JPWO2011065559A1 - 不要信号判別装置、不要信号判別方法、不要信号判別プログラム、ｇｎｓｓ受信装置および移動端末 - Google Patents

Abstract

【課題】受信信号から不要信号を正確に判別できる不要信号判別装置を実現する。【解決手段】相関器３２１〜３２ｎは、受信信号とレプリカコードとを所定タイミング毎に相関処理して相関データを出力する。バッファ３３１〜３３ｎは、相関データをコード位相軸に沿って所定サンプリング数分記憶し、ＦＦＴ処理３４１〜３４ｎと判別部３５とに出力する。ＦＦＴ処理３４１〜３４ｎは、所定サンプリング数分の相関データをＦＦＴ処理して周波数スペクトルを取得し、判別部３５へ出力する。判別部３５は、コード位相軸での相関データ列と周波数スペクトルとからコード位相軸と周波数軸との二次元領域での相関データの特性を取得し、当該特性から不要信号の特徴に一致するものを、不要信号として判別する。【選択図】 図２

Description

この発明は、受信信号に含まれる不要信号を判別する不要信号判別装置、および該不要信号判別装置を備え、受信信号に含まれる所望とする測位信号を取得するＧＮＳＳ受信装置に関するものである。

従来、ＧＰＳやＧａｌｉｌｅｏ等のＧＮＳＳシステムでは、複数のＧＮＳＳ衛星からの測位信号を受信し、当該測位信号を復調することで、測位等に利用している。

このようなＧＮＳＳ受信装置では、受信信号から目的信号である測位信号のみを選択して、捕捉、追尾する必要があり、例えば、特許文献１では、受信信号のＣＮに閾値を設定することで、捕捉、追尾に利用する測位信号を選択的に取得している。

また、目的信号である測位信号以外の不要信号を検出する方法として、特許文献２では、受信信号のスペクトルピーク数が所定値以上検出された場合に、不要信号が存在すると判断している。

特開２００３−１３９８４３号公報 米国特許７１２７０１１明細書

しかしながら、特許文献１に示す方法では、単に受信信号のＣＮで識別を行っているが、当該ＣＮを超えれば測位信号として採用されてしまうので、対象とするシステム以外の通信信号による妨害波や、マルチパスや、さらにはクロスコリレーション等による不要信号を、誤って測位信号として捕捉してしまう可能性がある。

特に、近年では、ＧＮＳＳ受信装置の受信感度が向上し、目的とする測位信号のみでなく、上述の各不要信号も高レベルで受信し易くなっている。このため、不要信号を測位信号と間違って捕捉してしまう可能性が高くなる。

一方、特許文献２に示す方法では、不要信号があることは判別できるものの、上述のような不要信号の種類を判別することはできない。

本発明の目的は、受信信号から不要信号を正確に判別できる不要信号判別装置を実現することにある。また、このような不要信号判別装置を備えることで、目的とする測位信号を正確に捕捉、追尾できるＧＮＳＳ受信装置を実現することにある。

この発明は、所定の拡散コードでコード変調された目的信号を含む受信信号から不要信号を判別する不要信号判別装置に関するものである。この不要信号判別装置は相関データ列取得部と判別部とを備える。相関データ列取得部は、拡散コードに対するレプリカコードと受信信号との相関データから、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列を取得する。判別部は、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とに基づいて不要信号を判別する。

より具体的には、相関データ列取得部は、相関データを所定時間に亘り記憶し、該記憶した相関データを周波数領域のデータに変換することで、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とを取得する。

また、この発明は、所定の拡散コードでコード変調された目的信号を含む受信信号から不要信号を判別する不要信号判別方法および不要信号判別プログラムに関するものである。この不要信号判別方法および不要信号判別プログラムは、拡散コードに対するレプリカコードと受信信号との相関データから、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列を取得する。そして、不要信号判別方法および不要信号判別プログラムは、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とに基づいて不要信号を判別する。

この構成、方法およびプログラムでは、相関データ列をコード位相軸と周波数軸との二軸に沿って二次元的に観測した場合、後述する図４に示すように、目的信号（図４（Ａ）参照）と不要信号（図４（Ｂ）〜（Ｄ）参照）とで異なることを利用している。そして、受信信号の相関データの上記二軸の特性、すなわちコード位相軸での相関データ列と周波数軸における相関データ列とを得ることで、不要信号を判別している。

また、この発明の不要信号判別装置の判別部は、目的信号をレプリカコードで相関処理した相関データのコード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とを基準特性として予め記憶している。そして、判別部は、基準特性と、受信信号をレプリカコードで相関処理した相関データのコード位相軸における相関データ列および前記周波数軸における相関データ列に基づく実測特性と、を比較して不要信号を判別する。

より具体的には、この発明の不要信号判別装置の判別部は、基準特性と実測特性とにおける相関データのピークレベルを一致させるように、基準特性もしくは実測特性の相関データを補正し、補正後の特性を用いてコード位相軸および周波数軸における類似度を算出することで、不要信号を判別する。ここで、例えば、具体的に類似度は、補正後の特性間の差分値からなる。

