JP2012037286A

JP2012037286A - 受信装置、受信方法及び携帯端末

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Publication number: JP2012037286A
Application number: JP2010175639A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Tanaka; 勝之田中; Hideki Awata; 英樹粟田; Hideki Takahashi; 英樹高橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: EP2602642A1; TWI432764B; EP2602642A4; US20130093621A1; JP5655419B2; CN103026259A; WO2012017905A1; TW201219814A; KR20140001819A

Abstract

【課題】スリープ期間における平均電力及びピーク電力の低下を図ることが可能な受信装置を提供する。
【解決手段】衛星からの信号を受信する受信部と、受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換部と、同期捕捉とキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉部と、中間周波数信号に含まれるメッセージを復調する同期保持部と、を備え、同期保持部は、拡散符号に同期する拡散コードを生成する拡散コード生成部を含み、同期保持部は所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照し、測位動作を行わないスリープ期間においてはカウンタのみを動作させ、スリープ期間が終了すると、制御部は前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てられた拡散コード生成部を起動させる、受信装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信装置、受信方法及び携帯端末に関する。

近年、カーナビゲーション機器や携帯電話、デジタルスチルカメラなどの様々な電子機器に、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）を利用した測位機能が搭載されている。典型的には、電子機器においてＧＰＳを利用する場合、ＧＰＳモジュールにおいて４個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信信号に基づいて機器の位置を測定し、測定結果が表示装置の画面などを介してユーザに通知される。より具体的には、ＧＰＳモジュールは、受信信号を復調して各ＧＰＳ衛星の軌道データを獲得し、当該軌道データ、時間情報及び受信信号の遅延時間から機器の３次元位置を連立方程式により導き出す。受信の対象とするＧＰＳ衛星が４個以上必要となるのは、モジュール内部の時間と衛星の時間との間の誤差の影響を除去するためである。

ここで、ＧＰＳ衛星から送信される信号（Ｌ１帯、Ｃ／Ａコード）は、５０ｂｐｓのデータを符号長１０２３、チップレート１．０２３ＭＨｚのＧｏｌｄ符号でスペクトラム拡散したスペクトラム拡散信号をさらに１５７５．４２ＭＨｚのキャリアを用いてＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調した信号である。従って、ＧＰＳモジュールがＧＰＳ衛星から上記信号を受信するには、拡散符号、キャリア及びデータの同期をとる必要がある。

一般的に、電子機器に搭載されるＧＰＳモジュールは、受信信号のキャリア周波数を数ＭＨｚ以内の中間周波数（ＩＦ：ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）に周波数変換した後、上述した同期処理等を行う。典型的な中間周波数は、例えば、４．０９２ＭＨｚ又は１．０２３ＭＨｚ、０Ｈｚなどである。通常、受信信号の信号強度は熱雑音の信号強度よりも小さく、Ｓ／Ｎは０ｄＢを下回るものの、スペクトラム拡散方式の処理利得により信号を復調することが可能である。ＧＰＳ信号の場合、データ長１ｂｉｔに対する処理利得は、例えば１０Ｌｏｇ（１．０２３ＭＨｚ／５０）≒４３ｄＢである。

従来は、ＧＰＳ受信機の主な用途はカーナビゲーションだったが、近年は携帯電話やディジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣ）等にも搭載されるようになり、ＧＰＳ受信機の市場は広がる傾向にある。性能面においても高感度化が進み、受信感度−１５０〜−１６０ｄＢｍのＧＰＳ受信機が普及している。これは半導体プロセスの微細化によりＩＣの集積度が高まったことで大規模な回路を低コストでできるようになったことが寄与しており、消費電力も低くなってきている。

従来のカーナビゲーションに用いるＧＰＳ受信機の用途においては、基本的に連続測位（典型的には１秒に１回）であり、車の大容量バッテリから電源供給してもらえるので、動作時の消費電力は問題になることはあまり無かった。一方、近年の簡易ナビゲーションシステム（ＰｅｒｓｏｎａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅ−ＰＮＤ）、携帯電話、ＤＳＣ、その他のいわゆるモバイル機器の電源は小型バッテリで、ＰＮＤを除けば、必ずしも連続測位は必要ではない。モバイル機器にとって、バッテリの持続時間は極めて重要な要素で、搭載したＧＰＳ受信機を従来と同様に動作させたためにバッテリの持続時間が極度に短くなり、モバイル機器本来の機能を損ねる事態は避けなければならない。前記の通り、近年のＧＰＳ受信機の低消費電力化は進んではいるが、連続動作時の消費電力はモバイル機器にとって充分ではなく、間欠的な動作により低電力動作させるケースが多い。間欠動作させることで測位の頻度は下がるが、測位しない場合に回路全体または一部を除く大半の電力を落とすことで、平均電力を確実に下げる効果が期待できる。

ＧＰＳ受信機における間欠動作は、測位を行わない時は必要最小限の回路以外は動作を停止するスリープ状態とし、電力の時間平均を下げることで低電力化するものである。スリープ状態で動作させる必要最小限の回路は、典型的には周波数の低いリアルタイムクロック（以下、ＲＴＣ。周波数は３２．７６８ｋＨｚが一般的）と衛星の軌道や時刻情報等を保持するためのバックアップメモリである。間欠動作が機能するためには、スリープ状態からの復帰後に短時間で各衛星からの受信信号の同期を再確立できなければならない。

受信信号の同期の再確立を行う最も単純な方法は、復帰後に通常のＧＰＳ受信機の電源ＯＮ時と同じ初期起動を行うことである。通常のＧＰＳ受信機の初期起動は衛星の軌道情報であるエフェメリスとアルマナックの使用可・不可によって、コールドスタート、ウォームスタート、ホットスタートの３種類に分けられる。エフェメリスは個別に衛星から放送され、測位計算に用いられるほど精度は高いが有効期限は短い軌道情報である。一方のアルマナックは全衛星から共通に放送される全衛星の粗い軌道情報で有効期限は長く、受信可能な衛星を特定するのに役立つ。コールドスタートは双方の軌道情報が使用不可の場合、ウォームスタートはアルマナックのみ使用可、ホットスタートは双方の軌道情報が使用可の場合の初期起動で、前２者は測位に至るまで通常３０秒程度を要するが、ホットスタートは数秒と短く、好条件下では１秒以下も可能である。

同期の再確立に通常のＧＰＳ受信機の初期起動を行う間欠動作の方法では、最初にコールドまたはウォームスタートで初期測位を確立した後で間欠動作に移行し、短時間で測位可能なホットスタートを行うのが一般的である。この方法の場合、ＧＰＳ受信機においては衛星の受信信号に対して同期を捕捉する同期捕捉部が動作する。同期捕捉部は処理負荷が大きいため、同期を保持する同期保持部より消費電力がずっと大きいケースが多いので、平均電力よりピーク電力がバッテリで規定される場合には不都合である。

ピーク電力を下げるために、同期捕捉部を使わず、同期保持部のみで同期を再確立する方法がある。そのためには、スリープ期間においても精度の高い時間情報を維持する方法を持ち、スリープ状態から復帰後に拡散コードの１ｃｈｉｐ（１／１．０２３μ秒）以内の精度で同期保持回路を起動させられなければならない。拡散コード１ｃｈｉｐ以内の精度があれば、拡散コードの同期を行う遅延ロックループ（ＤＬＬ）は瞬時に同期させることが可能である。一般に同期保持部は同期を保持する同期保持回路を複数持っており、複数の衛星を同時に受信し、それぞれの衛星に対して同期を保持できるが、時間を計測する発振器の発振周波数の精度と安定性の関係で、スリープ期間が長いほど精度の高い時間情報を維持するのは難しくなる。

スリープ期間において精度の高い時間情報を維持するために、スリープする前に精度の低いＲＴＣの周波数（数十ｐｐｍ）を精度の高いＧＰＳ受信用発振器（温度補償されたＴＣＸＯを使用するのが一般的で、ＧＰＳ用の場合の一例としては０．５ｐｐｍ）によるカウンタを使って計測した結果を記憶しておき、スリープ状態から復帰後、ＲＴＣによる経過時間にスリープ前の計測結果を用いて誤差補正する方法がある（特許文献１）。この方法を用いると、スリープ時にはＲＴＣのみ動作し、ＧＰＳ受信用発振器は停止させ、かつ、スリープから復帰後に同期捕捉部を使わずに同期を再確立できるため、かなりの低電力化を期待できる。

特許第４１６４６６２号

ただし、同期保持部のみで瞬時の同期の再確立が可能かどうかはＧＰＳ受信機自体の移動速度に加え、計測の精度、スリープ時間の長さ、スリープ中のＲＴＣおよびＧＰＳ受信用発振器の安定度に依存する。特に通常は温度補償されないＲＴＣの安定度が支配的要因となって、実用においては計測結果が時々刻々変化し、スリープから復帰後の誤差補正においてずれが生じるため、スリープ時間をあまり長く取れない。スリープから復帰後の測位演算には一定の時間が必要なので、間欠動作のＯＮ−ＯＦＦ比を大きくできないと、平均電力に関してはホットスタートによる初期測位を行う方法に対するメリットがなくなる。また、ＲＴＣの安定性のばらつきは大量生産される製品に対する動作保証を難しくする。

