KR102226408B1 - Apparatus for Wireless Communication in Underwater and Driving Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수중 무선통신장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상하게는 가령 채널정보가 부족한 상황이나 수중 통신에서 학습 기반과 선형 부호화를 통해 통신의 안정성을 도모하려는 수중 무선통신장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater wireless communication device and a method of driving the device, and more particularly, in a situation where channel information is insufficient or through a learning base and linear coding in underwater communication, an underwater wireless communication device and device thereof are intended to promote stability of communication. It relates to the driving method of.
바다는 천연자원의 보고이며 인류의 미개척 분야이기에 오랜 기간 동안 해양 개발에 대한 연구가 수행되어 왔다. 심해 광물자원 채취를 위해 수중 탐사 로봇 등이 연구 개발되었으며, 이를 효율적으로 제어하기 위해 수중 무선통신이 연구되어왔다. 또한, 최근 해양개발 및 재난재해 방지 시스템에 대한 관심이 높아지면서 수중 센서네트워크 관련 연구가 활발히 진행 중에 있으며, 다수의 노드를 효율적으로 관리하기 위한 고속 저비용 저전력의 수중 초음파 통신모뎀의 필요성이 증대되고 있다.Since the sea is a treasure trove of natural resources and an unexplored field of humanity, research on marine development has been conducted for a long time. Underwater exploration robots have been researched and developed to collect deep-sea mineral resources, and underwater wireless communication has been researched to control them efficiently. In addition, as interest in marine development and disaster prevention systems has recently increased, studies related to underwater sensor networks are actively underway, and the need for a high-speed, low-cost, low-power underwater ultrasonic communication modem to efficiently manage multiple nodes is increasing. .
일반적으로 수중 무선 채널은 전파를 산란, 흡수하는 성질이 있어 지상에서 널리 사용되고 있는 전파(radio frequency)를 사용하여 통신할 수 없고 초음파를 사용하여 통신을 해야 한다. 그런데, 초음파는 전달 속도가 느려 시간 지연이 크고 대역폭이 좁아서 데이터 전송률이 낮다는 특징을 갖고 있다. In general, an underwater radio channel has a property of scattering and absorbing radio waves, so it cannot communicate using radio frequencies that are widely used on the ground, and must communicate using ultrasonic waves. However, ultrasound has a feature of a low data transmission rate due to a large time delay due to a low transmission speed and a narrow bandwidth.
상기한 이유로 인해, 가령 수중 환경에서 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.For the above reasons, there is an urgent need for a method capable of stably performing communication in an underwater environment, for example.
본 발명의 실시예는, 가령 채널정보가 부족한 상황이나 수중 통신에서 학습 기반과 선형 부호화를 통해 통신의 안정성을 도모하려는 수중 무선통신장치 및 그 장치의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an underwater wireless communication device and a driving method of the device to achieve stability of communication through learning-based and linear coding in a situation where channel information is insufficient or underwater communication.
본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치는, 수신된 정보 비트(bit)를 선형 부호화하는 제1 부호화부, 상기 선형 부호화된 정보 비트를 분할하여 부호 길이가 짧은 지정 길이의 소프트 정보 비트로 생성해 복수의 채널로 각각 출력하는 디멀티플렉서, 및 상기 복수의 채널을 통해 각각 제공되는 소프트 정보 비트에 대하여 학습을 수행한 후 수중에서 외부 통신장치로 각각 전송하는 제2 부호화부를 포함한다.In an underwater wireless communication device according to an embodiment of the present invention, a first encoding unit that linearly encodes a received information bit, divides the linearly encoded information bit, and generates soft information bits of a designated length having a short code length. And a demultiplexer that outputs each of a plurality of channels, and a second encoding unit that performs learning on each soft information bit provided through the plurality of channels and then transmits each of them underwater to an external communication device.
