• 전자공학회논문지
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• 제49권11호
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• pp.211-216
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• 2012

최근 심해 해난 구조 통신, 해저 탐사와 환경오염에 대한 모니터링과 같은 서비스에서 수중 음향 채널을 통한 데이터의 전송은 고속이 요구되고 있다. 그러나 수중 음향 채널은 매우 복잡하고 지속적인 시변 특성을 가지므로 양질의 통신 서비스를 제공하기란 쉽지 않다. 이러한 수중 음향 채널의 열악한 환경상에서 고속의 데이터 전송율과 신뢰성 그리고 강건성을 제공하기 위해서 다중경로 지연확산과 동기오류를 가지는 OFDM 시스템에 대한 성능개선 방안을 제안한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.527-532
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• 2013

무선 가시광 통신 기술은 실내 또는 수중에서 고속 통신 서비스가 가능하여 많은 주목을 받고 있다. 그러나 가시광에 대한 해수채널의 통신 성능은 현재의 가시광 파장영역 광원과 광 검출기 기술의 한계와 수중 통신채널의 변화로 인한 여러 가지 제약사항들 때문에 실용화를 위해서는 극복해야 할 문제점들이 존재한다. 본 논문에서는 직선상의 가시영역에 있는 해수 환경에서 신호 대 잡음비와 비트 오류율을 분석하였다. 데이터 속도, 통신거리, 감쇠계수등과 같은 파라미터들의 영향에 대하여 연구하였으며, OOK와 L-PPM 변조기법을 적용한 시스템의 모델링과 전산모의를 통하여 수중환경 통신에 대한 강점과 제한점등을 기술하였다.

• 한국음향학회지
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• 제28권5호
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• pp.432-440
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• 2009

최근 수중 음향 통신의 필요성과 음성 및 고해상도 영상 데이터와 같은 다양한 데이터 전송의 요구가 증가되고 있다. 수중 음향 통신 시스템의 성능은 수중채널의 특성에 영향을 받으며, 특히 잔향 및 다중경로 (Multi-path)로 인한 지연확산은 데이터 전송 시 인접심벌간의 간섭 (Inter Symbol Interference : ISI)을 발생시켜 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 수중 채널에서 지연 확산에 강한 성능을 나타내는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 연구하였다. 또한 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)이 높은 경우 발생하는 성능저하를 극복하기 위해 클리핑 기법을 적용하였다. 실제 수중 채널을 모의하는 모델 및 수조에서의 실험을 이용하여 수중 음향 통신의 성능을 확인하였다. 그 결과 클리핑 기법을 이용한 다중 반송파가 가장 낮은 비트 오차율을 나타내였으며, 단일 반송파를 이용한 전송이 가장 높은 비트 오차율을 나타내었다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제17권5호
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• pp.135-142
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• 2018

본 논문은 수중 음향 채널 환경에 따른 CDMA(code division multiple access)와 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 전송기법의 장단점을 비교 분석한다. 이를 위해서 r.m.s.(root mean square) 지연시간과 도플러 주파수 그리고 다중 경로의 수를 변화시켜가며 다양한 수중 음향 채널에서 전산 모의실험을 수행하였다. r.m.s. 지연시간과 도플러 주파수가 각 전송기법의 설계치 내의 수치이며 동일한 전송률을 갖는 경우 CDMA가 OFDM에 비해 우수한 성능을 갖는 것을 보였다. 그러나 도플러가 설계치보다 큰 경우에는 CDMA의 성능이 저하되어 OFDM이 CDMA보다 우수한 것을 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권8A호
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• pp.777-784
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• 2010

최근 수중 통신에 대한 관심이 급증하고 있으며, 수중 통신을 통한 음성 및 고해상도 영상 데이터와 같은 다양한 데이터 전송의 요구가 증가하고 있다. 수중 음향 통신 시스템의 성능은 수중 채널의 특성에 의해 크게 영향을 받으며, 특히 수중 채널 환경은 다중경로(Multi-path)에 따른 지연확산(delay spread)으로 인하여 데이터 전송 시 인접 심볼 간의 간섭(Inter Symbol interference: ISI)이 발생하여 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 지연 확산에 강한 성능을 나타내는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 수중 통신 시스템에 적용하고, OFDM의 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 수중 채널 환경의 다중경로로 인한 지연 확산을 보상한다. 하지만 수중 통신 시스템에 OFDM을 적용할 때, OFDM 시스템이 갖는 고유한 문제인 높은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 발생한다. 그러므로 본 논문에서는 높은 PAPR로 인한 신호의 비선형 왜곡을 피하고 증폭기의 효율을 위하여 DFT-spread OFDM 기법을 적용한다. DFT-spread OFDM 방식은 IFFT 수행 이전에 DFT(discrete Fourier transform) 확산을 수행하여 각각의 병렬 데이터를 모든 부반송파들에 실어 줌으로써 좋은 PAPR 저감 효과를 얻는다. 그러므로 본 논문에서는 OFDM 시스템을 통해 수중 채널에서 지연 확산에 대한 성능 이득을 보이고, 일반적인 OFDM 시스템보다 DFT-spread OFDM이 수중 통신 환경에서 더 적합한 통신 방식임을 시뮬레이션을 통하여 보였다. 그리고 DFT-spread OFDM의 두 가지 자원 분배 방식(Interleaved, Localized)에 따른 성능을 분석하고 수중 통신 환경에서 자원 분배 방식에 따른 성능의 적응성에 대하여 논의하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 CP 삽입을 통한 보상후의 BER 성능은 DFT-spread OFDM 방식이 일반 OFDM에 비하여 $10^{-4}$에서 약 5~6dB 정도 좋은 것을 보였으며, 자원 분배 방식에 따른 BER 성능을 비교하였을 때, Interleaved 방식은 Localized 방식에 비하여 $10^{-4}$에서 약 3.5dB 정도 좋은 것을 보였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.139-146
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• 2018

