JPWO2009096005A1 - コード変換装置及び受信機及びコード変換方法 - Google Patents

Abstract

ｎ種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ個の拡散符号列で変調された信号の到来時刻などを精度よく推定することを目的とする。符号列記憶部１０２は、集合Ａの要素４ｄ個で構成されたパターン符号列ｐｉそれぞれの中心の２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶する。符号列特定部１０３は、上記信号に対して拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた符号列の２ｄ個の符号ごとに、対応するパターン符号列を特定する。信号生成部１０４は、パターン符号列ごとに、上記信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分を加算する。信号変換部１０５は、パターン符号列ごとに加算されたパターン信号を、変換符号列にて当該パターン符号列の中心の２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結する。

Description

本発明は、コード変換装置及び受信機及びコード変換方法に関するものである。

スペクトラム拡散された信号の到来時刻や到来方位を推定する場合、逆拡散の性質を有効に利用しようとすると、標本数が多くなり計算量が多くなる。一例として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ・Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ・Ｓｙｓｔｅｍ）信号のマルチパスを推定する場合が挙げられる。標本数を少なくするため、例えばＶｉｓｉｏｎ・Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ（登録商標）のように、拡散符号列（コード）の符号が反転する部分（以下、「符号反転部」という）の波形を抽出して解析することで、マルチパスを推定する技術がある（特許文献１参照）。
米国特許出願公開第２００４／０２０８２３６号明細書

上記の従来技術では、受信した符号変調信号における拡散符号列の符号反転部の波形を抽出して平均した波形を解析するため、抽出した波形の両端でコード遅延に起因する異なる符号の波形を含む場合があり、推定精度が劣化する、という課題があった。また、抽出した波形は両端の符号が異なり、連続的な周期関数として取り扱えないため、解析が困難になる、という課題があった。さらに、符号反転部だけを利用し、同一の符号が連続する部分を利用しないため、感度（即ち、精度）が劣化する、という課題があった。

本発明は、例えば、拡散符号列の一部を表すパターン符号列を重複させながらつなぎ合わせて生成した符号列を使って、受信した符号変調信号を標本数の少ない信号に変換することにより、受信した符号変調信号の到来時刻や到来方位を少ない計算量で精度よく推定することを目的とする。

本発明の一の態様に係るコード変換装置は、
ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力する信号入力部と、
前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶する符号列記憶部と、
前記信号入力部により入力された第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定する符号列特定部と、
前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記符号列記憶部に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成する信号変換部とを備えることを特徴とする。

前記符号列記憶部は、パターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２・・・ｂ_ｉ，４ｄ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ^４ｄ）を、
ｂ_{ｋ，２ｄ＋１}ｂ_{ｋ，２ｄ＋２}・・・ｂ_ｋ，４ｄ＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}・・・ｂ_{ｋ＋１，２ｄ}（ｋ＝１，２，・・・，ｎ^４ｄ−１）
かつ

となるように設定し、前記パターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２ｄ個の符号をｉの昇順に連結した変換符号列

を記憶することを特徴とする。

前記信号入力部は、集合Ａ＝｛−１，１｝（ｎ＝２）の要素ｍ個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を前記所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力し、
前記符号列記憶部は、パターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２ｂ_ｉ，３ｂ_ｉ，４（ｂ_ｉ，１＝１、ｉ＝１，２，・・・，８、ｄ＝１）を、反転（即ち、ｐ_ｉ＝−ｂ_ｉ，１−ｂ_ｉ，２−ｂ_ｉ，３−ｂ_ｉ，４と置き換えること）を許しながら、ｂ_ｋ，３ｂ_ｋ，４＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}（ｋ＝１，２，・・・，７）かつｂ_８，３ｂ_８，４＝ｂ_１，１ｂ_１，２となるように設定し、前記パターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２個の符号をｉの昇順に連結した変換符号列ｃ_１ｃ_２・・・ｃ_１６＝ｂ_１，２ｂ_１，３ｂ_２，２ｂ_２，３・・・ｂ_８，２ｂ_８，３を記憶し、
前記符号列特定部は、前記入力符号列に含まれる２個の符号ごとに、当該２個の符号と当該２個の符号の前後に位置する各１個の符号とで構成された部分符号列と当該部分符号列を構成する符号を反転した反転符号列とのいずれかに一致するパターン符号列を、前記パターン符号列ｐ_ｉの中から特定し、
前記信号生成部は、前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２個の符号が割り当てられた部分である部分信号を、当該パターン符号列が反転符号列に一致するパターン符号列として前記符号列特定部により特定されていた場合には当該部分信号を反転した上で、加算してパターン信号を生成することを特徴とする。

前記信号生成部は、パターン符号列ごとに加算する部分信号の数を略均等にすることを特徴とする。

前記信号入力部は、前記第１信号を、前記符号列記憶部と前記符号列特定部とが実装されたコード変換テーブルに入力し、
前記コード変換テーブルは、前記信号入力部により入力された第１信号を用いて、パターン符号列ごとに、前記信号生成部により加算される部分信号を出力し、
前記信号生成部は、パターン符号列ごとに、前記コード変換テーブルにより出力された部分信号を加算してパターン信号を生成することを特徴とする。

本発明の一の態様に係る受信機は、
ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部により受信された変調信号から所定のサンプリング周期でサンプリングされたデジタル信号として、ベースバンド信号である第１信号を生成するベースバンド信号取得部と、
前記ベースバンド信号取得部により生成された第１信号を入力する信号入力部と、
前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶する符号列記憶部と、
前記信号入力部により入力された第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定する符号列特定部と、
前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記符号列記憶部に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成する信号変換部とを備えることを特徴とする。

前記ベースバンド信号取得部は、前記第１信号と前記拡散符号列を前記所定のサンプリング周期でサンプリングした符号列との相関を演算して前記入力符号列の開始位置を算出し、
前記符号列特定部は、前記ベースバンド信号取得部により算出された開始位置以降の２ｄ個の符号ごとに、パターン符号列を特定することを特徴とする。

前記ベースバンド信号取得部は、前記所定のサンプリング周期を、当該サンプリング周波数が前記拡散符号列の符号周波数の整数倍となるように設定又は変換することを特徴とする。

前記受信機は、さらに、
前記信号入力部により入力された第１信号の振幅及び位相及び遅延の中の少なくとも１つとして、前記信号変換部により生成された第２信号の振幅及び位相及び遅延の中で該当するものを計算する信号推定部を備えることを特徴とする。

前記信号入力部は、マルチパスを含む第１信号を入力し、
前記信号推定部は、前記信号変換部により生成された第２信号の振幅及び位相及び遅延の中で該当するものを計算して前記第１信号のマルチパスを推定することを特徴とする。

