サンプリングされたスペクトル拡散信号ストリームを処理する方法
本発明によれば、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法が、該方法のための受信機、コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びコンピュータプログラムと共に提供される。当該方法は、サンプルを第１ビットレベルで処理するステップと、並行して又は後続してのいずれかにおいて、サンプルを前記第１ビットレベルとは異なる第２ビットレベルで処理するステップとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法と、前記方法のための受信機、コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びコンピュータプログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ受信機は、従来、ＧＰＳ受信されるＧＰＳ信号を固定された分解能でサンプリングする単一のアナログ‐デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を有する。通常、このようなＡＤＣは１ビット分解能を有するが、例えば、移動電話、パーソナルコンピュータ及び他の電気機器からの不意のナローバンドのジャミングは、屋内環境において特に良くあることであり、一部のＧＰＳ受信機は、改善されたジャミング耐性のために１．５又は２ビット分解能を有するＡＤＣを使用している。都市環境におけるＧＰＳ擬似距離（pseudorange）を測定しようとする場合、即ちＧＰＳ信号が、近隣の建造物によって反射され、ＧＰＳ受信機まで遠回りな経路をとる場合に遭遇し得るマルチパス歪みをマルチビットサンプリングによって緩和することができることも、文献において提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星から地球表面まで高度な信号減衰を経るので、１ビット分解能においてサンプリングされたＧＰＳ信号を取得する計算負荷でさえ重い。このような信号を１．５及び２ビット分解能において取得する計算負荷は、尚更高い。従って、ジャミング及びマルチパスに関する性能と計算的なコストとの間でのトレードオフが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法が、該方法のための受信機、コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びコンピュータプログラムと共に提供される。当該方法は、サンプルを第１ビットレベルで処理するステップと、並行して又は後続してのいずれかにおいて、サンプルを前記第１ビットレベルとは異なる第２ビットレベルで処理するステップとを有する。
【０００５】
前記信号ストリームは、前記第１ビットレベル又は前記第２ビットレベルの少なくとも一方よりも高いビットレベルにおいてサンプリングされることができ、サンプルは、該信号サンプルのビットを選択的に無視することによって、前記第１及び第２ビットレベルのいずれか一方において処理される。代替的には、前記信号ストリームは、前記サンプルが処理されるビットレベルに対応する第１又は第２ビットレベルのいずれかの可変ビットレベルにおいてサンプリングされることもできる。
【０００６】
前記サンプルは、それぞれのスペクトル拡散信号又は同一のスペクトル拡散信号のいずれかを取得するために、第１及び第２ビットレベルにおいて並行して処理されても良い。
【０００７】
スペクトル拡散信号を取得する困難性が生じる際、前記サンプルの前記第１ビットレベルにおける処理から、前記第２ビットレベルへの変更がされても良い。
【０００８】
前記信号ストリームがＧＰＳスペクトル拡散信号を含んでいる場合、前記サンプルを前記第１ビットレベルにおいて処理するステップは、ＧＰＳ信号を取得するのに使用されることができ、前記サンプルを前記第２ビットレベルにおいて処理するステップは、前記ＧＰＳ信号から擬似距離を測定するのに使用されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、以下で、本発明によるＧＰＳ受信機を示している添付の模式図を単に例として参照することによって説明される。
【００１０】
レプリカのＧＰＳ衛星擬似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コード信号が、連続的に生成され、ＧＰＳ衛星擬似ランダムノイズコード信号を取得するために受信されるＧＰＳ信号と相互に関連付けられるＧＰＳ受信機を提供することは、周知である。典型的には、前記レプリカのコードは、受信機と軌道衛星との間のドップラーシフトのために、受信されるＧＰＳ信号のコードとは異なるコード位相及び異なる周波数とを持ち易いため、二次元のコード周波数／位相スイープが採用され、このようなスイープによって最終的に、ローカルに生成される前記レプリカのＰＲＮコードと同じ周波数及びコード位相を有する到来するＰＲＮコードが得られる。検出された場合、前記ＰＲＮコードは取得され及びトラッキングされ、前記擬似距離の情報が検索されることができ、該擬似距離の情報から、前記受信機の位置が、従来型のナビゲーションアルゴリズムを使用して計算されることができる。
