別し
    たときには、前記同期捕捉工程を再度実行することを特
    徴とするＧＰＳ衛星信号の受信方法。
  15. 【請求項１５】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数
    を中間周波数に変換する周波数変換部と、 既知の情報から、中間周波キャリア周波数を予測し、当
    該予測した中間周波キャリア周波数により、前記中間周
    波キャリアの同期の引き込みを行うようにする同期引き
    込み手段と、 を備えるＧＰＳ受信機。
  16. 【請求項１６】請求項１５に記載のＧＰＳ受信機におい
    て、 前記既知の情報は、自機の位置と、自機の速度と、前記
    ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度と、前記Ｇ
    ＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数を前記中間周波数
    に周波数変換するための局部発振周波数の誤差であるこ
    とを特徴とするＧＰＳ受信機。
  17. 【請求項１７】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数
    を中間周波数に変換する周波数変換部と、 ＧＰＳ衛星の軌道情報を記憶する記憶部と、 既知の情報と、前記記憶部に記憶されている前記軌道情
    報から計算した情報とを用いて、中間周波キャリア周波
    数を予測し、前記予測した中間周波キャリア周波数によ
    り、前記中間周波キャリアの同期の引き込みを行うよう
    にする同期引き込み手段と、 を備えるＧＰＳ受信機。
  18. 【請求項１８】請求項１７に記載のＧＰＳ受信機におい
    て、 前記既知の情報は、自機の位置と、自機の速度と、前記
    中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の誤
    差と、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号の位相
    であり、 前記同期引き込み手段では、前記記憶部に記憶されてい
    る前記軌道情報と、前記既知である拡散符号の位相の情
    報とから、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ衛星の
    速度とを計算し、前記既知のＧＰＳ受信機の位置、前記
    ＧＰＳ受信機の速度および前記中間周波数に周波数変換
    するための局部発振周波数の誤差と、前記計算された前
    記ＧＰＳ衛星の位置および前記ＧＰＳ衛星の速度とか
    ら、前記中間周波キャリア周波数を予測することを特徴
    とするＧＰＳ受信機。
  19. 【請求項１９】請求項１７に記載のＧＰＳ受信機におい
    て、 前記既知の情報は、自機の位置と、自機の速度と、前記
    中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の誤
    差と、現在時刻であり、 前記同期引き込み手段では、前記ＧＰＳ受信機が記憶す
    る軌道情報と、前記現在時刻とから、前記ＧＰＳ衛星の
    位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度とを計算し、前記既知の
    ＧＰＳ受信機の位置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前
    記中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の
    誤差と、前記計算された前記ＧＰＳ衛星の位置および前
    記ＧＰＳ衛星の速度とから、前記中間周波キャリア周波
    数を予測することを特徴とするＧＰＳ受信機。
  20. 【請求項２０】請求項１５または請求項１７に記載のＧ
    ＰＳ受信機において、 拡散符号および中間周波キャリアの同期状態を判別する
    同期状態判別手段を備え、 前記同期引き込み手段においては、前記同期状態判別手
    段で、前記拡散符号の同期は確保されているが、前記中
    間周波キャリアの同期が外れていると判別されたとき
    に、前記予測された中間周波キャリア周波数により、前
    記中間周波キャリアの同期の引き込みを行うことを特徴
    とするＧＰＳ受信機。
  21. 【請求項２１】請求項１５または請求項１７に記載のＧ
    ＰＳ受信機において、 拡散符号および中間周波キャリアの同期状態を判別する
    同期状態判別手段を備えると共に、前記拡散符号の同期
    および前記中間周波キャリアの同期は取るための手段
    は、コスタスループと、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋ
    ｅｄ Ｌｏｏｐ）とを備え、 前記同期引き込み手段は、前記同期状態判別手段で、前
    記拡散符号の同期は確保されているが、前記中間周波キ
    ャリアの同期が外れていると判別されたときに、前記コ
    スタスループのループを開にしてから、前記予測された
    中間周波キャリア周波数により、前記中間周波キャリア
    の同期の引き込みを行い、前記中間周波キャリアの同期
    が取れた後に、前記コスタスループのループを閉じるこ
    とを特徴とするＧＰＳ受信機。
  22. 【請求項２２】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数
    を中間周波数に変換する周波数変換部と、 前記中間周波数において、受信側の拡散符号と前記受信
    信号の拡散符号との相関を検出することにより、前記受
    信信号の拡散符号の位相を検出して前記受信信号の拡散
    符号の同期捕捉を行うと共に、前記受信信号の拡散符号
    の同期捕捉が取れたときにおける前記受信信号の中間周
    波キャリア周波数の検出を行う同期捕捉部と、 複数チャンネル分を備え、前記同期捕捉部で前記同期捕
    捉され、前記中間周波キャリア周波数が検出された前記
    ＧＰＳ衛星毎に、異なるチャンネルが設定され、前記同
    期捕捉部で検出された前記受信信号の拡散符号の位相お
    よび前記中間周波キャリア周波数に基づいて初期値が設
