マルチパス信号判定方法、プログラム及びマルチパス信号判定装置
【課題】演算量を増加させたり、回路規模を増大させることなく、マルチパス信号の判定を適切に行うこと。
【解決手段】受信信号に対する相関演算結果をもとに、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮ（０＜Ｎ＜１）チップだけ進んだ位相での相関値との比率である「ＰＥ値」と、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をＩＱ座標平面においてプロットした場合の、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値それぞれの位置に向う位置ベクトルの成す角度である「ベクトル角」とを算出する。そして、ＰＥ値が判定範囲Ｂ，Ｃ内か外か、及び、ベクトル角が判定範囲Ａ内か外かの判定結果に応じて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定する。
【解決手段】受信信号に対する相関演算結果をもとに、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮ（０＜Ｎ＜１）チップだけ進んだ位相での相関値との比率である「ＰＥ値」と、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をＩＱ座標平面においてプロットした場合の、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値それぞれの位置に向う位置ベクトルの成す角度である「ベクトル角」とを算出する。そして、ＰＥ値が判定範囲Ｂ，Ｃ内か外か、及び、ベクトル角が判定範囲Ａ内か外かの判定結果に応じて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号がマルチパス信号であるかを判定するマルチパス信号判定方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとして、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測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
測位用信号を用いた測位に誤差が発生する主要な要因の１つとして、マルチパスがある。マルチパスが生じている環境のことはマルチパス環境と呼ばれる。マルチパス環境とは、測位用信号の発信源（ＧＰＳであればＧＰＳ衛星）からの直接波に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波が重畳してマルチパス信号として受信される環境のことであり、間接波がエラー信号となって符号の復号が困難となる現象である。
【０００４】
このマルチパスの影響を低減させるための技術として、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、受信信号と、１チップ毎に位相が異なるＣ／Ａコードの複数のレプリカコードそれぞれとの相関演算を行い、相関値がピークになると予想される位相範囲を求め、その位相範囲について、更に、受信信号と、０．１チップ毎に位相の異なる複数のレプリカコードとの相関演算を行って、コード位相を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３１２１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することは難しい。そのために、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定せず、仮にマルチパス信号であったとしても、測位演算に与える影響を低減させる、いわば防御策的な方法を採るのが一般的である。例えば特許文献１の技術は、受信信号がマルチパス信号である場合であっても適切なコード位相を検出可能とするための技術である。このような防御策的な方法を採用しているために、演算量を増加させたり、回路規模を増大させる、といった種々の代償を払っているのが現状である。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【０００７】
また、第９の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部とを備えたマルチパス信号判定装置である。
【０００８】
発明の実施の形態で詳述するように、進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度は、受信信号がマルチパス信号で無い（直接波信号）ならば一定値（理論上はゼロ）となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。また、第３相間値に対する第１相関値と第３相間値に対する第２相関値との比率は、受信信号が直接波信号ならば拡散符号に応じた一定値となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。このことから、「２つの位置ベクトルの成す角度」及び「２つの相関値の比率」の変動を判定することで、受信信号がマルチパス信号であるかを判定することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、前記比率が所定の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記所定の比率変動幅を超えている場合に前記受信信号がマルチパス信号であると判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００１０】
この第２の発明によれば、２つの位置ベクトルの成す角度が所定の角度変動幅を超えており、且つ、２つの相関値の比率が所定の比率変動幅を超えている場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定される。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、前記所定の角度変動幅及び前記所定の比率変動幅の一方又は両方を、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含むマルチパス信号判定方法である。
【００１２】
この第３の発明によれば、測位用信号は測位衛星からの信号であるとともに測位用衛星ごとに拡散符号が異なり、所定の角度変動幅及び所定の比率変動幅の一方又は両方が、測位用衛星に応じて変更される。拡散符号が異なると、受信信号がマルチパス信号でない場合の２つの位置ベクトルの成す角度や２つの相関値の比率が異なることがある。このため、測位用衛星に応じて角度変動幅や比率変動幅を変更することで、より精度の高いマルチパス信号の判定が可能となる。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、前記比率が第１の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、前記比率が前記第１の比率変動幅より大きい閾値条件である第２の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、１）前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記第１の比率変動幅を超えている場合、或いは、２）前記比率が前記第２の比率変動幅を超えている場合に、前記受信信号がマルチパス信号であると判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００１４】
この第４の発明によれば、１）２つの位置ベクトルの成す角度が所定の角度変動幅を超えており、且つ、２つの相関値の比率が第１の比率変動幅を超えている場合、或いは、２）２つの相関値の比率が、第１の比率変動幅より大きい閾値条件である第２の比率変動幅を超えている場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定される。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、前記所定の角度変動幅、前記第１の比率変動幅及び前記第２の比率変動幅のうちの少なくとも１つを、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含むマルチパス信号判定方法である。
【００１６】
この第５の発明によれば、測位用信号は測位用衛星からの信号であるとともに測位衛星ごとに拡散符号が異なり、所定の角度変動幅、第１の比率変動幅及び第２の比率変動幅のうちの少なくとも１つが、測位用衛星に応じて変更される。拡散符号が異なると、受信信号がマルチパス信号でない場合の２つの位置ベクトルの成す角度や２つの相関値の比率が異なることがある。このため、測位用衛星に応じて角度変動幅や第１の比率変動幅、第２の比率変動幅を変更することで、より精度の高いマルチパス信号の判定が可能となる。
【００１７】
第６の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００１８】
また、第１０の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部とを備えたマルチパス信号判定装置である。
【００１９】
発明の実施の形態で詳述するように、進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度は、受信信号がマルチパス信号で無い（直接波信号）ならば一定値（理論上はゼロ）となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。このことから、「２つの位置ベクトルが成す角度」の変動を判定することで、受信信号がマルチパス信号であるかを判定することができる。
【００２０】
第７の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００２１】
第１１の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部とを備えたマルチパス信号判定装置である。
【００２２】
発明の実施の形態で詳述するように、第３相間値に対する第１相関値と第３相間値に対する第２相関値との比率は、受信信号が直接波信号ならば拡散符号に応じた一定値となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。このことから、「２つの相関値の比率」の変動を判定することで、受信信号がマルチパス信号であるかを判定することができる。
【００２３】
第８の発明は、第１〜第７の何れかの発明のマルチパス信号判定方法を、測位装置に内蔵されたプロセッサに実行させるためのプログラムである。
【００２４】
この第８の発明によれば、このプログラムをプロセッサに読み取らせて実行させることで、第１〜第７の何れかの発明と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下では、ＧＰＳ測位機能を有する携帯電話機に本発明を適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００２６】
［原理］
（Ａ）マルチパス信号の判定
先ず、受信信号がマルチパス信号であるかの判定方法について説明する。ＧＰＳ受信機では、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送出される測位用信号であるＧＰＳ衛星信号の捕捉を、Ｃ／Ａコードと呼ばれる拡散符号を用いて行う。具体的には、ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号であるＣ／Ａコードで拡散変調されている。このＧＰＳ衛星信号の受信信号と、捕捉対象としているＧＰＳ衛星（捕捉対象衛星）のＧＰＳ衛星信号（捕捉対象衛星信号）のＣ／Ａコードを模擬したレプリカコードとの相関演算を行う。このとき、レプリカコードの周波数及び位相をずらしながら相関演算を行う。相関演算により得られる相関値は、レプリカコードの周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、レプリカコードの位相と受信信号の位相とが一致した場合に最大となる。相関値が最大となる位相及び周波数を検出することで、ＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコードの位相及び搬送波周波数（ドップラ周波数）が得られ、ＧＰＳ衛星信号が捕捉される。また、Ｃ／ＡコードはＧＰＳ衛星毎に異なるコードが予め規定されており、これにより、受信信号から所望のＧＰＳ衛星信号を分離・捕捉することが可能となっている。また、最大となった相関値が一定値に満たない場合には、ピークとは判定されず、捕捉対象衛星信号ではないと判定される。この場合には、捕捉対象衛星信号を変えて、再度、相関演算を行う。
【００２７】
ところで、ＧＰＳ衛星は常にその位置が変化しており、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離（擬似距離）もそれに応じて変化している。このため、ＧＰＳ受信機では、擬似距離の変化に対応するために、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追跡（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）する処理を行う。
【００２８】
図１は、相関値が最大（ピーク）となる位相（ピーク位相）の検出を説明する図である。同図では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、Ｃ／Ａコードの自己相関値の一例を示している。同図に示すように、Ｃ／Ａコードの自己相関値は、ピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。つまり、ピーク位相から同じ量だけ位相が遅れた位相での相関値と、進んだ位相での相関値とは等しくなる。
