JP3925581B2 - スペクトラム拡散信号受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スペクトラム拡散信号受信装置に関し、特に、逆拡散時の同期検出に係わる部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球を周回する複数個の人口衛星を利用して移動体の位置を測定するシステムが提案されているが、この種のシステムにおいては、衛星信号にはスペクトラム拡散変調が施されている。例えばＧＰＳ（Global Positioning System ）と呼ばれる位置測定システムにおいては、衛星信号は、５０ｂｐｓの軌道パラメータデータ（衛星の時刻，位置を示す軌道データ等）が、チップ速度１．０２３ＭＨｚ、周期１ミリ秒の疑似雑音符号（例えばＧＯＬＤ符号）でスペクトラム拡散変調される共に、１５７５．４２ＭＨｚと、１２２７．６ＭＨｚの２つの搬送波が直交位相変調（２相ＰＳＫ変調）されて送信されている。
【０００３】
ＧＰＳ受信機は、少なくとも３個の衛星からの信号を受信して、それぞれ前記搬送波に対する追従とスペクトラム逆拡散の処理を行い、各衛星の軌道パラメータデータを復調し、各信号の到達時間（この衛星信号の到達時間から衛星とユーザとの間の距離を得る）と衛星位置とを得る。ユーザの位置は、測定した各衛星位置を原点とし、測定した距離を半径として各衛星を中心とした球を描き、その交点から３次元的に決定することができる。
【０００４】
ところで、この種のスペクトラム拡散信号受信装置においては、スペクトラム拡散変調を復調するために逆拡散を行う。逆拡散は、基本的には、受信装置に、疑似雑音符号を発生する符号発生器を設け、この符号発生器からの疑似雑音符号と、受信したスペクトラム拡散信号とを乗算することにより行うが、逆拡散のためには、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号とが同期している必要がある。
【０００５】
このため、符号発生器からの疑似雑音符号の発生位相とチップ速度は制御可能とされ、例えばタウ・ディザ追跡法などを用いた帰還ループが用いられて、符号発生器からの疑似雑音符号の発生位相が、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と同期するようにサーチ制御される。そして、この同期している状態で、受信データがデコードされるものである。
【０００６】
ここで、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号とが同期しているか否かは、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号との相関の度合い（相関レベル）から検出することができ、相関レベルが予め定めた所定レベルのしきい値（スレッショールド値）を超えたか否かにより、従来は検出されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のスペクトラム拡散信号受信装置においては、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号とが同期しているか否かを相関レベルを用いて同期検出する場合に、相関レベルのしきい値は、予め定められた既定値が用いられていた。
【０００８】
この既定値は、スペクトラム拡散信号受信装置の開発設計の段階で、経験的な値として定められたり、あるいは独自に定められた方法に基づいて設定されているが、製品として一度設定されてしまうと、もはや、その値を変更することはできない。
【０００９】
ところで、ＧＰＳ受信機などのスペクトラム拡散信号受信装置は、様々な条件の下で使用され、受信している場所の周囲の環境により、例えば受信ノイズの状況が変わることが多い。一般に、ある一定レベルの受信ノイズを考えた場合、しきい値としての相関レベルを小さくすると、ノイズの影響を受けやすくなるため、同期引き込みは遅くなってしまう。そこで、しきい値は、ノイズレベルの影響を考慮した適切な値とすべきである。
【００１０】
すなわち、受信ノイズが少ない環境では、しきい値としての相関レベルを小さく設定し、一方、受信ノイズが大きい状況下では、しきい値としての相関レベルを大きくして、それぞれに最適な同期検出ができるようにすることが望ましい。
【００１１】
このように、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号との同期検出のためのしきい値は、受信装置の使用環境に応じて変更できることが好ましい。
【００１２】
また、受信装置の使用者の要求により、ある場合には、同期引き込みを高速にし、また、ある場合には、同期引き込みは遅くても同期検出を確実に行えるように指示することができれば、受信装置の使い勝手が非常に良くなる。
【００１３】
しかしながら、前述したように、従来のスペクトラム拡散信号受信装置においては、同期検出用のしきい値としての相関レベルは、一定の既定値として定められているため、使用場所によっては、装置本来の性能を十分に発揮することができない場合があった。
【００１４】
この発明は、以上の問題点を解決したスペクトラム拡散信号受信装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置は、
疑似雑音符号発生器と、
前記疑似雑音符号発生器の出力疑似雑音符号の位相とチップ速度とを制御するための符号駆動装置と、
搬送波が疑似雑音符号によってスペクトラム拡散変調されたスペクトラム拡散信号と、前記疑似雑音符号発生器の出力疑似雑音符号との乗算を行って、逆拡散を行う逆拡散手段と、
前記逆拡散手段の出力信号に基づき、前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号と、前記スペクトラム拡散信号に含まれる疑似雑音符号との相関の度合いを示す相関出力信号を得る相関検出手段と、
前記相関検出手段からの相関出力信号と、設定されたしきい値とを比較して、前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号と、前記スペクトラム拡散信号に含まれる疑似雑音符号とが同期しているか否かを判定する同期検出手段と、
ノイズを測定し、その測定したノイズに基づいて前記同期検出手段における前記相関出力信号と比較する前記しきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記同期検出手段で前記同期していることを検出したときには、予め定めた一定時間、同期状態を保持する手段と、
を備え、
前記しきい値設定手段は、ノイズがないときに前記同期検出手段での同期検出を行いながら前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号を１繰り返し周期分変化させるときの第１の時間と、ノイズがあるときに前記同期検出手段での同期検出を行いながら前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号の１繰り返し周期変化させるときの第２の時間と、前記測定したノイズとから前記しきい値を設定する
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記しきい値設定手段は、前記ノイズの測定を一定時間ごとに行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、少なくとも前記第２の時間は、設定入力が可能とされてなることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記相関検出手段と、前記同期検出手段と、前記しきい値設定手段とは、ソフトウエアにより実現されてなることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
複数チャンネル分のスペクトラム拡散信号を並列に受信できるように、複数チャンネル分の受信部を備え、
前記複数チャンネル分の受信部のうちの１チャンネルの受信部は、前記ノイズを測定するために用いることを特徴とする。
【００２１】
上述の構成の請求項１の発明によれば、同期検出手段において、同期検出のために相関検出手段からの相関出力信号と比較するためのしきい値は、しきい値設定手段で、測定したノイズに基づいて定められる。したがって、受信装置の使用環境が変わった場合には、前記同期検出手段で用いられるしきい値は、その使用環境において測定されたノイズの状況に応じて変わり、常に、受信装置の性能を十分に発揮することが可能な状態にすることができる。
【００２２】
また、請求項２の発明によれば、ノイズ測定は、一定時間ごとに行われるので、受信装置の使用環境が頻繁に変化しても、常に、その使用環境に応じて、同期検出手段で用いられるしきい値が変わる。
【００２３】
また、請求項１の発明の受信装置においては、同期検出手段で一旦同期検出されると、予め定めた一定時間は同期検出のためのサーチ動作を行わず、データのデコード処理のみを行うようにしている。そして、非同期の状態が前記一定時間の間、継続すると再びサーチ動作を行うようになっている。
【００２４】
この場合に、受信信号中の疑似雑音符号と、受信装置の疑似雑音符号の周波数は一致しているとした場合において位相同期について考える次のようになる。すなわち、非同期状態から、同期検出のためのサーチを行う場合、受信ノイズが無いと仮定すると、符号発生器からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期が、同期引き込みの最大時間Ｔ１となる。
【００２５】
しかし、受信ノイズがあると、そのノイズのために、一旦同期引き込みがなされたと誤判定して、前記一定時間はサーチ動作が停止され、前記一定時間後、再びサーチ動作が行われることになる。そして、ノイズ量に応じて前記一定時間のサーチ動作の停止回数が増減する。このため、受信ノイズがあるときには、安定な同期引き込みまでの最大時間Ｔ２は、ノイズが存在しない場合の時間Ｔ１に比べて長くなり、しかも、その大きさは、ノイズの状況に応じたものとなる。
【００２６】
上記のことは、しきい値が一定に定まっている場合であるので、換言すれば、前記時間Ｔ１と、前記時間Ｔ２とを定めた場合、ノイズの状況が分かれば、そのノイズの状況に応じたしきい値が設定されることになる。
【００２７】
請求項１のしきい値設定手段は、前記時間Ｔ１およびＴ２の情報を予め取得するとともに、ノイズを測定して、ノイズの状況を検出し、それらの情報からしきい値を設定するようにする。したがって、受信装置の使用環境が変わった場合には、前記同期検出手段で用いられるしきい値は、その使用環境において測定されたノイズの状況に応じて変わり、常に、受信装置の性能を充分に発揮することが可能な状態にすることができる。
【００２８】
請求項３においては、請求項１において、少なくとも前記時間Ｔ２がユーザにより設定入力が可能とされている。前記時間Ｔ１は、使用する疑似雑音符号により定まる規定値とすることができる。時間Ｔ２が、変わると、上述のことから分かるように、同じノイズ状況であってもしきい値を変えることができる。例えば、ユーザは、同期引き込みを早くしたい場合には、時間Ｔ２を時間Ｔ１に近い値にし、また、同期引き込みは遅くとも、同期引き込みを確実に行いたい場合には、時間Ｔ２を時間Ｔ１に比較して大きくする。
【００２９】
また、請求項４においては、相関検出手段と、前記同期検出手段と、前記しきい値設定手段とは、ソフトウエアにより実現するようにするため、受信装置の構成が簡単になる。
【００３０】
また、請求項５においては、複数チャンネル分存在する受信部のうちの一つがノイズの測定用に割り当てられるため、ノイズ測定のタイミングに制約がなく、適当なタイミングでノイズの測定を行うことができるため、常に、受信装置の性能を十分に発揮することが可能な状態にすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置の実施の形態を、図を参照しながら説明する。図１は、この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置の一実施形態のブロック図で、この例はＧＰＳの受信装置の場合の例である。
【００３２】
アンテナ１１にて受信された衛星信号（スペクトラム拡散信号）は、高周波処理回路１２に供給される。また、１８．４１４ＭＨｚの水晶発振器からなる基準発振器１３の出力が局部発振回路１４に供給され、これより基準発振器の出力周波数と周波数比が固定された局部発振出力が得られる。
【００３３】
そして、この局部発振出力が高周波処理回路１２に供給されて、衛星信号が第１中間周波数１９．４３７ＭＨｚに低域変換され、さらに基準発振器１３からの発振出力により第２中間周波数１．０２３ＭＨｚの第２中間周波信号Ｓifに低域変換される。
【００３４】
この高周波処理回路１２からの第２中間周波信号Ｓifは、２値化回路１５に供給されて、所定のスレッショールド値とレベル比較されて２値化される。この２値化回路１５の２値化出力Ｓd は、イクスクルーシブオア回路で構成される信号乗算器１６に供給される。
【００３５】
この信号乗算器１６の出力信号は、以下に説明するような受信復調部に供給される。この受信復調部は、スペクトラム拡散変調を復調する逆拡散のための帰還ループと、軌道パラメータデータ・ビットによる２相変調を復調する帰還ループとで構成される。
【００３６】
この例の場合に、逆拡散復調の帰還ループ２０では、いわゆるタウ・ディザ追跡法が用いられ、また、データ・ビットを復調するための帰還ループ３０は、コスタス・ループが用いられるが、これらはデジタル化構成とされると共に、それぞれの制御信号はマイクロコンピュータ１００において、ソフトウエア処理により形成される。
【００３７】
すなわち、逆拡散復調のための帰還ループ２０において、符号発生器２１は受信機側の疑似雑音符号を発生するもので、これよりは１チップ時間（ＧＰＳの衛星信号は、５０ｂｐｓの軌道パラメータデータが、チップ速度１．０２３ＭＨｚ、周期１ミリ秒の疑似雑音符号によりスペクトラム拡散変調されている）の位相差のある進み（アーリ）符号Ｍｅと遅れ（レート）符号Ｍｄを発生する。
【００３８】
この符号発生器２１からのアーリ符号Ｍｅ及びレート符号Ｍｄは、進み・遅れ符号選択器２２に供給され、この符号選択器２２がアーリ・レート切換器２３からの切換信号により１ミリ秒毎に切り換えられることにより、この符号選択器２２から合成疑似雑音符号が得られ、これが乗算器１６に供給される。そして、この合成疑似雑音符号と２値化回路１５からの２値化された中間周波信号Ｓd が、乗算器１６で乗算される。