ＧＰＳ受信機に対する要求は、搭載される製品の性質によって異なるが、カーナビゲーションのような連続測位とＤＳＣに典型的な単発測位との中間的な要求、すなわち、位置データのロギングのような測位頻度を下げて準連続的に測位を低電力で行いたい要求には、ＲＴＣの安定性に制約を受けない、安定度の高い間欠動作が期待される。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、スリープ期間中に計時機能のみを作動させ、スリープから復帰する際に計時機能の計測結果から、拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算して再同期することで、平均電力及びピーク電力の低下を図ることが可能な、新規かつ改良された受信装置、受信方法及び携帯端末を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、全地球測位システムにおける衛星からの信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部が変換した中間周波数の信号における拡散符号の位相を検出する同期捕捉と前記中間周波数の信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉部と、前記同期捕捉部によって検出された前記拡散符号の位相及び前記同期捕捉部によって検出された前記キャリア周波数を、複数の前記衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネルのそれぞれに対して前記衛星毎に割り当てて設定し、設定した前記拡散符号の位相及び前記キャリア周波数を用いて前記拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、前記中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期保持部と、前記同期保持部が復調したメッセージを用いた測位演算を含む動作制御を実行する制御部と、を備え、前記同期保持部は、前記拡散符号に同期する拡散コードを生成する拡散コード生成部を含み、前記同期保持部は所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照し、測位動作を行わないスリープ期間においては前記カウンタのみが動作して前記同期保持部は拡散コードの生成を停止し、前記スリープ期間が終了すると、前記制御部は前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てられた前記拡散コード生成部を起動させる、受信装置が提供される。

上記受信装置は、前記クロックより消費電力が少ないリアルタイムクロックと、前記スリープ期間においても値を保持出来るメモリと、をさらに備え、前記制御部は、前記スリープ期間に入る前に前記リアルタイムクロックにおける前記カウンタの値を少なくとも２点以上参照して前記メモリに記憶し、前記スリープ期間に入ると前記カウンタの代わりに前記リアルタイムクロックを動作させ、前記スリープ期間が完了すると前記メモリに記憶した前記カウンタの値を用いて前記リアルタイムクロックによる経過時間を前記カウンタによる経過時間に換算し、換算後の該経過時間の情報を用いて拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てられた拡散コード生成部を起動させてもよい。

前記制御部は、任意の２時点間の前記カウンタの値と該時点間における前記リアルタイムクロックによる経過時間の比を１つ以上前記メモリに記憶し、前記スリープ期間が完了すると前記メモリに記憶した経過時間の比の情報を用いて前記カウンタによる経過時間と前記リアルタイムクロックによる経過時間の比を予測して、該予測結果を用いて前記リアルタイムクロックによる経過時間を前記カウンタによる経過時間に換算するようにしてもよい。

前記リアルタイムクロックによる経過時間の比が所定値以下の場合には前記スリープ期間において前記カウンタの代わりに前記リアルタイムクロックを動作させ、前記リアルタイムクロックによる経過時間の比が前記所定値を超える場合には前記スリープ期間において前記カウンタのみを動作させてもよい。

前記制御部は、前記スリープ期間における前記衛星のドップラシフトの変化量を考慮して前記スリープ期間が終了した時点の前記数値型制御発振器の値を補正するようにしてもよい。

前記拡散コード生成部は、数値型制御発振器と、前記数値型制御発振器の出力信号を受けて拡散符号を発生する拡散符号発生器と、を含んでいてもよい。

前記スリープ期間において、前記受信部、前記周波数変換部、前記同期捕捉部及び前記制御部は動作を停止するようにしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、全地球測位システムにおける衛星からの信号を受信する受信ステップと、前記受信部が受信した受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで変換した中間周波数の信号における拡散符号の位相を検出する同期捕捉と前記中間周波数の信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉ステップと、前記拡散符号に同期する拡散コードを生成し、所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照する同期保持部を用いて、前記同期捕捉ステップによって検出された前記拡散符号の位相及び前記同期捕捉ステップによって検出された前記キャリア周波数を、複数の前記衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネルのそれぞれに対して前記衛星毎に割り当てて設定し、設定した前記拡散符号の位相及び前記キャリア周波数を用いて前記拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、前記中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期保持ステップと、前記同期保持ステップが復調したメッセージを用いた測位演算を含む動作制御を実行する制御ステップと、測位動作を行わないスリープ期間においては前記カウンタのみを動作させて拡散コードの生成を停止し、前記スリープ期間が終了すると前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に拡散コードの生成を再開する間欠動作ステップと、を含む、受信方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、全地球測位システムにおける衛星からの信号を受信する受信ステップと、前記受信部が受信した受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで変換した中間周波数の信号における拡散符号の位相を検出する同期捕捉と前記中間周波数の信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉ステップと、前記拡散符号に同期する拡散コードを生成し、所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照する同期保持部を用いて、前記同期捕捉ステップによって検出された前記拡散符号の位相及び前記同期捕捉ステップによって検出された前記キャリア周波数を、複数の前記衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネルのそれぞれに対して前記衛星毎に割り当てて設定し、設定した前記拡散符号の位相及び前記キャリア周波数を用いて前記拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、前記中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期保持ステップと、前記同期保持ステップが復調したメッセージを用いた測位演算を含む動作制御を実行する制御ステップと、測位動作を行わないスリープ期間においては前記カウンタのみを動作させて拡散コードの生成を停止し、前記スリープ期間が終了すると前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に拡散コードの生成を再開する間欠動作ステップと、を実行させる、コンピュータプログラムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記受信装置との間で命令及び情報の授受を実行する、携帯端末が提供される。

以上説明したように本発明によれば、スリープ期間中に計時機能のみを作動させ、スリープから復帰する際に計時機能の計測結果から、拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算して再同期することで、平均電力及びピーク電力の低下を図ることが可能な、新規かつ改良された受信装置、受信方法及び携帯端末を提供することができる。

本発明に関連するＧＰＳモジュールの構成を示すブロック図である。図１の同期捕捉部のより詳細な構成の一例を示すブロック図である。図１の同期捕捉部のより詳細な構成の他の例を示すブロック図である。デジタルマッチドフィルタから出力される相関信号のピークの一例を示す説明図である。衛星の軌道情報であるエフェメリスとアルマナックのデータ構造を示す説明図である。ホットスタートによる間欠動作の概念を示す説明図である。図１に示したＧＰＳモジュール１０に含まれる同期保持部５０の構成を示す説明図である。図７に示したチャンネル回路１００の構成を示す説明図である。受信信号における拡散符号と拡散コード生成器の位相がＤＬＬの制御によって同期が保持されている状態を示す説明図である。受信信号と経過時間との関係を示す説明図である。拡散コード生成器のスタート時点を衛星毎に適切に設定する例を示す説明図である。衛星のドップラシフトの変化例をグラフで示す説明図である。ＧＰＳモジュール１０の動作を示す流れ図である。ＣＰＵ６０がＲＴＣ６４の時刻の変わり目においてカウンタ９０の値を読む場合について示す説明図である。時間とともに変化するＲＴＣ６４の周波数の変化の一例を示す説明図である。本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０が内蔵されたデジタルスチルカメラ２００の構成を示す説明図である。本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０と及びデジタルスチルカメラ２００の動作を示す流れ図である。本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０と及びデジタルスチルカメラ２００の動作を示す流れ図である。本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０と及びデジタルスチルカメラ２００の動作を示す流れ図である。本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０と及びデジタルスチルカメラ２００の動作を示す流れ図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．本発明の一実施形態＞
［１−１．本発明に関連するＧＰＳモジュールのハードウェア構成］
［１−２．同期再確立の方法］
＜２．ＧＰＳモジュールが内蔵される機器の説明＞
＜３．まとめ＞

［１−１．ＧＰＳモジュールのハードウェア構成］
まず、本発明に関連するＧＰＳモジュールのハードウェア構成について説明する。図１は、本発明に関連するＧＰＳモジュール１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。以下、図１を用いてＧＰＳモジュールのハードウェア構成について説明する。

図１を参照すると、ＧＰＳモジュール１０は、アンテナ１２、周波数変換部２０、同期捕捉部４０、同期保持部５０、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）６０、ＲＴＣ（ＲｅａｌＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）６４、タイマ６８、メモリ７０、ＸＯ（水晶発振器、Ｘ’ｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）７２、ＴＣＸＯ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＸ’ｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）７４、及び逓倍／分周器７６を備える。

ＸＯ７２は、所定の周波数（例えば、３２．７６８ｋＨｚ程度）を有する信号Ｄ１を発振させ、発振した信号Ｄ１をＲＴＣ６４へ供給する。ＴＣＸＯ７４は、ＸＯ７２と異なる周波数（例えば、１６．３６８ＭＨｚ程度）を有する信号Ｄ２を発振し、発振した信号Ｄ２を逓倍／分周器７６及び周波数シンセサイザ２８へ供給する。

逓倍／分周器７６は、ＴＣＸＯ７４から供給された信号Ｄ２を、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、逓倍若しくは分周、又はそれら双方を行なう。そして、逓倍／分周器７６は、逓倍、分周又はその双方を行った信号Ｄ４を、周波数変換部２０の周波数シンセサイザ２８、ＡＤＣ３６、ＣＰＵ６０、タイマ６８、メモリ７０、同期捕捉部４０、及び同期保持部５０へ供給する。

アンテナ１２は、全地球測位システムの衛星であるＧＰＳ衛星から送信された航法メッセージなどを含む無線信号（例えば、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアが拡散されたＲＦ信号）を受信し、当該無線信号を電気信号Ｄ５に変換して周波数変換部２０へ供給する。

周波数変換部２０は、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２、ＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）２４、増幅器２６、周波数シンセサイザ２８、乗算器３０、増幅器３２、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）３４、及びＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）３６を備える。この周波数変換部２０は、以下に示すように、アンテナ１２により受信された１５７５．４２ＭＨｚの高い周波数を有する信号Ｄ５を、デジタル信号処理の容易化のために、例えば１．０２３ＭＨｚ程度の周波数を有する信号Ｄ１４にダウンコンバージョンする。

ＬＮＡ２２は、アンテナ１２から供給された信号Ｄ５を増幅し、ＢＰＦ２４へ供給する。ＢＰＦ２４は、ＳＡＷフィルタ（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅＦｉｌｔｅｒ）から構成され、ＬＮＡ２２により増幅された信号Ｄ６の周波数成分のうちで、特定の周波数成分のみを抽出して増幅器２６へ供給する。増幅器２６は、ＢＰＦ２４により抽出された周波数成分を有する信号Ｄ７（周波数Ｆ_ＲＦ）を増幅し、乗算器３０へ供給する。