この構成では、予め目的信号の相関データをコード位相軸と周波数軸との二軸に沿って観測した結果を基準特性として取得しておく。そして、受信信号の相関データによる実測特性と基準特性とを比較し、類似性が所定レベル以上でなければ受信信号が不要信号であることを判別する。このような実測特性と基準特性とを比較することで、不要信号を正確に判別することができる。そして、このような類似性による判別を行うことで、受信信号のＣ／Ｎが変化による影響を抑制でき、正確に不要信号を判別することができる。特に、基準特性と実測特性とのピークレベルを一致させてから類似度を算出して判別すれば、受信信号自身のレベルや、基準特性の設定レベルによる影響も抑制でき、さらに正確に不要信号を判別することができる。

また、この発明の不要信号判別装置の判別部は、周波数軸での類似度とコード位相軸での類似度の双方を用いて、不要信号の種類を、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波に判定する。

この構成では、判別する上述の不要信号の種類を、より具体的に示したものである。これは、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波が周波数軸とコード位相軸とでそれぞれが個別の特性を有し、類似度が異なることを利用している。

また、この発明の不要信号判別装置の判別部は、コード位相軸における相関データのピークレベルの個数および周波数軸における相関データのピークレベルの個数およびピーク間の位置関係に基づいて、不要信号を、妨害波、マルチパス、またはクロスコリレーションのいずれかに判別する。

この構成では、上述の類似度を用いない場合の不要信号の判別方法を示したものである。上述のように、不要信号であるマルチパス、クロスコリレーション、妨害波は、周波数軸やコード位相軸において、目的信号とは異なる相関データ列の特性を有する。具体的には、ピーク数やピーク間の位置関係が異なる。さらに、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波同士であっても相関データ列の特性が異なる。したがって、このような相関データ列の特性の相違を利用することでも、不要信号の判別および不要信号の種類の判別を行うことができる。

また、この発明は、目的信号としてＧＮＳＳ衛星から送信される測位信号を用い、当該測位信号を受信するＧＮＳＳ受信装置に関するものである。このＧＮＳＳ受信装置の復調部は、上述の不要信号判別装置を有し、該不要信号判別装置で判別した目的信号を追尾して該目的信号の復調を行う。

この構成では、上述の不要信号判別装置を備えたＧＮＳＳ受信装置について示している。そして、このＧＮＳＳ受信装置では、上述の不要信号判別装置を有することで、目的信号と判断された受信信号のみ復調することができる。

また、この発明のＧＮＳＳ受信装置の復調部は、目的信号が捕捉、追尾されるまでは目的信号と不要信号との判別処理を継続する。

この構成では、上述の不要信号判別処理を実行しながら、目的信号が取得できるように、ループ処理を行っている。これにより、不要信号を捕捉、追尾することなく、より確実に必要数の目的信号を捕捉、追尾することができる。

また、この発明は、上述のＧＮＳＳ受信装置を備えた移動端末に関するものである。この移動端末は、ＧＮＳＳ受信装置で取得した目的信号を用いて自装置位置を測位する測位演算部を、備える。

この構成では、上述の不要信号判別装置を備えたＧＮＳＳ受信装置で取得した目的信号により測位が行われるので、高精度な測位が可能になる。

この発明によれば、受信信号中の妨害波、マルチパス、およびクロスコリレーションを目的信号に対して正確に判別することができる。これにより、受信信号に含まれる目的信号である測位信号のみを、より確実に捕捉、追尾することができる。

第１の実施形態に係る不要信号判別装置３００を有する復調部１３を含むＧＮＳＳ受信装置１００の主要構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る不要信号判別装置３００の主要構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の不要信号判別処理フローを示すフローチャートである。 目的信号に基づく相関データおよび不要信号に基づく相関データのコード位相軸の特性および周波数軸での特徴を表す特性例を示す図である。 第２の実施形態の不要信号判別処理フローを示すフローチャートである。 第２の実施形態における基準特性と実測特性との比較処理を説明するための図である。 第２の実施形態における処理の一例を説明するための図である。

本発明の第１の実施形態に係る不要信号判別装置の構成について、図を参照して説明する。本実施形態では、ＧＮＳＳシステムで用いられるＧＮＳＳ受信装置に備えられた不要信号判別装置について説明する。

また、本実施形態では、単にＧＮＳＳ受信装置を例に説明するが、当該ＧＮＳＳ受信装置を備え、当該ＧＮＳＳ受信装置で算出された測位結果を利用したアプリケーションを実装した各種の移動端末（例えば、携帯電話機、カーナビゲーション装置、ＰＮＤ、カメラ、時計等）に対しても、以下の取得方法および構成を適用することができる。

図１は本実施形態の不要信号判別装置３００を有する復調部１３を備えたＧＮＳＳ受信装置１００の主要構成を示すブロック図である。
ＧＮＳＳ受信装置１００は、測位信号受信アンテナ１１、ＲＦ処理部１２、復調部１３、測位演算部１４を備える。

測位信号受信アンテナ１１は、ＧＰＳ衛星やＧａｌｉｌｅｏ衛星等の測位用衛星から送信される測位用の電波信号を受信する。測位用の電波信号（以下、「測位信号」と称する。）は、所定の単一周波数からなる搬送波を、測位用衛星毎に設定された拡散コードと航法メッセージによりスペクトル拡散した信号である。受信信号には、受信条件によって、測位信号のみが含まれているとは限らず、測位信号とともに各種の不要信号が含まれていたり、不要信号のみが含まれており、さらに有意な信号が含まれていない場合もある。

