KR100374944B1 - 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치에 관한 것으로, 수신신호를 그 주파수에 따라 분리하는 복수의 상관기와, 상기 복수의 상관기로부터 출력되는 각 신호의 레벨이 상호 교차되는 시점마다 극성이 변화되는 펄스형태의 기준파형을 생성하는 기준파형생성기와, 상기 기준파형생성기로부터 출력되는 기준파형에서 영교차를 검출하고 이를 기본값으로 설정되어 있는 기준파형의 영교차시점과 비교하여 그 비교결과에 따라 앞섬신호나 뒤짐신호를 출력하는 영교차검출기와, 상기 영교차검출기로부터 출력되는 신호에 의해 기본값으로 설정되어 있는 샘플링펄스의 주기를 조절하여 출력하는 샘플링시점제어기를 포함하여 구성된 것으로, 전력선통신에서 주파수편이변조방식의 통신을 수행할 경우 수신기에서 간단한 구성으로 심볼 동기를 수행하여 이를 통해 주파수편이변조된 신호를 복조할 수 있도록 한 것이다.

Description

전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치 {Synchronizer of frequency shift keying type receiver for power line communication}

본 발명은 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치에 관한 것으로, 간단한 구성으로 전력선 통신에서 주파수편이변조된 신호를 복조하는 데 필요한 동기를 검출할 수 있는 전력선통신용 주파수편이변조형 복조기의 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력선은 가입자에게 전력을 공급하기 위해 설치되는 선로로서 그 망구성이 복잡 다단할 뿐만 아니라 노이즈가 많은 선로특성으로 인해 고속 통신망으로 이용하기에는 부적합하였으나 노이즈제거기술과 같은 통신기술의 급속한 발달로 인해 기존에 많은 문제점들이 하나씩 해결되면서 시설투자비가 적고 별도의 랜케이블을 포설하지 않고도 모든 건물에 기본적으로 설치되어 있는 전력선을 통해 간편하게 랜(Local Area Network; "LAN")환경을 구축할 수 있는 등의 장점으로 인해 새로운 통신망으로서 주목받고 있다.

상기와 같은 전력선을 매개로 이루어지는 고속의 데이터통신을 전력선통신(Power Line Communication; "PLC")이라고 하며, 근래 이러한 전력선통신에 대한 연구 및 기술개발이 활발하게 진행되고 있다.

한편, 상기한 전력선에는 앞서 설명한 선로의 특성 상 각종의 부하들이 다수 존재하는데, 이러한 부하들은 전력선 통신 신호를 감쇄시키는 역할을 할 뿐만 아니라 전력선 통신 신호의 위상응답을 불규칙적으로 변화시킨다.

이에 전력선통신용의 변복조 방식으로 불규칙한 위상응답에 영향을 덜 받는 주파수편이변조(Frequency Shift Keying; "FSK")방식이 제안되었다.

이러한 주파수편이변조방식은, 디지털신호의 "0"과 "1"의 값에 따라 반송파의 주파수를 달리하는 방식으로, 데이터신호의 "0"은 높은 주파수, "1"은 낮은 주파수를 할당해 데이터를 전송하며, 주파수는 "0"과 "1"에 대응하여 변화하지만 진폭은 항상 일정한 방식이다.

상기한 주파수편이변조방식의 복조방법에는 여러 가지가 있으나 주로 사용되는 방법으로는 상관기를 이용하는 방법 및 지연소자와 곱셈기를 이용하는 방법이 있다.

그런데, 변조된 신호를 복조할 때 가장 중요한 것이 동기(synchronization)인 바, 주파수편이변조방식으로 변조된 신호를 복조하는 전력선통신용 수신기를 구성하기 위해서는 이를 위한 동기장치의 개발이 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 기술개발 요구에 의해 안출된 것으로, 전력선통신에서 주파수편이변조방식의 복조기를 사용할 경우 간단한 구성으로 심볼 동기를 수행할 수 있는 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 전력선통신 시스템의 개략적인 블록구성도,

도 2는 도 1에 도시된 동기부의 개략적인 블록 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 상관기의 입출력 파형도,

도 4는 도 2에 도시된 기준파형생성기에서 기준파형을 생성하는 과정을 설명하기 위한 파형도,

도 5는 도 2에 도시된 기준파형생성기로부터 출력되는 기준파형의 일예를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10-1∼10-n: 상관기 20: 기준파형생성기

