KR100720394B1 - 제로상관구간 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용전력선통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를기록한 기록매체 - Google Patents

제로상관구간 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용전력선통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를기록한 기록매체 Download PDF

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KR100720394B1
KR100720394B1 KR1020050133627A KR20050133627A KR100720394B1 KR 100720394 B1 KR100720394 B1 KR 100720394B1 KR 1020050133627 A KR1020050133627 A KR 1020050133627A KR 20050133627 A KR20050133627 A KR 20050133627A KR 100720394 B1 KR100720394 B1 KR 100720394B1
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차재상
신명철
이종주
문경환
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로 상관 구간 간 특성을 갖는 새로운 확산코드의 생성방법 및 이러한 확산코딩기법에 기반을 둔 CDMA 변/복조 방식을 이용하는 구내용 전력선통신시스템 및 그 시스템의 통신처리방법, 이 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 확산코드에 기반을 둔 구내용 전력선 통신 시스템은 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기, 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및 상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용 전력선통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를 기록한 기록매체를 이용하는 것에 의해, 다양한 부하변동에 의한 임펄스성 잡음이나 멀티패스 간섭(MPI)이 내재된 열악한 전력선 채널환경을 극복할 수 있다.
임펄스, 다양한 부하변동, 멀티패스 간섭, 전력선, 채널환경

Description

제로상관구간 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용 전력선통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를 기록한 기록매체{Communication System based Spreading Code with Zero Correlation duration and Processing Method thereof, and Recording Medium thereof}
도 1은 전력선에 존재하는 잡음 및 에코특성에 의한 멀티패스특성을 도시한 전력선통신 시스템의 의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 제로상관구간 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용 전력선통신 시스템을 도시한 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 제로상관구간 특성을 갖는 확산신호가 포함된 송신신호를 수신하기 위한 정합필터부의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 제로상관구간을 갖는 64칩 확산코드의 자기상관함수(ACF) 및 상호상관함수(CCF)의 특성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템과 종래의 전력선통신 시스템에서 멀티패스간섭(MPI)환경하의 간섭완화 성능을 설명하기 위한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템과 종래의 전력선통신 시스템에서 멀티패스간섭(MPI) 및 임펄스성 잡음이 부가된 환경에서의 통신 성능을 유지하는 것을 설명하기 위한 그래프,
도 7은 3명의 다양한 사용자가 존재하는 경우, 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템과 종래의 전력선통신 시스템에서 비트 오율 특성의 결과를 나타내는 그래프,
도 8은 5명의 다양한 사용자가 존재하는 경우, 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템과 종래의 전력선통신 시스템에서 비트 오율 특성의 결과를 나타내는 그래프,
도 9는 종래의 낮은 상관구간 또는 제로상관 구간을 갖는 확산코드를 이용한 저간섭 초광대역 무선통신 시스템의 통신처리 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
130 : 전력선통신 수신부 200 : 전력선통신 송신부
210 : 송신신호 또는 정보데이터 생성부
220 : 송신신호 변조부
230 : 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부
240 : 반송파신호 발생부 250 : 파워앰프(증폭기),
260, 310 : 커플러(Coupler) 270 : 전력선채널,
300 : 전력선통신 수신부 320 : 저잡음증폭기(LNA),
330 : 밴드패스필터부(BPF) 340 : 정합필터부(Matched Filter)
350 : 판정부(Detection)　 360 : 수신신호 처리부
본 발명은 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간간(ZCD; zero correlation duration) 특성“을 갖는 새로운 확산코드의 생성방법 및 이러한 확산코딩기법에 기반을 둔 CDMA 변/복조 방식을 이용하는 구내용 전력선통신시스템 및 그 시스템의 통신처리방법, 이 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
특히 본 발명은 부하변동에 의한 임펄스성 잡음이나 에코특성에 의한 멀티패스 간섭을 갖는 열악한 전력선 채널환경을 극복하기 위해, 일정 시간 구간 동안 연속적으로 자기상관함수의 사이드 러브 또는 상호 상관값이 완벽하게 제로(0)가 되는 확산코드를 발생시켜 시스템의 복잡도를 증가시키지 않으면서 간섭 제거 특성을 갖도록 하기 위해서, “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 개선된 확산코드를 새롭게 개발하는 것과 이 확산코드를 이용한 저 간섭 전력선통신 시스템 및 그 시스템의 통신처리방법, 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
최근, 디지털 정보 가전과 연계된 홈 네트워크 구축화 사업 등의 증대로 인해서 전력선을 이용하여 가정(residential area)혹은 댁내(indoor)와 같은 근거리 영역에서 정보데이터의 전송을 행하는 홈 네트워크용 전력선 통신기술이 활발히 진 행되어지고 있으며 이러한 전력선통신 기술은 50~60Hz의 전력주파수 이외의 고주파신호인 데이터신호를 전력선에 포함시켜 전송하는 디지털통신 기술이다.
전력선 통신에 관한 연구 분야는 현재까지도 연구의 진행도가 초기단계에 있으므로 인해서, 전력선통신과 관련된 다양한 변/복조 기술들(OFDM, Spread Spectrum, Chirp 등)이 제시되고 있기는 하나 주된 논의가 열악한 간섭환경하에서의 전력선 통신의 시스템의 데이터 전송의 용량을 증대시키고자 하는데 국한되어 있어서 QoS개선에 관해서는 한계성을 드러내고 있다.
