KR101959494B1

KR101959494B1 - AltBOC 신호 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101959494B1
Application number: KR1020170077511A
Authority: KR
Inventors: 윤석호; 채근홍
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-03-18
Also published as: KR20180137808A

Abstract

AltBOC 신호 처리 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법은, AltBOC 신호를 수신하는 단계, 수신된 상기 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하는 단계, 상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 획득하는 단계, 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하는 단계, 및 상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

AltBOC 신호 처리 방법 및 장치{Method And Device For AltBOC Signal Processing}

본 발명은 AltBOC(Alternative Binary Offset Carrier) 신호 처리 방법 및 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 AltBOC 신호의 모호성 문제(ambiguity problem)를 해결한 AltBOC 신호 처리 방법 및 장치에 대한 것이다.

BOC(binary offset carrier) 신호는 현대화된 GPS(global positioning system), Galileo 등의 위성항법시스템(global navigation satellite system, GNSS)에서 측위 성능을 향상시키기 위해 사용된다. AltBOC 신호는 BOC 신호의 종류 중 하나이다. AltBOC 신호는 여러 위성 항법 시스템들 중 COMPASS B2ab와 Galileo E5ab에 적용된다.

시간 동기화의 정확성은 올바른 의사거리(pseudorange)를 얻기 위한 위성 항법 시스템의 중요한 요소이다. 시간 오류는 위성 항법 시스템의 동기화 과정에서 발생될 수 있다. 시간 오류는 심각한 위치 오류를 발생시킴으로써 위성 항법 시스템의 신호 추적 성능을 저하한다.

신호 추적 과정은 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수(autocorrelation function)를 사용한다. AltBOC 신호의 자기상관함수는 정규화된 상관함수로서 주 첨두(main-peak)와 복수의 주변 첨두(side-peak)를 포함한다. 주 첨두는 시간 동기화의 기준으로써 추적 지점에 해당한다.

신호 처리 장치는 신호 추적 과정에서 올바른 추적 지점인 주 첨두가 아닌 주변 첨두를 기준으로 동기화를 수행하고 신호를 추적할 수 있다. 이를 모호성 문제(ambiguity problem)라 한다. 모호성 문제는 의사거리 추정 오류를 발생시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 AltBOC 신호의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모호성 문제를 해결한 AltBOC 신호의 상관함수를 사용함으로써 신호 추적의 정확성이 향상된 AltBOC 신호 처리 방법 및 장치를 제공한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법은, AltBOC 신호를 수신하는 단계; 수신된 상기 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하는 단계; 상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 획득하는 단계; 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하는 단계; 및 상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 제1 상관함수는 상기 자기상관함수를 상기 시간 축에서 제1 방향으로 제1 지연시간만큼 이동시킴으로써 획득되고, 상기 제2 상관함수는 상기 자기상관함수를 상기 시간 축에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 제2 지연시간만큼 이동시킴으로써 획득된다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 제1 지연시간은 상기 자기상관함수의 가장 왼쪽 주변 첨두의 왼쪽 영교차시점(zero crossing point)과 상기 자기상관함수의 주 첨두의 오른쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당하고, 상기 제2 지연시간은 상기 자기상관함수의 가장 오른쪽 주변 첨두의 오른쪽 영교차시점과 상기 자기상관함수의 상기 주 첨두의 왼쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당한다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 제1 방향은 상기 시간 축의 양의 방향에 해당하고, 상기 제2 방향은 상기 시간 축의 음의 방향에 해당한다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 AltBOC 신호 처리 방법은, 상기 최종상관함수를 사용하여 상기 AltBOC 신호를 추적하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 AltBOC 신호는 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 수학식 1로 표현된다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 자기상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 자기상관함수는 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 수학식 2를 사용하여 획득된다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 1차 상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 1차 상관함수는 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 합산함으로써 획득된다.

본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 방법에 있어서, 상기 최종상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 최종상관함수는 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 수학식 4 및 수학식 5을 사용하여 획득된다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 장치는, AltBOC 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하는 자기상관함수 생성부; 상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 생성하는 이동상관함수 생성부; 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하는 1차 상관함수 생성부; 및 상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득하는 최종상관함수 생성부를 포함한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 AltBOC 신호 처리 장치는, 데이터를 저장하는 메모리; 상기 메모리를 제어하는 프로세서를 포함하는 AltBOC 신호 처리 장치에 있어서, 상기 AltBOC 신호 처리 장치는, 상기 AltBOC 신호를 수신하고, 상기 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하고, 상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 생성하고, 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하고, 상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 최종상관함수를 획득한다.

