JP2012122884A - コード追尾方法、測位信号受信方法、コード追尾プログラム、測位信号受信プログラム、コード追尾装置、測位信号受信装置、および移動端末 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチパスの影響を受けにくいコード追尾方法を実現する。
【解決手段】ゲート処理部５６は、コード発生器５０２からのレプリカコード信号に対して、チップの開始タイミングを起点として、１．０ｃｈｉｐよりも極短い所定時間長（例えば０．１ｃｈｉｐ）分だけ、レプリカコード信号を通過させる処理を行う。シフトレジスタ５０３は、ゲート処理後レプリカコード信号に基づいて、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅおよびゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌを生成する。ゲート処理部５７Ｐは、ベースバンド信号Ｓ_Ｂをゲート処理し、ゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂを生成する。Ｅ相関部５２は、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅとゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂとを相関処理し、Ｌ相関部５３は、ゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌとゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂとを相関処理する。
【選択図】 図１

Description

拡散コードでコード変調された測位信号のコード追尾を行うコード追尾方法および当該コード追尾方法を含む測位信号受信方法に関する。

従来、ＧＮＳＳ（Global Navigation SatelliteSystem）を利用した測位装置では、位置、速度などを算出するために擬似距離やその変化量を観測したり、測位信号の重畳された航法メッセージを解読する必要がある。そして、このような目的の処理を実行するためには、測位信号を捕捉して追尾しなければならない。

このような測位信号のコード追尾処理では、特許文献１に示すように、一般に、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号（以下、略して「Ｅレプリカコード信号」と称する。）、およびＬａｔｅレプリカコード信号（以下、略して「Ｌレプリカコード信号」と称する。）を用いる。Ｅレプリカコード信号は、測位信号の拡散コードに対して位相差が無くなるように設定されたＰｒｏｍｐｔレプリカコード信号（Ｐレプリカコード信号）に対して、所定位相進んだ位相に設定されている。Ｌレプリカコード信号は、Ｐレプリカコード信号に対して、所定位相遅れた位相に設定されている。

そして、測位信号とＥレプリカコード信号とのコード相関結果であるＥ（Ｅａｒｌｙ）相関値と、測位信号とＬレプリカコード信号とのコード相関結果であるＬ（Ｌａｔｅ）相関値と、を差分した結果を利用している。

具体的には、図８に示すような回路構成によってコード追尾が実行される。

図８は従来のコード追尾部５０Ｐの構成を示すブロック図である。図９（Ａ）は従来のコード追尾方法を用いた場合のＥａｒｌｙ相関特性およびＬａｔｅ相関特性を示す図であり、図９（Ｂ）は従来のコード追尾方法を用いた場合のＥ−Ｌ相関特性を示す図である。なお、図９では、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐに対するＥレプリカコード信号ＳＲ_ＥおよびＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌのスペーシング（位相間隔）は、０．１ｃｈｉｐとしている。

図８に示すように、従来のコード追尾部５０Ｐは、Ｐ相関部５１、Ｅ相関部５２、Ｌ相関部５３、加減算器５４、ループフィルタ５５、コードＮＣＯ５０１、コード発生器５０２、シフトレジスタ５０３を備える。

ＮＣＯ５０１は、ループフィルタ５５から出力されたＥ−Ｌ相関値に基づいて、レプリカコード信号のコード位相タイミングを、コード発生器５０２へ与える。コード発生器５０２は、与えられたタイミングでレプリカ信号を生成し、シフトレジスタ５０３へ出力する。シフトレジスタ５０３は、コード発生器５０２からのレプリカ信号に基づいて、所定のスペーシングがされたＥレプリカコード信号ＳＲ_Ｅ、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐ、およびＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌを生成する。Ｐレプリカコード信号はＰ相関部５１へ、Ｅレプリカコード信号はＥ相関部５２へ、Ｌレプリカコード信号はＬ相関部５３へ出力される。

また、測位信号のベースバンド信号Ｓ_Ｂは、Ｐ相関部５１、Ｅ相関部５２、Ｌ相関部５３へ入力される。

Ｐ相関部５１は、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐとベースバンド信号Ｓ_Ｂとを乗算してＰｒｏｍｐｔ相関値（Ｐ相関値）を出力する。Ｐ相関値は後段の測位演算部へ出力される。

Ｅ相関部５２は、Ｅレプリカコード信号ＳＲ_Ｅとベースバンド信号Ｓ_Ｂとを乗算してＥ相関値を出力する。このようなＥレプリカコード信号ＳＲ_Ｅを用いた場合、図９（Ａ）のＥａｒｌｙ相関特性に応じた相関結果が得られる。

