A Concise Review on Channel Modeling and Transceiver Techniques for Underwater Acoustic Communications

최근 수상 무인 잠수정(UUV) 기술의 발전과 함께 수중 환경에서의 안정적 통신 수요가 급격히 증가하고 있다. 수중 음향 통신은 전파 매질이 물이며, 장거리 전송에 전자기파 대신 음향파(acoustic wave)를 사용한다는 점에서 지상 통신과 본질적으로 다르다. 이러한 채널은 해저 지형, 수면·해저면 반사, 수온 분포, 해류 등 환경 요인뿐 아니라 높은 도플러 확산의 영향을 크게 받으며, 해양 생물 및 인공 소음 등 다양한 잡음원에 의해 복잡한 통계적 특성을 가진다. 본 논문에서는 수중 채널의 전파 특성과 잡음 모델링 기법을 정리하고, 채널의 시 변성 및 긴 지연 확산에 강인한 채널 등화 기술로서 LLR 기반 게이팅 결정 피드백 등화기(LLR-Gated DFE)를 제안한다. 또한 짧은 블록 길이와 저부호율 전송에서 높은 성능과 은닉성을 제공하는 BOSS(Block Orthogonal Sparse Superposition) 부호를 결합한 수신 구조를 설계한다. Bellhop 기반 채널 모델과 실측 파라미터를 적용한 모의실험 결과, 제안된 구조는 알려진 송수신 및 오류정정 부호 결합기술들 대비 시변 채널에서 우수한 오류정정 성능을 달성하며, 무인잠수정 작전 및 은닉 통신과 같은 특수 응용에서 높은 실용성을 제공한다.