グロナス

GLONASS衛星は、標準精度信号L1OF/L2OF（非公開）と高精度信号L1SF/L2SF （難読化）の2種類の信号を送信する。

信号は、GPS信号と同様のDSSS符号化と二相偏移変調（BPSK）を使用します。すべてのGLONASS衛星は、標準精度信号と同じコードを送信しますが、それぞれ1602.0 MHz （L1バンドとして知られる）の両側にまたがる15チャネル周波数分割多重アクセス（FDMA）技術を使用して異なる周波数で送信します。中心周波数は1,602 MHz + n × 0.5625 MHzで、nは衛星の周波数チャネル番号（n =−6,...,0,...,6、以前はn =0,...,13）です。信号は、右旋円偏波を使用して38°の円錐状に送信され、EIRPは25～27 dBW（316～500ワット）です。 24基の衛星からなるコンステレーションは、地球上のユーザーから同時に両方の衛星が見えることはないため、同一の周波数チャネルを使用して対蹠点（軌道上で惑星の反対側）にある衛星ペアをサポートすることで、わずか15のチャネルで対応できることに注意してください。  

L2 バンド信号は L1 バンド信号と同じ FDMA を使用しますが、 中心周波数 1,246  MHz + n × 0.4375  MHz で 1,246 MHz をまたいで送信します。ここでnは L1 と同じ範囲です。^{[ 12 ]}元の GLONASS 設計では、L2 バンドでは難読化された高精度信号のみがブロードキャストされていましたが、GLONASS-M 以降は、L1OF 信号と同一の標準精度コードを持つ追加の民間基準信号 L2OF がブロードキャストされます。

オープン標準精度信号は、単一の時間/周波数発振器を使用して生成された、511  kbit/sの擬似乱数測距コード、50 bit/sの航法メッセージ、および補助的な100  Hzの蛇行シーケンス（マンチェスター符号）のモジュロ2加算（XOR）によって生成されます。擬似乱数コードは、1ミリ秒の周期で動作する9段シフトレジスタによって生成されます。

航法メッセージは毎秒 50 ビットで変調されます。オープン信号のスーパーフレームは 7,500 ビット長で、30 秒の 5 つのフレームで構成され、連続メッセージの送信には 150 秒 (2.5 分) かかります。各フレームは 1,500 ビット長で、100 ビットの 15 列 (各列 2 秒) で構成され、85 ビット (1.7 秒) がデータおよびチェックサム ビット、15 ビット (0.3 秒) がタイム マークに使用されます。列 1 ～ 4 は送信衛星の即時データを提供し、各フレームで繰り返されます。データには、天体暦、クロックおよび周波数オフセット、衛星の状態が含まれます。列 5 ～ 15 は、衛星群の各衛星の非即時データ (すなわちアルマナック) を提供し、フレーム I ～ IV はそれぞれ 5 つの衛星を記述し、フレーム V は残りの 4 つの衛星を記述します。

天体暦は地上管制セグメントのデータを用いて30分ごとに更新されます。位置と速度には地球中心・地球固定（ECEF）直交座標が用いられ、月太陽加速度パラメータも含まれています。一方、天体暦は修正軌道要素（ケプラー要素）を用いており、毎日更新されます。

より正確な高精度信号は、ロシア軍などの認可されたユーザーに利用可能ですが、暗号化Wコードで変調される米国のP(Y)コードとは異なり、GLONASSの制限付き使用コードは、秘匿によるセキュリティのみを使用して平文で放送されます。高精度信号の詳細は公開されていません。L2SFコード上のデータビットの変調（したがって追跡戦略）は、最近、無変調からランダムな間隔で250ビット/秒のバーストに変更されました。L1SFコードは、マンチェスター蛇行コードなしで50ビット/秒のナビゲーションデータによって変調されます。

