JP2005333456A - スペクトラム拡散信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コード捕捉のための信号処理部の回路構成を小規模とし、低消費電力化及び低コスト化を図ること。
【解決手段】受信信号を、ＰＮコード１周期を複数Ｍ区分した１区分に相当する複数Ｎ個づつ相関処理する。このために、受信信号記憶手段にＭ区分の１つに相当する第１区分の受信信号が記憶されている第１処理期間に、コードデータ記憶手段の複数Ｎ個のコードデータをＰＮコードの１周期分に亘って順次シフトして、前記相関手段によるコード相関処理を行う。この処理を、Ｍ区分までの受信信号に対して順次行う。
【選択図】 図２.Ｂ

Description

本発明は、スペクトラム拡散されている受信信号に係るＰＮコードの位相を捕捉するコード位相捕捉回路を有するスペクトラム拡散信号受信装置に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）に代表されるＧＮＳＳ（Global Navigation Satelite System）、は車両、船舶、航空機などの移動体や野外活動している人間の位置、速度を知るために近年広く利用されているシステムである。ＧＮＳＳは、一般に、地球周回軌道上にある所定個数の測位衛星から構成される宇宙部分、地球上の移動体に搭載され又は人間に携帯される衛星測位装置、及びシステムの運用を管理する制御部分から構成される。

測位衛星は、測位衛星の軌道や送信時刻を示す航法データを疑似雑音（ＰＮ）コードにてスペクトラム拡散されている信号を地球上に送信する。衛星測位装置は、測位衛星から受信した信号を、測位衛星にてスペクトラム拡散に使用したＰＮコードと同一のＰＮコードを受信機内で発生させてスペクトラム逆拡散させることにより、航法データを復調し、所定個数以上の測位衛星から航法データを収集し、その結果に基づき自己の位置、移動速度、時刻などを求める。

例えば、ＧＰＳ受信装置は、複数の衛星から送信されるＧＰＳ電波を受信し、当該電波に重畳されているＰＮコードと５０ビット／秒の航法データをもとに、当該受信装置の置かれた位置を計測する。

ＰＮコードは、周知の通り、チップレート１．０２３ＭＨｚ、１周期１０２３チップにより構成された符号列であり、各衛星固有の符号列を有している。そして、ＰＮコードの繰り返し周期（以下、当該繰り返し周期をエポックと称する）は１ｍｓｅｃ．であり、ＧＰＳ航法データに同期している。

ＧＰＳ受信装置において受信点の位置の計測は、周知の通り、３個以上の衛星からのＧＰＳ電波を受信し、各衛星と受信点間の距離を測定することにより行われ、この距離の測定には、それぞれの電波に重畳された各衛星固有のＰＮコードを追尾し、航法データを受信して、当該航法データの送信時から受信までの時刻差を検出し、航法データの復調、解読を行う必要がある。

通常、ＧＰＳ受信装置においては、衛星からの受信信号のＰＮコードと、受信装置内で発生させるＰＮコードの相関を、ＰＮコードの繰り返し周期１ｍｓｅｃ．毎のエポック信号により同時間比較し、ＰＮコードの全チップ（１０２３チップ）の相関を得ることにより衛星信号の捕捉、追尾を行い、この相関結果から航法データの復調、解読を行い、航法データの衛星送信時から受信までの時刻差を検出している（特許文献１参照）。
特開平７−２７８４５号公報

しかし、所定の衛星信号を捕捉し追尾するためには、ＰＮコードで拡散されている受信信号と、初期捕捉のための逆拡散用ＰＮコードとの相関値、すなわちＰＮコード１周期に相当する全ビット、例えば２０４６ハーフチップごと、の相関値を得なければならない。したがって、コード位相同期確立に用いる捕捉処理部の回路規模が大きくなることが問題であった。

本発明は、このような問題点に鑑み、コード捕捉のための信号処理部（コード位相サーチ回路）の回路構成を小規模とし、低消費電力化及び低コスト化を図ることができるコード位相捕捉回路を用いたスペクトラム拡散信号受信装置を提供することを目的とする。

