JP3335222B2 - Gps受信装置 - Google Patents

Gps受信装置

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JP3335222B2
JP3335222B2 JP18124693A JP18124693A JP3335222B2 JP 3335222 B2 JP3335222 B2 JP 3335222B2 JP 18124693 A JP18124693 A JP 18124693A JP 18124693 A JP18124693 A JP 18124693A JP 3335222 B2 JP3335222 B2 JP 3335222B2
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弘幸 木田
保則 岩波
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Japan Radio Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はGPS衛星(以下、単に
衛星と称する)から送信されるスペクトラム拡散信号電
波を受信し、移動体等の位置を測定するGPS受信装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のGPS受信装置は、アン
テナ部で受信したL1帯(1.5GHz)のRF信号を
ダブルスーパーヘテロダイン方式により2度周波数変換
し、デジタル信号処理し易い低い第2IF周波数(概略
10MHz以下)を得て、第2IF周波数の信号を処理
して測位を行っている。この場合、周波数変換する際に
必ずミキサの前にバンドパスフィルタを挿入し、中間周
波信号中にイメージ妨害が混入するのを防いでいた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため従来のGPS
受信装置では、L1帯のバンドパスフィルタには誘電体
フィルタが用いられ、第1IF帯にはSAWフィルタや
LCフィルタが用いられていた。これらのフィルタは他
の部品に比較して大きいためGPS受信装置の小型化の
妨げになるという問題点があった。
【0004】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、中間周波帯にバンドパスフィルタを用い
ることなく、中間周波信号中に混入するイメージ妨害を
除去したGPS受信装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1のGP
S受信機は、PNコードでスペクトラム拡散されて衛星
から送信される信号を受信して受信信号を互いに直交す
る中間周波数のI信号およびQ信号に変換する周波数変
換手段と、変換された中間周波数のI信号およびQ信号
をA/D変換してデジタル信号化されたI信号およびQ
信号に変換するデジタル信号化手段とを備えたダウンコ
ンバータ部と、デジタル信号化されたI信号と0°位相
のキャリア信号とを第1乗算器で乗算し、デジタル信号
化されたI信号と90°位相のキャリア信号とを第3乗
算器で乗算し、デジタル信号化されたQ信号と90°位
相のキャリア信号とを第2乗算器で乗算し、デジタル信
号化されたQ信号と0°位相のキャリア信号とを第4乗
算器で乗算してデジタル信号化されたI信号およびQ信
号をIおよびQベースバンド信号に復調するベースバン
ド復調部と、内部で発生させたPNコードと第1および
第2乗算器の出力とを夫々乗算し該乗算出力を、ダウン
コンバータ部の上側または下側ヘテロダインとダウンコ
ンバートのための局部発振出力の間の90°位相の進・
遅相とキャリア信号間の位相の進・遅相とに基づいて加
算もしくは減算する演算をし、該演算出力を所定期間に
わたって計数した第1の計数値と、内部で発生させたP
Nコードと第3および第4乗算器の出力とを夫々乗算し
該乗算出力を、ダウンコンバータ部の上側または下側ヘ
テロダインとダウンコンバートのための局部発振出力の
間の90°位相の進・遅相とキャリア信号間の位相の進
・遅相とに基づいて上記演算が加算の場合は減算し、上
記演算が減算の場合は加算する演算をし、該演算出力を
所定期間にわたって計数した第2の計数値との、第1、
第2の両計数値を乗算した乗算出力に基づいてキャリア
周波数を制御するコスタスループと、復調されたIおよ
びQベースバンド信号中のPNコードに、内部で発生さ
せたPNコードを追尾させるディレイロックループと、
を備えたことを特徴とする。
【0006】請求項2記載のGPS受信装置は、請求項
1のGPS受信装置におけるコスタスループを、第1乗
算器の出力と第2乗算器の出力を反転した出力とを第1
加算器で加算し、第3および第4乗算器の出力を第2加
算器で加算し、内部で発生させたPNコードと第1およ
び第2加算器の出力とを夫々乗算し、該乗算出力を所定
期間にわたって夫々各別に計数した計数値を読み出し、
両計数値を乗算した乗算出力に基づいてキャリア周波数
を制御するように構成したことを特徴とする。
【0007】請求項3のGPS受信装置は、請求項1記
載のGPS受信装置におけるディレイロックループを、
内部で発生されかつ1/2チップ位相進んだPNコード
と第1、第2、第3および第4乗算器の出力との相関を
夫々検出し、第1乗算器の出力に基づく相関検出出力と
