Recently, it is possible to high speed transmission of the non-voiced data, including voice, data, moving image instead of voice only in the past by changing the communication method to digital form from analog owing to the development of semiconductor and computer technology which for information transmission of the remote point. By doing so, we can get the improvement of the noise effect and low cost but the loss of transmission bandwidth. It is necessary to take some method in oreder to reducing the fading which is propotional to transmission bandwidth during the transmission of radio communication channel, especially. When we design the digital communication system, we must considered to the fading effect in order to determination of the transmitting power, modulation /demodulation method, transmission speed, bit error rate. This paper mainly concerns to the method to the channel simulator which descrives the fading effect during the transmission by computer model and digital filter modeling of the radio fading channel by unsing the transmitting and received signal. By taking the inverse of the characteristic of the modeled filter, it is possible to improvement of the communication system by reducing the distortion and inter-symbol interference which occurs in the channel.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.8
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pp.2900-2922
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2021
In this paper, the power spectral density(PSD) for Multilevel Minimum Shift Keyed signal with modulation index h = 1/2 (M-ary MSK) are derived using the mathematical method of the Markov Chain model. At first, according to an essential requirement of the phase continuity characteristics of MSK signals, a complete model of the whole process of signal generation is built. Then, the derivations for autocorrelation functions are carried out precisely. After that, we verified the correctness and accuracy of the theoretical derivation by comparing the derived results with numerical simulations using MATLAB. We also divided the spectrum into four components according to the derivation. By analyzing these figures in the graphic, each component determines the characteristics of the spectrum. It is vital for enhanced spectral characteristics. To more visually represent the energy concentration of the main flap and the roll-down speed of the side flap, the specific out-of-band power of M-ary MSK is given. OMLCD(Optimum Maximum Likelihood Coherent Detection) of M-ary MSK is adopted to compare the signal received with prepared in advance in a code element T to go for the best. And M-ary MSK BER(Bit Error Rate) is compared with the same ary PSK (Phase Shift Keying) with M=2,4,6,8. The results show the detection method could improve performance by increasing the length of L(memory inherent) in the phase continuity.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.19
no.2
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pp.41-45
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2019
In this paper, we propose the interference cancellation scheme of end-to-end method algorithm for power line communication (PLC) systems in smart grid. The proposed scheme estimates the channel noise information of receiver by applying a deep learning model at the receiver. Then, the estimated channel noise is updated in database. In the modulator, the channel noise which reduces the power line communication performance is effectively removed through interference cancellation technique. As an impulsive noise model, Middleton Class A interference model was employed. The performance is evaluated in terms of bit error rate (BER). From the simulation results, it is confirmed that the proposed scheme has better BER performance compared to the theoretical model based on additive white Gaussian noise. As a result, the proposed interference cancellation with deep learning improves the signal quality of PLC systems by effectively removing the channel noise. The results of the paper can be applied to PLC for smart grid and general communication systems.
The transmitted acoustic signals are severely influenced by multiply reflected signals from boundaries, such as sea surface and bottom in the shallow water. Very large reflection signals from boundaries cause inter-symbol interference so that the performance of the underwater acoustic communication is degraded. Usually, the waveform shaping filters are used to prevent the reflected signals under this kind of acoustic channel. Especially, the raised cosine filter is widely used, which can also be used to restrict the bandwidth of the transmitted signal. In this study, we evaluate the raised cosine filter for image data transmission in the shallow water, and propose a new modified raised cosine filter. The QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) system is used for the underwater acoustic communication simulations with different distances and symbol rates. As a result, the bit error rate was reduced from the minimum 1.0 % to the maximum 32 %.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.4
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pp.1317-1341
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2021
