KR102644715B1 - 위성 신호 획득 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 위성 신호 획득 장치 및 방법에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 수신부와, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 레플리카 확산 코드 및 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리부를 포함하되, 신호 처리부는 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상관 연산을 수행한다.

Description

위성 신호 획득 장치 및 방법{SATELLITE SIGNAL ACQUISITION DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 개시는 위성 신호 획득 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성 항법 신호를 획득할 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.
글로벌 위성 항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)이란 위성을 이용하는 포지셔닝 시스템을 통칭하는 용어를 말하며, 위성 신호의 송수신 및 신호 처리를 통해 위치 정보, 항법 정보 및 시각 정보 등을 제공할 수 있다.
특히, 위성 신호가 어느 위성으로부터 수신된 신호인지를 결정하여 동기화하기 위한 신호 획득(Signal Acquisition) 기술은 GNSS 신호 이용에 있어 우선적으로 수행되어야 하는 기술로서, 이를 위해서는 위성 신호에 포함되어 있는 코드의 탐색이 빠르고 정확하게 이루어져야 한다.
그리고 이러한 코드 탐색에 있어서 패딩 처리가 선행되는 경우, 일정 부분 탐색 효율이 증대되는 장점이 있으나, 패딩된 부분의 경우 정보의 내용 면에서 활용이 어렵고 패딩으로 인한 연산량 증가 문제가 발생하게 되는 바, 이를 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
본 개시는, 약 신호 환경에서도 신호 획득 감도를 증가시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는, 위성 신호 획득에 있어 연산량을 감소시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는, 확산 코드 탐색 과정에서 제로 패딩으로 인한 상관 피크 손실을 감소시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는, 확산 코드를 패딩에 이용하여 상관 전력을 향상시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 실시예들은 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 수신부와, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 레플리카 확산 코드 및 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리부를 포함하되, 신호 처리부는 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상관 연산을 수행하는 위성 신호 획득 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 신호 수신 단계와, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 레플리카 확산 코드 및 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리 단계를 포함하되, 신호 처리 단계는 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상관 연산을 수행하는 위성 신호 획득 방법을 제공할 수 있다.
본 개시에 의하면, 약 신호 환경에서도 신호 획득 감도를 증가시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 위성 신호 획득에 있어 연산량을 감소시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 확산 코드 탐색 과정에서 제로 패딩으로 인한 상관 피크 손실을 감소시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 확산 코드를 패딩에 이용하여 상관 전력을 향상시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치에 관한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치의 순차 탐색 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치의 코드 병렬 탐색 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치의 패딩 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 FFT 기반으로 신호를 획득하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 FFT 기반의 신호 획득에 있어서 DBZP 방식을 이용하여 부분 상관을 수행하는 실시예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 FFT 기반의 신호 획득에 있어서 SBZP 및 확산 코드 패딩 방식을 이용하여 부분 상관을 수행하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 위성 신호 획득에 있어 코드 도플러의 영향을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 방법에 관한 순서도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 방법에서, 신호 처리 단계를 예시적으로 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치에 관한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신부(110), 신호 처리부(120)를 포함할 수 있다. 그리고 수신부(110) 및 신호 처리부(120)는 서로 연결될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 수신부(110)와, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 레플리카 확산 코드 및 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리부(120)를 포함하되, 신호 처리부는 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상관 연산을 수행할 수 있다.
수신부(110)는, 신호 처리부(120) 및 신호 획득 장치의 타 구성과의 관계에서, 서로 연결될 수 있고, 일정한 신호 또는 정보를 수신할 수 있다. 수신부(110)는 임의의 시점 또는 일정 주기로 정보를 수신할 수 있다.
수신부(110)는, 위성으로부터 위성 신호를 수신할 수 있다. 여기서 위성은 적어도 하나 이상일 수 있고, 경우에 따라 둘 이상의 위성으로부터 서로 다른 위성 신호를 수신할 수 있다.
일 예로, 위성 신호는 일정한 위성 항법 시스템 하에서 수신되는 신호가 포함될 수 있다. 이 경우, 위성 항법 시스템은 전역 서비스 여부에 따라 전역 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS) 또는 지역 위성 항법 시스템(Regional Navigation Satellite System, RNSS)이 포함될 수 있다.
또한, 위성 항법 시스템을 운용 국가에 따라 분류하는 경우, GNSS에는 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System), 유럽연합의 Galileo, 중국의 BDS(BeiDou Navigation Satellite System)가 포함될 수 있고, RNSS에는 인도의 IRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System) 및 일본의 QZSS(Quasi-Zenith Satellite System) 등이 포함될 수 있다.
일 예로, 위성 신호에는 항법 메시지의 내용에 관한 정보를 포함하는 위성 항법 신호, 위성 신호의 광대역 확산 변조 및 복조를 위한 확산 코드 정보, 반송파 주파수 정보 및 신호 전력 정보 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.
경우에 따라, 위성 신호는 항법 메시지가 포함되지 않은 채 확산 코드만 포함되도록 설계된 파일럿 채널에 의해 전송되는 파일럿 신호가 포함될 수 있다. 이 경우, 파일럿 신호는 특별한 메시지 내용 없이도 신호 획득(Signal Acquisiton) 및 신호 추적(Signal Tracking) 등에 사용될 수 있다.
일 예로, 위성 신호에는 서로 다른 위성으로부터 수신되는 위성 신호를 구분하기 위한 신호 또는 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면, 위성 신호에는 각 위성의 송신 신호를 구별하기 위해 미리 설정된 PRN 코드 정보가 포함될 수 있다. 그리고 경우에 따라, PRN 코드 정보는 확산 코드 정보에 포함되는 형태로 생성될 수 있다.
일 예로, 위성 신호에 사용되는 코드는 이진 코드 구조일 수도 있고, 계층 코드 구조일 수도 있다. 이진 코드 구조의 경우 신호 처리 과정이 보다 간단하게 이루어지도록 설계하는 것이 용이하고, 계층 코드 구조의 경우 각 계층 별로 신호 처리가 이루어지므로, 주파수 오차 등이 발생하는 경우에도 보다 안정적인 신호 처리가 가능하다는 특징이 있다. 예를 들면, 계층 코드 구조는, 주 코드(Primary Code) 및 부 코드(Secondary Code)로 계층화된 코드 구조를 포함할 수 있다.
일 예로, 위성 신호에는 TPC(Tiered Polyphase Code, 계층화된 다상 코드) 구조가 사용될 수 있다. TPC 구조는, 이진 코드 구조와 비교할 때 주파수 탐색 간격 및 연산량 면에서 유리한 점이 있으나, 주파수 모호성(Frequency Ambiguity) 문제가 발생할 수 있다.
일 예로, 위성 신호에는 TDPC(Tiered Differential Polyphase Code, 계층화된 차분 다상 코드) 구조가 사용될 수 있다. TDPC 구조는, TPC를 차분 복호화한 것으로, 이러한 차분 복호화를 통해 Zadoff-Chu sequence의 상관 특성인 Constant Amplitude Zero Auto-Correlation(CAZAC) 특성을 활용할 수 있고, TPC에 관한 설명에서 언급했던 주파수 모호성 문제의 해결도 가능하다.
일 예로, 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, 위성 신호의 획득에 있어서 이진 코드 구조, 계층화 구조, TPC 구조 및 TDPC 구조 등을 각각 기반으로 하는 위성 신호의 획득에 이용될 수 있다.
그리고 경우에 따라, 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, 상관 연산에 따른 상관도 산출과 관련하여 계층화된 신호 구조 중 일부를 TDPC 구조 기반으로 설정하여 신호 획득을 수행할 수 있다.