【００３９】
この場合、符号発生器２１の出力符号の位相及び周波数（チップ速度）を制御するための駆動クロックを発生するクロック発生器２４は、数値制御型可変周波数発振器（以下ＮＣＯという）で構成される。このクロック発生器２４には、基準発振器１３からの基準クロックが供給され、クロック発生器２４は、この基準クロックから、マイクロコンピュータ１００の制御より符号発生器２１の駆動クロックを形成する。
【００４０】
そして、符号発生器２１では、このクロック発生器２４からの位相及び周波数が制御されたクロックにより、アーリ及びレートの疑似雑音符号の位相及び周波数が制御される。これにより、符号発生器２１からの疑似雑音符号出力が、２値化回路１５からの中間周波信号Ｓd に含まれる疑似雑音符号の位相及び周波数に一致するように制御され、これにより逆拡散がなされる。
【００４１】
データ・ビットを復調するための帰還ループ３０のコスタス・ループは、ＮＣＯと９０°移相器とからなるキャリア発生器３１と、イクスクルーシブオアゲートからなる第１及び第２の乗算器３２及び３３と、カウンタからなるローパスフィルタ３４及び３５と、キャリア発生器３１への制御信号を形成するマイクロコンピュータ１００からなる。キャリア発生器３１には、基準発振器１３からの基準クロックが供給され、キャリア発生器３１は、この基準クロックから、マイクロコンピュータ１００の制御に応じたキャリアを発生する。
【００４２】
マイクロコンピュータ１００は、プログラムソフトウエアによって、図１に機能ブロックとして示すような各機能を実行する。すなわち、マイクロコンピュータ１００の処理機能を図１の機能ブロックについて説明すると、乗算手段１０１は、カウンタで構成されるローパスフィルタ３４と３５からのカウント値を掛け合わせ、その乗算出力として、受信信号中の搬送波成分とキャリア発生器３１からのキャリアとの位相差に応じた出力を得る。ループフィルタ手段１０２は、この乗算手段１０１からの乗算出力からキャリア発生器３１を制御する信号を形成し、キャリア発生器３１に供給する。以上はコスタス・ループ３０の一部を構成する。
【００４３】
次に、絶対値検波手段１０３及び１０４は、ローパスフィルタ３４及び３５からのカウント値出力を、それぞれ絶対値検波し、その検波出力を加算手段１０５で加算する。この加算手段１０５からは、符号発生器２１からの疑似雑音符号と受信信号の疑似雑音符号との相関の度合いに応じた、図２Ｃに示すような相関レベルを示す信号が得られる。
【００４４】
ここで、ローパスフィルタ３４，３５の出力を従来のアナログ構成の場合のように、自乗検波せずに、絶対値検波した理由は以下に説明する通りである。
【００４５】
従来のアナログ構成においては、ローパスフィルタ３４、３５の相関出力は、前記相関が取れていれば、図２Ａで破線（イ），（ロ）で示すように余弦波及び正弦波の関係になる。したがって、これを自乗検波して互いに加算すると、一定のレベルの信号が得られることになる。ところが、デジタル構成の場合、ローパスフィルタ３４，３５の出力は、２値信号であり、このローパスフィルタ３４，３５の相関出力は、前記相関が取れているときには、図２Ａで実線（ハ），（ニ）で示すように、三角波状になる。このため、ローパスフィルタ３４，３５の出力を従来と同様に自乗検波して加算すると、その加算出力は、図２Ｂに示すように、相関が取れているにもかかわらず、出力レベルが一定とならず、相関が取れているか否かを判別することが困難になる。
【００４６】
これに対して、ローパスフィルタ３４，３５の出力を絶対値検波した後、加算した出力は、図２Ｃに示すように一定の出力レベルとなり、相関が取れているか否かを確実に判別することができる。以上の理由から、この実施の形態のデジタル構成の受信装置の場合には、ローパスフィルタ３４，３５の出力は、それぞれ絶対値検波手段１０３、１０４で絶対値検波した後、加算手段１０５で加算するものである。
【００４７】
加算手段１０５の出力は、アーリ・レート切換器２３からの切換信号により、選択器２２の切り換えに同期して切換手段１０６において切り換えられて、アーリデータ保持手段１０７及びレートデータ保持手段１０８に蓄積される。実質的には、切換手段１０６は不要で、アーリ・レート切換器２３からの切換信号に応じて、アーリデータのメモリ領域とレートデータのメモリ領域を選択し、これらアーリデータ及びレートデータを各領域に蓄積する。そして、これらアーリデータ保持手段１０７の出力とレートデータ保持手段１０８の出力とは、減算手段１０９に供給されて、減算される。そして、その減算結果がループフィルタ手段１１０に供給されて、クロック発生器２４の出力である符号発生器２１の駆動クロックの位相制御のための数値制御信号が形成される。
【００４８】
また、加算手段１０５の出力は、サーチ信号発生手段１１１に供給されると共に、同期検出手段１１２に供給される。サーチ信号発生手段１１１は、所定の相関がとれるまで、符号発生器２１の出力符号を１周期スライドさせるようにしてサーチを行うためのサーチ信号を発生する。
【００４９】
同期検出手段１１２は、加算手段１０５の出力である相関レベルを監視し、当該相関レベルが、設定されたしきい値を超えたか否かにより、サーチを行うか、ループフィルタ手段１１０の出力により位相制御を行うかを決定し、サーチ信号発生手段１１１の出力とループフィルタ手段１１０の出力とを切り換える切換手段１１３に切換信号を発生する。切換手段１１３の出力は、クロック発生器２４に供給される。
【００５０】
次に、マイクロコンピュータ１００の実際の処理の流れを、図１の各機能手段の参照符号を対比した図３〜図７のフローチャートを参照しながら説明する。この図３〜図７の動作は、疑似雑音符号のチップ速度である１ミリ秒毎に繰り返されるものである。したがって、カウンタ構成のローパスフィルタ３４，３５は、その１ミリ秒毎にリセットされる。
【００５１】
先ず、図３について説明するに、カウンタ構成のローパスフィルタ３４からのＩデータを取り込み（ステップ２０１）、その絶対値を求める（ステップ２０２）。同様に、カウンタ構成のローパスフィルタ３５からのＱデータを取り込み（ステップ２０３）、その絶対値を求める（ステップ２０４）。
【００５２】
次に、ステップ２０２で求めたＩデータの絶対値とステップ２０４で求めたＱデータの絶対値を加算し、加算結果Ａを得る（ステップ２０５）。そして、アーリ・レート切換器２３からの切換信号を参照して、現在のモードが、符号発生器２１がアーリ符号Ｍｅを出力しているアーリモードか否か判別する（ステップ２０６）。その判別の結果、アーリモードであれば、加算結果Ａを例えばＲＡＭのアーリデータ記憶領域に書き込む（ステップ２０７）。また、レート符号Ｍｄを符号発生器２１から出力しているレートモードであれば、加算結果Ａを例えばＲＡＭのレートデータ記憶領域に書き込む（ステップ２０８）。
【００５３】
次に、図４のフローチャートに移る。この図４の部分は、図１の同期検出手段１１２の部分の動作に対応する。すなわち、先ず、前記ステップ２０５で求めた加算結果Ａが、所定のしきい値θＬを越えているか否か判別する（ステップ２１１）。これは、帰還ループ２０に関して、受信した信号の疑似雑音符号と符号発生器２１からの疑似雑音符号との相関が取れているか否かを判別するものである。しきい値θＬは、この実施の形態では、後述するようにして、受信装置でノイズ測定が行われ、その測定結果に基づいて設定される。
【００５４】
その判別の結果、相関が取れていると判別されると、第１のタイマＳを例えば「１０」（１０ミリ秒）にセットし（ステップ２１２）、また、第２のタイマＰを「３００００」（３０秒）にセットして（ステップ２１３）、後述する図６のコスタス・ループ３０の制御信号を形成するフローチャートに移る。
【００５５】
また、ステップ２１１での判別の結果、相関が取れていないと判別されたときは、第１のタイマＳを「１」だけ減じ（ステップ２１４）、このタイマＳの値が「０」であるか否か判別する（ステップ２１５）。その判別の結果、タイマＳが「０」でなければ、図６のフローチャートに移る。
【００５６】
また、判別の結果、タイマＳの値が「０」でないときは、第１のタイマＳの値を「１」に設定し（ステップ２１６）、第２のタイマＰの値が「０」か否か判別する（ステップ２１７）。タイマＰの値が「０」であれば、図５のサーチ信号発生手段１１１及びサーチ時のループフィルタ手段１０２の動作のフローチャートに移る。また、タイマＰの値が「０」でなければ、このタイマＰの値を「１」だけ減じ（ステップ２１８）、後述する図７の帰還ループ２０のループフィルタ手段１１０の動作を行うフローチャートに移る。
【００５７】
この場合、第１のタイマＳは、帰還ループ２０で一旦相関が取れている（相関ロック）と検出されたら、図４のフローチャートが１０回連続して、すなわち１０ミリ秒の間連続して、相関が取れていないとステップ２１１で判別されたときでないと、非相関と検出しないようにするためのものである。
【００５８】
また、タイマＰは、帰還ループ２０が一旦相関ロックと検出されたら、非相関（１０ミリ秒の間連続して相関が取れていないと判別）と検出されたときであっても、そのタイマＰで設定された時間、例えば３０秒間は、その状態を保持し（帰還ループ３０においてループフィルタ１０２によるキャリア発生器３１の出力の制御及び帰還ループ２０におけるループフィルタ１１０によるクロック発生器２４の出力の位相及び周波数制御は行なう。）、３０秒経過しても未だ相関が取れないと検出されたとき、図５の相関サーチのフローチャートに移るようにするためのものである。
【００５９】
すなわち、帰還ループ２０で一旦相関ロックと検出されたら、ステップ２１１で相関が取れていないと判別されても即座には相関非ロックとせず、さらに相関非ロックと判別されても直ぐには相関サーチに移らない。このため、実際には相関関係が崩れていない状態、例えば衛星と受信装置との間に飛行機などの障害物が一時的に入る状態等の、何等かの原因で瞬時の間、相関非ロックと検出されても、時間が比較的長く掛かる後述する相関サーチの動作に移らないようにされる。このことにより、瞬時的な受信障害があっても、帰還ループ２０はその影響をほとんど受けず、安定な受信を行うことができるようにされている。
【００６０】
次に、図５のサーチ信号発生手段１１０及びサーチ時のループフィルタ手段１０２に相当する部分のフローチャートを説明する。
【００６１】
この例のサーチは、次のようにして行う。すなわち、受信信号は、その中間周波信号Ｓifで見たときには、１．０２３ＭＨｚ±１５ｋＨｚの範囲内に存在している。そこで、この範囲内をサーチすれば、相関を取ることができる。ところが、ループフィルタ手段１０２の帯域幅は、一般にこのサーチ範囲よりも小さい周波数範囲、この例では±３５０Ｈｚしかなく、相関のサーチは、このループフィルタ帯域幅範囲でしかできない。
【００６２】
このため、この例では、キャリア発生器３１の出力がある中心周波数ｆｃのところで、符号発生器２１からのアーリ及びレート符号の１周期分のスライドを行う。その１周期のスライド制御によって相関が取れなかったときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを７００Ｈｚずらし、符号発生器２１のスライド制御を再び行う。これを±１５ｋＨｚの範囲において逐次行うものである。なお、７００Ｈｚずつ異なる周波数ｆｃの変更は、プラス方向及びマイナス方向に交互に行うものである。
【００６３】
すなわち、図５においては、先ず、帰還ループ２０において相関が取れていないことから、相関非ロック状態の初期化を行う（ステップ２２１）。次に、符号発生器２１からのアーリ及びレート符号の１周期分のスライド（位相制御）が完了したか否かを判別する（ステップ２２２）。例えば符号発生器２１からの疑似雑音符号の１周期分を全て出力して相関サーチを行うには、所定時間、この例では例えば４秒かかるので、１周期分のスライドが完了したか否かの判断は、この４秒のタイマを監視することにより行う。
【００６４】
このステップ２２２での判別の結果、４秒経過していれば、符号発生器２１の出力が１周期分サーチされたにもかかわらず、相関が取れなかったことを意味するので、コスタス・ループのキャリア発生器（ＮＣＯ）３１の発振中心周波数ｆｃを予め定めたステップ幅の周波数Δｆ＝７００Ｈｚだけ変更する数値制御信号を形成する（ステップ２２３）。そして、その数値制御信号をキャリア発生器３１に供給する（ステップ２２４）。その後、符号発生器２１の出力を再び、１周期スライドさせる数値制御信号を形成して、その制御信号をクロック発生器２４に供給する（ステップ２２５）。
【００６５】
ステップ２２２での判別の結果、４秒経過していなかったときには、未だ符号発生器２１の出力の１周期のスライドが終了していないことを意味するので、コスタス・ループのキャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃはそのままとして、ステップ２２５に飛び、符号発生器２１の出力を、１周期スライドさせる数値制御信号をクロック発生器２４に供給し続ける。このステップ２２５の後は、図３のステップ２０１に戻る（図７参照）。
【００６６】
以上の相関サーチの結果、必ず、どこかで相関ロックが検出される。
【００６７】
そして、相関が取れたことが図４のステップ２１１で検出されると、前述したように、キャリア発生器３１を精細に制御するための、図６のループフィルタ手段１０２のフローチャートに移る。このフローチャートの動作、すなわち、相関ロック状態でのキャリア発生器３１の制御は、次のようにして行う。
【００６８】
すなわち、先ず、キャリア発生器３１を前記相関の取れた発振中心周波数ｆｃに設定する。そして、このキャリア発生器３１の制御の基準信号である誤差信号である乗算手段１０１の出力を参照し、その乗算出力が正（発振周波数は高い方にずれていることを示す）のときには、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して所定周波数幅例えば３０Ｈｚだけ低くする。逆に乗算出力が負（発振周波数は低い方にずれていることを示す）のときには、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して所定周波数幅例えば３０Ｈｚだけ低くする。
【００６９】
