JP4233311B2 - 電波時計、標準電波受信方法および電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、時刻情報を含む標準電波を受信する標準電波受信方法、受信された標準電波に含まれる時刻情報に基づいて時刻を修正する電波時計、および電波時計が内蔵された電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
ドイツ、イギリス、アメリカ、日本などの国では、数10kHz程度の周波数を搬送波として時刻情報を送信するいわゆる長波標準電波を送信しており、近年この標準電波を用いた電波修正時計が普及してきている。長波標準電波は、データが2進法で送信されている点以外、搬送波の周波数や、データの“0”、“1”などを表すパルス波形が国ごとで異なっている。
【0003】
従来の電波修正時計として長波標準電波を受信して時刻修正をおこなう電波修正機能付き時計が、たとえば下記特許文献1に開示されている。特許文献1にも示されるように、一定時間ごとに動作し、定期的に標準電波を受信して時刻修正をおこなうものである。具体的には、時刻情報を受信する受信手段が計時手段から出力される受信動作信号に基づく受信許可信号のタイミング制御を受けて標準電波の受信をおこなっている。
【0004】
図9は、標準電波(日本)の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。図9において、時刻データの送信は、1bit/秒で1分間を1フレームとしており、このフレーム内に「分」、「時」、1月1日からの「積算日」、「年」下2桁、「曜」などの情報が含まれている。
【0005】
また送信されるデータは“0”、“1”の他に“P”コードというマーカーが含まれている。上記各々の波形は図10〜図12に示すとおりである。この“P”コードは1フレームに数カ所あり、正分(0秒)、9秒、19秒、29秒、39秒、49秒、59秒に出現する。この“P”コードが続けて現れるのは1フレーム中、59秒、0秒の時、1回だけで、この続けて現れる位置が正分位置となる。すなわち、分・時データなどの時刻データはこの正分位置を基準としてフレーム中の位置が決まっているため、時刻データを取り出すためには、まずこの正分位置の検出をおこなう必要がある。その後、1秒ごとに送信されてくるビットごとに、図10〜図12に示した3種類のうちのどの波形であるかを検出する。
【0006】
この図10〜図12に示す3種類の波形を判別するには、図中の破線で示すように2時点(TA、TB)でのサンプリングをおこない、それぞれの時点での“High”または“Low”の状態を調べるのが従来の方法である。具体的には、TAとTBが、それぞれ“High”と“High”であれば、図10に示すように“0”の波形であり、TAとTBが、それぞれ“High”と“Low”であれば、図11に示すように“1”の波形であり、TAとTBが、それぞれ“Low”と“Low”であれば、図12に示すように“P”の波形となる。
【0007】
また図13は、標準電波(米国)の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。図9に示した日本の標準電波の送信データのフォーマットと比較すると、「分」、「時」、「積算日」に関しては同じフォーマットである。また、“P”コードに関しても同じである。
【0008】
また図14〜図16は、米国の標準電波の3種類の波形をそれぞれ示しており、日本の標準電波の3種類の波形と比較すると、異なっていることがわかる。ただし、図中の破線で示すように2時点(TA、TB)でのサンプリングをおこない、それぞれの時点での“High”または“Low”の状態を調べることで、日本の標準電波と同様に、3種類の波形を判別することができる。
【0009】
具体的には、TAとTBが、それぞれ“High”と“High”であれば、図14に示すように“0”の波形であり、TAとTBが、それぞれ“Low”と“High”であれば、図15に示すように“1”の波形であり、TAとTBが、それぞれ“Low”と“Low”であれば、図16に示すように“P”の波形となる。
【0010】
また、判別された“0”、“1”、“P”を元に時刻データを抽出する方法については、本発明の出願人と同一の出願人の出願による、たとえば下記特許文献2に開示されている。
【0011】
【特許文献1】
特開平8−201546号公報
【特許文献2】
特開平11−304973号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電波時計では、標準電波を実際に受信する場合に、受信回路の出力は、電界強度および信号成分とノイズ成分の比(以下、S/N)に大きく左右される場合が多い。受信回路は、強電界強度またはS/Nの良い環境下では図10〜図12または図14〜図16の送信波形に非常に近い復調結果を出力することができるが、弱電界強度になり、受信しようとしている信号成分と環境ノイズなどのノイズ成分との差が少なくなってくると、所望する受信回路の出力は得られにくくなる。
【0013】
その結果、図17に示すような日本の標準電波の送信波形とは異なった復調結果や、図18に示すような日本および米国の標準電波の送信波形とは異なった復調結果や、図19に示すような、たとえばスパイク状の短いパルス形状のミス波形1900が出力されてしまう。
【0014】