周波数シンセサイザ２８は、ＴＣＸＯ７４から供給される信号Ｄ２を利用し、ＣＰＵ６０からの指示Ｄ９に基づいて周波数Ｆ_ＬＯを有する信号Ｄ１０を生成する。そして、周波数シンセサイザ２８は、生成した周波数Ｆ_ＬＯを有する信号Ｄ１０を乗算器３０へ供給する。

乗算器３０は、増幅器２６から供給される周波数Ｆ_ＲＦを有する信号Ｄ８と、周波数シンセサイザ２８から供給される周波数Ｆ_ＬＯを有する信号Ｄ１０を乗算する。即ち、乗算器３０は、高周波信号をＩＦ（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号Ｄ１１（例えば、１．０２３ＭＨｚ程度の周波数を有する中間周波数信号）にダウンコンバージョンする。

増幅器３２は、乗算器３０によりダウンコンバージョンされたＩＦ信号Ｄ１１を増幅し、ＬＰＦ３４へ供給する。

ＬＰＦ３４は、増幅器３０により増幅されたＩＦ信号Ｄ１２の周波数成分のうちの低周波成分を抽出し、抽出した低周波成分を有する信号Ｄ１３をＡＤＣ３６へ供給する。なお、図１においては増幅器３２とＡＤＣ３６の間にＬＰＦ３４が配置される例を説明しているが、増幅器３２とＡＤＣ３６の間にはＢＰＦが配置されてもよい。

ＡＤＣ３６は、ＬＰＦ３４から供給されたアナログ形式のＩＦ信号Ｄ１３をサンプリングすることによりデジタル形式に変換し、デジタル形式に変換したＩＦ信号Ｄ１４を、１ビットずつ同期捕捉部４０及び同期保持部５０へ供給する。

同期捕捉部４０は、ＣＰＵ６０による制御に基づき、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ３を利用し、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４の疑似ランダム（ＰＲＮ：Ｐｓｅｕｄｏ−ＲａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）符号での同期捕捉を行う。また、同期捕捉部４０は、ＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数を検出する。そして、同期捕捉部４０は、ＰＲＮ符号の位相やＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数などを同期保持部５０及びＣＰＵ６０へ供給する。

同期保持部５０は、ＣＰＵ６０による制御に基づき、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ３を利用し、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４のＰＲＮ符号とキャリアの同期を保持する。より詳細には、同期保持部５０は、同期捕捉部４０から供給されるＰＲＮ符号の位相やＩＦ信号Ｄ１４のキャリア周波数を初期値として動作する。そして、同期保持部５０は、ＡＤＣ３６から供給されるＩＦ信号Ｄ１４に含まれる航法メッセージを復調し、復調された航法メッセージ、精度の高いＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数をＣＰＵ６０へ供給する。

ＣＰＵ６０は、同期保持部５０から供給される航法メッセージ、ＰＲＮ符号の位相及びキャリア周波数に基づいて、各ＧＰＳ衛星の位置や速度を算出し、ＧＰＳモジュール１０の位置を計算する。また、ＣＰＵ６０は、航法メッセージに基づいてＲＴＣ６４の時間情報を補正してもよい。また、ＣＰＵ６０は、制御端子、Ｉ／Ｏ端子、及び付加機能端子などに接続され、その他の各種制御処理を実行してもよい。

ＲＴＣ６４は、ＸＯ７２から供給される所定の周波数を有する信号Ｄ１を利用して時間を計測する。ＲＴＣ６４が計測する時間は、ＣＰＵ６０により適宜補正される。

タイマ６８は、逓倍／分周器７６から供給される信号Ｄ４を利用して計時する。かかるタイマ６８は、ＣＰＵ６０による各種制御の開始タイミングを決定する際などに参照される。例えば、ＣＰＵ６０は、同期捕捉部４０により捕捉されたＰＲＮ符号の位相に基づいて同期保持部５０のＰＲＮ符号発生器の動作を開始させるタイミングを決定する際に、タイマ６８を参照する。

メモリ７０は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）などからなり、ＣＰＵ６０による作業空間、プログラムの記憶部、航法メッセージの記憶部などとしての機能を有する。メモリ７０においては、ＣＰＵ６０等による各種処理を行う際のワークエリアとしてＲＡＭが用いられる。また、ＲＡＭは、入力された各種データのバッファリング、並びに、同期保持部５０より得られたＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリス及びアルマナック、及び演算過程で生成される中間データ又は演算結果データの保持などのためにも用いられ得る。また、メモリ７０においては、各種プログラムや固定データ等を記憶する手段としてＲＯＭが用いられる。また、メモリ７０においては、ＧＰＳモジュール１０の電源が切られている間に、ＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリス及びアルマナック、並びに測位結果の位置情報又はＴＣＸＯ１の誤差量などを記憶する手段として、不揮発メモリが用いられる場合がある。

なお、図１に示したＧＰＳモジュール１０の構成のうち、ＸＯ７２、ＴＣＸＯ７４、アンテナ１２及びＢＰＦ２４を除く各ブロックを、１チップからなる集積回路に実装することも可能である。

なお、上述した同期捕捉部４０は、例えば、拡散符号の同期捕捉を高速に行うために、マッチドフィルタを利用する。具体的には、同期捕捉部４０は、マッチドフィルタとして、例えば図２に示す所謂トランスバーサルフィルタ４０ａを用いてもよい。その代わりに、同期捕捉部４０は、マッチドフィルタとして、例えば図３に示す高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を利用したデジタルマッチドフィルタ４０ｂを用いてもよい。

例えば、図３を参照すると、デジタルマッチドフィルタ４０ｂは、メモリ４１、ＦＦＴ部４２、メモリ４３、拡散符号発生器４４、ＦＦＴ部４５、メモリ４６、乗算器４７、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅｄＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部４８、及びピーク検出器４９を有する。

メモリ４１は、周波数変換部２０のＡＤＣ３６によってサンプリングされたＩＦ信号をバッファリングする。ＦＦＴ部４２は、メモリ４１によりバッファリングされたＩＦ信号を読み出して高速フーリエ変換する。メモリ４３は、ＦＦＴ部４２における高速フーリエ変換により時間領域のＩＦ信号から変換された周波数領域信号をバッファリングする。

一方、拡散符号発生器４４は、ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号における拡散符号と同じ拡散符号を発生する。ＦＦＴ部４５は、拡散符号発生器４４により発生された拡散符号を高速フーリエ変換する。メモリ部４６は、ＦＦＴ部４５における高速フーリエ変換により時間領域の拡散符号から変換された周波数領域の拡散符号をバッファリングする。

乗算器４７は、メモリ４３にバッファリングされている周波数領域信号とメモリ４６にバッファリングされている周波数領域の拡散符号とを乗算する。ＩＦＦＴ部４８は、乗算器４７から出力される乗算後の周波数領域信号を逆高速フーリエ変換する。それにより、ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号における拡散符号と拡散符号発生器４４により発生された拡散符合との間の時間領域での相関信号が取得される。そして、ピーク検出器４９は、ＩＦＦＴ部４８から出力される相関信号のピークを検出する。

かかるデジタルマッチドフィルタ４０ｂは、ＦＦＴ部４２及び４５、拡散符号発生器４４、乗算器４７、ＩＦＦＴ部４８、及びピーク検出器４９の各部の処理をＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて実行するソフトウェアとして実現されてもよい。

図４は、上述したデジタルマッチドフィルタ４０ａ又は４０ｂにより捕捉される相関信号のピークの一例を示す説明図である。図４を参照すると、１周期分の相関信号の出力波形の中で、相関レベルが突出したピークＰ１が検出されている。かかるピークＰ１の時間軸上の位置は、拡散符号の先頭に相当する。即ち、同期捕捉部４０は、このようなピークＰ１を検出することにより、ＧＰＳ衛星から受信された受信信号の同期を検出（即ち、拡散符号の位相を検出）することができる。

［１−２．同期再確立の概要］
次に、本実施形態に係るＧＰＳモジュール１０による同期再確立の概要について説明する。図５は、衛星の軌道情報であるエフェメリスとアルマナックのデータ構造を示す説明図である。ＧＰＳ衛星からはデータレート５０ｂｐｓであり、１フレームは５つのサブフレームからなり、最初のサブフレームにはクロック補正情報と衛星情報が、２つ目と３つ目のサブフレームには個別に衛星から放送される軌道情報であるエフェメリスが、４つ目と５つ目のサブフレームには全衛星から共通に放送される軌道情報であるアルマナックが含まれる。

また、１つのサブフレームにはプリアンブルとデータが格納され、３０ビットのデータの組が１０個含まれる構成を有している。

図６は、ホットスタートによる間欠動作の概念を示す説明図である。上述したように、同期の再確立に通常のＧＰＳ受信機の初期起動を行う間欠動作の方法では、図６のように最初にコールドまたはウォームスタートで初期測位を確立した後で間欠動作に移行し、短時間で測位可能なホットスタートを行うのが一般的である。この方法の場合、ＧＰＳ受信機においては衛星の受信信号に対する同期捕捉部（例えば図１の同期捕捉部４０）が動作する。同期捕捉部は処理負荷が大きいため同期保持部（例えば図１の同期保持部５０）より消費電力がずっと大きいケースが多いので、平均電力よりピーク電力がバッテリで規定される場合には不都合である。

本実施形態では、同期捕捉部を使わず、同期保持部のみで同期を再確立することで、ＧＰＳモジュールの平均電力及びピーク電力の低下を図る。この際、同期保持部の内部の全てを動作させるのではなく、一部のみを動作させることでスリープ期間中に擬似的に衛星信号を同期保持する。

