• 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.

• 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.

• 정보와 통신
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• 제33권8호
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• pp.71-81
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• 2016

본 논문에서는 수중 통신을 위한 매체 접속 제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜에 대한 연구 동향을 소개한다. 먼저 수중 음향 센서 네트워크(Underwater Acoustic Sensor Network: UWASN)와 수중 음향 채널의 특성을 소개하고 이로 인한 수중 MAC 프로토콜 설계 시 고려 사항에 대해 정리한다. 본 논문에서는 수중 MAC 프로토콜을 크게 비경쟁(contention-free) 기반과 경쟁 기반(contention-based) 프로토콜로 나누어 각각의 대표적인 프로토콜들에 대한 핵심 동작 원리에 대해 설명한다. 마지막으로 MAC 프로토콜을 실제 해양 환경에 구현하기 위한 고려 사항에 대해 정리한다.

• 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.

• 한국음향학회지
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• 제31권6호
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• pp.373-383
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• 2012

수중음향통신 시스템의 성능은 다중경로 전달특성에 의해 발생하는 인접심볼간 간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)과 도플러 편이(Doppler shift)에 영향을 받는다. 그러므로 해양도파관 환경의 수치실험은 다중경로에 의해 발생하는 시간 확산과 송 수신기의 움직임으로 발생하는 도플러 편이로 인한 시변동성을 고려해야 한다. 본 논문에서는 해양도파관 환경의 변동성을 고려한 가상의 신호 생성 시뮬레이터인 VirTEX(Virtual Time series EX-periment)를 활용[10]하여 시뮬레이터 기반 수중음향통신 시스템의 성능을 검증하였다. 수중음향통신 시스템 성능 검증을 위해 해상실험에서 획득한 실측데이터와 VirTEX 기반 수치모의 된 데이터의 채널응답분석 및 통신성능 분석을 수행한다. 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 탐침신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response) 분석결과 다중경로 개수와 깊이에 따른 채널응답의 변화 경향이 매우 유사함을 확인하였으며, 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 통신신호의 BER(Bit Error Rate)을 통하여 VirTEX 시뮬레이터를 활용한 수중음향통신 시스템의 통신성능을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.20-35
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• 2015

수중음향 전달채널의 임펄스 응답(Channel Impulse Response: CIR)은 음속구조(Sound Speed Profile: SSP)의 영향을 받으며, 채널 임펄스 응답의 변화는 수중음향통신 시스템의 성능에 중요한 영향을 미친다. 음속분포의 변화는 단기간 내에서도 나타날 수 있으며, 수중음향 모뎀 설계 시 반드시 고려되어야 한다. 이 논문은 2013년도에 제주도 동방해역에서 수행된 JACE13에서 취득된 데이터를 기반으로 음선전달 수치해석을 통해 단기간 동안 시간에 따라 변화하는 음속구조가 음향 신호 전달에 미치는 영향을 통계적으로 분석한 결과를 제시한다. 분석결과 송 수신기 수심별로 채널 임펄스 응답의 변화가 다양하게 나타나며, 송 수신기 수심이 깊을수록 음속구조의 변동에 따른 음향신호 전달 양상의 변화는 작아지고, 신호 준위가 높게 나타난다. 이 연구에서의 다양한 거리, 송, 수신기 수심에 따라 얻어진 채널 임펄스 응답 추정 결과는 수온약층에서의 하방굴절로 인한 연속된 해저면 반사와 작은 해저면 반사손실이 장거리 신호 전파에 중요한 요인이 될 수 있음을 보여주며, 시변동성을 갖는 해양환경에서의 수중 음향 통신은 시간에 따라서 성능이 충분히 달라질 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.979-986
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• 2015

광케이블을 이용한 보안 솔루션의 기술들은 아직까지 확실한 기술적 안정성을 확보하지 못한 상태이며, 그중 음향 감지를 통한 보안 시스템 역시 여러 가지 변수에 따른 오 경보 및 감지 실패 등의 완벽한 방어 기술을 확보하지 못한 상태이다. 본 논문에서는 수중 음향 통신의 수중 음향통신 채널에 대한 4가지 특성을 조사한다. 또한 수중에서 음향 신호 분석을 통한 광케이블을 이용한 감지 시스템 구축 방안으로서 감지 시스템을 구축한다. 또한 해저 광케이블의 신호 특성 분석과 잡음 분석을 수행한 후 이를 실제 적용 가능성을 확인한다.