従来の方法でこのミス波形をサンプリングするとサンプリング位置によっては、エラー信号であることが認識されない場合がある。具体的には、図18の場合には、TAとTBが、それぞれ“Low”と“Low”となり、“P”の波形と判別されてしまう場合がある。この場合に、再度受信し直されることなく、誤ったデータが検出され、その誤ったデータに基づいて誤った時刻の修正がおこなわれてしまうといった問題点があった。
【0015】
また、図19に示すような、スパイク状の短いパルス形状のミス波形1900の場合も、波形としてはほぼ正確な形状をしているが、サンプリング位置にスパイク状のミス波形1900が発生し、ミス波形がサンプリングされた場合に、エラー信号であることが認識されずに、誤ったデータが検出されてしまう。また、エラー信号であると認識された場合には、ほぼ正確に受信できているにもかかわらず、再度受信処理をおこなうことになる。したがって、受信処理が完了するまでに時間がかかるだけでなく、再度の受信処理による不要な電力を消費してしまうという問題点があった。
【0016】
本発明は上記課題を解決しようとするもので、復調結果が乱れた場合であっても、正確に受信データを抽出でき、また、できるだけ迅速かつ効率的にデータ抽出処理をすることが可能な電波時計、標準電波受信方法および電子機器を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明にかかる電波時計は、時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段と、前記受信手段によって出力された受信信号を1ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、前記サンプリング手段によって出力されたサンプリング結果に基づいて、前記受信信号を平滑する平滑手段と、前記平滑手段によって平滑された受信信号に基づいて、前記受信信号の1ビットごとの波形を判別する波形判別手段と、前記波形判別手段によって判別された波形に基づいて、前記時刻情報を特定する時刻情報特定手段と、を有し、前記平滑手段は、前記サンプリング周期のうちの、所定の複数周期の区間における、それぞれのサンプリング結果が示す値の割合に基づいて、前記所定の複数周期の区間における受信信号の値を判断するとともに、前記受信信号の値を判断する所定の複数周期の区間(以下、特定区間)は複数設けられ、前記複数の特定区間どうしの間には、1サンプリング周期以上の幅を持ち、受信信号の値を判断しない非特定区間が設けられていることを特徴とする。
【0018】
また、請求項2に記載の発明にかかる電波時計は、請求項1に記載の発明において、前記非特定区間の少なくとも1つに、前記受信信号レベルの変化点が存在することを特徴とすることを特徴とする。
【0019】
また、請求項3に記載の発明にかかる電波時計は、請求項1または2に記載の発明において、さらに、エラーが検出されたサンプリング結果の数と、エラーが検出された受信信号のビット数とを計数し、計数されたサンプリング結果の数および受信信号のビット数の少なくともいずれか一つに基づいて前記標準電波の受信状況を決定する受信状況決定手段を備えたことを特徴とする。
【0020】
また、請求項4に記載の発明にかかる電波時計は、請求項3に記載の発明において、上記受信状況決定手段の決定した受信状況に基づき受信状況を表示する受信状況表示手段を有することを特徴とする。
【0021】
また、請求項5に記載の発明にかかる電波時計は、請求項4に記載の発明において、時刻表示手段を有し、該時刻表示手段の少なくとも1部が前記受信状況表示手段を兼用することを特徴とする。
【0022】
また、請求項6に記載の発明にかかる電波時計は、請求項5に記載の発明において、前記時刻表示手段が秒針を有し、該秒針が前記受信状況表示手段を兼用することを特徴とする。
【0023】
また、請求項7に記載の発明にかかる電波時計は、請求項1から6のいずれか一つに記載の発明において、さらに、時刻を計時する計時手段を備え、前記時刻情報特定手段によって特定された時刻情報に基づいて、前記計時手段によって計時されている時刻を修正することを特徴とする。
【0024】
また、請求項8に記載の発明にかかる標準電波受信方法は、時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信工程と、前記受信工程によって出力された受信信号を1ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング工程と、前記サンプリング工程によって出力されたサンプリング結果に基づいて、前記受信信号を平滑する平滑工程と、前記平滑工程によって平滑された受信信号に基づいて、前記受信信号の1ビットごとの波形を判別する波形判別工程と、前記波形判別工程によって判別された波形に基づいて、前記時刻情報を特定する時刻情報特定工程と、を含み、前記平滑工程は、前記サンプリング周期のうちの、所定の複数周期の区間における、それぞれのサンプリング結果が示す値の割合に基づいて、前記所定の複数周期の区間における受信信号の値を判断するとともに、前記受信信号の値を判断する所定の複数周期の区間(以下、特定区間)は複数設けられ、前記複数の特定区間どうしの間には、1サンプリング周期以上の幅を持ち、受信信号の値を判断しない非特定区間が設けられていることを特徴とする。
【0025】
