同期タイミング検出装置および受信機
【課題】感度の低下および処理量の増大を回避しつつ同期捕捉精度を向上させる同期タイミング検出装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかる同期タイミング検出装置は、時間領域信号である受信信号および予め保持している受信信号レプリカを周波数領域信号に変換する信号変換手段（最大値正規化部１８、ＦＦＴ部１９）と、周波数領域信号に変換後のレプリカを、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲内で位相回転することにより得られたレプリカデータと前記周波数領域信号に変換後の受信信号との位相差を抽出し、当該位相差に対して受信帯域幅に相当する区間の積分を実行する演算手段（乗算処理部２０、演算処理部２１、乗算処理部２２、積分処理部２３）と、を備える。
【解決手段】本発明にかかる同期タイミング検出装置は、時間領域信号である受信信号および予め保持している受信信号レプリカを周波数領域信号に変換する信号変換手段（最大値正規化部１８、ＦＦＴ部１９）と、周波数領域信号に変換後のレプリカを、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲内で位相回転することにより得られたレプリカデータと前記周波数領域信号に変換後の受信信号との位相差を抽出し、当該位相差に対して受信帯域幅に相当する区間の積分を実行する演算手段（乗算処理部２０、演算処理部２１、乗算処理部２２、積分処理部２３）と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号の同期タイミングを検出する同期タイミング検出装置に関するものであり、特に、マルチパスの影響を低減して同期タイミングを検出する同期タイミング検出装置および当該同期タイミング検出装置を備える受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陸上移動体の測位に広く使用されているＧＰＳ（Global Positioning System）において、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの信号に同期することでＧＰＳ衛星との間の距離を計測し、その計測結果に基づいて測位を実施する。
【０００３】
具体的には、ＧＰＳは、スペクトル拡散通信方式を採用しており、ＧＰＳ衛星より送信される電波は拡散コードにより拡散処理が実施されている。また、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星が拡散処理に用いた拡散コードのレプリカを生成し、受信信号と生成したレプリカとの相互相関演算を実行することにより相関ピークを検出して同期捕捉を行う。その同期タイミングは、ＧＰＳ受信機と衛星との間の距離に対応しており、測距に使用する。そして、ＧＰＳ受信機は、４衛星以上のＧＰＳ衛星との間で測距を実行し、それらの実行結果に基づいて測位を行う。なお、一般的なＧＰＳ受信機は、同期捕捉から追尾動作に移行した後に測距を実行し、追尾動作にはＤＬＬ(Delay Lock Loop)を使用する。
【０００４】
ここで、市街地環境においてＧＰＳを使用する場合、ＧＰＳ受信機は、マルチパス（遅延波）が直接波に重畳した電波を受信するため同期検出が困難となり、その結果、測距誤差を生じるという問題がある。この問題に対する改善方法として、たとえば、ＧＰＳ受信機内の同期追尾用の相関器であるＤＬＬにマルチパス誤差の低減機能を付加することにより測距誤差を低減する“Narrow Correlator”、“Strobe Correlator”等が提案されている。また、相関演算結果（遅延プロファイル）を用い、最尤推定に基づいて遅延波パラメータ（遅延波チップ遅延量、振幅、位相）を抽出し、マルチパス誤差を補正する技術であるＭＭＴ（Multipath Mitigation Technology，下記特許文献１参照）等が提案されている。また、フーリエ変換等の時間−周波数領域変換を相互相関演算結果に対して実行することにより、上記問題を改善して測位精度を向上する方法が下記特許文献２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６０３１８８１号明細書
【特許文献２】特表２００３−５１８８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記“Narrow Correlator”および“Strobe Correlator”を使用してマルチパス誤差を低減する場合、受信信号帯域を広帯域にする必要がある。しかしながら、ＧＰＳ受信機における測距の高精度化と高感度化は相反するものであるため、これらの方法を使用してマルチパス誤差を低減するＧＰＳ受信機は、一般のＧＰＳ受信機と比較して、感度が低くなる、という問題があった。
【０００７】
また、上記最尤推定法に基づいて遅延波パラメータを抽出し、マルチパス誤差を補正する技術は、感度の低下を防止して測距を高精度化することができるが、処理量が大きい、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、感度の低下および処理量の増大を回避しつつ同期捕捉精度を向上させる同期タイミング検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるタイミング検出装置は、受信信号と受信信号レプリカとの相互相関演算を実行することにより相関ピークを検出して同期捕捉を行う同期タイミング検出装置であって、前記時間領域信号である受信信号および予め保持している前記受信信号レプリカを周波数領域信号に変換する信号変換手段と、前記周波数領域信号に変換後のレプリカを、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲内で位相回転することにより得られたレプリカデータと、前記周波数領域信号に変換後の受信信号と、の位相差を抽出し、当該位相差に対して受信帯域幅に相当する区間の積分を実行する演算手段と、を備え、前記演算手段が、前記位相回転量を前記範囲内で変更しながら前記位相回転処理、位相差抽出処理および積分処理を規定回数にわたって繰り返し実行し、前記複数の積分処理の中で最大の値が得られた処理において使用した回転量を、所望の同期タイミングとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、周波数領域信号に変換後の受信信号に含まれる先行波のタイミングを推定することにより、詳細な同期タイミング検出を行うこととした。これにより、先行波のタイミング唯一つのみを推定して同期タイミングを検出できるので、たとえば、最尤推定を使用して３つのパラメータを推定し、同期タイミングを検出していた従来の同期タイミング検出処理と比較して処理量を削減できる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、一例として同期タイミング検出装置をＧＰＳ受信機に応用した場合について以下に説明する。