請求項１のスペクトラム拡散信号受信装置は、入力信号とキャリア信号とのキャリア相関をとって指定衛星信号のベースバンド受信信号を得、該ベースバンド受信信号と前記指定衛星信号のＰＮコードとのコード相関値に基づいて前記指定衛星信号のＰＮコード位相を捕捉するコード位相捕捉回路と、前記コード位相捕捉回路で捕捉された前記ＰＮコード位相を初期位相として当該衛星信号のコード位相に追尾する、少なくとも１つの受信チャネルを有するスペクトラム拡散信号受信装置において、
ＰＮコード１周期を複数Ｍ区分した１区分（但し、Ｍは、２以上の任意の整数）に相当する複数Ｎ個（但し、１周期分のＰＮコードデータ数≦Ｎ×Ｍ）の前記ベースバンド受信信号を記憶する受信信号記憶手段と、
前記ＰＮコード１周期のうちの１区分に相当する複数Ｎ個のコードデータを記憶し、且つ該コードデータが順次シフトされるコードデータ記憶手段と、
前記受信信号記憶手段に記憶されたベースバンド受信信号と前記コードデータ記憶手段に記憶されたコードデータとのコード相関をとる相関手段と、
前記相関手段のコード相関出力を、同一コード位相ごとに加算し保持する加算記憶手段とを有し、
前記受信信号記憶手段に前記Ｍ区分の１つに相当する第１区分の複数Ｎ個の前記ベースバンド受信信号が記憶されている第１処理期間に、前記コードデータ記憶手段の複数Ｎ個のコードデータを前記ＰＮコードの１周期分に亘って順次シフトして、前記相関手段によるコード相関処理を行い、
さらに、前記受信信号記憶手段に記憶される前記Ｍ区分の１にそれぞれ相当する第２区分乃至第Ｍ区分のベースバンド受信信号に対して順次、第２処理期間乃至第Ｍ処理期間に、それぞれ前記コードデータ記憶手段のコードデータを前記ＰＮコードの１周期分に亘って順次シフトして、前記第１区分での処理と同様に前記相関手段によるコード相関処理を行い、
前記相関手段のコード相関出力から各コード位相ごとのコード相関値を得ることを特徴とする。

請求項２のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記受信信号記憶手段は、それぞれ複数Ｎ個の前記ベースバンド受信信号を記憶できる第１受信信号記憶装置と第２受信信号記憶装置を有しており、前記第１、第２受信信号記憶装置の一方への前記ベースバンド受信信号の書き込み処理と同時に、他方から前記ベースバンド受信信号を読み出す処理を交互に行うことを特徴とする。

請求項３のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１または２に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記キャリア相関は、入力信号をその入力信号のキャリア周波数より高周波数であって且つ前記ベースバンド受信信号の周波数の複数Ｋ倍（Ｋは、２以上の整数）の周波数である第１クロックでサンプリングしたディジタル入力信号と、キャリア信号とをキャリア相関処理し、
前記ベースバンド受信信号は、複数Ｋ個のキャリア相関処理されたデータを丸め処理して得ることを特徴とする。

請求項４のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項３に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記丸め処理は、複数Ｋ個のキャリア相関処理されたデータを丸め処理して各ベースバンド受信信号を得るとともに、その各ベースバンド受信信号にその信頼性を示すフラグを付加するように処理することを特徴とする。

請求項５のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項４に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記相関手段は、各ベースバンド受信信号に付加された前記フラグの有無に応じて、コード相関処理の結果を異ならせることを特徴とする。

請求項６のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記相関手段によるコード相関処理は、前記第１クロックよりも高周波数の第２クロックにて行うことを特徴とする。

請求項７のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記加算記憶手段は、ＰＮコード一周期分の前記ベースバンド受信信号に対するコード相関処理が終了したときに、加算された加算コード相関値を出力することを特徴とする。

請求項８のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項７に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、前記加算コード相関値或いはそれを複数ＰＮコード周期分積算した積算コード相関値に基づいて、コード位相ごとの相関データを並び替え、該当する相関データから前記指定衛星信号のＰＮコード位相を捕捉することを特徴とする。

本発明のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、第１、第２受信信号記憶装置をもつ受信信号記憶手段、コードデータ記憶手段、コード相関をとる相関手段などが、ＰＮコード１周期を複数Ｍ区分した１区分に相当する複数Ｎ個の信号やデータを処理できればよい。したがって、回路規模を従来のものに比して、著しく小さくできるから、低消費電力化や低コスト化に大きく寄与する。

また、回路規模が小さくなることに伴い、回路シミュレーションの高速化、検証項目数の削減など、開発ＴＡＴ（Turn Around Time）の短縮が図れる。

また、相関手段によるコード相関処理などは、入力信号をサンプリングする第１クロックよりも高周波数の第２クロックにて行うから、許容された時間内で所要の処理を行うことができる。

また、キャリア相関は、入力信号をベースバンド受信信号の周波数の複数Ｋ倍の周波数である第１クロックでサンプリングしたディジタル入力信号とキャリア信号とをキャリア相関処理し、複数Ｋ個のキャリア相関処理されたデータを丸め処理して得るとともに、各ベースバンド受信信号にその信頼性を示すフラグを付加するから、このフラグを参照してコード相関処理の信頼性を高くすることができる。

