KR101052082B1 - 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가청 톤 주파수를 갖는 복합 주파수 부호 방식에 따라 시각 방송정보를 부호화 및 변조하여 전력선에 실음으로써 전력선 방송을 수행할 수 있는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법에 관한 것이다. 이를 위해 특히, 소정의 전력신호를 전달하는 전력선(100); 전력신호인 교류신호의 특정 제로크로싱 시점에 대응하는 년, 월, 일, 시, 분 및 초 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화하여 부호화된 시각 방송정보에 대응되도록 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 생성하는 방송신호 생성수단(200); 및 시각 방송신호를 전력신호에 결합하는 방송신호 결합수단(300); 전력선(100)과 연결되어 전력선(100)으로부터 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출하여 서로 다른 주파수를 개별 주파수로 분리하는 필터링수단(400); 및 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화하여 복호화된 시각 방송정보를 획득하는 방송정보 획득수단(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치가 개시된다.

전력선 통신, 전력선 방송, 대한민국 표준시(KST), 방송국 시보, 시각 정보, 표준 단파 방송, 복합 주파수 부호(DTMF), 교류 제로크로싱

Description

복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING TIME BROADCASTING INFORMATION CODED DUAL TONE MULTI-FREQUENCY USING POWER-LINE BROADCASTING}

본 발명은 정밀한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 가청 톤 주파수를 갖는 복합 주파수 부호 방식에 따라 시각 방송정보를 부호화 및 변조하여 전력선 교류의 특정 위상에 실음으로써 전력선 방송을 수행할 수 있는 복합 주파수 부호를 이용한 정밀한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법에 관한 것이다.

<통신 및 방송>

통신이란 두 지점 또는 그 이상의 지점 사이에서 부호·음향·영상 등의 정보를 송수(送受)·교류하는 작용을 총칭하는 용어이다. 그 중에서 전력선 통신(Power Line Communicaton, PLC)은 전력을 공급하는 전력선을 매개로 음성과 데이터를 전력 신호에 실어 통신하는 기술이다.

통신에 대비되는 개념으로 방송이 있는데, 방송이란 적절한 수신장치를 갖춘 불특정 다수의 대중이 동시에 보거나 들을 수 있도록 오락·정보·교육 등의 여러 정보를 보급하는 것을 말한다.

본 발명에서 개시될 발명은 특히, 전력선 통신과 마찬가지로 전력선을 이용하는 점은 동일하지만 적은 양의 데이터를 단방향으로 송신하고 불특정 다수의 대중이 수신케 한다는 점에서 전력선 방송(PLB, Power Line Broadcasting) 이라 정의할 수 있을 것이다. 그 중에서도 본 발명은 전력선의 전력신호에 시각 방송정보를 실어 각종 기기에 전송하는 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서 전력선 시간 방송(PLTB, Power Line Time Broadcasting)이라 정의할 수 있다.

이러한 전력선 방송은 전력선 통신과 달리 교류위상과 저주파를 이용하여 전력선을 통한 원거리 송신이 가능하며 단방향의 정확한 정보 전달만이 목적인 경우에 기존의 전력선 통신과 비교하여 더 효과적으로 목적을 달성할 수 있다.

상술한 전력선 방송은 전력선 통신이 가지는 아래와 같은 이유로 인해 그 개념 및 기술의 도입이 필요하다.

전력선 통신은 유선통신으로서 그 매체가 전력선이므로 전파의 누설로 다른 무선 설비에 영향을 줄 가능성이 있으며 다량의 데이터를 주고 받기 위한 주파수 대역이 경우에 따라서는 전파법상 제한되는 주파수 대역일 수도 있다.

그리고 전력선 통신에 이용되는 전력선은 전화선이나 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL)처럼 단일 목적에 단일 기기로 이루어지는 통신선이 아니라, 가정의 냉장고, TV에서부터 한국 전력의 계량 설비 등 다양한 기기들이 접속되어 있어 회선의 잡음 수준이 굉장히 높은데다 신호가 왜곡되거나 끊기는 현상이 빈발해 데이터 통신 회선으로는 부적합하다는 한계를 지니고 있다. 특히, 높은 부하와 간섭현상, 변동하는 임피던스와 신호 감쇠 현상 등의 특수한 환경을 극복하고, 제한된 신호 전력을 통해 정확한 데이터를 전달해야 하는 어려움이 존재한다.

<시각정보 방송의 필요성>

현대에 들어와 시간은 가장 정확히 측정할 수 있는 물리량으로서 그 정확성으로 인해 시각 정보는 산업 전반에 활용될 가치가 충분하며 그 활용을 위해 시각 정보를 관리하고 정확하게 유지하는 것이 중요하게 되었다.

이러한 시각 정보 중에는 국제원자시(TAI) 및 세계협정시(UTC) 이외에도 다수의 국가에서 관리, 유지되는 각국의 표준시가 있다. 또한 대한민국의 경우 대한민국 표준시(KST)가 있으며 GPS(Global Positioning System) 위성에 탑재된 원자시계의 기준시 또한 시각 정보로 활용된다.

