The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

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A Study on Digital Communication in Air Using Parametric Array

파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 디지털 통신 연구

  • 제엽 (포항공과대학교 기계공학과) ;
  • 이재일 (제주대학교 해양정보시스템공학과) ;
  • 이종현 (제주대학교 해양정보시스템공학과) ;
  • 문원규 (포항공과대학교 기계공학과)
  • Published : 2009.11.30
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Abstract

This paper demonstrates the digital communication in air using the parametric array. The stepped-plate transducer which is suitable for high-power and high-efficient radiation is used to generate the difference frequency wave with the parametric array. The primary frequencies are selected to 83 kHz and 122 kHz and the resulting difference frequency wave at the frequency of 39 kHz is used for the communication. The modulation method is selected to On-Off Keying method. The waveform and signal-to-noise ratio (SNR) is measured and analyzed to see the characteristics of the digital communication using the parametric array. The proper distance for the communication using parametric array is about 3 m. The measured beam width of the 3dB SNR reduction was $14^{\circ}$. The possibility of the communication in air using the parametric array is confirmed and the high directional characteristic of the communication using the parametric array is expected to have the advantages for the multi path and the security problems.

본 논문에서는 파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 디지털 통신의 특성을 측정해 보았다. 2차 오더의 비선형 현상인 파라메트릭 어레이를 구현하기 위하여, 고출력, 고효율의 음파 발생이 가능한 요철 트랜스듀서가 사용되었다. 1차 음파 (primary wave)의 주파수는 트랜스듀서 공진 주파수에 맞추어 83 kHz, 122 kHz 로 결정하였고, 이를 통해 발생되는 39 kHz의 차음 (difference frequency wave)을 통신 신호로 이용하였다. 통신 변조방법으로 On-Off Keying 방식을 이용하였다. 실험은 파라메트릭 어레이를 이용한 디지털 통신의 특성을 측정하기 위하여 파형 분석을 하였고, 거리, 각도에 따른 SNR을 측정해 보았다. 실험 결과 파라메트릭 어레이를 이용한 디지털 통신은 3m이내의 근거리 영역에서 적합함을 알 수 있었고, 빔폭 (-3 dB)은 $14^{\circ}$로 측정되어 고지향성 통신이 가능함을 확인하였다. 위의 실험 결과를 통해 파라메트릭 어레이를 이용한 공기 중 음향 통신에 대한 가능성을 확인하였고, 고지향성 통신 특성은 다중경로 문제나 보안 문제에 강점이 있을 것으로 판단된다.

Keywords

References

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