KR20170133861A

KR20170133861A - 전력선 통신 시스템

Info

Publication number: KR20170133861A
Application number: KR1020160065176A
Authority: KR
Inventors: 황진순
Original assignee: 주식회사 지엠케이
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-12-06
Also published as: WO2017204502A1

Abstract

본 발명은 전원 공급을 위한 전력선을 통하여 데이터 송수신을 수행하고, 비동기 방식으로 통신 신호를 변조 및 복조하는 전력선 통신 시스템을 개시하며, 전력선에 데이터에 대응하는 전류 변화를 생성하는 송신 시스템 및 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 상기 데이터를 복조하는 수신 시스템을 포함한다.

Description

전력선 통신 시스템{POWER LINE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 전력선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원 공급을 위한 전력선을 통하여 데이터 송수신을 수행하고, 비동기 방식으로 데이터를 변조 및 복조하는 전력선 통신 시스템에 관한 것이다.

전력선 통신은 전력선을 이용하는 통신 기술이며 다양한 분야에서 적용되고 있다.

전력선 통신을 구현하기 위한 시스템은 단방향 또는 양방향 통신을 구현할 수 있어야 하고, 통신 속도와 통신 신뢰성을 향상시킬 수 있는 변조와 복조 방식을 제공하여야 한다.

그리고, 전력선 통신을 구현하기 위한 시스템은 비동기식으로 구현될 수 있다. 이 경우 비동기식으로 전송되는 데이터가 수신 측에서 안정적으로 인식할 수 있도록 프로토콜이 정의되어야 한다.

또한, 프로토콜은 전력선 통신을 위한 시스템이 부하에 영향을 받지 않고 데이터를 안정적으로 전송할 수 있도록 마련되어야 한다.

등록특허 10-1386877(등록일자 : 2014년 4월 14일, 명칭 : 교류 단선로를 이용한 전력선 통신 시스템)

본 발명은 전력선의 전류 변화를 생성하는 변조에 의하여 데이터를 송신하고, 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 데이터를 복조하여 단방향 또는 양방향 통신을 구현하는 전력선 통신 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 데이터 송신에 의한 전압 변화를 클럭 단위로 정확히 샘플링함으로써 데이터를 안정적으로 복조할 수 있는 전력선 통신 시스템을 제공함을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 패킷 단위로 데이터를 송신하고, 패킷의 수신과 클럭의 인식을 위한 정보를 전달하기 위하여 패킷에 전치동기코드를 구성하는 전력선 통신 시스템을 제공함을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 패킷 단위로 수신되는 데이터에 보정동기코드를 삽입하고 복조 과정에서 보정동기코드를 활용하여 클럭을 보정함으로써 데이터의 안정적인 복조를 도모할 수 있는 전력선 통신 시스템을 제공함을 또다른 목적으로 한다.

본 발명은 데이터 송신에 동반되는 전력선의 전압 리플이 부하로 전달되는 것을 완충할 수 있는 전력선 통신 시스템을 제공함을 또다른 목적으로 한다.

본 발명은 데이터를 송신하는 경우 부하의 상태를 특정 모드로 제어함으로써 데이터를 안정적으로 수신하고 복조할 수 있는 전력선 통신 시스템을 제공함을 또다른 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력선 통신 시스템은, 전력선에 데이터에 대응하는 전류 변화를 생성하는 송신 시스템; 및 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 상기 데이터를 복조하는 수신 시스템;을 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전력선 통신 시스템은, 전력선을 통하여 전원을 공급하는 전력 공급 시스템; 및 상기 전력선을 통하여 상기 전원을 공급받는 전력 부하 시스템;을 포함한다. 여기에서, 상기 전력 공급 시스템은, 상기 전력선을 통하여 상기 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전력선에 구성되는 전류 감지 부하; 상기 전력선에 제1 데이터에 대응하는 전류 변화를 생성하는 제1 전류 변조부; 및 제2 데이터에 대응하는 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 상기 제2 데이터를 복원하는 제2 전압 복조부;를 포함한다. 그리고, 상기 전력 부하 시스템은, 상기 전력선을 통하여 상기 전원을 공급받는 부하; 상기 전압 변화가 상기 부하로 전달되는 것을 완충하는 리플 완충 회로; 상기 전력선에 상기 제2 데이터에 대응하는 상기 전류 변화를 생성하는 제2 전류 변조부; 및 상기 제1 데이터에 대응하는 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 상기 전압 변화를 감지하여 상기 제1 데이터를 복원하는 제1 전압 복조부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 전력선 통신 시스템은, 전력선을 통하여 전원을 공급하고, 상기 전력선에 데이터에 대응하는 전류 변화를 생성하며, 부하의 모드를 설정하기 위한 펄스를 상기 전력선에 선택적으로 제공하는 전력 공급 시스템; 및 상기 전력선을 통하여 전원을 공급받는 부하를 포함하고, 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 상기 데이터를 복조하고, 상기 펄스가 제공되는 경우 상기 펄스에 대응하여 미리 설정된 상기 모드에 따른 동작을 수행하도록 상기 부하를 제어하는 전력 부하 시스템;을 포함하며, 상기 펄스는 상기 데이터보다 낮은 주파수를 가짐을 특징으로 한다.

