JP4047582B2 - 特有のコードで変調された信号用受信器の相関および復調回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の反復長の第１コードによって変調された信号の受信器用の相関および復調回路に関する。前記第１コードは、前記信号を送信するソースを定義する。この回路は相関段を含み、この相関段は、通常の動作モードまたは試験モードにおいて、特に前記相関段を構成するための制御手段に接続されている。通常の動作モードでは、前記段は、受信器の変調信号受信手段内で成形された変調信号に対応する中間信号を受信することを意図する。次いで、中間信号は、前記相関段のコリレータ制御ループにおいて、コード発生器によって生成された第１コード複製と相関される。
【０００２】
【従来の技術】
特に搬送波周波数に変調され、１つまたはいくつかの送信器ソースによって送信された信号には、通常、相関および復調回路において復調しなければならないメッセージを含む。送信器ソースを定義するために前記信号を変調するコードは、通常、擬似乱数コードである。この所定の反復長のコードは、受信器によって受信された信号がどの送信器ソースからきているかを認識できるように、各送信器ソースに固有である。例えば、遠隔通信分野における信号、または、ＧＰＳタイプの信号など、衛星を使用する位置決め信号とすることが可能である。
【０００３】
ＧＰＳ受信器の場合、無線周波数信号は、ゴールド・コードと呼ばれる特有の擬似乱数コードによって互いに区別される軌道に配置されたいくつかの衛星によって送信され、搬送波周波数信号上で変調されている。ゴールド・コードは、１０２３のチップで形成され、ミリ秒ごとに反復されるデジタル信号である。チップは、ビットと同様に、１または０の値を取る。すべてのゴールド・コードは、直交しているという特性を有し、したがって、これは、互いにそれらを相関させることによって、相関により０に近い値がもたらされるということを意味する。この特性により、いくつかの衛星から同時に入ってくるいくつかの無線周波数信号を、同じ受信器のいくつかの相関チャネルで独立して処理することが可能になる。
【０００４】
ＧＰＳ信号は、Ｘ、Ｙ、Ｚの位置、速度、および世界時の計算オペレーションのために、位置と時間のデータを受信器に供給する。しかし、位置と時間を決定するために、受信器は、少なくとも見える衛星４つからデータを取得しなければならない。
【０００５】
無線周波数信号など、特有のコードで変調された信号の受信器を使用する様々な分野では、特にメッセージを受信信号から抽出する受信器の部分が適切に機能することを保証しなければならない。アセンブリ前またはアセンブリ後に、前記受信器の部分について、動作試験を実施することが可能である。当然、前記受信器の部分は、一般的に動作を検査する前に、基本的な試験のいくつかの予備ステップを経ていなければならない。
【０００６】
ＧＰＳ受信器の使用中、前記受信器の動作試験は、相関段の各チャネルが適切に機能することを保証するために、実際の条件に近い状態で実施されなければならない。この動作試験が成功した場合、これにより、例えば受信器のユーザに対して、位置、速度、および時間の計算の有効性を保証することが可能になる。
【０００７】
例として、特に遠隔通信分野では、米国特許第４１００５３１号は、データ送信デバイスなど、デジタル設備のビット・エラー・レートを測定する手段を開示している。この設備は、試験する送信器によって供給され、かつ受信器によって受信された擬似乱数コード（ＰＲＮコード）試験信号を使用して試験される。試験した受信器は、相関段において、所定の長さのＰＲＮコードによって変調された信号と相関するＰＲＮコード複製を生成する。
【０００８】
この設備の１つの欠点は、符号化した試験信号が、外部送信器によって、試験のために受信器に送信されることであり、これは、試験時間を大幅に低減することができない。さらに、他の欠点は、送信された信号が、受信器の動作を表す試験を構成するために、実際の通信信号の画像でなければならないことである。これは、必然的に、しばしば生成することが困難である、試験信号について追加の雑音を有することを含む。
【０００９】
ＧＰＳタイプの受信器の分野では、米国特許第５０９３８００号は、ＧＰＳタイプの無線周波数信号を生成することができる試験装置を開示する。この装置によって生成されたこれらのＧＰＳ信号は、試験するＧＰＳ受信器によって受信されることを意図している。これを実施するために、この装置も、いくつかの衛星によって受信器に送信された符号化信号に相当する信号を生成および送信することができるように、衛星に関するデータを含む。
【００１０】
この試験装置について指摘された１つの欠点は、受信器の相関段が適切に機能していることを検査することができるように、試験信号が、衛星によって送信された無線周波数信号と同等の無線周波数信号であるということにある。これは、明らかに、相関段が適切に機能していることを検査するために、装置において生成された無線周波数信号で追加の雑音を生成することを含む。さらに、他の欠点は、受信器の動作試験時間が、擬似乱数コードすなわちゴールド・コードの反復長に依存するために、比較的長いことである。受信器が電池またはアキュムレータによって給電されるデバイスに装備されている場合、試験時間が長いことにより、前記電池または前記アキュムレータを不必要に消耗させる可能性もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、前記回路の動作を表す試験時間を可能な限り低減することができる、コードによって変調された信号に対する受信器の相関および復調回路を提供し、従来の技術の試験デバイスまたは方法の欠点を克服することにある。さらに、前記回路の動作試験を実施することによって、受信した信号の雑音に連結されているパラメータを考慮することが可能である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的は、他の目的と共に、上述した相関および復調回路によって達成され、試験段階において、前記コード発生器は、第１コードより短い第２反復コードによって変調され（第１コードによって変調された信号より迅速に相関段の閉ループ動作を表す試験を実施するように相関段に供給され）た中間試験信号での相関動作に対し、第１コードより短い第２反復コードの複製を生成するために、制御手段から制御されることを特徴とする。
【００１３】
相関および復調回路の１つの利点は、相関段の閉ループ試験時間が大幅に低減されることである。これにより、前記回路の動作状態、したがってそれを含んでいる受信器の動作状態を迅速に知ることが可能になる。
【００１４】
ＧＰＳタイプの無線周波数信号受信器の場合、相関および復調回路試験時間は、擬似乱数コード反復長がゴールド・コードに等しい場合、比較的長い可能性がある。さらに、この試験時間は、前記回路が、相関段においていくつかの相関チャネルを含む場合も長い。この理由は、中間試験信号は、回路の動作を迅速に検査するために、長さが低減されている擬似乱数コードを有する回路の相関段に供給されるからである。
【００１５】
また、無線周波数信号は雑音を含むので、低減した擬似乱数コードの長さは、この雑音を考慮するように定義することが可能である。雑音がないように生成された低減されたコードの試験信号により、パワーが雑音を含む実出力信号のパワーに近い、相関段積分器カウンタ出力信号を提供することが可能である。試験信号の擬似乱数コード反復長は３１チップであり、一方ゴールド・コードは、１０２３チップであることが好ましい。
【００１６】
これらの中間試験信号は、相関および復調回路の外側に、または、統合された試験信号生成手段によって好ましくは回路の内側に、生成されることが可能である。これらの試験信号生成手段は、相関および復調回路において、小さなスペースしか取らないが、その理由は、これらの手段は、わずかに４０ほどの論理ゲートまたはフリップ・フロップで形成されているのに対し、回路は、２百万に近いトランジスタを有するからである。これらの試験信号生成手段は、制御手段、すなわち、マイクロプロセッサ手段によってオンに切り換えられる。
【００１７】
前記試験信号生成手段は、マイクロプロセッサ手段においてプログラムされた期間にオンに切り換えられるようになっているのが有利である。前記回路が、完全な受信器に装備されているとき、前記試験信号生成手段がオンに切り換わることにより、受信器の受信手段によって、中間信号が前記回路に送信されることが防止される。したがって、試験段階において、回路は、試験信号生成手段から発振された中間試験信号のみを受信する。
【００１８】
これらの試験信号は、チャネルの同時試験のために、相関段のすべてのチャネルに等しく加えられる。マイクロプロセッサは、各チャネルのコード発生器を制御し、したがって、試験段階において、各チャネルに対し、低減された擬似乱数コードの複製を生成する。
【００１９】
完全な受信器の外部からは試験信号は提供されないことに留意されたい。対照的に、雑音のない動作検査試験信号が、従来の中間信号の代わりに、相関および復調回路に供給されることが好ましい。
【００２０】
相関および復調回路試験時間の低減は、理論的には、試験段階を迅速に実施するために、回路が変調信号受信器に装備されているときに必要である。この試験時間の低減により、受信器が、時計または電話など、携帯式物体に装備されている場合に、アキュムレータまたは蓄電池において、エネルギーを過剰に消費することを防止することができる。しかし、相関および復調回路は、雑音のない試験信号が、従来の中間信号に相当する相関段に供給されている受信器に装備される前に、試験することもできる。
【００２１】
また、ユーザは、自発的に、いつでも、受信器の相関および復調回路の完全な試験を実施することができる。
【００２２】
相関および復調回路の目的、利点、および特徴は、図面によって示した前記回路の実施形態に関する以下の記述において、より明らかになるであろう。
【００２３】
以下の記述では、相関および復調回路の実施形態について、ＧＰＳタイプの無線周波数信号受信器に関して説明する。この技術分野の当業者に知られている受信器のいくつかの要素は、前記記述においては詳細に説明しないことに留意されたい。
【００２４】
このタイプのＧＰＳ受信器では、ゴールド・コードと呼ばれる擬似乱数コードによって変調されている受信した無線周波数信号は、さらに、相関および復調回路によって復調されるメッセージを含む。したがって、少なくとも４つの衛星からのメッセージにより、回路のマイクロプロセッサ手段は、特に受信器のＸ、Ｙ、Ｚの位置、速度、および／または時間を計算することが可能になる。しかし、そのような相関および復調回路の使用は、所定の反復長のコードによって変調された信号用の他のタイプの受信器においても構想することが可能である。例えば、相関および復調回路は、遠隔通信受信器、または、所定のコードを搬送する光信号を使用する測定受信器、あるいは他の分野において使用することが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
相関および復調回路を有するＧＰＳタイプの受信器を概略的に図１に示す。これは、いくつかの衛星から発信されたＧＰＳ無線周波数信号を受信するアンテナ２と、アンテナ２によって供給された無線周波数信号を受信および整形する手段３と、受信手段３から４００ｋＨｚ程度の周波数において複素形態の中間信号ＩＦを受信する相関および復調回路６とで形成されている。
【００２６】
受信手段３において、第１電子回路４’は、まず、無線周波数信号を、１５７５４２ＧＨｚの周波数から、例えば１７９ＭＨｚの周波数に変換する。第２電子回路ＩＦ４”は、まず、ＧＰＳ信号を４．７６ＭＨｚの周波数に調整し、次いで、最終的に、４．３６ＭＨｚにおいてサンプリングすることによって、４００ｋＨｚの周波数に調整するために、二重変換を実施する。したがって、４００ｋＨｚ程度の周波数においてサンプリングおよび定量化された中間複素信号ＩＦが、相関および復調回路に供給される。したがって、中間複素信号ＩＦは、図において２ビットを表す斜線が交差している太線によって表された、同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑで形成されている。しかし、これらの中間信号ＩＦは、２ビットまたは２ｎビット（ｎは１より大きい整数）の変換が先行段において実施された場合、４ビットを超えて定義することができる。
