• 한국정보통신학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.105-111
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• 1997

This Paper Proposes a new efficient system design strategies for the acoustic-based underwater multiple modem and media access control protocol. The system aims to establish the acoustic-based communication network of an underwater vehicles for deep sea mining, which ensures a certain level of maximum throughput regardless of the propagation delay of acoustic and allows fast data transmission through the acoustic-based multiple channel. A media access control protocol for integrated communication network and it's acoustic-based communication modems that allows 'peer-to-peer' communication between a surface mining plant multiple underwater system is designed, and the proposed media access control protocol is implemented for its verification. Furthermore, a proposed design strategies which make it possible to control the multiple vehicle for an underwater mining is presented in this paper.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.239-260
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• 2023

The underwater acoustic wireless communication networks are generally formed by the different autonomous underwater acoustic vehicles, and transceivers interconnected to the bottom of the ocean with battery deployed modems. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has become the most popular modulation technique in underwater acoustic communication due to its high data transmission and robustness over other symmetrical modulation techniques. To maintain the operability of underwater acoustic communication networks, the power consumption of battery-operated transceivers becomes a vital necessity to be minimized. The OFDM technology has a major lack of peak to average power ratio (PAPR) which results in the consumption of more power, creating non-linear distortion and increasing the bit error rate (BER). To overcome this situation, we have contributed our symmetry research into three dimensions. Firstly, we propose a machine learning-based underwater acoustic communication system through long short-term memory neural network (LSTM-NN). Secondly, the proposed LSTM-NN reduces the PAPR and makes the system reliable and efficient, which turns into a better performance of BER. Finally, the simulation and water tank experimental data results are executed which proves that the LSTM-NN is the best solution for mitigating the PAPR with non-linear distortion and complexity in the overall communication system.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권3호
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• pp.256-265
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• 2017

In this paper, an ascheme is proposed for multiuser underwater acoustic communication by using the multi-chirp rate signals. It differs from the well known TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) or CDMA (Code Division Multiple Access), by assigning each users with different chirp-rate carriers instead of the time, frequency or PN code. Multi-chirp rate signals can be separated from each other by FrFT (Fractional Fourier Transform), which can be regarded as the chirp-based decomposing, and superior to the match filter in the underwater acoustic channel. VTRM (Virtual Time Reverse Mirror) is applied into the system to alleviate the ISI caused by the multipatch and make the equalization more simple. Results of computer simulations and pool experiments prove that the proposed multiuser underwater acoustic communication based on the multi-chirp rate exhibit well performance. Outfield experments carrie out in Xiamen Port show that using about 10 kHz bandwidth, four users could communicate at the same time with 425 bps with low BER and can match the UAC application.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.810-816
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• 2011

기존의 수중음향통신모뎀은 상용 제품들을 기반으로 개발되어 수중음향통신모뎀의 기능 및 성능 구현은 가능하지만 개발 시스템을 제품화하기에는 시스템의 크기나 개발 비용 등에서 단일 플랫폼으로의 시스템 구현이 필수적으로 요구되었다. 따라서 본 논문에서는 수중음향통신모뎀의 단일 하드웨어 플랫폼을 구현함에 있어 중요한 역할을 하는 신호처리 모듈을 TigerSHARC DSP 프로세서를 이용하여 설계 및 구현하고자 한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.631-639
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• 2014

Recently, research on Media Access Control (MAC) techniques for underwater acoustic communication has been conducted actively. For successful acoustic communication in underwater conditions, development of environmentally adaptive MAC techniques, which is taking narrow bandwidth, distance, depth, noise level, salinity, multipath and etc into account, is an especially important work. In this paper, knowledge based system is introduced not only to obtain adaptive and optimal communication parameters but also increase network efficiency and availability by requesting change of MAC techniques based on decisions from knowledge-based system Smart Decision Block (SDB). Computer simulations were also conducted to verify the performance of the proposed system in underwater conditions.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 추계종합학술대회 B
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• pp.231-234
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• 2008

