KR100727653B1 - Method for Fast Signal Acquisition in GPS Receiver and Dual Carrier Correlator Therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법 및 이를 위한 이중 주파수 상관기에 관한 것이다.The present invention relates to a fast signal acquisition method of a GPS receiver and a dual frequency correlator therefor.

본 발명은, 첫번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 제 1 반송파 생성기; 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 제 2 반송파 생성기; 상기 제 1 반송파 생성기와 상기 제 2 반송파 생성기에서 생성한 신호들을 곱하는 제 1 반송파 혼합기; 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 상기 제 1 반송파 혼합기의 출력 신호를 곱하는 제 2 반송파 혼합기; 상기 제 2 반송파 혼합기의 출력 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 코드 혼합기; 및 상기 코드 혼합기의 출력 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기와 이중 주파수 상관기를 이용한 빠른 신호 획득 방법을 제공한다.A first carrier generator for generating a carrier signal having a first frequency; A second carrier generator for generating a carrier signal having a second frequency; A first carrier mixer that multiplies the signals generated by the first carrier generator and the second carrier generator; A second carrier mixer that multiplies the correlator input signal input to the dual frequency correlator and the output signal of the first carrier mixer; A code mixer for correlating the output signal of the second carrier mixer with codes (E, P, L) having code phase differences at regular intervals; And a low pass filter for integrating the output signal of the code mixer for a line detection integration time.

본 발명에 의하면, GPS 수신기에 이중 주파수 상관기를 적용하여 신호 획득을 위해 검색할 주파수 검색 격자의 개수를 줄임으로써 빠른 신호 획득을 가능하게 하는 효과가 있다. According to the present invention, a dual frequency correlator is applied to a GPS receiver to reduce the number of frequency search grids to be searched for signal acquisition, thereby enabling fast signal acquisition.

GPS, GPS 수신기, 빠른 신호 획득, 이중 주파수 상관기, 반송파 GPS, GPS receiver, fast signal acquisition, dual frequency correlator, carrier

Description

GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법 및 이를 위한 이중 주파수 상관기{Method for Fast Signal Acquisition in GPS Receiver and Dual Carrier Correlator Therefor}Method for Fast Signal Acquisition of GPS Receiver and Dual Frequency Correlator for It {Method for Fast Signal Acquisition in GPS Receiver and Dual Carrier Correlator Therefor}

도 1은 신호 획득을 위한 신호 검색 범위를 나타낸 도면,1 is a diagram illustrating a signal search range for signal acquisition;

도 2는 GPS 수신기에서 사용하는 종래의 상관기의 구성을 나타낸 도면,2 is a view showing the configuration of a conventional correlator used in a GPS receiver;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 GPS 수신기의 이중 주파수 상관기의 구성을 나타낸 도면,3 is a diagram showing the configuration of a dual frequency correlator of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention;

도 4는 종래의 상관기와 이중 주파수 상관기의 잡음 상관 특성을 나타낸 그래프,4 is a graph illustrating noise correlation characteristics of a conventional correlator and a dual frequency correlator;

도 5는 종래의 상관기와 이중 주파수 상관기의 신호 검출 확률을 나타낸 그래프,5 is a graph illustrating signal detection probabilities of a conventional correlator and a dual frequency correlator;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 주파수 상관기를 이용한 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a fast signal acquisition method of a GPS receiver using a dual frequency correlator according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

200: 반송파 생성기 210: 반송파 혼합기200: carrier generator 210: carrier mixer

220, 340: 코드 혼합기 230, 350: 저역 통과 필터220, 340: Cord Mixer 230, 350: Low Pass Filter

300: 제 1 반송파 생성기 310: 제 2 반송파 생성기300: first carrier generator 310: second carrier generator

320: 제 1 반송파 혼합기 330: 제 2 반송파 혼합기320: first carrier mixer 330: second carrier mixer

본 발명은 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법 및 이를 위한 이중 주파수 상관기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 첫번째 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 제 1 반송파 생성기, 두번째 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 제 2 반송파 생성기, 제 1 반송파 생성기와 제 2 반송파 생성기에서 생성한 신호들을 곱하는 제 1 반송파 혼합기, 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 제 1 반송파 혼합기의 출력 신호를 곱하는 제 2 반송파 혼합기, 제 2 반송파 혼합기의 출력 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 코드 혼합기 및 코드 혼합기의 출력 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터를 포함하는 이중 주파수 상관기와 이중 주파수 상관기를 이용한 빠른 신호 획득 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fast signal acquisition method of a GPS receiver and a dual frequency correlator therefor. More specifically, a first carrier generator for generating a carrier signal of the first frequency component, a second carrier generator for generating a carrier signal of the second frequency component, a first carrier multiplying signals generated by the first carrier generator and the second carrier generator Codes (E, P, L) having a code phase difference at a predetermined interval for a carrier mixer, a correlator input signal input to a dual frequency correlator, and a second carrier mixer multiplying the output signal of the first carrier mixer, and an output signal of the second carrier mixer And a dual frequency correlator and a dual frequency correlator including a code mixer that correlates an output signal of the code mixer and a low pass filter that integrates an output signal of the code mixer during a line detection integration time.

GPS(Global Positioning System)는 미국 국방부에서 군사용으로 개발한 위성 항법 시스템으로 GPS 인공 위성을 이용한 항법 서비스를 전세계적으로 무료로 제공하고 있다. GPS는 3차원 위치, 고도 및 시간을 정확하게 측정할 수 있기 때문에 기존 항법 시스템에 비해 정확성이 높고 사용이 간편하다는 장점을 가지고 있다. 또한, GPS는 전세계적인 공통 좌표계를 사용하여 24 시간 연속적으로 서비스를 제공할 수 있으며, 시간, 장소 및 기상 상황에 관계없이 사용할 수 있다는 특징이 있 다.Global Positioning System (GPS) is a satellite navigation system developed for military use by the US Department of Defense and provides global navigation services using GPS satellites for free. GPS has the advantage of high accuracy and ease of use compared to conventional navigation systems because it can accurately measure three-dimensional position, altitude and time. In addition, GPS can provide continuous service 24 hours using a worldwide common coordinate system, and can be used regardless of time, place and weather conditions.

GPS 시스템은 고도 약 20,000 킬로미터 상공에서 지구 궤도를 도는 24개의 GPS 인공 위성, GPS 인공 위성에서 전송된 정보를 수집하고 동기화시키도록 지상에 설치된 컨트롤 스테이션(Control Station)과 같은 조정 센터 및 GPS 신호를 수신하여 위치 정보 및 시간 정보를 획득하는 GPS 수신기로 구성된다.The GPS system receives GPS signals from 24 GPS satellites orbiting the earth at an altitude of about 20,000 kilometers, ground control centers such as control stations installed on the ground to collect and synchronize information transmitted from the GPS satellites. GPS receiver for obtaining location information and time information.