예를 들면, 위성 신호 획득 장치(100)는 부 코드를 TDPC로 이용하는 코드 구조를 이용할 수 있다. 이 경우, 주 코드 동기화에는 비-코히런트 적분이 이용될 수 있고, 부 코드 동기화에는 코히런트 적분이 이용될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 주 코드의 경우 GPS의 legacy GPS(L1 C/A) 신호의 항법 메시지와 확산 코드인 C/A 코드를 사용하고, 부 코드로 TDPC 구조를 가지는 신호를 사용할 수 있다. 이 경우, 부 코드는 주 코드의 주기인 1ms 와 항법 메시지의 비트 지속시간인 20ms 를 고려하여 칩 레이트가 1kcps이고 길이가 20인 신호일 수 있다. 이 경우 변조 방법은 BPSK(Binary Phase-Shift Keying)가 사용될 수 있다.
신호 처리부(120)는, 수신부(110) 및 신호 획득 장치의 타 구성과 연결될 수 있다. 이 경우, 수신부(110)에서 수신되는 신호 및 정보에 기초하여 새로운 정보를 산출할 수도 있고, 수신되는 신호 및 정보를 타 정보, 미리 설정된 값이나 수식 등을 이용하여 재산출할 수 있다. 그리고 산출된 정보를 신호 획득 장치(100)의 타 구성 또는 신호 획득 장치(100)에 연결된 타 장치에 제공할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 기초하여 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다.
구체적으로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드를 탐색하고 위성 동기 신호 정보를 획득하기 위한 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 위성 동기 신호 정보에는, 코드 종류 정보, 코드 위상 정보 및 코드 주파수 정보가 포함될 수 있다.
예를 들면, 신호 처리부(120)는, 위성 신호의 확산 코드 및 레플리카 신호의 확산 코드에 기초하여, 둘 이상의 후보 확산 코드 중에서 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 후보 확산 코드를 탐색할 수 있다.
이 경우, 위성 신호의 확산 코드와 대응된다는 의미는, 위성 신호의 확산 코드와 확산 코드의 종류 및 코드 주파수가 일치하는 경우를 포함할 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 완전한 수적 일치뿐만 아니라 오차가 일정 범위 이내인 경우도 확산 코드가 일치하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 이와 같이 위성 신호의 확산 코드와 탐색된 후보 확산 코드가 일치하는 것으로 판단되는 경우, 신호 처리부(120)는, 그러한 후보 확산 코드의 확산 코드 종류에 관한 코드 종류 정보, 후보 확산 코드의 위상에 관한 코드 위상 정보 및 후보 확산 코드의 주파수에 관한 코드 주파수 정보가 포함되는 정보로서 위성 동기 신호 정보를 산출할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 탐색 블록을 설정하고, 각 탐색 블록에 대해 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 탐색 블록의 블록 크기는 상기 확산 코드 정보 및 미리 설정된 블록 크기 결정 수식에 기초하여 설정될 수 있다.
예를 들면, 블록 크기는, 2k 형태인 숫자 중 하나로 설정될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 확산 코드 정보로부터 부 코드의 크기가 20으로 판단되는 경우, 블록 크기는 20 이상인 2k 형태인 숫자 중 최소값인 25 = 32로 설정될 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 미리 설정된 탐색 방식에 따라 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 예를 들면, 순차 탐색(Serial Search) 및 병렬 탐색(Parallel Search) 중 하나에 기초하여 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다.
또한, 병렬 탐색의 경우에도, 여러 후보 코드를 기준으로 병렬 탐색하는 코드 병렬 탐색(Parallel Code Search) 및 여러 후보 주파수에 대해 병렬 탐색하는 주파수 병렬 탐색(Parallel Frequency Search) 중 하나에 기초하여 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 미리 설정된 탐색 블록 크기에 따라 결정된 각각의 탐색 블록들에 대해 코드 병렬 탐색 방식으로 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환한 후 상기 코드 병렬 탐색을 수행할 수 있다.
예를 들면, 신호 처리부(120)는, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 연산을 포함하는 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 그리고 이 경우, 고속 푸리에 변환 기반의 확산 코드 탐색임을 고려하여, 블록 크기를 2k 형태의 숫자 중 하나로 설정하여 연산 효율을 향상시킬 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 패딩 연산을 수행할 수 있다. 그리고 이러한 패딩 연산을 수행한 후 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산을 수행할 수 있다. 경우에 따라, 상관 연산은 위성 신호 및 레플리카 신호의 각 일부분 간에 이루어지는 부분 상관 연산을 포함할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 탐색 블록 단위로 제로 패딩(Zero Padding) 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 크기가 20으로 설정된 부 코드(Secondary Code)에 대한 코드 병렬 탐색을 수행하는 경우, 초기 탐색 블록 설정은 부 코드의 크기인 20으로 설정될 수 있다.
그리고 경우에 따라, 이러한 코드 병렬 탐색 FFT 기반으로 수행하는 경우에는 블록 크기를 2k 형태의 숫자 중 하나로 설정하기 위한 제로 패딩을 수행할 수 있다. 예를 들어, 초기 설정 블록의 크기가 20인 경우, 20을 초과하는 2k 형태의 숫자 중 최소값인 25 = 32로 탐색 블록 크기를 다시 설정하고, 32 중 본래 부 코드에 해당하는 크기 20인 구간을 제외한 크기 12인 구간의 값을 각각 0의 값으로 채우기 위한 제로 패딩을 수행할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 제로 패딩 연산을 수행함에 있어서, 패딩 대상이 되는 블록의 개수를 다르게 설정하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 탐색 블록 1개씩을 대상으로 제로 패딩을 수행할 수 있고, 이 경우 싱글 블록 제로 패딩(Single Block Zero Padding, SBZP)라 부를 수 있다. 다른 예로, 탐색 블록 2개씩을 대상으로 제로 패딩을 수행할 수 있으며, 이 경우 더블 블록 제로 패딩(Double Block Zero Padding, SBZP)라 부를 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행할 수 있다. 그리고 이와 같이 서로 다른 방식의 패딩 연산이 수행된 경우라도, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산을 수행할 수 있다.
예를 들면, 신호 처리부(120)는, 위성 신호의 확산 코드에 대해서는 싱글 블록 제로 패딩을 수행하고, 레플리카 확산 코드에 대해서는 확산 코드 패딩을 수행할 수 있다. 그리고, 신호 처리부(120)는, 싱글 블록 제로 패딩이 수행된 위성 신호의 확산 코드 중 특정 일부 구간과, 확산 코드 패딩이 수행된 레플리카 확산 코드 중 특정 일부 구간 간의 부분 상관 연산을 수행할 수 있다.
여기서 확산 코드 패딩이란, 패딩이 요구되는 구간을 미리 설정된 규칙에 따라 확산 코드의 특정 일부분으로부터 추출되는 값으로 채우는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 초기 설정 블록의 크기가 부 코드의 크기인 20이고 25 = 32 크기를 기준으로 패딩을 수행하는 경우에, 패딩이 요구되는 크기 12인 구간의 값을, 탐색중인 해당 부 코드의 특정 구간에 해당하는 값으로 채우는 확산 코드 패딩을 수행할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 부 코드의 크기가 20으로 설정된 경우로서, 부 코드 A에 할당된 인덱스가 1 내지 20인 경우, 25 = 32 크기를 기준으로 탐색을 수행하기 위해 인덱스가 21 내지 32인 구간에 패딩을 수행할 수 있다. 즉, 인덱스 21 내지 32 구간을 부 코드 A의 인덱스 1 내지 12까지의 값으로 채우는 방식으로 확산 코드 패딩을 수행할 수 있다.
경우에 따라, 확산 코드 패딩은 탐색 대상인 해당 부 코드가 아닌 다른 부코드의 특정 구간에 해당하는 값으로 채우는 확산 코드 패딩을 수행할 수 있다. 예를 들면, 부 코드 A는 인덱스 1 내지 20에, 부코드 B는 인덱스 33 내지 52에 저장되어 있고, 인덱스 21 내지 32에 부 코드 A에 해당하는 탐색 블록에 대한 패딩을 수행하는 경우, 인덱스 21 내지 32 구간을 부 코드 B의 인덱스 33 내지 44까지의 값으로 채우는 방식으로 확산 코드 패딩을 수행할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산을 수행할 수 있다. 여기서, 상관 연산은 두 신호 간의 유사성 또는 관련성을 측정하여 일정한 상관도 또는 상관값 형태로 산출하는 연산을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 상관 연산은 신호 처리부(120)에 포함되는 상관기(Correlator)에서 수행될 수 있다.
