JP4738231B2 - スペクトラム拡散信号受信装置 - Google Patents
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本発明は、バイナリオフセットキャリアコードや擬似雑音符号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。
擬似雑音符号（以下、ＰＮコード、という）に０、１を繰り返す矩形波であるサブキャリアを重畳したコードは、バイナリオフセットキャリアコード（以下、ＢＯＣコード、という）と呼ばれている。
２つの同期し且つ所定の関係にあるＢＯＣコードが搬送波（以下、キャリア、という）で送信される信号を受信する場合がある。例えば、欧州のガリレオ（ＧＡＬＩＬＥＯ）衛星は、Ｌ１帯（中心周波数１５７５．４２ＭＨｚ）において、Ｌ１Ｆ信号と呼ばれる上記した２つの同期し且つ所定の関係にあるＢＯＣコードが送信される信号を送信予定である（非特許文献１参照）。
Ｌ１Ｆ信号は、Ｌ１Ｆデータ信号（以下、Ｌ１Ｆｄ信号、という）と、Ｌ１Ｆパイロット信号（以下、Ｌ１Ｆｐ信号、という）とを含んでいる。
Ｌ１Ｆｄ信号は、ＰＮコードであるＬ１Ｆｄコード、及びサブキャリアをモジュロ２（ｍｏｄｕｌｏ２）加算した第１コードによって変調されており、航法データが重畳されている。このＬ１Ｆｄコードはビットレートが１．０２３Ｍｂｐｓ、コード長が４０９２チップで、繰り返し周期が４ｍｓであり、航法データはボーレートが２５０ｓｐｓ、サブキャリアはビットレートが１．０２３Ｍｂｐｓである。
一方、Ｌ１Ｆｐ信号は、ＰＮコードであるＬ１Ｆｐコード、及びガリレオシステム固有のパターンを持ったコード長２５ビットの補助コード（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙコード）、及びサブキャリアをモジュロ２加算した第２コードによって変調されており、航法データは重畳されていない。Ｌ１Ｆｐコードは、ビットレートが１．０２３Ｍｂｐｓ、コード長４０９２チップで、繰り返し周期が４ｍｓであり、サブキャリアはビットレートが１．０２３Ｍｂｐｓである。なお、Ｌ１Ｆｄコード及びＬ１Ｆｐコードは、ガリレオ衛星によって異なったコードパターンとなっている。
ガリレオ受信機内部では、航法データを復調するためには、これらの各コードを含む受信信号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、また、キャリア相関器に与えるローカル周波数信号が受信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、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、キャリア周波数信号に与える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Ｌ１Ｆ信号に対して、既存のスペクトラム拡散信号の復調技術と、非特許文献１の開示内容に基づいて、ガリレオＬ１Ｆ信号によっ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、ガリレオＬ１Ｆ信号の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、コード処理部１０、キャリア処理部２０、加算部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ、補助コード処理部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によってガリレオ衛星からの信号を受信し、周波数変換部２によって受信信号に対して周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する。
コード処理部１０は、コード発生部１３と、第１コード相関部１１と第２コード相関部１２を有しており、Ｌ１Ｆｄコードにサブキャリアを重畳したＢＯＣコード（以下、ＢＯＣｄコード、という）、Ｌ１Ｆｐコードにサブキャリアを重畳したＢＯＣコード（以下、ＢＯＣｐコード、という）各々に対してコード相関を求める。
コード発生部１３は、制御部４０からのコード制御信号Ｃｃに基づいて、レプリカのＢＯＣコードである発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ、及び、発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを生成する。第１コード相関部１１は、ＩＦ信号の受信ＢＯＣｄコードと、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇとの相関を行い、第１コード相関値を出力する。また、第２コード相関部１２は、ＩＦ信号の受信ＢＯＣｐコードと、発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇとの相関を行い、第２コード相関値を出力する。
キャリア処理部２０は、第１Ｉキャリア相関部２１ａと、第１Ｑキャリア相関部２１ｂと、第２Ｉキャリア相関部２２ａと、第２Ｑ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を有しており、ＩＦ信号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キャリア相関部２１ａでは、第１コード相関値と同相のローカル周波数信号との相関を取り、第１Ｉキャリア相関値を出力する。第１Ｑキャリア相関部２１ｂでは、第１コード相関値と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キャリア相関値を出力する。第２Ｉキャリア相関部２２ａでは、前記第２コード相関値とローカル周波数信号との相関を取り、第２Ｉキャリア相関値を出力する。第２Ｑキャリア相関部２２ｂでは、前記第２コード相関値と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２Ｑ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、その処理結果を第１Ｉ加算相関値として出力する。同様に、第１Ｑ加算部３１ｂは、入力された第１Ｑキャリア相関値を一定時間に亘って加算処理を行い、その処理結果を第１Ｑ加算相関値として出力する。同様に、第２Ｉ加算部３２ａ、第２Ｑ加算部３２ｂは、各々入力された第２Ｉキャリア相関値、第２Ｑ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。