本発明の一の態様に係るコード変換方法は、
プロセッサが、ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力し、
メモリが、前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶し、
前記プロセッサが、前記第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定し、
前記プロセッサが、前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成し、
前記プロセッサが、パターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記メモリに記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成することを特徴とする。

本発明の一の態様によれば、コード変換装置において、
信号入力部が、ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力し、
符号列記憶部が、前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶し、
符号列特定部が、前記信号入力部により入力された第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定し、
信号生成部が、前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成し、
信号変換部が、前記信号生成部によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記符号列記憶部に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成することにより、
受信した符号変調信号の到来時刻や到来方位を少ない計算量で精度よく推定することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るコード変換装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、コード変換装置１００の動作（即ち、コード変換方法）を示すフローチャートである。

図１において、コード変換装置１００は、信号入力部１０１、符号列記憶部１０２、符号列特定部１０３、信号生成部１０４、信号変換部１０５を備える。図２において、コード変換装置１００は、図１に示した各部を用いて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４のコード変換処理を実行する。

本実施の形態では、コード変換処理において、予め定まったｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号の集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個の順列で表現される符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍが用いられる。符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍの任意の位置の連続する４ｄ個の符号から構成される符号列は、ｎ^４ｄ種類のパターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２・・・ｂ_ｉ，４ｄ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ^４ｄ）で表現することができる。パターン符号列ｐ_ｉは、
ｂ_{ｋ，２ｄ＋１}ｂ_{ｋ，２ｄ＋２}・・・ｂ_ｋ，４ｄ＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}・・・ｂ_{ｋ＋１，２ｄ}（ｋ＝１，２，・・・，ｎ^４ｄ−１）
かつ

となるように並び替えて定義される。

パターン符号列ｐ_ｉの並び替えアルゴリズムの一例を図３に示す。この例では、２ｄ個の符号から構成されるｎ^２ｄ種類の符号列ｑ_１ｑ_２・・・ｑ_ｓ（ｓ＝ｎ^２ｄ）を使ってパターン符号列ｐ_ｉを並び替える処理を擬似プログラムで表現している。なお、擬似プログラム中の“・”は符号列の連結を表す。

ｓ＝４とした場合、並び替え前のパターン符号列ｐ_ｉは、ｑ_１ｑ_１、ｑ_１ｑ_２、ｑ_１ｑ_３、ｑ_１ｑ_４、ｑ_２ｑ_１、ｑ_２ｑ_２、ｑ_２ｑ_３、ｑ_２ｑ_４、ｑ_３ｑ_１、ｑ_３ｑ_２、ｑ_３ｑ_３、ｑ_３ｑ_４、ｑ_４ｑ_１、ｑ_４ｑ_２、ｑ_４ｑ_３、ｑ_４ｑ_４の１６種類となる。この場合、図３に示した並び替えアルゴリズムでは、
（１）ｐ_１＝ｑ_１・ｑ_１が設定される。
（２）ｐ_２＝ｑ_１・ｑ_２、ｐ_３＝ｑ_２・ｑ_１が設定される。
（３）ｐ_４＝ｑ_１・ｑ_３、ｐ_５＝ｑ_３・ｑ_１が設定される。
（４）ｐ_６＝ｑ_１・ｑ_４が設定されるが、その次にｑ_４・ｑ_１ではなく、ｐ_７＝ｑ_４・ｑ_２が設定される。
（５）ｐ_８＝ｑ_２・ｑ_２が設定される。
（６）ｐ_９＝ｑ_２・ｑ_３、ｐ_１０＝ｑ_３・ｑ_２が設定される。
（７）ｐ_１１＝ｑ_２・ｑ_４が設定されるが、その次にｑ_４・ｑ_２（既にｐ_７として設定済）ではなく、ｐ_１２＝ｑ_４・ｑ_３が設定される。
（８）ｐ_１３＝ｑ_３・ｑ_３が設定される。
（９）ｐ_１４＝ｑ_３・ｑ_４が設定されるが、その次にｑ_４・ｑ_３（既にｐ_１２として設定済）ではなく、ｐ_１５＝ｑ_４・ｑ_４が設定される。
（１０）ｐ_１６＝ｑ_４・ｑ_１が設定される。
なお、パターン符号列ｐ_ｉを、前述した条件を満たすように並び替えられるのであれば、図３に示したものとは異なる並び替えアルゴリズムを用いてもよい。

本実施の形態において、コード変換装置１００は、コード変換処理として、符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに対応するコード長ｍの拡散符号列で変調された信号（以下、「受信信号」という）を、上記のように並び替えて定義されたパターン符号列ｐ_ｉの中心２ｄ個の符号をつなぎ合わせた符号列

に対応するコード長２ｄｎ^４ｄの信号（以下、「変換後信号」という）に変換する処理を実行する。コード変換処理の開始時点では、受信信号が既にベースバンド信号に変換され、コード開始位置がおおよそ分かっている（即ち、推定されている）ものとする。コード変換装置１００は、このコード開始位置を、後述するコード変換開始位置として扱う。コード変換装置１００は、長さ２ｄの部分拡散符号列で変調された受信信号を単位としてコード変換処理を実行する。ただし、コード変換装置１００は、長さ２ｄの部分拡散符号列の両側にある、それぞれ長さｄの部分拡散符号列も併せて考慮する。つまり、コード変換装置１００は、長さ４ｄの部分拡散符号列に一致するパターン符号列を探し、中心の長さ２ｄの部分拡散符号列で変調された受信信号を、変換後信号のｃ_{２ｄ（ｉー１）＋１}ｃ_{２ｄ（ｉー１）＋２}・・・ｃ_{２ｄ（ｉー１）＋２ｄ}の位置に加算する。コード変換装置１００は、この操作を、長さ２ｄの部分拡散符号列で変調された受信信号分だけ移動させながら繰り返す。コード変換装置１００は、最後に、変換後信号を、加算した回数で除算してもよい。

以下、コード変換装置１００の動作について説明する。

図２において、信号入力部１０１は、所定の拡散符号列により変調された変調信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号（即ち、受信信号）を入力する（ステップＳ１０１）。所定の拡散符号列とは、前述したように、ｎ種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ個で構成された拡散符号列のことである。符号列記憶部１０２は、所定の変換符号列を記憶しているものとする。所定の変換符号列とは、集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列のことである。ｎ^４ｄ種類のパターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２・・・ｂ_ｉ，４ｄは、前述したように、
ｂ_{ｋ，２ｄ＋１}ｂ_{ｋ，２ｄ＋２}・・・ｂ_ｋ，４ｄ＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}・・・ｂ_{ｋ＋１，２ｄ}
かつ

となるように設定されている。よって、変換符号列は、前述したように、パターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２ｄ個の符号をｉの昇順に連結したもの、即ち、