GPS 수신기는 초기화 과정, 신호 획득 및 추적 과정, 획득한 GPS 신호로부터 위성 항법 정보를 추출하는 정보 추출 과정 및 위성 항법 정보를 이용하여 위성 상태(위치, 속도, 가속도 등)를 계산하고 측정치에 대응하는 위성별 추정치를 계산하는 항법해 계산 과정 등을 거쳐 위치 정보 및 시간 정보를 획득하게 된다.The GPS receiver calculates the satellite state (position, velocity, acceleration, etc.) using the initialization process, the signal acquisition and tracking process, the information extraction process of extracting the satellite navigation information from the acquired GPS signal, and the satellite navigation information. Location information and time information are acquired through a navigation solution calculation process for calculating an estimate for each satellite.

여기서, 신호 획득 및 추적은 GPS 수신기가 수행하는 가장 기본적이고 중요한 기능이다. 특히, 초기 동기라고도 불리는 신호 획득은 GPS 수신기의 정상적인 동작을 위해서 가장 먼저 필수적으로 수행하는 과정으로, GPS 위성 신호의 반송파 주파수와 코드 위상을 알아내는 과정이다. 이를 위해, 일정 범위의 코드 위상 및 반송파 주파수를 각각 일정 크기로 나눈 2차원 검색 격자를 탐색하는 과정을 거치게 되며, GPS 수신기의 성능을 향상시키기 위해서는 검색 격자를 보다 빨리 검색하여 평균 신호 획득 시간을 줄일 필요가 있다.Here, signal acquisition and tracking are the most basic and important functions that a GPS receiver performs. In particular, signal acquisition, also referred to as initial synchronization, is the first essential step for normal operation of the GPS receiver, and is the process of finding the carrier frequency and code phase of the GPS satellite signal. To this end, a process of searching a two-dimensional search grid by dividing a range of code phases and carrier frequencies by a predetermined size is performed.In order to improve the performance of a GPS receiver, the search grid is searched faster to reduce the average signal acquisition time. There is a need.

따라서, 빠른 신호 획득을 위해 여러 검색 격자를 동시에 검색하는 방법이 제시되고 있으며, 이러한 방법으로는 다중 상관기, 정합 필터, FFT(Fast Fourier Transform) 등을 이용하는 방법이 있다. 다중 상관기는 동시에 여러 개의 코드 위상 탐색을 위해 여러 개의 상관기를 사용하는 방법이다. 정합 필터는 다중 상관기 와 수학적으로 등가인 방법으로서 구현 방법을 달리하여 다중 상관기에 비해 자원을 적게 소비하는 특징이 있다. FFT를 이용한 상관기는 다중 상관기 또는 정합 필터와 주파수 영역에서 등가이며, 연산은 복잡하지만 신호 처리 시간이 상당히 짧은 특성을 가진다. 흔히, 능동 상관기라고 불리는 전술한 방법들은 코드 위상 검색 격자를 동시에 검색하여 코드 위상 탐색 시간을 줄임으로써 전체 신호 획득 시간을 줄이게 된다.Therefore, a method of searching several search grids at the same time for fast signal acquisition has been proposed. Such a method includes a multi-correlator, a matched filter, and a fast fourier transform (FFT). Multiple correlators are a method of using multiple correlators for searching multiple code phases simultaneously. The matched filter is a mathematically equivalent method to the multi-correlator and has a feature that consumes less resources than the multi-correlator due to different implementation methods. Correlators using FFTs are equivalent in the frequency domain to multiple correlators or matched filters, and are complex in computation but have significantly shorter signal processing times. Often, the aforementioned methods, called active correlators, reduce the overall signal acquisition time by simultaneously searching the code phase search grid to reduce the code phase search time.

이처럼, 코드 위상을 빨리 획득하는 방법에 대하여는 여러 가지 방안이 제시되어 있으나, 빠른 신호 획득을 위해 반송파 주파수 검색 격자를 동시에 검색하여 반송파 주파수를 획득하는 방법은 아직 제시되지 않고 있는 실정이다.As described above, various methods have been proposed for a method of quickly acquiring a code phase. However, a method of acquiring a carrier frequency by simultaneously searching a carrier frequency search grid for fast signal acquisition has not been proposed yet.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 첫번째 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 제 1 반송파 생성기, 두번째 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 제 2 반송파 생성기, 제 1 반송파 생성기와 제 2 반송파 생성기에서 생성한 신호들을 곱하는 제 1 반송파 혼합기, 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 제 1 반송파 혼합기의 출력 신호를 곱하는 제 2 반송파 혼합기, 제 2 반송파 혼합기의 출력 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 코드 혼합기 및 코드 혼합기의 출력 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터를 포함하는 이중 주파수 상관기와 이중 주파수 상관기를 이용한 빠른 신호 획득 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention provides a first carrier generator for generating a carrier signal of the first frequency component, a second carrier generator for generating a carrier signal of the second frequency component, generated by the first carrier generator and the second carrier generator. The first carrier mixer multiplying the signals, the second carrier mixer multiplying the correlator input signal input to the dual frequency correlator and the output signal of the first carrier mixer, and the output signal of the second carrier mixer have codes having a code phase difference at regular intervals ( To provide a fast signal acquisition method using a dual frequency correlator and a dual frequency correlator including a code mixer correlating E, P, L) and a low pass filter for integrating the output signal of the code mixer during the line detection integration time. do.

본 발명의 제 1 목적에 의하면, GPS(Global Positioning System) 수신기에서 빠른 신호 획득을 위해 사용하는 이중 주파수 상관기(Dual Carrier Correlator)에 있어서, 첫번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 제 1 반송파 생성기; 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 제 2 반송파 생성기; 상기 제 1 반송파 생성기와 상기 제 2 반송파 생성기에서 생성한 신호들을 곱하는 제 1 반송파 혼합기; 상기 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 상기 제 1 반송파 혼합기의 출력 신호를 곱하는 제 2 반송파 혼합기; 상기 제 2 반송파 혼합기의 출력 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 코드 혼합기; 및 상기 코드 혼합기의 출력 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기를 제공한다.According to a first object of the present invention, a dual carrier correlator used for fast signal acquisition in a global positioning system (GPS) receiver, comprising: a first carrier generator for generating a carrier signal having a first frequency; A second carrier generator for generating a carrier signal having a second frequency; A first carrier mixer that multiplies the signals generated by the first carrier generator and the second carrier generator; A second carrier mixer that multiplies the correlator input signal input to the dual frequency correlator and the output signal of the first carrier mixer; A code mixer for correlating the output signal of the second carrier mixer with codes (E, P, L) having code phase differences at regular intervals; And a low pass filter for integrating the output signal of the code mixer for a line detection integration time.