第2乗算器の出力に基づく相関検出出力の反転出力との
加算出力を所定期間にわたって第1カウンタによって計
数し、第3乗算器の出力に基づく相関検出出力と第4乗
算器の出力に基づく相関検出出力との加算出力を所定期
間にわたって第2カウンタによって計数し、内部で発生
されかつ1/2チップ位相遅れたPNコードと第1、第
2、第3および第4乗算器の出力との相関を夫々検出
し、第1乗算器の出力に基づく相関検出出力と第2乗算
器の出力に基づく相関検出出力の反転出力との加算出力
を所定期間にわたって第3カウンタによって計数し、第
3乗算器の出力に基づく相関検出出力と第4乗算器の出
力に基づく相関検出出力との加算出力を所定期間にわた
って第4カウンタによって計数し、第1カウンタの計数
値から第3カウンタの計数値を減算し、第2カウンタの
計数値から第4カウンタの計数値を減算し、両減算出力
に基づいて内部で発生されるPNコードの位相を受信信
号のPNコードの位相に一致させるように構成したこと
を特徴とする。
【0008】請求項4のGPS受信装置は、請求項1記
載のGPS受信装置におけるディレイロックループを、
第1乗算器の出力と第2乗算器の出力を反転した出力と
を第1加算器で加算し、第3および第4乗算器の出力を
第2加算器で加算し、内部で発生されかつ1/2チップ
位相進んだPNコードと第1および第2加算器の出力と
を夫々乗算し、該乗算出力を所定期間にわたって夫々各
別に第1および第2カウンタによって計数した計数値を
読み出し、内部で発生されかつ1/2チップ位相遅れた
PNコードと第1および第2加算器の出力とを夫々乗算
し、該乗算出力を所定期間にわたって夫々各別に第3お
よび第4カウンタによって計数した計数値を読み出し、
第1カウンタの計数値から第3カウンタの計数値を減算
し、第2カウンタの計数値から第4カウンタの計数値を
減算し、両減算出力に基づいて内部で発生されるPNコ
ードの位相を受信信号のPNコードの位相に一致させる
ように構成したことを特徴とする。
【0009】
【作用】請求項1〜4のGPS受信装置は、ベースバン
ド復調されたI信号およびQ信号に基づく信号を加算お
よび減算することにより、中間周波信号中に混入するイ
メージ妨害がIF帯にバンドパスフィルタを用いること
なく、デジタル的に除去されることになる。この結果、
集積回路化に適した回路となって、IC化したとき部品
点数の削減を図ることができ、GPS受信装置の小型化
が図れる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
【0011】図1および図2は本発明の一実施例の構成
を示すブロック図である。
【0012】図1において、符号1はアンテナ部、2は
ダウンコンバータ部であり、図2において、3は信号処
理部である。
【0013】先ず、衛星から送信される電波について説
明する。衛星は合計24個(システム完成時)あり、軌
道高度約20000kmの6つの軌道面に打ち上げられ
ている。ここでは衛星から送信されている電波の1つL
1、つまりC/A(Clear and Acquisition )コードと
呼ばれるチップ率1.023MHzの擬似雑音符号(P
Nコード)でスペクトラム拡散された帯域幅約2MH
z、中心周波数1575.42MHzのL1帯の電波を
例に挙げ説明する。
【0014】衛星から送信されたL1帯の電波は船舶や
自動車等の移動体に設置されたアンテナ部1で受信され
ダウンコンバータ部2へ導かれる。すなわちアンテナ1
01で受信されて電気信号に変換され、低雑音増幅器1
02で増幅されてダウンコンバータ部2へ導かれる。
【0015】ダウンコンバータ部2へ入力された信号は
誘電体共振器等で構成されたバンドパスフィルタ201
に入力され、バンドパスフィルタ201によって不要妨
害波が除去され、ミキサ202へ入力される。局部発振
器203で発生した第1局部発振周波数、例えば155
0.08MHzとバンドパスフィルタ201の出力とが
ミキサ202で周波数混合され、25.34MHzの第
1IF信号に変換される。
【0016】第1IF信号は増幅器205で増幅され、
増幅された第1IF信号はミキサ206、207へ入力
される。ミキサ206および207へ夫々入力される第
2局部発振周波数は24.22MHzであり、互いに9
0°の位相差をもっている。本実施例では、ミキサ20
6へ出力される第2局部発振出力よりもミキサ207へ
出力される第2局部発振出力は90°位相が遅れてい
る。
【0017】ここで、第2局部発振周波数24.22M
Hzの第2局部発振出力は第1局部発振周波数の1/6
4に選んである。したがって、局部発振器203の発振
出力を分周器204で64分周する。しかし、互いに9
0°の位相差を持たせるために64分周を16分周と4
分周とに分け、90°の位相差はDフリップフロップを
2個用いて4分周する過程で得ることができる。
【0018】分周器204から出力される90°の位相
差を有する第2局部発振周波数の出力と第1IF信号と
がミキサ206、207で混合されて、ミキサ206と
ミキサ207からの出力は互いに90°の位相差をもつ
1.12MHzの第2IF信号となる。
【0019】第2IF信号はそれぞれローパスフィルタ
208、209に供給されて、ローパスフィルタ20
8、209によって不要な高周波成分が除去された後、
それぞれ増幅器210、211で増幅され、リミッタ2
12、213で1ビットA/D変換されて、デジタル信
