JP2003258681A - Matched filter, correlation detecting method and receiver - Google Patents

Matched filter, correlation detecting method and receiver

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JP2003258681A
JP2003258681A JP2002053900A JP2002053900A JP2003258681A JP 2003258681 A JP2003258681 A JP 2003258681A JP 2002053900 A JP2002053900 A JP 2002053900A JP 2002053900 A JP2002053900 A JP 2002053900A JP 2003258681 A JP2003258681 A JP 2003258681A
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JP
Japan
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signal
fourier transform
fast fourier
spread code
transform processing
Prior art date
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Application number
JP2002053900A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Nitta
学 新田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a matched filter capable of correctly and easily detecting the peak of correlation of a spread code in a spread spectrum signal by eliminating the influence of noises due to a certain hardware device or the like provided in the outside or the inside. <P>SOLUTION: The digital matched filter 100 applied to a synchronism acquiring section in a GPS (global positioning system) receiver has an FFT (fast- Fourier transformation) processing section 103 for reading an IF (intermediate frequency) signal buffered by a memory 102 and applying FFT processing to the signal, a limiter 104 for removing spectrum components indicating the strength exceeding a prescribed threshold in frequency band signals obtained by applying the FFT processing by the section 103, a spread code generator 106 for generating the same spread code as that in an RF (radio frequency) signal from a GPS satellite, and an FFT processing section 107 for applying FFT processing to the spread code generated by the generator 106. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
信号を復調する際に、スペクトラム拡散信号における拡
散符号の位相を検出するために、拡散符号と自己が発生
する拡散符号との相関を検出するマッチドフィルタ装置
及び相関検出方法、並びにこれらのマッチドフィルタ装
置及び相関検出方法を適用した受信装置であっていわゆ
るGNSS(Global Navigation Satellites System)
における衛星からの信号を受信して自己の位置及び速度
を算出する受信装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention, in demodulating a spread spectrum signal, detects the phase of the spread code in the spread spectrum signal and detects the correlation between the spread code and the spread code generated by itself. A filter device and a correlation detection method, and a receiver to which the matched filter device and the correlation detection method are applied, which is a so-called GNSS (Global Navigation Satellites System)
In regard to the receiving device for receiving the signal from the satellite in and calculating the position and velocity of the self.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、人工衛星を利用して地上における
移動体の位置を測定するGNSSシステムが普及しつつ
ある。このGNSSシステムとしては、例えば全地球測
位システム(Global Positioning System;以下、GP
Sという。)がある。このGPSシステムにおいて、G
PS衛星からの信号を受信するGPS受信機は、少なく
とも4個以上のGPS衛星からの信号を受信して、その
受信信号に基づいて当該GPS受信機の位置を算出し、
ユーザに報知することが基本機能である。
2. Description of the Related Art In recent years, a GNSS system for measuring the position of a moving body on the ground by using an artificial satellite has become popular. As this GNSS system, for example, Global Positioning System (hereinafter, GP)
It is called S. ). In this GPS system, G
A GPS receiver that receives signals from PS satellites receives signals from at least four or more GPS satellites, calculates the position of the GPS receiver based on the received signals,
Notifying the user is a basic function.

【0003】すなわち、GPS受信機は、各GPS衛星
からの信号を復調して各GPS衛星の軌道情報を取得
し、各GPS衛星の軌道及び時間情報と受信信号の遅延
時間とに基づいて、当該GPS受信機の3次元位置を連
立方程式によって導出するものである。なお、GPSシ
ステムにおいて、受信信号を得るGPS衛星が少なくと
も4個必要となるのは、GPS受信機が備える時計によ
る内部時間とGPS衛星が備える原子時計による時間と
の間に誤差があり、その誤差の影響を除去した3次元位
置と正確な時刻との4つの未知パラメータを算出するた
めには、少なくとも4個のGPS衛星からの擬似距離が
必要となることによる。
That is, the GPS receiver demodulates the signal from each GPS satellite to obtain the orbit information of each GPS satellite, and based on the orbit and time information of each GPS satellite and the delay time of the received signal, The three-dimensional position of the GPS receiver is derived by simultaneous equations. In the GPS system, it is necessary to have at least four GPS satellites to obtain a reception signal because there is an error between the internal time set by the clock of the GPS receiver and the time set by the atomic clock of the GPS satellite. This is because the pseudo distances from at least four GPS satellites are required to calculate the four unknown parameters of the three-dimensional position from which the influence of 1 is removed and the accurate time.

【0004】GPSシステムにおいては、民生用のGP
S受信機を用いる場合には、GPS衛星(Navstar)か
らのL1帯、C/A(Clear and Acquisition)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。
In the GPS system, a GP for consumer use
When the S receiver is used, positioning calculation is performed by receiving a spread spectrum signal radio wave called the C / A (Clear and Acquisition) code in the L1 band from the GPS satellite (Navstar).

【0005】このL1帯、C/Aコードと呼ばれる送信
信号は、送信信号速度、すなわち、チップレートが1.
023MHzであり、例えばいわゆるGold符号等の
符号長が1023の擬似ランダムノイズ(Pseudo-rando
m Noise;PN)系列の拡散符号で、50bpsのデー
タを直接拡散した信号により、周波数が1575.42
MHzの搬送波(以下、キャリアという。)に対して2
相位相変調方式(Binary Phase Shift Keying;以下、
BPSK変調方式という。)に基づく変調を施した信号
である。この場合、符号長が1023であることから、
C/Aコードは、図12中1段目に示すように、拡散符
号が1023チップを1周期として、すなわち、1周期
=1ミリ秒(msec)として、繰り返すものとなる。
The transmission signal called the C / A code in the L1 band has a transmission signal speed, that is, a chip rate of 1.
023 MHz, for example, a so-called Gold code or the like having a code length of 1023 is pseudo-random noise (Pseudo-rando).
m Noise; PN) sequence spreading code, the frequency of which is 1575.42 due to a signal obtained by directly spreading data of 50 bps.
2 for MHz carrier (hereinafter referred to as carrier)
Binary Phase Shift Keying;
This is called the BPSK modulation method. ) Is applied to the signal. In this case, since the code length is 1023,
As shown in the first row in FIG. 12, the C / A code repeats with the spreading code having 1023 chips as one cycle, that is, one cycle = 1 millisecond (msec).

【0006】このC/Aコードの拡散符号は、GPS衛
星毎に異なっているが、どのGPS衛星が、どの拡散符
号を用いるかは、予めGPS受信機によって検知できる
ようになされている。また、GPS受信機は、後述する
航法メッセージにより、どのGPS衛星からの信号をそ
の地点及びその時点で受信することができるかが把握で
きるようになされている。そのため、GPS受信機は、
例えば3次元測位であれば、その地点及びその時点で取
得することができる少なくとも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を施し、測位演
算を行うことにより、自己の位置を算出する。
The spread code of the C / A code is different for each GPS satellite, but which GPS satellite uses which spread code can be detected in advance by a GPS receiver. In addition, the GPS receiver can recognize which GPS satellite from which signal can be received at that point and at that point in time by a navigation message described later. Therefore, the GPS receiver
For example, in the case of three-dimensional positioning, by receiving radio waves from at least four or more GPS satellites that can be acquired at that point and at that point, despreading the spectrum and performing positioning calculation, the position of one's own can be determined. calculate.

【0007】また、GPS衛星からの信号データの1ビ
ットは、同図中2段目に示すように、拡散符号の20周
期分、すなわち、20ミリ秒単位として伝送される。す
なわち、データの伝送速度は、上述したように、50b
psである。さらに、拡散符号の1周期分の1023チ
ップは、ビットが"1"であるときと"0"であるときとで
は、反転したものとなる。
Further, one bit of the signal data from the GPS satellite is transmitted in units of 20 cycles of the spread code, that is, in units of 20 milliseconds, as shown in the second row in FIG. That is, the data transmission rate is 50b as described above.
ps. Further, 1023 chips for one cycle of the spread code are inverted when the bit is "1" and "0".

【0008】さらに、GPS衛星からの信号は、同図中
3段目に示すように、30ビット、すなわち、600ミ
リ秒で1ワードを形成する。さらにまた、GPS衛星か
らの信号は、同図中4段目に示すように、10ワード、
すなわち、6秒で1サブフレームを形成する。そして、
GPS衛星からの信号には、同図中5段目に示すよう
に、1サブフレームの先頭のワードに、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、このプリアンブルに後続して
データが伝送されてくる。
Further, the signal from the GPS satellite forms one word in 30 bits, that is, 600 milliseconds, as shown in the third row in FIG. Furthermore, the signal from the GPS satellite is, as shown in the fourth row in the figure, 10 words,
That is, one subframe is formed in 6 seconds. And
In the signal from the GPS satellite, as shown in the fifth row in the figure, the preamble that is always the specified bit pattern is inserted in the first word of one subframe even when the data is updated. Data is transmitted following this preamble.

【0009】さらにまた、GPS衛星からの信号は、5
サブフレーム、すなわち、30秒で1フレームを形成す
る。そして、GPS衛星からの信号においては、上述し
た航法メッセージが、この1フレームのデータ単位で伝
送されてくる。
Further, the signal from the GPS satellite is 5
A subframe, that is, one frame is formed in 30 seconds. Then, in the signal from the GPS satellite, the navigation message described above is transmitted in the data unit of this one frame.

【0010】この1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(Ephemeris)情報
と呼ばれるGPS衛星固有の情報である。このエフェメ
リス情報には、GPS衛星の軌道を求めるためのパラメ
ータと、GPS衛星からの信号の送出時刻とが含まれ
る。
The first 3 of the 1 frame data
Each subframe is information unique to the GPS satellite called Ephemeris information. This ephemeris information includes a parameter for determining the orbit of the GPS satellite and the time at which the signal from the GPS satellite is transmitted.

【0011】全てのGPS衛星は、原子時計を備えるこ
とによって共通の時刻情報を用いており、エフェメリス
情報に含まれるGPS衛星からの信号の送出時刻は、原
子時計の1秒単位とされている。また、GPS衛星の拡
散符号は、原子時計に同期したものとして生成される。
Since all GPS satellites are equipped with atomic clocks, they use common time information, and the time at which the signals from the GPS satellites contained in the ephemeris information are sent out is in units of 1 second of the atomic clocks. The spread code of the GPS satellite is generated as being synchronized with the atomic clock.

【0012】エフェメリス情報に含まれる軌道情報は、
数時間毎に更新されるが、その更新が行われるまでは同
一の情報となる。そのため、GPS受信機は、エフェメ
リス情報に含まれる軌道情報をメモリに保持しておくこ
とにより、数時間は同じ軌道情報を精度よく使用するこ
とができる。なお、GPS衛星からの信号の送出時刻
は、TOW(Time Of Week)情報として6秒毎に更新さ
れる。
The orbit information included in the ephemeris information is
The information is updated every few hours, but the same information remains until the update is performed. Therefore, the GPS receiver can accurately use the same orbit information for several hours by holding the orbit information included in the ephemeris information in the memory. The time when the signal is transmitted from the GPS satellite is updated every 6 seconds as TOW (Time Of Week) information.

【0013】一方、1フレームのデータのうちの残りの
2個のサブフレームの航法メッセージは、アルマナック
(Almanac)情報と呼ばれる全てのGPS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
あり、各GPS衛星のおおよその位置情報や、どのGP
S衛星が使用可能であるのかを示す情報等から構成され
る。このアルマナック情報は、数日毎に更新されるが、
その更新が行われるまでは同一の情報となる。そのた
め、GPS受信機は、アルマナック情報をメモリに保持
しておくことにより、数日は同じ情報を精度よく使用す
ることができる。しかし、GPS受信機は、精度は多少
落ちるものの、数か月の間、同じアルマナック情報を使
用することもできる。
On the other hand, the navigation messages of the remaining two subframes of the data of one frame are information called Almanac information commonly transmitted from all GPS satellites. This almanac information requires 25 frames to acquire all the information, and the approximate position information of each GPS satellite and which GP
It is composed of information and the like indicating whether the S satellite can be used. This almanac information is updated every few days,
The same information remains until the update. Therefore, the GPS receiver can accurately use the same information for several days by holding the almanac information in the memory. However, GPS receivers can also use the same almanac information for several months, albeit with some loss of accuracy.

【0014】GPS受信機は、GPS衛星からの信号を
受信して上述したデータを得るために、まず、キャリア
を除去した後、受信しようとするGPS衛星で用いられ
ているC/Aコードと同じ拡散符号を用いて、そのGP
S衛星からの信号について、C/Aコードの位相同期を
とることによってGPS衛星からの信号を捕捉し、スペ
クトラム逆拡散を行う。GPS受信機は、C/Aコード
との位相同期をとってスペクトラム逆拡散を行うと、ビ
ットが検出され、GPS衛星からの信号に基づいて時刻
情報等を含む航法メッセージを取得することが可能とな
る。
The GPS receiver receives a signal from a GPS satellite and obtains the above-described data. First, after removing the carrier, the same C / A code as that used by the GPS satellite to be received is used. Using the spreading code, the GP
With respect to the signal from the S satellite, the signal from the GPS satellite is captured by performing the phase synchronization of the C / A code, and the spectrum inverse spread is performed. When the GPS receiver performs spectrum despreading in phase synchronization with the C / A code, bits are detected and it is possible to acquire a navigation message including time information based on the signal from the GPS satellite. Become.

【0015】GPS受信機は、GPS衛星からの信号の
捕捉をC/Aコードの位相同期探索によって行うが、こ
の位相同期探索として、自己が発生する拡散符号とGP
S衛星からの受信信号の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られた値よ
りも大きい場合に、両者が同期しているものと判定す
る。そして、GPS受信機は、同期がとれていないもの
と判定した場合には、何らかの同期手法を用いて、自己
が発生する拡散符号の位相を制御し、受信信号の拡散符
号と同期させるようにしている。
The GPS receiver captures signals from GPS satellites by phase synchronization search of C / A code. As the phase synchronization search, the spread code and GP generated by itself are used.
The correlation between the received signal from the S satellite and the spread code is detected. For example, when the correlation value of the correlation detection result is larger than a predetermined value, it is determined that the two are synchronized. When the GPS receiver determines that the synchronization is not achieved, it uses some synchronization method to control the phase of the spreading code generated by itself and synchronize with the spreading code of the received signal. There is.

【0016】ところで、GPS衛星からの信号は、上述
したように、データを拡散符号で拡散した信号によって
キャリアをBPSK変調方式に基づいて変調した信号で
ある。したがって、GPS受信機は、GPS衛星からの
信号を受信するには、拡散符号のみならず、キャリア及
びデータの同期をとる必要があるが、拡散符号とキャリ
アの同期を独立に行うことはできない。
By the way, the signal from the GPS satellite is a signal obtained by modulating the carrier based on the BPSK modulation method by the signal obtained by spreading the data with the spreading code as described above. Therefore, the GPS receiver needs to synchronize not only the spread code but also the carrier and the data in order to receive the signal from the GPS satellite, but the spread code and the carrier cannot be synchronized independently.

【0017】また、GPS受信機は、通常、受信信号の
キャリア周波数を数MHz以内の中間周波数(Intermed
iate Frequency;以下、IFという。)に変換すること
によって受信信号をIF信号に変換し、このIF信号で
上述した同期検出処理を行う。このIF信号におけるキ
ャリア(以下、IFキャリアという。)には、主に、G
PS衛星の移動速度に応じたドップラシフトによる周波
数誤差分と、受信信号をIF信号に変換する際にGPS
受信機の内部で生成する局部発振器の周波数誤差分とが
含まれる。
In addition, the GPS receiver usually has an intermediate frequency (Intermed) within a few MHz of the carrier frequency of the received signal.
iate Frequency; hereinafter referred to as IF. ) To convert the received signal into an IF signal, and the above-described synchronization detection processing is performed with this IF signal. The carrier in this IF signal (hereinafter referred to as the IF carrier) is mainly G
Frequency error due to Doppler shift according to the moving speed of the PS satellite and GPS when converting the received signal to an IF signal
The frequency error component of the local oscillator generated inside the receiver is included.

【0018】したがって、GPS受信機においては、こ
れらの周波数誤差要因によってIFキャリア周波数が未
知であることから、その周波数の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GPS衛星との位置関係に依存すること
に起因して未知であることから、GPS受信機において
は、上述したように、何らかの同期手法が必要となる。
Therefore, in the GPS receiver, since the IF carrier frequency is unknown due to these frequency error factors, it is necessary to search for that frequency.
Further, the synchronization point (synchronization phase) within one cycle of the spread code is
Since it is unknown because it depends on the positional relationship between the GPS receiver and the GPS satellites, the GPS receiver needs some synchronization method as described above.

【0019】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による同期
捕捉、DLL(Delay Locked Loop)及びコスタスルー
プによる同期保持とを組み合わせた同期手法を用いてい
る。以下、この同期手法について説明する。
The conventional GPS receiver uses a synchronization method that combines frequency search for carriers, synchronization acquisition by a sliding correlator, and synchronization holding by a DLL (Delay Locked Loop) and Costas loop. Hereinafter, this synchronization method will be described.

【0020】GPS受信機の拡散符号の発生器を駆動す
るクロックは、当該GPS受信機に用意されている基準
周波数発振器を分周したものが一般に用いられる。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、GPS受信機は、この基準周波数発振器の出力に
基づいて、GPS衛星からの受信信号をIF信号に変換
するために用いる局部発振信号を生成する。
As a clock for driving a spread code generator of a GPS receiver, a clock obtained by dividing a reference frequency oscillator prepared in the GPS receiver is generally used. A high-precision crystal oscillator is used as the reference frequency oscillator, and the GPS receiver uses a local oscillation signal used to convert a reception signal from a GPS satellite into an IF signal based on the output of the reference frequency oscillator. To generate.

【0021】ここで、周波数サーチについての処理内容
を図13に示す。GPS受信機は、拡散符号の発生器を
駆動するクロック信号の周波数が、ある周波数f1であ
るときの拡散符号についての位相同期探索を行う。すな
わち、GPS受信機は、拡散符号の位相を1チップずつ
順次ずらしていくことによって各チップ位相のときのG
PS衛星からの受信信号と拡散符号との相関を検出し、
相関のピークを検出することにより、同期がとれる位相
を検出する。また、GPS受信機は、クロック信号の周
波数がf1であるときにおいて、1023チップ分の位
相探索の全てで同期する位相が存在しない場合には、例
えば基準周波数発振器に対する分周比を変化させ、クロ
ック信号の周波数を他の周波数f2に変更し、同様に1
023チップ分の位相探索を行う。GPS受信機は、こ
のような動作を、クロック信号の周波数をステップ的に
変化させて繰り返すことによって周波数サーチを実現す
る。
Here, FIG. 13 shows the processing contents of the frequency search. The GPS receiver performs a phase synchronization search for the spread code when the frequency of the clock signal that drives the spread code generator is a certain frequency f1. That is, the GPS receiver sequentially shifts the phase of the spread code by one chip to obtain G at each chip phase.
Detects the correlation between the received signal from the PS satellite and the spread code,
By detecting the peak of correlation, the phase in which synchronization can be achieved is detected. Further, when the frequency of the clock signal is f1, the GPS receiver changes, for example, the frequency division ratio for the reference frequency oscillator when there is no synchronized phase in all of the 1023 chip phase searches. Change the frequency of the signal to another frequency f2
A phase search for 023 chips is performed. The GPS receiver realizes a frequency search by changing the frequency of the clock signal stepwise and repeating such an operation.

【0022】そして、GPS受信機は、このような周波
数サーチを行うことによって同期可能とされるクロック
信号の周波数を検出すると、そのクロック信号の周波数
で最終的な拡散符号の位相同期を行う。これにより、G
PS受信機は、水晶発振器の発振周波数にずれがある場
合であっても、GPS衛星からの信号を捕捉することが
可能となる。
When the GPS receiver detects the frequency of the clock signal that can be synchronized by performing such frequency search, the GPS receiver performs final phase synchronization of the spread code with the frequency of the clock signal. This makes G
The PS receiver can capture the signal from the GPS satellite even if the oscillation frequency of the crystal oscillator has a deviation.

