KR102410983B1 - 펄스 위치변조를 이용한 양방향 전력선 통신장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스 위치변조를 이용한 양방향 전력선 통신장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신함으로써 통신을 수행하고, 수신한 데이터의 기설정된 영역의 주파수 신호의 각각의 시작점에 기초하여 수신한 신호를 복조할 수 있도록 하여 기 등록된 특허 10-2036081에서 Ringing 현상으로 인해 발생하는 신호에러 문제를 해결하는, 양방향 전력선 통신방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

펄스 위치변조를 이용한 양방향 전력선 통신장치 및 방법{Bi-Directional Power Line Communication Device and Method Using Pulse Position Modulation}

본 발명은 펄스 위치변조를 이용한 양방향 전력선 통신장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신함으로써 통신을 수행하고, 수신한 데이터의 기설정된 영역의 주파수 신호의 각각의 시작점에 기초하여 수신한 신호를 복조할 수 있는, 양방향 전력선 통신방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제10-1898554호(특허문헌 1)에 개시되어 있는 바와 같이 교류전원의 주파수 변조를 이용하여, 교류전원의 영전압점을 중심으로 기설정된 타이밍영역에 대해 커플링신호를 교류전원에 결합시킴으로써 통신을 수행하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 통신을 이용하여 원격으로 기기를 제어하기 위해서는 유무선 통신망을 이용하거나 교류선로상에 아날로그 통신신호를 중첩시켜 데이터를 전송하는 전력선 통신을 이용하는 것이 일반적이다.

유선을 이용할 경우 별도의 통신선을 가설하기 위한 비용이 증가하고, 무선을 이용할 경우 설치는 간편하지만 유선에 비해 상대적으로 고가인 통신장치를 이용하여야 하며 혼선에 의한 데이터 유실의 가능성이 있다는 문제점이 있다.

또한 전력선 통신의 경우 별도의 통신망 없이 전원 공급선을 이용하여 통신이 가능하지만 기타 전기기기에 의한 외란에 취약한 특성이 있어 일반적으로 사용되기 어렵다는 문제점이 있다.

종래의 전력선통신은 결합회로, 주파수변환회로, SS확산, PN부호, 제어회로, 전원회로를 포함한다.

무선통신에서 널리 사용되는 확산스펙트럼(Spread spectrum)방식을 사용한 전력선 통신의 경우 반송주파수대역의 노이즈를 발생하는 전력기기가 선로상에 존재할 경우 통신이 불가능하므로 전력망 구성에 제약이 많아지는 문제점이 있다.

교류전원을 이용하는 전열기, 조명기기 등의 출력량을 사용환경에 맞게 조절하여 전력을 절감하기 위해 일반적으로 SCR(Silicon controlled rectifier), 트랜지스터(Transistor)등을 이용해 공급되는 전력의 위상각을 제어하거나 트랜스(Transformer)를 이용해 전압을 제어하여 공급되는 실효전력량 (RMS Power)을 조절하는 방법을 사용한다. 전압이나 위상각을 제어하여 공급되는 실효전력량을 조절하는 방식의 전력 절감기의 경우 공급전력의 전압이 낮아지거나 전력이 공급되지 않는 구간이 존재함으로 인해 부하기기의 특성에 따라 부하기기가 이상동작 할 수 있는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 본 발명과 발명자가 동일한 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는 영전압점신호 인근에 스위칭을 통해 교류전원을 통과시키거나 차단시켜 변형 교류전원을 생성함으로써 신호를 송수신 하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는 각각 도 5에 도시된 것과 같이, 영전압점신호 직후 기설정된 시간 동안 교류전원을 차단하거나, 혹은 지속적으로 교류전원을 통과시키거나, 혹은 영전압점신호 이후 다음 영전압점신호 직전 교류전원을 차단하여 개시비트, 이진수 1 또는 0을 전송하는 방법을 개시하고 있다.

다만 특허문헌 1 및 특허문헌 2와 같이 영전압점신호 인근에 교류전원을 차단시켜 변형 교류전원을 생성하는 경우, 단방향 통신만이 가능하고 양방향 통신이 불가능하며, 전원이 공급되지 않는 구간이 존재함으로 인해 부하기기의 특성에 따라 부하기기가 이상동작 할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 본 발명과 발명자가 동일한 특허문헌 3에서는 교류 전원의 리딩에지 혹은 트레일링에지에서 기 설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가함으로써 신호를 전송하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 특허문헌 1에서는 도 16에 도시된 것과 같이, 영전압점신호 직후 기설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가하거나, 혹은 주파수 성분을 인가하지 않거나, 혹은 영전압점신호 이후 다음 영전압점신호 직전 기설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가함으로써 개시비트, 이진수 1 또는 0을 전송하는 방법을 개시하고 있다.

특허문헌 3에서와 같이 교류 전원의 리딩에지 혹은 트레일링에지에서 기 설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가하여 신호를 전송하는 방법에 의하면 전력선을 통해 양방향 통신을 수행할 수 있으나, 특허문헌 3에서와 같이 주파수 성분의 존재 유무만으로 신호를 판단하는 방법은 노이즈에 의해 영향을 받을 수 있는 문제점이 있다.

즉, 이와 같이 주파수 성분의 유무 혹은 교류전원에 대한 통과 및 차단을 이용한 비트판별 방식은 특정 위치에 노이즈가 첨가되는 경우 그것이 유효비트인지 무효비트인지 실시간으로 파악할 수 없고, 전체 수신 후 체크섬 혹은 CRC체크 등의 방법을 통하여 오류검사를 하여야만 비트의 유효 여부를 판별할 수 있다.

