• 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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• 제31권2호
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• pp.107-113
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• 2012

본 연구에서는 수중 채널환경에서 측정을 수행하고 측정 데이터를 분석하여 수중 채널의 공간 다이버시티 특성을 연구하였다. 측정 데이터 분석 결과 정지채널의 경우 페이딩에 의한 영향은 크지 않았으며, 서로 이격된 센서에 수신된 신호의 페이딩 특성은 송신단과 수신단의 거리에 의한 영향도 적어서 수신 센서의 간격이 반송파의 10파장 이상 이격하여야 최적의 공간 다이버시티이득을 얻을 수 있었다. 그리고 이동 채널 환경의 경우에는 센서 간의 거리가 8파장이상일 때 공간 상관계수 값이 0.3 보다 작아서 최적의 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 것으로 분석 되었다. 향후 이 연구결과를 바탕으로 수중 이동 채널 환경에서의 MIMO 채널 모델링 및 성능 분석을 할 예정이다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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• pp.429-432
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• 2000

수중에서 AUV신호나 화상데이터의 정확한 고속 전송 등을 위해 수중 데이터 통신에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 수중 데이터 통신에서 잔향과 배경 잡음 등의 해양 환경 특성을 극복하는 것은 신뢰성 있는 통신 환경을 이룩하는데 중요하다. 특히 해면과 해저로 이루어진 천해 환경에서 해면과 해저 반사파에 의한 영향은 수중 데이터 통신의 성능을 좌우하는 중요한 요소 중의 하나로 알려져 있다. 이러한 환경적 영향을 최소화하여 높은 성능의 통신 환경을 제공하기 위해 다중경로의 영향을 적게 받는 변조방식을 선택하는 것이다. 수중 데이터 통신에서 일반적으로 사용되는 변조방식은 FSK, PSK, DPSK 등이 있다. 본 연구에서는 해면$\cdot$해저로 이루어진 해양 통신 채널에서 세 가지 변조방식의 성능을 수치모의실험을 통하여 비교$\cdot$분석하였다. 수치모의실험에서 해면 해저로 이루어진 천해의 해양 통신 채널은 음원 영상법을 적용하여 구성하였으며 각 변조방식의 성능은 BER(Bit Error Ratio)로 나타내었다.

• 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.

• 전자공학회논문지
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• 제54권6호
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• pp.140-145
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• 2017

수중통신을 위한 채널환경은 매우 가혹하다. 주파수 대역폭의 효율적인 사용이 요구되는 수중음향통신에서는 주파수 대역특성이 좋은 변조 신호가 필요하다. 위상편이변조는 전송비트수가 1이나 2비트일 경우 수신측의 잡음에 대한 민감도는 양호한 편이지만 3비트 이상의 전송인 위상편이변조 방식은 스펙트럼 사용효율을 높일 수 있으나 잡음에 민감하게 된다. 1비트나 2비트 전송에 있어 CPFSK는 성능면에서 동기식 위상편이변조와 비슷하지만 스펙트럼의 고주파 성분을 작게 한다. 본 논문에서는 통계적 수중음향채널에서의 트렐리스 부호화 4-CPFSK방식에 대한 성능을 분석한다.

• 한국음향학회지
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• 제33권5호
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• pp.273-281
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• 2014

본 논문은 수온약층이 존재하는 제주도 근처 천해역 환경에서 획득한 수중음향 실험 데이터를 이용하여 장거리 신호 전달에 수온약층이 미치는 영향을 분석한 결과를 제시한다. 제주도 인근 해역에 서 장기간 측정된 한국해양자료센터의 수온 및 염분 관측자료는 계절에 따라 수온약층이 형성되는 것을 보여주며, 수온약층이 형성되는 시기에는 음향 신호가 해저면 방향으로 굴절하며 전파되므로 해저면에서의 반사 손실이 장거리 전파에 매우 큰 영향을 가진다. 본 연구에서는 2013년 5월에 수행한 제주 음향 통신 실험 (JACE13) 데이터를 이용하여, 수온약층이 존재할 때의 해저면 반사 손실을 추정하였다. 추정된 반사 손실은 약 3 dB 미만의 손실 값을 가지는 것으로 나타났으며, 수신기의 수심이 깊을수록 수신 신호 준위가 높게 나타났다. 이는 수온약층이 형성되는 천해역 환경에서는 수온약층 아래의 음향 트랩핑이 장거리 신호 전달의 주요 경로가 될 수 있음을 보여준다.

