KR20210113798A - Satellite IoT terminal and effective and robust unidirectional data transmission methods therby - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a unidirectional data transmission method of a satellite IoT terminal, which identifies a plurality of uplink radio frequencies transmitted from a terminal to a satellite in data transmission, and uses overlapping transmission and split transmission, and more specifically, to a satellite IoT terminal and a unidirectional data transmission method using the same, which increase reception probability of a receiving side (satellite center station) by repeatedly transmitting one data at a plurality of frequencies, or increase a data recovery rate of the receiving side by dividing and transmitting the data to which the channel coding technique is applied into a plurality of frequencies, thereby maximizing unidirectional data transmission performance.

Description

위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법{Satellite IoT terminal and effective and robust unidirectional data transmission methods therby}Satellite IoT terminal and unidirectional data transmission method using the same

본 발명은 위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법에 관한 것으로, 상세하게는 데이터를 송신함에 있어서 단말로부터 위성 방향으로 송신되는 복수의 상향 무선주파수를 식별하여, 중복 송신 및 분할 송신을 사용하는 위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a satellite IoT terminal and a unidirectional data transmission method using the same, and more particularly, to a satellite using redundant transmission and split transmission by identifying a plurality of uplink radio frequencies transmitted from a terminal to a satellite in data transmission. An IoT terminal and a unidirectional data transmission method using the same.

더욱이 본 발명은 하나의 데이터를 복수의 주파수로 중복 전송하여 수신측 (위성 중심국)의 수신 확률을 높이거나, 채널 코딩 기법을 적용한 데이터를 복수의 주파수로 분할 송신함으로써 수신측의 데이터 복구율을 높임으로써, 단방향 데이터 송신 성능을 극대화한 위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법에 관한 것이다. Furthermore, the present invention increases the reception probability of the receiving side (satellite center station) by repeatedly transmitting one data at a plurality of frequencies, or by increasing the data recovery rate of the receiving side by dividing and transmitting data to which the channel coding technique is applied into a plurality of frequencies. , to a satellite IoT terminal maximizing unidirectional data transmission performance and a unidirectional data transmission method using the same.

위성의 단방향 위성 통신 기술을 적용한 대표적인 예는 위성 방송이다. A representative example of applying the unidirectional satellite communication technology of the satellite is satellite broadcasting.

중심국에서 송신된 데이터는 위성을 경유하여 순방향 링크를 통하여 일정한 크기로 분할된 데이터를 모든 위성 단말이 수신토록 하는 것으로, 이는 미리 정해진 특정 주파수를 대기하여 망에서 제공하는 망동기 클럭을 이용하여 데이터를 식별한다.The data transmitted from the central station allows all satellite terminals to receive data divided into a certain size through the forward link via the satellite. identify

이러한 통신 기술의 예로 특허문헌 1내지 2가 있다.Patent Documents 1 and 2 are examples of such communication technology.

특허문헌 1은 지역 특화 부가정보 방송을 위한 디지털 방송 시스템에서 있어서, 지역 식별코드를 갖는 지역 특화 부가정보 방송을 복수의 방송 채널들 중 적어도 하나의 채널에 할당하여 전송하는 송신기와, 지역 특화 부가정보 방송을 수신하여 지역 식별코드를 검사하고 해당 지역 식별코드로 판정 되면 전파 음영 지역으로 해당 지역에 대한 부가정보 방송을 송출하는 중계기와, 중계기로부터 송출되는 지역 특화 부가정보 방송을 수신하는 수신기를 포함하여 구성된 시스템이고, Patent Document 1 discloses, in a digital broadcasting system for broadcasting region-specific additional information, a transmitter for allocating region-specific additional information broadcasting having a region identification code to at least one channel among a plurality of broadcasting channels and transmitting the region-specific additional information; Including a repeater that receives the broadcast, checks the area identification code, and when it is determined as the area identification code, a repeater that transmits the additional information broadcast for the area to the radio shadow area, and a receiver that receives the area-specific additional information broadcast from the repeater It is a system composed of

