JP2009168825A - 電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】新規の回路の追加が無く、信頼度の高い受信状況の把握手段を有する電波時計の提供。
【解決手段】時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段１と、時刻を計時する計時手段１１と、前記計時手段１１の情報を表示する時刻情報表示手段１２と、前記受信手段１での受信状況を決定する受信状況決定手段と、受信手段１によって出力された受信信号を１ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段５を有し、受信状況決定手段は、エラーが検出されたサンプリング結果の数を計数し、該サンプリング結果の数に基づいて標準電波の受信状況を決定する。具体的には、“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”と判定できない“Ｅｒｒｏｒ”判定区間の数をカウントすることにより実行される。
【選択図】図１

Description

この発明は、時刻情報を含む標準電波を受信する標準電波受信方法、受信された標準電波に含まれる時刻情報に基づいて時刻を修正する電波時計、および電波時計が内蔵された電子機器に関する。

ドイツ、イギリス、アメリカ、日本などの国では、数１０ｋＨｚ程度の周波数を搬送波として時刻情報を送信するいわゆる長波標準電波を送信しており、近年この標準電波を用いた電波修正時計が普及してきている。長波標準電波は、データが２進法で送信されている点以外、搬送波の周波数や、データの“０”、“１”などを表すパルス波形が国ごとで異なっている。

従来の電波修正時計として長波標準電波を受信して時刻修正をおこなう電波修正機能付き時計が、たとえば下記特許文献１に開示されている。特許文献１にも示されるように、一定時間ごとに動作し、定期的に標準電波を受信して時刻修正をおこなうものである。具体的には、時刻情報を受信する受信手段が計時手段から出力される受信動作信号に基づく受信許可信号のタイミング制御を受けて標準電波の受信をおこなっている。

図９は、標準電波（日本）の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。図９において、時刻データの送信は、１ｂｉｔ／秒で１分間を１フレームとしており、このフレーム内に「分」、「時」、１月１日からの「積算日」、「年」下２桁、「曜」などの情報が含まれている。

また送信されるデータは“０”、“１”の他に“Ｐ”コードというマーカーが含まれている。上記各々の波形は図１０〜図１２に示すとおりである。この“Ｐ”コードは１フレームに数カ所あり、正分（０秒）、９秒、１９秒、２９秒、３９秒、４９秒、５９秒に出現する。この“Ｐ”コードが続けて現れるのは１フレーム中、５９秒、０秒の時、１回だけで、この続けて現れる位置が正分位置となる。すなわち、分・時データなどの時刻データはこの正分位置を基準としてフレーム中の位置が決まっているため、時刻データを取り出すためには、まずこの正分位置の検出をおこなう必要がある。その後、１秒ごとに送信されてくるビットごとに、図１０〜図１２に示した３種類のうちのどの波形であるかを検出する。

この図１０〜図１２に示す３種類の波形を判別するには、図中の破線で示すように２時点（Ｔ_A、Ｔ_B）でのサンプリングをおこない、それぞれの時点での“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の状態を調べるのが従来の方法である。具体的には、Ｔ_AとＴ_Bが、それぞれ“Ｈｉｇｈ”と“Ｈｉｇｈ”であれば、図１０に示すように“０”の波形であり、Ｔ_AとＴ_Bが、それぞれ“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”であれば、図１１に示すように“１”の波形であり、Ｔ_AとＴ_Bが、それぞれ“Ｌｏｗ”と“Ｌｏｗ”であれば、図１２に示すように“Ｐ”の波形となる。

また図１３は、標準電波（米国）の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。図９に示した日本の標準電波の送信データのフォーマットと比較すると、「分」、「時」、「積算日」に関しては同じフォーマットである。また、“Ｐ”コードに関しても同じである。

また図１４〜図１６は、米国の標準電波の３種類の波形をそれぞれ示しており、日本の標準電波の３種類の波形と比較すると、異なっていることがわかる。ただし、図中の破線で示すように２時点（Ｔ_A、Ｔ_B）でのサンプリングをおこない、それぞれの時点での“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の状態を調べることで、日本の標準電波と同様に、３種類の波形を判別することができる。

具体的には、Ｔ_AとＴ_Bが、それぞれ“Ｈｉｇｈ”と“Ｈｉｇｈ”であれば、図１４に示すように“０”の波形であり、Ｔ_AとＴ_Bが、それぞれ“Ｌｏｗ”と“Ｈｉｇｈ”であれば、図１５に示すように“１”の波形であり、Ｔ_AとＴ_Bが、それぞれ“Ｌｏｗ”と“Ｌｏｗ”であれば、図１６に示すように“Ｐ”の波形となる。