号化されたI(In-phase)信号およびQ(Quadratuer-p
hase)信号になる。これらI信号、Q信号は互いに位相
が90°ずれており、信号処理部3へ導かれる。
【0020】信号処理部3はコスタスループを利用した
キャリア再生、ディレイロックループ(DLL)を利用
したC/Aコード追尾を行う。コスタスループおよびデ
ィレイロックループでは加算器およびカウンタのローパ
スフィルタ作用を利用したイメージ除去を行う。
【0021】信号処理部3へ導かれたI信号とQ信号
は、まずDフリップフロップ301、302に夫々各別
に供給され、Dフリップフロップ301、302で共通
のサンプルクロックによりサンプルホールドされる。サ
ンプルクロック周波数は第2IF周波数1.12MHz
より十分高ければよく、例えば、第2局部発振周波数2
4.22MHzを利用することができる。
【0022】サンプルホールドされたI信号は乗算器3
03によってキャリア数値制御発振器(数値制御発振器
をNCOと記す)316から出力された0°位相のキャ
リア信号と乗算されると同時にI信号は乗算器305に
よってキャリアNCO316から出力された90°位相
のキャリア信号とも乗算される。本実施例において、9
0°位相のキャリア信号は0°位相のキャリア信号より
位相が90°遅れている。サンプルホールドされたQ信
号は乗算器304によってキャリアNCO316から出
力された90°位相のキャリア信号と乗算されると同時
に乗算器306によってキャリアNCO316から出力
された0°位相のキャリア信号とも乗算される。このよ
うにしてI信号およびQ信号がベースバンド信号に変換
される。キャリアNCO316で生成された0°位相の
キャリア信号(0°信号と記す)は第2IF周波数のI
信号と周波数および位相が同期したデジタルキャリア信
号であり、キャリアNCO316で生成された90°位
相のキャリア信号(90°信号と記す)は第2IF周波
数のQ信号と周波数および位相が同期したデジタルキャ
リア信号である。
【0023】乗算器303、304、305、306か
らの出力は後記するC/Aコード発生器318から出力
されるC/Aコードにより信号の逆拡散を行うためのE
XORゲート307〜310に供給される。インバータ
311、加算器312、313、カウンタ314、31
5によりイメージ除去を行う。つまり、回路aは信号の
逆拡散とイメージ妨害の除去を行う回路である。
【0024】C/AコードNCO317はC/Aコード
のチップ率1.023MHzにドプラ周波数偏位を考慮
した基準クロックを発生する。C/AコードNCO31
7から出力された基準クロックはC/Aコード発生器3
18に供給されて、受信しようとする各衛星に対応した
1023チップのC/Aコード(P)、C/Aコード
(P)から0.5チップ進んだC/Aコード(E)、C
/Aコード(P)から0.5チップ遅れたC/Aコード
(L)がC/Aコード発生器318から発生される。
【0025】C/Aコード発生器318から発生された
C/Aコード(P)は前記したようにEXORゲート3
07〜310の一方の端子に供給し、EXORゲート3
07〜310の他方の端子に乗算器303、304、3
05、306からの出力を各別に供給されて信号の逆拡
散を行う。
【0026】EXORゲート308の出力はインバータ
311に供給してインバータ311において反転され、
EXORゲート307の出力とインバータ311の出力
とが加算器312に供給されて加算される。加算器31
2からの加算出力はカウンタ314に供給されて、カウ
ンタ314においてC/Aコードの例えば1周期(1m
sec)の期間計数され、前記1周期経過時における計
数値が読み出されると共に、計数値がリセットされて次
の1周期の期間の計数を開始させる。これにより、カウ
ンタ314の出力は1msec毎に更新され、カウンタ
314はカットオフ周波数440Hzのローパスフィル
タとして作用する。カウンタ314からイメージ成分が
除去され、かつ不要な高周波成分が除去されたベースバ
ンド信号I′が出力される。
【0027】同様にEXORゲート309の出力とEX
ORゲート310の出力とは加算器313に供給されて
加算される。加算器313の加算出力はカウンタ315
においてC/Aコードの1周期の期間計数されて、カウ
ンタ315からイメージ成分が除去され、かつ不要な高
周波成分が除去されたベースバンド信号Q′が出力され
る。
【0028】カウンタ314の計数値、すなわちベース
バンド信号I′と、カウンタ315の計数値、すなわち
ベースバンド信号Q′とは乗算器319に供給して乗算
してサンプルホールドされたI信号とキャリアNCO3
16の0°信号との位相差が検出され、乗算器319の
乗算出力、すなわち位相誤差出力は演算処理装置324
に供給されて、演算処理装置324においてフィルタリ
ングされ、キャリアNCO316の発振出力制御データ
としてキャリアNCO316に供給される。キャリアN
CO316は供給された発振出力制御データに基づいて
発振周波数が制御される。
【0029】ここで、乗算器303〜306、EXOR
ゲート307〜310、インバータ311、加算器31
2、313、カウンタ314、315、乗算器319、
演算処理装置324およびキャリアNCO316はコス
タスループを構成し、キャリア信号の再生が行われる。
【0030】ここで、カウンタ314、315からイメ