測位信号受信アンテナ１１は、受信信号を電気信号変換に変換して、ＲＦ処理部１２へ出力する。

ＲＦ処理部１２は、受信信号の周波数をダウンコンバートして、所定周波数の中間周波数信号やベースバンド信号からなる被相関処理信号を生成し、復調部１３へ与える。

復調部１３は、具体的な構成および処理は後述するが、図２に示すような不要信号判別装置３００を内包している。不要信号判別装置３００は、コード相関処理で得られる相関データを所定時間に亘り順次記憶した相関データ列に基づいて、相関データ列の周波数スペクトルおよびコード位相スペクトルを算出する。不要信号判別装置３００は、これらのスペクトルから受信信号に基づく被相関処理信号内に含まれる不要信号を判別する。そして、復調部１３は、この判別結果に基づいて、不要信号として判別されない有意なレベルからなる受信信号を測位信号（目的信号）として捕捉、追尾し、受信信号の逆拡散を行う。ここで、追尾精度が十分に追い込まれ、コードがロックして、高精度なコード相関結果が得られれば、この逆拡散信号には航法メッセージのみが重畳された状態になる。なお、コード位相の基本的な捕捉処理および、コード位相及びキャリ位相の基本的な追尾ループ処理は、既知のものを利用することができ、説明は省略する。

復調部１３は、定常追尾に成功すると、得られたコード位相及びキャリア周波数情報によって逆拡散処理されたデータと、コード位相及びキャリア周波数情報から算出した擬似距離等とを、測位演算部１４へ与える。ここで、復調部１３は、常に測位に必要な個数の測位信号を定常追尾できるように、このような不要信号の判別処理を含んだ捕捉、追尾を継続的に実行する。

測位演算部１４は、復調部１３からの航法メッセージが重畳された逆拡散信号に基づいて航法メッセージを取得する。測位演算部１４は、航法メッセージと、復調部１３からの擬似距離やキャリア周波数情報等に基づいて測位演算を行い、測位装置の位置を算出する。

このように本実施形態のＧＮＳＳ受信装置１００では、不要信号として判別されていない有意なレベルの受信信号を用いて捕捉、追尾を行うので、正確な復調を行うことができる。そして、このような正確な復調結果により、高精度な測位結果を得ることができる。また、不要信号を排除しながら常に有意な測位信号を必要数得られるので、高精度な測位結果を定常的に得ることができる。

次に、不要信号判別装置３００の具体的構成および具体的処理について、図２〜図４を参照して説明する。図２は不要信号判別装置３００の主要構成を示すブロックである。

不要信号判別装置３００は、コード発生器３０、コードディレイ部３１、相関器３２１〜３２ｎ、バッファ３３１〜３３ｎ、ＦＦＴ処理部３４１〜３４ｎ、および判別部３５を備える。ここで、「ｎ」は、装置として捕捉、追尾可能な測位用衛星数に相当する並列処理可能なチャンネル数を示し、所定の正数である。また、コード発生器３０、コードディレイ部３１、相関器３２１〜３２ｎは、コード捕捉処理およびコード追尾処理時に利用するものである。また、相関器３２１〜３２ｎ、バッファ３３１〜３３ｎ、およびＦＦＴ処理部３４１〜３４ｎが本発明の「相関データ列取得部」に相当する。

コード発生器３０は、捕捉時であれば指定されたタイミングでそれぞれの測位用衛星に割り当てられた拡散コードに対するレプリカコードを生成し、コードディレイ部３１へ出力する。コード発生器３０は、追尾時であればコード追尾ループ（図示せず）の追尾結果に基づいて図示しないコードＮＣＯで設定されたコード位相情報によって、前記レプリカコードを生成し、コードディレイ部３１へ出力する。

コードディレイ部３１は、チャンネル毎のレプリカコードを所定のコード位相量毎にシフトさせながら、所定のサンプリングタイミング毎に各相関器３２１〜３２ｎへ与える。

相関器３２１〜３２ｎは、受信信号に基づく被相関処理信号とレプリカコードとを乗算処理することで、相関データを生成し、バッファ３３１〜３３ｎへそれぞれ出力する。例えば、相関器３２１は、被相関処理信号と第１のレプリカコードとを乗算処理して第１相関データを生成し、バッファ３３１へ出力する。同様に、相関器３２２は、被相関処理信号と第２のレプリカコードとを乗算して第２相関データを生成し、バッファ３３２へ出力する。相関器３３３〜３３ｎも同様の相関処理を実行する。

バッファ３３１〜３３ｎは、入力された相関データを時間軸に沿って順次記憶し、決められたタイミング毎に２^ｍ個（ｍは所定の正数）ずつＦＦＴ処理部３４１〜３４ｎへ出力する。例えば、バッファ３３１は、第１相関データを順次記憶し、２^ｍ個ずつＦＦＴ処理部３４１へ出力する。バッファ３３２〜３３ｎも同様のバッファ処理を実行する。また、バッファ３３１〜３３ｎは、ＦＦＴ処理３４１〜３４ｎとともに、判別部３５にも、相関データ列を出力する。

