KR20020007441A

KR20020007441A - 다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선 통신 시스템

Info

Publication number: KR20020007441A
Application number: KR1020000040176A
Authority: KR
Inventors: 임수빈; 천유식
Original assignee: 이기원; 주식회사 젤라인
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-01-29

Abstract

본 발명은 다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선통신 시스템에 관한 것으로, 다중 반송파 변조에 의해 송신되는 데이터에서 낮은 주파수 대역에는 송신신호의 출력을 높이고, 높은 주파수 대역에는 송신신호를 출력을 낮출 수 있도록 해당 반송파 별로 가중치 N을 곱하여 전송하는 전송장치(T); 상기 전송장치(T)로부터 전송된 신호를 전력선(32)을 통해 외부로 제공하기 위한 전력선 통신채널(35); 및 전용선 통신채널(35)을 통해 제공된 데이터 정보에서 가중치 1/N로 곱하여 데이터를 복원하는 수신장치(R)를 포함하여 전력선을 통한 다중 반송파의 사용범위를 확대할 수 있으며 데이터 비트수를 더 많이 할당하여 고속의 통신을 원할히 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선 통신 시스템{ System for power line communication on multi-carrier modulation }

본 발명은 전력선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 반송파 변조 방식을 사용하여 각국의 제한 규격을 만족하면서 최대의 신호크기를 전송하여 최적의 성능을 얻을 수 있도록 한 다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선 통신 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 저속 전력선 통신은 구현상의 문제 및 전자파 제한규격 때문에 규제정도가 비교적 약한 낮은 주파수(450KHz 이하)에서 큰 송신신호를 사용하여 ㅋ통신을 하여왔다. 그리고 고속 전력선 통신의 요구로 넓은 주파수 대역이 필요하기 때문에 종래의 경우 상대적으로 잡음이 많은 낮은 주파수 대역을 피해 높은 주파수 대역만을 사용하는 OFDM(Orthogonal Freguency Division Multiplex) 변조방식을 사용하여 통과대역에서 전송을 하고 있다.

그러나 종래와 같이 고속 전력선 통신을 위해 고주파의 넓은 주파수 대역 즉, 통과대역만을 사용할 때 전자파 제한규격을 만족하기 위해서는 도 1에 도시된 바와같이 주파수 별로 동일하게 낮은 출력신호(L0)를 사용하여야 하나 이 경우 고주파의 넓은 주파수 대역은 전력선 길이가 긴 경우에 채널 손실이 커지고, 상대적으로 채널 손실이 작은 낮은 주파수 대역을 사용하지 못하기 때문에 최적의 통신을 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고속 전력선 통신을 위해서 사용 주파수 대역을 낮은 주파수부터 높은 주파수까지모두 수용할 수 있는 DMT(Discrete Multi-Tone)변조방식을 사용하여 기저 대역전송을 함으로서 낮은 주파수 대역의 경우 송신신호의 출력을 높이고, 높은 주파수 내경의 경우 송신 신호의 출력을 낮추어 전자파 제한 규격을 만족할 수 있도록 한 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 통과대역을 사용하는 OFDM방식의 송신전력 밀도를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 적용되는 DMT 변조방식에서 채널 별 송신크기를 조정하는시스템을 보여주는 블럭 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 FCC의 PART 15.209를 만족할 수 있는 송신 전력밀도를 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 직렬/병렬 변환부 15 : QAM변조부

20 : 채널 조정부 25 : 역고속 퓨리에변환부

30 : 디지털/아날로그 변환부 35 : 전력선 통신채널

40 : 아날로그/디지털 변환부 45 : 고속 퓨리에변환부

50 : 채널 복원부 55 : QAM복조기

60 : 병렬/직렬 변환부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다중 반송파 변조에 의해 송신되는 데이터에서 낮은 주파수 대역에는 송신신호의 출력을 높이고, 높은 주파수 대역에는 송신신호를 출력을 낮출수 있도록 해당 반송파 별로 가중치 N을 곱하여 전송하는 전송장치(T); 상기 전송장치(T)로부터 전송된 신호를 전력선(32)을 통해 외부로 제공하기 위한 전력선 통신채널(35); 및 전용선 통신채널(35)을 통해 제공된 데이터 정보에서 가중치 1/N로 곱하여 데이터를 복원하는 수신장치(R)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명에 따른 DMT 변조방식에 채널별로 송신 크기를 조정하는 장치이다.

