JP2010243427A - 基準信号発生システム、タイミング信号供給装置及び基準信号発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミング信号の供給を受ける側で頻繁に位相比較ができるとともに、様々な運用形態を柔軟に実現できるタイミング信号供給装置を提供する。
【解決手段】ＧＰＳ受信機１１は、ベースバンド処理部１６と、ＰＮコード出力端子２６と、を備える。ベースバンド処理部１６は、ＧＰＳ衛星から受信した測位信号に基づいて測位計算を行う。ＰＮコード出力端子２６は、ベースバンド処理部１６の測位計算の結果に基づき、協定世界時に同期して１秒ごとに繰り返すＰＮコードを出力可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主要には、全地球測位システムを利用してタイミング信号を提供するタイミング信号供給装置を用いて基準信号を発生させるシステムに関する。

この種のタイミング信号供給装置は、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されるＧＰＳ受信機は、ＣＤＭＡ移動通信網のシステム同期のために用いられ、ＴＯＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｄａｔｅ）、１ＰＰＳ（Ｏｎｅ Ｐｕｌｓｅ ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）、１０ＭＨｚのタイミング信号を基地局システムに提供する構成となっている。この構成で、ＧＰＳアンテナを通じてＧＰＳ衛星から受信された信号は、同軸ケーブルを通じてＧＰＳ受信機に入力され、ＧＰＳ受信機はこの信号を復調してＴＯＤ、１ＰＰＳ、１０ＭＨｚのタイミング信号を作り出す。

特許文献１で「ＧＰＳ受信機」と称されている構成（基準信号発生装置）は、例えば非特許文献１に開示されている。この非特許文献１の基準信号発生装置はＰＬＬを備えており、通常の動作中は、ＧＰＳエンジンからの１ＰＰＳ信号と、内部の振動子からの同様の信号との時間差を比較することにより、内部の電圧制御型水晶発振器がＧＰＳ信号に位相ロックする構成となっている。そして、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）が出力する１０ＭＨｚの信号と、それを分周して得られる１ＰＰＳ信号が、基準信号発生装置から出力される。

特表２００５−５２０４４７号公報

ＨＰ ＳｍａｒｔＣｌｏｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏｔｅ １２７９， Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ １９９８ ５９６６−０４３１Ｅ， ｐｐ． １０．

しかし、非特許文献１に開示される基準信号発生装置では、ＧＰＳから得られる１ＰＰＳ信号と内部の電圧制御型水晶発振器からの１ＰＰＳ信号とを位相比較する構成であるために、位相比較の機会を１秒に１回しか確保できない。従って、周波数温度特性及び経時変化特性が比較的良好でない発振器（例えば、電圧制御型の温度補償回路付き水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ））をＰＬＬ回路の発振器として用いた場合、当該ＰＬＬ回路のループフィルタの帯域を絞り込むことが困難になる。

即ち、そのような発振器を用いた構成において、１秒に１回の長い周期で位相比較する場合、位相比較と次の位相比較の間に発振器に生じる周波数ズレが蓄積されて大きくなることがあり、ループフィルタ（ローパスフィルタ）の帯域を仮に絞ることとするとＰＬＬ回路のロックが外れてしまうおそれがある。従って、ループフィルタの帯域幅をある程度拡大せざるを得ないが、そうすると、ＧＰＳからの１ＰＰＳ信号に含まれるジッタに発振器の出力周波数が追従し易くなってしまい、出力信号の周波数安定度を低下させる原因となっていた。

また、発振器として周波数温度特性及び経時変化特性が比較的良好なもの（例えば、電圧制御型の恒温槽付き水晶発振器（ＶＣＯＣＸＯ））を用いた場合でも、例えば１ＰＰＳ信号を基準信号発生装置から出力させる場合、ＰＬＬのノイズ減衰特性が十分に得られないために、０．５ＨｚのＮ倍ごとに大きな位相雑音のスプリアスが発生してしまう。

また、ユーザ側としては、例えば協定世界時（ＵＴＣ）に同期した１ＰＰＳの信号を、複数の（互いに離れた）場所に設置されたそれぞれの装置で得たい場合がある。しかしながら、このような場合、従来の構成では１台の装置について１台のタイミング信号供給装置を設置する必要があり、特にユーザ側装置の台数が多い場合にはコストが著しく増加する原因となっていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、タイミング信号を利用する側で頻繁に位相比較ができるとともに、柔軟な運用の余地が大きいタイミング信号供給装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の基準信号発生システムが提供される。即ち、この基準信号発生システムは、タイミング信号供給装置と、基準信号発生装置と、を備える。前記タイミング信号供給装置は、測位演算部と、拡散符号出力部と、を備える。前記測位演算部は、全地球測位システムの衛星から受信した測位信号に基づいて測位計算を行う。前記拡散符号出力部は、前記測位演算部の計算結果に基づき、所定のタイミングに同期したタイミング信号を周期的な拡散符号によって出力することができる。前記基準信号発生装置は、コード同期回路と、基準信号出力部と、を備える。前記コード同期回路は、前記タイミング信号供給装置から供給された拡散符号にロック可能である。前記基準信号出力部は、前記コード同期回路からの信号を基準信号として出力する。

これにより、基準信号発生装置としては、タイミング信号供給装置から入力される拡散符号に対してコード同期回路によって頻繁にコード同期を行うことが可能になるので、基準信号の出力を短い時間間隔で制御することができる。この結果、より高品質な基準信号を基準信号出力部から出力することができる。

前記の基準信号発生システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この基準信号発生システムは、変調器と、復調器と、を備える。前記変調器は、前記タイミング信号供給装置から出力される拡散符号をキャリア信号で変調する。前記復調器は、前記変調器で変調されて伝送された信号を復調して拡散符号を得る。前記復調器により得られた拡散符号が前記基準信号発生装置に入力される。

これにより、変調によって拡散符号を遠方まで伝送できるので、タイミング信号供給装置と基準信号発生装置の位置関係を柔軟に設定することができる。

前記の基準信号発生システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記基準信号発生装置は、前記タイミング信号供給装置から供給された拡散符号又はそれに同期する拡散符号を出力して戻すための戻し拡散符号出力部を備える。前記基準信号発生システムは、遅延量検出部を備える。前記遅延量検出部は、前記戻し拡散符号出力部から出力されて前記タイミング信号供給装置側へ戻された戻し拡散符号が、当該タイミング信号供給装置が出力する拡散符号に対して遅れている遅延量を検出する。前記基準信号発生装置から出力される基準信号の位相が前記遅延量に基づいて調整される。

これにより、基準信号発生装置がユーザ側装置に一層正確な基準信号を提供することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成のタイミング信号供給装置が提供される。即ち、このタイミング信号供給装置は、測位演算部と、拡散符号出力部と、を備える。前記測位演算部は、全地球測位システムの衛星から受信した測位信号に基づいて測位計算を行う。前記拡散符号出力部は、前記測位演算部の計算結果に基づき、所定のタイミングに同期したタイミング信号を周期的な拡散符号によって出力することができる。

これにより、タイミング信号の供給を受ける側の機器としては、コード相関回路によって１秒より短い時間間隔でコード相関値を取得してキメ細かい制御を行うことができる。

前記のタイミング信号供給装置においては、前記拡散符号は擬似雑音符号であることが好ましい。

これにより、タイミング信号供給装置と、タイミング信号が供給される側の機器との間で、通信の秘匿性を実現できる。

前記のタイミング信号供給装置においては、前記拡散符号の符号パターンが先頭に戻るタイミングに関する信号を出力する先頭タイミング出力部を備えることが好ましい。

これにより、タイミング信号の供給を受ける側の機器としては、前記先頭タイミング出力部からの信号を利用して、例えばコード相関回路によるコード同期を素早く実現することができる。

前記のタイミング信号供給装置においては、複数の前記拡散符号を重畳して前記拡散符号出力部から出力可能に構成されていることが好ましい。

これにより、１台のタイミング信号供給装置において、複数の機器に対して異なる拡散符号を出力することができ、出力先のそれぞれの機器では、自機を対象としたタイミング信号を分離受信できる。この通信の多重化により、全体としてシステムの簡素化を実現できる。