【００２７】
周波数変換動作では、クロック信号発生器５は、無線周波数受信および整形手段３の一部を形成する。この発生器は、例えば、１７．６ＭＨｚ程度の周波数に較正されている、図示していない水晶発振器を備える。２つのクロック信号ＣＬＫとＣＬＫ１６は、回路のすべての動作をクロックするために、相関および復調回路に供給される。第１クロック周波数ＣＬＫは、４．３６ＭＨｚの値を有しており、一方第２クロック周波数は、１６分の１、すなわち、消費エネルギーを節約するために、相関段の大部分で使用される２７２．５ｋＨｚに固定することができる。
【００２８】
第１回路４’によって供給された信号は、例えば半数の場合に、４つの出力ビットとともに２つの出力ビット（＋３；＋１；−１；−３）を有する異なるパリティ（＋１および−１）の信号を与えることに留意されたい。したがって、受信器におけるＧＰＳ信号復調動作に対して、このパリティを考慮しなければならない。
【００２９】
前記相関および復調回路６は、１２のチャネル７’で形成された相関段７、各チャネルをそれぞれのバッファ・レジスタ１１に接続するデータ転送バス１０、および、各バッファ・レジスタをマイクロプロセッサ手段１２に接続するデータ・バス１３を含む。マイクロプロセッサに接続されている記憶手段１８は、マイクロプロセッサ手段１２の一部を形成し、例えば、軌道に配置されている各衛星に関するデータと、各衛星の搬送周波数および擬似乱数コード・パラメータを記憶することができる。相関および復調回路を形成するすべての要素は、シリコン基板など、１つの半導体基板上に作成することができる。
【００３０】
相関および復調回路６の入力に、試験信号発生器１５とマルチプレクサ１６を含む試験信号生成手段１４が配置されている。試験信号生成手段１４のマルチプレクサ１６は、受信手段３によって供給された中間信号ＩＦを入力に受信し、他の入力に、中間試験信号ＩＦtestを受信する。前記マルチプレクサ１６は、マイクロプロセッサ手段１２に統合されている制御手段から制御バス１９とバッファ・レジスタ１１’を介して供給された制御信号試験によって制御される。また、マルチプレクサ１６は、必要であれば、試験信号発生器１５に統合することができる。
【００３１】
制御信号試験のない通常の動作モードでは、いくつかの衛星によって送信された無線周波数信号を表す中間信号ＩＦは、マルチプレクサ１６によって、すべてのチャネル７’に対する相関段７に送信される。あるチャネルは、マイクロプロセッサ１２を介して通常の動作モードにおいて異なって構成されており、したがって、それぞれ、受信したＧＰＳメッセージを復調するために、中間信号ＩＦを使用して、見える衛星を探索する。対照的に、マイクロプロセッサ１２が試験段階をオーダするとき、マイクロプロセッサ１２は、試験制御信号を、制御バス１９を介して、特に試験信号生成手段１４に送信する。したがって、この試験段階では、試験信号発生器１５はオンに切り換えられており、試験信号試験を受信するマルチプレクサ１６は、発生器１５によって生成された中間試験信号ＩＦtestのみを相関段７に送信する。前記試験信号発生器については、図２を参照して、より詳細に説明する。
【００３２】
オンに切り換えられた後は、試験信号発生器１５は、閉ループにおいて相関段を表す試験を実施するために、従来の中間信号の代わりに、中間試験信号ＩＦtestを生成する。これらの試験信号ＩＦtestは、閉ループの試験をより迅速に実施するために、ゴールド・コードより短い反復長の擬似乱数コードで変調されている。低減された擬似乱数コードの反復長は、３１チップ、すなわち２5 −１であり、一方ゴールド・コードは、１０２３チップ、すなわち２10−１の反復長を有することが好ましい。
【００３３】
１０２３のチップでは、割合で１０００に近いチップは、無線周波数信号雑音と同等であると見なすことが可能である。したがって、低減した３１チップのコードが、雑音のない中間試験信号を相関段を表す試験に提供することができるように選択されている。
【００３４】
当然、相関および復調回路を使用する他の分野では、低減した第２擬似乱数コードの反復長は、２(n-m) −１とすることが可能であり、一方受信した信号の第１擬似乱数コードの反復長は、２n −１である。ｎとｍの数は、３より大きいｎを有する整数であり、ｍは、１とｎ−１の間の所定の値を取る。
【００３５】
試験段階では、マイクロプロセッサ１２は、試験制御信号ＴＭＳを、それぞれのチャネル７’に配置されている各試験セレクタ１７に送信する。各チャネル７’は、信号ＩＦまたはＩＦtestを受信するコリレータ８と、好ましくは、専用材料、特に衛星信号を捕捉しチャネルによって検出された前記衛星を追跡するための信号処理アルゴリズムを介して動作状態に設定する制御装置９とを含む。各試験セレクタ１７は、それぞれのコリレータ８に接続されており、特に擬似乱数コード発生器を構成するために、命令ＣＳを前記コリレータに供給するタスクを有する。これについては、図３ｂを参照して、より詳細に説明する。
【００３６】
通常の動作では、セレクタ１７によってコリレータ８に送信される命令ＣＳはなく、これは、コード発生器が、ゴールド・コードに等しい反復長を有するコード複製を生成することを意味する。しかし、試験段階では、マイクロプロセッサ１２の指令で直ちにセレクタ１７は、コード発生器を構成するための命令ＣＳを送信し、したがって、ゴールド・コードより短い反復長を有する擬似乱数コード複製を生成する。したがって、この低減された擬似乱数コードは、試験段階において、中間試験信号に関して変調された擬似乱数コードでなければならない。
【００３７】
制御信号ＴＭＳは、理論的には、通常の動作または様々な試験モードの２ビットの制御ワードとして定義されている。ＴＭＳが２進デジットで００に等しい場合、試験命令ＣＳは、通常の動作に対しては送信されない。ＴＭＳが２進デジットで１１に等しい場合、相関段７のすべてのチャネル７’が適切に機能し、中間試験信号ＩＦtestが入力に導入されていることを検査するために、閉ループ試験モードが課される。ＴＭＳが２進デジットで０１に等しい場合、各チャネルのコリレータ・モジュール８の試験を、マイクロプロセッサ１２によって制御された、図示していない試験ベクトル発生器を介して実施することができる。ＴＭＳが２進デジットで１０に等しい場合、各チャネルの制御装置モジュール９の試験を、試験ベクトル発生器を介して実施することができる。本発明では、信号ＴＭＳは、００または１１の値を取ることが好ましい。
【００３８】
図示していない代替実施形態では、すべてのセレクタ１７は、マイクロプロセッサ手段１２の一部を形成することができる。同様に、各コリレータ８に対する命令ＣＳは、バス１０と１３を介して通過させることができる。
【００３９】
セレクタ１７が命令ＣＳを送信するのと同時に、マイクロプロセッサ１２は、バス１０と１３を介して、探索する擬似乱数コードと、中間試験信号の搬送波周波数に関するパラメータを送信する。これらのパラメータは、試験段階においてすべてのチャネル７’を構成するために送信される。これは、通常の動作でも行われるが、各チャネルに対して独立して行われる。しかし、試験段階では、パラメータは、すべてのチャネルに対して同じであり、したがって、低減された固有の擬似乱数コードを有する中間試験信号ＩＦtestは、すべてのチャネルにおいて同時に同一の方式で処理される。
【００４０】
通常の動作において上記で示したように、各チャネルのレジスタ１１は、マイクロプロセッサ１２と、各相関チャネル７’に対してそれと関連付けられている記憶手段１８とから発信された構成データまたはパラメータを受信することができる。レジスタ１１を介して、ＧＰＳメッセージに関するデータ、ＰＲＮコードの状態、ドップラー効果に関する周波数の増分、擬似距離、および他のデータを、相関および特定の衛星を自動追跡した後、マイクロプロセッサ１２に送信することができる。
【００４１】
試験段階では、前記レジスタ１１は、閉ループ試験の結果、ならびに、マイクロプロセッサによって処理されるメッセージを受信する。したがって、試験後、マイクロプロセッサは、通常の動作において相関および復調回路を設定する前に、すべての相関チャネルが、外部とは無関係に、正確に動作しているか否かを検査することができる。
【００４２】
また、これらのレジスタ１１は、衛星の捕捉と追跡動作中に使用することになる相関段中に、必ずしも自動的にマイクロプロセッサ１２に転送せずに、データを累積することができることに留意されたい。
【００４３】
代替実施形態では、レジスタのブロックに配置されたあるデータが各チャネルに共通である場合、相関段のすべてのチャネル７’に対してレジスタ１１の１つのブロックを共用することが可能である。
【００４４】
各チャネル７’が、すべての衛星の捕捉と追跡の段階に対して、制御装置９を含む場合、マイクロプロセッサ１２はサイズを低減することが可能である。このマイクロプロセッサ１２は、例えば、ＥＭ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｍａｒｉｎ ＳＡ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄによる、８ビットのＣｏｏｌＲＩＳＣ−８１６マイクロプロセッサとすることが可能である。しかし、３２ビットのマイクロプロセッサなど、より大きな寸法のマイクロプロセッサを使用して、各チャネルに制御装置９を配置することを回避することができる。このより大きなサイズのマイクロプロセッサは、そのような場合、通常の動作と本発明による試験段階において、すべての衛星の捕捉と追跡の手順タスクを処理しなければならない。
【００４５】
図２は、試験信号発生器１５を形成する異なるユニットの概略図である。この試験信号発生器は、以前に説明したように、マイクロプロセッサの指令でオンに切り換る。オンに切り換るとすぐに、閉ループにおいて試験する相関段に導入される中間試験信号ＩＦtestが生成される。雑音のない中間試験信号ＩＦtestは、受信器内で成形された無線周波数信号から抽出された中間信号と同じ方式で設計されなければならない。しかし、中間試験信号または代用信号は、相関段の試験時間を低減するために、ゴールド・コードより短い長さの擬似乱数コードで変調されなければならない。
【００４６】
試験信号発生器１５は、クロック信号ＣＬＫによってクロックされたコード用の８ビット数値制御発振器（ＮＣＬ）１５１と、小さなＰＲＮコード発生器１５２と、メッセージ発生器１５４と、クロック信号ＣＬＫによってクロックされた搬送波周波数用の８ビット数値制御発振器（ＮＣＯ）１５３と、２つの信号ミキサ１５５および１５６とを含む。２つの８ビット発振器１５１と１５３は、２8 によって分周された４．３６ＭＨｚのクロック周波数ＣＬＫによって定義された１７ｋＨｚ程度の周波数分解能を有する。
【００４７】
試験段階では、２つの８ビット数値制御発振器１５１と１５３は、それぞれ、マイクロプロセッサから８ビット２進ワードを受信する。第１発振器１５１は、後続する小さなＰＲＮコード発生器１５２をクロックするために、クロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫを生成するコードの増分を受信する。第２発振器１５３は、搬送波信号を生成する搬送波周波数の増分を受信する。その一方は同相信号であり、他方は４分の１位相信号である。搬送波周波数の値は、相関段の閉ループ試験に対しては、あまり重要ではない。したがって、この搬送波周波数は、従来の中間信号と同様の４００ｋＨｚの値またはそれより低い値を取ることができる。
【００４８】
図３ａにより詳細に示した小さなＰＲＮコード発生器１５２は、低減した反復長の擬似乱数コードを生成するために、発振器１５１からクロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫを受信する。このコードの反復長は、下記で説明するように、３１、すなわち２5−１であることが好ましい。
【００４９】
クロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫの周波数は、数値制御発振器１５１の入力に導入されたコード増分の関数である。コード増分が値２４に固定されている場合、これは、２進デジットで１１０００であり、クロック周波数ＰＲＮ−ＣＬＫは、１７ｋＨｚの２４倍、すなわち４０８ｋＨｚに等しい。コード増分は、当然、通常動作において相関段コード発生器に対し、１．０２３ＭＨｚの周波数に近似するように、より高く固定することができる。しかし、周波数ＰＲＮ−ＣＬＫの４０８ｋＨｚの値は、試験段階を、通常動作において前記相関段の実際の処理に近似させることが可能であるように選択されている。
【００５０】
相関段の出力信号は、図４に関して説明するように、有用な信号よりほぼ１６ｄＢ大きい雑音を含む従来の中間信号であるか、または相関段の入力において供給された雑音のない中間試験信号であるかに関わらず、同等でなければならない。目的は、雑音のない試験信号で、実際に近い状態で、相関段を迅速に試験するために、固有の無線周波数信号の雑音を考慮することである。
【００５１】
従来の中間信号と同様の中間試験信号を提供するために、メッセージは、搬送波周波数信号上に５０Ｈｚの周波数で配置されなければならない。これにより、マイクロプロセッサは、各チャネルが正しいメッセージの復調を行なったかどうかを試験の終了時に検査することが可能になる。これを実施するために、メッセージ発生器１５４は、５０Ｈｚ（モジュロ２０エポック）のメッセージを与えるために、エポック信号（１ｍｓ）によってクロックされる。
【００５２】
メッセージ発生器１５４からのメッセージと小さなＰＲＮ発生器１５２からの低減ＰＲＮコードはミキサ１５５で混合される。また、このミキサ１５５の出力は、中間試験信号ＩＦtestを生成するために、ミキサ１５６のループ搬送波上で混合または変調される。
【００５３】
図３ａは、小さな擬似乱数コード発生器１５２をより詳細に示す。前記発生器の構造は、この技術分野の当業者にはよく知られている。これは、３１のコード長を生成しなければならないので、エンコーダＧ1SとエンコーダＧ2Sに、参照ＦＦと各フリップ・フロップの数によって定義された一連の５つのフリップ・フロップ３０を含む。各フリップ・フロップ３０の状態転送は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、フリップ・フロップＦＦ１からフリップ・フロップＦＦ５まで生成される。
【００５４】
第１エンコーダＧ1Sにおいて、フリップ・フロップ３０（ＦＦ３とＦＦ５）は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器３４に追加された出力を有する。加算器３４の出力は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、最後のフリップ・フロップＦＦ５の出力において第１符号化信号Ｇ1Sを生成するために、フリップ・フロップＦＦ１に導入される。
【００５５】
第２エンコーダＧ2Sにおいて、フリップ・フロップ３０のＦＦ２からＦＦ５は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器３２に追加された出力を有する。加算器３２の出力は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、最後のフリップ・フロップＦＦ５の出力において第２符号化信号Ｇ2Sを生成するために、フリップ・フロップＦＦ１に導入される。
【００５６】
また、第１符号化信号Ｇ1Sと第２符号化信号Ｇ2Sは、小さなＰＲＮコード発生器１５２からの出力信号に相当する符号化信号ＧS を生成するために、ＸＯＲタイプの加算器３３において追加される。
【００５７】
図３ｂは、相関段の各コリレータにおいて使用される従来の擬似乱数コード発生器２５を示す。この発生器の構造は、通常動作においてゴールド・コード複製を生成する目的で、この技術分野の当業者にはよく知られている。しかし、このコード発生器２５はまた、試験段階において前記発生器を構成することができるように、マルチプレクサ４６から４８を含む。試験段階では、このコード発生器２５は、試験信号発生器において生成された擬似乱数コード複製、すなわち３１（２5 −１）の反復長を有するコードを生成するように構成されなければならない。
【００５８】
擬似乱数コード発生器２５には、参照番号ＦＦと各フリップ・フロップの数によって定義された１０のフリップ・フロップ４０が直列に配置されている第１エンコーダＧ1 と、やはり１０のフリップ・フロップが直列に配置されている第２エンコーダＧ2と、特定の衛星コードを定義するための時間シフト・セレクタＧ2（ＴＡＰセレクタ）が含まれている。通常の動作では、エンコーダＧ1 のフリップ・フロップＦＦ３とＦＦ１０は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器４１において追加された出力を有する。フリップ・フロップＦＦ１０からの出力信号は、命令ＣＳが前記マルチプレクサ４６に適用されていない場合、自由にマルチプレクサ４６を通過する（図では点線で示されている）。加算器４１の出力は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、最後のフリップ・フロップＦＦ１０の出力において第１符号化信号Ｇ1 を生成するために、フリップ・フロップ４０ＦＦ１の入力に導入される。通常の動作におけるこのクロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫは、約１．０２３ＭＨｚの値を有するが、試験段階では、中間試験信号の関数として、約４０８ｋＨｚの値を有さなければならない。
【００５９】
試験段階では、命令ＣＳがマルチプレクサ４６に課され、したがって、フリップ・フロップ４０のＦＦ３とＦＦ５の出力のみが、加算器４１において追加される。この構成は、図３ａを参照して説明したように、出力信号Ｇ1Sを生成するエンコーダＧ1Sに対応する。
【００６０】
エンコーダＧ2では、フリップ・フロップＦＦ２、ＦＦ３、ＦＦ６、ＦＦ８、ＦＦ９、およびＦＦ１０は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器４２において追加された出力を有する。加算器４２の出力は、マルチプレクサ４７を介して、第１フリップ・フロップ４０ＦＦ１の入力に導入される。通常の動作では、マルチプレクサ４２の出力は、命令ＣＳが前記マルチプレクサ４７に与えられていない場合、自由にマルチプレクサ４７を通過する（図では点線で示している）。したがって、第２符号化信号Ｇ2 は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、第２エンコーダＧ2 の最終フリップ・フロップ４０ＦＦ１０の出力において生成される。
【００６１】
エンコーダＧ2 のフリップ・フロップＦＦ２からＦＦ５の出力は、ＸＯＲタイプの加算器４５に導入され、その出力は、マルチプレクサ４７への入力に配置されている。試験段階では、命令ＣＳがマルチプレクサ４７に加えられ、したがって、加算器４５の出力は、加算器４２の出力の代わりに、第１フリップ・フロップＦＦ１の入力に導入される。この構成は、図３ａを参照して説明したように、出力信号Ｇ2Sを生成するエンコーダＧ2Sに対応する。
【００６２】
セレクタＧ2は、所定の衛星の特有コードを生成する第２エンコーダＧ2のフリップ・フロップ４０ＦＦ３とＦＦ７など、１０のフリップ・フロップ４０の中から選択された２つのフリップ・フロップからの出力信号を追加するＸＯＲタイプの加算器４３を特に含む。また、セレクタＧ2 の加算器４３による追加は、この技術分野の当業者にはよく知られているある遅延を生成する。
【００６３】
この加算器４３の出力は、命令ＣＳが前記マルチプレクサ４８に加えられていない場合、自由にマルチプレクサ４８を通過する（図では点線で示されている）。したがって、通常の動作では、セレクタＧ2 の出力は、出力信号Ｇを与えるために、ＸＯＲタイプの加算器４４に出力Ｇ1 と共に追加することができる。この場合、出力Ｇは、所定の衛星に特有のゴールド・コード複製の生成を定義する。
【００６４】
試験段階では、命令ＣＳがマルチプレクサ４８に加えられており、したがって、出力Ｇ1とＧ2のみが、図３ａを参照して説明した信号ＧS に相当する信号を生成するために、加算器４４に追加される。
【００６５】
図４は、この技術分野の当業者にはよく知られている相関段のコリレータの様々な電子要素を示す。このコリレータの様々な要素に関するより詳細については、読者は、Ｐｈｉｌｉｐ Ｗａｒｄと編集者Ｅｌｌｉｏｔｔ Ｄ．Ｋａｐｌａｎ（Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、ＵＳＡ１９９６）ＩＳＢＮ編集番号０−８９００６−７９３−７による本「ＵｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇＧＰＳ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の第５章から引用した教示、特に大きな線で描かれている図４のすべての要素を示す図５．８と５．１３を参照することが可能である。図では、斜線が入っている太く示した線は、ある数の平行ビットを定義することに留意されたい。
【００６６】
試験段階では、相関段チャネルのすべてのコリレータは、相関および復調回路の動作を表す試験に対して、同じ方式で構成されている。以下の記述では簡単化のために、コリレータの１つのみについて説明する。
【００６７】
コリレータは、搬送波ミキサ２０、コード・ミキサ２１、積分器カウンタ２２、コード弁別器２３および搬送波弁別器２６、コード２４および搬送波２７用の数値制御発振器、擬似乱数コード発生器２５と搬送波用の正弦／余弦表２８を含む。
【００６８】
まず、搬送波ミキサ２０は、１つの入力において、点線で示した通常動作の中間信号ＩＦか、または試験段階の中間試験信号ＩＦtestを受信する。これらの中間信号は、複素信号である。すなわち、式（Ｉ＋ｉＱ）による同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑで形成されている。ミキサ２０に到達する信号の選択は、上記で説明したように、マイクロプロセッサ制御手段によって加えられる。これらの中間信号は、ＰＲＮコード制御ループと搬送波制御ループにおいて処理される。
【００６９】
ミキサ２０では、一方では、中間複素信号から同相信号Ｉを抽出するために、内部に生成された搬送波複製の余弦マイナスｉかける正弦によって、中間信号ＩＦtestを乗算し、他方では、中間信号から４分の１位相信号Ｑを抽出するために、内部に生成された搬送波複製のマイナス正弦マイナスｉかける余弦によって、中間信号ＩＦtestを乗算する。
【００７０】
この搬送波相関動作後、信号ＩとＱは、内部に生成された搬送波複製と同等のＰＲＮコードを見つけるために、コード・ミキサ２１に入力される。同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑは、４つの出力信号ＩE、ＩL、ＱE、およびＱLを与えるために、それぞれ、一方では、ＰＲＮコードの早期複製Ｅによって乗算され、他方では、ＰＲＮコードの後期複製Ｌによって乗算される。各相関段チャネルにおいて、チップの半分だけ離れて配置されている早期複製と後期複製のみが、中間パンクチュアル複製を考慮せずに、維持されている。
【００７１】
４つの相関信号ＩE、ＩL、ＱE、およびＱLは、事前検出要素である積分器カウンタ２２に入力される。積分器カウンタ２２の４つの出力値ＩES、ＩLS、ＱES、およびＱLSは、ゴールド・コードの完全サイクルに対応する１０ビットによって表されている。しかし、８つの最上位ビットのみが、コードおよび搬送波制御ループにおいて使用される。
【００７２】
