JP5230675B2 - 衛星信号からナビゲーションビットを復調するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーションシステム(a navigation system)に関し、更に詳しくは、ナビゲーションシステムにおいて衛星信号を処理するためのシステムに関する。

近年、衛星信号により移動中の物体についての絶対位置を提供するために、車両アプリケーション及び移動体電子機器アプリケーションを含む多くのアプリケーションにおいて全地球測位システム(ＧＰＳ; Global positioning system)が広く使用されている。初回測位時間(TTFF; Time To First Fix)パラメータは、ＧＰＳの性能を評価するのに重要なパラメータである。ＴＴＦＦパラメータは、ＧＰＳ受信器が起動した後に最初に位置を算出するまでの時間を意味する。一般に、ユーザは、ＧＰＳ受信器の起動後に短時間で移動中の物体の現在位置を算出することを望む。

ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器に格納された従前の別の情報に従って、コールドスタートモード、ウォームスタートモード、ホットスタートモードを含む複数のモードで動作する。一般に、ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳ受信器が動作を開始するときにはコールドスタートモードで動作する。コールドスタートモードは、ＧＰＳ受信器に従前の情報（例えば、衛星エフェメリス(ephemeris)、衛星アルマナック(almanac)、ＧＰＳ受信器の前の位置、クロック情報、など）が何も格納されていない状態でＧＰＳ受信器が動作を開始することを意味する。

図１は、コールドスタートモードにおいて、従来のＧＰＳ受信器によって実施される動作のフローチャート１００を示す。図１に示されるように、ＧＰＳ受信器がコールドスタートモードで動作を開始するときには、このＧＰＳ受信器は、ブロック１０２で、全ての衛星信号を捕捉(acquire)し、ブロック１０４で、利用可能な衛星信号を追跡(track)し、ブロック１０６で、衛星信号のそれぞれからＣ／Ａコードを取得(capture)し、ブロック１０８で、Ｃ／Ａコードを復調してナビゲーションビットを復元(recover)し、ブロック１１０で、上記ナビゲーションビットに基づいてナビゲーションデータサブフレームを同期化(synchronize)し、ブロック１１２で、衛星エフェメリシスを収集し、そしてブロック１１４で現在の位置を算出(fix)する。

動作中に、ＧＰＳ受信器は、複数のＣ／Ａコードを受信した後にナビゲーションビットの第１の境界を決定し、そして、その境界からＣ／Ａコードの復調を開始して、この第１の境界の後のナビゲーションビットを復元する。従って、第１の境界の前のＣ／Ａコードは使用されずに破棄されるので、第１の境界の前のナビゲーションビットは利用されない。しかしながら、現在位置を計算するためには、十分な数量のナビゲーションビットが復元されるべきである。結果として、ＧＰＳ受信器は、位置を計算するための第１の境界の後のナビゲーションビットを復元するのに比較的長い時間を費やす必要がある。従って、本発明は、主として、ナビゲーションシステムの高速な復元のためのＧＰＳ受信器システムを対象とする。

本発明は、衛星信号から複数のナビゲーションビットを復調するための信号処理システムを提供する。本信号処理システムは、前記衛星信号から取得される第１の複数の粗捕捉（Ｃ／Ａ）コードにより、前記ナビゲーションビットにおける二つのナビゲーションビット間の境界を決定し、前記第１の複数のＣ／Ａコードを格納し、そして前記境界を決定した後に取得される第２の複数のＣ／Ａコードを復調して第１の一連のナビゲーションビットを復元するためのデジタルベースバンドプロセッサを備える。この信号処理システムは、更に、前記第１の複数のＣ／Ａコードを復調して第２の一連のナビゲーションビットを復元するための、前記デジタルベースバンドプロセッサに接続された相補的復調ユニットを備える。

