KR102045110B1 - Apparatus for repetitive transmission of underwater communication and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중통신에서 전송신호를 시간/주파수 차원에서 반복 전송을 제어하는 신호전송장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 기설정된 알고리즘에 따라서 시간 차원을 N1개, 주파수 차원을 M1개로 나누어서 동일 데이터에 대해서 N1*M1 번의 반복 전송하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to underwater communication, and more particularly, to a signal transmission apparatus and method for controlling repetitive transmission of a transmission signal in time / frequency in underwater communication. According to the present invention, when performing underwater communication between the central node and an arbitrary sensor node using the allocated small frequency bands, the allocated small frequency bands are divided into N1 time dimensions and a frequency dimension according to a predetermined algorithm. N1 * M1 repetitive transmissions of the same data are divided into M1 pieces.

Description

수중통신에서 반복 전송장치 및 방법{APPARATUS FOR REPETITIVE TRANSMISSION OF UNDERWATER COMMUNICATION AND METHOD THEREOF}Repetitive transmission apparatus and method in underwater communication {APPARATUS FOR REPETITIVE TRANSMISSION OF UNDERWATER COMMUNICATION AND METHOD THEREOF}

본 발명은 수중통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중통신에서 전송신호를 시간/주파수 차원에서 반복 전송을 제어하는 반복 전송장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to underwater communication, and more particularly, to a repeating transmission apparatus and method for controlling repetitive transmission of a transmission signal in time / frequency in underwater communication.

최근 해양 자원 탐사, 해양 환경 감시, 수중 군사 방어 등에 대한 관심과 중요성이 높아지면서, 해양에서 다양한 수중 정보를 수집할 수 있는 수중 통신에 대한 수요가 증가하고 있다. 상기 수중 통신은 매체의 특성상 초음파를 이용하여 통신을 수행한다. 상기 수중 정보 전송을 위한 통신망은 수중환경에 수중정보의 송수신을 수행할 수 있는 센서노드를 설치하고, 상기 센서노드로부터 수중정보를 취득하고 제어하는 구성으로 이루어진다. Recently, with increasing interest and importance in marine resource exploration, marine environment monitoring, underwater military defense, etc., the demand for underwater communication that can collect various underwater information in the ocean is increasing. The underwater communication uses ultrasonic waves to perform communication. The communication network for underwater information transmission comprises a sensor node capable of transmitting and receiving underwater information in an underwater environment, and acquiring and controlling underwater information from the sensor node.

상기 수중 통신망은 초음파를 이용한 수중 통신 환경 때문에, 육상 통신에 비해 상대적으로 전송되는 신호의 대역폭이 작고, 거리에 대한 신호감쇠도 매우 크다. 즉, 수중 통신망에 이용되어지는 주파수는, 수 km에서 수십 km까지의 거리에서 신뢰성 있는 통신을 수행하기 위해서 매우 제한적일 수 밖에 없다.Due to the underwater communication environment using ultrasonic waves, the underwater communication network has a relatively small bandwidth of a transmitted signal and a large signal attenuation over distance compared to land communication. In other words, the frequency used in the underwater communication network is very limited in order to perform reliable communication at a distance of several kilometers to several tens of kilometers.

더구나 수중 통신망을 이용한 수중 정보 취득에 대한 수요가 증가하게 되면, 수중에서 통신을 수행하는 센서노드의 수가 증가하게 된다. 그러나 종래의 수중 통신망에서는 수중채널 환경에서 사용 가능한 주파수의 제한 때문에, 복수개의 센서노드를 효율적으로 제어하지 못하였다.In addition, when the demand for underwater information acquisition using an underwater communication network increases, the number of sensor nodes that perform communication underwater increases. However, in the conventional underwater communication network, due to the limitation of the frequency that can be used in the underwater channel environment, the plurality of sensor nodes could not be efficiently controlled.

즉, 종래의 수중 통신망에서 하나의 주파수만을 이용하여 통신을 수행하는 경우, 하나의 센서노드에 해당 주파수가 할당되면, 그 이외의 모든 센서노드는 신호를 송수신할 수 없었다.That is, when performing communication using only one frequency in the conventional underwater communication network, if the corresponding frequency is assigned to one sensor node, all other sensor nodes could not transmit or receive signals.

또한, 종래의 수중 통신망에서 복수개의 주파수를 이용하여 통신을 수행하는 경우, 수중에서 통신을 원하는 센서 노드의 수가 할당된 주파수보다 많으면, 할당된 주파수를 초과하는 수 만큼의 수중 센서 노드는 신호를 송수신할 수 없었다. 더욱이 이 경우 모든 센서 노드는 주변의 센서 노드가 어떠한 주파수를 할당 받아 사용하고 있는지를 계속 점검해야 하기 때문에, 수중에서 배터리의 소모량이 크게 증가하여 수중 센서 노드의 운용 기간이 크게 감소한다.In addition, when performing communication using a plurality of frequencies in a conventional underwater communication network, if the number of sensor nodes that want to communicate underwater is greater than the assigned frequency, the number of underwater sensor nodes that exceed the allocated frequency transmits and receives signals. I could not. Moreover, in this case, since all sensor nodes must constantly check which frequencies are allocated to the sensor nodes in the vicinity, the battery consumption in the water is greatly increased and the operating period of the underwater sensor nodes is greatly reduced.

따라서 종래의 수중 통신망에서는 복수개의 센서노드를 효율적으로 관리하지 못하여, 통신 가능한 센서 노드수를 제한시켰다. 더구나 해양정보에 대한 다양한 수요 증가로 센서노드 수 증가가 불가피하게 되고 있고, 여러가지 부분에서 수중 통신망의 효율적인 제어가 더욱 필요한 실정이다.Therefore, in the conventional underwater communication network, the plurality of sensor nodes cannot be managed efficiently, thereby limiting the number of sensor nodes that can communicate. In addition, the increase in the number of sensor nodes is inevitable due to the increased demand for marine information, and in many areas, efficient control of the underwater communication network is required.

또한, 수중 통신은 육상 통신에 비해서 신호 전송이 매우 불안정하다. 그 이유는 여러가지가 있지만, 일 예로 조류, 파도 등에 의해 발생한 도플러(Doppler) 주파수 때문에 시간축에서 영향을 받는다. 또한 해수면, 해저면, 지형 등에 의한 다양한 다중 경로 때문에 주파수축에서 영향을 받을 수 있고, 음파의 속도가 해저깊이에 따라 달라지는 현상 역시 수중 통신에 영향을 준다. 또한 염도나 해수온도, 계절이나 시간 등의 요인들도 수중통신에 영향을 준다. 이와 같이 다양한 요인들에 의해서 수중통신이 불안정하고, 이러한 불안정함은 실제 신호를 수신해서 복조하는 복조성능을 저하시킨다. In addition, underwater communication is very unstable in signal transmission compared to land communication. There are many reasons for this, but for example, the Doppler frequency caused by tidal currents, waves, etc. is affected by the time base. In addition, due to various multipaths due to sea level, sea level, and terrain, the frequency axis may be affected, and the speed of sound waves depending on the depth of the sea also affects underwater communication. Factors such as salinity, sea temperature, season and time also affect underwater communications. As described above, underwater communication is unstable due to various factors, and this instability degrades the demodulation performance of receiving and demodulating an actual signal.

따라서 본 발명의 목적은 수중통신에서 전송신호를 시간/주파수 자원 차원에서 반복 전송을 제어하는 반복 전송장치 및 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a repetitive transmission apparatus and method for controlling repetitive transmission of a transmission signal in time / frequency resources in underwater communication.

본 발명의 다른 목적은 수중 통신망에서 제한된 주파수를 이용하여 수중통신을 수행할 때, 전송신호를 현재의 수중 특성에 맞게 가변적으로 반복 전송을 제어하는 반복 전송장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a repetitive transmission apparatus and method for variably controlling repetitive transmission of a transmission signal according to a current underwater characteristic when performing underwater communication using a limited frequency in an underwater communication network.

본 발명의 다른 목적은 수중 통신망의 제한된 주파수 대역폭을 더 작은 복수개의 대역폭으로 분할하고, 유사한 통신 거리에 있는 복수개의 센서노드에 같은 주파수를 할당해서 많은 수의 센서노드를 이용한 효율적인 수중 통신을 수행하기 위해서 전송신호를 현재의 수중 특성에 맞게 가변적으로 반복 전송을 제어하는 반복 전송장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to divide the limited frequency bandwidth of an underwater communication network into a plurality of smaller bandwidths, and to perform efficient underwater communication using a large number of sensor nodes by allocating the same frequency to a plurality of sensor nodes having similar communication distances. In order to provide a repetitive transmission apparatus and method for controlling a repetitive transmission of a transmission signal in accordance with current underwater characteristics.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 수중통신의 반복전송방법은, 수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서, In order to solve the above technical problem, the repetitive transmission method of underwater communication according to an embodiment of the present invention, underwater using a central node that collects the detection information from a plurality of sensor nodes for detecting underwater information and transmits it to the ground network In communication,

상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하되, Split the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes. ,

상기 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 기설정된 알고리즘에 따라서 시간 차원을 N1개, 주파수 차원을 M1개로 나누고, 동일 데이터에 대해서 N1 * M1 번의 반복 전송을 제어하는 것을 특징으로 한다.When performing underwater communication between the central node and any sensor node using the respective allocated small frequency bands, the allocated small frequency bands are set to N1 time dimensions and M1 frequency dimensions according to a predetermined algorithm. And repeating transmission of N1 * M1 times for the same data.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수중통신의 반복전송방법은, 수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,In the repeated transmission method of underwater communication according to another embodiment of the present invention, in the underwater communication using the central node that collects the detection information from the plurality of sensor nodes for detecting the underwater information and transmits it to the terrestrial network,

상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하되,Split the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes. ,

상기 할당된 작은 주파수 대역을 테스트신호를 통해서 얻어진 수중 특성에 대한 값을 기반으로, 시간 차원을 N2개, 주파수 차원을 M2개로 나누고, 동일 데이터에 대해서 N2 * M2번 범위 내에서 반복 전송을 제어하는 것을 특징으로 한다.Based on the value of the underwater characteristic obtained through the test signal for the allocated small frequency band, the time dimension is divided into N2 and the frequency dimension into M2, and the same data is controlled for repeated transmission within the range of N2 * M2 times. It is characterized by.

바람직하게는 상기 반복 전송되는 동일 데이터는, 각각 다른 인터리빙 룰을 적용하여 반복 전송을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the repetitive transmission of the same data is characterized by controlling repetitive transmission by applying different interleaving rules.

바람직하게는 상기 반복 전송되는 동일 데이터는, 각각 다른 스크램블링 룰을 적용하여 반복 전송을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the repetitive transmission of the same data is characterized by controlling repetitive transmission by applying different scrambling rules.

바람직하게는 상기 반복 전송되는 동일 데이터는, 각각 다른 프리코딩 룰을 적용하여 반복 전송을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the repetitive transmission of the same data is characterized by controlling repetitive transmission by applying different precoding rules.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 수중통신의 반복전송장치는, 수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,In order to solve the above technical problem, the repetitive transmission apparatus for underwater communication according to an embodiment of the present invention, underwater using a central node that collects the detection information from a plurality of sensor nodes for detecting the underwater information and transmits the detection information to the terrestrial network In communication,

상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하고,Divide the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes; ,

상기 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 기설정된 알고리즘에 따라서 시간 차원을 N1개, 주파수 차원을 M1개로 나누어서 동일 데이터에 대해서 N1*M1 번의 반복 전송하는 것을 특징으로 한다.When performing underwater communication between the central node and any sensor node using the respective allocated small frequency bands, the allocated small frequency bands are set to N1 time dimensions and M1 frequency dimensions according to a predetermined algorithm. The method is characterized in that N1 * M1 repetitive transmissions are performed for the same data.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수중통신의 반복전송장치는, 수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,According to another embodiment of the present invention, an iterative transmission apparatus for underwater communication includes, in underwater communication using a central node that collects detection information from a plurality of sensor nodes for detecting underwater information and transmits the detected information to a terrestrial network.

상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하고,Divide the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes; ,

상기 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 테스트신호를 통해서 얻어진 수중 특성에 대한 값을 기반으로, 시간 차원을 N2개, 주파수 차원을 M2개로 나누어서 동일 데이터에 대해서 N2*M2 번의 반복 전송하는 것을 특징으로 한다.When performing underwater communication between the central node and any sensor node using the respective assigned small frequency bands, based on the value for the underwater characteristic obtained through the test signal, the assigned small frequency band, the time dimension N2 and the frequency dimension are divided into M2, and N2 * M2 repetitive transmissions are performed on the same data.

바람직하게는 상기 중앙노드는 반복 전송 횟수를 결정하고, 결정된 반복 전송 횟수 정보를 센서노드로 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the central node determines the number of repetitive transmissions, and transmits the determined number of repetitive transmissions to the sensor node.

바람직하게는 상기 센서노드는 반복 전송 횟수를 결정하고, 결정된 반복 전송 횟수 정보를 중앙노드로 전달하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the sensor node determines the number of repetitive transmissions, and transmits the determined number of repetitive transmissions to the central node.

본 발명에 따른 수중 통신의 신호전송장치 및 방법은, 중앙노드(20)와 복수개의 센서노드(10)의 거리정보에 따라 적정한 주파수 대역이 할당되어져서 수중 정보 통신이 수행될 때, 반송파에 실어 전송하는 전송신호를 현재의 수중환경에 맞도록 반복적으로 송신해서, 복수개의 센서노드(10)와 중앙노드(20) 사이의 수신 성능을 높이는 효과를 얻는다. According to the present invention, an apparatus and method for transmitting a signal for underwater communication include an appropriate frequency band allocated according to distance information between a central node 20 and a plurality of sensor nodes 10, and carried on a carrier when underwater information communication is performed. By repeatedly transmitting the transmission signal to match the current underwater environment, the effect of improving the reception performance between the plurality of sensor nodes 10 and the central node 20 is obtained.

또한 본 발명에 따른 수중 통신의 신호전송장치 및 방법은, 한정되어진 주파수 대역 내에서 복수개의 센서노드(10)에 동일한 주파수 대역을 할당하고, 중앙노드(20)의 다중 접속 방식의 제어로 복수개의 센서노드들을 효율적으로 제어하여 수중 통신을 수행하되, 반송파에 실어 전송하는 전송신호를 현재의 수중환경에 맞도록 반복적으로 송신해서, 수신기의 다이버시티 이득을 높이는 효과를 얻는다.In addition, the apparatus and method for transmitting a signal for underwater communication according to the present invention allocates the same frequency band to a plurality of sensor nodes 10 within a limited frequency band, and controls a plurality of central nodes 20 under the control of a multiple access method. While performing the underwater communication by efficiently controlling the sensor nodes, by repeatedly transmitting the transmission signal carried on the carrier to match the current underwater environment, it is possible to increase the diversity gain of the receiver.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위해 도시한 수중 통신에 이용되어지는 일반적인 수중 통신망을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법을 설명하기 위하여 구현된 중앙 제어형 수중 통신망을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제한된 주파수 대역폭 내에서 수중 통신을 위하여 주파수 대역을 분할한 과정을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제한된 주파수 대역폭 내에서 통신거리에 따라서 복수의 센서노드에 동일한 주파수 대역을 할당하는 과정을 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법을 전체적으로 설명하기 위한 개략적인 구성도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법을 설명하기 위한 센서노드의 대략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법을 설명하기 위한 중앙노드의 대략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법의 동작 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법의 동작 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법의 동작 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 수중 통신에서 신호의 반복 전송을 설명하기 위한 주파수/시간 자원의 예시도,
도 15 내지 도 17은 본 발명의 수중 통신에서 반복 전송 횟수 결정을 위한 송신측과 수신측의 관계도를 보여주고 있다.
도 18는 본 발명의 수중 통신에서 신호를 반복 전송시, 송신측의 일부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 19는 본 발명의 수중 통신에서 신호를 반복 전송시, 수신측의 일부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 수중 통신에서 신호를 반복 전송 제어하기 위한 동작 과정도이다.
1 is a view showing a general underwater communication network used in the underwater communication shown to help the understanding of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for conceptually illustrating a centrally controlled underwater communication network implemented to explain the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of dividing a frequency band for underwater communication within a limited frequency bandwidth according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a process of allocating the same frequency band to a plurality of sensor nodes according to a communication distance within a limited frequency bandwidth according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a schematic configuration diagram for explaining the underwater communication method according to an embodiment of the present invention as a whole.
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a sensor node for explaining the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a central node for explaining the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an operation of the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an operation of the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating an operation of the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.
11 to 13 are exemplary diagrams of frequency / time resources for explaining repeated transmission of a signal in underwater communication of the present invention;
15 to 17 show a relationship between a transmitter and a receiver for determining the number of repetitive transmissions in the underwater communication of the present invention.
18 is a block diagram showing a part of the configuration of the transmitting side when repeatedly transmitting a signal in the underwater communication of the present invention.
19 is a block diagram showing a part of the configuration of the receiving side when repeatedly transmitting a signal in the underwater communication of the present invention.
20 is a flowchart illustrating an operation for repeatedly transmitting and controlling a signal in underwater communication according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부" 와 "노드", '축' 과 '차원'은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "part", "node", "axis", and "dimension" for components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and have meanings or roles that are distinct from each other. It does not have.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, in describing the embodiments disclosed herein, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed herein, but are not limited to the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings, all changes included in the spirit and scope of the present invention. It should be understood to include equivalents and substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 도시하고 있는 수중 통신에 이용되어지는 일반적인 수중 통신망을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a general underwater communication network used in the underwater communication shown to help the understanding of the present invention.

도1에 도시된 수중 통신망은, 복수개의 센서노드(1)와, 싱크노드(5), 그리고 상기 센서노드(1)와 싱크노드(5) 사이의 정보 전달 역할을 수행하는 중간노드(3)를 포함하여 구성된다. In the underwater communication network shown in FIG. 1, a plurality of sensor nodes 1, a sink node 5, and an intermediate node 3 which serves to transfer information between the sensor node 1 and the sink node 5 are shown. It is configured to include.

