• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.2394-2402
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• 2017

수심이 얕은 연안에서는 다중경로에 의한 주파수 선택적인 페이딩이 수중음향통신시스템의 성능을 결정한다. 본 연구에서는 수심 약 50m이고 유효파고 0.5m, 사니질 저질인 부산인근 해역의 수중음향통신 채널의 특성과 다중반송파 음향통신시스템의 성능을 평가하였다. 송수신기 수평거리에 따른 다중경로 지연 확산과 시간영역 및 주파수 영역 페이딩 특성을 제시하고 전송률 1kbps인 5ch-4FSK 시스템의 비트 오류율을 평가하였다. 시간영역 페이딩 오류를 제거하기 위해 리드 솔로몬 코드를 적용하였다. 다중경로는 4개 이하로 구성되며 송수신기 거리가 증가하면 시간 및 주파수 영역 페이딩은 작아지며 시스템의 비트 오류율은 감소하고 600m 이상의 거리에서 비트 오류율은 약 10-4 이었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1061-1066
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• 2014

천해에서 음파 전달은 매우 복잡하며, sparse한 전달 특성을 갖는다. 이러한 환경에서 수중음향통신 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 채널을 추정하기 위한 여러 방법들이 연구되었다. 본 논문에서는 기존의 sparse-aware LMS(Least Mean Square) 알고리즘들보다 빠른 수렴속도를 갖는 LMS 기반 채널 추정 알고리즘을 제안하였다. 제안한 방법은 $L_p$-norm LMS 알고리즘과 soft decision 과정을 결합한 것이다. 모의실험은 실제 해상 실험을 통하여 얻은 수중 음속 데이터를 바탕으로 수행되었다. 그 결과 제안한 방법이 기존의 방법들보다 빠른 수렴속도와 향상된 성능을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.1697-1705
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• 2022

대규모 해양 건설에 따른 해양 건설 작업자의 안전 및 해양 오염 문제가 발생하고 있다. 특히, 해양의 수중 건설 작업은 다른 작업에 비해 위험도가 높아 작업자의 안전을 고려한 무인 대체 시스템의 적용이 필요하다. 본 논문에서는 수중 무인 작업을 위해 해양 건설용 ROV 시스템을 개발 완료하였다. 수중 추진체의 제어를 통한 위치제어, 공압 gripper 그리고 수중 작업 모니터링을 위한 모니터링 시스템을 개발하였다. 성능평가 결과 ROV의 수중 이동속도는 최대 0.89m/s로 평가되었으며, 공압 gripper의 최대 하중은 80kg의 하중 허용 가능함을 확인하였다. 또한, 수중 ROV의 제어와 수중 영상 스트리밍에 필요한 네트워크 대역폭이 300Mbps 이상으로 평가되었으며, 유선 통신은 205m에서 92.7 ~ 95.0Mbit/s, 무선 통신은 78.3 ~ 84.8Mbit/s의 속도로 평가되었다.

• 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.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권8호
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• pp.637-641
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• 2012

본 논문에서는 저전력 수중음향통신 시스템을 구현하기 위해 선형 등화기에 최적화된 탭 길이를 결정하는 기법을 제안하였다. 먼저 선형 등화기에서 탭 길이와 결정지연과의 관계를 조사하였다. 이 결과를 토대로 일정 이상 MSE(Mean Square Error) 성능을 만족하는 탭 길이에 대하여 분산을 구하고 이를 활용하여 최적의 결정 지연 범위가 추정된다. 또한 탭 길이에 따른 최적의 결정지연을 결정하기 위해 MSE 그래프를 도출하였으며, 이를 통해 최적의 값을 얻어냈다. 모의실험을 수행한 결과 최대의 탭 길이에서보다 40% 적은 탭 길이로도 충분한 성능을 보여주었으며, 동해 해상시험에서 획득한 데이타에 적용한 결과 탭 계수가 충분히 수렴했다고 볼 수 있는 최대 길이의 탭보다 33% 적은 탭 길이로 충분한 성능을 보여주었음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.1531-1538
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• 2015

본 논문에서는 두 개의 송·수신 센서 사이의 위상 오차를 보상하기 위해 터보 등화 기반의 MIMO 수중 통신의 효율적인 복호기 구조를 제시하였다. 시공간 부호화 시스템에서는 다중 송·수신기 사이의 위상 차이는 완벽하다고 가정하였으나, 본 논문에서는 MIMO 수중 통신 환경에서 서로 다른 송·수신기 사이의 위상 오류에 영향을 분석하였다. 그 결과 오류 성능이 심각하게 감소하게 됨을 알 수 있었으며, 오류 성능 영향을 최소화하기 위해 도착 시간 차이를 보상한 DD 위상 추적 방식 기반의 위상 보상 알고리즘을 제안하였다. 본 논문은 MIMO 수중 통신 환경에서의 위상 오류에 영향을 분석하고, 그 영향을 최소화 할 수중 채널 모델에 대한 보상 알고리즘을 제안하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권8호
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• pp.145-149
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• 2016

