• 한국정보과학회논문지:정보통신
• /
• 제35권4호
• /
• pp.337-344
• /
• 2008

음파를 이용한 수중 센서 네트워크는 지상에서의 무선 네트워크 환경과 다르게 긴 전파 지연과 낮은 전송 속도를 가진다. 따라서 기존의 선 네트워크에서 사용되는 프로토콜을 수중 센서 네트워크에 적용될 경우 매우 제한적이며 비효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 수중 센서 네트워크에서 에너지 효율과 처리율 향상을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 슬롯 기반의 경쟁 기법을 사용하며 데이타 패킷을 전송하기 위해 사전에 슬롯을 예약하게 된다. 제안된 프로토콜에서는 경쟁방식에 의하여 노드간의 충돌이 발생할 수 있으나 예약방식에 의하여 인접 노드의 채널을 미리 인지함으로써 충돌을 최소화하고 노드의 불필요한 에너지 소모를 줄임과 동시에 처리율 향상을 가져온다. 제안된 프로토콜에 대한 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 수행하며 소모된 에너지, 충돌횟수, 채널효율, 처리율과 전송지연시간에 대하여 평가한다. 또한 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 제안된 프로토콜이 기존의 프로토콜에 비해 성능이 우수함을 보인다.

• 한국음향학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.286-295
• /
• 2008

수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사가 생겨 다중경로 현상이 발생한다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 이에 각종 통신시스템에서 적용되고 있는 여러 가지 채널 부호 방법을 모델링된 수중통신채널에 적용하여 그 성능을 확인하였다. 그 결과 다중경로에 의한 오류의 특성은 랜덤오류의 특성을 가지기 때문에 인터리버의 효과는 거의 볼 수 가 없으며, 수중채널에서 다중경로에 의해 야기된 오류마루 현상을 극복하기 위해서는 LDPC 부호와 같은 강력한 오류 정정 부호가 요구되며, RS 부호등을 연접하여 사용할 경우 더욱 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.258-268
• /
• 2011

수중 음파 센서 네트워크는 수종환경에서 재해방지, 환경 감시 시스템 등의 용도로 이용될 수 있다. 그러나 수중환경에서는 지상과는 다른 긴 전파 지연과 낮은 전송 속도, 제한된 대역폭파 같은 특성을 고려하여야 한다. 본 논문은 수중 음파 센서 네트워크에서 우선순위에 따라 슬롯이 각 노드에 맞게 할당되는 비경쟁방식의 슬롯 예약 구간을 통해 충돌 및 에너지 손실을 최소화하는 Priority Reservation MAC(PR-MAC) 프로토콜을 제안한다. 또한 성능을 평가하기 위해 수학적 분석 모델을 제시하고 그 결과로 충돌 확률, 충돌에 의한 에너지 소모량, 처리율, 채널 효율을 기존 프로토콜과 비교 평가하여 제안된 프로토콜의 우수성을 보인다.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.150-158
• /
• 2022

본 논문에서는 2021년 9월 동해에서 수행된 초장거리 대역확산 수중음향통신의 해상실험 결과를 제시한다. 8개의 수직 배열 센서를 이용하여 수중음향통신 신호를 수집하였으며, 전송 거리는 160 km로 하였다. 송신 신호로 30 bps의 다중 코드 대역 확산 방식과 100 bps의 처프 대역확산 방식이 사용되었다. 실험 결과 단일 채널에서 채널 부호화 기법이 적용되지 않은 경우에 높은 비트 오류율을 나타내었으나 각 수신 채널에서 프레임 동기화를 수행한 후 신호들에 등이득 조합 다이버시티 기법을 적용하면 비부호화 비트 오류율이 순방향 오류 정정 한계인 0.1 이하로 감소하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.114-119
• /
• 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
• /
• 제28권6호
• /
• pp.506-513
• /
• 2009

