Abstract
The global navigation satellite system (GNSS) is using a direct sequence/spread spectrum (DS/SS) modulation. In order to recover the information data, the DS/SS system first performs a two-step synchronization process: acquisition and tracking. The acquisition process adjusts the phase difference between the received and locally generated acquisition sequences within ${\pm}T_c/2$ or less, where $T_c$ is the chip period. The tracking process performs fine synchronization. In this paper, we focus on the tracking issue. The single delta delay locked loop($\Delta$-DLL) is the optimal tracking scheme for a GNSS in the absence of multipath signals, where $\Delta$ means the spacing between the early and late correlation time offset. In the multipath environments, however, the $\Delta$-DLL suffers from huge estimation bias(denoted by $\beta$) caused by distorted correlation values. Although some modified schemes such as a $\Delta$-DLL with a narrow $\Delta$ and a double delta DLL (${\Delta}^{(2)}$-DLL) were proposed to reduce the estimation bias, they cannot remove the estimation bias completely and need more accurate acquisition process. This paper proposes a novel tracking scheme that can dramatically reduce the estimation bias, using the maximum slope change among the correlation outputs.
위성 항법 시스템은 (global navigation satellite system, GNSS) 통신 물리계층으로 직접 수열 확산 대역 (direct sequence/spread spectrum, DS/SS) 시스템을 사용하고 있다. DS/SS 시스템은 확산된 정보를 복원하기 위해 한 칩 (chip) 또는 그 이하로 동기를 맞추는 획득 단계와 정확한 동기를 결정하고 유지하는 추적 단계를 수행한다. 가장 널리 알려진 추적 기법은 상관 값의 대칭성을 이용해 부호를 추적하는 $\Delta$-DLL이다 (single delta delay lock loop). 여기서, $\Delta$는 이른-늦은 상관 값의 상관 시간 옵셋 간격을 뜻한다. $\Delta$-DLL은 이상적인 환경에서 최적 부호 추적 기법이다. 그러나 이 기법은 다중경로 환경에서 상관 함수의 대칭성이 깨짐으로 인해 판별기 출력이 비대칭으로 나타나기 때문에 큰 추적 편이를 갖는다. 추적 편이는 정착한 동기 시점과 추적이 완료되어 결정한 동기 시점의 차이를 의미한다. 이러한 추적 편이를 감소시키기 위한 기법으로 작은 $\Delta$를 사용한 $\Delta$-DLL과 두 개의 $\Delta$-DLL을 조합한 ${\Delta}^{(2)}$-DLL이 (double delta DLL) 제안되었다. 그러나 두 기법 모두 여전히 추적 편이가 존재하며, 작은 $\Delta$를 사용하기 때문에 추적 단계의 동적 영역이 줄어들어 정확한 획득 단계가 요구되는 단점을 갖고 있다. 본 논문에서는 추적 편이를 효과적으로 줄이면서도 정확한 획득 단계가 요구되지 않는 상관 값의 최대 기울기 변화에 기반한 추적 편이 감소 기법을 제안한다.
