KR102519690B1 - 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중 음향 환경에서 효과적으로 단방향 통신을 할 수 있는 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 위하여, 복수의 송수신기를 포함하는 수중 플랫폼에서 단방향 수중 통신을 하는 방법에 있어서, 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지를 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑하는 단계와, 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 복수의 메시지에 대하여 메시지간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성하는 단계와, 2차원 코드북을 기반으로 복수의 송수신기 간에 단방향 수중 통신을 수행하는 단계를 포함하는, 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

Description

단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램{Apparatus and method of communicating underwater in simplex, and computer program for the method}
본 발명의 실시예들은 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 더 상세하게는 수중 음향 환경에서 효과적으로 단방향 통신을 할 수 있는 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
수중 환경에서는 지상과 달리 주로 음파를 사용하여 통신하기 때문에 안정적인 통신 링크를 형성하기 어렵다. 수중 음향 채널은 송신단에서 전송한 신호가 해수면과 해저면에 의해 반사되어 수신단으로 들어올 때, 음파의 속도가 약 1,500m/sec로 느리기 때문에 다중경로의 지연시간도 지상에 비해 상대적으로 길어지게 된다. 따라서 수중 음향통신은 육상 전파통신에 비해 긴 지연시간과 다중경로로 인해 발생하는 심볼간 간섭(inter-symbol interference, ISI)에 큰 영향을 받으며, 채널의 root mean square(RMS) 지연시간이 길어짐에 따라 상관 대역폭이 좁아져 주파수 선택적 페이딩에 의해 신호가 왜곡되게 된다. 또한 송수신기가 설치된 플랫폼이 해수의 흐름이나 온도, 파도 등의 원인으로 인해 움직임이 발생하므로, 도플러 효과가 발생하게 된다. 도플러 효과는 시간 영역에서의 선택적 페이딩을 발생시키며 설계된 슬롯 길이보다 상관시간이 짧을 경우 채널 추정 오차가 발생되어 신호 복원 성능이 저하된다.
이러한 문제들을 극복하기 위해 수중에서는 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 전송기법을 사용한다. OFDM은 최대 지연시간보다 긴 cyclic prefix(CP)를 통해 ISI를 줄일 수 있으며 주파수 영역에서 반복전송 기법을 통해 주파수영역 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 주파수 선택적 페이딩에 강한 장점이 있다. 기존 OFDM은 순방향 오류 정정(forward error correction, FEC)방법과 자동 재전송 요청(automatic repeat request, ARQ) 방법 등과 결합하여 통신 성능을 향상시킨다. 이때 수중 통신에서는 FEC 기법들 중 터보 코드가 주로 사용된다. 그러나 수중 OFDM의 경우 수중 환경의 SNR이 낮아 다이버시티 이득(diversity gain)을 얻기 위하여 반복 횟수를 높여 신호를 전송하기 때문에 전송률이 낮은 경우가 존재한다. 이러한 경우 FEC는 메시지 길이가 짧아 오류 정정 성능이 낮아지는 단점이 있다. 짧은 메시지에 FEC를 적용하는 경우 대부분 점근적인 결과에 의존하기 때문에 기존의 많은 설계 및 분석도구의 정확도가 저하되며, 섀넌의 FEC 정리는 무한 블록길이를 가정하기 때문에 성능을 평가하는데 적합하지 않다. 그리고 수중 플랫폼이 ARQ를 위해 신호를 송신하는 경우 수중 플랫폼의 존재 여부와 위치가 밝혀지기 때문에, 수중 플랫폼의 위치 노출을 피해야 하는 경우에는 기지국에 재전송을 요구하는 방식을 적용하기 어렵다. ARQ를 사용할 수 없는 경우 FEC를 통과한 비트에 오류가 남아 있더라도, 추가적으로 오류를 정정할 수 있는 방법이 없으므로 정확한 송신 메시지를 얻기 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수중 음향 환경에서 효과적으로 단방향 통신을 할 수 있는 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 복수의 송수신기를 포함하는 수중 플랫폼에서 단방향 수중 통신을 하는 방법에 있어서, 상기 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지를 상기 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑하는 단계와, 상기 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 상기 복수의 메시지에 대하여 메시지간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성하는 단계와, 상기 2차원 코드북을 기반으로 상기 복수의 송수신기 간에 단방향 수중 통신을 수행하는 단계를 포함하는, 단방향 수중 통신 방법이 제공된다.