본 논문에서는 음향의 비선형 채널에 적합한 새로운 수중 무선 동신 시스템을 제안하였다. 일반적으로 음향의 비선형 채널에서의 통신은 두 음파의 차의 주파수를 가지는 음파에 대한 파라메트릭 효과를 이용한 통신을 한다. 이러한 동신기법에서는 위상변조를 이용한 통신의 구현은 쉽지 않았다. 본 논문에서 제안된 시스템에서는 위상변조 후 오프셋을 주어 통신하는 비선형 채널에 적합한 통신 방식을 제안하였고 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 입증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.509-515
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• 2010

최근 심해 해난 구조 통신, 해저 탐사와 환경오염에 대한 모니터링과 같은 서비스에서 수중 음향 채널을 통한 데이터의 전송은 고속이 요구되고 있다. 수중 음향 채널은 매우 복잡하고 지속적인 시변 특성을 가지므로 기존의 무선 통신 기술들은 좋은 성능을 나타내지 못한다. 이러한 수중 음향 채널에서 고속 전송을 제공하고 열악한 환경에 대해서 신뢰성이 있고 강건한 통신 서비스를 제공하기 위해서 본 논문에서는 적응형 OFDM 시스템의 성능을 분석한다. 이를 통해서, 음성 통신 서비스를 기준으로 수중 음향 채널에서 적절한 적응 알고리즘의 적응 스위칭을 위한 임계값을 제시한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.235-242
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• 2006

본 논문에서는 해저의 이동체 사이의 효과적인 다중 초음파 데이타 통신을 위한 다중 초음파 접속제어 프로토콜을 제안 하였다. 논리계층에서의 프로토콜은 모선과 수중 이동체간에 다중 채널 통신이 가능하고 논리계층간의 peer to peer 통신이 가능함을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 접속제어 프로토콜은 수중 통신 시스템의 여러 가지 수중 물리적 환경에서 전파지연 시간에 무관하게 최대 수율을 보장하고 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 다중 전송채널을 이용하여 수중에서 고속 데이터 전송의 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.336-342
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• 2017

최근 해양 자원 개발뿐만 아니라 지구 온난화에 따른 해양 환경 모니터링 및 해양 재난 대비 등을 위하여 수중 무선통신에 대한 연구가 요구되고 있다. 대부분의 수중 무선 통신에서는 수중에서의 매질 특성 및 환경 변화 특성을 고려하여 수십 KHz 대역의 음파를 이용하며, 특히 DSP를 비롯한 프로세서를 기반으로 하여 모뎀 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 수중 관측 및 제어를 위한 수중 음향 통신 시스템 중 수중기지제어국과 수중기지국 간의 음향 통신을 위한 Digital Up Converter(DUC)와 Digital Down Converter(DDC)를 연구하였다. 수중 음향 통신 시스템은 사용 환경의 제약 때문에 소형 및 저전력 시스템을 추구한다. 따라서, 본 연구에서는 DUC 및 DDC 전용 하드웨어 모듈을 설계하였다. 수중 음향 통신 시스템의 4개의 링크를 지원하며, 각각 샘플링 레이트 및 주파수를 변환하였다. Verilog-HDL를 사용하여 설계하였으며, ModelSim 환경에서 수중 음향 통신 시스템의 베이스밴드 신호를 이용하여 동작을 검증하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제24권3E호
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• pp.109-114
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• 2005

In this paper, we present a phase coherent all-digital transceiver for underwater acoustic communication, which allows the system to reduce complexity and increase robustness in time variant underwater environments. It is designed in the digital domain except for transducers and amplifiers and implemented by using a multiple digital signal processors (DSPs) system. For phase coherent reception, conventional systems employed phase-locked loop (PLL) and delay-locked loop (DLL) for synchronization, but this paper suggests a frame synchronization scheme based on the quadrature receiver structure without using phase information. We show experimental results in the underwater anechoic basin at MOERI. The results show that the adaptive equalizer compensates frame synchronization error and the correction capability is dependent on the length of equalizer.