また、判別された“０”、“１”、“Ｐ”を元に時刻データを抽出する方法については、本発明の出願人と同一の出願人の出願による、たとえば下記特許文献２に開示されている。

特開平８−２０１５４６号公報 特開平１１−３０４９７３号公報 実開平５−５２７９２号公報 実開昭５９−２３６９２号公報

電波時計においては、受信している標準電波の受信状況（電波レベル）を把握し、それを利用者に向けて表示することは、重要な技術の１つである。
受信状況（受信レベル）の把握と表示は、
（１）受信の初期に表示し、なるべく早期に受信環境の優劣を利用者に提供する。
（２）受信中の環境変化を表示させることで、安定した受信ができているか知らしめる。
という２つの目的を有している。

受信状況（電波レベル）を把握する従来技術としては、特許文献３，４に示されるような受信している電波の電界強度を把握するものが主流であった。しかしながら、特許文献の従来技術では受信している電波の電界強度がわかるのみであり、ノイズの状況などは一切把握することができない。したがって、特許文献の従来技術では、電界強度が強いだけで妨害ノイズだらけのおよそ時刻修正に使用できない電波状況であっても、良好な受信状況と誤って判断してしまっていた。結果として、受信状況が良好と表示されていながら受信による時刻データの取得に失敗してしまい、利用者に不信感を抱かせてしまうこととなるという問題があった。

さらに、特許文献の従来技術では、電界強度を把握するためにＡ／Ｄ変換器などのアナログ回路が必要となるため、回路が大きくなり消費電流も大きくなる欠点も有していた。

本発明は上記課題を解決しようとするもので、復調結果が乱れた場合であっても、正確に受信データを抽出でき、また、構成要素の大幅な追加無しに正確に受信状況を把握することが可能な電波時計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためにこの発明にかかる電波時計は、時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段と、時刻を計時する計時手段と、前記計時手段の情報を表示する時刻情報表示手段と、前記受信手段での受信状況を決定する受信状況決定手段と、前記受信手段によって出力された受信信号を１ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段を有し、前記受信状況決定手段は、エラーが検出されたサンプリング結果の数を計数し、該サンプリング結果の数に基づいて前記標準電波の受信状況を決定することを特徴とする。

また、この発明にかかる電波時計は、上記の発明において、前記サンプリング周期のうちの所定の複数周期の各期間におけるサンプリング結果の“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”の割合に応じて前記各期間の“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”を判定すると共に、“Ｈｉｇｈ”とも“Ｌｏｗ”とも判断できない場合に“Ｅｒｒｏｒ”と判定して第１エラー信号を出力する平滑手段と、該エラー信号をカウントする第１カウンタを有し、前記受信状況決定手段は、該第１カウンタの値に基づき前記標準電波の受信状況を決定することを特徴とする。

また、この発明にかかる電波時計は、上記の発明において、前記平滑手段が、前記特定区間において、サンプリング結果の“Ｈｉｇｈ”の数が第１の所定数以上、もしくは、“Ｌｏｗ”の数が第２の所定数以下検出された場合に、前記特定区間を“Ｈｉｇｈ”と判定し、“Ｈｉｇｈ”の数が第３の所定数以下、もしくは、“Ｌｏｗ”の数が第４の所定数以上検出された場合に、前記特定区間を“Ｌｏｗ”と判定し、“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”いずれとも判断できない場合に“Ｅｒｒｏｒ”と判定することを特徴とする。

また、この発明にかかる電波時計は、上記の発明において、さらに、エラーが検出された受信信号のビット数を計数し、前記受信状況決定手段は、該受信信号のビット数の値に基づき前記標準電波の受信状況を決定することを特徴とする。

また、この発明にかかる電波時計は、上記の発明において、前記平滑手段による前記各区間の判断結果を元にビット数の値を判断するとともに、該波形判断手段が判断不可能な場合に“Ｅｒｒｏｒ”と判定して、第２エラー信号を出力する波形判断手段と、該第２エラー信号を計測する第２カウンタを有し、前記受信状況決定手段は、該第２カウンタの値に基づき前記標準電波の受信状況を決定することを特徴とする。

また、この発明にかかる電波時計は、上記の発明において、前記受信状況決定手段の決定結果を表示する受信状況表示手段を有することを特徴とする。

以上説明したように、この本発明によれば、復調結果が乱れた場合であっても、正確に受信データを抽出することが可能な電波時計が得られるという効果を奏する。また、この発明によれば、構成要素の大幅な追加無しに正確に受信状況を把握することが可能な電波時計が得られるという効果を奏する。