また、請求項9に記載の発明にかかる電子機器は、時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段と、前記受信手段によって出力された受信信号を1ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、前記サンプリング手段によって出力されたサンプリング結果に基づいて、前記受信信号を平滑する平滑手段と、前記平滑手段によって平滑された受信信号に基づいて、前記受信信号の1ビットごとの波形を判別する波形判別手段と、前記波形判別手段によって判別された波形に基づいて、前記時刻情報を特定する時刻情報特定手段と、を有し、前記平滑手段は、前記サンプリング周期のうちの、所定の複数周期の区間における、それぞれのサンプリング結果が示す値の割合に基づいて、前記所定の複数周期の区間における受信信号の値を判断するとともに、前記受信信号の値を判断する所定の複数周期の区間(以下、特定区間)は複数設けられ、前記複数の特定区間どうしの間には、1サンプリング周期以上の幅を持ち、受信信号の値を判断しない非特定区間が設けられていることを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電波時計、標準電波受信方法および電子機器の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【0033】
(電波時計の構成)
まず、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の構成について説明する。図1は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロック図である。図1において、1は時刻情報を含む標準電波を受信するアンテナである。また、2は後述する受信開始/停止部3により受信開始の命令が出されたときにアンテナ1で受信した標準電波を増幅し、フィルタ回路、整流回路、検波回路等の処理により復調をおこなう受信回路である。
【0034】
また、3は、計時回路11の内容により決められた時刻もしくは後述するスイッチ4により受信開始命令が出されたときに受信回路2を受信状態にし、後述するエラー計数部13内のカウンタをクリアするとともに、後述するデコード回路8または計時回路11からの受信停止命令が出されたときに受信回路2を受信停止状態にする受信開始/停止部であり、受信開始/停止手段の機能を実現する。4はスイッチであり、操作者が強制受信を所望する場合に、押下される。スイッチ4が押下されると、スイッチ4から受信開始/停止部3へ受信開始命令が送信される。
【0035】
また、5はサンプリング回路5aとサンプリングカウンタ5bとからなるサンプリング部であり、サンプリング手段としての機能を実現する。ここで、サンプリング回路5aは、受信回路2から出力される復調波形を分周回路10から出力されるクロックでサンプリングする。また、サンプリングカウンタ5bは、サンプリング回路5aからカウント開始の命令を受けて分周回路10のクロックを計数するとともに、1秒ごとにカウンタをクリアする。
【0036】
また、6はサンプリング回路5aの出力を分割していくつかの区間、すなわち所定の複数周期の区間を設けて、各区間をHigh、Low、エラーいずれかに決定する平滑部であり、平滑手段としての機能を実現する。また、7は平滑部6の各区間の結果を元に“0”、“1”、“P”、もしくはそれ以外(それ以外の場合はエラー)に判別する波形判別部であり、波形判別手段としての機能を実現する。
【0037】
また、8は波形判別部7から出力されるビットごとの判別データをデコードするデコード回路であり、時刻情報特定手段としての機能を実現する。デコード回路8は、フレームの先頭検出時およびフレームの先頭位置になる度に後述するエラー計数部13内のカウンタをクリアし、またデコード終了時に受信終了信号を、受信開始/停止部3へ出力する。また、9は発振回路であり、10は分周回路であり、11は、時刻を計時する計時手段としての機能を実現する計時回路である。なお、平滑部6と波形判別部7は、別々の構成部としたが、平滑部6の平滑処理と波形判別部7の波形判別処理とを一つの構成部においておこなうようにしてもよい。
【0038】
また、12は時刻情報および電波受信状況に関する情報を表示する表示部であり、表示手段としての機能を実現する。また、13はエラーA計数部13aとエラーB計数部13bの2つのカウンタを内蔵するエラー計数部であり、エラー計数手段としての機能を実現する。
【0039】
また、標準電波受信部14は、点線で囲まれた、受信回路2、受信開始/停止部3、サンプリング部5、平滑部6、波形判別部7、デコード回路8の各構成部から構成される。
【0040】
また、本実施の形態では受信レベルはHi(良い)、Mid(ややエラーあり)、Low(悪い)の3段階とする。また、エラーは図17または図18に示すとおり、0、1、Pとは明らかに異なる形状をしているエラー、すなわち、波形判別部7で判定されるエラー(以後「エラーA」という)と、図19に示すような0、1、Pと判断できるがノイズによりスパイク状の短いパルス形状のミス波形1900が出るエラー、すなわち平滑部6で判定されるエラー(以後「エラーB」)の2種類を想定している。これは主としてハード特性上同一受信状況下でエラーAとエラーBの発生数が異なるためである。
【0041】
(時刻修正処理の内容)
