광대역 신호를 이용한 천해역 수중 고주파수 채널 특성 분석

Abstract

수중음향 통신의 전송율을 증가시기키 위하여 광대역 주파수 범위를 갖는 고주파수 사용이 요구되고 있다. 해외의 경우 지향성 고주파수 트랜스듀서를 이용하여 수백 kHz 의 반송주파수를 갖는 수중음향 통신에 대한 연구가 수행된 바 있으며, 선박해양플랜트연구소에서는 무지향 특성을 갖는 100 kHz 내외의 반송주파수를 갖는 수중음향 통신 신호를 사용하는 시스템을 개발 중에 있다. 해당 주파수 영역의 채널 특성 파악을 위해 2016 년 4 월 경남 진해만(수심 약 20 m)에서 수중음향 채널 특성 측정 시험을 수행하여 100 kHz 의 톤 신호에 대한 분석을 수행한 바 있다. 송신 신호로는 톤 신호 이외에 광대역 신호인 MLS 신호를 사용하였으며, 이때 심볼율은 10, 20, 40 kHz 로 변화시켜 가면서 수신 신호를 수집하였다. 본 연구에서는 MLS 신호를 이용하여 도플러 편이와 시간 지연에 따른 에너지 분포를 나타내는 산란 함수를 계산하고 이로부터 상관 시간 및 상관 대역폭을 추정하였다. 이때 무작위 특성만을 고려하기 위하여 van Walree 가 제안한 도플러 제거 방법을 사용하였다. 분석 결과 상관 시간은 50-550 ms, 상관대역폭은 0.2-2.5 kHz 사이의 값을 가짐을 확인하였다.