【００１１】
添付図面を参照すると、ＧＰＳ受信機が示されており、該ＧＰＳ受信機において、ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳ ＳＰＳ信号は、アンテナ１０によって受信され、帯域外ＲＦインタフェース、プリアンプリフィケーション、中間周波数（ＩＦ）への下方変換及びアナログ−デジタル変換を最小限にするためのパッシブバンドパスフィルタリングを含むプリプロセッサ１１内で前処理される。得られる、デジタル化されたＩＦ信号は変調されて残存しており、利用可能な衛星からの情報の全てを依然として含んでおり、１２個の並列受信機チャネル１２（全てのチャネルが示されているわけではない）の各々に供給される。３０秒のＧＰＳエフェメリスデータ（ephemeris data）メッセージを取得し、各衛星からの擬似距離を測定するために、前記利用可能な衛星の信号は、受信機プロセッサ１３と協動して、それぞれのデジタル受信機チャネルにおいて取得される及びトラッキングされる。取得及びトラッキングの方法は周知であり、例えば、Ｋａｐｌａｎの同書の第４章（ＧＰＳ衛星信号の特性）及び第５章（ＧＰＳ衛星信号の取得及びトラッキング）を参照されたい。
【００１２】
前記ＧＰＳ擬似距離、取得されたナビゲーション情報、及び伝送の到達時間を使用して、ナビゲーションプロセッサ１４は、従来のアルゴリズムを使用して前記受信機の位置を計算し、該位置は、ユーザに対してディスプレイ１５上に表示される。プリプロセッサ１１は、典型的には、汎用マイクロプロセッサ又はＧＰＳ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において具現化されているマイクロプロセッサの形態で実施される、デジタル受信機チャネル１２と受信機プロセッサ１３とナビゲーションプロセッサ１４とを有するフロントエンドのアナログ回路の形態で実施される。
【００１３】
本発明によれば、前記アナログ−デジタル変換と、前記デジタル受信機チャネル内のデジタル化された信号の取得及びトラッキングとは、以下の例のどちらのシナリオに記載されるようにも、実施されることができる。
【００１４】
例１
都市環境において動作する場合、当該ＧＰＳ受信機は、位置確定（position fix）を決定するのに必要な４つのＧＰＳ信号のうちの３つを取得するために、前記デジタル受信機チャネルにおけるリアルタイム１ビットサンプリング及び処理を使用する。４つ目のＧＰＳ信号を取得するために、ＡＤＣは、前記デジタル受信機チャネルにおけるリアルタイム２ビットサンプリング及び処理に切り替わる。改善された信号取得性能によって、４つ目のＧＰＳ信号の取得が可能になる。この後、前記４つ目の取得されたＧＰＳ信号からの擬似距離が、位置確定を決定するために測定される。
【００１５】
例２
１秒のＧＰＳ信号データのスナップショットが、２ビット量子化（−２、−１、１、２を表わす符号及び大きさのビット）においてサンプリングされ、記憶される。この後、前記スナップショットは、４つのＧＰＳ信号を取得するための前記デジタル受信機においてのみ、前記符号のビットの１ビット処理に反復的に従う。ひとたび前記４個のＧＰＳ信号が取得されると、前記スナップショットは、位置確定を決定するのに必要な前記４つのＧＰＳ擬似距離を測定するためのデジタル受信機チャネルにおける２ビット処理に従う。
【００１６】
本開示を読むことにより、他の変形は、当業者にとって明らかであると共に、ＧＰＳ受信機及びＧＰＳ受信機の構成要素を含むスペクトル拡散信号受信機の設計、製造及び使用において既に知られているの他のフィーチャを含んでも良く、該他のフィーチャは、本明細書に既に記載されているフィーチャの代わりに又は該フィーチャに加えて、使用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるＧＰＳ受信機を示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法と、前記方法のための受信機、コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びコンピュータプログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ受信機は、従来、ＧＰＳ受信されるＧＰＳ信号を固定された分解能でサンプリングする単一のアナログ‐デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を有する。通常、このようなＡＤＣは１ビット分解能を有するが、例えば、移動電話、パーソナルコンピュータ及び他の電気機器からの不意のナローバンドのジャミングは、屋内環境において特に良くあることであり、一部のＧＰＳ受信機は、改善されたジャミング耐性のために１．