この周波数ずらしを、このフローチャートの動作を行う毎に、すなわち１ミリ秒毎に行う。そして、この周波数ずらしを、例えば５０ミリ秒間行い、その５０ミリ秒間の乗算出力の正の回数と、負の回数を計数し、両回数を比較する。これを１つのカウンタで行うとすれば、乗算出力が正のときはアップカウント、乗算出力が負のときにはダウンカウントすればよい。
【００７０】
もしも、その時のキャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃが、受信信号のキャリアにロックしているとすれば、５０ミリ秒間の前記計数値は、「０」になり、一方、その発振中心周波数ｆｃがロック周波数より高いときには、前記計数値は正になり、また、その発振中心周波数ｆｃがロック周波数より低いときには、前記計数値は負になる。したがって、５０ミリ秒間の前記計数値が正のときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを所定ステップ幅、例えば１Ｈｚだけ低くずらして、そのずらした発振中心周波数ｆｃで同じ動作を行う。そして、５０ミリ秒間の前記計数値が負のときには、発振中心周波数ｆｃを所定ステップ幅、例えば１Ｈｚだけ高くずらして、そのずらした発振中心周波数ｆｃで同じ動作を行う。以上の制御動作により、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃの受信信号のキャリアに対する精細な追従制御を行う。
【００７１】
すなわち、図６においては、ローパスフィルタ３４及び３５からのカウント値出力を互いに乗算し、その乗算出力が負の値であるか否か判別する（ステップ２３１）。その判別の結果、正であると判別されたときには、コスタス・ループについてのカウント値COSCNTを「１」だけアップカウントし（ステップ２３２）、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して所定周波数幅例えば３０Ｈｚだけ低くする数値制御信号を形成し（ステップ２３３）、これをキャリア発生器３１に供給する（ステップ２３４）。また、ステップ２３１での判別の結果、負であると判別されたときには、カウント値COSCNTを「１」だけダウンカウントし（ステップ２３５）、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して前記所定周波数幅すなわち３０Ｈｚだけ低くする数値制御信号を形成し（ステップ２３６）、これをキャリア発生器３１に供給する（ステップ２３４）。
【００７２】
次に、第３のタイマＣ（初期値は５０である）の値を「１」減じる（ステップ２３７）。そして、そのタイマＣの値が「０」であるか否か判別する（ステップ２３８）。この判別の結果、タイマＣの値が「０」でなければ、すなわち、発振中心周波数ｆｃがセット又は変更されてから未だ５０ミリ秒経過してしなければ、次の図７のフローチャートに移る。
【００７３】
また、ステップ２３８での判別の結果、タイマＣの値が「０」であると判別されたときには、つまり発振中心周波数ｆｃがセット又は変更されてから５０ミリ秒経過したときには、カウント値COSCNTが「０」か否か判別する（ステップ２３９）。そして、カウント値COSCNTが「０」であれば、その発振中心周波数ｆｃのままとして、ステップ２４４に飛び、タイマＣの値を初期値＝５０にセットする。
【００７４】
一方、カウント値COSCNTが「０」でなければ、そのカウント値COSCNTが正であるか否か判別する（ステップ２４０）。その判別の結果、正であると判別したときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを１Ｈｚ下げる制御信号を形成し（ステップ２４１）、これをキャリア発生器３１に出力する（ステップ２４３）。また、ステップ２４０での判別の結果、負であると判別したときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを１Ｈｚ上げる制御信号を形成し（ステップ２４２）、これをキャリア発生器３１に出力する（ステップ２４３）。
【００７５】
その後、ステップ２４４に進んで、タイマＣの初期値セットを行った後、ステップ２４５に進んで、カウント値COSCNTの値を次の５０ミリ秒間の計数のために「０」にセットする。そして、次の図７のフローチャートに移る。
【００７６】
図７のフローチャートは、減算手段１０９及びループフィルタ手段１１０の部分の動作を示している。この例の場合には、符号発生器２１の制御は次のようにして行う。
【００７７】
すなわち、相関出力である加算手段１０５からのアーリデータＥＡとレートデータＬＡとの差ＤＩ＝ＥＡ−ＬＡを求め、その差ＤＩの値が正で、所定値を越えているときには、すなわち、アーリ符号Ｍｅの方がより相関が強いときには、符号発生器２１の出力位相をより進ませるように制御し、前記差ＤＩの値が負のときで、所定値を越えているときには、すなわち、レート符号Ｍｄの方が相関が強いときには、符号発生器２１の出力を遅らせるように制御する。そして、差ＤＩの値が「０」を中心に所定範囲内である時は、そのままの状態を保持するようにする。
【００７８】
図７の実際的な動作においては、この例の場合、前記差ＤＩとして、符号発生器２１の制御に関するカウンタのカウント値PNCNT を考える。そして、前記所定値をカウント値＋ＰＮ及び−ＰＮとし、図８に示すように、カウント値PNCNT は、カウント値＋ＰＮより大きくなるときは常に＋ＰＮとなり、カウント値−ＰＮより小さくなるときは常に−ＰＮとなるように設定しておく。
【００７９】
以上の位相制御に加えて、符号発生器２１の出力符号のチップ速度（周波数）のチェックを、コスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の出力周波数に基づいて行うようにする。これは、符号発生器２１の駆動回路であるクロック発生器２４の出力周波数と、キャリア発生器３１の周波数とは、所定の関係が成立していることを利用する。すなわち、帰還ループ２０がロックすれば、コスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の発振すべき周波数を計算で求めることができる。逆に言えば、コスタス・ループ３０がロックしていれば、符号発生器２１の設定周波数をコスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の分解能で求めることができる。つまり、両者の周波数比は１：１５００であるので、約１５００倍の精度で帰還ループ５０の周波数制御をすることができることになる。
【００８０】
すなわち、図７のフローチャートにおいては、先ず、加算手段１０５の出力であるアーリデータＥＡとレートデータＬＡとの差を求め、その差ＥＡ−ＬＡが負か否かを判別する（ステップ２５１）。その判別の結果、前記差が正であれば、アーリ符号Ｍｅのときの相関レベルの方が大きいので、カウント値PNCNT を「１」だけアップカウントする（ステップ２５２）。そして、そのカウント値PNCNT が、前記所定値＋ＰＮに等しいか否か判別する（ステップ２５３）。そして、その判別の結果に応じてクロック発生器２４への制御出力値をＸ，Ｙ，Ｚの３種、用意しておく。
【００８１】
そして、ステップ２５３での判別の結果、カウント値PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、制御出力値Ｘは、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする制御値Ｎｏｗｆとし、制御出力値Ｙ，Ｚは、符号発生器２１の出力位相を進ませるようにするクロック発生器５４の制御値Ｆａｓｔとする（ステップ２５４）。
【００８２】
また、ステップ２５３での判別の結果、カウント値PNCNT ≠ＰＮであるときには、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるので、制御出力値Ｘは、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにするクロック発生器２４の制御値Ｓｌｏｗとし、制御出力値Ｙは、そのままの状態とする制御値Ｎｏｗｆとし，制御出力値Ｚは符号発生器２１の出力位相を進ませるようにするクロック発生器２４の制御値Ｆａｓｔとする（ステップ２５５）。
【００８３】
また、ステップ２５１での判別の結果、差ＤＩが負であると判別されたときは、レート符号Ｍｄのときの相関レベルの方が大きいので、カウント値PNCNT を「１」だけダウンカウントする（ステップ２５６）。そして、そのカウント値PNCNT が、前記所定値−ＰＮに等しいか否か判別する（ステップ２５７）。そして、ステップ２５７での判別の結果、カウント値PNCNT ＝−ＰＮであるときには、制御出力値Ｘ，Ｙは、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにするクロック発生器２４の制御値Ｓｌｏｗとし、制御出力値Ｚは、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする制御値Ｎｏｗｆとする（ステップ２５８）。また、ステップ２５７での判別の結果、カウント値PNCNT ≠−ＰＮであるときには、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるので、ステップ２５５に進む。
【００８４】
次に、コスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の出力周波数を用いてループ２０の符号発生器２１の出力周波数の計算をし、その出力周波数値に対するクロック発生器２４の制御値を設定しておく（ステップ２５８）。そして、その制御値と、現在の符号発生器２１に対するクロック発生器２４の制御値とを比較し、その差が所定範囲内にあるか否か判別する（ステップ２６０）。その判別の結果、前記差が所定範囲内であれば、クロック発生器２４に対しての制御値を前記制御値Ｙとする（ステップ２６１）。つまり、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるときは、そのままの状態を保持し、PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を進ませるようにする制御値Ｆａｓｔとし、カウント値PNCNT ＝−ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにする制御値Ｓｌｏｗとする。
【００８５】
また、ステップ２６０での判別の結果、前記差が範囲外であれば、前記差が正であるか負であるかにより周波数が高いほうにずれているか否か判別する（ステップ２６２）。その判別の結果、高いほうにずれていれば、クロック発生器２４に対しての制御値を前記制御値Ｘとする（ステップ２６３）。つまり、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるとき、また、PNCNT ＝−ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにする制御値Ｓｌｏｗとする。また、PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする。
【００８６】
また、ステップ２６２での判別の結果、周波数が低いほうにずれていると判別されたときには、クロック発生器２４に対しての制御値を前記制御値Ｚとする（ステップ２６４）。つまり、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるときと、PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を進ませるようにする制御値Ｆａｓｔとする。また、PNCNT ＝−ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする。
【００８７】
以上の図３〜図７のフローチャートが１ｍ秒ごとに繰り返されるものである。
【００８８】
ところで、上述したように、同期検出手段１１２では、絶対値検波手段１０３，１０４の加算結果が、所定のしきい値θＬを超えているか否かを判別するが、この判別は、帰還ループ２０に関して、受信した信号の疑似雑音符号と、符号発生器２１からの疑似雑音符号との相関がとれているか否かの判別である。
【００８９】
換言すれば、衛星からの電波に同期したかどうかの判定は、この加算結果が所定のしきい値θＬを超えているかどうかで判断し、超えていれば同期している、超えていなければ同期していないというように判定する。
【００９０】
冒頭の従来の技術の欄でも説明したように、従来は、このしきい値は、予め決められた既定値が用いられていたが、この実施の形態では、マイクロコンピュータ１００におけるソフトウエアの一連の処理において、受信装置内で決定するようにする。以下に、前記しきい値の決定方法について説明する。
【００９１】
スペクトラム拡散信号受信装置での相関出力において、信号成分と、ノイズと、しきい値との関係を図９に示す。
【００９２】
衛星からの信号成分は、前述のように、受信信号の疑似雑音符号と、符号発生器２１の出力疑似雑音符号とが同期することにより得られ、各受信レベルに対して、図９において、実線４１で示すような頻度分布となる。また、受信装置のノイズも、それぞれ疑似雑音符号が同期していない場合の出力として、図９において、点線４２で示すような頻度分布となると考えられる。なお、この図９の頻度分布は、信号成分およびノイズともに、その絶対値をとった場合を示している。
【００９３】
ここで、図９において、あるしきい値ＴＨを考えると、そのしきい値ＴＨより小さい受信装置内のノイズに関しては、相関ロックしたと判断せず、それ以上のノイズに関しては、ロックしたと判断する。また、そのしきい値ＴＨのレベルよりも大きい信号成分に関しては、相関ロックしたと判断し、それ以下のノイズに関しては、ロックしたと判断しない。
【００９４】
すなわち、図９中で、実線４１と、しきい値ＴＨとで囲まれる領域４３の信号成分の部分は、ノイズとして捨て、逆に、点線４２と、しきい値ＴＨとで囲まれる領域４４の受信装置ノイズの部分は、信号成分とみなすような判断をすることになる。
【００９５】
したがって、領域４３と、領域４４の部分が、それぞれ小さくなるようにしきい値ＴＨを決定すれば、しきい値は最良となるが、領域４３と領域４４との両方の部分を小さくすることは相反することであるので、両領域にとって、許容される値で、しきい値は設定されるようにする。
【００９６】
この場合に、そのしきい値θＬの設定方法としては、この実施の形態では、以下に説明するような考えを元にして、マイクロコンピュータ１００のソフトウエア処理による方法を用いる。