ージ成分が除去された出力が送出されることについて次
に模式的に説明する。
【0031】ミキサ206および207に入力される第
1IF信号の周波数スペクトラムは図3(a)に示す如
くであり、符号fC は第2局部発振周波数を示す。図3
において、イメージ成分を方形で、第1IF信号を半波
の正弦波で示してある。
【0032】ローパスフィルタ208を介してミキサ2
06から出力される第2IF信号の周波数スペクトラム
は図3(b)に示すごとくである。符号f0 はキャリア
NCO316から出力されるキャリア周波数を示す。ロ
ーパスフィルタ209を介してミキサ207から出力さ
れる第2IF信号のスペクトラムは図3(c)に示す如
くである。
【0033】ローパスフィルタ208の出力は増幅器2
10で増幅されたうえリミッタ212でデジタル化さ
れ、Dフリップフロップ301によってサンプリングさ
れて、乗算器303で0°位相のキャリアと乗算され
る。乗算器303からの出力信号の周波数スペクトラム
は図3(d)に示す如くである。ローパスフィルタ20
9の出力は増幅器211で増幅されたうえリミッタ21
3でデジタル化され、Dフリップフロップ302によっ
てサンプリングされて、乗算器304で90°位相のキ
ャリアと乗算される。乗算器304からの出力信号の周
波数スペクトラムは図3(e)に示す如くである。
【0034】また、乗算器305からの出力信号の周波
数スペクトラムは図3(g)に示す如くであり、乗算器
306からの出力信号の周波数スペクトラムは図3
(h)に示す如くである。
【0035】乗算器303〜306の出力はC/Aコー
ド(P)とEXORゲート307〜310において逆拡
散されるが、説明の都合上、図3では逆拡散の影響は除
いてある。EXORゲート308の出力はインバータ3
11で反転され、インバータ311の出力の周波数スペ
クトラムは図3(e′)に示すごとくになる。
【0036】そこで、EXORゲート307の出力(周
波数スペクトラムは図3(d))とインバータ311の
出力(周波数スペクトラムは図3(e′))とが加算器
312において加算されて、直流近傍のイメージ成分は
キャンセルされ、加算器312の出力の周波数スペクト
ラムは図3(f)の如くになる。図3(f)に示されて
いる両サイドのイメージ成分はローパスフィルタとして
作用するカウンタ314により除去される。このように
してカウンタ314の出力には正弦半波で示したベース
バンド信号I′が現れる。
【0037】同様に、加算器313においてEXORゲ
ート309の出力(周波数スペクトラムは図3(g))
とEXORゲート310の出力(周波数スペクトラムは
図3(h))とが加算されて、加算器313の出力の周
波数スペクトラムは図3(i)の如くになる。図3
(i)の両サイドのイメージ成分はカウンタ315によ
るローパスフィルタにより除去されて、カウンタ315
からは何も出力されない。
【0038】上記のように、第2IF信号中に混入する
イメージ妨害はデジタル的に除去されて、イメージ成分
が除去された出力がカウンタ314、315から送出さ
れる。したがって、第2IF信号中に混入されるイメー
ジ妨害が第1IF帯にバンドパスフィルタを設けること
なく除去される。
【0039】これをアナログ信号として数式で説明すれ
ば次の如くである。
【0040】ミキサ206および207の入力信号は、
いま第2局部発振周波数fC に対して上側波帯、下側波
帯の信号を夫々AU cos ωU t、AL cos ωL tとする
と、 Au cos ωu t +AL cos ωL t ωL <ωc <ωu …(1) となる。
【0041】ミキサ206の出力信号は (Au cos ωu t +AL cos ωL t)cos ωc t =Au /2・{cos(ωu +ωc )t+cos(ωu −ωc )t} +AL /2・{cos(ωL +ωc )t+cos(ωc −ωl )t} …(2) となる。
【0042】ミキサ207の出力信号は (Au cos ωu t +AL cos ωL t)sin ωc t =Au /2・{sin(ωu +ωc )t−sin(ωu −ωc )t} +AL /2・{sin(ωL +ωc )t+sin(ωc −ωl )t} …(3) となる。
【0043】キャリアNCO316の角周波数をω0
示すと、乗算器303の出力信号は Au /2・{cos(ωu +ωc )t+cos(ωu −ωc )t}cos ωo t +AL /2・{cos(ωL +ωc )t+cos(ωc −ωl )t}cos ωo t =Au /4・{cos(ωu +ωc +ωo )t+cos(ωu +ωc −ωo )t +cos(ωu −ωc +ωo )t+cos(ωu −ωc −ωo )t} +AL /4・{cos(ωL +ωc +ωo )t+cos(ωL +ωc −ωo )t +cos(ωc −ωL +ωo )t+cos(ωc −ωl −ωo )t} …(4) となる。
【0044】乗算器304の出力信号は Au /2・{sin(ωu +ωc )t−sin(ωu −ωc )t}sin ωo t +AL /2・{sin(ωL +ωc )t+sin(ωc −ωl )t}sin ωo t =−Au /4・{cos(ωu +ωc +ωo )t−cos(ωu +ωc −ωo )t −cos(ωu −ωc +ωo )t+cos(ωu −ωc −ωo )t} −AL /4・{cos(ωL +ωc +ωo )t−cos(ωL +ωc −ωo )t +cos(ωc −ωL +ωo )t−cos(ωc −ωL −ωo )t} …(5) となる。