通常の動作では、出力値ＩES、ＩLS、ＱES、およびＱLSの完全なセットは、各ミリ秒または各エポック後に取得されるが、その理由は、コード反復長は、１．０２３ＭＨｚのコード・クロック周波数を有する１０２３チップであるからである。対照的に、コード反復長が３１チップに低減され、コード・クロック周波数が４０８ｋＨｚである試験段階では、出力値の完全なセットは、ほぼ各７６μｓ後に取得される。この７６μｓの値は、３１を４０８ｋＨｚによって割った値に相当する。
【００７３】
通常動作または試験段階おいて、完全なセットを提供するために、積分器カウンタ２２は、各コード・シーケンスの開始または終了に続いて、カウンティングを開始する。したがって、コード反復長比すなわち１０２３／３１によって乗算された積分時間比すなわち（１ｍｓ／７６μｓ）に相当する出力値を取得するための時間利得を推定することが可能である。相関および復調回路の閉ループ試験に対する時間利得は、擬似乱数コードが１０２３の反復長を有する場合、達成された試験時間の約４３５分の１である。この利得は、コード・クロック周波数が、試験段階において１０２３ＭＨｚに固定されている場合、１０００分の１にすることさえできるが、その理由は、積分時間が７６μｓから約３１μｓになるからである。
【００７４】
擬似パンクチュアル値に相当する２つの他の出力値ＩPSとＱPSは、値ＩPSに対しては２つの出力信号ＩESとＩLSを追加し、値ＱPSに対しては２つの信号ＱESとＱLSを追加することによって取得される。
【００７５】
ＰＲＮコード制御ループでは、４つの出力信号ＩES、ＩLS、ＱES、およびＱLSは、前記出力信号に対するエネルギー計算オペレーションを実施するコード弁別器２３に導入される。１６サイクルなど、ある数の積分サイクル中の値累積は、コード弁別器２３において実施される。この弁別器２３は、フィルタも含み、ろ過したコード位相ループ増分を、コード数値制御発振器（ＮＣＯ）２４に供給する。この位相ループ増分により、位相を調節して、コード複製を生成することが可能になる。したがって、この発振器２４は、弁別器２３から、例えばろ過した２８ビットの２進ワードを受信する。
【００７６】
探索手順の開始時には、コード位相増分ＩＮＣＲ−Ｃは、発振器２４が提供しなければならないコード・クロック周波数の開始値を固定するために、マイクロプロセッサおよびパラメータ入力および出力レジスタを介して提供される。当然、この増分ＩＮＣＲ−Ｃの値は、回路が通常動作モードまたは試験段階である場合、異なる。
【００７７】
クロック周波数信号ＰＲＮ−ＣＬＫは、擬似乱数コードの早期複製と後期複製の生成をクロックするために、ＰＲＮコード発生器２５に供給される。命令ＣＳがコード発生器２５に加えられている場合、これは、発生器が、３１の反復長を有するコード複製を生成するために、試験段階において構成されていることを意味する。同様に、試験段階では、数値制御発振器２４に供給された増分ＩＮＣＲ−Ｃは、発振器の出力におけるクロック周波数ＰＲＮ−ＣＬＫが、４０８ｋＨｚの値を有することが好ましいというものである。
【００７８】
搬送波制御ループでは、擬似パンクチュアル出力信号ＩPSとＱPSは、搬送波弁別器２６に入力される。値累積は、搬送波弁別器２６において、１６サイクルなど、ある数の積分サイクル中に実施される。この弁別器２６は、フィルタも含み、ろ過した搬送波ループ増分を搬送波数値制御発振器（ＮＣＯ）２７に供給する。この搬送波ループ増分により、周波数を調節して、搬送波複製を生成することが可能になる。したがって、この発振器２７は、弁別器２６から、ろ過した２４ビットの２進ワードを受信する。
【００７９】
探索手順の開始時におけるコード制御ループについては、周波数増分ＩＮＣＲ−Ｐは、特にマイクロプロセッサを介して入力される。周波数増分ＩＮＣＲ−Ｐにより、発振器２７によって生成された搬送波周波数を、初めに、中間信号の搬送波周波数に対する比較値に固定することが可能になる。当然、この増分ＩＮＣＲ−Ｐの値は、回路が通常動作モードまたは試験段階にある場合、異なる。
【００８０】
数値制御発振器２７からの出力信号は、正弦／余弦表２８に供給され、したがって、後者は、２つの複素信号をミキサ２０に与える。複素信号（Ｃｏｓｘ−ｉＳｉｎｘ）および（−Ｓｉｎｘ−ｉＣＯｓｘ）は、ミキサ２０において中間複素信号で乗算されて、同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑを提供する。
【００８１】
上述したように、中間試験信号上で変調された擬似乱数コードに対し３１チップの反復長を選択するということにより、１０２３チップのコード反復長を有する無線周波数信号の内在雑音を、回路試験段階において考慮することが可能になる。
【００８２】
相関段に供給された従来の中間信号ＩＦは、有用な信号より約１６ｄＢ大きい雑音を含む。したがって、雑音のない中間試験信号と比較できる値を有するために、積分器カウンタ２２によって提供された出力信号上の実信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を考慮しなければならない。通常、出力信号は、コード複製が中間試験信号コードを有する位相にあるとき、１５ｄＢと２０ｄＢの間にあるＳＮＲと共に出現する。
【００８３】
相関段の試験が、受信器の外部で生成された雑音のない無線周波数信号で実施される場合、積分器カウンタ２２が飽和する危険性がある。この理由は、無線周波数試験信号で相関段の動作を表す試験を有するために、雑音を前記信号に追加することが必要なためである。対照的に、本発明の中間試験信号では、雑音を追加する必要がないが、その理由は、積分器カウンタの出力値累積に飽和が観測されないからである。
【００８４】
受信器によって受信された無線周波数信号に依存する積分器出力信号のパワーは、式Ｐs＝（Ｃ／Ｎ0）Ｔσ2によって与えられる。式中、（Ｃ／Ｎ0）ＴのＴは１ｍｓの値を有し、信号対雑音比（ＳＮＲ）を表し、σ2 は、中間雑音パワーを表す。したがって、中間試験信号は、雑音を含む実無線周波数信号の出力パワーに対する比較可能出力パワーを有する積分器カウンタ出力信号を生成する。したがって、これにより、現実に近い閉ループ動作試験を、３１まで低減された擬似乱数コードを有する雑音のない試験信号で、相関段について実施することが可能になる。
【００８５】
試験段階の終了時には、中間信号メッセージは、データをマイクロプロセッサに供給するために、積分器カウンタ２２の各出力チャネルで復調されている。試験結果と受信データの関数として、マイクロプロセッサは、各相関段チャネルが適切に機能しているか否かを検査することができる。擬似乱数コード反復長の低減の結果、試験時間は大幅に低減され、同時に実際の動作試験に比較可能な閉ループ試験が保証される。したがって、この閉ループ試験モードにおいて、９０％を超える要素を試験することができる。
【００８６】
この閉ループ試験動作は、上記で説明したように、マイクロプロセッサ手段をプログラムする関数として、所定の時間帯において反復することができる。当然、このプログラミングは、試験信号発生器を含む相関および復調回路を有する受信器が、電池またはアキュムレータによって給電される携帯式物体に装備されているとき、有用である。この携帯物体は、当然、試験段階においても消費電力を節約する必要がある時計または携帯電話などとすることが可能である。
【００８７】
それにも関わらず、相関および復調回路を受信器に装備する動作が行われる前に、このテストを実施することを構想することが完全に可能である。そのような場合、回路の相関段の閉ループ試験は、試験ベンチ上、またはウエハ上での回路の製造ラインの端部においてさえ、実施することが可能である。
【００８８】
当然請求項によって定義された本発明の範囲から逸脱せずに、当業者が相関および復調回路の他の実施形態を構想することも可能である。通常動作モードまたは試験モードにおいて構成することができる回路は、所定のコード反復長によって変調された信号用のあらゆる受信器において使用することが可能である。中間試験信号は、回路に統合されている発生器ではなく、試験ベンチ上などに配置された試験信号発生器によって供給することが可能である。しかし、試験信号発生器は、４０程度の論理ゲートまたはフリップ・フロップしか含まないのに対し、回路は２百万に近いトランジスタを有するので、これは、回路上に小さい追加スペースしか構成しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による相関および復調回路を有する無線周波数信号受信器の概略図である。
【図２】本発明による回路の試験信号発生器の電子要素を示す概略図である。
【図３ａ】本発明による試験信号生成手段の低減したＰＲＮコード発生器の図である。
【図３ｂ】通常の動作モードと本発明による回路の相関段の各チャネルに対する試験モードにおいて構成することができるＰＲＮコード発生器の図である。
【図４】本発明による相関段のコリレータの要素を示す概略図である。
【符号の説明】
２ アンテナ
３ 無線周波数受信および整形手段
４’ 第１電子回路
４” 第２電子回路
５ クロック信号発生器
６ 相関および復調回路
７ 相関段
７’ １２のチャネル
８ コリレータ
９ 制御装置
１０ データ転送バス
１１、１１’ バッファ・レジスタ
１２ マイクロプロセッサ手段
１３ データ・バス
１４ 試験信号生成手段
１５ 試験信号発生器
１６、４６、４７、４８ マルチプレクサ
１７ 試験セレクタ
１８ 記憶手段
１９ 制御バス
２０ 搬送波ミキサ
２１ コード・ミキサ
２２ 積分器カウンタ
２３ コード弁別器
２４ コード数値制御発振器
２５ 擬似乱数コード発生器
２６ 搬送波弁別器
２７ 搬送波数値制御発振器
２８ 正弦／余弦表
３０、４０ フリップ・フロップ
３２、３４、４２、４３、４４ ＸＯＲタイプの加算器
４１、４５ 加算器
１５１、１５３ ８ビット数値制御発振器
１５２ 小さなＰＲＮ発生器
１５４ メッセージ発生器
１５５、１５６ 信号ミキサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の反復長の第１コードによって変調された信号の受信器用の相関および復調回路に関する。前記第１コードは、前記信号を送信するソースを定義する。この回路は相関段を含み、この相関段は、通常の動作モードまたは試験モードにおいて、特に前記相関段を構成するための制御手段に接続されている。通常の動作モードでは、前記段は、受信器の変調信号受信手段内で成形された変調信号に対応する中間信号を受信することを意図する。次いで、中間信号は、前記相関段のコリレータ制御ループにおいて、コード発生器によって生成された第１コード複製と相関される。
【０００２】
【従来の技術】
特に搬送波周波数に変調され、１つまたはいくつかの送信器ソースによって送信された信号には、通常、相関および復調回路において復調しなければならないメッセージを含む。送信器ソースを定義するために前記信号を変調するコードは、通常、擬似乱数コードである。この所定の反復長のコードは、受信器によって受信された信号がどの送信器ソースからきているかを認識できるように、各送信器ソースに固有である。例えば、遠隔通信分野における信号、または、ＧＰＳタイプの信号など、衛星を使用する位置決め信号とすることが可能である。
【０００３】
ＧＰＳ受信器の場合、無線周波数信号は、ゴールド・コードと呼ばれる特有の擬似乱数コードによって互いに区別される軌道に配置されたいくつかの衛星によって送信され、搬送波周波数信号上で変調されている。ゴールド・コードは、１０２３のチップで形成され、ミリ秒ごとに反復されるデジタル信号である。チップは、ビットと同様に、１または０の値を取る。すべてのゴールド・コードは、直交しているという特性を有し、したがって、これは、互いにそれらを相関させることによって、相関により０に近い値がもたらされるということを意味する。この特性により、いくつかの衛星から同時に入ってくるいくつかの無線周波数信号を、同じ受信器のいくつかの相関チャネルで独立して処理することが可能になる。
【０００４】
ＧＰＳ信号は、Ｘ、Ｙ、Ｚの位置、速度、および世界時の計算オペレーションのために、位置と時間のデータを受信器に供給する。しかし、位置と時間を決定するために、受信器は、少なくとも見える衛星４つからデータを取得しなければならない。
【０００５】
