KR101849528B1 - Channel equalizer of wide band power line communication modem - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광대역 전력선 모뎀에서 광대역 신호가 대역 통과 필터를 통과하면서 발생하는 대역 손실 및 왜곡을 최소화하여 통신 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기는 전력선 통신(PLC)을 위한 전력선 모뎀의 동작을 제어하는 PLC DSP(Digital Signal Processor) 칩(10)과, PLC 신호에 포함된 노이즈를 차단하여 전송하고자 하는 대역의 신호를 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)(20)와, PLC 신호를 증폭하는 LDA(Line Driver Amplifier)(30)와, 증폭된 PLC 신호를 전력선에 싣기 위해 커플링을 수행하는 커플링 트랜스포머(Coupling Transformer)(40)와, 상기 커플링 트랜스포머의 출력 신호 중 전력선에 전달하고자 하는 신호를 통과시키는 HPF(High Pass Filter)(50)와, 상기 커플링 트랜스포머(40)를 통하여 수신되는 전력선 신호에 포함된 잡음 지수를 낮추기 위한 LNA(Low Noise Amplifier)(60)와, 상기 LNA(60)를 통과하는 신호에서 노이즈를 제거하여 신호 대역을 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)(70)와, 수신된 신호의 레벨을 조절하여 PLC DSP 칩(10)에 전달하는 AGC(Auto Gain Control) 회로(80)가 구비된 전력선 모뎀에 설치되어, 상기 전력선 모뎀에서 전력선 신호를 송수신할 때 발생하는 신호 왜곡을 콘덴서(C)와 저항(R) 및 인덕터(L)가 연결된 LRC 공진 회로로 이루어진 등화기(90)를 통하여 보상하여 채널 손실을 최소화하도록 제공된다.The present invention relates to a channel equalizer of a broadband power line modem that can improve communication performance by minimizing band loss and distortion generated when a wideband signal passes through a bandpass filter in a broadband power line modem.
A channel equalizer of a broadband power line modem according to the present invention includes a PLC DSP (Digital Signal Processor) chip 10 for controlling the operation of a power line modem for a PLC, A band pass filter (BPF) 20 for passing a band signal, a LDA (Line Driver Amplifier) 30 for amplifying a PLC signal, a coupling transformer 30 for coupling the amplified PLC signal to the power line, A high pass filter (HPF) 50 for passing a signal to be transmitted to a power line among output signals of the coupling transformer 40, a power line signal (not shown) received through the coupling transformer 40, A Low Pass Amplifier (LNA) 60 for lowering the noise figure included in the LNA 60, a BPF (Band Pass Filter) 70 for passing a signal band by removing noise from a signal passing through the LNA 60, The level of the signal Which is provided in an electric power line modem provided with an AGC (Auto Gain Control) circuit 80 for transmitting electric power signals to the PLC DSP chip 10, (R) and an inductor (L) through an equalizer (90) consisting of an LRC resonant circuit connected thereto to minimize channel loss.

Description

광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기 {CHANNEL EQUALIZER OF WIDE BAND POWER LINE COMMUNICATION MODEM}{CHANNEL EQUALIZER OF WIDE BAND POWER LINE COMMUNICATION MODEM}

본 발명은 채널 등화기에 관한 것으로, 특히 광대역 전력선 모뎀에서 광대역 신호가 대역 통과 필터를 통과하면서 발생하는 대역 손실 및 왜곡을 최소화하여 통신 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기에 관한 것이다. The present invention relates to a channel equalizer, and more particularly, to a channel equalizer of a broadband power line modem that can improve communication performance by minimizing band loss and distortion generated when a wideband signal passes through a bandpass filter in a broadband power line modem.

전력선 통신(PLC ; Power Line Communication)은 전력을 공급하는 전력선을 매개로 음성과 데이터를 고주파 신호에 실어 통신하는 기술로서, 초당 200Mbit의 데이터 전송이 가능하다. 일반적으로 각 가정이나 회사, 공장 등 건물에는 전력을 공급받기 위한 전원 콘센트가 구비되어 있는데, 전력선 통신은 이러한 전원 콘센트에 전력선 모뎀을 연결하여 통신을 수행할 수 있으므로, 가장 광범위한 네트워크라 할 수 있다. 또한, 통신을 위하여 별도로 통신선을 설치하지 않고 기존에 설치된 전력선을 이용하기 때문에 네트워크를 구성하는 비용이 거의 들지 않는 특징이 있다. Power line communication (PLC) is a technology for transmitting voice and data on a high frequency signal through a power line supplying power, and it is capable of data transmission of 200 Mbits per second. Typically, each home, company, factory, etc. has a power outlet to receive power. Powerline communication is the broadest network because it can communicate with a power line modem by connecting it to the power outlet. In addition, since a communication line is not separately installed for communication, a conventional power line is used.

