JP6047944B2 - 受信装置及び相関積算処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、測位用衛星からの衛星信号を受信する受信装置等に関する。

衛星信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された受信装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から受信装置までの擬似距離等の情報に基づいて受信装置の位置座標と時計誤差とを求める位置計算を行う。

ＧＰＳ衛星信号の受信信号が弱電界となる環境（弱電界環境）では、受信信号が微弱であるため、相関演算を行うことで得られる相関値が微小となり、相関値のピークの検出が困難になる場合がある。そこで、特に弱電界環境においては、相関演算を行うことで得られた相関値を所定時間に亘って積算する手法が用いられる（例えば特許文献１）。

米国特許出願公開第２００６／０１３３４６３号明細書

ところで、ＧＰＳ衛星信号を実際に受信した際（信号捕捉時）の受信周波数には、ドップラー周波数による誤差分が含まれる。すなわち、ＧＰＳ衛星と受信装置との相対位置関係の変化によってドップラーが生じ、受信周波数は、ＧＰＳ衛星信号の搬送波周波数である１．５７５４２［ＧＨｚ］からズレが生じる。

相関値を積算する相関積算処理においては、このドップラーが大きな影響を及ぼす。具体的に説明する。受信信号とレプリカコードとの相関演算によって各位相に対する相関値が得られる。このうちの最大の相関値に対応する位相（以下、「ピーク位相」と称す。）に基づいてコード位相を特定し、コード位相に基づいて擬似距離が算出されて測位に用いられる。

しかし、このピーク位相は、ドップラーの影響により時間経過に伴いズレていく。従って、あるタイミングの相関演算により得られた各位相毎の相関値に、次のタイミングで得られた各位相毎の相関値を、対応する同じ位相で積算していくことを次々と繰り返すと、ピーク位相がズレて重畳されていく結果、各位相に対する積算された相関値（以下、「相関積算値」と称す。）の形状が全体的に鈍り、ピーク位相の判別が困難になる。そこで、従来は、算出された各位相の相関値を積算する時点で、位相をずらして積算する手法が一般的であった。なお、この相関積算処理は、ＧＰＳ以外の測位システムでも同様である。

本発明は、従来手法とは異なる新たな相関積算処理の手法を提案することを目的としている。

第１の形態は、測位用衛星からの衛星信号を受信する受信部と、前記受信部による受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングした受信データ列を記憶する記憶部と、前記受信データ列のサンプルタイミングから所与のずらし時間分ずらして前記受信信号をサンプリングした場合に得られる推定データ列を、前記受信データ列に基づいて推定する推定部と、前記推定データ列とレプリカコードとの相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算部による相関演算結果を所与の積算時間間隔で積算していく積算部と、を備えた受信装置である。

また、他の形態として、測位用衛星から受信した受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングして受信データ列を得ることと、前記受信データ列のサンプルタイミングから所与のずらし時間分ずらして前記受信信号をサンプリングした場合に得られる推定データ列を、前記受信データ列に基づいて推定することと、前記推定データ列とレプリカコードとの相関演算を行うことと、前記相関演算の結果を所与の積算時間間隔で積算していくことと、を含む相関積算処理方法を構成することとしてもよい。

この第１の形態等によれば、測位用衛星から受信した受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングした受信データ列を得る。そして、受信データ列のサンプルタイミングから所与のずらし時間分ずらして受信信号をサンプリングした場合に得られる推定データ列を、受信データ列に基づいて推定する。これにより、あたかも受信信号を移相したかのような効果を得ることができる。そして、このようにして推定した推定データ列とレプリカコードとの相関演算を行い、その相関演算結果を所与の積算時間間隔で積算していく。この構成によれば、相関積算時のドップラーによるピーク位相のズレを防止することが可能となる。

また、第２の形態として、第１の形態の受信装置における前記推定部が、前記受信データ列を構成するサンプリング値に基づく所定の内挿演算を行って前記推定データ列を推定する、受信装置を構成することとしてもよい。

この第２の形態によれば、受信データ列を構成するサンプリング値に基づく所定の内挿演算を行うことで、推定データ列を推定することができる。

また、第３の形態として、第１又は第２の形態の受信装置における前記推定部が、前記積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量に相当する時間を前記ずらし時間として前記推定データ列を推定する、受信装置を構成することとしてもよい。

この第３の形態によれば、推定部が、積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量に相当する時間をずらし時間として推定データ列を推定することで、ドップラーの影響によるピーク位相のズレを補償することが可能となる。