ＦＦＴ処理部３４１〜３４ｎは、バッファ３３１〜３３ｎから入力された、時間軸に沿って並ぶ相関データの列を用いてＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、相関データの周波数スペクトルおよびコード位相スペクトルを取得する。ＦＦＴ処理３４１〜３４ｎは、取得した周波数スペクトルおよびコード位相スペクトルを判別部３５へ出力する。例えば、ＦＦＴ処理３４１は、第１相関データ列をＦＦＴ処理して第１周波数スペクトルおよびコード位相スペクトルを取得し、判別部３５へ出力する。ＦＦＴ処理３４２〜３４ｎも同様の周波数変換処理を実行する。なお、本実施形態では、相関データを２^ｍ個用いてＦＦＴ処理を行う例を示したが、単なるＤＦＴ（離散フーリエ変換）処理や、ウェーブレット変換処理等を用いて周波数スペクトルを取得してもよい。

判別部３５は、ＦＦＴ処理３４１〜３４ｎからの相関データの周波数スペクトルおよびコード位相スペクトルに基づいて、不要信号を判別する。図３は不要信号判別処理フローを示すフローチャートである。図４は、目的信号に基づく相関データ列および不要信号に基づく相関データのコード位相軸の特性および周波数軸での特徴を表す特性例を示す図である。図４（Ａ）は目的信号の相関データを示し、図４（Ｂ）は不要信号の妨害波の相関データを示し、図４（Ｃ）は不要信号のマルチパスの相関データを示し、図４（Ｄ）は不要信号のクロスコリレーションの相関データを示す。ここで、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、コード位相軸および周波数軸のそれぞれ一軸に沿った相関データ列の特性と、コード位相軸と周波数軸とを直交する二軸に亘る相関データ列の特性とを示す。なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すコード位相軸における相関データ列の特性は或る特定の一つの周波数を示すものであり、周波数軸における相関データ列の特性は或る特定の一つのコード位相を示すものである。

なお、以下では、説明を簡単にするために、一つのチャンネルに対する処理（例えば、相関器３２１、バッファ３３１、ＦＦＴ処理部３４１を通る系）を説明するが、以下の不要信号判別処理は、全てのチャンネルに対して実行される。

判別部３５は、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列、すなわち相関データのコード位相スペクトルと周波数スペクトルを取得する（Ｓ１０１）。

判別部３５は、コード位相軸と周波数軸から得られる二次元領域の相関データ列に対して、閾値Ｔｈ以上となるどうかを判定する（Ｓ１０１→Ｓ１０２）。ここで、判別部３５は、閾値Ｔｈ以上の相関データが存在しない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、これら相関データ列の期間では有意な受信信号ではないと判断する（Ｓ１２０）。これは、捕捉、追尾処理が確実に実行できる測位信号であれば、図４（Ａ）に示すように、二次元領域に設定した閾値Ｔｈを超える必要があるからである。逆に言えば、このような閾値Ｔｈを超える相関データの信号であって、下記に示す不要信号でないと判断されれば、捕捉、追尾処理を確実に実行することができる。

判断部３５は、閾値Ｔｈ以上の相関データが存在した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、閾値Ｔｈ以上の相関データとなる各コード位相に対して、周波数軸での顕著なピークを検出する。そして、判定部１０３は、当該ピークとなる周波数においてコード位相軸で相関レベルが高い箇所が顕著なピークがあるかどうかを検出する（Ｓ１０３）。なお、顕著なピークとは、コード位相軸の前後の位相領域に対して相関データが所定レベル差以上の極大値となることを示し、判断部３５は、コード位相軸の特性に対して微分処理等を行うことで当該極大値を検出して、顕著なピークを得ることができる。

判別部３５は、閾値Ｔｈ以上の顕著なピーク（極大）を検出しなければ（Ｓ１０４：Ｎｏ）、当該周波数は妨害波であるを判断する（Ｓ１４０）。これは、妨害波の特性に基づくものである。妨害波の場合、例えば、他の通信システムの通信信号等が考えられるが、図４（Ｂ）に示すように、周波数軸では通信信号の周波数位置にピークが現れるが、コード位相軸では目的とする測位信号の拡散コードとの相関データのレベルが定常的に高くなり、顕著なピークが現れない。

次に、判断部３５は、コード位相軸での顕著なピークを検出すると（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、閾値Ｔｈ以上の相関データのレベルが検出された別の周波数についても同様に、妨害波の判定を行う（Ｓ１０５：Ｎｏ→Ｓ１０３）。

判断部３５は、閾値Ｔｈ以上の相関データのレベルが検出された全ての周波数について、妨害波の判断を行うと（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、判断範囲内の全ての周波数で且つ全てのコード移相において、ピークの個数が１個であるかどうかを判定する。

判断部３５は、ピークの個数が１個であれば、当該ピークが有意な測位信号によるものであると判断する（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）。

一方、判断部３５は、ピークの個数が複数個であると判断すると、コード位相軸と周波数軸とでのピーク間の位置関係およびピークの個数から不要信号の種類を判定するフローへ移行する（Ｓ１０６：Ｎｏ）。

判断部３５は、コード位相軸でピーク数が２個であって当該２個のピークが近接し、周波数軸でピーク数が１個であれば（Ｓ１６０：Ｙｅｓ）、マルチパスであると判断する（Ｓ１６１）。これは、マルチパスの特性に基づくものである。マルチパスは、単独の測位用衛星からの測位信号が、直接的に受信されるものだけでなく、建築物等に反射し、遅延して受信されることにより生じる。このため、マルチパスでは、図４（Ｃ）に示すように、単一の周波数軸において、同一のコード位相とならず、コード位相軸の近接する位置に２個の相関データのレベルのピークが生じる。

