JP4479811B2 - 時刻修正装置、および、電波時計 - Google Patents

Description

本発明は、標準電波を利用した時刻修正装置、および、当該時刻修正装置を搭載した電波時計に関する。

現在、日本およびドイツ、イギリス、スイスなどにおいて、時刻情報を含む長波の標準時刻電波が送信所から送出されている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を含む情報（ＴＣＯ：タイムコード）を含み、１周期６０秒で送出されるようになっている。つまり、タイムコードの周期は６０秒である。

このようなタイムコードを含む標準時刻電波を受信し、受信した標準時刻電波からタイムコードを取り出して、時刻を修正することができる時計（電波時計）が実用化されている。電波時計の受信回路は、アンテナにより受信された標準時刻電波を受け入れ、標準時刻電波信号のみを取り出すためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、包絡線検波などによって振幅変調された標準時刻電波信号を復調する復調回路、および、復調回路によって復調された信号に含まれるタイムコードを読み出す処理回路を備える。

従来の処理回路は、タイムコード出力（ＴＣＯ）信号の立ち上がりで同期をとった後、ＴＣＯ出力信号のパルス幅を計測し、その幅の大きさに対応したディジタル値（Ｐ、０、１の何れか）を得て、得られたディジタル値に基づいて時刻情報を取得する。

従来の処理回路では、標準時刻電波の受信開始から時刻情報の取得まで、秒同期処理、分同期処理、符号取り込み、整合判定というプロセスを経る。それぞれのプロセスにおいて適切に処理が終了できなかった場合に、処理回路は、最初から処理をやり直す必要がある。このため、信号中に含まれるノイズの影響により処理が何度もやり直さねばならない場合があり、時刻情報が取得できるまでの時間が著しく長くなる場合がある。

秒同期とは、ＴＣＯ出力信号のうち、１０秒ごとに到来するポジションマーカー或いはマーカーを検出することである。秒同期を繰り返すことで、フレームの末尾に配置されたポジションマーカーＰ０およびフレームの先頭に配置されたマーカーＭが連続している部分を検出することができる。この連続する部分は１分ごとに到来する。マーカーＭの位置がＴＣＯ出力信号のフレームの先頭となる。これを検出することを分同期と称する。上記分同期によりフレームの先頭が認識されるため、以後、符号取り込みが開始され、１フレーム分のデータを獲得した後に、パリティビットを調べられ、ありえない値（年月日時分が現実に起こりえない値）であるか否かが判断される（整合判定）。たとえば、分同期は、フレームの先頭を見出すものであるため、６０秒の時間を要する場合がある。無論、数フレームにわたってフレームの先頭を検出するためにはその数倍の時間を要する。

特許文献１には、標準時刻電波信号を受信して、時刻データを取得すると、当該時刻データを保持しておき、かつ、装置内部における周期信号を計時することにより得た内部時刻データを、外部データにより修正するとともに、外部からの時刻データと内部時刻データとの差にしたがって、周期信号の分周値を変更するように構成された時刻制御装置が開示されている。時計制御装置の内部の周期信号を修正することで、内部時刻データの制度を高め、これにより標準時刻電波信号の取得周期を長くすることができる。
特開２００２−２１４３７２号公報

特許文献１に開示された技術においては、内部の周期信号を適切化することで、標準時刻電波が取得されていない状態のときでも、なるべく正確な時刻を表示することができる。しかしながら、標準時刻電波信号を受信して外部時刻データを取得する処理自体は従来のものと同様であり、秒同期、分同期などの処理プロセスにおいてエラーが生じた場合などに処理を最初からやり直さねばならないという問題点は依然として残る。

本発明は、ノイズなどに伴うエラーの影響をうけず、短時間で時刻情報の取得が可能な時刻修正装置および電波時計を提供することを目的とする。

本発明の目的は、標準時刻電波を受信する受信手段と、
前記受信手段から出力されたタイムコードを含む信号をサンプリングして、所定のフレーム数のビット列を入力ＴＣＯデータとして一時的に記憶する入力ＴＣＯデータ生成手段と、
内部クロックにより現在時刻を計時する内部計時手段と、
前記内部計時手段により計時された現在時刻に基づいて、当該現在時刻に対応する予測ＴＣＯデータのビット列を生成する予測ＴＣＯデータ生成手段と、
前記入力ＴＣＯデータのビットと、前記予測ＴＣＯデータのビットとを比較し、その不一致数に相当するエラー数を算出するとともに、前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットをシフトすることにより生成された新たな予測ＴＣＯデータ或いは新たな入力ＴＣＯデータを用いた前記ビットの比較を繰り返して、それぞれの比較に関するエラー数を算出するエラー数算出手段と、
前記エラー数算出手段により算出されたエラー数の有効性を判断する有効性判断手段と、
前記有効と判断されたエラー数の算出にかかる前記ビットのシフト数に基づいて、前記内部計時手段による現在時刻の誤差を算出する誤差算出手段と、
前記誤差算出手段により算出された誤差に基づいて、前記内部計時手段の現在時刻を修正する修正手段と、を備えたことを特徴とする時刻修正装置により達成される。