なお、キャリア信号に対して、１種類のコードのみ重畳されているＢＰＳＫ変調信号、例えば、ＧＰＳのＬ１Ｃ／Ａ信号の場合と比較し、ガリレオＬ１Ｆ信号では、異なる２種類のコードが重畳されているため、復調には倍の加算部３１ａ〜３２ｂ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Ｌ１Ｆｄコード周期である４ｍｓに設定される。即ち、Ｌ１Ｆｄコードにおいては、４０９２チップ繰り返す毎に開始状態となる。また、Ｌ１Ｆｄコードと航法データは同期しており、航法データは、Ｌ１Ｆｄ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Ｌ１Ｆｄコードとサブキャリアをモジュロ２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、Ｌ１Ｆｄ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、Ｌ１Ｆｄコードの繰返し周期である４ｍｓに同期して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Ｌ１Ｆｄコード周期（４ｍｓ）に設定される。
補助コード処理部５０は、補助コード発生部５３とＩ補助コード相関部５１とＱ補助コード相関部５２を有しており、受信した補助コードに対してコード相関を求める。
補助コード発生部５３は、制御部４０からの補助コード制御信号ＣＣｃに基づいて、レプリカの補助コードである発生補助コードＣＣｇを生成する。Ｉ補助コード相関部５１及び、Ｑ補助コード相関部５２は、各々第２Ｉ加算部３２ａの出力結果、第２Ｑ加算部３２ｂの出力結果と、発生補助コードＣＣｇとの相関を取り、第２Ｉ加算相関値、第２Ｑ加算相関値を出力する。
制御部４０は、第１Ｉ加算相関値、第１Ｑ加算相関値、第２Ｉ加算相関値、第２Ｑ加算相関値に基づいて、コード制御信号Ｃｃ、ローカル信号制御信号ＬＯｃ、補助コード制御信号ＣＣｃを発生する。これら制御信号Ｃｃ、ＬＯｃ、ＣＣｃの制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置がガリレオＬ１Ｆ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ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇ、ローカル周波数信号ωｇ、発生補助コードＣＣｃの位相及び周波数とが含まれている。
図４はコード発生部１３の内部構成例を示すブロック図である。コード発生部１３は、コードクロック発生部６０と、Ｌ１Ｆｄコード発生部６１と、Ｌ１Ｆｐコード発生部６２と、ＢＯＣｄコード相関部６３と、ＢＯＣｐコード相関部６４とから構成されている。
コードクロック発生部６０は、制御部４０からの発生ＢＯＣｄコード及び発生ＢＯＣｐコードの位相及び周波数を示すコード制御信号Ｃｃに基づいて、Ｌ１Ｆｄコード及びＬ１Ｆｐコードのチップレート１．０２３ＭＨｚを周波数とするクロック信号を出力する。
Ｌ１Ｆｄコード発生部６１及びＬ１Ｆｐコード発生部６２は、クロック信号に基づいてビットレート１．０２３Ｍｂｐｓ、繰り返し周期４ｍｓのＬ１Ｆｄコード及びＬ１Ｆｐコードを出力する。ＢＯＣｄコード相関部６３及びＢＯＣｐコード相関部６４は、Ｌ１Ｆｄコード及びＬ１Ｆｐコードとクロック信号との相関を取り、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを出力する。
Ｌ１ ｂａｎｄ ｐａｒｔ ｏｆ Ｇａｌｉｌｅｏ Ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｓｐａｃｅ ＩＣＤ （ＳＩＳ ＩＣＤ）， Ｇａｌｉｌｅｏ ｊｏｉｎｔ Ｕｎｄｅｒｔａｋｉｎｇ， ２００５
Ｌ１ ｂａｎｄ ｐａｒｔ ｏｆ Ｇａｌｉｌｅｏ Ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｓｐａｃｅ ＩＣＤ （ＳＩＳ ＩＣＤ）， Ｇａｌｉｌｅｏ ｊｏｉｎｔ Ｕｎｄｅｒｔａｋｉｎｇ， ２００５
ＧＰＳのＬ１Ｃ／Ａ信号と比較し、ガリレオＬ１Ｆ信号には２つの同期し且つ所定の関係にあるコードが重畳されているため回路規模が２倍に増大する。
本発明は、こうした課題に対してなされたものであり、ガリレオ衛星のＬ１Ｆ信号等のように、２つの同期し且つ所定の関係にあるコードが搬送波に重畳されている受信信号を受信するものにおいて、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、搬送波がデータ変調され且つ第１バイナリオフセットキャリアコード（以下、ＢＯＣコード、という）である第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＢＯＣコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＢＯＣコードを含む第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、搬送波及び第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。
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、搬送波及び第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、搬送波がデータ変調され且つ第１ＢＯＣコードである第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＢＯＣコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＢＯＣコードを含む第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。
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ＢＯＣコードを発生するＢＯＣ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ＢＯＣコードとの相関を行うＢＯＣコード相関部及び、
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ＢＯＣコード相関部に与える前記レプリカＢＯＣコードの種類を、前記第２コードに含まれる第２ＢＯＣコードに対応する第２レプリカＢＯＣコード又は及び前記第１コードに含まれる第１ＢＯＣコードに対応する第１レプリカＢＯＣコードとに、切り替えることを特徴とする。
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ＢＯＣコード相関部に与える前記レプリカＢＯＣコードの種類を、前記第２コードに含まれる第２ＢＯＣコードに対応する第２レプリカＢＯＣコード又は及び前記第１コードに含まれる第１ＢＯＣコードに対応する第１レプリカＢＯＣコードとに、切り替えることを特徴とする。
請求項４のスペクトラム拡散信号受信装置は、搬送波がデータ変調され且つ第１疑似雑音符号（以下、ＰＮコード、という）でスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＰＮコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＰＮ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２ＰＮ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、搬送波及び第１ＰＮ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。
