JP4698446B2 - スペクトラム拡散信号受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、擬似雑音符号（以下、ＰＮコード、という）を用いてスペクトラム拡散された受信信号を復調する、スペクトラム拡散信号受信装置に関する。

同一周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの、一方の搬送波にデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波にデータ変調することなく第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するシステムがある。例えば、ＧＰＳのＬ５信号において、上記信号の送信が行われる予定である。（非特許文献１参照）。

ＧＰＳのＬ５信号におけるＩ５コード及びＱ５コードは、送信装置に配置された１３ビットの２つのコード発生器（Ｉ５コードは、ＸＡコード発生器及びＸＢＩコード発生器、Ｑ５コードはＸＡコード発生器及びＸＢＱコード発生器）により生成された２種類のコード列をｍｏｄｕｌｏ２加算したコード列であり、いずれもビットレートが１０．２３Ｍｂｐｓ、コード長が１０２３０チップ、繰返し周期は１ｍｓで、変調のタイミングは同期している。また、ＸＡコードに対するＸＢＩコード及びＸＢＱコードの位相を変えることにより、人工衛星毎に固有のコード列を得ることができる。

そのＩ５コード及びＱ５コードの位相は互いに直交しており、Ｉ５コードとＱ５コードとは、周期の開始タイミングが同期した所定の関係にある。Ｌ５信号としては、同相成分のＩ５コード、直交成分のＱ５コードにより変調された構成となっている。また、Ｉ５コードにはボーレート１００ｓｐｓの航法データＤが重畳されている。

さらに、Ｉ５信号、Ｑ５信号には各々、ノイマン−ハフマン（Ｎｅｕｍａｎ−Ｈｏｆｆｍａｎ）コード（以下、ＮＨコード、と呼ぶ）と呼ばれる補助符合が乗ぜられている。具体的にはＩ５コードには、ビットレートが１ｋｂｐｓ、コード長が１０チップ、繰返し周期が１０ｍｓのコード（以下、ＮＨｉコード、と呼ぶ）が、Ｑ５コードにはビットレートが１ｋｂｐｓ、コード長が２０チップ、繰返し周期が２０ｍｓのコード（以下、ＮＨｑコード、と呼ぶ）が乗ぜられる。これらのＮＨｉコードとＮＨｑコードは、周期の開始タイミングが同期した所定の関係にある。ＮＨｉコード及びＮＨｑコードパターンを以下に示す。
ＮＨｉ（ｔ）＝００００１１０１０１
ＮＨｑ（ｔ）＝０００００１００１１０１０１００１１１０

ＧＰＳでは、これらの信号コードを受信機内のコード発生器で発生させたコードによって逆拡散して信号を取り出す。また、信号を復調するためには、搬送波相関器に与えるローカル周波数がＧＰＳ信号の位相及び周波数と一致する必要がある。そのために、ＧＰＳ受信機内部では、コード相関器に与えるコードの位相及び周波数のスキャンと、搬送波相関器に与える搬送波（以下、キャリア、とも言う）の位相及び周波数のスキャンとを並列して実施し、コードとキャリアの双方の相関ピーク点を探索し捕捉する。これらのピークが検出されたら、ピーク点がずれないようにコードとキャリアを追尾する。

このようなＬ５信号によってスペクトラム拡散されたＧＰＳ受信信号に対して、既存のＱＰＳＫ信号の復調技術と、非特許文献１の開示内容に基づいて、その受信信号を復調するスペクトラム拡散装置は、本発明者によって以下の参考例の様に考えられた。

図３は、Ｌ５信号スペクトラム拡散信号受信装置の参考例を示す図であり、アンテナ部１と、周波数変換部２と、ＰＮコード処理部１０、キャリア処理部２０、加算部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ、ＮＨコード処理部５０、制御部４０から構成されている。なお、以降の説明では簡略化のため、コードＤＬＬの説明は省略する。

アンテナ部１によってＧＰＳ衛星からの信号を受信し、周波数変換部２によって受信した信号に対して周波数変換を行い、中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ＩＦ）信号を生成する。

ＰＮコード処理部１０は、ＰＮコード発生部１２と、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａとＱ信号ＰＮコード相関部１１ｂを有しており、受信したＩ５コード、Ｑ５コード各々に対してコード相関を求める。

ＰＮコード発生部１２は、レプリカコードである発生Ｉ５コードＩ５ｇと、発生Ｑ５コードＱ５ｇを生成する。Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａは、ＩＦ信号の受信Ｉ５コードと、発生Ｉ５コードＩ５ｇとの相関を行い、Ｉ信号ＰＮコード相関値を出力する。また、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂは、ＩＦ信号の受信Ｑ５コードと、発生Ｑ５コードＱ５ｇとの相関を行い、Ｑ信号ＰＮコード相関値を出力する。

キャリア処理部２０は、第１Ｉ信号キャリア相関部２１ａと、第１Ｑ信号キャリア相関部２１ｂと、第２Ｉ信号キャリア相関部２２ａと、第２Ｑ信号キャリア相関部２２ｂと、ローカル信号発生部２３と、π／２位相遅延部２８と、−π／２位相遅延部２９を有しており、Ｌ５信号のＩ信号成分、Ｑ信号成分各々に対してキャリア相関を求める。

ローカル信号発生部２３は、制御部４０からのローカル信号制御信号ＬＯｃに基づいて、ローカル周波数信号ωｇを生成する。

第１Ｉ信号キャリア相関部２１ａでは、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａからのＩ信号ＰＮコード相関値と、同相のローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、第１Ｉ信号キャリア相関値を出力する。

第１Ｑ信号キャリア相関部２１ｂでは、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａからのＩ信号ＰＮコード相関値と、ローカル周波数信号ωｇをπ／２位相遅延部２８によりπ／２位相を遅延させたローカル周波数信号との相関を取り、第１Ｑ信号キャリア相関値を出力する。

第２Ｉ信号キャリア相関部２２ａでは、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂからのＱ信号ＰＮコード相関値と、ローカル周波数信号ωｇを−π／２位相遅延部２９により−π／２位相を遅延させたローカル周波数信号との相関を取り、第２Ｉ信号キャリア相関値を出力する。

第２Ｑ信号キャリア相関部２２ｂでは、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂからのＱ信号ＰＮコード相関値と、同相のローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、第２Ｑ信号キャリア相関値を出力する。

