JP2009216563A - 電波受信装置および電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない消費電力で時刻修正に必要なタイムコードの受信が可能な電波受信装置、並びに、少ない消費電力でタイムコードの時刻修正を行うことのできる電波時計を提供する。
【解決手段】タイムコードの特定範囲の部分データＤ１が含まれると想定される一部の期間の受信データを取得し、この受信データと部分データＤ１との比較を行って部分データＤ１が受信データのどのタイミングで受信されたかを判別し、それにより計時データの秒データの修正を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、タイムコードにより変調された電波の受信を行う電波受信装置、並びに、受信されたタイムコードにより内部時計の時刻修正を行う電波時計に関する。

以前より、タイムコードの受信を行って内部時計を自動的に修正する電波時計がある。タイムコードは４０ｋＨｚや６０ｋＨｚの搬送波をＡＭ変調して標準電波として送信されている。図６に示すように、タイムコードは、パルス幅により識別される３種類のデータパルスが１秒ずつ６０個配列されて１フレームのデータを構成する。そして、例えば日本のタイムコードでは、１秒〜８秒までの部分データにより「分」が、１２秒〜１８秒までの部分データにより「時」が、２２秒〜３３秒までの部分データにより「通算日」が、４１秒〜４８秒までの部分データにより「年」が表されるようになっている。

従来の電波時計では、タイムコードを１フレームや複数フレームの全期間受信して時刻設定や時刻修正を行うのが通常であった（例えば特許文献１を参照）。
特開２００７−２０５８５４号公報

標準電波の受信処理には比較的大きな電力が消費される。特に、小型電池で駆動する腕時計等においては、この電力消費は軽視できないレベルのものである。従って、タイムコードを受信して時刻修正を行う際には、電波受信処理により電力が消費されるトータルの時間を短くしたいという課題がある。

また、標準電波は、ビル内での減衰や外来ノイズの混入などにより綺麗な信号が受信されない場合がある。そのため、このように電波状況の悪いときでも、タイムコードを正確に判別して間違いのない時刻修正を行えるようにするという課題もある。

この発明の目的は、少ない消費電力で時刻修正に必要なタイムコードの受信が可能な電波受信装置、並びに、少ない消費電力で時刻修正を行うことのできる電波時計を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
電波を受信してタイムコードを復調する受信手段と、
前記タイムコードの１フレームの送信期間のうちタイムコードの特定範囲の部分データが含まれると想定される一部の期間に前記受信手段から受信データを取得する制御手段と、
前記一部の期間に取得された受信データと当該期間内に受信されると想定される前記特定範囲の部分データとの比較を行う比較手段と、
前記比較手段の比較によって前記部分データが前記一部の期間中の何れのタイミングで受信されたかを判別する判別手段と、
を備えていることを特徴とする電波受信装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電波受信装置において、
時刻を計時する計時手段と、
前記判別手段により判別されたタイミングに基づいて前記計時手段の計時データを修正するデータ修正手段と、
を備えていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の電波受信装置において、
前回の計時データの修正時点から今回の受信処理の実行時点までの時間差から前記計時データに生じえる誤差時間を算出する誤差時間算出手段を備え、
前記制御手段は、前記誤差時間を前記一部の期間に含めて前記受信手段から受信データを取得することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の電波受信装置において、
前記制御手段は、
前記特定範囲の部分データが同一値になると想定される複数のフレーム期間の各々で前記受信手段から前記一部の期間の受信データを取得し、
前記比較手段は、前記複数のフレーム期間の各々で受信された受信信号或いは受信データを積み重ねたもの（例えば、受信信号波形を加算したり加算して平均化したもの、或いは、受信したデータパルスの判別結果を加算したり加算して平均化したもの）を前記一部の期間に取得した受信データとして前記特定範囲の部分データと比較することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の電波受信装置において、
前記特定範囲の部分データは、年データ、通算日データ、或いは、時データを含む一区分の部分データであることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、
請求項１〜５の何れか１項に記載の電波受信装置を備え、
前記電波受信装置により内部時計の秒の修正が行われるようにされた電波時計である。