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２ＰＮ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、搬送波及び第１ＰＮ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５のスペクトラム拡散信号受信装置は、搬送波がデータ変調され且つ第１ＰＮコードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＰＮコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＰＮ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２ＰＮ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。
前記受信信号の追尾時と捕捉捕捉時とで、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２ＰＮ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６のスペクトラム拡散信号受信装置は、請求項４または５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コード相関部及び、
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、切り替えることを特徴とする。
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、搬送波がデータ変調され且つ第１ＢＯＣコードである第１コードや第１ＰＮコードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＢＯＣコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＢＯＣコード及び補助コードからなる第２コードや第２ＰＮ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第１、第２受信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。
できる。
本発明のスペクトラム拡散信号受信装置は、搬送波がデータ変調され且つ第１ＢＯＣコードである第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＢＯＣコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＢＯＣコード及び補助コードからなる第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。また、第１、第２コードに代えて、第１、第２ＰＮコードでも良い。
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第１受信信号の信号成分と第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、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第２受信信号の信号成分を用いるように、受信信号切替部及び重畳信号切替部を切り替えて、搬送波及び第２コードを捕捉し、追尾時には、データ変調された第１受信信号の信号成分を用いるように、受信信号切替部及び重畳信号切替部を切り替えて、搬送波及び第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受信信号の信号成分との両方を用いるか或いは第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、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、第２受信信号の信号成分のみを用いるように、重畳信号切替部により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、第１受信信号の信号成分と第２受信信号信号成分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形態は、ガリレオシステムのＬ１Ｆ信号のように、ＢＯＣコードを利用した構造にあわせて説明している。しかし、本発明は、２つの同期し且つ所定の関係にあるＰＮコードを搬送波で送信する他のシステムにおいて、一方のＰＮコードにのみデータが重畳されている場合にも、レプリカＰＮコードの切替、第１、第２の受信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、コード処理部１０ａと、キャリア処理部２０ａと、加算部３１，３２と補助コード処理部５０ａと、制御部４０ａとを有している。アンテナ部１によってガリレオ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（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成する。
コード処理部１０ａは、コード発生部１３と、コード切替部１４と、第１コード相関部１１と第２コード相関部１２を有している。コード発生部１３は、制御部４０ａからのコード制御信号Ｃｃに基づいて、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを出力する。なお、コード発生部１３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。
コード切替部１４は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ、及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを切り替え、第１コード相関部１１及び第２コード相関部１２に出力する。捕捉状態にあるときは、図１のようにコード切替部を１側に設定することで発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを選択し、追尾状態にあるときは、２側に設定することで発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇを選択する。
第１コード相関部１１及び第２コード相関部１２は、ＩＦ信号の受信ＢＯＣコードと、コード切替部１４によって選択された発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇもしくは発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇとの相関を取り、第１コード相関値及び第２コード相関値を出力する。