好ましい実施態様においては、前記エラー数算出手段が、１フレーム分の入力ＴＣＯデータのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較する。

別の好ましい実施態様においては、前記エラー数算出手段が、複数フレーム分の入力ＴＣＯデータの対応するビットを加算平均することにより得られる加算平均データのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較する。

さらに別の好ましい実施態様においては、前記エラー数算出手段が、１フレーム分の入力ＴＣＯデータのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較してエラー数を算出し、前記有効性判断手段が、前記エラー数が有効でないと判断した場合に、
前記エラー数算出手段が、複数フレーム分の入力ＴＣＯデータの対応するビットを加算平均することにより得られる加算平均データのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較してエラー数を算出し、前記有効性判断手段が、前記エラー数の有効性を判断する。

好ましい実施態様においては、前記エラー数算出手段が、前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットを全てシフトするまで、前記入力ＴＣＯデータのビットと、前記予測ＴＣＯデータのビットを比較して、それぞれのエラー数を算出し、かつ、有効性判断手段が、前記エラー数の最小値を見出し、当該最小値の有効性を判断する。

別の好ましい実施態様においては、前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットのシフト数が、少なくとも１秒に相当するシフト数を超えた場合に、前記有効性判断手段は、前記算出されたエラー数の極小値を見出し、当該極小値の有効性を判断する。

より好ましい実施態様においては、前記有効性の判断が、算出されたエラー数の平均値および標準偏差に基づく。

また、本発明の目的は、上記時刻修正装置と、
計時された現在時刻を表示する時刻表示手段と、を備えたことを特徴とする電波時計により達成される。

本発明によれば、ノイズなどに伴うエラーの影響をうけず、短時間で時刻情報の取得が可能な時刻修正装置および電波時計を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態においては、長波帯の標準時刻電波を受信して、その信号を検波して、信号中に含まれるタイムコードのデータ（ＴＣＯデータ）を取り出して、当該ＴＣＯデータに基づいて時刻を修正する電波時計に、本発明にかかる時刻修正装置を設けている。

現在、日本、ドイツ、イギリス、スイスなどにおいて、所定の送信所から標準時刻電波が送信されるようになっている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を含むＴＣＯデータを含み、１周期６０秒で送出されている。

図１は、本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すように、電波時計１０は、ＣＰＵ１１、入力部１２、表示部１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、受信回路１６、および、内部計時回路１７を備える。

ＣＰＵ１１は、所定のタイミングで、或いは、入力部１２から入力された操作信号に応じてＲＯＭ１４に格納されたプログラムを読み出して、ＲＡＭ１５に展開し、当該プログラムに基づいて、電波時計１０を構成する各部への指示やデータの転送などを実行する。具体的には、たとえば所定時間毎に受信回路１６を制御して標準時刻電波を受信させて、受信回路１６から得られた信号から入力ＴＣＯデータを取得し、入力ＴＣＯデータ等に基づいて内部計時回路１７で計時される現在時刻を修正する処理や、内部計時回路１７によって計時された現在時刻を表示部１３に転送する処理などを実行する。本実施の形態においては、後述するように、従来のような秒同期、分同期などを行わず、１フレーム分の入力ＴＣＯデータを取得し、当該入力ＴＣＯデータと、内部計時回路１７により計時された現在時刻に基づく予測ＴＣＯデータとを比較することで、当該内部計時回路１７における誤差を算出し、現在時刻を修正している。

入力部１２は、電波時計１０の各種機能の実行を指示するためのスイッチを含み、スイッチが操作されると、対応する操作信号をＣＰＵ１１に出力する。表示部１３は、文字盤やＣＰＵ１１によって制御されたアナログ指針機構、液晶パネルを含み、内部計時回路１７によって計時された現在時刻を表示する。ＲＯＭ１４は、電波時計１０を動作させ、また、所定の機能を実現するためのシステムプログラムやアプリケーションプログラムなどを記憶する。ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１４から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１１にて処理されたデータなどを一時的に記憶する。

