• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.425-430
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• 2013

수중통신은 지상통신에 비하여 통신채널의 강건성과 고속데이터 전송 측면에서 상당한 제약 요인을 가지고 있다. 공기 중에서 RF 통신은 장거리 전송에도 높은 데이터 전송률을 보이지만, 수중에서는 매질의 전도특성으로 인하여 전파에너지의 심각한 감쇠현상이 발생하여 통신이 어려운 실정이다. 현재 수중에서 수 십 킬로미터 이상의 장거리 통신이 가능한 음향파 통신 모뎀이 개발되어 사용되고 있지만 낮은 전송율과 높은 전력 소모, 느린 전송속도가 문제로 거론되고 있다. 이 문제를 보완할 수 있는 방안으로 빛을 이용한 근거리 수중무선통신이 대안으로 연구되고 있다. 본 논문에서는 가시광 파장영역에서 수중통신 채널 특성을 분석하였다. 자유공간 광무선 통신과 비교하여 수중 가시광 통신기술의 가능성을 제시하고, LED 기반 트랜시버와 CMOS 센서를 통신시스템에 장착하여 수중이미지 전송을 위한 광무선 통신 시스템을 시연하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권2호
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• pp.143-150
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• 2023

Underwater wireless communication is a challenging issue for realizing the smart aqua-farm and various marine activities for exploring the ocean and environmental monitoring. In comparison to acoustic and radio frequency technologies, the visible light communication is the most promising method to transmit data with a higher speed in complex underwater environments. To send data at a speedier rate, high-performance photodetectors are essentially required to receive blue and/or cyan-blue light that are transmitted from the light sources in a light-fidelity (Li-Fi) system. Here, we fabricated high-performance organic phototransistors (OPTs) based on P-type donor polymer (PTO2) and N-type acceptor small molecule (IT-4F) blend semiconductors. Bulk-heterojunction (BHJ) PTO2:IT-4F photo-active layer has a broad absorption spectrum in the range of 450~550 nm wavelength. Solution-processed OPTs showed a high photo-responsivity >1,000 mA/W, a large photo-sensitivity >10³, a fast response time, and reproducible light-On/Off switching characteristics even under a weak incident light. BHJ organic semiconductors absorbed photons and generated excitons, and efficiently dissociated to electron and hole carriers at the donor-acceptor interface. Printed and flexible OPTs can be widely used as Li-Fi receivers and image sensors for underwater communication and underwater internet of things (UIoTs).

• 한국음향학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-10
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• 2012

수중음향채널에서 시변 다중경로 전달특성에 의해 발생하는 시변 인접심볼간 간섭을 완화할 수 있는 방법으로 선형 등화와 결정궤환 등화 기법을 사용할 수 있다. 그러나 선형 등화 기법은 간섭성분을 완벽하게 제거하지 못하는 단점이 있고, 결정궤환 등화기는 검출 오류 발생 시 오류 전파가 발생하는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 훈련 시퀀스를 이용하여 등화 모드를 선택하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 훈련시퀀스로부터 산출된 신호 대 잡음비에 따라 등화기법을 선택하여 동작시키는 방법으로 낮은 SNR일 때에는 선형 등화 기법이 적용하여 오류전파를 줄이고, 높은 SNR일 때에는 결정궤환 등화 기법을 적용하여 간섭성분을 제거함으로써 하나의 등화기법을 사용하는 경우보다 오류 성능을 향상시킬 수 있다. 해상실험을 통해 얻은 채널 응답을 이용하여 전산모의실험을 수행한 결과 제안된 기법이 효과적으로 오류 성능이 개선됨을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권6호
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• pp.407-412
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• 2014

