JP3188516B2 - Ｇｐｓ受信機の信号処理回路 - Google Patents
Ｇｐｓ受信機の信号処理回路Info
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
- G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧＰＳ受信機の信号処
理回路に関する。
理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ衛星から送信される信号のなかで
民間で利用可能な信号は、搬送波（キャリア）を衛星の
軌道情報などからなる航法データで位相変調し、さらに
これを各衛星に固有なＣ／Ａコードと呼ばれる符号でス
ペクトル拡散変調した信号である。
民間で利用可能な信号は、搬送波（キャリア）を衛星の
軌道情報などからなる航法データで位相変調し、さらに
これを各衛星に固有なＣ／Ａコードと呼ばれる符号でス
ペクトル拡散変調した信号である。
【０００３】ＧＰＳ受信機では、受信信号に含まれるＣ
／Ａコードに同期したコードを発生させてスペクトル逆
拡散を行なった後、受信信号のキャリア成分に同期した
キャリアを再生し、航法データを復調する。衛星電波を
捕捉するためのキャリアの同期追跡は、コスタス・ルー
プ（Costas Loop)で行なうが、そのために、キャリア発
生回路と、カウンタおよびレジスタからなる一組のキャ
リア用相関器とを設けている。一方、衛星との擬似距離
を算出するためのコードの同期追跡は、ディレイ・ロッ
ク・ループ（ＤＬＬ：Delay Lock Loop)で行なうが、そ
のために、コード発生回路と、カウンタおよびレジスタ
からなる一組のコード用相関器を設けている。
／Ａコードに同期したコードを発生させてスペクトル逆
拡散を行なった後、受信信号のキャリア成分に同期した
キャリアを再生し、航法データを復調する。衛星電波を
捕捉するためのキャリアの同期追跡は、コスタス・ルー
プ（Costas Loop)で行なうが、そのために、キャリア発
生回路と、カウンタおよびレジスタからなる一組のキャ
リア用相関器とを設けている。一方、衛星との擬似距離
を算出するためのコードの同期追跡は、ディレイ・ロッ
ク・ループ（ＤＬＬ：Delay Lock Loop)で行なうが、そ
のために、コード発生回路と、カウンタおよびレジスタ
からなる一組のコード用相関器を設けている。
【０００４】衛星の電波を捕捉する際には、受信機内で
発生させたキャリアと目的とする衛星のコードを用いて
キャリア用相関器で受信信号との相関を求めるように
し、キャリアの周波数とコードの位相を順次変えながら
相関のピークを探索することにより目的とする衛星の電
波を捕捉する。目的とする衛星の電波を一旦捕捉した後
は、受信信号と受信機内で発生させたキャリアとの位相
差を監視し、キャリア発生回路を制御することにより受
信信号のキャリアの同期追跡を行なう。なお、目的とす
る衛星の電波を捕捉するまでは、コードの同期追跡と擬
似距離算出のための位相差を計測するコード用相関器は
使用されない。
発生させたキャリアと目的とする衛星のコードを用いて
キャリア用相関器で受信信号との相関を求めるように
し、キャリアの周波数とコードの位相を順次変えながら
相関のピークを探索することにより目的とする衛星の電
波を捕捉する。目的とする衛星の電波を一旦捕捉した後
は、受信信号と受信機内で発生させたキャリアとの位相
差を監視し、キャリア発生回路を制御することにより受
信信号のキャリアの同期追跡を行なう。なお、目的とす
る衛星の電波を捕捉するまでは、コードの同期追跡と擬
似距離算出のための位相差を計測するコード用相関器は
使用されない。
【０００５】前記のようにして目的とする衛星の電波を
捕捉した後、コード用相関器を用いて受信信号に含まれ
るコード成分と受信機で発生させたコードとの位相差を
計測し、コード発生回路を制御してコード位相の同期追
跡を行なうとともに、その位相差から衛星との擬似距離
を求める。前記衛星電波の捕捉とその擬似距離の算出処
理を測位に必要な個数の衛星についてそれぞれ実行し、
得られた航法データと各衛星との間の擬似距離から現在
地を算出する。
捕捉した後、コード用相関器を用いて受信信号に含まれ
るコード成分と受信機で発生させたコードとの位相差を
計測し、コード発生回路を制御してコード位相の同期追
跡を行なうとともに、その位相差から衛星との擬似距離
を求める。前記衛星電波の捕捉とその擬似距離の算出処
理を測位に必要な個数の衛星についてそれぞれ実行し、
得られた航法データと各衛星との間の擬似距離から現在
地を算出する。
【０００６】以下、図２および図３を参照して、従来の
ＧＰＳ受信機の構成と動作について詳細に説明する。な
お、図２はＧＰＳ受信機のＲＦ回路を、図３はＧＰＳ受
信機の信号処理回路をそれぞれ示すものである。
ＧＰＳ受信機の構成と動作について詳細に説明する。な
お、図２はＧＰＳ受信機のＲＦ回路を、図３はＧＰＳ受
信機の信号処理回路をそれぞれ示すものである。
【０００７】図２のＲＦ回路は、受信信号をＩＦ（中間
周波数）信号に変換する。すなわち、ＧＰＳ衛星からの
送信電波をアンテナ１で受信して低雑音増幅器２で増幅
した後、ミキサ３で局部発振器４の出力と混合し、中間
周波数（ＩＦ）に変換する。ＩＦ−ＢＰＦ（ＩＦバンド
