• 한국음향학회지
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• 제41권1호
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• pp.16-29
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• 2022

본 논문에서는 수중통신 장치가 수중에서 이동시 발생하는 도플러(Doppler) 편이를 극복하기 위한 도플러 편이 추정방법과 직접수열 확산대역 전송의 신호처리 방법을 제시한다. 제안한 방법은 도플러 편이에 강인하고, 자기 상관 특성이 우수한 64길이의 Frank 신호열을 두 번 반복하는 프리앰블을 사용하여 2단계로 도플러 편이를 추정한다. 또한, 제안한 방법을 직접수열 대역확산 전송을 사용하는 수중통신방식에 적용하여 수중이동통신용 패킷 설계와 RAKE 수신기를 설계한다. 설계한 확산대역 수중이동통신 변조방식은 데이터 심볼을 Differential-Quadrature Phase Shift Keying(DQPSK) 변조하여 수신시 위상추적이 필요 없고, RAKE 수신기에서 동위상 결합이 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 제안한 도플러 편이 추정방법을 포함하는 RAKE 수신방법은 약 17.5 m/s의 이동속도까지 가상으로 이동하는 송신기로부터 수신한 직접수열 대역 확산 신호를 성공적으로 수신한다.

• 한국음향학회지
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• 제21권5호
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• pp.446-454
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• 2002

본 연구는 이동 표적체에서 주파수가 서로 다른 신호가 서로 다른 위치에서 발생할 때 도플러 주파수 편이량을 추정하여 이들의 상대적인 신호 발생 위치를 추적하는 도플러 스캐닝 기법에 관한 연구이다. 예를 들어 선박의 발전기와 프로펠러 등과 같은 탑재 기계장치들의 진동에 의해 야기되는 기계적 소음의 각 특징 주파수들의 도플러 주파수 편이는 최단근접거리 (CPA: Closest Point of Approach)에 따라 유일한 시간 정보를 갖고 각 소음원들의 위치에 관련되는 함수이다. 따라서 도플러 스캐닝 기법을 적용하면 이동 선박의 각 기계적 소음원들간의 공간적인 상대 위치 추정이 가능하다. 그러나 일반적으로 기계류 소음의 주파수는 저주파수대역이므로 도플러 주파수 편이량을 추정하기 위해서는 주파수 분해능이 높아야 하고 아울러 탑재장치의 공간분해능을 높이기 위해서는 동시에 시간 분해능이 높아야 한다. 따라서 상호 역비례 관계에 있는 이들 분해능을 동시에 높이기 위해 확장 칼만 필터 알고리즘을 적용하여 특징 신호들의 도플러 주파수 편이량을 추정하여 기계류의 상대적인 탑재 위치를 규명할 수 있음을 보인다. 먼저 수치모의 실험으로 그 가능성을 검증하고 자동차에 탑재된 스피커 음원을 사용한 실험 결과를 통해 그 성능을 확인하도록 한다.

• 한국음향학회지
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• 제35권5호
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• pp.331-339
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• 2016

본 논문은 음선 기반 블라인드 디컨볼루션을 이용하여 송 수신기의 상대적인 이동으로 인한 도플러 편이가 존재하는 수중 음향 채널 환경에서의 송신 신호 및 채널 임펄스 응답 추정에 대한 방법을 제시한다. 도플러 편이가 존재하는 수중 채널 환경에서 m시퀀스와 같은 도플러 효과에 민감한 탐침 신호를 사용할 경우, 도플러 왜곡에 의한 수신 신호와의 낮은 상관도에 의해 정합 필터 처리만으로는 채널 임펄스 응답 추정에 어려움이 따른다. 본 연구에서는 음선기반 블라인드 디컨볼루션을 이용하여 도플러 편이가 포함되어 있는 송신 신호의 위상을 추정한 후, 이를 수신 신호에 보상함으로써 도플러 편이가 보상된 채널 임펄스 응답 추정에 대한 방법을 제안한다. 해상실험을 통해 측정된 수신 데이터에 대하여 정합 필터만으로는 채널 임펄스 응답 추정이 어려운 반면 제안된 방법을 통한 채널 임펄스 응답 추정 시, 음선 모델에서 예측된 전달경로와 유사한 특성을 보여주는 것을 확인하였다. 또한 산란 함수를 통해 추정된 도플러를 보상한 송신 신호에 비해 음선 기반 블라인드 디컨볼루션을 이용하여 복원한 송신 신호가 더 우수한 도플러 보상효과를 나타낸다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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• pp.487-490
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• 2004

