KR100941853B1 - An apparatus and a method for transmitting a digital signal under water channel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성하는 단계, 수신단으로 전송할 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 역임펄스 응답으로 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 단계, 상기 프리코딩된 신호를 수중 채널을 통과하여 상기 수신단으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법을 제공한다.The present invention includes receiving a pilot signal from a receiver for a predetermined time, generating a reverse impulse response of an underwater channel, generating a signal to be transmitted to a receiver, precoding the transmitted signal with the generated reverse impulse response, And transmitting the precoded signal through the underwater channel to the receiving end.

본 발명에 의하면, 수중 채널에서, 프리코딩 처리하여 디지털 신호를 전송하는 경우, 수신기는 최소한의 등화만으로 송신단에서 전달하고자 하는 데이터를 수신하는 것이 가능하다. According to the present invention, in the underwater channel, when transmitting a digital signal by precoding, it is possible for the receiver to receive data to be transmitted by the transmitter with minimal equalization.

수중 채널 Underwater channel

Description

수중 채널에서의 디지털 신호 송신 장치 및 방법{An apparatus and a method for transmitting a digital signal under water channel}An apparatus and method for transmitting a digital signal in an underwater channel {An apparatus and a method for transmitting a digital signal under water channel}

본 발명은 수중에서의 디지털 신호 송신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수중 채널 환경의 특수성을 고려하여, 왜곡 없이 디지털 신호를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for transmitting digital signals underwater, and more particularly, to an apparatus and method for transmitting digital signals without distortion, in consideration of the specificity of the underwater channel environment.

수중에서 송신된 디지털 신호는 해저면, 해수면에서 반사 및 굴절을 일으키며, 다중 경로로 전파되어 수신단에서 수신된다. 이러한 특성 때문에 수중에서 통신을 하는 경우, 정확한 위상 동기를 탐지하기 어렵다. 다중 전달 경로 현상이라는 제약점을 극복하기 위해서 수중 통신에서는 다중 전달 경로 현상에 영향을 받지 않는 비 위상 동기 방식(non-coherent)을 사용하거나, 등화기를 이용하여 위상동기방식(coherent)에서의 다중 경로 영향을 보정할 수 있다. 그러나 비 위상 동기 방식은 동기 위상 방식에 비하여, 데이터 전송률이 낮다. 동기위상방식 디지털 통신 기법을 수중에서 사용하는 경우, 다중 전달 경로 현상에 의해 부호 간 간섭(Intersymbol Interference : ISI)이 발생하여 위상동기를 맞추기 어렵게 되는데, 이를 해결하기 위해 수중 통신 시스템에서는 등화기를 사용한다. 그러나 내장 전원을 사용해야하는 수중 통신 시스템의 경우 등화기의 사용은 시스템의 성능을 저해하는 요인이 된다. Digital signals transmitted underwater generate reflections and refractions at the bottom and sea level, and are propagated in multiple paths and received at the receiving end. Because of this characteristic, it is difficult to detect accurate phase synchronization when communicating underwater. In order to overcome the limitation of multi propagation path phenomenon, underwater communication uses non-coherent which is not affected by multi propagation path phenomenon, or multipath in coherent using equalizer. The effects can be corrected. However, the non-phase synchronization method has a lower data rate than the synchronous phase method. In case of using synchronous digital communication technique underwater, intersymbol interference (ISI) occurs due to multiple propagation path phenomena, making it difficult to match phase synchronization. To solve this problem, the equalizer is used in underwater communication system. . However, for underwater communication systems that require the use of a built-in power source, the use of an equalizer is a detrimental factor to the performance of the system.

이러한 수중 통신 시스템에서 동기위상방식 사용시, 수신단에서 등화를 필요 없게 하거나, 간소화하면서도, 수중 채널에서의 신호 왜곡을 최소화할 수 있는 디지털 통신 기법이 필요하다. When using the synchronous phase method in such an underwater communication system, there is a need for a digital communication technique capable of minimizing signal distortion in an underwater channel while simplifying or eliminating equalization at a receiving end.

본 발명은 상기와 같은 수중 채널에서의 신호 왜곡 현상을 해결하기 위한 것으로서, 수신 시스템에서의 등화를 필요없게 하거나, 간소화하면서도 신호 성능을 높일 수 있는 디지털 통신 기법을 제시하고자 한다. The present invention is to solve the signal distortion in the underwater channel as described above, to provide a digital communication technique that can improve the signal performance while eliminating or simplifying the equalization in the receiving system.

본 발명은 수중 채널 환경이라는 특수한 환경 하에서의 통신 성능을 높일 수 있는 디지털 통신 기법을 제시하고자 한다. The present invention is to propose a digital communication technique that can improve the communication performance in a special environment called an underwater channel environment.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성하는 단계, 수신단으로 전송할 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 역임펄스 응답으로 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 단계, 상기 프리코딩된 신호를 수중 채널을 통과하여 상기 수신단으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention receives a pilot signal from the receiving end for a predetermined time, generating a reverse impulse response of the underwater channel, generating a signal to be transmitted to the receiving end, the transmission in the generated reverse impulse response A method of transmitting a digital signal in an underwater channel, the method comprising precoding a signal, and transmitting the precoded signal through the underwater channel to the receiving end.

이때, 상기 파일럿 신호는 주파수 대역이 제한되는(bandlimited) 리커 파형(Ricker Wave)을 사용하는 것을 특징으로 한다.In this case, the pilot signal is characterized by using a Ricker wave (Ricker Wave) of the frequency band (bandlimited).

이때, 상기 리커 파형(Ricker Wave)은 아래의 수식At this time, the Ricker wave (Ricker Wave) is the following formula

Figure 112007086550061-pat00001
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007086550061-pat00001
It is characterized by satisfying.