【0045】加算器312の出力信号は Au /2・cos(ωu +ωc +ωo )t+Au /2・cos(ωu −ωc −ωo )t +Al /2・cos(ωL +ωc +ωo )t+AL /2・cos(ωc −ωL +ωo )t …(6) となる。
【0046】ここで、ω0 =ωU −ωC =ωC −ωL
あって、加算器312の出力信号の(6)式中からカウ
ンタ314によって(6)式の第1項、第3項の和の周
波数成分、第4項のAL /2・cos (2ω0 t)は遮断
されて、カウンタ314の出力は、第2項の Au /2・cos(ωu −ωc −ωo )t=Au /2 …(7) となり、イメージ成分が除去されて、信号のみとなる。
【0047】乗算器305の出力信号は Au /2・{cos(ωu +ωc )t+cos(ωu −ωc )t}・sin ωo t +AL /2・{cos(ωL +ωc )t+cos(ωc −ωl )t}・sin ωo t =Au /4・{sin(ωu +ωc +ωo )t−sin(ωu +ωc −ωo )t +sin(ωu −ωc +ωo )t−sin(ωu −ωc −ωo )t} +AL /4・{sin(ωL +ωc +ωo )t−sin(ωL +ωc −ωo )t +sin(ωc −ωL +ωo )t−sin(ωc −ωl −ωo )t} …(8) となる。
【0048】乗算器306の出力信号は Au /2・{sin(ωu +ωc )t−sin(ωu −ωc )t}・cos ωo t +AL /2・{sin(ωL +ωc )t+sin(ωc −ωl )t}・cos ωo t =Au /4・{sin(ωu +ωc +ωo )t+sin(ωu +ωc −ωo )t −sin(ωu −ωc +ωo )t−sin(ωu −ωc −ωo )t} +AL /4・{sin(ωL +ωc +ωo )t+sin(ωL +ωc −ωo )t +sin(ωc −ωL +ωo )t+sin(ωc −ωL −ωo )t} …(9) となる。
【0049】加算器313の出力信号は Au /2・sin(ωu +ωc +ωo )t−Au /2・sin(ωu −ωc −ωo )t +AL /2・sin(ωL +ωc +ωo )t+AL /2・sin(ωc −ωL +ωo )t …(10) となる。
【0050】ここで、ω0 =ωU −ωC =ωC −ωL
あって、加算器313の出力信号の(10)式中からカ
ウンタ315によって(10)式の第1項、第3項の和
の周波数成分、および第4項のAL /2・sin (2ω0
t)は遮断される。また、第2項は−AL /2・ sin0
=0となり、カウンタ315の出力は零となる。
【0051】これらは図3によって示したのと同様であ
る。
【0052】なお、上記において、インバータ311に
てEXORゲート308の出力を反転して加算器312
で加算する場合を例示したが、インバータ311をEX
ORゲート307の出力を反転するようにEXORゲー
ト307側に設けて、EXORゲート308の出力とイ
ンバータ311により反転されたEXORゲート307
の出力とを加算してもよい。
【0053】次に、図2において破線で囲った回路bお
よびcは回路aと同様に構成された回路であって、回路
aにおけるC/Aコード(P)に代わって、それぞれC
/Aコード(E)、C/Aコード(L)とが用いられ
る。回路bのカウンタ322の計数出力E(I′)と回
路cのカウンタ332の計数出力L(I′)とを加算器
320に供給し、カウンタ322の計数出力E(I′)
からカウンタ332の計数出力L(I′)が加算器32
0において減算され、同様に回路bのカウンタ323の
計数出力E(Q′)から回路cのカウンタ333の計数
出力L(Q′)が加算器321において減算されて、C
/Aコードとの相関が検出され、相関検出出力すなわち
加算器320の出力E−L(I′)および加算器321
の出力E−L(Q′)は演算処理装置324に供給され
て、演算処理装置324においてフィルタリングされ、
C/AコードNCO317の発振出力制御データとして
C/AコードNCO317に供給される。C/Aコード
NCO317は供給された発振出力制御データに基づい
て発振周波数が制御される。
【0054】この場合においても、コスタスループの場
合と同様にイメージ妨害がデジタル的に除去される。
【0055】回路bおよびc、加算器320および32
1、演算処理装置324、C/AコードNCO317お
よびC/Aコード発生器318はDLLを構成し、加算
器320の出力E−L(I′)および加算器321の出
力E−L(Q′)に基づき、信号中のC/Aコードと周
波数および位相同期をとって信号中のC/Aコードの追
尾が行われて、位置を測定するための擬似距離情報を得
る。
【0056】また、上記において、カウンタ322の計
数出力E(I′)からカウンタ332の計数出力L
(I′)を減算したが、カウンタ332の計数出力L
(I′)からカウンタ322の計数出力E(I′)を減
算してもよく、この場合は演算処理装置324で対応す
ることができる。また、カウンタ323の計数出力E
(Q′)とカウンタ333の計数出力L(Q′)との関
係についても同様である。
【0057】なお、上記した実施例において乗算器31
9、加算器320、321を独立して設けた場合を例示
