KR101794028B1 - 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 그 할당 방법 - Google Patents

다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 그 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법에 있어서, 수중 채널 정보에 기반하여 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하는 채널 이득 연산 과정; 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하는 제1전력 할당 과정; 상기 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당하는 제2전력 할당 과정; 및 상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신하는 통신 신호 송신 과정을 포함하고, 수신단에서 수신된 전체 심볼들이 고르게 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다.

Description

다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 그 할당 방법{AN APPARATUS FOR ALLOCATING A POWER OF A SUBCARRIER IN AN UNDERWATER COMMUNICATION SYSTEM WITH A MULTI TRANSDUCER AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 부반송파 전력할당 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 주파수 선택적 페이딩의 신호 왜곡을 극복하기 위해 직교 주파수 분할 다중화 방식이 적용되는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 부반송파 전력할당 방법에 관한 것이다.
수중통신채널의 다중경로 전파특성은 각 경로간 전파 시간의 차이로 인해 채널응답이 시간 영역에서 퍼져 있는 형태를 갖게 한다. 이러한 다중경로 채널을 통해 전송된 통신신호는 주파수 선택적 페이딩을 겪게 되며 수신단에서 왜곡된 신호 형태로 수신된다.
이러한 주파수 선택적 페이딩의 신호 왜곡을 극복하기 위해 직교 주파수 분할 다중화 방식이 적용될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중화 방식의 수중통신 시스템은 전송신호를 주파수 상에서 여러 개의 협대역 직교 부반송파에 실어서 보냄으로서 주파수 선택적 페이딩 채널에 의한 전송신호의 왜곡을 막을 수 있다. 특히 다중 트랜스듀서를 사용하는 수중통신 시스템은 하나의 정보 심볼을 여러 개의 트랜스듀서를 통해 전송함으로써 송신 다이버서티 이득을 얻을 수 있기 때문에 직교 주파수 분할 다중화 방식과 결합하여 사용될 수 있다.
그러나 같은 정보 심볼을 싣게 되는 부반송파들을 하나의 부반송파 그룹이라 할 때 기존의 다중 트랜스듀서를 갖는 직교 주파수 분할 다중화 방식의 수중통신 시스템은 모든 부반송파 그룹에 동일한 전력을 할당한다. 이러한 경우 각각의 부반송파 그룹이 겪는 부채널들의 이득은 상이하기 때문에 수신기에서 수신된 각각의 심볼들이 얻게 되는 신호 대 잡음비는 서로 다르게 되며 이는 전체 시스템의 관점에서 볼 때 비효율적인 전력 운용이라 할 수 있다. 그 이유는 이득이 작은 부채널들로 구성된 채널을 통해 전송된 심볼은 최대비로 전송하더라도 신호 대 잡음비가 작아서 검출 오류가 발생할 확률이 매우 높게 된다. 반면에 이득이 큰 부채널들로 구성된 채널을 통해 전송된 심볼은 신호 대 잡음비가 충분히 커서 검출 오류가 발생할 확률이 매우 낮다.
따라서 각각의 부반송파 그룹에 할당하는 전력을 동일하게 하는 기존의 전력 할당 방식은 수신된 심볼들의 신호 대 잡음비를 고르게 높이지 못하며 시스템의 전체적인 비트 오류율을 낮추기 어렵다는 단점으로 작용한다.