본 발명의 제 2 목적에 의하면, 제 1 반송파 생성기, 제 2 반송파 생성기, 제 1 반송파 혼합기, 제 2 반송파 혼합기, 코드 혼합기 및 저역 통과 필터를 포함하여 구성된 이중 주파수 상관기를 이용하여 GPS 수신기에서 빠르게 신호를 획득하는 방법에 있어서, (a) 첫번째 주파수를 가지는 반송파 신호와 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하여 곱하는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 수행 결과 출력된 신호를 상기 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 곱하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 수행 결과 출력된 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 단계; (d) 상기 (c) 단계의 수행 결과 출력된 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계의 적분 결과 획득한 두 개의 주파수 성분을 동시에 검색하여 GPS 위성 신호의 반송파 주파수를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법을 제공한다.According to a second object of the present invention, a signal is rapidly transmitted at a GPS receiver using a dual frequency correlator including a first carrier generator, a second carrier generator, a first carrier mixer, a second carrier mixer, a code mixer, and a low pass filter. A method of acquiring a signal comprising: (a) generating and multiplying a carrier signal having a first frequency and a carrier signal having a second frequency; (b) multiplying the signal output as a result of performing step (a) with a correlator input signal input to the dual frequency correlator; (c) correlating the output signal as a result of performing step (b) with codes (E, P, L) having code phase differences at regular intervals; (d) integrating the signal output as a result of performing step (c) for the line detection integration time; And (e) simultaneously searching for two frequency components obtained as a result of the integration in step (d) to obtain a carrier frequency of the GPS satellite signal.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 신호 획득을 위한 신호 검색 범위를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a signal search range for signal acquisition.

GPS 수신기의 신호 획득 과정은 수신한 위성 신호의 대략적인 반송파 주파수와 코드 위상을 알아내는 과정이다. 즉, 신호 획득은 도 1에 도시된 바와 같이 반송파 주파수 검색 범위를 반송파 주파수 검색 격자 크기(dF)로 나누고, 코드 위상 검색 범위를 코드 위상 검색 격자 크기(dT)로 나눈 검색 칸(Cell)들을 일일이 검사하는 과정이다.The signal acquisition process of the GPS receiver is to find the approximate carrier frequency and code phase of the received satellite signal. That is, signal acquisition is performed by dividing the carrier frequency search range by the carrier frequency search grid size (dF) and dividing the code phase search range by the code phase search grid size (dT). It is the process of inspection.

GPS 수신기가 항법 정보 및 위성 정보를 가지고 있는 않은 상태에서는 코드 위상 검색 범위는 전체 코드 위상이 되고, 반송파 주파수 검색 범위는 위성과 GPS 수신기의 상대 속도로 유발되는 주파수 변위량과 GPS 수신기의 클럭(Clock) 오차로 인해 발생하는 변위량을 더한 범위가 된다. 코드 위상 검색 격자(dT)의 크기는 코드 상관기 사이의 코드 위상 간격에 따라 정한다. 주파수 검색 격자(dF)의 크기는 선 검출 적분 시간(T)에 의해 결정한다. 즉, dF = 1/2T로 정한다. 예컨대, 선 검출 적분 시간이 1 msec이면, 주파수 검색 격자의 크기는 500 Hz가 된다.If the GPS receiver does not have navigation and satellite information, the code phase search range is the full code phase, and the carrier frequency search range is the amount of frequency displacement caused by the relative speed of the satellite and the GPS receiver and the clock of the GPS receiver. The amount of displacement caused by the error is added together. The size of the code phase search grating dT is determined according to the code phase spacing between code correlators. The size of the frequency search grating dF is determined by the line detection integration time T. In other words, dF = 1 / 2T. For example, if the line detection integration time is 1 msec, the size of the frequency search grating is 500 Hz.

이 때, 상관기의 구조에 따라 반송파 주파수 검색 격자의 변화가 나타난다. 본 발명의 이중 주파수 상관기는 두 개의 주파수 성분을 동시에 검색할 수 있으므로 종래의 상관기의 반쪽만 검색하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 이중 주파수 상관기를 이용하면 종래의 상관기와 비교하여 검색할 주파수 검색 격자수를 반 이하로 줄일 수 있게 된다. 본 발명의 이중 주파수 상관기의 구성에 대하여는 도 3에 대한 설명에서 후술하도록 한다.At this time, a change in the carrier frequency search grid appears according to the structure of the correlator. Since the dual frequency correlator of the present invention can search two frequency components at the same time, it is possible to obtain the effect of searching only half of the conventional correlator. That is, as shown in FIG. 1, the use of the dual frequency correlator can reduce the number of frequency search grids to be searched by less than half as compared with the conventional correlator. The configuration of the dual frequency correlator of the present invention will be described later with reference to FIG. 3.

도 2는 GPS 수신기에서 사용하는 종래의 상관기의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a conventional correlator used in a GPS receiver.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 상관기는 특정 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 반송파 생성기(200), 상관기 입력 신호와 반송파 신호를 혼합하는 반송파 혼합기(210), 반송파 혼합기(210)를 통과한 신호에 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)을 혼합하는 코드 혼합기(220) 및 코드 혼합기(220)를 통과한 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)(230) 등을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the conventional correlator has passed through a carrier generator 200 for generating a carrier signal of a specific frequency component, a carrier mixer 210 for mixing a correlator input signal and a carrier signal, and a carrier mixer 210. A low-pass filter (LPF) for integrating a code mixer 220 for mixing codes E, P, and L having a predetermined code phase difference to a signal, and a signal passed through the code mixer 220 for a line detection integration time. Low Pass Filter) 230 and the like.