본 발명은 주변 첨두가 제거된 AltBOC 신호의 상관함수를 획득하여 사용함으로써, 주변 첨두에서 신호가 동기화되는 모호성 문제를 해결할 수 있다. 모호성 문제의 해결은 잘못된 추적 지점에서 신호가 추적될 가능성을 낮추고 신호 추적 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 최종적으로 획득된 주변 첨두가 제거된 상관함수는 자기상관함수에 비해 더욱 첨예한 주첨두를 포함한다. 첨예도가 증가된 주첨두는 AltBOC 신호 추적의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호의 부반송파를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호의 자기상관함수와, 자기상관함수를 시간 축에서 각각 이동시킴으로써 획득된 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2에 도시된 세 상관함수를 합산하여 형성된 1차 상관함수 및 자기상관함수의 절대값인 절대상관함수를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3에 개시된 1차 상관함수 및 절대상관함수를 사용하여 획득된 최종상관함수를 나타낸다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호 처리 장치의 내부 블록도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, AltBOC 신호 처리 장치의 내부 블록도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람이 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

본 명세서에서 첨두란, 그래프의 기울기의 부호가 양에서 음으로 또는 음에서 양으로 변하는 지점, 그 지점의 위치 또는 그 지점에서의 값을 나타낸다. 본 명세서에서 첨두는 피크로도 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 주 첨두(main peak)란 정규화된 자기상관함수의 중심 시간축에 위치한 첨두에 해당한다. 본 명세서에서 주변 첨두(side-peak)란 주 첨두가 아닌 첨두에 해당한다. 본 명세서에서 영교차시점(zero crossing point)이란, 그래프가 가로축을 통과하는 영점(zero point)에 해당한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호의 부반송파를 나타낸다.

이하에서는 AltBOC 신호를 신호로 지칭할 수 있다. 또한, 이하에서는 AltBOC 신호를 수신하고 수신된 AltBOC 신호를 처리하여 상관함수를 획득하는 AltBOC 신호 처리 장치를 신호 처리 장치 또는 수신기로 지칭할 수 있다.

AltBOC 신호는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.

g(t)는 수신된 AltBOC 신호, P는 신호 전력, d(t)는 항법 데이터, ceil()함수는 인자를 올림하는 함수, mod(a,b)는 a/b의 나머지를 나타낸다. p_(T_c/8) 은 [0,p_(Tc/8)]에 존재하는 단위 구형파, c_i는 i번째 의사잡음부호의 값을 나타낸다. T_c는 AltBOC 신호의 부반송파의 한 주기이고 또한 의사잡음부호(pseudorandom noise, PRN)의 칩 주기에 해당한다.

sc_i는 AltBOC 신호의 부반송파(subcarrier)의 값을 나타낸다. sc_x는 x의 값이 0,1,2,3,4,5,6,7일 때 각각 (√2+1)/2, 1/2, -1/2, (-√2-1)/2, (-√2-1)/2, -1/2, 1/2, (√2+1)/2의 값을 갖는다.

위성항법시스템은 동기화를 위한 별도의 파일럿 채널을 제공한다. 파일럿 채널은 빠르고 정확한 동기화를 위해 항법 데이터 값이 1인 특성을 갖는다(d(t)=1). 상관함수(correlation function)는 파일럿 채널을 가정하는 신호 추적 기술에 사용된다.

AltBOC 신호의 부반송파는 주기함수에 해당한다. 부반송파는 송신을 위한 반송파 변조 전, 데이터 등을 다중화하기 위해 기저 대역 내에 사용되는 보조 반송파이다. 도 1에 개시된 AltBOC 신호의 부반송파 주파수는 15.345MHz이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호의 자기상관함수와, 자기상관함수를 시간 축에서 각각 이동시킴으로써 획득된 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 나타낸다.

도 2에 개시된 그래프의 가로축은 시간 축에 해당한다.

일 예로써, AltBOC 신호의 자기상관함수는 아래의 수학식을 사용하여 획득될 수 있다.

R(τ)는 자기상관함수, P는 신호 전력, T는 주기, g(t)는 수신된 AltBOC 신호를 나타낸다.

