卫星信号捕捉方法及卫星信号捕捉装置的制作方法

专利名称：卫星信号捕捉方法及卫星信号捕捉装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及捕捉卫星信号的卫星信号捕捉方法及卫星信号捕捉装置。
背景技术：
作为利用卫星信号的定位系统，GPS (Global Positioning System,全球定位系统)已经广为人知，其正在被应用于便携式电话机或者汽车导航装置等中内置的位置计算装置。在GPS中进行如下的位置计算:根据多个GPS卫星的位置、从各GPS卫星至位置计算装置的伪距等信息，求出位置计算装置的位置坐标和时钟误差。由GPS卫星送出的GPS卫星信号采用被称作C/A (Coarse andAcquisition，粗捕获)码的针对每颗GPS卫星都不同的扩展码进行调制。位置计算装置为了捕捉微弱的GPS卫星信号，通过进行接收到的C/A码的信号(接收信号)与模拟C/A码的复制码的信号(复制码(replica code))的相关运算来捕捉GPS卫星信号。具体而言，在使复制码的相位偏移的同时进行相关运算，得到最高的相关值的相位被作为所谓的码相位，以捕捉GPS卫星信号。在例如专利文献I中已经公开了在弱电场环境等下，用于使GPS卫星信号捕捉高速化的技术。在先技术文献专利文献专利文献I美国专利申请公开第2006/0056497号说明书然而，在现有的相关运算的情况下，必须执行相位偏移次数的如下处理:对接收信号的采样值与复制码的采 样值逐个地进行乘算、累计。因此，电路规模不得不增大。该问题也是功耗增大的主要原因之一。

发明内容
本发明就是鉴于上述的问题而提出，其目的在于提出一种以较少的运算量就实现接收信号与复制码的相关运算的卫星信号捕捉方法及卫星信号捕捉装置。用于解决以上问题的本发明的第一方面提供了卫星信号捕捉方法，其包括:每k(k ^ 2)个地选择对来自卫星的接收信号进行采样而得到的时间序列的采样值；改变加减运算的组合并对选择的k个所述采样值进行加减运算；使用所述加减运算的组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的所述加减运算的结果，计算所述接收信号与所述复制码的相关值；以及使用所述相关值来捕捉所述卫星的卫星信号。另外，作为本发明的另一方面，可以构成卫星信号捕捉装置，其具备:选择控制部，进行以下控制:每k (k ^ 2)个地选择对来自卫星的接收信号进行采样而得到的时间序列的采样值；加减运算部，改变加减运算的组合并对选择的k个所述采样值进行加减运算；相关值算出部，使用所述加减运算的组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的所述加减运算的结果，计算所述接收信号与所述复制码的相关值；以及捕捉部，使用所述相关值来捕捉所述卫星的卫星信号。
依照该第一实施方式，每k个(k ^ 2)地选择对来自卫星的接收信号进行采样而得的时间序列的采样值。然后，通过改变加减运算的组合并对所选择的k个采样值进行加减运算。然后，使用加减运算组合中的对应于复制码的码值的时间序列变化的组合的加减运算结果，计算接收信号与复制码的相关值。由此，能够不进行接收信号的采样值与复制码的码值的乘法运算而算出接收信号与复制码的相关值。不论在作为软件处理而实现的情况下，还是在作为电子电路而实现的情况下，乘法运算与加减运算相比都需要极其庞大的处理步骤甚至电路。因此，不需要乘法运算的效果极大。由此，当然能降低功耗。另外，根据本发明的第一方面的卫星信号捕捉方法，在本发明的第二方面中，可以构成如下的卫星信号捕捉方法:计算所述相关值包括:变更所述复制码的码值的相关计算位置，在计算所述相关值中，使用与从所述复制码的码值的所述相关计算位置开始的时间序列变化相对应的组合的所述加减运算结果来计算所述相关值，捕捉所述卫星信号包括:根据与通过变更所述相关计算位置而算出的多个相关值中的最大的相关值对应的所述相关计算位置来判断码相位。 依照本发明的第二方面，变更复制码的码值的相关计算位置，使用与从复制码的码值的相关计算位置开始的时间序列变化相对应的组合的加减运算结果来计算相关值。由此，能够得到与通过改变复制码的相位进行相关运算而算出相关值的情况同样的运算结果。然后，通过根据变更相关计算位置而算出的多个相关值中的最大的相关值对应的相关计算位置来判断码相位，从而能够判断接收信号的码相位。另外，根据本发明的第一方面或第二方面的卫星信号捕捉方法，在本发明的第三方面中，可以构成如下的卫星信号捕捉方法:k大于等于4，所述加减运算包括:在将k个采样值分为两组的各组内，改变采样值的加减运算的组合进行第一加减运算；以及在所述组间，改变加减运算的组合而对所述第一加减运算的结果进行第二加减运算，其中，将所述第二加减运算的结果作为k个采样值的加减运算结果。依照本发明的第三方面，在将k个(k大于等于4)采样值分为两组的各组内，改变采样值的加减运算的组合而进行第一加减运算。然后，在组间，通过改变加减运算的组合而对第一加减运算的结果进行第二加减运算。由此，能够得到与通过改变加减运算的组合并对k个采样值进行加减运算的情况相同的效果。另外，根据本发明的第三方面的卫星信号捕捉方法，在本发明的第四方面中，可以构成如下的卫星信号捕捉方法:所述卫星信号捕捉方法还包括:将每个所述组的所述第一加减运算的结果存储在第一存储部中，进行所述第二加减运算包括:使用存储在所述第一存储部中的所述第一加减运算的结果进行所述第二加减运算。依照本发明的第四方面，将每组的第一加减运算的结果存储在第一存储部中。然后，使用存储在第一存储部中的第一加减运算的结果进行第二加减运算。由此，由于第一加减运算的结果被存储在第一存储部中，因而不用多次执行成为相同的运算结果的第一加减运算，进而能够以更少的运算量实现相关运算。另外，根据本发明的第四方面的卫星信号捕捉方法，在本发明的第五方面中，可以构成如下的卫星信号捕捉方法:在进行所述第二加减运算中，在计算所述相关值时，加减运算部使用存储在所述第一存储部中的第一加减运算的结果进行所述第二加减运算，在计算所述相关值中，从所述加减运算部的加减运算结果中选择与所述复制码的码值的时间序列变化对应的加减运算结果并计算所述相关值。