본 발명의 목적은 다중 트랜스듀서를 갖는 직교 주파수 분할 다중화 방식의 수중통신 시스템의 송신부에서 전송 심볼들에 할당되는 전력을 조절함으로서 수신부에서 수신되는 심볼들의 신호 대 잡음비를 조정하는 방법을 제시하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법에 있어서, 수중 채널 정보에 기반하여 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하는 채널 이득 연산 과정; 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하는 제1전력 할당 과정; 상기 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당하는 제2전력 할당 과정; 및 상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신하는 통신 신호 송신 과정을 포함하고, 수신단에서 수신된 전체 심볼들이 고르게 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전력 할당 과정은, n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수의 유클리디안 놈(norm)에 반비례하여 제1전력을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2전력 할당 과정은, 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 상기 복수의 부반송파의 각각에 제2전력을 할당할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2전력 할당 과정은, 상기 다중 트랜스듀서의 각각에 대하여 동일한 전력이 할당되도록 상기 제2전력을 할당할 수 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치에 있어서, 수중 채널 정보에 기반하여 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하고, 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하고, 상기 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당하는 제어부; 및 상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신하는 트랜시버를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수의 유클리디안 놈(norm)에 반비례하여 상기 제1전력을 할당할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 상기 복수의 부반송파의 각각에 제2전력을 할당할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 다중 트랜스듀서의 각각에 대하여 동일한 전력이 할당되도록 상기 제2전력을 할당할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부반송파 그룹별로 채널 이득에 반비례하여 전력을 할당함으로서 수신단에서 수신된 전체 심볼들이 고르게 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다중 트랜스듀서를 갖는 직교 주파수 분할 다중화 방식의 수중통신시스템에 전력 할당 방법으로서 적용할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부반송파 전력할당 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 FAF-05 실험에서 얻은 채널을 이용하여 얻은 비트 오류 성능 그래프이다.
도 3은 동해실험에서 얻은 채널을 이용하여 얻은 비트 오류 성능 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법의 흐름도이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명은 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 부반송파 전력할당 방법을 제안한다.
이하, 본 발명에 따른 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치 및 부반송파 전력할당 방법을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 부반송파 전력할당 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 부반송파 전력할당 장치(100)는 제어부(110) 및 복수의 트랜시버(120)를 포함한다.
한편, 상기 트랜시버(120)는 전력 보상부(121), 신호 보상부(122), IFFT부(123) 및 CP 삽입부(124)를 포함한다.
상기 제어부(110)는 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하고, 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하고, 상기 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당한다.
상기 트랜시버(120)는 상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신한다.
상기 전력 보상부(121)는 상기 제어부(110)로부터의 상기 제1전력에 관한 제어신호를 수신하여, 각각의 데이터 심볼에 상기 제1전력값을 적용한다.
상기 신호 보상부(122)는 상기 제어부(110)로부터의 상기 제2전력 및 위상 보정값에 관한 제어신호를 수신하여, 트랜스듀서별로 각각의 데이터 심볼에 제2전력값과 위상 보정값을 적용한다.
상기 IFFT부(123)는 상기 제1전력값, 상기 제2전력값 및 상기 위상 보정값이 적용된 각각의 데이터 심볼에 대하여 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 수행한다.
상기 CP 삽입부(124)는 상기 IFFT된 시간 영역 신호에 대하여 CP(Cyclic Prefix)를 삽입한다. 예를 들어, 상기 CP는 상기 시간 영역 신호의 일정 시간 영역내에 있는 일부 신호를 상기 신호의 끝 부분에 삽입될 수 있다.
상기 제1전력 및 상기 제2전력을 할당하는 구체적인 방법과 관련하여, 상기 제어부(120)의 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.
한편, 상기 제어부(120)는 n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수의 유클리디안 놈(norm)에 반비례하여 상기 제1전력을 할당할 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 상기 복수의 부반송파의 각각에 제2전력을 할당할 수 있다.
또한, 상기 제어부(120)는 상기 다중 트랜스듀서의 각각에 대하여 동일한 전력이 할당되도록 상기 제2전력을 할당할 수 있다.
이상에서 전술한 바와 같이, 상기 부반송파 전력할당 장치(100)에서의 상기 제1전력 및 상기 제2전력을 할당하는 구체적인 방법의 원리에 대해 아래에서 살펴보기로 한다.
