GLONASS Sinyalleri

GLONASS, FDMA tabanlı bir uydu navigasyon sistemidir. Diğer uydu tabanlı konumlama sistemlerinde CDMA teknolojisi kullanılırken GLONASS sinyallerinde geleneksel olarak FDMA teknolojisi kullanılmaktadır. FDMA teknolojisini kullanan sistemlerde uydular aynı uzaklık ölçüm kodunu uyduya özgü frekanslar üzerinden aktarırken, CDMA teknolojisini kullanan sistemlerde uydular kendilerine özgü uzaklık ölçüm kodları aynı frekans üzerinden aktarırlar. Alıcıya gelen sinyalin hangi uyduya ait olduğu FDMA’da sinyal frekansından, CDMA’da ise uzaklık ölçüm kodundan ayırt edilir. FDMA teknolojisi her ne kadar bir iki uyduyu etkileyen dar–bant girişimlere karşı daha dayanıklı olsa da CDMA teknolojisine göre daha karmaşıktır (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 227). Ayrıca, sinyalleri aktarmada farklı frekanslar kullanıldığı için daha geniş bir bant aralığına ihtiyaç duyar. Bu durum, frekans çakışma riskini artırır.

51

GLONASS ana uydu takımında bulunan 24 uydu, FDMA sinyallerini yayınlamak için her bir bantta birbirine yakın 12 farklı frekans kullanmaktadır. Aslında GLONASS tasarlanırken ana uydu takımını oluşturan 24 uydunun her biri için ayrı frekans ve test için bir yedek kanal ayrılması planlanmıştır. Ancak; 1610,6 – 1613,8 MHz frekans aralığındaki radyo astronomi bandı, L bandın üst bölümündeki frekansların kullanımını ciddi biçimde kısıtlamıştır (BETZ, 2016, s. 222). Radyo astronomi sinyalleri ile yaşanan çakışmadan dolayı GLONASS’ın kullanılabilir kanal sayısı 12-14 ile sınırlanmıştır (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 227). Bu kısıtlama, birbirine göre yerkürenin zıt taraflarında bulunan iki uydunun aynı frekansı kullanmasıyla aşılmıştır. Zıt uydular, aynı yörünge düzleminin karşılıklı slotlarında yer alır ve aralarında 180 derece fark bulunur. Yeryüzündeki bir alıcının her iki uyduyu aynı anda görmesi mümkün olmadığından zıt uydularda aynı frekanslar kullanılabilmektedir (NovAtel Inc., 2015, s. 37).

Şekil 25. Aynı frekansı kullanan zıt uydular

Kaynak: (NovAtel Inc., 2015, s. 37)

GPS ve Galileo gibi diğer uydu tabanlı konumlama sistemleri ile birlikte çalışabilirliğin sağlanması GLONASS’ın sürüdürülen sistem modernizasyon hedeflerinden biridir. Bu doğrultuda GLONASS, 2011 yılından itibaren CDMA sinyalleri de yayınlamaya başlamıştır. CDMA sinyalleri ile konumlama doğruluğunun ve girişimlere karşı dayanıklılığın artırılması, açık ve güvenli hizmet ayrımının geliştirilmesi amaçlanmıştır (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 229). Yeni nesil uyduların fırlatılmasıyla CDMA sinyali yayınlayabilen uydu sayısının zaman içerisinde artırılması planlanmaktadır. CDMA sinyalleri

52

FDMA sinyalleri tamamlayıcı niteliktedir. Eski kullanıcı ekipmanlarının sistemle uyumlu çalışabilmesi için FDMA sinyallerinin yayınlanmasına gelecekte de devam edilecektir (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 226).

Tablo 4’te, GLONASS uydu serilerinin sahip olduğu sinyal yayınlama kabiliyetleri verilmiştir. Tabloda yer alan spektral bant adlarının yanlarında kısaltmalar kullanılmıştır. “O” ve “S” harfleri sağlanan hizmet türünü (O: Open - Açık, S: Secure - Güvenli), “F” ve “C” harflari ise kullanılan modülasyonu (F: FDMA, C: CDMA) ifade etmektedir.

Tablo 4. GLONASS Sinyalleri

Kaynak: (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 225)

GLONASS’ın geleneksel FDMA sinyalleri L1 ve L2 bandı üzerinden yayınlanmaktadır. FDMA tabanlı açık hizmet sinyali GLONASS-M serisi uydular operasyonel oluncaya kadar sadece L1 bandında verilmiş; L2 bandında sağlanmamıştır. FDMA sinyallerinde L3 bandı kullanılmaz. K serisi GLONASS uyduları ile yayınlanmaya başlanan yeni L3 sinyalinde sadece CDMA modülasyonu kullanılmaktadır. Sistem performansının iyileştirilmesi için 755-761 numaralı GLONASS-M serisi uyduların üzerine de L3 bant CDMA navigasyon görev yükü yerleştirilmesine karar verilmiştir (Inside GNSS Media & Research LLC., 2018). Nisan 2018 itibariyle GLONASS uydu takımında L3 sinyali yayınlayabilen 2 GLONASS-K1 serisi uydu ve 1 GLONASS-M+ serisi uydu bulunmaktadır (Cabinet Office, Government Of Japan, 2018b). GLONASS, K2 serisi uydularla birlikte L1 ve L2 bandında da CDMA sinyali yayınlama kabiliyetine erişecektir.