この発明の本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロック図である。 この発明の本実施の形態にかかる電波時計の表示部の表示内容の一例を示す説明図である。 この発明の本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正処理の内容を示すフローチャートである。 この発明の本実施の形態にかかる電波時計の標準電波受信処理の一例を示すフローチャートである。 サンプリングの内容（日本）を示す説明図である。 この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理（日本）の一例を示すフローチャートである。 サンプリングの内容（米国）を示す説明図である。 この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理（米国）の一例を示すフローチャートである。 標準電波（日本）の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。 標準電波（日本）の送信データである“０”の波形の内容を示す説明図である。 標準電波（日本）の送信データである“１”の波形の内容を示す説明図である。 標準電波（日本）の送信データである“Ｐ”の波形の内容を示す説明図である。 標準電波（米国）の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。 標準電波（米国）の送信データである“０”の波形の内容を示す説明図である。 標準電波（米国）の送信データである“１”の波形の内容を示す説明図である。 標準電波（米国）の送信データである“Ｐ”の波形の内容を示す説明図である。 標準電波（日本）の送信データのエラーの一例を示す説明図である。 標準電波（日本）の送信データのエラーの別の一例を示す説明図である。 標準電波（日本）の送信データのエラーの別の一例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電波時計、標準電波受信方法および電子機器の好適な実施の形態について詳細に説明する。

（電波時計の構成）
まず、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の構成について説明する。図１は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロック図である。図１において、１は時刻情報を含む標準電波を受信するアンテナである。また、２は後述する受信開始／停止部３により受信開始の命令が出されたときにアンテナ１で受信した標準電波を増幅し、フィルタ回路、整流回路、検波回路等の処理により復調をおこなう受信回路である。

また、３は、計時回路１１の内容により決められた時刻もしくは後述するスイッチ４により受信開始命令が出されたときに受信回路２を受信状態にし、後述するエラー計数部１３内のカウンタをクリアするとともに、後述するデコード回路８または計時回路１１からの受信停止命令が出されたときに受信回路２を受信停止状態にする受信開始／停止部であり、受信開始／停止手段の機能を実現する。４はスイッチであり、操作者が強制受信を所望する場合に、押下される。スイッチ４が押下されると、スイッチ４から受信開始／停止部３へ受信開始命令が送信される。

また、５はサンプリング回路５ａとサンプリングカウンタ５ｂとからなるサンプリング部であり、サンプリング手段としての機能を実現する。ここで、サンプリング回路５ａは、受信回路２から出力される復調波形を分周回路１０から出力されるクロックでサンプリングする。また、サンプリングカウンタ５ｂは、サンプリング回路５ａからカウント開始の命令を受けて分周回路１０のクロックを計数するとともに、１秒ごとにカウンタをクリアする。

また、６はサンプリング回路５ａの出力を分割していくつかの区間、すなわち所定の複数周期の区間を設けて、各区間をＨｉｇｈ、Ｌｏｗ、エラーいずれかに決定する平滑部であり、平滑手段としての機能を実現する。また、７は平滑部６の各区間の結果を元に“０”、“１”、“Ｐ”、もしくはそれ以外（それ以外の場合はエラー）に判別する波形判別部であり、波形判別手段としての機能を実現する。

また、８は波形判別部７から出力されるビットごとの判別データをデコードするデコード回路であり、時刻情報特定手段としての機能を実現する。デコード回路８は、フレームの先頭検出時およびフレームの先頭位置になる度に後述するエラー計数部１３内のカウンタをクリアし、またデコード終了時に受信終了信号を、受信開始／停止部３へ出力する。また、９は発振回路であり、１０は分周回路であり、１１は、時刻を計時する計時手段としての機能を実現する計時回路である。なお、平滑部６と波形判別部７は、別々の構成部としたが、平滑部６の平滑処理と波形判別部７の波形判別処理とを一つの構成部においておこなうようにしてもよい。

また、１２は時刻情報および電波受信状況に関する情報を表示する表示部であり、表示手段としての機能を実現する。また、１３はエラーＡ計数部１３ａとエラーＢ計数部１３ｂの２つのカウンタを内蔵するエラー計数部であり、エラー計数手段としての機能を実現する。