以下、本発明のスペクトラム拡散信号受信装置をＧＰＳにおける衛星測位に適用した場合を例に挙げて、実施例を図面を参照して説明する。

図１は、ＧＰＳにおける衛星測位におけるスペクトラム拡散信号受信装置の構成を示す図であり、空中線１０、周波数変換部２０、コード位相捕捉回路３０、複数の受信チャネル７０−１〜７０−ｎを含むコード追尾回路７０、制御演算部８０及び出力部９０から構成される。

図１において、測位衛星から送信された衛星信号を空中線１０により受信し、周波数変換部２０により周波数変換及び信号増幅の処理を施し、中間周波数信号を得る。

この中間周波数信号をコード位相捕捉回路３０に供給する。コード位相捕捉回路３０は、入力された中間周波数信号をＡ／Ｄ変換部３１により所定のサンプリング周波数でサンプリングし、量子化して、ディジタル信号に変換する。このディジタル信号をキャリア比較部４０に供給し、キャリア信号とのキャリア相関をとって指定された指定衛星信号のベースバンド受信信号を得る。

コード相関処理部５０は、キャリア比較部４０からのベースバンド受信信号と指定衛星信号の逆拡散用のＰＮコードとのコード相関を処理して、ＰＮコード位相ごと（例えば、ハーフチップごと）のコード相関値を得る。相関データ出力部６０は、コード相関処理部５０からのＰＮコード位相ごとのコード相関値の１周期分或いは複数周期分に基づいて、コード位相ごとの相関データを並び替え、該当する相関データから指定衛星信号のＰＮコード位相を捕捉する。

コード追尾回路７０は、航法データを収集する衛星の数ｎに応じたｎ個の受信チャネル７０−１ないし７０−ｎを有している。この各受信チャネル７０−１ないし７０−ｎは、キャリア比較部７１、コード比較部７２、積算部７３を含んでおり、受信信号と逆拡散用ＰＮコード間の相関値が所定水準を上回り続けるように、衛星信号の拡散用ＰＮコードと同一内容を有する逆拡散用ＰＮコードの位相、周波数を逐次可変設定する。これにより、送信の際に拡散用ＰＮコードを用いてスペクトラム拡散されている衛星信号に対する逆拡散用ＰＮコードとの位相同期を維持するようにして、ディジタル信号に変換された衛星信号から、それぞれの衛星からの航法データを復調する。

各受信チャネル７０−１ないし７０−ｎは、現在可視状態にある測位衛星の内、制御演算部８０により測位演算用に選択されたものの内の一つからの受信信号に対しキャリア同期及びコード同期を確立し更に維持するように、制御演算部８０によって制御される。各受信チャネル７０−１ないし７０−ｎは、キャリア同期及びコード同期が確立かつ維持されている状態では、その測位衛星から得た航法データを制御演算部８０に供給する。

制御演算部８０は、各受信チャネル７０−１ないし７０−ｎから得た航法データに基づき、測位衛星までの距離（誤差を含むため擬似距離と呼ばれる）やその衛星測位装置の位置を求め、更に、キャリア同期制御の際に得られるドプラシフトに関する情報に基づき衛星測位装置の移動速度（利用者速度）を求める。

出力部９０は、この測位演算にて得られる利用者位置や移動速度を、映像や音声などの形態で出力する。

衛星信号に重畳されているＰＮコードの初期位相は、多くの場合には受信チャンネルごとに制御演算部８０により指定された位相値からスキャンしていき、捕捉しているが、この初期位相の捕捉のために回路規模が大きくなり、また時間を要する。そこで、図１では、初期位相の捕捉のために、キャリア比較部４０とコード相関処理部５０と相関データ出力部６０含むコード位相捕捉回路３０を設けている。各受信チャネル７０−１ないし７０−ｎには、コード位相捕捉回路３０で得られた初期位相が制御演算部８０を介して設定される。このようにして、コード位相捕捉回路３０を、各受信チャネル７０−１ないし７０−ｎ以外に専用に設け、衛星信号に重畳されているＰＮコードの初期位相の捕捉時間を短縮している。

図１のスペクトラム拡散信号受信装置では、ＰＮコードの初期位相の捕捉に用いるコード位相捕捉回路３０の回路規模が大きくなることが、新たな問題となる。本発明では、コード位相の捕捉を、速やかに行うとともに、回路規模を従来のものに比して、著しく小さくする。