【００１２】
また、説明の簡易化のため、後述する各実施の形態において、本発明にかかる同期タイミング検出装置を使用したＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの受信信号のタイミング検出用に図１に示すような相関演算結果が得られ、この結果を用いて相関ピーク位置の検出を行うことにより同期タイミングを検出するものと仮定する。なお、図１は、本発明にかかる同期タイミング検出装置が行う相関演算結果の一例を示す図である。
【００１３】
上述したように、一般的なＧＰＳ受信機はＤＬＬを搭載しており、図２に示すゼロクロス点が所望の同期タイミングに相当する。なお、図２は、一般的なＧＰＳ受信機が備えるＤＬＬが行う相関演算結果の一例を示す図である。ＤＬＬは、たとえば図１に示すような相関演算を実施する相関器を２つ用意し、一方の相関器においてレプリカ生成タイミングを０．５チップ（chip）早めて相互演算を実行し、もう一方の相関器においてレプリカ生成タイミングを０．５チップ遅延させて相互演算を実行する。そして、前者の相関演算結果から後者の演算結果を減算することにより図２に示した波形を得る。また、原理的に一つの相関器を使用して図１に示す相関演算結果のピークを検出してもタイミング検出は可能であり、このときのタイミング検出性能は、上記のように二つの相関器のレプリカ生成タイミングの差が１チップのＤＬＬと同等である。したがって、上記のように仮定してもＧＰＳ受信機としての動作上問題ない。
【００１４】
実施の形態１．
図３は、本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態１の構成例を示す図である。この同期タイミング検出装置は、コードレプリカ保持部１１と、相関演算部１２と、電力換算部１３と、最大値検出部１４と、データ抽出部１５と、補間処理部１６と、レプリカ保持部１７と、最大値正規化部１８と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）部１９と、乗算処理部２０および２２と、演算処理部２１と、積分処理部２３と、同期タイミング選択部２４と、を備える。また、この同期タイミング検出装置は、受信機内の局部発振器（図示せず）および直交復調器（図示せず）により搬送波周波数成分を除去してベースバンド帯域に周波数変換された受信ベースバンド信号を入力信号とする。以下、各部の動作について説明する。
【００１５】
コードレプリカ保持部１１は、Ｃ／Ａコード（Coarse／Acquisition code，１周期１０２３チップ）のレプリカを保持している。相関演算部１２は、コードレプリカ保持部１１が保持しているコードレプリカと受信ベースバンド信号との相関演算を行うことにより複素遅延プロファイル（受信信号）を生成出力する。なお、受信ベースバンド信号が複素信号である場合、実部成分（Ｉ成分）および虚部成分（Ｑ成分）それぞれに対して相関演算を行う。相関演算部１２は、たとえばマッチトフィルタにより実現できる。
【００１６】
電力換算部１３は、相関演算部１２が出力する実部成分の相関演算結果（Ｉ）および虚部成分の相関演算結果（Ｑ）を使用して、Ｉ2＋Ｑ2を計算し、相関ピーク位置が同期タイミングを示す電力遅延プロファイルを生成する。そして、この電力換算部１３が出力した電力遅延プロファイルを次式（１）で除算することにより図１に示すような波形を得る。
【００１７】
【数１】
…（１）
【００１８】
最大値検出部１４は、電力換算部１３が出力する電力遅延プロファイルデータのピーク位置を検出することにより粗い精度で同期タイミング（第１段階の同期タイミング）を検出する。データ抽出部１５は、相関演算部１２が出力した受信信号（複素遅延プロファイル）から、最大値検出部１４が検出した電力遅延プロファイルデータのピーク位置付近に対応する区間（たとえばピーク位置の前後３チップの区間）のデータを抽出する。
【００１９】
補間処理部１６は、さらに詳細な相関ピーク位置検出（同期タイミング検出）が可能となるように、データ抽出部１５が抽出したデータに対してデータ間を補間する処理を実行する。ＧＰＳ受信機では、同期タイミングを測距に使用するが、１チップ時間のずれが約３００ｍのずれに相当するため（Ｃ／Ａコードの周波数＝１．０２３ＭＨｚ）、測距に使用するためには１チップの１／１２８〜１／１０２４程度の精度で同期タイミングを検出する必要がある。そのため、本実施の形態の補間処理部１６は、たとえばオーバサンプリングフィルタを使用して上記分解能（精度）が得られるように補間処理を実行する。以上の各構成部が行う処理は、一般的なＧＳＰ受信機が行う処理と同様であり、これ以降に説明する各構成部が行う相関ピーク位置検出処理（より高い精度で同期タイミングを検出するための第２段階の同期タイミング検出処理）が本発明の特徴的な動作となる。
【００２０】
レプリカ保持部１７は、補間処理部１６からの出力データを模擬して作成されたレプリカを保持しており、当該レプリカは、相関ピーク位置検出処理の実行時に最大正規化部１８に対して出力される。なお、このレプリカは、ノイズおよび遅延波を含まないものであるため、送信フィルタと受信フィルタの特性を反映させることで生成することができる。また、ＧＰＳ受信機では、所望の信号（Ｃ／Ａコード）のメインローブ２ＭＨｚに対して２０ＭＨｚ程度の帯域が制限されるだけであるため、受信フィルタの特性のみを反映させることにより生成可能である。
【００２１】
最大値正規化部１８は、入力信号（補間処理部１６から出力されたデータおよびレプリカ保持部１７から出力されたレプリカ）の最大値を検出し、最大値による正規化を実行する。なお、レプリカ保持部１７が最大値正規化後の値を保存している場合、レプリカに対する最大値正規化処理は不要となる。ＦＦＴ部１９は、最大値正規化部１８から出力された、最大値正規化後の受信信号および最大値正規化後のレプリカに対してＦＦＴを実行して周波数領域信号に変換する。ただし、レプリカ保持部１７がＦＦＴ後のレプリカを保持している場合、ＦＦＴ部１９は、レプリカに対するＦＦＴ処理は不要となる。なお、最大値正規化部１８およびＦＦＴ部１９が信号変換手段を構成する。
【００２２】
乗算処理部２０は、同期タイミングを調整するために使用する位相回転量ｋを、周波数領域のレプリカに対して乗算し、位相回転を与える。ここで、周波数領域のレプリカに対して位相回転を与えることは、図４に示すように、時間領域におけるレプリカを時間シフトすることに相当する。なお、図４は、時間領域における受信信号とレプリカとの関係の一例を示す図であり、ｆ(ｔ)が最大値正規化部１８から出力された受信信号、ｆR(ｔ)が最大値正規化部１８から出力されたレプリカである。このとき、同期タイミングの検出処理は、受信信号ｆ(ｔ)に対してレプリカｆR(ｔ)の遅延量ｋTを変更しながらｆ(ｔ)に最もフィッティングするタイミング（遅延量）ｋTを推定する処理に相当する。本発明にかかる同期タイミング検出装置は、以下に示すように、この同期タイミングの検出処理を周波数領域において実行する。