상기 제2 부호화부는, 상기 복수 채널의 각 소프트 정보 비트를 변조하여 상기 수중으로 전송할 수 있다.The second encoder may modulate each soft information bit of the plurality of channels and transmit it underwater.
상기 수중 무선통신장치는, 상기 소프트 정보 비트를 기반으로 상기 선형 부호화된 정보 비트를 복호화하는 디코더를 더 포함할 수 있다.The underwater wireless communication apparatus may further include a decoder for decoding the linearly encoded information bits based on the soft information bits.
상기 디코더는, 상기 변조한 소프트 정보 비트를 복조한 후 각각의 소프트 정보 비트를 복호화하는 제1 복호화부, 상기 복호화한 각각의 소프트 정보 비트를 먹싱하는 멀티플렉서, 및 상기 먹싱한 소프트 정보 비트를 선형 복호화하여 상기 정보 비트를 복원하는 제2 복호화부를 포함할 수 있다.The decoder includes a first decoding unit that decodes each soft information bit after demodulating the modulated soft information bit, a multiplexer that muxes each of the decoded soft information bits, and linearly decodes the muxed soft information bit. Thus, it may include a second decoding unit for restoring the information bit.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치의 구동방법은, 수신된 정보 비트를 제1 부호화부에서 선형 부호화하는 단계, 디멀티플렉서가, 상기 선형 부호화된 정보 비트를 분할하여 부호 길이가 짧은 지정 길이의 소프트 정보 비트를 생성해 복수의 채널로 각각 출력하는 단계, 및 제2 부호화부가, 상기 복수의 채널을 통해 각각 제공되는 소프트 정보 비트에 대하여 학습을 수행한 후 수중에서 외부 통신장치로 각각 전송하는 단계를 포함한다.In addition, the driving method of an underwater wireless communication device according to an embodiment of the present invention includes the steps of linearly encoding received information bits in a first encoding unit, and a demultiplexer divides the linearly encoded information bits to designate a short code length. The step of generating soft information bits of length and outputting them to a plurality of channels, and the second encoding unit learns each of the soft information bits provided through the plurality of channels, and then transmits them to an external communication device from underwater. It includes the step of.
상기 전송하는 단계는, 상기 복수 채널의 각 소프트 정보 비트를 변조하여 수중으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.The transmitting may include modulating each soft information bit of the plurality of channels and transmitting it underwater.
상기 구동방법은, 디코더가, 상기 소프트 정보 비트를 기반으로 상기 선형 부호화된 정보 비트를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The driving method may further include decoding, by a decoder, the linearly encoded information bits based on the soft information bits.
상기 구동방법은, 상기 디코더의 제1 복호화부가, 상기 변조한 소프트 정보 비트를 복조한 후 각각의 소프트 정보 비트를 복호화하는 단계, 상기 디코더의 멀티플렉서가, 상기 복호화한 각각의 소프트 정보 비트를 먹싱하는 단계, 및 상기 디코더의 제2 복호화부가, 상기 먹싱한 소프트 정보 비트를 선형 복호화하여 상기 정보 비트를 복원하는 단계를 포함할 수 있다.The driving method includes the steps of: decoding each soft information bit after demodulating the modulated soft information bit by a first decoding unit of the decoder, and muxing each decoded soft information bit by a multiplexer of the decoder. And restoring the information bits by linearly decoding the muxed soft information bits by a second decoding unit of the decoder.