또한, 특허문헌 1, 2 및 3의 경우 영전압점신호마다 1비트의 정보를 전송함으로써, 매우 느린 통신속도의 통신만이 가능하였다.

한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명과 발명자가 동일한 특허문헌 4에서는, 데이터를 펄스 위치변조(PPM)하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조시킴으로써 통신을 수행하는 기술에 대하여 개시하고 있으나, 이와 같은 방법은 부하 단의 용량 및 회로 특성으로 인한 신호 링잉(Ringing) 현상이 발생하여 기설정된 펄스 신호간 간격을 명확하게 구분하기 어렵다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 양방향 통신을 수행하면서 연산부하는 감소시키고 높은 정확도를 가지며 전송속도가 빠른 전력선 통신기술 개발의 필요가 있었다.

등록특허 10-1756757 (교류전원의 위상각 제어를 이용한 이용한 데이터 통신 방법 및 장치) 등록특허 10-1921303 (교류전원의 위상각 제어 통신을 이용한 기기 제어 장치 및 방법) 등록특허 10-1898554 (교류전원의 주파수 변조를 이용한 양방향 통신장치) 등록특허 10-2036081 (펄스 위치변조를 이용한 전력선 통신방법 및 장치)

본 발명은 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신함으로써 통신을 수행하고, 수신한 데이터의 기설정된 영역의 주파수 신호의 각각의 시작점에 기초하여 수신한 신호를 복조할 수 있는 양방향 전력선 통신장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 전력선을 이용한 양방향 전력선 통신장치로서, 변조부로 하여금 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하여 상기 전력선에 인가하도록 하고, 상기 전력선을 통해 전송된 데이터를 복조 하는 MCU; 변조된 상기 데이터를 상기 전력선의 교류전원에 결합시키고, 상기 전력선의 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 검출하는 동조부; 상기 MCU의 제어에 따라 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하는 변조부; 및 교류전원을 정류하여 상기 전력선 통신장치에 필요한 전원을 공급하는 전원부;를 포함하고, 상기 전력선 통신장치는, 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신하고, 상기 전력선 통신장치는, 상기 교류전원을 입력 받고, 입력된 교류전원의 영전압점을 검출하는 영전압검출부; 를 더 포함하고, 상기 MCU는, 상기 영전압검출부에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 시간 범위 내에서만 펄스 위치변조하도록 상기 변조부를 제어하고, 상기 기설정된 시간 범위(Tz)이내의 상기 교류전원의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 데이터를 복조하는, 양방향 전력선 통신장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 데이터는, 이진수 0 및 1에 각각 매칭된 기설정된 제1시간간격 또는 기설정된 제2시간간격으로 펄스의 위치가 변조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 전원부는, 전력선으로부터 교류전원을 입력 받아 직류전원을 출력하는 AC-DC모듈; 및 상기 AC-DC모듈로부터 직류전원을 입력 받아, 상기 전력선 통신장치의 구동에 필요한 전압의 직류전원을 출력하는 DC-DC모듈; 을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 MCU는, 전송할 데이터가 상기 영전압검출부에 의해 검출된 영전압점을 기준으로 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 상기 변조부를 제어하는 변조부제어부; 전송 받은 교류전원에 결합된 변조된 데이터 및 상기 영전압검출부에 의해 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조 하는 복조부; 상기 변조부를 통해 다른 전력선 통신장치로 전송할 데이터를 입력 받는 입력부; 및 상기 복조부를 통해 수신된 데이터를 출력하는 출력부;를 포함할 수 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는, 전력선을 이용한 양방향 전력선 통신방법으로서, 전력선을 통해 전송할 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하는 데이터변조단계; 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 상기 전력선을 통해 전송하는 동조단계; 전송 받은 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 복조 하는 복조단계; 및 복조 된 데이터를 외부의 장치로 송신하는 송신단계;를 포함하고, 상기 전력선 통신방법은, 상기 교류전원을 입력 받고, 입력된 교류전원의 영전압점을 검출하는 영전압검출단계; 를 더 포함하고, 상기 데이터변조단계는 상기 영전압검출단계에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 시간범위 내에서만 펄스 위치변조하고, 상기 복조단계는, 상기 기설정된 시간 범위(Tz)이내의 상기 교류전원의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 데이터를 복조하는, 양방향 전력선 통신방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 교류전원의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점들 사이에 기초하여 수신한 데이터를 복조 하여 통신을 수행하므로 추가적인 신호의 변환이 필요 없이 통신장치의 연산부하를 줄이고, 저비용의 높은 정확도로 통신을 수행할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력선 통신장치를 통해 전력선을 이용한 양방향 디지털 데이터 통신을 수행할 수 있어 단위 지역 내의 통신 솔루션으로 높은 활용 가치를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력선에 펄스 위치변조를 이용하여 변형된 교류전원을 송신하여 통신을 수행함으로써, 여타의 통신선 없이도 전력선만을 이용하여 데이터가 전송되어 통신망을 구성하기 위한 비용이 절감되는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 블록 형태의 단일 주파수의 시간간격을 통해 매 비트마다 유효성을 판단할 수 있어 특정 코드가 다른 코드로 인식될 확률을 현저히 낮추는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회로의 구성 비용이 낮으면서도 통신의 신뢰성이 높은 전력선 통신장치를 제공하는 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치가 교류전원이 공급되는 전력선에 연결되어 있는 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 위치변조의 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원 신호를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원 신호를 개략적으로 도시하는 도면이다
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 기기를 제어하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 기기를 제어하기 위한 시스템의 통신 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에 의하여 교류전원 신호가 복조 되는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에서의 통신 특성을 측정하기 위한 테스트 파형을 나타내는 도면이다.
도 12는 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에서의 통신 특성을 측정하기 위한 테스트 파형을 나타내는 도면이다.
도 13은 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에서의 통신 특성을 측정하기 위한 테스트 파형을 나타내는 도면이다.
도 14는 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에서의 통신 특성을 측정하기 위한 테스트 파형을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 신호의 복조 과정을 설명하는 도면이다.
도 16은 기존의 교류전원을 이용한 양방향 통신장치에서의 통신을 위한 파형을 보여주는 도면이다.