상기와 같이 구성되는 수중 통신망에서 수중 정보의 전송은 다음과 같이 이루어진다. 상기 복수개의 센서노드(1) 중에서 검출한 수중정보를 전송하고자 하는 센서 노드(1)가 여러 단계로 구성되고 있는 중간노드(3)를 통해서 싱크노드(5)로 수중정보를 전송한다. In the underwater communication network configured as described above, the transmission of underwater information is performed as follows. The sensor node 1 to transmit the underwater information detected from the plurality of sensor nodes 1 transmits the underwater information to the sink node 5 through the intermediate node 3 composed of several steps.

그러나 이와 같이 구성되는 수중 통신망은, 센서노드(1)에서 싱크노드(5)까지 검출한 수중정보를 전달함에 있어서 여러단계의 중간노드(3)를 거쳐야만 한다. 따라서 센서노드(1)와 여러 단계의 중간노드(3) 그리고 싱크노드(5)까지 연결되는 수중 통신망에서, 검출한 수중정보를 전송하기 위한 라우팅 알고리즘이 복잡하게 구현되어진다.However, the underwater communication network configured in this way must pass through the intermediate node 3 in several stages in transferring the underwater information detected from the sensor node 1 to the sink node 5. Therefore, in the underwater communication network connected to the sensor node 1, the intermediate node 3 of various stages, and the sink node 5, a routing algorithm for transmitting the detected underwater information is complicated.

또한 상기 수중 통신망은, 센서노드(1)에서 싱크노드(5)까지 수중정보를 전달하는 과정에서 전송 에러가 발생하게 되면, 검출한 수중정보의 재전송을 위한 과정이 번거롭다. In addition, when the transmission error occurs in the process of transferring the underwater information from the sensor node 1 to the sink node 5, the underwater communication network is cumbersome to retransmit the detected underwater information.

또한, 상기 수중 통신망은 여러단계의 중간노드(3)를 거쳐야만 하는 문제 때문에, 수중 정보를 전달하는 중간노드에 문제가 발생하면, 문제가 발생된 중간노드와 관련된 센서노드의 사용이 안된다.In addition, the underwater communication network has to go through the intermediate node (3) of the various stages, and if a problem occurs in the intermediate node for conveying underwater information, the sensor node associated with the intermediate node in which the problem occurs is not used.

이러한 부분들 때문에 도 1에 도시된 일반적인 수중 통신망은 다양한 수중정보를 취득, 전달하는 과정에서 데이터 전송 효율을 비롯한 장비의 이용 효율이 떨어질 수 밖에 없다. 이러한 점들을 개선해서 본 발명은 중앙 제어형 수중 통신망을 구현하고자 한다.Due to these parts, the general underwater communication network shown in FIG. 1 inevitably decreases the use efficiency of equipment including data transmission efficiency in the process of acquiring and transmitting various underwater information. By improving these points, the present invention seeks to implement a centrally controlled underwater communication network.

이하 본 발명의 설명에서 "주파수 대역" 그리고 "주파수"가 혼용하여 사용되는 경우가 있다. 상기 "주파수"는 "주파수 대역"에 포함되고 있는 주파수를 지칭하고 있고, 주파수는 그 주파수의 일정 범위 안에 포함되는 주파수에는 거의 같은 신호가 실리므로, 상기 두 단어가 같은 의미로 표현 될 수 있다.In the following description of the present invention, "frequency band" and "frequency" may be used interchangeably. The "frequency" refers to a frequency included in the "frequency band," and since the frequency carries almost the same signal on a frequency included in a predetermined range of the frequency, the two words may be expressed with the same meaning.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 통신 방법을 설명하기 위하여 구현된 중앙 제어형 수중 통신망을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating a centrally controlled underwater communication network implemented to describe a method of underwater communication according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어형 수중 통신망은, 수중 환경에서 중앙 집중형으로 센서노드들을 연결하여 구성되어진다. The central control underwater communication network according to an embodiment of the present invention is configured by connecting sensor nodes centrally in an underwater environment.

상기 중앙 제어형 수중 통신망은, 하나 이상의 센서노드(10)를 포함한다. 상기 센서노드(10)는, 수중환경에 고정 또는 이동 가능하도록 설치되어진다. 상기 센서노드(10)는, 많은 수중 정보를 취득하기 위해서 가능한 많이 설치되어진다. The central control underwater communication network includes one or more sensor nodes 10. The sensor node 10 is installed to be fixed or movable in the underwater environment. The sensor node 10 is provided as much as possible in order to acquire a lot of underwater information.

상기 중앙 제어형 수중 통신망은, 상기 복수개의 센서노드(10)에서 취득한 수중 정보를 취합하는 중앙노드(20)를 포함한다. 상기 중앙노드(20)는, 복수개의 센서노드(10)에서 취합한 수중정보를 지상 네트워크(도시하지 않음)로 전송하는 기능을 수행한다.The central control type underwater communication network includes a central node 20 which collects underwater information acquired by the plurality of sensor nodes 10. The central node 20 performs a function of transmitting the underwater information collected by the plurality of sensor nodes 10 to a terrestrial network (not shown).

상기와 같이 구성되어지는 중앙 제어형 수중 통신망은 전체적으로 다음과 같이 제어 되어진다.The central control type underwater communication network configured as described above is controlled as follows as a whole.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 통신을 제어하기 위해서 제한된 주파수 대역 내에서 일정갯수의 작은 주파수 대역으로 분할한 과정을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of dividing a predetermined number of small frequency bands within a limited frequency band to control underwater communication according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조해서 설명하면, 중앙노드(20)와 복수개의 센서노드(10) 사이에서 이루어지는 수중 통신은 기본적으로 초음파로 행해진다. 그리고 상기 중앙노드(20)에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 순방향 주파수 대역과 역방향 주파수 대역으로 분할한다. 여기서 중앙노드(20)가 사용 가능한 전체 주파수 대역이라 함은, 중앙노드(20)와 각기 다른 거리에 설치되고 있는 센서노드(10) 사이에서 수중 통신이 가능한 영역에 포함되어지는 주파수 대역을 말한다. 즉, 중앙노드(20)에서 임의의 위치에 설치된 센서노드(10)로 신호 전송이 가능하고, 센서노드(10)에서 전송한 신호를 중앙노드(20)에서 수신 가능하도록 이용되어지는 주파수 대역을 표현한다.Referring to the drawings, underwater communication between the central node 20 and the plurality of sensor nodes 10 is basically performed by ultrasonic waves. In addition, the entire frequency band usable in the central node 20 is divided into a forward frequency band and a reverse frequency band. Here, the entire frequency band usable by the central node 20 refers to a frequency band included in an area where underwater communication is possible between the central node 20 and the sensor node 10 provided at different distances. That is, the signal can be transmitted from the central node 20 to the sensor node 10 installed at an arbitrary position, and the frequency band used to receive the signal transmitted from the sensor node 10 can be received from the central node 20. Express.

상기 순방향 주파수 대역은, 중앙노드(20)에서 복수개의 센서노드(10)로 신호를 전송할 때 사용한다. 이때 사용되는 주파수 대역은, 중앙노드(20)가 사용 가능한 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역(f0)으로 설정한다.The forward frequency band is used when transmitting signals from the central node 20 to the plurality of sensor nodes 10. The frequency band used at this time is set to the lowest frequency band f0 among the frequency bands available to the central node 20.

통상적으로 수중 통신 환경에서는 송수신되는 주파수가 낮을수록 통신범위가 증가한다. 따라서 중앙노드(20)에서 센서노드(10)로 신호 전송시에는 거리에 관계없이 모든 센서노드에서 신호 수신이 가능해야만 한다. 그러므로 가장 낮은 주파수를 갖는 주파수 대역(f0)이 순방향 주파수 대역으로 결정되어서, 중앙노드(20)에서 복수개의 센서노드(10)로 신호 전송시에 이용되어진다.In general, the lower the frequency of the transmission and reception in the underwater communication environment increases the communication range. Therefore, when transmitting a signal from the central node 20 to the sensor node 10, it should be possible to receive signals from all sensor nodes regardless of the distance. Therefore, the frequency band f0 having the lowest frequency is determined as the forward frequency band, and is used when transmitting signals from the central node 20 to the plurality of sensor nodes 10.

그리고 역방향 주파수 대역은, 각각의 복수개의 센서노드(10)에서 중앙노드(20)로 신호 전송을 수행할 때 사용된다. 여기서 상기 사용 가능한 전체 주파수 대역 중에서, 상기 순방향 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역 전체가 역방향 주파수 대역에 포함되어진다. The reverse frequency band is used to perform signal transmission from each of the plurality of sensor nodes 10 to the central node 20. Herein, all of the available frequency bands, except for the forward frequency band, are included in the reverse frequency band as a whole.

그리고 상기 역방향 주파수 대역은, 다시 복수개의 작은 주파수 대역으로 분할되어진다. 이때 작은 주파수 대역으로 분할은, 중앙노드를 기준으로 센서노드와의 거리 사이에서 동일한 주파수 대역으로 신호 송수신이 가능한 센서노드를 같은 영역으로 묶고, 상기 분할된 영역 수 만큼 작은 주파수 대역 수(후술되는 영역 M 개)로 분할한다. The reverse frequency band is further divided into a plurality of small frequency bands. In this case, dividing into smaller frequency bands, grouping the sensor nodes that can transmit and receive signals in the same frequency band between the distance to the sensor node with respect to the center node to the same area, the number of frequency bands as small as the number of divided areas (described later) M)

그리고 각각 분할되어진 작은 주파수 대역이 각기 다른 위치에 설치된 센서노드(10)의 신호전송에 이용되어지도록 할당된다. 예를 들면, 중앙노드(20)와 가장 먼거리에 위치하고 있는 센서노드(10)에 주파수 대역 (f1)이 할당된다. 그리고 중앙노드(20)와 가장 가까운 거리에 위치하고 있는 센서노드(10)에 주파수 대역(fM)이 할당된다. Each of the divided small frequency bands is allocated to be used for signal transmission of the sensor nodes 10 installed at different locations. For example, the frequency band f1 is allocated to the sensor node 10 located farthest from the central node 20. The frequency band fM is allocated to the sensor node 10 located at the closest distance to the central node 20.

이 경우 상기 중앙노드(20)를 기준으로 해서, 가장 먼거리에 위치하고 있는 센서노드(10)일수록 상기 역방향 주파수 대역에 포함된 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역이 할당되어진다. 반대로 상기 중앙노드(20)를 기준으로 해서 가장 가까운거리에 위치하고 있는 센서노드(10)에게 역방향 주파수 대역에 포함된 주파수 대역 중에서 가장 높은 주파수 대역이 할당되어진다. 이는 앞서도 잠시 언급한 바와 같이, 수중 통신 환경에서는 송수신되는 주파수가 낮을수록 통신범위가 증가하기 때문에, 낮은 주파수 대역의 주파수(f1)가 가장 장거리 통신용 주파수로 할당된다. 그리고 가장 높은 주파수 대역의 주파수(fM)가 가장 단거리 통신용 주파수로 할당된다.In this case, on the basis of the central node 20, the sensor node 10 located at the farthest distance is assigned the lowest frequency band among the frequency bands included in the reverse frequency band. On the contrary, the highest frequency band among the frequency bands included in the reverse frequency band is allocated to the sensor node 10 located at the closest distance based on the central node 20. As mentioned earlier, since the communication range increases as the frequency transmitted and received is lower in the underwater communication environment, the frequency f1 of the low frequency band is allocated as the frequency for the long-distance communication. The frequency fM of the highest frequency band is allocated to the frequency for the short-range communication.

이와 같은 과정으로 각각의 센서노드(10)에 수중 통신을 위한 주파수 대역이 할당되어지고, 이후 센서노드(10)에서 검출한 수중정보가 할당된 주파수 대역을 이용하여 중앙노드(20)로의 수중정보의 전송이 이루어지는 수중통신이 행해진다.In this process, each sensor node 10 is assigned a frequency band for underwater communication, and then the underwater information to the central node 20 using the frequency band to which the underwater information detected by the sensor node 10 is assigned. Underwater communication is carried out, in which transmission of.

다음, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제한된 주파수 대역폭 내에서 복수의 센서노드에 동일한 주파수 대역을 할당하는 과정을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a process of allocating the same frequency band to a plurality of sensor nodes within a limited frequency bandwidth according to an embodiment of the present invention.

수중 통신은 지상 통신과 비교해서 더 많이 환경적인 요인에 영향을 받는다. 그렇기 때문에 센서노드(10) 내에서 수중 센서를 이용하여 수중 정보를 검출하는 과정에서, 환경적인 영향으로 센서노드(10)의 분실 상황이 발생될 수 밖에 없다. 또한 임의의 센서노드(10)가 수중 정보를 정상적으로 검출하였다고 해도, 상기 검출한 수중 정보를 중앙노드(20)까지 전송되는 과정에서 데이터 전송 성공률이 항상 100% 만족될 수가 없다. 따라서 수중 통신망의 여건이 허락만 된다면, 센서노드(10)의 수를 가능한 많이 설치하는 것이, 수중 정보를 보다 정확하고 다양하게 얻는 것이 가능해진다.Underwater communication is more affected by environmental factors than land communication. Therefore, in the process of detecting the underwater information using the underwater sensor in the sensor node 10, due to environmental impact, the loss situation of the sensor node 10 is bound to occur. In addition, even if any sensor node 10 detects the underwater information normally, the success rate of data transmission may not always be 100% satisfied in the process of transmitting the detected underwater information to the central node 20. Therefore, if the conditions of the underwater communication network are allowed, it is possible to install the number of sensor nodes 10 as much as possible, so that the underwater information can be obtained more accurately and variously.

한편, 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 중앙노드(20)와 센서노드(10)와의 사이에는 같은 주파수 대역으로 신호의 전송이 가능한 영역이 존재한다. 즉, 중앙노드(20)를 기준으로 가장 가까운 거리에 포함되는 영역1에 존재하는 센서노드들에는 분할된 주파수 대역(fM)이 동일하게 할당된다. 그리고 중앙노드(20)를 기준으로 가장 먼 거리에 포함되는 영역(M)에 존재하는 센서노드들에는 분할된 주파수 대역(f1)이 동일하게 할당된다. On the other hand, as shown in Figure 4, between the central node 20 and the sensor node 10, there is a region capable of transmitting signals in the same frequency band. That is, the divided frequency band fM is equally allocated to the sensor nodes existing in the area 1 included in the closest distance with respect to the central node 20. The divided frequency bands f1 are equally allocated to the sensor nodes existing in the region M that is included at the longest distance with respect to the central node 20.

상기 중앙노드(20)와 센서노드(10) 사이의 동일 영역 또는 다른 영역으로의 영역 분할은, 중앙노드(20)와 센서노드(10) 사이의 신호 송수신이 가능한 범위 내에서 분할되어진다. 즉, 동일한 주파수 대역(fM)으로 수중 통신이 가능한 센서노드들이 영역1에 포함되어진다. 그리고 동일한 주파수 대역(f1)으로 수중 통신이 가능한 센서노드들이 영역M에 포함되어진다.The area division between the central node 20 and the sensor node 10 into the same area or another area is divided within a range in which signals can be transmitted and received between the central node 20 and the sensor node 10. That is, the sensor nodes capable of underwater communication in the same frequency band fM are included in the area 1. In addition, sensor nodes capable of underwater communication in the same frequency band f1 are included in the area M.

이와 같이 여러개의 센서노드에 동일한 주파수 대역을 할당하는 것은, 중앙노드(20)에서 사용 가능한 주파수 대역은 한계가 있기 때문이다. 일 예로, 수중 정보를 보다 정확하고 다양하게 취득하기 위해서는, 센서노드 수를 늘릴 수 밖에 없다. 이런 경우 중앙노드(20)에서 사용 가능한 전체 주파수 대역 내에 설치되고 있는 센서노드(10)의 수가 분할된 역방향 주파수 대역 수보다 많을 경우가 발생되어진다. 이때 도 4에 도시하고 있는 바와 같이 동일 영역에 존재하는 센서노드에는 동일한 주파수 대역을 할당해서 수중 통신을 제어한다.The allocation of the same frequency band to multiple sensor nodes in this way is because the frequency band usable in the central node 20 is limited. For example, in order to acquire the underwater information more accurately and variously, the number of sensor nodes has to be increased. In this case, a case in which the number of sensor nodes 10 installed in the entire frequency band usable by the central node 20 is larger than the divided number of reverse frequency bands is generated. At this time, as shown in Fig. 4, the sensor node existing in the same area is assigned the same frequency band to control underwater communication.

한편, 상기와 같이 여러개의 센서노드에 동일한 주파수 대역을 할당한 경우, 같은 주파수 대역을 할당 받은 같은 영역에 있는 복수개의 센서노드(10)는 중앙노드(20)의 제어에 의해 다양한 다중접속 방식(주파수 분할 다중접속방식, 시분할 다중 접속 방식, 코드 분할 다중 접속 방식, 캐리어 센싱 다중접속 방식 등)을 이용하여 중앙노드(20)와의 통신을 수행한다. 상기 공지된 다중 접속 방식에 대한 부연 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, when the same frequency band is assigned to a plurality of sensor nodes as described above, the plurality of sensor nodes 10 in the same area to which the same frequency band has been assigned can be controlled by various multiple access schemes ( A frequency division multiple access method, a time division multiple access method, a code division multiple access method, a carrier sensing multiple access method, etc.) are used to communicate with the central node 20. Detailed description of the known multiple access scheme will be omitted.