第１Ｉ信号加算部３１ａは、入力された第１Ｉ信号キャリア相関値を一定時間に亘って加算処理を行い、その処理結果を出力する。同様に、第１Ｑ信号加算部３１ｂ、第２Ｉ信号加算部３２ａ、第２Ｑ信号加算部３２ｂは、各々入力された第１Ｑ信号キャリア相関値、第２Ｉ信号キャリア相関値、第２Ｑ信号キャリア相関値をＰＮコードの繰り返し時間に応じて、例えば１ｍｓに亘って加算処理を行い、その処理結果を出力する。

なお、ＢＰＳＫ変調であるＬ１信号の場合と比較し、Ｌ５信号では、倍の加算部が必要となる。

また、加算部３１ａ〜３２ｂで加算する一定時間は、通常Ｉ５コード周期に設定される（共に１ｍｓ）。即ち、Ｉ５コードにおいては、１０２３０チップ繰り返す毎に開始状態となる。また、Ｉ５コードと航法データは同期しており、その航法データは、Ｉ５コードが開始状態となる時刻に同期して遷移する。人工衛星からの受信信号は、航法データとＩ５コードとをモジュロ２（ｍｏｄｕｌｏ２）の加算処理によって生成された信号であるので、航法データが遷移すると、Ｉ５コードの符号は反転する。航法データの遷移の状態は予期できないため、Ｉ５コードの繰返し周期である１ｍｓに同期してＩ信号キャリア相関値の加算処理を行わないと、加算処理後の値が相殺されてしまう。従って、加算処理時間は通常Ｉ５コード周期（１ｍｓ）に設定される。

ＮＨコード処理部５０は、ＮＨコード発生部５３と第１Ｉ信号ＮＨコード相関部５１ａと第１Ｑ信号ＮＨコード相関部５１ｂと第２Ｉ信号ＮＨコード相関部５２ａと第２Ｑ信号ＮＨコード相関部５２ｂを有しており、受信したＮＨｉコード、ＮＨｑコード各々に対してコード相関を求める。

ＮＨコード発生部５３は、レプリカ−ノイマン−ハフマンコードである発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ及び発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを生成する。

第１Ｉ信号ＮＨコード相関部５１ａ及び、第１Ｑ信号ＮＨコード相関部５１ｂは、各々第１Ｉ信号加算部３１ａの出力結果、第１Ｑ信号加算部３１ｂの出力結果と、発生ＮＨｉコードＮＨｉｇとの相関を取り、第１Ｉ信号加算相関値、第１Ｑ信号加算相関値を出力する。

同様に、第２Ｉ信号ＮＨコード相関部５２ａ及び、第２Ｑ信号ＮＨコード相関部５２ｂは、各々第２Ｉ信号加算部３２ａの出力結果、第２Ｑ信号加算部３２ｂの出力結果と、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇとの相関を取り、第２Ｉ信号加算相関値、第２Ｑ信号加算相関値を出力する。

制御部４０は、第１Ｉ信号ＮＨコード相関部５１ａからの第１Ｉ信号加算相関値、第１Ｑ信号ＮＨコード相関部５１ｂからの第１Ｑ信号加算相関値、第２Ｉ信号ＮＨコード相関部５２ａからの第２Ｉ信号加算相関値、第２Ｑ信号ＮＨコード相関部５２ｂからの第２Ｑ信号加算相関値に基づいて、ＰＮコード制御信号ＰＮｃ、ローカル信号制御信号ＬＯｃ、ＮＨコード制御信号ＮＨｃを発生する。これら制御信号ＰＮｃ、ＬＯｃ、ＮＨｃの制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置がＬ５信号の初期捕捉及び安定追尾を行うためのものであり、発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生Ｑ５コードＱ５ｇ、ローカル周波数信号ωｇ、ＮＨｉコードＮＨｉｇ、ＮＨｑコードＮＨｑｇの位相及び周波数とが含まれている。
ＡＲＩＮＣ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，ＩＣＤ-ＧＰＳ-７０５ Ｎａｖｓｔａｒ ＧＰＳ Ｓｐａｃｅ Ｓｅｇｍｅｎｔ／Ｕｓｅｒ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｌ５ Ｉｎｔ ｅｒｆａｃｅｓ， ０２ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ， ２００２， ｐ．５−２３

Ｌ１Ｃ／Ａ信号の様なＢＰＳＫ変調信号と比較し、Ｌ５信号はＱＰＳＫ変調されており、Ｉ５コード、Ｑ５コードという２種類の信号に対して相関処理を行う必要があるため、回路規模が増大する。

本発明は、こうした課題に対してなされたものであり、ＧＰＳのＬ５信号等のように、同一周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの、一方の搬送波にデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波にデータ変調することなく第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するものにおいても、回路規模を増やすことなく、復調処理を行うことを可能とするスペクトラム拡散信号受信装置を提供することを目的とする。

請求項１のスペクトラム拡散信号受信装置は、同じ周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの一方の搬送波がデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波がデータ変調されることなく且つ第１コードと同期した所定の関係にある第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記受信信号の追尾時と捕捉時とで、データ復調に用いる前記第１受信信号の信号成分と前記第２受信信号の信号成分とを切り替える受信信号切替部と、前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替える重畳信号切替部を有し、
捕捉時には、データ変調を受けていない前記第２受信信号の信号成分を用いるように、前記受信信号切替部及び前記重畳信号切替部を切り替えて、搬送波及び第２コードを捕捉し、
追尾時には、データ変調された前記第１受信信号の信号成分を用いるように、前記受信信号切替部及び重畳信号切替部を切り替えて、搬送波と第１コードの追尾を継続するとともに、データを復調することを特徴とする。

請求項２のスペクトラム拡散信号受信装置は、同じ周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの一方の搬送波がデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波がデータ変調されることなく且つ第１コードと同期した所定の関係にある第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
前記受信信号の追尾時と捕捉時とで、前記第１受信信号の信号成分と前記第２受信信号の信号成分との両方を用いるか或いは前記第２受信信号の信号成分のみを用いるかを決定するために、前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替える重畳信号切替部を有し、
捕捉時には、前記第２受信信号の信号成分のみを用いるように、前記重畳信号切替部により前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替えて、データ変調の影響を受けていない前記第２受信信号の信号成分を利用して搬送波及び第２コードを捕捉し、
追尾時には、前記第１受信信号の信号成分と前記第２受信信号信号成分との両方を用いるように、前記重畳信号切替部により前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替えて、データ変調の影響を受けていない前記第２受信信号の信号成分を利用してループ制御により前記第２受信信号の引き込みを行う一方、データ変調された前記第１受信信号の信号成分を利用してデータの復調を並行して行うことを特徴とする。