依照本发明的第五方面，在计算相关值时，加减运算部使用存储在第一存储部中的第一加减运算的结果进行第二加减运算。然后，通过从加减运算部的加减运算结果中选择对应于复制码的码值的时间序列变化的加减运算结果，从而能够计算与进行接收信号与复制码的相关运算时同样的相关值。另外，根据本发明的第四方面的卫星信号捕捉方法，在本发明的第六方面中，可以构成如下的卫星信号捕捉方法:所述卫星信号捕捉方法还包括:将所述第二加减运算的结果存储在第二存储部中，在计算所述相关值中，从所述第二存储部读出与所述复制码的码值的时间序列变化对应的加减运算结果并计算所述相关值。依照本发明的第六方面，将第二加减运算的结果存储在第二存储部中。然后，从第二存储部读出对应于复制码的码值的时间序列变化的加减运算结果以计算相关值。由此，由于第二加减运算的结果被存储在第二存储部中，因而不用多次执行运算结果相同的第二加减运算，进而能够以更少的运算量实现相关运算。


图1是原理说明中的相关值的计算方法的说明图。图2是原理说明中的相关值的计算方法的说明图。图3是表示便携式电话机的机能结构的一个示例的框图。图4是表示基带(baseband)处理电路部的电路构成的一个示例的框图。图5是第一实施例中的相关值的计算方法的说明图。图6是卫星信号捕捉用数据的数据构成图。图7是表示卫星信号捕捉处理的流程的流程图。图8是第二实施例中的相关值的计算方法的说明图。图9是表示第二卫星信号捕捉处理的流程的流程图。
具体实施例方式下面，将说明适用了本发明的优选的实施方式的一个示例。本实施方式是在作为卫星定位系统的一种的GPS (Global Positioning System)中适用了本发明的实施方式。1.原理将说明本实施方式中的卫星信号捕捉方法。在GPS中，作为定位用卫星的一种的GPS卫星将含有历书(almanac)或星历(印hemeris)等卫星轨道数据的导航信息承载在作为定位用卫星信号的一种的GPS卫星信号中并发送。GPS卫星信号是采用作为扩展码的一种的C/A (Coarse andAcquisition)码,根据作为扩频方式(spread spectrum method)而公知的 CDMA (Code Division MultipleAccess,码分多址)方式,通过BPSK (BinaryPhase Shift Keying, 二相相移键控)的调制而被调制的1.57542 [GHz]的通信信号。CA码是将码长1023码元(chip)视为IPN帧的重复周期Ims的伪随机噪音码，且每个GPS卫星各不相同。GPS卫星发送GPS卫星信号时的频率(规定载波频率)预先被规定为1.57542 [GHz]，但是由于因GPS卫星或者GPS接收装置的移动而产生的多普勒影响等，GPS接收装置在接收GPS卫星信号时的频率不一定与规定载波频率一致。因此，为了从接收到的电波中捕捉GPS卫星信号而进行所谓的频率搜索(frequency search)。另外，为了确定接收到的GPS卫星信号(C/A码)的相位即码相位而进行所谓的相位搜索(phase search)。通过该两个搜索，捕捉GPS卫星信号。但是，如果频率已知，则仅进行相位搜索就能捕捉GPS卫星信号。本实施方式的特征在于在该频率搜索和相位搜索中进行的相关运算、即相关值的计算方法。图1是本实施方式中的相关值的计算方法的说明图。在图1中，在采样存储器(sample memory)中存储有一毫秒的对接收信号进行采样而得的值(以下称为“采样值”)。在本实施方式中，在一毫秒内采样2112次。因此，作为一毫秒的采样值，在采样存储器中存储有“dl” “d2112”这2112个采样值。此外，既可以在对接收信号采样之前进行，也可以在采样之后进行GPS卫星信号的载波(carrier)的除去。接着，处理部选择输出至加减运算部的k个采样值。也就是说，处理部相当于进行每k个地选择对接收 信号采样的时间序列的采样值的控制的选择控制部。在本实施方式中，将k的值设定为2以上(k彡2)。k的值能够适当地选择，而作为原理说明，将列举作为最简单的示例的“k=2”的情况为例进行说明。在该情况下，由于两个两个地选择接收信号的采样值“dl” “d2112”，因而得到了 1056组的接收数据组。将该1056组的接收数据组表示为“S (i) = S1 S1056”。其中，“i = f 1056”表示接收数据组的编号。如果要具体地写出来，则为“SI =(dl，d2)”、“S2 = (d3, d4)”、…、“S1056 = (d2111, d2112)”。如果分别选择各个接收数据组“SfS1056”并输出至加减运算部，则加减运算部改变加减运算的组合并对该接收数据组中包括的两个采样值进行加减运算。换而言之，加减运算部对各个接收数据组，使正负符号的组合不同后对该接收数据组中所包括的k个采样值进行加法运算。例如，如果着眼于图1中所示的接收数据组“SI”进行说明，则改变加减运算的组合后对接收数据组“SI”中含有的采样值“dl”和“d2”进行加减运算。其结果，可以得到“dl + d2”、“dl — d2，，、“一 dl + d2以及“一dl — d2”这四个加减运算结果。将以所有的接收数据组“SI” “S1056”为对象进行该加减运算。在图1中，按顺序用逗号隔开并用圆括号表示了在对接收数据组中包括的两个采样值进行加减运算时的正负符号的组合。具体而言，正的符号之间的加减运算表示为(十，+)，正与负的符号之间的加减运算表不为(十，一)。另外，负与正的符号之间的加减运算表示为(一，+ )，负的符号之间的加减运算表示为(_，_)。上述加减运算结果被存储在缓冲器(存储部)中。在图1的缓冲器中，横栏表示上述正负符号的组合{( +，+)、( +，一)、(一，+)、(一，一)}，纵栏表示接收数据组“Sr彳“S1056”。对于各接收数据组“SI, “S1056”，用四种正负符号的组合对采样值进行了加减运算而得的结果被存储在缓冲器的对应的区域。另一方面，为了进行相关运算，复制码以与接收信号相同的采样时间间隔被采样。在本实施方式中，由码长1023码元构成的复制码会被采样2112次。使用符号“r”将被采样的复制码的值(以下，称为“码值”)作为“rl” “r2112”来说明。