本発明に従うと、タイムコードを１フレーム或いは複数フレームの全期間で受信せずとも、フレーム内の一部の期間の受信データを取得するだけで、時刻修正を行うことができる。すなわち、一般的な電子時計は日差±０．５秒以下程度の精度を有しているため、一旦、年月日時分秒を合わせてしまえば長い期間で時分のレベルまで狂うことはなく、それゆえ、受信されるタイムコード中の特定範囲のパルス配列を推定することができる。従って、この特定範囲の部分データが含まれると想定される一部の期間の受信データのみ取得して、この受信データ中のどのタイミングに上記の部分データがあるかを判定することで、時刻（秒データ）の修正が可能となる。つまり、時刻修正に必要な電波の受信処理の時間が短縮されて、時刻修正にかかる消費電力を大幅に減少させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の電波時計の内部構成を示すブロック図である。

第１実施形態の電波時計１は、例えば腕時計の時計本体であり、標準電波の受信を行ってタイムコードにより自動的に時刻修正を行う機能を有するものである。この電波時計１には、時刻表示等が行われる表示手段１１と、装置の全体的な制御を行う制御回路１０と、制御データや制御プログラムなどが格納された記憶手段１２と、複数の操作ボタンを有する入力手段１３と、時刻の計時を行う計時回路１５と、計時回路１５に所定の周波数信号を供給する発振回路１４と、標準電波を受信するアンテナ１９と、標準電波を受信してタイムコードを復調する電波受信ＩＣ２０等が設けられている。

制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータなどから構成され、電波受信ＩＣ２０から送られてくる受信信号をＡＤ変換して入力するＡＤコンバータ、制御プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＣＰＵに作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）、および、各部との信号の入出力を行うＩ／Ｏ回路等を備えている。

電波受信ＩＣ２０は、受信する標準電波の周波数を切り換える同調回路２１と、電波受信およびタイムコードの復調処理を行う受信回路２２等を備えている。同調回路２１は、例えば、同調コンデンサとその接続の切り換えを行うスイッチ回路等を有し、同調コンデンサの接続を切り換えることで受信周波数のチャンネルが切り換えられる。受信回路２２は、受信信号を増幅するアンプ、利得制御を行う自動利得制御回路、受信信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路、タイムコードの復調を行う検波回路などを有している。

電波受信ＩＣ２０は、制御回路１０からイネーブル信号ＣＥを受けて動作するように構成され、イネーブル信号ＣＥが無効値となって非動作状態になったときには、例えば、電源電圧の供給が断たれて消費電力が低くおさえられるようになっている。

次に、この実施形態の電波時計１におけるタイムコードの受信処理の動作について説明する。

この実施形態の電波時計１では、例えば電池交換の直後や外部から特定の操作入力があった場合に、通常モードでの電波受信を行って年月日時分秒の修正が行われる。通常モードの受信処理では、例えば、タイムコードを複数フレーム連続的に受信し、これらの全期間のタイムコードにデータ誤りが無いか確認を行ってから、このタイムコードのデータ内容に従って計時回路１５の年月日時分のデータ修正を行う。また、受信したタイムコードのフレーム開始点の検出により計時回路１５の０秒点のデータ修正を、タイムコードのデータパルスの立ち上がり点の検出に基づいて計時回路１５の０．０秒点のデータ修正を行う。

通常モードでの電波受信が成功したら、次の時刻修正処理からは電波受信により０秒点の修正のみを行う秒修正モードに移行する。計時回路１５は、発振回路１４の精度によって、例えば、日差±０．５秒以下等の小さな誤差しか生じない。そのため、一度、時分秒の修正を行ってしまえば、その後、１月程度の時刻修正を行わなかったとしても±１５秒程度の誤差しか生じることはなく、時分にずれが生じることはない。従って、上記の秒修正モードの時刻修正処理を適宜な時間間隔ごとに行うようにすることで、計時回路１５の計時データの値が実際の時刻から大きくずれることがないように維持することができる。秒修正モードの時刻修正処理は、例えば半日ごとや一日ごとなど適宜なタイミングで実行されるように設定されている。

