• 한국전자파학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.44-53
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• 1999

다중경로 페이딩 환경에서 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)신호의 효율적인 전송을 위해 파일롯을 기반으로 한 시간 평균 채널 추정 방식을 제안하고, 그 성능을 분석하였다. OFDM 시스댐에 서는 각 부반송파의 채널 페이딩 왜곡을 보상하기 위해 주파수 영역 채널 추정이 사용된다. 이 방식은 주파수 축에서 분산 파일롯을 사용하여 간단한 보간에 의해 채널 왜곡을 추정하므로 이때의 채널 추정치는 잡음 으로 인한 왜곡 성분이 포함되어 있다 본 논문에서는 채널 추정치에 포함된 잡음으로 인한 왜곡 성분을 제거하기 위해 시간 영역 채널 추정 방식을 제안한다. 제안한 방식은 주파수 영역 채널 추정 후 채널의 주파수 응답을 시간 축으로 평균을 취함으로써 추정된 채널 응답에 포함된 잡음 성분을 효과적으로 제거할 수 있다. 제안한 채널 추정기의 성능을 평가하기 위해 캠퓨터 모의 실험을 수행하였다. 라이시안 채널에서 SER (Symbol Error Rate)이 $10^{-4}$일 때를 기준으로 하여 완벽한 채널 추정의 경우와 제안한 방법 및 기존 방법의 성능을 비교하였다. 제안한 채덜 추정기는 완벽한 채널 추정의 경우와 비교시에 16 QAM. 64 QAM에서 각각 0.07 dB. 0.6 dB 차이가 있었으며 가우시안 보간에 의한 채널 추정과 비교시는 각각 약 1. 7 dB. 1.9 dB의 성능 개선을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.660-665
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• 2018

세계적으로 해양 자원 개발을 비롯하여 재난 방지 및 군사적 목적 등을 위하여 수중 환경 감시 및 제어를 가능하게 하는 수중 무선 통신망에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 호서대학교를 중심으로 '분산형 수중 관측 제어망'에 대한 연구가 진행되고 있는데, 본 논문에서는 해당 제어망 중 수중기지제어국과 수중기지국 사이의 음파 통신을 위한 인터폴레이터(Interpolator)를 연구하였다. 수중 음파 통신망은 양방향 듀플렉스(duplex) 통신을 위하여 서로 다른 4개의 주파수 링크를 정의하고 있으며, 링크에 따라 100배 혹은 200배 샘플링 레이트를 변환해야 한다. 또, 수중은 전원 공급이 원활하지 않은 환경이므로 저전력 설계가 중요하다. 따라서 저전력 인터폴레이터인 CIC 인터폴레이터를 기본으로 하여 링크에 따라 샘플링 레이트를 선택할 수 있도록 설계하였다. 하지만 CIC 인터폴레이터는 통과 대역 감쇠(passband droop)가 크고, 전이영역(transition region)이 넓기 때문에 채널 간격이 비교적 좁은 음파 통신에서는 저주파 대역 필터로서의 조건을 만족하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 통과 대역 감쇠를 보상하기 위한 보상 필터(compensator)와 전이 영역을 줄이기 위한 하프밴드 필터(halfband filter)를 추가하였다. Matlab을 이용하여 알고리즘을 검증한 후 Verilog-HDL로 하드웨어를 설계하고 Modelsim에서 시뮬레이션하여 동작을 검증하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제49권3호
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• pp.19-25
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• 2012

수중 센서네트워크에서는 음파를 이용하여 노드간 통신을 한다. 그러나 긴 전파지연으로 인해 무선 센서네트워크를 위해 연구된 기존의 MAC(Media Access Control) 프로토콜을 그대로 이용할 수 없다. 따라서 수중 센서네트워크에서 효율적인 통신을 위해서는 긴 전파지연시간을 고려한 새로운 MAC 프로토콜이 필요하다. 수중 센서네트워크에서는 수중이라는 환경의 특성상 노드의 균일한 배치가 어렵다. 또한, 노드의 배치 밀도가 높은 경우 단일 홉 내에 서로 다른 거리를 갖는 다수의 노드들이 존재하게 된다. 이러한 환경에서 노드간 간격에 따른 불공평성 문제가 발생한다. 긴 전파지연으로 인하여 하나의 목적노드로 다수의 노드가 데이터 전송을 위해 경쟁하는 경우 백오프(Back-off)를 이용한 경쟁 기반의 MAC 프로토콜에서는 목적노드에 인접한 노드가 채널 경쟁에서 승리할 확률이 올라간다. 본 논문에서는 이러한 불공평성 문제를 해결하기 위해 제안된 방법에서 전송할 데이터가 있는 노드는 자신의 큐 상태정보를 RTS 패킷에 포함하여 전송한다. 기존 방법에서는 RTS 패킷을 수신한 후에 CTS 패킷을 바로 전송하지만 제안된 방법에서는 CTS 패킷 전송을 지연시키고 일정 시간동안 여러 개의 RTS 패킷을 수신한 후에 큐 상태 정보를 이용하여 하나의 RTS 패킷을 선택하고 이에 대한 CTS 패킷을 전송한다. 제안하는 기법의 성능을 기존에 연구된 수중 센서네트워크를 위한 MAC 프로토콜과 비교한다. 비교 결과 제안하는 MAC 프로토콜의 우수성을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권4호
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• pp.293-297
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• 2015

