• ETRI Journal
• /
• 제37권3호
• /
• pp.471-479
• /
• 2015

Traditional designs of cognitive radio (CR) focus on maximizing system throughput. In this paper, we study the joint overlay and underlay power allocation problem for orthogonal frequency-division multiple access-based CR. Instead of maximizing system throughput, we aim to maximize system energy efficiency (EE), measured by a "bit per Joule" metric, while maintaining the minimal rate requirement of a given CR system, under the total power constraint of a secondary user and interference constraints of primary users. The formulated energy-efficient power allocation (EEPA) problem is nonconvex; to make it solvable, we first transform the original problem into a convex optimization problem via fractional programming, and then the Lagrange dual decomposition method is used to solve the equivalent convex optimization problem. Finally, an optimal EEPA allocation scheme is proposed. Numerical results show that the proposed method can achieve better EE performance.

• 대한전자공학회논문지SP
• /
• 제46권1호
• /
• pp.63-70
• /
• 2009

본 논문은 기존의 CSMA/CA 프로토콜의 지연시간을 감소시키고 전송률을 증가시키기 위해 제안된 CSMA/CA 프로토콜에 관한 연구이다. 수중환경에서 긴 전파시간에 의해 충돌확률이 증가하고, 전송효율이 감소함에 따라 프로토콜의 성능은 저하된다. 이러한 전파시간을 고려하여 본 논문에서는 기존의 CSMA/CA 프로토콜의 Timeout 상황을 피하기 위해 CTS 패킷에 STANDBY 프레임을 삽입하여 전송하는 프로토콜을 제안한다. 모의실험 결과, 제안하는 프로토콜이 기존 프로토콜보다 처리율에서 약 20% 정도의 성능향상을 보였고, 전파지연 대 전송지연 a의 값이 작을수록 성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 2011

본 논문에서는 단일 반송파 기반의 디지털 변조 기법들의 성능을 수중 통신 실험을 통하여 분석하였다. 통신 실험은 실제 해상에서 수행되었으며 적용된 변조기법은 위상 비동기 방식인 ASK, FSK와 위상 동기 방식의 QPSK이다. 통신 성능을 평가하기 위해 이미지 파일을 600bps~3Kbps의 전송률을 가지는 신호로 변조하여 전송하였다. 수신된 신호를 복조하여 BER을 추정한 결과 ASK와 FSK의 경우 보상 알고리즘 없이 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$의 오차율을 나타내었고, QPSK의 경우 선형 등화기를 이용하여 $10^{-4}$의 오차율을 가지는 통신이 가능함을 확인하였다.

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

• 전자공학회논문지CI
• /
• 제48권6호
• /
• pp.88-96
• /
• 2011

수중 음파 통신은 해양 데이터 수집, 해저 탐사 및 개발, 군사 전술 감시 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 이와 같이 다양한 분야에 Autonomous Underwater Vehicle(AUV)나 Remotely Operated Vehicle(ROV)와 같은 수중 로봇을 이용한 로봇 제어 시스템 구축은 필수적이다. 본 논문에서는 수중 음파 센서 네트워크 구성에서 중요한 부분인 에너지 효율적인 면을 고려하는 동시에 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 적합한 Message Merging MAC($M^2$-MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안된 Media Access Control(MAC) 프로토콜에서는 미리 할당된 타임 슬롯에 따라 로봇 노드들로부터 데이터를 수신하고, 베이스 스테이션으로부터 전달받은 메시지들을 버퍼링 과정을 거쳐 하나의 MAC 프레임으로 생성한 후 클러스터 내 모든 로봇 노드들에게 브로드 캐스팅 하게 된다. 또한 새로운 노드 진입 및 탈퇴 시 Maintenance&Sleep(M&S) 구간을 통해 관련 절차가 이루어짐으로써 경쟁과 비경쟁 방식이 혼합된 복합형 MAC 프로토콜의 형태를 이룬다. 본 논문에서는 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 중요한 요소인 종단 간 지연과 에너지 소모량에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제36권4B호
• /
• pp.422-428
• /
• 2011

