GNSS 현대화에 의해 비교적 근래에 발사된 GNSS 위성들은 민간용 주파수 대역인 L1 밴드 대역 뿐만 아니라 L2, L5 밴드 등과 같이 다양한 주파수 대역을 통해 동시에 GNSS 신호를 송출한다. 또한, 향후 추가될 Korea Positioning System (KPS) 신호를 포함한 새로운 GNSS 신호 및 각종 보강 항법 신호들은 보다 복합적인 통신 기법이 적용될 가능 성이 높다. 상용 수신기가 가용하지 않는 개발 초기 단계에서, 하나의 수신기에서 새로운 GNSS 및 기존 GNSS 신호 들을 수신하고 다양한 분석과 실험을 수행하기 위해서는 신호 처리의 전반적인 과정을 직접 접근하기 용이한 Software Defined Radio (SDR) 기반 GNSS 수신기의 활용이 바람직하다. 본 논문에서는 SDR 장비인 Ettus Research 사의 USRP를 사용하여 다중 위성군 (GPS/Galileo/BeiDou) 다중 대역 (L1/L2/L5) GNSS 신호들의 획득 및 추적이 가 능한 SDR 기반의 소프트웨어 GNSS 수신 모듈을 설계하고 이와 관련된 기본적인 기능을 검증한 실험 결과를 제시하 였다. 개발된 수신 모듈은 별도의 중간 주파수 대역을 통해 하향 변환 과정을 거치는 슈퍼 헤테로다인 방식으로 설계 되었다. GNSS 신호들의 PRN 코드 생성 및 FFT 연산을 통한 신호 획득 과정 및 지연/위상/주파수 고정 루프를 통한 지속적인 신호 추적 과정의 모든 부분을 소프트웨어로 구현하였다. 실제 GNSS 신호를 수신하고 처리하는 실험을 통 하여, 다중 위성군 다중 대역 GNSS 신호들에 대한 신호 획득과 추적 기능을 검증하였다.

Implementation of Multi-Constellation Multi-Band (L1/L2/L5) GNSS Signal Acquisition and Tracking Utilizing SDR

Won Jae Yoo, Lawoo Kim, Yu Dam Lee, Taek Geun Lee, Hyung Keun Lee*

Due to the Global Navigation Satellite System (GNSS) modernization, the recently launched GNSS satellites transmit signals through various frequency bands of L1, L2 and L5. Considering the Korea Positioning System (KPS) signal and other GNSS augmentation signals in the future, there is a high probability of applying more complex communication techniques to the new GNSS signals. For the reason, a flexible Software Defined Radio (SDR) based GNSS receiver needs to be developed to apply various experimental communication techniques and easily access each of signal processing module in detail for analysis purpose. In this paper, we present the results of a recently developed multi-constellation (GPS/Galileo/BeiDou) multi-band (L1/L2/L5) SDR by utilizing Ettus USRP N210. The signal reception module of the developed SDR includes down-conversion, analog-to-digital conversion, signal acquisition, and tracking. The down-conversion module is designed based on the super-heterodyne method fitted for MHz sampling. The signal acquisition module that performs PRN code generation and FFT operation and the signal tracking module that implements delay/phase/frequency locked loops are implemented only by software. By an experiment, it was confirmed that the GPS/Galileo/BeiDou signals with the L1/L2/L5 bands are successfully acquired and tracked.

Speaker 유원재 한국항공대학교