또 본 발명에 관한 "제로상관 구간"에 관한 일 예가 대한민국 공개특허공보 2002-40284호(2002년05월30일), 특허공개공보 2002-94341호(2002년12월18일), 특허공개공보 2005-98998호(2005년10월12일) 등에 개시되어 있다.
즉, 상기 공개특허공보 2002-40284호에는 제로상관구간을 갖는 바이너리 확산코드 발생 방법 및 그 장치로서, 제로상관구간을 갖는 바이너리 확산코드 발생 방법에 있어서, 주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 코드주기를 확장하여 제로상관 특성이 유지되는 바이너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 생성하는 제 1 단계 및 상기 생성된 바이너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 칩 쉬프트시켜 바이너리 제로상관구간 코드 세트를 생성하는 제 2 단계를 포함하는 구성에 대해 개시되어 있다.
또, 상기 공개특허공보 2002-94341호에는 제로상관구간을 갖는 터너리 확산코드 발생 장치 및 그 방법으로서, 제로상관구간을 갖는 터너리 확산코드 발생 장치에 적용되는 터너리 확산코드 발생 방법에 있어서, 주기가 N칩(N은 자연수)인 코 드에 대하여 코드주기를 확장하여 (0.75N+1) 칩의 제로상관 특성이 유지되는 터너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 생성하는 제 1 단계 및 상기 생성된 터너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 칩 쉬프트시켜 (0.75N +1)칩 이하의 제로상관 특성을 갖는 다수의 터너리 제로상관구간 코드 세트를 생성하는 제 2 단계를 포함하는 구성에 대해 개시되어 있다.
또, 상기 공개특허공보 2005-98998호는 낮은 상관구간 또는 제로상관 구간을 특성으로 갖는 확산코드를 이용한 저간섭 초광대역 무선통신 시스템 및그 시스템의 통신처리방법, 그 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 대해 개시되어 있다.
즉 도 9에 도시된 바와 같이, 무시할 만한 낮은 상관구간 또는 제로상관구간 확산코드를 갖는 초광대역 무선 통신 시스템의 운용방법에 있어서, 소정 사용자를 위해, 변조된 데이터 심볼 값, 소정 사용자를 위한 확산코드, 비트 주기 및 칩 주기를 이용하여 소정 신호들 의 상호상관이 낮은 값 또는 영(0)이 되도록 낮은 상관구간 또는 제로상관 구간 특성을 갖는 송신신호를 생성시키는 송신신호 생성과정(S100), 상기 송신신호 생성과정에 의해 생성된 송신신호를 초광대역 신호로 변환시켜 송출하는 송신신호 송출과정(S200), 이를 전송하기 위한 다중화기법상에서, 전체 UWB의 주파수 대역을 각 채널별로 쪼갠 후 다양한 반송파를 이용하여 전송하는 멀티밴드(Multi-band) 또는 멀티 캐리어(Multi-Carrier)방식을 적용하여 전송하는 전송과정 및 제로상관 구간 특성을 유지하고 있는 초광대역 신호를 다중경로를 통해 수신받아 통계 벡터를 산출하여 신호처리과정을 수행하는 수신과정(S300)으로 이루어진 저간섭 초광초광대역 무선통신 시스템의 통신처리방법에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상술한 공보 등에 개시된 기술에 있어서, 변/복조 기술들을 적용한 전력선통신시스템의 경우, 전력선통신시스템이 갖는 다양한 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 및 에코특성에 의한 멀티패스간섭(MPI; Multi-path Interference, 이하 ‘MPI'로 약칭함), 다중접속 시 발생되는 다중접속간섭(MAI; Multiple Access Interference, 이하 ‘MAI’로 약칭함)의 영향을 심각하게 받아서, 통신시스템의 BER 성능이 상당히 열화하여 데이터의 수신효율이 크게 저하되는 문제가 야기되었으며, 이러한 간섭을 인위적으로 완화하기 위한 간섭제거기 구현시의 하드웨어적인 부담 또한 커진다는 문제점을 안고 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 최대 (N/2 +1)칩의 제로상관구간특성을 가지며, 자기 상관 사이드러브(sidelobe)가 완벽하게 제로가 되거나, 코드 간의 상호상관(cross-correlation)특성이 모든 시간지연 구간에서 완벽하게 제로가 되는 구내용 전력선통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일정 시간 구간 동안 연속적으로 자기상관함수의 사이드러브와 상호상관특성이 완벽하게 제로(0)가 되는 확산코드를 이용하여 전력선통신시스템의 복잡도는 증가시키지 않으면서, 잡음 및 간섭 제거 특성을 강화시키는 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 구내용 전력선 통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 확산코드에 기반을 둔 구내용 전력선 통신 시스템은 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기, 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및 상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 송신기는 송신신호 또는 정보데이터를 생성하는 송신 신호 생성부, 상기 송신 신호 생성부에서 생성된 상기 신호 또는 데이터를 변조하는 송신신호 변조부, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 반송파신호 발생부, 상기 변조된 송신신호를 전력선에 송출하기 위한 증폭기 및 상기 송신 신호를 상기 전력선 채널로 송출하는 커플러를 더 포함하고, 상기 수신기는 상기 전력선채널을 거쳐 송신되는 변조신호를 수신받아, 상기 수신된 변조신호에 대하여 저잡음증폭기 및 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터부, 상기 정합 필터부에서의 자 기상관피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 송신신호 또는 정보데이터를 판정하는 판정부 및 상기 판정부에서의 판정에 따라 상기 송신신호 또는 정보데이터를 복원 생성하는 수신신호 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 송신기에서 발생하는 확산코드는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 “0”이 되는 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드를 이용하는 ZCD-CDMA 기반인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 수신기는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 내에 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 또는 MPI(Multi-path Interference)신호 및 다중 접속 시 발생되는 MAI(Multiple Access Interference)신호가 존재하는 경우, 상기 임펄스성 잡음 또는 MPI신호 및 MAI 신호에 포함되어 있는 방해신호를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 정합 필터부는 코드 1주기에 해당되는 사전에 정해진 참조신호를 이용하여 수신된 신호와의 상관을 