Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA)는 다수 개의 배열 소자 기반의 Global Positioning System (GPS) 간섭 신호 제거 안테나를 지칭하는 용어로서 현재 민간 항공분야에서 점진적으로 확대 적용 하고 있는 추세이다. 그리고 그 외 외부 전파 간섭 신호에 취약한 유무인 복합 운용체계 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 주로 L-밴드 대역에 존재하는 의도적 또는 비의도적 외부 간섭 신호 제거를 목적으로 이용되고 있는 기술로 알려져 있다. 이와 관련하여 현재까지 발표된 연구 논문에서는 일반적으로 광대역 간섭 원으로서 이용되는 단수의 Additive White Gaussian Noise (AWGN) 또는 Continuous Wave (CW) 간섭 신호에 대한 영향성 분석 결과 위주가 대부분이었다. 그렇지만 GPS 간섭 신호 환경은 실제로 다양한 종류의 신호와 다양한 공간상의 위치에서 발생되며, 이러한 점을 고려 하여 보다 실질적인 조건에서의 CRPA 성능 분석을 위해서는 간섭 신호원에 대한 다양성 배치를 고려할 필요가 있으며, 이러한 조건을 고려한 영향성 분석 결과가 시스템 성능 분석 및 예측에 효과적이 라고 할 수 있다. 이러한 이유에서 본 논문에서는 MATLAB 기반의 Modeling and Simulation (M&S) 플랫폼을 개발하여, 광대역 AWGN 간섭 신호에 대한 기하학적인 배치 조건에 따른 성능 분석 결과를 제 시하며, 주요 분석 내용으로서는 정방형 배열 구조의 4소자 CRPA를 적용한 경우에 대해서 인가된 다수 개의 간섭 신호에 대한 제거 전후의 상관치 (correlation value) 값을 이용한 Carrier to Interference plus Noise Ratio (C/(I+No)) 계산, 널스티어링 (null steering) 수신 패턴 형상 변화 및 이러한 널링 (nulling)에 의한 영향으로 인한 항법 위성 신호 수신 이득 차단 수준을 2D 및 3D 패턴으로 제시하였다. 그 리고 모의 분석 환경은 야외 수신 환경과 유사성을 가질 수 있도록 다수 개의 GPS 위성에 대한 분산 배치를 고려하였으며, 각 모의실험 분석 조건 기준으로 대표적인 두 가지 시나리오를 적용한 분석 결 과를 제시한다.

Performance Analysis of CRPA System in a Multi-Interference Condition

Jun-O Kim, Young-Joong Lee, Jin-Tae Park, Un-Seob Jeong, Byum-Jun Park*

CRPA consists of several array elements for the GPS interference mitigation and it is gradually used in the civil aerospace applications. In addition, this technology is mostly used in the area where the intentional and un-intentional interference arises and specially for the interference vulnerable manned-unmanned teaming its rejection purposes in the L-band spectrum. In this connection, until now a vast majority of research paper deals with a single AWGN interference case regardless of its number of array elements which is related with DOF of array system. Substantially, Interference condition occurs in diverse signal types and locations, so it is needed to consider these facts and analyze the array antenna system in a similar condition as possible to get an effective result. Therefore, in this paper, we developed MATLAB based M&S analysis platform and produced a performance comparison indexes of the two types of CRPA system which is 4-element regular square type array considering several case of geometrical location of each interference sources. The suggested meaningful analysis factors for the two CRPAs consists of before and after auto-correlation function value for the Carrier to Interference plus Noise Ratio (C/(I+No)) calculation, received antenna beam pattern for the nulling pattern variation, sky coverage improvement which represents the amount of GPS satellite received signal obstructions due to the antenna null shapes in specific directions and the developed CRPA analysis SW platform environment is considered of the real live GPS signal condition in point of satellites location in the live sky-plot and interference scenarios are edited intentionally for the analysis purpose in two cases for analysis purpose.

Keywords: GPS, CRPA, interference

Speaker 김준오 국방과학연구소