• International Journal of Computer Science & Network Security
• /
• 제23권7호
• /
• pp.1-8
• /
• 2023

An Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) based wireless communication system has drawn wide attention for its high transmission rate and high spectrum efficiency in not only radio but also Underwater Acoustic (UWA) applications. Because of the narrow sub-carrier spacing of OFDM, orthogonality between sub-carriers is easily affected by Doppler effect caused by the movement of transmitter or receiver. Previously, Doppler compensation signal processing algorithm for Desired propagation path was proposed. However, other Doppler shifts caused by delayed Undesired signal arriving from different directions cannot be perfectly compensated. Then Receiver Bit Error Rate (BER) is degraded by Inter-Carrier-Interference (ICI) caused in the case of Multi-path Doppler channel. To mitigate the ICI effect, a modified Delay and Doppler Profiler (mDDP), which estimates not only attenuation, relative delay and Doppler shift but also sampling clock shift of each multi-path component, is proposed. Based on the outputs of mDDP, an ICI canceling multi-tap equalizer is also proposed. Computer simulated performances of one-tap equalizer with the conventional Time domain linear interpolated Channel Transfer Function (CTF) estimator, multi-tap equalizer based on mDDP are compared. According to the simulation results, BER improvement has been observed. Especially, in the condition of 16QAM modulation, transmitting vessel speed of 6m/s, two-path multipath channel with direct path and ocean surface reflection path; more than one order of magnitude BER reduction has been observed at CNR=30dB.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제36권1호
• /
• pp.166-171
• /
• 2012

본 논문에서는 가시광 LED를 이용한 근거리 수중 광무선 통신 기술을 제안하였다. 수중 통신을 위한 기존 음향 시스템의 대안으로 부상하는 가시광 LED 통신은 고품질의 높은 통신 속도를 보장한다. 수중에서 근거리 통신을 위하여 주파수 변조 방식을 적용한 광 무선 오디오 시스템을 개발하였으며 CD4046B 위상잠김루프를 이용하여 주파수 변조와 복조 회로 부분을 구현하였다. 수조내에서 송신단과 수신단을 30 cm 떨어뜨린 후 100 kHz의 변조 중심 주파수에서 오디오 신호를 전송하여 성공적으로 수신됨을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.418-424
• /
• 2003

이 논문에서는 BFSK (Binary Frequency Shift Keying) 변조를 이용한 데이터 전송 기법의 성능을 분석하였다. 성능 분석을 위해 수조에서 실험을 수행하였으며, 그 결과다중 경로로 인한 복반사파의 영향을 확인하였다. 이때 실험 과정을 단순화하기 위하여 채널 코딩 등과 같은 과정은 생략하였다. 실험 결과 사용된 수조에서는 약 800 bps의 전송율이 가능하였다. 또한 미리 측정된 채널 임펄스 응답을 이용하여 복반사파의 영향을 줄이는 방법을 실험을 통해 확인하였다. 그 결과 오차율 10/sup -3/을 기준으로 전송 속도가 약 100 bps 정도 향상되었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제35권4호
• /
• pp.295-302
• /
• 2016

수중음향 채널은 다양한 경로들이 상호 간섭하여 주파수에 따른 보강 또는 상쇄 간섭을 보이는 다중경로 페이딩 채널로 정의된다. 따라서 수신신호의 신호 대 잡음비는 주파수에 따라 변화한다. 아울러 해면변동은 해면 반사경로의 코히어런트 성분의 주파수에 따른 시변 페이딩을 야기한다. 주파수 편이 키잉 시스템은 이러한 간섭과 페이딩에 덜 민감하여 강인한 시스템으로 알려져 있으며 전송률을 높이기 위해 다진 주파수 편이 키잉 시스템으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 4 채널 4진 주파수 편이 키잉 시스템의 비트오류율을 천해 다중경로 채널에서 실험하였다. 실험결과 주파수 종속 시변 수중 음향 다중경로 페이딩은 연집오류를 발생시키는 특성을 보여 리드 솔로몬 코드가 4진 주파수 편이 키잉 시스템의 비트오류율을 효과적으로 경감시키는지를 보였다. 따라서 데이터 전송율 혹은 송수신기 거리에 따른 비트 오류율은 채널의 대역폭뿐만 아니라 주파수 종속 다중 경로 페이딩에 좌우됨을 보인다.

• Journal of information and communication convergence engineering
• /
• 제9권5호
• /
• pp.523-529
• /
• 2011

In this paper an inter-layer protocol, referred to as a Multi-Network Selector (MNS) is proposed for multiband maritime networks. A MNS is located between the data-link layer and the network layer and performs vertical handover when a ship moves another radio network. In order to provide seamless data transfer to different radio networks, the MNS uses received signal strength (RSS) and ship's location information as decision parameters for vertical handover, which can avoid ping-pong effect and reduces handover latency. In addition, we present related issues in order to implement the MNS for a multiband maritime network.