【００２３】
以降、上記ｆ(ｔ)およびｆR(ｔ)にＦＦＴを実行して得られたデータをＦ(ｆ)およびＦR(ｆ)と表現し、さらに、レプリカＦR(ｆ)に対して位相回転量ｋ（時間領域における遅延量ｋTに相当）を乗算後のレプリカをＦR[ｋ](ｆ)と表現する。なお、これらのデータは複素信号である。また、‖・‖は複素信号の大きさ（絶対値）を示し、たとえば次式（２）が成立する。以下、同期タイミングの検出動作について詳しく説明する。
【００２４】
【数２】
…（２）
【００２５】
演算処理部２１は、乗算処理部２２がＦ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)の位相差を抽出するために使用する信号を生成出力する。具体的には、次式（３）を使用して入力信号ＦR[ｋ](ｆ)に対する演算処理を実行し、その結果を出力する。
１／（‖ＦR[ｋ](ｆ)‖・ＦR[ｋ](ｆ)） …（３）
【００２６】
乗算処理部２２は、ＦＦＴ部１９の出力信号Ｆ(ｆ)に対して演算処理部２１の出力信号を乗算することによりＦ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)の位相差を抽出する。なお、この処理は、Ｆ(ｆ)からＦR[ｋ](ｆ)を除算することに相当する。積分処理部２３は、乗算処理部２２の出力信号に対して受信帯域幅Ｂに相当する区間の積分を実行する。
【００２７】
なお、乗算処理部２０、演算処理部２１、乗算処理部２２および積分処理部２３が請求項１の演算手段を構成する。また、本発明にかかる同期タイミング検出装置は、上述した乗算処理部２０から積分処理部２３までの一連の処理を所定の区間において位相回転量ｋを変更しながら繰り返し実行する。そして、上記一連の処理の繰り返しが終了後、同期タイミング選択部２４は、当該繰り返し処理において積分処理部２３から出力された信号の中で最大の値が得られた際に使用した位相回転量ｋを同期タイミングとして選択して出力する。なお、上記位相回転量ｋは、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲、たとえば、遅延波を含まない理想的な同期タイミングの前後１チップ時間に相当する範囲、とする。また、変更量は、同期タイミング検出装置を適用するシステムが要求する分解能（同期タイミング検出精度）を満足するように決定する。
【００２８】
つづいて、上述したような処理を実行することにより同期タイミングが選択できる理由を図５〜１０に基づいて説明する。なお、図５は、受信ベースバンド信号に基づいて生成された受信信号の一例を示す図である。図６は、レプリカ保持部１７が保持するレプリカの一例を示す図である。図７は、ＦＴＴ後の受信信号の一例を示す図である。図８は、ＦＦＴ後のレプリカの一例を示す図である。図９は、ＦＴＴ後の受信信号に含まれる先行波成分の位相回転を解いて得られた信号の一例を示す図である。図１０は、受信タイミングｋ（横軸）と積分処理部２３の処理結果（縦軸）との関係の一例を示す図である。
【００２９】
たとえば、受信ベースバンド信号が先行波と遅延波１波が合成されたものであるとすると、ｆ(ｔ)は、図５に示したような波形となる。これに対してレプリカｆR(ｔ)は、遅延波およびノイズを含んでいないために図６に示したような波形となる。そしてこれらの信号に対してＦＦＴを実行して得られた受信信号Ｆ(ｆ)およびレプリカＦR(ｆ)は、それぞれ図７および図８に示したような波形となる。
【００３０】
ｋのタイミングが先行波のタイミングに一致する場合、Ｆ(ｆ)に対して演算処理部２１の出力信号を乗算して得られた信号(乗算処理部２２の出力信号)は、先行波のタイミングに対応する位相回転のみが解かれ、図９に示したような波形の信号となる。この処理結果（乗算処理部２２の出力信号）に対して積分処理部２３が受信帯域幅Ｂ区間の積分を実行することにより受信波に含まれる遅延波成分が０となり、先行波成分が取り出される。これに対して、ｋのタイミングが先行波のタイミングに一致しない場合、Ｆ(ｆ)と演算処理部２１の出力信号との乗算結果（乗算処理部２２の出力信号）に含まれる先行波成分には位相回転が残留しているため、この信号の積分結果は０となり先行波成分を取り出すことができない。したがって、図１０に示すように、先行波のタイミングに一致したｋの値において、積分処理部２３の出力信号はピークを形成する。そのため、積分処理部２３の出力信号が最大となるｋを選択することにより、所望のタイミング対して最も誤差の少ない最適な同期タイミングを選択（検出）することができる。
【００３１】
このように、本実施の形態においては、受信信号およびそのレプリカをそれぞれ周波数領域信号に変換し、当該変換後の受信信号に含まれる先行波のタイミングを推定することにより詳細な同期タイミング検出を行うこととした。すなわち、先行波のタイミングという唯一つのパラメータを推定して同期タイミング検出を行うこととした。これにより、たとえば、従来使用されていた、最尤推定を使用して３つのパラメータ（遅延波のタイミング、振幅、位相）を推定し、同期タイミング検出を行う方法と比較して処理量を削減できる。また、本実施の形態の構成は、受信機内の相関器特性に大きく依存しないため容易に組み込むことができる。
【００３２】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２について説明する。図１１は、本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態２の構成例を示す図である。この同期タイミング検出装置は、上述した実施の形態１の同期タイミング検出装置に対して、分散算出部３１と、演算処理部３２と、乗算処理部３３と、が追加された構成をとる。その他の部分については、上述した実施の形態１と同様であるため同一の符号を付してその説明を省略する。以下、実施の形態１の同期タイミング装置と異なる部分について説明する。
【００３３】
分散算出部３１は、乗算処理部２２からの入力信号に基づいてＦ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)との位相差データの分散Ｖ[ｋ]を算出する。演算処理部３２は、演算処理部２１が使用する演算式（３）に上記分散Ｖ[ｋ]を反映させた次式（４）を使用して入力信号ＦR[ｋ](ｆ)に対する演算処理を実行し、その結果を出力する。
１／（（‖ＦR[ｋ](ｆ)‖＋Ｖ[ｋ]／‖ＦR[ｋ](ｆ)‖）・ＦR[ｋ](ｆ)） …（４）
【００３４】
なお、この分散Ｖ[ｋ]を反映させた演算処理を実行するのは上記位相差抽出後のスペクトル推定精度を向上させるためであり、Ｆ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)の位相差をＶ[ｋ]に基づいて補正することに相当する。また、式（４）を使用した処理は、ＦR[ｋ](ｆ)とＶ[ｋ]とを合成した結果を使用して式（３）の処理を実行することに相当する。