無線周波数信号など、特有のコードで変調された信号の受信器を使用する様々な分野では、特にメッセージを受信信号から抽出する受信器の部分が適切に機能することを保証しなければならない。アセンブリ前またはアセンブリ後に、前記受信器の部分について、動作試験を実施することが可能である。当然、前記受信器の部分は、一般的に動作を検査する前に、基本的な試験のいくつかの予備ステップを経ていなければならない。
【０００６】
ＧＰＳ受信器の使用中、前記受信器の動作試験は、相関段の各チャネルが適切に機能することを保証するために、実際の条件に近い状態で実施されなければならない。この動作試験が成功した場合、これにより、例えば受信器のユーザに対して、位置、速度、および時間の計算の有効性を保証することが可能になる。
【０００７】
例として、特に遠隔通信分野では、米国特許第４１００５３１号は、データ送信デバイスなど、デジタル設備のビット・エラー・レートを測定する手段を開示している。この設備は、試験する送信器によって供給され、かつ受信器によって受信された擬似乱数コード（ＰＲＮコード）試験信号を使用して試験される。試験した受信器は、相関段において、所定の長さのＰＲＮコードによって変調された信号と相関するＰＲＮコード複製を生成する。
【０００８】
この設備の１つの欠点は、符号化した試験信号が、外部送信器によって、試験のために受信器に送信されることであり、これは、試験時間を大幅に低減することができない。さらに、他の欠点は、送信された信号が、受信器の動作を表す試験を構成するために、実際の通信信号の画像でなければならないことである。これは、必然的に、しばしば生成することが困難である、試験信号について追加の雑音を有することを含む。
【０００９】
ＧＰＳタイプの受信器の分野では、米国特許第５０９３８００号は、ＧＰＳタイプの無線周波数信号を生成することができる試験装置を開示する。この装置によって生成されたこれらのＧＰＳ信号は、試験するＧＰＳ受信器によって受信されることを意図している。これを実施するために、この装置も、いくつかの衛星によって受信器に送信された符号化信号に相当する信号を生成および送信することができるように、衛星に関するデータを含む。
【００１０】
この試験装置について指摘された１つの欠点は、受信器の相関段が適切に機能していることを検査することができるように、試験信号が、衛星によって送信された無線周波数信号と同等の無線周波数信号であるということにある。これは、明らかに、相関段が適切に機能していることを検査するために、装置において生成された無線周波数信号で追加の雑音を生成することを含む。さらに、他の欠点は、受信器の動作試験時間が、擬似乱数コードすなわちゴールド・コードの反復長に依存するために、比較的長いことである。受信器が電池またはアキュムレータによって給電されるデバイスに装備されている場合、試験時間が長いことにより、前記電池または前記アキュムレータを不必要に消耗させる可能性もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、前記回路の動作を表す試験時間を可能な限り低減することができる、コードによって変調された信号に対する受信器の相関および復調回路を提供し、従来の技術の試験デバイスまたは方法の欠点を克服することにある。さらに、前記回路の動作試験を実施することによって、受信した信号の雑音に連結されているパラメータを考慮することが可能である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的は、他の目的と共に、上述した相関および復調回路によって達成され、試験段階において、前記コード発生器は、第１コードより短い第２反復コードによって変調され（第１コードによって変調された信号より迅速に相関段の閉ループ動作を表す試験を実施するように相関段に供給され）た中間試験信号での相関動作に対し、第１コードより短い第２反復コードの複製を生成するために、制御手段から制御されることを特徴とする。
【００１３】
相関および復調回路の１つの利点は、相関段の閉ループ試験時間が大幅に低減されることである。これにより、前記回路の動作状態、したがってそれを含んでいる受信器の動作状態を迅速に知ることが可能になる。
【００１４】
ＧＰＳタイプの無線周波数信号受信器の場合、相関および復調回路試験時間は、擬似乱数コード反復長がゴールド・コードに等しい場合、比較的長い可能性がある。さらに、この試験時間は、前記回路が、相関段においていくつかの相関チャネルを含む場合も長い。この理由は、中間試験信号は、回路の動作を迅速に検査するために、長さが低減されている擬似乱数コードを有する回路の相関段に供給されるからである。
【００１５】
また、無線周波数信号は雑音を含むので、低減した擬似乱数コードの長さは、この雑音を考慮するように定義することが可能である。雑音がないように生成された低減されたコードの試験信号により、パワーが雑音を含む実出力信号のパワーに近い、相関段積分器カウンタ出力信号を提供することが可能である。試験信号の擬似乱数コード反復長は３１チップであり、一方ゴールド・コードは、１０２３チップであることが好ましい。
【００１６】
これらの中間試験信号は、相関および復調回路の外側に、または、統合された試験信号生成手段によって好ましくは回路の内側に、生成されることが可能である。これらの試験信号生成手段は、相関および復調回路において、小さなスペースしか取らないが、その理由は、これらの手段は、わずかに４０ほどの論理ゲートまたはフリップ・フロップで形成されているのに対し、回路は、２百万に近いトランジスタを有するからである。これらの試験信号生成手段は、制御手段、すなわち、マイクロプロセッサ手段によってオンに切り換えられる。
【００１７】
前記試験信号生成手段は、マイクロプロセッサ手段においてプログラムされた期間にオンに切り換えられるようになっているのが有利である。前記回路が、完全な受信器に装備されているとき、前記試験信号生成手段がオンに切り換わることにより、受信器の受信手段によって、中間信号が前記回路に送信されることが防止される。したがって、試験段階において、回路は、試験信号生成手段から発振された中間試験信号のみを受信する。
【００１８】
これらの試験信号は、チャネルの同時試験のために、相関段のすべてのチャネルに等しく加えられる。マイクロプロセッサは、各チャネルのコード発生器を制御し、したがって、試験段階において、各チャネルに対し、低減された擬似乱数コードの複製を生成する。
【００１９】
完全な受信器の外部からは試験信号は提供されないことに留意されたい。対照的に、雑音のない動作検査試験信号が、従来の中間信号の代わりに、相関および復調回路に供給されることが好ましい。
【００２０】
相関および復調回路試験時間の低減は、理論的には、試験段階を迅速に実施するために、回路が変調信号受信器に装備されているときに必要である。この試験時間の低減により、受信器が、時計または電話など、携帯式物体に装備されている場合に、アキュムレータまたは蓄電池において、エネルギーを過剰に消費することを防止することができる。しかし、相関および復調回路は、雑音のない試験信号が、従来の中間信号に相当する相関段に供給されている受信器に装備される前に、試験することもできる。
【００２１】
また、ユーザは、自発的に、いつでも、受信器の相関および復調回路の完全な試験を実施することができる。
【００２２】
相関および復調回路の目的、利点、および特徴は、図面によって示した前記回路の実施形態に関する以下の記述において、より明らかになるであろう。
【００２３】
以下の記述では、相関および復調回路の実施形態について、ＧＰＳタイプの無線周波数信号受信器に関して説明する。この技術分野の当業者に知られている受信器のいくつかの要素は、前記記述においては詳細に説明しないことに留意されたい。
【００２４】
このタイプのＧＰＳ受信器では、ゴールド・コードと呼ばれる擬似乱数コードによって変調されている受信した無線周波数信号は、さらに、相関および復調回路によって復調されるメッセージを含む。したがって、少なくとも４つの衛星からのメッセージにより、回路のマイクロプロセッサ手段は、特に受信器のＸ、Ｙ、Ｚの位置、速度、および／または時間を計算することが可能になる。しかし、そのような相関および復調回路の使用は、所定の反復長のコードによって変調された信号用の他のタイプの受信器においても構想することが可能である。例えば、相関および復調回路は、遠隔通信受信器、または、所定のコードを搬送する光信号を使用する測定受信器、あるいは他の分野において使用することが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
相関および復調回路を有するＧＰＳタイプの受信器を概略的に図１に示す。これは、いくつかの衛星から発信されたＧＰＳ無線周波数信号を受信するアンテナ２と、アンテナ２によって供給された無線周波数信号を受信および整形する手段３と、受信手段３から４００ｋＨｚ程度の周波数において複素形態の中間信号ＩＦを受信する相関および復調回路６とで形成されている。
【００２６】
受信手段３において、第１電子回路４’は、まず、無線周波数信号を、１５７５４２ＧＨｚの周波数から、例えば１７９ＭＨｚの周波数に変換する。第２電子回路ＩＦ４”は、まず、ＧＰＳ信号を４．７６ＭＨｚの周波数に調整し、次いで、最終的に、４．３６ＭＨｚにおいてサンプリングすることによって、４００ｋＨｚの周波数に調整するために、二重変換を実施する。したがって、４００ｋＨｚ程度の周波数においてサンプリングおよび定量化された中間複素信号ＩＦが、相関および復調回路に供給される。したがって、中間複素信号ＩＦは、図において２ビットを表す斜線が交差している太線によって表された、同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑで形成されている。しかし、これらの中間信号ＩＦは、２ビットまたは２ｎビット（ｎは１より大きい整数）の変換が先行段において実施された場合、４ビットを超えて定義することができる。
【００２７】
周波数変換動作では、クロック信号発生器５は、無線周波数受信および整形手段３の一部を形成する。この発生器は、例えば、１７．６ＭＨｚ程度の周波数に較正されている、図示していない水晶発振器を備える。２つのクロック信号ＣＬＫとＣＬＫ１６は、回路のすべての動作をクロックするために、相関および復調回路に供給される。第１クロック周波数ＣＬＫは、４．３６ＭＨｚの値を有しており、一方第２クロック周波数は、１６分の１、すなわち、消費エネルギーを節約するために、相関段の大部分で使用される２７２．５ｋＨｚに固定することができる。
【００２８】
第１回路４’によって供給された信号は、例えば半数の場合に、４つの出力ビットとともに２つの出力ビット（＋３；＋１；−１；−３）を有する異なるパリティ（＋１および−１）の信号を与えることに留意されたい。したがって、受信器におけるＧＰＳ信号復調動作に対して、このパリティを考慮しなければならない。
【００２９】
前記相関および復調回路６は、１２のチャネル７’で形成された相関段７、各チャネルをそれぞれのバッファ・レジスタ１１に接続するデータ転送バス１０、および、各バッファ・レジスタをマイクロプロセッサ手段１２に接続するデータ・バス１３を含む。マイクロプロセッサに接続されている記憶手段１８は、マイクロプロセッサ手段１２の一部を形成し、例えば、軌道に配置されている各衛星に関するデータと、各衛星の搬送周波数および擬似乱数コード・パラメータを記憶することができる。相関および復調回路を形成するすべての要素は、シリコン基板など、１つの半導体基板上に作成することができる。
【００３０】
相関および復調回路６の入力に、試験信号発生器１５とマルチプレクサ１６を含む試験信号生成手段１４が配置されている。試験信号生成手段１４のマルチプレクサ１６は、受信手段３によって供給された中間信号ＩＦを入力に受信し、他の入力に、中間試験信号ＩＦtestを受信する。前記マルチプレクサ１６は、マイクロプロセッサ手段１２に統合されている制御手段から制御バス１９とバッファ・レジスタ１１’を介して供給された制御信号試験によって制御される。また、マルチプレクサ１６は、必要であれば、試験信号発生器１５に統合することができる。
【００３１】