M개의 트랜스듀서를 이용하고 N개의 부 반송파를 갖는 직교 주파수 분할 다중화 신호를 전송하는 수중통신 시스템을 고려하자. m번째 트랜스듀서에서 n번째 부반송파에 실어 전송되는 신호 을 식으로 쓰면 다음과 같다.
Figure 112016016892557-pat00001
(식 1)
여기서,
Figure 112016016892557-pat00002
은 m번째 트랜스듀서에서 전송하는 직교 주파수 분할 다중화 심볼의 번째 부반송파에 할당되는 전력 가중치이며 총 송신전력이 P일 때 다음과 같은 식으로 값이 제한된다.
Figure 112016016892557-pat00003
(식 2)
그리고
Figure 112016016892557-pat00004
은 m번째 트랜스듀서의 n번째 부반송파에 의해 전송된 신호가 채널에 의해 왜곡된 위상을 보정하는 계수로서 채널 전달 함수를
Figure 112016016892557-pat00005
이라 할 때
Figure 112016016892557-pat00006
로 적용할 수 있다.
Figure 112016016892557-pat00007
은 n번째 부반송파에 의해 전송되는 데이터 심볼이다.
(식 1)과 같은 신호가 전송되었을 때 번째 부반송파에 의해 수신단에 도달한 신호 은 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112016016892557-pat00008
(식 3)
여기서,
Figure 112016016892557-pat00009
은 수신단에서 번째 부 반송파에 더해지는 잡음을 나타내며 영 평균 복소 가우시안 분포를 갖는다고 가정한다.
(식 3)의 맨 마지막 식을 살펴보면 데이터 심볼
Figure 112016016892557-pat00010
은 신호 대 잡음비의 관점에서
Figure 112016016892557-pat00011
만큼의 이득을 얻는다고 할 수 있다. 그리고
Figure 112016016892557-pat00012
은 송신단에서 제어할 수 있는 전력 가중치이므로 데이터 심볼이 얻을 수 있는 신호 대 잡음비 이득은
Figure 112016016892557-pat00013
을 조정함에 따라 달라진다.
하나의 직교 주파수 분할 다중화 심볼에는 N개의 부반송파 수만큼 N개의 데이터 심볼이 포함된다. 데이터 심볼
Figure 112016016892557-pat00014
은 M개의 트랜스듀서에서 각 n번째 부반송파에 의해 전송되므로 하나의 심볼은 M개의 부반송파에 의해 전송된다고 할 수 있다. 동일한 심볼을 싣는 M개의 부반송파들을 하나의 부반송파 그룹으로 묶으면 송신단에서 전송하는 데이터 심볼들은 N개의 부반송파 그룹에 의해 전송되는 것으로 간주될 수 있다. 기존의 다중 트랜스듀서를 갖는 직교 주파수 분할 다중화 기법을 사용하는 수중통신 시스템의 송신기는 이러한 부반송파 그룹들에 균일한 전력을 할당하며 식으로 표현하면 전력 가중치
Figure 112016016892557-pat00015
은 총 송신전력 P와 다음과 같은 관계를 갖는다.
Figure 112016016892557-pat00016
(식 4)
(식 4)와 같은 조건 하에
Figure 112016016892557-pat00017
를 조정하여 데이터 심볼을 전송하며 대표적인 전송기법으로는 최대 비율 전송 기법과 동일 이득 전송 기법이 있다.
먼저 최대 비율 전송 기법(MRT; maximum ratio transmission)은 수신된 심볼의 신호 대 잡음비를 극대화시키는 기법으로 각 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 각 부반송파에 전력을 할당한다. 이 기법에서 전력 가중치
Figure 112016016892557-pat00018
은 다음과 같이 적용된다.
Figure 112016016892557-pat00019
(식 5)
여기서,
Figure 112016016892557-pat00020
은 n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수들의 유클리디안 놈(Euclidean norm) 값이며 전력 가중치를 정규화시키기 위해 포함된다.
(식 5)에 나타낸 이 적용된 신호는 수신기에서 다음과 같은 신호로 수신된다.