【００３５】
乗算処理部３３は、Ｆ(ｆ)と演算処理部３２の出力信号とを乗算した結果を同期タイミング選択部２４に対して出力する。同期タイミング検出部２４は、上述した実施の形態１と同様の動作を実行して同期タイミングを検出する。なお、乗算処理部２０、演算処理部２１、乗算処理部２２、積分処理部２３、分散算出部３１、演算処理部３２および乗算処理部３３が請求項３の演算手段を構成する。
【００３６】
つづいて、分散Ｖ[ｋ]と位相回転量ｋとの関係について説明する。図１２は、位相回転量ｋ（横軸）と分散算出部３１の処理結果（縦軸）との関係の一例を示す図である。図１２に示したように、ｋが先行波のタイミングに一致（ｋ＝Ｋに相当）する場合、Ｖ[ｋ]が最小となり、図１０の波形を横軸に対して線対称に折り返したような波形になる。これは、ｋが先行波のタイミングに一致する場合、図９に示したように遅延波の位相回転成分しか存在しないため、先行波成分が一箇所に集中することから分散値が小さくなり、逆に、ｋが先行波のタイミングに一致していない場合、先行波の位相回転が残留しているため、先行波成分が一箇所に集中せずに分散値が増大する。そして、ｋに対するＶ[ｋ]の波形が図１２にようになることから、図１０の波形を除算することにより、実施の形態１の場合と比較して更にピークを強調することができる。以上により、本実施の形態においては、演算処理部３２および乗算処理部３３が分散Ｖ[ｋ]を考慮した処理を実行することとした。
【００３７】
このように、本実施の形態においては、受信ベースバンド信号に基づいて生成した受信信号およびそのレプリカの分散を算出し、算出した分散を考慮して同期タイミングの検出処理を行うこととした。これにより、実施の形態１の同期タイミング検出装置と比較してさらにタイミング検出精度を向上させることができる。また、本実施の形態の構成は、受信機内の相関器特性に大きく依存しないため、実施の形態１と同様に、容易に組み込むことができる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態１および２において、同期タイミング選択部２４をしきい値判定によるパス検出器に差し替えることにより、しきい値以上のピーク値を持つ場合はパスであると判定し、パス数の検出が可能となる。また、その検出したパスの中で最もｋが小さいものを先行波として同期タイミングを推定する。これにより、先行波の受信レベルが遅延波の受信レベルより低い場合であっても先行波タイミングを抽出することができる。
【００３９】
また、本発明は、相関器（相関演算部）自体に変更は加えないため、ＧＰＳ受信機のベースバンド信号処理部（図示せず）前段の受信フィルタの帯域を狭めることにより高感度受信動作への移行が容易に実施できる。たとえば、室内等において、通常動作での測位を実行したが感度不足により測位が不可能な場合、利用者の感度変更操作に伴って受信フィルタを高感度対応に切り替えて高感度対応動作へスムーズに移行させることが可能である。また、同期捕捉時に電力遅延プロファイルに対してしきい値判定によるパス検出を実施するＧＰＳ受信機においては、同期検出動作中のある一定時間内にしきい値を超えるパスを検出できなかった場合、自動的に高感度対応の受信フィルタを使用した動作に移行することが可能である。
【００４０】
さらに、本発明は、同期タイミングの検出精度を向上させるものであるため、上述したようなＧＰＳ等の測距を行う装置に限らず、それ以外の同期タイミング検出を行う装置に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる同期タイミング検出装置は、たとえばＧＰＳ受信機が備える同期タイミング検出装置に有用であり、特に、マルチパスの影響を低減して受信信号の同期タイミングを検出する同期タイミング検出装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかる同期タイミング検出装置が行う相関演算結果の一例を示す図である。
【図２】一般的なＧＰＳ受信機が備えるＤＬＬが行う相関演算結果の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態１の構成例を示す図である。
【図４】時間領域における受信信号とレプリカとの関係の一例を示す図である。
【図５】受信ベースバンド信号に基づいて生成された受信信号の一例を示す図である。
【図６】レプリカ保持部が保持するレプリカの一例を示す図である。
【図７】ＦＴＴ後の受信信号の一例を示す図である。
【図８】ＦＦＴ後のレプリカの一例を示す図である。
【図９】ＦＴＴ後の受信信号に含まれる先行波成分の位相回転を解いて得られた信号の一例を示す図である。
【図１０】受信タイミングｋと積分処理部の処理結果との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態２の構成例を示す図である。
【図１２】位相回転量と分散算出部の処理結果との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１ コードレプリカ保持部
１２ 相関演算部
１３ 電力換算部
１３ 最大値検出部
１５ データ抽出部
１６ 補間処理部
１７ レプリカ保持部
１８ 最大値正規化部
１９ ＦＦＴ部
２０、２２、３３ 乗算処理部
２１、３２ 演算処理部
２３ 積分処理部
２４ 同期タイミング選択部
３１ 分散算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号の同期タイミングを検出する同期タイミング検出装置に関するものであり、特に、マルチパスの影響を低減して同期タイミングを検出する同期タイミング検出装置および当該同期タイミング検出装置を備える受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陸上移動体の測位に広く使用されているＧＰＳ（Global Positioning System）において、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの信号に同期することでＧＰＳ衛星との間の距離を計測し、その計測結果に基づいて測位を実施する。
【０００３】
具体的には、ＧＰＳは、スペクトル拡散通信方式を採用しており、ＧＰＳ衛星より送信される電波は拡散コードにより拡散処理が実施されている。また、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星が拡散処理に用いた拡散コードのレプリカを生成し、受信信号と生成したレプリカとの相互相関演算を実行することにより相関ピークを検出して同期捕捉を行う。その同期タイミングは、ＧＰＳ受信機と衛星との間の距離に対応しており、測距に使用する。そして、ＧＰＳ受信機は、４衛星以上のＧＰＳ衛星との間で測距を実行し、それらの実行結果に基づいて測位を行う。なお、一般的なＧＰＳ受信機は、同期捕捉から追尾動作に移行した後に測距を実行し、追尾動作にはＤＬＬ(Delay Lock Loop)を使用する。