また、標準電波受信部１４は、点線で囲まれた、受信回路２、受信開始／停止部３、サンプリング部５、平滑部６、波形判別部７、デコード回路８の各構成部から構成される。

また、本実施の形態では受信レベルはＨｉ（良い）、Ｍｉｄ（ややエラーあり）、Ｌｏｗ（悪い）の３段階とする。また、エラーは図１７または図１８に示すとおり、０、１、Ｐとは明らかに異なる形状をしているエラー、すなわち、波形判別部７で判定されるエラー（以後「エラーＡ」という）と、図１９に示すような０、１、Ｐと判断できるがノイズによりスパイク状の短いパルス形状のミス波形１９００が出るエラー、すなわち平滑部６で判定されるエラー（以後「エラーＢ」）の２種類を想定している。これは主としてハード特性上同一受信状況下でエラーＡとエラーＢの発生数が異なるためである。

（時刻修正処理の内容）
つぎに、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正処理の内容について説明する。図３は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正処理の内容を示すフローチャートである。図３のフローチャートにおいて、まず、所定の時刻になったか否か、あるいは強制受信用のスイッチ４が押下されたか否かを判断する（ステップＳ３０１、ステップＳ３０２）。そして、所定の時刻になった（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）場合またはスイッチ４が押下された場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）場合のいずれかの場合には、計時回路１１またはスイッチ４から受信開始／停止部３へ受信開始命令信号が送信される。

それによって、受信開始／停止部３は、受信回路２を標準電波の受信状態にする（ステップＳ３０３）とともに、エラー計数部１３のエラーＡのカウンタ１３ａおよびエラーＢのエラーＢ計数部（カウンタ）１３ｂをクリアする。このとき、図２に示す表示部１２は、秒針が１秒運針状態から早送りで００秒の“ＲＥＣ”位置へ送り、その場で停止させ、その状態を保持することによって受信中であることを示す。

つぎに、受信処理が正常に終了したか否かを判断する（ステップＳ３０４）。受信処理が正常に終了したか否かは、たとえば、デコード回路８において、時刻情報が特定できたか否かによって判断する。時刻情報の特定方法については後述する。ここで、受信処理が正常に終了した場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）は、標準電波受信処理は終了する。具体的には、デコード回路８から受信停止命令信号を受信開始／停止部３へ送信する。

そして、正常終了することで取得した時刻情報を計時回路１１へ送信し、計時回路１１は、受信した時刻情報に基づいて時刻を修正する（ステップＳ３０９）。修正された時刻情報は、表示部１２が表示する（ステップＳ３１０）。ここで、修正された時刻情報を表示する前に、電波の受信状況が「良い」であったことを示すために、秒針が００秒の“ＲＥＣ”位置から、“Ｈｉ”の位置へ移動し、所定時間（たとえば１０秒程度）が経過した後に修正された時刻情報を表示するようにしてもよい。これによって、一連の処理は終了する。

一方、ステップＳ３０４において、受信処理が正常に終了しなかった場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）は、受信処理が開始されてから所定時間、たとえば１０分が経過したか否かを判断する（ステップＳ３０５）。これは、計時回路１１がおこなう。そして、所定時間が未だ経過していない場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）は、ステップＳ３０３へ戻って引き続き受信処理をおこなう。そして、上記所定時間が経過しても正常終了していない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）は、標準電波受信処理は終了する。具体的には、計時回路１１から受信停止命令信号を受信開始／停止部３へ送信する。

そして、たとえば、秒針が００秒の“ＲＥＣ”位置から、“Ｍｉｄ”または“Ｌｏｗ”の位置へ移動することで、エラー表示をおこなう（ステップＳ３０６）。そして、そのエラー表示の状態で所定時間（たとえば、１０秒程度）が経過するのを待って（ステップＳ３０７）、所定時間が経過した場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）は、標準電波受信処理を開始する前の元の時刻を表示し（ステップＳ３０８）、一連の処理を終了する。

（標準電波受信処理の内容）
つぎに、標準電波の受信処理の内容について説明する。図４は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の標準電波受信処理の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートにおいて、まず、アンテナ１で受信した標準電波を受信する（ステップＳ４０１）。そして、受信回路２は復調をし、サンプリング部５のサンプリング回路５ａに復調波形を出力する（ステップＳ４０２）。サンプリング回路５ａは、図５に示すように、復調波形を本実施の形態では分周回路１０より供給される所定の複数周期である３２Ｈｚのクロックでサンプリングを開始する（ステップＳ４０３）。すなわち、１秒間の復調波形を３２分割して、分割したそれぞれのタイミングにおけるＨｉｇｈとＬｏｗを検出する。