【0023】しかしながら、このような従来の同期手法
は、原理的には高速同期には不向きである。GPS受信
機においては、拡散符号及びIFキャリアの同期に時間
を要すると反応が遅くなり、使用上において不便を生じ
る。そのため、実際のGPS受信機においては、この欠
点を補うため、多チャンネル化して並列処理によって同
期捕捉までの時間を短縮している。
However, such a conventional synchronization method is not suitable for high-speed synchronization in principle. In the GPS receiver, if it takes time to synchronize the spread code and the IF carrier, the reaction becomes slow, which causes inconvenience in use. Therefore, in an actual GPS receiver, in order to compensate for this drawback, the number of channels is increased and parallel processing is performed to shorten the time until synchronization acquisition.

【0024】一方、上述したスライディング相関を用い
た手法に代わってスペクトラム拡散信号の同期捕捉を高
速に行う手法としては、マッチドフィルタの利用があ
る。マッチドフィルタは、いわゆるトランスバーサルフ
ィルタによってディジタル的に実現可能である。また、
マッチドフィルタとしては、近年のDSP(Digital Si
gnal Processor)に代表されるハードウェアの能力の向
上により、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transfor
m;以下、FFTという。)を利用したディジタルマッ
チドフィルタによって拡散符号の同期を高速に行う手法
が実現されている。後者は、古くから知られる相関計算
の高速化手法に基づくものである。
On the other hand, a matched filter is used as a method for performing synchronous acquisition of a spread spectrum signal at high speed, instead of the method using the sliding correlation described above. The matched filter can be realized digitally by a so-called transversal filter. Also,
As a matched filter, recent DSP (Digital Si
Fast Fourier Transform (Fast Fourier Transfor
m; hereinafter referred to as FFT. ) Has been used to implement a method for synchronizing spread codes at high speed with a digital matched filter. The latter is based on a long-known method for speeding up correlation calculation.

【0025】GPS受信機は、これらのマッチドフィル
タを用いることにより、相関がある場合には、例えば図
14に出力波形の1周期分を示すように、相関のピーク
を検出する。このピークの位置は、拡散符号の先頭を示
すものである。GPS受信機は、このピークを検出する
ことにより、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。また、GPS
受信機は、例えば上述したFFTを利用したディジタル
マッチドフィルタを用い、FFTの周波数領域での操作
を行うことにより、拡散符号の位相とともにIFキャリ
ア周波数を検出することができる。そして、GPS受信
機は、拡散符号の位相を擬似距離に換算し、少なくとも
4個のGPS衛星が検出された場合には当該GPS受信
機の位置を算出することができ、また、IFキャリア周
波数に基づいて当該GPS受信機の速度を算出すること
ができる。
By using these matched filters, the GPS receiver detects a correlation peak when there is a correlation, for example, as shown in FIG. 14 for one cycle of the output waveform. The position of this peak indicates the beginning of the spread code. By detecting this peak, the GPS receiver can capture synchronization, that is, detect the phase of the spread code in the received signal. Also, GPS
The receiver can detect the IF carrier frequency together with the phase of the spread code by operating the FFT in the frequency domain using, for example, the above-described digital matched filter using the FFT. Then, the GPS receiver can convert the phase of the spread code into a pseudorange, calculate the position of the GPS receiver when at least four GPS satellites are detected, and calculate the IF carrier frequency. Based on this, the speed of the GPS receiver can be calculated.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】ところで、GPS受信
機においては、上述したように、同期捕捉を行うため
に、FFTを利用したディジタルマッチドフィルタを用
いることがある。
By the way, in the GPS receiver, as described above, a digital matched filter using an FFT may be used to perform synchronization acquisition.

【0027】具体的には、図15に示すように、ディジ
タルマッチドフィルタ300は、GPS衛星から送信さ
れてきたRF信号を受信するアンテナ401及びRF信
号をIF信号に変換する周波数変換部402によって得
られるIF信号を、所定のサンプリング周波数で入力信
号をサンプリングするサンプラ301によってサンプリ
ングした上で入力する。ディジタルマッチドフィルタ3
00は、サンプラ301によってサンプリングされたI
F信号をバッファリングするメモリ302と、このメモ
リ302によってバッファリングされたIF信号を読み
出してFFT処理を施すFFT処理部303と、このF
FT処理部303によってFFT処理が施されて得られ
た周波数領域信号をバッファリングするメモリ304
と、GPS衛星からのRF信号における拡散符号と同じ
拡散符号を発生する拡散符号発生器305と、この拡散
符号発生器305によって発生された拡散符号に対して
FFT処理を施すFFT処理部306と、このFFT処
理部306によってFFT処理が施されて得られた周波
数領域信号をバッファリングするメモリ307と、メモ
リ304にバッファリングされている周波数領域信号と
メモリ307にバッファリングされている周波数領域信
号とのうちいずれか一方の複素共役と他方とを乗算する
乗算器308と、この乗算器308によって乗算された
周波数領域信号に対して逆FFT(Inversed Fast Four
ier Transform;以下、IFFTという。)処理を施す
IFFT処理部309と、このIFFT処理部309に
よってIFFT処理が施されて得られた相互相関関数に
基づいてGPS衛星からのRF信号における拡散符号と
拡散符号発生器305によって発生された拡散符号との
相関のピークを検出するピーク検出器310とを有す
る。
Specifically, as shown in FIG. 15, the digital matched filter 300 is obtained by an antenna 401 that receives an RF signal transmitted from a GPS satellite and a frequency converter 402 that converts the RF signal into an IF signal. The IF signal to be sampled is sampled by a sampler 301 which samples the input signal at a predetermined sampling frequency, and is then input. Digital matched filter 3
00 is the I sampled by the sampler 301.
A memory 302 that buffers the F signal, an FFT processing unit 303 that reads the IF signal buffered by the memory 302 and performs the FFT processing,
Memory 304 for buffering the frequency domain signal obtained by the FFT processing by the FT processing unit 303
A spread code generator 305 that generates the same spread code as the spread code in the RF signal from the GPS satellite; an FFT processing unit 306 that performs FFT processing on the spread code generated by the spread code generator 305; A memory 307 that buffers the frequency domain signal obtained by performing the FFT processing by the FFT processing unit 306, a frequency domain signal buffered in the memory 304, and a frequency domain signal buffered in the memory 307. A multiplier 308 that multiplies one of the complex conjugates with the other, and an inverse FFT (Inversed Fast Four) for the frequency domain signal multiplied by the multiplier 308.
ier Transform; hereinafter referred to as IFFT. ) The IFFT processing unit 309 that performs the processing, and the spreading code and the spreading code generator 305 in the RF signal from the GPS satellite based on the cross-correlation function obtained by performing the IFFT processing by the IFFT processing unit 309. A peak detector 310 that detects a peak of correlation with the spread code.

【0028】このようなディジタルマッチドフィルタ3
00は、実際には、FFT処理部303,306、拡散
符号発生器305、乗算器308、IFFT処理部30
9、及びピーク検出器310の各部をDSPによって実
行されるソフトウェアとして実装される。
Such a digital matched filter 3
00 is actually an FFT processing unit 303, 306, a spreading code generator 305, a multiplier 308, an IFFT processing unit 30.
9 and each part of the peak detector 310 are implemented as software executed by the DSP.

【0029】このようなディジタルマッチドフィルタ3
00は、演算能力の高いDSPによって処理を行うこと
により、拡散符号と同期した位相において相関のピーク
を検出し、拡散符号の同期点を判別することができる。
Such a digital matched filter 3
00 is capable of detecting the peak of correlation in the phase synchronized with the spreading code and discriminating the synchronization point of the spreading code by performing the processing by the DSP having high computing ability.

【0030】しかしながら、DSPのような演算能力の
高いハードウェアは、信号処理に高速化を可能にするも
のの、当該ハードウェア自身がノイズ源となり、周囲の
機器に悪影響を及ぼすことがある。また、このようなハ
ードウェアは、周囲のみならず自己にもノイズ源として
作用することがある。この影響は、アナログ信号を受信
するGPS受信機の場合には、特に顕著に現れる。
However, although high-performance hardware such as DSP enables high-speed signal processing, the hardware itself may become a noise source and adversely affect peripheral equipment. Moreover, such hardware may act as a noise source not only in the surroundings but also in itself. This effect is particularly remarkable in the case of a GPS receiver that receives an analog signal.

【0031】例えば、DSPによって実装されるディジ
タルマッチドフィルタ300を備えるGPS受信機によ
って受信したIF信号に対してFFT処理を施して得ら
れる周波数領域信号のスペクトル関数は、図16に示す
ように、当該GPS受信機自身によって発生したノイズ
が特定周波数のピークとして現れるものとなる。
For example, as shown in FIG. 16, the spectrum function of the frequency domain signal obtained by performing the FFT processing on the IF signal received by the GPS receiver equipped with the digital matched filter 300 implemented by the DSP is as shown in FIG. The noise generated by the GPS receiver itself appears as a peak of a specific frequency.

【0032】GPS受信機においては、このようなノイ
ズの影響を受けたRF信号をそのまま処理した場合に
は、ノイズによる影響が大きく、正確な測位が困難とな
ることが多い。具体的には、RF信号を変換して得られ
た図16にスペクトル関数を示すIF信号について、デ
ィジタルマッチドフィルタ300を用いて拡散符号の位
相を検出する場合には、IFFT処理部309によって
IFFT処理を施して得られる相互相関関数を示す出力
波形は、例えば図17に示すように、振幅が大きい特定
の低周波成分が重畳したS/N(Signal to Noise rati
o)が極めて低いものとなる。GPS受信機は、このよ
うな相互相関関数を示す出力波形を得た場合には、同図
中nで表されるべき相関のピークを検出することがで
きないことは明らかである。
In a GPS receiver, if an RF signal affected by such noise is processed as it is, it is often affected by noise and accurate positioning is often difficult. Specifically, when the phase of the spread code is detected using the digital matched filter 300 for the IF signal having the spectrum function shown in FIG. 16 obtained by converting the RF signal, the IFFT processing unit 309 performs the IFFT processing. The output waveform showing the cross-correlation function obtained by applying the S to N (Signal to Noise rati) is shown in FIG.
o) is extremely low. It is obvious that the GPS receiver cannot detect the peak of the correlation which should be represented by n p in the figure when the output waveform showing such a cross-correlation function is obtained.

【0033】このようなノイズを除去する手法として
は、特許第2937578号公報に記載されているもの
がある。この手法は、受信したスペクトラム拡散信号に
対してFFT処理を施してノイズ成分を検出し、この検
出結果に基づいて、ノイズ波形を形成し、さらに、この
ノイズ波形に基づいて、時間領域でスペクトラム拡散信
号からノイズ成分を除去するものである。
A method for removing such noise is described in Japanese Patent No. 2937578. In this method, FFT processing is applied to the received spread spectrum signal to detect a noise component, a noise waveform is formed based on the detection result, and further spread spectrum is performed in the time domain based on the noise waveform. The noise component is removed from the signal.

【0034】しかしながら、この手法は、受信したスペ
クトラム拡散信号に送受信間で重畳したノイズを除去す
ることを目的とするものであり、ディジタルマッチドフ
ィルタ等の特定のハードウェアに起因するノイズには対
応することができない。また、この手法は、ノイズを除
去するために、FFT処理やノイズ波形の形成といった
処理を行う手段を別途設ける必要があることから、大幅
に規模が大きくなり、また、DSP等のハードウェアに
よってこの手段を実現する場合には、上述したように、
自身がノイズ源となることも考えられる。
However, this method is intended to remove the noise superimposed on the received spread spectrum signal during transmission and reception, and copes with the noise caused by specific hardware such as a digital matched filter. I can't. In addition, this method requires a separate means for performing processing such as FFT processing and formation of noise waveforms in order to remove noise, and therefore, the scale is significantly increased. When realizing the means, as described above,
It is also possible that it itself becomes a noise source.

【0035】したがって、GPS受信機としては、外部
又は内部に設けられる特定のハードウェア等に起因する
ノイズの影響を除去し、拡散符号の相関のピークを正確
に検出するための対策が待望されていた。
Therefore, as a GPS receiver, a measure for removing the influence of noise caused by specific hardware provided externally or internally and accurately detecting the peak of the spread code correlation is desired. It was

【0036】この問題は、GPS受信機に限ったもので
はなく、GPS信号と同様のスペクトラム拡散で直接拡
散方式の変調方式を採用する移動体通信全般に共通のも
のである。
This problem is not limited to GPS receivers, but is common to all mobile communications that employ a direct spread modulation method with the same spread spectrum as GPS signals.

【0037】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、外部又は内部に設けられる特定のハード
ウェア等に起因するノイズの影響を除去し、スペクトラ
ム拡散信号における拡散符号の相関のピークを正確に且
つ容易に検出することができるマッチドフィルタ装置及
び相関検出方法を提供することを目的とする。また、本
発明は、これらのマッチドフィルタ装置及び相関検出方
法を適用し、高感度化及び高精度化を図ることができる
受信装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a situation, removes the influence of noise caused by specific hardware or the like provided externally or internally, and determines the correlation of the spread code in the spread spectrum signal. An object of the present invention is to provide a matched filter device and a correlation detection method capable of accurately and easily detecting peaks. It is another object of the present invention to provide a receiving device that can improve sensitivity and accuracy by applying these matched filter devices and correlation detection methods.

【0038】[0038]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明にかかるマッチドフィルタ装置は、入力されたス
ペクトラム拡散信号における拡散符号の位相を検出する
ために、拡散符号と自己が発生する拡散符号との相関を
検出するマッチドフィルタ装置であって、スペクトラム
拡散信号が所定のサンプリング周波数でサンプリングさ
れて入力されたデータに対して高速フーリエ変換処理を
施す第1の高速フーリエ変換処理手段と、スペクトラム
拡散信号における拡散符号と同じ拡散符号を発生する拡
散符号発生手段と、この拡散符号発生手段によって発生
された拡散符号に対して高速フーリエ変換処理を施す第
2の高速フーリエ変換処理手段と、少なくとも第1の高
速フーリエ変換処理手段によって高速フーリエ変換処理
が施されて得られた周波数領域信号のうち所定の閾値を
超える強度を示すスペクトル成分を除去する制限手段と
を備えることを特徴としている。
A matched filter device according to the present invention, which achieves the above-mentioned object, detects a phase of a spread code in an input spread spectrum signal in order to detect a spread code and a spread code generated by itself. A matched filter device for detecting a correlation with the first spread spectrum signal, wherein the spread spectrum signal is sampled at a predetermined sampling frequency, and the received data is subjected to fast Fourier transform processing. Spreading code generating means for generating the same spreading code as the spreading code in the signal, second fast Fourier transform processing means for performing fast Fourier transform processing on the spreading code generated by this spreading code generating means, and at least the first Fast Fourier transform processing means of It is characterized in that it comprises a limiting means for removing spectral components representing the intensity exceeding a predetermined threshold value among the frequency-domain signal.

【0039】このような本発明にかかるマッチドフィル
タ装置は、制限手段によって少なくとも第1の高速フー
リエ変換処理手段によって高速フーリエ変換処理が施さ
れて得られた周波数領域信号のうち所定の閾値を超える
強度を示すスペクトル成分を除去する。
In such a matched filter device according to the present invention, the intensity exceeding the predetermined threshold value in the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by at least the first fast Fourier transform processing means by the limiting means. Is removed.

【0040】また、上述した目的を達成する本発明にか
かる相関検出方法は、入力されたスペクトラム拡散信号
における拡散符号の位相を検出するために、拡散符号と
自己が発生する拡散符号との相関を検出する相関検出方
法であって、スペクトラム拡散信号が所定のサンプリン
グ周波数でサンプリングされて入力されたデータに対し
て高速フーリエ変換処理を施す工程と、スペクトラム拡
散信号における拡散符号と同じ拡散符号を発生する工程
と、発生された拡散符号に対して高速フーリエ変換処理
を施す工程と、少なくとも入力されたデータに対する高
速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数領域信号
のうち所定の閾値を超える強度を示すスペクトル成分を
除去する工程とを備えることを特徴としている。
Further, the correlation detecting method according to the present invention which achieves the above-mentioned object, in order to detect the phase of the spread code in the input spread spectrum signal, detects the correlation between the spread code and the spread code generated by itself. A correlation detection method for detecting, wherein a spread spectrum signal is sampled at a predetermined sampling frequency and a fast Fourier transform process is applied to input data, and a spread code same as the spread code in the spread spectrum signal is generated. A step of performing a fast Fourier transform process on the generated spread code, and at least an intensity exceeding a predetermined threshold value in the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform process on the input data And a step of removing spectral components.

【0041】このような本発明にかかる相関検出方法
は、少なくとも入力されたデータに対する高速フーリエ
変換処理が施されて得られた周波数領域信号のうち所定
の閾値を超える強度を示すスペクトル成分を除去する。
In the correlation detecting method according to the present invention as described above, at least the spectral component showing the intensity exceeding the predetermined threshold value is removed from the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform process on the input data. .

【0042】さらに、上述した目的を達成する本発明に
かかる受信装置は、衛星からの信号を受信して自己の位
置及び速度を算出する受信装置であって、衛星からの信
号を受信する受信手段と、この受信手段によって受信し
た受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波
数変換手段と、この周波数変換手段によって得られた中
間周波数信号における拡散符号の位相を検出する同期捕
捉と中間周波数信号におけるキャリア周波数の検出とを
行う同期捕捉手段と、この同期捕捉手段によって検出さ
れた拡散符号の位相及び同期捕捉手段によって検出され
たキャリア周波数を、複数の衛星に対応して独立に設け
られた複数のチャンネルのそれぞれに対して衛星毎に割
り当てて設定し、設定した拡散符号の位相及びキャリア
周波数を初期値として、拡散符号とキャリアとの同期保
持を行うとともに、中間周波数信号に含まれるメッセー
ジの復調を行う同期保持手段とを備え、スペクトラム拡
散信号である中間周波数信号における拡散符号の位相を
検出するために、拡散符号と自己が発生する拡散符号と
の相関を検出する同期捕捉手段は、中間周波数信号が所
定のサンプリング周波数でサンプリングされて入力され
たデータに対して高速フーリエ変換処理を施す第1の高
速フーリエ変換処理手段と、中間周波数信号における拡
散符号と同じ拡散符号を発生する拡散符号発生手段と、
この拡散符号発生手段によって発生された拡散符号に対
して高速フーリエ変換処理を施す第2の高速フーリエ変
換処理手段と、少なくとも第1の高速フーリエ変換処理
手段によって高速フーリエ変換処理が施されて得られた
周波数領域信号のうち所定の閾値を超える強度を示すス
ペクトル成分を除去する制限手段とを有するマッチドフ
ィルタを用いて構成されることを特徴としている。
Further, the receiving device according to the present invention which achieves the above-mentioned object is a receiving device for receiving a signal from a satellite and calculating its own position and velocity, and a receiving means for receiving a signal from the satellite. A frequency conversion means for converting the frequency of the reception signal received by the reception means into a predetermined intermediate frequency, and a synchronous acquisition and intermediate frequency signal for detecting the phase of the spread code in the intermediate frequency signal obtained by the frequency conversion means. And a carrier frequency detected by the synchronization acquisition means, the phase of the spread code detected by the synchronization acquisition means, and the carrier frequency detected by the synchronization acquisition means Assigned to each satellite for each channel and set, and set the spread code phase and carrier frequency as initial values. In order to detect the phase of the spread code in the intermediate frequency signal which is a spread spectrum signal, the synchronization code holding means for holding the spread code and the carrier and demodulating the message included in the intermediate frequency signal is provided. The synchronization acquisition means for detecting the correlation between the spread code and the spread code generated by itself is the first high speed for performing the fast Fourier transform processing on the input data obtained by sampling the intermediate frequency signal at the predetermined sampling frequency. Fourier transform processing means, spreading code generating means for generating the same spreading code as the spreading code in the intermediate frequency signal,
A second fast Fourier transform processing means for subjecting the spread code generated by the spread code generating means to a fast Fourier transform processing and a fast Fourier transform processing by at least the first fast Fourier transform processing means are obtained. It is characterized in that it is configured by using a matched filter having a limiting means for removing a spectral component showing an intensity exceeding a predetermined threshold value in the frequency domain signal.