• 로봇학회논문지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.28-38
• /
• 2014

This paper verifies the performance of Extended Kalman Filter(EKF) and MCL(Monte Carlo Localization) approach to localization of an underwater vehicle through experiments. Especially, the experiments use acoustic range sensor whose measurement accuracy and uncertainty is not yet proved. Along with localization, the experiment also discloses the uncertainty features of the range measurement such as bias and variance. The proposed localization method rejects outlier range data and the experiment shows that outlier rejection improves localization performance. It is as expected that the proposed method doesn't yield as precise location as those methods which use high priced DVL(Doppler Velocity Log), IMU(Inertial Measurement Unit), and high accuracy range sensors. However, it is noticeable that the proposed method can achieve the accuracy which is affordable for correction of accumulated dead reckoning error, even though it uses only range data of low reliability and accuracy.

• Journal of information and communication convergence engineering
• /
• 제7권3호
• /
• pp.314-322
• /
• 2009

Nowadays, maritime communication systems need high data rate, reliability, and consistency in order to equivalently provide navigating ships with diverse multimedia services as in terrestrial communication systems. For this purpose, we conceptualize and design the maritime network for ships equipped with a multiband communication system which cost-effectively supports multimedia services according to several radiofrequency bands, such as HF, VHF, and satellite frequencies. We also introduce two service scenarios targeted for the maritime network; ship multimedia service (SMS) and real-time maritime logistics location tracking (RML2T). In addition, we specify related works according to three lower network layers (i.e., physical, data-link, and network layers) upon designing the network.

• 한국음향학회지
• /
• 제40권5호
• /
• pp.417-427
• /
• 2021

심해 장거리 통신의 경우, 제한된 대역폭으로 인해 데이터 전송률이 낮아지는 한계가 있다. 본 논문에서는 데이터 전송률을 향상시킬 수 있는 방법인 다중입출력 수중통신 연구 결과를 제시한다. 단일 음원 환경과 달리 다중음원 환경의 경우 다른 음원에 의한 간섭으로 통신 성능이 저하되며, 이를 제거하기 위해 적응형 수동 시역전 처리가 주로 사용되고 있다. 2018년 10월 포항 동방 수심 1,000 m 이상의 심해 해역에서 장거리 수중음향통신 해상실험이 수행되었다. 해상실험 동안 수직 선 배열이 활용되었으며, 512 sps의 binary phase shift keying와 quadrature phase shift keying 변조 신호가 송신되었다. 다중입출력 환경을 모사하기 위해 26 km와 30 km 거리의 데이터를 합성한다. 재래식과 적응형 수동 시역전 처리를 이용한 데이터 분석 및 비교를 통해, 적응형 신호 처리를 적용했을 때 다른 음원에 의한 간섭이 제거되어 0 %의 비트 오류율과 출력 신호 대 잡음비 증가의 효과를 확인하였다. 따라서 두 개의 음원을 가진 다중입출력 통신 성능 분석을 통해 두 배의 데이터 전송률 (1,024 sps)을 획득하였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제40권6호
• /
• pp.1193-1199
• /
• 2015

최근 수중음향통신이 다양한 분야에 활용되면서 고속 데이터 전송의 요구가 증가함에 따라 수중음향통신 시스템에 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 FMT(Filtered Multi-Tone)와 같은 다중반송파 방식을 적용하는 연구가 활발히 진행 중이다. 기존 OFDM 방식은 주파수 영역에서 인접채널에 영향을 주지 않기 위해 삽입하는 가상 부반송파(virtual carrier)의 사용과 인접 심볼 간 간섭(Inter Symbol Interference) 및 인접 채널간 간섭(Inter Channel Interference)의 영향을 줄이기 위해 사용하는 순환전치(cyclic prefix)는 전송량을 감소시킨다. 특히 수중은 육상에 비하여 급격히 변화하는 채널 특성을 갖기 때문에 사용해야하는 순환전치 길이가 길어지며, 가상 부반송파에 더 많은 부반송파를 할당해야 하므로 데이터의 전송량이 저하된다. 따라서 본 연구에서는 수중 채널 환경에서 전송량 증대를 위한 OFDM 시스템과 FMT 시스템을 결합한 FMT-OFDM 시스템을 제안하며, 실해역에서 측정한 데이터를 기반으로 채널을 모델링하고 시스템 파라미터를 설정 후 성능을 분석하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.328-335
• /
• 2009

음향수신신호의 위상은 매질에 대한 정보를 포함하고 있기 때문에 위상 변동을 연구하는 것은 매질에 대한 연구와 동반 되어야 한다. 또한 SAS (Synthetic Aperture Sonar)나 수중통신 등의 신호처리 시 수신신호의 위상변동 보정이 필요하다. 본 연구에서는 미세구조 난류에 의한 수신신호의 위상분산을 고찰하였다. 국지적으로 등방성이고 균질한 난류 환경 하에서 난류세기인자를 구하였고 음파 전달경로에 따라 난류세기가 미치는 영향을 고려하여 위상분산을 계산하였다. 난류세기 계산에 필요한 CTD자료와 ADCP자료는 묵호항 근처에 설치된 부표에서 획득하였으며 음파 전달경로는 Bellhop알고리즘을 이용한 음선 모델을 사용하였다. 결과적으로 난류세기인자는 주로 수온과 유속의 변화에 의해 결정되었으며 수신신호의 위상분산에 영향을 주었다. 이러한 위상분산은 소나 운용에 고려되어야 할 사항으로 여겨진다.