WO2012128403A1 - Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof - Google Patents

Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2012128403A1
WO2012128403A1 PCT/KR2011/001990 KR2011001990W WO2012128403A1 WO 2012128403 A1 WO2012128403 A1 WO 2012128403A1 KR 2011001990 W KR2011001990 W KR 2011001990W WO 2012128403 A1 WO2012128403 A1 WO 2012128403A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
ultrasonic
hull
communication
converting
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/001990
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
배진호
이종현
팽동국
임용곤
박종원
Original Assignee
제주대학교산학협력단
한국해양연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제주대학교산학협력단, 한국해양연구원 filed Critical 제주대학교산학협력단
Priority to PCT/KR2011/001990 priority Critical patent/WO2012128403A1/en
Publication of WO2012128403A1 publication Critical patent/WO2012128403A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B11/00Transmission systems employing sonic, ultrasonic or infrasonic waves

Definitions

  • the present invention relates to a ship's hull communication network using an ultrasonic wave for communicating the hull to a medium using a communication device using an ultrasonic wave that passes well through the ship's hull structure and a communication method thereof.
  • the radio channel environment of a ship is generally a steel structure, communication using radio waves is a very poor environment.
  • the structure of the ship is a reinforcement plate structure that can withstand the various forces received by the hull inside the welded steel plate, not a single iron plate. It also consists of various spaces such as engine room and cabin.
  • ultrasonic communication is used in a small number of fields such as remote control and communication in the air, and underwater communication technology is now being researched by research groups all over the world. He is also studying underwater networks.
  • Prior arts include ULTRASONIC THROUGH-WALL COMMUNICATION (UTWC) SYSTEM, WO 2008/105947, and ULTRASONIC THROUGH-WALL COMMUNICATION (UTWC) SYSTEM in the United States and Ultrasound communication system and related methods (US20070167133). Although proposed, there is no proposal of a communication network using a ship hull as a medium.
  • An object of the present invention is to provide a hull communication network and a communication method of the ship using the ultrasonic wave for the secondary communication network in the hull by using the hull as the ultrasonic communication passing through the ship's hull structure well.
  • An object of the present invention is to provide a hull communication network and a communication method of the ship using the ultrasonic wave to configure the hull communication network of the ship by combining the wire communication with the wireless communication using the ultrasonic communication at the same time.
  • An object of the present invention is to provide a communication system using multi-channel ultrasonic communication in the hull of the ship structure as a medium.
  • Another object of the present invention is to provide a communication system using multi-channel ultrasonic communication in the hull capable of forming an efficient inboard communication network by processing the input signal of the ultrasonic transducer to configure a communication and relay system according to various output channel conditions. .
  • a hull communication network of a ship using ultrasonic waves includes a communication network in a complex hull composed of one or more steel structures, comprising: one or more ultrasonic terminals for exchanging data through ultrasonic communication; And an ultrasound-ultrasonic repeater for relaying communication of the at least one ultrasound terminal.
  • it characterized in that it further comprises an ultrasonic-wired repeater for transmitting the data signal received through the ultrasonic terminal or the ultrasonic-ultrasonic repeater to the terminal connected by wire.
  • the ultrasonic terminal may include a transceiving ultrasonic transducer having a matching plate attached to a front surface for optimal matching and transmitting and receiving an ultrasonic signal;
  • a transceiving unit for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a nominal frequency, converting the received ultrasonic signal into a digital signal, and receiving the converted signal;
  • it characterized in that it comprises a terminal for signal processing of the baseband.
  • the ultrasonic repeater may include two pairs of transmitting and receiving ultrasonic transducers having a matching plate attached to the front surface for optimal matching, and transmitting and receiving ultrasonic signals; Two pairs of transmitting and receiving units for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at the rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal; And a controller for compensating for the attenuation of the ultrasonic signal traveling from the hull and removing noise.
  • the ultrasonic-wired repeater may include a transceiving ultrasonic transducer having a matching plate attached to the front side for optimal matching, and transmitting and receiving ultrasonic signals; A transmitter / receiver for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal; A controller for compensating for attenuation of the ultrasonic signal traveling in the hull and removing noise; A signal converter for connecting the physical medium between the ultrasonic wave and the wired network; And a wired port for transmitting an ultrasonic signal through the wire.
  • a transceiving ultrasonic transducer having a matching plate attached to the front side for optimal matching, and transmitting and receiving ultrasonic signals
  • a transmitter / receiver for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a rated frequency, and converting the received ultras
  • the matching plate may be configured in a form corresponding to the hull surface for optimum impedance matching of the uneven hull.
  • a method for communicating ship hulls using ultrasonic waves comprises the steps of: transmitting a communication via an ultrasonic signal from an ultrasonic terminal; Determining whether there is an ultrasonic terminal that can be received through the medium of the hull; Determining whether there is an ultrasonic-ultrasound repeater or an ultrasonic-wired repeater if the receivable ultrasonic terminal does not exist; Transmitting a communication signal when a device capable of transmitting the ultrasonic signal exists; Determining whether the terminal is to be finally delivered; And terminating the transmission of the communication signal when the ultrasonic signal is delivered to the final receiving terminal.
  • Communication system using multi-channel ultrasonic communication in the hull for achieving the above object of the present invention is a communication system using the ultrasonic transducer in the hull, pre-processing the data signal to be transmitted, and converts the signal from serial to parallel
  • a multi-channel transmitter for digitally modulating the encoded signal and converting the amplified output signal into sound waves for transmission through the hull and air
  • a multi-channel receiver for converting an ultrasonic signal received from the multi-channel transmitter into an electrical signal, converting the ultrasonic signal back into a digital signal, and serializing a parallel signal through a decoding process to reproduce an analog signal
  • a relay device for amplifying a data signal transmitted from the multichannel transmitter and transmitting the amplified data signal to the multichannel receiver.
  • the apparatus may further include an interference canceling relay device for canceling interference of the data signal transmitted from the multichannel transmission.
  • the multi-channel transmitter the second sensor unit; A second preprocessor for preprocessing the signal input from the second sensor unit; A third A / D converter for converting the signal processed by the second preprocessor into a digital signal; An S / P converter converting the serial signal converted by the third A / D converter in parallel; A space-time encoder for encoding the signal converted by the S / P converter into a space-time code; A modulator for modulating data generated by the space-time encoder; A third D / A converter for converting the signal generated by the modulator into an analog signal; At least one second ultrasonic amplifier for amplifying the signal generated by the third D / A converter; And at least one ultrasonic transducer for converting the electrical signal amplified by the second ultrasonic amplifier into an ultrasonic signal.
  • the multi-channel receiver includes: one or more ultrasonic transducers for converting ultrasonic signals passing through the hull and air channels into electrical signals; At least one band filter unit for filtering the signal generated by the ultrasonic transducer into a signal having a desired band; A fourth A / D converter for converting the signal generated by the band filter to a digital signal; A demodulator for demodulating the digital signal generated by the fourth A / D converter; A space-time decoder for performing spatio-temporal source decoding and space-time decoding on the signal generated by the demodulator; An equalizer for removing the influence of a channel on the signal generated by the space-time decoder; A P / S converter for converting the parallel signal generated by the space-time decoder into a serial; A D / A converter for converting the converted digital signal into an analog signal; And a second reproducing unit for reproducing the signal in accordance with the purpose of the transmission signal.
  • the relay device includes: a multiple reception ultrasound transducer for converting the multiple reception ultrasound signal into an electrical signal; A simple relay unit comprising one or more simple amplification relay modules for amplifying an output signal of the multiple reception ultrasonic transducer; And a multiple transmission ultrasonic transducer for converting the output electrical signal of the simple relay into a sound wave signal.
  • the simple amplification relay module of the simple relay unit may include: a first AGC unit for adjusting a gain of an input signal; A second band filter unit for filtering the output of the first AGC to a desired band; A third ultrasonic amplifier for amplifying the output signal of the second band filter unit; And an AVC unit for adjusting an output voltage of the output of the third ultrasonic amplifier.
  • the interference elimination relay apparatus may include a multiple reception ultrasonic transducer for converting a multiple reception ultrasonic signal into an electrical signal; And an interference canceling relay unit configured of at least one interference canceling relay module for canceling interference of an output signal of the multiple reception ultrasonic transducer and a multiplex transmission ultrasound transducer for converting an output electrical signal of the interference canceling relay unit into a sound wave signal. It features.
  • the interference cancellation relay module unit may include: a second AGC unit for adjusting a magnitude of an input signal; A fifth A / D converter for converting the output of the AGC unit to digital; A third band filter unit for band filtering the output of the A / D converter; An interference cancellation unit for removing interference from an output signal of the third band filter unit; A fifth D / A converter converting the output signal of the interference canceller into an analog signal; And a fourth ultrasonic amplifier for amplifying the output signal of the fifth D / A converter.
  • the interference cancellation unit an error calculation unit for calculating the input signal; A fourth band filter unit for band filtering the error calculation unit output signal; A delay unit for delaying an output signal of the band filter unit; An adaptive filter unit for removing interference from the output signal of the delay unit through an adaptive filter, including an interference cancellation algorithm unit for generating an adaptive filter coefficient using the output signal of the delay unit and a signal generated by the delay unit. It is characterized by.
  • the hull communication network of a ship using ultrasonic waves according to the present invention and a communication method thereof are particularly useful in a difficult communication environment of a ship having a complicated structure by communicating the hull with a medium using a communicator using an ultrasonic wave that passes well through the ship's hull structure.
  • a role as a secondary communication network In case of an urgent situation in an area where communication is difficult due to the damage of the existing communication network, it is possible to perform a role as a secondary communication network and have an effect that can be used for disaster communication with a sailor in an emergency situation.
  • the present invention enables the communication to the area that cannot be covered by the existing communication network because the communication and relay using the hull and the hull structure, and also in the event of disasters and other emergencies You can implement this possible system.
  • the communication network can be configured by wire or wireless according to various requirements of input and output signals, it is possible to construct an efficient and economical communication and relay system in connection with the existing communication network, and to enable multi-mode transmission and reception. Because of the system, high speed and high efficiency transmission is possible.
  • the system since the system includes a multimode equalizer and an interference cancellation unit, high-speed, high-quality signals and data transmission are possible, and various interference signal cancellation algorithms can be applied to ensure system performance in various multimode channel situations. There is an effect to implement a communication system.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a hull communication network using ultrasonic waves in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of a hull communication network bonded to a wired network according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic terminal according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic-ultrasound repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic-wired repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a communication method using ultrasonic waves in a hull according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a communication system using the hull multi-mode ultrasound in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a transmitter of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a receiver of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a multi-channel transmitter of a communication system using a multi-sonic wave transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of multiple receivers of a communication system using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram showing the configuration of a simple relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 16 is a block diagram showing a simple amplified relay module configuration of a simple relay of a simple relay using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 17 is a view showing the configuration of the interference cancellation relay apparatus using a multiple ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an interference canceling relay module of an interference relay of an interference canceling relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 19 is a block diagram illustrating a configuration of an interference canceling unit of an interference canceling relay module of an interference cancellation relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • ultrasonic terminal 8 ultrasonic-wired repeater
  • second preprocessing unit 406 third A / D conversion unit
  • modulator 414 third D / A converter
  • first band filter unit 504 fourth A / D converter
  • demodulator 508 space-time decoder
  • equalizer 512 S / P conversion unit
  • the present invention proposes a communication network that communicates the hull as a medium by using a communication device using ultrasonic waves that pass well through the ship's hull structure, so that it can be used as a new in-vessel communication as a secondary communication network instead of the main communication network in various situations where in-vessel communication is required. It is proposed that such a system is called a SBAN (Ship Body Area Network).
  • SBAN Chip Body Area Network
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a hull communication network using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing the configuration of a hull communication network bonded to a wired network according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Ship Body Area Network is a communication network for exchanging data by ultrasonic communication with each other, located at a distance where various ultrasonic communication nodes in a ship can communicate with each other. Speaks ultrasonic communication.
  • Figure 2 by the combination of the ultrasonic communication using the hull and the existing wired communication network it is possible to communicate anywhere in the vessel.
  • a hull communication network in a complex hull communication network composed of one or more steel structures, includes at least one ultrasonic terminal 3 and at least one ultrasonic terminal 3 for exchanging data through ultrasonic communication. It is composed of an ultrasonic-ultrasound repeater (2) for relaying the communication.
  • the ultrasonic terminal 3 If the ultrasonic terminal 3 is located at a distance that can communicate with each other in the ship's hull communication network, it is possible to communicate with each other through the hull like a dashed-dotted line 6, and it is difficult to communicate with each other due to the long distance or the hull structure of the ship.
  • the ultrasonic terminal 3 When communicating with the ultrasonic terminal 3 at the position, it passes through the hull like the broken line 4 and passes through the hull like the broken line 5 through the ultrasonic-ultrasound repeater 2 to communicate with other ultrasonic terminals 3.
  • the hull-wired communication network is composed of a ship hull 1, an ultrasonic-ultrasound repeater 2, an ultrasonic-wired repeater 8, and an ultrasonic terminal 3.
  • the ultrasonic terminals 3 When the ultrasonic terminals 3 are located at a distance capable of communicating with each other in the ship's hull communication network as shown in FIG. 1, the terminals can communicate with each other only by passing through the hull and are difficult to communicate with each other due to the long distance or the hull structure of the ship.
  • the ultrasonic terminal 3 of the present invention it passes through the hull as shown by the broken line 9 and passes through the wireline like the solid line 10 through the ultrasonic-wired repeater 8 and again passes the ultrasonic-wired repeater 8. It passes through the broken line 11 and communicates with other ultrasonic terminals 3.
  • the area where the wired network is not completely installed is passed through the hull like the broken line 14 in the ultrasonic terminal 3 and passes through the hull like the solid line 13 through the ultrasonic-ultrasound repeater 2, and then again the ultrasonic-wired repeater.
  • the hull communication network basically establishes a communication network as shown in FIG. 1, and if a conventional wired network is used, a communication network can be established as shown in FIG. 2 after linking with a wire with an ultrasonic-wired repeater 8.
  • This communication network is able to communicate freely in the area of the ship that cannot communicate with the existing communication network, and when the ship is damaged and loses the existing wired network, ultrasonic communication is carried out through the hull as a medium. It can be used as disaster communication to overcome disasters.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic terminal according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic terminal 3 has a fixed type fixed to the hull of a ship and a mobile type capable of communicating by being detached and attached to the hull freely. And it represents the ultrasonic terminal is composed of a transmission and reception ultrasonic transducer 15, the transceiver 16 and the terminal 17.
  • the ultrasonic wave is basically composed of a transmitting ultrasonic wave and a receiving ultrasonic transducer 15 having a nominal frequency, and in the case of simple unidirectional communication, an ultrasonic transducer 15 capable of both transmitting and receiving can be used.
  • the ultrasonic transducer 15 used in the ultrasonic terminal should be designed to have the best impedance matching with the hull.
  • the optimum matching condition can be installed at the position to be already installed.
  • the optimum impedance matching of the structural material varies depending on the position of the hull, so an impedance matching plate is attached to the front of the transducer in contact with the hull.
  • Transmitter / receiver 16 first modulates at various frequencies at the rated frequency during transmission, and constructs a circuit for optimal transmission output by appropriate amplification according to the input characteristics of the transducer, and the impedance of the input of the transducer and the output of the transmitter.
  • a circuit configuration is required for matching.
  • the terminal 17 In the case of reception, it consists of a circuit which generally demodulates the signal received at the rated frequency to the baseband frequency f b , amplifies it, and converts it into digital data using an analog to digital (A / D) converter. However, if you use a high speed A / D converter, you can also receive software demodulation using only the amplifier.
  • the terminal 17 is made in a form capable of voice communication, video communication, measurement data communication and all communication. In addition, various communication methods are possible such as time-division multiplexer (TDM), frequency-division multiplexer (FDM), and code-division multiplexer (CDM). All operations to process the signal of the terminal 17 is performed.
  • TDM time-division multiplexer
  • FDM frequency-division multiplexer
  • CDM code-division multiplexer
  • transceiver 16 and the controller 18 may be manufactured by inserting only the minimum analog filter function without using the A / D converter.
  • Figure 4 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic wave ultrasonic repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic-ultrasound repeater 2 is shown, and is composed of two pairs of transducers 15 for transmitting and receiving, two pairs of transceivers 16 and a controller 18.
  • Transmitting and receiving transducer 15 and transmitting and receiving unit 15 is the same function in the ultrasonic terminal 16, the controller 18 performs the interconnection function of the physical medium, which is a unique function of the repeater in the case of the basic node proceeds in the hull It compensates for the signal attenuation and removes noise. And when used as a node of a server, it is manufactured with high specification hardware to perform more complicated functions.
  • the transceiver 16 demodulates and passes through a filter such as analog noise cancellation from the controller 18, and then the transceiver ( In 16), the modulation is transmitted through the hull, and the server node is preferably designed for digital signal processing.
  • Figure 5 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic-wired repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the ultrasound-wired repeater 8 includes a transceiving transducer 15, a transceiving unit 16, a controller 18, a signal converter 19, and a wired port 20.
