수중음향통신 링크 해석

최영철,변성훈,임용곤,Choi, Young-Chol,Byun, Sung-Hoon,Lim, Yong-Kon 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.8

수중음향통신 링크는 육상에서의 통신 링크와 비교했을 때, 물과 공기라는 매질의 차이, 음파와 전자기파라는 전달 파의 차이로 인하여 링크 해석에 있어서 수중음향통신 환경 고유의 특성을 고려한 링크 해석이 필요하다. 본 논문에서는 수중에서 음파를 이용한 무선통신의 매질로서 바다 속을 경로 손실, 흡음, 환경 잡음 측면에서 수중음향통신 링크 예산 수립에 적합하도록 음향학 기반의 지식을 해석하고 고찰하였다. 우리나라 연안에서의 흡음 계수 및 잡음 레벨에 대해서 분석하고 흡음 계수 및 잡음 레벨을 고려한 수중음향통신 주파수 대역 선정 방법을 제시하였다. 또한, 수중음향채널 링크 해석 결과의 적용 예로서 수중음향통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 주파수 대역 중에서 25kHz 중심 주파수를 사용하고 전송 속도 10kbps, 목표 전달 거리 1km, 목표 비트 오율 $10^{-3}$인 QPSK 수중음향통신 시스템의 천해 동작환경을 고려한 이상적인 AWGN 환경에서의 링크 예산 수립 예를 보였다. The electro-magnetic wave propagates through the air in the terrestrial communications, but the acoustic wave propagates through the seawater in the underwater acoustic communication(UAC). It makes the differences between the UAC link and the well hon air communication links. In this paper, we have studied path loss, absorption and ambient noise of the ocean as a medium for UAC. We have analyzed the absorption coefficient and ambient noise level of the coastal area of South Korea and suggested a strategy for the selection of the frequency band by considering the absorption coefficient and ambient noise level. Also, we present an illustrative example of a link budget for the QPSK UAC system which has carrier frequency 25kHz, bit rate 10kbps, range 1km and BER $10^{-3}$ in the shallow water environment with an ideal AWGN assumption.

수중음향통신을 위한 적응 결정궤환 등화기

최영철,박종원,임용곤,Choi, Young-Chol,Park, Jong-Won,Lim, Yong-Kon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.4

본 논문에서는 2007년 11월 거제 연안에서 실해역 실험을 통하여 취득한 데이터를 이용하여 수중음향통신을 위한 적응 결정제환 등화기의 비트 오율 성능 분석 결과에 대해서 논한다. 전방먹임 필터 길이, 되먹임 필터 길이, 훈련신호열 길이, 시간지연 등의 변수를 변화시키면서 RLS 알고리듬을 적용한 적응 결정궤환 등화기의 비트 오율을 분석한 결과, 오류정정부호를 적용하지 않았을 때, 전달 거리 9.7km, 4km에서 각각 $4{\times}10^2\;and\;1.5{\times}10^{-2}$ 비트 오율을 얻었다. 얻어진 $10^{-2}$ 수준의 비트 오율은 오류정정부호를 적용할 경우에 $10^{-3}$ 이하로 낮아지므로, 적응 결정궤환 등화기는 모뎀의 무게 및 부피가 작아야 하는 자율무인잠수정에서 고속의 통신 수단을 제공할 수 있는 기술로서 활용 가치가 클 것으로 예상된다. In this paper, we present bit error rate(BER) performance of an adaptive decision feedback equalizer(DFE) using experimental data. The experiment was performed at the shore of Geoje in November 2007. The BER of the adaptive DFE whose tap weight is updated by RLS is described with change of feedforward filter length, feedback filter length, training sequence length, and delay, which shows that the uncoded average BER is $4{\times}10^2\;and\;1.5{\times}10^{-2}$ with transmission range of 9.7km and 4km, respectively. The BER of the adaptive DFE can be lower than 10-3 by a forward error correction code and therefore the adaptive DFE may be a good candidate for a high speed AUV communications since the volume and weight of the underwater acoustic modem should be small because of the restricted space and power in the battery-operated AUV.

A Broadband FIR Beamformer for Underwater Acoustic Communications

최영철,임용곤,Choi, Young-Chol,Lim, Yong-Kon The Korea Institute of Information and Commucation 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.12