請求項３のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項１または２に記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、重畳信号成分の１つであるレプリカPNコードを発生するPNコード発生部と、前記受信信号の信号成分と前記レプリカPNコードとの相関を行うＰＮコード相関部を有し、
前記重畳信号切替部は、捕捉時と追尾時とで、前記ＰＮコード相関部に与える前記レプリカＰＮコードの種類を、前記第２コードに含まれる第２ＰＮコードに対応する第２レプリカＰＮコード又は及び前記第１コードに含まれる第１ＰＮコードに対応する第１レプリカＰＮコードとに、切り替え、
さらに、重畳信号成分の１つであるローカル周波数信号を発生するローカル信号発生部と、前記受信信号の信号成分と前記ローカル周波数信号との相関を行うキャリア相関部とを有し、
前記重畳信号切替部は、捕捉時と追尾時とで、前記キャリア相関部に与える前記ローカル周波数信号の位相を切り替えることを特徴とする。

本発明のスペクトラム拡散信号受信装置によれば、同じ周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの一方の搬送波がデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波がデータ変調されることなく且つ第１コードと周期の開始タイミングが同期した所定の関係にある第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、受信信号の捕捉時、追尾時で相関処理を行うコード及びキャリアの信号を切り替えることにより、回路規模の削減が可能となる。

さらに、回路規模を増加させることなく、加算時間の延長による捕捉性能の向上、及び引き込み範囲の拡大による追尾性能の向上を得ることが出来る。
できる。

本発明のスペクトラム拡散信号受信装置は、同じ周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの一方の搬送波がデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波がデータ変調されることなく且つ第１コードと所定の関係にある第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するものである。

その第１の実施の形態として、受信信号の追尾時と捕捉時とで、データ復調に用いる前記第１受信信号の信号成分と、前記第２受信信号とを切り替える受信信号切替部と、前記受信信号に重畳させる重畳信号成分を切り替える重畳信号切替部を有し、捕捉時には、データ変調を受けていない前記第２受信信号の信号成分を用いるように、前記受信信号切替部及び前記重畳信号切替部を切り替えて、Ｉ５コード周期よりも加算時間を延長して搬送波及び第２コードを捕捉し、追尾時には、データ変調された前記第１受信信号の信号成分を用いるように、前記受信信号切替部及び重畳信号切替部を切り替えて、搬送波と第１コードの追尾を継続するとともに、データを復調するものがある。

また、第２の実施の形態として、受信信号の追尾時と捕捉捕捉時とで、第１受信信号の信号成分と第２受信信号との両方或いは第２受信信号のみを用いるかを決定するために、受信信号に重畳させる重畳信号成分を切り替える重畳信号切替部を有し、捕捉時には、第２受信信号のみを用いるように、重畳信号切替部により前記受信信号に重畳させる重畳信号成分を切り替えて、データ変調の影響を受けていない前記受信信号の信号成分を利用してＩ５コード周期よりも加算時間を延長して搬送波及び第２コードを捕捉し、追尾時には、第１受信信号の信号成分と第２受信信号との両方を用いるように、重畳信号切替部により受信信号に重畳させる重畳信号成分を切り替えて、データ変調の影響を受けていない第２受信信号の信号成分を利用してループ制御により第２受信信号の引き込みを行う一方、データ変調された第１受信信号の信号成分を利用してデータの復調を並行して行うものがある。

以下の本発明の実施例は、ＧＰＳのＬ５信号の構造にあわせて説明している。しかし、本発明は、例えば、欧州におけるガリレオシステムのように、位相が互いに直交した２つの搬送波に各々独立にスペクトラム拡散された信号において、同相成分もしくは直交成分にのみデータが重畳されている場合にも、ＰＮコード、ローカル周波数信号の切替を適切に行うことにより、容易に実現可能である。

複数の衛星を受信するために内部に複数の受信チャンネルを有するが、ここでは説明を簡単にするために１チャンネルの動作として説明する。

図１は、第１の実施形態に係わるスペクトラム拡散信号受信装置の構成例を示すブロック図である。なお、参考例の図３に示したものと対応するものには同一の符号をつけている。

スペクトラム拡散信号受信装置は、図１に示す様に、アンテナ部１と、周波数変換部２と、ＰＮコード処理部１０ａと、キャリア処理部２０ａと、加算部３１，３２とＮＨコード処理部５０ａと、制御部４０ａとを有している。アンテナ部によってＧＰＳ衛星からの信号を受信し、周波数変換部によって受信した信号に対して周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する。

ＰＮコード処理部１０ａは、ＰＮコード発生部１２と、ＰＮコード切替部１３と、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａとＱ信号ＰＮコード相関部１１ｂを有している。

ＰＮコード発生部１２は、制御部４０ａからのＰＮコード制御信号ＰＮｃに基づいて、重畳信号成分の１つである発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生Ｑ５コードＱ５ｇを出力する。なお、ＰＮコード発生部１２は、一般に、数値制御発振器（ＮＣＯ）やシフトレジスタで構成される。

ＰＮコード切替部１３は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、発生Ｉ５コードＩ５ｇ、及び発生Ｑ５コードＱ５ｇを切り替え、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａ及びＱ信号ＰＮコード相関部１１ｂに出力する。捕捉状態にあるときは、図１のようにＰＮコード切替部１３を１側に設定することで発生Ｑ５コードＱ５ｇを選択する。なお、追尾状態にあるときは、ＰＮコード切替部１３を２側に設定することで発生Ｉ５コードＩ５ｇを選択する。

Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａ及びＱ信号ＰＮコード相関部１１ｂは、ＩＦ信号の受信ＰＮコードと、ＰＮコード切替部１３によって選択された発生Ｑ５コードＱ５ｇもしくは発生Ｉ５コードＩ５ｇとの相関を取り、それぞれＰＮコード相関値Ｉ１、Ｑ１を出力する。

キャリア処理部２０ａは、ローカル信号発生部２３と、π／２位相遅延部２８、−π／２位相遅延部２９、第１キャリア切替部２５、第２キャリア切替部２６、第３キャリア切替部２７、第１Ｉ信号キャリア相関部２１ａ、第１Ｑ信号キャリア相関部２１ｂ、第２Ｉ信号キャリア相関部２２ａ、第２Ｑ信号キャリア相関部２２ｂを有している。

