KR20050078752A - 전력선 통신 송신장치 및 수신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력선의 용량성 부하의 변화에 강인한 전력선 통신 송신장치 및 수신장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전력선 통신 송신장치는 동일 송신데이터를 표현하는 다수의 주파수신호를 생성하는 심볼발생기와; 이 심볼발생기에서 생성된 다수의 주파수신호를 시간간격을 두고 순차적으로 송신하는 다수의 지연기를 포함한다. 또한, 전력선 통신 수신장치는 다수의 신호캐리어의 주파수를 계수하고 신호 크기를 검출하는 신호처리수단과; 다수의 더미캐리어의 주파수를 계수하고 잡음 크기를 검출하는 잡음처리수단과; 상기 모든 신호캐리어의 주파수 계수값을 가산하는 신호주파수계수값측정수단과; 상기 모든 더미캐리어의 주파수 계수값을 가산하는 잡음주파수계수값측정수단과; 상기 신호주파수계수값측정수단에서 가산된 신호주파수계수값과 상기 잡음주파수계수값측정수단에서 가산된 잡음주파수계수값의 차이값을 계산하는 감산수단과; 상기 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값과 차이값을 이용하여 수신데이터를 판정하는 신호판정수단을 포함한다.

Description

전력선 통신 송신장치 및 수신장치{transmitting and receiving apparatus for power line communication}

본 발명은 전력선 통신 송신장치 및 수신장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력선의 용량성 부하의 변화에 강인한 전력선 통신 송신장치 및 수신장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 전력선 통신 방식을 도시한 도면으로서, (a)는 단일의 주파수 신호를 이용한 통신 방식이고, (b)는 다수의 주파수신호를 이용한 통신 방식이다.

종래에는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 단일의 주파수신호(100)를 일정시간동안 채널상에 전송 혹은 중지하는 과정을 반복함으로써 전력선 통신을 하거나, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 주파수신호(101, 102) 각각에 이진 데이터(0과 1)를 부여하고, 진폭이 동일한 2개의 주파수신호를 번갈아가며 전송함으로써 전력선 통신을 한다.

도 2는 종래기술에 따른 전력선 통신 수신장치를 도시한 블록도이다. 종래의 전력선 통신 수신장치는 제1주파수대역을 필터링하는 제1대역통과필터(21) 및 신호 크기를 검출하는 제1포락선검파기(22)와, 제2주파수대역을 필터링하는 제2대역통과필터(23) 및 신호 크기를 검출하는 제2포락선검파기(24)와, 데이터 여부를 판별하는 비교기(25)를 구비한다.

이 전력선 통신 수신장치는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 주파수신호가 각각 독립된 정보를 나타내는 전력선신호의 수신에 사용된다. 제1주파수대역은 제1대역통과필터(21) 및 제1포락선검파기(22)를 통해 필터링되어 검출되고, 제2주파수대역은 제2대역통과필터(23) 및 제2포락선검파기(24)를 통해 필터링되어 검출된다.

제1포락선검파기(22)와 제2포락선검파기(24)를 통과한 신호들은 비교기(25)에서 최종 데이터로 검출된다.

종래의 전력선 통신방식은 하나의 정보를 하나의 주파수에 실어서 한번만 전송하기 때문에, 전력선 자체에 존재하는 잡음 및 간섭성분으로 말미암아 채널을 통과한 신호에 왜곡이 발생하며 이로 인하여 많은 정보가 손실되는 문제점이 있다. 즉, 도 2의 예에서 채널에 제1주파수대역 및 제2주파수대역에 대한 노치(notch) 효과가 발생하면 해당 제1주파수대역 및 제2주파수대역의 정보가 손실되는 문제점이 있다.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 전력선의 선택적 노치 현상에 의한 통신 실패율을 최소로 하는 전력선 통신 송신장치 및 수신장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 송신장치는, 송신데이터를 전력선신호에 실어서 송신하는 전력선 통신 송신장치에 있어서,

상기 송신데이터를 표현하는 다수의 주파수신호를 생성하는 심볼발생기와;

상기 심볼발생기에서 생성된 상기 다수의 주파수신호를 시간간격을 두고 순차적으로 송신하는 다수의 지연기를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 수신장치는,

전력선신호에 실려서 일정 시간간격을 두고 순차적으로 수신된 다수의 신호캐리어와 다수의 더미캐리어를 포함한 수신신호로부터 수신데이터를 검출하는 전력선 통신 수신장치에 있어서,

상기 다수의 신호캐리어의 주파수를 계수하고 신호 크기를 검출하는 신호처리수단과;