Ｌ相関器５３は、Ｌレプリカコード信号ＳＲ_Ｌとベースバンド信号Ｓ_Ｂとを乗算してＬ相関値を出力する。このようなＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌを用いた場合、図９（Ａ）のＬａｔｅ相関特性に応じた相関結果が得られる。

加減算器５４は、Ｅ相関値からＬ相関値を減算することで、Ｅ−Ｌ相関値を生成する。このような演算を行って得られるコード位相誤差結果は、図９（Ｂ）に示すような特性となる。このように、Ｅ−Ｌ相関値は、コード位相差が０（零）近傍では、コード位相差が０（零）に近づくほど、０（零）に向かう特性となる。Ｅ−Ｌ相関値は、ループフィルタ５５を介してＮＣＯ５０１へフィードバックされるとともに後段の測位演算部へも出力される。

このようなフィードバック処理により、Ｅ−Ｌ相関値が０（零）になるように、ＮＣＯ５０１がコード位相を調整していくことで、コード追尾が実行される。

特開２００１−５３６４８号公報

しかしながら、従来のＥ−Ｌ相関値を用いたコード追尾方法では、図９（Ｂ）に示すように、コード位相差が０近傍のＥ−Ｌ相関値が所定の傾きを有する区間（追尾利用区間）よりも、さらにコード位相差が大きな区間において、コード位相の進む方向および遅れる方向の双方で、１．０ｃｈｉｐという比較的長い区間に亘って、Ｅ−Ｌ相関値が０でない所定値になる区間が生じる。

このような区間が長いと、マルチパスの影響を受け易くなる。したがって、マルチパスが存在する場合にコード追尾誤差が大きくなってしまう。そして、コード追尾誤差が大きくなると、擬似距離等の誤差も大きくなり、ひいては測位結果の精度が低下してしまう。

したがって、本発明の目的は、マルチパスの影響を受けにくいコード追尾方法を実現することにある。

この発明は、測位信号とレプリカコード信号との相関処理結果とに基づいて、測位信号の拡散コードとレプリカコード信号とのコード位相差が零となる位相タイミングを追尾処理するコード追尾方法に関するものである。このコード追尾方法では、レプリカコード信号生成工程と相関処理工程とを有する。

レプリカコード信号生成工程は、位相タイミングがそれぞれに異なる複数のレプリカコード信号を生成する。

相関処理工程は、複数のレプリカコード信号のそれぞれと測位信号とを、拡散コードの各チップの開始点を含む拡散コードの１チップよりも短い区間で相関処理する。

この方法では、各レプリカコード信号と測位信号とのチップ毎の相関処理を行う期間が短くなる。この際、チップの開始点が含まれているので、コード位相ズレに関する情報は、相関処理結果に含まれる。そして、相関処理期間を短くしたことで、当該相関処理期間よりも遅いタイミングで受信されるマルチパス信号の影響を受けない。例えば、相関処理期間が０．１ｃｈｉｐの際、０．５ｃｈｉｐ遅れのマルチパスには相関処理結果が影響されない。すなわち、従来の１．０ｃｈｉｐ分全体で相関処理を行う場合に生じるようなマルチパスの影響が、本願の方法では生じず、マルチパスの影響を受けにくい。

また、この発明のコード追尾方法では、測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理工程を有する。レプリカコード信号生成工程は、相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生工程と、該基準となるレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理工程と、該切り出された前記基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて前記複数のレプリカコードを出力する位相シフト工程と、を有する。相関処理工程は、測位信号とシフトレジスタで得られる複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う。

また、この発明のコード追尾方法では、測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理工程を有する。レプリカコード信号生成工程は、相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生工程と、基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて位相の異なる複数のレプリカコード信号を出力する位相シフト工程と、該シフトレジスタから出力される複数のレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理工程と、を有する。相関処理工程は、測位信号とゲート処理部で切り出された複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う。

これら方法では、相関処理に用いる１チップより短い区間からなる複数のレプリカコード信号および測位信号のより具体的な生成方法についてそれぞれ示している。

また、この発明のコード追尾方法では、ゲート処理工程および測位信号ゲート処理工程は、測位信号の受信環境に応じて、切り出す時間長を可変させる。

この方法では、複数のレプリカコード信号と測位信号との相関処理の時間長が、受信環境に応じて調整できる。すなわち、マルチパス耐性を加味した上で、受信環境に応じて、適する時間長の相関処理を設定することができる。

