KR20120137018A - 임피던스 정합 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임피던스 정합 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선 상의 선로 임피던스 정합 값을 기준으로 통신 상황에 따라 능동적으로 선로 임피던스 정합을 변경하여 통신을 수행함으로써 전력선 상의 부하 변동으로 발생하는 부정합을 개선할 수 있는 임피던스 정합 장치에 관한 것이다.

Description

임피던스 정합 장치 {Impedance Matching Device}
본 발명은 임피던스 정합 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선 상의 선로 임피던스 정합 값을 기준으로 통신 상황에 따라 능동적으로 선로 임피던스 정합을 변경하여 통신을 수행함으로써 전력선 상의 부하 변동으로 발생하는 부정합을 개선할 수 있는 임피던스 정합 장치에 관한 것이다.
전력선 통신(Power Line Communication, PLC)은 전력을 공급하는 전력선을 매개로 음성과 데이터를 주파수 신호에 실어 통신하는 기술이다. 전력선 통신은 기존 가설된 전력선을 통해 데이터 통신이 가능하고, 홈 네트워크에서 PC와 각종 가전 제품과의 데이터 교환을 위한 가정내 랜에서 쓰일 수 있으며, 전파가 도착하기 어려운 곳에 무선 랜을 보완할 수 있으며, 전력선과 조합하여 가정 내 가전, 전열, 조명기기 등의 전자제품을 제어할 수 있으며, 건물 내 통신망을 네트워크 회선 작업을 하지 않고서도 구축이 가능한 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기와 같은 장점에도 전력선 통신은 전력선이 전기를 사용하는 수용가에 전기를 공급하기 위해 구축되며, 이 선로를 이용하여 수용가는 불특정 다수의 전기 제품의 전원 공급에 사용하게 되므로 인해 불확실한 선로를 통신 선로로 사용하는 통신 입장에서는 수용가의 전기 제품이 많이 동작할 때와 많이 동작하지 않을 때, 전기선의 분기가 많은 곳과 적은 곳일 때의 통신 선로 특성의 차이가 많이 발생하기 때문에 전용 통신 선로를 사용하는 다른 통신 방식에 비해 시간적, 공간적인 제약을 많이 받는 문제가 있었다.
특히, 전력선 통신을 이용한 모든 통신 기기에서 신호의 전달 효율을 높이기 위해 임피던스 정합이 필요하지만, 종래에는 특정의 단일 임피던스 값(예를 들어, 50Ω)으로 임피던스 정합이 이루어지므로 실시간으로 발생하는 부하 변동에 의해 신호 전달 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 전력선 상의 선로 임피던스 정합 값을 기준으로 통신 상황에 따라 능동적으로 선로 임피던스 정합을 변경하여 통신을 수행함으로써 전력선 상의 부하 변동으로 발생하는 부정합을 개선할 수 있는 임피던스 정합 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 임피던스 정합 장치는 제어부로부터의 시리얼 통신을 PLC 통신신호로 변조하는 PLC 통신부와 PLC 통신부 사이의 시리얼 통신 및 임피던스 정합을 판별하여 임피던스 정합부의 임피던스 설정을 제어하는 제어부와 상기 제어부로부터의 임피던스 설정신호에 따라 임피던스 값을 변경하여 임피던스 모드를 설정하는 임피던스 정합부와 상기 임피던스 정합부로부터 설정된 임피던스 모드에 따라 PLC 신호를 송출하는 PLC 통신 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 임피던스 정합부는 상기 제어부로의 임피던스 설정신호에 따라 현재의 임피던스 모드 변경을 제어하는 임피던스 판별회로와 변경가능한 임피던스 모드를 구비하고, 상기 임피던스 판별회로의 모드 변경에 따라 임피던스 모드를 변경하는 임피던스 매칭모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 임피던스 매칭모듈은 기본 임피던스 모드(Ω0)로부터 임피던스 값이 증가하는 다수 개의 임피던스 모드(Ω1 ~ ΩN)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는 상기 기본 임피던스 모드(Ω0)로 세팅된 PLC 신호를 상기 PLC 통신 출력부를 통해 송신하고, 인접 PLC 통신부로부터 수신 ACK신호를 받은 경우 상기 임피던스 매칭모듈이 현재 모드인 기본 임피던스 모드(Ω0)를 저장하도록 제어하고, 상기 인접 PLC 통신부로부터 수신 ACK신호를 받지 못한 경우 상기 임피던스 판별회로에 제어신호를 전송하여 상기 임피던스 매칭모듈의 임피던스 모드의 변경하는 과정을 수신 ACK신호를 