  • Transmitting and receiving transducer 15 and the transmitting and receiving unit 15 is the same as the description in the ultrasonic terminal 16, the controller 18 is the same as the function to perform in the ultrasonic-ultrasound repeater 2 of FIG.
  • the repeater of FIG. 5 functions to interconnect the physical medium between the ultrasonic wave and the existing wired network of the ship by using the signal converter 19.
  • the signal converter 19 communicates with the controller 18 in digital data, but the interconnection with the cable performs a wrong operation depending on the type of the wired port 20.
  • the signal converter converts the optical signal into an electrical signal when receiving the optical signal, and in the case of the server node, converts it into a digital signal and transmits it to the controller or in the case of the basic node
  • the controller 18 processes and transmits the signal to the hull as an ultrasonic signal through the transceiver 16 and the ultrasonic transducer 15.
  • the transmission and reception unit 16 converts the optical signal through the controller and the signal changer to transmit the wired port 20.
  • the signal converter 19 converts signals in accordance with the wired network communication.
  • a cutoff frequency at which a traveling wave may be generated may be calculated as shown in Equation 1 below.
  • the cutoff frequency of the steel sheet is (1,1) depending on the (m, n) mode. In the case of (10,10) mode, it is 84kHz.
  • the number of modes according to the rated frequency can be calculated by Equation 2.
  • the wave number in the z direction of FIG. 6 should be a real number, and the number of (m, n) modes satisfying this condition can be calculated according to the rated frequency.
  • FIG. 7 is a view showing a vibration mode of the steel sheet.
  • FIG. 7 shows a basic example in which natural vibration mode characteristics of the steel sheet can be grasped when the hull steel sheet is used as a channel for ultrasonic communication.
  • This example calculates the natural vibration mode of the steel plate with the software of COMSOL.
  • the natural vibration will exist in a number of modes depending on the size of the steel plate, the size of the ship, but Figure 7 shows a result of the sixth mode.
  • the steel plate was considered to have a fixed boundary of a steel plate 1m in width and length and 3cm in thickness, and 266Hz vibration (21), the first mode of natural vibration mode, and 790 Hz (22), the fourth mode, The vibration mode of the fifth mode 959 Hz (23) and the sixth mode 964 Hz (24) is shown.
  • the Young's modulus is 2 ⁇ 10 11 Pa, Poisson's ratio is 0.33, steel plate density is 7850 kg / m 3 , and coefficient of thermal expansion is 1.2 ⁇ 10 -5 1 / K. Was used.
  • vibration mode of basic unit steel plate should be calculated to select rated frequency.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a vibration mode of an H-beam.
  • Figure 8 shows the vibration mode according to the size of the H-beam shape that is often used as a reinforcement of the hull.
  • H-beam cross-section having the same characteristics as the steel used in FIG. 7
  • the width of both the horizontal and vertical length is 31cm
  • both the thickness is 2cm
  • the H-beam length is 2m, assuming that both ends are fixed, the first unique
  • the vibration mode of each mode is shown when the vibration mode is 250Hz (25), the third mode 309Hz (26), the fourth mode 326Hz (27), the sixth mode 423Hz (28).
  • the ship is composed of many reinforcing structures and steel plates, so more accurate modeling and complex calculations are required for more accurate calculations, and the mode coupling effect of steel plate and H-beam must be considered.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a communication method using ultrasonic waves in a hull according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Communication is transmitted from the ultrasonic terminal through an ultrasonic signal (S100).
  • the receivable ultrasound terminal does not exist, it is determined whether there is an ultrasound-ultrasound repeater or an ultrasound-wired repeater (S110).
  • the communication signal is transmitted (S104).
  • the communication signal transmission ends (S108).
  • FIG. 10 is a view showing a communication system using the hull multi-mode ultrasound in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • a ship body area network (SBAN) using ultrasonic waves can be configured using a single or multi sensor.
  • the repeater structure for communication signal relay can also be configured using a single or multiple sensors.
  • a relatively simple multimode channel may be formed.
  • a very complex multimode channel should be considered as illustrated.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a transmitter of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the transmitter 200 of the communication system using a single ultrasonic transducer includes a first sensor unit 202, a first preprocessor 204, a first A / D converter 206, an encoder 208, and a digital modulator. 210, an analog modulator 216, a first D / A converter 212, a first ultrasonic amplifier 214, and an ultrasonic transducer 221.
  • the first sensor unit 202 detects a signal to be sent.
  • This part consists of sensors that can input audio, video and data, and means various sensors that can detect human body communication signals as well as wired input terminals such as microphones, cameras and USB input ports.
  • the first preprocessor 204 detects and preprocesses each signal input from the first sensor unit 202 and determines analog or digital modulation according to characteristics of the signal.
  • the first A / D converter 206 refers to an apparatus for efficiently converting a signal to digital in consideration of the bandwidth and data rate of the detection signal in the sensor and the preprocessor.
  • the A / D converter does not perform the analog modulation.
  • the encoder 208 performs source encoding or channel encoding on the data digitized by the first A / D converter 206, and may use various encoding methods according to the characteristics of the data.
  • the digital modulator 5 is a unit that performs various digital modulations on the signal encoded by the encoder 208, and may use modulation schemes such as CDM, FDM, TDM, and the like.
  • the analog modulator 2166 performs analog modulation on the signal generated by the first preprocessor 204, and may use various modulation methods such as AM, FM, and PM.
  • the first D / A converter 212 is a unit that performs various digital modulations on the signal encoded by the encoder 208.
  • the first ultrasonic amplifier 214 amplifies the signal output from the modulator.
  • the ultrasonic transducer 221 is a device that converts the electrical signal generated by the first ultrasonic amplifier 214 into sound waves.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a receiver of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the receiver 300 includes an ultrasonic transducer 220, a band pass filter 302, a second A / D converter 304, a digital demodulator 306, an analog demodulator 316, a decoder 308,
  • the equalizer 310, the second D / A converter 312, and the first playback unit 314 are provided.
  • the ultrasonic transducer 220 is a device that converts the ultrasonic signal passing through the hull and the air channel into an electrical signal.
  • the band filter unit 302 is a part for filtering the signal generated by the ultrasound transducer 220 into a signal of a desired band.
  • the second A / D converter 304 converts the signal generated by the band filter 302 into a digital signal, and efficiently converts the signal into digital in consideration of the bandwidth and data rate of the signal. Device.
  • the digital demodulator 306 demodulates the digital signal generated by the second A / D converter 304.
  • the analog demodulator 316 demodulates the continuous signal generated by the band filter 302.
  • the equalizer 310 is a part for removing the influence of the channel from the signal generated by the digital demodulator 306. This part removes the influence of air channel and multi-mode channel of the hull and can be used in time domain, frequency domain and space domain.
  • the second D / A converter 312 is a part for reproducing an analog signal in the equalizer.
  • the first reproducing unit 314 reproduces a signal in accordance with the purpose of the transmission signal.
  • the final output signal is audio, video, data, and the like.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-channel transmitter of a communication system using a multi-ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the multi-channel transmitter 400 may include a second sensor unit 402, a second preprocessor 404, a third A / D converter 406, an S / P converter 408, and a space-time encoder 410. , A modulator 412, a third D / A converter 414, a second ultrasonic amplifier 416, and an ultrasonic transducer 221.
  • the second sensor unit 402 detects a signal to be sent.
  • This part consists of sensors that can input audio, video and data, and means various sensors that can detect human body communication signals as well as wired input terminals such as microphones, cameras and USB input ports.
  • the second preprocessor 404 is a unit that detects and preprocesses each signal input from the second sensor unit 402.
  • the third A / D converter 406 is an apparatus for efficiently converting the signal to digital in consideration of the bandwidth and data rate of the detection signal in the second sensor unit 402 and the second preprocessor 404 Means.
  • the S / P converter 408 converts a signal generated by the third A / D converter 406 from serial to parallel for spatial multiplexing.
  • the space-time encoder 410 is a unit that performs spatio-temporal source coding or space-time channel coding on the data parallelized by the S / P converter 408, and may use various encoding methods according to the characteristics of the data.
  • the modulator 412 is a unit that performs various digital modulations on the signal encoded by the space-time encoder 410, and may use modulation schemes such as CDM, FDM, and TDM.
  • the third D / A converter 414 digitally modulates the signal encoded by the space-time encoder 410.
  • the second ultrasonic amplifier 416 amplifies the signal output from the third D / A converter 414.
  • the ultrasonic transducer 221 is a device that changes the electrical signal generated by the second ultrasonic amplifier 416 into sound waves.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of multiple receivers of a communication system using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the multi-channel receiver 500 includes one or more ultrasonic transducers 220, a first band filter 502, a fourth A / D converter 504, a demodulator 506, a space-time decoder 508, an equalizer. 510, a P / S converter 512, a fourth D / A converter 514, and a second playback unit 516.
  • the ultrasonic transducer 220 converts the ultrasonic signal passing through the hull and the air channel into an electrical signal.
  • the first band filter unit 502 filters the signal generated by the ultrasonic transducer 220 into a signal of a desired band.
  • the fourth D / A converter 514 converts the signal generated by the first band filter 502 into a digital signal.
  • the fourth D / A converter 514 efficiently converts the signal in consideration of the bandwidth and data rate of the signal. Convert to
  • the demodulator 506 demodulates the digital signal generated by the fourth D / A converter 514.
  • the space-time decoder 508 performs space-time source decoding and space-time decoding on the signal generated by the demodulator 506.
  • the equalizer 510 removes the influence of the channel from the signal generated by the space-time decoder 508. This part removes the influence of air channel and multi-mode channel of the hull and can be used in time domain, frequency domain and space domain. That is, it is possible to use algorithms such as LMS and RLS algorithms in the time domain, FFT in the frequency domain, DCT based algorithms, and STBC, BLAST, etc. in the spatial domain.
  • the P / S converter 512 converts the parallel signal generated by the space-time decoder 508 into a serial signal.
  • the fourth D / A converter 514 reproduces an analog signal by the equalizer 510.
  • the second reproducing unit 516 reproduces the signal in accordance with the purpose of the transmission signal, the signal of the final output is audio, video, data and the like.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a simple relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the simple relay device includes one or more receiving ultrasound transducers 220, a simple relay 600 including one or more simple amplifying relay modules 601, and one or more transmitting ultrasound transducers 221.
  • the receiving ultrasound transducer 220 refers to a multi-sensor capable of receiving an input signal and detecting an ultrasound signal modulated with voice, an image, and data.
  • the transmitting ultrasound transducer 221 converts the signal generated by the simple relay module 601 into an electric signal.
  • the simple relay unit 600 amplifies the signal input to the multiple reception ultrasonic transducer.
  • 16 is a block diagram showing a simple amplified relay module configuration of a simple relay of a simple relay using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the simple amplification relay module 601 is a first AGC (Automatic Gain Control) unit 700, a second band filter unit 702, a third ultrasonic amplifier 704, AVC (Automatic Voltage Control) unit 706 Consists of.
  • AGC Automatic Gain Control
  • AVC Automatic Voltage Control
  • the first AGC unit 700 adjusts the size of the signal input to the ultrasonic transducer to an appropriate level.
  • the second band filter unit 702 is a filter for passing the signal generated by the first AGC unit 700 to a desired band.
  • the third ultrasonic amplifier 704 converts the electrical signal generated by the second band filter 702 into an ultrasonic signal.
  • the AVC unit 706 transmits the output of the ultrasonic signal output from the third ultrasonic amplifier 704 to a desired level of power, detects the magnitude of the output and converts it into a voltage, and uses the voltage to convert the output of the amplifier. Adjust
  • 17 is a diagram showing the configuration of an interference cancellation relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the interference elimination relay apparatus includes one or more receiving ultrasonic transducers 220, an interference eliminating relay unit 800 including one or more interference eliminating relay modules 801, and a multiple transmitting ultrasonic transducer 221.
  • the receiving ultrasonic transducer 220 is a multi-sensor for receiving an input signal and detecting an ultrasonic signal in which voice, an image, data, and the like are modulated.
  • the transmitting ultrasonic transducer 221 converts the signal generated by the interference elimination relay 800 into an electrical signal.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of an interference canceling relay module of an interference relay unit of an interference canceling relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the interference elimination relay module 801 amplifies a signal input to the reception ultrasound transducer 220, and includes a second AGC unit 900, a fifth A / D converter 902, and a third band filter unit 904. ), An interference canceling unit 906, a fifth D / A converter 908, and a fourth ultrasonic amplifier 910.
  • the second AGC unit 900 adjusts the size of the signal input to the ultrasonic transducer to an appropriate level.
  • the fifth A / D converter 902 converts the signal generated by the second AGC unit 900 to digital.
  • the third band filter 904 is a filter for passing the signal generated by the fifth D / A converter 908 to a desired band.
  • the interference remover 906 removes the interference signal from the signal output from the fifth D / A converter 908 to separate the original received signal.
  • the fifth A / D converter 902 converts the digital signal generated by the interference canceller 906 into an analog signal.
  • the fourth ultrasonic amplifier 910 converts the electrical signal generated by the fifth D / A converter 908 into an ultrasonic signal.
  • 19 is a block diagram illustrating a configuration of an interference canceling unit of an interference canceling relay module of an interference cancellation relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the interference canceling unit 906 is the core of the interference cancellation relay module 801, and includes a fourth band filter unit 922, a delay unit 924, an adaptive filter unit 926, an error calculator 920, and an interference cancellation algorithm. It is comprised by the part 928.
  • the fourth band filter 922 is a filter output by the transmitting ultrasonic transducer to limit the output of the interference signal added to the received ultrasonic transducer to an ultrasonic signal of a desired band.
  • the filter serves to limit the output to the band of the transmitted ultrasound signal.
  • the delay unit 924 delays the signal generated by the fourth band filter unit 922 for a predetermined time.
  • the interference cancellation performance of the adaptive algorithm is improved by reducing the correlation between the interference signal and the original signal input to the receiving ultrasonic transducer.
  • the adaptive filter 926 is a part for generating an adaptive filter output based on the signal generated by the delay unit 924 as a reference signal.
  • the reference signal used is the output of the delay unit 924 signal, r (t), and the output is output as the product of the adaptive filter coefficient and the reference signal calculated in the previous time interval in the interference cancellation algorithm.
  • T is the transpose matrix
  • the error calculator 920 calculates a difference between the estimated interference signal, y (t) and the input signal, s (t) + i (t) generated by the adaptive filter unit 926.
  • the interference cancellation algorithm 928 generates an adaptive filter coefficient using the signal generated by the delay unit 924 using the reference signal and the output e (t) of the error calculator 920.
  • the interference cancellation algorithm used may be a time domain or a frequency domain algorithm. That is, it is possible to use the LMS and LS series algorithms in the time domain and the FFT and DCT based algorithms in the frequency domain.
  • the present invention enables the communication to the area that cannot be covered by the existing communication network because the communication and relay using the hull and the hull structure, and also in the event of disasters and other emergencies You can implement this possible system.
  • the communication network can be configured by wire or wireless according to various requirements of input and output signals, it is possible to construct an efficient and economical communication and relay system in connection with the existing communication network, and to enable multi-mode transmission and reception. Because of the system, high speed and high efficiency transmission is possible.
  • the system since the system includes a multimode equalizer and an interference cancellation unit, high-speed, high-quality signals and data transmission are possible, and various interference signal cancellation algorithms can be applied to ensure system performance in various multimode channel situations. There is an effect to implement a communication system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

The present invention relates to a hull communication network of a ship using ultrasonic waves, which takes advantage of the hull as medium, through a communicator that uses ultrasonic waves that easily pass through the hull structure of the ship, and a communication method thereof. In relation to a communication network of a complex hull made of at least one steel structure, the hull communication network of a ship using ultrasonic waves according to the present invention includes at least one ultrasonic terminal for exchanging data through ultrasonic communication and an ultrasonic - ultrasonic repeater for relaying the communication of the at least one ultrasonic terminal. Therefore, the hull communication network may be used as a sub communication network, i.e., for new communication in a ship, and not as a main communication network in situations that require communication in the ship. The present invention relates to a communication system using multi channel ultrasonic communication in a hull in order to transmit/receive a desired signal through multi channel communication by using ultrasonic waves in a complex hull and hull structure. In relation to a communication system using an ultrasonic converter in a hull, the communication system using a multi channel ultrasonic communication in a hull according to the present invention includes: a multi channel transmitter for preprocessing a data signal that is to be transmitted, converting a signal from a serial to parallel signal in order to digitally modulate an encoded signal, and converting an amplified output signal into sound waves in order to transmit the sound wave through a hull and air; a multi channel receiver for converting an ultrasonic signal, which is received from the multi channel transmitter, to an electrical signal in order to covert the ultrasonic signal into a digital signal, and serializing a parallel signal through a decoding process in order to playback an analog signal; and a relay device for amplifying a data signal, which is transmitted from the multi channel transmitter, in order to transmit the amplified data signal to the multi channel receiver. Since communication and relay are available using a hull and a hull structure, communication is provided in an area where communication is unavailable through a typical communication network, and is useful when disaster and emergency situations occur.