예를 들어, 레플리카 신호의 캐리어 레플리카로 inphase(I)와 quadrature phase(Q)를 고려하고, 코드 레플리카로 Prompt(P)를 고려하여 상관도를 산출하는 상관기에 대해 예시적으로 설명하면, 이러한 상관기에서의 상관 연산 결과는 다음과 같은 [수학식 1] 및 [수학식 2] 로 나타낼 수 있다.
여기서 D(k)는 항법 메시지, R(τ)는 상관 결과이다. ετ(k)는 코드 지연 오차, εfD 와 εΦ0 는 도플러 주파수 오차 및 위상 오차이고, ηI(k)와 ηQ(k)는 잡음이다.
그리고, 상관 결과를 이용하여 상호 모호성 함수(Cross Ambiguity Function, CAF)를 계산할 수 있으며, 이를 다음과 같은 [수학식 3] 을 이용하여 예시적으로 나타낼 수 있다.
이에 따르면, inphase(I)와 quadrature phase(Q)를 고려한 상관 결과를 이용하여 상호 모호성 함수값 PCAF 를 산출할 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 상관 연산의 수행 결과에 기초하여 상관도가 가장 높은 후보 확산 코드를 레플리카 확산 코드로 결정할 수 있다. 이 경우, 확산 코드 정보는, 적어도 둘 이상의 후보 확산 코드에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들면, GPS(Global Positioning System)의 경우, 후보 확산 코드는 PRN 코드에 기초한 32개의 위성에 대하여 설정될 수 있다. 경우에 따라, 후보 확산 코드는 32개의 실제 위성에 대한 확산 코드뿐만 아니라 5개의 의사 위성(Pseudo Satellite)에 대한 확산 코드가 더 포함될 수 있다.
일 예로, 신호 처리부(120)는, 미리 설정된 코드 도플러 산출식에 기초하여 코드 도플러 주파수 정보를 산출할 수 있다. 그리고, 신호 처리부(120)는 코드 도플러 주파수 정보를 기초로 위성과 수신기 간의 코드 도플러 영향이 보상되도록 코드 주파수 정보를 재산출할 수 있다.
구체적인 예로, 신호 처리부(120)는, 코드 주파수 정보를 산출함에 있어서, 위성과 신호 획득 장치(100) 간의 거리 변화에 따라 발생하는 도플러 영향이 보상되도록 재산출할 수 있다. 이 경우, 코드 주파수 정보의 재산출은 코드 도플러 주파수 정보에 기초하여 이루어질 수 있다. 그리고, 코드 도플러 주파수 정보는 미리 설정된 코드 도플러 산출식에 기초하여 산출될 수 있다. 이러한 코드 도플러와 관련된 내용은 이하 도 8에서 보다 자세히 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치의 순차 탐색 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신 신호(210) 및 생성 신호(220)에 대하여 순차 탐색(Serial Search) 방식으로 코드 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 특정 위성으로부터 수신되는 수신 신호(210)에 기초하여 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 수신 신호(210)는, 해당 신호를 송신한 위성이 무엇인지 식별할 수 있도록 미리 설정된 식별 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 수신 신호(210)에는, 미리 설정된 PRN 코드 규칙에 따라 특정 위성을 식별할 수 있도록 설정된 PRN 코드 식별 정보가 포함될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 생성 신호(220)에 기초하여 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 생성 신호(220)는, 위성 신호 획득 장치(100)에서 생성된 신호로서, 경우에 따라 레플리카 신호로 호칭될 수도 있다.
일 예로, 생성 신호(220)는, PRN 코드 규칙에 따라 특정 위성을 식별하기 위한 PRN 코드 정보가 포함될 수 있다. 이 경우, PRN 코드 정보는, 적어도 둘 이상의 후보 위성들을 서로 식별할 수 있는 각각의 PRN 코드에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, GPS의 경우, PRN 코드 정보에는 총 32개의 위성에 대한 각각의 PRN 코드에 관한 정보가 포함될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, PRN 코드 생성기(PRN Code Generator)로부터 생성된 생성 신호(220)에 기초하여 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, PRN 코드 생성기는, PRN 코드 정보에 기초하여 적어도 하나 이상의 후보 위성에 관한 PRN 코드에 관한 정보가 포함되도록 생성 신호(220)를 생성할 수 있다.
예를 들면, GPS의 경우, 생성 신호(220)에는 32개의 위성 중 특정 1개 위성의 PRN 코드에 관한 정보가 포함될 수 있다. 또는, 생성 신호(220)에 32개의 위성 모두의 PRN 코드에 관한 정보가 포함될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 위성 신호 획득 장치(100)는 특정 위성으로부터 수신된 수신 신호(210) 및 PRN 코드 생성기로부터 생성된 생성 신호(220)를 이용하여 순차 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 순차 탐색은 코드 위상 및 도플러 주파수로 이루어진 2차원 공간에서 각 셀 별로 탐색을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신 신호(210) 및 생성 신호(220)에 대해 믹서 처리를 한 다음, inphase(I) 부분과 quadrature phase(Q) 부분으로 나누어 각각 국부 발진기(Local Oscillator)로부터 생성된 발진 신호와 비교하여 직교 처리된 발진 신호를 곱하여 신호처리를 수행한다. 그 다음 코드 위상을 변경하여 순차 탐색을 수행할 수 있다.
예를 들어, GPS L1 C/A 신호를 대상 신호로 하여 순차 탐색을 수행하는 경우라면, 확산 코드는 1,023 chip이고, 위성 신호 획득 장치(100)가 정지해 있는 경우를 기준으로 도플러 주파수는 최대 5,000Hz까지 발생할 수 있는 상황을 상정할 수 있다.
이 경우, 탐색 간격을 코드 기준으로 0.5 chip으로, 주파수 간격을 500 Hz로 설정하여 순차 탐색을 수행하는 경우, 총 탐색 영역은 아래의 [수학식 4] 와 같이 계산할 수 있다.
여기서 2,046은 1,023 chip을 0.5 chip 간격으로 탐색하는 경우에 코드 길이를 기준으로 하는 영역의 크기를 나타낼 수 있다. 그리고, 21은 -5000 Hz ~ +5000Hz 구간의 도플러 주파수 영역을 500 Hz 간격으로 탐색하는 경우에 도플러 주파수를 기준으로 하는 영역의 크기를 나타낼 수 있다. 이에 따르면, 순차 탐색에 따른 탐색 영역은 총 42,966개의 조합으로 구성될 수 있다. 물론, 이는 대상 신호의 확산 코드 길이 및 탐색 간격, 주파수 탐색 간격 및 수신기와 위성의 상대 운동에 따른 도플러 주파수 탐색 영역에 따라 달라질 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치의 코드 병렬 탐색 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 수신 신호(210) 및 생성 신호(220)에 대하여 코드 병렬 탐색(Parallel Code Search) 방식으로 코드 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 특정 위성으로부터 수신되는 수신 신호(310)에 기초하여 코드 병렬 탐색을 수행할 수 있다. 여기서, 코드 병렬 탐색은 여러 코드 위상을 동시에 탐색하는 탐색 방식을 포함할 수 있고, 경우에 따라 모든 후보 코드 위상을 동시에 탐색하도록 설정될 수도 있다.
예를 들면, 위성 신호 획득 장치(100)는, 특정 위성에 관한 PRN 코드 식별 정보가 포함된 수신 신호(310) 및 모든 후보 위성에 대한 PRN 코드 정보를 포함하는 생성 신호(320)에 기초하여 코드 병렬 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신 신호(310)에 대해 Inphase(I) 부분과 quadrature phase(Q)부분으로 나누어 각각 국부 발진기(Local Oscillator)로부터 생성된 발진 신호와 직교 처리된 발진 신호를 곱한 다음 FFT 처리를 수행할 수 있다.