받을 때까지 반복하여 임피던스 모드를 정합하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 임피던스 매칭모듈의 마지막 임피던스 모드에 대해서 수신 ACK신호를 수신하지 못한 경우 통신 에러로 판단하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에 따른 전력선 통신용 임피던스 정합 방법은 (a) 기본 임피던스 모드(Ω0)로 세팅하여 PLC 통신신호를 전송하는 단계와 (b) 수신 ACK신호 수신되면 현재 임피던스 모드를 저장하고, 수신 ACK 신호가 수신되지 않으면 임피던스 모드를 변경하고 PLC 통신신호를 전송하는 단계와 (c) 상기 (b)단계를 반복적으로 수행하여 임피던스 모드를 설정하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계는 상기 수신 ACK 신호가 수신되지 않을 경우 설정된 재전송 제한 횟수만큼 반복적으로 상기 (a)단계를 수행한 후, 임피던스 모드를 변경하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 (b) 단계는 상기 임피던스 모드 변경시 임피던스 값이 작은 임피던스 모드에서 임피던스 값이 순차적으로 증가하거나, 임의적으로 선택된 임피던스 모드로 변경하거는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임피던스 모드가 설정되면 현재 임피던스 모드와 시간 정보를 동시에 저장하고, 상기 임피던스 모드 변경시 동일 시간대에 설정된 임피던스 모드 중 가장 많이 설정된 임피던스 모드 순으로 임피던스 모드를 변경하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 (c) 단계는 마지막 임피던스 모드로 임피던스 모드를 변경한 후에도 수신 ACK신호를 수신하지 못한 경우 통신 에러로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 임피던스 정합 장치 및 그 방법은 시시각각 변경되는 전력선 상의 부하 변동으로부터 신호 전달 효율을 높일 수 있으며, 전력선 통신의 약점인 통신 품질을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
또한, 불확실한 선로 임피던스 특성을 가지는 선로를 사용해야만 하는 통신 제품군에 적용하여 전달 효율과 신뢰성이 높은 제품 생산이 가능한 탁월한 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 정합 장치를 개략적으로 도시한 장치 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 정합 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 정합 장치를 개략적으로 도시한 장치 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 임피던스 정합 장치는 제어부(10), PLC 통신부(20), 앰프부(30), 임피던스 정합부(40), PLC 통신 출력부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(10)는 PLC 통신 장치부 사이의 시리얼 통신 및 임피던스 정합을 판별하여 임피던스 정합부의 임피던스 설정을 제어하는 역할을 담당한다.
그리고 상기 PLC 통신부(20)는 상기 제어부(10)로부터의 시리얼 통신을 PLC 통신신호로 모듈레이션(Modulation)하는 역할을 담당한다.
상기 엠프부(30)는 상기 PLC 통신부(20)의 수신 신호(RX), 송신 신호(TX)를 증폭하여 임피던스 정합부(40)로 전달하는 역할을 담당하고, 상기 수신 신호(RX를 증폭하는 RX 엠프와 상시 송신 신호(TX)를 증폭하는 TX 엠프를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 임피던스 정합부(40)는 상기 제어부(10)로부터의 임피던스 설정신호에 따라 임피던스 값을 변경하여 PLC 신호를 송출하는 역할을 담당한다.
보다 구체적으로, 상기 임피던스 정합부(40)는 현재 설정된 임피던스 값을 판별하는 임피던스 판별회로(410)와 상기 제어부의 임피던스 설정신호에 따라 상기 임피던스 판별회로의 임피던스 값을 변경시켜 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 매칭모듈(420)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 임피던스 매칭모듈(420)은 임피던스 정합된 임피던스 모드 상태를 메모리에 저장하는 역할도 담당한다.