また、この発明のコード追尾方法では、レプリカコード信号生成工程は、相関処理工程で用いる複数のレプリカコード信号として、基準となるレプリカコード信号に対してコード位相の進む方向に所定コード位相間隔を空けたＥａｒｌｙレプリカコード信号と、基準となるレプリカコード信号に対してコード位相の遅れる方向に所定コード位相間隔を空けたＬａｔｅレプリカコード信号と、を生成する。相関処理工程は、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号と測位信号とによるＥａｒｌｙ相関結果を算出するとともに、Ｌａｔｅレプリカコード信号と測位信号とによるＬａｔｅ相関結果を算出し、Ｅａｒｌｙ相関結果からＬａｔｅ相関結果を減算する。

この方法では、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号およびＬａｔｅレプリカコード信号を用いて、所謂Ｅ−Ｌ相関値で、コード追尾を行う場合の具体的方法を示している。この方法では、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号と測位信号との相関結果（Ｅａｒｌｙ相関値）およびＬａｔｅレプリカコード信号と測位信号との相関結果（Ｌａｔｅ相関値）を算出した後に、Ｅａｒｌｙ相関値かＬａｔｅ相関値を減算して、Ｅ−Ｌ相関値を算出する。

また、この発明のコード追尾方法では、レプリカコード信号生成工程は、相関処理工程で用いる複数のレプリカコード信号として、基準となるレプリカコード信号に対してコード位相の進む方向に所定コード位相間隔を空けたＥａｒｌｙレプリカコード信号と、基準となるレプリカコード信号に対してコード位相の遅れる方向に所定コード位相間隔を空けたＬａｔｅレプリカコード信号と、を生成する。相関処理工程は、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号からＬａｔｅレプリカコード信号を減算した差分レプリカ信号と測位信号との相関結果を算出する。

この方法では、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号およびＬａｔｅレプリカコード信号を用いて、所謂Ｅ−Ｌ相関値で、コード追尾を行う場合の具体的方法を示している。この方法では、Ｅａｒｌｙレプリカコード信号からＬａｔｅレプリカコード信号を減算し、Ｅ−Ｌレプリカコード信号を生成した後、Ｅ−Ｌレプリカコード信号と測位信号とを相関処理することで、Ｅ−Ｌ相関値を算出する。

また、この発明は測位信号受信方法に関するものである。この測位信号受信方法では、上述のコード追尾方法を有するとともに、測位演算工程を有する。測位演算工程では、測位信号と特定のレプリカコード信号との相関処理結果、および測位信号と複数のレプリカコード信号のそれぞれとの相関処理結果を用いて測位演算を行う。

この方法では、上述のコード追尾方法を用いて測位演算を行う、測位信号受信方法について示している。上述のコード追尾方法を用いることで、コード追尾結果がマルチパスの影響を受けにくく、高精度な測位演算が可能になる。

この発明によれば、マルチパスの影響を受けにくいコード追尾方法を実現することができる。

第１の実施形態に係る測位信号受信装置１の構成を示すブロック図である。 コード追尾部５０で処理される各種信号波形を示す図である。 本実施形態の構成および処理を用いた場合のＥａｒｌｙ相関特性およびＬａｔｅ相関特性およびＥ−Ｌ相関特性を示す図である。 従来のコード追尾方法と本願のコード追尾方法を用いた場合のＥ−Ｌ相関特性のシミュレーション結果を示す 第２の実施形態に示す測位信号受信装置１Ａの構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に示す測位信号受信装置１Ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の測位信号受信装置を含む移動端末１００の主要構成を示すブロック図である。 従来のコード追尾部５０Ｐの構成を示すブロック図である。 従来のコード追尾方法を用いた場合のＥａｒｌｙ相関特性およびＬａｔｅ相関特性を示す図、および、従来のコード追尾方法を用いた場合のＥ−Ｌ相関特性を示す図である。

本発明の第１の実施形態に係るコード追尾方法および測位信号受信方法について、図を参照して説明する。なお、本実施形態では、測位信号としてＧＰＳ信号を用いる例を示すが、他のＧＮＳＳ信号に対しても本願の構成、方法およびプログラムを適用することができる。また、本実施形態では、コード追尾処理を具体的に説明するが、当該コード追尾処理の前段階として、コード捕捉処理が既知の方法を用いて行われている。これにより、コード位相差がある程度０（零）に近い状態からコード追尾が実行されている。

図１は本実施形態に係る測位信号受信装置１の構成を示すブロック図である。測位信号受信装置１は、アンテナ１０、ＲＦ処理部２０、ベースバンド変換部３０、キャリア相関部４０、コード追尾部５０、および測位演算部６０を備える。

アンテナ１０は、各ＧＰＳ衛星から放送されたＧＰＳ信号を受信して、受信信号をＲＦ処理部２０へ出力する。ＲＦ処理部２０は、受信したＧＰＳ信号をダウンコンバートして、中間周波数信号（ＩＦ信号）を生成し、ベースバンド変換部３０およびキャリア相関部４０へ出力する。