【０００４】
ここで、市街地環境においてＧＰＳを使用する場合、ＧＰＳ受信機は、マルチパス（遅延波）が直接波に重畳した電波を受信するため同期検出が困難となり、その結果、測距誤差を生じるという問題がある。この問題に対する改善方法として、たとえば、ＧＰＳ受信機内の同期追尾用の相関器であるＤＬＬにマルチパス誤差の低減機能を付加することにより測距誤差を低減する“Narrow Correlator”、“Strobe Correlator”等が提案されている。また、相関演算結果（遅延プロファイル）を用い、最尤推定に基づいて遅延波パラメータ（遅延波チップ遅延量、振幅、位相）を抽出し、マルチパス誤差を補正する技術であるＭＭＴ（Multipath Mitigation Technology，下記特許文献１参照）等が提案されている。また、フーリエ変換等の時間−周波数領域変換を相互相関演算結果に対して実行することにより、上記問題を改善して測位精度を向上する方法が下記特許文献２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６０３１８８１号明細書
【特許文献２】特表２００３−５１８８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記“Narrow Correlator”および“Strobe Correlator”を使用してマルチパス誤差を低減する場合、受信信号帯域を広帯域にする必要がある。しかしながら、ＧＰＳ受信機における測距の高精度化と高感度化は相反するものであるため、これらの方法を使用してマルチパス誤差を低減するＧＰＳ受信機は、一般のＧＰＳ受信機と比較して、感度が低くなる、という問題があった。
【０００７】
また、上記最尤推定法に基づいて遅延波パラメータを抽出し、マルチパス誤差を補正する技術は、感度の低下を防止して測距を高精度化することができるが、処理量が大きい、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、感度の低下および処理量の増大を回避しつつ同期捕捉精度を向上させる同期タイミング検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるタイミング検出装置は、受信信号と受信信号レプリカとの相互相関演算を実行することにより相関ピークを検出して同期捕捉を行う同期タイミング検出装置であって、前記時間領域信号である受信信号および予め保持している前記受信信号レプリカを周波数領域信号に変換する信号変換手段と、前記周波数領域信号に変換後のレプリカを、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲内で位相回転することにより得られたレプリカデータと、前記周波数領域信号に変換後の受信信号と、の位相差を抽出し、当該位相差に対して受信帯域幅に相当する区間の積分を実行する演算手段と、を備え、前記演算手段が、前記位相回転量を前記範囲内で変更しながら前記位相回転処理、位相差抽出処理および積分処理を規定回数にわたって繰り返し実行し、前記複数の積分処理の中で最大の値が得られた処理において使用した回転量を、所望の同期タイミングとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、周波数領域信号に変換後の受信信号に含まれる先行波のタイミングを推定することにより、詳細な同期タイミング検出を行うこととした。これにより、先行波のタイミング唯一つのみを推定して同期タイミングを検出できるので、たとえば、最尤推定を使用して３つのパラメータを推定し、同期タイミングを検出していた従来の同期タイミング検出処理と比較して処理量を削減できる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、一例として同期タイミング検出装置をＧＰＳ受信機に応用した場合について以下に説明する。
【００１２】
また、説明の簡易化のため、後述する各実施の形態において、本発明にかかる同期タイミング検出装置を使用したＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星からの受信信号のタイミング検出用に図１に示すような相関演算結果が得られ、この結果を用いて相関ピーク位置の検出を行うことにより同期タイミングを検出するものと仮定する。なお、図１は、本発明にかかる同期タイミング検出装置が行う相関演算結果の一例を示す図である。
【００１３】
上述したように、一般的なＧＰＳ受信機はＤＬＬを搭載しており、図２に示すゼロクロス点が所望の同期タイミングに相当する。なお、図２は、一般的なＧＰＳ受信機が備えるＤＬＬが行う相関演算結果の一例を示す図である。ＤＬＬは、たとえば図１に示すような相関演算を実施する相関器を２つ用意し、一方の相関器においてレプリカ生成タイミングを０．５チップ（chip）早めて相互演算を実行し、もう一方の相関器においてレプリカ生成タイミングを０．５チップ遅延させて相互演算を実行する。そして、前者の相関演算結果から後者の演算結果を減算することにより図２に示した波形を得る。また、原理的に一つの相関器を使用して図１に示す相関演算結果のピークを検出してもタイミング検出は可能であり、このときのタイミング検出性能は、上記のように二つの相関器のレプリカ生成タイミングの差が１チップのＤＬＬと同等である。したがって、上記のように仮定してもＧＰＳ受信機としての動作上問題ない。
【００１４】
実施の形態１．
図３は、本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態１の構成例を示す図である。この同期タイミング検出装置は、コードレプリカ保持部１１と、相関演算部１２と、電力換算部１３と、最大値検出部１４と、データ抽出部１５と、補間処理部１６と、レプリカ保持部１７と、最大値正規化部１８と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）部１９と、乗算処理部２０および２２と、演算処理部２１と、積分処理部２３と、同期タイミング選択部２４と、を備える。また、この同期タイミング検出装置は、受信機内の局部発振器（図示せず）および直交復調器（図示せず）により搬送波周波数成分を除去してベースバンド帯域に周波数変換された受信ベースバンド信号を入力信号とする。以下、各部の動作について説明する。
【００１５】
コードレプリカ保持部１１は、Ｃ／Ａコード（Coarse／Acquisition code，１周期１０２３チップ）のレプリカを保持している。相関演算部１２は、コードレプリカ保持部１１が保持しているコードレプリカと受信ベースバンド信号との相関演算を行うことにより複素遅延プロファイル（受信信号）を生成出力する。なお、受信ベースバンド信号が複素信号である場合、実部成分（Ｉ成分）および虚部成分（Ｑ成分）それぞれに対して相関演算を行う。相関演算部１２は、たとえばマッチトフィルタにより実現できる。
