JP6686992B2 - 衛星電波受信装置、電波時計、符号信号取得方法及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、衛星電波受信装置、電波時計、符号信号取得方法及びプログラムに関する。

従来、日時情報を含む電波を受信して日時情報を取得し、計数する日時を修正する機能を有する電子時計（電波時計）がある。電波時計では、このような日時修正を定期的且つ自動的に行うことで、ユーザによる修正動作を必要とせずに、ほぼ正確な日時の計数、表示を維持することが出来る。

このような電波時計による受信対象とされる電波には、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）に係る種々の測位システム、例えば、米国のＧＰＳ（Global Positioning System）の測位衛星から送信される電波が含まれる。測位衛星からの電波は、上空が視認可能な地球上の広い範囲で受信可能なので、世界各地で日時の調整を行うのに好ましく用いられている。この測位衛星からの送信電波では、測位衛星に応じて定められた所定のフォーマットで符号化された信号（符号信号；航法メッセージ）が送信されており、この符号信号をフォーマットに従って解読することで日時情報が取得される。

これら測位衛星から送信される符号信号は、測位衛星ごとに別個の疑似ランダム符号を用いて位相変調されることで、スペクトラム拡散されている。ＧＰＳにおける測位衛星（ＧＰＳ衛星と記す）では、１ｍｓｅｃ周期の疑似ランダム符号列（Ｃ／Ａコード）により、２０ｍｓｅｃごと（５０Ｈｚ）に送信される各符号がそれぞれ２０周期分のＣ／Ａコードで位相変調（スペクトラム拡散）されている。受信電波中のＣ／Ａコード及びその位相が同定された後、航法メッセージを解読するには、各符号の先頭位置（符号同期点）の同定、即ち、２０周期のうち何れの周期のＣ／Ａコードと同期して符号が変わっているかを同定する必要がある。

電波時計において、電波の受信処理は、日時の計数や表示に係る処理と比較して非常に負荷が大きい。特に、小型化や軽量化が要求される腕時計といった携帯型の電子時計では、搭載されるバッテリの重量の制限などから、長時間の受信処理や、短期間に受信処理を繰り返し行うことが難しいという問題がある。一方で、このような同期点の同定は、受信強度が低い場合などにはしばしば失敗することから、短時間で終了しない場合が生じ得るという問題がある。

これに対し、特許文献１には、ＧＰＳ衛星におけるＬ１帯の送信電波において位相変調（スペクトラム拡散）を行うＣ／Ａコード、及びＬ２帯の送信電波においてスペクトラム拡散を行うＰコードについて、同期点の同定を並列に行って同期の精度を向上させることにより、短時間で同期点の同定を完了する技術について記載されている。

特開２００７−１８７４６２号公報

しかしながら、従来の技術では、複数の同定処理を並列で行うことにより処理負荷が増大する。即ち、衛星電波の受信時において、同期点の同定による負荷の増大を抑制しつつ、同時に、受信された衛星電波から短時間で確実に符号信号を取得出来ないという課題がある。

この発明の目的は、負荷の増大を抑制しつつ、受信された衛星電波から容易且つ短時間で符号信号を取得することの出来る衛星電波受信装置、電波時計、符号信号取得方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
衛星から送信される符号信号を含む電波を受信する受信手段と、
受信した電波から前記符号信号を取得する取得手段と、
を備え、
前記取得手段は、
前記符号信号を変調している変調符号列の送信周期に応じた時間ごとに前記符号信号の符号種別を取得し、
取得された符号種別と、当該符号種別として出現が想定され得る照合データとを照合し、当該照合の結果に基づいて前記符号信号を取得する
ことを特徴とする衛星電波受信装置である。

本発明に従うと、負荷の増大を抑制しつつ、受信された衛星電波から符号信号を容易且つ短時間で取得することが出来るという効果がある。

本発明の実施形態の電子時計の機能構成を示すブロック図である。 ＧＰＳ衛星から送信されている航法メッセージについて説明する図である。 追尾部の構成を示すブロック図である。 ２０ｍｓ同期回路の構成を示すブロック図である。 レプリカコード生成部から出力される２０種類の符号列を示す図表である。 本実施形態の電子時計で実行される情報取得処理のフローチャートである。 衛星電波受信処理部で実行される情報受信処理のフローチャートである。 符号同期点確定処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の電波時計の実施形態である電子時計１の機能構成を示すブロック図である。

この電子時計１は、測位衛星（衛星）、少なくとも米国のＧＰＳ（Global Positioning System）に係る測位衛星（以下、ＧＰＳ衛星と記す）からの電波を受信して信号（符号信号）を復調し、日時情報を取得することが可能な電波時計である。
電子時計１は、ホストＣＰＵ４１（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ４２（Read Only Memory）と、ＲＡＭ４３（Random Access Memory）と、発振回路４４と、分周回路４５と、計時回路４６（計時手段）と、表示部４７（表示手段）と、表示ドライバ４８と、操作部４９と、電力供給部５０と、衛星電波受信装置としての衛星電波受信処理部６０と、アンテナＡＮなどを備える。

ホストＣＰＵ４１は、各種演算処理を行い、電子時計１の全体動作を統括制御する。ホストＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２から制御プログラムを読み出し、ＲＡＭ４３にロードして日時の表示や各種機能に係る演算制御や表示などの各種動作処理を行う。また、ホストＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部６０を動作させて測位衛星からの電波を受信させ、当該衛星電波受信処理部６０で受信内容に基づいて求められた日時情報や位置情報を取得する。

ＲＯＭ４２は、マスクＲＯＭや書き換え可能な不揮発性メモリなどであり、制御プログラムや初期設定データが記憶されている。制御プログラムの中には、測位衛星から各種情報を取得するための各種処理の制御に係るプログラム４２１が含まれる。

ＲＡＭ４３は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの揮発性のメモリであり、ホストＣＰＵ４１に作業用のメモリ空間を提供して一時データを記憶すると共に、各種設定データを記憶する。各種設定データには、電子時計１における日時の計数、表示に係る地方時設定、即ち、タイムゾーンに係るホーム都市設定や、夏時間の適用有無に係る設定が含まれる。ＲＡＭ４３に記憶される各種設定データの一部又は全部は、不揮発性メモリに記憶されても良い。

発振回路４４は、予め定められた所定の周波数信号を生成して出力する。この発振回路４４には、例えば、水晶発振器が用いられている。

分周回路４５は、発振回路４４から入力された周波数信号を計時回路４６やホストＣＰＵ４１が利用するクロック信号の周波数の信号に分周して出力する。この出力信号の周波数は、ホストＣＰＵ４１による設定に基づいて変更されることが可能であっても良い。

計時回路４６は、分周回路４５から入力された所定の周波数信号（クロック信号）の入力回数を計数して初期値に加算することで現在の日時を計数する。計時回路４６としては、ソフトウェア的にＲＡＭに記憶させる値を変化させるものであっても良いし、或いは、専用のカウンタ回路を備えていても良い。計時回路４６の計数する日時は、特には限られないが、所定のタイミングからの累積時間、ＵＴＣ日時（協定世界時）、又は予め設定されたホーム都市の日時（地方時）などのうち何れかである。また、この計時回路４６の計数する日時自体は、必ずしも年月日、時分秒の形式で保持される必要がない。分周回路４５から計時回路４６に入力されるクロック信号には、正確な時間経過とは若干のずれが含まれ得る。計時回路４６が計数する日時の１日当たりのずれの大きさ（歩度）は、動作環境、例えば温度によって変化するが、通常では、±０．５秒以内である。

表示部４７は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬ（Electro-Luminescent）ディスプレイなどの表示画面を備え、ドットマトリクス方式及びセグメント方式の何れか又はこれらの組み合わせにより日時や各種機能に係るデジタル表示動作を行う。
表示ドライバ４８は、表示画面の種別に応じた駆動信号をホストＣＰＵ４１からの制御信号に基づいて表示部４７に出力して、表示画面上に表示を行わせる。

操作部４９は、ユーザからの入力操作を受け付けて、当該入力操作に応じた電気信号を入力信号としてホストＣＰＵ４１に出力する。この操作部４９には、例えば、押しボタンスイッチやりゅうずスイッチが含まれる。
或いは、表示部４７の表示画面に重ねてタッチセンサが設けられ、当該タッチセンサによるユーザの接触動作に係る接触位置や接触態様の検出に応じた操作信号を出力するタッチパネルとして表示画面を機能させることで、表示部４７と操作部４９とが一体的に設けられても良い。

