KR100622221B1 - Noise remove apparatus and method of power line communication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력선 통신에 관한 것으로, 전력선 통신으로 전송되는 통신 신호의 노이즈를 효과적으로 제거하여, 통신 신호의 전송 에러를 줄이고 데이터 전송률을 높일수 있도록 한 전력선 통신의 노이즈 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to power line communication, and more particularly, to an apparatus and method for removing noise in power line communication, which effectively removes noise of a communication signal transmitted through power line communication, thereby reducing transmission error of a communication signal and increasing data transmission rate.
본 발명에 따른 전력선 통신의 노이즈 제거 장치는, 송신 신호 전송을 위해 캐리어 신호를 발생시키는 캐리어 신호발생부와; 출력 신호를 소정 레벨로 증폭하는 라인 드라이버와; 통신선으로 사용되는 전력선과; 출력 신호를 전력선에 정합하여 전달하는 커플링 회로부와; 불필요한 전력을 제거하는 전력 검출부와; 전력 검출부에서 출력된 신호를 복조하는 신호 복조부와; 복조된 신호의 노이즈를 제거하는 적응 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for removing noise in power line communication according to the present invention includes a carrier signal generator for generating a carrier signal for transmission signal transmission; A line driver for amplifying the output signal to a predetermined level; A power line used as a communication line; A coupling circuit unit for matching and transmitting the output signal to the power line; A power detector for removing unnecessary power; A signal demodulator for demodulating the signal output from the power detector; And an adaptive filter for removing noise of the demodulated signal.
전력선 통신, 필터, 노이즈 제거 Power Line Communication, Filters, Noise Rejection
Description
도 1은 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 시스템을 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a system of power line communication according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 송신기 구조를 나타낸 구성도.2 is a block diagram illustrating a structure of a transmitter of power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 수신기 구조를 나타낸 구성도.3 is a block diagram illustrating a receiver structure of power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 적응 필터부 구조를 나타낸 구성도.4 is a block diagram illustrating a structure of an adaptive filter of power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 노이즈 제거 방법을 나타낸 플로우 차트.5 is a flowchart illustrating a method for removing noise in power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10...송신기 11...캐리어 신호 발생부10
12...라인 드라이버 13...커플링 회로부12
20...전력선 네트워크 30...수신기20
31...전력 검출부 32...신호 복조부31.Power detector 32.Signal demodulator
33...적응 필터부 34...에러 검출부33 ...
35...적응 계수 조정부 36...필터35.Adaptation coefficient adjuster 36.Filter
본 발명은 전력선 통신에 관한 것으로, 특히 전력선 통신으로 수신되는 통신 신호의 노이즈를 효과적으로 제거하여, 통신 신호의 전송 에러 감소 및 데이터 전송률을 높일수 있도록 한 전력선 통신의 노이즈 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to power line communication, and more particularly, to an apparatus and method for removing noise in power line communication, which effectively removes noise of a communication signal received through power line communication, thereby reducing transmission error of a communication signal and increasing data rate.
전력선 통신(Power Line Communication : PLC)이란 가정이나 사무실에 포설되어 있는 전력선을 통하여 통신 신호를 수백 Hz에서 수십 MHz의 고주파 신호로 바꿔 실어 보내고 이를 전용장비를 이용, 따로 분리해 신호를 수신하는 방식을 말한다.Power line communication (PLC) is a method of converting a communication signal into a high frequency signal of several hundred Hz to several tens of MHz through a power line installed in a home or office, and using a dedicated device to separate and receive a signal. Say.
이 방식은 많은 비용이 드는 전용선이나 기간망을 설치할 필요없이 가정에 있는 전원 콘센트에 플러그를 연결함으로써 인터넷 접속등의 외부망이나 홈랜등의 근거리통신망으로 이용할 수 있는 편리하고 경제적인 통신망이다.This is a convenient and economical communication network that can be used as a local area network such as an external network such as an Internet connection or a home LAN by connecting a plug to a power outlet in a home without the necessity of installing expensive leased lines or backbone network.
국내에서 사용되는 전력은 60Hz의 교류신호로서 가전제품은 이를 전력변환기The power used in Korea is AC signal of 60Hz, which the home appliance
(Transformer)를 통해 직류로 바꿔 사용하며, 전력선 통신에서의 고주파 신호는 저출력의 신호이므로 일반 가전기기 작동에는 어떠한 영향을 미치지 않는다.It is converted to direct current through (Transformer) and high frequency signal in power line communication is low output signal, so it does not affect general home appliance operation.