이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치가 교류전원이 공급되는 전력선에 연결되어 있는 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치(200.1)는 교류전원(20)에 연결되고, 외부통신망(30) 등을 통해 데이터패킷(10)을 입력 받는다. 상기 데이터패킷(10)은, 예를 들어 제1 전력선 통신장치(200.1)가 조명컨트롤러에 구비되어 있고, 제2 전력선 통신장치(200.2)가 상기 조명컨트롤러에 의하여 제어되는 조명장치인 경우에, 상기 제1 전력선통신장치(200.1)에서 상기 제2 전력선통신장치(200.2)로 송신하는 데이터패킷(10)은 상기 조명장치를 on/off 혹은 디밍조절을 하는 신호에 해당할 수 있고, 상기 제2 전력선통신장치에서 상기 제1 전력선통신장치로 송신하는 데이터패킷(10)은 해당 신호에 의한 상기 조명장치의 제어결과에 해당할 수 있다.

상기 전력선 통신장치(200.1)는 교류전원(20)이 연결된 전력선을 통해 타 전력선 통신장치(200.2)에 상기 데이터패킷(10)을 전송하고, 상기 타 통신장치(200.2)는 상기 데이터패킷(10)을 수신하여 출력 혹은 이를 복조 하여 상기 타 통신장치(200.2)에 결합된 장치를 제어할 수 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 의한 전력선 통신장치(200.1 및 200.2)는 양방향으로 통신이 가능하기 때문에, 제1 전력선 통신장치(200.1)로부터 제2 전력선 통신장치(200.2)로의 데이터패킷(10)의 전송뿐만 아니라, 상기 제2 전력선 통신장치(200.2)로부터 상기 제1 전력선 통신장치(200.1)로의 데이터패킷(10)의 전송 역시 가능하다. 즉, 통신장치(200.2)가 데이터패킷(10)을 입력 받고, 상기 교류전원(20)이 연결된 전력선을 통해 타 통신장치(200.1)에 상기 데이터패킷(10)을 전송하고, 상기 타 통신장치(200.1)가 외부통신망 등을 통해 외부로 상기 데이터패킷(10)을 전송할 수 있게 된다.

도 1에 도시되지는 않았지만 상기 제2 전력선 통신장치(200.2)의 데이터 패킷 역시 외부통신망(30)으로 전송 하거나, 혹은 상기 외부통신망(30)으로부터 전송 받을 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선을 이용한 양방향 전력선 통신장치(200)는 통신부(210), 전원부(220), 영전압검출부(230), 동조부(240), MCU(250), 및 변조부(260)를 포함할 수 있다.

상기 전원부(220)는 교류전원(20)을 정류하여 상기 전력선 통신장치(200) 에 필요한 전원을 공급한다.

상기 통신부(210)는 외부의 장치와 통신을 수행한다. 상기 통신부(210)는 유무선 통신망(30) 등을 통해서 외부 단말 등으로부터 송신대상 데이터패킷(10)을 수신하여 MCU(250)로 출력하거나, MCU(250)로부터 수신대상 데이터패킷(10)을 수신하여 외부 단말, 혹은 연결된 장치로 출력한다. 이 때, 데이터패킷(10)은 이진수 1 또는 이진수 0으로 변환될 수 있다.

상기 동조부(240)는 변조된 데이터를 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합시키고, 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 검출한다. 상기 동조부(240)는 교류전원(20)을 입력 받고, 수신한 교류전원을 상기 필터부에 입력하고(데이터 수신), 상기 변조부(260)로부터 입력받은 기설정된 영역의 주파수 신호를 교류전원(20)에 결합(데이터 송신)하여 생성된 변형 교류전원을 출력한다.

상기 변조부(260)는 상기 MCU(250)의 제어에 따라 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 변조부(260)는 전송할 데이터를 펄스 위치변조(PPM)하고, 상기 동조부(240)를 통해 상기 교류전원(20)에 결합하도록 할 수 있다.

상기 MCU(250)는 상기 변조부(260)로 하여금 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하여 상기 전력선에 인가하도록 하고, 상기 전력선을 통해 전송된 데이터를 복조 한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 MCU(250)는 상기 통신부(210)로부터 수신한 데이터패킷(10)에 기초하여 상기 변조부(260)가 전송할 데이터를 변조하도록 제어하고, 상기 전송 받은 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 복조하고, 복조 된 데이터를 상기 통신부(210)를 통해 외부로 송신 할 수 있다.