다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신망에서 중앙노드와 센서노드 사이의 거리에 따른 적응형 통신이 가능하기 위해서는 중앙노드에서 센서노드 사이의 거리 정보를 검출하는 과정을 필요로 한다. 이러한 설명에 앞서서 본 발명의 중앙노드와 센서 노드 사이의 수중정보 송수신을 위한 대략적인 구성을 설명한다.Next, in order to enable adaptive communication according to the distance between the central node and the sensor node in the underwater communication network according to an embodiment of the present invention, a process of detecting distance information between the sensor node and the central node is required. Prior to this description, a general configuration for transmitting and receiving underwater information between the central node and the sensor node of the present invention will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a schematic configuration diagram for explaining the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법에 적용되어지는 센서노드의 대략적인 구성도를 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a schematic configuration diagram of a sensor node applied to the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법에 적용되어지는 중앙노드의 대략적인 구성도를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a schematic configuration diagram of a central node applied to the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.

도5를 참조해 보면, 다수개의 센서노드(10) 들은 수중 정보를 채집하고, 중앙노드(20)로 전송한다. 이때 다수개의 센서노드(10)와 중앙노드(20) 사이에는 수중 통신망(50) 내에서 매체의 특성상 신호 전송을 가능케하는 초음파를 이용한 수중정보의 송수신이 이루어진다. 그리고 상기 센서노드(10)에서 중앙노드(20)로 신호 전송시에 자신의 위치 데이터도 같이 포함하여 전송한다. 상기 센서노드(10)의 위치정보는 센서 노드(10)가 수중의 임의의 위치에 설치되는 시점에서 센서 노드(10)에 기록되어 저장되어지는 것이 바람직하다. 그러나 상기 센서노드(10)의 위치는 수중 환경의 특성상 고정 설치되는 것이 어렵다. 따라서 상기 위치정보라고 표현했지만, 단지 센서 노드(10) 식별 정보로 이해하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5, the plurality of sensor nodes 10 collect underwater information and transmit it to the central node 20. In this case, transmission and reception of underwater information using ultrasonic waves, which enable signal transmission due to the characteristics of the medium, are performed between the plurality of sensor nodes 10 and the central node 20 in the underwater communication network 50. In addition, the sensor node 10 transmits its position data together with the central node 20 when the signal is transmitted. The location information of the sensor node 10 is preferably stored and stored in the sensor node 10 at the time when the sensor node 10 is installed at any position in the water. However, the position of the sensor node 10 is difficult to be fixed fixed due to the nature of the underwater environment. Therefore, although expressed as the position information, it is preferable to understand only the sensor node 10 identification information.

상기 중앙노드(20)는 다수개의 센서노드(10) 들로부터 취합한 수중정보를 지상으로 전송한다. 상기 중앙노드(20)는 지상 통신망(60)의 관리노드(64)로 취득한 수중 정보를 전송한다. 따라서 상기 중앙노드(20)는 수중 통신망(50) 내에서 복수개의 센서노드(10) 들과 수중 통신을 수행함과 동시에 지상의 관리노드(64)와 통신을 수행하게 된다. 그리고 상기 관리노드(64)는 중앙노드(20)를 통해서 전송받은 수중정보를 무선신호를 이용하여 지상통신망(62)과 연결하는 기능을 수행한다. The central node 20 transmits the underwater information collected from the plurality of sensor nodes 10 to the ground. The central node 20 transmits the acquired underwater information to the management node 64 of the terrestrial communication network 60. Therefore, the central node 20 performs underwater communication with the plurality of sensor nodes 10 in the underwater communication network 50 and simultaneously with the ground management node 64. The management node 64 connects the underwater information received through the central node 20 to the terrestrial communication network 62 using a radio signal.

도 6을 참조하면, 상기 센서노드(10)는 수중에서 필요한 데이터를 수집하기 위한 하나 이상의 센서부(30), 각 센서부(30)에 의해 센싱된 데이터를 변조하고, 초음파로 변환한 후 중앙노드(20)로 전송하는 데이터 송신부(36), 상기 중앙노드(20)에서 전송한 초음파신호를 수신해서 복조하는 데이터 수신부(38)를 포함한다. 상기 데이터 송신부(36)와 데이터 수신부(38)는 송수신부(40)에 포함되고, 상기 센서부(30)와 송수신부(40) 사이의 제어를 수행하는 제어부(32)가 더 포함되어진다. 그리고 센서노드(10)의 전체적인 동작 제어를 위해 필요로 하는 각종 데이터 및 알고리즘을 저장하고, 상기 센서부(30)로부터 검출한 수중정보를 저장하는 메모리(34) 등을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 6, the sensor node 10 modulates the data sensed by one or more sensor units 30 and each sensor unit 30 to collect data necessary in the water, and converts the data sensed into ultrasonic waves to a center. A data transmitter 36 for transmitting to the node 20, and a data receiver 38 for receiving and demodulating the ultrasonic signal transmitted from the central node 20. The data transmitter 36 and the data receiver 38 are included in the transceiver 40, and a controller 32 that performs control between the sensor unit 30 and the transceiver 40 is further included. And a memory 34 for storing various data and algorithms necessary for the overall operation control of the sensor node 10 and storing the underwater information detected from the sensor unit 30.

상기 복수개의 센서부(30)는 자신의 목적에 맞게 물의 온도, 용존산소량, 지진파를 비롯한 각종 수중 정보를 센싱하고, 센싱한 데이터를 제어부(32)로 출력한다. 상기 센서부(30)는 디지털 센서일 수도 있지만, 아날로그 신호로 센싱한 데이터를 디지털로 변환해서 출력할 수 있도록 구성 가능하다. 이 경우 상기 센서부(30)는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 모든 구성에서 신호처리된 데이터는 디지털 신호임을 기본으로 한다.The plurality of sensor units 30 sense various kinds of underwater information including water temperature, dissolved oxygen amount, seismic wave, and output the sensed data to the controller 32 according to its purpose. Although the sensor unit 30 may be a digital sensor, the sensor unit 30 may be configured to convert the data sensed by the analog signal into digital output. In this case, the sensor unit 30 may include an analog / digital converter for converting an analog signal into a digital signal. In all the configurations of the present invention, the signal processed data is basically a digital signal.

상기 송수신부(40)는, 수중에서 초음파를 이용하여 데이터를 송신하거나 수신받는 기능을 수행한다. 즉, 데이터 송신부(36)는, 상기 센서부(30)에서 검출한 수중정보를 변조하고, 초음파신호로 변환한 후 중앙노드(20)로 송신한다. 그리고 데이터 수신부(38)는, 상기 중앙노드(20)에서 송신한 초음파신호를 수신하고 복조한 후, 제어부(32)로 출력한다. The transceiver 40 performs a function of transmitting or receiving data using ultrasonic waves underwater. That is, the data transmitter 36 modulates the underwater information detected by the sensor unit 30, converts the underwater information into an ultrasonic signal, and transmits the ultrasonic signal to the central node 20. The data receiver 38 receives and demodulates the ultrasonic signal transmitted from the central node 20 and outputs the demodulated signal to the controller 32.

도시되고 있는 센서노드(10)는, 데이터 수신부(38)를 통해서 중앙노드(20)에서 전송한 수중정보를 수신한다. 이때 중앙노드(20)에서 전송한 신호의 수신을 가능케 하기 위하여 상기 데이터 수신부(38)는, 상기 순방향 주파수 대역에 포함되고 있는 주파수로 주파수 설정이 이루어진다. 또한 데이터 송신부(36)는, 이후 자신에게 할당된 주파수 대역에 포함된 특정 주파수로 설정되어져서 중앙노드(20)로 전송하기 위한 정보를 상기 설정된 특정 주파수에 실어서 전송하게 된다. 따라서 상기 송수신부(40)에는 제어부(32)의 제어하에 주파수 설정이 이루어지는 구성이 포함되어진다. 이러한 구성은 이미 공지되어 있는 기술에 의해서 이루어지므로 부연설명은 생략한다. 그리고 각 센서노드(10)의 주파수 설정이 이루어지지 않은 상태인 초기 설정과정에서는 중앙노드(20)로부터의 신호 수신시에는 순방향 주파수 대역으로 설정되고, 초기 설정 전에 중앙노드(20)로 신호 전송시에는 분할된 역방향 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역으로 설정되도록 제어한다.The sensor node 10 shown receives the underwater information transmitted from the central node 20 via the data receiving unit 38. At this time, in order to enable the reception of the signal transmitted from the central node 20, the data receiver 38 is set to a frequency included in the forward frequency band. In addition, the data transmission unit 36 is set to a specific frequency included in the frequency band allocated to it, and then transmits the information for transmission to the central node 20 on the set specific frequency. Therefore, the transceiver 40 includes a configuration in which the frequency is set under the control of the controller 32. This configuration is made by a known technique, so the description is omitted. In the initial setting process in which the frequency setting of each sensor node 10 is not made, the signal is set to the forward frequency band when receiving the signal from the central node 20, and the signal is transmitted to the central node 20 before the initial setting. Is controlled to be set to the lowest frequency band among the divided reverse frequency bands.

또한, 본 발명에서 상기 센서노드(10)는, 수중 환경에서 특정 위치에 고정 설치될 수도 있으나, 해류 등의 영향으로 수중 환경 상 대부분 일정 영역 내에서 이동 되어질 수 밖에 없다. 이와 같이 센서노드(10)가 이동될 우려가 많기 때문에, 중앙노드(20)와의 거리 측정은 수중 정보 측정이 이루어지는 시간에 실시간으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 실시간 제어가 불합리할 경우, 수중 통신이 이루어지는 시간을 피해서 일정시간 간격으로 반복 측정하는 것도 바람직하다. 이와 같이 거리 대비 사용 주파수가 변경될 수 있으므로, 상기 센서노드(10)는, 중앙노드(20)와의 수중통신을 위하여 사용 가능한 주파수 대역을 실시간으로 가변 제어할 필요성이 있다. In addition, in the present invention, the sensor node 10 may be fixedly installed at a specific position in the underwater environment, but is inevitably moved in a predetermined area on the underwater environment due to the influence of the current. In this way, since the sensor node 10 is likely to move, the distance measurement with the central node 20 is preferably performed in real time at the time when the underwater information measurement is performed. However, if real-time control is unreasonable, it is also preferable to repeat the measurement at regular time intervals, avoiding the time for underwater communication. In this way, since the use frequency may be changed with respect to distance, the sensor node 10 needs to variably control a usable frequency band in real time for underwater communication with the central node 20.

이와 같은 부분에서 상기 센서노드(10)의 송수신부(40)는, 설정 주파수를 가변 제어 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 센서노드(10)의 현재 위치에 따라서 정보의 송신을 위한 주파수가 가변 제어되어져서 전송하고자 하는 정보를 중앙노드(20)로 전송 가능하도록 구성되어진다. 그리고 상기 센서노드(10)의 이동 위치는, 중앙노드(20)와의 신호 송수신이 가능한 특정 반경 내에서만 이루어지도록 하여, 센서노드(10)의 분실 위험을 방지하는 것이 바람직하다.In such a part, the transceiver 40 of the sensor node 10 is preferably configured to variably control the set frequency. That is, the frequency for transmitting information is variably controlled according to the current position of the sensor node 10 so that the information to be transmitted can be transmitted to the central node 20. In addition, the movement position of the sensor node 10 may be made only within a specific radius capable of transmitting and receiving a signal with the central node 20, so as to prevent the risk of loss of the sensor node 10.

상기 제어부(32)는, 상기 센서부(30)에서 검출된 각종 수중 정보를 메모리(34)에 저장하는 제어를 수행하거나, 송수신부(40)를 통해서 이루어지는 수중정보의 송수신을 제어하는 기능을 수행한다. The control unit 32 performs a control for storing various kinds of underwater information detected by the sensor unit 30 in the memory 34 or performs a function of controlling transmission and reception of underwater information made through the transceiver unit 40. do.

또한 상기 제어부(32)는, 센서노드(10)와 중앙노드(20) 사이의 거리검출을 위한 제어를 수행한다. 이를 위해서 상기 제어부(32)는 중앙노드(20)에서 거리 검출을 위해 송신한 기준신호를 데이터 수신부(38)에 의해 수신하고, 수신전력의 크기를 검출 가능한 구성을 포함한다. 상기 수신신호의 전력세기는, 수신신호의 전력을 직접 검출하거나 또는 전류, 전압 등을 검출하여 간단한 연산과정으로 검출 가능하다. 상기 수신전력 크기 검출구성은 공지되고 있는 파워 검출기를 포함한 다양한 기술에 의해서 적용 가능하다. 또한 전류크기는, 수신부에 전류 검출용 저항을 설치하는 것에 의해서 간단하게 검출 가능하다. 이러한 검출부분들은 공지되고 있는 기술을 이용하므로 상세한 부연 설명은 생략하기로 한다. 그리고 검출된 수신신호의 전력세기를 이용한 거리 추정은 메모리(34)에 기저장되고 있는 전력세기 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. In addition, the controller 32 performs control for detecting a distance between the sensor node 10 and the central node 20. To this end, the control unit 32 includes a configuration capable of receiving a reference signal transmitted by the central node 20 for distance detection by the data receiving unit 38 and detecting a magnitude of the received power. The power strength of the received signal can be detected by a simple calculation process by directly detecting the power of the received signal or by detecting current or voltage. The received power magnitude detection configuration can be applied by various techniques including known power detectors. In addition, the current size can be easily detected by providing a current detecting resistor in the receiver. Since these detection parts use a known technique, a detailed description thereof will be omitted. The distance estimation using the power intensity of the detected received signal may be estimated using the distance value compared to the power intensity previously stored in the memory 34.

또한 상기 제어부(32)는, 거리 검출을 위한 다른 방법으로서, 상기 중앙노드(20)에서 신호를 송신한 후 센서노드(10)에 도착하기까지 소요된 지연시간을 검출해서 이용하는 것이 가능하다. 상기 지연시간 검출은, 일 예로 중앙노드(20)에서 신호 송신을 시작하는 시점정보와 신호가 도착한 시점정보를 비교하여 그 차에 의해서 검출 가능하다. 그리고 도착한 시점 정보를 검출하기 위해서, 상기 제어부(32)에 시간 계수 기능 등을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 검출된 지연시간을 이용한 거리 추정은, 상기 메모리(34)에 기저장되고 있는 지연시간 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. As another method for detecting the distance, the controller 32 may detect and use a delay time required to arrive at the sensor node 10 after transmitting a signal from the central node 20. For example, the delay time detection may be detected by comparing the time point information at which the central node 20 starts signal transmission with the point information point at which the signal arrives. In order to detect the arrival time information, the control unit 32 preferably includes a time counting function or the like. And distance estimation using the detected delay time can estimate distance using the distance value compared with the delay time previously stored in the said memory 34. FIG.

그리고 메모리(34)는 센서노드(10)에서 이용하거나 필요로 하고 검출한 각종 정보 저장에 이용되어진다. 상기 센서부(30)의 검출정보도 메모리(34)에 저장되어진다. 특히, 상기 메모리(34)에는, 센서노드(10)에서 거리 검출이 직접 이루어질 때, 거리 검출에 이용될 각종 정보들을 저장하게 된다. 일 예로, 수신전력의 세기를 판단하기 위한 정보, 지연시간을 검출하기 위한 정보, 수신전력의 세기를 이용하여 중앙노드(20)와 센서노드(10) 사이의 거리를 판단하기 위한 정보, 그리고 추정된 거리정보에 따라서 수중 통신이 가능한 주파수 대역 정보 등을 저장한다. 이렇게 메모리(34)에 저장된 각종 정보들을 이용하여 제어부(32)는 거리 추정, 특정 주파수 대역 요청 등의 과정을 수행한다.The memory 34 is used to store various types of information used or needed and detected by the sensor node 10. Detection information of the sensor unit 30 is also stored in the memory 34. In particular, when the distance detection is directly performed in the sensor node 10, the memory 34 stores various pieces of information to be used for distance detection. For example, information for determining the strength of the received power, information for detecting the delay time, information for determining the distance between the central node 20 and the sensor node 10 using the strength of the received power, and estimation Frequency band information and the like which are available for underwater communication are stored according to the distance information. The controller 32 performs a process of distance estimation, requesting a specific frequency band, and the like using various types of information stored in the memory 34.

도 7을 참조하면, 상기 중앙노드(20)는, 상기 센서노드(10)와 초음파로 수중신호의 송수신을 수행하기 위한 제 1 송수신부(22)와, 상기 관리노드(64)와 신호의 송수신을 수행하기 위한 제 2 송수신부(21)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 중앙노드(20)는, 상기 제 1,2 송수신부의 제어를 수행하고, 정보 저장을 제어하는 제어부(28)와, 각종 정보를 저장하는 메모리(29)를 포함한다. 상기 제 2 송수신부(21)는, 상기 중앙노드(20)의 위치가 수면 위인지 또는 수면 아래인지에 따라서 초음파로 전송 가능토록 구성되거나, 무선 신호 등으로 전송 가능토록 구성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7, the central node 20 transmits and receives a signal between the sensor node 10 and the first transmission / reception unit 22 and the management node 64 to perform transmission and reception of an underwater signal by ultrasound. It is configured to include a second transceiver 21 for performing this. The central node 20 includes a control unit 28 that controls the first and second transceivers, controls information storage, and a memory 29 that stores various types of information. The second transceiver 21 may be configured to be transmitted by ultrasonic waves or may be transmitted by a wireless signal according to whether the position of the central node 20 is above or below the surface of the water.

또한, 상기 중앙노드(20)는, 자신이 사용 가능한 전체 주파수 대역을 순방향 주파수 대역과 역방향 주파수 대역으로 구분하고, 다시 역방향 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하기 위한 주파수 분할기(27)를 포함하고 있다. 상기 주파수 분할기(27)는, 센서노드(10)와 수중정보를 송수신할 때 이용되어지므로 제 1 송수신부(22)에 포함되어질 수도 있다.In addition, the central node 20 includes a frequency divider 27 for dividing the entire frequency band that can be used by the forward frequency band and the reverse frequency band, and dividing the reverse frequency band into smaller frequency bands. . The frequency divider 27 may be included in the first transceiver 22 because it is used when transmitting and receiving the underwater information with the sensor node 10.