電力供給部５０は、バッテリを備え、電子時計１の動作に係る電力を所定の電圧で各部に供給する。電力供給部５０のバッテリとしては、ここでは、ソーラパネルと二次電池が用いられている。ソーラパネルは、入射した光により起電力を生じてホストＣＰＵ４１などの各部に電力供給を行うと共に、余剰電力が生じた場合には、当該電力を二次電池に蓄電する。一方、ソーラパネルへの外部からの入射光量により発電可能な電力が消費電力に対して不足している場合には、二次電池から各部に電力が供給される。或いは、バッテリとしてボタン型乾電池などの一次電池が用いられても良い。

衛星電波受信処理部６０は、アンテナＡＮを介して測位衛星から送信される符号化された信号（符号信号）を含む電波に同調して、当該符号信号をスペクトラム拡散しているＣ／Ａコード（疑似ランダム符号列）及びその位相を同定し、信号を捕捉する。衛星電波受信処理部６０は、当該捕捉された符号信号を復調、符号列を同定して必要な処理を行い、所望の情報を取得する。衛星電波受信処理部６０は、ＬＮＡ６１（低雑音増幅器）と、ＢＰＦ６２（狭帯域フィルタ）と、ＲＦ部６３と、ベースバンド部６４（取得手段）と、発振回路６５などを備える。

ＲＦ部６３は、受信された電波信号（ＲＦ信号）を中間周波数帯の信号（ＩＦ信号）に変換して所定のサンプリング周波数でデジタル変換する。アンテナＡＮで受信された所定の周波数帯、ここでは、例えば、ＧＰＳ衛星からのＬ１帯（１．５７５４２ＧＨｚ）のＲＦ信号は、高利得のＬＮＡ６１で増幅され、ＳＡＷフィルタ（表面弾性波フィルタ）などのＢＰＦ６２で受信目標の周波数幅のみが選択的に通過されて、ＲＦ部６３に入力される。ＬＮＡ６１、ＢＰＦ６２及びＲＦ部６３が衛星電波受信処理部６０のフロントエンド６０ａ（受信手段）をなす。

ＲＦ部６３は、ミキサ６３１と、ＬＰＦ６３２（低域通過フィルタ）と、ＡＤＣ６３３（アナログデジタル変換器）と、分周回路６３４などを備える。
分周回路６３４は、局部発振器として動作し、発振回路６５から入力された所定周波数のクロック信号を適切な周波数の信号に分周してミキサ６３１に入力させる。

ミキサ６３１は、ＢＰＦ６２から入力されたＲＦ信号と分周回路６３４から入力された分周後のクロック信号とを混合してＲＦ信号をＩＦ信号に変換する。
ＬＰＦ６３２は、ＩＦ信号のうち受信対象の周波数信号に対応した範囲の信号を選択的に通過させる。測位衛星からの電波は、当該測位衛星と受信位置との相対速度によりドップラー効果で受信周波数がシフトするので、受信周波数は、送信周波数（Ｌ１帯）に対して想定されるシフト量の範囲で変更可能となっている。

ＡＤＣ６３３は、ＬＰＦ６３２を通過した信号を所定のサンプリング周波数でデジタル離散値に変換する。ここでは、ＡＤＣ６３３は、ＩＦ信号の周波数に応じた周波数（即ち、Ｃ／Ａコードの各符号（チップ）の送信周波数（１０２３ｋＨｚ））以上のサンプリング周波数でデジタル離散値として取得してベースバンド部６４の捕捉部６４１又は追尾部６４２に出力する。

ベースバンド部６４は、デジタル離散値化されたＩＦ信号データを処理して所望の情報を取得、算出する。
ベースバンド部６４は、捕捉部６４１（捕捉手段）と、追尾部６４２（符号種別判別手段、符号同期検出手段、符号同定手段）と、Ｃ／Ａコード生成部６４３と、分周回路６４４と、モジュールＣＰＵ６４５と、記憶部６４６（記憶手段）などを備える。

モジュールＣＰＵ６４５は、ホストＣＰＵ４１からの制御信号や設定データの入力に応じて衛星電波受信処理部６０の動作を制御する。モジュールＣＰＵ６４５は、記憶部６４６から必要なプログラムや設定データを読み出して、ＲＦ部６３及びベースバンド部６４の各部を動作させ、受信された各測位衛星からの電波を復調（逆スペクトラム拡散及び各符号の同定）させて日時情報や位置情報を取得する。このモジュールＣＰＵ６４５は、復調された符号信号を復号して所望の情報を取得する他、復号せずに、復調された符号列を航法メッセージのフォーマットに従って予め設定された比較照合用の符号列と比較照合して一致検出することで受信内容及びそのタイミングの同定を行うことが出来る。

記憶部６４６は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの各種不揮発性メモリと、ＲＡＭとを有する。記憶部６４６の不揮発性メモリには、測位や日時情報の取得に係る各種プログラム６４６ａ、設定データや、測位及び日時情報取得の履歴を記憶する。不揮発性メモリに記憶されるデータには、各測位衛星の精密軌道情報（エフェメリス）、予測軌道情報（アルマナック）、前回の測位日時及び位置や、符号の同定に係る検定に用いられるＢＥＲ記憶部６４６ｂ（Bit error rate；符号誤り率；誤同定発生率）が含まれる。ここでは、ＢＥＲ記憶部６４６ｂには、衛星電波の複数段階の受信強度と各々対応付けられた符号誤り率のデータ（受信強度と符号誤り率の対応関係）が記憶されている。また、ＲＡＭは、衛星電波受信処理部６０におけるモジュールＣＰＵ６４５に作業用のメモリ空間を提供し、各種一時データを記憶する。

捕捉部６４１は、ＲＦ部６３から入力されたＩＦ信号のデジタル離散値に対して各測位衛星の各位相でのＣ／Ａコードとの間で各々相関値を算出してそのピークを検出することで、受信されている測位衛星の種別、即ち、Ｃ／Ａコードと当該Ｃ／Ａコードの位相とを同定する。この捕捉動作には、例えば、マッチドフィルタが用いられ、複数の測位衛星のＣ／Ａコードに対して同時並列的に相関値の算出がなされる。

追尾部６４２は、同定された測位衛星のＣ／Ａコードとその位相とを維持して、当該測位衛星からの航法メッセージに係る符号信号を継続的に取得する。追尾部６４２は、受信信号におけるＣ／Ａコードの位相とＣ／Ａコード生成部６４３から入力されるＣ／Ａコードの位相との差分情報を取得してフィードバックを行い、位相ずれを微調整しながら受信電波を逆スペクトラム拡散、復調して各符号（メッセージ符号）を同定する。追尾部６４２の各構成は、並列に処理可能とする測位衛星の数に応じて複数並列に設けられる。この追尾部６４２の構成については、後に詳述する。

Ｃ／Ａコード生成部６４３は、受信対象となり得る測位衛星のＣ／Ａコードのチップ配列情報を予め保持しており、受信候補となる測位衛星、又は同定された測位衛星のＣ／Ａコードを順次生成して適切な速さで捕捉部６４１及び追尾部６４２の何れかに選択的に出力する。Ｃ／Ａコード生成部６４３は、捕捉部６４１及び追尾部６４２に対して、複数の測位衛星に係るＣ／Ａコードを同時に生成して並列的に出力させることが可能である。また、追尾部６４２に出力されるＣ／Ａコードは、後述するように、追尾部６４２からの制御信号に従って位相が変更され得る。

分周回路６４４は、ベースバンド部６４の各部に所定のクロック信号を供給する。分周回路６４４の生成するクロック信号は、例えば、追尾部６４２に入力されたＩＦ信号をＩＱ分離したＩ相信号（In-phase）及びＱ相信号（Quadrature-phase）を生成するのに用いられる。
ベースバンド部６４の各部、特に、捕捉部６４１及び追尾部６４２は、専用のハードウェア構成（プロセッサ）を備えることで効率良く処理が行われるが、プロセッサとしてのＣＰＵがソフトウェア制御により各部の機能動作の一部又は全部を行っても良い。

この衛星電波受信処理部６０は、電力供給部５０から直接電力が供給され、そのオンオフがホストＣＰＵ４１の制御信号により切り替えられる。即ち、衛星電波受信処理部６０は、測位衛星からの電波受信及び日時取得や測位に係る算出動作が行われている期間以外には、常時動作しているホストＣＰＵ４１などとは別個に電力供給が遮断される。

