KR100332814B1 - 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법에 관한 것으로, 특히 주파수 대역 및 노드 사이의 거리, 위치, 시간, 부하 임피던스에 따라 변하는 전력선 전송선로의 신호 감쇄 정도 및 노이즈의 세기에 적응하여 사용 주파수 대역 및 프로세싱 게인을 바꿈으로써 최적 통신을 수행할 수 있도록 함에 목적이 있는 것으로, 다수의 서브 채널로 분리된 전송 채널에서 각 서브 채널의 최대 및 최소 비트 에러율을 설정하는 제1 과정과; 상기 각 서브 채널의 비트 에러율을 검출하는 제2 과정과; 상기 검출된 비트 에러율이 최대 또는 최소일 경우 적정한 비트 에러율이 되도록 프로세싱 게인을 조절하는 제3 과정과; 상기 프로세싱 게인의 조절에 따라 비트 에러율에 변화가 있는지를 판단하는 제4 과정과; 상기 비트 에러율에 변화가 없을 경우, 서브 채널을 확장 또는 분할한 후 상기 제2 내지 제4 과정을 반복 수행하여 각 서브 채널의 비트 에러율이 적정값이 되게 조정하는 제5 과정으로 이루어진다.

Description

전력선 전송 장치의 최적 통신 방법{OPTIMAL COMMUNICATION METHOD FOR POWER LINE TRANSMISSION APPARATUS}

본 발명은 모뎀 통신 기술에 관한 것으로, 특히 전력선 전송 방식에 있어서 가변하는 선로 상황에서 주파수 대역 및 프로세싱 게인을 자동으로 변환함으로써 최적의 통신 상태를 이루도록 하는 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법에 관한 것이다.

전력선 통신이란 AC 110V/220V의 전력선을 통신 선로로 이용하는 통신 방식으로서, 별도의 전송 선로를 부설할 필요없이 통신 단말기사이의 통신을 행할 수 있다는 잇점을 갖는다.

이러한 전력선 통신 방식은 근거리 데이터 전송용 LAN 구성이나 통신 네트워크 구성 그리고, 각종 전기 장치의 제어 또는 전력, 수도, 가스 등의 원격 계측 및 산업 현장에서의 각종 계측신호의 전송 등 그 사용과 응용 범위가 다양하다.

따라서, 전력선을 통신채널로 사용하기 위하여 FSK 방식이나 PSK 방식에 의한 전력선 전송 특성 등에 관한 많은 연구가 행해져 왔으며 이들 방식을 채용한 장치의 실용화도 이루어져 있는 상태이다.

일반적으로, 전력선 통신용으로 사용되는 주파수 대역은 도1에 도시된 바와 같이 CENELEC 밴드(3Khz∼148.5Khz), FCC 밴드(9Khz∼450Khz), 비정규 밴드(2Mhz∼30Mhz)로 구성된다.

여기서, 상대적으로 좁은 대역인 CENELEC, FCC 밴드는 저속의 제어 통신용으로 사용되고, 주파수가 낮아서 선로 임피던스에 의한 심호 감쇄는 적으나 가전기기의 노이즈가 심한 주파수 대역이다.

또한, 상대적으로 넓은 대역인 비정규 밴드는 고속의 데이터 통신용으로 사용되며 가전기기의 노이즈는 심하지 않지만 고주파이기 때문에 신호의 감쇄가 심하다.

다음, 도2는 댁내 배선상황을 나타낸 예시도로서, 노드 상호간 거리도 다르고 시간에 따라 가전기기의 사용 상황이 달라지므로 노이즈 양상도 변한다. 또 주파수 대역에 따라서도 신호의 감쇄 정도와 노이즈 양상이 달라진다.

따라서, 최적의 통신을 이루기 위해서는 연결되는 노드 사이의 거리, 노이즈 정도에 따라 수파수 대역과 프로세싱 게인을 적응시킬 필요가 있다.