サンプリングを開始する際、まず、波形の始まりである立ち上がりの検出をおこなう。この立ち上がりは正常な復調が受信回路２から出力されているときは１秒ごとに出現する。この立ち上がりの検出方法についての詳細については、本発明に直接関係がないため詳述は省略する。検出が完了するとサンプリング回路５ａからサンプリングカウンタ５ｂにカウント開始の命令が出力される。サンプリングカウンタ５ｂはこの信号を受けて３２Ｈｚのクロックの計数を開始する。またサンプリングカウンタ５ｂは最大３１個計数することができ、最大に達すると自身のカウンタをクリアする。つまり１秒ごとにカウンタがクリアされることになる。

つぎに、平滑部６はサンプリングカウンタ５ｂの値が１〜５の区間（この区間をＡ区間と呼ぶことにする）におけるサンプリング回路５ａの出力を検出する。すなわち、特定区間（Ａ区間）のサンプリングが開始されているか否かを判断し（ステップＳ４０４）、開始されている場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）は、出力結果をカウントする（ステップＳ４０５）。そして、カウントした出力結果のサンプリングデータにおいて“Ｈｉｇｈ”の数が所定数、たとえば４個以上検出されると（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）は、Ａ区間全体が“Ｈｉｇｈ”と判定しし（ステップＳ４０７）、ステップＳ４１１へ移行する。

一方、ステップＳ４０６において、“Ｈｉｇｈ”の数が所定数に達していない場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）は、つぎに、特定区間が終了したか否かを判断し（ステップＳ４０８）、終了していない場合（ステップＳ４０８：Ｎｏ）は、ステップＳ４０５へ戻る。そして、特定区間が終了した場合（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）は、“Ｈｉｇｈ”の数が所定数、たとえば２個以下であるか否かを判断する（ステップＳ４０９）。

ここで、“Ｈｉｇｈ”の数が所定数以下の場合（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）は、Ａ区間全体が“Ｌｏｗ”と判定し（ステップＳ４１０）、ステップＳ４１１へ移行する。ステップＳ４１１では、それぞれ判定された判定信号を、波形判別部７へ送信する。一方、“Ｈｉｇｈ”の数が所定数以下でない場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、具体的には、“Ｈｉｇｈ”が３個の場合は、“Ｅｒｒｏｒ”と判定し（ステップＳ４１２）、エラー信号をエラー計数部１３へ送信する（ステップＳ４１３）。エラー計数部１３では、受信したエラー信号に基づいて、エラーＢ計数部１３ｂのカウンタを一つアップする。

なお、判別の方法は、上記の方法に限定されるものではなく、他の方法であってもよい。たとえば、“Ｈｉｇｈ”を検出するようにしたが、その代わりに“Ｌｏｗ”を検出するようにしてもよい。また、図示は省略するが、特定区間のカウントが終了した後に、“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の数を検証するようにしてもよい。

この処理を、以下同じようにサンプリングを行って、８〜１３の区間（Ｂ区間）でもＡ区間と同じ条件で“Ｈｉｇｈ”“Ｅｒｒｏｒ”“Ｌｏｗ”を判定する。１８〜２３の区間（Ｃ区間）も同様の判定をおこなう。本実施の形態の場合、以上のようにＡ〜Ｃ区間に分けている。途中、サンプリングカウンタ値が６、７および１４〜１７である場合が含まれていないがこれは受信回路の特性上、信号の立ち下がり位置がばらつくことを考慮しているためで、比較的不安定なこれらの部分はあえて除くことで受信データ抽出確度を上げている。このように、特定区間どうしは少なくとも１周期分以上離れていることが望ましい。

またサンプリング部５の値が２４以上のときについては“０”、“１”、“Ｐ”の判別は必要がない。すなわち、これら３つの波形は２４以上では“Ｌｏｗ”となる。そのためサンプリングはおこなっていない。

ただし、この間において、たとえば２７〜３１の区間（Ｄ区間）を設けることによって、Ｄ区間が、通常は“Ｌｏｗ”になっていなければならないにもかかわらず、“Ｈｉｇｈ”を検出することで、サンプリングデータがエラーであることをより確実に認識することができる。

このように、特定区間についてはＢ区間とＣ区間の最低２つあればよく、Ａ区間を加えた３つでも、さらにＤ区間を加えた４つでもよいが、動作の安定性を考慮すると、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間の３つによっておこなうのがもっともよい。