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、受信信号切替部である第１キャリア切替部２４及び第２キャリア切替部２５、第１Ｉキャリア相関部２１ａ、第１Ｑキャリア相関部２１ｂ、第２Ｉキャリア相関部２２ａ、第２Ｑ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、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２８は、ローカル周波数信号の位相をπ／２だけ遅らせる。
第１キャリア切替部２４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、第２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、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、第１キャリア切替部２４、第２キャリア切替部２５を共に１側に設定することで、第２コード相関値に対してのみキャリア相関を行い、追尾状態にあるときは、共に２側に設定することで第１コード相関値に対してのみキャリア相関を行うようにする。
第１Ｉキャリア相関部２１ａは、第１コード相関値と、ローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、第１Ｉキャリア相関値を出力する。第１Ｑキャリア相関部２１ｂは、第１コード相関値と、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、第１Ｑキャリア相関値を出力する。第２Ｉキャリア相関部２２ａは、第２コード相関値と、ローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、第２Ｉキャリア相関値を出力する。第２Ｑキャリア相関部２２ｂは、第２コード相関値と、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、第２Ｑキャリア相関値を出力する。
Ｉ加算部３１は、第１キャリア切替部２４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加算部３２は、第２キャリア切替部２５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。
補助コード処理部５０ａは、補助コード発生部５３と、補助コード切替部５４、Ｉ補助コード相関部５１、Ｑ補助コード相関部５２を有している。補助コード発生部５３は、制御部４０ａからの補助コード制御信号ＣＣｃに基づいて、発生補助コードＣＣｇを出力する。なお、補助コード発生部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。
補助コード切替部５４は、制御部４０ａからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、捕捉時はオンとし、発生補助コードをＩ補助コード相関部５１及びＱ補助コード相関部５２に出力する。又、追尾時は、補助コード切替部５４をオフにするように値を＋１に固定する。
Ｉ補助コード相関部５１及びＱ補助コード相関部５２は、捕捉時にはＩ加算部３１及びＱ加算部３２の出力結果と、発生補助コードＣＣｇとの相関を取り、Ｉ信号加算相関値及びＱ信号加算相関値を出力する。追尾時には、Ｉ加算部３１及びＱ加算部３２の出力結果が、そのままＩ信号加算相関値及びＱ信号加算相関値として出力される。
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と制御部切替部４４と反転部４６を含む。ループ制御部４３は、Ｉ加算相関値及びＱ加算相関値に基づいて、コード制御信号Ｃｃ、ローカル信号制御信号ＬＯｃ、補助コード制御信号ＣＣｃを発生する。これら制御信号Ｃｃ、ＬＯｃ、ＣＣｃの制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置がＬ１Ｆ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ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇ、ローカル周波数信号ωｇ、発生補助コードＣＣｇの位相及び周波数とが含まれている。
制御部４０ａは、Ｉ加算相関値及びＱ加算相関値に基づいて、ＢＯＣコード、キャリア、補助コードの捕捉を行うが、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加算相関値及びＱ加算相関値に基づくＢＯＣコード、キャリア、補助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、切替制御信号ＣＣｓを出力し、捕捉時ではコード切替部１４、第１キャリア切替部２４、第２キャリア切替部２５を１側に、追尾時では２側に設定するように制御する。さらに、補助コード切替部５４を捕捉時はオンにし、追尾時はオフ状態にするように制御する。逆に信号の反転を行う反転部４６を介して、制御部切替部４４を捕捉時はオフ、追尾時はオン状態になるように制御する。
データ復調部４２は、追尾時のみ作動し、追尾時に制御部切替部４４が出力したＩ加算相関値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、図示しない人工衛星からＬ１Ｆ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Ｌ１Ｆ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［ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）］と第２受信信号［−ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）］との合成信号であり、例えば次の式（１）で表せる。
Ｓｏ＝｛ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α−ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α｝・ｃｏｓ（ωｔ） （１）
Ｓｏ：ＩＦ信号、ＢＯＣｄ（ｔ）：受信ＢＯＣｄコード、ＢＯＣｐ（ｔ）：受信ＢＯＣｐコード、Ｄ（ｔ）：航法データ、ＣＣ（ｔ）：受信補助コード、α：信号振幅、ω：受信キャリア周波数
Ｓｏ＝｛ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α−ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α｝・ｃｏｓ（ωｔ） （１）
Ｓｏ：ＩＦ信号、ＢＯＣｄ（ｔ）：受信ＢＯＣｄコード、ＢＯＣｐ（ｔ）：受信ＢＯＣｐコード、Ｄ（ｔ）：航法データ、ＣＣ（ｔ）：受信補助コード、α：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。この捕捉時には、第１キャリア切替部２４、及び第２キャリア切替部２５によってパイロット信号成分のみが選択され、データ信号成分は選択されない。従って、第２コード相関部１２からの第２コード相関値のみを考える。発生ＢＯＣｐコードをＢＯＣｐｇ（ｔ）とすると、第２コード相関値ＳＳ１は、下式となる。
