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JP2011203234A - Signal acquisition method, signal acquisition apparatus and electronic device - Google Patents

Signal acquisition method, signal acquisition apparatus and electronic device Download PDF

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JP2011203234A JP2010234243A JP2010234243A JP2011203234A JP 2011203234 A JP2011203234 A JP 2011203234A JP 2010234243 A JP2010234243 A JP 2010234243A JP 2010234243 A JP2010234243 A JP 2010234243A JP 2011203234 A JP2011203234 A JP 2011203234A
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Abstract

【課題】航法メッセージデータのビット長よりも長い相関積算時間に亘る相関処理を可能にするための新たな手法を提供する。
【解決手段】第1乗算器211において、第1キャリア除去用信号発生部221より発生された第1キャリア除去用信号が受信信号に乗算されることで、受信信号が特定周波数の信号に変換される。また、第2乗算器212において、第2キャリア除去用信号発生部222より発生された第2キャリア除去用信号が受信信号に乗算されることで、受信信号が周波数ゼロの信号に変換される。そして、特定周波数の信号に対する相関演算が第1相関器231で行われて第1相関値が算出され、周波数ゼロの信号に対する相関演算が第2相関器232で行われて第2相関値が算出される。そして、第1相関値の積算結果及び第2相関値の積算結果が合算され、合算積算相関値を用いてGPS衛星信号が捕捉される。
【選択図】図6
A new technique is provided for enabling correlation processing over a correlation integration time longer than the bit length of navigation message data.
In a first multiplier 211, a reception signal is converted into a signal of a specific frequency by multiplying a reception signal by a first carrier removal signal generated from a first carrier removal signal generator 221. The The second multiplier 212 multiplies the received signal by the second carrier removal signal generated by the second carrier removal signal generator 222, thereby converting the received signal into a signal having a frequency of zero. Then, the correlation calculation for the signal of the specific frequency is performed by the first correlator 231 to calculate the first correlation value, and the correlation calculation for the signal of zero frequency is performed by the second correlator 232 to calculate the second correlation value. Is done. Then, the integration result of the first correlation value and the integration result of the second correlation value are added together, and a GPS satellite signal is captured using the added integration correlation value.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、信号捕捉方法、信号捕捉装置及び電子機器に関する。   The present invention relates to a signal capturing method, a signal capturing apparatus, and an electronic apparatus.

測位用信号を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。GPSでは、複数のGPS衛星の位置や各GPS衛星から位置算出装置までの擬似距離等の情報に基づいて位置算出装置の位置座標と時計誤差とを求める位置算出計算を行う。   A GPS (Global Positioning System) is widely known as a positioning system using positioning signals, and is used in a position calculation device built in a mobile phone or a car navigation device. In the GPS, position calculation calculation for obtaining position coordinates and clock error of the position calculation device is performed based on information such as positions of a plurality of GPS satellites and pseudo distances from each GPS satellite to the position calculation device.

GPS衛星から送出されるGPS衛星信号は、CA(Coarse and Acquisition)コードと呼ばれるGPS衛星毎に異なる拡散符号で変調されている。位置算出装置は、微弱な受信信号の中からGPS衛星信号を捕捉するために、受信信号と、CAコードのレプリカであるレプリカCAコードとの相関演算を行い、その相関値に基づいてGPS衛星信号を捕捉する。この場合、相関値のピークの検出を容易にするため、相関演算で取得された相関値を所定の積算時間に亘って積算する手法が用いられる。   A GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite is modulated with a spreading code different for each GPS satellite called a CA (Coarse and Acquisition) code. In order to capture a GPS satellite signal from a weak received signal, the position calculation device performs a correlation operation between the received signal and a replica CA code that is a replica of the CA code, and based on the correlation value, the GPS satellite signal To capture. In this case, in order to facilitate the detection of the peak of the correlation value, a technique of integrating the correlation value acquired by the correlation calculation over a predetermined integration time is used.

しかし、GPS衛星信号を拡散変調するCAコード自体が航法メッセージデータによって20ミリ秒毎にBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調されているため、航法メッセージデータのビット長である20ミリ秒毎にCAコードの極性が反転し得る。従って、航法メッセージデータのビット値が変化するタイミングを跨いで相関値を積算する場合には、符号の異なる相関値を積算する可能性がある。この問題を解決するための技術として、例えば特許文献1に開示されているように、航法メッセージデータのビット値が変化するタイミングについてのアシストデータを利用して相関値を積算する技術が知られている。   However, since the CA code itself for spreading and modulating the GPS satellite signal is BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulated by the navigation message data every 20 milliseconds, the CA code is generated every 20 milliseconds which is the bit length of the navigation message data. The polarity of can be reversed. Therefore, when the correlation values are integrated across the timing at which the bit value of the navigation message data changes, there is a possibility that correlation values having different signs are integrated. As a technique for solving this problem, for example, as disclosed in Patent Document 1, a technique is known in which correlation values are accumulated using assist data regarding timing at which the bit value of navigation message data changes. Yes.

特開2001−349935号公報JP 2001-349935 A

特許文献1の技術によれば、相関積算時間を航法メッセージデータのビット長(20ミリ秒)よりも長く設定することができる。しかし、特許文献1の技術では、航法メッセージデータのビット値が変化するタイミングについてのアシストデータを外部から取得する必要があるため、通信費や通信時間の問題など、データ取得に関する制約や問題があった。特に、GPS衛星信号から発信されている航法メッセージデータが新たなデータに切り替わった後においては、アシストデータが更新されるのを待って、その新たなアシストデータを取得する必要が生じてしまう。   According to the technique of Patent Document 1, the correlation integration time can be set longer than the bit length (20 milliseconds) of the navigation message data. However, in the technique of Patent Document 1, it is necessary to acquire assist data about the timing at which the bit value of the navigation message data changes from the outside. Therefore, there are limitations and problems related to data acquisition such as communication costs and communication time problems. It was. In particular, after the navigation message data transmitted from the GPS satellite signal is switched to new data, it becomes necessary to wait for the assist data to be updated and acquire the new assist data.

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、航法メッセージデータのビット長よりも長い相関積算時間に亘る相関処理を可能にするための新たな手法を提案することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to propose a new technique for enabling correlation processing over a correlation integration time longer than the bit length of navigation message data. There is to do.

以上の課題を解決するための第1の形態は、測位用衛星から受信した衛星信号である受信信号の周波数を、前記衛星信号に搬送されている航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数に周波数変換することと、前記周波数変換された前記特定周波数の信号に対して第1の相関演算を行うことと、前記ビット長よりも長い所定の時間に亘り、前記第1の相関演算の結果を積算することと、前記積算した結果を用いて、前記衛星信号を捕捉することと、を含む信号捕捉方法である。   In a first mode for solving the above problems, the frequency of the received signal, which is a satellite signal received from the positioning satellite, is changed to a specific frequency corresponding to the bit length of the navigation message data carried in the satellite signal. Performing a frequency conversion, performing a first correlation operation on the frequency-converted signal of the specific frequency, and obtaining a result of the first correlation operation over a predetermined time longer than the bit length. A signal capturing method including summing and capturing the satellite signal using the summed result.

また、第5の形態として、測位用衛星から衛星信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された受信信号の周波数を、前記衛星信号に搬送されている航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数の信号に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部により周波数変換された前記特定周波数の信号に対して相関演算を行う相関演算部と、前記ビット長よりも長い所定の時間に亘り、前記相関演算の結果を積算する積算部と、前記積算部により積算された前記相関演算の結果を用いて、前記衛星信号を捕捉する捕捉部と、を備えた信号捕捉装置を構成してもよい。   Further, as a fifth mode, the receiving unit that receives the satellite signal from the positioning satellite, and the frequency of the received signal received by the receiving unit correspond to the bit length of the navigation message data carried in the satellite signal. Over a predetermined time longer than the bit length, a frequency conversion unit that converts the signal to a specific frequency signal, a correlation calculation unit that performs a correlation operation on the signal of the specific frequency converted by the frequency conversion unit, The signal acquisition device may include an integration unit that integrates the result of the correlation calculation, and a capture unit that captures the satellite signal using the result of the correlation operation accumulated by the integration unit. Good.

この第1の形態等によれば、測位用衛星から受信した衛星信号である受信信号の周波数を、衛星信号に搬送されている航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数に周波数変換する。そして、周波数変換した特定周波数の信号に対して第1の相関演算を行い、航法メッセージデータのビット長よりも長い所定の時間に亘り、第1の相関演算の結果を積算する。そして、積算した結果を用いて衛星信号を捕捉する。   According to the first embodiment, the frequency of the received signal, which is a satellite signal received from the positioning satellite, is frequency-converted to a specific frequency corresponding to the bit length of the navigation message data carried in the satellite signal. Then, the first correlation calculation is performed on the frequency-converted signal of the specific frequency, and the results of the first correlation calculation are integrated over a predetermined time longer than the bit length of the navigation message data. Then, the satellite signal is captured using the integrated result.

航法メッセージデータが搬送されている衛星信号の受信信号に対して航法メッセージデータのビット長よりも長い任意の時間に亘って相関処理を行った場合、正しい周波数に合わせて捕捉を行ったとしても、符号変化の有る相関値の時系列データとなってしまう。しかし、実験により、航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数の信号に対して捕捉を行うと、正しい周波数に合わせて捕捉を行う場合とは符号変化のパターンが異なる相関値の時系列データが得られることが明らかとなった。この符号変化のパターンが異なる相関値の時系列データは、受信信号の周波数を特定周波数に周波数変換し、その特定周波数の信号に対して相関演算を行うことで求められる。このようにして求めた相関値の時系列データに基づいて相関演算結果を積算し、その積算結果を用いて衛星信号を捕捉することで、航法メッセージデータのビット長よりも長い相関積算時間に亘る相関処理が可能となる。   When correlation processing is performed over an arbitrary time longer than the bit length of the navigation message data for the received signal of the satellite signal carrying the navigation message data, even if acquisition is performed according to the correct frequency, This results in time-series data of correlation values with sign changes. However, as a result of experiments, when a signal with a specific frequency corresponding to the bit length of navigation message data is captured, time-series data with a correlation value that has a different code change pattern from that when capturing with the correct frequency is obtained. It became clear that it was obtained. The time-series data of correlation values having different code change patterns is obtained by converting the frequency of the received signal to a specific frequency and performing a correlation operation on the signal of the specific frequency. The correlation calculation results are accumulated based on the time-series data of the correlation values obtained in this way, and the satellite signal is captured using the accumulation results, so that the correlation integration time longer than the bit length of the navigation message data is obtained. Correlation processing is possible.

また、第2の形態として、第1の形態の信号捕捉方法であって、前記受信信号の周波数を、周波数ゼロに周波数変換することと、前記周波数変換された前記周波数ゼロの信号に対して第2の相関演算を行うことと、前記所定の時間に亘り、前記第2の相関演算の結果を積算することと、を更に含み、前記衛星信号を捕捉することは、前記第1の相関演算の結果を積算した結果及び前記第2の相関演算の結果を積算した結果を合算した合算値を用いて前記衛星信号を捕捉することを含む、信号捕捉方法を構成してもよい。   Further, as a second form, the signal capturing method according to the first form, wherein the frequency of the received signal is converted to a frequency of zero, and the frequency-converted signal of the frequency zero is first. Performing the second correlation calculation, and accumulating the results of the second correlation calculation over the predetermined time, and capturing the satellite signal includes: You may comprise the signal acquisition method including capturing the said satellite signal using the total value which totaled the result of integrating | accumulating the result and the result of said 2nd correlation calculation.

この第2の形態によれば、受信信号の周波数を周波数ゼロに周波数変換する。そして、周波数変換された周波数ゼロの信号に対して第2の相関演算を行い、所定の時間に亘り、第2の相関演算の結果を積算する。そして、第1の相関演算の結果を積算した結果及び第2の相関演算の結果を積算した結果を合算し、その合算値を用いて衛星信号を捕捉する。特定周波数の信号に対する相関演算結果ばかりでなく、周波数ゼロの信号に対する相関演算結果も加味することで、航法メッセージデータのビット反転の影響をより低減することができ、任意の相関積算時間に亘る相関処理が可能となる。   According to the second embodiment, the frequency of the received signal is frequency-converted to zero. Then, a second correlation calculation is performed on the frequency-converted frequency zero signal, and the results of the second correlation calculation are integrated over a predetermined time. Then, the result of integrating the results of the first correlation calculation and the result of integrating the results of the second correlation calculation are added together, and the satellite signal is captured using the added value. By taking into account not only the correlation calculation result for the signal of the specific frequency but also the correlation calculation result for the signal of zero frequency, the influence of the bit inversion of the navigation message data can be further reduced, and the correlation over the arbitrary correlation integration time Processing is possible.

また、第3の形態として、第1の形態の信号捕捉方法であって、前記受信信号の周波数を、周波数ゼロに周波数変換することと、前記周波数変換された前記周波数ゼロの信号に対して第2の相関演算を行うことと、前記所定の時間に亘り、前記第2の相関演算の結果を積算することと、を更に含み、前記衛星信号を捕捉することは、前記第1の相関演算の結果を積算した結果と前記第2の相関演算の結果を積算した結果とのうち何れかの積算した結果を用いて前記衛星信号を捕捉することを含む、信号捕捉方法を構成してもよい。   Further, as a third mode, the signal acquisition method according to the first mode, wherein the frequency of the received signal is frequency-converted to a frequency of zero, and the frequency-converted signal of the frequency zero is Performing the second correlation calculation, and accumulating the results of the second correlation calculation over the predetermined time, and capturing the satellite signal includes: You may comprise the signal capture method including capturing the said satellite signal using the result of integrating | accumulating either the result of integrating | accumulating a result and the result of integrating | accumulating the result of said 2nd correlation calculation.

