• 한국음향학회지
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• 제33권4호
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• pp.255-261
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• 2014

본 논문에서는 수중음향통신에서 비선형 chirp 변조 신호를 사용하는 방법을 제안한다. 과거 대부분의 수중음향통신에서는 반송파의 크기, 주파수 또는 위상에 정보를 실었다. 이에 반해 제안된 방법은 심볼 내에서 반송파의 주파수 변화율에 정보를 포함하게 된다. 특히, 반송파로 비선형 chirp 신호의 일종인 하이퍼볼릭 주파수 변조 신호를 사용하는 경우, 도플러 채널에서 강한 특성을 가진다. 제안된 방법은 시뮬레이션을 통해 기존 방법과 비교 및 분석하였다. 제안된 방식과 선형 주파수 변조 신호를 갖는 기존 방식을 비교하였을 때 도플러 편이가 있는 경우 제안된 방법의 오차 확률이 평균 5~12 % 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 제안된 방법의 성능을 분석하기 위해 해상실험이 수행되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권3호
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• pp.269-273
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• 2013

수중음향 채널은 일반적으로 다중경로 전달과 분산 등으로 인해 통신하기에 어려운 매질 가운데 하나로 인식된다. MIMO (Multiple-input multiple-output) 기술은 대역이 제한된 수중음향 채널에서 데이터 전송율을 증가시키기 위해 최근 활발히 연구되고 있다. 이 경우 전송 다이버시티 기술을 적용할 수 있는데 대표적인 것이 Alamouti 구조이다. 이 논문에서는 실험을 통하여 전송 다이버시티 기술의 성능을 고찰하였다. 실험에는 2개의 송신기와 2개의 수신기가 사용되었으며, 실내의 음향수조에서 수행되었다. 실험 결과 5~8%의 오차율을 확인하였는데 이는 같은 전송율을 기준으로 SISO(Single-input single-output) 채널에서의 오차율 14.8% 보다 향상된 결과를 나타내었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제42권2호
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• pp.393-402
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• 2017

육상의 셀룰러 네트워크와 같이 수중에서도 기지국을 통해 유입되는 트래픽 양에 따라 적응적으로 기지국의 백홀 자원을 할당하여 전체 네트워크 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 수중 셀룰러 통신 네트워크가 필요하다. 본 논문에서는 수중 셀룰러 통신 네트워크에서 기지국에 유입되는 트래픽에 비례하여 기지국의 백홀 자원을 할당하는 자원분배 프로토콜을 제안한다. 자원분배 프로토콜은 자원을 할당하는 주기에 따라 고정주기 방식과 적응주기 방식으로 분류된다. 더 효율적인 자원분배 프로토콜을 결정하기 위해 모의시험을 이용하여 고정주기 방식과 적응주기 방식의 수신율, 메시지 오버헤드, 전송지연 성능을 비교하고 분석하였다. 그 결과, 고정주기 방식이 적응주기 방식에 비해 최대 수백 배 이상의 전송지연이 증가하였으며, 수백 배 이상의 메시지 오버헤드가 더 발생하여 모든 성능 지표에서 적응주기 방식이 고정주기 방식보다 성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권8C호
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• pp.675-680
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• 2007

일반적으로 천이 신호의 식별은 지진학이나 상태 모니터링 분야, 특히 수중 음향 신호 처리 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 수중 환경에서 발생하는 천이 신호로는 돌고래와 같은 해양 생물이 내는 천이 신호와 선박, 잠수함 등에서 발생하는 인위적인 천이 신호 등이 있으며, 수중 감시 체계에서 이러한 수중 천이 신호를 식별하는 문제는 매우 중요한 연구 주제이다. 본 논문에서는 음성 인식 분야에서 우수한 인식 성능을 보이는 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient)를 기반으로, 천이 신호로 탐지된 입력 신호에 대하여 분석 프레임 단위로 MFCC 특징 벡터를 추출하고, 식별하고자 하는 데이터베이스에 있는 모든 참조 신호들의 MFCC 특징 벡터와의 유클리디언 거리(euclidean distance)를 계산한 후, 가장 작은 값을 갖는 참조 신호로 입력 프레임들을 사상(mapping)시킴으로써 사상이 가장 많이 된 참조 신호로 탐지된 수중 천이신호를 식별하는 프레임 기반의 식별 알고리즘을 제안한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권1호
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• pp.187-192
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• 2015