전력선 통신 기술은 리모콘을 이용하여 전자기기를 원격으로 제어하거나 외부에서 이동전화나 인터넷을 통한 가전기기 제어를 가능하게 해주며, 조명제어, 침입탐지와 같은 방범, 가스밸브 원격 차단과 같은 방재, 냉난방 기기의 제어와 같은 홈오토메이션, 자동 원격 검침, 원격 모니터링에 적합한 기술로 주목 받고 있다.Power line communication technology enables remote control of electronic devices or remote control of home appliances through mobile phones or the Internet, lighting control, crime prevention such as intrusion detection, disaster prevention such as gas valve remote control, and heating and cooling It is attracting attention as a technology suitable for home automation such as device control, automatic remote meter reading, and remote monitoring.
특히 최근들어 사이버 아파트 설립 붐을 타고 고가의 아파트에 기본 설비로 장착되는 등 홈네트워크 솔루션으로서 주목받고 있다.In particular, it has recently attracted attention as a home network solution, such as being installed as a basic facility in expensive apartments through the boom of cyber apartment establishment.
일반적인 전력선 통신은 전력선을 통신선으로 사용하여 전원과 통신 신호를 다중화시키고, 전력선 통신 채널의 주파수 영역을 이용하여 통신을 수행한다. 이때, 사용되는 채널의 특성이 좋은 경우 원하는 성능을 안정적으로 얻을 수 있다.In general power line communication, a power line is used as a communication line to multiplex a power signal and a communication signal, and communication is performed using a frequency region of a power line communication channel. At this time, if the characteristics of the channel used are good, the desired performance can be obtained stably.
하지만 채널의 특성이 좋지 않은 경우, 60Hz 정수배의 주파수에서 발생하는 고주파 노이즈(Harmonic Noise)와 전자기기의 스위치를 연결하거나 끊을 때 발생하는 임펄스 노이즈(Impulse Noise)등 채널 특성에 영향을 주는 요소가 발생한다.However, if the characteristics of the channel are not good, there are factors that affect the characteristics of the channel, such as harmonic noise generated at an integer multiple of 60 Hz and impulse noise generated when connecting or disconnecting the switch of an electronic device. do.
이러한 상기 요소는 전력선 통신 채널에 심한 감쇠나 왜곡을 발생시켜 통신 품질을 급격히 떨어뜨리고 최악의 경우 전혀 통신이 이루어지지 않는 등 전력선 통신의 심각한 문제점으로 대두되고 있다. These factors are causing serious attenuation or distortion in the power line communication channel, causing a sharp drop in communication quality, and in the worst case, no communication at all.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전력선 통신에서 발생하는 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 전력선 통신의 노이즈 제거 장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides an apparatus and method for removing noise in power line communication to effectively remove noise generated in power line communication.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력선 통신의 노이즈 제거 장치는,An apparatus for removing noise of power line communication according to the present invention for achieving the above object,
전력선을 통해 수신된 신호에서 불필요한 전력을 제거하는 전력 검출부와;A power detector for removing unnecessary power from a signal received through the power line;
상기 전력 검출부에서 출력된 신호를 복조하는 신호 복조부와; A signal demodulator for demodulating the signal output from the power detector;
상기 신호 복조부에서 복조된 신호의 에러 유무를 판단하고, 시간적 변화 특성을 나타내는 채널의 노이즈 상태에 적응적으로 필터 계수를 가변하여 노이즈를 제거하는 적응 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다. And an adaptive filter configured to determine whether an error of the signal demodulated by the signal demodulator is present and to remove noise by adaptively changing a filter coefficient according to a noise state of a channel exhibiting temporal change characteristics.
바람직하게, 상기 적응 필터부는 에러 유무를 판단하는 에러 검출부와; Preferably, the adaptive filter unit and the error detection unit for determining the presence or absence of an error;
상기 에러 검출부에서 검출된 에러값을 이용하여 노이즈 제거에 필요한 필터 계수값을 계산하는 적응 계수 조정부와;An adaptive coefficient adjusting unit for calculating a filter coefficient value necessary for removing noise by using the error value detected by the error detecting unit;
상기 적응 계수 조정부에서 계산된 계수값을 이용하여 시간적 변화 특성을 나타내는 채널의 노이즈 상태에 적응적으로 노이즈를 제거할 수 있는 디지털 신호처리 기반의 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. And a digital signal processing based filter capable of adaptively removing noise based on a noise state of a channel exhibiting a temporal change characteristic by using a coefficient value calculated by the adaptive coefficient adjusting unit.
그리고, 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 노이즈 제거 방법은, In addition, the noise removing method of power line communication according to an embodiment of the present invention,
전력선을 이용하여 패킷 신호를 수신하는 단계;Receiving a packet signal using a power line;
상기 수신된 신호로부터 전력 신호를 제거하고 원 신호를 복조하는 단계;Removing a power signal from the received signal and demodulating an original signal;
상기 복조된 신호를 입력받아 패킷 신호의 에러를 판단하는 단계;Determining an error of a packet signal by receiving the demodulated signal;
상기 패킷 신호에서 에러가 발생했을 경우 패킷 신호의 노이즈를 제거하기 위해 채널의 노이즈 상태를 계산하여 시간적 변화 특성을 나타내는 채널의 노이즈 상태에 적응적으로 보상하여 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. And removing noise by calculating a noise state of the channel and adaptively compensating for a noise state of a channel exhibiting a temporal change characteristic in order to remove noise of the packet signal when an error occurs in the packet signal. do.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.