他の実施形態では、本発明は、衛星信号から複数のナビゲーションビットを復調するための方法に関する。本方法は、前記衛星信号から取得される第１の複数の粗捕捉（Ｃ／Ａ）コードにより、前記ナビゲーションビットにおける二つのナビゲーションビット間の境界を決定するステップと、前記第１の複数のＣ／Ａコードを格納するステップと、そして前記境界を決定した後に取得される第２の複数のＣ／Ａコードを復調して第１の一連のナビゲーションビットを復元するステップと、前記第１の複数のＣ／Ａコードを復調して第２の一連のナビゲーションビットを復元するステップとを含む。
更に他の実施形態では、本発明は、複数の衛星信号のそれぞれから複数のナビゲーションビットを復調するための信号処理システムを備えたＧＰＳ受信器を提供する。この信号処理システムは、前記衛星信号から取得される第１の複数の粗捕捉（Ｃ／Ａ）コードにより、前記ナビゲーションビットにおける二つのナビゲーションビット間の境界を決定し、前記第１の複数のＣ／Ａコードを記憶ユニットに格納し、そして前記境界を決定した後に取得される第２の複数のＣ／Ａコードを復調して第１の一連のナビゲーションビットを復元するためのデジタルベースバンドプロセッサを備える。この信号処理システムは、更に、前記デジタルベースバンドプロセッサに接続され、前記第１の複数のＣ／Ａコードを復調して第２の一連のナビゲーションビットを復元するための相補的復調ユニットと、前記第２の一連のナビゲーションビットと前記第１の一連のナビゲーションビットを連続的に連結してナビゲーションビットフローを形成するためのフロー形成ユニットとを備える。本ＧＰＳ受信器は、更に、前記信号処理システムに接続され、前記衛星信号のナビゲーションビットフローにより現在位置を計算するためのナビゲーションプロセッサを備える。

請求項に記載された対象の特徴及び利点は、図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。ここで、同様の符号は同様の部分を表す。

異なる動作開始モードで従来のＧＰＳによって実施される従来技術による動作のフローチャートを示す図である。 本発明の一実施形態によるナビゲーションビットの構成図である。 本発明の一実施形態による衛星信号からナビゲーションビットを復調するための信号処理システムのブロック図である。 本発明の一実施形態によるナビゲーションビットフローを形成する図式を示す図である。 本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器のブロック図である。 本発明の一実施形態による利用可能なデジタル衛星信号からナビゲーションビットを復調するための動作のフローチャートである。 本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器によって実施される動作のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、これらの実施形態で説明されるが、それらは本発明をこれらの実施形態に制限することを意図するものではないことが理解される。逆に、本発明は、代替物、変形物、均等物に及び、これらは添付の請求項によって規定される本発明の精神及び範囲に含まれる。

また、以下の本発明の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために多くの詳細が述べられる。しかしながら、当業者であれば、本発明がこれらの詳細を用いずに実施できることが分かる。他の例では本発明の態様を必要以上に不明瞭にしないために、公知の方法、手順、構成要素、及び回路を詳細に説明しない。

本発明による実施形態は、衛星信号からナビゲーションビットを復調するための信号処理システムを提供する。この信号処理システムは、入力衛星信号から連続的にＣ／Ａコードを取得(capturing)し、取得した複数のＣ／Ａコードによりナビゲーションビットの第１の境界(a first boundary)を決定し、そして、この第１の境界を決定した後に取得されるＣ／Ａコードを復調して第１の境界に続く第１の一連のナビゲーションビットを復元(recover)するためのデジタルベースバンドプロセッサを備える。また上記取得されたＣ／Ａコードは、上記第１の境界を決定する前に、データベースに格納されることができる。この格納されたＣ／Ａコードは、第１の境界より前の第２の一連のナビゲーションビットを復元するために復調されることができる。有利には、第１の境界を決定する前に取得されるＣ／Ａコードは、格納され、そして第１の一連のナビゲーションビットに対して相補的(complementary)な第２の一連のナビゲーションビットを復元するために使用されることができる。従って、上記相補的なナビゲーションビットは、より迅速に現在位置を決定するのに役立つ。

一般に、衛星信号は、キャリア信号、擬似ランダムノイズ(ＰＲＮ)コード、及びナビゲーションビットを含む。各衛星は、ナビゲーションビットをユニークなＰＲＮコードに変調して、このナビゲーションビットのスペクトルを拡散させることができる。そして、衛星は、ナビゲーションビットと共にＰＲＮコードをキャリア信号に変調し、このナビゲーションビットとＰＲＮコードを乗せたキャリア信号を衛星信号として送出する。民生のＧＰＳアプリケーションでは、ＰＲＮコードはＣ／Ａコードとしても知られている。