制御信号試験のない通常の動作モードでは、いくつかの衛星によって送信された無線周波数信号を表す中間信号ＩＦは、マルチプレクサ１６によって、すべてのチャネル７’に対する相関段７に送信される。あるチャネルは、マイクロプロセッサ１２を介して通常の動作モードにおいて異なって構成されており、したがって、それぞれ、受信したＧＰＳメッセージを復調するために、中間信号ＩＦを使用して、見える衛星を探索する。対照的に、マイクロプロセッサ１２が試験段階をオーダするとき、マイクロプロセッサ１２は、試験制御信号を、制御バス１９を介して、特に試験信号生成手段１４に送信する。したがって、この試験段階では、試験信号発生器１５はオンに切り換えられており、試験信号試験を受信するマルチプレクサ１６は、発生器１５によって生成された中間試験信号ＩＦtestのみを相関段７に送信する。前記試験信号発生器については、図２を参照して、より詳細に説明する。
【００３２】
オンに切り換えられた後は、試験信号発生器１５は、閉ループにおいて相関段を表す試験を実施するために、従来の中間信号の代わりに、中間試験信号ＩＦtestを生成する。これらの試験信号ＩＦtestは、閉ループの試験をより迅速に実施するために、ゴールド・コードより短い反復長の擬似乱数コードで変調されている。低減された擬似乱数コードの反復長は、３１チップ、すなわち２5 −１であり、一方ゴールド・コードは、１０２３チップ、すなわち２10−１の反復長を有することが好ましい。
【００３３】
１０２３のチップでは、割合で１０００に近いチップは、無線周波数信号雑音と同等であると見なすことが可能である。したがって、低減した３１チップのコードが、雑音のない中間試験信号を相関段を表す試験に提供することができるように選択されている。
【００３４】
当然、相関および復調回路を使用する他の分野では、低減した第２擬似乱数コードの反復長は、２(n-m) −１とすることが可能であり、一方受信した信号の第１擬似乱数コードの反復長は、２n −１である。ｎとｍの数は、３より大きいｎを有する整数であり、ｍは、１とｎ−１の間の所定の値を取る。
【００３５】
試験段階では、マイクロプロセッサ１２は、試験制御信号ＴＭＳを、それぞれのチャネル７’に配置されている各試験セレクタ１７に送信する。各チャネル７’は、信号ＩＦまたはＩＦtestを受信するコリレータ８と、好ましくは、専用材料、特に衛星信号を捕捉しチャネルによって検出された前記衛星を追跡するための信号処理アルゴリズムを介して動作状態に設定する制御装置９とを含む。各試験セレクタ１７は、それぞれのコリレータ８に接続されており、特に擬似乱数コード発生器を構成するために、命令ＣＳを前記コリレータに供給するタスクを有する。これについては、図３ｂを参照して、より詳細に説明する。
【００３６】
通常の動作では、セレクタ１７によってコリレータ８に送信される命令ＣＳはなく、これは、コード発生器が、ゴールド・コードに等しい反復長を有するコード複製を生成することを意味する。しかし、試験段階では、マイクロプロセッサ１２の指令で直ちにセレクタ１７は、コード発生器を構成するための命令ＣＳを送信し、したがって、ゴールド・コードより短い反復長を有する擬似乱数コード複製を生成する。したがって、この低減された擬似乱数コードは、試験段階において、中間試験信号に関して変調された擬似乱数コードでなければならない。
【００３７】
制御信号ＴＭＳは、理論的には、通常の動作または様々な試験モードの２ビットの制御ワードとして定義されている。ＴＭＳが２進デジットで００に等しい場合、試験命令ＣＳは、通常の動作に対しては送信されない。ＴＭＳが２進デジットで１１に等しい場合、相関段７のすべてのチャネル７’が適切に機能し、中間試験信号ＩＦtestが入力に導入されていることを検査するために、閉ループ試験モードが課される。ＴＭＳが２進デジットで０１に等しい場合、各チャネルのコリレータ・モジュール８の試験を、マイクロプロセッサ１２によって制御された、図示していない試験ベクトル発生器を介して実施することができる。ＴＭＳが２進デジットで１０に等しい場合、各チャネルの制御装置モジュール９の試験を、試験ベクトル発生器を介して実施することができる。本発明では、信号ＴＭＳは、００または１１の値を取ることが好ましい。
【００３８】
図示していない代替実施形態では、すべてのセレクタ１７は、マイクロプロセッサ手段１２の一部を形成することができる。同様に、各コリレータ８に対する命令ＣＳは、バス１０と１３を介して通過させることができる。
【００３９】
セレクタ１７が命令ＣＳを送信するのと同時に、マイクロプロセッサ１２は、バス１０と１３を介して、探索する擬似乱数コードと、中間試験信号の搬送波周波数に関するパラメータを送信する。これらのパラメータは、試験段階においてすべてのチャネル７’を構成するために送信される。これは、通常の動作でも行われるが、各チャネルに対して独立して行われる。しかし、試験段階では、パラメータは、すべてのチャネルに対して同じであり、したがって、低減された固有の擬似乱数コードを有する中間試験信号ＩＦtestは、すべてのチャネルにおいて同時に同一の方式で処理される。
【００４０】
通常の動作において上記で示したように、各チャネルのレジスタ１１は、マイクロプロセッサ１２と、各相関チャネル７’に対してそれと関連付けられている記憶手段１８とから発信された構成データまたはパラメータを受信することができる。レジスタ１１を介して、ＧＰＳメッセージに関するデータ、ＰＲＮコードの状態、ドップラー効果に関する周波数の増分、擬似距離、および他のデータを、相関および特定の衛星を自動追跡した後、マイクロプロセッサ１２に送信することができる。
【００４１】
試験段階では、前記レジスタ１１は、閉ループ試験の結果、ならびに、マイクロプロセッサによって処理されるメッセージを受信する。したがって、試験後、マイクロプロセッサは、通常の動作において相関および復調回路を設定する前に、すべての相関チャネルが、外部とは無関係に、正確に動作しているか否かを検査することができる。
【００４２】
また、これらのレジスタ１１は、衛星の捕捉と追跡動作中に使用することになる相関段中に、必ずしも自動的にマイクロプロセッサ１２に転送せずに、データを累積することができることに留意されたい。
【００４３】
代替実施形態では、レジスタのブロックに配置されたあるデータが各チャネルに共通である場合、相関段のすべてのチャネル７’に対してレジスタ１１の１つのブロックを共用することが可能である。
【００４４】
各チャネル７’が、すべての衛星の捕捉と追跡の段階に対して、制御装置９を含む場合、マイクロプロセッサ１２はサイズを低減することが可能である。このマイクロプロセッサ１２は、例えば、ＥＭ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｍａｒｉｎ ＳＡ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄによる、８ビットのＣｏｏｌＲＩＳＣ−８１６マイクロプロセッサとすることが可能である。しかし、３２ビットのマイクロプロセッサなど、より大きな寸法のマイクロプロセッサを使用して、各チャネルに制御装置９を配置することを回避することができる。このより大きなサイズのマイクロプロセッサは、そのような場合、通常の動作と本発明による試験段階において、すべての衛星の捕捉と追跡の手順タスクを処理しなければならない。
【００４５】
図２は、試験信号発生器１５を形成する異なるユニットの概略図である。この試験信号発生器は、以前に説明したように、マイクロプロセッサの指令でオンに切り換る。オンに切り換るとすぐに、閉ループにおいて試験する相関段に導入される中間試験信号ＩＦtestが生成される。雑音のない中間試験信号ＩＦtestは、受信器内で成形された無線周波数信号から抽出された中間信号と同じ方式で設計されなければならない。しかし、中間試験信号または代用信号は、相関段の試験時間を低減するために、ゴールド・コードより短い長さの擬似乱数コードで変調されなければならない。
【００４６】
試験信号発生器１５は、クロック信号ＣＬＫによってクロックされたコード用の８ビット数値制御発振器（ＮＣＬ）１５１と、小さなＰＲＮコード発生器１５２と、メッセージ発生器１５４と、クロック信号ＣＬＫによってクロックされた搬送波周波数用の８ビット数値制御発振器（ＮＣＯ）１５３と、２つの信号ミキサ１５５および１５６とを含む。２つの８ビット発振器１５１と１５３は、２8 によって分周された４．３６ＭＨｚのクロック周波数ＣＬＫによって定義された１７ｋＨｚ程度の周波数分解能を有する。
【００４７】
試験段階では、２つの８ビット数値制御発振器１５１と１５３は、それぞれ、マイクロプロセッサから８ビット２進ワードを受信する。第１発振器１５１は、後続する小さなＰＲＮコード発生器１５２をクロックするために、クロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫを生成するコードの増分を受信する。第２発振器１５３は、搬送波信号を生成する搬送波周波数の増分を受信する。その一方は同相信号であり、他方は４分の１位相信号である。搬送波周波数の値は、相関段の閉ループ試験に対しては、あまり重要ではない。したがって、この搬送波周波数は、従来の中間信号と同様の４００ｋＨｚの値またはそれより低い値を取ることができる。
【００４８】
図３ａにより詳細に示した小さなＰＲＮコード発生器１５２は、低減した反復長の擬似乱数コードを生成するために、発振器１５１からクロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫを受信する。このコードの反復長は、下記で説明するように、３１、すなわち２5−１であることが好ましい。
【００４９】
クロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫの周波数は、数値制御発振器１５１の入力に導入されたコード増分の関数である。コード増分が値２４に固定されている場合、これは、２進デジットで１１０００であり、クロック周波数ＰＲＮ−ＣＬＫは、１７ｋＨｚの２４倍、すなわち４０８ｋＨｚに等しい。コード増分は、当然、通常動作において相関段コード発生器に対し、１．０２３ＭＨｚの周波数に近似するように、より高く固定することができる。しかし、周波数ＰＲＮ−ＣＬＫの４０８ｋＨｚの値は、試験段階を、通常動作において前記相関段の実際の処理に近似させることが可能であるように選択されている。
【００５０】
相関段の出力信号は、図４に関して説明するように、有用な信号よりほぼ１６ｄＢ大きい雑音を含む従来の中間信号であるか、または相関段の入力において供給された雑音のない中間試験信号であるかに関わらず、同等でなければならない。目的は、雑音のない試験信号で、実際に近い状態で、相関段を迅速に試験するために、固有の無線周波数信号の雑音を考慮することである。
【００５１】
従来の中間信号と同様の中間試験信号を提供するために、メッセージは、搬送波周波数信号上に５０Ｈｚの周波数で配置されなければならない。これにより、マイクロプロセッサは、各チャネルが正しいメッセージの復調を行なったかどうかを試験の終了時に検査することが可能になる。これを実施するために、メッセージ発生器１５４は、５０Ｈｚ（モジュロ２０エポック）のメッセージを与えるために、エポック信号（１ｍｓ）によってクロックされる。
【００５２】
メッセージ発生器１５４からのメッセージと小さなＰＲＮ発生器１５２からの低減ＰＲＮコードはミキサ１５５で混合される。また、このミキサ１５５の出力は、中間試験信号ＩＦtestを生成するために、ミキサ１５６のループ搬送波上で混合または変調される。
【００５３】
図３ａは、小さな擬似乱数コード発生器１５２をより詳細に示す。前記発生器の構造は、この技術分野の当業者にはよく知られている。これは、３１のコード長を生成しなければならないので、エンコーダＧ1SとエンコーダＧ2Sに、参照ＦＦと各フリップ・フロップの数によって定義された一連の５つのフリップ・フロップ３０を含む。各フリップ・フロップ３０の状態転送は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、フリップ・フロップＦＦ１からフリップ・フロップＦＦ５まで生成される。
【００５４】