여기서, 코드 혼합기(220)에서 혼합하는 코드들(E, P, L)에 의한 상관 결과는 코드 위상 오차가 '0'이 되도록 하는 코드 추적 과정을 위해 이용된다. 코드 위상 오차가 없으면 P 코드에 해당하는 상관 결과는 최대치가 되고, E와 L 코드에 해당하는 상관 결과는 같은 값이 된다. 다만, 본 발명은 반송파 주파수를 빠르게 획득하는 방안에 대한 것이므로, 코드 위상 오차가 없다고 가정하여 코드 혼합기 (220)를 통과한 신호 중에서 P 코드와의 상관 결과인

Figure 112005009672148-pat00001
Figure 112005009672148-pat00002
를 중심으로 설명하도록 한다.In this case, the correlation result of the codes E, P, and L mixed by the code mixer 220 is used for the code tracking process such that the code phase error is '0'. If there is no code phase error, the correlation result corresponding to the P code is the maximum value, and the correlation result corresponding to the E and L code is the same value. However, since the present invention relates to a method of quickly acquiring a carrier frequency, it is assumed that there is no code phase error, which is a correlation result with a P code among the signals passed through the code mixer 220.
Figure 112005009672148-pat00001
Wow
Figure 112005009672148-pat00002
The explanation focuses on the.

종래의 상관기를 이용하는 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이 반송파 주파수 검색 격자는 (2F/dF+1) 개이고, 코드 위상 검색 격자는 (1023/dT) 개이다. 종래의 상관기의 상관 특성을 살펴보기 위해 상관기 입력 신호 r(t)를 수학식 1과 같이 나타낸다.In the case of using the conventional correlator, as shown in FIG. 1, the carrier frequency search grating is (2F / dF + 1) and the code phase search grating is (1023 / dT). In order to examine the correlation characteristics of the conventional correlator, the correlator input signal r (t) is represented by Equation 1.

Figure 112005009672148-pat00003
Figure 112005009672148-pat00003

여기서, A는 수신된 위성 신호의 크기, G(t)는 C/A(Coarse/Acquisition) 코드, D(t)는 50 bps 데이터, ω는 IF(Intermediate Frequency) 반송파 주파수, θ는 IF 반송파 위상, 그리고 n(t)는 백색 잡음이다.Where A is the magnitude of the received satellite signal, G (t) is the Coarse / Acquisition (C / A) code, D (t) is the 50 bps data, ω is the intermediate frequency (IF) carrier frequency, and θ is the IF carrier phase And n (t) is white noise.

종래의 상관기의 반송파 생성기(210)는

Figure 112005009672148-pat00004
성분의 반송파 신호를 생성하며, 반송파 신호는 수학식 2로 표현된다.The carrier generator 210 of the conventional correlator
Figure 112005009672148-pat00004
A carrier signal of the component is generated, and the carrier signal is represented by equation (2).

Figure 112005009672148-pat00005
Figure 112005009672148-pat00005

Figure 112005009672148-pat00006
Figure 112005009672148-pat00006

반송파 혼합기(210)와 코드 혼합기(220)를 통과한 결과 신호는 수학식 3과 같다.As a result of passing through the carrier mixer 210 and the code mixer 220, Equation 3 is obtained.

Figure 112005009672148-pat00007
Figure 112005009672148-pat00007

Figure 112005009672148-pat00008
Figure 112005009672148-pat00008

Figure 112005009672148-pat00009
Figure 112005009672148-pat00009

Figure 112005009672148-pat00010
Figure 112005009672148-pat00010

Figure 112005009672148-pat00011
Figure 112005009672148-pat00011

Figure 112005009672148-pat00012
Figure 112005009672148-pat00012

수학식 3의 결과를 선 검출 적분 시간(T) 동안 적분하면, 즉 1/2T의 대역폭을 갖는 저역 통과 필터(230)를 통과하면, 수학식 4의 결과를 얻을 수 있다.Integrating the result of Equation 3 during the line detection integration time T, that is, passing through the low pass filter 230 having a bandwidth of 1 / 2T, results in Equation 4.

Figure 112005009672148-pat00013
Figure 112005009672148-pat00013

Figure 112005009672148-pat00014
Figure 112005009672148-pat00014

Figure 112005009672148-pat00015
Figure 112005009672148-pat00015

Figure 112005009672148-pat00016
Figure 112005009672148-pat00016

여기서, R(τ)는 입력 의사 잡음(Pseudo Noise) 신호와 생성 의사 잡음 신호의 상관 함수로 수학식 5와 같다.Here, R (τ) is a correlation function of an input pseudo noise signal and a generated pseudo noise signal, as shown in Equation 5.

Figure 112005009672148-pat00017
Figure 112005009672148-pat00017

또한, 잡음 성분들의 기대치들은

Figure 112005009672148-pat00018
이 된다.Also, the expectations of noise components
Figure 112005009672148-pat00018
Becomes

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 GPS 수신기의 이중 주파수 상관기의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of a dual frequency correlator of a GPS receiver according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이중 주파수 상관기는 종래의 상관기와 반송파 생성 부분에서 차이가 있으며, 두 개의 주파수 성분을 갖는 반송파를 생성하여 반송파 혼합기에 인가하는 구조를 가지고 있다. 이렇게 함으로써, 여러 주파수 성분의 상관 결과를 동시에 얻을 수 있게 되어, 동시에 여러 주파수 성분을 검색하는 것이 가능해진다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the dual frequency correlator of the present invention is different from the conventional correlator and the carrier generation portion, and has a structure of generating a carrier having two frequency components and applying it to a carrier mixer. By doing so, it is possible to obtain a correlation result of several frequency components at the same time, and it is possible to search for several frequency components at the same time.

여러 주파수 성분의 반송파 생성 방법은 서로 다른 주파수 성분의 신호를 더해서 생성하거나, 서로 다른 주파수 성분의 신호를 곱해서 생성할 수 있다. 전자의 경우는 반송파 생성을 반송파 생성기를 각각 제어해야 하는 불편함이 있는 반면에, 후자의 경우는 하나의 반송파 생성기만 제어해서 서로 다른 주파수 성분을 만들 수 있는 용이함이 있다. 따라서, 본 발명의 이중 주파수 상관기는 두 개의 주파수 성 분을 갖는 신호를 곱해서 반송파를 생성하는 구조를 가진다. The carrier generation method of several frequency components may be generated by adding signals of different frequency components or multiplying signals of different frequency components. In the former case, it is inconvenient to control the carrier generator separately for the carrier generation, while in the latter case, it is easy to control only one carrier generator to make different frequency components. Therefore, the dual frequency correlator of the present invention has a structure in which a carrier wave is generated by multiplying a signal having two frequency components.