キャリア相関部４０は、ＩＦ信号とキャリア周波数信号とを乗算して、キャリア位相差を算出する。出力されたキャリア位相差は、所定時定数のループフィルタを介してキャリアＮＣＯへフィードバックされる。キャリアＮＣＯは、フィードバックされたキャリア位相に基づいてキャリア周波数信号を生成する。なお、検出したキャリア位相差は、測位演算部６０へも出力される。

ベースバンド変換部３０は、ＩＦ信号にキャリア周波数信号を乗算することで、ベースバンド信号Ｓ_Ｂを生成する。ベースバンド信号Ｓ_Ｂはコード追尾部５０へ出力される。

コード追尾部５０は、具体的構成および処理は後述するが、ベースバンド信号Ｓ_Ｂに対するコード追尾処理を行う。コード追尾部５０は、Ｐｒｏｍｐｔ相関値（Ｐ相関値）、Ｅ−Ｌ相関値の積算値を、測位演算部６０へ出力する。

測位演算部６０は、Ｐ相関値から航法メッセージを解読する。測位演算部６０は、Ｅ−Ｌ相関値の積算値から疑似距離を算出する。測位演算部６０は、航法メッセージと疑似距離とを用いて、既知の方法で測位演算を行う。この際、測位演算部６０は、キャリア位相を用いることで、より高精度な測位演算を行うこともできる。

次に、コード追尾部５０の具体的構成および処理について説明する。図２は、コード追尾部５０で処理される各種信号波形を示す図である。なお、図２では、ベースバンド信号Ｓ_ＢとＰレプリカ信号ＳＲ_Ｐとのコード位相差が略０の状態を示しており、さらにベースバンド信号Ｓ_Ｂは拡散コードのみを示している。

コード追尾部５０は、Ｐ相関部５１、Ｅ相関部５２、Ｌ相関部５３、加減算器５４、ループフィルタ５５、ＮＣＯ５０１、コード発生器５０２、シフトレジスタ５０３，５０３Ｐ、ゲート処理部５６、Ｐゲート処理部５７Ｐを備える。

ベースバンド変換部３０から出力されたベースバンド信号Ｓ_Ｂは、Ｐ相関部５１およびＰゲート処理部５７Ｐへ入力される。

Ｐ相関部５１は、Ｐ（Ｐｒｏｍｐｔ）レプリカコード信号ＳＲ_Ｐ（本願の特定のレプリカコード信号に相当する。）とベースバンド信号Ｓ_Ｂとを乗算して所定時間積算しＰ相関値を出力する。Ｐ相関値は測位演算部６０へ出力される。

ＮＣＯ５０１は、ループフィルタ５５から出力されたＥ−Ｌ相関値に基づいて、レプリカコード信号の発生タイミングを、コード発生器５０２へ与える。

コード発生器５０２は、与えられた発生タイミングに準じてレプリカコード信号を生成し、シフトレジスタ５０３Ｐおよびゲート処理部５６へ出力する。

シフトレジスタ５０３Ｐは、コード発生器５０２からのレプリカコード信号に基づいて、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐを生成する。Ｐレプリカコード信号ＳＲ_ＰはＰ相関部５１へ出力され、上述のようにベースバンド信号Ｓ_Ｂと相関処理される。

ゲート処理部５６は、コード発生器５０２からのレプリカコード信号に対して、ゲート処理を行う。ここで、ゲート処理とは、レプリカコード（拡散コード）のチップの開始タイミングを起点として所定時間長に亘り、レプリカコード信号を通過させる処理である。この際、レプリカコード信号を通過させる時間長は、１．０ｃｈｉｐの時間長よりも短く設定されており、例えば、０．１ｃｈｉｐ程度に設定されている。このような処理により、ゲート処理部５６から出力されるレプリカコード信号は、チップの開始タイミングを起点とした１．０ｃｈｉｐよりも短い、離散的なレプリカコード信号となる。

ここで、ゲート処理部５６は、上記チップの開始タイミングを、コード発生器５０２もしくはＮＣＯ５０１から取得してもよく、入力されるレプリカコード信号のエッジ検出（チップ状態切り替わりタイミングの検出）により取得してもよい。ただし、エッジ検出の場合、レプリカコード信号の状態遷移が生じないチップの変わり目では、レプリカコード信号の通過区間を設定できない。しかしながら、後述のようにＰゲート処理部５７Ｐがゲート処理部５６からのゲートトリガ信号を受けて、ベースバンド信号ＳＢのゲート処理を行っているので、相関処理は正確に行うことができる。