前記のタイミング信号供給装置においては、前記拡散符号に他のデータ信号を重畳して前記拡散符号出力部から出力可能に構成されていることが好ましい。

これにより、タイミング信号の供給を受ける側の機器としては、当該タイミング信号のほかにも様々な情報をタイミング信号供給装置から得ることができる。

前記のタイミング信号供給装置においては、前記タイミング信号供給装置と、前記拡散符号の出力先である出力先装置と、を接続する接続経路に起因する伝送遅延に関する情報を送信可能に構成されていることが好ましい。

これにより、タイミング信号の供給を受ける側の機器としては、前記伝送遅延を補正することで、タイミング信号供給装置が意図したとおりのタイミングを正確に得ることができる。

ただし、前記のタイミング信号供給装置においては、前記拡散符号出力部から出力される拡散符号の位相が、前記タイミング信号供給装置と、当該拡散符号の出力先である出力先装置と、を接続する接続経路に起因する伝送遅延を補正するように調整される構成とすることもできる。

この場合においても、タイミング信号の供給を受ける側の機器としては、タイミング信号供給装置が意図したとおりのタイミングを正確に得ることができる。

本発明の第３の観点によれば、以下の構成の基準信号発生装置が提供される。即ち、この基準信号発生装置は、コード同期回路と、基準信号出力部と、を備える。前記コード同期回路は、所定のタイミングに同期した周期的な拡散符号にロック可能である。前記基準信号出力部は、前記コード同期回路からの信号を基準信号として出力する。

これにより、入力される拡散符号に対してコード同期回路によって頻繁にコード同期を行うことが可能になるので、基準信号の出力を短い時間間隔で制御することができる。この結果、より高品質な基準信号を基準信号出力部から出力することができる。

前記の基準信号発生装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この基準信号発生装置は、遅延信号入力部と、調整部と、を備える。前記遅延信号入力部は、遅延に関する信号である遅延信号を入力する。前記調整部は、前記遅延信号に基づいて、前記基準信号出力部から出力される基準信号の位相を調整する。

これにより、基準信号発生装置側で遅延信号を取得して前記伝送遅延を補正することで、正確なタイミングの基準信号を得ることができる。

前記の基準信号発生装置においては、前記基準信号出力部には、前記コード同期回路からの信号に同期した周期的な拡散符号を出力することが可能な拡散符号出力部が含まれていることが好ましい。

これにより、正確なタイミングの拡散符号をユーザ側装置に提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るＧＰＳ受信機の電気的な構成を示すブロック図。 第１実施形態の基準周波数発生装置の電気的な構成を示すブロック図。 基準周波数発生装置の出力信号のスプリアス強度を本実施形態と従来技術とで比較して示すスペクトラム図。 第２実施形態のＧＰＳ受信機の電気的な構成を示すブロック図。 第２実施形態の基準周波数発生装置の電気的な構成を示すブロック図。 第２実施形態のＧＰＳ受信機及び基準周波数発生装置を用いた基準周波数発生システムを示すブロック図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るＧＰＳ受信機１１の電気的な構成を示すブロック図である。

図１に示すタイミング信号供給装置としてのＧＰＳ受信機１１は、全地球測位システムとしてのＧＰＳを用いて、協定世界時（ＵＴＣ）の１秒ごとに反復される周期的な擬似雑音符号（ＰＮコード）と、１ＰＰＳ信号と、を出力できるように構成されている。このＧＰＳ受信機１１は、前記ＰＮコードを出力するためのＰＮコード出力端子（拡散符号出力部）２６と、当該ＰＮコードの符号パターン先頭のタイミングに一致したパルス信号（上記１ＰＰＳ信号）を出力するための先頭タイミング信号出力端子（先頭タイミング出力部）２７と、を備えている。

また、ＧＰＳ受信機１１は、ＲＦブロック部１５と、ベースバンド処理部（測位演算部）１６と、発振器１７と、フリーランカウンタ１８と、周波数調整用カウンタ１９と、１秒カウンタ２０と、位相比較器２１と、調整用タイミングカウンタ２２と、ＰＮコード発生器２３と、を備えている。

ＲＦブロック部１５は、ＧＰＳアンテナ６１から受信したアナログ信号に対して増幅及びデジタル変換等の適宜の処理を行い、ベースバンド処理部１６に出力するように構成されている。ＲＦブロック部１５の構成は公知であるため詳細な説明は省略するが、増幅器と、ダウンコンバートのためのミキサと、バンドパスフィルタと、Ａ／Ｄコンバータと、ＰＬＬ回路と、を備えている。

ベースバンド処理部１６は、ＲＦブロック部１５から入力される信号に基づいて、航法メッセージの復調、衛星の軌道の計算、及び測位計算を行うように構成されている。具体的には、このベースバンド処理部１６は、コード相関器を有するＤＬＬ回路を、ＧＰＳ衛星からの電波に含まれている擬似雑音符号の一種であるＣ／Ａコードにロックさせ、これによりＧＰＳ衛星からの電波伝搬時間を求める。そして、ベースバンド処理部１６は、Ｃ／Ａコードに乗せられている航法メッセージを読み取って衛星の軌道を取得し、自機（ＧＰＳアンテナ６１）の位置と、自機側の時計の誤差を公知の方法で計算する。ベースバンド処理部１６は、上記の測位計算によって、ＧＰＳ衛星に搭載されている高精度な時計に同期した正確な時刻を得ることができる。

発振器１７は、例えば温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）で構成されている。この発振器１７が生成する所定の周波数の信号（ローカル信号）は、ＲＦブロック部１５が入力周波数をダウンコンバートするための基準信号として使用される。また、発振器１７の信号はベースバンド処理部１６に入力され、前記コード相関器におけるサンプリングクロック等として用いられる。更に、発振器１７の信号は、フリーランカウンタ１８及び周波数調整用カウンタ１９に入力される。

フリーランカウンタ１８は、発振器１７からのクロック信号を所定数カウントするごとに、１秒タイミング信号を生成する。この１秒タイミング信号は、位相比較器２１に入力されるとともに、ベースバンド処理部１６に入力される。ベースバンド処理部１６は、前述の測位計算の結果と、前記１秒タイミング信号により、フリーランカウンタ１８のクロックドリフトと、協定世界時（ＵＴＣ）の１秒に対するオフセットと、を取得することができる。

周波数調整用カウンタ１９は、発振器１７からの信号を分周することにより１秒にＸ回のパルス信号を生成して、１秒カウンタ２０及びＰＮコード発生器２３に出力することができる。周波数調整用カウンタ１９は整数分周型の分周器であり、その分周比は適宜切替可能に構成されている。この分周比の変更は、調整用タイミングカウンタ２２からの変更タイミング信号が入力されたときに行われる。

例えば、発振器１７の発振周波数が１０ＭＨｚであり、周波数調整用カウンタ１９の分周比が１／１００００であった場合、周波数調整用カウンタ１９は１秒に１０００回のパルス信号を生成することができる（Ｘ＝１０００）。また、周波数調整用カウンタ１９の分周比は、調整用タイミングカウンタ２２からの信号により、例えば１／１００００と、１／１０００１と、の間で切り替えることができる。

１秒カウンタ２０は、分周比を変更可能な分周器として構成されている。この１秒カウンタ２０は、周波数調整用カウンタ１９から出力される信号を分周して、１秒に１回のパルス信号（１ＰＰＳ信号）を生成する。例えば、周波数調整用カウンタ１９から１秒カウンタ２０に入力されるパルス信号が前述のように１秒に１０００回だった場合、当該１秒カウンタ２０は１０００分周器として構成される。

１秒カウンタ２０が出力する１ＰＰＳ信号は、先頭タイミング信号出力端子２７から出力される。また、この１ＰＰＳ信号は位相比較器２１及びＰＮコード発生器２３にも入力される。１秒カウンタ２０の分周比は、ベースバンド処理部１６からの信号に基づいて適宜変更できるようになっている。

