JP4487161B2 - 全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末に関し、例えば移動体の位置測定を行うＧＰＳ(Global Positioning System) の受信装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＰＳにおいては地球上を周回する複数個のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信される衛星信号をＧＰＳ受信装置によって受信し、当該受信した衛星信号を解析することにより、当該ＧＰＳ受信装置と各ＧＰＳ衛星との距離をそれぞれ取得し、これらを基に移動体の現在位置を算出するようになされている。
【０００３】
このＧＰＳ衛星から送信される衛星信号は、各ＧＰＳ衛星毎に異なる種類の符号系列でなるＰＮ(Pseudo random noise) コードすなわち疑似雑音符号によってスペクトラム拡散された信号である。
【０００４】
従ってＧＰＳ受信装置は、複数種類のＧＰＳ衛星毎にそれぞれ応じた局部ＰＮコードを発生し得るようになされており、発生した局部ＰＮコードの位相を衛星信号のＰＮコードの位相に合わせることにより同期獲得し、衛星信号に対してトラッキングをかけることにより同期捕捉した後、スペクトラム逆拡散処理を施すことによりＧＰＳ衛星からの航法メッセージ（測位計算のための軌道情報等）を復調し、当該航法メッセージに基づいて現在位置を算出する。
【０００５】
実際上、図８に示すようにＧＰＳ受信装置１は、ＧＰＳアンテナ３及び受信回路４を介して受信した衛星信号Ｓ１をＧＰＳ受信部２の相関回路５に入力する。相関回路５は、ＰＮコード発生回路６から供給される局部ＰＮコードＣ１と衛星信号Ｓ１とを乗算することにより相関値Ｓ２を算出し、これを制御回路７に送出する。
【０００６】
制御回路７は、相関値Ｓ２が所定の閾値を越えていない低レベルのとき、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１とが同期していないと判定し、ＰＮコード発生回路６に対して位相制御信号ＣＴＬ１を供給することにより局部ＰＮコードＣ１の位相をオフセット制御する。
【０００７】
ＰＮコード発生回路６は、位相制御信号ＣＴＬ１に基づいて局部ＰＮコードＣ１の位相をオフセットし、その結果得られる位相オフセットされた局部ＰＮコードＣ１を相関回路５に送出すると共に、局部ＰＮコードＣ１の位相状態を示す位相結果情報Ｓ３を制御回路７に送り返す。
【０００８】
従って制御回路７は、相関回路５からの相関値Ｓ２に基づいて同期獲得できていないと判断した場合、位相制御信号ＣＴＬ１に基づいてＰＮコード発生回路６を制御することにより、当該ＰＮコード発生回路６による局部ＰＮコードＣ１の位相を順次オフセットして出力させるようになされている。
【０００９】
また制御回路７は、相関値Ｓ２が所定の閾値を越えた高レベルのとき、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１とが同期していると判定して同期捕捉を行う。
【００１０】
このとき制御回路７は、同期獲得によって得られたＰＮコードの周期の先頭タイミングを、ＰＮコードに同期したデータの復調開始時刻として指定するための復調制御信号Ｓ４を生成し、これを相関回路５に対して送出する。
【００１１】
これにより相関回路５は、内部の復調部（図示せず）で復調制御信号Ｓ４に基づいて衛星信号Ｓ１に対してスペクトラム逆拡散処理を施すことにより航法メッセージを復調することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構成のＧＰＳ受信装置１においては、相関値Ｓ２が所定の閾値を越えていない低レベルのとき、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１とが同期していないので、同期獲得するまで位相制御信号ＣＴＬ１によって局部ＰＮコードＣ１の位相を順次オフセットして相関値Ｓ２の算出処理を繰り返す必要がある。
【００１３】
この場合、図９に示すようにＧＰＳ受信装置１では、衛星信号Ｓ１が１０２３チップのＰＮコードによってスペクトラム拡散処理されていることにより、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１との位相関係が不明な場合、同期獲得までに最大で１０２３チップ分の位相オフセットを行う必要がある。
【００１４】
このときＧＰＳ受信装置１は、同期獲得までに多大な時間を要するので消費電力が増大することになり、この結果バッテリの使用時間が短くなるという問題があった。
【００１５】
またＧＰＳ受信装置１は、衛星信号Ｓ１のＰＮコードに同期した航法メッセージを復調する場合、同期獲得するまではＰＮコードの周期の先頭タイミングが不明であるため、衛星信号Ｓ１を全てを復調しなければ航法メッセージを取得し得ないという問題があった。
【００１６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、衛星信号に対する同期獲得を高速で実行し消費電力を低減し得る全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末を提案しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、全地球測位システムの衛星から送信される衛星信号と所定時間間隔で同期した通信システムの基地局からの送信信号を受信し、送信信号に対して所定の符号系列による相関検出を行うことにより送信信号と符号系列との同期が獲得できたとき、符号系列における周期の先頭タイミングをチップ単位で示すと共に、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正することにより、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測して当該擬似雑音符号を生成し、その予測した擬似雑音符号を用いて衛星信号との同期を獲得して衛星信号を復調するようにしたことにより、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正し、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測することができるので、衛星信号と擬似雑音符号とが同期獲得するまでの処理時間を格段に短縮することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１９】
図８との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１０は全体として本発明の全地球測位システムの受信装置としてのＧＰＳ受信装置を示し、大きく分けてＧＰＳの衛星から送信される衛星信号Ｓ１を受信するためのＧＰＳ受信部１１と、ＩＳ９５規格に対応したＤＳ(Direct Sequence :直接拡散) 方式によるＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) セルラーシステムの基地局から送信されるスペクトラム拡散信号Ｓ１０を受信するためのＣＤＭＡ受信部１２とによって構成されている。
【００２０】
ＣＤＭＡ受信部１２は、アンテナ１３及び受信回路１４を介して受信したスペクトラム拡散信号Ｓ１０を相関回路１５に入力する。相関回路１５は、シフトレジスタ及び乗算器によって構成され、ＰＮコード発生回路１６から供給される局部ＰＮコードＣ１１とスペクトラム拡散信号Ｓ１０とを乗算することにより相関値Ｓ１２を算出し、これを制御回路１７に送出する。
【００２１】
制御回路１７は、相関値Ｓ１２が所定の閾値を越えていない低レベルのとき、スペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとＰＮコード発生回路１６で発生した局部ＰＮコードＣ１１とが同期していないと判定し、ＰＮコード発生回路１６に対して位相制御信号ＣＴＬ１１を供給することにより局部ＰＮコードＣ１１の位相をオフセット制御する。
【００２２】
ＰＮコード発生回路１６は、位相制御信号ＣＴＬ１１に基づいて局部ＰＮコードＣ１１の位相をオフセットし、その結果得られる位相オフセットされた局部ＰＮコードＣ１１を相関回路１５に送出すると共に、局部ＰＮコードＣ１１の位相状態を示す位相結果情報Ｓ１３を制御回路１７に送り返す。
【００２３】