Description

초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 및 그 통신방법Ship's hull communication network using ultrasonic waves and its communication method
본 발명은 선박의 선체구조물을 잘 통과하는 초음파를 이용한 통신기를 이용하여 선체를 매질로 통신하기 위한 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 및 그 통신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ship's hull communication network using an ultrasonic wave for communicating the hull to a medium using a communication device using an ultrasonic wave that passes well through the ship's hull structure and a communication method thereof.
선박의 무선 채널 환경은 일반적으로 철 구조물이기 때문에 전파를 이용한 통신은 매우 열악한 환경이다. 또한 선박의 구조는 단일 철판이 아닌 여러 개의 철판을 용접하여 붙이고 내부에는 선체가 받는 다양한 힘을 견딜 수 있는 보강판 구조로 되어 있다. 또한 기관실, 선실 등 다양한 공간으로 구성되어 있다.Since the radio channel environment of a ship is generally a steel structure, communication using radio waves is a very poor environment. In addition, the structure of the ship is a reinforcement plate structure that can withstand the various forces received by the hull inside the welded steel plate, not a single iron plate. It also consists of various spaces such as engine room and cabin.
대부분의 선박 내 통신망은 유선망으로 되어 있으며, 부분적으로 전자기파를 이용한 무선통신망으로 통신하려는 연구가 되어 오고 있다. 하지만 선체구조물의 재료가 대부분 철 구조물이므로 현재 연구되고 있는 무선통신은 전자기파의 특성에 따라 매우 어려운 통신 제약이 따를 뿐만 아니라, 이러한 문제 때문에 선박 내 통신망 구성이 매우 복잡할 수밖에 없게 된다.Most in-vehicle communication networks are wired networks, and some studies have been conducted to communicate with wireless communication networks using electromagnetic waves. However, since most of the hull structure is made of steel, the wireless communication under study is not only very difficult due to the characteristics of electromagnetic waves, but also due to this problem, the communication network configuration in ships is very complicated.
현재, 초음파를 이용한 통신으로 공기 중의 통신으로 리모콘 등 소수 분야에서 사용되고 있으며, 수중통신기술이 지금 전 세계 연구 그룹에서 많은 연구를 하고 있다. 또한 수중 통신망에 관한 연구도 하고 있다. At present, ultrasonic communication is used in a small number of fields such as remote control and communication in the air, and underwater communication technology is now being researched by research groups all over the world. He is also studying underwater networks.
선행 기술로는 미국에서 두건 정도 벽을 통과하는 초음파 통신기술 (ULTRASONIC THROUGH-WALL COMMUNICATION (UTWC) SYSTEM, WO 2008/105947)과 철판을 통과하는 초음파 통신기술 (Ultrasound communication system and related methods, US20070167133)이 제안되었지만 선박의 선체를 매체로 하는 통신망의 제안은 없다.Prior arts include ULTRASONIC THROUGH-WALL COMMUNICATION (UTWC) SYSTEM, WO 2008/105947, and ULTRASONIC THROUGH-WALL COMMUNICATION (UTWC) SYSTEM in the United States and Ultrasound communication system and related methods (US20070167133). Although proposed, there is no proposal of a communication network using a ship hull as a medium.
본 발명의 목적은 선박의 선체구조물을 잘 통과하는 초음파통신으로 선체를 이용하여 선체 내의 부 통신망을 위한 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 및 그 통신방법을 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide a hull communication network and a communication method of the ship using the ultrasonic wave for the secondary communication network in the hull by using the hull as the ultrasonic communication passing through the ship's hull structure well.
본 발명의 목적은 초음파 통신을 이용한 무선 통신과 동시에 유선 통신을 결합하여 선박의 선체 통신망을 구성하기 위한 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 및 그 통신방법을 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide a hull communication network and a communication method of the ship using the ultrasonic wave to configure the hull communication network of the ship by combining the wire communication with the wireless communication using the ultrasonic communication at the same time.
본 발명의 목적은 선박구조물을 매체로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a communication system using multi-channel ultrasonic communication in the hull of the ship structure as a medium.
본 발명의 다른 목적은 초음파 변환기의 입력 신호를 처리하여 다양한 출력 채널 상황에 따라 통신 및 중계 시스템을 구성함으로써 효율적인 선내 통신망을 형성할 수 있는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a communication system using multi-channel ultrasonic communication in the hull capable of forming an efficient inboard communication network by processing the input signal of the ultrasonic transducer to configure a communication and relay system according to various output channel conditions. .
본 발명의 또 다른 목적은, 초음파 변환기를 이용하여 다중 모드 통신 시스템을 구성하여 출력으로 초음파 변환기 및 기존의 유선망(전화선, 동축선, 광선 등)을 연계시킬 수 있는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to construct a multi-mode communication system using an ultrasonic transducer to output multi-channel ultrasonic communication in a hull capable of linking an ultrasonic transducer and an existing wired network (telephone line, coaxial line, light beam, etc.) as an output. It is to provide a communication system used.
본 발명의 또 다른 목적은 다중모드 채널을 이용하여 다중 송수신 초음파 변환기를 이용한 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a communication system using multi-channel ultrasonic communication in a hull using a multi-transmit and receive ultrasonic transducer using a multi-mode channel.
본 발명의 또 다른 목적은, 다중 송수신 초음파 변환기를 이용한 통신 시스템 구성에 있어서 다중모드 전송 방식과 다중 모드 등화기 사용함으로 인해, 고속 고품질 통신 시스템을 위한 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a communication system using multi-channel ultrasonic communication in a hull for a high speed and high quality communication system due to the use of a multi-mode transmission method and a multi-mode equalizer in a communication system configuration using a multi-transmit and receive ultrasonic transducer. In providing.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망은 하나 이상의 철 구조물로 구성된 복잡한 선체에서의 통신망에 있어서, 초음파 통신을 통해 데이터를 교환하기 위한 하나 이상의 초음파 단말기; 및 상기 하나 이상의 초음파 단말기의 통신을 중계하기 위한 초음파-초음파 리피터를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a hull communication network of a ship using ultrasonic waves includes a communication network in a complex hull composed of one or more steel structures, comprising: one or more ultrasonic terminals for exchanging data through ultrasonic communication; And an ultrasound-ultrasonic repeater for relaying communication of the at least one ultrasound terminal.
하나의 예로써, 상기 초음파 단말기 또는 초음파-초음파 리피터를 통해 수신된 데이터 신호를 유선으로 연결된 단말기로 전달하기 위한 초음파-유선 리피터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, it characterized in that it further comprises an ultrasonic-wired repeater for transmitting the data signal received through the ultrasonic terminal or the ultrasonic-ultrasonic repeater to the terminal connected by wire.
하나의 예로써, 상기 초음파 단말기는, 최적의 정합을 위한 정합 판이 전면에 부착되며, 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 신호를 정격 주파수로 변조하여 송신하고, 정격 주파수(Nominal Frequency)로 받은 신호를 복조하여 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 수신하기 위한 송수신부; 및 베이스밴드의 신호 처리를 위한 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, the ultrasonic terminal may include a transceiving ultrasonic transducer having a matching plate attached to a front surface for optimal matching and transmitting and receiving an ultrasonic signal; A transceiving unit for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a nominal frequency, converting the received ultrasonic signal into a digital signal, and receiving the converted signal; And it characterized in that it comprises a terminal for signal processing of the baseband.
하나의 예로써, 상기 초음파-초음파 리피터는, 최적의 정합을 위한 정합 판이 전면에 부착되며, 초음파 신호를 송수신하기 위한 2쌍의 송수신 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 신호를 정격 주파수로 변조하여 송신하고, 정격 주파수로 받은 신호를 복조하여 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 수신하기 위한 2쌍의 송수신부; 및 선체에서 진행하는 초음파 신호의 감쇄를 보상해주고, 노이즈를 제거하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, the ultrasonic repeater may include two pairs of transmitting and receiving ultrasonic transducers having a matching plate attached to the front surface for optimal matching, and transmitting and receiving ultrasonic signals; Two pairs of transmitting and receiving units for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at the rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal; And a controller for compensating for the attenuation of the ultrasonic signal traveling from the hull and removing noise.
하나의 예로써, 상기 초음파-유선 리피터는, 최적의 정합을 위한 정합 판이 전면에 부착되며, 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 초음파 트랜스듀서; 상기 초음파 신호를 정격 주파수로 변조하여 송신하고, 정격 주파수로 받은 신호를 복조하여 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 수신하기 위한 송수신부; 선체에서 진행하는 초음파 신호의 감쇄를 보상해주고, 노이즈를 제거하기 위한 제어기; 상기 초음파와 유선망과의 물리매체를 연결하기 위하는 신호변환기; 및 유선을 통해 초음파 신호를 전달하기 위한 유선포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, the ultrasonic-wired repeater may include a transceiving ultrasonic transducer having a matching plate attached to the front side for optimal matching, and transmitting and receiving ultrasonic signals; A transmitter / receiver for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal; A controller for compensating for attenuation of the ultrasonic signal traveling in the hull and removing noise; A signal converter for connecting the physical medium between the ultrasonic wave and the wired network; And a wired port for transmitting an ultrasonic signal through the wire.
하나의 예로써, 상기 정합 판은 평탄치 않은 선체의 최적 임피던스 정합을 위해 선체면과 대응되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.As an example, the matching plate may be configured in a form corresponding to the hull surface for optimum impedance matching of the uneven hull.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 선박의 선체 통신 방법은, 하나 이상의 철 구조물로 구성된 복잡한 선체에서의 초음파를 이용한 통신 방법에 있어서, 초음파 단말기로부터 초음파 신호를 통해 통신이 전송되는 단계; 상기 선체의 매질을 통해 수신 가능한 초음파 단말기가 존재하는지 판단하는 단계; 상기 수신 가능한 초음파 단말기가 존재하기 않으면 초음파-초음파 리피터 또는 초음파-유선 리피터가 존재하는지 판단하는 단계; 상기 초음파 신호의 전달이 가능한 장치가 존재하면 통신 신호를 전달하는 단계; 최종적으로 전달하고자 하는 초음파 단말기인지를 판단하는 단계; 및 최종 수신 단말기에 초음파 신호가 전달되면 통신신호 전송을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a method for communicating ship hulls using ultrasonic waves comprises the steps of: transmitting a communication via an ultrasonic signal from an ultrasonic terminal; Determining whether there is an ultrasonic terminal that can be received through the medium of the hull; Determining whether there is an ultrasonic-ultrasound repeater or an ultrasonic-wired repeater if the receivable ultrasonic terminal does not exist; Transmitting a communication signal when a device capable of transmitting the ultrasonic signal exists; Determining whether the terminal is to be finally delivered; And terminating the transmission of the communication signal when the ultrasonic signal is delivered to the final receiving terminal.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템은 선체에서의 초음파 변환기를 이용한 통신 시스템에 있어서, 전송하고자하는 데이터 신호를 전처리하고, 신호를 직렬에서 병렬로 변환하여 부호화된 신호를 디지털 변조하고, 증폭된 출력신호를 음파로 변환하여 선체 및 공기를 통해 송신하기 위한 다중 채널 송신기; 상기 다중 채널 송신기로부터 수신된 초음파 신호를 전기신호로 변환하여 디지털 신호로 다시 변환하고, 복호화 과정을 거쳐 병렬 신호를 직렬화하여 아날로그 신호를 재생하기 위한 다중 채널 수신기; 및 상기 다중 채널 송신기로부터 송신되는 데이터 신호를 증폭하여 상기 다중 채널 수신기로 전송하기 위한 중계 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.Communication system using multi-channel ultrasonic communication in the hull for achieving the above object of the present invention is a communication system using the ultrasonic transducer in the hull, pre-processing the data signal to be transmitted, and converts the signal from serial to parallel A multi-channel transmitter for digitally modulating the encoded signal and converting the amplified output signal into sound waves for transmission through the hull and air; A multi-channel receiver for converting an ultrasonic signal received from the multi-channel transmitter into an electrical signal, converting the ultrasonic signal back into a digital signal, and serializing a parallel signal through a decoding process to reproduce an analog signal; And a relay device for amplifying a data signal transmitted from the multichannel transmitter and transmitting the amplified data signal to the multichannel receiver.
하나의 예로써, 상기 다중 채널 송신로부터 송신되는 데이터 신호의 간섭을 제거하기 위한 간섭 제거 중계 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, the apparatus may further include an interference canceling relay device for canceling interference of the data signal transmitted from the multichannel transmission.
하나의 예로써, 상기 다중 채널 송신기는, 제 2 센서부; 상기 제 2 센서부에서 입력된 신호를 전처리하기 위한 제 2 전처리부; 상기 제 2 전처리부에서 처리된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 제 3 A/D 변환부; 상기 제 3 A/D 변환부에서 변환된 직렬 신호를 병렬로 전환하는 S/P 변환부; 상기 S/P 변환부에서 변환된 신호를 시공간 부호로 부호화하는 시공간 부호기; 상기 시공간 부호기에서 생성된 데이터를 변조하기 위한 변조부; 상기 변조부에서 생성된 신호를 아날로그 신호를 변환하기 위한 제 3 D/A 변환부; 상기 제 3 D/A 변환부에서 생성된 신호를 증폭하는 하나 이상의 제 2 초음파 증폭부; 및 상기 제 2 초음파 증폭부에서 증폭된 전기 신호를 초음파 신호로 변환하는 하나 이상의 초음파 변환기로 구성되는 것을 특징으로 한다.As one example, the multi-channel transmitter, the second sensor unit; A second preprocessor for preprocessing the signal input from the second sensor unit; A third A / D converter for converting the signal processed by the second preprocessor into a digital signal; An S / P converter converting the serial signal converted by the third A / D converter in parallel; A space-time encoder for encoding the signal converted by the S / P converter into a space-time code; A modulator for modulating data generated by the space-time encoder; A third D / A converter for converting the signal generated by the modulator into an analog signal; At least one second ultrasonic amplifier for amplifying the signal generated by the third D / A converter; And at least one ultrasonic transducer for converting the electrical signal amplified by the second ultrasonic amplifier into an ultrasonic signal.
하나의 예로써, 상기 다중 채널 수신기는, 선체 및 공기 채널을 통과한 초음파 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 하나 이상의 초음파 변환기; 상기 초음파 변환기에서 생성된 신호를 원하는 대역의 신호로 필터링 하기 위한 하나 이상의 대역 필터부; 상기 대역 필터부에서 생성된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 제 4 A/D 변환부; 상기 제 4 A/D 변환부에서 생성된 디지털 신호를 복조하기 위한 복조부; 상기 복조부에서 생성된 신호를 시공간 원천 복호 및 시공간 복호를 수행하기 위한 시공간 복호기; 상기 시공간 복호기에서 생성된 신호에서 채널의 영향을 제거하기 위한 등화기; 상기 시공간 복호기에서 생성된 병렬 신호를 직렬로 변환하기 위한 P/S 변환부; 상기 변환된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 변환부; 및 상기 송신 신호의 목적에 부합되도록 신호를 재생하기 위한 제 2 재생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.As one example, the multi-channel receiver includes: one or more ultrasonic transducers for converting ultrasonic signals passing through the hull and air channels into electrical signals; At least one band filter unit for filtering the signal generated by the ultrasonic transducer into a signal having a desired band; A fourth A / D converter for converting the signal generated by the band filter to a digital signal; A demodulator for demodulating the digital signal generated by the fourth A / D converter; A space-time decoder for performing spatio-temporal source decoding and space-time decoding on the signal generated by the demodulator; An equalizer for removing the influence of a channel on the signal generated by the space-time decoder; A P / S converter for converting the parallel signal generated by the space-time decoder into a serial; A D / A converter for converting the converted digital signal into an analog signal; And a second reproducing unit for reproducing the signal in accordance with the purpose of the transmission signal.
하나의 예로써, 상기 중계 장치는, 다중 수신 초음파 신호를 전기 신호를 바꾸기 위한 다중 수신 초음파 변환기; 상기 다중 수신 초음파 변환기의 출력 신호를 증폭하기 위한 하나 이상의 단순 증폭 중계 모듈로 구성된 단순 중계부; 및 상기 단순 중계부의 출력 전기신호를 음파 신호로 변환하기 위한 다중 송신 초음파 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.As one example, the relay device includes: a multiple reception ultrasound transducer for converting the multiple reception ultrasound signal into an electrical signal; A simple relay unit comprising one or more simple amplification relay modules for amplifying an output signal of the multiple reception ultrasonic transducer; And a multiple transmission ultrasonic transducer for converting the output electrical signal of the simple relay into a sound wave signal.
하나의 예로써, 상기 단순 중계부의 단순 증폭 중계 모듈은, 입력되는 신호의 이득을 조절하기 위한 제 1 AGC부; 상기 제 1AGC의 출력을 원하는 대역으로 필터링하기 위한 제 2 대역 필터부; 상기 제 2 대역 필터부의 출력 신호를 증폭하기 위한 제 3 초음파 증폭기; 및 상기 제 3 초음파 증폭기 출력의 출력 전압을 조절하기 위한 AVC부를 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, the simple amplification relay module of the simple relay unit may include: a first AGC unit for adjusting a gain of an input signal; A second band filter unit for filtering the output of the first AGC to a desired band; A third ultrasonic amplifier for amplifying the output signal of the second band filter unit; And an AVC unit for adjusting an output voltage of the output of the third ultrasonic amplifier.