【0043】このような本発明にかかる受信装置は、同
期捕捉手段における制限手段によって少なくとも第1の
高速フーリエ変換処理手段によって高速フーリエ変換処
理が施されて得られた周波数領域信号のうち所定の閾値
を超える強度を示すスペクトル成分を除去する。
In such a receiving apparatus according to the present invention, the limiting means in the synchronization acquisition means performs at least the fast Fourier transform processing by the first fast Fourier transform processing means to obtain a predetermined threshold value in the frequency domain signal. Spectral components exhibiting intensities above are removed.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings.

【0045】この実施の形態は、人工衛星を利用して地
上における移動体の位置を測定するいわゆるGNSS
(Global Navigation Satellites System)システムの
一種である全地球測位システム(Global Positioning S
ystem;以下、GPSという。)を適用したものであ
り、少なくとも4個以上のGPS衛星からの信号を受信
して、その受信信号に基づいて自己の位置を算出するG
PS受信機である。このGPS受信機は、L1帯、C/
A(Clear and Acquisition)コードと呼ばれるスペク
トラム拡散信号電波を受信信号として受信するものであ
って、ディジタルマッチドフィルタを用いてスペクトラ
ム拡散信号の同期捕捉を行う際に、発生したノイズを適
切に除去し、相関のピークを正確に検出することができ
るものである。
This embodiment is a so-called GNSS in which the position of a moving body on the ground is measured using an artificial satellite.
(Global Navigation Satellites System) Global Positioning System
ystem; hereinafter referred to as GPS. ) Is applied, and signals from at least four or more GPS satellites are received, and the position of itself is calculated based on the received signals.
It is a PS receiver. This GPS receiver is L1 band, C /
A spread spectrum signal radio wave called A (Clear and Acquisition) code is received as a reception signal, and when performing synchronous acquisition of a spread spectrum signal using a digital matched filter, the generated noise is appropriately removed, The correlation peak can be accurately detected.

【0046】なお、このGPS受信機10は、図1に示
すように、受信した受信信号を復調する際に、自己が発
生する擬似ランダムノイズ(Pseudo-random Noise;P
N)系列の拡散符号と受信信号における拡散符号との同
期を捕捉する機能と、拡散符号と搬送波(以下、キャリ
アという。)との同期を保持する機能とを分離すること
により、小さい回路規模のもとに、同期捕捉を高速化す
ることができるものである。
As shown in FIG. 1, this GPS receiver 10 generates pseudo-random noise (P) when it demodulates a received signal received.
N) By separating the function of capturing the synchronization between the spreading code of the sequence and the spreading code in the received signal and the function of maintaining the synchronization between the spreading code and the carrier (hereinafter referred to as carrier), a small circuit scale can be achieved. Originally, it is possible to speed up the synchronization acquisition.

【0047】以下では、まず、同期捕捉の機能と同期保
持の機能とを分離したGPS受信機10の全体的な構成
について説明した後、同期捕捉部24及び同期保持部2
5による処理について詳述し、さらにその後、同期捕捉
部24の具体的な構成について詳述するものとする。
In the following, first, the overall configuration of the GPS receiver 10 in which the synchronization acquisition function and the synchronization holding function are separated will be described, and then the synchronization acquisition unit 24 and the synchronization holding unit 2 will be described.
5 will be described in detail, and then the specific configuration of the synchronization acquisition unit 24 will be described in detail.

【0048】まず、GPS受信機の全体的な構成につい
て説明する。
First, the overall structure of the GPS receiver will be described.

【0049】GPS受信機10は、同図に示すように、
所定の発振周波数を有する発振信号D1を生成する水晶
発振器(X'tal Oscillator;以下、XOという。)11
と、このXO11とは異なる所定の発振周波数FOSC
を有する発振信号D2を生成する温度補償型水晶発振器
(Temperature Compensated X'tal Oscillator;以下、
TCXOという。)12と、このTCXO12から供給
される発振信号D2を逓倍(multiply)及び/又は分周
(divide)する逓倍/分周器13とを備える。
The GPS receiver 10 is, as shown in FIG.
A crystal oscillator (X'tal Oscillator; hereinafter referred to as XO) 11 that generates an oscillation signal D1 having a predetermined oscillation frequency.
And a predetermined oscillation frequency F OSC different from this XO11
Compensated X'tal Oscillator (Temperature Compensated X'tal Oscillator) for generating an oscillation signal D2 having
It is called TCXO. ) 12 and a multiplier / divider 13 for multiplying and / or dividing the oscillation signal D2 supplied from the TCXO 12.

【0050】XO11は、例えば32.768kHz程
度の所定の発振周波数を有する発振信号D1を生成す
る。XO11は、生成した発振信号D1を後述するRT
C(Real Time Clock)27に供給する。
The XO 11 generates an oscillation signal D1 having a predetermined oscillation frequency of, for example, 32.768 kHz. The XO 11 uses the generated oscillation signal D1 for RT described later.
Supply to C (Real Time Clock) 27.

【0051】TCXO12は、XO11とは異なる例え
ば18.414MHz程度の所定の発振周波数FOSC
を有する発振信号D2を生成する。TCXO12は、生
成した発振信号D2を逓倍/分周器13、及び後述する
周波数シンセサイザ18等に供給する。
The TCXO12 is different from the XO11 and has a predetermined oscillation frequency F OSC of, for example, about 18.414 MHz.
Generate an oscillating signal D2. The TCXO 12 supplies the generated oscillation signal D2 to the multiplier / divider 13 and the frequency synthesizer 18 described later.

【0052】逓倍/分周器13は、後述するCPU(Ce
ntral Processing Unit)26から供給される制御信号
D3に基づいて、TCXO12から供給される発振信号
D2を、所定の逓倍率で逓倍し、及び/又は所定の分周
比で分周する。逓倍/分周器13は、逓倍及び/又は分
周した発振信号D4を後述する同期捕捉部24、後述す
る同期保持部25、CPU26、後述するタイマ28、
及び後述するメモリ29に供給する。
The multiplier / divider 13 is a CPU (Ce
The oscillation signal D2 supplied from the TCXO 12 is multiplied by a predetermined multiplication rate and / or divided by a predetermined division ratio based on the control signal D3 supplied from the ntral processing unit 26. The multiplication / frequency divider 13 includes a synchronization acquisition unit 24, which will be described later, a synchronization holding unit 25, which will be described later, a CPU 26, a timer 28, which will be described later, and an oscillation signal D4 that has been multiplied and / or divided.
And to a memory 29 described later.

【0053】また、GPS受信機10は、GPS衛星か
ら送信されてきたRF(Radio Frequency)信号を受信
するアンテナ14と、このアンテナ14によって受信さ
れた受信RF信号D5を増幅するローノイズ・アンプ
(Low Noise Amplifier;以下、LNAという。)15
と、このLNA15によって増幅された増幅RF信号D
6のうち所定の周波数帯域成分を通過させる帯域通過フ
ィルタ(Band Pass Filter;以下、BPFという。)1
6と、このBPF16によって通過された増幅RF信号
D7をさらに増幅する増幅器17と、TCXO12から
供給される発振信号D2に基づいて所定の周波数FLO
を有する局部発振信号D10を生成する周波数シンセサ
イザ18と、増幅器17によって増幅された所定の周波
数FRFを有する増幅RF信号D8に対して周波数シン
セサイザ18から供給された局部発振信号D10を乗算
するミキサ19と、このミキサ19によって乗算される
ことによってダウンコンバートされた所定の周波数F
IFを有する中間周波数(Intermediate Frequency;以
下、IFという。)信号D11を増幅する増幅器20
と、この増幅器20によって増幅された増幅IF信号D
12のうち所定の周波数帯域成分を通過させる低域通過
フィルタ(Low Pass Filter;以下、LPFという。)
21と、このLPF21によって通過されたアナログ形
式の増幅IF信号D13をディジタル形式の増幅IF信
号D14に変換するアナログ/ディジタル変換器(Anal
og/Digital Converter;以下、A/Dという。)22と
を備える。
The GPS receiver 10 also includes an antenna 14 for receiving an RF (Radio Frequency) signal transmitted from a GPS satellite and a low noise amplifier (Low) for amplifying a received RF signal D5 received by the antenna 14. Noise Amplifier; hereinafter referred to as LNA.) 15
And the amplified RF signal D amplified by this LNA 15.
Band pass filter (hereinafter referred to as BPF) 1 that passes a predetermined frequency band component out of 6
6, an amplifier 17 for further amplifying the amplified RF signal D7 passed by the BPF 16, and a predetermined frequency F LO based on the oscillation signal D2 supplied from the TCXO 12.
And a mixer 19 for multiplying the amplified RF signal D8 having the predetermined frequency F RF amplified by the amplifier 17 by the local oscillation signal D10 supplied from the frequency synthesizer 18. And a predetermined frequency F down-converted by being multiplied by the mixer 19.
An intermediate frequency having a IF (Intermediate Frequency;. Hereinafter referred IF) amplifier 20 for amplifying the signal D11
And the amplified IF signal D amplified by this amplifier 20
Low pass filter (hereinafter, referred to as LPF) that passes a predetermined frequency band component out of 12.
21 and an analog / digital converter (Anal for converting the analog amplified IF signal D13 passed by the LPF 21 into a digital amplified IF signal D14).
og / Digital Converter; hereinafter referred to as A / D. ) 22 and.

【0054】アンテナ14は、GPS衛星から送信され
てきた周波数が1575.42MHzのキャリアが拡散
されたRF信号を受信する。このアンテナ14によって
受信された受信RF信号D5は、LNA15に供給され
る。
The antenna 14 receives the RF signal transmitted from the GPS satellite and having the carrier of the frequency 1575.42 MHz spread. The received RF signal D5 received by the antenna 14 is supplied to the LNA 15.

【0055】LNA15は、アンテナ14によって受信
された受信RF信号D5を増幅する。LNA15は、増
幅した増幅RF信号D6をBPF16に供給する。
The LNA 15 amplifies the received RF signal D5 received by the antenna 14. The LNA 15 supplies the amplified amplified RF signal D6 to the BPF 16.

【0056】BPF16は、いわゆるSAW(Surface
Acoustic Wave)フィルタからなり、LNA15によっ
て増幅された増幅RF信号D6のうち所定の周波数帯域
成分を通過させる。このBPF16によって通過された
増幅RF信号D7は、増幅器17に供給される。
The BPF 16 is a so-called SAW (Surface).
Acoustic wave) filter, and passes a predetermined frequency band component of the amplified RF signal D6 amplified by the LNA 15. The amplified RF signal D7 passed by the BPF 16 is supplied to the amplifier 17.

【0057】増幅器17は、BPF16によって通過さ
れた増幅RF信号D7をさらに増幅する。増幅器17
は、増幅した所定の周波数FRF、すなわち、157
5.42MHzの増幅RF信号D8をミキサ19に供給
する。
The amplifier 17 further amplifies the amplified RF signal D7 passed by the BPF 16. Amplifier 17
Is the amplified predetermined frequency F RF , that is, 157
The amplified RF signal D8 of 5.42 MHz is supplied to the mixer 19.

【0058】周波数シンセサイザ18は、CPU26か
ら供給される制御信号D9による制御のもとに、TCX
O12から供給される発振信号D2に基づいて所定の周
波数FLOを有する局部発振信号D10を生成する。周
波数シンセサイザ18は、生成した局部発振信号D10
をミキサ19に供給する。
The frequency synthesizer 18 controls the TCX under the control of the control signal D9 supplied from the CPU 26.
A local oscillation signal D10 having a predetermined frequency F LO is generated based on the oscillation signal D2 supplied from O12. The frequency synthesizer 18 uses the generated local oscillation signal D10.
Is supplied to the mixer 19.

【0059】ミキサ19は、増幅器17によって増幅さ
れた所定の周波数FRFを有する増幅RF信号D8に対
して周波数シンセサイザ18から供給された局部発振信
号D10を乗算することによって増幅RF信号D8をダ
ウンコンバートし、例えば1.023MHz程度の所定
の周波数FIFを有するIF信号D11を生成する。こ
のミキサ19によって生成されたIF信号D11は、増
幅器20に供給される。
The mixer 19 down-converts the amplified RF signal D8 by multiplying the amplified RF signal D8 having the predetermined frequency F RF amplified by the amplifier 17 by the local oscillation signal D10 supplied from the frequency synthesizer 18. Then, the IF signal D11 having a predetermined frequency F IF of, for example, about 1.023 MHz is generated. The IF signal D11 generated by the mixer 19 is supplied to the amplifier 20.

【0060】増幅器20は、ミキサ19によってダウン
コンバートされたIF信号D11を増幅する。増幅器2
0は、増幅した増幅IF信号D12をLPF21に供給
する。
The amplifier 20 amplifies the IF signal D11 down-converted by the mixer 19. Amplifier 2
0 supplies the amplified amplified IF signal D12 to the LPF 21.

【0061】LPF21は、増幅器20によって増幅さ
れた増幅IF信号D12のうち所定の周波数よりも低域
成分を通過させる。このLPF21によって通過された
増幅IF信号D13は、A/D22に供給される。
The LPF 21 passes a low frequency component of the amplified IF signal D12 amplified by the amplifier 20 that is lower than a predetermined frequency. The amplified IF signal D13 passed by the LPF 21 is supplied to the A / D 22.

【0062】A/D22は、LPF21によって通過さ
れたアナログ形式の増幅IF信号D13をディジタル形
式の増幅IF信号D14に変換する。このA/D22に
よって変換された増幅IF信号D14は、同期捕捉部2
4及び同期保持部25に供給される。
The A / D 22 converts the analog amplified IF signal D13 passed by the LPF 21 into a digital amplified IF signal D14. The amplified IF signal D14 converted by the A / D 22 is supplied to the synchronization acquisition unit 2
4 and the synchronization holding unit 25.

【0063】なお、GPS受信機10においては、これ
らの各部のうち、LNA15、BPF16、増幅器1
7,20、周波数シンセサイザ18、ミキサ19、LP
F21、及びA/D22は、アンテナ14によって受信
された1575.42MHzの高い周波数を有する受信
RF信号D5を、ディジタル信号処理が施しやすいよう
に、例えば1.023MHz程度の低い周波数FIF
有する増幅IF信号D14にダウンコンバートする周波
数変換部23として構成される。
In the GPS receiver 10, among these units, the LNA 15, the BPF 16, the amplifier 1
7, 20, frequency synthesizer 18, mixer 19, LP
The F21 and the A / D 22 amplify the received RF signal D5 having a high frequency of 1575.42 MHz received by the antenna 14 and having a low frequency F IF of, for example, about 1.023 MHz so as to facilitate digital signal processing. The frequency conversion unit 23 down-converts the IF signal D14.

【0064】さらに、GPS受信機10は、自己が発生
する拡散符号とA/D22から供給される増幅IF信号
D14における拡散符号との同期捕捉及び増幅IF信号
D14におけるキャリア周波数の検出を行う同期捕捉部
24と、A/D22から供給される増幅IF信号D14
における拡散符号とキャリアとの同期保持及びメッセー
ジの復調を行う同期保持部25と、各部を統括的に制御
して各種演算処理を行うCPU26と、XO11から供
給される発振信号D1に基づいて時間を計測するRTC
27と、CPU26の内部時計としてのタイマ28と、
RAM(RandomAccess Memory)やROM(Read Only M
emory)等からなるメモリ29とを備える。
Further, the GPS receiver 10 synchronously acquires the spread code generated by itself and the spread code in the amplified IF signal D14 supplied from the A / D 22 and detects the carrier frequency in the amplified IF signal D14. The unit 24 and the amplified IF signal D14 supplied from the A / D 22
The synchronization holding unit 25 that holds the synchronization between the spreading code and the carrier and demodulates the message, the CPU 26 that collectively controls each unit to perform various arithmetic processes, and the time based on the oscillation signal D1 supplied from XO11. RTC to measure
27, a timer 28 as an internal clock of the CPU 26,
RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only M)
a memory 29 including an emory) and the like.

【0065】同期捕捉部24は、詳細は後述するが、C
PU26の制御のもとに、逓倍/分周器13から供給さ
れる逓倍及び/又は分周された発振信号D4に基づい
て、A/D22から供給される増幅IF信号D14にお
ける拡散符号の同期捕捉を行うとともに、増幅IF信号
D14におけるキャリア周波数の検出を行う。このと
き、同期捕捉部24は、後述するように、粗い精度での
同期捕捉を行う。同期捕捉部24は、検出したGPS衛
星を識別するための衛星番号、拡散符号の位相、及びキ
ャリア周波数を同期保持部25及びCPU26に供給す
る。
The synchronization acquisition unit 24 will be described in detail later, but it is
Under the control of the PU 26, based on the frequency-multiplied and / or frequency-divided oscillation signal D4 supplied from the frequency multiplier / frequency divider 13, synchronization acquisition of the spread code in the amplified IF signal D14 supplied from the A / D 22 is performed. And the carrier frequency in the amplified IF signal D14 is detected. At this time, the synchronization acquisition unit 24 performs synchronization acquisition with coarse accuracy, as will be described later. The synchronization acquisition unit 24 supplies the satellite number for identifying the detected GPS satellite, the phase of the spread code, and the carrier frequency to the synchronization holding unit 25 and the CPU 26.

【0066】同期保持部25は、詳細は後述するが、C
PU26の制御のもとに、逓倍/分周器13から供給さ
れる逓倍及び/又は分周された発振信号D4に基づい
て、A/D22から供給される増幅IF信号D14にお
ける拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、
増幅IF信号D14に含まれる航法メッセージの復調を
行う。このとき、同期保持部25は、後述するように、
同期捕捉部24から供給される衛星番号、拡散符号の位
相、及びキャリア周波数を初期値として動作を開始す
る。同期保持部25は、複数のGPS衛星からの増幅I
F信号D14についての同期保持を並列的に行い、検出
した拡散符号の位相、キャリア周波数、及び航法メッセ
ージをCPU26に供給する。
The synchronization holding unit 25, which will be described in detail later, is C
Under the control of the PU 26, based on the multiplied and / or divided oscillation signal D4 supplied from the multiplier / divider 13, the spread code and carrier in the amplified IF signal D14 supplied from the A / D 22 While keeping the synchronization of
The navigation message included in the amplified IF signal D14 is demodulated. At this time, the synchronization holding unit 25, as described later,
The operation is started with the satellite number, the phase of the spread code, and the carrier frequency supplied from the synchronization acquisition unit 24 as initial values. The synchronization holding unit 25 uses the amplification I from a plurality of GPS satellites.
The F signal D14 is held in synchronism in parallel, and the detected spread code phase, carrier frequency, and navigation message are supplied to the CPU 26.

【0067】CPU26は、同期保持部25から供給さ
れる拡散符号の位相、キャリア周波数、及び航法メッセ
ージを取得し、これらの各種情報に基づいて、当該GP
S受信機10の位置及び速度を算出するとともに、航法
メッセージから得られるGPS衛星の正確な時間情報に
基づいて、当該GPS受信機10の時間情報を補正する
といったGPSに関する各種演算処理を行う。また、C
PU26は、当該GPS受信機10の各部及び各種ペリ
フェラル、並びに外部との入出力(Input/Output)に関
する制御を統括的に行う。
The CPU 26 acquires the phase of the spread code, the carrier frequency, and the navigation message supplied from the synchronization holding unit 25, and based on these various information, the GP concerned.
The position and speed of the S receiver 10 are calculated, and various arithmetic processing related to GPS, such as correcting the time information of the GPS receiver 10 based on accurate time information of GPS satellites obtained from the navigation message, is performed. Also, C
The PU 26 centrally controls each unit of the GPS receiver 10, various peripherals, and input / output with the outside.

【0068】RTC27は、XO11から供給される発
振信号D1に基づいて、時間を計測する。このRTC2
7によって計測される時間情報は、GPS衛星の正確な
時間情報が得られるまでの間に代用されるものであっ
て、GPS衛星の正確な時間情報を得たCPU26がX
O11を制御することによって適宜補正される。
The RTC 27 measures time based on the oscillation signal D1 supplied from the XO 11. This RTC2
The time information measured by 7 is used until the accurate time information of the GPS satellite is obtained.
It is appropriately corrected by controlling O11.

