JPH10503584A - 地球投影位置決定システム受信機におけるデジタル処理方法及び装置 - Google Patents

地球投影位置決定システム受信機におけるデジタル処理方法及び装置

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JPH10503584A JP7522556A JP52255695A JPH10503584A JP H10503584 A JPH10503584 A JP H10503584A JP 7522556 A JP7522556 A JP 7522556A JP 52255695 A JP52255695 A JP 52255695A JP H10503584 A JPH10503584 A JP H10503584A
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Abstract

(57)【要約】 地球投影位置決定システム(GPS)の商業的受信装置はL1及びL2GPS衛星信号を変調するために用いられる未知の保安コードの推定を行うために、それら両方の信号のエネルギーを利用するように配置されるデジタルプロセッサを含む。統計的最大帰納(MAP)推定理論により、受信したL1及びL2信号からのエネルギーを処理する際に、受信したL1信号はP−コードの局部的に発生された複製と相関され、そして未知の変調コードの帯域幅に近い帯域幅を有する帯域フィルターを通される。受信したL2信号は同様に相関されて濾波され、そして相関を解かれた信号はL1及びL2信号の異なる電離層回折を考慮するようにラッチされる。帯域制限されたL2信号はL2信号と局部的に発生されるL2信号の複製との間の」位相差に関係する矩象エラー信号を発生するために利用される。これらエラー信号は未知コードのビットペリオドに近い積分ペリオドにわたり積分され、結果としての未知コードの推定が受信L1信号とL2信号の強度差に比例する因子で重み付けされた、対応するL1チャンネルコードビット推定と組み合わされる。各組み合わされたW−コードビット推定の双曲線正接が計算され、その結果が積分されたエラー信号の一つと乗算される。結果として得られた制御電圧は局部的に発生されたL2キャリアの位相を調整するために用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 地球投影位置決定システム受信機におけるデジタル処理方法及び装置 本発明は一般に地球投影位置決定システム(”GPS”)衛星信号受信装置に関 し、詳細には、そのような受信装置内でのデジタル信号処理のための新規且つ改 善された技術に関する。GPSの用語で言えば、本発明は未知の保安コードを使 用した信号の暗号化を無視し、L1及びL2として知られる抑圧キャリア信号の コード及びキャリアの位相の測定値を得るための技術に関する。 発明の背景 地球投影位置決定システム(GPS)は複数の軌道を周回する複数の衛星から受 信した信号から、地球上叉は地球近辺にあるユーザの位置を決定するために使用 出来る。GPS衛星の軌道は、地球上叉はその近辺の任意の選ばれた一点で少な くとも4個のGPS衛星から信号を受信出来るようにするため、複数の面内に置 かれる。 GPS衛星のそれら軌道は固定地上局により精密に決定され、そして衛星に中継 される。GPSを用いた航法では、地球に近い任意の一点の緯度、経度及び高度 は4個以上の衛星から未知の位置への電磁波信号の伝搬時間から計算出来る。 この未知の位置にあるGPS受信装置と視野内の4個の衛星との間の測定される 距離、すなわち”疑似距離”はそれら伝搬時間に基き決定される。この測定され た距離は、一般に衛星におけるタイミングクロックとGPS受信装置内のタイミ ングクロックとの間には時間差すなわちオフセットがあるため疑似距離と呼ばれ る。このように、三次元の位置決定において、4個の未知数、すなわち、三次元 位置と時間オフセット、を知るには少なくとも4個の衛星信号が必要である。 GPS衛星から伝送される信号の性質は文献により良く知られているが、背景の 理解のためにここで簡単に説明する。夫々の衛星はL1及びL2として知られる Lバンドの別々のキャリア周波数を有する2個の広帯域信号を発信する。これら 2個の信号は、伝送される信号の電離層による屈折によって生じるエラーを除去 する必要の有る場合に必要である。これらキャリア信号の夫々は夫々の衛星固有 の2個の疑似ランダムコードの内の少なくとも1個によりその衛星内で変調され る。これにより、複数の衛星からのLバンド信号を受信装置内で個々に識別し分 離出来るようになる。各搬送波は衛星の軌道及び他のシステム情報を限定する低 速で変化するデータ信号によっても変調される。 それら疑似ランダムコードのひとつはC/A(クリア/獲得)コードと呼び、第 二の疑似ランダムコードはP(精密)コードとして知られている。疑似ランダム コードシーケンスは、すでに受信した数の知識が次に受信する数の予測には役に たたないとゆう意味においてランダムである数列である。2進疑似ランダムコー ド、すなわち1と0からなるコード、をキャリア信号の位相を変調するために使 用すると、[(sin x)/x]2 分布に従うスペクトル密度を有する信号が得られ る。得られた信号はキャリア周波数におけるエネルギーが不足しており、そして その信号エネルギーは”チップ”速度(すなわち、疑似ランダム2進シーケンス をクロックする速度)で決まる周波数帯にわたって広がるから、この得られた信 号は抑圧キャリア広帯域信号と呼ばれる。広帯域信号の一つの利点は帯域幅の狭 い信号よりジャミングに対する感度が鈍いとゆうことである。 Pコードは10.23MHzのクロック周波数を有し、衛星におけるL1キャリ ア及びL2キャリアの両方を変調するために用いられる。Pコードは約1週間、 すなわち7日に1回の割で繰り返される。更に、夫々の衛星のL1信号はC/A コードで変調される、Pコードキャリアに対し矩象であるキャリアを有する。C /Aコードは1.023MHzのチップ周波数を有し、そして1ミリ秒で繰り返 される。更に、両方のキャリアは前述の低速で変化(50ビット/秒)するデー タストリームで変調される。 このGPS受信装置では、既知のPコード及びC/Aコードに対応する信号は衛 星におけると同様にして発生することが出来る。1個の与えられた衛星からのL 1信号及びL2信号が位相の整合、すなわち、局部的に発生されたコードのタイ ミングのその衛星からの信号に対して変調されたものとのタイミングの調整によ リ復調される。そのような位相整合を行うために、局部的に発生されたコードの 復製物は結果としての出力信号電力が最大となるまで受信知信号と相関づけられ る。疑似ランダムシーケンスの夫々の特定のビットがその衛星から送信される時 点は限定されるから、一つの特定のビットの受信時点は衛星への通過または距離 の目安として使用出来る。ここにおいても、C/Aコード及びPコードは個々の 衛星に固有のものであるから、一つの特定の衛星は受信信号と局部的に発生され るC/A及びPコードの複製物との間の相関の結果に基き識別出来る。 約1ミリ秒に1回のC/Aコードの繰り返しの結果、GPS受信装置における相 関は夫々のC/Aコードビットの送信時間についての正確な知識が無くとも行う ことが出来る。 従って、各衛星に固有のC/AコードとPコードとの間に予定のタイミング関係 が有るから、Pコードの獲得は一般にC/Aコードの獲得、或いはC/Aコード への”ロックオン”により行われる。一旦C/Aコードが獲得されると、L1信 号のC/Aコードで変調された矩象キャリア成分は復調により回復することが出 来る。この受信装置により測定されている量に極端な高精度が要求されない場合 には、L1信号のキャリアのみを用いて満足すべき”搬送波”測定を行うことが 出来る。しかしながら、高分解度キャリア測定を行うべき場合、あるいは測定時 間を短くすべき場合には、L2キャリア信号を同時に用いなくてはならない。即 ち、L1キャリア及びL2キャリアの未知の電離層による遅れはL1キャリア及 びL2キャリアを同時に用いることにより除去することが出来る。 各衛星に固有のC/Aコード及びPコードシーケンスは既知であるが、各GPS 衛星は米国政府により規定された秘密信号でそのPコードを変調する能力を有し ている。この”アンチスプーフィング”(A/S)によれば、GPS方式は既知の Pコードに基づくジャミング信号が実際の衛星信号として解釈されないようにす ることにより軍事目的に使用出来るようになる。A/S変調を用いると、一般に Wコードと呼ばれる付加的疑似ランダムコードがPコードに付加される。このP コード及びWコードの組み合わせを一般にYコードと呼ぶ。各衛星に固有のC/ AコードとPコードは知られているが、Wコードは一般には知られていない。高 利得パラボラアンテナを用いた測定から、Wコードのチップ周波数は約500K Hzであり、Pコードチップ周波数の約20分の1であることが経験的に分かっ ている。 L1信号はC/Aコードで変調された矩象(Q)キャリアとPコードで変調された 同相(I)キャリアを含んでいるが、L2信号はPコードのみにより変調される。 従って、A/Sを用いる場合には、上述の相関技術を用いてアンチプルーフィン グ処理されたL2信号からキャリアを抽出することは不可能であろう。このこと は、アンチプルーフィング処理されたL2信号がYコードで変調されており、一 つの与えられたGPS衛星内でのYコードの局所的発生は、秘密のWコード知識 のない場合不可能であることから明らかである。その結果、A/S暗号化のある 場合であってもL2キャリアへのアクセスを得るための多くの技術が提案されて いる。 第1の技術では、受信したL2信号の変調項を除去するためにその信号が自乗さ れる。この自乗プロセスにより未知のYコード変調がある場合であっても単一の 周波数の出力信号が生じ、そしてその単一周波数の信号の次の位相測定が可能に なる。しかしながら、この自乗プロセスは少なくとも二つの点で不利である。ま ず、自乗された出力周波数がL2キャリア周波数の2倍であり、その波長はL2 キャリア波長の半分である。周知のように、そのような波長の減少はキャリア測 定における全サイクル曖昧さの数を増加させる。第二に、この自乗プロセスは入 来する広帯域信号のかなりの部分にまたがる帯域にわたり行わなければならない 。これは受信装置にかなりのレベルのノイズエネルギーを入れることになり、直 接相関プロセスによるキャリア周波数回復技術に対して信号対ノイズ比を劣化さ せ る。 一般に相互相関として知られる第2の技術では、入来するL2信号は自乗ではな く受信したL1信号と乗算される。この技術はL1及びL2信号により搬送され るPコード情報が特定の衛星からの送信時間と同期しているとゆう知識を前提に している。しかしながら、L1及びL2信号の前記の電離層回折によりL1に対 しL2が遅延する。 従って、L1及びL1信号上のPコードは、相互相関プロセスの出力が最大とな るまでL1信号路内の可変遅延素子を調整することにより整合される。相互相関 は広く分布したスペクトルを含む帯域において行われるから、この技術の採用に よっても信号対ノイズ比は劣化する。しかしながら、L2信号に対するL1信号 の送信エネルギーは増加するためその劣化は幾分少ない。 上述の技術に特有の信号対ノイズ比の劣化を少なくするために、第3の技術は強 く復調された信号が現われるまで既知のPコードの局所的に発生された複製の位 相を調整することを提案している。この狭い帯域の信号は次に、L2信号が自乗 されるとき程信号対ノイズ比を劣化させることなく末知の変調を除去するために 、自乗される。そのような技術は例えばキーガンの米国特許第4、972、43 1号(1990)に開示されている。キーガンにより開示されたこの技術は信号 対ノイズ比を改善するが、その自乗プロセス中、L2の周波数を2倍にし、受信 可能な波長を2分の1にする。ここでも、そのような波長の減少により、解析さ れるべき全サイクル曖昧さの数を同程度減少させる。 ローレンツ他の米国特許第5、134、407号(1992)に開示されている第 4の技術では、L1及びL2信号は局部的に発生されたPコードとキャリア信号 と初めに相関をとられる。その結果としての信号は分類されたWコードの期間と 推定される期間中積分される。これらの積分プロセスに基き未知のWコードビッ トの推定を行う。特定の実施例に於いては、L2チャンネルで得られた一つの推 定されたWコードビットの極性が、Pコードの複製の相関解除後にL1信号と相 関ずけられる。同様に、L1チャンネルで得られたWコードビットの推定られた 極性が、Pコードの複製による相関解除後に、L2信号と相関づけられる。この ローレンツの方法はL2キャリアを回復する他の方法に対し信号対ノイズ比を改 善するが、個々のWコードビットについての値の推定においてなされる”ハード ”な決定の結果、最適精度が得られない。すなわち、夫々のビットは、夫々の積 分プロセスの結果と予定のしきい値とを比較することにより二つの2進値の内の 一つとされるため、最適信号対ノイズ比より小さいものとなる。 従って、本発明の目的は分類されたWコードで暗号化されたGPS信号のキャリ アの位相を、最適信号対ノイズ比をもって回復する技術を提供することである。 発明の要約 一つの観点によれば、本発明はこの目的及び他の目的を、未知のWコードの夫々 のビットの推定値を発生してWコード暗号化中回復されたL2キャリアの信号対 ノイズ比の最適化を可能にするために受信したL1及びL2のGPS信号のエネ ルギーを利用することにより達成する。詳細に述べると、受信したL1及びL2 信号からの信号エネルギーは統計的な最大帰納(MAP)推定理論に従い処理され る。これは分類されたWコードの各ビットの極性の演繹的知識のない場合のL2 キャリア信号の復調において最適信号対ノイズ比の達成を可能にする。 好適な実施例では、受信したL1信号はPコードの局部的に発生された”時間的 に正確な(パンクチュアル)”複製と相関づけられると共にその局部的に発生さ れたPコードの”初期”と”末期”のものの差から形成される初期/末期Pコー ドとも相関ずけられる。相関を解かれた出力はほぼ暗号化Wコードの帯域幅に等 しい帯域幅を有する帯域フィルターを通される。受信したL2コードは同様にし てはPコードの局部的に発生された時間的に正確な複製及びそれから導出された 初期/末期Pコードと相関づけられ、そしてその結果が分類されたWコードの推 定された帯域幅に基づき帯域濾波される。L1及びL2信号の異なる電離層回折 を考慮するために、相関を解かれた信号間に可変遅延が導入される。一実施例で はこの遅延の調整は一組のクロックされるラッチ回路を用いてデジタルで行われ る。 時間的に正確なPコードとの相関に続き、L1チャンネルの帯域制限を受けた信 号は局部的に発生されたL1キャリアを用いて更に復調され、そして暗号化Wコ ードの一つのビットの幅に等しい積分時間にわたり積分される。それぞれの積分 の結果は、初期/末期L1キャリアによる復調及びWコードビット幅にわたる積 分の後の帯域制限されたL1信号と共に、乗算されて局所的に発生されるPコー ドのタイミングを制御する際に使用されるL1 Pコードトラッキング信号を発 生する。 この実施例におけるL2チャンネル処理については、cos(φ)及びsin(φ) にそれぞれ比例する一対のエラー信号を発生するために用いられる。但しφは受 信したL2信号と局部的に発生されたその複製との位相差を表わしている。これ らcos(φ)及びsin(φ)のエラー項はほぼWビット幅である積分期間にわた り積分される。余弦チャンネルで発生されたWコードのビットのそれぞれの推定 値は、スケーリング回路で重みずけされた対応するL1チャンネルのWコードの ビット推定値と組み合わされる。この実施例では、このスケーリング回路はL1 チャンネルWコードのビット推定値と、受信したL2信号に対する受信したL1 信号のより大きな信号強度(≒3dB)を補償するために選ばれた重みずけ因子 とを乗算する。信号エネルギーのこの3dBの差は電圧ドメイン内でほぼ2の平 方根(即ち、1。414)である重みづけ因子に相当する。 それぞれの組み合わされたWコードのビット推定値の双曲線正接がここで計算さ れ、その結果が積分されたsin(φ)エラー項と乗算される。結果としての制御 電圧は位相差φにより局部的に発生されたL2キャリアの位相を調節するために 用いられる。これにより、例えば受信されたL2キャリアの全波長の複製を位 相固定ループ(PLL)キャリア発生回路により同期化し得る様になる。このよう に、本発明の最適L2キャリア復調技術は回復されたL2キャリアの信号対ノイ ズ比が暗号化Wコードの各ビットの推定期間のL1及びL2チャンネルからの信 号エネルギーの利用により改善され得るようにする。 本発明の他の観点によれば、簡略化された回路を実現するために、好適なMAP 最適L2キャリア復調技術において特定の線形近似が行われる。結果としてのM AP最適L2キャリア復調器は簡略化された信号処理方法を用いることによりほ ぼMAP最適信号対ノイズ比をもって、回復されたL2キャリアの位相を発生さ せることが出来る。 詳細に述べると、変更されたMAP最適L2復調技術におけるL1チャンネル信 号処理は一般に上記の最適手順を用いてL1チャンネルで行われる処理のそれと 同じである。それぞれの方法を用いてのL2チャンネルでの信号処理もcos( φ)及びsin(φ)の位相誤差項の発生まではほぼ同じである。それぞれの場合 、これら誤差項は分類されたWコードの1個のビット幅にわたり積分されるが、 この変更された復調技術においてはWコードビットの積分の結果が直ちにたすき 掛けされる。このたすき掛けによりsin(2φ)に比例する誤差信号が得られる 。このsin(2φ)の誤差信号は次に重みづけL1チャンネル推定値と積分され たsin(φ)位相誤差項との積に加算される。この加算処理により、局部的に発 生されたL2キャリアは受信されたL2キャリアに対し2分の1サイクルずれた 位相にロックされることがない。