５又は２ビット分解能を有するＡＤＣを使用している。都市環境におけるＧＰＳ擬似距離（pseudorange）を測定しようとする場合、即ちＧＰＳ信号が、近隣の建造物によって反射され、ＧＰＳ受信機まで遠回りな経路をとる場合に遭遇し得るマルチパス歪みをマルチビットサンプリングによって緩和することができることも、文献において提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星から地球表面まで高度な信号減衰を経るので、１ビット分解能においてサンプリングされたＧＰＳ信号を取得する計算負荷でさえ重い。このような信号を１．５及び２ビット分解能において取得する計算負荷は、尚更高い。従って、ジャミング及びマルチパスに関する性能と計算的なコストとの間でのトレードオフが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法が、該方法のための受信機、コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びコンピュータプログラムと共に提供される。当該方法は、サンプルを第１ビットレベルで処理するステップと、並行して又は後続してのいずれかにおいて、サンプルを前記第１ビットレベルとは異なる第２ビットレベルで処理するステップとを有する。
【０００５】
前記信号ストリームは、前記第１ビットレベル又は前記第２ビットレベルの少なくとも一方よりも高いビットレベルにおいてサンプリングされることができ、サンプルは、該信号サンプルのビットを選択的に無視することによって、前記第１及び第２ビットレベルのいずれか一方において処理される。代替的には、前記信号ストリームは、前記サンプルが処理されるビットレベルに対応する第１又は第２ビットレベルのいずれかの可変ビットレベルにおいてサンプリングされることもできる。
【０００６】
前記サンプルは、それぞれのスペクトル拡散信号又は同一のスペクトル拡散信号のいずれかを取得するために、第１及び第２ビットレベルにおいて並行して処理されても良い。
【０００７】
スペクトル拡散信号を取得する困難性が生じる際、前記サンプルの前記第１ビットレベルにおける処理から、前記第２ビットレベルへの変更がされても良い。
【０００８】
前記信号ストリームがＧＰＳスペクトル拡散信号を含んでいる場合、前記サンプルを前記第１ビットレベルにおいて処理するステップは、ＧＰＳ信号を取得するのに使用されることができ、前記サンプルを前記第２ビットレベルにおいて処理するステップは、前記ＧＰＳ信号から擬似距離を測定するのに使用されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、以下で、本発明によるＧＰＳ受信機を示している添付の模式図を単に例として参照することによって説明される。
【００１０】
レプリカのＧＰＳ衛星擬似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コード信号が、連続的に生成され、ＧＰＳ衛星擬似ランダムノイズコード信号を取得するために受信されるＧＰＳ信号と相互に関連付けられるＧＰＳ受信機を提供することは、周知である。典型的には、前記レプリカのコードは、受信機と軌道衛星との間のドップラーシフトのために、受信されるＧＰＳ信号のコードとは異なるコード位相及び異なる周波数とを持ち易いため、二次元のコード周波数／位相スイープが採用され、このようなスイープによって最終的に、ローカルに生成される前記レプリカのＰＲＮコードと同じ周波数及びコード位相を有する到来するＰＲＮコードが得られる。検出された場合、前記ＰＲＮコードは取得され及びトラッキングされ、前記擬似距離の情報が検索されることができ、該擬似距離の情報から、前記受信機の位置が、従来型のナビゲーションアルゴリズムを使用して計算されることができる。
【００１１】
添付図面を参照すると、ＧＰＳ受信機が示されており、該ＧＰＳ受信機において、ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳ ＳＰＳ信号は、アンテナ１０によって受信され、帯域外ＲＦインタフェース、プリアンプリフィケーション、中間周波数（ＩＦ）への下方変換及びアナログ−デジタル変換を最小限にするためのパッシブバンドパスフィルタリングを含むプリプロセッサ１１内で前処理される。得られる、デジタル化されたＩＦ信号は変調されて残存しており、利用可能な衛星からの情報の全てを依然として含んでおり、１２個の並列受信機チャネル１２（全てのチャネルが示されているわけではない）の各々に供給される。３０秒のＧＰＳエフェメリスデータ（ephemeris data）メッセージを取得し、各衛星からの擬似距離を測定するために、前記利用可能な衛星の信号は、受信機プロセッサ１３と協動して、それぞれのデジタル受信機チャネルにおいて取得される及びトラッキングされる。取得及びトラッキングの方法は周知であり、例えば、Ｋａｐｌａｎの同書の第４章（ＧＰＳ衛星信号の特性）及び第５章（ＧＰＳ衛星信号の取得及びトラッキング）を参照されたい。
【００１２】
