[논문]직접 수열 확산 방식 기반 다중 밴드 FSK 신호의 성능 분석 및 실험 결과

정현우; 신지은; 정지원

doi:10.7776/ask.2021.40.4.370

[국내논문] 직접 수열 확산 방식 기반 다중 밴드 FSK 신호의 성능 분석 및 실험 결과
Performance analysis and experiment results of multiband FSK signal based on direct sequence spread spectrum method 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.40 no.4, 2021년, pp.370 - 381

정현우 (한국해양대학교) , 신지은 (한국해양대학교) , 정지원 (한국해양대학교)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 수중 통신에서 은밀성과 성능 향상을 위해 직접 수열 확산 방식 기반 다중 밴드 기법을 사용한 부 대역 Frequency Shift Keying(FSK) 신호의 효율적인 송수신 구조를 제시하였다. 은밀성적인 측면에서는 Pseudo Noise(PN) 부호의 chip을 직접 곱하는 직접 수열 대역 확산 방식을 적용하였으며, 성능적인 측면에서는 다중 경로 특성, 도플러 확산 등으로 인한 성능 감쇠를 극복하기 위해 다중 밴드, 터보 등화, 각 밴드별 가중치 알고리즘을 적용하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로, 송수신기 사이의 거리가 약 300 m ~ 500 m인 호수에서 기동 실험을 하여 대역확산 신호의 chip 수를 8개, 32개로, 다중 밴드 수는 4개 일 때의 성능을 분석하였으며, chip 수가 증가할수록, 터보 등화 기법 적용 시 반복횟수가 증가할수록 성능이 향상되었고, 다중 밴드에서 프리엠블 오류율을 분석하여 밴드 별 가중치를 적용 시 더 많은 패킷 전송 성공률을 나타냈다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presented an efficient transceiver structure of multiband Frequency Shift Keying (FSK) signals with direct sequence spread spectrum for maintaining covertness and performance. In aspect to covertness, direct sequence spread spectrum method, which multiplying by Pseudo Noise (PN) codes whose rate is much higher than that of data sequence, is employed. In aspect to performance, in order to overcome performance degradation caused by multipath and Doppler spreading, we applied multiband, turbo equalization, and weighting algorithm are applied. Based on the simulation results, by applying 4 number of multiband and number of chips are 8 and 32, experiments were conducted in a lake with a distance of moving from 300 m to 500 m between the transceivers. we confirmed that the performance was improved as the number of bands and chips are increased. Furthermore, the performance of multiband was improved when the proposed weighting algorithm was applied.

Keyword

표/그림 (19)

그림 Fig. 1. Transceiver structure of multiband FSK based on direct sequence spread spectrum.
그림 Fig. 2. Block diagram of sub-band transmission processing.
그림 Fig. 3. Frequency allocation of sub-band.
그림 Fig. 4. Block daigram of sub-band receive processing.
그림 Fig. 5. RAKE receiver structure.
그림 Fig. 6. The turbo equalizer structure.
그림 Fig. 7. (Color available online) BER performance according to N_b and N_c.
표 Table 1. Parameters of simulation.
그림 Fig. 8. (Color available online) BER Performance analysis according to number of iterations.
그림 Fig. 9. (Color available online) Illustration of the lake trial.
그림 Fig. 10. (Color available online) Underwater channel characteristic.
그림 Fig. 11. (Color available online) Packet structure and transceiver signal.
그림 Fig. 12. (Color available online) Frequency domain after band pass filter.
그림 Fig. 13. (Color available online) RAKE output value of received signal.
그림 Fig. 14. (Color available online) Correlation result.
표 Table 2. Lake experiment result.
표 Table 3. BER performance according to number of iterations (N_b = 4,N_c = 8).
표 Table 4. BER performance according to number of iterations (N_b = 4, N_c = 32).
표 Table 5. Analysis of performance based on weight for N_b = 4, N_c = 32.

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