이러한 전력선 통신을 가능하게 하는 전력선 모뎀은 신호를 송수신하기 위한 여러 증폭 회로 및 스위칭 회로 그리고 필터 등을 필요로 한다. 특히 전력선은 통신매체로 설계된 채널이 아니므로 이를 통신 매체로 사용하는 경우, 여러 유무선 주파수를 포함하여 전력선 채널에 좋지 못한 영향을 많이 받게 된다. 그래서 전력선 채널은 정형화된 규격이 없으며, on/off 등의 스위칭, 모터 동작, 스파크 및 주위에서 끊임없이 발생하는 전자파 및 변압기 등의 영향을 많이 받게 된다. Power line modems that enable such power line communication require various amplification circuits, switching circuits and filters for transmitting and receiving signals. In particular, power lines are not designed as communication media, so if they are used as communication media, they will have a bad influence on power line channels including various wired and wireless frequencies. Thus, power line channels have no standardized specifications, and are subject to many influences such as on / off switching, motor operation, sparking, and constantly occurring electromagnetic waves and transformers.

이를 해결하기 위한 여러 방법 중 종래에 임피던스 매칭을 이용한 증폭기 설계 및 필터 설계가 있었다. 또한, 트랜스포머의 물리적인 소자 특성 및 권선비 등을 이용한 매칭 등을 응용하여 설계를 하기도 하였다. 하지만, 전력선 모뎀을 구성하는 물리적인 소자의 특성으로 인하여 집적화하는 부분에 있어 제약조건이 많았다. 특히, 상기 전력선 모뎀의 설계에 있어 필터 등의 영향으로 인하여 송수신 신호의 대역 손실 및 왜곡이 발생하게 되는데, 종래 전력선 모뎀은 이러한 채널의 손실을 보완하는 데에 한계가 있어 왔다.Among the various methods for solving this problem, there is a conventional amplifier design and filter design using impedance matching. In addition, design was made by applying physical characteristics of a transformer, matching using a winding ratio, and the like. However, due to the characteristics of the physical devices constituting the power line modem, there are many restrictions on the integration. Particularly, in the design of the power line modem, band loss and distortion of transmission / reception signals occur due to the influence of a filter and the like. However, the conventional power line modem has been limited to compensate for the loss of such a channel.

대한민국 등록특허공보 제10-1238071호 (2013.02.21. 등록)Korean Registered Patent No. 10-1238071 (Registered on February 21, 2013) 대한민국 등록특허공보 제10-0595639호 (2006.06.23. 등록)Korean Registered Patent No. 10-0595639 (registered on June 23, 2006) 대한민국 등록특허공보 제10-1007322호 (2011.01.04. 등록)Korean Registered Patent No. 10-1007322 (Registered Jan. 4, 2011) 대한민국 등록특허공보 제10-1501248호 (2015.03.04. 등록)Korean Registered Patent No. 10-1501248 (Registered on Mar. 4, 2014)

본 발명은 상술한 종래 전력선 모뎀에서 발생하는 신호 왜곡 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 광대역 전력선 모뎀의 AFE(Analog Front End)를 통과하면서 발생하는 신호 왜곡 현상을 최소화하여 신호의 특성을 개선할 수 있도록 하는 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기를 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to minimize the signal distortion caused by passing through the analog front end (AFE) of a broadband power line modem, And a channel equalizer of a broadband power line modem for improving characteristics.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기는 전력선 통신(PLC)을 위한 전력선 모뎀의 동작을 제어하는 PLC DSP(Digital Signal Processor) 칩과, PLC 신호에 포함된 노이즈를 차단하여 전송하고자 하는 대역의 신호를 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)와, PLC 신호를 증폭하는 LDA(Line Driver Amplifier)와, 증폭된 PLC 신호를 전력선에 싣기 위해 커플링을 수행하는 커플링 트랜스포머(Coupling Transformer)와, 상기 커플링 트랜스포머의 출력 신호 중 전력선에 전달하고자 하는 신호를 통과시키는 HPF(High Pass Filter)와, 상기 커플링 트랜스포머를 통하여 수신되는 전력선 신호에 포함된 잡음 지수를 낮추기 위한 LNA(Low Noise Amplifier)와, 상기 LNA를 통과하는 신호에서 노이즈를 제거하여 신호 대역을 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)와, 수신된 신호의 레벨을 조절하여 PLC DSP 칩에 전달하는 AGC(Auto Gain Control) 회로가 구비된 전력선 모뎀에 설치되어, 상기 전력선 모뎀에서 전력선 신호를 송수신할 때 발생하는 신호 왜곡을 콘덴서(C)와 저항(R) 및 인덕터(L)가 연결된 LRC 공진 회로로 이루어진 등화기를 통하여 보상하여 채널 손실을 최소화 하게 된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a channel equalizer for a broadband power line modem, including: a PLC DSP (Digital Signal Processor) chip for controlling the operation of a power line modem for a PLC; A BPF (Band Pass Filter) for passing a band signal to be transmitted, an LDA (Line Driver Amplifier) for amplifying a PLC signal, a Coupling Transformer (Coupling Transformer) for coupling the amplified PLC signal to the power line, An HPF (High Pass Filter) for passing a signal to be transmitted to a power line among output signals of the coupling transformer; and an LNA (Low Noise) for lowering a noise figure included in a power line signal received through the coupling transformer A BPF (Band Pass Filter) for removing a noise from a signal passing through the LNA to pass a signal band; And a power line modem provided with an AGC (Auto Gain Control) circuit for transmitting the power line signal to the PLC DSP chip. The signal distortion generated when the power line signal is transmitted and received from the power line modem is detected by a capacitor C, a resistor R and an inductor L) is compensated through an equalizer consisting of a connected LRC resonant circuit to minimize channel loss.