도 2를 참조하면, 그 구성은 다중 반송파 변조에 의해 송신되는 데이터에서 낮은 주파수 대역에는 송신신호의 출력을 높이고, 높은 주파수 대역에는 송신신호를 출력을 낮출수 있도록 해당 반송파 별로 가중치 N을 곱하여 전송하는 전송장치(T); 상기 전송장치(T)로부터 전송된 신호를 전력선(32)을 통해 외부로 제공하기 위한 전력선 통신채널(35); 및 전용선 통신채널(35)을 통해 제공된 데이터 정보에서 가중치 1/N로 곱하여 데이터를 복원하여 낮은 주파수대역에서 신호대 잡음비를 개선하고 높은 주파수대에서 전자파 방사를 제한하는 수신장치(R)를 포함한다.

그리고 상기 전송장치(T)는 직렬/병렬 변환부(10), QAM변조부(15), 채널조정부(20), 역고속 퓨리에변환부(25) 및 DAC(Digital to Analog Convertor(30) : 이하 "디지털/아날로그 변환부")로 이루어진다. 그리고 상기 수신장치(R)는 아날로그/디지털 변환부(40), 고속 퓨리에변환부(45), 채널 복원부(50), QAM복조기(55), ADC( Analog to Digital Convertor(60): 이하 "아날로그/디지털 변환부")로 이루어진다.

직렬/병렬 변환부(10)는 입력되는 비트열을 병렬의 심볼 데이터로 변환하여 QAM변조부(15)로 제공한다. 상기 QAM변조부(15)는 직렬/병렬 변환부(10)로부터 출력된 병렬의 데이터를 각 반송파 별로 QAM 변조하여 채널 조정부(20)에 제공한다. 채널 조정부(20)는 상기 QAM변조부(15)에서 출력되는 각각의 반송파별로 가중치 값(이득 N)을 곱해 송신크기를 조정하여 역고속 퓨리에변환부(25)에 제공한다.

여기서 상기 채널 조정부(20)는 표 1에 도시된 바와같이 FCC(Federal Communications Commission : 연방 통신위원회)에 준하는 전자파 제한 규격에 의해 낮은 주파수 대역의 송신신호의 출력은 높이고, 높은주파수 대역의 경우는 송신신호의 출력을 낮출 수 있도록 각 반송파별로 가중치 값이 적용된다.

주파수(MHz)	전계강도(micro-volt/meter)	측정거리(meters)
0.009-0.490	2400/F(k/Hz)	300
0.490-1.705	2400/F(k/Hz)	30
1.705-30.0	30	30

즉, 상기 채널 조정부(20)는 각 반송파별로 가중치 값을 상이하게 적용하여 도 3에 도시된 바와같이 반송파(채널)별 송신크기를 조정하는데, 0.009-0.490MHz 대역에서는 L1 크기의 송신신호를 출력하고, 0.490-1.705MHz의 주파수 대역에서는 L2 크기의 송신 신호를 출력하고, 1.705-30.0MHz의 주파수대역에서는 L3 크기의 송신신호가 출력토록 한다. 여기서 송신신호의 레벨은 L1 > L2 > L3이다.

따라서 상기와 같은 과정을 통해 각각의 반송파별로 가중치가 적용된 반송파 신호는 역고속 퓨리에변환부(25)로 입력되고, 이 역고속 퓨리에변환부(25)는 입력된 반송파 신호에 역고속 퓨리에를 실행하여 디지털 형태로 표현된 각 반송파에 가산된 시간영역의 전압값으로 출력하여 디지털/아날로그 변환부(30)에 제공한다. 상기 디지털/아날로그 변환부(30)는 역고속 퓨리에변환부(25)에서 디지털 형태로 출력된 전압값을 아날로그 신호로 변환시켜 전력선(32)을 통해 전력선 통신채널(35)로 제공한다. 전력선 통신채널(35)은 전력선(32)을 통해 제공되는 아날로그 형태의 반송파 신호를 전력선(32)을 통해 아날로그/디지털 변환부(40)에 제공한다. 아날로그/디지털 변환부(40)는 아날로그 신호를 디지털 형태의 전압값으로 변환하여 고속 퓨리에 변환부(45)에 인가한다.