この変更された技術では、双曲線正接関数はそ の引数により近似され、それにより非常に簡略化された回路アーキテクチャーの 採用が可能になる。従って、この技術はGPS受信装置における集積回路の数及 び複雑性を実質的に減少させることを可能にするものである。 図面の簡単な説明 本発明の他の目的及び特徴は添付する図面を参照しての以下の詳細な説明及び添 付する特許請求の範囲からさらに容易に明らかとなるものである。 図1は本発明により構成された地球投影位置決定システム(GPS)受信装置のブ ロック図である。 図2は受信L2信号を、P−コード相関に続き自乗することにより、暗号化され ているL2キャリア波形を回復するように動作する第1の従来のGPS受信装置 のベースバンド部分を示す図である。 図3はL2キャリアの回復をWコード暗号化L2信号の処理により達成する、本 発明のL2キャリア復調装置の簡略化されたブロック図である。 図4はL2キャリアを回復するために受信したL1信号及びL2信号の相互相関 を用いる従来のGPSベースバンド受信装置のブロック図である。 図5はL2キャリアの回復をコード支援相互相関処理により達成する、本発明の L2キャリア復調装置の簡略化されたブロック図である。 図6はL2キャリアのトラッキングを容易にするために暗号化Wコードの推定を ビット毎のハード決定に基き行うようになった従来のGPSベースバンド受信装 置の簡略化されたブロック図である。 図7はL1チャンネルを介して受信された各W-コードビットを推定するために ”ソフト決定”プロセスを用いてL2キャリアを回復する、本発明のL2キャリ ア復調装置の簡略化されたブロック図である。 図8は統計的最大帰納(MAP)推定理論に従って最適なキャリア回復を可能にす る本発明のL2キャリア復調器のブロック図である。 図9は図8の最適MAP L2キャリア復調器の一実施例のブロック図である。 図10は一つの特定のGPS衛星からのL1およびL2信号を処理するように配 置されたデジタルベースバンドプロセッサのブロック図である。 図11はGPS受信機に含まれるRFダウンコンバータの一例のブロック図であ る。 図12はGPS受信機に組み込まれるIF処理回路のブロック図である。 図13はベースバンドプロセッサの一例に含まれるL1 C/Aチャンネルプロ セッサのブロック図である。 図14A及び14BはL1 C/A数値制御発信機(NCO)及びコーダの回路及び L1キャリアトラッキングNCO回路をそれぞれ示すブロック図である。 図15はL1 C/A相関器及びプロセッサの回路のブロック図である。 図16はL1 P-チャンネルプロセッサの好適な実施例のブロック図である。 図17AはL1チャンネルW-ビットタイミング発生器のブロック図である。 図17BはL2チャンネルW-ビットタイミング発生器のブロック図である。 図18A及び18BはそれぞれL1 NCO及びP-コーダ回路の好適な実施例及び L1 P-コードトラッキングループの回路の好適な実施例のブロック図である。 図19はL1 P-チャンネル相関器及びプロセッサ回路の好適な実施例のブロッ ク図である。 図20はL2 P-チャンネルプロセッサの好適な実施例のブロック図である。 図21A及び21BはそれぞれL2 NCO及びP-コーダ回路の好適な実施例及び L2 P-コードトラッキングループの好適な実施例のブロック図である。 図22はL2 P-チャンネル相関器及びプロセッサ回路の好適な実施例のブロッ ク図である。 図23Aは本発明の第1の観点により構成されるL2キャリアトラッキングルー プ回路の好適な実施例のブロック図である。 図23Bは本発明の他の観点により実現されるL2キャリアトラッキングループ 回路のブロック図である。 図24は本発明のL2-L1差トラッキングループである。 図25Aは統計的最大帰納(MAP)推定理論により導かれる回路を有するL2キ ャリアトラッキングループ回路のブロック図である。 図25Bは近最適統計的MAP L2復調表現により実現されるL2キャリアトラ ッキングループ回路のブロック図である。 好適な実施例の説明 記載の構成 I. 受信機システム概説 II. L2キャリア復調技術の要約 III. デジタルベースバンドプロセッサ概説 IV. RFダウンコンバージョン V. IF処理 VI. L1 C/Aチャンネル処理 VII. L1 P-チャンネル処理 VIII.L2 P-チャンネル処理 IX. L2キャリア復調の詳細な説明 I.受信機システム概説 図1を参照するに、本発明により構成された地球投影位置決定システム(GPS) 受信機のブロック図が示されている。図1に示すように、複数のGPS衛星から アンテナ11により同時に受信したL-バンドの周波数を有する信号は高周波伝 送ライン叉は導波管15を介してRFダウンコンバータ13に供給される。RF ダウンコンバータ13はそれら受信信号を複数の中間周波数(IF)に変換するよ うに動作する。ダウンコンバータ13からのこれらIF信号は同軸ケーブル19 叉は同様の伝送媒体によりダウンコンバータ13に接続するIF処理回路17に 供給される。IF処理回路17は中間周波数部分と一組のアナログーデジタル変 換器とを有する。IF処理回路は、受信したL1バンドの衛星信号の矩象デジタ ル表現をあたえるものであり、以後それらをL1バンド信号の同相(L1I)成分 及び直角(LIQ)成分と呼ぶ。即ち、デジタル化されたL1バンドの信号L1Iと L1Qとの間には90度の位相差がある。同様にIF処理回路17は受信したL 2バンドの衛星信号の一対の矩象デジタル表現L2I及びL2Qを発生する。 IF処理回路17のL1及びL2バンドデジタル出力は複数のベースバンドプロ セッサ21a,21b,21c,....,に供給される。それぞれのベースバ ンドプロセッサは一個の別々の衛星に関連ずけられてそれから信号を受ける。他 の実施例ではL1及びL2信号はIF処理回路17ではなく、ベースバンドプロ セッサ21においてサンプリングされる様になっている。これらベースバンドプ ロセッサの数は、一個のベースバンドプロセッサが受信された衛星信号のそれぞ れ一個に与えられる様にするに充分なものである。一実施例では、4個叉はそれ 以上の衛星からの信号が所望のパラメータ(例えば位置、速度、時間)の決定を 行うために利用される。ベースバンドプロセッサ21のそれぞれは一つの与えら れた衛星に固有のC/A及びPコードの局所的に発生された複製を用いてIF出 力の相関を解くことにより一つの特定の衛星に対応するIF処理回路17からの デジタル化された出力を認識することが出来る。 図1に示すように、各ベースバンドプロセッサ21はデジタルL1I、L1Q、L 2I、L2Q信号から導出された情報を第1バス27を介してデジタル制御プロセ ッサ25に与える。データバス27も制御プロセッサ25からのタイミング及び 一般制御情報をベースバンドプロセッサ21に中継するために用いられる。制御 プロセッサ25は第2バス31により航法プロセッサ29からのデータ及びコマ ンド命令を受ける。第2バス31も衛星コード及び位相測定値を送るため、並び にプロセッサ25から航法プロセッサ29に衛星データを送るために利用される 。航法プロセッサ29は第2バス31を介して入る情報に基く所望のパラメータ の値を計算する。 II.L2キャリア復調技術の要約 後述するように、本発明のL2キャリア復調技術のそれぞれは受信したL1 C /Aコード、L1 P-コード、及びL1キャリア信号の同様な処理に基づいてい る。本発明は暗号化されたL2信号からP-コード及びキャリア位相情報を回復 するために、処理されたL1コード及びキャリア情報を利用するための幾つかの 方法を意図している。 以下に、本発明のL2キャリア復調技術がWコードで暗号化されたL2キャリア 信号の改善された回復を可能にする方法を一般的に説明する。そのような復調技 術のそれぞれの理解を容易にするために、GPSキャリア回復の従来の方法も簡 単に説明する。 図2ー9に示すベースバンドL2キャリア復調回路のそれぞれの入力には例えば RFダウンコンバータ13及びIF処理回路17(図1)で示すような適当な周 波数変換回路が接続されているものとする。従って、受信L1及びL2信号、並 びに局部的に発生されたそしてまたは回復されたL1及びL2信号に対してなさ れる以降の参照はそのような周波数変換に続き得られるベースバンドL1及びL 2信号の周波数を識別ことを意図する。更に、受信したL1及びL2信号の同相 (I)及び矩象(Q)成分の処理は一般に別々のI及びQベースバンドチャンネルで 行われるが、説明の便宜上図2ー9についてそのような一つのチャンネルを説明 する。 発明の背景の項で述べた様に、受信L2キャリア信号の回復にP-コードの使用 はキャリアの変調前のP-コードの暗号化により、更に困難となる。L2信号は P-コード及びデータ信号によってのみ変調されるから、従来の相関技術を用い てのL2キャリアへのアクセスはP-コード暗号化中効果的に拒否される。 図2を参照するに、第1の従来のGPS受信装置のベースバンド部分は局部的に 発生されたP-コード信号との相関に続き受信L2信号を自乗することにより暗 号化されたL2キャリア波形を回復するように動作する。図2に示す様に、中間 周波(IF)L2信号は乗算器50を用いて局部的に発生されたP-コードの複製 と相関される。この局部的に発生されたP-コード信号は暗号化されたP-コード シーケンスとは完全には整合しないから、この相関は周波数スペクトルに急峻な ピークを発生しない。この相関の結果は帯域フィルタ52により濾波され、そし て縮小された帯域幅信号が自乗のための自乗回路54に供給される。自乗された 信号は次ぎに低域フィルタ56に送られ、生じるスペクトルのピークを最大にす るために従来の位相固定ループ(PLL)58で処理される。マイクロコンピュー タはフィルタ56により発生された信号の周波数スペクトルのピークを最大にす るようにP-コード発生器59のタイミングを制御する。低域フィルタ56の出 力はL2キャリアの周波数の2倍に比例する周波数を有する信号であり、実際の L2キャリア波形を複製するように動作するPLLキャリア発生回路(図示せず )に送られる。しかしながら、IF L2信号の自乗を伴う倍周波数処理は観測 しうる波長を半分に減少させ、従って結果としてのL2キャリアの測定において 解かなければならない全サイクルの不明瞭の数を増加させる。 W-コード周波数積分器を用いたL2 P-コード支援復調: 図3は、本発明によればW-コードで暗号化されたL2信号の処理によりL2キ ャリアを回復するように動作するL2キャリア復調装置の簡略化されたブロック 図である。受信L2信号のIF化は、まず乗算器72でL2 P-コード発生器7 0により作られるP-コードの複製に相関ずけられるように見える。乗算器72 の出力はP-コード暗号化プロセスで用いられるW-コードの帯域幅に対応する1 MHzの帯域幅を有する帯域フィルタ74を通される。フィルタ74の帯域制限 された出力は乗算器78及び80に送られる。乗算器78及び80もL2キャリ ア発生器82の矩象出力を発生する。即ち、乗算器78はキャリア発生器82に 直接に接続し、90度移相器84がキャリア発生器92と乗算器80の間に挿入 される。乗算器78と80はcos(φ)とsin(φ)にそれぞれ比例する差信号 を発生する。但しパラメータφはキャリア発生器82と受信L2信号のIF化され たものとの位相差を表わす。 cos(φ)及びsin(φ)ループエラー信号は第1及び第2のW-コードビット 積分及びダンプ(I&D)回路88及び90に送られる。これらI&D回路はW- ビット暗号化期間を近似する積分期間にわたりそれぞれのエラー信号を積分しそ して各積分の結果を乗算器92に送る。W-コードのビット幅は正確には解から ないが、P-コードの20ビットインターバルにほぼ等しいものと経験的に決定 されている。乗算器92により発生され、積分された余弦及び正弦エラー信号の 積はsin(2φ)に比例する制御信号を与え、それによりキャリア発生器82は 受信IFL2信号と同相に叉は180度ずれて固定する。図3のL2キャリア復 調装置の目的は勿論局部的に発生されたキャリアを衛星からの信号のそれと同相 に固定することである。そのような条件が存在する場合、局部的に発生されたキ ャリアの位相は従来の技術を用いて受信機の位置情報を決定するために航法プロ セッサ(図1)に与えられる。 図4は”ワイドレーン”キャリア(即ち、L1及びL2キャリア周波数の差(L 1−L2)に対応する周波数の信号)を回復するために受信L1及びL2信号の 相互相関に基ずく従来のGPSベースバンド受信装置のブロック図である。図4 に於いて、暗号化されたL1及びL2信号は乗算器106での相互相関の前に一 対の20MHzの帯域フィルタ100及び102を通される。L2キャリアはL 1−L2の信号周波数ではなく、乗算器106により発生される信号周波数を阻 止するように動作する帯域フィルタ108の出力において回復される。 図4の相互相関受信装置は帯域フィルタ100と乗算器106の間に挿入された 可変遅延素子110を更に含んでいる。この遅延素子110はL1及びL2信号 が経験する電離層回折の度合いの差を補償する。乗算器106の相互相関された 出力を最大にするために、遅延素子110により導入される遅延は受信L1及び L2信号に行われたP-コード変調を整合させるように可変とされる。図4の装置 に関連する一つの欠点は、相互相関動作が受信した広いスペクトルのL1及びL 2信号の広い、例へば20MHzの帯域幅にわたり行われると言うことである。 周知の様に、そのような広い帯域幅の信号の乗算(即ち、相互相関)は信号対ノ イズ比を劣化させる。 L1及びL2信号の相互相関を用いるコード支援復調: 図5は、本発明によりコード支援相互相関手順を用いてL2キャリアを回復よう に配置されたL2キャリア復調装置のブロック図である。受信L2信号はL1 P−コード発生器130により乗算器132に与えられるP−コードの複製と相 関される。乗算器132の出力はP−コード暗号化に用いられるW−コードの帯 域幅に対応する1MHzの帯域幅を有する帯域フィルタ136を通される。同様 に、受信L2信号はL2 P−コード発生器138により乗算器140に与えられ るP-コードの複製と相関される。乗算器140の出力は1MHzの帯域フィルタ 142を通される。 図5に於いて、フィルタ142の帯域制限された出力は乗算器144に与えられ る。乗算器142も可変遅延素子146から帯域フィルタ136の出力の遅延さ れたものを受ける。遅延素子146により導入される遅延はL1およびL2信号 経験する異なる電離層による遅延を平衡させるように作用する。特に、この遅延 は乗算器144の出力電力を最大にし、それによりL1及びL2信号により実行 されるW−コード暗号化を整合させるように調整される。このワイドレーン(L 1−L2)キャリアはその時、L1−L2の差周波数を中心とする帯域フィルタ 148の出力に回復される。 本発明の一観点によれば、まず受信L1及びL2信号をP−コードの局所的に発 生されたものと相関させることにより、相互相関帯域幅は1MHzに減少する。 これにより、図5の受信装置は従来の広帯域相互相関受信装置と比較して著しく 改善された信号対ノイズ比を示す。 図6は、暗号化W−コードの推定がL2キャリアのトラッキングを容易にするた めにビット毎におこなわれるようになった従来のGPSベースバンド受信装置の ブロック図である。特に、受信した信号の積分の結果を予め定められたしきい値 と比較することにより、受信したW−コードの各ビットに一つの値を割り当てる 。即ち、それぞれの積分の結果に基き各W−コードビットに2個の2進値の内の 1個を割り当てるために”ハード決定”を行う。以下に述べるように、そのよう な”ハード決定”によるW−コードビットの割当は情報の損失をもたらし、信号 対ノイズ比をその最適値より低下させる。 図6において、受信L1信号は乗算器182でL1 P−コード発生器180に より与えられるP−コードの”時間に正確な(パンクチュアル)”複製と相関さ れる。この受信L1信号は又、乗算器182で、制御プロセッサ25からのタイ ミング情報に基き、複製されたP−コードの”初期/末期”型のものと相関され る。この初期/末期P−コードのタイミングは、受信L1信号を変調するP−コ ードのトラッキングを容易にするために、この時間に正確なP−コードの位相に 対し進められ或いは遅らせられる。乗算器182の出力は暗号化W−コードの帯 域幅に近似する1MHzの帯域幅を有する帯域フィルタ184を通される。 同様に、受信L2信号は乗算器188に於いてL2P−コード発生器186によ り発生されるP−コードのパンクチュアルな複製と相関される。このP−コード 発生器186は受信L2信号との相関のため、パンクチュアルP−コードの”初 期/末期”型のものを乗算器188に与える。乗算器188の出力は1MHz帯 域フィルタ192に送られる。このフィルタのパンクチュアル出力は暗号化W− コードの一個の幅に等しい積分期間にわたりW−コードビット積分及びダンプ( I&D)回路196で積分される。各積分の結果は、L1及びL2信号の電離層 による回折の差を考慮するため、後述するように正弦波(SGN)発生器190内 にラッチされる。W−ビットI&D回路200の出力は同様にそのような異なる 遅延を考慮するためSGN発生器202内にラッチされる。 図6に示す様に、SGN発生器190による極性推定出力は帯域フィルタ184 により出力される初期/末期帯域制限L1信号と共に乗算器198に供給される 。乗算器198はL1 P−コード発生器180のタイミングを制御するために 用いられるL1 P−コードトラッキング信号を発生する。L1 P−コードのタ イミングは、L1チャンネルにおける信号伝播の遅延のコード叉は”疑似レンジ ”測定を行うためのタイミング調整と共に乗算器198の、W−ビットSGN調 整された初期/末期相関出力を最少にするために調整される。 図6の従来のGPS受信装置も受信L2信号のP−コードトラッキングを与える 。