상기 단방향 수중 통신 방법은 순차적으로 수신되는 상기 복수의 메시지에 대하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률(State transition probability)에 기초하여 비터비 디코딩 알고리즘(Viterbi decoding algorithm)을 이용하여 오류를 정정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 비터비 디코딩 알고리즘을 이용하여 오류를 정정하는 단계는, 순차적으로 제1 메시지 및 제2 메시지를 수신하는 단계와, 상기 상태 천이 확률을 고려하여 상기 제1 메시지에 연속하여 상기 제2 메시지가 순차적으로 수신될 확률 값을 판단하는 단계와, 상기 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비터비 디코딩 알고리즘은 마르코프 체인(Markov chain)을 이용하는 알고리즘일 수 있다.
상기 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정하는 단계는, 상기 확률 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하는 단계와, 상기 확률 값이 상기 임계값 미만인 경우 상기 제2 메시지를 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내의 제3 메시지로 대체하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 메시지는 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹 내에서 상기 제1 메시지에 연속하여 수신될 확률 값이 가장 높은 메시지일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 컴퓨터를 이용하여 상술한 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 수중 플랫폼에 포함되어 단방향 수중 통신을 수행하는 장치에 있어서, 상기 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지를 저장하는 메모리와, 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 메시지를 상기 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑하고, 상기 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 상기 복수의 메시지에 대하여 메시지간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성하고, 상기 2차원 코드북을 기반으로 단방향 수중 통신을 수행하는, 단방향 수중 통신 장치가 제공된다.
상기 메모리는, 상기 복수의 메시지에 대하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률을 저장하고, 상기 프로세서는, 순차적으로 수신되는 상기 복수의 메시지에 대하여 상기 상태 천이 확률에 기초하여 비터비 디코딩 알고리즘을 이용하여 오류를 정정할 수 있다.
상기 프로세서는, 순차적으로 제1 메시지 및 제2 메시지를 수신하고, 상기 상태 천이 확률을 고려하여 상기 제1 메시지에 연속하여 상기 제2 메시지가 순차적으로 수신될 확률 값을 판단하고, 상기 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정할 수 있다.
상기 비터비 디코딩 알고리즘은 마르코프 체인을 이용하는 알고리즘일 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 확률 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하고, 상기 확률 값이 상기 임계값 미만인 경우 상기 제2 메시지를 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내의 제3 메시지로 대체할 수 있다.
상기 제3 메시지는 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹 내에서 상기 제1 메시지에 연속하여 수신될 확률 값이 가장 높은 메시지일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수중 음향 환경에서 효과적으로 단방향 통신을 할 수 있는 단방향 수중 통신 방법, 장치 및 상기 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치의 프로세서 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드북을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 간의 상태 천이 확률을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 실험한 실험 데이터 및 실험 결과를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1 이나 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라, 일 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 그리고 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, 영역, 구성 요소, 부, 블록 또는 모듈 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 영역, 구성 요소, 부, 블록 또는 모듈 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. 그리고 영역, 구성 요소, 부, 블록 또는 모듈 등이 연결되었다고 할 때, 영역, 구성 요소, 부, 블록 또는 모듈들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 영역, 구성요소, 부, 블록 또는 모듈들 중간에 다른 영역, 구성 요소, 부, 블록 또는 모듈들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치의 프로세서 구성을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치(100)는 메모리(110), 프로세서(120), 통신 모듈(130) 및 입출력 인터페이스(140)를 포함할 수 있다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 단방향 수중 통신 장치(100)는 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있고 일부 구성요소가 생략될 수도 있다. 단방향 수중 통신 장치(100)의 일부 구성요소는 복수의 장치로 분리될 수도 있고, 복수개의 구성요소들이 하나의 장치로 병합될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서 단방향 수중 통신 장치(100)는 수중 플랫폼에 포함되는 장치이다. 예를 들어, 단방향 수중 통신 장치(100)는 수중 플랫폼에 포함되는 송신기일 수 있다. 또한, 단방향 수중 통신 장치(100)는 수중 플랫폼에 포함되는 수신기일 수 있다.