つぎに、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正処理の内容について説明する。図3は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正処理の内容を示すフローチャートである。図3のフローチャートにおいて、まず、所定の時刻になったか否か、あるいは強制受信用のスイッチ4が押下されたか否かを判断する(ステップS301、ステップS302)。そして、所定の時刻になった(ステップS301:Yes)場合またはスイッチ4が押下された場合(ステップS302:Yes)場合のいずれかの場合には、計時回路11またはスイッチ4から受信開始/停止部3へ受信開始命令信号が送信される。
【0042】
それによって、受信開始/停止部3は、受信回路2を標準電波の受信状態にする(ステップS303)とともに、エラー計数部13のエラーAのカウンタ13aおよびエラーBのエラーB計数部(カウンタ)13bをクリアする。このとき、図2に示す表示部12は、秒針が1秒運針状態から早送りで00秒の“REC”位置へ送り、その場で停止させ、その状態を保持することによって受信中であることを示す。
【0043】
つぎに、受信処理が正常に終了したか否かを判断する(ステップS304)。受信処理が正常に終了したか否かは、たとえば、デコード回路8において、時刻情報が特定できたか否かによって判断する。時刻情報の特定方法については後述する。ここで、受信処理が正常に終了した場合(ステップS304:Yes)は、標準電波受信処理は終了する。具体的には、デコード回路8から受信停止命令信号を受信開始/停止部3へ送信する。
【0044】
そして、正常終了することで取得した時刻情報を計時回路11へ送信し、計時回路11は、受信した時刻情報に基づいて時刻を修正する(ステップS309)。修正された時刻情報は、表示部12が表示する(ステップS310)。ここで、修正された時刻情報を表示する前に、電波の受信状況が「良い」であったことを示すために、秒針が00秒の“REC”位置から、“Hi”の位置へ移動し、所定時間(たとえば10秒程度)が経過した後に修正された時刻情報を表示するようにしてもよい。これによって、一連の処理は終了する。
【0045】
一方、ステップS304において、受信処理が正常に終了しなかった場合(ステップS304:No)は、受信処理が開始されてから所定時間、たとえば10分が経過したか否かを判断する(ステップS305)。これは、計時回路11がおこなう。そして、所定時間が未だ経過していない場合(ステップS305:No)は、ステップS303へ戻って引き続き受信処理をおこなう。そして、上記所定時間が経過しても正常終了していない場合(ステップS304:No)は、標準電波受信処理は終了する。具体的には、計時回路11から受信停止命令信号を受信開始/停止部3へ送信する。
【0046】
そして、たとえば、秒針が00秒の“REC”位置から、“Mid”または“Low”の位置へ移動することで、エラー表示をおこなう(ステップS306)。そして、そのエラー表示の状態で所定時間(たとえば、10秒程度)が経過するのを待って(ステップS307)、所定時間が経過した場合(ステップS307:Yes)は、標準電波受信処理を開始する前の元の時刻を表示し(ステップS308)、一連の処理を終了する。
【0047】
(標準電波受信処理の内容)
つぎに、標準電波の受信処理の内容について説明する。図4は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の標準電波受信処理の一例を示すフローチャートである。図4のフローチャートにおいて、まず、アンテナ1で受信した標準電波を受信する(ステップS401)。そして、受信回路2は復調をし、サンプリング部5のサンプリング回路5aに復調波形を出力する(ステップS402)。サンプリング回路5aは、図5に示すように、復調波形を本実施の形態では分周回路10より供給される所定の複数周期である32Hzのクロックでサンプリングを開始する(ステップS403)。すなわち、1秒間の復調波形を32分割して、分割したそれぞれのタイミングにおけるHighとLowを検出する。
【0048】
サンプリングを開始する際、まず、波形の始まりである立ち上がりの検出をおこなう。この立ち上がりは正常な復調が受信回路2から出力されているときは1秒ごとに出現する。この立ち上がりの検出方法についての詳細については、本発明に直接関係がないため詳述は省略する。検出が完了するとサンプリング回路5aからサンプリングカウンタ5bにカウント開始の命令が出力される。サンプリングカウンタ5bはこの信号を受けて32Hzのクロックの計数を開始する。またサンプリングカウンタ5bは最大31個計数することができ、最大に達すると自身のカウンタをクリアする。つまり1秒ごとにカウンタがクリアされることになる。
【0049】
つぎに、平滑部6はサンプリングカウンタ5bの値が1〜5の区間(この区間をA区間と呼ぶことにする)におけるサンプリング回路5aの出力を検出する。すなわち、特定区間(A区間)のサンプリングが開始されているか否かを判断し(ステップS404)、開始されている場合(ステップS404:Yes)は、出力結果をカウントする(ステップS405)。そして、カウントした出力結果のサンプリングデータにおいて“High”の数が所定数、たとえば4個以上検出されると(ステップS406:Yes)は、A区間全体が“High”と判定しし(ステップS407)、ステップS411へ移行する。
【0050】