従って制御回路１７は、相関回路１５からの相関値Ｓ１２に基づいて同期獲得できていないと判断した場合、位相結果情報Ｓ１３に応じて位相制御信号ＣＴＬ１１を生成し、これをＰＮコード発生回路１６に送出することにより、当該ＰＮコード発生回路１６による局部ＰＮコードＣ１１の位相を順次オフセットして出力させるようになされている。
【００２４】
また制御回路１７は、相関値Ｓ１２が所定の閾値を越えた高レベルのとき、スペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとＰＮコード発生回路１６で発生した局部ＰＮコードＣ１１とが同期していると判定して同期捕捉を行う。
【００２５】
このとき制御回路１７は、同期獲得したことを位相制御信号ＣＴＬ１１によってＰＮコード発生回路１６に通知すると共に、データ復調時におけるスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングを示す復調制御信号Ｓ１４を生成し、これを相関回路１５に対して送出する。
【００２６】
相関回路１５は、シフトレジスタ及び乗算器に加えて内部に復調部（図示せず）を有しており、当該復調部で復調制御信号Ｓ１４に基づいてスペクトラム拡散信号Ｓ１０をスペクトラム逆拡散処理することにより、基地局から送られてくる送信データを復調するようになされている。
【００２７】
ところでＰＮコード発生回路１６は、同期獲得したことを制御回路１７からの位相制御信号ＣＴＬ１１によって認識すると、同期獲得したタイミングすなわちスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングを示すコードタイミング信号Ｓ１５をカウンタ構成でなるシステムタイム回路１８に供給する。
【００２８】
システムタイム回路１８は、制御回路１７からのシステムタイム制御信号Ｓ１６に応じてＰＮコード発生回路１６から供給されたコードタイミング信号Ｓ１５に同期したタイミングでカウンタをリセットすることにより、リファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成し、これをＧＰＳ受信部１１の制御回路１９に送出する。
【００２９】
ここで、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局はＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１を受信し、当該衛星信号Ｓ１を解析することにより求めたＧＰＳ時刻を基にスペクトラム拡散信号Ｓ１０を生成する際の基準となるＣＤＭＡ時刻を設定しているので、ＧＰＳ時刻とＣＤＭＡ時刻とはある所定のタイミングで同期している。
【００３０】
実際上、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにＧＰＳ衛星が送信する衛星信号Ｓ１のＰＮコードのチップレート（1.023[MHz]＝23× 3×53×11×31[Hz]）と、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局が送信するスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードのチップレート（1.2288[MHz] ＝214 × 3×52[Hz]）とは異なるので、ＧＰＳ衛星が送信する衛星信号Ｓ１の送信時刻ＴGPS-TXと、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局が送信するスペクトラム拡散信号Ｓ１０の送信時刻ＴCDMA-TX とは常に同期しているわけではない。
【００３１】
しかし、両者のチップレートの最大公約数が23× 3×52＝600[Hz] であるので、時間的に見れば、1.6666…[msec]毎には互いのＰＮコードの区切りが同期することになる。但し、衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期が１[msec]なので、この倍数の周期すなわち５[msec]毎に衛星信号Ｓ１のＰＮコードとスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとは区切りが同期する。
【００３２】
従ってシステムタイム回路１８は、内部のカウンタを５[msec]毎にリセットすることにより、システムタイム信号Ｓ１７と、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１のＰＮコードとが５[msec]毎に同期した状態となる。
【００３３】
因みに図２（Ｂ）では、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局がスペクトラム拡散信号Ｓ１０を1.25[msec]毎に送信するようになされているが、これはスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードの周期（この場合26.666…[msec]）ではなく、基地局が送信電力のパワーコントロールを行う際の周期であり、５[msec]毎に衛星信号Ｓ１のＰＮコードとスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとが同期していること説明する際の便宜上これを用いている。
【００３４】
ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、コードタイミング信号Ｓ１５に同期したシステムタイム信号Ｓ１７を入力することにより、リファレンス信号としての当該システムタイム信号Ｓ１７に基づいてＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングをチップ単位で認識し得るようになされている。
【００３５】
ここで、図２（Ｃ）に示すようにＣＤＭＡ受信部１２にスペクトラム拡散信号Ｓ１０が到達した時刻は、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局がスペクトラム拡散信号Ｓ１０を送信した送信時刻ＴGPS-TXに対して伝搬路遅延ＲＸを加算した到達時刻ＴCDMA-RX となる。
【００３６】
さらに、ＣＤＭＡ受信部１２にスペクトラム拡散信号Ｓ１０が到達し、相関検出及び復調処理等の内部的な受信処理が行われた後にシステムタイム信号Ｓ１７が生成されるので、図２（Ｄ）に示すように伝搬路遅延ＲＸに対してＣＤＭＡ受信部１２の内部処理遅延Ｍを加算した受信時刻ＴCDMA-Mのときに、ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９にシステムタイム信号Ｓ１７が供給されることになる。
【００３７】
従ってＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、システムタイム信号Ｓ１７に対して伝搬路遅延ＲＸ及び内部処理遅延Ｍを予め考慮した補正を行うことにより、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期の先頭タイミングをチップ単位で予測し、これを図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示すようにシステムタイム信号Ｓ１７から逆算したＧＰＳ時刻ＴGPS-I とする。
【００３８】
但し、このとき逆算されるＧＰＳ時刻ＴGPS-I は、衛星信号Ｓ１の実際の送信時刻ＴGPS-TXに対して補正による予測誤差Ｉの分だけずれることになる。この予測誤差Ｉには、予測した伝搬路遅延ＲＸの補正誤差分が含まれている。
【００３９】
尚、予測誤差Ｉは、経験値で求められるものであり、この実施の形態ではＣＤＭＡ受信部１２における受信タイミングの際に、予想した位置よりもＧＰＳ受信装置１０から遠い位置に基地局があった場合を一例として説明している。
【００４０】
これによりＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、衛星信号Ｓ１の伝搬路遅延ＲＸＩで遅延した到達時刻ＴGPS-RXI を、衛星信号Ｓ１の到達する時刻と想定し得るが、実際には予測誤差Ｉに相当する誤差分が存在しているので、到達時刻ＴGPS-RXが本当の衛星信号Ｓ１の到達時刻とみなすことができる。
【００４１】
かくしてＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、到達時刻ＴGPS-RXから予測誤差Ｉに相当する誤差分の時間を同期獲得の際のサーチ幅として設定することにより、図３に示すようにサーチ幅分の僅かな位相オフセットを行うだけで同期獲得を短時間で実行し得るようになされている。
【００４２】