【００９７】
前述したように、同期検出手段１１２では、相関が取れていると判別されると、第１のタイマを１０（１０ミリ秒）にセットし、１０ミリ秒の間、連続して相関非ロックとして検出されない限り、相関ロックの状態とする。すなわち、この例の場合には、帰還ループ２０で一旦相関ロックと検出されると、次の１ミリ秒で相関が取れていないと判断されても即座には、相関非ロックとせず、必ず１０ミリ秒以上の間、相関ロックの状態になる。
【００９８】
受信装置ノイズがない状態においては、一旦相関がとれていると判断されたときには、もはや安定な相関ロック状態であると判断される。したがって、同期検出手段１１２によりサーチ状態とされたときに、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期の間で、ノイズが存在せず誤判定がないとすれば、サーチ時間の最大値は、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期になる。
【００９９】
しかし、実際には、ノイズが存在し、図９の領域４４で示すようなノイズの部分により相関ロックとして誤判定が生じる。しかし、その状態は、安定な相関ロック状態ではないので、１０ミリ秒のタイマ時間の経過後、相関非ロックの状態になってしまい、サーチが継続することになる。つまり、誤判定により１０ミリ秒の間サーチが中断されることになる。この中断回数は、ノイズの発生状況に応じた複数回発生する。したがって、相関サーチのための、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期の間では、誤判定の回数分×１０ミリ秒だけ、サーチ時間として、ノイズの存在しない状態よりも長い時間が必要になる。
【０１００】
この実施の形態では、ノイズが存在するときに、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期分をサーチするときの時間を定めることにより、同期検出手段１１２で用いるしきい値θＬの値を決定するようにする。これは、相関ロックの引き込み速度を定めておくことを意味する。受信装置では、その受信環境におけるノイズの状態で、当該引き込み速度を満足するようなしきい値θＬを求めることになる。
【０１０１】
今、しきい値θＬの決定に必要な相関出力信号のデータの総数をＮとし、前記時間Ｔ１の値をＸ（ミリ秒）、前記時間Ｔ２の値をＹ（ミリ秒）とすると、相関検出の１回の処理が１ミリ秒ごとに行われるので、疑似雑音符号の繰り返しの１周期をサーチするときに、ノイズが全くない状態の場合には、
Ｎ×１＝Ｘ …（１）
が成り立つ。
【０１０２】
次に、ノイズのために、Ｍ回サーチが中断されるとすると、１回の中断で１０ミリ秒、サーチが中断されるので、
（Ｎ−Ｍ）×１＋Ｍ×１０＝Ｙ …（２）
となる。
【０１０３】
データの総数であるＮ回の中で、αの確率で中断が発生して、その中断回数がＭであるとすると、
Ｍ＝α×Ｎ …（３）
で表される。
【０１０４】
上記式（１）、（２）、（３）から、
α＝（（Ｙ／Ｘ）−１）／９ …（４）
が導かれる。
【０１０５】
したがって、時間Ｔ１＝Ｘおよび時間Ｔ２＝Ｙを設定すると、確率αが求まり、この確率αを満足するように、しきい値を定めれば良い。すなわち、図９において、領域４４の部分の面積が、点線４２で囲まれるノイズ分布を示す面積全体のαになるように、しきい値を求めればよい。
【０１０６】
そのため、この実施の形態では、予め定めた一定時間のノイズを測定して、その結果としてノイズ群のデータ（図９の受信装置ノイズについての各受信レベルに対する頻度のデータに相当）を取得する。そして、これら取得したノイズ群のデータと、前記時間ＸおよびＹとから求まる確率αとを用いて、しきい値を決定するようにする。
【０１０７】
例えば、上述の例では、ノイズが全くない状態での疑似雑音符号の繰り返しの１周期のサーチ時間Ｔ１＝Ｘは４秒である。そして、ノイズがある場合の前記１周期のサーチ時間Ｔ２＝Ｙを６秒とすると、
α＝１／１８
となる。そこで、前記１周期のサーチを行う間で信号成分が全くない場合に、すなわち、受信装置のノイズだけの場合に、そのノイズ全体の分布について、受信レベルの高いほうから１／１８の面積となるレベル位置のノイズに対して同期したと判断して、１０ミリ秒のサーチを停止するようにしきい値を決めるようにする。すなわち、図９において、領域４４の部分の面積が、点線４２で囲まれるノイズ分布を示す面積全体の１／１８になるように、しきい値θＬを求める。
【０１０８】
なお、時間Ｘの値は、受信装置の構成によって定め、時間Ｙの値は、経験的に決定することもできるが、それらをユーザが入力設定するようにしても良い。以上のように、しきい値θＬを決定するに当たっては、受信装置の内部構成やソフトウエアでの処理の能力などと、経験的に持っている値を使用して決定することができる。
【０１０９】
そして、上述の例の場合に、時間Ｘと時間Ｙとの関係は、Ｙ＝１．５×Ｘとなるが、この関係は、受信装置の性能や同期検出の性向などを考慮した経験的なものとすることもできる。例えば、ＸとＹの比の値を前述の１．５を基準として、それよりも大きな値とすれば、疑似雑音符号の１周期のサーチ時間は長くなるが、微弱な信号を同期がとれたとして処理できる。逆に、小さな値にすれば、１周期のサーチ時間は短くなるが、その分、微弱な信号を同期が取れたとして検出することができないことになる。
【０１１０】
以上のようにして、しきい値は、ノイズが無い状態での１周期のサーチ時間Ｘと、実際のノイズがある状態での１周期のサーチ時間とを設定して確率αを決定しておき、ある一定時間のノイズの測定を行って、そのノイズ群のデータ（図９の受信装置ノイズについての各受信レベルに対する頻度のデータに相当）と、確率αとを用いることにより設定することができる。
【０１１１】
ＧＰＳの受信装置においては、図１の構成の受信部を１チャンネルとして、並列に複数チャンネル分の受信部を備えている。そこで、この実施の形態では、その複数チャンネルのうちの１チャンネルをノイズ測定用として専用に割り当てるようにする。このため、このノイズ測定用のチャンネルの符号発生器からは、現在の衛星で使用されていない疑似雑音符号を発生させ、かつ、このチャンネルだけ、同期検出用のしきい値を、有り得ない値まで高く設定しておく。
【０１１２】
この実施の形態では、次の図１０のフローチャートに示すようにして、しきい値を受信装置のマイクロコンピュータ１００のソフトウエア処理により逐次求め、受信装置が使用される環境において、常に最適なしきい値を設定することができるようにしている。なお、以下の例では、時間Ｘおよび時間Ｙは、前述のようにして受信装置の構成や性能や経験的に定められたデフォルト値が用いられる他に、使用者が適宜設定入力することができるようにして、使用者の使用性向に合わせたしきい値も設定することができるようにしている。
【０１１３】
図１０のフローチャートについて説明する。まず、時間Ｘまたは時間Ｙについての使用者の設定入力があったか否か判別する（ステップ３０１）。設定入力があれば、ステップ３０２でその時間Ｘまたは時間Ｙについての設定入力を受け付ける。設定入力が無ければ、ステップ３０３で時間Ｘまたは時間Ｙについてはデフォルト値を用いることに決定する。
【０１１４】
ステップ３０２あるいはステップ３０３の後は、ステップ３０４に進み、前述したように、ノイズ測定専用のチャンネルでノイズを測定し、次のステップ３０５で、測定したノイズレベルを、バッファ内に格納してゆく。そして、次のステップ３０６では、ノイズの測定に十分な予め定められた一定時間、例えば１０分が経過したかどうか判別して、前記一定時間が経過していないと判別されたときには、ステップ３０４に戻り、ノイズ測定およびノイズレベルの格納のステップ３０５を繰り返す。
【０１１５】
このノイズ測定の処理ループの処理時間は、疑似雑音符号の符号周期（チップ周期）である１ミリ秒でもよいし、また、より間隔を開けて、１０ミリ秒に１回であっても良い。
【０１１６】
以上のようにして、一定時間のノイズの測定が終了すると、ステップ３０６からステップ３０７に進み、バッファ内に格納されたノイズ群の情報と、設定入力された、あるいはデフォルトの時間Ｘおよび時間Ｙとの値から、前述したようにして、しきい値θＬを決定する。すなわち、ステップ３０２またはステップ３０３で設定された時間Ｘおよび時間Ｙの値を用いて確率αが求められ、このαの値と、ステップ３０５で蓄えられたノイズデータを用いて、しきい値θＬを決定する。
【０１１７】
そして、次のステップ３０８に進み、時間Ｘまたは時間Ｙの値がユーザにより設定変更されたか否か判別され、設定変更されなければ、ステップ３０４に戻り、ノイズ測定以降の処理を繰り返し、受信装置の受信状況に応じたしきい値の設定を行う。
【０１１８】
また、時間Ｘまたは時間Ｙの値がユーザにより変更されたと判別されたときには、ステップ３０２に戻り、その設定入力された時間Ｘ、時間Ｙを用いたしきい値の設定を実行するようにする。
【０１１９】
以上のようにして、受信装置の動作中でも、逐次、しきい値を決定することができるので、受信装置が使用される環境が変わっても、常に最適なしきい値を用いることができ、受信性能を最大限に引き出すことができる。
【０１２０】
また、時間Ｘや時間Ｙを変更することにより、サーチ速度の速い受信装置や、サーチ速度は遅くても、相関同期のとりこぼしが少ない受信装置などというように、ユーザの好みに応じた性能の受信装置とするように、しきい値θＬを設定するようにすることができる。
【０１２１】
なお、以上の例では、ノイズ測定用として、複数チャンネルの受信部のうちの一つを専用に割り当てるようにしたが、複数チャンネルの受信部のうち、空いているチャンネルを用いてノイズの測定を行うようにしても良い。
【０１２２】
また、一定時間ごとに自動的にノイズの測定を行い、しきい値を設定し直すようにしたが、ユーザが指示したときにのみ、ノイズ測定を行って、しきい値を設定し直すようにしても、勿論よい。
【０１２３】
また、この発明は、ＧＰＳ等の位置測定システムのみならず、スペクトラム拡散信号の受信装置の全てに適用できる。
【０１２４】
また、搬送波の変調方式は、前述の例のような直交位相変調に限られるものではなく、種々の変調方式を使用できることはもちろんである。さらに、搬送波には、この例の軌道パラメータデータのようなデータを重畳させる必要はなく、搬送波のみを伝送するものであってもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、受信信号の疑似雑音符号と受信装置の疑似雑音符号との同期検出のための相関サーチの際のしきい値は、既定値ではなく、受信装置において、ノイズ測定を行って決定するようにするので、受信装置が使用される環境が変わっても、常に最適なしきい値を用いることができ、受信性能を最大限に引き出すことができる。
【０１２６】
また、使用者が相関サーチの速度や、同期の安定性の観点などから、必要な値を設定することにより、その使用者の設定に応じて、相関の同期検出のためのしきい値を、受信装置において決定させるようにすることができるので、ユーザの好みに応じた性能の受信装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】受信信号中の疑似雑音符号と、受信装置側の疑似雑音符号との相関に応じたレベル出力を説明するための図である。
【図３】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図４】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図５】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図６】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図７】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートの動作原理を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態のスペクトラム拡散信号受信装置における、しきい値の決定方法の説明のための図である。
【図１０】この発明の実施の形態のスペクトラム拡散信号受信装置における、しきい値の決定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２…ＲＦ処理回路、１３…基準発振器、１５…２値化回路、１６…信号乗算回路、２０…逆拡散のための帰還ループ、２１…受信装置側の疑似雑音符号を発生する符号発生器、２４…符号発生器２１を駆動するためのクロック発生器（ＮＣＯ）、３０…コスタス・ループ、３１…キャリア発生器（ＮＣＯ）、３２，３３…信号乗算回路、３４…第１のローパスフィルタ、３５…第２のローパスフィルタ、１００…マイクロコンピュータ、１０３…第１の絶対値検波手段、１０４…第２の絶対値検波手段、１０５…加算手段、１１２…同期検出手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、スペクトラム拡散信号受信装置に関し、特に、逆拡散時の同期検出に係わる部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球を周回する複数個の人口衛星を利用して移動体の位置を測定するシステムが提案されているが、この種のシステムにおいては、衛星信号にはスペクトラム拡散変調が施されている。例えばＧＰＳ（Global Positioning System ）と呼ばれる位置測定システムにおいては、衛星信号は、５０ｂｐｓの軌道パラメータデータ（衛星の時刻，位置を示す軌道データ等）が、チップ速度１．０２３ＭＨｚ、周期１ミリ秒の疑似雑音符号（例えばＧＯＬＤ符号）でスペクトラム拡散変調される共に、１５７５．４２ＭＨｚと、１２２７．６ＭＨｚの２つの搬送波が直交位相変調（２相ＰＳＫ変調）されて送信されている。
【０００３】
ＧＰＳ受信機は、少なくとも３個の衛星からの信号を受信して、それぞれ前記搬送波に対する追従とスペクトラム逆拡散の処理を行い、各衛星の軌道パラメータデータを復調し、各信号の到達時間（この衛星信号の到達時間から衛星とユーザとの間の距離を得る）と衛星位置とを得る。ユーザの位置は、測定した各衛星位置を原点とし、測定した距離を半径として各衛星を中心とした球を描き、その交点から３次元的に決定することができる。
【０００４】