상기 등화기는 콘덴서(C)와 저항(R) 및 인덕터(L)가 직렬 연결되는 LRC 직렬 회로가 2개 이상 병렬 연결되어 이루어져, 통과 대역 주파수의 컷오프 주파수(cutoff frequency) 대역에서 발생하는 신호 손실을 보상할 수 있도록 한다.The equalizer comprises two or more parallel-connected LRC series circuits in which a capacitor C, a resistor R and an inductor L are serially connected to each other so that a signal loss occurring in a cutoff frequency band of a pass band frequency To compensate.

또한, 상기 등화기는 전력선 모뎀의 LDA에 구비된 2개의 OP-AMP의 입력단에 연결되어 신호 왜곡을 보상할 수 있다. Also, the equalizer may be connected to the input terminals of two OP-AMPs included in the LDA of the power line modem to compensate for signal distortion.

한편, 상기 등화기는 커플링 트랜스포머의 PLC 신호 송신단 및 수신단에 각각 결합되어, 통과 대역 주파수의 컷오프 주파수(cutoff frequency) 대역에서 발생하는 신호 손실을 보상하게 된다. 여기에서, 상기 등화기는 커플링 트랜스포머의 PLC 신호 송신단 및 수신단에 각각 2개 이상 병렬 연결되어 결합될 수 있다. The equalizer is coupled to the PLC signal transmitter and receiver of the coupling transformer to compensate for signal loss occurring in the cutoff frequency band of the passband frequency. Here, the equalizer may be coupled to two or more of the PLC signal transmitter and receiver of the coupling transformer in parallel.

한편, 상기 커플링 트랜스포머의 PLC 신호 수신단에 2개 이상의 필터가 연결되고, 상기 필터 사이에 신호를 증폭하는 OP-APM가 연결되는 경우, 1차 등화기는 필터 사이에 연결된 OP-AMP의 입력단에 연결되고, 2차 등화기는 상기 1차 등화기가 연결된 OP-APM로부터 신호를 전송받아 필터링하여 출력하는 필터의 출력단에 연결되어 신호 왜곡을 보상할 수 있다. When two or more filters are connected to the PLC signal receiving end of the coupling transformer and an OP-APM for amplifying a signal is connected, the primary equalizer is connected to the input terminal of the OP-AMP connected between the filters The secondary equalizer may be connected to an output terminal of a filter that receives a signal from the OP-APM connected to the primary equalizer and outputs the filtered signal to compensate for signal distortion.

상기 등화기는 전력선 모뎀의 AGC 회로에 구비된 OP-AMP의 입력단 또는 출력단에 연결되어, 신호 손실을 보상할 수 있다. The equalizer may be connected to the input or output of the OP-AMP provided in the AGC circuit of the power line modem to compensate for signal loss.

본 발명에 따른 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기는 광대역 전력선 모뎀의 DAC의 출력 신호가 Analog Front End를 통과하면서 발생하는 왜곡 현상을 최소화하여 DAC 출력 소스와 동일한 신호를 만들어주어 통신 품질을 개선할 수 있으며, 광대역 전력선 통신에 사용되는 전력선 모뎀의 소자를 최소화하여 커플링 트랜스포머와 집적화가 가능하도록 하는 효과가 있다. The channel equalizer of the broadband power line modem according to the present invention minimizes the distortion occurring when the output signal of the DAC of the broadband power line modem passes through the analog front end and thereby improves the communication quality by making the same signal as the DAC output source, It is possible to minimize the number of elements of the power line modem used for the broadband power line communication and to integrate them with the coupling transformer.