この第3の形態によれば、受信信号の周波数を、周波数ゼロに周波数変換する。そして、周波数変換された周波数ゼロの信号に対して第2の相関演算を行い、所定の時間に亘り、第2の相関演算の結果を積算する。そして、第1の相関演算の結果を積算した結果と第2の相関演算の結果を積算した結果とのうち何れかの積算した結果を用いて衛星信号を捕捉する。例えば、第1の相関演算の結果を積算した結果と第2の相関演算の結果を積算した結果とのうちの値が大きい方の結果を用いるといったことにより、衛星信号を適切に捕捉することができる。   According to the third embodiment, the frequency of the received signal is frequency-converted to zero. Then, a second correlation calculation is performed on the frequency-converted frequency zero signal, and the results of the second correlation calculation are integrated over a predetermined time. Then, the satellite signal is captured using a result obtained by integrating one of a result obtained by integrating the results of the first correlation calculation and a result obtained by integrating the result of the second correlation calculation. For example, the satellite signal can be appropriately captured by using a result having a larger value of the result of integrating the results of the first correlation calculation and the result of integrating the results of the second correlation calculation. it can.

また、第4の形態として、第1〜第3の何れかの形態の信号捕捉方法における特定周波数が25Hzである、信号捕捉方法を構成してもよい。この場合の特定周波数は、航法メッセージデータのビット長が20ミリ秒である場合に対応する周波数である。   Moreover, you may comprise the signal acquisition method whose specific frequency is 25 Hz in the signal acquisition method of any one of the 1st-3rd form as a 4th form. The specific frequency in this case is a frequency corresponding to the case where the bit length of the navigation message data is 20 milliseconds.

また、第6の形態として、第5の形態の信号捕捉装置を備えた電子機器を構成することも可能である。   Further, as a sixth mode, it is also possible to configure an electronic device provided with the signal capturing device of the fifth mode.

(A)は相関値の時間変化の一例。(B)は周波数解析結果の一例。(A) is an example of a time change of the correlation value. (B) is an example of a frequency analysis result. (A)及び(B)は相関値の直流成分。(C)は相関値の特定周波数成分。(A) and (B) are DC components of the correlation value. (C) is a specific frequency component of the correlation value. (A)は航法メッセージデータのビット反転無しの場合の周波数ゼロ信号の説明図。(B)は航法メッセージデータのビット反転有りの場合の周波数ゼロ信号の説明図。(A) is explanatory drawing of the frequency zero signal in case there is no bit inversion of navigation message data. (B) is an explanatory diagram of a frequency zero signal when there is bit inversion of navigation message data. (A)は航法メッセージデータのビット反転無しの場合の特定周波数信号の説明図。(B)は航法メッセージデータのビット反転有りの場合の特定周波数信号の説明図。(A) is explanatory drawing of the specific frequency signal in case there is no bit inversion of navigation message data. (B) Explanatory drawing of a specific frequency signal in case bit reversal of navigation message data exists. 携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of a function structure of a portable telephone. ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of the circuit structure of a baseband process circuit part. ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a baseband process. 相関処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a correlation process. 従来における位相方向及び周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation processing result of the phase direction in the past, and a frequency direction. 従来における周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation processing result of the frequency direction in the past. 従来における位相方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation processing result of the phase direction in the past. 従来における位相方向及び周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation processing result of the phase direction in the past, and a frequency direction. 従来における周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation processing result of the frequency direction in the past. 従来における位相方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation processing result of the phase direction in the past. 実施例における位相方向及び周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation process result of the phase direction in the Example, and a frequency direction. 実施例における周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation process result of the frequency direction in an Example. 実施例における位相方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation process result of the phase direction in an Example. 実施例における位相方向及び周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation process result of the phase direction in the Example, and a frequency direction. 実施例における周波数方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation process result of the frequency direction in an Example. 実施例における位相方向の相関処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation process result of the phase direction in an Example. 変形例におけるベースバンド処理回路部の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of the baseband process circuit part in a modification. 変形例におけるベースバンド処理回路部の記憶部のデータ構成を示す図。The figure which shows the data structure of the memory | storage part of the baseband process circuit part in a modification.

1.原理
先ず、本実施形態における衛星信号捕捉の原理について説明する。
GPS衛星を利用した位置算出システムにおいて、測位用衛星の一種であるGPS衛星は、アルマナックやエフェメリス等の衛星軌道データを含む航法メッセージデータを、測位用衛星信号の一種であるGPS衛星信号に乗せて発信している。
1. Principle First, the principle of satellite signal acquisition in this embodiment will be described.
In a position calculation system using GPS satellites, a GPS satellite, which is a type of positioning satellite, places navigation message data including satellite orbit data such as almanac and ephemeris on a GPS satellite signal, which is a type of positioning satellite signal. Outgoing.

GPS衛星信号は、拡散符号の一種であるCA(Coarse and Acquisition)コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるCDMA(Code Division Multiple Access)方式によって変調された1.57542[GHz]の通信信号である。CAコードは、コード長1023チップを1PNフレームとする繰返し周期1msの擬似ランダム雑音符号であり、衛星毎に異なる。   The GPS satellite signal is a 1.57542 [GHz] communication signal modulated by a CDMA (Code Division Multiple Access) system known as a spread spectrum system by a CA (Coarse and Acquisition) code which is a kind of spreading code. The CA code is a pseudo-random noise code having a repetition period of 1 ms with a code length of 1023 chips as one PN frame, and is different for each satellite.

GPS衛星がGPS衛星信号を発信する際の周波数(規定搬送波周波数)は、1.57542[GHz]と予め規定されているが、GPS衛星やGPS受信装置の移動により生ずるドップラーの影響等により、GPS受信装置がGPS衛星信号を受信する際の周波数は、必ずしも規定搬送波周波数とは一致しない。そのため、従来のGPS受信装置は、受信信号の中からGPS衛星信号を捕捉するための周波数方向の相関演算である周波数サーチを行ってGPS衛星信号を捕捉する。また、受信したGPS衛星信号(CAコード)の位相を特定するため、GPS受信装置は、位相方向の相関演算である位相サーチを行ってGPS衛星信号を捕捉する。   The frequency at which a GPS satellite transmits a GPS satellite signal (specified carrier frequency) is specified in advance as 1.57542 [GHz]. However, due to the influence of Doppler caused by the movement of the GPS satellite and the GPS receiver, the GPS The frequency at which the receiving device receives the GPS satellite signal does not necessarily match the specified carrier frequency. Therefore, the conventional GPS receiver captures a GPS satellite signal by performing a frequency search that is a correlation calculation in the frequency direction for capturing a GPS satellite signal from the received signal. In addition, in order to specify the phase of the received GPS satellite signal (CA code), the GPS receiving device performs a phase search that is a correlation calculation in the phase direction to capture the GPS satellite signal.

しかし、特にインドア環境などの弱電界環境においては、真実の受信周波数及び真実のコード位相における相関値のレベルが低くなるため、ノイズとの見分けが難しくなる。この結果、真実の受信周波数及び真実のコード位相の検出、すなわち信号の捕捉が困難になる。そこで、このような受信環境下では、相関演算によって得られる相関値を所定の相関積算時間に亘って積算していき、積算された相関値の中からピークを検出することによって、GPS衛星信号を捕捉する手法が用いられる。   However, particularly in a weak electric field environment such as an indoor environment, the level of the correlation value at the true reception frequency and the true code phase is low, so that it is difficult to distinguish it from noise. As a result, it is difficult to detect the true reception frequency and the true code phase, that is, to acquire the signal. Therefore, under such a reception environment, the correlation value obtained by the correlation calculation is accumulated over a predetermined correlation accumulation time, and a peak is detected from the accumulated correlation value, thereby obtaining the GPS satellite signal. A capture technique is used.

ところが、GPS衛星信号は、CAコードによって拡散変調されているとともに、航法メッセージデータのビット値に応じてCAコード自体がBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調されている。この航法メッセージデータのビット長は20ミリ秒であるため、20ミリ秒毎にビット値が変化(反転)する可能性がある。可能性があるというのは、ビット値が変化しない場合もあることを意味する。本実施形態では、航法メッセージデータのビット値が実際に変化するタイミングのことを「ビット反転タイミング」と称する。   However, the GPS satellite signal is spread and modulated by the CA code, and the CA code itself is BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulated according to the bit value of the navigation message data. Since the bit length of the navigation message data is 20 milliseconds, the bit value may change (invert) every 20 milliseconds. The possibility means that the bit value may not change. In the present embodiment, the timing at which the bit value of the navigation message data actually changes is referred to as “bit inversion timing”.

航法メッセージデータのビット値が変化することは、CAコードの極性が反転することを意味する。そのため、受信したCAコードと、レプリカコードとの相関演算を行うと、航法メッセージデータのビット長である20ミリ秒毎に符号の異なる相関値が算出され得る。そのため、航法メッセージデータのビット反転タイミングを跨いで相関値を積算してしまうと、符号の異なる相関値が相殺し合うことにより、相関値が微小な値(極端な場合は0)となってしまう問題がある。この問題を解決するため、本願発明者は、航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数に着目して、相関値の符号変化の影響を無効化して相関値を積算する新しい手法を考案した。   Changing the bit value of the navigation message data means that the polarity of the CA code is reversed. Therefore, when the correlation calculation between the received CA code and the replica code is performed, correlation values having different codes can be calculated every 20 milliseconds that is the bit length of the navigation message data. Therefore, if the correlation values are accumulated across the bit inversion timing of the navigation message data, the correlation values with different signs cancel each other, resulting in a small correlation value (0 in an extreme case). There's a problem. In order to solve this problem, the inventor of the present application has devised a new method for integrating the correlation values by invalidating the influence of the sign change of the correlation values, focusing on the specific frequency corresponding to the bit length of the navigation message data.

図1及び図2は、特定周波数を説明するための図である。図1(A)に、相関値の時系列変化の一例を示す。説明を分かりやすくするため、相関値を「+1」と「−1」の正負の2値で表現している。また、ここでは、受信周波数の真値が既知であり、受信CAコードと位相がぴったり一致したレプリカコードを用いて相関演算を行って相関値を求めた場合について説明する。   1 and 2 are diagrams for explaining a specific frequency. FIG. 1A shows an example of time-series changes in correlation values. In order to make the explanation easy to understand, the correlation value is expressed by two positive and negative values of “+1” and “−1”. Here, a case will be described in which the true value of the reception frequency is known and the correlation value is obtained by performing the correlation calculation using the replica code whose phase exactly matches the reception CA code.

航法メッセージデータのビット値が「1」である場合のCAコードの極性を「正」とすると、受信CAコードにレプリカコードを乗算することで、相関値「+1」が得られる。一方、航法メッセージデータのビット値が「0」である場合のCAコードの極性を「負」とすると、受信CAコードにレプリカコードを乗算することで、相関値「−1」が得られる。   When the polarity of the CA code when the bit value of the navigation message data is “1” is “positive”, the correlation value “+1” is obtained by multiplying the received CA code by the replica code. On the other hand, when the polarity of the CA code when the bit value of the navigation message data is “0” is “negative”, the correlation value “−1” is obtained by multiplying the received CA code by the replica code.

図1(A)を見ると、航法メッセージデータのビット反転タイミングで、相関値の符号が入れ替わっていることがわかる。ビット値に応じて、前回のビット反転タイミングから20ミリ秒後にビット反転タイミングが到来した場合には、当該20ミリ秒後の時点で相関値の符号が逆転する。また、40ミリ秒後にビット反転タイミングが到来した場合には、当該40ミリ秒後の時点で相関値の符号が逆転する。   As can be seen from FIG. 1A, the sign of the correlation value is switched at the bit inversion timing of the navigation message data. Depending on the bit value, when the bit inversion timing comes 20 milliseconds after the previous bit inversion timing, the sign of the correlation value is reversed at the time 20 minutes later. In addition, when the bit inversion timing comes after 40 milliseconds, the sign of the correlation value is reversed at the time after the 40 milliseconds.

図1(A)に示した時系列の相関値をビット長よりも長い所定時間に亘って蓄積し、周波数解析を行うと、例えば図1(B)に示すようなパワースペクトルが得られる。図1(B)において、横軸は周波数、縦軸はパワー値を示しており、説明を分かり易くするため、ホワイトノイズについては図示を省略している。   When the time-series correlation values shown in FIG. 1A are accumulated for a predetermined time longer than the bit length and the frequency analysis is performed, for example, a power spectrum as shown in FIG. 1B is obtained. In FIG. 1B, the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the power value, and the white noise is not shown for easy understanding.

図1(B)に示すように、周波数ゼロ(0Hz)にパワー値のピークが現れる。これは、時系列の相関値の直流成分を示している。すなわち、図2(A)及び図2(B)に示すように、時系列の相関値のうちの符号変化の無い部分に相当する周波数成分(直流成分)が、0Hzにパワー値のピークとして現れるのである。   As shown in FIG. 1B, a power value peak appears at a frequency of zero (0 Hz). This indicates the DC component of the time-series correlation value. That is, as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), a frequency component (DC component) corresponding to a portion having no sign change in the time-series correlation value appears as a power value peak at 0 Hz. It is.

しかし、図1(B)に示すように、25Hzの周波数にもパワー値の大きなピークが現れる。これは、航法メッセージデータのビット長が20ミリ秒であることに起因している。すなわち、図2(C)に示すように、航法メッセージデータのビット値が20ミリ秒毎に変化した場合、例えば最初の20ミリ秒が「1」、次の20ミリ秒が「−1」、その次の20ミリ秒が「1」といったように相関値が変化するため、相関値の周期は40ミリ秒になる。   However, as shown in FIG. 1B, a peak with a large power value appears at a frequency of 25 Hz. This is due to the fact that the bit length of the navigation message data is 20 milliseconds. That is, as shown in FIG. 2C, when the bit value of the navigation message data changes every 20 milliseconds, for example, the first 20 milliseconds is “1”, the next 20 milliseconds is “−1”, Since the correlation value changes such that the next 20 milliseconds is “1”, the period of the correlation value is 40 milliseconds.