ところでＣＤＭＡ受信部１２の制御回路１７（図１）は、同期獲得によってＧＰＳ時刻と同期したＣＤＭＡ時刻を認識すると共に、通信中の基地局から端末自身の現在位置を認識するようになされており、当該ＣＤＭＡ時刻及び端末自身の現在位置をＧＰＳ受信部１１の制御回路１９に供給する。
【００４３】
ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、ＣＤＭＡ時刻及び端末自身の現在位置に基づいて通信可能なＧＰＳ衛星を推測することにより、当該推測したＧＰＳ衛星に割り当てられているＰＮコードの種類を予測し得るようになされている。
【００４４】
すなわちＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、衛星信号Ｓ１の伝搬路遅延ＲＸＩを考慮したチップ単位の補正時刻ＴGPS-RXI に応じて位相オフセットしたＰＮコードＣ１を生成するための位相制御信号ＣＴＬ２２を生成し、これを推測したＧＰＳ衛星用のＰＮコード発生回路６に供給する。
【００４５】
かくしてＰＮコード発生回路６は、位相制御信号ＣＴＬ２２に基づいて補正時刻ＴGPS-RXI に対応して位相オフセットした局部ＰＮコードＣ１を生成し、これを相関回路５に供給する。
【００４６】
相関回路５は、衛星信号Ｓ１とＰＮコード発生回路６から供給される局部ＰＮコードＣ１とをスライディング相関することにより相関値Ｓ２を算出し、これを制御回路１９に送出する。
【００４７】
そして制御回路１９は、スライディング相関によって相関回路５から得られる相関値Ｓ２に基づいて同期獲得の可否を判断し、その結果に応じた位相制御信号ＣＴＬ２２でＰＮコード発生回路６から発生する局部ＰＮコードＣ１を順次位相オフセットすることにより、最長でもサーチ幅分の相関算出処理時間で同期獲得し得るようになされている。
【００４８】
また制御回路１９は、同期獲得することにより得られた局部ＰＮコードＣ１の周期の先頭タイミングを復調制御信号Ｓ２１として相関回路５に供給することにより、当該相関回路５により衛星信号Ｓ１を全て復調することなく復調制御信号Ｓ２１のタイミングで復調するだけで航法メッセージ等のデータを取得し得るようになされている。
【００４９】
ところで図４に示すように、衛星信号Ｓ１とシステムタイム信号Ｓ１７とが５[msec]毎のタイミングで同期し、かつシステムタイム信号Ｓ１７の供給されるタイミングが衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期（１[msec]）の公倍数の時間であることにより、端末で受信した衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの先頭と、システムタイム信号Ｓ１７の供給されるタイミングとのオフセットは常に変わらず等しい。
【００５０】
これによりＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、常にこのオフセット分だけを考慮して相関制御すればよく、オフセット分の計算が容易になる。
【００５１】
一方、図５に示すようにＧＰＳ受信部１１において、５[msec]毎に同期獲得を行うのではなく、ＣＤＭＡ受信部１２によってスペクトラム拡散信号Ｓ１０の同期を獲得してから１[msec]毎に衛星信号Ｓ１の同期獲得を始めるときには、ＣＤＭＡ受信部１２のシステムタイム回路１８からシステムタイム信号Ｓ１７を1.25（５／４）[msec]毎に供給させるようにすればよい。
【００５２】
但し、この場合にはシステムタイム回路１８から供給させるシステムタイム信号Ｓ１７は、1.25[msec]、2.5[msec] 、3.75[msec]……となるので、ＧＰＳ受信部１１では供給されるシステムタイム信号Ｓ１７に対してそれぞれ0.25[msec]、0.50[msec]、0.75[msec]の補正が必要になる。すなわち、0.25[msec]のずれが累積的に影響するので、その分を補正するようになされている。
【００５３】
またＧＰＳ受信部１１においては、図６に示すように衛星信号Ｓ１が５０[bps] の伝送速度で送信されているので、衛星信号Ｓ１におけるＰＮコード（１周期は１[msec]）の２０倍の２０[msec]で繰り返し同一の１ビットが送られていることになる。
【００５４】
従ってＧＰＳ受信部１１は、システムタイム信号Ｓ１７に応じた復調処理のタイミングで２０[msec]のうちの１[msec]分だけを間欠的に復調すればよいので、２０[msec]全てを復調処理する必要がなくなる。これに対して従来では、１[msec]分のデータを繰り返し受信して、２０[msec]分のデータ全てを復調していた。
【００５５】
これによりＧＰＳ受信部１１は、システムタイム信号Ｓ１７に応じたタイミングでのみ時分割で間欠的に復調処理すればよく、その分消費電力を低減し得るようになされている。
【００５６】
以上の構成において、ＧＰＳ受信装置１０はＣＤＭＡ受信部１２でスペクトラム拡散信号Ｓ１０に対して同期獲得を行い、その結果得られるスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングに同期したリファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成し、これをＧＰＳ受信部１１の制御回路１９に供給する。
【００５７】
ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、システムタイム信号Ｓ１７に対してスペクトラム拡散信号Ｓ１０の伝搬路遅延ＲＸ及びＣＤＭＡ受信部１２における内部処理遅延Ｍを考慮した補正を行うことにより、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１のＰＮコードの周期の先頭タイミングをチップ単位で予測する。
【００５８】
そしてＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、チップ単位で予測した衛星信号Ｓ１のＰＮコードの周期の先頭タイミングに対して予測誤差分の時間を同期獲得の際のサーチ幅として設定し、その中でＰＮコード発生回路６から出力する局部ＰＮコードＣ１の位相を順次オフセットしながら相関算出を行う。
【００５９】
これによりＧＰＳ受信部１１は、最大でもサーチ幅の時間内で同期獲得し得、システムタイム信号Ｓ１７の供給を受けない場合には最大で１０２３チップ分の位相オフセットを行っていたのに比べて、同期獲得までの処理時間を格段に短縮して消費電力を低減することができる。
【００６０】
またＧＰＳ受信部１１は、同期獲得することにより得られた局部ＰＮコードＣ１の周期の先頭タイミングを復調制御信号Ｓ２１として用いることにより、衛星信号Ｓ１を全て復調することなく復調制御信号Ｓ２１のタイミングでのみ復調するだけで、航法メッセージ等のデータを短時間で取得し得るようになされている。
【００６１】
以上の構成によれば、ＧＰＳ受信装置１０はＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓ１と同期したＣＤＭＡセルラーシステムの基地局からのスペクトラム拡散信号Ｓ１０に対して同期獲得することによりリファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成し、当該システムタイム信号Ｓ１７を用いて衛星信号Ｓ１のＰＮコードに対する相関算出を行うことにより、同期獲得を高速で実行して消費電力を低減することができる。
【００６２】
これによりＧＰＳ受信装置１０は、衛星信号Ｓ１のＰＮコードに同期した航法メッセージ等のデータを復調する際のＰＮコードの周期の先頭タイミングすなわち復調制御信号Ｓ２１を短時間で把握し、衛星信号Ｓ１を全て復調することなく復調制御信号Ｓ２１のタイミングでのみ復調するだけで航法メッセージ等のデータを取得することができる。
【００６３】
このようにＧＰＳ受信装置１０は、衛星信号Ｓ１に対する同期獲得を高速でかつ短時間で実行し得るようにしたことにより、衛星信号Ｓ１を間欠的に受信する場合でも、同期獲得をその都度短時間で実行できるので同期獲得に係る消費電力を一段と低減して長時間の使用を実現することができる。
【００６４】