ＳＳ１＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２）
ＳＳ１＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２）
ローカル周波数信号を２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）とした場合、第２Ｉキャリア相関値ＳＳ２は、下式となる。
ＳＳ２＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （３）
ＳＳ２＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （３）
π／２位相遅延すると２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ−π／２）＝２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ）となるので、第２Ｑ信号キャリア相関値ＳＳ３は、下式となる。
ＳＳ３＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （４）
ＳＳ３＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （４）
さらに、第２Ｉキャリア相関値ＳＳ２、第２Ｑ信号キャリア相関値ＳＳ３を、Ｉ加算部３１、Ｑ加算部３２において加算処理を行い、その結果と、補助コードＣＣｇ（ｔ）との相関を行うと、Ｉ信号加算相関値ＳＳ４、Ｑ信号加算相関値ＳＳ５は下式で表せる。
ＳＳ４＝−α・ｃｏｓ（φ） （５）
ＳＳ５＝−α・ｓｉｎ（φ） （６）
ＳＳ４＝−α・ｃｏｓ（φ） （５）
ＳＳ５＝−α・ｓｉｎ（φ） （６）
なお、ここでは、理想的に、発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇ、発生補助コードＣＣｇ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ＢＯＣｐコード、補助コード及びキャリア周波数と同じく、
ＢＯＣｐｇ（ｔ）＝ＢＯＣｐ（ｔ）、ωｇ＝ω、ＣＣｇ（ｔ）＝ＣＣ（ｔ） （７）
を仮定している。
ＢＯＣｐｇ（ｔ）＝ＢＯＣｐ（ｔ）、ωｇ＝ω、ＣＣｇ（ｔ）＝ＣＣ（ｔ） （７）
を仮定している。
Ｉ信号加算相関値ＳＳ４（式（５））、、Ｑ信号加算相関値ＳＳ５（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＝ ＳＳ４・ＳＳ５＝ １／２・α2・ｓｉｎ（２φ） （８）
δΦ＝ ＳＳ４・ＳＳ５＝ １／２・α2・ｓｉｎ（２φ） （８）
ここで、Ｉ加算部３１に入力される第２Ｉキャリア相関値ＳＳ２（式（３））、Ｑ加算部３２に入力される第２Ｑキャリア相関値ＳＳ３（式（４））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、４ｍｓ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。追尾時においては各相関値をＳＴ１〜ＳＴ５とし、図中括弧書きとしている。この追尾時には、第１キャリア切替部２４、及び第２キャリア切替部２５によってデータ信号成分のみが利用され、パイロット信号成分は利用されない。従って、第１コード相関部１１からの第１コード相関値のみを考える。
発生ＢＯＣｄコードをＢＯＣｄｇ（ｔ）とすると、第１コード相関値ＳＴ１は下式となる。
ＳＴ１＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （９）
このとき、第１Ｉキャリア相関値ＳＴ２は、ローカル周波数信号を２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）とすると下式となる。
ＳＴ２＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （１０）
ＳＴ１＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （９）
このとき、第１Ｉキャリア相関値ＳＴ２は、ローカル周波数信号を２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）とすると下式となる。
ＳＴ２＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （１０）
また、第１Ｑキャリア相関値ＳＴ３は、下式となる。
ＳＴ３＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （１１）
ＳＴ３＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （１１）
さらに、第１Ｉキャリア相関値ＳＴ２（式（１０））、第１Ｑキャリア相関値ＳＴ３（式（１１））を、Ｉ加算部３１、Ｑ加算部３２において加算処理を行うと、Ｉ加算相関値ＳＴ４、Ｑ加算相関値ＳＴ５は下式で表せる。
ＳＴ４＝Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（φ） （１２）
ＳＴ５＝Ｄ（ｔ）・α・ｓｉｎ（φ） （１３）
ＳＴ４＝Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（φ） （１２）
ＳＴ５＝Ｄ（ｔ）・α・ｓｉｎ（φ） （１３）
なお、ここでも、理想的に、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び、ローカル周波数信号ωｇの周波数は、受信信号のＢＯＣｄコード、及びキャリア周波数と同じく、
ＢＯＣｄｇ（ｔ）＝ＢＯＣｄ（ｔ）、ωｇ＝ω （１４）
としている。
ＢＯＣｄｇ（ｔ）＝ＢＯＣｄ（ｔ）、ωｇ＝ω （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、Ｉ加算相関値ＳＴ４（式（１２））、Ｑ加算相関値ＳＴ５（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＝ＳＴ４・ＳＴ５＝ １／２・α2・ｓｉｎ（２φ） （１５）
そして、データ復調部４２はＳＴ４を監視し、φ＝０となった時に航法データＤを得る。
δΦ＝ＳＴ４・ＳＴ５＝ １／２・α2・ｓｉｎ（２φ） （１５）
そして、データ復調部４２はＳＴ４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、Ｌ１Ｆ信号におけるパイロット信号成分、データ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。
また、回路規模が削減できるので消費電力を削減できる。