도 1은 본 발명이 적용되는 전력선 모뎀의 전체 구성도,
도 2는 본 발명이 적용되는 전력선 모뎀의 전체 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 전력선 모뎀의 등화기 회로,
도 4는 본 발명에 따른 등화기가 전력선 모뎀의 필터에 의한 손실을 보상하는 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 등화기가 전력선 모뎀의 송신단에 구비된 LDA에 적용된 회로 일례,
도 6은 본 발명에 따른 등화기가 차등 구조로 이루어진 커플링 트랜스포머에 적용된 회로 일례,
도 7은 본 발명에 따른 등화기가 필터 사이에 결합되는 회로 일례,
도 8은 본 발명에 따른 등화기가 수신단의 AGC 회로에 결합된 회로 일례를 나타낸 것이다. 1 is an overall configuration diagram of a power line modem to which the present invention is applied;
FIG. 2 is an overall circuit diagram of a power line modem to which the present invention is applied;
3 is a block diagram of an equalizer circuit of a power line modem according to the present invention,
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an equalizer according to the present invention for compensating a loss due to a filter of a power line modem;
5 is a circuit diagram of an equalizer according to the present invention applied to an LDA included in a transmitter of a power line modem,
6 shows an example of a circuit applied to a coupling transformer in which the equalizer according to the present invention has a differential structure,
Figure 7 shows an example of a circuit in which an equalizer according to the present invention is coupled between filters,
8 shows an example of a circuit in which the equalizer according to the present invention is coupled to the AGC circuit of the receiving end.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 전력선 모뎀의 전체 구성도이고, 도 2는 전력선 모뎀의 전체 회로도를 나타낸 것이다. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power line modem to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an overall circuit diagram of a power line modem.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 전력선 모뎀은 마이크로 컨트롤러 역할을 하는 PLC DSP 칩(10)과, PLC 신호 송신을 위해 송신단에 배치되는 BPF(20) 및 LDA(30)), PLC 신호를 전력선에 싣기 위한 커플링 트랜스포머(40) 및 HPF(50)와, 신호를 수신하기 위해 수신단에 배치되는 LNA(60)와 BPF(20) 및 AGC(80) 등이 구비된다. As shown in FIGS. 1 and 2, the power line modem includes a PLC DSP chip 10 serving as a microcontroller, a BPF 20 and an LDA 30 disposed in a transmitting terminal for transmitting a PLC signal, A coupling transformer 40 and an HPF 50 for loading on a power line and an LNA 60, a BPF 20 and an AGC 80 disposed at a receiving end to receive a signal.

상기 PLC DSP(Digital Signal Processor) 칩(10)은 전력선 모뎀의 Digital Engine으로서, 이 PLC DSP 칩(10)에는 DAC(Digital-to-Analog Converter)가 구비되어 송신하고자 하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 출력 신호로 내보내게 된다. The PLC DSP (Digital Signal Processor) chip 10 is a Digital Engine of a power line modem. The PLC DSP chip 10 is provided with a DAC (Digital-to-Analog Converter) And output as an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) output signal.

상기 송신단에 구비된 BPF(Band Pass Filter)(20)는 전력선 모뎀의 송신 필터로서, PLC DSP 칩(10)의 DAC로부터 출력되는 신호의 노이즈 대역과 신호 대역을 구분하여 노이즈 대역은 차단하고 신호 대역만을 출력하게 된다. The BPF 20 is a transmission filter of the power line modem. The BPF 20 separates the noise band and the signal band of the signal output from the DAC of the PLC DSP chip 10 to block the noise band, .

상기 LDA(Line Driver Amplifier)(30)는 전력선 통신 신호를 전력선에 전달하기 위해 신호를 증폭하는 회로로서, 이 LDA(30)는 신호의 이득(Gain) 값을 조절하여 통신 채널의 특성에 맞게 신호를 전송해주는 역할을 하게 된다. The LDA 30 is a circuit for amplifying a signal to transmit a power line communication signal to a power line. The LDA 30 adjusts a gain value of the signal to generate a signal As shown in FIG.

상기 커플링 트랜스포머(Coupling Transformer)(40)는 PLC 신호를 220V의 전력선에 싣기 위해 커플링을 수행하는 변압기로서, 이 커플링 트랜스포머(40)는 송신단과 수신단 및 전력선단의 Isolation 역할을 하여 서로 독립적으로 동작하도록 커플링 해주는 역할을 하게 된다. The coupling transformer 40 is a transformer that performs coupling to load a PLC signal on a power line of 220 V. The coupling transformer 40 functions as an isolation between the transmitting end, As shown in FIG.

상기 HPF(High Pass Filter)(50)는 기준 주파수 이상의 신호를 통과시키는 필터로서, 이 HPF(50)는 전력선의 서로 다른 두 상(R/S/T 및 N상) 사이에 전압 차이로 인한 전류가 흘러 소자가 파괴되지 않도록 서로 연결되지 않지만 신호 성분만을 통과시키는 역할을 하게 된다. The HPF 50 is a filter that passes a signal of a frequency equal to or higher than a reference frequency. The HPF 50 generates a current due to a voltage difference between two different phases (R / S / T and N phases) So that they are not connected to each other so as to prevent the device from being broken, but serve to pass only signal components.

상기 수신단에 구비된 LNA(Low Noise Amplifier)(60)는 잡음 지수를 낮추기 위한 저잡음 증폭기로서, 수신된 신호를 PLC DSP 칩(10)의 ADC 입력단으로 전송하기 위한 버퍼 역할을 하게 된다. The LNA (Low Noise Amplifier) 60 provided at the receiving end serves as a buffer for transmitting the received signal to the ADC input terminal of the PLC DSP chip 10, which is a low noise amplifier for lowering the noise figure.