受信回路１６は、アンテナ回路や検波回路などを含み、アンテナ回路にて受信された標準時刻電波からＴＣＯデータを含む信号を取り出して、ＣＰＵ１１に出力する。

内部計時回路１７は、発振回路を含み、発振回路から出力されるクロック信号を計数して現在時刻を計時し、現在時刻のデータをＣＰＵ１１に出力する。図２は、本実施の形態にかかる受信回路１６の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、受信回路１６は、標準時刻電波を受信するアンテナ回路２０、アンテナ回路２０により受信された標準時刻電波の信号（標準時刻電波信号）のノイズを除去するフィルタ回路２１、フィルタ回路２１の出力である高周波信号を増幅するＲＦ増幅回路２２、ＲＦ増幅回路２２から出力された信号を検波して、標準時刻電波信号を復調する検波回路２３を備え、検波回路２３によって復調された、ＴＣＯデータを含む信号がＣＰＵ１１に出力され、ＣＰＵ１１が、入力した信号をＡ／Ｄ変換して入力ＴＣＯデータを取得し、かつ、入力ＴＣＯデータ等に基づいて時刻情報を得る。

図３は、本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正装置に相当する部分の構成を示すブロックダイヤグラムである。本実施の形態においては、従来と異なり、秒同期や分同期を行うことなく、受信回路１６を経て得られた入力ＴＣＯデータと、内部において計数された現在時刻に基づいて予測された予測ＴＣＯデータとを比較して、比較結果に基づいて時刻修正を行う。

図３に示すように、本実施の形態においては、受信回路１６から出力されたＴＣＯデータを含むアナログ信号を所定のサンプリング周期Ｔでサンプリングしてディジタルデータに変換するＡＤ変換器（ＡＤＣ）３１と、ＡＤＣ３１から出力された、入力ＴＣＯデータを記憶する入力ＴＣＯデータメモリ３２と、内部計時回路１７から出力された現在時刻データに基づいて、予測ＴＣＯデータを生成する予測ＴＣＯデータ生成部３３と、入力ＴＣＯデータメモリ３２に記憶された入力ＴＣＯデータのビットと、予測ＴＣＯデータのビットとを比較して、ビット間の不一致を示すエラー数を算出するエラー数算出部３４と、エラー数の最小値や極小値を見出すとともに、エラー数の有効性を判断する有効性判断部３５と、有効性判断部３５による結果に基づいて現在時刻を修正する時刻修正部３６と、が設けられている。なお、エラー数の有効性については後述する。

以下、本実施の形態にかかる時刻修正装置における修正の原理について説明する。標準時刻電波信号は、図４に示すように、決められたフォーマットで送信される。したがって、正しい現在時刻がわかっていれば、ＴＣＯデータを予測することは可能である。もし内部計時回路１７にて計数される現在時刻が、標準時刻と完全に一致していると、計数された現在時刻から予想した予測ＴＣＯデータと、受信回路１６から得た入力ＴＣＯデータとの各ビットを比較すると、これらは完全に一致するはずである。たとえば、対応するビットを排他的ＯＲ（ＥＯＲ）回路に入力させると、すべてのＥＯＲ回路の出力は「０」となる。その一方、内部計時回路１７で計数されている現在時刻と標準時刻とのずれが存在すると、出力が「１」となるようなＥＯＲ回路が存在することになる。この出力が「１」となるようなビット数（ＥＯＲ回路の数）、つまり両者が不一致となったビット数をエラー数と称する。

図５は、計数された現在時刻と、標準時刻とがずれた場合に、そのずれ時間(ステップ)とエラー数とを対応させた表である。この例では、２つのＴＣＯデータを１ステップ０．１秒でずらして、エラー数Ｅを計数している。また、ずれとして、「０ステップ（０秒）」から「４４ステップ（４．４秒）」までをとっている。図５に示すように、２つのＴＣＯデータのずれが０ステップ（０秒）であれば、理論上、エラー数は「０」となる（符号５００参照）。また、図５を参照すると、ずれが１０ステップ（１秒）、２０ステップ（２秒）、３０ステップ（３秒）、４０ステップ（４秒）に相当するタイミングでエラー数が極小値を示していることが理解できる（符合５０１〜５０４参照）。図５には示していないが、６０秒、１２０秒、１８０秒のときにも、エラー数は極小値を示す。これは、ＴＣＯデータは、その立ち上がりが１秒間隔のパルス信号を基本としたＰＷＭ信号であり、かつ、情報を１フレーム６０秒単位で送信していることに由来すると考えられる。