본 발명은 전류 변화를 생성하는 데이터 송신을 위한 변조와 전압 변화를 추출하는 데이터 수신을 위한 복조에 의해서 단방향과 양방향 통신을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 AC 커플링과 고역 필터링 및 증폭을 통하여 데이터의 에지를 정확히 검출하고 데이터를 안정적으로 샘플링함에 따라서 데이터 송신을 위하여 발생되는 전압 변화를 클럭 단위로 정확히 샘플링하고 데이터를 안정적으로 복조할 수 있다.

또한, 본 발명은 데이터를 송신하는 패킷에 전치동기코드를 구성하고 전치동기코드를 이용하여 패킷의 수신 인식과 클럭의 인식을 수행함으로써 비동기식으로 송신되는 데이터를 안정적으로 복조할 수 있다.

또한, 본 발명은 데이터에 보정동기코드를 삽입하여 송신함으로써, 데이터를 복조하는 과정에서 클럭을 보정동기코드를 이용하여 보정할 수 있으며, 그 결과 데이터를 안정적으로 복조할 수 있다.

또한, 본 발명은 데이터 송신에 따라 발생되는 전압 리플을 완충함으로써 부하에 전압 리플이 전달되는 것을 방지할 수 있고 부하의 안정적인 동작을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 데이터를 송신하는 경우 부하의 상태를 특정 모드로 제어함으로써 부하의 동작으로 인한 노이즈가 데이터에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있어서 데이터를 안정적으로 송수신할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전력선 통신 시스템의 실시예를 나타내는 블록도.
도 2는 도 1의 전류 변조부를 예시하는 회로도.
도 3은 도 1의 전압 복조부를 예시하는 블록도.
도 4는 송신된 데이터를 복조하는 과정을 설명하기 위한 파형도.
도 5는 전치동기코드를 포함하는 패킷을 예시한 파형도.
도 6은 전치동기코드에 의해 복조를 수행하기 위한 전압 복조부를 예시하는 블록도.
도 7은 데이터에 삽입된 보정동기코드를 설명하기 위한 파형도.
도 8은 부하의 모드를 제어하는 본 발명의 실시예의 적용 전과 후의 전압 변화를 설명하는 파형도들.
도 9는 본 발명의 제1 방법에 의하여 부하의 모드를 제어하는 방법을 설명하는 파형도들.
도 10은 본 발명의 제2 방법에 의하여 부하의 모드를 제어하는 방법을 설명하는 파형도들.
도 11은 부하의 모드를 제어하는 도 8 내지 도 9의 방법을 구현하기 위한 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 12는 본 발명의 전력선 통신 시스템의 또다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 13은 본 발명의 전력선 통신 시스템의 또다른 실시예를 나타내는 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명의 전력선 통신 시스템은 전류 변화를 생성하는 변조 방식과 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 추출하여 샘플링하는 복조 방식에 의해서 데이터의 송수신을 수행한다.