【００２９】
このことから、現在追跡しているコード位相（Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相）に対して、一定量（例えば、１／３チップ）だけ進んだ位相（Ｅａｒｌｙ位相）と、遅れた位相（Ｌａｔａ位相）それぞれでの相関値を算出する。そして、Ｌａｔｅ位相の相関値（Ｌａｔｅ相関値）Ｐｌと、Ｅａｒｌｙ位相の相関値（Ｅａｒｌｙ相関値）Ｐｅとが等しくなるように、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を制御する。具体的には、同図（ａ）に示すように、Ｅａｒｌｙ相関値ＰｅとＬａｔｅ相関値Ｐｌとが一致する場合には、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相Ｐｐがピーク位相に一致しているとみなす。また、同図（ｂ）に示すように、Ｅａｒｌｙ相関値ＰｅがＬａｔｅ相関値Ｐｌより大きい場合には、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相より遅れているため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を進ませる。また、同図（ｃ）に示すように、Ｅａｒｌｙ相関値ＰｅがＬａｔｅ相関値Ｐｌより小さい場合には、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相より進んでいるため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を遅らせる。
【００３０】
ところで、マルチパス環境では、ＧＰＳ受信機で受信される信号（受信信号）は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号（直接波信号）に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号（マルチパス信号）となる。
【００３１】
図２は、マルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、この直接波信号と間接波信号とを合成（重畳）したマルチパス信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。同図に示すように、間接波信号に対する相関値は、直接波信号に対する相関値と同様に略三角形の形状をなしているが、間接波信号の相関値のピーク値（相関ピーク値）の大きさは、直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を透過すること等によって信号強度が弱められていることによるものである。また、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を回折すること等によってＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの伝播経路が長くなったことによるものである。そして、マルチパス信号に対する相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和となるため、三角形状が歪んでピーク値を中心とした左右対称とはならない。このため、図３に示すように、マルチパス信号におけるＰｕｎｃｔｕａｌ位相はピーク位相に一致しない。このピーク位相とＰｕｎｃｔｕａｌ位相との位相差を、以下、「誤差ＥＲＲ」という。なお、間接波信号は直接波信号に対して遅れ位相であり、間接波信号の相関ピーク値は直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。このため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相はピーク位相に対して遅れ位相となる。
【００３２】
本実施形態では、２つのパラメータ「ＰＥ値」及び「ベクトル角」を定義し、これをもとに、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するとともに、コード位相の誤差ＥＲＲを算出して信号捕捉・追尾によって得られたコード位相の補正を行う。
【００３３】
図４は、ＰＥ値の定義を説明する図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。同図において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値（Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値）Ｐｐ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相での相関値Ｐｎ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮチップだけ進んだコード位相での相関値Ｐａから、式（１）でＰＥ値を定義する。但し、０＜Ｎ＜１、であり、同図では、Ｎ＝２／３、の場合を示している。すなわち、ＰＥ値は、相関値Ｐｎに対するＰｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、相関値Ｐｎに対する相関値Ｐａとの比率を表す。相関値Ｐｎは、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上離れた位相の相関値であるため、ノイズフロアに対する相関値といえる。
ＰＥ＝（Ｐｐ−Ｐｎ）／（Ｐａ−Ｐｎ） ・・（１）
【００３４】
そして、このＰＥ値と誤差ＥＲＲとの間には次のような関係がある。図５は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、受信信号のＰＥ値と誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。同図では、横軸を共通の時間軸として、実線がＰＥ値の時間変化を示し、破線が誤差ＥＲＲの時間変化を示している。
【００３５】
同図によれば、マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＧＰＳ受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、誤差ＥＲＲはほぼゼロであり、ＰＥ値は一定値である。これは、直接波信号の相関値のカーブの形状が時間経過によって変化しないためである。但し、ＰＲＮコードに応じてこの三角形の傾斜の程度が異なるため、ＰＥ値は、ＧＰＳ衛星に応じて異なることとなる。
【００３６】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、誤差ＥＲＲ及びＰＥ値は、ともに時間経過に伴って変動する。これは、ＧＰＳ衛星やＧＰＳ受信機が移動することによりＧＰＳ衛星信号とＧＰＳ受信機との相対位置関係が変化することで間接波信号が変動し、マルチパス信号のカーブの相関値の形状が変化するためである。つまり、図４における受信信号の相関値Ｐｐ，Ｐａが変化するからである。このＰＥ値の変動はｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度関係や搬送周波数の差によって決まる。また、ＰＥ値と誤差ＥＲＲとは、ほぼ同様な時間変動をする。つまり、誤差ＥＲＲが増加するとＰＥ値も増加し、逆に、誤差ＥＲＲが減少するとＰＥ値も減少する。
【００３７】
ベクトル角は、次のように定義される。図６は、直接波信号の相関結果を示す図である。同図（ａ）は、直接波信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における各コード位相の相関値Ｐを、横軸を相関値のＱ成分、縦軸を相関値のＩ成分とするＩＱ座標平面にプロットした図である。なお、相関値Ｐ＝√（Ｉ２＋Ｑ２）、である。同図（ｂ）によれば、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏを通る略直線状に分布する。すなわち、コード位相ＣＰ０，ＣＰ４の相関値Ｐ０，Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面では原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ３の相関値Ｐ１〜Ｐ３は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、相関値Ｐが最大となるコード位相（ピーク位相）ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。つまり、コード位相の負方向から正方向にかけて、ピーク位相ＣＰ２から１チップ以上進んだ位相ＣＰ０から１チップ以上遅れた位相ＣＰ４までの相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に到達した後、再度、原点Ｏに戻るような略直線状の軌跡を描く。なお、この相関値Ｐが描く略直線状の軌跡は、同図ではＱ軸に対して約４５度の角度を成すこととしているが、直接波信号の搬送波の位相やＩＱ座標系のとり方等に応じて異なるものとなる。
【００３８】
図７は、図２，図３に示した直接波信号に間接波信号を合成したマルチパス信号の相関結果である。図７（ａ）は、マルチパス信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。同図（ｂ）によれば、マルチパス信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において閉曲線の軌跡を描くように分布する。すなわち、コード位相ＣＰ０は、相関値Ｐ０のＩ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面の原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ４の相関値Ｐ１〜Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、ピーク位相ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。つまり、マルチマス信号の相関値Ｐは、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に達した後、再度、原点Ｏに戻るような閉曲線の軌跡を描く。
【００３９】
また、マルチパス信号の相関値Ｐのうち、Ｅａｒｌｙ，Ｌａｔｅ相関値ＰのそれぞれをＩＱ座標平面にプロットすると、図８に示すようになる。同図（ａ）は、マルチパス信号に対する相関値を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。同図（ｂ）において、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値Ｐｅの位置に向う位置ベクトルを「Ｅａｒｌｙ相関ベクトル」とし、Ｌａｔｅ相関値Ｐｌの位置に向う位置ベクトルを「Ｌａｔｅ相関ベクトル」とする。そして、このＥａｒｌｙ相関ベクトルとＬａｔｅ相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」と定義する。なお、相関値Ｐｌ，Ｐｅは等しいため、ＩＱ座標平面におけるＥａｒｌｙ相関ベクトル及びＬａｔｅ相関ベクトルの大きさは等しい。
【００４０】
そして、このベクトル角と誤差ＥＲＲとの間には次のような関係がある。図９は、マルチパスの影響が“有り”の状態から“無し”の状態に変化させた場合の、ベクトル角と誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。同図では、横軸を共通の時刻として、実線がベクトル角の時間変化を示し、破線が誤差ＥＲＲの時間変化を示している。
【００４１】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、受信信号は直接波信号のみとなる。この場合、誤差ＥＲＲはゼロであり、ベクトル角は一定値（理論上ではゼロ）となる。これは、図６に示したように、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、略直線状の軌跡を描くように分布するためである。なお、理論上では、直接波信号に対するＥａｒｌｙ相関値とＬａｔｅ相関値とは等しいためにベクトル角はゼロであるが、実際には、所定の位相幅で位相をずらしながら相関演算を行うことから、ハードウェアの性能に応じて決まる一定値となる。
【００４２】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号はマルチパス信号となり、誤差ＥＲＲ及びベクトル角は、ともに時間経過に従って変動する。このベクトル角の変化は、ｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度の関係や、搬送波周波数の差によって決まる。また、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ベクトル角と誤差ＥＲＲとの間には、誤差ＥＲＲが大きくなるほど、ベクトル角は、マルチパスの影響が“無し”の状態（ゼロに近い一定値）に近づき、逆に、誤差ＥＲＲが小さくなるほど、ベクトル角は大きくなるように変化する。
【００４３】
このようなＰＥ値及びベクトル角それぞれと誤差ＥＲＲとの関係から、受信信号がマルチパス信号であるかを判定する。また、誤差ＥＲＲの大きさが充分大きい場合には、マルチパス信号であると判定する。
【００４４】
具体的には、図１０に示すように、ＰＥ値及びベクトル角に対して判定範囲を定める。
同図は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、誤差ＥＲＲ、ＰＥ値及びベクトル角それぞれの時間変化を示す図であり、横軸を共通の時間軸として、破線が誤差ＥＲＲの時間変化を示し、実線がＰＥ値の時間変化を示し、一点鎖線がベクトル角の時間変化を示している。