【0069】タイマ28は、CPU26の内部時計とし
て機能するものであり、各部の動作に必要となる各種タ
イミング信号の生成及び時間参照に用いられる。例え
ば、GPS受信機10においては、同期捕捉部24が同
期捕捉した拡散符号の位相に合わせて同期保持部25が
後述する拡散符号発生器の動作を開始させるタイミング
を、このタイマ28によって参照する。
The timer 28 functions as an internal clock of the CPU 26, and is used for generating various timing signals necessary for the operation of each section and for time reference. For example, in the GPS receiver 10, the timer 28 refers to the timing at which the synchronization holding unit 25 starts the operation of the spreading code generator described later in synchronization with the phase of the spreading code acquired by the synchronization acquisition unit 24.

【0070】メモリ29は、RAMやROM等からな
る。メモリ29においては、CPU26等による各種処
理を行う際のワークエリアとしてRAMが用いられると
ともに、入力した各種データをバッファリングする際
や、演算過程で生成される中間データ及び演算結果デー
タを保持する際にもRAMが用いられる。また、メモリ
29においては、各種プログラムや固定データ等を記憶
する手段としてROMが用いられる。
The memory 29 is composed of RAM, ROM and the like. In the memory 29, a RAM is used as a work area when various processes are performed by the CPU 26 and the like, when buffering various input data, and when storing intermediate data and calculation result data generated in the calculation process. Also RAM is used. Further, in the memory 29, a ROM is used as a means for storing various programs and fixed data.

【0071】なお、GPS受信機10においては、これ
らの同期捕捉部24、同期保持部25、CPU26、R
TC27、タイマ28、メモリ29は、ベースバンド処
理部として構成される。
In the GPS receiver 10, these synchronization acquisition unit 24, synchronization holding unit 25, CPU 26, R
The TC 27, the timer 28, and the memory 29 are configured as a baseband processing unit.

【0072】このような各部を備えるGPS受信機10
においては、少なくとも、XO11、TCXO12、ア
ンテナ14、LNA15、及びBPF16を除く各部
を、集積回路化した1チップからなる復調回路30とし
て構成することができる。
A GPS receiver 10 including each of the above components
In the above, at least each of the units except the XO 11, the TCXO 12, the antenna 14, the LNA 15, and the BPF 16 can be configured as a demodulation circuit 30 that is formed of one integrated chip.

【0073】GPS受信機10は、少なくとも4個以上
のGPS衛星からのRF信号を受信して、このRF信号
を周波数変換部23によってIF信号に変換した後、同
期捕捉部24によって拡散符号の同期捕捉及びキャリア
周波数の検出を行い、同期保持部25によって拡散符号
とキャリアとの同期保持及び航法メッセージの復調を行
う。そして、GPS受信機10は、拡散符号の位相、キ
ャリア周波数、及び航法メッセージに基づいて、CPU
26によって当該GPS受信機10の位置及び速度を算
出する。
The GPS receiver 10 receives RF signals from at least four or more GPS satellites, converts the RF signals into IF signals by the frequency conversion unit 23, and then synchronizes the spread codes by the synchronization acquisition unit 24. The acquisition and the carrier frequency are detected, and the synchronization holding unit 25 holds the synchronization between the spread code and the carrier and demodulates the navigation message. Then, the GPS receiver 10 determines the CPU based on the phase of the spread code, the carrier frequency, and the navigation message.
The position and speed of the GPS receiver 10 are calculated by 26.

【0074】さて、以下では、このようなGPS受信機
10における同期捕捉部24及び同期保持部25による
処理について詳述する。GPS受信機10は、上述した
ように、同期捕捉の機能と同期保持の機能とを、同期捕
捉部24及び同期保持部25に分離したものである。こ
こでは、このように機能を分離した理由についても併せ
て説明する。
Now, the processing by the synchronization acquisition section 24 and the synchronization holding section 25 in the GPS receiver 10 will be described in detail below. As described above, the GPS receiver 10 has the synchronization acquisition function and the synchronization holding function separated into the synchronization acquisition unit 24 and the synchronization holding unit 25. Here, the reason why the functions are separated in this way will also be described.

【0075】同期捕捉部24は、拡散符号の同期捕捉を
高速に行うためにマッチドフィルタを利用する。具体的
には、同期捕捉部24は、マッチドフィルタとして、詳
細は後述するが、高速フーリエ変換(Fast Fourier Tra
nsform;以下、FFTという。)を利用したディジタル
マッチドフィルタを用いることができる。このディジタ
ルマッチドフィルタは、実際には、FFT処理やピーク
検出等の処理がDSP(Digital Signal Processor)に
よって実行されるソフトウェアとして実装される。
The synchronization acquisition unit 24 uses a matched filter in order to acquire the synchronization of the spread code at high speed. Specifically, the synchronization acquisition unit 24, as a matched filter, will be described in detail later, but the fast Fourier transform (Fast Fourier Transform) is used.
nsform; hereinafter referred to as FFT. ) Can be used for the digital matched filter. This digital matched filter is actually implemented as software in which processing such as FFT processing and peak detection is executed by a DSP (Digital Signal Processor).

【0076】同期捕捉部24は、ディジタルマッチドフ
ィルタとして構成することにより、拡散符号と同期した
位相において相関のピークを検出し、拡散符号の同期点
を判別する。同期捕捉部24は、例えば、1.023M
HzのIF信号を4.096MHzでサンプリングし、
DSPによってディジタルマッチドフィルタと等価な演
算を行うことにより、拡散符号の同期捕捉、すなわち、
IF信号における拡散符号の位相検出を1/4チップの
精度で行うことができる。また、この同期捕捉部24
は、入力したIF信号をバッファリングするためのRA
Mの容量が16ミリ秒分であるものとすると、DSPに
よってFFTの周波数領域での操作を行うことにより、
1/16kHz(±1/32kHz)の精度で、IF信
号におけるキャリア(以下、IFキャリアという。)周
波数を検出することができる。同期捕捉部24は、RA
Mに記憶したIF信号には複数のGPS衛星からの信号
が含まれていることから、各GPS衛星の拡散符号との
相関を算出することにより、複数のGPS衛星を検出す
ることができる。
The synchronization acquisition section 24 is configured as a digital matched filter to detect the peak of the correlation in the phase synchronized with the spreading code and determine the synchronization point of the spreading code. The synchronization acquisition unit 24 is, for example, 1.023M
IF signal of Hz is sampled at 4.096 MHz,
By performing an operation equivalent to a digital matched filter by the DSP, the synchronization of the spread code, that is,
It is possible to detect the phase of the spread code in the IF signal with an accuracy of 1/4 chip. In addition, the synchronization acquisition unit 24
Is an RA for buffering the input IF signal.
Assuming that the capacity of M is 16 milliseconds, by operating the FFT in the frequency domain by the DSP,
It is possible to detect a carrier (hereinafter referred to as an IF carrier) frequency in an IF signal with an accuracy of 1/16 kHz (± 1/32 kHz). The synchronization acquisition unit 24 uses the RA
Since the IF signal stored in M includes signals from a plurality of GPS satellites, a plurality of GPS satellites can be detected by calculating the correlation with the spread code of each GPS satellite.

【0077】GPS受信機10は、この同期捕捉部24
によって検出した少なくとも4個以上のGPS衛星に対
する拡散符号の位相とキャリア周波数とに基づいて、当
該GPS受信機10の位置と速度とを算出することがで
きる。
The GPS receiver 10 has the synchronization acquisition unit 24.
The position and speed of the GPS receiver 10 can be calculated based on the phase of the spread code and the carrier frequency for at least four GPS satellites detected by.

【0078】ただし、GPS受信機10においては、拡
散符号の位相検出精度としての上述した1/4チップ、
及びキャリア周波数の検出精度としての1/16kHz
のもとに得られる当該GPS受信機10の位置及び速度
の算出結果は十分な精度とは言い難いものである。GP
S受信機10においては、精度を向上させるためには、
IF信号のサンプリング周波数を高くする、IF信号を
記憶する時間長を長くする、といった処理が必要となる
が、これにともない、RAM等のメモリの容量が増大
し、且つ、拡散符号の位相及びキャリア周波数を検出す
るまでの処理時間が長くなる事態が想定される。また、
GPS受信機10においては、同期捕捉部24が外部か
ら航法メッセージを受け取らないものとすると、少なく
とも4個以上のGPS衛星からの航法メッセージを20
ミリ秒毎に復調する必要があることから、DSPは、常
に、同期の検出と航法メッセージの復調とを極めて高速
に行う必要がある。これらの問題は、ハードウェアのサ
イズの膨大化によるコストアップと消費電力の増大化を
招来する。
However, in the GPS receiver 10, the above-mentioned ¼ chip as the spread code phase detection accuracy,
And 1/16 kHz as detection accuracy of carrier frequency
It is hard to say that the calculation result of the position and speed of the GPS receiver 10 obtained based on the above is sufficiently accurate. GP
In the S receiver 10, in order to improve accuracy,
Processing such as increasing the sampling frequency of the IF signal and lengthening the time length for storing the IF signal is required. Along with this, the capacity of the memory such as RAM increases, and the phase and carrier of the spread code are also increased. It is assumed that the processing time until the frequency is detected becomes long. Also,
In the GPS receiver 10, if the synchronization acquisition unit 24 does not receive a navigation message from the outside, the navigation message from at least four or more GPS satellites will be transmitted.
Due to the need to demodulate every millisecond, the DSP must always detect synchronization and demodulate navigation messages very fast. These problems bring about an increase in cost and power consumption due to the enormous size of hardware.

【0079】そこで、GPS受信機10においては、粗
い精度での同期捕捉を同期捕捉部24によって行い、複
数のGPS衛星の同期保持及び航法メッセージの復調を
同期保持部25によって行う。
Therefore, in the GPS receiver 10, the synchronization acquisition is performed by the synchronization acquisition unit 24 with coarse accuracy, and the synchronization retention unit 25 retains the synchronization of a plurality of GPS satellites and demodulates the navigation message.

【0080】同期捕捉部24は、検出したGPS衛星の
衛星番号、その拡散符号の位相、及びキャリア周波数を
同期保持部25に供給する。一方、同期保持部25は、
同期捕捉部24から供給されるこれらの各種情報を初期
値として動作を開始する。同期保持部25は、拡散符号
の位相に基づいて、後述するDLL(Delay Locked Loo
p)の回路で生成する拡散符号の開始タイミングを合わ
せる。なお、GPS受信機10は、生成する拡散符号と
して、検出したGPS衛星の衛星番号に対応するものを
設定する。このとき、GPS受信機10においては、ド
ップラシフト、及びTCXO12等の発振器によって生
成される発振信号の発振周波数の誤差の影響を受ける
が、基本的に拡散符号は1ミリ秒の周期で繰り返される
ものであることから、DLLの回路で生成する拡散符号
の開始タイミングは、1ミリ秒の整数倍ずらしても構わ
ない。
The synchronization acquisition unit 24 supplies the satellite number of the detected GPS satellite, the phase of the spread code, and the carrier frequency to the synchronization holding unit 25. On the other hand, the synchronization holding unit 25
The operation is started with these various kinds of information supplied from the synchronization acquisition unit 24 as initial values. The synchronization holding unit 25, based on the phase of the spread code, uses a DLL (Delay Locked Loo) described later.
Match the start timing of the spreading code generated by the circuit in p). The GPS receiver 10 sets the spreading code corresponding to the satellite number of the detected GPS satellite as the spreading code to be generated. At this time, the GPS receiver 10 is affected by the Doppler shift and the error in the oscillation frequency of the oscillation signal generated by the oscillator such as the TCXO 12, but the spread code is basically repeated at a cycle of 1 millisecond. Therefore, the start timing of the spreading code generated by the DLL circuit may be shifted by an integral multiple of 1 millisecond.

【0081】なお、IFキャリア周波数は、IF信号を
上述したRAM等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TCXO12の誤差を含むこ
とから、上述した分解能の問題を除去したとしても、正
確な値、すなわち、キャリア周波数とドップラシフト量
との和ではない。しかしながら、GPS受信機10にお
いては、同期捕捉部24と同期保持部25とが同じ発振
器、すなわち、TCXO12を発振源とするクロックで
動作している場合には、両者で全く同じ周波数誤差を有
することから、同期保持部25が同期捕捉部24によっ
て検出されたIFキャリア周波数を初期値として動作を
開始することには何らの問題がない。
Since the IF carrier frequency includes the error of the TCXO 12 which generates the sampling clock for fetching the IF signal into the memory such as the RAM described above, it is accurate even if the above problem of resolution is eliminated. Value, that is, the sum of the carrier frequency and the Doppler shift amount. However, in the GPS receiver 10, when the synchronization acquisition unit 24 and the synchronization holding unit 25 are operating with the same oscillator, that is, a clock whose oscillation source is the TCXO 12, both have the same frequency error. Therefore, there is no problem for the synchronization holding unit 25 to start the operation with the IF carrier frequency detected by the synchronization acquisition unit 24 as the initial value.

【0082】同期保持部25は、複数のGPS衛星の同
期保持を並列的に行うことから、例えば図2に示すよう
に、複数個の独立したチャンネル回路51,51
・・・,51を有する。チャンネル回路51,51
,・・・,51は、それぞれ、コントロール・レジ
スタ52の設定によって同期捕捉部24による個々の検
出結果に対して割り当てられる。
Since the synchronization holding unit 25 holds the synchronization of a plurality of GPS satellites in parallel, as shown in FIG. 2, for example, a plurality of independent channel circuits 51 1 , 51 2 ,
..., having 51 N. Channel circuit 51 1 , 51
2 , ..., 51 N are respectively assigned to the individual detection results by the synchronization acquisition unit 24 according to the setting of the control register 52.

【0083】チャンネル回路51,51,・・・,
51は、それぞれ、図3に示すように、従来のGPS
受信機における同期捕捉及び同期保持の双方を実現する
IFキャリア同期用のコスタスループ61と拡散符号同
期用のDLL62とを組み合わせた回路と基本的には同
様に構成される。
Channel circuits 51 1 , 51 2 , ...,
As shown in FIG. 3, each 51 N is a conventional GPS.
The circuit basically has the same configuration as that in which a Costas loop 61 for IF carrier synchronization and a DLL 62 for spreading code synchronization, which realizes both synchronization acquisition and synchronization holding in a receiver, are combined.

【0084】すなわち、チャンネル回路51,5
,・・・,51においては、それぞれ、同図に示
すように、コスタスループ61には、上述したアンテナ
14及び周波数変換部23によって得られる増幅IF信
号D14に対応するIF信号に対して、後述する拡散符
号発生器(PN Generator;以下、PNGという。)88
によって発生された位相がP(Prompt)とされる拡散符
号が乗算器63によって乗算された信号が入力される。
一方、チャンネル回路51,51,・・・,51
においては、それぞれ、DLL62には、上述したアン
テナ14及び周波数変換部23によって得られる増幅I
F信号D14に対応するIF信号が入力される。
That is, the channel circuits 51 1 , 5
In 1 2 , ..., 51 N , as shown in the figure, in the Costas loop 61, with respect to the IF signal corresponding to the amplified IF signal D14 obtained by the antenna 14 and the frequency conversion unit 23 described above, Then, a spread code generator (PN Generator; hereinafter referred to as PNG) 88 described later.
A signal obtained by multiplying the spread code, which has the phase generated by P (Prompt) by the multiplier 63, is input.
On the other hand, the channel circuits 51 1 , 51 2 , ..., 51 N
In the DLL 62, the amplification I obtained by the antenna 14 and the frequency conversion unit 23 described above is provided.
The IF signal corresponding to the F signal D14 is input.

【0085】コスタスループ61においては、入力され
た信号に対して、NCO(NumericControlled Oscillat
or)64によって生成された再生キャリアのうちのサイ
ン成分(同相成分)が乗算器65によって乗算される一
方、NCO64によって生成された再生キャリアのうち
のコサイン成分(直交成分)が乗算器66によって乗算
される。コスタスループ61においては、乗算器65に
よって得られた同相成分の信号のうち所定の周波数帯域
成分がLPF67によって通過され、この信号が位相検
出器70、2値化回路71及び2乗和算出回路72に供
給される。一方、コスタスループ61においては、乗算
器66によって得られた直交成分の信号のうち所定の周
波数帯域成分がLPF68によって通過され、この信号
が位相検出器70及び2乗和算出回路72に供給され
る。コスタスループ61においては、LPF67,68
のそれぞれから出力された信号に基づいて位相検出器7
0によって検出された位相情報がループフィルタ69を
介してNCO64に供給される。また、コスタスループ
61においては、LPF67,68のそれぞれから出力
された信号が2乗和算出回路72に供給され、この2乗
和算出回路72によって算出された2乗和(I
)が、位相がPとされる拡散符号についての相関値
(P)として出力される。さらに、コスタスループ61
においては、LPF67から出力された信号が2値化回
路71に供給され、2値化されて得られた情報が航法メ
ッセージとして出力される。
In the Costas loop 61, an NCO (Numeric Controlled Oscillat) is applied to the input signal.
or) 64 the sine component (in-phase component) of the reproduced carrier generated by the multiplier 64 is multiplied by the multiplier 65, while the cosine component (quadrature component) of the reproduced carrier generated by the NCO 64 is multiplied by the multiplier 66. To be done. In the Costas loop 61, a predetermined frequency band component of the signal of the in-phase component obtained by the multiplier 65 is passed by the LPF 67, and this signal is detected by the phase detector 70, the binarization circuit 71, and the sum of squares calculation circuit 72. Is supplied to. On the other hand, in the Costas loop 61, a predetermined frequency band component of the quadrature component signal obtained by the multiplier 66 is passed by the LPF 68, and this signal is supplied to the phase detector 70 and the sum of squares calculation circuit 72. . In the Costas loop 61, the LPF 67, 68
Phase detector 7 based on the signals output from the respective
The phase information detected by 0 is supplied to the NCO 64 via the loop filter 69. In the Costas loop 61, the signals output from the LPFs 67 and 68 are supplied to the square sum calculation circuit 72, and the square sum (I 2 +) calculated by the square sum calculation circuit 72 is supplied.
Q 2 ) is output as the correlation value (P) for the spreading code whose phase is P. In addition, Costas Loop 61
In, the signal output from the LPF 67 is supplied to the binarization circuit 71, and the information obtained by binarization is output as a navigation message.

【0086】一方、DLL62においては、入力された
IF信号に対して、PNG88によって発生された位相
がPよりも進んだE(Early)とされる拡散符号が乗算
器73によって乗算されるとともに、PNG88によっ
て発生された位相がPよりも遅れたL(Late)とされる
拡散符号が乗算器74によって乗算される。DLL62
においては、乗算器73によって得られた信号に対し
て、コスタスループ61におけるNCO64によって生
成された再生キャリアのうちのサイン成分が乗算器75
によって乗算されるとともに、NCO64によって生成
された再生キャリアのうちのコサイン成分が乗算器76
によって乗算される。そして、DLL62においては、
乗算器75によって得られた同相成分の信号のうち所定
の周波数帯域成分がLPF77によって通過され、この
信号が2乗和算出回路79に供給される。一方、DLL
62においては、乗算器76によって得られた直交成分
の信号のうち所定の周波数帯域成分がLPF78によっ
て通過され、この信号が2乗和算出回路79に供給され
る。また、DLL62においては、乗算器74によって
得られた信号に対して、コスタスループ61におけるN
CO64によって生成された再生キャリアのうちのサイ
ン成分が乗算器80によって乗算されるとともに、NC
O64によって生成された再生キャリアのうちのコサイ
ン成分が乗算器81によって乗算される。そして、DL
L62においては、乗算器80によって得られた同相成
分の信号のうち所定の周波数帯域成分がLPF82によ
って通過され、この信号が2乗和算出回路84に供給さ
れる。一方、DLL62においては、乗算器81によっ
て得られた直交成分の信号のうち所定の周波数帯域成分
がLPF83によって通過され、この信号が2乗和算出
回路84に供給される。
On the other hand, in the DLL 62, the input IF signal is multiplied by the spreading code, which is E (Early), in which the phase generated by the PNG 88 leads the P, and is multiplied by the multiplier 73. The multiplier 74 multiplies the spread code, which is L (Late) in which the phase generated by is delayed from P. DLL62
, The sign component of the reproduced carrier generated by the NCO 64 in the Costas loop 61 is added to the signal obtained by the multiplier 73.
And the cosine component of the reproduced carrier generated by the NCO 64 is multiplied by
Is multiplied by. And in the DLL 62,
A predetermined frequency band component of the in-phase component signal obtained by the multiplier 75 is passed by the LPF 77, and this signal is supplied to the square sum calculation circuit 79. On the other hand, DLL
In 62, a predetermined frequency band component of the quadrature component signal obtained by the multiplier 76 is passed by the LPF 78, and this signal is supplied to the sum of squares calculation circuit 79. Further, in the DLL 62, with respect to the signal obtained by the multiplier 74,
The sine component of the reproduced carrier generated by the CO 64 is multiplied by the multiplier 80, and NC
The multiplier 81 multiplies the cosine component of the reproduction carrier generated by O64. And DL
In L62, a predetermined frequency band component of the signal of the in-phase component obtained by the multiplier 80 is passed by the LPF 82, and this signal is supplied to the square sum calculation circuit 84. On the other hand, in the DLL 62, a predetermined frequency band component of the orthogonal component signal obtained by the multiplier 81 is passed by the LPF 83, and this signal is supplied to the square sum calculation circuit 84.