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 신호간의 간섭으로 성능 및 전송율이 열약한 실정이다. 따라서 다중 경로 전달 환경인 수중음향통신에서 원활한 통신과 함께 수신 신호의 성능을 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 터보 등화기 구조를 적용하였다. 문경시 경천호에서의 실제 수중 실험을 통하여 BCJR 기반의 터보 등화 구조가 다른 비터비 복호방식의 경판정, 연판정 기법에 비해 성능이 우수함을 검증하였다. 이러한 BCJR 복호의 성능은 반복횟수는 평균 1회에서 3회 정도에 오류가 정정되고, 복호기 입력단의 오류율이 $10^{-1}$ 이하이면 모두 복호가 가능함을 볼 수 있으며, 16번의 수중통신 실험은 약 83%의 성공률을 획득하였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권2호
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• pp.116-123
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• 2013

본 논문은 시변 해수면을 생성하고 KA(Kirchhoff Approximation) 기반으로 산란계수를 시뮬레이션하여 결정론적 모델인 벨홉 임펄스 응답에 적용함으로써 시변동성 채널을 생성한다. 1D Pierson-Moskowitz 해수면 스펙트럼과 가우시안 상관 함수를 이용하여 일정한 속도로 변화하는 시 변동성 해수면을 사용하였다. 산란계수는 벨홉의 채널 임펄스 응답의 신호 응답 강도에 적용한다. 실제 실측 데이터에서 해수면 반사 성분을 분리하여 시 변동성 특성에 대한 도플러 파워 스펙트럼을 구하고, 해수면 산란계수 시뮬레이션의 결과와 비교하여 해수면에 사용된 가우시안 상관 함수의 상관 시간을 추정하였다. 최종적으로 생성된 시변동성 채널에 수동 시역전 통신 시나리오를 가정하고 기법을 적용하여 비트에러율 및 채널응답 상관계수 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권4호
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• pp.351-361
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• 2014

무선 센서네트워크의 데이터 전송을 위해서 각 노드는 백오프(Back-off)기법을 이용하여 이웃노드와 채널을 경쟁한다. 수중음향 센서네트워크에서도 일반적으로 백오프를 이용하여 노드 간 채널을 경쟁한다. 그러나 수중음향 센서네트워크의 백오프에 이용되는 슬롯타임(Slot-time)은 무선 센서네트워크와는 달리 매우 긴 지연시간을 갖는다. 따라서, 수중음향 센서네트워크에서는 긴 슬롯타임에 의해 각 노드간의 통신성능 저하 문제가 발생한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 실제 노드가 배치된 상태를 이웃 노드와의 전파지연 시간을 이용하여 계산하고, 슬롯타임을 노드 스스로 최적화한다. 이러한 방법을 통해 각 노드들 간의 통신에 낭비되는 시간을 줄이고 네트워크 성능을 향상 시킨다. 본 논문에서는 제안하는 기법을 구체적으로 기술하고 제안하는 기법과 기존의 연구와의 성능차를 확인한다. 성능 비교결과 제안하는 기법이 기존의 기법에 비하여 우수한 성능을 갖는 것을 확인 하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2007년도 하계종합학술대회 논문집
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• pp.421-422
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• 2007

In underwater, acoustic waves are used for telecommunication. The communication channels are very complicated, because of the distribution of temperature in depth, reflections from boundaries like as the surface of water and the bottom. We report the constitution of the underwater acoustic channel using the simulation of the Transmission Line Matrix Modeling and cross-correlations from the input and output signals.

• 한국음향학회지
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• 제33권4호
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• pp.255-261
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• 2014

본 논문에서는 수중음향통신에서 비선형 chirp 변조 신호를 사용하는 방법을 제안한다. 과거 대부분의 수중음향통신에서는 반송파의 크기, 주파수 또는 위상에 정보를 실었다. 이에 반해 제안된 방법은 심볼 내에서 반송파의 주파수 변화율에 정보를 포함하게 된다. 특히, 반송파로 비선형 chirp 신호의 일종인 하이퍼볼릭 주파수 변조 신호를 사용하는 경우, 도플러 채널에서 강한 특성을 가진다. 제안된 방법은 시뮬레이션을 통해 기존 방법과 비교 및 분석하였다. 제안된 방식과 선형 주파수 변조 신호를 갖는 기존 방식을 비교하였을 때 도플러 편이가 있는 경우 제안된 방법의 오차 확률이 평균 5~12 % 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 제안된 방법의 성능을 분석하기 위해 해상실험이 수행되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권3호
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• pp.169-173
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• 2012

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 $4.36{\times}10^{-2}$ 이었지만, 제안한 등화기를 적용한 경우 $3.95{\times}10^{-4}$ 으로 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권10호
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• pp.811-816
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• 2011

이 논문에서는 저전력 통신 기법 가운데 하나인 PSPM(Phase Shift Pulse position Modulation) 전송 기법이 근거리 수중음향 채널에서 어떠한 성능을 나타낼지 고찰하기 위해 해상실험을 통해 분석하였다. PSPM은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와 PPM(Pulse Position Modulation) 기법을 서로 혼합한 형태로 WBAN(Wireless Body Area Network) 시스템에서 저전력 통신을 위해 제안된 기법이다. 이는 기존의 일반적인 전송 방식에 비해 대역효율은 떨어지지만 전력효율은 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는 실해역에서 취득한 PSPM 데이터를 통해 BER 성능을 분석한다. 실험 결과 QPSK의 경우 총 56,000개의 전송 데이터 비트 중 오차 비트 수가 3,384개로 BER이 약 $6.04{\times}10^{-2}$이고, PSPM의 경우는 19,652개로 BER이 약 $3.5{\times}10^{-1}$를 얻었다. 또한 영상 데이터 전송에 따른 PSNR(Peak signal-to-noise ratio)을 비교한 결과 QPSK의 경우 9.37 dB 였으며, PSPM의 경우 9.11 dB 였다.