도 1 내지 도 3은 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신 시스템을 나타낸 구성도이다.1 to 3 is a block diagram showing a power line communication system according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 송신 신호를 전송하기 위한 캐리어 신호를 발생하는 캐리어 신호발생부(11)와, 상기 캐리어 신호발생부의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭하는 라인 드라이버(12)와, 상기 라인 드라이버의 출력 신호를 전력선 네트워크에 정합하는 커플링 회로부(13)를 포함하는 송신기(10)와; 신호를 송수신하는데 사용되는 전력선 네트워크(20)와; 상기 커플링 회로부(13)를 통해 정합된 출력 신호에서 전력 신호만을 제거하는 전력 검출부(31)와, 상기 전원 검출부(31)에서 출력된 신호를 복조하는 신호 복조부(32)와, 상기 신호 복조부(32)에서 복조된 신호의 노이즈를 제거하는 적응 필터부(33)를 포함하는 수신기(30)를 포함하여 구성된다.1 to 3, a
상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 노이즈 제거 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.An apparatus for removing noise of power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
전력선 통신 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 송신기(10), 전력선 네트워크(20), 수신기(30)을 포함하며, 상기 송신기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어 신호발생부(11)와 라인 드라이버(12) 및 커플링 회로부(13)를 포함하여 구성된다. 상기 수신기(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 전력 검출부(31)와 신호 복조부(32) 및 적응 필터부(33)를 포함하여 구성한다.As shown in FIG. 1, the power line communication system includes a
이러한 전력 통신을 보면, 송신기(10)의 캐리어 신호발생부(11)는 송신 신호를 캐리어 신호에 실어 전송하고, 라인 드라이버(12)는 상기 송신 신호를 입력받아 이를 소정 레벨로 증폭하여 출력한다.In this power communication, the
이때, 커플링 회로부(13)는, 상기 라인 드라이버(12)의 출력 신호를 변압하여 전력선 네트워크(20)를 통해 목적하는 장소까지 전달한다.At this time, the
상기 수신기(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전력선 네트워크(20)으로부터 신호를 입력받아 전력 검출부(31)로 전송되어 전력 신호가 제거되고, 제거된 전력 신호를 신호 복조부(32)에 전송한다.As shown in FIG. 3, the
이때, 상기 신호 복조부(32)는 전력 신호가 제거된 신호를 복조하고, 이렇게 복조된 신호는 적응 필터부(33)로 전송되어 노이즈가 제거된다.In this case, the
또한 전력선 통신에서 신호의 데이터 손실을 줄이고 전송 효율을 높이기 위해서는 노이즈를 효과적으로 제거해야 한다.In addition, in power line communication, noise must be effectively removed to reduce signal data loss and improve transmission efficiency.
이러한 전력선 통신은 송신기에서 헤더와 데이터를 포함하는 패킷 형태로 구성된 통신 신호를 전력선 네트워크(20)에 실어 보내면, 상기 통신 신호는 수신기(30)의 전력 검출부(31)로 입력되어 불필요한 전력 신호가 제거된다. 전력 신호가 제거된 신호는 신호 복조부(32)를 거쳐 적응 필터부(33)로 입력되고, 상기 적응 필터부(33)는 신호의 노이즈를 제거하는 역할을 수행한다.In the power line communication, when a transmitter sends a communication signal composed of a packet including a header and data to the
도 4는 상기 적응 필터부의 상세 구성도이다.4 is a detailed block diagram of the adaptive filter unit.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 적응 필터부(33)는 통신 신호의 에러 유무를 판단하는 에러 검출부(35)와, 에러 보정을 해주는 적응 계수 조정부(35)와, 노이즈를 제거하는 디지털 신호처리 기반의 필터(36)를 포함하는 구성이다.Referring to FIG. 4, the
상기 적응 필터부(33)의 에러 검출부(34)는 입력되는 신호의 송신기와 수신기에서 서로 약속한 값을 이용하여 에러 유무를 판단하게 되며, 적응 계수 조정부(35)는 상기 에러 검출부(35)에서 검출된 에러값을 이용하여 노이즈 제거에 필요한 필터 계수값을 계산하며, 디지털 신호 처리 기반의 필터(36)는 상기 적응 계수 조정부(36)에서 계산된 계수값을 가지고 시간적 변화 특성을 나타내는 채널의 노이즈 상태에 맞게끔 노이즈를 제거하고 제거된 신호를 출력하게 된다.The
이렇게 적응 필터부(33)에 의해 출력되는 신호는 다음의 수학식 1 및 수학식 2로 설명 가능하다.The signal output by the
여기서, 적응 필터부(33)로 입력되는 신호값을 , 노이즈에 의해 발생한 에러값을 , 송신기와 수신기의 에러검출을 의해 서로 약속된 값을 , 에러 보정을 위해 사용되는 계수값을 , 필터링 되어 출력되는 신호값을 로 정의하기로 하자.Here, the signal value input to the
먼저, 적응 필터부(33)로 입력된 신호는 에러 검출부(34)에서 패킷 신호의 헤더에 내장된 송신기의 값을 수신기에 내장된 값과 비교한다. First, the signal input to the
이때, 에러값이 0이 아니면 전력선 노이즈에 의해 헤더값에 오류가 발생했음 을 의미하며, 헤더값에 오류가 발생했다는 것은 데이터 또한 오류가 발생했다는 것을 의미한다.At this time, if the error value is not 0, an error occurs in the header value due to power line noise, and an error in the header value means that the data also has an error.