したが、乗算器319、加算器320、321の処理は
演算処理装置324で行っても差し支えない。
【0058】また、乗算器303〜306はEXORゲ
ートであっても差し支えないし、EXORゲート307
〜310は乗算器であっても差し支えない。
【0059】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。
【0060】図4は本発明の他の実施例の構成を示すブ
ロック図であり、信号処理部のみを示している。
【0061】本発明の他の実施例は、アンテナ部1およ
びダウンコンバータ部2の構成は上記した一実施例の構
成と同様であり、その説明は省略する。
【0062】本他の実施例では、前記一実施例と同様に
Dフリップフロップ301、302によって第2IF中
間周波数のI信号およびQ信号がサンプルホールドさ
れ、乗算器303〜306によってベースバンドに変換
される。
【0063】乗算器304の出力はインバータ341に
よって反転し、反転された乗算器304の出力と乗算器
303の出力とは加算器340によって加算し、乗算器
305の出力と乗算器306の出力とは加算器342に
よって加算する。加算器340および342における加
算は前記一実施例の加算器312、313による加算に
対応するものである。
【0064】ここで、加算器340および342は加算
出力を1ビットの出力とするため、図5に示すように1
ビット入力の加算器350と、加算器350の全加算出
力を入力とするデジタルローパスフィルタ351と、デ
ジタルローパスフィルタ351の出力の振幅をリミット
して1ビットのデータに変換するリミッタ352で構成
してある。加算器340および342の出力はイメージ
成分が除去された信号となる。
【0065】加算器340からの出力とC/Aコード発
生器318から出力されるC/Aコード(P)とはEX
ORゲート343に供給され、加算器342からの出力
とC/Aコード発生器318から出力されるC/Aコー
ド(P)とはEXORゲート344に供給されて、EX
ORゲート343、344において加算器340、34
2の出力はC/Aコード発生器318から出力されるC
/Aコード(P)により逆拡散される。EXORゲート
343の出力はカウンタ314によって1msecの期
間計数されて不要な高域成分が除去され、EXORゲー
ト344の出力はカウンタ315によって1msecの
期間計数されて不要な高域成分が除去される。
【0066】カウンタ314の計数値およびカウンタ3
15の計数値は乗算器319によって乗算されて、乗算
出力は演算処理装置324においてフィルタリングされ
て、フィルタリングされた乗算出力に基づいてキャリア
NCO316の発振周波数が制御される。
【0067】また、乗算器303〜306、加算器34
0、342、インバータ341、EXORゲート34
3、344、カウンタ314、315、乗算器319、
演算処理装置324、キャリアNCO316はコスタス
ループを構成し、キャリア信号の再生を行っている。
【0068】加算器340からの出力とC/Aコード発
生器318から出力されるC/Aコード(E)とはEX
ORゲート345に供給され、加算器342からの出力
とC/Aコード発生器318から出力されるC/Aコー
ド(E)とはEXORゲート346に供給されて、EX
ORゲート345、346において加算器340、34
2の出力とC/Aコード発生器318から出力されるC
/Aコード(E)との一致が検出される。EXORゲー
ト345の出力はカウンタ322によって1msecの
期間計数されて不要な高域成分が除去され、EXORゲ
ート346の出力はカウンタ323によって1msec
の期間計数されて不要な高域成分が除去される。
【0069】加算器340からの出力とC/Aコード発
生器318から出力されるC/Aコード(L)とはEX
ORゲート347に供給され、加算器342からの出力
とC/Aコード発生器318から出力されるC/Aコー
ド(L)とはEXORゲート348に供給されて、EX
ORゲート347、348において加算器340、34
2の出力とC/Aコード発生器318から出力されるC
/Aコード(L)との一致が検出される。EXORゲー
ト347の出力はカウンタ332によって1msecの
期間計数されて不要な高域成分が除去され、EXORゲ
ート348の出力はカウンタ333によって1msec
の期間計数されて不要な高域成分が除去される。カウン
タ322の計数値からカウンタ332の計数値が加算器
320によって減算されて、カウンタ323の計数値か
らカウンタ333の計数値が加算器321によって減算
されて、両減算出力は演算処理装置324によってフィ
ルタリングされて、フィルタリング出力がC/Aコード
NCO317の発振周波数制御データとしてC/Aコー
ドNCO317に供給されて、この発振周波数制御デー
タによってC/AコードNCO317の発振周波数が制
御される。
【0070】EXORゲート345〜348、カウンタ
322、323、332、333、加算器320および
321、演算処理装置324、C/AコードNCO31
7およびC/Aコード発生器318はDLLを構成し、
加算器320の出力E−L(I′)および加算器321
の出力E−L(Q′)に基づき、信号中のC/Aコード
と周波数および位相同期をとって信号中のC/Aコード
の追尾が行われて、位置を測定するための擬似距離情報
を得る。
