KR100490640B1 - 전력선 통신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 60Hz 전력선의 제로 크로스 점을 이용하여 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지시키게 하고, SS 밴드를 주파수 호핑방식으로 사용하되 각 주파수의 협대역 필터를 다중 채널 형태인 병렬로 제적하게 하여 각 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어주는 스캔의 실시로 노이즈의 간섭을 최소화시키는 동시에 광대역의 데이터로 취득시키는 전력선 통신장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 다중 채널을 병렬로 인식한 코드값으로 데이터를 인식하게 하여 임펄스 등에 의한 타이밍 오류 코드를 제거시키는 동시에 규정된 코드만을 데이터로 인식하게 하는 전력선 통신장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 이로 인해 전체적인 전력선 통신 장치의 효율성을 향상시켜 이를 설치하여 사용하는 사용자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키는 전력선 통신장치를 제공하는데 있다.

Description

전력선 통신장치{POWER LINE COMMUNICATION APPARATUS}

본 발명은 전력선의 통신기능을 향상시키도록 하기 위한 전력선 통신장치에 관한 것으로,

좀 더 상세하게는 60Hz 전력선의 제로 크로스(Zero-Cross) 점을 이용하여 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지하도록 하고, SS 밴드를 주파수 호핑방식으로 사용하되 각 주파수의 협대역 필터를 다중 채널 형태인 병렬로 제적하여 각 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어 스캔하게 하여 노이즈의 간섭을 최소화시키는 동시에 광대역의 데이터로 취득하도록 하며, 다중 채널을 병렬로 인식한 코드값으로 데이터를 인식하게 하여 임펄스 등에 의한 타이밍 오류 코드를 제거하도록 하는 동시에 규정된 코드만을 데이터로 인식하도록 하고, 이로 인해 전체적인 전력선 통신 장치의 효율성을 향상시켜 이를 설치하여 사용하는 사용자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화하도록 하는 전력선 통신장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력선 통신(PLC; Power Line Communication)은 상용 교류 신호를 전송 매체로 하여 전력선으로 데이터를 통신하는 방식으로, 상용 교류 전원인 60Hz의 정현파에 중심 주파수(carrier)를 실어 통신하게 이루어져, 가정이나 사무실 또는 공장 내의 모든 전원선이 통신선로가 되는 것이다.

즉, 별도의 통신 선로를 설치하지 않아도 통신망을 구축할 수 있는 이점이 있기 때문에 가정이나 사무실 또는 공장 등에서 구비하고 있는 다수의 기기 또는 장치를 원격 조정하기 위해 전력선 통신(PLC)이 널리 사용되고 있는 실정이다.

상기의 전력선 통신(PLC)을 이용하여 가정이나 회사에서 사용하고 있는 각종 에너지 예를 들어, 전기, 수도, 온수, 가스등의 사용량을 측정한 계량기(또는 검침기)의 계량 값을 검침원이 직접 방문하지 않고도 원거리의 관리회사에서 데이터를 검침할 수가 있는 것이다.

그러나, 종래에 실시하고 있는 전력선 통신장치는 전력선으로부터 잡음 (noise)에 약하다는 문제점이 있다.

즉, 전력선을 이용한 통신시에 중심 주파수(carrier frequency)가 1개인 협대역의 주파수를 사용하고 있기 때문에 고정된 단일의 중심 주파수가 전력선으로부터의 노이즈(noise)에 영향을 받을 경우 전송 에러가 발생하여 검침 데이터 전송이 안정적이지 못한 문제점이 있는 것이다.

또한, 전력선 통신에 있어 내로우 밴드(Narrow Band)에 비하여 에스에스 밴드(SS Band)방식은 반송파 레벨이 낮아도 노이즈를 제거하는 능력을 가지고 있고, 보안성이 있는 장점이 있으나, 현실적으로 1.5V_pp 이상의 화이트 노이즈 및 임펄스 노이즈가 존재하는 전력선의 특성상 에스에스 밴드 방식은 임펄스 등에 의해 동기가 파괴되면 다량의 데이터가 유실되는 문제와, 광대역 필터로 인해서 협대역 내로우 밴드에 비해 노이즈가 중첩될 가능성이 높은 문제가 있는 것이다.