特に、帯域フィルタ184により発生される帯域制限されたL1信号はW−コ ードビット幅に等しい積分期間にわたりW−コードビット積分およびダンプ(I &D)回路200によって積分される。L1チャンネルを介して受信した各W− コードビットの極性推定はSIGN(SGN)関数モジュール202を用いて得ら れ る。このモジュール内でI&D回路200の出力により表わされる2進値(即ち 、±1)に関しハード決定がなされる。位相固定ループ(PLL)を用いて全波長 L2キャリア信号の回復を可能にするために、L1チャンネルのSGNモジュー ル202により発生された推定W−ビットが乗算器206内で帯域制限されたL 2信号と相互相関される。SGNモジュール202により行われる”ハード決定 ”は情報の損失を生じさせ、それにより回復されたL2キャリアの信号対ノイズ 比をその最適値から低下させる。 W−コードビット推定におけるソフト決定を用いるコード支援L2復調: 図7は、本発明によりL1チャンネルを介して受信される各W−コードビットの 値を推定するために”ソフト決定”プロセスを使用することによりL2キャリア を回復する、L2キャリア復調装置のブロック図である。そのような”ソフト決 定”プロセスによるW−コードビットの割当は上述の従来の”ハード決定”技術 を用いて得られるものと比較して改善された信号対ノイズ比を達成出来る。 図7に於いて、受信L1信号はL1 P−コード発生器220により乗算器22 2に与えられるP−コードの、パンクチュアル及び初期/末期の複製と相関され る。乗算器222の出力は暗号化W−コードの帯域幅に近似する1MHzの帯域 幅を有する帯域フィルタ224を通される。同様に、受信L2信号はL2 P− コード発生器230により乗算器232にあたえられる、パンクチュアル及び初 期/末期のP−コードの複製と、乗算器232において相関づけられる。 図7に示す様に、フィルタ224の初期/末期L1チャンネル帯域制限出力は暗 号化W−コードの1ビットの幅に等しい積分期間にわたりW−コードビット積分 及びダンプ(I&D)回路242により積分される。各積分の結果は、L1及びL 2信号の電離層回折の差を考慮するために時間整合ラッチ243内で遅延される 。時間整合ラッチ243からの時間的に整合された初期/末期出力は帯域フィル タ224により発生されたパンクチュアル帯域制限L1信号と共に乗算器246 に送られる。 図7に示す様に、乗算器246はL1 P−コード発生器220のタイミングを 制御するために用いられるL1 P−コードトラッキング信号を発生する。L1 P−コードのタイミングは、L1チャンネルを介しての信号伝播遅延のコード叉 は”疑似レンジ”測定を与える対応したタイミング調整と共に、乗算器246か ら出力される相関を最少にするために調整される。 受信L2信号のトラッキングにおいて、W−コードビットI&D回路242によ リ発生された推定W−コードビットはまず時間整合ラッチ249で遅延され、次 いで乗算器250により帯域制限されたL2信号と相互相関される。これにより 位相固定ループ(PLL)を用いた全波長のL2キャリア信号の回復が可能になる 。図7から明かとなる様に、”ハード決定”手順はL2チャンネルを介して受信 する各W−コードビットの値の推定には含まれない。図7のL2キャリア復調装 置のこの観点は回復されたL2キャリアの信号対ノイズ比を改善するものである ことが予想される。 W−ビットI&D回路242からの時間整合された信号とI&D回路234aか らの積分されたL2チャンネル初期/末期P−コードの相関を解かれた信号との 積に対応するL2チャンネルP−コードトラッキング信号は乗算器250で発生 される。 最大帰納(MAP)推定理論による最適L2復調: 本発明によれば、受信したL1及びL2信号が統計的最大帰納(MAP)推定理論 により処理される様になったL2キャリア復調技術が開発されている。この方法 は暗号化W−コードの各ビットの極性の演繹的な知識が無くともL2キャリア信 号の復調において最適な信号対ノイズ比を達成できるようにするものである。 以下において、L1矩象チャンネル、L2矩象チャンネル及びL2同相チャンネ ルで処理された信号は以下の式で表わされる観測可能な量Q1(t)、Q2(t) 及びI2(t)でそれぞれ示される。 式(1)ー(3)に用いられている記号は次の通りである: (i) 受信L1及びL2信号はそれぞれr1及びr2で示され、信号強 度はそれぞれ2SおよびSで、公称角周波数はそれぞれω1及びω2である; (ii) L1矩象チャンネル、L2矩象チャンネル及びL2同相チャンネ ルを介して受信されたノイズはn1s、n2s、n2cであり、Noであるスペ クトル密度を有するゼロ平均ホワイトガウスノイズである。 (iii)W−コードの一つにビットの値(+/−1)はdkで示される; (iv) P−コードの局部的に発生された推定はP(t)で表わされる; (v) θ1及びθ2は受信したL1及びL2信号の局部的に発生された 位相推定値をあらわす; (vi) φは受信したL2信号r2の復調されたL2キャリアの局部的に 発生された推定と実際のL2キャリアの位相との位相差を表わす; (Vii)”LP”は観測可能な量Q1(t),Q2(t)及びI2(t)の 低域成分を示す。 式(1)ー(3)において、L1 C/Aチャンネルについてのトラッキングが 局部的に発生されたL1キャリアの位相θ1を受信したL1キャリアの位相に位 相固定しうるようにするものとする。更に、式(1)ー(3)はL1信号の強度 (2S)はL2信号の強度(S)より公称で3dB大きいとする。 位相差φ及びW-コードビットデータの極性dkについて条件付けられた、観測 可能な信号量Q1(t),Q2(t)及びI2(t)の結合ガウス確率密度関数は次式で あらわされる: 但しmは未知の保安コードの一ビットの幅にわたり累積された受信L1及びL2 信号r1及びr2のサンプル数を表わし、Aは所望の位相推定θ2及びデータd kとは無関係な定数である。W−コードがビットーバイービット形とは統計的に 無関係であり、そして、W−コードの各w−コードビット(dk)が+1又ー1 であるとすれば、1W−コードビットにわたる式(4)の平均値は次式で得られ る: 12キャリアの位相のMAP(最大帰納)推定値θ2はそれに対する式(5)の 結合確率関数の局部的最小値を求めることで得られる。従って、位相推定値θ2 は次式を満足しなければならない: 但し、sinhは双曲線正弦関数である。式(6)のサンプリングされたデータ 表現をアナログ形に戻すと次式が得られる: これとは別に、位相推定値θ2は式(5)の自然対数を最少にすることによって も決定出来る。その場合には次式の様になる: 図8に戻ると、同図には式(8)に基き実現されたMAP最適L2キャリア復調 器が示されている。そのような復調器は式(8)て特定される量を局部位相推定 値θ2の適正な調整によりゼロに駆動するために配置された閉ループ回路アーキ テクチャーを用いて実現出来る。これに関し、図8のMAP最適L2復調器は式 (6)、(7)、(8)に固有のループエラー関数の帰還ループ回路を含むこと を特徴とする。本発明によれば、制御電圧284の値は2個の積信号の組み合わ せで決定され、そして暗号化されたL2キャリアのベースバンド形の位相にベー スバンドL2キャリア発生器288の位相を固定するために用いられる。 図8に於いて、受信11信号は乗算器290により、L1 P−コード発生器2 92により与えられるパンクチュアル及び初期/末期P−コードの複製と相関さ れる。乗算器290の出力は暗号化W−コードの帯域幅に近似する1MHzの帯 域幅を有する帯域フィルタ294を通される。同様に、受信L2信号は乗算器3 02により、L2 P−コード発生器298により与えられるパンクチュアル及 び初期/末期P−コードの複製と相関される。乗算器302の出力は1MHzの 帯域幅を有する帯域フィルタ308で濾波される。 図8に示すように、フィルタ294のL1チャンネル帯域制限された出力はL1 キャリア発生器320により発生されたL1キャリアの直角(余弦)成分を用い て乗算器316で相関を解かれる。後述するように、部分V及びVIにおいてL 1キャリア発生器320の位相はL1 C/AチャンネルのL1キャリアのトラ ッキングから導出されるL1キャリアトラック信号により決定される。乗算器3 16により発生されるパンクチュアル及び初期/末期の相関を解かれた出力は暗 号化W−コードの1ビトの幅に等しい積分期間にわたりW−コードビット積分お よびダンプ(I&D)回路324及び324aにより積分される。各積分の結果は 帯域フィルタ294の出力である帯域制限されたL1信号と共に乗算器328に 与えられる。図8に示すように、乗算器328はL1 P−コード発生器292 のタイミングを制御するために用いられるL1 P−コードトラッキング信号を 発生する。L1 P−コードのタイミングは、L1チャンネルにおける信号伝播 の遅延のコード叉は”疑似レンジ”測定を行うための対応するタイミング調整と 共に、乗算器290の出力におけるパンクチュアルおよび初期/末期W−ビット I&D信号の積を最少にするために調整される。 L2チャンネルの処理に関しては、フィルタ308の帯域制限された出力は乗算 器332及び334に入力される。乗算器332及び334はそれぞれベースバ ンドL2キャリア発生器288の矩象出力を与えられる。図8に示すように、乗 算器332はキャリア発生器288に直接に接続され、90度移相器338はL 2キャリア発生器288と乗算器334との間に挿入される。乗算器332と3 34はcos(φ)とsin(φ)にそれぞれ比例するエラー信号を発生する。但し 、φはキャリア発生器288と受信L2信号のIF形との位相差を表わす。L2 P−コードトラック信号は乗算器339によりP−コード発生器298に与えら れる。この実施例に於いては、乗算器339は、I&D回路324により発生さ れたパンクチュアルL1チャンネルW−コードビット推定値と乗算器334の出 力である初期/末期L2チャンネル余弦エラー項とを乗算するために配置される 。時間整合ラッチ349はL1及びL2信号の間の異なる電離層回折遅延を補償 するようにクロックされる。 cos(φ)及びsin(φ)エラー項は第一及び第にW−コードビット積分及びダ ンプ(I&D)回路340及び342に供給される。これらI&D回路はW− ビット暗号化期間に近似する積分期間にわたりそれらループエラー信号を積分す る。しかしながら、図3にで説明した本発明の復調技術とは異なり、W−コード ビット積分の結果は位相差φの2倍の正弦に比例する制御信号を作るために直接 には乗算されず、余弦チャンネルにおいてI&D回路340により行われる積分 の結果が全波長のL2キャリアの回復のために更に処理される。特に、I&D回 路340により与えられるW−コードビットの各L2チャンネル推定値は加算器 346によりスケーリング回路350により重み付けされた対応するL1チャン ネルW−コードビット推定値と組み合わされる。好適な実施例ではスケーリング 回路350はL1チャンネルW−コードビット推定値に、受信L2信号に対し受 信L2信号の大きい信号強度(±3dB)を補償するために選ばれた重み付け因子 を乗算する。信号エネルギーのこの3dBの差は電圧ドメインにおいて2の平方 根(即ち、1。4)に近似する重み付け因子に対応する。 加算器346の出力はそれぞれ組み合わされたW−コードビット推定値の双曲線 正接を計算するように設計されたTANH回路354により処理される。その結 果の双曲線正接信号は信号強度の変動に対するL2余弦チャンネルの最適な非線 形レスポンスを表わす。図8に示すように、乗算器358はTANH回路354 の出力とI&D回路342により発生された位相差の積分された正弦成分とを乗 算する。双曲線正正接関数によるL2チャンネル処理の結果として、乗算器35 8により発生される制御電圧284は2φではなく位相差φに比例する。従って 、制御電圧284によりL2キャリア発生器288の出力位相は受信L2信号の 全波長位相と同期する。これにより、受信L2キャリアの全波長複製は位相固定 ループ(PLL)キャリア発生回路(図示せず)により同期化される。図8のMA P最適L2キャリア復調は暗号化W−コードの各ビットの推定においてL1及び L2チャンネルからの信号エネルギーを利用することにより、回復されたL2キ ャリアの信号対ノイズ比を改善する。 変更された最大帰納(MAP)最適L2復調: 図9は図8のMAP最適L2キャリア復調器の簡略化された実施例を示している 。 この図9の簡略化されたMAP最適L2キャリア復調器はほぼ統計的MAP最適 信号対ノイズ比の回復されたL2キャリア位相の発生を、しかも著しく簡単に可 能にする。図8及び9においては同じ回路要素は同じ参照数字を付してある。 図9において、変更されたMAP最適L2キャリア復調器におけるL1チャンネル 信号処理は図8の最適L2復調器のL1チャンネルにおいて行なわれた処理のそ れと同じである。同様に、図8と9の復調器のL2チャンネルの信号処理は乗算 器332と334によるcos(φ)及びsin(φ)エラー項の発生を介するもの と同じである。それぞれの場合、それらエラー項は第一及び第二W−コードビッ ト積分及びダンプ(I&D)回路340と342に加えられる。しかしながら、図 8について述べたMAP最適復調技術とは異なり、図9の変更された技術では、 双曲線正接計算は行われない。 図9に示すように、加算器346の出力は乗算器358に与えられる。乗算器3 58はsin(φ)に比例するW−ビットI&D回路342の出力と次のものとの 積を発生する: (i)スケーリング回路350により発生されるW−コードビットの重み付 けされたL1チャンネル推定値;及び (ii)cos(φ)に比例するI&D回路340の出力 結果としての積の項はsin(φ)及びcos(φ)に比例し、そして帰還ループが 受信L2キャリアから2分の1サイクルの位相差をもって固定されないようにす る。図9の実施例は図8のMAP最適L2復調器の線形近似として特徴ずけられ る。即ち、双曲線正接関数(図8)は図9の変更された実施例における引数によ り近似される。この線形近似により可能となる簡略化された回路構成は、図8の 理論的に最適な実施例と同様に従来の技術と比較してより改善された信号対ノイ ズ比を実現する。 III.デジタルベースバンドプロセッサ概説 図10はデジタルベースバンドプロセッサ21(図1)の一例のブロック図であ る。各デジタルベースバンドプロセッサにより行われる主たる信号処理機能は次 の通りである: (i)IF処理回路17から入るデジタル化L1及びL2矩象データの、一 つの特定の衛星のC/A及びPコードの局部的に発生された複製との相関、及び (ii)多数の観測可能なデータ出力を第1データバス27を介してデジタ ルプロセッサ17に送るための受信L1及びL2信号の処理。 図10において、デジタルベースバンドプロセッサ21は温度制御水晶発振器( TXCO)によりライン462に印加される基準クロック信号を受信するように 配置される基準クロック信号発生器402を含む。一実施例では、基準クロック 信号の周波数は40。96MHzである。クロック発生器402は約1MHz及 び1msの信号を発生するためにライン462上の信号の周波数を40及び40 960で分割する。それら信号はそれぞれライン406と408に与えられる。 クロックライン406と408はデジタルベースバンドプロセッサ21での測定 並びに図1の受信装置の他の部分での信号処理のための時間の基準を与える。 図10の実施例では、デジタルベースバンドプロセッサ21は種々の信号処理機 能の実行を可能にする制御データをデジタルプロセッサ25からバス27を介し て受ける。例えば、バス27を介して入る制御データは各衛星に関連したP−コ ード、C/Aコード及びキャリア位相の局部的発生を容易にする。この制御デー タもベースバンドプロセッサ21によりおこなわれる種々のデータ処理を順序づ けるように作用する。 図10に示すように、IF処理回路からのL1およびL2矩象信号はL1及びL 2位相サンプリング回路408及び410によりそれぞれプロセッサ入力ライン 412及び414に、直列2進データの形で与えられる。サンプリング回路40 8および410は入力ライン412および414上の直列データをベースバンド L1チャンネルライン416と418及びベースバンL2チャンネルライン42 0と422に印加される矩象成分L1−I、L1−Q、L2−I、L2−Qに分 離する。特別の記載がない限り、図10−16に示すL1及びL2チャンネル信 号ラインは4ビット信号データを運ぶことの出来る4線伝送ラインを用いて構成 されるものとする。 各デジタルベースバンドプロセッサ21はL1−CAチャンネル処理回路424 、L1 P−チャンネル処理回路426、L2 P−チャンネル処理回路428及 びL2キャリアトラッキングループ430を含む。以降で説明するが、ベースバ ンド処理回路424、426、428及び430でおこなわれる信号処理動作は 本発明により暗号化されたL2信号の最適復調を可能にする。ベースバンド回路 424、426、428及び430の詳細は図13ー16を参照してそれぞれ説 明する。 IV.RFダウンコンバージョン 図11はRFダウンコンバータ13を詳細に示している。アンテナ11により受 信された信号は高周波伝送線15を介して低ノイズ増幅器440に供給され、そ の出力が第1RF帯域フィルタ442で濾波される。一実施例では、帯域フィル タ442の帯域幅は400MHz、中心周波数は137foである。但し、fo =10.23MHzである。帯域フィルタ442の出力は、受信した信号をL1 及びL2周波数帯に分離するためにそれぞれL1及びL2チャンネル帯域フィル タ446及び448に供給される前に第1RF増幅器444により更に増幅され る。帯域フィルタ446と448の帯域幅はそれぞれ80MHzであり、フィル タ446の中心周波数は154foに固定され、フィルタ448の中心周波数は 120foに固定される。フィルタ446からのL1信号はL1チャンネルミキ サー452に供給される前にL1チャンネルRF増幅器450により増幅される 。