KR20010028436A - Asynchronous power line transmission apparatus using the impulsive signal transmission method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for transmitting an asynchronous power line is provided to embody a simple transceiver, improve the speed of transmission, and eliminate the difficulty of synchronization. CONSTITUTION: An apparatus for transmitting an asynchronous power line(140) consists of a transmitting circuit part and a receiving circuit part. The transmitting circuit part comprises a transmission pulse amplifying and coupling part(130) and a shock pulse circuit(135) to transmit a transmission data pulse from a personal computer via the power line to another personal computer by converting the transmission data pulse into a shock pulse signal of 0.6V level. The receiving circuit part comprises a received signal coupling part(150) for receiving the shock pulse signal from the power line, an amplifying and level-clipping part(160) for amplifying and clipping a specific level signal among the received signal, a noise eliminating and pulse separation detecting part(170), and a signal regenerating part(180). The noise eliminating and pulse separation detecting part removes a needless signal among the clipped signal, and separates a positive peak shock pulse with a negative peak shock pulse. At the moment the positive peak shock pulse is input a high signal is output, and at the moment the negative peak shock pulse is input a low signal is output, thereby data pulse signal having a specific time width is regenerated.

Description

충격 펄스신호 전송 방식의 비동기 전력선 전송장치{ASYNCHRONOUS POWER LINE TRANSMISSION APPARATUS USING THE IMPULSIVE SIGNAL TRANSMISSION METHOD}Asynchronous power line transmission device of shock pulse signal transmission method {ASYNCHRONOUS POWER LINE TRANSMISSION APPARATUS USING THE IMPULSIVE SIGNAL TRANSMISSION METHOD}

본 발명은 망 전송에 관한 것으로 특히, 전력선 전송방식에 있었어 충격 펄스신호 전송 방식의 비동기 전력선 전송장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to network transmission, and more particularly, to an asynchronous power line transmission apparatus of an impact pulse signal transmission system in power line transmission.

전력선 통신이란 AC 110V/220V의 전력선을 통신 선로로 이용하는 통신의 방식으로서, 별도의 통신 선로를 부설할 필요없이 통신 단말기사이의 통신을 행할 수 있다는 잇점을 갖는다.Power line communication is a method of communication using a power line of AC 110V / 220V as a communication line, and has the advantage that communication can be performed between communication terminals without installing a separate communication line.

이러한 전력선 전송장치는 근거리 데이터 전송용 LNA 구성이나 각종 전기 장치의 제어나 전력, 수도, 가스 등의 원격 계측, 산업 현장에서의 각종 계측신호의 전송 등 그 사용과 응용 범위가 다양하다.Such power line transmitters have various uses and applications, such as LNA configuration for short-range data transmission, control of various electrical devices, remote measurement of power, water, and gas, and transmission of various measurement signals in industrial sites.

따라서, 전력선을 통신 채널로 사용하기 위하여 FSK 방식이나 PSK 방식에 의한 전력선 전송 특성 등에 관한 많은 연구가 행해져 왔으며 이들 방식을 채용한 장치의 실용화도 이루어져 있는 상태이다.Therefore, in order to use a power line as a communication channel, much research has been conducted on the characteristics of power line transmission by the FSK method and the PSK method, and the devices employing these methods have also been put into practical use.

일반적으로 종래의 전력선 전송 방식에서는 캐리어 동기 방식을 채용하여 통신을 수행한다.In general, the conventional power line transmission method employs a carrier synchronization method to perform communication.

그러나, 종래의 전력선 통신 방식에서는 전력선에 연결되는 각종 전기 장치들에 의해 발생되는 특수한 잡음 환경이 통신의 신뢰성을 저화시키는 문제점이 있다.However, in the conventional power line communication method, a special noise environment generated by various electrical devices connected to the power line has a problem of lowering communication reliability.