수중음향통신은 자원 및 지질탐사, 무인잠수정을 이용한 수중탐지 등 산업, 과학, 군사 분야에 다양하게 이용될 수 있으며 최근 들어 미국을 비롯한 선진국을 중심으로 활발하게 연구되고 있다. 그러나 수중음향통신은 지상에서의 무선통신과 달리, 느린 음파 전달속도로 인한 전송대역의 제한과 다중경로에 의한 심볼간 간섭과 이로 인한 심각한 신호왜곡 등의 치명적인 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 이러한 문제점 중, 다중경로에 의한 심볼간 간섭을 제거하기 위한 방법으로 단일반송파 전송방식을 사용하는 주파수영역등화(FDE) 기법과 다중반송파 전송방식을 사용하는 직교주파수분할다중화 기법(OFDM)을 수중음향통신 채널에 적용하여 그 성능과 수중통신에서의 적용성 여부를 판단하였다. 이를 위해 모의된 수중채널을 바탕으로, SC-FDE와 OFDM 방식의 성능을 SER 관점에서 비교하였다. 수중채널은 벨홉모델을 이용하여 모의하였으며, 모의실험 결과, SC-FDE는 OFDM에 비해 $10^{-3}SER$ 기점을 기준으로 약 5dB 이상의 SNR 이득이 발생하였다. 모의실험 결과를 통해, SC-FDE가 수중 음향통신에 효율적으로 적용 가능한 시스템임을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.30-38
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• 2019

최근 수중 통신을 활용하는 사례가 많아짐에 따라 여러 가지 통신 방식에 대한 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식과 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식에 대한 연구 사례가 증가하고 있다. 일반적으로 OFDM은 수중에서 도플러에 강하고 고속 통신이 가능하다는 장점이 있으며, CDMA는 수중에서 주파수 선택적 페이딩에 강하고 에너지 소모를 줄일 수 있는 등의 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 수중 채널 환경에서 OFDM과 CDMA 통신 방식의 성능 분석을 위해 서해 천해역에서 실험을 수행하였다. 서해 천해역의 수중 채널 환경 특성을 분석하기 위해 실해역에서 취득한 데이터를 사용하여 최대 지연 확산과 도플러 확산을 도출하였으며, 최대 지연 확산과 도플러 확산의 변화에 따른 OFDM과 CDMA 방식의 통신 성능을 coded BER(Bit Error Rate)로 나타내었다. 분석 결과 OFDM 방식이 CDMA 방식에 비해 수중 채널 환경 변화에 강인한 통신 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37A권12호
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• pp.1023-1030
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• 2012

수중 통신 시스템에서 통신 센서간의 간격을 증가시켜 다이버시티 기법을 적용하면 통신 시스템의 성능이 증가한다. 하지만 이 경우 통신 시스템의 크기가 증가하기 때문에 이를 실제의 수중 채널 환경에서 사용하는데 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 수중 통신 시스템에 빔형성기가 결합된 다이버시티 기법의 적용가능성을 검증하기 위하여 측정을 수행하였으며, 측정된 데이터를 이용하여 수신 신호의 상관계수를 분석해 봄으로써 빔형성기가 결합된 다이버시티 시스템의 성능을 검증하였다. 이를 위해 본 연구에서는 수중 채널 환경에서 측정한 데이터를 이용하여 센서에 수신된 신호의 페이딩 특성을 추정하고, 각 센서에서 추정된 페이딩 특성을 이용하여 센서간의 간격과 빔형성에 의한 상관계수를 분석하였으며, 그 결과 수중 채널 환경에서 서로 다른 다중경로 방향으로 빔형성을 수행하고 빔형성이 수행된 신호를 이용하여 다이버시티를 수행하면 센서간의 간격을 줄이면서도 최적의 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.50-60
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• 2015

수중 음향네트워크에서 노드의 위치와 이동속도에 따라 변화하는 전파지연 시간을 추정하여 시간 블록이라는 새로운 슬럿 단위로 노드들의 전송 스케줄을 설정하는 Block-Time-Bounded Time Division Multiple Access (BTB-TDMA) 매체접속제어 방식이 제안되었다. 본 논문에서는 노드의 이동으로 인해 상향(uplink)과 하향(downlink)의 전파지연이 비대칭적이 되고, 이에 따른 수신 충돌이 BTB-TDMA의 성능에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석한다. 이를 위해 전파지연 비대칭성으로 인한 수신 충돌률, 채널접속지연, 채널효율을 수학적으로 모델링하고, 수중노드의 수, 네트워크 범위, 수중노드의 이동 속도에 따라 BTB-TDMA 시간 블록의 길이를 변화시켜 광범위한 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션 결과의 분석을 통해, 네트워크 환경에 따라 수신 충돌을 최소화 하면서, 채널 접속지연과 채널효율 성능을 최대화할 수 있는 시간 블록 값을 도출할 수 있는 성능지표를 제시한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.243-247
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• 2009

수중통신은 지상과는 다른 환경적 문제에 의해 고속 데이터 전송률을 얻기 위해서는 여러 가지 어려움이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 끊임없는 연구가 계속되어 왔다. 본 논문에서는 수중 채널의 특성을 살펴보고 현재 수중 통신을 위한 다양한 송, 수신 기법에 대한 설명과 국내 외 수중 통신 동향을 알아본다.