JP2011247637A - 受信機、復調方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】擬似雑音コードに対応するレプリカコードを生成するコード発生器321と、互いに異なる複数のコード位相制御量を設定する制御量設定部1323と、各コード位相制御量に基づいてレプリカコードと擬似雑音コードとの相関処理を行う相関処理部30と、各コード位相制御量に基づく相関処理により得られる各相関結果に基づいてコード位相差を算出するコード位相差算出部1324とを備える。
【選択図】図3
Description
以下、本発明のGNSS受信機の一実施形態を図面を参照して説明する。実施形態に係るGNSS受信機は、例えばGPS(Global Positioning System)に用いられるGPS受信機である。
図1に示すシステムでは、GPS受信機100は、アンテナ11、RF(Radio Frequency)部12およびベースバンド部13を備える。
図1では、プロセッサ132は、ROM1321およびRAM1322を備える。なお、ROM1321は、プロセッサ132とは別に構成し、プロセッサ132に外付けする構成も可能である。
図2は、RF部12の構成を説明するためのブロック図である。
図2に示すように、RF部12は、高周波増幅部121、ミキサ122、AGC(Automatic Gain Control)123、A/D変換器124、基準周波数源125、周波数シンセサイザ126およびA/D変換器127を備える。高周波増幅器121は、高周波信号RFを受信して増幅する。
なお、図2には図示されていないが、高周波信号RFの雑音を少なくするために、高周波増幅器121の前段、または、アンテナ11内において、LNA(Low Noise Amplifier)を設けるようにしてもよい。
A/D変換器124は、ミキサ122の出力信号を2値(1ビット)のデジタル信号に変換して中間周波数信号IFを出力する。この変換は、例えば、リミッタがミキサ122からの出力信号を2値に変換して行われるようにしてもよい。また、この実施形態では、一例として、1ビットのデジタル信号に変換する場合について説明するが、2ビットなどのデジタル信号に変換することも可能である。
図3は、ベースバンド部13を構成する各信号処理部131およびプロセッサ132の構成を説明するためのブロック図である。なお、以下の説明において、各信号処理部131に共通の説明では単に各信号処理部が単に信号処理部131として参照される。信号処理部131は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のデジタル回路で実現することが可能である。
さらに、信号処理部131は、レジスタ320、コード発生器(レプリカコード生成部)321およびコードNCO(Numerically Controlled Oscillator)322を備える。
プロセッサ132は、中間周波数信号(衛星信号)の捕捉およびトラッキングの処理のほか、後述するコード位相制御量の設定、コード位相差の算出、相関結果の合成処理等を実行する。そのために、この実施形態では、図3に示すように、プロセッサ132は、制御量設定部1323、コード位相差算出部1324および合成部1325を備える。これらの機能は、例えば、プロセッサ132がROM1321に記録されたプログラムを読み出し、そのプログラムに従って動作することで実現される。
制御量設定部1323は、互いに異なる複数のコード位相制御量の設定を行う。この設定の処理については、後で詳細に説明する。
なお、この実施形態では、制御量設定部1323およびコード位相差算出部1324は、中間周波数信号IFが捕捉され、捕捉された中間周波数信号IFのトラッキング処理時において動作する場合について説明する。
トラッキング処理は、中間周波数信号IFに追従しながら、相関のピーク(追尾点)を継続して追跡するための目的で行われる。トラッキング処理としては、C/Aコードのトラッキング処理と、搬送波周波数のトラッキング処理とがある。
この実施形態では、C/Aコードのチップレートを1.023MHz、中間周波数信号IFの周波数を80MHzとし、使用されるチャネルの数を2つとした場合を例に説明するため、オフセット値αは、0.006チップ程度(=1.023/{80×2})(例えば、遅れ)となる。なお、αの値は、上述した例に限られず、指定される値に変更してもよいし、定期的に変更するようにしてもよい。
図5は、2つの信号処理部131A,131Bで生成されるレプリカコードの位相差tを説明するための図であって、(a)は受信されたC/Aコードの先頭チップ、(b)は信号処理部131Aで生成されるレプリカコードの先頭チップ、(c)は信号処理部131Bで生成されるレプリカコードの先頭チップのパターンを示すものである。