パスフィルタ）５で余分な雑音や妨害成分を除去し、Ｉ
Ｆ増幅器６で増幅した後、リミッタ７で波形整形し、パ
ルス波形からなるＩＦ信号として出力する。
周波数）信号に変換する。すなわち、ＧＰＳ衛星からの
送信電波をアンテナ１で受信して低雑音増幅器２で増幅
した後、ミキサ３で局部発振器４の出力と混合し、中間
周波数（ＩＦ）に変換する。ＩＦ−ＢＰＦ（ＩＦバンド
パスフィルタ）５で余分な雑音や妨害成分を除去し、Ｉ
Ｆ増幅器６で増幅した後、リミッタ７で波形整形し、パ
ルス波形からなるＩＦ信号として出力する。
【０００８】基準発振器８は、局部発振器４に対して周
波数の基準となる基準クロックを供給する。局部発振器
４は、この基準クロックを基にＰＬＬ（Phase Locked L
oop)を構成し、受信信号をＩＦ信号に変換するための局
部信号を発生する。また、基準発振器８の基準クロック
は、図３の信号処理回路にも供給される。
波数の基準となる基準クロックを供給する。局部発振器
４は、この基準クロックを基にＰＬＬ（Phase Locked L
oop)を構成し、受信信号をＩＦ信号に変換するための局
部信号を発生する。また、基準発振器８の基準クロック
は、図３の信号処理回路にも供給される。
【０００９】図３の信号処理回路は、前記図２のＲＦ回
路から送られてくるＩＦ信号と基準クロックを基に、キ
ャリア用相関器を用いて目的とする衛星電波を捕捉する
とともに、コード用相関器を用いて擬似距離算出のため
のコードの位相差を計測する。
路から送られてくるＩＦ信号と基準クロックを基に、キ
ャリア用相関器を用いて目的とする衛星電波を捕捉する
とともに、コード用相関器を用いて擬似距離算出のため
のコードの位相差を計測する。
【００１０】すなわち、ＲＦ回路から送られてくるＩＦ
信号は、まず、ＥＸＯＲ（エクスクルーシブ・オア）回
路１１において、コード発生器１２から供給される目的
とする衛星のＣＯＤＥ（コード）信号を乗算され、信号
中のコード成分を除去された後、Ｉカウンタ１３とＱカ
ウンタ１４のＵＰ端子に入力される。
信号は、まず、ＥＸＯＲ（エクスクルーシブ・オア）回
路１１において、コード発生器１２から供給される目的
とする衛星のＣＯＤＥ（コード）信号を乗算され、信号
中のコード成分を除去された後、Ｉカウンタ１３とＱカ
ウンタ１４のＵＰ端子に入力される。
【００１１】Ｉカウンタ１３とＱカウンタ１４は、同期
型のアップ・ダウン・カウンタであり、ＵＰ端子が
“１”とされている時にＣＫ（クロック）端子に入力さ
れているクロックが立ち上がるとカウントアップし、
“０”とされている時にクロックが立ち上がるとカウン
トダウンする。
型のアップ・ダウン・カウンタであり、ＵＰ端子が
“１”とされている時にＣＫ（クロック）端子に入力さ
れているクロックが立ち上がるとカウントアップし、
“０”とされている時にクロックが立ち上がるとカウン
トダウンする。
【００１２】キャリア発生回路１５は、ＣＰＵ１６によ
って設定される周波数からなるＩクロック（ＩＣＫ）と
Ｑクロック（ＱＣＫ）を発生する。Ｉクロック（ＩＣ
Ｋ）とＱクロック（ＱＣＫ）は互いに位相が９０°ずれ
た関係に設定されたクロックであり、Ｉクロック（ＩＣ
Ｋ）はＩカウンタ１３のＣＫ端子に、Ｑクロック（ＱＣ
Ｋ）はＱカウンタ１４のＣＫ端子にそれぞれ供給されて
いる。Ｉカウンタ１３、Ｑカウンタ１４のカウント値は
Ｑｎ端子に出力され、Ｉレジスタ１７、Ｑレジスタ１８
を介してそれぞれＣＰＵ１６へ転送される。
って設定される周波数からなるＩクロック（ＩＣＫ）と
Ｑクロック（ＱＣＫ）を発生する。Ｉクロック（ＩＣ
Ｋ）とＱクロック（ＱＣＫ）は互いに位相が９０°ずれ
た関係に設定されたクロックであり、Ｉクロック（ＩＣ
Ｋ）はＩカウンタ１３のＣＫ端子に、Ｑクロック（ＱＣ
Ｋ）はＱカウンタ１４のＣＫ端子にそれぞれ供給されて
いる。Ｉカウンタ１３、Ｑカウンタ１４のカウント値は
Ｑｎ端子に出力され、Ｉレジスタ１７、Ｑレジスタ１８
を介してそれぞれＣＰＵ１６へ転送される。
【００１３】ＣＰＵ１６は、Ｉ，Ｑレジスタ１７，１８
の値を用いて、例えば（Ｉ2 ＋Ｑ2）または｜Ｉ｜＋｜
Ｑ｜などの受信信号の信号強度を算出し、この値がある
しきい値を越えたときに目的とする衛星の電波を捕捉し
たものとみなし、衛星電波のサーチを終了する。以後
は、キャリア用相関器で得られる相関値を監視すること
により、コスタス・ループによるキャリアの同期追跡
と、ＤＬＬによるコードの同期追跡に移行する。
の値を用いて、例えば（Ｉ2 ＋Ｑ2）または｜Ｉ｜＋｜
Ｑ｜などの受信信号の信号強度を算出し、この値がある
しきい値を越えたときに目的とする衛星の電波を捕捉し
たものとみなし、衛星電波のサーチを終了する。以後
は、キャリア用相関器で得られる相関値を監視すること
により、コスタス・ループによるキャリアの同期追跡
と、ＤＬＬによるコードの同期追跡に移行する。
【００１４】コード発生回路１２は、受信信号に含まれ
るコード成分に同期したＣＯＤＥ（コード）信号、ＣＯ
ＤＥ信号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ
（進み）信号、０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ（遅
れ）信号を作成発生する。ＣＯＤＥ信号の符号内容は、