• 한국음향학회지
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• 제29권6호
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• pp.365-373
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• 2010

원활한 수중 디지털 통신을 위해 데이터 신호는 물리계층 단위의 프레임으로 전송되고, 채널 추정을 위한 프레임 내의 파일릿 간격은 수중 통신 환경에 맞게 설계되어야 한다. 본 논문은 주파수와 시간에 따른 수중 채널 변화에 관련된 상관 대역폭과 상관 시간에 대하여 기술하고 실제 동해 천해환경에서의 실험을 통해 상관 대역폭과 상관 시간 값들을 산출하였다. 그리고 파일럿 간격의 변화에 따른 실제 수중 통신의 비트 오류율 변화를 구함으로써 산출한 결과가 적절함을 보였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제41권4호
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• pp.173-180
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• 2017

수중음향통신은 다중경로로 인한 신호간의 간섭으로 성능이 열악하므로 채널 부호화의 적용은 필수적이다. 수중 통신에서 데이터를 전송하기 위한 패킷의 구조는 동기 획득을 위해 데이터 전송 전에 PN 시퀀스를 데이터의 헤드 부분에 첨가하여 전송한다. PN 시퀀스는 송 수신 간에 서로 알고 있는 데이터를 이용하여 동기를 획득하는 기능을 하고 있으므로 PN 시퀀스는 채널 부호화를 하지 않고 전송된다. 이러한 비부호화 된 PN 시퀀스는 대부분의 연구에서는 동기 획득을 위해 활용되지만 본 논문에서는 동기 획득 뿐 아니라 PN 시퀀스의 성능을 이용하여 데이터 필드의 성능 또한 예측할 수 있어 데이터 필드의 복호부에 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 다중 경로 전달 환경인 수중음향통신에서 원활한 통신과 함께 수신 신호의 성능을 향상시키기 위하여 낮은 SNR에서도 우수한 성능을 보이는 컨볼루션 부호화 기법과 BCJR 복호 방식을 이용하여 다양한 부호화 율에서 비 부호화 된 PN 시퀀스의 오류율과 부호화 된 데이터 필드의 오류율의 상관관계를 시뮬레이션 및 실제 수중 실험을 통해 분석하여 효율적인 수신 구조를 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제34권4호
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• pp.295-302
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• 2015

수중에서의 음향 통신의 성능은 신호의 다중 경로 전달과정에 의해 발생하는 지역 확산 현상으로 인하여 인접 심볼간 간섭의 영향을 받는다. 따라서, 인접 심볼 간 간섭을 제거하기 위하여 수중 통신에 적합한 등화기 기술, 채널 부호화 기술이 필요하다. 또한, 수중에서는 시변 채널의 영향으로 인해 긴 사이즈의 데이터 전송 중 채널의 변화에 따라 수신 신호의 높은 오류율을 야기 시킨다. 본 논문에서는 다중 경로 환경에서 원활한 통신과 함께 수신 신호의 성능을 향상시키기 위하여 낮은 SNR(Signal to Noise Ratio)에서 우수한 성능을 보이는 부호화 기법인 BCJR(Bahl, Cocke, Jelinek, Raviv) 기반 컨볼루션 부호와 다중 경로로 인해 왜곡된 데이터를 보상하기 위한 기법인 결정 궤환 등화기가 결합된 터보 등화기를 기반으로 제한된 대역폭 내에서 전송률을 향상시킬 수 있는 큰 사이즈의 데이터를 효율적으로 복호 하는 방법에 대해 경북 문경시 경천호에서의 실제 수중 실험을 통하여 성능을 분석하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.85-88
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• 2008

수중에서는 매질과 채널의 특성으로 인해 가능한 최대 데이터 전송 속도는 지상통신에서의 데이터 전송 속도에 비해 매우 낮으며, 이를 어떻게 극복하느냐가 매우 중요하다. 특히 천해(shallow water)에서 다중경로(Multipath)로 인한 지연 확산은 심볼 사이의 ISI(Inter Symbol Interference)를 유발시켜 수중 통신 시스템의 성능을 더욱 떨어뜨린다. 본 논문에서는 수중 음향 채널에서 고속 데이터 전송을 위해 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용한 통신 시스템을 다룬다. 다중경로로 인한 심한 심볼간 간섭을 받는 수중 채널에서 고속 데이터 전송을 위해 OFDM 방식의 통신 시스템의 성능을 평가하였으며, 이를 위해 수중 채널 모델을 이용해 영상 데이타 전송 시뮬레이션을 수행하였다.