• 한국음향학회지
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• 제35권1호
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• pp.1-7
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• 2016

본 논문은 서해의 수중음향 통신 네트워크의 물리계층에 적합한 수중음향통신 시스템을 제안한다. 서해정점의 해양 관측정보와 Bellhop 음선 추적프로그램을 이용하여 서해정점의 수중 채널 모델을 구하고 이 수중 채널 모델을 이용하여 통신 변수들을 산출하고 다이버시티 기법이 응용된 CDMA(Code Division Multiple Access)와 SC-FDM(Single Carrier-Frequency Division Multiplexing) 전송방식을 이용한 음향 통신시스템을 설계한다. 설계된 통신시스템의 성능을 검증하기 위해 여러 통신환경에 대한 비트 오류율과 데이터 전송률을 연산하고 이로부터 서해안에서 긴 지연시간을 가지는 수중 채널과 낮은 Eb/No에서 사용가능한 수중 음향통신 기법을 제안한다.

• 한국음향학회지
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• 제26권8호
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• pp.381-389
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• 2007

본 논문에서는 천해역에서 PN 신호열의 자기상관특성을 이용하여 수중 초음파통신 채널 특성을 측정하는 방법과 수신 신호 샘플 데이터로부터 수중통신 채널 특성 분석 결과에 대하여 기술한다. 수중음향통신 채널의 특성을 측정하기 위하여 두개의 PN 신호를 I-채널 및 Q-채널 데이터로 사용하여 QPSK 심볼을 생성하고, 5 kHz 심볼율과 25 kHz 반송파를 갖는 신호로 변조하여 전송한다. 수신부는 송신기에서 675 m와 1492 m 떨어진 위치에서 수신 신호를 샘플링하여 저장한다. 저장된 샘플 데이터를 이용하여 산란 함수, 상관 시간, 지연전력 프로파일, spaced-tone 자기상관함수, 지연 확산 및 상관 대역폭을 각각의 음파 전파 거리에 대하여 분석한다. 또한, 분석한 채널 특성을 토대로 수중 전송 시스템 설계 및 구현을 위한 설계 지침을 제안한다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권1호
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• pp.32-37
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• 2011

수중에서의 통산은 수중채널의 잔향음이나 소음특성에 영향을 받으며, 다중 음파 경로 등으로 인하여 신호의 지연 현상이 발생하게 된다. 이로 인해 신호는 왜곡되고 송수신시에 많은 오류를 발생시키기 때문에 오류정정을 위한 채널코딩이 필요하다. 본 논문에서는 수신된 신호의 오류를 정정할 수 있는 채널코딩 방법에 대하여 연구하였다. 이 채널코딩 방법을 이용하여 송수신 깊이별로 성능을 비교 분석하였다. 변조방식으로는 QPSK, 부호화율로는 1/2 code rate를 사용하였고 길쌈부호화를 사용하였을 때 성능이 향상되었다.

• 한국음향학회지
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• 제41권4호
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• pp.410-418
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• 2022

터보 부호화 같은 반복 부호에서 채널 신뢰도 추정은 시변하는 수중 음향 채널에서 성능 향상을 위한 중요한 요소로서, 부정확한 채널 신뢰도 추정은 오히려 성능을 더욱 악화시킨다. 따라서 본 논문에서는 시변 수중 음향 채널에서 부호화율 1/3을 가지는 터보 부호화된 Frequency Shift Keying(FSK) 신호의 최적의 채널 신뢰도 추정 방식을 분석하였다. 추정(Estimation Bit Error Rate, E-BER) 알고리즘은 복호된 데이터를 재부호화시켜 수신된 신호와의 차이를 산정하는 방식이며, 채널 신뢰도의 변화에 따른 E-BER을 구하여 최적의 채널 신뢰도를 결정할 수 있다. 성능 분석을 위해 문경의 호수에서 거리 300 m ~ 500 m의 이동성 실험을 하였으며, 데이터를 복호하지 못하는 패킷에 대해 최적의 채널 신뢰도를 추정하여 적용한 결과, 모두 복호하였음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제39권3호
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• pp.216-225
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• 2020

본 논문은 음선 경로법에 기반한 광대역 수중음향 전달 채널을 모델링하는 방법을 다루었다. 수중음향 전달 채널은 종종 주파수 영역에서 시간 조화 함수로 취급되어, 광대역 시계열 신호 모의 시 활용이 어렵다. 따라서 수중 음파 전달 환경을 반영한 광대역 시간영역 모델링 기법이 요구되며, 본 논문에서는 이를 위해 시간영역에서 다중 경로의 도달 시간지연이 계산 가능한 고유 음선 분석 기법을 활용하였다. 또한 연속 시간의 파동방정식으로부터 산출된 고유 음선의 분석 결과를 컴퓨터 모의가 가능한 이산시간 시스템에 적용하기 위해, 음선의 위상, 주파수별 손실 및 도달 시간지연을 유한 임펄스 응답으로 근사하여, 광대역 수중음향 전달 채널을 모의하는 방법을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5571-5578
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• 2015

