해수면에 의한 신호 응답 강도의 시변동성 특성이 적용된 벨홉 기반의 수중음향 통신 채널 모델링 및 수동 시역전 통신 응용

Abstract

본 논문은 시변 해수면을 생성하고 KA(Kirchhoff Approximation) 기반으로 산란계수를 시뮬레이션하여 결정론적 모델인 벨홉 임펄스 응답에 적용함으로써 시변동성 채널을 생성한다. 1D Pierson-Moskowitz 해수면 스펙트럼과 가우시안 상관 함수를 이용하여 일정한 속도로 변화하는 시 변동성 해수면을 사용하였다. 산란계수는 벨홉의 채널 임펄스 응답의 신호 응답 강도에 적용한다. 실제 실측 데이터에서 해수면 반사 성분을 분리하여 시 변동성 특성에 대한 도플러 파워 스펙트럼을 구하고, 해수면 산란계수 시뮬레이션의 결과와 비교하여 해수면에 사용된 가우시안 상관 함수의 상관 시간을 추정하였다. 최종적으로 생성된 시변동성 채널에 수동 시역전 통신 시나리오를 가정하고 기법을 적용하여 비트에러율 및 채널응답 상관계수 시뮬레이션을 수행하였다. This paper represents generation of time-varying underwater acoustic channels by performing scattering simulation with time-varying ocean surface and Kirchhoff approximation. In order to estimate the time-varying ocean surface, 1D Pierson-Moskowitz ocean power spectrum and Gaussian correlation function were used. The computed scattering coefficients are applied to the amplitudes of each impulse of BELLHOP simulation result. The scattering coefficients are then compared with measured doppler spectral density of signal components which were scattered from ocean surface and the correlation time used in the Gaussian correlation function was estimated by the comparison. Finally, bit-error-rate and channel correlation simulations were performed with the generated time-varying channel based on passive time-reversal communication scenario.