페이져 컨쥬게이션 수중음향통신의 비트오류 특성

Abstract

수중음향통신시스템의 송신기에서 방사되는 음파는 수신기에 도달하는 동안 시변 다중경로를 거치게 되고 수신기에 수신되는 신호는 지연 확산특성을 갖는다. 따라서 전송신호의 대역폭 내에서 주파수에 따라 신호의 크기가 다르게 되어 주파수 선택적인 채널이 되며 송수신기의 상대운동은 이러한 채널 주파수 선택성의 시공간적 변화를 유발한다. 결과적으로 송신하는 정보 심벌간의 상호간섭(Inter-Symbol Interference: ISI)이 심화되어 전송신호의 비트 오류가 증가한다. 본 연구에서는 시역전(time reversal) 기술 혹은 정합필터 기술의 하나인 페이저 컨쥬게이션(phase conjugation)기술을 적용하여 다중반사에 의한 전송성능 저하를 개선하고자 한다. 이 기법은 전송채널의 응답을 추정하기 위해 시험신호펄스(probe pulse)를 정보신호의 전송 전에 송신하고, 시험신호 펄스의 응답신호를 이용하여 정보신호를 추정하는 다이버시티 처리기법이다. 송신기에서 시험신호 펄스를 전송한 후 정보 신호열을 전송하며, 수신기 배열의 각 센서에서 수신된 신호는 시험신호펄스의 응답신호와 페이저 컨쥬게이션 되어 동기 가산 합성된 후 복조된다. 결과적으로 ISI를 유발시키는 각각의 정보신호의 부엽(side lobe)이 억제되고 각 정보신호에 대응되는 주엽(main lobe)이 증폭되어 주엽 신호에 대한 다중반사 간섭신호비가 증가하고 동시에 주파수 선택성이 경감되어 ISI가 억제된다.

In underwateracoustic channel,time spread due to the multipath induces Inter-SymbolInterference and degrades the performance of theunderwateracousticcommunicationsystem. This paper proposes the phase conjugation technique which is applied fortheimprovementoftransmission performancethrough the underwateracousticchannels.Itusessingleprobepulseand deduces information signalfrom the probe pulse response.Ateach receiver element of the array, the transmitted data stream is convolved,summed and demodulated with the time reversed probe response signal. The phase conjugation improves the signal to multipath interferenceratio and reducesthefrequency selectivity.Itsfrequency selectivity dependson thenumberofreceiverarray sensorsandtime varyingsourcetoreceiverrange. In thispaper,frequency selectivity ofthephaseconjugation andits effectson biterrorofunderwateracousticcommunication isanalyzed bynumericalsimulation.