【００１６】
電力換算部１３は、相関演算部１２が出力する実部成分の相関演算結果（Ｉ）および虚部成分の相関演算結果（Ｑ）を使用して、Ｉ2＋Ｑ2を計算し、相関ピーク位置が同期タイミングを示す電力遅延プロファイルを生成する。そして、この電力換算部１３が出力した電力遅延プロファイルを次式（１）で除算することにより図１に示すような波形を得る。
【００１７】
【数１】
…（１）
【００１８】
最大値検出部１４は、電力換算部１３が出力する電力遅延プロファイルデータのピーク位置を検出することにより粗い精度で同期タイミング（第１段階の同期タイミング）を検出する。データ抽出部１５は、相関演算部１２が出力した受信信号（複素遅延プロファイル）から、最大値検出部１４が検出した電力遅延プロファイルデータのピーク位置付近に対応する区間（たとえばピーク位置の前後３チップの区間）のデータを抽出する。
【００１９】
補間処理部１６は、さらに詳細な相関ピーク位置検出（同期タイミング検出）が可能となるように、データ抽出部１５が抽出したデータに対してデータ間を補間する処理を実行する。ＧＰＳ受信機では、同期タイミングを測距に使用するが、１チップ時間のずれが約３００ｍのずれに相当するため（Ｃ／Ａコードの周波数＝１．０２３ＭＨｚ）、測距に使用するためには１チップの１／１２８〜１／１０２４程度の精度で同期タイミングを検出する必要がある。そのため、本実施の形態の補間処理部１６は、たとえばオーバサンプリングフィルタを使用して上記分解能（精度）が得られるように補間処理を実行する。以上の各構成部が行う処理は、一般的なＧＳＰ受信機が行う処理と同様であり、これ以降に説明する各構成部が行う相関ピーク位置検出処理（より高い精度で同期タイミングを検出するための第２段階の同期タイミング検出処理）が本発明の特徴的な動作となる。
【００２０】
レプリカ保持部１７は、補間処理部１６からの出力データを模擬して作成されたレプリカを保持しており、当該レプリカは、相関ピーク位置検出処理の実行時に最大正規化部１８に対して出力される。なお、このレプリカは、ノイズおよび遅延波を含まないものであるため、送信フィルタと受信フィルタの特性を反映させることで生成することができる。また、ＧＰＳ受信機では、所望の信号（Ｃ／Ａコード）のメインローブ２ＭＨｚに対して２０ＭＨｚ程度の帯域が制限されるだけであるため、受信フィルタの特性のみを反映させることにより生成可能である。
【００２１】
最大値正規化部１８は、入力信号（補間処理部１６から出力されたデータおよびレプリカ保持部１７から出力されたレプリカ）の最大値を検出し、最大値による正規化を実行する。なお、レプリカ保持部１７が最大値正規化後の値を保存している場合、レプリカに対する最大値正規化処理は不要となる。ＦＦＴ部１９は、最大値正規化部１８から出力された、最大値正規化後の受信信号および最大値正規化後のレプリカに対してＦＦＴを実行して周波数領域信号に変換する。ただし、レプリカ保持部１７がＦＦＴ後のレプリカを保持している場合、ＦＦＴ部１９は、レプリカに対するＦＦＴ処理は不要となる。なお、最大値正規化部１８およびＦＦＴ部１９が信号変換手段を構成する。
【００２２】
乗算処理部２０は、同期タイミングを調整するために使用する位相回転量ｋを、周波数領域のレプリカに対して乗算し、位相回転を与える。ここで、周波数領域のレプリカに対して位相回転を与えることは、図４に示すように、時間領域におけるレプリカを時間シフトすることに相当する。なお、図４は、時間領域における受信信号とレプリカとの関係の一例を示す図であり、ｆ(ｔ)が最大値正規化部１８から出力された受信信号、ｆR(ｔ)が最大値正規化部１８から出力されたレプリカである。このとき、同期タイミングの検出処理は、受信信号ｆ(ｔ)に対してレプリカｆR(ｔ)の遅延量ｋTを変更しながらｆ(ｔ)に最もフィッティングするタイミング（遅延量）ｋTを推定する処理に相当する。本発明にかかる同期タイミング検出装置は、以下に示すように、この同期タイミングの検出処理を周波数領域において実行する。
【００２３】
以降、上記ｆ(ｔ)およびｆR(ｔ)にＦＦＴを実行して得られたデータをＦ(ｆ)およびＦR(ｆ)と表現し、さらに、レプリカＦR(ｆ)に対して位相回転量ｋ（時間領域における遅延量ｋTに相当）を乗算後のレプリカをＦR[ｋ](ｆ)と表現する。なお、これらのデータは複素信号である。また、‖・‖は複素信号の大きさ（絶対値）を示し、たとえば次式（２）が成立する。以下、同期タイミングの検出動作について詳しく説明する。
【００２４】
【数２】
…（２）
【００２５】
演算処理部２１は、乗算処理部２２がＦ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)の位相差を抽出するために使用する信号を生成出力する。具体的には、次式（３）を使用して入力信号ＦR[ｋ](ｆ)に対する演算処理を実行し、その結果を出力する。
１／（‖ＦR[ｋ](ｆ)‖・ＦR[ｋ](ｆ)） …（３）
【００２６】
乗算処理部２２は、ＦＦＴ部１９の出力信号Ｆ(ｆ)に対して演算処理部２１の出力信号を乗算することによりＦ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)の位相差を抽出する。なお、この処理は、Ｆ(ｆ)からＦR[ｋ](ｆ)を除算することに相当する。積分処理部２３は、乗算処理部２２の出力信号に対して受信帯域幅Ｂに相当する区間の積分を実行する。
【００２７】
なお、乗算処理部２０、演算処理部２１、乗算処理部２２および積分処理部２３が請求項１の演算手段を構成する。また、本発明にかかる同期タイミング検出装置は、上述した乗算処理部２０から積分処理部２３までの一連の処理を所定の区間において位相回転量ｋを変更しながら繰り返し実行する。そして、上記一連の処理の繰り返しが終了後、同期タイミング選択部２４は、当該繰り返し処理において積分処理部２３から出力された信号の中で最大の値が得られた際に使用した位相回転量ｋを同期タイミングとして選択して出力する。なお、上記位相回転量ｋは、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲、たとえば、遅延波を含まない理想的な同期タイミングの前後１チップ時間に相当する範囲、とする。また、変更量は、同期タイミング検出装置を適用するシステムが要求する分解能（同期タイミング検出精度）を満足するように決定する。
【００２８】
つづいて、上述したような処理を実行することにより同期タイミングが選択できる理由を図５〜１０に基づいて説明する。なお、図５は、受信ベースバンド信号に基づいて生成された受信信号の一例を示す図である。図６は、レプリカ保持部１７が保持するレプリカの一例を示す図である。図７は、ＦＴＴ後の受信信号の一例を示す図である。図８は、ＦＦＴ後のレプリカの一例を示す図である。図９は、ＦＴＴ後の受信信号に含まれる先行波成分の位相回転を解いて得られた信号の一例を示す図である。図１０は、受信タイミングｋ（横軸）と積分処理部２３の処理結果（縦軸）との関係の一例を示す図である。