第１エンコーダＧ1Sにおいて、フリップ・フロップ３０（ＦＦ３とＦＦ５）は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器３４に追加された出力を有する。加算器３４の出力は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、最後のフリップ・フロップＦＦ５の出力において第１符号化信号Ｇ1Sを生成するために、フリップ・フロップＦＦ１に導入される。
【００５５】
第２エンコーダＧ2Sにおいて、フリップ・フロップ３０のＦＦ２からＦＦ５は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器３２に追加された出力を有する。加算器３２の出力は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、最後のフリップ・フロップＦＦ５の出力において第２符号化信号Ｇ2Sを生成するために、フリップ・フロップＦＦ１に導入される。
【００５６】
また、第１符号化信号Ｇ1Sと第２符号化信号Ｇ2Sは、小さなＰＲＮコード発生器１５２からの出力信号に相当する符号化信号ＧS を生成するために、ＸＯＲタイプの加算器３３において追加される。
【００５７】
図３ｂは、相関段の各コリレータにおいて使用される従来の擬似乱数コード発生器２５を示す。この発生器の構造は、通常動作においてゴールド・コード複製を生成する目的で、この技術分野の当業者にはよく知られている。しかし、このコード発生器２５はまた、試験段階において前記発生器を構成することができるように、マルチプレクサ４６から４８を含む。試験段階では、このコード発生器２５は、試験信号発生器において生成された擬似乱数コード複製、すなわち３１（２5 −１）の反復長を有するコードを生成するように構成されなければならない。
【００５８】
擬似乱数コード発生器２５には、参照番号ＦＦと各フリップ・フロップの数によって定義された１０のフリップ・フロップ４０が直列に配置されている第１エンコーダＧ1 と、やはり１０のフリップ・フロップが直列に配置されている第２エンコーダＧ2と、特定の衛星コードを定義するための時間シフト・セレクタＧ2（ＴＡＰセレクタ）が含まれている。通常の動作では、エンコーダＧ1 のフリップ・フロップＦＦ３とＦＦ１０は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器４１において追加された出力を有する。フリップ・フロップＦＦ１０からの出力信号は、命令ＣＳが前記マルチプレクサ４６に適用されていない場合、自由にマルチプレクサ４６を通過する（図では点線で示されている）。加算器４１の出力は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、最後のフリップ・フロップＦＦ１０の出力において第１符号化信号Ｇ1 を生成するために、フリップ・フロップ４０ＦＦ１の入力に導入される。通常の動作におけるこのクロック信号ＰＲＮ−ＣＬＫは、約１．０２３ＭＨｚの値を有するが、試験段階では、中間試験信号の関数として、約４０８ｋＨｚの値を有さなければならない。
【００５９】
試験段階では、命令ＣＳがマルチプレクサ４６に課され、したがって、フリップ・フロップ４０のＦＦ３とＦＦ５の出力のみが、加算器４１において追加される。この構成は、図３ａを参照して説明したように、出力信号Ｇ1Sを生成するエンコーダＧ1Sに対応する。
【００６０】
エンコーダＧ2では、フリップ・フロップＦＦ２、ＦＦ３、ＦＦ６、ＦＦ８、ＦＦ９、およびＦＦ１０は、それぞれ、ＸＯＲタイプの加算器４２において追加された出力を有する。加算器４２の出力は、マルチプレクサ４７を介して、第１フリップ・フロップ４０ＦＦ１の入力に導入される。通常の動作では、マルチプレクサ４２の出力は、命令ＣＳが前記マルチプレクサ４７に与えられていない場合、自由にマルチプレクサ４７を通過する（図では点線で示している）。したがって、第２符号化信号Ｇ2 は、各クロック・ストロークＰＲＮ−ＣＬＫにおいて、第２エンコーダＧ2 の最終フリップ・フロップ４０ＦＦ１０の出力において生成される。
【００６１】
エンコーダＧ2 のフリップ・フロップＦＦ２からＦＦ５の出力は、ＸＯＲタイプの加算器４５に導入され、その出力は、マルチプレクサ４７への入力に配置されている。試験段階では、命令ＣＳがマルチプレクサ４７に加えられ、したがって、加算器４５の出力は、加算器４２の出力の代わりに、第１フリップ・フロップＦＦ１の入力に導入される。この構成は、図３ａを参照して説明したように、出力信号Ｇ2Sを生成するエンコーダＧ2Sに対応する。
【００６２】
セレクタＧ2は、所定の衛星の特有コードを生成する第２エンコーダＧ2のフリップ・フロップ４０ＦＦ３とＦＦ７など、１０のフリップ・フロップ４０の中から選択された２つのフリップ・フロップからの出力信号を追加するＸＯＲタイプの加算器４３を特に含む。また、セレクタＧ2 の加算器４３による追加は、この技術分野の当業者にはよく知られているある遅延を生成する。
【００６３】
この加算器４３の出力は、命令ＣＳが前記マルチプレクサ４８に加えられていない場合、自由にマルチプレクサ４８を通過する（図では点線で示されている）。したがって、通常の動作では、セレクタＧ2 の出力は、出力信号Ｇを与えるために、ＸＯＲタイプの加算器４４に出力Ｇ1 と共に追加することができる。この場合、出力Ｇは、所定の衛星に特有のゴールド・コード複製の生成を定義する。
【００６４】
試験段階では、命令ＣＳがマルチプレクサ４８に加えられており、したがって、出力Ｇ1とＧ2のみが、図３ａを参照して説明した信号ＧS に相当する信号を生成するために、加算器４４に追加される。
【００６５】
図４は、この技術分野の当業者にはよく知られている相関段のコリレータの様々な電子要素を示す。このコリレータの様々な要素に関するより詳細については、読者は、Ｐｈｉｌｉｐ Ｗａｒｄと編集者Ｅｌｌｉｏｔｔ Ｄ．Ｋａｐｌａｎ（Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、ＵＳＡ１９９６）ＩＳＢＮ編集番号０−８９００６−７９３−７による本「ＵｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇＧＰＳ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の第５章から引用した教示、特に大きな線で描かれている図４のすべての要素を示す図５．８と５．１３を参照することが可能である。図では、斜線が入っている太く示した線は、ある数の平行ビットを定義することに留意されたい。
【００６６】
試験段階では、相関段チャネルのすべてのコリレータは、相関および復調回路の動作を表す試験に対して、同じ方式で構成されている。以下の記述では簡単化のために、コリレータの１つのみについて説明する。
【００６７】
コリレータは、搬送波ミキサ２０、コード・ミキサ２１、積分器カウンタ２２、コード弁別器２３および搬送波弁別器２６、コード２４および搬送波２７用の数値制御発振器、擬似乱数コード発生器２５と搬送波用の正弦／余弦表２８を含む。
【００６８】
まず、搬送波ミキサ２０は、１つの入力において、点線で示した通常動作の中間信号ＩＦか、または試験段階の中間試験信号ＩＦtestを受信する。これらの中間信号は、複素信号である。すなわち、式（Ｉ＋ｉＱ）による同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑで形成されている。ミキサ２０に到達する信号の選択は、上記で説明したように、マイクロプロセッサ制御手段によって加えられる。これらの中間信号は、ＰＲＮコード制御ループと搬送波制御ループにおいて処理される。
【００６９】
ミキサ２０では、一方では、中間複素信号から同相信号Ｉを抽出するために、内部に生成された搬送波複製の余弦マイナスｉかける正弦によって、中間信号ＩＦtestを乗算し、他方では、中間信号から４分の１位相信号Ｑを抽出するために、内部に生成された搬送波複製のマイナス正弦マイナスｉかける余弦によって、中間信号ＩＦtestを乗算する。
【００７０】
この搬送波相関動作後、信号ＩとＱは、内部に生成された搬送波複製と同等のＰＲＮコードを見つけるために、コード・ミキサ２１に入力される。同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑは、４つの出力信号ＩE、ＩL、ＱE、およびＱLを与えるために、それぞれ、一方では、ＰＲＮコードの早期複製Ｅによって乗算され、他方では、ＰＲＮコードの後期複製Ｌによって乗算される。各相関段チャネルにおいて、チップの半分だけ離れて配置されている早期複製と後期複製のみが、中間パンクチュアル複製を考慮せずに、維持されている。
【００７１】
４つの相関信号ＩE、ＩL、ＱE、およびＱLは、事前検出要素である積分器カウンタ２２に入力される。積分器カウンタ２２の４つの出力値ＩES、ＩLS、ＱES、およびＱLSは、ゴールド・コードの完全サイクルに対応する１０ビットによって表されている。しかし、８つの最上位ビットのみが、コードおよび搬送波制御ループにおいて使用される。
【００７２】
通常の動作では、出力値ＩES、ＩLS、ＱES、およびＱLSの完全なセットは、各ミリ秒または各エポック後に取得されるが、その理由は、コード反復長は、１．０２３ＭＨｚのコード・クロック周波数を有する１０２３チップであるからである。対照的に、コード反復長が３１チップに低減され、コード・クロック周波数が４０８ｋＨｚである試験段階では、出力値の完全なセットは、ほぼ各７６μｓ後に取得される。この７６μｓの値は、３１を４０８ｋＨｚによって割った値に相当する。
【００７３】
通常動作または試験段階おいて、完全なセットを提供するために、積分器カウンタ２２は、各コード・シーケンスの開始または終了に続いて、カウンティングを開始する。したがって、コード反復長比すなわち１０２３／３１によって乗算された積分時間比すなわち（１ｍｓ／７６μｓ）に相当する出力値を取得するための時間利得を推定することが可能である。相関および復調回路の閉ループ試験に対する時間利得は、擬似乱数コードが１０２３の反復長を有する場合、達成された試験時間の約４３５分の１である。この利得は、コード・クロック周波数が、試験段階において１０２３ＭＨｚに固定されている場合、１０００分の１にすることさえできるが、その理由は、積分時間が７６μｓから約３１μｓになるからである。
【００７４】
擬似パンクチュアル値に相当する２つの他の出力値ＩPSとＱPSは、値ＩPSに対しては２つの出力信号ＩESとＩLSを追加し、値ＱPSに対しては２つの信号ＱESとＱLSを追加することによって取得される。
【００７５】
ＰＲＮコード制御ループでは、４つの出力信号ＩES、ＩLS、ＱES、およびＱLSは、前記出力信号に対するエネルギー計算オペレーションを実施するコード弁別器２３に導入される。１６サイクルなど、ある数の積分サイクル中の値累積は、コード弁別器２３において実施される。この弁別器２３は、フィルタも含み、ろ過したコード位相ループ増分を、コード数値制御発振器（ＮＣＯ）２４に供給する。この位相ループ増分により、位相を調節して、コード複製を生成することが可能になる。したがって、この発振器２４は、弁別器２３から、例えばろ過した２８ビットの２進ワードを受信する。
【００７６】
探索手順の開始時には、コード位相増分ＩＮＣＲ−Ｃは、発振器２４が提供しなければならないコード・クロック周波数の開始値を固定するために、マイクロプロセッサおよびパラメータ入力および出力レジスタを介して提供される。当然、この増分ＩＮＣＲ−Ｃの値は、回路が通常動作モードまたは試験段階である場合、異なる。
【００７７】
クロック周波数信号ＰＲＮ−ＣＬＫは、擬似乱数コードの早期複製と後期複製の生成をクロックするために、ＰＲＮコード発生器２５に供給される。命令ＣＳがコード発生器２５に加えられている場合、これは、発生器が、３１の反復長を有するコード複製を生成するために、試験段階において構成されていることを意味する。同様に、試験段階では、数値制御発振器２４に供給された増分ＩＮＣＲ−Ｃは、発振器の出力におけるクロック周波数ＰＲＮ−ＣＬＫが、４０８ｋＨｚの値を有することが好ましいというものである。
