간단한 다중 주파수 및 다중 GNSS 수신기 테스트

목표

최신 GPS, GLONASS, Galileo 및 BeiDou 등의 사용 가능한 모든 글로벌 위성 항법 시스템(GNSS)은 이미 L-대역의 다양한 주파수에서 위치 추적 서비스를 제공하고 있거나 계획 중입니다. 다른 캐리어에서 다양한 신호를 사용함으로써 수신기의 위치 추적(항법 솔루션)의 정확도와 간섭에 대한 안정성을 크게 높일 수 있습니다. 그 이유는 L1, L2 및 L5에서 작동하는 수신기가 전리층 지연을 계산하여 해당 위치 오류를 제거할 수 있기 때문입니다. 사용 가능한 GNSS를 모두 고려해 볼 때 우주에는 120개가 넘는 항행 위성이 있습니다. 평균적으로 전 세계 대부분의 지역에서 약 30개의 위성을 볼 수 있습니다. 이러한 SV(Space Vehicles, 우주 비행체)는 서로 다른 주파수에서 다수의 위치 추적 서비스를 제공합니다. 가시권 위성의 신호는 가시선(LOS)을 통해 수신될 뿐만 아니라 인근 건물 또는 다른 물체에서 반사되기도 합니다.

당연하게도 GNSS Constellation이 진화할수록 수신기측의 요구사항이 증가하기 때문에, 현실적 시뮬레이션은 복잡해지고 계산적 비용도 높아집니다.

다중 위성 신호 처리가 가능한 새로운 수신기를 개발하는 엔지니어는 기능과 성능을 검증할 수 있는 매우 정확하면서도 다양하게 활용 가능한 시뮬레이터가 필요합니다. 이 시뮬레이터는 모든 GNSS(예: GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) 및 주파수 조합에 대해 매우 실제적인 신호를 제공할 수 있어야 합니다. 그러므로 모든 가시권 SV, 수많은 위치 추적 서비스(예: L1 C/A 또는 E1 OS)뿐만 아니라 반사 에코까지 지원할 수 있는 충분한 채널 예산을 확보해야 합니다. 또한 엔지니어는 대류권 및 전리층 효과와 같은 신호 전파 특성, 궤도 및 클록 오류 등의 시스템 특성, 사용자 환경(예: 섀도잉 또는 기타 장애물)을 고려해야 합니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S®SMBV100B는 다양한 테스트 사례에 사용할 수 있는 유연한 옵션 개념을 제공합니다. 수신기 개발 및 생산 테스트용 단일 주파수 신호부터 시작해 고급 수신기 특성 분석 및 성능 테스트를 수행할 수 있는 다중 위성, 다중 주파수 시나리오를 지원하는 소프트웨어를 통해 GNSS 시뮬레이터를 업그레이드할 수 있습니다.

102개 채널로 GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou 신호를 이용하는 다양한 시나리오를 실시간으로 생성할 수 있습니다. 수신기 시험의 경우 시뮬레이션 위치가 정적 시나리오 뿐 아니라 사용자가 경유지 파일을 이용하여 동적인 시나리오를 셋업할 수 있습니다. 차량 자세의 변화까지 시뮬레이션 가능합니다. 안테나 패턴을 개별적으로 변경하고 설치 위치를 설정할 수 있습니다. 안테나 하우징으로 인해 발생하는 Potential Shadowing은 차량의 차체 마스크 파일을 사용해 모델링할 수 있습니다.

적용 사례

다중 주파수 시나리오 구성

R&S®SMBV100B는 높은 변조 대역폭 덕분에 하나의 외부 컴바이너와 같은 추가 장비 없이 RF 출력만으로 L1, L2 및 L5와 같은 중요한 모든 GNSS 주파수 대역을 위한 신호를 동시에 생성할 수 있습니다. 따라서 다중 주파수 수신기 테스트를 훨씬 더 간단하게 수행할 수 있습니다.

다중 주파수 수신기의 오류 감소 기능을 평가하기 위해 다양한 전리층 모델을 적용할 수 있습니다. GPS에서 사용하는 Klobuchar 모델과 같은 표준 모델 또는 Galileo에서 제안하는 NeQuick 모델을 사용할 수 있으며 기존 모델을 로드할 수도 있습니다.

다중 GNSS Constellation 사용

R&S®SMBV100B는 다른 GNSS에서 최대 102개 채널의 신호를 생성해 복잡한 테스트 신호의 수신기 테스트를 지원합니다. 따라서 여러 GNSS의 SV가 존재하는 현실적인 시나리오를 쉽게 셋업할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

테스트 케이스에서 최소 및 최대 위성 수가 사전 정의된 혼합 GNSS 신호가 필요한 경우 GNSS별로 이러한 한도를 설정할 수 있습니다. 또한 모든 위성의 전원을 수동으로 즉시 켜거나 끌 수 있어 시뮬레이션이 중단되는 경우가 없습니다.

시나리오를 다시 계산하지 않고도 개별 출력 레벨을 변경하거나 각 위성에 의사 거리 오류(Pseudorange Error)를 할당할 수 있어 수신기의 수신기 자동 통합 모니터링(RAIM) 기능을 테스트하는 데 적합합니다. 내장된 시뮬레이션 모니터에서 위성이 사라지고 다시 나타나는 실시간 상황을 관찰할 수 있습니다(그림 3 참조).

장점 및 주요 특징

R&S®SMBV100B은 다중 위성 수신기를 테스트하는 데 가장 적합한 솔루션입니다. 이 기기는 다음과 같은 핵심 기능을 갖춘 통제된 연구소 환경에서 현실적이고 반복 가능한 테스트 조건을 보장합니다.

• 최대 102개 채널로 다중 위성 시나리오 지원
• 중요한 모든 글로벌 위성 항법 시스템(GNSS) 지원
• GPS L1/L2(C/A 및 P 코드), L2C, L5
• GLONASS L1/L2 C/A 코드
• Galileo E1, E5a, E5b
• BeiDou B1I/B2I
• QZSS/SBAS L1 C/A
• 다중 주파수 시나리오를 손쉽게 구성