一方、判断部３５は、コード位相軸でピーク数が３個であって当該３個のピークがそれぞれ或程度のコード位相差で独立して存在し、周波数軸でのピーク数も３個であれば（Ｓ１６０：Ｎｏ）、クロスコリレーションであると判断する（Ｓ１６２）。これは、クロスコリレーションの特性に基づくものである。クロスコリレーションは、目的とする測位用衛星とは異なる衛星からの測位信号を受信したことによるものである。すなわち、複数の測位用衛星から測位信号を受信していることにより、受信するコードが複数になるので、コード位相軸でのピークがそれぞれ独立に現れる。さらに、測位用衛星は、ＧＮＳＳ信号受信装置１００に対して異なる位置であり、異なる相対速度で移動しているので、測位用衛星毎にドップラ周波数が異なる。これにより、周波数軸においても複数のピークが現れる。

このように、無意な受信信号、不要信号、有意な測位信号を判別し、さらに不要信号を妨害波、マルチパス、クロスコリレーションと判断すると、判断部３５は、判定結果を復調部１３へ出力する（Ｓ１０８）。復調部１３は、判定結果に準じて受信信号の捕捉、追尾処理を実行する。

以上のように、本実施形態の構成および処理を行うことで、有意な測位信号に対して、不要信号を判別することができる。この際、単に受信信号のＣ／Ｎのみに依存しないので、不要信号のレベルが高くても確実に判別を行うことができる。

さらに、本実施形態の構成および処理を用いることで、単に不要信号というカテゴリだけでなく、当該不要信号が妨害波か、マルチパスによるものか、クロスコリレーションによるものかを正確に判別することができる。

次に、第２の実施形態に係る不要信号判別装置について図を参照して説明する。
本実施形態の不要信号判別装置は、判別部３５の判別処理が異なるのみで、他の構成は第１の実施形態と同じであるので、必要箇所についてのみ説明する。
図５は、本実施形態の不要信号判別処理フローを示すフローチャートである。
図６は、基準特性と実測特性との比較処理を説明するための図であり、図６（Ａ）が基準特性補正前の基準特性と実測特性とのコード位相軸および周波数軸での関係を示し、図６（Ｂ）が基準特性補正後の基準特性（補正後基準特性）と実測特性とのコード位相軸および周波数軸での関係を示す。

本実施形態の不要信号判別装置は、予め目的とする測位信号にレプリカコードを相関処理したものに相当するコード位相軸と周波数軸との二次元領域における相関データ列を基準特性として記憶している。

なお、受信信号は、いずれの測位衛星からの測位信号であるかは分からないため、基準特性は測位衛星毎に設定、記憶しておき、以下の処理は、各測位衛星に対応する基準特性毎に実行される。

判別部３５は、受信信号とレプリカコードとの相関処理により得られるコード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列（実測特性）を取得する（Ｓ２０１）。判別部３５は、受信信号によるコード位相軸と周波数軸との二次元領域における相関データ列（実測特性）に対して、ピークレベルが閾値Ｔｈ以上となるかどうかを判定する（Ｓ２０１→Ｓ２０２）。ここで、判別部３５は、閾値Ｔｈ以上の相関データが存在しない場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、これら相関データ列の期間では有意な受信信号ではなく、無意な受信信号として判断する（Ｓ２２０）。

次に、判断部３５は、実測特性のピークレベルが閾値Ｔｈ以上であると判別した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、受信信号によって取得した実測特性の相関データ列と、予め記憶した測位信号に基づく基準特性の相関データ列とを比較する。

この際、判別部３５は、まず、実測特性と基準特性とのレベル一致補正を行う。具体的には、判別部３５は、コード位相軸での基準特性のピークレベルと実測特性のピークレベルとを取得し、図６（Ｂ）に示すように、これらのピークレベルが一致するように、基準特性の各相関データをレベル補正する（Ｓ２０３）。なお、この説明では、基準特性のレベル補正を行う場合を示すが、実測特性を補正することでも対応できる。

次に、判別部３５は、実測特性の二次元の各相関データと、レベル補正後の基準特性（以下、「補正後基準特性」と称する。）の二次元の相関データとを比較して類似度を算出する（Ｓ２０４→Ｓ２０５）。

この比較方法としては、例えば、実測特性と補正後基準特性との相互相関処理であったり、実測特性と補正後基準特性とにおける各コード位相で周波数の相関データ間の差分値や比に基づく比較値であってもよい。

そして、類似度の算出方法としては、例えば、差分値を用いる場合、それぞれの相関データ間の差分値の平均値や分散（標準偏差）に基づいて類似度を算出する。この際、差分値の平均値が「０」に近くなり、分散や標準偏差が高くなるほど、類似度が高くなるように設定する。

判別部３５は、類似度が予め記憶した判別閾値以上であれば、判別対象の受信信号が測位信号であると判断する（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）。一方、判別部３５は、二次元での類似度が閾値未満であれば、不要信号であると判断する（Ｓ２０６：Ｎｏ→Ｓ２６０）。

判別部３５は、不要信号であると判断すると、周波数軸単位およびコード位相軸単位での一次元の類似度を算出する。なお、この各軸単位での類似度は、上述の二次元の類似度を算出する際に、同時に算出してもよい。判別部３５は、周波数軸での類似度やコード位相軸での類似度に基づいて、不要信号の種類を検出する（Ｓ２６１）。