특허문헌 2는 지령(指令)이 입력되어 위성통신에 적합한 신호로 변환되는 입력단계; 입력단계에서 변환된 하나 이상의 신호에 수신하고자 하는 각각의 지역에 대한 식별코드가 생성되는 식별코드 생성단계; 입력단계에서 입력되어 변환된 하나 이상의 신호를 위성 측으로 보내는 위성송신단계; 위성송신단계에서 위성을 거쳐 내려오는 신호를 수신하는 수신단계; 및 수신단계에서 수신된 신호가 식별코드에 의해 수신하는 지역에 대한 신호만 전달 가능하도록 변환되어 출력되는 출력단계; 를 포함하는 단방향 위성통신 방법이며,Patent Document 2 discloses an input step in which a command is input and converted into a signal suitable for satellite communication; an identification code generation step of generating an identification code for each region to be received in one or more signals converted in the input step; a satellite transmission step of transmitting one or more signals inputted in the input step and converted to a satellite side; A receiving step of receiving a signal coming down through the satellite in the satellite transmitting step; and an output step in which the signal received in the receiving step is converted so as to be able to transmit only the signal for the region where it is received by the identification code and output; A one-way satellite communication method comprising:

특허문헌 3은 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 측위 단말에서 수행되는 하이브리드 측위 방법으로서, 다운링크 채널을 방송 채널로 설정하는 단계, 현재 위치가 방송 채널의 음영 지역인지 판단하는 단계, 음영 지역으로 판단되면, 다운링크 채널을 방송 채널에서 통신 채널로 변경하는 단계, 방송 채널 또는 통신 채널을 통하여 위치 보정 정보를 수신하는 단계, 그리고 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성으로부터 수신한 위치 정보를 위치 보정 정보를 기초로 보정하여 최종 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하는 하이브리드 측위 방법이다. Patent Document 3 discloses a hybrid positioning method performed in a positioning terminal operated by at least one processor, comprising the steps of setting a downlink channel as a broadcast channel, determining whether the current location is a shadow area of a broadcast channel, determining a shadow area changing the downlink channel from the broadcasting channel to the communication channel, receiving the position correction information through the broadcasting channel or the communication channel, and converting the position correction information received from the GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite to the position correction information. It is a hybrid positioning method comprising the step of generating the final position information by correcting based on the.

이와 같이 다양한 통신기술이 개발되고 있으나. 이러한 종래의 기술은 도 1에 도시한 바와 같이 중심국에서 단말로의 방송으로 모든 단말은 동일한 데이터를 수신하며, 자신이 필요한 데이터를 추출해야 한다.As such, various communication technologies are being developed. In this prior art, as shown in FIG. 1, all terminals receive the same data as the broadcast from the central station to the terminal, and they need to extract the data they need.

비콘 (Beacon) 기반 통신 기술은 지상 IoT 기술인 LoRaWAN에서 사용되고 있다. Beacon-based communication technology is being used in LoRaWAN, a terrestrial IoT technology.

비콘 신호로부터 자신의 송신 슬롯을 계산하여, 해당 슬롯 시간에 위성으로부터 데이터를 수신 대기하고, 데이타가 발견되면 이어지는 송신 점유시간 동안 자신의 데이터를 송신한다. It calculates its own transmission slot from the beacon signal, receives data from the satellite at the corresponding slot time, and when data is found, transmits its own data during the subsequent transmission occupancy time.

송신 시에 여건에 따라서 다른 주파수를 선택할 수 있으며, 이는 랜덤 선택 기법을 사용하고 있다.During transmission, other frequencies can be selected according to conditions, and a random selection technique is used.

이러한 종래의 기술은 지상 IoT 단말은 가입절차를 거친 후 비콘 기반 통신 기능을 사용하려는 경우 전환 절차를 수행하여야 한다, 비콘 주기에서는 도 2에 도시한 바와 같이 하향 주파수의 데이터를 대기하고 데이터를 식별한 경우에만 상향 주파수를 통하여 데이터를 송신할 수 있다. 가입절차, 전환절차, 데이터 송수신 시에 모두 양방향 통신이 가능해야 한다.In this prior art, when the terrestrial IoT terminal wants to use a beacon-based communication function after going through a subscription procedure, a switching procedure must be performed. In the beacon period, as shown in FIG. Only in this case, data can be transmitted through the uplink frequency. Two-way communication must be possible during the subscription procedure, conversion procedure, and data transmission/reception.