상기 다수의 더미캐리어의 주파수를 계수하고 잡음 크기를 검출하는 잡음처리수단과;

상기 신호처리수단에서 계수된 상기 모든 신호캐리어의 주파수 계수값을 가산하는 신호주파수계수값측정수단과;

상기 잡음처리수단에서 계수된 상기 모든 더미캐리어의 주파수 계수값을 가산하는 잡음주파수계수값측정수단과;

상기 신호주파수계수값측정수단에서 가산된 신호주파수계수값과 상기 잡음주파수계수값측정수단에서 가산된 잡음주파수계수값의 차이값을 계산하는 감산수단과;

상기 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값과 차이값을 이용하여 수신데이터를 판정하는 신호판정수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 송신장치 및 수신장치를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 송신장치를 도시한 구성 블록도이다.

이 전력선 통신 송신장치는 송신데이터의 한 비트의 디지털 신호에 대해 채널에 실릴 5개 주파수(f2, f3, f4, f1, f5)의 신호를 순차적으로 발생하는 심볼발생기(31)와, 이 심볼발생기(31)에서 발생된 5개 주파수의 신호를 역다중하는 디멀티플렉서(32)와, 역다중된 5개 주파수 각각을 일정 시간 간격으로 지연시키는 다수의 지연기들(33, 34, 35, 36)과, 디멀티플렉서로부터 출력된 주파수 f2와 다수의 지연기들(33, 34, 35, 36)을 통해 지연된 주파수 f3과 주파수 f4와 주파수 f1 및 주파수 f5를 다중하여 송신신호(S(t))를 생성하는 멀티플렉서(37)를 포함한다.

심볼발생기(31)는 송신데이터의 한 비트 신호에 대해 5개 주파수의 신호를 순차적으로 발생한다. 여기서, 앞서의 3개 주파수(f2, f3, f4)는 입력된 1비트의 데이터를 표현하고, 나머지 2개 주파수(f1, f5)는 신호대잡음비를 높이기 위한 부가정보 및 채널 상태를 감지하는 신호로 사용된다. 주파수 크기는 f1이 제일 낮고 f5가 될수록 높아지며, f2, f3, f4는 주파수 차이가 거의 없으나 f1은 f2보다 많이 낮고, f5는 f4보다 많이 높다.

심볼발생기(31)에서 출력되는 신호는 디멀티플렉서(32)에서 분리된다. 분리된 주파수 신호 중 주파수 f2는 지연없이 멀티플렉서(37)로 직접 입력되고, 주파수 f3은 제1지연기(33)에서 0.3주기만큼 지연된 후 멀티플렉서(37)로 입력되고, 주파수 f4는 제2지연기(34)에서 0.6주기만큼 지연된 후 멀티플렉서(37)로 입력되고, 주파수 f1은 제3지연기(35)에서 1주기만큼 지연된 후 멀티플렉서(37)로 입력되고, 주파수 f5는 제4지연기(36)에서 1.5주기만큼 지연된 후 멀티플렉서(37)로 입력된다. 멀티플렉서(37)는 입력된 신호들을 다중하여 송신신호(s(t))를 출력한다.

이렇게 하면 주파수 f2, f3, f4, f1, f5의 신호들이 일정 간격으로 지연되며, 한 비트 데이터를 표현하는 다수의 주파수가 다수의 시간에 송출된다.

도 4는 도 3의 전력선 통신 송신장치에 의해 생성된 송신신호(s(t))의 신호 파형도이다. 전력선 통신에서 데이터는 영교차점(제로크로싱포인트)에 동기되어 전력신호에 실리는데, 본 발명에 따르면 한 비트를 표현하는 신호캐리어 f2와 f3 및 f4, 더미캐리어 f1 및 f5가 시간상 순차적으로 전송된다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 수신장치를 도시한 구성 블록도이다.