ゲート処理部５６は、ゲート処理後レプリカコード信号をシフトレジスタ５０３へ出力する。また、ゲート処理部５６は、自身がゲート処理を開始したタイミングを示すゲートトリガ信号を、Ｐゲート処理部５７Ｐへ出力する。

シフトレジスタ５０３は、入力されたゲート処理後レプリカコード信号に基づいて、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅおよびゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌを生成する。この際、シフトレジスタ５０３は、上述のＰレプリカコード信号ＳＲ_Ｐに対して、所定の位相間隔を空けるように、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅおよびゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌを出力する。

具体的には、シフトレジスタ５０３は、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐに対して、位相の進む方向へ所定チップ（例えば、０．１ｃｈｉｐ）だけコード位相間隔を空けて、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅを出力する。これにより、図２（Ｃ）に示す従来のＥレプリカコード信号ＳＲ_Ｅに対して、図２（Ｄ）に示すような拡散コードの１．０ｃｈｉｐよりも短い時間長の区間信号が離散的に現れるゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅが出力される。

同時に、シフトレジスタ５０３は、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐに対して、位相の遅れる方向へ所定チップ（例えば、０．１ｃｈｉｐ）だけコード位相間隔を空けて、ゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌを出力する。これにより、図２（Ｅ）に示す従来のＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌに対して、図２（Ｆ）に示すような拡散コードの１．０ｃｈｉｐよりも短い時間長の区間信号が離散的に現れるゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌが出力される。

ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_ＥはＥ相関部５２へ入力される。ゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_ＬはＬ相関部５３へ入力される。

ゲート処理部５７Ｐは、ゲート処理部５６からのゲートトリガ信号を基準にして、ベースバンド信号Ｓ_Ｂに対してゲート処理を行う。この処理により、図２（Ａ）に示すベースバンド信号Ｓ_Ｂが、図２（Ｂ）に示す拡散コードの１．０ｃｈｉｐよりも短い時間長の区間信号が離散的に現れるゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂとなって出力される。

Ｐゲート処理部５７Ｐは、ゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_ＢをＥ相関部５２、Ｌ相関部５３へ出力する。

Ｅ相関部５２は、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅとゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂとを乗算して所定時間積算しＥ相関値を出力する。Ｌ相関部５３は、ゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌとゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂとを乗算して所定時間積算しＬ相関値を出力する。加減算器５４は、Ｅ相関値からＬ相関値を減算することで、Ｅ−Ｌ相関値を生成する。

Ｅ−Ｌ相関値は、ループフィルタ５５を介してＮＣＯ５０１へフィードバックされるとともに後段の測位演算部６０へも出力される。このようなフィードバック処理により、Ｅ−Ｌ相関値が０（零）になるように、ＮＣＯ５０１がコード位相を調整していくことで、コード追尾が実行される。

このような構成および処理を用いることで、次に示すような作用効果が得られる。図３（Ａ）は本実施形態の構成および処理を用いた場合のＥａｒｌｙ相関特性およびＬａｔｅ相関特性を示す図である。図３（Ｂ）は本実施形態の構成および処理を用いた場合のＥ−Ｌ相関特性を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態の構成および処理を用いることで、コード位相差が０近傍の１．０ｃｈｉｐよりも極短い区間にのみＥ相関値およびＬ相関値が現れる特性となる。このため、図３（Ｂ）に示すように、Ｅ−Ｌ相関値もコード位相差が０近傍の１．０ｃｈｉｐよりも極短い区間でのみ０とならない値となる。例えば、図３（Ｂ）の場合であれば、コード位相差が±０．３ｃｈｉｐ以内の区間（追尾点であるコード位相差が０は除く）でのみＥ−Ｌ相関値が０でない値となる。逆に言えば、±０．３ｃｈｉｐ以上の所定範囲（約±１．０ｃｈｉｐまで）では、常にコード位相差が０となる。

したがって、従来のコード追尾方法でマルチパスの影響を受け得る近距離マルチパスの影響を受けない。

また、図４に示すように、本実施形態の構成および処理を用いることで、さらに広いコード位相差の範囲であって、マルチパスの影響を受けにくいことが分かる。

図４は、従来のコード追尾方法と本願のコード追尾方法を用いた場合のＥ−Ｌ相関特性のシミュレーション結果を示す。図４（Ａ），（Ｂ）は従来のコード追尾方法の場合であり、図４（Ａ）はコード位相差が±２．０ｃｈｉｐの範囲内について示し、図４（Ｂ）はコード位相差が−２．０ｃｈｉｐから＋１８．０ｃｈｉｐまでの範囲について示している。図４（Ｃ），（Ｄ）は本実施形態のコード追尾方法の場合であり、図４（Ｃ）はコード位相差が±２．０ｃｈｉｐの範囲内について示し、図４（Ｄ）はコード位相差が−２．０ｃｈｉｐから＋１８．０ｃｈｉｐまでの範囲について示している。