となる。

符号列特定部１０３は、信号入力部１０１により入力された受信信号に対して上記所定の拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍ（即ち、受信信号を上記所定の拡散符号列の符号周期で符号化した入力符号列）に含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、パターン符号列ｐ_ｉの中から特定する（ステップＳ１０２）。例えば、コード変換開始位置を入力符号列の１番目とした場合、まず、符号列特定部１０３は、入力符号列の（ｄ＋１）番目〜３ｄ番目に位置する２ｄ個の符号ｘ_ｄ＋１ｘ_ｄ＋２・・・ｘ_３ｄについてパターン符号列を特定する。つまり、符号列特定部１０３は、２ｄ個の符号ｘ_ｄ＋１ｘ_ｄ＋２・・・ｘ_３ｄとそれらの前後に位置する各ｄ個の符号ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｄ、ｘ_３ｄ＋１ｘ_３ｄ＋２・・・ｘ_４ｄとで構成された部分符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_４ｄに一致するパターン符号列を、パターン符号列ｐ_ｉの中から特定する。以降、符号列特定部１０３は、入力符号列の（３ｄ＋１）番目〜５ｄ番目に位置する２ｄ個の符号、（５ｄ＋１）番目〜７ｄ番目に位置する２ｄ個の符号、・・・という順番で各２ｄ個の符号についてパターン符号列を特定していく。なお、コード変換開始位置は入力符号列の１番目でなくともよい。具体的には、コード変換開始位置は、入力符号列の１番目〜ｄ番目のいずれか、あるいは、前の受信信号に対応する入力符号列ｙ_１ｙ_２・・・ｙ_ｍ（以下、「前の入力符号列」という）の（ｍ−ｄ＋１）番目〜ｍ番目のいずれかとしてもよい。例えば、コード変換開始位置を前の入力符号列の（ｍ−ｄ＋１）番目とした場合、まず、符号列特定部１０３は、入力符号列の１番目〜２ｄ番目に位置する２ｄ個の符号ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_２ｄについてパターン符号列を特定する。つまり、符号列特定部１０３は、２ｄ個の符号ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_２ｄとそれらの前後に位置する各ｄ個の符号ｙ_{ｍ−ｄ＋１}ｙ_{ｍ−ｄ＋２}・・・ｙ_ｍ、ｘ_２ｄ＋１ｘ_２ｄ＋２・・・ｘ_３ｄとで構成された部分符号列ｙ_{ｍ−ｄ＋１}ｙ_{ｍ−ｄ＋２}・・・ｙ_ｍｘ_１ｘ_２・・・ｘ_３ｄに一致するパターン符号列を、パターン符号列ｐ_ｉの中から特定する。以降、符号列特定部１０３は、入力符号列の（２ｄ＋１）番目〜４ｄ番目に位置する２ｄ個の符号、（４ｄ＋１）番目〜６ｄ番目に位置する２ｄ個の符号、・・・という順番で各２ｄ個の符号についてパターン符号列を特定していく。

信号生成部１０４は、符号列特定部１０３により入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、信号入力部１０１により入力された受信信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分（即ち、当該２ｄ個の符号で符号化された部分）である部分信号を加算してパターン信号を生成する（ステップＳ１０３）。例えば、コード変換開始位置を入力符号列の１番目とした場合、まず、信号生成部１０４は、符号列特定部１０３により入力符号列の（ｄ＋１）番目〜３ｄ番目に位置する２ｄ個の符号ｘ_ｄ＋１ｘ_ｄ＋２・・・ｘ_３ｄについて特定されたパターン符号列について部分信号を加算する。このとき、最初の加算であるため、信号生成部１０４は、当該パターン符号列に対応するパターン信号として、２ｄ個の符号ｘ_ｄ＋１ｘ_ｄ＋２・・・ｘ_３ｄに対応する部分信号を単にＲＡＭ２１７に保存する。次に、信号生成部１０４は、符号列特定部１０３により入力符号列の（３ｄ＋１）番目〜５ｄ番目に位置する２ｄ個の符号ｘ_３ｄ＋１ｘ_３ｄ＋２・・・ｘ_５ｄについて特定されたパターン符号列について部分信号を加算する。このとき、当該パターン符号列に対応するパターン信号が既にＲＡＭ２１７に保存されていれば、信号生成部１０４は、そのパターン信号をＲＡＭ２１７から読み出し、２ｄ個の符号ｘ_３ｄ＋１ｘ_３ｄ＋２・・・ｘ_５ｄに対応する部分信号をそのパターン信号に加算したものをＲＡＭ２１７に保存する。一方、当該パターン符号列に対応するパターン信号が未だＲＡＭ２１７に保存されていなければ、最初の加算であるため、信号生成部１０４は、当該パターン符号列に対応するパターン信号として、２ｄ個の符号ｘ_３ｄ＋１ｘ_３ｄ＋２・・・ｘ_５ｄに対応する部分信号を単にＲＡＭ２１７に保存する。以降、信号生成部１０４は、符号列特定部１０３により入力符号列の（５ｄ＋１）番目〜７ｄ番目に位置する２ｄ個の符号、（７ｄ＋１）番目〜９ｄ番目に位置する２ｄ個の符号、・・・という順番で各２ｄ個の符号について特定されたパターン符号列のそれぞれについて部分信号を加算していく。これにより、最終的には、各パターン符号列に対応するパターン信号がＲＡＭ２１７に保存されることになる。

信号変換部１０５は、信号生成部１０４によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、符号列記憶部１０２に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号（即ち、変換後信号）を生成する（ステップＳ１０４）。つまり、信号変換部１０５は、各パターン符号列に対応するパターン信号をＲＡＭ２１７から読み出し、変換符号列に対応する順番で各パターン信号を連結したものを、変換後信号としてＲＡＭ２１７に保存する。なお、ステップＳ１０３とステップＳ１０４の処理は同時に実行されてもよい。つまり、ステップＳ１０３にて各パターン符号列についての部分信号の加算が完了した時点で、各パターン信号が変換符号列に対応する順番で連結された状態でＲＡＭ２１７に保存されるようにしてもよい。

上記のように、コード変換装置１００は、長さ２ｄの部分拡散符号列で変調された受信信号単位で当該部分拡散符号列が一致している受信信号同士を足し合わせる際に、長さ２ｄの部分拡散符号列の両側にある、それぞれ長さｄの部分拡散符号列も一致していることを保証している。そのため、コード変換装置１００は、コード変換開始位置を基準として、±ｄ符号長以内の相対コード遅延を持つ複数の信号の相対的な信号強度とコード遅延と搬送波位相とを変化させずに、連続した周期関数としての性質を維持したまま、受信した符号変調信号（即ち、受信信号）を少ない標本数の信号（即ち、変換後信号）に変換することができる。これにより、例えば、受信した符号変調信号の到来時刻や到来方位を少ない計算量で精度よく推定することが可能となる。