메모리(110)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(110)에는 단방향 수중 통신 장치(100)를 제어하기 위한 프로그램 코드 및 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지가 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있다. 또한, 메모리(110)는 상기 복수의 메시지에 대하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률을 저장할 수 있다.
프로세서(120)는 상기 복수의 메시지를 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑하고, 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 복수의 메시지에 대하여 메시지간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성하고, 2차원 코드북을 기반으로 단방향 수중 통신을 수행할 수 있다.
통신 모듈(130)은 네트워크를 통해 외부 장치와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 단방향 수중 통신 장치(100)의 프로세서(120)가 메모리(110)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이 통신 모듈(130)의 제어에 따라 네트워크를 통해 외부 장치로 전달될 수 있다. 역으로, 외부 장치의 프로세서의 제어에 따라 제공되는 제어 신호나 명령, 메시지 등이 네트워크를 거쳐 통신 모듈(130)을 통해 단방향 수중 통신 장치(100)로 수신될 수 있다. 예를 들어 통신 모듈(130)을 통해 수신된 외부 장치의 제어 신호나 명령, 메시지 등은 프로세서(120)나 메모리(110)로 전달될 수 있다.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방식은 OFDM을 이용한 통신 방식일 수 있다. 예를 들어, 네트워크는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 단방향 수중 통신 장치(100)는 입출력 인터페이스(140)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(140)는 입출력 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(140)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 보다 구체적인 예로, 단방향 수중 통신 장치(100)의 프로세서(120)는 메모리(110)에 로딩된 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리함에 있어서 수중 플랫폼에서 송수신되는 메시지가 입출력 인터페이스(140)를 통해 디스플레이에 표시될 수 있다.
또한, 다른 실시예들에서 단방향 수중 통신 장치(100)는 도 1의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상술한 입출력 장치 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 내부 구성요소들에 전력을 공급하는 배터리 및 충전 장치, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치(100)의 프로세서(120)의 내부 구성에 대하여 상세히 검토한다. 후술되는 프로세서(120)는 이해의 용이를 위하여 도 1에 도시된 단방향 수중 통신 장치(100)의 프로세서(120)임을 가정하고 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치(100)의 프로세서(120)는 메시지 그룹핑부(121), 코드북 생성부(122) 및 오류 정정부(123)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 프로세서(120)의 구성요소들은 선택적으로 프로세서(120)에 포함되거나 제외될 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에 따라 프로세서(120)의 구성요소들은 프로세서(120)의 기능의 표현을 위해 분리 또는 병합될 수도 있다.
이러한 프로세서(120) 및 프로세서(120)의 구성요소들은 도 3의 단방향 수중 통신 방법이 포함하는 단계들(S110 내지 S140)을 수행하도록 단방향 수중 통신 장치(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120) 및 프로세서(120)의 구성요소들은 메모리(110)가 포함하는 운영체제의 코드와 적어도 하나의 프로그램의 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다. 여기서, 프로세서(120)의 구성요소들은 단방향 수중 통신 장치(100)에 저장된 프로그램 코드가 제공하는 명령에 따라 프로세서(120)에 의해 수행되는 프로세서(120)의 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다. 프로세서(120)의 내부 구성 및 구체적인 동작에 대해서는 도 3의 단방향 수중 통신 방법의 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 보여주는 순서도이다.