前記ＧＰＳ擬似距離、取得されたナビゲーション情報、及び伝送の到達時間を使用して、ナビゲーションプロセッサ１４は、従来のアルゴリズムを使用して前記受信機の位置を計算し、該位置は、ユーザに対してディスプレイ１５上に表示される。プリプロセッサ１１は、典型的には、汎用マイクロプロセッサ又はＧＰＳ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において具現化されているマイクロプロセッサの形態で実施される、デジタル受信機チャネル１２と受信機プロセッサ１３とナビゲーションプロセッサ１４とを有するフロントエンドのアナログ回路の形態で実施される。
【００１３】
本発明によれば、前記アナログ−デジタル変換と、前記デジタル受信機チャネル内のデジタル化された信号の取得及びトラッキングとは、以下の例のどちらのシナリオに記載されるようにも、実施されることができる。
【００１４】
例１
都市環境において動作する場合、当該ＧＰＳ受信機は、位置確定（position fix）を決定するのに必要な４つのＧＰＳ信号のうちの３つを取得するために、前記デジタル受信機チャネルにおけるリアルタイム１ビットサンプリング及び処理を使用する。４つ目のＧＰＳ信号を取得するために、ＡＤＣは、前記デジタル受信機チャネルにおけるリアルタイム２ビットサンプリング及び処理に切り替わる。改善された信号取得性能によって、４つ目のＧＰＳ信号の取得が可能になる。この後、前記４つ目の取得されたＧＰＳ信号からの擬似距離が、位置確定を決定するために測定される。
【００１５】
例２
１秒のＧＰＳ信号データのスナップショットが、２ビット量子化（−２、−１、１、２を表わす符号及び大きさのビット）においてサンプリングされ、記憶される。この後、前記スナップショットは、４つのＧＰＳ信号を取得するための前記デジタル受信機においてのみ、前記符号のビットの１ビット処理に反復的に従う。ひとたび前記４個のＧＰＳ信号が取得されると、前記スナップショットは、位置確定を決定するのに必要な前記４つのＧＰＳ擬似距離を測定するためのデジタル受信機チャネルにおける２ビット処理に従う。
【００１６】
本開示を読むことにより、他の変形は、当業者にとって明らかであると共に、ＧＰＳ受信機及びＧＰＳ受信機の構成要素を含むスペクトル拡散信号受信機の設計、製造及び使用において既に知られているの他のフィーチャを含んでも良く、該他のフィーチャは、本明細書に既に記載されているフィーチャの代わりに又は該フィーチャに加えて、使用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるＧＰＳ受信機を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法であって、サンプルを第１ビットレベルで処理するステップと、並行して又は後続してのいずれかにおいて、サンプルを前記第１ビットレベルとは異なる第２ビットレベルで処理するステップとを有する方法。
【請求項２】
スペクトル拡散信号を取得する困難性が生じる際、前記サンプルの前記第１ビットレベルにおける処理が、前記第２ビットレベルに変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号ストリームはＧＰＳスペクトル拡散信号を含んでおり、前記サンプルを前記第１ビットレベルで処理するステップはＧＰＳ信号を取得するのに使用され、前記サンプルを前記第２ビットレベルで処理するステップは、前記ＧＰＳ信号から擬似距離を測定するのに使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記信号ストリームは、前記第１ビットレベル又は前記第２ビットレベルの少なくとも一方よりも高いビットレベルにおいてサンプリングされ、前記サンプルは、信号の前記サンプルのビットを選択的に無視することにより、前記第１ビットレベル又は前記第２ビットレベルのいずれか一方において処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記信号ストリームは、前記サンプルが処理されるビットレベルに対応する第１又は第２ビットレベルのいずれかの可変ビットレベルにおいてサンプリングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプルは、それぞれのスペクトル拡散信号を取得するために第１又は第２ビットレベルにおいて並行して処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記サンプルは、同一のスペクトル拡散信号を取得するために第１又は第２ビットレベルにおいて並行して処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含む信号を受信し及びサンプリングし、該スペクトル拡散信号を請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法によって処理するように構成された受信機。
【請求項９】
