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대한민국 서해, 남해 수중 채널 환경에서 OFDM 파라미터에 따른 실해역 성능 분석
정태건,임현택,임태호,Chung, Tea-Geon,Lim, Hyun-Taek,Im, Tae-Ho 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.8
본 논문은 대한민국 서해와 남해에서의 거리에 따른 성능분석을 위해 실해역 측정을 했다. 서해와 남해 선박의 거리와 전송율 관점에서 측정된 실해역 데이터를 기반으로 데이터 반복 전송 횟수와 파일럿 심볼 배치 간격 파라미터를 조절하여 서해와 남해 성능 비교를 통해 수중OFDM 시스템을 성능을 분석하였다. 결론으로는 전송율과 거리에서 남해의 성능을 비교했을 때 파라미터가 같은 조건에서 남해 5km, 서해 1km 거리에서 BER성능이 남해가 성능이 비슷하였으며, 남해 10km,서해 3km에서 파일럿 심볼의 배치간격을 (𝚫f, 𝚫t) = (6, 3)의 심볼과 PRB가 반복되는 (R<sub>f</sub>, R<sub>t</sub>) = (2, 1)에서 남해는 1078.92bit/s 서해는 1384.57bit/s으로 전송율관점에서도 남해에서 장거리에서 높은 데이터를 보낼 수 있는걸 확인하였다 AThis paper measured real sea area for performance analysis according to distance from west sea and south sea of Korea. The performance of the underwater OFDM system was analyzed by comparing the performance of the West and South Seas by adjusting the number of data repetitive transmissions and the pilot symbol placement interval parameters based on the real-sea data measured from the distance and Data rate of the West and South Sea vessels. In conclusion, when comparing the performance of the South Sea at the Data rate and distance, the BER performance of the South Sea was similar at the 5 km South Sea and 1 km West Sea under the same conditions. Placement interval of pilot symbol at 10 km of South Sea and 3 km of West Sea is (𝚫f, 𝚫t) = (6, 3) and the number of times the PRB is (R<sub>f</sub>, R<sub>t</sub>) = (2, 1) repeated. We confirmed that we can send high data over long distances in the South Sea.
딥러닝 알고리즘을 이용한 수중채널 특성 변화 예측에 관한 연구
정태건(Tae-Geon Chung),임태호(Tae-Ho Im) 호서대학교 공업기술연구소 2020 공업기술연구 논문집 Vol.39 No.1
최근 자연 재해의 탐지, 해양 과학탐사, 해양국방, 해양플랜트 등 다양한 분야에서 수중 및 해상에 대한 장기간 관측의 필요성이 대두되어 수중 모니터링을 통한 데이터 수집, 분석이 활발히 연구되고 있다. 수중에서 데이터를 수집하여 육상까지 전달하기 위해서는 수중음향통신이 주로 활용되고 있다. 그러나 육상 통신과 비교했을 때 현저히 낮은 음파의 속도, 다중 경로 페이딩, 도플러 효과 등의 원인으로 인해 아주 열악한 수중통신 환경을 가지고 있다. 그리고 수온, 해저 지형, 조류, 염도 등에 의해 수중 환경은 매우 빠르고 크게 시변하는 특성을 가진다. 본 연구에서는 17년 7월 5일에서 7월 6일에 걸쳐 인천광역시 덕적도 인근 해역에서 실해역 실험을 수행하였다. 4분 간격으로 수중 음향 OFDM 시스템의 파라미터(modulation, channel coding, coding rate)를 변경하며 장시간 수집한 신호를 송출 신호 기반으로, 수중채널 환경의 특성을 미리 예측하기 위해서 딥러닝 알고리즘을 적용하여 성능을 확인하는 연구를 수행한다. Recently, the necessity of long-term observation of underwater has emerged in various fields such as detection of natural disasters, marine science exploration, marine defense, and offshore plants, and data collection and analysis through underwater monitoring has been actively studied. Underwater acoustic communication is mainly used to collect data from underwater and transmit it to the land.However, compared to land communication, it has a very poor underwater communication environment due to the reason of the significantly lower sound wave speed, multipath fading, and Doppler effect. In addition, the underwater environment has very fast and large time-varying characteristics due to water temperature, submarine topography, algae, and salinity. In this study, experiments were conducted from July 5 to July 6, 17 in the waters near Deokjeok-do, Incheon Metropolitan City.By changing the parameters (modulation, chanel coding, coding rate) of the underwater acoustic OFDM system at intervals of 4 minutes and applying the signals collected for a long time based on the transmission signal, a deep learning algorithm is applied to predict the characteristics of the underwater channel environment in advance. Conduct confirmatory studies.