여기서, 상기 프로세싱 게인은 크게 채널 코딩 게인(Channel coding gain)과 스프레딩 게인(Spreading gain)으로 이루어진다.

이와 같이, 전력선 통신에서는 전력선에 연결되는 각종 전기 장치들에 의해 발생되는 특수한 잡음 환경 때문에 통신의 신뢰성이 낮은 문제점이 있다.

즉, 종래의 기술은 전압 배전 선로인 전력선이 갖는 잡음환경과 각종 부하의 작동과 변동으로 인하여 선로 정수인 임피던스의 변화가 심하게 되어 신호 전송의 신뢰도가 낮다는 문제점이 있다.

이러한 신호 전송의 신뢰도가 낮은 이유는 댁내의 배선 상황 및 주파수 대역에 따라 신호의 감쇄 정도와 노이즈 양상이 다름으로 인해 발생된다고 볼 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 주파수 대역 및 노드 사이의 거리, 위치, 시간, 부하 임피던스에 따라 변하는 전력선 전송선로의 신호 감쇄 정도 및 노이즈의 세기에 적응하여 사용 주파수 대역 및 프로세싱 게인을 바꿈으로써 최적 통신을 수행할 수 있도록 하는 전력선 전송 장치의최적 통신 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 전력선 통신용으로 사용되는 주파수 대역을 보인 예시도.

도2는 일반적인 댁내 배선 상황을 보인 예시도.

도3은 다수의 서브 채널을 가진 주파수 대역의 특성을 보인 예시도 .

도4는 본 발명에 의한 전력선 전송 장치의 최적 통신을 위한 과정을 보인 흐름도.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 서브 채널로 분리된 전송 채널에서 각 서브 채널의 최대 및 최소 비트 에러율을 설정하는 제1 과정과; 상기 각 서브 채널의 비트 에러율을 검출하는 제2 과정과; 상기 검출된 비트 에러율이 최대 또는 최소일 경우 적정한 비트 에러율이 되도록 프로세싱 게인을 조절하는 제3 과정과; 상기 프로세싱 게인의 조절에 따라 비트 에러율에 변화가 있는지를 판단하는 제4 과정과; 상기 비트 에러율에 변화가 없을 경우, 서브 채널을 확장 또는 분할한 후 상기 제2 내지 제4 과정을 반복 수행하여 비트 에러율이 적정값이 되게 조정하는 제5 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 사용 가능한 주파수 대역은 도3에 도시된 바와 같이 크게 N개의 서브 채널로 나누어지고, 각각의 서브 채널은 고유의 프로세싱 게인을 가지고 있다.

여기서, 상대적으로 저주파 대역에 속하는 서브 채널들은, 도달하는 거리가 긴 대신에 가전 기기들에 의한 노이즈 영향을 많이 받게 된다.

따라서, 프로세싱 게인이 커져야 하고 이를 위해서는 하나의 서브 채널이 차지하는 대역폭이 넓을수록 유리하다.

또한, 상대적으로 높은 주파수 대역에 속하는 서브 채널들은, 도달하는 거리가 짧은 대신에 노이즈의 영향이 작으므로 프로세싱 게인이 작아도 되며 차지하는 대역폭이 좁아도 된다.

따라서, 본 발명은 상기에서 설명한 바와 같이 주파수 대역에 따라 채널 특성이 다르게 나타나는 것을 이용한 발명으로서, 이를 도4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 임의의 주파수 대역에서 나누어진 N개의 서브 채널이 임의의 프로세싱 게인으로 통신을 수행하고 있을 경우, 어느 한 서브 채널(CHn)의 비트 에러율(BER : Bit Error Rate)이 최대 값보다 크게 되면 그 서브 채널의 프로세싱 게인을 증가시킨다.

그런데, 프로세싱 게인이 최대가 되어도 비트 에러율이 최대 값보다 작아지지 않게 되면, 그에 접한 서브 채널(CHn-1, CHn+1)중 보다 낮은 비트 에러율(BER)을 갖는 서브 채널과 합하여 서브 채널을 확장한다.