수중음향통신을 위한 빔형성 기법은 대역폭이 반송주파수에 비해서 큰 광대역 신호 특성을 고려해야한다. 수중 음향통신에서는 협대역 신호가정이 성립하지 않는다. 본 논문에서는 기저 대역 배열신호 모델을 이용한 수중음향통신 광대역 FIR 빔형성기에 대해서 논한다. 반송주파수 25Hz, 심볼 속도 5kHz인 QPSK 방식의 수중음향통신에 있어서 광대역 FIR 빔형성기를 고려했다. 배열 센서는 8개의 등방형 센서로 구성된 선형등간격 구조이고, 센서간 간격은 반송주파수 파장의 절반이다 컴퓨터 모의실험을 통하여 각 센서에 길이가 2인 FIR 필터를 채택하고 탭간 간격이 심볼 주기의 1/4일 때 광대역 FIR 빔형성기는 최적 신호 대 간섭잡음비에 근접하였으며, 기존의 통상적인 협대역 빔형성기보다 신호 대 간섭 잡음비가 0.5dB 향상된 결과를 보였다. 광대역 FIR 빔형성기의 성능은 FIR 필터 길이가 특정 값 이상으로 커지면 더 나빠지고, 탭간 간격이 심볼 주기의 절반보다 작으면 탭간 간격은 성능에 영향을 주지 않았다. 탭간 간격 이 심볼 주기와 같은 경우에, 훈련 신호열이 통상적인 경우보다 더 많이 필요하였다. Beamforming for underwater acoustic communication (UAC) is affected by the broadband feature of UAC signal, which has relatively low currier frequency as compared to the signal bandwidth. The narrow-band assumption does not hold good in UAC. In this paper, we discuss a broadband FIR beamformer for UAC using the baseband equivalent way signal model. We consider the broadband FIR beamformer for QPSK UAC with carrier frequency 25kHz and symbol rate 5kHz. Array geometry is a uniform linear way with 8 omni-directional elements and sensor spacing is the half of the carrier wavelength. The simulation results show that the broadband n beamformer achieves nearly optimum signal to interference and noise ratio (SINR) and outperforms the conventional narrowband beamformer by SINR 0.5dB when two-tap FIR filter is employed at each sensor and the inter-tap delay is a quarter of the symbol interval. The broadband FIR beamformer performance is more degraded as the FIR filter length is increased above a certain value. If the inter-tap delay is not greater than half of the symbol period, SINR performance does not depend on the inter-tap delay. More training period is required when the inter-tap delay is same as the symbol period.

팔레스타인 국가건설과정에서의 내적 갈등과 협력

최영철(Choi Young Chol),정상률(Jung Sang Ryul) 한국국제정치학회 2003 國際政治論叢 Vol.43 No.4

수중 음향 인지 네트워크를 위한 학습기반 다중 사용자 다중 접속 센싱 기법에 관한 연구

김영준(Kim Yeong Jun),최영철(Choi Young Chol),양현종(Yang Hyun Jong) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11

본 논문은 수중 음향 인지 네트워크에서 단말들이 직교 주파수 분할 다중 접속할 때 단말의 센싱 성능을 향상시키는 학습기반 센싱 기법을 다룬다. 수중 음향 채널은 지상 무선 채널과 달리 높은 전달 지연시간과 큰 다중 경로 지연으로 인해 한 심볼의 길이가 길어지고, 이러한 긴 심볼은 지상 무선 통신에서 사용되는 센싱 기법들의 사용을 어렵게 하였다. 이로 인해 대부분의 기존 수중 음향 채널 센싱 기술들은 에너지 검출 기법을 사용한다. 그러나 에너지 검출 기법은 정확도가 낮고, 주파수 분할 다중 접속 방식에서 센싱 단말에서 동기가 맞지 않거나 한 심볼보다 센싱 시간이 짧으면 정확도가 심각하게 저하된다. 따라서 제안하는 학습기반 센싱 기법은 에너지 검출 기법의 정확도 성능 저하를 인공지능 신경망과 지도학습을 이용해 보완하는 기법이다.

수중음향통신망을 위한 하이브리드 MAC 프로토콜 설계

박종원,고학림,조아라,윤창호,최영철,임용곤,Park, Jong-Won,Ko, Hak-Lim,Cho, A-Ra,Yun, Chang-Ho,Choi, Young-Chol,Lim, Yong-Kon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.10

본 논문은 수중음향통신망을 위한 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반의 비경쟁모드 방식의 MAC 프로토콜과 경쟁모드 방식의 MAC 프로토콜을 동시에 사용하는 하이브리드 MAC 프로토콜을 제안하고 있다. 제안된 MAC 프로토콜은 네트워크 전반적인 관리를 위한 비콘 패킷, 시간슬롯 사이의 충돌방지를 위한 Guard Period, 시간 태그(time tag)를 이용한 마스터 노드와의 전송지연 계산, 노드간 시간동기, 네트워크 진입 및 탈퇴, 노드간 통신방식 등의 기능을 제공한다. 수중음향통신망의 대표적 이동노드인 자율무인잠수정(AUV)을 대상으로 제안된 하이브리드 MAC프로토콜을 적용하였고, 제안된 MAC 프로토콜이 실제 수중음향통신망 환경에서 적용 가능함을 검증하였다. This paper deals with hybrid MAC protocol design for underwater acoustic networks. The proposed MAC protocol has the cluster structure with a master node and slave nodes, and the hybrid network structure that combines a contention free period based on TDMA(Time Division Multiple Access) with a contention period. The suggested MAC protocol has a beacon packet for supervising network, a guard period between time slots for packet collision, time tag for estimation of propagation delay with a master node, the time synchronization of nodes, entering and leaving of network, and the communication method among nodes. In this paper, we adapt the proposed hybrid MAC protocol to AUV network, that is the representative mobile device of underwater acoustic network, and verify this protocol is applicable in real underwater acoustic network environment.