同様に、フィルタ448からのL2信号はL2チャンネルミキサー456に供 給される前にL2チャンネルRF増幅器454により増幅される。 図11に示すように、温度補償された水晶発信器(TXCO)460は基準周波 数fsを基準ライン462に供給する。一実施例においては、基準周波数fsは ほぼ40.96MHzに等しく、周波数シンセサイザー468に供給される前に 分周回路464で2分される。周波数シンセサイザー468はライン472に周 波数1503.84MHzのLO1信号を、そしてライン476に周波数115 6.0MHzの信号LO2を発生するように従来のように動作する。ミキサー4 52は増幅器450からのL1信号を第IRF出力ライン480の中間周波数( IF)信号にダウンコンバートするためにLO1信号を使用する。同様に、ミキ サー456は増幅器454からのL2信号を第2RF出力ライン482のL2I F周波数信号にダウンコンバートするためにLO2信号を使用する。 V.IF処理 図12はIF処理回路17のブロック図である。ライン480のLIIF信号は ミキサー452(図11)で発生された望ましくない側帯波周波数を除去するた めに、帯域幅が50MHzで中心周波数が7foのL1チャンネルIF帯域フィ ルタ486を通される。濾波されたL1チャンネル信号は第1 L1 IF増幅器 490で増幅され、SAW L1チャンネル帯域フィルタ494を通され、自動 利得制御(AGC)増幅器回路498に供給される。図12の実施例では、回路4 98はAGC回路506と帰還構成をとる第2L1チャンネルIF増幅器502 を含んでいる。AGC回路498からの信号は4ービットアナログーデジタル変 換器510でデジタル化され、結果としての2進データのL1 IF直列ストリ ームは信号ライン412を介してベースバンドプロセッサ21に送られる。 同様に、ライン482のL2 IF信号はミキサー456(図11)で発生され た望ましくない側帯波周波数を除去するために、帯域幅が50MHzで中心周波 数が7foのL2チャンネルIF帯域フィルタ520を通される。濾波されたL 2チャンネル信号は第1 L2 IF増幅器524で増幅され、SAW L2チャ ンネル帯域フィルタ528を通され、自動利得制御(AGC)増幅器回路530に 供給される。図12の実施例では、回路530はAGC回路534と帰還構成を とる第2L2チャンネルIF増幅器532を含んでいる。AGC回路530から の信号は4ービットアナログーデジタル変換器536でデジタル化され、結果と しての2進データのL2 IF直列ストリームは信号ライン414を介してベー スバンドプロセッサ21に送られる。 VI.L1 C/Aチャンネル処理 図13はL1 C/Aチャンネルプロセッサ424のブロック図である。プロセ ッサ424で行われる信号処理はバス27を介して与えられる命令によりデジタ ル制御プロセッサ25と関係づけられている。制御プロセッサ25は局部的に発 生されたコード(即ち、C/AAコード及びP−コード)およびキャリア信号の アンテナ11(図1)に入るL1信号のそれらとの同期化を行うようにコード及 びキャリアトラッキング機能を行うように設計される。図13において、各L1 −C/Aチャンネルプロセッサ424はL1コードートラッキング数値制御発振 器(NCO)&C/Aコーダ回路550、L1キャリアトラッキングNCO回路5 54及びL1 C/A相関器及びプロセッサ回路556を含んでいる。LI C/ Aチャンネルプロセッサ424の動作を、それぞれL1 C/A NCO及びコー ダ回路550、L1キャリアトラッキングNCO回路554及びL1 C/A相 関器及びプロセッサ回路556のブロック図である図14A,14B及び15を 参照して説明する。 デジタルプロセッサ25からの制御データに応じて、回路550のC/Aコーダ 558(図14A)はトラッキングされているL1信号を出しているGPS衛星 の内の一個に関連したライン560にC/Aコードシーケンスを発生するように セットアップされる。ライン560上のこのコードシーケンスは受信したC/A コードと同期すべき”パンクチュアル”C/Aコードである。コーダ558内で このパンクチュアルC/Aコードは初期C/Aコードを発生するためにIC/A サイクルの端数分だけ進められそして末期C/Aコードを発生するためにC/A コードサイクルの端数分だけ遅らされる。これら初期及び末期C/Aコードはラ イン562a-bに与えられ、初期C/Aコードから末期C/Aコードを差し引い たものに対応するC/A初期ー末期差信号は状態0、+1、ー1からなる。図1 4Aに示すように、デジタルプロセッサ25は、パンクチュアルC/Aコードシ ーケンスと受信したL1信号のC/Aコード変調との間に同期を維持するように 可変モジュロカウンター566に印加される周期的パルスを発生するように動作 する位相アキュムレータ564にバス27を介して制御信号を送る。 図15に於いて、ライン416及び418上の入来L1信号の矩象成分は排他論 理和回路570、572、574及び576によりライン560上のC/Aパン クチュアル及び差コードシーケンスと相関付けられる。図15の実施例では矩象 L1信号は信号ライン416aと418aにより、そしてそれら信号の強度情報 はライン416bと418aにより運ばれる。局部的に発生されたパンクチュア ルC/Aコードシーケンスが受信L1信号により運ばれるC/Aコード変調と完全 に整合していればC/Aコードを自由に使用する排他論理和回路570、572 、574及び576の出力はそれぞれ積分器580、582、584及び586 により1ミリ秒の期間にわたり積分される。 図14Bに示すように、デジタルプロセッサ25はL1キャリア信号の位相を複 製するように動作する位相アキュムレータ590にバス27の制御信号を送る。 正弦/余弦ルックアップテーブル592は位相アキュムレータ590からの位相 情報に応答してライン594と596上の局部的に発生されたL1キャリアの矩 象成分を与える。位相アキュムレータ590からのL1位相情報は、バス27に L1位相情報を乗せるために配置されたL1キャリアレジスタ598に与えられ る。このL1位相情報はライン408の基準信号に従って1ミリ秒毎にレジスタ 598から出され、そして制御プロセッサ25を介し航法プロセッサ29へ向け られる。 図14B及び15において、ライン594及び596上の局部的に発生されたL 1キャリアの矩象成分は積分器580、582、584及び586の相関を解か れた出力からL1キャリア信号を除くために用いられる。特に、積分器580、 582、584及び586の出力はそれぞれラッチ601ー604を用いて1ミ リ秒のインターバルでラッチされる。第1のデジタル乗算器606と607の対 はラッチ601に接続され、第2のデジタル乗算器608と609の対はラッチ 602に接続され、第3のデジタル乗算器610と611の対はラッチ603に 接続され、第4のデジタル乗算器612と613の対はラッチ604に接続され る。各乗算器対はライン594と596を介して局部的に発生された矩象L1キ ャリア信号を受け、その局部的に発生されたキャリアが受信L1キャリアと同相 のとき、L1キャリアが除去される。これらデジタル乗算器の出力は、C/Aチ ャンネル出力ライン622、624、626及び628にL1 C/Aチャンネ ル出力R1CS,R1CC、D1CS、D1CCを発生するためにデジタル加算 器614、616、618および620で組み合わされる。 一組4個のL1 CAチャンネル出力ラッチ630、632、634、636は 1ミリ秒に1回出力R1CS、R1CC、D1CS、D1CCをバス27により デジタルプロセッサ25に出力する。デジタルプロセッサ25はC/Aコード及 びキャリア信号の発生に用いられた位相アキュムレータ564と590のタイミ ングを調整することによりR1CSとD1CS信号を最少にしそしてR1CC信 号を最大にするように動作する。これにより、局部的に発生されたC/Aコード 及びキャリア信号は一個の特定のGPS衛星から受信したL1信号のC/Aコー ド及びキャリアと整合する。局部的に発生したL1信号と受信されたL1信号と のそのような整合により、正確な位相のL1キャリア信号が得られ、それにより L1キャリア信号が次に述べる信号処理動作に使用出来るようになる。 VII.L1 P−チャンネル処理 図10に戻り、L1 C/Aチャンネルプロセッサ424により回復されたL1 キャリア信号はバス27を介してプロセッサ25によりL1 P−チャンネルプ ロセッサ426に与えられる。回復されたL1キャリアの位相情報はL1 P− コードのトラッキング及びL2キャリアの復調で用いられたコードトラッキング 信号のそれに続く発生においてL1 P−チャンネルプロセッサ426により使 用される。 図16はL1 P−チャンネルプロセッサ426の好適な実施例のブロック図で ある。このL1 P−チャンネルプロセッサはL1 P−コードトラック数値制御 発振器(NCO)及びP−コーダ回路642、L1 W−タイミング発生器644 、L1 P−チャンネル相関器及びプロセッサ回路666及びL1 P−コードト ラッキングループ668を含んでいる。発明の背景の項で述べたように、L1 P−コードはしばしば米国政府により、分類されたW−コードを用いて変調され る。一般に”Y−コード”と呼ばれる結果としての暗号化されたコードは既知の L1 P−コードと未知のW−コードのモジュロー2加算からなる。叉、W−コ ードは、W−コードの各ビットのエッジが関連するP−コードチップのエッジと 整合するように、P−コードと同期して発生されることも知られている。W−コ ードビット期間は、平均約20 L1 P−コードサイクル(即ち、チップ)の期 間に決定されているが、各W−コードビットについて一様ではない。むしろ、W −コードは多数の周期的に繰り返されるW−コードビットのパターンを含むもの と推定される。各繰り返しは”A”L1 P−コードサイクルの期間を有するN 1個のW−コードビットと、それに続く”B”L1 P−コードサイクルの期間 を有するN2個のW−コードビットとを含む。高利得アンテナを用いた測定から 、従来の技術を用いてパラメータA,B、N1,N2を経験的に決定することが 出来る。 更に、W−コードシーケンスはL1 P−コードに固有の複数の”X1A1エポ ック”期間と同期されることが確かめられている。但し、各X1A1エポックは 4092個のP-コードチップの期間を有する。長さ”A”のP−コードチップ のN1個のW−コードビットと長さ”B”のP−コードチップのN2個のW−コ ードビットからなる各W-コードの繰り返しはX1A1エポックの一つと一致する ようにタイミングを取られる。L1W−ビットタイミング発生器644は各X1 A1の初めに長さ”A”のL1 P−コードチップのN1個のW−ビットに続く 第1クロックパルス及び各X1A1の終わりに長さ”A”のL1 P−コードチ ップのN1個のW−ビットに続く第2クロックパルスを発生するように設計され る。 図17AはL1チャンネルW−ビットタイミング発生器644のブロック図であ る。タイミング発生器644はデジタルプロセッサ25からバス27を介してW −ビット入力レジスタ670a−dにパラメータA,B,N1,N2を受ける。 可変モジュロカウンタ686(図18A)からのL1 P−コードクロック信号 はライン674を介してL1 W−ビットタイマー回路672に入る。各X1A 1エポックの初めにL1 P−コーダ678(図18A)よりライン676を介 してリセットされた後に、W−ビットタイマー回路672は各X1A1エポック 期間に上記の第1及び第2タイミングパルスをライン679に加える。 図18A及び18BはそれぞれNCO及びP−コーダ回路642及びL1P−コ ードトラッキングループ668のブロック図である。P−コーダ回路642内の P−コーダ678はライン680に特定の衛星に固有のパンクチュアルP−コー ド信号を印加するように動作する。ライン680に印加されたコードシーケンス は、それが受信L1P−コードと同期化されるものである点において”パンクチ ュアル”コードである。コーダ678内でパンクチュアルP−コードは初期P− コードを作るために1P−コードサイクルの端数だけ進められ、そして末期P− コードを作るために1P−コードサイクルの端数だけ遅延される。初期及び末期 P−コードはライン682a−bに与えられ、初期P−コードから末期P−コー ドを減算したものに対応する差信号は状態0、+1、ー1を含む。図18Aに示 すように、L1P−コードトラッキングループ668(図18B)により帰還ラ イン688に加えられる帰還信号は、ライン674にP−コードデータを発生す るために、カウンター686で用いられる周期的パルスシーケンスのタイミング を制御するように位相アキュムレータ684に加えられる。カウンター686の 出力も局部的に発生されたP−コードの位相に関係する位相情報を与えるために 位相アキュムレータ684の出力に関連して用いられる。このP−コード位相情 報は16ビットのレジスタ690にラッチされる。この16ビットの内の下位1 0桁はアキュムレータ684により与えられ、上位6桁はカウンター686から 入る。結果としてのP−コード位相情報は1ミリ秒毎にレジスター690からバ ス27へクロックされる。 図19はL1P−チャンネル相関器及びプロセッサ回路666のブロック図であ る。図19に示すように、ライン416と418の入来L1信号の矩象成分はP −チャンネル排他論理和回路694、696、698、700によりライン68 0と682a−bのP−コードパンクチュアル及び差シーケンスと相関ずけられ る。図19の実施例では、矩象L1信号のS1GNビットは信号ライン416a 及び418bにより運ばれ、矩象L1信号の強度情報はライン416b及び41 8bにより運ばれる。局部的に発生されたパンクチュアルP−コードシーケンス が受信L1信号により運ばれるP−コード変調と完全に整合していればP−コー ドを自由に使用する排他論理和回路694、696、698及び700の出力は それぞれ積分器702ー705により1W−コードビット期間にわたり積分され る。 図19において、ライン594及び596上の局部的に発生されたL1キャリア の矩象成分は積分器702ー705の相関を解かれた出力からL1キャリア信号 を除くために用いられる。特に、積分器702ー705の出力はそれぞれラッチ 710ー713を用いてW−コードの1ビットに対応するインターバルでラッチ される。第1のP−チャンネルデジタル乗算器714と716の対はラッチ71 0に接続され、第2のP−チャンネルデジタル乗算器718と720の対はラッ チ711に接続される。更に、乗算器722と724の対はそれぞれラッチ71 2と713に接続される。第1及び第2P−チャンネル乗算器対はそれぞれライ ン594と596を介して局部的に発生された矩象L1キャリア信号を受ける。 同様に、ライン594と596の矩象L1キャリア信号はそれぞれ乗算器722 と724に与えられる。このように、キャリア成分は、局部的に発生されたL1 キャリアが受信したキャリアと同相であるとき、乗算器714、716、718 、720、722の出力から除去される。デジタル乗算器714と720の出力 はデジタル加算器728により加算される。同様に、デジタル乗算器716と7 18の出力はデジタル加算器730により加算され、そしてデジタル乗算器72 2と724の出力はデジタル加算器732により加算される。これらデジタル加 算器はL1P−チャンネル出力ライン733ー735にL1P−チャンネル出力 R1PS,R1PC,D1PCを発生する。P−チャンネル出力ライン733ー 735に印加されたこれらの信号はそれぞれ平方回路737ー739により自乗 され、そしてそれぞれ積分器741ー743により1W−コードビット期間のイ ンターバルをもって積分される。積分器741ー743の出力は、局部的に発生 されたL1P−コードと受信したP−コードシーケンスとの間の位相関係をモニ ターするために、バス27を介してデジタルプロセッサ25により読み取ること が出来る。 図18AのP−コードトラッキングループの実施例に示すように、ライン734 のR1PC信号のSIGNはデジタル乗算回路752に接続するSIGN回路7 50により決定される。SIGN回路750の出力及びライン735のD1PC 信号は、受信信号からW−コードを除去するために、乗算回路156で乗算され る。乗算回路156で乗算された信号は第2次制御ループ753aに加えられる 。このループの定数KIとKLはデジタルプロセッサ25によりループ定数レジ スタ754と755に入れられる。 制御ループ753aはデジタル乗算回路777と778を含み、これら乗算回路 はそれぞれループ定数レジスタ754と755に接続しそしてそれぞれデジタル 乗算回路156に接続する。乗算器777と778により発生される、スケーリ ングされた出力はそれぞれデジタル加算器779と780の第1入力ポートに与 えられる。加算器780により発生される信号はレジスタ782に記憶され、こ のレジスタの出力は加算器779と780の第2入力に加えられる。制御ループ 753aから出力されてデジタル加算器779により帰還ライン688に与えら れる帰還信号はラッチ784に戻される。この帰還信号により、位相アキュムレ ータ684とP−コーダ678は、ライン680に局部的に発生されたP−コー ドが受信L1信号のP−コードに固定されるように動作する。局部的に発生され たL1P−コード及びL1W−コードの、受信L1信号で運ばれた対応するP− コード及びW−コードへの固定により、ライン734(図19)のR1PC信号 は最大値となる。このR1PC信号は次に述べるように、L1コード及びキャリ ア信号の回復に支援を与えるために用いられる。 VIII.L2 P−チャンネル処理 この好適な実施例において、L2 P−チャンネルプロセッサ428(図10) は一つの特定の衛星からのL2信号のP−コード及びキャリアの位相をトラッキ ングするように設計される。