또한, 위성 신호 획득 장치(100)는, PRN 코드 생성기로부터 생성된 생성 신호(320)에 대해 FFT(Fast Fourier Transform) 처리 및 켤레 복소수(Complex Conjugate) 처리를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
그리고 이 경우, 위성 신호 획득 장치(100)는, 각각 별도로 FFT 처리된 수신 신호(310) 및 생성 신호(320)에 대한 곱 연산을 수행하는 방식으로 코드 병렬 탐색을 수행할 수 있다. 즉, 순차 탐색의 경우 시간 영역에서 수행하던 상관 연산을, 코드 병렬 탐색의 경우 주파수 영역에서 곱 연산을 하는 것으로 대체하여 수행할 수 있다.
예를 들어, GPS L1 C/A 신호를 대상 신호로 하는 도 2의 실시예와 동일한 조건에서, 수신 신호(310) 및 생성 신호(320)에 대하여 코드 병렬 탐색을 수행하는 경우, 순차 탐색에서는 42,966개였던 탐색 영역을 코드 병렬 탐색에서는 21개까지 줄일 수 있다. 이는, 코드 병렬 탐색을 통해 2,046에 달하는 모든 후보 위상을 동시에 탐색할 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치(100)를 이용하여 코드 병렬 탐색 방식으로 코드 탐색을 수행하는 경우, 순차 탐색에 비해 상대적으로 탐색 영역의 수를 감소시킬 수 있으므로, 탐색 소요 시간 및 탐색 효율을 향상시킬 수 있다.
다만, 코드 병렬 탐색의 경우 각 탐색 영역에서의 상관 연산 수행에 요구되는 연산량은 순차 탐색과 비교할 때 상대적으로 증가할 수 있다. 또한, 이하 도 4 내지 도 7에서 설명할 패딩 연산을 이용하게 되는 경우, 패딩이 이루어진 부분에 의해 상관 연산 시 상관 전력 또는 상관 피크의 크기를 감소시킬 수 있고, 코히런트 적분 시간(coherent integration time)이 상대적으로 짧아질 수 있으며, 이는 결과적으로 탐색 과정에 있어 연산량을 증가시키는 원인이 될 수 있다.
이러한 점을 고려할 때, 코드 병렬 탐색의 추가적인 탐색 성능 향상을 위하여는, 이러한 연산량을 감소시킬 수 있는 방안을 마련할 필요가 있다. 그리고 이와 관련하여, 이하 도 7에서 설명할 확산 코드 패딩 방식은 DBZP 등 다른 패딩 방식과 비교할 때, 상대적으로 요구 연산량을 감소시킬 수 있고, 상관 전력 또는 상관 피크의 크기를 증가시킬 수 있다. 이러한 패딩 방식에 따른 탐색 성능 및 연산량 등의 증감에 관하여는 이해 도 4 내지 도 7에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치의 패딩 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 위성 신호 획득 장치(100)는, 확산 코드(Spreading Code)에 대해 미리 설정된 블록 크기에 따라 구획된 탐색 블록을 기준으로 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 그리고 경우에 따라, 각 탐색 블록에 대하여 패딩 연산을 수행한 다음 패딩 연산이 수행된 탐색 블록 별로 탐색이 수행될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 계층화된(Tiered) 코드 구조에서 부 코드(Secondary Code)에 대해 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 확산 코드 탐색을 위한 블록 크기는 부 코드의 크기로 설정될 수 있고, 이러한 블록 크기에 따라 구획된 탐색 블록을 기준으로 부 코드에 대한 확산 코드 탐색이 수행될 수 있다.
예를 들어, 부 코드의 크기가 20으로 설정된 경우, 부 코드에 해당하는 일련의 확산 코드에 대한 탐색에 있어서 블록 크기는 20으로 설정될 수 있다. 그리고, 이러한 블록 크기 20에 따라 구획된 탐색 블록을 기준으로 확산 코드 탐색이 수행될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, FFT 기반의 확산 코드 탐색을 수행하는 경우, 실제 탐색이 수행될 탐색 블록은 2k 형태의 숫자에 해당하는 블록 크기를 가지도록 하는 것이 FFT 특성을 고려한 탐색 효율 향상에 유리할 수 있다.
예를 들어, 부 코드의 크기가 20으로 설정된 상기 예에서, FFT 기반으로 확산 코드 탐색을 수행하는 경우, 실제 탐색이 수행될 탐색 블록의 블록 크기는 20의 크기를 가지는 부 코드를 모두 포함할 수 있는 2k 형태의 숫자 중 가장 작은 25 = 32로 설정될 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 설정된 블록 크기에 기초하여 확산 코드 탐색을 수행하는 경우에, 블록 1개에 대하여 각각 패딩 연산을 수행할 수도 있고, 블록 2개씩에 대하여 각각 패딩 연산을 수행할 수도 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 블록 1개씩을 대상으로 패딩 구간을 0(Zero)로 채우는 싱글 블록 제로 패딩(Single Block Zero Padding, SBZP) 방식으로 패딩 연산을 수행할 수 있다. SBZP는, 신호 획득을 위해 탐색 블록을 1개씩 이용하고, 일반적으로 확산 코드 1 주기를 이용한다.
이러한 SBZP의 경우, 탐색 블록 1개에 반드시 특정 확산 코드 1 주기에 포함되는 정보만 포함되도록 설정되리라는 보장은 없으며, 경우에 따라 탐색 블록 1개에 확산 코드 2 주기 이상의 각 일부가 포함될 수 있다.
즉, SBZP를 수행하는 경우, 그 대상이 되는 1개의 탐색 블록 내에서는 데이터 비트가 변경되는 구간, 즉 비트 반전이 나타날 수 있다. 그리고, SBZP 방식으로 패딩을 수행하여 비트 반전 구간이 나타나는 경우, 상관 연산을 수행하면 비트 반전의 영향에 따른 상관 손실이 발생하게 된다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 블록 2개씩을 대상으로 패딩 구간을 0(Zero)로 채우는 더블 블록 제로 패딩(Double Block Zero Padding, DBZP) 방식으로 패딩 연산을 수행할 수 있다. DBZP는, 신호 획득을 위해 탐색 블록을 2개씩 이용하고, 이를 위해 확산 코드 2 주기 이상을 이용할 수 있다.
이러한 DBZP의 경우, 탐색 블록 2개 크기를 기준으로 패딩이 수행되므로, 적어도 특정 확산 코드 1주기에 대해서는 비트 반전이 나타나지 않는 구간이 무조건 존재하게 된다. 그리고 이러한 비트 반전이 나타나지 않는 구간에 대하여는, 상관 연산을 수행하여도 비트 반전으로 인한 손실이 발생하지 않게 된다.
도 4에 도시된 실시예를 참조하여 설명하면, 도 4에 제시된 확산 코드 중 제 1 구간(432) 내지 제 4 구간(438)에 대하여, SBZP 블록(410)을 기초로 하는 SBZP를 수행할 수 있고, DBZP 블록(420)을 기초로 하는 DBZP를 수행할 수 있다.
일 예로, SBZP 연산은 SBZP 블록(410)에 대하여 수행될 수 있다. 이 경우, SBZP 블록(410)은 탐색 블록 1개에 해당하는 크기로 설정될 수 있다. 그리고, SBZP 블록(410)은 제 1 구간(432) 및 제 2 구간(434)을 포함할 수 있다.
이와 같이, SBZP 블록(410)에 대해 SBZP 연산을 수행하는 경우, 제 1 구간(432) 및 제 2 구간(434) 사이의 경계 부분에서는 확산 코드의 주기 변경으로 인한 비트 반전이 나타날 수 있다. 이에 따라, SBZP 블록(410)에 대한 SBZP 연산의 수행 결과를 기초로 상관 연산을 수행하는 경우, 비트 반전으로 인한 손실이 발생할 수 있다.