ところで、この種のスペクトラム拡散信号受信装置においては、スペクトラム拡散変調を復調するために逆拡散を行う。逆拡散は、基本的には、受信装置に、疑似雑音符号を発生する符号発生器を設け、この符号発生器からの疑似雑音符号と、受信したスペクトラム拡散信号とを乗算することにより行うが、逆拡散のためには、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号とが同期している必要がある。
【０００５】
このため、符号発生器からの疑似雑音符号の発生位相とチップ速度は制御可能とされ、例えばタウ・ディザ追跡法などを用いた帰還ループが用いられて、符号発生器からの疑似雑音符号の発生位相が、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と同期するようにサーチ制御される。そして、この同期している状態で、受信データがデコードされるものである。
【０００６】
ここで、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号とが同期しているか否かは、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号との相関の度合い（相関レベル）から検出することができ、相関レベルが予め定めた所定レベルのしきい値（スレッショールド値）を超えたか否かにより、従来は検出されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のスペクトラム拡散信号受信装置においては、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号とが同期しているか否かを相関レベルを用いて同期検出する場合に、相関レベルのしきい値は、予め定められた既定値が用いられていた。
【０００８】
この既定値は、スペクトラム拡散信号受信装置の開発設計の段階で、経験的な値として定められたり、あるいは独自に定められた方法に基づいて設定されているが、製品として一度設定されてしまうと、もはや、その値を変更することはできない。
【０００９】
ところで、ＧＰＳ受信機などのスペクトラム拡散信号受信装置は、様々な条件の下で使用され、受信している場所の周囲の環境により、例えば受信ノイズの状況が変わることが多い。一般に、ある一定レベルの受信ノイズを考えた場合、しきい値としての相関レベルを小さくすると、ノイズの影響を受けやすくなるため、同期引き込みは遅くなってしまう。そこで、しきい値は、ノイズレベルの影響を考慮した適切な値とすべきである。
【００１０】
すなわち、受信ノイズが少ない環境では、しきい値としての相関レベルを小さく設定し、一方、受信ノイズが大きい状況下では、しきい値としての相関レベルを大きくして、それぞれに最適な同期検出ができるようにすることが望ましい。
【００１１】
このように、スペクトラム拡散信号中の疑似雑音符号と、符号発生器からの疑似雑音符号との同期検出のためのしきい値は、受信装置の使用環境に応じて変更できることが好ましい。
【００１２】
また、受信装置の使用者の要求により、ある場合には、同期引き込みを高速にし、また、ある場合には、同期引き込みは遅くても同期検出を確実に行えるように指示することができれば、受信装置の使い勝手が非常に良くなる。
【００１３】
しかしながら、前述したように、従来のスペクトラム拡散信号受信装置においては、同期検出用のしきい値としての相関レベルは、一定の既定値として定められているため、使用場所によっては、装置本来の性能を十分に発揮することができない場合があった。
【００１４】
この発明は、以上の問題点を解決したスペクトラム拡散信号受信装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置は、
疑似雑音符号発生器と、
前記疑似雑音符号発生器の出力疑似雑音符号の位相とチップ速度とを制御するための符号駆動装置と、
搬送波が疑似雑音符号によってスペクトラム拡散変調されたスペクトラム拡散信号と、前記疑似雑音符号発生器の出力疑似雑音符号との乗算を行って、逆拡散を行う逆拡散手段と、
前記逆拡散手段の出力信号に基づき、前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号と、前記スペクトラム拡散信号に含まれる疑似雑音符号との相関の度合いを示す相関出力信号を得る相関検出手段と、
前記相関検出手段からの相関出力信号と、設定されたしきい値とを比較して、前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号と、前記スペクトラム拡散信号に含まれる疑似雑音符号とが同期しているか否かを判定する同期検出手段と、
ノイズを測定し、その測定したノイズに基づいて前記同期検出手段における前記相関出力信号と比較する前記しきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記同期検出手段で前記同期していることを検出したときには、予め定めた一定時間、同期状態を保持する手段と、
を備え、
前記しきい値設定手段は、ノイズがないときに前記同期検出手段での同期検出を行いながら前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号を１繰り返し周期分変化させるときの第１の時間と、ノイズがあるときに前記同期検出手段での同期検出を行いながら前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号の１繰り返し周期変化させるときの第２の時間と、前記測定したノイズとから前記しきい値を設定する
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記しきい値設定手段は、前記ノイズの測定を一定時間ごとに行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、少なくとも前記第２の時間は、設定入力が可能とされてなることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記相関検出手段と、前記同期検出手段と、前記しきい値設定手段とは、ソフトウエアにより実現されてなることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５の発明は、請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
複数チャンネル分のスペクトラム拡散信号を並列に受信できるように、複数チャンネル分の受信部を備え、
前記複数チャンネル分の受信部のうちの１チャンネルの受信部は、前記ノイズを測定するために用いることを特徴とする。
【００２１】
上述の構成の請求項１の発明によれば、同期検出手段において、同期検出のために相関検出手段からの相関出力信号と比較するためのしきい値は、しきい値設定手段で、測定したノイズに基づいて定められる。したがって、受信装置の使用環境が変わった場合には、前記同期検出手段で用いられるしきい値は、その使用環境において測定されたノイズの状況に応じて変わり、常に、受信装置の性能を十分に発揮することが可能な状態にすることができる。
【００２２】
また、請求項２の発明によれば、ノイズ測定は、一定時間ごとに行われるので、受信装置の使用環境が頻繁に変化しても、常に、その使用環境に応じて、同期検出手段で用いられるしきい値が変わる。
【００２３】
また、請求項１の発明の受信装置においては、同期検出手段で一旦同期検出されると、予め定めた一定時間は同期検出のためのサーチ動作を行わず、データのデコード処理のみを行うようにしている。そして、非同期の状態が前記一定時間の間、継続すると再びサーチ動作を行うようになっている。
【００２４】
この場合に、受信信号中の疑似雑音符号と、受信装置の疑似雑音符号の周波数は一致しているとした場合において位相同期について考える次のようになる。すなわち、非同期状態から、同期検出のためのサーチを行う場合、受信ノイズが無いと仮定すると、符号発生器からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期が、同期引き込みの最大時間Ｔ１となる。
【００２５】
しかし、受信ノイズがあると、そのノイズのために、一旦同期引き込みがなされたと誤判定して、前記一定時間はサーチ動作が停止され、前記一定時間後、再びサーチ動作が行われることになる。そして、ノイズ量に応じて前記一定時間のサーチ動作の停止回数が増減する。このため、受信ノイズがあるときには、安定な同期引き込みまでの最大時間Ｔ２は、ノイズが存在しない場合の時間Ｔ１に比べて長くなり、しかも、その大きさは、ノイズの状況に応じたものとなる。
【００２６】
上記のことは、しきい値が一定に定まっている場合であるので、換言すれば、前記時間Ｔ１と、前記時間Ｔ２とを定めた場合、ノイズの状況が分かれば、そのノイズの状況に応じたしきい値が設定されることになる。
【００２７】
請求項１のしきい値設定手段は、前記時間Ｔ１およびＴ２の情報を予め取得するとともに、ノイズを測定して、ノイズの状況を検出し、それらの情報からしきい値を設定するようにする。したがって、受信装置の使用環境が変わった場合には、前記同期検出手段で用いられるしきい値は、その使用環境において測定されたノイズの状況に応じて変わり、常に、受信装置の性能を充分に発揮することが可能な状態にすることができる。
【００２８】
請求項３においては、請求項１において、少なくとも前記時間Ｔ２がユーザにより設定入力が可能とされている。前記時間Ｔ１は、使用する疑似雑音符号により定まる規定値とすることができる。時間Ｔ２が、変わると、上述のことから分かるように、同じノイズ状況であってもしきい値を変えることができる。例えば、ユーザは、同期引き込みを早くしたい場合には、時間Ｔ２を時間Ｔ１に近い値にし、また、同期引き込みは遅くとも、同期引き込みを確実に行いたい場合には、時間Ｔ２を時間Ｔ１に比較して大きくする。
【００２９】
また、請求項４においては、相関検出手段と、前記同期検出手段と、前記しきい値設定手段とは、ソフトウエアにより実現するようにするため、受信装置の構成が簡単になる。
【００３０】
また、請求項５においては、複数チャンネル分存在する受信部のうちの一つがノイズの測定用に割り当てられるため、ノイズ測定のタイミングに制約がなく、適当なタイミングでノイズの測定を行うことができるため、常に、受信装置の性能を十分に発揮することが可能な状態にすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置の実施の形態を、図を参照しながら説明する。図１は、この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置の一実施形態のブロック図で、この例はＧＰＳの受信装置の場合の例である。
【００３２】
アンテナ１１にて受信された衛星信号（スペクトラム拡散信号）は、高周波処理回路１２に供給される。また、１８．４１４ＭＨｚの水晶発振器からなる基準発振器１３の出力が局部発振回路１４に供給され、これより基準発振器の出力周波数と周波数比が固定された局部発振出力が得られる。
【００３３】
そして、この局部発振出力が高周波処理回路１２に供給されて、衛星信号が第１中間周波数１９．４３７ＭＨｚに低域変換され、さらに基準発振器１３からの発振出力により第２中間周波数１．０２３ＭＨｚの第２中間周波信号Ｓifに低域変換される。
【００３４】
この高周波処理回路１２からの第２中間周波信号Ｓifは、２値化回路１５に供給されて、所定のスレッショールド値とレベル比較されて２値化される。この２値化回路１５の２値化出力Ｓd は、イクスクルーシブオア回路で構成される信号乗算器１６に供給される。
【００３５】
この信号乗算器１６の出力信号は、以下に説明するような受信復調部に供給される。この受信復調部は、スペクトラム拡散変調を復調する逆拡散のための帰還ループと、軌道パラメータデータ・ビットによる２相変調を復調する帰還ループとで構成される。
【００３６】
この例の場合に、逆拡散復調の帰還ループ２０では、いわゆるタウ・ディザ追跡法が用いられ、また、データ・ビットを復調するための帰還ループ３０は、コスタス・ループが用いられるが、これらはデジタル化構成とされると共に、それぞれの制御信号はマイクロコンピュータ１００において、ソフトウエア処理により形成される。
【００３７】
すなわち、逆拡散復調のための帰還ループ２０において、符号発生器２１は受信機側の疑似雑音符号を発生するもので、これよりは１チップ時間（ＧＰＳの衛星信号は、５０ｂｐｓの軌道パラメータデータが、チップ速度１．０２３ＭＨｚ、周期１ミリ秒の疑似雑音符号によりスペクトラム拡散変調されている）の位相差のある進み（アーリ）符号Ｍｅと遅れ（レート）符号Ｍｄを発生する。
【００３８】
この符号発生器２１からのアーリ符号Ｍｅ及びレート符号Ｍｄは、進み・遅れ符号選択器２２に供給され、この符号選択器２２がアーリ・レート切換器２３からの切換信号により１ミリ秒毎に切り換えられることにより、この符号選択器２２から合成疑似雑音符号が得られ、これが乗算器１６に供給される。そして、この合成疑似雑音符号と２値化回路１５からの２値化された中間周波信号Ｓd が、乗算器１６で乗算される。
【００３９】
この場合、符号発生器２１の出力符号の位相及び周波数（チップ速度）を制御するための駆動クロックを発生するクロック発生器２４は、数値制御型可変周波数発振器（以下ＮＣＯという）で構成される。このクロック発生器２４には、基準発振器１３からの基準クロックが供給され、クロック発生器２４は、この基準クロックから、マイクロコンピュータ１００の制御より符号発生器２１の駆動クロックを形成する。
【００４０】
そして、符号発生器２１では、このクロック発生器２４からの位相及び周波数が制御されたクロックにより、アーリ及びレートの疑似雑音符号の位相及び周波数が制御される。これにより、符号発生器２１からの疑似雑音符号出力が、２値化回路１５からの中間周波信号Ｓd に含まれる疑似雑音符号の位相及び周波数に一致するように制御され、これにより逆拡散がなされる。
【００４１】
データ・ビットを復調するための帰還ループ３０のコスタス・ループは、ＮＣＯと９０°移相器とからなるキャリア発生器３１と、イクスクルーシブオアゲートからなる第１及び第２の乗算器３２及び３３と、カウンタからなるローパスフィルタ３４及び３５と、キャリア発生器３１への制御信号を形成するマイクロコンピュータ１００からなる。キャリア発生器３１には、基準発振器１３からの基準クロックが供給され、キャリア発生器３１は、この基準クロックから、マイクロコンピュータ１００の制御に応じたキャリアを発生する。