즉, 송수신간의 캐리어 방식을 채용하는 FSK나 PSK 등의 통신 방식에 의한 종래의 기술은 전압 배전 선로인 전력선이 갖는 잡음 환경과 각종 부하의 작동과 변동으로 인하여 선로 정수인 임피던스의 변화가 심하게 되어 신호 전송의 신뢰도가 낮다는 결점을 갖고 있다.In other words, the conventional technology using a communication method such as FSK or PSK, which adopts a carrier method between transmission and reception, transmits a signal due to a change in impedance, which is a line constant, due to the noise environment of the power line, which is a voltage distribution line, and the operation and variation of various loads. Has the drawback of low reliability.

이와같이 신호 전송의 신뢰도가 낮은 이유는 전력선이 신호의 전송 채널로서의 특성변화나 잡음에 의해 기인되는 동기 제어의 어려움으로 인해 발생된다고 볼 수 있기 때문이다.The reason why the reliability of signal transmission is low is that the power line may be generated due to difficulty in synchronous control due to noise or change in characteristics of the signal as a transmission channel.

따라서, 전력선에서의 부하 변동과 잡음 환경에 대처할 수 있게 하기 위해서는 내잡음성 통신 방식으로의 대응과 동기 제어상의 문제를 해결할 수 있어야 한다.Therefore, in order to be able to cope with load fluctuations and noise environments in power lines, it is necessary to solve the problems in response to the noise-resistant communication system and synchronization control.

이에, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 충격 펄스신호 전송 방식에 의한 비동기화 신호의 검출 방식을 사용함으로써 송수신 장치를 간단하게 구현할 수 있도록 창안한 충격 펄스신호 전송 방식의 비동기 전력선 전송 장치를 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides an asynchronous power line transmission apparatus of a shock pulse signal transmission method that can be easily implemented by the transmission and reception device by using a non-synchronous signal detection method by the shock pulse signal transmission method to improve the conventional problems. There is a purpose.

도 1은 일반적인 전력선 전송방식의 네트워크를 보인 구성도.1 is a configuration diagram showing a network of a general power line transmission method.

도 2는 본 발명의 실시예를 위한 전력선 전송장치의 블록도.2 is a block diagram of a power line transmission apparatus for an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 각 부에서의 동작 파형도.3 is an operational waveform diagram in each part of FIG. 2;

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

120 : 인터페이스부 130 : 송신펄스 증폭 및 결합부120: interface unit 130: transmit pulse amplification and coupling unit

135 : 충격 펄스화 회로부 150: 수신신호 결합부135: shock pulse circuit 150: receiving signal coupling unit

160 : 증폭 및 레벨 클리핑부 170: 잡음제거 및 펄스 분리검출부.160: amplification and level clipping unit 170: noise reduction and pulse separation detection unit.

180: 신호 재생부180: signal reproducing unit

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 피씨(PC)로부터의 송신 데이터 펄스를 소정 시간폭의 충격 펄스신호로 변환하여 전력선을 통해 상대측으로 전송하기 위한 충격 펄스화 회로부를 송신 회로부에 구비하고, 전력선을 통해 전송되는 상대측의 충격 펄스 전송 신호를 소정 레벨 증폭하여 일정 레벨 이상을 클리핑하는 증폭 및 레벨 클리핑부와, 상기에서 클리핑된 신호를 입력으로 불필요한 신호를 제거하고 정(+),부(-)의 피크 충격 펄스를 분리하여 검출하는 잡음 제거 및 펄스 분리 검출부와, 상기에서의 피크 충격 펄스를 입력으로 정(+)의 충격 펄스가 입력되는 순간 하이 신호를 출력하고 부(-)의 충격 펄스가 입력되는 순간 로우 신호를 출력함에 의해 소정 시간폭의 데이터 펄스 신호를 재생하여 피씨(PC)로 전송하는 신호 재생부를 수신 회로부에 구비하여 구성함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a shock pulseizing circuit portion for converting a transmission data pulse from a PC into a shock pulse signal having a predetermined time width and transmitting the shock pulse signal to a counterpart through a power line. An amplification and level clipping unit that amplifies a predetermined level by amplifying a shock pulse transmission signal of a counterpart transmitted through a predetermined level, and removes an unnecessary signal by inputting the clipped signal from the positive and negative portions. A noise canceling and pulse separation detecting unit for separating and detecting peak shock pulses of the signal, and a high shock signal is output as soon as a positive shock pulse is inputted using the peak shock pulses as described above. By outputting a low signal at the time of input, a signal reproducing unit which reproduces a data pulse signal having a predetermined time width and transmits the signal to a PC, It is characterized by comprising a configuration.

