GPS 재방송 재밍신호 검출을 위한 통합 의사잡음신호를 사용한 확장된 ELP 기법

유승수(Seungsoo Yoo),염동진(Dong-Jin Yeom),지규인(Gyu-In Jee),김선용(Sun Yong Kim) 제어로봇시스템학회 2016 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.22 No.6

This paper proposes a repeat-back jamming signal detection scheme that utilizes a combined pseudo random noise signal that is effective for processing a global positioning system (GPS) repeat-back jamming signal with the early minus late phase scheme to alleviate any existing multipath signal detection. The proposed scheme uses the combined pseudo random noise signal to treat repeat-back jamming signals like similar multipath signals and can effectively detect a repeat-back jamming signal by applying the early minus late phase scheme to a combined pseudo random noise signal. Through a Monte-Carlo simulation, the detection probability of the proposed scheme is better than the one of the conventional scheme under low jamming to signal power ratio.

주파수 대역확산 시스템에서 추적오차편이 보상기법

유승수(Seungsoo Yoo),이의형(Eihyoung Lee),윤석호(Seokho Yoon),김선용(Sun Yong Kim) 한국통신학회 2006 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.11

Galileo L1 OS 신호에 알맞은 새로운 부호추적기법

유승수(Seungsoo Yoo),정상효(Sanghyo Jeong),윤석호(Seokho Yoon),이석필(Seok-Pil Lee),김선용(Sun Yong Kim) 한국통신학회 2007 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

Galileo BOC(1,1)에서 이른 상관시간 옵셋 영역의 상관 값을 이용한 추적기법

유승수(Seungsoo Yoo),김상훈(Sanghun Kim),윤석호(Seokho Yoon),송익호(Iickho Song),김준태(Jun Tae Kim),김선용(Sun Yong Kim) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.1C

Galileo 시스템은 통신 물리계층으로 직접수열/대역확산 (direct sequence/spread spectrum, DS/SS) 시스템을 사용한다. DS/SS 시스템은 수신신호로부터 정보를 복원하기 위해 수신신호의 확산신호와 수신기에서 발생한 확산신호의 동기를 정확하게 결정하고, 유지해야 한다. 이를 위해 DS/SS 시스템은 획득과 추적 단계를 수행해 동기를 맞춘다. 이상적인 환경에서 최적 부호추적기는 EL-DLL이다 (delay lock loop with early minus late discriminator). EL-DLL은 정확한 동기시점을 기준으로 확산신호의 상관함수가 정확히 대칭인 특징을 이용해 추적을 수행한다. 그러나 다중경로 신호가 수신되었을 때 상관함수의 대칭성이 왜곡되며, 이로 인해 추적이 완료되어 동기시점을 결정한 후에도 일정한 동기오차가 존재한다. 이처럼 추적기가 동기시점을 결정한 후에도 잔존하는 동기오차를 추적편이라 한다. 이상적인 환경에서 Galileo BOC(1,1) 신호로 변조된 확산신호는 정확한 동기시점에서 최고 값이 나타나며, 이 시점을 기준으로 반 칩 (chip) 이른 상관시간 옵셋과 늦은 상관시간 옵셋에서 극소 값을 갖는다. 이때 다중경로신호는 항상 가시신호에 비해 늦게 수신되기 때문에 정확한 동기시점을 기준으로 반 칩 이른 상관 시간 옵셋주변의 상관 값은 다중경로신호에 의해 크게 왜곡되지 않는 특징을 갖는다. 본 논문은 이 특징을 바탕으로 Galileo BOC(1,1)에 알맞은 추적편이 완화기법을 제안하고, 기존 기법과 제안한 기법의 추적편이 특성을 분석한다. The Galileo system, a global navigation satellite system (GNSS) developed by E.U., uses the direct sequence/spread spectrum (DS/SS) modulation. A DS/SS-based system performs a fine synchronization between the received and locally generated spreading signals, via atracking process. In the absence of multipath signals, using the symmetric characteristic of the correlation function, the delay lock loop with the early minus late discriminator (EL-DLL) offers the best performance in tracking. However, in the presence of multipath signals, the symmetry of the correlation function could be lost, causing a tracking bias. In this paper, we observe that the correlation values in the advanced offset range remain almost unchanged, due to the multipath signals being received later than a line-of-sight signal. Based on this observation, we propose a novel tracking scheme for a Galileo BOC(1,1) system.