자기상관함수는 정규화된 상관함수에 해당한다. 자기상관함수는 하나의 주 첨두(main-peak)와 복수의 주변 첨두(side-peak)를 포함한다. 주 첨두의 피크(peak)는 양의 값을 갖고, 주변 첨두의 피크는 양의 값 또는 음의 값을 갖는다.

신호 처리 장치는 절대값이 가장 큰 피크를 갖는 주 첨두에서 동기화를 수행할 수 있다. 그러나 동기화는 올바른 추적 지점인 주 첨두가 아닌 주변 첨두에서 수행될 수도 있다. 주변 첨두에서의 동기화는 시간 오류를 발생시킬 수 있다. 시간 오류는 올바르지 않은 추적 지점에서 신호가 추적되는 모호성(ambiguity) 문제를 발생시킬 수 있다. 모호성 문제는 신호 추적 시 위치 오류를 발생시키고 AltBOC 신호 추적 성능을 저하한다.

신호 처리 장치는 자기상관함수의 주변 첨두를 제거함으로써 모호성 문제를 해결하고 추적 성능의 향상을 도모할 수 있다. 주변 첨두가 제거된 최종상관함수는 제1 상관함수, 제2 상관함수 등을 사용함으로써 획득될 수 있다. 최종상관함수에 대한 자세한 사항은 도4와 관련된 설명을 참조하여 후술한다.

제1 상관함수 및 제2 상관함수는 자기상관함수를 시간 축에서 이동(즉, 지연)시킴으로써 획득될 수 있다.

제1 상관함수는 자기상관함수를 시간 축의 양의 방향으로 제1 지연시간(τ_1)만큼 이동시킨 함수에 해당한다. 이동은 시간 축에서 함수의 지연에 해당한다. 제1 지연시간(τ_1)은 자기상관함수의 가장 왼쪽 주변 첨두의 왼쪽 영교차시점(zero crossing point)과 자기상관함수의 주 첨두의 오른쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당한다. 도2에 개시된 그래프에서, 제1 지연시간(τ_1)은 τ=-1와 τ=0.25 사이의 약 1.25에 해당한다. 제1 상관함수의 가장 왼쪽 영교차 시점은 자기상관함수의 주첨두의 우측 영교차시점과 시간 축의 동일한 지점에 위치한다.

제2 상관함수는 자기상관함수를 시간 축의 음의 방향으로 제2 지연시간(τ_2)만큼 이동시킨 함수에 해당한다. 제2 지연시간(τ_2)은 자기상관함수의 가장 오른쪽 주변 첨두의 오른쪽 영교차시점과 자기상관함수의 상기 주 첨두의 왼쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당한다. 도2에 개시된 그래프에서, 제2 지연시간(τ_2)은 τ=1와 τ=-0.25 사이의 약 1.25에 해당한다. 제2 상관함수의 가장 오른쪽 영교차 시점은 자기상관함수의 주첨두의 좌측 영교차시점과 시간 축의 동일한 지점에 위치한다.

제1 지연시간(τ_1) 및 제2 지연시간(τ_2)은 수신된 신호에 따라 동일한 값 또는 서로 다른 값에 해당될 수 있다. 자기상관함수가 우함수인 경우, 제1 지연시간(τ_1) 및 제2 지연시간(τ_2)은 동일한 값을 갖는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2에 도시된 세 상관함수를 합산하여 형성된 1차 상관함수 및 자기상관함수의 절대값인 절대상관함수를 나타낸다.

1차 상관 함수 및 절대 상관함수는 후술하는 최종상관함수의 연산에 사용된다. 일 예로써, 1차 상관함수는 아래의 수학식을 사용하여 획득될 수 있다.

R_f(τ)는 1차 상관함수, R(τ)는 자기상관함수, R_1(τ)는 제1 상관함수, R_2(τ)는 제2 상관함수를 나타낸다. 1차 상관함수는 상술한 자기상관함수, 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 합산함으로써 획득될 수 있다.

도 3에 개시된 바와 같이, 1차 상관함수의 주변 첨두의 피크는 모두 음의 값을 갖는다. 1차 상관함수의 주첨두는 도2에 도시된 자기상관함수의 주첨두와 동일한 크기의 양의 값을 갖는다.

