• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제24권2E호
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• pp.61-66
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• 2005

Experimental work in underwater acoustic communications using passive phase conjugation has shown that the demodulation error depends on the relative drift rate between the source and receiver [Rouseff et al., IEEE J. Oceanic Eng. 26, 821-831 (2001)]. The observed effect involves the mismatch between the initial impulse response and the subsequent response after the source or receiver has changed locations. In the present work, the effect of drifting source is analyzed by numerical simulations and compared to the experimental results. The communications bit error rate is qualified as a function of drift rate, drifting direction, and source-receiver range.

• 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.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권3호
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• pp.303-310
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• 2013

수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사가 생겨 다중경로 현상이 발생한다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 이러한 다중 경로 환경에서 본 논문에서는 수신신호의 성능을 향상시키고자 수중통신에 적합한 반복부호를 설정하였다. 적용가능한 반복부호로는 터보 부호와 LDPC 부호가 있으며, 성능 및 부호화 길이, 등화기 적용 등의 파라메타를 기반으로 수중통신에서는 터보 부호의 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 따라서 터보 부호 기반의 터보 등화기를 사용하여 실제 동해 바다에서 송수신 거리가 5Km 그리고 데이터 속도를 1Kbps로 설정하여 성능을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권9A호
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• pp.874-881
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• 2010

수중 통신에서 사용되는 음향 신호의 감쇠는 노드 사이의 거리는 물론 사용 주파수 대역에도 크게 영향을 받는다. 또한 음향 신호는 긴 전송 지연을 가지므로 복잡한 절차와 많은 제어 메시지를 필요로 하는 매체 접속 기법은 사용하기에 적합하지 않다. 본 논문은 이처럼 열악한 수중 환경에서 코드 분할 다중 접속 기법의 적용 방법을 제시하고 그 성능을 분석한다. 수중 음향 센서망 구조는 데이터 수집형 트리 구조를 가정하며 에너지 절약을 위해 트리 구조에서 계층간 엇갈림 깨어남 패턴을 사용한다. 성능 분석을 위해 다양한 사용 주파수 대역에서 계층별 데이터 전송률을 수학적으로 도출한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.387-396
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• 2016

Multiuser communication has been an important research area of underwater acoustic communications and networking. This paper studies the use of adaptive orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) in a downlink scenario, where a central node sends data to multiple distributed nodes simultaneously. In practical implementations, the instantaneous channel state information (CSI) cannot be perfectly known by the central node in time-varying underwater acoustic (UWA) channels, due to the long propagation delays resulting from the low sound speed. In this paper, we explore the CSI feedback for resource allocation. An adaptive power-bit loading algorithm is presented, which assigns subcarriers to different users and allocates power and bits to each subcarrier, aiming to minimize the bit error rate (BER) under power and throughput constraints. Simulation results show considerable performance gains due to adaptive subcarrier allocation and further improvement through power and bit loading, as compared to the non-adaptive interleave subcarrier allocation scheme. In a lake experiment, channel feedback reduction is implemented through subcarrier clustering and uniform quantization. Although the performance gains are not as large as expected, experiment results confirm that adaptive subcarrier allocation schemes based on delayed channel feedback or long term statistics outperform the interleave subcarrier allocation scheme.

• 한국음향학회지
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• 제30권2호
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• pp.86-91
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• 2011

In the underwater communications, the acoustic channel is in poor communication conditions, such as long propagation delay, narrow bandwidth, and high bit-error rate. For these bad acoustic channels, we propose an efficient automatic repeat request (ARQ) for multi-hop underwater network by using the concepts of concurrent bi-directional transmission, multiple sub-packets, and overhearing data packet instead of the acknowledgement signal. Our results show that the proposed ARQ significantly reduces the transmission latency especially in high BER compared with the existing Stop and Wait ARQ.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권6호
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• pp.97-108
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• 2011