Figure 112016016892557-pat00021
(식 6)으로부터 번째 부반송파 그룹에 의해 전송된 데이터 심볼 은 상응하는 채널 전달 함수들의 크기의 자승의 합에 비례하여 신호 대 잡음비 이득을 얻는 것을 알 수 있다.
두 번째로 동일 이득 전송 기법은 최대 비율 전송 기법으로부터 파생된 기법으로서 모든 트랜스듀서에서 동일한 전력을 사용하면서 수신된 심볼의 신호 대 잡음비를 극대화시키는 기법이다. 이 기법에서 적용되는 전력 가중치
Figure 112016016892557-pat00022
은 다음과 같다.
Figure 112016016892557-pat00023
(식 7)
(식 7)에서 알 수 있듯이 동일 이득 전송기법(EGT; equal gain transmission)에서는 모든 부반송파에 할당되는 전력이 동일하다. 따라서 특정 트랜스듀서가 증폭기의 동작 범위를 초과하는 크기의 신호를 전송하지 않기 때문에 실제 시스템 구현에 적합하다. 동일 이득 전송 기법을 통해 수신기에 수신된 신호를 식으로 정리하면 다음과 같다.
Figure 112016016892557-pat00024
(식 8)
(식 8)로부터 번째 부반송파 그룹에 의해 전송된 데이터 심볼
Figure 112016016892557-pat00025
은 상응하는 채널 전달 함수들의 크기의 합에 비례하여 신호 대 잡음비 이득을 얻는 것을 알 수 있다.
다시 정리하면 기존의 방식으로 전송된 데이터 심볼은 각 부채널의 채널 전달 함수의 크기에 따라 다른 신호 대 잡음비 이득을 갖게 되기 때문에 수신된 전체 심볼의 관점에서 불균형적인 신호 대 잡음비를 갖게 한다고 할 수 있다.
이상에서는, 상기 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당하는 방법에 대하여 살펴보았다.
다음으로는, 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하고, 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
제안된 방법은 각 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 반비례하여 그룹별로 다른 전력을 할당한다. 이러한 과정은 기존의 방식대로 신호를 전송했을 때 작은 신호 대 잡음비 이득을 얻는 부반송파 그룹에게는 보다 많은 전력이 할당되고, 큰 신호 대 잡음비 이득을 얻는 부반송파 그룹에게는 보다 적은 전력이 할당되게 함으로서 수신된 데이터 심볼들이 고르게 신호 대 잡음비 이득을 얻게 함으로서 전체 시스템의 비트 오류율을 고르게 낮출 수 있다.
제안된 방법으로 m번째 트랜스듀서에서 n번째 부반송파에 실어 전송되는 신호
Figure 112016016892557-pat00026
을 식으로 쓰면 다음과 같다.
Figure 112016016892557-pat00027
(식 9)
여기서
Figure 112016016892557-pat00028
은 n번째 부반송파 그룹에 할당되는 전력을 나타낸다. (식 5)에 나타낸 n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수들의 유클리디안 놈
Figure 112016016892557-pat00029
을 이용하여 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112016016892557-pat00030
(식 10)
한편, 도 1을 참조하면, 송신단에서 데이터 심볼들은 각 트랜스듀서와 부반송파에 상응하는 전력을 할당받게 되고 트랜스듀서별로 직교 주파수 분할 다중화 신호로 합성되어 전송됨을 알 수 있다.
(식 9)와 같은 신호가 전송되었을 때 번째 부반송파 그룹에 의해 수신된 신호는 다음과 같다.