この40ミリ秒という期間は、航法メッセージデータのビット長の2倍に相当する期間である。周期40ミリ秒を周波数に換算すると、「f=1/T=1/(40×10-3)=25Hz」である。時系列の相関値に含まれるこの25Hzの周波数成分がパワー値のピークとして現れるのである。本実施形態では、この25Hzの周波数のことを「特定周波数」と定義する。 This period of 40 milliseconds is a period corresponding to twice the bit length of the navigation message data. When the period of 40 milliseconds is converted into a frequency, “f = 1 / T = 1 / (40 × 10 −3 ) = 25 Hz”. This 25 Hz frequency component included in the time-series correlation value appears as a peak of the power value. In the present embodiment, the frequency of 25 Hz is defined as “specific frequency”.

また、図1(B)を見ると、75Hzや125Hz、175Hzといった高次の周波数にも、特定周波数(25Hz)ほど大きなピークではないものの、微小のピークが現れていることがわかる。相関値の波形が対称波形であることにより、基本周波数である特定周波数の奇数倍の周波数、すなわち奇数次高調波周波数にパワー値のピークが現れるのである。   Moreover, when FIG. 1 (B) is seen, although it is not as large a peak as a specific frequency (25 Hz) also in the high-order frequencies, such as 75 Hz, 125 Hz, and 175 Hz, it turns out that the minute peak has appeared. Since the waveform of the correlation value is a symmetric waveform, a peak of the power value appears at a frequency that is an odd multiple of the specific frequency that is the fundamental frequency, that is, an odd-order harmonic frequency.

これらのパワー値のピークは、そもそも航法メッセージデータのビット反転タイミングにおいてCAコードの極性が反転すること、ひいては相関値の符号が変化すること、に起因している。例えば、ビット反転タイミングを跨がないように、相関値の積算時間をビット長の20ミリ秒以下にして周波数解析を行った場合には、周波数ゼロのみにピークが生じ、他の周波数にピークは生じない。すなわち、相関値の符号変化が無ければ、周波数ゼロ以外にパワー値のピークが生じないのである。   The peaks of these power values originate from the fact that the polarity of the CA code is inverted at the bit inversion timing of the navigation message data, and that the sign of the correlation value changes accordingly. For example, when the frequency analysis is performed with the integration time of the correlation value being 20 milliseconds or less of the bit length so as not to cross the bit inversion timing, a peak occurs only at the frequency zero, and the peak at other frequencies Does not occur. That is, if there is no sign change of the correlation value, no power value peak occurs except for the frequency zero.

本願発明者は、上記のように航法メッセージデータのビット長よりも長い任意の時間に亘って相関処理を行った場合に、周波数ゼロ(0Hz)及び特定周波数(25Hz)にパワー値のピークが現れることに着目した。その上で、GPS衛星信号の受信信号の周波数を、周波数ゼロ相当(この周波数の受信信号を「周波数ゼロの信号」と称す。)及び特定周波数相当(この周波数の受信信号を「特定周波数の信号」と称す。)それぞれに周波数変換し、それぞれの信号に対する相関演算を行った結果を用いて、GPS衛星信号を捕捉することを考えた。   When the inventor performs correlation processing over an arbitrary time longer than the bit length of the navigation message data as described above, power value peaks appear at the frequency zero (0 Hz) and the specific frequency (25 Hz). Focused on that. In addition, the frequency of the received signal of the GPS satellite signal corresponds to a frequency of zero (the received signal of this frequency is referred to as a “frequency zero signal”) and the specific frequency (the received signal of this frequency is referred to as a “specific frequency signal”). ") We considered capturing GPS satellite signals using the results of frequency conversion for each signal and correlation calculation for each signal.

なお、本実施形態では、説明を分かり易くするため、正の周波数にのみ着目して考えることとし、負の周波数については考慮しないこととする。   In this embodiment, in order to make the explanation easy to understand, only the positive frequency is considered and the negative frequency is not considered.

具体的に説明する。GPS受信装置が時刻「t」において受信するGPS衛星信号の受信信号「r(t)」は、次式(1)のように表すことができる。   This will be specifically described. The received signal “r (t)” of the GPS satellite signal received by the GPS receiver at time “t” can be expressed as the following equation (1).

Figure 2011203234
Figure 2011203234

式(1)において、「I(t)」と「Q(t)」はそれぞれ受信信号「r(t)」のIQ成分である。I成分は、受信信号の同相成分(実部)を示し、Q成分は受信信号の直交成分(虚部)を示す。また、「CA(t)」は受信したGPS衛星信号のCAコード(以下、「受信CAコード」と称す。)であり、「+1」又は「−1」の値である。また、「exp(iωt)」はGPS衛星信号を搬送する搬送波(キャリア)である。   In Expression (1), “I (t)” and “Q (t)” are IQ components of the received signal “r (t)”, respectively. The I component indicates the in-phase component (real part) of the received signal, and the Q component indicates the quadrature component (imaginary part) of the received signal. “CA (t)” is a CA code of the received GPS satellite signal (hereinafter referred to as “reception CA code”), and is a value of “+1” or “−1”. “Exp (iωt)” is a carrier wave that carries a GPS satellite signal.

また、式(1)において、「ω」はGPS衛星信号を受信した受信周波数であり、次式(2)で表される。   In Equation (1), “ω” is a reception frequency at which a GPS satellite signal is received, and is represented by Equation (2) below.

Figure 2011203234
但し、「ωc」はGPS衛星信号の搬送波周波数であり、「ωd」はドップラー周波数である。
Figure 2011203234
However, “ω c ” is the carrier frequency of the GPS satellite signal, and “ω d ” is the Doppler frequency.

GPS衛星信号の受信信号「r(t)」に対して、搬送波「exp(iωt)」の周波数「ω」と周波数が「Δω」だけ異なる信号を乗算すると、受信信号は信号「r(t,Δω)=CA(t)・exp(iΔωt)」に変換される。本実施形態では、「Δω」のことを「周波数ずれ」と定義する。   When the received signal “r (t)” of the GPS satellite signal is multiplied by a signal whose frequency is different from the frequency “ω” of the carrier wave “exp (iωt)” by “Δω”, the received signal is the signal “r (t, t, Δω) = CA (t) · exp (iΔωt) ”. In the present embodiment, “Δω” is defined as “frequency shift”.

周波数ずれが無ければ(Δω=0)、受信信号の周波数は周波数ゼロ「r(t,0)=CA(t)」に変換される。すなわち復調されたことを意味し、受信CAコードそのものとなる。一方、周波数ずれが特定周波数「ωs」と等しければ(Δω=ωs)、受信信号の周波数は特定周波数「r(t,ωs)=CA(t)・exp(iωst)」に変換される。 If there is no frequency shift (Δω = 0), the frequency of the received signal is converted to frequency zero “r (t, 0) = CA (t)”. That is, it means that it has been demodulated and becomes the received CA code itself. On the other hand, if the frequency shift is equal to the specific frequency “ω s ” (Δω = ω s ), the frequency of the received signal is the specific frequency “r (t, ω s ) = CA (t) · exp (iω s t)”. Converted.

図3は、周波数ゼロの信号「r(t,0)」の説明図である。図3において横軸は時間を表している。ここでは、航法メッセージデータのビット長2つ分(40ミリ秒分)の期間に着目し、受信CAコード「CA(t)」を一点鎖線で、周波数ゼロの搬送波を表す項「exp(iΔωt)」を点線で、周波数ゼロの信号「r(t,0)」を実線でそれぞれ示している。なお、図3及び図4において、線が重なると線の識別ができなくなるため、それぞれの線を若干ずらして図示している。   FIG. 3 is an explanatory diagram of a signal “r (t, 0)” having a frequency of zero. In FIG. 3, the horizontal axis represents time. Here, paying attention to the period of two bit lengths (40 milliseconds) of the navigation message data, the term “exp (iΔωt) that represents the carrier wave of zero frequency with the received CA code“ CA (t) ”indicated by a one-dot chain line. "Is indicated by a dotted line, and a signal" r (t, 0) "having a frequency of zero is indicated by a solid line. In FIGS. 3 and 4, since the lines cannot be identified when they are overlapped, the lines are slightly shifted from each other.

図3(A)は、航法メッセージデータのビット値が20ミリ秒で反転しない場合の説明図である。最初の20ミリ秒における受信CAコードを正の極性とした場合、20ミリ秒が経過したタイミングで航法メッセージデータのビット値が変化しなければ、受信CAコードの極性も正のまま変化しない。また、周波数ずれが「0Hz」であるため、搬送波は除去され「exp(i・0・t)=1」である。そのため、周波数ゼロの信号「r(t,0)」の極性は40ミリ秒を通じて正となる。正の極性のレプリカコードを周波数ゼロの信号「r(t,0)」に乗算すると、40ミリ秒の期間を通じて正の相関値が得られる。   FIG. 3A is an explanatory diagram when the bit value of the navigation message data is not inverted in 20 milliseconds. When the received CA code in the first 20 milliseconds is set to a positive polarity, the polarity of the received CA code remains positive if the bit value of the navigation message data does not change at the timing when 20 milliseconds have elapsed. Further, since the frequency shift is “0 Hz”, the carrier wave is removed and “exp (i · 0 · t) = 1”. Therefore, the polarity of the zero-frequency signal “r (t, 0)” becomes positive through 40 milliseconds. Multiplying the zero polarity signal “r (t, 0)” by a positive polarity replica code yields a positive correlation value over a 40 millisecond period.

図3(B)は、航法メッセージデータのビット値が20ミリ秒で反転する場合の説明図である。20ミリ秒が経過したタイミングで航法メッセージデータのビット値が変化すると、受信CAコードの極性も変化して、負の極性となる。そのため、周波数ゼロの信号「r(t,0)」の極性は、最初の20ミリ秒は正、次の20ミリ秒は負となる。正の極性のレプリカコードを周波数ゼロの信号「r(t,0)」に乗算すると、最初の20ミリ秒は正の相関値、次の20ミリ秒は負の相関値が得られる。   FIG. 3B is an explanatory diagram when the bit value of the navigation message data is inverted in 20 milliseconds. When the bit value of the navigation message data changes at the timing when 20 milliseconds have elapsed, the polarity of the received CA code also changes and becomes a negative polarity. Therefore, the polarity of the zero-frequency signal “r (t, 0)” is positive for the first 20 milliseconds and negative for the next 20 milliseconds. When a positive polarity replica code is multiplied by a zero-frequency signal “r (t, 0)”, a positive correlation value is obtained for the first 20 milliseconds, and a negative correlation value is obtained for the next 20 milliseconds.

図4は、特定周波数の信号「r(t,ωs)」の説明図である。図の見方は図3と同じであり、受信CAコード「CA(t)」を一点鎖線で、特定周波数の搬送波を表す項「exp(iωt)」を点線で、特定周波数の信号「r(t,ωs)」を実線でそれぞれ示している。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a signal “r (t, ω s )” having a specific frequency. 3 is the same as FIG. 3, the received CA code “CA (t)” is indicated by a one-dot chain line, the term “exp (iωt)” representing a carrier having a specific frequency is indicated by a dotted line, and the signal “r (t , Ω s ) ”are indicated by solid lines.

図4(A)は、航法メッセージデータのビット値が20ミリ秒で反転しない場合の説明図である。図3(A)と同様に、20ミリ秒が経過したタイミングで受信CAコードの極性は変化せず、40ミリ秒の期間を通じて正の極性となる。また、周波数ずれが特定周波数である「25Hz」であるため、搬送波を表す項は周波数25Hzの正弦波(sin波)で表される。そのため、特定周波数の信号「r(t,ωs)」の極性は、最初の20ミリ秒は正、次の20ミリ秒は負となる。正の極性のレプリカコードを特定周波数の信号「r(t,ωs)」に乗算すると、最初の20ミリ秒は正の相関値、次の20ミリ秒は負の相関値が得られる。 FIG. 4A is an explanatory diagram when the bit value of the navigation message data is not inverted in 20 milliseconds. Similar to FIG. 3A, the polarity of the received CA code does not change at the timing when 20 milliseconds elapses, and becomes positive polarity over a period of 40 milliseconds. Further, since the frequency shift is “25 Hz” which is a specific frequency, the term representing the carrier wave is expressed by a sine wave (sin wave) having a frequency of 25 Hz. Therefore, the polarity of the signal “r (t, ω s )” of the specific frequency is positive for the first 20 milliseconds and negative for the next 20 milliseconds. When the positive-polarity replica code is multiplied by the signal “r (t, ω s )” of the specific frequency, a positive correlation value is obtained for the first 20 milliseconds and a negative correlation value is obtained for the next 20 milliseconds.

図4(B)は、航法メッセージデータのビット値が20ミリ秒で反転する場合の説明図である。図3(B)と同様に、20ミリ秒が経過したタイミングで受信CAコードの極性が正から負へと変化する。また、搬送波を表す項は周波数25Hzの正弦波(sin波)で表される。そのため、特定周波数の信号「r(t,ωs)」の極性は、最初の20ミリ秒は正、次の20ミリ秒も正となる。正の極性のレプリカコードを特定周波数の信号「r(t,ωs)」に乗算すると、40ミリ秒の期間を通じて正の相関値が得られる。 FIG. 4B is an explanatory diagram when the bit value of the navigation message data is reversed in 20 milliseconds. Similar to FIG. 3B, the polarity of the received CA code changes from positive to negative at the timing when 20 milliseconds elapse. A term representing a carrier wave is expressed by a sine wave (sin wave) having a frequency of 25 Hz. Therefore, the polarity of the signal “r (t, ω s )” of the specific frequency is positive for the first 20 milliseconds and positive for the next 20 milliseconds. When a positive polarity replica code is multiplied by a signal “r (t, ω s )” of a specific frequency, a positive correlation value is obtained over a period of 40 milliseconds.