次に、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージのフォーマットについて説明する。
ＧＮＳＳでは、複数の測位衛星を複数の軌道上に分散配置させ、観測地点から同時に複数の異なる測位衛星の送信電波を受信可能とすることで、当該受信可能な測位衛星から送信されている当該測位衛星の現在位置に係る情報や日時情報を４機以上の測位衛星（地表面であるとの仮定の上では３機）から取得して、これらの取得データと、取得タイミングのずれ、即ち、各測位衛星からの伝播時間（距離）の差と、を用いることにより三次元空間における位置座標及び日時を決定することが出来る。また、１機の測位衛星からの日時情報が取得されるだけであっても、当該測位衛星からの伝播時間の誤差範囲（１００ｍｓｅｃ未満程度）で現在日時を取得することが出来る。

測位衛星では、日時に係る情報と、衛星の位置に係る情報と、衛星の健康状態などのステータス情報などを示す二値符号の配列（航法メッセージ）が生成され、この航法メッセージが測位衛星ごとに固有のＣ／Ａコード（疑似ランダムノイズ）により位相変調（ＢＰＳＫ）されることでスペクトラム拡散されて送信されている。これらの符号信号のフォーマット（航法メッセージのフォーマット）は、測位システムごとに定められている。

図２は、ＧＰＳ衛星から送信されている航法メッセージについて説明する図である。
ＧＰＳでは、各ＧＰＳ衛星からそれぞれ３０秒単位のフレームデータが合計２５ページ送信されることで、１２．５分周期で全てのデータが出力されている。ＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星ごとに固有のＣ／Ａコードが用いられており、このＣ／Ａコードは、１．０２３ＭＨｚで符号（チップ）が１０２３個配列されて１ｍｓｅｃ周期（送信周期）で繰り返されている。航法メッセージをなす符号列の各符号（メッセージ符号）の送信時間は、２０ｍｓｅｃ、即ち、Ｃ／Ａコードの２０周期分の長さであり、メッセージ符号の先頭タイミングは、Ｃ／Ａコードの送信周期の先頭のタイミングと同期している。

このメッセージ符号３０個が配列されて０．６秒のワード（ＷＯＲＤ）が構成され、ＷＯＲＤ１０個により６秒周期のサブフレームが構成される。そして、５サブフレームのデータが１フレーム分のデータとなる。各サブフレームの先頭、即ち、１ワード目の先頭には、固定された符号列であるプリアンブルを含むＴＬＭ（テレメトリワード）が含まれ、符号列の同期に用いられ得る。また、２ワード目には、日時情報を含むＨＯＷ（ハンドオーバワード）が含まれ、日時情報の取得に用いられる。２番目以降のサブフレームには、測位衛星の軌道情報が含まれ、現在位置の特定（測位）を行う場合にはこれらの情報が用いられる。

次に、本実施形態の電子時計１において受信された衛星電波から航法メッセージを得るための構成について説明する。
図３は、追尾部６４２の構成を示すブロック図である。
追尾部６４２は、ＩＱ変換部６４２１と、位相制御部６４２２と、符号出力部６４２３などを備える。

ＩＱ変換部６４２１は、ＩＦ信号をＩ相信号及びＱ相信号に分離して出力する。ＩＱ変換部６４２１は、２つのミキサ６４２１ａ、６４２１ｂと、９０度移相器６４２１ｃと、ＮＣＯ６４２１ｄ（数値制御発振器）などを有する。ＡＤＣ６３３のサンプリング周波数で取得され、入力されたＩＦ信号には、分周回路６４４から入力されたＩＦ周波数のクロック信号に応じてＮＣＯ６４２１ｄから出力される正弦波信号をミキサ６４２１ａで混合することでＩ相信号を生成して出力する。また、ＩＱ変換部６４２１は、ＮＣＯ６４２１ｄから出力される正弦波信号を９０度移相器６４２１ｃで移相させて余弦波信号とした後にミキサ６４２１ｂでＩＦ信号と混合することで、Ｑ相信号を生成して出力する。

位相制御部６４２２は、入力されたＩ相信号及びＱ相信号に対し、同定されている位相のＣ／Ａコード（チップ）とその前後に所定間隔（例えば、±０．５チップ）ずれた位相のチップとをそれぞれ用い、これら３つの位相のＣ／ＡコードとＩ相信号及びＱ相信号との相関値を算出することで位相ずれを検出してフィードバックする。
位相制御部６４２２は、Ｉ相信号に対する３つのミキサ６４２２ａ〜６４２２ｃと、これらに各々対応するＬＰＦ６４２２ｄ〜６４２２ｆと、Ｑ相信号に対する３つのミキサ６４２２ｇ〜６４２２ｉと、これらに各々対応するＬＰＦ６４２２ｊ〜６４２２ｌと、３ｂｉｔシフトレジスタ６４２２ｍと、ループフィルタ６４２２ｎと、差分算出部６４２２ｏなどを有する。

捕捉された測位衛星のＣ／Ａコードは、Ｃ／Ａコード生成部６４３により生成されて、同定されている位相に対して上記所定間隔前の位相となるタイミングで３ｂｉｔシフトレジスタ６４２２ｍに１ビットずつ順次入力される。入力された符号データは、この所定間隔で２ビット目の位置に移動され、更に、３ビット目の位置に移動される。即ち、これら３ｂｉｔシフトレジスタ６４２２ｍに記憶される３ビットの符号は、それぞれ、同定されている位相の所定間隔前の時間における符号（Early Phase）、同定されている位相の符号（Punctual Phase）、及び同定されている位相の所定間隔後の時間における符号（Late Phase）の３つである。

これらの３つの符号は、それぞれ、ミキサ６４２２ａ〜６４２２ｃでＩ相信号と混合され、また、ミキサ６４２２ｇ〜６４２２ｉでＱ相信号と混合される。ミキサ６４２２ａ〜６４２２ｃの出力信号は、各々ＬＰＦ６４２２ｄ〜６４２２ｆに入力されて、Ｃ／Ａコードの１周期分に対応する約１ｍｓの平均値（コード平均値）に変換される。また、ミキサ６４２２ｇ〜６４２２ｉの出力信号は、各々ＬＰＦ６４２２ｊ〜６４２２ｌに入力されて、同様に、約１ｍｓの平均値に変換される。なお、平均値ではなく加算値を求める構成であっても良い。

３つのチップのうち進んだ位相（Early Phase）のものとＩＦ信号とが混合されるミキサ６４２２ａ、６４２２ｇの出力信号のコード長平均値である信号ＩＥ、ＱＥ、及び、遅れた位相（Late Phase）のものとＩＦ信号とが混合されるミキサ６４２２ｃ、６４２２ｉの出力信号のコード長平均値である信号ＩＬ、ＱＬとは、それぞれ、差分算出部６４２２ｏに入力される。Ｃ／Ａコードは、位相が等しい場合に自己相関が最大（相関係数が「１」）となり、位相がずれると急激に相関が低下して相関係数が「０」に近づく。測位衛星からの電波は、測位衛星と受信位置との相対距離に応じて伝播時間が変化するので、これに伴って位相のずれが生じる。この位相制御部６４２２では、進んだ位相の信号に係る相関値を示す値（ＩＥ^２＋ＱＥ^２）と遅れた位相の信号に係る相関値を示す値（ＩＬ^２＋ＱＬ^２）との差分を算出することで、比較された３つのチップの位相に対する実際のＩＦ信号の僅かな位相ずれとその向きが検出される。

差分算出部６４２２ｏの算出結果は、ループフィルタ６４２２ｎを介してＣ／Ａコード生成部６４３にフィードバックされて、当該Ｃ／Ａコード生成部６４３から３ｂｉｔシフトレジスタ６４２２ｍへの各符号データの出力タイミングが微調整される。

３ｂｉｔシフトレジスタ６４２２ｍから出力される３つの符号のうち、中央の位相（Punctual Phase）のものとＩ相信号とが混合されるミキサ６４２２ｂの出力信号の時間平均値である信号ＩＰと、Ｑ相信号とが混合されるミキサ６４２２ｈの出力信号の時間平均値である信号ＱＰとは、符号出力部６４２３に出力される。