본 논문에서는 다중 직교 특성을 갖는 FH-MFSK(Frequency-Hopped Multiple Frequency Shift Keying) 방식의 수중음향통신을 제안한다. 일반적으로 FSK(Frequency Shift Keying) 방식은 처리 과정이 단순하지만 다중 경로 전달로 인해 발생하는 인접 심볼간 간섭에 취약하다. 본 논문에서는 전송하고자 하는 심볼 수와 동일한 서로 직교 성질을 갖는 코드들을 생성한다. 이 코드 값들은 각각 다수의 주파수들에 대응된다. 이러한 다중 직교 코드를 생성하기 위해 m-sequence를 이용하였다. 실험을 통해 제안된 방법의 성능을 기존의 MFSK 방식과 비교하였다. 100 bps 전송율에서 제안한 방법은 기존의 방법보다 오차율이 6 ~ 10 % 낮게 나타났다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.253-260
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• 2018

천해 환경에서의 수중 음향 통신 채널은 전형적으로 시변 다중 경로 페이딩 채널 특성을 나타낸다. 이러한 채널 전송을 통해 수신된 신호는 시간 지연 및 진폭의 중첩에 의해 심볼 간 간섭을 유발한다. 이를 보완하기 위해 여러 기술이 사용되었으며, 그 중 하나가 음향 등화기이다. 본 연구에서는 심볼 간 간섭을 보상하기 위해 feed-forward equalizer (FFE), decision direct equalizer (DDE), decision feedback equalizer (DFE) 및 DFE와 결합된 DDE의 4 종류의 등화기와 등화기의 계수를 조정하기 위해 normalized least mean square (NLMS) 알고리즘과 recursive least square (RLS) 알고리즘의 2 종류의 알고리즘을 적용하였다. 그 결과 비선형 등화기에서는 신호 대 잡음비 6 dB 이상에서 상당한 성능 향상을 발견할 수 있었으며, DFE와 DDE의 조합은 어떤 경우에도 최고의 성능을 발휘하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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• pp.117-122
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• 2006

Modernized GNSS such as new GPS signals updated GLONASS and coming Galileo promises higher quality and higher reliability for users. Powerful technologies such as Internet, ubiquitous network technology and sensor network has been used to promote a safe and more secure lifestyle. This report describes experimental trials to combine these technologies namely GPS and Sensor Network into a high-performance system. GPS is used to enlarge the communication range, resolving the service area limitations, as a wider service area is required at shore areas compared to urban area. GPS position datum is also used as primary network routing information to get practical Sensor Network. Another application is the under water Sensor Network. Accurate GPS position and time are used to establish stable and high reliability underwater acoustic Sensor Network. This paper describes the background of the project 'Harbor area Marine Ubiquitous Sensor Network', preliminary consideration and testing. Radio and acoustic communication is the main focus of this preliminary experiment.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권8A호
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• pp.777-784
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• 2010

최근 수중 통신에 대한 관심이 급증하고 있으며, 수중 통신을 통한 음성 및 고해상도 영상 데이터와 같은 다양한 데이터 전송의 요구가 증가하고 있다. 수중 음향 통신 시스템의 성능은 수중 채널의 특성에 의해 크게 영향을 받으며, 특히 수중 채널 환경은 다중경로(Multi-path)에 따른 지연확산(delay spread)으로 인하여 데이터 전송 시 인접 심볼 간의 간섭(Inter Symbol interference: ISI)이 발생하여 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 지연 확산에 강한 성능을 나타내는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 수중 통신 시스템에 적용하고, OFDM의 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 수중 채널 환경의 다중경로로 인한 지연 확산을 보상한다. 하지만 수중 통신 시스템에 OFDM을 적용할 때, OFDM 시스템이 갖는 고유한 문제인 높은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 발생한다. 그러므로 본 논문에서는 높은 PAPR로 인한 신호의 비선형 왜곡을 피하고 증폭기의 효율을 위하여 DFT-spread OFDM 기법을 적용한다. DFT-spread OFDM 방식은 IFFT 수행 이전에 DFT(discrete Fourier transform) 확산을 수행하여 각각의 병렬 데이터를 모든 부반송파들에 실어 줌으로써 좋은 PAPR 저감 효과를 얻는다. 그러므로 본 논문에서는 OFDM 시스템을 통해 수중 채널에서 지연 확산에 대한 성능 이득을 보이고, 일반적인 OFDM 시스템보다 DFT-spread OFDM이 수중 통신 환경에서 더 적합한 통신 방식임을 시뮬레이션을 통하여 보였다. 그리고 DFT-spread OFDM의 두 가지 자원 분배 방식(Interleaved, Localized)에 따른 성능을 분석하고 수중 통신 환경에서 자원 분배 방식에 따른 성능의 적응성에 대하여 논의하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 CP 삽입을 통한 보상후의 BER 성능은 DFT-spread OFDM 방식이 일반 OFDM에 비하여 $10^{-4}$에서 약 5~6dB 정도 좋은 것을 보였으며, 자원 분배 방식에 따른 BER 성능을 비교하였을 때, Interleaved 방식은 Localized 방식에 비하여 $10^{-4}$에서 약 3.5dB 정도 좋은 것을 보였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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• pp.454-458
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• 2005