GLONASS’ın FDMA tabanlı L1 sinyalleri 1598,0625 – 1609,37 MHz frekans aralığında, L2 sinyalleri ise 1242,9345 – 1251,625 MHz frekans aralığında yayınlanmaktadır. FDMA

53

sinyallerinin yayınlanması için her bantta kullanılabilir 14 taşıyıcı frekans tanımlanmıştır. Bu tanımlama L1 bandındaki sinyaller arasında 0,5625 MHz, L2 bandındaki sinyaller arasında ise 0,4375 Mhz eş aralık bırakılarak gerçekleştirilmiştir (BETZ, 2016, s. 216). Zıt uydular aynı frekans üzerinden aktarım yapabildiği için tahsis edilen bu frekansların iki katı kadar uydu tarafından kullanılması mümkündür.

L1 ve L2 sinyalleri üzerinden C/A kod (standart hassasiyetli kod) ile açık hizmet, P kod (yüksek hassasiyetli kod) ile güvenli hizmet sunulmaktadır (NovAtel Inc., 2015, s. 37). Standart kod kullanan açık hizmet sinyalleri L1OF ve L2OF, yüksek hassasiyetli kod kullanan güvenli hizmet sinyalleri ise L1SF ve L2SF olarak adlandırılmaktadır. L1OF ile aynı standart koda ve sinyal yapısına sahip olan L2OF, GLONASS-M uyduları ile yayınlanmaya başlamıştır. Bir GLONASS uydusu L1SF ve L2SF sinyallerini yayınlamada L1OF ve L2OF sinyalleri aynı taşıyıcı frekansları kullanmaktadır (BETZ, 2016, s. 220).

2011 yılında fırlatılan ilk GLONASS-K1 uydusu ile birlikte GLONASS ilk defa yeni L3 sinyalinde CDMA teknolojisini kullanmaya başlamıştır. GLONASS’ın CDMA tabanlı L3 sinyalinde 1202,025 MHz merkezi frekansı kullanılmaktadır. Bu frekans Galileo E5b, BeiDou B2 bandına oldukça yakındır (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 229). L3 bant üzerinden sadece açık hizmet sinyali L3OC sunulmaktadır.

Devam eden modernizasyon kapsamında, diğer uydu tabanlı konumlama sistemleri ile birlikte çalışabilirliğin iyileştirilebilmesi için L1 ve L2 bantlarında da CDMA sinyallerinin yayınlanması planlanmaktadır (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 225). L1 ve L2 bandında hem FDMA hem de CDMA sinyalleri yayınlayacak olan GLONASS-K2 serisi uydular, sinyal aktarımını aynı frekans bandında bulunan farklı taşıyıcı frekanslar üzerinden gerçekleştirecektir (BETZ, 2016, s. 217). L1OC ve L1SC sinyallerinin aktarımında 1600,995 MHz taşıyıcı frekansının, L2OC ve L2SC sinyallerinin aktarımında ise 1248,06 MHz taşıyıcı frekansının kullanılması beklenmektedir. Sinyal yapısı aynı olacak bu yeni CDMA tabanlı sinyallerin yaydıkları kod ve mesajların aynı olup olmayacağı bilinmemektedir (BETZ, 2016, s. 222).

54

Şekil 26. GLONASS Sinyallerinin Modernizasyonu

Kaynak: (BETZ, 2016, s. 223)

GLONASS’ta sinyallerin yetkisiz kullanımı öncelikli bir konu değildir ve standart kodlu sinyaller bariz bir biçimde sivil kullanıcılara açıktır. GPS’ten farklı olarak GLONASS sinyallerinde yapay bozma hiçbir zaman gerçekleştirilmemiştir. Bu durumun politik kararlardan mı yoksa teknik nedenlerden mi kaynaklandığı bilinmemektedir (SHEHAB, t.y., s. 6). Yetkilendirilmiş kullanıcılara sunulan sinyallerin yapısı resmi olarak açıklanmamış olmakla birlikte sistematik araştırma yapılarak uzaklık ölçüm koduna ilişkin bilgi edinilmesi mümkündür (MONTENBRUCK & TEUNISSEN, 2017, s. 228).