단계 S110에서, 단방향 수중 통신 장치(100)는 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지를 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 단방향 수중 통신 장치(100)는 출항, 귀항, 증속, 감속, 정속운항, 경유, 정선 등의 메시지는 플랫폼 기동이라는 메시지 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 또한, 단방향 수중 통신 장치(100)는 장비의 설치, 운용 시작, 대기, 정지, 다시 시작, 상태점검, 회수 등의 메시지는 장비 운용이라는 메시지 그룹으로 그룹핑할 수 있다.
단계 S120에서, 단방향 수중 통신 장치(100)는 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 복수의 메시지에 대하여 메시지간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성할 수 있다. 예를 들어, 메시지 그룹 내에 포함된 K개의 메시지에는 메시지 그룹 내에서 수행하는 임무 내용이 포함될 수 있다. 또한, 이 경우 K개의 메시지는 메시지 그룹 내에서 서로 높은 상관도를 가질 수 있다. 또한, 각 메시지 그룹에 속한 메시지는 타 메시지 그룹에 속한 메시지와 상관도가 낮을 수 있다. 또한, 메시지 시퀀스는 메시지 간의 선후 관계 및 연속되는 메시지의 발생 빈도를 고려하여 설정될 수 있다.
단계 S130에서, 단방향 수중 통신 장치(100)는 2차원 코드북을 기반으로 단방향 수중 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단방향 수중 통신 장치(100)는 2차원 코드북을 기반으로 메시지를 송신할 수 있다. 또한, 단방향 수중 통신 장치(100)는 2차원 코드북을 기반으로 메시지를 수신할 수 있다.
단계 S140에서, 단방향 수중 통신 장치(100)는 순차적으로 수신되는 복수의 메시지에 대하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률에 기초하여 비터비 디코딩 알고리즘을 이용하여 오류를 정정할 수 있다. 예를 들어, 상태 천이 확률 (State transition probability)은 수중 플랫폼에서 수행되는 임무를 기반으로 메시지 간의 선후 관계와 메시지 순서에 따른 발생 빈도를 고려하여 계산될 수 있다. 또한, 단방향 수중 통신 장치(100)는 비터비 디코딩 알고리즘(Viterbi decoding algorithm)을 이용하여 송수신 메시지의 오류를 정정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 단방향 수중 통신 장치(100)는 순차적으로 제1 메시지 및 제2 메시지를 수신하고, 상태 천이 확률을 고려하여 제1 메시지에 연속하여 제2 메시지가 순차적으로 수신될 확률 값을 판단하고, 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 단방향 수중 통신 장치(100)가 이용하는 비터비 디코딩 알고리즘은 마르코프 체인을 이용하는 알고리즘일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 단방향 수중 통신 장치(100)는 확률 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하고, 확률 값이 임계값 미만인 경우 제2 메시지를 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내의 제3 메시지로 대체할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제3 메시지는 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내에서 상기 제1 메시지에 연속하여 수신될 확률 값이 가장 높은 메시지일 수 있다. 예를 들어, 단방향 수중 통신 장치(100)는 동일한 메시지 그룹내의 복수의 메시지 중에서 제1 메시지에 연속하여 수신될 확률 값이 가장 높은 메시지를 선택할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
단계 S210에서, 송신기는 2차원 코드북을 생성할 수 있다. 예를 들어, 송신기는 생성한 2차원 코드북을 수신기로 송신할 수 있다. 이 경우, 단방향 수중 통신을 수행하는 송신기와 수신기는 동일한 2차원 코드북을 사용하여 통신 링크를 형성할 수 있다.
