MATLAB의 PCT와 CMEX를 사용한 빠른 획득과 추적을 위한 오픈 소스 GPS L1 C/A SDR 구현 = Open Source GPS L1 C/A SDR Implementation for Fast Processing of Acquisition and Tracking Using MATLAB PCT and CMEX

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 MATLAB의 PCT (Parallel Computing Toolbox)와 CMEX (C/C++ for Matlab EXcutable) 기능을 이용한 빠른 획득과 추적 처리를 위한 오픈 소스(open source) GPS (Global Positioning System) L1 C/A (Coarse/Acquisition) SDR (Software-Defined-Radio)을 구현하고, 그 성능을 평가한다. 본 논문에서 구현한 SDR은가독성(readability)과 가변성(flexibility)에 중점을 둔 교육 및 연구용 SDR로서 MATLAB을 주 언어로 구성하였다. [9]의 대표적인 MATLAB 기반 오픈 소스 GPS L1 C/A SDR은 성능 평가를 위해 사용한 컴퓨터에서 약 37 초의 IF (Intermidiate Frequency) 표본을 처리할 때, 총 처리 시간은 약 431.301초가 소요되며, 이 가운데 획득시 약 3.78%인 약 16.296초가 소요되며, 추적 시 91.47%인 약 395.276초가 소요되는 것을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 MATLAB에서 제공하는 PCT와 CMEX 기능 등을 활용해 빠른 획득과 추적을 위한 GPS L1 C/A SDR을 구현하였다. 같은 컴퓨터에서 구현한 SDR의 총 처리 시간은 약 73.086초로서 기존 SDR 대비 약 17.19% 의 처리 시간만 소요되며, 획득은 기존 SDR의 약 16.296초 대비 약 60.85%인 약 9.916초, 추적은 기존 SDR의약 395.276초 대비 약 9.05%인 약 35.79초로 빠른 획득과 추적을 할 수 있음을 확인하였다. 구현한 빠른 획득과추적을 위한 SDR은 관련 교육 및 연구에 쉽게 활용할 수 있도록 [10]과 같이 오픈 소스로 공개한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, we implement an open source Global Positioning System (GPS) L1 Coarse/Acquisition(C/A) Software-Defined-Radio (SDR) for fast processing of acquisition and tracking using Parallel Computing Toolbox (PCT) and C/C++ for MATLAB EXcutable (CMEX), and evaluate its performance. The SDR implemented in this paper is an SDR for education and research that focuses on readability and flexibility and is mainly written in MATLAB. In this paper, a representative MATLAB-based open source GPS L1 C/A SDR was implemented in [9], and when the used computer processes IF (Intermediate Frequency) samples of about 37 seconds, the total processing time takes about 431.301 seconds, of which acquisition takes about 16.296 seconds (about 3.78%), and tracking takes about 395.276 seconds (91.47%). To improve this, we implemented an GPS L1 C/A SDR for fast acquisition and tracking using Parallel Computing Toolbox (PCT) and CMEX provided by MATLAB. The total processing time of the proposed SDR on the same computer is about 73.086 seconds, which is only about 17.19% of the processing time of the conventional SDR, and the acquisition is about 9.916 seconds, which is about 60.85% of the 16.296 seconds of the conventional SDR, and the tracking is about 9.916 seconds of 35.79 seconds of the conventional SDR, which is about 9.05% of the 395.276 seconds of the conventional SDR. The proposed SDR for quick acquisition and tracking is released as open source as in [10] so that it can be easily used for related education and research.