【００７８】
搬送波制御ループでは、擬似パンクチュアル出力信号ＩPSとＱPSは、搬送波弁別器２６に入力される。値累積は、搬送波弁別器２６において、１６サイクルなど、ある数の積分サイクル中に実施される。この弁別器２６は、フィルタも含み、ろ過した搬送波ループ増分を搬送波数値制御発振器（ＮＣＯ）２７に供給する。この搬送波ループ増分により、周波数を調節して、搬送波複製を生成することが可能になる。したがって、この発振器２７は、弁別器２６から、ろ過した２４ビットの２進ワードを受信する。
【００７９】
探索手順の開始時におけるコード制御ループについては、周波数増分ＩＮＣＲ−Ｐは、特にマイクロプロセッサを介して入力される。周波数増分ＩＮＣＲ−Ｐにより、発振器２７によって生成された搬送波周波数を、初めに、中間信号の搬送波周波数に対する比較値に固定することが可能になる。当然、この増分ＩＮＣＲ−Ｐの値は、回路が通常動作モードまたは試験段階にある場合、異なる。
【００８０】
数値制御発振器２７からの出力信号は、正弦／余弦表２８に供給され、したがって、後者は、２つの複素信号をミキサ２０に与える。複素信号（Ｃｏｓｘ−ｉＳｉｎｘ）および（−Ｓｉｎｘ−ｉＣＯｓｘ）は、ミキサ２０において中間複素信号で乗算されて、同相信号Ｉと４分の１位相信号Ｑを提供する。
【００８１】
上述したように、中間試験信号上で変調された擬似乱数コードに対し３１チップの反復長を選択するということにより、１０２３チップのコード反復長を有する無線周波数信号の内在雑音を、回路試験段階において考慮することが可能になる。
【００８２】
相関段に供給された従来の中間信号ＩＦは、有用な信号より約１６ｄＢ大きい雑音を含む。したがって、雑音のない中間試験信号と比較できる値を有するために、積分器カウンタ２２によって提供された出力信号上の実信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を考慮しなければならない。通常、出力信号は、コード複製が中間試験信号コードを有する位相にあるとき、１５ｄＢと２０ｄＢの間にあるＳＮＲと共に出現する。
【００８３】
相関段の試験が、受信器の外部で生成された雑音のない無線周波数信号で実施される場合、積分器カウンタ２２が飽和する危険性がある。この理由は、無線周波数試験信号で相関段の動作を表す試験を有するために、雑音を前記信号に追加することが必要なためである。対照的に、本発明の中間試験信号では、雑音を追加する必要がないが、その理由は、積分器カウンタの出力値累積に飽和が観測されないからである。
【００８４】
受信器によって受信された無線周波数信号に依存する積分器出力信号のパワーは、式Ｐs＝（Ｃ／Ｎ0）Ｔσ2によって与えられる。式中、（Ｃ／Ｎ0）ＴのＴは１ｍｓの値を有し、信号対雑音比（ＳＮＲ）を表し、σ2 は、中間雑音パワーを表す。したがって、中間試験信号は、雑音を含む実無線周波数信号の出力パワーに対する比較可能出力パワーを有する積分器カウンタ出力信号を生成する。したがって、これにより、現実に近い閉ループ動作試験を、３１まで低減された擬似乱数コードを有する雑音のない試験信号で、相関段について実施することが可能になる。
【００８５】
試験段階の終了時には、中間信号メッセージは、データをマイクロプロセッサに供給するために、積分器カウンタ２２の各出力チャネルで復調されている。試験結果と受信データの関数として、マイクロプロセッサは、各相関段チャネルが適切に機能しているか否かを検査することができる。擬似乱数コード反復長の低減の結果、試験時間は大幅に低減され、同時に実際の動作試験に比較可能な閉ループ試験が保証される。したがって、この閉ループ試験モードにおいて、９０％を超える要素を試験することができる。
【００８６】
この閉ループ試験動作は、上記で説明したように、マイクロプロセッサ手段をプログラムする関数として、所定の時間帯において反復することができる。当然、このプログラミングは、試験信号発生器を含む相関および復調回路を有する受信器が、電池またはアキュムレータによって給電される携帯式物体に装備されているとき、有用である。この携帯物体は、当然、試験段階においても消費電力を節約する必要がある時計または携帯電話などとすることが可能である。
【００８７】
それにも関わらず、相関および復調回路を受信器に装備する動作が行われる前に、このテストを実施することを構想することが完全に可能である。そのような場合、回路の相関段の閉ループ試験は、試験ベンチ上、またはウエハ上での回路の製造ラインの端部においてさえ、実施することが可能である。
【００８８】
当然請求項によって定義された本発明の範囲から逸脱せずに、当業者が相関および復調回路の他の実施形態を構想することも可能である。通常動作モードまたは試験モードにおいて構成することができる回路は、所定のコード反復長によって変調された信号用のあらゆる受信器において使用することが可能である。中間試験信号は、回路に統合されている発生器ではなく、試験ベンチ上などに配置された試験信号発生器によって供給することが可能である。しかし、試験信号発生器は、４０程度の論理ゲートまたはフリップ・フロップしか含まないのに対し、回路は２百万に近いトランジスタを有するので、これは、回路上に小さい追加スペースしか構成しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による相関および復調回路を有する無線周波数信号受信器の概略図である。
【図２】本発明による回路の試験信号発生器の電子要素を示す概略図である。
【図３ａ】本発明による試験信号生成手段の低減したＰＲＮコード発生器の図である。
【図３ｂ】通常の動作モードと本発明による回路の相関段の各チャネルに対する試験モードにおいて構成することができるＰＲＮコード発生器の図である。
【図４】本発明による相関段のコリレータの要素を示す概略図である。
【符号の説明】
２ アンテナ
３ 無線周波数受信および整形手段
４’ 第１電子回路
４” 第２電子回路
５ クロック信号発生器
６ 相関および復調回路
７ 相関段
７’ １２のチャネル
８ コリレータ
９ 制御装置
１０ データ転送バス
１１、１１’ バッファ・レジスタ
１２ マイクロプロセッサ手段
１３ データ・バス
１４ 試験信号生成手段
１５ 試験信号発生器
１６、４６、４７、４８ マルチプレクサ
１７ 試験セレクタ
１８ 記憶手段
１９ 制御バス
２０ 搬送波ミキサ
２１ コード・ミキサ
２２ 積分器カウンタ
２３ コード弁別器
２４ コード数値制御発振器
２５ 擬似乱数コード発生器
２６ 搬送波弁別器
２７ 搬送波数値制御発振器
２８ 正弦／余弦表
３０、４０ フリップ・フロップ
３２、３４、４２、４３、４４ ＸＯＲタイプの加算器
４１、４５ 加算器
１５１、１５３ ８ビット数値制御発振器
１５２ 小さなＰＲＮ発生器
１５４ メッセージ発生器
１５５、１５６ 信号ミキサ
Claims (8)
- 複数の衛星からの信号を受信する受信器 (1) において、各衛星からの前記信号の変調が、所定の反復長を有し且つ対応する衛星を定める第１コードでもって行われ、その変調をされた変調信号を受け整形して中間信号 (IF) を与える変調信号受信手段 (3) が含まれており、前記受信器 (1) において前記中間信号 (IF) を受ける相関および復調回路(6)であって、
相関段(7)を含み、
前記相関段 (7) に接続されていて、前記相関段 (7) を、通常動作モード用，試験モード用に異ならせて構成する制御手段 (12) を含み、
前記相関段(7)は、通常動作時には、通常動作における相関動作のために前記中間信号(IF)を受け、
前記試験モードにおいて、前記変調信号受信手段 (3) からの中間信号 (IF) の代わりに、中間試験信号 (IF test ) を、前記相関段 (7) に供給する試験信号発生器 (15) を含み、前記中間試験信号 (IF test ) は、前記第１コードより短い反復長の第２コードによって変調されており、
前記相関段 (7) には、コード発生器 (25) を含むコリレータ (8) をそれぞれ有する幾つかのチャネル (7') が含まれ、前記コード発生器 (25) は、通常動作時には前記第１コードの複製を、そして、試験モード時には前記第２コードの複製を供給し、
前記相関段 (7) は、通常動作時には、前記変調信号受信手段 (3) からの中間信号 (IF) と、前記コード発生器 (25) による前記第１コードの前記複製とを相関させる動作を、複数の衛星が同時に捕捉および追跡可能である状態で行うように構成され、一方、試験モード時には、前記コード発生器 (25) の全てが同一の第２コードの複製を発生するように構成され、前記相関段 (7) の前記チャネル (7') の全てが、前記試験信号発生器 (15) からの前記中間試験信号 (IF test ) を受け、前記チャネル (7') の全てについて相関動作が適切に機能することを同時に検査できるようにされている、ことを特徴とする相関および復調回路。 - 請求項１に記載の相関および復調回路において、複数の衛星から無線周波数信号を受信するよう構成され、
前記第１コードは、衛星ごとに異なる第１擬似乱数コードであり、
前記試験信号発生器(15)が、試験モードにおいて、前記第１擬似乱数コードより短い反復長の第２擬似乱数コードによって変調された中間試験信号(IFtest)を供給し、
前記各コード発生器(25)が、試験モードにおいて、前記第２擬似乱数コードの複製を、前記試験信号での相関動作のために生成するように、構成されている、ことを特徴とする相関および復調回路。 - 請求項２に記載の相関および復調回路において、前記試験信号発生器(15)が、試験モードにおいて、前記第２擬似乱数コードによって変調された搬送波周波数試験信号を生成する、ことを特徴とする相関および復調回路。
- 請求項３に記載の相関および復調回路において、前記制御手段 (12) がマイクロプロセッサ手段であり、前記相関段の各チャネルの前記コード発生器(25)と協働して、前記第１擬似乱数コードまたは前記第２擬似乱数コードの反復長の関数として、事前検出要素積分時間を定める、ことを特徴とする相関および復調回路。
- 請求項２または３に記載の相関および復調回路において、前記制御手段 (12) がマイクロプロセッサ手段であり、
前記試験信号発生器(15)には、第２擬似乱数コード発生器(152)と、前記マイクロプロセッサ手段により供給された第１の２進ワードに基づいてクロック信号(PRN-CLK)を前記第２擬似乱数コード発生器(152)に供給する第１数値制御発振器(151)と、前記マイクロプロセッサ手段によって提供された第２の２進ワードに基づいて搬送波周波数信号を生成するための第２数値制御発振器(153)とが含まれ、前記第２擬似乱数コードは前記搬送波周波数信号上で変調されており、前記試験信号発生器(15)には、搬送波周波数信号上で変調されているメッセージ信号のメッセージ発生器(154)が含まれており、試験メッセージ・データが、相関段の閉ループ動作試験段階検査のために、前記マイクロプロセッサ手段に供給される、ことを特徴とする相関および復調回路。 - 請求項５に記載の相関および復調回路において、 前記第２擬似乱数コードが、３１に等しい反復長を有し、一方、無線周波数信号の前記第１擬似乱数コードが、１０２３に等しい反復長を有する、ことを特徴とする相関および復調回路。
- 請求項２に記載の相関および復調回路において、前記相関段(7)には、チャネルごとに制御装置 (9) が含まれ、各制御装置 (9) は、通常動作モードまたは試験モードにおけるコード発生器(25)用の位相および／または周波数パラメータの調整のために、すべての同期化タスクにおいてデジタル信号を処理するアルゴリズムを実施するように、コリレータ(8)に接続されている、ことを特徴とする相関および復調回路。
- 請求項３に記載の相関および復調回路において、前記相関段(7)の各チャネルのコリレータ(8)が、当該コリレータに供給された中間信号の搬送波周波数の関数として、通常動作モードまたは試験モードにおいて、搬送波周波数信号の複製を生成する手段(27, 28)を含む、ことを特徴とする関および復調回路。
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