• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.109-114
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• 2003

Wireless communication systems are inevitable for efficient underwater activities. Because of the poor propagation characteristics of light and electromagnetic waves, acoustic waves are generally used for the underwater wireless communication. Although there are many kinds of information type, visual images take an essential role especially for search and identification activities. For this reason, we developed an acoustic-based underwater image transmission system under a dual use technology project supported by MOCIE (Ministry of Commerce, Industry and Energy). For the application to complicated and time-varying underwater environments all-digital transmitter and receiver systems are investigated. Array acoustic transducers are used at the receiver, which have the center frequency of 32kHz and the bandwidth of 4kHz. To improve transmission speed and quality, various algorithms and systems are used. The system design techniques will be discussed in detail including image compression/ decompression system, adaptive beam- forming, fast RLS adaptive equalizer, ${\partial}/4$ QPSK (Quadrilateral Phase Shift Keying) modulator/demodulator, and convolution coding/ Viterbi. Decoding.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.997-1002
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• 2017

무선전파를 사용하는 지상통신과는 달리 1500[m/s] 속도의 음향채널이 사용되는 수중통신은 수중온도, 염도를 비롯한 통신환경에 민감할 뿐 아니라 3D 공간의 영향을 받는다. 3D 수중통신은 통신공간의 복잡성과 더불어 음파의 전파손실, 해저환경에서 발생되는 음향잡음 등에 민감하다. 본 연구에서는 이와 같은 3D 수중통신환경의 특성을 고려하여 3D 수중통신환경에서 운용되는 MANET을 대상으로 전송성능을 측정 분석하고 이를 토대로 수중 MANET 운용조건을 제시한다. 본 연구는 NS-2를 기반으로 구축한 수중통신 시뮬레이터를 사용하여 수행하며, 성능파라미터로는 처리율, 전송지연, 패킷손실율 및 소비에너지를 사용한다.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제15권1호
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• pp.53-59
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• 2015

This paper proposes a novel method for acoustically and wirelessly transmitting data underwater with a high transmission rate. The method uses the most promising physical layer and multiple access technique (i.e., the code division multiple channel access technique) to divide the channel into subchannels. Data is transmitted through these subchannels. The codes are pseudo-random noise (PN) sequences. In the spread-spectrum technique, a signal such as electrical, electromagnetic, acoustic signal generated in a particular bandwidth is deliberately spread in the frequency domain, which results in a signal with a wider bandwidth. This paper reviews the possibility of application of the direct-sequence code division multiple access (DS-CDMA) technique in an underwater system using MATLAB. As the result of our review, we recognize that the DS-CDMA technique can be applied to underwater environments.

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

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권6호
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• pp.97-108
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• 2011

과거 유선 및 비실시간으로 구축되던 수중 생태 모니터링, 자원 탐사 시스템 등은 수중 무선 센서네트워크 시스템 기술의 연구 개발을 통해 실시간 정보 송수신이 가능한 디지털 융합의 형태로 진화될 수 있다. 이를 가능하게 하는 핵심 기술 중의 하나는 배터리에 의해 동작하는 초소형 수중 음향통신 모뎀 구현 기술이며, 본 연구에서는 무지향성 수중 음향 트랜스듀서를 탑재한 초소형 수중 음향통신 모뎀을 설계하고 개발한다. 또한, 구현된 수중 모뎀의 성능을 검증하기 위하여 경기도 양평의 북한강에서 송수신 실험을 수행하고 그 결과를 분석한다. 실험 결과에 따르면, 개발한 모뎀은 최대 250 m의 거리에서 200 bps의 전송속도와 $7.8{\times}10^{-5}$의 비트오율로 무선 데이터 송수신이 가능하였다. 개발된 수중 모뎀은 향후 수중 무선 센서네트워크를 활용한 다양한 응용 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.139-146
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• 2018