図２.Ａ〜図２.Ｃは、本発明に係るコード位相捕捉回路３０のキャリア比較部４０、コード相関処理部５０、相関データ出力部６０の具体的な構成をそれぞれ示す図であり、図３〜図５はそのための処理フローを示す図である。また、図６〜図８は、コード位相捕捉回路３０の処理動作を具体的な例に適用した場合について説明するための図である。

図２.Ａのキャリア比較部４０において、周波数変換部２０からのＩＦ入力信号をＡ／Ｄ変換部３１で第１クロックＣＬＫ１によってサンプリングし、ディジタル信号に変換する。ＩＦ入力信号の周波数はこの例では３．９ＭＨｚであり、ＰＮコードの周波数１．０２３ＭＨｚより高い。

第１クロックＣＬＫ１は、ＰＮコード１周期の１０２３チップの各ハーフチップについて複数のディジタルデータが得られるような周波数に設定されており、この例では、１６．２７ＭＨｚである。これにより、各ハーフチップに相当する時間に８個のディジタルデータが得られる。

なお、Ａ／Ｄ変換部３１のディジタル信号は、各受信チャネル７０−１〜７０−ｎにも供給されるから、Ａ／Ｄ変換部３１はコード位相捕捉回路３０の外部に設けるようにしてもよい。

Ａ／Ｄ変換部３１のディジタル信号は、同相（０°）用のキャリア相関器４２Ｉと９０°移相用のキャリア相関器４２Ｑに供給される。キャリアＮＣＯ（数値制御発振器）から、キャリア相関器４２Ｉに周波数及び位相がＩＦ入力信号に同期するように制御された同相（０°）のキャリア信号が供給され、キャリア相関器４２Ｉから同相分のキャリア相関値が出力される。また、キャリアＮＣＯ（数値制御発振器）から、キャリア相関器４２Ｑに周波数及び位相がＩＦ入力信号に同期するように制御された９０°移相のキャリア信号が供給され、キャリア相関器４２Ｑから９０°移相分のキャリア相関値が出力される。

以下、キャリア比較部４０、コード相関処理部５０、相関データ出力部６０において、同相（０°）用及び９０°移相用の構成要素及び処理があるが、それぞれの構成要素には同相（０°）用のものにはＩを、９０°移相用のものにはＱを付しており、同様の説明となるので、代表して同相（０°）用のものについて説明する。

丸め処理回路４３Ｉは、ＰＮコードのハーフチップ分に相当する８ビットデータを、各ハーフチップ分の１データ（１ベースバンド受信信号）に丸め処理の変換をして出力する。レジスタ４３−１に加算するべき８ビットデータがレジストされると、加算器４３−２で８ビットデータを加算する。その加算値を丸め処理して、バッファ４３−３を介して‘０’あるいは‘１’データを出力する。

その丸め処理の際に、‘０’あるいは‘１’データの信頼性を示すフラグを付加して、データとともに出力する。例えば、信頼性が乏しいと判定されたときに、フラグ１を立てる。したがって、丸め処理回路からは、データとフラグとが対になった１ベースバンド受信信号が順次出力される。

ＰＮコードレジスタ３３には、ＧＰＳシステムで各衛星ごとに定められた各種のＰＮコード、例えばＰＲＮ１〜３７、ＷＡＡＳ１２０〜１３８、が記憶されている。ＰＮコードレジスタ３３からはコントロールブロック３２からの指令信号に基づいて、特定のＰＮコードで且つそのコードの１周期（１０２３）のうちの１区分に相当する複数Ｎ個（この例では、１８６ハーフチップ）のコードデータを、１周期に亘って１ハーフチップずつ順次シフトして出力する。

コントロールブロック３２は、ＰＮコードの選択及びそのシフト制御や、キャリアＮＣＯの周波数及び位相の制御や、サーチ時間の管理や、クロック制御などを行うものであり、外部（制御演算部８０等）から与えられる初期設定データなどによって、初期設定され、その後所要の制御が行われる。また、外部から与えられる外部クロックＧＣＫ１（１６．３７ＭＨｚ）、ＧＣＫ２（５０ＭＨｚ）をゲート回路３２−１、３２−２でそれぞれゲート制御して、１６．３７ＭＨｚの第１クロックＣＬＫ１及び第１クロックより高周波数の５０ＭＨｚの第２クロックＣＬＫ２を発生する。なお、第２クロックＣＬＫ２は、第１クロックＣＬＫ１を３逓倍して得たものでもよい。

コントロールブロック３２、ＰＮコードレジスタ３３あるいはキャリアＮＣＯ４１は、キャリア比較部４０に設けるのではなく、他のブロック、例えば制御演算部８０に設けることとしてもよい。