처리하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 판정부는 상기 정합필터부를 통과한 상관 피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 송신신호 또는 정보데이터를 “1”로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 “-1”로 판정하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 구내용 전력 선통신 시스템의 제로상관 구간의 길이는 상기 MPI의 지연 경로 길이를 커버할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템에서 다중접속을 고려할 경우 발생되는 상기 MAI가 존재하지 않게 설정되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템이 다중 접속 시 최대 유저채널 수가 코드분할에 의한 다중접속방식(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 반영하여, 직교코드의 최대 패밀리 사이즈수에 할당되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서, 상기 정합 필터부는 제로상관구간 코드 발생부, 상기 밴드패스 필터부에서의 출력신호를 수신하는 쉬프트레지스터, 상기 제로상관구간 코드 발생부의 출력신호와 상기 쉬프트레지스터의 출력신호에 따라 상관 처리를 수행하는 상관기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템의 통신 처리방법은 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기, 상기 일정 시간 구간 동안 연 속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및 상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하는 구내용 전력선 통신 시스템의 통신 처리방법으로서, 상기 송신기에서 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위해 변조된 데이터 심볼 값, 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위한 확산코드, 비트 주기 및 칩 주기를 이용하여 소정 신호들의 자기상관함수의 사이드 러브와 상호상관특성이 일정시간 구간 동안 연속적으로 완벽하게 제로(0)가 되는 송신신호를 생성시키는 송신신호 생성단계, 상기 수신기에서 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 유지하고 있는 송신신호를 상기 전력선 채널을 통해 수신하고, 통계 벡터를 산출하여 신호처리하는 수신신호 처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 구내용 전력선 통신 시스템의 통신 처리방법은 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 및 에코특성에 의한 멀티패스 특성을 갖는 열악한 전력선 채널환경인 구내용 전력선통신의 변/복조 및 다중접속기술을 처리하는 구내용 전력선통신 처리방법으로서, 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration)특성을 포함하는 송신신호를 생성하는 단계, 상기 전력선에 존재하는 다양한 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 및 멀티패스 간섭이 포함된 송신신호를 수신하는 단계, 정합 필터를 이용하여 상기 수신한 신호에서 상관 피크를 도출하는 단계, 데이터 판정기를 통해 수신된 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 기록매체는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기, 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및 상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하는 구내용 전력선 통신 시스템의 통신 처리를 운용하는 프로그램으로서, 상기 송신기에서 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위해 변조된 데이터 심볼 값, 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위한 확산코드, 비트 주기 및 칩 주기를 이용하여 소정 신호들의 자기상관함수의 사이드 러브와 상호상관특성이 일정시간 구간 동안 연속적으로 완벽하게 제로(0)가 되는 송신신호를 생성시키는 송신신호 생성단계 및 상기 수신기에서 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 유지하고 있는 송신신호를 상기 전력선 채널을 통해 수신하고, 통계 벡터를 산출하여 신호처리하는 수신신호 처리단계를 실행시키는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 한다,
본 발명의 상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명에 따른 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템에 대해 첨부 도면을 참조 하여 설명하면 다음과 같다.
또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
<실시예 1>
도 1은 전력선에 존재하는 잡음 및 에코특성에 의한 멀티패스특성을 도시한 전력선통신 시스템의 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 전력선통신 시스템은 크게 송신기(100)와 수신기(130)를 갖는다.
그런데, 전력선통신시스템에서의 송신기에서 송신하는 신호가 수신기에 도달하려면 전력선채널(110)을 거치게 되며, 전력선채널에는 분기되는 전력선로로 인한 시간지연 및 다양한 감쇄 정수로 인한 멀티패스간섭이 존재하게 된다.
이러한 간섭신호와 더불어 수신기에서는 다양한 노이즈(120) 및 부하변동으로 인한 임펄스성 잡음이 부가된 송신신호를 수신받아 처리하게 된다. 즉 노이즈(120)은 전력선에 존재하는 배경잡음 및 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 이 부가 되는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 새로운 확산코드 기반을 둔 구내용 전력선통신시스템의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 새로운 확산코드를 이용하는 이진 ZCD-CDMA 기반의 전 력선통신 시스템은 송신부(200)와 수신부(300)로 이루어져 있다.
송신부(200)는 이진 송신신호 또는 정보데이터들을 생성하는 송신신호 생성부(210), 송신신호 생성부(210)에서 생성한 송신신호에 대하여 1차변조(예 : BPSK, QPSK 등)를 행하는 송신신호 변조부(220), 송신신호 변조부(220)에서 변조된 송신신호들을 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부(230), “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산코드 신호와 곱해진 송신신호를 전력선통신의 주파수대역(30MHz 이하)에 만족하는 반송파 주파수를 선택하여 송신신호를 발생시키는 반송파신호 발생부(240), 변조된 신호를 전력선에 송출하기 위한 파워앰프(250) 및 커플러(260)를 포함하여 이루어져 있다.