以上より、特定周波数の信号に対する相関演算(第1の相関演算)結果と、周波数ゼロの信号に対する相関演算(第2の相関演算)結果とは、航法メッセージデータのビット反転の影響に関して、相反する性質を示すことがわかる。換言すれば、特定周波数の信号についての相関値の時系列データと、周波数ゼロの信号に対する相関値の時系列データとは、航法メッセージデータのビット反転の有無による符号変化の仕方(符号変化のパターン)が逆転したデータであると言える。   From the above, the correlation calculation result (first correlation calculation) result for the signal of the specific frequency and the correlation calculation result (second correlation calculation) result for the signal of zero frequency are in conflict with respect to the influence of bit inversion of the navigation message data. It can be seen that it exhibits properties. In other words, the time-series data of the correlation value for the signal of the specific frequency and the time-series data of the correlation value for the signal of the frequency zero are the way of changing the code (the pattern of the code change depending on the bit inversion of the navigation message data ) Can be said to be reversed data.

この性質に着目し、本実施形態では、特定周波数の信号に対する相関演算結果を積算した結果と、周波数ゼロの信号に対する相関演算結果を積算した結果とを合算し、その結果として得られる合算積算相関値に基づいてGPS衛星信号を捕捉することとする。すなわち、レプリカコードの位相を変化させながら合算積算相関値を算出する処理を行い、合算積算相関値が最大となったレプリカコードの位相を検出することで、GPS衛星信号を捕捉する。   Focusing on this property, in this embodiment, the result of integrating the correlation calculation results for the signal of the specific frequency and the result of integrating the correlation calculation results for the signal of the frequency zero are added together, and the resultant integrated integration correlation is obtained. The GPS satellite signal is captured based on the value. That is, a process of calculating the summed integrated correlation value while changing the phase of the replica code is performed, and the GPS satellite signal is captured by detecting the phase of the replica code having the maximum summed accumulated correlation value.

この場合、符号変化のパターンが逆転した相関値の時系列データを重ね合わせることになるため、航法メッセージデータのビット反転の影響を無効化できる。なぜなら、航法メッセージデータのビット反転が有ろうが無かろうが、何れか一方の相関値の時系列データは符号の揃ったデータとなるため、相関値を積算すると値が大きくなる。そのため、他方の相関値の時系列データの符号が揃っておらず、相関値を積算した場合に値が小さくなったとしても、合算積算相関値全体としては値が大きくなるためである。以上の原理により、航法メッセージデータのビット長よりも長い相関積算時間に亘って相関値を積算することが可能となる。   In this case, since the time-series data of the correlation value with the reversed sign change pattern is superimposed, the influence of the bit inversion of the navigation message data can be nullified. This is because the time-series data of either one of the correlation values is data with the same code, regardless of whether the bit of the navigation message data is inverted or not, and the value increases when the correlation values are integrated. For this reason, the signs of the time-series data of the other correlation value are not aligned, and even when the correlation value is integrated, the value is increased as a whole even if the value is decreased. Based on the above principle, correlation values can be integrated over a correlation integration time longer than the bit length of navigation message data.

2.実施例
次に、衛星信号捕捉装置(信号捕捉装置)及び位置算出装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合の実施例について説明する。なお、本発明を適用可能な実施例が以下説明する実施例に限定されるわけではないことは勿論である。
2. Embodiment Next, an embodiment in which the present invention is applied to a mobile phone which is a kind of electronic apparatus including a satellite signal capturing device (signal capturing device) and a position calculating device will be described. Needless to say, the embodiments to which the present invention is applicable are not limited to the embodiments described below.

2−1.機能構成
図5は、本実施例における携帯型電話機1の機能構成の一例を示すブロック図である。携帯型電話機1は、GPSアンテナ5と、GPS受信部10と、ホストCPU(Central Processing Unit)30と、操作部40と、表示部50と、携帯電話用アンテナ60と、携帯電話用無線通信回路部70と、記憶部80とを備えて構成される。
2-1. Functional Configuration FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the mobile phone 1 according to the present embodiment. The mobile phone 1 includes a GPS antenna 5, a GPS receiving unit 10, a host CPU (Central Processing Unit) 30, an operation unit 40, a display unit 50, a mobile phone antenna 60, and a mobile phone radio communication circuit. Unit 70 and storage unit 80.

GPSアンテナ5は、GPS衛星から発信されているGPS衛星信号を含むRF(Radio Frequency)信号を受信するアンテナであり、受信信号をGPS受信部10に出力する。   The GPS antenna 5 is an antenna that receives an RF (Radio Frequency) signal including a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite, and outputs a received signal to the GPS receiver 10.

GPS受信部10は、GPSアンテナ5から出力された信号に基づいて携帯型電話機1の位置を計測する位置算出回路或いは位置算出装置であり、いわゆるGPS受信装置に相当する機能ブロックである。GPS受信部10は、RF受信回路部11と、ベースバンド処理回路部20とを備えて構成される。なお、RF受信回路部11と、ベースバンド処理回路部20とは、それぞれ別のLSI(Large Scale Integration)として製造することも、1チップとして製造することも可能である。   The GPS receiving unit 10 is a position calculating circuit or a position calculating device that measures the position of the mobile phone 1 based on a signal output from the GPS antenna 5, and is a functional block corresponding to a so-called GPS receiving device. The GPS receiving unit 10 includes an RF receiving circuit unit 11 and a baseband processing circuit unit 20. The RF receiving circuit unit 11 and the baseband processing circuit unit 20 can be manufactured as separate LSIs (Large Scale Integration) or can be manufactured as one chip.

RF受信回路部11は、RF信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、GPSアンテナ5から出力されたRF信号をA/D変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、GPSアンテナ5から出力されたRF信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にA/D変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部20に出力する構成としてもよい。   The RF receiving circuit unit 11 is an RF signal receiving circuit. As a circuit configuration, for example, a receiving circuit that converts an RF signal output from the GPS antenna 5 into a digital signal by an A / D converter and processes the digital signal may be configured. Alternatively, the RF signal output from the GPS antenna 5 may be processed as an analog signal and finally A / D converted to output a digital signal to the baseband processing circuit unit 20.

後者の場合には、例えば、次のようにRF受信回路部11を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、RF信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、GPSアンテナ5から出力されたRF信号に乗算することで、RF信号を中間周波数の信号(以下、「IF(Intermediate Frequency)信号」と称す。)にダウンコンバートし、IF信号を増幅等した後、A/D変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部20に出力する。   In the latter case, for example, the RF receiving circuit unit 11 can be configured as follows. That is, an oscillation signal for RF signal multiplication is generated by dividing or multiplying a predetermined oscillation signal. Then, by multiplying the generated oscillation signal by the RF signal output from the GPS antenna 5, the RF signal is down-converted to an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as an "IF (Intermediate Frequency) signal"), After the IF signal is amplified, it is converted into a digital signal by an A / D converter and output to the baseband processing circuit unit 20.

ベースバンド処理回路部20は、RF受信回路部11から出力された受信信号に対して相関処理等を行ってGPS衛星信号を捕捉し、GPS衛星信号から取り出した衛星軌道データや時刻データ等に基づいて、所定の位置算出計算を行って携帯型電話機1の位置(位置座標)を算出する処理回路ブロックである。ベースバンド処理回路部20は、受信信号の中からGPS衛星信号を捕捉する衛星信号捕捉装置として機能する。   The baseband processing circuit unit 20 performs correlation processing or the like on the reception signal output from the RF reception circuit unit 11 to capture a GPS satellite signal, and based on satellite orbit data, time data, and the like extracted from the GPS satellite signal. The processing circuit block calculates the position (position coordinates) of the mobile phone 1 by performing a predetermined position calculation calculation. The baseband processing circuit unit 20 functions as a satellite signal capturing device that captures GPS satellite signals from received signals.

図6は、ベースバンド処理回路部20の回路構成の一例を示す図であり、本実施例に係わる回路ブロックを中心に記載した図である。ベースバンド処理回路部20は、例えば、第1乗算器211及び第2乗算器212を有する乗算部21と、第1キャリア除去用信号発生部221及び第2キャリア除去用信号発生部222を有するキャリア除去用信号発生部22と、第1相関器231及び第2相関器232を有する相関部23と、レプリカコード発生部24と、処理部25と、記憶部27とを備えて構成される。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the baseband processing circuit unit 20, and is a diagram mainly illustrating circuit blocks according to the present embodiment. The baseband processing circuit unit 20 includes, for example, a multiplication unit 21 having a first multiplier 211 and a second multiplier 212, and a carrier having a first carrier removal signal generation unit 221 and a second carrier removal signal generation unit 222. The signal generator 22 for removal, the correlation unit 23 having the first correlator 231 and the second correlator 232, the replica code generation unit 24, the processing unit 25, and the storage unit 27 are configured.

第1乗算器211は、第1キャリア除去用信号発生部221により生成・発生された第1キャリア除去用信号を受信信号に乗算することで、受信信号を特定周波数の信号である第1受信信号(特定周波数信号)にダウンコンバージョンして第1相関器231に出力する。第1乗算器211は、受信信号の周波数を、航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数に周波数変換する周波数変換部(第1変換部)であると言える。   The first multiplier 211 multiplies the received signal by the first carrier removal signal generated and generated by the first carrier removal signal generator 221 to thereby make the received signal a first received signal that is a signal of a specific frequency. Downconverted to (specific frequency signal) and outputs to the first correlator 231. It can be said that the first multiplier 211 is a frequency converter (first converter) that converts the frequency of the received signal to a specific frequency corresponding to the bit length of the navigation message data.

第1キャリア除去用信号発生部221は、GPS衛星信号のキャリア信号の周波数から特定周波数だけ周波数がずれた第1キャリア除去用信号を生成する回路であり、例えばキャリアNCO(Numerical Controlled Oscillator)等の発振器を有して構成される。なお、RF受信回路部11から出力される信号がIF信号である場合には、IF周波数から特定周波数だけずれた信号を生成すればよい。このように、RF受信回路部11が受信信号をIF信号にダウンコンバージョンする場合も、本実施形態は実質的に同一に適用可能である。   The first carrier removal signal generator 221 is a circuit that generates a first carrier removal signal whose frequency is shifted by a specific frequency from the frequency of the carrier signal of the GPS satellite signal, such as a carrier NCO (Numerical Controlled Oscillator). It is configured with an oscillator. When the signal output from the RF receiving circuit unit 11 is an IF signal, a signal shifted by a specific frequency from the IF frequency may be generated. As described above, even when the RF reception circuit unit 11 down-converts the reception signal into the IF signal, the present embodiment can be applied substantially in the same manner.

第2乗算器212は、第2キャリア除去用信号発生部222により生成・発生された第2キャリア除去用信号を受信信号に乗算することで、受信信号を周波数ゼロの信号である第2受信信号(周波数ゼロ信号)にダウンコンバージョンして第2相関器232に出力する。第2乗算器212は、受信信号の周波数を周波数ゼロに周波数変換する周波数変換部(第2変換部)であると言える。   The second multiplier 212 multiplies the reception signal by the second carrier removal signal generated and generated by the second carrier removal signal generation unit 222, whereby the second reception signal is a signal having a frequency of zero. Down-converted to (frequency zero signal) and output to the second correlator 232. It can be said that the second multiplier 212 is a frequency conversion unit (second conversion unit) that converts the frequency of the received signal to frequency zero.

第2キャリア除去用信号発生部222は、GPS衛星信号のキャリア信号の周波数と同一の周波数の第2キャリア除去用信号を生成する回路であり、例えばキャリアNCO等の発振器を有して構成される。なお、RF受信回路部11から出力される信号がIF信号である場合には、IF周波数の信号を生成すればよい。   The second carrier removal signal generator 222 is a circuit that generates a second carrier removal signal having the same frequency as that of the carrier signal of the GPS satellite signal, and includes an oscillator such as a carrier NCO, for example. . In addition, what is necessary is just to produce | generate the signal of IF frequency, when the signal output from RF receiving circuit part 11 is an IF signal.

第1相関器231は、第1乗算器211から出力された第1受信信号と、レプリカコード発生部24により生成されたレプリカコードとの相関演算を行い、特定周波数の相関値である第1相関値(特定周波数相関値)を処理部25に出力する相関演算部(第1相関演算部)である。   The first correlator 231 performs a correlation operation between the first received signal output from the first multiplier 211 and the replica code generated by the replica code generator 24, and performs a first correlation that is a correlation value of a specific frequency. A correlation calculation unit (first correlation calculation unit) that outputs a value (specific frequency correlation value) to the processing unit 25.

第2相関器232は、第2乗算器212から出力された第2受信信号と、レプリカコード発生部24により生成されたレプリカコードとの相関演算を行い、周波数ゼロの相関値である第2相関値(周波数ゼロ相関値)を処理部25に出力する相関演算部(第2相関演算部)である。   The second correlator 232 performs a correlation operation between the second reception signal output from the second multiplier 212 and the replica code generated by the replica code generation unit 24, and performs a second correlation that is a correlation value of frequency zero. It is a correlation calculation unit (second correlation calculation unit) that outputs a value (frequency zero correlation value) to the processing unit 25.

