본 논문에서는 S 대역에서 Global Positioning System (GPS) L2C 신호 확산 스펙트럼 코드에 시분할 다중화 기술을 적용한 신호의 추적 및 성능을 분석한다. S 대역은 기존 L 대역에 비해 대역폭이 좁기 때문 에 단일 위성에서 L 대역과 S 대역 신호를 모두 포함하는 이중 주파수 전송을 고려한다. 이를 위해 S 대역에서 Time Division Multiplexing (TDM) 기반 신호 처리 기술이 신호 수집 성능에 미치는 영향을 정량적 으로 평가하고 L 대역과 비교하여 S 대역에서 신호 품질과 정확도를 분석한다. 또한 변조 기술에 따른 신호 성능의 차이를 조사하고 데이터/파일럿 결합 신호와 데이터 전용 신호의 성능을 비교한다. TDM 기 술은 두 개의 다른 코드를 시간 슬롯에서 제공하는 두 개의 별도 채널로 통합한다. 이 접근 방식은 다중 경로 효과를 완화하여 수신기 다이버시티를 향상시키지만 파일럿 신호가 없기 때문에 데이터 전용 신 호의 이점이 감소한다. 그러나 동일한 스펙트럼 내에서 두 개의 구성 요소 신호를 제공함으로써 효율적인 대역폭 활용의 이점을 제공한다. TDM 방식에서 상관관계는 데이터 및 파일럿 의사 난수 잡음 코드 모두에 대해 Return to Zero (RZ) 코드를 사용하여 수행됩니다. 수집은 고속 푸리에 변환을 기반으로 하는 순환 상관관계를 사용하여 수행되고, 획득 성능은 최대 대 2차 최대 비율 방법을 사용하여 평가됩니 다. 이 방법은 최대 피크와 2차 최대 피크의 비율을 고정 임계값과 비교하여 감지를 결정합니다. 감도 성능은 C/N0에 대한 감지 확률을 분석하여 평가합니다. 또한 위성 신호 간의 신호 간섭으로 인한 성능 저 하에 기여하는 요소를 조사하고 다양한 환경에서 TDM을 적용하는 가능성을 탐구합니다. 분석 결과 TDM 기술을 사용하는 데이터/파일럿 신호의 추적 성능이 매우 효과적임을 확인한다.

Performance Analysis of GPS L2C Signaling in the S-band with TDM Technology in the Spreading Code

Jeonghang Lee, Duhui Yang, Jeongwan Kang, Sunwoo Kim*

In this paper, we analyze the tracking and performance of signals that apply time division multiplexing (TDM) technology to the global positioning system (GPS) L2C signal spread spectrum code in the S-band. The S-band has a narrower bandwidth compared to the traditional L-band, leading to the consideration of dual-frequency transmission from a single satellite, covering both L-band and S-band signals. To this end, we quantitatively evaluate the impact of TDM-based signal processing techniques on signal acquisition performance in the S-band and analyze the signal quality and accuracy in the S-band compared to the L-band. Additionally, we investigate the differences in signal performance depending on the modulation technique and compare the performance of data/pilot combined signals versus data-only signals. TDM technology integrates two different codes into two separate channels provided by time slots. While this approach enhances receiver diversity by mitigating multipath effects, its benefits are reduced for data-only signals due to the absence of pilot signals. However, it offers the advantage of efficient bandwidth utilization by providing two component signals within the same spectrum. In the TDM approach, correlation is performed using return to zero (RZ) code for both data and pilot pseudo random noise (PRN) codes. Acquisition is carried out using circular correlation based on fast fourier transform (FFT), and acquisition performance is assessed using the maximum to second maximum ratio (MTSMR) method, which compares the ratio of the maximum peak to the second maximum peak against a fixed threshold to determine detection. Sensitivity performance is evaluated by analyzing the detection probability relative to C/N0. Furthermore, we examine the factors contributing to performance degradation due to signal interference between satellite signals and explore the feasibility of applying TDM in various environments. Our analysis confirms that the tracking performance of data/pilot signals employing TDM technology is highly effective.

Keywords: GPS, S-band, spreading code, time division multiplexing

Speaker 이정행 한양대학교