位相比較器２１は、フリーランカウンタ１８が出力する１秒タイミング信号と、１秒カウンタ２０が出力する１ＰＰＳ信号と、の位相同士を比較し、その位相差を表す信号（位相差信号）を生成する。この位相差信号は、位相比較器２１からベースバンド処理部１６へ出力される。

調整用タイミングカウンタ２２は分周比を設定可能な分周器として構成されており、設定された上限値までカウントアップを繰り返し、当該上限値に達するとゼロにリセットするように構成されている。調整用タイミングカウンタ２２は、カウント値がゼロに戻るタイミングで、変更タイミング信号を周波数調整用カウンタ１９に送信する。

ＰＮコード発生器２３は、周波数調整用カウンタ１９からのパルス信号をクロックとして、擬似雑音符号（Ｐｓｅｕｄｏ ｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｄｅ、ＰＮコード）を生成するように構成されている。ＰＮコード発生器２３は、１秒カウンタ２０から１ＰＰＳ信号が入力されるごとにＰＮコードのパターンの先頭に戻るように動作するので、同一のパターンのＰＮコードが１秒ごとに反復された信号が生成される。

ここで、上記の例のように周波数調整用カウンタ１９が１秒に１０００回のパルス信号を発生する場合は、コード長が１０００のＰＮコードが１秒ごとに反復された信号がＰＮコード発生器２３から出力されることになる。なお、ＰＮコード発生器２３のＰＮコード長は２ⁿ−１とされるのが通常であるが、本実施形態ではＰＮコードの生成クロックが１ｋＨｚであるので、コード長が１０２３であるＰＮコード発生器２３を用い、先頭側の１０００チップ分のみを使用することとすれば良い。ＰＮコード発生器２３からの信号は、ＰＮコード出力端子２６から出力されて外部に供給される。

以上の構成で、ベースバンド処理部１６は、測位計算により得られたクロックオフセットに基づいて１秒カウンタ２０の分周比を適宜制御し、これによって、１秒カウンタ２０が発生する１ＰＰＳ信号のエッジ（例えば、パルスの立上りエッジ）をＵＴＣの１秒に正確に一致させる。また、この１ＰＰＳ信号はＰＮコード発生器２３にリセット信号として入力されるので、ＰＮコード発生器２３が出力するＰＮコードの先頭も、ＵＴＣの１秒に対して正確に揃えられることになる。

また、ベースバンド処理部１６は、位相比較器２１から入力される位相差信号（フリーランカウンタ１８の１秒タイミング信号と、１秒カウンタ２０の１ＰＰＳ信号との位相差を表す信号）に基づいて発振器１７のドリフト量を求め、このドリフト（クロックドリフト）をキャンセルするように周波数調整用カウンタ１９及び調整用タイミングカウンタ２２を制御する。

例えば、理想的には１０ＭＨｚで発振すべき発振器１７に１ｐｐｍの周波数偏差が生じ、実際には１０ＭＨｚ＋１０Ｈｚで発振している場合を考える。この状況においては、周波数調整用カウンタ１９の分周比が１／１００００に設定された場合は、当該周波数調整用カウンタ１９の出力周波数は１０００．００１Ｈｚとなり、周波数調整用カウンタ１９の分周比が１／１０００１に設定された場合は、当該周波数調整用カウンタ１９の出力周波数は９９９．９０１Ｈｚとなる。

従って、周波数調整用カウンタ１９の分周比を１００回のうち９９回だけ１／１００００とし、残りの１回は１／１０００１とするように調整用タイミングカウンタ２２を介して制御すると、周波数調整用カウンタ１９の出力周波数の平均値は約１０００．０００００００９８９９Ｈｚ（＝１ｋＨｚ＋９．８９９×１０^-8Ｈｚ）となる。従って、これを１秒カウンタ２０で分周して得られる１ＰＰＳの周波数は、１Ｈｚ＋９．８９９×１０^-11となる。なお、端数まで考慮して、正しく１ｋＨｚの信号及び１ＰＰＳ信号を得ることも可能である。

以上により、ＰＮコード発生器２３が生成してＰＮコード出力端子２６から出力されるＰＮコードのパターンの先頭を、ＵＴＣ１秒に対して正確に揃えることができる。

次に、図２を参照して基準周波数発生装置（基準信号発生装置）５１について説明する。図２は、基準周波数発生装置５１の電気的な構成を示すブロック図である。

図２に示す基準周波数発生装置５１は、前記ＧＰＳ受信機１１が出力したＰＮコード（以下、１秒ごとに繰り返すＰＮコードという意味で「１秒ＰＮコード」と称する。）をリファレンス信号として入力し、この１秒ＰＮコードに同期した基準信号（基準周波数信号、基準タイミング信号、及び１秒ＰＮコード）を出力するように構成されている。

この基準周波数発生装置５１は、ＧＰＳ受信機１１からの１秒ＰＮコードを入力するためのＰＮコード入力端子５６と、ＧＰＳ受信機１１が出力する１ＰＰＳ信号を入力するための１ＰＰＳ信号入力端子５７と、を備えている。また、基準周波数発生装置５１は、１０ＭＨｚの基準周波数信号を出力するための第１出力端子（第１基準信号出力部）５８と、１ＰＰＳである基準タイミング信号を出力するための第２出力端子（第２基準信号出力部）５９と、１秒ＰＮコードを出力するための第３出力端子（第３基準信号出力部）６０と、を備えている。

基準周波数発生装置５１は、コード同期回路としてのＤＬＬ回路５５を備えている。このＤＬＬ回路５５は、移動平均型相関器３１と、ループフィルタ３２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３と、第１分周器３４と、第２分周器３５と、ＰＮコード発生器３６と、を備えている。

移動平均型相関器３１は、ｅａｒｌｙ系列のコード相関器とｌａｔｅ系列のコード相関器を備えて構成されている。ｅａｒｌｙ側のコード相関器は、ＸＯＲ回路４１と、移動平均演算器４２と、を備えている。同様に、ｌａｔｅ側のコード相関器は、ＸＯＲ回路４３と、移動平均演算器４４と、を備えている。

ｅａｒｌｙ側のコード相関器のＸＯＲ回路４１には、ＧＰＳ受信機１１が出力する１秒ＰＮコードと、ＰＮコード発生器３６が生成する内部ＰＮコードと、が入力される。ただし、ＰＮコード発生器３６からＸＯＲ回路４１に入力される内部ＰＮコードは、通常よりＰＮコードの０．５チップ分だけ位相が早められている（後述のｅａｒｌｙ−ＰＮコード）。ＸＯＲ回路４１からの信号は、移動平均演算器４２に入力される。

一方、ｌａｔｅ側のコード相関器のＸＯＲ回路４３には、ＧＰＳ受信機１１が出力する１秒ＰＮコードと、ＰＮコード発生器３６が生成する内部ＰＮコードと、が入力される。ただし、ＰＮコード発生器３６からＸＯＲ回路４３に入力される内部ＰＮコードは、通常よりＰＮコードの０．５チップ分だけ位相が遅くなっている（後述のｌａｔｅ−ＰＮコード）。ＸＯＲ回路４３からの信号は、移動平均演算器４２に入力される。

２つのコード相関器がそれぞれ備える移動平均演算器４２，４４は、加算器等から構成されており、ＸＯＲ回路４１，４３の出力信号に対して移動平均を算出する。この移動平均演算器４２，４４によって平均が計算される時間区間は、例えば１秒とすることができる。２つの移動平均演算器４２，４４により得られた移動平均値は、減算器４５にそれぞれ入力される。

減算器４５は、ｅａｒｌｙ側の移動平均値からｌａｔｅ側の移動平均値を減算し、得られた値を表す信号をループフィルタ３２に出力する。

ループフィルタ３２はローパスフィルタ等により構成されており、減算器４５から得られる信号のレベルを時間的に平均化することにより制御電圧信号を生成する。ループフィルタ３２が生成した制御電圧信号は、電圧制御発振器３３に入力される。