外部受信機から、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号を受信し、該スペクトル拡散信号を請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法によって処理するように構成されたコンピュータ。
【請求項１０】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の方法を実施する命令を含むコンピュータプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１１】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法を実施する命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１】
少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号ストリームを処理する方法であって、サンプルを第１ビットレベルで処理するステップと、並行して又は後続してのいずれかにおいて、サンプルを前記第１ビットレベルとは異なる第２ビットレベルで処理するステップとを有する方法。
【請求項２】
スペクトル拡散信号を取得する困難性が生じる際、前記サンプルの前記第１ビットレベルにおける処理が、前記第２ビットレベルに変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号ストリームはＧＰＳスペクトル拡散信号を含んでおり、前記サンプルを前記第１ビットレベルで処理するステップはＧＰＳ信号を取得するのに使用され、前記サンプルを前記第２ビットレベルで処理するステップは、前記ＧＰＳ信号から擬似距離を測定するのに使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記信号ストリームは、前記第１ビットレベル又は前記第２ビットレベルの少なくとも一方よりも高いビットレベルにおいてサンプリングされ、前記サンプルは、信号の前記サンプルのビットを選択的に無視することにより、前記第１ビットレベル又は前記第２ビットレベルのいずれか一方において処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記信号ストリームは、前記サンプルが処理されるビットレベルに対応する第１又は第２ビットレベルのいずれかの可変ビットレベルにおいてサンプリングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプルは、それぞれのスペクトル拡散信号を取得するために第１又は第２ビットレベルにおいて並行して処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記サンプルは、同一のスペクトル拡散信号を取得するために第１又は第２ビットレベルにおいて並行して処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含む信号を受信し及びサンプリングし、該スペクトル拡散信号を請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法によって処理するように構成された受信機。
【請求項９】
外部受信機から、少なくとも１つのスペクトル拡散信号を含むサンプリングされた信号を受信し、該スペクトル拡散信号を請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法によって処理するように構成されたコンピュータ。
【請求項１０】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の方法を実施する命令を含むコンピュータプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１１】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法を実施する命令を含むコンピュータプログラム。
【公表番号】特表２００７−５０１５５８（Ｐ２００７−５０１５５８Ａ）
【公表日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２２４４０（Ｐ２００６−５２２４４０）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００４／００２５７６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１５２５５
【国際公開日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００４／００２５７６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１５２５５
【国際公開日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]