BOC(pn,n) 변조된 확산신호의 부호동기추적을 위한 일반화된 이른영역상관기법

유승수(Seungsoo Yoo),이영윤(Youngyoon Lee),김영문(Yeongmoon Kim),윤석호(Seokho Yoon),김선용(Sun Yong Kim) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.3

본 논문에서는 이진천이반송파 (binary offset carrier, BOC) 변조된 확산신호의 부호동기추적에 적합한 기법을 제안한다. 이진천이반송파 변조된 확산신호의 상관함수는 정확한 상관옵셋에서 나타나는 주첨두와 여러 부첨두를 갖고 있다. 다중 경로 채널환경에서 가시신호에 비해 다중경로신호는 항상 지연되어 수신되기 때문에 여러 부첨두 가운데 정확한 상관옵셋보다 이른 상관옵셋 영역에 있는 상관함수는 늦은 상관옵셋영역에 있는 상관함수에 비해 덜 왜곡된다. 본 논문에서는 이 특징을 활용해 BOC(n,n) 변조된 확산신호의 부호추적에 적합한 이른영역상관(advanced region correlation, ARC) 기법을 제안한다. 그리고 모의실험을 통해 안정된 다중경로 (static multipath) 채널과 지상이동체위성시스템 (land mobile satellite system) 채널에서 기존과 제안한 기법의 부호동기 추적성능을 비교한다. 또한 BOC(pn,n) 변조된 확산신호에 적합한 이른영역상관 기법의 확장 형태인 일반화된 이른영역상관기법 (generalized-ARC, G-ARC) 제안하고, 모의실험을 통해 그 성능을 보인다. This paper proposes a novel code tracking scheme to track the fine code synchronization for BOC(pn,n) modulated spreading signals. The correlation function of BOC(pn,n) modulated spreading signals has been several peaks. In this paper, we observe that the correlation function in the advanced offset region remains almost unchanged, due to the multipath signals being received later than a line-of-sight signal. Based on this observation, we propose a novel code tracking scheme which is called the advanced region correlation (ARC) method for BOC(n,n) modulated spreading signals. And, we compare with the code tracking accuracy between the conventional and proposed methods in the static multipath and land mobile satellite system channels through the Monte-Carlo simulation. Then, base on the proposed scheme, we propose the generalized-ARC (ARC) scheme for BOC(pn,n) modulated spreading signals.

위성 기반 측위 시스템에서의 부호 추적편이 완화 기법

유승수(Seungsoo Yoo),김상훈(Sanghun Kim),윤석호(Seokho Yoon),송익호(Iickho Song),김선용(Sun Yong Kim) 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.10C

위성 기반 측위 시스템은 (global navigation satellite system, GNSS) 위치 기반 기술의 핵심 기술로서, 통신물리계층으로 직접수열 확산대역 (direct sequence spread spectrum, DS/SS) 시스템을 사용한다. DS/SS 시스템의 성능은 송수신기에서 사용하는 확산 부호의 정확한 동기에 따라 크게 좌우된다. 본 논문은 DS/SS 시스템의 동기기법 가운데 부호 추적 기법에 초점을 맞춘다. 가장 널리 알려진 부호 추적 기법은 이른-늦은 판별기를 사용하는 EL-DLL이다 (delay lock loop with early minus late discriminator). 이상적인 환경에서 EL-DLL은 최적 부호 추정기이다. 그러나 대역 제한된 다중경로 환경에서 EL-DLL은 추적을 통해 정확한 동기시점을 결정한 후에도 여전히 추적편이가 남게 된다. 본 논문에서는 대역 제한된 다중경로 환경에서 EL-DLL의 추적편이 특성 분석을 위해 상관 값이 나타나는 영역을 이른 상관시간 옵셋 영역과 (advanced offset range, AOR) 늦은 상관시간 옵셋 영역으로 (delayed offset range, DOR) 나누어 분석하였다. 분석 결과 대역 제한된 다중경로 환경에서 EL-DLL의 추적편이는 정확한 동기시점을 기준으로 AOR과 DOR에서 상관 값의 대칭성이 왜곡되어 발생하는 제 1형 추적편이와 최고 상관 값이 나타나는 시점이 정확한 동기시점에서 벗어나서 발생하는 제 2형 추적편이로 구별할 수 있으며, 이 가운데 제 2형 추적편이가 추적편이의 대부분을 차지함을 보였다. 또한 AOR과 DOR에서 상관 값 추이분석을 통해 AOR에서의 상관 값이 DOR에서의 상관 값에 비해 다중경로신호에 의해 덜 왜곡되는 특성을 보였으며, 이를 바탕으로 대역 제한된 GNSS에 적합한 새로운 부호 추적편이 완화 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 대역 제한된 다중경로 환경에서 EL-DLL에 비해 정확한 추적이 가능함을 보였다. The global navigation satellite system (GNSS), which is the core technique for the location based service, adopts the direct sequence/spread spectrum (DS/SS) as its modulation method. The success of a DS/SS system depends on the synchronization between the received and locally generated pseudo noise (PN) signals. As a step in the synchronization process, the tracking scheme performs fine adjustment to bring the phase difference between the two PN signals to zero. The most widely used tracking scheme is the delay locked loop with early minus late discriminator (EL-DLL). In the ideal case, the EL-DLL is the best estimator among various DLLs. However, in the band-limited multipath environment, the EL-DLL has tracking bias. In this paper, the timing offset range of correlation function is divided into advanced offset range (AOR) and delayed offset range (DOR) centering around the correct synchronization time point. The tracking bias results from the following two reasons: symmetry distortion between correlation values in AOR and DOR, and mismatch between the time point corresponding to the maximum correlation value and the synchronization time point. The former and latter are named as the type Ⅰ and type Ⅱ tracking bias, respectively. In this paper, when the receiver has finite bandwidth in the presence of multipath signals, it is shown that the type Ⅱ tracking bias becomes a more dominant error factor than the type I tracking bias, and the correlation values in AOR are not almost changed. Exploiting these characteristics, we propose a novel tracking bias mitigation scheme and demonstrate that the tracking accuracy of the proposed scheme is higher than that of the conventional scheme, both in the presence and absence of noise.