図７は、図１に示したＧＰＳモジュール１０に含まれる同期保持部５０の構成を示す説明図である。図７に示したように、同期保持部５０は、ＴＣＸＯ７４からのクロックに基づいてカウントを実行するカウンタ９０と、ＧＰＳ衛星ごとに対応して設けられ、ＧＰＳ衛星の同期保持を行うチャンネル回路１００と、を含んで構成される。チャンネル回路１００は、コードの同期を行うコードトラッキングループと、キャリアの同期を行うキャリアトラッキングループとからなる。このようにチャンネル回路１００を複数設けることで、同期保持部５０は複数のＧＰＳ衛星の同期保持を並列的に行うことができる。

図８は、図７に示したチャンネル回路１００の構成を示す説明図である。図８に示したように、コスタスループ１０１と、ＤＬＬ１０２と、を含んで構成される。

コスタスループ１０１には、上述したＩＦ信号Ｄ１４に対応するＩＦ信号に対して、後述する拡散符号発生器（ＰＮＧｅｎｅｒａｔｏｒ；以下、ＰＮＧという。）１５４によって発生された位相がＰ（Ｐｒｏｍｐｔ）とされる拡散符号（図８におけるＰｒｏｍｐｔ）が乗算器１０４によって乗算された信号が入力される。一方、チャンネル回路１００においては、ＤＬＬ１０２には、上述したアンテナ１２及び周波数変換部２０によって得られるＩＦ信号Ｄ１４に対応するＩＦ信号が入力される。

コスタスループ１０１においては、入力された信号に対して、ＮＣＯ（ＮｕｍｅｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０６によって生成された再生キャリアのうちのコサイン成分が乗算器１０８によって乗算される。一方、入力された信号に対して、ＮＣＯ１０６によって生成された再生キャリアのうちのサイン成分が乗算器１１０によって乗算される。コスタスループ１０１においては、乗算器１０８によって得られた同相成分の信号のうち所定の周波数帯域成分がＬＰＦ１１２によって通過され、この信号が位相検出器１１８、２値化回路１２０及び２乗和算出回路１２２に供給される。一方、コスタスループ１０１においては、乗算器１１０によって得られた直交成分の信号のうち所定の周波数帯域成分がＬＰＦ１１４によって通過され、この信号が位相検出器１１８及び２乗和算出回路１２２に供給される。コスタスループ１０１においては、ＬＰＦ１１２，１１４のそれぞれから出力された信号に基づいて位相検出器１１８によって検出された位相情報がループフィルタ１１６を介してＮＣＯ１０６に供給される。コスタスループ１０１では、ＬＰＦ１１２，１１４のそれぞれから出力された信号が２乗和算出回路１２２に供給され、この２乗和算出回路１２２によって算出された２乗和（Ｉ^２＋Ｑ^２）が、位相がＰとされる拡散符号についての相関値（Ｐ）として出力される。さらに、コスタスループ１０１においては、ＬＰＦ１１２から出力された信号が２値化回路１２０に供給され、２値化されて得られた情報が航法メッセージとして出力される。

一方、ＤＬＬ１０２においては、入力されたＩＦ信号に対して、ＰＮＧ１５４によって発生された位相がＰよりも進んだＥ（Ｅａｒｌｙ）とされる拡散符号（図８におけるＥａｒｌｙ）が乗算器１２４によって乗算される。また、入力されたＩＦ信号に対して、ＰＮＧ１５４によって発生された位相がＰよりも遅れたＬ（Ｌａｔｅ）とされる拡散符号（図８におけるＬａｔｅ）が乗算器１２６によって乗算される。ＤＬＬ１０２においては、乗算器１２４によって得られた信号に対して、コスタスループ１０１におけるＮＣＯ１０６によって生成された再生キャリアのうちのコサイン成分が乗算器１２８によって乗算される。また、乗算器１２４によって得られた信号に対して、ＮＣＯ１０６によって生成された再生キャリアのうちのサイン成分が乗算器１３０によって乗算される。そして、ＤＬＬ１０２においては、乗算器１２８によって得られた同相成分の信号のうち所定の周波数帯域成分がＬＰＦ１３２によって通過され、この信号が２乗和算出回路１３６に供給される。一方、ＤＬＬ１０２においては、乗算器１３０によって得られた直交成分の信号のうち所定の周波数帯域成分がＬＰＦ１３４によって通過され、この信号が２乗和算出回路１３６に供給される。また、ＤＬＬ１０２においては、乗算器１２６によって得られた信号に対して、コスタスループ１０１におけるＮＣＯ１０６によって生成された再生キャリアのうちのコサイン成分が乗算器１３８によって乗算される。また、乗算器１２６によって得られた信号に対して、ＮＣＯ１０６によって生成された再生キャリアのうちのサイン成分が乗算器１４０によって乗算される。そして、ＤＬＬ１０２においては、乗算器１３８によって得られた同相成分の信号のうち所定の周波数帯域成分がＬＰＦ１４２によって通過され、この信号が２乗和算出回路１４６に供給される。一方、ＤＬＬ１０２においては、乗算器１４０によって得られた直交成分の信号のうち所定の周波数帯域成分がＬＰＦ１４４によって通過され、この信号が２乗和算出回路１４６に供給される。

ＤＬＬ１０２においては、２乗和算出回路１３６，１４６のそれぞれから出力された信号が位相検出器１４８に供給され、これらの信号に基づいて位相検出器１４８によって検出された位相情報がループフィルタ１５０を介してＮＣＯ１５２に供給される。さらに、ＮＣＯ１５２によって生成された所定の周波数を有する信号に基づいて、ＰＮＧ１５４によって各位相Ｅ，Ｐ，Ｌの拡散符号が発生される。さらに、ＤＬＬ１０２においては、２乗和算出回路１３６によって算出された２乗和（Ｉ^２＋Ｑ^２）が、位相がＥとされる拡散符号についての相関値（Ｅ）として出力される。また、ＤＬＬ１０２においては、２乗和算出回路１４６によって算出された２乗和（Ｉ^２＋Ｑ^２）が、位相がＬとされる拡散符号についての相関値（Ｌ）として出力される。

次に、かかる構成を有する同期保持部５０による間欠的な同期保持について詳細に説明する。

本実施形態では、スリープ期間にカウンタ９０のみ動作させ、それ以外は動作を停め、スリープから復帰後、カウンタ９０で計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、同期保持部５０においてその予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てた、ＮＣＯ１５２とＰＮＧ１５４とからなる拡散コード生成器を起動することで再同期を行う。これにより、スリープ状態から復帰後に極めて短時間に同期を復帰でき、基本的に同期捕捉部４０を動作させることなく、かつ、短時間で測位できるため、平均およびピーク消費電力を下げられる。

この方法では、スリープ状態でもＧＰＳ受信用発振器（通常はＴＣＸＯ７４）が動作しているため、ＲＴＣを用いる方法に比べるとスリープ状態での消費電力が大きくなる。しかし、近年ではＴＣＸＯの消費電力も下がってきており、連続測位の必要はなくてもある程度の頻度で測位が必要な場合に、安定かつ低電力での準連続的な測位が可能となる。

ＧＰＳ衛星からの信号を受信して測位できている動作状態においては、図９のように受信信号における拡散符号と、図８に示したＮＣＯ１５２とＰＮＧ１５４とからなる拡散コード生成器の位相がＤＬＬ１０２の制御によって同期が保持されている。しかし、ＧＰＳモジュール１０がスリープ状態に移行して同期保持部５０を完全に停止させると同期は保持されなくなる。スリープ状態から復帰後に瞬時に再同期させるには、拡散コード位相を１ｃｈｉｐ（約１μｓ）以内の誤差で知る必要があるが、スリープ時に拡散コード位相の情報が失われているため再同期できない。

そこで本実施形態では、スリープ時において衛星信号のタイミングを測るカウンタであるカウンタ９０は動作させておく。カウンタ９０はＲＴＣ６４より高分解能な時刻を刻むものとする。これにより同期保持部５０は、同期が確立していれば衛星からの受信信号のタイミングを特定でき、その計測したタイミングの高分解能な時刻を用いて測位演算を行うことができる。

拡散コード生成器は、図８に示したＮＣＯ１５２とＰＮＧ１５４を合わせたものとし、ＰＮＧ１５４はカウンタ９０で刻まれる任意の時刻に拡散符号の初期位相で起動できるようにする。ＧＰＳの場合、衛星における拡散コードのチップレートは１．０２３ＭＨｚなので、ＮＣＯは１．０２３ＭＨｚを中心に周波数が可変できる構成になっており、この周波数設定によって拡散コードの位相を進めたり、遅らせたりできる。

ＧＰＳ受信用発振器を基準として計測される受信信号における拡散コードのチップレート（ｆｃＨｚ）とチップレート１．０２３ＭＨｚに対する時間経過に伴う位相のずれ（Δｐ［ｃｈｉｐ］、１［ｃｈｉｐ］＝１／１．０２３［μｓｅｃ］とする）は、同じくＧＰＳ受信用発振器を基準として計測される受信信号におけるキャリア周波数の公称値１，５７５．４２［ＭＨｚ］からのずれ（Δｆ［Ｈｚ］とする）と経過時間（ｔ［ｓｅｃ］とする）に比例し、
fc = 1.023×10⁶＋Δf/1540 [Hz] ・・・（1）
Δp = -Δf/1540・t ・・・（2）
の関係があることが知られている。図１０は、受信信号と経過時間との関係を示す説明図である。Δｆはキャリアの同期を行うキャリアトラッキングループで衛星毎に検出できる。受信信号のキャリア周波数はドップラシフト量の違いから衛星毎に異なり、従って、拡散コード位相のずれ方も衛星毎に異なる。

しかし、カウンタ９０がスリープ時に動作しており、スリープ状態に入る前に同期が確立していた衛星については、スリープに入る前の所定の時刻における拡散コード位相およびΔｆが既知なので、スリープから復帰した後の任意の時刻における各衛星の拡散コード位相は式（２）、拡散コードのチップレートは式（１）を計算することで予測できる。したがって、スリープ状態から復帰した後の、各衛星の拡散コード周期のスタート時点、すなわち、位相０となるΔｐ、ｔとＮＣＯ１５２の周波数を決め、上記所定の時刻からｔ経過後に拡散コード生成器を起動するように同期保持部５０の全体が起動することで、少ない位相誤差で同期保持動作を復帰できる。図１１は、拡散コード生成器のスタート時点を衛星毎に適切に設定する例を示す説明図である。少ない位相誤差でスリープ状態から同期保持部５０の全体が復帰した場合、同期保持部の制御により位相誤差は０付近に戻り、瞬時に同期を再確立できる。