以上のように、従来のコード追尾方法よりも広いコード位相差の範囲でマルチパスの影響を受けないようにすることができ、マルチパス耐性に優れるコード追尾が可能になる。

そして、このように、マルチパスの影響を受けにくいコード追尾が可能になることで、コード追尾精度を向上させることができる。これにより、測位精度も向上させることができる。

次に、第２の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図５は本実施形態に示す測位信号受信装置１Ａの構成を示すブロック図である。本実施形態の測位信号受信装置１Ａは、第１の実施形態に示した測位信号受信装置１に対して、コード追尾部５０Ａが異なり、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅおよびゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌの生成方法が異なる。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。

コード発生器５０２で生成されたレプリカコード信号は、シフトレジスタ５０３へ入力される。

シフトレジスタ５０３は、コード発生器５０２からのレプリカコード信号に基づいて、上述のような所定のスペーシングを有するＰレプリカコード信号ＳＲ_Ｐ、Ｅレプリカコード信号ＳＲ_Ｅ、およびＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌを生成する。Ｐレプリカコード信号ＳＲ_ＰはＰ相関部５１へ出力される。Ｅレプリカコード信号ＳＲ_ＥはＥ（Ｅａｒｌｙ）ゲート処理部５７Ｅへ出力され、Ｌレプリカコード信号ＳＲ_ＬはＬ（Ｌａｔｅ）ゲート処理部５７Ｌへ出力される。

Ｅゲート処理部５７Ｅは、コード発生器５０２からのコード発生タイミングを基準にして、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐよりも所定量だけコード位相が進んだＥレプリカコード信号ＳＲ_Ｅのチップの開始タイミングを起点として、所定時間長に亘りＥレプリカコード信号ＳＲ_Ｅを通過させる処理を行う。これにより、第１の実施形態と同様のゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅが得られる。ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_ＥはＥ相関部５２へ出力される。

Ｌゲート処理部５７Ｌは、コード発生器５０２からのコード発生タイミングを基準にして、Ｐレプリカコード信号ＳＲ_Ｐよりも所定量だけコード位相が遅れたＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌのチップの開始タイミングを起点として、所定時間長に亘りＬレプリカコード信号ＳＲ_Ｌを通過させる処理を行う。これにより、第１の実施形態と同様のゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌが得られる。ゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_ＬはＬ相関部５３へ出力される。

このような本実施形態のコード追尾部５０Ａを用いても、第１の実施形態に示した測位信号受信装置１のコード追尾部５０と同じように、マルチパス耐性に優れたコード追尾処理を実現できる。

次に、第３の実施形態に係る測位信号受信装置について、図を参照して説明する。図６は、本実施形態に示す測位信号受信装置１Ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態の測位信号受信装置１Ｂは、第１の実施形態に測位信号受信装置１に対して、コード追尾部５０Ｂが異なり、Ｅ−Ｌ相関値の算出工程が異なる。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。

シフトレジスタ５０３から出力されたゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅおよびゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌは、加減算器５４０へ入力される。

加減算器５４０は、ゲート処理後Ｅレプリカコード信号ＳＲδ_Ｅからゲート処理後Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_Ｌを減算することで、Ｅ−Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_ＥＬを生成する。Ｅ−Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_ＥＬは、Ｅ−Ｌ相関部５２３へ入力される。

Ｅ−Ｌ相関部５２３は、Ｅ−Ｌレプリカコード信号ＳＲδ_ＥＬとゲート処理後ベースバンド信号Ｓδ_Ｂとを乗算して所定時間積算しＥ−Ｌ相関値を直接出力する。

このような本実施形態のコード追尾部５０Ｂを用いても、第１の実施形態に示した測位信号受信装置１のコード追尾部５０と同じように、マルチパス耐性に優れたコード追尾処理を実現できる。さらに、本実施形態の構成を用いることで、相関部の個数を減らすことができ、コード追尾部５０Ｂを簡素化することができる。

なお、第３の実施形態に示した相関処理の工程を、第２の実施形態の構成に適用することもできる。

上述の各実施形態では、各機能部をブロック化して記載しているが、これらの機能部は、それぞれに個別の素子や回路によって個別のハードウェアで実現してもよく、上述の処理をプログラム化して記憶しておき、ＣＰＵ等の演算処理部で実行することにより実現してもよい。