일 예로, DBZP 연산은 DBZP 블록(420)에 대하여 수행될 수 있다. 이 경우, DBZP 블록(420)은 탐색 블록 2개에 해당하는 크기로 설정될 수 있다. 그리고, DBZP 블록(420)은 제 1 구간(432) 내지 제 4 구간(438)을 포함할 수 있다.
이와 같이, DBZP 블록(410)에 대해 DBZP 연산을 수행하는 경우, 제 2 구간(434) 및 제 3 구간(436) 부분에서는 확산 코드의 주기 변경으로 인한 비트 반전이 나타나지 않게 된다. 이에 따라, DBZP 블록(420)에 대한 DBZP 연산의 수행 결과를 기초로 상관 연산을 수행하는 경우, 제 2 구간(434) 및 제 3 구간(436)에 해당하는 부분에서는 비트 반전으로 인한 손실이 발생하지 않게 된다.
이러한 점을 고려할 때, DBZP 연산은 SBZP 연산에 비해 비트 반전에 의한 손실이 발생하지 않는 경우가 나타난다는 점에서, 상관 전력 및 상관 피크의 크기 면에서 상대적으로 높은 값이 산출될 수 있다는 점이 장점으로 부각될 수 있다.
다만, DBZP 연산은 탐색 블록 2개씩을 기준으로 각 연산을 수행한다는 점에서, 탐색 영역 별 연산량이 증가할 수 있다. 반대로, SBZP 연산은 DBZP에 비해 탐색 영역 별 연산량이 적어진다는 점이 장점으로 부각될 수 있다.
도 5는 FFT 기반으로 신호를 획득하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code)에 대해 FFT 기반의 신호 획득을 수행할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신된 코드(Received code)에서 미리 설정된 블록 크기에 기초하여 탐색 블록을 설정하고, 각 탐색 블록에 대해 패딩 연산을 수행할 수 있다. 그리고, 생성된 코드(Generated code)에 대해서도 탐색 블록을 설정하고, 각 탐색 블록에 대해 패딩 연산을 수행할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 장치(100)는, 각각 패딩이 수행된 수신된 코드(Received code)의 탐색 블록 및 생성된 코드(Generated code)의 탐색 블록에 대해 FFT 연산 및 상관 연산을 포함하는 일련의 연산을 수행할 수 있다. 그리고 경우에 따라, 상관 연산은, 탐색 블록 전체에 대해 수행되는 전체 상관(Full Correlation) 연산이 수행될 수도 있고, 또는 각 탐색 블록의 일부에 대해 수행되는 부분 상관(Partial Correlation) 연산이 수행될 수도 있다.
예를 들어, 수신된 코드(Received code)에서는, N으로 설정된 블록 크기에 기초하여 패딩 전 블록(510)이 설정될 수 있다. 그리고, 패딩 전 블록(510)에 대해 패딩 연산이 수행된 결과로 패딩 후 블록(520)이 설정될 수 있다. 이 경우, 패딩 후 블록(520)은, 패딩 전 블록(510)의 크기인 N 이상인 2k 형태의 숫자 중 가장 작은 2m 크기를 가지도록 설정될 수 있다.
다음으로, 생성된 코드(Generated code)에서는, N 크기의 확산 코드(Spreading code) 1주기에 해당하는 코드 부분에 제로 패딩을 수행하여 2m 크기를 가지는 레플리카 블록(530)이 설정될 수 있다.
다음으로, 수신된 코드(Received code)에서의 패딩 후 블록(520) 및 생성된 코드(Generated code)에서의 레플리카 블록(530) 각각에 대해 FFT 연산을 수행하고, 이하 도 5에 도시된 바와 같이 곱 연산, (·)* 연산, IFFT 연산 및 (·)2 연산 등을 포함하는 일련의 연산들을 거치면서 상관 연산 수행 결과가 산출될 수 있다.
일 예로, 도 5에 도시된 FFT 기반의 신호 획득 실시예에 관한 산출식은 아래와 같은 [수학식 5] 를 이용하여 예시적으로 나타낼 수 있다.
이 경우, [수학식 5] 내지 [수학식 7] 에서 공통적으로, r(n)은 수신된 코드(Received code), c(k+n)은 생성된 코드(Generated code) 각각에서의 산출값을, power는 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code) 간의 상관 연산에 따른 상관 전력의 크기를 나타내는 것일 수 있다. 그리고, n0, n1, n2, n3 또는 N0, N1, N2, N3 은 각각 수신기가 생성한 확산 코드의 샘플링 위치를 나타낼 수 있으며, 이 경우 0 < n0 < n1 < n2 < n3 또는 0 < N0 < N1 < N2 < N3의 관계를 가질 수 있다.
도 5 및 [수학식 5] 에 따르면, 패딩 후 블록(520) 및 레플리카 블록(530)에 대해 0 < n < n0 구간에 대해 부분 상관(540)이 수행된 결과, 인덱스 0에 가까운 위치에 상관 피크(542)가 발생하게 된다.
이 경우, 1회의 부분 상관 연산이 이루어져 부분 상관 결과 간의 조합 연산이 이루어지지 않은 바, 이하 도 6에서의 조합 상관 피크(660) 및 도 7에서의 조합 상관 피크(760)와 비교할 경우, 상대적으로 상관 피크(542)의 크기가 더 작게 나타날 수 있다.
도 6은 FFT 기반의 신호 획득에 있어서 DBZP 방식을 이용하여 부분 상관을 수행하는 실시예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code)에 대한 FFT 기반의 신호 획득에 있어서 DBZP 방식을 이용한 패딩과, 부분 상관 및 그 조합을 수행할 수 있다.
예를 들어, 수신된 코드(Received code)에서는, N으로 설정된 블록 크기에 기초하여 패딩 전 블록(610)이 설정될 수 있다. 그리고, 패딩 전 블록(610)에 대해 패딩 연산이 수행된 결과로 패딩 후 블록(620)이 설정될 수 있다. 이 경우, 패딩 후 블록(620)은, 패딩 전 블록(610)의 크기인 N 이상인 2k 형태의 숫자 중 가장 작은 2m 크기를 가지도록 설정될 수 있다.
그리고 경우에 따라, 블록 크기 2개에 해당하는 2N 크기로 패딩 전 블록(610)이 설정될 수 있고, 이에 대해 더블 블록 제로 패딩이 수행된 결과로 패딩 후 블록(620)이 설정될 수 있다. 이 경우, 패딩 후 블록(620)은, 패딩 전 블록(610)의 크기인 2N 이상인 2k+1 형태의 숫자 중 가장 작은 2m+1 크기를 가지도록 설정될 수 있다.
다음으로, 생성된 코드(Generated code)에서는, N 크기의 확산 코드(Spreading code) 1주기에 해당하는 코드 부분에 제로 패딩을 수행하여 2m 크기를 가지는 레플리카 블록(630)이 설정될 수 있다.
그리고 경우에 따라, 블록 크기 2개에 해당하는 2N 크기의 확산 코드(Spreading code) 1주기에 해당하는 코드 부분에 더블 블록 제로 패딩을 수행하여 2m+1 크기를 가지는 레플리카 블록(630)이 설정될 수 있다.
다음으로, 수신된 코드(Received code)에서의 패딩 후 블록(620) 및 생성된 코드(Generated code)에서의 레플리카 블록(630) 각각에 대해 FFT 연산을 수행하고, 이하 도 6에 도시된 바와 같이 곱 연산, (·)* 연산, IFFT 연산 및 (·)2 연산 등을 포함하는 일련의 연산들을 거치면서 상관 연산 수행 결과가 산출될 수 있다.
