• 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.

• 한국음향학회지
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• 제33권6호
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• pp.392-399
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• 2014

수중음향통신에서는 다중경로에 의한 지연확산 채널과 조류로 인한 자연적 유동 혹은 인위적인 플랫폼 이동 등으로 도플러 확산 채널이 발생한다. 이로 인하여 발생하는 인접 심볼 간 간섭을 제거하기 위하여 등화기가 사용되고 있으나 다중 경로 등의 음향 환경정보를 사용하고 있지 않다. 반면 수동형 시역전의 경우 한 방향 전파과정으로 산출한 채널응답특성의 수치적 정합필터를 통하여 자기 등화를 수행하게 되므로 등화기보다 비교적 단순한 알고리즘으로 간섭을 제거하는 특성을 갖는다. 본 논문에서는 2010년 동해에서 수행한 통신 실험의 실측 데이터에 수동형 시역전을 적용하여 다중경로로 인한 간섭을 제거하고, 통신성능이 향상됨을 보이고자 한다. 이를 검증하기 위하여 수동형 시역전의 적용 전/후의 신호 대 간섭 잡음비를 비교하고 분석한다. 또한 수동형 시역전과 적응형 등화기의 알고리즘을 각각 독립적으로 수행하여 비트오류율을 산출하고 이를 비교하여 수동형 시역전의 통신성능을 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1688-1695
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• 2016

수중에서의 통신은 해수면 및 해저면 등에 의한 신호의 반사를 통해 다중경로 현상이 나타난다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원할한 수신을 방해받게 된다. 또한, 수중 통신은 제한된 주파수를 사용하고 다중 경로로 인한 심볼 내 간섭으로 전송률이 매우 낮고 성능이 저하된다. 따라서 본 논문에서는 수중통신 환경에서 전송률 향상 및 성능 향상을 위해 터보 등화 기법 기반의 Faster Than Nyquist 전송방식을 고려한다. 무선 통신에서 전송률 향상을 위해 적용되고 있는 Nyquist 속도보다 빠르게 전송하는 Faster Than Nyquist 기법에 대해 다중 간섭이 존재하는 수중 환경에서 효율적인 복호 모델을 제시하고 기존의 전송률 향상에 고려되는 천공 부호화 방식과 실제 호수 실험을 통하여 성능을 비교 분석하였으며, 적용 가능성 및 효율성을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.1780-1786
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• 2008

수중무선통신 시스템에서의 성능은 수중채널의 특성에 영향을 받으며, 특히 잔향 및 다중경로(Multi-path)로 인한 지연확산은 데이터 전송 시 인접 심벌간의 간섭(Inter Symbol Interference : ISI)을 발생시켜 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 잔향 및 다중경로로 인한 인접 심벌간의 간섭에 강한 성능을 나타내는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 이용하여 수중에서 고속 데이터 전송의 적용성을 검토하였다. 실제 수중 채널을 모의하는 모델을 사용하여 수중에서 통신성능을 확인하였다. 그 결과 1000m의 거리에서 단일 반송파의 경우 BER이 $2{\times}10^{-1}$ 이였으며, 다중 반송파의 경우 BER이 $8{\times}10^{-2}$이었다. 그리고 단일 전송파의 전송속도는 5 kbps이었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.402-404
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• 2013

수중에서의 무선통신 채널환경은 수심이나 염분 등에 의해 전달 속도가 다르며 해면이나 해저에 의해 다중 경로의 영향을 받는다. 본 논문에서는 이러한 다중 경로를 갖는 채널에서의 전송율을 높이기 위해 MIMO(Multi-Input-Multi-Output) 시스템에서의 부호화 기법과 등화기가 결합하여 동작하는 터보 등화기를 갖는 시스템을 사용하였다. 또한 다중경로로 인한 위상 오차 추정은 decision directed 방식의 효율적인 방안을 제시하고 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서는 제안한 방식을 통해 위상 오차에 대한 영향을 최소화 할 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권8호
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• pp.643-647
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• 2011

이 논문에서는 수중음향통신의 성능 저해 요소 가운데 하나인 다중경로로 인한 인접 심벌간의 간섭(Inter-Symbol Interference)을 극복하기 위하여 직접 수열 대역확산(Direct Sequence Spread Spectrum) 기법의 적용성에 관해 연구하였다. 직접 수열 대역확산 방식은 육상이동통신 분야에서는 이미 널리 적용되고 있으나 수중음향통신에서는 상대적으로 적은 관심을 받았다. 이에 그 적용성을 검증하기 위해 실제 수중 채널에서 수집한 채널 응답 함수를 이용하여 모의실험을 수행한 결과 일반적인 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 기법의 경우 BER(Bit Error Rate)이 $6.73{\times}10^{-3}$이였으며, 직접 수열 대역확산기법이 적용된 경우 BER이 $1.14{\times}10^{-1}$으로 일반적인 QPSK에 비해 향상된 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 근거리 해상 실험을 수행한 결과 일반적인 QPSK 기법의 경우 전송률 1 kbps에서 BER이 $3.19{\times}10^{-1}$이였으며, 직접 수열 대역확산 기법이 적용된 경우 BER이 $5.17{\times}10^{-4}$이었다.

• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.404-411
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• 2018

본 논문은 수중에서 은밀성을 확보하기 위해 FSK(Frequency Shift Keying)를 이용하여 돌고래 휘슬음을 모방하는 통신 기법과 다중경로 결합 이득을 이용하여 BER(Bit Error Rate) 성능을 높이는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 휘슬음을 짧은 시간 구간으로 나누고 그 구간에 심볼의 직교성을 보장하는 FSK 변조신호를 만든다. 그리고 휘슬음을 모방할 때 다중경로 채널에서 심볼간의 ISI(Inter Symbol Interference)가 줄어드는 특징을 이용하여 다중경로 결합 이득을 얻는 방법이다. 제안한 방법의 성능을 보이기 위해 전산모의실험과 실제 호수실험을 진행하였다. 전산모의실험을 통해 다중경로에 의해 추가적인 다중경로 결합 이득이 발생함을 보였다. 호수 실험에서는 제안된 FSK 방법이 20 msec의 심볼 길이와 900 Hz의 변조 대역을 갖는 경우 다중경로 결합 이득을 얻어 0.002의 BER갖고 0.185의 BER을 갖는 CSS(Chirp Spread Spectrum)보다 우수함을 보였다. 그리고 모방한 신호와 실제 휘슬 신호의 시간-주파수 영역에서 평균 상호 상관 값을 통해 모방도를 분석하여 제안된 FSK방법이 CSS방법에 비해 높은 모방도를 보였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권10호
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• pp.769-774
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• 2010

수중 통신 시스템의 성능은 수중채널의 특성에 영향을 받으며, 잔향 및 다중경로(Multi-path)로 인한 지연확산은 데이터 전송 시인접 심벌간의 간섭(Inter Symbol Interference : ISI)의 원인이 되며, 이는 통신 성능 저하의 주 원인이 된다. 본 논문에서는 잔향 및 다중경로로 인한 인접 심벌간의 간섭을 극복하기위해 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조기법을 이용한 수중에서의 음향통신 실험을 통해 그 성능을 분석하였다. 그 결과 전송속도가 2 kbps인 경우 BER(Bit Error Rate)이 $1.22{\times}10^{-1}$이였으며, 전송속도가 4 kbps인 경우 BER은 $2.47{\times}10^{-2}$이었다.

• 한국음향학회지
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• 제28권5호
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• pp.432-440
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• 2009

최근 수중 음향 통신의 필요성과 음성 및 고해상도 영상 데이터와 같은 다양한 데이터 전송의 요구가 증가되고 있다. 수중 음향 통신 시스템의 성능은 수중채널의 특성에 영향을 받으며, 특히 잔향 및 다중경로 (Multi-path)로 인한 지연확산은 데이터 전송 시 인접심벌간의 간섭 (Inter Symbol Interference : ISI)을 발생시켜 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 수중 채널에서 지연 확산에 강한 성능을 나타내는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 연구하였다. 또한 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)이 높은 경우 발생하는 성능저하를 극복하기 위해 클리핑 기법을 적용하였다. 실제 수중 채널을 모의하는 모델 및 수조에서의 실험을 이용하여 수중 음향 통신의 성능을 확인하였다. 그 결과 클리핑 기법을 이용한 다중 반송파가 가장 낮은 비트 오차율을 나타내였으며, 단일 반송파를 이용한 전송이 가장 높은 비트 오차율을 나타내었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권5호
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• pp.738-745
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• 2009

Underwater acoustic communication has multipath error because of reflection by sea-level and sea-bottom. The multipath of underwater channel causes receive signal to make error floor. In this paper, we propose the underwater communication system using various channel coding schemes such as RS coding, convolutional code, turbo code and concatenated code for overcoming the multipath effect in underwater channel. As shown in simulation results, characteristic of multipath error is similar to that of random error. So interleaver has not effect on error correcting. For correcting of error floor by multipath, it is necessary to use strong channel codes like turbo code. Turbo code is one of the iterative codes. And the performance of concatenated codes including RS code has better performance than using singular channel codes.