다중채널 수신기의 다중채널결합을 이용한 수중음향 통신을 위한 수중음향 통신성능 개선 방법 및 장치
Method and apparatus for improving performance for underwater acoustic communication using multi-channel combination of multi-channel receiver
특허 요약
본 기술은 다중채널 수신기의 다중채널결합을 이용한 수중음향 통신을 위한 수중음향 통신성능 개선 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 기술의 프로세서에 의해 구현되는 다중채널 수신기의 다중채널결합을 이용한 수중음향 통신을 위한 수중음향 통신성능 개선 방법은, 다중채널 수신기를 통해 통신신호를 획득하는 단계; 상기 다중채널 수신기에서 훈련심볼 구간의 기저대역 수중 채널 임펄스 응답을 예측하는 단계; 상기 예측된 채널 임펄스 응답을 이용하여 채널별 SINR 기반 가중치와 RMS 지연확산 기반 가중치를 산출하는 단계; 및 상기 통신신호에 상기 가중치들을 적용하여 통신성능을 저하시키는 채널의 에너지를 감소시킨 이후 상기 가중치들이 적용된 통신신호를 다중채널결합을 통한 통신복조에 적용하는 단계;를 포함한다. 본 기술은 다중채널 수신기로부터 수신된 통신신호의 채널 특성을 선제적으로 분석하고, 이를 이용하여 통신 신호에 채널 특성 기반 가중치를 적용함으로써 통신성능을 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.
청구항
번호청구항
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프로세서에 의해 구현되는 다중채널 수신기의 다중채널결합을 이용한 수중음향 통신 복조를 위한 수중음향 통신성능 개선 방법으로서, 다중채널 수신기를 통해 통신신호를 획득하는 단계; 상기 다중채널 수신기에서 훈련심볼 구간의 기저대역 수중 채널 임펄스 응답을 예측하는 단계; 상기 예측된 채널 임펄스 응답을 이용하여 채널별 SINR 기반 가중치와 RMS 지연확산 기반 가중치를 산출하는 단계; 및상기 통신신호에 상기 가중치들을 적용하여 통신성능을 저하시키는 채널의 에너지를 감소시킨 이후 상기 가중치들이 적용된 통신신호를 다중채널결합을 통한 통신복조에 적용하는 단계;를 포함하며, 상기 SINR 기반 가중치는 다중경로로 전달되는 상기 통신신호에 대해 복조를 위한 동기화에 사용된 다중경로 에너지와, ISI 간섭을 일으키는 나머지 다중경로들의 에너지의 합, 및 상기 통신신호에 대해 배경잡음 에너지의 비율에 기초하는, 수중음향 통신성능 개선 방법.

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제1항에 있어서, 상기 예측하는 단계는 최소자승법을 이용하는, 수중음향 통신성능 개선 방법.

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삭제

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제1항에 있어서, 상기 SINR 기반 가중치는 다음 수학식에 의해 결정되는, 수중음향 통신성능 개선 방법.여기서, ωSINR,i는 다수의 수신기들 중 i번째 수신기에서 수신된 상기 통신신호에 대한 SINR 기반 가중치, Pi는 다중경로로 전달되는 상기 i번째 수신기에 수신된 상기 통신신호에 대해 복조를 위한 동기화에 사용된 다중경로 에너지, Ii는 상기 동기화한 경로 외에 나머지 다중경로들의 에너지의 합, Ni은 상기 i번째 수신기에 수신된 상기 통신신호에 대해 배경잡음 에너지를 각각 나타냄.

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제1항에 있어서, 상기 RMS 지연확산 기반 가중치는 다중경로로 전달되는 상기 통신신호에 대해 정규화된 다중경로 에너지와 지연 시간의 함수로 나타나는 RMS 지연확산의 역수에 기초하는, 수중음향 통신성능 개선 방법.

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제5항에 있어서, 상기 RMS 지연확산 기반 가중치는 다음 수학식에 의해 결정되는, 수중음향 통신성능 개선 방법.여기서, ωDS,i는 다수의 수신기들 중 i번째 수신기에서 수신된 상기 통신신호에 대한 정규화된 다중경로 에너지를, στ,i는 i번째 수신기에서 수신된 상기 통신신호에 대한 다중경로 지연 시간을, TS는 심볼 주기를 각각 나타냄.

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제1항에 있어서, 상기 다중채널 수신기는 음향 압력 채널을 수신하는 수신기의 배열로 이루어진 배열 수신기와 음향 압력 채널 및 X, Y, Z 축 중 2 이상의 축들에 대한 입자속도 채널을 수신하는 벡터센서가 있고,벡터센서를 예로 상기 SINR 기반 가중치 및 상기 RMS 지연확산 기반 가중치의 조합은 상기 음향 압력에 대한 통신신호 크기 보정값(제1 가중치), 상기 2 이상의 축들 중 어느 하나의 축에 대한 통신신호 크기 보정값(제2 가중치) 및 상기 2 이상의 축들 중 다른 하나의 축에 대한 통신신호 크기 보정값(제3 가중치)을 제공하는, 수중음향 통신성능 개선 방법.

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제7항에 있어서, 상기 SINR 기반 가중치 및 상기 RMS 지연확산 기반 가중치 각각은 상기 통신신호의 시역전 통신성능에 대해 양의 상관 관계를 갖는, 수중음향 통신성능 개선 방법.

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제8항에 있어서,상기 제1 내지 제3 가중치들 각각은 0 이상 1 이하의 값을 갖는, 수중음향 통신성능 개선 방법.

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상기 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 명령어를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.

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다중채널 수신기의 다중채널결합을 이용한 수중음향 통신을 위한 수중음향 통신성능 개선 장치로서, 다중채널 수신기를 통해 통신신호를 획득하는 통신신호 획득부; 상기 다중채널 수신기에서 훈련심볼 구간의 기저대역 수중 채널 임펄스 응답을 예측하고, 상기 예측된 채널 임펄스 응답을 이용하여 채널별 SINR 기반 가중치와 RMS 지연확산 기반 가중치를 산출하며, 상기 통신신호에 상기 가중치들을 적용하여 통신성능을 저하시키는 채널의 에너지를 감소시킨 이후 상기 가중치들이 적용된 통신신호를 다중채널결합을 통한 통신복조에 적용하는 프로세서; 및 상기 가중치 적용에 따라 개선된 통신신호의 성능을 이미지로 표시하는 디스플레이;를 포함하고, 상기 SINR 기반 가중치는 다중경로로 전달되는 상기 통신신호에 대해 복조를 위한 동기화에 사용된 다중경로 에너지와, ISI 간섭을 일으키는 나머지 다중경로들의 에너지의 합, 및 상기 통신신호에 대해 배경잡음 에너지의 비율에 기초하는, 수중음향 통신성능 개선 장치.