【００４５】
同図に示すように、ＰＥ値に対する判定範囲Ｂ，Ｃを定める。この判定範囲Ｂ，Ｃは中心値が共通な範囲であり、この中心値は、受信信号が直接波信号のみでなる場合のＰＥ値（すなわち、直接波信号に含まれるＣ／Ａコードに応じた所定値）に等しい。また、判定範囲Ｃの幅は、判定範囲Ｂの幅より大きく定められている。ところで、直接波信号に対するＰＥ値は、当該直接波信号に含まれるＧＰＳ衛星信号のＣ／Ａコードに応じて異なる。このため、判定範囲Ｂ，Ｃの中心値は、捕捉対象のＧＰＳ衛星に応じて異なる値となる。また、ベクトル角に対する判定範囲Ａを定める。この判定範囲Ａの中心値は、受信信号が直接波信号でなる場合のベクトル角の値に等しい。
【００４６】
そして、「条件Ａ：ＰＥ値が判定範囲Ｂ外であり、且つ、ベクトル角が判定範囲Ａ外である」或いは「条件Ｂ：ＰＥ値が判定範囲Ｃ外である」の少なくとも一方の条件を満たすならば、受信信号はマルチパス信号であると判断し、何れも満たさないならば、マルチパス信号でないと判断する。これは、次の理由による。
【００４７】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＰＥ値は、捕捉対象衛星に応じた一定値となり、また、ベクトル角は一定値（理論上は、ゼロ）となる。つまり、「条件Ａ」及び「条件Ｂ」がともに満たされず、マルチパス信号でないと判定される。一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ＰＥ値は誤差ＥＲＲに略一致した変化をし、また、ベクトル角の絶対値は、誤差ＥＲＲの絶対値が大きくなるに従って小さくなるとともに、誤差ＥＲＲの絶対値が小さくなるに従って大きくなるように変化する。つまり、誤差ＥＲＲとベクトル角との関係から、マルチパス信号であっても「条件Ａ」が満たされない場合がある。例えば同図において、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５のそれぞれの付近の期間は、「条件Ａ」が満たされないが、誤差ＥＲＲの絶対値が大きい期間である。このため、「条件Ｂ」によって、ベクトル角の値に関わらず、ＰＥ値がある程度大きい場合にはマルチパス信号であると判定するようにしている。
【００４８】
（Ｂ）誤差ＥＲＲの補正
次いで、受信信号がマルチパス信号と判定された場合のコード位相の補正について説明する。図５に示したように、ＰＥ値及び誤差ＥＲＲのそれぞれの時間経過に対する変化（増減方向）は略一致する。このため、誤差ＥＲＲは、次式（２）に従って算出することができる。
ＥＲＲ＝（ＰＥ−Ｏｆｆｓｅｔ）／ｋ ・・（２）
上述のように、直接波信号に対するＰＥ値はＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードに応じて異なる。式（２）における「Ｏｆｆｓｅｔ」は、このＰＲＮコード毎に異なるＰＥ値を調整するためのオフセット値である。また、「ｋ」は、スケール変換のための係数である。そして、図３に示したように、信号追跡によって得られたコード位相であるＰｕｎｃｔｕａｌ位相を誤差ＥＲＲだけ進ませることで、実際のピーク位相を得ることができる。
【００４９】
［構成］
図１１は、ＧＰＳ受信機である携帯電話機１の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、携帯電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、操作部５２と、表示部５３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５５と、携帯用無線通信回路部６０と、携帯用アンテナ７０とを備えて構成される。
【００５０】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から送信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナである。なお、ＧＰＳ衛星信号は、ＰＲＮコードであるＣ／Ａコードによってスペクトラム変調された信号であり、１．５７５４２［ＧＨｚ］を搬送波周波数とするＬ１帯の搬送波に重畳されている。
【００５１】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した航法メッセージ等に基づく測位演算を行って現在位置を算出する。このＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ受信回路部３０と、ベースバンド処理回路部４０とを有する。
【００５２】
ＲＦ受信回路部３０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ３１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）３２と、局部発振信号生成部３３と、乗算部３４と、増幅部３５と、Ａ／Ｄ変換部３６とを有し、いわゆるスーパーヘテロダイン方式によって信号受信を行う。
【００５３】
ＳＡＷフィルタ３１は、バンドパスフィルタであり、ＧＰＳアンテナ１０から入力されるＲＦ信号に対して所定帯域の信号を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断して出力する。ＬＮＡ３２は、低雑音アンプであり、ＳＡＷフィルタ３１から入力される信号を増幅して出力する。局部発振信号生成部３３は、ＬＯ（Local Oscillator）等の発振器で構成され、局部発振信号を生成する。乗算部３４は、複数の信号を合成する乗算器を有して構成され、ＬＮＡ３２から入力されるＲＦ信号に局部発振信号生成部３３で生成された局部発振信号を乗算（合成）して中間周波数の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバージョンする。なお、図示されていないが、乗算部３４では、位相を互いに９０度ずらした局部発振信号それぞれをＲＦ信号と乗算することによって、受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンするとともに、同相成分（Ｉ信号）と直交成分（Ｑ信号）とに分離する。増幅部３５は、乗算部３４から入力されたＩＦ信号（Ｉ信号及びＱ信号）を所定の増幅率で増幅する。Ａ／Ｄ変換部３６は、増幅部３５から入力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。従って、ＲＦ受信回路部３０からは、ＩＦ信号のＩ信号とＱ信号とが出力される。
【００５４】
ベースバンド処理回路部４０は、ＲＦ受信回路部３０から入力されるＩＦ信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、データを復号して取り出した航法メッセージや時刻情報等に基づいて擬似距離の算出演算や測位演算等を行う。図１２に、ベースバンド処理回路部４０の回路構成を示す。同図に示すように、ベースバンド処理回路部４０は、メモリ４１と、レプリカコード生成部４２と、相関演算部４３と、ＣＰＵ４４と、ＲＯＭ４５と、ＲＡＭ４６とを有する。
【００５５】
メモリ４１は、ＲＦ受信回路部３０から入力されたＩＦ信号のＩ信号及びＱ信号それぞれを、所定時間間隔でサンプリングして格納する。レプリカコード生成部４２は、ＣＰＵ４４からの制御信号に従って、捕捉対象のＧＰＳ衛星のＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードを模擬したレプリカコード（レプリカ信号）を生成・出力する。相関演算部４３は、メモリ４１に格納されているＩＦ信号のＩ信号及びＱ信号それぞれのサンプリングデータと、レプリカコード生成部４２から入力されたレプリカコードとの相関演算を、レプリカコードの位相をずらしながら行う。
【００５６】
ＣＰＵ４４は、ベースバンド処理回路部４０の各部を統括的に制御するとともに、ベースバンド処理を含む各種演算処理を行う。ベースバンド処理では、ＣＰＵ４４は、レプリカコード生成部４２に、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に該当するＣ／Ａコードのレプリカコードを生成させる。そして、相関演算部４３による相関演算結果（相関値）をもとに、ＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコード及びコード位相を検出してＧＰＳ衛星信号を捕捉・追跡する。ＧＰＳ衛星信号の追跡は、図１を参照して説明したように、現在追跡している位相（Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相）の相関値を、Ｌａｔｅ相関値及びＥａｒｌｙ相関値とが一致するように可変することで行う。捕捉に成功したＧＰＳ衛星についてのデータ（衛星番号等）は、捕捉衛星データ４６１に格納される。
【００５７】
また、受信信号に対する相関結果にもとづいて、測位演算用のメジャメント情報を決定する。メジャメント情報とは、ＣＰＵ４４が測位演算において使用する受信信号に関する情報であり、受信信号の受信周波数やコード位相の情報が含まれる。このメジャメント情報は、メジャメント情報４６２に格納される。
【００５８】
次いで、ＣＰＵ４４は、捕捉したＧＰＳ衛星からの受信信号がマルチパス信号であるかを判定するマルチパス判定処理を行う。マルチパス判定処理では、先ず、ＰＥ値を算出する。すなわち、図４を参照して説明したように、追跡しているコード位相（Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相）の相関値Ｐｐと、このＰｕｎｃｔｕａｌ位相から２／３チップ進んだ位相の相関値Ｐａと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相の相関値Ｐｎを求め、式（１）に従ってＰＥ値を算出する。
【００５９】
また、ＣＰＵ４４は、ベクトル角を算出する。すなわち、図８を参照して説明したように、ＩＱ座標平面において、Ｌａｔｅ相関値及びＥａｒｌｙ相関値をプロットし、原点ＯからＬａｔｅ相関値の位置に向うＬａｔｅ相関ベクトルと、Ｅａｒｌｙ相関値の位置に向うＥａｒｌｙ相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」とする。
【００６０】
次いで、算出したＰＥ値及びベクトル角値それぞれを、予め定められた判定範囲Ａ〜Ｃと比較して、フラグＦ１〜Ｆ３を設定する。すなわち、ＰＥ値を判定範囲Ｂ，Ｃそれぞれと比較して、判定範囲Ｂ外ならばフラグＦ２を「１」に設定し、判定範囲Ｃ外ならばフラグＦ３を「１」に設定する。また、ベクトル角を判定範囲Ａと比較し、判定範囲Ａ外ならばフラグＦ１を「１」に設定する。なお、フラグＦ１〜Ｆ３は、初期値として「０」が設定されている。フラグＦ１〜Ｆ３の設定値は、フラグデータ４６３に格納される。
【００６１】
判定範囲Ａ〜Ｃは、フラグ判定範囲テーブル４５２で定義されている。図１３に、フラグ判定範囲テーブル４５２のデータ構成の一例を示す。フラグ判定範囲テーブル４５２は、ＧＰＳ衛星それぞれについて、判定範囲Ａ〜Ｃそれぞれの中心値と、この中心値を基準とした正方向及び負方向それぞれへの幅とを対応付けて格納している。
【００６２】
そして、ＣＰＵ４４は、フラグＦ１〜Ｆ３の設定値の組合せをもとに、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定する。すなわち、「条件Ａ：フラグＦ１，Ｆ２がともに「１」」或いは「条件Ｂ：フラグＦ３が「１」」の少なくとも一方を満たすならば、マルチパス信号であると判定し、そうでないならば、マルチパス信号でないと判定する。
【００６３】
このマルチパス判定処理によって受信信号がマルチパス信号であると判定したならば、続いて、誤差補正処理を行う。誤差補正処理では、マルチパス判定処理において算出したＰＥ値をもとに、式（２）に従ってコード位相の誤差ＥＲＲを算出する。このとき、ＰＥオフセットテーブル４５３を参照して、捕捉対象衛星に応じたＰＥオフセットＯｆｆｓｅｔを用いて誤差ＥＲＲを算出する。
【００６４】
ＰＥオフセットテーブルは、ＧＰＳ衛星それぞれのＰＥオフセットＯｆｆｓｅｔを定義したデータテーブルである。図１４に、ＰＥオフセットテーブル４５３のデータ構成の一例を示す。ＰＥオフセットテーブル４５３は、ＧＰＳ衛星毎に、ＰＥオフセットを対応付けて格納している。
【００６５】
誤差ＥＲＲを算出すると、ＣＰＵ４４は、算出した誤差ＥＲＲだけコード位相を進ませて、捕捉したＧＰＳ衛星についてのメジャメント情報を補正する。そして、補正後のメジャメント情報をもとに、捕捉したＧＰＳ衛星信号のデータを復号して航法メッセージを取り出し、擬似距離を算出して携帯電話機１の現在位置を測位する測位演算を行う。算出された測位位置は、測位結果データ４６４に格納される。
【００６６】
ＲＯＭ４５は、ＣＰＵ４４がベースバンド処理回路部４０及びＲＦ受信回路部３０の各部を制御するためのシステムプログラムや、ベースバンド処理を含む各種処理を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。図１５に、ＲＯＭ４５の構成を示す。同図によれば、ＲＯＭ４５には、プログラムとしてベースバンド処理を実現するためのベースバンドプログラム４５１が記憶されるとともに、データとして、フラグ判定範囲テーブル４５２と、ＰＥオフセットテーブル４５３とが記憶される。
【００６７】
ＲＡＭ４６は、ＣＰＵ４４の作業領域として用いられ、ＲＯＭ４５から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ４４が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。図１６に、ＲＡＭ４６の構成を示す。同図によれば、ＲＡＭ４６には、捕捉衛星データ４６１と、メジャメント情報４６２と、フラグデータ４６３と、測位結果データ４６４とが記憶される。
【００６８】