일 예로, 도 6에 도시된 FFT 기반의 신호 획득을 위해 DBZP 및 둘 이상의 부분 상관 결과를 조합하는 실시예에 관한 산출식은 아래와 같은 [수학식 6] 을 이용하여 예시적으로 나타낼 수 있다.
도 6 및 [수학식 6] 에 따르면, 각각 더블 블록 제로 패딩이 수행된 패딩 후 블록(620) 및 레플리카 블록(630)에 대해, 제 1 부분 상관(640) 및 제 2 부분 상관(650)이 수행될 수 있다.
구체적으로, 제 1 부분 상관(640)이 0 < n < n0 구간에 대해 수행된 결과, 인덱스 0에 가까운 위치에 제 1 상관 피크(642)가 발생할 수 있다. 그리고, 제 2 부분 상관(650)이 n1 < n < n2 구간에 대해 수행된 결과, 인덱스 n1 에 가까운 위치에 제 2 상관 피크(652)가 발생할 수 있다.
이 경우, 제 1 부분 상관(640) 및 제 2 부분 상관(650)에 해당하는 2회의 부분 상관 연산이 이루어졌고, 이러한 부분 상관 결과들에 대한 조합 연산이 이루어진 바, 상기 도 5에서의 상관 피크(542)와 비교할 경우, 상대적으로 조합 상관 피크(660)의 크기가 더 크게 나타날 수 있다.
예를 들면, 도 5에서의 상관 피크(542)와 도 6에서의 제 1 상관 피크(642)는 같거나 유사한 크기를 가질 수 있다. 그리고 조합 상관 피크(660)는 제 1 부분 상관(640) 및 제 2 부분 상관(650) 간의 상관 결과 조합에 따라 제 1 상관 피크(642)에 제 2 상관 피크(652)가 부가된 형태로 산출될 수 있다. 그 결과로, 조합 상관 피크(660)는 도 5에서의 상관 피크(542)에 비해 상대적으로 더 큰 크기로 산출될 수 있다.
다만, 도 6 및 [수학식 6] 에 따른 실시예가 DBZP 기반으로 이루어지는 경우, 탐색 블록 2개 단위로 패딩을 비롯한 상관 연산 등이 이루어지게 되는바, 그에 따라 전체적인 연산량이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 제로 패딩이 수행된 부분은 상관 연산 시 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code) 간의 상관도를 낮추는 부분으로 작용하게 된다.
예를 들면, 도 6에서 생성된 코드(Generated code)에 대해 싱글 블록 제로 패딩이 수행된 레플리카 블록(630)은, 제로 패딩 부분(632)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제로 패딩 부분(632)은 아무런 정보도 포함하고 있지 않는바, 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code) 간의 상관 연산을 수행함에 있어서 상관도를 낮추는 부분으로 작용할 수 있다.
구체적으로, 제 1 부분 상관(640) 연산에서 상관도를 높이는 부분에 제로 패딩 부분(632)이 포함될 수 없고, 제 2 부분 상관(650) 연산에서 상관도를 높이는 부분에 제로 패딩 부분(632)이 포함될 수 없다.
즉, 제로 패딩 부분(632)에서와 같이 제로 패딩이 이루어진 부분은, 상관 연산에 있어 상관도를 낮추는 부분으로 작용하게 된다. 그리고, 이에 따라 상관 전력 및 상관 피크의 산출에 있어서 손실이 발생할 수 있다.
도 7은 FFT 기반의 신호 획득에 있어서 SBZP 및 확산 코드 패딩 방식을 이용하여 부분 상관을 수행하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치(100)는, FFT 기반의 신호 획득에 있어서, 수신된 코드(Received code)에 대해서는 SBZP를, 생성된 코드(Generated code)에 대해서는 확산 코드 패딩을 수행하여 부분 상관 및 그 조합을 수행할 수 있다.
예를 들어, 수신된 코드(Received code)에서는, N으로 설정된 블록 크기에 기초하여 패딩 전 블록(710)이 설정될 수 있다. 그리고, 패딩 전 블록(710)에 대해 패딩 연산이 수행된 결과로 패딩 후 블록(620)이 설정될 수 있다. 이 경우, 패딩 후 블록(620)은, 패딩 전 블록(610)의 크기인 N 이상인 2k 형태의 숫자 중 가장 작은 2m 크기를 가지도록 설정될 수 있다.
다음으로, 생성된 코드(Generated code)에서는, N 크기의 확산 코드(Spreading code) 1주기에 해당하는 코드 부분에 제로 패딩을 수행하여 2m 크기를 가지는 레플리카 블록(730)이 설정될 수 있다.
다음으로, 수신된 코드(Received code)에서의 패딩 후 블록(720) 및 생성된 코드(Generated code)에서의 레플리카 블록(730) 각각에 대해 FFT 연산을 수행하고, 이하 도 7에 도시된 바와 같이 곱 연산, (·)* 연산, IFFT 연산 및 (·)2 연산 등을 포함하는 일련의 연산들을 거치면서 상관 연산 수행 결과가 산출될 수 있다.
일 예로, 도 7에 도시된 FFT 기반의 신호 획득을 위해 SBZP 및 확산 코드 패딩을 이용하고, 둘 이상의 부분 상관 결과를 조합하는 실시예에 관한 산출식은 아래와 같은 [수학식 7] 을 이용하여 예시적으로 나타낼 수 있다.
도 7 및 [수학식 7] 에 따르면, 싱글 블록 제로 패딩이 수행된 패딩 후 블록(720) 및 확산 코드 패딩이 수행된 레플리카 블록(730)에 대해, 제 1 부분 상관(740) 및 제 2 부분 상관(750)이 수행될 수 있다.
구체적으로, 제 1 부분 상관(740)이 0 < n < n0 구간에 대해 수행된 결과, 인덱스 0에 가까운 위치에 제 1 상관 피크(742)가 발생할 수 있다. 그리고, 제 2 부분 상관(750)이 n1 < n < n3 구간에 대해 수행된 결과, 인덱스 n1 에 가까운 위치에 제 2 상관 피크(652)가 발생할 수 있다.
이 경우, 제 1 부분 상관(740) 및 제 2 부분 상관(750)에 해당하는 2회의 부분 상관 연산이 이루어졌고, 이러한 부분 상관 결과들에 대한 조합 연산이 이루어진 바, 상기 도 5에서의 상관 피크(542)와 비교할 경우, 상대적으로 조합 상관 피크(760)의 크기가 더 크게 나타날 수 있다.
예를 들면, 도 5에서의 상관 피크(542)와 도 7에서의 제 1 상관 피크(742)는 같거나 유사한 크기를 가질 수 있다. 그리고 조합 상관 피크(760)는 제 1 부분 상관(740) 및 제 2 부분 상관(750) 간의 상관 결과 조합에 따라 제 1 상관 피크(742)에 제 2 상관 피크(752)가 부가된 형태로 산출될 수 있다. 그 결과로, 조합 상관 피크(760)는 도 5에서의 상관 피크(542)에 비해 상대적으로 더 큰 크기로 산출될 수 있다.
또한, 도 7 및 [수학식 7] 에 따른 실시예가 수신된 코드(Received code)에 대해서는 SBZP, 생성된 코드(Generated code)에 대해서는 확산 코드 패딩 기반으로 각각 이루어지는 경우, 탐색 블록 1개 단위로 패딩을 비롯한 상관 연산 등이 이루어지게 되는바, 도 6에서 탐색 블록 2개 단위로 패딩 등의 연산이 이루어지는 DBZP 기반의 실시예와 비교할 때, 상대적으로 연산량이 감소할 수 있다. 또한, 확산 코드 패딩이 수행된 부분은 상관 연산 시 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code) 간의 상관도를 높이는 부분으로 작용할 수 있다.
예를 들면, 도 7에서 생성된 코드(Generated code)에 대해 확산 코드 패딩이 수행된 레플리카 블록(730)은, 확산 코드 패딩 부분(732)을 포함할 수 있다. 이 경우, 확산 코드 패딩 부분(732)은 일정한 확산 코드에 관한 정보를 포함하고 있는바, 수신된 코드(Received code) 및 생성된 코드(Generated code) 간의 상관 연산을 수행함에 있어서 상관도를 높이는 부분으로 작용할 수 있다.