本発明の一実施形態によるナビゲーションビットの構成２００を図２に示す。一実施形態において、Ｃ／Ａコード２０２は、１０２３個のＣ／Ａコードチップから構成される。Ｃ／Ａコード２０２の長さは１秒であり得る。長さが１秒のＣ／Ａコードは、簡潔に、１ｍｓＣ／Ａと称される。ナビゲーションビットフロー２０６は、一連のナビゲーションビットＮ１，Ｎ２，…，Ｎ１６などから構成することができる。ナビゲーションビットフロー２０６における各ナビゲーションビットは、ナビゲーションビット２０４と同じ構成を有する。一実施形態において、ナビゲーションビットフロー２０６のビットレートは５０ビット／ｓであり、従って、ナビゲーションビット２０４の長さは２０ｍｓである。ナビゲーションビットはＣ／Ａコードフローと共に変調されるので、ナビゲーションビット２０４は、２０個の１ｍｓＣ／Ａコード、例えば、Ｃ１−Ｃ２０により表すことができる。

図３は、本発明の一実施形態による、衛星信号からナビゲーションビットを復調するための信号処理システムのブロックダイアグラム３００を示す。図３は、図２と組合せて説明される。

アンテナは、衛星が発生した衛星信号を捕捉(acquire)する。そして、この衛星信号は、増幅器によって増幅され、ＲＦ／ＩＦ変換器によって無線周波数（ＲＦ）から中間周波（ＩＦ）に変換され、そしてＡ／Ｄ変換器によってアナログからデジタルに変換（Ａ／Ｄ変換）される。一実施形態では、このデジタル衛星信号は、このデジタル衛星信号からナビゲーションビットを復調するために信号処理システム３０２へ送出される。

デジタル衛星信号を受信した後、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、どのデジタル衛星信号がＧＰＳナビゲーションに利用可能かを判定することができる。デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、上記利用可能なデジタル衛星信号からナビゲーションビットを復調することができる。

上述のように、各衛星は、ユニークなＣ／Ａコードを使用してナビゲーションビットのスペクトルを拡散させる。任意の二つの異なるＣ／Ａコード間の相互相関(cross correlation)は概ねゼロである。二つの同じＣ／Ａコード間の自己相関(auto correlation)は、この二つの同じＣ／Ａコードの位相が同じときにのみ所定の閾値よりも高い。利用可能なデジタル衛星信号のそれぞれについて、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、対応するデジタル衛星信号から継続的に１ｍｓＣ／Ａコードを取得し、そして、衛星の参照Ｃ／Ａコードとデジタル衛星信号との間の相関により１ｍｓＣ／Ａコードの現在の位相を決定することができる。この衛星の参照Ｃ／Ａコードは、内部のＣ／Ａコード発生器（図３では示されていない）によって発生されることができる。

１ｍｓＣ／Ａコードの現在の位相に基づいて、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、１ｍｓＣ／Ａコードの境界を決定することができる。図２で説明したように、ナビゲーションビット、例えば、ナビゲーションビット２０４は、１ｍｓＣ／Ａコード、例えばＣ１−Ｃ２０を含む。従って、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、１ｍｓＣ／Ａコードの境界によりナビゲーションビットの境界を決定することができる。

更に詳しくは、１ｍｓＣ／Ａコードの境界により、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、各１ｍｓＣ／Ａコードの積分値(integral value)を計算する。もし、シリーズにジョイントするナビゲーションビットが同じ値を有すれば、例えば、ナビゲーションビットフロー２０６において、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３がビット０であれば、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３における１ｍｓＣ／Ａコードの積分値は概ね同じであり、同じ符号(sign)を有することができる。もし、シリーズにジョイントするナビゲーションビットが異なる値を有すれば、例えば、ナビゲーションビットフロー２０６において、Ｎ３がビット０であり、Ｎ４がビット１であれば、Ｎ３における１ｍｓＣ／Ａコードの積分値は、Ｎ４における１ｍｓＣ／Ａコードの積分値と異なる。

デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、ひとたびシリーズにジョイントする二つのナビゲーションビットが異なれば、ナビゲーションビットの第１の境界を決定する。例えば、もし、ナビゲーションビットＮ１，Ｎ２，Ｎ３が前のナビゲーションビットと同じであり、ナビゲーションビットＮ４が前のナビゲーションビットと異なれば、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、これら二つのナビゲーションビットにおける１ｍｓＣ／Ａコードの積分値の変化により、ナビゲーションビットＮ３とＮ４との間の境界を決定することができる。ナビゲーションビットを変調するのに、２０個の１ｍｓＣ／Ａコードごとの第１の境界から開始することが使用できるので、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、第１の境界に基づいて、続かれる(followed)ナビゲーションビットの境界を決定することができる。

一実施形態において、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、ナビゲーションビットの第１の境界を決定する前に、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に１ｍｓＣ／Ａコードを連続して格納する。この１ｍｓＣ／Ａコードは、[Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮ]として表されることができる。或いは、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、１ｍｓＣ／Ａコードの関連情報、例えば１ｍｓＣ／Ａコードの積分値をＣ／Ａコード記憶ユニット３０６に順に格納することができる。

ナビゲーションビットの境界を決定した後、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、第１の境界の後の一連のナビゲーションビット（現在のナビゲーションビット）、例えばナビゲーションビットフロー２０６におけるビットＮ４，Ｎ５，…，Ｎ１６を復元するために、上記決定された境界により、継続的に取得される１ｍｓＣ／Ａコードを復調することができる。一実施形態において、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、ナビゲーションビットの開始境界と終了境界との間の２０個の１ｍｓＣ／Ａコードの積分値により、各ナビゲーションビットの値、例えばビット０またはビット１を決定することができる。

また、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、ナビゲーションビットの第１の境界を決定した後、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納された１ｍｓＣ／Ａコード[Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮ]を相補的復調ユニット３０８に順に送出することができる。続いて、相補的復調ユニット３０８は、上記格納された１ｍｓＣ／Ａコード[Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮ]を復調して、第１の境界の前の一連のナビゲーションビット（前のナビゲーションビット）、例えば、ナビゲーションビットフロー２０６におけるビットＮ１，Ｎ２，Ｎ３を復元することができる。

相補的復調ユニット３０８は、次式（１）に従って、上記格納された１ｍｓＣ／Ａコード[Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮ]によって変調された前のナビゲーションビットの数bitcntを計算することができる。

Ｎは、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードの数を表す。Ｍは、一つのナビゲーションビットに含まれるＣ／Ａコードの所定数を表す。この実施形態において、Ｍは２０である。

は、例えば次最小の整数(next smallest number)に、数、例えばＮ／２０をマッピングする関数である。より具体的には、

は、ｘよりも大きい最大の整数である。

この実施形態では、各ナビゲーションビットは、２０個の１ｍｓＣ／Ａコードを含む。従って、Ｃ／Ａコード[ＣＮ]から始めて２０個のＣ／Ａコード、例えば、[ＣＮ]，[ＣＮ−１]，[ＣＮ−２]，…，[ＣＮ−１９]は、ナビゲーションビットを表すことができる。従って、１ｍｓＣ／Ａコード[Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮ]において、前のナビゲーションビットにおけるナビゲーションビットＮ_ｉに含まれる１ｍｓＣ／Ａコードの開始位置StartNavBit(i)は式（２）で与えることができる。

StartNavBit(i) = N-bitcnt*M+(i-1)*M+1 = N-bitcnt*20+(i-1)*20+1 （２）

ここで、ｉは、ナビゲーションビットＮ_ｉの通し番号(serial number)を表す。

同様に、ナビゲーションビットを変調するための１ｍｓＣ／Ａコードの終了位置EndNavBit(i)は式（３）で与えることができる。

EndNavBit(i) = StartNavBit(i)+M-1 （３）

従って、相補的復調ユニット３０８は、開始位置StartNavBit(i)と終了位置EndNavBit(i)との間の２０個の１ｍｓＣ／Ａコードにより、ナビゲーションビットＮ_ｉの値、例えばビット０またはビット１を決定することができる。

一実施形態において、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、て現在のナビゲーションビットを復元するために、第１の境界を決定した後に取得される１ｍｓＣ／Ａコードの復調を開始し、また、相補的復調ユニット３０８は、同時的に、前のナビゲーションビットを復元するために、上記格納された１ｍｓＣ／Ａコード[Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮ]の復調を開始することができる。或いは、相補的復調ユニット３０８は、デジタルベースバンドプロセッサ３０４が１ｍｓＣ／Ａコードの復調を開始する前または後に、上記格納された１ｍｓＣ／Ａコードの復調を開始することができる。