단계 S220에서, 송신기는 2차원 코드북을 기반으로 전송하고자 하는 메시지를 특정 비트 조합에 할당할 수 있다. 단계 S230에서, 송신기는 FEC 방법에 의하여 메시지를 인코딩할 수 있다. 순방향 오류 정정 방법에 따른 단방향 통신에서 수신기가 오류를 검출하고 스스로 이를 교정하므로 송신기는 오류를 검출하고 이를 교정할 수 있는 방법까지 데이터에 담아 전송할 수 있다. 예컨대, 송신기는 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률에 기초하여 비터비 디코딩 알고리즘을 이용하여 오류를 정정하는 방법을 데이터에 담아 수신기로 전송할 수 있다.
단계 S240에서, 송신기는 메시지를 변조할 수 있다. 예컨대, 송신기는 OFDM 변조 방법을 사용할 수 있다.
단계 S250에서, 송신기는 수중 음향 채널을 통해 수신기로 메시지를 송신할 수 있다.
단계 S260에서, 수신기는 메시지를 복조할 수 있다. 예컨대, 수신기는 OFDM 변조 방법에 의하여 변조된 신호를 원래의 신호로 복구할 수 있다.
단계 S270에서, 수신기는 FEC 방법에 의하여 메시지를 디코딩할 수 있다.
단계 S280에서, 수신기는 수신 신호의 에러를 정정할 수 있다. 예를 들어, 수신기는 메시지 간의 선후 관계 및 발생 빈도 등을 고려하여 수신 신호의 에러를 정정할 수 있다. 또한, 수신기는 2차원 코드북에 기반하여 수신 신호의 에러를 정정할 수 있다.
본 발명은 열악한 단방향 수중 음향 통신 환경에서 FEC 디코딩 후에도 남아 있는 오류를 정정할 수 있다. 본 발명에 사용되는 전송 메시지는 오류가 포함된 수신 메시지를 이용한 오류 정정의 편리를 도모하기 위해, 송수신기 간에 미리 약속된 코드북을 사용하여 통신 링크를 형성할 수 있다.
코드북 기반 통신 기법은 메시지를 특정 비트 조합에 할당하기 때문에 전송 비트 길이가 짧아 전송 속도가 낮은 수중 음향 통신에 적합하다. 그러나 FEC 적용 시 짧은 메시지 길이로 인해 성능 감쇄가 발생하여 해독하지 못하는 메시지가 발생할 수 있으므로, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 코드북의 메시지 시퀀스 간의 관계를 반영하여 코드북을 2차원(2D) 구조로 재설계한다. 그리고 설계한 2차원 코드북을 이용하여 FEC 기법을 통과한 후에 남은 오류를 메시지 시퀀스 간의 유기적 연결 관점에서 정정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드북을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치는 메시지 간의 유기적 상관 관계를 고려하여 다차원으로 계층화된 구조로 2차원 코드북을 설계할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 코드북을 2차원으로 계층화하여 분리하여 사용할 때 N개의 전체 메시지를 임무에 따라 구별되는 M개의 그룹으로 나눌 수 있다. 이 경우, 메시지 그룹 내에서 같은 K개의 메시지 개수를 가지는 경우에는, N=MK 일 수 있다. 또한, 메시지 그룹 내에서 다른 메시지 개수를 가지는 경우에는,
Figure 112021092236728-pat00001
일 수 있다. 예를 들어, 도 5에서는 메시지 그룹 내에서 같은 K개의 메시지 개수를 가지는 경우의 2차원 코드북이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치는 그룹1(g1)부터 그룹M(gm)까지 M개의 메시지 그룹을 그룹핑할 수 있다. 이 경우, M개의 메시지 그룹은 수중 플랫폼에서 수행되는 임무에 따라 그룹핑될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 각 메시지 그룹은 메시지1(m1)부터 메시지K(mk)까지 K개의 메시지를 포함할 수 있다. 예컨대, 메시지 그룹 내에 포함된 K개의 메시지는 하나의 메시지 그룹 내에서 수행하는 임무의 상세 내용이 포함되도록 2차원 코드북이 설계될 수 있다. 