한편, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 전력선 전송장치로서, 대한민국 특허출원 1999년 제17815호의 "윈도우 설정방식을 채용한 전력선 전송장치"가 기출원되었는데, 이 기출원된 기술은 PN 코드의 동기화 방식에 의한 윈도우 설정 신호 검출 방식을 채용하고 있다.On the other hand, as a power line transmission device for solving the problems of the prior art, a "power line transmission device employing a window setting method" of the Republic of Korea Patent Application No. 17715 No. 1999 was filed, this previously disclosed technology is a PN code synchronization method The window setting signal detection method is adopted.

이 기출원된 기술과 본 발명은 아래와 같은 차이점이 있다.This prior art and the present invention has the following differences.

본 발명은 충격성 펄스 신호화 회로부에 의해서 충격 펄스신호로 데이터를 전송 할 수 있게 하여 데이터 펄스의 전송 속도를 기출원된 기술에서의 전송 속도보다 수 배만큼 빠르게 할 수 있을 뿐만 아니라 기출원된 기술에서 PN코드를 사용함에 의해 필요하였던 수신부에서의 동기 추적부를 없애고 비동기 방식의 신호 검출 방식을 채용할 수 있게 하여 수신부를 더욱 간단화시킬 수 있다.The present invention enables the data to be transmitted in the shock pulse signal by the shock pulse signal circuit portion to not only make the transmission speed of the data pulse several times faster than the transmission speed in the existing technology, but also in the existing technology. By using the PN code, the receiver can be further simplified by eliminating the need for a synchronous tracking unit in the receiver and employing an asynchronous signal detection method.

또한, 본 발명은 충격 펄스신호 전송 방식을 사용함으로써 비동기화 신호의 검출 방식을 사용하여 데이터 펄스의 상승변과 하강변을 [nsec]∼[psec] 단위의 소정 시간폭을 갖는 0.6[V] 정도 레벨의 정(+)의 충격 펄스와 부(-)의 충격 펄스로 변환시켜 전송시키므로써 전력선에서의 배경 잡음이나 전력선 부하 변동 등에 무관하게 전송 특성을 유지할 수 있다.In addition, according to the present invention, the shock pulse signal transmission method is used to detect the unsynchronized signal so that the rising edge and the falling edge of the data pulse have a predetermined time width in units of [nsec] to [psec]. Transmission characteristics can be maintained irrespective of background noise or power line load fluctuations in the power line by converting the signal into positive and negative shock pulses of the level and transmitting the same.

그리고, 본 발명은 전력선에서 발생하는 배경 잡음이나 부하 변동시에 발생 가능한 불규칙성의 충격 펄스가 []단위의 진폭 레벨을 갖는 전력선 배경 잡음의 20∼50[dB](10∼300배 크기)정도의 크기를 가지며 지속 시간도 []단위이므로 일정 시간폭의 충격 펄스에 대하여 배경 잡음으로 작용하여 클리핑 잡음 제거시에 소멸됨과 아울러 펄스 검출의 동작에 거의 영향을 주지 않으므로써 고신뢰성의 데이터 전송이 가능하다.In addition, the present invention is an irregular shock pulse that can occur during background noise or load fluctuation generated in the power line [ ] 20 ~ 50 [dB] (10 ~ 300 times magnitude) of power line background noise with amplitude level of unit, and duration [ ], Which acts as a background noise for a shock pulse of a certain time width, and disappears when clipping noise is eliminated, and high reliability data transmission is possible by hardly affecting the operation of pulse detection.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