符号出力部６４２３は、符号算出部６４２３ａと、２０ｍｓ同期回路６４２３ｂとを有する。
符号算出部６４２３ａは、入力された信号ＩＰと信号ＱＰとを用いて逆スペクトラム拡散されて得られた元の航法メッセージの符号種別を１ｍｓｅｃ単位（Ｃ／Ａコードの送信周期に応じた時間ごと）で算出する。算出された受信符号は、２０ｍｓ同期回路６４２３ｂに出力されて、更に、モジュールＣＰＵ６４５に出力される。また、２０ｍｓ同期回路６４２３ｂでは、この符号種別の配列に基づいてメッセージ符号の長さである２０ｍｓｅｃの同期点（即ち、各符号の先頭タイミング）が検出される。この１ｍｓｅｃ単位の先頭タイミング（チップ同期点）は、Ｃ／Ａコード生成部６４３から３ｂｉｔシフトレジスタ６４２２ｍにレプリカ符号列の符号が出力されるタイミングと同期して定められる。

図４は、２０ｍｓ同期回路６４２３ｂの構成を示すブロック図である。
２０ｍｓ同期回路６４２３ｂは、データ取得部６８１と、レプリカコード生成部６８２と、排他論理和算出部６８３と、照合結果保存部６８４と、一致タイミング抽出部６８５と、基準値設定部６８６と、検定部６８７などを備える。

データ取得部６８１は、符号算出部６４２３ａから入力された１ｍｓｅｃ単位の符号種別データをモジュールＣＰＵ６４５及び排他論理和算出部６８３に出力する。

レプリカコード生成部６８２は、航法メッセージにおける２０ｍｓｅｃ同期点を同定するための１ｍｓｅｃ単位のレプリカ符号の配列（レプリカ符号列ｒ）を生成して排他論理和算出部６８３に出力する。
図５は、レプリカコード生成部６８２から出力される２０種類の符号列を示す図表である。

航法メッセージの各符号は、２０ｍｓｅｃ長であるので、１ｍｓｅｃ周期のＣ／Ａコード２０周期分、即ち、１ｍｓｅｃ単位の符号種別データ２０個ごとに符号の切り替わりが生じ得る。この２０ｍｓ同期回路６４２３ｂでは、２０個のレプリカ符号間の互いに異なる位置（符号間位置）で符号が「１」（所定の一方の符号種別）から「０」（他方の符号種別）に切り替わる（先頭で切り替わる、即ち、全て「０」となるものを含む）２０通りのレプリカ符号列ｒ（０）〜ｒ（１９）（複数の照合配列）を、実際に同定された１ｍｓｅｃ単位の符号種別の配列と照合される対象とする。なお、レプリカコード生成部６８２は、これらのレプリカ符号列ｒ（０）〜ｒ（１９）のデータを全てテーブルとして予め保持する必要はなく、適切に出力が可能であれば良い。

排他論理和算出部６８３は、入力された１ｍｓｅｃ単位の符号種別と、レプリカコード生成部６８２から入力された各レプリカ符号列のレプリカ符号との排他論理和を算出して算出結果、即ち、一致不一致を示す値を照合結果保存部６８４に出力する。

照合結果保存部６８４は、排他論理和算出部６８３から出力されたレプリカ符号列ｒ（０）〜ｒ（１９）の各符号と入力符号との一致不一致を示す値をレプリカ符号列ｒ（０）〜ｒ（１９）ごとに各々積算して照合結果積算値Ｅ（ｉ）（ｉ＝０〜１９）として保持する。照合結果積算値Ｅ（ｉ）は、２０回の照合で２０回一致すれば「２０」（完全一致）となり、一度も一致しなければ「０」（完全不一致）となる。上述のように、レプリカ符号列ｒ（０）〜ｒ（１９）は、符号種別が「１」から「０」に変化する場合の変化パターンのみを示しているので、レプリカ符号列ｒの「１」から「０」への変化タイミングと同時に１ｍｓｅｃ単位の符号種別が「０」から「１」に変化する場合には、２０個の符号が全て不一致（完全不一致）となる。即ち、全ての入力符号の符号種別が正確に判別され、且つ２０ｍｓｅｃ同期点で符号が変化する場合には、当該２０ｍｓｅｃ同期点と一致するレプリカ符号列に対応する照合結果積算値が２０ｍｓｅｃ間で「２０」又は「０」となり、２０ｍｓｅｃ同期点から１ｍｓｅｃずれるごとに照合結果積算値Ｅ（ｉ）が１つずつ２０から減少、又は０から増加していくことになる。なお、隣接符号が変化しない場合、これらの隣接符号間の切り替わりタイミングを含む２０ｍｓｅｃ間では、照合結果積算値Ｅ（１９）が完全一致又は不完全一致となる。

また、照合結果保存部６８４は、適合度数Ｆ（ｉ）（ｉ＝０〜１９）（適合合致度）を保持する。適合度数Ｆ（ｉ）は、２０回の照合ごとにＥ（ｉ）の値が換算されて積算される値であり、完全一致と完全不一致とを同等に扱った適合の度合を示す指標である。適合度数Ｆ（ｉ）は、以下の数式（１）により求められる。
Ｆ（ｉ）＝Σｍ｜Ｎ−２×Ｅ（ｉ）｜ … （１）
ここで、Σｍは、２０ｍｓｅｃ周期数ｍについての和を示す。
即ち、適合度数Ｆ（ｉ）は、完全一致及び不完全一致の何れの場合でも最大となり、一致数と不一致数とが等しい場合に最小となる。これにより、符号種別が「０」から「１」に変化する周期と、符号種別が「１」から「０」に変化する周期との合致の度合を区分せずに容易に複数周期分重ね合わせて（合算して）評価することが可能となる。

一致タイミング抽出部６８５は、照合結果保存部６８４に保持された各レプリカ符号列ｒ（０）〜ｒ（１９）と入力符号との照合結果に応じて一致タイミング候補となるレプリカ符号列を判別し、当該一致タイミング候補の情報を検定部６８７に出力すると共に、レプリカ符号列における符号切り替わりタイミング情報（タイミングデータ）をモジュールＣＰＵ６４５に出力する。

検定部６８７は、一致タイミング候補の情報に基づいて当該一致タイミングが正しいと判断できるか否かの検定を行い、検定結果をモジュールＣＰＵ６４５に出力する。
基準値設定部６８６は、検定部６８７における一致タイミングの検定に係る基準値を設定して当該検定部６８７に出力する。
なお、一致タイミング抽出部６８５、基準値設定部６８６及び検定部６８７は、各々専用のハードウェア構成（プロセッサ）で構成されていても良いし、その一部又は全部の機能がプロセッサとしてのＣＰＵ及びＲＡＭなどを用いたプログラムによるソフトウェア制御で実現されても良い。このＣＰＵ及びＲＡＭは、２０ｍｓ同期回路６４２３ｂ専用のものであっても良いし、モジュールＣＰＵ６４５であっても良い。

次に、電子時計１における衛星電波の受信による情報取得動作について説明する。
本実施形態の電子時計１では、ホストＣＰＵ４１の命令により衛星電波受信処理部６０が起動され、取得対象とされる情報の種別、即ち、現在の日時や位置の情報などが適宜設定される。衛星電波受信処理部６０は、衛星電波の受信を開始し、設定された取得対象の情報の種別に応じた測位衛星からの電波を受信して必要な演算処理を行い、当該取得対象の情報を取得してホストＣＰＵ４１に送信する。

図６は、本実施形態の電子時計１で実行される情報取得処理のホストＣＰＵ４１による制御手順を示すフローチャートである。

この情報取得処理は、ユーザの操作部４９への所定の入力操作や、所定の開始条件、例えば１日に一回且つ図示略の光センサによる基準値以上の入射光の検出などに応じて起動される。

情報取得処理が開始されると、ホストＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部６０を起動させ（ステップＳ１０１）、取得対象情報の設定をモジュールＣＰＵ６４５に送信する（ステップＳ１０２）。それから、ホストＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部６０（モジュールＣＰＵ６４５）からの取得情報送信を待ち受ける。

ホストＣＰＵ４１は、モジュールＣＰＵ６４５からの送信データを受信し、取得対象の情報を取得し、当該情報に応じた動作を各部に行わせる（ステップＳ１０３）。この動作としては、例えば、表示部４７への結果の表示動作、或いは、ＲＡＭ４３や計時回路４６などのデータの更新動作などが挙げられる。

ホストＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部６０の動作を停止させると共に（ステップＳ１０４）、受信履歴を更新してＲＡＭ４３に記憶させる（ステップＳ１０５）。そして、ホストＣＰＵ４１は、情報取得処理を終了する。