이를 위해 상기 MCU(250)는, 전송할 데이터가 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 상기 변조부를 제어하는 변조부제어부(251); 전송 받은 교류전원에 결합된 변조된 데이터의 기설정된 영역의 주파수 신호의 각각의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 데이터를 복조하는 복조부(252); 상기 변조부를 통해 다른 전력선 통신장치로 전송할 데이터를 입력 받는 입력부(253); 및 상기 복조부(252)를 통해 수신된 데이터를 출력하는 출력부(254); 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 전력선 통신장치(200)는, 데이터를 펄스 위치변조(PPM)하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신한다. 구체적으로는 상기 교류전원의 주기마다 기설정된 수(N개)의 블록 형태로 기설정된 영역의 단일 주파수 신호를 생성하고, 상기 블록을 전송할 데이터에 기초하여 펄스 위치변조(PPM)하여, 상기 블록의 간격을 변조한다. 이 때, 상기 데이터는 이진수 0 및 1에 각각 매칭된 기설정된 제1시간간격 또는 기설정된 제2시간간격으로 펄스의 위치가 변조될 수 있다.

또한, 기설정된 시간 범위(Tz)이내의 상기 교류전원의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 변조된 데이터를 복조할 수 있다. 이 때, 상기 데이터는 이진수 0 및 1에 각각 매칭된 기설정된 제1시간간격 또는 기설정된 제2시간간격으로 펄스의 위치가 복조될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 위치변조의 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 3에는 위치변조 된 펄스 신호의 일 예가 도시되어 있다. 펄스 위치변조는 입력되는 신호의 진폭에 따라 펄스의 시간적 위치를 변화시키는 펄스 변조 방식이다. 본 발명의 일 실시예에서는 입력되는 신호가 이진수 0 또는 1의 두 가지로서, 펄스의 시간적 위치 변화가 두 가지로 나타나게 된다.

도 3에 도시된 것과 같이, 펄스의 시간 간격이 t인 경우와, 상기 t와 다른 시간간격인 t+α인 경우가 나타날 수 있다. 본 발명에서는 이와 같은 두 시간간격에 대해 각각 이진수 0 및 1을 매칭하여, 데이터를 전송할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원 신호를 개략적으로 도시하는 도면이다

본 발명의 일 실시예에서 상기 교류전원 신호에는 펄스 위치변조(PPM)하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수가 블록 형태로 동조될 수 있다.

도 4의 (a)에는 도 3에서 도시된 것과 같은 위치변조 된 펄스 신호의 일 예가 도시되어 있다. 도 4의 (a)에서는 도 3과는 달리, 펄스의 신호 레벨이 반전된 형태로 펄스가 생성되어 있다. 본 발명에서는 이와 같이 도 3에 도시된 것과 같이 일반적인 펄스 형태뿐만 아니라, 신호 레벨이 반전된 펄스 형태로 신호를 전달할 수 있다.

도 4의 (b)에는 상기 교류전원에 결합 될 단일 주파수 신호만을 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 도 4의 (a)에 도시된 것과 같은 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 LOW인 경우, 단일 주파수 신호를 발생시키고, 상기 펄스 신호가 HIGH인 경우 신호를 0으로 하여, 블록 형태의 기설정된 영역의 단일 주파수 신호가 기설정된 간격(t 또는 t+α)을 두고 위치하는 형태의 신호를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 단일 주파수 신호는 100 내지 200kHz일 수 있다. 이는 50 내지 60Hz로 송신되는 교류전원에 결합되어 효율적으로 통신을 수행할 수 있도록 한다.

도 4의 (c)에는 상기 전력선 통신장치(200)에 의해 펄스 위치변조 된 데이터가 결합된 교류전원 신호가 도시되어 있다.

도 4의 (c)에서는 도 4의 (b)에서와 같이 같이 블록 형태로 동조된 단일 주파수 신호가 상기 교류전원에 결합되어 있어, 상기 교류전원의 일부에 기설정된 영역의 단일 주파수가 시간간격을 두고 합쳐져 있는 모습으로 나타난다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전력선 통신장치(200)는 도 4의 (c)와 같은 신호를 연결된 전력선을 통해 다른 전력선 통신장치로 송신함으로써 전력의 공급과 통신의 수행을 동시에 할 수 있다.

예를 들어 기설정된 제1시간간격 t에 이진수 0을, 제2시간간격 t+α에 이진수 1을 매칭하거나 혹은 반대로 기설정된 제1시간간격 t에 이진수 1을, 제2시간간격 t+α에 이진수 0을 매칭함으로써, 이를 직접 복조 할 수도 있고, 혹은 기설정된 제1시간간격 혹은 제2시간간격이 연속적으로 이어지는 경우 이진수 0을, 기설정된 제1시간간격 이후 제2시간간격이 이어지거나, 제2시간간격 이후 제1시간간격이 이어지는 경우 이진수 1을 매칭하는 등 다양한 알고리즘을 통해 변조/복조를 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는, 신호의 링잉(Ringing)현상으로 인한 문제를 해결하기 위하여, 펄스의 시작위치부터 다음 펄스의 시작위치까지의 시간 간격에 기초하여 통신을 수행할 수 있다.

이와 같이 펄스의 시간적 위치를 변조하여 펄스 사이의 간격을 제어하는 펄스 위치변조를 이용함으로써, 일부 노이즈가 혼입되거나, 데이터에 손상이 발생하더라도, 손상된 데이터가 유효한 데이터로 처리되기 어려운 구조를 갖게 된다. 즉, 유효하지 않은 데이터가 발생하는 즉시 이를 폐기함으로써 특정 코드가 다른 코드로 인식될 확률을 현저히 낮출 수 있다.

이와 같은 방식에 더하여 체크섬 혹은 CRC체크와 같은 오류 검출 방식을 복합적으로 사용하는 경우 매우 높은 통신의 안정성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 5에 도시된 실시예의 전력선 통신장치(200)는, 도 2에 도시된 전력선 통신장치(200)에 영전압검출부(230)가 추가된 구성을 가지고 있다.