전력선 통신 시스템은 전력선을 통하여 전원을 공급하는 전력 공급 시스템과 전력선을 통하여 전원을 공급받는 전력 부하 시스템으로 구분될 수 있다. 본 발명은 전력 공급 시스템에서 전력 부하 시스템을 향하는 단방향, 전력 부하 시스템에서 전력 공급 시스템을 향하는 단방향 또는 전력 공급 시스템과 전력 부하 시스템 간의 양방향으로 통신을 구현하도록 실시될 수 있다. 상기한 바에서 데이터를 송신하는 측은 송신 시스템이라 칭할 수 있고, 데이터를 수신하는 측은 수신 시스템이라 칭할 수 있다.

송신 시스템은 전력선에 데이터에 대응하는 전류 변화를 생성하고, 수신 시스템은 전력선의 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 데이터를 복조한다.

도 1은 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)을 향하는 단방향에 대하여 데이터를 송수신하는 전력 통신 시스템을 예시한 것이며, 이 경우 전력 공급 시스템(100)이 송신 시스템에 해당되고 전력 부하 시스템(200)이 수신 시스템에 해당된다.

전력 공급 시스템(100)은 전력선을 통하여 전원을 공급하는 전원 공급부(10), 전력선에 구성되어서 전류를 감지하는 전류 감지 부하(12) 및 전류 변조부(14)를 포함하여 구성될 수 있다. 전류 변조부(14)는 전력선을 흐르는 전류를 데이터에 대응하여 변조하여 전류 변화를 생성한다.

그리고, 전력선에 전류 제어 소자가 구성된다. 전류 제어 소자는 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200) 간의 전력선에 전류의 순방향 흐름을 보장하고 전력 부하 시스템(200)에서 전력선을 통하여 전류 변조부(14)에 역방향으로 전류가 흐르는 것을 차단한다. 이를 위하나 전류 제어 소자는 다이오드(D1)로 예시될 수 있다.

그리고, 전력 부하 시스템(200)은 전력선을 통하여 전원을 공급받는 부하(20), 전압 변화가 부하(20)로 전달되는 것을 완충하는 리플 완충 회로(22) 및 전압 복조부(24)를 포함한다. 여기에서 리플 완충 회로(22)는 LDO(23)와 캐패시터들(C1, C2)을 포함하며, LDO(Low Drop Output)(23)는 전력선의 큰 전압 변화를 낮게 조절하는 전압 조절기이다. 그리고, 전압 복조부(24)는 전력선의 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 데이터를 복조한다.

먼저, 전력 공급 시스템(100)의 상세한 구성과 전송할 데이터(Tx)에 대응한 변조 동작을 설명한다.

전력선은 전원 공급부(10)와 부하(20) 간에 연결되며, 전력선에 전류 감지 부하(12) 및 리플 완충 회로(22)의 LDO(23)가 구성된다. 그리고, 전류 변조부(14)는 전력선에 병렬로 연결되어서 변조를 위하여 전류를 단속하도록 구성되며, 전압 복조부(24)는 전력선에 병렬로 연결되어서 복조를 위하여 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 추출하도록 구성된다.

전원 공급부(10)에서 전류 감지 부하(12)로 흐르는 전류는 I1으로 정의할 수 있고, 전류 감지 부하(12)에서 출력되는 전류는 I2로 정의할 수 있으며, 전류 변조부(14)에 의하여 단속되는 전류는 I3로 정의할 수 있고, 전력선을 흐르는 전류는 I4로 정의할 수 있다.

먼저, 전원 공급부(10)는 상용 교류 전원으로 이해될 수 있다. 전원 공급부(10)는 전압과 전류를 포함하는 전원을 부하(20)에 공급하며, 전원 공급부(10)의 전원 공급에 의하여 전력선으로 전류 I1가 전류 감지 부하(12)로 흐른다.

전류 감지 부하(12)는 전류 변조부(14)에 의한 전류 변화를 감지하기 위한 부하 소자로 구성될 수 있으며 수 mΩ 내지 수 Ω 수준의 저항, 쇼트키 다이오드 그리고 제너 다이오드 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.

전류 변조부(14)는 전송할 데이터(Tx)를 수신하며, 데이터(Tx)에 대응하여 스위칭 동작을 하는 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며, 스위칭 소자의 동작에 의하여 전류 감지 부하(12)에서 전력선으로 흐르는 전류 I2를 단속하여 변조를 수행하도록 구성된다. 데이터(Tx)는 복수의 비트들이 조합되어 디지털 값을 갖는 것이며, 각 비트 별로 논리적 "1" 또는 "0"에 해당하는 값을 갖는다.