그리고, 수신부(300)는 송신부(200)에서 변조된 송신신호가 전력선채널(270)을 거쳐 커플러(310) 및 저전력증폭기(320)를 통해 수신되고, 수신된 변조신호에 대하여 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터부(330), 밴드패스필터부(330)에서 출력되는 신호 중에 반송파 성분이 제거된 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합필터부(340), 자기 상관 피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 송신신호 또는 정보데이터를 복원 생성하는 판정부(350) 및 수신신호 처리부(360)를 포함하여 이루어져 있다.
도 3은 제로상관구간을 갖는 확산신호가 포함된 송신신호를 수신하기 위한 정합 필터부(340)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 새로운 확산코드를 이용하는 구내용 전력선통신시스템에서의 전력선채널(270)을 통과한 송신신호를 수신받아 원래의 생성된 송신신호로 출력하기 위하여 핵심적인 정합필터(Matched Filter)부가 마련된 것이다. 이 정합필터부(340)는 제로상관구간 코드 발생부, 밴드패스 필터부에서의 출력신호를 수신하는 쉬프트레지스터, 제로상관구간 코드 발생부의 출력신호와 쉬프트레지스터의 출력신호에 따라 상관 처리를 수행하는 상관기(코릴레이터)를 포함한다.
정합필터부(340)는 각 송신부(200)와 수신부(300) 사이에는 코드분할에 의한 직교성을 유지하기 위하여 상호 간에 특별히 약속으로 정하는 직교코드를 사용하며, 본 발명은 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 직교코드를 사용한다. 이러한 약정된 코드가 입력신호로 입력되었을 때만 상관 피크치를 도출하게 되며, 관련이 없는 코드가 입력신호로 입력되는 경우는 상관특성이 0(zero)이 되므로 피크치를 도출하지 않게 된다.
상술한 각 과정에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명이 적용된 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템은 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산 코드를 이용한 DS(Direct sequence)를 기반으로 하는 전력선통신 시스템이다.
그리고, “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템에 포함되어 있는 송신기(200)는 송신 바이너리 심볼용 엔티포달 모듈레이션(antipodal modulation)을 가지게 된다.
상기 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템의 송신기(100)는 아래 수학식 (1)로 표현되는 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 송신신호(Sk(t))를 생성한다.
Figure 112005077879906-pat00001
여기서, Nr은 확산코드 주기, bi k∈{±1}은 k번째 이용자를 위한 변조데이터 심볼, an k∈{± 1}는 k번째 이용자를 위한 확산코드, z(t)는 송신 펄스 파, Tb는 비트주기, Tc는 칩 주기이다.
상기와 같은 송신신호(Sk(t))는 특정 주파수대역을 가지고 있는 반송파신호로 믹싱되어 전력선으로 송출된다.
그리고, 다중 경로 성분이 최단 경로 분해능 시간의 정수배인 시각에 도달하면, 또 다른 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 확산코드를 이용한 전력선통신 시스템에 구비된 수신기(300)가 이를 수신하는데, 이때 수신 파형은 최단 경로 분해능 시간 Tm(Tm~1/Bs)이라 할 때, 다음의 수학식 (2)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005077879906-pat00002
여기서, L은 다중 경로의 개수이고,
Figure 112005077879906-pat00003
는
Figure 112005077879906-pat00004
번째 경로에서의 진폭이고, n(t)는 부가적인 가우시안 잡음과 부하변동으로 인한 임펄스성 잡음이 포함된다.
그리고, 다중 경로 지연은
Figure 112005077879906-pat00005
로 기술되며, 여기서 qk는 구간 [0, NrNc-1]에 균일하게 분포되는 정수이고, Nr 은 확산 코드의 처리 이득 (Processing Gain)에 대응하며, Nc = Tc / Tm 이다.
그 결과, 경로지연은
Figure 112005077879906-pat00006
의 범위에 있게 되며, 이때, 최대 시간 지연이 Tr 이다. 이때, 수신기(300)는 수신 신호를 검출하기 위해 펄스 정합형 필터가 아닌 코드 정합형 필터를 이용한다.
다음, 수신기(300)는 하나의 심볼에 걸쳐서 입력 r(t)에 대한 K개의 개별적 코드1주기에 해당되는 참조신호를 이용하는 정합필터에서 출력을 수집하여 얻어진 충분한 통계 벡터 y를 산출하며, 상기 통계 벡터는 다음의 수학식 (3)과 같다.
Figure 112005077879906-pat00007
여기서, R은 정규화된 특징 파형 벡터(Normalized Signature Waveform Vector)의 상호 상관 행렬(Cross-Correlation Matrix)이며, 수학식 (4)와 같이 표 현된다.
Figure 112005077879906-pat00008
여기서, n 은 행렬 R과 등가인 공변 행렬을 갖는 가우시안 0-평균 K-벡터이고, C 는 레일레이 무작위 변수의 다중 채널 행렬이다. 행렬 C 및 W 는 각각 다음의 수학식 (5) 및 (6)으로 표현된다.
Figure 112005077879906-pat00009
Figure 112005077879906-pat00010
벡터 d 는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005077879906-pat00011
여기서,
Figure 112005077879906-pat00012
이고,
Figure 112005077879906-pat00013
이고,
Figure 112005077879906-pat00014
이다.
수학식 (4)로 정의된 상호 상관 행렬 R의 성분은 다음의 수학식 (7)과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005077879906-pat00015
여기서,
Figure 112005077879906-pat00016
이다.
파형 pk(t) 는 다음의 수학식(8)과 같이 표현된다.