Nowadays, the Internet of Things (IoT) is adopted to enable effective and smooth communication among different networks. In some specific application, the Wireless Sensor Networks (WSN) are used in IoT to gather peculiar data without the interaction of human. The WSNs are self-organizing in nature, so it mostly prefer multi-hop data forwarding. Thus to achieve better communication, a cross-layer routing strategy is preferred. In the cross-layer routing strategy, the routing processed through three layers such as transport, data link, and physical layer. Even though effective communication achieved via a cross-layer routing strategy, energy is another constraint in WSN assisted IoT. Cluster-based communication is one of the most used strategies for effectively preserving energy in WSN routing. This paper proposes a Bio-inspired cross-layer routing (BiHCLR) protocol to achieve effective and energy preserving routing in WSN assisted IoT. Initially, the deployed sensor nodes are arranged in the form of a grid as per the grid-based routing strategy. Then to enable energy preservation in BiHCLR, the fuzzy logic approach is executed to select the Cluster Head (CH) for every cell of the grid. Then a hybrid bio-inspired algorithm is used to select the routing path. The hybrid algorithm combines moth search and Salp Swarm optimization techniques. The performance of the proposed BiHCLR is evaluated based on the Quality of Service (QoS) analysis in terms of Packet loss, error bit rate, transmission delay, lifetime of network, buffer occupancy and throughput. Then these performances are validated based on comparison with conventional routing strategies like Fuzzy-rule-based Energy Efficient Clustering and Immune-Inspired Routing (FEEC-IIR), Neuro-Fuzzy- Emperor Penguin Optimization (NF-EPO), Fuzzy Reinforcement Learning-based Data Gathering (FRLDG) and Hierarchical Energy Efficient Data gathering (HEED). Ultimately the performance of the proposed BiHCLR outperforms all other conventional techniques.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.4
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pp.29-33
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2022
In this paper, we propose the deep learning based pre interference cancellation scheme algorithm for power line communication (PLC) systems in smart grid. The proposed scheme estimates the channel noise information by applying a deep learning model at the transmitter. Then, the estimated channel noise is updated in database. In the modulator, the channel noise which reduces the power line communication performance is effectively removed through interference cancellation technique. As an impulsive noise model, Middleton Class A interference model was employed. The performance is evaluated in terms of bit error rate (BER). From the simulation results, it is confirmed that the proposed scheme has better BER performance compared to the theoretical model based on additive white Gaussian noise. As a result, the proposed interference cancellation with deep learning improves the signal quality of PLC systems by effectively removing the channel noise. The results of the paper can be applied to PLC for smart grid and general communication systems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.1
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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.
Kim, Hyeon-Su;Choi, Dong-Hyun;Seo, Jong-Pil;Chung, Jae-Hak;Kim, Seong-Il
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.29
no.4
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pp.229-236
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2010
Phase coherent modulation techniques in underwater acoustic channel can improve bandwidth efficiency and data reliability, but they are made difficult by time-varying intersymbol interference. This paper proposes an adaptive equalizer combined with phase estimator which compensates distortions caused by time-varying multipath and phase variation. The experiment in the East sea demonstrates phase coherent signals are distorted by time-varying multipath propagation and the proposed scheme equalizes them. Bit error rate of BPSK and QPSK are 0.0078 and 0.0376 at 300 meter horizontal distance and 0.0146 and 0.0293 at 1000 meter respectively.
Recently, the necessity of underwater acoustic communication and demand for transmitting and receiving various data such as voice or high resolution image data are increasing as well. The performance of underwater acoustic communication system is influenced by underwater channel characteristic. Especially, a delay spread caused by reverberation and multi-path induces the ISI (Inter-Symbol-Interference) and reduces the communication performance. In this paper, we study the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) technique for robust the delay spread in underwater channel. We also use the clipping method to overcome the performance degradation in high PAPR (Peak-to-Average Power Ratio). We confirm the performances of underwater communication system by the underwater channel model simulation model and experiment in small water tank. As a result, the multi-carrier modulation with clipping method presented low BER and the previous single carrier modulation had high BER.
A time-reversal mirror (TRM) is useful in diverse areas, such as reverberation ing, target echo enhancement and underwater communication. In underwater communication, the bit error rate has been improved significantly due to the increased signal-to-noise ratio by spatio-temporal focusing. This paper deals with two issues. First, the optimal number of array elements for a given environment was investigated based on the exploitation of spatial diversity. Second, an algorithm was developed to determine the optimal location of the given number of array elements. The formulation is based on a genetic algorithm maximizing the contrast between the foci and area of interest as an objective function. In addition, the developed algorithm was applied to the matched field processing with ocean experimental data for verification. The sea-going data and simulation showed almost 3 dB improvement in the output power at the foci when the array elements were optimally distributed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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