초록 ▼

□ 연구개요
전 세계적으로 해양 탐사 및 자원 개발에 대한 관심이 증가함에 따라 수중 음향 통신에 대한 연구가 진행되고 있다. 수중에서는 음파를 사용하기 때문에 육상과는 달리 원거리 통신이 어려우며, 수중 음향 통신 채널은 전달 손실, 다중 경로, 도플러 효과, 통신 채널의 시변동성, 배경잡음 등의 환경적인 요인에 영향을 많이 받아 통신 성능을 저하시킨다. 본 연구는 수중에서의 통신 성능을 향상시키기 위하여 시·공간 배열 처리를 적용시켜 원거리 통신이 가능한 중계 역할을 위한 해양 중계부이 모뎀 구현용 기법을 개발하고자 한다.

□ 연구개요
전 세계적으로 해양 탐사 및 자원 개발에 대한 관심이 증가함에 따라 수중 음향 통신에 대한 연구가 진행되고 있다. 수중에서는 음파를 사용하기 때문에 육상과는 달리 원거리 통신이 어려우며, 수중 음향 통신 채널은 전달 손실, 다중 경로, 도플러 효과, 통신 채널의 시변동성, 배경잡음 등의 환경적인 요인에 영향을 많이 받아 통신 성능을 저하시킨다. 본 연구는 수중에서의 통신 성능을 향상시키기 위하여 시·공간 배열 처리를 적용시켜 원거리 통신이 가능한 중계 역할을 위한 해양 중계부이 모뎀 구현용 기법을 개발하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
· 1차 년도에는 수중 음향 통신과 수중 환경 요인간의 상호 상관성을 분석하였고, 이를 바탕으로 해양 환경에 강인한 시·공간 배열 정합 기법의 설계 요소를 분석하고 정립하였다. 수중 다중 경로의 영향을 분석하여 구현하고자 하는 해양 중계 부이 모뎀이 오류를 최대한 줄일 수 있는 최대 전송률과 주파수 대역폭을 확인할 수 있었다.
· 2차 년도에는 수중 다중 경로에서의 페이딩 문제를 해결하기 위한 기존의 보상 기법들보다 레이크 수신기를 적용한 시간 다이버시티 효과가 우수하다는 것을 실험을 통해 확인하였다. 실험 결과를 기반으로 하여 수중 다중 경로에 강인한 시·공간 배열 통신 방식을 설계하였다.
· 3차 년도에는 공간 다이버시티를 확인하기 위한 실험을 하였다. 단일 센서보다는 일정한 간격으로 이격된 다중 센서로부터 EGC(Equal Gain Combining) 기법을 적용하였을 때 통신 성능이 개선되는 것을 확인하였다.
· 4차 년도에는 구현한 수신기를 기반으로 LabVIEW 기반의 해상 실험을 시행하였다. 일정한 간격으로 이격된 센서로부터 수신된 신호의 주파수 특성과 표준 편차, 평균 파워 등을 분석하였다. 성상도의 표준편차가 높은 순서로, 통과대역의 ‘표준편차/평균 파워’비가 낮은 순서로 센서를 선택(Selecting)하는 공간 다이버시티 효과가 우수하다는 것을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
시·공간 배열 정합기법을 적용한 해양 중계부이는 다중 경로에 의한 대역폭 제한과 성능 저하를 배열 센서와 레이크 수신기를 통해 해결하고, 안정적인 전송성능으로 수중과 해양 간의 정보 전송에 기여할 수 있다. 본 연구의 기술은 수중 음향 통신에서 필수적인 중요 기술로 해양 레저 분야, 해양 산업 분야, 해양 환경 관측 및 탐사 분야, 해양 방위 산업 분야, 수중 로봇 분야 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 특히 수중 이동체는 수중 환경의 영향을 더욱 많이 받아 환경 변화에 따른 통신 성능 개선이 필요하며, 본 연구에서의 중계 부이 모뎀을 적용한다면 수중 로봇 제어를 위한 무인화 기술 적용이 더욱 용이해질 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 수중 환경 요인간의 상호상관성 분석 ... 4
• 2) 레이크 수신기가 결합된 배열 센서 ... 6
• 3) 다중 배열 센서를 이용한 정합 필터 ... 7
• 4) 해양 중계부이 수신기 구현 ... 8
• 5) 시·공간 배열 정합기법을 적용한 해양 통신 중계부이 모뎀 성능 평가 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 12