여기서, t는 0보다 크고, 3/fc보다 작으며(0 < t < 3/fc), fc는 중심 주파수이다.Where t is greater than 0, less than 3 / fc (0 <t <3 / fc), and fc is the center frequency.

이때, 상기 파일럿 신호는 시간 영역에서의 펄스 파형이 가우스 분포 함수 형태를 지니는 펄스인 가우션 펄스를 사용하는 것을 특징으로 한다.In this case, the pilot signal is characterized by using a Gaussian pulse, which is a pulse having a Gaussian distribution function in the pulse waveform in the time domain.

이때, 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 단계는 전송할 신호를 송신단에서 미리 왜곡하는 단계로, 상기 전송할 신호에 역임펄스 응답을 컨벌루젼(convolution)하는 것을 특징으로 한다.In this case, the step of precoding the signal to be transmitted is a step of pre-distorting the signal to be transmitted at the transmitting end, characterized in that the convolution of the inverse impulse response to the signal to be transmitted.

이때, 상기 프리코딩된 신호는 아래의 수식At this time, the precoded signal is the following equation

Figure 112007086550061-pat00002
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007086550061-pat00002
It is characterized by satisfying.

여기서,s'(t)는 프리코딩된 신호, s(t)는 전송할 신호, S(f)는 s(t)를 푸리에 변환한 신호, h(t)는 수중 채널의 임펄스 응답, H(f)는 h(t)를 푸리에 변환한 신호, r(t)는 수신단의 수신 신호, R(f)는 r(t)를 푸리에 변환한 신호이다.Where s' (t) is a precoded signal, s (t) is a signal to be transmitted, S (f) is a Fourier transformed signal of s (t), h (t) is an impulse response of an underwater channel, and H (f Is a signal obtained by Fourier transforming h (t), r (t) is a received signal of the receiving end, and R (f) is a signal obtained by Fourier transforming r (t).

이때, 상기 소정 시간은 수신단에서 송신단으로 파일럿 신호를 전송하고, 전송된 파일럿 신호가 완전히 감쇠되어 잔향음이 존재하지 않는 시간 이상의 시간인 것을 특징으로 한다.At this time, the predetermined time is characterized in that the time is more than the time that the pilot signal is transmitted from the receiving end to the transmitting end, the transmitted pilot signal is completely attenuated so that there is no reverberation sound.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하는 수신부, 수신단으로 전송할 데이터를 인코딩하여, 전송할 신호를 생성하는 데이터 인코더, 상기 수신부에서 수신한 파일럿 신호를 분 석하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성하는 제어부, 상기 제어부에서 생성된 역임펄스 응답으로 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 프리코딩부 및 상기 프리코딩부에서 프리코딩된 신호를 수중 채널을 통하여 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 장치를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention provides a receiver for receiving a pilot signal from a receiver for a predetermined time, a data encoder for encoding a data to be transmitted to the receiver, and generating a signal to be transmitted, and analyzing a pilot signal received by the receiver. A control unit for generating an inverse impulse response of the underwater channel, a precoding unit for precoding the signal to be transmitted with the inverse impulse response generated by the control unit, and a transmitter for transmitting the signal precoded by the precoding unit through the underwater channel It provides a digital signal transmission apparatus in an underwater channel comprising a.

상기 제어부는 수신단에서 송신단으로 파일럿 신호를 전송하고, 전송된 파일럿 신호가 완전히 감쇠되어 잔향음이 존재하지 않는 시간 이상 동안 상기 수신부가 파일럿 신호를 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit transmits a pilot signal from a receiving end to a transmitting end, and controls the receiving unit to receive the pilot signal for more than a time when the transmitted pilot signal is completely attenuated and there is no reverberation sound.

상기 프리코딩된 신호는 아래의 수식The precoded signal is expressed by the following equation

Figure 112007086550061-pat00003
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007086550061-pat00003
It is characterized by satisfying.

여기서,s'(t)는 프리코딩된 신호, s(t)는 전송할 신호, S(f)는 s(t)를 푸리에 변환한 신호, h(t)는 수중 채널의 임펄스 응답, H(f)는 h(t)를 푸리에 변환한 신호, r(t)는 수신단의 수신 신호, R(f)는 r(t)를 푸리에 변환한 신호이다.Where s' (t) is a precoded signal, s (t) is a signal to be transmitted, S (f) is a Fourier transformed signal of s (t), h (t) is an impulse response of an underwater channel, and H (f Is a signal obtained by Fourier transforming h (t), r (t) is a received signal of the receiving end, and R (f) is a signal obtained by Fourier transforming r (t).

상기에서 설명한 본 발명에 따른 수중에서의 디지털 신호 송신 장치 및 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.The effects of the digital signal transmission apparatus and method in the water according to the present invention described above are as follows.

본 발명에 의하면, 수중 채널에서, 프리코딩 처리하여 디지털 신호를 전송하는 경우, 수신기는 최소한의 등화만으로 송신단에서 전달하고자 하는 데이터를 수 신하는 것이 가능하다. According to the present invention, in the underwater channel, when transmitting a digital signal by precoding processing, the receiver can receive the data to be transmitted from the transmitting end with minimal equalization.

본 발명에 의하면, 수신단에서는 등화기를 사용하지 않거나, 등화를 최소화할 수 있으므로, 시스템의 동력과 장비 적재의 부담을 줄일 수 있으며, 따라서 수신측의 신호 수신 성능을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, since the equalizer is not used at the receiving end or the equalization can be minimized, the burden of power and equipment loading of the system can be reduced, and thus the signal receiving performance of the receiving side can be improved.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described. At this time, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described as at least one embodiment, by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation is not limited.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 송신 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a digital signal transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 신호 송신 방법은 수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성하는 단계, 수신단으로 전송할 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 역임펄스 응답으로 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 단계, 상기 프리코딩된 신호를 상기 수신단으로 전송하는 단계를 포함한다. 1, in the digital signal transmission method according to the present invention, receiving a pilot signal from a receiver for a predetermined time, generating a reverse impulse response of an underwater channel, generating a signal to be transmitted to a receiver, and the generated station. Precoding the signal to be transmitted in a pulse response, and transmitting the precoded signal to the receiving end.