그리고 상기 PLC 통신 출력부(50)는 송신 및 수신되는 PLC 신호를 입출력하는 역할을 담당한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 정합 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임피던스 정합 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하에서는 임피던스 매칭 모듈이 5개의 임피던스 모드(Ω0 ~ Ω4)로 구성되고, 기본 임피던스 모드(Ω0)의 임피던스 값은 50Ω이고, 제 1 임피던스 모드(Ω1)의 임피던스 값은 100Ω이고, 제 2 임피던스 모드(Ω2)의 임피던스 값은 200Ω이고, 제 3 임피던스 모드(Ω3)의 임피던스 값은 450Ω이고, 제 4 임피던스 모드(Ω4)의 임피던스 값은 800Ω으로 설정된 실시예에 대해 설명하지만, 상기 임피던스 모드와 각 임피던스 모드의 임피던스 값은 다양하게 변형실시 될 수 있음은 자명한 것이다.
도 2를 참조하면, 먼저 임피던스 정합 장치는 기본 임피던스 모드(Ω0)로 세팅되어 초기화된다.(S110)
보다 구체적으로, 임피던스 정합부의 임피던스 판별회로(410)는 제어부(10)의 제어 신호를 수신받아 임피던스 매칭모듈(420)을 기본 임피던스 모드(Ω0, 50Ω)로 매칭시켜 초기화한다.
이어서, PLC 통신부(20)가 데이터를 인접 PLC 수신 장치로 송신한다.(S120)
그리고 상기 인접 PLC 수신 장치가 데이터 수신시 전송하는 수신 ACK신호를 확인한다.(S130)
이 때, 상기 인접 PLC 수신 장치로부터 수신 ACK신호를 받을 경우 임피던스 정합부의 임피던스 매칭모듈은 다음 데이터 송신을 위해 현재 임피던스 모드 상태(R0, 50Ω)를 저장하여 관리한다.(S140)
한편, 상기 인접 PLC 수신 장치로부터 수신 ACK신호를 받지 못한 경우 설정된 재전송 제한 횟수(M, 예를들어, 3회)를 확인하고(S131a), 재전송 횟수(CNT)가 상기 재전송 제한 횟수에 미달한 경우 상기 재전송 제한 횟수에 도달할 때까지 재신호를 전송(S131b)하여 , 상기 S120과 S130 단계를 반복한다.
상기 재전송 제한 횟수(M)는 인접 PLC 수신 장치와의 통신 상태 및 수신 감도를 고려하여 결정될 수 있다.
상기 재전송 제한 횟수(M) 내에 상기 인접 PLC 수신 장치로부터 수신 ACK신호가 수신되면 현재 임피던스 모드 상태(R0)를 저장하지만, 상기 재전송 제한 횟수 내에 수신 ACK신호를 수신하지 못한 경우에는 임피던스 정합부가 제어부로부터 제어 신호를 수신하고, 임피던스 판별회로는 임피던스 매칭모듈의 기본 임피던스 모드를 제 1 임피던스 모드(Ω1, 100Ω)로 변경한다.(S132b)
여기서, 상기 임피던스 모드 변경시 임피던스 모드가 마지막 임피던스 모드인지 확인하는 과정이 선행된다.(S132a)
상기와 같이 임피던스 모드가 변경되면, 상기 S120 내지 S130 단계를 반복하여 수행하고, 재전송 제한 횟수 내에 상기 인접 PLC 수신 장치로부터 수신 ACK신호가 수신되면 현재 임피던스 모드 상태(R1)를 저장하지만, 상기 재전송 제한 횟수 내에 수신 ACK신호를 수신하지 못한 경우에는 임피던스 정합부가 제어부로부터 제어 신호를 수신하고, 임피던스 판별회로가 임피던스 매칭모듈의 임피던스 모드를 제 2 임피던스 모드(Ω2, 200Ω)로 변경하는 과정을 반복하여 제 4 임피던스 모드(Ω4, 850Ω)까지 변경하고, 재전송 횟수 내에 수신 ACK신호를 수신하지 못하면 통신에러로 간주하고, 에리처리하고 종료한다.(S150)
여기서, 상기 실시예는 임피던스 모드를 임피던스 값이 작은 모드에서 순차적으로 임피던스 값이 증가하는 임피던스 모드로 변경하는 경우에 대한 실시예이지만, 상기 임피던스 모드는 임의의 순서로 변경할 수 있으며, 저장된 임피던스 모드의 통계에 따라 임피던스 변경 순서를 결정할 수 있다.
