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

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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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