以上のように、スリープ期間にカウンタ９０のみ動作させ、それ以外は動作を停め、スリープから復帰後、カウンタ９０で計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、同期保持部５０においてその予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てた拡散コード生成器を起動することで、スリープから復帰後、瞬時に同期を再確立できる間欠動作が可能になる。

ＧＰＳモジュール１０のスリープ状態においては、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する必要も、現在値の測位演算を行う必要もないので、同期保持部５０の拡散コード生成器とカウンタ９０以外の周波数変換部２０、同期捕捉部４０、ＣＰＵ６０、バックアップ用以外のメモリ７０の動作も停止して良い。このように動作を停止することで、スリープ時のＧＰＳモジュール１０の消費電力は、ほぼＧＰＳ受信用発振器であるＴＣＸＯ７４と同期保持部５０の拡散コード生成器とカウンタ９０によるものとなる。バックアップ用メモリは、スリープ前の位置情報等を保持するのに用いる。なお、フラッシュメモリのような不揮発メモリを利用可能な場合には必ずしもＳＲＡＭによるバックアップメモリは必要ではない。

衛星のドップラシフトは固定値ではなく時間的に変化し、それによってチップレートが変化する。図１２は、衛星のドップラシフトの変化例をグラフで示す説明図である。図１２に示したグラフは、横軸に時間を、縦軸にドップラシフトを示している。このように、衛星のドップラシフトは固定値ではなく時間的に変化することが分かる。そのため、間欠時間の間隔が短い場合には上記式（１）、（２）による予測で充分だが、間欠時間が長い場合には拡散コード位相の予測と実際の誤差が１ｃｈｉｐを超えるようになり、スリープ状態から復帰した後に、瞬時に同期を再確立できない。これはドップラシフトの時間変化率が高い時ほど顕著で、発振器の変動が全く無い理想状態でも、例えば拡散コード位相の予測と実際の誤差が１ｃｈｉｐを超えるまで３０秒持たないケースが出てくる。そこで、間欠時間を長くするためには、拡散コード位相の予測計算をドップラシフトの変化を考慮して補正すれば良い。

図１２に示したような、衛星のドップラシフトの時間的に変化を考慮すると、上記数式（1）、及び数式（2）は、ｆｃ、Δｆ、Δｐを時間ｔの関数とすれば、
fc(t) = 1.023×10⁶＋Δf(t)/1540 [Hz] ・・・（3）
Δp(t) = -∫^t ₀ Δf(t)/1540・dt ・・・（4）
となる。ｔ＝０は起点となる時間を示すもので、間欠する時間が数分のオーダーであれば、図１２のようなドップラシフトの変化は一次式で、
Δf(t) = Δf(0) (1 + a・t)
・・・（5）
Δp(t) = -Δf(0)/1540・t・(1 + a/2Δf(0)・t)
・・・（6）
と近似できる。ここで、Δｆ（０）＝Δｆ（ｔ＝０）、ａは時間変化の傾き、すなわち、図１２のような曲線における微分値である。数式（５）、（６）でａ＝０とすると、式（１）、（２）と一致する。

前述の式（１）、（２）による予測は、式（５）、（６）において、スリープ状態の間に、
fc = 1.023×10⁶＋Δf(0)/1540 （7）
のチップレートを想定することと同じ意味を持つので、スリープ状態におけるドップラシフトの時間変化は考慮されない。そのため、拡散コードの位相は時間ｔに対して、
Δp(t)=-a/2・t²/1540 （8）
ずれることになる。例えば、ｔ＝３０ｓｅｃ、ａ＝１Ｈｚ／ｓｅｃの場合、ずれは０．２９チップとなるので、スリープ状態から復帰後、ＤＬＬの制御によりずれを補正できる範囲にあるが、ｔ＝６０ｓｅｃの場合には、１．１７チップもずれてしまうので、スリープ状態から復帰後、ずれをＤＬＬは補正できず、衛星からの受信信号を瞬時に再同期できなくなる。

しかしながら、ＧＰＳモジュール１０はスリープ状態に入る前に、Δｆ（０）の実測値を持ち、エフェメリスと測位結果を用いてｔ＝Ｔ秒後のΔｆおよびａ＝（Δｆ（Ｔ）−Δｆ（０））／Ｔを計算できる。したがってＧＰＳモジュール１０は、ｔ＝Ｔ秒後のドップラシフトによる拡散コードの位相ずれの計算に式（６）を用い、拡散コード周期の開始点となるΔｐ（Ｔ）を決め、衛星毎にｔ＝Ｔについての二次方程式を解くことで、拡散コード位相の開始点を予測することで、ｔ＝Ｔ秒後における拡散コードの位相ずれを補正できる。なお、ＮＣＯ１５２の周波数は式（３）でｔ＝Ｔとして計算される値に設定すればよい。

そして、ＧＰＳモジュール１０がスリープ時間を決められる場合には、スリープ時間をＴとして式（６）の補正を行えば、スリープ状態を経て、Ｔ秒後にＮＣＯ１５２及びＰＮＧ１５４からなる拡散コード生成器を起動したときには、拡散コード位相のずれは１チップより充分小さい値になり、チャンネル回路１００におけるＤＬＬ１０２の制御により瞬時に再同期を確立することができるようになる。

以上のドップラシフトの変化に対する補正方法は、ドップラシフトによるキャリア補正の方法を式（５）のような１次近似で説明したが、２次以上の近似も可能であることは言うまでもない。

なお、実際の使用状況においては、ＧＰＳモジュール１０が移動するので、そのドップラシフトによる拡散コード位相のずれも加わる。ｔ＝０時点の実測値Δｆ（０）はＧＰＳモジュール１０の移動によるドップラシフト分も含んでおり、ｔ＝０時点でのＧＰＳモジュール１０の移動速度、加速度は計算可能なので、例えば、ＧＰＳモジュール１０の移動によるドップラシフトも一次近似して、その分を式（７）あるいは式（８）のΔｆ（Ｔ）に加味することで、ＧＰＳモジュール１０の移動による拡散コード位相のずれも近似が成り立つ範囲において補正できる。

上記補正を用いれば、同期保持部５０は、チャンネル回路１００におけるＤＬＬ１０２の制御により再同期を確立できる。例えば、ＧＰＳモジュール１０がスリープに入る時間とスリープから復帰する時間を単独で決定できる場合には、スリープ状態に入る前に上記補正計算を行い、事前にスリープ状態から復帰した後に各衛星に対する拡散コード生成器の起動時刻を決めておいてもよい。スリープに入る時間および復帰する時間を決めるのがＧＰＳ受信機能の外部、例えば、ＧＰＳモジュール１０を搭載したシステムのホストＣＰＵである場合には、ＧＰＳ受信機能単独ではスリープ状態に移る際に、次に起動するまでのスリープ時間を知ることができない。その場合、システムがスリープに入る時間および復帰する時間を決定し、ＧＰＳモジュール１０に伝達する。ＧＰＳモジュール１０は伝達された時間情報によって上記補正を行えばよい。

ＧＰＳモジュール１０を搭載したシステムのホストＣＰＵでもスリープ状態に入る前に次の起動までの時間を決められない場合がある。また、ホストＣＰＵが次に起動するまでの時間を一応決めることができても、実際にその通りにならないケースもあり得る。例えば、カメラなどユーザの操作に依存して測位を行うようなケースが該当する。その場合には、ＧＰＳモジュール１０は、スリープ状態から復帰後、同様に式（６）から各衛星に対する拡散コード生成器の起動時刻を決めればよい。

次に、ＧＰＳモジュール１０の動作について説明する。図１３は、ＧＰＳモジュール１０の動作を示す流れ図である。以下、図１３を用いてＧＰＳモジュール１０の動作について説明する。

まず、ＧＰＳモジュール１０が初期起動して図１に示したＧＰＳモジュール１０の各部に通電される（ステップＳ１０１）。続いて、ＧＰＳモジュール１０による、ＧＰＳ衛星からの電波を受信しての初期測位が行われる（ステップＳ１０２）。ＧＰＳモジュール１０の初期起動及び初期測位は、図６に示した最初の同期捕捉及び追跡／測位の期間にあたる。このステップＳ１０２における初期測位によって、ＧＰＳモジュール１０はエフェメリスを取得する。

ＧＰＳモジュール１０は、上記ステップＳ１０２で初期測位を実行すると、続いて、スリープに入る時間ｔｓ及びスリープから復帰する時間ｔｗを決定する（ステップＳ１０３）。このスリープに入る時間ｔｓ及びスリープから復帰する時間ｔｗは、ＧＰＳモジュール１０の動作環境（ＧＰＳモジュール１０が内蔵される機器や当該機器の動作状態など）に応じて任意の値を設定することができる。

上記ステップＳ１０３において、スリープに入る時間ｔｓ及びスリープから復帰する時間ｔｗが決定されると、続いてＧＰＳモジュール１０は、スリープに入る時間ｔｓまで待機するウェイト処理を実行する（ステップＳ１０４）。そして、スリープに入る時間ｔｓに到達すると、ＧＰＳモジュール１０はスリープから復帰する時間ｔｗまでスリープするスリープ処理を実行する（ステップＳ１０５）。このスリープ処理はカウンタ９０のみを動作させ、その他の構成を停止させるものである。

その後、カウンタ９０の計時によりスリープから復帰する時間ｔｗに達すると、ＧＰＳモジュール１０はスリープ状態から復帰するウェイクアップ処理を実行する（ステップＳ１０６）。このウェイクアップ処理は、上記ステップＳ１０５で停止させた構成を動作させる処理である。上記ステップＳ１０５で停止させた構成が動作することでＧＰＳモジュール１０はスリープ状態から復帰する。

