PRN(Pseudo-Random Noise) 코드는 무작위로 보이지만 결정적이고 반복 가능한 이진 시퀀스를 생성합니다. GPS, Galileo 및 BeiDou와 같은 위성 내비게이션 시스템은 다양한 통신 애플리케이션과 함께 이러한 코드에 의존합니다.
PRN 코드는 내비게이션 및 통신에 필수적인 주요 특징을 제공합니다.
알고리즘에 의해 생성되므로 결정론적 패턴을 따르므로 정확한 재현이 보장됩니다. 구조화된 설계에도 불구하고 백색 잡음과 유사한 통계적 속성을 나타내므로 무작위로 보입니다.
엔지니어는 서로 다른 코드가 직교하거나 고유하도록 설계하여 상호 상관 관계를 줄이고 간섭을 최소화합니다.
GPS 및 GNSS 애플리케이션(예: 무인 항공기 시스템)에서 별자리의 각 위성은 고유한 PRN 코드를 전송합니다.
이러한 코드는 여러 기능을 수행합니다. GPS 수신기가 서로 다른 위성의 신호를 구별하고, 전송된 코드를 로컬에서 생성된 버전과 비교하여 신호 이동 시간을 결정하여 범위 계산을 가능하게 하고, 확산 스펙트럼 변조를 지원하는 데 도움이 됩니다.
이 변조 기술을 사용하면 넓은 대역폭으로 신호를 전송하여 간섭 및 재밍에 대한 저항력을 높일 수 있습니다.
GPS는 다양한 유형의 PRN 코드를 사용합니다. C/A(Coarse/Acquisition) 코드는 표준 GPS 내비게이션을 지원하고 1밀리초마다 반복됩니다. 군사 애플리케이션용으로 설계된 P(Y) 코드는 데이터를 암호화하고 7일마다 반복됩니다.
고급 군사 버전인 M-코드는 재밍 방지 기능을 향상시킵니다.
선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)는 PRN 코드를 생성하여 정확한 신호 추적에 바람직한 상관 관계 속성을 가진 시퀀스를 생성합니다.
예측 가능성 및 반복성을 보장하면서 유사 난수 특성을 유지함으로써 LFSR은 이러한 코드를 내비게이션 및 통신에 매우 안정적으로 만듭니다.
PRN 코드 수학적 표현
G1 및 G2의 경우 재귀 관계는 다음과 같습니다.
G1(n) = G1(n−3) ⊕ G1(n−10)
G2(n) = G2(n−2) ⊕ G2(n−3) ⊕ G2(n−6) ⊕ G2(n−8) ⊕ G2(n−9) ⊕ G2(n−10)
여기서 ⊕ (XOR)은 이진 덧셈 연산입니다.
그러면 PRN 코드는 다음과 같이 형성됩니다.
PRN(n) = G1(n) ⊕ G2 (n+delay)
각 GPS 위성에 대한 지연은 고유한 PRN 시퀀스를 보장합니다.