図７は、電子時計１の衛星電波受信処理部６０で実行される情報受信処理の処理手順を示すフローチャートである。
この情報受信処理は、上述の情報取得処理で衛星電波受信処理部６０が起動されると自動的に立ち上げられる。

情報受信処理が開始されると、モジュールＣＰＵ６４５は、初期設定及び起動チェックを行う（ステップＳ２０１）。この初期設定には、ホストＣＰＵ４１から取得された受信対象情報の設定を含む。また、このとき、上述のカウント数Ｎ、照合結果積算値Ｅ（ｉ）及び適合度数Ｆ（ｉ）がそれぞれ「０」に初期化される。モジュールＣＰＵ６４５は、測位衛星（ここでは、ＧＰＳ衛星）からの電波受信を開始する（ステップＳ２０２）。

モジュールＣＰＵ６４５は、捕捉部６４１において各ＧＰＳ衛星のＣ／Ａコードとして知られているチップ配列（レプリカコード）と、受信されたＣ／Ａコードの各チップデータとを各受信周波数で照合する捕捉動作を行わせる（ステップＳ２０３）。捕捉部６４１では、レプリカコードと受信データの各チップとの相関を算出し、相関値が高くなるＣ／Ａコード及び位相を何れかの周波数で同定することで受信された測位衛星からの電波信号を捕捉する。このとき、捕捉部６４１は、複数の所定数の測位衛星に対して同時並列的にレプリカコードとの相関算出を行うことが可能である。

初期設定で設定された受信対象数以上の測位衛星からの電波が捕捉されると、モジュールＣＰＵ６４５は、捕捉部６４１により捕捉された各測位衛星の電波を追尾部６４２に追尾させる動作を開始させる（ステップＳ２０４）。追尾部６４２は、Ｃ／Ａコードの位相を適切に維持しながら１ｍｓｅｃ周期で信号の符号種別の判定を行い、また、各測位衛星の信号中における各符号の先頭タイミング（符号同期点）を確定する符号同期点確定処理を実行する（ステップＳ２０５）。この符号同期点確定処理については後述する。

符号同期点が確定されると、モジュールＣＰＵ６４５は、追尾部６４２により追尾されている各測位衛星から送信された２０ｍｓｅｃ単位のメッセージ符号の配列（符号列）を取得する（ステップＳ２０６）。モジュールＣＰＵ６４５は、１ｍｓｅｃごとに得られる符号種別を符号同期点から２０個ずつ用いて各符号を同定していく。

モジュールＣＰＵ６４５は、当該取得された符号列を復号し、取得対象の情報を取得する（ステップＳ２０７）。或いは、モジュールＣＰＵ６４５は、取得された符号列と、予め受信されるものと想定された符号列とを照合して一致を確認することで、当該想定符号列の内容と一致が確認されたタイミングとに応じて取得対象の情報を得ても良い。

モジュールＣＰＵ６４５は、取得された取得対象情報をホストＣＰＵ４１に出力し（ステップＳ２０８）、上述のステップＳ１０４による命令に従って測位衛星からの電波受信を終了する（ステップＳ２０９）。そして、モジュールＣＰＵ６４５は、情報受信処理を終了する。その後、衛星電波受信処理部６０は、上述のステップＳ１０５の処理に従って電力供給が遮断されて動作を停止する。

次に、上述のステップＳ２０５の処理で呼び出される符号同期点確定処理の動作内容について説明する。
上述のように、ＧＰＳ衛星から送信される信号（航法メッセージ）は、２０ｍｓｅｃ長、即ち、Ｃ／Ａコード２０周期分の長さのメッセージ符号が配列されたものである。従って、Ｃ／Ａコードの受信周期に同期して１ｍｓｅｃごと（１ｋＨｚ）に符号種別が同定される場合、当該同定された符号種別は２０個ごとに変化し得ることになり、当該符号の同定には、変化し得るタイミングを定める必要がある。本実施形態の電子時計１では、電波受信強度が低く、符号種別の誤同定が若干想定される状態を考慮して、電子時計１に要求される精度に応じて確率的に正しいといえる先頭タイミングの同定を行う。

図８は、符号同期点確定処理の処理手順を示すフローチャートである。
符号出力部６４２３において、符号算出部６４２３ａは、１ｍｓｅｃごとに符号種別を同定して、排他論理和算出部６８３に出力する。また、一致タイミング抽出部６８５（又は２０ｍｓ同期回路６４２３ｂのＣＰＵ若しくはモジュールＣＰＵ６４５）は、当該排他論理和算出部６８３の出力と各レプリカ符号列ｒ（ｉ）との照合結果（排他論理和）が得られるごとに、当該照合結果の値を照合結果保存部６８４の照合結果積算値Ｅ（ｉ）に積算して更新し、これら照合結果積算値Ｅ（ｉ）が全て更新されるごとに、カウント数Ｎに１を加算する（ステップＳ８０１）。

一致タイミング抽出部６８５は、カウント数Ｎが２０であるか否かを判別する（ステップＳ８０２）。一致タイミング抽出部６８５は、カウント数Ｎが２０ではないと判別された場合には（ステップＳ８０２で“ＮＯ”）、処理をステップＳ８０１に戻す。

カウント数Ｎが２０であると判別された場合には（ステップＳ８０２で“ＹＥＳ”）、一致タイミング抽出部６８５は、照合結果保存部６８４の照合結果積算値Ｅ（ｉ）を適合度数Ｆ（ｉ）への加算値に変換し、照合結果保存部６８４に記憶されている適合度数Ｆ（ｉ）に当該加算値を加える。また、一致タイミング抽出部６８５は、照合結果積算値Ｅ（ｉ）及びカウント数Ｎを初期化して「０」に戻し、２０ｍｓｅｃ周期数ｍに１を加算する（ステップＳ８０３）。

一致タイミング抽出部６８５は、算出されている適合度数Ｆ（ｉ）のうち最も大きい値ｍａｘ１（Ｆ（ｉ））を最大適合値Ｆｍ１として抽出し、２番目に大きい値ｍａｘ２（Ｆ（ｉ））を次点適合値Ｆｍ２として抽出する（ステップＳ８０４）。また、一致タイミング抽出部６８５は、最大適合値Ｆｍ１及び次点適合値Ｆｍ２を対応する最大照合結果積算値Ｅｍ１＝（ｍ×Ｎ−Ｆｍ１）／２、及び次点照合結果積算値Ｅｍ２＝（ｍ×Ｎ−Ｆｍ２）／２にそれぞれ戻し、カウント数Ｎ、２０ｍｓｅｃ周期数ｍと共に検定部６８７に出力する（ステップＳ８０５）。ここで得られる最大照合結果積算値Ｅｍ１及び次点照合結果積算値Ｅｍ２は、元の照合結果積算値Ｅ（ｉ）によらず、Ｅｍ１、Ｅｍ２≧ｍ×Ｎ／２となる。これにより、最大適合値Ｆｍ１に対応するレプリカ符号列ｒにおける符号の切り替わりタイミングが各符号の先頭タイミングの候補となる。

検定部６８７は、最大照合結果積算値Ｅｍ１及び次点照合結果積算値Ｅｍ２が入力されると、符号誤り率ε（ＢＥＲ）を取得する（ステップＳ８０６）。符号誤り率εは、ここでは、上述のように、衛星電波の受信強度に応じた値として定義されて記憶部６４６のＢＥＲ記憶部６４６ｂに記憶されており、検定部６８７は、ＢＥＲ記憶部６４６ｂを参照する（又は、モジュールＣＰＵ６４５を介して取得させる）ことで、受信している測位衛星からの電波受信強度に応じた符号誤り率εを取得する。対応する電波受信強度に係るデータが無い場合には、上下に両隣の電波受信強度と符号誤り率εとを用いて所定の関数、例えば、直線で補間することで符号誤り率εが求められる。或いは、ＢＥＲ記憶部６４６ｂに記憶されている中で実際の受信強度に最も近い電波受信強度に対応する符号誤り率や、得られた受信強度より低い側で最も近い電波受信強度に対応する符号誤り率をそのまま用いても良い。