절대상관함수는 음의 값을 갖는 1차 상관함수의 주변 첨두를 제거하기 위해 사용된다. 절대상관함수는 자기상관함수에 절대값을 취함으로써 획득될 수 있다. 절대상관함수의 주변 첨두의 피크는 모두 양의 값을 갖는다. 절대상관함수는 자기상관함수 획득 후 및 최종상관함수 연산 전 어느 단계에서든 획득될 수 있다.

1차 상관함수와 절대상관함수 각각의 주첨두는 모두 동일한 크기의 양의 값을 갖는다. 1차 상관함수의 주변 첨두는 모두 음의 값을 갖고, 절대상관함수의 주변 첨두는 모두 양의 값을 갖는다.

신호 처리 장치는 상술한 자기상관함수, 제1 상관함수 및 제2 상관함수의 합산으로 획득된 1차 상관함수의 일부분을 최종상관함수 연산에 사용한다. 이해의 편의를 위해, 도 3에 개시된 1차 상관함수는 최종상관함수의 연산에 사용되는 영역만을 개시한다. 최종상관함수의 연산에 사용되는 영역이란, 자기상관함수의 주첨두 및 주변첨두가 포함된 시간축의 영역을 나타낸다.

이하에서, 최종상관함수의 연산에 사용되는 영역은 연산 영역으로 지칭될 수 있다. 도 2 및 도 3의 그래프를 예로 들면, 연산 영역은 τ=-1 이상 및 τ=1 이하의 영역에 해당한다. 연산 영역의 범위는 수신된 신호에 따라 변경될 수 있다.

신호 처리 장치는 연산 영역 내부에 포함된 그래프만을 사용하여 최종상관함수를 연산하고, 연산 영역 외부에 포함된 그래프는 사용하지 않는다. 따라서 연산 영역 외부의 1차 상관함수 그래프는 신호 처리에 영향을 주지 않는다. 도3에 개시된 것과 달리, 1차 상관함수는 합산된 제1 상관함수 및 제2 상관함수 각각의 주첨두를 양쪽에 모두 포함하는 그래프로 표현될 수도 있다. 최종상관함수의 획득에 대한 자세한 사항은 도 4를 참조하여 후술한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3에 개시된 1차 상관함수 및 절대상관함수를 사용하여 획득된 최종상관함수를 나타낸다.

신호 처리 장치는 1차 상관함수의 음의 주변 첨두를 제거하기 위해 아래의 수학식을 사용할 수 있다.

이하에서는 수학식 4의 관계를 갖는 연산을 제1 연산이라고 지칭할 수 있다. A 및 B가 모두 양수 또는 음수인 경우, 제1 연산의 결과는 양의 값을 나타낸다. A와 B의 부호가 서로 다른 경우 또는 A 및 B 중 적어도 어느 하나의 값이 0인 경우, 제1 연산의 결과는 0에 해당한다.

신호 처리 장치는 아래와 같이 1차 상관함수 및 절대상관함수에 제1 연산을 적용함으로써 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득할 수 있다.

R_proposed (τ)는 최종상관함수, R_f(τ)는 1차 상관함수, |R(τ)|는 자기상관함수의 절대값인 절대상관함수에 해당한다. 상술한 제1 연산이 적용된다.

특정한 시간 τ에서, 1차 상관함수 값 및 자기상관함수 값이 모두 양수 또는 음수인 경우, 최종상관함수 값은 양의 값을 나타낸다. 1차 상관함수 값과 절대상관함수 값의 부호가 다른 경우 또는 1차 상관함수 값 및 절대상관함수 값 중 적어도 어느 하나의 값이 0인 경우, 최종상관함수 값은 0에 해당한다.

1차 상관함수 및 절대 상관함수 각각의 주 첨두는 모두 양의 값을 갖는다. 주 첨두가 포함된 범위(도 3의 그래프를 예로 들면, 약 τ=-0.25 이상 및 τ=0.25 이하)의 제1 연산 결과는 양의 값을 나타내고, 주 첨두는 제거되지 않는다.

1차 상관함수 및 절대 상관함수의 주변 첨두의 부호는 각각 음, 양으로 상이하다. 주변 첨두가 포함된 범위(도 3의 그래프를 예로 들면, 약 τ=-0.25 미만 및 τ=0.25 초과)의 제1 연산 결과는 0에 해당한다.