そこで、本実施の形態においては、受信回路１６から取得した入力ＴＣＯデータと、内部計時回路１７の現在時刻に基づいて生成した予測ＴＣＯデータとを用意する。実際には、受信回路１６から取得した信号をＡＤＣ３１において所定のサンプリング周波数Ｔで、ビット列である入力ＴＣＯデータが得られ、これが入力ＴＣＯデータメモリ３２に格納される。同様に、予測ＴＣＯデータ生成部３３は、初期的に、所定のサンプリング周期Ｔで、現在時刻に対応する予測ＴＣＯデータのビット列を生成する。この予測ＴＣＯデータは、処理が進むのにしたがって順次ビットがシフトされる。エラー数算出部３４は、入力ＴＣＯデータメモリ３２に格納された入力ＴＣＯデータと、予測ＴＣＯデータとを順次比較し、もっともエラー数の少なかった予測ＴＣＯデータを特定し、また、エラー数の有効性を判断する。

図６は、本実施の形態にかかる時刻修正処理の例を示すフローチャートである。図６に示すように、予測ＴＣＯデータ生成部３３は、内部計時回路１７からの内部時計による現在時刻に基づいて、予測ＴＣＯデータを生成する（ステップ６０１）。これにより、図４に示すように、それぞれの秒で「Ｐ」を示すビット列（ハイレべル／ロウレベルのデューティー比が２：８となるようなビット列）、「１」を示すビット列（ハイレベル／ロウレベルのデューティー比が１：１とあるようなビット列）、「０」を示すビット列（ハイレべル／ロウレベルのデューティー比が８：２となるようなビット列）の何れかが、所定の順序で６０×Ｔ個（Ｔ：サンプリング周期）並べられたようなビット列が生成される。この予測ＴＣＯデータは、先頭にマーカーが存在し、１秒ごとポジションマーカーが配置され、かつ、末尾にもポジションマーカーが配置された形態となる。

また、受信回路から得られた信号をＡ／Ｄ変換して、１フレーム分（６０秒分）のデータをサンプリング周期Ｔでサンプリングし、入力ＴＣＯデータメモリ３２に格納する（ステップ６０２）。入力ＴＣＯデータメモリ３２に格納される入力ＴＣＯデータは、秒同期或いは分同期をせず、６０秒分のデータを取ったものである。したがって、ポジションマーカーに相当するビット列の間隔は１秒ごとに存在するが、必ずしも先頭にマーカーが存在するとは限らない。入力ＴＣＯデータも、Ｐ、１、０の何れかを示すビット列が６０個並べられた、総計６０×Ｔ個のビット列であるが、本来のＴＣＯデータの先頭からとられたものとは限らず、本来のＴＣＯデータの途中が、入力ＴＣＯデータの先頭に対応する場合が多い。また、入力ＴＣＯデータは、受信回路１６により得られた信号に基づくものであるため、受信状態により、ノイズが含まれている。

エラー数算出部３４等は、入力ＴＣＯデータメモリ３２に格納された入力ＴＣＯデータと、予測ＴＣＯデータ生成部３３にて生成された予測ＴＣＯデータとの間の比較処理を実行する（ステップ６２０）。本実施の形態においては、エラー数算出部３４が、入力ＴＣＯデータと、予測ＴＣＯデータとをビットごとに比較してＥＯＲをとり、ＥＯＲの値の総和をエラー数としている。また、予測ＴＣＯデータ生成部３３は、予測ＴＣＯデータのビットを順次シフトしていくことで新たな予測ＴＣＯデータを生成し、エラー数算出部３４が、入力ＴＣＯデータと新たな予測ＴＣＯデータとを比較してエラー数を算出する（ステップ６０３）。

図８は、入力ＴＣＯデータと予測ＴＣＯデータとの比較およびエラー数の算出の例を説明する図である。図８において、入力ＴＣＯデータのビットを、Ｄｉｎ（ｘ）と表す。ここにｘは、ビットを表しｘ＝１，２，３，・・・ｎである。ｎは、入力ＴＣＯデータのビット長に相当する。また、予測ＴＣＯデータのビットを、Ｄｐｒｏ（ｘ，ｋ）と表す。ｋは、予測ＴＣＯデータのシフト数を示す。

