수중 음향 디지털 송수신기의 DSP 구현 및 실험적 고찰

Experimental Results on an Underwater Acoustic Digital Transceiver Based on DSP

본 논문에서는 수중 음향 디지털 송수신기를 설계하고 DSP를 이용하여 구현하였으며 한국해양연구원 해양시스템안전연구소에서 보유하고 있는 무향수조 및 강원도 고성, 동해, 소양호 등에서 실험을 수행하였다. Quadrature phase shift keying (QPSK) 변조기술을 채택하였고, look-up table 기반의 효율적인 송신기 구조를 설계하였다. 13-symbols Barker code를 이용하여 에너지 검출 방식으로 프레임 동기를 획득하였고, FIR 필터 기반의 광대역 빔형성기, 적응 등화기 등과 같은 기저대역 디지털 신호처리 기법을 적용하였다. 광대역 빔형성기의 배열 센서 구조는 선형 등간격이며 4개의 센서를 이용하였다. 수중 음향 채널의 페이딩 특성을 극복하기 위해서 오류 정정 부호로써 1/2 길쌈부호화 방식을 채택하였으며 널리 사용되고 있는 Viterbi 복호기를 구현하였다. 무향수조 실험 및 실해역 실험을 통하여 설계한 디지털 송수신기 성능을 분석하였다.

In this paper, an underwater acoustic digital transceiver is designed and implemented by a multiple DSPs system. We have designed a QPSK transmitter based on look-up table and 13-symbols Barker code is used for frame synchronization. Channel distortions are compensated by a wide-band beamformer based on FIR filter and an adaptive equalize. with RLS algorithm. Uniform linear array (ULA) with four elements is used for the spartial signal processing. 1/2 convolutional code and Viterbi decoder are implemented to overcome time-varying multi-path fading. Also, we show experimental results in the underwater anechoic basin at KRISO/KORDl and Goseong, Donghae and Soyang lake of Kangwon-do.