处理部在将选择开始位置逐个偏移一个码值的同时，每k个地选择2112个码值。在此，由于考虑“k=2”的情况，因而第一次选择(rl，r2)，第二次选择(r2，r3)，第三次选择(r3, r4),…，第 2112 次选择(r2112，rl)。其结果，可以得到全部2112组的复制码数据组。将该2112组的复制码数据组表示为“R (h)=RfR2112”。其中，“h=广2112”表示复制码数据组的编号。如果要具体写出来，则为“Rl =(rl，r2)，，、“R2 = (r2，r3)”、“R3 = (r3，r4)，，、“R5 =(r4，r5)，，、…、“R2111=(r2111, r2112)”、“R2112 = (r2112, rl)”。此外，在本实施方式中，对各接收数据组，使用加减运算组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的加减运算结果，并计算接收信号与复制码的相关值。利用本实施方式的方法算出的相关值也能够说是相当于将接收信号与复制码进行相关运算而得的值的相关值。但是，为了简化说明，首先，将说明不使复制码的相位偏移而进行计算的情况。例如，在着眼于接收数据组“SI= (dl，d2)”时，对应于接收数据组“S I”的复制码数据组由于尚未使相位偏移，因而复制码数据组就为Rl =(rl，r2)。例如，如果该复制码数据组“R1”中含有的两个码值为“+ 1，一 1”，则处理部就在存储在缓冲器中的接收数据组“SI”涉及的四个加减运算结果中，选择用“( +，一)”的正负符号的组合进行加减运算而得的加减运算结果“SI ( +，-)”。此时，所选择的加减运算结果“SI ( +，一)就成为对接收数据组“SI =(dl，d2)”与复制码数据组“Rl =(rl, r2)”的相关进行计算而得的结果。即，“dlXrl + d2Xr2”的计算结果成为该加减运算结果“S I ( +，一)”。也就是说，能够不进行乘法运算而算出“dlXrl + d2Xr2”的计算结果。这是本申请实施方式的特征之一。以下，将相当于该选择的加减运算结果、即一个接收数据组与一个复制码数据组的相关的计算结果的值称为“积和值”。

同样，例如，在着眼于接收数据组“S2= (d3，d4)”时，对应于接收数据组“S2”的复制码数据组由于尚未使相位偏移，因而复制码数据组就为“R3 = (r3，r4)”。例如，如果该复制码数据组“R3”中含有的两个码值为“一 1，一 1”，则处理部就在存储在缓冲器中的接收数据组“S2”涉及的四个加减运算结果中，选择用“(一，一)”的正负符号的组合进行加减运算的加减运算结果“S2 ( —，一)”。此时，所选择的加减运算结果“S2 ( —，一)”成为对接收数据组“S2 =(d3，d4)”与复制码数据组“R3 =(r3，r4)”的相关进行计算而得的结果。即，“d3Xr3 + d4Xr4”的计算结果成为该加减运算结果“S2 ( —，一)”。通过这种方式，处理部对所有的接收数据组“SI” “S1056”，按照上述的顺序，从缓冲器中选择加减运算结果并决定(算出)积和值。然后，处理部通过将这些积和值进行合计运算，算出C/A码一周期的接收信号与复制码的相关值。如此算出的相关值相当于对接收信号与复制码进行了相关运算而得的值。因此，处理部可以说是具有相关值算出部的功倉泛。在此，积和值的合计运算也仅是加法运算。因此，在本实施方式的方法中，就会能够完全不用进行乘法运算来计算相关值。这将产生使电子电路的电路规模缩小的作用效果。另外，在通过软件的计算而算出相关值时，能大幅度地削减运算步骤数。
以上，对不使相位偏移而算出相关值的情况进行了说明，但在GPS的相关运算中，在使复制码的相位偏移的同时执行接收信号与复制码的相关运算。根据相位的偏移量，变更对应于接收数据组的复制码数据组并计算相关值。将偏移量称为“复制码偏移(replicaoffset) ”进行说明。例如，在设复制码偏移为= I”时，认为偏移量为零，在“j = 2”时，认为偏移一个采样位置的相位。此时，将对应于接收数据组“S (i)”的复制码数据组作为R (2i +j - 2)，并进行上述的相关值的计算。具体而言，如果复制码偏移为= 1)，则将对应于接收数据组“Sl=(dl，d2)”的复制码数据组作为“Rl= (rl，r2)，将对应于接收数据组“S2= (d3，d4)”的复制码数据组作为“R3= (r3，r4)，…，将对应于接收数据组“S1056= (d2111，d2112)”的复制码数据组作为 “R2111= (r2111, r2112)0另外，例如，如果复制码偏移为“2”、(j = 2)，则将对应于接收数据组“SI= (dl,d2)”的复制码数据组作为“R2= (r2，r3)，将对应于接收数据组“S2= (d3，d4)”的复制码数据组作为“R4= (r4，r5)，…，将对应于接收数据组“S1056= (d2111，d2112)”的复制码数据组作为 “R2112= (r2112，rl)”。通过使“j”从“I”变化至“2112”，从而使相位偏移了 C/A码一个周期。复制码偏
移相当于复制码的码值的相关计算位置。图2是以表格的形式表示了使相位偏移C/A码一个周期而求出的积和值以及相关值的图。在对于第m (m=f 1056)个接收数据组“Sm”，将复制码偏移设为“n”(n=f2112)时得到的积和值表示为“P (m，n)”。例如，对于将复制码偏移设为“I”的情况，将对各个接收数据组“SI” “S 1056”得到的积和值表示为“p (1，1)” “p (1056，1)”。同样，对于将复制码偏移设为“2”的情况，将对各个接收数据组“SI” “S1056”得到的积和值表示为“p(1，2)” “p (1056，2)”。对于各复制码偏移，通过将有关接收数据组“SI” “S1056”的积和值进行合计运算，从而计算相关值“Corr”。例如，对于复制码偏移“ I ”，通过将接收数据组“S I S1056”的积和值P (1，1)” “p (1056，1)”进行合计运算，从而算出复制码偏移“I”的相关值“Corrl”。通过对所有的复制码偏移进行同样的运算，从而算出复制码偏移“2112”的相关值“CorrI” “Corr2112”。处理部通过在变更复制码偏移的同时算出相关值，从而最终会算出图2所示的表格的各值。然后，根据对应于算出的相关值中的最大相关值的复制码偏移，判断码相位。这相当于根据与通过变更相关计算位置(复制码偏移)而算出的多个相关值中的最大相关值对应的相关计算位置来判断码相位。2.实施例