以上のように、本実施の形態に係るコード変換装置１００は、
予め定まったｎ種類の記号（即ち、符号）の集合Ａの要素ｍ個で構成された記号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに対応する拡散符号列で変調された信号を受信する系で利用されるものであり、
記号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍの任意の位置の連続する４ｄ個の記号から構成される記号列は、ｎ^４ｄ種類のパターン記号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２・・・ｂ_ｉ，４ｄで表現され、
パターン記号列ｐ_ｉは、
ｂ_{ｋ，２ｄ＋１}ｂ_{ｋ，２ｄ＋２}・・・ｂ_ｋ，４ｄ＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}・・・ｂ_{ｋ＋１，２ｄ}
かつ

となるように定義することができ、
パターン記号列ｐ_ｉの中心２ｄ個の記号をつなぎ合わせた記号列

と記号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍとパターン記号列の集合｛ｐ_ｉ｝を使って、コード長ｍの拡散符号列で変調された受信信号をコード長２ｄｎ^４ｄの信号に変換することを特徴とする。
これにより、±ｄ符号長以内の相対コード遅延を持つ到来信号の相対的な信号強度とコード遅延と搬送波位相とを変化させずに、連続した周期関数としての性質を維持したまま、受信信号を少ない標本数の信号に変換することができる。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１に係るコード変換方法を、受信信号のマルチパス（以下、「到来信号」又は「到来波」ともいう）を推定する方法へ適用したものである。なお、本実施の形態と同様に、実施の形態１に係るコード変換方法を、アレイアンテナなどで受信される複数の信号の到来時刻や到来方位を推定する方法へ適用することも可能である。

以下では、本実施の形態を、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ・Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ・Ｓｙｓｔｅｍ）を利用する測位装置に適用した例について説明する。なお、本実施の形態は、他の通信方式や他の測位方式を利用する装置にも適用可能である。

図４は、本実施の形態に係る受信機２００（即ち、ＧＰＳを利用する測位装置）の構成を示すブロック図である。図５は、受信機２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６は、受信機２００の動作（即ち、マルチパスを推定することにより高精度な測位を行う方法）を示すフローチャートである。

図４において、受信機２００は、実施の形態１と同様のコード変換装置１００のほか、信号受信部２０１、周波数変換部２０２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部２０３、信号処理部２０４、信号記憶部２０５、信号推定部２０６、伝播遅延時間算出部２０７、位置算出部２０８を備える。周波数変換部２０２、Ａ／Ｄ変換部２０３、信号処理部２０４は、ベースバンド信号取得部２０９を構成している。

図５において、アンテナ２１１、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール２１２、Ａ／Ｄ変換回路２１３、信号処理回路２１４は順に、信号受信部２０１、周波数変換部２０２、Ａ／Ｄ変換部２０３、信号処理部２０４の実装例である。ＣＰＵ２１５（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）は、プロセッサの一例である。ＣＰＵ２１５は、ＲＯＭ２１６（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ２１７（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）とバス２１８を介して接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ＲＯＭ２１６は、不揮発性メモリの一例である。ＲＡＭ２１７は、揮発性メモリの一例である。これらは、メモリの一例である。ＲＯＭ２１６は、フラッシュメモリなど、他の不揮発性メモリにより代替可能である。ＲＯＭ２１６には、プログラム群が予め記憶されている。プログラム群には、コード変換装置１００の各部、信号推定部２０６、伝播遅延時間算出部２０７、位置算出部２０８の機能を実行するプログラムが含まれる。プログラムは、ＣＰＵ２１５により読み出され実行される。ＲＡＭ２１７には、データ群が記憶される。データ群には、コード変換装置１００の各部、信号推定部２０６、伝播遅延時間算出部２０７、位置算出部２０８によって入力、使用、変換、抽出、検索、参照、比較、制御、生成、算出、出力されるデータや情報や信号や変数やパラメータが含まれる。データや情報や信号や変数やパラメータの中には、ＲＯＭ２１６に予め記憶されているものもあり、これらは、読み書き回路を介してＣＰＵ２１５によりＲＡＭ２１７に読み出され、ＣＰＵ２１５の処理（例えば、入力、使用、変換、抽出、検索、参照、比較、制御、生成、算出、出力処理）に用いられる。

本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。例えば、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ２１６に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線などのハードウェアのみ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ＲＯＭ２１６などの記録媒体に記憶される。このプログラムはＣＰＵ２１５により読み出され、ＣＰＵ２１５により実行される。つまり、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。

コード変換装置１００の各部は、上記のように、ＲＯＭ２１６に保存され、ＣＰＵ２１５で実行されるプログラムとして実装されてもよいし、信号処理回路２１４に実装されてもよい。

以下、受信機２００の動作について説明する。

図６において、アンテナ２１１（即ち、信号受信部２０１）は、複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信する（ステップＳ２０１）。ベースバンド信号取得部２０９は、アンテナ２１１で受信されたＧＰＳ信号から所定のサンプリング周期でサンプリングされたデジタル信号として、第１信号（即ち、ベースバンド信号）を生成する（ステップＳ２０２〜Ｓ２０４）。詳述すると、ＲＦモジュール２１２（即ち、周波数変換部２０２）は、アンテナ２１１で受信されたＧＰＳ信号の中心周波数を所定の中間周波数に変換して中間信号を生成する（ステップＳ２０２）。Ａ／Ｄ変換回路２１３（即ち、Ａ／Ｄ変換部２０３）は、ＲＦモジュール２１２で生成された中間信号を上記所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号を生成する（ステップＳ２０３）。信号処理回路２１４（即ち、信号処理部２０４）は、Ａ／Ｄ変換回路２１３で生成されたデジタル信号から上記所定の中間周波数を除去してベースバンド信号を生成する。そして、信号処理回路２１４は、ベースバンド信号から航法データを復調する。信号処理回路２１４は、ベースバンド信号及び航法データをＲＡＭ２１７（即ち、信号記憶部２０５）に保存する（ステップＳ２０４）。なお、ベースバンド信号取得部２０９は、ＲＦモジュール２１２、Ａ／Ｄ変換回路２１３、信号処理回路２１４から構成する代わりに、例えば、ダイレクトコンバージョン方式により、中間周波数を用いずにベースバンド信号を生成するように構成してもよい。

コード変換装置１００は、ステップＳ２０４でＲＡＭ２１７に保存されたベースバンド信号を、前述したコード変換処理を実行することにより、第２信号（即ち、変換後信号）に変換してＲＡＭ２１７に保存する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。

