• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.114-119
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• 2019

천해에서 전송되어진 음향 신호는 해수면 및 바닥과 같은 경계로부터의 다중 반사파에 의해 많은 영향을 받는다. 경계로부터의 매우 큰 반사 신호는 심볼 간 간섭을 일으켜 수중 음향 통신의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 일반적으로 이러한 종류의 음향 채널에서 반사된 신호를 방지하기 위해 파형 정형 필터를 사용되고 있다. 특히 상승 코사인 필터가 널리 사용되며, 이 필터는 전송 신호의 대역폭을 제한하는 데에도 사용된다. 본 연구에서는 천해에서 영상 데이터 전송을 위한 상승 코사인 필터를 평가하며, 이를 바탕으로 새로운 수정된 상승 코사인 필터를 제안하고 평가 하였다. 수중 음향 통신 시뮬레이션에 사용된 통신 시스템은 직교 위상천이변조(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) 시스템이고, 송수신 거리와 심볼율을 달리하여 수행한 결과, 최저 1.0 %에서 최고 32 %의 에러 감소율을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권4호
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• pp.371-377
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• 2019

본 논문에서는 2018년 10월 동해에서 수행된 장거리 수중음향통신의 해상실험 결과를 제시한다. 하나의 송신기와 16개의 수직 배열 수신기를 이용하여 수중음향통신 신호를 수집하였으며, 송신기와 수신기 사이의 거리는 최대 90 km로 하였다. 대표적인 디지털 주파수 변조 기법에 해당하는 BFSK(Binary Frequency Shift Keying) 방식과 BCSK(Binary Chirp Shift Keying) 방식으로 정보를 전송하였다. 실험 결과 60 km 전송 거리에서는 모든 경우에서 오류가 나타나지 않았으며, 90 km 전송 거리에서는 채널 부호화 기법이 적용되지 않은 비부호화 비트 오류율에 있어서 BFSK와 BCSK 두 방식 각각 평균 0.0197과 0.0007을 나타내었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.1086-1094
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• 2020

본 논문은 대한민국 서해와 남해에서의 거리에 따른 성능분석을 위해 실해역 측정을 했다. 서해와 남해 선박의 거리와 전송율 관점에서 측정된 실해역 데이터를 기반으로 데이터 반복 전송 횟수와 파일럿 심볼 배치 간격 파라미터를 조절하여 서해와 남해 성능 비교를 통해 수중OFDM 시스템을 성능을 분석하였다. 결론으로는 전송율과 거리에서 남해의 성능을 비교했을 때 파라미터가 같은 조건에서 남해 5km, 서해 1km 거리에서 BER성능이 남해가 성능이 비슷하였으며, 남해 10km,서해 3km에서 파일럿 심볼의 배치간격을 (𝚫f, 𝚫t) = (6, 3)의 심볼과 PRB가 반복되는 (R_f, R_t) = (2, 1)에서 남해는 1078.92bit/s 서해는 1384.57bit/s으로 전송율관점에서도 남해에서 장거리에서 높은 데이터를 보낼 수 있는걸 확인하였다

• 한국음향학회지
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• 제42권3호
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• pp.169-180
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• 2023

수중음향통신의 성능은 다중경로 전달과 도플러 확산에 크게 영향을 받는다. 본 논문은 다중경로 전달 환경에서 강인한 기존의 Sweep Spread Carrier(SSC) 기법을 변형하여, 새로운 통신기법인 Triangle Spread Carrier(TSC) 기법을 제안한다. 제안한 TSC 기법은 상승-처프와 하강-처프 신호가 반복되는 반송파를 갖는 형태이며, 각각의 상관함수 특성을 활용하여 수신 신호의 도플러 천이 주파수를 추정하고 보정한다. 제안된 TSC 기법의 성능을 입증하기 위하여 수중 채널 시뮬레이터를 이용한 모의실험과 동해에서 수행된 해상실험을 결과를 제시한다. 해상실험 결과 추정된 도플러 천이 주파수만을 이용하여 복조하였을 때 비부호화 된 비트 오류율은 최대 0.194였지만, 제안한 방법을 적용하였을 때 비부화화된 비트 오류율이 0.001로 감소하였다.

• 한국음향학회지
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• 제26권6호
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• pp.301-305
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• 2007

본 연구에서 관심을 갖는 수중환경에서의 천이소음도 가청주파수 대역임에 착안하여 이동통신 시스템의 표준 음성부호화기인 EVRC의 전처리단을 이용하여 배경잡음 구간을 판별하고 이를 바탕으로 수중 천이신호를 탐지하는 알고리즘을 제안하였다. EVRC 전처리 모듈에 프레임 단위의 입력신호가 들어가면 모듈로부터 잡음 구간을 결정하는 플래그, 각 채널의 에너지, 잡음이 제거된 신호, 입력신호의 에너지, 배경잡음의 에너지, 잡음이 제거된 신호의 에너지에 해당하는 파라미터 값을 얻게 된다. 잡음이 제거된 신호의 에너지를 배경잡음의 에너지로 정규화하고 이를 문턱값과 비교함으로써 천이신호를 검출할 수 있다. 또한 문턱 값은 잡음 구간에서 구한 이전 값을 이용해서 갱신된다. 실험결과를 통해 제안한 알고리즘이 백색 또는 유색잡음 하에서도 4% 미만의 오차를 보여주는 것을 검증한다.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.89-94
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• 2024