レプリカコード発生部24は、GPS衛星信号の拡散符号であるCAコードを模擬したレプリカコード(レプリカCAコード)を生成する回路部であり、例えばコードNCO等の発振器を有して構成される。レプリカコード発生部24は、処理部25から指示されたPRN番号(衛星番号)に応じたレプリカコードを、指示された位相に応じて出力位相(時間)を調整して生成し、相関部23に出力する。   The replica code generation unit 24 is a circuit unit that generates a replica code (replica CA code) that simulates a CA code that is a spreading code of a GPS satellite signal, and includes an oscillator such as a code NCO. The replica code generation unit 24 generates a replica code corresponding to the PRN number (satellite number) instructed from the processing unit 25 by adjusting the output phase (time) in accordance with the instructed phase. Output.

相関部23(第1相関器231及び第2相関器232)は、受信信号のIQ成分それぞれに対して、レプリカコード発生部24から入力したレプリカコードとの相関演算を行う。なお、受信信号のIQ成分の分離(IQ分離)を行う回路ブロックについては図示を省略するが、どのように回路ブロックを構成してもよい。例えば、RF受信回路部11において受信信号をIF信号にダウンコンバージョンする際に、位相が90度異なる局部発振信号を受信信号に乗算することでIQ分離を行うこととしてもよい。   Correlator 23 (first correlator 231 and second correlator 232) performs a correlation operation with the replica code input from replica code generator 24 for each IQ component of the received signal. In addition, although illustration is abbreviate | omitted about the circuit block which isolate | separates IQ component (IQ isolation | separation) of a received signal, you may comprise a circuit block how. For example, when the received signal is down-converted to an IF signal in the RF receiving circuit unit 11, IQ separation may be performed by multiplying the received signal by a local oscillation signal having a phase difference of 90 degrees.

処理部25は、ベースバンド処理回路部20の各機能部を統括的に制御する制御装置であり、例えばCPU等のプロセッサーを有して構成される。処理部25は、相関部23から出力された相関演算結果を積算する積算部や、積算した相関演算結果を用いてGPS衛星信号を捕捉する捕捉部として機能する。主要な機能部として、処理部25は、衛星信号捕捉部251と、位置算出部253とを有する。   The processing unit 25 is a control device that comprehensively controls each functional unit of the baseband processing circuit unit 20, and includes a processor such as a CPU, for example. The processing unit 25 functions as an integration unit that integrates the correlation calculation results output from the correlation unit 23 and a capturing unit that acquires GPS satellite signals using the integrated correlation calculation results. The processing unit 25 includes a satellite signal acquisition unit 251 and a position calculation unit 253 as main functional units.

衛星信号捕捉部251は、第1相関器231から出力される第1相関値及び第2相関器232から出力される第2相関値を、それぞれ所定の相関積算時間分積算し、それらを合算した合算積算相関値に基づいてGPS衛星信号を捕捉する。   The satellite signal acquisition unit 251 integrates the first correlation value output from the first correlator 231 and the second correlation value output from the second correlator 232 for each predetermined correlation integration time, and sums them. A GPS satellite signal is captured based on the total accumulated correlation value.

位置算出部253は、衛星信号捕捉部251により捕捉されたGPS衛星信号を利用して、公知の位置算出計算を行って携帯型電話機1の位置を算出する算出部であり、算出した位置をホストCPU30に出力する。   The position calculation unit 253 is a calculation unit that performs a known position calculation calculation using the GPS satellite signal captured by the satellite signal capturing unit 251 to calculate the position of the mobile phone 1. It outputs to CPU30.

記憶部27は、ROM(Read Only Memory)やフラッシュROM、RAM(Random Access Memory)等の記憶装置(メモリー)によって構成され、ベースバンド処理回路部20のシステムプログラムや、衛星信号捕捉機能、位置算出機能等の各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。   The storage unit 27 is configured by a storage device (memory) such as a ROM (Read Only Memory), a flash ROM, or a RAM (Random Access Memory), and the system program of the baseband processing circuit unit 20, the satellite signal capturing function, and the position calculation. Various programs, data, and the like for realizing various functions such as functions are stored. In addition, it has a work area for temporarily storing data being processed and results of various processes.

記憶部27には、例えば図6に示すように、プログラムとして、処理部25により読み出され、ベースバンド処理(図7参照)として実行されるベースバンド処理プログラム271が記憶されている。ベースバンド処理プログラム271は、相関処理(図8参照)として実行される相関処理プログラム2711をサブルーチンとして有している。   For example, as illustrated in FIG. 6, the storage unit 27 stores a baseband processing program 271 that is read as a program by the processing unit 25 and executed as baseband processing (see FIG. 7). The baseband processing program 271 has a correlation processing program 2711 executed as correlation processing (see FIG. 8) as a subroutine.

また、一時的な格納データとして、例えば、衛星軌道データ272と、相関積算時間273と、蓄積時間274と、相関値データ275と、積算相関値データ276と、合算積算相関値データ277とが記憶部27に記憶される。   As temporary storage data, for example, satellite orbit data 272, correlation integration time 273, accumulation time 274, correlation value data 275, integration correlation value data 276, and total integration correlation value data 277 are stored. Stored in the unit 27.

ベースバンド処理とは、処理部25が、捕捉対象とするGPS衛星(以下、「捕捉対象衛星」と称す。)それぞれについて、相関処理を行ってGPS衛星信号を捕捉する処理を行い、捕捉したGPS衛星信号を利用した位置算出計算を行って携帯型電話機1の位置を算出する処理である。ベースバンド処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。   In the baseband processing, the processing unit 25 performs correlation processing on each GPS satellite to be captured (hereinafter referred to as “capture target satellite”) to capture a GPS satellite signal, and captures GPS. This is a process for calculating the position of the mobile phone 1 by performing position calculation using satellite signals. The baseband process will be described later in detail using a flowchart.

衛星軌道データ272は、全てのGPS衛星の概略の衛星軌道情報を記憶したアルマナックや、各GPS衛星それぞれについて詳細な衛星軌道情報を記憶したエフェメリス等のデータである。衛星軌道データ272は、GPS衛星から受信したGPS衛星信号をデコードすることで取得する他、例えば携帯型電話機1の基地局やアシストサーバーからアシストデータとして取得する。   The satellite orbit data 272 is data such as an almanac that stores approximate satellite orbit information of all GPS satellites, and an ephemeris that stores detailed satellite orbit information for each GPS satellite. The satellite orbit data 272 is obtained by decoding GPS satellite signals received from GPS satellites, and is obtained as assist data from, for example, the base station of the mobile phone 1 or an assist server.

相関積算時間273は、GPS衛星信号の捕捉に利用する積算相関値を求めるために相関値を積算する時間であり、例えば受信信号の信号強度や受信環境等の情報に基づいて可変に設定される。相関積算時間273の設定方法の詳細については後述するが、航法メッセージデータのビット長(20ミリ秒)よりも長い相関積算時間を設定することができる点が本実施形態の大きな特徴である。   The correlation integration time 273 is a time for integrating the correlation value in order to obtain an integration correlation value used for capturing the GPS satellite signal, and is variably set based on information such as the signal strength of the reception signal and the reception environment, for example. . Although the details of the method of setting the correlation integration time 273 will be described later, the feature of this embodiment is that the correlation integration time longer than the bit length (20 milliseconds) of the navigation message data can be set.

蓄積時間274は、相関部23から出力された第1相関値及び第2相関値を一時的に積算するための単位時間である。蓄積時間274は、相関積算時間273よりも短い時間であればよく、例えば相関積算時間273の1/m倍(m>1)の時間が設定される。   The accumulation time 274 is a unit time for temporarily integrating the first correlation value and the second correlation value output from the correlation unit 23. The accumulation time 274 may be a time shorter than the correlation integration time 273, and is set to 1 / m times (m> 1) the correlation integration time 273, for example.

相関値データ275は、第1相関器231から出力された第1相関値と、第2相関器232から出力された第2相関値とが、それぞれ蓄積時間274分蓄積されたデータである。当然ではあるが、レプリカコードの位相別に相関値のデータが記憶される。   The correlation value data 275 is data in which the first correlation value output from the first correlator 231 and the second correlation value output from the second correlator 232 are accumulated for the accumulation time 274, respectively. Of course, correlation value data is stored for each phase of the replica code.

積算相関値データ276は、蓄積時間274分蓄積された第1相関値が積算された第1積算相関値と、蓄積時間274分蓄積された第2相関値が積算された第2積算相関値とがそれぞれ記憶されたデータである。当然ではあるが、レプリカコードの位相別に積算相関値のデータが記憶される。   The accumulated correlation value data 276 includes a first accumulated correlation value obtained by integrating the first correlation value accumulated for the accumulation time 274, and a second accumulated correlation value obtained by integrating the second correlation value accumulated for the accumulation time 274. Are the stored data. As a matter of course, accumulated correlation value data is stored for each phase of the replica code.

合算積算相関値データ277は、GPS衛星信号の捕捉に用いられる合算積算相関値のデータである。以下の説明では、蓄積時間274単位で第1積算相関値及び第2積算相関値を合算することで算出される合算積算相関値を「短時間合算積算相関値」と定義する。一方で、各蓄積時間274それぞれについて算出された短時間合算積算相関値を相関積算時間273分集めて積算することで得られる合算積算相関値を「長時間合算積算相関値」と定義する。当然ではあるが、レプリカコードの位相別に合算積算相関値のデータが記憶される。   The total integrated correlation value data 277 is data of a total integrated correlation value used for capturing a GPS satellite signal. In the following description, the total integrated correlation value calculated by adding the first integrated correlation value and the second integrated correlation value in units of the accumulation time 274 is defined as a “short-time total integrated correlation value”. On the other hand, the sum total integrated correlation value obtained by collecting and accumulating the short-time total accumulated correlation values calculated for each accumulation time 274 for the correlation integral time 273 is defined as a “long-time total accumulated correlation value”. As a matter of course, the data of the accumulated integrated correlation value is stored for each phase of the replica code.

図5の機能ブロックに戻って、ホストCPU30は、記憶部80に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機1の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホストCPU30は、ベースバンド処理回路部20から出力された位置座標をもとに、表示部50に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。   Returning to the functional blocks in FIG. 5, the host CPU 30 is a processor that comprehensively controls each unit of the mobile phone 1 according to various programs such as a system program stored in the storage unit 80. Based on the position coordinates output from the baseband processing circuit unit 20, the host CPU 30 displays a map indicating the current position on the display unit 50, or uses the position coordinates for various application processes.

操作部40は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホストCPU30に出力する。この操作部40の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。   The operation unit 40 is an input device configured by, for example, a touch panel, a button switch, or the like, and outputs a pressed key or button signal to the host CPU 30. By operating the operation unit 40, various instructions such as a call request, a mail transmission / reception request, and a position calculation request are input.

表示部50は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、ホストCPU30から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部50には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。   The display unit 50 is configured by an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and is a display device that performs various displays based on display signals input from the host CPU 30. The display unit 50 displays a position display screen, time information, and the like.

携帯電話用アンテナ60は、携帯型電話機1の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。   The cellular phone antenna 60 is an antenna that transmits and receives cellular phone radio signals to and from a radio base station installed by a communication service provider of the cellular phone 1.

携帯電話用無線通信回路部70は、RF変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。   The cellular phone wireless communication circuit unit 70 is a cellular phone communication circuit unit configured by an RF conversion circuit, a baseband processing circuit, and the like, and performs modulation and demodulation of the cellular phone radio signal, thereby enabling communication and mailing. Realize transmission / reception and so on.

記憶部80は、ホストCPU30が携帯型電話機1を制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する記憶装置である。   The storage unit 80 is a storage device that stores a system program for the host CPU 30 to control the mobile phone 1 and various programs and data for executing various application processes.

2−2.処理の流れ
図7は、記憶部27に記憶されているベースバンド処理プログラム271が処理部25により読み出されることで、ベースバンド処理回路部20において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。
2-2. Processing Flow FIG. 7 is a flowchart showing a flow of baseband processing executed in the baseband processing circuit unit 20 when the baseband processing program 271 stored in the storage unit 27 is read by the processing unit 25. .

最初に、衛星信号捕捉部251は、捕捉対象衛星判定処理を行う(ステップA1)。具体的には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、所与の基準位置の天空に位置するGPS衛星を、記憶部27に記憶されたアルマナックやエフェメリス等の衛星軌道データ272を用いて判定して、捕捉対象衛星に決定する。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによってアシストサーバーから取得した位置とし、2回目以降の位置算出の場合は、最新の算出位置とする等の方法で設定できる。   First, the satellite signal acquisition unit 251 performs acquisition target satellite determination processing (step A1). Specifically, a GPS satellite located in the sky at a given reference position at a current time measured by a clock unit (not shown) is used as a satellite orbit data 272 such as an almanac or an ephemeris stored in the storage unit 27. To determine the satellite to be captured. For example, in the case of the first position calculation after power-on, the reference position is a position acquired from the assist server by so-called server assist, and in the second and subsequent position calculation, the reference position is the latest calculated position. Can be set.

次いで、衛星信号捕捉部251は、ステップA1で判定した各捕捉対象衛星それぞれについて、ループAの処理を実行する(ステップA3〜A17)。ループAの処理では、衛星信号捕捉部251は、当該捕捉対象衛星について、相関積算時間273及び蓄積時間274を設定する(ステップA5)。   Next, the satellite signal acquisition unit 251 executes the process of loop A for each acquisition target satellite determined in step A1 (steps A3 to A17). In the process of loop A, the satellite signal acquisition unit 251 sets the correlation integration time 273 and the accumulation time 274 for the acquisition target satellite (step A5).