図８（ａ）に示すように、初期的には、予測ＴＣＯデータのシフト数は「０」であり、入力ＴＣＯデータの各ビットＤｉｎ（ｘ）と、シフト数「０」の予測ＴＣＯデータのビットＤｐｒｏ（ｘ，０）とのＥＯＲがとられ、ビットごとのエラーＤｅｒｒ（ｘ，０）が取得される。エラー数算出部３４が、ビットごとのエラーの総和ΣＤｅｒｒ（ｘ，０）を算出することで、エラー数Ｅ（０）を得ることができる。

次いで、予測ＴＣＯデータ生成部３３が、図８（ｂ）に示すように、予測ＴＣＯデータを１ビットシフトして（シフト数「１」）新たな予測ＴＣＯデータを生成する。これを図８（ｂ）においては、予測ＴＣＯデータのビットはＤｐｒｏ（ｘ，１）となる。ここでも、入力ＴＣＯデータの各ビットＤｉｎ（ｘ）と、シフト数「１」の予測ＴＣＯデータのビットＤｐｒｏ（ｘ，１）とのＥＯＲがとられ、ビットごとのエラーＤｅｒｒ（ｘ，１）が取得される。エラー数算出部３４が、ビットごとのエラーの総和ΣＤｅｒｒ（ｘ，１）を算出することで、エラー数Ｅ（１）を得ることができる。

図８（ｂ）はシフト数「２」の状態を説明する図である。ここでも、入力ＴＣＯデータの各ビットＤｉｎ（ｘ）と、シフト数「２」の予測ＴＣＯデータのビットＤｐｒｏ（ｘ，２）とのＥＯＲがとられ、ビットごとのエラーＤｅｒｒ（ｘ，２）が取得される。エラー数算出部３４が、ビットごとのエラーの総和ΣＤｅｒｒ（ｘ，２）を算出することで、エラー数Ｅ（２）を得ることができる。

このような処理を実行して、有効性判断部３５は、最小値となるエラー数Ｅ（ｐ）を見出して（ステップ６０４）、当該エラー数Ｅ（ｐ）が有効であるか否かを判断する（ステップ６０５）。有効であるか否かは、たとえば、当該エラー数の最小値Ｅ（ｐ）が有意と認められる程度に、他のエラー数と比較して小さい値であるか否かに基づいて判断される。より具体的には、エラー数の平均値や標準偏差を利用して、たとえば、エラー数の極小値であっても平均値より大きいものは有意ではないと判断し、或いは、「平均値−標準偏差」よりも小さい極小値や最小値は有意であると判断することができる。また、統計において一般的な有意水準（たとえば、５パーセント）を利用しても良い。

エラー数の最小値Ｅ（ｐ）が有効であれば（ステップ６０５でＹｅｓ）、当該最小値Ｅ（ｐ）となるような予測ＴＣＯデータ（Ｄｐｒｏ（ｘ，ｐ））と入力ＴＣＯデータ（Ｄｉｎ（ｘ））とに基づいて、時刻修正部３６は、現在時刻の誤差Δｔを算出し、当該Δｔに基づいて、現在時刻を修正する（ステップ６０６）。図９は本実施の形態にかかる誤差Δｔを説明する図である。図９に示すように、当初生成された予測ＴＣＯデータ（Ｄｐｒｏ（ｘ，０）：符号９０１参照）は、内部時計時刻ｈｈ時ｍｍ分を示している。予測ＴＣＯデータと入力ＴＣＯデータ９０２との比較処理で、ｐステップだけシフトされた場合のエラーＥ（ｐ）が最小値であり、かつ、有効であったとする。

このときに、予測ＴＣＯデータ（Ｄｐｒｏ（ｘ，ｐ）：符号９０３参照）の先頭からｐステップだけシフトされた位置が、標準時刻電波により得られた時刻ｈｈ時ｍｍ分を示すデータの先頭であると考えられる（符号９１０参照）。そこで、ｐステップに相当する時間が、内部時計時刻の誤差Δｔと考えられる。本実施の形態では、１ステップが１／Ｔ秒（Ｔ：サンプリング周期）であるため、Δｔはｐ×Ｔ秒となる。したがって、予測ＴＣＯデータを生成した時点（内部時計時刻）は、正確には、ｈｈ時ｍｍ分からΔｔ（ｐ×Ｔ秒）を減じたもの（ｈｈ時ｍｍ分−Δｔ）となる（符号９１１参照）。このようにして、時計修正部３６は修正した現在時刻を算出することができる。