수중음파통신은 지상과는 다른 환경적 문제에 의해 고속 데이터 전송률을 얻기 위해서는 여러 가지 어려움이 있다. 고속 데이터 전송을 위해서 다중안테나 전송방식에 대해서 많은 연구가 진행되고 있다. V-BLAST 알고리즘은 무선통신에서 다중안테나 전송방식에 적용되고 검파방식이다. 본 논문에서는 수중음파채널에 대해서 여 MIMO 시스템의 VBLAST 검파 방식에 대해서 성능을 분석한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.660-665
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• 2018

세계적으로 해양 자원 개발을 비롯하여 재난 방지 및 군사적 목적 등을 위하여 수중 환경 감시 및 제어를 가능하게 하는 수중 무선 통신망에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 호서대학교를 중심으로 '분산형 수중 관측 제어망'에 대한 연구가 진행되고 있는데, 본 논문에서는 해당 제어망 중 수중기지제어국과 수중기지국 사이의 음파 통신을 위한 인터폴레이터(Interpolator)를 연구하였다. 수중 음파 통신망은 양방향 듀플렉스(duplex) 통신을 위하여 서로 다른 4개의 주파수 링크를 정의하고 있으며, 링크에 따라 100배 혹은 200배 샘플링 레이트를 변환해야 한다. 또, 수중은 전원 공급이 원활하지 않은 환경이므로 저전력 설계가 중요하다. 따라서 저전력 인터폴레이터인 CIC 인터폴레이터를 기본으로 하여 링크에 따라 샘플링 레이트를 선택할 수 있도록 설계하였다. 하지만 CIC 인터폴레이터는 통과 대역 감쇠(passband droop)가 크고, 전이영역(transition region)이 넓기 때문에 채널 간격이 비교적 좁은 음파 통신에서는 저주파 대역 필터로서의 조건을 만족하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 통과 대역 감쇠를 보상하기 위한 보상 필터(compensator)와 전이 영역을 줄이기 위한 하프밴드 필터(halfband filter)를 추가하였다. Matlab을 이용하여 알고리즘을 검증한 후 Verilog-HDL로 하드웨어를 설계하고 Modelsim에서 시뮬레이션하여 동작을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제26권8호
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• pp.426-431
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• 2007

본 논문에서는 수중 채널 환경에서 초음파 통신의 성능 및 효율을 향상시키기 위하여 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 용 수중 벡터 채널 모델링을 연구하였으며, 이를 이용한 MIMO 기법의 성능을 분석하였다. 수중 MIMO 채널 모델링을 위하여 실해역 환경에서 측정을 수행하였으며, 측정된 데이터를 분석하여 수중 채널 환경에서의 페이딩, 도플러, 시간지연, 도달각, 수신전력 등의 파라미터 값을 추정하였고, 이를 이용한 MIMO용 수중 벡터 채널 모델링을 수행하였다. 또한 제안된 채널 모델링을 이용하여 수중 MIMO 시스템의 성능을 분석하였으며, 성능 분석 결과 수중에서 MIMO 기법을 사용하는 경우 같은 SNR에 대해 비트 에러 율이 크게 감소함을 알 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권4호
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• pp.106-114
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• 2015

수중 음파 센서 네트워크의 다각적인 발전에도 불구하고 네트워크상에서의 연결이 손실되는 경우가 여전히 존재한다. 특히 해양 환경에서 네트워크상의 연결 중에 발생할 수 있는 연결 단절을 유발하는 많은 다양한 문제점으로 인해 이를 보완하기 위해서 수중 음파 통신 네트워크를 위한 새로운 테스트 메커니즘이 필요하다. 본 논문에서는 통신 프로세스의 문제점 및 에러가 발생하는 위치를 식별하기 위해서 장애 없이 네트워크 배포시 가장 중요한 부분들에 대해 조사할 수 있는 방법을 제안한다. 수중 음파 통신 네트워크(UWASN)를 위한 Step-wised Out-test 메커니즘을 도입하고 실험을 통하여 out-test 기능을 이용한 수중 단말의 작동을 엄격하게 점검하였다. 구현 및 실험 결과를 통해서 Out-test 기능의 유용성 및 우수성을 입증하였고 향후 가능한 개선을 제시하였다.