図２には、時刻修正処理で使用される各データの内容を表わしたタイムチャートを示す。同図（ａ）は計時回路の秒の計時データ、（ｂ）は、制御回路により推定される特定範囲の部分データ、（ｃ）は時刻修正処理で受信される受信データ、（ｄ）は比較カウンタの値である。

この実施形態において秒修正モードの時刻修正処理は、次のようにして実行される。すなわち、制御回路１０は、予めタイムコードのうち余り変化しない特定範囲の部分データＤ１を選定しておく。第１実施形態では、この特定範囲の部分データＤ１として、年データとその前後の１個のデータパルスとを含んだ範囲（タイムコードの４０秒点〜５０秒点の範囲）のデータが設定されている。この部分データＤ１は、計時回路１５の計時データに基づいて、どのようなデータパルスの配列になるか推定できるものである。従って、図２（ａ）に示すように、制御回路１０は、時刻修正処理において、この特定範囲の部分データＤ１を計時回路１５の計時データを用いて推定し生成する。

また、制御回路１０は、秒修正モードの時刻修正処理において、タイムコードの１フレームの期間中その一部の期間にのみ電波受信ＩＣ２０から受信データを取得する。受信データを取得する期間は、上記の特定範囲の部分データＤ１が含まれると想定される一部の期間に設定される。

ここで、計時回路１５の計時データに誤差がない場合、上記部分データＤ１が含まれると想定される期間は、計時回路１５の計時データで４０秒〜５０秒の期間となる。しかしながら、この計時データは実際の時刻から僅かにずれている。さらに、この計時データに生じる誤差は、日差±０．５秒以内になると分かっているので、時刻修正処理が前回遂行された時点から今回の時刻修正処理までの時間長を、単位時間あたりの誤差量で積算することで、計時回路１５の計時データと実際の時刻との最大の誤差時間を算出することができる。

従って、上記部分データＤ１が含まれると想定される期間としては、計時回路１５の計時データで４０秒〜５０秒の期間と、その前後に計時回路１５の最大の誤差時間を付加した期間（或いはこの期間に余裕値を加算した期間）が設定される。制御回路１０は、この期間に電波受信ＩＣ２０を動作させてこの期間の受信データを取得する。

図２の例は、前回の時刻修正処理から今回の時刻修正処理まで３０日が経過している例を示すものであり、この例では、計時回路１５の計時データの最大誤差時間は１５秒と算出される。また、余裕値として１秒間を加えている。この場合、制御回路１０が受信データを取得する期間は、計時回路１５の計時データで１４秒〜６秒（６６秒）の期間となる。

上記の期間にタイムコードの受信データを取得したら、次いで、制御回路１０は、受信データの何れの箇所に部分データＤ１が含まれているかデータマッチング処理を行って判定する。図２の例では、例えば、推定された部分データＤ１を比較カウンタｈの値だけタイミング位置をずらし、その位置で受信データとの比較を行う。このような比較を、例えば比較カウンタｈの値を最小値から最大値にかけて変化させてそれぞれ行う。そして、このような比較処理により、部分データＤ１と一致するパルス配列が受信データに見つかったら、そのときの比較カウンタｈの値が、計時回路１５の計時データの秒データの誤差量を表わすこととなる。

従って、この誤差量を計時回路１５の秒データに反映させることで、計時回路１５の秒データが修正されて、計時回路１５の計時データが現在時刻に合わせられる。図２の例では、比較カウンタｈが“９”のときに部分データＤ１と受信データのパルス配列が一致する。従って、計時回路１５の計時データが９秒進んでいると判断して、この計時データの値を９秒遅らせることで、０秒点の修正が完了する。なお、０．０秒点の修正は、時刻修正処理の開始時等に、タイムコードの各データパルスの立ち上がり点を検出して、この立ち上がり点に計時回路１５の０．０秒点のカウントタイミングを合わせる処理（秒同期修正）を行っておくことで、別途遂行される。

