위성항법시스템의 무결성 확보를 위해 위성 결함으로 인한 Evil Waveform (EWF)을 감지하는 Signal Quality Monitoring (SQM) 기법이 지상기반보강시스템(Local Area Augmentation System, LAAS), 위성기반보강시스템 (Wide Area Augmentation System, WAAS) 등 기존 보강항법시스템을 중심으로 표준화되어 왔다. 기존 연구에서는 주로 Global Positioning System (GPS) L1C/A 신호를 대상으로 EWF의 Threat Model (TM), Threat Space (TS) 및 이에 따른 SQM 기법이 제안되었다. 그러나 차세대 지역위성항법시스템(Next generation RNSS, N-RNSS)은 L-band (L1C, L2C, L5, L6) 및 S-band 등 다양한 신호 포맷을 사용하는 단독형 위성항법시스템으로, 기존 L1C/A 신호 기준의 TM과 TS를 그대로 적용하기 어렵다. 따라서 N-RNSS 신호의 다양한 변조 방 식과 운용 환경을 반영한 새로운 TS 정의 및 SQM 기법 설계가 필요하다. 본 논문에서는 기존 ICAO의 TM을 기반으로 N-RNSS 신호에서 EWF로 인해 발생 가능한 상관함수 왜곡 특성과 수 신기 추적 오차를 분석하고, 이를 바탕으로 N-RNSS 신호에 적합한 새로운 EWF TS를 정의하였다. 또한 MATLAB 기반의 시뮬레이션을 수행하여 SQM2b 기반 detection metric의 성능 평가 결과를 제시하였다. 본 연구는 기존 보강항법시스템 중심의 EWF TS 및 SQM 기법을 단독형 위성항법시스템인 N-RNSS로 확장했다는 점에서 의의가 있으며, 향후 N-RNSS 신호 품질 감시 및 실측 데이터 기반 검증을 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

Analysis of Evil Waveform Effects on N-RNSS Signals and Application of Signal Quality Monitoring Techniques

Eugene Kim, Euiho Kim*, Jinsil Lee, Yo Han Ko, Su-Kyung Kim

To ensure the integrity of satellite navigation systems, Signal Quality Monitoring (SQM) techniques have been standardized primarily for augmentation systems such as the Local Area Augmentation System (LAAS) and the Wide Area Augmentation System (WAAS) to detect and identify Evil Waveform (EWF) caused by satellite faults. Previous studies have mainly defined EWF threat models (TM), threat spaces (TS), and corresponding SQM methods focusing on the Global Positioning System (GPS) L1C/A signal. However, Next-generation Regional Navigation Satellite Systems (N-RNSS) operate independently using diverse signal formats in L-band (L1C, L2C, L5, L6) and S-band, making it difficult to directly apply the TM and TS established for the conventional L1C/A signal. Therefore, a new definition of TS and corresponding SQM technique suitable for various modulation schemes and operating conditions of N-RNSS signals is required. In this paper, the correlation function distortion and associated tracking errors caused by potential EWFs on N-RNSS signals are analyzed based on the existing ICAO TM. A new EWF TS specifically suited to N-RNSS signals is defined based on these analyses, and the performance of SQM2b-based detection metrics is evaluated through MATLAB simulations. This study is meaningful as it expands the existing TS and SQM methodologies, which were previously focused on augmentation systems, to a standalone regional navigation satellite system, N-RNSS. The results can serve as fundamental data for future N-RNSS signal quality monitoring and validation based on actual measurement data.

Keywords: signal quality monitoring, evil-waveform, standalone-GNSS, RNSS

Speaker 김유진 홍익대학교