채널 코딩은 통신 성능을 증가시키기 위한 기술로서 오류정정능력을 이용하여 수신측에서의 데이터 복구 능력을 높일 수 있다. 무선 구간에서의 잡음, 간섭 등의 에러를 극복하기 위해 데이터에 구조화된 잉여정보를 삽입함으로써 제한된 채널 환경에서 성능을 개선하는 순방향 오류제어 방식이다.Channel coding is a technique for increasing communication performance and may increase data recovery capability at the receiving end by using error correction capability. It is a forward error control method that improves performance in a limited channel environment by inserting structured redundant information into data to overcome errors such as noise and interference in the radio section.

이러한 종래의 기술은 모든 통신 분야에 널리 사용되고 있는 기술은 채널의 대역폭을 증가하고, 데이터 전송률은 저하되며, 복잡도가 증가하는 단점이 있지만 높은 복구 성능으로 인하여 보편적으로 적용되는 기술이다.Although the conventional technique widely used in all communication fields has disadvantages of increasing channel bandwidth, decreasing data rate, and increasing complexity, it is a technique commonly applied due to high recovery performance.

대한민국 공개특허 제10-2005-0038143호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0038143 대한민국 공개특허 제10-2010-0134436호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0134436 대한민국 공개특허 제10-2019-0024638호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0024638

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 위성에서 단말로 송신되는 비콘 신호를 기반으로 데이터를 단방향으로 송신하는 위성 IoT 단말의 효율적인 송신 방법 제공을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide an efficient transmission method of a satellite IoT terminal that unidirectionally transmits data based on a beacon signal transmitted from a satellite to a terminal.

즉, 데이터를 송신함에 있어서 단말로부터 위성 방향으로 송신되는 복수의 상향 무선주파수를 식별하여, 중복 송신 및 분할 송신을 사용하는 위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.That is, an object of the present invention is to provide a satellite IoT terminal using redundant transmission and split transmission by identifying a plurality of uplink radio frequencies transmitted from a terminal to a satellite in data transmission, and a unidirectional data transmission method using the same.

더욱이 본 발명은 하나의 데이터를 복수의 주파수로 중복 전송하여 수신측 (위성 중심국)의 수신 확률을 높이거나, 채널 코딩 기법을 적용한 데이터를 복수의 주파수로 분할 송신함으로써 수신측의 데이터 복구율을 높임으로써, 단방향 데이터 송신 성능을 극대화한 위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Furthermore, the present invention increases the reception probability of the receiving side (satellite center station) by repeatedly transmitting one data at a plurality of frequencies, or by increasing the data recovery rate of the receiving side by dividing and transmitting data to which the channel coding technique is applied into a plurality of frequencies. An object of the present invention is to provide a satellite IoT terminal maximizing unidirectional data transmission performance and a unidirectional data transmission method using the same.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 위성 IoT 단말은 단방향으로 데이터를 송신하는 단방향 데이터 송신 시스템에 있어서, 위성채널로 전송할 온도, 위치 등의 데이터를 수집하는 센서데이터부; 상기 센서데이터부에서 얻어진 데이터를 채널에서 겪는 오류를 수신단에서 정정해주기 위해서 송신단에서 보내는 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용한 코딩을 거쳐 전송하는 채널코딩부; 무선채널상에서 데이터 충돌로 인한 손실을 줄이기 위해서 주파수별로 채널코딩된 데이터를 여러 패킷으로 분할하여 전송하는 데이터분할부; 무선채널상에서 데이터 충돌로 인한 손실을 줄이기 위해서 동일한 데이터를 중복하여 전송하는 데이터복사부; 위성에서 송출되는 비콘 신호를 수신하여, 비콘 신호에 포함되는 비콘 장치의 비콘 메세지를 수신하는 비콘신호수신부; 비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간을 추출하는 송신정보추출부; 상기 송신정보추출부에서 도출한 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간에 비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 상향 송신 주파수를 관리하는 주파수관리부; 및 송신정보추출부와 주파수관리부 정보를 받아 전송할 데이터를 위성으로 송출하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A satellite IoT terminal according to the present invention for solving the above object is a unidirectional data transmission system for transmitting data in one direction, comprising: a sensor data unit for collecting data such as temperature and location to be transmitted through a satellite channel; a channel coding unit for transmitting information transmitted from a transmitting end through coding using a forward error correction code in order to correct an error experienced in a channel by a receiving end of the data obtained from the sensor data unit; a data division unit that divides and transmits channel-coded data for each frequency into several packets in order to reduce loss due to data collision on a wireless channel; a data copy unit which duplicates and transmits the same data in order to reduce loss due to data collision on a wireless channel; a beacon signal receiving unit for receiving a beacon signal transmitted from a satellite and receiving a beacon message of a beacon device included in the beacon signal; a transmission information extraction unit for extracting a specific transmission time and transmission occupancy period by using the beacon message information; a frequency management unit for managing a specific uplink transmission frequency using beacon message information at a specific transmission time and transmission occupation period derived from the transmission information extraction unit; and a transmission unit for receiving information from the transmission information extraction unit and the frequency management unit and transmitting data to be transmitted to the satellite.