電圧制御発振器３３は、例えば水晶発振器（ＶＣＸＯ）として構成されており、ループフィルタ３２から入力される制御電圧信号に応じた周波数の信号を出力する。本実施形態では、ＤＬＬ回路５５がＧＰＳ受信機１１からの１秒ＰＮコード（リファレンス信号）にロックした状態では、電圧制御発振器３３の出力信号の周波数が１０ＭＨｚとなるように制御される。電圧制御発振器３３の生成する信号は、第１出力端子５８に出力される。また、電圧制御発振器３３の出力信号は第１分周器３４に入力される。

第１分周器３４は、電圧制御発振器３３から入力される１０ＭＨｚの信号を１／１００００の分周比で分周して、１ｋＨｚの信号を生成する。第１分周器３４が生成した信号は、ＰＮコード発生器３６に出力され、ＰＮコードの生成用クロックとして用いられる。また、第１分周器３４の出力信号は、第２分周器３５に入力される。

第２分周器３５は、第１分周器３４から入力される１ｋＨｚの信号を１／１０００の分周比で分周して、１Ｈｚの信号（１ＰＰＳ信号）を生成する。第１分周器３４が出力する１Ｈｚの信号は、ＰＮコード発生器３６にリセット信号として出力される。また、第２分周器３５が出力する信号は、１ＰＰＳ信号（基準タイミング信号）として第２出力端子５９に出力される。

第２分周器３５には、ＧＰＳ受信機１１からの１ＰＰＳ信号が１ＰＰＳ信号入力端子５７を通じて入力される。第２分周器３５は分周比を変更可能に構成されており、ＤＬＬ回路５５がリファレンス信号としての１秒ＰＮコードにロックしていない初期状態（ＰＮコードのサーチ過程）では、当該第２分周器３５はＧＰＳ受信機１１からの１ＰＰＳ信号に基づいて分周比を適宜調整し、当該１ＰＰＳ信号にタイミングがほぼ一致したリセット信号を送信できるように構成されている。

ＰＮコード発生器３６は、第１分周器３４から入力される１ｋＨｚの信号をクロック信号として用いて、ＰＮコードを発生することができる。ＰＮコード発生器３６が生成するＰＮコードは、前記ＧＰＳ受信機１１のＰＮコード発生器２３が生成するものと同一のパターン（レプリカＰＮコード）となっている。

ＰＮコード発生器３６は、第２分周器３５から１ＰＰＳ信号が入力されるごとにＰＮコードのパターンの先頭に戻るように動作するので、１秒ごとに同一のパターンのＰＮコードが反復された信号が生成される。ＰＮコード発生器３６が発生する１秒ＰＮコードは、第３出力端子６０に出力される。

ＰＮコード発生器３６は、上記の１秒ＰＮコードのほかに、それから０．５チップ分だけ位相を早くしたＰＮコードと、０．５チップ分だけ位相を遅くしたＰＮコードと、を併せて出力できるように構成されている。なお、以下では、基準となるＰＮコード（第３出力端子６０から出力されるＰＮコード）を「ｐｕｎｃｔｕａｌ−ＰＮコード」と称するとともに、位相を早めたものを「ｅａｒｌｙ−ＰＮコード」と、位相を遅くしたものを「ｌａｔｅ−ＰＮコード」と、それぞれ称する場合がある。

ｅａｒｌｙ−ＰＮコードは、移動平均型相関器３１のうち、ｅａｒｌｙ側のコード相関器におけるＸＯＲ回路４１に入力される。また、ｌａｔｅ−ＰＮコードは、ｌａｔｅ側のコード相関器におけるＸＯＲ回路４３に入力される。

以上の構成で、ＰＮコード発生器３６が生成するｐｕｎｃｔｕａｌ−ＰＮコードが、ＰＮコード入力端子５６から入力される１秒ＰＮコード（以下、「リファレンスＰＮコード」と称する。）に対して僅かに遅い場合を考える。この場合、ｅａｒｌｙ−ＰＮコード及びｌａｔｅ−ＰＮコードも位相が同様に遅くなるので、リファレンスＰＮコードは、ｌａｔｅ−ＰＮコードよりもｅａｒｌｙ−ＰＮコードに対して強い相関を持つことになる。従って、減算器４５の出力値（即ち、ｅａｒｌｙ側の相関値からｌａｔｅ側の相関値を減じたもの）は、０より大きくなる。

一方、ｐｕｎｃｔｕａｌ−ＰＮコードが前記リファレンスＰＮコードに対して僅かに早い場合は、ｅａｒｌｙ−ＰＮコード及びｌａｔｅ−ＰＮコードも位相が同様に早くなるので、リファレンスＰＮコードは、ｅａｒｌｙ−ＰＮコードよりもｌａｔｅ−ＰＮコードに対して強い相関を持つことになる。従って、減算器４５の出力値（即ち、ｅａｒｌｙ側の相関値からｌａｔｅ側の相関値を減じたもの）は、０より小さくなる。

このことを利用して、本実施形態のループフィルタ３２は、移動平均型相関器３１の減算器４５の演算結果が０に近づくように、電圧制御発振器３３へ出力する制御電圧信号を調整する。これにより、ＰＮコード発生器３６から出力するｐｕｎｃｔｕａｌ−ＰＮコードを、入力されるリファレンスＰＮコードに高精度で一致させることができる。

以上に示すように、本実施形態では、１秒に１回のパルス信号（１ＰＰＳ信号）ではなく、途切れなく入力される１秒ＰＮコードをリファレンス信号として利用している。従って、ＰＮコード発生器３６の出力波形とリファレンス信号との位相比較を頻繁に行うことができる（例えば、１秒間に１０回〜１０００回程度の頻度で比較することができる）。これにより、電圧制御発振器３３の周波数のズレが大きくなる前に、当該電圧制御発振器３３の制御電圧信号を早期に調整して対応することができる。従って、ＤＬＬ回路５５の帯域幅を小さく絞り込んでも（即ち、ループフィルタ３２におけるローパスフィルタのカットオフ周波数を小さくしても）、ロックが外れにくくなる。この結果、ループフィルタ３２の時定数をより大きくできるので、ジッタが抑制された良質な信号を安定的に出力することができる。

図３のスペクトラム図には、１ＰＰＳ信号をリファレンス信号として位相比較を１秒に１回行う従来技術の場合と、本実施形態で位相比較を１秒に１０回行う場合と、におけるスプリアス強度が比較して示されている。なお、図３のグラフにおいて縦軸は電力スペクトル密度を示し、横軸は周波数を対数目盛で示している。

図３に破線で示した曲線は、上述のとおり、位相の比較の頻度が１秒に１回である場合（従来の構成）のスプリアス強度を示している。グラフから明らかであるように、位相の比較頻度（言い換えれば、電圧制御発振器に与える制御電圧の更新頻度）が１Ｈｚの場合は、０．５Ｈｚの逓倍のスプリアスが最大となるとともに、０．５Ｈｚ以下の周波数を基本とする様々な周波数の０．５Ｈｚより小さいスプリアスが更に付加される。一方、本実施形態（グラフの実線）では、そのようなスプリアスが抑圧されていることが明らかであり、良好な純度の信号波形が得られることが判る。

なお、図２に示す１ＰＰＳ信号入力端子５７からの１ＰＰＳ信号は、ＰＮコード入力端子５６からの１秒ＰＮコードに対してＤＬＬ回路５５を容易に素早くロックさせるための手掛かりとして活用されるものであり、必須のものではない。即ち、本実施形態においては、基準周波数発生装置５１の１ＰＰＳ信号入力端子５７、及び、ＧＰＳ受信機１１の先頭タイミング信号出力端子２７は、省略しても差し支えない。

以上に説明したように、本実施形態のＧＰＳ受信機１１（図１）は、ベースバンド処理部１６と、ＰＮコード出力端子２６と、を備える。ベースバンド処理部１６は、ＧＰＳ衛星から受信した測位信号に基づいて測位計算を行う。ＰＮコード出力端子２６は、ベースバンド処理部１６の計算結果に基づき、ＵＴＣ１秒に同期したタイミング信号を、１秒ごとに反復される周期的なＰＮコードによって出力することが可能に構成されている。