현 단계에서 대한민국 표준시 정보를 획득하는 방법으로는 한국 표준과학 연구원 내의 표준주파수국 (호출부호: HLA)에서 24시간 송출 중인 5 MHz 표준시각 방송을 수신하는 방법이 있다. 또한 인터넷으로 UTCk 프로그램을 다운로드 받아 사용하거나 모뎀을 이용하여 한국 표준과학 연구원의 타임 서버에 접속하여 확보할 수 있다. 이 밖에도 116의 전화망을 통해 시보장치의 오디오 톤의 수신방법이 있다.

표준주파수 방송의 수신은 간단한 단파 라디오 수신장치로 수신이 가능하여 널리 이용되어 왔으며 선박, 군통신 등 통신전자장비를 사용하는 현지에서 시간주파수 교정이 가능하다. 방송되고 있는 5 MHz의 표준주파수는 길이시간 연구실에서 다수의 원자시계로부터 생성되며 국제비교를 통한 국제소급성이 확보된 가운데, 시각부호 발생장치에서 5 MHz 반송주파수에 1초 신호, BCD(Binary Coded Decimal) 타임 코드, 오디오 톤 등의 정보를 실어 방송한다.

그러나 단파대 통신은 공간파를 주로 이용하고 있으므로 실내 수신이 어렵고 전리층 상태 및 수신 안테나의 설치 장소에 따른 수신감도의 저하와 같은 단점이 있다.

그리고 인터넷 망 또는 전화 망을 이용하여 표준시 정보와 같은 시각 정보를 획득하는 방법도 각종 전자제품, 공장의 설비 및 연구소 등의 각종 계측기에 시각 정보를 공급하는데 있어서 우회적이거나 일정한 한계가 있다.

따라서 별도의 전용 배선의 설치 없이 시각 정보(예: 대한민국 표준시, GPS 이용한 기준시)를 전송하고 기 설치되어 있는 전기 설비를 그대로 이용하면서도 홈오토메이션의 실행에, 각종 계측기 또는 시스템 장비를 갖춘 산업현장 그리고 각종 국책, 민간과제 사업 등에 시각 정보를 활용하게 할 수 있는 기술의 필요성이 대두 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요에 의하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 전력선 통신이 많은 양의 데이터를 양방향으로 전송하기 위하여 고주파 대역의 반송파가 필요한 반면, 시각 정보와 같은 적은 양의 데이터를 복합 주파수 부호(DTMF, Dual Tone Multi-Frequency)로 부호화 및 변조하여 단방향으로 전송함으로써 저주파로 인한 원거리 전력선 방송이 가능한 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 2목적은 교류주파수의 비직선 특성에 의해 발생되는 고조파 신호의 상호 영향을 배제하여 신뢰성 있는 저속 데이터 전송을 수행할 수 있고, 선로가 긴 경우에도 선로의 저항과 커패시터 성분에 의한 에러나 왜곡이 적은 복합 주파수 부호를 이용하고, 장거리 전송에 따른 신호 분산에 의한 시간정보의 모호성을 명확한 교류전압의 위상정보로 보상할 수 있는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제 3목적은 고비용의 클럭칩을 대체하여 노트북, 교통신호등, 가전제품 등에 내장되어 있는 각종 계측 장비에 클럭 신호를 제공할 수 있고 이로 인해 저비용으로 정확성과 편리함을 제공할 수 있는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법을 제공하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 제 4목적은 정전 후 각종 계측 장비의 시간 세팅이 전력신호에 의해 자동으로 수행되어 별도로 이용자가 시간 세팅을 하는 행위가 불필요 하며 기존의 전력선을 그대로 사용하는 그린 산업을 제공하기 위하여 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 소정의 전력신호를 전달하는 전력선(100); 전력신호인 교류신호의 특정 제로크로싱 시점에 대응하는 년, 월, 일, 시, 분 및 초 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화하여 부호화된 시각 방송정보에 대응되도록 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 생성하는 방송신호 생성수단(200); 및 시각 방송신호를 전력신호에 결합하는 방송신호 결합수단(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

방송신호 생성수단(200)은 제로크로싱 검출기(330) 및 특정 제로크로싱의 시각 방송정보를 부호화하는 부호화기(220)를 포함하는 것이 바람직하다.

방송신호 결합수단(300)은 신호의 지연 및 분산 등에 의하여 나타나는 부호화된 시간의 모호성을 최소화하기 위해 전력선 결합시 결합 위상 조절이 가능한 것이 바람직하다.