본 발명의 실시예에 따르면, 가령 학습기반의 통신체계에서 자기인코더(Autoencoder)는 채널 정보가 부정확한 상황이나 수중 통신에서 부호 길이가 짧은 문제를 발생시킬 수 있는데, 선형 부호화를 병행함으로써 수중 통신 등에서 안정적인 통신을 수행할 수 있게 될 것이다.According to an embodiment of the present invention, for example, in a learning-based communication system, an autoencoder may cause a problem in which channel information is inaccurate or a code length is short in underwater communication. You will be able to perform stable communication.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신 네트워크 시스템의 예시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램,
도 3은 도 2의 인코더 및 디코더의 주요 기능을 보여주는 도면, 그리고
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치의 구동 과정을 나타내는 흐름도이다.1 is an exemplary diagram of an underwater wireless communication network system according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram illustrating a detailed structure of an underwater wireless communication device according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram showing the main functions of the encoder and decoder of FIG. 2, and
4 is a flowchart illustrating a driving process of an underwater wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신 네트워크 시스템의 예시도이다. 1 is an exemplary diagram of an underwater wireless communication network system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신 네트워크 시스템(90)은 가령 수중 무선통신 센서네트워크 시스템으로서, 제1 통신장치(100), 복수의 수중센서(105), 제2 통신장치(110), 제3 통신장치(120) 및 관제장치(130)의 일부 또는 전부를 포함하며, 위성항법장치(GPS)를 더 포함할 수 있다.1, the underwater wireless
여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 수중센서(105)나 GPS와 같은 일부 구성요소가 생략되어 수중 무선통신 네트워크 시스템(90)이 구성되거나, 제1 통신장치(100)와 같은 일부 구성요소가 제2 통신장치(110)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성되어 수중센서(105)와 다이렉트(예: P2P) 통신을 수행할 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.Here, "including some or all" means that some components such as the
제1 통신장치(100)는 본 발명의 실시예에 따라 해양 등의 수중에 구비되는 데이터 싱크(또는 데이터 싱크노드)를 포함할 수 있다. 물론 제1 통신장치(100)는 수중 탐사를 위한 수중 로봇을 포함할 수도 있다. 도 1의 제1 통신장치(100)는 그 주변에 가령 지정 거리(예: 통신반경 내)에 위치하는 복수의 수중센서(105)와 통신(예: 초음파 통신)을 수행해 해양 상태와 관련한 다양한 센싱 데이터를 수집하여 수집한 데이터를 제2 통신장치(110)로 전송할 수 있다.The
또한, 제1 통신장치(100)는 제2 통신장치(110)와 통신을 수행하여 제2 통신장치(110)로부터의 제어명령에 따라 동작할 수 있다. 물론 제2 통신장치(110)는 관제장치(130)의 제어명령을 전달하는 동작을 수행한다고 볼 수 있다. 제2 통신장치(110)가 선박에 구비되는 경우에는 자체적으로도 제어명령을 제공할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제1 통신장치(100)는 관제장치(130)의 제어명령에 따라 동작하여 관제장치(130)에서 필요로 하는 다양한 정보를 주변에 위치하는 복수의 수중센서(105)로부터 수집하여 제공할 수 있다.In addition, the