これにより、このタイミング信号が供給される機器（基準周波数発生装置５１）としては、１秒より短い時間間隔でコード相関値を取得して電圧制御発振器３３の発振を制御することができる。従って、電圧制御発振器３３の発振周波数のズレを早い段階で補正できるので、ＤＬＬ回路５５の帯域幅を絞ることができ、基準周波数発生装置５１から出力される基準タイミング信号等のジッタを抑えることができる。また、電圧制御発振器３３の制御を短い時間間隔で行うことができるので、位相雑音によるスプリアスを基準タイミング信号の周波数（１Ｈｚ）から離れた部分に生じさせることができる。従って、ＤＬＬ回路５５のループフィルタ３２の帯域制限によってスプリアスを良好に減衰させることができる。以上により、高品質な基準信号をユーザ側装置に提供することができる。

また、本実施形態のＧＰＳ受信機１１は、擬似雑音からなるＰＮコードによってタイミング信号を出力可能に構成されている。

これにより、ＧＰＳ受信機１１と基準周波数発生装置５１との間で通信の秘匿性を実現できる。特に、拡散によってスペクトル密度を低減させて信号レベルをノイズフロア未満にすることもでき、この場合は更に良好な秘匿性が実現される。

また、本実施形態のＧＰＳ受信機１１は、ＰＮコード出力端子２６から出力されるＰＮコードの符号パターンが先頭に戻るタイミングを１ＰＰＳ信号として出力する先頭タイミング信号出力端子２７を備えている。

これにより、基準周波数発生装置５１としては当該１ＰＰＳ信号を利用して、ＤＬＬ回路５５においてリファレンスＰＮコードの符号パターンを容易にサーチし、素早くコード同期させることができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置５１（図２）は、ＤＬＬ回路５５と、第１出力端子５８と、を備える。ＤＬＬ回路５５は、ＵＴＣ１秒に同期した周期的なＰＮコードにロック可能である。第１出力端子５８、第２出力端子５９及び第３出力端子６０は、ＤＬＬ回路５５からの信号を基準信号として出力する。

これにより、継続的に入力されるリファレンスＰＮコードと内部ＰＮコードについて、ＤＬＬ回路５５において１秒より短い時間間隔で位相同士を比較することができる。従って、従来技術よりもジッタ及びスプリアスが良好に低減された基準信号を得ることができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置５１において、３つの出力端子の中には、ＤＬＬ回路５５からの信号に同期した周期的なＰＮコードを出力可能な第３出力端子６０が含まれている。

これにより、ジッタ等が除去された正確なタイミングのＰＮコードをユーザ側装置に提供することができる。

次に、図４から図６までを参照して、第２実施形態のＧＰＳ受信機及び基準周波数発生装置と、それを用いた基準周波数発生システムについて説明する。なお、この第２実施形態の説明においては、前述の第１実施形態と同一又は類似の構成には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

第２実施形態に係るＧＰＳ受信機１１ｘは、図４に示すように、前記の第１実施形態のＧＰＳ受信機１１に変調器２８を付加した構成となっている。この構成において、ベースバンド処理部１６は所定の情報に係るデータ信号を変調器２８に出力する。そして変調器２８は、ＰＮコード発生器２３が出力するＰＮコードで当該データ信号を変調して、データ変調ＰＮコード出力端子２９から出力できるようになっている。なお、本実施形態のＧＰＳ受信機１１ｘにおいては、第１実施形態においては備えられていたＰＮコード出力端子２６が省略されている。

前記ベースバンド処理部１６が変調器２８にデータ信号として出力する情報は任意であり、システムの目的等に応じて、例えば、ＧＰＳ衛星からの電波受信に関する情報、測位情報、時刻情報（ＴＯＤ）、ＧＰＳ受信機１１ｘの内部状態に関する情報等とすることができる。あるいは、後述の補正タイミング情報とすることもできる。これらの情報は変調器２８によってＰＮコードに重畳され、データ変調ＰＮコード出力端子２９から出力される。

次に、第２実施形態に係る基準周波数発生装置を説明する。この基準周波数発生装置５１ｘは、図５に示すように、前記の第１実施形態の基準周波数発生装置５１に、制御信号入力端子（遅延信号入力部）６５、遅延発生器（調整部）３７及びプロセッサ３８を付加した構成となっている。なお、本実施形態の基準周波数発生装置５１ｘにおいては、第１実施形態においては備えられていた１ＰＰＳ信号入力端子５７が省略されている。

制御信号入力端子６５は、ＰＮコード入力端子５６から入力されるＰＮコードの遅延に関する信号（具体的には、当該遅延を補正するための補正タイミング信号）を入力可能に構成されている。この補正タイミング信号（遅延信号）はプロセッサ３８に入力される。

遅延発生器３７は、電圧制御発振器３３から入力された信号に対して遅れを有する信号を生成し、第１分周器３４及び第１出力端子５８に出力する。電圧制御発振器３３から入力される信号に対する遅延発生器３７の出力信号の遅れ時間（遅延量）は、プロセッサ３８からの制御信号に基づいて適宜変更可能になっている。この遅延発生器３７としては、様々な構成のものを採用することができる。例えば、電圧制御発振器３３の出力波形が正弦波である場合、遅延発生器３７としてコンパレータを採用でき、遅延量の変更はコンパレータの閾値の変更で実現することができる。また、コンパレータ以外にも、例えばシフトレジスタ、ディレイライン等を遅延発生器３７として用い、遅延量が様々に異なる複数の出力から１つをセレクタで選択することにより遅延量の変更を実現することもできる。更には、上記のようにハードウェアにより遅延を実現することに代えて、ソフトウェアによって遅延を実現することもできる。

プロセッサ３８は、制御信号入力端子６５から入力された補正タイミング信号に基づいて遅延発生器３７を制御し、第１出力端子５８から出力される基準周波数信号、第２出力端子５９から出力される基準タイミング信号、及び第３出力端子６０から出力される１秒ＰＮコードを、何れもＵＴＣ１秒に同期させる。

次に、図６を参照して、第２実施形態に係るＧＰＳ受信機１１ｘ及び基準周波数発生装置５１ｘを組み合わせた基準周波数発生システム（基準信号発生システム）７１の構成を説明する。図６に示す基準周波数発生システム７１は、ＧＰＳ受信機１１ｘと、基準周波数発生装置５１ｘと、を備えている。そして、ＧＰＳ受信機１１ｘから出力されるデータ変調ＰＮコードに含まれる１秒ＰＮコード及び各種の情報を基準周波数発生装置５１ｘに伝送するために、基準周波数発生システム７１は、キャリア信号供給源８１と、変調器８２と、２つの乗算器８３，８４と、電圧制御発振器８５と、復調器８６と、を備えている。

キャリア信号供給源８１は、公知の発振器、ＰＬＬ回路等により構成されており、変調器８２にキャリア信号を出力できるように構成されている。

変調器８２は、ＧＰＳ受信機１１ｘが出力する前記データ変調ＰＮコードを、キャリア信号供給源８１から入力されるキャリア信号で更に変調する。なお、以下の説明では、キャリア信号で変調されたデータ変調ＰＮコードを「キャリア変調ＰＮコード」と称することがある。変調器８２が出力するキャリア変調ＰＮコードは、適宜の伝送路８７を介して、それぞれの乗算器８３，８４に入力される。この伝送路８７は様々な形態が考えられ、例えば、空中線、同軸ケーブル、プリント基板の配線パターン、配電用ＡＣライン等とすることが考えられる。なお、伝送路８７として配電用ＡＣラインを用いる場合は、当該ＡＣラインの信号をキャリア信号供給源８１として用いることができる。