発明の背景の項で述べたように、L2P−コードと キャリアの位相が分かれば高精度の動的測定は容易になる。 図20はL2P−チャンネルプロセッサ428のブロック図である。L2P−チ ャンネルプロセッサ428はL2P−コードトラッキング数値制御発振器(NC O)及びP−コーダ回路790、L2W−ビットタイミング発生器792、L2 P−チャンネル相関器及びプロセッサ回路794、L2P−コードトラッキング ループ796を含む。W−コードタイミング情報はW−ビットタイミング発生器 792によりL2P−チャンネル相関器及びプロセッサ回路794に与えられる 。同様に、L2キャリア情報はL2キャリアトラッキングNCO回路800によ りL2P−チャンネル相関器及びプロセッサ回路794に与えられる。 L1P−コードと同様に、L2P−コードもしばしば分類されたW−コードを用 いて変調される。ここでも、その結果として暗号化されたY−コードが既知のL 2P−コードと未知のW−コードのモジュロー2加算からなることは分かってい る。叉、W−コードは、W−コードの各ビットのエッジが関連するP−コードチ ップのエッジと整合するようにP−コードと同期して発生されることも分かって いる。W−コードビット期間は約20のL2P−コードサイクル(即ち、チップ )を平均化するために決定されているが、各W−コードビットについては均一で ない。むしろW−コードは多数の周期的に繰り返されるW−コードビットパター ンからなるものと演繹される。各繰り返しは”A”L2P−コードチップの期間 を有するN1個のW−コードビットとそれらに続ずく”B”L1P−コードチッ プの期間を有するN2個のW−コードビットを含む。高利得アンテナを用いて行 われた測定から、従来の技術を用いてパラメータA,B,N1,N2を経験的に 決定することが出来る。 更に、W−コードシーケンスはL2 P−コードに固有の複数の”X1A2エポ ック”期間と同期されることが確かめられている。但し、各X1A2エポックは 4092個のP-コードチップの期間を有する。長さ”A”のP−コードチップの N1個のW−コードビットと長さ”B”のP−コードチップのN2個のW−コー ドビットからなる各W-コードの繰り返しは、X1A2エポックの一つと一致する ようにタイミングを取られる。L1W−ビットタイミング発生器792は各X1 A1の初めに長さ”A”のL1 P−コードチップのN1個のW−ビットに続く 第1クロックパルス及び各X1A1の終わりに長さ”A”のL1 P−コードチ ップのN1個のW−ビットに続く第2クロックパルスを発生するように設計され る。 図17BはL2チャンネルW−ビットタイミング発生器792のブロック図であ る。タイミング発生器792はデジタルプロセッサ25からバス27を介してW −ビット入力レジスタ806a−dにパラメータA,B,N1,N2を受ける。 可変モジュロカウンタ822(図21A)からのL2 P−コードクロック信号 はライン810を介してL2 W−ビットタイマー回路808に入る。各X1A 2エポックの初めにL2 P−コーダ678(図21A)よりライン812を介 してリセットされた後に、W−ビットタイマー回路808は各X1A2エポック 期間に上記の第1及び第2タイミングパルスをライン804aに加える。ライン 804aで運ばれるタイミング信号の補数はタイミング回路808によりライン 804bに与えられる。タイミング発生器792によりライン804a−bに加 えられたこのタイミング情報はL2P−コード信号の復調を支援するために後述 するように使用される。 図21A及び21BはそれぞれL2NCO及びP−コーダ回路790及びL2P −コードトラッキングループ796のブロック図である。L2P−コーダ回路7 90内のP−コーダ814はライン816に特定の衛星に固有のパンクチュアル P−コード信号を印加するように動作する。ライン816に印加されたコードシ ーケンスは、それが受信L2P−コードと同期化されるものである点において” パンクチュアル”コードである。L2P−コーダ814内でパンクチュアルP− コードは初期L2P−コードを作るために1P−コードサイクルの端数だけ進め られ、そして末期L2P−コードを作るために1L2P−コードサイクルの端数 だけ遅延される。初期及び末期L2P−コードはライン818a−bに与えられ 、初期L2P−コードから末期L2P−コードを減算したものに対応する差信号 は状態0、+1、−1を含む。図21Aに示すように、位相アキュムレータ82 0はパンクチュアルP−コードシーケンスと受信L2信号で運ばれるP−コード 変調との間の同期化を維持するために周期的パルスを可変モジュロカウンター8 22に与えるように動作する。 L2P−コードトラッキングループ796(図21B)により帰還ライン824 に加えられる帰還信号は、カウンター822に与えられるこの周期的パルスシー ケンスのタイミングを制御するように位相アキュムレータ820に加えられる。 カウンター822の出力は、位相アキュムレータ820の出力に関連して、局部 的に発生されるP−コードの位相に関する情報を与える。このP−コード位相情 報は16ビットのレジスタ826にラッチされる。この16ビットの内の下位1 0桁はアキュムレータ820により与えられ、上位6桁はカウンター822から 入る。結果としてのP−コード位相情報は1ミリ秒毎にレジスター826からバ ス27へクロックされる。 図22はL2P−チャンネル相関器及びプロセッサ回路794のブロック図であ る。図22に示すように、ライン420と422の入来L2信号の矩象成分はP −チャンネル排他論理和回路830、832、834、836によりライン68 0と818a−bのP−コードパンクチュアル及び差シーケンスと相関ずけられ る。図22の実施例では、矩象L2信号のSIGNビットは信号ライン420a 及び422bにより運ばれ、矩象L2信号の強度情報はライン420b及び42 2bにより運ばれる。局部的に発生されたパンクチュアルL2P−コードシーケ ンスが受信L2信号により運ばれるP−コード変調と完全に整合していればP− コードを自由に使用する排他論理和回路830、832、834、836の出力 はそれぞれ積分器838ー841により1L2W−コードビット期間にわたり積 分される。 図21Cは受信L2キャリアの局部複製を発生するように動作するL2キャリア トラッキングNCO800のブロック図である。このL2キャリアトラッキング NCOは、図23A及び23Bに関連して後述するL2キャリアトラッキングル ープからライン845に与えられる制御信号を受けるために配置された位相アキ ュムレータ843を含む。位相アキュムレータ843は、ライン406から入る タイミング情報に従って、累積した位相信号を余弦/正弦ルックアップテーブル 846とキャリアトラック出力レジスター847に出力する。累積された位相信 号の余弦と正弦はルックアップテーブル846により決定される。結果として得 られる局部的に発生だれたL2キャリア信号の矩象成分はライン847と849 に生じる。出力レジスター847はプロセッサ25での読み取りのために1ミリ 秒に1回、データバス27に累積した位相信号を出す。 図22に戻り、ライン847及び849上の局部的に発生されたL2キャリアの 矩象成分は積分器838ー841の相関を解かれた出力からL2キャリア信号を 除くために用いられる。特に、積分器838ー841の出力はそれぞれラッチ8 43ー846を用いて1個のL2W−コードの1ビット期間に対応するインター バルでラッチされる。第1のL2P−チャンネルデジタル乗算器856と857 の対はラッチ851に接続され、第2のL2P−チャンネルデジタル乗算器85 8と859の対はラッチ852に接続され、第3のL2P−チャンネル乗算器8 60と861の対はラッチ853に接続され、第4のL2P−デジタル乗算器8 62と863はラッチ854に接続される。各L2P−チャンネル乗算器対は8 47と849を介して局部的に発生された矩象L2キャリア信号を受ける。この ように、キャリア成分は、局部的に発生されたL2キャリアが受信したキャリア と同相であるとき、乗算器856ー864の出力から除去される。デジタル乗算 器856ー863の出力は、L2P−チャンネル相関器の出力ライン866ー8 69に12P−チャンネル出力R2PS,R2PC,D2PCを発生するように 、図22に示すようにしてデジタル加算器861ー864により組み合わされる 。相関器出力ライン866ー869のこれら信号はそれぞれ平方回路871ー8 74により自乗され、そしてそれぞれ積分器876ー879により1ミリ秒の期 間積分される。積分器876ー879の出力は、局部的に発生されたL2P−コ ードと受信L2信号のL2P−コードとの間の位相関係をモニターするために、 データバス27を介してデジタルプロセッサ25により読み取られる。 図21BのL2P−コードトラッキングループ796の実施例において、ループ 制御パラメータKLとKIはプロセッサ25によりレジスター881と883に 入れられる。非コヒーレントL2P−コードトラッキングモードでの動作を開始 するために、プロセッサ25はデジタル加算器884を制御ループ入力ライン8 85に接続させる。このモードでの動作中、ライン868と869のD2PS及 びD2PC信号は平方回路881と882によりそれぞれ自乗され、デジタル加 算器884により加算される。第2次制御ループ753b(図18B)は制御ラ イン885の加算器884の出力信号に応じて帰還ライン824に加えられる帰 還信号を発生する。ライン824の帰還信号は帰還ラッチ886に供給されそし てL2W−コードビット期間に一回ずつ位相アキュムレータ820に出される。 この帰還信号は、L2P−コーダ814により与えられるパンクチュアルL2P −コードを受信L2信号のP−コード変調に強制的に固定させるように変えられ る。 受信L2P−コードに固定されてしまうと、デジタルプロセッサ25は章IIで 述べた本発明のL2キャリア復調技術の一つによりL2キャリア信号のトラッキ ングを開始する。これらL2キャリア復調技術のそれぞれは章IXで更に詳細に 説明する。 本発明のL2キャリア復調技術の一つを用いて受信L2キャリアへの位相固定が 達成されると、デジタルプロセッサ25は制御ライン885の接続を加算器88 4からデジタル乗算器886の出力に切り替えてコヒーレントP−コードトラッ キングを開始する。コヒーレントP−コードトラッキングモードでは、ライン8 69のD2PC信号とSIGN回路870によりあたえられるRIPCのSIG Nとは乗算器886により乗算される。次に第2次制御ループ753bとL2コ ードトラッキングNCO790による処理が、非コヒーレントP−コードトラッ キングモードについて述べたように進められる。 IX.L2キャリア復調の詳細な説明 W−コードレート積分器を用いたL2P−コード支援の復調: 図22に戻ると、ライン420a−b及び422a−bのL2信号の矩象成分は まずライン680の局部的に発生されたパンクチュアルP−コードと相関される 。相関を解かれた信号は積分器838ー839で1W−コードビットにわたり積 分され、次に乗算器856ー859を用いてライン847と849の推定された L2キャリアの位相の矩象成分と乗算される。乗算器856ー859の出力は、 ライン866と867に矩象位相エラー項R2PSとR2PCを発生するために 前述のように加算器861ー862で組み合わされる。 図23Aは本発明の第一の観点によるL2キャリアトラッキングループ回路のブ ロック図である。ライン866と867のR2PS及びR2PCエラー項はラッ チ892と893を介して乗算器890にあたえられる。乗算器890により発 生される積の項は制御ループ753aのそれと実質的に同じである回路を有する 第2次トラッキングループ753cのあたえられる。ループ定数KL及びKIは デジタルプロセッサ25によりレジスタ894と895にそれぞれロードされ、 そこからトラッキングループ753cに供給される。出力ラッチ897を介して ライン845に印加されるトラッキングループ73cの出力はL2キャリアトラ ッキングNCO800(図21C)の位相アキュムレータ843に帰還される。 エラー信号R2PSとR2PCのW−コードビットの極性が同一のため、W−コ ードは乗算器890により発生された積の項から効果的に除去される。更に、矩 象成分R2PSとR2PCの積により、局部的に発生されたL2キャリアの位相 と受信L2信号の位相との間の位相オフセットの正弦に対応するエラー項が得ら れる。この技術はトラッキングループ753c内で信号の自乗操作を行いそして W−コードの1ビットに対応するインターバルにわたりL2の矩象成分を積分す ることにより、復調されたL2キャリアの信号対ノイズ比を改善する。 L1及びL2信号のたすき掛けを用いるコード支援のL2の復調: 上述したように、L1信号とL2信号の周波数の不一致により、それら信号は電 離層を通る間に異なる位相遅延を経験する。L1及びL2信号の間の遅延の差は 衛星の仰角と大気条件に従って変化するが、一般に既知のP−コードの数チップ 分程度である。図24について説明する本発明のL2キャリア復調技術において 、受信したL1及びL2信号の矩象成分は可変遅延素子を利用せずに位相が一致 する。 さて、図24のL2−L1差トラッキングループをみるに、L1P−チャンネル 相関器(図19)のラッチ710と711からの矩象信号成分は第1及び第2入 力ラッチ901と902にあたえられる。同様に、L1P−チャンネル相関器( 図22)のラッチ851と852からの矩象信号成分は第3及び第4入力ラッチ 903と904にあたえられる。ラッチ901ー904に入る信号成分間に僅 かな位相差があったとしても、ライン804bによりあたえられる相補W−ビッ トのタイミングにより、ラッチ901−904からの信号間に位相同期が生じる 。この位相整合技術は受信L1及びL2信号間の可変遅延を補償するための遅延 素子の必要性を無くし、回路アーキテクチャーを簡略化する。 ラッチ901−904の位相の揃った出力は受信信号のW−コード変調を効果的 に除去するようにデジタル乗算器905ー908によりたすき掛けされる。乗算 器905と908のたすき掛けされた出力の差はデジタル減算器910により得 られ、乗算器906と907の出力の和はデジタル加算器911により得られる 。減算器910と加算器911で発生された組み合わせ信号は乗算器912と9 14で、局部的に発生されたL1及びL2キャリア間の位相差の正弦(ライン9 15)及び余弦(ライン916)とそれぞれ掛け合わされる。正弦及び余弦位相 エラー項は余弦/正弦ルックアップテーブル918によりライン915と916 にあたえられる。 図24に示すように、デジタル減算器920は乗算器912と913により発生 される出力の差に基き、エラー信号を制御入力ライン922に与える。制御ライ ン922はラッチ923を介して第2次制御ループ753dの入力に接続される 。図24の実施例において、制御ループ753dは制御ループ753aとほぼ同 一であり、デジタルプロセッサ25によりレジスタ924と925を介してルー プ定数パラメータKLとKIを受ける。制御ループ753dは制御信号出力ライ ン927に制御信号を発生し、この制御信号が位相アキュムレータ929に供給 される。位相アキュムレータ929の出力はライン915と916に矩象位相差 項を発生するために余弦/正弦ルックアップテーブル918により利用される。 図24のL2−L1差トラッキングループ内で位相の固定がなされると、局部的 に発生されたL2及びL1キャリア間の位相差はバス27を介して1ミリ秒のイ ンターバルでデジタルプロセッサ25により読み取られる。 ソフト決定W−コードビット推定を用いるコード支援L2復調: 図23Bは本発明の他の観点によるL2キャリアトラッキングループ回路のブロ ック図である。このL2キャリアトラッキングループはL1P−チャンネル相関 器666(図19)によりライン734にあたえられるR1PC位相エラー項と L2P−チャンネル相関器(図22)によりライン867に与えられるR2PC 位相エラー項を処理する。 ライン734と867のR1PCとR2PC位相エラー項はラッチ935と93 6を介して乗算器933に与えられる。ここでも、ラッチ935ー936に入る 信号成分間に僅かな位相差があったとしても、ライン804bによりあたえられ る相補W−ビットのタイミングにより、ラッチ935ー936からの信号間に位 相同期が生じる。この位相整合技術は受信L1及びL2信号間の可変遅延を補償 するための遅延素子の必要性を無くし、回路アーキテクチャーを簡略化する。エ ラー項R1PCとR2PCのW−コードビットの極性が逆となるため、W−コー ドは乗算器933からの積の項から効果的に除去される。 乗算器933で発生される積の項は制御ループ753aの回路構成と実質的に同 一の構成を有する第2次トラッキングループ753eに送られる。このループの 定数KLとKIはデジタルプロセッサ25によりレジスタ935と936にそれ ぞれロードされる。これらレジスタを通り定数KLとKIがトラッキングループ 753eに与えられる。出力ラッチ933を介してライン845にあたえられた トラッキングループ753eの出力はL2キャリアトラッキングNCO800( 図21C)の位相アキュムレータ843に帰還される。 図23Bの実施例の主たる利点は、R2PC信号のW−コード変調を除去するた めの”ソフト決定”動作において乗算器933により直接に使用されるとゆうこ とである。この方法は”ハード決定”を用いる従来のW−コード除去に関連する 情報の損失を避けることにより、復調されたL2キャリア信号の信号対ノイズ比 を改善する。 最大帰納(MAP)推定理論による最適L2復調: 章IIで述べたように、本発明の他の観点は、分類されたW−コードの正確な知 識が無い場合に最適信号対ノイズ比を理論的に得ること可能にするL2復調技術 である。章IIを再び参照すると、式(8)次のように簡略化される。 但しR1PC,R2PC,R2PSは図19及び22のL1及びL2信号の矩象 成分である。 