상기 수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하는 단계(S10)는 수신단에서 파일럿 신호를 전송한 후부터 소정 시간 동안(Pulse Response Duration : 이하에서는 PRD라 한다)수신하여, 송신단에서 채널의 상태 또는/및 채널 특성을 판단하게 된다. Receiving a pilot signal from the receiving end for a predetermined time (S10) is received for a predetermined time (Pulse Response Duration: hereinafter referred to as PRD) after transmitting the pilot signal at the receiving end, the status of the channel and / or channel at the transmitting end The characteristics will be judged.

수신단에서 송신하여, 송신단에서 수신하여, 채널의 특성을 알려주는 파일럿 신호는 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.A pilot signal transmitted by the receiver, received by the transmitter, and informing the characteristics of the channel will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

상기 수신한 파일럿 신호를 이용하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성한다(S20).Using the received pilot signal, a reverse impulse response of the underwater channel is generated (S20).

역임펄스 응답 생성하는 방법을 살펴보기로 한다.Let's look at how to generate a reverse impulse response.

수중 채널 환경의 임펄스 응답을 h(t), 송신기가 보내는 신호를 s(t), 수신기가 받는 응답을 r(t)라고 하면, 수신기가 받는 응답 r(t)는 다음과 같은 수학식 1 을 만족한다.If the impulse response of the underwater channel environment is h (t), the transmitter sends s (t), and the receiver receives r (t), the response r (t) received by the receiver is expressed as Satisfies.

r(t)=s(t)*h(t)r (t) = s (t) * h (t)

또한, 임펄스 응답 h(t)와, 역 임펄스 응답 ih(t)는 다음과 같은 수학식 2를 만족한다.In addition, the impulse response h (t) and the inverse impulse response ih (t) satisfy the following equation (2).

h(t)*ih(t)=δ(t)h (t) * ih (t) = δ (t)

상기 수학식 2를 푸리에 변환하면, 주파수 영역에서 다음과 같은 수학식 3을 만족한다.The Fourier transform of Equation 2 satisfies Equation 3 below in the frequency domain.

H(f)IH(f) = 1H (f) IH (f) = 1

전송하려고 하는 신호 s(t)를 전송하기 전에, ih(t)와 컨벌루션(convolution : *)하면, 수신신호 r(t)는 송신 신호 s(t)가 되며, 다음과 같은 수학식 4를 만족한다.Before transmitting the signal s (t) to be transmitted, convolution with ih (t) (*), the received signal r (t) becomes the transmission signal s (t), and satisfies Equation 4 below. do.

r(t)={s(t)*ih(t)}*h(t)r (t) = {s (t) * ih (t)} * h (t)

=s(t)*{ih(t)*h(t)}=s(t)    = s (t) * {ih (t) * h (t)} = s (t)

상기 수학식 3을 이용하면, 역 임펄스 응답은 다음과 같은 수학식 5에 의해 얻을 수 있다.Using Equation 3, the inverse impulse response can be obtained by Equation 5 as follows.

Figure 112007086550061-pat00004
Figure 112007086550061-pat00004

채널의 임펄스 응답을 알기 위해서, 적합한 펄스(pulse)를송신하고, 수신기에서 측정된 신호를 원래의 펄스(pulse)와 비교함으로써, 채널 응답을 구한다. 수신단에서 송신하여, 송신단에서 수신하여, 채널의 특성을 알려주는 파일럿 신호는 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.In order to know the impulse response of the channel, the channel response is obtained by transmitting a suitable pulse and comparing the signal measured at the receiver with the original pulse. A pilot signal transmitted by the receiver, received by the transmitter, and informing the characteristics of the channel will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

수학식 1을 퓨리에 변환하면, R(f)=S(f)H(f)이므로, 채널 응답은 수학식 6에 의해 구할 수 있다.When Fourier transforms Equation 1, R (f) = S (f) H (f), so that the channel response can be obtained by Equation 6.

H(f)=R(f)/S(f)H (f) = R (f) / S (f)

또한 본 발명에 따른, 송신할 신호의 프리 코딩(pre-coding)에 필요한 역임펄스 응답은 다음과 같은 수학식 7에 의해 구할 수 있다.In addition, the inverse impulse response required for pre-coding of a signal to be transmitted according to the present invention can be obtained by Equation 7 below.

Figure 112007086550061-pat00005
Figure 112007086550061-pat00005

상기 수학식 7에 의하여 구한 역임펄스 응답을 보내고자 하는 신호와 컨벌루션(convolution : *)하여 전송하면 수신기에서는 복원된 신호를 받을 수 있게 된다. 본 명세서에서는 주파수 응답 H(w)를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)을 이용하여 구하였고, 역 푸리에 변환 역시 이산 푸리에 변환을 사용하여 구하였다. 이는 실시예에 불과하며, 다른 연산을 이용하여 주파수 응답 및 역 푸리에 변환을 사용하여 구할 수 있으며, 이러한 연산 방법은 본 발명의 권리 범위를 제한하지 아니한다.If a convolution (*) is transmitted in convolution with a signal to transmit the inverse impulse response obtained by Equation 7, the receiver can receive the reconstructed signal. In this specification, the frequency response H (w) was calculated using the Discrete Fourier Transform, and the inverse Fourier transform was also obtained using the Discrete Fourier Transform. This is merely an embodiment, and can be obtained using other operations and using frequency response and inverse Fourier transform, and such a calculation method does not limit the scope of the present invention.