상기 주파수 분할기(27)는, 도4에 도시하고 있는 바와 같이, 중앙노드(20)에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 영역수(M개) 만큼 작은 주파수 대역으로 분할 가능하도록 구성된다. 따라서 상기 제어부(28)는, 상기 주파수 분할기(27)의 주파수 분할을 제어하고, 이후 임의의 센서노드(10)와의 신호 송수신시에 상기 주파수 분할기(27)의 주파수를 해당 주파수로 분할토록 제어하여 신호의 송수신이 정상적으로 이루어지도록 제어한다. As shown in Fig. 4, the frequency divider 27 is configured to be able to divide the entire frequency band usable by the central node 20 into frequency bands as small as the number of regions (M). Therefore, the controller 28 controls the frequency division of the frequency divider 27, and then controls to divide the frequency of the frequency divider 27 into the corresponding frequency when transmitting and receiving a signal with an arbitrary sensor node 10. Control the transmission and reception of signals normally.

상기 제 1 송수신부(22) 내의 데이터 송신부(26)는 모든 센서노드로의 신호 전송이 가능하도록 순방향 주파수대역(f0)으로 설정하고 있다. 그리고 상기 제 1 송수신부(22) 내의 데이터 수신부(24)는 수중 통신이 행해질 임의의 센서노드에 할당된 주파수 대역 내에 존재하는 모든 역방향 주파수로 설정되어진다. 단, 각 센서노드(20)에 주파수가 설정되지 않은 초기 설정과정에서는, 상기 데이터 수신부(24)는 분할된 역방향 주파수 중에서 가장 낮은 주파수 대역으로 설정되어진다. 이것은, 센서노드(10)가 주파수 설정이 이루어지기 전이므로, 모든 거리에 존재하는 센서노드에서 송신한 신호를 수신 가능하도록 하기 위함이다.The data transmitter 26 in the first transceiver 22 is set to the forward frequency band f0 to enable signal transmission to all sensor nodes. The data receiver 24 in the first transceiver 22 is set to all reverse frequencies existing in the frequency band assigned to any sensor node to which underwater communication is to be performed. However, in the initial setting process in which no frequency is set in each sensor node 20, the data receiver 24 is set to the lowest frequency band among the divided reverse frequencies. This is to enable the sensor node 10 to receive a signal transmitted from the sensor node existing at all distances since the sensor node 10 is before frequency setting is made.

이를 위해서 제어부(28)의 제어하에 주파수 분할기(27)를 통해서 주파수 분할되고, 상기 분할된 주파수로 데이터수신부(24)의 주파수가 설정되는 일련의 과정을 제어한다. 상기 주파수분할기의 주파수 분할 동작은 디지털식으로 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 데이터 수신부(24)는, 모든 센서노드와의 신호 송수신과정에서 정상적인 신호 수신이 가능하도록 주파수 가변 제어 구성을 포함한다.To this end, a frequency divider is performed through the frequency divider 27 under the control of the controller 28, and a series of processes in which the frequency of the data receiver 24 is set to the divided frequency is controlled. The frequency division operation of the frequency divider is preferably performed digitally. In addition, the data receiver 24 includes a variable frequency control configuration to enable normal signal reception in the process of transmitting and receiving signals with all sensor nodes.

또한, 상기 제어부(28)는, 각 센서노드(10)에 대한 전력관리, 트래픽제어와 유사한 거리에 존재하는 센서노드(10)에 대한 다중접속 제어 및 필요에 의해서 센서노드(10)와 중앙노드(20) 사이의 거리검출을 위한 제어를 수행한다. 본 발명에서는 센서노드(10)의 제어부(32)에서 거리 검출과정을 수행하는 경우도 실시 가능하나, 중앙노드(20)의 제어부(28)에서 거리 검출과정을 수행하는 경우도 실시 가능하다.In addition, the control unit 28, power management for each sensor node 10, multiple access control for the sensor node 10 that exists at a distance similar to the traffic control, and the sensor node 10 and the central node as needed Control for detecting the distance between 20 is performed. In the present invention, the distance detection process may be performed by the controller 32 of the sensor node 10, but the distance detection process may be performed by the controller 28 of the central node 20.

따라서 상기 제어부(28)는 센서노드의 주파수 설정이 이루어지지 않은 초기설정과정에서, 센서노드(10)에서 거리 검출을 위해 송신한 기준신호를 데이터 수신부(24)에 의해 수신하고, 수신전력의 크기를 검출 가능한 구성을 포함한다. 상기 수신신호의 전력세기는, 수신신호의 전력을 직접 검출하거나 또는 전류, 전압 등을 검출하여 간단한 연산과정으로 검출 가능하다. 상기 수신전력 크기 검출구성은 공지되고 있는 파워 검출기를 포함한 다양한 기술에 의해서 적용 가능하다. 상기 수신전력 크기 검출은, 센서노드에서 수행하고 그 검출정보만을 제공 받는 것도 물론 가능하다. 또한 전류크기는, 수신부에 전류 검출용 저항을 설치하는 것에 의해서 간단하게 검출 가능하다. 마찬가지로 상기 전류크기 검출도 센서노드에서 수행하고 그 검출정보만을 제공받는 것도 가능하다. 이러한 검출부분들은 공지되고 있는 기술을 이용하므로 상세한 부연 설명은 생략하기로 한다. 그리고 검출된 수신신호의 전력세기를 이용한 거리 추정은 메모리(29)에 기저장되고 있는 전력세기 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. Accordingly, the control unit 28 receives the reference signal transmitted by the sensor node 10 for distance detection in the initial setting process in which the frequency of the sensor node is not set by the data receiving unit 24, and the magnitude of the received power. It includes a detectable configuration. The power strength of the received signal can be detected by a simple calculation process by directly detecting the power of the received signal or by detecting current or voltage. The received power magnitude detection configuration can be applied by various techniques including known power detectors. The detection of the received power magnitude may be performed by the sensor node and receive only the detection information. In addition, the current size can be easily detected by providing a current detecting resistor in the receiver. Similarly, the current magnitude detection may be performed at the sensor node and provided with only the detection information. Since these detection parts use a known technique, a detailed description thereof will be omitted. The distance estimation using the power strength of the detected received signal may be estimated using the distance value compared to the power strength previously stored in the memory 29.

또한 상기 제어부(28)는, 거리 검출을 위한 다른 방법으로서, 상기 센서노드(10)에서 신호를 송신한 후 중앙노드(20)에 도착하기까지 소요된 지연시간을 검출해서 이용하는 것이 가능하다. 상기 지연시간 검출은, 일 예로 센서노드(10)에서 신호 송신을 시작하는 시점정보와 중앙노드(20)에 신호가 도착한 시점정보를 비교하여 그 차에 의해서 검출 가능하다. 그리고 도착한 시점 정보를 검출하기 위해서, 상기 제어부(28)에 시간 계수 기능 등을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 검출된 지연시간을 이용한 거리 추정은, 상기 메모리(29)에 기저장되고 있는 지연시간 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. As another method for detecting the distance, the controller 28 may detect and use a delay time required to arrive at the central node 20 after transmitting a signal from the sensor node 10. For example, the delay time detection may be detected by comparing the time point information at which the sensor node 10 starts transmitting the signal with the time point information signal arriving at the central node 20. In order to detect the arrival time information, the control unit 28 preferably includes a time counting function or the like. In the distance estimation using the detected delay time, the distance can be estimated using the distance value compared to the delay time previously stored in the memory 29.

그리고 메모리(29)는 센서노드(10)에서 이용하거나 필요로 하고 검출한 각종 정보 저장에 이용되어진다. 특히, 상기 메모리(29)에는, 중앙노드(20)에서 거리 검출이 이루어질 때, 거리 검출에 이용될 각종 정보들을 저장하게 된다. 일 예로, 센서노드(10)로부터 제공받은 수신전력의 세기, 지연시간등을 이용하여 중앙노드(20)와 센서노드(10) 사이의 거리를 판단하기 위한 정보, 그리고 추정된 거리정보에 따라서 할당 가능한 수중 통신이 가능한 주파수 대역 정보 등을 저장한다. 이렇게 메모리(29)에 저장된 각종 정보들을 이용하여 제어부(28)는 거리를 추정하고, 임의의 센서노드에 할당할 특정 주파수 대역을 선택하게 된다. 그리고 상기 메모리(29)에는 주파수 분할을 위한 제어정보들도 포함하고, 분할된 주파수 대역과 그에 설정된 센서노드 등의 연관되어진 정보들도 저장한다. 그리고 센서노드들로부터 취합한 수중정보도 저장한다.The memory 29 is used for storing various types of information used or needed and detected by the sensor node 10. In particular, when the distance detection is performed at the central node 20, the memory 29 stores various pieces of information to be used for distance detection. For example, by using the received power strength, delay time, etc. received from the sensor node 10, the information for determining the distance between the central node 20 and the sensor node 10, and the allocation according to the estimated distance information It stores frequency band information and the like which is possible for underwater communication. The controller 28 estimates the distance using various kinds of information stored in the memory 29 and selects a specific frequency band to be allocated to any sensor node. The memory 29 also includes control information for frequency division, and stores associated information such as a divided frequency band and a sensor node set therein. It also stores underwater information collected from sensor nodes.

다음, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법의 제어 흐름도이다.8 is a control flowchart of the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.

도시되고 있는 도 8은, 중앙노드(20)에서 센서노드(10)에 특정 주파수를 할당할 때 이용되어지는 제 1 제어방법에 따른 동작 과정이다. 8 is an operation process according to the first control method used when the central node 20 allocates a specific frequency to the sensor node 10.

본 발명의 수중 통신망에서는 중앙노드(20)와 센서노드(10) 간의 거리 정보를 검출해야 한다. 그리고 검출된 거리정보에 따라서 센서노드(10)에 특정 주파수 대역이 할당되어진다. 즉, 검출된 거리 정보에 따라 적응적으로 특정 주파수가 할당될 필요성이 있다.In the underwater communication network of the present invention, distance information between the central node 20 and the sensor node 10 should be detected. A specific frequency band is allocated to the sensor node 10 according to the detected distance information. In other words, it is necessary to adaptively allocate a specific frequency according to the detected distance information.

먼저 중앙노드(20)의 제어부(28)는, 자신이 사용 가능한 전체 주파수 대역을 확인하고, 상기 사용 가능한 전체 주파수 대역을 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 순방향 주파수 대역과 역방향 주파수 대역으로 분할한다(200 단계)First, the control unit 28 of the central node 20 identifies the entire frequency bands that can be used by itself, and divides the available frequency bands into a forward frequency band and a reverse frequency band, as shown in FIG. 3. (200 steps)

또한, 상기 제어부(28)는, 도 4에 도시되고 있는 영역수(M개) 만큼 상기 역방향 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하는 제어를 수행한다(205 단계). 상기 200 단계와 205 단계는, 상기 중앙노드의 성능에 따라서 기설정되도록 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 중앙노드(20)가 수중환경에서 신호의 송수신을 수행할 때, 가장 멀리까지 전송 가능한 주파수를 순방향 주파수 대역에 포함시켜서 기저장한다. 그리고 상기 중앙노드(20)가 수중환경에서 신호의 송수신을 수행할 때, 각각의 사용 주파수가 신호를 전송 가능한 거리(영역)를 미리 구분하고, 기저장한다. 이렇게 구분되어 설정된 거리 및 주파수 값은 중앙노드(20)의 메모리(29)와 센서노드(10)의 메모리(34)에 저장하고, 이후 주파수 설정과정에서 이용하는 것이 바람직하다. In addition, the control unit 28 performs control to divide the reverse frequency band into smaller frequency bands by the number of regions (M) shown in FIG. 4 (step 205). The steps 200 and 205 are preferably controlled to be preset according to the performance of the central node. That is, when the central node 20 transmits and receives a signal in the underwater environment, the central node 20 includes the frequencies that can be transmitted farthest in the forward frequency band and stores the signals. When the central node 20 transmits / receives a signal in an underwater environment, each frequency used in advance distinguishes a distance (area) in which a signal can be transmitted and stores the signal in advance. The divided distance and frequency values are stored in the memory 29 of the central node 20 and the memory 34 of the sensor node 10, and then used in the frequency setting process.

그리고 기저장하고 있는 거리 정보 검출에 이용될 기준신호를 메모리(29)로부터 읽어온다. 상기 기준신호는, 상기 순방향 주파수 대역에 실어지고, 데이터 송신부(26)를 통해 초음파신호로 변환되어져서 중앙노드(20)의 사용 가능한 전체 주파수 대역에 포함되어진 모든 센서노드(10)로 송신되고, 센서노드(10)의 수신부(38)는 기준신호를 수신한다(210 단계). Then, the reference signal to be used for detecting previously stored distance information is read from the memory 29. The reference signal is loaded on the forward frequency band, is converted into an ultrasonic signal through the data transmitter 26, and transmitted to all the sensor nodes 10 included in all available frequency bands of the central node 20, The receiver 38 of the sensor node 10 receives a reference signal (step 210).

상기 210 단계에서 기준신호를 수신한 센서노드(10)들은 수신신호의 전력세기, 신호전송에 이용되어진 시간 지연 등을 검출하고, 검출신호를 이용하여 중앙노드(20)와의 거리를 추정한다(220 단계). 상기 센서노드(10)와 중앙노드(20)의 거리 추정은, 수신신호의 전력세기를 이용해서 추정된다.The sensor nodes 10 receiving the reference signal in step 210 detect the power strength of the received signal, the time delay used for signal transmission, and estimate the distance from the central node 20 using the detection signal (220). step). The distance estimation between the sensor node 10 and the center node 20 is estimated using the power strength of the received signal.

상기 220 단계에서 거리 추정이 이루어진 후, 센서노드(10)는 중앙노드(20)로 추정된 거리에 해당하는 주파수 대역을 자신의 주파수 대역으로 할당해 줄 것을 요청한다(230 단계). 상기 230 단계에서 특정 주파수 대역 요청 과정에서는, 해당하는 센서노드에 주파수 대역이 할당되기 전이므로, 이 경우에서는 상기 역방향 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역으로 설정되어진 주파수 대역을 이용하여 주파수 대역 요청신호가 송신되어진다. 또한 상기 230 단계에서 추정된 거리에 해당하는 주파수 대역값도 기설정되어 저장되고 있는 메모리(34)의 저장값에 근거하여 선택이 이루어진다.After the distance estimation is made in step 220, the sensor node 10 requests to allocate a frequency band corresponding to the distance estimated by the central node 20 to its own frequency band (step 230). In the case of requesting a specific frequency band in step 230, since the frequency band is assigned to the corresponding sensor node, in this case, the frequency band request signal is transmitted using the frequency band set as the lowest frequency band among the reverse frequency bands. It is done. In addition, the frequency band value corresponding to the distance estimated in step 230 is also selected based on the stored value of the memory 34 which is preset and stored.

이후, 중앙노드(20)는, 복수개의 센서노드(10)로부터 요청되어진 주파수 대역 정보를 취합하고, 각각의 센서노드(10)에 적합한 주파수 대역을 할당하고, 할당된 주파수 정보를 해당하는 센서 노드 측으로 전송한다(240 단계). 따라서 상기 240 단계까지 상기 중앙노드(20)의 데이터 수신부(24) 또한 순방향 주파수 대역으로 설정되어진다.Thereafter, the central node 20 collects the frequency band information requested from the plurality of sensor nodes 10, allocates a suitable frequency band to each sensor node 10, and assigns the allocated frequency information to the corresponding sensor node. To the side (step 240). Therefore, the data receiver 24 of the central node 20 is also set to the forward frequency band until step 240.

이후부터 상기 센서노드(10)는 중앙노드(20)와의 수중 정보 송수신시에, 중앙노드(20)로부터는 순방향 주파수 대역에 할당되어진 주파수대역(f0)에 실어진 초음파신호를 수신하고, 중앙노드(20)로는 역방향 주파수 대역 내에서 자신에게 할당되어진 주파수 대역에 수중정보를 실어서 초음파신호로 송신한다. Thereafter, the sensor node 10 receives an ultrasonic signal loaded in a frequency band f0 allocated to a forward frequency band from the central node 20 when transmitting and receiving underwater information with the central node 20. In (20), the underwater information is loaded on the frequency band assigned to the user in the reverse frequency band and transmitted as an ultrasonic signal.

이러한 과정으로 중앙노드(20)와 복수개의 센서노드(10) 사이에서는 중앙노드(20)와 센서노드(10)와의 거리정보에 따라 적응적으로 적정한 주파수 대역이 할당되어져서 수중 정보 통신이 수행되어진다. 따라서 본 발명은 한정되어진 주파수 대역 내에서 복수개의 센서노드(10)에 각각의 거리에 따른 적정 주파수가 할당되므로서, 할당 주파수가 불합리함에 따른 사용 불가능한 센서노드가 발생되지 않게 된다. 즉, 복수개의 센서노드(10)와 중앙노드(20) 사이의 수중 통신이 효율적으로 이루어지는 것이 가능하게 된다.In this process, an appropriate frequency band is adaptively allocated according to the distance information between the central node 20 and the sensor node 10 between the central node 20 and the plurality of sensor nodes 10 to perform underwater information communication. Lose. Accordingly, in the present invention, since a proper frequency according to each distance is assigned to the plurality of sensor nodes 10 within a limited frequency band, an unusable sensor node is not generated due to an unreasonable allocation frequency. That is, the underwater communication between the plurality of sensor nodes 10 and the central node 20 can be efficiently performed.

다음, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법의 제어 흐름도이다.9 is a control flowchart of the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.

도시되고 있는 도 9는, 중앙노드(20)에서 센서노드(10)에 특정 주파수를 할당할 때 이용되어지는 제 2 제어방법에 따른 동작 과정이다. 도시되고 있는 실시예는 중앙노드(20)에서 자신의 판단하에 각 센서노드(10)와의 거리를 추정하고, 추정된 거리에 따라서 각각의 센서노드(10)에 주파수를 할당하기 위한 제어 과정이다.9 is an operation process according to the second control method used when the central node 20 allocates a specific frequency to the sensor node 10. The illustrated embodiment is a control process for estimating the distance to each sensor node 10 at its own discretion and assigning a frequency to each sensor node 10 according to the estimated distance.