図25Aは統計的最大帰納(MAP)推定理論により実現された回路を有するL 2キャリアトラッキングループ回路のブロック図である。図25Aに示すように 、ライン734、867、866のR1PC,R2PC,R2PS位相エラー項 はラッチ945−947を介してそれぞれ第1入力乗算器941、加算器942 及び第2入力乗算器943に加えられる。ここにおいても、ラッチ945−94 7に入る信号成分間に僅かな位相差があったとしても、ライン804bによりあ たえられる相補W−ビットのタイミングにより、ラッチ945−947からの信 号間に位相同期が生じる。この位相整合技術は受信L1及びL2信号間の可変遅 延を補償するための遅延素子の必要性を無くし、回路アーキテクチャーを簡略化 する。 ラッチ945−947内での位相整合後、R1PC信号は乗算器941により、 スケーリング回路949により与えられる2の平方根のスケーリング因子と乗算 され、次に加算器942でR2PC信号に加算される。加算器942の出力はT ANHルックアップテーブル951へのインデクスとして使用される。ルックア ップテーブル951の出力は、W−コードが効果的に除去されたライン953の 入力制御信号を与えるためにR2PS信号とたすき掛けされる。 ライン953のこの制御信号は制御ループ753aと実質的に同一の回路を有す る第2次トラッキングループ753fを駆動するために利用される。ループ定数 KLとKIはデジタルプロセッサ25によりレジスタ953と954にロードさ れる。これらレジスタを通り定数KLとKIはトラッキングループ753fに与 えられる。出力タッチ955を通リライン845に加えられるトラッキングルー プ753fの出力はL2キャリアトラッキングNCO800(図21C)の位相 アキュムレータ843に帰還される。 図21Cに示すように、位相アキュムレータ843の出力はライン847と84 9に矩象位相エラー項を発生するために余弦/正弦ルックアップテーブル846 により利用される。図21C及び25Aの回路で構成されるトラッキングループ 内に位相固定がなされると、局部的に発生されたL2キャリアの位相はバス27 を介しレジスター847から1ミリ秒のインターバルでデジタルプロセッサ25 により読み取られる。このように、受信されたL1及びL2信号からの情報を、 統計的MAP推定理論にしたがって利用することにより、L2キャリアトラッキ ング性能は最適化される。 変更された最大帰納(MAP)最適L2復調: 章IIで述べたように、MAP最適L2復調技術の簡略化はTANH関数の線形 近似により可能となる。特に、問題のW−コード帯域幅にわたり比較的低い信号 対ノイズ比については、最少エラーは次の線形近似式を用いて導入される: 小さなxに対して sinh(x)=x (10) このほぼ最適な推定手段に関するMAP推定手段の簡略形は次式で与えられる: 但し、R1PC、R2PC、R2PSはL1及びL2信号の予定の矩象成分であ る。 図25Bは式(11)で表現されるほぼ最適な統計的MAPL2復調に従って実 現されるL2キャリアトラッキングループ回路のブロック図である。図25Bに 示すように、ライン734、867、866のR1PC,R2PC,R2PS位 相エラー項はラッチ945’−947’を通り第1入力乗算器941’、加算器 942’、第2乗算器943’にそれぞれ与えられる。此処においても、ラッチ 945’−947’に入る信号成分間に僅かな位相差があったとしても、ライン 804bによりあたえられる相補W−ビットのタイミングにより、ラッチ945 ’−947’からの信号間に位相同期が生じる。上記のように、この位相整合技 術は受信L1及びL2信号間の可変遅延を補償するための遅延素子の必要性を無 くし、回路アーキテクチャーを簡略化する。 ラッチ945’−947’内での位相整合後、R1PC信号は乗算器941’に より、スケーリング回路949’により与えられる2の平方根のスケーリング因 子と乗算され、次に加算器942’でR2PC信号に加算される。加算器942 ’の出力は、W−コードが効果的に除去されたライン953’の入力制御信号を 与えるために乗算器943’でR2PS信号とたすき掛けされる。 ライン953’のこの制御信号は制御ループ753fと実質的に同一の回路を有 する第2次トラッキングループ753gを駆動するために利用される。ループ定 数KLとKIはデジタルプロセッサ25によりレジスタ953’と954’にロ ードされる。これらレジスタを通り定数KLとKIはトラッキングループ753 gに与えられる。出力ラッチ955’を通リライン845に加えられるトラッキ ングループ753gの出力はL2キャリアトラッキングNCO800(図21C )の位相アキュムレータ843に帰還される。 図21Cに示すように、位相アキュムレータ843の出力はライン847と84 9に矩象位相エラー項を発生するために余弦/正弦ルックアップテーブル846 により利用される。図21C及び25Bの回路で構成されるトラッキングループ 内に位相固定がなされると、局部的に発生されたL2キャリアの位相はバス27 を介しレジスター847から1ミリ秒のインターバルでデジタルプロセッサ25 により読み取られる。このように、受信されたL1及びL2信号からの情報を、 統計的MAP推定理論にしたがって利用することにより、L2キャリアトラッキ ング性能は最適化される。更に、図25BのL2トラッキングループ回路は比較 的に簡単な回路構成となるという利点をもたらす。 当業者にとって、ここに開示する実施例に対する種々の変更は添付する特許請求 の範囲に限定される本発明の真の精神及び範囲内で可能である。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1996年4月18日 【補正内容】 請求の範囲: 1. 地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 第1及び第2の復調L1信号並びに第1及び第2の復調L2信号を発生す るために、上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号 の局部的に発生された複製及びそれに含まれる既知のP−コードの局部的に発生 される複製で復調する段階; 積分された第1及び第2の復調L1信号並びに積分された第1及び第2の 復調L2信号を発生するために、複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間 ピリオドにわたり上記復調された第1及び第2L1信号並びに復調された第1及 び第2L2信号を別々に積分する段階; 相関されたL2信号を備えるために、上記積分された第2復調L1信号を 上記積分された第2復調L2信号と相関させ、そしてL1トラッキング信号を発 生するために、上記積分された第2復調L1信号を上記積分された第1復調L1 信号と相関させる段階;及び 上記L1トラッキング信号及び上記相関されたL2信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキャリア信号及びP −コードの複製の位相を調整し、前記局部的に発生されたキャリア及びP−コー ド位相はノイズ比に対して適する信号を有する少なくとも前記固有のL2周波数 キャリアを元通りにするのに使用可能であるような段階 を有してなる方法。 2. 前記相関されたL2信号にしたがってL2チャンネル発振器信号の位相を 調整することにより前記局部的に発生されたL2キャリア信号の複製を発生する 段階を更に含む、請求項1に記載の方法。 3. 前記積分段階は未知の変調コードのピリオドにほぼ等しい時間ピリオドに わたり前記積分を行う段階を更に含む、請求項1に記載の方法。 4. 前記積分段階は約20サイクルの前記P−コードに等しい時間ピリオドに にわたり行う段階を含む、請求項1に記載の方法。 5. 前記積分された第2の復調L1信号を前記積分された第1及び第2の復調 L2信号に対して遅らせること; 相関L2信号を発生するために、積分された第2の復調L1信号を前記積 分された第2の復調L2信号に相関させる前記段階が遅らせた第2の積分復調L 1信号を前記第2の積分L2信号に相関させることを含むこと を有する請求項1に記載の方法。 6. 前記受信したL1信号はそのL1キャリアの変調されたP−コードに対し 位相矩象で上記L1キャリアの変調された既知のC/Aコードを更に含み、前記 位相を調整する段階は 上記C/Aコードの複製を局部的に発生する段階; 上記局部的に発生されたC/Aコードの複製が上記受信したL1信号の変 調されたものと同相になるまで上記局部的に発生されたC/Aコードの複製の位 相を変化させる段階 を含む、請求項1に記載の方法。 7. 地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 第1及び第2の復調L1信号並びに第1及び第2の復調L2信号を発生す るために、上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号 の局部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コードの局部的に 発生される複製で復調する段階; 積分された第1及び第2の復調L1信号並びに積分された第1及び第2の 復調L2信号を発生するために、複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間 ピリオドにわたり上記復調された第1及び第2L1信号並びに復調された第1及 び第2L2信号を別々に積分する段階; 相関されたL1信号を備えるために、上記積分された第1復調L1信号を 上記積分された第2復調L1信号と相関させ、そしてL2トラッキング信号を発 生するために、上記積分された第2復調L1信号を上記積分された第1復調L2 信号と相関させる段階;及び 上記L2トラッキング信号及び上記相関されたL1信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキャリア信号及びP −コードの複製の位相を調整し、前記局部的に発生されたキャリア及びP−コー ド位相は少なくとも前記固有のL1周波数キャリアを元通りにするのに使用可能 であるような段階 を有してなる方法。 8. 地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1信号を、第1及び第2の復調L1信号を発生するため に、それぞれのキャリア信号の局部的に発生された複製及びそこに含まれる上記 既知のp−コードの局部的に発生された複製で復調する段階; 上記受信されるL2信号を、第1及び第2の予備復調L2信号を発生する ために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調 する段階; 積分された第1及び第2の復調L1信号を発生するために、複数のP−コ ードサイクルの長さに等しい所定の時間ピリオドにわたり上記復調された第1及 び第2のL1信号を別々に積分する段階; L1P−コードトラッキング信号を発生するために、上記積分された第2 の復調L1信号を上記積分された第1の復調L1信号と相関させる段階; 上記第1及び第2の予備復調されたL2信号と上記積分された第2の復調 L1信号に、応答して上記L2キャリア信号の推定値を発生するように動作する 帰還ループ回路を与える段階;及び 上記L1P−コードトラッキング信号と上記L2キャリア信号の推定値と にもとづき上記受信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキ ャリア信号及びP−コードの複製の位相を調整する段階 を有してなる方法。 9. 積分された第1及び第2の復調L2信号を発生するために、前記帰還ルー プ回路内で前記第1の予備復調L2信号を別々に前記L2キャリア信号と上記L 2キャリア信号の直角位相の推定値と相関させ、そしてそれら別々の相関の結果 を前記所定の時間ピリオドにわたり別々に積分する段階を更に含む、請求項8に 記載の方法。 10.第1ループ制御信号を形成するために、前記帰還ループ回路内で前記積分 された第1及び第2の復調L2信号を乗算する段階を更に含む、請求項9に記載 の方法。 11.重み付けされた積分復調L1信号を生ずるように、前記積分された第2の 復調L1信号を重み付け因子で重み付けする段階; 組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するために、前記重み付け された積分復調L1信号を前記積分された第1の復調L2信号と組み合わせ、L 2チャンネル発振器制御信号を形成するために、組み合わされた積分復調L1/ L2信号を積分された第2の復調L2信号と乗算する段階;及び 上記L2チャンネル発振器制御信号にしたがって上記L2キャリア信号の 推定値の位相を調整する段階 を有してなる請求項9に記載の方法。 12.前記組み合わせ段階が、 前記重み付けされた積分復調L1信号に前記積分された第1の復調L2信 号を加える段階;及び 組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するために、スケーリング 因子によってその結果をスケーリングし、その際、前記スケーリングが双曲線正 接関数にしたがって行われる段階 を含む、請求項11に記載の方法。 13.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1信号を、第1及び第2の復調L1信号を発生するため に、その夫々のキャリア信号の局部的に発生された複製並びにそこに含まれる上 記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調する段階; 上記受信されるL2信号を、第1及び第2の予備復調L2信号を発生する ために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調 する段階; 積分された第1及び第2の復調L1信号を発生するために、複数のP−コ ードサイクルの長さに等しい所定の時間ピリオドにわたり上記第1及び第2の復 調L1信号を別々に積分する段階; 積分された第1及び第2の復調L2信号を発生するために、上記第1の予 備復調L2信号を同相及び直角位相のL2キャリア信号の推定値と別々に相関さ せ、上記別々の相関の結果を前記所定の時間ピリオドにわたり別々に積分し、上 記第2の積分復調L1信号との組み合わせにおいて上記積分された第1及び第2 の復調L2信号の所定の関数にもとづいて上記同相及び直角位相L2キャリア信 号の推定値をあたえる段階; 積分された第3の復調L2信号を発生するために、第2の予備復調L2信 号を同相L2キャリア信号と相関し、その結果を積分する段階; L2P−コードトラッキング信号を与えるために、上記積分された第3の 復調L2信号を上記積分された第2の復調L1信号と相関し、L1P−コードト ラッキング信号を発生するために、上記積分された第2の復調L1信号を上記積 分された第1の復調L1信号と相関させる段階;及び 前記L1及びL2P−コードトラッキング信号にもとづき上記受信される L1及びL2信号に対して上記P−コードの複製の位相を調整する段階 を有する方法。 14.重み付けされた積分復調L1信号を発生するために、前記積分された第2 の復調L1信号を重み付け因子で重み付けする段階;及び 組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するように、前記重み付け された積分復調L1信号を前記積分された第1の復調L2信号と組み合わし、L 2チャンネル発振器制御信号を形成するために、組み合わされた積分復調L1/ L2信号を積分された第2の復調L2信号で乗算する段階 によって前記所定の関数を形成する段階を更に含み、及び 前記推定値所与段階が前記L2チャンネル発振器制御信号に従って同相及 び直角位相のL2キャリア信号の前記推定値の位相を調整する段階を含む請求項 13に記載の方法。 15.前記組み合わせ段階が、 前記重み付けされた積分復調L1信号に前記積分された第1の復調L2信 号を加える段階; その結果を、組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するために、 スケーリング因子によってスケーリングする段階 を含む、請求項14に記載の方法 16.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 第1及び第2の復調L1信号並びに第1及び第2の復調L2信号を発生す るために、上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号 の局部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コードの局部的に 発生される複製で復調する手段; 積分された第1及び第2の復調L1信号並びに積分された第1及び第2の 復調L2信号を発生するために、複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間 ピリオドにわたり上記復調された第1及び第2のL1信号並びに復調された第1 及び第2のL2信号を別々に積分する手段; 相関されたL2信号を与えるために、上記積分された第2の復調L1信号 を前記積分された第2の復調L2信号と相関させる第1手段と、L1トラッキン グ信号を発生するために、上記積分された第2の復調L1信号を上記積分された 第2の復調L2信号と相関させる第2手段;及び 上記L1トラッキング信号及び上記相関されたL2信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対して上記局部的に発生されたキャリア信号及びP ーコードの複製の位相を調整する位相調整手段にして、前記局部的に発生された キャリアとP−コードの位相は受信装置の位置を決定するのに用いられうるよう になっている手段 を備える受信装置。 17.