산악지형에 따른 GPS L1 C/A 신호의 전파교란 영향분석

유승수(Seungsoo Yoo),백지현(Jeehyeon Baek),김선용(Sun Yong Kim) 한국통신학회 2013 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.6

TMBOC과 CBOC 신호에 적합한 모호성이 낮은 다중경로 오차완화 기법

유승수(Seungsoo Yoo),지규인(Gyu-In Jee),김선용(Sun Yong Kim) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.10

One of the most significant errors in the pseudo-range measurement performance of GNSSes (Global Navigation Satellite Systems) is their multipath error for high-precision applications. Several schemes to mitigate this error have been studied. Most of them, however, have been focused on the GPS (Global Positioning System) L1 C/A (Coarse/Acquisition) signal that was designed in the 1970s and is still being used for civil navigation. Recently, several modernized signals that were especially conceived to more significantly mitigate multipath errors have been introduced, such as Time Multiplexed and Composite Binary Offset Carrier (TMBOC and CBOC, respectively) signals. Despite this advantage, however, a problem remains with the use of TMBOC and CBOC modulations: the ambiguity of BOC (Binary Offset Carrier)-modulated signal tracking. In this paper, a novel unambiguous multipath error mitigation scheme for these modernized signals is proposed. The proposed scheme has the same complexity as HRCs (High Resolution Correlators) but with low ambiguity. The simulation results showed that the proposed scheme outperformed or performed at par with the HRC in terms of their multipath error envelopes and running averages in the static and statistical channel models. The ranging error derived by the mean multipath error of the proposed scheme was below 1.8 meters in an urban area in the statistical channel model.

가상행성 섭동력을 고려한 긴 주기 GPS 위성궤도예측기법

유승수(Seungsoo Yoo),이정혁(Junghyuck Lee),한진희(Jin Hee Han),지규인(Gyu-In Jee),김선용(Sun Yong Kim) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.11

The purpose of this paper is to analyze GPS (Global Positioning System) satellite orbital mechanics, and then to propose a novel long-term GPS satellite orbit prediction scheme including virtual planet perturbation. The GPS orbital information is a necessary prerequisite to pinpointing the location of a GPS receiver. When a GPS receiver has been shut down for a long time, however, the time needed to fix it before its reuse is too long due to the long-standing GPS orbital information. To overcome this problem, the GPS orbital mechanics was studied, such as Newton’s equation of motion for the GPS satellite, including the non-spherical Earth effect, the luni-solar attraction, and residual perturbations. The residual perturbations are modeled as a virtual planet using the least-square algorithm for a moment. Through the modeling of the virtual planet with the aforementioned orbital mechanics, a novel GPS orbit prediction scheme is proposed. The numerical results showed that the prediction error was dramatically reduced after the inclusion of virtual planet perturbation.

대역제한 백색잡음 재밍환경에서 GPS L1 C/A신호를 위한 유효 반송파 대 잡음 전력비 추정비의 CRLB

유승수(Seungsoo Yoo),염동진(Dong-Jin Yeom),지규인(Gyu-In Jee),김선용(Sun Yong Kim) 제어로봇시스템학회 2014 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.20 No.8

In this paper, we derive the CRLB (Cramer-Rao Lower Bound) of effective carrier-to-noise power ratio (C/N?) estimation for a GPS (Global Positioning System) L1 C/A (Coarse/Acquisition) signal under band-limited white noise jamming environments. The quality of a received GPS signal is commonly described in terms of its C/N?, implying that the noise is white and thus can be described by scalar noise density. However, if some intentional interference is received to a victim GPS receiver, then the C/N? is no longer the efficacious performance indicator. The correct and straightforward measurement to analyze the receiving situation is the effective C/N?. In this paper, we consider a band-limited white noise jamming whose bandwidth is 2MHz and is the same as one of the first null-to-null bandwidth of the GPS L1 C/A signal.