【0071】なお、上記した本他の実施例においても、
乗算器319、加算器320、321を独立して設けた
場合を例示したが、乗算器319、加算器320、32
1の処理を演算処理装置324で行っても差し支えな
い。また、乗算器303〜306はEXORゲートを用
いても差し支えない。
【0072】なお、上記した本発明の一実施例および他
の実施例において、ダウンコンバータ部2はロワーサイ
ドヘテロダイン(ロワーローカルと記す)の場合で、ミ
キサ207に供給される局部発振出力の位相はミキサ2
06に供給される局部発振出力の位相より90°遅れて
おり、且つキャリアNCO316から出力される90°
信号は0°信号より位相が90°遅れている場合におけ
るインバータ311、341の位置を例示したが、これ
に限る必要はなく、ロワーサイドヘテロダイン、アッパ
ーサイドヘテロダイン、局部発振出力の位相、キャリア
NCO316から出力される90°信号の進・遅相によ
り、インバータ311、341を表1に示す加算器側に
挿入すればよい。
【0073】
【表1】
【0074】また、表1において、θ1はミキサ206
に供給される第2局部発振出力の位相に対するミキサ2
07に供給される第2局部発振出力の位相を示し、θ2
はキャリアNCO316から出力される0°信号の位相
に対する90°信号の位相を示し、(−)は遅相を、
(+)は進相を示している。第1行は上記した実施例の
場合である。
【0075】さらに、例えば、インバータ311の位置
を加算器312側と表示しているときはEXORゲート
307の出力側またはEXORゲート308の出力側の
いずれに挿入してもよいことは前記の通りであり、イン
バータ341についても同様である。
【0076】
【発明の効果】以上説明したように請求項1〜4記載の
本発明のGPS受信装置によれば、ベースバンド復調さ
れたI信号およびQ信号に基づく信号を加算および減算
処理するようにしたため、IF周波信号中に混入するイ
メージ妨害がIF帯にバンドパスフィルタを用いること
なく、デジタル的に除去されることになるという効果が
ある。この結果、集積回路化に適した回路となり、IC
化したとき部品点数の削減を図ることができ、GPS受
信装置を小型化することができる効果がある。
【0077】請求項1〜4記載の本発明のGPS受信装
置においては、IF周波数としてI、Qの両信号を生成
するので、IF周波数を信号の片側帯域幅より低く選ぶ
ことができる。この場合、IF信号I、Qに零周波数に
よる折り返しが生じ雑音となり、信号のS/Nが悪化す
るが、I、Qの両信号を用いれば後段の処理により、雑
音を取り除くことができ元の信号を再現できるという効
果もある。なお、IF周波数を低く選べればキャリア信
号発生器の発生周波数を低くできキャリア信号発生器の
低消費電力化が可能となる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるアンテナ部およびダ
ウンコンバータ部の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例における信号処理部の構成を
示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例の作用の説明に供する周波数
スペクトラムの模式図である。
【図4】本発明の他の実施例における信号処理部の構成
を示すブロック図である。
【図5】本発明の他の実施例におけるベースバンド復調
出力の加算器の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】 1…アンテナ部 2…ダウンコ
ンバータ部 3…信号処理部 101…アン
テナ 102…低雑音増幅器 201…バン
ドパスフィルタ 202、206、207…ミキサ 203…局部
発振器 204…分周器 205、21
0、211…増幅器 208、209…ローパスフィルタ 212、21
3…リミッタ 301、302…Dフリップフロップ 303〜30
6、319…乗算器 307〜310、343〜348…EXORゲート 312、313、320、321、340、342…加
算器 314、315、322、323、332、333…カ
ウンタ 316…キャリアNCO 317…C/
AコードNCO 318…C/Aコード発生器 324…演算
処理装置 350…加算器 351…デジ
タルローパスフィルタ 352…リミッタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−221888(JP,A) 特開 平6−343088(JP,A) 特開 平6−88865(JP,A) 特開 昭63−111486(JP,A) 特開 昭63−40422(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00 - 21/24 G01C 23/00 - 25/00 H04L 27/227 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】PNコードでスペクトラム拡散されて衛星
    から送信される信号を受信して受信信号を互いに直交す
    る中間周波数のI信号およびQ信号に変換する周波数変
    換手段と、変換された中間周波数のI信号およびQ信号
    をA/D変換してデジタル信号化されたI信号およびQ
