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반복 전송 다이버시티 기법에 따른 OFDM 기반 수중 음향 통신 시스템의 실해역 성능 분석
채광영,고학림,김민상,조용호,임태호,Chae, Kwang-Young,Ko, Hak-Lim,Kim, Min-Sang,Cho, Yong-Ho,Im, Tae-Ho 한국정보통신학회 2019 한국해양정보통신학회논문지 Vol.23 No.11
본 논문에서는 인천 덕적도 부근 해안에서 2017년 7월 5일부터 24시간 동안 채널 변화를 지속적으로 측정하였다. 수중 채널은 실시간으로 시간 축에서 변화와 주파수 축에서 변화가 발생함에 따라서 다양한 채널 환경 특성을 가지고 있으며, 다중 경로 페이딩 및 도플러 효과 등으로 인하여 수중 통신 성능저하가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 실해역 수중 통신 환경에서의 통신 성능 향상을 위하여 시간 및 주파수 영역에서의 반복 전송 다이버시티 기법을 적용하여 수중 채널 환경에서의 OFDM 시스템 성능 분석에 관한 연구를 수행하였다. 수집한 데이터를 이용하여 시간과 주파수 영역에서의 채널 환경 비교를 수행하였으며, 파일럿 배치 간격과 시간 및 주파수 축에서의 반복 전송 회수에 따른 BER 성능 분석을 수행하였다. In this paper, the channel change was continuously measured for 24 hours from July 5, 2017 on the coast near Deokjeok-do, Incheon. The underwater channel has various channel environment characteristics as the change in the time axis and the change in the frequency axis occurs in real time, and the underwater communication performance decreases due to the multipath fading and the Doppler effect. Therefore, in this study, we performed the OFDM system performance analysis in the underwater channel environment by applying the repetitive transmission diversity scheme in the time and frequency domain to improve the communication performance in the real-world underwater communication environment. Using the collected data, we compared the channel environment in the time and frequency domain and analyzed the BER performance according to the pilot spacing and the number of repetitive transmissions in the time and frequency axis.
반복 전송 다이버시티 기법에 따른 OFDM 기반 수중 음향 통신 시스템의 실해역 성능 분석
채광영,고학림,김민상,조용호,임태호,Chae, Kwang-Young,Ko, Hak-Lim,Kim, Min-Sang,Cho, Yong-Ho,Im, Tae-Ho 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.11
본 논문에서는 인천 덕적도 부근 해안에서 2017년 7월 5일부터 24시간 동안 채널 변화를 지속적으로 측정하였다. 수중 채널은 실시간으로 시간 축에서 변화와 주파수 축에서 변화가 발생함에 따라서 다양한 채널 환경 특성을 가지고 있으며, 다중 경로 페이딩 및 도플러 효과 등으로 인하여 수중 통신 성능저하가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 실해역 수중 통신 환경에서의 통신 성능 향상을 위하여 시간 및 주파수 영역에서의 반복 전송 다이버시티 기법을 적용하여 수중 채널 환경에서의 OFDM 시스템 성능 분석에 관한 연구를 수행하였다. 수집한 데이터를 이용하여 시간과 주파수 영역에서의 채널 환경 비교를 수행하였으며, 파일럿 배치 간격과 시간 및 주파수 축에서의 반복 전송 회수에 따른 BER 성능 분석을 수행하였다. In this paper, the channel change was continuously measured for 24 hours from July 5, 2017 on the coast near Deokjeok-do, Incheon. The underwater channel has various channel environment characteristics as the change in the time axis and the change in the frequency axis occurs in real time, and the underwater communication performance decreases due to the multipath fading and the Doppler effect. Therefore, in this study, we performed the OFDM system performance analysis in the underwater channel environment by applying the repetitive transmission diversity scheme in the time and frequency domain to improve the communication performance in the real-world underwater communication environment. Using the collected data, we compared the channel environment in the time and frequency domain and analyzed the BER performance according to the pilot spacing and the number of repetitive transmissions in the time and frequency axis.
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㎑.
채광영(Chae Kwang Young),김도훈(Kim Do Hoon),유양(Liu Yang),임태호(Im Tae Ho),고학림(Ko Hak Lim) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
수중 통신은 1500m/s의 느린 음파를 사용하며 해수면의 변화, 해저면의 가하학적 형태, 해류나 조류, 수온, 염도 등의 영향으로 다중경로(Multipath), 지연확산(Delay spread), 도플러영향(Doppler effect)가 발생하여 송 수신간 통신에 악영향을 끼치게된다. 이를 해결하기 위한 방법으로 호서대학교에서는 트랜스듀서를 제작하였으며, 2021년 6월 1일과 2일에 걸쳐 경상남도 거제시 지세포항 부근 해얀에서 주파수대역과 이격거리에 따른 상용과 제작 트랜스듀서 성능검증을 위한 실해역 실험을 수행하였다. 본논문에서는 해당 실해역실험의 데이터를 기반으로 상용 트랜스듀서와 제작 트랜스듀서의 성능을 BER(Bit Error Rate)결과를 통해 확인하였다.
거제도 인근 실해역에서 CDMA와 OFDM 전송방식별 수중통신 성능 분석
채광영(Chae Kwang Young),조천지(Zhao Tzan Chi),왕비(Wang Fei),문대철(Moon Dai Tchul),고학림(Ko Hak Lim) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.6
수중 음향 통신은 시변적인 해수면의 변화나 기하학적 형태의 해저면 영향으로 다중경로 및 지역확산이 발생하고 조류나 해류, 파도 등의 영향으로 송·수신기의 위치가 변화함에 따라서 도플러가 발생한다. 수중 통신을 함에 있어서 이러한 열악한 수중 채널환경은 통신 성능 저하가 발생된다. 따라서 수중 통신 기술들은 많은 연구가 진행되어 왔다. 호서대학교에서는 경상남도 거제시 장사도 인근 해역에서 CDMA와 OFDM(BPSK), OFDM(QPSK) 송·수신 실해역 실험을 수행하였으며, 본 논문은 해당 실해역 실험의 데이터를 기반으로 실해역 실험 환경에서 CDMA와 OFDM의 성능 분석을 BER 결과로써 나타내었다.