ローカル信号発生部２３は、制御部４０ａからのローカル信号制御信号ＬＯｃに基づいて、重畳信号成分の１つであるローカル周波数信号ωｇを生成する。なお、ローカル信号発生部２３は数値制御発振器（ＮＣＯ）などによって構成される。

−π／２位相遅延部２９は、ローカル周波数信号ωｇの位相をπ／２進めたローカル周波数信号を出力し、π／２位相遅延部２８は、ローカル周波数信号ωｇの位相をπ／２だけ遅らせたローカル周波数信号を出力する。

重畳信号切替部である第１キャリア切替部２５は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、ローカル信号発生部２３によって出力されたローカル周波数信号ωｇを２つに分岐する。

なお、第１キャリア切替部２５は、受信信号切替部である第２キャリア切替部２６及び第３キャリア切替部２７が切替動作を行うので、省略することができる。この場合には、ローカル信号発生部２３によって出力されたローカル周波数信号ωｇが、キャリア相関部２１ａ〜２２ｂへ、切替部を介さずに、供給される。ただ、図１のように第１キャリア切替部２５を設けると、捕捉時と追尾時とで、キャリア相関部２１ａ、２１ｂと、キャリア相関部２２ａ、２２ｂのどちらかを、不動作状態にしておくことができる。

受信信号切替部である第２キャリア切替部２６は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、第１Ｉキャリア相関部２１ａの出力結果と、第２Ｉキャリア相関部２２ａの出力結果を切り替える。

同様に、受信信号切替部である第３キャリア切替部２７は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、第１Ｑキャリア相関部２１ｂの出力結果と、第２Ｑキャリア相関部２２ｂの出力結果を切り替える。

ここで、捕捉状態にあるときは、図１に示しているように、第１、第２、第３キャリア切替部を全て１側に設定することで、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂからのＰＮコード相関値Ｑ１にのみキャリア相関を行う。なお、追尾状態にあるときは、第１、第２、第３キャリア切替部を全て２側に設定することでＩ信号ＰＮコード相関部１１ａからのＰＮコード相関値Ｉ１にのみキャリア相関を行うようにする。

第１Ｉ信号キャリア相関部２１ａは、ＰＮコード相関値Ｉ１と、ローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、キャリア相関値Ｉ２１を出力する。第１Ｑ信号キャリア相関部２１ｂは、ＰＮコード相関値Ｉ１と、π／２だけ位相遅延したローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、キャリア相関値Ｑ２１を出力する。第２Ｉ信号キャリア相関部２２ａは、ＰＮコード相関値Ｑ１と、−π／２だけ位相遅延したローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、キャリア相関値Ｉ２２を出力する。第２Ｑ信号キャリア相関部２２ｂは、ＰＮコード相関値Ｑ１と、ローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、キャリア相関値Ｑ２２を出力する。

Ｉ信号加算部３１は、第２キャリア切替部２６の出力結果について、一定時間に亘って加算処理を行い、その処理結果を出力する。同様に、Ｑ信号加算部３２は、第３キャリア切替部２７の出力結果について、一定時間に亘って加算処理を行い、その処理結果を出力する。

ＮＨコード処理部５０ａは、ＮＨコード発生部５３と、ＮＨコード切替部５４、Ｉ信号ＮＨコード相関部５１、Ｑ信号ＮＨコード相関部５２を有している。

ＮＨコード発生部５３は、制御部４０ａからのＮＨコード制御信号ＮＨｃに基づいて、発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ及び発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを出力する。なお、ＮＨコード発生部５３は、一般に、数値制御発振器（ＮＣＯ）やシフトレジスタで構成される。

重畳信号切替部であるＮＨコード切替部５４は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、ＮＨコード発生部５３によって出力された発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ、及び発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを切り替えて、Ｉ信号ＮＨコード相関部５１及びＱ信号ＮＨコード相関部５２に出力する。

捕捉時にあるときは、図１に示されるようにＮＨコード切替部５４を１側に設定することで発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを選択する。なお、追尾時には、ＮＨコード切替部５４を２側に設定することで発生ＮＨｉコードＮＨｉｇを選択する。

Ｉ信号ＮＨコード相関部５１及びＱ信号ＮＨコード相関部５２は、Ｉ信号加算部３１及びＱ信号加算部３２の出力結果と、ＮＨコード切替部５４によって選択された発生ＮＨｑコードＮＨｑｇ（追尾時には発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ）との相関を取り、Ｉ信号加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３を出力する。

制御部４０ａは、切替制御部４１とデータ復調部４２とループ制御部４３と開閉部４４を含む。ループ制御部４３は、Ｉ信号加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３に基づいて、ＰＮコード制御信号ＰＮｃ、ローカル信号制御信号ＬＯｃ、ＮＨコード制御信号ＮＨｃを発生する。これら制御信号ＰＮｃ、ＬＯｃ、ＮＨｃの制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置がＬ５信号の初期捕捉及び安定追尾を行うためのものであり、発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生Ｑ５コードＱ５ｇ、ローカル周波数信号ωｇ、発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇの位相及び周波数とが含まれている。

この制御部４０ａは、Ｉ信号加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３に基づいて、ＰＮコード、キャリア、ＮＨコードの捕捉を行う。そして、それらＰＮコード、キャリア、ＮＨコードのそれぞれ相関ピークが検出されたら受信信号が捕捉されたと判断し、相関がずれないように追尾を行う。また、受信信号の捕捉の判断は、Ｉ信号加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３に基づくＰＮコード、キャリア、ＮＨコードの相関値がそれぞれ所定の閾値を超えた時、としてもよい。

切替制御部４１では、切り替え制御信号ＣＣｓを出力し、捕捉時では、図１のようにＰＮコード切替部１３、第１キャリア切替部２５、第２キャリア切替部２６、第３キャリア切替部２７、ＮＨコード切替部５４を１側に制御し、追尾時では２側に設定するように制御する。さらに、開閉部４４を捕捉時はオフにし、追尾時はオン状態にするように制御する。

データ復調部４２は追尾時のＩ信号加算相関値Ｉ３を用いて航法データの復調を行う。

第１の実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、以上の様に構成されるものであり、図示しないＧＰＳ衛星からＬ５信号を受信した際の動作について、具体的に式を用いて説明する。