時計修正部３６において修正された現在時刻は、内部計時回路１７に出力され、内部計時回路１７の現在時刻が修正される。また、修正された現在時刻は、表示部１３にも出力され、表示部１３において修正された現在時刻が表示される。

ステップ４０５でＮｏと判断された場合には、ＴＣＯデータ生成部３３は、連続する２つのフレームのデータをサンプリングし（ステップ６０７）、それぞれのフレームの対応するビットを加算して平均した加算平均データを取得する（ステップ６０８）。実際には、ステップ４０２において、ＴＣＯデータ生成部３３は、１フレーム分のデータをサンプリングしている。したがって、ステップ４０２でサンプリングされたデータに引き続いて１フレーム分のデータをサンプリングしておき、２つのフレームのデータを得てＲＡＭ１４に一時的に記憶しておけばよい。次いで、エラー数算出部３４が、入力ＴＣＯデータメモリ３２に格納された入力ＴＣＯデータと、予測ＴＣＯデータ生成部３３にて生成された加算平均データとの間の第２の比較処理を実行する（ステップ６３０）。ステップ６３０における処理は、予測ＴＣＯデータの代わりに加算平均データを使用することを以外は、ステップ６２０の処理と同様である。

したがって、ステップ６３０においては、エラー数算出部３４が、入力ＴＣＯデータと、加算平均データとをビットごとに比較してＥＯＲをとり、ＥＯＲの値の総和をエラー数としている。また、予測ＴＣＯデータ生成部３３は、加算平均データのビットを順次シフトしていくことで新たな加算平均データを生成し、エラー数算出部３４が、入力ＴＣＯデータと新たな加算平均データとを比較してエラー数を算出する（ステップ６０９）。有効性判断部３５は、最小値となるエラー数Ｅ（ｐ）を見出して（ステップ６１０）、当該エラー数Ｅ（ｐ）が有効であるか否かを判断する（ステップ６１１）。エラー数の最小値Ｅ（ｐ）が有効であれば（ステップ６１１でＹｅｓ）、当該最小値Ｅ（ｐ）となるような加算平均データと入力ＴＣＯデータとに基づいて、時刻修正部３６は、現在時刻の誤差Δｔを算出し、当該Δｔに基づいて、現在時刻を修正する（ステップ６０６）。誤差Δｔの算出は、予測ＴＣＯデータを使用した場合と同様である。

本実施の形態によれば、タイムコードを含む信号を１フレーム分サンプリングして入力ＴＣＯデータを取得し、入力ＴＣＯデータのビットと、順次ビットがシフトされる予測ＴＣＯデータのビットとを比較し、ビットの不一致を示すエラー数が所定の小さい値（最小値や極小値）であったときに、そのシフト数に基づいて内部で計時された現在時刻と、受信されたタイムコードが示す現在時刻との誤差を算出している。これにより、受信回路により受信されるタイムコードを含む信号の秒同期や分同期の必要なく、現在時刻の修正が可能となる。

前記実施の形態においては、１フレーム分の入力ＴＣＯデータのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較して、有効なエラー数となる状態があるか否かが判断される。この段階で有効なエラー数となる状態が存在すれば、当該有効なエラー数に対応する予測ＴＣＯデータのビットのシフト数に基づいて誤差を算出することができる。したがって高速に誤差の算出および時刻の修正が可能となる。

また、前期実施の形態においては、上述した１フレームのデータを用いたビットの比較において、有効なエラー数が見出せなかった場合には、複数フレームの対応するビットの加算平均をとることで、Ｓ／Ｎ比を改善した上で、予測ＴＣＯデータのビットとの比較を行っている。これにより、有効なエラー数を見出すことが容易となる。

また、上記実施の形態においては、エラー数算出部３４は、前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットを全てシフトするまで、前記入力ＴＣＯデータのビットと、前記予測ＴＣＯデータのビットを比較して、それぞれのエラー数を算出し、有効性判断部３５は、得られたエラー数のうち最小値を見出して、当該最小値の有効性を判断する。これにより、もっとも適切なエラー数が生じたシフト位置に基づく誤差の算出が可能となる。

たとえば、算出されたエラー数の平均値および標準偏差に基づいて、有効性を判断することができる。これにより、Ｓ／Ｎ比の状態にしたがった適切な判断が可能となる。

上記実施の形態においては、予測ＴＣＯデータをシフトさせて得た全てのエラー値を算出した後に、最小値となるエラー値が有効であるか否かを判断している。しかしながら、上記処理に限定されず、予測ＴＣＯデータや加算平均データをシフトして、入力ＴＣＯデータと比較しているときに、算出されたエラー値の有効性を判断して、有効であれば、以後の比較をすることなく、現在時刻との誤差を算出する処理に移行しても良い。

