GNSS 수신기의 신호 공존 및 간섭 테스트 간소화

목표

오늘날 GNSS 수신기는 자동차 내비게이션 시스템, 드론, 항공계기접근절차와 같은 다양한 분야에 사용되고 있습니다. 그러므로 이러한 장치는 악조건에서도 매우 정확한 위치 확정과 높은 가용성을 제공해야 합니다. LTE와 같은 복수의 기타 서비스도 GNSS 대역과 가까운 주파수를 사용합니다. 수신기는 성능 저하 방지를 위해 이러한 신호가 안전하게 공존할 수 있는 방식으로 설계해야 합니다. 수신기는 또한 비의도적 간섭(아마추어 무전기에서 전송하는 대역 외 신호) 및 의도적 간섭(재밍 또는 스푸핑)에 대한 복구가 가능해야 합니다. 간섭에 대한 GNSS 수신기의 견고성을 검증하려면 사용 가능한 모든 GNSS Constellation 및 주파수 대역에서 모든 종류의 간섭 신호에 대한 테스트를 실시해야 합니다. 의미 있고 반복 가능한 결과를 얻으려면 통제된 연구소 환경에서 GNSS 시뮬레이터를 사용하여 테스트를 수행하는 것이 가장 좋습니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S^®SMW200A GNSS Simulator는 이와 같이 복잡한 간섭 시나리오를 만들 수 있는 초소형, 효율적 솔루션입니다. GNSS 시뮬레이터에서는 다른 주파수 대역 및 다른 성상도로부터 최대 144개 위성의 시뮬레이션이 가능합니다. R&S^®SMW200A는 벡터 신호 발생기의 기능을 탑재하고 있어 최대 4시간의 독립적 Baseband를 구성해 GNSS 신호 또는 간섭 신호를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이와 같이 유연한 구성을 통해 LTE와 같은 여러 디지털 신호에 대해 신호 공존 테스트를 빠르게 수행할 수 있습니다. 이 외에도, R&S^®SMW200A를 사용해 임의의 사용자 정의 파형을 재생할 수 있습니다. 이러한 방식으로 고급 간섭 테스트를 수행할 수 있습니다.
예를 들어 Matlab에서 이러한 파형을 만들 수 있으며, R&S^®Pulse Sequencer 소프트웨어를 사용하면 더욱 편리하게 만들 수 있습니다. 또한 R&S^®Pulse Sequencer 소프트웨어에서는 움직이는 GNSS 수신기를 이용한 동적 시뮬레이션이 가능합니다. 소프트웨어 옵션을 설치할 경우 최대 4개의 독립 AWGN/CW 소스를 추가해 동시 간섭 소스 수를 7개까지 늘릴 수 있습니다. 이전 방식에서는 별도의 기기를 사용한 반면, R&S^®SMW200A GNSS Simulator는 간섭 테스트에 필요한 모든 기능을 하나의 기기로 결합해 줍니다. 이 솔루션은 복잡하고 현실적인 테스트 시나리오를 빠르게 만들 수 있는 비용 효율성을 제공합니다. 2대의 R&S^®SGT100A RF 확장 유닛과 함께 사용할 경우 GNSS 시뮬레이터에서 4개의 RF 출력 포트가 지원되므로 안테나 또는 차량이 여러 대인 시나리오에 적합합니다.

CW 및 AWGN 간섭왼쪽 그림은 화이트 노이즈와 CW 간섭 신호가 추가된 GPSL1 C/A 신호 대역을 보여줍니다. 이 셋업은 R&S®SMW200A의 유연성을 활용할 수 있어 추가 하드웨어가 필요하지 않습니다. CW 신호와 AWGN은 수신기에서 수신하는 가장 일반적인 형태의 간섭입니다. CW 간섭에는 다양한 소스가 있습니다. 비의도적 간섭은 증폭기 또는 전송기의 대역 외 고조파로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 점차 흔해지고 있는 COTS GNSS 재머도 CW 신호를 사용하여 GNSS 신호 수신을 방해합니다. 노이즈 재머가 있는 환경에서 성능을 평가하거나 안테나 및 증폭기 노이즈를 시뮬레이션하는 데에도 AWGN 모듈을 사용할 수 있습니다.

신호 공존 테스트

GNSS 주파수 대역 자체는 위성 탐색용으로 예약되어 있으며, L-대역의 나머지는 다양한 기타 서비스에서 집중적으로 사용됩니다. 예를 들어, LTE 및 위성 업링크와 다운링크는 L1 대역과 가깝게 작동합니다. 따라서 이러한 신호가 안전하게 공존할 수 있음을 검증하는 것이 중요합니다. R&S^®SMW200A는 많은 수의 최신 통신 표준을 지원하여 이러한 검증을 손쉽게 수행할 수 있습니다. GNSS 대역 옆에 LTE 신호를 셋업하려면 적절한 모듈을 선택하고 시뮬레이션을 시작하여 간단히 셋업할 수 있으며, 그런 다음 수신기에 대한 성능 영향을 빠르고 정확하게 평가할 수 있습니다. 물론 사용자 지정 디지털 변조도 사용할 수 있습니다.

재머의 동적 시뮬레이션 시나리오

왼쪽의 시나리오는 움직이는 GNSS 수신기 및 정적 재머의 동시 시뮬레이션을 보여줍니다. Test Case에서는 간섭 소스에 가까운 수신기가 고정 위치에서 벗어날 때 수신기가 어떻게 동작하는지 알아보고, 수신기가 GNSS 수신기를 다시 포착하는 데 소요되는 시간을 확인합니다.

R&S^®SMW200A는 원형 궤도에서 시계 반대 방향으로 움직이는 수신기에 대한 GNSS 신호를 발생합니다. 수신기는 왼쪽 지도의 남단 6시 위치에서 시작합니다. 재머는 궤도에서 100m 북쪽인 12시 위치에 배치되어 있습니다. 그런 다음 R&S^®Pulse Sequencer 소프트웨어를 사용하여 궤도의 모든 위치에서 수신된 재머 신호를 계산합니다. 외부 결합기에서 두 신호를 결합하여 GNSS 수신기로 입력합니다.

수신기는 이동을 시작할 때 위치를 제공할 수 있습니다(궤도의 파란색 부분). 수신기가 재머와 가까워지면 수신기가 GNSS 신호와의 Lock을 잃을 때까지 재머 신호의 파워 레벨이 증가합니다(궤도의 빨간색 부분). 수신기가 재머에서 멀어지면 재밍 신호의 파워 레벨이 감소하고 수신기는 GNSS 신호를 다시 수신할 수 있습니다(주황색 트랙).

장점

• 복잡한 GNSS 시나리오 생성
• 한 대의 기기에서 최대 7개의 간섭 신호 발생
• 다양한 간섭 신호. 예: CW, AWGN, LTE, 펄스 파형
• GNSS 및 간섭 신호의 조정, 동시 시뮬레이션