과거 유선 및 비실시간으로 구축되던 수중 생태 모니터링, 자원 탐사 시스템 등은 수중 무선 센서네트워크 시스템 기술의 연구 개발을 통해 실시간 정보 송수신이 가능한 디지털 융합의 형태로 진화될 수 있다. 이를 가능하게 하는 핵심 기술 중의 하나는 배터리에 의해 동작하는 초소형 수중 음향통신 모뎀 구현 기술이며, 본 연구에서는 무지향성 수중 음향 트랜스듀서를 탑재한 초소형 수중 음향통신 모뎀을 설계하고 개발한다. 또한, 구현된 수중 모뎀의 성능을 검증하기 위하여 경기도 양평의 북한강에서 송수신 실험을 수행하고 그 결과를 분석한다. 실험 결과에 따르면, 개발한 모뎀은 최대 250 m의 거리에서 200 bps의 전송속도와 $7.8{\times}10^{-5}$의 비트오율로 무선 데이터 송수신이 가능하였다. 개발된 수중 모뎀은 향후 수중 무선 센서네트워크를 활용한 다양한 응용 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제25권5호
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• pp.239-245
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• 2006

시계열반전처리는 시간과 공간영역 동시에 집속을 수행할 수 있는 효과적인 방법으로 증명되어 왔으며, 시간영역에서의 집속 특성은 수중음향통신에서 광범위하게 이용되고 있다. 최근에는 해양도파관에서 동시 다중 집속이 적응 시계열 반전처리에 의해 구현되었다. 본 연구에서 적응 시계열반전처리에 의한 동시 다중 집속은 다중 수신을 위한 수중음향 통신 알고리즘으로 확장되며, 개발된 알고리즘은 수치실험과 실 데이터를 통해 다중 수신 위치에 동시에 자기등화가 가능함을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권2호
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• pp.227-234
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• 2022

은밀 수중 통신은 수중에서 신호를 전송할 때 다른 대상이 감지하지 못하도록 보내는 통신 방법이다. 수중에서 정보를 은밀하게 보내는 방법은 Radio Frequency(RF)에서 사용되는 방법과 유사하게 Low Probability of Detection(LPD)와 Low Probability of Intercept(LPI)의 특성을 고려하여 설계된다. 그러나 수중에서 음향을 이용하여 통신하는 경우 협소한 주파수 대역폭으로 인해 은밀성을 확보하기 어렵다. 기존의 신호 전송 전력을 낮추거나 변조 대역폭을 늘리는 방법과는 다르게 수중 포유류의 음향 신호를 모방하여 신호를 보내는 방법이 연구되고 있다. 생체모방 은밀 수중향통신은 주로 돌고래나 고래가 발생시키는 클릭음이나 휘슬음을 모방한다. 본 논문은 이러한 생체모방 은밀 수중음향통신의 발전 가능성과 향후 필요한 연구 분야를 파악하기 위해 생체모방 통신 기술들을 조사하고 이에 따른 연구 동향을 소개한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권3호
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• pp.275-281
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• 2014

최근 들어 연근해와 내수면에서 수중 자원의 효과적 개발과 보존을 위해 다양한 수중 응용 시스템 발굴 및 활용의 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 논문에서는 근거리 수중 이동통신 시스템, 수중 센서네트워크 시스템 등의 핵심 기술 중의 하나인 초소형 수중 음향통신 모뎀의 디지털 모듈을 연구한다. 고속 연산처리가 가능한 디지털 신호처리 프로세서를 탑재한 수중 모뎀의 디지털 모듈을 설계하고 제작하며, 개발된 하드웨어에 프레임 형성 기능과 채널부호 알고리듬들을 구현하고 실험함으로써 회로의 기능과 성능을 검증한다. 실험 결과에 따르면, 개발된 DSP 기반 디지털 모듈에서 전송속도 1 kbps의 길쌈부호 처리를 위해 필요로 하는 연산량이 DSP의 가용 연산 능력의 1% 이내에 불과하므로 개발된 하드웨어 플랫폼에 다양한 고효율 기저대역 알고리듬을 탑재함으로써 수중 모뎀의 성능 개선을 모색할 수 있다.