相関積算時間の設定は、種々の方法により実現することができる。例えば、当該捕捉対象衛星から受信したGPS衛星信号の信号強度に基づいて相関積算時間を設定してもよい。一般的に、信号強度が弱いほど、より長い時間に亘って相関値を積算しなければ、相関値のピークの検出が困難である。そのため、信号強度が弱くなるほど相関積算時間を長くするように相関積算時間を設定することが適切である。   The setting of the correlation integration time can be realized by various methods. For example, the correlation integration time may be set based on the signal strength of the GPS satellite signal received from the capture target satellite. In general, the weaker the signal strength, the more difficult it is to detect the correlation value peak unless the correlation values are accumulated over a longer period of time. Therefore, it is appropriate to set the correlation integration time so that the correlation integration time becomes longer as the signal strength becomes weaker.

また、GPS衛星信号の受信環境を判定し、判定した受信環境に基づいて相関積算時間を設定してもよい。例えば、受信環境が「屋内環境(インドア環境)」である場合は、相関積算時間を長めの「1000ミリ秒」に設定し、受信環境が「屋外環境(アウトドア環境)」である場合は、相関積算時間を少し短い「200ミリ秒」に設定するなどが考えられる。なお、これらの相関積算時間の設定方法は一例であり、適宜設定変更可能である。   Further, the reception environment of the GPS satellite signal may be determined, and the correlation integration time may be set based on the determined reception environment. For example, when the reception environment is “indoor environment (indoor environment)”, the correlation integration time is set to a longer “1000 milliseconds”, and when the reception environment is “outdoor environment (outdoor environment)”, the correlation It is conceivable to set the accumulated time to “200 milliseconds”, which is a little shorter. Note that these correlation integration time setting methods are merely examples, and the settings can be changed as appropriate.

また、蓄積時間の設定は、相関積算時間よりも短い時間を設定するように実現する。例えば、相関積算時間が蓄積時間の整数倍の時間となるように設定することとし、相関積算時間の1/m倍(m>1)の時間を蓄積時間として設定するようにする。「m」の値は適宜決定することができる。例えば、相関積算時間を「1000ミリ秒」に設定し、「m=25」とした場合は、蓄積時間として「40ミリ秒」を設定することとする。   Further, the accumulation time is set so that a time shorter than the correlation integration time is set. For example, the correlation integration time is set to be an integral multiple of the accumulation time, and a time that is 1 / m times the correlation integration time (m> 1) is set as the accumulation time. The value of “m” can be determined as appropriate. For example, when the correlation integration time is set to “1000 milliseconds” and “m = 25”, “40 milliseconds” is set as the accumulation time.

次いで、衛星信号捕捉部251は、レプリカコードの初期位相を設定する(ステップA7)。そして、当該捕捉対象衛星のPRN番号と、レプリカコードの位相とを指示する指示信号を、レプリカコード発生部24に出力する(ステップA9)。そして、衛星信号捕捉部251は、記憶部27に記憶されている相関処理プログラム2711を読み出して実行することで、相関処理を行う(ステップA11)。   Next, the satellite signal acquisition unit 251 sets the initial phase of the replica code (step A7). Then, an instruction signal indicating the PRN number of the acquisition target satellite and the phase of the replica code is output to the replica code generation unit 24 (step A9). Then, the satellite signal acquisition unit 251 performs the correlation process by reading and executing the correlation processing program 2711 stored in the storage unit 27 (step A11).

図8は、相関処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部251は、第1相関器231から出力される相関値を、ステップA5で設定した蓄積時間274分蓄積記憶し、それらを積算して第1積算相関値を算出する(ステップB1)。また、第2相関器232から出力される相関値を蓄積時間274分蓄積記憶し、それらを積算して第2積算相関値を算出する(ステップB3)。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of correlation processing.
First, the satellite signal acquisition unit 251 accumulates and stores the correlation value output from the first correlator 231 for the accumulation time 274 set in Step A5, integrates them, and calculates the first accumulated correlation value (step) B1). Further, the correlation value output from the second correlator 232 is accumulated and stored for an accumulation time of 274, and these are accumulated to calculate a second accumulated correlation value (step B3).

次いで、衛星信号捕捉部251は、ステップB1で算出した第1積算相関値と、ステップB3で算出した第2積算相関値とを合算することで、当該蓄積時間274における短時間合算積算相関値を算出する(ステップB5)。そして、算出した短時間合算積算相関値を最新の長時間合算積算相関値に加算して、合算積算相関値データ277を更新する(ステップB7)。   Next, the satellite signal acquisition unit 251 adds the first accumulated correlation value calculated in Step B1 and the second accumulated correlation value calculated in Step B3, thereby obtaining the short-time accumulated correlation value in the accumulation time 274. Calculate (step B5). Then, the calculated short-time total integration correlation value is added to the latest long-term total integration correlation value to update the total integration correlation value data 277 (step B7).

衛星信号捕捉部251は、ステップA5で設定した相関積算時間273が経過するまでステップB1〜B7の処理を繰り返し実行する(ステップB9;No→ステップB1)。そして、相関積算時間273が経過した時点で(ステップB9;Yes)、相関処理を終了する。   The satellite signal acquisition unit 251 repeatedly executes the processes of Steps B1 to B7 until the correlation integration time 273 set in Step A5 elapses (Step B9; No → Step B1). Then, when the correlation integration time 273 has elapsed (step B9; Yes), the correlation process is terminated.

図7のベースバンド処理に戻って、相関処理を行った後、衛星信号捕捉部251は、合算積算相関値データ277に記憶されている長時間合算積算相関値に対するピーク検出を行い(ステップA13)、ピークが検出されなかったと判定した場合は(ステップA13;No)、レプリカコードの位相を変更して(ステップA15)、ステップA9に戻る。   Returning to the baseband processing of FIG. 7, after performing the correlation processing, the satellite signal acquisition unit 251 performs peak detection for the long-time summed correlation value stored in the summed summed correlation value data 277 (step A13). If it is determined that no peak is detected (step A13; No), the phase of the replica code is changed (step A15), and the process returns to step A9.

また、ピークが検出されたと判定した場合は(ステップA13;Yes)、衛星信号捕捉部251は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。そして、全ての捕捉対象衛星についてステップA5〜A15の処理を行った後、ループAの処理を終了する(ステップA17)。   If it is determined that a peak has been detected (step A13; Yes), the satellite signal acquisition unit 251 shifts the processing to the next acquisition target satellite. Then, after performing the processing of steps A5 to A15 for all the capture target satellites, the processing of loop A is terminated (step A17).

その後、位置算出部253は、各捕捉対象衛星について捕捉されたGPS衛星信号を利用した位置算出計算を実行する(ステップA19)。位置算出計算は、携帯型電話機1と各捕捉衛星間の擬似距離を利用して、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを用いた公知の収束演算を行うことで実現することができる。   Thereafter, the position calculation unit 253 performs position calculation calculation using the GPS satellite signals captured for each capture target satellite (step A19). The position calculation calculation can be realized by performing a known convergence calculation using, for example, a least square method or a Kalman filter using a pseudo distance between the mobile phone 1 and each captured satellite.

擬似距離は、次のようにして算出することができる。すなわち、衛星軌道データ272から求められる捕捉衛星の衛星位置と、携帯型電話機1の最新の算出位置とを用いて、擬似距離の整数部分を算出する。また、ステップA13で検出された合算積算相関値のピークに相当するレプリカコードの位相(コード位相)を用いて、擬似距離の端数部分を算出する。このようにして求めた整数部分と端数部分とを合算することで、擬似距離を算出することができる。   The pseudo distance can be calculated as follows. That is, the integer part of the pseudorange is calculated using the satellite position of the captured satellite obtained from the satellite orbit data 272 and the latest calculated position of the mobile phone 1. Further, the fractional portion of the pseudo distance is calculated using the phase (code phase) of the replica code corresponding to the peak of the total integrated correlation value detected in step A13. The pseudo distance can be calculated by adding the integer part and the fractional part thus obtained.

次いで、位置算出部253は、算出した位置(位置座標)をホストCPU30に出力する(ステップA21)。そして、処理部25は、処理を終了するか否かを判定し(ステップA23)、まだ終了しないと判定した場合は(ステップA23;No)、ステップA1に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は(ステップA23;Yes)、ベースバンド処理を終了する。   Next, the position calculation unit 253 outputs the calculated position (position coordinates) to the host CPU 30 (step A21). Then, the processing unit 25 determines whether or not to end the processing (step A23). If it is determined that the processing is not yet ended (step A23; No), the processing unit 25 returns to step A1. If it is determined that the process is to be terminated (step A23; Yes), the baseband process is terminated.

2−3.実験結果
図9〜図20を参照して、GPS衛星信号を捕捉する実験を行った実験結果について説明する。本願発明者は種々の条件で実験を行ったが、ここでは、蓄積時間を「40ミリ秒」、相関積算時間を「1秒(1000ミリ秒)」として相関処理を行ってGPS衛星信号を捕捉する実験を行った結果を一例として説明する。
2-3. Experimental Results With reference to FIG. 9 to FIG. 20, experimental results of experiments for capturing GPS satellite signals will be described. The present inventor conducted experiments under various conditions. Here, the GPS satellite signal is acquired by performing correlation processing with the accumulation time being “40 milliseconds” and the correlation integration time being “1 second (1000 milliseconds)”. An example of the results of the experiment will be described.

図9〜図14は、従来の相関処理手法に従ってGPS衛星信号を捕捉した実験結果の一例を示す図である。図9〜図11は、周波数方向と位相方向とのそれぞれについて、蓄積時間分の相関値を積算した積算相関値(以下、「短時間積算相関値」として説明する。)を求めた実験結果を示す図である。また、図12〜図14は、それぞれの蓄積時間について求めた短時間積算相関値を相関積算時間分積算した積算相関値(以下、「長時間積算相関値」として説明する。)を求めた実験結果を示す図である。   9 to 14 are diagrams showing examples of experimental results obtained by capturing a GPS satellite signal according to a conventional correlation processing method. FIG. 9 to FIG. 11 show experimental results for obtaining integrated correlation values (hereinafter referred to as “short-time integrated correlation values”) obtained by integrating the correlation values for the accumulation time in each of the frequency direction and the phase direction. FIG. 12 to 14 are experiments in which integrated correlation values (hereinafter, referred to as “long-time integrated correlation values”) obtained by integrating the short-time integrated correlation values calculated for the respective accumulation times by the correlation integrated time are described. It is a figure which shows a result.

図9は、位相方向及び周波数方向の短時間積算相関値を3次元的にプロットしたグラフである。図9において、右奥行き方向が、受信CAコードの位相とレプリカコードの位相との位相差を示しており、左奥行き方向が、受信信号の周波数とキャリア除去用信号の周波数との周波数差(周波数ずれ)を示している。また、縦軸が短時間積算相関値を示している。図9のグラフのうち、周波数方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図10であり、位相方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図11である。   FIG. 9 is a graph in which short-time integrated correlation values in the phase direction and the frequency direction are three-dimensionally plotted. In FIG. 9, the right depth direction indicates the phase difference between the phase of the received CA code and the phase of the replica code, and the left depth direction indicates the frequency difference (frequency) between the frequency of the received signal and the frequency of the carrier removal signal. Deviation). The vertical axis represents the short time integrated correlation value. Among the graphs in FIG. 9, FIG. 10 is a graph obtained by extracting the correlation processing result in the frequency direction, and FIG. 11 is a graph obtained by extracting the correlation processing result in the phase direction.

図11の位相方向の相関処理結果を見ると、位相差「0」の部分に短時間積算相関値のピークが現れていることがわかる。しかし、図10の周波数方向の相関処理結果を見ると、周波数差「0Hz」の部分に短時間積算相関値のピークが現れておらず、「0Hz」から左右方向それぞれに少し離れた周波数差においてピークが現れていることがわかる。このピークが現れた周波数差を調べたところ、特定周波数である「±25Hz」に相当する周波数差であった。これは、蓄積時間である「40ミリ秒」の期間に航法メッセージデータのビット反転が生じたことに起因して、特定周波数の周波数成分が相関値に含まれることになったためである。   From the correlation processing result in the phase direction in FIG. 11, it can be seen that the peak of the short-time integrated correlation value appears in the portion of the phase difference “0”. However, looking at the correlation processing result in the frequency direction of FIG. 10, the peak of the short-term integrated correlation value does not appear in the portion of the frequency difference “0 Hz”, and in the frequency difference slightly apart in the left and right directions from “0 Hz”. It can be seen that a peak appears. When the frequency difference at which this peak appeared was examined, it was a frequency difference corresponding to a specific frequency of “± 25 Hz”. This is because the frequency component of the specific frequency is included in the correlation value due to the bit inversion of the navigation message data during the accumulation time of “40 milliseconds”.

図12は、位相方向及び周波数方向の長時間積算相関値を3次元的にプロットしたグラフである。図12のグラフのうち、周波数方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図13であり、位相方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図14である。   FIG. 12 is a graph in which the long-term accumulated correlation values in the phase direction and the frequency direction are three-dimensionally plotted. Among the graphs of FIG. 12, a graph obtained by extracting the correlation processing result in the frequency direction is shown in FIG. 13, and a graph obtained by extracting the correlation processing result in the phase direction is shown in FIG.

図14の位相方向の相関処理結果を見ると、図11の場合と同様に、位相差「0」の部分に長時間積算相関値のピークが現れていることがわかる。一方、図13の周波数方向の相関処理結果を見ると、図10のように「±25Hz」に相当する部分にピークが現れることこそないものの、周波数差「0Hz」の部分ではなく、「0Hz」から右方向に少しずれた周波数差の部分にピークが現れている。周波数差「0Hz」の部分にピークが現れていないことから、従来の手法では、GPS衛星信号の捕捉に失敗したと言える。   From the correlation processing result in the phase direction of FIG. 14, it can be seen that the peak of the long-time integrated correlation value appears in the portion of the phase difference “0”, as in the case of FIG. 11. On the other hand, when the correlation processing result in the frequency direction of FIG. 13 is seen, a peak does not appear in the portion corresponding to “± 25 Hz” as shown in FIG. 10, but “0 Hz” instead of the frequency difference “0 Hz” portion. A peak appears in the part of the frequency difference that is slightly shifted to the right. Since no peak appears in the frequency difference “0 Hz” portion, it can be said that the conventional method has failed to acquire the GPS satellite signal.