Figure 112005077879906-pat00017
여기서,
Figure 112005077879906-pat00018
이다.
수학식 (7)에서 알 수 있는 바와 같이, “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“이 유지되면, 제로상관구간 내에서는 어떤 신호들의 상호 상관이라도 무시할만한 값 또는 영(0)이 된다.
한편, 멀티패스간섭(MPI) 신호와 다중접속간섭(MAI) 신호 및 부하변동으로 인한 임펄스성 잡음이 제로상관구간 내에 존재하는 경우 본 발명이 적용된 수신기 (300)에서는 간섭신호 및 잡음을 완벽하게 제거하게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“ 을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템의 비트 오류 확률(BER; Bit Error Rate, 이하 ‘BER'이라 약칭함)에 대해 설명하면, 먼저 단일 소정 사용자 검출에서 k번째 이용자의 BER 값을 수학식 (9)와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005077879906-pat00019
여기서, Q(x)는 단위 정규화 변수의 상보적 누적 분포 함수이며, 이 상보적 누적 분호 함수는 수학식 (10)과 같이 표현된다.
Figure 112005077879906-pat00020
한편, 본 발명이 적용된 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“ 을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템에서는 상호 상관이 극히 미약하며, 특히 제로상관구간이 적용된 경우에는 상호상관특성이 영(0)이므로, 단일 소정 사용자의 경우만큼 양호하며, 가우시안 잡음과 에코특성에 의한 멀티패스 환경하에서 BER은 각각 다음의 수학식 (11)과 (12)로 표현될 수 있다.
Figure 112005077879906-pat00021
Figure 112005077879906-pat00022
이때, 함수 Q(x)는 변수 x에 대한 Q함수이므로, 본 발명이 적용된 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템에서의 확률은 상호 상관을 가진 코드를 이용하는 시스템보다 항상 작게 된다.
<실시예 2>
실시예 2에 따른“일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성“을 갖는 구내용 전력선통신 시스템의 이진 ZCD 확산코드의 생성법은 다음과 같다.
“일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 확산 코드 신호들은 상호간에 자기상관치의 피크주변의 사이드 러브와 상호상관치가 (최대 N/2 +1)칩 이하의 일정시간 구간동안에 제로가 되는 바이너리 ZCD 코드세트(Binary ZCD Code Set: 이하 " BZCS" 라함)로 동작한다.
여기서, 코드의 주기가 N=4×2i( i=0,1,2,3....)에 대하여 (N/2 +1)칩이라는 제로상관 특성을 가진 바이너리 ZCD 프리퍼드 페어(Binary ZCD Preferred Pair : 이하 " BZPP"라 함) 및 다양한 ZCD를 갖는 바이너리 ZCD 코드세트의 생성과정을 더 욱 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 초기 기초 매트릭스(initial basic matrix) G를 다음의 수학식 (13)에서와 같이 구현한다.
Figure 112005077879906-pat00023
여기서, 매트릭스 G내에서는 편의상 각각 1 과 -1을 (+)와 (-)로 표기하였다. 상기 매트릭스 G 또는 -G를 구성하는 임의의 행을 주기 4 칩의 확산코드
Figure 112005077879906-pat00024
라고 하면
Figure 112005077879906-pat00025
로부터 다른 확산코드
Figure 112005077879906-pat00026
를 생성할 수 있는데, 이때의
Figure 112005077879906-pat00027
와
Figure 112005077879906-pat00028
의 관계는
Figure 112005077879906-pat00029
과 같이 된다. 그리고 이들 주기의 4의 1쌍의 코드
Figure 112005077879906-pat00030
는 (4/2 +1) 칩의 제로상관구간을 가지며, 이들을 초기 BZPP(initial Binary ZCD Preferred Pair)라고 정의한다.
여기서, 상기 제로상관구간(ZCD)은 자기상관 피크의 사이드 러브와 상호 상관함수가 0이 되는 연속적인 구간으로, 자기상관 함수의 피크치를 중심으로 한 국부적인 구간이나마 연속적으로 자기상관 함수의 피크치의 사이드 러브와 상호상관 치가 0이 되는 구간을 의미한다.
다음으로, BZPP의 주기를 2배로 확장시켜 주는 확장 매트릭스에 대해 살펴보면 다음과 같다. 초기 BZPP를 구성하는
Figure 112005077879906-pat00031
에서 1개의 코드를 취해서 확장 매트릭스에 입력할 경우 그 출력된 매트릭스의 임의의 행을 획득하여 출력하면 이는 주기가 2배인 8칩으로 확장된 코드
Figure 112005077879906-pat00032
가 된다. 다음으로, 이
Figure 112005077879906-pat00033
을 이용하여 코드를 구성하는 짝수항의 부호를
Figure 112005077879906-pat00034
과 같이 반전시키는 동작을 가하면
Figure 112005077879906-pat00035
가 생성된다. 여기서, BZPP의 주기를 확장하는 동작을 일반화하여 수학식 (14)로 표기할 수 있다.
즉, 주기 m을 가지는 임의의 BZPP
Figure 112005077879906-pat00036
가 주어졌을 때, 확장 매트릭스 D는 다음의 수학식 (14)와 같이 구성된다.