接下来，将说明使用上述卫星信号捕捉方法来捕捉卫星信号的卫星信号捕捉装置的实施例。在此，将便携式电话机的实施例作为具备卫星信号捕捉装置的电子设备的一个示例进行说明。但是，能够适用本发明的实施例并不仅限于以下说明的实施例，这是不言而喻的。2-1.第一实施例2-1-1.便携式电话机的结构
图3是表示本实施例中的便携式电话机I的功能结构的一个示例的框图。便携式电话机I构成为具备GPS天线5、GPS接收部10、主机处理部30、操作部40、显示部50、声音输出部55、便携式电话用天线60、便携式电话用无线通信电路部70、存储部80以及时钟部90。GPS天线5是接收包括由GPS卫星发送的GPS卫星信号在内的RF (RadioFrequency，射频)信号的天线，GPS天线5将接收信号输出至GPS接收部10。GPS接收部10是根据由GPS天线5输出的信号，计算便携式电话机I的位置的电路或者装置，其相当于所谓的GPS接收机。在本实施方式中，GPS接收部10相当于卫星信号捕捉装置。GPS接收部10构成为具备RF接收电路部11和基带处理电路部20。此外，RF接收电路部11和基带处理电路部20既能够分别制造为不同的LSI(Large Scale Integration,大规1吴集成电路)，也能够制造为Iv芯片。RF接收电路部11是RF信号的接收电路部。作为电路构成，例如，可以构成用A/D转换器将由GPS天线5输出的RF信号转换为数字信号，并处理数字信号的接收电路。另夕卜，也可以形成为如下的结构:保持模拟信号不变地对由GPS天线5输出的RF信号进行信号处理，最后通过进行A/D转换，再将数字信号输出至基带处理电路部20。在后者的情况下，例如，能够按如下方式构成RF接收电路部11:即，通过将规定的振荡信号分频或者倍增，从而生成RF信号乘法运算用的振荡信号。然后，通过将生成的振荡信号与由GPS天线5输出的RF信号进行乘法运算，从而将RF信号降频转换为中间频率的信号(以下，称作“IF (Intermediate Frequency,中频)信号”),在将IF信号放大等之后，再用A/D转换器转换为数字信号，并输出至基带处理电路部20。基带处理电路部20对由RF接收电路部11输出的接收信号进行载波(carrier)去除、相关值的计算等以捕捉GPS卫星信号。然后，利用从捕捉到的GPS卫星信号提取的时刻信息、卫星轨道信息等，计算便携式电话机I的位置以及时钟误差。主机处理部30是按照存储部80中存储的系统程序等各种程序而总体控制便携式电话机I的各部分的处理器，其构成为具有CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)等处理器。主机处理部30以由从基带处理电路部20取得的位置坐标为依据，使指示了当前位置的地图显示在显示部50上、或者将该位置坐标应用于各种应用处理中。操作部40是构成为具有例如触摸面板、按钮开关等而构成的输入装置，操作部40将按下的键、按钮的信号输出至主机处理部30。通过该操作部40的操作，从而进行通话请求、邮件接收发送请求、各种应用执行请求、位置计算请求等各种指示输入。显示部50是构成为具有IXD (Liquid Crystal Display,液晶显示屏)等的显示装置，显示部50根据从主机处理部30输出的显示信号进行各种显示。在显示部50上显示有位置显示画面、时刻信息等。声音输出部55是构成为具有扬声器等的声音输出装置,声音输出部55根据从主机处理部30输出的声音输出信号进行各种声音输出。从声音输出部55中声音输出通话中的声首、有关各种应用的声首导引等。便携式电话用天线60是在与便携式电话机I的通信服务商所设置的无线基站之间进行便携式电话用无线信号的接收发送的天线。
便携式电话用无线通信电路部70是由RF转换电路、基带处理电路等构成的便携式电话的通信电路部，便携式电话用无线通信电路部70通过进行便携式电话用无线信号的调制、解调等来实现通话、邮件的接收发送等。存储部80构成为具有R0M(Read Only Memory,只读存储器)、闪存ROM、RAM(RandomAccess Memory,随机存取存储器)等存储装置，存储部80存储有主机处理部30用于控制便携式电话机I的系统程序、用于执行各种应用处理的各种程序、数据等。时钟部90是便携式电话机I的内部时钟，时钟部90构成为具有由石英振子和振荡电路构成的石英振荡器等。时钟部90的计时时刻被随时输出到基带处理电路部20以及主机处理部30。通过由基带处理电路部20算出的时钟误差来补正时钟部90的计时时刻。2-1-2.基带处理电路部的电路结构图4是表示基带处理电路部20的电路构成的一个示例的图，图4是以本实施例涉及的电路模块为中心记载的图。基带处理电路部20作为主要的构成而具备采样存储器210、载波除去部220、第一加减运算部230、缓冲器240、第二加减运算部250、处理部270以及存储部290。采样存储器210是存储有从RF接收电路部11输出的接收信号的采样值的存储器。米样存储器210按照从处理部270输出的数据的输出控制信号来选择米样值,并输出至载波除去部220。载波除去部220通过使被数字化的载波除去用信号(载波除去用信号的采样值)与从采样存储器210输出的接收信号(接收信号的采样值)进行乘法运算，从而对接收信号进行检波。更具体而言，对应各捕捉对象卫星,生成在将载波频率降频为IF频率的频率中加进从该捕捉对象卫星接收到的GPS卫星信号的多普勒频率而得的频率的载波除去用信号。然后，将生成的载波除去用信号与接收信号进行乘法运算。由此，进行接收信号的检波，载波被除去后的接收信号的数据被输出至第一加减运算部230。