受信したい衛星のＣ／Ａコードに一致するように、ＣＰ
Ｕ１６によって設定される。
るコード成分に同期したＣＯＤＥ（コード）信号、ＣＯ
ＤＥ信号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ
（進み）信号、０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ（遅
れ）信号を作成発生する。ＣＯＤＥ信号の符号内容は、
受信したい衛星のＣ／Ａコードに一致するように、ＣＰ
Ｕ１６によって設定される。
【００１５】前記ＣＯＤＥ信号、ＥＡＲＬＹ信号および
ＬＡＴＥ信号の位相は、ＣＰＵ１６からの命令で、適当
な大きさだけ進めたり、遅らせたりすることができる。
コード発生回路１２は、ＣＯＤＥ信号に同期したＥＰＯ
ＣＨ（エポック）信号を作成し、カウンタ制御回路１９
に供給する。このＥＰＯＣＨ信号は、例えばＣＯＤＥ信
号の先頭位置でのみ“１”となるような信号であり、カ
ウンタ制御回路１９とＣＰＵ１６の動作の基準信号とな
る。
ＬＡＴＥ信号の位相は、ＣＰＵ１６からの命令で、適当
な大きさだけ進めたり、遅らせたりすることができる。
コード発生回路１２は、ＣＯＤＥ信号に同期したＥＰＯ
ＣＨ（エポック）信号を作成し、カウンタ制御回路１９
に供給する。このＥＰＯＣＨ信号は、例えばＣＯＤＥ信
号の先頭位置でのみ“１”となるような信号であり、カ
ウンタ制御回路１９とＣＰＵ１６の動作の基準信号とな
る。
【００１６】前記のようにしてキャリア用相関器を用い
て目的とする衛星の電波が捕捉されると、ＩＦ信号はＥ
ＸＯＲ回路２０においてキャリア発生回路１５からＱク
ロック（ＱＣＫ）を供給され、ＩＦ信号中のキャリア成
分を除去された後、ＥＸＯＲ回路２１，２２に供給され
る。
て目的とする衛星の電波が捕捉されると、ＩＦ信号はＥ
ＸＯＲ回路２０においてキャリア発生回路１５からＱク
ロック（ＱＣＫ）を供給され、ＩＦ信号中のキャリア成
分を除去された後、ＥＸＯＲ回路２１，２２に供給され
る。
【００１７】ＥＸＯＲ回路２１，２２において、それぞ
れＥＡＲＬＹ信号とＬＡＴＥ信号を乗算した後、その乗
算結果がＥカウンタ２３とＬカウンタ２４のＵＰ端子へ
供給される。Ｅカウンタ２３、Ｌカウンタ２４のカウン
ト値はＱｎ端子に出力され、Ｅレジスタ２５、Ｌレジス
タ２６を介してそれぞれＣＰＵ１６へ転送される。
れＥＡＲＬＹ信号とＬＡＴＥ信号を乗算した後、その乗
算結果がＥカウンタ２３とＬカウンタ２４のＵＰ端子へ
供給される。Ｅカウンタ２３、Ｌカウンタ２４のカウン
ト値はＱｎ端子に出力され、Ｅレジスタ２５、Ｌレジス
タ２６を介してそれぞれＣＰＵ１６へ転送される。
【００１８】Ｅカウンタ２３のカウント値は、ＣＯＤＥ
信号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ信号
とＩＦ信号中のコード成分との相関の程度を、また、Ｌ
カウンタ２４のカウント値は、ＣＯＤＥ信号に対して
０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ信号とＩＦ信号中の
コード成分との相関の程度をそれぞれ示している。ＣＰ
Ｕ１６は、このＥカウンタ２３のカウント値とＬカウン
タ２４のカウント値の差を計算することにより、コード
発生回路１２の出力するＣＯＤＥ信号とＩＦ信号に含ま
れるコード成分との位相差を求め、ＣＯＤＥ信号との同
期がとれたか否かを監視する。
信号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ信号
とＩＦ信号中のコード成分との相関の程度を、また、Ｌ
カウンタ２４のカウント値は、ＣＯＤＥ信号に対して
０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ信号とＩＦ信号中の
コード成分との相関の程度をそれぞれ示している。ＣＰ
Ｕ１６は、このＥカウンタ２３のカウント値とＬカウン
タ２４のカウント値の差を計算することにより、コード
発生回路１２の出力するＣＯＤＥ信号とＩＦ信号に含ま
れるコード成分との位相差を求め、ＣＯＤＥ信号との同
期がとれたか否かを監視する。
【００１９】カウンタ制御回路１９は、コード発生回路
１２から供給されるＥＰＯＣＨ信号を基準として、イネ
ーブル信号ＥＮ、クリア信号ＣＬ、ロード信号ＬＤを出
力する。各カウンタ１３，１４および２３，２４は、ク
ロックに同期してカウント動作を制御するＥＮ（イネー
ブル）端子とＣＬ（クリア）端子を持っている。ＥＮ端
子は、例えば“１”の時にカウント動作可能となり、
“０”の時はカウント動作が停止される。ＣＬ端子は、
例えば“１”の時にクロックが立ち上がるとカウンタの
値が０にクリアされ、“０”の時はカウンタの動作には
何ら影響しない。
１２から供給されるＥＰＯＣＨ信号を基準として、イネ
ーブル信号ＥＮ、クリア信号ＣＬ、ロード信号ＬＤを出
力する。各カウンタ１３，１４および２３，２４は、ク
ロックに同期してカウント動作を制御するＥＮ（イネー
ブル）端子とＣＬ（クリア）端子を持っている。ＥＮ端
子は、例えば“１”の時にカウント動作可能となり、
“０”の時はカウント動作が停止される。ＣＬ端子は、
例えば“１”の時にクロックが立ち上がるとカウンタの