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식의 수중음향 데이터 통신시스템에서 도플러 편이(Doppler Shift)와 도플러 확산(Doppler Spread)의 영향을 완화하여 주파수 효율을 향상시킬 수 있는 수신신호처리 방안을 설계하고 해상에서 송수신 된 시험 데이터의 BER 로써 성능을 평가한다. 도플러 편이를 OFDM 심볼에 부가된 Cyclic Prefix 와 상관계수법을 통해 추정하였으며 도플러 확산에 의해 시간에 따라 변화하는 채널을 Time-Frequency 축상에서 $2\times1D$ MMSE 방식으로 추정한다. 해상실험 결과, $8kHz\~11kHz$ 의 전송대역을 사용 할 때 복호 전 전송률 3098bps, 송수신 소자간 거리 7km, SNR 15dB에서 약 $1\~3\%$의 BER이 추정된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.1790-1795
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• 2013

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 에서의 거리 별 유속이나 유체의 교란 정도 등에 관한 정보는 수신 도플러 스펙트럼의 첫 번째 및 두 번째 스펙트럼 모멘트를 추정함으로서 얻을 수 있다. 그러나 펄스페어(Pulse-pair) 방법으로 불리는 상관함수 추정에 의한 모멘트 추정 기법은 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으나 수신 신호의 특성이 대칭형 도플러 스펙트럼이며 하나의 첨두치를 갖는 것을 전제 조건으로 한다. 유체의 교란정도가 심하게 나타나는 상황에서는 이러한 조건이 충족되지 않을 수 있기 때문에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 분석하기 위하여 여러 가지 형태를 가지는 다양한 도플러 스펙트럼 수신 신호들을 모의 구현하였으며 이러한 신호들을 이용하여 펄스페어 추정 방법에 의하여 얻어진 결과 값들을 FFT(Fast Fourier Transform) 추정 방법에 의한 결과 값들과 비교하고 그 차이점을 분석하였다. 수신 신호가 도플러 주파수 영역에서 심하게 편이 되거나 다중 첨두치를 가지는 경우에는 펄스 페어 방법에 의한 추정치들은 무의미한 값들로 나타날 수 있음을 알 수 있다.

• 정보통신설비학회논문지
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• 제2권4호
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• pp.17-27
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• 2003

본 논문에서는 IEEE802.11a에서 STBC를 이용하는 시스템에 적합한 채널 추정 기법을 제안하였다. 일반적으로 STTC를 이용하는 OFDM 시스템에 대해 강인한 채널 추정기법이 제안된 바 있으나, 이 방법은 상당한 계산량을 요구한다. 따라서 이 논문에서는 Curve Fitting을 이용하는 채널 추정 기법으로 계산량을 줄이고 채널 추적 성능을 향상시키기 위한 방법이다. 제안된 방법으로 지연확산 도플러 주파수등 여러 그룹의 크기와 수에 따른 성능을 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 비교분석하였다. 실험결과 도플러 주파수 편이는 주파수 옵셋과 동일한 영향을 미친다는 사실을 확인하였고, 채널추정 성능이 기존방법보다 0.9dB의 SNR 개선을 가짐을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제26권7A호
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• pp.1152-1161
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• 2001

본 논문에서는 이동국 수신 신호의 SINR을 최대화하는 빔 성형 알고리듬을 이용하여, 폐쇄 루프 송신 빔 성형기술을 적용한 순방향 링크 CDMA 시스템에서의 안테나 수, 귀환 채널의 구조, 귀환 지연 등과 시스템 성능과의 상관관계를 연구하였다. 폐쇄 루프 전송 빔 성형에서는 이동국이 각 안테나가 겪는 채널을 추정하여 수신 SINR을 최대화시키는 가중치 벡터를 계산하고, 귀환채널을 통해 가중치 벡터의 양자화된 진폭과 위상정보를 전송한다. 컴퓨터 모의 실험 결과는 송신 안테나가 2개, 3개, 4개로 늘어남에 따라 빔 성형 이득은 단일 송신 안테나와 비교해 $10^{-5}$ BER 근방에서 4.2dB, 5.8dB, 7dB로 증가하지만 양자화 오류에 의한 성능 저하 또한 0.1dB, 0.6dB, 1.3dB로 커지는 것을 보여준다. 또한 순방향 채널의 최대 도플러 주파수가 100Hz일 때에는 귀환 채널을 통한 소신 가중치 벡터를 보다 빠르게 갱신하는 것이 가중치 벡터의 양자화 레벨의 수를 늘여주는 것보다 $10^{-5}$ BER 근방에서 0.6dB 더 좋은 성능을 보이며, 최대 도플러 주파수가 10Hz일 때에는 가중치 벡터의 갱신 속도를 늘이기 보다 양자화 레벨의 수를 늘여주어 정확한 가중치 벡터를 전송하는 편이 0.9dB의 성능 향상을 보인다. 두 전력제어 그룹 길이의 귀환지연으로 인한 성능저하는 채널의 최대 도플러 주파수가 50Hz인 경우가 채널의 최대 도플러 주파수가 100Hz인 경우보다 $10^{-5}$ BER 근방에서 0.3dB 정도 더 작다. 또한 AOS가 3$^{\circ}$인 경우가 AOS가 $10^{\circ}$인 경우보다 $10^{-5}$ BER 근방에서 1.9dB 정도, 주파수 선택적 페이딩 채널이 주파수 비선택적 페이딩 채널보다 $10^{-5}$ BER 근방에서 1dB 정도 귀환 지연으로 인한 성능의 저하가 작다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제29권1호
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• pp.11-20
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• 2013