항만 작업자 니즈 분석을 통한 항만 장비용 HUD시스템 설계

이정희(Lee Jeong Hee),윤남열(Yun Nam Yeol),박종원(Jong Won Park),최영철(Young Chol Choi) 한국통신학회 2020 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.8

대장 직장암에서 D2-40을 이용한 림프계 미세 혈관 밀도와 혈관 내피세포 성장 인자-C의 단백 발현의 의미

김태희(Tae Hee Kim),김용석(Yong Sok Kim),최영철(Young Chol Choi),김범규(Bom Ku Kim),이태진(Tae Jin Lee),박용검(Yong Geum Park) 대한외과학회 2007 Annals of Surgical Treatment and Research(ASRT) Vol.73 No.5

Purpose: Studying the prognostic factors of distant metastasis is quite important for predicting these patients’ prognosis and also for providing standards for post-operative adjuvant chemotherapy. Microbiological studies currently enable researchers to look for new predictors of distant metastasis in patients with colon cancers. In this study, the VEGF-C expression and stain rate of D2-40 were investigated as prognostic factors. Methods: 79 Specimens were collected from the patients who underwent colorectal operation and they were pathologicaly diagnosed with cancer at Chung-Ang University hospital from March, 2003 to Sept. 2005. The specimens were immunohistochemically stained to detect the VEGF-c expression and the D2- 40 stain rate. Results: The VEGF-C expression was related to lymph node metastasis, tumor embolism and the frequency of the Tstage, but it was not related to progression of cancer. The D2-40 stained lymphatic density was significantly increased in the cases with lymph node metastasis and in the tumor embolism cases; furthermore, the density became higher in relation to the increased T-stage and progression of cancer. Conclusion: The VEGF-C expression and lymphatic vessel density appear to be prognostic factors for colon cancer.

초음파를 이용한 수중영상정보 전달 시스템 구현에 관한 연구

신은실(Eun-Shil Shin),이덕환(Deok-Hwan Lee),김시문(Sea-Moon Kim),최영철(Young-Chol Choi),임용권(Yong Kweong Lim),고학림(Hak-Lim Ko) 한국통신학회 2002 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2002 No.11

농업생태계 깔따구 유충의 다양성 및 우점종 닙폰깔따구를 이용한 유기물 분해능 평가

심하식 ( Ha Sik Sim ),박병도 ( Byoung Do Park ),이영보 ( Young Bo Lee ),최영철 ( Young Chol Choi ),김종길 ( Jong Gil Kim ),박해철 ( Hae Chul Park ) 한국환경생물학회 2009 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.27 No.1

농업생태계의 환경별로 깔따구류의 분포를 밝히고 우점종을 이용한 유기물 분해능을 평가하고자 대단위경작지, 친환경농업지, 생활하수 유입지, 축산폐수 유입지 및 주변수로 등의 5개 서식처별로 나누어 `04~`06년까지 각 구획을 대표하는 총 78개 지점에서 깔따구과 및 공서 무척추동물을 정량 채집하였다. 그 결과, 농업지대의 깔따구류는 총 16종으로 동정되었다. 서식지 유형별로 출현한 종수를 보면, 축산폐수 유입지에서 11종, 대단위농경지는 8종, 농경지 주변수로는 7종, 친환경농업지는 6종, 생활하수 유입지는 2종으로 조사되었다. 구획별로 나타난 우점종을 보면, 유기물의 농도가 높은 대단위경작지(A), 생활하수 유입지(C) 및 축산폐수 유입지(D)에서는 닙폰깔따구(C. nipponensis), 유기물 함량이 낮은 주변수로(E)에서는 숲아기깔따구(C. sylvestris), 친환경농업지(B)에서는 서산장부깔따구(Tanytarsus sesanensis)였다. 수질과 군집지수는 논주변의 수로에서 높았고, 대단위경작지, 친환경농업지, 생활하수 유입지, 축산폐수 유입지는 낮은 수준으로 조사되었다. 저질내에서 닙폰깔따구의 유기물 제거능력은 무처리구와 대비하여 90개체 처리구에서 18% 증가하였다. To recognize the species composition and community of chironomid midge in agroecosystem and evaluate removal capacity of organic matter using the dominant species among them. Chironomid midge and invertebrate cohabitants were quantitatively collected at 78 representative stations of five habitat types (in arable land during 2004~2006) A, paddy fields of the large scale arable land; B, paddy fields of the environmental friendly arable land; C, influent of domestic waste water; D, influent of waste water by livestock; E, the irrigation ditch of paddy area. The total sixteen species of chironomid midges at arable land were presented. And also chironomid midges were recognized by five habitat types: eleven species in D, eight in A, seven in E, six in B, and two in C. We confirmed dominant species in each habitat types as followings: Chironomus nipponensis in A, C, and D; Cricotopus sylvestris in E; Tanytarsus seosanensis in B. Water quality and community index were high in E, but low in A, B, C, and D. Comparing with non-treatment, removal activities of organic matter in bottom by C. nipponensis were increased 18% in 90 individuals treatment.