【0087】DLL62においては、2乗和算出回路7
9,84のそれぞれから出力された信号が位相検出器8
5に供給され、これらの信号に基づいて位相検出器85
によって検出された位相情報がループフィルタ86を介
してNCO87に供給され、さらに、NCO87によっ
て生成された所定の周波数を有する信号に基づいて、P
NG88によって各位相E,P,Lの拡散符号が発生さ
れる。さらに、DLL62においては、2乗和算出回路
79によって算出された2乗和(I+Q)が、位相
がEとされる拡散符号についての相関値(E)として出
力される一方、2乗和算出回路84によって算出された
2乗和(I+Q)が、位相がLとされる拡散符号に
ついての相関値(L)として出力される。
In the DLL 62, the square sum calculation circuit 7
The signals output from 9 and 84 are the phase detector 8
5 and the phase detector 85 based on these signals
The phase information detected by the NCO 87 is supplied to the NCO 87 through the loop filter 86, and P based on the signal having the predetermined frequency generated by the NCO 87.
The spreading code of each phase E, P, L is generated by the NG 88. Further, in the DLL 62, the sum of squares (I 2 + Q 2 ) calculated by the sum of squares calculation circuit 79 is output as the correlation value (E) for the spread code whose phase is E, while the square The sum of squares (I 2 + Q 2 ) calculated by the sum calculation circuit 84 is output as the correlation value (L) for the spreading code whose phase is L.

【0088】このように、IFキャリア同期用のコスタ
スループ61と拡散符号同期用のDLL62とを組み合
わせた回路と同様に構成されるチャンネル回路51
51 ,・・・,51を有する同期保持部25におい
ては、動作開始前に、GPS衛星の衛星番号、拡散符号
の位相、及びキャリア周波数が初期値として設定され
る。この初期値の設定は、同期捕捉部24との間で直接
的に通信を行うか、又は、同期捕捉部24及び当該同期
保持部25を制御するCPU26を介して行うことによ
ってなされる。
In this way, the cost of IF carrier synchronization Costa
A combination of a loop 61 and a spread code synchronization DLL 62
Channel circuit 51 configured in the same manner as the combined circuit1
51 Two, ・ ・ ・, 51NIn the synchronization holding unit 25 having
Before the operation starts, the satellite number of the GPS satellite and the spread code
, And the carrier frequency are set as initial values.
It The setting of this initial value is performed directly with the synchronization acquisition unit 24.
Communication or the synchronization acquisition unit 24 and the synchronization
By performing via the CPU 26 that controls the holding unit 25
Is done.

【0089】このような同期保持部25は、以下のよう
にして拡散符号と同期を合わせる。すなわち、図4に示
すように、同期捕捉部24がIF信号をRAM等のメモ
リに取り込むタイミングでタイマを開始させ、同期捕捉
部24がメモリに記憶しているIF信号に対して拡散符
号の位相hを検出すると、同期保持部25は、この位相
hの値を受け取った後、同じタイマによって1ミリ秒の
整数倍からhだけずらした時点においてDLL62によ
って発生する拡散符号を開始させることにより、受信信
号の拡散符号に位相を合わせる。なお、同図における"
PN"は、PN系列の符号、すなわち、拡散符号を示し
ている。
The synchronization holding unit 25 as described above synchronizes the spread code with the synchronization as follows. That is, as shown in FIG. 4, the synchronization acquisition unit 24 starts a timer at the timing of loading the IF signal into a memory such as a RAM, and the synchronization acquisition unit 24 sets the phase of the spread code with respect to the IF signal stored in the memory. When h is detected, the synchronization holding unit 25 receives the value of this phase h, and then starts the spreading code generated by the DLL 62 at the time when the same timer shifts by h from an integer multiple of 1 millisecond, thereby receiving Match the phase with the spreading code of the signal. In addition, "
“PN” indicates a PN sequence code, that is, a spreading code.

【0090】ここで、従来のコスタスループとDLLと
を組み合わせた回路においては、受信信号における拡散
符号の位相が未知であることから、DLLによって発生
するIFキャリア周波数と拡散符号の周期とを少しずら
し、IF信号の拡散符号に対して位相をスライドしてい
く過程で、有意な強度の相関がある位相を検出してい
た。そのため、従来の回路においては、位相を検出する
のに、最悪の場合、数kHzの範囲のキャリア周波数と
符号長が1023の拡散符号における全ての位相とに対
して検出を行うことから、同期を確立するまでにかなり
の時間を要していた。
Here, in the conventional circuit combining the Costas loop and the DLL, since the phase of the spread code in the received signal is unknown, the IF carrier frequency generated by the DLL and the cycle of the spread code are slightly shifted. , In the process of sliding the phase with respect to the spread code of the IF signal, a phase having a significant strength correlation was detected. Therefore, in the conventional circuit, in the case of detecting the phase, in the worst case, the carrier frequency in the range of several kHz and all the phases in the spread code having the code length of 1023 are detected. It took a long time to establish.

【0091】これに対して、GPS受信機10において
は、同期保持部25が従来の回路と基本的には同様の構
成でありながら、同期保持部25が受け取った拡散符号
の位相とIFキャリア周波数との初期値は真値から僅か
にしかずれていないことから、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。
したがって、同期保持部25は、従来の回路と同様に、
まずコスタスループ61及びDLL62におけるループ
フィルタ69,86の制御を止めた状態にして、NCO
64,87のそれぞれによって生成する信号を初期値の
近辺で変化させながら有意な強度の相関を探索し、相関
を検出した後には、ループフィルタ69,86のそれぞ
れからの制御に切り替える。これにより、同期保持部2
5は、DLL62による拡散符号の位相の同期確立、及
びコスタスループ61によるキャリアの位相の同期確立
を極めて短時間に行うことができ、以降、同期を保持し
続けることができる。同期保持部25においては、IF
キャリア周波数に対して、NCO64によって生成する
再生キャリアの周波数を数十Hzの誤差範囲で初期値を
設定できることから、LPF67,68,77,78,
82,83、及びループフィルタ69,86の帯域幅を
当初から狭くすることができ、S/N(Signal to Nois
e ratio)が高い状態で同期を確立することができる。
On the other hand, in the GPS receiver 10, although the synchronization holding unit 25 has basically the same configuration as the conventional circuit, the phase of the spread code received by the synchronization holding unit 25 and the IF carrier frequency. Since the initial values of and are slightly deviated from the true values, the phases having significant intensity correlation always exist in the vicinity of the initial values even if errors are included.
Therefore, the synchronization holding unit 25, like the conventional circuit,
First, the control of the loop filters 69 and 86 in the Costas loop 61 and the DLL 62 is stopped, and the NCO
The signals generated by 64 and 87 are changed in the vicinity of the initial value to search for a correlation of significant intensity, and after detecting the correlation, the control is switched to that from each of the loop filters 69 and 86. As a result, the synchronization holding unit 2
5, the DLL 62 can establish the synchronization of the phase of the spread code and the Costas loop 61 can establish the synchronization of the phase of the carrier in an extremely short time, and thereafter, the synchronization can be maintained. In the synchronization holding unit 25, the IF
Since the initial value of the frequency of the reproduction carrier generated by the NCO 64 with respect to the carrier frequency can be set within an error range of several tens Hz, the LPF 67, 68, 77, 78,
The bandwidths of the 82, 83 and the loop filters 69, 86 can be narrowed from the beginning, and S / N (Signal to Nois)
It is possible to establish synchronization with a high e ratio).

【0092】GPS受信機10においては、同期保持部
25を例えば1.023MHz×16=16.368M
Hzのクロックで動作させ、DLL62において拡散符
号の位相を1/16.368MHz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G
PS衛星までの擬似距離を算出することができ、また、
コスタスループ61におけるNCO64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、DLL62とコスタスループ61とに
よってこれらの精度で同期を保持することができる。
In the GPS receiver 10, the synchronization holding unit 25 is, for example, 1.023 MHz × 16 = 16.368 M.
If the phase of the spread code is detected with a time resolution of 1 / 16.368 MHz in the DLL 62 by operating with a clock of Hz, the G of the phase of the spread code will be G with an accuracy of 1/16 chip.
Pseudo distance to PS satellite can be calculated, and
If the NCO 64 in the Costas loop 61 can be controlled in units of 1 Hz, the resolution of the IF carrier frequency becomes 1 Hz, and the DLL 62 and the Costas loop 61 can maintain synchronization with these precisions.

【0093】以上のように、GPS受信機10において
は、同期保持部25によって同期保持が行われると、D
LL62によって発生する拡散符号の位相に基づいて、
当該GPS受信機10の位置を連続的に算出して出力す
ることができるとともに、コスタスループ61によって
得られるIFキャリア周波数に基づいて、当該GPS受
信機10の速度を連続的に算出して出力することができ
る。
As described above, in the GPS receiver 10, when the synchronization holding unit 25 holds the synchronization, D
Based on the phase of the spreading code generated by LL62,
The position of the GPS receiver 10 can be continuously calculated and output, and the speed of the GPS receiver 10 can be continuously calculated and output based on the IF carrier frequency obtained by the Costas loop 61. be able to.

【0094】同期保持部25は、上述したように、同期
捕捉部24から受け渡された拡散符号の位相及びIFキ
ャリア周波数を初期値とすることにより、これらの初期
値の近辺で有意な強度の相関が得られる位相を探索す
る。これは、GPS受信機10に搭載されているクロッ
ク源の発振器、すなわち、TCXO12が公称周波数に
対して誤差を有することが1つの理由である。GPS受
信機10においては、FFTを利用したディジタルマッ
チドフィルタを用いて同期捕捉部24を構成した場合に
は、IF信号をメモリに記憶した後、DSPの処理時間
分遅れて同期保持部25に検出結果が供給されることか
ら、発振器の公称周波数FOSCとの誤差をΔFOSC
とし、DSPの処理時間をT秒とすると、同期保持部2
5に検出結果が供給される時点では、T×ΔFOSC
OSCの誤差が生じる。例えば、GPS受信機10に
おいては、T=3秒とし、ΔFOSC/FOSCが±3
ppmの範囲内とすると、±9マイクロ秒=約±9チッ
プ以内の誤差が生じる。このように、GPS受信機10
においては、DSPの処理時間が長くなると、その分誤
差が大きくなる。
As described above, the synchronization holding unit 25 sets the phase of the spreading code and the IF carrier frequency passed from the synchronization acquisition unit 24 as initial values, so that significant strength is obtained in the vicinity of these initial values. Search for the phase at which the correlation is obtained. This is due in part to the fact that the clock source oscillator on board the GPS receiver 10, the TCXO 12, has an error with respect to the nominal frequency. In the GPS receiver 10, when the synchronization acquisition unit 24 is configured by using a digital matched filter using FFT, the IF signal is stored in the memory and then detected by the synchronization holding unit 25 with a delay of the processing time of the DSP. Since the result is supplied, the error from the nominal frequency F OSC of the oscillator is calculated as ΔF OSC.
And the processing time of the DSP is T seconds, the synchronization holding unit 2
At the time when the detection result is supplied to 5, T × ΔF OSC /
An error of F OSC occurs. For example, in the GPS receiver 10, T = 3 seconds and ΔF OSC / F OSC is ± 3.
Within the range of ppm, an error within ± 9 microseconds = about ± 9 chips occurs. In this way, the GPS receiver 10
In, the longer the DSP processing time, the larger the error.

【0095】また、GPS受信機10においては、GP
S衛星と当該GPS受信機10との移動によって生じる
キャリア周波数のドップラシフトも誤差を生じる要因と
なる。GPS受信機10においては、キャリアの周波
数、すなわち、1575.42MHzをFRFとし、受
信信号のドップラシフトをΔFとすると、ドップラシ
フトによって拡散符号の周期、すなわち、1ミリ秒は、
ほぼ(1−ΔF/F )倍となり、例えば、+5〜
−5kHzの範囲のドップラシフトが生じている場合に
は、3秒間で約−9.5〜9.5マイクロ秒=約−9.
5〜9.5チップの誤差が生じる。
Further, in the GPS receiver 10, the GP
The Doppler shift of the carrier frequency caused by the movement of the S satellite and the GPS receiver 10 also causes an error. In the GPS receiver 10, assuming that the frequency of the carrier, that is, 1575.42 MHz is F RF, and the Doppler shift of the received signal is ΔF D , the period of the spreading code due to the Doppler shift, that is, 1 ms is
It is almost (1-ΔF D / F R F ) times, for example, +5 to +5.
When the Doppler shift in the range of -5 kHz occurs, about -9.5 to 9.5 microseconds in about 3 seconds = about -9.
An error of 5 to 9.5 chips occurs.

【0096】これらの2つの例は、比較的現実に近い値
であり、GPS受信機10においては、発振器の誤差と
ドップラシフトとの両者の要因を併せると、±20チッ
プ程度の範囲内で誤差が生じることから、この範囲だけ
を探索して相関を検出すればよい。例えば、同期保持部
25は、同期捕捉部24から供給される拡散符号の位相
よりも20チップ分だけ早くDLL62によって発生す
る拡散符号を開始させ、そのときの拡散符号の周期とし
て、NCO64,87の周波数設定を(1+5/157
5.420)ミリ秒よりも長めに設定しておけば、IF
信号に含まれるGPS衛星からの信号の拡散符号に対す
るスライドが+20チップだけずれた時点から開始さ
れ、適当な時間の間、拡散符号同士の位相がスライドし
ている状態で相関の有無を探索することができる。
These two examples are values that are relatively close to reality, and in the GPS receiver 10, when factors of both the error of the oscillator and the Doppler shift are combined, the error within the range of about ± 20 chips is obtained. Therefore, the correlation may be detected by searching only this range. For example, the synchronization holding unit 25 starts the spreading code generated by the DLL 62 by 20 chips earlier than the phase of the spreading code supplied from the synchronization acquisition unit 24, and the cycle of the spreading code at that time is set to NCO 64 or 87. Set the frequency (1 + 5/157
5.420) If you set it longer than milliseconds, the IF
Search for the presence or absence of correlation when the phase of the spread codes of the signals from the GPS satellites included in the signal is shifted by +20 chips, and the phase of the spread codes slides for an appropriate time. You can

【0097】このように、従来においては、DLLとコ
スタスループとを用いて1023チップの範囲で、且
つ、IFキャリア周波数についても発振器の誤差とドッ
プラシフト量との範囲で変化させながら、相関検出を行
っていたのに比較して、GPS受信機10においては、
初期値のキャリア周波数が僅かな誤差しか有さず、相関
を検出する範囲も数十分の1程度で済むことから、同期
保持部25による同期確立に要する時間を極めて短時間
とすることができる。
As described above, conventionally, the correlation detection is performed by using the DLL and the Costas loop within the range of 1023 chips and the IF carrier frequency within the range of the error of the oscillator and the Doppler shift amount. Compared to what was done, in the GPS receiver 10,
Since the carrier frequency of the initial value has only a slight error and the range for detecting the correlation is only about several tens of minutes, the time required for establishing synchronization by the synchronization holding unit 25 can be made extremely short. .

【0098】以上のように、GPS受信機10は、同期
捕捉の機能と同期保持の機能とを分離して構成すること
により、同期捕捉部24によってIF信号に含まれるG
PS衛星からの信号の拡散符号の位相及びIFキャリア
周波数を高速に検出することができ、この検出結果に基
づいて同期保持部25が速やかに同期保持動作に移行す
ることができる。しかしながら、GPS受信機10にお
いては、IF信号に含まれる微弱なGPS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、電
力消費を抑制するために同期捕捉部24を低速のクロッ
クで動作させている場合等には、同期捕捉部24での処
理時間が長くなり、これにともない、同期保持部25に
よる同期確立までに探索する範囲が広くなり、好ましく
ない。
As described above, the GPS receiver 10 is configured so that the synchronization acquisition function and the synchronization holding function are separated, so that the G signal included in the IF signal by the synchronization acquisition unit 24.
The phase of the spread code of the signal from the PS satellite and the IF carrier frequency can be detected at high speed, and the synchronization holding unit 25 can quickly shift to the synchronization holding operation based on the detection result. However, in the GPS receiver 10, when the processing sequence increases in order to detect a weak GPS satellite signal included in the IF signal, and the synchronization acquisition unit 24 is operated with a low-speed clock in order to suppress power consumption. In the case where it is set, the processing time in the synchronization acquisition unit 24 becomes long, and accordingly, the range to be searched until the synchronization is established by the synchronization holding unit 25 becomes wide, which is not preferable.

【0099】一般に、GPS受信機においては、周波数
変換部における局部発振器とベースバンド処理部におけ
る信号処理のクロックを生成する源発振器として、共通
の水晶発振器を用いるが、GPS受信機10において
は、これと同様に、先に図1に示したように、周波数変
換部23における局部発振器の源発振器と同期捕捉部2
4及び同期保持部25の動作クロックの源発振器とを、
TCXO12に共通化する。そして、同期保持部25
は、同期捕捉部24によって検出したIFキャリア周波
数とTCXO12の公称値に基づく例えば1.023M
Hzの中間周波数F IFとの差分をΔFIFとし、15
75.42MHzであるGPS衛星からの信号のキャリ
ア周波数をFRFとし、同期捕捉部24がIF信号をメ
モリ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、拡散符号の位相をhとすると、図5に示すよう
に、拡散符号の位相hをh+Δh(Δh=−T×ΔF
IF/F )のように補正する。例えば、ΔFIF
+3kHz、T=10秒の場合には、Δh=−19マイ
クロ秒=約−19チップとなる。同期保持部25は、こ
のような補正を行うことにより、TCXO12の発振周
波数FOSCの誤差とドップラシフトとによって生じる
拡散符号の位相のずれを極めて正確に補正することがで
き、同期捕捉部24による同期捕捉処理に時間を数十秒
要した場合であっても、ほぼ1チップ程度の範囲での探
索で同期を確立することができる。
Generally, in a GPS receiver, the frequency
In the local oscillator in the converter and the baseband processor
Common as a source oscillator that generates a clock for signal processing
Using the crystal oscillator of
Similarly, as shown in FIG.
The source oscillator of the local oscillator in the conversion unit 23 and the synchronization acquisition unit 2
4 and the source oscillator of the operation clock of the synchronization holding unit 25,
Common to TCXO12. Then, the synchronization holding unit 25
Is the IF carrier frequency detected by the synchronization acquisition unit 24.
Based on the number and the nominal value of TCXO12, eg 1.023M
Intermediate frequency F of Hz IFAnd the difference is ΔFIFAnd 15
Carry of signals from GPS satellites at 75.42 MHz
A frequency is FRFThen, the synchronization acquisition unit 24 outputs the IF signal.
The time required for the synchronization acquisition processing after being loaded into memory is T seconds
And the phase of the spreading code is h, as shown in FIG.
, The phase h of the spreading code is h + Δh (Δh = −T × ΔF
IF/ FR F) Is corrected. For example, ΔFIF=
When +3 kHz and T = 10 seconds, Δh = −19 My
Crosecond = about -19 chips. The synchronization holding unit 25 is
The oscillation frequency of TCXO12
Wave number FOSCCaused by the error of and the Doppler shift
The phase shift of the spread code can be corrected very accurately.
The synchronization acquisition processing by the synchronization acquisition unit 24 takes several tens of seconds.
Even if it is necessary, search within a range of about 1 chip
You can establish synchronization by searching.