본 논문에서는 n개의 균등하게 위치한 센서 노드를 가지는 수중 애드 혹 음향 네트워크에서의 시스템 및 채널 모델링, 그리고 이를 바탕으로 유도한 용량 스케일링 법칙을 소개한다. 특히 협 대역 모델에서 캐리어 주파수가 n의 함수로 스케일 되는 것을 허용하는 상황을 가정한다. 가정하는 네트워크에서, 전송 거리 뿐 아니라 주파수 스케일링에도 의존하는 감쇠 변수의 특성을 분석한다. 이를 바탕으로 단일 노드 밀도를 가지는 확장 네트워크 하에서 용량 스케일링에 대한 cut-set 기반 상향 경계선을 유도한다. 상향 경계선은 감쇠 변수에 역으로 비례한다는 결과물로부터, 전 영역에 대해 전력 제한된 네트워크가 생성됨을 보인다. 뿐만 아니라 간단한 최 근거리 다중 홉 전송에 기반 하여 용량 달성 가능한 기술을 소개한다. 확장 네트워크에서 다중 홉 기술은 감쇠 변수의 함수로 표현되는 모든 동작 영역에서 order 측면 최적임을 보인다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.175-184
• /
• 2009

해양센서네트워크에서 센서 노드간의 거리는 네트워크의 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 본 논문은 해양환경에 적합한 통신 경로를 설계하기 위하여 효율적인 거리를 설정하고 레벨(Level)을 나누는 기법을 제안한다. 제안한 기법으로 설정된 경로를 유지하고 에너지 효율을 극대화 하여 전체 네트워크의 수명을 연장하는 방안을 연구하는 것에 목적을 두었다. 설정된 경로는 내 외부적인 요소들에 의해 유동적으로 변경될 수 있으며 제안된 경로 강화 기법을 통해 더욱 견고한 해양센서 네트워크를 구축한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.79-86
• /
• 2006

수중과 같은 에러의 변동이 크고 무선 통신에 제약이 따르는 환경에서 데이터 전송을 실행하게 되는 경우에는 상당히 심각한 지연율과 에러 발생률을 고려하지 않을 수 없다. 따라서 이러한 환경에서 사용되는 메커니즘은 가능한 한 효율적이면서 간단해야만 한다. 본 논문에서 제안하는 Pervasive Block ACK(PBA) 기법은 각 프레임마다 전송되던 ACK를 Set 단위로 묶어서 한꺼번에 보내주는 방법으로, 수중 등 열악한 환경에서 ACK 전송으로 인해 발생하는 트래픽 발생빈도 감소를 위해 제안되었다. Pervasive Block ACK 기법은 전송 횟수를 최소로 줄임으로써 오버헤드를 감소시켜 네트워크의 효율성을 높여 지연율은 줄일 뿐만 아니라 그에 부가적으로 전력 소비 절감의 효과까지도 기대할 수 있다. 본 논문에서는 Numerical Result를 통하여 제안에 관한 효율성 및 연구 가치를 증명하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• 제18권2E호
• /
• pp.39-44
• /
• 1999

In passive sonar, underwater moving objects are identified by the acoustic sounds they transmit. The spectrum of these sounds show features about the mechanism of the sound source, these features are discrete frequencies on the spectrum and frequency lines on the spectrogram. Variability in the underwater environment produce discontinuous broken or unstable fluctuating frequency lines. In this paper, we propose an efficient algorithm that estimate continuities of the discontinuous frequency lines and extract presence of the unstable frequency lines using neural networks and represent the proposed algorithm shows good performance in estimation and extraction the unstable frequency lines through the experiments.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2018년도 춘계학술대회
• /
• pp.68-71
• /
• 2018

본 논문에서는 수중 음향네트워크에서 긴 전파지연 시간과 불확실한 지연시간 변이로 인한 영향을 최소화하고 느린 전송속도를 고려하여 패킷 트레인 방식의 수중동기화 프로토콜을 제안한다. 이를 위해 단방향 통신방식으로 연속된 패킷을 전송하고, 수신패킷 시각차를 이용하여 전파지연시간 변화량만을 고려하여 수중 동기화과정을 수행한다. 제안된 동기화 프로토콜은 노드의 이동성, 패킷전송 시간차, 네트워크 범위, 동기화 경과시간에 따른 동기화 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하고 우수성을 보인다.