따라서, 에러값은 전송된 신호의 노이즈 상태를 나타내며, 이 에러값은 적응계수 조정부(35)로 입력된다.Therefore, the error value represents the noise state of the transmitted signal, and this error value is input to the adaptive
상기 적응 계수 조정부(35)는 입력된 에러값을 이용하여 채널의 노이즈 상태에 적응할 수 있는 필터 계수값을 다음의 수학식 3을 이용하여 계산한다. The adaptive
여기서 는 현재 필터 계수값을, 는 과거 필터 계수값을, 는 에러 보정값을 나타낸다.here Is the current filter coefficient value, Is the past filter coefficient value, Indicates an error correction value.
상기의 수학식 3과 같이 적응 계수 조정부(35)는 현재 필터 계수값을 계산하여 디지털 신호처리 기반의 필터(36)로 피드백 시키고, 상기 필터(36)는 현재 필터 계수값을 가지고 에러를 보정하여 신호의 노이즈를 제거한다.As shown in Equation 3, the adaptive
이렇게 상기 과정을 거쳐 적응 필터부(33)는 시간적 변화 특성을 나타내는 채널의 노이즈 상태에 적응적으로 노이즈를 제거할 수 있기 때문에 노이즈에 의해 변형된 패킷 신호가 수신되어도 헤더와 데이터를 알아낼 수 있다.Through the above process, the
도 5는 본 발명 실시 예에 따른 전력선 통신의 노이즈 제거 방법을 나타낸 플로우 차트이다.5 is a flowchart illustrating a method of removing noise in power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 전력선을 통하여 헤더와 데이터를 포함한 패킷 신호를 수 신하고(S10), 수신된 패킷 신호는 신호 복조부를 통해 신호를 복조시킨다(S11).Referring to FIG. 5, a packet signal including a header and data is received through a power line (S10), and the received packet signal is demodulated through a signal demodulator (S11).
이렇게 복조된 신호는 적응 필터부로 입력되고(S12), 적응 필터부로 입력된 신호는 필터링을 통해 패킷 신호의 에러 유무를 판단한다(S13).The demodulated signal is input to the adaptive filter unit (S12), and the signal input to the adaptive filter unit determines the presence or absence of an error of the packet signal through filtering (S13).
여기서 패킷 신호의 에러가 검출된 경우는 검출된 에러의 에러값을 이용하여 채널의 노이즈 상태에 맞게끔 필터 계수값을 계산하여 신호의 노이즈를 제거한다(S14).If an error of the packet signal is detected, the filter coefficient value is calculated to match the noise state of the channel using the error value of the detected error (S14).
이후, 변형된 패킷 신호의 헤더와 데이터를 알아낼 수 있는 노이즈가 제거된 패킷 신호가 출력된다(S15).Subsequently, the packet signal from which the noise for detecting the header and data of the modified packet signal is removed is output (S15).
이러한 방법을 이용하면 전력선 통신에서의 채널 상태에 따른 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있어 신호의 전송 에러를 줄이고 데이터 전송률을 높일 수 있다.This method effectively removes noise due to channel conditions in power line communication, thereby reducing signal transmission errors and increasing data rates.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be implemented. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
본 발명에 따라 전력선 통신의 노이즈를 제거하는 장치 및 방법에 의하면, 패킷 형태로 전송되는 통신 신호의 노이즈를 효과적으로 제거하여 통신 신호의 전송 에러를 줄이고 데이터 전송률을 증가시켜주는 효과가 있다.According to the present invention, there is provided an apparatus and method for removing noise of power line communication, which effectively removes noise of a communication signal transmitted in the form of a packet, thereby reducing a transmission error of the communication signal and increasing a data rate.
Claims (3)
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