検定部６８７は、最大照合結果積算値Ｅｍ１の出現確率Ｐ１（第１不適合出現確率）と、次点照合結果積算値Ｅｍ２の出現確率Ｐ２（第２不適合出現確率）との比（確率比Ｐｄ）を算出する（ステップＳ８０７）。出現確率Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ、以下の数式（２）、（３）であり、確率比Ｐｄは、数式（４）で示される。
Ｐ１＝（１−ε）^{ｍ・Ｎ−Ｅｍ１}・ε^Ｅｍ１・_ｍ・ＮＣ_Ｅｍ１ … （２）
Ｐ２＝（１−ε）^{ｍ・Ｎ−Ｅｍ２}・ε^Ｅｍ２・_ｍ・ＮＣ_Ｅｍ２ … （３）
Ｐｄ＝Ｐ１／Ｐ２ … （４）

この確率比Ｐｄは、即ち、正しい符号の先頭タイミングが次点照合結果積算値Ｅｍ２に対応するレプリカ符号列ｒ（次点適合照合配列）における符号の切り替わりタイミングであった場合に、符号の誤同定により誤って異なった位置、即ち、最大照合結果積算値Ｅｍ１に対応するレプリカ符号列ｒにおける符号の切り替わりタイミングであると同定する確率を示している。即ち、この確率比Ｐｄが低いほど、最大照合結果積算値Ｅｍ１に対応するレプリカ符号列ｒにおける符号の切り替わりタイミングが正しい符号の先頭タイミングである確率が高くなる。

ここでは、検定部６８７は、計算処理量を低減するために、出現確率Ｐ１、Ｐ２を各々個別に計算してから確率比Ｐｄを求めるのではなく、上述の確率比Ｐｄの数式を展開して得られる数式により当該確率比Ｐｄを直接計算することとして良い。また、確率比Ｐｄは、必ずしも厳密に求められる必要はなく、精度が大きく低下しない範囲において適宜近似式を用いて計算されても良い。近似としては、例えば、直線近似が用いられる。或いは、ここでは、二項分布である出現確率Ｐ１、Ｐ２に対応してスターリングの近似が好ましく用いられる。検定部６８７は、予め確率比Ｐｄを符号誤り率ε、最大照合結果積算値Ｅｍ１、次点照合結果積算値Ｅｍ２及びカウント数Ｎをパラメータとした簡易式で算出可能としておき、これらのパラメータが取得され場合に、当該パラメータを代入して確率比Ｐｄを求める。

検定部６８７は、基準値設定部６８６から確率比Ｐｄに対する基準値を取得し、求められた確率比Ｐｄが当該基準値以下であるか（所定の適合条件を満たすか）否かを判別する（ステップＳ８０８）。基準値は、電子時計１に要求される正確性などによって適宜設定され得るが、固定値であっても良く、この場合には、予め符号同期点確定処理のプログラム内に組み込まれ、基準値設定部６８６を有しなくても良い。固定値としては、例えば、１０^−８などが用いられる。この検定部６８７による処理が、例えば、１日一回であれば、この固定値により各符号の先頭タイミングの同定を誤る頻度は、１０^８日に１回、即ち、約２７万年に１回となり、製品寿命上ほぼ無視可能となる。
なお、上述のように、符号の変化がない場合には、レプリカ符号列ｒ（１９）と見かけ上一致するので、確率及び確率比Ｐｄの計算に影響を与え得る。従って、隣接する周期で得られるレプリカ符号列ｒ（１９）との照合結果積算値Ｅ（１９）との関係や、隣接する周期における最大照合結果積算値Ｅｍ１や次点照合結果積算値Ｅｍ２に対応するレプリカ符号列との関係に応じて、適合度数Ｆ（ｉ）に加算させるのを止めたり、或いは、レプリカ符号列ｒ（１９）と合致すると見込まれる場合には、他の完全一致による従来の方法を併用したりするなどとしても良い。

基準値以下ではないと判別された場合には（ステップＳ８０８で“ＮＯ”）、検定部６８７の処理は、ステップＳ８０９に移行する。検定部６８７は、処理を一致タイミング抽出部６８５に戻し、一致タイミング抽出部６８５は、カウント数Ｎの計数を開始してから所定の上限時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ８０９）。上限時間が経過していないと判別された場合には（ステップＳ８０９で“ＮＯ”）、一致タイミング抽出部６８５の処理がステップＳ８０１に戻される。上限時間が経過したと判別された場合には（ステップＳ８０９で“ＹＥＳ”）、一致タイミング抽出部６８５は、符号同期点の確定に失敗したものとしてエラー終了し、検定結果をモジュールＣＰＵ６４５に出力する（ステップＳ８１２）。そして、符号同期点確定処理を終了して処理を情報受信処理に戻す。

ステップＳ８０８の判別処理で、求められた確率比Ｐｄが基準値以下であると判別された場合には（ステップＳ８０８で“ＹＥＳ”）、検定部６８７は、最大照合結果積算値Ｅｍ１に対応するレプリカ符号列（最大適合照合配列）における符号の切り替わりタイミング（最大適合タイミング）に符号同期点を決定（確定）し（ステップＳ８１１）、検定結果をモジュールＣＰＵ６４５に出力すると共に、符号同期点確定処理を終了して処理を情報受信処理に戻す。

以上のように、本実施形態の電子時計１が備える衛星電波受信処理部６０は、測位衛星から送信される符号化された信号を含む電波を受信するフロントエンド６０ａと、受信した電波から前記符号信号を取得するベースバンド部６４と、を備え、ベースバンド部６４は、符号信号をスペクトラム拡散している疑似ランダム符号列及びその送信周期内の位相を同定する捕捉手段としての捕捉部６４１と、疑似ランダム符号列の送信周期に応じた時間ごとの符号信号の符号種別を同定する符号算出部６４２３ａ（及びＩＱ変換部６４２１、位相制御部６４２２）と、同定された符号種別の配列と、当該符号種別の配列として出現が想定され得る複数のレプリカ符号列ｒ（ｉ）とを照合して、当該照合の結果が所定の条件を満たすレプリカ符号列ｒ（ｉ）に応じて符号信号における各符号の先頭タイミングを同定する２０ｍｓ同期回路６４２３ｂと、同定した当該先頭タイミングに同期して各符号を同定するモジュールＣＰＵ６４５などを有する符号種別判別手段、符号同期検出手段、及び符号同定手段としての追尾部６４２と、を備える。
これらの構成により、特に、衛星電波の受信強度が十分でなく符号種別の同定に若干の誤りが混入し得る場合でも、確率的に必要な精度以上が得られた段階で符号同期点を確定させることが出来るので、衛星電波の受信時間が長くなる可能性を低減させ、従来よりも負荷の増大を抑えつつ、容易且つ短時間で必要な情報を取得することが出来る。

また、レプリカ符号列ｒ（ｉ）は、符号信号における各符号の送信時間である２０ｍｓｅｃに応じた２０ビットの符号配列であり、追尾部６４２は、符号種別の配列とレプリカ符号列ｒ（ｉ）との照合結果を２０ｍｓｅｃごとに複数周期分重ね合わせて、各符号の先頭タイミングを同定する。
従って、レプリカ符号列ｒ（ｉ）の長さや数を必要以上に大きくする必要がないので、記憶容量を大きく増大させたり、その読出しなどで処理負荷を増加させたりしない。

また、複数のレプリカ符号列ｒ（ｉ）の各々は、二値符号のうち「１」から途中で「０」へ変化する配列であって、当該変化が生じる符号間位置を互いに異ならせた配列であり、追尾部６４２は、レプリカ符号列ｒ（ｉ）の周期ごとに照合された符号種別の配列の各符号種別とレプリカ符号列ｒ（ｉ）の各符号種別との一致の割合及び不一致の割合のうち大きい方に応じた適合の度合を示す適合度数Ｆ（ｉ）を算出し、当該適合度数Ｆ（ｉ）を複数周期分積算した値のうち、最も大きい最大適合値Ｆｍ１に対応するレプリカ符号列における符号間位置を符号の先頭タイミングの候補とする。
従って、若干の符号種別の誤同定が存在しても、確率的に尤もらしい位置を先頭タイミングの候補として先頭タイミングの同定処理を行うので、処理を複雑化させたり処理時間を長引かせたりしない。