なお、秒修正モードの時刻修正処理においては、受信データ中のどの位置に部分データＤ１が含まれるのかをデータマッチング処理により判定するので、データマッチング処理の際に部分データＤ１が他の範囲のデータと混同されることがないよう、部分データの選定には注意を要する。例えば、部分データとして、マーカーパルスＭやポジションマーカーパルスＰが含まれる範囲のデータを選定するのであれば、これらのパルスＭ，Ｐの出現箇所は限られていることから、部分データは少なくとも５秒間の範囲或いはそれ以上の範囲のデータとすると良い。また、マーカーパルスＭやポジションマーカーパルスＰが含まれない範囲のデータを部分データとして選定するのであれば、７秒間やそれ以上の範囲のデータを部分データとして選定すると良い。また、比較対象の受信データの長さも、長くなればまるだけ、部分データと混同の恐れのあるデータが多く含まれることとなることから、上述したように、計時回路１５の最大誤差量を考慮した範囲より余り長くならない範囲で、受信データの長さを制限すると良い。

次に、上述した秒修正モードの時刻修正処理についてフローチャートに基づいて詳細に説明する。

図３は、制御回路１０により実行される秒修正モードの時刻修正処理の処理手順を示したフローチャートである。

予め定められた設定時刻になったり或いは所定の操作入力が行われて、秒修正モードの時刻修正の要求がなされたら、制御回路１０によりこの時刻修正処理が開始される。時刻修正処理に移行したら、先ず、制御回路１０は、計時回路１５の計時データに生じていると考えられる最大の誤差時間Ａを算出する（ステップＳ１）。例えば、前回の時刻修正処理が実行された最終日から現在までの日数を算出し、この日数に最大日差（例えば０．５秒）を積算した値を最大の誤差時間Ａとして算出する。時刻修正処理が実行された最終日は、制御回路１０が時刻修正処理後にこの遂行日を記憶手段１２に書き込んでおくことで、記憶手段１２から読み出すことができる。

次に、制御回路１０は、上記の最大誤差時間Ａを用いてタイムコードの受信データの取得を行う一部の期間（開始時刻Ｓｔ〜終了時刻Ｅｎ）を設定する（ステップＳ２）。すなわち、部分データＤ１が送信される４０秒〜５０秒の前後に上記最大誤差時間Ａと余裕値α（例えば１秒）を付け足すようにしてデータ取得開始時刻Ｓｔ（秒）と終了時刻Ｅｎ（秒）とを設定する。

受信データの取得期間を設定したら、次に、制御回路１０は電波受信ＩＣ２０にイネーブル信号ＣＥを出力して電波受信動作を開始させる（ステップＳ３）。そして、先ず、０．０秒点を合わせる秒同期修正を実行したか確認し（ステップＳ４）、秒同期修正が未だであれば、例えば、タイムコード中の複数のデータパルスを受信して、その立ち上がり点を検出し（ステップＳ５）、この検出に基づき計時回路１５の０．０秒点の計時データの値を修正する（ステップＳ５）。そして、受信データを取得する次のステップに移行する。一方、秒同期修正済みであれば、そのまま受信データを取得する次のステップに移行する。

次のステップに移行したら、先ず、ステップＳ２で設定されたデータ取得期間（時刻Ｓｔ〜時刻Ｅｎ）における受信データを電波受信ＩＣ２０から入力して取得する（ステップＳ７）。そして、この受信データを取得したら、イネーブル信号ＣＥを無効値にして電波受信ＩＣ２０の動作を停止する（ステップＳ８）。

次に、制御回路１０は、受信データと比較するための部分データＤ１を計時回路１５の計時データから推定して生成する（ステップＳ９）。すなわち、計時回路１５には、現在の年の値がカウントされているので、この年の値からタイムコードの年データのパルス配列を演算し、それにより部分データＤ１のパルス配列を生成する。

次いで、制御回路１０は、生成した部分データＤ１のパルス配列と、受信データのパルス配列とを比較するために比較カウンタｈの値を初期化する（ステップＳ１０）。この実施形態では、特に制限されるものではないが、受信データの先頭から順に１秒ずつずらしてデータ比較を行っていく例を示しているので、比較カウンタｈの初期値として“−Ａ−α”を設定する。