なお、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、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り、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。
第１の実施形態では、受信信号の捕捉時ではＬ１Ｆ信号のパイロット信号成分のみ、追尾時ではＬ１Ｆ信号のデータ信号成分のみを利用していた。一方、この第２の実施形態におけるスペクトラム拡散信号受信装置は、受信信号の追尾時においても、Ｌ１Ｆ信号のパイロット信号成分を利用する点で第１の実施形態におけるスペクトラム拡散信号受信装置と異なる。
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、コード処理部１０ｂと、キャリア処理部２０ｂと、加算部３１，３２と補助コード処理部５０ｂと、制御部４０ｂとを有している。アンテナ部１によってガリレオ衛星からの信号を受信し、周波数変換部２によって受信した受信信号に対して周波数変換を行い、ＩＦ信号を生成する。
コード処理部１０ｂは、コード発生部１３と、コード切替部１４と、第１コード相関部１１と、第２コード相関部１２を有している。
コード発生部１３は、制御部４０ｂからのコード制御信号Ｃｃに基づいて、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを出力する。重畳信号切替部であるコード切替部１４は、制御部４０ｂからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇ、及び発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇを切り替え、第１コード相関部１１に出力する。このとき、捕捉時には、コード切替部１４を１側に設定することで発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇを選択し、追尾時には、２側に設定することで発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇを選択する。
第１コード相関部１１は、ＩＦ信号の受信ＢＯＣｐコードもしくは受信ＢＯＣｄコードと、コード切替部１４によって選択された発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇもしくは発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇとの相関を取り、第１コード相関値を出力する。第２コード相関部１２は、ＩＦ信号の受信ＢＯＣｐコードと、発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇとの相関を取り、第２コード相関値を出力する。
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２８、Ｉキャリア相関部２１、Ｑ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。
Ｉキャリア相関部２１は、第１コード相関部１１からの第１コード相関値と、ローカル周波数信号ωｇとの相関を取り、Ｉキャリア相関値を出力する。Ｑキャリア相関部２２は、第２コード相関部１２からの第２コード相関値と、π／２位相遅延部２８によって、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、Ｑキャリア相関値を出力する。
Ｉ加算部３１及びＱ加算部３２は、入力されたＩキャリア相関値及びＱキャリア相関値について、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。
補助コード処理部５０ｂは、補助コード発生部５３と、重畳信号切替部である補助コード切替部５４、Ｉ加算相関部５１、Ｑ加算相関部５２を有している。補助コード発生部５３は、制御部４０ｂからの補助コード制御信号ＣＣｃに基づいて、発生補助コードＣＣｇを出力する。
補助コード切替部５４は、制御部４０ｂからの切替制御信号ＣＣｓに基づいて、捕捉時はオンとし、発生補助コードをＩ補助コード相関部５１に出力する。又、補助コード切替部５４は、追尾時はオフにするように値を＋１に固定する。
Ｉ補助コード相関部５１は、捕捉時にはＩ加算部３１の出力結果と、発生補助コードＣＣｇとの相関を取り、Ｉ加算相関値を出力する。追尾時には、Ｉ加算部３１の出力結果が、そのままＩ信号加算相関値として出力される。Ｑ補助コード相関部５２は、Ｑ加算部３２の出力結果と、発生補助コードＣＣｇの相関を取り、Ｑ加算相関値を出力する。
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４３ａと制御部切替部４５を含む。ループ制御部４３ａは、Ｉ加算相関値及びＱ加算相関値に基づいて、コード制御信号Ｃｃ、ローカル信号制御信号ＬＯｃ 、補助コード制御信号ＣＣｃを発生する。これら制御信号Ｃｃ、ＬＯｃ 、ＣＣｃの制御内容は、スペクトラム拡散信号受信装置がＬ１Ｆ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ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ及び発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇ、ローカル周波数信号ωｇ、発生補助コードＣＣｇの位相及び周波数とが含まれている。
この制御部４０ｂは、Ｉ加算相関値及びＱ加算相関値に基づいて、ＢＯＣコード、キャリア、補助コードの捕捉を行うが、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加算相関値及びＱ加算相関値に基づくＢＯＣコード、キャリア、補助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は、切替制御信号ＣＣｓを出力し、捕捉時ではコード切替部１４、制御部切替部４５を１側に、追尾時では２側に設定するように制御する。さらに、補助コード切替部５４を捕捉時はオンにし、追尾時はオフ状態にするように制御する。データ復調部４２は追尾時にのみ作動し、制御部切替部４５が出力したＩ加算相関値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、図示しない人工衛星からＬ１Ｆ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Ｌ１Ｆ信号に対して周波数変換を行って生成したＩＦ信号は前記の式（１）で表される。
信号捕捉時の動作について説明する。この時、コード切替部１４により発生ＢＯＣｐコードＢＯＳｐｇが選択されるため、発生ＢＯＣｐコードをＢＯＣｐｇ（ｔ）とした場合には、第１コード相関部１１からの第１コード相関値ＳＳ１は、下式となる。
ＳＳ１＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （１６）
ＳＳ１＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （１６）