상술한 과정에 따라, 신호 처리 장치는 도 4에 도시된 바와 같은 주변 첨두가 모두 제거된 최종상관함수를 획득할 수 있다. 신호 처리 장치는 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 사용하여 동기화함으로써 시간 오류와 위치 오류를 감소시킬 수 있고 신호 추적 성능을 향상시킬 수 있다.

최종상관함수의 주첨두의 값은 제1 연산에서 1차 상관함수 및 절대상관함수 각각의 양의 주첨두 값이 합산된 것에 해당된다. 따라서 최종상관함수의 주첨두는 자기상관함수에 비해 절대값이 커진 더욱 첨예한 주첨두에 해당한다. 주첨두의 첨예도의 상승은 신호 추적 오류를 감소시키고 수신기의 신호 추적 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

최종상관함수는 지연 고정 루프(delay lock loop, DLL)에 입력으로 사용되고, 신호 추적 과정이 완료된다. 일 예로써, AltBOC 신호를 추적하는 판별기 출력(discriminator output)은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.

D(τ)는 판별기 출력, R_proposed(τ)는 최종상관함수를 나타낸다.

은 선후 간격을 나타낸다. 판별기 출력은 지연 고정 루프의 수치 제어된 오실레이터(numerically controlled oscillator)에 의해 τ가 0이 될 때까지 동작한다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호 처리 장치의 내부 블록도를 나타낸다.

신호 처리 장치(5010)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 실시예들이 적용되도록 구현될 수 있다.

신호 처리 장치(5010)는 수신부(5020), 자기상관함수 생성부(5030), 이동상관함수 생성부(5040), 1차 상관함수 생성부(5050), 최종상관함수 생성부(5060)를 포함할 수 있다.

수신부(5020)는 AltBOC 신호를 수신할 수 있다. 자기상관함수 생성부(5030)는 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득할 수 있다. 이동상관함수 생성부(5040)는 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 생성할 수 있다. 자기상관함수 생성부(5030) 및 이동상관함수 생성부(5040)의 각 구체적인 구성과 동작은 상술한 도 2와 관련된 설명을 참조한다.

1차 상관함수 생성부(5050)는 자기상관함수, 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득할 수 있다. 최종상관함수 생성부(5060)는 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득할 수 있다. 1차 상관함수 생성부(5050) 및 최종상관함수 생성부(5060)의 각 구체적인 구성과 동작은 상술한 도 3과 관련된 설명을 참조한다.

신호 처리 장치(5010)는 필요에 따라 최종상관함수를 사용하여 AltBOC 신호를 추적하는 판별부(5070)를 더 포함할 수 있다. 판별부(5070)는 최종상관함수를 사용하여 AltBOC 신호를 추적할 수 있다. AltBOC 신호 추적에 관한 자세한 사항은 상술한 도 4와 관련된 설명을 참조한다.

신호 처리 장치(5010)의 수신부(5020), 자기상관함수 생성부(5030), 이동상관함수 생성부(5040), 1차 상관함수 생성부(5050) 및 최종상관함수 생성부(5060)는 본 발명에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, AltBOC 신호 처리 장치의 내부 블록도를 나타낸다.

신호 처리 장치(5010)는 데이터를 저장하는 메모리(6010) 및 메모리를 제어하는 프로세서(6020)를 포함할 수 있다. 신호 처리 장치는 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.

프로세서(6020)는 상술한 수신부가 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 프로세서(6020)는 자기상관함수 생성부, 지연상관함수 생성부, 1차 상관함수 생성부 및 최종상관함수 생성부가 각 동작을 수행하고 함수를 연산하도록 제어할 수 있다. 프로세서(6020)는 메모리(6010)에 저장된 함수 등의 데이터를 사용하여 상술한 상관함수들을 연산할 수 있다.

메모리(6010)는 프로세서(6020)와 연결되어, 프로세서(6020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(6010)는 수신부가 수신한 신호를 저장할 수 있다. 메모리(6010)는 자기상관함수 생성부, 지연상관함수 생성부, 1차 상관함수 생성부, 최종상관함수 생성부 각각에서 연산으로 획득한 함수 등 출력된 데이터를 저장할 수 있다.

신호 처리 장치는 AltBOC 신호를 수신하고, 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하고, 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 생성하고, 자기상관함수, 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하고, 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 1차 상관함수를 사용하여 최종상관함수를 획득할 수 있다. 신호 처리 장치의 구체적인 동작은 상술한 도2 내지 도4와 관련된 설명에 기재된 방법으로 수행될 수 있다.