上記ステップＳ１０６でウェイクアップ処理が実行されると、続いて、ＧＰＳモジュール１０は、上記ステップＳ１０３で決定した時間を用いた補正処理を実行する（ステップＳ１０７）。このステップＳ１０７における補正処理は、スリープから復帰する時間ｔｗの後に、同期保持部５０を起動させる時刻を衛星ごとに設定する処理であり、具体的には上記数式（７）を用いた補正計算である。

上記ステップＳ１０７で補正処理が実行されると、続いて、ＧＰＳモジュール１０は現在値の測位処理を実行する（ステップＳ１０８）。これにより、ＧＰＳモジュール１０がスリープ状態にある場合であっても擬似的に同期保持を行うことができ、ＧＰＳモジュール１０は、スリープ状態から復帰してからすぐに測位処理を実行することができる。

上記ステップＳ１０８で現在値の測位処理が実行されると、続いてＧＰＳモジュール１０はスリープ状態への移行を継続するかどうかを判断する（ステップＳ１０９）。スリープ状態への移行を継続するか否かは、例えばＧＰＳモジュール１０の動作環境（ＧＰＳモジュール１０が内蔵される機器や当該機器の動作状態など）によって決められるようにしてもよい。

上記ステップＳ１０９での判断の結果、スリープ状態への移行を継続する場合には、上記ステップＳ１０３に戻って、ＧＰＳモジュール１０は、スリープに入る時間ｔｓ及びスリープから復帰する時間ｔｗを決定する。一方、上記ステップＳ１０９での判断の結果、スリープ状態へは移行しない場合には、ＧＰＳモジュール１０は、スリープ状態への移行処理を終了する。

以上、図１３を用いてＧＰＳモジュール１０の動作について説明した。ＧＰＳモジュール１０はこのように動作することで、ＧＰＳモジュール１０がスリープ状態にある場合であっても擬似的に同期保持を行うことができ、ＧＰＳモジュール１０は、スリープ状態から復帰してからすぐに測位処理を実行することができる。

ＧＰＳモジュール１０がスリープに入る時間および復帰する時間を決めるのがＧＰＳ受信機能の外部、例えば、ＧＰＳモジュール１０を搭載したシステムのホストＣＰＵである場合には、ＧＰＳ受信機能単独では、ＧＰＳモジュール１０がスリープ状態に移る際に、次に起動するまでのスリープ時間を知ることができない。その場合、システムがスリープに入る時間および復帰する時間を決定し、ＧＰＳモジュール１０が内蔵されたＧＰＳモジュール１０に伝達する。ＧＰＳモジュール１０が内蔵されたＧＰＳモジュール１０は伝達された時間情報によって上記補正を行えばよい。

以上、ＧＰＳモジュール１０を例に、スリープ期間にカウンタ９０を動作させ、それ以外は動作を停め、スリープから復帰後、カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、同期保持部においてその予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てた拡散コード生成器を起動することで、スリープ状態から復帰後に極めて短時間に同期を復帰することで、同期捕捉部を動作させることなく、かつ、短時間で測位できるようにし、平均およびピーク消費電力を下げる間欠動作方法を示したが、本発明はＧＰＳ以外のＧＮＳＳ受信機においても基本的に適用可能である。

また、図７においてはカウンタ９０が同期保持部５０に含まれるものとしているが、カウンタ９０は必ずしも同期保持部５０の内部に含まれている必要はなく、同期保持部５０の外部にカウンタ９０が設けられる構成であってもよい。

スリープ期間にカウンタ９０を動作させる上記の方法は、ＧＰＳ受信機用発振器であるＴＣＸＯ７４が動作することでスリープ期間中の消費電力がほぼ０と言えるまでには下がらないが、スリープ期間中にＲＴＣ６４のみ動作させる方法より安定な間欠動作が可能なことは前述の通りである。ただし、間欠時間を殊更に長く取らない用途においては、スリープ中にカウンタ９０も停めて、ＴＣＸＯ７４よりも精度の劣るＲＴＣ６４でスリープ中の時間設定を代用することは可能である。

通常、ＧＰＳ受信機はＲＴＣを持ち、スリープ状態でないアクティブな状態ではカウンタ９０とＲＴＣ６４は同時に動作している。例えば図１４のように、ＣＰＵ６０がＲＴＣ６４の時刻の変わり目においてカウンタ９０の値を読むような機能は容易にＧＰＳモジュール１０に実装でき、多くの場合、ＲＴＣ６４による時刻を正確なＧＰＳ時刻に合わせるため、類似の機能を持っている。なお、実際のＧＰＳモジュールにおいては、図１４よりずっとＲＴＣ６４とカウンタ９０およびＣＰＵクロックの比は大きい。

このような機能を用いて、ＲＴＣ６４による複数の時刻でカウンタ９０の値を参照することで、ＧＰＳモジュール１０はＲＴＣ６４の周期をより正確に知ることができ、スリープ中にＲＴＣ６４で経過した時間をカウンタ９０による経過時間に換算することができる。スリープ状態への移行とスリープ状態からの復帰がＲＴＣ６４に同期して行われ、かつ、スリープ直前にＲＴＣ６４の時刻とカウンタ９０の値の複数個の組がバックアップメモリ（メモリ７０）に記録される。そして、スリープから復帰後、そのバックアップメモリに記録した情報を用いて、スリープ時間をカウンタ９０の経過時間に換算できれば、その換算値に復帰後のカウンタ９０の値を加えることで、同期捕捉部４０を使わずに同期を瞬時に再確立する方法を、同様にＧＰＳモジュール１０に適用できる。

ＲＴＣ６４による時刻は精度に加え、安定度もＴＣＸＯ７４のクロックを源とするカウンタ９０よりかなり劣るので、間欠時間を長くすることができない。しかし、ＲＴＣ６４の周波数の時間変化が一定時間において単純な変化である場合には、ＲＴＣ６４の周波数の時間変化をモデル化し、上記換算値に補正を加えることで間欠時間を長くすることができる。すなわち、メモリ７０は、任意の２時点間のカウンタ９０の値と、該時点間におけるＲＴＣ６４による経過時間の比を１つ以上記憶しておく。そして、スリープ期間が完了するとメモリ７０に記憶した経過時間の比の情報を用いて、カウンタ９０による経過時間とＲＴＣ６４による経過時間の比を予測して、その予測結果を用いてＲＴＣ６４による経過時間をカウンタ９０による経過時間に換算する。これにより、ＲＴＣ６４の周波数の時間変化をモデル化でき、間欠時間をより長く取ることができる。

例えば、ＲＴＣ６４の周波数ｆｒ（ｔ）をある時間区間において一次式で近似でき、かつ、ＲＴＣ６４の１周期内で周波数を一定とみなせるなら、ｎ周期目のｆｒ（ｎ）と１周期長Ｔｒ（ｎ）は
fr(n) ≒ fr(0)・(1 + b・n) ・・・（9）
Tr(n) ≒ Tr(0)・(1 - b・n) ・・・（10）
のように近似でき、スリープ期間がＲＴＣ６４のＮ周期であれば、スリープ期間は
Σ^N-1 ₀ Tr(n) = N・Tr(0)・[1 - b・(N-1)/2] ・・・（11）
となり、例えば、ｂ＝［ｆｒ（Ｎ−１）−ｆｒ（０）］／Ｎとすることで見積もることができる。式（１１）の近似を用いて補正を行うことでＲＴＣ６４の周波数の変化が緩やかな場合にはＲＴＣ６４による時刻の精度が改善し、間欠時間をある程度長くできる。ここでは、一次式で近似したが、ＲＴＣ６４による３点以上の時刻におけるカウンタ９０の値を参照できれば二次式以上での近似も可能である。

しかし、ＲＴＣ６４の周波数の変化は単純ではなく、例えば図１５のように温度や電源電圧により急激に変化することがあり、時間変化をモデル化してＲＴＣ６４の周波数を予測するのが難しい場合が多々ある。そのようなケースでは、上記補正を用いても改善せず、変化量が大きいと衛星信号の同期を維持できなくなることがある。そのような場合には同期捕捉部４０を動作させて再度同期し直さなければならないが、消費電力を抑えるためには同期捕捉部４０の動作をなるべく減らすのが好ましい。

そこで、ＲＴＣ６４の周波数の変化が少ないと予測される場合は、スリープ時間にＲＴＣ６４のみ動作させるようにし、変化が大きくなると予測される場合には、ＲＴＣ６４を参照せず、スリープ時間にカウンタ９０を動作させる方法に変更する。このようにＲＴＣ６４の周波数の変化を予測すれば、同期捕捉部４０は、ＲＴＣ６４のみ動作させた場合でＲＴＣ６４の周波数変化が予測より変化が大きくなった場合以外はほぼ使わずに済む。ＲＴＣ６４の変化が大きくなるという予測には、ＲＴＣ６４による３点以上の時刻におけるカウンタ９０の値を参照することで、例えば、ＲＴＣ６４のクロックによるカウンタ９０の換算値の変化を利用でき、変化量が所定の値以上の場合は、ＲＴＣ６４の周波数の変化率が大きく、式（１１）の適用が困難と判断して、スリープ時にカウンタ９０を動作させるという変更が可能となる。

＜２．ＧＰＳモジュールが内蔵される機器の説明＞
次に、ＧＰＳモジュールが内蔵される機器の構成について、ＧＰＳモジュール１０をデジタルスチルカメラに内蔵した場合を例にあげて説明する。図１６は、本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０と情報を授受するデジタルスチルカメラ２００の構成を示す説明図である。

図１６に示したように、ＧＰＳモジュール１０と情報を授受するデジタルスチルカメラ２００は、Ｉ／Ｏ２１０と、メモリ２２０と、表示部２３０と、信号処理部２４０と、撮像部２５０と、センサ２６０と、ＣＰＵ２７０と、タイマ等の各種ペリフェラル２８０と、記録媒体２９０と、を含んで構成される。