（波形判別処理の内容）
つぎに、波形判別部７による波形判別処理の内容について説明する。上記までの処理でＡ、Ｂ、Ｃ各区間が“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”“Ｅｒｒｏｒ”のいずれかに決まる。波形判別部７は、この結果をもちいて波形判別処理をおこなう。日本の標準電波においては、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”のときは“０”、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”：“Ｌｏｗ”のときは“１”、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｈｉｇｈ”：“Ｌｏｗ”：“Ｌｏｗ”のときは“Ｐ”と判別する。それ以外のパターンのときはミス波形と判断して、デコード回路８では使用せず、エラーＡ計数部１３ａに出力する。またノイズなどの影響のない正常な波形が受信回路２から出力されているときのＡ、Ｂ、Ｃの各区間は図５に示すように、サンプリングデータが“Ｈｉｇｈ”のみ、もしくは“Ｌｏｗ”のみである。しかし“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”両方が含まれていてそれらがほぼ同数の場合、平滑部６は図１９に示すようなエラーがあったとみなして、エラーＢ計数部１３ｂに出力する。

図６は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理（日本）の一例を示すフローチャートである。図６のフローチャートにおいて、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間がエラー（“Ｅ”）であるか否かを判断し、エラーである場合（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ、ステップＳ６０３：Ｙｅｓ、ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）は、当該ビットはエラーであると判定し（ステップＳ６１３）、エラー信号をエラーＡ計数部１３ａへ送信し（ステップＳ６１４）、当該ビットに関する処理を終了する。

また、Ａ区間は常に“Ｈｉｇｈ”になるはずであるから、“Ｌｏｗ”の場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）は、当該ビットはエラーであると判定する（ステップＳ６１３）。同様に、Ａ区間が“Ｈｉｇｈ”でＢ区間が“Ｌｏｗ”であれば、Ｃ区間は常に“Ｌｏｗ”になるはずであるから、“Ｈｉｇｈ”の場合（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）は、当該ビットはエラーであると判定する（ステップＳ６１３）。

そして、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”の場合（ステップＳ６０９：Ｙｅｓ）は、“０”と判定し（ステップＳ６１１）、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”：“Ｌｏｗ”の場合（ステップＳ６０９：Ｎｏ）は、“１”と判定し（ステップＳ６１０）、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｈｉｇｈ”：“Ｌｏｗ”：“Ｌｏｗ”の場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）は、“Ｐ”と判定する（ステップＳ６０７）。そして、判定された信号をデコード回路８へ送信し（ステップＳ６１２）、当該ビットに関する波形判別処理を終了する。なお、このフローチャートは一例であり、別の方法によって、波形を判別するようにしてもよい。

図７は、サンプリングの内容（米国）を示す説明図であり、図８は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理（米国）の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、特定区間についてはＢ区間とＣ区間の最低２つあればよく、Ａ区間を加えた３つでも、さらにＤ区間を加えた４つでもよいが、動作の安定性を考慮すると、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間の３つによっておこなうのがもっともよい。図８のフローチャートにおいて、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間がエラー（“Ｅ”）であるか否かを判断し、エラーである場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ、ステップＳ８０３：Ｙｅｓ、ステップＳ８０８：Ｙｅｓ）は、当該ビットはエラーであると判定し（ステップＳ８１３）、エラー信号をエラーＡ計数部１３ａへ送信し（ステップＳ８１４）、当該ビットに関する処理を終了する。

また、Ａ区間は常に“Ｌｏｗ”になるはずであるから、“Ｈｉｇｈ”の場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）は、当該ビットはエラーであると判定する（ステップＳ８１３）。同様に、Ａ区間が“Ｌｏｗ”でＢ区間が“Ｈｉｇｈ”であれば、Ｃ区間は常に“Ｈｉｇｈ”になるはずであるから、“Ｌｏｗ”の場合（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）は、当該ビットはエラーであると判定する（ステップＳ８１３）。

そして、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｌｏｗ”：“Ｌｏｗ”：“Ｌｏｗ”の場合（ステップＳ８０９：Ｙｅｓ）は、“Ｐ”と判定し（ステップＳ８１１）、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｌｏｗ”：“Ｌｏｗ”：“Ｈｉｇｈ”の場合（ステップＳ８０９：Ｎｏ）は、“１”と判定し（ステップＳ８１０）、Ａ：Ｂ：Ｃ＝“Ｌｏｗ”：“Ｈｉｇｈ”：“Ｈｉｇｈ”の場合（ステップＳ８０６：Ｎｏ）は、“０”と判定する（ステップＳ８０７）。そして、判定された信号をデコード回路８へ送信し（ステップＳ８１２）、当該ビットに関する波形判別処理を終了する。なお、このフローチャートも図６と同様に一例であり、別の方法によって、波形を判別するようにしてもよい。