図２.Ｂのコード相関処理部５０において、受信信号記憶手段である第１受信信号記憶装置（受信信号レジスタＡ）５１Ｉと第２受信信号記憶装置（受信信号レジスタＢ）５２Ｉには、丸め処理回路４３Ｉからのベースバンド受信信号が供給される。このベースバンド受信信号は、データとフラグとが対になっている。

受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉは、ＰＮコード１周期を複数Ｍ区分した１区分（但し、Ｍは、２以上の任意の整数）に相当する複数Ｎ個（但し、１周期分のＰＮコードデータ数≦Ｎ×Ｍ）のベースバンド受信信号を記憶する。ＰＮコード１周期は１０２３チップで１ｍｓであり、ハーフチップ単位で処理する場合には、１周期分のＰＮコードデータ数は２０４６である。そして、この例では、ＰＮコード１周期を複数Ｍ区分（Ｍ＝１１）し、１区分に相当するベースバンド受信信号は、複数Ｎ個（＝１８６）としている。このＭ及びＮの数値は、条件を満たすように他の数値で置き換えることができる。

また、受信信号記憶手段を受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉで構成することに代えて、入出力が同時に行える１つの記憶装置、例えばデュアルポートＲＡＭを用いて構成することもできる。

受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉは、ベースバンド受信信号の書き込みと読み出しが交互に行われる。即ち、受信信号レジスタＡ５１Ｉに書き込みが行われているときには、受信信号レジスタＢ５２Ｉから読み出しが行われる。逆も、また同様である。

コードデータ記憶手段であるシフトレジスタ５３は、Ｎ＝１８６の記憶領域を持ち、指定された衛星信号のＰＮコードの内の１区分（＝１８６）のハーフチップコードデータを記憶し、１ハーフチップコードごとに順次シフトされる。これらデータ及びその制御は、ＰＮコードレジスタ３３に記憶されているものが、コントロールブロック３２の制御の元に実行される。

相関手段であるコード相関器５４Ｉは、受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉのいずれかから読み出されたベースバンド受信信号とシフトレジスタ５３からのハーフチップコードデータとの相関処理を行う。

この相関処理の際に、各ベースバンド受信信号の信頼性を示すフラグを利用する。フラグが立っていないベースバンド受信信号のデータは信頼できるから相関に応じて‘０’または‘２’を出力し、フラグが立っているベースバンド受信信号のデータは信頼できないから‘１’を出力する。結果として、ＰＮコード１周期に全てノイズがない場合には「０」（全てのビットで一致しない場合）から「４０９２（＝２×２０４６）」（全てのビットで一致する場合）となり、ＰＮコード１周期に全てノイズがある場合には、「２０４６（＝１×２０４６）」となる。

コード相関器５４Ｉは、１つの１８６ビット相関器で構成してもよく、複数のビット相関器で構成してもよい。例えば、一般的に利用できる３１ビット相関器を６基同時に用いて構成することができる。

加算器５５Ｉとデータ保持ＲＡＭとで加算記憶手段を構成しており、コード相関器５４Ｉからのコード相関値を保持ＳＲＡＭ５６Ｉから読み出した同一コード位相のそれまでに加算されていた加算コード相関値とを加算器５５Ｉで加算して、再び保持ＳＲＡＭ５６Ｉの当該コード位相のアドレスに新しい加算コード相関値として記憶する。

ＰＮコード１周期分のベースバンド受信信号に対する加算コード相関値が得られたときに、加算器５５Ｉへの加算コード相関値を、相関データ出力部６０（具体的には、シフトレジスタ６１Ｉ）へ出力する。

図２.Ｃの相関データ出力部６０において、加算器５５Ｉからの加算コード相関値をバッファとして機能するシフトレジスタ６１Ｉと、加算コード相関値をオフセット量２０４８だけオフセットするオフセット回路６２Ｉを介して加算器６３に供給する。加算器６３には、９０°移相成分もシフトレジスタ６１Ｑ、オフセット回路６２Ｑを介して同様に供給されるから、これらを加算して、加算器６４に供給する。

加算器６４と相関データＲＡＭ６５は、積算コード相関値記憶手段を構成する。加算器６３からの加算コード相関値と、相関データＲＡＭ６５に記憶されていたそれまでの積算コード相関値とを、同じコード位相のものを加算器６４で加算して、新しい積算コード相関値を得て、相関データＲＡＭ６５に再び記憶させる。相関データＲＡＭ６５の積算は、例えば最大で３０ｍｓデータ、つまりＰＮコード３０周期分を積算することができる。