値が０にクリアされ、“０”の時はカウンタの動作には
何ら影響しない。
【００２０】各カウンタ１３，１４および２３，２４
は、Ｃ／Ａコードの１周期（１ｍｓｅｃ）の間、相関値
の積算動作（カウント）を行ない、その積算結果を各レ
ジスタ１７，１８および２５，２６にそれぞれ転送す
る。例えば、コードの先頭でＥＰＯＣＨ信号が発生する
と、カウンタ制御回路１９がイネーブル信号ＥＮを制御
して各カウンタの動作を止め、ロード信号ＬＤを立ち上
げてそれまでの積算値を対応する各レジスタに読み込ま
せる。
は、Ｃ／Ａコードの１周期（１ｍｓｅｃ）の間、相関値
の積算動作（カウント）を行ない、その積算結果を各レ
ジスタ１７，１８および２５，２６にそれぞれ転送す
る。例えば、コードの先頭でＥＰＯＣＨ信号が発生する
と、カウンタ制御回路１９がイネーブル信号ＥＮを制御
して各カウンタの動作を止め、ロード信号ＬＤを立ち上
げてそれまでの積算値を対応する各レジスタに読み込ま
せる。
【００２１】積算値をレジスタへ転送した後、カウンタ
制御回路１９は、クリア信号ＣＬを制御して各カウンタ
をクリアし、さらに、イネーブル信号ＥＮを制御して各
カウンタの動作を再開し、再びＣ／Ａコードの１周期に
わたって相関値の積算動作を行なう。
制御回路１９は、クリア信号ＣＬを制御して各カウンタ
をクリアし、さらに、イネーブル信号ＥＮを制御して各
カウンタの動作を再開し、再びＣ／Ａコードの１周期に
わたって相関値の積算動作を行なう。
【００２２】各レジスタ１７，１８および２５，２６
は、それぞれＬＤ（ロード）端子を持っており、例え
ば、このＬＤ端子が“１”に立ち上がる時に入力端子Ｄ
ｎの信号を取り込み、以後入力端子Ｄｎの値が変化して
もＬＤ端子が再び“１”に立ち上がるまでは取り込んだ
値を保持し続け、その値を出力端子Ｑｎに出力するよう
に動作する。
は、それぞれＬＤ（ロード）端子を持っており、例え
ば、このＬＤ端子が“１”に立ち上がる時に入力端子Ｄ
ｎの信号を取り込み、以後入力端子Ｄｎの値が変化して
もＬＤ端子が再び“１”に立ち上がるまでは取り込んだ
値を保持し続け、その値を出力端子Ｑｎに出力するよう
に動作する。
【００２３】クロック発生回路２７は、図２のＲＦ回路
から送られてる基準クロックを基に、信号処理回路の各
部に供給する種々のクロック信号を作成しており、Ｅカ
ウンタ２３とＬカウンタ２４に対しては、固定の周波数
からなるクロックＥＬＣＫを供給している。
から送られてる基準クロックを基に、信号処理回路の各
部に供給する種々のクロック信号を作成しており、Ｅカ
ウンタ２３とＬカウンタ２４に対しては、固定の周波数
からなるクロックＥＬＣＫを供給している。
【００２４】ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ２８に内蔵されてい
る受信機の制御プログラムをＲＡＭ２９を利用して実行
する。ＣＰＵ１６の割り込み入力端子ＩＮＴにはＣＯＤ
Ｅ発生回路１２からのＥＰＯＣＨ信号が接続されてお
り、このＥＰＯＣＨ信号によって割り込み処理プログラ
ムが起動され、ＥＰＯＣＨ信号に同期して、各レジスタ
の値がＣＰＵ１６に読み込まれる。
る受信機の制御プログラムをＲＡＭ２９を利用して実行
する。ＣＰＵ１６の割り込み入力端子ＩＮＴにはＣＯＤ
Ｅ発生回路１２からのＥＰＯＣＨ信号が接続されてお
り、このＥＰＯＣＨ信号によって割り込み処理プログラ
ムが起動され、ＥＰＯＣＨ信号に同期して、各レジスタ
の値がＣＰＵ１６に読み込まれる。
【００２５】目的とする衛星の電波を捕捉できていない
状態では、ＣＰＵ１６は、キャリア発生回路１５とコー
ド発生回路１２を制御し、キャリア用相関器を用いてキ
ャリア周波数とコード位相のサーチを行なう。キャリア
周波数のサーチ範囲は、衛星のドップラー周波数の変化
範囲と受信機の基準発振器（図２の符号８）の周波数偏
差で決まる。コード位相のサーチ範囲は、コードの１周
期（１０２３チップ）である。
状態では、ＣＰＵ１６は、キャリア発生回路１５とコー
ド発生回路１２を制御し、キャリア用相関器を用いてキ
ャリア周波数とコード位相のサーチを行なう。キャリア
周波数のサーチ範囲は、衛星のドップラー周波数の変化
範囲と受信機の基準発振器（図２の符号８）の周波数偏
差で決まる。コード位相のサーチ範囲は、コードの１周
期（１０２３チップ）である。
【００２６】衛星電波をサーチする場合、ＣＰＵ１６
は、あるキャリア周波数において、ＣＯＤＥ発生回路１
２の発生するコードの位相を１チップづつ変えながら、
ＥＸＯＲ回路１１とキャリア用相関器を用いて受信信号
との相関の大きさを監視する。そして、１０２３チップ
にわたってサーチすると、適当な周波数幅、例えば、
Ｉ．Ｑレジスタ１７，１８、キャリア発生回路１５およ
びＣＰＵ１６で構成されるコスタス・ループのキャプチ
ャ・レンジ幅だけ、キャリア発生回路１５の発生するキ
ャリアの周波数を変え、この新たな周波数位置におい
て、再びコードの位相を１チップづつ変化させながら相
関の大きさを求め、衛星電波のサーチを繰り返す。
は、あるキャリア周波数において、ＣＯＤＥ発生回路１
２の発生するコードの位相を１チップづつ変えながら、
ＥＸＯＲ回路１１とキャリア用相関器を用いて受信信号
との相関の大きさを監視する。そして、１０２３チップ
にわたってサーチすると、適当な周波数幅、例えば、
