본 논문은 현존하는 항법위성시스템에 신규 항법위성시스템을 추가로 배치하는 경우를 가정하고 신규 항법위성시스템을 위한 신호방식을 설계하는 방법과 중간 결과를 기술한다. 본 논문에서는 항법위 성신호의 스펙트럼을 결정하는 칩 펄스 파형을 설계하는데, 설계 대상 주파수 대역은 L6 대역과 S 대역이며 각각 4개와 3개의 서비스 신호가 전송된다고 가정한다. 각 주파수 대역으로 전송되는 서비스 신호들은 서비스 특성과 요구사항에 따라 최소 1.023 Mcps부터 최대 10.23 Mcps의 다양한 칩 전송률을 가지며, 현존하는 항법위성시스템과의 상호간섭과 송신부 및 수신기의 복잡도와 같은 추가적인 요소들을 펄스 설계에 반영한다. 펄스 설계는 다양한 접근방법이 있는데, 본 논문에서는 여러 파라미터들의 가능한 모든 조합에 대해 일련의 평가기준 측정값을 계산한 후 일정 우선순위를 적용하여 최 적 칩 펄스를 선택한다. 이러한 exhaustive search 방식은 고려 대상의 범위를 한정함으로써 실현 가능한데, 본 논문에서는 칩 펄스 파형을 BPSK, BOCsin, BOCcos의 세 가지로 제한하고 이 중 BOCsin과 BOCcos의 경우에는 부반송파 주파수 옵셋까지 설계 대상에 포함하였다. 또한, 각 서비스 신호의 중심주파수도 설계 대상에 포함하며, 송신부와 수신기의 복잡도를 고려하여 동일한 주파수 대역으로 전 송되는 서비스 신호들은 동일한 중심주파수를 사용하도록 제한한다. 이러한 조건 하에서 설계된 칩 펄스 파형에 대해서는 spectral separation coefficient와 신호 대역폭, 최소 샘플 주파수 등을 분석하여 설계 결과를 평가한다.

Exhaustive Search Based Chip Pulse Design for New Navigation Satellite Signals in L6 and S Bands

Hyoungsoo Lim*, Sanguk Lee, Joon Gyu Ryu

This paper assumes the case of deploying a new navigation satellite system additionally to the existing systems and a signal design method is described for the new navigation satellite system and preliminary results are presented. In this paper, the chip pulse waveforms are designed and it determines the spectrum of the navigation satellite signals. The design target frequency bands are the L6 and the S bands. It is assumed that four and three service signals are transmitted in the L6 and the S bands, respectively. Service signals transmitted in each frequency band have various chip rates ranging from 1.023 Mcps to 10.23 Mcps depending on the service features and requirements. Additional factors such as mutual interference with the currently existing navigation satellite systems and the transmitter and receiver complexity are also reflected in the design. There are various approaches to pulse design. In this paper, a set of evaluation metrics is calculated for all possible combinations of chip pulse parameters, and then the optimal chip pulse is selected by applying a series of priorities. The exhaustive search method can be realized by limiting the range of candidates. In this paper, the chip pulse waveforms are confined to three types: BPSK, BOCsin, and BOCcos. In the cases of BOCsin and BOCcos, the subcarrier frequencies are also included in the design target. The service signals transmitted in the same frequency band are constrained to be identical in consideration of the implementation complexity of the transmitters and the receivers. The chip pulses designed under these conditions are evaluated by analyzing the spectral separation coefficient, signal bandwidth, and the required minimum sampling frequency.

Keywords: navigation satellite system, pulse design, exhaustive search

Speaker 임형수* 한국전자통신연구원