【００２９】
たとえば、受信ベースバンド信号が先行波と遅延波１波が合成されたものであるとすると、ｆ(ｔ)は、図５に示したような波形となる。これに対してレプリカｆR(ｔ)は、遅延波およびノイズを含んでいないために図６に示したような波形となる。そしてこれらの信号に対してＦＦＴを実行して得られた受信信号Ｆ(ｆ)およびレプリカＦR(ｆ)は、それぞれ図７および図８に示したような波形となる。
【００３０】
ｋのタイミングが先行波のタイミングに一致する場合、Ｆ(ｆ)に対して演算処理部２１の出力信号を乗算して得られた信号(乗算処理部２２の出力信号)は、先行波のタイミングに対応する位相回転のみが解かれ、図９に示したような波形の信号となる。この処理結果（乗算処理部２２の出力信号）に対して積分処理部２３が受信帯域幅Ｂ区間の積分を実行することにより受信波に含まれる遅延波成分が０となり、先行波成分が取り出される。これに対して、ｋのタイミングが先行波のタイミングに一致しない場合、Ｆ(ｆ)と演算処理部２１の出力信号との乗算結果（乗算処理部２２の出力信号）に含まれる先行波成分には位相回転が残留しているため、この信号の積分結果は０となり先行波成分を取り出すことができない。したがって、図１０に示すように、先行波のタイミングに一致したｋの値において、積分処理部２３の出力信号はピークを形成する。そのため、積分処理部２３の出力信号が最大となるｋを選択することにより、所望のタイミング対して最も誤差の少ない最適な同期タイミングを選択（検出）することができる。
【００３１】
このように、本実施の形態においては、受信信号およびそのレプリカをそれぞれ周波数領域信号に変換し、当該変換後の受信信号に含まれる先行波のタイミングを推定することにより詳細な同期タイミング検出を行うこととした。すなわち、先行波のタイミングという唯一つのパラメータを推定して同期タイミング検出を行うこととした。これにより、たとえば、従来使用されていた、最尤推定を使用して３つのパラメータ（遅延波のタイミング、振幅、位相）を推定し、同期タイミング検出を行う方法と比較して処理量を削減できる。また、本実施の形態の構成は、受信機内の相関器特性に大きく依存しないため容易に組み込むことができる。
【００３２】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２について説明する。図１１は、本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態２の構成例を示す図である。この同期タイミング検出装置は、上述した実施の形態１の同期タイミング検出装置に対して、分散算出部３１と、演算処理部３２と、乗算処理部３３と、が追加された構成をとる。その他の部分については、上述した実施の形態１と同様であるため同一の符号を付してその説明を省略する。以下、実施の形態１の同期タイミング装置と異なる部分について説明する。
【００３３】
分散算出部３１は、乗算処理部２２からの入力信号に基づいてＦ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)との位相差データの分散Ｖ[ｋ]を算出する。演算処理部３２は、演算処理部２１が使用する演算式（３）に上記分散Ｖ[ｋ]を反映させた次式（４）を使用して入力信号ＦR[ｋ](ｆ)に対する演算処理を実行し、その結果を出力する。
１／（（‖ＦR[ｋ](ｆ)‖＋Ｖ[ｋ]／‖ＦR[ｋ](ｆ)‖）・ＦR[ｋ](ｆ)） …（４）
【００３４】
なお、この分散Ｖ[ｋ]を反映させた演算処理を実行するのは上記位相差抽出後のスペクトル推定精度を向上させるためであり、Ｆ(ｆ)とＦR[ｋ](ｆ)の位相差をＶ[ｋ]に基づいて補正することに相当する。また、式（４）を使用した処理は、ＦR[ｋ](ｆ)とＶ[ｋ]とを合成した結果を使用して式（３）の処理を実行することに相当する。
【００３５】
乗算処理部３３は、Ｆ(ｆ)と演算処理部３２の出力信号とを乗算した結果を同期タイミング選択部２４に対して出力する。同期タイミング検出部２４は、上述した実施の形態１と同様の動作を実行して同期タイミングを検出する。なお、乗算処理部２０、演算処理部２１、乗算処理部２２、積分処理部２３、分散算出部３１、演算処理部３２および乗算処理部３３が請求項３の演算手段を構成する。
【００３６】
つづいて、分散Ｖ[ｋ]と位相回転量ｋとの関係について説明する。図１２は、位相回転量ｋ（横軸）と分散算出部３１の処理結果（縦軸）との関係の一例を示す図である。図１２に示したように、ｋが先行波のタイミングに一致（ｋ＝Ｋに相当）する場合、Ｖ[ｋ]が最小となり、図１０の波形を横軸に対して線対称に折り返したような波形になる。これは、ｋが先行波のタイミングに一致する場合、図９に示したように遅延波の位相回転成分しか存在しないため、先行波成分が一箇所に集中することから分散値が小さくなり、逆に、ｋが先行波のタイミングに一致していない場合、先行波の位相回転が残留しているため、先行波成分が一箇所に集中せずに分散値が増大する。そして、ｋに対するＶ[ｋ]の波形が図１２にようになることから、図１０の波形を除算することにより、実施の形態１の場合と比較して更にピークを強調することができる。以上により、本実施の形態においては、演算処理部３２および乗算処理部３３が分散Ｖ[ｋ]を考慮した処理を実行することとした。
【００３７】
このように、本実施の形態においては、受信ベースバンド信号に基づいて生成した受信信号およびそのレプリカの分散を算出し、算出した分散を考慮して同期タイミングの検出処理を行うこととした。これにより、実施の形態１の同期タイミング検出装置と比較してさらにタイミング検出精度を向上させることができる。また、本実施の形態の構成は、受信機内の相関器特性に大きく依存しないため、実施の形態１と同様に、容易に組み込むことができる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態１および２において、同期タイミング選択部２４をしきい値判定によるパス検出器に差し替えることにより、しきい値以上のピーク値を持つ場合はパスであると判定し、パス数の検出が可能となる。また、その検出したパスの中で最もｋが小さいものを先行波として同期タイミングを推定する。これにより、先行波の受信レベルが遅延波の受信レベルより低い場合であっても先行波タイミングを抽出することができる。
【００３９】
また、本発明は、相関器（相関演算部）自体に変更は加えないため、ＧＰＳ受信機のベースバンド信号処理部（図示せず）前段の受信フィルタの帯域を狭めることにより高感度受信動作への移行が容易に実施できる。たとえば、室内等において、通常動作での測位を実行したが感度不足により測位が不可能な場合、利用者の感度変更操作に伴って受信フィルタを高感度対応に切り替えて高感度対応動作へスムーズに移行させることが可能である。また、同期捕捉時に電力遅延プロファイルに対してしきい値判定によるパス検出を実施するＧＰＳ受信機においては、同期検出動作中のある一定時間内にしきい値を超えるパスを検出できなかった場合、自動的に高感度対応の受信フィルタを使用した動作に移行することが可能である。