Ｉ．Ｑレジスタ１７，１８、キャリア発生回路１５およ
びＣＰＵ１６で構成されるコスタス・ループのキャプチ
ャ・レンジ幅だけ、キャリア発生回路１５の発生するキ
ャリアの周波数を変え、この新たな周波数位置におい
て、再びコードの位相を１チップづつ変化させながら相
関の大きさを求め、衛星電波のサーチを繰り返す。
【００２７】前記衛星電波のサーチにおいて、各位相の
１回の相関動作には、コードの１周期の長さである１ｍ
ｓｅｃだけの時間がかかる。したがって、全周波数偏位
範囲にわたって衛星電波をサーチするには、（１ｍｓｅ
ｃ×１０２３×周波数の総ステップ数）の時間が必要と
なる。
１回の相関動作には、コードの１周期の長さである１ｍ
ｓｅｃだけの時間がかかる。したがって、全周波数偏位
範囲にわたって衛星電波をサーチするには、（１ｍｓｅ
ｃ×１０２３×周波数の総ステップ数）の時間が必要と
なる。
【００２８】前記衛星電波のサーチにおけるコード位相
の１周期分の相関結果は、Ｉカウンタ１３とＱカウンタ
１４に積算され、その積算結果はＩレジスタ１７とＱレ
ジスタ１８に格納される。ＣＰＵ１６は、このＩレジス
タ１７とＱレジスタ１８の値から（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）または
｜Ｉ｜＋｜Ｑ｜などの相関の目安となる値を算出し、こ
の値があるしきい値を越えたとき、目的とする衛星の電
波を捕捉したものとみなしてサーチ動作を終了し、以
後、受信信号のコスタス・ループとＤＬＬによる同期追
跡に移る。
の１周期分の相関結果は、Ｉカウンタ１３とＱカウンタ
１４に積算され、その積算結果はＩレジスタ１７とＱレ
ジスタ１８に格納される。ＣＰＵ１６は、このＩレジス
タ１７とＱレジスタ１８の値から（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）または
｜Ｉ｜＋｜Ｑ｜などの相関の目安となる値を算出し、こ
の値があるしきい値を越えたとき、目的とする衛星の電
波を捕捉したものとみなしてサーチ動作を終了し、以
後、受信信号のコスタス・ループとＤＬＬによる同期追
跡に移る。
【００２９】受信信号の同期追跡時には、ＣＰＵ１６
は、Ｉレジスタ１７とＱレジスタ１８の値から、受信信
号とキャリア発生回路１５で発生したキャリアとの位相
差を求め、この値にループフィルタの演算を施した結果
を基に、キャリア発生回路１５を制御し、発生するキャ
リアの周波数と位相を受信信号に追従させる。同時に、
ＣＰＵ１６は、Ｅレジスタ２５とＬレジスタ２６の値か
ら、受信信号とコード発生回路１２で発生したＣＯＤＥ
信号との位相差を求め、この値にループフィルタの演算
を施した結果を基に、コード発生回路１２を制御し、発
生するＣＯＤＥ信号の位相を受信信号に追従させる。
は、Ｉレジスタ１７とＱレジスタ１８の値から、受信信
号とキャリア発生回路１５で発生したキャリアとの位相
差を求め、この値にループフィルタの演算を施した結果
を基に、キャリア発生回路１５を制御し、発生するキャ
リアの周波数と位相を受信信号に追従させる。同時に、
ＣＰＵ１６は、Ｅレジスタ２５とＬレジスタ２６の値か
ら、受信信号とコード発生回路１２で発生したＣＯＤＥ
信号との位相差を求め、この値にループフィルタの演算
を施した結果を基に、コード発生回路１２を制御し、発
生するＣＯＤＥ信号の位相を受信信号に追従させる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
のＧＰＳ受信機の信号処理回路では、Ｉ，Ｑカウンタ１
３，１４およびＩ，Ｑレジスタ１７，１８からなる一組
のキャリア用相関器と、Ｅ，Ｌカウンタ２３，２４およ
びＥ，Ｌレジスタ２５，２６からなる一組のコード用相
関器とを備え、これらの相関器をそれぞれの処理のため
に独立に使用していた。
のＧＰＳ受信機の信号処理回路では、Ｉ，Ｑカウンタ１
３，１４およびＩ，Ｑレジスタ１７，１８からなる一組
のキャリア用相関器と、Ｅ，Ｌカウンタ２３，２４およ
びＥ，Ｌレジスタ２５，２６からなる一組のコード用相
関器とを備え、これらの相関器をそれぞれの処理のため
に独立に使用していた。
【００３１】このため、衛星電波の捕捉処理は一組のキ
ャリア用相関器を用いて行なわざるを得ず、目的とする
衛星の電波を捕捉するまでに時間がかかるという問題が
あった。特に、車載用のＧＰＳ受信機や携帯用のＧＰＳ
受信機では、コスト低減を目的として基準発振器には周
波数偏差の大きなものを用いることが多く、キャリア周
波数のサーチ範囲が広くなって、衛星電波を捕捉するま
での時間がかなり長くなってしまう。
ャリア用相関器を用いて行なわざるを得ず、目的とする
衛星の電波を捕捉するまでに時間がかかるという問題が
あった。特に、車載用のＧＰＳ受信機や携帯用のＧＰＳ
受信機では、コスト低減を目的として基準発振器には周
波数偏差の大きなものを用いることが多く、キャリア周
波数のサーチ範囲が広くなって、衛星電波を捕捉するま
での時間がかなり長くなってしまう。
【００３２】前記問題を解決するには、衛星電波の捕捉
に用いられるキャリア用相関器を複数組用意し、それぞ
れの相関器を並行に動作させるようにすればよいが、回
路規模が大きくなるとともに、受信機が高価になってし
まうという新たな問題を生ずる。
に用いられるキャリア用相関器を複数組用意し、それぞ