（受信状況の表示処理の内容）
受信状況（受信レベル）の表示は受信の初期に表示させることでなるべく早期に受信環境の優劣を利用者に提供する第１の目的と、受信中の環境変化を表示させることで安定した受信ができているか知らしめる第２の目的がある。このため第１の目的については本実施の形態では波形の立ち上がり検出終了後１０秒間のエラーを計数し、後者についてはデータの先頭である連続する２つのＰの検出後１分ごとに計数するようにしている。ここで第２の目的の受信状況の表示処理について説明する。第１の目的については手法そのものは第２の目的と同じでレベル判別のしきい値のみ違うだけであるので説明を省略する。

前述したとおりエラー計数する期間中、平滑部６でエラーＢ、波形判別部７でエラーＡが検出されるとそれぞれエラーＡ計数部１３ａ、エラーＢ計数部１３ｂにエラー数をカウントする。カウント開始はデコード回路８でフレームの先頭を検出した時である。このときデコード回路８からエラー計数部１３内のカウンタをクリアする信号が出力される。表１にエラーＡのカウント値と受信レベルの対応付けテーブルの一例について、表２にエラーＢのカウント値と受信レベルの対応付けテーブルの一例について、それぞれ示す。この表１の対応付けテーブルまたは表２の対応付けテーブルのいずれかに基づいて、受信状況を決定する。

また、エラーＡの数とエラーＢの数の両方に基づいて受信状況を判断するようにしてもよい。その場合は、表１および表２において、レベル表示の優先度は“Ｌｏｗ”が最も高く、“Ｈｉ”が最も低いものとする。たとえば、この実施例ではエラーＡが４個（Ｌｏｗ）、エラーＢが３個（Ｍｉｄ）出たときはエラーＡの“Ｌｏｗ”を優先する。また、図６および図８に示したフローチャートからもわかるように、エラーＢが一つ発生すれば、必ずエラーＡが一つ以上発生するため、エラーＢが一つでも発生した場合は、“Ｈｉ”になることはなく、エラーＢが３つ以上発生した場合は、エラーＡが３つ以上になるため、必ず“Ｌｏｗ”になる。

そして、受信状況が決定されると、図２における秒針は“ＲＥＣ”から１５秒位置の“Ｌｏｗ”へ早送りする。ここで、時計の針は秒分時針で１モータで動作させるものである場合は、秒針を停止させると分針を動かすことができないので、計時回路１１内にもつ秒桁以上の時刻を合わせるように１分ごとに正転で秒針を動かして受信レベル表示をすることで、少なくとも時分針は計時回路１１内にもつ時刻を表示することができる。

また、秒針は“Ｌｏｗ”位置まで早送りで移動しその場で停止し、受信状況が良くないことを示す。またデコード回路８から受信終了の出力があるまでは、エラー計数部１３内のカウンタをデコード回路８によりクリアしてから再度１分間エラー計数をおこない、上記に示す受信レベルの判断および表示の処理をおこない、レベル表示位置の更新をおこなう。上記同様の処理を繰り返しおこない１分ごとにエラー計数値を更新して受信状況の表示をする。

なおエラーＡの発生は平滑部６での信号レベルの判定にミスがあったことを反映しているため、受信状況判断に対してエラーＢよりも重要視している。よってエラーＡは一つでも発生すると受信レベルを“Ｍｉｄ”とする。

このように、エラーが検出された受信信号のビット数（エラーＡの数）と、エラーが検出されたサンプリング結果の数（エラーＢの数）とを計数し、計数されたエラーＡの数およびエラーＢの数の少なくともいずれか一つに基づいて標準電波の受信状況を決定することができる。

（時刻情報特定処理の内容）
つぎに、デコード回路８による時刻情報特定処理の内容について説明する。デコード回路８は波形判別部７で判別された“０”、“１”、“Ｐ”に基づいて時刻情報を抽出する。

時刻情報の抽出は、０秒のビットを第１ビットとし、１秒のビットを第２ビットとし、５９秒のビットを第６０ビットする。図９および図１３に示したように、各ビットには、該当する時刻情報が対応付けられている。たとえば、第２ビットは、「４０（分）」を示すビットであり、第３ビットは「２０（分）」を示すビットであり、第４ビットは「１０（分）」を示すビットであり、第５ビットは「０（分）」を示すビットであり、第６ビットは「８（分）」であり、第７ビットは「４（分）」であり、第８ビットは「２（分）」であり、第９ビットは「１（分）」である。

たとえば、「１分」を示す場合には、第２ビットから第９ビットのうち、第５ビットと第９ビットが“１”となり、残りのビットはすべて“０”になる。また、「５７分」を示す場合は、第２ビット、第４ビット、第７ビット、第８ビット、第９ビットが“１”となり、残りの第３ビット、第５ビット、第６ビットが“０”となる。