먼저 중앙노드(20)의 제어부(28)는, 자신이 사용 가능한 전체 주파수 대역을 확인하고, 상기 사용 가능한 전체 주파수 대역을 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 순방향 주파수 대역과 역방향 주파수 대역으로 분할한다(300 단계).First, the control unit 28 of the central node 20 identifies the entire frequency bands that can be used by itself, and divides the total available frequency bands into a forward frequency band and a reverse frequency band, as shown in FIG. 3. (300 steps).

그리고 상기 제어부(28)는, 도 4에 도시되고 있는 영역 수(M개) 만큼 상기 역방향 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하는 제어를 수행한다(305 단계). 상기 300 단계와 305 단계는, 상기 중앙노드(20)의 성능에 따라서 기설정되도록 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 중앙노드(20)가 수중환경에서 신호의 송수신을 수행할 때, 가장 멀리까지 전송 가능한 주파수를 순방향 주파수 대역에 포함시켜서 기저장한다. 그리고 상기 중앙노드(20)가 수중환경에서 신호의 송수신을 수행할 때, 각각의 사용 주파수가 신호 전송 가능한 거리(영역)를 미리 구분하고, 기저장한다. 이렇게 구분되어 설정된 거리 및 주파수 값은 중앙노드(20)의 메모리(29)와 센서노드(10)의 메모리(34)에 저장하고, 이후 주파수 설정과정에서 이용하는 것이 바람직하다. The control unit 28 performs a control to divide the reverse frequency band into smaller frequency bands by the number of regions (M) shown in FIG. 4 (step 305). The steps 300 and 305 may be controlled to be preset according to the performance of the central node 20. That is, when the central node 20 transmits and receives a signal in the underwater environment, the central node 20 includes the frequencies that can be transmitted farthest in the forward frequency band and stores the signals. When the central node 20 transmits / receives a signal in an underwater environment, each frequency used in advance distinguishes a distance (area) in which a signal can be transmitted and stores the signal in advance. The divided distance and frequency values are stored in the memory 29 of the central node 20 and the memory 34 of the sensor node 10, and then used in the frequency setting process.

그리고 기저장하고 있는 거리 정보 검출에 이용될 기준신호를 메모리로부터 읽어온다. 상기 기준신호는, 상기 순방향 주파수 대역에 실어지고, 초음파신호로 변환되어져서 모든 센서노드(10)로부터 중앙노드(20)로 송신동작이 제어된다. 복수개의 센서노드(10)로부터 송신된 기준신호를 데이터수신부(24)를 통해서 수신한 중앙노드(20)는, 각 센서노드로부터의 수신신호의 전력세기, 전송시간에 이용되어진 지연시간 등을 검출한다. 상기 검출신호를 위한 신호 송수신 과정에서는, 해당하는 센서노드에 주파수 대역이 할당되기 전 상태이다. 따라서 상기 센서노드(10)의 데이터송신부(36) 및 중앙노드(20)의 데이터수신부(24)는, 상기 역방향 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역으로 설정되어진 주파수 대역을 이용하여 신호의 송수신을 수행한다(310 단계). 한편, 상기 신호 검출 동작을 직접 센서노드(10)에서 수행하고, 그 검출제어정보를 중앙노드(20)에서 입력해서 이후 거리 추정에 이용하는 것도 가능하다. The reference signal to be used for detecting the stored distance information is read from the memory. The reference signal is carried in the forward frequency band and converted into an ultrasonic signal so that the transmission operation is controlled from all sensor nodes 10 to the central node 20. The central node 20 receiving the reference signals transmitted from the plurality of sensor nodes 10 through the data receiver 24 detects the power strength of the received signal from each sensor node, the delay time used for the transmission time, and the like. do. In the signal transmission / reception process for the detection signal, a state before the frequency band is allocated to the corresponding sensor node. Accordingly, the data transmitter 36 of the sensor node 10 and the data receiver 24 of the central node 20 transmit and receive signals using a frequency band set to the lowest frequency band among the reverse frequency bands. (Step 310). On the other hand, the signal detection operation may be performed directly at the sensor node 10, and the detection control information may be input at the central node 20 to be used for subsequent distance estimation.

상기 310 단계에서 거리 추정을 위한 신호를 검출한 중앙노드(20)는, 각각의 센서노드의 수신신호의 전력세기, 신호전송에 이용되어진 시간 지연 등을 이용하여 중앙노드와 각각의 센서노드와의 거리를 추정한다(320 단계). 이때의 거리 추정은 메모리(29)에 기저장되고 있는 전력세기 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. 또한 메모리(29)에 기저장되고 있는 시간지연 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. The central node 20 that detects the signal for distance estimation in step 310 is performed by using the power node of the received signal of each sensor node, the time delay used for signal transmission, and the like. The distance is estimated (step 320). At this time, the distance can be estimated by using the distance value compared to the power strength previously stored in the memory 29. It is also possible to estimate the distance using the distance value compared to the time delay already stored in the memory 29.

이후, 중앙노드(20)는, 추정된 거리에 따라서 적응적으로 각각의 센서노드(10)에 적합한 주파수 대역을 할당하고, 할당된 주파수 정보를 해당하는 센서 노드 측으로 전송한다(330 단계,340 단계).Thereafter, the central node 20 adaptively allocates a frequency band suitable for each sensor node 10 according to the estimated distance, and transmits the allocated frequency information to the corresponding sensor node (steps 330 and 340). ).

이후, 센서노드(10)는 중앙노드(20)와의 수중 정보 송수신시에, 중앙노드(20)로부터는 순방향 주파수 대역에 할당되어진 주파수대역(f0)에 실어진 초음파신호를 수신하고, 중앙노드(20)로는 역방향 주파수 대역 내에서 자신에게 할당되어진 주파수 대역에 수중정보를 실어서 초음파신호로 송신한다. Subsequently, the sensor node 10 receives an ultrasonic signal loaded in the frequency band f0 allocated to the forward frequency band from the central node 20 when transmitting and receiving underwater information with the central node 20. 20) loads the underwater information in the frequency band assigned to it in the reverse frequency band and transmits it as an ultrasonic signal.

이러한 과정으로 중앙노드(20)와 복수개의 센서노드(10) 사이에서는 중앙노드(20)와 센서노드(10)와의 거리정보에 따라 적응적으로 적정한 주파수 대역이 할당되어져서 수중 정보 통신이 수행되어진다. 따라서 본 발명은 한정되어진 주파수 대역 내에서 복수개의 센서노드(10)와 중앙노드(20)의 수중 통신이 효율적으로 이루어지는 것이 가능하게 된다.In this process, an appropriate frequency band is adaptively allocated according to the distance information between the central node 20 and the sensor node 10 between the central node 20 and the plurality of sensor nodes 10 to perform underwater information communication. Lose. Accordingly, the present invention enables efficient underwater communication between the plurality of sensor nodes 10 and the central node 20 within a limited frequency band.

다음, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 통신 방법의 제어 흐름도이다.10 is a control flowchart of the underwater communication method according to an embodiment of the present invention.

도시되고 있는 도 10은, 중앙노드(20)에서 센서노드(10)에 특정 주파수를 할당할 때 이용되어지는 제 3 제어방법에 따른 동작 과정이다. 도시되고 있는 실시예에서는 복수개의 센서노드에 동일한 주파수 대역이 설정 가능함을 보여주기 위한 과정도이다.10 is an operation process according to the third control method used when the central node 20 allocates a specific frequency to the sensor node 10. In the illustrated embodiment, a process diagram for showing that the same frequency band can be set for a plurality of sensor nodes is shown.

중앙노드(20)의 제어부(28)는, 자신이 사용 가능한 전체 주파수 대역을 확인하고, 상기 사용 가능한 전체 주파수 대역을 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 순방향 주파수 대역과 역방향 주파수 대역으로 분할한다(400 단계). The control unit 28 of the central node 20 checks all the frequency bands that can be used by itself, and divides the usable frequency bands into a forward frequency band and a reverse frequency band as shown in FIG. 400 steps).

또한, 상기 제어부(28)는, 도 4에 도시되고 있는 영역수(M개) 만큼 상기 역방향 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하는 제어를 수행한다(405 단계). 상기 400 단계와 405 단계는, 상기 중앙노드의 성능에 따라서 기설정되도록 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 중앙노드(20)가 수중환경에서 신호의 송수신을 수행할 때, 가장 멀리까지 전송 가능한 주파수를 순방향 주파수 대역에 포함시켜서 기저장한다. 그리고 상기 중앙노드(20)가 수중환경에서 신호의 송수신을 수행할 때, 각각의 사용 주파수가 신호를 전송 가능한 거리(영역)를 미리 구분하고, 기저장한다. 이렇게 구분되어 설정된 거리 및 주파수 값은 중앙노드(20)의 메모리(29)와 센서노드(10)의 메모리(34)에 저장하고, 이후 주파수 설정과정에서 이용하는 것이 바람직하다. In addition, the controller 28 controls to divide the reverse frequency band into smaller frequency bands by the number of regions M shown in FIG. 4 (step 405). The steps 400 and 405 are preferably controlled to be preset according to the performance of the central node. That is, when the central node 20 transmits and receives a signal in the underwater environment, the central node 20 includes the frequencies that can be transmitted farthest in the forward frequency band and stores the signals. When the central node 20 transmits / receives a signal in an underwater environment, each frequency used in advance distinguishes a distance (area) in which a signal can be transmitted and stores the signal in advance. The divided distance and frequency values are stored in the memory 29 of the central node 20 and the memory 34 of the sensor node 10, and then used in the frequency setting process.

그리고 기저장하고 있는 거리 정보 검출에 이용될 기준신호를 메모리(29)로부터 읽어온다. 상기 기준신호는, 상기 순방향 주파수 대역에 실어지고, 데이터 송신부(26)를 통해 초음파신호로 변환되어져서 중앙노드(20)의 사용 가능한 전체 주파수 대역에 포함되어진 모든 센서노드(10)로 송신된다(410 단계). Then, the reference signal to be used for detecting previously stored distance information is read from the memory 29. The reference signal is carried in the forward frequency band, and is converted into an ultrasonic signal through the data transmitter 26 and transmitted to all sensor nodes 10 included in all available frequency bands of the central node 20 ( Step 410).

상기 410 단계에서 송신된 기준신호를 데이터수신부(38)를 통해서 수신한 센서노드(10)들은 수신신호의 전력세기, 또는/및 신호전송에 이용되어진 시간 지연 등을 검출하고, 검출신호를 중앙노드(20)로 송신한다. 상기 검출신호 송신 과정에서는, 해당하는 센서노드에 주파수 대역이 할당되기 전이므로, 이 경우에서는 상기 역방향 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역을 이용하여 검출신호가 중앙노드(20)로 송신되어진다. The sensor nodes 10 that receive the reference signal transmitted in step 410 through the data receiver 38 detect the power strength of the received signal and / or the time delay used for signal transmission, and detect the detected signal in the central node. (20). In the detection signal transmission process, since the frequency band is assigned to the corresponding sensor node, in this case, the detection signal is transmitted to the central node 20 using the lowest frequency band among the reverse frequency bands.

상기 검출신호를 수신한 중앙노드(20)의 제어부(28)는, 각각의 센서노드로부터 입력된 수신신호의 전력세기 또는/및 신호전송에 이용되어진 시간 지연 등을 이용하여 중앙노드와 각각의 센서노드와의 거리를 추정한다(420 단계). 이때의 거리 추정은 메모리(29)에 기저장되고 있는 전력세기 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. 또한 메모리(29)에 기저장되고 있는 시간지연 대비 거리값을 이용해서 거리를 추정하는 것이 가능하다. The control unit 28 of the central node 20 receiving the detection signal uses the power level of the received signal input from each sensor node and / or the time delay used for signal transmission, and the like. The distance to the node is estimated (step 420). At this time, the distance can be estimated by using the distance value compared to the power strength previously stored in the memory 29. It is also possible to estimate the distance using the distance value compared to the time delay already stored in the memory 29.

이후, 중앙노드(20)는, 추정된 거리에 따라서 적응적으로 각각의 센서노드(10)에 적합한 주파수 대역을 할당한다(430 단계). 상기 430 단계에서 센서노드(10)에 주파수 할당시, 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 동일거리 또는 유사 거리에 있는 센서 노드에 같은 주파수 대역을 할당한다. 이때 중앙노드(20)는 자신을 기준으로 해서 동일한 주파수 대역으로 신호의 송수신이 가능한 센서노드를 동일 영역으로 묶는다. 그리고 동일 영역에는 동일한 주파수 대역을 할당한다. Thereafter, the central node 20 adaptively allocates a frequency band suitable for each sensor node 10 according to the estimated distance (step 430). When assigning a frequency to the sensor node 10 in step 430, as shown in Figure 4, the same frequency band is assigned to the sensor node at the same or similar distance. At this time, the central node 20 binds the sensor nodes capable of transmitting and receiving signals in the same frequency band to the same region based on the reference. The same frequency band is allocated to the same area.

그리고 상기 430 단계에서 각 영역에 따라서 할당된 주파수 대역 정보를 복수개의 센서노드로 전송한다(440 단계).In operation 430, the frequency band information allocated to each region is transmitted to the plurality of sensor nodes.

상기 센서노드(10)는 이후 중앙노드(20)와의 수중 정보 송수신시에, 중앙노드(20)로부터는 순방향 주파수 대역에 할당되어진 주파수대역(f0)에 실어진 초음파신호를 수신하고, 중앙노드(20)로는 역방향 주파수 대역 내에서 자신에게 할당되어진 주파수 대역에 수중정보를 실어서 초음파신호로 송신한다. When the sensor node 10 transmits and receives underwater information with the central node 20, the sensor node 10 receives an ultrasonic signal from the central node 20 in the frequency band f0 allocated to the forward frequency band. 20) loads the underwater information in the frequency band assigned to it in the reverse frequency band and transmits it as an ultrasonic signal.

한편, 상기 동일 영역 내에 존재하는 센서노드는 동일한 주파수대역을 가지고 수중신호의 전송이 이루어진다. 따라서 이 경우 중앙노드(20) 내 제어부(28)는, 동일 영역 내에 존재하는 복수개의 센서노드와의 수중 통신을 적절히 제어할 필요성이 있다. 이 경우에 앞서 설명한 바와 같이 다중 접속 방식에 따른 수중 통신 제어가 이루어진다(450 단계).On the other hand, the sensor node existing in the same area has the same frequency band and the underwater signal is transmitted. Therefore, in this case, the control unit 28 in the central node 20 needs to appropriately control underwater communication with a plurality of sensor nodes existing in the same area. In this case, the underwater communication control according to the multiple access scheme is performed as described above (step 450).

이와 같이 여러개의 센서노드에 동일한 주파수를 할당하는 것은, 중앙노드(20)에서 사용 가능한 주파수 대역은 한계가 있기 때문이다. 일 예로, 수중 정보를 보다 정확하고 다양하게 취득하기 위해서는, 센서노드 수를 늘릴 수 밖에 없다. 이런 경우 중앙노드(20)에서 사용 가능한 전체 주파수 대역 내에 설치되고 있는 센서노드(10)의 수가 분할된 역방향 주파수 대역 수보다 많을 경우가 발생되어진다. 이때 도 4에 도시하고 있는 바와 같이 동일 영역에 존재하는 센서노드에는 동일한 주파수 대역을 할당해서 수중 통신을 제어한다.In this way, the same frequency is assigned to several sensor nodes because the frequency band usable in the central node 20 is limited. For example, in order to acquire the underwater information more accurately and variously, the number of sensor nodes has to be increased. In this case, a case in which the number of sensor nodes 10 installed in the entire frequency band usable by the central node 20 is larger than the divided number of reverse frequency bands is generated. At this time, as shown in Fig. 4, the sensor node existing in the same area is assigned the same frequency band to control underwater communication.

도 10의 실시예에 따르면, 본 발명은 한정되어진 주파수 대역 내에서 복수개의 센서노드(10)에 동일한 주파수 대역을 할당하고, 중앙노드(20)의 다중 접속 방식의 제어로 복수개의 센서노드들을 효율적으로 제어하여 수중 통신을 수행한다. 따라서 분할된 주파수 대역 수보다 많은 센서노드에 대해서도 효율적인 수중 통신 제어를 가능하게 한다.According to the embodiment of FIG. 10, the present invention allocates the same frequency band to the plurality of sensor nodes 10 within a limited frequency band, and efficiently controls the plurality of sensor nodes by controlling the multiple access method of the central node 20. Underwater communication is carried out by controlling. Accordingly, efficient underwater communication control is possible even for more sensor nodes than the number of divided frequency bands.

다음은 상기에서 설명한 바와 같이 한정된 주파수 대역 내에서 복수개의 센서노드들을 이용한 효율적인 수중 통신에서 할당된 주파수를 이용하여 반송파신호를 전송하고, 상기 반송파신호에 수신 성능을 높일 수 있도록 신호를 전송함에 있어서, 반복해서 전송하는 동작에 대해서 살펴본다.As described above, in the efficient frequency communication using a plurality of sensor nodes within a limited frequency band, the carrier signal is transmitted using the allocated frequency, and the signal is transmitted to enhance the reception performance of the carrier signal. Let's take a look at the operation of transmitting repeatedly.

앞서 과정에서 중앙노드(20)와 임의의 센서노드(10) 사이에서 사용할 주파수(또는 주파수 대역 또는 작은 주파수 대역)가 할당되었다. 이후 중앙노드(20)와 임의의 센서노드(10) 사이에서 신호를 전송함에 있어서 상기에서 할당된 주파수를 이용하게 된다. In the foregoing process, a frequency (or a frequency band or a small frequency band) to be used between the central node 20 and any sensor node 10 has been allocated. Thereafter, in transmitting the signal between the central node 20 and any sensor node 10, the frequency allocated above is used.