본 발명의 이중 주파수 상관기는 첫번째 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 제 1 반송파 생성기(300), 두번째 주파수 성분의 반송파 신호를 생성하는 제 2 반송파 생성기(310), 제 1 반송파 생성기(300)와 제 2 반송파 생성기(310)에서 생성된 반송파 신호들을 곱하는 제 1 반송파 혼합기(320), 상관기 입력 신호와 제 1 반송파 혼합기(320)를 통과한 신호를 곱하는 제 2 반송파 혼합기(330), 제 2 반송파 혼합기(330)를 통과한 신호에 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)을 상관시키는 코드 혼합기(340) 및 코드 혼합기(340)를 통과한 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터(350) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The dual frequency correlator of the present invention includes a first carrier generator 300 for generating a carrier signal of a first frequency component, a second carrier generator 310 for generating a carrier signal of a second frequency component, a first carrier generator 300 and a first carrier. A first carrier mixer 320 to multiply the carrier signals generated by the second carrier generator 310, a second carrier mixer 330 to multiply the correlator input signal and a signal passed through the first carrier mixer 320, and a second carrier mixer The code mixer 340 correlates the codes E, P, and L having the code phase difference at regular intervals to the signal passing through the signal 330 and the signal passed through the code mixer 340 is integrated for the line detection integration time. Low pass filter 350 and the like.

전술한 대로, 본 발명의 이중 주파수 상관기는 두 개의 반송파 생성기(300, 310)를 가지고 있다. 제 1 반송파 생성기(300)는 반송파 검색 범위의 중심 주파수(

Figure 112005009672148-pat00019
) 성분의 신호를 발생시키며, 제 2 반송파 생성기(310)는 반송파 주파수 검색 격자(dF) 단위로 주파수를 변화시키면서 신호를 발생시킨다. 이렇게 두 개의 반송파 생성기(300, 310)에서 생성한 신호를 곱하면 두 개의 주파수 성분을 갖는 신호를 얻을 수 있다. 여기서, 제 2 반송파 생성기(310)는 신호 획득 과정에서만 사용하므로, 제 1 반송파 생성기(300)만큼 정밀한 분해능을 가질 필요는 없다.As mentioned above, the dual frequency correlator of the present invention has two carrier generators 300 and 310. The first carrier generator 300 is a center frequency of the carrier search range (
Figure 112005009672148-pat00019
The second carrier generator 310 generates a signal while changing a frequency in units of a carrier frequency search grating (dF). By multiplying the signals generated by the two carrier generators 300 and 310, a signal having two frequency components may be obtained. In this case, since the second carrier generator 310 is used only in the signal acquisition process, the second carrier generator 310 does not need to have the same resolution as that of the first carrier generator 300.

본 발명의 이중 주파수 상관기를 이용하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 반송파 주파수 검색 격자는 (F/dF) 개이고, 코드 위상 검색 격자는 (1023/dT) 개이다. 따라서, 반송파 주파수 검색 격자의 개수는 종래의 상관기를 이용하는 경우의 50 % 미만이 된다.In the case of using the dual frequency correlator of the present invention, as shown in FIG. 1, the carrier frequency search grating is (F / dF) and the code phase search grating is (1023 / dT). Thus, the number of carrier frequency search gratings is less than 50% when using a conventional correlator.

본 발명의 이중 주파수 상관기의 상관 특성을 살펴보면 아래와 같다.Looking at the correlation characteristics of the dual frequency correlator of the present invention.

이중 주파수 상관기의 반송파 신호는 제 1 반송파 생성기(300)와 제 2 반송파 생성기(310)에서 발생한 신호를 제 1 반송파 혼합기(320)에서 곱하여 출력되며, 반송파 신호는 수학식 6으로 표현된다.The carrier signal of the dual frequency correlator is output by multiplying the signal generated by the first carrier generator 300 and the second carrier generator 310 by the first carrier mixer 320, and the carrier signal is represented by Equation (6).

Figure 112005009672148-pat00020
Figure 112005009672148-pat00020

Figure 112005009672148-pat00021
Figure 112005009672148-pat00021

Figure 112005009672148-pat00022
Figure 112005009672148-pat00022

Figure 112005009672148-pat00023
Figure 112005009672148-pat00023

Figure 112005009672148-pat00024
Figure 112005009672148-pat00024

상관기 입력 신호 r(t)와 수학식 6의 반송파 신호가 제 2 반송파 혼합기(330) 및 코드 혼합기(340)를 통과한 결과 신호는 수학식 7과 같다.As a result of passing through the correlator input signal r (t) and the carrier signal of Equation 6 through the second carrier mixer 330 and the code mixer 340, Equation 7 is obtained.

Figure 112005009672148-pat00025
Figure 112005009672148-pat00025

Figure 112005009672148-pat00026
Figure 112005009672148-pat00026

Figure 112005009672148-pat00027
Figure 112005009672148-pat00027

Figure 112005009672148-pat00028
Figure 112005009672148-pat00028

Figure 112005009672148-pat00029
Figure 112005009672148-pat00029

Figure 112005009672148-pat00030
Figure 112005009672148-pat00030

Figure 112005009672148-pat00031
Figure 112005009672148-pat00031

Figure 112005009672148-pat00032
Figure 112005009672148-pat00032

수학식 7의 결과 신호를 1/2T의 대역폭을 갖는 저역 통과 필터(350)를 통과시키면, 수학식 8의 결과를 얻을 수 있다.When the resultant signal of Equation 7 is passed through the low pass filter 350 having a bandwidth of 1 / 2T, the result of Equation 8 can be obtained.

Figure 112005009672148-pat00033
Figure 112005009672148-pat00033

Figure 112005009672148-pat00034
Figure 112005009672148-pat00034

Figure 112005009672148-pat00035
Figure 112005009672148-pat00035

Figure 112005009672148-pat00036
Figure 112005009672148-pat00036

Figure 112005009672148-pat00037
Figure 112005009672148-pat00037

Figure 112005009672148-pat00038
Figure 112005009672148-pat00038

여기서, 잡음 성분들의 기대치는

Figure 112005009672148-pat00039
,
Figure 112005009672148-pat00040
이다.Here, the expectation of the noise components is
Figure 112005009672148-pat00039
,
Figure 112005009672148-pat00040
to be.