図15〜図20は、本実施例の相関演算手法に従ってGPS衛星信号を捕捉した実験結果の一例を示す図である。図15〜図17は、周波数方向と位相方向とのそれぞれについて短時間合算積算相関値を求めた実験結果を示す図である。また、図18〜図20は、周波数方向と位相方向とのそれぞれについて、長時間合算積算相関値を求めた実験結果を示す図である。   15-20 is a figure which shows an example of the experimental result which acquired the GPS satellite signal according to the correlation calculation method of a present Example. FIG. 15 to FIG. 17 are diagrams showing experimental results obtained by obtaining short-time summed correlation values for each of the frequency direction and the phase direction. 18 to 20 are diagrams illustrating experimental results obtained by obtaining long-time summed correlation values for each of the frequency direction and the phase direction.

図15は、位相方向及び周波数方向の短時間合算積算相関値を3次元的にプロットしたグラフであり、図15のグラフのうち、周波数方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図16であり、位相方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図17である。グラフの見方は、図9〜図11とそれぞれ同じである。   FIG. 15 is a graph obtained by three-dimensionally plotting the short-time summed correlation value in the phase direction and the frequency direction, and FIG. 16 is a graph obtained by extracting the correlation processing result in the frequency direction from the graph in FIG. FIG. 17 is a graph obtained by extracting the correlation processing result in the phase direction. The way of viewing the graph is the same as in FIGS.

図17の位相方向の相関処理結果を見ると、位相差「0」の部分に短時間合算積算相関値のピークが現れていることがわかる。また、図16の周波数方向の相関処理結果を見ると、周波数差「0Hz」の部分と、特定周波数である「±25Hz」に相当する周波数差の部分との3箇所に短時間合算積算相関値のピークが現れていることがわかる。これは、特定周波数に相当する積算相関値(第1積算相関値)と、周波数ゼロに相当する積算相関値(第2積算相関値)とを合算する処理を行ったことによるものである。すなわち、相関値の時間変化に含まれる周波数ゼロ成分(直流成分)と特定周波数成分との2種類の周波数成分が抽出された結果、これに相当する周波数差にピークが現れたのである。   From the correlation processing result in the phase direction in FIG. 17, it can be seen that the peak of the short-time summed correlation value appears in the portion of the phase difference “0”. Further, when looking at the correlation processing result in the frequency direction of FIG. 16, the short-time summation integrated correlation value is obtained at three locations of the frequency difference “0 Hz” portion and the frequency difference portion corresponding to the specific frequency “± 25 Hz”. It can be seen that the peak appears. This is because the integrated correlation value corresponding to the specific frequency (first integrated correlation value) and the integrated correlation value corresponding to frequency zero (second integrated correlation value) are added. That is, as a result of extracting two types of frequency components, that is, the frequency zero component (DC component) and the specific frequency component included in the temporal change of the correlation value, a peak appears in the frequency difference corresponding to this.

図18は、位相方向及び周波数方向の長時間合算積算相関値を3次元的にプロットしたグラフであり、図18のグラフのうち、周波数方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図19であり、位相方向の相関処理結果を抜き出したグラフが図20である。グラフの見方は、図12〜図14とそれぞれ同じである。   FIG. 18 is a graph obtained by three-dimensionally plotting the long-time total accumulated correlation value in the phase direction and the frequency direction, and FIG. 19 is a graph obtained by extracting the correlation processing result in the frequency direction from the graph in FIG. FIG. 20 is a graph obtained by extracting the correlation processing result in the phase direction. The way of viewing the graph is the same as in FIGS.

図20の位相方向の相関処理結果を見ると、図17の場合と同様に、位相差「0」の部分に長時間合算積算相関値のピークが現れていることがわかる。また、図19の周波数方向の相関処理結果を見ても、周波数差「0Hz」の部分に長時間合算積算相関値のピークが現れていることがわかる。位相及び周波数がぴったり一致しており、本実施例の手法では、GPS衛星信号の捕捉に成功したと言える。特に、周波数方向の相関処理結果については、周波数差「0Hz」の部分に先鋭なピークが現れていることから、本実施例のGPS衛星信号の捕捉手法の有効性が確認できる。   From the correlation processing result in the phase direction of FIG. 20, it can be seen that the peak of the long-time summed correlation value appears in the portion of the phase difference “0” as in the case of FIG. Also, from the correlation processing result in the frequency direction of FIG. 19, it can be seen that the peak of the long-time summed correlation value appears in the portion of the frequency difference “0 Hz”. The phase and the frequency are exactly the same, and it can be said that the GPS satellite signal has been successfully captured by the method of this embodiment. In particular, with respect to the correlation processing result in the frequency direction, since a sharp peak appears in the portion of the frequency difference “0 Hz”, the effectiveness of the GPS satellite signal capturing method of the present embodiment can be confirmed.

2−4.作用効果
ベースバンド処理回路部20において、第1乗算器211において、第1キャリア除去用信号発生部221より生成・発生された第1キャリア除去用信号が受信信号に乗算されることで、受信信号の周波数が特定周波数に変換される。また、第2乗算器212において、第2キャリア除去用信号発生部222より生成・発生された第2キャリア除去用信号が受信信号に乗算されることで、受信信号の周波数が周波数ゼロに変換される。そして、特定周波数の信号に対する相関演算が第1相関器231で行われて第1相関値が算出されるとともに、周波数ゼロの信号に対する相関演算が第2相関器232で行われて第2相関値が算出される。そして、第1相関値の積算結果及び第2相関値の積算結果が合算され、その合算積算相関値を用いてGPS衛星信号が捕捉される。
2-4. In the baseband processing circuit unit 20, the first multiplier 211 multiplies the reception signal by the first carrier removal signal generated and generated by the first carrier removal signal generation unit 221. Are converted into specific frequencies. Also, in the second multiplier 212, the frequency of the received signal is converted to zero by multiplying the received signal by the second carrier removing signal generated and generated by the second carrier removing signal generator 222. The Then, the first correlation value is calculated by the first correlator 231 with respect to the specific frequency signal, and the second correlation value is calculated with the second correlator 232 with respect to the zero frequency signal. Is calculated. Then, the integration result of the first correlation value and the integration result of the second correlation value are added together, and a GPS satellite signal is captured using the added integration correlation value.

GPS衛星信号の受信信号に対して航法メッセージデータのビット長である20ミリ秒以上の任意の時間に亘って相関処理を行った場合、正しい周波数に合わせて捕捉を行ったとしても、符号変化の有る相関値の時系列データとなってしまう。しかし、航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数(25Hz)だけ周波数をずらして捕捉を行うと、原理で説明したように、航法メッセージデータのビット反転の有無に起因する相関値の符号変化の仕方(符号変化のパターン)の異なる相関値の時系列データが得られる。   When correlation processing is performed over an arbitrary time of 20 ms or more, which is the bit length of navigation message data, with respect to the received signal of the GPS satellite signal, even if the acquisition is performed at the correct frequency, the sign change It becomes time series data of a certain correlation value. However, when the frequency is shifted by a specific frequency (25 Hz) corresponding to the bit length of the navigation message data, as described in the principle, the sign change of the correlation value due to the presence or absence of the bit inversion of the navigation message data. Time-series data of correlation values with different ways (sign change patterns) is obtained.

そこで、受信信号の周波数を特定周波数に変換するとともに、周波数ゼロに変換する。そして、変換されたそれぞれの信号に対する相関演算を行い、各々の相関値を合算することにすれば、互いに符号変化のパターンの異なる相関値を重ね合わせることになるため、航法メッセージデータのビット反転の影響を無効化できる。すなわち、航法メッセージデータのビット反転が有ろうが無かろうが、一方の相関値が他方の相関値を補う関係となるため、相関値を積算した場合に符号の異なる相関値が相殺し合う影響を抑制することができる。従って、任意の相関積算時間に亘って相関値を積算することが可能となる。   Therefore, the frequency of the received signal is converted to a specific frequency and converted to zero. Then, if a correlation operation is performed on each of the converted signals and the correlation values are added together, the correlation values having different sign change patterns are superimposed on each other. You can disable the impact. In other words, whether or not there is bit inversion in the navigation message data, but because one correlation value supplements the other correlation value, the correlation values with different signs cancel each other when the correlation values are integrated. Can be suppressed. Accordingly, the correlation values can be integrated over an arbitrary correlation integration time.

3.変形例
3−1.電子機器
上述した実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、PDA(Personal Digital Assistant)、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。
3. Modification 3-1. Electronic Device In the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a mobile phone which is a kind of electronic device has been described as an example. However, an electronic device to which the present invention can be applied is not limited thereto. For example, the present invention can be similarly applied to other electronic devices such as a car navigation device, a portable navigation device, a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistant), and a wristwatch.

3−2.位置算出システム
また、上述した実施形態では、位置算出システムとしてGPSを例に挙げて説明したが、WAAS(Wide Area Augmentation System)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO等の他の衛星測位システムを利用した位置算出システムであってもよい。
3-2. In the above-described embodiment, the GPS has been described as an example of the position calculation system. However, WAAS (Wide Area Augmentation System), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), GALILEO It may be a position calculation system using other satellite positioning systems.

3−3.特定周波数
上述した実施形態では、特定周波数を航法メッセージデータのビット長に対応する25Hzとして処理を行うものとして説明したが、他の周波数を特定周波数として処理を行ってもよい。
3-3. Specific frequency In the above-described embodiment, the specific frequency is described as being 25 Hz corresponding to the bit length of the navigation message data. However, the processing may be performed using another frequency as the specific frequency.

相関値の時系列データに対して周波数解析を行うと、図1(B)では図示を省略したが、特定周波数である25Hzよりも低い周波数にもパワー値のピークが現れ得る。これは、航法メッセージデータのビット反転タイミングが、必ずしも20ミリ秒毎のタイミングとはならないことに起因する。すなわち、航法メッセージデータのビット反転タイミングが20ミリ秒よりも長い期間で到来した場合は、その期間に対応する相関値の周期は40ミリ秒とはならず、それよりも長い周期となる。周期が40ミリ秒よりも長くなると、周波数は25Hzよりも低くなる。   When the frequency analysis is performed on the time series data of the correlation value, although not shown in FIG. 1B, a peak of the power value may appear at a frequency lower than the specific frequency of 25 Hz. This is because the bit inversion timing of the navigation message data is not necessarily the timing every 20 milliseconds. That is, when the bit inversion timing of the navigation message data arrives in a period longer than 20 milliseconds, the period of the correlation value corresponding to that period is not 40 milliseconds, but is longer. If the period is longer than 40 milliseconds, the frequency is lower than 25 Hz.

例えば、航法メッセージデータのビット反転タイミングが40ミリ秒の間隔で到来した場合は、その間隔(期間)に対応する相関値の周期は80ミリ秒となり、周波数は12.5Hzとなる。そのため、25Hzよりも低い周波数(例えば25Hzの1/n倍(n>1)の周波数)を特定周波数に加えて処理を行うことにすれば、GPS衛星信号の捕捉をより正確に行うことができる。   For example, when the bit inversion timing of the navigation message data arrives at an interval of 40 milliseconds, the cycle of the correlation value corresponding to the interval (period) is 80 milliseconds and the frequency is 12.5 Hz. Therefore, if the processing is performed by adding a frequency lower than 25 Hz (for example, a frequency 1 / n times 25 Hz (n> 1)) to the specific frequency, the GPS satellite signal can be captured more accurately. .

図21は、この場合におけるベースバンド処理回路部20の回路構成の一例を示すブロック図である。なお、図6と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図21のベースバンド処理回路部20では、受信信号の周波数を第1特定周波数に変換して相関演算を行う第1信号経路と、受信信号の周波数を周波数ゼロに変換して相関演算を行う第2信号経路と、受信信号の周波数を第2特定周波数に変換して相関演算を行う第3信号経路との3つの信号経路が設けられている。この場合における特定周波数としては、例えば、第1特定周波数を25Hzとし、第2特定周波数をその半分の12.5Hzとすることができる。   FIG. 21 is a block diagram showing an example of the circuit configuration of the baseband processing circuit unit 20 in this case. In addition, about the structure same as FIG. 6, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In the baseband processing circuit unit 20 of FIG. 21, a first signal path that performs correlation calculation by converting the frequency of the reception signal to the first specific frequency, and a first signal path that performs correlation calculation by converting the frequency of the reception signal to frequency zero. Three signal paths are provided: a two-signal path and a third signal path that performs correlation calculation by converting the frequency of the received signal to the second specific frequency. As the specific frequency in this case, for example, the first specific frequency can be set to 25 Hz, and the second specific frequency can be set to 12.5 Hz which is a half thereof.