図１１に戻り、ホストＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５４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電話機１の各部を統括的に制御する。具体的には、主に、電話機としての通話機能を実現するとともに、ベースバンド処理回路部４０から入力された携帯電話機１の現在位置を地図上にプロットしたナビゲーション画面を表示部５３に表示させるといったナビゲーション機能を含む各種機能を実現するための処理を行う。
【００６９】
操作部５２は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、利用者による操作に応じた操作信号をホストＣＰＵ５１に出力する。この操作部５２の操作により、測位の開始／終了指示等の各種指示が入力される。表示部５３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ホストＣＰＵ５１から入力される表示信号に基づく表示画面（例えば、ナビゲーション画面や時刻情報等）を表示する。
【００７０】
ＲＯＭ５４は、ホストＣＰＵ５１が携帯電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。ＲＡＭ５５は、ホストＣＰＵ５１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ５４から読み出されたプログラムやデータ、操作部５２から入力されたデータ、ホストＣＰＵ５１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００７１】
携帯用無線通信回路部６０は、ＲＦ変換回路やベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話用の通信回路部であり、ホストＣＰＵ５１の制御に従って無線信号の送受信を行う。携帯用アンテナ７０は、携帯電話機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。
【００７２】
［処理の流れ］
図１７は、ＣＰＵ４４が実行するベースバンド処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図によれば、ＣＰＵ４４は、先ず。アルマナック等のＧＰＳ衛星の軌道情報に基づいて捕捉対象衛星を選定する（ステップＡ１）。そして、選択した各捕捉対象衛星を対象としたループＡの処理を行う。
【００７３】
ループＡでは、レプリカコード生成部４２に対して、対象の捕捉対象衛星に応じたＣ／Ａコードのレプリカコードを生成させ、相関演算部４３から入力される捕捉対象衛星からの受信信号に対する相関演算結果をもとに、測位演算用のメジャメント情報を算出する（ステップＡ３）。すなわち、相関値がピーク相関値をとる受信周波数及び位相を特定して、当該捕捉対象衛星のメジャメント情報とする。全ての捕捉対象衛星を対象としたループＡの処理を終了すると、これらの捕捉対象衛星のうち、捕捉された各ＧＰＳ衛星（捕捉衛星）を対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、対象の捕捉衛星からの受信信号がマルチパス信号であるかを判定するマルチパス検出処理を行う（ステップＡ５）。
【００７４】
図１８は、マルチパス検出処理のフローチャートである。同図によれば、ＣＰＵ４４は、先ず、フラグＦ１〜Ｆ３の全てを「０」に初期設定する（ステップＢ１）。続いて、相関演算部４３から入力される対象の捕捉衛星からの受信信号に対する相関結果をもとに、ＰＥ値を算出する（ステップＢ３）。また、相関演算部４３から入力される、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をもとに、ベクトル角を算出する（ステップＢ５）。
【００７５】
次いで、フラグ判定範囲テーブル４５２を参照して、算出したＰＥ値を所定の判定範囲Ｂ，Ｃそれぞれと比較し、ＰＥ値が判定範囲Ｂ外ならば（ステップＢ７：ＹＥＳ）、フラグＦ２を「１」に設定するとともに（ステップＢ９）、判定範囲Ｃ外ならば（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、フラグＦ３を「１」に設定する（ステップＢ１３）。また、算出したベクトル角を所定の判定範囲Ａと比較し、判定範囲Ａ外ならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、フラグＦ１を「１」に設定する（ステップＢ１７）。
【００７６】
そして、フラグＦ１〜Ｆ３の設定値をもとに、対象の捕捉衛星からの受信信号がマルチパス信号であるか否かを判断する。すなわち、「条件Ａ：フラグＦ１，Ｆ２がともに「１」である」或いは「条件Ｂ：フラグＦ３が「１」である」の少なくとも一方を満たすならば（ステップＢ１９：ＹＥＳ）、受信信号はマルチパス信号であると判断し（ステップＢ２１）、ともに満たさないならば（ステップＢ１９：ＮＯ）、マルチパス信号でないと判断する（ステップＢ２３）。以上の処理を行うと、マルチパス検出処理を終了する。
【００７７】
このマルチパス検出処理の結果、マルチパス信号であると判定したならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、続いて、メジャメント情報の誤差を補正する誤差補正処理を行う。すなわち、ＣＰＵ４４は、ＰＥオフセットテーブル４５３を参照して、対象の捕捉衛星のＰＲＮコードに対応するＰＥオフセットを読み出し（ステップＡ９）。読み出したＰＥオフセットと、対象の捕捉衛星のＰＥ値とをもとに、式（１）に従って誤差ＥＲＲを算出する（ステップＡ１１）。そして、コード位相を算出した誤差ＥＲＲだけ進めて、対象の捕捉衛星のメジャメント情報を補正する（ステップＡ１３）。
【００７８】
全ての捕捉衛星を対象としたループＢの処理を終了すると、ＣＰＵ４４は、各捕捉衛星のメジャメント情報を用いて携帯電話機１の現在位置を算出する測位演算を行い（ステップＡ１５）、算出した測位位置をホストＣＰＵ５１に出力する（ステップＡ１７）。その後、測位を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＡ１９：ＮＯ）、ステップＡ１に戻り、終了するならば（ステップＡ１９：ＹＥＳ）、ベースバンド処理を終了する。
【００７９】
［作用・効果］
本実施形態によれば、受信信号に対する相関演算結果をもとに、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮ（０＜Ｎ＜１）チップだけ進んだ位相での相関値との比率である「ＰＥ値」が算出される。また、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をＩＱ座標平面においてプロットした場合の、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値それぞれの位置に向う位置ベクトルの成す角度である「ベクトル角」とが算出される。そして、このＰＥ値が判定範囲Ｂ，Ｃ内か外か、及び、ベクトル角が判定範囲Ａ内か外かの判定結果に応じて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することができる。マルチパス信号であると判定した場合には、誤差ＥＲＲを算出してコード位相を適切に補正することができる。この結果、携帯電話機１がマルチパス環境に位置している場合であっても、測位精度を向上させることが可能となる。
【００８０】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００８１】
（Ａ）マルチパス信号の判定
例えば、上述の実施形態では、二つの条件（条件Ａ，Ｂ）の少なくとも一方が満たされる場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定することにしたが、これを、一方の条件のみを用いて判定することにしても良い。この場合、判定範囲Ａ，Ｂ，Ｃの範囲を、大きくするように定めても良いし、小さくするように定めても良い。
【００８２】
（Ｂ）電子機器
また、上述の実施形態では、ＧＰＳ機能を有する携帯電話機について説明したが、例えば携帯型のナビゲーション装置や車載用のナビゲーション装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、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。
【００８３】
（Ｃ）適用可能なシステム
また、上述の実施形態では、ＧＰＳを利用した場合を説明したが、例えば、ＧＰＳと同じＣＤＭＡ方式を用いたＧＡＬＩＬＥＯといった他の衛星測位システムにも同様に適用可能なのは勿論である。更には、衛星測位システムに限らず、直接スペクトラム拡散方式により変調された信号が送出されるシステム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の無線ＬＡＮの無線信号を測位用信号として用いるシステムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】相関値のピーク検出の説明図。
【図２】マルチパス信号に対する相関結果の一例。
【図３】誤差ＥＲＲの説明図。
【図４】ＰＥ値の定義の説明図。
【図５】ＰＥ値と誤差ＥＲＲの関係図。
【図６】直接波信号に対する相関結果の一例。
【図７】マルチパス信号に対する相関結果の一例。
【図８】ベクトル角の定義の説明図。
【図９】ベクトル角と誤差ＥＲＲの関係図。
【図１０】受信信号がマルチパス信号であるかの判定の説明図。
【図１１】携帯電話機の内部構成図。
【図１２】ベースバンド処理回路部の回路構成図。
【図１４】ＰＥオフセットテーブルのデータ構成例。
【図１３】フラグ判定範囲テーブルのデータ構成例。
【図１５】ＲＯＭの構成例。
【図１６】ＲＡＭの構成例。
【図１７】ベースバンド処理のフローチャート。
【図１８】ベースバンド処理中に実行されるマルチパス検出処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００８５】
１ 携帯電話機、 ２０ ＧＰＳ受信部、 ３０ ＲＦ受信回路部、
４０ ベースバンド処理回路部、 ４２ レプリカコード生成部、 ４３ 相関演算部、
４４ ＣＰＵ、 ４５ ＲＯＭ、 ４５１ ベースバンドプログラム、
４５２ フラグ判定範囲テーブル、 ４５３ ＰＥオフセットテーブル、 ４６ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号がマルチパス信号であるかを判定するマルチパス信号判定方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとして、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測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
測位用信号を用いた測位に誤差が発生する主要な要因の１つとして、マルチパスがある。マルチパスが生じている環境のことはマルチパス環境と呼ばれる。マルチパス環境とは、測位用信号の発信源（ＧＰＳであればＧＰＳ衛星）からの直接波に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波が重畳してマルチパス信号として受信される環境のことであり、間接波がエラー信号となって符号の復号が困難となる現象である。
【０００４】
このマルチパスの影響を低減させるための技術として、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、受信信号と、１チップ毎に位相が異なるＣ／Ａコードの複数のレプリカコードそれぞれとの相関演算を行い、相関値がピークになると予想される位相範囲を求め、その位相範囲について、更に、受信信号と、０．１チップ毎に位相の異なる複数のレプリカコードとの相関演算を行って、コード位相を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３１２１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することは難しい。そのために、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定せず、仮にマルチパス信号であったとしても、測位演算に与える影響を低減させる、いわば防御策的な方法を採るのが一般的である。例えば特許文献１の技術は、受信信号がマルチパス信号である場合であっても適切なコード位相を検出可能とするための技術である。このような防御策的な方法を採用しているために、演算量を増加させたり、回路規模を増大させる、といった種々の代償を払っているのが現状である。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【０００７】
また、第９の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部とを備えたマルチパス信号判定装置である。
【０００８】
発明の実施の形態で詳述するように、進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度は、受信信号がマルチパス信号で無い（直接波信号）ならば一定値（理論上はゼロ）となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。また、第３相間値に対する第１相関値と第３相間値に対する第２相関値との比率は、受信信号が直接波信号ならば拡散符号に応じた一定値となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。このことから、「２つの位置ベクトルの成す角度」及び「２つの相関値の比率」の変動を判定することで、受信信号がマルチパス信号であるかを判定することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、前記比率が所定の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記所定の比率変動幅を超えている場合に前記受信信号がマルチパス信号であると判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００１０】