상기 수신단의 BPF(Band Pass Filter)(20)는 전력선 채널을 통해 수신단으로 들어오는 신호에서 노이즈를 제거하여 신호 대역만을 통과시키는 필터이고, AGC(Auto Gain Control) 회로(80)는 수신된 신호의 레벨을 PLC DSP 칩(10)의 ADC에서 최적의 Resolution으로 검출할 수 있도록 수신된 신호의 이득 값을 일정한 크기로 조절하는 역할을 하게 된다. The band pass filter (BPF) 20 of the receiving end removes noise from a signal input to the receiving end through a power line channel and passes only a signal band. An AGC (Auto Gain Control) And the gain of the received signal is adjusted to a predetermined size so that the ADC of the PLC DSP chip 10 can detect the optimum resolution.

상기의 구성으로 이루어지는 전력선 모뎀은 설계된 필터의 주파수 특성 등으로 인하여 모뎀의 송수신 신호가 왜곡되는 현상이 발생하게 된다. In the power line modem having the above-described configuration, the transmission / reception signal of the modem is distorted due to the frequency characteristics of the designed filter.

본 발명에서는 이러한 신호 왜곡 현상을 개선하여 전력선 채널의 대역 손실을 최소화할 수 있도록 채널 등화기(Equqlizer)를 설계하여 전력선 모뎀의 커플링 트랜스포머(40)에 결합하였는데, 커플링 트랜스포머(40)에 결합되는 채널 등화기는 전력선 모뎀의 필터로 인해 발생하는 컷오프 주파수(cutoff frequency)에서 신호의 특성을 개선시키게 된다. 즉, 전력선 모뎀 필터의 컷오프 주파수(cutoff frequency)에서 소자의 특성에 의해 발생하는 손실은 선형적이지 않은데, 특히 이러한 컷오프 주파수(cutoff frequency)에서 손실의 50％ 이상아 발생한다. 본 발명에서는 이러한 부분에서 컷오프 주파수 응답을 일정하게 만들기 위해 R, L, C 소자를 이용하여 손실 및 공진 특성을 통하여 주파수 선택성을 높여 채널의 대역 손실을 최소화할 수 있도록 하였다.In the present invention, a channel equalizer is designed and coupled to the coupling transformer 40 of the power line modem so as to minimize the band loss of the power line channel by improving the signal distortion. The channel equalizer improves the characteristics of the signal at the cutoff frequency caused by the filter of the power line modem. In other words, the loss caused by the characteristics of the device at the cutoff frequency of the power line modem filter is not linear, especially above 50% of the loss at this cutoff frequency. In the present invention, in order to make the cut-off frequency response constant in this part, the frequency loss is minimized by increasing the frequency selectivity through the loss and resonance characteristics using the R, L, and C devices.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 등화기 회로의 일례를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 등화기 회로는 1608 크기 이하를 갖는 수동 소자인 콘덴서(C)와 저항(R) 및 인덕터(L)가 직렬 연결되는 LRC 직렬 회로 또는 이 LRC 직렬 회로가 병렬 연결되는 공진 회로로 이루어져, 컷오프 주파수 대역에서의 신호 왜곡을 보상하여 신호의 선형성이 최대로 유지될 수 있도록 한다. FIG. 3 shows an example of an equalizer circuit according to an embodiment of the present invention. The equalizer circuit according to the present invention includes a capacitor C, a passive element having a size of 1608 or less, a resistor R and an inductor L And a LRC series circuit connected in series or a resonance circuit in which the LRC series circuit is connected in parallel to compensate for signal distortion in the cutoff frequency band so that the linearity of the signal can be maximized.

상기 등화기(90)를 구성하는 LRC 직렬 회로로 공진이라는 특성을 나타나게 되는데, 이는 특정 신호는 통과시키고 그렇지 않은 신호는 통과되지 않도록 하는 주파수 선택 기능을 의미한다. 이러한 LRC 직렬 회로를 병렬로 연결하는 경우, LRC 직렬 공진 회로의 공진 주파수 2개를 만들어, BPF(20)의 HPF cutoff frequency와 LPF cutoff frequency에서의 공진 현상을 이용하여 주파수 선택성을 높이게 된다.The LRC series circuit constituting the equalizer 90 exhibits a resonance characteristic, which means a frequency selection function that allows a specific signal to pass but not the other. When these LRC series circuits are connected in parallel, the resonance frequency of the LRC series resonant circuit is made two, and the frequency selectivity is increased by using the HPF cutoff frequency of the BPF 20 and the resonance phenomenon at the LPF cutoff frequency.

