• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.49-54
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• 2019

음향채널을 주로 사용하는 수중통신환경은 지상통신환경과 달라 통신 서비스를 구축함에 있어 수중환경에 적합하게 전송성능을 분석하는 것이 필요하며, 통신망의 일반적 성능 뿐 아니라 통신 서비스별 전송 대상 트래픽의 전송성능을 분석하여 통신서비스에 적절한 트래픽처리 방안의 강구가 요구된다. 본 연구에서는 수중 MANET(Mobile Ad-hoc Network)에서 비디오 트래픽의 전송 성능을 분석하고 이 결과를 토대로 비디오 트래픽 전송 방안을 제시한다. 본 연구는 NS(Network Simulator)-3에 기반한 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 수행하며, 전송 성능으로는 처리율, 전송지연, 패킷손실율을 사용한다.

• 한국음향학회지
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• 제32권4호
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• pp.294-300
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• 2013

본 논문에서는 간략화된 차 주파수의 신호대잡음비을 이용하여 수중 AWGN 환경하에서 파라메트릭 배열 통신 시스템의 성능을 비트오류확률과 MIMO 채널용량 관점에서 분석한 결과를 제시한다. 분석을 위해 사용된 차주파수의 신호대잡음비는 전달손실, 잡음준위 그리고 비선형성이 고려된 차 주파수의 음원준위로 계산된다. 1차 주파수 210 kHz와 190 kHz, 차 주파수 20 kHz, 트랜스듀서 직경 0.1 m, 잡음준위 50 dB, 요구되는 비트오류 확률을 $10^{-4}$으로 가정할 때, 담수 환경과 해수 환경에서의 1차 주파수 통신 거리 대비 파라메트릭 배열의 통신거리 이득을 각각 59.11 km와 5 km를 얻었다. 또한, 10 bps/Hz의 채널용량 조건을 위해 SISO 및 ($2{\times}2$) MIMO 파라메트릭 배열을 사용할 경우, 담수에서는 38.84 km와 46.38 km 거리이득을 해수에서는 3.88 km 4.381 km의 거리이득을 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권6호
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• pp.1193-1199
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• 2015

최근 수중음향통신이 다양한 분야에 활용되면서 고속 데이터 전송의 요구가 증가함에 따라 수중음향통신 시스템에 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 FMT(Filtered Multi-Tone)와 같은 다중반송파 방식을 적용하는 연구가 활발히 진행 중이다. 기존 OFDM 방식은 주파수 영역에서 인접채널에 영향을 주지 않기 위해 삽입하는 가상 부반송파(virtual carrier)의 사용과 인접 심볼 간 간섭(Inter Symbol Interference) 및 인접 채널간 간섭(Inter Channel Interference)의 영향을 줄이기 위해 사용하는 순환전치(cyclic prefix)는 전송량을 감소시킨다. 특히 수중은 육상에 비하여 급격히 변화하는 채널 특성을 갖기 때문에 사용해야하는 순환전치 길이가 길어지며, 가상 부반송파에 더 많은 부반송파를 할당해야 하므로 데이터의 전송량이 저하된다. 따라서 본 연구에서는 수중 채널 환경에서 전송량 증대를 위한 OFDM 시스템과 FMT 시스템을 결합한 FMT-OFDM 시스템을 제안하며, 실해역에서 측정한 데이터를 기반으로 채널을 모델링하고 시스템 파라미터를 설정 후 성능을 분석하였다.

• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권10호
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• pp.4971-4987
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• 2019

Node localization is the basic task of underwater wireless sensor networks (UWSNs). Most of the existing underwater localization methods rely on ranging accuracy. Due to the special environment conditions in the ocean, beacon nodes are difficult to deploy accurately. The narrow bandwidth and high delay of the underwater acoustic communication channel lead to large errors. In order to reduce the ranging error and improve the positioning accuracy, we propose a localization algorithm based on ranging correction and inertial coordination. The algorithm can be divided into two parts, Range Correction based Localization algorithm (RCL) and Inertial Coordination based Localization algorithm (ICL). RCL uses the geometric relationship between the node positions to correct the ranging error and obtain the exact node position. However, when the unknown node deviates from the deployment area with the movement of the water flow, it cannot communicate with enough beacon nodes in a certain period of time. In this case, the node uses ICL algorithm to combine position data with motion information of neighbor nodes to update its position. The simulation results show that the proposed algorithm greatly improves the positioning accuracy of unknown nodes compared with the existing localization methods.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.633-636
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• 2011