보다 구체적으로, 전류 변조부(14)는 도 2와 같이 구성될 수 있으며, 저항(R1) 및 스위칭 소자(Q1)을 포함하여 구성될 수 있다. 스위칭 소자(Q1)는 데이터(Tx)의 논리적 값에 따라 턴온 또는 턴오프하며, NOS 트랜지스터를 이용하여 구성될 수 있다. 즉, 스위칭 소자(Q1)는 게이트에 인가되는 데이터(Tx)의 각 비트 값에 대응하여 저항(R1)을 통하여 전달되는 전류(I3)를 접지로 전달하는 것을 단속한다.

스위칭 소자(Q1)가 턴오프되는 경우, 전류 감지 부하(12)에서 전력선으로 흐르는 전류 I2는 일정한 레벨을 연속적으로 유지하는 것이 보장된다. 반대로, 스위칭 소자(Q1)가 턴온되는 경우, 전류 감지 부하(12)에서 전력선으로 공급되어야 할 전류 I2는 스위칭 소자(Q1)를 통하여 접지로 전달된다. 즉, 전력선의 전류 흐름이 중지된다. 이때, 전력 부하 시스템(200)에서 전력선을 통하여 턴온된 스위칭 소자(Q1)를 향하는 역전류의 흐름은 다이오드(D1)에 의하여 차단될 수 있다. 그러므로, 스위칭 소자(Q1)의 스위칭에 의하여 전류 감지 부하(12)에서 전력선으로 공급되어야 할 전류 I2의 변화만 정확히 제어될 수 있다.

전류 변조부(14)는 상기와 같이 데이터(Tx)에 대응하여 전력선으로 흐르는 전류 I2를 단속하여 변조를 수행한다. 상기한 변조는 데이터(Tx)에 대응하여 전력선으로 유입되는 전류 I2를 단속함에 따른 전력선의 전류 변화를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

전류 변조부(14)의 상기한 전류 단속에 의하여 전력선을 흐르는 전류 I4의 전류 변화가 발생한다.

상기한 전류 변조부(14)에 의한 전류 변화는 전류 감지 부하(12)에 의하여 감지될 수 있으며, 전류 변조부(14)에 의해 생성되는 전류 변화에 대응하는 전압 변화가 전류 감지 부하(12)에 의하여 형성된다.

한편, 전력 부하 시스템(200)의 상세한 구성과 수신할 데이터(Tx)의 복조 동작을 설명한다. 전력선에서 전압 복조부(24)로 공급되는 전류는 I5로 정의할 수 있고, 전력선에서 부하(20)로 공급되는 전류는 I6로 정의할 수 있으며, 전압 복조부(24)에 인가되는 전압은 V5로 정의할 수 있다. 전압 V5는 전류 변조부(14)에 의해 생성되는 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 포함한다. 전압 V5의 전압 변화는 도 4와 같이 표현될 수 있다.

부하(20)는 전력선을 통하여 전원을 공급받으며, 전원을 이용하여 동작되거나 전원을 소모하는 것으로 다양하게 구성될 수 있다.

부하(20)는 전력선에 구성되는 리플 완충 회로(22)를 통하여 전원을 공급받도록 구성된다.

본 발명의 전력선 통신은 단선 선로(Single line)를 전력선으로 이용하며, 단선 선로인 전력선을 통하여 전원 공급과 데이터 송수신을 병행하는 기술이다. 그러므로, 본 발명에서 전력선을 통하여 데이터를 송신하는 경우 전류 변화에 대응하는 전압 변화가 발생한다. 부하가 전력선을 통하여 예시적으로 3V의 전압을 공급받는 경우, 전력선에는 데이터 송신을 위한 전류 변화에 의하여 대략 0.3V 수준의 전압 리플이 발생할 수 있다.(도 4 참조)

보다 구체적으로, 데이터(Tx)의 라이징 에지와 폴링 에지 사이에서 전류 변조부(14)가 전류 단속을 수행하므로, 전력선의 전압 변화는 데이터(Tx)의 라이징 에지와 폴링 에지 사이가 낮은 레벨을 갖도록 형성될 수 있다. 즉 전력선의 전압 변화는 부하(20)에 공급하고자 하는 레벨(예시적으로 3V)과 데이터(Tx)의 라이징 에지와 폴링 에지 사이의 낮은 레벨(예시적으로 2.7V) 간을 스윙하는 리플로 존재할 수 있다.