フロー形成ユニット３１０は、それぞれ相補的復調ユニット３０８とデジタルベースバンドプロセッサ３０４から出力される前のナビゲーションビットと現在のナビゲーションビットとを連続的に連結することによりナビゲーションビットフローを形成するのに使用される。このナビゲーションビットフローは、対応する衛星のナビゲーションメッセージを示し、更なるオペレーションのために出力されることができる。

図４は、本発明の一実施形態による、ナビゲーションビットフローを形成するための図式４００を示す。図５は、図３と組合せて説明される。図４に示されるように、信号処理システム３０２は動作を開始し、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、デジタル衛星信号から１ｍｓＣ／Ａコードを取得して、この１ｍｓＣ／Ａコードの境界によりナビゲーションビットの第１の境界を決定する。そして、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、現在のナビゲーションビットを復元するために、第１の境界に基づいて、この第１の境界を決定した後に取得される１ｍｓＣ／Ａコードを復調する。また、第１の境界を決定した後、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納された１ｍｓＣ／Ａは、前のナビゲーションビットを復元するために復調されることができる。前のナビゲーションビットと現在のナビゲーションビットは、ナビゲーションビットフローを形成するために連続的に連結されることができる。

従って、ナビゲーションビットの第１の境界を決定する前に、上記取得されたＣ／Ａコードは、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に連続的に格納されることができる。第１の境界を決定した後、相補的復調ユニット３０８は、前のナビゲーションビットを復元するために、上記格納されたＣ／Ａコードを復調することができ、それは、より迅速に現在の位置を決定するために、デジタルベースバンドプロセッサ３０４から出力される現在のナビゲーションビットとともに使用することができる。

図５は、本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器５００のブロック図を示す。図３において同じ符号が付された要素は同様の機能を有し、ここでは説明しない。図５は、図３と組合せて説明される。

図５に示されるように、ＧＰＳ受信器５００は、アンテナ５０２を介して複数の衛星から衛星信号を受信し、この衛星信号をプリ増幅器５０４により増幅することができる。無線周波数から中間周波数（ＲＦ／ＩＦ）への変換器５０６は、上記増幅された衛星信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換することができる。アナログからデジタルへの変換器５０８は、衛星信号を所定のサンプリング周波数でデジタル化して、信号処理システム３０２へのデジタル衛星信号を生成することができる。

上述のように、信号処理システム３０２は、デジタル衛星信号の可用性(availability)を判定することができ、ナビゲーションビットを復元するために、利用可能なデジタル衛星信号のそれぞれを変調し、そしてナビゲーションビットを連続的に連結することによりナビゲーションビットフローを形成することができる。ナビゲーションプロセッサ５１０は、利用可能なデジタル衛星信号のナビゲーションビットフローにより示されるナビゲーションメッセージにより、ＧＰＳ受信器５００の位置を計算することができる。

一実施形態において、相補的復調ユニット３０８とフロー形成ユニット３１０は、ハードウェア及び／又はファームウェアにより実施することができる。或いは、相補的復調ユニット３０８とフロー形成ユニット３１０は、ソフトウェアにより実施することができる。加えて、ＧＰＳ受信器５００は、他の構成をとることができ、図３及び図５に示されるアーキテクチャに制限されず、例えば、相補的復調ユニット３０８とフロー形成ユニット３１０は、デジタルベースバンドプロセッサ３０４またはナビゲーションプロセッサ５１０に統合されることができる。

図６は、本発明の一実施形態による、利用可能なデジタル衛星信号からナビゲーションビットを復調するための動作のフローチャート６００を示す。図６は、図３と組合せて説明される。

ブロック６０２では、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、利用可能なデジタル衛星信号から、Ｃ／Ａコード、例えば１ｍｓＣ／Ａコードを継続的に取得することができる。ブロック６０４では、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、Ｃ／Ａコードの境界に基づいてナビゲーションビットの第１の境界を決定する。