Ｉ／Ｏ２１０は、ユーザによって入力された操作内容や、外部のＧＰＳモジュール１０からの情報その他の信号を授受するためのインタフェースである。Ｉ／Ｏ２１０は、ＧＰＳモジュール１０へコマンドを出力したり、ＧＰＳモジュール１０からの情報を入力したりする。またＩ／Ｏ２１０は、デジタルスチルカメラ２００のユーザからの入力を受け付けたり、パーソナルコンピュータからデータを授受したり、各種無線通信手段から無線信号を授受したりする。

信号処理部２４０は、撮像部２５０から出力された撮像信号に対して所定の信号処理を施すものであり、この信号処理が施された画像信号（画像データ）を、ベースバンドのデジタルビデオデータとしてＣＰＵ２７０に出力する。すなわち、信号処理部２４０は、撮像部２５０から出力された撮像信号に対して、ＣＤＳ（ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇ）回路により画像情報を有する信号だけをサンプリングするとともにノイズを除去する。そして、ＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路によりゲインを調整して、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路によりデジタル信号に変換される。さらに、変換後のデジタル信号に対して検波系の信号処理を施して、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の各色の成分を取り出し、γ補正やホワイトバランス補正等の処理が行われる。そして、最終的に１本のベースバンドのデジタルビデオデータとしてＣＰＵ２７０に出力される。

また、信号処理部２４０は、撮像部２５０から出力された撮像信号に基づいて、表示部２３０に撮像画像（いわゆる、スルー画像）を表示させるための映像信号を生成する。この表示部２３０として、例えば、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）等の表示素子を用いることができる。

撮像部２５０は、光学系および撮像素子を備える。この光学系は、被写体からの光を集光するための複数のレンズ（ズームレンズ、フォーカスレンズ（図示せず）等）やアイリス（図示せず）等から構成され、入射された被写体からの光がこれらのレンズやアイリスを介して撮像素子に供給される。この撮像素子は、光学系を介して入射された被写体からの光をアナログの撮像信号（画像信号）に光電変換し、この光電変換されたアナログの撮像信号を信号処理部２４０に出力する。なお、撮像素子として、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等を用いることができる。

ＣＰＵ２７０は、デジタルスチルカメラ２００の各部の動作を制御するものである。また各種ペリフェラル２８０はタイマ等からなり、デジタルスチルカメラ２００の内部の各種動作に用いられるものである。また、メモリ２２０はＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、デジタルスチルカメラ２００の動作のために各種情報やプログラムが格納されるものである。

記録媒体２９０は、ＣＰＵ２７０による記録制御に基づいて動画ファイル等の情報を記憶する記録媒体である。例えば、記録媒体２９０は、信号処理部２４０から出力されたデジタルビデオデータを記憶する。また、記録媒体２９０は、動画ファイルを管理する動画管理ファイルを記憶する。なお、記録媒体２９０は、デジタルスチルカメラ２００に内蔵するようにしてもよく、デジタルスチルカメラ２００から着脱可能とするようにしてもよい。また、記録媒体２９０として、半導体メモリ、光記録媒体、磁気ディスク、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等の種々のものを用いることができる。なお、光記録媒体は、例えば、記録可能なＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、記録可能なＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ（登録商標））等を用いることができる。

デジタルスチルカメラ２００からＧＰＳモジュール１０へは、ＧＰＳモジュール１０のオン／オフ、位置情報要求、測位モード・時間間隔指定、データ形式指定その他のコマンドが送信される。一方、ＧＰＳモジュール１０からデジタルスチルカメラ２００へは、位置、時間、精度情報、衛星受信状況等の測位関連情報が送信される。

以上、図１６を用いて本発明の一実施形態にかかるＧＰＳモジュール１０と情報を授受するデジタルスチルカメラ２００の構成について説明した。次に、ＧＰＳモジュール１０及びデジタルスチルカメラ２００の動作について説明する。

図１７Ａ及び図１７Ｂは、ＧＰＳモジュール１０及びデジタルスチルカメラ２００の動作を示す流れ図である。図１７Ａ及び図１７Ｂは、デジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０と、ＧＰＳモジュール１０のＣＰＵ６０と、ＧＰＳモジュール１０のコア部分（周波数変換部２０、同期捕捉部４０、同期保持部５０）の動作について示したものである。以下、図１７Ａ及び図１７Ｂを用いてＧＰＳモジュール１０及びデジタルスチルカメラ２００の動作について説明する。

図１６のＣＰＵ２７０（システムＣＰＵ）からは、ＧＰＳモジュール１０に対して測位開始要求を送る（ステップＳ２０１）。ＣＰＵ２７０からの測位開始要求を受けたＧＰＳモジュール１０のＣＰＵ６０（ＧＰＳ受信機ＣＰＵ）は、ＧＰＳモジュール１０のコア部分（周波数変換部２０、同期捕捉部４０、同期保持部５０）へ初期起動を指示する（ステップＳ２０２）。ＧＰＳモジュール１０のコア部分へ初期起動を指示したＣＰＵ６０は、ＣＰＵ２７０へ準備が完了したことを通知する（ステップＳ２０３）。またＣＰＵ６０から初期起動が指示されたＧＰＳモジュール１０のコア部分は各種初期設定を開始する（ステップＳ２０４）。

その後、デジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０（システムＣＰＵ）は、ＧＰＳモジュール１０に対して間欠測位を指示すると共に、その間欠測位の時間間隔を指定する（ステップＳ２０５）。ＣＰＵ２７０からの測位開始要求を受けたＧＰＳモジュール１０のＣＰＵ６０は、ＧＰＳモジュール１０のコア部分へ初期測位開始を指示する（ステップＳ２０６）。初期測位開始指示を受けたＧＰＳモジュール１０のコア部分は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、同期処理を実行する（ステップＳ２０７）。

ＧＰＳモジュール１０のコア部分が電波の受信処理・同期処理を実行すると、ＣＰＵ６０に対し、擬似距離、時間、電波の受信状況の情報を通知する（ステップＳ２０８）。ＣＰＵ６０は、ＧＰＳモジュール１０のコア部分から通知された情報を用いて測位演算を実行すると共に、補正処理のための補正値を計算する（ステップＳ２０９）。測位演算を実行したＣＰＵ６０は、位置情報、時間、精度情報、受信状況の情報をデジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０に通知し（ステップＳ２１０）、ＣＰＵ２７０はＣＰＵ６０から通知された情報を用いて現在値の位置を表示部２３０へ表示する（ステップＳ２１１）。

続いてＣＰＵ６０はＧＰＳモジュール１０のコア部分へウェイト処理及びスリープ処理を指示する（ステップＳ２１２）。ＣＰＵ６０からの指示を受けたＧＰＳモジュール１０のコア部分はウェイト処理及びスリープ処理を実行する（ステップＳ２１３）。これによりＧＰＳモジュール１０のコア部分はカウンタ９０のみが動作している状態となる。

ＣＰＵ６０は、上記ステップＳ２０５でデジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０から通知された時間間隔に基づいて時間をカウントする（ステップＳ２１４）。そして、所定の時間になるとＣＰＵ６０はＧＰＳモジュール１０のコア部分へウェイクアップ処理を指示する（ステップＳ２１５）。ＣＰＵ６０からの指示を受けたＧＰＳモジュール１０のコア部分はウェイクアップ処理を実行するとともに、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、同期処理を実行する（ステップＳ２１６）。

続いて、ＣＰＵ６０は補正処理のための補正値を計算し（ステップＳ２１７）、ＣＰＵ６０はステップＳ２１７で計算した補正値を用いた補正処理によってＧＰＳモジュール１０のコア部分へ起動を指示する（ステップＳ２１８）。この補正処理は、スリープから復帰した後に、同期保持部５０を起動させる時刻を衛星ごとに設定する処理であり、具体的には上記数式（７）を用いた補正計算である。ＣＰＵ６０からの起動指示を受けると、同期保持部５０は起動処理を開始する（ステップＳ２１９）。

ＧＰＳモジュール１０のコア部分は、電波の受信処理・同期処理を実行すると、ＣＰＵ６０に対し、擬似距離、時間、電波の受信状況の情報を通知する（ステップＳ２２０）。ＣＰＵ６０は、ＧＰＳモジュール１０のコア部分から通知された情報を用いて測位演算を実行する（ステップＳ２２１）。測位演算を実行したＣＰＵ６０は、位置情報、時間、精度情報、受信状況の情報をデジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０に通知し（ステップＳ２２２）、ＣＰＵ２７０はＣＰＵ６０から通知された情報を用いて現在値の位置を表示部２３０へ表示する（ステップＳ２２３）。

続いてＣＰＵ６０はＧＰＳモジュール１０のコア部分へウェイト処理及びスリープ処理を指示する（ステップＳ２２４）。ＣＰＵ６０からの指示を受けたＧＰＳモジュール１０のコア部分はウェイト処理及びスリープ処理を実行する（ステップＳ２２５）。これによりＧＰＳモジュール１０のコア部分は同期保持部５０におけるカウンタ９０のみが動作している状態となる。

その後、ＣＰＵ６０及びＧＰＳモジュール１０のコア部分は、上記ステップＳ２１４〜ステップＳ２２０と同様に、所定の時間の計時、ウェイクアップ処理、信号受信処理及び同期処理、補正値計算処理、同期保持部起動処理、測位演算処理を実行する（ステップＳ２２６〜ステップＳ２３３）。そして、測位演算を実行したＣＰＵ６０は、位置情報、時間、精度情報、受信状況の情報をデジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０に通知し（ステップＳ２３４）、ＣＰＵ２７０はＣＰＵ６０から通知された情報を用いて現在値の位置を表示部２３０へ表示する（ステップＳ２３５）。