데이터 송신에 의한 0.3V의 리플은 부하(20) 입장에서 노이즈로 인식될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 리플 완충 회로(22)에 의하여 부하(20)에 인가되는 전압을 안정화시킨다.

이를 위하여 리플 완충 회로(22)는 LDO(23)와 LED(23)의 입력단과 출력단에 각각 구성되는 캐패시터들(C1, C2)을 포함할 수 있다. 상기한 구성에 의하여 전력선에서 부하(20)로 인가될 전압 V5는 캐패시터(C1)에 의해서 1차 평활된다. 그리고, 캐패시터(C1)에 의해 평활된 전압 V5에 존재하는 리플 성분은 LDO(23)에 의해서 전압차가 작게 조절된다. LDO(23)에 의해 리플 성분의 전압차가 작게 조절된 전압 V5은 캐패시터(C2)에 의해서 2차 평활 된다. 상기와 전력선에 존재하는 리플은 캐패시터들(C1, C2)에 의한 평활과 LDO(23)에 의한 조절에 의해서 완충되며, 결과적으로 부하(20)는 리플이 거의 존재하지 않는 전압을 인가받을 수 있다.

한편, 전압 복조부(24)는 전력 공급 시스템(100)의 데이터 전송을 위한 변조에 의한 전류 변화에 대응하는 전력선의 전압 변화를 감지하여 데이터(Rx)로 복조한다.

전압 복조부(24)는 도 3과 같이 AC 커플러(30), 고역 필터 증폭부(32) 및 복조기(34)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 도 3의 전압 복조부(24)의 각 부품의 구성 및 동작을 설명하며, 전압 복조부(24)의 각 부품의 동작은 도 4를 참조하여 설명될 수 있다.

AC 커플러(30)는 전력선에 연결되어서 전압 V5의 전압 변화에 대응하는 엣지 추출 신호(Vc)를 출력하며, 이를 위하여 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, AC 커플러(30)는 데이터(Tx)에 의한 전압 V5의 전압 변화에 대응하여 라이징 에지와 폴링 에지에 해당하는 엣지 추출 신호(Vc)를 AC 커플링에 의해서 출력할 수 있다.

AC 커플러(30)의 AC 커플링은 전압 V5에서 DC 성분을 제거한 전압 변화만 추출한다. 그 후 AC 커플러(30)는 전압 V5이 낮아지는 시점 즉 데이터(Tx)의 라이징 에지에 대응하는 시점에 네가티브 영역의 엣지 추출 신호를 추출하고 전압 V5가 높아지는 시점 즉 데이터(Tx)의 폴링 에지에 대응하는 시점에 포지티브 영역의 엣지 추출 신호를 추출할 수 있다. 상기한 엣지 추출 신호의 형태는 AC 커플러(30)의 캐패시턴스에 의해 결정될 수 있다.

즉, AC 커플러(30)는 전압 V5의 전압 변화 시점 별로 포지티브 영역과 네가티브 영역에 반복적으로 존재하는 엣지 추출 신호(Vc)를 출력한다.

고역 필터 증폭부(32)는 엣지 추출 신호(Vc)에 존재하는 저주파 성분을 제거한 후 미리 정해진 게인에 따라 엣지 추출 신호(Vc)를 증폭한 출력 신호(Vca)를 제공한다. 고역 필터 증폭부(32)에 의해 제거되는 저주파 성분은 노이즈에 해당되며, 증폭을 위한 고역 필터 증폭부(32)의 게인은 샘플링에 적당한 전류를 얻을 수 있을 정도로 설계될 수 있다. 이때, 증폭된 엣지 추출 신호들의 상승률과 하강률은 데이터(Tx)의 라이징 에지와 폴링 에지를 정확히 복조할 수 있도록 조정됨이 바람직하다.