信号推定部２０６、伝播遅延時間算出部２０７、位置算出部２０８は、プログラムとしてＲＯＭ２１６に予め保存されており、ＣＰＵ２１５で読み出されて実行される。信号推定部２０６は、コード変換装置１００（具体的には、信号変換部１０５）によってＲＡＭ２１７に保存された変換後信号に含まれる直接波及び（もし含まれていれば）マルチパス波それぞれのコード遅延量を推定する（ステップＳ２０５）。伝播遅延時間算出部２０７は、信号推定部２０６によって推定された直接波のコード遅延量とステップＳ２０４でＲＡＭ２１７に保存された航法データを用いて、直接波の伝播遅延時間を算出する（ステップＳ２０６）。位置算出部２０８は、伝播遅延時間算出部２０７によって算出された複数のＧＰＳ衛星からの直接波の伝播遅延時間とステップＳ２０４でＲＡＭ２１７に保存された航法データを用いて、受信機２００の位置を算出する（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０５にて従来技術を適用した場合、信号推定部２０６は、ステップＳ２０４でＲＡＭ２１７に保存されたベースバンド信号を用いて各到来信号のコード遅延量を推定することになる。そのため、上記のように、コード変換装置１００によってＲＡＭ２１７に保存された変換後信号を用いる場合と比べて、計算量が増大してしまう。

以下では、本実施の形態におけるコード変換処理の詳細について説明するが、その前に、受信信号のマルチパスを推定する方法について具体的に説明する。

信号推定部２０６は、以下に説明する最尤推定問題を解く手段とすることができる。なお、以下で用いる記号は、実施の形態１の説明で用いたものとは別の記号とする。

サンプリング間隔Ｔでサンプリングされたベースバンド信号モデルを次式（１）で表す。

ここで、Ｐは到来信号数を表し、α_ｐ、θ_ｐ、τ_ｐは順に、ｐ番目の到来信号の振幅、初期位相、コード遅延量を表す。ｉは虚数単位である。ｊはサンプリング時点のインデックスを表す。ｍ（ｔ）は信号帯域幅に合わせて帯域制限されたＣ−Ａ（Ｃｏａｒｓｅ−Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）コード（即ち、拡散符号列）を表す。

とする。

計算を容易にするため、実際には式（１）と等価な次式（２）を用いることができる。

以降、

とする。

式（２）を離散フーリエ変換した式は次式（３）となる。

ここで、Ｍ（ω）はｍ（ｊＴ）を離散フーリエ変換したものである。

受信したベースバンド信号をｒ（ｊ）、それを離散フーリエ変換したものをＲ（ω）とする。

と仮定する。ここで、ｎ（ｊ）は複素数のホワイトノイズである。時間領域信号を対象とした最尤推定においては、次式（４）を最小とする

を求める。

しかしながら、式（４）において、コード遅延量τ_ｐをｋＴ（ｋは整数）ではない値（即ち、Ｔの整数倍でない値）として求める場合、ｍ（ｊＴ−τ_ｐ）の算出に多くの計算量を要することとなる。一方、コード遅延量τ_ｐをｋＴとして式（４）の最小化を行う場合、計算誤差が生じることとなる。また、この場合、各到来信号のτ_ｐの組み合わせを探索しようとしたとき、到来信号数Ｐが大きくなると計算量の爆発を招く。コード遅延量τ_ｐをｋＴに丸める処理を入れて非線形最小化手法を用いようとしても、計算の不安定性を招く可能性がある。

そこで、上記のような課題を解決するため、周波数領域で最尤推定を行うことが考えられる。つまり、次式（５）を最小化する方法を用いることができる。

信号推定部２０６は、式（４）もしくは式（５）の最小化問題を解くことで、各到来信号のコード遅延量だけでなく、各到来信号の振幅や位相も推定することができる。実際には、信号推定部２０６は、ＧＰＳ信号からサンプリングされたベースバンド信号を、変換後信号で置き換えるとともに、帯域制限されたＣ−Ａコードを、コード変換したＣ−Ａコードで置き換えた上で、式（４）もしくは式（５）の最小化問題を解くことで、変換後信号に含まれる到来波の各々の遅延や振幅や位相を求める。信号推定部２０６は、元の各到来信号の遅延や振幅や位相の代わりに求めた、変換後信号に含まれる到来波の各々の遅延や振幅や位相に基づいて、マルチパスを推定することができる。

以下、式（４）もしくは式（５）の最小化問題の計算量を少なくする方法として、本実施の形態におけるコード変換処理の詳細について説明する。なお、以下で用いる記号は、実施の形態１の説明で用いたものと共通の記号とする。

ＧＰＳ信号は、符号の集合Ａ＝｛−１，１｝（即ち、ｎ＝２）であるＢＰＳＫ（二位相偏移変調）信号である。拡散符号列であるＣ−Ａコードは、長さ１０２３（即ち、ｍ＝１０２３）の符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_１０２３で表現される。ＧＰＳ信号において、直接波に対して相対コード遅延が１符号長以上であるマルチパス波は、直接波のコード遅延推定にほとんど影響を与えない。したがって、±１符号長以内の相対コード遅延を持つ到来信号の相対的な信号強度（即ち、振幅）とコード遅延と搬送波位相とを変化させずに、連続した周期関数としての性質を維持したまま、少ない標本数の信号に変換することができる本実施の形態におけるコード変換処理が有効である。

符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_１０２３の任意の位置の連続する４個（即ち、ｄ＝１）の符号から構成される符号列は、次式（６）の２^４−１（＝８）種類のパターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２ｂ_ｉ，３ｂ_ｉ，４（ｂ_ｉ，１＝１、ｉ＝１，２，・・・，８）とその反転したパターン符号列とで表現される。

パターン符号列ｐ_ｉは、反転をゆるしながら、ｂ_ｋ、３ｂ_ｋ，４＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}（ｋ＝１，２，・・・，７）かつｂ_８，３ｂ_８，４＝ｂ_１，１ｂ_１，２となるように並び替えて、次式（７）のように定義することができる。

なお、パターン符号列ｐ_ｉを、ｂ_ｋ、３ｂ_ｋ，４＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}かつｂ_８，３ｂ_８，４＝ｂ_１，１ｂ_１，２となるように並び替えられるのであれば、式（７）とは別のパターン符号列を用いてもよい。

式（７）のパターン符号列ｐ_ｉの中心２個の符号をつなぎ合わせた符号列ｃ_１ｃ_２・・・ｃ_１６＝ｂ_１，２ｂ_１，３ｂ_２，２ｂ_２，３・・・ｂ_８，２ｂ_８，３は、次式（８）となる。