방송신호 결합수단(300)은 전력신호가 0 V 시점인 제로크로싱 시점을 부호화한 시각 방송신호를 제로크로싱 시점 이후 초반부 위상에 결합시키는 것이 바람직하다. 이는 부호화된 시각 방송신호의 전달과정에서 분산 및 지연이 발생하더라도 부호화된 시각 방송신호가 의미하는 시점을 제로크로싱으로 정확히 판별할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 목적은 전력선(100)과 연결되어 전력선(100)으로부터 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출하여 서로 다른 주파수를 개별 주파수로 분리하는 필터링수단(400); 및 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화하여 획득하되 복호화된 시각 방송정보가 의미하는 정확한 시점을 제로크로싱 검출기(420)를 통하여 획득하는 방송정보 획득수단(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

복합 주파수 부호는 개별 주파수가 속하는 고주파 그룹과 저주파 그룹으로 구성되고, 필터링수단(400)은 전력선의 전력신호인 교류신호를 제거하는 방송신호추출수단(440)과 고주파 그룹과 저주파 그룹에 속하는 각각의 주파수 대역을 개별적으로 통과시키는 일정 수의 대역통과 필터로 구성된 것이 바람직하다.

필터링수단(400)은 전력신호가 0 V 시점인 제로크로싱 시점에서 시각 방송신호를 추출하기 위한 제로크로싱 검출기(420)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

필터링수단(400)은 패턴 분석의 용이성을 위하여 추출된 시각 방송신호를 반복하여 출력하는 에코회로(430)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

방송정보 획득수단(500)은 시각 방송정보를 복호화하기 위한 복호화기(510)를 포함하고 복호화된 시각 방송신호의 정확한 시점을 판별하기 위한 제로크로싱 검출기(420)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서 방송신호 생성수단(200)이 년, 월, 일, 시, 분 및 초 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화하는 단계(S100); 제로크로싱 검출기(420)로부터 현재의 교류위상이 판별되는 단계(S105); 전송이 개시될 때까지의 대기시간과 전송 소요시간에 기반하여 부호화된 시각 방송정보가 갱신되는 단계(S108); 방송신호 생성수단(200)이 부호화된 시각 방송정보에 대응되도록 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 생성하는 단계(S110); 및 방송신호 결합수단(300)이 시각 방송신호를 전력신호 교류위상의 시작 초반부에 전송이 시작되고 종료되도록 전력선(100)의 전력신호에 결합하는 단계(S120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

부호화된 시각 방송정보는 십진수의 복합 주파수 부호 타임 코드인 것이 바람직하다.

서로 다른 주파수의 합성신호는 저주파수 그룹과 고주파수 그룹 각각에 속하는 개별 주파수의 그룹간 합성신호인 것이 바람직하다.

저주파수 그룹은 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz 및 941 Hz의 주파수로 구성되고, 고주파수 그룹은 1209 Hz, 1336 Hz 및 1447 Hz의 주파수로 구성된 것이 바람직하다.

시각 방송신호는 시각 방송정보가 주기적으로 갱신되는 타임 프레임으로 구성되며, 타임 프레임은 프레임 구분 신호, 복합 주파수 부호 숫자 신호 및 숫자 구분 신호로 구성되는 것이 바람직하다.

방송신호 결합수단(300)의 시각 방송신호 결합단계(S120)는 전력신호가 0 V 인 시점인 제로 크로싱 시점 이후 전력신호 교류 정현파의 반주기 위상시각 초반부에 시각 방송신호를 결합시키는 단계인 것이 바람직하다. 이는 신호 전파에 따른 지연과 분산이 발생하여도 결합된 신호가 교류 정현파의 반주기 내에 존재한다면 부호화된 신호가 의미하는 시점인 제로크로싱을 정확히 판별할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 목적은 전력선(100)과 연결된 필터링수단(400)이 전력선(100)으로부터 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출하는 단계(S200); 필터링 수단(400)이 시각 방송신호로부터 서로 다른 주파수를 개별 주파수로 분리하는 단계(S210); 방송정보 획득수단(500)이 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화하는 단계(S220); 및 제로크로싱 검출기(420)와 동기된 방송정보 획득수단(500)이 복호화된 시각 방송정보를 획득하는 단계(S230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

필터링수단(400)의 시각 방송신호 추출단계(S200)는 제로크로싱 검출기(420)가 전력신호가 0 V 시점인 제로크로싱 시점을 검출하여 제로크로싱 시점에서 시각 방송신호를 추출하는 단계인 것이 바람직하다.

필터링수단(400)의 시각방송 신호 추출단계(S200)와 필터링수단(400)의 주파수 분리단계(S210) 사이에는, 에코회로(430)가 패턴 분석의 용이성을 위하여 추출된 시각 방송신호를 반복출력하는 단계(S205)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 전력선 통신이 많은 양 의 데이터를 양방향으로 전송하기 위하여 고주파 대역의 반송파가 필요한 반면, 시각 정보와 같이 적은 양의 데이터를 복합 주파수 부호로 부호화 및 변조하여 단방향으로 전송하기 때문에 저주파로 인해 원거리 전력선 방송이 가능한 효과가 있다.

또한, 교류주파수의 비직선 특성에 의해 발생되는 고조파 신호의 상호 영향을 배제하여 신뢰성 있는 저속 데이터 전송을 수행할 수 있고, 선로가 긴 경우에도 선로의 저항과 커패시터 성분에 의한 에러나 왜곡을 전력선 교류가 본질적으로 가지고 있는 위상 정보를 사용하여 보상하며 주파수가 일정하므로 자연적 시각 동기가 제공되는 효과가 있다.