    信号に変換するデジタル信号化手段とを備えたダウンコ
    ンバータ部と、 デジタル信号化されたI信号と0°位相のキャリア信号
    とを第1乗算器で乗算し、デジタル信号化されたI信号
    と90°位相のキャリア信号とを第3乗算器で乗算し、
    デジタル信号化されたQ信号と90°位相のキャリア信
    号とを第2乗算器で乗算し、デジタル信号化されたQ信
    号と0°位相のキャリア信号とを第4乗算器で乗算して
    デジタル信号化されたI信号およびQ信号をIおよびQ
    ベースバンド信号に復調するベースバンド復調部と、 内部で発生させたPNコードと第1および第2乗算器の
    出力とを夫々乗算し該乗算出力を、ダウンコンバータ部
    の上側または下側ヘテロダインとダウンコンバートのた
    めの局部発振出力の間の90°位相の進・遅相とキャリ
    ア信号間の位相の進・遅相とに基づいて加算もしくは減
    算する演算をし、該演算出力を所定期間にわたって計数
    した第1の計数値と、内部で発生させたPNコードと第
    3および第4乗算器の出力とを夫々乗算し該乗算出力
    を、ダウンコンバータ部の上側または下側ヘテロダイン
    とダウンコンバートのための局部発振出力の間の90°
    位相の進・遅相とキャリア信号間の位相の進・遅相とに
    基づいて上記演算が加算の場合は減算し、上記演算が減
    算の場合は加算する演算をし、該演算出力を所定期間に
    わたって計数した第2の計数値との、第1、第2の両計
    数値を乗算した乗算出力に基づいてキャリア周波数を制
    御するコスタスループと、 復調されたIおよびQベースバンド信号中のPNコード
    に、内部で発生させたPNコードを追尾させるディレイ
    ロックループと、 を備えたことを特徴とするGPS受信装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のGPS受信装置において、
    コスタスループを、第1乗算器の出力と第2乗算器の出
    力を反転した出力とを第1加算器で加算し、第3および
    第4乗算器の出力を第2加算器で加算し、内部で発生さ
    せたPNコードと第1および第2加算器の出力とを夫々
    乗算し、該乗算出力を所定期間にわたって夫々各別に計
    数した計数値を読み出し、両計数値を乗算した乗算出力
    に基づいてキャリア周波数を制御するように構成したこ
    とを特徴とするGPS受信装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載のGPS受信装置において、
    ディレイロックループを、内部で発生されかつ1/2チ
    ップ位相進んだPNコードと第1、第2、第3および第
    4乗算器の出力との相関を夫々検出し、第1乗算器の出
    力に基づく相関検出出力と第2乗算器の出力に基づく相
    関検出出力の反転出力との加算出力を所定期間にわたっ
    て第1カウンタによって計数し、第3乗算器の出力に基
    づく相関検出出力と第4乗算器の出力に基づく相関検出
    出力との加算出力を所定期間にわたって第2カウンタに
    よって計数し、内部で発生されかつ1/2チップ位相遅
    れたPNコードと第1、第2、第3および第4乗算器の
    出力との相関を夫々検出し、第1乗算器の出力に基づく
    相関検出出力と第2乗算器の出力に基づく相関検出出力
    の反転出力との加算出力を所定期間にわたって第3カウ
    ンタによって計数し、第3乗算器の出力に基づく相関検
    出出力と第4乗算器の出力に基づく相関検出出力との加
    算出力を所定期間にわたって第4カウンタによって計数
    し、第1カウンタの計数値から第3カウンタの計数値を
    減算し、第2カウンタの計数値から第4カウンタの計数
    値を減算し、両減算出力に基づいて内部で発生されるP
    Nコードの位相を受信信号のPNコードの位相に一致さ
    せるように構成したことを特徴とするGPS受信装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載のGPS受信装置において、
    ディレイロックループを、第1乗算器の出力と第2乗算
    器の出力を反転した出力とを第1加算器で加算し、第3
    および第4乗算器の出力を第2加算器で加算し、内部で
    発生されかつ1/2チップ位相進んだPNコードと第1
    および第2加算器の出力とを夫々乗算し、該乗算出力を
    所定期間にわたって夫々各別に第1および第2カウンタ
    によって計数した計数値を読み出し、内部で発生されか
    つ1/2チップ位相遅れたPNコードと第1および第2
    加算器の出力とを夫々乗算し、該乗算出力を所定期間に
    わたって夫々各別に第3および第4カウンタによって計
    数した計数値を読み出し、第1カウンタの計数値から第
    3カウンタの計数値を減算し、第2カウンタの計数値か
    ら第4カウンタの計数値を減算し、両減算出力に基づい
    て内部で発生されるPNコードの位相を受信信号のPN
    コードの位相に一致させるように構成したことを特徴と
    するGPS受信装置。
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