제2 통신장치(110)는 부표나 선박에 설치될 수 있으며, 게이트웨이(gateway)로서 동작한다. 제2 통신장치(110)는 일종의 중계장치로서 동작하는 것이다. 제2 통신장치(110)는 제1 통신장치(100)에서 제공하는 수중센서(105)들의 센싱 데이터를 제3 통신장치(120)로 전송한다. 제2 통신장치(110)는 제1 통신장치(100)와 수중 무선통신(예: 초음파 통신)이나 유선통신을 수행하지만, 제3 통신장치(120)는 일반적인 RF(Radio Frequency) 통신을 수행할 수 있다. The
제3 통신장치(120)는 제2 통신장치(110)와 관제장치(130)를 중계하는 레이더 등의 통신장치를 포함한다. 제3 통신장치(120)는 제2 통신장치(110)에서 전송하는 데이터 즉 정보 비트를 수신하여 관제장치(130)로 제공한다. 또한, 제3 통신장치(120)는 관제장치(130)의 제어명령을 수신하여 제2 통신장치(110)로 전달한다. 물론 해당 제어명령은 제1 통신장치(100)로 제공하기 위한 신호이다. 통상적으로 통신은 패킷 내에 데이터를 포함하여 패킷 데이터를 전송하며, 모든 데이터는 2진비트정보로 구성된다고 볼 수 있다. 따라서, 비트 정보 또는 정보 비트는 곧 데이터를 의미할 수 있다. The
위성항법장치(GPS)는 제2 통신장치(110)나 제3 통신장치(120)와 통신을 수행할 수 있다. 제2 통신장치(110)와 제3 통신장치(120)의 통신이 원활하지 않을 때, 위성항법장치가 활용될 수 있다. 또한, 위성항법장치는 제2 통신장치(110)의 위치정보를 취득하기 위하여 활용될 수도 있다. 부표나 선박의 이동이 있는 경우 대표적으로 삼각측량을 통해 제2 통신장치(110)의 정확한 위치 측정이 가능할 수 있다.The GPS may perform communication with the
실질적으로, 도 1의 수중 무선통신 네트워크 시스템(90)은 다수의 제2 통신장치(110)와, 다수의 제1 통신장치(100), 그리고 그 다수의 제1 통신장치(100)에 각각 연계하여 동작하는 다수의 수중센서(105)들로 구성된다. 이를 통해, 수중 환경과 관련한 모니터링이 가능할 수 있게 된다고 볼 수 있다.In practice, the underwater wireless
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램이며, 도 3은 도 2의 인코더 및 디코더의 주요 기능을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed structure of an underwater wireless communication device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing main functions of the encoder and decoder of FIG. 2.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치(190)는 가령 수중 무선통신 모뎀으로서, 제1 송수신장치와 제2 송수신장치를 포함하며, 여기서 제1 송수신장치는 도 2의 인코더(200)를 포함하고, 제2 송수신장치는 도 2의 디코더(210)를 포함할 수 있다. 물론 모든 통신장치는 하나의 장치에서 인코딩 즉 부호화와 디코딩 즉 복호화를 모두 수행하므로 인코더와 디코더를 함께 구비한다고 보는 것이 바람직하다.2 and 3, the underwater
설명의 편의상, 도 2 및 도 3에서는 수중의 페이딩 채널을 사이에 두고, 인코더(200)를 포함하는 송신장치와, 디코더(210)를 포함하는 수신장치가 통신을 수행하는 것으로 가정하여 설명한다. 실질적으로, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 많은 통신장치(100, 110, 120)들은 신호를 송신하고, 또 신호를 수신하는 동작을 함께 수행하며, 이러한 의미에서 트랜시버(transceiver)라 명명되기도 한다. 본 발명의 실시예에서는 그러한 용어의 사용에 특별히 한정하지는 않을 것이다.For convenience of explanation, in FIGS. 2 and 3, it is assumed that a transmitting device including an