상기 비콘신호수신부는 비콘 신호를 참조하여 송신 시각을 랜덤 방식에 의해 계산하며, 상향 무선주파수도 랜덤 방식으로 선택한다. The beacon signal receiving unit calculates the transmission time by a random method with reference to the beacon signal, and also selects an uplink radio frequency in a random manner.

상기와 같이 구성된 위성 IoT 단말을 이용한 데이터 송신 방법은 위성에서 송신하는 비콘 신호를 기반으로 복수의 상향 무선주파수에서 송신할 상향 무선주파수들을 랜덤하게 선택하고, 주파수별 랜덤하게 계산된 송신 시각을 이용하여, 데이터를 선택된 상향 무선주파수들의 송신 시각에 중복 송신하여 수신측의 데이터 수신율을 높이는 방법과, 테이타의 채널코딩을 수행하고 얻어진 채널코딩 데이터를 복수의 데이터로 분할하여 선택된 상향 무선주파수들의 송신 시각에 분할된 데이터를 각각 송신함으로써 수신측의 데이터 복구율을 높이는 방법을 병행하는것을 특징으로 한다.The data transmission method using the satellite IoT terminal configured as described above randomly selects uplink radio frequencies to be transmitted from a plurality of uplink radio frequencies based on a beacon signal transmitted from a satellite, and uses the randomly calculated transmission time for each frequency. , a method of increasing the data reception rate of the receiving side by redundantly transmitting data at the transmission time of selected uplink radio frequencies It is characterized in that the method of increasing the data recovery rate of the receiving side by transmitting the divided data separately is performed in parallel.

본 발명에 따른 위성 IoT 단말 및 이를 이용한 단방향 데이터 송신 방법은 비콘 신호 정보를 참조하여 데이터의 송신 시각 및 송신 점유시간을 독자적으로 계산하고, 복수의 주파수로 데이터의 중복 송신으로 수신측의 수신율을 높이는 방법과, 채널 코딩을 적용한 데이터를 복수의 주파수로의 분할하여 송신함으로 수신측에서 오류 복구 가능성을 높이는 방법의 병행을 통하여 수신측의 수신 효율을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.The satellite IoT terminal and the unidirectional data transmission method using the same according to the present invention independently calculate the transmission time and transmission occupancy time of data with reference to beacon signal information, and increase the reception rate of the receiving side by redundant transmission of data at a plurality of frequencies. There is an effect that the reception efficiency of the receiving side can be greatly improved through the parallel method and the method of increasing the error recovery possibility at the receiving side by dividing the data to which the channel coding is applied into a plurality of frequencies and transmitting the same.

도 1은 통상의 위성 방송 개념도
도 2는 통상의 LoRaWAN의 비콘 기반 통신 개념도
도 3는 본 발명에 따른 저궤도 위성을 통한 비콘 기반 단방향 통신 개념도
도 4는 본 발명에 따른 상향주파수 선택에 의한 송신 개념도
도 5는 본 발명에 따른 중복 전송 개념도
도 6는 본 발명에 따른 분할 전송 개념도
도 7은 본 발명에 위성 IoT 단말 구성도1 is a conceptual diagram of a conventional satellite broadcasting;
2 is a conceptual diagram of a beacon-based communication of a typical LoRaWAN;
3 is a conceptual diagram of a beacon-based unidirectional communication through a low-orbit satellite according to the present invention;
4 is a conceptual diagram of transmission by upstream frequency selection according to the present invention;
5 is a conceptual diagram of redundant transmission according to the present invention;
6 is a conceptual diagram of divided transmission according to the present invention;
7 is a configuration diagram of a satellite IoT terminal according to the present invention

본 발명은 다양한 변경을 가하여 실시할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be practiced with various modifications, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described with reference to the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 위성에서 단말로 송신되는 비콘 신호를 기반으로 데이터를 단방향으로 송신하는 위성 IoT 단말의 효율적인 송신할 수 있다. The present invention enables efficient transmission of a satellite IoT terminal that unidirectionally transmits data based on a beacon signal transmitted from the satellite to the terminal.