본 논문에서는 원거리 수중음향 통신환경에서 중계노드가 사용가능한 센서노드 간의 데이터 교환을 위해 시역전 방법을 적용한 두 단계 양방향 수중 중계노드 통신 방식을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 4 단계 중계절차를 2 단계로 줄이기 위해 시역전 기법을 이용한 양방향 통신방법을 적용하였으며 이를 통해 향상된 시스템 통신 용량을 얻는다. 또한 중계노드가 낮은 복잡도로 구현이 가능하기 때문에 효과적으로 전송 거리를 증가시킬 수 있다. 전산모의실험을 통해 제안된 방법이 기존의 방법보다 20 dB의 SNR에서 약 3.2 bps/Hz만큼 향상됨을 보였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제35권5호
• /
• pp.368-374
• /
• 2016

본 논문은 기존의 DPSK(Differential Phase-Shift Keying) 방식 수중음향통신에 직접 수열 대역확산 기법을 적용하여 송수신단을 구성하는 내용을 다루었다. DPSK방식의 수신기에서는 인접 비트 간 위상차만 알고 있으면 복조가 가능하기 때문에 수신기 구조가 간단해지는 장점이 있다. 기존의 DPSK 수신단에서는 역확산 전 신호의 두 심볼씩 전이 상관기로 입력되면 상관 결과의 최대값을 비교하여 데이터를 검출하는데 이 때 채널에 따른 낮은 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 높은 도플러 천이 주파수 때문에 전이 상관기 출력의 최대값 오류율이 증가할 수 있다. 본 논문에서는 전이 상관기에서 생성되는 다수 출력들의 크기뿐만 아니라 간격을 추가적으로 이용하여 더욱 정확한 검출 결과를 얻을 수 있도록 하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 성능은 모의 및 호수실험을 통해 획득한 데이터를 이용하여 분석되었다.

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

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제13권11호
• /
• pp.2295-2303
• /
• 2009

수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사에 의해 발생한 다중경로 현상으로 신호가 왜곡되어 원활한 통신이 어렵다. 이에 본 논문에서는 다중경로에 의해 발생한 오류를 정정하고자 수중채널 전달함수를 이용한 정정기법을 제안하였으며, 본 논문에서 제안하는 기법에 의해 정정하지 못한 오류를 정정하고자 LDPC 부호와 연접부호를 적용하여 그 성능을 확인하고 수중통신에 적용하고자 하였다. 또한 추정된 수중 채널 전달함수의 시간 지연 오차와 진폭 오차에 대한 성능 분석을 하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 기법을 적용하였을 경우 적용하지 않았을 때 보다 더욱 우수한 성능을 보이는 것을 확인 할 수 있으며, 채널 부호로 LDPC 부호를 사용한 경우에는 정정기법을 사용하였을 때 12 dB의 성능이 개선됨을 알 수 있다. 또한 추정된 수중 채널 전달함수의 시간 지연 오차는 성능에 큰 영향을 미치며, 진폭 오차에 대해서는 1 dB의 성능 열화가 나타남을 확인하였다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
• /
• 제23권7호
• /
• pp.1-8
• /
• 2023

An Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) based wireless communication system has drawn wide attention for its high transmission rate and high spectrum efficiency in not only radio but also Underwater Acoustic (UWA) applications. Because of the narrow sub-carrier spacing of OFDM, orthogonality between sub-carriers is easily affected by Doppler effect caused by the movement of transmitter or receiver. Previously, Doppler compensation signal processing algorithm for Desired propagation path was proposed. However, other Doppler shifts caused by delayed Undesired signal arriving from different directions cannot be perfectly compensated. Then Receiver Bit Error Rate (BER) is degraded by Inter-Carrier-Interference (ICI) caused in the case of Multi-path Doppler channel. To mitigate the ICI effect, a modified Delay and Doppler Profiler (mDDP), which estimates not only attenuation, relative delay and Doppler shift but also sampling clock shift of each multi-path component, is proposed. Based on the outputs of mDDP, an ICI canceling multi-tap equalizer is also proposed. Computer simulated performances of one-tap equalizer with the conventional Time domain linear interpolated Channel Transfer Function (CTF) estimator, multi-tap equalizer based on mDDP are compared. According to the simulation results, BER improvement has been observed. Especially, in the condition of 16QAM modulation, transmitting vessel speed of 6m/s, two-path multipath channel with direct path and ocean surface reflection path; more than one order of magnitude BER reduction has been observed at CNR=30dB.