한편, 본 발명의 수중통신은 여러개의 반송파에 데이터를 실어보내는 OFDM, FBMC, FMT 방식을 이용한다. 일 예로 소정의 시간동안 특정 수의 부반송파가 할당되어져서 이용될 수 있다.On the other hand, the underwater communication of the present invention uses the OFDM, FBMC, FMT scheme to carry data on a plurality of carriers. For example, a certain number of subcarriers may be allocated and used for a predetermined time.

이하의 설명과정에서는 하나의 예로서 OFDM 통신 방식을 적용하여, 수중 통신을 수행하는 과정을 설명한다. 도 11에서는 OFDM 통신 방식에 이용되는 물리 자원 블록을 도시하고 있다. 즉, OFDM 통신에서 소정의 시간 동안 특정 수의 부반송파가 할당되고, 이를 물리 자원 블록이라고 하며, 시간 차원 및 주파수 차원 모두를 갖는다. In the following description, as an example, a process of performing underwater communication by applying the OFDM communication scheme will be described. 11 illustrates a physical resource block used in an OFDM communication scheme. That is, a certain number of subcarriers are allocated for a predetermined time in OFDM communication, which is called a physical resource block, and has both a time dimension and a frequency dimension.

도시되고 있는 바와 같이, 반복 전송되는 데이터는 수신 노드에 할당된 시간/주파수 자원을 각각 N개와 M개로 나누어서 동일한 데이터를 N * M 번 반복 전송하게 된다. 상기 수신측에 할당되는 자원은 도 12에 도시하고 있는 바와 같이, 시간/주파수 상에서 연속적일 수도 있고, 도 13에 도시하고 있는 바와 같이 불연속적일 수도 있다. 그리고 데이터가 할당되는 자원의 최소 단위를 리소스 블록이라 할 때, 상기 리소스 블록은 시간/주파수 상에서 하나 이상의 자원으로 이루어질 수 있다.As shown in the drawing, the data repeatedly transmitted is repeatedly transmitted N * M times by dividing the time / frequency resources allocated to the receiving node into N pieces and M pieces, respectively. Resources allocated to the receiving side may be continuous on time / frequency as shown in FIG. 12 or discontinuous as shown in FIG. When a minimum unit of a resource to which data is allocated is called a resource block, the resource block may include one or more resources in time / frequency.

도 14는 수신측에 할당된 자원을 이용하여 신호를 반복 전송할 때, 자원을 할당하기 위한 예시도를 보여주고 있다.14 shows an exemplary diagram for allocating resources when a signal is repeatedly transmitted using resources allocated to a receiving side.

도시하고 있는 바와 같이 수신측에 할당된 자원을 시간축에서 NT 개, 주파수 축에서 NF개로 나누고, 동일한 데이터를 나누어진 자원별로 서로 다른 방식의 인터리빙, 서로 다른 방식의 스크램블링, 서로 다른 방식의 프리코딩을 적용하여 할당한다.As shown, the resources allocated to the receiver are divided into N T pieces on the time axis and N F pieces on the frequency axis, and the same data is divided into different resources for interleaving, different scrambling methods, and different free methods. Assign by applying coding.

도시하고 있는 실시예에서는, 수신측에 총 90개의 리소스 블록이 할당되었고, 시간축에서 3번, 주파수 축에서 5번의 총 3*5 = 15번 반복 전송을 수행하는 경우를 설명하고 있다. In the illustrated embodiment, a total of 90 resource blocks have been allocated to the receiving side, and a case where a total of 3 * 5 = 15 repetitive transmissions are performed three times on the time axis and five times on the frequency axis is described.

이 경우 송신 데이터는 6개의 리소스 블록에 할당된다. 그리고 이와 같은 리소스 블록 그룹이 시간축에서 3번, 주파수 축에서 5번 반복되어서 전송된다.In this case, transmission data is allocated to six resource blocks. The resource block group is transmitted three times on the time axis and five times on the frequency axis.

그리고 상기 각 리소스 블록 그룹에 할당된 하나의 송신 데이터는 각 리소스 블록 그룹별로 서로 다른 방식(인터리빙, 스크램블링, 프리코딩)이 적용되어져서 할당되어진다.One transmission data allocated to each resource block group is allocated by applying different methods (interleaving, scrambling, precoding) to each resource block group.

한편, 본 발명의 수중통신에서 신호를 반복 전송함에 있어, 가장 중요한 파라미터가 반복 전송 횟수를 결정하는 과정이다.In the underwater communication of the present invention, the most important parameter is a process of determining the number of repetitive transmissions.

그 하나의 실시예로서 도 15에 도시하고 있는 바와 같이 신호를 송신하는 송신측에서 임의로 결정하는 방식이다.As one embodiment, as shown in FIG. 15, the transmission side that transmits a signal is arbitrarily determined.

중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 송신측으로 이용될 노드와 수신측으로 이용될 노드가 결정된다. 해당 네트워크의 동작 알고리즘과 운용방식에 따라서 중앙노드가 송신측으로 동작할 수도 있고, 센서노드가 송신측으로 동작할 수도 있다. 송신측으로 결정된 노드가 아닌 노드가 당연하게 수신측 노드로 결정되어진다. 예를 들어서 신호 전송을 먼저 요구하는 노드가 송신측으로 동작될 수 있고, 다른 한 쪽은 수신측으로 동작될 수도 있다. 즉, 중앙노드와 센서노드는 송신과 수신이 가능한 구성을 포함하고, 동작상태에 따라서 송신측으로 또는 수신측으로 운용될 수 있도록 구성되어진다. The node to be used as the transmitting side and the node to be used as the receiving side are determined between the central node and any sensor node. The central node may operate as the transmitting side or the sensor node may operate as the transmitting side according to the operation algorithm and operation method of the network. The node that is not the node determined to be the transmitting side is naturally determined to be the receiving node. For example, a node requesting signal transmission first may be operated as a transmitting side, and the other may be operated as a receiving side. That is, the central node and the sensor node includes a configuration capable of transmitting and receiving, and is configured to be operated to the transmitting side or the receiving side according to the operating state.

그리고 앞서 설명된 과정에서와 같이, 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서는 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 간의 수중통신에서 사용할 작은 주파수 대역이 할당된다. 송신측 노드와 수신측 노드가 결정되어 있는 상태에서, 도 15는 송신측으로 결정된 노드 측에서 반복 전송을 위한 횟수를 결정함에 따른 과정이다.And as in the above-described process, a small frequency band to be used for underwater communication between the central node and any sensor node is allocated between the central node and any sensor node. In a state where the transmitting node and the receiving node are determined, FIG. 15 is a process according to determining the number of times for repetitive transmission at the node side determined as the transmitting side.

일단은 송신측(TX)과 수신측(RX) 사이에서 서로의 상태 확인을 위하여 기준신호를 주고받는 기본 과정이 수행된다. 이 과정은 송신측과 수신측에서 서로 사용되는 채널 확인 등, 신호 송수신이 가능한 상태인지를 먼저 시험 확인하는 과정이라고 설명될 수 있다. 상기 송신측은 이 과정에서 수신측으로부터 피드백 받은 신호에 기초해서 반복횟수를 결정한다.First, a basic process of transmitting and receiving a reference signal is performed between the transmitting side TX and the receiving side RX to check the status of each other. This process may be described as a process of first verifying whether or not a signal can be transmitted and received, such as checking a channel used at a transmitting side and a receiving side. The transmitter determines the number of repetitions based on the signal fed back from the receiver in this process.

통상적으로 수중 통신 상황은 매시간마다 매우 유동적이다. 따라서 신호를 송수신하는 송신측과 수신측 사이에서 먼저 기준신호를 주고받는 과정을 통해서 수중 통신 상황을 판단하고, 실제 데이터를 전송할 반복 횟수를 결정하는 것이다.Typically the underwater communication situation is very fluid every hour. Therefore, the communication between the transmitter and the receiver for transmitting and receiving the signal first to determine the underwater communication situation through the process of transmitting and receiving, and to determine the number of repetitions to transmit the actual data.

이때 반복횟수를 결정함에 있어서, 수중통신에 영향을 끼칠 수 있는 다양한 요소들(온도, 시간, 계절, 염도, 해수온도, 사용자 입력값 등을 포함한 수중통신에 영향을 끼치는 다양한 파라미터들)이 적용되어 그에 따라 적절한 반복 횟수가 결정된다.In determining the repetition frequency, various factors that may affect the underwater communication (various parameters affecting the underwater communication including temperature, time, season, salinity, sea temperature, user input value, etc.) are applied. This determines the appropriate number of repetitions.

따라서 본 발명에서 반복 전송횟수를 최적으로 제어위해서는 현재의 수중상황에 맞는 조건을 찾아야 한다. 이 조건을 찾음에 있어서, 송신측 또는 수신측에서 자율적으로 기설정된 프로그램에 따라서 생성할 수 있다. 이때 반복 전송횟수 결정을 위한 변수로, 앞서 설명한 파라미터 외에도 수중채널 특성, 수신신호의 신호 대 잡음비(또는 간섭비), 비트 에러율, 패킷 에러율, 재전송 횟수 들이 적용될 수 있다. Therefore, in order to optimally control the number of repetitive transmissions in the present invention, a condition suitable for the current underwater situation should be found. In finding this condition, it can generate | occur | produce according to the program set autonomously by a transmitter or a receiver. At this time, as a variable for determining the number of repetitive transmission, in addition to the above-described parameters, the channel characteristics, the signal-to-noise ratio (or interference ratio) of the received signal, the bit error rate, the packet error rate, and the number of retransmissions may be applied.

상기 수중통신에서 신호 전송은 수중채널의 길이(다중경로 개수)와 밀접하게 관계되고, 수중채널이 시간적으로 얼마나 빨리 바뀌는가(도플러 주파수)와 밀접하게 관계된다. 따라서 수신측에서 상기 수중 채널 특성들을 측정하고, 측정한 수중 채널 특성들을 송신측으로 전달해주면, 송신측에서 피드백 정보를 이용해서 반복 전송 횟수를 결정할 수 있다. In the underwater communication, signal transmission is closely related to the length of the underwater channel (the number of multipaths) and closely related to how quickly the underwater channel changes in time (Doppler frequency). Therefore, when the receiver measures the channel characteristics and transmits the measured channel characteristics to the transmitter, the transmitter may determine the number of repetitive transmissions using the feedback information.

따라서 반복 전송횟수를 결정함에 있어서, 수중채널 길이, 도플러 주파수, RSSI, RSRP, RSRQ, 비트 에러율, 패킷에러율, 잡음레벨, 그리고 반복 전송횟수를 결정하는 주체가 송신측인지 또는 수신측인지에 따라서 다르게 이루어질 수 있다.Therefore, in determining the number of repetitive transmissions, the length of the channel, Doppler frequency, RSSI, RSRP, RSRQ, bit error rate, packet error rate, noise level, and the subject that determines the number of repetitive transmissions are different depending on whether it is the transmitting side or the receiving side. Can be done.

일 예로 수중 채널이 주파수 축에서 변화가 심해질 경우, 주파수축에서의 반복횟수(NF)를 증가시켜서 수신측에서 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 제어 할 수 있다. 또한 수중 채널이 시간축에서 변화가 심해질 경우, 시간축에서의 반복횟수(NT)를 증가시켜서 수신측에서 주파수 다이버이티 이득을 얻을 수 있도록 제어할 수 있다. 또 다른 예로서 수신채널의 잡음 레벨이 증가할 경우에 반복 횟수를 증가시키는 제어를 통해서 수신측에서의 데이터 검출 성능이 향상되도록 제어할 수 있다. 또 하나의 예로서 통신 링크 상의 간섭 레벨(인접 셀, 인접 주파수 채널 등)이 증가할 경우, 신호를 전송하는 반복 횟수를 증가시키는 제어를 통해서 수신측에서 데이터 검출 성능이 향상되도록 제어 가능하다.As an example, when the underwater channel is severely changed in the frequency axis, it is possible to increase the number of repetitions (N F ) in the frequency axis so as to obtain a frequency diversity gain at the receiver. In addition, when the underwater channel is severely changed on the time axis, it is possible to control the frequency diversity gain on the receiving side by increasing the number of repetitions N T on the time axis. As another example, when the noise level of the reception channel is increased, the data detection performance at the receiver may be improved by controlling to increase the number of repetitions. As another example, when the interference level (adjacent cell, adjacent frequency channel, etc.) on the communication link increases, it is possible to control such that data detection performance is improved at the receiving side through control of increasing the number of repetitions for transmitting signals.

또한 수신신호의 크기(RSSI,RSRP, RSRQ 등)가 감소하거나 비트 에러율, 패킷 에러율, 재전송 횟수 등이 증가할 경우, 채널 추정 성능 향상을 위해서 시간축 또는 주파수 축 또는 시간축과 주파수축 모두 신호의 반복 전송 횟수를 증가시키는 제어를 수행할 수 있다. 따라서 반복 전송 횟수의 제어는, 송신측에서 미리 기설정되고 있는 알고리즘을 통해서 결정할 수도 있지만, 앞서 언급한 다양한 가변 변수들 값에 대한 수중 특성을 테스트신호를 통해서 검출하고, 상기 검출된 가변 변수들 값에 대하여 값을 설정하여 저장하고, 이를 이용하여 적용할 수도 있다. 상기 테스트 신호는, 일반적인 기준신호 전송방식을 채택해서 수행 가능하다.In addition, when the size of the received signal (RSSI, RSRP, RSRQ, etc.) decreases, or the bit error rate, packet error rate, retransmission, etc. increases, the signal is repeatedly transmitted in the time axis or the frequency axis or both the time axis and the frequency axis to improve channel estimation performance. Control to increase the number of times can be performed. Therefore, the control of the number of repetitive transmissions may be determined through an algorithm that is preset in the transmitting side. However, the underwater characteristic of the various variable values mentioned above is detected through a test signal, and the detected variable values are determined. You can also set the value for and save it, and apply it using it. The test signal may be performed by adopting a general reference signal transmission method.

이와 같이 다양한 파라미터에 의해서 송신측에서 반복 전송 횟수가 결정되면, 이후 결정된 반복 전송 횟수 정보를 수신측으로 전송하고, 이를 충분히 인지한 수신측의 확인이 이루어지면, 이후 전송하고자 하는 데이터를 결정된 반복 전송 횟수만큼 반복해서 전송하게 된다.When the number of repetitive transmissions is determined by the various parameters as described above, the determined number of repetitive transmissions is then transmitted to the receiving side, and when the receiving side confirms sufficiently, the data to be transmitted is subsequently determined. Will be transmitted repeatedly.

즉, 도 15는 수신측에서 전송한 기준신호 또는 수신측에서 전송한 통신링크에 관한 피드백 정보 등을 기반으로 해서 반복 전송 횟수를 결정하는 과정을 설명하였다.That is, FIG. 15 has described a process of determining the number of repetitive transmissions based on a reference signal transmitted from a receiving side or feedback information about a communication link transmitted from the receiving side.

다음 도 16은 반복 전송 횟수를 수신측에서 결정하는 과정을 도시하는 예시도이다.Next, FIG. 16 is an exemplary diagram illustrating a process of determining a number of repetitive transmissions at a receiving side.

송신측에서 기준신호 또는 통신링크에 관한 피드백 정보를 수신측으로 전송하면, 이를 수신하고 분석한 수신측에서 반복 전송 횟수를 결정하고, 결정된 반복 전송 횟수 정보를 송신측으로 제공하므로써, 송신측은 수신측에서 요구하는 반복 전송 횟수 만큼 신호 전송을 수행한다. When the transmitting side transmits feedback information about the reference signal or communication link to the receiving side, the receiving side determines the number of repetitive transmissions by receiving and analyzing the received signal, and provides the determined repetitive number of transmission information to the transmitting side. The signal is transmitted as many times as the repeated transmission.

도 16에서와 같이 수신측에서 반복 전송 횟수를 결정하고, 송신측으로 통보하기 위해서는 앞서 도 15의 설명 중, 송신측에서 보유해야 하는 다양한 파라미터 및 그에 따른 설정값에 해당하는 정보들을 수신측에서 가지고 있어야만 한다. 이러한 부분을 만족하기 위해서 수신측의 메모리(도시하지 않음)에는 반복 전송 횟수 결정을 위한 파라미터 정보들을 기저장하는 것도 한가지 방법이다.In order to determine the number of repetitive transmissions on the receiving side and notify the transmitting side as shown in FIG. 16, the receiving side must have information corresponding to various parameters and setting values according to the above-described description of FIG. 15. do. In order to satisfy such a part, one method is to pre-store parameter information for determining the number of repetitive transmissions in a memory (not shown) of the receiver.

다음 도 17은 반복 전송 횟수를 결정하고, 결정된 반복 전송 횟수만큼 신호를 반복 전송을 수행한 이후에, 재전송이 필요한 경우 그에 따른 과정을 설명하기 위한 예시도이다.Next, FIG. 17 is an exemplary diagram for describing a process according to when retransmission is needed after determining the number of repetitive transmissions and performing retransmission of a signal by the determined number of repetitive transmissions.

즉, 이 경우는 이미 기결정된 반복 전송 횟수 만큼 신호를 반복 전송 하였으나, 에러가 발생되는 경우로 재전송 데이터에 대해서 반복 전송 횟수를 증가시켜서 전송하는 것이 바람직하다. That is, in this case, the signal has been repeatedly transmitted as many as the predetermined number of repetitive transmissions. However, when an error occurs, it is preferable to increase the number of repetitive transmissions for retransmitted data.

이 경우 반복 전송 횟수의 증가량은 미리 결정된 약속된 만큼 증가시키거나 브로드캐스팅 채널을 통해 송신측에서 사전에 전달할 수 있다. 또는 재 전송을 위한 데이터 전송 이전에 반복 전송 횟수 정보를 미리 수신측으로 전달할 수도 있다.In this case, the increase in the number of repetitive transmissions may be increased by a predetermined promise or transmitted in advance by the transmitting side through a broadcasting channel. Alternatively, the repetitive transmission number information may be previously transmitted to the receiver before data transmission for retransmission.