周波数変換部２を用いて、受信したＬ５信号に対して周波数変換を行って生成したＩＦ信号は、第１受信信号［Ｉ５（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ）］と第２受信信号［Ｑ５（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ）］との合成信号であり、例えば次の式（１）で表せる。
ＩＦ＝Ｉ５（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ）＋Ｑ５（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ） ・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ） （１）
但し、ＩＦ：ＩＦ信号入力、Ｉ５（ｔ）：受信Ｉ５コード、Ｑ５（ｔ）：受信Ｑ５コード、
Ｄ（ｔ）：航法データ、ＮＨｉ（ｔ）：受信ＮＨｉコード、ＮＨｑ（ｔ）：受信ＮＨｉコード、Ａｉ，Ａｑ：信号振幅、ω：受信キャリア周波数

信号捕捉時の動作についてまず説明する。捕捉時には、第２キャリア切替部２６、及び第３キャリア切替部２７によってＱ信号成分のみが選択され、Ｉ信号成分は選択されない。従って、Ｑ信号ＰＮコード相関値のみを考える。

発生Ｑ５コードをＱ５ｇ（ｔ）とすると、Ｑ信号ＰＮコード相関値Ｑ１は、下式となる。
Ｑ１＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｇ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ） （２）
ローカル周波数信号ωｇを、２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）とした場合、−π／２位相遅延すると２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ＋π／２）＝−２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ）となるので、第２Ｉ信号キャリア相関値Ｉ２２は、下式となる。
Ｉ２２＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｇ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ）・−２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （３）

また、第２Ｑ信号キャリア相関値Ｑ２２は、下式となる。
Ｑ２２＝ Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｇ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ）・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （４）

さらに、Ｉ２２ ，Ｑ２２を、Ｉ信号加算部３１、Ｑ信号加算部３２において加算処理を行い、その結果と、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇとの相関を行うと、Ｉ信号加算相関値Ｉ３、Ｑ信号加算相関値Ｑ３は下式で表せる。
Ｉ３＝ Ａｑ・−ｃｏｓ（φ） （５）
Ｑ３＝ Ａｑ・−ｓｉｎ（φ） （６）

なお、ここでは、理想的に、発生Ｑ５コードＱ５ｇ、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇの位相及び周波数、ローカル周波数信号ωｇの周波数は、受信信号のＱ５コード、ＮＨｑコード及びキャリア周波数と同じく、
Ｑ５（ｔ）＝Ｑ５ｇ（ｔ）、ω＝ωｇ、ＮＨｑ（ｔ）＝ＮＨｑｇ（ｔ） （７） を仮定している。

また、Ｉ３（式（５））、Ｑ３（式（６））を用いて、ループ制御部４３は下式においてφ＝０となるように位相誤差を検出する。
δΦ＝Ｉ・Ｑ＝１／２・Ａｑ²・ｓｉｎ（２φ） （８）

ここで、Ｉ信号加算部３１に入力されるキャリア相関値Ｉ２２、Ｑ信号加算部３２に入力されるキャリア相関値Ｑ２２は、航法データＤ（ｔ）が重畳されていない。従って、航法データＤ（ｔ）の影響を受けずに、例えば１ｍｓではなく航法データレートの１０ｍｓ以上の加算時間を設定することが可能となり、初期捕捉性能を向上させることが出来る。

次に、信号追尾時の動作について説明する。この追尾時には、第２キャリア切替部２６、及び第３キャリア切替部２７によってＩ信号成分のみが利用され、Ｑ信号成分は利用されない。従って、Ｉ信号ＰＮコード相関値のみを考える。

発生Ｉ５コードをＩ５ｇ（ｔ）とすると、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａの相関値Ｉ１は下式となる。
Ｉ１＝Ｉ５（ｔ）・Ｉ５ｇ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ） （９）

このとき、第１Ｉ信号キャリア相関部２１ａのキャリア相関値Ｉ２１は、下式となる。
Ｉ２１＝Ｉ５（ｔ）・Ｉ５ｇ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （１０）

また、ローカル周波数信号ωｇを、π／２位相遅延すると、２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ−π／２）＝２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ）、となるので、第１Ｑ信号キャリア相関部２１ｂのキャリア相関値Ｑ２１は、下式となる。
Ｑ２１＝Ｉ５（ｔ）・Ｉ５ｇ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （１１）

さらに、Ｉ２１（式（１０））、Ｑ２１（式（１１））を、Ｉ信号加算部３１、Ｑ信号加算部３２において加算処理を行い、その結果をＮＨｉコードとの相関を行うと、Ｉ信号加算相関値Ｉ３、Ｑ信号加算相関値Ｑ３は下式で表せる。
Ｉ３＝Ｄ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（φ） （１２）
Ｑ３＝Ｄ（ｔ）・Ａｉ・ｓｉｎ（φ） （１３）

なお、ここでも、理想的に、発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生ＮＨｉコードＮＨｉｇの位相及び周波数、ローカル周波数信号の周波数は、受信信号のＩ５コード、ＮＨｑコード及びキャリア周波数と同じく、
Ｉ５（ｔ）＝Ｉ５ｇ（ｔ）、ω＝ωｇ、ＮＨｉ（ｔ）＝ＮＨｉg（ｔ） （１４）
としている。

航法データを打ち消すために、例えばコスタスループ（Ｃｏｓｔａｓ Ｌｏｏｐ）を構成した場合、Ｉ３（式（１２））、Ｑ３（式（１３））を用いてループ制御部４３は下式においてφ＝０となるように位相誤差を制御する。
δΦ＝Ｉ３・Ｑ３＝１／２・Ａｉ²・ｓｉｎ（２φ） （１５）
そして、データ復調部４２はＩ３を監視し、φ＝０となった時に航法データＤを得る。

このように、第１の実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置では、信号捕捉時と信号追尾時で使用する信号を切り替える。これにより、ＧＰＳのＬ５信号におけるＩ５信号成分、Ｑ５信号成分を選択的に利用するので、回路規模を削減することが出来る。また、回路規模が削減できるので消費電力を削減できる。さらに、Ｉ５コード周期以上の加算時間の設定により、初期捕捉性能を向上させることができる。

なお、ＰＮコード処理部１０ａ、キャリア処理部２０ａを入れ替え、キャリア相関、ＰＮコード相関の順に復調処理を行ってもよい。

図２は、第２の実施形態に係わるスペクトラム拡散信号受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に示したものと対応するものには同一の符号をつけている。