본 발명에 따른 위성 IoT 단말은 도 7에 도시한 바와 같이, 단방향으로 데이터를 송신하는 단방향 데이터 송신 시스템에 있어서, 위성채널로 전송할 온도, 위치 등의 데이터를 수집하는 센서데이터부(11); 상기 센서데이터부에서 얻어진 데이터를 채널에서 겪는 오류를 수신단에서 정정해주기 위해서 송신단에서 보내는 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용한 코딩(coding)을 거쳐 전송하는 채널코딩부(12); 무선채널상에서 데이터 충돌로 인한 손실을 줄이기 위해서 주파수별로 채널코딩된 데이터를 여러 패킷으로 분할하여 전송하는 데이터분할부(13); 무선채널상에서 데이터 충돌로 인한 손실을 줄이기 위해서 동일한 데이터를 중복하여 전송하는 데이터복사부(14); 위성에서 송출되는 비콘 신호를 수신하여, 비콘 신호에 포함되는 비콘 장치의 비콘 메세지를 수신하는 비콘신호수신부(15); 비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간을 추출하는 송신정보추출부(16); 상기 송신정보추출부에서 도출한 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간에 비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 상향 송신 주파수를 관리하는 주파수관리부(17); 및 송신정보추출부와 주파수관리부 정보를 받아 전송할 데이터를 위성으로 송출하는 송신부(18)를 포함한다. As shown in FIG. 7, the satellite IoT terminal according to the present invention comprises: a sensor data unit 11 for collecting data such as temperature and position to be transmitted through a satellite channel; a channel coding unit 12 for transmitting information transmitted from a transmitting end through coding using a forward error correction code in order to correct an error experienced in a channel with the data obtained from the sensor data unit; a data dividing unit 13 for dividing and transmitting channel-coded data for each frequency into several packets in order to reduce loss due to data collision on a wireless channel; a data copying unit 14 for repeatedly transmitting the same data in order to reduce loss due to data collision on a wireless channel; a beacon signal receiving unit 15 for receiving a beacon signal transmitted from a satellite and receiving a beacon message of a beacon device included in the beacon signal; a transmission information extraction unit 16 for extracting a specific transmission time and transmission occupancy period by using the beacon message information; a frequency management unit 17 for managing a specific uplink transmission frequency using beacon message information at a specific transmission time and transmission occupation period derived from the transmission information extraction unit; and a transmitter 18 that receives the information of the transmission information extraction unit and the frequency management unit and transmits data to be transmitted to the satellite.

위성 IoT 단말에 의한 데이터 송신 방법은 위성에서 송신하는 비콘 신호를 기반으로 복수의 상향 무선주파수에서 송신할 상향 무선주파수들을 랜덤하게 선택하고, 주파수별 랜덤하게 계산된 송신 시각을 이용하여, 데이터를 선택된 상향 무선주파수들의 송신 시각에 중복 송신하여 수신측의 데이터 수신율을 높이는 방법과, 테이타의 채널코딩을 수행하고 얻어진 채널코딩 데이터를 복수의 데이터로 분할하여 선택된 상향 무선주파수들의 송신 시각에 분할된 데이터를 각각 송신함으로써 수신측의 데이터 복구율을 높이는 방법을 병행한다. The data transmission method by the satellite IoT terminal randomly selects uplink radio frequencies to be transmitted from a plurality of uplink radio frequencies based on a beacon signal transmitted from a satellite, and selects data using a transmission time randomly calculated for each frequency. A method of increasing the data reception rate of the receiving side by performing overlapping transmission at the transmission time of the uplink radio frequencies, and dividing the channel-coded data obtained by performing channel coding of data into a plurality of data, and dividing the divided data at the transmission time of the selected uplink radio frequencies A method of increasing the data recovery rate of the receiving side by transmitting each is used in parallel.

본 발명의 위성 IoT 단말은 도 3에 도시한 바와 같이, 저궤도 위성(LEO; Low Earch Orbit)에서 송신하는 비콘(Beacon)을 기반하여 중심국으로 데이터를 송신한다. As shown in FIG. 3, the satellite IoT terminal of the present invention transmits data to a central station based on a beacon transmitted from a low-earth orbit (LEO).