하나의 예로써, 상기 간섭 제거 중계 장치는, 다중 수신 초음파 신호를 전기 신호를 바꾸기 위한 다중 수신 초음파 변환기; 상기 다중 수신 초음파 변환기의 출력 신호의 간섭을 제거하기 위한 하나 이상의 간섭 제거 중계 모듈로 구성된 간섭 제거 중계부 및 상기 간섭 제거 중계부의 출력 전기신호를 음파 신호로 변환하기 위한 다중 송신 초음파 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.As one example, the interference elimination relay apparatus may include a multiple reception ultrasonic transducer for converting a multiple reception ultrasonic signal into an electrical signal; And an interference canceling relay unit configured of at least one interference canceling relay module for canceling interference of an output signal of the multiple reception ultrasonic transducer and a multiplex transmission ultrasound transducer for converting an output electrical signal of the interference canceling relay unit into a sound wave signal. It features.
하나의 예로써, 상기 간섭 제거 중계 모듈부는, 입력되는 신호의 크기를 조절하기 위한 제 2 AGC부; 상기 AGC부의 출력을 디지털로 변환하기 위한 제 5 A/D 변환부; 상기 A/D 변환부의 출력을 대역 필터링하기 위한 제 3 대역필터부; 상기 제 3 대역필터부의 출력신호에서 간섭을 제거하는 간섭 제거부; 상기 간섭 제거부의 출력 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 주는 제 5 D/A 변환부; 및 상기 제 5 D/A 변환부의 출력 신호를 증폭하는 제 4 초음파 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example, the interference cancellation relay module unit may include: a second AGC unit for adjusting a magnitude of an input signal; A fifth A / D converter for converting the output of the AGC unit to digital; A third band filter unit for band filtering the output of the A / D converter; An interference cancellation unit for removing interference from an output signal of the third band filter unit; A fifth D / A converter converting the output signal of the interference canceller into an analog signal; And a fourth ultrasonic amplifier for amplifying the output signal of the fifth D / A converter.
하나의 예로써, 상기 간섭 제거부는, 입력되는 신호를 계산하는 오차 계산부; 상기 오차 계산부 출력 신호를 대역 필터링하는 제 4 대역필터부; 상기 대역 필터부의 출력신호를 지연시키는 지연부; 상기 지연부의 출력 신호에서 적응필터를 통해 간섭을 제거하는 적응필터부: 상기 지연부에 의해 생성된 신호를 기준 신호와 오차 계산부의 출력을 이용하여 적응 필터 계수를 생성하기 위한 간섭제거 알고리즘부를 포함하는 것을 특징으로 한다.As one example, the interference cancellation unit, an error calculation unit for calculating the input signal; A fourth band filter unit for band filtering the error calculation unit output signal; A delay unit for delaying an output signal of the band filter unit; An adaptive filter unit for removing interference from the output signal of the delay unit through an adaptive filter, including an interference cancellation algorithm unit for generating an adaptive filter coefficient using the output signal of the delay unit and a signal generated by the delay unit. It is characterized by.
본 발명에 따른 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 및 그 통신방법은, 선박의 선체구조물을 잘 통과하는 초음파를 이용한 통신기를 이용하여 선체를 매질로 통신함으로써, 복잡한 구조로 형성된 선박의 어려운 통신 환경에서 특히, 기존 통신망의 손상에 의해 통신이 어려운 영역에 급박한 상황이 발생하였을 경우 부 통신망으로서의 역할 수행이 가능하며, 위급한 상황에 처해 있는 선원과의 재난통신에 사용될 수 있는 효과가 발생한다.The hull communication network of a ship using ultrasonic waves according to the present invention and a communication method thereof are particularly useful in a difficult communication environment of a ship having a complicated structure by communicating the hull with a medium using a communicator using an ultrasonic wave that passes well through the ship's hull structure. In case of an urgent situation in an area where communication is difficult due to the damage of the existing communication network, it is possible to perform a role as a secondary communication network and have an effect that can be used for disaster communication with a sailor in an emergency situation.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은 선체 및 선체 구조물을 이용하여 통신 및 중계를 하기 때문에 기존 통신망으로 커버하기 불가능한 영역까지 통신을 가능하게 하며, 또한 재난이 및 기타 위급한 상황이 발생했을 경우에도 통신이 가능한 시스템을 구현할 수 있다.By the above configuration, the present invention enables the communication to the area that cannot be covered by the existing communication network because the communication and relay using the hull and the hull structure, and also in the event of disasters and other emergencies You can implement this possible system.
또한, 입력 및 출력신호의 다양한 요구조건에 따라 유선 또는 무선으로 통신망을 구성할 수 있기 때문에, 기존의 통신망과 연계한 효율적이며 경제적인 통신 및 중계 시스템을 구성할 수 있고, 다중모드 전송 및 수신이 가능한 시스템이기 때문에, 고속 고효율 전송이 가능하다. In addition, since the communication network can be configured by wire or wireless according to various requirements of input and output signals, it is possible to construct an efficient and economical communication and relay system in connection with the existing communication network, and to enable multi-mode transmission and reception. Because of the system, high speed and high efficiency transmission is possible.
그리고, 다중모드 등화기 및 간섭 제거부를 포함한 시스템이기 때문에, 고속, 고품질 신호 및 데이터 전송이 가능하며, 다양한 간섭신호 제거 알고리즘이 적용이 가능하기 때문에, 다양한 다중모드 채널 상황에서 시스템 성능을 보장해 줄 수 있는 통신 시스템을 구현할 수 있는 효과가 발생한다.In addition, since the system includes a multimode equalizer and an interference cancellation unit, high-speed, high-quality signals and data transmission are possible, and various interference signal cancellation algorithms can be applied to ensure system performance in various multimode channel situations. There is an effect to implement a communication system.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 선체 통신망의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a hull communication network using ultrasonic waves in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유선망과 접합한 선체 통신망의 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing the configuration of a hull communication network bonded to a wired network according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파 단말기의 구성을 나타낸 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic terminal according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파-초음파 리피터의 구성을 나타낸 블록도.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic-ultrasound repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파-유선 리피터의 구성을 나타낸 블록도.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic-wired repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 구형 도파관을 나타낸 도면.6 shows a spherical waveguide;
도 7은 강철판의 진동 모드를 나타낸 도면.7 shows a vibration mode of a steel sheet.
도 8은 에이치 빔(H-beam)의 진동 모드를 나타낸 도면.8 illustrates a vibration mode of an H-beam.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선체에서의 초음파를 이용한 통신 방법을 나타낸 흐름도.9 is a flowchart illustrating a communication method using ultrasonic waves in a hull according to a preferred embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선체 다중모드 초음파를 이용한 통신시스템을 나타낸 도면.10 is a view showing a communication system using the hull multi-mode ultrasound in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 송신기의 구성을 나타낸 블록도.11 is a block diagram showing the configuration of a transmitter of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 초음파 변환기를 이용한 통신 시스템의 수신기의 구성을 나타낸 블록도.12 is a block diagram showing the configuration of a receiver of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 다중 채널 송신기의 구성을 나타낸 블록도.13 is a block diagram showing the configuration of a multi-channel transmitter of a communication system using a multi-sonic wave transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 다중 수신기의 구성을 나타낸 블록도.14 is a block diagram illustrating a configuration of multiple receivers of a communication system using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 단순 중계 장치의 구성을 나타낸 도면.15 is a diagram showing the configuration of a simple relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to a preferred embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 단순 중계장치의 단순 중계부의 단순 증폭 중계 모듈구성을 나타낸 블록도.16 is a block diagram showing a simple amplified relay module configuration of a simple relay of a simple relay using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 간섭제거 중계 장치의 구성을 나타낸 도면.17 is a view showing the configuration of the interference cancellation relay apparatus using a multiple ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 간섭제거 중계 장치의 간섭 중계부의 간섭제거 중계 모듈의 구성을 나타낸 블록도.18 is a block diagram showing a configuration of an interference canceling relay module of an interference relay of an interference canceling relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 간섭제거 중계 장치의 간섭 제거 중계 모듈의 간섭 제거부의 구성을 나타낸 블록도.19 is a block diagram illustrating a configuration of an interference canceling unit of an interference canceling relay module of an interference cancellation relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 선체 2 : 초음파-초음파 리피터1 Hull 2 Ultrasonic-Ultrasonic Repeater
3 : 초음파 단말기 8 : 초음파-유선 리피터3: ultrasonic terminal 8: ultrasonic-wired repeater
400 : 다중 채널 송신기 402 : 제 2 센서부400: multi-channel transmitter 402: second sensor unit
404 : 제 2 전처리부 406 : 제 3 A/D 변환부404: second preprocessing unit 406: third A / D conversion unit
408 : S/P 변환부 410 : 시공간부호기408: S / P converter 410: Space-time encoder
412 : 변조부 414 : 제 3 D/A 변환부412: modulator 414: third D / A converter
416 : 제 2 초음파 증폭기 500 : 다중 채널 수신기416: second ultrasonic amplifier 500: multi-channel receiver
502 : 제 1 대역 필터부 504 : 제 4 A/D 변환부502: first band filter unit 504: fourth A / D converter
506 : 복조부 508 : 시공간 복호기506: demodulator 508: space-time decoder
510 : 등화기 512 : S/P 변환부510: equalizer 512: S / P conversion unit
514 : 제 4 D/A 변환부 516 : 제 2 재생부514: fourth D / A converter 516: second playback unit
이하, 본 발명의 실시 예를 도 1 내지 도 9에 의해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.
본 발명에서는 선박의 선체구조물을 잘 통과하는 초음파를 이용한 통신기를 이용하여 선체를 매질로 통신하는 통신망을 제안하여 선박 내 통신이 필요한 다양한 상황에서 주 통신망이 아닌 부 통신망으로 새로운 선박 내 통신으로 사용할 수 있음을 제안하며, 이러한 시스템을 SBAN (Ship Body Area Network)라 칭하도록 한다.The present invention proposes a communication network that communicates the hull as a medium by using a communication device using ultrasonic waves that pass well through the ship's hull structure, so that it can be used as a new in-vessel communication as a secondary communication network instead of the main communication network in various situations where in-vessel communication is required. It is proposed that such a system is called a SBAN (Ship Body Area Network).
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파를 이용한 선체 통신망의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유선망과 접합한 선체 통신망의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a hull communication network using ultrasonic waves according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the configuration of a hull communication network bonded to a wired network according to a preferred embodiment of the present invention.
초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 (SBAN: Ship Body Area Network)은 선박내의 다양한 초음파 통신 노드가 서로 통신을 할 수 있는 거리에서 위치해 서로 초음파 통신을 하여 데이터를 교환하는 통신망으로 도 1과 같이 선체를 이용한 초음파 통신을 말한다. 또한 도 2와 같이 선체를 이용한 초음파 통신과 기존의 유선 통신망의 결합으로 선박 내 어디서나 통신이 가능하다.Ship Body Area Network (SBAN) is a communication network for exchanging data by ultrasonic communication with each other, located at a distance where various ultrasonic communication nodes in a ship can communicate with each other. Speaks ultrasonic communication. In addition, as shown in Figure 2 by the combination of the ultrasonic communication using the hull and the existing wired communication network it is possible to communicate anywhere in the vessel.
도 1에 도시된 바와 같이,선체 통신망은, 하나 이상의 철 구조물로 구성된 복잡한 선체에서의 통신망에 있어서, 초음파 통신을 통해 데이터를 교환하기 위한 하나 이상의 초음파 단말기(3)와 상기 하나 이상의 초음파 단말기(3)의 통신을 중계하기 위한 초음파-초음파 리피터(2)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a hull communication network, in a complex hull communication network composed of one or more steel structures, includes at least one ultrasonic terminal 3 and at least one ultrasonic terminal 3 for exchanging data through ultrasonic communication. It is composed of an ultrasonic-ultrasound repeater (2) for relaying the communication.
선박의 선체 통신망에서 초음파 단말기(3)가 서로 통신이 가능한 거리에 위치해 있으면 파선-점선(6)과 같이 선체를 통과하여 서로 통신이 가능하며, 서로 통신이 어려운 원거리나 선박의 선체 구조상 통신이 어려운 위치의 초음파 단말기(3)와의 통신을 하는 경우에는 파선(4)과 같이 선체를 통과하여 초음파-초음파 리피터(2)를 통해 파선(5)과 같이 선체를 통과하여 다른 초음파 단말기(3)와 통신을 하거나 파선(4)처럼 선체를 통과한 후 초음파-초음파 리피터(2)를 지나 실선(6)과 같이 선체를 통해 다른 초음파-초음파 리피터(2)를 통해 파선(7)과 같이 다른 단말기와 통신을 할 수 있다. If the ultrasonic terminal 3 is located at a distance that can communicate with each other in the ship's hull communication network, it is possible to communicate with each other through the hull like a dashed-dotted line 6, and it is difficult to communicate with each other due to the long distance or the hull structure of the ship. When communicating with the ultrasonic terminal 3 at the position, it passes through the hull like the broken line 4 and passes through the hull like the broken line 5 through the ultrasonic-ultrasound repeater 2 to communicate with other ultrasonic terminals 3. Or after passing through the hull as a broken line (4), passing through the ultrasonic-ultrasound repeater (2), and communicating with other terminals, such as the broken line (7), via another ultrasonic-ultrasonic repeater (2) through the hull as a solid line (6). can do.
도 2에 도시된 바와 같이, 선체-유선 통신망은 선박의 선체(1), 초음파-초음파 리피터(2), 초음파-유선 리피터(8), 초음파 단말기(3)로 구성된다. As shown in FIG. 2, the hull-wired communication network is composed of a ship hull 1, an ultrasonic-ultrasound repeater 2, an ultrasonic-wired repeater 8, and an ultrasonic terminal 3.
도 1과 같이 선박의 선체 통신망에서 초음파 단말기(3)가 서로 통신이 가능한 거리에 위치해 있으면 선체를 통과하여 단말기로만 서로 통신이 가능하며, 서로 통신이 어려운 원 거리나 선박의 선체 구조상 통신이 어려운 위치의 초음파 단말기(3)와의 통신을 하는 경우에는 파선(9)과 같이 선체를 통과하여 초음파-유선 리피터(8)를 통해 실선(10)과 같이 유선을 통과하고 다시 초음파-유선 리피터(8)를 통해 파선(11)과 같이 통과하여 다른 초음파 단말기(3)와 통신을 한다. 또한 유선망이 완전히 설치되어 있지 않은 지역은 초음파 단말기(3)에서 파선(14)과 같이 선체를 통과하여 초음파-초음파 리피터(2)를 통해 실선(13)과 같이 선체를 통과하고 다시 초음파-유선 리피터(8)를 통해 실선(12)를 통과한 후 초음파-유선 리피터(8)를 통과해 파선(9)과 같이 선체를 통과하여 다른 초음파 단말기(3)와 통신을 한다. When the ultrasonic terminals 3 are located at a distance capable of communicating with each other in the ship's hull communication network as shown in FIG. 1, the terminals can communicate with each other only by passing through the hull and are difficult to communicate with each other due to the long distance or the hull structure of the ship. In the case of communicating with the ultrasonic terminal 3 of the present invention, it passes through the hull as shown by the broken line 9 and passes through the wireline like the solid line 10 through the ultrasonic-wired repeater 8 and again passes the ultrasonic-wired repeater 8. It passes through the broken line 11 and communicates with other ultrasonic terminals 3. Also, the area where the wired network is not completely installed is passed through the hull like the broken line 14 in the ultrasonic terminal 3 and passes through the hull like the solid line 13 through the ultrasonic-ultrasound repeater 2, and then again the ultrasonic-wired repeater. After passing through the solid line 12 through (8) and through the ultrasonic-wired repeater (8) to pass through the hull, such as the broken line (9) to communicate with other ultrasonic terminals (3).
선체 통신망 (SBAN)은 기본적으로 도 1과 같이 통신망을 구축을 하며, 만약 기존의 유선망을 사용할 경우 초음파-유선 리피터(8)로 유선과 링크를 시킨 후 도 2와 같이 통신망을 구축할 수 있다. The hull communication network (SBAN) basically establishes a communication network as shown in FIG. 1, and if a conventional wired network is used, a communication network can be established as shown in FIG. 2 after linking with a wire with an ultrasonic-wired repeater 8.