この第２の発明によれば、２つの位置ベクトルの成す角度が所定の角度変動幅を超えており、且つ、２つの相関値の比率が所定の比率変動幅を超えている場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定される。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、前記所定の角度変動幅及び前記所定の比率変動幅の一方又は両方を、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含むマルチパス信号判定方法である。
【００１２】
この第３の発明によれば、測位用信号は測位衛星からの信号であるとともに測位用衛星ごとに拡散符号が異なり、所定の角度変動幅及び所定の比率変動幅の一方又は両方が、測位用衛星に応じて変更される。拡散符号が異なると、受信信号がマルチパス信号でない場合の２つの位置ベクトルの成す角度や２つの相関値の比率が異なることがある。このため、測位用衛星に応じて角度変動幅や比率変動幅を変更することで、より精度の高いマルチパス信号の判定が可能となる。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、前記比率が第１の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、前記比率が前記第１の比率変動幅より大きい閾値条件である第２の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、１）前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記第１の比率変動幅を超えている場合、或いは、２）前記比率が前記第２の比率変動幅を超えている場合に、前記受信信号がマルチパス信号であると判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００１４】
この第４の発明によれば、１）２つの位置ベクトルの成す角度が所定の角度変動幅を超えており、且つ、２つの相関値の比率が第１の比率変動幅を超えている場合、或いは、２）２つの相関値の比率が、第１の比率変動幅より大きい閾値条件である第２の比率変動幅を超えている場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定される。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明のマルチパス信号判定方法であって、前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、前記所定の角度変動幅、前記第１の比率変動幅及び前記第２の比率変動幅のうちの少なくとも１つを、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含むマルチパス信号判定方法である。
【００１６】
この第５の発明によれば、測位用信号は測位用衛星からの信号であるとともに測位衛星ごとに拡散符号が異なり、所定の角度変動幅、第１の比率変動幅及び第２の比率変動幅のうちの少なくとも１つが、測位用衛星に応じて変更される。拡散符号が異なると、受信信号がマルチパス信号でない場合の２つの位置ベクトルの成す角度や２つの相関値の比率が異なることがある。このため、測位用衛星に応じて角度変動幅や第１の比率変動幅、第２の比率変動幅を変更することで、より精度の高いマルチパス信号の判定が可能となる。
【００１７】
第６の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００１８】
また、第１０の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部とを備えたマルチパス信号判定装置である。
【００１９】
発明の実施の形態で詳述するように、進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度は、受信信号がマルチパス信号で無い（直接波信号）ならば一定値（理論上はゼロ）となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。このことから、「２つの位置ベクトルが成す角度」の変動を判定することで、受信信号がマルチパス信号であるかを判定することができる。
【００２０】
第７の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することとを含むマルチパス信号判定方法である。
【００２１】
第１１の発明は、拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部とを備えたマルチパス信号判定装置である。
【００２２】
発明の実施の形態で詳述するように、第３相間値に対する第１相関値と第３相間値に対する第２相関値との比率は、受信信号が直接波信号ならば拡散符号に応じた一定値となり、マルチパス信号ならばｓｉｎ波に近似される変動をする。このことから、「２つの相関値の比率」の変動を判定することで、受信信号がマルチパス信号であるかを判定することができる。
【００２３】
第８の発明は、第１〜第７の何れかの発明のマルチパス信号判定方法を、測位装置に内蔵されたプロセッサに実行させるためのプログラムである。
【００２４】
この第８の発明によれば、このプログラムをプロセッサに読み取らせて実行させることで、第１〜第７の何れかの発明と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下では、ＧＰＳ測位機能を有する携帯電話機に本発明を適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００２６】
［原理］
（Ａ）マルチパス信号の判定
先ず、受信信号がマルチパス信号であるかの判定方法について説明する。ＧＰＳ受信機では、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送出される測位用信号であるＧＰＳ衛星信号の捕捉を、Ｃ／Ａコードと呼ばれる拡散符号を用いて行う。具体的には、ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号であるＣ／Ａコードで拡散変調されている。このＧＰＳ衛星信号の受信信号と、捕捉対象としているＧＰＳ衛星（捕捉対象衛星）のＧＰＳ衛星信号（捕捉対象衛星信号）のＣ／Ａコードを模擬したレプリカコードとの相関演算を行う。このとき、レプリカコードの周波数及び位相をずらしながら相関演算を行う。相関演算により得られる相関値は、レプリカコードの周波数と受信信号の周波数とが一致し、且つ、レプリカコードの位相と受信信号の位相とが一致した場合に最大となる。相関値が最大となる位相及び周波数を検出することで、ＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコードの位相及び搬送波周波数（ドップラ周波数）が得られ、ＧＰＳ衛星信号が捕捉される。また、Ｃ／ＡコードはＧＰＳ衛星毎に異なるコードが予め規定されており、これにより、受信信号から所望のＧＰＳ衛星信号を分離・捕捉することが可能となっている。また、最大となった相関値が一定値に満たない場合には、ピークとは判定されず、捕捉対象衛星信号ではないと判定される。この場合には、捕捉対象衛星信号を変えて、再度、相関演算を行う。
【００２７】
ところで、ＧＰＳ衛星は常にその位置が変化しており、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離（擬似距離）もそれに応じて変化している。このため、ＧＰＳ受信機では、擬似距離の変化に対応するために、捕捉したＧＰＳ衛星信号を追跡（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）する処理を行う。
【００２８】
図１は、相関値が最大（ピーク）となる位相（ピーク位相）の検出を説明する図である。同図では、横軸をコード位相、縦軸を相関値として、Ｃ／Ａコードの自己相関値の一例を示している。同図に示すように、Ｃ／Ａコードの自己相関値は、ピーク値を頂点とする左右対称の略三角形の形状で表される。つまり、ピーク位相から同じ量だけ位相が遅れた位相での相関値と、進んだ位相での相関値とは等しくなる。
【００２９】
このことから、現在追跡しているコード位相（Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相）に対して、一定量（例えば、１／３チップ）だけ進んだ位相（Ｅａｒｌｙ位相）と、遅れた位相（Ｌａｔａ位相）それぞれでの相関値を算出する。そして、Ｌａｔｅ位相の相関値（Ｌａｔｅ相関値）Ｐｌと、Ｅａｒｌｙ位相の相関値（Ｅａｒｌｙ相関値）Ｐｅとが等しくなるように、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を制御する。具体的には、同図（ａ）に示すように、Ｅａｒｌｙ相関値ＰｅとＬａｔｅ相関値Ｐｌとが一致する場合には、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相Ｐｐがピーク位相に一致しているとみなす。また、同図（ｂ）に示すように、Ｅａｒｌｙ相関値ＰｅがＬａｔｅ相関値Ｐｌより大きい場合には、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相より遅れているため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を進ませる。また、同図（ｃ）に示すように、Ｅａｒｌｙ相関値ＰｅがＬａｔｅ相関値Ｐｌより小さい場合には、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相がピーク位相より進んでいるため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相を遅らせる。
【００３０】
ところで、マルチパス環境では、ＧＰＳ受信機で受信される信号（受信信号）は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ衛星信号（直接波信号）に、建物や地面等に反射した反射波や障害物を透過した透過波、障害物を回折した回折波等の間接波信号が重畳した信号（マルチパス信号）となる。
【００３１】
図２は、マルチパス信号に対する相関結果を示す図であり、直接波信号と、間接波信号と、この直接波信号と間接波信号とを合成（重畳）したマルチパス信号とのそれぞれの相関値のグラフを示している。同図に示すように、間接波信号に対する相関値は、直接波信号に対する相関値と同様に略三角形の形状をなしているが、間接波信号の相関値のピーク値（相関ピーク値）の大きさは、直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を透過すること等によって信号強度が弱められていることによるものである。また、間接波信号のピーク位相は、直接波信号のピーク位相よりも遅れている。これは、ＧＰＳ衛星から送出されたＧＰＳ衛星信号が、建物や地面に反射したり障害物を回折すること等によってＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの伝播経路が長くなったことによるものである。そして、マルチパス信号に対する相関値は、直接波信号の相関値と間接波信号の相関値との和となるため、三角形状が歪んでピーク値を中心とした左右対称とはならない。このため、図３に示すように、マルチパス信号におけるＰｕｎｃｔｕａｌ位相はピーク位相に一致しない。このピーク位相とＰｕｎｃｔｕａｌ位相との位相差を、以下、「誤差ＥＲＲ」という。なお、間接波信号は直接波信号に対して遅れ位相であり、間接波信号の相関ピーク値は直接波信号の相関ピーク値よりも小さい。このため、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相はピーク位相に対して遅れ位相となる。
【００３２】
本実施形態では、２つのパラメータ「ＰＥ値」及び「ベクトル角」を定義し、これをもとに、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するとともに、コード位相の誤差ＥＲＲを算出して信号捕捉・追尾によって得られたコード位相の補正を行う。
【００３３】
図４は、ＰＥ値の定義を説明する図であり、受信信号に対する相関結果の一例を示している。同図において、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値（Ｐｕｎｃｔｕａｌ相関値）Ｐｐ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相での相関値Ｐｎ、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮチップだけ進んだコード位相での相関値Ｐａから、式（１）でＰＥ値を定義する。但し、０＜Ｎ＜１、であり、同図では、Ｎ＝２／３、の場合を示している。すなわち、ＰＥ値は、相関値Ｐｎに対するＰｕｎｃｔｕａｌ相関値Ｐｐと、相関値Ｐｎに対する相関値Ｐａとの比率を表す。相関値Ｐｎは、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上離れた位相の相関値であるため、ノイズフロアに対する相関値といえる。
ＰＥ＝（Ｐｐ−Ｐｎ）／（Ｐａ−Ｐｎ） ・・（１）
【００３４】
そして、このＰＥ値と誤差ＥＲＲとの間には次のような関係がある。図５は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、受信信号のＰＥ値と誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。同図では、横軸を共通の時間軸として、実線がＰＥ値の時間変化を示し、破線が誤差ＥＲＲの時間変化を示している。