이 경우, 메시지 그룹 내에 포함된 K개의 메시지는 하나의 메시지 그룹 내에서 서로 높은 상관도를 가질 수 있다. 또한, 각 메시지 그룹에 속한 메시지는 타 메시지 그룹에 속한 메시지와 상관도가 낮도록 2차원 코드북이 설계될 수 있다. 또한, 메시지1(m1)부터 메시지K(mk)까지 K개의 메시지는 메시지 간의 선후 관계와 연속되는 메시지의 발생 빈도에 따라서 메시지 시퀀스에 따라 순차적으로 정렬될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 메시지1(m1)부터 메시지K(mk)까지 K개의 메시지는 메시지 시퀀스에 따라 순차적으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 수중 플랫폼에서 수행되는 플랫폼 기동과 관련된 임무에 대하여, 그룹1(g1)은 출항, 증속, 감속, 정선, 및 귀항의 메시지를 포함할 수 있다. 이 경우, 출항, 증속, 감속, 정선, 및 귀항은 메시지 시퀀스에 따라 순차적으로 설정될 수 있다.
또한, 수중 플랫폼에서 수행되는 장비 운용과 관련된 임무에 대하여, 그룹2(g2)는 장비 설치, 운용 시작, 운용 정지, 상태 점검, 및 장비 회수의 메시지를 포함할 수 있다. 이 경우, 장비 설치, 운용 시작, 운용 정지, 상태 점검, 및 장비 회수는 메시지 시퀀스에 따라 순차적으로 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 간의 상태 천이 확률을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 장치(100)는 메시지 간의 관계성을 이용하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률을 이용할 수 있다. 예를 들어, 메시지 간의 상태 천이 확률(State transition probability)은 메모리에 미리 저장될 수 있다.
메시지 간의 상태 천이 확률은 메시지 간의 선후 관계와 발생 빈도를 고려하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 메시지 간의 선후 관계에 따른 각 메시지에 대하여 다음 메시지가 수신될 확률이 계산될 수 있다. 예컨대, 현재 메시지(Current Message, CM)가 출항(Message11)인 경우 다음 메시지(Next Message, NM)는 목적지까지 이동을 위해 증속(Message12)하는 경우가 3/6의 확률로 대부분이며, 목적지 도착 전에는 감속(Message13), 목적지 도착 시에는 정선(Message14) 메시지를 수신하게 된다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 단방향 수중 통신 장치가 출항(Message11) 메시지를 수신하여 이동 중인 상태에서는 다음 메시지로 증속(Message12), 감속(Message13), 정선(Message14)을 수신할 수 있다. 그러나, 현재 메시지가 출항(Message11)인 경우, 출항(Message11), 귀항(Message15), 및 메시지 그룹2의 메시지들(Message21, 22, 23, 24, 25)은 천이 확률이 0이므로 해당 메시지를 수신한 경우 수신 메시지에 오류가 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 단방향 수중 통신 장치는 마르코프 체인(markov chain)을 이용한 비터비 디코딩 방법을 이용하여 수신 메시지의 오류를 정정할 수 있다. 이 경우, 비트 오류가 발생하더라도 메시지 그룹 내에서 높은 상관 확률을 가지는 메시지로 대체되므로, 단방향 수중 통신 장치가 일관성 있는 메시지를 수신할 수 있는 장점이 있다. 마르코프 체인은 현재 시점에서 송신하는 메시지가 이전의 송신한 메시지 값에서 영향을 받는다는 것을 이용한다. 마르코프 체인에서 현재 시점 t에서 수신한 메시지 Ot가 관측될 확률은 아래와 같다.