一方、ステップS406において、“High”の数が所定数に達していない場合(ステップS406:No)は、つぎに、特定区間が終了したか否かを判断し(ステップS408)、終了していない場合(ステップS408:No)は、ステップS405へ戻る。そして、特定区間が終了した場合(ステップS408:Yes)は、“High”の数が所定数、たとえば2個以下であるか否かを判断する(ステップS409)。
【0051】
ここで、“High”の数が所定数以下の場合(ステップS409:Yes)は、A区間全体が“Low”と判定し(ステップS410)、ステップS411へ移行する。ステップS411では、それぞれ判定された判定信号を、波形判別部7へ送信する。一方、“High”の数が所定数以下でない場合(ステップS409:No)、具体的には、“High”が3個の場合は、“Error”と判定し(ステップS412)、エラー信号をエラー計数部13へ送信する(ステップS413)。エラー計数部13では、受信したエラー信号に基づいて、エラーB計数部13bのカウンタを一つアップする。
【0052】
なお、判別の方法は、上記の方法に限定されるものではなく、他の方法であってもよい。たとえば、“High”を検出するようにしたが、その代わりに“Low”を検出するようにしてもよい。また、図示は省略するが、特定区間のカウントが終了した後に、“High”または“Low”の数を検証するようにしてもよい。
【0053】
この処理を、以下同じようにサンプリングを行って、8〜13の区間(B区間)でもA区間と同じ条件で“High”“Error”“Low”を判定する。18〜23の区間(C区間)も同様の判定をおこなう。本実施の形態の場合、以上のようにA〜C区間に分けている。途中、サンプリングカウンタ値が6、7および14〜17である場合が含まれていないがこれは受信回路の特性上、信号の立ち下がり位置がばらつくことを考慮しているためで、比較的不安定なこれらの部分はあえて除くことで受信データ抽出確度を上げている。このように、特定区間どうしは少なくとも1周期分以上離れていることが望ましい。
【0054】
またサンプリング部5の値が24以上のときについては“0”、“1”、“P”の判別は必要がない。すなわち、これら3つの波形は24以上では“Low”となる。そのためサンプリングはおこなっていない。
【0055】
ただし、この間において、たとえば27〜31の区間(D区間)を設けることによって、D区間が、通常は“Low”になっていなければならないにもかかわらず、“High”を検出することで、サンプリングデータがエラーであることをより確実に認識することができる。
【0056】
このように、特定区間についてはB区間とC区間の最低2つあればよく、A区間を加えた3つでも、さらにD区間を加えた4つでもよいが、動作の安定性を考慮すると、A区間、B区間、C区間の3つによっておこなうのがもっともよい。
【0057】
(波形判別処理の内容)
つぎに、波形判別部7による波形判別処理の内容について説明する。上記までの処理でA、B、C各区間が“High”“Low”“Error”のいずれかに決まる。波形判別部7は、この結果をもちいて波形判別処理をおこなう。日本の標準電波においては、A:B:C=“High”:“High”:“High”のときは“0”、A:B:C=“High”:“High”:“Low”のときは“1”、A:B:C=“High”:“Low”:“Low”のときは“P”と判別する。それ以外のパターンのときはミス波形と判断して、デコード回路8では使用せず、エラーA計数部13aに出力する。またノイズなどの影響のない正常な波形が受信回路2から出力されているときのA、B、Cの各区間は図5に示すように、サンプリングデータが“High”のみ、もしくは“Low”のみである。しかし“High”と“Low”両方が含まれていてそれらがほぼ同数の場合、平滑部6は図19に示すようなエラーがあったとみなして、エラーB計数部13bに出力する。
【0058】
図6は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理(日本)の一例を示すフローチャートである。図6のフローチャートにおいて、A区間、B区間、C区間がエラー(“E”)であるか否かを判断し、エラーである場合(ステップS601:Yes、ステップS603:Yes、ステップS608:Yes)は、当該ビットはエラーであると判定し(ステップS613)、エラー信号をエラーA計数部13aへ送信し(ステップS614)、当該ビットに関する処理を終了する。
【0059】
また、A区間は常に“High”になるはずであるから、“Low”の場合(ステップS602:No)は、当該ビットはエラーであると判定する(ステップS613)。同様に、A区間が“High”でB区間が“Low”であれば、C区間は常に“Low”になるはずであるから、“High”の場合(ステップS606:Yes)は、当該ビットはエラーであると判定する(ステップS613)。
【0060】
そして、A:B:C=“High”:“High”:“High”の場合(ステップS609:Yes)は、“0”と判定し(ステップS611)、A:B:C=“High”:“High”:“Low”の場合(ステップS609:No)は、“1”と判定し(ステップS610)、A:B:C=“High”:“Low”:“Low”の場合(ステップS606:No)は、“P”と判定する(ステップS607)。そして、判定された信号をデコード回路8へ送信し(ステップS612)、当該ビットに関する波形判別処理を終了する。なお、このフローチャートは一例であり、別の方法によって、波形を判別するようにしてもよい。
【0061】