In this paper we analyzed the performance of data transmission using BPSK modulation. The system performances were evaluated by the experiments in water tank. As a result we showed the influences of reverberation due to the multipath. In order to simplify the experiment procedure the channel coding etc. were omitted. The experimental result shows that the maximum transmission data rate in used water tank is about 350 bps at bit error rate of $10^{-3}$.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.1086-1094
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• 2020

본 논문은 대한민국 서해와 남해에서의 거리에 따른 성능분석을 위해 실해역 측정을 했다. 서해와 남해 선박의 거리와 전송율 관점에서 측정된 실해역 데이터를 기반으로 데이터 반복 전송 횟수와 파일럿 심볼 배치 간격 파라미터를 조절하여 서해와 남해 성능 비교를 통해 수중OFDM 시스템을 성능을 분석하였다. 결론으로는 전송율과 거리에서 남해의 성능을 비교했을 때 파라미터가 같은 조건에서 남해 5km, 서해 1km 거리에서 BER성능이 남해가 성능이 비슷하였으며, 남해 10km,서해 3km에서 파일럿 심볼의 배치간격을 (𝚫f, 𝚫t) = (6, 3)의 심볼과 PRB가 반복되는 (R_f, R_t) = (2, 1)에서 남해는 1078.92bit/s 서해는 1384.57bit/s으로 전송율관점에서도 남해에서 장거리에서 높은 데이터를 보낼 수 있는걸 확인하였다

• 한국음향학회지
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• 제41권2호
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• pp.184-191
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• 2022

천해에서의 음파는 긴 지연시간을 가지는 다중경로를 통해 전달되며 이러한 특성은 통신에서 Inter-Symbol Interference(ISI)을 야기하기 때문에 성능을 악화시킨다. 본 논문에서는 잔향음 우세 환경에서의 통신성능을 분석하고 다중경로 지연시간과의 상관관계를 파악하기 위해 5 × 5 × 5 m³ 수조에서 다양한 심볼 전송속도(100 sym/s to 8000 sym/s)를 갖는 Binary Phase-Shift Keying(BPSK) 신호를 이용하여 실험을 수행하였다. 제어가능한 수조 환경에서의 음향 채널은 수조 내 경계면 및 벽면에서의 다중반사로 인해 밀집한 다중경로 특성을 가지며 약 40 ms 이하의 최대 초과 지연과 8 ms 이하의 Root Mean Squared(RMS) 지연확산을 보였다. 본 논문에서는 4가지 통신 복조 기법을 이용하여 Bit Error Rate(BER) 성능과 출력 Signal-to-Noise Ratio(SNR) 성능을 분석하며 잔향음 우세 환경에서의 심볼 시간과 RMS 지연확산의 비율인 Symbol interval to Delay spread Ratio in reverberant environment(SDR_rev)을 정의하여 통신성능이 보장될 수 있는 기준 심볼 전송속도를 제시한다.