1차 마르코프 체인: P(Ot│Ot-1) <수학식 1>
2차 마르코프 체인: P(Ot│Ot-1, Ot-2) <수학식 2>
여기서, Ot는 수신한 메시지를 의미하고, P(Ot)는 Ot를 수신할 확률을 의미한다.
1차 마르코프 체인에서는 바로 이전 시점에 수신한 메시지만을 보고 현재 메시지가 수신될 확률을 추정하고, 2차 마르코프 체인에서는 두 번째 시점 전까지의 수신한 메시지를 관측한다. 1차 마르코프 체인을 이용하였을 때 3개의 메시지를 송신한 경우의 수학식은 아래와 같다.
P(O)=P(01, 02, 03) <수학식 3>
=P(01)P(02│01)P(03│02, 01) <수학식 4>
=P(01)P(02│01)P(03│02) <수학식 5>
여기서, O는 메시지를 의미하고, P(O1)는 첫 번째에 수신하는 메시지의 확률이다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 수행하는 송신기는 01, 02, 04, 및 01 메시지를 순차적으로 송신할 수 있다. 이 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 수신기는 01, 03, 04, 및 02 메시지를 순차적으로 수신할 수 있다(a1, a2, a3). 이때 수신한 메시지는 01 및 03 이지만 01 메시지 뒤에 03 메시지가 수신될 확률이 미리 실험적으로 정한 임계값 보다 작다고 계산되었기 때문에 01 메시지 뒤에 위치할 확률이 가장 높은 02 메시지로 대체하여 오류를 정정할 수 있다(a1에서 b1으로 대체).
또한, 04 메시지 뒤에 02 메시지가 수신될 확률이 미리 실험적으로 정한 임계값 보다 작다고 계산되었기 때문에 04 메시지 뒤에 위치할 확률이 가장 높은 01 메시지로 대체하여 오류를 정정할 수 있다(a3에서 b3로 대체).
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 실험한 실험 데이터 및 실험 결과를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 실험한 채널 임펄스 응답을 도시하고 있다.
통신 신호는 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying) 및 OFDM을 사용하여 생성하였으며, 이때 대역폭은 5 kHz, 고속 푸리에 변환(fast fourier transform) 크기는 512였다. 이때 사용가능한 서브캐리어의 수는 496이고 DC 서브캐리어의 수는 3이고 가드밴드는 왼쪽의 6개, 오른쪽에는 7개의 서브캐리어에 위치하였다. OFDM의 한 심볼 길이는 0.1024 sec이고 CP의 길이는 0.0226 sec이다. 사용된 수중 채널 환경은 한국의 서해 정점에서 측정된 sound speed profile(SSP) 를 기반으로 Bellhop 모델로부터 생성된 채널로써 도 9에 나타내었고 Doppler shift는 1 Hz로 설정하였다. 사용한 FEC 기법은 터보 코드이고 부호화율은 1/3이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단방향 수중 통신 방법을 비트 오류율 측면에서 분석한 실험 결과를 도시하고 있다. 기존 OFDM 통신에 FEC을 적용하지 않았을 때의 결과(uncoded)와, 터보 코드만 적용하였을 때의 결과(coded)와, 본 발명에 따른 단방향 수중 통신 방법을 적용한 결과(proposed)가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 단방향 수중 통신 방법의 경우 터보 코드만을 이용하였을 때보다 최대 1 dB 정도의 성능 개선이 발생함을 알 수 있다. 이를 통해 기존 FEC 기법들은 비트 관점으로 오류를 정정하는데 비해 본 발명에 따른 단방향 수중 통신 방법은 비트 관점으로 오류를 정정한 결과를 추가적으로 메시지 관점으로 오류를 정정하여 수중 플랫폼에서 오류가 정정된 메시지를 수신할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명된 장치 및/또는 시스템은, 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction) 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 단방향 수중 통신 장치
110: 메모리
120: 프로세서
130: 통신 모듈
140: 입출력 인터페이스

Claims (13)

  1. 복수의 송수신기를 포함하는 수중 플랫폼에서 단방향 수중 통신을 하는 방법에 있어서,
    상기 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지를 상기 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑하는 단계;
    상기 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 상기 복수의 메시지에 대하여 메시지 간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성하는 단계; 및