また、第４の形態として、第１又は第２の形態の受信装置において、前記積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量を算出するズレ量算出部を更に備え、前記ズレ量が所与の位相のサーチ間隔以上の場合に、前記推定部は、前記サーチ間隔と前記ズレ量との差に相当する時間を前記ずらし時間として前記推定データ列を推定し、前記相関演算部は、前記サーチ間隔分位相をずらしたレプリカコードと前記推定データ列との相関演算を行う、受信装置を構成することとしてもよい。

この第４の形態によれば、ズレ量算出部が、積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量を算出する。そして、ズレ量が所与の位相のサーチ間隔以上の場合に、推定部は、サーチ間隔とズレ量との差に相当する時間をずらし時間として推定データ列を推定し、相関演算部は、サーチ間隔分位相をずらしたレプリカコードと推定データ列との相関演算を行う。つまり、サーチ間隔分のピーク位相のズレは、レプリカコードの位相をサーチ間隔分ずらすことによって補償し、サーチ間隔を超える分のピーク位相のズレは、サーチ間隔とズレ量との差に相当する時間をずらし時間として推定データ列を推定することによって補償する。

原理の説明図。 原理の説明図。 携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。 ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示すブロック図。 ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。

１．本実施形態の相関積算処理の原理
本実施形態では、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星からの受信信号とレプリカコードとの相関演算を継続的に行い、相関演算結果を積算する。前述したように、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星信号を実際に受信した際の受信周波数には、ドップラー周波数による誤差分が含まれる。このドップラー周波数の存在により、本来繰り返し周期１ｍｓであるはずのＣ／Ａコード１周期分を受信機側で推測・想定したコード周期（想定コード周期）は、真のコード周期からずれることとなる。

ドップラーの影響によってコード周期がずれることで、コード位相が変化する。その結果、受信信号とレプリカコードとの相関演算を行った場合に、ドップラーによるズレ量分だけピーク位相がずれることになる。この現象は「コードドップラー」とも呼ばれる。

図１は、ピーク位相のずれの説明図である。図１には、所定の積算時間間隔毎のタイミングで受信信号とレプリカコードとの相関演算を行った場合の相関値を模式化した図を示している。具体的には、所与の積算時間間隔毎の時刻として「ｔ＝ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，・・・」のそれぞれにおいて相関演算を行うことで得られた相関値を模式的に示している。各時刻における相関値の模式図において、横軸は位相であり、縦軸は相関値である。

時刻「ｔ＝ｔ１」では、ピーク位相は「θ１」である。しかし、コードドップラーの現象により、ピーク位相が時間経過に応じて変化している。つまり、ピーク位相が、時刻「ｔ＝ｔ２」では「θ２」に変化し、時刻「ｔ＝ｔ３」では「θ３」に変化し、時刻「ｔ＝ｔ４」では「θ４」に変化している。以下同様である。この場合、相関演算結果である相関値を積算時間間隔で積算していくと、積算結果として全体的に鈍った形状の相関積算値が得られることになる。その結果、ピーク位相の判別が困難になるという問題が生ずる。そこで、本実施形態では、以下の手順で相関積算処理を行う。

ＧＰＳ衛星から受信した受信信号はアナログ信号であるため、所与のサンプル時間間隔でサンプリングすることで、デジタルデータである受信データ列を得る。いわゆるＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換である。サンプル時間間隔は適宜設定可能であり、例えばＣ／Ａコードのチップ周期の１／ｎ（ｎは２以上の整数）の時間間隔を設定するなどすることができる。例えば、「ｎ＝２」とした場合は、１／２チップの時間間隔で受信信号をサンプリングすることになる。

次いで、受信データ列のサンプルタイミングから所与のずらし時間分ずらして受信信号をサンプリングした場合に得られる推定データ列を、受信データ列に基づいて推定する。この場合、所与の積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量に相当する時間をずらし時間として、推定データ列を推定する。積算時間間隔は、固定的な時間間隔としてもよいし、可変としてもよい。例えば、積算時間間隔を１０ミリ秒と規定した場合には、１０ミリ秒の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量に相当する時間をずらし時間として、推定データ列を推定する。

ピーク位相のズレ量は、ドップラーにより定まり、ドップラーはＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との相対位置関係（より具体的には相対的な移動の関係）で求まる。従って、積算時間間隔と、ＧＰＳ衛星の軌道と、受信装置のある程度の位置（通常は測位計算上の初期位置）とが分かれば、ピーク位相のズレ量が決まる。