고역 필터 증폭부(32)의 출력 신호(Vca)는 복조기(34)에 제공되며, 복조기(34)는 출력 신호(Vco)를 샘플링하여 복조를 수행하고 복조 결과 데이터(Rx)를 출력할 수 있다.

상술한 바 구성에 의하여, 본 발명의 실시예는 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 데이터를 전송할 수 있다.

전송할 데이터(Tx)는 전력 공급 시스템(100)의 데이터 소스(도시되지 않음)에서 전력 변조부(14)로 제공될 수 있다. 여기에서, 전력 공급 시스템(100)의 데이터 소스는 부하에 관련된 정보나 제어를 위한 데이터를 저장 또는 생성하는 다양한 장치들이 해당될 수 있으며, 컨트롤러나 제어 회로 등을 포함하여 구성될 수 있고, 디지털 신호를 데이터(Tx)로서 전류 변조부(14)에 제공할 수 있다.

전력 공급 시스템(100)은 전송할 데이터(Tx)를 이용한 전류 변조부(14)의 변조에 의하여 전력선의 전류 I4의 전류 변화를 생성한다.

상기한 전류 I4의 전류 변화가 전류 감지 부하(12)에 감지되며, 그에 따라서 전력선의 전압 변화가 발생한다.

상기한 전압 변화가 전력 부하 시스템(200)의 부하(20)에 전달되는 것은 LDO(23)를 포함하는 리플 완충 회로(22)에 의하여 완충된다.

전력 부하 시스템(200)의 전압 복조부(24)는 전력선의 상기한 전압 변화를 감지한다.

전압 복조부(24)는 상술한 AC 커플링, 고역 필터링 및 증폭을 수행하여 데이터(Tx)의 에지를 검출하고, 에지에 대한 샘플링을 수행하여서 복조된 데이터(Rx)를 출력한다.

상술한 바와 같이 데이터(Tx)가 전력선의 전류 변화를 이용하여 송신되고, 전력선의 전압 변화를 감지한 결과 데이터(Rx)가 복조될 수 있다.

본 발명의 실시예는 비동기 방식으로 데이터를 전송한다. 그러므로, 데이터(Tx)의 수신을 인식하기 위한 정보와 데이터(Tx)를 복조하기 위한 클럭을 인식하기 위한 정보가 수신측에 전달되어야 한다.

이를 위하여 본 발명의 실시예는 전치동기코드를 포함하도록 패킷을 정의할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 패킷은 도 5와 같이 예시될 수 있다.

송신 시스템인 전력 공급 시스템(100)은 전류 변화를 이용하여 전치동기코드와 데이터를 포함하는 패킷을 전송하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 전치동기코드는 데이터를 인식하기 위한 전송비(Baud Rate)를 정의하는 복수 개의 단위 클럭들을 포함하도록 구성된 코드를 의미한다. 그리고, 전치동기코드는 패킷의 수신을 수신 시스템인 전력 부하 시스템(200)에서 인식할 수 있도록 패킷의 시작 위치에 구성된다. 그리고, 전치동기코드의 각 단위 클럭들은 동일한 주파수와 듀티를 가지며, 전치동기코드는 4 비트, 8비트 또는 16비트와 같이 미리 정해진 비트 수의 단위 클럭을 포함한다.

즉, 데이터는 패킷 단위로 구분되어 전송될 수 있으며, 각 패킷은 전치동기코드와 데이터로 구성된다. 그러므로, 전력 공급 시스템(100)은 각 패킷을 전송할 때 전치동기코드와 데이터를 순차적으로 전송하며, 전력 부하 시스템(200)은 전치동기코드를 수신하면 패킷의 수신을 인식할 수 있다.

그리고, 전력 부하 시스템(200)은 전치동기코드에 이어서 수신되는 데이터를 복조하는 동작을 수행할 수 있다. 이때, 데이터의 복조는 전치동기코드의 단위 클럭들의 주파수를 기준으로 수행될 수 있다. 이를 위하여, 전치동기코드의 각 클럭의 주파수는 데이터에 포함되는 각 비트의 주파수와 동일한 주파수를 갖도록 구성될 수 있다.