    상기 2차원 코드북을 기반으로 상기 복수의 송수신기 간에 단방향 수중 통신을 수행하는 단계를 포함하는,
    단방향 수중 통신 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    순차적으로 수신되는 상기 복수의 메시지에 대하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률(State transition probability)에 기초하여 비터비 디코딩 알고리즘(Viterbi decoding algorithm)을 이용하여 오류를 정정하는 단계를 더 포함하는, 단방향 수중 통신 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 비터비 디코딩 알고리즘을 이용하여 오류를 정정하는 단계는,
    순차적으로 제1 메시지 및 제2 메시지를 수신하는 단계;
    상기 상태 천이 확률을 고려하여 상기 제1 메시지에 연속하여 상기 제2 메시지가 순차적으로 수신될 확률 값을 판단하는 단계; 및
    상기 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정하는 단계를 포함하는, 단방향 수중 통신 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 비터비 디코딩 알고리즘은 마르코프 체인(Markov chain)을 이용하는 알고리즘인, 단방향 수중 통신 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정하는 단계는,
    상기 확률 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하는 단계; 및
    상기 확률 값이 상기 임계값 미만인 경우 상기 제2 메시지를 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내의 제3 메시지로 대체하는 단계를 포함하는, 단방향 수중 통신 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 메시지는 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내에서 상기 제1 메시지에 연속하여 수신될 확률 값이 가장 높은 메시지인, 단방향 수중 통신 방법.
  7. 컴퓨팅 장치를 이용하여 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  8. 수중 플랫폼에 포함되어 단방향 수중 통신을 수행하는 장치에 있어서,
    상기 수중 플랫폼에서의 임무가 미리 설정된 복수의 메시지를 저장하는 메모리; 및
    프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 복수의 메시지를 상기 임무의 상관도에 따라 복수의 메시지 그룹으로 그룹핑하고, 상기 복수의 메시지 그룹의 각 그룹에 포함된 상기 복수의 메시지에 대하여 메시지간의 선후 관계 및 발생 빈도를 고려하여, 메시지 그룹과 메시지 시퀀스의 2차원으로 매칭된 구조의 2차원 코드북을 생성하고, 상기 2차원 코드북을 기반으로 단방향 수중 통신을 수행하는, 단방향 수중 통신 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 메모리는, 상기 복수의 메시지에 대하여 미리 계산된 메시지 간의 상태 천이 확률(State transition probability)을 저장하고,
    상기 프로세서는, 순차적으로 수신되는 상기 복수의 메시지에 대하여 상기 상태 천이 확률에 기초하여 비터비 디코딩 알고리즘(Viterbi decoding algorithm)을 이용하여 오류를 정정하는, 단방향 수중 통신 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 순차적으로 제1 메시지 및 제2 메시지를 수신하고, 상기 상태 천이 확률을 고려하여 상기 제1 메시지에 연속하여 상기 제2 메시지가 순차적으로 수신될 확률 값을 판단하고, 상기 제2 메시지가 수신될 확률 값에 기초하여 오류를 정정하는, 단방향 수중 통신 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 비터비 디코딩 알고리즘은 마르코프 체인(Markov chain)을 이용하는 알고리즘인, 단방향 수중 통신 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 확률 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하고, 상기 확률 값이 상기 임계값 미만인 경우 상기 제2 메시지를 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내의 제3 메시지로 대체하는, 단방향 수중 통신 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 메시지는 상기 제2 메시지와 동일한 메시지 그룹내에서 상기 제1 메시지에 연속하여 수신될 확률 값이 가장 높은 메시지인, 단방향 수중 통신 장치.
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