이러한 등화기 회로는 전력선 모뎀의 전체적인 사용 대역에 따라 달라지는데, 대역이 늘어나더라도 독립적으로 동작하므로 3개 이상 병렬 연결될 수 있다.These equalizer circuits vary depending on the overall use band of the power line modem, and even if the bandwidth increases, more than three can be connected in parallel because they operate independently.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 등화기가 전력선 모뎀의 필터에 의한 손실을 보상하는 개념을 나타낸 것이다. FIG. 4 illustrates a concept of compensating a loss caused by a filter of a power line modem according to an embodiment of the present invention.

도 4의 (a)는 이상적인 필터를 통과하는 신호 형태를 나타낸 것으로, 이상적인 필터는 차단 대역(Out of band)의 주파수는 차단시키고 통과 대역(In-band)의 주파수만 Rectangular Pulse 형태로 통과시키게 된다. 4 (a) shows a signal form passing through an ideal filter. In the ideal filter, the frequency of the out-of-band is cut off and only the frequency of the in-band is passed in a rectangular pulse form .

도 4의 (b)는 실제 BPF(20)를 통과하는 신호 형태를 나타낸 것으로, 실제 BPF(20) 필터를 통과하는 신호는 차단 대역(Out of band)과 통과 대역(In-band) 사이에서 형성되는 Cutoff 주파수 근처에서 신호 손실이 발생하게 된다. 4B shows a signal form passing through the actual BPF 20. The signal passing through the actual BPF 20 filter is formed between the out band and the in- The signal loss occurs near the cutoff frequency.

도 4의 (c)는 본 발명에 따른 등화기(90)가 적용된 BPF(20)를 통과하는 신호 형태를 나타낸 것으로, 등화기(90)기는 BPF(20)의 차단 대역(Out of band)과 통과 대역(In-band) 사이에서 형성되는 cutoff 주파수 근처에서 발생하는 신호 손실을 주파수 공진을 통하여 최소화시켜 이상적인 Rectangular Pulse 에 가까운 형태로 통과 대역의 신호를 통과시키게 된다. 4C shows a signal form passing through the BPF 20 to which the equalizer 90 according to the present invention is applied. The equalizer 90 includes a band out of band of the BPF 20, The signal loss occurring near the cutoff frequency formed between the in-band and the in-band is minimized through the frequency resonance to pass the signal of the pass band in a form close to the ideal rectangular pulse.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 등화기가 전력선 모뎀의 송신단에 구비된 LDA에 적용된 회로 일례를 나타낸 것이다. FIG. 5 shows an example of a circuit applied to an LDA provided in a transmitter of a power line modem according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 전력선 모뎀의 LDA(30)에는 2개의 OP-AMP(Operational Amplifier)가 구비되는데, 본 발명에 따른 등화기(90)는 OP-AMP의 입력단에 연결되어, 컷오프 주파수에서 발생하는 신호의 왜곡을 보상하여 대역 손실을 최소화하게 된다. 즉, 등화기 회로인 R, L, C가 직렬로 연결되면, XL=XC 조건에서 공진이 발생하게 되는데, 공진 시 두 리액턴스 성분은 상쇄가 되어 0dl 되므로, 임피던스는 저항 성분만 갖게 되어 저항이 최소화되고 전류는 최대가 된다. 따라서, 이 공진 주파수 대역에서 이상적인 선형에 가깝게 통과 대역의 신호를 통과시키게 되어, 대역 손실을 최소화 할 수 있게 된다. 5, the LDA 30 of the power line modem is provided with two OP-AMPs (Operational Amplifier). The equalizer 90 according to the present invention is connected to the input terminal of the OP-AMP, To compensate for the distortion of the signal occurring in the frequency band. That is, when equalizer circuits R, L, and C are connected in series, X L = X C Resonance occurs at the resonance condition. Since the two reactance components are canceled by 0dl at the resonance, the impedance has only the resistance component, so that the resistance is minimized and the current becomes the maximum. Therefore, in this resonance frequency band, the passband signal is passed close to the ideal linearity, so that the band loss can be minimized.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 등화기가 차등(Differential) 구조로 이루어진 커플링 트랜스포머에 적용된 회로 일례를 나타낸 것이다. 6 shows an example of a circuit applied to a coupling transformer in which the equalizer according to the embodiment of the present invention has a differential structure.

도 6에 도시된 바와 같이, 채널 등화기(90)는 커플링 트랜스포머(40)의 송신단 및 수신단에 각각 연결되는데, 본 발명의 실시예에서는 커플링 트랜스포머(40)의 송신단 및 수신단에 1차 등화기 및 2차 등화기를 각각 병렬 연결함으로써, 밴드 패스에 따라 2개의 컷오프 주파수 대역에서 발생하는 신호 왜곡을 보상할 수 있도록 하고 있다. 만약, 커플링 트랜스포머(40)의 송신단 및 수신단에서 1개의 컷오프 주파수만 존재한다면 등화기(90)는 하나만 연결될 수 있으며, 3개 이상의 컷오프 주파수가 존재한다면 3개 이상의 등화기(90)가 병렬 연결될 수도 있다. 6, the channel equalizer 90 is connected to the transmitting end and the receiving end of the coupling transformer 40, respectively. In the embodiment of the present invention, the transmitting end and the receiving end of the coupling transformer 40 are connected to the primary equalization And the second and third equalizers are connected in parallel to compensate for signal distortion occurring in two cutoff frequency bands according to the bandpass. If only one cutoff frequency exists in the transmitting and receiving ends of the coupling transformer 40, only one equalizer 90 can be connected, and if there are three or more cutoff frequencies, three or more equalizers 90 are connected in parallel It is possible.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 등화기가 필터 사이에 결합되는 회로 일례를 나타낸 것이다. 7 shows an example of a circuit in which an equalizer according to an embodiment of the present invention is coupled between filters.

