GPS 신호

시간을 기준으로 거리를 계산하는 것은 매우 간단하며, (곧 살펴볼) 삼각 측량도 몇 가지 다이어그램을 추가하면 생각만큼 까다롭지 않습니다. 하지만 GPS 신호와 그 작동 방식은 꽤 복잡합니다.

그렇다면 어떤 정보가 우리에게 전송될까요? 각 위성에서 전송되는 고유 신호에는 두 개의 코드와 메시지가 포함되어 있습니다:

• C/A 코드(조잡한/획득 코드)
• P 코드(정밀 코드)[암호화된 형식에서는 Y 코드라고 함]
• 탐색 메시지

P 코드는 군사용으로 암호화되어 있으므로 무시할 수 있습니다. 스푸핑을 방지하고 시스템에 액세스할 수 있는 사용자를 제어하기 위해 암호화되어 있습니다. 참고로 P 코드가 암호화되면 이를 Y 코드라고 합니다.

두 개의 반송파가 사용됩니다:
Ll = 1575.42MHz
L2 = 1227.60MHz

각 위성은 고유한 코드를 반송파에 변조합니다. 민간인이 액세스할 수 있는 C/A 코드는 Ll로 전송됩니다. 1,023비트로 구성됩니다.

전체 코드는 전송하는 데 1밀리초가 걸리며 끝없이 반복됩니다.

C/A 코드와 함께 내비게이션 메시지도 Ll 캐리어로 변조됩니다. 이 메시지에는 중요한 정보가 많이 포함되어 있으며 길이가 꽤 깁니다. 그러나 전송 속도가 상대적으로 느리기 때문에 하나의 완전한 메시지를 전송하는 데 12.5분이 걸립니다.

두 번째 고유 코드는 Ll 및 L2 반송파 모두에 변조됩니다. 이 코드는 군사용으로 암호화되어 있으며 민간인은 사용할 수 없습니다. 이 코드는 더 많은 비트를 포함하고 더 빠른 속도로 전송되므로 권한이 있는 사용자는 훨씬 더 정확하게 위치 정확도를 계산할 수 있습니다.

민간인인 저희는 C/A 코드와 내비게이션 메시지에만 관심이 있습니다. C/A 코드는 실제로 1,023비트로 구성된 바이너리 문자열입니다. 언뜻 보기에 이 시퀀스는 완전히 무작위적인 것처럼 보이지만 그렇지 않습니다. 이 시퀀스는 두 장의 트레이싱 페이퍼에 시퀀스를 적고 겹쳐 놓으면 일치하는 위치가 단 한 곳만 있도록 세심하게 구성되었습니다(그림 참조).

C/A 코드가 한 위치에서만 일치하는 것이 중요한 이유는 나중에 다음을 살펴볼 때 살펴보겠습니다. 위성으로부터의 거리 계산 방법. 현재로서는 각 위성이 전송하는 C/A 코드가 해당 위성에만 고유하며, 무작위 비트 문자열인 것처럼 보이지만 실제로는 그렇지 않다는 것만 알면 됩니다. 이 코드는 실제로 정확한 결정론적 패턴을 따르기 때문에 이를 의사 랜덤 노이즈(PRN)라고 부르기도 합니다.

내비게이션 메시지는 데이터를 포함하고 있기 때문에 C/A 코드와는 다릅니다. 여기에는 시계 보정, 위성 상태, 천체(정밀 궤도) 데이터, 전리층 모델 파라미터, 연감(별자리에 있는 모든 위성에 대한 일반 정보) 데이터에 대한 정보가 포함됩니다. 내비게이션 메시지에 포함된 정보의 양이 많고 전송 속도가 비교적 느리기 때문에 전체 메시지를 전송하는 데 12.5분이 걸립니다.

마지막으로 살펴봐야 할 GPS 신호의 마지막 부분은 캐리어 자체입니다. 앞서 말했듯이 각 위성은 1575.42MHz의 L1과 1227.60MHz의 L2라는 두 가지 주파수를 전송합니다. 세 가지 요소(C/A 코드, Y 코드, 내비게이션 메시지)는 모두 L1 반송파에 변조되고, Y 코드만 L2 반송파에 변조됩니다. 그러나 민간 사용자는 L2 반송파에서 Y 코드를 복조할 수 없지만, 다음에서 설명하는 것처럼 L2 반송파 자체를 사용할 수 있습니다. '차등 보정 또는 DGPS란 무엇인가요?'.

C/A 코드는 1.023 Mb/s의 반송파로 변조됩니다. 내비게이션 메시지는 반송파에 50b/s로 변조됩니다.

이 글은 'GNSS란 무엇인가요?' 시리즈.