그리고 도 15 내지 도 17에서 반복 전송 횟수 정보는, 물리 계층 또는 MAC 계층에서 전송하는 것이 바람직하다. 그리고 물리 계층을 통해서 전송하는 경우에서는 브로드 캐스팅 채널, 제어채널 또는 데이터 채널을 통해서 전송하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 반복 전송 횟수의 정보는 독립적으로 정의되어 전송되거나 다른 정보들과 합쳐져서 전송하는 것도 가능하다. 일예로 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 중에 한 형태로 전송되는 것이 가능할 것이다.15 to 17, the repeated number of transmission information is preferably transmitted in the physical layer or MAC layer. In case of transmitting through the physical layer, it is preferable to transmit through a broadcasting channel, a control channel, or a data channel. The information on the number of repetitive transmissions may be independently defined and transmitted, or may be transmitted in combination with other information. For example, it may be transmitted in one of the Modulation and Coding Scheme (MCS) levels.

일반적인 기술에 따르면, 상기 MCS(Modulation and Coding Scheme : MCS) 테이블은, 수신측으로부터 귀환 받은 MCS 인덱스 등의 귀환 정보를 이용하여, MCS 룩업 테이블 내의 해당 MCS 인덱스에 해당하는 변조 차수 및 코딩율을 선택하게 된다. 따라서 상기 MCS 인덱스의 귀환 정보를 기반으로 해서 반복 전송 횟수를 기결정하고, 저장해서 이용하는 방법도 있다. According to a general technique, the MCS (Modulation and Coding Scheme: MCS) table selects a modulation order and a coding rate corresponding to the corresponding MCS index in the MCS lookup table by using feedback information such as an MCS index returned from a receiver. Done. Therefore, there is also a method of determining, storing and using the number of repetitive transmissions based on the feedback information of the MCS index.

또한 도 15 내지 도 17에서 반복 전송 횟수 정보를 전송함에 있어서, 반복 전송 횟수 정보에 대해서 시간축 반복 횟수와 주파수축 반복 횟수가 직접 전송될 수도 있고, 미리 약속된 값들 중에서 해당 값의 인덱스 정보가 전송될 수도 있다. 여기서 인덱스 정보라 함은, 반복 전송 횟수 정보에 대해서 시간축 반복 횟수 또는 주파수축 반복 횟수를 알 수 있도록 돕는 정보라고 표현 가능하다. 즉, 송신측과 수신측의 미리 결정된 약속을 통해서 상호간에 주고받는 반복 전송 횟수 정보를 인지 가능한 정보이다. 이러한 정보를 통해서 수신측에서 결정된 반복 전송 횟수 정보 또는 송신측에서 결정된 반복 전송 횟수 정보가 상대측으로 전송되어지고, 이후 그 만큼의 데이터 반복 전송이 제어된다.In addition, in transmitting the repetitive transmission information in FIGS. 15 to 17, the time axis repetition number and the frequency axis repetition number may be directly transmitted with respect to the repetitive transmission number information, and index information of the corresponding value among the predetermined values may be transmitted. It may be. In this case, the index information may be expressed as information to help the user know the number of times of repetition of the time axis or the number of times of repetition of the frequency axis. That is, it is information that can recognize the number of repetitive transmissions that are exchanged with each other through a predetermined appointment between the transmitting side and the receiving side. Through this information, the repetitive transmission number information determined by the receiving side or the repetitive transmission number information determined by the transmitting side is transmitted to the counterpart, and the data repetitive transmission by that much is then controlled.

다음 도 18은 본 발명의 수중통신에서 신호를 반복 전송하기 위한 송신측 전송장치의 일부 구성을 도시하고 있고, 도 19는 본 발명의 수중 통신에서 반복 전송을 가능하게 하는 수신측의 일부 구성을 도시하고 있다. Next, FIG. 18 illustrates a partial configuration of a transmitter for transmitting a signal repeatedly in the underwater communication of the present invention, and FIG. 19 illustrates a partial configuration of a receiver for enabling repetitive transmission in the underwater communication of the present invention. Doing.

상기 송신측의 구성은, 앞서 설명된 중앙노드가 될 수도 있고, 센서 노드가 될 수도 있다. 그리고 도시하지는 않고 있지만, 수중 기지국일 수도 있다. 즉, 수중 통신을 수행함에 있어서, 송신측에 구비되는 구성이다. 마찬가지로 상기 수신측의 구성은, 중앙노드 또는 센서 노드일 수 있고 도시하지 않은 수중 기지국일 수도 있다. 즉, 수중 통신을 수행함에 있어서, 수신측에 포함되는 구성이다. The configuration of the transmitting side may be the central node described above or may be a sensor node. Although not shown, it may be an underwater base station. That is, in performing underwater communication, it is a structure provided in a transmitting side. Similarly, the configuration of the receiving side may be a central node or a sensor node or an underwater base station not shown. That is, in performing underwater communication, it is a component included in a receiving side.

본 발명은 OFDM 방식의 송신 데이터를 이용해서 수신측으로 전송한다. 그러나 동일한 데이터를 반복 전송함에 따라서 시간/주파수 상에서 큰 PAPR을 유발하고, 인접 셀 간의 간섭에 취약할 수 밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 데이터를 반복해서 송신할 때, 서로 다른 방식의 인터리빙, 서로 다른 방식의 스크램블링, 서로 다른 방식의 프리코딩을 행해서, 동일 데이터를 다르게 조합해서 전송하는 방식을 따른다.The present invention transmits to the receiving side using the transmission data of the OFDM scheme. However, the repeated transmission of the same data causes a large PAPR in time / frequency and is vulnerable to interference between adjacent cells. In order to solve this problem, according to the present invention, when data is repeatedly transmitted, different types of interleaving, different types of scrambling, different types of precoding are performed, and the same data is combined and transmitted.

따라서 본 발명의 송신측은 도 18에 도시하고 있는 바와 같이, OFDM 방식에 따라서 FEC(forward error correction) 인코딩을 수행하는 FEC 인코더(600)를 포함하고, 상기 FEC 인코더의 출력신호를 각기 다른 방식의 인터리빙이 가능하도록 알고리즘 된 다수개의 인터리버(601~604)를 포함한다. 그리고 각기 다른 방식의 스크램블링이 가능하도록 알고리즘 된 다수개의 스크램블러(605~608)를 포함한다. 그리고 상기 다수개의 스크램블링의 출력신호를 OFDM 변조 방식에 따라서 송신을 가능하게 하는 변조 동작을 수행하는 다수개의 변조부(609~612)를 포함한다. 그리고 상기 다수개의 변조부의 출력신호를 각기 다른 방식의 프리코딩이 이루어지도록 알고리즘 된 다수개의 프리코더(613~616)을 포함한다. 그리고 상기 전송을 위하여 프리코딩된 신호를 맵핑하는 매퍼(620)를 포함한다. 이렇게 맵핑된 신호는 전송 안테나를 통해서 송신되어진다.Therefore, as shown in FIG. 18, the transmitting side of the present invention includes a FEC encoder 600 which performs FEC (Fward Error Correction) encoding according to the OFDM scheme, and interleaves the output signals of the FEC encoder in different schemes. It includes a plurality of interleavers (601 to 604) that are algorithms to enable this. And a plurality of scramblers 605 to 608 that are algorithms to enable different types of scrambling. And a plurality of modulation units 609 ˜ 612 performing modulation operations for enabling transmission of the plurality of scrambling output signals according to an OFDM modulation scheme. And a plurality of precoders 613 to 616 which are algorithms for precoding the output signals of the plurality of modulators in different manners. And a mapper 620 for mapping the precoded signal for transmission. The signal thus mapped is transmitted through the transmit antenna.

상기 인터리빙 룰 적용은, 도 18에 도시되고 있는 각기 다른 알고리즘으로 구성된 다수개의 인터리버 중 어느 하나의 인터리버를 통해서 이루어지고, 다수의 인터리버를 순차적으로 이용하거나 랜덤하게 이용할 수도 있다. 물론, 수신측에서 디인터리빙 동작 제어를 위해서 상기 다수개의 인터리버의 사용순서에 대한 정보도 수신측은 당연히 인지하고 있어야 할 것이다.The interleaving rule is applied through any one of a plurality of interleavers composed of different algorithms shown in FIG. 18, and the plurality of interleavers may be used sequentially or randomly. Of course, in order to control the deinterleaving operation at the receiving side, the receiving side should also be aware of the information on the order of use of the plurality of interleavers.

상기 인터리버는 공지의 인터리버와 동일한 특징을 갖으나, 일 실시예를 살펴보면, FEC 인코더(600)의 출력비트 c(n), n=0,...,L-1을 시간축에서 NT = 3번, 주파수 축에서 NF = 5번, 총 15번(3*5)을 반복 전송하는 경우, i번째 반복 전송되는 비트 Ci(n)는, 다음과 같이 결정된다.The interleaver has the same characteristics as a known interleaver, but referring to an embodiment, the output bits c (n), n = 0, ..., L-1 of the FEC encoder 600 are N T = 3 on the time axis. Times, N F on the frequency axis = 5 times, 15 times a total of 15 times (3 * 5), the bit C i (n) to be repeatedly transmitted the i-th it is determined as follows.

i번째 반복 전송에서 인터리버를 통과한 비트를 di(n)이라 하면, If the bit that passed the interleaver in the i iterative transmission is d i (n),

di(n) = ci(lq(n))으로 결정된다. d i (n) = c i (l q (n)).

여기서 lq()는 인터리버 패턴 테이블에서 q번째 인터리버 패턴이다. 따라서 lq(n)은 n번째 인터리빙 된 비트의 원래 위치가 된다.Where l q () is the q th interleaver pattern in the interleaver pattern table. Therefore, l q (n) is the original position of the nth interleaved bit.

그리고 각 반복 전송 별 인터리버 패턴 인덱스 q는 해당 데이터가 할당되는 심볼/슬롯/서브 프레임/프레임 인덱스, 해당 데이터가 할당되는 부반송파/리소스블록 인덱스, 반복 인덱스 등으로 결정될 수 있다. 즉, 수신측으로부터 피드백되는 상기의 데이터에 기초하여 수신측과 송신측 사이의 인터리빙 방식을 선택하는 것이 가능하다.The interleaver pattern index q for each repetitive transmission may be determined as a symbol / slot / subframe / frame index to which the corresponding data is allocated, a subcarrier / resource block index to which the corresponding data is allocated, and a repetition index. That is, it is possible to select an interleaving method between the receiving side and the transmitting side based on the above data fed back from the receiving side.

일 예) q=i →3 번째 반복 전송 비트의 경우, 인터리버 패턴 테이블의 3번째 열에 해당하는 인터리버 패턴 적용.Ex) q = i → In the case of the third repeated transmission bit, the interleaver pattern corresponding to the third column of the interleaver pattern table is applied.

상기 스크램블링 룰 적용은, 도 18에 도시되고 있는 각기 다른 알고리즘으로 구성된 다수개의 스크램블러 중 어느 하나의 스크램블러를 통해서 이루어지고, 다수의 스크램블러를 순차적으로 이용하거나 랜덤하게 이용할 수도 있다. 물론, 수신측에서 디스크램블링 동작 제어를 위해서 상기 다수개의 스크램블러의 사용순서에 대한 정보도 수신측은 당연히 인지하고 있어야 할 것이다.The application of the scrambling rule is made through one of a plurality of scramblers composed of different algorithms shown in FIG. 18, and may use a plurality of scramblers sequentially or randomly. Of course, in order to control the descrambling operation on the receiving side, the receiving side should also be aware of the information on the order of use of the plurality of scramblers.

상기 스크램블러는 공지의 스크램블러와 동일한 특징을 갖으나, 일 실시예를 살펴보면, i번째 반복 전송에서 인터리버의 출력 di(n)은, 다음과 같이 스크램블링이 적용된다.The scrambler has the same characteristics as a known scrambler, but in one embodiment, scrambling is applied to the output d i (n) of the interleaver in the i-th iterative transmission.

ei(n) = (s(n) + di(n))mod2, 여기서 s(n)은 스크램블링 비트이다.e i (n) = (s (n) + d i (n)) mod2, where s (n) is the scrambling bit.

상기 스크램블링 비트는 초기값을 가지고 스크램블러 내부에 구비된 PRS(Pseudo Random Sequence) 발생기에 의해 생성된다. The scrambling bit has an initial value and is generated by a pseudo random sequence (PRS) generator provided in the scrambler.

i번째 반복 전송에서 PRS 발생기의 초기값 Cinit(i)는, 해당 데이터가 할당되는 심볼/슬롯/서브프레임/프레임인덱스, 해당 데이터가 할당되는 부반송파/리소스블록 인덱스, 반복 인덱스 등으로 결정될 수 있다. 즉, 수신측으로부터 피드백되는 상기의 데이터에 기초하여 수신측과 송신측 사이의 스크램블링 방식을 선택하는 것이 가능하다.The initial value Cinit (i) of the PRS generator in the i-th iterative transmission may be determined as a symbol / slot / subframe / frame index to which the data is allocated, a subcarrier / resource block index to which the data is allocated, and a repetition index. In other words, it is possible to select a scrambling method between the receiving side and the transmitting side based on the data fed back from the receiving side.

일 예) Cinit(i) = nsf * 29 + ns * 24 + ID * 23 + iExample) Cinit (i) = n sf * 2 9 + n s * 2 4 + ID * 2 3 + i

여기서 nsf , ns 은 서브프레임 인덱스이고, ID는 수신 노드 ID이며, i는 해당 비트의 반복 전송 인덱스를 나타낸다.Where n sf and n s are subframe indexes, ID is a receiving node ID, and i represents a repetitive transmission index of a corresponding bit.

상기 프리코딩 룰 적용은, 도 18에 도시되고 있는 각기 다른 알고리즘으로 구성된 다수개의 프리코더 중 어느 하나의 프리코더를 통해서 이루어지고, 다수의 프리코더를 순차적으로 이용하거나 랜덤하게 이용할 수도 있다. 물론, 수신측에서 디프리코딩 동작 제어를 위해서 상기 다수개의 프리코더의 사용순서에 대한 정보도 수신측은 당연히 인지하고 있어야 할 것이다.The precoding rule is applied through any one of a plurality of precoders composed of different algorithms shown in FIG. 18, and may use a plurality of precoders sequentially or randomly. Of course, in order to control the deprecoding operation at the receiving side, the receiving side should also be aware of information on the order of use of the plurality of precoders.

상기 프리코더는 공지의 프리코더와 동일한 특징을 갖으나, 일 실시예를 살펴보면, i번째 반복 전송에서 변조부 출력 심볼 * (n)은 다음과 같이 적용된다.The precoder has the same characteristics as the known precoder, but referring to an embodiment, the modulator output symbol * (n) is applied as follows in the i-th iterative transmission.

Figure 112016128550057-pat00001
Figure 112016128550057-pat00001

pj(n,k)는 프리코딩 행렬 테이블에서 q번째 프리코딩 행렬의 n번째 행과 k번째 열의 원소이다. 상기 각 반복 전송 별로 프리코딩 행렬 인덱스 j는 해당 데이터가 할당되는 심볼/슬롯/서브프레임/프레임 인덱스, 해당 데이터가 할당되는 부반송파/리소스블록 인덱스, 그리고 반복 인덱스의 값에 의해 결정될 수 있다. 즉, 수신측으로부터 피드백되는 상기의 데이터에 기초하여 수신측과 송신측 사이의 프리코딩 방식을 선택하는 것이 가능하다. 이 경우 수신측이 가장 선호할 수 있는 방식의 인덱스값으로 결정하는 것이 바람직할 것이다.pj (n, k) is an element of the n th row and the k th column of the q th precoding matrix in the precoding matrix table. For each repetitive transmission, the precoding matrix index j may be determined by a value of a symbol / slot / subframe / frame index to which the data is allocated, a subcarrier / resource block index to which the data is allocated, and a repetition index. In other words, it is possible to select a precoding scheme between the receiving side and the transmitting side based on the above data fed back from the receiving side. In this case, it may be desirable to determine the index value in a manner that the receiving side may most prefer.

일 예) j=i →3번째 반복 전송 비트의 경우, 프리코딩 행렬 테이블에서 3번째 프리코딩 행렬 적용.Example) j = i → In the case of the third repeated transmission bit, the third precoding matrix is applied in the precoding matrix table.

이와 같이 본 발명은 신호를 반복 전송함에 있어서, 반복 횟수별 인터리빙 방식, 스크램블링 방식, 프리코딩 방식은 다양한 파라미터들(해당 데이터가 할당되는 심볼/슬롯/서브프레임/프레임 인덱스, 해당 데이터가 할당되는 부반송파/리소스블록 인덱스, 그리고 반복 인덱스의 값)에 의해서 결정되어진다. 그리고 상기 다양한 파라미터들의 값으로부터 결정된 제어값으로 상기 인터리버, 스크램블러, 변조부 및 프리코더의 제어를 수행하는 제어부(도시하지 않음)가 더 포함되어진다. 도시되고 있는 도 18에서는 상기 파라미터들의 값에 의해 결정된 제어값이 인터리버(604), 스크램블러(608), 프리코더(616)에 인가하는 라인만을 도시하고 있으나, 상기 구성되고 있는 모든 인터리버, 모든 스크램블러, 모든 프리코더에 상기 파라미터들의 값에 의해 결정된 제어값이 인가됨은 당연하다. As described above, the present invention repeatedly transmits a signal, and the interleaving method, the scrambling method, and the precoding method for each repetition number include various parameters (symbol / slot / subframe / frame index to which the corresponding data is allocated and subcarriers to which the corresponding data is allocated). Resource block index, and the value of the iteration index). And a control unit (not shown) that performs control of the interleaver, scrambler, modulator, and precoder with a control value determined from values of the various parameters. In FIG. 18, only the lines to which the control value determined by the values of the parameters are applied to the interleaver 604, the scrambler 608, and the precoder 616 are shown. However, all the interleaver, all the scramblers, It goes without saying that a control value determined by the values of the parameters is applied to all precoders.