図７は、他の実施の形態にかかる入力ＴＣＯデータと予測ＴＣＯデータとの比較処理（図６のステップ６２０）の例を示すフローチャートである。この例においては、エラー数算出部３４は、予測ＴＣＯデータ（Ｄｐｒｏ（ｘ，ｋ））を特定するためのパラメータｋを「０」に初期化する。次いで、エラー数算出部３４は、入力ＴＣＯデータのビット（Ｄｉｎ（ｘ））と、予測ＴＣＯデータのビット（Ｄｐｒｏ（ｘ，ｋ）との間でＥＯＲをとり（ステップ７０２）、各ビットのＥＯＲの値を加算して、エラー数Ｅ（ｋ）を算出する（ステップ７０３）。次いで、有効性判断部３５は、得られたエラー数Ｅ（ｋ）が有効データに該当するか否かを判断する（ステップ７０４）。ここでエラー数の有効性は、たとえば以下のように判断すればよい。

図５に示すように、エラー数の分布は、ほぼ１秒周期で極小値が現れるようになっている。したがって、少なくとも１秒間に相当する数（１／Ｔ回）だけ予測ＴＣＯデータを順次シフトして、シフトされた予測ＴＣＯデータと入力ＴＣＯデータとの比較が完了した段階で、平均値や標準偏差を算出し、エラー数の極小値が、「平均値−標準偏差」より小さければ、当該エラー数を有効と判断することができる。或いは、統計的な手法によらず、一定の閾値を利用して、エラー数が一定の閾値より小さい場合には有効と判断しても良い。 ステップ７０４でＹｅｓと判断された場合には、秒修正処理（ステップ６０６）が実行される。また、ステップ７０４でＮｏと判断された場合には、データシフトが終了したか、つまり、全てのビットのシフトが終了し、ｋ＝ｎとなったか否かが判断され（ステップ７０５）、ステップ７０５でＮｏと判断された場合には、ｋ＝ｋ＋１として予測ＴＣＯデータがシフトされる（ステップ７０６）。このようにして、シフトされた新たな予測ＴＣＯデータと、入力ＴＣＯデータとの間でさらにビットの比較が行われる（ステップ７０２）。

ステップ７０５でＹｅｓと判断された場合には、図６のステップ６０７に進み、加算平均データが生成され、加算平均データと、入力ＴＣＯデータとの比較処理（図６のステップ６３０）が実行される。ステップ６３０における比較処理も、予測ＴＣＯデータの代わりに加算平均データが用いられることを除き、図７に示すものと同様である。

このように、他の実施の形態によれば、予測ＴＣＯデータをシフトさせて全てのエラー数を求めなくとも、処理の途中で有効と判断されるエラー数が見出されれば、その時点で、現在時刻との誤差の演算に進む。これにより、より処理時間の短縮を図ることが可能となる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

前記実施の形態においては、まず、１フレーム分の入力ＴＣＯデータのビットと、順次シフトされる予測ＴＣＯデータのビットとが比較され、この比較において得られたエラー数が有効でなかった場合に、２フレーム分の入力ＴＣＯデータの対応する各ビットを加算平均した加算平均データを得て、加算平均データと、順次シフトされる予測ＴＣＯデータのビットとが比較されて、エラー数を算出し、その有効性を判断している。しかしながら、このような構成に限定されるものではない。たとえば、当初から複数フレーム分の入力ＴＣＯデータの対応する各ビットを加算平均した加算平均データを得て、加算平均データと、順次シフトされる予測ＴＣＯデータのビットとが比較されて、エラー数を算出し、その有効性を判断しても良い。また、加算平均するためのフレーム数は２に限定されず、３以上であっても良い。

また、前記実施の形態において、予測ＴＣＯデータのビットを順次シフトしているがこれに限定されるものではなく、入力ＴＣＯデータ、入力ＴＣＯデータの加算平均データを順次シフトしても良い。

さらに、前記実施の形態において、複数のフレームデータの対応するビットを加算平均した加算平均データを求め、加算平均データと、予測ＴＣＯデータとを比較しているが、これに限定されるものではなく、複数フレームの対応するビットを加算した加算データを求め、加算データと、予測ＴＣＯデータのビットの値を上記複数だけ乗じた乗算予測ＴＣＯデータとを比較しても良い。