ほぼ前記L2キャリア周波数のL2チャンネル発振器出力信号を発生する ことにより上記受信L2キャリア周波数を発生する手段及び前記相関されたL2 信号にしたがって上記L2チャンネル発振器信号の位相を調整するための手段を 更に備える、請求項16に記載の受信装置。 18.前記積分手段は未知の変調コードのピリオドにほぼ等しい時間ピリオドに わたり前記積分を行う手段を更に備える、請求項16に記載の受信装置。 19.前記積分手段は約20サイクルの前記P−コードに等しい時間ピリオドに わたり行う手段を備える、請求項16に記載の受信装置。 20.前記積分手段は前記積分された第1及び第2の復調L2信号に対して前記 積分された第2の復調L1信号を遅延する手段を備え; 相関されたL2信号を発生するために、前記第1の相関手段は、上記遅延 された第2の積分復調L1信号を前記第2の積分L2信号と相関する、請求項1 8に記載の受信装置。 21.前記受信したL1信号はそのL1キャリアの変調されたP−コードに対し 位相矩象で上記L1キャリアの変調された既知のC/Aコードを追加的に含み、 前記位相調整手段は 上記C/Aコードの複製を局部的に発生する手段;及び上記局部的に発生 されたC/Aコードの複製が上記受信したL1信号の変調されたものと同相にな るまで上記局部的に発生されたC/Aコードの複製の位相を変化させる手段 を備える、請求項16に記載の受信装置。 22.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 復調される第1及び第2のL1信号並びに復調される第1及び第2のL2 信号を発生するために、上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらの キャリア信号の局部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コー ドの局部的に発生される複製で復調する手段; 積分される第1及び第2の復調L1信号並びに積分される第1及び第2の 復調L2信号を発生するために、複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間 ピリオドにわたり上記復調された第1及び第2のL1信号並びに復調された第1 及び第2のL2信号を別々に積分する手段; 相関されたL1信号を与えるために、上記積分された第1の復調L1信号 を上記積分された第2の復調L1信号と相関させる第1手段と、L2トラッキン グ信号を発生するために、上記積分された第2のL1信号を上記積分された第2 の復調L2信号と相関させる第2手段;及び 前記L2トラッキング信号及び前記相関されたL1信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対して、上記局部的に発生されたキャリア信号及び P−コードの複製の位相を調整する手段 を備える受信装置。 23.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1信号を、第1及び第2の復調L1信号を発生するため に、それぞれのキャリア信号の局部的に発生された複製及びそこに含まれる上記 既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調する手段; 上記受信されるL2信号を、第1及び第2の予備復調されたL2信号を発 生するために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生された複製 で復調する手段; 第1及び第2の積分された復調L1信号を発生するために、複数のP−コ ードサイクルの長さに等しい所定の時間ピリオドにわたり上記第1及び第2の復 調L1信号を別々に積分する手段; L1P−コードトラッキング信号を発生するために、上記第2の積分され た復調L1信号を上記第1の積分された復調L1信号と相関させる手段; 前記第1及び第2の予備復調L2信号と前記積分された第2の復調L1信 号を、前記L2キャリア信号の推定値を応答して発生するように動作する帰還ル ープ回路に与える手段;及び 前記L1P−コードトラッキング信号と前記L2キャリア信号の推定値と にもとづき上記受信されるL1及びL2信号に対して、上記局部的に発生された キャリア信号の複製及びP−コードの複製の位相を調整する手段 を備える受信装置。 24.前記帰還ループ回路が 前記第1の予備復調L2信号を別々に前記L2キャリア信号の推定値及び 前記L2キャリア信号の直角位相の推定値と相関させる手段;及び 積分された第1及び第2の復調L2信号を発生するために、前記所定の時 間ピリオドにわたり別々の相関の結果を別々に積分する手段 を備える、請求項23に記載の受信装置。 25.第1ループ制御信号を形成するために、前記帰還ループ回路内で上記積分 された第1及び第2の復調L2信号をを乗算する手段を更に備える、請求項24 に記載の受信装置。 26.重み付けされた積分復調L1信号を生じるように、前記積分された第2の 復調L1信号を重み付け因子で重み付けする手段; 組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するために、前記重み付け された積分復調L1信号を前記積分された第1の復調L2信号と組み合わせ、L 2チャンネル発振器器制御信号を形成するために、上記組み合わされた積分復調 L1/L2信号を上記積分された第2の復調L2信号と乗算する手段;及び 前記L2チャンネル発振器制御信号にしたがって前記L2キャリア信号の 前記推定値の位相を調整する前記位相調整手段 を有する、請求項24に記載の受信装置。 27.前記組み合わせ手段が 前記重み付けされた積分復調L1信号に前記積分された第1の復調L2信 号を加算するための加算器と、当該結果を、組み合わされた積分復調L1/L2 信号を発生するために、スケーリング因子でスケーリングし、当該スケーリング が双曲線正接関数にしたがって行われること を有する請求項26に記載の受信装置。 28.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1信号を、第1及び第2の復調L1信号を発生するため に、そのそれぞれのキャリア信号の局部的に発生された複製と、そこに含まれる 上記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調する手段; 上記受信されるL2信号を、第1及び第2の予備復調L2信号を発生する ために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調 する手段; 積分された第1及び第2の復調L1信号を発生するために、複数のP−コ ードサイクルの長さに等しい所定の時間ピリオドにわたり上記第1及び第2の復 調L1信号を別々に積分する手段; 積分された第1及び第2の復調L2信号を発生するために、上記第1の予 備復調L2信号を同相及び直角位相のL2キャリア信号の推定値と別々に相関さ せ、上記別々の相関の結果を上記所定の時間ピリオドにわたり別々に積分し、前 記積分された第2の復調L1信号との組み合わせにおいて前記積分された第1及 び第2の復調L2信号の所定の関数にもとづき、上記同相及び直角位相L2キャ リア信号の前記推定値を与える手段; 積分された第3の復調L2信号を発生するために、上記第2の予備復調L 2信号を上記同相のL2キャリア信号の上記推定値と相関し、当該結果を積分す る手段; L2P−コードトラッキング信号を発生するために、上記積分された第3 の復調L2信号を上記積分された第2の復調L1信号と相関する手段と、L1P −コードトラッキング信号を発生するために、上記積分された第2の復調L1信 号を上記積分された第1の復調L1信号と相関する手段;及び 上記L1及びL2P−コードトラッキング信号にもとづき上記受信される L1及びL2信号に対して上記P−コードの複製の位相を調整する手段 を備える、受信装置。 29.前記所定の関数を形成する手段が 重み付けされた積分復調L1信号を発生するように、前記積分された第2 の復調L1信号を重み付け因子で重み付けする手段; 組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するために、前記重み付け された積分復調L1信号を前記積分された第1の復調L2信号と組み合わせ、L 2チャンネル発振器制御信号を形成するために、組み合わされた積分復調L1/ L2信号を、上記積分された第2の復調L2信号と乗算する手段;及び 前記L2チャンネル発振器制御信号にしたがって同相及び直角位相L2キ ャリア信号の前記推定値の位相を調整する手段を含む前記推定値所与手段 を有する前記所定の関数を形成する手段を備える、請求項28に記載の受信装置 。 30.前記組み合わせ手段が 組み合わされた積分復調L1/L2信号を発生するために、前記重み付け された積分復調L1信号に前記積分された第1の復調L2信号を加算し、当該結 果をスケーリング因子によってスケーリングする手段を備え、 前記好けーリングが双曲線正接関数にしたがって行われる、請求項29に記載の 受信装置。 【図1】 【図2】 【図3】 【図4】 【図5】 【図6】 【図7】 【図8】 【図9】 【図10】 【図11】 【図12】 【図13】 【図14】 【図15】 【図16】 【図17】 【図18】 【図19】 【図20】 【図21】 【図21】 【図22】 【図23】 【図24】 【図25】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウー リチャード カイ・テュエン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92667 オレンジ イースト マウンテン アベニュー 5636 【要約の続き】 る。各組み合わされたW−コードビット推定の双曲線正 接が計算され、その結果が積分されたエラー信号の一つ と乗算される。結果として得られた制御電圧は局部的に 発生されたL2キャリアの位相を調整するために用いら れる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号の局 部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生 される複製で復調する段階; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間ペリオドにわたり上記復調 されたL1信号を積分する段階; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: 相関されたL2信号を発生するために上記復調されたL1信号の積分結果 を上記復調されたL2信号と相関させ、そしてL1トラッキング信号を発生する ために上記積分結果を上記復調されたL1信号と相関させる段階;及び 上記L1トラッキング信号及び上記相関されたL2信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキャリア信号及びP ーコードの複製の位相を調整する段階。 2. 前記相関されたL2信号にしたがってL2チャンネル発振器信号の位相を 調整することにより前記局部的に発生されたL2キャリア信号の複製を発生する 段階を更に含む、請求項1に記載の方法。 3. 前記積分段階は前記未知の変調コードのペリオドにほぼ等しい時間ペリオ ドにわたり前記積分を行う段階を更に含む、請求項1に記載の方法。 4. 前記積分段階は約20サイクルの前記P−コードに等しい時間ペリオドに にわたり行う段階を含む、請求項1に記載の方法。 5. 前記受信したL2信号の復調段階は下記の段階を含む、請求項1に記載の 方法: 上記受信したL2信号に含まれる前記既知のP−コードの複製を発生する 段階; 上記発生されるP−コードの複製を、複数のタップを有する遅延線に与え 、 それらタップから上記P−コードの複製が異なる相対位相をもって取り出され得 るようにする段階;及び 上記遅延線の異なるタップからの上記発生されたP−コードで上記受信し たL1及びL2信号のそれぞれを復調する段階。 6. 前記受信したL1信号はそのL1キャリアの変調されたP−コードに対し 矩象で上記L1キャリアの変調された既知のC/Aコードを更に含み、前記位相 を調整する段階は下記の段階を含む、請求項1に記載の方法: 上記C/Aコードの複製を局部的に発生する段階; 上記局部的に発生されたC/Aコードの複製が上記受信したL1信号の変 調されたものと同相になるまで上記局部的に発生されたC/Aコードの複製の位 相を変化させる段階。 7. 地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号の局 部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生 される複製で復調する段階; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間ペリオドにわたり上記復調 されたL2信号を積分する段階; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: 相関されたL1信号を発生するために上記積分結果を上記復調されたL1 信号と相関させ、そしてL2トラッキング信号を発生するために上記積分結果を 上記復調されたL2信号と相関させる段階;及び 上記L2トラッキング信号及び上記相関されたL1信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキャリア信号及びP ーコードの複製の位相を調整する段階。 8. 地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれを、第1のL1及びL2復調 信号を発生するために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生さ れた複製で復調し、そして更に第2のL1復調信号を発生するために上記第1の L1復調信号をそのキャリア信号で復調する段階; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい予定の時間ペリオドにわたり上 記復調されたL1信号を積分する段階; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: L1P−コードトラッキング信号を発生するために上記第2の復調された L1信号の積分結果を上記第1の復調されたL1信号と相関させる段階; 上記第1の復調L2信号の複製と上記L1P−コードの複製を、上記L2 キャリア信号の推定値を発生するように動作する帰還ループ回路に与える段階; 及び 上記L1P−コードトラッキング信号と上記L2キャリア信号の推定値と にもとづき上記受信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキ ャリア信号の複製及びPーコードの複製の位相を調整する段階。 9. 前記帰還ループ回路内で前記第1の復調L2信号を別々に前記L2キャリ ア信号及び上記L2キャリア信号の矩象の推定値と相関させそしてそれら別々の 相関の結果を前記予定の時間ペリオドにわたり積分する段階を更に含む、請求項 8に記載の方法。 10.第1ループ制御信号を形成するために、前記帰還ループ回路内で前記別々 の相関の積分の内の一つの結果と他方の結果とを乗算する段階を更に含む、請求 項9に記載の方法。 11.下記段階を更に含む、請求項10に記載の方法: 重み付けL1P−トラッキング信号を発生するように、前記L1P−コー ドを重み付け因子で重み付けする段階;及び 前記積分の内の一つの結果と上記重み付けL1P−コードトラッキング信 号とを乗算しそしてその結果を前記第1のループ制御信号にに加算して第2ルー プ制御信号を形成する段階。 12.下記段階を更に含む、請求項11に記載の方法: L2チャンネル発振器制御信号を形成するために前記第2ループ制御信号 を濾波する段階;及び 上記L2チャンネル発振器制御信号にしたがって上記L2キャリア信号の 推定値の位相を調整する段階。 13.下記段階を更に含む、請求項9に記載の方法: 重み付けL1P−コードトラッキング信号を発生するように、前記L1P −コードトラッキング信号を重み付け因子で重み付けする段階;及び 前記積分の内の一つの結果と上記重み付けL1P−コードトラッキング信 号とを加算し、そして、第1のループ制御信号を形成するために、その結果をス ケール因子でスケーリングする段階。 14.下記段階を更に含む、請求項13に記載の方法: L2チャンネル発振器制御信号を形成するために、前記第1のループ制御 信号と前記積分の他方の結果とを乗算する段階;及び 上記L2チャンネツ発振器制御信号にしたがって前記L2キャリア信号の 推定値を調整する段階。 15.前記スケール因子は双曲線正接関数を含む、請求項13に記載の方法。 16.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれを、第1のL1及びL2復調 信号を発生するために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生さ れた複製で復調し、そして更に第2のL1復調信号を発生するために上記第1の L1復調信号をそのキャリア信号で復調する段階; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい予定の時間ペリオドにわたり上 記第1のL1復調信号を積分する段階; 上記第1の復調L2信号を同相及び矩象のL2キャリア信号の推定値と別 々に相関させ、上記別々の相関の結果を上記予定の時間ペリオドにわたり別々に 積分し、上記第2の復調L1信号との組み合わせにおいて上記別々の積分の予定 の関数にもとづき上記同相及び矩象L2キャリア信号の推定値をあたえる段階; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: L2P−コードトラッキング信号を発生するために上記第1の復調された L2信号の相関の結果を矩象L2キャリア信号と相関させ、そしてL1P−コー ドトラッキング信号を発生するために上記第2の復調されたL1信号の積分結果 を上記第1の復調されたL1信号と相関させる段階;及び 上記11及びL2P−コードトラッキング信号にもとづき上記L1及びL 2信号に対する上記局部的に発生されたキャリア信号の複製とP−コードの複製 の位相を調整する段階。 