例えば、妨害波は図４（Ｂ）の特性となるので、測位信号を示す図４（Ａ）の特性とはコード位相軸では全くことなる特性となり、全く類似性を有さない。さらに、周波数軸でもピークの周波数が異なるので、殆ど類似性を有さない。このため、周波数軸およびコード位相軸での類似度が低く、特にコード位相軸での類似度が大幅に低い場合に妨害波として判別することができる。

また、マルチパスは図４（Ｃ）や図６の実線の特性となるので、測位信号を示す図４（Ａ）の特性とは周波数軸で類似な特性となり、周波数軸での類似度が測位信号と略同じになる。一方、コード位相軸では、近接するピークを２個有するので、測位信号とは異なる特性となり、測位信号よりもコード位相軸での類似度が若干低くなる。このため、周波数軸での類似度が閾値以上で測位信号の場合と同等に高く、コード位相軸での類似度が所定範囲で低い場合、すなわち測位信号に比較すると低いが、類似度の低下レベルが少ない場合、マルチパスとして判別することができる。

さらには、クロスコリレーションは図４（Ｄ）に示す特性となるので、測位信号を示す図４（Ａ）の特性とは周波数軸でもコード位相軸でも類似度が低い特性となる。より具体的には、クロスコリレーションでは、周波数軸では近接するピークを３個有するので、測位信号よりも周波数軸での類似度が若干低くなる。一方、コード位相軸では当該軸に離間した位置に独立した３個のピークを有するので、マルチパスの場合よりもさらに類似度が低下する。このため、周波数軸での類似度が所定の範囲内で測位信号の場合よりも若干低く、コード位相軸での類似度がマルチパスの判断基準の類似度よりもさらに低い場合、クロスコリレーションとして判別することができる。

このような妨害波、マルチパス、クロスコリレーションの判別は、例えば、次に示す用に、判定する。まず、周波数軸での類似度に対して、第１の周波数軸の閾値と、当該第１の周波数軸の閾値よりも低い第２の周波数軸の閾値を設定する。ここで、第１の周波数軸の閾値は、予めマルチパスの場合の類似度とクロスコリレーションの場合の類似度とを算出しておき、これら類似度の間の所定値に設定する。さらに、第２の周波数軸の閾値は、クロスコリレーションの場合の類似度と妨害波の場合の類似度を算出しておき、これら類似度の間の所定値に設定する。

次に、コード位相軸での類似度に対して、第１のコード位相軸での閾値と、当該第１のコード位相軸の閾値よりも低い第２のコード位相軸の閾値と、当該第２のコード位相軸の閾値よりも低い第３のコード位相軸の閾値と、を設定する。ここで、第１のコード位相軸の閾値は、予めマルチパスの場合の類似度を算出しておくとともに、測位信号であるとした場合の類似度を算出し、これら類似度の間の所定値に設定する。

また、第２のコード位相軸の閾値は、マルチパスの場合の類似度とクロスコリレーションの場合の類似度を算出しておき、これら類似度の間の所定値に設定する。さらに、第３のコード位相軸の閾値は、クロスコリレーションの場合の類似度と妨害波の場合の類似度を算出しておき、これら類似度の間の所定値に設定する。

そして、周波数軸での類似度とコード位相軸での類似度と、各閾値とを比較し、各閾値に対する高低関係から、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波のいずれかに判定する。

次に、このように、無意な受信信号、不要信号、有意な測位信号を判別し、さらに不要信号の種類を判別すると、判断部３５は、第１の実施形態と同様に判定結果を復調部１３へ出力する（Ｓ２０７）。復調部１３は、判定結果に準じて受信信号の捕捉、追尾処理を実行する。

次に、図７を用いて、具体的な類似度による不要信号の判別方法について説明する。図７（Ａ）は上述の基準特性をコード位相軸と周波数軸との直交二軸の２次元相関データとして記憶した状態を示す図であり、図７（Ｂ）は上述のマルチパスを含む受信信号の実測特性の２次元相関データを示す図である。さらに、図７（Ｃ）は補正後基準特性の２次元相関データを示す図であり、図７（Ｄ）は実測特性と補正後基準特性との差分結果の２次元データを示す図である。

このような２次元データは、一軸を周波数軸として目的信号の周波数をｆ００として、低周波数側および高周波数側に所定の周波数間隔でサンプリングし、もう一軸をコード位相軸として目的信号に対してレプリカコードを相関処理した場合に理想的な相関ピークが得られるコードタイミングをｃ００として、コード位相が進む側および遅れる側に所定のコード位相差間隔でサンプリングしてなるデータである。

判別部３５は、実測特性を上述のように周波数ｆ００，コード位相ｃ００を中心とした図７（Ｂ）に示すような２次元相関データで取得すると、図７（Ａ）に示した基準特性の２次元相関データの周波数ｆ００，コード位相ｃ００の相関値と、実測特性の２次元相関データの周波数ｆ００，コード位相ｃ００の相関値とが一致するように、基準特性の２次元相関データ全体のレベルを補正する。これにより、判別部３５は、図７（Ｃ）に示すような補正後基準特性の２次元相関データを取得する。

次に、判別部３５は、図７（Ｂ）の実測特性の２次元相関データと、図７（Ｃ）の補正後基準特性の２次元相関データと、をそれぞれに対応する周波数およびコード位相の要素データ毎にデータレベルを差分し、図７（Ｄ）に示すような差分値の２次元相関データを算出する。