또한, 고비용의 클럭칩을 대체하여 노트북, 교통신호등, 가전제품 등에 내장되어 있는 각종 계측 장비에 상용칩으로 장착함으로써 클럭 신호를 제공할 수 있고 이로 인해 저비용으로 정확성과 편리함을 제공하는 효과가 있다.

그리고, 정전 후 각종 계측 장비의 시간 세팅이 전력신호에 의해 자동으로 수행되어 별도로 이용자가 시간 세팅을 하는 행위가 불필요하다.

또한, 기존의 전력선을 그대로 사용하므로 추가 설비가 불필요한 그린 산업을 제공하는 효과가 있다.

전력선 통신의 경우 송수신자 양방향의 통신을 하고 데이터의 양이 많아 고주파를 이용하게 된다. 그러나 전력선은 높은 부하와 간섭현상, 변동하는 임피던스와 신호 감쇠 현상 등의 특수한 환경을 극복하고, 제한된 전력선의 전력을 통해 데이터를 전달해야 하는 어려움이 존재한다.

따라서 전력선을 통해 저주파 신호를 전송함으로써 단방향의 정보 전달을 수행함으로써 전력선의 활용을 극대화할 수 있는 데 이러한 전력선 전송을 PLB(Power Line Broadcasting) 즉, 전력선 방송이라 명명할 수 있다. 그 중에서도 전력선의 전력신호에 시각 방송정보를 실어 방송하는 것을 전력선 시각 방송(PLTB, Power Line Time Broadcasting)이라 정의할 수 있다. 이하, 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치 및 송수신 방법의 일 실시예에 대해서 설명한다.

< 실시예 >

<구성>

도 1은 본 발명의 일 실시예로서 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전력신호를 전달하는 전력선(100)과 시각 방송신호를 생성하는 방송신호 생성수단(200), 시각 방송신호를 결합하는 방송신호 결합수단(300)으로 구성된 전력선 방송 송신 장치와 주파수를 분리하는 필터링수단(400), 시각 방송정보를 획득하는 방송정보 획득수단(500)으로 구성된 전력선 방송 수신 장치로 이루어져 있다.

본 발명인 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치는 전력선(100)을 통해 복합 주파수 부호 타임 코드를 방송함으로써 전력선(100)과 연결되어 시각 정보를 필요로 하는 모든 계량, 계측기기에 시각 방송정 보를 제공하게 된다.

전력선(100)은 별도의 랜선이나 무선통신 장비 없이 콘센트에 전원만 꽂으면 전력선(100)을 통해 시각 방송정보를 저주파 신호에 실어 나를 수 있다. 전력을 공급하는 기존의 전력선(100)을 그대로 사용할 수 있으며 전력선(100)의 전력신호는 60 Hz의 교류신호가 이용됨이 일반적이다. 또한, 전력선(100)에 가해지는 전압은 110 Vrms 또는 220 Vrms일 수 있으나 이에 한정되지 않으며 전압의 변동이 있는 배전선 또는 송전을 위한 송전선일 수 있다.

방송신호 생성수단(200)은 연(year), 월(month), 일(day), 시(hour), 분(minute) 및 초(second) 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화하여 시각 방송신호를 생성하는 역할을 한다. 시각 방송정보는 유무선 통신으로 입력받을 수 있는데 표준시(ST) 정보 또는 GPS를 이용한 기준시 정보를 포함하며, 표준시 정보의 경우 한국에서는 한국 표준과학 연구원 길이시간 연구실의 세슘원자시계로부터 직접 입력받을 수 있다. 또한 시각 방송정보는 현재의 표준시뿐만 아니라 지역별 시각 정보 및 세계 시각 정보가 포함될 수 있다.

그리고, 시간주파수 연구실에서 송출하는 단파 대역의 무선 방송으로 입력받거나 인터넷망(예: T1/E1 전용선, ADSL, HFC 등) 또는 전화망으로 입력받을 수도 있다. 이러한 방송신호 생성수단(200)은 아파트 단지(예: 단지 내 관리사무소)나 대형빌딩, 공장 등의 대규모 시설에 설치될 수 있다.

특히, 방송신호 생성수단(200)은 시각 방송정보를 복합 주파수 부호(複合周波數符號, dual tone multi-frequency, DTMF)의 십진수로 부호화한 복합 주파수 부 호 타임 코드를 사용하여 시각 방송신호를 생성한다. 여기서, 복합 주파수 부호란 8개의 가청 톤 주파수 중 사전에 쌍으로 지정된 2개의 톤을 사용하여 16가지의 코드를 전송하는 방식으로 전화망에서 널리 사용되는 신호방식이다.