인공위성 Synthetic Aperture Radar(SAR)는 물리해양학적 현상을 정량적으로 관측하는데 가장 유용한 도구 중의 하나이다. SAR의 도플러 편이(Doppler shift) 현상은 센서와 해양표면 유체와의 상대적인 움직임 차이로 인해 발생될 수 있다. 따라서, 단 채널 SAR 원시자료에 기록된 도플러 정보는 해양의 유체 이동속도를 추정하는데 유용하다. 유체의 이동속도는 측정된 도플러 중심주파수(estimated Doppler centroid)와 예측된 도플러 중심주파수(predicted Doppler centroid) 사이의 차이를 측정함으로써 계산될 수 있다. 예측된 도플러 중심주파수는 표적이 움직이지 않는다고 가정했을 때의 중심주파수로서 위성의 궤도, 시선 각, 자세 등과 같은 기하모델을 통해 계산될 수 있고, 측정된 도플러 중심주파수는 실제 SAR 촬영시 표적의 움직임에 해당하는 도플러 중심주파수로서 원시자료에 기록된 정보를 이용하고 평균상관계수법(Average Cross Correlation Coefficient; ACCC)을 적용하여 추출될 수 있다. 이렇게 추출된 도플러 속도에서 브래그 공명을 일으키는 표면 장력파의 위상속도를 제거하여 좀더 정밀한 표층 해류의 속도를 추출하였다. 이러한 기법들을 동해를 촬영한 Envisat ASAR 원시자료에 적용하였으며, 추출된 해류속도를 HF-radar에서 관측한 해류속도와 비교하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2006년도 한국우주과학회보 제15권1호
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• pp.129-132
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• 2006

한국항공대학교 우주시스템연구실에서는 나노급 위성인 HAUSAT-2 개발과 더불어 주요 탑재체인 동물 추적 시스템을 직접 연구 개발하고 있다. 동물 추적 시스템은 위성에 탑재되는 동물 추적 시스템 수신기와 동물 추적 송신기, 위성으로부터 수신된 신호를 해석하고 처리하는 지상국으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 동물추적시스템의 전반적인 운용개념과 하드웨어 개발에 대하여 기술하며 데이터를 처리하기 위한 소프트웨어 알고리즘 및 도플러 편이(Doppler Shift)를 이용한 동물 위치 추정 알고리즘에 대하여 논한다.

• 한국음향학회지
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• 제31권6호
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• pp.373-383
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• 2012

수중음향통신 시스템의 성능은 다중경로 전달특성에 의해 발생하는 인접심볼간 간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)과 도플러 편이(Doppler shift)에 영향을 받는다. 그러므로 해양도파관 환경의 수치실험은 다중경로에 의해 발생하는 시간 확산과 송 수신기의 움직임으로 발생하는 도플러 편이로 인한 시변동성을 고려해야 한다. 본 논문에서는 해양도파관 환경의 변동성을 고려한 가상의 신호 생성 시뮬레이터인 VirTEX(Virtual Time series EX-periment)를 활용[10]하여 시뮬레이터 기반 수중음향통신 시스템의 성능을 검증하였다. 수중음향통신 시스템 성능 검증을 위해 해상실험에서 획득한 실측데이터와 VirTEX 기반 수치모의 된 데이터의 채널응답분석 및 통신성능 분석을 수행한다. 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 탐침신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response) 분석결과 다중경로 개수와 깊이에 따른 채널응답의 변화 경향이 매우 유사함을 확인하였으며, 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 통신신호의 BER(Bit Error Rate)을 통하여 VirTEX 시뮬레이터를 활용한 수중음향통신 시스템의 통신성능을 확인하였다.