한국 연근해 환경에서 터보 등화기를 이용한 수중음향통신 시스템 성능 분석 = Performance Analysis of Underwater Acoustic Communication Systems with Turbo Equalization in Korean Littoral Sea

국문 초록 (Abstract)

수중음향통신 시스템의 성능은 신호의 다중경로 전달 과정에 의해 발생하는 지연 확산 현상 때문에 인접심벌 간 간섭(ISI)에 영향을 받는다. 인접 심벌 간 간섭을 제거하기 위해 등화기가 사용되어진다. 본 논문에서는 한국 연근해에서 수집된 실측 데이터를 이용하여 채널 부호화 기법과 등화기가 결합하여 동작하는 터보 등화기를 갖는 수중음향통신 시스템의 성능을 검증하였다. 그 결과 터보 등화기를 이용하여 반복 복호를 하였을 때는, 1회 반복 시 BER(Bit Error Rate) $10^{-4}$을 기준으로 반복이 없는 등화기를 사용하였을 때 보다 1.5 dB 성능이 향상되었다. 또한 반복이 2~3회인 경우 약 3.5 dB 성능이 향상되었으나, 3회 이상 반복하였을 때는 더 이상 성능이 향상되지 않았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The performance of underwater acoustic communication system is sensitive to the ISI(Inter-Symbol Interference) due to delay spread develop of multipath signal propagation. The equalizer is used to combat the ISI. In this paper, the performances of underwater acoustic communication with turbo equalizer were evaluated by real data collected in Korean littoral sea. As a result, when one iterative decoding using turbo equalizer is applied, the performance was improved 1.5 dB than the case of the non-iterative equalizer at BER $10^{-4}$. In the case of two or three iterations the performance was enhanced about 3.5 dB, but the performance wasn't improved any more in the case of more than three times.

참고문헌 (Reference)

1 고학림, "수중채널 환경에서 센서 간의 간격에 의한 수신 신호의 상관 특성 분석" 한국음향학회 31 (31): 107-113, 2012

2 김현수, "수중음향통신 시스템의 비트 오류 성능 향상을 위한 등화 모드 선택 방법" 한국음향학회 31 (31): 1-10, 2012

3 김현수, "동해 연근해에서 위상 추정기를 갖는 적응형 등화기의 실험적 성능 검증" 한국음향학회 29 (29): 229-236, 2010

4 T. Oberg., "Underwater communication link with iterative equalization" 1-6, 2006

5 R. Otnes., "Underwater acoustic communications : long-term test of turbo equalization in shallow Water" 33 : 321-334, 2008

6 M. Tuchler., "Turbo equalization : principles and new results" 50 : 754-767, 2002

7 C. Laot., "Turbo equalization : adaptive equalization and channel decoding jointly optimized" 19 : 1744-1752, 2001

8 A. Wiesel., "SNR estimation in time-varying fading channels" 54 : 841-848, 2006

9 R. J. Urick, "Principles of Underwater Sound, 3rd ed" McGraw-Hill 1983

10 M. Stojanovic., "Phase-coherent digital communications for underwater acoustic channels" 19 : 100-111, 1994

11 M. Tuchler., "Minimum mean suared error equalization using a priori information" 50 : 673-683, 2002

12 W. Li., "Estimation of rapidly time-varying sparse channels" 32 : 927-939, 2007

13 J. F. Sifferlen., "An iterative equalization and decoding approach for underwater acoustic communication" 33 : 182-197, 2008

14 J. W. Choi., "Adaptive linear turbo equalization over doubly selective channels" 36 : 473-489, 2011