ズレ量をＣ／Ａコードのチップに換算する場合を説明する。ピーク位相のズレ量（以下、「ピーク位相ズレ量」と称す。）「ΔＣＰ」は、規定搬送波周波数からの周波数のズレ量（以下、「周波数ズレ量」と称す。）「Δｆ」と、積算時間間隔「Δｔ」とを用いて、次式（１）で求まる。
ΔＣＰ＝Δｆ／１５４０×Δｔ ・・・（１）

ここで、「１５４０」は、規定周波数（１．５７５４２［ＧＨｚ］＝１５７５．４２［ＭＨｚ］）を、Ｃ／Ａコードのチップレート（１．０２３［ＭＨｚ］）で除算した値である。周波数ズレ量Δｆをより正確に成分に分けると、ドップラー周波数と、ＧＰＳ受信機のクロックのドリフトとがある。しかし、ドップラー周波数が支配的である。そのため、本実施形態では、ドップラー周波数を周波数ズレ量Δｆとする。

図２は、推定データ列の推定の原理の説明図である。図２（１）には、受信信号の時間変化の一例を破線で示している。横軸は時間であり、縦軸はデータ値である。この破線で示した受信信号のサンプリング値を、白丸のプロットで受信信号の波形に重畳して図示している。縦軸と平行に記載した点線のラインはサンプルタイミングを示しており、各サンプルタイミング間の時間間隔を１／２チップとして図示している。

受信データ列を構成するサンプリング値に基づく所定の内挿演算を行って推定データ列を推定する。ここでは、内挿演算として、比較的簡単な方法である線形補間を行って推定データ列を推定する場合を例示する。

図２（１）の二点鎖線で囲った部分Ｐ１に着目して説明する。
サンプルタイミングｔ１から、ピーク位相ズレ量であるΔＣＰチップに相当するずらし時間だけ時間をずらしたタイミングｔ１ａを考え（図中の一点鎖線のライン）、当該タイミングｔ１ａでの受信信号のデータ値を線形補間によって推定する。具体的には、サンプルタイミングｔ１のサンプリング値ｓ１と、隣接するサンプルタイミングｔ２のサンプリング値ｓ２とを、サンプル時間間隔とΔＣＰチップ時間との関係に基づいて線形補間することで、タイミングｔ１ａでのデータ値を求めて推定データ値ｄ１とする（図中の矩形のプロット）。

上記の手順で推定データ値を求める線形補間を、隣接する全てのサンプルタイミングを対象として行う。その結果、図２（２）に示すように、ピーク位相ズレ量に相当する時間分、サンプルタイミングから時間をずらした各タイミングにおける推定データ値でなる推定データ列が求まる。このようにして推定された推定データ列は、受信データ列に対してピーク位相ズレ量分、位相がずれたデータに近似するものとなっている。

ドップラー周波数Δｆには正負があるため、ピーク位相ズレ量ΔＣＰは正負の何れの値も取り得る。この場合、ピーク位相ズレ量ΔＣＰの正負の符号から、ピーク位相を揃えるために、受信データ列のサンプルタイミングから時間を進める方向と遅らせる方向との何れの方向に時間をずらして推定データ列を推定すればよいかがわかる。

最終的に、推定データ列とレプリカコードとの相関演算を行い、その相関演算結果を積算していく。具体的には、推定データ列を構成する推定データ値とレプリカコードのコード値とを乗算して相関値を算出する。受信データ列から推定データ列を推定することで、あたかも受信信号を移相したかのような効果を得ることができる。そのため、本実施形態の相関積算処理では、ピーク位相を揃えた状態で相関値を積算することが可能となり、弱電界環境等における受信感度の向上が実現できる。

２．実施例
次に、上記の原理を適用した受信装置の実施例について説明する。ここでは、ＧＰＳ衛星信号を受信する受信装置を備えた電子機器の一例として、携帯型電話機の実施例について説明する。但し、本発明を適用可能な実施例が以下説明する実施例に限定されるわけではないことは勿論である。

２−１．携帯型電話機の構成
図３は、本実施例における携帯型電話機１の機能構成の一例を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ受信部１０と、ホスト処理部３０と、操作部４０と、表示部５０と、音出力部５５と、携帯電話用アンテナ６０と、携帯電話用無線通信回路部７０と、記憶部８０と、時計部９０とを備えて構成される。