일반적인 전력선전송방식의 네트워크는 도 1에 도시한 바와 같이 데이터의 송,수신을 위한 전력선 전송장치(103)(105)가 전력선(104)에 연결되며 상기 전력선 전송장치(103)(105)는 각기 인터페이스 장치(102)(106)를 통해 개인용 컴퓨터인 PC (101)(107)에 연결되어 구성된다.As shown in FIG. 1, in a general power line transmission network, power line transmitters 103 and 105 for data transmission and reception are connected to a power line 104, and the power line transmitters 103 and 105 respectively. It is connected to the PC 101 (107), which is a personal computer, via the interface device (102) 106.

또한, 도2 는 본 발명의 실시예를 보인 장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 소정 주파수의 클럭 발생기에 의해 전송되는 데이터 펄스 신호를 소정 레벨 증폭하는 송신펄스 증폭 및 결합부(130)와, 이 송신 펄스 증폭 및 결합부(130)에서의 펄스 신호를 소정 시간폭의 충격 펄스 신호로 변환하여 전력선(140)으로 전송하는 충격 펄스화 회로부(135)로 구성한 송신 회로부와; 상기 전력선(140)을 통해 전송되는 상대측의 충격 펄스 전송 신호를 수신하는 수신신호 결합부(150)와, 이 수신신호 결합부(150)에서의 충결 펄스 신호를 소정 레벨 증폭하여 일정 레벨 이상을 클리핑하는 증폭 및 레벨 클리핑부(160)와, 이 증폭 및 레벨 클리핑부(160)에서의 신호를 입력으로 불필요한 신호를 제거하고 정(+),부(-)의 피크 충격 펄스를 분리하여 검출하는 잡음 제거 및 펄스 분리 검출부(170)와, 상기 잡음 제거 및 펄스 분리 검출부(170)에서의 정(+)의 충격 펄스가 입력되는 순간 하이 신호를 출력하고 부(-)의 충격 펄스가 입력되는 순간 로우 신호를 출력하여 소정 시간폭의 데이터 펄스 신호를 재생하는 신호 재생부(180)로 구성한 수신 회로부와; 상기 송신 회로의 송신 펄스 증폭 및 결합부(130) 및 상기 수신 회로의 신호 재생부(180)를 피씨(PC)110)와 정합시키기 위한 인터페이스부(120)를 구비한다.2 is a block diagram of a device showing an embodiment of the present invention, and as shown therein, a transmission pulse amplifying and combining unit 130 for amplifying a predetermined level of a data pulse signal transmitted by a clock generator of a predetermined frequency; A transmission circuit section comprising an impact pulse circuit circuit 135 for converting the pulse signal from the transmission pulse amplification and coupling section 130 into a shock pulse signal having a predetermined time width and transmitting the result to the power line 140; A received signal combiner 150 that receives the shock pulse transmission signal of the counterpart transmitted through the power line 140, and a predetermined level amplified charging pulse signal from the receive signal combiner 150 to clip a predetermined level or more Noise, which removes unnecessary signals by inputting the amplification and level clipping unit 160 and the signal from the amplification and level clipping unit 160, and separates positive and negative peak shock pulses. Outputs a high signal as soon as a positive (+) shock pulse is input from the rejection and pulse separation detection unit 170 and the noise removal and pulse separation detection unit 170, and a low moment when a negative shock pulse is input. A receiving circuit section comprising a signal reproducing section 180 for outputting a signal and reproducing a data pulse signal having a predetermined time width; And an interface unit 120 for matching the transmit pulse amplification and combining unit 130 of the transmitting circuit and the signal reproducing unit 180 of the receiving circuit with the PC 110.