相関データ並び替え回路６６は、相関データＲＡＭ６５に積算された２０４６ハーフチップごとの積算コード相関値（相関データ）を、その大きさの順に相関データとそのコード位相とのセットで並び替える。そして、それら上位の相関データとそのコード位相とを出力回路６７で選択しラッチしてデータ出力する。このデータ出力により、例えば制御演算部８０により指定衛星信号のＰＮコード位相を捕捉する。

図１、図２.Ａ〜図２.Ｃのスペクトラム拡散信号受信装置、特にそのコード位相捕捉回路３０の動作について、図３〜図８を参照して説明する。

図３を参照して、キャリア比較部４０では、ステップＳ１０１で、３．９ＭＨｚのＩＦ入力信号を第１クロックＣＬＫ１でサンプリングし、ディジタル信号に変換する。ステップＳ１０２で、ディジタル信号に変換された入力信号とキャリアＮＣＯ４１からのキャリア信号とをキャリア相関器４２Ｉでキャリア相関を行う。なお、９０°移相成分については同相（０°）成分と同じであるので、説明を省略する。

ステップＳ１０３で、キャリア相関器４２Ｉからのキャリア相関値は、丸め処理回路４３Ｉで８ビットデータを２ビット／１データに変換して、ベースバンド受信信号としてコード相関処理部５０の受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉに供給する。この２ビット／１データは、丸め処理されたデータとフラグとが対になっている。

ステップＳ１０４で、受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉのどちらかが書き込み側に切り替えられ、ステップＳ１０５で受信信号レジスタＡ５１Ｉに書き込む状態になっているかかどうかが判断される。

ステップＳ１０５で、受信信号レジスタＡ５１Ｉに書き込む状態と判断されれば、ステップＳ１０６で受信信号レジスタＡ５１Ｉへ丸め処理回路４３Ｉからのベースバンド受信信号を書き込む。また、ステップＳ１０５で、受信信号レジスタＡ５１Ｉに書き込む状態と判断されなければ、ステップＳ１０７で受信信号レジスタＢ５２Ｉへ丸め処理回路４３Ｉからのベースバンド受信信号を書き込む。

ステップＳ１０８で、受信信号レジスタＡ５１Ｉもしくは受信信号レジスタＢ５２Ｉへの書き込みが所定の１８６ハーフチップ分まで行われたかどうかを判断する。１８６ハーフチップ分書き込まれるまでは同じ受信信号レジスタに書き込みを継続し、１８６ハーフチップ分書き込まれた段階で、ステップＳ１０４の受信信号レジスタＡ５１Ｉ、受信信号レジスタＢ５２Ｉへの書き込み側を切り替える。

このようにして、受信信号レジスタＡ５１Ｉもしくは受信信号レジスタＢ５２Ｉへの所定の１８６ハーフチップ分のベースバンド受信信号の書き込みが交互に行われる。

図４を参照して、ステップＳ２０１で受信信号レジスタＡ５１Ｉから、またステップＳ２０２で受信信号レジスタＢ５２Ｉから記憶されたベースバンド受信信号が読み出される。そのいずれから読み出されるかは、ステップＳ２０３の読み出し切り替えで決められるが、書き込みが行われていない側の受信信号レジスタから読み出される。

受信信号レジスタＡ５１Ｉから読み出されると仮定すると、ステップＳ２０４で、受信信号レジスタＡ５１Ｉから読み出された１８６ハーフチップ分のベースバンド受信信号に対する、シフトレジスタ５３からの１８６のハーフチップコードデータの相関処理が行われる。

このステップＳ２０４等での相関処理を図６〜図８を参照して説明する。この実施例では、ＰＮコード１周期（すなわち、１ｍｓ）を１１期間に区分している（Ｍ＝１１）。したがって、１８６ハーフチップの受信信号を処理する時間は、図６に第１処理期間として示すように０．０９１ｍｓである。

この第１処理期間の間は、受信信号レジスタＡ５１Ｉから読み出された１８６ハーフチップ分のベースバンド受信信号は、継続してコード相関器５４Ｉに供給されている。

一方、シフトレジスタ５３からの１８６のハーフチップコードデータは、コード位相‘０’として「０〜１８５」のデータが供給されて、コード位相‘０’の相関処理が行われる。このコード位相‘０’の相関処理の結果が、ステップＳ２０５で保持ＳＲＡＭ５６Ｉに書き込まれる。

ついで、ステップＳ２０６で、ＰＮコード１周期分の２０４６回だけシフトレジスタ５３からの１８６のハーフチップコードデータがシフトしたかどうかを判断する。まだ、２０４６回シフトしていないから、ステップＳ２０７で１シフトし、コード位相‘１’として「１〜１８６」のデータが供給されて、コード位相‘１’の相関処理が行われる。このコード位相‘１’相関処理の結果が、ステップＳ２０５で保持ＳＲＡＭ５６Ｉに書き込まれる。