なお上述の実施の形態においては、ＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓ１と同期したＣＤＭＡセルラーシステムの基地局からのスペクトラム拡散信号Ｓ１０と同期獲得することによりシステムタイム信号Ｓ１７を生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓ１と同期した例えばＧＳＭ(Global System for Mobile Communications) 方式のセルラーシステムの基地局からの送信信号と同期獲得することによりシステムタイム信号Ｓ１７を生成するようにしても良い。この場合にも、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また上述の実施の形態においては、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局からのスペクトラム拡散信号Ｓ１０を受信するＣＤＭＡ受信部１２が内部に搭載されたＧＰＳ受信装置１０を本発明に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、内部にＧＰＳ受信部１１が搭載されたＣＤＭＡセルラーシステムの移動局としての携帯無線端末に本発明に適用するようにしても良い。
【００６６】
この場合、図７に示すように携帯無線端末２０は、ＧＰＳ受信装置１０（図１）のＧＰＳ受信部１１及びＣＤＭＡ受信部１２に加えてＣＤＭＡ送信部２１を有した構成となる。この場合ＣＤＭＡ送信部２１は、送信すべきベースバンド信号Ｓ２１を１次変調回路２２に送出する。
【００６７】
１次変調回路２２は、ベースバンド信号Ｓ２１に対して例えばＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 変調処理することにより１次変調信号Ｓ２２を生成し、これを２次変調回路２３に送出する。２次変調回路２３は、ＰＮコード発生回路２４から供給されるＰＮコードＣ３３によって１次変調信号Ｓ２２を拡散処理することによりスペクトラム拡散信号Ｓ２３を生成し、これを送信部２５に出力する。送信部２５は、スペクトラム拡散信号Ｓ２３を周波数変換して増幅した後、アンテナ（図示せず）を介して送信する。
【００６８】
これにより携帯無線端末２０は、ＧＰＳ受信装置１０と同様にＣＤＭＡ受信部１２でスペクトラム拡散信号Ｓ１０を間欠受信して同期獲得することによって得られたシステムタイム信号Ｓ１７を用いてＧＰＳ受信部１１の同期獲得を短時間で実行することができる。
【００６９】
さらに上述の実施の形態においては、ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９によって伝搬路遅延ＲＸ及び内部処理遅延Ｍを予め考慮した補正をシステムタイム信号Ｓ１７に対して行うことにより、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期の開始タイミングをチップ単位で予測するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、伝搬路遅延ＲＸ及び内部処理遅延Ｍを予め考慮した補正を行う回路をＣＤＭＡ受信部１２の内部に設けるようにしても良い。
【００７０】
さらに上述の実施の形態においては、全地球測位システムであるＧＰＳの衛星から送信される衛星信号Ｓ１と同期した通信システムとしてＣＤＭＡセルラーシステムの送信信号であるスペクトラム拡散信号Ｓ１０を受信する通信システム受信手段としてのアンテナ１３及び受信回路１４と、ＣＤＭＡセルラーシステムのスペクトラム拡散信号Ｓ１０に基づいて衛星信号Ｓ１の同期を獲得するために用いるリファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成するタイミング信号生成手段としてのシステムタイム回路１８と、衛星信号Ｓ１を受信しシステムタイム回路１８から供給されるシステムタイム信号Ｓ１７に基づいて衛星信号Ｓ１における疑似雑音符号との同期を獲得する衛星信号受信手段としての制御回路１９、ＰＮコード発生回路６及び相関回路５とによって全地球測位システムの受信装置としてのＧＰＳ受信装置１０を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の受信手段、タイミング信号生成手段及び衛星信号受信手段によって構成するようにしても良い。
【００７１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、全地球測位システムの衛星から送信される衛星信号と所定時間間隔で同期した通信システムの基地局からの送信信号を受信し、送信信号に対して所定の符号系列による相関検出を行うことにより送信信号と符号系列との同期が獲得できたとき、符号系列における周期の先頭タイミングをチップ単位で示すと共に、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正することにより、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測して当該擬似雑音符号を生成し、その予測した擬似雑音符号を用いて衛星信号との同期を獲得して衛星信号を復調するようにしたことにより、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正し、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測することができるので、衛星信号と擬似雑音符号とが同期獲得するまでの処理時間を格段に短縮することができ、かくして衛星信号に対する同期獲得を高速で実行し消費電力を低減し得る全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳ時刻とＣＤＭＡセルラーシステムの基地局の送信信号との受信タイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図３】ＰＮコードの位相情報が存在する場合の同期獲得の説明に供する略線図である。
【図４】５ｍｓｅｃのタイミングでシステムタイム信号の供給を受けた場合の説明に供する略線図である。
【図５】１．２５ｍｓｅｃのタイミングでシステムタイム信号の供給を受けた場合の説明に供する略線図である。
【図６】衛星信号の同期受信の関係を示す略線図である。
【図７】他の実施の形態における携帯無線端末のＣＤＭＡ送信部の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来のＰＮコードの位相情報が存在しない場合の同期獲得の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１、１０……ＧＰＳ受信装置、２、１１……ＧＰＳ受信部、５、１５……相関回路、１２……ＣＤＭＡ受信部、６、１６……ＰＮコード発生回路、７、１７、１９……制御回路、１８……システムタイム回路、２１……ＣＤＭＡ送信部。
【発明の属する技術分野】
本発明は全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末に関し、例えば移動体の位置測定を行うＧＰＳ(Global Positioning System) の受信装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＰＳにおいては地球上を周回する複数個のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信される衛星信号をＧＰＳ受信装置によって受信し、当該受信した衛星信号を解析することにより、当該ＧＰＳ受信装置と各ＧＰＳ衛星との距離をそれぞれ取得し、これらを基に移動体の現在位置を算出するようになされている。
【０００３】
このＧＰＳ衛星から送信される衛星信号は、各ＧＰＳ衛星毎に異なる種類の符号系列でなるＰＮ(Pseudo random noise) コードすなわち疑似雑音符号によってスペクトラム拡散された信号である。
【０００４】
従ってＧＰＳ受信装置は、複数種類のＧＰＳ衛星毎にそれぞれ応じた局部ＰＮコードを発生し得るようになされており、発生した局部ＰＮコードの位相を衛星信号のＰＮコードの位相に合わせることにより同期獲得し、衛星信号に対してトラッキングをかけることにより同期捕捉した後、スペクトラム逆拡散処理を施すことによりＧＰＳ衛星からの航法メッセージ（測位計算のための軌道情報等）を復調し、当該航法メッセージに基づいて現在位置を算出する。
【０００５】
実際上、図８に示すようにＧＰＳ受信装置１は、ＧＰＳアンテナ３及び受信回路４を介して受信した衛星信号Ｓ１をＧＰＳ受信部２の相関回路５に入力する。相関回路５は、ＰＮコード発生回路６から供給される局部ＰＮコードＣ１と衛星信号Ｓ１とを乗算することにより相関値Ｓ２を算出し、これを制御回路７に送出する。
【０００６】
制御回路７は、相関値Ｓ２が所定の閾値を越えていない低レベルのとき、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１とが同期していないと判定し、ＰＮコード発生回路６に対して位相制御信号ＣＴＬ１を供給することにより局部ＰＮコードＣ１の位相をオフセット制御する。