本実施の形態において、コード変換装置１００は、コード変換処理として、符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_１０２３に対応するコード長１０２３のＣ−Ａコードで変調された受信信号を、上記のように並び替えて定義されたパターン符号列ｐ_ｉの中心２個の符号をつなぎ合わせた符号列ｃ_１ｃ_２・・・ｃ_１６に対応するコード長１６の信号（即ち、変換後信号）に変換する処理を実行する。コード変換処理の開始時点では、受信信号が既にベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号とＣ−Ａコードとの相関演算によりコード開始位置がおおよそ分かっている（即ち、推定されている）ものとする。コード変換装置１００は、このコード開始位置をコード変換開始位置として扱う。つまり、コード変換開始位置としては、通常のＧＰＳ受信機が備える相関器を利用して算出される受信信号のコード開始位置を用いることができる。コード変換装置１００は、長さ２の部分拡散符号列で変調された受信信号を単位としてコード変換処理を実行する。ただし、コード変換装置１００は、長さ２の部分拡散符号列の両側にある、それぞれ長さ１の部分拡散符号列も併せて考慮する。つまり、コード変換装置１００は、長さ４の部分拡散符号列に一致するパターン符号列を探し、中心の長さ２の部分拡散符号列で変調された受信信号を、変換後信号のｃ_{２（ｉー１）＋１}ｃ_{２（ｉー１）＋２}の位置に加算する。コード変換装置１００は、長さ４の部分拡散符号列に一致するパターン符号列を探す際、長さ４の部分拡散符号列が反転させたｐ_ｉと一致した場合は、中心の長さ２の部分拡散符号列で変調された受信信号を反転させた上で、変換後信号のｃ_{２（ｉー１）＋１}ｃ_{２（ｉー１）＋２}の位置に加算する。コード変換装置１００は、この操作を、長さ２の部分拡散符号列で変調された受信信号分だけ移動させながら繰り返す。コード変換装置１００は、最後に、変換後信号を、加算した回数で除算してもよい。

以下、本実施の形態におけるコード変換処理を、図２を用いて具体的に説明する。なお、コード変換処理が実行される前に、ステップＳ２０４にて、信号処理回路２１４が、ベースバンド信号とＣ−Ａコードを所定のサンプリング周期（ベースバンド信号と同じサンプリング周期）でオーバーサンプリングしたものとの相関を演算することで、入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_１０２３の開始位置（即ち、コード開始位置）を算出しているものとする。

図２において、信号入力部１０１は、集合Ａ＝｛−１，１｝の要素１０２３個で構成されたＣ−Ａコードにより変調されたＧＰＳ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号（即ち、ベースバンド信号）をＲＡＭ２１７から読み出して入力する（ステップＳ１０１）。符号列記憶部１０２は、パターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２ｂ_ｉ，３ｂ_ｉ，４を、ｂ_ｋ，３ｂ_ｋ，４＝ｂ_ｋ，１ｂ_ｋ，２かつｂ_８，３ｂ_８，４＝ｂ_１，１ｂ_１，２となるように設定し、パターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２個の符号をｉの昇順に連結した変換符号列ｃ_１ｃ_２・・・ｃ_１６＝ｂ_１，２ｂ_１，３ｂ_２，２ｂ_２，３・・・ｂ_８，２ｂ_８，３を記憶しているものとする。

符号列特定部１０３は、信号処理回路２１４により算出されたコード開始位置以降の２個の符号ごとに、当該２個の符号と当該２個の符号の前後に位置する各１個の符号とで構成された部分符号列と当該部分符号列を構成する符号を反転した反転符号列とのいずれかに一致するパターン符号列を、パターン符号列ｐ_ｉの中から特定する（ステップＳ１０２）。

信号生成部１０４は、符号列特定部１０３により入力符号列に含まれる２個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、信号入力部１０１により入力されたベースバンド信号にて当該２個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成する（ステップＳ１０３）。ただし、信号生成部１０４は、当該パターン符号列が反転符号列に一致するパターン符号列として符号列特定部１０３により特定されていた場合には、当該部分信号を反転した上で、加算してパターン信号を生成する。

信号変換部１０５は、信号生成部１０４によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、符号列記憶部１０２に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号（即ち、変換後信号）を生成し、変換後信号をＲＡＭ２１７に保存する（ステップＳ１０４）。

このようにコード変換処理が実行された後、ステップＳ２０５にて、信号推定部２０６は、ステップＳ２０４でＲＡＭ２１７に保存されたベースバンド信号（即ち、信号入力部１０１により入力された第１信号）の振幅及び位相及び遅延（もしくは、これらの中で必要なもの）として、ステップＳ１０４でＲＡＭ２１７に保存された変換後信号（即ち、信号変換部１０５により生成された第２信号）の振幅及び位相及び遅延（もしくは、これらの中で必要なもの）を計算する。ベースバンド信号がマルチパス成分を含んでいる場合においても、信号推定部２０６は、変換後信号から各到来波の振幅及び位相及び遅延（もしくは、これらの中で必要なもの）を計算することにより、直接波の遅延を精確に算出することができる。

コード変換装置１００が、上記のように元のベースバンド信号を、コード変換したベースバンド信号で置き換えるとともに、元のＣ−Ａコードを、同様にコード変換したＣ−Ａコードで置き換えることによって、処理する信号の長さが約１．６％まで短くなるため、式（４）もしくは式（５）の最小化問題を解くための計算量を大幅に減らすことができる。

コード変換装置１００によるベースバンド信号から変換後信号への変換処理の一例（即ち、コード変換結果の一例）を図７に示す。この例では、コード変換装置１００は、第１到来波と第１到来波に対して半符号長のコード遅延がある第２到来波が含まれたベースバンド信号に対して、コード変換処理を施している。なお、説明を簡単にするため、コード変換開始位置は、第１到来波のコード開始位置としている。図７から、コード変換処理が施されたベースバンド信号（即ち、変換後信号）においても、第１到来波と第２到来波の相対的な信号強度と相対コード遅延は変化せず、第１到来波、第２到来波ともに、連続した周期関数としての性質を維持したまま、少ない標本数の信号に変換されていることが分かる。なお、説明を簡単にするため、第１到来波と第２到来波の搬送波位相を同相としているが、第１到来波と第２到来波の搬送波位相が異なっている場合であっても、コード変換処理の実行前と実行後では相対的な搬送波位相は変化しない。