본 논문에서는 수중 수직통신채널 환경에서 Alamouti를 이용한 MIMO-OFDM 방식을 분석하였다. 수중 수직통신채널은 수중환경에 적합한 전달손실과 다중경로손실 등을 고려해야 해서 수중통신에서 통신 성능과 효율을 향상할 수 있는 방안이 필요하다. 따라서 본 논문은 각 손실을 고려한 실질적인 모의 수중통신 환경을 구현하기 위해, 오차를 유발하는 환경에서 다중경로 손실, 전달손실, 도플러확산을 고려하여 모델링하였고, 모델링된 임펄스응답에 대한 채널 다중경로 프로파일을 Alamouti STBC 방식의 MIMO-OFDM 시스템을 통하여 시뮬레이션 했다. 본 논문에서 제안한 수중 수직통신채널에서 모델링한 Alamouti STBC 방식의 MIMO-OFDM 시스템 2Tx-2Rx 방식이 2Tx-1Rx 방식에 비하여 $10^{-3}$ BER 기점을 기준으로 약 3~5 dB 가량의 이득을 얻었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2008년도 춘계학술발표대회
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• pp.881-884
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• 2008

수중 음향 센서 네트워크는 무선 센서 네트워크의 한 분야로서 활발하게 연구되고 있다. 하지만 무선 센서 네트워크에서의 지상이라는 환경은 수중 음향 센서 네트워크에서의 수중이라는 환경과 많은 차이가 있다. 예를 들어 수중에서는 지상에서 보다 더 많은 통신 에너지를 필요로 하며 현재 단일채널 밖에 사용할 수 없다. 그러므로 수중 음향 센서 네트워크에서 무선 센서 네트워크의 메커니즘을 그대로 사용하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 수중 음향 센서 네트워크에서의 에너지 효율적 클러스터링 메커니즘을 제안한다. 제안하는 클러스터링 메커니즘은 단일채널의 수중환경을 대상으로 클러스터 내 통신에서 발생하는 충돌문제를 최소화하여 에너지 효율을 증가시키기 위해 하향식방법을 이용하여 클러스터 헤드 노드를 선정하고 선정된 클러스터 헤드 노드를 중심으로 클러스터 범위를 결정하는 방법을 제시한다.

• 한국음향학회지
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• 제8권4호
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• pp.13-22
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• 1989

수중 채널은 그 음향학적 특성상 물의 깊이, 온도 분포, 염분포 등의 환경적 특성과 수위의 경계조건, 표면 상해 등 지형적 조건들로 구성되는 시면 시스템(time varying system)으로 볼 수 있다. 특히 천해(shallow water)의 경우 물표면과 바닥이 하나의 도파관 구실을 하게되므로 multipath reflection으로 인한echo 현상이 심각하다. 따라서 천해에서의 수중 통신은, time varying multipath fading 특성의 수중 채널에 의해 왜곡된 음향 신호를 등화(equalizing)시키는 것이 수중 통신의 질을 높이는데 결정적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 주파수 영역 적응 필터를 채택하여 Inverse modeling 기법으로 수중채널을 등화시키는 시스템을 제시하였으며 시뮬레이션으로 이들의 타당성을 조사하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권7B호
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• pp.878-885
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• 2011

수중음향 통신은 대역이 제한되어 있고 음파가 해저 및 해수면에 반사되어 신호가 수신된다는 특성 때문에 신뢰성이 높고 전송속도가 빠른 수중음향 통신의 구현이 어렵다. 그러므로 최근의 수중 통신시스템에서 다수의 센서를 이용하는 MIMO 기술이 활발히 연구 중에 있다. 그러나 송수신단의 다중 센서를 이용한 수중통신에서의 MIMO 통신기술은 송수신단의 각 수신 센서에서의 상관값이 크기 때문에 다중 경로로 인하여 공간 다이버시티를 사용해 이득을 기대하기가 어렵다. 따라서 본 논문에서는 송신 센서는 두개를 설정하고 수신센서를 한 개로 하는 MISO 채널에서 부호화 기법으로는 LDPC 부호를 이용하여 채널 추정 보상 기법과 결합하여 성능을 분석하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.436-442
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• 2022

본 논문은 수중 주파수 선택적 채널에서 주파수 다이버시티의 채널 선택 판정법에 따른 선택 합성법 (selective combining)의 성능을 평가하였다. 천해 수중 음향 채널은 경계면 반사와 수온 층에 따른 음파 굴절 등의 다양한 환경요인이 결합하여 복잡한 다중경로의 특성을 가진다. 특히, 다중경로에 의한 주파수 선택성 (frequency selectivity)는 통신 채널의 에너지 변동을 발생시키고, 이로 인해 SNR (Signal to Noise Ratio)가 감소하여 통신성능이 저하된다. 본 논문에서는 다중경로의 주파수 선택성에 따른 통신성능 확보를 위해 다수의 채널을 이용하는 주파수 다이버시티 기법을 적용하였다. 각 채널은 4-FSK (Frequency Shift Keying)과 선택 합성법을 적용하였으며, 선택 합성법의 복조 채널 선택 판정을 위해 신호의 최댓값, 평균값 그리고 심벌 비교 판정 (majority decision)을 적용하여 성능을 평가하였다.