Figure 112005077879906-pat00037
여기서, 코드의 주기가 m=4×2i,(i=0,1,2,3...)을 의미한다. D 또는 -D의 임 의의 행은 2m의 주기를 가진
Figure 112005077879906-pat00038
이 되며,
Figure 112005077879906-pat00039
을 이용하면,
Figure 112005077879906-pat00040
이 생성된다. 이때,
Figure 112005077879906-pat00041
의 관계가 성립된다. 상기
Figure 112005077879906-pat00042
은 (2m/2+1) 칩의 제로상관구간을 가지는 BZPP가 된다. 따라서, N=4×2i(i=0,1,2,3...)의 주기에 대하여 (N/2 + 1) 칩의 제로상관구간을 가지는 BZPP
Figure 112005077879906-pat00043
가 발생된다.
여기서, 다음의 수학식(15)는 33칩의 제로상관구간을 가지는 코드페어
Figure 112005077879906-pat00044
에 의한 예를 보여준 것이다.
Figure 112005077879906-pat00045
여기서
Figure 112005077879906-pat00046
그리고
Figure 112005077879906-pat00047
이 된다.
다음으로, 코드의 주기가 4×2i(i=0,1,2,3....)에 대하여 (N/2 +1)칩 이하의 제로상관구간(ZCD)을 가진 M개의 코드로 구성되는 바이너리 ZCD 코드세트인 BZCS를 생성하는 과정에 관하여 설명한다.
M개의 코드로 구성되는 BZCS는 M개의 코드 상호간의 동일한 ZCD를 가지고 있 으며, 그 구간의 길이가 (N/2 +1)칩 이하인 바이너리 코드들의 세트를 의미한다. 상기한 BZCS는 BZPP(바이너리 ZCD 프리퍼드 페어코드)인
Figure 112005077879906-pat00048
을 가지고 칩 쉬프트 동작(chip-shift operation)을 행함으로써 생성할 수 있다. 즉, Tl을 시계 반대방향으로 l 칩씩 쉬프트시키는 칩 쉬프트 동작기라고 한다면,
Figure 112005077879906-pat00049
을 이용하여, M개의 코드로 구성되는 주기칩의 BZCS는 다음의 수학식 (16)와 같이 생성된다.
Figure 112005077879906-pat00050
여기서 △는 칩쉬프트의 증분(chip shift increment) 이고, k는 주어진 코드에 대한 최대 쉬프트 가능수를 의미한다. 또한 △와 k는 각각 양의 정수(positive integer) 및 비음의 정수(non negative integer) 이며, 반드시
Figure 112005077879906-pat00051
의 조건을 만족해야 한다. 그리고 M과 새로이 생성된 코드의 ZCD간에는 수학식 (17)과 같은 관계식이 존재한다.
Figure 112005077879906-pat00052
수학식 (18)은 최대쉬프트가능수 k가 2이고 칩쉬프트증분 △가 3일때, 주기 32칩에서 ZCD
Figure 112005077879906-pat00053
칩인 6개의 코드들로 이뤄진 BZCS 의 예를 나타내고 있다.
Figure 112005077879906-pat00054
또한, 다음의 (표 1)은 주기 32, 64, 128, 256칩에 대한 이진 ZCD코드들의 총 코드수를 보여주고 있다.
Figure 112005077879906-pat00055
도 4은 본 발명에 따른 이진 ZCD 확산코드의 자기상관특성 및 상호상관 특성을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 64칩의 주기를 갖는 1쌍의 코드의 자기상관 함수값과 상호상관 함수값이 0이 되는 구간 즉, 제로상관구간을 표시하고 있으며, 64칩의 (최대 N/2 +1)칩에 해당하는 33칩이라는 국부적인 구간 내에서 자기상관 함수의 피크치 주변의 사이드 러브와 두 코드간의 상호상관치가 0이 되는 것을 알 수 있다.
<실시예 3>
본 발명의 실시예 3에 있어서는 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템에 대해 MPI의 주된 지연 경로 길이를 커버하도록 ZCD 길이를 설계함으로써, MPI 제거형 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전력선통신 시스템에서 다중접속방식을 고려할 경우 업 링크(Uplink)상황에서 필연적으로 발생하는 MAI환경에서 최대 유저채널 수는 코드분할에 의한 코드분할 다중접속방식(CDMA)을 반영하여, 직교코드의 최대 패밀리 사이즈(family size)수를 할당할 수 있으며, 시스템의 칩 비율(chip rate)은 광대역 PLC를 고려한 설계기준을 적용할 수 있다.
여기서, 밑에 기재한 표 2와 같이 시스템 사양을 선택할 경우 피크 비트 레이트의 범위는 다양하게 도출될 수 있으며, 본 발명의 변조방식으로서는 1차변조로서 구현이 가장 간단한 위상변조(BPSK), 2차변조는 직접 대역확산 변조방식을 적용한 경우 약 수 Mbps의 데이터 전송능력을 갖는 것을 알 수 있다.
Figure 112005077879906-pat00056
그리고, 본 발명이 적용된 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템의 BER 성능은 도 5 내지 도 8을 통해 알 수 있다.
즉 도 5에 도시된 바와 같이 멀티패스간섭(MPI)이 존재하는 경우 경로 수가 증가하게 되면, 본 발명이 적용된 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템의 BER 성능은 왈쉬(Walsh-Hadamard) 코드 기반의 전력선통신시스템보다 월등한 성능을 보인다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 멀티패스간섭(MPI) 및 임펄스잡음이 부가된 전력선채널환경하에서의 BER 성능을 비교해 볼 때, 본 발명이 적용된 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템이 왈쉬-하다마드(Walsh-Hadamard)코드와 같은 한 점에서만 직교하는 확산코드기반의 전력선통신시스템보다 향상된 성능을 보인다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 다중경로간섭(MPI)이 존재하고 다수 이용자가 다운링크 상황 하에서 본 발명이 적용된 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템은 왈쉬-하다마드(Walsh-Hadamard) 코드와 같은 한 점에서만 직교하는 확산코드기반의 전력선통신시스템보다 성능이 높다는 것을 알 수 있으며, 다중경로간섭(MPI) 및 다수 이용자가 업 링크 상황일 때 발생되는 다중접속간섭(MAI)이 존재하는 전력선채널환경에서도 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템이 왈쉬-하다마드(Walsh-Hadamard)확산코드기반의 전력선통신시스템보다 향상된 성능을 보인다는 것을 알 수 있다.
