수중 채널 환경에서 측정 데이터를 이용한 빔형성기가 결합된 다이버시티의 상관 계수 분석

Analysis on the Correlation Coefficient for the Diversity Technique Combined with Beamforming Using Measurement Data in Underwater Channel Environments

수중 통신 시스템에서 통신 센서간의 간격을 증가시켜 다이버시티 기법을 적용하면 통신 시스템의 성능이 증가한다. 하지만 이 경우 통신 시스템의 크기가 증가하기 때문에 이를 실제의 수중 채널 환경에서 사용하는데 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 수중 통신 시스템에 빔형성기가 결합된 다이버시티 기법의 적용가능성을 검증하기 위하여 측정을 수행하였으며, 측정된 데이터를 이용하여 수신 신호의 상관계수를 분석해 봄으로써 빔형성기가 결합된 다이버시티 시스템의 성능을 검증하였다. 이를 위해 본 연구에서는 수중 채널 환경에서 측정한 데이터를 이용하여 센서에 수신된 신호의 페이딩 특성을 추정하고, 각 센서에서 추정된 페이딩 특성을 이용하여 센서간의 간격과 빔형성에 의한 상관계수를 분석하였으며, 그 결과 수중 채널 환경에서 서로 다른 다중경로 방향으로 빔형성을 수행하고 빔형성이 수행된 신호를 이용하여 다이버시티를 수행하면 센서간의 간격을 줄이면서도 최적의 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

The diversity techniques can benefit underwater acoustic communications when the distance between sensors is sufficiently apart, and this leads to the increases in the physical size of the communication system: thus it is very hard to practically use such systems in real-environments. Therefore, in this paper, we have collected data from real underwater cannel environments in order to analyze the usability of diversity combined with beamforming techniques. And we have estimated the fading characteristics from the measurement data, and analyzed the correlation coefficients using the estimated fading characteristics. After analyzing the estimated fading characteristics from the measurements data, we found out that by applying diversity techniques on the output signals from beamformers that perform beamforming from different multipath directions, we can reduce the distance between sensors and at the same time benefit from the diversity gain.