ＧＰＳアンテナ５は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。

ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ５から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を算出する回路或いは装置であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する。本実施形態では、ＧＰＳ受信部１０が受信装置に相当する。

ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。

ＲＦ受信回路部１１は、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号を受信する受信部１３と、受信した信号（アナログ信号）を所与のサンプル時間間隔でサンプリングすることでＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１５とを有し、受信信号を受信データ列として出力する。Ａ／Ｄ変換器１５の分解能及びサンプリングレートは適宜選択することができる。本実施形態では、サンプリングレートが１／２チップに対応するように選択される。

ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信信号に対して、搬送波（キャリア）の除去や相関演算等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉する。そして、捕捉したＧＰＳ衛星信号から抽出した時刻情報や衛星軌道情報等を利用して、携帯型電話機１の位置及び時計誤差を算出する。

ホスト処理部３０は、記憶部８０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有して構成される。ホスト処理部３０は、ベースバンド処理回路部２０から取得した位置座標を元に、表示部５０に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。

操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等を有して構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホスト処理部３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、各種アプリケーション実行要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。

表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を有して構成される表示装置であり、ホスト処理部３０から出力される表示信号に基づいた各種表示を行う。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。

音出力部５５は、スピーカー等を有して構成される音出力装置であり、ホスト処理部３０から出力される音出力信号に基づいた各種音出力を行う。音出力部５５からは、通話中の音声や、各種アプリケーションに係る音声ガイダンス等が音出力される。

携帯電話用アンテナ６０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。

携帯電話用無線通信回路部７０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。

記憶部８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を有して構成され、ホスト処理部３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する。

時計部９０は、携帯型電話機１の内部時計であり、水晶振動子及び発振回路でなる水晶発振器等を有して構成される。時計部９０の計時時刻は、ベースバンド処理回路部２０及びホスト処理部３０に随時出力される。時計部９０の計時時刻は、ベースバンド処理回路部２０によって算出された時計誤差に基づき補正される。

２−２．ベースバンド処理回路部の回路構成
図４は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図であり、本実施例に係わる回路ブロックを中心に記載した図である。ベースバンド処理回路部２０は、主要な構成として、サンプルメモリ２１と、データ列推定部２２と、相関演算部２３と、積算部２４と、処理部２５と、レプリカコード生成部２６と、記憶部２７とを有して構成される。

サンプルメモリ２１は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信データ列を一定時間分記憶する記憶部である。例えば、ＲＦ受信回路部１１から出力される受信データ列のサンプル時間間隔が１／２チップであり、サンプルメモリ２１に１０ミリ秒分の受信データ列を記憶することとすると、１０２３×２０＝２０４６０個分のサンプリング値のデータ容量が必要となる。

データ列推定部２２は、処理部２５から出力されるデータ列推定指示信号に従って、上述した原理に基づいて、サンプルメモリ２１に記憶された受信データ列を構成するサンプリング値に基づく所定の内挿演算を行って推定データ列を推定する。そして、推定データ列を相関演算部２３に出力する。

相関演算部２３は、データ列推定部２２から出力される推定データ列と、レプリカコード生成部２６によって生成されたレプリカコードとの相関演算を行って、各位相（サンプリング位相）に対する相関値を算出する回路部である。相関演算部２３は、サーチ位相間隔遅延回路２３１と、Ｎ個の相関器２３３（第１相関器２３３−１、第２相関器２３３−２、・・・、第Ｎ相関器２３３−Ｎ）とを有して構成される。

サーチ位相間隔遅延回路２３１は、レプリカコード生成部２６によって生成されたレプリカコードをサーチ位相間隔で遅延させて、各相関器２３３に出力する回路である。換言すると、隣接する相関器２３３同士のレプリカコードがサーチ位相間隔となるように、レプリカコードを遅延させて出力する。

サーチ位相間隔は、所与の位相のサーチ間隔に相当する。サーチ位相間隔は一定であり、例えば１／２チップである。この場合、サーチ位相間隔遅延回路２３１は、レプリカコードを１／２チップ×ｉ（但し、ｉは０〜（Ｎ−１））ずらしたＮ個の信号を生成して出力することとなる。本実施例において、サーチ位相間隔遅延回路は、レプリカコードを所与のサーチ位相間隔で移相させる移相部として機能する。