例えば(b)のレプリカコードは、(a)のC/Aコードと同じ位相となるが、(c)のレプリカコードの位相は、(b)のレプリカコードよりα(例えば、0.006チップ程度)だけ遅延する。
合成部1325は、複数の信号処理部(この実施形態では、2つの信号処理部131A,131B)の各々が出力する相関結果を合成する。この合成例について、図6を参照して説明する。
また、コード位相差算出部1324は、上述の推定されたピークから、図6(a)の相関結果Pのコード位相差が上記ピークに近づくように図6(a)の相関結果Pのコード位相差を補正することも可能である。
次に、本実施形態のGPS受信機100におけるベースバンド部13の動作について説明する。
図7は、ベースバンド部13の動作を示すフローチャートである。
図7において、例えば信号処理部131Aのベースバンド部13がRF部12からGPS信号、すなわち中間周波数信号IFを入力すると、プロセッサ132は、その中間周波数信号IF(同相信号Iおよび直交信号Q)に対する相関処理の相関結果(この実施形態では、信号処理部131Aの相関器323〜336の出力)に基づいて、中間周波数信号IFの捕捉処理を行う(ステップS101)。
図8において、プロセッサ132(制御量設定部1323)では先ず、互いに異なる複数のコード位相制御量φ2,φ21(図4参照)を設定する(ステップS1021)。そして、各信号処理部131A,131Bでは、対応するコード位相制御量φ2またはφ21に基づいて複数のレプリカコードE1,E2,・・・,L3(全部で7種類)を生成し(ステップS1022)、各レプリカコードE1,E2,・・・,L3と、中間周波数信号IFに含まれるC/Aコードとの相関処理を行う(ステップS1023)。この場合、図3に示した信号処理部131と同様に、信号処理部131Aでは、ステップS1022において、コード位相制御量φ2に基づいて7種類のレプリカコードE1,E2,・・・,L3を生成し、次のステップS1023で、各レプリカコードE1,E2,・・・,L3とC/Aコードとの相関処理を行う。
ステップS103において、プロセッサ132(合成部1325)は、2つの信号処理部131A,131Bの各々から出力される相関結果を合成する。図6(c)の合成例では、2つの信号処理部131A,131Bでの相関結果が組み合わされるため、各相関結果の間隔が2αからαとなる。そのため、合成後の相関の距離分解能が2倍になる。
以上説明したように、本実施形態のGPS受信機100においては、チャネル毎に、互いに異なるコード位相制御量φ2,φ21に基づく相関処理を行い、各チャネルでの相関処理により得られた相関結果に基づいて、相関値のピークとなるコード位相差を得る。従って、マルチパス等による測位誤差が抑制され、高精度の復調が可能となる。
また、本実施形態では、レプリカコードをクロックCLKに応じて相関処理部30へ出力するレジスタ320が備えられる。これにより、同一のクロックでコード位相差が互いに異なる複数のレプリカコードが生成され、相関の距離分解能が向上することになる。従って、クロック周波数を変えることなく、衛星信号の復調の高精度化を行うことができる。
第1実施形態のGPS受信機では、トラッキング処理時において、2つの信号処理部を並列処理し、各信号処理部において相関処理を行う場合を例にしたが、これに限られない。3つ以上の信号処理部を並列処理させるようにしてもよい。
本実施形態では、一例として、トラッキング処理時において、4つの信号処理部が相関処理を行う場合について、図面を参照して説明する。本実施形態におけるシステムの全体の構成は、第1実施形態で説明したもの(図1〜図3)と同様であるが、3つの信号処理部内のコード位相制御量の値が第1実施形態のものと異なる。なお、以下の説明において、理解の容易のために、4つの信号処理部を、信号処理部131A、信号処理部131B、信号処理部131C、信号処理部131Dとして参照される。
以下では、本実施形態におけるトラッキング処理時の各信号処理部およびプロセッサ132の動作について、第1実施形態のものとの差異を中心に説明する。
図9では、一例として、プロセッサ132(制御量設定部1323)が、信号処理部131Aから出力される相関結果(すなわち、14個の相関器323〜336の出力)に基づいて、4つの信号処理部131A,131B,131C,131Dの各々に対し、キャリア位相制御量φ1、および、互いに異なる複数のコード位相制御量φ2,φ31(φ2+β),φ32(φ2+2β),φ33(φ2+3β)を設定する場合の動作を表している。なお、信号処理部131A,131B,131C,131Dに対してキャリア位相制御量φ1が設定されている点は、図4に示したプロセッサ132の場合と同様である。