수중기지국 기반 수중통신망을 이용한 해양오염 모니터링 시스템 개발
정태건(Tea Geon CHUNG),전호석(Ho-Seok Jeon),필웅후(BI XIONGHOU),고학림(Hak-Lim Ko),임태호(Tae-Ho Im) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
최근 수중통신에 대한 연구가 활발히 이루어지면서 수중통신을 활용한 수중 환경센서 데이터를 전송 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 2021년 08월 부산 광안리 해역에서 5일간 실해역에서 육상과 해상의 연계후 수중음향 통신 시스템을 바탕으로 수중에서 수집된 수중오염센서(방사능센서)데이터를 다중통신망(LTE Cat.M1, LTE라우터, 위성)을 통해 해상 통신 환경에 따라 최적 스위칭을 통해 육상으로 안정적으로 전송이 가능했으며, 육상-해상 스위칭 모뎀을 통해 서버와 실시간으로 연동을 할 수 있는 시스템을 구현하였다. 이를 바탕으로 실시간으로 수중오염센서 데이터를 육상의 아마존 Web 서버를 통해 PC와 스마트폰으로 접속하여 실간으로 데이터를 확인 가능며, 오염도에 따른 문자 알림서비스가 가능한 수중 모니터링시스템을 구축하였다.
다양한 Chirp 신호 기반 수중 음파통신 성능 비교 분석 연구
채광영(Kwang-Young Chae),정태건(Tae-Geon Chung),임태호(Tae-Ho Im) 한국정보통신학회 2023 한국정보통신학회논문지 Vol.27 No.4
전세계적으로 수중통신을 활용한 IoUT의 연구가 활발하게 진행됨에 따라 본 연구에서는 데이터 전송 기법 중 하나인 Chirp 신호를 이용한 LFM(Linear Frequency Modulation) 신호를 활용하여 전송률을 높이기 위한 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 해당 LFM신호를 Up-LFM, Down-LFM, Up&Down-LFM으로 조합한 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 하나의 Chirp 신호에 여러 비트를 송·수신하는 방식이다. 시뮬레이션 채널 환경은 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널이며, 첫 번째 시뮬레이션 결과는 Up&Down-LFM의 성능이 Up-LFM과 Down-LFM에 비해 평균 약 2.1㏈ 성능이 우수하였고, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와의 성능 비교 결과는 평균 약 5.86㏈ 우수하였다. 두 번째 시뮬레이션 결과는 frequency sampling 50㎑에서 Tx 1bits와 5 bits는 약 5㏈, 100㎑에서는 약 4㏈, 200㎑에서는 5㏈의 성능차이를 확인하였다. As research on IoUT using underwater communication is actively progressing worldwide, in this study, research was conducted to increase the transmission rate by utilizing LFM (Linear Frequency Modulation) signals using chirp signals, one of the data transmission techniques. In this paper, we propose a system that combines the corresponding LFM signal into Up-LFM, Down-LFM, and Up&Down-LFM. The proposed system transmits and receives multiple bits in one chirp signal. The simulated channel environment is an AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel, and the first simulation result showed that the performance of Up&Down-LFM was superior by about 2.1㏈ on average compared to Up-LFM and Down-LFM, and BPSK (Binary Phase Shift Keying) , the performance comparison result with QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) was excellent by about 5.86㏈ on average. The second simulation result confirmed a performance difference of about 5㏈ between Tx 1 bits and 5 bits at frequency sampling 50㎑, about 4㏈ at 100㎑, and 5㏈ at 200㎑.