Figure 112016016892557-pat00031
(식 11)
식 (9)와 (11)에서 알 수 있듯이 제안된 기법은 부반송파 그룹별로 할당되는 전력의 비율만 다르게 하는 과정이기 때문에 부반송파 그룹 내에서 트랜스듀서 및 부반송파별로 전력 가중치
Figure 112016016892557-pat00032
을 다르게 하는 기법들과는 독립적인 과정이다. 따라서 제안된 기법은 최대 비율 전송 기법과 동일 이득 전송 기법에 둘 다 적용될 수 있다. 특히 동일 이득 전송 기법에 적용될 경우 트랜스듀서별 전력에는 관여하지 않으므로 특정 트랜스듀서의 송신전력을 크게 하지 않는 동일 이득 전송 기법의 장점이 유지된다.
아래에서는 제안된 방법의 오류 성능을 기존의 방식과 비교하여 평가하기로 한다. 신뢰할 수 있을만한 평가를 위해 두 군데의 다른 해역에서 실험을 통해 실제 측정된 수중채널을 사용한다. 채널의 측정에는 한 개의 트랜스듀서와 네 개의 하이드로폰이 사용되었지만 채널의 호혜성(reciprocity)에 근거하여 네 개의 트랜스듀서와 한 개의 하이드로폰을 갖는 시스템의 채널로서 활용한다.
첫 번째 수중채널은 이탈리아 서부 연안에 위치한 엘바섬 남쪽 수심 120m지점에서 수행된 FAF-05(Focused Acoustic Fields experiment) 실험에서 측정된 것이다. 송신기와 수신기의 수평거리는 약 20km이고, 송신기의 깊이는 88m, 네 개의 수신기의 깊이는 각각 104m, 106m, 108m, 110m이다. 전송신호는 0.5 kHz의 대역폭을 갖는 중심주파수 3.5 kHz의 신호를 사용하였다.
두 번째 수중채널은 수심 300m인 북위 39.5, 동경 129.3의 동해해상에서 자체 수행된 실험에서 측정된 것이다. 송신기와 수신기의 수평거리는 약 500m이고, 송신기의 깊이는 60m, 네 개의 수신기의 깊이는 각각 101, 102, 103, 104m이다. 전송신호는 4 kHz의 대역폭을 갖는 중심주파수 6 kHz의 신호를 사용하였다.
앞서 언급한 두 채널을 이용하여 제안된 방법(PCEGT: Power Compensated Equal Gain Transmission, PCMRT: Power Compensated Maximum Ratio Transmission)과 기존의 방법(EGT, MRT)의 비트 오류 성능을 산출하였다. 직교 주파수 분할 다중화 신호의 부반송파 수는 1024로 적용하였고, 이진 위상 천이 변조방식을 사용하였다.
이와 관련하여, 도 2는 FAF-05 실험에서 얻은 채널을 이용하여 얻은 비트 오류 성능 그래프이다. 실선은 기존의 방식대로 모든 부반송파 그룹에 동일한 전력을 할당했을 때 동일 이득 전송 기법과 최대 비율 전송 기법의 비트 오류 곡선이고, 점선은 제안된 기법에 의해 전력을 할당했을 때 동일 이득 전송 기법과 최대 비율 전송 기법의 비트 오류 곡선이다. 제안된 기법이 적용되었을 때 보다 낮은 오류율을 얻을 수 있으며 제안된 기법이 적용된 동일 이득 전송 기법의 경우 0.5dB 이상의 신호 대 잡음비에서 기존의 최대 비율 전송 기법보다도 향상된 오류 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이와 관련하여, 도 3은 동해실험에서 얻은 채널을 이용하여 얻은 비트 오류 성능 그래프이다. FAF-05 실험 채널에서의 결과와 마찬가지로 제안된 기법이 적용되었을 때 보다 향상된 오류 성능을 얻을 수 있다. 목표 오류율 10-3을 기준으로 동일 이득 전송 기법과 최대 비율 전송 기법 모두 기존의 기법보다 제안된 기법이 적용되었을 때 약 2 dB의 신호 대 잡음비 이득이 있음을 알 수 있다.
한편, 전술된 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치와 관련된 내용은 부반송파 전력할당 방법에 적용될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법에 대해 살펴보기로 한다.