つまり、第1乗算器211は、第1キャリア除去用信号発生部221により生成・発生された第1キャリア除去用信号を受信信号に乗算することで、受信信号を第1特定周波数の信号である第1受信信号(第1特定周波数信号)にダウンコンバージョンして第1相関器231に出力する。第2乗算器212は、第2キャリア除去用信号発生部222により生成・発生された第2キャリア除去用信号を受信信号に乗算することで、受信信号を周波数ゼロの信号である第2受信信号(周波数ゼロ信号)にダウンコンバージョンして第2相関器232に出力する。そして、第3乗算器213は、第3キャリア除去用信号発生部223により生成・発生された第3キャリア除去用信号を受信信号に乗算することで、受信信号を第2特定周波数の信号である第3受信信号(第2特定周波数信号)にダウンコンバージョンして第3相関器233に出力する。   That is, the first multiplier 211 multiplies the reception signal by the first carrier removal signal generated and generated by the first carrier removal signal generation unit 221, so that the reception signal is a signal of the first specific frequency. Down-converted to a first received signal (first specific frequency signal) and outputs to the first correlator 231. The second multiplier 212 multiplies the reception signal by the second carrier removal signal generated and generated by the second carrier removal signal generation unit 222, whereby the second reception signal is a signal having a frequency of zero. Down-converted to (frequency zero signal) and output to the second correlator 232. Then, the third multiplier 213 multiplies the received signal by the third carrier removal signal generated and generated by the third carrier removal signal generator 223, so that the received signal is a signal of the second specific frequency. Downconverted to a third received signal (second specific frequency signal) and outputs to the third correlator 233.

このような回路構成とした場合は、処理部25は、第1相関器231から出力される第1特定周波数の相関値(第1相関値)の積算結果(第1の相関演算の結果)と、第2相関器232から出力される周波数ゼロの相関値(第2相関値)の積算結果(第2の相関演算の結果)と、第3相関器233から出力される第2特定周波数の相関値(第3相関値)の積算結果(第3の相関演算の結果)とを合算し、その合算積算相関値を用いてGPS衛星信号を捕捉する。   In the case of such a circuit configuration, the processing unit 25 calculates the integration result (first correlation calculation result) of the correlation value (first correlation value) of the first specific frequency output from the first correlator 231. The correlation between the zero-frequency correlation value (second correlation value) output from the second correlator 232 (second correlation calculation result) and the second specific frequency correlation output from the third correlator 233. The integration result of the value (third correlation value) (the result of the third correlation calculation) is summed, and the GPS satellite signal is captured using the summed correlation value.

なお、第k乗算器、第kキャリア除去用信号発生部及び第k相関器(k≧4)を設け、例えば25Hzの1/n倍(n>2)の周波数を同様に特定周波数に加えて処理を行うようにしてもよい。   In addition, a k-th multiplier, a k-th carrier removal signal generator, and a k-th correlator (k ≧ 4) are provided, and for example, a frequency 1 / n times (n> 2) of 25 Hz is similarly added to the specific frequency. Processing may be performed.

また、上述した実施形態では、正の周波数に着目して処理を行ったが、負の周波数に着目して処理を行うことも可能である。この場合は、例えば図6を用いて説明した特定周波数を「−25Hz」として処理を行うことにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the processing is performed while paying attention to the positive frequency. However, it is also possible to perform the processing focusing on the negative frequency. In this case, for example, the process may be performed by setting the specific frequency described with reference to FIG. 6 to “−25 Hz”.

また、正の周波数及び負の周波数の両方を考慮して処理を行うことも可能である。この場合は、例えば図21を用いて説明した第1特定周波数を「+25Hz」とし、第2特定周波数を「−25Hz」とするなどして処理を行うこととしてもよい。正負の両方を考慮することにより、GPS衛星信号の捕捉をより正確に行うことができる。勿論、12.5Hzなどの25Hz以外の周波数を用いる場合でも同様に、負の周波数を考慮するようにしてもよい。   It is also possible to perform processing in consideration of both positive and negative frequencies. In this case, for example, the first specific frequency described with reference to FIG. 21 may be set to “+25 Hz”, and the second specific frequency may be set to “−25 Hz”. By considering both positive and negative, GPS satellite signals can be captured more accurately. Of course, even when a frequency other than 25 Hz, such as 12.5 Hz, is used, a negative frequency may be similarly considered.

3−4.GPS衛星信号の捕捉
上述した実施形態では、特定周波数の信号に対する相関演算結果を積算した結果と、周波数ゼロの信号に対する相関演算結果を積算した結果とを合算し、当該合算積算相関値を用いてGPS衛星信号を捕捉するものとして説明した。しかし、合算はあくまでも一例であり、例えば、特定周波数の信号に対する相関演算結果を積算した結果と、周波数ゼロの信号に対する相関演算結果を積算した結果とのうちの値が大きい方の積算結果を用いてGPS衛星信号を捕捉することとしてもよい。
3-4. Capture of GPS satellite signal In the embodiment described above, the result of integrating the correlation calculation results for the signal of the specific frequency and the result of integrating the correlation calculation results for the signal of frequency zero are added together, and the total integrated correlation value is used. It has been described as capturing GPS satellite signals. However, the summation is merely an example. For example, the sum of the results obtained by integrating the correlation calculation results for the specific frequency signal and the results obtained by integrating the correlation calculation results for the frequency zero signal is used. The GPS satellite signal may be captured.

図22は、この場合においてベースバンド処理回路部20の記憶部27に格納されるデータの一例を示す図である。なお、図6の記憶部27と同一のデータについては同一の符号を付して説明を省略する。図22の記憶部27には、蓄積時間274それぞれについて算出された第1相関値を相関積算時間273分集めて積算した第1長時間積算相関値と、蓄積時間274それぞれについて算出された第2相関値を相関積算時間273分集めて積算した第2長時間積算相関値とを記憶したデータとして、長時間積算相関値データ278が格納される。   FIG. 22 is a diagram illustrating an example of data stored in the storage unit 27 of the baseband processing circuit unit 20 in this case. Note that the same reference numerals are assigned to the same data as the storage unit 27 in FIG. In the storage unit 27 of FIG. 22, a first long-time integrated correlation value obtained by collecting and integrating the first correlation values calculated for each accumulation time 274 for the correlation integration time 273 and a second calculated for each accumulation time 274. The long-time integrated correlation value data 278 is stored as data storing the second long-time integrated correlation value obtained by collecting and integrating the correlation values for the correlation integrated time 273 minutes.

この場合において、衛星信号捕捉部251は、記憶部27の長時間積算相関値データ278に記憶されたそれぞれの長時間積算相関値に対するピーク検出を行う。そして、何れか一方の長時間積算相関値についてピークを検出した場合は、検出したピークに基づいてコード位相を検出することでGPS衛星信号を捕捉する。また、両方の長時間積算相関値についてピークを検出した場合は、そのうちの値が大きい方のピークを採用してコード位相を検出することでGPS衛星信号を捕捉する。   In this case, the satellite signal acquisition unit 251 performs peak detection for each long-time integrated correlation value stored in the long-time integrated correlation value data 278 of the storage unit 27. And when a peak is detected about any one long time integration correlation value, a GPS satellite signal is captured by detecting a code phase based on the detected peak. When peaks are detected for both long-time integrated correlation values, the GPS satellite signal is captured by detecting the code phase using the peak with the larger value.

3−5.蓄積時間
上述した実施例では、蓄積時間毎に短時間合算積算相関値を算出し、それらを合算することで相関積算時間分の長時間合算積算相関値を算出するものとして説明したが、相関積算時間分の相関値から直接的に長時間合算積算相関値を算出することとしてもよい。すなわち、相関積算時間分蓄積した第1相関値及び第2相関値をそれぞれ積算して第1積算相関値及び第2積算相関値を算出し、これらを合算することで、長時間合算積算相関値を算出してもよい。
3-5. Accumulation time In the above-described embodiment, it has been described that the short-time total integration correlation value is calculated for each accumulation time, and the long-time total integration correlation value corresponding to the correlation integration time is calculated by adding them. The long-time total integrated correlation value may be calculated directly from the correlation value for the time. That is, the first correlation value and the second correlation value accumulated for the correlation integration time are respectively integrated to calculate the first integration correlation value and the second integration correlation value, and these are added together to obtain the long-time total integration correlation value. May be calculated.

3−6.受信信号の変換及び相関演算
上述した実施形態では、受信信号の周波数の特定周波数への変換や周波数ゼロへの変換を、キャリア除去用信号を受信信号に乗算する回路構成(ハードウェア)で行うものとして説明したが、デジタル信号処理によってソフトウェア的に行うこととしてもよい。また、特定周波数の信号に対する相関演算や周波数ゼロの信号に対する相関演算についても同様に、相関器を用いた回路構成によりハードウェア的に行うのではなく、デジタル信号処理によってソフトウェア的に行うこととしてもよい。
3-6. Conversion of received signal and correlation calculation In the above-described embodiment, a circuit configuration (hardware) that performs conversion of the frequency of the received signal to a specific frequency or conversion to frequency zero is performed by multiplying the received signal by the carrier removal signal. However, it may be performed by software by digital signal processing. Similarly, the correlation calculation for a specific frequency signal and the correlation calculation for a zero frequency signal may be performed in software by digital signal processing instead of hardware by a circuit configuration using a correlator. Good.

1 携帯型電話機、 10 GPS受信部、 11 RF受信回路部、 20 ベースバンド処理回路部、 21 乗算部、 22 キャリア除去用信号発生部、 23 相関部、 24 レプリカコード発生部、 25 処理部、 27 記憶部、 30 ホストCPU、 40 操作部、 50 表示部、 60 携帯電話用アンテナ、 70 携帯電話用無線通信回路部、 80 記憶部、 211 第1乗算器、 212 第2乗算器、 221 第1キャリア除去用信号発生部、 222 第2キャリア除去用信号発生部、 231 第1相関器、 232 第2相関器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Portable telephone, 10 GPS receiving part, 11 RF receiving circuit part, 20 Baseband processing circuit part, 21 Multiplication part, 22 Carrier removal signal generation part, 23 Correlation part, 24 Replica code generation part, 25 Processing part, 27 Storage unit, 30 host CPU, 40 operation unit, 50 display unit, 60 mobile phone antenna, 70 mobile phone wireless communication circuit unit, 80 storage unit, 211 first multiplier, 212 second multiplier, 221 first carrier A signal generator for removal, 222 a signal generator for second carrier removal, 231 a first correlator, and a 232 second correlator.

Claims (6)

測位用衛星から受信した衛星信号である受信信号の周波数を、前記衛星信号に搬送されている航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数に周波数変換することと、
前記周波数変換された前記特定周波数の信号に対して第1の相関演算を行うことと、
前記ビット長よりも長い所定の時間に亘り、前記第1の相関演算の結果を積算することと、
前記積算した結果を用いて、前記衛星信号を捕捉することと、
を含む信号捕捉方法。
Converting the frequency of the received signal, which is a satellite signal received from the positioning satellite, to a specific frequency corresponding to the bit length of the navigation message data carried in the satellite signal;
Performing a first correlation operation on the frequency-converted signal of the specific frequency;
Integrating the results of the first correlation operation over a predetermined time longer than the bit length;
Using the integrated result to capture the satellite signal;
A signal acquisition method comprising:
前記受信信号の周波数を、周波数ゼロに周波数変換することと、
前記周波数変換された前記周波数ゼロの信号に対して第2の相関演算を行うことと、
前記所定の時間に亘り、前記第2の相関演算の結果を積算することと、
を更に含み、
前記衛星信号を捕捉することは、前記第1の相関演算の結果を積算した結果及び前記第2の相関演算の結果を積算した結果を合算した合算値を用いて前記衛星信号を捕捉することを含む、
請求項1に記載の信号捕捉方法。
Converting the frequency of the received signal to a frequency of zero;
Performing a second correlation operation on the frequency-converted zero-frequency signal;
Integrating the results of the second correlation operation over the predetermined time;
Further including
Capturing the satellite signal includes capturing the satellite signal using a sum value obtained by summing up the result of summing up the results of the first correlation calculation and the result of summing up the results of the second correlation computation. Including,
The signal capturing method according to claim 1.
前記受信信号の周波数を、周波数ゼロに周波数変換することと、
前記周波数変換された前記周波数ゼロの信号に対して第2の相関演算を行うことと、
前記所定の時間に亘り、前記第2の相関演算の結果を積算することと、
を更に含み、
前記衛星信号を捕捉することは、前記第1の相関演算の結果を積算した結果と前記第2の相関演算の結果を積算した結果とのうち何れかの積算した結果を用いて前記衛星信号を捕捉することを含む、
請求項1に記載の信号捕捉方法。
Converting the frequency of the received signal to a frequency of zero;
Performing a second correlation operation on the frequency-converted zero-frequency signal;
Integrating the results of the second correlation operation over the predetermined time;
Further including
Capturing the satellite signal means that the satellite signal is obtained using a result obtained by integrating one of a result obtained by integrating the results of the first correlation calculation and a result obtained by integrating the result of the second correlation calculation. Including capturing,
The signal capturing method according to claim 1.
前記特定周波数は、25Hzである、
請求項1〜3の何れか一項に記載の信号捕捉方法。
The specific frequency is 25 Hz.
The signal acquisition method as described in any one of Claims 1-3.
測位用衛星から衛星信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された受信信号の周波数を、前記衛星信号に搬送されている航法メッセージデータのビット長に対応する特定周波数に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部により周波数変換された前記特定周波数の信号に対して相関演算を行う相関演算部と、
前記ビット長よりも長い所定の時間に亘り、前記相関演算の結果を積算する積算部と、
前記積算部により積算された前記相関演算の結果を用いて、前記衛星信号を捕捉する捕捉部と、
を備えた信号捕捉装置。
A receiver for receiving satellite signals from a positioning satellite;
A frequency converter that converts the frequency of the received signal received by the receiver to a specific frequency corresponding to the bit length of the navigation message data carried in the satellite signal;
A correlation calculation unit that performs a correlation calculation on the signal of the specific frequency that has been frequency converted by the frequency conversion unit;
An accumulating unit that accumulates the results of the correlation calculation over a predetermined time longer than the bit length;
Using the result of the correlation operation integrated by the integration unit, a capture unit that captures the satellite signal;
A signal capturing device comprising:
請求項5に記載の信号捕捉装置を備えた電子機器。   An electronic apparatus comprising the signal capturing device according to claim 5.
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