17.前記予定の関数を形成する段階を更に含む請求項16に記載の方法であっ て、上記予定の関数を形成する段階は下記段階を含む方法: 重み付けL1P−コード信号を発生するように、前記第2の復調L1信号 の前記積分の結果を重み付け因子で重み付けする段階; 第1の位相調整信号を発生するために前記L2復調信号成分の前記別々の 積分の内の一つの結果を上記重み付けL1信号と相関させる段階;及び 上記第1の位相調整信号を上記別々の積分の結果の相関の結果に加算する 段階。 18.前記予定の関数を発生する段階を更に含む請求項16に記載の方法であっ て、上記予定の関数を発生する段階は下記段階を含む方法: 重み付けL1P−コード信号を発生するように、前記第2の復調L1信号 の前記積分の結果を重み付け因子で重み付けする段階; 位相調整信号を発生するために前記L2復調信号成分の別々の積分の内の 一つの結果と前記重み付けL1信号とを加算する段階; 上記位相調整信号をスケーリングする段階;及び 上記スケーリングされた位相調整信号を上記別々の積分の他方の結果と相 関させる段階。 19.前記スケーリング段階は前記位相調整信号を実質的に双曲線正接関数と等 価なスケーリング因子でスケーリングする段階を含む、請求項18に記載の方法 。 20.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、既知の疑似ラ ンダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む第1及び第2キ ャリア周波数を有するL1およびL2信号を処理するための方法であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれを、上記第1及び第2キャリ ア周波数の局部的に発生された複製で及びそこに含まれる上記既知のP−ードの 局部的に発生された複製でそれぞれ復調する段階; 濾波されたL1及びL2信号を発生するために上記復調されたL1及びL 2信号を濾波する段階; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: 上記濾波された信号の一方を他方に対し可変量だけ遅延する段階; 上記遅延された信号を相互相関させる段階;及び 上記相互相関の結果を最大にするために上記可変量を調整する段階。 21.前記濾波する段階は前記復調されたL1及びL2信号を、2MHzより小 さい通過帯域を有する第1及び第2帯域フィルターを通す段階を含む、請求項2 0に記載の方法。 22.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、既知の疑似ラ ンダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の周波数の キャリアを含む信号を処理するための方法であって、 上記受信される信号を、それらのキャリア信号の局部的に発生される複製 及びそこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調する 段階; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい予定の時間ペリオドにわたり上 記復調されたL1及びL2信号をそれぞれ別々に積分する段階; を含み、更に下記段階を更に特徴として含む方法: 上記第1の復調L2信号を同相及び矩象のL2キャリア信号の推定値と別 々に相関させ、上記別々の相関の結果を上記予定の時間ペリオドにわたり別々に 積分し、上記第2の復調L1信号との組み合わせにおいて上記別々の積分の予定 の関数にもとづき上記同相及び矩象L2キャリア信号の推定値をあたえる段階; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: L1トラッキング信号を発生するために、上記L1信号路からの積分段階 の結果をL2信号路からの積分の結果と相関させ、そしてL1信号路からの積分 段階の結果を上記復調されたL1信号と相関させる段階;及び 上記L1トラッキング信号及び上記相関されたL2信号にもとづき上記受 信L1及びL2信号に対する上記局部的に発生されたキャリア信号の複製とP− コードの複製の位相を調整する段階。 23.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された末知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号の局 部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生 される複製で復調する手段; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間ペリオドにわたり上記復調 されたL1信号を積分する手段; を含み、更に、下記段階を特徴として含む受信装置: 相関されたL2信号を発生するために上記復調されたL1信号の積分結果 を上記復調されたL2信号と相関させる第1手段及びL1トラッキング信号を発 生するために上記積分段階の結果を上記復調されたL1信号と相関させる第2手 段;及び 上記L1トラッキング信号及び上記相関されたL2信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキャリア信号及びP ーコードの複製の位相を調整する手段。 24.ほぼ前記L2キャリア周波数のL2チャンネル発振器出力信号を発生する ことにより上記受信L2キャリア周波数を発生する手段及び前記相関されたL2 信号にしたがって上記L2チャンネル発振器信号の位相を調整するための手段を 更に含む、請求項23に記載の受信装置。 25.前記積分手段は前記未知の変調コードのペリオドにほぼ等しい時間ペリオ ドにわたり前記積分を行う手段を更に含む、請求項23に記載の受信装置。 26.前記積分手段は約20サイクルの前記P−コードに等しい時間ペリオドに わたり行う手段を含む、請求項23に記載の受信装置。 27.前記受信したL2信号を復調する手段は下記の手段を含む、請求項25に 記載の受信装置: 複数のタップを有する遅延手段; 前記受信L2信号に含まれる前記既知P−コードの複製を発生する手段; 上記既知P−コードの発生された複製を上記遅延線に印可し、上記既知P −コードの発生された複製が異なる相対位相をもって取り出され得るようにする 手段;及び 上記受信L1及びL2信号を上記遅延線の異なるタップからの上記既知P −コードの発生された複製で復調する手段。 28.前記受信したL1信号はそのL1キャリアの変調されたP−コードに対し 矩象で上記L1キャリアの変調された既知のC/Aコードを更に含み、前記位相 を調整する手段は下記の段階を含む、請求項23に記載の受信装置: 上記C/Aコードの複製を局部的に発生する手段;及び上記局部的に発生 されたC/Aコードの複製が上記受信したL1信号の変調されたものと同相にな るまで上記局部的に発生されたC/Aコードの複製の位相を変化させる手段。 29.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれをそれらのキャリア信号の局 部的に発生された複製及びそれに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生 される複製で復調する手段; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい時間ペリオドにわたり上記復調 されたL2信号を積分する手段; を含み、更に、下記段階を特徴として含む受信装置: 相関されたL1信号を発生するために上記積分結果を上記復調されたL1 信号と相関させる第1手段及びL2トラッキング信号を発生するために上記積分 結果を上記復調されたL2信号と相関させる第2手段;及び 上記L2トラッキング信号及び上記相関されたL1信号にもとづき上記受 信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキャリア信号及びP ーコードの複製の位相を調整する手段。 30.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれを、第1のL1及びL2復調 信号を発生するために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生さ れた複製で復調する手段及び第2のL1復調信号を発生するために上記第1のL 1復調信号を更にそのキャリア信号で復調する手段; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい予定の時間ペリオドにわたり上 記復調されたL1信号を積分する手段; を含み、更に、下記段階を特徴として含む方法: L1P−コードトラッキング信号を発生するために上記第2の復調された L1信号の積分結果を上記第1の復調されたL1信号と相関させる手段; 上記第1の復調L2信号の複製と上記L1P−コードの複製を、上記L2 キャリア信号の推定値を発生するように動作する帰還ループ回路に与える手段; 及び 上記L1P−コードトラッキング信号と上記L2キャリア信号の推定値と にもとづき上記受信されるL1及びL2信号に対し、上記局部的に発生されたキ ャリア信号の複製及びPーコードの複製の位相を調整する手段。 31.前記帰還ループ回路は上記手段を今む、請求項30に記載の受信装置: 前記第1の復調L2信号を別々に前記L2キャリア信号の推定値及び上記 L2キャリア信号の矩象の推定値と相関させる手段;及び それら別々の相関の結果を前記予定の時間ペリオドにわたり積分する手段 。 32.第1ループ制御信号を形成するために、前記帰還ループ回路内で前記別々 の相関の積分の内の一つの結果と他方の結果とを乗算する手段を更に含む、請求 項31に記載の受信装置。 33.下記手段を更に含む、請求項32に記載の受信装置: 重み付けL1P−トラッキング信号を発生するように、前記L1P−コー ドトラッキング信号を重み付け因子で重み付けする手段;及び 前記積分の内の一つの結果と上記重み付けL1P−コードトラッキング信 号とを乗算する手段及びその結果を前記第1のループ制御信号に加算して第2ル ープ制御信号を形成する手段。 34.下記手段を更に含む、請求項33に記載の受信装置: L2チャンネル発振器制御信号を形成するために前記第2ループ制御信号 を濾波する手段;及び 上記L2チャンネル発振器制御信号にしたがって上記L2キャリア信号の 推定値の位相を調整する手段。 35.下記手段を更に含む、請求項31に記載の受信装置: 重み付けL1P−コードトラッキング信号を発生するように、前記L1P −コードトラッキング信号を重み付け因子で重み付けする手段;及び 前記積分の内の一つの結果と上記重み付けL1P−コードトラッキング信 号とを加算する手段および第1のループ制御信号を形成するために、その結果を スケール因子でスケーリングする手段。 36.下記手段を更に含む、請求項35に記載の受信装置: L2チャンネル発振器制御信号を形成するために、前記第1のループ制御 信号と前記積分の他方の結果とを乗算する手段;及び 上記L2チャンネツ発振器制御信号にしたがって前記L2キャリア信号の 推定値を調整する手段。 37.前記スケール因子は双曲線正接関数を含む、請求項36に記載の受信装置 。 38.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、それぞれ既知 の疑似ランダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の 周波数のキャリアを含むL1及びL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれを、第1のL1及びL2復調 信号を発生するために、そこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生さ れた複製で復調し、そして更に第2のL1復調信号を発生するために上記第1の L1復調信号をそのキャリア信号で復調する手段; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい予定の時間ペリオドにわたり上 記第1のL1復調信号を積分する手段; を含み、更に下記手段を特徴として含む、受信装置: 上記第1の復調L2信号を同相及び矩象のL2キャリア信号の推定値と別 々に相関させ、上記別々の相関の結果を上記予定の時間ペリオドにわたり別々に 積分し、上記第2の復調L1信号との組み合わせにおいて上記別々の積分の予定 の関数にもとづき上記同相及び矩象L2キャリア信号の推定値をあたえる手段; L2P−コードトラッキング信号を発生するために上記第1の復調された L2信号の相関の結果を矩象L2キャリア信号と相関させ、そしてL1P−コー ドトラッキング信号を発生するために上記第2の復調されたL1信号の積分結果 を上記第1の復調されたL1信号と相関させる手段;及び 上記L1及びL2P−コードトラッキング信号にもとづき上記L1及びL 2信号に対する上記局部的に発生されたキャリア信号の複製とP−コードの複製 の位相を調整する手段。 39.前記予定の関数を形成する手段を更に含む請求項38に記載の受信装置で あって、上記予定の関数を形成する手段は下記手段を含む受信装置: 重み付けL1P−コード信号を発生するように、前記第2の復調L1信号 の前記積分の結果を重み付け因子で重み付けする手段; 第1の位相調整信号を発生するために前記L2復調信号成分の前記別々の 積分の内の一つの結果を上記重み付けL1信号と相関させる手段;及び 上記第1の位相調整信号を上記別々の積分の結果の相関の結果に加算する 手段。 40.前記予定の関数を発生する手段を更に含む請求項38に記載の受信装置で あって、上記予定の関数を発生する手段は下記手段を含む受信装置: 重み付けL1信号を発生するように、前記第2の復調L1信号の前記積分 の結果を重み付け因子で重み付けする手段; 位相調整信号を発生するために前記L2復調信号成分の別々の積分の内の 一つの結果と前記重み付けL1信号とを加算する手段; 上記位相調整信号をスケーリングする手段及び上記スケーリングされた位 相調整信号を上記別々の積分の他方の結果と相関させる手段。 41.前記スケーリング手段は前記位相調整信号を実質的に双曲線正接関数と等 価なスケーリング因子でスケーリングする手段を含む、請求項40に記載の受信 装置。 42.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、既知の疑似ラ ンダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む第1及び第2キ ャリア周波数を有するL1およびL2信号を処理するための受信装置であって、 上記受信されるL1及びL2信号のそれぞれを、上記第1及び第2キャリ ア周波数の局部的に発生された複製で及びそこに含まれる上記既知のP−ードの 局部的に発生された複製でそれぞれ復調する手段; 濾波されたL1及びL2信号を発生するために上記復調されたL1及びL 2信号を濾波する手段; を含み、更に、下記手段を特徴として含む受信装置: 上記濾波された信号の一方を他方に対し可変量だけ遅延する手段; 上記遅延された信号を相互相関させる手段;及び 上記相互相関の結果を最大にするために上記可変量を調整する手段。 43.前記濾波する手段は前記復調されたL1及びL2信号を、2MHzより小 さい通過帯域を有する第1及び第2帯域フィルターを通す手段を含む、請求項4 2に記載の受信装置。 44.地球投影位置決定システム(GPS)において受信される、既知の疑似ラ ンダムP−コードとそれについて変調された未知のコードを含む固有の周波数の キャリアを含む信号を処理するための受信装置であって、 上記受信される信号を、それらのキャリア信号の局部的に発生される複製 及びそこに含まれる上記既知のP−コードの局部的に発生された複製で復調する 手段; 複数のP−コードサイクルの長さに等しい予定の時間ペリオドにわたり上 記復調されたL1及びL2信号をそれぞれ別々に繰り返して積分する手段; を含み、更に下記手段を特徴として含む受信装置: 上記L1信号路からの積分段階の結果を上記L2信号路からの積分段階の 結果で相関させる手段及びL1トラッキング信号を発生するために上記L1信号 路からの積分段階の結果を上記復調されたL1信号と相関させる手段;及び 上記L1トラッキング信号及び上記相関されたL2信号にもとづき上記受 信L1及びL2信号に対する上記局部的に発生されたキャリア信号の複製とP− コードの複製の位相を調整する手段。 45.前記復調、積分、相関及び調整段階は受信装置の位置で行われるようにな った請求項1に記載の方法であって、これら段階の前に下記段階を行うようにな った方法: 第1及び第2IF信号を発生するようにアンテナにおいて前記L1及びL 2信号の周波数を第1及び第2IF周波数に低下させる段階; 伝送ラインを介して上記第1及び第2IF信号を上記受信装置の位置に伝 送する段階; 上記第1及び第2IF信号の上記第1及び第2IF周波数を上記受信装置 の位置でベースバンド周波数に低下させる段階; 結果としてのベースバンド信号をデジタル化する段階、これらデジタル化 されたベースバンド信号が上記復調、積分、相関、及び調整段階を経る。
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