以上のように、本実施の形態に係るコード変換装置１００は、
記号（即ち、符号）の集合Ａ＝｛−１，１｝である二位相偏移変調である場合に、記号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍの任意の位置の連続する４個の記号から構成される記号列は、２^４−１種類のパターン記号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２ｂ_ｉ，３ｂ_ｉ，４（ただし、ｂ_ｉ，１＝１）とその反転したパターン記号列で表現され、
パターン記号列ｐ_ｉは、反転をゆるしながら、ｂ_ｋ、３ｂ_ｋ，４＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}かつｂ_８，３ｂ_８，４＝ｂ_１，１ｂ_１，２となるように並び替えることができ、
パターン記号列ｐ_ｉの中心２個の記号をつなぎ合わせた記号列ｃ_１ｃ_２・・・ｃ_１６＝ｂ_１，２ｂ_１，３ｂ_２，２ｂ_２，３・・・ｂ_８，２ｂ_８，３と記号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍとパターン記号列の集合｛ｐ_ｉ｝を使って、コード長ｍの拡散符号で変調された受信信号をコード長１６の信号に変換することを特徴とする。
これにより、受信した符号変調信号が二位相偏移変調信号であり、±１符号長以内のコード遅延を解析することが難しい場合に、±１符号長以内の相対コード遅延を持つ到来信号の相対的な信号強度とコード遅延と搬送波位相とを変化させずに、連続した周期関数としての性質を維持したまま、受信信号を、実施の形態１に係るコード変換装置と比べて、さらに半分の標本数の信号に変換することができる。

また、本実施の形態に係るコード変換装置１００は、受信信号のコード開始位置を相関演算により算出し、コード開始位置をコード変換開始位置として用いることを特徴とする。
これにより、受信した符号変調信号からコード変換開始位置を容易に決定することができる。

本実施の形態において、正確にコード変換処理を実行するためには、受信信号のサンプリング周波数が拡散符号速度の整数倍であることが望ましい。この場合、ベースバンド信号取得部２０９は、前述した所定のサンプリング周期を、当該サンプリング周波数（即ち、所定のサンプリング周期の逆数）がＣ−Ａコード（即ち、拡散符号列）の符号周波数の整数倍となるように設定又は変換する。具体的には、例えばＡ／Ｄ変換回路２１３（即ち、Ａ／Ｄ変換部２０３）が、サンプリング周波数をＣ−Ａコードの符号周波数の整数倍に設定する。そして、図６のステップＳ２０３にて、Ａ／Ｄ変換回路２１３は、ＲＦモジュール２１２で生成された中間信号を、設定したサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号を生成する。あるいは、例えば信号処理回路２１４（即ち、信号処理部２０４）が、サンプリング周波数をＣ−Ａコードの符号周波数の整数倍に変換してもよい。この場合、図６のステップＳ２０４にて、信号処理回路２１４は、Ａ／Ｄ変換回路２１３で生成されたデジタル信号のサンプリング周波数をＣ−Ａコードの符号周波数の整数倍に変換してサンプリングした上で、そのデジタル信号から中間周波数を除去してベースバンド信号である第１信号を生成する。

実施の形態３．
パターン符号列ｐ_ｉに含まれる各パターン符号列の出現頻度は均等ではないため、各パターン符号列の利用回数を均等にすることにより、コード変換処理が施された信号のノイズを均質にすることができる。本実施の形態では、図２のステップＳ１０３にて、信号生成部１０４は、パターン符号列ごとに加算する部分信号の数を均等にする。具体的には、信号生成部１０４は、符号列特定部１０３により特定されたパターン符号列ごとに、部分信号を加算する回数を一定数に制限する。ここでいう一定数は、全てのパターン符号列に対して予め共通に設定された閾値としてもよいし、あるパターン符号列について部分信号を加算する回数が全てのパターン符号列の中で最も少ない場合、そのパターン符号列について部分信号を加算する回数としてもよい。

以上のように、本実施の形態に係るコード変換装置１００は、各パターン記号列の利用回数を均等にすることを特徴とする。
これにより、コード変換が施された信号のノイズを均質にすることができる。

実施の形態４．
コード変換処理は、長さ２ｄの部分拡散符号列で変調されたベースバンド信号を単位としているため、前述したように、コード変換開始位置は長さ１から長さ２ｄ−１の符号分だけずらすことができる。本実施の形態では、コード変換開始位置として、信号生成部１０４がパターン符号列ごとに加算する部分信号の数ができるだけ均等になるような位置を示すコード変換開始位置データが予めメモリ（例えば、実施の形態２におけるＲＯＭ２１６）に記憶されている。図２のステップＳ１０２にて、符号列特定部１０３は、コード変換開始位置データをメモリから読み出して、コード変換開始位置データが示す位置にある２ｄ個の符号から、パターン符号列の特定を開始する。

以上のように、本実施の形態に係るコード変換装置１００は、コード変換開始位置データを保持していることを特徴とする。
これにより、各パターン記号列の利用回数を略均等にして、コード変換が施された信号のノイズを均質にすることができる。

実施の形態５．
パターン符号列ｐ_ｉに含まれる各パターン符号列の出現順が決まっている場合には（例えば、ＧＰＳ信号の場合）、コード変換装置１００は、コード変換テーブルを利用してコード変換処理を実行してもよい。そうすることにより、コード変換装置１００がＣＰＵ２１５とＲＯＭ２１６で実現されている場合、高速にコード変換処理を実行することができる。本実施の形態では、図２のステップＳ１０１にて、信号入力部１０１は、ベースバンド信号を、符号列記憶部１０２と符号列特定部１０３とが実装されたコード変換テーブルに入力する。図２のステップＳ１０２にて、コード変換テーブルは、信号入力部１０１により入力されたベースバンド信号を用いて、パターン符号列ごとに、信号生成部１０４により加算される部分信号を出力する。図２のステップＳ１０３にて、信号生成部１０４は、パターン符号列ごとに、コード変換テーブルにより出力された部分信号を加算してパターン信号を生成する。

以上のように、本実施の形態に係るコード変換装置１００は、コード変換テーブルに従いコード変換処理を実行することを特徴とする。
これにより、高速にコード変換処理を実行することができる。

実施の形態１に係るコード変換装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るコード変換装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１におけるパターン符号列の並べ替えアルゴリズムの一例を示す擬似プログラムである。 実施の形態２に係る受信機の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る受信機のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る受信機の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２における第１信号から第２信号への変換処理の一例を示す図である。

符号の説明

１００ コード変換装置、１０１ 信号入力部、１０２ 符号列記憶部、１０３ 符号列特定部、１０４ 信号生成部、１０５ 信号変換部、２００ 受信機、２０１ 信号受信部、２０２ 周波数変換部、２０３ Ａ／Ｄ変換部、２０４ 信号処理部、２０５ 信号記憶部、２０６ 信号推定部、２０７ 伝播遅延時間算出部、２０８ 位置算出部、２０９ ベースバンド信号取得部、２１１ アンテナ、２１２ ＲＦモジュール、２１３ Ａ／Ｄ変換回路、２１４ 信号処理回路、２１５ ＣＰＵ、２１６ ＲＯＭ、２１７ ＲＡＭ、２１８ バス。