또한, 대부분의 통신장치(100, 110, 120)들은 인코더와 디코더를 하나의 장치에 모두 포함하는 경향을 보인다. 이외에도 인코딩 즉 부호화시 부호화가 제대로 이루어지는지 확인하기 위하여 수신장치의 디코더와 동일한 특정을 갖는 디코더를 인코딩 장치 내에 구비하여 이를 통해 부호화의 이상 유무를 판단하기도 한다. 따라서, 도 2 및 도 3에서는 수중 채널을 사이에 두고 있으므로, 서로 다른 곳에 위치하는 통신장치에 각각 구비되는 인코더와 디코더로 가정한다. 가령, 도 1에서 볼 때, 제1 통신장치(100)와 제2 통신장치(110)가 수중 무선통신을 수행하는 경우, 인코더(200)는 제1 통신장치(100)에, 그리고 디코더(210)는 제2 통신장치(110)에 구비된다고 볼 수 있다.In addition, most of the
도 2의 인코더(200)는 가령 학습기반의 자기인코더(Autoencoder)로서 제1 부호화기(201), 디멀티플렉서(203) 및 제2 부호화기(205)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 하드웨어 및 소프트웨어, 또 그 조합에 의해 구성되되, 일부 또는 전부가 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미한다고 볼 수 있다. 예를 들어, 디멀티플렉서(203)는 논리회로를 집적화한 IC 소자 즉 하드웨어가 사용될 수 있다.The
가령, 자기인코더를 구성하는 본 발명의 실시예에 따른 인코더(200)는 전송 비트를 받아서 기계학습(예: DNN) 및 전력 정규화(power normalization)하는 구성을 가질 수 있으며, 무선 페이딩 채널에 적용될 수 있다. 복호단은 페이딩 정보 및 수신신호를 받으며, 자기인코더의 복호단은 DNN으로 구성하여 출력은 비트와이즈 소프트맥스(bitwise softmax)를 실행(혹은 출력)한다. 여기서, "비트와이즈"는 비트 단위의 연산 처리를 의미하며, "소프트맥스"는 프로그램의 일종일 수 있다. 아그맥스(argmax)는 하나의 값만 진실(true)이고, 나머지 전부가 거짓(false)인 인코딩 방법에 해당할 수 있다. 기계학습을 나타내는 소프트 아그맥스(soft Argmax) 함수 즉 소프트맥스는 정규화된 지수 함수(Normalized Exponential Function)라고도 불리며, 상대적인 값들의 비율을 통해서 표준화를 진행한다. 다만, 최대값을 보다 극대로 확장하여 그 효과를 증폭시킨다.For example, the
좀더 구체적으로, 자기인코더는 본 발명의 실시예에 따라 외부 부호와 내부 부호로 통신 구조를 이원화한다. 외부 부호를 위해 긴 길이의 선형 부호(예: LDPC, Turbo, polar code)를 활용한다. 또한, 내부 부호는 외부 부호를 정보 비트로 간주하여 짧은 부호를 수행하며, 이와 함께 변조(modulation)를 함께 수행할 수 있다. 이에 근거할 때 인코더는 변조부를 포함할 수 있다. 내부 부호의 출력은 소프트(soft) 정보가 된다. 여기서, "소프트 정보"는 긴 길이의 선형 부호를 복수의 채널로 쪼갠 단위의 정보를 의미할 수 있다. 뿐만 아니라, 가령 디코더 또는 인코더의 복호단은 내부 부호의 소프트 정보를 기반으로 외부 부호 복호화를 수행할 수 있다.More specifically, the magnetic encoder divides the communication structure into an outer code and an inner code according to an embodiment of the present invention. For the outer code, a long linear code (eg LDPC, Turbo, polar code) is used. In addition, the inner code performs a short code by considering the outer code as an information bit, and modulation may be performed together with it. Based on this, the encoder may include a modulator. The output of the internal code becomes soft information. Here, "soft information" may mean information in a unit of dividing a long linear code into a plurality of channels. In addition, for example, a decoder or a decoder of an encoder may perform external code decoding based on soft information of the internal code.
