수조 실험을 통한 해수면 거칠기에 따른 음향 통신채널 특성 및 통신성능 분석

Abstract

수중에서의 음향 통신채널은 음파의 반사, 산란 및 굴절에 의한 다중경로 특성과 해양 환경 변동성의 영향을 받는다. 특히 해수면 거칠기에 의해 주파수에 따라 해수면에서 반사보다 산란이 우세하게 일어나는 경우가 발생하며 시간에 따라 변동하는 해수면 경로를 야기한다. 또한 해수면 경로의 시변동성은 도플러 효과(Doppler effect)를 발생시켜 통신신호의 주파수 특성을 변화시키고, 위상변조를 사용하는 통신시스템의 성능을 악화시킨다. 본 연구에서는 5x5x5 m3의 수조에서 임의로 해수면 거칠기를 발생시켜 그에 따른 음향 통신채널의 특성 및 통신 성능(Output signal to noise ratio, Bit error rate)을 분석하였다. 또한, 10kHz와 20kHz의 반송 주파수(Carrier Frequency)를 사용하여 주파수에 따른 수중음향 통신 채널 특성 및 통신성능의 차이를 비교, 분석하였다.