이 전력선 통신 수신장치는 수신신호(r(t))를 주파수별로 분리하는 디멀티플렉서(41)와, 디멀티플렉서(41)에서 최초로 분리된 주파수 f2를 주파수 계수하는 제1주파수계수기(42)와, 주파수 f2 신호의 신호크기를 검출하는 제1포락선검파기(43)와, 디멀티플렉서(41)에서 분리된 주파수 f3의 시간정보를 복원하는 제1시간복원기(44)와, 주파수 f3을 주파수 계수하는 제2주파수계수기(45)와, 주파수 f3 신호의 신호크기를 검출하는 제2포락선검파기(46)와, 디멀티플렉서(41)에서 분리된 주파수 f4의 시간정보를 복원하는 제2시간복원기(47)와, 주파수 f4를 주파수 계수하는 제3주파수계수기(48)와, 주파수 f4 신호의 신호크기를 검출하는 제3포락선검파기(49)와, 디멀티플렉서(41)에서 분리된 주파수 f1의 시간정보를 복원하는 제3시간복원기(50)와, 주파수 f1을 주파수 계수하는 제4주파수계수기(51)와, 주파수 f1 신호의 신호크기를 검출하는 제4포락선검파기(52)와, 디멀티플렉서(41)에서 분리된 주파수 f5의 시간정보를 복원하는 제4시간복원기(53)와, 주파수 f5를 주파수 계수하는 제5주파수계수기(54)와, 주파수 f5 신호의 신호크기를 검출하는 제5포락선검파기(55)와, 제1포락선검파기(43)와 제2포락선검파기(46)와 제3포락선검파기(49)에서 출력되는 신호주파수를 모두 가산하는 신호주파수가산기(56)와, 제4포락선검파기(52)와 제5포락선검파기(55)에서 출력되는 잡음주파수를 모두 가산하는 잡음주파수가산기(57)와, 신호주파수가산기(56)에서 가산된 신호주파수계수값과 잡음주파수가산기(57)에서 가산된 잡음주파수계수값의 차이를 구하는 감산기(58)와, 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값과 차이값을 입력받아 데이터를 판정하여 수신데이터를 출력하는 신호판정기(59)를 포함한다.

전력선 통신 수신장치에 입력된 수신신호(r(t))는 앞서 설명한 바와 같이 5개 주파수가 일정한 시간 간격으로 함께 실려서 전송된다. 이 수신신호(r(t))가 디멀티플렉서(41)에서 주파수별로 분리되는데, 주파수 f2는 시간 복원없이 제1주파수계수기(42)에서 주파수가 계수되고 제1포락선검파기(43)에서 신호 크기가 검출된다. 주파수 f3은 시간 복원 후 제2주파수계수기(45)에서 주파수가 계수되고 제2포락선검파기(46)에서 신호 크기가 검출된다. 주파수 f4는 시간 복원 후 제3주파수계수기(48)에서 주파수가 계수되고 제3포락선검파기(49)에서 신호 크기가 검출된다. 주파수 f1은 시간 복원 후 제4주파수계수기(51)에서 주파수가 계수되고 제4포락선검파기(52)에서 신호 크기가 검출된다. 주파수 f5는 시간 복원 후 제5주파수계수기(54)에서 주파수가 계수되고 제5포락선검파기(55)에서 신호 크기가 검출된다.

주파수 f2, f3, f4인 신호주파수의 계수값들은 신호주파수가산기(56)에서 모두 가산되고, 주파수 f1, f5인 잡음주파수의 계수값들은 잡음주파수가산기(57)에서 모두 가산된다. 신호판정기(59)는 신호주파수가산기(56)에서 가산된 신호주파수계수값과 잡음주파수가산기(57)에서 가산된 잡음주파수계수값 및 그 차이값을 도 6의 동작 흐름도에 적용하여 수신된 신호를 판정한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 수신시 데이터 판정과정을 도시한 동작 흐름도이다.

초기화된(S61) 후 채널을 모니터링하여 수신신호를 감지한다(S62). 수신신호의 신호주파수계수값이 제1임계값(TH1)보다 큰 상태(S63)에서, 신호주파수계수값이 잡음주파수계수값보다 크면(S64) 수신데이터를 '1'로 판정하고(S65), 신호주파수계수값이 잡음주파수계수값보다 크지 않으면(S64) 수신데이터를 '0'으로 판정한다(S66).

한편, 수신신호의 신호주파수계수값이 제1임계값(TH1)보다 크지 않고 제2임계값(TH2)보다 큰 상태(S67)에서, 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값의 차이값이 신호주파수계수값의 1/2보다 크면(S68) 수신데이터를 '1'로 판정하고(S65), 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값의 차이값이 신호주파수계수값의 1/2보다 크지 않으면(S68) 수신데이터를 '0'으로 판정한다(S66).

한편, 수신신호의 신호주파수계수값이 제2임계값(TH2)보다 크지 않고 제3임계값(TH3)보다 큰 상태(S69)에서, 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값의 차이값이 제4임계값(TH4)보다 크면(S70) 수신데이터를 '1'로 판정하고(S65), 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값의 차이값이 제4임계값(TH4)보다 크지 않으면(S70) 수신데이터를 '0'으로 판정한다(S66). 단계 S69에서 신호주파수계수값이 제3임계값(TH3)보다 크지 않으면 수신데이터를 '0'으로 판정한다(S66).