30: 저역통과필터 40: 영교차검출기

50: 샘플링시점제어기 T: 송신기

PLCN: 전력선통신망 R: 수신기

S: 동기부 D: 복조부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치는, 수신신호를 그 주파수에 따라 분리하는 복수의 상관기와, 상기 복수의 상관기로부터 출력되는 각 신호의 레벨이 상호 교차되는 시점마다 극성이 변화되는 펄스형태의 기준파형을 생성하는 기준파형생성기와, 상기 기준파형생성기로부터 출력되는 기준파형에서 영교차를 검출하고 이를 기본값으로 설정되어 있는 기준파형의 영교차시점과 비교하여 그 비교결과에 따라 앞섬신호나 뒤짐신호를 출력하는 영교차검출기와, 상기 영교차검출기로부터 출력되는 신호에 의해 기본값으로 설정되어 있는 샘플링펄스의 주기를 조절하여 출력하는 샘플링시점제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 상기 기준파형생성기로부터 출력되는 기준파형의 펄스에서 노이즈를 제거하여 정제된 기준 파형으로 필터링하는 필터부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 필터부재는 저역통과필터일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 전력선통신 시스템의 개략적인 블록구성도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명이 적용된 전력선통신 시스템은, 송신기(T)와 전력선통신망(PLCN)과 수신기(R)로 구성된다.

상기 송신기(T)는 주파수편이변조된 신호를 전력선통신망(PLCN)을 매개로 수신기(R)로 전송하며, 상기 수신기(R)는 동기부(S)와 복조부(D)로 구성되어 송신기(T)로부터 수신되는 신호에 대해 동기부(S)가 동기를 검출해 샘플링 펄스를 출력하고 복조부(D)가 동기부(S)로부터 출력된 샘플링 펄스에 의해 수신된 주파수편이변조된 신호를 복조한다.

여기서, 상기 동기부(S)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 상관기(10-1∼10-n)와 기준파형생성기(20)와 저역통과필터(30)와 영교차검출기(40)및 샘플링시점제어기(50)로 구성된다.

상기 복수의 상관기(10-1∼10-n)는 송신기(T)로부터 주파수편이변조되어 전력선통신망(PLCN)을 매개로 송신된 신호를 수신받아 수신된 수신신호를 주파수에 따라 각기 분리하고, 상기 기준파형생성기(20)는 상기 복수의 상관기(10-1∼10-n)로부터 출력되는 각 신호의 레벨이 교차되는 시점마다 극성이 변환되는 펄스형태의 기준파형을 생성한다.

상기 저역통과필터(30)는 상기 기준파형생성기(20)로부터 출력된 기준파형의 펄스에서 노이즈를 제거하여 정제된 기준파형을 생성하며, 상기 영교차검출기(40)는 상기 저역통과필터(30)를 통과한 기준파형의 영교차(zero crossing)시점을 검출하여 검출된 영교차시점을 소정의 기억장소(예컨대, 레지스터 등)에 기본값으로 설정되어 있는 기준파형과 비교하여 입력된 기준파형의 영교차시점이 기본값으로 설정되어 있는 기준파형의 영교차시점보다 앞서면 앞선구간의 간격에 상응하는 앞섬신호를 출력하고 입력된 기준파형의 영교차시점이 기본값의 기준파형의 영교차시점보다 뒤지면 뒤진구간의 간격에 상응하는 뒤짐신호를 출력한다.

상기 샘플링시점제어기(50)는 상기 영교차검출기(40)로부터 입력되는 앞섬 또는 뒤짐신호에 따라 소정의 기억장소(예컨대, 레지스터 등)에 기본값으로 설정되어 있는 샘플링 주기를 조절하여 출력한다.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

송신기(T)로부터 주파수편이변조되어 송신된 신호가 전력선통신망(PLCN)을통해 수신기(R)로 수신되면, 수신기(R)의 동기부(S)에 구비된 복수의 상관기(10-1∼10-n)에서는 수신된 신호를 주파수에 따라 각기 분리하여 출력한다.

참고로, 도 3의 (e)에서는 복수의 상관기(10-1∼10-n)로 입력되는 신호의 파형을 나타내었고, 도 3의 (a) 내지 (d)에서는 복수의 상관기(10-1∼10-n)로부터 각기 출력되는 신호의 파형을 나타내었다.