수신단으로 전송할 신호를 생성하는 단계(S30)는 전송하고자 하는 데이터를 인코딩하는 과정이다. 본 명세서에서 전송할 신호를 s(t)라 하기로 한다. Generating a signal to be transmitted to the receiver (S30) is a process of encoding data to be transmitted. In the present specification, a signal to be transmitted will be referred to as s (t).

상기 전송할 신호 s(t)를 프리코딩하는 단계(S40)는 전송할 신호를 송신단에서 미리 왜곡하는 단계로, 상기 전송할 신호에 역임펄스 응답을 컨벌루젼(convolution)한다. The step S40 of precoding the signal s (t) to be transmitted is a step of distorting the signal to be transmitted in advance at the transmitter, thereby convolving a de-impulse response to the signal to be transmitted.

수신단으로 전달하고자 하는 신호를 프리 코딩(Pre-coding)처리한 송신 신호를 s'(t)라 하면, 송신 신호 s'(t)는 다음과 같은 수학식 8에 의해 생성할 수 있다.If a transmission signal obtained by pre-coding the signal to be transmitted to the receiver is s '(t), the transmission signal s' (t) can be generated by Equation 8 as follows.

s'(t)=ih(t)*s(t)s' (t) = ih (t) * s (t)

s(t)와 채널 임펄스 추정에 사용할 신호를 같게 하면, 다음과 같은 수학식 9가 성립한다.If s (t) is equal to the signal to be used for channel impulse estimation, the following equation (9) holds.

Figure 112007086550061-pat00006
Figure 112007086550061-pat00006

여기서, R(f)는 수신기가 받은 신호 r(t)의 푸리에 변환이다. Where R (f) is the Fourier transform of the signal r (t) received by the receiver.

상기 단계에 의하여 프리코딩된 신호인 s'(t)를 수신단으로 전송한다(S50).In step S50, the signal s' (t), which is a precoded signal, is transmitted to the receiver.

프리코딩된 신호인 s'(t)를 송신하면 수신측에서는 s(t)를 수신하게 된다. When s' (t), which is a precoded signal, is transmitted, the receiving side receives s (t).

송신하는 신호의 주파수 성분이 0~200kHz 대역에 존재하므로 0~200kHz 대역의 신호만을 받아들이는 대역통과(bandpass)필터를 통과하게 하면, 불필요한 대역에서 존재하는 주변 소음을 제거할 수 있다. 또한 송수신 신호의 샘플링 레이트(sampling rate)를 충분히 두어, 신호 중첩 현상(aliasing)을 방지할 수 있다.Since the frequency component of the signal to be transmitted is in the 0 ~ 200kHz band, passing through a bandpass filter that accepts only signals in the 0 ~ 200kHz band, it is possible to remove the ambient noise existing in the unnecessary band. In addition, a sufficient sampling rate of the transmission and reception signals can be provided to prevent signal aliasing.

도 2 내지 도4는 신호의 종류에 따른 파형도를 나타낸다.2 to 4 show waveforms according to types of signals.

도 2a 내지 도2e는 사인파를 송신하는 경우의 파형도를 도시한다.2A to 2E show waveform diagrams in the case of transmitting a sine wave.

도 2a는 전송하고자 하는 신호인 사인파이고, 도2b는 송신신호 s(t)를 푸리에 변환하여 주파수 영역으로 변환한 S(f)를 도시한다. 도 2c는 프리코딩된 S'(f)를 역 푸리에 변환한 s'(t)를도시한다. 도 2d는 상기 s'(t)를 수중 채널을 통과시킨 후의 파형을 도시하고, 도 2e는 도 2d의 소정 부분(점선 박스 부분)을 확대한 파형도이다. 본 파형이 수신단에서 최종적으로 수신한 신호가 된다.FIG. 2A is a sine wave which is a signal to be transmitted, and FIG. 2B shows S (f) by Fourier transforming a transmission signal s (t) into a frequency domain. 2C shows s '(t) with inverse Fourier transform of precoded S' (f). FIG. 2D shows a waveform after passing the s' (t) through the underwater channel, and FIG. 2E is an enlarged waveform diagram of a predetermined portion (dashed box portion) of FIG. 2D. This waveform becomes the signal finally received at the receiving end.

도 2e를 살펴보면, 사인파가 최종적으로 복원되어 있으나, 약간 왜곡되어 있음을 알 수 있다. Looking at Figure 2e, it can be seen that the sine wave is finally restored, but slightly distorted.

도 3a 내지 도 3e는 사각파를 송신하는 경우의 파형도를 도시한다.3A to 3E show waveform diagrams in the case of transmitting a square wave.

도 3a는 전송하고자 하는 신호인 사각파이고, 도3b는 송신신호 s(t)를 푸리에 변환하여 주파수 영역으로 변환한 S(f)를 도시한다. 도 3c는 프리코딩된 S'(f)를 역 푸리에 변환한 s'(t)를도시한다. 도 3d는 상기 s'(t)를 수중 채널을 통과시킨 후의 파형을 도시하고, 도 3e는 도 3d의 소정 부분(점선 박스 부분)을 확대한 파형도이다. 본 파형이 수신단에서 최종적으로 수신한 신호가 된다.FIG. 3A shows a square wave as a signal to be transmitted, and FIG. 3B shows S (f) by Fourier transforming the transmission signal s (t) into a frequency domain. 3C shows s '(t) with inverse Fourier transform of precoded S' (f). FIG. 3D shows a waveform after passing the s' (t) through the underwater channel, and FIG. 3E is an enlarged waveform diagram of a predetermined portion (dashed box portion) of FIG. 3D. This waveform becomes the signal finally received at the receiving end.

도 3e를 살펴보면, 사각파가 최종적으로 복원되어 있으나, 사인파의 경우와 마찬가지로 어느 정도 왜곡되어 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3E, it can be seen that the square wave is finally restored, but distorted to some extent as in the case of the sine wave.