이에 따라, 대역이 확장된 새로운 서브 채널은 넓어진 대역폭만큼 프로세싱 게인을 증가시킨다.

다음, 상기와 반대로 어느 한 서브 채널(CHn)의 비트 에러율(BER)이 최소 값보다 작아지게 되면 그 서브 채널의 프로세싱 게인을 점차 감소시킨다.

그런데, 프로세싱 게인이 최소가 되어도 비트 에러율(BER)이 최소 값보다 작으면 두 개의 서브 채널로 분리하여 대역을 축소시킨다.

이에 따라, 대역이 축소된 새로운 서브 채널은 축소된 대역폭 만큼 프로세싱 게인을 감소시킨다.

여기서, 상기 비트 에러율(BER)은 그 값이 작을수록 좋은 것이지만, 필요 이상으로 작을 필요는 없으므로 이를 다시 서브 채널로 분할 할 경우, 비트 에러율이 갑자기 커지지 않을 정도의 최소 값을 실험에 의해 설정하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법은, 임의의 주파수 대역에서 각 서브 채널을 분할 또는 확장하여 적정한 비트 에러율을 갖도록 함으로써, 전체적으로 최적의 서브 채널을 갖고, 각 서브 채널은 최적의 프로세싱 게인을 갖게 되어 신뢰성을 향상시키고 최적의 통신을 가능하게 하는 효과가 있다.

따라서, 발명은 일반 가정에서 전원 콘센트가 있는 어떤 곳이든 전력선 통신망이나 통신 네트워크 구성 그리고, 각종의 전기 장치의 제어와 전력량, 수도, 가스량 등의 원격 계측 또는 산업 현장에서의 각종 계측 신호의 전송 시스템에 효과적으로 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 다수의 서브 채널로 분리된 전송 채널에서 각 서브 채널의 최대 및 최소 비트 에러율을 설정하는 제1 과정과; 상기 각 서브 채널의 비트 에러율을 검출하는 제2 과정과; 상기 검출된 비트 에러율이 최대 또는 최소일 경우 적정한 비트 에러율이 되도록 프로세싱 게인을 조절하는 제3 과정과; 상기 프로세싱 게인의 조절에 따라 비트 에러율에 변화가 있는지를 판단하는 제4 과정과; 상기 비트 에러율에 변화가 없을 경우, 서브 채널을 확장 또는 분할한 후 상기 제2 내지 제4 과정을 반복 수행하여 각 서브 채널의 비트 에러율이 적정값이 되게 조정하는 제5 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 서브 채널(CHn)의 비트 에러율이 최대값일 경우는 그 서브 채널의 프로세싱 게인을 증가시키는 제1 단계와; 상기 프로세싱 게인이 최대가 되어도 비트 에러율(BER)이 최대 값보다 작아지지 않으면, 그에 접한 서브 채널(CHn-1, CHn+1)중 보다 낮은 비트 에러율을 갖는 서브 채널과 합하여 대역을 확장하는 제2 단계와; 상기 대역 확장된 새로운 서브 채널의 프로세싱 게인을 비트 에러율이 적정값이 되게 조정하는 과정을 반복 수행하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 서브 채널의 비트 에러율이 최소값일 경우는 그 서브 채널의프로세싱 게인을 점차 감소시키는 제1 단계와; 상기 프로세싱 게인이 최소가 되어도 비트 에러율(BER)이 최소 값보다 작으면 두 개의 서브 채널로 분리하여 대역을 축소시키는 제2 단계와; 상기 분할된 새로운 각 서브 채널의 프로세싱 게인을 비트 에러율이 적정값이 되게 조정하는 과정을 반복 수행하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 서브 채널에 대한 비트 에러율의 최소값은 이를 둘로 분할할 경우 비트 에러율이 갑자기 증가하지 않을 정도의 값을 실험에 의하여 설정하는 것을 특징으로 하는 전력선 전송 장치의 최적 통신 방법.