현재 활용 가능한 위성항법 시스템에는 GPS, Galileo, GLONASS, Beidou, QZSS, NavIC 등이 있으며, 향후 추가적인 위성항법 시스템이 구축될 예정이다. 대부분의 위성항법 시스템은 코드 분할 기법을 이용하여 동일한 주파 수 대역에서 신호를 서비스하기 때문에, 새로운 위성 신호를 설계하여 추가할 경우 기존 신호와 간섭이 발생할 수밖에 없다. L1 대역의 Galileo E1 및 GPS L1C 신호처럼 기존 L1 대역에 새롭게 추가되는 위성 신호는 Binary Offset Carrier (BOC) 변조 방식을 적용하여 Binary Phase Shift Keying (BPSK) 방식의 신호 스펙트럼 양옆으로 BOC 신호 스펙트럼을 이동시켜 간섭 영향을 줄이고 상호 운용성을 높이도록 설계되었다. QZSS 위성의 경 우에도 기존 GPS L1 C/A 신호와 동일 규격의 신호를 서비스하였으나 2021년부터 발사된 위성에서는 L1 C/A 신호에 BOC 변조를 적용한 L1 C/B 신호를 전송하고 있으며, 향후 7개 이상의 위성으로 확장된 L1 C/B 신호를 서비 스 제 공하여 시스템의 독자성과 가용도를 높일 예정이다. 본 논문에서는 L2 대역의 GPS CNAV 신호를 기반으로 한 Time Division Data Multiplexing (TDDM) BOC(1,1) 변조 방식의 새로운 신호를 QZSS 위성에서 사용할 경우의 항법 성능을 위성이 7개로 확장된 QZSS 위성 환경에서 분석을 수행한다. 이를 위해, IF 대역에서 L2C 및 신규 L2C BOC 신호를 상용 위성항법 시뮬레이터를 통해 생성하고, SDR 기반의 수신기 신호 처리를 수행하여 기존 L2C 신 호와 설계된 L2C BOC 신호의 항법 성능을 비교 분석한다.

Analysis of the Navigation Performance of Additional L2C BOC(1,1) Signal in the Extended QZSS Constellation

Jin Seok Hong, Heesoo Jeong, Gyu-In Jee*

Currently available Global Navigation Satellite Systems (GNSS) include GPS, Galileo, GLONASS, Beidou, QZSS, and NavIC, with additional systems expected to be deployed in the future. Most GNSS signals use CDMA techniques to transmit signals within the same frequency band, which can lead to interference with existing signals when new satellite signals are designed and added. For instance, newly added signals in the L1 band, such as Galileo E1 and GPS L1C signals, are designed to reduce interference and enhance interoperability by applying BOC modulation, which shifts the signal spectrum to the sides of the BPSK signal spectrum. In the case of QZSS satellites, they initially provided signals identical to the GPS L1 C/A signal, but starting in 2022, the newly launched satellites began transmitting L1 C/B signals that apply BOC(1,1) modulation to the L1 C/A signal. In the future, QZSS plans to service L1 C/B signals through an expanded constellation of seven or more satellites to avoid interference with L1 C/A signals, thereby enhancing the system's independence and availability. This paper evaluates the navigation performance of adding new signals to QZSS based on TDDM BOC modulation to the CNAV signal in the L2 band. The performance of the extended signal is analyzed in the QZSS satellite environment, expanded to 7 satellites constellation configuration. For this purpose, L2C and L2C BOC signals are generated using a commercial satellite navigation simulator in the IF band, and SDR-based receiver signal processing is performed to compare and analyze the navigation performance of the existing L2C signal and the newly designed L2C BOC signal.

Keywords: GNSS, QZSS, L2C, BOC, TDDM, SDR

Speaker 홍진석 건국대학교