各相関器２３３は、推定データ列を構成する推定データ値と、サーチ位相間隔遅延回路２３１から出力される当該相関器２３３に対応するレプリカコードのコード値とを乗算することで、相関値を算出する。
相関演算部２３からは、Ｎ個の相関器２３３によって演算されたＮ個の相関値が積算部２４及び処理部２５にそれぞれ出力される。

積算部２４は、処理部２５から出力される積算指示信号に従って、Ｎ個の相関器２３３からそれぞれ出力される相関値を相関器２３３毎に積算する。この際、積算部２４は、相関演算結果である相関値を位相をずらさずに積算する。すなわち、同一の相関器２３３からの出力をそのまま積算する。ドップラーの影響は、データ列推定部２２による推定データ列の推定によって既に補償されているためである。積算部２４が相関値を積算する積算時間は、例えば数百ミリ秒〜数秒程度の時間として処理部２５から設定される。

レプリカコード生成部２６は、相関演算部２３が相関演算を行うために用いるレプリカコードを生成する回路部である。レプリカコード生成部２６は、処理部２５から出力されるＰＲＮ番号（衛星番号）及びレプリカ移相指示信号に従って、当該ＰＲＮ番号が割り当てられたＧＰＳ衛星に係るＣ／Ａコードを模擬したレプリカコードを指示された位相で生成する。レプリカコード生成部２６は、コードＮＣＯ（Numerical Controlled Oscillator）等の発振器を有して構成される。

処理部２５は、ベースバンド処理回路部２０の各機能部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、ＣＰＵやＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサーを有して構成される。処理部２５は、主要な機能部として、衛星捕捉・追尾制御部２５１と、位置算出部２５３とを有する。

衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ＧＰＳ衛星の捕捉・追尾を制御する。具体的には、ＧＰＳ衛星と携帯型電話機１との相対的な位置関係に基づいて、各ＧＰＳ衛星からＧＰＳ衛星信号を受信した信号のドップラー周波数を推定する。そして、推定したドップラー周波数を用いて、積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量（ピーク位相ズレ量）を算出する。従って、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ピーク位相ズレ量を算出するズレ量算出部として機能する。

また、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、算出したピーク位相ズレ量がサーチ位相間隔以上の場合に、レプリカコード生成部２６に、レプリカコードを当該サーチ位相間隔分ずらして生成させるとともに、データ列推定部２２に、当該サーチ位相間隔を超えるズレ量に相当する時間をずらし時間として推定データ列を推定させる。従って、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、データ列推定部２２及びレプリカコード生成部２６を制御する制御部としても機能する。この制御により、ピーク位相ズレ量がサーチ位相間隔以上の場合に、データ列推定部２２は、サーチ位相間隔とピーク位相ズレ量との差に相当する時間をずらし時間として推定データ列を推定し、相関演算部２３は、サーチ位相間隔分位相をずらしたレプリカコードと推定データ列との相関演算を行うことになる。

衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ピーク位相ズレ量に基づいて、推定データ列を推定する際に受信データ列のサンプルタイミングをずらすずらし時間に相当する位相のずらし量（以下、「データ列推定用ずらし量」と称す。）を設定する。そして、設定したデータ列推定用ずらし量を含むデータ列推定指示信号を生成してデータ列推定部２２に出力することで、指定したずらし時間（ずらし量）で推定データ列を推定させるように制御する。

また、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ピーク位相ズレ量に基づいて、レプリカコードの移相量（以下、「レプリカ移相量」と称す。）を設定する。そして、設定したレプリカ移相量を含むレプリカ移相指示信号を生成し、ＰＲＮ番号（衛星番号）と併せてレプリカコード生成部２６に出力することで、指定したＧＰＳ衛星に係るレプリカコードを、指定した移相量分位相をずらして生成させるように制御する。

位置算出部２５３は、衛星捕捉・追尾制御部２５１の制御に従って捕捉・追尾されたＧＰＳ衛星信号を利用して、所定の位置算出処理を行って、携帯型電話機１の位置（位置座標）及び時計誤差（クロックバイアス）を算出する。位置算出処理は、例えば、最小二乗法やカルマンフィルター等の手法を適用した処理として実現可能である。

記憶部２７は、ベースバンド処理回路部２０のシステムプログラムや、衛星捕捉・追尾制御機能、位置算出機能といった各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶する。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。

記憶部２７には、処理部２５により読み出され、ベースバンド処理（図５参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２７１が記憶されている。また、記憶部２７には、衛星軌道データ２７３と、メジャメントデータ２７５と、算出結果データ２７７とが記憶される。