이렇게 구축이 된 통신망은 기존에 설치된 통신망으로 통신을 할 수 없는 선박 내의 지역에서도 자유롭게 통신이 가능할 뿐만 아니라 선박이 재난을 받아 기존의 유선망에 손실을 입었을 경우 선체를 매질로 초음파 통신을 함으로 여러 가지의 재난을 극복할 수 있는 재난 통신으로 사용이 가능하다.This communication network is able to communicate freely in the area of the ship that cannot communicate with the existing communication network, and when the ship is damaged and loses the existing wired network, ultrasonic communication is carried out through the hull as a medium. It can be used as disaster communication to overcome disasters.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파 단말기의 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic terminal according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 단말기(3)는 선박의 선체에 고정되어 있는 고정식과 자유롭게 선체에 떼었다 붙였다 하며 통신을 할 수 있는 이동식이 있다. 그리고 초음파 단말기를 나타내며 송수신 초음파 트랜스듀서(15), 송수신부(16) 그리고 단말기(17)로 구성된다. 초음파는 기본적으로 정격주파수 (Nominal Frequency) 를 갖는 송신 초음파와 수신 초음파 트랜스듀서(15)로 구성되어 있으며 단방향의 단순한 통신을 할 경우 송수신이 모두 가능한 초음파 트랜스듀서(15)를 사용할 수 있다. 초음파 단말기에 사용되는 초음파 트랜스듀서(15)는 선체와 최적의 임피던스 정합이 되도록 설계를 해야 하며, 고정식의 경우에는 이미 설치를 하려는 위치에 최적의 정합조건을 맞추어 설치를 할 수 있지만 이동식의 경우에는 선체의 위치에 따라 구조적 재료적인 최적의 임피던스 정합이 달라지므로 선체와 접촉되는 트랜스듀서 전면에 최적의 정합을 시킬 수 있도록 임피던스 정합 판이 부착된다. 송수신부(16)는 우선 송신 시 정격주파수로 다양한 방법으로 변조를 시키고 드랜듀서의 입력특성에 따른 적절한 증폭 등으로 최적의 송신출력을 위한 회로의 구성과 트랜스듀서의 입력과 송신부의 출력과의 임피던스 정합을 위한 회로 구성이 필요하다. 수신 시의 경우에는 정격 주파수로 받은 신호를 베이스밴드 주파수 fb로 다운을 시키는 일반적인 복조를 하고 증폭을 하며 A/D (Analog to Digital) 변화기로 디지털 데이터로 변환을 시키는 회로로 구성이 된다. 그러나 만약 고속의 A/D 변화기를 사용할 경우 증폭기만을 사용해서 소프트웨어적인 복조로 수신을 할 수도 있다. 단말기(17)는 음성통신, 영상 통신, 계측 데이터통신 및 모든 통신이 가능한 형태로 만들어 진다. 그리고 통신 방식은 시분할다중화기 (TDM: Time-Division Multiplexer), 주파수분할다중화기 (FDM: Frequency-Division Multiplexer), 고드분할다중화기 (CDM: Code-Division Multiplexer) 등 다양한 통신이 가능하며, 베이스밴드의 신호를 처리하는 모든 작업은 단말기(17)에서 수행을 한다. 다만 데이터의 종류 및 통신방식에 따라 하드웨어의 사양이 틀려질 뿐 소프트웨어적인 처리는 목적에 따라 수행하도록 설계한다. 다만 음성통신의 경우 모두 아나로그로만 통신이 가능할 수 있으므로 송수신부(16)과 제어기(18)에서 A/D 변환기를 사용하지 않고 최소한의 아나로그 필터 기능만을 넣어 제작할 수 있다.As shown in FIG. 3, the ultrasonic terminal 3 has a fixed type fixed to the hull of a ship and a mobile type capable of communicating by being detached and attached to the hull freely. And it represents the ultrasonic terminal is composed of a transmission and reception ultrasonic transducer 15, the transceiver 16 and the terminal 17. The ultrasonic wave is basically composed of a transmitting ultrasonic wave and a receiving ultrasonic transducer 15 having a nominal frequency, and in the case of simple unidirectional communication, an ultrasonic transducer 15 capable of both transmitting and receiving can be used. The ultrasonic transducer 15 used in the ultrasonic terminal should be designed to have the best impedance matching with the hull. In the case of the fixed type, the optimum matching condition can be installed at the position to be already installed. The optimum impedance matching of the structural material varies depending on the position of the hull, so an impedance matching plate is attached to the front of the transducer in contact with the hull. Transmitter / receiver 16 first modulates at various frequencies at the rated frequency during transmission, and constructs a circuit for optimal transmission output by appropriate amplification according to the input characteristics of the transducer, and the impedance of the input of the transducer and the output of the transmitter. A circuit configuration is required for matching. In the case of reception, it consists of a circuit which generally demodulates the signal received at the rated frequency to the baseband frequency f b , amplifies it, and converts it into digital data using an analog to digital (A / D) converter. However, if you use a high speed A / D converter, you can also receive software demodulation using only the amplifier. The terminal 17 is made in a form capable of voice communication, video communication, measurement data communication and all communication. In addition, various communication methods are possible such as time-division multiplexer (TDM), frequency-division multiplexer (FDM), and code-division multiplexer (CDM). All operations to process the signal of the terminal 17 is performed. However, hardware specification is different according to data type and communication method, and software processing is designed to perform according to purpose. However, in the case of voice communication, only the analog communication may be possible, and thus the transceiver 16 and the controller 18 may be manufactured by inserting only the minimum analog filter function without using the A / D converter.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파-초음파 리피터의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic wave ultrasonic repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 초음파-초음파 리피터(2)를 나타내며, 2쌍의 송수신을 위한 트랜스듀서(15), 2쌍의 송수신부(16) 그리고 제어기(18)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the ultrasonic-ultrasound repeater 2 is shown, and is composed of two pairs of transducers 15 for transmitting and receiving, two pairs of transceivers 16 and a controller 18.
송수신 트랜스듀서(15)와 송수신부(15)는 초음파 단말기(16)에서 기능과 동일하며, 제어기(18)는 리피터의 고유기능인 물리 매체의 상호연결기능을 수행하는 것으로 기본 노드의 경우 선체에서 진행하는 신호의 감쇄를 보상해주고, 노이즈를 제거해 주는 기능을 수행한다. 그리고 서버의 노드로 사용되는 경우에는 더욱 복잡한 기능을 수행하도록 높은 사양의 하드웨어로 제작이 된다. 즉, 기본 리피터의 기능인 기본노드의 경우에 대해 예를 들면 초음파 트랜스듀서에서 신호를 받으면 송수신부(16)에서 복조를 하여 제어기(18)에서 아나로그 노이즈제거 등 필터를 통과한 후 다시 송수신부(16)에서 변조를 하여 선체를 통해 송신을 하며, 서버 노드는 디지털 신호처리가 당연히 설계됨이 바람직하다.Transmitting and receiving transducer 15 and transmitting and receiving unit 15 is the same function in the ultrasonic terminal 16, the controller 18 performs the interconnection function of the physical medium, which is a unique function of the repeater in the case of the basic node proceeds in the hull It compensates for the signal attenuation and removes noise. And when used as a node of a server, it is manufactured with high specification hardware to perform more complicated functions. That is, for a basic node, which is a function of a basic repeater, for example, when a signal is received from an ultrasonic transducer, the transceiver 16 demodulates and passes through a filter such as analog noise cancellation from the controller 18, and then the transceiver ( In 16), the modulation is transmitted through the hull, and the server node is preferably designed for digital signal processing.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초음파-유선 리피터의 구성을 나타낸 블록도 이다.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic-wired repeater according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 초음파-유선 리피터(8)로 송수신 트랜스듀서(15), 송수신부(16), 제어기(18), 신호변환기(19) 그리고 유선포트(20)로 구성된다. 송수신 트랜스듀서(15)와 송수신부(15)는 초음파 단말기(16)에서 설명과 동일하며, 제어기(18)는 도 4의 초음파-초음파 리피터(2)에서 수행을 하는 기능과 동일하다.As shown in FIG. 5, the ultrasound-wired repeater 8 includes a transceiving transducer 15, a transceiving unit 16, a controller 18, a signal converter 19, and a wired port 20. Transmitting and receiving transducer 15 and the transmitting and receiving unit 15 is the same as the description in the ultrasonic terminal 16, the controller 18 is the same as the function to perform in the ultrasonic-ultrasound repeater 2 of FIG.
다만 도 4의 경우와는 달리 도 5의 리피터는 신호변환기(19)를 이용하여 초음파와 선박의 기존 유선망과의 물리매체를 상호연결해 주는 기능을 한다. 신호변환기(19)는 제어기(18)과는 디지털 데이터로 서로 통신을 하지만 케이블과의 상호연결은 유선포트(20)의 종류에 따라 틀린 작업을 수행한다. 우선 예를 들어 유선포트(20)가 광케이블에 연결이 되면 신호변환기는 광신호를 받을 경우 광을 전기적인 신호로 바꾸고 서버 노드의 경우 다시 디지털 신호로 바꾸어 제어기로 전송을 하거나 기본 노드의 경우 아나로그 신호를 그대로 전송하여 제어기(18)가 처리를 한 후 송수신부(16)와 초음파 트랜스듀서(15)를 통해 초음파 신호로 선체에 전송을 한다. 그리고 초음파신호를 받는 경우 송수신부(16)를 통해 제어기와 신호변화기를 통해 광신호로 바꾸어 유선포트(20)를 통해 전송을 한다. 기존 유선망이 동축 케이블, TCP/IP 케이블 등일 경우에는 신호변환기(19)는 유선망의 통신에 맞추어 신호를 변환 시켜주는 작업을 한다.Unlike the case of FIG. 4, the repeater of FIG. 5 functions to interconnect the physical medium between the ultrasonic wave and the existing wired network of the ship by using the signal converter 19. The signal converter 19 communicates with the controller 18 in digital data, but the interconnection with the cable performs a wrong operation depending on the type of the wired port 20. First, for example, when the wired port 20 is connected to the optical cable, the signal converter converts the optical signal into an electrical signal when receiving the optical signal, and in the case of the server node, converts it into a digital signal and transmits it to the controller or in the case of the basic node After the signal is transmitted as it is, the controller 18 processes and transmits the signal to the hull as an ultrasonic signal through the transceiver 16 and the ultrasonic transducer 15. When receiving an ultrasonic signal, the transmission and reception unit 16 converts the optical signal through the controller and the signal changer to transmit the wired port 20. When the existing wired network is a coaxial cable, a TCP / IP cable, etc., the signal converter 19 converts signals in accordance with the wired network communication.
도 6은 구형 도파관을 나타낸 도면이다.6 shows a rectangular waveguide.
도 6과 같이 선체 강판을 초음파 통신의 채널로 이용할 경우에 강판을 음향 도파관 (Waveguide)으로 생각하면 진행파가 생성될 수 있는 차단주파수 (Cutoff Frequency)를 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.When using the hull steel plate as a channel for ultrasonic communication as shown in FIG. 6, when the steel plate is regarded as an acoustic waveguide, a cutoff frequency at which a traveling wave may be generated may be calculated as shown in Equation 1 below.
(수학식 1)(Equation 1)
Figure PCTKR2011001990-appb-I000001
Figure PCTKR2011001990-appb-I000001
예로 ,Lx=1m, Ly=3㎝, Lz=∞ 이고 c는 강철의 종속으로 5050m/s이라고 가정할 경우 강판의 차단주파수는 (m, n)모드에 따라서 (1,1)일 경우 84kHz이고 (10,10)모드의 경우 842kHz가 된다. 또한 정격주파수에 따른 모드의 수는 수학식 2 로 계산할 수 있다.For example, assuming that L x = 1 m, L y = 3 cm, L z = ∞, and c is Dependent on the steel, 5050 m / s, the cutoff frequency of the steel sheet is (1,1) depending on the (m, n) mode. In the case of (10,10) mode, it is 84kHz. In addition, the number of modes according to the rated frequency can be calculated by Equation 2.
(수학식 2)(Equation 2)
Figure PCTKR2011001990-appb-I000002
Figure PCTKR2011001990-appb-I000002
즉, 도 6의 z방향의 파수 (Wave Number)는 실수이어야 하며 이 조건을 만족하는 (m, n)모드의 수를 정격 주파수에 따라 계산을 할 수 있다. 수학식 2에서 정격주파수는 w=2πf에 넣어 계산을 하고,
Figure PCTKR2011001990-appb-I000003
으로 계산을 할 수 있다.
That is, the wave number in the z direction of FIG. 6 should be a real number, and the number of (m, n) modes satisfying this condition can be calculated according to the rated frequency. In Equation 2, the rated frequency is calculated by putting w = 2πf,
Figure PCTKR2011001990-appb-I000003
Can be calculated with
여기서
Figure PCTKR2011001990-appb-I000004
이고,
Figure PCTKR2011001990-appb-I000005
이다. 예로 100kHz를 정격주파수로 할 경우 모드는 (1,1)에서 (1,21) 모드까지 21개의 모드가 생성되며, 1MHz를 정격주파수로 할 경우 모드 (1,1)에서 (11,149) 모드까지가 진행파로 생성된다. 선박의 선체는 강판 등의 다양한 철 구조물로 되어 있으며 초음파로 통신을 할 때 선체에 여러 개의 모드가 존재 한다. 그러므로 이러한 모드를 고려한 통신 방식을 적용할 수 있으며 예로 MIMO (Multi Input Multi Output)도 고려할 수 있다.
here
Figure PCTKR2011001990-appb-I000004
ego,
Figure PCTKR2011001990-appb-I000005
to be. For example, if 100kHz is used as the rated frequency, 21 modes are created from (1,1) to (1,21) mode.If 1MHz is used as the rated frequency, modes (1,1) to (11,149) are available. Generated by traveling waves. The hull of a ship is made of various steel structures such as steel plates, and several modes exist in the hull when communicating with ultrasonic waves. Therefore, a communication method considering such a mode can be applied. For example, MIMO (Multi Input Multi Output) can also be considered.
도 7은 강철판의 진동 모드를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a vibration mode of the steel sheet.
도 7은 선체 강판을 초음파 통신의 채널로 이용할 경우에 강판의 고유진동 모드 특성을 파악할 수 있는 기본적인 예를 보여준다. 본 예는 COMSOL이라는 소프트웨어로 철판의 고유진동 모드를 계산하였다. 고유진동은 선박의 사이즈인 철판의 크기에 따라 수많은 모드가 존재를 할 것이나 도 7은 6번째 모드까지의 결과 그림을 보였다. 시뮬레이션을 위해 철판은 가로와 세로가 각각 1m이고 두께가 3cm인 강판의 경계면이 고정되었을 경우를 고려했으며 고유 진동 모드 중 1번째 모드인 266Hz 진동(21)과 4번째 모드인 790 Hz(22), 5번째 모드인 959 Hz(23), 6번째 모드인 964 Hz(24)의 진동 모드 형태로 보여준다. 여기서 영율(Young's modulus)는 2×1011 Pa, 포와슨 비(Poisson's ration)는 0.33, 강판의 밀도는 7850 kg/m3, 열팽창 계수는 1.2×10-5 1/K로 강판의 특성 입력 자료를 이용했다. 최적의 통신 채널을 위해서 기본 단위 강판의 진동모드를 계산해서 정격주파수 선정을 해야 한다.FIG. 7 shows a basic example in which natural vibration mode characteristics of the steel sheet can be grasped when the hull steel sheet is used as a channel for ultrasonic communication. This example calculates the natural vibration mode of the steel plate with the software of COMSOL. The natural vibration will exist in a number of modes depending on the size of the steel plate, the size of the ship, but Figure 7 shows a result of the sixth mode. For the simulation, the steel plate was considered to have a fixed boundary of a steel plate 1m in width and length and 3cm in thickness, and 266Hz vibration (21), the first mode of natural vibration mode, and 790 Hz (22), the fourth mode, The vibration mode of the fifth mode 959 Hz (23) and the sixth mode 964 Hz (24) is shown. The Young's modulus is 2 × 10 11 Pa, Poisson's ratio is 0.33, steel plate density is 7850 kg / m 3 , and coefficient of thermal expansion is 1.2 × 10 -5 1 / K. Was used. For optimum communication channel, vibration mode of basic unit steel plate should be calculated to select rated frequency.
도 8은 에이치 빔(H-beam)의 진동 모드를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a vibration mode of an H-beam.
도 8은 선체의 보강재로 많이 사용되는 H-beam 형상의 크기에 따른 진동 모드를 보여준다. 도 7에 사용되었던 철강과 동일한 특성을 갖는 H-beam 단면적 전체 가로와 세로의 길이 모두 31cm이고 두께는 모두 2cm이며 H-beam 길이는 2m인 빔이 양 끝단이 고정되어 있다고 가정하여, 1번째 고유진동 모드인 250Hz(25), 3번째 모드인 309Hz(26), 4번째 모드인 326Hz(27), 6번째 모드인 423Hz(28)일 때의 모드별 진동 형태를 보여준다. 실제로 배는 많은 보강 구조와 강판으로 구성되어 있어서 보다 정확한 계산을 위해서는 훨씬 복잡한 모델링과 복잡한 계산이 필요하며, 강판과 H-beam의 모드 결합 (Mode Coupling) 효과도 고려해야 된다. Figure 8 shows the vibration mode according to the size of the H-beam shape that is often used as a reinforcement of the hull. H-beam cross-section having the same characteristics as the steel used in FIG. 7 The width of both the horizontal and vertical length is 31cm, both the thickness is 2cm and the H-beam length is 2m, assuming that both ends are fixed, the first unique The vibration mode of each mode is shown when the vibration mode is 250Hz (25), the third mode 309Hz (26), the fourth mode 326Hz (27), the sixth mode 423Hz (28). In fact, the ship is composed of many reinforcing structures and steel plates, so more accurate modeling and complex calculations are required for more accurate calculations, and the mode coupling effect of steel plate and H-beam must be considered.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선체에서의 초음파를 이용한 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a communication method using ultrasonic waves in a hull according to a preferred embodiment of the present invention.