【０００７】
ＰＮコード発生回路６は、位相制御信号ＣＴＬ１に基づいて局部ＰＮコードＣ１の位相をオフセットし、その結果得られる位相オフセットされた局部ＰＮコードＣ１を相関回路５に送出すると共に、局部ＰＮコードＣ１の位相状態を示す位相結果情報Ｓ３を制御回路７に送り返す。
【０００８】
従って制御回路７は、相関回路５からの相関値Ｓ２に基づいて同期獲得できていないと判断した場合、位相制御信号ＣＴＬ１に基づいてＰＮコード発生回路６を制御することにより、当該ＰＮコード発生回路６による局部ＰＮコードＣ１の位相を順次オフセットして出力させるようになされている。
【０００９】
また制御回路７は、相関値Ｓ２が所定の閾値を越えた高レベルのとき、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１とが同期していると判定して同期捕捉を行う。
【００１０】
このとき制御回路７は、同期獲得によって得られたＰＮコードの周期の先頭タイミングを、ＰＮコードに同期したデータの復調開始時刻として指定するための復調制御信号Ｓ４を生成し、これを相関回路５に対して送出する。
【００１１】
これにより相関回路５は、内部の復調部（図示せず）で復調制御信号Ｓ４に基づいて衛星信号Ｓ１に対してスペクトラム逆拡散処理を施すことにより航法メッセージを復調することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構成のＧＰＳ受信装置１においては、相関値Ｓ２が所定の閾値を越えていない低レベルのとき、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１とが同期していないので、同期獲得するまで位相制御信号ＣＴＬ１によって局部ＰＮコードＣ１の位相を順次オフセットして相関値Ｓ２の算出処理を繰り返す必要がある。
【００１３】
この場合、図９に示すようにＧＰＳ受信装置１では、衛星信号Ｓ１が１０２３チップのＰＮコードによってスペクトラム拡散処理されていることにより、衛星信号Ｓ１のＰＮコードとＰＮコード発生回路６で発生した局部ＰＮコードＣ１との位相関係が不明な場合、同期獲得までに最大で１０２３チップ分の位相オフセットを行う必要がある。
【００１４】
このときＧＰＳ受信装置１は、同期獲得までに多大な時間を要するので消費電力が増大することになり、この結果バッテリの使用時間が短くなるという問題があった。
【００１５】
またＧＰＳ受信装置１は、衛星信号Ｓ１のＰＮコードに同期した航法メッセージを復調する場合、同期獲得するまではＰＮコードの周期の先頭タイミングが不明であるため、衛星信号Ｓ１を全てを復調しなければ航法メッセージを取得し得ないという問題があった。
【００１６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、衛星信号に対する同期獲得を高速で実行し消費電力を低減し得る全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末を提案しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、全地球測位システムの衛星から送信される衛星信号と所定時間間隔で同期した通信システムの基地局からの送信信号を受信し、送信信号に対して所定の符号系列による相関検出を行うことにより送信信号と符号系列との同期が獲得できたとき、符号系列における周期の先頭タイミングをチップ単位で示すと共に、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正することにより、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測して当該擬似雑音符号を生成し、その予測した擬似雑音符号を用いて衛星信号との同期を獲得して衛星信号を復調するようにしたことにより、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正し、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測することができるので、衛星信号と擬似雑音符号とが同期獲得するまでの処理時間を格段に短縮することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１９】
図８との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１０は全体として本発明の全地球測位システムの受信装置としてのＧＰＳ受信装置を示し、大きく分けてＧＰＳの衛星から送信される衛星信号Ｓ１を受信するためのＧＰＳ受信部１１と、ＩＳ９５規格に対応したＤＳ(Direct Sequence :直接拡散) 方式によるＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) セルラーシステムの基地局から送信されるスペクトラム拡散信号Ｓ１０を受信するためのＣＤＭＡ受信部１２とによって構成されている。
【００２０】
ＣＤＭＡ受信部１２は、アンテナ１３及び受信回路１４を介して受信したスペクトラム拡散信号Ｓ１０を相関回路１５に入力する。相関回路１５は、シフトレジスタ及び乗算器によって構成され、ＰＮコード発生回路１６から供給される局部ＰＮコードＣ１１とスペクトラム拡散信号Ｓ１０とを乗算することにより相関値Ｓ１２を算出し、これを制御回路１７に送出する。
【００２１】
制御回路１７は、相関値Ｓ１２が所定の閾値を越えていない低レベルのとき、スペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとＰＮコード発生回路１６で発生した局部ＰＮコードＣ１１とが同期していないと判定し、ＰＮコード発生回路１６に対して位相制御信号ＣＴＬ１１を供給することにより局部ＰＮコードＣ１１の位相をオフセット制御する。
【００２２】
ＰＮコード発生回路１６は、位相制御信号ＣＴＬ１１に基づいて局部ＰＮコードＣ１１の位相をオフセットし、その結果得られる位相オフセットされた局部ＰＮコードＣ１１を相関回路１５に送出すると共に、局部ＰＮコードＣ１１の位相状態を示す位相結果情報Ｓ１３を制御回路１７に送り返す。
【００２３】
従って制御回路１７は、相関回路１５からの相関値Ｓ１２に基づいて同期獲得できていないと判断した場合、位相結果情報Ｓ１３に応じて位相制御信号ＣＴＬ１１を生成し、これをＰＮコード発生回路１６に送出することにより、当該ＰＮコード発生回路１６による局部ＰＮコードＣ１１の位相を順次オフセットして出力させるようになされている。
【００２４】
また制御回路１７は、相関値Ｓ１２が所定の閾値を越えた高レベルのとき、スペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとＰＮコード発生回路１６で発生した局部ＰＮコードＣ１１とが同期していると判定して同期捕捉を行う。
【００２５】
このとき制御回路１７は、同期獲得したことを位相制御信号ＣＴＬ１１によってＰＮコード発生回路１６に通知すると共に、データ復調時におけるスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングを示す復調制御信号Ｓ１４を生成し、これを相関回路１５に対して送出する。
【００２６】
相関回路１５は、シフトレジスタ及び乗算器に加えて内部に復調部（図示せず）を有しており、当該復調部で復調制御信号Ｓ１４に基づいてスペクトラム拡散信号Ｓ１０をスペクトラム逆拡散処理することにより、基地局から送られてくる送信データを復調するようになされている。
【００２７】
ところでＰＮコード発生回路１６は、同期獲得したことを制御回路１７からの位相制御信号ＣＴＬ１１によって認識すると、同期獲得したタイミングすなわちスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングを示すコードタイミング信号Ｓ１５をカウンタ構成でなるシステムタイム回路１８に供給する。
【００２８】
システムタイム回路１８は、制御回路１７からのシステムタイム制御信号Ｓ１６に応じてＰＮコード発生回路１６から供給されたコードタイミング信号Ｓ１５に同期したタイミングでカウンタをリセットすることにより、リファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成し、これをＧＰＳ受信部１１の制御回路１９に送出する。
【００２９】