도 4a 내지 도 4e는 리커파를 송신하는 경우의 파형도를 도시한다.4A to 4E show waveform diagrams in the case of transmitting a leaker wave.

도 4a는 전송하고자 하는 신호인 리커파이고, 도4b는 송신신호 s(t)를 푸리에 변환하여 주파수 영역으로 변환한 S(f)를 도시한다. 도 4b를 보면, 리커 파는 주파수 대역이 제한된(banddlimited) 파형이다. 4A is a recursive signal which is a signal to be transmitted, and FIG. 4B shows a S (f) obtained by Fourier transforming a transmission signal s (t) into a frequency domain. Referring to FIG. 4B, the liquor wave is a waveform in which the frequency band is limited.

상기 리커 파형(Ricker Wave)은 아래의 수학식 10을 만족한다. The Ricker wave satisfies Equation 10 below.

Figure 112007086550061-pat00007
Figure 112007086550061-pat00007

여기서, t는 0보다 크고, 3/fc보다 작으며(0 < t < 3/fc), fc는 중심 주파 수이다.Where t is greater than 0, less than 3 / fc (0 <t <3 / fc), and fc is the center frequency.

도 4c는 프리코딩된 S'(f)를 역 푸리에 변환한 s'(t)를도시한다. 도 4d는 상기 s'(t)를 수중 채널을 통과시킨 후의 파형을 도시하고, 도 4e는 도 4d의 소정 부분(점선 박스 부분)을 확대한 파형도이다. 본 파형이 수신단에서 최종적으로 수신한 신호가 된다.4C shows s '(t) with inverse Fourier transform of precoded S' (f). FIG. 4D shows a waveform after passing s' (t) through the underwater channel, and FIG. 4E is an enlarged waveform diagram of a predetermined portion (dashed box portion) of FIG. 4D. This waveform becomes the signal finally received at the receiving end.

도 4e를 살펴보면, 리커파는 사인파나 사각파의 결과와는 달리 거의 왜곡이 없이 복원되었음을 알 수 있다. 이러한 차이는 밴드패스 필터(bandpass filter)의 영향인 것으로 판단된다. 즉, 리커파는 소정의 주파수 대역, 예를 들면 50~150kHz, 대역에서 파의 에너지가 대부분 존재하기 때문에 상대적으로 영향을 적게 받을 수 있고, 왜곡 역시 다른 파형에 비하여 줄어들 수 있다. Referring to FIG. 4E, unlike the result of a sine wave or a square wave, it can be seen that the liquor wave is restored with almost no distortion. This difference is considered to be an effect of the bandpass filter. That is, since the waver wave has a large amount of energy of a wave in a predetermined frequency band, for example, 50 to 150 kHz, the wave may be relatively less affected, and the distortion may be reduced compared to other waveforms.

이와 같이, 리커파는 채널의 영향에 의하여 왜곡이 적으므로, 본 발명에서는 파일럿 신호로 리커파를 사용하며, 수신단에서 리커파를 송신단으로 전송하고, 전송단에서는 리커파를 수신하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 구할 수 있다. 디지털 통신에 있어서, 주파수 대역이 제한되어 있으므로, 채택한 디지털 통신 기법이 사용하는 주파수 대역의 채널 응답만을 알아내면 되므로, 주파수 대역이 제한되는 리커파를 파일럿 신호로 사용하는 것이 적절하다.As described above, since the liquor wave has less distortion due to the influence of the channel, the present invention uses the liquor wave as a pilot signal, transmits the liquor wave to the transmitting end at the receiving end, and receives the liquor wave at the transmitting end, thereby serving as an underwater channel. The pulse response can be obtained. In the digital communication, since the frequency band is limited, only the channel response of the frequency band used by the adopted digital communication technique needs to be found. Therefore, it is appropriate to use a liquor wave with a limited frequency band as a pilot signal.

또한 채널 측정을 위한 파일럿(pilot) 신호로 가우션 펄스(Gaussian Pulse)를 사용할 수 있다. 가우션 펄스는 시간 영역에서의 펄스 파형이 가우스 분포 함수 형태를 지니는 펄스를 말한다. 가우션 펄스는 다음과 같은 수학식 11로 나타낼 수 있다.In addition, a Gaussian pulse may be used as a pilot signal for channel measurement. Gaussian pulses are pulses in which the pulse waveform in the time domain has a Gaussian distribution function. The Gaussian pulse can be represented by Equation 11 below.

Figure 112007086550061-pat00008
Figure 112007086550061-pat00008

도 5a 내지 도5b는 본 발명에 따른 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법의 일실시예를 파형으로 살펴보기로 한다.5A through 5B illustrate waveforms of an embodiment of a digital signal transmission method in an underwater channel according to the present invention.

중심 주파수 100kHz인 리커파(Ricker wave)를 수신단으로부터 파일럿 신호로 수신하고(도 5a), 수신한 파일럿 신호로 역임펄스 응답을 생성한다(도 5b). 전송할 신호를 생성하고(도 5c), 전송할 신호를 프리코딩한다(도 5d). 프리코딩된 신호를 수신단으로 전송하여, 수신단에서 프리코딩된 신호를 수신한다(도 5e).A Ricker wave having a center frequency of 100 kHz is received as a pilot signal from the receiver (FIG. 5A), and a reverse impulse response is generated from the received pilot signal (FIG. 5B). A signal to be transmitted is generated (FIG. 5C) and a signal to be transmitted is precoded (FIG. 5D). The precoded signal is transmitted to the receiver, and the receiver receives the precoded signal (FIG. 5E).

도 5c 및 도 5e를 비교해보면, 전송하고자 하는 신호와 수신단에서 수신한 신호가 거의 동일한 것을 알 수 있다. 5C and 5E, it can be seen that the signal to be transmitted and the signal received at the receiver are almost identical.