高精度信号は標準精度信号と位相が直交した状態で送信され、実質的に同じ搬送波を共有しますが、帯域幅は標準精度信号の10倍です。高精度信号のメッセージ形式は未公開ですが、リバースエンジニアリングの試みから、スーパーフレームは72フレームで構成され、各フレームには100ビットの文字列が5つ含まれ、送信に10秒かかり、航法メッセージ全体で合計36,000ビット、つまり720秒（12分）かかることが示唆されています。追加データは、重要な月太陽加速度パラメータとクロック補正項に割り当てられているようです。

2008年以降、GLONASSで使用するための新しいCDMA信号が研究されている。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

GLONASS CDMA信号のインターフェース制御文書は2016年8月に公開された。^{[ 25 ]}

GLONASS開発者によると、3つのオープンCDMA信号と2つの制限付きCDMA信号が存在する。オープン信号L3OCは1,202.025MHzを中心とし 、データチャネルとパイロットチャネルの両方にBPSK(10)変調を使用する。測距コードは毎秒1,023万チップで送信され、同相データと直交パイロットを使用してQPSKで搬送波周波数に変調される。データは5ビットバーカー符号で、パイロットは10ビットノイマン・ホフマン符号で誤り符号化される。^{[ 26 ] [ 27 ]}

オープン L1OC 信号と制限付き L1SC 信号の中心周波数は 1,600.995  MHz であり、オープン L2OC 信号と制限付き L2SC 信号の中心周波数は 1,248.06  MHz であり、GLONASS FDMA 信号と重なっています。オープン信号 L1OC と L2OC は、パイロット信号とデータ信号を送信するために時分割多重方式を使用し、データには BPSK(1) 変調、パイロットには BOC(1,1) 変調を使用します。広帯域制限信号 L1SC と L2SC は、データとパイロットの両方に BOC (5, 2.5) 変調を使用し、オープン信号に直交位相で送信されます。これにより、ピーク信号強度が狭帯域オープン信号の中心周波数から離れた位置に配置されます。^{[ 22 ] [ 28 ]}

バイナリ位相偏移変調（BPSK）は、標準的なGPSおよびGLONASS信号で使用されています。バイナリオフセットキャリア（BOC）は、ガリレオ、最新版GPS、およびBeiDou-2で使用されている変調方式です。

CDMA信号の航法メッセージは、テキスト文字列のシーケンスとして送信されます。メッセージのサイズは可変で、各擬似フレームは通常6つの文字列を含み、現在の衛星のエフェメリス（文字列タイプ10、11、12のシーケンス）と3つの衛星のアルマナックの一部（タイプ20の3つの文字列）が含まれています。現在の24個の衛星すべての完全なアルマナックを送信するには、8つの擬似フレームからなるスーパーフレームが必要です。将来的には、スーパーフレームは10個の擬似フレームのデータに拡張され、30個の衛星すべてをカバーできるようになります。^{[ 29 ]}

メッセージには、地球の自転パラメータ、電離層モデル、GLONASS衛星の長期軌道パラメータ、およびCOSPAS-SARSATメッセージも含まれる場合があります。システム時刻マーカーは各文字列とともに送信されます。UTC閏秒補正は、その日の最後の文字列を1秒短縮または延長（ゼロパディング）することによって行われ、異常な文字列は受信側で破棄されます。^{[ 29 ]}

文字列には前方互換性を容易にするためのバージョン タグが付いています。メッセージ フォーマットの将来のアップグレードによって古い機器が壊れることはなく、新しいデータを無視することで動作し続けます (衛星群が古い文字列タイプを送信している限り)。一方、最新の機器は新しい衛星からの追加情報を利用できるようになります。^{[ 30 ]}

L3OC信号の航法メッセージは100ビット/秒で送信され、各シンボル列は3秒（300ビット）かかります。6つのシンボル列からなる擬似フレームの送信には18秒（1,800ビット）かかります。8つの擬似フレームからなるスーパーフレームは14,400ビットの長さで、完全なアルマナックを送信するのに144秒（2分24秒）かかります。