따라서, 상기와 같이 종래에 실시하는 전력선 통신은 데이터를 전송하는데 어느 정도의 효율성에 한계가 있고, 이를 사용하는 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 문제점들이 항상 내포되어 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 60Hz 전력선의 제로 크로스 점을 이용하여 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지시키게 하고, SS 밴드를 주파수 호핑방식으로 사용하되 각 주파수의 협대역 필터를 다중 채널 형태인 병렬로 제적하게 하여 각 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어주는 스캔의 실시로 노이즈의 간섭을 최소화시키는 동시에 광대역의 데이터로 취득시키는 전력선 통신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중 채널을 병렬로 인식한 코드값으로 데이터를 인식하게 하여 임펄스 등에 의한 타이밍 오류 코드를 제거시키는 동시에 규정된 코드만을 데이터로 인식하게 하는 전력선 통신장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이로 인해 전체적인 전력선 통신 장치의 효율성을 향상시켜 이를 설치하여 사용하는 사용자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키는 전력선 통신장치를 제공하는데 있다.

상기에서 설명한 본 발명을 좀 더 구체화하기 위한 바람직한 실시예에 대해 살펴보기로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 전력선 통신장치를 생산하는 생산자 및 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명을 설명하기 위해 보여주는 구성도를 나타낸 것이다.

즉, 본 발명은 전력을 공급하는 전력선의 선로(100)에 통신신호를 중첩하여 전송하기 위한 전력선 통신(PLC)에 있어서, 상기 전력선의 선로(100)상의 접속되어 있는 출력 트랜스(T)의 2차측에서 나오는 주파수중 해당 구간영역의 주파수만 통과하도록 하는 다수의 협대역 필터부(10)와, 상기 협대역 필터부(10)에 의해 통과된 해당 주파수를 출력하기 위한 다수의 채널 출력부(20)와, 상기 채널 출력부(20)에 의해 출력된 각 해당 주파수의 노이즈 간섭을 최소화시키고 광대역의 데이터로 취득하기 위해 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어 스캔하여 각 주파수를 복원시키는 주파수 복원부(30)와, 상기 주파수 복원부(30)가 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지시키기 위해 60Hz 전력선의 제로 크로스(Zero-Cross)점을 이용하여 동기 신호를 제공하도록 하는 동기 신호부(40)로 구성되어 이루어지는 것이다.

한편, 상기에서 설명한 본 발명의 구성부들은 다양한 곳에 적용하여 사용할 수가 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기의 구성으로 이루어진 본 발명은 전력과 통신신호를 중첩하여 전송하는 전력선 통신(PLC)에 있어 상기 전력선의 선로(100)상에 접속되어 있는 출력 트랜스 (T)의 2차측 후단에 표시된 X지점에는 예를 들어 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같은 파형과 주기를 갖는 주파수가 나오게 된다.

이때, 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따라 실시되는 각 구간의 파형 및 합성 파형도로서, 상기 협대역 필터부(10)중에서 제1 협대역 필터부 (CH1,11)는 'A'구간의 주파수만 통과시키고, 제2 협대역 필터부(CH2,12)는 'B'구간의 주파수만 통과시키며, 제3 협대역 필터부(CH3,13)는 'C'구간의 주파수만 통과시키고, 제4 협대역 필터부(CH4,14)는 'D'구간의 주파수만 통과시키게 된다.

상기의 협대역 필터부(10)에서 통과된 해당 주파수를 출력하기 위한 다수의 채널 출력부(20)가 형성되되, 이는 다중 채널을 병렬로 인식한 코드값으로 데이터를 인식하게 하여 임펄스 등에 의한 타이밍 오류 코드를 제거시키고, 동시에 규정된 코드만을 데이터로 인식하게 이루어진다.

상기 채널 출력부(20)를 통해 출력된 주파수는 주파수 복원부(30)에 의해 상기의 각 해당 주파수의 노이즈(Noise) 간섭을 최소화시키고 광대역의 데이터로 취득하기 위해 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어 스캔하여 각 주파수를 복원(디지털 합성)시키게 된다(첨부도면 도 3 참조).

이때, 상기 주파수 복원부(30)가 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지시키기 위해 상기 동기 신호부(40)는 60Hz 전력선의 제로 크로스(Zero-Cross)점을 이용하여 동기 신호를 제공하게 된다.