【００３５】
同図によれば、マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＧＰＳ受信機における受信信号は直接波信号のみでなる。この場合、誤差ＥＲＲはほぼゼロであり、ＰＥ値は一定値である。これは、直接波信号の相関値のカーブの形状が時間経過によって変化しないためである。但し、ＰＲＮコードに応じてこの三角形の傾斜の程度が異なるため、ＰＥ値は、ＧＰＳ衛星に応じて異なることとなる。
【００３６】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号は、直接波信号に間接波信号が重畳されたマルチパス信号となる。この場合、誤差ＥＲＲ及びＰＥ値は、ともに時間経過に伴って変動する。これは、ＧＰＳ衛星やＧＰＳ受信機が移動することによりＧＰＳ衛星信号とＧＰＳ受信機との相対位置関係が変化することで間接波信号が変動し、マルチパス信号のカーブの相関値の形状が変化するためである。つまり、図４における受信信号の相関値Ｐｐ，Ｐａが変化するからである。このＰＥ値の変動はｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度関係や搬送周波数の差によって決まる。また、ＰＥ値と誤差ＥＲＲとは、ほぼ同様な時間変動をする。つまり、誤差ＥＲＲが増加するとＰＥ値も増加し、逆に、誤差ＥＲＲが減少するとＰＥ値も減少する。
【００３７】
ベクトル角は、次のように定義される。図６は、直接波信号の相関結果を示す図である。同図（ａ）は、直接波信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における各コード位相の相関値Ｐを、横軸を相関値のＱ成分、縦軸を相関値のＩ成分とするＩＱ座標平面にプロットした図である。なお、相関値Ｐ＝√（Ｉ２＋Ｑ２）、である。同図（ｂ）によれば、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏを通る略直線状に分布する。すなわち、コード位相ＣＰ０，ＣＰ４の相関値Ｐ０，Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面では原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ３の相関値Ｐ１〜Ｐ３は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、相関値Ｐが最大となるコード位相（ピーク位相）ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。つまり、コード位相の負方向から正方向にかけて、ピーク位相ＣＰ２から１チップ以上進んだ位相ＣＰ０から１チップ以上遅れた位相ＣＰ４までの相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に到達した後、再度、原点Ｏに戻るような略直線状の軌跡を描く。なお、この相関値Ｐが描く略直線状の軌跡は、同図ではＱ軸に対して約４５度の角度を成すこととしているが、直接波信号の搬送波の位相やＩＱ座標系のとり方等に応じて異なるものとなる。
【００３８】
図７は、図２，図３に示した直接波信号に間接波信号を合成したマルチパス信号の相関結果である。図７（ａ）は、マルチパス信号のコード位相に対する相関値のグラフを示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。同図（ｂ）によれば、マルチパス信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において閉曲線の軌跡を描くように分布する。すなわち、コード位相ＣＰ０は、相関値Ｐ０のＩ成分及びＱ成分がともにゼロであり、ＩＱ座標平面の原点Ｏにプロットされる。また、コード位相ＣＰ１〜ＣＰ４の相関値Ｐ１〜Ｐ４は、Ｉ成分及びＱ成分がともにゼロでないため、原点Ｏから離れた位置にプロットされ、特に、ピーク位相ＣＰ２の相関値Ｐ２は、原点Ｏから最も遠い位置にプロットされる。つまり、マルチマス信号の相関値Ｐは、原点Ｏから離れるように移動し、ピーク位相で最も遠い位置に達した後、再度、原点Ｏに戻るような閉曲線の軌跡を描く。
【００３９】
また、マルチパス信号の相関値Ｐのうち、Ｅａｒｌｙ，Ｌａｔｅ相関値ＰのそれぞれをＩＱ座標平面にプロットすると、図８に示すようになる。同図（ａ）は、マルチパス信号に対する相関値を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）における各コード位相の相関値をＩＱ座標平面にプロットした図である。同図（ｂ）において、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値Ｐｅの位置に向う位置ベクトルを「Ｅａｒｌｙ相関ベクトル」とし、Ｌａｔｅ相関値Ｐｌの位置に向う位置ベクトルを「Ｌａｔｅ相関ベクトル」とする。そして、このＥａｒｌｙ相関ベクトルとＬａｔｅ相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」と定義する。なお、相関値Ｐｌ，Ｐｅは等しいため、ＩＱ座標平面におけるＥａｒｌｙ相関ベクトル及びＬａｔｅ相関ベクトルの大きさは等しい。
【００４０】
そして、このベクトル角と誤差ＥＲＲとの間には次のような関係がある。図９は、マルチパスの影響が“有り”の状態から“無し”の状態に変化させた場合の、ベクトル角と誤差ＥＲＲとの関係を示す図である。同図では、横軸を共通の時刻として、実線がベクトル角の時間変化を示し、破線が誤差ＥＲＲの時間変化を示している。
【００４１】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、受信信号は直接波信号のみとなる。この場合、誤差ＥＲＲはゼロであり、ベクトル角は一定値（理論上ではゼロ）となる。これは、図６に示したように、直接波信号の相関値Ｐは、ＩＱ座標平面において、略直線状の軌跡を描くように分布するためである。なお、理論上では、直接波信号に対するＥａｒｌｙ相関値とＬａｔｅ相関値とは等しいためにベクトル角はゼロであるが、実際には、所定の位相幅で位相をずらしながら相関演算を行うことから、ハードウェアの性能に応じて決まる一定値となる。
【００４２】
一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、受信信号はマルチパス信号となり、誤差ＥＲＲ及びベクトル角は、ともに時間経過に従って変動する。このベクトル角の変化は、ｓｉｎ波で近似可能であり、その振幅は、直接波信号と間接波信号との信号強度の関係や、搬送波周波数の差によって決まる。また、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ベクトル角と誤差ＥＲＲとの間には、誤差ＥＲＲが大きくなるほど、ベクトル角は、マルチパスの影響が“無し”の状態（ゼロに近い一定値）に近づき、逆に、誤差ＥＲＲが小さくなるほど、ベクトル角は大きくなるように変化する。
【００４３】
このようなＰＥ値及びベクトル角それぞれと誤差ＥＲＲとの関係から、受信信号がマルチパス信号であるかを判定する。また、誤差ＥＲＲの大きさが充分大きい場合には、マルチパス信号であると判定する。
【００４４】
具体的には、図１０に示すように、ＰＥ値及びベクトル角に対して判定範囲を定める。
同図は、マルチパスの影響が“無し”の状態から“有り”の状態に変化させた場合の、誤差ＥＲＲ、ＰＥ値及びベクトル角それぞれの時間変化を示す図であり、横軸を共通の時間軸として、破線が誤差ＥＲＲの時間変化を示し、実線がＰＥ値の時間変化を示し、一点鎖線がベクトル角の時間変化を示している。
【００４５】
同図に示すように、ＰＥ値に対する判定範囲Ｂ，Ｃを定める。この判定範囲Ｂ，Ｃは中心値が共通な範囲であり、この中心値は、受信信号が直接波信号のみでなる場合のＰＥ値（すなわち、直接波信号に含まれるＣ／Ａコードに応じた所定値）に等しい。また、判定範囲Ｃの幅は、判定範囲Ｂの幅より大きく定められている。ところで、直接波信号に対するＰＥ値は、当該直接波信号に含まれるＧＰＳ衛星信号のＣ／Ａコードに応じて異なる。このため、判定範囲Ｂ，Ｃの中心値は、捕捉対象のＧＰＳ衛星に応じて異なる値となる。また、ベクトル角に対する判定範囲Ａを定める。この判定範囲Ａの中心値は、受信信号が直接波信号でなる場合のベクトル角の値に等しい。
【００４６】
そして、「条件Ａ：ＰＥ値が判定範囲Ｂ外であり、且つ、ベクトル角が判定範囲Ａ外である」或いは「条件Ｂ：ＰＥ値が判定範囲Ｃ外である」の少なくとも一方の条件を満たすならば、受信信号はマルチパス信号であると判断し、何れも満たさないならば、マルチパス信号でないと判断する。これは、次の理由による。
【００４７】
マルチパスの影響が“無し”の状態では、ＰＥ値は、捕捉対象衛星に応じた一定値となり、また、ベクトル角は一定値（理論上は、ゼロ）となる。つまり、「条件Ａ」及び「条件Ｂ」がともに満たされず、マルチパス信号でないと判定される。一方、マルチパスの影響が“有り”の状態では、ＰＥ値は誤差ＥＲＲに略一致した変化をし、また、ベクトル角の絶対値は、誤差ＥＲＲの絶対値が大きくなるに従って小さくなるとともに、誤差ＥＲＲの絶対値が小さくなるに従って大きくなるように変化する。つまり、誤差ＥＲＲとベクトル角との関係から、マルチパス信号であっても「条件Ａ」が満たされない場合がある。例えば同図において、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５のそれぞれの付近の期間は、「条件Ａ」が満たされないが、誤差ＥＲＲの絶対値が大きい期間である。このため、「条件Ｂ」によって、ベクトル角の値に関わらず、ＰＥ値がある程度大きい場合にはマルチパス信号であると判定するようにしている。
【００４８】
（Ｂ）誤差ＥＲＲの補正
次いで、受信信号がマルチパス信号と判定された場合のコード位相の補正について説明する。図５に示したように、ＰＥ値及び誤差ＥＲＲのそれぞれの時間経過に対する変化（増減方向）は略一致する。このため、誤差ＥＲＲは、次式（２）に従って算出することができる。
ＥＲＲ＝（ＰＥ−Ｏｆｆｓｅｔ）／ｋ ・・（２）
上述のように、直接波信号に対するＰＥ値はＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードに応じて異なる。式（２）における「Ｏｆｆｓｅｔ」は、このＰＲＮコード毎に異なるＰＥ値を調整するためのオフセット値である。また、「ｋ」は、スケール変換のための係数である。そして、図３に示したように、信号追跡によって得られたコード位相であるＰｕｎｃｔｕａｌ位相を誤差ＥＲＲだけ進ませることで、実際のピーク位相を得ることができる。
【００４９】
［構成］
図１１は、ＧＰＳ受信機である携帯電話機１の内部構成を示すブロック図である。同図によれば、携帯電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、操作部５２と、表示部５３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５５と、携帯用無線通信回路部６０と、携帯用アンテナ７０とを備えて構成される。
【００５０】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から送信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナである。なお、ＧＰＳ衛星信号は、ＰＲＮコードであるＣ／Ａコードによってスペクトラム変調された信号であり、１．５７５４２［ＧＨｚ］を搬送波周波数とするＬ１帯の搬送波に重畳されている。
【００５１】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した航法メッセージ等に基づく測位演算を行って現在位置を算出する。このＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ受信回路部３０と、ベースバンド処理回路部４０とを有する。
【００５２】
ＲＦ受信回路部３０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ３１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）３２と、局部発振信号生成部３３と、乗算部３４と、増幅部３５と、Ａ／Ｄ変換部３６とを有し、いわゆるスーパーヘテロダイン方式によって信号受信を行う。
【００５３】
ＳＡＷフィルタ３１は、バンドパスフィルタであり、ＧＰＳアンテナ１０から入力されるＲＦ信号に対して所定帯域の信号を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断して出力する。ＬＮＡ３２は、低雑音アンプであり、ＳＡＷフィルタ３１から入力される信号を増幅して出力する。局部発振信号生成部３３は、ＬＯ（Local Oscillator）等の発振器で構成され、局部発振信号を生成する。乗算部３４は、複数の信号を合成する乗算器を有して構成され、ＬＮＡ３２から入力されるＲＦ信号に局部発振信号生成部３３で生成された局部発振信号を乗算（合成）して中間周波数の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバージョンする。なお、図示されていないが、乗算部３４では、位相を互いに９０度ずらした局部発振信号それぞれをＲＦ信号と乗算することによって、受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンするとともに、同相成分（Ｉ信号）と直交成分（Ｑ信号）とに分離する。増幅部３５は、乗算部３４から入力されたＩＦ信号（Ｉ信号及びＱ信号）を所定の増幅率で増幅する。Ａ／Ｄ変換部３６は、増幅部３５から入力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。従って、ＲＦ受信回路部３０からは、ＩＦ信号のＩ信号とＱ信号とが出力される。
【００５４】