次に、第3実施形態のGPS受信機について説明する。
上記各実施形態では、トラッキング処理時において、複数のチャネル内の信号処理部を並列処理した例について説明したが、この実施形態のGPS受信機では、1つのチャネル内の信号処理部を利用する。本実施形態に係るGPS受信機を含むシステムは、全体の構成は図1〜3に示した第1実施形態のものと同じであるが、プロセッサ132の制御量設定部1323、コード位相差算出部1324および合成部1325の機能が第1実施形態のものと異なる。
以下では、本実施形態における制御量設定部1323、コード位相差算出部1324および合成部1325の機能について、第1実施形態のものとの差異を中心に説明する。
上述した各実施形態に係るGPS受信機は例示に過ぎず、これに基づいて以下に示すような変更を行うことが可能である。
例えば第1実施形態の場合には、図7を参照すると、ステップS101の捕捉処理において、図8の一連の処理が行われる。そして、合成部1325またはコード位相差算出部1324は、複数のチャネルで得られた相関結果に基づいてコード位相差を算出する処理(図7のステップS103またはS104に示した処理)を行う。
12 RF部
13 ベースバンド部
100 GPS受信機
131 信号処理部
1323 制御量設定部
1324 コード位相差算出部
1325 合成部
Claims (10)
- 擬似雑音コードによって変調された衛星信号を復調するためのGNSS受信機であって、
前記擬似雑音コードに対応するレプリカコードを生成するレプリカコード生成部と、
互いに異なる複数のコード位相制御量を設定する制御量設定部と、
前記各コード位相制御量に基づいて前記レプリカコードと前記擬似雑音コードとの相関処理を行う少なくとも1つの相関処理部と、
前記各コード位相制御量に基づく相関処理により得られる各相関結果に基づいてコード位相差を算出するコード位相差算出部と、
を備えることを特徴とするGNSS受信機。 - 請求項1に記載のGNSS受信機において、
前記制御量設定部は、前記複数のコード位相制御量のうち、第1コード位相制御量に基づいて相関処理された相関結果に基づいて、互いに異なる複数のコード位相制御量を設定する、GNSS受信機。 - 請求項2に記載のGNSS受信機において、
前記制御量設定部は、前記相関処理により求められた相関値がピークとなる第1コード位相制御量から所定量をオフセットすることで、前記互いに異なる複数のコード位相制御量を設定する、GNSS受信機。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のGNSS受信機において、
前記コード位相差算出部は、前記相関処理により求められる相関値から得られる相関カーブに基づいてコード位相差を算出する、GNSS受信機。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のGNSS受信機において、
前記各コード位相制御量に基づく相関処理により得られる各相関結果を合成する合成部をさらに備え、
前記コード位相差算出部は、前記合成された相関結果に基づいてコード位相差を算出する、GNSS受信機。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のGNSS受信機において、
前記相関処理部は、複数チャネルの各々に対応して構成される、GNSS受信機。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のGNSS受信機において、
前記制御量設定部は、所定時間毎に、互いに異なる複数のコード位相制御量を設定し、
前記相関処理部は、前記所定時間毎の各コード位相制御量に基づいて相関処理を行う、GNSS受信機。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のGNSS受信機において、
前記生成されたレプリカコードをクロックに応じて前記相関処理部へ出力するレジスタをさらに備える、GNSS受信機。 - 擬似雑音コードによって変調された衛星信号を復調するための復調方法であって、
互いに異なる複数のコード位相制御量を設定するステップと、
前記擬似雑音コードに対応するレプリカコードを生成するステップと、
前記各コード位相制御量に基づいて前記レプリカコードと前記擬似雑音コードとの相関処理を行うステップと、
前記各コード位相制御量に基づく相関処理により得られる各相関結果に基づいてコード位相差を算出するステップと、
を備えることを特徴とする復調方法。 - 請求項9に記載の復調方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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