도 2의 제1 부호화기(201)는 터보(Turbo), LDPC(Low Density Parity check Code) 또는 폴라(Polar) 등의 선형 부호(화)기를 포함한다. 입력된 정보 비트들을 선형 부호화하여 출력한다. 부호화는 데이터를 압축하는 과정이므로, 선형 부호(linear code)는 검사점이 정보점의 선형 함수로 정해지는 조직 부호를 의미한다. 유한체상의 벡터 공간의 부분 공간을 이룬다. 선형 부호는 벡터의 덧셈에 관한 무리를 이룬다. 이와 같이 무리를 이루는 부호를 군부호라 하며, 선형부호가 아닌 부호를 비선형 부호라 한다. 제1 부호화기(201)는 학습기반 통신체계로 채널정보가 부정확한 상황이나 수중통신에서 부호 길이가 짧은 단점을 보완해 줄 수 있을 것이다.The
디멀티플렉서(203)는 제1 부호화기(201)에서 선형 부호화된 비트 정보를 복수의 채널로 분리한다. 즉 쪼갠다. 본 발명의 실시예에 따라 디멀티플렉서(203)는 하나의 입력 채널에 대하여 4 내지 n개의 채널로 분리할 수 있다. 여기서, n은 4보다 큰 정수를 의미할 수 있다. 물론 디멀티플렉서(203)는 IC 집적소자로 구성될 수 있지만, 논리회로들의 조합으로 이루어진다.The
제2 부호화기(205)는 기계학습(예: DNN) 기반의 부호화를 수행한다. 예를 들어, 입력되는 부호화 정보를 수집하여 별도의 메모리 또는 레지스트리(registry) 등에 빅데이터를 형성한 후 이를 학습에 이용할 수 있다. 제2 부호화기(205)는 제1 부호화기(201)와 구분하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 내부 부호라 명명할 수 있으며, 외부 부호를 정보 비트로 간주하여 짧은 부호 및 변조부로 활용될 수 있다. 여기서, 변조는 짧은 부호 즉 정보 비트를 반송파에 실어 수중 즉 페이딩 채널로 전송하기 위한 신호처리 동작을 의미한다.The
한편, 도 2의 디코더(210)는 제1 복호화기(211), 멀티플렉서(213) 및 제2 복호화기(215)의 일부 또는 전부를 포함하며, 여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 앞서서의 의미와 동일하다.Meanwhile, the
제1 복호화기(211)는 수중 채널을 경유하여 가령 도 2의 디코더(200)를 포함하는 송신장치로부터 비트 정보를 수신한다. 더 정확하게는, 변조된 비트 정보(혹은 정보 비트)를 수신한다. 제1 복호화기(211)는 가령 도 3에 도시된 바와 같이 소프트 정보를 출력하기 위한 프로그램을 실행할 수 있다. 가령, 도 2의 제2 부호화기(205)의 기계학습에 대한 역동작 혹은 역함수 동작을 수행하여, 물론 이를 위하여 제1 복호화기(211)는 소프트맥스를 실행할 수 있으며 이에 따라 각 채널에 대하여 복호화된 소프트 정보(LLR)를 각각 출력한다.The
멀티플렉서(213)는 복수의 채널로 입력되는 소프트 정보를 병합하여 하나의 채널로 형성하여 출력한다. 멀티플렉서(213)는 디멀티플렉서(203)의 역동작을 수행한다.The
또한, 제2 복호화기(215)는 제1 부호화기(201)의 동작에 대한 역함수 즉 역동작을 수행하여, 그에 따라 인코더(200)의 제1 부호화기(201)로 입력된 형태의 정보 비트들을 모두 복원화할 수 있게 된다.In addition, the
상기의 구성 결과, 본 발명의 실시예는 부호화의 정확도를 증가시키기 위하여 학습 기반의 통신을 수행하되, 수중 통신의 특성상 학습기반의 통신체계는 부호 길이가 짧아지는 문제가 발생할 수 있으므로, 이를 선형 부호화를 통해 보완함으로써 안정적인 수중 무선통신을 수행할 수 있게 될 것이다.As a result of the above configuration, the embodiment of the present invention performs learning-based communication in order to increase the accuracy of the encoding. However, due to the nature of underwater communication, the learning-based communication system may cause a problem that the code length is shortened. It will be possible to perform stable underwater wireless communication by complementing it.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치의 구동 과정을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a driving process of an underwater wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
설명의 편의상 도 4를 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치(190)는 외부에서 수신된 정보 비트를 선형 부호화한다(S400). 여기서, 정보 비트는 다양한 형태의 데이터를 포함한다. 예를 들어, 센싱 데이터는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 종류의 데이터 중 하나이며, 이외에도 수중 촬영이 있는 경우에는 촬영영상은 영상 데이터가 될 수 있다. 이러한 데이터는 가령 2진비트 정보로 처리되므로 정보 비트는 이를 의미한다고 볼 수 있다.For convenience of explanation, referring to FIG. 4 together with FIGS. 1 and 2, the underwater
또한, 수중 무선통신장치(190)는 선형 부호화된 정보 비트를 디멀티플렉서(203)를 통해 부호 길이가 짧은 지정 길이의 소프트 정보 비트로 생성해 복수의 채널로 출력한다(S410). 여기서, 소프트 정보 비트는 선형 부호화된 정보 비트를 일정 길이로 쪼갠 상태를 의미할 수 있는데, 이는 수중의 페이딩 채널의 페이딩 정보에 따라 결정될 수도 있다. 즉 수중 환경에 따라 결정될 수 있다.In addition, the underwater
나아가, 수중 무선통신장치(190)는 복수의 채널을 통해 각각 제공되는 소프트 정보 비트에 대하여 학습을 수행한 후 수중에서 외부 통신장치로 (분할된 소프트 정보 비트)를 각각 전송한다(S420). 이의 과정에서 변조 동작을 더 수행할 수 있다. 전송 전력은 일정하게 유지될 수 있다.Further, the underwater