次いで、ステップＳ１１〜Ｓ１４のループ処理を繰り返して、部分データＤ１のパルス配列と同一のパルス配列を有する受信データの位置を判別する。すなわち、計時回路１５の４０秒点を“０”点として、受信データ中の比較カウンタｈの値を開始点とするデータと部分データＤ１とを比較する（ステップＳ１１）。そして、比較結果が一致しているか否かを判別し（ステップＳ１２）、一致していなければ比較カウンタｈの値が最後値まで達していないか確認し（ステップＳ１３）、最後値に達していなければ比較カウンタｈの値を「１」加算して、再びステップＳ１１の比較処理に戻る。

そして、このようなステップＳ１１〜Ｓ１４のループ処理によって、部分データＤ１のパルス配列と受信データの或る位置のパルス配列とが一致していれば、そのときの比較カウンタｈの値によって部分データが何れのタイミングだけずれて受信されたかを判別することができるので、パルス配列が一致していればステップＳ１２の判別処理でＹＥＳ側に移行して、このときの比較カウンタｈの符号と値とで、計時回路１５の秒の計時データ値を補正する（ステップＳ１５）。これにより、計時回路１５の計時データが現在時刻に合わせられる。

上述したように、図２の例では、比較カウンタｈが“−１６”の値から順に部分データＤ１と受信データとの比較を行って、比較カウンタｈが“９”のときに部分データＤ１と受信データのパルス配列が一致している。従って、計時回路１５の計時データが９秒進んでいると判断して、計時回路１５の秒の計時データの値を９秒遅らせることで、その値が現在時刻に合わせられる。

そして、上記のように計時回路１５の計時データを補正したら、この時刻修正処理を終了する。

一方、上記のループ処理（ステップＳ１１〜Ｓ１４）でデータ一致がないまま比較カウンタｈの値が最後値“Ａ＋α”まで達したら、受信データに誤りがあると判断して、ステップＳ１３の判別処理でＮｏ側に移行する。Ｎｏ側に移行したら、先ず、今回の時刻修正処理でデータ受信をＢ回（例えば３回など）行ったか確認し、未だであれば、再受信の時間Ｃ（例えば１０分）などを待機し（ステップＳ１７）、待機後にステップＳ１に戻って、最初から再び処理を繰り返す。一方、Ｂ回行っていれば、表示手段１１に受信不能の表示等を行って（ステップＳ１８）、エラー処理へ移行する。

以上のように、この実施形態の電波時計１によれば、秒修正モードの時刻修正処理により、１フレームや複数フレームのタイムコードの全てを受信するのでなく、その一部の期間のデータだけ取得して、計時回路１５の計時データを現在時刻に合わせることができる。従って、電波受信ＩＣ２０の動作期間を短くして時刻修正にかかる消費電力の低減を図ることができる。

例えば、図２のタイムチャートは、前回の時刻修正から長期（３０日間）経過した際に時刻修正処理を実行する場合を示すものであるが、４２秒分の受信データの取得のみで時刻修正が可能となっている。前回の時刻修正からさほど期間が経過していない場合には、データ受信の期間をもっと短くできるので（例えば前回の時刻修正から２日経過時なら１４秒間の受信データの取得で足りる）、その分、消費電力の低減量も大きくなる。

また、上記実施形態では、前回の時刻修正から今回の時刻修正処理までの時間に基づき計時回路１５の最大誤差時間Ａを算出し、これを加算してデータ取得期間を設定しているので、データ取得期間の最適化が図られている。

また、上記実施形態では、特定範囲の部分データとして、余りデータの変化しない年データの部分を選定しているので、例えば、時刻修正処理ごとにこの部分データＤ１の生成を行うのではなく、１回部分データＤ１の生成を行った後に、この部分データＤ１を記憶手段１２等に格納しておき、これを複数回の時刻修正処理で流用することもできる。