도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법의 성능을 여러 가지 지수로 나타낸다.6 to 9 show the performance of the digital signal transmission method in the underwater channel according to the present invention in various indices.

프리코딩 기법을 이용하는 디지털 신호 통신에서 신호의 복원에 영향을 주는 것이 2가지가 있다. 첫 번째는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio : 이하 SNR이라 한다)이다. 본 명세서에서 SNR은 파일롯 신호 응답에서 가장 먼저 도착한 펄스의 파워와 배경 잡음의 파워의 비로 정의한다. 두번째는 파일롯 신호 응답을 측정한 시간이다. 이것을 본 명세서에서는 파일롯 신호 응답의 측정 길이(Pilot Response Duration : 이하에서는 PRD라 한다)라 한다. PRD가 길수록 다중 결로 현상을 잘 반영할 수 있으므로, 프리 코딩에 의한 신호 복원이 원활하나 그로 인한 역임펄스 응답의 계산 시간이 길어지고, 장비의 메모리를 많이 차지하게 되는 문제점이 발생할 수 있다. There are two ways to influence the reconstruction of signals in digital signal communication using the precoding technique. The first is the Signal to Noise Ratio (SNR). In this specification, SNR is defined as the ratio of the power of the earliest arriving pulse to the background noise in the pilot signal response. The second time is the measurement of the pilot signal response. This is referred to herein as a measurement length of a pilot signal response (Pilot Response Duration: hereinafter referred to as PRD). The longer the PRD is, the better it is possible to reflect the multiple condensation. However, the signal recovery by the precoding is smooth, but the calculation time of the inverse impulse response may be long, and the memory may take up a lot of memory.

프리코딩에 필요한 SNR은 디지털 통신이 어느 정도 가능하도록 하는 BER이 되는 지점을 측정하여, 기준으로 할 수 있다. 이는 파일럿 신호의 종류마다 달라질 수 있다. 예를 들면, 디지털 통신이 어느 정도 가능한 BER이 10-3이라고 한다면, BER이 10-3이 되는 지점을 기준으로 할 수 있다. The SNR required for precoding can be taken as a reference by measuring the point where the BER becomes to some extent possible for digital communication. This may vary for each type of pilot signal. For example, if a digital communication that a certain amount of available BER is 10-3, the BER can be based on the point at which the 10-3.

PRD는 수신단에서 송신단으로 파일럿 신호를 전송하고, 전송된 파일럿 신호가 완전히 감쇠되어 잔향음이 존재하지 않는 시간 이상이 되도록 한다. 예를 들면, 파일럿 신호를 전송한 후에 잔향음이 100ms동안 존재하였다면, 100ms이상이면 충분한 PRD라고 할 수 있다. 환경에 따라 잔향음이 존재하는 시간이 다르므로, 환경에 따라 다르게 최적의 PRD를 적용하도록 한다.The PRD transmits a pilot signal from a receiving end to a transmitting end, and causes the transmitted pilot signal to be completely attenuated for more than the time when no reverberation sound exists. For example, if the reverberation sound is present for 100 ms after the pilot signal is transmitted, more than 100 ms may be sufficient PRD. Since the reverberation time varies depending on the environment, the optimal PRD is applied differently according to the environment.

본 명세서에서는 성능 지수로써, 디지털 통신 성능을 판단할 수 있도록 하는데, 성능 지수는 복원된 신호의 파워와 프리코딩으로 인하여 발생하는 잡음의 파워의 비로 정의한다. 성능 지수는 신호의 복원 성능을 나타내는 지표이다. In the present specification, it is possible to determine the digital communication performance as a performance index, which is defined as the ratio of the power of the recovered signal and the power of noise generated due to precoding. The figure of merit is an indication of the reconstruction performance of the signal.

도 6a 및 도 6b는 신호 대 잡음비(SNR)과 파일롯 신호 응답의 측정 길이(PRD)에 따른 성능지수의 값을 그래프 및 표로 도시한 것이다. 6A and 6B show graphs and tables of values of the performance index according to the signal-to-noise ratio (SNR) and the measured length (PRD) of the pilot signal response.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, SNR이 높을수록, PRD가 길수록 성능지수가 높음을 알 수 있다. PRD는 일정 시간 이상 길어지면 성능 지수 향상에 주는 영향력이 감소하는데, 이는 다중 경로 현상을 반영할 충분한 시간 동안 측정이 이루어졌기 때문이다. 6A and 6B, the higher the SNR and the longer the PRD, the higher the performance index. If the PRD is longer than a certain time, the impact on improving the figure of merit decreases, because the measurement was made for enough time to reflect the multipath phenomena.

도 7은 SNR과 PRD에 따른 평균 에러율과 표준편차를 나타낸다.7 shows average error rate and standard deviation according to SNR and PRD.

비트 오류율(bit error rate : 이하에서는 BER 이라 한다)을 측정하기 위하여, 일정한, 예를 들면 1000bit, 의 데이터를 생성하여, 프리코딩을 이용하여 데이터를 전송한 후, SNR 과 PRD의 변화에 따른 에러 비트의 수를 측정하고, 이를 도 7에 나타내었다. In order to measure the bit error rate (hereinafter referred to as BER), after generating data of a constant, for example, 1000 bits, and transmitting data by using precoding, an error according to the change of the SNR and the PRD The number of bits was measured and shown in FIG. 7.

PRD가 4ms, 8ms일 때는 SNR의 변화가 BER의 변화에 큰 영향을 주지 못하고, 에러율이 높은 상태가 유지된다. 이는 신호의 세기와는 상관없이 다중 경로 현상이 충분히 반영되지 못했기 때문인 것으로 판단된다. PRD가 16ms이상이 되면 SNR이 증가함에 따라 에러율이 낮아지는 경향을 보인다. When the PRD is 4ms or 8ms, the change in SNR does not significantly affect the change in BER, and the error rate is maintained. This may be because the multipath phenomenon was not sufficiently reflected regardless of the signal strength. If the PRD exceeds 16ms, the error rate tends to decrease as the SNR increases.