본 발명에서는 교류주파수의 비직선 특성에 의해 발생되는 고조파 신호의 상호 영향을 배제하기 위해 설정된 저주파수 그룹의 주파수 4개와 고주파수 그룹의 주파수 3개를 이용하며, 그룹간 합성으로 12 개의 합성신호인 시각 방송신호를 생성하게 된다.

따라서, 방송신호 생성수단(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력되는 다양한 형태의 시각정보를 복합 주파수 부호 타임 코드로 부호화하기 위한 부호화기(220)를 포함하고, 제로크로싱 검출기(330)로부터 전력선(100) 교류신호의 제로크로싱 시점을 제공받아 동기된다. 그리고 부호화된 시각 방송정보를 시각 방송신호로 생성하기 위해 저주파수 그룹의 주파수 신호를 발진하는 저주파군 발진기(210)와 고주파수 그룹의 주파수 신호를 발진하는 고주파군 발진기(212)로 구성된다.

복합 주파수 부호 타임 코드에 대응하는 한 쌍의 주파수와 복합 주파수 부호 타임 코드의 한 주기 타임 프레임의 일예에 대해서는 후술한다.

방송신호 결합수단(300)은 한 쌍의 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 전력신호에 결합하는 역할을 한다. 즉, 방송신호 생성수단(200)으로부터 출력된 한 쌍의 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 방송신호 결합수단(300)이 전력선(100)에 전자기 유도 결합(inductive coupling)으로 싣는 것이다.

방송신호 결합수단(300)은 전력신호의 반 주기 내의 제로크로싱 통과후 초반부 시점에 시각 방송신호를 결합하고 종료하는 것이 가능하며, 다만, 제로 크로싱 시점의 전력신호를 동기신호로 사용하면 시각 방송정보의 방송시간 오차를 최소화할 수 있다.

필터링수단(400)은 전력선(100)과 연결되어 전력선(100)으로부터 방송신호추출수단(440)을 사용하여 전력선 교류주파수를 제거하고 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출하여 서로 다른 주파수를 개별 주파수로 분리하는 역할을 한다.

따라서 7개의 주파수를 구분하여 통과시키기 위한 7개의 주파수 대역통과 필터(411, 412, 413, 414, 415, 416, 417)를 가지며, 이에 더해서 시각 방송신호를 반복 출력하는 에코회로(430)를 포함할 수 있다.

7개의 주파수 대역통과 필터(411, 412, 413, 414, 415, 416, 417)는 복합 주파수 부호에 사용되는 저주파수 그룹과 고주파수 그룹 각각에 속한 7개의 서로 다른 주파수를 개별적으로 통과시킨다. 서로 다른 가청 주파수인 수백 내지 수천 Hz의 주파수 대역을 가지므로 60Hz를 갖는 전력신호와는 용이하게 구분될 뿐만 아니라 7개의 주파수들 상호 간에도 대역통과 필터를 통과한 주파수 신호의 강도가 달라 용이하게 구분될 수 있다.

제로크로싱 검출기(420)는 전력신호의 제로크로싱 시점에서 시각 방송신호가 결합된 경우에 있어서 시각 방송신호의 추출을 용이하게 하기 위해 전력신호의 제로크로싱 시점을 검출한다.

또한, 에코회로(430)는 함께 추출된 각종 노이즈 신호를 분별하고 패턴 분석을 용이하게 하기 위해 추출된 시각 방송신호를 반복 출력한다.

방송정보 획득수단(500)은 필터링 수단(400)에 의해 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화하여 시각 방송정보를 획득한다. 따라서, 방송정보 획득수단(500)은 한 쌍의 주파수의 조합에 대응하는 복합 주파수 부호 타임 코드로 복호화하기 위해 복호화기(510)가 구비되어 있다. 이 경우 복호화된 시간정보가 의미하는 정확한 시점은 제로크로싱검출기(420)로부터 제공받는다.

그리고, 방송정보 획득수단(500)은 시각 방송정보를 직접적으로 획득하여 제어의 기준시로 사용하는 계측기 제어수단(520)이 구비될 수 있다. 다만, 여기서 계측기 제어수단(520)은 예시적인 것이며, 각종 계측/계량 기기, 노트북, 교통신호등, 가전제품 등 시각 방송정보를 필요로 하는 모든 전자기기의 제어수단이 이에 포함된다. 그리고 시각표시수단을 더 구비하여 이를 통해 시각 정보를 디스플레이할 수도 있다.

방송정보 획득수단(500)은 복호화기(510)를 통해 시각 방송신호를 십진수 시각 방송정보로 복호화하며 그 결과 초, 분, 시, 일, 월, 년 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 획득하게 된다. 시각 방송정보는 초(second), 분(minute), 시(hour), 일(day)을 기본적으로 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 방송정보 획득수단(500)은 전력선(100)의 60 Hz 교류신호를 이용하여 별도의 내부 클럭 발생수단을 구비하지 않고도 시각을 유지할 수 있게 된다.

