수중 통신을 위한 천해역 수중음향 전달 손실 및 채널 파라미터 추정

Abstract

수중음향을 이용한 수중 통신 시스템 개발을 위해서는 시스템이 사용될 해역과 운용 조건에서 확보 가능한 신호대잡음비가 시스템의 요구 조건을 만족시키는지 확인하여야 하며, 이를 위해서는 실해역의 전달 손실을 추정하는 것이 매우 중요하다. 이와 함께 채널에 의한 신호 전달 왜곡을 보상하기 위해서는 사전에 채널의 시변 특성 및 다중경로 특성을 분석하고 이를 반영하여 시스템의 설계가 이루어져야 한다. 이와 관련하여 본 연구는 2008년 8월 거제 장목 근해에서 측정된 실험 데이터를 이용해 천해역의 전달 손실과 다중경로 채널 특성을 추정한 결과를 제시하고자 한다. 먼저 순음 신호 데이터를 이용해 거리에 따른 전달 손실의 변화를 측정하였고 이를 이론적인 추정값과 비교하여 그 차이를 분석하였다. 또 PN (Pseudo-random Noise) 신호 데이터를 이용해 다중경로 특성을 분석하고 거리 및 시간에 따른 변화를 관찰하였다. 분석 결과, 측정된 전달 손실 값은 구형 분산(Spherical spreading)이나 원통형 분산 (Cylindrical spreading)과는 다소 차이를 보인 반면 음선 추적 모델의 결과와는 매우 유사하게 나타났다. 그리고 다중경로 특성은 거리에 따라 다양한 변화를 보여주는 데 가장 근접한 거리에서 delay spread가 크게 나타났으며 먼 거리에서는 다중경로의 sparsity가 감소하는 특징이 관측되었다.