본 논문에서는 수중 센서 네트워크를 위한 경쟁 기반 매체 접근 제어 (MAC) 프로토콜들의 성능을 분석한다. 다양한 수중 네트워크 환경을 모사한 Qualnet 기반의 수중 네트워크 시뮬레이터를 이용하여, ALOHA, CSMA, CSMA-RTS-CTS 및 CSMA-RTS-CTS-ACK 프로토콜 등의 성능을 수신 패킷의 수와 종단간 전송 시간 측면에서 비교한다. 시뮬레이션 결과를 이용하여, 향후 수중 네트워크 개발 시 경쟁 기반 MAC 프로토콜을 선택하는데 참고할 수 있는 지표를 제시한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권8호
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• pp.1631-1636
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• 2015

무선 통신기술의 발전과 함께, 수중 통신 기술도 초기의 점대점 통신에서 벗어나 다수개의 노드를 연결하는 네트워크 구축으로 연구가 진행되고 있다. 수중의 통신환경은 전파지연, 도플러 효과, 다중경로, 그리고 전파손실의 측면에서 기존의 지상 무선 환경과 크게 차이가 있다. 따라서, 지상의 연구 결과가 수중에서 그대로 적용되기는 어려운 상황이다. 특히, 전파환경에 의존성이 큰 매체접속제어 프로토콜은 수중 통신망을 위해 새로 설계되어야한다. CSMA/CA는 데이터 패킷의 충돌을 피하고 숨겨진 노드 문제 등을 해결할 수 있으므로 이를 기반으로 한 여러 수중 매체접속제어 프로토콜들이 제안되어 왔다. 하지만 현실적으로는 RTS/CTS가 도달하는 전송범위 밖에서 발생한 간섭에 의해 수신신호의 성능이 저하되어 RTS/CTS의 효율이 감소될 수 있다. 본 논문에서는 수중 환경에서 전파반경 밖의 간섭 신호의 영향으로 인해 발생되는 신호대잡음비(SNR) 감소를 분석하여 RTS/CTS의 효율 감소를 도출하고, 기존 매체접속제어 프로토콜에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 수중 환경에서의 전파 간섭문제와 지상에서의 전파 간섭 문제를 비교 분석하여 지상과 차별화된 수중 통신환경에서 고려해야 할 사항들을 정리해 보았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1042-1050
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• 2014

수중에서의 음향 통신의 성능은 신호의 다중경로 전달과정에 의해 발생하는 지역 확산 현상으로 인하여 인접간섭의 영향을 받는다. 그리고 음파를 이용한 주파수의 제한으로 인하여 낮은 전송 속도로 통신을 한다. 따라서 전송속도의 향상과 함께 인접간섭을 제거하기 위하여 수중 통신에 적합한 시공간 부호화 기술과 등화기 기술, 채널 부호화 기술이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 기술들을 시뮬레이션을 통하여 MIMO 수중 통신 시스템에서 최적의 터보 등화 기법을 이용한 복호구조를 제안한다. 각 모듈별 시뮬레이션을 통한 성능결과 본 논문에서 제안한 계층적 시공간 부호화 방식 기반의 터보 등화 기법을 이용하면 일반적인 수중 통신 보다 성능이 우수함을 알 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.405-408
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• 2013

수중에서의 음향 통신의 성능은 신호의 다중경로 전달과정에 의해 발생하는 지역 확산 현상으로 인하여 인접간섭에 영향을 받는다. 그리고 음파를 이용한 주파수의 제한으로 인하여 낮은 전송 속도로 통신을 한다. 따라서 전송속도의 향상과 함께 인접간섭을 제거하기 위하여 수중 통신에 적합한 시공간 부호화 기술과 등화기 기술, 채널 부호화 기술이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 기술들을 시뮬레이션을 통하여 수중 통신 시스템에 대한 분석을 하였다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서 제시한 시공간부호화 기술, 터보부호화 기술, Zero Forcing 검출 기법을 이용하면 일반적인 수중 통신 보다 성능이 우수함을 알 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.304-313
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• 2021

본 논문은 2020년 11월 동해에서 실시한 장거리 수중음향통신의 해상실험 결과를 제시한다. 하나의 이동하는 송신기와 16개의 수직 배열 수신기들을 통해 신호를 수집하였으며, 송신기와 수신기 사이의 거리는 약 20 km정도였다. 실험에 적용된 신호는 기존의 직접수열 대역확산 방식과 각 심볼마다 다수의 순환된 Pseudo Noise(PN) 시퀀스를 중첩함으로써 전송률을 높이는 중첩된 직접수열 대역확산 방식이다. 실험결과 채널 부호화 기법이 적용되지 않은 비부호화 비트 오류율에 있어서 기존의 직접수열 대역확산 방식은 16채널 평균 0.0005로 나타났으며, 중첩된 직접수열대역확산 방식은 0.00124을 보였다.