【００４０】
さらに、本発明は、同期タイミングの検出精度を向上させるものであるため、上述したようなＧＰＳ等の測距を行う装置に限らず、それ以外の同期タイミング検出を行う装置に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる同期タイミング検出装置は、たとえばＧＰＳ受信機が備える同期タイミング検出装置に有用であり、特に、マルチパスの影響を低減して受信信号の同期タイミングを検出する同期タイミング検出装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかる同期タイミング検出装置が行う相関演算結果の一例を示す図である。
【図２】一般的なＧＰＳ受信機が備えるＤＬＬが行う相関演算結果の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態１の構成例を示す図である。
【図４】時間領域における受信信号とレプリカとの関係の一例を示す図である。
【図５】受信ベースバンド信号に基づいて生成された受信信号の一例を示す図である。
【図６】レプリカ保持部が保持するレプリカの一例を示す図である。
【図７】ＦＴＴ後の受信信号の一例を示す図である。
【図８】ＦＦＴ後のレプリカの一例を示す図である。
【図９】ＦＴＴ後の受信信号に含まれる先行波成分の位相回転を解いて得られた信号の一例を示す図である。
【図１０】受信タイミングｋと積分処理部の処理結果との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明にかかる同期タイミング検出装置の実施の形態２の構成例を示す図である。
【図１２】位相回転量と分散算出部の処理結果との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１ コードレプリカ保持部
１２ 相関演算部
１３ 電力換算部
１３ 最大値検出部
１５ データ抽出部
１６ 補間処理部
１７ レプリカ保持部
１８ 最大値正規化部
１９ ＦＦＴ部
２０、２２、３３ 乗算処理部
２１、３２ 演算処理部
２３ 積分処理部
２４ 同期タイミング選択部
３１ 分散算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号と受信信号レプリカとの相互相関演算を実行することにより相関ピークを検出して同期捕捉を行う同期タイミング検出装置であって、
前記時間領域信号である受信信号および予め保持している前記受信信号レプリカを周波数領域信号に変換する信号変換手段と、
前記周波数領域信号に変換後のレプリカを、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲内で位相回転することにより得られたレプリカデータと、前記周波数領域信号に変換後の受信信号と、の位相差を抽出し、当該位相差に対して受信帯域幅に相当する区間の積分を実行する演算手段と、
を備え、
前記演算手段が、前記位相回転量を前記範囲内で変更しながら前記位相回転処理、位相差抽出処理および積分処理を規定回数にわたって繰り返し実行し、前記複数の積分処理の中で最大の値が得られた処理において使用した回転量を、所望の同期タイミングとすることを特徴とする同期タイミング検出装置。
【請求項２】
予め保持している受信信号レプリカが周波数領域信号の場合は、
前記信号変換手段が、時間領域信号である受信信号のみを周波数領域信号に変換し、
前記演算手段は、前記周波数領域信号のレプリカを使用して前記位相回転処理、位相差抽出処理および積分処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の同期タイミング検出装置。
【請求項３】
前記演算手段は、
前記位相差の分散を算出し、前記位相差を当該分散に基づいて補正して得られた補正後の位相差に対して、受信帯域幅に相当する区間の積分を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の同期タイミング検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の同期タイミング検出装置を備える受信機。
【請求項１】
受信信号と受信信号レプリカとの相互相関演算を実行することにより相関ピークを検出して同期捕捉を行う同期タイミング検出装置であって、
前記時間領域信号である受信信号および予め保持している前記受信信号レプリカを周波数領域信号に変換する信号変換手段と、
前記周波数領域信号に変換後のレプリカを、検出可能な最大遅延時間に相当する範囲内で位相回転することにより得られたレプリカデータと、前記周波数領域信号に変換後の受信信号と、の位相差を抽出し、当該位相差に対して受信帯域幅に相当する区間の積分を実行する演算手段と、
を備え、
前記演算手段が、前記位相回転量を前記範囲内で変更しながら前記位相回転処理、位相差抽出処理および積分処理を規定回数にわたって繰り返し実行し、前記複数の積分処理の中で最大の値が得られた処理において使用した回転量を、所望の同期タイミングとすることを特徴とする同期タイミング検出装置。
【請求項２】
予め保持している受信信号レプリカが周波数領域信号の場合は、
前記信号変換手段が、時間領域信号である受信信号のみを周波数領域信号に変換し、
前記演算手段は、前記周波数領域信号のレプリカを使用して前記位相回転処理、位相差抽出処理および積分処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の同期タイミング検出装置。
【請求項３】
前記演算手段は、
前記位相差の分散を算出し、前記位相差を当該分散に基づいて補正して得られた補正後の位相差に対して、受信帯域幅に相当する区間の積分を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の同期タイミング検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の同期タイミング検出装置を備える受信機。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２２８４２４（Ｐ２００７−２２８４２４Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４９０４２（Ｐ２００６−４９０４２）
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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