また、ローカル周波数信号を２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ）とした場合、Ｉキャリア相関値ＳＳ２は、下式となる。
ＳＳ２＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （１７）
ＳＳ２＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （１７）
また、捕捉時は補助コード切替部５４はオンなので、発生補助コードＣＣｇ（ｔ）と、Ｉキャリア相関値をＩ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加算相関値ＳＳ３は下式で表せる。
ＳＳ３＝−α・ｃｏｓ（φ） （１８）
ＳＳ３＝−α・ｃｏｓ（φ） （１８）
なお、ここでは、理想的に、発生ＢＯＣｐコードＢＯＣｐｇ及び発生補助コードＣＣｇ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ＢＯＣｐコード、キャリア、補助コードと同じく、
ＢＯＣｐ（ｔ）＝ＢＯＣｐｇ（ｔ）、ω＝ωｇ、ＣＣ＝ＣＣｇ （１９）
としている。
ＢＯＣｐ（ｔ）＝ＢＯＣｐｇ（ｔ）、ω＝ωｇ、ＣＣ＝ＣＣｇ （１９）
としている。
同様に、第２コード相関部１２からの第２コード相関値ＳＳ４は、第１コード相関値ＳＳ１（式（１６））同じく下式となる。
ＳＳ４＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２０）
ＳＳ４＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２０）
また、Ｑキャリア相関部２２ではローカル周波数信号をπ／２位相遅延した２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ−π／２）＝２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ）と第２コード相関値ＳＳ４との相関を取り、Ｑキャリア相関値ＳＳ５は下式となる。
ＳＳ５＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （２１）
ＳＳ５＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （２１）
さらに、Ｑ加算部３２において加算処理を行った結果を、発生補助コードＣＣｇと相関を行うと、Ｑ加算相関値ＳＳ６は下式で表せる。
ＳＳ６＝−α・ｓｉｎ（φ） （２２）
ＳＳ６＝−α・ｓｉｎ（φ） （２２）
Ｉ加算相関値ＳＳ３（式（１８））、Ｑ加算相関値ＳＳ６（式（２２））を用いて、ループ制御部４３ａ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＝ ＳＳ３・ＳＳ６＝１／２・α2・ｓｉｎ（２φ） （２３）
δΦ＝ ＳＳ３・ＳＳ６＝１／２・α2・ｓｉｎ（２φ） （２３）
ここで、Ｉ加算部３１に入力されるＩキャリア相関値ＳＳ２（式（１７））、Ｑ加算部３２に入力されるＱキャリア相関値ＳＳ５（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、４ｍｓ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、受信信号の追尾時の動作について説明する。追尾時においては各相関値をＳＴ１〜ＳＴ６とし、図中括弧書きとしている。この時、コード切替部１３により発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇが選択されるため、第１コード相関値ＳＴ１は、下式となる。
ＳＴ１＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２４）
ＳＴ１＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２４）
また、Ｉキャリア相関値ＳＴ２は、下式となる。
ＳＴ２＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （２５）
また、追尾時は補助コード切替部５４はオフのため、Ｉ加算相関値ＳＴ３は下式で表せる。
ＳＴ３＝Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（φ） （２６）
なお、ここでも、理想的に、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ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ＢＯＣｄコード、キャリアと同じく、
ＢＯＣｄｇ（ｔ）＝ＢＯＣｄ（ｔ）、ω＝ωｇ （２７）
としている。
ＳＴ２＝ＢＯＣｄｇ（ｔ）・ＢＯＣｄ（ｔ）・Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｃｏｓ（ωｇｔ＋φ） （２５）
また、追尾時は補助コード切替部５４はオフのため、Ｉ加算相関値ＳＴ３は下式で表せる。
ＳＴ３＝Ｄ（ｔ）・α・ｃｏｓ（φ） （２６）
なお、ここでも、理想的に、発生ＢＯＣｄコードＢＯＣｄｇ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ＢＯＣｄコード、キャリアと同じく、
ＢＯＣｄｇ（ｔ）＝ＢＯＣｄ（ｔ）、ω＝ωｇ （２７）
としている。
同様に、第２コード相関値ＳＴ４、Ｑキャリア相関値ＳＴ５、Ｑ加算相関値ＳＴ６は捕捉時の値ＳＳ４（式（２０））、ＳＳ５（式（２１））、ＳＳ６（式（２２））と同じく、下式となる。
ＳＴ４＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）
・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２８）
ＳＴ５＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （２９）
ＳＴ６＝−α・ｓｉｎ（φ） （３０）
ＳＴ４＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）
・α・ｃｏｓ（ωｔ） （２８）
ＳＴ５＝−ＢＯＣｐｇ（ｔ）・ＢＯＣｐ（ｔ）・ＣＣ（ｔ）・α・ｃｏｓ（ωｔ）
・２ｓｉｎ（ωｇｔ＋φ） （２９）
ＳＴ６＝−α・ｓｉｎ（φ） （３０）
Ｑ加算相関値ＳＴ６を用いて、ＰＬＬを構成した場合には、ループ制御部４３ａはＳＴ６（式（３０））においてφ＝０となるように制御を行う。ただし、ここでは捕捉時とは極性が逆であるため、逆向きの位相制御を行う。データ復調部４２はＩ加算相関値ＳＴ３（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１においては、受信信号の追尾時にコスタスループを使用していた。これは、Ｉ加算相関値、Ｑ加算相関値ともに航法データが乗ぜられており、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、航法データの復調とは同期し且つ独立してＰＬＬを使用できる。そのため、第１の実施形態と比較し、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、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、コード相関の順に復調処理を行ってもよい。