이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

통신망에 연결하여 상대측으로 데이터를 전송하려는 경우 소정의 데이터 전송 속도를 낼 수 있는 클럭 발생기에 의해 인터페이스부(120)를 통하여 도3 (a)와 같은 피씨(110)로부터의 데이터 펄스가 송신 회로부에 입력되면 펄스 트랜스포머를 구비하는 송신펄스 증폭 및 결합부(130)는 소정 레벨 증폭하여 충격 펄스화 회로(135)로 출력하게 된다.When the data is transmitted to the other side by connecting to the communication network, data pulses from the PC 110 as shown in FIG. 3 (a) are transmitted to the transmitting circuit unit through the interface unit 120 by a clock generator capable of achieving a predetermined data transfer rate. When input, the transmission pulse amplification and coupling unit 130 including the pulse transformer is amplified by a predetermined level and output to the shock pulsed circuit 135.

이에 따라, 충격 펄스화 회로(135)는 송신펄스 증폭 및 결합부(135)에서의 데이터 펄스신호를 입력으로 데이터 펄스신호의 상승 에지에서 정(+)의 충격 펄스신호를 생성하고 데이터 펄스신호의 하강 에지에서 부(-)의 충격 펄스신호를 생성함으로써 [nsec]∼[psec] 단위의 소정 시간폭을 갖는 0.6[V] 정도 레벨의 충격 펄스신호로 변환하여 전력선(140)을 통해 상대측으로 전송하게 된다.Accordingly, the shock pulse generation circuit 135 generates a positive shock pulse signal at the rising edge of the data pulse signal by inputting the data pulse signal from the transmission pulse amplification and combining unit 135 and generates the data pulse signal. By generating a negative shock pulse signal at the falling edge, it is converted into a shock pulse signal of about 0.6 [V] level having a predetermined time width in units of [nsec] to [psec] and transmitted to the counterpart through the power line 140. Done.

한편, 상대측으로부터의 전송 신호를 수신회로부로 수신하는 경우 수신신호 결합부(150)는 전력선(140)을 통하여 전송되는 도3 (b)와 같은 충격 펄스신호를 검출하여 증폭 및 레벨 클리핑부(160)으로 전송하게 된다.On the other hand, when receiving a transmission signal from the other side to the receiving circuit unit, the receiving signal combiner 150 detects the shock pulse signal as shown in Figure 3 (b) transmitted through the power line 140, amplification and level clipping unit 160 ) Will be sent.

이때, 증폭 및 레벨 클리핑부(160)는 수신신호 결합부(150)으로부터의 충격 펄스신호를 소정 레벨 증폭하여 소정 레벨 이상의 신호로 클리핑하는데, 정(+)의 충격 펄스신호는 도3 (c)와 같이 그대로 출력하고 부(-)의 충격 펄스신호는 도3 (d)와 같이 반전하여 출력하게 된다.At this time, the amplification and level clipping unit 160 amplifies the shock pulse signal from the reception signal combiner 150 by a predetermined level and clips the signal to a predetermined level or more. As shown in FIG. 3, the negative shock pulse signal is inverted and output as shown in FIG.

이에 따라, 잡음 제거 및 펄스 분리 검출부(170)는 증폭 및 레벨 클리핑부(160)에서의 충격 펄스를 입력으로 소정 레벨 이상의 신호만을 분리 검출함으로써 잡음신호를 제거하여 도3 (e)(f)와 같이 정(+),부(-)의 피크 충격 펄스신호를 분리, 검출하게 된다.Accordingly, the noise removing and pulse separation detecting unit 170 removes the noise signal by separating and detecting only a signal of a predetermined level or more as an input of the shock pulse from the amplifying and level clipping unit 160 to remove the noise signal from FIG. 3 (e) (f). Similarly, positive and negative peak shock pulse signals are separated and detected.