図7は、サンプリングの内容(米国)を示す説明図であり、図8は、この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理(米国)の一例を示すフローチャートである。図7に示すように、特定区間についてはB区間とC区間の最低2つあればよく、A区間を加えた3つでも、さらにD区間を加えた4つでもよいが、動作の安定性を考慮すると、A区間、B区間、C区間の3つによっておこなうのがもっともよい。図8のフローチャートにおいて、A区間、B区間、C区間がエラー(“E”)であるか否かを判断し、エラーである場合(ステップS801:Yes、ステップS803:Yes、ステップS808:Yes)は、当該ビットはエラーであると判定し(ステップS813)、エラー信号をエラーA計数部13aへ送信し(ステップS814)、当該ビットに関する処理を終了する。
【0062】
また、A区間は常に“Low”になるはずであるから、“High”の場合(ステップS802:No)は、当該ビットはエラーであると判定する(ステップS813)。同様に、A区間が“Low”でB区間が“High”であれば、C区間は常に“High”になるはずであるから、“Low”の場合(ステップS806:Yes)は、当該ビットはエラーであると判定する(ステップS813)。
【0063】
そして、A:B:C=“Low”:“Low”:“Low”の場合(ステップS809:Yes)は、“P”と判定し(ステップS811)、A:B:C=“Low”:“Low”:“High”の場合(ステップS809:No)は、“1”と判定し(ステップS810)、A:B:C=“Low”:“High”:“High”の場合(ステップS806:No)は、“0”と判定する(ステップS807)。そして、判定された信号をデコード回路8へ送信し(ステップS812)、当該ビットに関する波形判別処理を終了する。なお、このフローチャートも図6と同様に一例であり、別の方法によって、波形を判別するようにしてもよい。
【0064】
(受信状況の表示処理の内容)
受信状況(受信レベル)の表示は受信の初期に表示させることでなるべく早期に受信環境の優劣を利用者に提供する第1の目的と、受信中の環境変化を表示させることで安定した受信ができているか知らしめる第2の目的がある。このため第1の目的については本実施の形態では波形の立ち上がり検出終了後10秒間のエラーを計数し、後者についてはデータの先頭である連続する2つのPの検出後1分ごとに計数するようにしている。ここで第2の目的の受信状況の表示処理について説明する。第1の目的については手法そのものは第2の目的と同じでレベル判別のしきい値のみ違うだけであるので説明を省略する。
【0065】
前述したとおりエラー計数する期間中、平滑部6でエラーB、波形判別部7でエラーAが検出されるとそれぞれエラーA計数部13a、エラーB計数部13bにエラー数をカウントする。カウント開始はデコード回路8でフレームの先頭を検出した時である。このときデコード回路8からエラー計数部13内のカウンタをクリアする信号が出力される。表1にエラーAのカウント値と受信レベルの対応付けテーブルの一例について、表2にエラーBのカウント値と受信レベルの対応付けテーブルの一例について、それぞれ示す。この表1の対応付けテーブルまたは表2の対応付けテーブルのいずれかに基づいて、受信状況を決定する。
【0066】
【表1】
【表2】
【0067】
また、エラーAの数とエラーBの数の両方に基づいて受信状況を判断するようにしてもよい。その場合は、表1および表2において、レベル表示の優先度は“Low”が最も高く、“Hi”が最も低いものとする。たとえば、この実施例ではエラーAが4個(Low)、エラーBが3個(Mid)出たときはエラーAの“Low”を優先する。また、図6および図8に示したフローチャートからもわかるように、エラーBが一つ発生すれば、必ずエラーAが一つ以上発生するため、エラーBが一つでも発生した場合は、“Hi”になることはなく、エラーBが3つ以上発生した場合は、エラーAが3つ以上になるため、必ず“Low”になる。
【0068】
そして、受信状況が決定されると、図2における秒針は“REC”から15秒位置の“Low”へ早送りする。ここで、時計の針は秒分時針で1モータで動作させるものである場合は、秒針を停止させると分針を動かすことができないので、計時回路11内にもつ秒桁以上の時刻を合わせるように1分ごとに正転で秒針を動かして受信レベル表示をすることで、少なくとも時分針は計時回路11内にもつ時刻を表示することができる。
【0069】
また、秒針は“Low”位置まで早送りで移動しその場で停止し、受信状況が良くないことを示す。またデコード回路8から受信終了の出力があるまでは、エラー計数部13内のカウンタをデコード回路8によりクリアしてから再度1分間エラー計数をおこない、上記に示す受信レベルの判断および表示の処理をおこない、レベル表示位置の更新をおこなう。上記同様の処理を繰り返しおこない1分ごとにエラー計数値を更新して受信状況の表示をする。
【0070】
なおエラーAの発生は平滑部6での信号レベルの判定にミスがあったことを反映しているため、受信状況判断に対してエラーBよりも重要視している。よってエラーAは一つでも発生すると受信レベルを“Mid”とする。
【0071】
このように、エラーが検出された受信信号のビット数(エラーAの数)と、エラーが検出されたサンプリング結果の数(エラーBの数)とを計数し、計数されたエラーAの数およびエラーBの数の少なくともいずれか一つに基づいて標準電波の受信状況を決定することができる。