상기 영전압검출부(230)는 상기 교류전원을 입력 받고, 입력된 교류전원의 영전압점을 검출한다. 검출된 상기 영전압점은 상기 MCU(250)로 입력될 수 있다.

이 때, 상기 MCU(250)는 상기 영전압검출부에 의해 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스 위치변조(PPM)하도록 상기 변조부를 제어할 수 있다.

이와 같이 영전압검출부(230)를 포함하는 실시예에서 상기 MCU(250)는 전송할 데이터가 상기 영전압검출부(230)에 의해 검출된 영전압점을 기준으로 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 단일 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 상기 변조부(260)를 제어하는 변조부제어부(251); 전송 받은 교류전원에 결합된 변조된 데이터 및 상기 영전압검출부에 의해 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조 하는 복조부(252); 상기 변조부(260)를 통해 다른 전력선 통신장치로 전송할 데이터를 입력 받는 입력부(253); 및 상기 복조부(252)(270)를 통해 수신된 데이터를 출력하는 출력부(254);를 포함한다.

영전압검출부(220)를 포함하는 실시예에서 상기 변조부제어부(251)는 상기 영전압검출부(220)에서 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스를 변조하도록 할 수 있다. 또한 상기 복조부(252)는 상기 영전압검출부(220)에서 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 상기 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 상기 교류전원의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 복조할 수 있다.

이와 같이 펄스를 변조할 때 교류전원의 영전압점을 기준으로 함으로써 교류전원의 반주기마다 전송되는 데이터의 타이밍을 동기화시킬 수 있고, 이와 같이 동기화 된 데이터로 변조 및 복조가 이루어지게 되어 데이터 전송의 안정성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 상기 영전압검출부(220)가 검출한 영전압점을 중심으로 기설정된 시간 범위 이내의 시간 범위에서만 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 단일 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 할 수 있다. 이와 같이 상기 영전압점을 중심으로 기설정된 시간 범위 이내의 시간 범위에서만 신호를 전송하는 것은 교류 전원 자체의 전원노이즈로 인해 영향을 받기 쉬운 전원의 피크 영역에서는 신호를 전송하지 않고, 전원노이즈의 영향이 적은 영전압점 인근에서만 신호를 전송하여 통신의 안정성을 확보하기 위한 방법이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원 신호를 개략적으로 도시하는 도면이다

도 6의 실시예에서는 상기 MCU(250)는 상기 영전압검출부(230)에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(T_z) 이내의 시간 범위 내에서만 펄스 위치변조(PPM)하도록 상기 변조부(260)를 제어할 수 있다.

도 6의 실시예에서는 상기 기설정된 시간 범위(T_z) 이내의 시간 범위에서 각각 네 개, 세 개 혹은 두 개의 블록의 펄스에 의한 신호가 전송되는 모습이 도시되어 있으나, 다른 실시예에서는 더 많은 수 혹은 더 적은 수의 블록의 펄스에 의한 신호가 상기 기설정된 시간 범위(T_z) 이내의 시간 범위에서 전송될 수 있다.

도 6의 (a)에서는 네 블록의 펄스에 의한 신호가 각각 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)을 가지고 위치하고 있고, 도 6의 (b)에서는 세 블록의 펄스에 의한 신호가 각각 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)을 가지고 위치하고 있다.

더욱 상세하게는 도 6의 (a)에서는 상기 영전압점(z)으로부터 기설정된 시간 범위(T_z) 이전의 시간부터 첫 번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력되고, 기설정된 제1시간간격(t)을 두고 두 번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력되고, 기설정된 제2시간간격(t+α)을 두고 세 번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력되고, 기설정된 제1시간간격(t)을 두고 네 번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력된다. 이 후 상기 영전압점(z)으로부터 기설정된 시간 범위(T_z) 이후의 시간에서는 더 이상 펄스에 의한 신호가 입력되지 않고, 다음 영전압점(z) 인근의 기설정된 시간 범위(T_z)에서 다시 펄스에 의한 신호가 입력된다. 도 6의 (a)에서는 상기 기설정된 시간 범위(Tz) 내에 네 개의 블록의 펄스에 의한 신호가 포함되어 있지만 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 기설정된 시간 범위(T_z), 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)이 다른 값을 가짐으로써 블록의 수가 달라질 수 있다.

이와 같이 상기 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(T_z) 이내의 시간 범위 내에서 위치변조 된 펄스에 기초하여 기설정된 영역의 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 하여 다른 전력선 통신장치(200)에 전송함으로써, 전원노이즈의 영향을 적게 받아 안정적인 통신을 수행할 수 있게 된다.

이 때, 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 변조부제어부(251)는 상기 영전압검출부(220)에서 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스를 변조하도록 할 수 있다. 도 6의 (b)에서는 상기 영전압점(z)에 펄스에 기초한 단일 주파수 신호가 위치하고, 상기 영전압점의 제1시간간격(t) 전 및 제2시간간격(t+α) 후에 각각 단일 주파수 신호가 위치한다. 이와 같은 실시예에서는 상기 영전압점을 기준으로 전 후의 두 시간간격을 통해 2비트의 데이터를 송수신 할 수 있게 된다. 본 발명에서는 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이 2비트의 데이터를 송수신 할 수 있을 뿐만 아니라, 기설정된 시간 범위(T_z), 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)를 조절하여 더 많은 비트의 데이터를 송수신 할 수도 있다.

또한 상기 복조부(252)는 상기 영전압검출부(220)에서 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조 할 수 있다.