【００４２】
マイクロコンピュータ１００は、プログラムソフトウエアによって、図１に機能ブロックとして示すような各機能を実行する。すなわち、マイクロコンピュータ１００の処理機能を図１の機能ブロックについて説明すると、乗算手段１０１は、カウンタで構成されるローパスフィルタ３４と３５からのカウント値を掛け合わせ、その乗算出力として、受信信号中の搬送波成分とキャリア発生器３１からのキャリアとの位相差に応じた出力を得る。ループフィルタ手段１０２は、この乗算手段１０１からの乗算出力からキャリア発生器３１を制御する信号を形成し、キャリア発生器３１に供給する。以上はコスタス・ループ３０の一部を構成する。
【００４３】
次に、絶対値検波手段１０３及び１０４は、ローパスフィルタ３４及び３５からのカウント値出力を、それぞれ絶対値検波し、その検波出力を加算手段１０５で加算する。この加算手段１０５からは、符号発生器２１からの疑似雑音符号と受信信号の疑似雑音符号との相関の度合いに応じた、図２Ｃに示すような相関レベルを示す信号が得られる。
【００４４】
ここで、ローパスフィルタ３４，３５の出力を従来のアナログ構成の場合のように、自乗検波せずに、絶対値検波した理由は以下に説明する通りである。
【００４５】
従来のアナログ構成においては、ローパスフィルタ３４、３５の相関出力は、前記相関が取れていれば、図２Ａで破線（イ），（ロ）で示すように余弦波及び正弦波の関係になる。したがって、これを自乗検波して互いに加算すると、一定のレベルの信号が得られることになる。ところが、デジタル構成の場合、ローパスフィルタ３４，３５の出力は、２値信号であり、このローパスフィルタ３４，３５の相関出力は、前記相関が取れているときには、図２Ａで実線（ハ），（ニ）で示すように、三角波状になる。このため、ローパスフィルタ３４，３５の出力を従来と同様に自乗検波して加算すると、その加算出力は、図２Ｂに示すように、相関が取れているにもかかわらず、出力レベルが一定とならず、相関が取れているか否かを判別することが困難になる。
【００４６】
これに対して、ローパスフィルタ３４，３５の出力を絶対値検波した後、加算した出力は、図２Ｃに示すように一定の出力レベルとなり、相関が取れているか否かを確実に判別することができる。以上の理由から、この実施の形態のデジタル構成の受信装置の場合には、ローパスフィルタ３４，３５の出力は、それぞれ絶対値検波手段１０３、１０４で絶対値検波した後、加算手段１０５で加算するものである。
【００４７】
加算手段１０５の出力は、アーリ・レート切換器２３からの切換信号により、選択器２２の切り換えに同期して切換手段１０６において切り換えられて、アーリデータ保持手段１０７及びレートデータ保持手段１０８に蓄積される。実質的には、切換手段１０６は不要で、アーリ・レート切換器２３からの切換信号に応じて、アーリデータのメモリ領域とレートデータのメモリ領域を選択し、これらアーリデータ及びレートデータを各領域に蓄積する。そして、これらアーリデータ保持手段１０７の出力とレートデータ保持手段１０８の出力とは、減算手段１０９に供給されて、減算される。そして、その減算結果がループフィルタ手段１１０に供給されて、クロック発生器２４の出力である符号発生器２１の駆動クロックの位相制御のための数値制御信号が形成される。
【００４８】
また、加算手段１０５の出力は、サーチ信号発生手段１１１に供給されると共に、同期検出手段１１２に供給される。サーチ信号発生手段１１１は、所定の相関がとれるまで、符号発生器２１の出力符号を１周期スライドさせるようにしてサーチを行うためのサーチ信号を発生する。
【００４９】
同期検出手段１１２は、加算手段１０５の出力である相関レベルを監視し、当該相関レベルが、設定されたしきい値を超えたか否かにより、サーチを行うか、ループフィルタ手段１１０の出力により位相制御を行うかを決定し、サーチ信号発生手段１１１の出力とループフィルタ手段１１０の出力とを切り換える切換手段１１３に切換信号を発生する。切換手段１１３の出力は、クロック発生器２４に供給される。
【００５０】
次に、マイクロコンピュータ１００の実際の処理の流れを、図１の各機能手段の参照符号を対比した図３〜図７のフローチャートを参照しながら説明する。この図３〜図７の動作は、疑似雑音符号のチップ速度である１ミリ秒毎に繰り返されるものである。したがって、カウンタ構成のローパスフィルタ３４，３５は、その１ミリ秒毎にリセットされる。
【００５１】
先ず、図３について説明するに、カウンタ構成のローパスフィルタ３４からのＩデータを取り込み（ステップ２０１）、その絶対値を求める（ステップ２０２）。同様に、カウンタ構成のローパスフィルタ３５からのＱデータを取り込み（ステップ２０３）、その絶対値を求める（ステップ２０４）。
【００５２】
次に、ステップ２０２で求めたＩデータの絶対値とステップ２０４で求めたＱデータの絶対値を加算し、加算結果Ａを得る（ステップ２０５）。そして、アーリ・レート切換器２３からの切換信号を参照して、現在のモードが、符号発生器２１がアーリ符号Ｍｅを出力しているアーリモードか否か判別する（ステップ２０６）。その判別の結果、アーリモードであれば、加算結果Ａを例えばＲＡＭのアーリデータ記憶領域に書き込む（ステップ２０７）。また、レート符号Ｍｄを符号発生器２１から出力しているレートモードであれば、加算結果Ａを例えばＲＡＭのレートデータ記憶領域に書き込む（ステップ２０８）。
【００５３】
次に、図４のフローチャートに移る。この図４の部分は、図１の同期検出手段１１２の部分の動作に対応する。すなわち、先ず、前記ステップ２０５で求めた加算結果Ａが、所定のしきい値θＬを越えているか否か判別する（ステップ２１１）。これは、帰還ループ２０に関して、受信した信号の疑似雑音符号と符号発生器２１からの疑似雑音符号との相関が取れているか否かを判別するものである。しきい値θＬは、この実施の形態では、後述するようにして、受信装置でノイズ測定が行われ、その測定結果に基づいて設定される。
【００５４】
その判別の結果、相関が取れていると判別されると、第１のタイマＳを例えば「１０」（１０ミリ秒）にセットし（ステップ２１２）、また、第２のタイマＰを「３００００」（３０秒）にセットして（ステップ２１３）、後述する図６のコスタス・ループ３０の制御信号を形成するフローチャートに移る。
【００５５】
また、ステップ２１１での判別の結果、相関が取れていないと判別されたときは、第１のタイマＳを「１」だけ減じ（ステップ２１４）、このタイマＳの値が「０」であるか否か判別する（ステップ２１５）。その判別の結果、タイマＳが「０」でなければ、図６のフローチャートに移る。
【００５６】
また、判別の結果、タイマＳの値が「０」でないときは、第１のタイマＳの値を「１」に設定し（ステップ２１６）、第２のタイマＰの値が「０」か否か判別する（ステップ２１７）。タイマＰの値が「０」であれば、図５のサーチ信号発生手段１１１及びサーチ時のループフィルタ手段１０２の動作のフローチャートに移る。また、タイマＰの値が「０」でなければ、このタイマＰの値を「１」だけ減じ（ステップ２１８）、後述する図７の帰還ループ２０のループフィルタ手段１１０の動作を行うフローチャートに移る。
【００５７】
この場合、第１のタイマＳは、帰還ループ２０で一旦相関が取れている（相関ロック）と検出されたら、図４のフローチャートが１０回連続して、すなわち１０ミリ秒の間連続して、相関が取れていないとステップ２１１で判別されたときでないと、非相関と検出しないようにするためのものである。
【００５８】
また、タイマＰは、帰還ループ２０が一旦相関ロックと検出されたら、非相関（１０ミリ秒の間連続して相関が取れていないと判別）と検出されたときであっても、そのタイマＰで設定された時間、例えば３０秒間は、その状態を保持し（帰還ループ３０においてループフィルタ１０２によるキャリア発生器３１の出力の制御及び帰還ループ２０におけるループフィルタ１１０によるクロック発生器２４の出力の位相及び周波数制御は行なう。）、３０秒経過しても未だ相関が取れないと検出されたとき、図５の相関サーチのフローチャートに移るようにするためのものである。
【００５９】
すなわち、帰還ループ２０で一旦相関ロックと検出されたら、ステップ２１１で相関が取れていないと判別されても即座には相関非ロックとせず、さらに相関非ロックと判別されても直ぐには相関サーチに移らない。このため、実際には相関関係が崩れていない状態、例えば衛星と受信装置との間に飛行機などの障害物が一時的に入る状態等の、何等かの原因で瞬時の間、相関非ロックと検出されても、時間が比較的長く掛かる後述する相関サーチの動作に移らないようにされる。このことにより、瞬時的な受信障害があっても、帰還ループ２０はその影響をほとんど受けず、安定な受信を行うことができるようにされている。
【００６０】
次に、図５のサーチ信号発生手段１１０及びサーチ時のループフィルタ手段１０２に相当する部分のフローチャートを説明する。
【００６１】
この例のサーチは、次のようにして行う。すなわち、受信信号は、その中間周波信号Ｓifで見たときには、１．０２３ＭＨｚ±１５ｋＨｚの範囲内に存在している。そこで、この範囲内をサーチすれば、相関を取ることができる。ところが、ループフィルタ手段１０２の帯域幅は、一般にこのサーチ範囲よりも小さい周波数範囲、この例では±３５０Ｈｚしかなく、相関のサーチは、このループフィルタ帯域幅範囲でしかできない。
【００６２】
このため、この例では、キャリア発生器３１の出力がある中心周波数ｆｃのところで、符号発生器２１からのアーリ及びレート符号の１周期分のスライドを行う。その１周期のスライド制御によって相関が取れなかったときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを７００Ｈｚずらし、符号発生器２１のスライド制御を再び行う。これを±１５ｋＨｚの範囲において逐次行うものである。なお、７００Ｈｚずつ異なる周波数ｆｃの変更は、プラス方向及びマイナス方向に交互に行うものである。
【００６３】
すなわち、図５においては、先ず、帰還ループ２０において相関が取れていないことから、相関非ロック状態の初期化を行う（ステップ２２１）。次に、符号発生器２１からのアーリ及びレート符号の１周期分のスライド（位相制御）が完了したか否かを判別する（ステップ２２２）。例えば符号発生器２１からの疑似雑音符号の１周期分を全て出力して相関サーチを行うには、所定時間、この例では例えば４秒かかるので、１周期分のスライドが完了したか否かの判断は、この４秒のタイマを監視することにより行う。
【００６４】
このステップ２２２での判別の結果、４秒経過していれば、符号発生器２１の出力が１周期分サーチされたにもかかわらず、相関が取れなかったことを意味するので、コスタス・ループのキャリア発生器（ＮＣＯ）３１の発振中心周波数ｆｃを予め定めたステップ幅の周波数Δｆ＝７００Ｈｚだけ変更する数値制御信号を形成する（ステップ２２３）。そして、その数値制御信号をキャリア発生器３１に供給する（ステップ２２４）。その後、符号発生器２１の出力を再び、１周期スライドさせる数値制御信号を形成して、その制御信号をクロック発生器２４に供給する（ステップ２２５）。
【００６５】
ステップ２２２での判別の結果、４秒経過していなかったときには、未だ符号発生器２１の出力の１周期のスライドが終了していないことを意味するので、コスタス・ループのキャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃはそのままとして、ステップ２２５に飛び、符号発生器２１の出力を、１周期スライドさせる数値制御信号をクロック発生器２４に供給し続ける。このステップ２２５の後は、図３のステップ２０１に戻る（図７参照）。
【００６６】
以上の相関サーチの結果、必ず、どこかで相関ロックが検出される。
【００６７】
そして、相関が取れたことが図４のステップ２１１で検出されると、前述したように、キャリア発生器３１を精細に制御するための、図６のループフィルタ手段１０２のフローチャートに移る。このフローチャートの動作、すなわち、相関ロック状態でのキャリア発生器３１の制御は、次のようにして行う。
【００６８】
すなわち、先ず、キャリア発生器３１を前記相関の取れた発振中心周波数ｆｃに設定する。そして、このキャリア発生器３１の制御の基準信号である誤差信号である乗算手段１０１の出力を参照し、その乗算出力が正（発振周波数は高い方にずれていることを示す）のときには、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して所定周波数幅例えば３０Ｈｚだけ低くする。逆に乗算出力が負（発振周波数は低い方にずれていることを示す）のときには、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して所定周波数幅例えば３０Ｈｚだけ低くする。
【００６９】
この周波数ずらしを、このフローチャートの動作を行う毎に、すなわち１ミリ秒毎に行う。そして、この周波数ずらしを、例えば５０ミリ秒間行い、その５０ミリ秒間の乗算出力の正の回数と、負の回数を計数し、両回数を比較する。これを１つのカウンタで行うとすれば、乗算出力が正のときはアップカウント、乗算出力が負のときにはダウンカウントすればよい。
【００７０】
もしも、その時のキャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃが、受信信号のキャリアにロックしているとすれば、５０ミリ秒間の前記計数値は、「０」になり、一方、その発振中心周波数ｆｃがロック周波数より高いときには、前記計数値は正になり、また、その発振中心周波数ｆｃがロック周波数より低いときには、前記計数値は負になる。したがって、５０ミリ秒間の前記計数値が正のときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを所定ステップ幅、例えば１Ｈｚだけ低くずらして、そのずらした発振中心周波数ｆｃで同じ動作を行う。そして、５０ミリ秒間の前記計数値が負のときには、発振中心周波数ｆｃを所定ステップ幅、例えば１Ｈｚだけ高くずらして、そのずらした発振中心周波数ｆｃで同じ動作を行う。以上の制御動作により、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃの受信信号のキャリアに対する精細な追従制御を行う。
【００７１】