【0072】
(時刻情報特定処理の内容)
つぎに、デコード回路8による時刻情報特定処理の内容について説明する。デコード回路8は波形判別部7で判別された“0”、“1”、“P”に基づいて時刻情報を抽出する。
【0073】
時刻情報の抽出は、0秒のビットを第1ビットとし、1秒のビットを第2ビットとし、59秒のビットを第60ビットする。図9および図13に示したように、各ビットには、該当する時刻情報が対応付けられている。たとえば、第2ビットは、「40(分)」を示すビットであり、第3ビットは「20(分)」を示すビットであり、第4ビットは「10(分)」を示すビットであり、第5ビットは「0(分)」を示すビットであり、第6ビットは「8(分)」であり、第7ビットは「4(分)」であり、第8ビットは「2(分)」であり、第9ビットは「1(分)」である。
【0074】
たとえば、「1分」を示す場合には、第2ビットから第9ビットのうち、第5ビットと第9ビットが“1”となり、残りのビットはすべて“0”になる。また、「57分」を示す場合は、第2ビット、第4ビット、第7ビット、第8ビット、第9ビットが“1”となり、残りの第3ビット、第5ビット、第6ビットが“0”となる。
【0075】
したがって、たとえば、第2ビット(40(分))と第3ビット(20(分))が同時に“1”となることはない。なぜなら、分は0〜59までを表示するものであり、60以上になることはないからである。このように、あり得ない“1”ビットの組み合わせが発生した場合は、デコード回路8は、受信エラーであると判断し、受信データの抽出に失敗したとする。
【0076】
時刻データの抽出が終了すると、デコード回路8は計時回路11に受信データを出力し、計時回路11は計時回路11内にもつ時刻を更新する。またこれと同時に分周回路10のカウンタも受信の秒のタイミングでリセットされる。このようにして、表示部12が針を早送りで移動させ、素早く受信した時刻を表示する。
【0077】
一方、受信データの抽出に失敗した場合は、受信中の経過時間を計時回路11が計数しているので、その時刻に早送りで修正し時刻の表示をおこなう。また、受信終了時は、受信停止信号を受信開始/停止部3へ送信し、標準電波受信部14の受信処理に関わる各回路・構成部の動作は停止する。
【0078】
以上説明したように、本実施の形態によれば、受信回路の復調結果にノイズなどが含まれた波形が得られても、ノイズ部分を除去する処理を設けることで波形サンプリングするときのミスを事前に防ぎ、これによって受信波形の信頼性が上がる。このため、受信成功率が高くなり、誤ったデータを取得しないよう未然に防ぐことができる。また正確なデータを早く取得できるので、その分受信時間が短くて済み省消費電力につなげることができる。
【0079】
なお、上記実施の形態においては、電波時計について説明したが、この電波時計は、腕時計、掛け時計、置き時計などすべての種類の時計が含まれる。また、本発明は、電波時計に限定されるものではなく、電波時計を内蔵した、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯可能な情報端末装置、さらには、家電や自動車を含む電子機器であってもよい。
【0080】
【発明の効果】
以上説明したように、この本発明によれば、復調結果が乱れた場合であっても、正確に受信データを抽出することが可能な電波時計、標準電波受信方法および電子機器が得られるという効果を奏する。また、この発明によれば、できるだけ迅速かつ効率的にデータ抽出処理をすることが可能な電波時計、標準電波受信方法および電子機器が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の本実施の形態にかかる電波時計の表示部の表示内容の一例を示す説明図である。
【図3】この発明の本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正処理の内容を示すフローチャートである。
【図4】この発明の本実施の形態にかかる電波時計の標準電波受信処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】サンプリングの内容(日本)を示す説明図である。
【図6】この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理(日本)の一例を示すフローチャートである。
【図7】サンプリングの内容(米国)を示す説明図である。
【図8】この発明の本実施の形態にかかる電波時計の波形判別処理(米国)の一例を示すフローチャートである。
【図9】標準電波(日本)の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。
【図10】標準電波(日本)の送信データである“0”の波形の内容を示す説明図である。
【図11】標準電波(日本)の送信データである“1”の波形の内容を示す説明図である。
【図12】標準電波(日本)の送信データである“P”の波形の内容を示す説明図である。
【図13】標準電波(米国)の送信データのフォーマットの内容を示す説明図である。
【図14】標準電波(米国)の送信データである“0”の波形の内容を示す説明図である。
【図15】標準電波(米国)の送信データである“1”の波形の内容を示す説明図である。
【図16】標準電波(米国)の送信データである“P”の波形の内容を示す説明図である。
