수중 음향 통신은 과거 군사적 목적을 위해 제한적으로 사용되어졌으나, 수중 탐지, 운동체 추적, 잠수함, 부이를 이용한 해양의 날씨 변화 등 해양에서의 통신에 대한 연구가 활발히 이루어지며 활용 분야가 확대되고 있는 추세이다. 수중음향통신은 다중경로로 인한 신 호간의 간섭으로 성능 및 전송율이 열약한 실정이다. 따라서 다중 경로 전달 환경인 수중음향통신에서 원활한 통신과 함께 수신 신호의 성능 을 향상시키기 위하여 낮은 SNR에서도 우수한 성능을 보이는 채널 부호화 기법에 대해 연구하였다. 본 논문에서는 데이터 길이의 가변성이 좋은 BCJR기반 (2,1,7) 컨볼루션 부호를 적용하였으며, 다중 경로 전달로 인해 왜곡된 데이터를 보상하기 위해 결정 궤환 등화기가 결합된 터 보 등화기 구조를 적용하였다. 문경시 경천호에서의 실제 수중 실험을 통하여 BCJR 기반의 터보 등화 구조가 다른 비터비 복호방식의 경판 정, 연판정 기법에 비해 성능이 우수함을 검증하였다. 이러한 BCJR 복호의 성능은 반복횟수는 평균 1회에서 3회 정도에 오류가 정정되고, 복 호기 입력단의 오류율이  이하이면 모두 복호가 가능함을 볼 수 있으며, 16번의 수중통신 실험은 약 83%의 성공률을 획득하였다.

수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사가 생겨 다중경로 현상이 발생한다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 본 논문에서는 수신신호의 성능을 향상시키고자 수중통신에 적합한 반복부호를 설정하였다. 적용 가능한 반복부호로는 터보 부호와 LDPC 부호, BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 있으며, 동일한 부호화율 및 비슷한 부호어 길이에서 터보 등 화기 기반의 성능을 분석하였다. 반복횟수를 5회로 고정하였고, 수중 채널 데이터는 실제 동해 바다에서 송수신 거리가 5Km로 실험을 하였다. 그리고 데이터 속도를 1Kbps에서 측정된 실제 데이터를 이용하였다. 성능 분석 결과, BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 가장 적합함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 저전력 수중음향통신 시스템을 구현하기 위해 선형 등화기에 최적화된 탭 길이를 결정하는 기법을 제안하였다. 먼저 선형 등화기에서 탭 길이와 결정지연과의 관계를 조사하였다. 이 결과를 토대로 일정 이상 MSE(Mean Square Error) 성능을 만족하는 탭 길이에 대하여 분산을 구하고 이를 활용하여 최적의 결정 지연 범위가 추정된다. 또한 탭 길이에 따른 최적의 결정지연을 결정하기 위해 MSE 그래프를 도출하였으며, 이를 통해 최적의 값을 얻어냈다. 모의실험을 수행한 결과 최대의 탭 길이에서보다 40% 적은 탭 길이로도 충분한 성능을 보여주었으며, 동해 해상시험에서 획득한 데이타에 적용한 결과 탭 계수가 충분히 수렴했다고 볼 수 있는 최대 길이의 탭보다 33% 적은 탭 길이로 충분한 성능을 보여주었음을 확인하였다.

이 논문에서는 저전력 수중음향통신을 위해 PSSK(Phase Silence Shift Keying) 기법이 적용되었을 때 심볼 간 간섭을 최소화하기 위한 등화기를 제안하였다. PSSK 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조와 PPM(Pulse Position Modulation) 기법이 서로 혼합된 형태이며, 저전력 통신을 위해 제안된 기법이다. 하지만 이는 수중 채널의 지연 확산 특성으로 인해 성능이 저하되는 문제점을 갖고 있다. 이에 이 논문에서는 PSSK 수신단에서 오차를 최소화하기 위한 결정 궤환 등화기를 제안하였으며, 제안한 방법의 성능을 입증하기 위해 해상시험을 수행하였다. 실험 결과 등화기를 적용하지 않은 PSSK 전송의 경우는 오차율이 4.36×10-2 이었지만, 제안한 등화기를 적용한 경우 3.95×10-4 으로 나타났다.

This computer simulation is the basic research for realize a real-time hardware of the reproduction system in original sound field with two loudspeakers based on the OSS(Ortho Stereophonic System) method which was proposed by Hamada of Japan in 1983. Through the computer simulation, presumed the system function of OSS equalizer using HRTF(Head Related Transfer Function), constructed the model of OSS equalizer and , evaluated the modelling OSS equalizer by evaluation formula. The obtained results are summarized as follows : 1) By the modelling OSS equalize operate as inverse filter of HRTF, an input signal reproduced effectively. 2) Known that the real-time hardware of OSS equalizer can be made by the fast convolution between the impulse response of OSS equalizer and input speech signal. 3) Since the system function of OSS equalizer presumed from HRTF, the study on the measuring of HRTF have to proceed.