れの相関器を並行に動作させるようにすればよいが、回
路規模が大きくなるとともに、受信機が高価になってし
まうという新たな問題を生ずる。
【００３３】本発明は、前記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、回路規模をそれほど大き
くすることなしにコード位相のサーチ時間を短縮し、衛
星電波の捕捉時間を短縮することのできるＧＰＳ受信機
の信号処理回路を提供することである。
で、その目的とするところは、回路規模をそれほど大き
くすることなしにコード位相のサーチ時間を短縮し、衛
星電波の捕捉時間を短縮することのできるＧＰＳ受信機
の信号処理回路を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、一組のキャリア用相関器と一組のコード用
相関器とを備えたＧＰＳ受信機の信号処理回路におい
て、前記コード用相関器をキャリア用相関器として使用
できるように接続を切り換える切換回路を設け、目的と
する衛星の電波を捕捉するまでは前記コード用相関器を
キャリア用相関器として切り換え使用するようにしたこ
とを特徴とするものである。
成するため、一組のキャリア用相関器と一組のコード用
相関器とを備えたＧＰＳ受信機の信号処理回路におい
て、前記コード用相関器をキャリア用相関器として使用
できるように接続を切り換える切換回路を設け、目的と
する衛星の電波を捕捉するまでは前記コード用相関器を
キャリア用相関器として切り換え使用するようにしたこ
とを特徴とするものである。
【００３５】
【作 用】従来技術の説明から明らかなように、従来の
ＧＰＳ受信機においては、コード用相関器は、キャリア
用相関器を用いて衛星電波を捕捉するまでは待機状態に
維持されていた。一方、コード用相関器とキャリア用相
関器の構成は、入力信号が異なるだけで、回路自体は同
一構成になる。そこで、本発明は、衛星電波を捕捉完了
するまでは、コード用相関器をキャリア用相関器として
利用するようにしたものである。このような構成とする
ことにより、２組のキャリア用相関器を用いて並行に衛
星電波の捕捉動作を行なうことができ、衛星電波捕捉時
のコード位相のサーチ時間を従来の半分に短縮すること
ができる。
ＧＰＳ受信機においては、コード用相関器は、キャリア
用相関器を用いて衛星電波を捕捉するまでは待機状態に
維持されていた。一方、コード用相関器とキャリア用相
関器の構成は、入力信号が異なるだけで、回路自体は同
一構成になる。そこで、本発明は、衛星電波を捕捉完了
するまでは、コード用相関器をキャリア用相関器として
利用するようにしたものである。このような構成とする
ことにより、２組のキャリア用相関器を用いて並行に衛
星電波の捕捉動作を行なうことができ、衛星電波捕捉時
のコード位相のサーチ時間を従来の半分に短縮すること
ができる。
【００３６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。図１は本発明の信号処理回路の１実施例を示
す。なお、従来の信号処理回路（図３）と同一の部分に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。
説明する。図１は本発明の信号処理回路の１実施例を示
す。なお、従来の信号処理回路（図３）と同一の部分に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】本発明の信号処理回路は、従来の信号処理
回路と同一の回路構成において、信号の切換回路を構成
するマルチプレクサ３０，３１と、ＩＦ信号にＣＯＤＥ
信号を乗算するためのＥＸＯＲ回路３２とを付加するこ
とにより実現される。
回路と同一の回路構成において、信号の切換回路を構成
するマルチプレクサ３０，３１と、ＩＦ信号にＣＯＤＥ
信号を乗算するためのＥＸＯＲ回路３２とを付加するこ
とにより実現される。
【００３８】マルチプレクサ３０，３１は、それぞれ入
力端子Ａ０，Ａ１とＢ０，Ｂ１、出力端子Ｘ０，Ｘ１を
備えており、ＣＰＵ１６からＳＥＬ（セレクト）信号を
与えて制御することにより、衛星電波の捕捉動作時に
は、出力端子Ｘ０を入力端子Ａ０に、出力端子Ｘ１を出
力端子Ａ１にそれぞれ切り換える。また、本来のコード
用相関器として用いるときは、出力端子Ｘ０を入力端子
Ｂ０に、出力端子Ｘ１を出力端子Ｂ１にそれぞれ切り換
える。
力端子Ａ０，Ａ１とＢ０，Ｂ１、出力端子Ｘ０，Ｘ１を
備えており、ＣＰＵ１６からＳＥＬ（セレクト）信号を
与えて制御することにより、衛星電波の捕捉動作時に
は、出力端子Ｘ０を入力端子Ａ０に、出力端子Ｘ１を出
力端子Ａ１にそれぞれ切り換える。また、本来のコード
用相関器として用いるときは、出力端子Ｘ０を入力端子
Ｂ０に、出力端子Ｘ１を出力端子Ｂ１にそれぞれ切り換
える。
【００３９】なお、コード発生回路１２は、受信信号に
含まれるコード成分に同期したＣＯＤＥ信号、ＣＯＤＥ
信号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ信
号、０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ信号を発生する
他に、ＣＯＤＥ信号に対して１チップ位相のずれたＮＥ
ＸＴ（ネクスト）信号を発生するように構成されてい