次に、判別部３５は、差分値の２次元データから、実測特性に対応する受信信号が目的信号であるか不要信号を判別する。具体的には、受信信号が目的信号であれば、理想的には差分値の２次元データの全ての要素データのレベルは「０」になる。したがって、判別部３５は、差分値の２次元データの要素データのレベルの合計値や平均値を取得して、合計値や平均値が「０」に近い所定閾値未満であれば、目的信号と判断し、所定閾値以上であれば不要信号と判断する。この際、判別部３５は、分散や標準偏差を算出し、これらを判断基準に含めてもよい。

また、判別部３５は、周波数毎（例えば、図７のｆ０１やｆ２０等）に差分値の合計値や平均値を算出したり、コード位相毎（例えば、図７のｃ１０やｃ０２等）に差分値の合計値や平均値を算出することで、不要信号の種類を判別する。例えば、マルチパスの場合、図６（Ｂ）や図７（Ｂ）に示すように、コード位相軸に対して異なる特性となり、コード位相の遅れる側に差分値が大きくなる領域が発生する。したがって、コード位相毎の差分値の平均値や合計値を算出すれば、コード位相の遅れる側に閾値以上のデータが現れる。判別部３５は、これを検出することで、当該不要信号がマルチパスであることを判別する。

以上のように、予め設定した基準特性と比較することで不要信号を判別することもできる。そして、本実施形態の方法を用いれば、受信レベルの変化によることなく類似度での不要信号の判別を行うことができる。なお、上述の説明では、類似度は差分値を用いているが、二つの相関データ間の違いが検出できる演算値であればよく、除算値等を用いてもよい。

なお、上述の第１の実施形態では、マルチパスの判別後にクロスコリレーションの判別を行っているが、これらの順は逆になってもよい。

また、上述の説明では、レプリカコードと受信信号とを相関処理した結果を周波数変換する方法を示した。しかしながら、受信信号を複数の周波数帯域成分に分解した後に、各周波数成分とレプリカコードとを相関処理しても、上述のようなコード軸と周波数軸との二軸による相間データを取得することができる。

また、上述の説明では、ＧＮＳＳ受信装置の復調部に備えられた不要信号判別装置を説明したが、スペクトル拡散方式を用いた無線通信の受信装置の復調部にも、同様の構成の不要信号判別装置を適用することもできる。

１００−ＧＮＳＳ受信装置、１１−測位信号受信アンテナ、１２−ＲＦ処理部、１３−復調部、１４−測位演算部、３００−不要信号判別装置、３０−コード発生器、３１−コードディレイ部、３２１〜３２ｎ−相関器、３３１〜３３ｎ−バッファ、３４１〜３４ｎ−ＦＦＴ処理部、３５−判別部

Claims (24)