乗算器（復調器）８３に入力されたキャリア変調ＰＮコードは、電圧制御発振器８５からの信号との乗算により復調される。こうして得られたデータ変調ＰＮコードは、基準周波数発生装置５１ｘに（１秒ＰＮコードとして）入力される。基準周波数発生装置５１ｘでは、前述と同様に、内部のＰＮコード発生器３６で生成する１秒ＰＮコード（ｐｕｎｃｔｕａｌ−ＰＮコード）が、入力されるデータ変調ＰＮコード（１秒ＰＮコード）に対して最も相関が高くなるように制御される。そして、この１秒ＰＮコードに同期する基準周波数信号及び基準タイミング信号が、図示しないユーザ側装置へ出力される。ただし、復調器８６から入力されるデータに前記タイミング補正データが含まれていた場合には、基準周波数発生装置５１ｘから出力される基準周波数信号及び基準タイミング信号の位相は、ＧＰＳ受信機１１ｘから基準周波数発生装置５１ｘまでデータ変調ＰＮコードが伝送される際に生じた遅延をキャンセルするように適宜早められる。

乗算器８４は、基準周波数発生装置５１ｘが生成する戻しＰＮコードと、伝送路８７から伝送されてくるキャリア変調ＰＮコードと、を乗算することで、キャリア変調ＰＮコードからＰＮコードを取り除く。乗算器８４が生成した信号は復調器８６に出力される。なお、この戻しＰＮコードは、基準周波数発生装置５１ｘに設けられた図示しない戻しＰＮコード出力端子（戻し拡散符号出力部）から出力されるものであり、この戻しＰＮコード出力端子は前記第３出力端子６０とは別個に備えられるものである。この戻しＰＮコードは、基準周波数発生装置５１ｘに入力されるデータ変調ＰＮコードに同期する１秒ＰＮコードであり、当該１秒ＰＮコードから前記データ信号は取り除かれている。また、この戻しＰＮコードは、前記第３出力端子６０から出力されるｐｕｎｃｔｕａｌ−ＰＮコードとは異なり、上記した遅延のキャンセルのための位相補正は行われない。

復調器８６は、電圧制御発振器８５からの信号に基づいて、乗算器８４から入力された信号を復調する。これにより、ＧＰＳ受信機１１ｘが出力するデータ変調ＰＮコードに含まれていた各種データを取得することができる。この情報には、ＧＰＳ衛星からの電波受信に関する情報、測位情報、時刻情報（ＴＯＤ）、ＧＰＳ受信機１１ｘの内部状態に関する情報等が含まれる。これらの情報は、ユーザ側装置等に出力されて適宜利用される。

また、復調器８６でデータを復調することで得られる情報には、原則として、ＧＰＳ受信機１１ｘから基準周波数発生装置５１ｘまでの伝送経路を信号が伝達する際の遅延を補正するためのタイミング補正データが含まれている。このタイミング補正データは、復調器８６から、基準周波数発生装置５１ｘが備える制御信号入力端子（遅延信号入力部）６５へ出力される。更に、復調器８６は、電圧制御発振器８５が前記キャリア信号供給源８１と同じ周波数で発振するように、当該電圧制御発振器８５に与える制御電圧を適宜調整する。

また、基準周波数発生システム７１は、基準周波数発生装置５１ｘが出力する前記戻しＰＮコードをＧＰＳ受信機１１ｘ側へ出力するために、変調器９１と、乗算器９２と、ＤＬＬ回路９３と、位相比較器（遅延量検出部）９４と、電圧制御発振器９５と、ＰＬＬ回路９６と、を備えている。

変調器９１は、基準周波数発生装置５１ｘが出力する戻しＰＮコードを、電圧制御発振器８５から入力される信号（キャリア信号）で更に変調する。なお、以下の説明では、このキャリア信号で変調された戻しＰＮコードを、「キャリア変調戻しＰＮコード」と称することがある。変調器９１が出力するキャリア変調戻しＰＮコードは、適宜の伝送路９７を介して乗算器９２に入力されるとともに、ミキサ９８に入力される。なお、伝送路９７としては、前記伝送路８７の説明で例示したのと同様に、様々な形態で実現することができる。

乗算器９２に入力されたキャリア変調戻しＰＮコードは、電圧制御発振器９５からの信号との乗算により復調される。こうして得られた戻しＰＮコードは、ＤＬＬ回路９３に入力される。

ＤＬＬ回路９３の詳細な構成は説明を省略するが、例えば、図２のＤＬＬ回路５５とほぼ同様の構成とすることができる。このＤＬＬ回路９３は、電圧制御発振器９５からの信号をサンプリングクロックとして利用して、コード相関法により、乗算器９２から入力される戻しＰＮコードに同期する１ＰＰＳ信号を生成する。なお、以下の説明では、この１ＰＰＳ信号を「戻し１ＰＰＳ信号」と称することがある。ＤＬＬ回路９３から出力された戻し１ＰＰＳ信号は、位相比較器９４に入力される。また、ＤＬＬ回路９３は、戻しＰＮコードに同期するＰＮコードを生成し、ミキサ９８へ出力する。上述のとおりミキサ９８にはキャリア変調戻しＰＮコードも入力されているので、ミキサ９８からＰＬＬ回路９６へは、キャリア成分のみが入力されることになる。

位相比較器９４は、ＤＬＬ回路９３が出力する戻し１ＰＰＳ信号と、ＧＰＳ受信機１１ｘが出力する１ＰＰＳ信号と、の位相同士を比較し、その位相差を表す信号（位相差信号）を生成する。この位相差信号は、位相比較器９４から、ＧＰＳ受信機１１ｘが備える図略の制御入力端子に入力される。

ＰＬＬ回路９６は、ミキサ９８から入力されるキャリア成分の信号に基づき、電圧制御発振器９５が当該キャリア信号と同期して発振するように、当該電圧制御発振器９５に与える制御電圧を適宜調整する。

以上の構成で、ＧＰＳ受信機１１ｘが出力したデータ変調ＰＮコードは、変調器８２においてキャリア信号で変調され、伝送路８７へ送信される。変調されたデータ変調ＰＮコードは乗算器８３で復調され、基準周波数発生装置５１ｘに入力される。基準周波数発生装置５１ｘは、入力されたデータ変調ＰＮコードに同期した１秒ＰＮコード（戻しＰＮコード）を生成し、乗算器８４に出力する。乗算器８４は、伝送路８７から伝送されてきたキャリア変調ＰＮコードと、基準周波数発生装置５１ｘから入力される戻しＰＮコードとを乗算することで、ＰＮコード除去信号を生成し、復調器８６に出力する。復調器８６ではＰＮコード除去信号からデータを復調し、得られたデータを基準周波数発生装置５１ｘ及び他の装置に出力する。

また、基準周波数発生装置５１ｘが出力した戻しＰＮコードは、変調器９１に入力され、キャリア変調された上で伝送路９７へ送信される。変調された戻しＰＮコードは乗算器９２で復調され、得られた戻しＰＮコードがＤＬＬ回路９３に入力される。ＤＬＬ回路９３は戻しＰＮコードに同期する戻し１ＰＰＳ信号を生成し、この戻し１ＰＰＳ信号の位相と、ＧＰＳ受信機１１ｘの１ＰＰＳ信号の位相とが、位相比較器９４において比較される。位相比較器９４は、戻し１ＰＰＳ信号と１ＰＰＳ信号との位相差（戻し１ＰＰＳ信号の遅延量）を表す位相差信号を生成し、ＧＰＳ受信機１１ｘに出力する。

なお、ＧＰＳ受信機１１ｘは、上記のように位相比較器９４から位相差信号を取得する方法に代えて、以下の方法で位相差を取得することもできる。即ち、ＤＬＬ回路９３は、戻しＰＮコードの位置情報を表す信号をＧＰＳ受信機１１ｘに送信できるようになっている。そして、ＧＰＳ受信機１１ｘは、ＤＬＬ回路９３から受信した位置情報を、ＧＰＳ受信機１１ｘで生成されるＰＮコードの位置情報と比較することで、両ＰＮコードの位相差の情報を取得することができる。本実施形態においてＧＰＳ受信機１１ｘは、位相比較器９４から位相差信号を得るか、ＧＰＳ受信機１１ｘ自身がＰＮコードの位置に基づいて計算するか、を適宜選択して、ＰＮコードの位相差を取得するように構成されている。