したがって、たとえば、第２ビット（４０（分））と第３ビット（２０（分））が同時に“１”となることはない。なぜなら、分は０〜５９までを表示するものであり、６０以上になることはないからである。このように、あり得ない“１”ビットの組み合わせが発生した場合は、デコード回路８は、受信エラーであると判断し、受信データの抽出に失敗したとする。

時刻データの抽出が終了すると、デコード回路８は計時回路１１に受信データを出力し、計時回路１１は計時回路１１内にもつ時刻を更新する。またこれと同時に分周回路１０のカウンタも受信の秒のタイミングでリセットされる。このようにして、表示部１２が針を早送りで移動させ、素早く受信した時刻を表示する。

一方、受信データの抽出に失敗した場合は、受信中の経過時間を計時回路１１が計数しているので、その時刻に早送りで修正し時刻の表示をおこなう。また、受信終了時は、受信停止信号を受信開始／停止部３へ送信し、標準電波受信部１４の受信処理に関わる各回路・構成部の動作は停止する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、受信回路の復調結果にノイズなどが含まれた波形が得られても、ノイズ部分を除去する処理を設けることで波形サンプリングするときのミスを事前に防ぎ、これによって受信波形の信頼性が上がる。このため、受信成功率が高くなり、誤ったデータを取得しないよう未然に防ぐことができる。また正確なデータを早く取得できるので、その分受信時間が短くて済み省消費電力につなげることができる。

なお、上記実施の形態においては、電波時計について説明したが、この電波時計は、腕時計、掛け時計、置き時計などすべての種類の時計が含まれる。また、本発明は、電波時計に限定されるものではなく、電波時計を内蔵した、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯可能な情報端末装置、さらには、家電や自動車を含む電子機器であってもよい。

１ アンテナ
２ 受信回路
３ 受信開始／停止部
４ スイッチ
５ サンプリング部
５ａ サンプリング回路
５ｂ サンプリングカウンタ
６ 平滑部
７ 波形判別部
８ デコード回路
１１ 計時回路
１２ 表示部
１３ エラー計数部
１４ 標準電波受信部
１９００ スパイク状の短いパルス形状のミス波形

Claims (6)

1. 時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段と、
   時刻を計時する計時手段と、
   前記計時手段の情報を表示する時刻情報表示手段と、
   前記受信手段での受信状況を決定する受信状況決定手段と、
   前記受信手段によって出力された受信信号を１ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段を有し、
   前記受信状況決定手段は、エラーが検出されたサンプリング結果の数を計数し、
   該サンプリング結果の数に基づいて前記標準電波の受信状況を決定する
   ことを特徴とする電波時計。
2. 前記サンプリング周期のうちの所定の複数周期の各期間（以下、特定区間）におけるサンプリング結果の“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”の割合に応じて前記各期間の“Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”を判定すると共に、
   “Ｈｉｇｈ”とも“Ｌｏｗ”とも判断できない場合に“Ｅｒｒｏｒ”と判定して第１エラー信号を出力する平滑手段と、該エラー信号をカウントする第１カウンタを有し、
   前記受信状況決定手段は、該第１カウンタの値に基づき前記標準電波の受信状況を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電波時計。
3. 前記平滑手段が、前記特定区間において、サンプリング結果の
   “Ｈｉｇｈ”の数が第１の所定数以上、もしくは、
   “Ｌｏｗ”の数が第２の所定数以下検出された場合に、
   前記特定区間を“Ｈｉｇｈ”と判定し、
   “Ｈｉｇｈ”の数が第３の所定数以下、もしくは、
   “Ｌｏｗ”の数が第４の所定数以上検出された場合に、
   前記特定区間を“Ｌｏｗ”と判定し、
   “Ｈｉｇｈ”“Ｌｏｗ”いずれとも判断できない場合に“Ｅｒｒｏｒ”と判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電波時計。
4. さらに、エラーが検出された受信信号のビット数を計数し、
   前記受信状況決定手段は、該受信信号のビット数の値に基づき前記標準電波の受信状況を決定する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電波時計。
5. 前記平滑手段による前記各区間の判断結果を元にビット数の値を判断するとともに、
   該波形判断手段が判断不可能な場合に“Ｅｒｒｏｒ”と判定して、第２エラー信号を出力する波形判断手段と、該第２エラー信号を計測する第２カウンタを有し、
   前記受信状況決定手段は、該第２カウンタの値に基づき前記標準電波の受信状況を決定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電波時計。
6. 前記受信状況決定手段の決定結果を表示する受信状況表示手段を有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電波時計。

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