The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

The Acoustical Society of Korea (한국음향학회)
권호 표지

Shallow Water Acoustic Communication Channel Characteristic Analysis Using PN Sequence with 25 kHz Carrier at the Shore of Geojea Island

25 kHz 대역에서 PN 신호열을 이용한 거제 천해역 수중음향통신 채널 특성 분석

  • Published : 2007.11.30
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Abstract

In this paper, the measuring method of underwater acoustic communication channel characteristics in the shallow water using the autocorrelation characteristic of PN sequence and the undorwater communication channel analysis results from the received signal sample data are described. For measuring the underwater acoustic communication channel characteristics, two PN sequences are used as a transmitted data of I-channel and Q-channel of QPSK symbol and QPSK signal is transmitted with symbol rate of 5 kHz and carrier frequency of 25 kHz. In the receiver the received signal, which pass through 675 m and 1492 m, is sampled and then stored. Using the stored sample data, the scattering function, coherent time, delay power profile, spaced-tone autocorrelation function, delay spread, and coherent bandwidth of each propagation distance cases are analyzed. Based on the analysis results, several guidelines are suggested for the design and implementation of underwater transmission system.

본 논문에서는 천해역에서 PN 신호열의 자기상관특성을 이용하여 수중 초음파통신 채널 특성을 측정하는 방법과 수신 신호 샘플 데이터로부터 수중통신 채널 특성 분석 결과에 대하여 기술한다. 수중음향통신 채널의 특성을 측정하기 위하여 두개의 PN 신호를 I-채널 및 Q-채널 데이터로 사용하여 QPSK 심볼을 생성하고, 5 kHz 심볼율과 25 kHz 반송파를 갖는 신호로 변조하여 전송한다. 수신부는 송신기에서 675 m와 1492 m 떨어진 위치에서 수신 신호를 샘플링하여 저장한다. 저장된 샘플 데이터를 이용하여 산란 함수, 상관 시간, 지연전력 프로파일, spaced-tone 자기상관함수, 지연 확산 및 상관 대역폭을 각각의 음파 전파 거리에 대하여 분석한다. 또한, 분석한 채널 특성을 토대로 수중 전송 시스템 설계 및 구현을 위한 설계 지침을 제안한다.

Keywords

References

  1. D. Kilfoyle and A. Baggeroer, 'The state of the art in underwater acoustic telemetry,' IEEE J. of Oceanic Eng., 25 (1), 4-27, Jan. 2000 https://doi.org/10.1109/48.820733
  2. 손근영, 노용주, 윤종락, '수중 데이터 통신 시스템 개발-변조방식의 성능비교,' 한국음향학회 학술발표회논문집, 281-284, 2000
  3. 이외형, 손윤준, 김기만, '하이드로폰 송신 어레이를 이용한 수중음향통신 시스템의 성능 향상,' 한국음향학회지, 21 (7), 606-613, 2002
  4. 임용곤 외, 수중무선통신 시스템 개발 보고서, (한국해양연구원, 2005. 12)
  5. R. J. Urick, Principles of Underwater Sound, (McGraw-Hill Inc., 1983) 3rd Ed., Chap. 6.7
  6. M. Stojanovic, 'Recent advances in high-speed underwater acoustic communications,' IEEE J. of Oceanic Eng., 2, 125-136, April 1996
  7. T.C. Yang, 'Temporal fluctuations fo broadband channel impulse functions and underwater acoustic communications at 2-5 kHz,' Proc. of OCEANS 2002, 2395-2400, 2002
  8. 서석, 이찬길, '해양 음향 토모그래피에서 M-시퀀스를 이용한 해양음향 채널 분석,' 한국음향학회지, 23 (1), 24-29, 2004
  9. 진년강, 아날로그와 디지털통신, (청문각, 1994) 제 15장
  10. S. Wicker, Error Control Systems For Digital Communication and Storage, Appendix A, (Prentice-Hall, 1995)
  11. J.G. Proakis, Digital Communications, (McGraw-Hili Higher Education, 2000) 4th Ed., Chap. 14
  12. T.S. Rappaport, Wireless Communications, (Prentice-Hall Inc., 1996) Chap. 4