• 한국음향학회지
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• 제38권2호
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• pp.207-213
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• 2019

본 논문은 수중 주파수 선택적 채널에서 블록 인터리빙 기법을 적용한 길쌈부호기법의 통신성능을 평가하였다. 블록 인터리빙은 디지털 데이터 열을 확산 분산하고 재배치하는 기법으로 주파수 선택적 채널에서 연집오류(burst error)의 집중을 분산시켜 성능을 향상하게 시키는 기법으로 블록 인터리빙 기법이 적용되고 있다. 수조 실험에서 블록 인터리빙이 적용된 길쌈부호의 성능을 평가한 결과 주파수 비 선택적 채널에서 블록 인터리빙을 적용한 길쌈부호의 성능의 차이가 없었다. 하지만 주파수 선택적 채널에서는 블록 인터리빙이 적용된 길쌈부호가 길쌈부호보다 2 dB 이득이 발생하였으며, 이로 인해 수중 음향 통신 성능향상에 기여함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권6호
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• pp.610-620
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• 2022

음향 벡터센서는 한 위치에서 음향압력 뿐만 아니라 입자속도 및 가속도와 같은 벡터량을 동시에 수신할 수 있기 때문에 수중음향 통신 시스템의 단일입력다중출력 수신기로써 사용가능하다. 한편, 단일 벡터센서로 수신되는 벡터 신호는 송·수신기 간 방위각과 다중경로 각 요소의 전파각도에 따라 서로 다른 채널 특성을 갖기 때문에 다른 통신성능을 야기한다. 본 논문에서는 단일 벡터센서를 이용한 수중음향 통신 시스템의 성능 향상을 위한 채널 파라미터 기반 가중 방법을 제안한다. 제안 방법의 검증을 위해 Korea Reverberation Experiment(KOREX-17) 중에 수행된 통신실험 데이터를 사용하였다. 음향 송신기는 수신기로부터 멀어지면서 통신신호를 전송했으며 단일 벡터 수신기는 음향압력 신호와 x, y, 및 z 가속도 신호를 측정했다. 수신된 가속도 신호는 압력등가 입자속도 신호로 변환되어 음향압력 신호와 함께 다중채널 통신 시스템의 입력값으로 사용되었다. 통신 복조를 위해 시변 채널에 강인한 블록기반 시역전 기법이 활용되었으며, 통신 결과로부터 단일 벡터센서를 이용한 수중음향 통신 시스템에 대한 채널 파라미터 기반 가중 방법의 유효성이 입증되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권11호
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• pp.110-117
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• 2012

내수면 및 연근해에서 수질 오염 감시, 수중 생태 관찰, 수중 침입 감지 등을 효과적으로 수행하는 시스템이 요구됨에 따라 근거리 수중 음파 통신을 수행하는 음향 모뎀에 대한 관심도 증대되고 있다. 얕은 수심에서는 음파의 수중 전달 과정에서 발생하는 확산, 흡수, 반사, 산란 등에 의해 채널 해석이 용이하지 않으며 음향 모뎀의 개발 사례 및 성능이 매우 제한적이다. 또한, 얕은 수심에서 수중 음파 통신 시스템을 구성할 경우 고정형 수중 노드 및 이동형 수중 이동체에 탑재되는 수중 모뎀의 크기에 대한 제약이 존재한다. 본 논문에서는 수중 채널에서 음파의 전송 중 발생하는 손실에 대해 고찰하고, 고정형 및 이동형 근거리 수중 음파 통신에 적합한 고효율 초소형 음향 모뎀을 설계 구현한다. 개발한 수중 음향 모뎀을 활용하여 최대 500 미터, 2 kbps의 전송속도로 수심이 얕은 호수에서 실증 실험을 실시함으로써 적용 가능성을 검증한다.