ここで、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局はＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１を受信し、当該衛星信号Ｓ１を解析することにより求めたＧＰＳ時刻を基にスペクトラム拡散信号Ｓ１０を生成する際の基準となるＣＤＭＡ時刻を設定しているので、ＧＰＳ時刻とＣＤＭＡ時刻とはある所定のタイミングで同期している。
【００３０】
実際上、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにＧＰＳ衛星が送信する衛星信号Ｓ１のＰＮコードのチップレート（1.023[MHz]＝23× 3×53×11×31[Hz]）と、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局が送信するスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードのチップレート（1.2288[MHz] ＝214 × 3×52[Hz]）とは異なるので、ＧＰＳ衛星が送信する衛星信号Ｓ１の送信時刻ＴGPS-TXと、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局が送信するスペクトラム拡散信号Ｓ１０の送信時刻ＴCDMA-TX とは常に同期しているわけではない。
【００３１】
しかし、両者のチップレートの最大公約数が23× 3×52＝600[Hz] であるので、時間的に見れば、1.6666…[msec]毎には互いのＰＮコードの区切りが同期することになる。但し、衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期が１[msec]なので、この倍数の周期すなわち５[msec]毎に衛星信号Ｓ１のＰＮコードとスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとは区切りが同期する。
【００３２】
従ってシステムタイム回路１８は、内部のカウンタを５[msec]毎にリセットすることにより、システムタイム信号Ｓ１７と、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１のＰＮコードとが５[msec]毎に同期した状態となる。
【００３３】
因みに図２（Ｂ）では、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局がスペクトラム拡散信号Ｓ１０を1.25[msec]毎に送信するようになされているが、これはスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードの周期（この場合26.666…[msec]）ではなく、基地局が送信電力のパワーコントロールを行う際の周期であり、５[msec]毎に衛星信号Ｓ１のＰＮコードとスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードとが同期していること説明する際の便宜上これを用いている。
【００３４】
ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、コードタイミング信号Ｓ１５に同期したシステムタイム信号Ｓ１７を入力することにより、リファレンス信号としての当該システムタイム信号Ｓ１７に基づいてＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングをチップ単位で認識し得るようになされている。
【００３５】
ここで、図２（Ｃ）に示すようにＣＤＭＡ受信部１２にスペクトラム拡散信号Ｓ１０が到達した時刻は、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局がスペクトラム拡散信号Ｓ１０を送信した送信時刻ＴGPS-TXに対して伝搬路遅延ＲＸを加算した到達時刻ＴCDMA-RX となる。
【００３６】
さらに、ＣＤＭＡ受信部１２にスペクトラム拡散信号Ｓ１０が到達し、相関検出及び復調処理等の内部的な受信処理が行われた後にシステムタイム信号Ｓ１７が生成されるので、図２（Ｄ）に示すように伝搬路遅延ＲＸに対してＣＤＭＡ受信部１２の内部処理遅延Ｍを加算した受信時刻ＴCDMA-Mのときに、ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９にシステムタイム信号Ｓ１７が供給されることになる。
【００３７】
従ってＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、システムタイム信号Ｓ１７に対して伝搬路遅延ＲＸ及び内部処理遅延Ｍを予め考慮した補正を行うことにより、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期の先頭タイミングをチップ単位で予測し、これを図２（Ｄ）及び（Ｅ）に示すようにシステムタイム信号Ｓ１７から逆算したＧＰＳ時刻ＴGPS-I とする。
【００３８】
但し、このとき逆算されるＧＰＳ時刻ＴGPS-I は、衛星信号Ｓ１の実際の送信時刻ＴGPS-TXに対して補正による予測誤差Ｉの分だけずれることになる。この予測誤差Ｉには、予測した伝搬路遅延ＲＸの補正誤差分が含まれている。
【００３９】
尚、予測誤差Ｉは、経験値で求められるものであり、この実施の形態ではＣＤＭＡ受信部１２における受信タイミングの際に、予想した位置よりもＧＰＳ受信装置１０から遠い位置に基地局があった場合を一例として説明している。
【００４０】
これによりＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、衛星信号Ｓ１の伝搬路遅延ＲＸＩで遅延した到達時刻ＴGPS-RXI を、衛星信号Ｓ１の到達する時刻と想定し得るが、実際には予測誤差Ｉに相当する誤差分が存在しているので、到達時刻ＴGPS-RXが本当の衛星信号Ｓ１の到達時刻とみなすことができる。
【００４１】
かくしてＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、到達時刻ＴGPS-RXから予測誤差Ｉに相当する誤差分の時間を同期獲得の際のサーチ幅として設定することにより、図３に示すようにサーチ幅分の僅かな位相オフセットを行うだけで同期獲得を短時間で実行し得るようになされている。
【００４２】
ところでＣＤＭＡ受信部１２の制御回路１７（図１）は、同期獲得によってＧＰＳ時刻と同期したＣＤＭＡ時刻を認識すると共に、通信中の基地局から端末自身の現在位置を認識するようになされており、当該ＣＤＭＡ時刻及び端末自身の現在位置をＧＰＳ受信部１１の制御回路１９に供給する。
【００４３】
ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、ＣＤＭＡ時刻及び端末自身の現在位置に基づいて通信可能なＧＰＳ衛星を推測することにより、当該推測したＧＰＳ衛星に割り当てられているＰＮコードの種類を予測し得るようになされている。
【００４４】
すなわちＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、衛星信号Ｓ１の伝搬路遅延ＲＸＩを考慮したチップ単位の補正時刻ＴGPS-RXI に応じて位相オフセットしたＰＮコードＣ１を生成するための位相制御信号ＣＴＬ２２を生成し、これを推測したＧＰＳ衛星用のＰＮコード発生回路６に供給する。
【００４５】
かくしてＰＮコード発生回路６は、位相制御信号ＣＴＬ２２に基づいて補正時刻ＴGPS-RXI に対応して位相オフセットした局部ＰＮコードＣ１を生成し、これを相関回路５に供給する。
【００４６】
相関回路５は、衛星信号Ｓ１とＰＮコード発生回路６から供給される局部ＰＮコードＣ１とをスライディング相関することにより相関値Ｓ２を算出し、これを制御回路１９に送出する。
【００４７】
そして制御回路１９は、スライディング相関によって相関回路５から得られる相関値Ｓ２に基づいて同期獲得の可否を判断し、その結果に応じた位相制御信号ＣＴＬ２２でＰＮコード発生回路６から発生する局部ＰＮコードＣ１を順次位相オフセットすることにより、最長でもサーチ幅分の相関算出処理時間で同期獲得し得るようになされている。
【００４８】
また制御回路１９は、同期獲得することにより得られた局部ＰＮコードＣ１の周期の先頭タイミングを復調制御信号Ｓ２１として相関回路５に供給することにより、当該相関回路５により衛星信号Ｓ１を全て復調することなく復調制御信号Ｓ２１のタイミングで復調するだけで航法メッセージ等のデータを取得し得るようになされている。
【００４９】