    定されて、前記ＧＰＳ衛星からの信号について前記拡散
    符号および前記中間周波キャリア周波数の同期保持を開
    始すると共に、前記ＧＰＳ衛星からの信号の復調を行う
    同期保持部と、 前記同期保持部における前記拡散符号および中間周波キ
    ャリアの同期状態を判別する同期状態判別手段と、 前記同期状態判別手段で、前記拡散符号の同期は確保さ
    れているが、前記中間周波キャリアの同期が外れている
    と判別したときに、ＧＰＳ受信機において、既知の情報
    を用いて、前記中間周波キャリアの周波数を予測し、当
    該予測した中間周波キャリア周波数により、前記中間周
    波キャリアの同期の引き込みを行うようにする同期引き
    込み手段と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ受信機。
  23. 【請求項２３】請求項２２に記載のＧＰＳ受信機におい
    て、 前記既知の情報は、ＧＰＳ受信機の位置と、前記ＧＰＳ
    受信機の速度と、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ
    衛星の速度と、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周
    波数を前記中間周波数に周波数変換するための局部発振
    周波数の誤差であることを特徴とするＧＰＳ受信機。
  24. 【請求項２４】ＧＰＳ衛星からの受信信号の受信周波数
    を中間周波数に変換する周波数変換部と、 ＧＰＳ衛星の軌道情報を記憶する記憶部と、 前記中間周波数において、受信側の拡散符号と前記受信
    信号の拡散符号との相関を検出することにより、前記受
    信信号の拡散符号の位相を検出して前記受信信号の拡散
    符号の同期捕捉を行うと共に、前記受信信号の拡散符号
    の同期捕捉が取れたときにおける前記受信信号の中間周
    波キャリア周波数の検出を行う同期捕捉部と、 複数チャンネル分を備え、前記同期捕捉部で前記同期捕
    捉され、前記中間周波キャリア周波数が検出された前記
    ＧＰＳ衛星毎に、異なるチャンネルが設定され、前記同
    期捕捉部で検出された前記受信信号の拡散符号の位相お
    よび前記中間周波キャリア周波数に基づいて初期値が設
    定されて、前記ＧＰＳ衛星からの信号について前記拡散
    符号および前記中間周波キャリア周波数の同期保持を開
    始すると共に、前記ＧＰＳ衛星からの信号の復調を行う
    同期保持部と、 前記同期保持部における前記拡散符号および中間周波キ
    ャリアの同期状態を判別する同期状態判別手段と、 前記同期状態判別手段で、前記拡散符号の同期は確保さ
    れているが、前記中間周波キャリアの同期が外れている
    と判別したときに、ＧＰＳ受信機において既知の情報
    と、前記記憶部に記憶されている軌道情報とを用いて、
    前記中間周波キャリアの周波数を予測し、当該予測した
    中間周波キャリア周波数により、前記中間周波キャリア
    の同期の引き込みを行うようにする同期引き込み手段
    と、 を備えることを特徴とするＧＰＳ受信機。
  25. 【請求項２５】請求項２４に記載のＧＰＳ受信機におい
    て、 前記既知の情報は、自機の位置と、自機の速度と、前記
    中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の誤
    差と、前記ＧＰＳ衛星からの受信信号の拡散符号の位相
    であり、 前記同期引き込み手段では、前記記憶部に記憶されてい
    る前記軌道情報と、前記既知である拡散符号の位相の情
    報とから、前記ＧＰＳ衛星の位置と、前記ＧＰＳ衛星の
    速度とを計算し、前記既知のＧＰＳ受信機の位置、前記
    ＧＰＳ受信機の速度および前記中間周波数に周波数変換
    するための局部発振周波数の誤差と、前記計算された前
    記ＧＰＳ衛星の位置および前記ＧＰＳ衛星の速度とか
    ら、前記中間周波キャリア周波数を予測することを特徴
    とするＧＰＳ受信機。
  26. 【請求項２６】請求項２４に記載のＧＰＳ受信機におい
    て、 前記既知の情報は、自機の位置と、自機の速度と、前記
    中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の誤
    差と、現在時刻であり、 前記同期引き込み手段では、前記ＧＰＳ受信機が記憶す
    る軌道情報と、前記現在時刻とから、前記ＧＰＳ衛星の
    位置と、前記ＧＰＳ衛星の速度とを計算し、前記既知の
    ＧＰＳ受信機の位置、前記ＧＰＳ受信機の速度および前
    記中間周波数に周波数変換するための局部発振周波数の
    誤差と、前記計算された前記ＧＰＳ衛星の位置および前
    記ＧＰＳ衛星の速度とから、前記中間周波キャリア周波
    数を予測することを特徴とするＧＰＳ受信機。
  27. 【請求項２７】請求項２２または請求項２４に記載のＧ
    ＰＳ受信機において、 前記同期保持部は、コスタスループと、ＤＬＬ（Ｄｅｌ
    ａｙ ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）とを備え、 前記同期引き込み手段は、前記同期状態判別手段で、前
    記拡散符号の同期は確保されているが、前記中間周波キ
    ャリアの同期が外れていると判別したときに、前記コス
    タスループのループを開にしてから、前記コスタスルー
    プの可変周波数発振器の出力周波数を、前記予測した中
    間周波キャリア周波数に設定して前記中間周波キャリア
    の同期の検索を行い、前記中間周波キャリアの同期が取
    れた後に、前記コスタスループのループを閉じることを
    特徴とするＧＰＳ受信機。
  28. 【請求項２８】請求項２２または請求項２４に記載のＧ
    ＰＳ受信機において、 前記同期状態判別手段で、前記拡散符号の同期と、前記
    中間周波キャリアの同期との両方が外れていると判別し
    たときには、前記同期捕捉部により、再度、前記同期捕
    捉動作を実行することを特徴とするＧＰＳ受信機。
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