수중 센서 네트워크에서의 데이터 전송률 향상을 위한 능수동 시역전 알고리즘

Title
수중 센서 네트워크에서의 데이터 전송률 향상을 위한 능수동 시역전 알고리즘
Authors
김현수
Keywords
수중센서네트워크에서의데이터전송률향상을위한능수동시역전알고리즘
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
수중채널은 다중경로 전파와 시변 성질을 대표적인 특성으로 갖으며 매질의 성질과 기하학적 환경 요인에 의해 전달 특성이 크게 달라진다. 이러한 성질은 수중통신 시스템의 구현에 있어서 인접심볼간 간섭, 도플러 천이 등의 형태로 시스템의 성능을 저하시킨다. 또한 전달특성에 영향을 미치는 환경인자들이 많기 때문에 수중통신 연구를 위한 표준화된 채널모델이 없는 상태이므로 이를 정량화하여 분석하는 문제는 항상 관심이 모아지고 있다. 수중 시역전 통신기법은 다양하고 복잡한 수중채널환경에서 정합장 처리를 통해 수신단의 구조가 간단하면서 전송성능을 높이기 때문에 많은 연구가 진행되어 왔다. 또한 시역전 기법은 집속 효과를 통해 공간 다이버서티 이득을 얻을 수 있기 때문에 시역전 기법을 이용한 통신 네트워크 구성시 채널 용량을 증대시킬 수 있다. 그러나 실제 해양환경에서의 정합처리된 채널값은 이상적인 임펄스 응답이 아니므로 잔여 인접심볼간 간섭성분을 갖는다. 따라서 시역전 수중통신 네트워크의 연구를 위해서는 이를 고려할 필요가 있다. 수중통신 네트워크 구성에 대한 필요가 제기되면서 통신 유효반경 외곽이나 음영구역을 커버할 중계기 시스템에 대한 연구가 이루어지고 있다. 수중통신에 적용이 가능한 방법으로서 널리 알려진 중계방법인 증폭 후 전달 방법과 복조 후 전달 방법은 네 단계의 데이터 교환이 필요하므로 채널용량의 관점에서 비효율적이다. 이러한 단점을 극복하기 위해 양방향 부호화 방법이 제안되었으나 시스템의 구현 복잡도가 높고 세 단계를 필요로 한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 원거리 수중음향 통신환경에서 중계노드가 사용가능한 센서노드 간의 데이터 교환을 위해 시역전 방법을 적용한 두 단계 양방향 수중 중계노드 통신 방식을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 4 단계 중계절차를 2 단계로 줄이기 위해 시역전 기법을 이용한 양방향 통신방법을 적용하였으며 이를 통해 향상된 시스템 통신 용량을 얻는다. 또한 중계노드가 낮은 복잡도로 구현이 가능하기 때문에 효과적으로 전송 거리를 증가시킬 수 있다. 전산모의실험을 통해 제안된 방법이 기존의 방법보다 20 dB의 SNR에서 약 3.2 bps/Hz만큼 향상됨을 보였다.
Description
제 1 장 서 론 1 제 2 장 수중음향 채널 환경 3 2.1. 해양환경에서 음파의 전달 손실 3 2.1.1. 확산에 의한 손실 3 2.1.2. 흡음에 의한 손실 4 2.2. 수중음향 채널 모델 6 제 3 장 시역전 수중통신 알고리즘 9 3.1. 능동 시역전 통신 알고리즘 9 3.2. 수동 시역전 통신 알고리즘 17 3.3. 시역전 수중통신 전산 모의 실험 18 3.4. 시역전 수중통신 해상 실험 23 제 4 장 중계기 기반의 수중음향 채널 용량 27 4.1. 기존의 중계방법을 이용한 채널 용량 27 4.2. 제안된 시역전 방법을 이용한 중계방법의 채널 용량 30 4.3. 전산 모의 실험 결과 36 제 5 장 결 론 41 참 고 문 헌 42
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22647
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College of Engineering(공과대학) > Electronic Engineering (전자공학) > Theses(전자공학 석박사 학위논문)
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