ブロック６０６では、Ｃ／Ａコードは、ナビゲーションビットの第１の境界を決定する前にＣ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されることができる。ブロック６０８では、ナビゲーションビットの第１の境界を決定した後、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、この第１の境界に基づいて、ナビゲーションビットの境界を決定する。ブロック６１０では、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、第１の境界に続く一連のナビゲーションビット（現在のナビゲーションビット）を復元するために、上記決定されたナビゲーションビットの境界に基づいて、第１の境界の後に取得されるＣ／Ａコードを復調する。

また、第１の境界を決定した後、相補的復調ユニット３０８は、ブロック６１２において、第１の境界の前の一連のナビゲーションビット（前のナビゲーションビット）を復元するため、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードを復調する。

前のナビゲーションビットのそれぞれについて、相補的復調ユニット３０８は、次式（１）に従って、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードにおける一連のＣ／Ａコードの開始位置StartNavBit(i)を計算することができる。この一連のＣ／Ａコートは、ナビゲーションビットＮ_ｉを示すことができる。

Ｎは、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードの数を表す。Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表す。ｉは、前のナビゲーションビットにおけるナビゲーションビットＮ_ｉの通し番号を表す。

相補的復調ユニット３０８は、更に、次式（２）に従って、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードにおける一連のＣ／Ａコードの終了位置EndNavBit(i)を計算することができる。

従って、相補的復調ユニット３０８は、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードにおける開始位置StartNavBit(i)と終了位置EndNavBit(i)との間の一連のＣ／Ａコードの積分値により、ナビゲーションビットＮ_ｉの値を決定することができる。

一実施形態において、ブロック６１０及び６１２におけるステップは、同期して実施されることができる。或いは、ブロック６１０及び６１２におけるステップは、非同期的に実施されることもできる。

ブロック６１４において、それぞれ相補的復調ユニット３０８とデジタルベースバンドプロセッサ３０４から出力される前のナビゲーションビットと現在のナビゲーションビットは、連続的に連結されてナビゲーションビットフローを形成することができる。このナビゲーションビットフローは、対応衛星のナビゲーションメッセージを示し、更なる動作のために出力されることができる。

図７は、本発明の一実施形態によるＧＰＳ受信器、例えば図５のＧＰＳ受信器５００によって実行される動作のフローチャート７００を示す。図６と同じ符号が付された要素は同様の機能を有する。図７は、図３、図５、図６と組合せて説明される。

ブロック７０２では、ＧＰＳ受信器５００が動作を開始すると、このＧＰＳ受信器５００は、アンテナ５０２を介して衛星から衛星信号を受信することができる。ブロック７０４では、ＧＰＳ受信器５００は、プリ増幅器５０４を介して上記衛星信号を増幅する。ブロック７０６では、ＧＰＳ受信器５００は、ＲＦ／ＩＦ変換器５０６を介して、上記衛星信号の周波数を無線周波数から中間周波数に変換する。ブロック７０８では、ＧＰＳ受信器５００は、上記衛星信号を所定のサンプリング周波数でデジタル化して、信号処理システム３０２へのデジタル衛星信号を生成する。

ブロック７１０では、信号処理システム３０２は、上記デジタル衛星信号の可用性を判定する。続いて、信号処理システム３０２は、図６に示されるフローチャート６００に従って、利用可能なデジタル衛星信号のそれぞれからナビゲーションビットを復調して、対応するナビゲーションビットフローを形成することができる。ブロック７１１は、ブロック６０２−６１４を含むことができる。ブロック７１２では、ナビゲーションプロセッサ１０は、信号処理システム３０２から出力されるナビゲーションビットフローにおいて示されるナビゲーションメッセージにより位置を計算する。

従って、本発明による実施形態は、衛星信号からナビゲーションビットを復調するための信号処理システム、例えば信号処理システム３０２を提供する。デジタル衛星信号が信号処理システム３０２に送られると、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、上記デジタル衛星信号から、Ｃ／Ａコード、例えば１ｍｓＣ／Ａコードを取得して、Ｃ／Ａコードの境界を決定することができる。このＣ／Ａコードの境界に基づいて、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、ナビゲーションビットの第１の境界を決定することができる。また、ナビゲーションビットの第１の境界を決定する前に、上記取得されたＣ／Ａコードは、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に連続的に格納されることができる。