<부호화 및 시각 방송신호의 생성>

본 발명은 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송에 관한 것이므로 기본적으로 복합 주파수 부호 방식으로 시각 방송정보의 부호화 및 시각 방송신호의 생성이 이루어진다. 즉, 복합 주파수 부호는 한 쌍의 주파수 조합에 대응하는 하나의 십진수 숫자로 부호화되며, 한 쌍의 주파수를 합성 또는 변조함으로써 시각 방송신호를 생성하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예 중 시각 방송신호인 복합 주파수 부호의 숫자에 대응하는 주파수 합성 쌍을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 이용되는 주파수군은 4개의 주파수로 구성된 저주파수 그룹(697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz)과 3개의 주파수로 구성된 고주파수 그룹(1209 Hz, 1336 Hz, 1447 Hz)이 있으며 이들을 조합하면 12개의 코드가 된다. 즉, 주파수의 합성으로 0부터 9까지의 복합 주파수 부호 숫자와 *과 #을 나타낼 수 있는 것이다. 여기서, *와 #은 후술할 시각 방송정보의 구분신호로 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예 중 시각 방송신호 생성에 사용되는 복합 주파수 부호 타임 코드로 10초의 타임 프레임을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시각 방송정보가 초(second), 분(minute), 시(hour), 일(day)인 경우에 있어서, 10초 주기로 시각 방송정보가 갱신되는 타임 프레임을 구성할 수 있다. 이러한 타임 프레임은 프레임 구분 신호(*), 복합 주파수 부호 숫자 신호(0 ~ 9) 및 숫자 구분 신호(#)로 구성된다.

도 3에 도시된 타임 프레임은 312일 23시 43분 51초의 시각 방송정보를 포함 하고 있으며, 이때 프레임 구분 신호 및 복합 주파수 부호 숫자 신호는 각각 0.9초 동안 출력되고, 숫자 구분 신호의 경우 1초마다 0.1초 동안 출력되고 있다. 그리고 10초 주기의 타임 프레임이므로 시각 방송정보의 다음 타임 프레임은 312일 23시 44분 01초가 된다. 물론, 10초 간격의 타임 프레임은 복합 주파수 부호 타임 코드의 일예이므로 이를 응용한 다른 표현이 있을 수 있다.

<복합 주파수 코드를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법>

도 4는 본 발명의 일 실시예로서 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하면, 우선 방송신호 생성수단(200)이 년, 월, 일, 시, 분 및 초 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화한다(S100).

다음, 제로크로싱 검출기(330)를 사용하여 현재의 전력신호 교류위상을 판별한다(S105). 이후, 현재의 교류위상에서 전송이 개시될 교류위상까지의 대기시간과 전송이 종료되는 교류위상의 후미 제로크로싱점까지의 소요시간을 가산하여 부호화된 방송정보를 갱신한다(S108).

다음, 방송신호 생성수단(200)이 갱신된 시각 방송정보에 대응되도록 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 생성한다(S110).

다음, 방송신호 결합수단(300)이 시각 방송신호를 전력선(100)의 교류위상 초반부에 전력신호에 결합함으로써(S120) 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법이 수행된다. 이때 전송의 종료도 교류 반주기 위상 초 반부에 이루어지도록 톤의 길이가 조절된다. 이러한 조절은 전력선과 같이 임피던스가 불균일한 환경에서 톤의 전송시 극심한 지연 및 분산이 존재하더라도 방송정보가 의미하는 시점을 정확히 판별토록 하여준다.

여기서, 부호화된 시각 방송정보는 십진수의 복합 주파수 부호 타임 코드이며, 서로 다른 주파수의 합성신호는 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz 및 941 Hz의 주파수로 구성된 저주파수 그룹과 1209 Hz, 1336 Hz 및 1447 Hz 주파수로 구성된 고주파수 그룹 각각에 속하는 개별 주파수의 그룹간 합성신호이다.

또한, 시각 방송신호는 시각 방송정보가 주기적으로 갱신되는 타임 프레임으로 구성될 수 있으며, 타임 프레임은 프레임 구분 신호(*), 복합 주파수 부호 숫자 신호(0 ~ 9) 및 숫자 구분 신호(#)로 구성된다.

그리고, 방송신호 결합수단(300)의 시각 방송신호 결합단계(S120)는 전력신호가 0 V 인 시점인 제로 크로싱 시점을 검출하여 적절한 교류위상에(반주기 위상 초반부) 시각 방송신호를 결합시키고 종료하는 단계일 수 있다.

<복합 주파수 코드를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법>

도 5는 본 발명의 일 실시예로서 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법의 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면, 우선 전력선(100)과 연결된 필터링수단(400)이 전력선(100)으로부터 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출한다(S200).

다음, 필터링수단(400)이 시각 방송신호로부터 서로 다른 주파수를 개별 주 파수로 분리한다(S210).

다음, 방송정보 획득수단(500)이 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화한다(S220).

다음, 방송정보 획득수단(500)이 복호화된 시각 방송정보를 획득함으로써(S230) 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법이 수행된다.