상기 복수의 상관기(10-1∼10-n)로부터 출력된 신호들은 복조부(D)로 인가됨과 동시에 기준파형생성기(20)로 입력되는데, 기준파형생성기(20)에서는 상기 복수의 상관기(10-1∼10-n)로부터 입력된 각 신호들의 레벨이 교차되는 시점마다 극성이 변화되는 펄스형태의 기준파형을 생성한다. 이때, 기준파형생성기(20)로부터 출력되는 기준파형의 주기는 수신된 신호의 심볼 주기와 유사하게 된다.

참고로, 도 4의 (b)는 복수의 상관기(10-1∼10-n) 중 어느 하나의 신호이고 도 4의 (c)는 나머지 상관기 중 어느 하나의 신호로서, 이 둘의 신호를 일직선상으로 놓을 경우 도 4의 (d)와 같이 될 수 있는데, 도 4의 (a)에는 기준파형생성기(20)로부터 생성되는 기준파형에 있어서 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 양측의 신호 레벨이 교차하는 시점에 극성이 변화되는 펄스형태의 기준파형을 도시하였다.

상기 기준파형생성기(20)로부터 생성되는 펄스형태의 기준파형은 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이 노이즈와 함께 다소 정제되지 못한 파형을 나타내게 되는 데, 저역통과필터(30)를 통해 노이즈가 제거된 정제된 기준파형으로 필터링된다.

상기 저역통과필터(30)를 통해 필터링된 정제된 기준파형의 펄스는 영교차검출기(40)로 입력되는데, 영교차검출기(40)는 상기 저역통과필터(30)로부터 입력된 기준파형의 영교차시점을 검출하여 검출된 영교차시점을 소정의 기억장소(예컨대, 레지스터 등)에 기본값으로 설정되어 있는 기준파형과 비교하여 입력된 기준파형의 영교차시점이 기본값으로 설정되어 있는 기준파형의 영교차시점보다 앞서면 앞선구간의 간격에 상응하는 앞섬신호를 출력하고 입력된 기준파형의 영교차시점이 기본값의 기준파형의 영교차시점보다 뒤지면 뒤진구간의 간격에 상응하는 뒤짐신호를 출력한다.

상기 영교차검출기(40)로부터 출력된 앞섬 또는 뒤짐신호는 샘플링시점제어기(50)로 입력되며, 샘플링시점제어기(50)는 상기 영교차검출기(40)로부터 입력되는 앞섬 또는 뒤짐신호에 따라 소정의 기억장소(예컨대, 레지스터 등)에 기본값으로 설정되어 있는 샘플링 주기를 조절한다.

즉, 샘플링시점제어기(50)는 영교차검출기(40)로부터 앞섬신호가 입력되면 기본값으로 설정되어 있는 샘플링 주기를 앞섬신호만큼 앞당기는 반면 뒤짐신호가 입력되면 기본값으로 설정되어 있는 샘플링 주기를 뒤짐신호만큼 뒤로 당겨 기준파형생성기(20)로부터 생성된 기준파형의 최대와 최소값에서 샘플링 펄스가 각각 생성되도록 한다.

상기 샘플링시점제어기(50)로부터 출력된 샘플링 펄스는 복조부(D)로 인가되어, 복조부(D)는 샘플링시점제어기(50)로부터 인가되는 샘플링 펄스에 따라 복수의 상관기(10-1∼10-n)로부터 인가되는 수신신호를 복조한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 전력선통신에서 주파수편이변조방식의 통신을 수행할 경우 수신기에서 간단한 구성으로 심볼 동기를 수행하여 이를 통해 주파수편이변조된 신호를 복조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전력선통신시스템의 주파수편이변조형 수신기의 동기장치에 있어서,

   수신신호를 그 주파수에 따라 분리하는 복수의 상관기와,

   상기 복수의 상관기로부터 출력되는 각 신호의 레벨이 상호 교차되는 시점마다 극성이 변화되는 펄스형태의 기준파형을 생성하는 기준파형생성기와,

   상기 기준파형생성기로부터 출력되는 기준파형에서 영교차를 검출하고 이를 기본값으로 설정되어 있는 기준파형의 영교차시점과 비교하여 그 비교결과에 따라 앞섬신호나 뒤짐신호를 출력하는 영교차검출기와,

   상기 영교차검출기로부터 출력되는 신호에 의해 기본값으로 설정되어 있는 샘플링펄스의 주기를 조절하여 출력하는 샘플링시점제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기준파형생성기로부터 출력되는 기준파형의 펄스에서 노이즈를 제거하여 정제된 기준 파형으로 필터링하는 필터부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 필터부재는, 저역통과필터인 것을 특징으로 하는 전력선통신용 주파수편이변조형 수신기의 동기장치.