ベースバンド処理回路部４０は、ＲＦ受信回路部３０から入力されるＩＦ信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、データを復号して取り出した航法メッセージや時刻情報等に基づいて擬似距離の算出演算や測位演算等を行う。図１２に、ベースバンド処理回路部４０の回路構成を示す。同図に示すように、ベースバンド処理回路部４０は、メモリ４１と、レプリカコード生成部４２と、相関演算部４３と、ＣＰＵ４４と、ＲＯＭ４５と、ＲＡＭ４６とを有する。
【００５５】
メモリ４１は、ＲＦ受信回路部３０から入力されたＩＦ信号のＩ信号及びＱ信号それぞれを、所定時間間隔でサンプリングして格納する。レプリカコード生成部４２は、ＣＰＵ４４からの制御信号に従って、捕捉対象のＧＰＳ衛星のＧＰＳ衛星信号のＰＲＮコードを模擬したレプリカコード（レプリカ信号）を生成・出力する。相関演算部４３は、メモリ４１に格納されているＩＦ信号のＩ信号及びＱ信号それぞれのサンプリングデータと、レプリカコード生成部４２から入力されたレプリカコードとの相関演算を、レプリカコードの位相をずらしながら行う。
【００５６】
ＣＰＵ４４は、ベースバンド処理回路部４０の各部を統括的に制御するとともに、ベースバンド処理を含む各種演算処理を行う。ベースバンド処理では、ＣＰＵ４４は、レプリカコード生成部４２に、捕捉対象のＧＰＳ衛星信号に該当するＣ／Ａコードのレプリカコードを生成させる。そして、相関演算部４３による相関演算結果（相関値）をもとに、ＧＰＳ衛星信号に含まれるＣ／Ａコード及びコード位相を検出してＧＰＳ衛星信号を捕捉・追跡する。ＧＰＳ衛星信号の追跡は、図１を参照して説明したように、現在追跡している位相（Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相）の相関値を、Ｌａｔｅ相関値及びＥａｒｌｙ相関値とが一致するように可変することで行う。捕捉に成功したＧＰＳ衛星についてのデータ（衛星番号等）は、捕捉衛星データ４６１に格納される。
【００５７】
また、受信信号に対する相関結果にもとづいて、測位演算用のメジャメント情報を決定する。メジャメント情報とは、ＣＰＵ４４が測位演算において使用する受信信号に関する情報であり、受信信号の受信周波数やコード位相の情報が含まれる。このメジャメント情報は、メジャメント情報４６２に格納される。
【００５８】
次いで、ＣＰＵ４４は、捕捉したＧＰＳ衛星からの受信信号がマルチパス信号であるかを判定するマルチパス判定処理を行う。マルチパス判定処理では、先ず、ＰＥ値を算出する。すなわち、図４を参照して説明したように、追跡しているコード位相（Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相）の相関値Ｐｐと、このＰｕｎｃｔｕａｌ位相から２／３チップ進んだ位相の相関値Ｐａと、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相から１チップ以上進んだ位相の相関値Ｐｎを求め、式（１）に従ってＰＥ値を算出する。
【００５９】
また、ＣＰＵ４４は、ベクトル角を算出する。すなわち、図８を参照して説明したように、ＩＱ座標平面において、Ｌａｔｅ相関値及びＥａｒｌｙ相関値をプロットし、原点ＯからＬａｔｅ相関値の位置に向うＬａｔｅ相関ベクトルと、Ｅａｒｌｙ相関値の位置に向うＥａｒｌｙ相関ベクトルとの成す角度θを「ベクトル角」とする。
【００６０】
次いで、算出したＰＥ値及びベクトル角値それぞれを、予め定められた判定範囲Ａ〜Ｃと比較して、フラグＦ１〜Ｆ３を設定する。すなわち、ＰＥ値を判定範囲Ｂ，Ｃそれぞれと比較して、判定範囲Ｂ外ならばフラグＦ２を「１」に設定し、判定範囲Ｃ外ならばフラグＦ３を「１」に設定する。また、ベクトル角を判定範囲Ａと比較し、判定範囲Ａ外ならばフラグＦ１を「１」に設定する。なお、フラグＦ１〜Ｆ３は、初期値として「０」が設定されている。フラグＦ１〜Ｆ３の設定値は、フラグデータ４６３に格納される。
【００６１】
判定範囲Ａ〜Ｃは、フラグ判定範囲テーブル４５２で定義されている。図１３に、フラグ判定範囲テーブル４５２のデータ構成の一例を示す。フラグ判定範囲テーブル４５２は、ＧＰＳ衛星それぞれについて、判定範囲Ａ〜Ｃそれぞれの中心値と、この中心値を基準とした正方向及び負方向それぞれへの幅とを対応付けて格納している。
【００６２】
そして、ＣＰＵ４４は、フラグＦ１〜Ｆ３の設定値の組合せをもとに、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定する。すなわち、「条件Ａ：フラグＦ１，Ｆ２がともに「１」」或いは「条件Ｂ：フラグＦ３が「１」」の少なくとも一方を満たすならば、マルチパス信号であると判定し、そうでないならば、マルチパス信号でないと判定する。
【００６３】
このマルチパス判定処理によって受信信号がマルチパス信号であると判定したならば、続いて、誤差補正処理を行う。誤差補正処理では、マルチパス判定処理において算出したＰＥ値をもとに、式（２）に従ってコード位相の誤差ＥＲＲを算出する。このとき、ＰＥオフセットテーブル４５３を参照して、捕捉対象衛星に応じたＰＥオフセットＯｆｆｓｅｔを用いて誤差ＥＲＲを算出する。
【００６４】
ＰＥオフセットテーブルは、ＧＰＳ衛星それぞれのＰＥオフセットＯｆｆｓｅｔを定義したデータテーブルである。図１４に、ＰＥオフセットテーブル４５３のデータ構成の一例を示す。ＰＥオフセットテーブル４５３は、ＧＰＳ衛星毎に、ＰＥオフセットを対応付けて格納している。
【００６５】
誤差ＥＲＲを算出すると、ＣＰＵ４４は、算出した誤差ＥＲＲだけコード位相を進ませて、捕捉したＧＰＳ衛星についてのメジャメント情報を補正する。そして、補正後のメジャメント情報をもとに、捕捉したＧＰＳ衛星信号のデータを復号して航法メッセージを取り出し、擬似距離を算出して携帯電話機１の現在位置を測位する測位演算を行う。算出された測位位置は、測位結果データ４６４に格納される。
【００６６】
ＲＯＭ４５は、ＣＰＵ４４がベースバンド処理回路部４０及びＲＦ受信回路部３０の各部を制御するためのシステムプログラムや、ベースバンド処理を含む各種処理を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。図１５に、ＲＯＭ４５の構成を示す。同図によれば、ＲＯＭ４５には、プログラムとしてベースバンド処理を実現するためのベースバンドプログラム４５１が記憶されるとともに、データとして、フラグ判定範囲テーブル４５２と、ＰＥオフセットテーブル４５３とが記憶される。
【００６７】
ＲＡＭ４６は、ＣＰＵ４４の作業領域として用いられ、ＲＯＭ４５から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ４４が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。図１６に、ＲＡＭ４６の構成を示す。同図によれば、ＲＡＭ４６には、捕捉衛星データ４６１と、メジャメント情報４６２と、フラグデータ４６３と、測位結果データ４６４とが記憶される。
【００６８】
図１１に戻り、ホストＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５４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電話機１の各部を統括的に制御する。具体的には、主に、電話機としての通話機能を実現するとともに、ベースバンド処理回路部４０から入力された携帯電話機１の現在位置を地図上にプロットしたナビゲーション画面を表示部５３に表示させるといったナビゲーション機能を含む各種機能を実現するための処理を行う。
【００６９】
操作部５２は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、利用者による操作に応じた操作信号をホストＣＰＵ５１に出力する。この操作部５２の操作により、測位の開始／終了指示等の各種指示が入力される。表示部５３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ホストＣＰＵ５１から入力される表示信号に基づく表示画面（例えば、ナビゲーション画面や時刻情報等）を表示する。
【００７０】
ＲＯＭ５４は、ホストＣＰＵ５１が携帯電話機１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。ＲＡＭ５５は、ホストＣＰＵ５１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ５４から読み出されたプログラムやデータ、操作部５２から入力されたデータ、ホストＣＰＵ５１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００７１】
携帯用無線通信回路部６０は、ＲＦ変換回路やベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話用の通信回路部であり、ホストＣＰＵ５１の制御に従って無線信号の送受信を行う。携帯用アンテナ７０は、携帯電話機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。
【００７２】
［処理の流れ］
図１７は、ＣＰＵ４４が実行するベースバンド処理の流れを説明するためのフローチャートである。同図によれば、ＣＰＵ４４は、先ず。アルマナック等のＧＰＳ衛星の軌道情報に基づいて捕捉対象衛星を選定する（ステップＡ１）。そして、選択した各捕捉対象衛星を対象としたループＡの処理を行う。
【００７３】
ループＡでは、レプリカコード生成部４２に対して、対象の捕捉対象衛星に応じたＣ／Ａコードのレプリカコードを生成させ、相関演算部４３から入力される捕捉対象衛星からの受信信号に対する相関演算結果をもとに、測位演算用のメジャメント情報を算出する（ステップＡ３）。すなわち、相関値がピーク相関値をとる受信周波数及び位相を特定して、当該捕捉対象衛星のメジャメント情報とする。全ての捕捉対象衛星を対象としたループＡの処理を終了すると、これらの捕捉対象衛星のうち、捕捉された各ＧＰＳ衛星（捕捉衛星）を対象としたループＢの処理を行う。ループＢでは、対象の捕捉衛星からの受信信号がマルチパス信号であるかを判定するマルチパス検出処理を行う（ステップＡ５）。
【００７４】
図１８は、マルチパス検出処理のフローチャートである。同図によれば、ＣＰＵ４４は、先ず、フラグＦ１〜Ｆ３の全てを「０」に初期設定する（ステップＢ１）。続いて、相関演算部４３から入力される対象の捕捉衛星からの受信信号に対する相関結果をもとに、ＰＥ値を算出する（ステップＢ３）。また、相関演算部４３から入力される、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をもとに、ベクトル角を算出する（ステップＢ５）。
【００７５】
次いで、フラグ判定範囲テーブル４５２を参照して、算出したＰＥ値を所定の判定範囲Ｂ，Ｃそれぞれと比較し、ＰＥ値が判定範囲Ｂ外ならば（ステップＢ７：ＹＥＳ）、フラグＦ２を「１」に設定するとともに（ステップＢ９）、判定範囲Ｃ外ならば（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、フラグＦ３を「１」に設定する（ステップＢ１３）。また、算出したベクトル角を所定の判定範囲Ａと比較し、判定範囲Ａ外ならば（ステップＢ１５：ＹＥＳ）、フラグＦ１を「１」に設定する（ステップＢ１７）。
【００７６】
そして、フラグＦ１〜Ｆ３の設定値をもとに、対象の捕捉衛星からの受信信号がマルチパス信号であるか否かを判断する。すなわち、「条件Ａ：フラグＦ１，Ｆ２がともに「１」である」或いは「条件Ｂ：フラグＦ３が「１」である」の少なくとも一方を満たすならば（ステップＢ１９：ＹＥＳ）、受信信号はマルチパス信号であると判断し（ステップＢ２１）、ともに満たさないならば（ステップＢ１９：ＮＯ）、マルチパス信号でないと判断する（ステップＢ２３）。以上の処理を行うと、マルチパス検出処理を終了する。
【００７７】
このマルチパス検出処理の結果、マルチパス信号であると判定したならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、続いて、メジャメント情報の誤差を補正する誤差補正処理を行う。すなわち、ＣＰＵ４４は、ＰＥオフセットテーブル４５３を参照して、対象の捕捉衛星のＰＲＮコードに対応するＰＥオフセットを読み出し（ステップＡ９）。読み出したＰＥオフセットと、対象の捕捉衛星のＰＥ値とをもとに、式（１）に従って誤差ＥＲＲを算出する（ステップＡ１１）。そして、コード位相を算出した誤差ＥＲＲだけ進めて、対象の捕捉衛星のメジャメント情報を補正する（ステップＡ１３）。
【００７８】
全ての捕捉衛星を対象としたループＢの処理を終了すると、ＣＰＵ４４は、各捕捉衛星のメジャメント情報を用いて携帯電話機１の現在位置を算出する測位演算を行い（ステップＡ１５）、算出した測位位置をホストＣＰＵ５１に出力する（ステップＡ１７）。その後、測位を終了するか否かを判断し、終了しないならば（ステップＡ１９：ＮＯ）、ステップＡ１に戻り、終了するならば（ステップＡ１９：ＹＥＳ）、ベースバンド処理を終了する。
【００７９】
［作用・効果］
本実施形態によれば、受信信号に対する相関演算結果をもとに、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相の相関値と、Ｐｕｎｃｔｕａｌ位相からＮ（０＜Ｎ＜１）チップだけ進んだ位相での相関値との比率である「ＰＥ値」が算出される。また、Ｅａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値をＩＱ座標平面においてプロットした場合の、原点ＯからＥａｒｌｙ相関値及びＬａｔｅ相関値それぞれの位置に向う位置ベクトルの成す角度である「ベクトル角」とが算出される。そして、このＰＥ値が判定範囲Ｂ，Ｃ内か外か、及び、ベクトル角が判定範囲Ａ内か外かの判定結果に応じて、受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することができる。マルチパス信号であると判定した場合には、誤差ＥＲＲを算出してコード位相を適切に補正することができる。この結果、携帯電話機１がマルチパス環境に位置している場合であっても、測位精度を向上させることが可能となる。