이와 같이 펄스를 변조할 때 교류전원의 영전압점을 기준으로 함으로써 교류전원의 반주기마다 전송되는 데이터의 타이밍을 동기화시킬 수 있고, 이와 같이 동기화 된 데이터로 변조 및 복조가 이루어지게 되어 데이터 전송의 안정성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.

혹은 상기 영전압점의 검출을 원활하게 할 수 있도록 도 6의 (c)에 도시된 것과 같이, 상기 변조부제어부(251)는 상기 영전압검출부(220)에서 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스를 변조하도록 하고, 상기 영전압점에서의 펄스를 생략하도록 할 수 있다.

도 6의 (c)에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 영전압점에서는 펄스를 생략하여 기설정된 영역의 주파수 신호를 동조하지 않고, 상기 영전압점의 제1시간간격(t) 전 및 제2시간간격(t+α) 후에 각각 기설정된 영역의 주파수 신호가 위치하도록 할 수 있다. 이와 같은 실시예에서는 상기 영전압점에서 기설정된 영역의 주파수 신호가 동조되지 않지만, 신호를 수신하여 복조 하는 전력선 통신장치(200)에서는 검출된 영전압점에 펄스를 삽입하여 복조 함으로써, 생략된 영전압점에서의 펄스를 포함하는 신호를 복조 해 낼 수 있다.

이 경우에도 도 6의 (b)에서와 마찬가지로 상기 영전압점을 기준으로 전 후의 두 시간간격을 통해 2비트의 데이터를 송수신 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 7을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(220)는 전력선으로부터 교류전원을 입력 받아 직류전원을 출력하는 AC-DC모듈(221); 및 상기 AC-DC모듈로부터 직류전원을 입력 받아, 상기 전력선 통신장치의 구동에 필요한 전압의 직류전원을 출력하는 DC-DC모듈(222); 을 포함할 수 있다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치(200)는 내부에 전원부(220)를 구비하여 연결된 전력선으로부터 구동에 필요한 전원을 공급 받을 수 있다. 이 때, 전력선 통신장치(200)를 구성하는 반도체 등의 소자에 필요한 구동 전압의 직류 전원을 공급받기 위하여, 1차적으로 AC-DC모듈(221)에서 교류전원을 직류전원으로 변환하고, 2차적으로 DC-DC모듈(222)을 통해 변환된 직류전원의 전압을 조절하고 안정적인 공급을 수행하도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 기기를 제어하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치(200.a)는 전력선을 통해 다른 전력선 통신장치(200.b)와 통신을 수행할 수 있다. 이와 같은 통신을 이용하여 기기를 제어할 수 있다.

도 8을 참조하면 제어대상기기(50.b)가 연결된 전력선 상에 상기 제어대상기기(50.b)에 대한 제어 명령을 입력할 수 있는 마스터 전력선 통신장치(200.a)와, 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)와 통신을 수행하여 제어 명령을 수신하고, 수신한 제어 명령을 통해 상기 제어대상기기(50.b)를 제어하는 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)가 접속할 수 있다.

상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)는 사용자가 직접 혹은 외부 통신망 등을 통해 접근할 수 있는 곳에 위치하고, 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)는 상기 제어대상기기(50.b)의 인근에 위치함으로써 사용자가 원거리에서 상기 제어대상기기(50.b)에 대한 제어를 수행할 수 있다.

상기 전력선을 통해서는 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a), 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b) 및 상기 제어대상기기(50.b)에 대한 전원이 공급됨과 동시에, 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a) 및 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)간의 통신이 수행될 수 있다.

이와 같이 구성된 시스템에서 사용자는 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)를 통해 상기 제어대상기기(50.b)에 대한 제어 명령을 입력하면, 상기 제어 명령은 상기 전력선을 통해 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)로 전송되고, 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)는 수신한 상기 제어 명령을 내부의 통신부(210)를 통해 상기 제어대상기기(50.b)로 전송함으로써 상기 제어대상기기(50.b)가 제어될 수 있도록 한다.

또한, 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)는 상기 제어대상기기(50.b)로부터 상기 제어 명령의 수행 결과를 포함하는 상태 정보를 수신하고, 수신한 상기 상태 정보를 상기 전력선을 통해 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)로 전송하여, 사용자가 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)를 통해 상기 제어대상기기(50.b)의 상태를 파악할 수 있도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 기기를 제어하기 위한 시스템의 통신 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 9에서 도시된 것과 같이 사용자가 제어명령을 입력할 수 있는 마스터 전력선 통신장치(200.a)와 제어대상기기(50.b)의 인근에 위치하여 상기 제어대상기기(50.b)를 제어하는 슬레이브 전력선 통신장치(200.b)를 포함하는 시스템을 구성할 수 있다.

이 때, 제어대상기기가 복수인 경우, 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b) 또한 복수로 구비될 수 있다.

도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따라 3 개의 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)를 포함하는 시스템의 연결 구조가 도시되어 있다.

도 9의 (a)에서는 상기 세 개의 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)가 병렬로 연결되어 있고, 도 9의 (b)에서는 상기 세 개의 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)가 직렬로 연결되어 있다. 상기 세 개의 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)에는 각각 제어대상기기가 연결될 수 있다. 도 9에는 도시되지 않았지만 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)는 직렬과 병렬이 섞여 복합적으로 연결되어 있을 수 있다.

이와 같이 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)가 연결되어 있는 경우에 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)는 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d) 중 어느 하나에 제어 명령을 전송할 때, 상기 제어 명령을 수신할 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)를 지정하여 제어 명령을 전송할 수 있다. 이 때 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)는 상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d) 각각에 부여된 식별부호를 포함하여 제어 명령을 전송하는 등의 방법을 통하여 목표하는 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)에 제어 명령을 전송할 수 있다.