이때 상기 센서데이터부(11)에서 수집하는 위성 IoT 단말의 데이타는 여러 LEO 위성들의 릴레이를 통하여 전달될 수도 있고, LEO 위성들은 서로 동기화되어 있으며, 위성 IoT 단말들이 수신할 수 있는 별도의 하향 주파수를 통하여 비콘을 송신한다.At this time, the data of the satellite IoT terminal collected by the sensor data unit 11 may be transmitted through relays of several LEO satellites, the LEO satellites are synchronized with each other, and a separate downlink frequency that can be received by the satellite IoT terminals is transmitted. Send beacon through

상기 비콘신호수신부(15)에서 수신되는 위성의 비콘 신호는 위성 식별자, 위성의 위치 (위도/경도/고도), 위성 시간 정보, 상향 무선주파수 정보, 비콘 주기, 송신 점유 시간을 포함한다.The beacon signal of the satellite received by the beacon signal receiver 15 includes a satellite identifier, a position (latitude/longitude/altitude) of a satellite, satellite time information, uplink radio frequency information, a beacon period, and a transmission occupancy time.

단말은 복수의 위성에 동시 접속할 수 있으며, 위성 식별자를 이용하여 통신 대상 위성을 식별하고 데이터 송신 경로를 추정할 수 있다.The terminal may simultaneously access a plurality of satellites, and may identify a communication target satellite and estimate a data transmission path using the satellite identifier.

위성 IoT 단말의 중요한 서비스 중 하나는 자신의 위치 정보를 제공할 수 있어야 하며, 위성과의 방향, 거리 등을 식별하기 위해 위성의 위도, 경도, 고도 등의 위치 정보가 필요하며 이는 상기 센서데이터부(11)에 의해 수집된다..One of the important services of a satellite IoT terminal is to be able to provide its own location information, and location information such as latitude, longitude, and altitude of the satellite is required to identify the direction and distance to the satellite, which is the sensor data unit (11) is collected by.

위성 IoT 단말은 데이터 송신을 위해 복수의 무선주파수를 사용할 수 있어야 한다. 이를 위해 도 4에 도시한 바와 같이 접속하는 위성으로의 상향 주파수들을 식별하여야 한다. 이 상향 무선주파수는 상기 주파수관리부(17)에 의해 이루어지고, 미리 정해지거나 위성에서 동적으로 제공할 수도 있다. The satellite IoT terminal should be able to use a plurality of radio frequencies for data transmission. To this end, as shown in FIG. 4, upstream frequencies to the satellites to be accessed must be identified. This uplink radio frequency is made by the frequency management unit 17 and may be predetermined or dynamically provided by a satellite.

이러한 복수 주파수로의 데이터 송신은 위성 IoT 단말에서 랜덤 주파수 호핑 기법을 이용한다.The data transmission in these multiple frequencies uses a random frequency hopping technique in the satellite IoT terminal.

위성 IoT 단말의 상기 송신정보추출부(16)은 비콘 신호의 비콘 주기, 송신 점유 시간을 바탕으로 데이타 송신 시각을 자체적으로 도출한다. 이 송신 시각은 모든 위성 단말의 랜덤 함수에 의해 도출되며, 단말마다 유일함을 보장한다.The transmission information extraction unit 16 of the satellite IoT terminal derives the data transmission time by itself based on the beacon period and the transmission occupancy time of the beacon signal. This transmission time is derived by a random function of all satellite terminals, and is guaranteed to be unique for each terminal.

상기 송신정보추출부에서 도출한 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간에 비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 상향 송신 주파수는 주파수관리부(17)에 의해 관리된다.A specific uplink transmission frequency is managed by the frequency management unit 17 using beacon message information at a specific transmission time and transmission occupation period derived from the transmission information extraction unit.