본 발명의 실시예에서 수중 무선통신장치(190)는 가령 도 1의 제1 통신장치(100)라면 외부 통신장치는 제2 통신장치(110)가 될 수 있으며, 수중 무선통신장치(190)가 도 1의 제2 통신장치(110)라면 외부 통신장치는 제1 통신장치(100)가 될 수 있다.In an embodiment of the present invention, if the underwater
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 수중 무선통신장치(190)는 지금까지 설명한 바 있는 인코딩 동작 이외에도 디코딩 동작을 더 수행할 수 있다. 물론 통신장치의 특성상 수중 무선통신장치(190)는 디코딩 동작만을 수행할 수도 있다. 대부분의 장치가 인코더와 디코더를 함께 구비할 수 있다는 것은 코덱(codec) 분야에서는 당업자에게 잘 알려진 바 있다. Furthermore, the underwater
이와 같은 내용은 제외하면 도 4의 수중 무선통신장치(190)와 관련한 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.Except for these details, the details related to the underwater
한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.On the other hand, even if all components constituting an embodiment of the present invention are described as being combined into one or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the constituent elements may be selectively combined and operated in one or more. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, a program module that performs some or all functions combined in one or more hardware by selectively combining some or all of the components. It may be implemented as a computer program having Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art of the present invention. Such a computer program is stored in a non-transitory computer readable media that can be read by a computer and is read and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention.
여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.Here, the non-transitory readable recording medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. . Specifically, the above-described programs may be provided by being stored in a non-transitory readable recording medium such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, or the like.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is generally used in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications may be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.
100: 제1 통신장치 105: 수중센서
110: 제2 통신장치 120: 제3 통신장치
130: 관제장치 200: 인코더
201: 제1 부호화기(혹은 외부부호기) 203: 디멀티플렉서
205: 제2 부호화기(혹은 내부부호기) 210: 디코더
211: 제1 복호화기(혹은 내부복호기) 213: 멀티플렉서
215: 제2 복호화기(혹은 외부복호기)100: first communication device 105: underwater sensor
110: second communication device 120: third communication device
130: control device 200: encoder
201: first encoder (or external encoder) 203: demultiplexer
205: second encoder (or internal encoder) 210: decoder
211: first decoder (or internal decoder) 213: multiplexer
215: second decoder (or external decoder)
Claims (8)
상기 제1 통신장치에서 수집한 데이터를 수신하여 제3 통신장치로 전송하는 제2 통신장치; 및
상기 제1, 2, 3 통신장치에 제어명령을 제공하는 관제장치를 포함하고,
상기 제1 통신장치는,
수신된 정보 비트(bit)를 선형 부호화하는 제1 부호화부;
상기 선형 부호화된 정보 비트를 분할하여 부호 길이가 짧은 지정 길이의 소프트 정보 비트로 생성해 복수의 채널로 각각 출력하는 디멀티플렉서; 및
상기 복수의 채널을 통해 각각 제공되는 소프트 정보 비트에 대하여 학습을 수행한 후 수중에서 상기 제2 통신장치로 각각 전송하되, 상기 복수 채널의 각 소프트 정보 비트를 변조하여 전송하는 제2 부호화부;를 포함하고,
상기 제2 통신장치는,
상기 소프트 정보 비트를 기반으로 상기 선형 부호화된 정보 비트를 복호화하는 디코더;를 포함하고,
상기 디코더는,
상기 변조한 소프트 정보 비트를 복조한 후 각각의 소프트 정보 비트를 복호화하는 제1 복호화부;
상기 복호화한 각각의 소프트 정보 비트를 먹싱하는 멀티플렉서; 및
