$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

수중음향통신을 위한 물리계층 기술 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.33 no.8, 2016년, pp.63 - 70  

임태호 (호서대학교) ,  고학림 (호서대학교)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본고에서는 최근 활발하게 연구되고 있는 수중 음향통신을 위한 물리계층 기술에 대하여 알아 본다. 수중음향통신은 지상의 전파를 이용한 무선 통신 기술과 달리 음파를 이용한다. 음파는 수중에서 약1500m/s로 매우 저속이고 시간에 따른 다중 경로와 해수면과 해저면에서의 반사가 발생한다. 또한 수온, 염분, 수압, 해류와 해저지형 등에 의해 신호의 왜곡 및 손실이 일어나기 때문에 수중음향통신은 지상에서 전파를 이용한 통신에 비하여 매우 어려운 일이다. 본고에서는 이러한 수중음향채널의 특성을 살펴보고 링크버짓 계산을 한다. 그리고 수중음향통신을 위한 물리계층 변조기법을 살펴본다. 특히 OFDM 변조기법에 대하여 자세히 설명하고 실해역 측정을 통한 수중채널 특성을 기반으로 채널을 모델링하고 OFDM 변조기법을 위한 파라미터 선정 및 성능비교를 하였다.

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 고에서는 한반도 서해 당진 장고항 앞바다에서의 실해역 측정 결과와 실험지역 한국해양 자료센터에서 제공하는 음속 및 수온 정보를 이용하여 수중채널을 모델링하고 이에 적합한 OFDM 주요 파라미터를 선정에 대하여 설명한다. 그리고 모델링한 수중채널을 기반으로 설계된 OFDM 기법을 적용하여 성능을 확인한 결과를 설명한다.
  • 특히 최근에는 대역확산(Spread Spectrum), OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)과 같은 전송기법 등이 활발히 연구되고 있다[1]. 본 절에서는 대역확산 전송기법, OFDM 전송기법에 대하여 자세히 살펴본다.
  • 본고에서는 열악한 통신환경을 보이는 수중 음향채널의 특성에 대하여 살펴보고 링크버짓 계산식에 대하여 설명한다. 그리고 수중음향 통신을 위하여 최근 활발히 연구되고 물리계층 변조기법인 대역확산 기법과 OFDM 기법에 대하여 살펴본다.
  • 또한 페이딩과 도플러 효과가 시간에 따라서 매우 빠르게 변화하므로 계절이나 기상 상태의 영향을 받는다. 이러한 특성을 자세히 알아보기 위하여 수중음향채널의 음속 특성, 경로 감쇠 및 다중경로 페이딩, 도플러 효과, 잡음에 대하여 기술한다.

가설 설정

  • <그림 4>는 거리와 주파수에 따른 링크마진이며 5kHz의 대역폭을 사용하고PSL=150.8로 가정하고 DIT와 DIR는 없고, Nw = 2kn 이고 Ns = low로 가정한 것이다. <그림 4> 결과를 통해 30kHz 대역의 음파는 약 4km의 거리에서 약 30dB의 링크 마진를 가지는 것을 확인할 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근에 연구된 수중음향통신 전송기법들로 무엇이 있는가? 수중음향통신을 위한 변조기법으로 과거에는 FSK(Frequency Shift Keying)등과 같은 비동기 위상변조기법 등을 이용하였으나 최근에는 동기식 처리기법의 발전으로 PSK(Phase Shift Keying) 등의 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 최근에는 대역확산(Spread Spectrum), OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)과 같은 전송기법 등이 활발히 연구되고 있다[1]. 본 절에서는 대역확산 전송기법, OFDM 전송기법에 대하여 자세히 살펴본다.
음파의 수중에서의 속도는? 수중음향통신은 지상의 전파를 이용한 무선 통신 기술과 달리 음파를 이용한다. 음파는 수중에서 약1500m/s로 매우 저속이고 시간에 따른 다중 경로와 해수면과 해저면에서의 반사가 발생한다. 또한 수온, 염분, 수압, 해류와 해저지형 등에 의해 신호의 왜곡 및 손실이 일어나기 때문에 수중음향통신은 지상에서 전파를 이용한 통신에 비하여 매우 어려운 일이다.
수중에서 음속은 무엇에 의존하는가?  수중에서 음속은 수온, 압력 및 염도 등에 의존한다. 해수면 근처에서의 음속은 약 1,520m/s 정도이지만 음속은 수온 1도 상승에 대해 4.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (14)

  1. S. Zhou and Z.-H. Wang, "OFDM for Underwater Acoustic Communications," John Wiley and Sons, 2014. 

  2. D. Kilfoyfe and A. Baggeroer, "The state of the art in underwater acoustic telemetry," IEEE J. Ocean. Eng., vol. 25, no. 1, pp. 4-27, Jan. 2000. 

    상세보기 crossref

  3. I. F. Akyildiz, D. Pompili, and T. Melodia, "Underwater Acoustic Sensor Networks: Research Challenges," Ad Hoc Networks (Elsevier), vol. 3, no. 3, pp. 257-279, Mar. 2005. 

    상세보기 crossref

  4. M. Stojanovic and J. Preisig, "Underwater acoustic communication channels: Propagation models and statistical characterization,"IEEE Commun. Mag., vol. 47, no. 1, pp. 84-89, Jan., 2009. 

    상세보기

  5. M. Stojanovic,"On the relationship between capacity and distance in an underwater acoustic communication channel," in Proc. WUWNet, Los Angeles, CA, Sept. 2006. 

  6. M. Ainslie and J. McColm, "A simplified formula for viscous and chemical absorption in sea water," J. Acoust. Soc. Am., vol. 103, no. 3, pp. 1671-1672, Mar. 1998. 

    상세보기 crossref

  7. X. Lurton, "An Introduction to Underwater Acoustics: Principles and Applications," Springer, 2 edition, 2010. 

  8. L. M. Brekhovskikh and Yu. P. Lysanov, "Fundamentals of Ocean Acoustics," Springer, New York, 3 edition, 2003. 

  9. M. Stojanovic, "Acoustic (underwater) commun-ications," in Encyclopedia of Telecommunica-tions, J. G. Proakis, Ed. John Wiley and Sons, 2003. 

  10. Y. Mohsin Hasan and N. Khamis, "Link Budget Analysis for Underwater Communication System," Int. J. of Electrical and Electronics Research, vol. 2, no. 4, pp.195-200, Dec. 2014. 

  11. J. G. Proakis,"Digital communications," Mc-Graw-Hill, Inc., 1995. 

  12. M. Stojanovic,"Underwater Acoustic Communica- tions: Design Considerations on the Physical Layer," Wireless on Demand Network Systems and Services, Jan. 2008. 

  13. B. C. Kim and I. T. Lu,"Parameter Study of OFDM Underwater Communications System,"in Proc. of MTS/IEEE Oceans, Rhode Island, Sep. 2000. 

  14. M. B. Porter, "The Bellhop manual and user's guide" (http://oalib.hlsresearch.com.) 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로