【0100】このような補正が可能な理由は、以下のと
おりである。
The reason why such a correction is possible is as follows.

【0101】GPS受信機10においては、周波数変換
部23によってGPS衛星からの信号の既知であるキャ
リア周波数FRFを既知である中間周波数FIFに変換
するために、公称発振周波数FOSCのTCXO12に
基づいて周波数シンセサイザ18によって局部発振周波
数FLO=N×FOSC(Nは定数数、N>>1)を生
成し、FIF=FRF−FLOとなるようにする。ここ
で、実際に受信するGPS衛星からの信号には、中間周
波数FIFに対してTCXO12の発振周波数FOSC
の誤差とドップラシフトとによって生じる誤差ΔFIF
が加わったものである。すなわち、GPS受信機10に
おいては、ドップラシフト量をΔFとし、TCXO1
2による公称発振周波数との誤差をΔFOSCとする
と、 FIF+ΔFIF=FRF+ΔF−FLO=FRF
ΔF−N×(FOS +ΔFOSC) となる。したがって、GPS受信機10においては、同
期捕捉部24が検出するIFキャリア周波数は、 FIF+ΔFIF、ΔFIF=ΔF−N×ΔFOSC となる。ここで重要なことは、同期捕捉部24が検出す
ることができるものはΔFIFのみであり、ΔF,Δ
OSC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。
In the GPS receiver 10, frequency conversion
By the unit 23, the known signal of the GPS satellite is known.
Rear frequency FRFKnown intermediate frequency FIFConversion to
In order toOSCOn the TCXO12
Based on the local oscillator frequency by the frequency synthesizer 18.
Number FLO= N × FOSC(N is a constant number, N >> 1)
Made, FIF= FRF-FLOSo that here
Therefore, the signal from the GPS satellite actually received is
Wave number FIFWith respect to the oscillation frequency F of TCXO12OSC
Error ΔF caused by the error ofIF
Is added. That is, the GPS receiver 10
In addition, the Doppler shift amount is ΔFDAnd TCXO1
The error from the nominal oscillation frequency due to 2 is ΔFOSCTo
When, FIF+ ΔFIF= FRF+ ΔFD-FLO= FRF+
ΔFD-Nx (FOS C+ ΔFOSC) Becomes Therefore, in the GPS receiver 10,
The IF carrier frequency detected by the period acquisition unit 24 is FIF+ ΔFIF, ΔFIF= ΔFD−N × ΔFOSC Becomes What is important here is that the synchronization acquisition unit 24 detects
Can be ΔFIFAnd only ΔFD, Δ
FOSCIs unknown at the initial acquisition stage
That is.

【0102】ここで、TCXO12によって拡散符号の
1周期長である1ミリ秒を公称発振周波数でタイマがカ
ウントした場合には、誤差ΔFOSCがあるために、実
際には、1ミリ秒×FOSC/(FOSC+Δ
OSC)≒(1−ΔFOSC/F SC)ミリ秒とな
る。一方、受信信号における拡散符号の1周期長さは、
ドップラシフト量ΔFにより、1ミリ秒×FRF
(FRF+ΔF)≒(1−ΔF /FRF)ミリ秒と
なる。したがって、受信信号における拡散符号の1周期
長とTCXO12による公称発振周波数でカウントした
1ミリ秒との比は、 (1−ΔF/FRF)/(1−ΔFOSC
OSC)≒1−ΔF/F +ΔFOSC/F
OSC となる。さらに、この式における右辺は、変形すると、 1−ΔFIF/FRF+(ΔFOSC/FOSC)×
(FIF/(N×FOS ))≒1−ΔFIF/FRF となる。このように、GPS受信機10においては、同
期捕捉部24にとって未知のパラメータであるΔF
ΔFOSCを含まない形でかなり良好な近似をすること
ができる。
Here, the spreading code of TCXO12
The timer operates at the nominal oscillation frequency for 1 millisecond, which is one cycle length.
If it does, the error ΔFOSCTo be real
In case of 1 millisecond x FOSC/ (FOSC+ Δ
FOSC) ≈ (1-ΔFOSC/ FO SC) Milliseconds
It On the other hand, one cycle length of the spread code in the received signal is
Doppler shift amount ΔFD1 ms × FRF/
(FRF+ ΔFD) ≈ (1-ΔF D/ FRF) With milliseconds
Become. Therefore, one cycle of the spread code in the received signal
Counted by length and nominal oscillation frequency by TCXO12
The ratio to 1 millisecond is (1-ΔFD/ FRF) / (1-ΔFOSC/
FOSC) ≈1-ΔFD/ FR F+ ΔFOSC/ F
OSC Becomes Furthermore, if the right side of this equation is transformed, 1-ΔFIF/ FRF+ (ΔFOSC/ FOSC) ×
(FIF/ (N × FOS C)) ≈ 1-ΔFIF/ FRF Becomes Thus, in the GPS receiver 10, the same
ΔF which is an unknown parameter for the period capturing unit 24D
ΔFOSCMake a fairly good approximation without
You can

【0103】この結果により、GPS受信機10におい
ては、同期捕捉部24がIF信号をメモリに取り込んだ
時点から同期捕捉処理を行い、検出した拡散符号の位相
hが同期保持部25に供給されるまでの時間にT秒要し
た場合には、このT秒の間に同期捕捉部24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。したがって、同期保持部25は、図5に示
したように、同期捕捉部24から供給された拡散符号の
位相hに補正値Δh=−T×ΔFIF/FRFを加えた
h+ΔhによってDLL62によって発生する拡散符号
の開始タイミングを合わせることにより、同期捕捉処理
時間に生じた拡散符号の位相のずれを補正することがで
き、これによってほぼ1チップ程度の範囲内において相
関を検出することができ、極めて短時間に同期を確立す
ることができる。GPS受信機10においては、補正値
を例えばCPU26によって算出し、その算出結果を同
期保持部25に供給し、同期保持部25によって位相を
補正した後に、同期捕捉部24による同期捕捉処理を開
始すればよい。
As a result, in the GPS receiver 10, the synchronization acquisition processing is performed from the time when the synchronization acquisition unit 24 acquires the IF signal into the memory, and the detected phase h of the spread code is supplied to the synchronization holding unit 25. If it takes T seconds to reach, the phase of the spread code detected by the synchronization acquisition unit 24 during this T seconds is shifted by −T × ΔF IF / F RF . Therefore, as shown in FIG. 5, the synchronization holding unit 25 generates by the DLL 62 by h + Δh obtained by adding the correction value Δh = −T × ΔF IF / F RF to the phase h of the spread code supplied from the synchronization acquisition unit 24. By adjusting the start timing of the spreading code to be used, it is possible to correct the phase shift of the spreading code that has occurred during the synchronization acquisition processing time, and this makes it possible to detect the correlation within a range of about 1 chip. Synchronization can be established in a short time. In the GPS receiver 10, for example, the CPU 26 calculates a correction value, supplies the calculation result to the synchronization holding unit 25, corrects the phase by the synchronization holding unit 25, and then starts the synchronization acquisition process by the synchronization acquisition unit 24. Good.

【0104】このような拡散符号の位相を補正する手法
において必要となる情報は、同期捕捉部24が検出した
IFキャリア周波数のみであり、GPS受信機10にお
いては、TCXO12の発振周波数FOSCの誤差もド
ップラシフト量も、情報として不要である。また、GP
S受信機10においては、IFキャリア周波数に依存せ
ず、FIF=FRO−FLOとなるように局部発振周波
数FLOを設定する場合であっても、ΔFIFの符号を
変更するのみで済む。
The information necessary for such a method of correcting the phase of the spread code is only the IF carrier frequency detected by the synchronization acquisition unit 24. In the GPS receiver 10, the error of the oscillation frequency F OSC of the TCXO 12 is detected. Neither the Doppler shift amount is necessary as information. Also, GP
In the S receiver 10, even if the local oscillation frequency F LO is set so that F IF = F RO −F LO does not depend on the IF carrier frequency, it is only necessary to change the sign of ΔF IF. I'm done.

【0105】さて、以下では、以上のような同期捕捉部
24の具体的な構成について説明する。
Now, the specific configuration of the above-described synchronization acquisition unit 24 will be described below.

【0106】同期捕捉部24は、上述したように、拡散
符号の同期捕捉を高速に行うために、FFTを利用した
ディジタルマッチドフィルタをDSPによって実行され
るソフトウェアとして実装することによって構成され
る。ここで、GPS受信機10においては、受信したI
F信号のおおよその強度が理論的に予め求めることが可
能であることから、この強度を超える成分についてはノ
イズ成分であるものとみなすことができる。そのため、
同期捕捉部24は、サンプリングされたIF信号に対し
てFFT処理を施して得られた周波数領域でのデータに
対して、所定の閾値を超える強度を示すスペクトル成分
を除去するためのリミッタを設ける。
As described above, the synchronization acquisition unit 24 is configured by implementing a digital matched filter using FFT as software executed by the DSP in order to perform synchronization acquisition of the spread code at high speed. Here, in the GPS receiver 10, the received I
Since the approximate intensity of the F signal can be theoretically obtained in advance, a component exceeding this intensity can be regarded as a noise component. for that reason,
The synchronization acquisition unit 24 is provided with a limiter for removing a spectrum component having an intensity exceeding a predetermined threshold value from the data in the frequency domain obtained by performing the FFT processing on the sampled IF signal.

【0107】具体的には、図6に示すように、ディジタ
ルマッチドフィルタ100は、上述したアンテナ14及
び周波数変換部23によって得られる増幅IF信号D1
4に対応するIF信号を、上述したTCXO12によっ
て生成される発振信号D2に基づく所定のサンプリング
周波数で入力信号をサンプリングするサンプラ101に
よってサンプリングした上で入力する。ディジタルマッ
チドフィルタ100は、サンプラ101によってサンプ
リングされた一定時間長のIF信号をバッファリングす
るメモリ102と、このメモリ102によってバッファ
リングされたIF信号を読み出してFFT処理を施すF
FT処理部103と、このFFT処理部103によって
FFT処理が施されて得られた周波数領域信号のうち所
定の閾値を超える強度を示すスペクトル成分を除去する
リミッタ104と、このリミッタ104を介して得られ
た周波数領域信号をバッファリングするメモリ105
と、GPS衛星からのRF信号における拡散符号と同じ
拡散符号を発生する拡散符号発生器106と、この拡散
符号発生器106によって発生された拡散符号に対して
FFT処理を施すFFT処理部107と、このFFT処
理部107によってFFT処理が施されて得られた周波
数領域信号をバッファリングするメモリ108と、メモ
リ105にバッファリングされている周波数領域信号と
メモリ108にバッファリングされている周波数領域信
号とのうちいずれか一方の複素共役と他方とを乗算する
乗算器109と、この乗算器109によって乗算された
周波数領域信号に対して逆FFT(Inversed Fast Four
ier Transform;以下、IFFTという。)処理を施す
IFFT処理部110と、このIFFT処理部110に
よってIFFT処理が施されて得られた相互相関関数に
基づいてGPS衛星からのRF信号における拡散符号と
拡散符号発生器106によって発生された拡散符号との
相関のピークを検出するピーク検出器111とを有す
る。
Specifically, as shown in FIG. 6, the digital matched filter 100 has the amplified IF signal D1 obtained by the antenna 14 and the frequency conversion section 23 described above.
The IF signal corresponding to No. 4 is sampled by the sampler 101 that samples the input signal at a predetermined sampling frequency based on the oscillation signal D2 generated by the TCXO 12 described above, and then input. The digital matched filter 100 includes a memory 102 that buffers an IF signal sampled by the sampler 101 and having a constant time length, and an F signal that performs FFT processing by reading the IF signal buffered by the memory 102.
An FT processing unit 103, a limiter 104 that removes a spectrum component having an intensity exceeding a predetermined threshold value from the frequency domain signal obtained by the FFT processing performed by the FFT processing unit 103, and the limiter 104 that is obtained via the limiter 104. Memory 105 for buffering the captured frequency domain signal
A spread code generator 106 that generates the same spread code as the spread code in the RF signal from the GPS satellite; an FFT processing unit 107 that performs FFT processing on the spread code generated by the spread code generator 106; A memory 108 that buffers a frequency domain signal obtained by performing the FFT processing by the FFT processing unit 107, a frequency domain signal buffered in the memory 105, and a frequency domain signal buffered in the memory 108. A multiplier 109 that multiplies one of the complex conjugates and the other, and an inverse FFT (Inversed Fast Four) for the frequency domain signal multiplied by the multiplier 109.
ier Transform; hereinafter referred to as IFFT. ) The IFFT processing unit 110 that performs the processing, and the spreading code and the spreading code generator 106 in the RF signal from the GPS satellite based on the cross-correlation function obtained by performing the IFFT processing by the IFFT processing unit 110. A peak detector 111 for detecting the peak of the correlation with the spread code.

【0108】このようなディジタルマッチドフィルタ1
00は、実際には、FFT処理部103,107、リミ
ッタ104、拡散符号発生器106、乗算器109、I
FFT処理部110、及びピーク検出器111の各部を
DSPによって実行されるソフトウェアとして実装され
る。すなわち、ディジタルマッチドフィルタ100を適
用した同期捕捉部24は、例えば図7に示すように、上
述したサンプラ101に相当するサンプラ121と、上
述したメモリ102に相当するRAM122と、上述し
たメモリ105,108とDSPのプログラムエリア及
びワークエリアとを含むRAM/ROM123と、上述
したFFT処理部103,107、拡散符号発生器10
6、乗算器109、IFFT処理部110、及びピーク
検出器111の処理を実行するDSP124とから構成
される。なお、このDSP124は、CPUであっても
よい。
Such a digital matched filter 1
00 is actually an FFT processing unit 103, 107, a limiter 104, a spread code generator 106, a multiplier 109, I
The FFT processing unit 110 and each unit of the peak detector 111 are implemented as software executed by the DSP. That is, the synchronization acquisition unit 24 to which the digital matched filter 100 is applied includes, for example, as shown in FIG. 7, a sampler 121 corresponding to the above-mentioned sampler 101, a RAM 122 corresponding to the above-mentioned memory 102, and the above-mentioned memories 105 and 108. RAM / ROM 123 including the DSP program area and the work area, the FFT processing units 103 and 107, and the spread code generator 10 described above.
6, a multiplier 109, an IFFT processing unit 110, and a DSP 124 that executes the processing of the peak detector 111. The DSP 124 may be a CPU.

【0109】サンプラ121は、上述したTCXO12
によって生成される発振信号D2に基づく所定のサンプ
リング周波数で入力されたIF信号をサンプリングす
る。このとき、サンプラ121は、DSP124若しく
はこれに代わるCPU、又は上述したメインのCPU2
6によるサンプリング開始の命令に応じて、IF信号の
サンプリングを開始する。このサンプラ121によって
サンプリングされたIF信号は、RAM122に書き込
まれてバッファリングされる。
The sampler 121 is the TCXO12 described above.
The IF signal input at a predetermined sampling frequency based on the oscillation signal D2 generated by is sampled. At this time, the sampler 121 uses the DSP 124 or a CPU that replaces the DSP 124, or the main CPU 2 described above.
The sampling of the IF signal is started in response to the sampling start instruction of 6. The IF signal sampled by the sampler 121 is written in the RAM 122 and buffered.

【0110】RAM122は、サンプラ121によって
サンプリングされて書き込まれた一定時間長のIF信号
を記憶する。このRAM122に記憶されたIF信号
は、DSP124又はこれに代わるCPUによって読み
出され、拡散符号との相関検出処理に用いられる。
The RAM 122 stores the IF signal of a fixed time length sampled and written by the sampler 121. The IF signal stored in the RAM 122 is read by the DSP 124 or a CPU instead of the DSP 124 and is used for the correlation detection processing with the spread code.

【0111】RAM/ROM123は、各種情報を記憶
するものである。RAM/ROM123のうち、RAM
は、検出された相関値を記憶するエリア及びDSP12
4又はこれに代わるCPUのワークエリアとして用いら
れる。また、RAM/ROM123のうち、ROMは、
DSP124又はこれに代わるCPUによって実行され
るプログラムエリア及び必要なデータを記憶するエリア
として用いられる。なお、RAM/ROM123のうち
のRAMは、RAM122と物理的に共用してもよく、
同図においては、論理的に異なる記憶素子として図示し
ているにすぎないものである。
The RAM / ROM 123 stores various information. RAM of RAM / ROM 123
Is an area for storing the detected correlation value and the DSP 12
4 or a work area of a CPU which replaces the above. Further, of the RAM / ROM 123, the ROM is
It is used as a program area executed by the DSP 124 or a CPU instead of the DSP 124 and an area for storing necessary data. Note that the RAM of the RAM / ROM 123 may be physically shared with the RAM 122,
In the figure, it is merely shown as a logically different storage element.

【0112】DSP124又はこれに代わるCPUは、
CPU26によって指示されたGPS衛星に対応する拡
散符号を発生させ、ディジタルマッチドフィルタ100
と等価な演算を行うことによってRAM122に記憶し
ているIF信号に対する拡散符号の各位相についての相
関値を検出する。DSP124又はこれに代わるCPU
は、検出した相関値をRAM/ROM123におけるR
AMの一部に記憶させる。
The DSP 124 or the CPU as an alternative thereto is
The spread code corresponding to the GPS satellite designated by the CPU 26 is generated, and the digital matched filter 100 is generated.
The correlation value for each phase of the spread code with respect to the IF signal stored in the RAM 122 is detected by performing an operation equivalent to. DSP124 or CPU as an alternative
Indicates the detected correlation value as R in the RAM / ROM 123.
Store in a part of AM.

【0113】このようなDSP124を有する同期捕捉
部24に適用されるディジタルマッチドフィルタ100
は、サンプラ101によってサンプリングされたIF信
号に対してFFT処理部103によってFFT処理を施
すと、得られた周波数領域信号のうち、所定の閾値を超
える強度を示すスペクトル成分をリミッタ104によっ
て除去する。例えば、リミッタ104は、閾値を超えた
スペクトル成分については、閾値と同じ値に変更するか
又は値を"0"に変更することによってノイズを除去し、
得られた周波数領域信号をメモリ105に書き込む。例
えば、閾値を超えたスペクトル成分の値を"0"に変更す
るリミッタ104によって得られる周波数領域信号のス
ペクトル関数は、図8に示すように、特定周波数のピー
クとして現れる当該GPS受信機10自身によって発生
したノイズを示すスペクトル成分が除去されたものとな
る。これにより、GPS受信機10は、大幅にノイズを
軽減することが可能となる。
The digital matched filter 100 applied to the synchronization acquisition unit 24 having the DSP 124 as described above.
When the FFT processing unit 103 performs FFT processing on the IF signal sampled by the sampler 101, the limiter 104 removes a spectrum component having an intensity exceeding a predetermined threshold value from the obtained frequency domain signal. For example, the limiter 104 removes noise by changing the same value as the threshold value or changing the value to “0” for the spectral component exceeding the threshold value,
The obtained frequency domain signal is written in the memory 105. For example, as shown in FIG. 8, the spectral function of the frequency domain signal obtained by the limiter 104 that changes the value of the spectral component exceeding the threshold value to “0” is determined by the GPS receiver 10 itself which appears as a peak of a specific frequency. The spectrum component indicating the generated noise is removed. As a result, the GPS receiver 10 can significantly reduce noise.

【0114】また、同期捕捉部24としては、図9に示
すようなディジタルマッチドフィルタ150を適用して
もよい。
As the synchronization acquisition section 24, a digital matched filter 150 as shown in FIG. 9 may be applied.

【0115】このディジタルマッチドフィルタ150
は、同図に示すように、上述したサンプラ101、メモ
リ102、FFT処理部103,107、拡散符号発生
器106、メモリ108、IFFT処理部110、及び
ピーク検出器111の他に、FFT処理部103によっ
てFFT処理が施されて得られた周波数領域信号をバッ
ファリングするメモリ151と、このメモリ151にバ
ッファリングされている周波数領域信号のうち所定の閾
値を超える強度を示すスペクトル成分を除去するリミッ
タ152と、このリミッタ152を介して得られた周波
数領域信号とメモリ108にバッファリングされている
周波数領域信号とのうちいずれか一方の複素共役と他方
とを乗算する乗算器153とを有する。
This digital matched filter 150
In addition to the sampler 101, the memory 102, the FFT processing units 103 and 107, the spreading code generator 106, the memory 108, the IFFT processing unit 110, and the peak detector 111, as shown in FIG. A memory 151 that buffers a frequency domain signal obtained by performing FFT processing by 103, and a limiter that removes a spectrum component having an intensity exceeding a predetermined threshold value from the frequency domain signal buffered in the memory 151. 152, and a multiplier 153 that multiplies either the complex conjugate of the frequency domain signal obtained through the limiter 152 or the frequency domain signal buffered in the memory 108 by the other.