도 7에 도시된 바와 같이, 전력선 모뎀의 수신단에는 커플링 트랜스포머(40)로부터 전달되는 신호를 필터링하기 위한 복수의 필터가 구비될 수 있는데, 이 필터 사이에는 신호 증폭을 위한 OP-AMP가 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 등화기(90)는 상기 필터 사이를 연결하는 OP-AMP의 입력단에 설치되어 필터 사이를 통과하는 신호의 왜곡을 보상할 수 있으며, 또한 필터의 출력단에도 설치되어 필터를 통과하면서 발생하는 신호의 왜곡을 보상할 수 있다.As shown in FIG. 7, a plurality of filters for filtering signals transmitted from the coupling transformer 40 may be provided at the receiving end of the power line modem. OP-AMP for signal amplification is installed between the filters . The equalizer 90 according to the present invention is installed at the input terminal of the OP-AMP connecting the filters to compensate for the distortion of the signal passing between the filters. Also, the equalizer 90 is installed at the output end of the filter, It is possible to compensate for the distortion of the signal.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 등화기가 수신단의 AGC 회로에 결합된 회로 일례를 나타낸 것이다. 8 shows an example of a circuit in which the equalizer according to the embodiment of the present invention is coupled to the AGC circuit of the receiving end.

도 8에 도시된 바와 같이, 전력선 모뎀의 수신단에 구비된 AGC 회로(80)에는 OP-AMP(Operational Amplifier)가 구비되는데, 본 발명에 따른 등화기(90)는 OP-AMP의 입력단 또는 출력단에 연결되어, 컷오프 주파수에서 발생하는 신호의 왜곡을 보상하게 된다. 한편, 도 8에 도시된 등화기 회로는 OP-AMP의 입력단에 연결된 RL 직렬 회로에 LRC 직렬 회로가 병렬 연결되는 형태로 결합된다. 8, the AGC circuit 80 provided at the receiving end of the power line modem is provided with an OP-AMP (Operational Amplifier). The equalizer 90 according to the present invention is connected to the input or output terminal of the OP- Thereby compensating for the distortion of the signal occurring at the cutoff frequency. Meanwhile, the equalizer circuit shown in FIG. 8 is coupled to the RL serial circuit connected to the input terminal of the OP-AMP in such a manner that the LRC serial circuit is connected in parallel.

이와 같이, 본 발명에 따른 전력선 모뎀의 채널 등화기(90)는 전력선 모뎀을 구성하는 송신단의 BPF(20), LDA(30), 커플링 트랜스포머(40)의 송신단 및 수신단, 수신단의 필터 또는 필터 사이, AGC 회로(80) 등에 결합되어, 필터를 통과하면서 발생하는 신호 왜곡을 보상하여 대역 손실을 최소화하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 채널 등화기는 간단한 구조로 이루어져 전력선 모뎀의 각 구성부에 직접 결합함으로써 모뎀의 크기를 소형으로 제작할 수 있도록 하면서 성능은 향상시킬 수 있게 된다. In this way, the channel equalizer 90 of the power line modem according to the present invention can be realized by a BPF 20, an LDA 30, a transmitting end and a receiving end of a coupling transformer 40, The AGC circuit 80, and the like, and compensates for signal distortion caused by passing through the filter, thereby minimizing the band loss. In addition, the channel equalizer according to the present invention has a simple structure and is directly coupled to each component of the power line modem, thereby making it possible to miniaturize the modem and improve the performance.

이러한 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims. Of course, can be achieved.

10 : PLC DSP 칩(Power Line Communication Digital Signal Processor Chip)
20 : BPF(Band Pass Filter)
30 : LDA(Line Driver Amplifier)
40 : 커플링 트랜스포머(Coupling Transformer)
50 : HPF(High Pass Filter)
60 : LNA(Low Noise Amplifier)
70 : BPF(Band Pass Filter)
80 : AGC(Auto Gain Control) 회로
90 : 등화기(Equalizer)10: PLC DSP chip (Power Line Communication Digital Signal Processor Chip)
20: Band Pass Filter (BPF)
30: Line Driver Amplifier (LDA)
40: Coupling Transformer
50: HPF (High Pass Filter)
60: Low Noise Amplifier (LNA)
70: Band Pass Filter (BPF)
80: AGC (Auto Gain Control) circuit
90: Equalizer