ところで図４に示すように、衛星信号Ｓ１とシステムタイム信号Ｓ１７とが５[msec]毎のタイミングで同期し、かつシステムタイム信号Ｓ１７の供給されるタイミングが衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期（１[msec]）の公倍数の時間であることにより、端末で受信した衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの先頭と、システムタイム信号Ｓ１７の供給されるタイミングとのオフセットは常に変わらず等しい。
【００５０】
これによりＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、常にこのオフセット分だけを考慮して相関制御すればよく、オフセット分の計算が容易になる。
【００５１】
一方、図５に示すようにＧＰＳ受信部１１において、５[msec]毎に同期獲得を行うのではなく、ＣＤＭＡ受信部１２によってスペクトラム拡散信号Ｓ１０の同期を獲得してから１[msec]毎に衛星信号Ｓ１の同期獲得を始めるときには、ＣＤＭＡ受信部１２のシステムタイム回路１８からシステムタイム信号Ｓ１７を1.25（５／４）[msec]毎に供給させるようにすればよい。
【００５２】
但し、この場合にはシステムタイム回路１８から供給させるシステムタイム信号Ｓ１７は、1.25[msec]、2.5[msec] 、3.75[msec]……となるので、ＧＰＳ受信部１１では供給されるシステムタイム信号Ｓ１７に対してそれぞれ0.25[msec]、0.50[msec]、0.75[msec]の補正が必要になる。すなわち、0.25[msec]のずれが累積的に影響するので、その分を補正するようになされている。
【００５３】
またＧＰＳ受信部１１においては、図６に示すように衛星信号Ｓ１が５０[bps] の伝送速度で送信されているので、衛星信号Ｓ１におけるＰＮコード（１周期は１[msec]）の２０倍の２０[msec]で繰り返し同一の１ビットが送られていることになる。
【００５４】
従ってＧＰＳ受信部１１は、システムタイム信号Ｓ１７に応じた復調処理のタイミングで２０[msec]のうちの１[msec]分だけを間欠的に復調すればよいので、２０[msec]全てを復調処理する必要がなくなる。これに対して従来では、１[msec]分のデータを繰り返し受信して、２０[msec]分のデータ全てを復調していた。
【００５５】
これによりＧＰＳ受信部１１は、システムタイム信号Ｓ１７に応じたタイミングでのみ時分割で間欠的に復調処理すればよく、その分消費電力を低減し得るようになされている。
【００５６】
以上の構成において、ＧＰＳ受信装置１０はＣＤＭＡ受信部１２でスペクトラム拡散信号Ｓ１０に対して同期獲得を行い、その結果得られるスペクトラム拡散信号Ｓ１０のＰＮコードにおける周期の先頭タイミングに同期したリファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成し、これをＧＰＳ受信部１１の制御回路１９に供給する。
【００５７】
ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、システムタイム信号Ｓ１７に対してスペクトラム拡散信号Ｓ１０の伝搬路遅延ＲＸ及びＣＤＭＡ受信部１２における内部処理遅延Ｍを考慮した補正を行うことにより、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１のＰＮコードの周期の先頭タイミングをチップ単位で予測する。
【００５８】
そしてＧＰＳ受信部１１の制御回路１９は、チップ単位で予測した衛星信号Ｓ１のＰＮコードの周期の先頭タイミングに対して予測誤差分の時間を同期獲得の際のサーチ幅として設定し、その中でＰＮコード発生回路６から出力する局部ＰＮコードＣ１の位相を順次オフセットしながら相関算出を行う。
【００５９】
これによりＧＰＳ受信部１１は、最大でもサーチ幅の時間内で同期獲得し得、システムタイム信号Ｓ１７の供給を受けない場合には最大で１０２３チップ分の位相オフセットを行っていたのに比べて、同期獲得までの処理時間を格段に短縮して消費電力を低減することができる。
【００６０】
またＧＰＳ受信部１１は、同期獲得することにより得られた局部ＰＮコードＣ１の周期の先頭タイミングを復調制御信号Ｓ２１として用いることにより、衛星信号Ｓ１を全て復調することなく復調制御信号Ｓ２１のタイミングでのみ復調するだけで、航法メッセージ等のデータを短時間で取得し得るようになされている。
【００６１】
以上の構成によれば、ＧＰＳ受信装置１０はＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓ１と同期したＣＤＭＡセルラーシステムの基地局からのスペクトラム拡散信号Ｓ１０に対して同期獲得することによりリファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成し、当該システムタイム信号Ｓ１７を用いて衛星信号Ｓ１のＰＮコードに対する相関算出を行うことにより、同期獲得を高速で実行して消費電力を低減することができる。
【００６２】
これによりＧＰＳ受信装置１０は、衛星信号Ｓ１のＰＮコードに同期した航法メッセージ等のデータを復調する際のＰＮコードの周期の先頭タイミングすなわち復調制御信号Ｓ２１を短時間で把握し、衛星信号Ｓ１を全て復調することなく復調制御信号Ｓ２１のタイミングでのみ復調するだけで航法メッセージ等のデータを取得することができる。
【００６３】
このようにＧＰＳ受信装置１０は、衛星信号Ｓ１に対する同期獲得を高速でかつ短時間で実行し得るようにしたことにより、衛星信号Ｓ１を間欠的に受信する場合でも、同期獲得をその都度短時間で実行できるので同期獲得に係る消費電力を一段と低減して長時間の使用を実現することができる。
【００６４】
なお上述の実施の形態においては、ＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓ１と同期したＣＤＭＡセルラーシステムの基地局からのスペクトラム拡散信号Ｓ１０と同期獲得することによりシステムタイム信号Ｓ１７を生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＧＰＳ衛星の衛星信号Ｓ１と同期した例えばＧＳＭ(Global System for Mobile Communications) 方式のセルラーシステムの基地局からの送信信号と同期獲得することによりシステムタイム信号Ｓ１７を生成するようにしても良い。この場合にも、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また上述の実施の形態においては、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局からのスペクトラム拡散信号Ｓ１０を受信するＣＤＭＡ受信部１２が内部に搭載されたＧＰＳ受信装置１０を本発明に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、内部にＧＰＳ受信部１１が搭載されたＣＤＭＡセルラーシステムの移動局としての携帯無線端末に本発明に適用するようにしても良い。
【００６６】
この場合、図７に示すように携帯無線端末２０は、ＧＰＳ受信装置１０（図１）のＧＰＳ受信部１１及びＣＤＭＡ受信部１２に加えてＣＤＭＡ送信部２１を有した構成となる。この場合ＣＤＭＡ送信部２１は、送信すべきベースバンド信号Ｓ２１を１次変調回路２２に送出する。
【００６７】
１次変調回路２２は、ベースバンド信号Ｓ２１に対して例えばＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 変調処理することにより１次変調信号Ｓ２２を生成し、これを２次変調回路２３に送出する。２次変調回路２３は、ＰＮコード発生回路２４から供給されるＰＮコードＣ３３によって１次変調信号Ｓ２２を拡散処理することによりスペクトラム拡散信号Ｓ２３を生成し、これを送信部２５に出力する。送信部２５は、スペクトラム拡散信号Ｓ２３を周波数変換して増幅した後、アンテナ（図示せず）を介して送信する。
【００６８】
これにより携帯無線端末２０は、ＧＰＳ受信装置１０と同様にＣＤＭＡ受信部１２でスペクトラム拡散信号Ｓ１０を間欠受信して同期獲得することによって得られたシステムタイム信号Ｓ１７を用いてＧＰＳ受信部１１の同期獲得を短時間で実行することができる。
【００６９】