본 발명의 이중 주파수 상관기를 이용하면, 수학식 8과 같이

Figure 112005009672148-pat00041
Figure 112005009672148-pat00042
성분의 상관 관계를 동시에 얻을 수 있다.
Figure 112005009672148-pat00043
Figure 112005009672148-pat00044
는 각각 첫번째 주파수와 두번째 주파수를 더한 주파수 성분과 첫번째 주파수에서 두번째 주파수를 뺀 주파수 성분, 즉 주파수 검색 범위의 중심 주파수(
Figure 112005009672148-pat00045
)를 중심으로 반송파 주파수 검색 격자(dF) 단위로 주파수를 옮긴 두 개의 주파수 성분을 가진다. 따라서, GPS 수신기는 전술한 두 개의 주파수 성분을 이중 주파수 상관기로부터 전달받아 동시에 검색할 수 있게 되어 주파수 검색 격자의 개수를 50 % 가량 줄일 수 있다. When using the dual frequency correlator of the present invention,
Figure 112005009672148-pat00041
Wow
Figure 112005009672148-pat00042
The correlation of components can be obtained simultaneously.
Figure 112005009672148-pat00043
Wow
Figure 112005009672148-pat00044
Is the frequency component plus the first frequency and the second frequency, and the frequency component minus the second frequency, i.e., the center frequency of the frequency search range (
Figure 112005009672148-pat00045
) Has two frequency components shifted in the frequency unit of the carrier frequency search grid (dF). Therefore, the GPS receiver can receive two frequency components from the dual frequency correlator and search them simultaneously, thereby reducing the number of frequency search grids by 50%.

한편, 하나의 위성 신호는 하나의 주파수 성분을 가지므로,

Figure 112005009672148-pat00046
Figure 112005009672148-pat00047
에서 실제 신호의 도플러에 가까운 성분만 남고 다른 성분들은 사라지게 된다. 따라서, 이중 주파수 상관기 출력의 신호 성분의 최대 전력 (
Figure 112005009672148-pat00048
)은
Figure 112005009672148-pat00049
이 된다. 마찬가지로, 종래의 상관기 출력의 신호 성분의 최대 전력도
Figure 112005009672148-pat00050
이 된다.On the other hand, since one satellite signal has one frequency component,
Figure 112005009672148-pat00046
Wow
Figure 112005009672148-pat00047
At only the component close to the Doppler of the actual signal remains and the other components disappear. Thus, the maximum power of the signal component at the dual frequency correlator output (
Figure 112005009672148-pat00048
)silver
Figure 112005009672148-pat00049
Becomes Similarly, the maximum power of the signal component of the conventional correlator output
Figure 112005009672148-pat00050
Becomes

반면에, 신호 성분과 달리 잡음 성분은

Figure 112005009672148-pat00051
Figure 112005009672148-pat00052
가 모두 남는다. 종래의 상관기 출력의 잡음 전력을
Figure 112005009672148-pat00053
이라고 하면, 이중 주파수 상관기 출력의 출력 잡음은 수학식 9와 같다.On the other hand, unlike signal components, noise components
Figure 112005009672148-pat00051
Wow
Figure 112005009672148-pat00052
Is all left. The noise power of a conventional correlator output
Figure 112005009672148-pat00053
In this case, the output noise of the dual frequency correlator output is expressed by Equation (9).

Figure 112005009672148-pat00054
Figure 112005009672148-pat00054

Figure 112005009672148-pat00055
Figure 112005009672148-pat00055

Figure 112005009672148-pat00056
Figure 112005009672148-pat00056

따라서, 종래의 상관기와 비교할 때, 본 발명의 이중 주파수 상관기를 이용할 경우 신호 대 잡음비가 최대 1/2(=3dB) 감소한다. 즉, 신호 획득 감도의 열화가 발생하므로, 본 발명의 이중 주파수 상관기를 GPS 수신기에 적용시에 고려 요인이 된다.Thus, when compared with the conventional correlator, the signal-to-noise ratio is reduced by a maximum of 1/2 (= 3 dB) when using the dual frequency correlator of the present invention. In other words, deterioration of the signal acquisition sensitivity is a factor to be considered when applying the dual frequency correlator of the present invention to a GPS receiver.

표 1은 종래의 GPS 수신기와 본 발명의 이중 주파수 상관기가 적용된 GPS 수신기의 신호 획득 성능을 비교한 표이다.Table 1 is a table comparing the signal acquisition performance of the conventional GPS receiver and the GPS receiver to which the dual frequency correlator of the present invention is applied.

반송파 주파수 검색 격자수Carrier Frequency Search Grid Count 신호 검색 소요 시간 최소/최대 [sec]Signal Search Duration Min / Max [sec] 메시지 복원 시간 최소/최대 [sec]Message recovery time min / max [sec] TTFF 최소/최대 [sec]TTFF min / max [sec] 종래의 수신기Conventional receiver 4545 0.0/57.60.0 / 57.6 30/6030/60 30/121.430 / 121.4 제안하는 수신기Offering receiver 2222 0.0/28.160.0 / 28.16 30/6030/60 30/88.1630 / 88.16

표 1은 GPS 수신기가 항법 결과 및 위성 정보가 없을 때에 대략적인 신호 획득 성능을 표시한 것으로, 반송파 주파수 검색 범위를 -11 kHz에서 +11 kHz로 하고, 반송파 주파수 검색 격자 크기를 500 Hz로 하여 산출한 결과이다. 표 1에 나타난 결과와 같이, 이중 주파수 상관기를 사용하는 경우, 신호 검색 소요 시간을 기존의 방식보다 50 % 가량 감소시킬 수 있는 것을 볼 수 있다.Table 1 shows the approximate signal acquisition performance of the GPS receiver in the absence of navigation results and satellite information. It is calculated using a carrier frequency search range of -11 kHz to +11 kHz and a carrier frequency search grid size of 500 Hz. One result. As shown in Table 1, when using the dual frequency correlator, it can be seen that the time required for signal search can be reduced by 50% compared to the conventional method.

도 4는 종래의 상관기와 이중 주파수 상관기의 잡음 상관 특성을 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating noise correlation characteristics of a conventional correlator and a dual frequency correlator.

도 4의 그래프는 수집한 IF 데이터를 후처리 프로그램을 이용하여 산출한 것으로 시간에 따른 잡음 상관 결과값을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이중 주파수 상관기를 이용할 경우 약 3.6 dB 가량의 잡음 전력이 증가된 것을 알 수 있다.The graph of FIG. 4 calculates the collected IF data using a post-processing program and shows a result of noise correlation over time. As shown in FIG. 4, it can be seen that the noise power increased by about 3.6 dB when using the dual frequency correlator.

도 5는 종래의 상관기와 이중 주파수 상관기의 신호 검출 확률을 나타낸 그래프이다.5 is a graph illustrating signal detection probabilities of a conventional correlator and a dual frequency correlator.