상기 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)가 상태 정보를 전송하는 경우에도 마찬가지로 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)에 부여된 식별부호를 포함하여 상태 정보를 전송함으로써 다른 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)가 아닌, 마스터 전력선 통신장치(200.a)로 상태 정보를 전송할 수 있다. 이 때 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)의 식별부호뿐만 아니라, 상기 상태 정보를 전송하는 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d) 자신의 식별부호를 포함하여 전송함으로써, 상기 마스터 전력선 통신장치(200.a)가 어느 슬레이브 전력선 통신장치(200.b, 200.c, 200.d)로부터 상태 정보가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있도록 할 수 있다.

도 10은 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에 의하여 교류전원 신호가 복조 되는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 10의 (a)는 전력선 통신장치에 의해 송신된 데이터가 포함된 교류전원 신호를 도시하고 있다. 전력선 통신장치의 변조부(240)에 의해 변조된 데이터가 상기 동조부(240)에 의해 교류전원에 결합되어 도 10의 (a)에서와 같이 블록 형태로 기설정된 시간 간격을 가진 채 삽입되어 있다.

도 10의 (b)는 상기 교류전원 신호에 동조된 변조 데이터를 복조하기 위해 상기 교류전원 성분을 제거하고 추출된 기설정된 단일 주파수 신호를 도시한다. 이와 같이 종래의 전력선 통신장치는 상기 교류전원 신호를 밴드패스필터를 통과시키는 등의 방법을 통해 도 12의 (b)에 도시된 것과 같이 변조된 단일 주파수 신호를 획득한다.

도 10의 (c)는 상기 단일 주파수 신호를 블록 형태로 구분한 결과를 도시하고 있다. 도 10의 (c)에 도시된 것과 같이, 추출된 단일 주파수 신호의 단일 주파수 성분의 존재 여부를 파악하여, 이를 블록 형태로 구분한다. 도 10의 (c)에서는 상기 단일 주파수 성분이 존재하는 경우 블록으로 구분하고, 상기 단일 주파수 성분이 존재하지 않는 경우 공백으로 구분한 다.

도 10의 (d)는 TTL신호변환을 통해 변환된 신호를 도시하고 있다. 도 10의 (d)의 실시예에서는 상기 도 10의 (c)블록으로 구분된 영역을 LOW로, 공백으로 구분된 영역을 HIGH로 하는 TTL신호가 생성된다. 이와 같이 생성된 TTL신호에 기초하여 데이터를 복조 할 수 있다.

이와 같이 종래의 전력선 통신장치에서는, 수신한 데이터를 가공하여 TTL신호변환을 거쳐 데이터를 복조하였다. 그러나, 이와 같은 방법으로 복조하는 경우, 링잉(Ringing)현상에 의한 통신 장애가 발생할 수 있다. 이하에서는 이에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 11, 도 12, 도 13 및 도 14는 종래의 교류전원을 이용한 전력선 통신장치에서의 통신 특성을 측정하기 위한 테스트 파형을 나타내는 도면이다.

구체적으로, 도 11, 도 12, 도 13, 및 도 14는 신호의 링잉(Ringing)현상이 나타나고 있다. 신호 링잉(Ringing)현상이란 전기 회로에서 입력 신호의 급격한 변화에 대한 과도적 현상으로 도 11에 도시된 바와 같이 출력 파형에 진동을 일으키는 것을 의미한다. 예를 들어, 조명컨트롤러에 의하여 제어되는 조명장치의 디밍(dimming) 조절 시 갑작스런 전류 변동에 따라 이와 같은 링잉현상이 발생하는 경우, 이로 인해 조명장치의 의도치 않은 깜빡임과 같은 문제점이 발생할 수 있다.

도 11 및 도 12는 신호 파형을 테스트 하기 위하여 수신부를 연결하지 않고, 송신부만을 연결한 신호 파형을 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이 처음 통신을 위해 의도한 폭의 길이와 다르게 링잉현상으로 인해 발생한 출력 파형의 진동으로 신호 지연 폭의 길이가 더 길어짐이 나타난다. 도 12에 도시된 바와 같이 단일 주파수 신호 구간마다 신호 지연이 나타남을 알 수 있다. 상기 수신부는 본 발명의 입력부(253)에 상응할 수 있다.

도 13 및 도 14는 신호 파형을 테스트 하기 위하여 수신부를 연결하고, 송신부 및 수신부의 통신 특성을 측정한 신호 파형을 나타낸다. 도 13에 도시된 바와 같이 처음 통신을 위해 의도한 폭의 길이와 다르게 링잉현상으로 인해 발생한 출력 파형의 진동으로 신호 지연 폭의 길이가 더 길어지고, 같은 구간의 주파수 신호임에도 수신부와 송신부의 신호 지연 폭 또한 상이함이 나타난다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 수신부를 연동하지 않았을 때와는 달리 수신부를 연결하자 송신부의 신호의 출력 형태가 바뀌는 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 종래의 전력선 통신장치에 의하여 수신된 신호를 TTL변환을 통해 복조하여 통신을 수행하는 경우, 링잉현상에 의한 통신장애 발생의 문제점이 있다. 상기 수신부 및 상기 송신부는 본 발명의 입력부(253) 및 출력부(254)에 상응할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 신호의 복조 과정을 설명하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 MCU(250)의 복조부(252)는 상기 영전압검출부(230)에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 시간 범위 내에서만 펄스 위치변조하도록 상기 변조부(260)를 제어하고, 상기 기설정된 시간 범위(Tz)이내의 상기 교류전원(20)의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 데이터를 복조할 수 있다.

