Global Navigation Satellite System (GNSS) 수신기는 위치, 속도, 시각 정보를 필요로 하는 저궤도, 정지궤도, 달 탐사 궤적 등 Space Service Volume (SSV) 환경에서 사용될 수 있다. 이 중 일부 구간에서는 수신기의 위 상 Lock이 불가능한 미약신호 수신환경이 조성되어 심볼 복조가 불가능하다. 수신기의 독립성 및 안정성을 증대하기 위하여 위상 및 주파수 오차에 무관한 심볼 복조기가 필요하다. 본 논문에서는 최소제곱기법 기반 으로 인접 심볼 간 Transition과 주파수 오프셋을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 문제 정의와 전처리, 추정 과정에 대한 수학적 모델이 제공된다. I/Q 수준 Monte Carlo 시뮬레이션을 통하여 제안된 알고리즘이 주파수 오프셋이 발생하는 미약신호 수신환경에서 최적에 근접하여 기존 방식 대비 우수한 심볼 복조 성능을 가짐을 보인다.

Least Squares-based Symbol Demodulator for GNSS Receiver in SSV Weak Signal Environment

Young-Jin Song, Jong-Hoon Won*

Global navigation satellite system (GNSS) receivers can be employed in a space service volume (SSV) environment, including low Earth orbit, geostationary Earth orbit, and lunar exploration trajectories, for which position, velocity, and timing information is required. In certain instances, the receiver is unable to demodulate the symbols due to an inability to lock on to the carrier phase, which is caused by the weak received signal power. In order to enhance the independence and stability of the receiver, a symbol demodulator that is independent of the phase and frequency error is necessary. This paper proposes an algorithm that estimates the transitions between the adjacent symbols and frequency offset based on the least squares method. Mathematical models are presented for the problem definition, preprocessing, and estimation procedures. A Monte Carlo simulation based on the I/Q level demonstrates that the proposed algorithm exhibits superior symbol demodulation performance compared to traditional methods since it approaches the optimal one in weak signal environments with frequency offsets.

Keywords: GNSS, demodulation, least squares, SSV

Speaker 송영진 인하대학교