초음파 단말기로부터 초음파 신호를 통해 통신이 전송된다(S100).Communication is transmitted from the ultrasonic terminal through an ultrasonic signal (S100).
상기 선체의 매질을 통해 수신 가능한 초음파 단말기가 존재하는지 판단한다(S102).It is determined whether there is an ultrasonic terminal that can be received through the hull medium (S102).
상기 수신 가능한 초음파 단말기가 존재하기 않으면 초음파-초음파 리피터 또는 초음파-유선 리피터가 존재하는지 판단한다(S110).If the receivable ultrasound terminal does not exist, it is determined whether there is an ultrasound-ultrasound repeater or an ultrasound-wired repeater (S110).
상기 초음파 신호의 전달이 가능한 장치가 존재하면 통신 신호를 전달한다(S104).If there is a device capable of transmitting the ultrasonic signal, the communication signal is transmitted (S104).
최종적으로 전달하고자 하는 초음파 단말기인지를 판단한다(S106).Finally, it is determined whether the ultrasonic terminal to be delivered (S106).
최종 수신 단말기에 초음파 신호가 전달되면 통신신호 전송을 종료한다(S108).When the ultrasonic signal is delivered to the final receiving terminal, the communication signal transmission ends (S108).
상기와 같이, 선박의 선체구조물을 잘 통과하는 초음파를 이용한 통신기를 이용하여 선체를 매질로 통신함으로써, 복잡한 구조로 형성된 선박의 어려운 통신 환경에서 특히, 기존 통신망의 손상에 의해 통신이 어려운 영역에 급박한 상황이 발생하였을 경우 부 통신망으로서의 역할 수행이 가능하며, 위급한 상황에 처해 있는 선원과의 재난통신에 사용될 수 있는 효과가 발생한다.As described above, by communicating the hull with a medium using a communication device using ultrasonic waves that pass well through the hull structure of the ship, in a difficult communication environment of the ship formed in a complex structure, in particular in an area difficult to communicate due to damage to the existing communication network When a situation occurs, it is possible to play the role of secondary network and to be used for disaster communication with crew members in emergency situation.
이상 설명된 내용은 본 발명의 실시 예에 의하여 일례로 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.The above description has been described as an example by the embodiment of the present invention, but is not limited to the above-described embodiment and those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description in the specification but should be defined by the claims.
이하, 본 발명의 실시 예를 도 10 내지 도 19에 의해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 19.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선체 다중모드 초음파를 이용한 통신시스템을 나타낸 도면이다.10 is a view showing a communication system using the hull multi-mode ultrasound in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
초음파를 이용한 선박의 선체 통신망 (SBAN: Ship Body Area Network)은 단일 (Single) 혹은 다중(Multi) 센서를 이용하여 구성할 수 있다. A ship body area network (SBAN) using ultrasonic waves can be configured using a single or multi sensor.
또한, 통신 신호 중계를 위한 중계기 구조도 단일 혹은 다중 센서를 이용하여 구성을 할 수 있다. In addition, the repeater structure for communication signal relay can also be configured using a single or multiple sensors.
도 10에서와 같이, 비교적 간단한 다중모드 채널이 형성될 수 있으나, 선체구조가 매우 복잡한 경우는 예시한 바와 같이 매우 복잡한 다중모드 채널을 고려해야한다. As shown in FIG. 10, a relatively simple multimode channel may be formed. However, when the hull structure is very complicated, a very complex multimode channel should be considered as illustrated.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 송신기의 구성을 나타낸 블록도이다.11 is a block diagram showing the configuration of a transmitter of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
단일 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 송신기(200)는, 제 1 센서부(202), 제 1 전처리부(204), 제 1 A/D 변환부(206), 부호화부(208), 디지털 변조부(210), 아날로그 변조부(216), 제 1 D/A 변환부(212), 제 1 초음파 증폭부(214), 초음파 변환기(221)로 구성된다.The transmitter 200 of the communication system using a single ultrasonic transducer includes a first sensor unit 202, a first preprocessor 204, a first A / D converter 206, an encoder 208, and a digital modulator. 210, an analog modulator 216, a first D / A converter 212, a first ultrasonic amplifier 214, and an ultrasonic transducer 221.
상기 제 1 센서부(202)은 보내고자 하는 신호를 감지하는 부분이다. 이 부분은 음성, 영상, 데이터 등을 입력할 수 있는 센서로 구성되어 있으며 마이크, 카메라, USB 입력포트와 같은 유선 입력단 뿐만 아니라 인체(Human Body) 통신 신호를 감지할 수 있는 다양한 센서를 의미한다.The first sensor unit 202 detects a signal to be sent. This part consists of sensors that can input audio, video and data, and means various sensors that can detect human body communication signals as well as wired input terminals such as microphones, cameras and USB input ports.
상기 제 1 전처리부(204)는 상기 제 1 센서부(202)에서 입력된 각 신호의 검출 및 전처리를 수행하는 부로서 신호의 특성에 따라 아날로그 또는 디지털변조를 결정하는 부분이다. The first preprocessor 204 detects and preprocesses each signal input from the first sensor unit 202 and determines analog or digital modulation according to characteristics of the signal.
상기 제 1 A/D 변환부(206)는 상기 센서 및 전처리부에서 검출 신호의 대역폭 및 데이터 속도 등을 고려하여 효율적으로 신호를 디지털로 변환하는 장치를 의미한다. A/D 변환부는 아날로그 변조시에는 수행이 되지 않는다. The first A / D converter 206 refers to an apparatus for efficiently converting a signal to digital in consideration of the bandwidth and data rate of the detection signal in the sensor and the preprocessor. The A / D converter does not perform the analog modulation.
상기 부호화부(208)는 상기 제 1 A/D 변환부(206)에서 디지털화된 데이터를 원천 부호화 혹은 채널 부호화를 수행하는 부로서, 데이터의 성격에 따라 다양한 부호화 방식을 사용이 가능하다. The encoder 208 performs source encoding or channel encoding on the data digitized by the first A / D converter 206, and may use various encoding methods according to the characteristics of the data.
상기 디지털 변조부(5)는 상기 부호화부(208)에서 부호화된 신호를 다양한 디지털 변조를 수행하는 부로서, CDM, FDM, TDM 등과 같은 변조방식 사용이 가능하다. The digital modulator 5 is a unit that performs various digital modulations on the signal encoded by the encoder 208, and may use modulation schemes such as CDM, FDM, TDM, and the like.
상기 아날로그 변조부(2166)는 상기 제 1 전처리부(204)에서 생성된 신호를 아날로그 변조를 수행하는 부로서, AM, FM, PM 등과 같은 다양한 변조방식 사용이 가능하다.The analog modulator 2166 performs analog modulation on the signal generated by the first preprocessor 204, and may use various modulation methods such as AM, FM, and PM.
상기 제 1 D/A 변환부(212)는 상기 부호화부(208)에서 부호화된 신호를 다양한 디지털 변조를 수행하는 부이다. The first D / A converter 212 is a unit that performs various digital modulations on the signal encoded by the encoder 208.
상기 제 1 초음파 증폭기(214)는 상기 변조부에서 출력된 신호를 증폭을 하는부이다. The first ultrasonic amplifier 214 amplifies the signal output from the modulator.
상기 초음파 변환기(221)는 상기 제 1 초음파 증폭기(214)에서 생성된 전기신호를 음파로 변화하는 장치이다.The ultrasonic transducer 221 is a device that converts the electrical signal generated by the first ultrasonic amplifier 214 into sound waves.
도 12 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단일 초음파 변환기를 이용한 통신 시스템의 수신기의 구성을 나타낸 블록도이다.12 is a block diagram showing the configuration of a receiver of a communication system using a single ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 수신기(300)는 초음파 변환기(220), 대역 필터부(302), 제 2 A/D 변환부(304), 디지털 복조부(306), 아날로그 복조부(316), 복호화부(308), 등화기(310), 제 2 D/A 변환부(312), 제 1 재생부(314)로 구성된다. The receiver 300 includes an ultrasonic transducer 220, a band pass filter 302, a second A / D converter 304, a digital demodulator 306, an analog demodulator 316, a decoder 308, The equalizer 310, the second D / A converter 312, and the first playback unit 314 are provided.
상기 초음파 변환기(220)는 선체 및 공기 채널을 통과한 초음파 신호를 전기신호로 변화하는 장치이다. The ultrasonic transducer 220 is a device that converts the ultrasonic signal passing through the hull and the air channel into an electrical signal.
상기 대역 필터부(302)는 상기 초음파 변환기(220)에서 생성된 신호를 원하는 대역의 신호로 필터링하는 부분이다. The band filter unit 302 is a part for filtering the signal generated by the ultrasound transducer 220 into a signal of a desired band.
상기 제 2 A/D 변환부(304)는 상기 대역 필터부(302)에서 생성된 신호를 디지털 신호로 변환하는 부분으로, 신호의 대역폭 및 데이터 속도 등을 고려하여 효율적으로 신호를 디지털로 변환하는 장치이다.The second A / D converter 304 converts the signal generated by the band filter 302 into a digital signal, and efficiently converts the signal into digital in consideration of the bandwidth and data rate of the signal. Device.
상기 디지털 복조부(306)는 상기 제 2 A/D 변환부(304)에서 생성된 디지털 신호를 복조하는 부분이다. The digital demodulator 306 demodulates the digital signal generated by the second A / D converter 304.
상기 아날로그 복조부(316)는 상기 대역 필터부(302)에서 생성된 연속 신호를 복조하는 부분이다. The analog demodulator 316 demodulates the continuous signal generated by the band filter 302.
상기 등화기(310)는 상기 디지털 복조부(306)에서 생성된 신호에서 채널의 영향을 제거하는 부분이다. 이 부분은 공기 채널 및 선체의 다중 모드 채널 등의 영향을 제거하는 부분으로 시간영역(Time Domain), 주파수 영역(Frequency Domain), 공간영역 (Space Domain)에 사용가능한다. The equalizer 310 is a part for removing the influence of the channel from the signal generated by the digital demodulator 306. This part removes the influence of air channel and multi-mode channel of the hull and can be used in time domain, frequency domain and space domain.
즉, 시간영역의 LMS 및 RLS 알고리즘, 주파수 영역에서의 FFT, DCT 기반 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다.That is, it is possible to use the time domain LMS and RLS algorithm, the frequency domain FFT, DCT based algorithm.
상기 제 2 D/A 변환부(312)는 상기 등화기에서 아날로그 신호 재생하는 부분이다. The second D / A converter 312 is a part for reproducing an analog signal in the equalizer.
상기 제 1 재생부(314)는 송신 신호의 목적에 맞게 신호를 재생하는 부분이다. 즉, 최종 출력의 신호는 음성, 영상, 데이터등이다. The first reproducing unit 314 reproduces a signal in accordance with the purpose of the transmission signal. In other words, the final output signal is audio, video, data, and the like.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 다중 채널 송신기의 구성을 나타낸 블록도이다.FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-channel transmitter of a communication system using a multi-ultrasonic transducer according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 다중 채널 송신기(400)는, 제 2 센서부(402), 제 2 전처리부(404), 제 3 A/D 변환부(406), S/P 변환부(408), 시공간 부호기(410), 변조부(412), 제 3 D/A 변환부(414), 제 2 초음파 증폭부(416), 초음파 변환기(221)로 구성된다. The multi-channel transmitter 400 may include a second sensor unit 402, a second preprocessor 404, a third A / D converter 406, an S / P converter 408, and a space-time encoder 410. , A modulator 412, a third D / A converter 414, a second ultrasonic amplifier 416, and an ultrasonic transducer 221.
상기 제 2 센서부(402)는 보내고자 하는 신호를 감지하는 부분이다. 이 부분은 음성, 영상, 데이터 등을 입력할 수 있는 센서로 구성되어 있으며 마이크, 카메라, USB 입력포트와 같은 유선 입력단 뿐만 아니라 인체(Human Body) 통신 신호를 감지할 수 있는 다양한 센서를 의미한다.The second sensor unit 402 detects a signal to be sent. This part consists of sensors that can input audio, video and data, and means various sensors that can detect human body communication signals as well as wired input terminals such as microphones, cameras and USB input ports.
상기 제 2 전처리부(404)는 상기 제 2 센서부(402)에서 입력된 각 신호의 검출 및 전처리를 수행하는 부이다. The second preprocessor 404 is a unit that detects and preprocesses each signal input from the second sensor unit 402.
상기 제 3 A/D 변환부(406)는 상기 제 2 센서부(402) 및 상기 제 2 전처리부(404)에서 검출 신호의 대역폭 및 데이터 속도 등을 고려하여 효율적으로 신호를 디지털로 변환하는 장치를 의미한다.The third A / D converter 406 is an apparatus for efficiently converting the signal to digital in consideration of the bandwidth and data rate of the detection signal in the second sensor unit 402 and the second preprocessor 404 Means.
상기 S/P 변환부(408)는 상기 제 3 A/D 변환부(406)에서 생성된 신호를 공간 다중화를 위해 직렬에서 병렬로 바꾸어 주는 부분이다. The S / P converter 408 converts a signal generated by the third A / D converter 406 from serial to parallel for spatial multiplexing.
시공간 부호기(410)는 S/P 변환부(408)에서 병렬화된 데이터를 시공간 원천 부호화 혹은 시공간 채널 부호화를 수행하는 부로서, 데이터의 성격에 따라 다양한 부호화 방식을 사용이 가능하다. The space-time encoder 410 is a unit that performs spatio-temporal source coding or space-time channel coding on the data parallelized by the S / P converter 408, and may use various encoding methods according to the characteristics of the data.
상기 변조부(412)는 상기 시공간 부호기(410)에서 부호화된 신호를 다양한 디지털 변조를 수행하는 부로서, CDM, FDM, TDM 등과 같은 변조방식 사용이 가능하다. The modulator 412 is a unit that performs various digital modulations on the signal encoded by the space-time encoder 410, and may use modulation schemes such as CDM, FDM, and TDM.
상기 제 3 D/A 변환부(414)는 상기 시공간 부호기(410)에서 부호화된 신호를 다양한 디지털 변조한다. The third D / A converter 414 digitally modulates the signal encoded by the space-time encoder 410.
상기 제 2 초음파 증폭부(416)는 상기 제 3 D/A 변환부(414)에서 출력된 신호를 증폭한다.The second ultrasonic amplifier 416 amplifies the signal output from the third D / A converter 414.
상기 초음파 변환기(221)는 상기 제 2 초음파 증폭부(416)에서 생성된 전기신호를 음파로 변화하는 장치이다. The ultrasonic transducer 221 is a device that changes the electrical signal generated by the second ultrasonic amplifier 416 into sound waves.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 통신시스템의 다중 수신기의 구성을 나타낸 블록도 이다.14 is a block diagram illustrating a configuration of multiple receivers of a communication system using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 다중 채널 수신기(500)는 하나 이상의 초음파 변환기(220), 제 1 대역 필터부(502), 제 4 A/D 변환부(504), 복조부(506), 시공간 복호기(508), 등화기(510), P/S 변환부(512), 제 4 D/A 변환부(514), 제 2 재생부(516)로 구성된다. The multi-channel receiver 500 includes one or more ultrasonic transducers 220, a first band filter 502, a fourth A / D converter 504, a demodulator 506, a space-time decoder 508, an equalizer. 510, a P / S converter 512, a fourth D / A converter 514, and a second playback unit 516.
상기 초음파 변환기(220)는 선체 및 공기 채널을 통과한 초음파 신호를 전기신호로 변환한다.The ultrasonic transducer 220 converts the ultrasonic signal passing through the hull and the air channel into an electrical signal.
상기 제 1 대역 필터부(502)는 상기 초음파 변환기(220)에서 생성된 신호를 원하는 대역의 신호로 필터링한다. The first band filter unit 502 filters the signal generated by the ultrasonic transducer 220 into a signal of a desired band.
*상기 제 4 D/A 변환부(514)는 상기 제 1 대역 필터부(502)에서 생성된 신호를 디지털 신호로 변환하는 부분으로, 신호의 대역폭 및 데이터 속도 등을 고려하여 효율적으로 신호를 디지털로 변환한다.The fourth D / A converter 514 converts the signal generated by the first band filter 502 into a digital signal. The fourth D / A converter 514 efficiently converts the signal in consideration of the bandwidth and data rate of the signal. Convert to
상기 복조부(506)는 상기 제 4 D/A 변환부(514)에서 생성된 디지털 신호로 복조한다.The demodulator 506 demodulates the digital signal generated by the fourth D / A converter 514.
상기 시공간 복호기(508)는 상기 복조부(506)에서 생성된 신호를 시공간 원천 복호 및 시공간 복호를 수행한다. The space-time decoder 508 performs space-time source decoding and space-time decoding on the signal generated by the demodulator 506.