L1OC信号の航法メッセージは100ビット/秒で送信されます。メッセージの長さは250ビットで、送信には2.5秒かかります。擬似フレームは1,500ビット（15秒）、スーパーフレームは12,000ビット（120秒、2分）です。

L2OC信号は航法メッセージを一切送信せず、擬似距離コードのみを送信します。

2011年に打ち上げられたGLONASS-K1試験衛星はL3OC信号を導入しました。2014年以降に製造されたGLONASS-M衛星（シリアル番号755以降）も、試験目的でL3OC信号を送信します。

2023年から打ち上げられる強化型GLONASS-K1およびGLONASS-K2衛星は、既存のL1およびL2バンドで最新のCDMA信号一式を備え、L1SC、L1OC、L2SC、L2OC、およびL3OC信号が含まれます。GLONASS-Mの打ち上げが終了する2023年から、GLONASS-K2シリーズは既存の衛星を段階的に置き換える予定です。^{[ 24 ] [ 31 ]}

GLONASS-KM衛星は2025年までに打ち上げられる予定です。これらの衛星向けに、既存のGPS、Galileo、 BeiDou /COMPASS信号で使用されている周波数とフォーマットに基づいた、追加のオープン信号が検討されています。

•  1,575.42 MHzを中心とするBOC(1,1)変調を使用したオープン信号L1OCM。これは、近代化されたGPS信号L1C、Galileo信号E1、およびBeiDou/COMPASS信号B1Cと同様である。
• 1,176.45 MHzを中心とするBPSK(10)変調を使用したオープン信号L5OCMは 、GPS 「生命の安全」(L5)、ガリレオ信号E5a、およびBeiDou/COMPASS信号B2aに類似しています。^{[ 32 ]}
• 1,207.14 MHzを中心とするBPSK(10)変調を使用したオープン信号L3OCMは 、ガリレオ信号E5bおよびBeiDou/COMPASS信号B2bに類似している。^{[ 18 ]}

このような仕組みにより、マルチスタンダードGNSS受信機の導入がより簡単かつ安価になる。

CDMA信号の導入により、衛星コンステレーションは2025年までに30個のアクティブ衛星に拡張される予定であり、これによりFDMA信号の廃止が必要になる可能性がある。^{[ 33 ]}新しい衛星は3つの追加プレーンに展開され、現在の3つのプレーンから合計6つのプレーンになる予定であり、地上管制局と通信衛星Luch 5AおよびLuch 5Bのネットワークに基づくGNSS補強システムである差分補正監視システム（SDCM ）によって支援される。^{[ 34 ] [ 35 ]} GLONASS-KM衛星は、GLONASS高精度サービスを提供するために、新しいL3SVIオープン信号を使用して精密単点測位（PPP）を放送する。^{[ 36 ]}

ツンドラ軌道を3つの軌道面で利用する6基のGLONASS-V衛星が2025年から打ち上げられる予定です。 ^{[ 6 ]}この地域高軌道セグメントは、日本のQZSSシステムや北斗1号と同様に、東半球における地域的な可用性の向上と精度の25%向上をもたらします。^{[ 37 ]}新しい衛星は、傾斜角64.8°、離心率0.072、周期23.9時間、昇交点経度60°と120°の2つの地上軌跡を形成します。GLONASS-VはGLONASS-Kプラットフォームをベースとしており、新しいCDMA信号のみを送信します。^{[ 37 ]}以前は、モルニヤ軌道、静止軌道、または傾斜軌道も地域セグメントの検討対象となっていました。^{[ 18 ] [ 29 ]}

ロスコスモスはまた、信号の可用性と干渉を改善するために、最大240個の小型衛星を低軌道（LEO）に打ち上げる計画も立てている。LEO衛星の寿命は5年に限定され、補充のペースを速めることになる。^{[ 36 ]}