구체적으로, 제 2 부분 상관(750) 연산에서 상관도를 산출함에 있어, 확산 코드 패딩 부분(732)이 포함될 수 있다. 즉, 확산 코드 패딩 부분(732)에서와 같이 확산 코드 패딩이 이루어진 부분은, 상관 연산에 있어 상관도를 높이는 부분으로 작용할 수 있다. 그리고, 이에 따라 상관 전력 및 상관 피크의 산출에 있어서 손실되는 부분이 감소할 수 있다.
도 8은 위성 신호 획득에 있어 코드 도플러의 영향을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 생성 코드(810) 및 수신 코드(820)를 이용한 위성 신호 획득에 있어서, 코드 도플러에 의한 영향이 발생할 수 있다. 여기서, 코드 도플러란, 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 장치(100)와 위성 간의 거리 변화에 따른 도플러 영향을 의미할 수 있다. 이를 위성 신호 획득과 관련지어 설명하면, 확산 코드에 미치는 위성 및 수신기 간의 도플러 주파수에 의한 영향을 의미할 수 있다.
도플러 영향(Doppler Effect)은, 두 객체 간의 거리 변화에 따라 나타나는 도플러 주파수로 표현될 수 있다. 객체 간의 거리가 짧아지면 양의 도플러 주파수가, 멀어지면 음의 도플러 주파수가 나타날 수 있다.
도 8을 참조하여 설명하면, 생성 코드(810)는 위성 신호 획득 장치(100)에서 생성되는 레플리카 신호에 기초하여 발생하는 코드를 포함할 수 있고, 수신 코드(820)는 특정 위성으로부터 수신되는 수신 신호에 기초하여 발생하는 코드를 포함할 수 있다.
이 경우, 생성 코드(810)의 확산 코드와 수신 코드(820)의 확산 코드가 일치하여 위성 신호 획득이 가능한 경우라 하더라도, 위성 신호 획득 장치(100) 및 해당 위성 간의 거리 변화에 따른 코드 도플러에 의하여 생성 코드(810)의 코드 주기와 수신 코드(820)의 코드 주기 간의 차이가 발생할 수 있다.
일 예로, 코드 도플러가 음수로 나타나는 경우, 도 8과 같이 생성 코드(810)의 코드 주기에 비해 수신 코드(820)의 주기가 길어질 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 주기(1st period), 두 번째 주기(2nd period), 세 번째 주기(3rd period), … 순으로 시간이 지속될 경우, 생성 코드(810) 및 수신 코드(820) 간의 시간 차는 점점 커질 수 있고, 그만큼 신호 획득에 있어 오차가 발생할 수 있다. 그리고 이러한 코드 도플러에 의한 영향은 미리 설정된 코드 도플러 산출식에 따라 일정한 수치로 산출될 수 있다.
예를 들면, 코드 도플러 산출식은 아래와 같은 [수학식 8] 을 이용하여 예시적으로 나타낼 수 있다.
여기서, fc 는 코드 주파수, fd 는 도플러 주파수, fL 은 반송파 주파수, fc,d 는 코드 도플러 주파수이다.
구체적인 예로, GPS L1 C/A 신호가 사용되는 경우, 코드 주파수는 1.023 Mcps, 반송파 주파수는 1575.42 MHz 가 되므로, 코드 도플러는 도플러 주파수의 1/1540만큼 영향을 미칠 수 있다.
정리하면, 코드 도플러는, 신호 획득에 이용되는 도플러 주파수를 일정 부분 변화시키는 요인이 될 수 있으므로, 이러한 코드 도플러에 의한 영향을 고려하지 않는 경우 신호 획득의 오차가 시간 경과에 따라 점점 커질 수 있고, 이에 따라 전반적인 신호 획득 성능이 저하될 수 있다.
이러한 점을 고려할 때, 본 개시에 따른 위성 신호 획득 장치(100)를 이용하여 위성 신호 획득을 수행하는 경우, 상기 [수학식 8] 과 같은 코드 도플러 산출식을 이용하여 코드 도플러에 의한 영향을 보상함으로써 신호 획득 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
아래에서는 본 개시에서 전술한 내용들을 모두 수행할 수 있는 위성 신호 획득 장치(100)를 이용하는 위성 신호 획득 방법에 대해 설명하며, 위에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 경우에 따라 생략할 수 있으나, 아래 방법 관점에서도 모두 적용될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 방법에 관한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 방법은, 신호 수신 단계(S910) 및 신호 처리 단계(S920)를 포함할 수 있다.
일 예로, 위성 신호 획득 방법은, 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 신호 수신 단계(S910)와, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 레플리카 확산 코드 및 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리 단계(S920)를 포함하되, 신호 처리 단계(S920)는 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상관 연산을 수행할 수 있다.
신호 수신 단계(S910)에서는, 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 위성 신호에는 항법 메시지의 내용에 관한 정보를 포함하는 위성 항법 신호, 위성 신호의 광대역 확산 변조 및 복조를 위한 확산 코드 정보, 반송파 주파수 정보 및 신호 전력 정보 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.
일 예로, 위성 신호에는 서로 다른 위성으로부터 수신되는 위성 신호를 구분하기 위한 신호 또는 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면, 위성 신호에는 각 위성의 송신 신호를 구별하기 위해 미리 설정된 PRN 코드 정보가 포함될 수 있다. 그리고 경우에 따라, PRN 코드 정보는 확산 코드 정보에 포함되는 형태로 생성될 수 있다.
신호 처리 단계(S920)에서는, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성할 수 있다. 다음으로, 위성 신호 및 레플리카 신호에 기초하여 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 다음으로, 위성 신호의 확산 코드와 탐색된 후보 확산 코드가 일치하는 것으로 판단되는 경우, 일치하는 후보 확산 코드에 관한 정보에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 산출할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 위성 신호 획득 방법에서, 신호 처리 단계를 예시적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 처리 단계(S920)는, 레플리카 신호 생성 단계(S1010), 확산 코드 탐색 단계(S1020) 및 동기 신호 획득 단계(S1030)를 포함할 수 있다.
레플리카 신호 생성 단계(S1010)에서는, 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성할 수 있다.
확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 기초하여 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 위성 신호 및 레플리카 신호에는 각각 확산 코드에 관한 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 위성 신호에 포함되는 확산 코드에는 해당 위성 신호를 송신한 특정 위성에 관한 정보가 포함될 수 있고, 레플리카 신호에 포함되는 확산 코드에는 모든 위성에 관한 정보로서 각 위성을 식별할 수 있는 정보가 포함될 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드를 탐색하고 위성 동기 신호 정보를 획득하기 위한 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 위성 동기 신호 정보에는, 코드 종류 정보, 코드 위상 정보 및 코드 주파수 정보가 포함될 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호의 확산 코드 및 레플리카 신호의 확산 코드에 기초하여, 둘 이상의 후보 확산 코드 중에서 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 후보 확산 코드를 탐색할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 탐색 블록을 설정하고, 각 탐색 블록에 대해 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 탐색 블록의 블록 크기는 상기 확산 코드 정보 및 미리 설정된 블록 크기 결정 수식에 기초하여 설정될 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 미리 설정된 탐색 방식에 따라 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다. 예를 들면, 순차 탐색, 코드 병렬 탐색 및 주파수 병렬 탐색 중 하나에 기초하여 코드 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 미리 설정된 탐색 블록 크기에 따라 결정된 각각의 탐색 블록들에 대해 코드 병렬 탐색 방식으로 확산 코드 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환한 후 상기 코드 병렬 탐색을 수행할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 패딩 연산을 수행할 수 있다. 그리고 이러한 패딩 연산을 수행한 후 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산을 수행할 수 있다. 경우에 따라, 상관 연산은 위성 신호 및 레플리카 신호의 각 일부분 간에 이루어지는 부분 상관 연산을 포함할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호에 대해 탐색 블록 단위로 제로 패딩(Zero Padding) 연산을 수행할 수 있다. 그리고 경우에 따라, 이러한 코드 병렬 탐색 FFT 기반으로 수행하는 경우에는 블록 크기를 2k 형태의 숫자 중 하나로 설정하기 위한 제로 패딩을 수행할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 제로 패딩 연산을 수행함에 있어서, 패딩 대상이 되는 블록의 개수를 다르게 설정하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 탐색 블록 1개씩을 대상으로 제로 패딩을 수행할 수 있고, 이 경우 싱글 블록 제로 패딩(Single Block Zero Padding, SBZP)라 부를 수 있다. 다른 예로, 탐색 블록 2개씩을 대상으로 제로 패딩을 수행할 수 있으며, 이 경우 더블 블록 제로 패딩(Double Block Zero Padding, SBZP)라 부를 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행할 수 있다. 그리고 이와 같이 서로 다른 방식의 패딩 연산이 수행된 경우라도, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산을 수행할 수 있다.