さらに上述の実施の形態においては、ＧＰＳ受信部１１の制御回路１９によって伝搬路遅延ＲＸ及び内部処理遅延Ｍを予め考慮した補正をシステムタイム信号Ｓ１７に対して行うことにより、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号Ｓ１におけるＰＮコードの周期の開始タイミングをチップ単位で予測するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、伝搬路遅延ＲＸ及び内部処理遅延Ｍを予め考慮した補正を行う回路をＣＤＭＡ受信部１２の内部に設けるようにしても良い。
【００７０】
さらに上述の実施の形態においては、全地球測位システムであるＧＰＳの衛星から送信される衛星信号Ｓ１と同期した通信システムとしてＣＤＭＡセルラーシステムの送信信号であるスペクトラム拡散信号Ｓ１０を受信する通信システム受信手段としてのアンテナ１３及び受信回路１４と、ＣＤＭＡセルラーシステムのスペクトラム拡散信号Ｓ１０に基づいて衛星信号Ｓ１の同期を獲得するために用いるリファレンス信号としてのシステムタイム信号Ｓ１７を生成するタイミング信号生成手段としてのシステムタイム回路１８と、衛星信号Ｓ１を受信しシステムタイム回路１８から供給されるシステムタイム信号Ｓ１７に基づいて衛星信号Ｓ１における疑似雑音符号との同期を獲得する衛星信号受信手段としての制御回路１９、ＰＮコード発生回路６及び相関回路５とによって全地球測位システムの受信装置としてのＧＰＳ受信装置１０を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の受信手段、タイミング信号生成手段及び衛星信号受信手段によって構成するようにしても良い。
【００７１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、全地球測位システムの衛星から送信される衛星信号と所定時間間隔で同期した通信システムの基地局からの送信信号を受信し、送信信号に対して所定の符号系列による相関検出を行うことにより送信信号と符号系列との同期が獲得できたとき、符号系列における周期の先頭タイミングをチップ単位で示すと共に、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正することにより、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測して当該擬似雑音符号を生成し、その予測した擬似雑音符号を用いて衛星信号との同期を獲得して衛星信号を復調するようにしたことにより、衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、通信システムの基地局からの送信信号の符号系列と衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成し、システムタイム信号に対して、通信システムの基地局から送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正し、衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングをチップ単位で予測することができるので、衛星信号と擬似雑音符号とが同期獲得するまでの処理時間を格段に短縮することができ、かくして衛星信号に対する同期獲得を高速で実行し消費電力を低減し得る全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳ時刻とＣＤＭＡセルラーシステムの基地局の送信信号との受信タイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図３】ＰＮコードの位相情報が存在する場合の同期獲得の説明に供する略線図である。
【図４】５ｍｓｅｃのタイミングでシステムタイム信号の供給を受けた場合の説明に供する略線図である。
【図５】１．２５ｍｓｅｃのタイミングでシステムタイム信号の供給を受けた場合の説明に供する略線図である。
【図６】衛星信号の同期受信の関係を示す略線図である。
【図７】他の実施の形態における携帯無線端末のＣＤＭＡ送信部の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来のＰＮコードの位相情報が存在しない場合の同期獲得の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１、１０……ＧＰＳ受信装置、２、１１……ＧＰＳ受信部、５、１５……相関回路、１２……ＣＤＭＡ受信部、６、１６……ＰＮコード発生回路、７、１７、１９……制御回路、１８……システムタイム回路、２１……ＣＤＭＡ送信部。
Claims (6)
- 全地球測位システムの衛星から送信される衛星信号と所定時間間隔で同期した通信システムの基地局からの送信信号を受信する通信システム受信手段と、
上記送信信号に対して所定の符号系列による相関検出を行う相関検出手段と、
上記相関検出手段による上記相関検出を行うことにより上記送信信号と上記符号系列との同期が獲得できたとき、上記符号系列における周期の先頭タイミングをチップ単位で示すと共に、上記衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、上記通信システムの基地局からの上記送信信号の上記符号系列と上記衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成するシステムタイム信号生成手段と、
上記システムタイム信号生成手段から供給される上記システムタイム信号に対して、上記通信システムの基地局から上記送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と上記相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正することにより、上記衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングを上記チップ単位で予測して当該擬似雑音符号を生成する擬似雑音符号生成手段と、
上記衛星信号を受信し、上記擬似雑音符号生成手段から供給される上記擬似雑音符号を用いて上記衛星信号との同期を獲得することにより上記衛星信号を復調する衛星信号受信手段と
を具える全地球測位システムの受信装置。 - 上記予測伝搬路遅延には、予測誤差分が含まれている
請求項１に記載の全地球測位システムの受信装置。 - 上記衛星信号受信手段は、上記予測誤差分の時間を上記擬似雑音符号と上記衛星信号との同期獲得の際のサーチ幅として設定する
請求項２に記載の全地球測位システムの受信装置。 - 上記通信システム受信手段は、上記通信システムの基地局からの送信信号を復調することにより得られるデータに基づいて上記基地局の位置を認識し、
上記衛星信号受信手段は、上記システムタイム信号生成手段によって上記送信信号と上記局部符号との同期を獲得したことにより生成した上記衛星信号の復調に必要な時刻情報と、上記通信システム受信手段によって認識された上記位置に基づいて複数種類存在する衛星の中から通信可能な衛星を推測し、当該推測した上記衛星に対応する上記符号系列の種類を予測する
請求項１に記載の全地球測位システムの受信装置。 - 上記衛星信号受信手段は、上記システムタイム信号の供給されたタイミングでのみ上記衛星信号を間欠的に復調する
請求項１に記載の全地球測位システムの受信装置。 - 全地球測位システムの衛星から送信される衛星信号と所定時間間隔で同期した通信システムの基地局からの送信信号を受信する通信システム受信手段と、
上記送信信号に対して所定の符号系列による相関検出を行う相関検出手段と、
上記相関検出手段による上記相関検出を行うことにより上記送信信号と上記符号系列との同期が獲得できたとき、上記符号系列における周期の先頭タイミングをチップ単位で示すと共に、上記衛星信号の同期を獲得するために用いられるリファレンス信号としてのシステムタイム信号を、上記通信システムの基地局からの上記送信信号の上記符号系列と上記衛星信号における擬似雑音符号との区切りが一致する最小単位時間の周期の公倍数で生成するシステムタイム信号生成手段と、
上記システムタイム信号生成手段から供給される上記システムタイム信号に対して、上記通信システムの基地局から上記送信信号が到達するまでに要する予測伝搬路遅延と上記相関検出手段による内部処理遅延とに相当する時間分を予め補正することにより、上記衛星信号に対する擬似雑音符号の周期の先頭タイミングを上記チップ単位で予測して当該擬似雑音符号を生成する擬似雑音符号生成手段と、
上記衛星信号を受信し、上記擬似雑音符号生成手段から供給される上記擬似雑音符号を用いて上記衛星信号との同期を獲得することにより上記衛星信号を復調する衛星信号受信手段と
を具える携帯無線端末。
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