데이터 송신을 위해 도출된 송신 시각 T(tx)은 랜덤 함수에 의해 얻어지는 송신 인덱스(I)와 비콘 시작 시각 T(on)과 송신 점유 시간 T(dwell)에 의해 T(tx) = T(on) + (I-1) * T(dwell)로 결정된다. 비콘의 주기 T(period)는 LEO 위성의 지구궤도 회수와 통신 가능 시간의 함수로 구현된다. LEO 위성는 10회~16회 지구를 회전하며, 1회 20분~30분 특정 위치의 단말과 통신할 수 있다.The transmission time T(tx) derived for data transmission is T(tx) = T(on) by the transmission index (I) obtained by the random function, the beacon start time T(on), and the transmission occupancy time T(dwell) It is determined by + (I-1) * T(dwell). The period T (period) of the beacon is implemented as a function of the number of Earth orbits of the LEO satellite and the available communication time. The LEO satellite orbits the earth 10 to 16 times, and can communicate with a terminal in a specific location for 20 to 30 minutes at a time.

위성 IoT 단말은 Ton ~ [T(on) + T(period)] 주기 내의 T(tx) 시각에서 T(dwell) 동안 데이터를 송신할 수 있다. 여러 위성 IoT 단말들의 송신 데이터들 간의 회피하기 위하여 송신 점유 시간의 앞뒤에 T(guard) 시간을 유지한다. 즉 위성 IoT 단말의 실제 송신 가능 시간은 T(dwell) - 2*T(guard)이다.The satellite IoT terminal may transmit data for T(dwell) at T(tx) within the period Ton ~ [T(on) + T(period)]. In order to avoid between transmission data of several satellite IoT terminals, a T (guard) time is maintained before and after the transmission occupancy time. That is, the actual transmission available time of the satellite IoT terminal is T(dwell) - 2*T(guard).

본 발명의 위성 IoT 단말은 상향 무선주파수 구간의 장애를 감안하여 데이터복사부(14)를 통해 도 5에 도시한 바와 같이 주파수 호핑에 의해 선택된 복수의 채널을 통하여 데이터를 중복 송신하여 중심국의 데이터 수신율을 높일 수 있다. The satellite IoT terminal of the present invention transmits data redundantly through a plurality of channels selected by frequency hopping through the data copy unit 14 as shown in FIG. can increase

수신측에서는 수신 데이터에 대한 상태 관리를 두어 중복 수신된 데이터는 폐기한다.The receiving side manages the status of the received data and discards the duplicate received data.

위성 IoT 단말은 상기 채널코딩부(12)에 의해 상향 무선주파수 구간의 장애를 감안하여 데이터를 코드율 K/N (K는 본래의 데이터 크기, N는 채널 코딩된 데이터 크기)로 채널코딩하여 그 결과를 P개의 데이터로 분할한 후, 상기 데이터분할부(13)가 도 6에 도시한 바와 같이 주파수 호핑에 의해 선택된 복수의 채널에 분할된 데이터를 각각 송신하여 중심국의 수신 데이터 복구율을 높일 수 있다. The satellite IoT terminal channel-codes the data at a code rate K/N (K is the original data size, N is the channel-coded data size) by the channel coding unit 12 in consideration of the disturbance of the uplink radio frequency section, and the After dividing the result into P pieces of data, the data dividing unit 13 transmits the divided data to a plurality of channels selected by frequency hopping, respectively, as shown in FIG. 6 , thereby increasing the reception data recovery rate of the central station. .

예를 들어 K=1이고 N=2이면 채널코딩을 적용한 데이터는 원래의 데이터의 2배로 만들어진다. 이렇게 채널코딩이 적용된 데이타는 P개의 데이터로 분할하여, P개의 무선주파수에 분할된 데이터를 하나씩을 송신하게 되며, 수신측은 분할된 데이터를 수신하면 채널디코딩을 수행하여 분할 데이타의 손실 또는 손상의 경우에도 원래의 데이터로 복구한다.For example, if K=1 and N=2, data to which channel coding is applied is made twice as large as the original data. The data to which the channel coding is applied is divided into P pieces of data, and the divided data is transmitted one by one to the P radio frequencies. to restore the original data.