【００８０】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００８１】
（Ａ）マルチパス信号の判定
例えば、上述の実施形態では、二つの条件（条件Ａ，Ｂ）の少なくとも一方が満たされる場合に、受信信号がマルチパス信号であると判定することにしたが、これを、一方の条件のみを用いて判定することにしても良い。この場合、判定範囲Ａ，Ｂ，Ｃの範囲を、大きくするように定めても良いし、小さくするように定めても良い。
【００８２】
（Ｂ）電子機器
また、上述の実施形態では、ＧＰＳ機能を有する携帯電話機について説明したが、例えば携帯型のナビゲーション装置や車載用のナビゲーション装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、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。
【００８３】
（Ｃ）適用可能なシステム
また、上述の実施形態では、ＧＰＳを利用した場合を説明したが、例えば、ＧＰＳと同じＣＤＭＡ方式を用いたＧＡＬＩＬＥＯといった他の衛星測位システムにも同様に適用可能なのは勿論である。更には、衛星測位システムに限らず、直接スペクトラム拡散方式により変調された信号が送出されるシステム、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の無線ＬＡＮの無線信号を測位用信号として用いるシステムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】相関値のピーク検出の説明図。
【図２】マルチパス信号に対する相関結果の一例。
【図３】誤差ＥＲＲの説明図。
【図４】ＰＥ値の定義の説明図。
【図５】ＰＥ値と誤差ＥＲＲの関係図。
【図６】直接波信号に対する相関結果の一例。
【図７】マルチパス信号に対する相関結果の一例。
【図８】ベクトル角の定義の説明図。
【図９】ベクトル角と誤差ＥＲＲの関係図。
【図１０】受信信号がマルチパス信号であるかの判定の説明図。
【図１１】携帯電話機の内部構成図。
【図１２】ベースバンド処理回路部の回路構成図。
【図１４】ＰＥオフセットテーブルのデータ構成例。
【図１３】フラグ判定範囲テーブルのデータ構成例。
【図１５】ＲＯＭの構成例。
【図１６】ＲＡＭの構成例。
【図１７】ベースバンド処理のフローチャート。
【図１８】ベースバンド処理中に実行されるマルチパス検出処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００８５】
１ 携帯電話機、 ２０ ＧＰＳ受信部、 ３０ ＲＦ受信回路部、
４０ ベースバンド処理回路部、 ４２ レプリカコード生成部、 ４３ 相関演算部、
４４ ＣＰＵ、 ４５ ＲＯＭ、 ４５１ ベースバンドプログラム、
４５２ フラグ判定範囲テーブル、 ４５３ ＰＥオフセットテーブル、 ４６ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、
前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、
前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することと、
を含むマルチパス信号判定方法。
【請求項２】
前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、
前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、
前記比率が所定の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、
前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記所定の比率変動幅を超えている場合に前記受信信号がマルチパス信号であると判定することと、
を含む請求項１に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項３】
前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、
前記所定の角度変動幅及び前記所定の比率変動幅の一方又は両方を、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含む請求項２に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項４】
前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、
前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、
前記比率が第１の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、
前記比率が前記第１の比率変動幅より大きい閾値条件である第２の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、
１）前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記第１の比率変動幅を超えている場合、或いは、２）前記比率が前記第２の比率変動幅を超えている場合に、前記受信信号がマルチパス信号であると判定することと、
を含む請求項１に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項５】
前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、
前記所定の角度変動幅、前記第１の比率変動幅及び前記第２の比率変動幅のうちの少なくとも１つを、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含む請求項４に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項６】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、
前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、
前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することと、
を含むマルチパス信号判定方法。
【請求項７】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、
前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、
前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することと、
を含むマルチパス信号判定方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のマルチパス信号判定方法を、測位装置に内蔵されたプロセッサに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、
前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部と、
を備えたマルチパス信号判定装置。
【請求項１０】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、
前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部と、
を備えたマルチパス信号判定装置。
【請求項１１】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、
前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部と、
を備えたマルチパス信号判定装置。
【請求項１】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、
前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、
前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することと、
を含むマルチパス信号判定方法。
【請求項２】
前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、
前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、
前記比率が所定の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、
前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記所定の比率変動幅を超えている場合に前記受信信号がマルチパス信号であると判定することと、
を含む請求項１に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項３】
前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、
前記所定の角度変動幅及び前記所定の比率変動幅の一方又は両方を、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含む請求項２に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項４】
前記マルチパス信号であるか否かを判定することは、
前記角度が所定の角度変動幅を超える角度であるか否かを判定することと、
前記比率が第１の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、
前記比率が前記第１の比率変動幅より大きい閾値条件である第２の比率変動幅を超える比率であるか否かを判定することと、
１）前記角度が前記所定の角度変動幅を超えており、且つ、前記比率が前記第１の比率変動幅を超えている場合、或いは、２）前記比率が前記第２の比率変動幅を超えている場合に、前記受信信号がマルチパス信号であると判定することと、
を含む請求項１に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項５】
前記測位用信号は測位用衛星からの信号であり、前記測位用衛星ごとに前記拡散符号が異なり、
前記所定の角度変動幅、前記第１の比率変動幅及び前記第２の比率変動幅のうちの少なくとも１つを、前記測位用衛星に応じて変更することを更に含む請求項４に記載のマルチパス信号判定方法。
【請求項６】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、
前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出することと、
前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することと、
を含むマルチパス信号判定方法。
【請求項７】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行うことと、
前記相関演算の結果からコード位相を判定することと、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算することと、
前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定することと、
を含むマルチパス信号判定方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のマルチパス信号判定方法を、測位装置に内蔵されたプロセッサに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、
前記角度及び前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部と、
を備えたマルチパス信号判定装置。
【請求項１０】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、
前記コード位相から進み及び遅れ方向それぞれにＮチップ（０＜Ｎ＜１）離れた進み位相及び遅れ位相それぞれの相関値をＩＱ座標上にプロットした場合の互いの位置ベクトルの成す角度を算出する角度算出部と、
前記角度を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部と、
を備えたマルチパス信号判定装置。
【請求項１１】
拡散符号で拡散変調された測位用信号の受信信号と、前記拡散符号のレプリカ信号とを、ＩＱ成分それぞれについて相関演算を行う相関演算部と、
前記相関演算の結果からコード位相を判定するコード位相判定部と、
前記コード位相での相関値である第１相関値と、コード位相からＸチップ（０＜Ｘ＜１）ずれた位相での相関値である第２相関値と、コード位相からＹチップ（１＜Ｙ）ずれた位相での相関値である第３相関値とから、前記第３相関値に対する前記第１相関値と前記第３相関値に対する前記第２相関値との比率を計算する比率計算部と、
前記比率を用いて前記受信信号がマルチパス信号であるか否かを判定するマルチパス信号判定部と、
を備えたマルチパス信号判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−１５９２６１（Ｐ２００９−１５９２６１Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３４５８２（Ｐ２００７−３３４５８２）
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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