상기 등화기(510)는 상기 시공간 복호기(508)에서 생성된 신호에서 채널의 영향을 제거하는 부분이다. 이 부분은 공기 채널 및 선체의 다중 모드 채널 등의 영향을 제거하는 부분으로 시간영역(Time Domain), 주파수 영역(Frequency Domain), 공간영역 (Space Domain)에 사용가능한다. 즉, 시간영역의 LMS 및 RLS 알고리즘, 주파수 영역에서의 FFT, DCT 기반 알고리즘, 공간영역에서 STBC, BLAST등과 같은 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다.The equalizer 510 removes the influence of the channel from the signal generated by the space-time decoder 508. This part removes the influence of air channel and multi-mode channel of the hull and can be used in time domain, frequency domain and space domain. That is, it is possible to use algorithms such as LMS and RLS algorithms in the time domain, FFT in the frequency domain, DCT based algorithms, and STBC, BLAST, etc. in the spatial domain.
상기 P/S 변환부(512)는 상기 시공간 복호기(508)에서 생성된 병렬 신호를 직렬 신호로 변환한다.The P / S converter 512 converts the parallel signal generated by the space-time decoder 508 into a serial signal.
상기 제 4 D/A 변환부(514)는 상기 등화기(510)에서 아날로그 신호 재생한다.The fourth D / A converter 514 reproduces an analog signal by the equalizer 510.
상기 제 2 재생부(516)는 송신 신호의 목적에 맞게 신호를 재생하는데, 최종 출력의 신호는 음성, 영상, 데이터등이다. The second reproducing unit 516 reproduces the signal in accordance with the purpose of the transmission signal, the signal of the final output is audio, video, data and the like.
도 15는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 단순 중계 장치 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a simple relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 단순 중계 장치는 하나 이상의 수신 초음파 변환기(220), 하나 이상의 단순 증폭 중계 모듈(601)로 구성된 단순 중계부(600), 하나 이상의 송신 초음파 변환기(221)로 구성된다.The simple relay device includes one or more receiving ultrasound transducers 220, a simple relay 600 including one or more simple amplifying relay modules 601, and one or more transmitting ultrasound transducers 221.
상기 수신 초음파 변환기(220)는 입력 신호를 수신하며, 음성, 영상, 데이터 등이 변조된 초음파신호를 감지할 수 있는 다중 센서를 의미한다.The receiving ultrasound transducer 220 refers to a multi-sensor capable of receiving an input signal and detecting an ultrasound signal modulated with voice, an image, and data.
상기 송신 초음파 변환기(221)는 상기 단순 중계 모듈(601)에서 생성된 신호를 전기신호를 음파로 변환한다. The transmitting ultrasound transducer 221 converts the signal generated by the simple relay module 601 into an electric signal.
상기 단순 중계부(600)는 상기 다중 수신 초음파 변환기에 입력된 신호를 증폭한다.The simple relay unit 600 amplifies the signal input to the multiple reception ultrasonic transducer.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 단순 중계장치의 단순 중계부의 단순 증폭 중계 모듈구성을 나타낸 블록도이다.16 is a block diagram showing a simple amplified relay module configuration of a simple relay of a simple relay using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 단순 증폭 중계 모듈(601)은 제 1 AGC(Automatic Gain Control) 부(700), 제 2 대역 필터부(702), 제 3 초음파 증폭기(704), AVC(Automatic Voltage Control)부(706)로 구성되어 있다. The simple amplification relay module 601 is a first AGC (Automatic Gain Control) unit 700, a second band filter unit 702, a third ultrasonic amplifier 704, AVC (Automatic Voltage Control) unit 706 Consists of.
상기 제 1 AGC부(700)는 초음파 변환기로 입력되는 신호의 크기를 적정 수준으로 조절한다.The first AGC unit 700 adjusts the size of the signal input to the ultrasonic transducer to an appropriate level.
상기 제 2 대역필터부(702)는 상기 제 1 AGC부(700)에서 생성되는 신호를 원하는 대역으로 통과시키는 필터이다. The second band filter unit 702 is a filter for passing the signal generated by the first AGC unit 700 to a desired band.
상기 제 3 초음파 증폭기(704)는 상기 제 2 대역필터부(702)에서 생성된 전기신호를 초음파 신호로 변환한다.The third ultrasonic amplifier 704 converts the electrical signal generated by the second band filter 702 into an ultrasonic signal.
상기 AVC부(706)는 상기 제 3 초음파 증폭기(704)에서 출력되는 초음파 신호의 출력을 원하는 적정수준의 전력으로 송출하며, 출력의 크기를 감지하여 전압으로 바꾸고 이 전압을 이용하여 증폭기의 출력을 조절한다. The AVC unit 706 transmits the output of the ultrasonic signal output from the third ultrasonic amplifier 704 to a desired level of power, detects the magnitude of the output and converts it into a voltage, and uses the voltage to convert the output of the amplifier. Adjust
도 17은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 간섭제거 중계 장치의 구성을 나타낸 도면이다.17 is a diagram showing the configuration of an interference cancellation relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 간섭제거 중계 장치는, 하나 이상의 수신 초음파 변환기(220), 하나 이상의 간섭 제거 중계 모듈(801)로 구성된 간섭제거 중계부(800), 다중 송신 초음파 변환기(221)로 구성된다. The interference elimination relay apparatus includes one or more receiving ultrasonic transducers 220, an interference eliminating relay unit 800 including one or more interference eliminating relay modules 801, and a multiple transmitting ultrasonic transducer 221.
상기 수신 초음파 변환기(220)는 입력 신호를 수신하며, 음성, 영상, 데이터 등이 변조된 초음파신호를 감지할 수 있는 다중 센서이다.The receiving ultrasonic transducer 220 is a multi-sensor for receiving an input signal and detecting an ultrasonic signal in which voice, an image, data, and the like are modulated.
상기 송신 초음파 변환기(221)는 상기 간섭제거 중계부(800)에서 생성된 신호를 전기신호를 음파로 변환한다.The transmitting ultrasonic transducer 221 converts the signal generated by the interference elimination relay 800 into an electrical signal.
도 18은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 간섭제거 중계 장치의 간섭 중계부의 간섭제거 중계 모듈의 구성을 나타낸 블록도 이다.18 is a block diagram illustrating a configuration of an interference canceling relay module of an interference relay unit of an interference canceling relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
간섭제거 중계 모듈(801)은 상기 수신 초음파 변환기(220)에 입력된 신호를 증폭하는 것으로서, 제 2 AGC 부(900), 제 5 A/D 변환부(902), 제 3 대역필터부(904), 간섭제거부(906), 제 5 D/A변환부(908), 제 4 초음파 증폭기(910)로 구성되어 있다. The interference elimination relay module 801 amplifies a signal input to the reception ultrasound transducer 220, and includes a second AGC unit 900, a fifth A / D converter 902, and a third band filter unit 904. ), An interference canceling unit 906, a fifth D / A converter 908, and a fourth ultrasonic amplifier 910.
상기 제 2 AGC 부(900)는 초음파 변환기로 입력되는 신호의 크기를 적정 수준으로 조절한다.The second AGC unit 900 adjusts the size of the signal input to the ultrasonic transducer to an appropriate level.
상기 제 5 A/D 변환부(902)는 상기 제 2 AGC 부(900)에서 생성되는 신호를 디지털로 변환한다.The fifth A / D converter 902 converts the signal generated by the second AGC unit 900 to digital.
상기 제 3 대역필터부(904)는 상기 제 5 D/A변환부(908)에서 생성되는 신호를 원하는 대역으로 통과시키는 필터이다.The third band filter 904 is a filter for passing the signal generated by the fifth D / A converter 908 to a desired band.
간섭 제거부는(906)는 상기 제 5 D/A변환부(908)에서 출력된 신호로부터 간섭신호를 제거하여 원래 수신 신호를 분리한다.The interference remover 906 removes the interference signal from the signal output from the fifth D / A converter 908 to separate the original received signal.
상기 제 5 A/D 변환부(902)는 상기 간섭 제거부(906)에서 생성되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다.The fifth A / D converter 902 converts the digital signal generated by the interference canceller 906 into an analog signal.
상기 제 4 초음파 증폭기(910)는 상기 제 5 D/A변환부(908)에서 생성된 전기신호를 초음파 신호로 변환한다. The fourth ultrasonic amplifier 910 converts the electrical signal generated by the fifth D / A converter 908 into an ultrasonic signal.
도 19는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 초음파 변환기를 이용한 간섭제거 중계 장치의 간섭 제거 중계 모듈의 간섭 제거부의 구성을 나타낸 블록도이다.19 is a block diagram illustrating a configuration of an interference canceling unit of an interference canceling relay module of an interference cancellation relay apparatus using multiple ultrasonic transducers according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 간섭 제거부(906)는 간섭 제거 중계 모듈(801)의 핵심으로 제 4 대역필터부(922), 지연부(924), 적응필터부(926), 오차계산부(920), 간섭제거 알고리즘부(928)로 구성되어 있다. The interference canceling unit 906 is the core of the interference cancellation relay module 801, and includes a fourth band filter unit 922, a delay unit 924, an adaptive filter unit 926, an error calculator 920, and an interference cancellation algorithm. It is comprised by the part 928.
상기 제 4 대역필터부(922)는 송신 초음파 변환기에 의해 출력되어 수신 초음파 변환기에 수신된 원 신호와 더해진 간섭신호를 원하는 대역의 초음파 신호로 출력을 제한하는 필터이다.The fourth band filter 922 is a filter output by the transmitting ultrasonic transducer to limit the output of the interference signal added to the received ultrasonic transducer to an ultrasonic signal of a desired band.
초기 알고리즘이 수렴하기 전, 즉, 간섭 제거되기 이전에 이 필터는 송신 초음파 신호의 대역에 맞게 출력을 제한하는 역할을 한다. Before the initial algorithm converges, that is, before the interference is removed, the filter serves to limit the output to the band of the transmitted ultrasound signal.
그러나, 간섭 제거 알고리즘이 수렴을 한 이후에는 이 대역 필터 외부의 신호는 거의 생성되지 않게 되어 거의 모든 신호가 대역을 통과하게 된다.However, after the interference cancellation algorithm converges, almost no signal is generated outside this band filter, and almost all signals pass through the band.
상기 지연부(924)는 상기 제 4 대역 필터부(922)에 의해 생성된 신호를 일정시간 동안 지연시켜 준다.The delay unit 924 delays the signal generated by the fourth band filter unit 922 for a predetermined time.
이렇게 시간 지연을 둠으로 인해 간섭 신호와 수신 초음파 변환기에 입력되는 원신호의 상관관계(correlation)을 낮춤으로써 적응 알고리즘의 간섭제거 성능을 높이게 된다.Due to the time delay, the interference cancellation performance of the adaptive algorithm is improved by reducing the correlation between the interference signal and the original signal input to the receiving ultrasonic transducer.
상기 적응필터부(926)는 상기 지연부(924)에 의해 생성된 신호를 기준 신호로 하고 적응 필터 출력을 생성하는 부분이다. The adaptive filter 926 is a part for generating an adaptive filter output based on the signal generated by the delay unit 924 as a reference signal.
이때 사용되는 기준 신호는 지연부(924) 신호의 출력, r(t)이며, 출력은 간섭제거 알고리즘에서 이전 시간 구간에서 계산된 적응필터 계수와 기준신호와의 곱으로 출력된다.In this case, the reference signal used is the output of the delay unit 924 signal, r (t), and the output is output as the product of the adaptive filter coefficient and the reference signal calculated in the previous time interval in the interference cancellation algorithm.
(수학식 3)(Equation 3)
y(t) = [w(1) ... w(M)]*[r(1) .... r(M)]T y (t) = [w (1) ... w (M)] * [r (1) .... r (M)] T
여기서 T 는 전치 행렬을 의미한다.Where T is the transpose matrix.
상기 오차 계산부(920)는 상기 적응 필터부(926)에 의해 생성된 추정된 간섭 신호, y(t) 와 입력된 신호, s(t) + i(t) 와의 차이를 계산한다.The error calculator 920 calculates a difference between the estimated interference signal, y (t) and the input signal, s (t) + i (t) generated by the adaptive filter unit 926.
즉,In other words,
(수학식 4)(Equation 4)
e(t) = s(t) + i(t) - y(t)e (t) = s (t) + i (t)-y (t)
간섭제거 알고리즘부(928)는 상기 지연부(924)에 의해 생성된 신호를 기준 신호와 오차연산부(920)의 출력 e(t)를 이용하여 적응 필터 계수를 생성하는 부분이다. 이 때 사용되는 간섭제거 알고리즘은 시간영역, 주파수 영역 알고리즘이 사용가능한다. 즉, 시간영역의 LMS 및 LS 계열 알고리즘과 주파수 영역에서의 FFT, DCT 기반 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다.The interference cancellation algorithm 928 generates an adaptive filter coefficient using the signal generated by the delay unit 924 using the reference signal and the output e (t) of the error calculator 920. At this time, the interference cancellation algorithm used may be a time domain or a frequency domain algorithm. That is, it is possible to use the LMS and LS series algorithms in the time domain and the FFT and DCT based algorithms in the frequency domain.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은 선체 및 선체 구조물을 이용하여 통신 및 중계를 하기 때문에 기존 통신망으로 커버하기 불가능한 영역까지 통신을 가능하게 하며, 또한 재난이 및 기타 위급한 상황이 발생했을 경우에도 통신이 가능한 시스템을 구현할 수 있다.By the above configuration, the present invention enables the communication to the area that cannot be covered by the existing communication network because the communication and relay using the hull and the hull structure, and also in the event of disasters and other emergencies You can implement this possible system.
또한, 입력 및 출력신호의 다양한 요구조건에 따라 유선 또는 무선으로 통신망을 구성할 수 있기 때문에, 기존의 통신망과 연계한 효율적이며 경제적인 통신 및 중계 시스템을 구성할 수 있고, 다중모드 전송 및 수신이 가능한 시스템이기 때문에, 고속 고효율 전송이 가능하다. In addition, since the communication network can be configured by wire or wireless according to various requirements of input and output signals, it is possible to construct an efficient and economical communication and relay system in connection with the existing communication network, and to enable multi-mode transmission and reception. Because of the system, high speed and high efficiency transmission is possible.
그리고, 다중모드 등화기 및 간섭 제거부를 포함한 시스템이기 때문에, 고속, 고품질 신호 및 데이터 전송이 가능하며, 다양한 간섭신호 제거 알고리즘이 적용이 가능하기 때문에, 다양한 다중모드 채널 상황에서 시스템 성능을 보장해 줄 수 있는 통신 시스템을 구현할 수 있는 효과가 발생한다.In addition, since the system includes a multimode equalizer and an interference cancellation unit, high-speed, high-quality signals and data transmission are possible, and various interference signal cancellation algorithms can be applied to ensure system performance in various multimode channel situations. There is an effect to implement a communication system.
이상 설명된 내용은 본 발명의 실시 예에 의하여 일례로 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.The above description has been described as an example by the embodiment of the present invention, but is not limited to the above-described embodiment and those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description in the specification but should be defined by the claims.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 철 구조물로 구성된 복잡한 선체에서의 통신망에 있어서,In a complex hull network consisting of one or more steel structures,
    초음파 통신을 통해 데이터를 교환하기 위한 하나 이상의 초음파 단말기; 및One or more ultrasonic terminals for exchanging data via ultrasonic communication; And
    상기 하나 이상의 초음파 단말기의 통신을 중계하기 위한 초음파-초음파 리피터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망.And an ultrasonic-ultrasound repeater for relaying communication of the at least one ultrasonic terminal.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 초음파 단말기 또는 초음파-초음파 리피터를 통해 수신된 데이터 신호를 유선으로 연결된 단말기로 전달하기 위한 초음파-유선 리피터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망.And an ultrasonic-wired repeater for transferring the data signal received through the ultrasonic terminal or the ultrasonic-ultrasonic repeater to a terminal connected by wire.
  3. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 초음파 단말기는,The ultrasonic terminal,
    최적의 정합을 위한 정합 판이 전면에 부착되며, 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 초음파 트랜스듀서;A matching plate is attached to the front for optimal matching, and transmits and receives an ultrasonic transducer for transmitting and receiving an ultrasonic signal;
    상기 초음파 신호를 정격 주파수로 변조하여 송신하고, 정격 주파수로 받은 신호를 복조하여 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 수신하기 위한 송수신부; 및A transmitter / receiver for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal; And
    베이스밴드의 신호 처리를 위한 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망.Ship hull communication network using ultrasonic waves, characterized in that it comprises a terminal for signal processing of the baseband.
  4. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 초음파-초음파 리피터는,The ultrasonic-ultrasound repeater,
    최적의 정합을 위한 정합 판이 전면에 부착되며, 초음파 신호를 송수신하기 위한 2쌍의 송수신 초음파 트랜스듀서;A matching plate is attached to the front for optimal matching, and two pairs of transmitting and receiving ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic signals;
    상기 초음파 신호를 정격 주파수로 변조하여 송신하고, 정격 주파수로 받은 신호를 복조하여 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 수신하기 위한 2쌍의 송수신부; 및Two pairs of transmitting and receiving units for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at the rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal; And
    선체에서 진행하는 초음파 신호의 감쇄를 보상해주고, 노이즈를 제거하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망.Compensating the attenuation of the ultrasonic signal proceeding in the hull, the hull communication network of the ship using an ultrasonic wave, characterized in that it comprises a controller for removing noise.