이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법의 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 부반송파 전력할당 방법은 채널 이득 연산 과정(S410), 제1전력 할당 과정(S420), 제2전력 할당 과정(S430) 및 통신 신호 송신 과정(S440)을 포함한다.
상기 채널 이득 연산 과정(S410)은 수중 채널 정보에 기반하여 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산한다.
상기 제1전력 할당 과정(S420)은 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당한다. 한편, 상기 제1전력 할당 과정(S420)은 n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수의 유클리디안 놈(norm)에 반비례하여 결정될 수 있다.
상기 제2전력 할당 과정(S430)은 상기 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당한다. 한편, 상기 제2전력 할당 과정(S430)은 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 상기 복수의 부반송파의 각각에 제2전력을 할당할 수 있다. 또한, 상기 제2전력 할당 과정(S430)은 상기 다중 트랜스듀서의 각각에 대하여 동일한 전력이 할당되도록 상기 제2전력을 할당할 수 있다.
상기 통신 신호 송신 과정(S440)은 상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신한다.
전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 부반송파 그룹별로 채널 이득에 반비례하여 전력을 할당함으로서 수신단에서 수신된 전체 심볼들이 고르게 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 다중 트랜스듀서를 갖는 직교 주파수 분할 다중화 방식의 수중통신시스템에 전력 할당 방법으로서 적용할 수 있다는 장점이 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능 뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.
100: 부반송파 전력할당 장치
110: 제어부 120: 트랜시버
121: 전력 보상부 122: 신호 보상부
123: IFFT부 124: CP 삽입부

Claims (8)

  1. 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법에 있어서,
    수중 채널 정보에 기반하여 N개의 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하는 채널 이득 연산 과정;
    상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하는 제1전력 할당 과정;
    M개의 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당하는 제2전력 할당 과정; 및
    상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신하는 통신 신호 송신 과정을 포함하고,
    상기 제1전력 할당 과정은,
    상기 N개의 복수의 부반송파 중 n번째 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 유클리디안 놈(norm)에 반비례하여 결정되고,
    상기 제2전력 할당 과정은,
    상기 M개의 다중 트랜스듀서 중 m번째 트랜스듀서에 상기 제2전력을 할당하고, 상기 제2전력은 상기 M개의 다중 트랜스듀서의 각각에 대하여 동일한 전력이 할당되도록 결정되는, 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2전력 할당 과정은,
    상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 상기 복수의 부반송파의 각각에 제2전력을 할당하는, 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 방법.
  4. 삭제
  5. 다중 트랜스듀서를 갖는 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치에 있어서,
    수중 채널 정보에 기반하여 N개의 복수의 부반송파에 대한 채널 이득을 연산하고, 상기 복수의 부반송파에 대하여 상기 채널 이득에 반비례하는 제1전력을 할당하고, M개의 다중 트랜스듀서 및 상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수에 기반하여 제2전력을 할당하는 제어부; 및
    상기 제1전력 및 상기 제2전력에 기반하여 데이터 심볼의 크기 및 위상이 조정된 통신 신호를 송신하는 트랜시버를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 N개의 복수의 부반송파 중 n번째 부반송파 그룹에 상응하는 채널 전달 함수의 유클리디안 놈(norm)에 반비례하여 상기 제1전력을 할당하고, 그리고 상기 M개의 다중 트랜스듀서 중 m번째 트랜스듀서에 상기 제2전력을 할당하고,
    상기 제2전력은 상기 M개의 다중 트랜스듀서의 각각에 대하여 동일한 전력이 할당되도록 결정되는, 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 부반송파에 상응하는 채널 전달 함수의 크기에 비례하여 상기 복수의 부반송파의 각각에 제2전력을 할당하는, 수중통신 시스템에서의 부반송파 전력할당 장치.
  8. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20040042556A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-04 Irina Medvedev Coded MIMO systems with selective channel inversion applied per eigenmode
US20090017861A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for power scaling in peer-to-peer communications

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