また、追尾部６４２は、符号種別の同定について、衛星電波の受信強度に基づいて定められる符号誤り率εに基づいて、最大適合値Ｆｍ１に対応するレプリカ符号列における符号種別の配列と適合しない（一致の方が多い場合には一致しない、不一致の方が多い場合には不一致しない）符号種別数の出現に係る出現確率Ｐ１の、２番目に大きい適合度数Ｆ（ｉ）である次点適合値Ｆｍ２に対応するレプリカ符号列における符号種別の配列と適合しない符号種別数の出現に係る出現確率Ｐ２に対する確率比Ｐｄを算出し、当該確率比Ｐｄが所定の基準値以下であるという適合条件を満たすか否かにより定められている先頭タイミングの候補を先頭タイミングと同定するか否かを決定する。
従って、要求される精度に従って符号種別の誤同定が原因で偶然２番目に適合度が高いレプリカ符号列の符号間位置を誤って正しい符号間位置であると誤認定する確率が十分に低いという条件を満たす符号間位置を正しい符号の先頭タイミングであると同定することが出来る。即ち、符号同期点の誤認定の可能性を要求精度に応じて十分に低減することが出来る。

また、衛星電波の受信強度と符号誤り率との対応関係をＢＥＲ記憶部６４６ｂとして記憶する記憶部６４６を備えるので、受信強度から容易に符号誤り率を得ることが出来る。

また、記憶部６４６は、予め設定された複数の受信強度と当該受信強度における符号誤り率とを対応付けたデータを記憶し、追尾部６４２の検定部６８７は、このデータに基づいて、電波の受信強度に応じた符号誤り率を所定の関数で補間することで算出する。
従って、ＢＥＲ記憶部６４６ｂのサイズを必要以上に大きくする必要がなく、また、直線補間などの容易な計算処理で実用上問題のない符号誤り率を取得することが出来る。

また、出現確率Ｐ１及び出現確率Ｐ２は二項分布であり、追尾部６４２は、確率比Ｐｄを所定の近似式により算出する。即ち、厳密に計算すると計算量が大きくなる処理について、精度に悪影響を及ぼさない範囲で計算を簡略化するので、処理負荷や処理時間を低減しつつ適切に符号同期点を同定することが出来る。

また、本実施形態の電子時計１は、上述の衛星電波受信処理部６０と、日時を計数する計時回路４６と、計時回路４６が計数する日時に基づく時刻の表示を行う表示部４７と、を備え、ベースバンド部６４は、取得された信号から現在の日時を求め、求められた現在の日時に応じて計時回路４６が計数する日時を修正するためのデータを出力する。
従って、この電子時計１では、衛星電波受信処理部６０による受信時間を必要以上に延長させずに負荷を抑制しつつ、より容易且つ確実に日時情報を取得し、計時回路４６の日時を修正して正しい日時に保つことが出来る。

また、本実施形態の符号信号取得方法は、測位衛星から送信される符号化された信号を含む電波の受信信号から符号信号を取得する符号信号取得方法であって、符号信号をスペクトラム拡散している疑似ランダム符号列及びその送信周期内の位相を同定する捕捉ステップ、疑似ランダム符号列の送信周期に応じた時間ごとの符号信号の符号種別を同定する符号種別判別ステップ、同定された符号種別の配列と、当該符号種別の配列として出現が想定され得る複数のレプリカ符号列とを照合して、当該照合の結果が所定の条件を満たすレプリカ符号列に応じて符号信号における各符号の先頭タイミングを同定する符号同期検出ステップ、同定した先頭タイミングに同期して各符号を同定する符号同定ステップ、を含む。
即ち、符号同期点の同定にレプリカ符号列との照合を用いて条件判定により最適な符号間位置を符号同期点として定めるので、特に受信強度の低い場合などで、符号同期点を同定する間誤認定なく完全に符号種別が同定出来なくても、再受信などで必要以上に受信時間が延びていく割合を抑制することが出来、これによりＬ２帯の受信やＰコードの同定といった構成や負荷の増大を抑制しつつ容易且つ短時間でより確実に符号信号を取得することが出来る。

また、本実施形態の日時取得及び測位動作に係るプログラム６４６ａは、測位衛星から送信される符号信号（航法メッセージ）を含む電波の受信信号から当該符号信号を取得するコンピュータを、符号信号をスペクトラム拡散している疑似ランダム符号列及びその送信周期内の位相を同定する捕捉手段、送信周期に応じた時間ごとの符号信号の符号種別を同定する符号種別判別手段、同定された符号種別の配列と、当該符号種別の配列として出現が想定され得る複数の照合配列とを照合して、当該照合の結果が所定の条件を満たす前記照合配列に応じて前記符号信号における各符号の先頭タイミングを同定する符号同期検出手段、同定した当該先頭タイミングに同期して各符号を同定する符号同定手段、として機能させることを特徴とする。
従って、Ｌ２帯の受信やＰコードの同定に必要な構成や処理を行わず、負荷を増大させずに容易且つ短時間の動作で符号信号を取得することが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、疑似ランダム符号列の送信周期ごとに符号種別を取得したが、当該送信周期を更に複数分割して各々で符号種別を取得しても良い。この場合、レプリカ符号列ｒとしては、疑似ランダム符号の各周期の先頭に同期したタイミングのものだけが生成されれば良い。

また、上記実施の形態では、Ｃ／Ａコード複数周期分の照合結果を加算して、当該複数周期分の結果に応じて尤もらしい符号間位置を符号同期点に定めたが、十分に受信感度が高く、且つ各レプリカ符号列との照合結果から誤同定がないと判定し得る場合には確率によらず１周期または短い周期の照合結果に応じて符号同期点を確定させても良い。

また、上記実施の形態では、Ｃ／Ａコードの各送信周期における適合しない符号種別数の絶対値によらず以降の処理を必ず行うものとして説明したが、適合しない符号種別の最低値が所定の基準値以上（例えば、２０個中３つ以上など）の場合には、明らかに十分な精度で符号種別の判定がなされていないとして当該送信周期の結果を以降の処理に用いず（加算せず）、また、当該周期における検定部６８７の処理を省略しても良い。

また、上記実施の形態では、レプリカ符号列ｒ（ｉ）として、「１」から「０」に変化する２０パターンを用いる場合を例に挙げて説明したが、「０」から「１」に変化するパターンであっても良いし、これらが混在していても良い。或いは、「１」から「０」の変化パターンと、「０」から「１」の変化パターンとを両方合わせて４０通り保持して、不一致と一致とを別個に処理したり、一致数の分散を用いたりするなどにより、符号間位置が等しいものについて合算して当該符号間位置を同定することとしても良い。

また、上記実施の形態では、ＢＥＲ記憶部６４６ｂとして、複数段階の受信強度と当該受信強度に対応する符号誤り率とを記憶させ、必要に応じて適宜補間して符号誤り率を得ることとしたが、数式などを記憶させておいて受信強度に応じて算出させる形であっても良い。

また、上記実施の形態では、電波時計である電子時計１に衛星電波受信処理部６０を搭載する場合を例に挙げて説明したが、時計機能をメインとしない電子機器、例えば、測位機器やナビゲーション機器などに搭載される場合でも、同様に本発明を適用することが出来る。

また、上記実施の形態では、ＧＰＳ衛星からの電波受信の場合を例に挙げて説明したが、ＧＰＳ衛星と同様の電波送信方式を用いる日本のみちびきや、欧州のＧａｌｉｌｅｏなどにも本発明を適用することが出来る。また、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳについても、周波数、変調方式やＣ／Ａコード長（５１１チップ）などを対応させることで同様に本発明を適用することが出来る。

