The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

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A method of frame synchronization of binary phase shift keying signal in underwater acoustic communications

수중 음향통신에서 binary phase shift keying신호의 프레임동기 방법

  • Received : 2022.01.17
  • Accepted : 2022.03.04
  • Published : 2022.03.31
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Abstract

In this paper, a frame synchronization structure for the Binary Phase Shift Keying (BPSK) modulation method in underwater acoustic communication was proposed. The proposed frame synchronization structure is largely divided into two. First, the approximate position and frequency offset of the frame are obtained by non-coherent correlation and sliding Fast Fourier Transform (FFT) method. Second, after compensating for the frequency error to the received signal, the exact position of the frame is obtained by coherent correlation method. Maritime experiments were conducted to confirm the performance of the 2-STEP frame synchronization structure. It was showed that the limitations of the non-coherent correlation and sliding FFT method can be verified when the power of the received signal was greatly reduced due to the channel characteristics. As a result, stable frame synchronization could be obtained by compensating for the frequency error and then using the coherent correlation method.

본 논문에서는 수중 음향통신에서 Binary Phase Shift Keying(BPSK) 변조방식에 대한 프레임 동기 구조를 제안하였다. 제안된 프레임 동기 구조는 크게 두 가지로 나뉜다. 우선, 비동기 방식 상관과 Sliding 고속 푸리에 변환 방식으로 프레임의 대략적인 위치와 주파수 옵셋을 획득한다. 두번째는 주파수 오차를 신호에 보상한 후, 동기 방식 상관으로 정확한 프레임의 위치를 확인한다. 프레임 동기 구조의 성능 확인을 위해 해상실험을 수행하였다. 수신신호는 채널 특성으로 인해 전력이 크게 감소함을 확인하였으며, 이를 통해 비동기 방식 상관과 Sliding 고속 푸리에 변환 방식의 한계를 확인하였다. 결과적으로, 주파수 오차를 보상한 후 동기 방식 상관방식을 사용함으로써 안정적인 프레임 동기를 획득할 수 있었다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 방위사업청과 국방과학연구소의 연구비 지원(과제번호:UD200002DD)으로 이루어졌음.

References

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