도 8은 다양한 사용자가 존재하는 경우, 본 발명에서 제시하는 제로상관구간 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용 전력선통신 시스템이 왈쉬-하드마드 코드와 같이 종래의 한점에서만 직교하는 확산코드를 갖는 전력선통신 시스템에 비하여 우수한 비트오율특성을 갖는다는 것을 강조하기 위하여, 5명의 다양한 사용자가 존재하며 다중접속간섭(MAI)가 존재할 경우 업링크에 대한 BER 성분분석의 결과를 그래프로 표시한 것이다.
특히 본 발명이 적용된 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템은 전력선채널에 존재하는 다양한 간섭성분 및 임펄스 잡음에 대하여 동일한 BER 성능을 나타내고 있음을 알 수 있으며, 이것은 다중경로간섭(MPI) 제거 및 부하변동에 의한 임펄스잡음에 대하여 "일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 새로운 확산코드를 이용한 구내용 전력선통신 시스템을 구현할 수 있다는 것을 의미한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 “일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성”을 갖는 새로운 확산코드에 기반을 둔 구내용 전력선 통신 시스템 및 그 방법에 의하면, 다양한 부하변동에 의한 임펄스성 잡음이나 멀티패스 간섭(MPI)이 내재된 열악한 전력선 채널환경을 극복할 수 있는 장점이 있으며, 각각의 송신신호 또는 정보데이터와 또 다른 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간특성”을 갖는 확산코드를 이용하여 코드분할에 의한 다중화(CDM : Code Division Multiplexing), 다중접속(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 행할 수 있는 효과가 얻어진다.
즉, 한 개의 송신기 내에서는 송신신호 또는 정보데이터의 전송속도를 향상시키기 위하여 상호간에 직교하는 여러 개의 직교코드 셋(SET)을 이용하여 송신신 호 또는 정보데이터를 병렬로 변환하여 동시에 멀티코드 형태로 병렬전송을 행할 수 있다. 또한, 각 송신기마다 각자 고유한 확산코드를 할당하고 이들을 다중화해서 전송하는 방식에도 유용하다.
또한, 각 송신기로부터 생성된 송신신호 또는 정보데이터는 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 갖는 확산코드와 곱해지고, 이러한 형태가 상호간에 직교하는 또 다른 확산코드셋과 어울어져 열악한 전력선 채널에 적용되며, 확산된 송신신호들 상호간에 “일정 시간구간동안 연속적으로 제로상관구간 특성”을 유지함으로 인해서 일정 시간구간동안 상호간에 간섭을 일으키지 않게 된다. 그러므로 송신기간의 간섭문제 및 다수 사용자가 동시에 업 링크할 경우에 발생되는 다중접속간섭(MAI)이나 다중경로에 의한 간섭(MPI)과 같은 다양한 시간지연에 의한 간섭을 일정시간 이내에서 코드의 직교성으로 해결해 줄 수 있다는 효과도 얻어진다.

Claims (21)

  1. 확산코드에 기반을 둔 구내용 전력선 통신 시스템에 있어서,
    일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및
    상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하고,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템이 다중 접속 시 최대 유저채널 수가 코드분할에 의한 다중접속방식(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 반영하여, 직교코드의 최대 패밀리 사이즈수에 할당되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는
    송신신호 또는 정보데이터를 생성하는 송신 신호 생성부,
    상기 송신 신호 생성부에서 생성된 상기 신호 또는 데이터를 변조하는 송신신호 변조부,
    상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 반송파신호 발생부,
    상기 변조된 송신신호를 전력선에 송출하기 위한 증폭기 및
    상기 송신 신호를 상기 전력선 채널로 송출하는 커플러를 더 포함하고,
    상기 수신기는
    상기 전력선채널을 거쳐 송신되는 변조신호를 수신받아, 상기 수신된 변조신호에 대하여 저잡음증폭기 및 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터부,
    상기 정합 필터부에서의 자기상관피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 송신신호 또는 정보데이터를 판정하는 판정부 및
    상기 판정부에서의 판정에 따라 상기 송신신호 또는 정보데이터를 복원 생성하는 수신신호 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신기에서 발생하는 확산코드는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 “0”이 되는 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드를 이용하는 ZCD-CDMA 기반인 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수신기는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로 상관 구간 내에 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 또는 MPI(Multi-path Interference)신호 및 다중 접속 시 발생되는 MAI(Multiple Access Interference)신호가 존재하는 경우, 상기 임펄스성 잡음 또는 MPI신호 및 MAI 신호에 포함되어 있는 방해신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정합 필터부는 코드 1주기에 해당되는 사전에 정해진 참조신호를 이용하여 수신된 신호와의 상관을 처리하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 판정부는 상기 정합필터부를 통과한 상관 피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 송신신호 또는 정보데이터를 “1”로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 “-1”로 판정하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 구내용 전력선통신 시스템의 제로상관 구간의 길이는 상기 MPI의 지연 경로 길이를 커버할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템에서 다중접속을 고려할 경우 발생되는 상 기 MAI가 존재하지 않게 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정합 필터부는 제로상관구간 코드 발생부, 상기 밴드패스 필터부에서의 출력신호를 수신하는 쉬프트레지스터, 상기 제로상관구간 코드 발생부의 출력신호와 상기 쉬프트레지스터의 출력신호에 따라 상관 처리를 수행하는 상관기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 시스템.