また、上述の説明では、ゲート処理により、レプリカコード信号を切り出す時間長を一定にしているが、可変にして良い。マルチパスが存在すると、測位信号のＣ／ＮｏやＣＭＣ（Ｃｏｄｅ Ｍｉｎｕｓ Ｃａｒｒｉｅｒ）の時間変動が大きくなる。また、層間カーブが歪む。これらの変動や歪みの度合いを観測して、マルチパスによる擬似距離誤差の大小を判定する受信環境検出部をさらに備え、このような受信状況に応じて、切り出す時間長を可変させればよい。このような時間長を可変にすることにより、マルチパス耐性と受信状況とを加味した上で、適する条件によるコード追尾を行うことができる。

なお、上述のような測位信号受信装置は、図７に示すような移動端末１００等に用いられている。図７は、本発明の測位信号受信装置を含む移動端末１００の主要構成を示すブロック図である。なお、図７では、第１の実施形態の測位信号受信装置１を用いた例を示している、第２、第３の実施形態の測位信号受信装置１Ａ、１Ｂの構成も同様に用いることができる。

図７に示すような移動端末１００は、例えば携帯電話機、カーナビゲーション装置、ＰＮＤ、カメラ、時計等であり、上述の測位信号受信装置１とともに、アプリケーション処理部１３０を備える。

アプリケーション処理部１３０は、測位信号受信装置１の測位演算部６０で得られた測位結果に基づいて、自装置位置を表示したり、ナビゲーション等に利用するための処理を実行する。

このような構成において、上述の高精度な追尾処理が可能であるので、擬似距離が高精度で得られる。そして、高精度な測位結果が得られることで、高精度な位置表示やナビゲーション等を実現することができる。

１−測位信号受信装置、１０−アンテナ、２０−ＲＦ処理部、３０−ベースバンド変換部、４０−キャリア相関部、５０，５０Ｐ−コード追尾部、５１−Ｐ相関部、５２−Ｅ相関部、５３−Ｌ相関部、５４−加減算器、５５−ループフィルタ、５０１−ＮＣＯ、５０２−コード発生器、５０３，５０３Ｐ−シフトレジスタ、５２３−Ｅ−Ｌ相関部、５４０−加減算器、６０−測位演算部、１００−移動端末、１１０−アプリケーション処理部

Claims (16)