메모리(6010)는 프로세서(6020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(6020)의 외부에 설치되어 프로세서(6020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

프로세서(6020)는 상술한 도면의 설명에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 신호 처리 장치(6020)의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(6010)에 저장되고, 프로세서(6020)에 의해 실행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, AltBOC 신호 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

신호 처리 장치는 AltBOC 신호를 수신할 수 있다(S7010). 신호 처리 장치는 수신된 AltBOC 신호를 사용하여 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득할 수 있다(S7020).

신호 처리 장치는 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 획득할 수 있다(S7030). 신호 처리 장치는 상기 자기상관함수를 시간 축에서 제1 방향으로 제1 지연시간만큼 이동시킨 제1 상관함수를 획득할 수 있다. 신호 처리 장치는 제2 상관함수를 자기상관함수를 시간 축에서 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 제2 지연시간만큼 이동시킨 제2 상관함수를 획득할 수 있다. 지연 방향 및 지연 시간에 관한 구체적인 사항은 상술한 도 2와 관련된 설명을 참조한다.

신호 처리 장치는 자기상관함수, 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득할 수 있다(S7040). 신호 처리 장치는 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득할 수 있다(S7050). 1차 상관함수 및 절대상관함수에 대한 자세한 사항은 상술한 도 3과 관련된 설명을 참조한다. 최종상관함수에 대한 자세한 사항은 상술한 도 4와 관련된 설명을 참조한다.

신호 처리 장치는 필요에 따라 최종상관함수를 사용함으로써 AltBOC 신호를 추적할 수 있다. AltBOC 신호 추적에 관한 자세한 사항은 상술한 도 4와 관련된 설명을 참조한다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 상술한 기술에 포함된 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하다. 상술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서, 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 상술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

5010: 신호 처리 장치
5020: 수신부
5030: 자기상관함수 생성부
5040: 지연상관함수 생성부
5050: 1차 상관함수 생성부
5060: 최종상관함수 생성부
5070: 판별부

Claims

AltBOC(Alternative Binary Offset Carrier) 신호 처리 방법에 있어서,
AltBOC 신호를 수신하는 단계;
수신된 상기 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하는 단계;
상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 획득하는 단계;
상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하는 단계; 및
상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득하는 단계를 포함하는, AltBOC 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 획득하는 단계에서,
상기 제1 상관함수는 상기 자기상관함수를 상기 시간 축에서 제1 방향으로 제1 지연시간만큼 이동시킴으로써 획득되고, 상기 제2 상관함수는 상기 자기상관함수를 상기 시간 축에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 제2 지연시간만큼 이동시킴으로써 획득되는, AltBOC 신호 처리 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 지연시간은 상기 자기상관함수의 가장 왼쪽 주변 첨두의 왼쪽 영교차시점(zero crossing point)과 상기 자기상관함수의 주 첨두의 오른쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당하고,
상기 제2 지연시간은 상기 자기상관함수의 가장 오른쪽 주변 첨두의 오른쪽 영교차시점과 상기 자기상관함수의 상기 주 첨두의 왼쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당하는, AltBOC 신호 처리 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 시간 축의 양의 방향에 해당하고, 상기 제2 방향은 상기 시간 축의 음의 방향에 해당하는, AltBOC 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 AltBOC 신호 처리 방법은, 상기 최종상관함수를 사용하여 상기 AltBOC 신호를 추적하는 단계를 더 포함하는, AltBOC 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 AltBOC 신호는 아래의 수식으로 표현되는, AltBOC 신호 처리 방법.

(g(t)는 수신된 AltBOC 신호, P는 신호 전력, d(t)는 항법 데이터, ceil() 함수는 인자를 올림하는 함수, mod(a,b)는 a/b의 나머지, sc_i는 AltBOC 신호의 부반송파의 값, p_(T_c/8)은 [0,p_(Tc/8)]에 존재하는 단위 구형파, T_c는 의사잡음부호(pseudorandom noise, PRN)의 칩 주기, c_i는 i번째 의사잡음부호의 값임)
제1항에 있어서,
상기 자기상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 자기상관함수는 아래의 식을 사용하여 획득되는, AltBOC 신호 처리 방법.