衛星軌道データ２７３は、アルマナックや、各ＧＰＳ衛星のエフェメリス等のデータである。衛星軌道データ２７３は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得する他、例えば携帯型電話機１の基地局やアシストサーバーからアシストデータとして取得する。

メジャメントデータ２７５は、各捕捉衛星について取得したＧＰＳ衛星信号に係る諸量であるメジャメント情報が記憶されたデータであり、例えばコード位相２７５Ａと受信周波数２７５Ｂとがこれに含まれる。

算出結果データ２７７は、位置算出部２５３が位置算出処理を行うことで取得した算出結果のデータであり、算出した携帯型電話機１の位置（位置座標）や時計誤差（クロックバイアス）がこれに含まれる。

２−３．処理の流れ
図５は、処理部２５が、記憶部２７に記憶されているベースバンド処理プログラム２７１に従って実行するベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。

最初に、処理部２５は、ＧＰＳ衛星信号の受信環境を判定する（ステップＡ１）。受信環境は、例えば、受信信号の強度（受信信号強度）や、各ＧＰＳ衛星の仰角、ＧＰＳ衛星の天空配置といった情報に基づいて総合的に判定することができる。

次いで、処理部２５は、受信環境がインドア環境であるか否かを判定し（ステップＡ３）、インドア環境であると判定した場合は（ステップＡ３；Ｙｅｓ）、相関積算処理を行う（ステップＡ５〜Ａ２３）。

相関積算処理では、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ドップラー周波数を推定する（ステップＡ５）。具体的には、衛星軌道データ２７３を用いて、捕捉対象とする衛星それぞれについて、位置や移動速度、移動方向等の情報（衛星情報）を算出する。そして、算出した衛星情報と、携帯型電話機１の概略位置とを用いて、ドップラー周波数を推定する。携帯型電話機１の概略位置は、前回の位置算出処理で求めた位置としてもよいし、携帯型電話機１の基地局から得られた基地局の位置としてもよい。

次いで、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ステップＡ５で推定したドップラー周波数に基づいて、ピーク位相ズレ量を算出する（ステップＡ７）。具体的には、ステップＡ５で推定したドップラー周波数を用いて、式（１）に従ってピーク位相ズレ量ΔＣＰを算出する。

その後、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ピーク位相ズレ量がサーチ位相間隔以上であるか否かを判定する（ステップＡ９）。この条件が成立する場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、データ列推定用ずらし量にピーク位相ズレ量からサーチ位相間隔を減算した値を設定する（ステップＡ１１）。また、レプリカ移相量にサーチ位相間隔を設定する（ステップＡ１３）。

一方、ステップＡ９においてピーク位相ズレ量がサーチ位相間隔未満であると判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、データ列推定用ずらし量にピーク位相ズレ量を設定する（ステップＡ１５）。また、レプリカ移相量にゼロを設定する（ステップＡ１７）。

次いで、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ステップＡ１１又はＡ１５で設定したデータ列推定用ずらし量を含むデータ列推定指示信号を生成して、データ列推定部２２に出力する（ステップＡ１９）。また、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、ステップＡ１３又はＡ１７で設定したレプリカ移相量を含むレプリカ移相指示信号を生成して、レプリカコード生成部２６に出力する（ステップＡ２１）。

次いで、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、積算部２４に積算開始の指示信号を出力することで、相関値の積算を開始する（ステップＡ２３）。積算部２４は、衛星捕捉・追尾制御部２５１からの指示信号に従って、所定の積算時間間隔毎にＮ個の相関器２３３から出力される相関値を相関器２３３別に積算する。これにより、相関積算処理は終了となる。

その後、処理部２５は、コード位相２７５Ａを判定する（ステップＡ２５）。具体的には、積算部２４によって積算されたＮ個の相関器２３３に係る相関積算値のうち、最大の相関積算値に対応する相関器２３３を選択する。そして、選択した相関器２３３に係るサンプリング位相に基づいてコード位相２７５Ａを判定し、メジャメント情報として記憶部２７のメジャメントデータ２７５に記憶させる。

一方、ステップＡ３において受信環境がインドア環境ではないと判定した場合は（ステップＡ３；Ｎｏ）、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、推定データ列の推定を行わないように指示するデータ列推定ＯＦＦ信号をデータ列推定部２２に出力する（ステップＡ２７）。また、衛星捕捉・追尾制御部２５１は、レプリカコードを移相しないよう指示するレプリカ移相ＯＦＦ信号をレプリカコード生成部２６に出力する（ステップＡ２９）。