上述の間欠動作が繰り返し実行されることで、ＧＰＳモジュール１０は平均電力及びピーク電力の低下を図ることができる。

その後、ユーザ操作等によってデジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０が測位停止要求をＧＰＳモジュール１０のＣＰＵ６０に通知すると（ステップＳ２３６）、通知を受けたＣＰＵ６０は、ＧＰＳモジュール１０のコア部分に対して測位停止処理を指示する（ステップＳ２３７）。そしてＧＰＳモジュール１０のコア部分は、ＣＰＵ６０からの測位停止指示に応じて動作を停止する（ステップＳ２３８）。ＣＰＵ６０は、デジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０に対してＧＰＳモジュール１０の測位停止処理が完了したことを通知する（ステップＳ２４０）と共に、自らもスタンバイ状態に移行する（ステップＳ２３９）。

このようにＧＰＳモジュール１０及びデジタルスチルカメラ２００が動作することで、ＧＰＳモジュール１０は間欠的に測位処理を実行する。そして、ＧＰＳモジュール１０はスリープ時に同期保持部５０におけるカウンタ９０のみが動作している状態となる。これにより、ＧＰＳモジュール１０は平均電力及びピーク電力の低下させることが可能になる。

以上、図１７Ａ及び図１７Ｂを用いてＧＰＳモジュール１０及びデジタルスチルカメラ２００の動作について説明した。なお、ここではデジタルスチルカメラ２００にＧＰＳモジュール１０が内蔵されている場合を例示して説明したが、本発明はかかる例に限定されない。デジタルスチルカメラ２００の外部にＧＰＳモジュール１０が設けられる形態、すなわちデジタルスチルカメラ２００にＧＰＳモジュール１０が接続され、デジタルスチルカメラ２００とＧＰＳモジュール１０との間で命令及び情報の授受が行われる形態であってもよい。

また、図１７Ａ及び図１７Ｂでは、ＣＰＵ６０が所定の時間になるとＧＰＳモジュール１０のコア部分にウェイクアップ処理を指示していたが（ステップＳ２１５、２２７）、デジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０からの位置情報要求通知を受けた時点で、ＣＰＵ６０がＧＰＳモジュール１０のコア部分にウェイクアップ処理を指示してもよい。図１８Ａ及び図１８Ｂは、ＧＰＳモジュール１０及びデジタルスチルカメラ２００の動作の別の例を示す流れ図である。図１８Ａ及び図１８Ｂには、デジタルスチルカメラ２００のＣＰＵ２７０からの位置情報要求がＣＰＵ６０に通知されると（ステップＳ２４１、２４２）、ＣＰＵ６０がＧＰＳモジュール１０のコア部分にウェイクアップ処理を指示するという動作が図示されている。

＜３．まとめ＞
以上、ＧＰＳモジュール１０を例にして本発明の一実施形態について説明した。このように、スリープ期間に同期保持部５０におけるＮＣＯ１５２及びＰＮＧ１５４からなる拡散コード生成器及びカウンタ９０を動作させ、それ以外は動作を停めることにより、スリープ期間中に擬似的に衛星信号を同期保持することができる。スリープ期間中に擬似的に衛星信号を同期保持することで、ＧＰＳモジュール１０がスリープ状態から復帰後に極めて短時間に同期を復帰でき、同期捕捉部４０を動作させることなく、かつ、短時間で測位できるようにし、平均およびピーク消費電力を下げる間欠動作方法を実現することが出来る。

また、本発明はＧＰＳ以外のＧＮＳＳ受信機においても基本的に適用可能である。すなわち、上述した本発明の一実施形態は一般的なスペクトラム拡散型の無線システムに適用可能である。

また、上記実施形態では、カウンタ９０が同期保持部５０に含まれるものとして扱ってきたが、必ずしも同期保持部５０の内部に無くてもよく、同期保持部５０の外部に設けられていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０ＧＰＳモジュール
１２アンテナ
２０周波数変換部
４０同期捕捉部
５０同期保持部
６０ＣＰＵ
６４ＲＴＣ
６８タイマ
７０メモリ
７２ＸＯ
７４ＴＣＸＯ
７６逓倍／分周器
９０カウンタ
１００チャンネル回路
１０１コスタスループ
１０２ＤＬＬ
１５２ＮＣＯ
１５４ＰＮＧ
２００デジタルスチルカメラ
２１０Ｉ／Ｏ
２２０メモリ
２３０表示部
２４０信号処理部
２５０撮像部
２６０センサ
２７０ＣＰＵ
２８０各種ペリフェラル
２９０記録媒体

Claims

全地球測位システムにおける衛星からの信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部が変換した中間周波数の信号における拡散符号の位相を検出する同期捕捉と前記中間周波数の信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉部と、
前記同期捕捉部によって検出された前記拡散符号の位相及び前記同期捕捉部によって検出された前記キャリア周波数を、複数の前記衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネルのそれぞれに対して前記衛星毎に割り当てて設定し、設定した前記拡散符号の位相及び前記キャリア周波数を用いて前記拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、前記中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期保持部と、
前記同期保持部が復調したメッセージを用いた測位演算を含む動作制御を実行する制御部と、
を備え、
前記同期保持部は、前記拡散符号に同期する拡散コードを生成する拡散コード生成部を含み、前記同期保持部は所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照し、
測位動作を行わないスリープ期間においては前記カウンタのみが動作して前記同期保持部は拡散コードの生成を停止し、前記スリープ期間が終了すると、前記制御部は前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てられた前記拡散コード生成部を起動させる、受信装置。
前記クロックより消費電力が少ないリアルタイムクロックと、
前記スリープ期間においても値を保持出来るメモリと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記スリープ期間に入る前に前記リアルタイムクロックにおける前記カウンタの値を少なくとも２点以上参照して前記メモリに記憶し、前記スリープ期間に入ると前記カウンタの代わりに前記リアルタイムクロックを動作させ、前記スリープ期間が完了すると前記メモリに記憶した前記カウンタの値を用いて前記リアルタイムクロックによる経過時間を前記カウンタによる経過時間に換算し、換算後の該経過時間の情報を用いて拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に割り当てられた前記拡散コード生成部を起動させる、請求項１に記載の受信装置。
前記制御部は、任意の２時点間の前記カウンタの値と該時点間における前記リアルタイムクロックによる経過時間の比を１つ以上前記メモリに記憶し、前記スリープ期間が完了すると前記メモリに記憶した経過時間の比の情報を用いて前記カウンタによる経過時間と前記リアルタイムクロックによる経過時間の比を予測して、該予測結果を用いて前記リアルタイムクロックによる経過時間を前記カウンタによる経過時間に換算する、請求項２に記載の受信装置。
前記リアルタイムクロックによる経過時間の比が所定値以下の場合には前記スリープ期間において前記カウンタの代わりに前記リアルタイムクロックを動作させ、前記リアルタイムクロックによる経過時間の比が前記所定値を超える場合には前記スリープ期間において前記カウンタのみを動作させる、請求項３に記載の受信装置。
前記制御部は、前記スリープ期間における前記衛星のドップラシフトの変化量を考慮して前記スリープ期間が終了した時点の前記数値型制御発振器の値を補正する、請求項１に記載の受信装置。
前記拡散コード生成部は、数値型制御発振器と、前記数値型制御発振器の出力信号を受けて拡散符号を発生する拡散符号発生器と、を含む、請求項１に記載の受信装置。
前記スリープ期間において、前記受信部、前記周波数変換部、前記同期捕捉部及び前記制御部は動作を停止する、請求項１に記載の受信装置。
全地球測位システムにおける衛星からの信号を受信する受信ステップと、
前記受信部が受信した受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップで変換した中間周波数の信号における拡散符号の位相を検出する同期捕捉と前記中間周波数の信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉ステップと、
前記拡散符号に同期する拡散コードを生成し、所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照する同期保持部を用いて、前記同期捕捉ステップによって検出された前記拡散符号の位相及び前記同期捕捉ステップによって検出された前記キャリア周波数を、複数の前記衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネルのそれぞれに対して前記衛星毎に割り当てて設定し、設定した前記拡散符号の位相及び前記キャリア周波数を用いて前記拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、前記中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期保持ステップと、
前記同期保持ステップが復調したメッセージを用いた測位演算を含む動作制御を実行する制御ステップと、
測位動作を行わないスリープ期間においては前記カウンタのみを動作させて拡散コードの生成を停止し、前記スリープ期間が終了すると前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に拡散コードの生成を再開する間欠動作ステップと、
を含む、受信方法。
コンピュータに、
全地球測位システムにおける衛星からの信号を受信する受信ステップと、
前記受信部が受信した受信信号の周波数を所定の中間周波数に変換する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップで変換した中間周波数の信号における拡散符号の位相を検出する同期捕捉と前記中間周波数の信号におけるキャリア周波数の検出とを行う同期捕捉ステップと、
前記拡散符号に同期する拡散コードを生成し、所定の周波数で発振する温度補償された発振器を発振源とするクロックで動作するカウンタを参照する同期保持部を用いて、前記同期捕捉ステップによって検出された前記拡散符号の位相及び前記同期捕捉ステップによって検出された前記キャリア周波数を、複数の前記衛星に対応して独立に設けられた複数のチャンネルのそれぞれに対して前記衛星毎に割り当てて設定し、設定した前記拡散符号の位相及び前記キャリア周波数を用いて前記拡散符号とキャリアとの同期保持を行うとともに、前記中間周波数信号に含まれるメッセージの復調を行う同期保持ステップと、
前記同期保持ステップが復調したメッセージを用いた測位演算を含む動作制御を実行する制御ステップと、
測位動作を行わないスリープ期間においては前記カウンタのみを動作させて拡散コードの生成を停止し、前記スリープ期間が終了すると前記カウンタで計測された経過時間から拡散コード周期の開始点を衛星毎に予測計算し、予測された開始点に合わせて衛星毎に拡散コードの生成を再開する間欠動作ステップと、
を実行させる、コンピュータプログラム。
請求項１に記載の受信装置との間で命令及び情報の授受を実行する、携帯端末。