따라서, 신호 재생부(180)는 잡음 제거 및 펄스 분리 검출부(170)에서의 피크 충격성 펄스를 입력으로 (+)의 피크 충격성 펄스에서는 하이 신호를 생성하고 부(-)의 피크 충격성 펄스에서는 로우 신호를 생성함으로써 도3 (g)와 같은 데이터 펄스신호를 검출하여 인터페이스부(120)를 통하여 피씨(110)로 전송하게 된다.Therefore, the signal reproducing unit 180 generates a high signal in the positive peak shock pulse and a low signal in the negative peak shock pulse by inputting the peak shock pulse from the noise canceling and pulse separation detector 170. By generating the data pulse signal as shown in Figure 3 (g) is transmitted to the PC 110 through the interface unit 120.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 전력선에서 발생하는 배경 잡음이나 부하 변동시에 발생 가능한 불규칙성의 충격 펄스가 []단위의 진폭 레벨을 갖는 전력선 배경 잡음의 20∼50[dB](10∼300배 크기)정도의 크기를 가지며 지속 시간도 []단위이므로 일정 시간폭의 충격 펄스에 대하여 배경 잡음으로 작용하여 클리핑 잡음 제거시에 소멸됨과 아울러 펄스 검출의 동작에 거의 영향을 주지 않으므로써 고신뢰성의 데이터 전송이 가능하도록 하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides a shock pulse of irregularity that may occur in the case of background noise or load fluctuation generated in a power line [ ] 20 ~ 50 [dB] (10 ~ 300 times magnitude) of power line background noise with amplitude level of unit, and duration [ ], Which acts as a background noise for shock pulses of a certain time width, and disappears when clipping noise is eliminated, and has an effect of enabling highly reliable data transmission with little effect on the operation of pulse detection.

또한, 본 발명은 소정 시간폭을 갖고 전송되는 충격 펄스신호에 대한 전력선이 갖는 낮은 감쇠특성과 전기 콘센트에서의 신호 감쇠 효과가 극히 미세하여 신호 레벨이정도의 낮은 레벨에서 전송이 이루어지므로 전자기 간섭(EMI)의 유발을 방지할 뿐만 아니라 원거리일 경우에도 일정한 신호 레벨을 유지하면서 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has a low attenuation characteristic of the power line to the shock pulse signal transmitted with a predetermined time width and the signal attenuation effect in the electrical outlet is extremely fine, so that the signal level is increased. Since the transmission is performed at a low level, it not only prevents the occurrence of electromagnetic interference (EMI), but also transmits data while maintaining a constant signal level even at a long distance.

따라서, 본 발명은 반경 2-3[km] 범위의 초고속 근거리 데이터 전송용 LAN의 구성이나 CCTV망의 구축, 공장 자동화망의 구축, 지하 무선중계망의 구축, 정보 가전화망의 구축 및 각종의 전기기계장치의 제어와 원격계측 등 다양하게 활용할 수 있다.Therefore, the present invention is to construct a high speed local area data transmission LAN or CCTV network, factory automation network, underground wireless relay network, information telephony network, and various electric machines within a radius of 2-3 [km]. It can be used for various purposes such as device control and remote measurement.

Claims (2)

전력선 전송 장치에 있어서, 피씨(PC)로부터의 송신 데이터 펄스를 소정 시간폭의 충격 펄스신호로 변환하여 상대측으로 전송하기 위한 충격 펄스화 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 충격 펄스신호 전송방식의 비동기 전력선 전송 장치.A power line transmission device comprising: an asynchronous power line of a shock pulse signal transmission method, comprising shock pulseizing means for converting a transmission data pulse from a PC into a shock pulse signal having a predetermined time width and transmitting the shock pulse signal to a counterpart; Transmission device. 제1항에 있어서, 전력선을 통해 전송되는 상대측의 충격 펄스신호를 수신하여 일정 레벨 이상을 클리핑하는 레벨 클리핑 수단과, 상기에서 클리핑된 신호로부터 잡음 신호를 제거하고 정(+),부(-)의 피크 충격 펄스신호를 분리하여 신호 재생 수단에 입력시키는 펄스 분리 수단을 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 충격 펄스신호 전송방식의 비동기 전력선 전송 장치.2. The apparatus of claim 1, further comprising: level clipping means for receiving a shock pulse signal of a counterpart transmitted through a power line and clipping a predetermined level or more, and removing a noise signal from the clipped signal, And a pulse separating means for separating the peak shock pulse signal of the signal and inputting the peak shock pulse signal to the signal reproducing means.
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