필터링 수단(400)의 시각 방송신호 추출단계(S200)는 제로 크로싱 검출기(420)가 시각 방송신호 수신 후 최초의 전력신호가 0 V 시점인 제로 크로싱 시점을 검출하여 수신된 시각정보가 의미하는 시점을 판별한다. 이러한 제로 크로싱 시점검출과 시점 판별은 방송단에서 시각정보를 송신하기 위한 데이터 프레임 및 톤 전송시간 길이가 임의로 설정되고 변경되더라도 전송된 부호가 의미하는 시점은 전송 종료 후 첫 제로크로싱이므로 방송망의 수신감도 향상 및 확장 등에 매우 유용한 융통성을 제공한다.

그리고 필터링 수단(400)의 시각방송 신호 추출단계(S200)와 필터링수단(400)의 주파수 분리단계(S210) 사이에는, 에코회로(430)가 패턴 분석의 용이성을 위하여 추출된 시각 방송신호를 반복출력하는 단계(S205)가 수행될 수 있다.또한 필요한 경우 제로크로싱 검출기(420)로부터 시각 방송신호 출력 시점을 제공받아 보다 정확한 시각정보를 출력할 수 있다.

< 변형예 >

본 발명에 따른 정확한 시각 동기를 제공하는 방법의 변형예는 다음과 같다. 입력된 시각정보는 부호화기(220)에 의해 그대로 부호화되지 않고 현재의 전력선(100) 전력신호의 교류위상에서 제로크로싱 통과후 새로운 위상이 시작되어 전송이 개시될 때까지 대기시간, 전송에 소요되는 시간, 전송이 종료된 후 출현하는 새로운 제로크로싱까지의 소요기간을 계산하여 부호화할 시각을 산출한다. 결국 부호화되어 전송되는 시각은 전송이 종료된 후 출현하는 최초의 제로크로싱 시각이 된다.

이러한 변형예는 다양한 선로환경에 따른 통신신호의 전송 및 복호 과정에서 발생하는 신호의 분산, 지연, 복조시간 오차 등을 제거하게 되며 시각정보를 빈번히 전송치 않더라고 전력선 교류신호의 주파수가 급변하지 않고 일정하게 유지되는 특성이 있어 이를 연속된 시각동기신호로 활용할 수 있기 때문이다.

그리고, 시각정보를 빈번히 전송할 필요가 없음으로 인해 1회의 시각정보 전송에 긴 전송시간을 사용할 수 있으며 사용되는 톤의 레벨이 제한되더라도 톤의 지속시간을 늘려 수신단의 감도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 즉 상대적으로 장거리 전송을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예 중 시각 방송신호인 복합 주파수 부호의 숫자에 대응하는 주파수 합성 쌍을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예 중 시각 방송신호 생성에 사용되는 복합 주파수 부호 타임 코드로 10초의 타임 프레임을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예로서 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법을 순차적으로 나타낸 순서도,

도 5는 본 발명의 일 실시예로서 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법의 순차적으로 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 전력선

200: 방송신호 생성수단

210: 저주파군 발진기

212: 고주파군 발진기

220: 부호화기

300: 방송신호 결합수단

330: 제로크로싱 검출기

400: 필터링수단

411, 412, 413, 414, 415, 416, 417: 제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 대역통과 필터

420: 제로크로싱 검출기

430: 에코회로

440: 방송신호 추출수단

500: 방송정보 획득수단

510: 복호화기

520: 계측기 제어수단

Claims (21)

1. 소정의 전력신호를 전달하는 전력선(100);

   상기 전력신호인 교류신호의 특정 제로크로싱 시점에 대응하는 년, 월, 일, 시, 분 및 초 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화하여 상기 부호화된 시각 방송정보에 대응되도록 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 생성하는 방송신호 생성수단(200); 및

   상기 시각 방송신호를 상기 전력신호에 결합하는 방송신호 결합수단(300)을 포함하되, 상기 방송신호 결합수단(300)은 신호 왜곡과 분산에 따른 신호복조 편차를 최소화하기 위해 상기 교류신호의 반주기 위상 시작 초반부인 30도 내지 60도 사이에서 전송을 위한 신호결합이 시작되고 종료되는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방송신호 생성수단(200)은 상기 시각 방송정보를 부호화하는 부호화기(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 방송신호 결합수단(300)은 전송에 따른 시간편차를 최소화하기 위해 상기 시각 방송정보 전송에 필요한 지연시간 및 상기 교류신호의 제로크로싱 수를 사전에 연산하고,

   비트 및 디지트 전송에 필요한 톤의 지속시간 변경에도 상기 시각 방송정보의 수신단이 수신하는 시각 방송정보의 정밀도에 영향이 없도록 하기 위해 상기 지연시간 및 상기 제로크로싱 수에 기반하여 시각 방송정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 방송신호 결합수단(300)은 상기 교류신호 반주기의 배수로 구성된 블록에 시각 방송신호를 결합하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신 장치.
6. 전력선(100)과 연결되어 상기 전력선(100)으로부터 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출하여 상기 서로 다른 주파수를 개별 주파수로 분리하는 필터링수단(400); 및