この第２の実施の形態では、信号の捕捉時ではＬ５信号のＱ信号成分のみを利用し、追尾時ではＬ５信号のＩ信号成分とともにＱ信号成分も利用するようにしている。一方、第１の実施形態では、信号の捕捉時ではＬ５信号のＱ信号成分のみを利用し、追尾時ではＬ５信号のＩ信号成分のみを利用していたから、第２の実施の形態では、信号追尾時のＬ５信号の利用形態が異なっている。

スペクトラム拡散信号受信装置は、図２に示す様に、アンテナ部１と、周波数変換部２と、ＰＮコード処理部１０ｂと、キャリア処理部２０ｂと、加算部３１，３２とＮＨコード処理部５０ｂと、制御部４０ｂとを有している。

アンテナ部１によってＧＰＳ衛星からの信号を受信し、周波数変換部２によって受信した信号に対して周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する。

ＰＮコード処理部１０ｂは、ＰＮコード発生部１２と、ＰＮコード切替部１３と、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａとＱ信号ＰＮコード相関部１１ｂを有している。

ＰＮコード発生部１２は、制御部４０ｂからのＰＮコード制御信号ＰＮｃに基づいて、発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生Ｑ５コードＱ５ｇを出力する。

ＰＮコード切替部１３は、制御部４０ｂからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、発生Ｉ５コードＩ５ｇ、及び発生Ｑ５コードＱ５ｇを切り替え、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａに出力する。このとき、捕捉時にあるときは、図２のように、ＰＮコード切替部１３を１側に設定することで発生Ｑ５コードＱ５ｇを選択する。一方、追尾時にあるときは、ＰＮコード切替部１３を２側に設定することで発生Ｉ５コードＩ５ｇを選択する。

Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａは、ＩＦ信号の受信ＰＮコードと、ＰＮコード切替部１３によって選択された発生Ｉ５コードＩ５ｇもしくは発生Ｑ５コードＱ５ｇとの相関を取り、ＰＮコード相関値Ｉ１を出力する。

Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂは、ＩＦ信号の受信ＰＮコードと、発生Ｑ５コードＱ５ｇとの相関を取り、ＰＮコード相関値Ｑ１を出力する。

キャリア処理部２０ｂは、ローカル信号発生部２３と、−π／２位相遅延部２９−１，２９−２、キャリア切替部２５、Ｉ信号キャリア相関部２１、Ｑ信号キャリア相関部２２を有している。

ローカル信号発生部２３は、制御部４０ｂからのローカル信号制御信号ＬＯｃに基づいて、ローカル周波数信号ωｇを生成する

キャリア切替部２５は、制御部４０ｂからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、ローカル信号発生部２３によって出力されたローカル周波数信号の位相を−π／２位相遅延部２９−１によって−π／２の位相遅延を行ったローカル周波数信号と、ローカル周波数信号の位相を−π／２位相遅延部２９−１及び２９−２の２個用いることによって−πだけ位相遅延を行ったローカル周波数信号とを切り替えてＱ信号キャリア相関部２２に出力する。

このとき、捕捉状態にあるときは、図２のようにキャリア切替部２５を１側に設定することで−π／２だけ位相遅延を行ったローカル周波数信号を選択し、追尾状態にあるときは、２側に設定することで−πだけ位相遅延を行ったローカル周波数信号を選択する。

Ｉ信号キャリア相関部２１は、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａからのＰＮコード相関値Ｉ１と、ローカル周波数信号との相関を取り、キャリア相関値Ｉ２を出力する。

Ｑ信号キャリア相関部２２は、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂからのＱ信号ＰＮコード相関値Ｑ１と、キャリア切替部２５によって選択された、−π／２だけ位相遅延したローカル周波数信号（捕捉時の場合）、または−πだけ位相遅延したローカル周波数信号（追尾時の場合）との相関を取り、Ｑ信号キャリア相関値Ｑ２を出力する。

Ｉ信号加算部３１及びＱ信号加算部３２は、入力されたキャリア相関値Ｉ２及びＱ信号キャリア相関値Ｑ２について、一定時間に亘って加算処理を行い、その処理結果を出力する。

ＮＨコード処理部５０ｂは、ＮＨコード発生部５３と、ＮＨコード切替部５４、Ｉ信号ＮＨコード相関部５１、Ｑ信号ＮＨコード相関部５２を有している。

ＮＨコード発生部５３は、制御部４０ｂからのＮＨコード制御信号ＮＨｃに基づいて、発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ及び発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを出力する。

ＮＨコード切替部５４は、制御部４０ｂからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、ＮＨコード発生部５３によって出力された発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ、及び発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを切り替えて、Ｉ信号ＮＨコード相関部５１に出力する。このとき、捕捉状態にあるときは、図２のようにＮＨコード切替部５４を１側に設定することで発生ＮＨｑコードＮＨｑｇを選択する。また、追尾状態にあるときは、ＮＨコード切替部５４を２側に設定することで発生ＮＨｉコードＮＨｉｇを選択する。

Ｉ信号ＮＨコード相関部５１は、Ｉ信号加算部３１の出力結果と、ＮＨコード切替部５４によって選択された発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ（追尾時の場合）もしくは発生ＮＨｑコードＮＨｑｇ（捕捉時の場合）との相関を取り、加算相関値Ｉ３を出力する。また、Ｑ信号ＮＨコード相関部５２は、Ｑ信号加算部３２の出力結果と、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇの相関を取り、Ｑ信号加算相関値Ｑ３を出力する。

制御部４０ｂは、切替制御部４１とデータ復調部４２とループ制御部４３と制御部切替部４５を含む。

ループ制御部４３は、Ｉ信号加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３に基づいて、ＰＮコード制御信号ＰＮｃ、ローカル信号制御信号ＬＯｃ、ＮＨコード制御信号ＮＨｃを発生する。

これら制御信号の制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置がＧＰＳのＬ５信号の初期捕捉及び安定追尾を行うためのものであり、発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生Ｑ５コードＱ５ｇ、ローカル周波数信号ωｇ、発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇの位相及び周波数とが含まれている。

この制御部４０ｂは、Ｉ信号加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３に基づいて、ＰＮコード、キャリア、ＮＨコードの捕捉を行う。そして、ＰＮコード、キャリア、ＮＨコードののそれぞれ相関ピークが検出されたら受信信号が捕捉されたと判断し、相関がずれないように追尾を行う。また、受信信号の捕捉の判断は、加算相関値Ｉ３及びＱ信号加算相関値Ｑ３に基づくＰＮコード、キャリア、ＮＨコードの相関値がそれぞれ所定の閾値を超えた時、としてもよい。