예를 들어, 통신 상태가 동일 시간대에는 어느 정도 유사한 성향을 보일 수 있으므로, 임피던스 모드가 결정되면 상기 임피던스 매칭모듈은 자체 메모리에 임피던스 모드와 함께 시간 대 정보를 저장할 수 있으며, 시간 대 별로 설정된 임피던스 모드를 분석하면 동일 시간대에 주로 설정되는 임피던스 모드를 추출할 수 있으다.
보다 구체적으로 현재 시간 대에 기 저장된 임피던스 모드가 제 2 임피던스 모드가 가장 많고, 제 4 임피던스 모드와 제 1 임피던스 모드 순이라면, 상기 임피던스 매칭모듈은 상기와 같은 순서로 임피던스 모드를 변경하여 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 이로 인해 임피던스 정합 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 제어부 20 : PLC 통신부
30 : 앰프부 40 : 임피던스 정합부
410 : 임피던스 판별회로 420 : 임피던스 매칭모듈
50 : PLC 통신 출력부

Claims (10)

  1. 제어부로부터의 시리얼 통신을 PLC 통신신호로 변조하는 PLC 통신부와;
    PLC 통신부 사이의 시리얼 통신 및 임피던스 정합을 판별하여 임피던스 정합부의 임피던스 설정을 제어하는 제어부와;
    상기 제어부로부터의 임피던스 설정신호에 따라 임피던스 값을 변경하여 임피던스 모드를 설정하는 임피던스 정합부와;
    상기 임피던스 정합부로부터 설정된 임피던스 모드에 따라 PLC 신호를 송출하는 PLC 통신 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 임피던스 정합부는
    상기 제어부로의 임피던스 설정신호에 따라 현재의 임피던스 모드 변경을 제어하는 임피던스 판별회로와;
    변경가능한 임피던스 모드를 구비하고, 상기 임피던스 판별회로의 모드 변경에 따라 임피던스 모드를 변경하는 임피던스 매칭모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭모듈은
    기본 임피던스 모드(Ω0)로부터 임피던스 값이 증가하는 다수 개의 임피던스 모드(Ω1 ~ ΩN)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 기본 임피던스 모드(Ω0)로 세팅된 PLC 신호를 상기 PLC 통신 출력부를 통해 송신하고;
    인접 PLC 통신부로부터 수신 ACK신호를 받은 경우
    상기 임피던스 매칭모듈이 현재 모드인 기본 임피던스 모드(Ω0)를 저장하도록 제어하고;
    상기 인접 PLC 통신부로부터 수신 ACK신호를 받지 못한 경우
    상기 임피던스 판별회로에 제어신호를 전송하여 상기 임피던스 매칭모듈의 임피던스 모드의 변경하는 과정을 수신 ACK신호를 받을 때까지 반복하여 임피던스 모드를 정합하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 임피던스 매칭모듈의 마지막 임피던스 모드에 대해서 수신 ACK신호를 수신하지 못한 경우 통신 에러로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 장치.
  6. 전력선 통신용 임피던스 정합 방법으로서,
    (a) 기본 임피던스 모드(Ω0)로 세팅하여 PLC 통신신호를 전송하는 단계와;
    (b) 수신 ACK신호 수신되면 현재 임피던스 모드를 저장하고, 수신 ACK 신호가 수신되지 않으면 임피던스 모드를 변경하고 PLC 통신신호를 전송하는 단계와;
    (c) 상기 (b)단계를 반복적으로 수행하여 임피던스 모드를 설정하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    상기 수신 ACK 신호가 수신되지 않을 경우 설정된 재전송 제한 횟수만큼 반복적으로 상기 (a)단계를 수행한 후, 임피던스 모드를 변경하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    상기 임피던스 모드 변경시
    임피던스 값이 작은 임피던스 모드에서 임피던스 값이 순차적으로 증가하거나, 임의적으로 선택된 임피던스 모드로 변경하거는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 임피던스 모드가 설정되면 현재 임피던스 모드와 시간 정보를 동시에 저장하고;
    상기 임피던스 모드 변경시
    동일 시간대에 설정된 임피던스 모드 중 가장 많이 설정된 임피던스 모드 순으로 임피던스 모드를 변경하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    마지막 임피던스 모드로 임피던스 모드를 변경한 후에도 수신 ACK신호를 수신하지 못한 경우 통신 에러로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 임피던스 정합 방법.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109302212A (zh) * 2018-10-23 2019-02-01 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种用于低压电力线的程控负载阻抗切换电路
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