상기 먹싱한 소프트 정보 비트를 선형 복호화하여 상기 정보 비트를 복원하는 제2 복호화부;를 포함하는 수중 무선통신장치.A first communication device provided underwater and performing communication with a plurality of underwater sensors located within a communication radius to collect various sensing data related to an ocean condition;
A second communication device for receiving data collected by the first communication device and transmitting the data to a third communication device; And
And a control device for providing a control command to the first, second, and third communication devices,
The first communication device,
A first encoder that linearly encodes the received information bits;
A demultiplexer for dividing the linearly encoded information bits, generating soft information bits having a short code length, and outputting them to a plurality of channels, respectively; And
A second encoding unit that performs learning on each soft information bit provided through the plurality of channels and transmits each of the soft information bits underwater to the second communication device, and modulates and transmits each soft information bit of the plurality of channels; Including,
The second communication device,
Includes; a decoder for decoding the linearly coded information bit based on the soft information bit,
The decoder,
A first decoding unit for decoding each soft information bit after demodulating the modulated soft information bit;
A multiplexer for muxing each of the decoded soft information bits; And
And a second decoding unit that linearly decodes the muxed soft information bits to restore the information bits.
디멀티플렉서가, 상기 선형 부호화된 정보 비트를 분할하여 부호 길이가 짧은 지정 길이의 소프트 정보 비트를 생성해 복수의 채널로 각각 출력하는 단계; 및
제2 부호화부가, 상기 복수의 채널을 통해 각각 제공되는 소프트 정보 비트에 대하여 학습을 수행한 후 수중에서 외부 통신장치로 각각 전송하고, 상기 복수 채널의 각 소프트 정보 비트를 변조하여 수중으로 전송하는 단계;
디코더가, 상기 소프트 정보 비트를 기반으로 상기 선형 부호화된 정보 비트를 복호화하는 단계;를 포함하고,
상기 디코더의 제1 복호화부가, 상기 변조한 소프트 정보 비트를 복조한 후 각각의 소프트 정보 비트를 복호화하는 단계;
상기 디코더의 멀티플렉서가, 상기 복호화한 각각의 소프트 정보 비트를 먹싱하는 단계; 및
상기 디코더의 제2 복호화부가, 상기 먹싱한 소프트 정보 비트를 선형 복호화하여 상기 정보 비트를 복원하는 단계;를
포함하는 수중 무선통신장치의 구동방법.Linearly encoding the received information bits by a first encoder;
Generating, by a demultiplexer, the linearly encoded information bits, generating soft information bits having a short code length and outputting them to a plurality of channels, respectively; And
A second encoding unit, after learning the soft information bits each provided through the plurality of channels, transmits them respectively to an external communication device underwater, and modulates each soft information bit of the plurality of channels and transmits them underwater ;
Including, by a decoder, decoding the linearly coded information bit based on the soft information bit,
Demodulating the modulated soft information bit and then decoding each soft information bit by a first decoding unit of the decoder;
Muxing, by the multiplexer of the decoder, each of the decoded soft information bits; And
Restoring the information bits by linearly decoding the muxed soft information bits by a second decoding unit of the decoder;
Driving method of an underwater wireless communication device comprising.
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