   상기 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화하여 상기 복호화된 시각 방송정보를 획득하는 방송정보 획득수단(500)을 포함하되, 상기 복합 주파수 부호는 상기 개별 주파수가 속하는 고주파 그룹과 저주파 그룹으로 구성되고,

   상기 필터링수단(400)은 상기 고주파 그룹과 상기 저주파 그룹에 속하는 각각의 주파수 대역을 개별적으로 통과시키는 일정 수의 대역통과 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신 장치.
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,

   상기 방송정보 획득수단(500)은 상기 시각 방송정보를 복호화하기 위한 복호 화기(510)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신 장치.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 방송정보 획득수단(500)은 새로운 시각 방송신호의 수신 전까지 교류신호의 주파수로 시각 동기를 유지하는 것을 특징으로 하는 시각 방송정보의 전력선 방송 수신 장치.
10. 제 6항에 있어서,

    전력신호가 0 V 시점인 제로 크로싱 시점을 검출함으로써 상기 시각 방송정보와 대응되는 정확한 시점을 판별하기 위한 제로 크로싱 검출기(420)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신 장치.
11. 제 6항에 있어서,

    상기 필터링수단(400)은 패턴 분석의 용이성을 위하여 상기 추출된 시각 방송신호를 반복하여 출력하는 에코회로(430)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복 합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신 장치.
12. 방송신호 생성수단(200)이 년, 월, 일, 시, 분 및 초 중 적어도 하나의 시각 방송정보를 부호화하는 단계(S100);

    상기 방송신호 생성수단(200)이 상기 부호화된 시각 방송정보에 대응되도록 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 생성하는 단계(S110); 및

    방송신호 결합수단(300)이 상기 시각 방송신호를 전력선(100)의 전력신호에 결합하는 단계(S120)를 포함하되, 상기 서로 다른 주파수의 합성신호는 저주파수 그룹과 고주파수 그룹 각각에 속하는 개별 주파수의 그룹간 합성신호인 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 부호화된 시각 방송정보는 십진수의 복합 주파수 부호 타임 코드인 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법.
14. 삭제
15. 제 12항에 있어서,

    상기 저주파수 그룹은 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz 및 941 Hz의 주파수로 구성되고,

    상기 고주파수 그룹은 1209 Hz, 1336 Hz 및 1447 Hz의 주파수로 구성된 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법.
16. 제 12항에 있어서,

    상기 시각 방송신호는 상기 시각 방송정보가 주기적으로 갱신되는 타임 프레임으로 구성되며,

    상기 타임 프레임은 프레임 구분 신호, 복합 주파수 부호 숫자 신호 및 숫자 구분 신호로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법.
17. 제 12항에 있어서,

    상기 방송신호 결합수단(300)의 시각 방송신호 결합단계(S120)는 신호 왜곡과 분산에 따른 신호복조 편차를 최소화하기 위해 교류신호의 반주기 위상 시작 초반부인 30도 내지 60도 사이에서 전송을 위한 신호결합이 시작되고 종료되는 단계인 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법.
18. 제 12항에 있어서,

    상기 시각 방송정보 부호화단계(S100)와 상기 시각 방송신호 생성단계(S110) 사이에는,

    제로크로싱 검출기(330)를 사용하여 현재의 전력신호 교류위상을 판별하는 단계(S105); 및

    상기 현재의 전력신호 교류위상에서 신호결합이 개시될 교류위상까지의 대기시간과 전송이 종료되는 교류위상의 후미 제로크로싱 시점까지의 소요시간을 가산하여 부호화된 상기 시각 방송정보를 갱신하는 단계(S108);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 송신방법.
19. 전력선(100)과 연결된 필터링수단(400)이 상기 전력선(100)으로부터 복합 주파수 부호의 서로 다른 주파수의 합성신호인 시각 방송신호를 추출하는 단계(S200);

    상기 필터링수단(400)이 상기 시각 방송신호로부터 상기 서로 다른 주파수를 개별 주파수로 분리하는 단계(S210);

    방송정보 획득수단(500)이 상기 분리된 개별 주파수의 조합을 기초로 시각 방송정보를 복호화하는 단계(S220); 및

    상기 방송정보 획득수단(500)이 상기 복호화된 시각 방송정보를 획득하는 단계(S230)를 포함하되, 상기 필터링수단(400)의 시각방송 신호 추출단계(S200)와 상기 필터링수단(400)의 주파수 분리단계(S210) 사이에는,

    에코회로(430)가 패턴 분석의 용이성을 위하여 상기 추출된 시각 방송신호를 반복출력하는 단계(S205)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 방송정보 획득수단(500)의 시각 방송정보 획득단계(S230)는,

    제로크로싱 검출기(420)가 검출한 전력신호의 0 V 시점인 제로크로싱 시점에 기반하여 상기 시각 방송정보를 획득하는 단계인 것을 특징으로 하는 복합 주파수 부호를 이용한 시각 방송정보의 전력선 방송 수신방법.
21. 삭제

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