なお、図３のフローチャートでは、秒修正モードの時刻修正処理において、先ず、ステップＳ４〜Ｓ６で秒同期修正（０．０秒点の修正）に関する処理を行うこととしているが、この秒同期修正の処理は省いても良いし、別途異なるタイミングに実行するようにしても良い。また、図３のステップＳ３に示すように、上記実施形態の時刻修正処理では、電波受信ＩＣ２０の動作を開始させるタイミングを特に制限していないが、この開始タイミングをデータ取得開始時刻Ｓｔ（秒）の設定値に対応したタイミングにすることで、電波受信ＩＣ２０の動作期間を最短にして消費電力をさらに低減することもできる。なお、電波受信ＩＣ２０が、動作開始から受信動作が安定するまで所定時間を要する場合には、これを考慮して、データ取得開始時刻Ｓｔより上記所定時間だけ早いタイミングで電波受信ＩＣ２０の動作を開始させるようにすれば良い。

また、図３のフローチャートでは、受信データ中のどの位置に部分データＤ１があるかをデータマッチング処理により探索する際に、部分データＤ１の比較位置を受信データの先頭から１秒ずつ後段にずらすようにして、比較処理を繰り返す例を示したが、比較位置のずらしかたは種々の方式に変更することができる。例えば、比較カウンタｈの値で“０”→“１”→“−１”→“２”→“−２”のように符号を交互に変化させるような順番で比較位置をずらしていくようにしてデータマッチング処理を行うこともできる。

また、第１実施形態では、受信データと比較を行う特定範囲の部分データとして、データ値が余り変化しない年データ周辺の部分データ（タイムコードの４０秒〜５０秒の範囲のデータ）を採用した例を示したが、その他、この特定範囲の部分データとして、通算日データの全部又はその半分或いは時データを含むような一区分のデータを採用することもできる。

また、この特定範囲の部分データとして、分データなど頻繁にデータ値が変化するような範囲の部分データを採用することもできる。なぜなら、計時回路１５には年月日時分に狂いのないデータ値がカウントされているので、制御回路１０はこの計時回路１５のデータ値に基づいて、各時に受信される１フレーム分のタイムコードのパルス配列を全て演算により生成することができる。つまり、分データの部分のパルス配列も演算により生成することができる。従って、分データが受信されると想定される一部の期間のタイムコードの受信データを取得し、この受信データと、演算により生成した分データを含む部分データとのデータマッチング処理を行うことで、受信データ中の部分データの位置を割り出して、これにより秒修正を行うことができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の時刻修正処理の処理手順を示すフローチャートである。

第２実施形態の電子時計は、秒修正モードの時刻修正処理の一部分のみ第１実施形態と異なり、その他の部分は第１実施形態と同様のものである。従って、同様の部分については説明を省略する。

第２実施形態の時刻修正処理は、電波状況が悪いときでもタイムコードの正確なデータ判別ができるように、データ取得開始時刻Ｓｔ（秒）からデータ取得終了時刻Ｅｎ（秒）までの受信データの取得を複数回（Ｎ回）行い、複数回の受信データを積み重ねてデータ比較する受信データとして扱うことで、ノイズ等の影響を除去して正確な時刻修正を可能としたものである。図４の時刻修正処理のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ８の処理とステップＳ９〜Ｓ１８の処理は、図３の第１実施形態の各ステップＳ１〜Ｓ１８と同様のものである。

第２実施形態の時刻修正処理では、図４のステップＳ１〜Ｓ８の処理により、期間Ｓｔ〜Ｅｎの受信データの取得を行って電波受信ＩＣ２０の動作を一旦停止させたら、受信データを加算する処理（ステップＳ２１）と、Ｎ回受信したか確認する処理（ステップＳ２２）とを行って、Ｎ回未満であれば、再びステップＳ３に戻って電波受信ＩＣ２０を動作させて期間Ｓｔ〜Ｅｎの受信データの取得を行う。

ステップＳ２１の受信データを加算する処理は、例えば、電波受信ＩＣ２０により検波されたタイムコード信号をＡＤコンバータによりデータサンプリングし、この波形データを加算および平均化するものである。

開始時刻Ｓｔ（秒）〜終了時刻Ｅｎ（秒）までの受信データは、例えば、年データの周辺のデータであるため、複数回の受信処理により得られる受信データは何れもほぼ同一のパルスパターンとなっている。また、受信データ中でデータマッチング処理により探索される部分データは、年をまたがない期間であれば完全に同一のパルスパターンとなる。