次いで、処理部２５は、コード位相２７５Ａを判定する（ステップＡ３１）。具体的には、Ｎ個の相関器２３３からそれぞれ出力される相関値のうちの最大の相関値に対応する相関器２３３を選択する。そして、選択した相関器２３３に係るサンプリング位相に基づいてコード位相２７５Ａを判定し、メジャメント情報として記憶部２７のメジャメントデータ２７５に記憶させる。

ステップＡ２５又はＡ３１の後、位置算出部２５３が、位置算出処理を行う（ステップＡ３３）。具体的には、各捕捉衛星それぞれについて取得したコード位相２７５Ａを用いて擬似距離を算出し、当該擬似距離を利用した従来公知の位置計算を行って、携帯型電話機１の位置及び時計誤差を算出する。そして、これらの算出結果を算出結果データ２７７として記憶部２７に記憶させる。そして、処理部２５は、算出結果をホスト処理部３０に出力する（ステップＡ３５）。

次いで、処理部２５は、処理を終了するか否かを判定し（ステップＡ３７）、処理を継続すると判定した場合は（ステップＡ３７；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。一方、処理を終了すると判定した場合は（ステップＡ３７；Ｙｅｓ）、処理部２５は、ベースバンド処理を終了する。

２−４．作用効果
ＧＰＳ受信部１０において、ＲＦ受信回路部１１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する。また、ベースバンド処理回路部２０において、サンプルメモリ２１は、ＲＦ受信回路部１１による受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングした受信データ列を記憶する。データ列推定部２２は、受信データ列のサンプルタイミングから所与のずらし時間分ずらして受信信号をサンプリングした場合に得られる推定データ列を、サンプルメモリ２１に記憶された受信データ列に基づいて推定する。相関演算部２３は、データ列推定部２２によって推定された推定データ列とレプリカコードとの相関演算を行い、積算部２４が、相関演算部２３による相関演算結果を所与の積算時間間隔で積算していく。

ドップラーの影響により、受信信号とレプリカコードとの相関演算を行うと、ピーク位相がずれていく現象が生ずる。しかし、相関演算を行う前にピーク位相ズレ量を考慮して推定データ列を推定しておき、推定データ列とレプリカコードとの相関演算を行うようにすることで、ピーク位相がずれることを防止できる。その結果、ピーク位相を揃えた状態で相関値を積算することが可能となるため、相関積算値からピーク位相を正しく検出することが可能となる。また、受信データ列を構成するサンプリング値に基づく所定の内挿演算（例えば線形補間）を行うことで、推定データ列の推定を簡単に行うことができる。

３．変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。

３−１．サンプル数の変更
上記の実施例では、受信データ列のサンプル時間間隔はＡ／Ｄ変換器１５のサンプリングレートで決まることとして説明したが、必ずしもこの形態である必要はない。例えば、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されたデータ列から、第２のサンプル時間間隔となる第２のデータ列を内挿演算（例えば線形補間）を利用して生成し、この第２のデータ列を受信データ列として扱うこととしてもよい。こうすることで、例えば、Ａ／Ｄ変換器１５ではサンプリングレートを高くしておいて、受信データ列に変換する際に、レプリカコードのサンプリングレート（例えば１／２チップレート）と等しくなるようにレート変換することが可能である。以降は、上記の実施形態と同様である。

３−２．内挿演算
上記の実施例では、推定データ列を推定するための内挿演算として線形補間を例に挙げて説明したが、内挿演算はこれに限られるわけではない。ラグランジュ補間やスプライン補間といった公知の補間手法を適用した内挿演算を行って推定データ列を推定することとしてもよい。

３−３．レプリカコードの移相
上記の実施例では、処理部２５の制御に従ってレプリカコード生成部２６がレプリカコードを移相させるものとして説明した。つまり、レプリカコード生成部２６が移相部として機能するものとして説明した。しかし、相関演算部２３とレプリカコード生成部２６との間に移相部としての遅延回路を設けるなどして、レプリカコードを回路的に移相することとしてもよい。

３−４．ソフトウェア処理
上記の実施例では、相関演算や相関演算結果の積算を回路によってハードウェア的に実現するものとして説明したが、これらの演算を処理部２５がソフトウェア的に行うこととしてもよいのは勿論である。また、データ列推定部２２の代わりに処理部２５が推定データ列の推定を行うこととしてもよい。