그러므로, 전력 부하 시스템(200)은 미리 정해진 주기(일예로 8주기) 동안 반복해서 수신되는 전치동기코드의 단위 클럭들을 이용하여 데이터의 판단을 위한 클럭을 인식하고, 인식된 클럭을 생성할 수 있으며, 인식된 클럭을 이용하여 전압 변화를 감지한 결과에 대한 샘플링을 수행하여 데이터의 복조를 수행할 수 있다.

이를 위하여 전력 부하 시스템(200)은 도 6과 같이 구성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 전력 부하 시스템(200)은 패킷 전송 인식부(60), 클럭 인식부(62) 및 복조기(34)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 6의 전력 부하 시스템(200)은 도 3에 구성된 복조기(34)에 패킷 전송 인식부(60)와 클럭 인식부(62)가 부가된 것으로 이해될 수 있다. 도 6의 실시예는 본 발명의 전치동기코드를 포함하는 패킷에 대응하는 전력 부하 시스템(200)의 동작을 설명하기 위하여 예시된 것일 뿐이며 제작자에 의하여 다양하게 실시될 수 있다.

패킷 인식부(60)는 패킷(Rxo)의 전치동기코드를 수신하면, 패킷(Rxo)의 수신을 인식한 것에 대응하는 데이터 복조 인에이블 신호를 제공하도록 구성된다. 클럭 인식부(62)와 복조기(34)는 데이터 복조 인에이블 신호를 수신함으로써 클럭 인식 동작과 복조 동작을 개시할 수 있다. 클럭 인식부(62)는 데이터 복조 인에이블 신호에 의해서 클럭 인식 동작을 개시하며, 패킷의 전치동기코드를 수신하고, 전치동기코드의 단위 클럭들을 이용하여 데이터를 판단하기 위한 클럭을 인식하며, 인식된 클럭을 복조기(34)에 제공하도록 구성된다. 그리고, 복조기(34)는 데이터 복조 인에이블 신호에 의하여 복조를 개시하고, 클럭 인식부(62)에서 제공되는 클럭을 이용하여 전압 변화를 감지한 결과에 대한 샘플링을 수행하여서 데이터를 복조한다.

상기한 동작에서, 전치동기코드의 단위 클럭들을 이용하여 클럭을 인식하는 것은 단위 클럭들을 기준 클럭으로 활용하여 단위 클럭들과 동일 주파수로 복조를 위한 클럭을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 여기에서, 복조를 위한 클럭의 듀티는 샘플링을 위한 충분한 시간을 갖도록 설정될 수 있다.

상기한 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 각 패킷 별로 전치동기코드를 구성함으로써 비동기식으로 전송되는 데이터의 수신 즉 패킷의 수신을 인식할 수 있고, 비동기식으로 전송되는 데이터를 판단하기 위한 클럭을 인식할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예는 전력 공급 시스템(100)과 전력 부하 시스템(200) 간의 동기를 위한 별도의 장치를 구성할 필요가 없으므로 전력선 통신을 위한 시스템을 경제적이면서 간단하게 구현할 수 있다.

한편, 복조를 위한 클럭은 상술한 도 5 및 도 6의 방법으로 인식할 수 있다. 그러나, 클럭은 데이터를 복조하는 과정에서 변화될 수 있다. 클럭의 변화는 노이즈나 신호 간섭과 같은 전기적인 이유나 주변 온도, 습도와 같은 외부 환경, 그리고 부품의 특성에 따른 물리적인 이유 등에 의해 발생할 수 있다. 클럭이 변화되면, 데이터 복조에 오류가 발생할 수 있다. 그러므로, 클럭은 복조하는 과정에서 수시로 보정될 필요성이 있다.

이를 위하여, 본 발명은 도 7과 같이 미리 정해진 수의 비트 단위로 보정동기코드를 데이터 내에 삽입하고, 보정동기코드들이 삽입된 데이터를 패킷 단위로 전송하도록 구성될 수 있다.

즉, 전력 공급 시스템(100)은 보정동기코드들이 삽입된 데이터를 패킷 단위로 전력 부하 시스템(200)에 송신하며, 전력 부하 시스템(200)은 데이터를 복조하는 과정에서 미리 정해진 수의 비트 단위로 규칙적으로 삽입된 보정동기코드를 이용하여 복조를 위한 클럭을 보정할 수 있다.