11: 센서데이터부
12: 채널코딩부
13: 데이터분할부
14: 데이터복사부
15: 비콘신호수신부
16: 송신정보추출부
17: 주파수관리부
18: 송신부11: Sensor data part
12: channel coding unit
13: data partition
14: data copy unit
15: beacon signal receiver
16: transmission information extraction unit
17: frequency management unit
18: transmitter

Claims (3)

단방향으로 데이터를 송신하는 단방향 데이터 송신 단말에 있어서,
위성채널로 전송할 온도, 위치 등의 데이터를 수집하는 센서데이터부(11);
상기 센서데이터부에서 얻어진 데이터를 채널에서 겪는 오류를 수신단에서 정정해주기 위해서 송신단에서 보내는 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용한 코딩(coding)을 거쳐 전송하는 채널코딩부(12);
무선채널상에서 데이터 충돌로 인한 손실을 줄이기 위해서 주파수별로 채널코딩된 데이터를 여러 패킷으로 분할하여 전송하는 데이터분할부(13);
무선채널상에서 데이터 충돌로 인한 손실을 줄이기 위해서 동일한 데이터를 중복하여 전송하는 데이터복사부(14);
위성에서 송출되는 비콘 신호를 수신하여, 비콘 신호에 포함되는 비콘 장치의 비콘 메세지를 수신하는 비콘신호수신부(15);
비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간을 추출하는 송신정보추출부(16);
상기 송신정보추출부에서 도출한 특정의 송신 시각 및 전송 점유 기간에 비콘 메세지 정보를 이용하여 특정의 상향 송신 주파수를 관리하는 주파수관리부(17); 및
송신정보추출부와 주파수관리부 정보를 받아 전송할 데이터를 위성으로 송출하는 송신부(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 IoT 단말.A unidirectional data transmission terminal for unidirectionally transmitting data, comprising:
a sensor data unit 11 for collecting data such as temperature and position to be transmitted through a satellite channel;
a channel coding unit 12 for transmitting information transmitted from a transmitting end through coding using a forward error correction code in order to correct an error experienced in a channel by the data obtained from the sensor data unit;
a data division unit 13 for dividing and transmitting channel-coded data for each frequency into several packets in order to reduce loss due to data collision on a wireless channel;
a data copying unit 14 for repeatedly transmitting the same data in order to reduce loss due to data collision on a wireless channel;
a beacon signal receiving unit 15 for receiving a beacon signal transmitted from a satellite and receiving a beacon message of a beacon device included in the beacon signal;
a transmission information extraction unit 16 for extracting a specific transmission time and transmission occupation period by using the beacon message information;
a frequency management unit 17 for managing a specific uplink transmission frequency using beacon message information at a specific transmission time and transmission occupation period derived from the transmission information extraction unit; and
A satellite IoT terminal comprising: a transmission information extraction unit and a transmission unit 18 for receiving information from the frequency management unit and transmitting data to be transmitted to the satellite. 제1항에 있어서,
상기 비콘신호수신부(15)는 비콘 신호를 참조하여 송신 시각을 랜덤 방식에 의해 계산하며, 상향 무선주파수도 랜덤 방식으로 선택하는 것을 특징으로 하는 위성 IoT 단말.According to claim 1,
The beacon signal receiver 15 calculates the transmission time by a random method with reference to the beacon signal, and selects the uplink radio frequency in a random manner. 제1항 내지 제2항 중 어느 한항의 위성 IoT 단말에 의한 데이터 송신 방법에 있어서,
위성에서 송신하는 비콘 신호를 기반으로 복수의 상향 무선주파수에서 송신할 상향 무선주파수들을 랜덤하게 선택하고, 주파수별 랜덤하게 계산된 송신 시각을 이용하여, 데이터를 선택된 상향 무선주파수들의 송신 시각에 중복 송신하여 수신측의 데이터 수신율을 높이는 방법과, 테이타의 채널코딩을 수행하고 얻어진 채널코딩 데이터를 복수의 데이터로 분할하여 선택된 상향 무선주파수들의 송신 시각에 분할된 데이터를 각각 송신함으로써 수신측의 데이터 복구율을 높이는 방법을 병행하는것을 특징으로 하는 위성 IoT 단말의 단방향 데이터 송신 방법.The method for transmitting data by the satellite IoT terminal according to any one of claims 1 to 2,
Based on the beacon signal transmitted from the satellite, uplink radio frequencies to be transmitted from a plurality of uplink radio frequencies are randomly selected, and data is repeatedly transmitted at the transmission time of the selected uplink radio frequencies by using the randomly calculated transmission time for each frequency. A method of increasing the data reception rate of the receiving side by performing channel coding of the data, dividing the obtained channel coding data into a plurality of data, and transmitting the divided data at the transmission time of the selected uplink radio frequencies, thereby increasing the data recovery rate of the receiving side A unidirectional data transmission method of a satellite IoT terminal, characterized in that the method is increased in parallel.
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