以上のようにしてＧＰＳ受信機１１ｘで得られた位相差信号（あるいは、位相差の情報）は、２つの伝送路８７，９７を含む伝送経路を通って、ＧＰＳ受信機１１ｘ側と基準周波数発生装置５１ｘとの間をＰＮコードが往復することで生じた遅延時間を意味する。そこでＧＰＳ受信機１１ｘは、当該遅延時間に基づいてタイミング補正データを生成し、このタイミング補正データに係るデータ信号をＰＮコードに重畳して変調器８２に出力するように構成されている。このタイミング補正データとしては、例えば、ＧＰＳ受信機１１ｘから出力されたデータ変調ＰＮコードが伝送路８７等を経由して基準周波数発生装置５１ｘに入力されるまでの遅延時間（以下、「片道遅延時間」と称する。）とすることができる。なお、この片道遅延時間の計算方法としては種々考えられるが、例えば２つの伝送路８７，９７としてケーブルをそれぞれ使用し、２本のケーブルの遅延量が一致するように設計されていた場合、前記位相差信号（位相差の情報）により得られた遅延時間を２で除算することにより求めることができる。

上記のタイミング補正データは、復調器８６で復調され、基準周波数発生装置５１ｘに入力される。基準周波数発生装置５１ｘが備えるプロセッサ３８（調整部）は、このタイミング補正データに基づいて、前記ＰＮコード発生器３６が生成する３種類のＰＮコード（ｐｕｎｃｔｕａｌ、ｅａｒｌｙ及びｌａｔｅ）の位相が、何れも通常より前記片道遅延時間だけ遅くなるように遅延発生器３７を制御する。すると、ＤＬＬ回路９３は、そのように意図的に発生させた遅延をキャンセルするように電圧制御発振器３３を制御するので、第１出力端子５８、第２出力端子５９及び第３出力端子６０からそれぞれ出力される基準信号は、前記片道遅延時間の分だけ早まることになる。

これにより、ＰＮコードが前記伝送路８７等を伝播する際に発生する遅延を補正できるので、ユーザ側装置としては、より正確な精度でＵＴＣ１秒に同期した基準信号を得ることができる。

なお、ＧＰＳ受信機１１ｘにおいてＰＮコード発生器３６を複数備え、それぞれが異なるＰＮコードを重畳して前記データ変調ＰＮコード出力端子２９から出力するように構成した場合、通信の多チャンネル化が可能になる。この場合、１つの伝送路８７に対して複数の基準周波数発生装置５１ｘ及び復調器８６等を並列に接続し、それぞれの基準周波数発生装置５１ｘに対応するＰＮコードを割り当てれば良い。この構成によれば、複数の基準周波数発生装置５１ｘが互いに異なるＰＮコードを分離受信し、それぞれが正確なタイミングの基準信号を生成して出力することができる。

また、上記の多チャンネル構成の場合、前記タイミング補正データは、ＧＰＳ受信機１１ｘ側でそれぞれの基準周波数発生装置５１ｘについて計算し、対応するＰＮコードに乗せて送信することができる。これにより、それぞれの基準周波数発生装置５１ｘは自機に係る片道遅延時間を個別に取得し、伝送遅延を補正することができる。以上に示したような符号分割多重（ＣＤＭＡ）による通信経路の多重化により、ＧＰＳ受信機１１ｘ及びＧＰＳアンテナ６１を共通化できるため、コスト削減の効果は顕著である。

以上に説明したように、本実施形態のＧＰＳ受信機１１ｘは、複数のＰＮコードをデータ変調ＰＮコード出力端子２９から出力可能に構成することができる。

この場合、単一のＧＰＳ受信機１１ｘ及びＧＰＳアンテナ６１により、同一の確度の基準タイミング信号及び基準周波数信号を複数のユーザ側装置に提供することができる。従って、構成の著しい簡素化と低コスト化を実現できる。

また、本実施形態のＧＰＳ受信機１１ｘは、各種の情報に関するデータ信号をＰＮコードに重畳して出力可能な変調器２８を備えている。

これにより、利用する側にとって有用な情報をＰＮコードに乗せて提供することができる。

また、本実施形態のＧＰＳ受信機１１ｘは、当該ＧＰＳ受信機１１ｘと、ＰＮコードの出力先である基準周波数発生装置５１ｘと、を接続する接続経路に起因する伝送遅延に関するタイミング補正データを送信可能に構成されている。

これにより、ＧＰＳ受信機１１ｘから基準周波数発生装置５１ｘまでの伝送経路に基づく遅延を、基準周波数発生装置５１ｘ側で補正することができる。従って、ユーザ側装置に一層正確な信号を供給することができる。

ただし、上記ＧＰＳ受信機１１ｘは、タイミング補正データを送信する代わりに、自機がデータ変調ＰＮコード出力端子２９から出力するＰＮコードの位相を、前記接続経路に起因する伝送遅延時間（前記片道遅延時間）だけ早めるように制御しても良い。この位相の調整は、例えば、図４に示すベースバンド処理部１６が１秒カウンタ２０等を適宜制御することにより行うことができる。

この場合も、基準周波数発生装置５１ｘがユーザ側装置に正確な信号を供給することができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置５１ｘは、ＧＰＳ受信機１１ｘから基準周波数発生装置５１ｘへＰＮコードが伝送される際の遅延に関する補正タイミング信号を入力するための制御信号入力端子６５を備える。そして、遅延発生器３７は、この補正タイミング信号に基づいて、第１出力端子５８、第２出力端子５９及び第３出力端子６０から出力される基準信号の位相を調整する。

これにより、ＧＰＳ受信機１１ｘから基準周波数発生装置５１ｘまでの伝送経路に基づく遅延を、基準周波数発生装置５１ｘ側で補正することができる。従って、ユーザ側装置に一層正確なタイミングの基準信号を提供することができる。

また、本実施形態の基準周波数発生システム７１は、変調器８２と、乗算器８３と、を備える。変調器８２は、ＧＰＳ受信機１１ｘから出力されるＰＮコードをキャリア信号で変調する。乗算器８３は、変調器８２で変調されて伝送された信号を復調してＰＮコードを得る。そして、乗算器８３により得られたＰＮコードが基準周波数発生装置５１ｘに入力される。

これにより、変調によってＰＮコードを遠方まで伝送できるので、基準周波数発生システム７１においてＧＰＳ受信機１１ｘと基準周波数発生装置５１ｘの位置関係を柔軟に設計することができる。

また、本実施形態の基準周波数発生システム７１において、基準周波数発生装置５１ｘは、ＧＰＳ受信機１１ｘから供給されたＰＮコードに同期するＰＮコードを出力してＧＰＳ受信機１１ｘ側へ戻すための戻し信号出力端子を備える。また、基準周波数発生システム７１は位相比較器９４を備える。この位相比較器９４は、基準周波数発生装置５１ｘの戻し信号出力端子から出力されてＧＰＳ受信機１１ｘ側へ戻された戻しＰＮコードが、ＧＰＳ受信機１１ｘが出力するＰＮコードに対して遅れている遅延量を検出する。

これにより、ＧＰＳ受信機１１ｘから基準周波数発生装置５１ｘへＰＮコードを送信する際の伝送遅延を、検出された遅延量から推定することができる。従って、基準周波数発生装置５１ｘから出力される波形の位相を適切に補正することで、ユーザ側装置に正確なタイミングの信号を供給することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

ＧＰＳ受信機１１，１１ｘはＧＰＳ衛星からの信号に基づいてＰＮコードを生成しているが、ＧＰＳ以外の全地球測位システムにおける衛星からの信号に基づいてＰＮコードを生成するように構成しても良い。

ＰＮコード出力端子２６から出力するＰＮコードは、１秒ごとに繰り返す構成とせずに、例えば０．５秒ごと又は２秒ごとに繰り返すＰＮコードとすることができる。この場合、当該ＰＮコードに対応させて、０．５秒ごと又は２秒ごとに１回のパルス信号を出力することとすれば良い。