ステップＳ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６、Ｓ２０７の処理が、図６に示されるようにコードデータがコード位相‘０’からコード位相‘２０４５’まで、２０４６回繰り返されて、最初の１８６ハーフチップの受信信号に対する相関処理が第１処理時間内に行われる。

この相関処理の状態を時間についてみると、図７に示されるように、任意のコード位相‘ｉ’について、保持ＳＲＡＭ５６Ｉからそれまでのデータを読み出し、相関処理されたデータを加算して、保持ＳＲＡＭ５６Ｉに再書き込みするために、２クロックを必要とする。なお、図７では、３１ビット加算器を６基使用することとして記載している。

そして、コード位相‘ｉ’は、‘０’から‘２０４５’まであるから、第１処理期間に必要なクロック数は、４０９６（＝２×２０４６）である。第１処理期間は、０．０９１ｍｓであるから、この実施例では第１クロックＣＬＫ１を３逓倍した、或いはそれ以上の周波数の第２クロックＣＬＫ２を、コード相関処理等のためのクロックとして用いている。

図４に戻って、ステップＳ２０６で２０４６回シフトしたと判断されると、ステップＳ２０３でベースバンド受信信号を読み出すべき受信信号レジスタを受信信号レジスタＡ５１Ｉから受信信号レジスタＢ５２Ｉに切り替える。

これにより、第２処理期間に入り、受信信号レジスタＢ５２Ｉから次の１８６ハーフチップのベースバンド受信信号「１８６〜３７１」がコード相関器５４Ｉに供給される。シフトレジスタ５３から供給される１８６のハーフチップコードデータは、第１処理期間におけると同様に順次シフトされる。

このようにして、第１処理期間から第１１処理期間まで相関処理が終了すると、ＰＮコード１周期分のベースバンド受信信号「０〜２０４５」、すなわち１ｍｓのベースバンド受信信号に対する相関処理が終了したことになる。その時点での、加算器５５Ｉの加算コード相関値が、相関データ出力部６０に供給される。

相関データ出力部６０の相関データＲＡＭ６５には、ＰＮコードの所定周期分の積算コード相関値が記憶される。

図５を参照して、ステップＳ３０１で相関データＲＡＭ６５から各コード位相の積算コード相関値（相関データ）を読み出し、ステップＳ３０２でその積算コード相関値を並び替え、ステップＳ３０３で２０４６回シフトしたか否かを判断し、否の場合はステップＳ３０４で１シフトして、ステップＳ３０２で再び並び替えを行う。

このステップＳ３０３で、２０４６回シフトしたことが判断されると、並び替え処理は、終了する。その並び替えられた結果が相関データ並べ替え回路６６に得られるから、上位の相関データとそのコード位相とを出力回路６７で選択しラッチして、データ出力する。

なお、以上の実施例では、ＰＮコード１周期の１０２３チップをハーフチップ単位で処理することとしているが、これに代えて他のチップ単位、例えば１／４チップ単位や、１／８チップ単位で相関処理するようにしてもよい。

スペクトラム拡散信号受信装置の構成を示す図 コード位相捕捉回路のキャリア比較部の構成を示す図 コード位相捕捉回路のコード相関処理部の構成を示す図 コード位相捕捉回路の相関データ出力部の構成を示す図 キャリア相関から受信信号の書き込みを説明するフロー図 受信信号の読み出しからコード相関処理を説明するフロー図 積算コード相関値の並び替え、データ出力を説明するフロー図 コード相関処理を概念的に説明する図 コード相関処理を概念的に説明する他の図 コード相関処理を概念的に説明するさらに他の図

符号の説明

１０ 空中線
２０ 周波数変換部
３０ コード位相捕捉回路
３１ Ａ／Ｄ変換部
３２ コントロールブロック
３２−１、３２−２ ゲート回路
３３ ＰＮコードレジスタ
４０ キャリア比較部
４１ キャリアＮＣＯ
４２Ｉ、４２Ｑ キャリア相関器
４３Ｉ、４３Ｑ 丸め処理回路
４３−１ レジスタ
４３−２ 加算器
４３−３ バッファ
５０ コード相関処理部
５１Ｉ、５１Ｑ 受信信号レジスタＡ（第１受信信号記憶装置）
５２Ｉ、５２Ｑ 受信信号レジスタＢ（第２受信信号記憶装置）
５３ シフトレジスタ（コードデータ記憶手段）
５４Ｉ、５４Ｑ コード相関器
５５Ｉ、５５Ｑ 加算器
５６Ｉ、５６Ｑ 保持ＳＲＡＭ
６０ 相関データ出力部
６１Ｉ、６１Ｑ シフトレジスタ
６２Ｉ、６２Ｑ オフセット回路
６３、６４ 加算器
６５ 相関データＲＡＭ
６６ 相関データ並べ替え回路
６７ 出力回路
７０ コード追尾回路
７０−１〜７０−ｎ 受信チャネル
８０ 制御演算部
９０ 出力部