여기서, 제1임계값(TH1) > 제2임계값(TH2) > 제3임계값(TH3)이다. 제3임계값(TH3)과 제4임계값(TH4)는 동일한 값으로 설정할 수 있다. 예컨대, 제1임계값은 80, 제2임계값은 30, 제3임계값과 제4임계값은 20으로 설정한다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명에 따르면 동일한 정보를 3개의 주파수에 실어서 송신함으로써 채널의 대역저지 특성이 향상된다. 그리고, 채널상태를 2개의 잉여주파수를 사용하여 감지함으로써 고정된 형태의 수신기보다 효과적이다. 송수신시 시간 지연정보도 동시에 사용하여 통신 성공률을 향상시킨다.

도 1은 일반적인 전력선 통신 방식을 도시한 도면,

도 2는 종래의 전력선 통신 수신장치를 도시한 구성 블록도,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 송신장치를 도시한 구성 블록도,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 송신장치에 의해 생성된 송신신호의 신호 파형도,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 수신장치를 도시한 구성 블록도,

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신 수신시 데이터 판정과정을 도시한 동작 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

31; 심볼발생기 32, 41; 디멀티플렉서

33, 34, 35, 36; 지연기 37; 멀티플렉서

42, 45, 48, 51, 55; 주파수계수기 43, 46, 49, 52, 55; 포락선검파기

44, 47, 50, 53; 시간복원기 56; 신호주파수가산기

57; 잡음주파수가산기 58; 감산기

59; 신호판정기

Claims (4)

1. 송신데이터를 전력선신호에 실어서 송신하는 전력선 통신 송신장치에 있어서,

   상기 송신데이터를 표현하는 다수의 주파수신호를 생성하는 심볼발생기와;

   상기 심볼발생기에서 생성된 상기 다수의 주파수신호를 시간간격을 두고 순차적으로 송신하는 다수의 지연기를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신 송신장치.
2. 제 1 항에 있어서, 다수의 주파수신호는 다수의 신호캐리어와 다수의 더미캐리어를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신 송신장치.
3. 전력선신호에 실려서 일정 시간간격을 두고 순차적으로 수신된 다수의 신호캐리어와 다수의 더미캐리어를 포함한 수신신호로부터 수신데이터를 검출하는 전력선 통신 수신장치에 있어서,

   상기 다수의 신호캐리어의 주파수를 계수하고 신호 크기를 검출하는 신호처리수단과;

   상기 다수의 더미캐리어의 주파수를 계수하고 잡음 크기를 검출하는 잡음처리수단과;

   상기 신호처리수단에서 계수된 상기 모든 신호캐리어의 주파수 계수값을 가산하는 신호주파수계수값측정수단과;

   상기 잡음처리수단에서 계수된 상기 모든 더미캐리어의 주파수 계수값을 가산하는 잡음주파수계수값측정수단과;

   상기 신호주파수계수값측정수단에서 가산된 신호주파수계수값과 상기 잡음주파수계수값측정수단에서 가산된 잡음주파수계수값의 차이값을 계산하는 감산수단과;

   상기 신호주파수계수값과 잡음주파수계수값과 차이값을 이용하여 수신데이터를 판정하는 신호판정수단을 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신 수신장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 신호판정수단은,

   상기 신호주파수계수값이 제1임계값(TH1)보다 큰 상태에서, 상기 신호주파수계수값이 상기 잡음주파수계수값보다 크면 수신데이터를 '1'로 판정하고, 상기 신호주파수계수값이 상기 잡음주파수계수값보다 크지 않으면 수신데이터를 '0'으로 판정하며,

   상기 신호주파수계수값이 제1임계값(TH1)보다 크지 않고 제2임계값(TH2)보다 큰 상태에서, 상기 차이값이 상기 신호주파수계수값의 1/2보다 크면 수신데이터를 '1'로 판정하고, 상기 차이값이 상기 신호주파수계수값의 1/2보다 크지 않으면 수신데이터를 '0'으로 판정하며,

   상기 신호주파수계수값이 제2임계값(TH2)보다 크지 않고 제3임계값(TH3)보다 큰 상태에서, 상기 차이값이 제4임계값(TH4)보다 크면 수신데이터를 '1'로 판정하고, 상기 차이값이 제4임계값(TH4)보다 크지 않으면 수신데이터를 '0'으로 판정하며,

   상기 신호주파수계수값이 제3임계값(TH3)보다 크지 않으면 수신데이터를 '0'으로 판정하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 수신장치.

   여기서, 제1임계값(TH1) > 제2임계값(TH2) > 제3임계값(TH3) = 제4임계값(TH4)이다.