なお、上述した説明では、ガリレオのＬ１Ｆ信号の様にＢＯＣコードを利用した構造にあわせて説明しているが、本発明は、２つの同期し且つ所定の関係にあるＰＮコードを搬送波で送信する他のシステムにおいて、一方のＰＮコードにのみデータが重畳されている場合にも、発生ＰＮコード、ローカル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。この場合に、ＰＮコードの他に、補助コードを含んでいても良く、或いは含まなくても良い。
その際には、図４のコード発生部において、ＢＯＣｄコード相関部６３、ＢＯＣｐコード相関部６４を設けないことで、Ｌ１Ｆｄコード発生部６１及びＬ１Ｆｐコード発生部６４から出力するＬ１Ｆｄコード、Ｌ１Ｆｐコードをサブキャリアを重畳せずに出力する。
１・・・アンテナ部、２・・・周波数変換部、１０，１０ａ，１０ｂ・・・コード処理部
１１・・・第１コード相関部、１２・・・第２コード相関部、１３・・・コード発生部
１４・・・コード切替部、２０，２０ａ，２０ｂ・・・キャリア処理部、２１・・・Ｉキャリア相関部、２１ａ・・・第１Ｉキャリア相関部、２１ｂ・・・第１Ｑキャリア相関部,２２・・・Ｑキャリア相関部、２２ａ・・・第２Ｉキャリア相関部、２２ｂ・・・第２Ｑキャリア相関部、２３・・・ローカル信号発生部、２４・・・第１キャリア切替部、２５・・・第２キャリア切替部、２８・・π／２位相遅延部、３１・・・Ｉ加算部、３１ａ・・・第１Ｉ加算部、３１ｂ・・・第１Ｑ加算部、３２・・・Ｑ加算部、３２ａ・・・第２Ｉ加算部、３２ｂ・・・第２Ｑ加算部、４０，４０ａ，４０ｂ・・・制御部、４１・・・切替制御部、４２…データ復調部、４３，４３ａ…ループ制御部、４４…制御部切替部,４５…制御部切替部、４６・・・反転部、５０，５０ａ，５０ｂ・・・補助コード処理部,５１・・・Ｉ補助コード相関部、５２・・・Ｑ補助コード相関部、５３・・・補助コード発生部、５４・・・補助コード切替部、６０・・・コードクロック発生部、６１・・・Ｌ１Ｆｄコード発生部、６２・・・Ｌ１Ｆｐコード発生部、６３・・・ＢＯＣｄコード相関部、６４・・・ＢＯＣｐコード相関部
１１・・・第１コード相関部、１２・・・第２コード相関部、１３・・・コード発生部
１４・・・コード切替部、２０，２０ａ，２０ｂ・・・キャリア処理部、２１・・・Ｉキャリア相関部、２１ａ・・・第１Ｉキャリア相関部、２１ｂ・・・第１Ｑキャリア相関部,２２・・・Ｑキャリア相関部、２２ａ・・・第２Ｉキャリア相関部、２２ｂ・・・第２Ｑキャリア相関部、２３・・・ローカル信号発生部、２４・・・第１キャリア切替部、２５・・・第２キャリア切替部、２８・・π／２位相遅延部、３１・・・Ｉ加算部、３１ａ・・・第１Ｉ加算部、３１ｂ・・・第１Ｑ加算部、３２・・・Ｑ加算部、３２ａ・・・第２Ｉ加算部、３２ｂ・・・第２Ｑ加算部、４０，４０ａ，４０ｂ・・・制御部、４１・・・切替制御部、４２…データ復調部、４３，４３ａ…ループ制御部、４４…制御部切替部,４５…制御部切替部、４６・・・反転部、５０，５０ａ，５０ｂ・・・補助コード処理部,５１・・・Ｉ補助コード相関部、５２・・・Ｑ補助コード相関部、５３・・・補助コード発生部、５４・・・補助コード切替部、６０・・・コードクロック発生部、６１・・・Ｌ１Ｆｄコード発生部、６２・・・Ｌ１Ｆｐコード発生部、６３・・・ＢＯＣｄコード相関部、６４・・・ＢＯＣｐコード相関部
Claims (6)
- 搬送波がデータ変調され且つ第１バイナリオフセットキャリアコード（以下、ＢＯＣコード、という）である第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＢＯＣコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＢＯＣコードを含む第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、搬送波及び第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。 - 搬送波がデータ変調され且つ第１ＢＯＣコードである第１コードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＢＯＣコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＢＯＣコードを含む第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。 - 重畳信号成分の１つであるレプリカＢＯＣコードを発生するＢＯＣ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ＢＯＣコードとの相関を行うＢＯＣコード相関部及び、
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ＢＯＣコード相関部に与える前記レプリカＢＯＣコードの種類を、前記第２コードに含まれる第２ＢＯＣコードに対応する第２レプリカＢＯＣコード又は及び前記第１コードに含まれる第１ＢＯＣコードに対応する第１レプリカＢＯＣコードとに、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。 - 搬送波がデータ変調され且つ第１疑似雑音符号（以下、ＰＮコード、という）でスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＰＮコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＰＮ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２ＰＮ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、搬送波及び第１ＰＮ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。 - 搬送波がデータ変調され且つ第１ＰＮコードでスペクトラム拡散された第１受信信号と、搬送波がデータ変調されることなく前記第１ＰＮコードとは同期し且つ所定の関係にある第２ＰＮ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２ＰＮ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。 - 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コード相関部及び、
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、切り替えることを特徴とする、請求項４または５に記載のスペクトラム拡散信号受信装置。
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