1. 所定の拡散コードでコード変調された目的信号を含む受信信号から不要信号を判別する不要信号判別装置であって、
   前記拡散コードに対するレプリカコードと前記受信信号との相関データから、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列を取得する相関データ列取得部と、
   前記コード位相軸における相関データ列と前記周波数軸における相関データ列とに基づいて前記不要信号を判別する判別部と、
   を備えた不要信号判別装置。
2. 請求項１に記載の不要信号判別装置であって、
   前記相関データ列取得部は、前記相関データを所定時間に亘り記憶し、該記憶した相関データを周波数領域のデータに変換することで、前記コード位相軸における相関データ列と前記周波数軸における相関データ列とを取得する、不要信号判別装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の不要信号判別装置であって、
   前記判別部は、
   前記目的信号を前記レプリカコードで相関処理した相関データのコード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とを基準特性として予め記憶しており、
   該基準特性と、前記受信信号を前記レプリカコードで相関処理した相関データの前記コード位相軸における相関データ列および前記周波数軸における相関データ列に基づく実測特性と、を比較して前記不要信号を判別する、不要信号判別装置。
4. 請求項３に記載の不要信号判別装置であって、
   前記判別部は、前記基準特性と前記実測特性とにおける相関データのピークレベルを一致させるように、前記基準特性もしくは前記実測特性の相関データを補正し、補正後の特性を用いて前記コード位相軸および前記周波数軸における類似度を算出することで、前記不要信号を判別する、不要信号判別装置。
5. 請求項４に記載の不要信号判別装置であって、
   前記判別部は、
   周波数軸での類似度とコード位相軸での類似度の双方を用いて、前記不要信号の種類を、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波に判定する、不要信号判別装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の不要信号判別装置であって、
   前記判別部は、前記類似度として、前記補正後の特性間の差分値を算出する、不要信号判別装置。
7. 請求項１に記載の不要信号判別装置であって、
   前記判別部は、
   前記コード位相軸における相関データのピークレベルの個数および前記周波数軸における相関データのピークレベルの個数およびピーク間の位置関係に基づいて、前記不要信号を、妨害波、マルチパス、またはクロスコリレーションのいずれかに判別する、不要信号判別装置。
8. 所定の拡散コードでコード変調された目的信号を含む受信信号から不要信号を判別する不要信号判別方法であって、
   前記拡散コードに対するレプリカコードと前記受信信号との相関データから、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列を取得する工程と、
   前記コード位相軸における相関データ列と前記周波数軸における相関データ列とに基づいて前記不要信号を判別する工程と、
   を有する不要信号判別方法。
9. 請求項８に記載の不要信号判別方法であって、
   前記相関データ列を取得する工程は、前記相関データを所定時間に亘り記憶し、該記憶した相関データを周波数領域のデータに変換することで、前記コード位相軸における相関データ列と前記周波数軸における相関データ列とを取得する、不要信号判別方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の不要信号判別方法であって、
    前記不要信号を判別する工程は、
    前記目的信号を前記レプリカコードで相関処理した相関データのコード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とを基準特性として予め記憶しており、
    該基準特性と、前記受信信号を前記レプリカコードで相関処理した相関データの前記コード位相軸における相関データ列および前記周波数軸における相関データ列に基づく実測特性と、を比較して前記不要信号を判別する、不要信号判別方法。
11. 請求項１０に記載の不要信号判別方法であって、
    前記不要信号を判別する工程は、前記基準特性と前記実測特性とのコード位相軸でのピークレベルを一致させるように、前記基準特性もしくは前記実測特性の相関データを補正し、補正後の特性を用いて前記コード位相軸および前記周波数軸における類似度を算出することで、前記不要信号を判別する、不要信号判別方法。
12. 請求項１１に記載の不要信号判別方法であって、
    前記不要信号を判別する工程は、周波数軸での類似度とコード位相軸での類似度の双方を用いて、前記不要信号の種類を、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波に判定する、不要信号判別方法。
13. 請求項１１または請求項１２に記載の不要信号判別方法であって、
    前記不要信号を判別する工程は、前記類似度として、前記補正後の特性間の差分値を算出する、不要信号判別方法。
14. 請求項８に記載の不要信号判別方法であって、
    前記不要信号を判別する工程は、前記コード位相軸における相関データのピークレベルの個数および前記周波数軸における相関データのピークレベルの個数およびピーク間の位置関係に基づいて、前記不要信号を、妨害波、マルチパス、またはクロスコリレーションのいずれかに判別する、不要信号判別方法。
15. 所定の拡散コードでコード変調された目的信号を含む受信信号から不要信号を判別するための不要信号判別プログラムであって、
    前記拡散コードに対するレプリカコードと前記受信信号との相関データから、コード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列を取得する処理と、
    前記コード位相軸における相関データ列と前記周波数軸における相関データ列とに基づいて前記不要信号を判別する処理と、
    を含む不要信号判別プログラム。
16. 請求項１５に記載の不要信号判別プログラムであって、
    前記相関データ列を取得する処理は、前記相関データを所定時間に亘り記憶し、該記憶した相関データを周波数領域のデータに変換することで、前記コード位相軸における相関データ列と前記周波数軸における相関データ列とを取得する、不要信号判別プログラム。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の不要信号判別プログラムであって、
    前記不要信号を判別する処理は、
    前記目的信号を前記レプリカコードで相関処理した相関データのコード位相軸における相関データ列と周波数軸における相関データ列とを基準特性として予め記憶しており、
    該基準特性と、前記受信信号を前記レプリカコードで相関処理した相関データの前記コード位相軸における相関データ列および前記周波数軸における相関データ列に基づく実測特性と、を比較して前記不要信号を判別する、不要信号判別プログラム。
18. 請求項１７に記載の不要信号判別プログラムであって、
    前記不要信号を判別する処理は、前記基準特性と前記実測特性とのコード位相軸でのピークレベルを一致させるように、前記基準特性もしくは前記実測特性の相関データを補正し、補正後の特性を用いて前記コード位相軸および前記周波数軸における類似度を算出することで、前記不要信号を判別する、不要信号判別プログラム。
19. 請求項１８に記載の不要信号判別プログラムであって、
    前記不要信号を判別する処理は、周波数軸での類似度とコード位相軸での類似度の双方を用いて、前記不要信号の種類を、マルチパス、クロスコリレーション、妨害波に判定する、不要信号判別プログラム。
20. 請求項１８または請求項１９に記載の不要信号判別プログラムであって、
    前記不要信号を判別する処理は、前記類似度として、前記補正後の特性間の差分値を算出する、不要信号判別プログラム。
21. 請求項１５に記載の不要信号判別プログラムであって、
    前記不要信号を判別するプログラムは、前記コード位相軸における相関データのピークレベルの個数および前記周波数軸における相関データのピークレベルの個数およびピーク間の位置関係に基づいて、前記不要信号を、妨害波、マルチパス、またはクロスコリレーションのいずれかに判別する、不要信号判別プログラム。
22. 前記目的信号としてＧＮＳＳ衛星から送信される測位信号を用い、当該測位信号を受信するＧＮＳＳ受信装置であって、
    請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の不要信号判別装置を有し、該不要信号判別装置で判別した前記目的信号を追尾して該目的信号の復調を行う復調部を備えたＧＮＳＳ受信装置。
23. 請求項２２に記載のＧＮＳＳ受信装置であって、
    前記復調部は、前記目的信号が捕捉、追尾されるまでは、該目的信号と前記不要信号との判別処理を継続する、ＧＮＳＳ受信装置。
24. 自装置位置を利用するアプリケーションを実行する移動端末であって、
    請求項２２または請求項２３に記載のＧＮＳＳ受信装置を備え、
    該ＧＮＳＳ受信装置で取得した前記目的信号を用いて、自装置位置を測位する測位演算部を、備えた移動端末。

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