그리고 본 발명의 수신측은 도 19에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 송신측에서 송신한 OFDM 신호를 수신하고 디맵핑하는 디맵퍼(700)를 포함한다. 상기 디맵핑이 이루어진 데이터는, 순차적으로 디프리코딩, 복조, 디스크램블링, 디인터리빙의 과정을 진행하게 된다. 따라서 수신측에서도 송신측의 인터리빙 룰을 해독하기 위한 디인터리버(713~716)가 다수개 구비되고, 수신신호의 스크램블링 룰을 해독하기 위한 디스크램블러(709~712)가 다수개 구비된다. 그리고 다수개의 OFDM 복조부(705~708)와 다수개의 디프리코더(701~704)가 포함되어져서 구성된다. 그리고 복수개의 디인터리버를 통과한 신호는 LLR(Log-Likelihood Ratio) 결합부(720)를 통해서 FEC 디코더(730)에 입력된다. 상기 FEC 디코더(730)는 입력된 데이터를 복원한다.19, the receiving side of the present invention includes a demapper 700 for receiving and demapping the OFDM signal transmitted from the transmitting side. The demapping data is sequentially deprecoded, demodulated, descrambled, and deinterleaved. Therefore, a plurality of deinterleavers 713 to 716 for decoding the interleaving rule of the transmitting side are provided at the receiving side, and a plurality of descramblers 709 to 712 for decoding the scrambling rule of the received signal are provided. A plurality of OFDM demodulators 705 to 708 and a plurality of deprecoders 701 to 704 are included. The signal passing through the plurality of deinterleavers is input to the FEC decoder 730 through a Log-Likelihood Ratio (LLR) combining unit 720. The FEC decoder 730 restores the input data.

또한 수신 측에 있어서도 상기 다양한 파라미터들(해당 데이터가 할당되는 심볼/슬롯/서브프레임/프레임 인덱스, 해당 데이터가 할당되는 부반송파/리소스블록 인덱스, 그리고 반복 인덱스의 값)에 의해서 결정된 제어값으로 상기 디인터리버, 디스크램블러 및 디프리코더의 제어를 수행하는 제어부(도시하지 않음)가 더 포함되어진다. 그리고 이때 제어부가 상기 디인터리버, 디스크램블러, 디프리코더의 제어값은, 송신측에서 인터리버, 스크램블러, 프리코더를 제어함에 있어서 결정된 제어된 값으로부터 설정된 값이 된다. 그리고 도시되고 있는 도 19에서는 상기 파라미터들의 값에 의해 결정된 제어값이 디인터리버(716), 디스크램블러(712), 디프리코더(704)에 인가하는 라인만을 도시하고 있으나, 상기 구성되고 있는 모든 디인터리버, 모든 디스크램블러, 모든 디프리코더에 상기 파라미터들의 값에 의해 결정된 제어값이 인가됨은 당연하다.In addition, the receiving side may control the D as a control value determined by the various parameters (symbol / slot / subframe / frame index to which the corresponding data is assigned, subcarrier / resource block index to which the corresponding data is assigned, and the value of the repetition index). A control unit (not shown) for controlling the interleaver, descrambler and deprecoder is further included. At this time, the control value of the deinterleaver, the descrambler, and the deprecoder is a value set from a controlled value determined when the transmitter controls the interleaver, the scrambler, and the precoder. In FIG. 19, only the lines to which the control value determined by the values of the parameters are applied to the deinterleaver 716, the descrambler 712, and the deprecoder 704 are illustrated. Of course, all descramblers and all deprecoders are granted control values determined by the values of the parameters.

다음은 상기에서 설명한 바와 같이 한정된 주파수 대역 내에서 복수개의 센서노드들을 이용한 효율적인 수중 통신에서 할당된 주파수를 이용하여 반송파신호를 전송하고, 상기 반송파신호에 수신 성능을 높일 수 있도록 동일한 데이터를 반복 전송하는 동작에 대해서 살펴본다.Next, as described above, a carrier signal is transmitted using an allocated frequency in an efficient underwater communication using a plurality of sensor nodes within a limited frequency band, and the same data is repeatedly transmitted to improve reception performance of the carrier signal. Let's look at the behavior.

도 20는 본 발명의 데이터 전송시, 동일 데이터에 대해서 반복 전송을 제어하는 동작 흐름도를 도시하고 있다.20 is a flowchart illustrating an operation of controlling repetitive transmission for the same data during data transmission according to the present invention.

앞서 과정에서 중앙노드(20)와 임의의 센서노드(10) 사이에서 사용할 주파수(또는 주파수 대역 또는 작은 주파수 대역)가 할당되었다. 이후 중앙노드(20)와 임의의 센서노드(10) 사이에서 신호를 전송함에 있어서 상기에서 할당된 작은 주파수 대역을 이용하게 된다(800 단계). In the foregoing process, a frequency (or a frequency band or a small frequency band) to be used between the central node 20 and any sensor node 10 has been allocated. Thereafter, in transmitting the signal between the central node 20 and the arbitrary sensor node 10, the small frequency band allocated above is used (step 800).

즉, 본 발명에서는 각각의 센서노드에 할당된 작은 주파수 대역을 시간 및/또는 주파수 차원 상에서 동일한 데이터를 반복 전송하여, 수신기에서의 다이버시티 이득을 증대시키는 제어를 수행한다.That is, in the present invention, a control is performed to increase the diversity gain in the receiver by repeatedly transmitting the same data on a time and / or frequency dimension in a small frequency band allocated to each sensor node.

먼저 반복 전송 횟수를 결정한다. 상기 반복 전송 횟수는, 도 15 내지 도 17의 과정에서 설명한 바와 같이 송신측 또는 수신측에서 각 설정된 알고리즘 및 수중 특성에 따라서 결정된다. 그리고 상기 결정된 반복전송 횟수 정보가 송신측과 수신측 모두 인지 가능하도록 결정된 송신측(또는 수신측)에서 수신측(또는 송신측)으로 반복전송 횟수 정보를 전달하는 과정이 수행된다(810 단계). First, the number of repetitive transmissions is determined. The number of repetitive transmissions is determined according to the algorithms and underwater characteristics set at the transmitting side or the receiving side as described in the processes of FIGS. 15 to 17. In operation 810, a process of transferring the repetitive transmission number information from the transmitting side (or the receiving side) to the receiving side (or the transmitting side) determined such that the determined repetitive number of times information is recognized by both the transmitting side and the receiving side is performed.

그리고 상기 800 단계에서 할당된 작은 주파수 대역에 대해서 시간축을 NT개, 주파수축을 NF개로 나눈다. 도 14에 도시하고 있는 실시예에서와 같이, 수신측에 할당된 작은 주파수 대역으로서 90개의 리소스블록으로 할당되었을 때, 예를 들어서 반복 전송 횟수가 15회로 결정되면, 시간축에서 3번, 주파수축에서 5번 반복전송해서 총 3*5= 15번의 반복 전송이 가능도록 시간축과 주파수축의 자원을 나누게 된다(820 단계). The time axis is divided into N T and the frequency axis is divided into N F for the small frequency band allocated in step 800. As in the embodiment shown in Fig. 14, when a small frequency band allocated to the receiving side is allocated to 90 resource blocks, for example, if the number of repetitive transmissions is determined to be 15, 3 times on the time axis, Repeated transmission five times to divide the resources of the time axis and the frequency axis to enable a total of 3 * 5 = 15 times of repeated transmission (step 820).

반대로 시간축에서 5번, 주파수축에서 3번 반복 전송하도록 하여 총 5*3 = 15번의 반복 전송이 가능하도록 시간축과 주파수축의 자원을 나눌 수도 있다. 이 경우에 있어서 수중 특성에 따라서 수신신호의 데이터 검출 성능이 향상될 수 있는 방향으로 조절하는 것이 바람직하다.On the contrary, it is also possible to divide the resources of the time base and the frequency base so that 5 times in the time axis and 3 times in the frequency axis can be repeatedly transmitted so that 5 * 3 = 15 times can be repeatedly transmitted. In this case, it is preferable to adjust the direction in which the data detection performance of the received signal can be improved according to the underwater characteristics.

다음, 상기와 같이 반복 전송 횟수가 결정된 상황에서, 동일한 데이터를 나누어진 자원별로 서로 다른 방식의 인터리빙, 서로 다른 방식의 스크램블링, 서로 다른 방식의 프리코딩을 적용하여 신호의 반복 전송을 제어하게 된다. Next, in the situation where the number of repetitive transmissions is determined as described above, repetitive transmission of a signal is controlled by applying interleaving of different methods, scrambling of different methods, and precoding of different methods for each resource divided with the same data.

예를 들어서 수신측에 할당된 작은 주파수 대역에 대해서, 총 90개의 리소스 블록이 할당되었고, 15번의 반복 전송 횟수가 결정되면, 도 14에 도시하고 있는 바와 같이, 송신 데이터는 6개의 리소스 블록에 할당된다. 그리고 리소스 블록 그룹이 시간축에서 3번, 주파수축에서 5번 반복되어 전송된다.For example, for a small frequency band allocated to the receiving side, a total of 90 resource blocks are allocated, and if 15 repetitive transmission times are determined, as shown in FIG. 14, transmission data is allocated to 6 resource blocks. do. The resource block group is transmitted three times on the time axis and five times on the frequency axis.

이때 각 리소스 블록 그룹에 할당되는 데이터는 하나의 송신 데이터가 각 리소스 블록 그룹별로 서로 다른 방식의 인터리빙 룰과 서로 다른 방식의 스크램블링 룰과 서로 다른 방식의 프리코딩 룰이 적용되어진다(830 단계).In this case, in the data allocated to each resource block group, one transmission data is applied with a different interleaving rule, a different scrambling rule, and a different precoding rule for each resource block group (step 830).

따라서 도 14에 도시되고 있는 리소스 블록 그룹 15개는 각각 다른 방식의 인터리빙 룰과 서로 다른 방식의 스크램블링룰과 서로 다른 방식의 프리코딩 룰이 적용된 데이터로 변환되어지고, 매퍼에서 맵핑되어진 후, 송신측의 송수신부를 통해서 수신측으로 송신된다(840 단계).Therefore, the 15 resource block groups illustrated in FIG. 14 are converted into data to which different interleaving rules, different scrambling rules, and different precoding rules are applied, mapped in the mapper, and then transmitted. It is transmitted to the receiving side through the transmitting and receiving unit (step 840).

이와 같이 하여 전송되는 각각의 송신데이터는 인접 셀 간 동일 데이터를 결정된 반복 전송 횟수만큼 반복 전송함에 있어서도 각기 다른 방식의 인터리빙, 스크램블링, 프리코딩이 행해지므로 인해서 다른 데이터처럼 구성되어져서 전송이 이루어진다.Each transmission data transmitted in this way is configured like other data because different interleaving, scrambling, and precoding are performed even when repeatedly transmitting the same data between adjacent cells by a predetermined number of repetitive transmissions.

수신측의 송수신부는 이 데이터들을 수신하고, 각각 매칭되도록 디프리코딩, 복조, 디스크램블링, 디인터리빙을 수행하여, 데이터를 원래의 신호로 구현하게 된다.The transmitter / receiver on the receiving side receives the data and performs deprecoding, demodulation, descrambling, and deinterleaving so as to match each other, thereby implementing the data as an original signal.

이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects but should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

10 : 센서노드 20 : 중앙노드
21,22,40 : 송수신부 23,26,36 : 데이터 송신부
24,25,38 : 데이터 수신부 27 : 주파수 분할기
28,32 : 제어부 29,34 : 메모리
50 : 수중 통신망 62 : 지상 통신망
64 : 관리노드 600 : FEC 인코더
601~604 : 인터리버 605~608 : 스크램블러
609~612 : 변조부 613~616 : 프리코더
620 : 매퍼 700 : 디매퍼
701~704 : 디프리코더 705~708 : 복조부
709~712 : 디스크램블러 713~716 : 디인터리버
720 : LLR 결합부 730 : FEC 디코더
10: sensor node 20: central node
21,22,40: transceiver 23,26,36: data transmitter
24, 25, 38: data receiver 27: frequency divider
28,32: control unit 29,34: memory
50: underwater network 62: terrestrial network
64: managed node 600: FEC encoder
601 ~ 604: Interleaver 605 ~ 608: Scrambler
609 to 612: modulator 613 to 616: precoder
620: Mapper 700: Demapper
701 ~ 704: Deprecoder 705 ~ 708: Demodulator
709 ~ 712: Descrambler 713 ~ 716: Deinterleaver
720: LLR coupling unit 730: FEC decoder

Claims (9)

수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,
상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하되,
상기 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 기설정된 알고리즘에 따라서 시간 차원을 N1개, 주파수 차원을 M1개로 나누고, 동일 데이터에 대해서 N1 * M1 번의 반복 전송을 제어하는 수중통신의 반복전송방법.
In underwater communication using a central node that collects detection information from a plurality of sensor nodes that detect underwater information and transmits the detected information to a terrestrial network,
Split the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes. ,
When performing underwater communication between the central node and any sensor node using the respective allocated small frequency bands, the allocated small frequency bands are set to N1 time dimensions and M1 frequency dimensions according to a predetermined algorithm. The method of repetitive transmission of underwater communication which divides and controls the repetitive transmission of N1 * M1 times for the same data.
수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,
상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하되,
상기 할당된 작은 주파수 대역을 테스트신호를 통해서 얻어진 수중 특성에 대한 값을 기반으로, 시간 차원을 N2개, 주파수 차원을 M2개로 나누고, 동일 데이터에 대해서 N2 * M2번 범위 내에서 반복 전송을 제어하는 수중통신의 반복전송방법.
In underwater communication using a central node that collects detection information from a plurality of sensor nodes that detect underwater information and transmits the detected information to a terrestrial network,
Split the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes. ,
Based on the value of the underwater characteristic obtained through the test signal for the allocated small frequency band, the time dimension is divided into N2 and the frequency dimension into M2, and the same data is controlled for repeated transmission within the range of N2 * M2 times. Repeated transmission method of underwater communication.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 반복 전송되는 동일 데이터는, 각각 다른 인터리빙 룰을 적용하여 반복 전송을 제어하는 수중통신의 반복전송방법.
The method according to claim 1 or 2,
The repeated data transmission method of the underwater communication to control the repeated transmission by applying different interleaving rules, respectively.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 반복 전송되는 동일 데이터는, 각각 다른 스크램블링 룰을 적용하여 반복 전송을 제어하는 수중통신의 반복전송방법.
The method according to claim 1 or 2,
The repetitive transmission method of underwater communication, wherein the same data repeatedly transmitted is controlled by applying different scrambling rules.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 반복 전송되는 동일 데이터는, 각각 다른 프리코딩 룰을 적용하여 반복 전송을 제어하는 수중통신의 반복전송방법.
The method according to claim 1 or 2,
The repeated transmission of the same data is repeated transmission of the underwater communication to control the repeated transmission by applying different precoding rules.
수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,
상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하고,
상기 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 기설정된 알고리즘에 따라서 시간 차원을 N1개, 주파수 차원을 M1개로 나누어서 동일 데이터에 대해서 N1*M1 번의 반복 전송하는 수중통신의 반복전송장치.
In underwater communication using a central node that collects detection information from a plurality of sensor nodes that detect underwater information and transmits the detected information to a terrestrial network,
Divide the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes; ,
When performing underwater communication between the central node and any sensor node using the respective allocated small frequency bands, the allocated small frequency bands are set to N1 time dimensions and M1 frequency dimensions according to a predetermined algorithm. Repeated transmission device for underwater communication that transmits N1 * M1 repetitive transmissions for the same data.
수중 정보를 검출하는 복수개의 센서노드로부터 검출정보를 취합해서 지상네트워크로 전송하는 중앙노드를 이용한 수중 통신에서,
상기 중앙노드가 사용 가능한 전체 주파수 대역을 작은 주파수 대역으로 분할하고, 상기 중앙노드와 복수개의 센서노드 사이의 거리에 기반해서 상기 분할된 작은 주파수 대역을 각각의 센서노드에 할당해서 수중통신을 수행하고,
상기 각각 할당된 작은 주파수 대역을 이용하여 상기 중앙노드와 임의의 센서노드 사이에서 수중통신을 수행할 때, 상기 할당된 작은 주파수 대역을 테스트신호를 통해서 얻어진 수중 특성에 대한 값을 기반으로, 시간 차원을 N2개, 주파수 차원을 M2개로 나누어서 동일 데이터에 대해서 N2*M2 번의 반복 전송하는 수중통신의 반복전송장치.
In underwater communication using a central node that collects detection information from a plurality of sensor nodes that detect underwater information and transmits the detected information to a terrestrial network,
Divide the entire frequency band available to the central node into small frequency bands, and perform the underwater communication by allocating the divided small frequency bands to the respective sensor nodes based on the distance between the central node and the plurality of sensor nodes; ,
When performing underwater communication between the central node and any sensor node using the respective assigned small frequency bands, based on the value for the underwater characteristic obtained through the test signal, the assigned small frequency band, the time dimension Is a repetitive transmission apparatus for underwater communication in which N2 is repeated and N2 * M2 repetitive transmissions are performed on the same data by dividing the frequency dimension into M2.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 중앙노드는 반복 전송 횟수를 결정하고, 결정된 반복 전송 횟수 정보를 센서노드로 전달하는 것을 특징으로 하는 수중통신의 반복전송장치.
The method according to claim 6 or 7,
And the central node determines the number of repetitive transmissions, and transmits the determined number of repetitive transmissions to the sensor node.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 센서노드는 반복 전송 횟수를 결정하고, 결정된 반복 전송 횟수 정보를 중앙노드로 전달하는 것을 특징으로 하는 수중통신의 반복전송장치.
The method according to claim 6 or 7,
And the sensor node determines the number of repetitive transmissions, and transmits the determined number of repetitive transmissions to the central node.
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