Claims (11)

1. ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力する信号入力部と、
   前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶する符号列記憶部と、
   前記信号入力部により入力された第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定する符号列特定部と、
   前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成する信号生成部と、
   前記信号生成部によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記符号列記憶部に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成する信号変換部とを備えることを特徴とするコード変換装置。
2. 前記符号列記憶部は、パターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２・・・ｂ_ｉ，４ｄ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ^４ｄ）を、
   ｂ_{ｋ，２ｄ＋１}ｂ_{ｋ，２ｄ＋２}・・・ｂ_ｋ，４ｄ＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}・・・ｂ_{ｋ＋１，２ｄ}（ｋ＝１，２，・・・，ｎ^４ｄ−１）
   かつ
   

   

   となるように設定し、前記パターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２ｄ個の符号をｉの昇順に連結した変換符号列
   

   

   を記憶することを特徴とする請求項１に記載のコード変換装置。
3. 前記信号入力部は、集合Ａ＝｛−１，１｝（ｎ＝２）の要素ｍ個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を前記所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力し、
   前記符号列記憶部は、パターン符号列ｐ_ｉ＝ｂ_ｉ，１ｂ_ｉ，２ｂ_ｉ，３ｂ_ｉ，４（ｂ_ｉ，１＝１、ｉ＝１，２，・・・，８、ｄ＝１）を、反転（即ち、ｐ_ｉ＝−ｂ_ｉ，１−ｂ_ｉ，２−ｂ_ｉ，３−ｂ_ｉ，４と置き換えること）を許しながら、ｂ_ｋ，３ｂ_ｋ，４＝ｂ_{ｋ＋１，１}ｂ_{ｋ＋１，２}（ｋ＝１，２，・・・，７）かつｂ_８，３ｂ_８，４＝ｂ_１，１ｂ_１，２となるように設定し、前記パターン符号列ｐ_ｉそれぞれの中心に位置する２個の符号をｉの昇順に連結した変換符号列ｃ_１ｃ_２・・・ｃ_１６＝ｂ_１，２ｂ_１，３ｂ_２，２ｂ_２，３・・・ｂ_８，２ｂ_８，３を記憶し、
   前記符号列特定部は、前記入力符号列に含まれる２個の符号ごとに、当該２個の符号と当該２個の符号の前後に位置する各１個の符号とで構成された部分符号列と当該部分符号列を構成する符号を反転した反転符号列とのいずれかに一致するパターン符号列を、前記パターン符号列ｐ_ｉの中から特定し、
   前記信号生成部は、前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２個の符号が割り当てられた部分である部分信号を、当該パターン符号列が反転符号列に一致するパターン符号列として前記符号列特定部により特定されていた場合には当該部分信号を反転した上で、加算してパターン信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のコード変換装置。
4. 前記信号生成部は、パターン符号列ごとに加算する部分信号の数を略均等にすることを特徴とする請求項１に記載のコード変換装置。
5. 前記信号入力部は、前記第１信号を、前記符号列記憶部と前記符号列特定部とが実装されたコード変換テーブルに入力し、
   前記コード変換テーブルは、前記信号入力部により入力された第１信号を用いて、パターン符号列ごとに、前記信号生成部により加算される部分信号を出力し、
   前記信号生成部は、パターン符号列ごとに、前記コード変換テーブルにより出力された部分信号を加算してパターン信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のコード変換装置。
6. ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を受信する信号受信部と、
   前記信号受信部により受信された変調信号から所定のサンプリング周期でサンプリングされたデジタル信号として、ベースバンド信号である第１信号を生成するベースバンド信号取得部と、
   前記ベースバンド信号取得部により生成された第１信号を入力する信号入力部と、
   前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶する符号列記憶部と、
   前記信号入力部により入力された第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定する符号列特定部と、
   前記符号列特定部により前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記信号入力部により入力された第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成する信号生成部と、
   前記信号生成部によりパターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記符号列記憶部に記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成する信号変換部とを備えることを特徴とする受信機。
7. 前記ベースバンド信号取得部は、前記第１信号と前記拡散符号列を前記所定のサンプリング周期でサンプリングした符号列との相関を演算して前記入力符号列の開始位置を算出し、
   前記符号列特定部は、前記ベースバンド信号取得部により算出された開始位置以降の２ｄ個の符号ごとに、パターン符号列を特定することを特徴とする請求項６に記載の受信機。
8. 前記ベースバンド信号取得部は、前記所定のサンプリング周期を、当該サンプリング周波数が前記拡散符号列の符号周波数の整数倍となるように設定又は変換することを特徴とする請求項６に記載の受信機。
9. 前記受信機は、さらに、
   前記信号入力部により入力された第１信号の振幅及び位相及び遅延の中の少なくとも１つとして、前記信号変換部により生成された第２信号の振幅及び位相及び遅延の中で該当するものを計算する信号推定部を備えることを特徴とする請求項６に記載の受信機。
10. 前記信号入力部は、マルチパスを含む第１信号を入力し、
    前記信号推定部は、前記信号変換部により生成された第２信号の振幅及び位相及び遅延の中で該当するものを計算して前記第１信号のマルチパスを推定することを特徴とする請求項９に記載の受信機。
11. プロセッサが、ｎ（ｎはｎ≧２となる整数）種類の符号を要素とする集合Ａの要素ｍ（ｍはｍ≧４ｄとなる整数、ｄはｄ≧１となる整数）個で構成された拡散符号列により変調された変調信号を所定のサンプリング周期でサンプリングした第１信号を入力し、
    メモリが、前記集合Ａの要素４ｄ個で構成されたｎ^４ｄ種類のパターン符号列それぞれの中心に位置する２ｄ個の符号を連結した変換符号列であって、当該パターン符号列と前記変換符号列とで当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号が同じ符号になるように構成された変換符号列を記憶し、
    前記プロセッサが、前記第１信号に対して前記拡散符号列の符号周期で符号を割り当てた入力符号列ｘ_１ｘ_２・・・ｘ_ｍに含まれる２ｄ個の符号ごとに、当該２ｄ個の符号と当該２ｄ個の符号の前後に位置する各ｄ個の符号とで構成された部分符号列に一致するパターン符号列を、前記パターン符号列の中から特定し、
    前記プロセッサが、前記入力符号列に含まれる２ｄ個の符号ごとに特定されたパターン符号列ごとに、前記第１信号にて当該２ｄ個の符号が割り当てられた部分である部分信号を加算してパターン信号を生成し、
    前記プロセッサが、パターン符号列ごとに生成されたパターン信号を、前記メモリに記憶された変換符号列にて当該パターン符号列の中心に位置する２ｄ個の符号が配置された順番と同じ順番で連結して第２信号を生成することを特徴とするコード変換方法。

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