ナビゲーションビットの第１の境界を決定した後、デジタルベースバンドプロセッサ３０４は、第１の境界に続く一連のナビゲーションビット（現在のナビゲーションビット）を復元するために、第１の境界の後に取得されたＣ／Ａコードを復調することができる。同時的に、相補的復調ユニット３０８は、第１の境界の前の一連のナビゲーションビット（前のナビゲーションビット）を復元するために、Ｃ／Ａコード記憶ユニット３０６に格納されたＣ／Ａコードを復元することができる。続いて、前のナビゲーションビットと現在のナビゲーションビットは、より迅速に現在の位置を決定するために、連続的に連結されることができる。

上述の説明及び図面は、本発明の実施形態を表すが、添付の請求項に規定されるような本発明の原理の精神および範囲を逸脱することなく、種々の付加、修正、代替がなされ得ることが理解されるであろう。当業者であれば、本発明が、本発明の実施において使用される、形式、構造、配置、比率、材料、要素、構成要素、及びその他の多くの修正と共に使用され得ることを理解するであろう。従って、ここに開示された実施形態は、あらゆる点で例示的なものであって制限的なものではなく、本発明の範囲は、添付の請求項と、その法定の均等物によって示され、上述の実施形態に制限されるものではない。

３０２ 信号処理システム
３０４ デジタルベースバンドプロセッサ
３０６ Ｃ／Ａコード記憶ユニット
３０８ 相補的復調ユニット
３１０ フロー形成ユニット

Claims (11)

1. 衛星信号から複数のナビゲーションビットを復調するための信号処理システムであって、
   前記衛星信号から取得された第１の複数の粗捕捉（Ｃ／Ａ）コードにより、前記ナビゲーションビットにおける二つのナビゲーションビット間の境界を決定し、前記第１の複数のＣ／Ａコードを格納し、前記境界を決定した後に取得される第２の複数のＣ／Ａコードを復調して第１の一連のナビゲーションビットを復元するデジタルベースバンドプロセッサと、
   前記デジタルベースバンドプロセッサに接続され、前記第１の複数のＣ／Ａコードを復調して第２の一連のナビゲーションビットを復元するための相補的復調ユニットとを備え、
   前記第１の一連のナビゲーションビットと、前記第２の一連のナビゲーションビットとは、前記境界によって切り分けられ、
   前記相補的復調ユニットは、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける一連のＣ／Ａコードであって、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける対応ナビゲーションビットを変調するために使用される一連のＣ／Ａコードの開始位置を計算し、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける前記一連のＣ／Ａコードの終了位置を計算し、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける前記開始位置と前記終了位置との間の前記一連のＣ／Ａコードの積分値により、前記対応ナビゲーションビットの値を決定するものであり、
   前記相補的復調ユニットは、次式（１）に従って前記開始位置を計算するものである信号処理システム。
   

   

   ここで、StartNavBit(i)は、前記開始位置を表し、Ｎは、前記第１の複数のＣ／Ａコードの数を表し、Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表し、ｉは、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける前記対応ナビゲーションビットの通し番号を表す。
   
   
   
2. 前記第１の複数のＣ／Ａコードを格納するためのＣ／Ａコード記憶ユニットを更に備えた請求項１記載の信号処理システム。
3. 前記第２の一連のナビゲーションビットと前記第１の一連のナビゲーションビットとを連続的に連結してナビゲーションビットフローを形成するためのフロー形成ユニットを更に備えた請求項１記載の信号処理システム。
4. 前記相補的復調ユニットは、次式（２）に従って前記終了位置を計算するものである請求項１記載の信号処理システム。
   

   

   ここで、EndNavBit(i)は、前記終了位置を表し、Ｎは、前記第１の複数のＣ／Ａコードの数を表し、Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表し、ｉは、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける前記対応ナビゲーションビットの通し番号を表す。
5. 衛星信号から複数のナビゲーションビットを復調するための方法であって、
   前記衛星信号から取得される第１の複数の粗捕捉（Ｃ／Ａ）コードにより、前記ナビゲーションビットにおける二つのナビゲーションビット間の境界を決定するステップと、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードを格納するステップと、
   前記境界を決定した後に取得される第２の複数のＣ／Ａコードを復調して第１の一連のナビゲーションビットを復元するステップと、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードを復調して第２の一連のナビゲーションビットを復元するステップとを含み、
   前記第１の一連のナビゲーションビットと、前記第２の一連のナビゲーションビットとは、前記境界によって切り分けられ、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける一連のＣ／Ａコードであって、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける対応ナビゲーションビットを変調するために使用される一連のＣ／Ａコードの開始位置を計算するステップと、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける前記一連のＣ／Ａコードの終了位置を計算するステップと、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける前記開始位置と前記終了位置との間の前記一連のＣ／Ａコードの積分値により、前記対応ナビゲーションビットの値を決定するステップと、
   次式（１）に従って前記開始位置を計算するステップと、を含む方法。
   