고속 퓨리에 변환부(45)는 디지털 형태의 전압값을 고속 퓨리에 변환 실행으로 그 진폭이 변조된 주파수 영역의 각 반송파로 변환하여 채널 복원부(50)에 제공한다. 이때, 채널 복원부(50)는 상기 채널 조정부(20)에서 적용된 각 반송파별 가중치값의 역으로 곱셉되어 해당 반송파를 QAM 복조기(55)를 통해 QAM 복조한다.

이때, QAM복조기(55)를 통해 복조된 반송파 신호에서 상대적으로 크게 전송되는 낮은 주파수의 송신신호에 의해 낮은 주파수 대역에서 존재하는 큰 잡음도 신호 대 잡음비(Signal to Noise : SNR)면에서 개선된다. 따라서, QAM복조기(55)를 통해 복조된 반송파는 병렬/직렬 변환부(60)를 통해 직렬 형태의 비트 데이터로 출력된다.

이상에서 설명된 바와같이 본 발명은 다중반송파 변조 방식을 사용하여 송신되는 각각의 반송파별로 크기를 조정함에 있어, 낮은 주파수 대역의 반송파에는 송신 신호를 크게하고 높은 주파수 대역의 반송파에는 송신 신호를 낮게 하여 전송한다. 따라서 전력선을 통한 다중 반송파의 사용범위를 확대할 수 있으며 데이터 비트수를 더 많이 할당하여 고속의 통신을 원할히 수행할 수 있는 효과가 있다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상과 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

다중 반송파 변조방식을 통한 전력선 통신 시스템에 있어서,

상기 다중 반송파 변조에 의해 송신되는 데이터에 낮은 주파수의 반송파에는 송신출력을 높이고, 높은 주파수에는 송신신호의 출력을 낮추도록 가중치값 N을 곱하여 전송하는 전송장치;

상기 전송부로부터 전송된 신호를 전력선을 통해 외부로 제공하기 위한 전력선 통신 채널; 및

상기 전력선통신 채널을 통해 제공된 데이터 정보를 통한 다중 반송파 복조로 가중치값 1/N로 곱하여 데이터를 복원하는 수신장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선 통신 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 전송장치는

직렬의 비트신호를 입력받아 병렬의 심볼 데이터로 변환하는 직렬/병렬 변환수단;

이 직렬/병렬 변환부에서 출력되는 병렬의 데이터를 각 반송파별로 QAM변조를 하는 QAM 변조수단;

상기 QAM 변조수단에서 출력되는 각각의 반송파별로 가중치 값(N)을 곱해 송신크기를 조정하는 채널 조정수단;

상기 채널 조정수단에서 조정 출력된 각 반송파에 역고속 퓨리에를 실행하여디지털 형태로 표현된 각 반송파에 가산된 전압값을 출력하는 역고속 퓨리에 변환수단; 및

상기 역고속 퓨리에 변환수단에서 디지털 형태로 출력된 전압값을 아날로그 신호로 변환시켜 전력선 통신채널로 제공하는 디지털/아날로그 변환수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선 통신 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 수신장치는

상기 전력선 통신채널로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 형태의 전압값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환수단;

상기 디지털 형태의 전압값을 고속 퓨리에 변환 실행으로 그 진폭이 변조된 주파수 영역의 각 반송파로 변환하는 고속 퓨리에 변환수단;

상기 고속 퓨리에 변환수단에서 주파수 영역으로 변환된 반송파에 각각의 반송파별 가중치 값의 역(1/N)을 곱하여 데이터를 복원하는 채널 복원수단;

상기 채널 복원수단에서 복원 출력된 각 반송파를 QAM 복조하는 QAM 복조수단; 및

상기 QAM 복조수단에서 복조된 병렬의 데이터를 직렬의 데이터로 변환하는 병렬/직렬 변환수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 반송파 변조방식을 이용한 전력선 통신 시스템.