도 8a 및 도 8b는 전송하는 데이터의 길이와 PRD에 따른 에러율을 그래프 및 표로 도시한 것이다. 데이터가 500bit, 1000bit, 2000bit 의 데이터를 프리코딩 기법으로 전송하고, 각각의 BER을 구하여, 도 8a 및 도 8b에 나타내었다. 데이터가 500bit, PRD가 32ms일 때의 에러 값은 0이었기 때문에, 도 8a에 도시하지 않았다. 8A and 8B illustrate graphs and tables showing lengths of data to be transmitted and error rates according to PRDs. Data of 500 bits, 1000 bits, and 2000 bits is transmitted by the precoding scheme, and respective BERs are obtained and shown in FIGS. 8A and 8B. Since the error value when the data is 500 bits and the PRD is 32 ms is 0, it is not shown in Fig. 8A.

도 8a 및 도 8b을 참조하면, 데이터의 양이 많을수록 에러율이 증가하는 경향이 있는 것으로 보인다. 8A and 8B, it appears that the error rate tends to increase as the amount of data increases.

도 9a 및 도9b는 각각의 BER을 평균하여, PRD에 따른 BER을 나타낸다.9A and 9B show the BER according to PRD, averaging each BER.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 일정 수준 만족할 만한 데이터를 보내기 위한 BER이 10-3 이라는 것을 감안하면, BER 결과에서 알 수 있듯이 적정 수준의 디지털 통신을 하기 위하여 소정 정도의 SNR이 요구된다.Referring to FIGS. 9A and 9B, considering that the BER for transmitting satisfactory data is 10 −3 , a predetermined degree of SNR is required to perform an appropriate level of digital communication, as can be seen from the BER result.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수중채널에서의 디지털 신호 송신 장치의 블록도를 나타낸다.10 is a block diagram of an apparatus for transmitting digital signals in an underwater channel according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 디지털 신호 송신 장치(100)는 수신부(101), 데이터 인코더(103), 제어부(102), 송신부(105), 프리코딩부(104)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the apparatus 100 for transmitting digital signals includes a receiver 101, a data encoder 103, a controller 102, a transmitter 105, and a precoding unit 104.

상기 수신부(101)는 수신단에서 전송한 파일럿 신호를 수신한다.The receiver 101 receives the pilot signal transmitted from the receiver.

상기 데이터 인코더(103)는 데이터를 인코딩하여, 전송하고자 하는 신호를 생성한다.The data encoder 103 encodes data to generate a signal to be transmitted.

상기 제어부(102)는 상기 수신부(101)에서 수신한 파일럿 신호를 이용하여, 체널 임펄스 응답을 생성하여, 채널 특성을 판단하고, 역임펄스 응답을 생성한다. 또한 전체 송신 장치의 신호 처리를 제어한다.The controller 102 generates a channel impulse response using the pilot signal received by the receiver 101 to determine a channel characteristic, and generates a reverse impulse response. It also controls the signal processing of the entire transmitter.

상기 프리코딩부(104)는 상기 제어부(104)에서 생성된 역임펄스 응답을 이용하여, 상기 데이터 인코더(103)에서 생성한 전송할 신호를 프리코딩 처리한다. The precoding unit 104 precodes a transmission signal generated by the data encoder 103 using the inverse impulse response generated by the control unit 104.

상기 송신부(104)는 상기 프리코딩부(104)에서 프리코딩된 신호를 수신단으로 송신한다.The transmitter 104 transmits a signal precoded by the precoder 104 to a receiver.

상기 각각의 블록에서 상세한 동작은 본 명세서의 상기의 설명이 적용된다. The detailed operation in each of the above blocks applies to the above description of the present specification.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아 니라 설명하기 위한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 송신 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a digital signal transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도2e는 사인파를 송신하는 경우의 파형도를 도시한다.2A to 2E show waveform diagrams in the case of transmitting a sine wave.

도 3a 내지 도 3e는 사각파를 송신하는 경우의 파형도를 도시한다.3A to 3E show waveform diagrams in the case of transmitting a square wave.

도 4a 내지 도 4e는 리커파를 송신하는 경우의 파형도를 도시한다.4A to 4E show waveform diagrams in the case of transmitting a leaker wave.

도 5a 내지 도5b는 본 발명에 따른 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법의 일실시예를 파형으로 도시한다.5A-5B show, in waveforms, an embodiment of a digital signal transmission method in an underwater channel according to the present invention.

도 6a 및 도 6b는 신호 대 잡음비(SNR)과 파일롯 신호 응답의 측정 길이(PRD)에 따른 성능지수의 값을 그래프 및 표로 도시한 것이다. 6A and 6B show graphs and tables of values of the performance index according to the signal-to-noise ratio (SNR) and the measured length (PRD) of the pilot signal response.

도 7은 SNR과 PRD에 따른 평균 에러율과 표준편차를 나타낸다.7 shows average error rate and standard deviation according to SNR and PRD.

도 8a 및 도 8b는 전송하는 데이터의 길이와 PRD에 따른 에러율을 그래프 및 표로 도시한 것이다. 8A and 8B illustrate graphs and tables showing lengths of data to be transmitted and error rates according to PRDs.