【0116】すなわち、ディジタルマッチドフィルタ1
50は、上述したディジタルマッチドフィルタ100に
おけるリミッタ104を、FFT処理部103の直後で
はなく、メモリ105に相当するメモリ151の直後に
リミッタ152として設けたものである。
That is, the digital matched filter 1
In the digital matched filter 100, the limiter 104 is provided as a limiter 152 immediately after the memory 151 corresponding to the memory 105, not immediately after the FFT processing unit 103.

【0117】このようなディジタルマッチドフィルタ1
50は、ディジタルマッチドフィルタ100と同様に、
先に図7に示した同期捕捉部24におけるDSP124
を用いて実装することができる。ディジタルマッチドフ
ィルタ150は、サンプラ101によってサンプリング
されたIF信号に対してFFT処理部103によってF
FT処理を施し、得られた周波数領域信号をメモリ15
1に一旦記憶した後、このメモリ151に記憶されてい
る周波数領域信号のうち、所定の閾値を超える強度を示
すスペクトル成分をリミッタ152によって除去する。
このとき、リミッタ152は、リミッタ104と同様
に、閾値を超えたスペクトル成分については、例えば閾
値と同じ値に変更するか又は値を"0"に変更することに
よってノイズを除去し、得られた周波数領域信号を乗算
器153に供給する。
Such a digital matched filter 1
50 is the same as the digital matched filter 100,
The DSP 124 in the synchronization acquisition unit 24 shown in FIG.
Can be implemented using. The digital matched filter 150 applies an F signal by the FFT processing unit 103 to the IF signal sampled by the sampler 101.
The frequency domain signal obtained by performing the FT process is stored in the memory 15
After being temporarily stored in 1, the frequency component of the frequency domain signal stored in the memory 151 is removed by the limiter 152 with a spectral component having an intensity exceeding a predetermined threshold value.
At this time, similarly to the limiter 104, the limiter 152 removes noise with respect to the spectrum component exceeding the threshold value by changing the value to the same value as the threshold value or changing the value to “0”, for example. The frequency domain signal is supplied to the multiplier 153.

【0118】さらに、同期捕捉部24としては、図10
に示すようなディジタルマッチドフィルタ200を適用
してもよい。
Further, as the synchronization acquisition unit 24, FIG.
The digital matched filter 200 as shown in FIG.

【0119】このディジタルマッチドフィルタ200
は、同図に示すように、上述したサンプラ101、メモ
リ102,151、FFT処理部103,107、拡散
符号発生器106、メモリ108、乗算器109、及び
ピーク検出器111の他に、乗算器109によって乗算
された周波数領域信号のうち所定の閾値を超える強度を
示すスペクトル成分を除去するリミッタ201と、この
リミッタ201を介して得られた周波数領域信号に対し
てIFFT処理を施すIFFT処理部202とを有す
る。
This digital matched filter 200
Is a multiplier in addition to the sampler 101, the memories 102 and 151, the FFT processing units 103 and 107, the spreading code generator 106, the memory 108, the multiplier 109, and the peak detector 111, as shown in FIG. A limiter 201 that removes a spectrum component having an intensity exceeding a predetermined threshold value from the frequency domain signal multiplied by 109, and an IFFT processing unit 202 that performs IFFT processing on the frequency domain signal obtained through this limiter 201. Have and.

【0120】すなわち、ディジタルマッチドフィルタ2
00は、上述したディジタルマッチドフィルタ100に
おけるリミッタ104を、FFT処理部103の直後で
はなく、乗算器109の直後にリミッタ201として設
けたものである。
That is, the digital matched filter 2
Reference numeral 00 denotes the limiter 104 provided in the digital matched filter 100 described above as the limiter 201 immediately after the multiplier 109, not immediately after the FFT processing unit 103.

【0121】このようなディジタルマッチドフィルタ2
00は、ディジタルマッチドフィルタ100,150と
同様に、先に図7に示した同期捕捉部24におけるDS
P124を用いて実装することができる。ディジタルマ
ッチドフィルタ200は、サンプラ101によってサン
プリングされたIF信号に対してFFT処理部103に
よってFFT処理を施して得られた周波数領域信号をメ
モリ151に一旦記憶し、このメモリ151に記憶され
ている周波数領域信号とメモリ108に記憶されている
周波数領域信号とのうちいずれか一方の複素共役と他方
とを乗算器109によって乗算した後、この乗算器10
9によって得られた周波数領域信号のうち、所定の閾値
を超える強度を示すスペクトル成分をリミッタ201に
よって除去する。このとき、リミッタ201は、リミッ
タ104,152と同様に、閾値を超えたスペクトル成
分については、例えば閾値と同じ値に変更するか又は値
を"0"に変更することによってノイズを除去し、得られ
た周波数領域信号をIFFT処理部202に供給する。
Such a digital matched filter 2
00 is the DS in the synchronization acquisition unit 24 shown in FIG. 7 similarly to the digital matched filters 100 and 150.
It can be implemented using P124. The digital matched filter 200 temporarily stores, in the memory 151, the frequency domain signal obtained by performing the FFT processing by the FFT processing unit 103 on the IF signal sampled by the sampler 101, and the frequency stored in the memory 151. After multiplying the complex conjugate of either one of the domain signal and the frequency domain signal stored in the memory 108 by the multiplier 109, the multiplier 10
The limiter 201 removes the spectrum component showing the intensity exceeding the predetermined threshold value from the frequency domain signal obtained by the step 9. At this time, similarly to the limiters 104 and 152, the limiter 201 removes noise from the spectral components exceeding the threshold value by, for example, changing the value to the same value as the threshold value or changing the value to "0" to obtain the noise. The obtained frequency domain signal is supplied to the IFFT processing unit 202.

【0122】同期捕捉部24は、このようなディジタル
マッチドフィルタ100,150,200を適用するこ
とができる。すなわち、同期捕捉部24は、サンプリン
グされたIF信号に対してFFT処理を施した後、周波
数領域信号に対してIFFT処理を施すまでの間のいず
れかの箇所にリミッタを設ければよく、周波数領域でノ
イズを除去することを特徴とするものである。GPS受
信機10は、このようなディジタルマッチドフィルタ1
00,150,200を用いた同期捕捉部24を備える
ことにより、特に回路規模を増大させることなく、外部
又は内部に設けられるDSP等の特定のハードウェアに
起因するノイズの影響を除去し、拡散符号の相関のピー
クを正確に且つ容易に検出することができる。
The synchronization acquisition unit 24 can apply such digital matched filters 100, 150 and 200. That is, the synchronization acquisition unit 24 may provide a limiter at any position between the FFT processing of the sampled IF signal and the IFFT processing of the frequency domain signal. The feature is that noise is removed in a region. The GPS receiver 10 has the digital matched filter 1 as described above.
By including the synchronization acquisition unit 24 using 00, 150, and 200, the influence of noise caused by specific hardware such as a DSP provided outside or inside is removed and spread without increasing the circuit scale. The peak of code correlation can be detected accurately and easily.

【0123】先に図8にスペクトル関数を示したリミッ
タによるノイズ除去後の周波数領域信号について、ディ
ジタルマッチドフィルタ100,150,200のいず
れかを用いて拡散符号の位相を検出した場合には、IF
FT処理部110,202によってIFFT処理を施し
て得られる相互相関関数を示す出力波形は、例えば図1
1に示すように、ノイズの影響による特定の周波数成分
が重畳することなく、大幅にノイズが軽減されたS/N
が高いものとなる。したがって、GPS受信機10は、
このような相互相関関数を示す出力波形に基づいて、ピ
ーク検出器111によって同図中nで表す相関のピー
クを正確に且つ容易に検出することができる。
When the phase of the spread code is detected by using one of the digital matched filters 100, 150 and 200 for the frequency domain signal after noise removal by the limiter whose spectrum function is shown in FIG.
The output waveform showing the cross-correlation function obtained by performing the IFFT processing by the FT processing units 110 and 202 is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, S / N in which noise is significantly reduced without superimposing a specific frequency component due to the influence of noise
Will be high. Therefore, the GPS receiver 10
Based on the output waveform showing such a cross-correlation function, the peak detector 111 can accurately and easily detect the peak of the correlation represented by n p in the figure.

【0124】なお、同期捕捉部24としては、ディジタ
ルマッチドフィルタ100のように、IF信号に対して
FFT処理を施した直後の周波数領域信号に対して、リ
ミッタによって強度を制限するものが最も好ましい。こ
れは、FFT処理の直後の周波数領域信号に対して強度
を制限することにより、周波数領域信号のスペクトル関
数の値を表すビット数をリミッタにおける閾値に基づい
て予め削減することができるからであり、これにともな
い、周波数領域信号を記憶するメモリの容量も削減する
ことができるからである。
As the synchronization acquisition unit 24, it is most preferable to limit the strength of the frequency domain signal immediately after the FFT processing of the IF signal by the limiter, like the digital matched filter 100. This is because the number of bits representing the value of the spectrum function of the frequency domain signal can be reduced in advance based on the threshold value in the limiter by limiting the intensity to the frequency domain signal immediately after the FFT processing. With this, it is possible to reduce the capacity of the memory that stores the frequency domain signal.

【0125】以上説明したように、GPS受信機10
は、同期捕捉部24によって拡散符号の位相を探索する
ための相関値を検出する際に、サンプリングされたIF
信号に対してFFT処理を施して得られた周波数領域で
のデータに対して、所定の閾値を超える強度を示すスペ
クトル成分を除去することにより、ノイズが多い環境で
あってもS/Nが改善された信号を得ることができ、相
関のピークを正確に且つ容易に検出することができる。
したがって、GPS受信機10は、高感度化及び高精度
化を図ることができる。
As described above, the GPS receiver 10
Is the IF sampled when the synchronization acquisition unit 24 detects the correlation value for searching the phase of the spreading code.
S / N is improved even in a noisy environment by removing spectral components showing an intensity exceeding a predetermined threshold value from data in the frequency domain obtained by performing FFT processing on the signal. The obtained signal can be obtained, and the correlation peak can be detected accurately and easily.
Therefore, the GPS receiver 10 can achieve higher sensitivity and higher accuracy.

【0126】特に、GPS受信機10は、自己がノイズ
源となり、受信した信号に悪影響を及ぼしている場合で
あっても、大規模なハードウェアの変更を行うことな
く、ノイズを軽減することができ、開発コストの削減を
図ることができる。
In particular, even when the GPS receiver 10 itself becomes a noise source and adversely affects the received signal, the GPS receiver 10 can reduce the noise without making a large-scale hardware change. Therefore, the development cost can be reduced.

【0127】また、GPS受信機10は、集積回路化し
て構成する場合には、通常ではノイズの影響を鑑みて当
該集積回路の密度を上げることができなかった実情を克
服し、ノイズに拘泥せずに集積度を上げることが可能と
なることから、小型化及び低コスト化を図ることができ
る。
Further, when the GPS receiver 10 is constructed as an integrated circuit, it usually overcomes the fact that the density of the integrated circuit could not be increased in view of the influence of noise, and the GPS receiver 10 is obsessed with noise. Since the degree of integration can be increased without doing so, downsizing and cost reduction can be achieved.

【0128】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではない。例えば、上述した実施の形態で
は、GPS受信機10を用いて説明したが、本発明は、
スペクトラム拡散信号を受信して復調する受信機であれ
ば、いかなるものでも適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the GPS receiver 10 is used for explanation, but the present invention is
Any receiver that receives and demodulates a spread spectrum signal can be applied.

【0129】また、本発明は、受信状況等の各種状態に
応じて、リミッタの機能をオン状態又はオフ状態に切り
替えるようにするようにしてもよい。
Further, according to the present invention, the function of the limiter may be switched to an on state or an off state according to various states such as a reception state.

【0130】さらに、上述した実施の形態では、GPS
受信機10を用いて説明したが、本発明は、衛星を利用
した測位システム、すなわち、GNSSシステムを適用
した受信機の機能が組み込まれた電子機器であれば、い
かなるものであっても適用することができる。GNSS
システムとしては、米国における上述したGPSシステ
ムの他、旧ソ連邦におけるGLONASS(Global Nav
igation Satellites System)や、欧州を中心として開
発が進められているGALILEO等があるが、本発明
は、これら全てのGNSSシステムを適用することがで
きるものである。
Further, in the above-mentioned embodiment, the GPS
Although the receiver 10 is used for the description, the present invention is applicable to any positioning system using a satellite, that is, any electronic device incorporating the function of the receiver to which the GNSS system is applied. be able to. GNSS
As the system, in addition to the above-mentioned GPS system in the United States, GLONASS (Global Nav
igation Satellites System) and GALILEO which are being developed mainly in Europe, but the present invention can be applied to all of these GNSS systems.

【0131】このように、本発明は、その趣旨を逸脱し
ない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもな
い。
As described above, it goes without saying that the present invention can be appropriately modified without departing from the spirit thereof.

【0132】[0132]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるマッチドフィルタ装置は、入力されたスペクトラム
拡散信号における拡散符号の位相を検出するために、拡
散符号と自己が発生する拡散符号との相関を検出するマ
ッチドフィルタ装置であって、スペクトラム拡散信号が
所定のサンプリング周波数でサンプリングされて入力さ
れたデータに対して高速フーリエ変換処理を施す第1の
高速フーリエ変換処理手段と、スペクトラム拡散信号に
おける拡散符号と同じ拡散符号を発生する拡散符号発生
手段と、この拡散符号発生手段によって発生された拡散
符号に対して高速フーリエ変換処理を施す第2の高速フ
ーリエ変換処理手段と、少なくとも第1の高速フーリエ
変換処理手段によって高速フーリエ変換処理が施されて
得られた周波数領域信号のうち所定の閾値を超える強度
を示すスペクトル成分を除去する制限手段とを備える。
As described in detail above, the matched filter device according to the present invention detects the phase of the spread code in the input spread spectrum signal, and therefore the spread code and the spread code generated by itself are used. A matched filter device for detecting a correlation, wherein the spread spectrum signal is sampled at a predetermined sampling frequency and is subjected to a fast Fourier transform process on the inputted data. Spreading code generating means for generating the same spreading code as the spreading code, second fast Fourier transform processing means for performing fast Fourier transform processing on the spreading code generated by this spreading code generating means, and at least a first high speed The frequency range obtained by performing the fast Fourier transform processing by the Fourier transform processing means. And a limiting means for removing spectral components representing the intensity exceeding a predetermined threshold value among the signals.

【0133】したがって、本発明にかかるマッチドフィ
ルタ装置は、制限手段によって少なくとも第1の高速フ
ーリエ変換処理手段によって高速フーリエ変換処理が施
されて得られた周波数領域信号のうち所定の閾値を超え
る強度を示すスペクトル成分を除去することにより、ス
ペクトラム拡散信号における拡散符号の相関のピークを
正確に且つ容易に検出することができる。
Therefore, in the matched filter device according to the present invention, the intensity exceeding the predetermined threshold in the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by at least the first fast Fourier transform processing means by the limiting means. By removing the indicated spectrum component, the peak of the correlation of the spread code in the spread spectrum signal can be detected accurately and easily.

【0134】また、本発明にかかる相関検出方法は、入
力されたスペクトラム拡散信号における拡散符号の位相
を検出するために、拡散符号と自己が発生する拡散符号
との相関を検出する相関検出方法であって、スペクトラ
ム拡散信号が所定のサンプリング周波数でサンプリング
されて入力されたデータに対して高速フーリエ変換処理
を施す工程と、スペクトラム拡散信号における拡散符号
と同じ拡散符号を発生する工程と、発生された拡散符号
に対して高速フーリエ変換処理を施す工程と、少なくと
も入力されたデータに対する高速フーリエ変換処理が施
されて得られた周波数領域信号のうち所定の閾値を超え
る強度を示すスペクトル成分を除去する工程とを備え
る。
Further, the correlation detection method according to the present invention is a correlation detection method for detecting the correlation between the spread code and the spread code generated by itself in order to detect the phase of the spread code in the input spread spectrum signal. Then, the spread spectrum signal is sampled at a predetermined sampling frequency, the fast Fourier transform process is performed on the input data, and the same spread code as the spread code in the spread spectrum signal is generated. A step of performing a fast Fourier transform process on the spread code, and a step of removing at least a spectrum component showing an intensity exceeding a predetermined threshold value in the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform process on the input data With.

【0135】したがって、本発明にかかる相関検出方法
は、少なくとも入力されたデータに対する高速フーリエ
変換処理が施されて得られた周波数領域信号のうち所定
の閾値を超える強度を示すスペクトル成分を除去するこ
とにより、スペクトラム拡散信号における拡散符号の相
関のピークを正確に且つ容易に検出することが可能とな
る。
Therefore, the correlation detecting method according to the present invention removes at least the spectrum component showing the intensity exceeding the predetermined threshold value from the frequency domain signal obtained by subjecting the input data to the fast Fourier transform process. Thereby, it becomes possible to accurately and easily detect the peak of the correlation of the spread code in the spread spectrum signal.

【0136】さらに、本発明にかかる受信装置は、衛星
からの信号を受信して自己の位置及び速度を算出する受
信装置であって、衛星からの信号を受信する受信手段
と、この受信手段によって受信した受信信号の周波数を
所定の中間周波数に変換する周波数変換手段と、この周
波数変換手段によって得られた中間周波数信号における
拡散符号の位相を検出する同期捕捉と中間周波数信号に
おけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉手段と、
この同期捕捉手段によって検出された拡散符号の位相及
び同期捕捉手段によって検出されたキャリア周波数を、
複数の衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネ
ルのそれぞれに対して衛星毎に割り当てて設定し、設定
した拡散符号の位相及びキャリア周波数を初期値とし
て、拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、
中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期
保持手段とを備え、スペクトラム拡散信号である中間周
波数信号における拡散符号の位相を検出するために、拡
散符号と自己が発生する拡散符号との相関を検出する同
期捕捉手段は、中間周波数信号が所定のサンプリング周
波数でサンプリングされて入力されたデータに対して高
速フーリエ変換処理を施す第1の高速フーリエ変換処理
手段と、中間周波数信号における拡散符号と同じ拡散符
号を発生する拡散符号発生手段と、この拡散符号発生手
段によって発生された拡散符号に対して高速フーリエ変
換処理を施す第2の高速フーリエ変換処理手段と、少な
くとも第1の高速フーリエ変換処理手段によって高速フ
ーリエ変換処理が施されて得られた周波数領域信号のう
ち所定の閾値を超える強度を示すスペクトル成分を除去
する制限手段とを有するマッチドフィルタを用いて構成
される。
Further, the receiving device according to the present invention is a receiving device for receiving a signal from a satellite to calculate its own position and velocity, and a receiving means for receiving a signal from the satellite and this receiving means. Frequency conversion means for converting the frequency of the received signal received to a predetermined intermediate frequency, synchronous acquisition for detecting the phase of the spreading code in the intermediate frequency signal obtained by this frequency conversion means, and detection of the carrier frequency in the intermediate frequency signal Synchronization acquisition means for performing
The phase of the spread code detected by this synchronization acquisition means and the carrier frequency detected by the synchronization acquisition means are
It is set by allocating each satellite to each of multiple channels provided independently corresponding to multiple satellites, and the synchronization of the spreading code and carrier is maintained with the set spreading code phase and carrier frequency as initial values. Along with
A synchronization holding means for demodulating a message included in the intermediate frequency signal is provided, and in order to detect the phase of the spreading code in the intermediate frequency signal which is a spread spectrum signal, the correlation between the spreading code and the spreading code generated by itself is determined. The synchronization acquisition means for detection is the same as the first fast Fourier transform processing means for performing fast Fourier transform processing on the input data obtained by sampling the intermediate frequency signal at the predetermined sampling frequency, and the spreading code for the intermediate frequency signal. Spreading code generating means for generating a spreading code, second fast Fourier transform processing means for performing fast Fourier transform processing on the spread code generated by the spreading code generating means, and at least first fast Fourier transform processing means. Of the frequency domain signals obtained by the fast Fourier transform processing by It constructed using a matched filter and a limiting means for removing spectral components indicating the that intensity.