第一加减运算部230由例如逻辑电路构成，第一加减运算部230对从载波除去部220输出的接收信号的采样值，改变加减运算的组合并进行第一加减运算。第一加减运算部230的运算结果被输出至缓冲器240。缓冲器240是暂时存储第一加减运算部230的运算结果的存储部(第一存储部)。缓冲器240按照从处理部270输出的数据的写入控制信号，写入第一加减运算部230的运算结果。另外，按照从处理部270输出的数据的输出控制信号，选择被写入的数据，并输出至第二加减运算部250。第二加减运算部250由例如逻辑电路构成，第二加减运算部250对从缓冲器240输出的第一加减运算的结果，改变加减运算的组合并进行第二加减运算。第二加减运算部250的运算结果被输出至处理部270。处理部270是整体控制基带处理电路部20的各功能部的控制装置和运算装置，处理部270构成为具有CPU、DSP (Digital Signal Processor，数字信号处理器)等处理器。处理部270作为主要的功能部而具有卫星信号捕捉部271和位置计算部273。卫星信号捕捉部271是进行GPS卫星信号的捕捉的功能部。具体而言，从第二加减运算部250的加减运算结果中选择对应于复制码的码值的时间序列变化的加减运算结果，并计算接收信号与复制码的相关值。然后，使用算出的相关值来捕捉GPS卫星的GPS卫星信号。位置计算部273利用由卫星信号捕捉部271捕捉到的GPS卫星信号，进行规定的位置计算处理，计算便携式电话机I的位置(位置坐标)以及时钟误差(时钟偏差)。位置计算处理能够作为适用了诸如最小二乘法(least squares)、卡尔曼滤波(Kalman filter)等方法的处理来实现。存储部290存储基带处理电路部20的系统程序、用于实现卫星信号捕捉功能、位置计算功能这样的各种功能的各种程序、数据等。另外，具有暂时存储各种处理的处理中数据、处理结果等的工作区域。2-1-3.相关值的计算方法图5是第一实施例中的相关值的计算方法的说明图。在该第一实施利中，将k设定为4以上(k > 4)并计算相关值。在这里，对将“k=4”作为最简单的示例的情况进行说明。另外，为了使说明简明化，在图5中省略了载波除去部220的图示。首先，四个四个地选择存储在采样存储器210中的接收信号的采样值“dl” “d2112”，生成接收数据组“SI” “S528”。接下来，对于各个接收数据组“SI” “S528”，第一加减运算部230改变加减运算的组合并对该接收数据组中所含有的四个采样值进行加减运算。此时，将四个采样值分为每两个的两组，对于各组，分别改变加减运算的组合并对两个采样值进行加减运算。如果着眼于接收数据组“S I”来说明，则将接收数据组“SI”中所含有的采样值“dl” “d4”分为“dl”与“d2”的第一组、和“d3”与“d4”的第二组。然后，对于第一组和第二组，分别改变加减运算的组合并对两个采样值进行加减运算。作为进行加减运算时的正负符号的组合，可以考虑{( +，+)、( +，一)、(一，+)、(―，一)}这四个。但是，{(十，十)和(一，一)}、{( +，一)和(一，十)}由于是使正负符号颠倒的组合，因而使符号颠倒的组合将省略。以下，将说明用{(+，+)、(一，一)}这两种组合进行加减运算的示例。对于第一组，如果用上述两种符号的组合进行加减运算，则就可以得到“XI =dl + d2”和“X2 = dl - d2”。另外，对于第二组，如果用上述两种符号的组合进行加减运算，则就可以得到“X3 = d3 + d4”和“X4 = d3 — d4”。对所有的接收数据组“Sr彳“S528”分别进行上述的运算，取得第一加减运算结果“XI” “X4”。然后，将各接收数据组的第一加减运算结果存储在缓冲器240 (第一存储部)中。图5示出了存储接收数据组“SI” “S528”各自的第一加减运算的结果“XI” “X4”的缓冲器240的数据结构的一个示例。然后，第二加减运算部250使用存储在缓冲器240中的第一加减运算的结果进行第二加减运算。即，对于各接收数据组“Sl” “S528”，在第一组和第二组这两个组间，改变加减运算的组合并对第一加减运算的结果进行第二加减运算。具体而言，对于“XI”和“X3”的组合、“XI”和“X4”的组合、“X2”和“X3”的组合以及“X2”和“X4”的组合中的每个组合，改变加减运算的组合后进行加减运算。其结果，可以得到如图5所示的16种加减运算结果。将如此地得到的第二加减运算的结果作为四个(=k个)采样值的加减运算结果。
以上的从采样存储器210到第二加减运算部250由电子电路构成。因此，只有通过处理部270指示从采样存储器210读取、向缓冲器240写入、从缓冲器240读取，才会由第一加减运算部230和第二加减运算部250的电路动作进行运算。处理部270从第二加减运算部250的加减运算结果中选择对应于复制码的码值的时间序列变化的加减运算结果并计算相关值。具体而言，正如在原理中说明的那样，在使选择开始位置各偏移一个码值的同时，四个四个地选择2112个码值，进而生成复制码数据组“R1” “R2112”。然后，根据复制码偏移，选定对应于接收数据组的复制码数据组，并选择用与该复制码数据组中所含有的四个码值的正负符号的组合相同的组合进行了加减运算而得的第二加减运算结果。如此地被选择的值成为该接收数据组的积和值。例如，在复制码偏移为“I (偏移量零)”时(j = 1)，对应于接收数据组“SI”的复制码数据组成为复制码数据组“R1”。例如，在复制码数据组“R1”中含有的码值为“+ 1，+