従って、上記の加算処理により、開始時刻Ｓｔ（秒）〜終了時刻Ｅｎ（秒）までの受信データがＮ回分積み重ねられた波形データが得られて、１回の受信データのパルスパターンから外来ノイズやホワイトノイズが除去された正確な受信データが得られる。例えば、１０回の受信データを加算する処理を行えば、信号レベルは１０倍となる一方、ノイズがランダムなものだと仮定すれば、ノイズレベルは１個のノイズレベルの二乗平均値となる。従って、１０回の受信データを加算したデータは、１０の平方根のＳ／Ｎ比の向上、すなわち１０ｄＢの感度が向上したデータとなる。１００回の受信データを加算する処理を行えば同様に２０ｄＢの感度が向上したデータが得られる。

そして、上記のような複数回のデータ受信と各受信データの加算処理により、開始時刻Ｓｔ（秒）〜終了時刻Ｅｎ（秒）までの高感度の受信データが得られたらステップＳ９に移行して、第１実施形態の処理と同様に、部分データＤ１と受信データとの比較処理を行う（ステップＳ１０〜Ｓ１５）。それにより計時回路１５の０秒点の誤差時間が検出されて、計時回路１５の秒データの修正が行われる。

以上のように、第２実施形態の電波時計１によれば、所定期間（期間Ｓｔ〜Ｅｎ）のデータ受信を複数回行って、各受信データを加算してデータ比較用の受信データを生成するので、データ比較用の受信データのＳ／Ｎ比が向上して、電波状況が悪いときでも正確な時刻修正を行うことが可能となる。

なお、図４のステップＳ２１の受信データの加算処理は、上記のように信号波形データを加算および平均化する処理に限られず、例えば、受信データのパルス種を判別したデータをＮ回の受信データで積み重ねる処理としても良い。例えば、受信データの各データパルスのパルス種を制御回路１０により一旦判別し、この判別結果をパルス幅に比例する値などで数値化し（例えば、マーカーパルスＭやポジションマーカーパルスＰなら“０．２”、１データパルスなら“０．５”、０データパルスなら“０．８”など）、この数値を加算および平均化して、Ｎ回の受信データを積み重ねたデータを生成することもできる。このような受信データの積み重ね方法によっても、電波状況が悪いときでもノイズの影響を排除して正確な受信データを得ることができる。

また、図４の時刻修正処理では、受信データと比較を行う特定範囲の部分データとして、データ値が余り変化することのない年データ周辺の部分データ（タイムコードの４０秒〜５０秒の範囲のデータ）を採用しているが、例えば、この特定範囲の部分データとして、データ値が周期的に変化する１分桁の分データを採用することもできる。次に、１分桁の分データを特定範囲の部分データとして採用した場合の、受信データの加算処理の方法ついて説明する。

図５には、タイムコードの分データのデータ値を連続する６０フレーム分表わした図表を示す。

タイムコードの０秒点〜９秒点の範囲の各データパルスの種類は、連続する６０フレームの期間（１時間）で図５の図表に示すように変化する。すなわち、０秒点のデータパルスと９秒点のデータパルスはマーカーパルスＭとポジションマーカーパルスＰで一定となり、１秒点〜４秒点のデータにより１０分桁のデータが表わされ、５秒点〜８秒点のデータにより１分桁のデータが表わされる。１分桁のデータは１０分ごとに同一値となることから、１０フレームの間隔ごとに５秒点〜８秒点の各データパルスの配列は等しいものとなる。

従って、特定範囲の部分データとして、１分桁の分データを含む範囲のデータ（例えばタイムコードの５秒点〜９秒点の範囲や、その周辺の変化の無いデータを付加した４秒点〜１４秒点の範囲など）を採用した場合には、例えば、図５の７フレーム目の部分データＹ１、１７フレーム目の部分データＹ２、２７フレーム目の部分データＹ３、〜５７フレーム目の部分データＹ１０など、部分データの各パルス種が同一値となる周期（例えば１０分周期）で複数フレーム分のデータ受信を行い、これらの受信データを加算して比較対象の受信データを生成することができる。これにより、上述の加算処理（ステップＳ２１）による効果が同様に得られる。