切替制御部４１では、切り替え制御信号ＣＣｓを出力し、捕捉時ではＰＮコード切替部１３、第１キャリア切替部２５、ＮＨコード切替部５４、制御部切替部４５を１側に制御し、追尾時では２側に設定するように制御する。データ復調部４２は追尾時の加算相関値Ｉ３を用いて航法データの復調を行う。

第２の実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、以上の様に構成されるものであり、図示しないＧＰＳ衛星からＬ５信号を受信した際の動作について、具体的に式を用いて説明する。

周波数変換部２を用いて、受信したＬ５信号に対して周波数変換を行って生成したＩＦ信号は、前記した式（１）で表わされる。

信号捕捉時の動作について説明する。この捕捉時には、ＰＮコード切替部１３により発生Ｑ５コードＩ５ｑが選択されるため、発生Ｑ５コードをＱ５ｑ（ｔ）とした場合には、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａのＰＮコード相関値Ｉ１は、下式となる。
Ｉ１＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｑ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ） （１６）

また、ローカル信号発生部２３からのローカル周波数信号を２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）とした場合、Ｉ信号キャリア相関部２１のキャリア相関値Ｉ２は、下式となる。
Ｉ２＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｑ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ）・２ｃｏｓ（ωｇｔ ＋φ） （１７）

また、ＮＨコード切替部５４によって選択された発生ＮＨｑコードＮＨｑｇ（ｔ）と、キャリア相関値Ｉ２をＩ信号加算部３１において加算処理を行った結果との相関を行うと、Ｉ信号加算相関値Ｉ３は下式で表せる。
Ｉ３＝Ａｑ・−ｓｉｎ（φ） （１８）

なお、ここでは、理想的に、発生Ｑ５コードＱ５ｇ及び発生ＮＨｑコードＮＨｑｇの位相及び周波数、ローカル周波数信号の周波数は、受信信号のＱ５コード、キャリア、ＮＨｑコードと同じく、
Ｑ５（ｔ）＝Ｑ５ｇ（ｔ）、ω＝ωｇ、ＮＨｑ（ｔ） ＝ＮＨｑｇ（ｔ） （１９）
としている。

同様に、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂからのＱ信号ＰＮコード相関値Ｑ１は、Ｉ１（式（１６））同じく下式となる。
Ｑ１＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｑ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ） （２０）

また、第１キャリア切替部２５では、ローカル周波数信号ωｇを−π／２位相遅延した２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ＋π／２）＝−２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ）が選択されるため、Ｑ信号キャリア相関値Ｑ２は下式となる。
Ｑ２＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｇ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ）・−２ｓｉｎ（ωｇ ｔ＋φ） （２１）

さらに、Ｑ信号加算部３２において加算処理を行った結果を、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇと相関を行うと、Ｑ信号ＮＨコード相関部５２のＱ信号加算相関値Ｑ３は下式で表せる。
Ｑ３＝Ａｑ・−ｃｏｓ（φ） （２２）

Ｉ３（式（１８））、Ｑ３（式（２２））を用いて、ループ制御部４３は下式においてφ＝０となるように位相誤差を検出する。
δΦ＝Ｉ３・Ｑ３＝１／２・Ａｑ²・ｓｉｎ（２φ） （２３）

ここで、Ｉ信号加算部３１に入力されるキャリア相関値Ｉ２（式（１７））、Ｑ信号加算部３２に入力されるＱ信号キャリア相関値Ｑ２（式（２１））は、航法データが重畳されていない。従って、航法データの影響を受けずに、例えば１ｍｓではなく航法データのビット長１０ｍｓ以上の加算時間を設定することが可能となり、初期捕捉性能を向上させることが出来る。

次に、信号追尾時の動作について説明する。この時、ＰＮコード切替部１３により発生Ｉ５コードＩ５ｇが選択されるため、Ｉ信号ＰＮコード相関部１１ａのＰＮコード相関値Ｉ１は、下式となる。
Ｉ１＝Ｉ５（ｔ）・Ｉ５ｇ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ） （２４）

また、Ｉ信号キャリア相関部２１からのキャリア相関値Ｉ２は、下式となる。
Ｉ２＝Ｉ５（ｔ）・Ｉ５ｇ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・ＮＨｉ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （２５）

また、ＮＨコード切替部５４によって選択された発生ＮＨｉコードＮＨｉｇ（ｔ）と、キャリア相関値Ｉ２をＩ信号加算部３１において加算処理を行った結果との相関を行うと、Ｉ信号ＮＨコード相関部５１からの加算相関値Ｉ３は下式で表せる。
Ｉ３＝Ｄ（ｔ）・Ａｉ・ｃｏｓ（φ） （２６）

なおここでも、理想的に、発生Ｉ５コードＩ５ｇ及び発生ＮＨｉコードＮＨｉｇの位相及び周波数、ローカル周波数信号ωｇの周波数は、受信信号のＩ５コード、キャリア、ＮＨｉコードと同じく、
Ｉ５（ｔ）＝Ｉ５ｇ（ｔ）、ω＝ωｇ、ＮＨｉ（ｔ）＝ＮＨｉｇ（ｔ） （２７）
としている。

同様に、Ｑ信号ＰＮコード相関部１１ｂからのＱ信号ＰＮコード相関値Ｑ１は、下式となる。
Ｑ１＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｇ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ） （２８）

また、第１キャリア切替部２５では、２側に切り替えられているため、ローカル周波数信号を−π位相遅延した２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ＋π）＝−２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）が選択される。これにより、Ｑ信号キャリア相関部２２からのＱ信号キャリア相関値Ｑ２は下式となる。
Ｑ２＝Ｑ５（ｔ）・Ｑ５ｇ（ｔ）・ＮＨｑ（ｔ）・Ａｑ・ｓｉｎ（ωｔ）
・−２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （２９）

さらに、Ｑ信号加算部３２において加算処理を行った結果を、発生ＮＨｑコードＮＨｑｇと相関を行うと、Ｑ信号ＮＨコード相関部５２からのＱ信号加算相関値Ｑ３は下式で表せる。
Ｑ３＝Ａｑ・ｓｉｎ（φ） （３０）