すなわち、図６においては、ローパスフィルタ３４及び３５からのカウント値出力を互いに乗算し、その乗算出力が負の値であるか否か判別する（ステップ２３１）。その判別の結果、正であると判別されたときには、コスタス・ループについてのカウント値COSCNTを「１」だけアップカウントし（ステップ２３２）、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して所定周波数幅例えば３０Ｈｚだけ低くする数値制御信号を形成し（ステップ２３３）、これをキャリア発生器３１に供給する（ステップ２３４）。また、ステップ２３１での判別の結果、負であると判別されたときには、カウント値COSCNTを「１」だけダウンカウントし（ステップ２３５）、キャリア発生器３１の発振周波数を、その時の中心周波数ｆｃに対して前記所定周波数幅すなわち３０Ｈｚだけ低くする数値制御信号を形成し（ステップ２３６）、これをキャリア発生器３１に供給する（ステップ２３４）。
【００７２】
次に、第３のタイマＣ（初期値は５０である）の値を「１」減じる（ステップ２３７）。そして、そのタイマＣの値が「０」であるか否か判別する（ステップ２３８）。この判別の結果、タイマＣの値が「０」でなければ、すなわち、発振中心周波数ｆｃがセット又は変更されてから未だ５０ミリ秒経過してしなければ、次の図７のフローチャートに移る。
【００７３】
また、ステップ２３８での判別の結果、タイマＣの値が「０」であると判別されたときには、つまり発振中心周波数ｆｃがセット又は変更されてから５０ミリ秒経過したときには、カウント値COSCNTが「０」か否か判別する（ステップ２３９）。そして、カウント値COSCNTが「０」であれば、その発振中心周波数ｆｃのままとして、ステップ２４４に飛び、タイマＣの値を初期値＝５０にセットする。
【００７４】
一方、カウント値COSCNTが「０」でなければ、そのカウント値COSCNTが正であるか否か判別する（ステップ２４０）。その判別の結果、正であると判別したときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを１Ｈｚ下げる制御信号を形成し（ステップ２４１）、これをキャリア発生器３１に出力する（ステップ２４３）。また、ステップ２４０での判別の結果、負であると判別したときには、キャリア発生器３１の発振中心周波数ｆｃを１Ｈｚ上げる制御信号を形成し（ステップ２４２）、これをキャリア発生器３１に出力する（ステップ２４３）。
【００７５】
その後、ステップ２４４に進んで、タイマＣの初期値セットを行った後、ステップ２４５に進んで、カウント値COSCNTの値を次の５０ミリ秒間の計数のために「０」にセットする。そして、次の図７のフローチャートに移る。
【００７６】
図７のフローチャートは、減算手段１０９及びループフィルタ手段１１０の部分の動作を示している。この例の場合には、符号発生器２１の制御は次のようにして行う。
【００７７】
すなわち、相関出力である加算手段１０５からのアーリデータＥＡとレートデータＬＡとの差ＤＩ＝ＥＡ−ＬＡを求め、その差ＤＩの値が正で、所定値を越えているときには、すなわち、アーリ符号Ｍｅの方がより相関が強いときには、符号発生器２１の出力位相をより進ませるように制御し、前記差ＤＩの値が負のときで、所定値を越えているときには、すなわち、レート符号Ｍｄの方が相関が強いときには、符号発生器２１の出力を遅らせるように制御する。そして、差ＤＩの値が「０」を中心に所定範囲内である時は、そのままの状態を保持するようにする。
【００７８】
図７の実際的な動作においては、この例の場合、前記差ＤＩとして、符号発生器２１の制御に関するカウンタのカウント値PNCNT を考える。そして、前記所定値をカウント値＋ＰＮ及び−ＰＮとし、図８に示すように、カウント値PNCNT は、カウント値＋ＰＮより大きくなるときは常に＋ＰＮとなり、カウント値−ＰＮより小さくなるときは常に−ＰＮとなるように設定しておく。
【００７９】
以上の位相制御に加えて、符号発生器２１の出力符号のチップ速度（周波数）のチェックを、コスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の出力周波数に基づいて行うようにする。これは、符号発生器２１の駆動回路であるクロック発生器２４の出力周波数と、キャリア発生器３１の周波数とは、所定の関係が成立していることを利用する。すなわち、帰還ループ２０がロックすれば、コスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の発振すべき周波数を計算で求めることができる。逆に言えば、コスタス・ループ３０がロックしていれば、符号発生器２１の設定周波数をコスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の分解能で求めることができる。つまり、両者の周波数比は１：１５００であるので、約１５００倍の精度で帰還ループ５０の周波数制御をすることができることになる。
【００８０】
すなわち、図７のフローチャートにおいては、先ず、加算手段１０５の出力であるアーリデータＥＡとレートデータＬＡとの差を求め、その差ＥＡ−ＬＡが負か否かを判別する（ステップ２５１）。その判別の結果、前記差が正であれば、アーリ符号Ｍｅのときの相関レベルの方が大きいので、カウント値PNCNT を「１」だけアップカウントする（ステップ２５２）。そして、そのカウント値PNCNT が、前記所定値＋ＰＮに等しいか否か判別する（ステップ２５３）。そして、その判別の結果に応じてクロック発生器２４への制御出力値をＸ，Ｙ，Ｚの３種、用意しておく。
【００８１】
そして、ステップ２５３での判別の結果、カウント値PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、制御出力値Ｘは、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする制御値Ｎｏｗｆとし、制御出力値Ｙ，Ｚは、符号発生器２１の出力位相を進ませるようにするクロック発生器５４の制御値Ｆａｓｔとする（ステップ２５４）。
【００８２】
また、ステップ２５３での判別の結果、カウント値PNCNT ≠ＰＮであるときには、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるので、制御出力値Ｘは、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにするクロック発生器２４の制御値Ｓｌｏｗとし、制御出力値Ｙは、そのままの状態とする制御値Ｎｏｗｆとし，制御出力値Ｚは符号発生器２１の出力位相を進ませるようにするクロック発生器２４の制御値Ｆａｓｔとする（ステップ２５５）。
【００８３】
また、ステップ２５１での判別の結果、差ＤＩが負であると判別されたときは、レート符号Ｍｄのときの相関レベルの方が大きいので、カウント値PNCNT を「１」だけダウンカウントする（ステップ２５６）。そして、そのカウント値PNCNT が、前記所定値−ＰＮに等しいか否か判別する（ステップ２５７）。そして、ステップ２５７での判別の結果、カウント値PNCNT ＝−ＰＮであるときには、制御出力値Ｘ，Ｙは、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにするクロック発生器２４の制御値Ｓｌｏｗとし、制御出力値Ｚは、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする制御値Ｎｏｗｆとする（ステップ２５８）。また、ステップ２５７での判別の結果、カウント値PNCNT ≠−ＰＮであるときには、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるので、ステップ２５５に進む。
【００８４】
次に、コスタス・ループ３０のキャリア発生器３１の出力周波数を用いてループ２０の符号発生器２１の出力周波数の計算をし、その出力周波数値に対するクロック発生器２４の制御値を設定しておく（ステップ２５８）。そして、その制御値と、現在の符号発生器２１に対するクロック発生器２４の制御値とを比較し、その差が所定範囲内にあるか否か判別する（ステップ２６０）。その判別の結果、前記差が所定範囲内であれば、クロック発生器２４に対しての制御値を前記制御値Ｙとする（ステップ２６１）。つまり、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるときは、そのままの状態を保持し、PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を進ませるようにする制御値Ｆａｓｔとし、カウント値PNCNT ＝−ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにする制御値Ｓｌｏｗとする。
【００８５】
また、ステップ２６０での判別の結果、前記差が範囲外であれば、前記差が正であるか負であるかにより周波数が高いほうにずれているか否か判別する（ステップ２６２）。その判別の結果、高いほうにずれていれば、クロック発生器２４に対しての制御値を前記制御値Ｘとする（ステップ２６３）。つまり、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるとき、また、PNCNT ＝−ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を遅らせるようにする制御値Ｓｌｏｗとする。また、PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする。
【００８６】
また、ステップ２６２での判別の結果、周波数が低いほうにずれていると判別されたときには、クロック発生器２４に対しての制御値を前記制御値Ｚとする（ステップ２６４）。つまり、−ＰＮ＜PNCNT ＜＋ＰＮであるときと、PNCNT ＝＋ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相を進ませるようにする制御値Ｆａｓｔとする。また、PNCNT ＝−ＰＮであるときには、符号発生器２１の出力位相をそのままの状態とする。
【００８７】
以上の図３〜図７のフローチャートが１ｍ秒ごとに繰り返されるものである。
【００８８】
ところで、上述したように、同期検出手段１１２では、絶対値検波手段１０３，１０４の加算結果が、所定のしきい値θＬを超えているか否かを判別するが、この判別は、帰還ループ２０に関して、受信した信号の疑似雑音符号と、符号発生器２１からの疑似雑音符号との相関がとれているか否かの判別である。
【００８９】
換言すれば、衛星からの電波に同期したかどうかの判定は、この加算結果が所定のしきい値θＬを超えているかどうかで判断し、超えていれば同期している、超えていなければ同期していないというように判定する。
【００９０】
冒頭の従来の技術の欄でも説明したように、従来は、このしきい値は、予め決められた既定値が用いられていたが、この実施の形態では、マイクロコンピュータ１００におけるソフトウエアの一連の処理において、受信装置内で決定するようにする。以下に、前記しきい値の決定方法について説明する。
【００９１】
スペクトラム拡散信号受信装置での相関出力において、信号成分と、ノイズと、しきい値との関係を図９に示す。
【００９２】
衛星からの信号成分は、前述のように、受信信号の疑似雑音符号と、符号発生器２１の出力疑似雑音符号とが同期することにより得られ、各受信レベルに対して、図９において、実線４１で示すような頻度分布となる。また、受信装置のノイズも、それぞれ疑似雑音符号が同期していない場合の出力として、図９において、点線４２で示すような頻度分布となると考えられる。なお、この図９の頻度分布は、信号成分およびノイズともに、その絶対値をとった場合を示している。
【００９３】
ここで、図９において、あるしきい値ＴＨを考えると、そのしきい値ＴＨより小さい受信装置内のノイズに関しては、相関ロックしたと判断せず、それ以上のノイズに関しては、ロックしたと判断する。また、そのしきい値ＴＨのレベルよりも大きい信号成分に関しては、相関ロックしたと判断し、それ以下のノイズに関しては、ロックしたと判断しない。
【００９４】
すなわち、図９中で、実線４１と、しきい値ＴＨとで囲まれる領域４３の信号成分の部分は、ノイズとして捨て、逆に、点線４２と、しきい値ＴＨとで囲まれる領域４４の受信装置ノイズの部分は、信号成分とみなすような判断をすることになる。
【００９５】
したがって、領域４３と、領域４４の部分が、それぞれ小さくなるようにしきい値ＴＨを決定すれば、しきい値は最良となるが、領域４３と領域４４との両方の部分を小さくすることは相反することであるので、両領域にとって、許容される値で、しきい値は設定されるようにする。
【００９６】
この場合に、そのしきい値θＬの設定方法としては、この実施の形態では、以下に説明するような考えを元にして、マイクロコンピュータ１００のソフトウエア処理による方法を用いる。
【００９７】
前述したように、同期検出手段１１２では、相関が取れていると判別されると、第１のタイマを１０（１０ミリ秒）にセットし、１０ミリ秒の間、連続して相関非ロックとして検出されない限り、相関ロックの状態とする。すなわち、この例の場合には、帰還ループ２０で一旦相関ロックと検出されると、次の１ミリ秒で相関が取れていないと判断されても即座には、相関非ロックとせず、必ず１０ミリ秒以上の間、相関ロックの状態になる。
【００９８】
受信装置ノイズがない状態においては、一旦相関がとれていると判断されたときには、もはや安定な相関ロック状態であると判断される。したがって、同期検出手段１１２によりサーチ状態とされたときに、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期の間で、ノイズが存在せず誤判定がないとすれば、サーチ時間の最大値は、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期になる。
【００９９】
しかし、実際には、ノイズが存在し、図９の領域４４で示すようなノイズの部分により相関ロックとして誤判定が生じる。しかし、その状態は、安定な相関ロック状態ではないので、１０ミリ秒のタイマ時間の経過後、相関非ロックの状態になってしまい、サーチが継続することになる。つまり、誤判定により１０ミリ秒の間サーチが中断されることになる。この中断回数は、ノイズの発生状況に応じた複数回発生する。したがって、相関サーチのための、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期の間では、誤判定の回数分×１０ミリ秒だけ、サーチ時間として、ノイズの存在しない状態よりも長い時間が必要になる。