３−５．電子機器
上述した実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。

３−６．衛星測位システム
また、上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。

１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳ受信部、 １１ ＲＦ受信回路部、 １３ 受信部、 １５ Ａ／Ｄ変換器、 ２０ ベースバンド処理回路部、 ２１ サンプルメモリ、 ２２ データ列推定部、 ２３ 相関演算部、 ２４ 積算部、 ２５ 処理部、 ２６ レプリカコード生成部、 ２７ 記憶部、 ３０ ホスト処理部、 ４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ５５ 音出力部、 ６０ 携帯電話用アンテナ、 ７０ 携帯電話用無線通信回路部、 ８０ 記憶部、 ９０ 時計部

Claims (4)

1. 測位用衛星からの衛星信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングした受信データ列を記憶する記憶部と、
   前記受信データ列の各サンプルタイミングを所与のずらし時間分ずらして前記受信信号をサンプリングすることにより得られる前記受信データ列の位相をずらした推定データ列を、前記受信データ列を構成するサンプリング値に基づいて、所定の内挿演算を行って推定する推定部と、
   レプリカコードを生成するレプリカコード生成部と、
   前記推定データ列と、前記レプリカコードと、の相関演算を行う相関演算部と、
   前記相関演算部による相関演算結果を所与の積算時間間隔で積算していく積算部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量に相当する時間を前記ずらし時間として前記推定データ列を推定する、
   受信装置。
2. 測位用衛星からの衛星信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングした受信データ列を記憶する記憶部と、
   前記受信データ列の各サンプルタイミングを所与のずらし時間分ずらして前記受信信号をサンプリングすることにより得られる前記受信データ列の位相をずらした推定データ列を、前記受信データ列を構成するサンプリング値に基づいて、所定の内挿演算を行って推定する推定部と、
   レプリカコードを生成するレプリカコード生成部と、
   前記推定データ列と、前記レプリカコードと、の相関演算を行う相関演算部と、
   前記相関演算部による相関演算結果を所与の積算時間間隔で積算していく積算部と、
   前記積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量を算出するズレ量算出部と、
   を備え、
   前記ズレ量が所与の位相のサーチ間隔以上の場合、
   前記推定部は、前記サーチ間隔と、前記ズレ量と、の差に相当する時間を前記ずらし時間として前記推定データ列を推定し、
   前記相関演算部は、前記サーチ間隔分位相をずらしたレプリカコードと、前記推定データ列と、の相関演算を行う、
   受信装置。
3. 測位用衛星から受信した受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングして受信データ列を得るステップと、
   前記受信データ列の各サンプルタイミングを所与のずらし時間分ずらして前記受信信号をサンプリングすることにより得られる前記受信データ列の位相をずらした推定データ列を、前記受信データ列を構成するサンプリング値に基づいて、所定の内挿演算を行って推定するステップと、
   レプリカコードを生成するステップと、
   前記推定データ列と、前記レプリカコードと、の相関演算を行うステップと、
   前記相関演算の結果を所与の積算時間間隔で積算していくステップと、
   を含み、
   前記推定するステップは、前記積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量に相当する時間を前記ずらし時間として前記推定データ列を推定する、
   相関積算処理方法。
4. 測位用衛星から受信した受信信号を所与のサンプル時間間隔でサンプリングして受信データ列を得るステップと、
   前記受信データ列の各サンプルタイミングを所与のずらし時間分ずらして前記受信信号をサンプリングすることにより得られる前記受信データ列の位相をずらした推定データ列を、前記受信データ列を構成するサンプリング値に基づいて、所定の内挿演算を行って推定するステップと、
   レプリカコードを生成するステップと、
   前記推定データ列と、前記レプリカコードと、の相関演算を行うステップと、
   前記相関演算の結果を所与の積算時間間隔で積算していくステップと、
   前記積算時間間隔の間にドップラーによりピーク位相がずれるズレ量を算出するステップと、
   を含み、
   前記ズレ量が所与の位相のサーチ間隔以上の場合、
   前記推定するステップは、前記サーチ間隔と、前記ズレ量と、の差に相当する時間を前記ずらし時間として前記推定データ列を推定し、
   前記相関演算を行うステップは、前記サーチ間隔分位相をずらしたレプリカコードと、前記推定データ列と、の相関演算を行う、
   相関積算処理方法。

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