Claims (8)

1. 入力信号とキャリア信号とのキャリア相関をとって指定衛星信号のベースバンド受信信号を得、該ベースバンド受信信号と前記指定衛星信号のＰＮコードとのコード相関値に基づいて前記指定衛星信号のＰＮコード位相を捕捉するコード位相捕捉回路と、前記コード位相捕捉回路で捕捉された前記ＰＮコード位相を初期位相として当該衛星信号のコード位相に追尾する、少なくとも１つの受信チャネルを有するスペクトラム拡散信号受信装置において、
   ＰＮコード１周期を複数Ｍ区分した１区分（但し、Ｍは、２以上の任意の整数）に相当する複数Ｎ個（但し、１周期分のＰＮコードデータ数≦Ｎ×Ｍ）の前記ベースバンド受信信号を記憶する受信信号記憶手段と、
   前記ＰＮコード１周期のうちの１区分に相当する複数Ｎ個のコードデータを記憶し、且つ該コードデータが順次シフトされるコードデータ記憶手段と、
   前記受信信号記憶手段に記憶されたベースバンド受信信号と前記コードデータ記憶手段に記憶されたコードデータとのコード相関をとる相関手段と、
   前記相関手段のコード相関出力を、同一コード位相ごとに加算し保持する加算記憶手段とを有し、
   前記受信信号記憶手段に前記Ｍ区分の１つに相当する第１区分の複数Ｎ個の前記ベースバンド受信信号が記憶されている第１処理期間に、前記コードデータ記憶手段の複数Ｎ個のコードデータを前記ＰＮコードの１周期分に亘って順次シフトして、前記相関手段によるコード相関処理を行い、
   さらに、前記受信信号記憶手段に記憶される前記Ｍ区分の１にそれぞれ相当する第２区分乃至第Ｍ区分のベースバンド受信信号に対して順次、第２処理期間乃至第Ｍ処理期間に、それぞれ前記コードデータ記憶手段のコードデータを前記ＰＮコードの１周期分に亘って順次シフトして、前記第１区分での処理と同様に前記相関手段によるコード相関処理を行い、
   前記相関手段のコード相関出力から各コード位相ごとのコード相関値を得ることを特徴とする、スペクトラム拡散信号受信装置。
2. 前記受信信号記憶手段は、それぞれ複数Ｎ個の前記ベースバンド受信信号を記憶できる第１受信信号記憶装置と第２受信信号記憶装置を有しており、前記第１、第２受信信号記憶装置の一方への前記ベースバンド受信信号の書き込み処理と同時に、他方から前記ベースバンド受信信号を読み出す処理を交互に行うことを特徴とする、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
3. 前記キャリア相関は、入力信号をその入力信号のキャリア周波数より高周波数であって且つ前記ベースバンド受信信号の周波数の複数Ｋ倍（Ｋは、２以上の整数）の周波数である第１クロックでサンプリングしたディジタル入力信号と、キャリア信号とをキャリア相関処理し、
   前記ベースバンド受信信号は、複数Ｋ個のキャリア相関処理されたデータを丸め処理して得ることを特徴とする、請求項１または２に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
4. 前記丸め処理は、複数Ｋ個のキャリア相関処理されたデータを丸め処理して各ベースバンド受信信号を得るとともに、その各ベースバンド受信信号にその信頼性を示すフラグを付加するように処理することを特徴とする、請求項３に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
5. 前記相関手段は、各ベースバンド受信信号に付加された前記フラグの有無に応じて、コード相関処理の結果を異ならせることを特徴とする、請求項４に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
6. 前記相関手段によるコード相関処理は、前記第１クロックよりも高周波数の第２クロックにて行うことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
7. 前記加算記憶手段は、ＰＮコード一周期分の前記ベースバンド受信信号に対するコード相関処理が終了したときに、加算された加算コード相関値を出力することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
8. 前記加算コード相関値或いはそれを複数ＰＮコード周期分積算した積算コード相関値に基づいて、コード位相ごとの相関データを並び替え、該当する相関データから前記指定衛星信号のＰＮコード位相を捕捉することを特徴とする、請求項７に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
   

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