도 5에 도시된 바와 같이, 이중 주파수 상관기를 이용하는 경우에는 종래의 상관기를 이용하는 경우와 비교하여 신호 검출 확률이 떨어지는데, 이는 신호 획득 감도가 3 dB 가량 감소한 것이 원인이 된다.As shown in FIG. 5, the use of the dual frequency correlator is inferior in signal detection probability compared to the case of using the conventional correlator, which is caused by a 3 dB reduction in signal acquisition sensitivity.

한편, 잡음 전력의 스펙트럼 밀도는 -175 dBm-Hz 정도이고 GPS가 보장하는 L1 C/A 신호의 전력 수준은 -130 dBm이므로, GPS L1 C/A 신호에 대한 CNR은 45 dB-Hz 이상이 된다. 따라서, 도 5의 결과값에 따라 이중 주파수 상관기를 이용한 경우에는 90 % 이상의 신호 검출 확률을 가지게 된다. 즉, 신호 획득 감도의 열화가 발생하더라도 GPS가 보장하는 신호 전력에서 신호 획득이 가능하므로, 본 발명의 이중 주파수 상관기를 GPS 수신기에 적용시에 신호 획득 감도의 감소는 문제가 되지 않는다.On the other hand, since the spectral density of the noise power is about -175 dBm-Hz and the power level of the L1 C / A signal guaranteed by the GPS is -130 dBm, the CNR for the GPS L1 C / A signal is 45 dB-Hz or more. . Accordingly, when the dual frequency correlator is used according to the result of FIG. 5, the signal detection probability is 90% or more. That is, since signal acquisition is possible at a signal power guaranteed by GPS even if signal acquisition sensitivity is deteriorated, a reduction in signal acquisition sensitivity does not become a problem when the dual frequency correlator of the present invention is applied to a GPS receiver.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 주파수 상관기를 이용한 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a fast signal acquisition method of a GPS receiver using a dual frequency correlator according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 이중 주파수 상관기의 제 1 반송파 생성기(300)는 첫번째 주파수(

Figure 112005009672148-pat00057
)를 가지는 반송파 신호를 생성하며(S600), 제 2 반송파 생성기(310)는 두번째 주파수(
Figure 112005009672148-pat00058
)를 가지는 반송파 신호를 생성한다(S602). 여기서, S600 단계를 수행한 후에 S602 단계를 수행하는 것으로 한정되는 것은 아니며, S602 단계를 수행한 후에 S600 단계를 수행하는 것도 물론 가능하다.As shown in FIG. 6, the first carrier generator 300 of the dual frequency correlator has a first frequency (
Figure 112005009672148-pat00057
Generates a carrier signal having (S600), and the second carrier generator 310 generates a second frequency (
Figure 112005009672148-pat00058
Generate a carrier signal having a (S602). Here, it is not limited to performing the step S602 after performing the step S600, it is also possible to perform the step S600 after performing the step S602.

S600 단계와 S602 단계에서 생성된 두 신호는 제 1 반송파 혼합기(320)에서 서로 곱해진다(S604). S604 단계에서 생성된 신호는 제 2 반송파 혼합기(330)에서 상관기 입력 신호와 서로 곱해진다(S606). S606 단계에서 생성된 신호는 코드 혼합기(340)로 전달되어, 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시킨다(S608). S608 단계에서 생성된 신호는 저역 통과 필터(350)로 전달되어, 선 검출 적분 시간 동안 적분을 수행한다(S610).The two signals generated in steps S600 and S602 are multiplied by each other in the first carrier mixer 320 (S604). The signal generated in step S604 is multiplied by the correlator input signal in the second carrier mixer 330 (S606). The signal generated in step S606 is transferred to the code mixer 340 and correlated with the codes E, P, and L having a code phase difference at a predetermined interval (S608). The signal generated in step S608 is transferred to the low pass filter 350 to perform integration during the line detection integration time (S610).

S610 단계의 적분이 수행되면,

Figure 112005009672148-pat00059
Figure 112005009672148-pat00060
의 주파수 성분을 가지는 상관 결과를 얻게 된다. GPS 수신기는 S610 단계의 적분 결과 획득한 두 개의 주파수 성분을 동시에 검색하여 GPS 위성 신호의 반송파 주파수를 획득하게 된다(S612). 한편, GPS 위성 신호의 코드 위상을 획득하기 위하여는 기존의 코드 위상 검색 격자를 동시에 검색하는 방안을 적용할 수 있으며, 그 결과 반송파 주파수와 코드 위상을 빠르게 획득하여 신호 획득 시간을 최소화할 수 있다.When the integration of step S610 is performed,
Figure 112005009672148-pat00059
Wow
Figure 112005009672148-pat00060
Correlation results with frequency components are obtained. The GPS receiver simultaneously searches for two frequency components obtained as a result of the integration in step S610 to obtain a carrier frequency of the GPS satellite signal (S612). Meanwhile, in order to acquire the code phase of the GPS satellite signal, a method of simultaneously searching the existing code phase search grid may be applied. As a result, the carrier frequency and the code phase may be quickly obtained to minimize the signal acquisition time.

본 발명의 상세한 설명에서는 두 개의 반송파 주파수 성분을 동시에 검색할 수 있도록 이중 주파수 상관기 구조를 중심으로 설명하였으나, 필요에 따라 다중 주파수 상관기를 구성하여 여러 개의 반송파 주파수 성분을 동시에 검색하는 것도 가능할 것이다. 다만, 전술한 대로 다중 주파수 상관기를 적용하게 되면, 잡음 전력도 그만큼 증가하게 되므로, GPS가 보장하는 신호 전력에서 신호 획득이 가능한 범위에서 다중 주파수 상관기를 적용하여야 할 것이다.In the detailed description of the present invention, the dual frequency correlator structure has been described so as to search for two carrier frequency components at the same time. However, if necessary, a multi-frequency correlator may be configured to search for multiple carrier frequency components simultaneously. However, if the multi-frequency correlator is applied as described above, the noise power is also increased, and thus, the multi-frequency correlator should be applied in a range in which a signal can be acquired at a signal power guaranteed by GPS.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, GPS 수신기에 이중 주파수 상관기를 적용하여 신호 획득을 위해 검색할 주파수 검색 격자의 개수를 줄임으로써 빠른 신호 획득을 가능하게 하는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of enabling fast signal acquisition by reducing the number of frequency search grids to search for signal acquisition by applying a dual frequency correlator to the GPS receiver.

또한, 기존의 코드 위상 검색 격자를 동시에 검색하는 방안과 본 발명의 이중 주파수 상관기를 복합적으로 적용하여 신호 획득 시간을 최소화함으로써 GPS 수신기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to improve the performance of the GPS receiver by minimizing the signal acquisition time by applying a combination of the conventional method for searching the code phase search grid and the dual frequency correlator of the present invention.