수중음향통신은 자원 및 지질탐사, 무인잠수정을 이용한 수중탐지 등 산업, 과학, 군사 분야에 다양하게 이용될 수 있으며 최근 들어 미국을 비롯한 선진국을 중심으로 활발하게 연구되고 있다. 그러나 수중음향통신은 지상에서의 무선통신과 달리, 느린 음파 전달속도로 인한 전송대역의 제한과 다중경로에 의한 심볼간 간섭과 이로 인한 심각한 신호왜곡 등의 치명적인 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 이러한 문제점 중, 다중경로에 의한 심볼간 간섭을 제거하기 위한 방법으로 단일반송파 전송방식을 사용하는 주파수영역등화(FDE) 기법과 다중반송파 전송방식을 사용하는 직교주파수분할다중화 기법(OFDM)을 수중음향통신 채널에 적용하여 그 성능과 수중통신에서의 적용성 여부를 판단하였다. 이를 위해 모의된 수중채널을 바탕으로, SC-FDE와 OFDM 방식의 성능을 SER 관점에서 비교하였다. 수중채널은 벨홉모델을 이용하여 모의하였으며, 모의실험 결과, SC-FDE는 OFDM에 비해 $10^{-3}SER$ 기점을 기준으로 약 5dB 이상의 SNR 이득이 발생하였다. 모의실험 결과를 통해, SC-FDE가 수중 음향통신에 효율적으로 적용 가능한 시스템임을 보였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.97-100
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• 2011

Underwater Wireless Acoustic Sensor Networks have become an important area of research over the recent decades. Designing an underwater network, especially a media access control (MAC) protocol, faces many challenges due to the peculiarities of underwater environment. One of the most important problems is resulted from long and variable propagation delay of the acoustic wave. In this paper, we propose a new method, namely Dynamic Timeout over Multiple Access with Collision Avoidance (DT/MACA), which is designed to handle long and high variable propagation delay in underwater acoustic sensor networks. In this proposed method, the difference timeout intervals are evaluated and applied to each network transmission. Simulation results show that our work not only improves the network throughput, but also decreases the unnecessary retransmission and end-to-end delay.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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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.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권4B호
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• pp.399-404
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• 2011

본 논문은 해양에서 동작하는 센서들 간의 통신 상황에 있이, 정보의 중요도에 따라 패킷에 우선순위를 줌으로써 보다 안정적이고 차별화된 정보 전달이 이루어질 수 있는 방안을 제안한다. 특히 음향통신을 기반으로 하는 해양 수중 통신은 환경 변화에 따라 그 성능이 크게 변화하기 때문에, 본 논문에서는 무작위적으로 분포되어있는 센서 노드들이 환경 변화에 적응적으로 대처할 수 있도록 하기 위하여 기존의 SON(Self Organizing Network) 기법을 효과적으로 적용할 수 있는 방안을 제시한다. 구체적으로 수중에 분포된 센서노드들이 중요도에 따라 두 종류의 패킷을 생성하여 정보수집노드로 전송하는 시스템을 가정하였고, 실험을 통하여 제안 기법을 적용하였을 때 중요도가 높은 패킷이 일반 패킷에 비하여 전송 시간이 단축됨을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제35권4호
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• pp.337-344
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• 2008

음파를 이용한 수중 센서 네트워크는 지상에서의 무선 네트워크 환경과 다르게 긴 전파 지연과 낮은 전송 속도를 가진다. 따라서 기존의 선 네트워크에서 사용되는 프로토콜을 수중 센서 네트워크에 적용될 경우 매우 제한적이며 비효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 수중 센서 네트워크에서 에너지 효율과 처리율 향상을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 슬롯 기반의 경쟁 기법을 사용하며 데이타 패킷을 전송하기 위해 사전에 슬롯을 예약하게 된다. 제안된 프로토콜에서는 경쟁방식에 의하여 노드간의 충돌이 발생할 수 있으나 예약방식에 의하여 인접 노드의 채널을 미리 인지함으로써 충돌을 최소화하고 노드의 불필요한 에너지 소모를 줄임과 동시에 처리율 향상을 가져온다. 제안된 프로토콜에 대한 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 수행하며 소모된 에너지, 충돌횟수, 채널효율, 처리율과 전송지연시간에 대하여 평가한다. 또한 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 제안된 프로토콜이 기존의 프로토콜에 비해 성능이 우수함을 보인다.