수신 성능 분석을 이용한 위성항법 신호 설계 방안

Abstract

GNSS의 중요성이 점점 증가하면서, 독자적인 위성항법시스템의 구축에 대한 필요성이 제기되고 있다. 위성항법 시스템 구축 시 위성 신호 설계는 반드시 필요한 과정이며, 이를 위한 요구조건 규정이 필수적이다. 본 논문에서는 위성 항법 설계 요소에 대한 수신 성능 분석을 수행하며, 이를 이용한 신호 설계 방안에 대해 제시한다. 먼저 설계 요소에 따른 후보군 정의 후, 성능 평가 지표에 따라 신호 후보의 수신 성능을 분석한다. 이때 다양한 적용 분야에서의 신호 성능을 판단하기 위하여 성능 평가 지표가 갖는 가중치를 정의하였으며, 정규화된 성능 평가 지표와 가중치간의 연산을 통해 최종적으로 성능 비교값을 도출하였다. 위성 항법 신호 설계 요소로 코드, 변조 기법, 반송파를 고려하였으며, 성능을 평가하기 위한 평가 지표로는 상관폭, DLL 및 PLL 열잡음 지터, 주파수 대역폭, 사이드로브 피크율을 정의하였다. 또한 적용 분야로는 측위 성능, 잡음에 대한 강인성, 대역 효율성을 고려하였다. 제안한 설계 방안 적용 시 소프트웨어 기반의 시뮬레이터를 이용하여 성능 분석을 수행하였으며, 최종적으로 성능 분석 결과로부터 신호 후보의 성능을 객관적으로 판단하고 비교하였다. As the importance of GNSS system increases, the necessity of independent system is increased also. When the independent GNSS system is required, GNSS signal design is necessary with requirement definition. This paper suggests the design method of GNSS signal using the analysis result of receiver performance. First, the candidates are defined based on the design elements. Then the receiver performance of the candidates is analyzed based on the performance evaluation parameters. The weights of performance evaluation parameter are defined in order to consider the receiver performance in a various aspects. Finally, the calculation of normalized performance evaluation parameters and weights are derived to obtain the compared value for signal selection. Spreading code, modulation method and carrier frequency are considered as design parameters. Also, correlation width, DLL PLL thermal noise jitter, frequency bandwidth and side lobe peak ratio are considered as performance evaluation parameters. And positioning performance, robustness to noise, bandwidth efficiency are considered as the performance aspects. This paper analyzes the performance of each candidate using software based simulator and suggest the method to compare objectively the performance of each candidates.