【0137】したがって、本発明にかかる受信装置は、
同期捕捉手段における制限手段によって少なくとも第1
の高速フーリエ変換処理手段によって高速フーリエ変換
処理が施されて得られた周波数領域信号のうち所定の閾
値を超える強度を示すスペクトル成分を除去することに
より、スペクトラム拡散信号における拡散符号の相関の
ピークを正確に且つ容易に検出することができ、高感度
化及び高精度化を図ることができる。
Therefore, the receiving apparatus according to the present invention is
At least a first by the limiting means in the synchronization acquisition means
By removing the spectrum component showing the intensity exceeding a predetermined threshold value from the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing means of the fast Fourier transform processing means, the peak of the correlation of the spread code in the spread spectrum signal is It can be detected accurately and easily, and high sensitivity and high accuracy can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態として示すGPS受信機の
構成を説明するブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a GPS receiver shown as an embodiment of the present invention.

【図2】同GPS受信機が備える同期保持部の構成を説
明するブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a synchronization holding unit included in the GPS receiver.

【図3】同GPS受信機が備える同期保持部が有するチ
ャンネル回路の構成を説明するブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a channel circuit included in a synchronization holding unit included in the GPS receiver.

【図4】同GPS受信機が備える同期保持部における拡
散符号の位相合わせについて説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining phase matching of spread codes in a synchronization holding unit included in the GPS receiver.

【図5】同GPS受信機が備える同期保持部における拡
散符号の位相補正について説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining phase correction of a spread code in a synchronization holding unit included in the GPS receiver.

【図6】同GPS受信機が備える同期捕捉部として適用
することができるFFTを利用したディジタルマッチド
フィルタの構成を説明するブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a digital matched filter using an FFT that can be applied as a synchronization acquisition unit included in the GPS receiver.

【図7】同GPS受信機が備える同期捕捉部として図6
に示すディジタルマッチドフィルタを適用した場合にお
ける実際の実装例を説明するブロック図である。
FIG. 7 shows a synchronization acquisition unit included in the GPS receiver shown in FIG.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an actual implementation example when the digital matched filter shown in FIG.

【図8】同GPS受信機が備える同期捕捉部として適用
したディジタルマッチドフィルタによってノイズが除去
された周波数領域信号のスペクトル関数の例を説明する
図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a spectrum function of a frequency domain signal from which noise has been removed by a digital matched filter applied as a synchronization acquisition unit included in the GPS receiver.

【図9】同GPS受信機が備える同期捕捉部として適用
することができるFFTを利用した他のディジタルマッ
チドフィルタの構成を説明するブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of another digital matched filter using an FFT that can be applied as a synchronization acquisition unit included in the GPS receiver.

【図10】同GPS受信機が備える同期捕捉部として適
用することができるFFTを利用したさらに他のディジ
タルマッチドフィルタの構成を説明するブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of still another digital matched filter using an FFT that can be applied as a synchronization acquisition unit included in the GPS receiver.

【図11】同GPS受信機が備える同期捕捉部によって
検出した相関値の時間変化を示す出力波形の例を説明す
る図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an output waveform showing a temporal change of a correlation value detected by a synchronization acquisition unit included in the GPS receiver.

【図12】GPS衛星からの信号の構成を説明する図で
ある。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a signal from a GPS satellite.

【図13】従来の拡散符号及びキャリアの同期処理を説
明するための図であって、周波数サーチを説明するため
の図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional spreading code and carrier synchronization process, and is a diagram for explaining a frequency search.

【図14】ディジタルマッチドフィルタを用いて検出し
た相関値の時間変化を示す出力波形の例を説明する図で
ある。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an output waveform showing a temporal change of a correlation value detected by using a digital matched filter.

【図15】従来のGPS受信機に適用されるFFTを利
用したディジタルマッチドフィルタの構成を説明するブ
ロック図である。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a digital matched filter using an FFT applied to a conventional GPS receiver.

【図16】IF信号に対してFFT処理を施して得られ
る周波数領域信号のスペクトル関数の例を説明する図で
ある。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a spectrum function of a frequency domain signal obtained by performing FFT processing on an IF signal.

【図17】従来のディジタルマッチドフィルタを用いて
検出した相関値の時間変化を示す出力波形の例を説明す
る図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of an output waveform showing a temporal change of a correlation value detected by using a conventional digital matched filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 GPS受信機、 11 XO、 12 TCX
O、 13 逓倍/分周器、 14 アンテナ、 15
LNA、 16 BPF、 17,20 増幅器、
18 周波数シンセサイザ、 19 ミキサ、 21,
67,68,77,78,82,83 LPF、 22
A/D、 23 周波数変換部、 24同期捕捉部、
25 同期保持部、 26 CPU、 27 RT
C、 28タイマ、 29,102,105,108,
151 メモリ、 30 復調回路、 51,51
51,・・・,51 チャンネル回路、 52 コ
ントロール・レジスタ、 61 コスタスループ、 6
2 DLL、 63,65,66,73,74,75,
76,80,81,109,153 乗算器、 64,
87 NCO、 69,86 ループフィルタ、 7
0,85 位相検出器、 71 2値化回路、 72,
79,84 2乗和算出回路、 88,106拡散符号
発生器、 100,150,200 ディジタルマッチ
ドフィルタ、101,121 サンプラ、 103,1
07 FFT処理部、 104,152,201 リミ
ッタ、 110,202 IFFT処理部、 111
ピーク検出器、 122 RAM、 123 RAM/
ROM、 124 DSP
10 GPS receiver, 11 XO, 12 TCX
O, 13 multiplier / divider, 14 antenna, 15
LNA, 16 BPF, 17, 20 amplifier,
18 frequency synthesizer, 19 mixer, 21,
67, 68, 77, 78, 82, 83 LPF, 22
A / D, 23 frequency conversion unit, 24 synchronization acquisition unit,
25 synchronization holding unit, 26 CPU, 27 RT
C, 28 timer, 29, 102, 105, 108,
151 memory, 30 demodulation circuit, 51, 51 1 ,
51 2 , ..., 51 N- channel circuit, 52 control register, 61 Costas loop, 6
2 DLLs, 63, 65, 66, 73, 74, 75,
76, 80, 81, 109, 153 multiplier, 64,
87 NCO, 69,86 loop filter, 7
0,85 Phase detector, 71 Binarization circuit, 72,
79,84 Sum of squares calculation circuit, 88,106 Spread code generator, 100,150,200 Digital matched filter, 101,121 sampler, 103,1
07 FFT processing unit, 104, 152, 201 limiter, 110, 202 IFFT processing unit, 111
Peak detector, 122 RAM, 123 RAM /
ROM, 124 DSP

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力されたスペクトラム拡散信号におけ
る拡散符号の位相を検出するために、上記拡散符号と自
己が発生する拡散符号との相関を検出するマッチドフィ
ルタ装置であって、 上記スペクトラム拡散信号が所定のサンプリング周波数
でサンプリングされて入力されたデータに対して高速フ
ーリエ変換処理を施す第1の高速フーリエ変換処理手段
と、 上記スペクトラム拡散信号における拡散符号と同じ拡散
符号を発生する拡散符号発生手段と、 上記拡散符号発生手段によって発生された拡散符号に対
して高速フーリエ変換処理を施す第2の高速フーリエ変
換処理手段と、 少なくとも上記第1の高速フーリエ変換処理手段によっ
て高速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数領域
信号のうち所定の閾値を超える強度を示すスペクトル成
分を除去する制限手段とを備えることを特徴とするマッ
チドフィルタ装置。
1. A matched filter device for detecting the correlation between a spread code and a spread code generated by itself in order to detect the phase of the spread code in an input spread spectrum signal, wherein the spread spectrum signal is First fast Fourier transform processing means for performing fast Fourier transform processing on the data sampled at a predetermined sampling frequency and input, and spread code generating means for generating the same spread code as the spread code in the spread spectrum signal. Second fast Fourier transform processing means for performing fast Fourier transform processing on the spread code generated by the spread code generating means, and fast Fourier transform processing for at least the first fast Fourier transform processing means A spectrum showing the intensity of the obtained frequency domain signal that exceeds a predetermined threshold. Matched filter device, characterized in that it comprises a limiting means for removing Le component.
【請求項2】 上記制限手段は、上記第1の高速フーリ
エ変換処理手段によって高速フーリエ変換処理が施され
て得られた周波数領域信号のうち所定の閾値を超える強
度を示すスペクトル成分を除去することを特徴とする請
求項1記載のマッチドフィルタ装置。
2. The limiting means removes a spectral component having an intensity exceeding a predetermined threshold value from the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by the first fast Fourier transform processing means. The matched filter device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記制限手段を介して得られた周波数領
域信号を記憶する記憶手段と、 上記記憶手段に記憶されている周波数領域信号と上記第
2の高速フーリエ変換処理手段によって高速フーリエ変
換処理が施されて得られた周波数領域信号とのうちいず
れか一方の複素共役と他方とを乗算する乗算手段と、 上記乗算手段によって乗算された周波数領域信号に対し
て逆高速フーリエ変換処理を施す逆高速フーリエ変換処
理手段と、 上記逆高速フーリエ変換処理手段によって逆高速フーリ
エ変換処理が施されて得られた相互相関関数に基づい
て、上記スペクトラム拡散信号における拡散符号と上記
拡散符号発生手段によって発生された拡散符号との相関
のピークを検出するピーク検出手段とを備えることを特
徴とする請求項2記載のマッチドフィルタ装置。
3. Fast Fourier transform processing by the storage means for storing the frequency domain signal obtained through the limiting means, the frequency domain signal stored in the storage means, and the second fast Fourier transform processing means. Multiplication means for multiplying one of the complex conjugates of the frequency domain signal obtained by performing the above with the other, and inverse fast Fourier transform processing for the frequency domain signal multiplied by the multiplication means. Based on the cross-correlation function obtained by the fast Fourier transform processing means and the inverse fast Fourier transform processing by the inverse fast Fourier transform processing means, the spread code in the spread spectrum signal and the spread code generated by the spread code generating means. 3. The matched signal according to claim 2, further comprising peak detection means for detecting a peak of correlation with the spread code. Filter device.
【請求項4】 上記第1の高速フーリエ変換処理手段に
よって高速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数
領域信号を記憶する記憶手段を備え、 上記制限手段は、上記記憶手段に記憶されている周波数
領域信号のうち所定の閾値を超える強度を示すスペクト
ル成分を除去することを特徴とする請求項1記載のマッ
チドフィルタ装置。
4. A storage means for storing a frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by the first fast Fourier transform processing means, and the limiting means is stored in the storage means. The matched filter device according to claim 1, wherein a spectral component showing an intensity exceeding a predetermined threshold value is removed from the frequency domain signal.
【請求項5】 上記制限手段を介して得られた周波数領
域信号と上記第2の高速フーリエ変換処理手段によって
高速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数領域信
号とのうちいずれか一方の複素共役と他方とを乗算する
乗算手段と、 上記乗算手段によって乗算された周波数領域信号に対し
て逆高速フーリエ変換処理を施す逆高速フーリエ変換処
理手段と、 上記逆高速フーリエ変換処理手段によって逆高速フーリ
エ変換処理が施されて得られた相互相関関数に基づい
て、上記スペクトラム拡散信号における拡散符号と上記
拡散符号発生手段によって発生された拡散符号との相関
のピークを検出するピーク検出手段とを備えることを特
徴とする請求項4記載のマッチドフィルタ装置。
5. A complex of either one of the frequency domain signal obtained through the limiting means and the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by the second fast Fourier transform processing means. Multiplication means for multiplying the conjugate by the other; inverse fast Fourier transform processing means for performing inverse fast Fourier transform processing on the frequency domain signal multiplied by the multiplying means; and inverse fast Fourier transform processing means for inverse fast Fourier transform processing means. Peak detection means for detecting the peak of the correlation between the spread code in the spread spectrum signal and the spread code generated by the spread code generation means based on the cross-correlation function obtained by the conversion processing The matched filter device according to claim 4, wherein
【請求項6】 上記第1の高速フーリエ変換処理手段に
よって高速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数
領域信号を記憶する記憶手段と、 上記記憶手段に記憶されている周波数領域信号と上記第
2の高速フーリエ変換処理手段によって高速フーリエ変
換処理が施されて得られた周波数領域信号とのうちいず
れか一方の複素共役と他方とを乗算する乗算手段とを備
え、 上記制限手段は、上記乗算手段によって乗算された周波
数領域信号のうち所定の閾値を超える強度を示すスペク
トル成分を除去することを特徴とする請求項1記載のマ
ッチドフィルタ装置。
6. Storage means for storing a frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by the first fast Fourier transform processing means, frequency domain signals stored in the storage means, and the first frequency domain signal stored in the storage means. 2 is provided with multiplication means for multiplying the complex conjugate of one of the frequency domain signals obtained by performing the fast Fourier transform processing by the fast Fourier transform processing means 2 and the other, and the limiting means is the multiplication 2. The matched filter device according to claim 1, wherein spectral components showing an intensity exceeding a predetermined threshold value are removed from the frequency domain signal multiplied by the means.
【請求項7】 上記制限手段を介して得られた周波数領
域信号に対して逆高速フーリエ変換処理を施す逆高速フ
ーリエ変換処理手段と、 上記逆高速フーリエ変換処理手段によって逆高速フーリ
エ変換処理が施されて得られた相互相関関数に基づい
て、上記スペクトラム拡散信号における拡散符号と上記
拡散符号発生手段によって発生された拡散符号との相関
のピークを検出するピーク検出手段とを備えることを特
徴とする請求項6記載のマッチドフィルタ装置。
7. An inverse fast Fourier transform processing means for subjecting the frequency domain signal obtained through the limiting means to an inverse fast Fourier transform processing, and an inverse fast Fourier transform processing by the inverse fast Fourier transform processing means. Based on the cross-correlation function obtained by the above, it is characterized by comprising peak detection means for detecting a peak of the correlation between the spread code in the spread spectrum signal and the spread code generated by the spread code generating means. The matched filter device according to claim 6.
【請求項8】 上記スペクトラム拡散信号が所定のサン
プリング周波数でサンプリングされたデータを記憶する
記憶手段を備え、 上記第1の高速フーリエ変換処理手段は、上記記憶手段
に記憶されているデータを読み出して高速フーリエ変換
処理を施すことを特徴とする請求項1記載のマッチドフ
ィルタ装置。
8. A storage means for storing data obtained by sampling the spread spectrum signal at a predetermined sampling frequency, wherein the first fast Fourier transform processing means reads out the data stored in the storage means. 2. The matched filter device according to claim 1, wherein a fast Fourier transform process is performed.
【請求項9】 上記第2の高速フーリエ変換処理手段に
よって高速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数
領域信号をバッファリングする記憶手段を備えることを
特徴とする請求項1記載のマッチドフィルタ装置。
9. The matched filter device according to claim 1, further comprising storage means for buffering a frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform processing by the second fast Fourier transform processing means. .
【請求項10】 衛星からの信号を受信して自己の位置
及び速度を算出する際に、上記スペクトラム拡散信号に
おける拡散符号の位相を検出する同期捕捉を行うもので
あることを特徴とする請求項1記載のマッチドフィルタ
装置。
10. A synchronous acquisition for detecting the phase of a spread code in the spread spectrum signal when calculating the position and velocity of the self by receiving a signal from a satellite. 1. The matched filter device according to 1.
【請求項11】 入力されたスペクトラム拡散信号にお
ける拡散符号の位相を検出するために、上記拡散符号と
自己が発生する拡散符号との相関を検出する相関検出方
法であって、 上記スペクトラム拡散信号が所定のサンプリング周波数
でサンプリングされて入力されたデータに対して高速フ
ーリエ変換処理を施す工程と、 上記スペクトラム拡散信号における拡散符号と同じ拡散
符号を発生する工程と、 発生された拡散符号に対して高速フーリエ変換処理を施
す工程と、 少なくとも上記入力されたデータに対する高速フーリエ
変換処理が施されて得られた周波数領域信号のうち所定
の閾値を超える強度を示すスペクトル成分を除去する工
程とを備えることを特徴とする相関検出方法。
11. A correlation detection method for detecting a correlation between a spread code and a spread code generated by itself to detect the phase of the spread code in an input spread spectrum signal, wherein the spread spectrum signal is A step of performing a fast Fourier transform process on the input data sampled at a predetermined sampling frequency, a step of generating the same spread code as the spread code in the above spread spectrum signal, and a high speed for the generated spread code. A step of performing a Fourier transform process, and a step of removing at least a spectral component having an intensity exceeding a predetermined threshold value in the frequency domain signal obtained by performing the fast Fourier transform process on the input data. A characteristic correlation detection method.
【請求項12】 衛星からの信号を受信して自己の位置
及び速度を算出する受信装置であって、 上記衛星からの信号を受信する受信手段と、 上記受信手段によって受信した受信信号の周波数を所定
の中間周波数に変換する周波数変換手段と、 上記周波数変換手段によって得られた中間周波数信号に
おける拡散符号の位相を検出する同期捕捉と上記中間周
波数信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕
捉手段と、 上記同期捕捉手段によって検出された上記拡散符号の位
相及び上記同期捕捉手段によって検出された上記キャリ
ア周波数を、複数の上記衛星に対応して独立に設けられ
た複数のチャンネルのそれぞれに対して上記衛星毎に割
り当てて設定し、設定した上記拡散符号の位相及び上記
キャリア周波数を初期値として、上記拡散符号とキャリ
アとの同期保持を行うとともに、上記中間周波数信号に
含まれるメッセージの復調を行う同期保持手段とを備
え、 スペクトラム拡散信号である上記中間周波数信号におけ
る拡散符号の位相を検出するために、上記拡散符号と自
己が発生する拡散符号との相関を検出する上記同期捕捉
手段は、 上記中間周波数信号が所定のサンプリング周波数でサン
プリングされて入力されたデータに対して高速フーリエ
変換処理を施す第1の高速フーリエ変換処理手段と、 上記中間周波数信号における拡散符号と同じ拡散符号を
発生する拡散符号発生手段と、 上記拡散符号発生手段によって発生された拡散符号に対
して高速フーリエ変換処理を施す第2の高速フーリエ変
換処理手段と、 少なくとも上記第1の高速フーリエ変換処理手段によっ
て高速フーリエ変換処理が施されて得られた周波数領域
信号のうち所定の閾値を超える強度を示すスペクトル成
分を除去する制限手段とを有するマッチドフィルタを用
いて構成されることを特徴とする受信装置。
12. A receiving device for receiving a signal from a satellite to calculate its own position and velocity, comprising: receiving means for receiving the signal from the satellite; and frequency of a received signal received by the receiving means. Frequency conversion means for converting to a predetermined intermediate frequency; synchronization acquisition means for detecting the phase of the spread code in the intermediate frequency signal obtained by the frequency conversion means and for detecting the carrier frequency in the intermediate frequency signal; , The phase of the spread code detected by the synchronization acquisition means and the carrier frequency detected by the synchronization acquisition means for each of a plurality of channels independently provided corresponding to the plurality of satellites. Set by allocating and setting for each satellite, and using the set spreading code phase and carrier frequency as initial values, the spreading In order to detect the phase of the spread code in the intermediate frequency signal, which is a spread spectrum signal, with synchronization holding means for performing synchronization holding between the signal and the carrier and demodulating the message included in the intermediate frequency signal, The synchronization acquisition means for detecting the correlation between the spreading code and the spreading code generated by itself, is a first Fourier transform processing for the data input by sampling the intermediate frequency signal at a predetermined sampling frequency. Fast Fourier transform processing means, spread code generating means for generating the same spread code as the spread code in the intermediate frequency signal, and fast Fourier transform processing for the spread code generated by the spread code generating means. By means of at least the first fast Fourier transform processing means Receiver characterized in that it is constructed using the matched filter and a limiting means for removing spectral components representing the intensity exceeding a predetermined threshold value among the frequency-domain signal obtained is subjected fast Fourier transform processing.
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