図１は、本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図２は、本実施の形態にかかる受信回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図３は、本実施の形態にかかる電波時計の時刻修正装置に相当する部分の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図４は、標準電波信号の例を示す図である。 図５は、計数された現在時刻と、標準時刻とがずれた場合に、そのずれ時間(ステップ)とエラー数とを対応させた表である。 図６は、本実施の形態にかかる時刻修正処理の例を示すフローチャートである。 図７は、他の実施の形態にかかる入力ＴＣＯデータと予測ＴＣＯデータとの比較処理の例を示すフローチャートである。 図８は、入力ＴＣＯデータと予測ＴＣＯデータとの比較およびエラー数の算出の例を説明する図である。 図９は本実施の形態にかかる誤差Δｔを説明する図である。

符号の説明

１０ 電波時計
１１ ＣＰＵ
１２ 入力部
１３ 表示部
１４ ＲＯＭ
１５ ＲＡＭ
１６ 受信回路
１７ 内部計時回路
３１ ＡＤＣ
３２ 入力ＴＣＯデータメモリ
３３ 予測ＴＣＯデータ生成部
３４ エラー数算出部
３５ 有効性判断部
３６ 時刻修正部

Claims (8)

1. 標準時刻電波を受信する受信手段と、
   前記受信手段から出力されたタイムコードを含む信号をサンプリングして、所定のフレーム数のビット列を入力ＴＣＯデータとして一時的に記憶する入力ＴＣＯデータ生成手段と、
   内部クロックにより現在時刻を計時する内部計時手段と、
   前記内部計時手段により計時された現在時刻に基づいて、当該現在時刻に対応する予測ＴＣＯデータのビット列を生成する予測ＴＣＯデータ生成手段と、
   前記入力ＴＣＯデータのビットと、前記予測ＴＣＯデータのビットとを比較し、その不一致数に相当するエラー数を算出するとともに、前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットをシフトすることにより生成された新たな予測ＴＣＯデータ或いは新たな入力ＴＣＯデータを用いた前記ビットの比較を繰り返して、それぞれの比較に関するエラー数を算出するエラー数算出手段と、
   前記エラー数算出手段により算出されたエラー数の有効性を判断する有効性判断手段と、
   前記有効と判断されたエラー数の算出にかかる前記ビットのシフト数に基づいて、前記内部計時手段による現在時刻の誤差を算出する誤差算出手段と、
   前記誤差算出手段により算出された誤差に基づいて、前記内部計時手段の現在時刻を修正する修正手段と、を備えたことを特徴とする時刻修正装置。
2. 前記エラー数算出手段が、１フレーム分の入力ＴＣＯデータのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較することを特徴とする請求項１に記載の時刻修正装置。
3. 前記エラー数算出手段が、複数フレーム分の入力ＴＣＯデータの対応するビットを加算平均することにより得られる加算平均データのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較することを特徴とする請求項１に記載の時刻修正装置。
4. 前記エラー数算出手段が、１フレーム分の入力ＴＣＯデータのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較してエラー数を算出し、前記有効性判断手段が、前記エラー数が有効でないと判断した場合に、
   前記エラー数算出手段が、複数フレーム分の入力ＴＣＯデータの対応するビットを加算平均することにより得られる加算平均データのビットと、１フレーム分の予測ＴＣＯデータのビットとを比較してエラー数を算出し、前記有効性判断手段が、前記エラー数の有効性を判断することを特徴とする請求項１に記載の時刻修正装置。
5. 前記エラー数算出手段が、前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットを全てシフトするまで、前記入力ＴＣＯデータのビットと、前記予測ＴＣＯデータのビットを比較して、それぞれのエラー数を算出し、かつ、有効性判断手段が、前記エラー数の最小値を見出し、当該最小値の有効性を判断することを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の時刻修正装置。
6. 前記予測ＴＣＯデータ或いは前記入力ＴＣＯデータのビットのシフト数が、少なくとも１秒に相当するシフト数を超えた場合に、前記有効性判断手段は、前記算出されたエラー数の極小値を見出し、当該極小値の有効性を判断することを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の時刻修正装置。
7. 前記有効性の判断が、算出されたエラー数の平均値および標準偏差に基づくことを特徴とする請求項５または６に記載の時刻修正装置。
8. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の時刻修正装置と、
   計時された現在時刻を表示する時刻表示手段と、を備えたことを特徴とする電波時計。