이와 같은 교류전원(20) 신호의 복조는 상기 MCU(250)의 복조부(252)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 전력선 통신장치(200)는, 데이터를 펄스위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신하고 수신할 수 있고, 전술한 바와 같이, 펄스 위치변조하여 기설정된 영역의 주파수 신호를 블록 형태로 동조된 신호를 수신하여 TTL변환을 거쳐 데이터를 복조하는 경우에는, 링잉(Ringing)현상에 의해 송수신한 데이터 패킷의 입출력 신호가 지연되기 때문에 정확한 통신을 수행하기 어렵다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 상기 MCU(250)의 복조부(252)는 상기 영전압검출부(230)에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 시간 범위 내에서 상기 교류전원(20)의 주파수보다 높은 기설정된 영역의 주파수 신호의 존재 여부를 파악하고, 해당 영역의 주파수 신호들의 시작점을 검출한다. 이후, 상기 복조부(252)는 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 데이터를 복조할 수 있다. 예를 들어, 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이 제1시간간격 t는 이진수 0으로 제2시간간격 t+α는 이진수 1로 매칭될 수 있다. 혹은 이와 반대로 제1시간간격 t는 이진수 1로 제2시간간격 t+α는 이진수 0으로 매칭될 수도 있다.

또한, 상기 복조부(252)는 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 영전압검출부(230)에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위이내에서만 기설정된 영역의 주파수 신호의 존재 여부를 파악하여, 각각의 기설정된 영역의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 데이터를 복조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 시작점 사이의 시간간격은 노이즈 등에 의해 정확히 t 혹은 t+α가 아닌, 다른 값으로 나타날 수 있다. 상기 복조부(252)는 상기 시간간격을 이진수 0 혹은 1로 매칭 할 때, 상기 기설정된 영역의 주파수 신호의 시간간격이 상기 기설정된 제1시간간격 혹은 제2시간간격으로부터 기설정된 오차시간범위 이내인 경우 매칭된 이진수로 복조하고, 기설정된 오차시간범위를 넘는 경우 무효비트로 판별할 수 있다.

이와 같이 오차시간범위를 두고 복조를 수행함으로써, 오차시간범위 이내의 노이즈가 혼입되더라도 안정적으로 통신을 수행할 수 있고, 오차시간범위를 넘어 데이터에 에러가 발생한 경우에도 즉시 무효비트로 판별하여 이를 폐기할 수 있어 안정적인 통신을 수행하는 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 교류신호에 동조된 신호를 수신하여 이를 복조하기 위한 TTL변환의 추가적인 신호 가공이 필요없이 각각의 신호들의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 통신을 수행함으로써, 링잉 현상에 따른 신호 지연에 의해 통신의 정확도가 떨어지는 것을 보완하고, 통신 장치의 연산 부하를 감소시켜 보다 효율적인 통신을 수행할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

1. 전력선을 이용한 양방향 전력선 통신장치로서,
   변조부로 하여금 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하여 상기 전력선에 인가하도록 하고, 상기 전력선을 통해 전송된 데이터를 복조 하는 MCU;
   변조된 상기 데이터를 상기 전력선의 교류전원에 결합시키고, 상기 전력선의 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 검출하는 동조부;
   상기 MCU의 제어에 따라 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하는 변조부; 및
   교류전원을 정류하여 상기 전력선 통신장치에 필요한 전원을 공급하는 전원부;를 포함하고,
   상기 전력선 통신장치는,
   데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 100 내지 200kHz의 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신하고,
   상기 전력선 통신장치는,
   상기 교류전원을 입력 받고, 입력된 교류전원의 영전압점을 검출하는 영전압검출부; 를 더 포함하고,
   상기 MCU는,
   상기 영전압검출부에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 시간 범위 내에서만 펄스 위치변조하도록 상기 변조부를 제어하고,
   상기 기설정된 시간 범위(Tz)이내의 상기 교류전원의 주파수보다 높은 기설정된 100 내지 200kHz의 주파수 신호의 시작점 및 다음 기설정된 100 내지 200kHz의 주파수 신호의 시작점 사이의 시간간격에 기초하여 수신한 데이터를 복조하되,
   상기 시간간격이 기설정된 제1시간간격 t인 경우에는 이진수 0을 매칭하고 상기 시간간격이 기설정된 제2시간간격 t+α인 경우에는 이진수 1을 매칭하거나, 상기 시간간격이 기설정된 제1시간간격 t인 경우에는 이진수 1을 매칭하고 상기 시간간격이 기설정된 제2시간간격 t+α인 경우에는 이진수 0을 매칭하고,
   상기 전원부는,
   전력선으로부터 교류전원을 입력 받아 직류전원을 출력하는 AC-DC모듈; 및
   상기 AC-DC모듈로부터 직류전원을 입력 받아, 상기 전력선 통신장치의 구동에 필요한 전압의 직류전원을 출력하는 DC-DC모듈;을 포함하는, 양방향 전력선 통신장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 MCU는,
   전송할 데이터가 상기 영전압검출부에 의해 검출된 영전압점을 기준으로 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 영역의 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 상기 변조부를 제어하는 변조부제어부;
   전송 받은 교류전원에 결합된 변조된 데이터 및 상기 영전압검출부에 의해 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조 하는 복조부;
   상기 변조부를 통해 다른 전력선 통신장치로 전송할 데이터를 입력 받는 입력부; 및
   상기 복조부를 통해 수신된 데이터를 출력하는 출력부;를 포함하는, 양방향 전력선 통신장치.
   
5. 삭제

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