   

   ここで、StartNavBit(i)は、前記開始位置を表し、Ｎは、前記第１の複数のＣ／Ａコードの数を表し、Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表し、ｉは、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける前記対応ナビゲーションビットの通し番号を表す。
6. 前記第１の複数のＣ／ＡコードをＣ／Ａコード記憶ユニットに格納するステップを更に含む請求項５記載の方法。
7. 前記第２のナビゲーションビットと前記第１のナビゲーションビットとを連続的に連結してナビゲーションビットフローを形成するステップを更に含む請求項５記載の方法。
8. 次式（２）に従って前記終了位置を計算するステップを更に含む請求項５記載の方法。
   

   

   ここで、EndNavBit(i)は、前記終了位置を表し、Ｎは、前記第１の複数のＣ／Ａコードの数を表し、Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表し、ｉは、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける前記対応ナビゲーションビットの通し番号を表す。
9. 複数の衛星信号のそれぞれから複数のナビゲーションビットを復調するための信号処理システムを備え、
   前記信号処理システムは、
   前記衛星信号から取得される第１の複数の粗捕捉（Ｃ／Ａ）コードにより前記ナビゲーションビットにおける二つのナビゲーションビット間の境界を決定し、前記第１の複数のＣ／Ａコードを記憶ユニットに格納し、前記境界を決定した後に取得される第２の複数のＣ／Ａコードを復調して第１の一連のナビゲーションビットを復元するためのデジタルベースバンドプロセッサと、
   前記デジタルベースバンドプロセッサに接続され、前記第１の複数のＣ／Ａコードを復調して第２の一連のナビゲーションビットを復元するための相補的復調ユニットと、
   前記第２の一連のナビゲーションビットと前記第１の一連のナビゲーションビットとを連続的に連結してナビゲーションビットフローを形成するためのフロー形成ユニットと、
   前記信号処理システムに接続され、前記衛星信号の前記ナビゲーションビットフローにより現在位置を計算するためのナビゲーションプロセッサとを備え、
   前記第１の一連のナビゲーションビットと、前記第２の一連のナビゲーションビットとは、前記境界によって切り分けられ、
   前記相補的復調ユニットは、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける一連のＣ／Ａコードであって、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける対応ナビゲーションビットを変調するために使用される一連のＣ／Ａコードの開始位置を計算し、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける前記一連のＣ／Ａコードの終了位置を計算し、
   前記第１の複数のＣ／Ａコードにおける前記開始位置と前記終了位置との間の前記一連のＣ／Ａコードの積分値により前記対応ナビゲーションビットの値を決定し、
   前記相補的復調ユニットは、次式（１）に従って前記開始位置を計算するものであるＧＰＳ受信器。
   

   

   ここで、StartNavBit(i)は、前記開始位置を表し、Ｎは、前記第１の複数のＣ／Ａコードの数を表し、Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表し、ｉは、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける前記対応ナビゲーションビットの通し番号を表す。
10. 前記第１の複数のＣ／Ａコードを格納するためのＣ／Ａコード記憶ユニットを更に備えた請求項９記載のＧＰＳ受信器。
11. 前記相補的復調ユニットは、次式（２）に従って前記終了位置を計算するものである請求項９記載のＧＰＳ受信器。
    

    

    ここで、EndNavBit(i)は、前記終了位置を表し、Ｎは、前記第１の複数のＣ／Ａコードの数を表し、Ｍは、一つのナビゲーションビットを変調するためのＣ／Ａコードの所定数を表し、ｉは、前記第２の一連のナビゲーションビットにおける前記対応ナビゲーションビットの通し番号を表す。

Images