수중음향통신 채널은 해수면의 시변동성, 해저지형, 음속 분포 및 송수신단 사이의 기하학적인 구조 등에 따라 매우 복잡한 형태의 채널 특성을 나타낸다. 특히, 바람과 해류에 의한 시변동성과 도플러 효과를 갖는다. 이러한 수중음향통신 환경에서 전송 효율을 높이기 위해서는 변화하는 채널의 상태를 파악하고 통신기법에 적용시켜야 한다. 이 논문에서는 채널 시변동 매개변수 가운데 도플러 주파수 추정을 위하여 모호 함수와 자기상관 기법을 적용한 프레임 재귀 변복조 방식을 제안하고, 모의실험과 실제 남해에서의 해상실험을 통해 성능을 확인하였다. 해상실험 결과 채널 부호화 기법을 적용하지 않은 경우, 기존의 방법에 비해 제안한 방법의 비트 오류율이 약 32% 향상되었다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.344-352
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• 2020

수중음향통신의 적용을 위해 고려되어야 할 두 가지 지표인 성능과 은밀성 관점에서 다중 밴드 통신 기법 및 직접 확산 변조 방식을 적용한 효율적인 통신 모델을 설정하고 성능 분석을 하였다. 최적의 모델에 대한 성능 분석을 위해 송수신기의 채널 부호화 알고리즘을 부호화 비트 수 336 bit를 가지는 부호화율 1/3인 turbo pi 부호화기를 적용하여 등화기와 채널 복호화기를 반복하여 성능을 향상시키는 터보 등화 구조를 제시하였다. 본 논문에서는 다중 밴드 기반 대역 확산 구조의 Rake 처리 과정에서 임계값을 설정하여, 대역 확산 신호의 chip 수를 8개, 16개, 32개로, 다중 밴드 수는 1개에서 4개로 변경하면서 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 밴드 수 및 chip 수가 증가함에 따른 성능 이득을 확인할 수 있었으며, 동일한 밴드 수에서 chip 수를 증가시켰을 때 2~3dB 정도 성능이 향상되었다.

• 한국음향학회지
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• 제27권3호
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• pp.154-162
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• 2008

수중 채널에서의 음파를 사용한 신호는 다중 전달 경로 현상에 의해 왜곡된다. 본 논문에서는 채널의 임펄스 응답을 바탕으로 신호를 미리 왜곡시켜 수신기에 도착했을 때 최소한의 등화만으로 신호를 받을 수 있는 선 처리 기법을 제안하였다. 그리고 음선 이론 기반 시뮬레이션과 수조 실험을 통해 제안한 기법의 성능을 검토하였다. 다중 전달 경로 현상이 약할 경우, SNR이 약 20 dB 일 때 BER이 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$의 성능을 보였고 다중 전달 경로 현상이 심한 환경에서 SNR이 약 30 dB 일때 유사한 BER 성능을 보였다. 제안한 기법을 수중 운동체의 통신에 사용가능하도록 송수신기의 위치 변화에 따른 채널예측 기법을 제안하였고 그 성능을 검토하였다.

• 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.

• 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.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (D)
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• pp.294-299
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• 2007

수중 센서 네트워크에서는 물 속이라는 환경적 특성으로 인해 네트워크 구성에 있어서 많은 어려움이 있다. 무엇보다도 배터리를 지속적으로 공급받거나 충전시킬 수 없기 때문에 배터리 고갈로 인한 센서노드의 손실이 발생하고 이는 전체 센서 네트워크 연결을 방해하는 요소로 작용하게 된다. 따라서 본 논문에서는 지역적으로 소스 라우팅 기법을 적용하여 에너지 소비를 줄이는 라우팅 기법을 제안하였다. 먼저 수중 통신에 사용되는 음파와 에너지와의 관계식을 유도한 뒤에 에너지 소비에 중요하게 작용하는 변수들을 이끌어 냈다. 깊은 바다에 설치된 센서 네트워크에서는 깊이에 따른 환경 변수들의 값이 달라질 수 있기 때문에 링크 메트릭에 영향을 줄 수 있음을 확인했고 이를 바탕으로 에너지 소비에 미치는 환경변수들의 영향도와 제안된 라우팅 기법이 에너지 소비에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.