예를 들면, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호의 확산 코드에 대해서는 싱글 블록 제로 패딩을 수행하고, 레플리카 확산 코드에 대해서는 확산 코드 패딩을 수행할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 위성 신호 및 레플리카 신호 간의 상관 연산을 수행할 수 있다. 여기서, 상관 연산은 두 신호 간의 유사성 또는 관련성을 측정하여 일정한 상관도 또는 상관값 형태로 산출하는 연산을 포함할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 상관 연산의 수행 결과에 기초하여 상관도가 가장 높은 후보 확산 코드를 레플리카 확산 코드로 결정할 수 있다. 이 경우, 확산 코드 정보는, 적어도 둘 이상의 후보 확산 코드에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 예로, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 신호 처리부(120)는, 미리 설정된 코드 도플러 산출식에 기초하여 코드 도플러 주파수 정보를 산출할 수 있다. 그리고, 확산 코드 탐색 단계(S1020)에서는, 코드 도플러 주파수 정보를 기초로 위성과 수신기 간의 코드 도플러 영향이 보상되도록 코드 주파수 정보를 재산출할 수 있다.
동기 신호 획득 단계(S1030)에서는, 위성 신호의 확산 코드와 탐색된 후보 확산 코드가 일치하는 것으로 판단되는 경우, 그러한 후보 확산 코드의 확산 코드 종류에 관한 코드 종류 정보, 후보 확산 코드의 위상에 관한 코드 위상 정보 및 후보 확산 코드의 주파수에 관한 코드 주파수 정보가 포함되는 정보로서 위성 동기 신호 정보를 산출할 수 있다.
상기의 내용에서 설명한 바와 같이, 본 개시는, 약 신호(Weak Signal) 환경에서도 신호 획득 감도를 증가시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는, 위성 신호 획득에 있어 연산량을 감소시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는, 확산 코드 탐색 과정에서 제로 패딩으로 인한 상관 피크 손실을 감소시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는, 확산 코드를 패딩에 이용하여 상관 전력을 향상시킬 수 있는 위성 신호 획득 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 상기 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 상기 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 상기 레플리카 확산 코드 및 상기 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리부를 포함하되,
    상기 신호 처리부는,
    상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상기 상관 연산을 수행하고,
    상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 탐색 블록을 설정하고, 상기 각 탐색 블록에 대해 코드 병렬 탐색 방식으로 상기 탐색을 수행하고,
    상기 위성 신호의 확산 코드에 대해서는 싱글 블록 제로 패딩을 수행하고, 상기 레플리카 확산 코드에 대해서는 확산 코드 패딩을 수행하는 위성 신호 획득 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐색 블록의 블록 크기는 상기 확산 코드 정보 및 미리 설정된 블록 크기 결정 수식에 기초하여 설정되고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환한 후 상기 코드 병렬 탐색을 수행하는 위성 신호 획득 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 코드 정보는,
    적어도 둘 이상의 후보 확산 코드에 관한 정보를 포함하고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 상관 연산의 수행 결과에 기초하여 상관도가 가장 높은 후보 확산 코드를 레플리카 확산 코드로 결정하는 위성 신호 획득 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 탐색 블록의 블록 크기에 대해 상기 코드 병렬 탐색 방식으로 상기 탐색을 수행하되, 탐색 블록 내에서 비트 전환이 발생하는 경우 적어도 2회 이상의 부분 상관을 수행하며, 각각의 부분 상관 결과를 조합하여 상기 상관도를 산출하는 위성 신호 획득 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성 동기 신호 정보는,
    코드 종류 정보, 코드 위상 정보 및 코드 주파수 정보를 포함하는 위성 신호 획득 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    미리 설정된 코드 도플러 산출식에 기초하여 코드 도플러 주파수 정보를 산출하고, 상기 코드 도플러 주파수 정보를 기초로 상기 위성과 수신기 간의 도플러 주파수에 대한 코드 도플러 영향이 보상되도록 상기 코드 주파수 정보를 재산출하는 위성 신호 획득 장치.
  9. 적어도 하나 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 신호 수신 단계; 및
    상기 위성 신호 및 미리 설정된 확산 코드 정보에 기초하여 레플리카 신호를 생성하고, 상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호 간의 상관 연산에 기초하여 상기 위성 신호의 확산 코드와 대응되는 레플리카 확산 코드 및 상기 위성 신호의 주파수와 대응되는 레플리카 주파수를 탐색하며, 탐색된 상기 레플리카 확산 코드 및 상기 레플리카 주파수에 기초하여 위성 동기 신호 정보를 획득하는 신호 처리 단계를 포함하되,
    상기 신호 처리 단계는,
    상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 각각 서로 다른 방식의 패딩 연산을 수행한 후 상기 상관 연산을 수행하고,
    상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 탐색 블록을 설정하고, 상기 각 탐색 블록에 대해 코드 병렬 탐색 방식으로 상기 탐색을 수행하고,
    상기 위성 신호의 확산 코드에 대해서는 싱글 블록 제로 패딩을 수행하고, 상기 레플리카 확산 코드에 대해서는 확산 코드 패딩을 수행하는 위성 신호 획득 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 탐색 블록은 상기 확산 코드 정보 및 미리 설정된 블록 크기 결정 수식에 기초하여 설정되고,
    상기 신호 처리 단계는,
    상기 위성 신호 및 상기 레플리카 신호에 대해 FFT를 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환한 후 상기 코드 병렬 탐색을 수행하는 위성 신호 획득 방법.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 확산 코드 정보는,
    적어도 둘 이상의 후보 확산 코드에 관한 정보를 포함하고,
    상기 신호 처리 단계는,
    상기 상관 연산의 수행 결과에 기초하여 상관도가 가장 높은 후보 확산 코드를 레플리카 확산 코드로 결정하는 위성 신호 획득 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 신호 처리 단계는,
    상기 탐색 블록의 블록 크기에 대해 상기 코드 병렬 탐색 방식으로 상기 탐색을 수행하되, 탐색 블록 내에서 비트 전환이 발생하는 경우 적어도 2회 이상의 부분 상관을 수행하며, 각각의 부분 상관 결과를 조합하여 상기 상관도를 산출하는 위성 신호 획득 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 위성 동기 신호 정보는,
    코드 종류 정보, 코드 위상 정보 및 코드 주파수 정보를 포함하는 위성 신호 획득 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 신호 처리 단계는,
    미리 설정된 코드 도플러 산출식에 기초하여 코드 도플러 주파수 정보를 산출하고, 상기 코드 도플러 주파수 정보를 기초로 상기 위성과 수신기 간의 도플러 주파수에 대한 코드 도플러 영향이 보상되도록 상기 코드 주파수 정보를 재산출하는 위성 신호 획득 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20060209934A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Nokia Corporation Reception of multiple code length CDMA transmissions
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