1,-1,-1”时，在由第二加减运算部250运算的16个第二加减运算结果中，选择“+ dl +d2 - d3 - d4 = X1-X3”。然后，将所选择的值作为接收数据组“SI”的积和值。对于其它接收数据组也是同样的。然后，通过对每个复制码偏移将所有接收数据组的积和值进行合计运算，从而计算有关各复制码偏移的相关值。接收数据组分别相对于各复制码偏移的积和值与相关值按照卫星类别被存储在卫星信号捕捉用数据294中(参照图6)。2-1-4.数据结构在存储部290中，作为程序存储有由处理部270读出且作为基带处理执行的基带处理程序291。基带处理程序291作为子程序而包括作为卫星信号捕捉处理(参照图7)执行的卫星信号捕捉程序2911和作为位置计算处理执行的位置计算程序2913。此外，关于位置计算处理，由于能够适用与以前同样的处理，因而将省略使用流程图的说明。另外，在存储部290中，作为主要的数据而存储有卫星轨道数据292、复制码数据293、卫星信号捕捉用数据294、测量数据295以及计算位置数据296。卫星轨道数据292是星历或者各GPS卫星的历书等数据。卫星轨道数据292通过将从GPS卫星接收到的GPS卫星信号解码而取得，此外，从例如便携式电话机I的基站或者辅助服务器作为辅助数据而取得。复制码数据293是针对各GPS卫星存储有模拟了 C/A码的复制码的码值的数据。与接收信号的采样值同样，存储有例如2112个被采样的码值的数据。卫星信号捕捉用数据294是为了捕捉各GPS卫星各自的卫星信号而使用的数据，其数据构成的一个示例如图6所示。在卫星信号捕捉用数据294中存储有作为GPS卫星的编号的卫星No 294A、按照接收数据组和复制码偏移的积和值数据294B以及按照复制码偏移的相关值数据294C。测量数据295是按照GPS卫星类别而存储有码相位、多普勒频率、伪距或伪距变化率这样的作为有关捕捉到的GPS卫星信号的各种诸量的测量信息的数据。计算位置数据296是通过位置计算部273进行位置计算处理而取得的计算结果的数据，算出的便携式电话机I的位置(位置坐标)、时钟误差(时钟偏差)被包括在其中。2-1-5.处理的流程图7是表示按照存储部290中所存储的卫星信号捕捉程序2911而执行的卫星信号捕捉处理的流程的流程图。首先，卫星信号捕捉部271进行捕捉对象卫星选定处理(步骤Al)。具体而言，在由时钟部90计时的当前时刻，使用存储部290的卫星轨道数据292来判断位于所给与的基准位置的天空中的GPS卫星，并选定为捕捉对象卫星。例如，基准位置能够通过在电源接通后的初次的位置计算的情况下被设置为通过所谓的服务器辅助装置而从服务器取得的位置、而在第二次及第二次以后的位置计算的情况下被设置为最新的计算位置等方法来设定。然后，卫星信号捕捉部271对在步骤Al中选定的各捕捉对象卫星，分别执行循环A的处理(步骤A3135)。在循环A的处理中，卫星信号捕捉部271对各接收数据组，分别进行循环B的处理(步骤A5 A13)。在循环B的处理中，卫星信号捕捉部271将数据的输出控制信号输出至采样存储器210(步骤A7)。所谓输出控制信号就是数据的读出位置的指示信号。采样存储器210按照来自卫星信号捕捉部271的输出控制信号，将存储在指示的读取位置的该接收数据组的采样值输出至载波除去部220。然后，卫星信号捕捉部271向载波除去部220指示载波除去(步骤A9)。具体而言，将有关该捕捉对象卫星的多普勒频率输出至载波除去部220，生成载波除去用信号。载波除去部220按照来自卫星信号捕捉部271的指示，生成载波除去用信号，并使载波除去用信号的采样值与从采样存储器210输出的采样值进行乘法运算。然后，第一加减运算部230改变加减运算的组合，并对从载波除去部220输出的k个采样值进行第一加减运算(步骤AlO )。然后，卫星信号捕捉部271将数据的写入控制信号输出至缓冲器240 (步骤All)。所谓写入控制信号是指数据的写入位置的指示信号。缓冲器240按照来自卫星信号捕捉部271的写入控制信号，在被指示的写入位置写入从第一加减运算部230输出的有关该接收数据组的加减运算结果。卫星信号捕捉部271对所有的接收数据组，进行以上的步骤A7"A11的处理(步骤A13)。然后，卫星信号捕捉部271对在存储部290所存储的复制码数据293中的、该捕捉对象卫星的复制码的码值的每个复制码偏移，执行循环C的处理(步骤A15 步骤A31)。在循环C的处理中，卫星信号捕捉部271对各接收数据组，分别进行循环D的处理(步骤A17 A27)。在循环D的处理中，卫星信号捕捉部271将数据的输出控制信号输出至缓冲器240(步骤A19)。缓冲器240将存储在由输出控制信号指示的读取位置的该接收数据组的第一加减运算的结果输出至第二加减运算部250。然后，第二加减运算部250改变加减运算的组合并对从缓冲器240输出的有关该接收数据组的第一加减运算的结果进行第二加减运算(步骤A20)。然后，卫星信号捕捉部271判断对应于该接收数据组的复制码数据组的码值的正负符号的组合(步骤A21)。卫星信号捕捉部271根据第二加减运算部250的加减运算结果选择与判断的正负符号的组合相同的组合的第二加减运算的结果(步骤A23)。然后，卫星信号捕捉部271使所选择的加减运算结果作为该复制码偏移的有关该接收数据组的积和值而存储在卫星信号捕捉用数据294的积和值数据294B中(步骤A25)，然后进行向下一个接收数据组移行的处理。
在对所有的接收数据组进行了步骤A19125的处理之后，卫星信号捕捉部271就结束循环D的处理(步骤A27)。然后，卫星信号捕捉部271将存储在卫星信号捕捉用数据294的积和值数据294B中的该复制码偏移的所有的接收数据组有关的积和值合计运算并算出相关值，并使其存储在相关值数据294C中(步骤A29)。然后，卫星信号捕捉部271进行向下一个复制码偏移移行的处理。在对所有的复制码偏移进行了步骤A17129的处理之后，卫星信号捕捉部271就结束循环C的处理(步骤A31)。然后，卫星信号捕捉部271根据与存储在相关值数据294C中的多个相关值中的最大的相关值对应的复制码偏移，判断码相位，并使其存储在存储部290的测量数据295中(步骤A33)。然后，卫星信号捕捉部271进行向下一个捕捉对象卫星移行的处理。在对所有的捕捉对象卫星进行了步骤A5133的处理之后，卫星信号捕捉部271就结束循环A的处理(步骤A35)。然后，卫星信号捕捉部271结束卫星信号捕捉处理。2-1-6.作用效果依照本实施例，在基带处理电路部20中，四个四个地选择对存储在采样存储器210中的来自GPS卫星的接收信号进行了采样的时间序列的采样值。然后，选择的四个采样值在第一加减运算部230中，改变加减运算的组合并被进行加减运算。此时，在将四个采样值分为每两个的两组的各组内，改变采样值的加减运算的组合并进行第一加减运算。