また、以上の説明では、本発明に係る衛星電波受信処理部６０における情報受信処理、特に、符号同期点確定処理に係る各部の動作制御プログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体（記憶媒体）として記憶部６４６の不揮発性メモリを例に挙げて説明したが、これに限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスクなどの可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も本発明に適用される。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、動作の内容や手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
＜請求項１＞
衛星から送信される符号信号を含む電波を受信する受信手段と、
受信した電波から前記符号信号を取得する取得手段と、
を備え、
前記取得手段は、
前記符号信号をスペクトラム拡散している疑似ランダム符号列及びその送信周期内の位相を同定し、
前記送信周期に応じた時間ごとの前記符号信号の符号種別を同定し、
同定された符号種別の配列と、当該符号種別の配列として出現が想定され得る複数の照合配列とを照合して、当該照合の結果が所定の条件を満たす前記照合配列に応じて前記符号信号における各符号の先頭タイミングを同定し、
同定した当該先頭タイミングに同期して各符号を同定する
ことを特徴とする衛星電波受信装置。
＜請求項２＞
前記照合配列は、前記符号信号における各符号の送信時間に応じた長さであり、
前記取得手段は、前記符号種別の配列と前記照合配列との照合結果を前記照合配列の長さについて複数周期分重ね合わせて、前記先頭タイミングを同定する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星電波受信装置。
＜請求項３＞
前記複数の照合配列の各々は、二値符号のうち所定の一方の符号種別から途中で他方の符号種別へ変化する配列であって、当該変化が生じる符号間位置を互いに異ならせた配列であり、
前記取得手段は、
前記照合配列の周期ごとに照合された前記符号種別の配列の各符号種別と前記照合配列の各符号種別との一致の割合及び不一致の割合のうち大きい方に応じた適合の度合を示す適合合致度を算出し、
当該適合合致度を前記複数周期分積算した値のうち、最も大きいものに対応する最大適合照合配列における前記符号間位置を最大適合タイミングとして、当該最大適合タイミングを前記先頭タイミングの候補とする
ことを特徴とする請求項２記載の衛星電波受信装置。
＜請求項４＞
前記取得手段は、
前記符号種別の同定について、前記電波の受信強度に応じて定められる誤同定発生率に基づいて、前記最大適合照合配列における適合しない符号種別数の出現に係る第１不適合出現確率の、前記適合合致度を前記複数周期分積算した値のうち２番目に大きいものに対応する次点適合照合配列における適合しない符号種別数の出現に係る第２不適合出現確率に対する確率比を算出し、
当該確率比が所定の適合条件を満たすか否かにより前記最大適合タイミングを前記先頭タイミングと同定するか否かを決定する
ことを特徴とする請求項３記載の衛星電波受信装置。
＜請求項５＞
前記受信強度と前記誤同定発生率との対応関係を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項４記載の衛星電波受信装置。
＜請求項６＞
前記記憶手段は、予め設定された複数の受信強度と当該受信強度における前記誤同定発生率とを対応付けたデータを記憶し、
前記取得手段は、前記電波の受信強度に応じた前記誤同定発生率を前記記憶手段に記憶された前記データに基づいて所定の関数で補間することで算出する
ことを特徴とする請求項５記載の衛星電波受信装置。
＜請求項７＞
前記第１不適合出現確率及び前記第２不適合出現確率は二項分布であり、
前記取得手段は、前記確率比を所定の近似式により算出する
ことを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。
＜請求項８＞
請求項１〜７の何れか一項に記載の衛星電波受信装置と、
日時を計数する計時手段と、
前記計時手段が計数する日時に基づく時刻の表示を行う表示手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記取得された信号から現在の日時を求め、当該求められた現在の日時に応じて前記計時手段が計数する日時を修正する
ことを特徴とする電波時計。
＜請求項９＞
衛星から送信される符号信号を含む電波の受信信号から前記符号信号を取得する符号信号取得方法であって、
前記符号信号をスペクトラム拡散している疑似ランダム符号列及びその送信周期内の位相を同定する捕捉ステップ、
前記送信周期に応じた時間ごとの前記符号信号の符号種別を同定する符号種別判別ステップ、
同定された符号種別の配列と、当該符号種別の配列として出現が想定され得る複数の照合配列とを照合して、当該照合の結果が所定の条件を満たす前記照合配列に応じて前記符号信号における各符号の先頭タイミングを同定する符号同期検出ステップ、
同定した当該先頭タイミングに同期して各符号を同定する符号同定ステップ、
を含むことを特徴とする符号信号取得方法。
＜請求項１０＞
衛星から送信される符号信号を含む電波の受信信号から当該符号信号を取得するコンピュータを、
前記符号信号をスペクトラム拡散している疑似ランダム符号列及びその送信周期内の位相を同定する捕捉手段、
前記送信周期に応じた時間ごとの前記符号信号の符号種別を同定する符号種別判別手段、
同定された符号種別の配列と、当該符号種別の配列として出現が想定され得る複数の照合配列とを照合して、当該照合の結果が所定の条件を満たす前記照合配列に応じて前記符号信号における各符号の先頭タイミングを同定する符号同期検出手段、
同定した当該先頭タイミングに同期して各符号を同定する符号同定手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。

１ 電子時計
４１ ホストＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４２１ プログラム
４３ ＲＡＭ
４４ 発振回路
４５ 分周回路
４６ 計時回路
４７ 表示部
４８ 表示ドライバ
４９ 操作部
５０ 電力供給部
６０ 衛星電波受信処理部
６０ａ フロントエンド
６１ ＬＮＡ
６２ ＢＰＦ
６３ ＲＦ部
６３１ ミキサ
６３２ ＬＰＦ
６３３ ＡＤＣ
６３４ 分周回路
６４ ベースバンド部
６４１ 捕捉部
６４２ 追尾部
６４２１ 変換部
６４２１ａ ミキサ
６４２１ｂ ミキサ
６４２１ｃ ９０度移相器
６４２１ｄ ＮＣＯ
６４２２ 位相制御部
６４２２ａ〜６４２２ｃ、６４２２ｇ〜６４２２ｉ ミキサ
６４２２ｄ〜６４２２ｆ、６４２２ｊ〜６４２２ｌ ＬＰＦ
６４２２ｍ ３ｂｉｔシフトレジスタ
６４２２ｎ ループフィルタ
６４２２ｏ 差分算出部
６４２３ 符号出力部
６４２３ａ 符号算出部
６４２３ｂ ２０ｍｓ同期回路
６８１ データ取得部
６８２ レプリカコード生成部
６８３ 排他論理和算出部
６８４ 照合結果保存部
６８５ 一致タイミング抽出部
６８６ 基準値設定部
６８７ 検定部
６４３ Ｃ／Ａコード生成部
６４４ 分周回路
６４５ モジュールＣＰＵ
６４６ 記憶部
６４６ａ プログラム
６４６ｂ ＢＥＲ記憶部
６５ 発振回路
ＡＮ アンテナ
Ｅ 照合結果積算値
Ｅｍ１ 最大照合結果積算値
Ｅｍ２ 次点照合結果積算値
Ｆ 適合度数
Ｆｍ１ 最大適合値
Ｆｍ２ 次点適合値
ｒ レプリカ符号列

Claims (7)

1. 衛星から送信される符号信号を含む電波を受信する受信手段と、
   受信した電波から前記符号信号を取得する取得手段と、
   を備え、
   前記取得手段は、
   前記符号信号を変調している変調符号列の送信周期に応じた時間ごとに前記符号信号の符号種別を取得し、
   取得された符号種別と、当該符号種別として出現が想定され得る照合データとを照合し、当該照合の結果に基づいて前記符号信号を取得する
   ことを特徴とする衛星電波受信装置。
2. 前記取得手段は、前記照合の結果が所定の条件を満たす前記照合データに応じて前記符号信号を取得する取得タイミングを取得することを特徴とする請求項１に記載の衛星電波
   受信装置。
3. 前記取得タイミングは、前記符号信号における各符号の先頭タイミングであり、
   取得した前記先頭タイミングに基づいて前記符号信号における各符号を取得することを特徴とする請求項２に記載の衛星電波受信装置。
4. 前記取得手段は、前記符号信号を変調している変調符号列の送信周期内の位相を取得し、前記送信周期に応じた時間ごとの前記符号信号の前記符号種別を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の衛星電波受信装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の衛星電波受信装置と、
   日時を計数する計時手段と、
   前記計時手段が計数する日時に基づく時刻の表示を行う表示手段と、
   を備え、
   前記取得手段は、取得された前記符号信号から現在の日時を求め、当該求められた現在の日時に応じて前記計時手段が計数する日時を修正する
   ことを特徴とする電波時計。
6. 衛星から送信される符号信号を含む電波の受信信号から前記符号信号を取得する符号信号取得方法であって、
   前記符号信号を変調している変調符号列の送信周期に応じた時間ごとに前記符号信号の符号種別を取得する符号信号データ取得ステップ、
   取得された符号種別と、当該符号種別として出現が想定され得る複数の照合データとを照合し、当該照合の結果に基づいて前記符号信号を取得する符号信号取得ステップ、
   を含むことを特徴とする符号信号取得方法。
7. 衛星から送信される符号信号を含む電波の受信信号から当該符号信号を取得するコンピュータを、
   前記符号信号を変調している変調符号列の送信周期に応じた時間ごとに前記符号信号の符号種別を取得する符号信号データ取得手段、
   取得された符号種別と、当該符号種別として出現が想定され得る複数の照合データとを照合し、当該照合の結果に基づいて前記符号信号を取得する符号信号取得手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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