  5. 제 2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 초음파-유선 리피터는,The ultrasonic-wired repeater,
    최적의 정합을 위한 정합 판이 전면에 부착되며, 초음파 신호를 송수신하기 위한 송수신 초음파 트랜스듀서;A matching plate is attached to the front for optimal matching, and transmits and receives an ultrasonic transducer for transmitting and receiving an ultrasonic signal;
    상기 초음파 신호를 정격 주파수로 변조하여 송신하고, 정격 주파수로 받은 신호를 복조하여 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 수신하기 위한 송수신부;A transmitter / receiver for modulating and transmitting the ultrasonic signal at a rated frequency, demodulating and amplifying a signal received at a rated frequency, and converting the received ultrasonic signal into a digital signal;
    선체에서 진행하는 초음파 신호의 감쇄를 보상해주고, 노이즈를 제거하기 위한 제어기;A controller for compensating for attenuation of the ultrasonic signal traveling in the hull and removing noise;
    상기 초음파와 유선망과의 물리매체를 연결하기 위하는 신호변환기; 및A signal converter for connecting the physical medium between the ultrasonic wave and the wired network; And
    유선을 통해 초음파 신호를 전달하기 위한 유선포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망.Ship's hull communication network using ultrasonic waves, characterized in that it comprises a wired port for transmitting the ultrasonic signal through the wire.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 3 to 5,
    상기 정합 판은 평탄치 않은 선체의 최적 임피던스 정합을 위해 선체면과 대응되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신망.The matching plate is a hull communication network using ultrasonic waves, characterized in that configured in the form corresponding to the hull surface for optimum impedance matching of the uneven hull.
  7. 하나 이상의 철 구조물로 구성된 복잡한 선체에서의 초음파를 이용한 통신 방법에 있어서,In a communication method using ultrasonic waves in a complex hull composed of one or more steel structures,
    초음파 단말기로부터 초음파 신호를 통해 통신이 전송되는 단계;Transmitting a communication from the ultrasonic terminal through an ultrasonic signal;
    상기 선체의 매질을 통해 수신 가능한 초음파 단말기가 존재하는지 판단하는 단계;Determining whether there is an ultrasonic terminal that can be received through the medium of the hull;
    상기 수신 가능한 초음파 단말기가 존재하기 않으면 초음파-초음파 리피터 또는 초음파-유선 리피터가 존재하는지 판단하는 단계;Determining whether there is an ultrasonic-ultrasound repeater or an ultrasonic-wired repeater if the receivable ultrasonic terminal does not exist;
    상기 초음파 신호의 전달이 가능한 장치가 존재하면 통신 신호를 전달하는 단계;Transmitting a communication signal when a device capable of transmitting the ultrasonic signal exists;
    최종적으로 전달하고자 하는 초음파 단말기인지를 판단하는 단계; 및Determining whether the terminal is to be finally delivered; And
    최종 수신 단말기에 초음파 신호가 전달되면 통신신호 전송을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 선박의 선체 통신 방법.And ending the transmission of the communication signal when the ultrasonic signal is transmitted to the final receiving terminal.
  8. 선체에서의 초음파 변환기를 이용한 통신 시스템에 있어서,In a communication system using an ultrasonic transducer in the hull,
    전송하고자하는 데이터 신호를 전처리하고, 신호를 직렬에서 병렬로 변환하여 부호화된 신호를 디지털 변조하고, 증폭된 출력신호를 음파로 변환하여 선체 및 공기를 통해 송신하기 위한 다중 채널 송신기;A multi-channel transmitter for preprocessing a data signal to be transmitted, converting the signal from serial to parallel, digitally modulating the encoded signal, and converting the amplified output signal into sound waves and transmitting it through the hull and air;
    상기 다중 채널 송신기로부터 수신된 초음파 신호를 전기신호로 변환하여 디지털 신호로 다시 변환하고, 복호화 과정을 거쳐 병렬 신호를 직렬화하여 아날로그 신호를 재생하기 위한 다중 채널 수신기; 및 A multi-channel receiver for converting an ultrasonic signal received from the multi-channel transmitter into an electrical signal, converting the ultrasonic signal back into a digital signal, and serializing a parallel signal through a decoding process to reproduce an analog signal; And
    상기 다중 채널 송신기로부터 송신되는 데이터 신호를 증폭하여 상기 다중 채널 수신기로 전송하기 위한 중계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And a relay device for amplifying a data signal transmitted from the multi-channel transmitter and transmitting the amplified data signal to the multi-channel receiver.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 다중 채널 송신로부터 송신되는 데이터 신호의 간섭을 제거하기 위한 간섭 제거 중계 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And an interference canceling relay device for canceling interference of data signals transmitted from the multichannel transmission.
  10. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 다중 채널 송신기는,The multi-channel transmitter,
    제 2 센서부;A second sensor unit;
    상기 제 2 센서부에서 입력된 신호를 전처리하기 위한 제 2 전처리부;A second preprocessor for preprocessing the signal input from the second sensor unit;
    상기 제 2 전처리부에서 처리된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 제 3 A/D 변환부;A third A / D converter for converting the signal processed by the second preprocessor into a digital signal;
    상기 제 3 A/D 변환부에서 변환된 직렬 신호를 병렬로 전환하는 S/P 변환부;An S / P converter converting the serial signal converted by the third A / D converter in parallel;
    상기 S/P 변환부에서 변환된 신호를 시공간 부호로 부호화하는 시공간 부호기;A space-time encoder for encoding the signal converted by the S / P converter into a space-time code;
    상기 시공간 부호기에서 생성된 데이터를 변조하기 위한 변조부;A modulator for modulating data generated by the space-time encoder;
    상기 변조부에서 생성된 신호를 아날로그 신호를 변환하기 위한 제 3 D/A 변환부;A third D / A converter for converting the signal generated by the modulator into an analog signal;
    상기 제 3 D/A 변환부에서 생성된 신호를 증폭하는 하나 이상의 제 2 초음파 증폭부; 및At least one second ultrasonic amplifier for amplifying the signal generated by the third D / A converter; And
    상기 제 2 초음파 증폭부에서 증폭된 전기 신호를 초음파 신호로 변환하는 하나 이상의 초음파 변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And at least one ultrasonic transducer for converting the electrical signal amplified by the second ultrasonic amplifier into an ultrasonic signal.
  11. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 다중 채널 수신기는,The multi-channel receiver,
    선체 및 공기 채널을 통과한 초음파 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 하나 이상의 초음파 변환기;One or more ultrasonic transducers for converting ultrasonic signals passing through the hull and air channels into electrical signals;
    상기 초음파 변환기에서 생성된 신호를 원하는 대역의 신호로 필터링 하기 위한 하나 이상의 대역 필터부;At least one band filter unit for filtering the signal generated by the ultrasonic transducer into a signal having a desired band;
    상기 대역 필터부에서 생성된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 제 4 A/D 변환부;A fourth A / D converter for converting the signal generated by the band filter to a digital signal;
    상기 제 4 A/D 변환부에서 생성된 디지털 신호를 복조하기 위한 복조부;A demodulator for demodulating the digital signal generated by the fourth A / D converter;
    상기 복조부에서 생성된 신호를 시공간 원천 복호 및 시공간 복호를 수행하기 위한 시공간 복호기;A space-time decoder for performing spatio-temporal source decoding and space-time decoding on the signal generated by the demodulator;
    상기 시공간 복호기에서 생성된 신호에서 채널의 영향을 제거하기 위한 등화기;An equalizer for removing the influence of a channel on the signal generated by the space-time decoder;
    상기 시공간 복호기에서 생성된 병렬 신호를 직렬로 변환하기 위한 P/S 변환부;A P / S converter for converting the parallel signal generated by the space-time decoder into a serial;
    상기 변환된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 변환부; 및A D / A converter for converting the converted digital signal into an analog signal; And
    상기 송신 신호의 목적에 부합되도록 신호를 재생하기 위한 제 2 재생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And a second reproducing unit for reproducing the signal in accordance with the purpose of the transmission signal.
  12. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 중계 장치는,The relay device,
    다중 수신 초음파 신호를 전기 신호를 바꾸기 위한 다중 수신 초음파 변환기;A multiple receive ultrasound transducer for converting the multiple receive ultrasound signals into electrical signals;
    상기 다중 수신 초음파 변환기의 출력 신호를 증폭하기 위한 하나 이상의 단순 증폭 중계 모듈로 구성된 단순 중계부; 및A simple relay unit comprising one or more simple amplification relay modules for amplifying an output signal of the multiple reception ultrasonic transducer; And
    상기 단순 중계부의 출력 전기신호를 음파 신호로 변환하기 위한 다중 송신 초음파 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And a multiple transmission ultrasonic transducer for converting the output electrical signal of the simple relay into a sound wave signal.
  13. 제 12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 단순 중계부의 단순 증폭 중계 모듈은,The simple amplification relay module of the simple relay unit,
    입력되는 신호의 이득을 조절하기 위한 제 1 AGC부;A first AGC unit for adjusting a gain of an input signal;
    상기 제 1AGC의 출력을 원하는 대역으로 필터링하기 위한 제 2 대역 필터부;A second band filter unit for filtering the output of the first AGC to a desired band;
    상기 제 2 대역 필터부의 출력 신호를 증폭하기 위한 제 3 초음파 증폭기; 및 A third ultrasonic amplifier for amplifying the output signal of the second band filter unit; And
    상기 제 3 초음파 증폭기 출력의 출력 전압을 조절하기 위한 AVC부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And an AVC unit for adjusting an output voltage of the output of the third ultrasonic amplifier.
  14. 제 9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 간섭 제거 중계 장치는,The interference elimination relay device,
    다중 수신 초음파 신호를 전기 신호를 바꾸기 위한 다중 수신 초음파 변환기;A multiple receive ultrasound transducer for converting the multiple receive ultrasound signals into electrical signals;
    상기 다중 수신 초음파 변환기의 출력 신호의 간섭을 제거하기 위한 하나의 이상의 간섭제거 중계 모듈로 구성된 간섭 제거 중계부; 및An interference canceling relay unit configured of one or more interference cancellation relay modules for canceling interference of an output signal of the multiple reception ultrasound transducer; And
    상기 간섭 제거 중계부의 출력 전기신호를 음파 신호로 변환하기 위한 다중 송신 초음파 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And a multiple transmission ultrasonic transducer for converting the output electrical signal of the interference canceling relay unit into a sound wave signal.
  15. 제 14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 간섭 제거 중계 모듈은,The interference cancellation relay module,
    입력되는 신호의 크기를 조절하기 위한 제 2 AGC부;A second AGC unit for adjusting a magnitude of an input signal;
    상기 AGC부의 출력을 디지털로 변환하기 위한 제 5 A/D 변환부;A fifth A / D converter for converting the output of the AGC unit to digital;
    상기 A/D 변환부의 출력을 대역 필터링하기 위한 제 3 대역필터부;A third band filter unit for band filtering the output of the A / D converter;
    상기 제 3 대역필터부의 출력신호에서 간섭을 제거하는 간섭 제거부;An interference cancellation unit for removing interference from an output signal of the third band filter unit;
    상기 간섭 제거부의 출력 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 주는 제 5 D/A 변환부; 및A fifth D / A converter converting the output signal of the interference canceller into an analog signal; And
    상기 제 5 D/A 변환부의 출력 신호를 증폭하는 제 4 초음파 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And a fourth ultrasonic amplifier for amplifying the output signal of the fifth D / A converter.
  16. 제 15항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 간섭 제거부는,The interference cancellation unit,
    입력되는 신호를 계산하는 오차 계산부;An error calculator for calculating an input signal;
    상기 오차 계산부 출력 신호를 대역 필터링하는 제 4 대역필터부;A fourth band filter unit for band filtering the error calculation unit output signal;
    상기 대역 필터부의 출력신호를 지연시키는 지연부;A delay unit for delaying an output signal of the band filter unit;
    상기 지연부의 출력 신호에서 적응필터를 통해 간섭을 제거하는 적응필터부:An adaptive filter unit for removing interference from the output signal of the delay unit through an adaptive filter:
    상기 지연부에 의해 생성된 신호를 기준 신호와 오차 계산부의 출력을 이용하여 적응 필터 계수를 생성하기 위한 간섭제거 알고리즘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체에서의 다중채널 초음파 통신을 이용한 통신 시스템.And an interference cancellation algorithm unit for generating an adaptive filter coefficient using the output signal of the delay unit and the signal generated by the delay unit.
PCT/KR2011/001990 2011-03-23 2011-03-23 Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof WO2012128403A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2011/001990 WO2012128403A1 (en) 2011-03-23 2011-03-23 Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2011/001990 WO2012128403A1 (en) 2011-03-23 2011-03-23 Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012128403A1 true WO2012128403A1 (en) 2012-09-27

Family

ID=46879531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2011/001990 WO2012128403A1 (en) 2011-03-23 2011-03-23 Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012128403A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830006753A (en) * 1980-08-29 1983-10-06 로날드 제이·구스타스 Ultrasonic Communication and Safety System
JPH05252117A (en) * 1992-03-06 1993-09-28 Kobe Steel Ltd Inter-shell communication equipment in submarine vessel
KR19980083776A (en) * 1997-05-19 1998-12-05 홍종만 Ultrasonic multiple communication system
WO2008105947A2 (en) * 2006-10-02 2008-09-04 Rensselaer Polytechnic Institute Ultrasonic through-wall communication (utwc) system
KR20090092938A (en) * 2008-02-28 2009-09-02 (주)한국시엠알 Ship having a radio infranet apparatus
KR20110032453A (en) * 2009-09-23 2011-03-30 제주대학교 산학협력단 The hull communication network of ship using supersonic and thereof
KR20110032454A (en) * 2009-09-23 2011-03-30 제주대학교 산학협력단 System of communication using multi-channel supersonic communication in ship body

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830006753A (en) * 1980-08-29 1983-10-06 로날드 제이·구스타스 Ultrasonic Communication and Safety System
JPH05252117A (en) * 1992-03-06 1993-09-28 Kobe Steel Ltd Inter-shell communication equipment in submarine vessel
KR19980083776A (en) * 1997-05-19 1998-12-05 홍종만 Ultrasonic multiple communication system
WO2008105947A2 (en) * 2006-10-02 2008-09-04 Rensselaer Polytechnic Institute Ultrasonic through-wall communication (utwc) system
KR20090092938A (en) * 2008-02-28 2009-09-02 (주)한국시엠알 Ship having a radio infranet apparatus
KR20110032453A (en) * 2009-09-23 2011-03-30 제주대학교 산학협력단 The hull communication network of ship using supersonic and thereof
KR20110032454A (en) * 2009-09-23 2011-03-30 제주대학교 산학협력단 System of communication using multi-channel supersonic communication in ship body

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013028023A2 (en) Apparatus and method for scheduling using beam scanning in beamformed wireless communication system
WO2013025070A2 (en) Apparatus and method for supporting multi-antenna transmission in beamformed wireless communication system
WO2019139197A1 (en) Beamforming apparatus and method for simultaneous wireless information and power transfer for multiple relays
WO2010018909A1 (en) Method of transmitting data in multi-cell cooperative wireless communication system
WO2020091533A1 (en) Method for transmitting control signaling in relay network, configuration method and device
WO2017188648A1 (en) Earset and control method thereof
WO2012046973A2 (en) Communication method of macro base station, macro terminal, micro base station, and micro terminal for interference control in hierarchical cellular network.
WO2012057589A2 (en) Multi-beam sound system
WO2019083341A1 (en) Method for operating device in wireless communication system, and device using same
EP3292667A1 (en) Apparatus and method for cancelling self-interference signal in communication system supporting full-duplex scheme
JPH09116615A (en) Echo suppressor
WO2013172691A1 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving harq feedback of downlink data
WO2021256832A1 (en) Method and device for performing sensing in wireless lan system
WO2015093842A1 (en) Multi-channel signal processing and working method for reproduction of underwater acoustic signal within air and information transfer device using same
WO2012165823A2 (en) Repeater
WO2019045199A1 (en) Smart phone and bluetooth earset having digital two-way radio function
WO2012128403A1 (en) Hull communication network of ship using ultrasonic waves, and communication method thereof
WO2010147280A1 (en) Wireless repeater and method of removing echo signal thereof
WO2018131796A1 (en) Wearable wireless communication device and communication group setting method using the same
WO2020096198A1 (en) Method for providing maritime communication service and apparatus for providing maritime communication service
WO2021100925A1 (en) Electronic device having 5g antenna modules and communication module
KR101027539B1 (en) System of communication using multi-channel supersonic communication in ship body
KR101027540B1 (en) The hull communication network of ship using supersonic and thereof
WO2016076679A1 (en) Method and appratus for transmitting channel state information
WO2011046339A9 (en) Unitary repeater for cancelling feedback interference signals and cascade relay system using same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11861663

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11861663

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1