る。なお、ＮＥＸＴ信号の位相は、ＣＯＤＥ信号に対し
て１チップ位相が進んだ信号または遅れた信号のいずれ
であってもよい。
含まれるコード成分に同期したＣＯＤＥ信号、ＣＯＤＥ
信号に対して０．５チップ位相の進んだＥＡＲＬＹ信
号、０．５チップ位相の遅れたＬＡＴＥ信号を発生する
他に、ＣＯＤＥ信号に対して１チップ位相のずれたＮＥ
ＸＴ（ネクスト）信号を発生するように構成されてい
る。なお、ＮＥＸＴ信号の位相は、ＣＯＤＥ信号に対し
て１チップ位相が進んだ信号または遅れた信号のいずれ
であってもよい。
【００４０】衛星電波の捕捉時には、マルチプレクサ３
０と３１は、ＣＰＵ１６からのＳＥＬ信号によってＥＸ
ＯＲ回路３２側へ切り換えれ、ＥＸＯＲ回路３２からの
信号がＥカウンタ２３とＬカウンタ２４に送られるとと
もに、キャリア発生回路１５のＩ，Ｑクロック（ＩＣ
Ｋ，ＱＣＫ）がＥカウンタ２３とＬカウンタ２４のＣＫ
端子に送られる。したがって、衛星電波が捕捉されるま
では、Ｅ，Ｌカウンタ２３，２４およびＥ，Ｌレジスタ
２５，２６から構成されるコード相関器は、キャリア用
相関器として動作する。
０と３１は、ＣＰＵ１６からのＳＥＬ信号によってＥＸ
ＯＲ回路３２側へ切り換えれ、ＥＸＯＲ回路３２からの
信号がＥカウンタ２３とＬカウンタ２４に送られるとと
もに、キャリア発生回路１５のＩ，Ｑクロック（ＩＣ
Ｋ，ＱＣＫ）がＥカウンタ２３とＬカウンタ２４のＣＫ
端子に送られる。したがって、衛星電波が捕捉されるま
では、Ｅ，Ｌカウンタ２３，２４およびＥ，Ｌレジスタ
２５，２６から構成されるコード相関器は、キャリア用
相関器として動作する。
【００４１】このキャリア用相関器としての使用時に
は、ＥＸＯＲ回路３２にコード発生回路１２からＮＥＸ
Ｔ信号が供給されており、ＥＸＯＲ回路１１に対して１
チップ位相のずれたコードを用いて受信信号中のコード
成分との相関がとられる。したがって、２つのキャリア
用相関器を用いてコードの位相を２チップづつをずらし
ながら相関をとっていくことができるので、あるキャリ
ア周波数においてコード位相のサーチにかかる時間は
｛（１ｍｓｅｃ×１０２３）／２｝となり、従来の半分
の時間で済むことになる。
は、ＥＸＯＲ回路３２にコード発生回路１２からＮＥＸ
Ｔ信号が供給されており、ＥＸＯＲ回路１１に対して１
チップ位相のずれたコードを用いて受信信号中のコード
成分との相関がとられる。したがって、２つのキャリア
用相関器を用いてコードの位相を２チップづつをずらし
ながら相関をとっていくことができるので、あるキャリ
ア周波数においてコード位相のサーチにかかる時間は
｛（１ｍｓｅｃ×１０２３）／２｝となり、従来の半分
の時間で済むことになる。
【００４２】衛星電波の捕捉が完了すると、マルチプレ
クサ３０と３１は、ＣＰＵ１６からのＳＥＬ信号によっ
て、ＥＸＯＲ回路３２側からＥＸＯＲ回路２１，２２側
へ切り換えられ、本来のコード用相関器として動作する
ように接続される。
クサ３０と３１は、ＣＰＵ１６からのＳＥＬ信号によっ
て、ＥＸＯＲ回路３２側からＥＸＯＲ回路２１，２２側
へ切り換えられ、本来のコード用相関器として動作する
ように接続される。
【００４３】なお、前記実施例では、コード発生回路１
２の出力するＮＥＸＴ信号はＣＯＤＥ信号に対して１チ
ップずらした信号としたが、何チップずらすかは任意で
ある。また、切換回路をマルチプレクサ３０，３１によ
って構成したが、他の切り換え素子で構成してもよいこ
とは当然である。
２の出力するＮＥＸＴ信号はＣＯＤＥ信号に対して１チ
ップずらした信号としたが、何チップずらすかは任意で
ある。また、切換回路をマルチプレクサ３０，３１によ
って構成したが、他の切り換え素子で構成してもよいこ
とは当然である。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の信号処理回路によるときは、目的とする衛星の
電波を捕捉するまでの間はコード用相関器をキャリア用
相関器として切り換え使用するようにしたので、２組の
キャリア用相関器を用いて並行にサーチすることがで
き、コード位相のサーチ時間を従来の１／２に短縮し、
衛星電波の捕捉時間を短縮することができる。
本発明の信号処理回路によるときは、目的とする衛星の
電波を捕捉するまでの間はコード用相関器をキャリア用
相関器として切り換え使用するようにしたので、２組の
キャリア用相関器を用いて並行にサーチすることがで
き、コード位相のサーチ時間を従来の１／２に短縮し、
衛星電波の捕捉時間を短縮することができる。
【００４５】また、既設のコード用相関器をキャリア用
相関器として利用するため、回路規模を増大することな
しに衛星電波のサーチ速度を改善することができる。
相関器として利用するため、回路規模を増大することな
しに衛星電波のサーチ速度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号処理回路の１実施例を示す回路図
である。
である。
【図２】従来のＧＰＳ受信機のＲＦ回路を示すブロック
図である。
図である。
【図３】従来のＧＰＳ受信機の信号処理回路を示す回路
図である。
図である。