第一加减运算部230的运算结果被存储在缓冲器240中。然后，对于存储在缓冲器240中的每组的第一加减运算的结果，在第二加减运算部250中，改变加减运算的组合并进行第二加减运算。然后，第二加减运算的结果被作为四个采样值的加减运算结果。如果如此地求出了四个采样值的加减运算结果，则处理部270就使用该加减运算组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的加减运算结果，计算接收信号与复制码的相关值。在变更复制码的码值的相关计算位置(复制码偏移)的同时进行以上的相关值的计算之前的处理，根据与所算出的多个相关值中的最大相关值对应的相关计算位置，判断接收信号的码相位。依照本实施例的方法，通过改变加减运算的组合而对四个四个地选择的接收信号的采样值进行加减运算。然后，再通过选择与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的加减运算结果这样的简易的方法，就能够算出接收信号与复制码的相关值。即，由于不进行乘法运算就能够算出相关值，因而能够大幅度地缩小电路规模。另外，也能够使软件运算量大幅度地减少。这些电路规模的缩小、运算量的减少也会降低功耗。另外，在本实施例的方法中，由于第一加减运算部230的运算结果被存储在缓冲器240中，因而不用多次执行相同运算结果的第一加减运算，进而能够以更少的运算量实现相关运算。2-2.第二实施例第二实施例是如下的实施例:在上述便携式电话机I的实施例中，将第二加减运算部250的加减运算的结果存储在第二缓冲存储器(第二存储部)260中，处理部270从第二缓冲存储器260读出第二加减运算的结果并计算相关值。此外，由于便携式电话机I的结构是与第一实施例相同的，因而将省略再次的说明。2-2-1.相关值的计算方法
图8是第二实施例中的相关值的计算方法的说明图。与图5同样，例示了四个四个地选择接收信号的采样值并生成接收数据的情况。第一加减运算部230的运算结果(第一加减运算结果)被存储在第一缓冲存储器(第一存储部)240中。也就是说，对于各接收数据组，将分为两组进行加减运算的结果“XfX4”存储在第一缓冲器240中。接着，根据从第一缓冲器240输出的第一加减运算的结果，第二加减运算部250进行第二加减运算。通过第二加减运算部250的第二加减运算，对于各接收数据组，可以得到16个加减运算结果。然后，该16个加减运算的结果被存储在第二缓冲存储器(第二存储部)260中。处理部270从第二缓冲存储器260读出与四个复制码的码值的时间序列变化对应的加减运算结果并计算相关值。2-2-2.处理的流程图9是表示上述实施例的基带处理电路部的处理部270执行的第二卫星信号捕捉处理的流程以代替图7的卫星信号捕捉处理的流程图。此外，对于与卫星信号捕捉处理相同的步骤，将标以相同的符号，并省略重复的说明。在对各接收数据组进行的循环B的处理中，在步骤A9中进行了载波除去的指示后，第一加减运算部230改变加减运算的组合并对从载波除去部220输出的k个采样值进行第一加减运算(步骤A10)。然后，卫星信号捕捉部271将数据的写入控制信号输出至第一缓冲器240 (步骤B11)。第一缓冲器240在由写入控制信号指示的写入位置写入有关该接收数据组的第一加减运算的结果。然后，卫星信号捕捉部271将数据的输出控制信号输出至第一缓冲器240 (步骤B12)。第一缓冲器240从由输出控制信号指示的读取位置读出有关该接收数据组的第一加减运算的结果并输出至第二加减运算部250。然后，第二加减运算部250改变加减运算的组合，对从第一缓冲器240输出的有关该接收数据组的第一加减运算的结果进行第二加减运算(步骤A20)。然后，卫星信号捕捉部271将数据的写入控制信号输出至第二缓冲存储器260(步骤B13)。第二缓冲存储器260在由写入控制信号指示的写入位置写入有关该接收数据组的第二加减运算的结果。由此，对于该接收数据组，16个加减运算的结果被写入到第二缓冲存储器260。通过对所有的接收数据组进行步骤A7 B13的处理，从而对于各接收数据组，16个加减运算的结果就被写入到第二缓冲存储器260中。卫星信号捕捉部271在对各复制码偏移和各接收数据组进行的循环C和循环D的处理中，判断与该接收数据组对应的复制码数据组的码值的正负符号的组合(步骤A21 )。然后，从第二缓冲存储器260读出与判断的正负符号的组合相同的组合的第二加减运算结果(步骤B23)。然后，使读出的加减运算结果作为积和值而存储在卫星信号捕捉用数据294的积和值数据294B中(步骤B25)。在第二实施例的方法中，由于第二加减运算部250的运算结果被存储在第二缓冲存储器260中，因而不用多次执行成为相同的运算结果的第二加减运算，进而能够以更少的运算量实现相关运算。3.变形例
当然能够适用本发明的实施例不限于上述的实施例，能够在不脱离本发明的精神的范围内适当进行变更。下面，将说明变形例。3-1.k 值在上述的原理说明中，列举两个两个选择接收信号的采样值并生成接收数据组的情况为例进行了说明。另外，在上述的实施例中，列举四个四个地选择接收信号的采样值并生成接收数据组的情况为例进行了说明。但是，每k个地选择接收信号的采样值时的k值并不仅限于此，能够适当选择，这点不言而喻。另外，在将k设定为4以上，将每k个的采样值分为两组并进行加减运算的情况下，既可以在第一组和第二组中将采样值设定为相同个数并进行运算，也可以在第一组和第二组中将采样值设定为不同的个数并进行运算。例如，在“k=5”的情况下，可以将第一组中含有的采样值设定为“两个”，将第二组中含有的采样值设定为“三个”。3-2.接收信号的积算在上述的实施方式中，以存储在采样存储器中的一毫秒的采样值作为对象进行加减运算的情况为例进行了说明，但被存储在采样存储器中的采样值也可以是一毫秒以上。例如，在采样存储器中存储10毫秒的接收信号的采样值。由于将一毫秒的数据采样为2112个，因而2112X10个的采样值就会被累积存储在采样存储器中。一毫秒相当于C/A码的一个周期。因此，将相位(采样定时)相同的采样值进行积算。