(R(τ)는 자기상관함수, P는 신호 전력, T는 주기, g(t)는 수신된 AltBOC 신호임)
제1항에 있어서,
상기 1차 상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 1차 상관함수는 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 합산함으로써 획득되는, AltBOC 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 최종상관함수를 획득하는 단계에서, 상기 최종상관함수는 아래의 식을 사용하여 획득되는, AltBOC 신호 처리 방법.

(R_proposed(τ)는 최종상관함수, R_f(τ)는 1차 상관함수, |R(τ)|는 자기상관함수의 절대값에 해당하고, ⊙는

의 관계를 갖는 연산자임)
AltBOC(Alternative Binary Offset Carrier) 신호 처리 장치에 있어서,
AltBOC 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하는 자기상관함수 생성부;
상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 생성하는 지연상관함수 생성부;
상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하는 1차 상관함수 생성부; 및
상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 주변 첨두가 제거된 최종상관함수를 획득하는 최종상관함수 생성부를 포함하는, AltBOC 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 지연상관함수 생성부에 있어서, 상기 제1 상관함수는 상기 자기상관함수를 상기 시간 축에서 제1 방향으로 제1 지연시간만큼 이동시킴으로써 획득되고, 상기 제2 상관함수는 상기 자기상관함수를 상기 시간 축에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 제2 지연시간만큼 이동시킴으로써 획득되는, AltBOC 신호 처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 지연시간은 상기 자기상관함수의 가장 왼쪽 주변 첨두의 왼쪽 영교차시점(zero crossing point)과 상기 자기상관함수의 주 첨두의 오른쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당하고,
상기 제2 지연시간은 상기 자기상관함수의 가장 우측 주변 첨두의 오른쪽 영교차시점과 상기 자기상관함수의 주 첨두의 왼쪽 영교차시점 사이의 시간에 해당하는, AltBOC 신호 처리 장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 시간 축의 양의 방향에 해당하고, 상기 제2 방향은 상기 시간 축의 음의 방향에 해당하는, AltBOC 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 AltBOC 신호 처리 장치는, 상기 최종상관함수를 사용하여 상기 AltBOC 신호를 추적하는 판별부를 더 포함하는, AltBOC 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 AltBOC 신호는 아래의 수식으로 표현되는, AltBOC 신호 처리 장치.

(g(t)는 수신된 AltBOC 신호, P는 신호 전력, d(t)는 항법 데이터, ceil() 함수는 인자를 올림하는 함수, mod(a,b)는 a/b의 나머지, sc_i는 AltBOC 신호의 부반송파의 값, p_(T_c/8)은 [0,p_(Tc/8)]에 존재하는 단위 구형파, T_c는 의사잡음부호(pseudorandom noise, PRN)의 칩 주기, c_i는 i번째 의사잡음부호의 값임)
제10항에 있어서,
상기 자기상관함수 생성부는, 아래의 식을 사용하여 상기 자기상관함수를 획득하는, AltBOC 신호 처리 장치.

(R(τ)는 자기상관함수, P는 신호 전력, T는 주기, g(t)는 수신된 AltBOC 신호임)
제10항에 있어서,
상기 1차 상관함수 생성부는, 상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 합산함으로써 상기 1차 상관함수를 획득하는, AltBOC 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 최종상관함수 생성부는, 아래의 식을 사용하여 상기 최종상관함수를 획득하는, AltBOC 신호 처리 장치.

(R_proposed(τ)는 최종상관함수, R_f(τ)는 1차 상관함수, |R(τ)|는 자기상관함수의 절대값에 해당하고, ⊙는

의 관계를 갖는 연산자임)
데이터를 저장하는 메모리;
상기 메모리를 제어하는 프로세서를 포함하는 AltBOC 신호 처리 장치에 있어서, 상기 AltBOC 신호 처리 장치는,
상기 AltBOC 신호를 수신하고, 상기 수신된 AltBOC 신호의 자기상관함수를 획득하고, 상기 자기상관함수를 시간 축에서 서로 다른 지연 시간만큼 각각 이동시킨 제1 상관함수 및 제2 상관함수를 생성하고,
상기 자기상관함수, 상기 제1 상관함수 및 상기 제2 상관함수를 사용하여 주변 첨두의 피크(peak)가 음의 값을 갖는 1차 상관함수를 획득하고, 상기 자기상관함수의 절대값에 해당하는 절대상관함수 및 상기 1차 상관함수를 사용하여 최종상관함수를 획득하는, AltBOC 신호 처리 장치.