Claims (9)

GPS(Global Positioning System) 수신기에서 빠른 신호 획득을 위해 사용하는 이중 주파수 상관기(Dual Carrier Correlator)에 있어서,In a dual carrier correlator used for fast signal acquisition in a global positioning system (GPS) receiver, 첫번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 제 1 반송파 생성기;A first carrier generator for generating a carrier signal having a first frequency; 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 제 2 반송파 생성기;A second carrier generator for generating a carrier signal having a second frequency; 상기 제 1 반송파 생성기와 상기 제 2 반송파 생성기에서 생성한 신호들을 곱하는 제 1 반송파 혼합기;A first carrier mixer that multiplies the signals generated by the first carrier generator and the second carrier generator; 상기 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 상기 제 1 반송파 혼합기의 출력 신호를 곱하는 제 2 반송파 혼합기;A second carrier mixer that multiplies the correlator input signal input to the dual frequency correlator and the output signal of the first carrier mixer; 상기 제 2 반송파 혼합기의 출력 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 코드 혼합기; 및A code mixer for correlating the output signal of the second carrier mixer with codes (E, P, L) having code phase differences at regular intervals; And 상기 코드 혼합기의 출력 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)Low pass filter for integrating the output signal of the code mixer for a line detection integration time 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기.Dual frequency correlator comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이중 주파수 상관기의 반송파 주파수 검색 범위는 GPS 인공 위성과 상기 GPS 수신기의 상대 속도로 유발되는 주파수 변위량과 상기 GPS 수신기의 클럭 오차로 인해 발생하는 변위량을 더한 범위로 결정하는 것을 특징으로 하는 이중 주 파수 상관기.The carrier frequency search range of the dual frequency correlator is determined by adding the frequency displacement caused by the relative speeds of the GPS satellites and the GPS receiver and the displacement generated by the clock error of the GPS receiver. Correlator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 주파수 생성기는 반송파 주파수 검색 범위의 중심 주파수를 상기 첫번째 주파수로 하여 반송파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기.And the first frequency generator generates a carrier signal using the center frequency of the carrier frequency search range as the first frequency. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 주파수 생성기는 반송파 주파수 검색 격자 단위로 주파수를 변화시킨 상기 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기.And the second frequency generator generates a carrier signal having the second frequency having a frequency changed in units of a carrier frequency search grid. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반송파 주파수 검색 격자는, 수학식The carrier frequency search grid, dF = 1/2TdF = 1 / 2T (dF: 반송파 주파수 검색 격자, T: 선 검출 적분 시간)(dF: carrier frequency search grid, T: line detection integration time) 를 이용하여 상기 선 검출 적분 시간에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기.Dual frequency correlator according to claim 1, wherein the frequency is determined by the line detection integration time. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저역 통과 필터는 상기 첫번째 주파수와 상기 두번째 주파수를 더한 제 1 주파수 성분과 상기 첫번째 주파수에서 상기 두번째 주파수를 뺀 제 2 주파수 성분을 가지는 상관 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 상관기.And the low pass filter outputs a correlation result having a first frequency component obtained by adding the first frequency and the second frequency and a second frequency component obtained by subtracting the second frequency from the first frequency. 제 1 반송파 생성기, 제 2 반송파 생성기, 제 1 반송파 혼합기, 제 2 반송파 혼합기, 코드 혼합기 및 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하여 구성된 이중 주파수 상관기(Dual Carrier Correlator)를 이용하여 GPS(Global Positioning System) 수신기에서 빠르게 신호를 획득하는 방법에 있어서,Global Positioning (GPS) using a dual carrier correlator comprising a first carrier generator, a second carrier generator, a first carrier mixer, a second carrier mixer, a code mixer, and a low pass filter In the method of quickly obtaining a signal in a receiver, (a) 첫번째 주파수를 가지는 반송파 신호와 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하여 곱하는 단계;(a) generating and multiplying a carrier signal having a first frequency and a carrier signal having a second frequency; (b) 상기 (a) 단계의 수행 결과 출력된 신호를 상기 이중 주파수 상관기로 입력되는 상관기 입력 신호와 곱하는 단계;(b) multiplying the signal output as a result of performing step (a) with a correlator input signal input to the dual frequency correlator; (c) 상기 (b) 단계의 수행 결과 출력된 신호를 일정 간격의 코드 위상차를 갖는 코드들(E, P, L)과 상관시키는 단계;(c) correlating the output signal as a result of performing step (b) with codes (E, P, L) having code phase differences at regular intervals; (d) 상기 (c) 단계의 수행 결과 출력된 신호를 선 검출 적분 시간 동안 적분하는 단계; 및(d) integrating the signal output as a result of performing step (c) for the line detection integration time; And (e) 상기 (d) 단계의 적분 결과 획득한 두 개의 주파수 성분을 동시에 검색하여 GPS 위성 신호의 반송파 주파수를 획득하는 단계(e) acquiring a carrier frequency of the GPS satellite signal by simultaneously searching for two frequency components obtained as a result of the integration of step (d) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법.Fast signal acquisition method of a GPS receiver comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (a) 단계는,In step (a), 반송파 주파수 검색 범위의 중심 주파수를 상기 첫번째 주파수로 설정하고, 반송파 주파수 검색 격자 단위로 상기 두번째 주파수를 변화시켜 상기 첫번째 주파수를 가지는 반송파 신호와 상기 두번째 주파수를 가지는 반송파 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법.GPS, characterized in that the center frequency of the carrier frequency search range is set to the first frequency, and the second frequency is changed in units of a carrier frequency search grid to generate a carrier signal having the first frequency and a carrier signal having the second frequency. Fast signal acquisition method of receiver. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (e) 단계의 두 개의 주파수 성분은 상기 첫번째 주파수와 상기 두번째 주파수를 더한 주파수 성분과 상기 첫번째 주파수 성분에서 상기 두번째 주파수 성분을 뺀 주파수 성분을 가지는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기의 빠른 신호 획득 방법.The two frequency components of the step (e) has a frequency component plus the first frequency and the second frequency and a frequency component obtained by subtracting the second frequency component from the first frequency component.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040049366A (en) * 2002-12-03 2004-06-12 삼성전자주식회사 Device and Method for Acquiring GPS Signal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020083725A (en) * 2001-04-30 2002-11-04 주식회사 네비콤 Satellite signal correlator of gps receiver
KR20040049366A (en) * 2002-12-03 2004-06-12 삼성전자주식회사 Device and Method for Acquiring GPS Signal

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