상기에서 설명하는 주파수의 구간은 필요에 따라 갯수를 임의로 늘려 실시할 수가 있다.상기와 같은, 주파수 복원부(30)는 크게 두가지로 작용하는 기능이 있는데, 그 하나는 첨부도면 도 1 및 도 3에 도시된 'A'구간, 'B'구간, 'C'구간, 'D'구간의 각 채널별로 들어오는 파형을 합성(복원)하는 기능과, 또 하나는 변조된 정보를 데이터로 복조(Demodulation)하는 기능이 있다.이와 같이, 파형을 합성하는 것은 연산증폭기(OP-AMP)를 이용하여 단순 가산하는 아날로그적인 방법과 일단 디지탈 정보로 모두 읽어 들인 후 수치적인 단순 가산을 실시하는 디지털적인 방법이 있고, 또한 복조도 예를 들어서 주파수 변조의 경우에는 PLL과 FM 검출기(DETECTOR)와 같은 칩(Chip) 등을 이용하여 주파수 변화를 전압 변화로 바꾼 후 정보를 읽어내는 아날로그적인 방법과 일단 디지탈 정보로 모두 읽어들인 후(A/D Converting) FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 데이터로 복조(첨부도면 도 1에 도시된 주파수 복원부의 출력 파형)해 낼 수 있다.따라서, 본 발명은 꼭 합성이라는 과정을 거치지 않고 시간의 흐름 별 해당 채널의 데이터만을 연산함으로써 합성을 하는 것과 동일한 효과가 발생하게 되는 것으로, 아날로그적인 방법과 디지탈적인 방법을 한정하지 않고 변조 및 복조는 일반적으로 알려진 기술이므로 여러가지의 변복조 방법에 상관없이 모든 경우에 적용되는 것이다.

결국, 본 발명은 SS 밴드를 주파수 호핑방식으로 사용하되, 각 주파수의 협대역 필터를 다중 채널 형태인 병렬로 제적하여 각 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어 스캔하게 하여 노이즈의 간섭을 최소화시키는 동시에 광대역의 데이터로 취득하게 하고, 또한 다중 채널을 병렬로 인식한 코드값으로 데이터를 인식하게 하여 임펄스 등에 의한 타이밍 오류 코드를 제거시키는 동시에 규정된 코드만을 데이터로 인식하게 하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 60Hz 전력선의 제로 크로스(Zero-Cross) 점을 이용하여 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지시키고, SS 밴드를 주파수 호핑방식으로 사용하되 각 주파수의 협대역 필터를 다중 채널 형태인 병렬로 제적하여 각 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어 스캔하게 하여 노이즈의 간섭을 최소화시키는 효과와, 광대역의 데이터로 취득하는 효과를 갖으며, 다중 채널을 병렬로 인식한 코드값으로 데이터를 인식하게 하여 임펄스 등에 의한 타이밍 오류 코드를 제거시키는 효과와, 규정된 코드만을 데이터로 인식시키는 효과로 인해 전체적인 전력선 통신 장치의 효율성이 향상되어 이를 설치하여 사용하는 사용자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위해 보여주는 구성도,

도 2는 본 발명에 적용시키기 위한 예시적인 주파수 파형도,

도 3은 본 발명에 따라 실시되는 각 구간의 파형 및 합성 파형도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 협대역 필터부

20 : 채널 출력부

30 : 주파수 복원부

40 : 동기 신호부

Claims (1)

1. 전력을 공급하는 전력선의 선로에 통신신호를 중첩하여 전송하기 위한 전력선 통신(PLC)에 있어서,

   상기 전력선의 선로상의 접속되어 있는 출력 트랜스의 2차측에서 나오는 주파수중 해당 구간영역의 주파수만 통과하도록 하는 다수의 협대역 필터부;

   상기 협대역 필터부에 의해 통과된 해당 주파수를 출력하기 위한 다수의 채널 출력부;

   상기 채널 출력부에 의해 출력된 각 해당 주파수의 노이즈 간섭을 최소화시키고 광대역의 데이터로 취득하기 위해 스캔 타이밍(Scan Timming)에 맞추어 스캔하여 각 주파수를 복원시키는 주파수 복원부;

   상기 주파수 복원부가 절대적 실시간의 동기시점을 항상 유지시키기 위해 60Hz 전력선의 제로 크로스(Zero-Cross)점을 이용하여 동기 신호를 제공하도록 하는 동기 신호부;

   로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력선 통신장치.