Ultra-Short BaseLine(USBL) 은 센서 간격이 좁은 배열을 사용하기 때문에 위치 추정 성능 향상을 위해서는 정밀한 동기화가 필요하다. 그러나 수중 환경은 비교적 강한 잡음과 다중 경로 및 도플러 등의 수중 음향 채널로 인해 동기화 오류가 발생하여 위치 추정 성능이 저하된다. 본 논문에서는 수중 USBL 시스템의 위치 추정 성능을 향상시키기 위한 공분산 기반 동기 보상 기법을 제안한다. 제안 방법은 상호상관을 통해 신호를 정렬한 후, 정렬된 신호의 공분산을 계산한다. 공분산에서 동기 오차는 위상차와 선형적으로 관련되어 있으므로 위상차를 공분산으로부터 추정하여 동기 오차를 보상한다. 전산 모의실험을 통해 제안 방법이 기존 상호상관 방법보다 우수한 위치 추정 성능을 가지는 것을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권4호
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• pp.383-390
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• 2024

수중 이동체의 방사소음을 측정하는 경우 이동체와 수신기 사이의 거리 정보가 중요한 요소이지만 수중에서는 Global Positioning System(GPS)를 사용할 수 없기 때문에 대체 수단이 필요하다. 대체 수단으로써 별도의 음향신호를 이용하여 도달 시간, 도달 시간 차 및 도달 주파수 차 등을 추정하여 거리를 측정한다. 하지만 채널 환경에 의해 오류가 발생하며, 이러한 특이값들은 연속적으로 거리를 측정함에 있어서 장애 요인이 된다. 본 논문에서는 거리 정보를 측정하는 과정에서 발생한 특이값들을 제거하기 위하여 사후 처리로써 V-곡선 형태의 함수로 곡선 적합하여 오류를 감소시키는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 성능검증을 위해 모의, 호수 및 해상실험을 수행하였다. 호수실험 결과에서는 Root Mean Square Error(RMSE) 관점에서 약 85 % 정도로 거리 추정 오차가 감소하였다.

• 한국음향학회지
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• 제20권7호
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• pp.89-93
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• 2001

최근 광섬유 하이드로폰 시스템은 차세대의 장거리 탐지용 수동 소나 시스템의 탐지 센서로 각광을 받고 있다. 소나 시스템으로서, 광섬유 하이드로폰 시스템은 수중에 전자부가 없이 다중화 기술을 바탕으로 많은 채널의 하이드로폰을 구성할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 다채널 배열 설계, 광-전자부, 하이드로폰 설계, 해상시험을 바탕으로 한 최근의 기술 발전 추세를 기술한다. 또한, 시분할 다중화를 바탕으로 32채널 혹은 그 이상까지 확장 가능한 간섭계형 다채널 광섬유 하이드로폰 배열 시스템 개발에 관하여 기술한다. 이를 위해 12채널의 시분할 다중화 하이드로폰 배열을 제작하여 해상시험을 통해 그 성능을 평가하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.81-89
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• 2011

수중 모바일 ad-hoc 네트워크는 수중환경 감시, 재난방지, 해양자원 탐사, 해양생명체 탐구, 그리고 침몰선박 탐색과 같은 수중환경의 다양한 분야에서 유용하다. 수중 환경에서 다중 데이터 통신을 하기 위해서는 효율적인 Medium Access Control (MAC) 프로토콜의 설계가 필요하다. Aloha 프로토콜은 기본적이고 간단한 프로토콜의 하나지만, 충돌이 자주 발생하는 단점이 있다. 만약 RF 통신에서 충돌이 발생한다면, 재전송을 하여 이 문제를 해결할 수 있지만, 저주파를 사용하는 수중에서는 전송 속도가 느리기 때문에 재전송에 많은 어려움이 따른다. 따라서 충돌을 피하기 위해 MAC 프로토콜 기반의 Time Division Multiple Access(TDMA)가 사용되고 있지만, 기존 TDMA는 보낼 데이터가 없을 경우, 타임 슬롯을 쓰지 않는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 보낼 데이터가 없을 경우, 짧은 "I Have No Data"(IHND)를 보냄으로써 타임 슬롯을 단축시키는 동적 TDMA 프로토콜 방식을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 데이터 처리량과 채널 효율에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존 TDMA 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다.

• 한국음향학회지
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• 제37권1호
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• pp.21-30
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• 2018

수동 시역전 기법은 시공간적인 집속효과를 통해 다중경로 채널응답에 의한 인접 심볼간 간섭의 영향을 줄임으로써 수중통신 시스템의 오류 성능을 향상시킬 수 있는 방법이다. 이러한 수동 시역전 기법은 일반적으로 시역전 결합에 사용되는 수신신호가 많을수록 큰 공간 다이버시티 이득을 얻기 때문에 많은 수의 수신기를 사용할 때 우수한 통신 성능을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 제한된 개수의 수신기를 사용하더라도 많은 수의 수신기를 사용할 때와 근접한 통신 성능을 얻을 수 있는 수신기의 개수와 조합에 대해 분석한다. 분석을 위해 2015년 5월에 제주 남서쪽 해역에서 수행된 SAVEX15(Shallow-water Acoustic Variability Experiment 2015) 실험 데이터를 활용한다. 음향채널이 존재하는 채널 특성 때문에 에너지가 집중되는 수심이 존재하였고 에너지가 집중되는 수심에 존재하는 수신기를 포함하여 수동 시역전 결합을 할 때, 일부의 수신기만을 사용하여 최적에 가까운 통신 성능을 도출할 수 있음을 보인다.