也就是说，对在最初的一毫秒、下一个一毫秒、再下一个一毫秒这样的10个一毫秒的采样值中的、将同一采样定时的10个采样值进行积算。其结果，积算值就成为改变了相位(采样定时)的2112个值。将该积算值用作上述实施方式的采样值。该方法由于使灵敏度提高，因而在弱电场环境下是有用的。3-3.缓冲存储器的有无在第一实施例中，虽然以将第一加减运算部230的运算结果存储在缓冲器240中的方式构成，但也可以没有缓冲器240。即，也可以每次相关处理都进行第一加减运算部230的运算。另外，第二实施例中，虽然以将第二加减运算部250的运算结果存储在第二缓冲存储器260中的方式构成，但也可以与所述的缓冲器240同样地没有第二缓冲存储器260。3-4.数据的输出控制信号和写入控制信号的有无在第一实施例中，以将数据的输出控制信号输出至采样存储器210，将数据的写入控制信号和输出控制信号输出至缓冲器240的方式构成，但也可以没有这些数据的输出控制信号和写入控制信号。另外，在第二实施例中，以将数据的输出控制信号输出至采样存储器210、将数据的写入控制信号和输出控制信号输出至第一缓冲器240、将数据的写入控制信号输出至第二缓冲存储器260的方式构成，但也可以与所述的第一实施例同样，没有这些数据的输出控制信号和写入控制信号。3~5.电子设备在上述的实施例中，虽然举例说明了在作为电子设备的一种的便携式电话机中适用了本发明的情况，但可以适用本发明的电子设备并不仅限于此。也能够同样地适用于诸如汽车导航装置或者便携式导航装置、个人电脑、PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理)、手表这样的其它电子设备。
3-6.卫星定位系统此外，在上述实施方式中，虽然已经对以GPS作为卫星定位系统的情况为例进行了说明，但是也可以是 WAAS(Wide Area AugmentationSystem,广域增强系统)、QZSS(QuasiZenithSatellite System,准天顶卫星系统)、GLONASS (Global Navigation SatelliteSystem，全球导航卫星系统)、GALILEO (伽利略)等其他卫星定位系统。符号说明I便携式电话机IOGPS接收部IlRF接收电路部20基带处理电路部30主机处理部40操作部50显不部55声音输出部60便携式电话用天线 70便携式电话用无线通信电路部80存储部90时钟部210采样存储器220载波除去部230第一加减运算部 240缓冲器

250第二加减运算部270处理部290存储部
权利要求
1.一种卫星信号捕捉方法，其特征在于，包括: 每k个地选择对来自卫星的接收信号进行采样而得到的时间序列的采样值，其中，k ^ 2 ； 改变加减运算的组合并对选择的k个所述采样值进行加减运算； 使用所述加减运算的组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的所述加减运算的结果，计算所述接收信号与所述复制码的相关值；以及使用所述相关值来捕捉所述卫星的卫星信号。
2.根据权利要求1所述的卫星信号捕捉方法，其特征在于， 计算所述相关值包括:变更所述复制码的码值的相关计算位置，在计算所述相关值中，使用与从所述复制码的码值的所述相关计算位置开始的时间序列变化相对应的组合的所述加减运算结果来计算所述相关值， 捕捉所述卫星信号包括:根据与通过变更所述相关计算位置而算出的多个相关值中的最大的相关值对应的所述相关计算位置来判断码相位。
3.根据权利要求1或2所述的卫星信号捕捉方法，其特征在于， k大于等于4， 所述加减运算包括: 在将k个采样值分为两组的各组内，改变采样值的加减运算的组合进行第一加减运算；以及 在所述组间，改变 加减运算的组合而对所述第一加减运算的结果进行第二加减运算， 其中，将所述第二加减运算的结果作为k个采样值的加减运算结果。
4.根据权利要求3所述的卫星信号捕捉方法，其特征在于， 所述卫星信号捕捉方法还包括:将每个所述组的所述第一加减运算的结果存储在第一存储部中， 进行所述第二加减运算包括:使用存储在所述第一存储部中的所述第一加减运算的结果进行所述第二加减运算。
5.根据权利要求4所述的卫星信号捕捉方法，其特征在于， 在进行所述第二加减运算中，在计算所述相关值时，加减运算部使用存储在所述第一存储部中的第一加减运算的结果进行所述第二加减运算， 在计算所述相关值中，从所述加减运算部的加减运算结果中选择与所述复制码的码值的时间序列变化对应的加减运算结果并计算所述相关值。
6.根据权利要求4所述的卫星信号捕捉方法，其特征在于， 所述卫星信号捕捉方法还包括:将所述第二加减运算的结果存储在第二存储部中，在计算所述相关值中，从所述第二存储部读出与所述复制码的码值的时间序列变化对应的加减运算结果并计算所述相关值。
7.—种卫星信号捕捉装置，其特征在于，具备: 选择控制部，进行以下控制:每k个地选择对来自卫星的接收信号进行采样而得到的时间序列的采样值，其中，k ^ 2 ； 加减运算部，改变加减运算的组合并对选择的k个所述采样值进行加减运算； 相关值算出部，使用所述加减运算的组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的所述加减运算的结果，计算所述接收信号与所述复制码的相关值；以及 捕捉部，使用所述相关值 来捕捉所述卫星的卫星信号。
全文摘要
本发明公开了以较少的运算量实现接收信号与复制码的相关运算的卫星信号捕捉方法及卫星信号捕捉装置。在该卫星信号捕捉方法中，每k(k≥2)个地选择对来自GPS卫星的接收信号进行采样而得到的时间序列的采样值，并改变加减运算的组合并对选择的k个所述采样值进行加减运算。并且，使用加减运算的组合中的与复制码的码值的时间序列变化对应的组合的所述加减运算的结果，计算接收信号与复制码的相关值。使用该相关值来捕捉GPS卫星的卫星信号。
文档编号G01S19/30GK103207400SQ20121057237
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年1月11日
发明者寺岛真秀 申请人:精工爱普生株式会社