なお、本発明は、上記の第１と第２の実施形態に限られるものでなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電波受信機能を内蔵した電波時計１について説明したが、時計表示の機能のない電波受信装置や、時計に内蔵するための電波受信ユニットに本発明を同様に適用することもできる。

また、図７に、各国のタイムコードを構成するデータパルスの説明図を示すように、各国でタイムコードやそのデータパルスのフォーマットが異なる場合でも、各国のフォーマットに応じて本発明を同様に適用することが可能である。図７において、（ａ）は日本、（ｂ）はアメリカ、（ｃ）はドイツ、（ｄ）はスイス、（ｅ）はイギリスのデータパルスの種類を示すものである。また、一般には、マーカーパルスＭを開始点とした６０秒間のデータフレームがタイムコードの１フレームと定義されるが、本明細書においては、任意の点を開始点とした６０秒分のデータフレームをタイムコードの１フレームとして定義するようにしても良い。すなわち、特定範囲の部分データとして、例えば、タイムコードの５５秒点〜５秒点などのマーカーパルスＭをまたぐような範囲のデータを採用しても良い。

その他、上記実施形態で示した細部構成および方法等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１実施形態の電波時計の内部構成を示すブロック図である。 計時回路でカウントされる秒データ（ａ）と、時刻修正処理で使用される特定範囲の部分データ（ｂ）と、フレーム中の一部の期間に受信される受信データ（ｃ）と、比較カウンタの値（ｄ）とを表したタイムチャートである。 制御回路により実行される第１実施形態の時刻修正処理の制御手順を示したフローチャートである。 第２実施形態の時刻修正処理の処理手順を示したフローチャートである。 特定範囲の部分データを分データとしたときに受信データの加算処理で加算する分データの受信フレームの一例を説明する図表である。 タイムコードの一例を示すデータチャートである。 各国のタイムコードを構成するデータパルスの一例を示す波形図である。

符号の説明

１ 電波時計
１０ 制御回路
１１ 表示手段
１２ 記憶手段
１３ 入力手段
１４ 発振回路
１５ 計時回路
１９ アンテナ
２０ 電波受信ＩＣ
２１ 同調回路
２２ 受信回路
Ｄ１ 部分データ

Claims (6)

1. 電波を受信してタイムコードを復調する受信手段と、
   前記タイムコードの１フレームの送信期間のうちタイムコードの特定範囲の部分データが含まれると想定される一部の期間に前記受信手段から受信データを取得する制御手段と、
   前記一部の期間に取得された受信データと当該期間内に受信されると想定される前記特定範囲の部分データとの比較を行う比較手段と、
   前記比較手段の比較によって前記部分データが前記一部の期間中の何れのタイミングで受信されたかを判別する判別手段と、
   を備えていることを特徴とする電波受信装置。
2. 時刻を計時する計時手段と、
   前記判別手段により判別されたタイミングに基づいて前記計時手段の計時データを修正するデータ修正手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の電波受信装置。
3. 前回の計時データの修正時点から今回の受信処理の実行時点までの時間差から前記計時データに生じえる誤差時間を算出する誤差時間算出手段を備え、
   前記制御手段は、前記誤差時間を前記一部の期間に含めて前記受信手段から受信データを取得することを特徴とする請求項２記載の電波受信装置。
4. 前記制御手段は、
   前記特定範囲の部分データが同一値になると想定される複数のフレーム期間の各々で前記受信手段から前記一部の期間の受信データを取得し、
   前記比較手段は、前記複数のフレーム期間の各々で受信された受信信号或いは受信データを積み重ねたものを前記一部の期間に取得した受信データとして前記特定範囲の部分データと比較することを特徴とする請求項１記載の電波受信装置。
5. 前記特定範囲の部分データは、年データ、通算日データ、或いは、時データを含む一区分の部分データであることを特徴とする請求項１記載の電波受信装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の電波受信装置を備え、
   前記電波受信装置により内部時計の秒の修正が行われるように構成されている電波時計。

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