１１ ＥＸＯＲ回路 １２ コード発生回路 １３ Ｉカウンタ １４ Ｑカウンタ １５ キャリア発生回路 １６ ＣＰＵ １７ Ｉレジスタ １８ Ｑレジスタ １９ カウンタ制御回路 ２０〜２２ ＥＸＯＲ回路 ２３ Ｅカウンタ ２４ Ｌカウンタ ２５ Ｅレジスタ ２６ Ｌレジスタ ２７ クロック発生回路 ３０〜３１ マルチプレクサ ３２ ＥＸＯＲ回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 H03L 1/00 - 7/26 H04B 1/69 - 1/713 H04J 1/00 - 1/20 H04J 4/00 - 15/00
Claims (1)
- 【請求項１】 一組のキャリア用相関器と一組のコード
用相関器とを備えたＧＰＳ受信機の信号処理回路におい
て、 前記コード用相関器をキャリア用相関器として使用でき
るように接続を切り換える切換回路を設け、目的とする
衛星の電波を捕捉するまでは前記コード用相関器をキャ
リア用相関器として切り換え使用するようにしたことを
特徴とするＧＰＳ受信機の信号処理回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11902392A JP3188516B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Ｇｐｓ受信機の信号処理回路 |
| US08/059,264 US5325100A (en) | 1992-05-12 | 1993-05-11 | Signal processing circuit for GPS receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11902392A JP3188516B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Ｇｐｓ受信機の信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312935A JPH05312935A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3188516B2 true JP3188516B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=14751076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11902392A Expired - Fee Related JP3188516B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Ｇｐｓ受信機の信号処理回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5325100A (ja) |
| JP (1) | JP3188516B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5752216A (en) * | 1994-07-06 | 1998-05-12 | Dimensions International, Inc. | Non-intrusive data interface system for air traffic control |
| FR2748571B1 (fr) * | 1996-05-09 | 1998-08-07 | Europ Agence Spatiale | Dispositif de recepteur pour systeme de navigation notamment par satellite |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223843A (en) * | 1988-01-05 | 1993-06-29 | Rockwell International Corporation | High performance global positioning system receiver means and method |
| US5134407A (en) * | 1991-04-10 | 1992-07-28 | Ashtech Telesis, Inc. | Global positioning system receiver digital processing technique |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP11902392A patent/JP3188516B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-05-11 US US08/059,264 patent/US5325100A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5325100A (en) | 1994-06-28 |
| JPH05312935A (ja) | 1993-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010403 |
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