  11. 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기, 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및 상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하는 구내용 전력선 통신 시스템의 통신 처리방법으로서,
    상기 송신기에서 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위해 변조된 데이터 심볼 값, 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위한 확산코드, 비트 주기 및 칩 주기를 이용하여 소정 신호들의 자기상관함수의 사이드 러브와 상호상관특성이 일정시간 구간 동안 연속적으로 완벽하게 제로(0)가 되는 송신신호를 생성시키는 송신신호 생성단계,
    상기 수신기에서 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 유지하고 있는 송신신호를 상기 전력선 채널을 통해 수신하고, 통계 벡터를 산출하여 신호처리하는 수신신호 처리단계를 포함하고,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템이 다중 접속 시 최대 유저채널 수가 코드분할에 의한 다중접속방식(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 반영하여, 직교코드의 최대 패밀리 사이즈수에 할당되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선 통신 처리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 송신신호 생성단계에서 발생하는 확산코드는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 “0”이 되는 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드를 이용하는 ZCD-CDMA 기반인 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신신호 처리단계는 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로 상관구간 내에 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 또는 MPI(Multi-path Interference)신호 및 다중 접속 시 발생되는 MAI(Multiple Access Interference)신호가 존재하는 경우, 상기 임펄스성 잡음 또는 MPI신호 및 MAI 신호에 포함되어 있는 방해신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 수신신호 처리단계는 코드 1주기에 해당되는 사전에 정해진 참조신호를 이용하여 수신된 신호와의 상관을 처리하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 수신신호 처리단계는 상기 정합필터부를 통과한 상관 피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 송신신호 또는 정보데이터를 “1”로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 “-1”로 판정하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 구내용 전력선통신 시스템의 제로상관 구간의 길이는 상기 MPI의 지연 경로 길이를 커버할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템에서 다중접속을 고려할 경우 발생되는 상기 MAI가 존재하지 않게 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    상기 구내용 전력선통신 처리는 저 간섭성 인 하이 QoS와 고속데이터 전송인 고효율성의 2가지 트레이드오프 요소를 융합하여 처리하는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  20. 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 및 에코특성에 의한 멀티패스 특성을 갖는 열악한 전력선 채널환경인 구내용 전력선통신의 변/복조 및 다중접속기술을 처리하는 구내용 전력선통신 처리방법으로서,
    일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration)특성을 포함하는 송신신호를 생성하는 단계,
    상기 전력선에 존재하는 다양한 부하변동에 의한 임펄스성 잡음 및 멀티패스 간섭이 포함된 송신신호를 수신하는 단계,
    정합 필터를 이용하여 상기 수신한 신호에서 상관 피크를 도출하는 단계,
    데이터 판정기를 통해 수신된 신호를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 송신신호는 상기 구내용 전력선 통신 시스템이 다중 접속 시 최대 유저채널 수가 코드분할에 의한 다중접속방식(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 반영하여, 직교코드의 최대 패밀리 사이즈수에 할당되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 구내용 전력선통신 처리방법.
  21. 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간(ZCD; zero correlation duration) 특성을 갖는 이진 확산코드 신호들로 변형하는 제로상관구간특성을 갖는 확산코드 발생부를 포함하는 송신기, 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 이진 확산코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기 상관 피크 값을 도출하는 정합 필터부를 포함하는 수신기 및 상기 송신기에서 송신하는 신호를 상기 수신기로 출력하는 전력선 채널을 포함하는 구내용 전력선 통신 시스템의 통신 처리를 운용하는 프로그램으로서,
    상기 송신기에서 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위해 변조된 데이터 심볼 값, 소정 사용자 및 디지털 정보가전기기를 위한 확산코드, 비트 주기 및 칩 주기를 이용하여 소정 신호들의 자기상관함수의 사이드 러브와 상호상관특성이 일정시간 구간 동안 연속적으로 완벽하게 제로(0)가 되는 송신신호를 생성시키는 송신신호 생성단계 및
    상기 수신기에서 상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 유지하고 있는 송신신호를 상기 전력선 채널을 통해 수신하고, 통계 벡터를 산출하여 신호처리하는 수신신호 처리단계를 실행시키며,
    상기 일정 시간 구간 동안 연속적으로 제로상관구간 특성을 갖는 상기 확산코드는 상기 구내용 전력선 통신 시스템이 다중 접속 시 최대 유저채널 수가 코드분할에 의한 다중접속방식(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 반영하여, 직교코드의 최대 패밀리 사이즈수에 할당되도록 설정되는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020050133627A 2005-12-29 2005-12-29 제로상관구간 특성을 갖는 확산코드 기반의 구내용전력선통신시스템 과 구내용 전력선통신 처리방법 및 이를기록한 기록매체 KR100720394B1 (ko)

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Title
차재상, 이진 ZCD 확산코드를 이용한 저간섭 CDMA 시스템에 관한 연구, 조명 전기설비학회 논문지 제18권 제4호 pp.149-154, 2004년 7월.

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