ＧＰＳ受信機１１，１１ｘにおいては、ＰＮコード発生器２３によってＰＮコードを生成する代わりに、ベースバンド処理部１６に内蔵されているＰＮコード発生器によってＰＮコードを生成するように構成しても良い。

ＧＰＳアンテナ６１が設置された位置（緯度、経度等）が予め計算等により既知となっている場合は、ベースバンド処理部１６が緯度、経度等を算出せず、自機側の時計の誤差だけを求めるように構成することができる。この場合、ＧＰＳアンテナ６１で電波を受信できるＧＰＳ衛星が少ない場合でも、１秒ＰＮコードを安定して出力することができる。

ＧＰＳ受信機１１，１１ｘは、上述の実施形態のような直接拡散方式の符号分割多重（ＤＳ−ＣＤＭＡ）による擬似雑音符号に代えて、周波数ホッピング方式の符号分割多重（ＦＨ−ＣＤＭＡ）、時間ホッピング方式の符号分割多重（ＴＨ−ＣＤＭＡ）等によって拡散符号を出力するように構成しても良い。

基準周波数発生装置５１，５１ｘに用いられる電圧制御発振器３３の周波数は１０ＭＨｚとすることに限らず、ユーザが要求する信号周波数に応じて別の周波数のものを使用しても良い。また、第１出力端子５８、第２出力端子５９及び第３出力端子６０のうち一部を省略する構成であっても良い。

基準周波数発生装置５１，５１ｘが備えるＤＬＬ回路５５においては、ループフィルタ３２に代えてＰＩＤ（ＰＩ）制御器を用いることができる。また、電圧制御発振器３３（ＶＣＯ）に代えて、デジタル制御発振器（ＤＣＯ）を用いることができる。

第１出力端子５８から出力される１０ＭＨｚの信号、及び第２出力端子５９から出力される１Ｈｚの信号のタイミングは、必ずしもＵＴＣ１秒と一致している必要はなく、ユーザ側装置（ユーザシステム）で定められた基準に応じて様々に変更することができる。例えば、１０ＭＨｚ及び１Ｈｚの信号のタイミングがＧＰＳ（ＧＮＳＳ）の基準時刻に一致するように構成することができる。

第２実施形態の基準周波数発生システム７１において、基準周波数発生装置５１ｘは、位相比較器９４から得られた遅延量をそのままデジタルデータ化し、ＰＮコードに重畳して基準周波数発生装置５１ｘ側へ出力しても良い。この場合、それを受信した基準周波数発生装置５１ｘの側で、２で除算する処理を行うことになる。

また、基準周波数発生装置５１ｘは、入力されたデータ変調ＰＮコードに同期する１秒ＰＮコードを戻しＰＮコードとして出力することに代えて、入力されたデータ変調ＰＮコードそのものを戻しＰＮコードとして出力する構成に変更することもできる。この場合でも、当該戻しＰＮコードに同期する戻し１ＰＰＳ信号をＤＬＬ回路９３により得ることができ、ＧＰＳ受信機１１ｘ側は前記の実施形態と同様に遅延量を得ることができる。

基準周波数発生システム７１において、乗算器８３，８４、電圧制御発振器８５、復調器８６、及び変調器９１のうち一部又は全部を、基準周波数発生装置５１ｘに内蔵させるように変更することもできる。また、乗算器９２、ＤＬＬ回路９３、位相比較器９４、電圧制御発振器９５、ＰＬＬ回路９６、キャリア信号供給源８１、及び変調器８２のうち一部又は全部を、ＧＰＳ受信機１１ｘに内蔵させるように変更することもできる。

１１，１１ｘ ＧＰＳ受信機（タイミング信号供給装置）
１６ ベースバンド処理部（測位演算部）
２６ ＰＮコード出力端子（拡散符号出力部）
５１，５１ｘ 基準周波数発生装置（基準信号発生装置）
５５ ＤＬＬ回路（コード同期回路）

Claims (13)

1. タイミング信号供給装置と、
   基準信号発生装置と、
   を備え、
   前記タイミング信号供給装置は、
   全地球測位システムの衛星から受信した測位信号に基づいて測位計算を行う測位演算部と、
   前記測位演算部の計算結果に基づき、所定のタイミングに同期したタイミング信号を周期的な拡散符号によって出力することが可能な拡散符号出力部と、
   を備え、
   前記基準信号発生装置は、
   前記タイミング信号供給装置から供給された拡散符号にロック可能なコード同期回路と、
   前記コード同期回路からの信号を基準信号として出力する基準信号出力部と、
   を備えることを特徴とする基準信号発生システム。
2. 請求項１に記載の基準信号発生システムであって、
   前記タイミング信号供給装置から出力される拡散符号をキャリア信号で変調する変調器と、
   前記変調器で変調されて伝送された信号を復調して拡散符号を得る復調器と、
   を備え、
   前記復調器により得られた拡散符号が前記基準信号発生装置に入力されることを特徴とする基準信号発生システム。
3. 請求項１又は２に記載の基準信号発生システムであって、
   前記基準信号発生装置は、前記タイミング信号供給装置から供給された拡散符号又はそれに同期する拡散符号を出力して戻すための戻し拡散符号出力部を備え、
   前記基準信号発生システムは、遅延量検出部を備え、
   前記遅延量検出部は、前記戻し拡散符号出力部から出力されて前記タイミング信号供給装置側へ戻された戻し拡散符号が、当該タイミング信号供給装置が出力する拡散符号に対して遅れている遅延量を検出し、
   前記基準信号発生装置から出力される基準信号の位相が前記遅延量に基づいて調整されることを特徴とする基準信号発生システム。
4. 全地球測位システムの衛星から受信した測位信号に基づいて測位計算を行う測位演算部と、
   前記測位演算部の計算結果に基づき、所定のタイミングに同期したタイミング信号を周期的な拡散符号によって出力することが可能な拡散符号出力部と、
   を備えることを特徴とするタイミング信号供給装置。
5. 請求項４に記載のタイミング信号供給装置であって、
   前記拡散符号は擬似雑音符号であることを特徴とするタイミング信号供給装置。
6. 請求項４又は５に記載のタイミング信号供給装置であって、
   前記拡散符号の符号パターンが先頭に戻るタイミングに関する信号を出力する先頭タイミング出力部を備えることを特徴とするタイミング信号供給装置。
7. 請求項４から６までの何れか一項に記載のタイミング信号供給装置であって、
   複数の前記拡散符号を重畳して前記拡散符号出力部から出力可能に構成されていることを特徴とするタイミング信号供給装置。
8. 請求項４から７までの何れか一項に記載のタイミング信号供給装置であって、
   前記拡散符号に他のデータ信号を重畳して前記拡散符号出力部から出力可能に構成されていることを特徴とするタイミング信号供給装置。
9. 請求項４から８までの何れか一項に記載のタイミング信号供給装置であって、
   前記タイミング信号供給装置と、前記拡散符号の出力先である出力先装置と、を接続する接続経路に起因する伝送遅延に関する情報を送信可能に構成されていることを特徴とするタイミング信号供給装置。
10. 請求項４から９までの何れか一項に記載のタイミング信号供給装置であって、
    前記拡散符号出力部から出力される拡散符号の位相が、前記タイミング信号供給装置と、当該拡散符号の出力先である出力先装置と、を接続する接続経路に起因する伝送遅延を補正するように調整されることを特徴とするタイミング信号供給装置。
11. 所定のタイミングに同期した周期的な拡散符号にロック可能なコード同期回路と、
    前記コード同期回路からの信号を基準信号として出力する基準信号出力部と、
    を備えることを特徴とする基準信号発生装置。
12. 請求項１１に記載の基準信号発生装置であって、
    遅延に関する信号である遅延信号を入力するための遅延信号入力部と、
    前記遅延信号に基づいて、前記基準信号出力部から出力される基準信号の位相を調整する調整部と、
    を備えることを特徴とする基準信号発生装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の基準信号発生装置であって、
    前記基準信号出力部には、前記コード同期回路からの信号に同期した周期的な拡散符号を出力することが可能な拡散符号出力部が含まれていることを特徴とする基準信号発生装置。

Images