Ｑ信号加算相関値Ｑ３を用いて、ＰＬＬを構成した場合には、ループ制御部４３はＱ３（式（３０））においてφ＝０となるように制御を行う。

そして、データ復調部４２はＩ３（式（２６））を監視し、φ＝０となった時に航法データＤを得る。

第１の実施形態（図１）においては、信号追尾時にコスタスループを使用していた。これは、信号追尾時に、Ｉ信号ＮＨコード相関部５１からの加算相関値Ｉ３、Ｑ信号ＮＨコード相関部５２からの加算相関値Ｑ３ともに航法データＤが乗ぜられており、航法データの極性が反転してもキャリア追尾が続けられるようにするためである。一方、この第２の実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置においては、航法データＤの復調とは独立して、ループ制御部４３を用いてＰＬＬを使用できる。そのため、第１の実施形態の効果に加え、更に第２の実施形態では、追尾の引き込み範囲が広く、より正確な追尾が可能となる。

なお、ＰＮコード処理部１０ｂ、キャリア処理部２０ｂを入れ替え、キャリア相関、ＰＮコード相関の順に復調処理を行ってもよい。

第１の実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置の主要部の内部構造を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置の主要部の内部構造を示すブロック図である。 参考例のスペクトラム拡散信号受信装置の主要部の内部構造を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・アンテナ部
２・・・周波数変換部
１０，１０ａ，１０ｂ・・・ＰＮコード処理部
１１ａ・・・Ｉ信号ＰＮコード相関部
１１ｂ・・・Ｑ信号ＰＮコード相関部
１１ａ・・・Ｉ信号ＰＮコード相関部
１１ｂ・・・Ｑ信号ＰＮコード相関部
１２・・・ＰＮコード発生部
１３・・・ＰＮコード切替部
２０，２０ａ，２０ｂ・・・キャリア処理部
２１ａ・・・第１Ｉ信号キャリア相関部
２１ｂ・・・第１Ｑ信号キャリア相関部
２２・・・Ｑ信号キャリア相関部
２２ａ・・・第２Ｉ信号キャリア相関部
２２ｂ・・・第２Ｑ信号キャリア相関部
２３・・・ローカル信号発生部
２５・・・第１キャリア切替部
２６・・・第２キャリア切替部
２７・・・第３キャリア切替部
２８・・π／２位相遅延部
２９・・・−π／２位相遅延部
３１・・・Ｉ信号加算部
３１ａ・・・第１Ｉ信号加算部
３１ｂ・・・第１Ｑ信号加算部
３２・・・Ｑ信号加算部
３２ａ・・・第２Ｉ信号加算部
３２ｂ・・・第２Ｑ信号加算部
４０，４０ａ，４０ｂ・・・制御部
４１・・・切替制御部
４２…データ復調部
４３…ループ制御部
４４…開閉部
４５…制御部切替部
５０，５０ａ，５０ｂ・・・ＮＨコード処理部
５１・・・Ｉ信号ＮＨコード相関部
５１ａ・・・第１Ｉ信号ＮＨコード相関部
５１ｂ・・・第１Ｑ信号ＮＨコード相関部
５２・・・Ｑ信号ＮＨコード相関部
５２ａ・・・第２Ｉ信号ＮＨコード相関部
５２ｂ・・・第２Ｑ信号ＮＨコード相関部
５３・・・ＮＨコード発生部
５４・・・ＮＨコード切替部

Claims (3)

1. 同じ周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの一方の搬送波がデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波がデータ変調されることなく且つ第１コードと同期した所定の関係にある第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
   前記受信信号の追尾時と捕捉時とで、データ復調に用いる前記第１受信信号の信号成分と前記第２受信信号の信号成分とを切り替える受信信号切替部と、前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替える重畳信号切替部を有し、
   捕捉時には、データ変調を受けていない前記第２受信信号の信号成分を用いるように、前記受信信号切替部及び前記重畳信号切替部を切り替えて、搬送波及び第２コードを捕捉し、
   追尾時には、データ変調された前記第１受信信号の信号成分を用いるように、前記受信信号切替部及び重畳信号切替部を切り替えて、搬送波と第１コードの追尾を継続するとともに、データを復調することを特徴とする、スペクトラム拡散信号受信装置。
2. 同じ周波数で位相が互いに直交した２つの搬送波のうちの一方の搬送波がデータ変調され且つ第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、他方の搬送波がデータ変調されることなく且つ第１コードと同期した所定の関係にある第２コードでスペクトラム拡散された第２受信信号とを含む受信信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置において、
   前記受信信号の追尾時と捕捉時とで、前記第１受信信号の信号成分と前記第２受信信号の信号成分との両方を用いるか或いは前記第２受信信号の信号成分のみを用いるかを決定するために、前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替える重畳信号切替部を有し、
   捕捉時には、前記第２受信信号の信号成分のみを用いるように、前記重畳信号切替部により前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替えて、データ変調の影響を受けていない前記第２受信信号の信号成分を利用して搬送波及び第２コードを捕捉し、
   追尾時には、前記第１受信信号の信号成分と前記第２受信信号信号成分との両方を用いるように、前記重畳信号切替部により前記受信信号の信号成分に重畳させる重畳信号成分を切り替えて、データ変調の影響を受けていない前記第２受信信号の信号成分を利用してループ制御により前記第２受信信号の引き込みを行う一方、データ変調された前記第１受信信号の信号成分を利用してデータの復調を並行して行うことを特徴とする、スペクトラム拡散信号受信装置。
3. 重畳信号成分の１つであるレプリカPNコードを発生するPNコード発生部と、前記受信信号の信号成分と前記レプリカPNコードとの相関を行うＰＮコード相関部を有し、
   前記重畳信号切替部は、捕捉時と追尾時とで、前記ＰＮコード相関部に与える前記レプリカＰＮコードの種類を、前記第２コードに含まれる第２ＰＮコードに対応する第２レプリカＰＮコード又は及び前記第１コードに含まれる第１ＰＮコードに対応する第１レプリカＰＮコードとに、切り替え、
   さらに、重畳信号成分の１つであるローカル周波数信号を発生するローカル信号発生部と、前記受信信号の信号成分と前記ローカル周波数信号との相関を行うキャリア相関部とを有し、
   前記重畳信号切替部は、捕捉時と追尾時とで、前記キャリア相関部に与える前記ローカル周波数信号の位相を切り替えることを特徴とする、請求項１または２に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
   

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