도 9a 및 도9b는 각각의 BER을 평균하여, PRD에 따른 BER을 나타낸다.9A and 9B show the BER according to PRD, averaging each BER.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수중채널에서의 디지털 신호 송신 장치의 블록도를 나타낸다.10 is a block diagram of an apparatus for transmitting digital signals in an underwater channel according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 디지털 신호 송신 장치 101 : 수신부100: digital signal transmission device 101: receiver

102 : 제어부 103 : 데이터 인코더102 control unit 103 data encoder

104 : 프리코딩부 105 : 송신부104: precoding section 105: transmitting section

Claims (10)

수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성하는 단계;Receiving a pilot signal from a receiving end for a predetermined time to generate a reverse impulse response of the underwater channel; 수신단으로 전송할 신호를 생성하는 단계;Generating a signal to transmit to a receiving end; 상기 생성된 역임펄스 응답으로 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 단계;Precoding the signal to be transmitted with the generated inverse impulse response; 상기 프리코딩된 신호를 수중 채널을 통과하여 상기 수신단으로 전송하는 단계를 포함하며,Transmitting the precoded signal through the underwater channel to the receiving end; 상기 프리코딩된 신호는 아래의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법The precoded signal satisfies the following equation, wherein the digital signal transmission method in the underwater channel
Figure 112009059393710-pat00041
Figure 112009059393710-pat00041
(여기서,s'(t)는 프리코딩된 신호,Where s' (t) is the precoded signal, s(t)는 전송할 신호, S(f)는 s(t)를 푸리에 변환한 신호,s (t) is a signal to be transmitted, S (f) is a signal obtained by Fourier transforming s (t), h(t)는 수중 채널의 임펄스 응답, H(f)는 h(t)를 푸리에 변환한 신호,h (t) is the impulse response of the underwater channel, H (f) is the Fourier-converted signal of h (t), r(t)는 수신단의 수신 신호, R(f)는 r(t)를 푸리에 변환한 신호이다).r (t) is the received signal at the receiving end, and R (f) is the signal obtained by Fourier transforming r (t).
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파일럿 신호는 주파수 대역이 제한되는(bandlimited) 리커 파형(Ricker Wave)을 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법.The pilot signal is a digital signal transmission method in the underwater channel, characterized in that for using a limited band (Ricker Wave) of the frequency band (Ricker Wave). 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 리커 파형(Ricker Wave)은 아래의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법The Ricker wave is a digital signal transmission method in the underwater channel, characterized in that the following formula
Figure 112009059393710-pat00009
Figure 112009059393710-pat00009
(여기서, t는 0보다 크고, 3/fc보다 작으며(0 < t < 3/fc)Where t is greater than 0 and less than 3 / fc (0 <t <3 / fc) fc는 중심 주파수이다).fc is the center frequency).
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파일럿 신호는 시간 영역에서의 펄스 파형이 가우스 분포 함수 형태를 지니는 펄스인 가우션 펄스를 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법.The pilot signal is a digital signal transmission method in an underwater channel using a Gaussian pulse, the pulse waveform of the time domain in the form of a Gaussian distribution function. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 단계는 전송할 신호를 송신단에서 미리 왜곡하는 단계로, 상기 전송할 신호에 역임펄스 응답을 컨벌루젼(convolution)하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법.The precoding of the signal to be transmitted includes distorting a signal to be transmitted in advance at a transmitting end, and converging a reverse impulse response to the signal to be transmitted. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소정 시간은 수신단에서 송신단으로 파일럿 신호를 전송하고, 전송된 파일럿 신호가 완전히 감쇠되어 잔향음이 존재하지 않는 시간 이상의 시간인 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 방법.The predetermined time is a time for transmitting a pilot signal from a receiving end to a transmitting end, and the time when the transmitted pilot signal is completely attenuated so that there is no reverberation sound. 수신단으로부터 파일럿 신호를 소정 시간 동안 수신하는 수신부;A receiver which receives a pilot signal from a receiver for a predetermined time; 수신단으로 전송할 데이터를 인코딩하여, 전송할 신호를 생성하는 데이터 인코더;A data encoder for encoding a data to be transmitted to a receiver and generating a signal to be transmitted; 상기 수신부에서 수신한 파일럿 신호를 분석하여, 수중 채널의 역임펄스 응답을 생성하는 제어부;A controller configured to analyze the pilot signal received by the receiver and generate a reverse impulse response of the underwater channel; 상기 제어부에서 생성된 역임펄스 응답으로 상기 전송할 신호를 프리코딩하는 프리코딩부; 및A precoding unit which precodes the signal to be transmitted by the inverse impulse response generated by the controller; And 상기 프리코딩부에서 프리코딩된 신호를 수중 채널을 통하여 전송하는 송신부를 포함하며,A transmitter which transmits a signal precoded by the precoding unit through an underwater channel, 상기 프리코딩된 신호는 아래의 수식을 만족하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 장치The precoded signal is a digital signal transmission apparatus in the underwater channel, characterized in that the following formula
Figure 112009059393710-pat00042
Figure 112009059393710-pat00042
(여기서,s'(t)는 프리코딩된 신호,Where s' (t) is the precoded signal, s(t)는 전송할 신호, S(f)는 s(t)를 푸리에 변환한 신호,s (t) is a signal to be transmitted, S (f) is a signal obtained by Fourier transforming s (t), h(t)는 수중 채널의 임펄스 응답, H(f)는 h(t)를 푸리에 변환한 신호,h (t) is the impulse response of the underwater channel, H (f) is the Fourier-converted signal of h (t), r(t)는 수신단의 수신 신호, R(f)는 r(t)를 푸리에 변환한 신호이다).r (t) is the received signal at the receiving end, and R (f) is the signal obtained by Fourier transforming r (t).
제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제어부는 수신단에서 송신단으로 파일럿 신호를 전송하고, 전송된 파일럿 신호가 완전히 감쇠되어 잔향음이 존재하지 않는 시간 이상 동안 상기 수신부가 파일럿 신호를 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중 채널에서의 디지털 신호 송신 장치.The control unit transmits a pilot signal from a receiving end to a transmitting end, and controls the receiving unit to receive the pilot signal for more than a time when the transmitted pilot signal is completely attenuated and there is no reverberation sound. Transmitting device. 삭제delete
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