【０１００】
この実施の形態では、ノイズが存在するときに、符号発生器２１からの疑似雑音符号の繰り返しの１周期分をサーチするときの時間を定めることにより、同期検出手段１１２で用いるしきい値θＬの値を決定するようにする。これは、相関ロックの引き込み速度を定めておくことを意味する。受信装置では、その受信環境におけるノイズの状態で、当該引き込み速度を満足するようなしきい値θＬを求めることになる。
【０１０１】
今、しきい値θＬの決定に必要な相関出力信号のデータの総数をＮとし、前記時間Ｔ１の値をＸ（ミリ秒）、前記時間Ｔ２の値をＹ（ミリ秒）とすると、相関検出の１回の処理が１ミリ秒ごとに行われるので、疑似雑音符号の繰り返しの１周期をサーチするときに、ノイズが全くない状態の場合には、
Ｎ×１＝Ｘ …（１）
が成り立つ。
【０１０２】
次に、ノイズのために、Ｍ回サーチが中断されるとすると、１回の中断で１０ミリ秒、サーチが中断されるので、
（Ｎ−Ｍ）×１＋Ｍ×１０＝Ｙ …（２）
となる。
【０１０３】
データの総数であるＮ回の中で、αの確率で中断が発生して、その中断回数がＭであるとすると、
Ｍ＝α×Ｎ …（３）
で表される。
【０１０４】
上記式（１）、（２）、（３）から、
α＝（（Ｙ／Ｘ）−１）／９ …（４）
が導かれる。
【０１０５】
したがって、時間Ｔ１＝Ｘおよび時間Ｔ２＝Ｙを設定すると、確率αが求まり、この確率αを満足するように、しきい値を定めれば良い。すなわち、図９において、領域４４の部分の面積が、点線４２で囲まれるノイズ分布を示す面積全体のαになるように、しきい値を求めればよい。
【０１０６】
そのため、この実施の形態では、予め定めた一定時間のノイズを測定して、その結果としてノイズ群のデータ（図９の受信装置ノイズについての各受信レベルに対する頻度のデータに相当）を取得する。そして、これら取得したノイズ群のデータと、前記時間ＸおよびＹとから求まる確率αとを用いて、しきい値を決定するようにする。
【０１０７】
例えば、上述の例では、ノイズが全くない状態での疑似雑音符号の繰り返しの１周期のサーチ時間Ｔ１＝Ｘは４秒である。そして、ノイズがある場合の前記１周期のサーチ時間Ｔ２＝Ｙを６秒とすると、
α＝１／１８
となる。そこで、前記１周期のサーチを行う間で信号成分が全くない場合に、すなわち、受信装置のノイズだけの場合に、そのノイズ全体の分布について、受信レベルの高いほうから１／１８の面積となるレベル位置のノイズに対して同期したと判断して、１０ミリ秒のサーチを停止するようにしきい値を決めるようにする。すなわち、図９において、領域４４の部分の面積が、点線４２で囲まれるノイズ分布を示す面積全体の１／１８になるように、しきい値θＬを求める。
【０１０８】
なお、時間Ｘの値は、受信装置の構成によって定め、時間Ｙの値は、経験的に決定することもできるが、それらをユーザが入力設定するようにしても良い。以上のように、しきい値θＬを決定するに当たっては、受信装置の内部構成やソフトウエアでの処理の能力などと、経験的に持っている値を使用して決定することができる。
【０１０９】
そして、上述の例の場合に、時間Ｘと時間Ｙとの関係は、Ｙ＝１．５×Ｘとなるが、この関係は、受信装置の性能や同期検出の性向などを考慮した経験的なものとすることもできる。例えば、ＸとＹの比の値を前述の１．５を基準として、それよりも大きな値とすれば、疑似雑音符号の１周期のサーチ時間は長くなるが、微弱な信号を同期がとれたとして処理できる。逆に、小さな値にすれば、１周期のサーチ時間は短くなるが、その分、微弱な信号を同期が取れたとして検出することができないことになる。
【０１１０】
以上のようにして、しきい値は、ノイズが無い状態での１周期のサーチ時間Ｘと、実際のノイズがある状態での１周期のサーチ時間とを設定して確率αを決定しておき、ある一定時間のノイズの測定を行って、そのノイズ群のデータ（図９の受信装置ノイズについての各受信レベルに対する頻度のデータに相当）と、確率αとを用いることにより設定することができる。
【０１１１】
ＧＰＳの受信装置においては、図１の構成の受信部を１チャンネルとして、並列に複数チャンネル分の受信部を備えている。そこで、この実施の形態では、その複数チャンネルのうちの１チャンネルをノイズ測定用として専用に割り当てるようにする。このため、このノイズ測定用のチャンネルの符号発生器からは、現在の衛星で使用されていない疑似雑音符号を発生させ、かつ、このチャンネルだけ、同期検出用のしきい値を、有り得ない値まで高く設定しておく。
【０１１２】
この実施の形態では、次の図１０のフローチャートに示すようにして、しきい値を受信装置のマイクロコンピュータ１００のソフトウエア処理により逐次求め、受信装置が使用される環境において、常に最適なしきい値を設定することができるようにしている。なお、以下の例では、時間Ｘおよび時間Ｙは、前述のようにして受信装置の構成や性能や経験的に定められたデフォルト値が用いられる他に、使用者が適宜設定入力することができるようにして、使用者の使用性向に合わせたしきい値も設定することができるようにしている。
【０１１３】
図１０のフローチャートについて説明する。まず、時間Ｘまたは時間Ｙについての使用者の設定入力があったか否か判別する（ステップ３０１）。設定入力があれば、ステップ３０２でその時間Ｘまたは時間Ｙについての設定入力を受け付ける。設定入力が無ければ、ステップ３０３で時間Ｘまたは時間Ｙについてはデフォルト値を用いることに決定する。
【０１１４】
ステップ３０２あるいはステップ３０３の後は、ステップ３０４に進み、前述したように、ノイズ測定専用のチャンネルでノイズを測定し、次のステップ３０５で、測定したノイズレベルを、バッファ内に格納してゆく。そして、次のステップ３０６では、ノイズの測定に十分な予め定められた一定時間、例えば１０分が経過したかどうか判別して、前記一定時間が経過していないと判別されたときには、ステップ３０４に戻り、ノイズ測定およびノイズレベルの格納のステップ３０５を繰り返す。
【０１１５】
このノイズ測定の処理ループの処理時間は、疑似雑音符号の符号周期（チップ周期）である１ミリ秒でもよいし、また、より間隔を開けて、１０ミリ秒に１回であっても良い。
【０１１６】
以上のようにして、一定時間のノイズの測定が終了すると、ステップ３０６からステップ３０７に進み、バッファ内に格納されたノイズ群の情報と、設定入力された、あるいはデフォルトの時間Ｘおよび時間Ｙとの値から、前述したようにして、しきい値θＬを決定する。すなわち、ステップ３０２またはステップ３０３で設定された時間Ｘおよび時間Ｙの値を用いて確率αが求められ、このαの値と、ステップ３０５で蓄えられたノイズデータを用いて、しきい値θＬを決定する。
【０１１７】
そして、次のステップ３０８に進み、時間Ｘまたは時間Ｙの値がユーザにより設定変更されたか否か判別され、設定変更されなければ、ステップ３０４に戻り、ノイズ測定以降の処理を繰り返し、受信装置の受信状況に応じたしきい値の設定を行う。
【０１１８】
また、時間Ｘまたは時間Ｙの値がユーザにより変更されたと判別されたときには、ステップ３０２に戻り、その設定入力された時間Ｘ、時間Ｙを用いたしきい値の設定を実行するようにする。
【０１１９】
以上のようにして、受信装置の動作中でも、逐次、しきい値を決定することができるので、受信装置が使用される環境が変わっても、常に最適なしきい値を用いることができ、受信性能を最大限に引き出すことができる。
【０１２０】
また、時間Ｘや時間Ｙを変更することにより、サーチ速度の速い受信装置や、サーチ速度は遅くても、相関同期のとりこぼしが少ない受信装置などというように、ユーザの好みに応じた性能の受信装置とするように、しきい値θＬを設定するようにすることができる。
【０１２１】
なお、以上の例では、ノイズ測定用として、複数チャンネルの受信部のうちの一つを専用に割り当てるようにしたが、複数チャンネルの受信部のうち、空いているチャンネルを用いてノイズの測定を行うようにしても良い。
【０１２２】
また、一定時間ごとに自動的にノイズの測定を行い、しきい値を設定し直すようにしたが、ユーザが指示したときにのみ、ノイズ測定を行って、しきい値を設定し直すようにしても、勿論よい。
【０１２３】
また、この発明は、ＧＰＳ等の位置測定システムのみならず、スペクトラム拡散信号の受信装置の全てに適用できる。
【０１２４】
また、搬送波の変調方式は、前述の例のような直交位相変調に限られるものではなく、種々の変調方式を使用できることはもちろんである。さらに、搬送波には、この例の軌道パラメータデータのようなデータを重畳させる必要はなく、搬送波のみを伝送するものであってもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、受信信号の疑似雑音符号と受信装置の疑似雑音符号との同期検出のための相関サーチの際のしきい値は、既定値ではなく、受信装置において、ノイズ測定を行って決定するようにするので、受信装置が使用される環境が変わっても、常に最適なしきい値を用いることができ、受信性能を最大限に引き出すことができる。
【０１２６】
また、使用者が相関サーチの速度や、同期の安定性の観点などから、必要な値を設定することにより、その使用者の設定に応じて、相関の同期検出のためのしきい値を、受信装置において決定させるようにすることができるので、ユーザの好みに応じた性能の受信装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるスペクトラム拡散信号受信装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】受信信号中の疑似雑音符号と、受信装置側の疑似雑音符号との相関に応じたレベル出力を説明するための図である。
【図３】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図４】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図５】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図６】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図７】図１の実施の形態のマイクロコンピュータ１００の一部の動作のフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートの動作原理を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態のスペクトラム拡散信号受信装置における、しきい値の決定方法の説明のための図である。
【図１０】この発明の実施の形態のスペクトラム拡散信号受信装置における、しきい値の決定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２…ＲＦ処理回路、１３…基準発振器、１５…２値化回路、１６…信号乗算回路、２０…逆拡散のための帰還ループ、２１…受信装置側の疑似雑音符号を発生する符号発生器、２４…符号発生器２１を駆動するためのクロック発生器（ＮＣＯ）、３０…コスタス・ループ、３１…キャリア発生器（ＮＣＯ）、３２，３３…信号乗算回路、３４…第１のローパスフィルタ、３５…第２のローパスフィルタ、１００…マイクロコンピュータ、１０３…第１の絶対値検波手段、１０４…第２の絶対値検波手段、１０５…加算手段、１１２…同期検出手段
Claims (5)
- 疑似雑音符号発生器と、
前記疑似雑音符号発生器の出力疑似雑音符号の位相とチップ速度とを制御するための符号駆動装置と、
搬送波が疑似雑音符号によってスペクトラム拡散変調されたスペクトラム拡散信号と、前記疑似雑音符号発生器の出力疑似雑音符号との乗算を行って、逆拡散を行う逆拡散手段と、
前記逆拡散手段の出力信号に基づき、前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号と、前記スペクトラム拡散信号に含まれる疑似雑音符号との相関の度合いを示す相関出力信号を得る相関検出手段と、
前記相関検出手段からの相関出力信号と、設定されたしきい値とを比較して、前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号と、前記スペクトラム拡散信号に含まれる疑似雑音符号とが同期しているか否かを判定する同期検出手段と、
ノイズを測定し、その測定したノイズに基づいて前記同期検出手段における前記相関出力信号と比較する前記しきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記同期検出手段で前記同期していることを検出したときには、予め定めた一定時間、同期状態を保持する手段と、
を備え、
前記しきい値設定手段は、ノイズがないときに前記同期検出手段での同期検出を行いながら前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号を１繰り返し周期分変化させるときの第１の時間と、ノイズがあるときに前記同期検出手段での同期検出を行いながら前記疑似雑音符号発生器からの出力疑似雑音符号の１繰り返し周期変化させるときの第２の時間と、前記測定したノイズとから前記しきい値を設定する
ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。 - 前記しきい値設定手段は、前記ノイズの測定を一定時間ごとに行うことを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
- 少なくとも前記第２の時間は、ユーザにより設定入力が可能とされてなる請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
- 前記相関検出手段と、前記同期検出手段と、前記しきい値設定手段とは、ソフトウエアにより実現されてなる請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
- 複数チャンネル分のスペクトラム拡散信号を並列に受信できるように、複数チャンネル分の受信部を備え、
前記複数チャンネル分の受信部のうちの１チャンネルの受信部は、前記ノイズを測定するために用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
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