Claims (7)

전력선 통신(PLC)을 위한 전력선 모뎀의 동작을 제어하는 PLC DSP(Digital Signal Processor) 칩(10)과, PLC 신호에 포함된 노이즈를 차단하여 전송하고자 하는 대역의 신호를 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)(20)와, PLC 신호를 증폭하는 LDA(Line Driver Amplifier)(30)와, 증폭된 PLC 신호를 전력선에 싣기 위해 커플링을 수행하는 커플링 트랜스포머(Coupling Transformer)(40)와, 상기 커플링 트랜스포머의 출력 신호 중 전력선에 전달하고자 하는 신호를 통과시키는 HPF(High Pass Filter)(50)와, 상기 커플링 트랜스포머(40)를 통하여 수신되는 전력선 신호에 포함된 잡음 지수를 낮추기 위한 LNA(Low Noise Amplifier)(60)와, 상기 LNA(60)를 통과하는 신호에서 노이즈를 제거하여 신호 대역을 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)(70)와, 수신된 신호의 레벨을 조절하여 PLC DSP 칩(10)에 전달하는 AGC(Auto Gain Control) 회로(80)가 구비된 전력선 모뎀에 설치되어, 상기 전력선 모뎀에서 전력선 신호를 송수신할 때 발생하는 신호 왜곡을 등화기(90)를 통하여 보상하는 채널 등화기로서,
상기 등화기(90)는 콘덴서(C)와 저항(R) 및 인덕터(L)가 직렬 연결되는 LRC 직렬 회로가 2개 이상 병렬 연결되는 공진회로로 이루어져, 상기 커플링 트랜스포머(40)의 PLC 신호 송신단 및 수신단에 각각 2개 이상 병렬 연결되어, 통과 대역 주파수의 컷오프 주파수(cutoff frequency) 대역에서 발생하는 신호 손실을 보상하되,
상기 커플링 트랜스포머(40)의 PLC 신호 수신단에 2개 이상의 필터가 연결되고, 상기 필터 사이에 신호를 증폭하는 OP-APM가 연결되는 경우, 1차 등화기는 필터 사이에 연결된 OP-AMP의 입력단에 연결되고, 2차 등화기는 상기 1차 등화기가 연결된 OP-APM로부터 신호를 전송받아 필터링하여 출력하는 필터의 출력단에 연결되어 신호 왜곡을 보상하는 것을 특징으로 하는 전력선 모뎀의 채널 등화기.
A PLC DSP (Digital Signal Processor) chip 10 for controlling the operation of a power line modem for a power line communication (PLC), a Band Pass Filter (BPF) 10 for passing a signal of a band to block the noise included in the PLC signal, ) 20, a Line Driver Amplifier (LDA) 30 for amplifying the PLC signal, a Coupling Transformer 40 for coupling the amplified PLC signal to the power line, A high pass filter (HPF) 50 for passing a signal to be transmitted to the power line among the output signals of the ring transformer, and an LNA (low pass filter) 50 for lowering the noise figure included in the power line signal received through the coupling transformer 40 A band pass filter (BPF) 70 for removing a noise from a signal passing through the LNA 60 to pass a signal band, An AGC (Auto Gain Control) circuit 8 0, and is a channel equalizer that compensates for signal distortion occurring when a power line signal is transmitted or received in the power line modem through an equalizer 90,
The equalizer 90 includes a resonant circuit in which two or more LRC series circuits in which a capacitor C and a resistor R and an inductor L are connected in series are connected in parallel, Wherein at least two signal lines are connected in parallel to the transmitting and receiving ends to compensate for signal loss occurring in the cutoff frequency band of the passband frequency,
When two or more filters are connected to the PLC signal receiving end of the coupling transformer 40 and an OP-APM for amplifying a signal is connected, the primary equalizer is connected to the input terminal of the OP-AMP connected between the filters And the quadrature equalizer is connected to an output terminal of a filter for receiving and filtering a signal from an OP-APM connected to the primary equalizer to compensate for signal distortion.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 등화기(90)는
상기 전력선 모뎀의 LDA(30)에 구비된 2개의 OP-AMP의 입력단에 연결되어 신호 왜곡을 보상하는 것을 특징으로 하는 전력선 모뎀의 채널 등화기.
The method according to claim 1,
The equalizer 90
And the OPA amplifier is connected to input terminals of two OP-AMPs included in the LDA 30 of the power line modem to compensate for signal distortion.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 등화기(90)는
상기 전력선 모뎀의 AGC 회로(80)에 구비된 OP-AMP의 입력단 또는 출력단에 연결되어, 신호 손실을 보상하는 것을 특징으로 하는 전력선 모뎀의 채널 등화기.The method according to claim 1,
The equalizer 90
Is connected to an input or output terminal of an OP-AMP provided in the AGC circuit (80) of the power line modem, and compensates for signal loss.
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