【図17】標準電波(日本)の送信データのエラーの一例を示す説明図である。
【図18】標準電波(日本)の送信データのエラーの別の一例を示す説明図である。
【図19】標準電波(日本)の送信データのエラーの別の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 受信回路
3 受信開始/停止部
4 スイッチ
5 サンプリング部
5a サンプリング回路
5b サンプリングカウンタ
6 平滑部
7 波形判別部
8 デコード回路
11 計時回路
12 表示部
13 エラー計数部
14 標準電波受信部
1900 スパイク状の短いパルス形状のミス波形
Claims (9)
- 時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段と、
前記受信手段によって出力された受信信号を1ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によって出力されたサンプリング結果に基づいて、前記受信信号を平滑する平滑手段と、
前記平滑手段によって平滑された受信信号に基づいて、前記受信信号の1ビットごとの波形を判別する波形判別手段と、
前記波形判別手段によって判別された波形に基づいて、前記時刻情報を特定する時刻情報特定手段と、を有し、
前記平滑手段は、前記サンプリング周期のうちの、所定の複数周期の区間における、それぞれのサンプリング結果が示す値の割合に基づいて、前記所定の複数周期の区間における受信信号の値を判断するとともに、前記受信信号の値を判断する所定の複数周期の区間(以下、特定区間)は複数設けられ、前記複数の特定区間どうしの間には、1サンプリング周期以上の幅を持ち、受信信号の値を判断しない非特定区間が設けられていることを特徴とする電波時計。 - 前記非特定区間の少なくとも1つに、前記受信信号レベルの変化点が存在することを特徴とする請求項1に記載の電波時計。
- さらに、エラーが検出されたサンプリング結果の数と、エラーが検出された受信信号のビット数とを計数し、計数されたサンプリング結果の数および受信信号のビット数の少なくともいずれか一つに基づいて前記標準電波の受信状況を決定する受信状況決定手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電波時計。
- 上記受信状況決定手段の決定した受信状況に基づき受信状況を表示する受信状況表示手段を有することを特徴とする請求項3に記載の電波時計。
- 時刻表示手段を有し、該時刻表示手段の少なくとも1部が前記受信状況表示手段を兼用することを特徴とする請求項4に記載の電波時計。
- 前記時刻表示手段が秒針を有し、該秒針が前記受信状況表示手段を兼用することを特徴とする請求項5に記載の電波時計。
- さらに、時刻を計時する計時手段を備え、前記時刻情報特定手段によって特定された時刻情報に基づいて、前記計時手段によって計時されている時刻を修正することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の電波時計。
- 時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信工程と、
前記受信工程によって出力された受信信号を1ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング工程と、
前記サンプリング工程によって出力されたサンプリング結果に基づいて、前記受信信号を平滑する平滑工程と、
前記平滑工程によって平滑された受信信号に基づいて、前記受信信号の1ビットごとの波形を判別する波形判別工程と、
前記波形判別工程によって判別された波形に基づいて、前記時刻情報を特定する時刻情報特定工程と、を含み、
前記平滑工程は、前記サンプリング周期のうちの、所定の複数周期の区間における、それぞれのサンプリング結果が示す値の割合に基づいて、前記所定の複数周期の区間における受信信号の値を判断するとともに、前記受信信号の値を判断する所定の複数周期の区間(以下、特定区間)は複数設けられ、前記複数の特定区間どうしの間には、1サンプリング周期以上の幅を持ち、受信信号の値を判断しない非特定区間が設けられていることを特徴とする標準電波受信方法。 - 時刻情報を含む標準電波を受信し、受信信号を出力する受信手段と、
前記受信手段によって出力された受信信号を1ビットごとに所定のサンプリング周期によってサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によって出力されたサンプリング結果に基づいて、前記受信信号を平滑する平滑手段と、
前記平滑手段によって平滑された受信信号に基づいて、前記受信信号の1ビットごとの波形を判別する波形判別手段と、
前記波形判別手段によって判別された波形に基づいて、前記時刻情報を特定する時刻情報特定手段と、を有し、
前記平滑手段は、前記サンプリング周期のうちの、所定の複数周期の区間における、それぞれのサンプリング結果が示す値の割合に基づいて、前記所定の複数周期の区間における受信信号の値を判断するとともに、前記受信信号の値を判断する所定の複数周期の区間(以下、特定区間)は複数設けられ、前記複数の特定区間どうしの間には、1サンプリング周期以上の幅を持ち、受信信号の値を判断しない非特定区間が設けられていることを特徴とする電子機器。
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