1. 測位信号とレプリカコード信号との相関処理結果とに基づいて、前記測位信号の拡散コードと前記レプリカコード信号とのコード位相差が零となる位相タイミングを追尾処理するコード追尾方法であって、
   位相タイミングがそれぞれに異なる複数のレプリカコード信号を生成するレプリカコード信号生成工程と、
   前記複数のレプリカコード信号のそれぞれと前記測位信号とを、前記拡散コードの各チップの開始点を含む前記拡散コードの１チップよりも短い区間で相関処理する相関処理工程と、
   を有するコード追尾方法。
2. 請求項１に記載のコード追尾方法であって、
   前記測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理工程を有し、
   前記レプリカコード信号生成工程は、
   相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生工程と、
   該基準となるレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理工程と、
   該切り出された前記基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて前記複数のレプリカコードを出力する位相シフト工程と、を有し、
   前記相関処理工程は、前記測位信号と前記シフトレジスタで得られる複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う、コード追尾方法。
3. 請求項１に記載のコード追尾方法であって、
   前記測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理工程を有し、
   前記レプリカコード信号生成工程は、
   相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生工程と、
   該基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて位相の異なる複数のレプリカコード信号を出力する位相シフト工程と、
   該シフトレジスタから出力される複数のレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理工程と、を有し、
   前記相関処理工程は、前記測位信号と前記ゲート処理部で切り出された複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う、コード追尾方法。
4. 請求項２または請求項３に記載のコード追尾方法であって、
   前記ゲート処理工程および前記測位信号ゲート処理工程は、前記測位信号の受信環境に応じて、前記切り出す時間長を可変させる、コード追尾方法。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のコード追尾方法であって、
   前記レプリカコード信号生成工程は、前記相関処理工程で用いる複数のレプリカコード信号として、
   前記基準となるレプリカコード信号を基準にコード位相の進む方向に所定コード位相間隔を空けたＥａｒｌｙレプリカコード信号と、
   前記基準となるレプリカコード信号を基準にコード位相の遅れる方向に前記所定コード位相間隔を空けたＬａｔｅレプリカコード信号と、を生成し、
   前記相関処理工程は、
   前記Ｅａｒｌｙレプリカコード信号と測位信号とによるＥａｒｌｙ相関結果を算出するとともに、前記Ｌａｔｅレプリカコード信号と測位信号とによるＬａｔｅ相関結果を算出し、前記Ｅａｒｌｙ相関結果から前記Ｌａｔｅ相関結果を減算する、コード追尾方法。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコード追尾方法であって、
   前記レプリカコード信号生成工程は、前記相関処理工程で用いる複数のレプリカコード信号として、
   前記基準となるレプリカコード信号を基準にコード位相の進む方向に所定コード位相間隔を空けたＥａｒｌｙレプリカコード信号と、
   前記基準となるレプリカコード信号を基準にコード位相の遅れる方向に前記所定コード位相間隔を空けたＬａｔｅレプリカコード信号と、を生成し、
   前記相関処理工程は、
   前記Ｅａｒｌｙレプリカコード信号から前記Ｌａｔｅレプリカコード信号を減算した差分レプリカ信号と測位信号との相関結果を算出する、コード追尾方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコード追尾方法を有するとともに、
   前記測位信号と前記基準となるレプリカコード信号との相関処理結果、および前記測位信号と前記複数のレプリカコード信号のそれぞれとの相関処理結果を用いて測位演算を行う測位演算工程を、有する測位信号受信方法。
8. 測位信号とレプリカコード信号との相関処理結果とに基づいて、前記測位信号の拡散コードと前記レプリカコード信号とのコード位相差が零となる位相タイミングの追尾処理を実行するためのコード追尾プログラムであって、
   位相タイミングがそれぞれに異なる複数のレプリカコード信号を生成するレプリカコード信号生成処理と、
   前記複数のレプリカコード信号のそれぞれと前記測位信号とを、前記拡散コードの各チップの開始点を含む前記拡散コードの１チップよりも短い区間で相関処理する相関処理と、
   を有するコード追尾プログラム。
9. 請求項８に記載のコード追尾プログラムであって、
   前記測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理を有し、
   前記レプリカコード信号生成処理には、
   相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生処理と、
   該基準となるレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理と、
   該切り出された前記基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて前記複数のレプリカコードを出力する位相シフト処理と、を有し、
   前記相関処理では、前記測位信号と前記シフトレジスタで得られる複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う、コード追尾プログラム。
10. 請求項８に記載のコード追尾プログラムであって、
    前記測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理を有し、
    前記レプリカコード信号生成処理には、
    相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生処理と、
    該基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて位相の異なる複数のレプリカコード信号を出力する位相シフト処理と、
    該シフトレジスタから出力される複数のレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理と、を有し、
    前記相関処理では、前記測位信号と前記ゲート処理部で切り出された複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う、コード追尾プログラム。
11. 請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載のコード追尾プログラムを含み、
    前記測位信号と前記基準となるレプリカコード信号との相関処理結果、および前記測位信号と前記複数のレプリカコード信号のそれぞれとの相関処理結果を用いて測位演算を行う測位演算処理を、有する測位信号受信プログラム。
12. 測位信号とレプリカコード信号との相関処理結果とに基づいて、前記測位信号の拡散コードと前記レプリカコード信号とのコード位相差が零となる位相タイミングを追尾処理するコード追尾装置であって、
    位相タイミングがそれぞれに異なる複数のレプリカコード信号を生成するレプリカコード信号生成部と、
    前記複数のレプリカコード信号のそれぞれと前記測位信号とを、前記拡散コードの１チップよりも短い区間で相関処理する相関処理部と、
    を備えたコード追尾装置。
13. 請求項１２に記載のコード追尾装置であって、
    前記測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理部を備え、
    前記レプリカコード信号生成部は、
    相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生器と、
    該基準となるレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理部と、
    該切り出された前記基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて前記複数のレプリカコードを出力するシフトレジスタと、を備え、
    前記相関処理部は、前記測位信号と前記シフトレジスタで得られる複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う、コード追尾装置。
14. 請求項１２に記載のコード追尾装置であって、
    前記測位信号を時間軸上で部分的に切り出す測位信号ゲート処理部を備え、
    前記レプリカコード信号生成部は、
    相関結果に基づく基準となるレプリカコード信号を生成するコード発生器と、
    該基準となるレプリカコード信号を位相シフトさせて位相の異なる複数のレプリカコード信号を出力するシフトレジスタと、
    該シフトレジスタから出力される複数のレプリカコード信号を時間軸上で部分的に切り出すゲート処理部と、を備え、
    前記相関処理部は、前記測位信号と前記ゲート処理部で切り出された複数のレプリカコード信号とを用いて相関処理を行う、コード追尾装置。
15. 請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載のコード追尾装置を備えるとともに、
    前記測位信号と前記基準となるレプリカコード信号との相関処理結果、および前記測位信号と前記複数のレプリカコード信号のそれぞれとの相関処理結果を用いて測位演算を行う測位演算部を、備える測位信号受信装置。
16. 請求項１５に記載の測位信号受信装置を備えるとともに、
    前記測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部を、備える移動端末。

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