여기에서, 보정동기코드는 적어도 3비트로 구성되며 고정된 값을 갖도록 구성될 수 있으며, 예시적으로 “101” 와 “010” 중 어느 하나를 포함하도록 표현될 수 있다. 본 발명은 3 비트의 보정동기코드를 예시한다. 상기한 보정동기코드는 한 비트가 앞과 뒤에 위치하는 다른 값을 갖는 다른 비트들에 의하여 데이터와 분리될 수 있는 코드값을 갖는다. 그러므로, 복조에 이용되는 클럭과 보정동기코드에 포함된 비트가 효과적으로 대비될 수 있으며, 그 결과 클럭의 보정이 정확히 수행될 수 있다.

본 발명은 상술한 전치동기코드와 보정동기코드를 복합적으로 사용하여 패킷을 구성할 수 있다. 이 경우, 패킷은 전치동기코드와 데이터를 포함하고, 전치동기코드는 복수 개의 단위 클럭들을 포함하며 패킷의 시작 위치에 구성되며, 보정동기코드가 미리 정해진 수의 비트 단위로 데이터 내에 삽입된다.

이 경우, 전력 부하 시스템(200)은 패킷을 수신하고, 전치동기코드를 이용하여 패킷의 수신을 인식하는 것과 데이터의 판단을 위한 클럭을 인식하는 것을 수행하며, 인식된 클럭을 이용하여 전압 변화를 감지한 결과에서 데이터를 복조하고, 데이터를 복조하는 과정에서 보정동기코드를 참조하여 데이터를 복조하기 위한 클럭을 보정할 수 있다.

한편, 부하(20)는 전원을 이용하여 동작한다. 장시간에 많은 전류를 소모하거나, 순간적으로 많은 전류를 소모하거나 또는 불규칙하게 큰 편차로 전류를 소모하는 등과 같은 부하(20)의 동작은 데이터를 전류 변화로 변조하거나 전류 변화를 데이터로 복조를 하는 본 발명의 통신 방식의 데이터 입장에서 노이즈로 작용할 수 있다. 상기한 부하(20)의 전류 소모에 의한 노이즈는 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 데이터를 안정적으로 전송하는데 장애로 작용할 수 있다.

이를 위하여, 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 데이터가 전송될 때, 부하는 전원 수신을 중단하는 동작, 전원을 제한하는 동작 그리고, 구동을 제한하는 동작 중 적어도 하나를 수행하는 특정 모드로 부하의 전류 사용에 따른 노이즈 요인을 일시적 또는 한시적으로 최소화하도록 부하가 설정될 필요가 있다.

예를 들면, 반이중(Half-Duflex) 상태로 제어신호와 같은 중요한 데이터를 전송할 때 부하는 데이터의 안정적인 전송을 보장하기 위하여 소모되는 전류를 일시적 또는 한시적으로 제어할 필요가 있다.

본 발명은 모든 데이터를 전송하는 시점마다, 중요한 데이터를 전송하는 시점마다 또는 반이중 상태인 경우 부하를 특정 모드로 선택적으로 설정하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 본 발명은 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 공급되는 전압 레벨을 변경하는 제1 방법 또는 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 공급되는 전압에 데이터보다 낮은 주파수의 펄스를 제공하는 제2 방법으로 부하(20)에 모드 설정을 알리도록 실시될 수 있다.

도 8에서, a)는 본 발명에 의하여 부하를 제어하기 전 부하의 전류 사용에 의한 전압 노이즈를 나타낸 파형도이고, b)는 본 발명에 의하여 부하를 제어한 후 부하의 전류 사용에 의한 전압 노이즈를 나타내는 파형도이다.

그리고, 도 8에서, c)는 본 발명에 의하여 부하를 제어하기 전 데이터 통신을 위한 전압 파형도이고, d)는 본 발명에 의하여 부하를 제어한 후 데이터 통신을 위한 전압 파형도이다.

상기한 본 발명의 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 공급되는 전압 레벨을 변경하는 제1 방법에서, 전압 레벨 변경은 도 9를 참조하여 설명한다. 전압 레벨 변경은 도 9의 a)와 같이 전압을 낮추었다가 다시 원래의 전압으로 복귀시키는 것을 의미한다. 이때, 전압을 낮추는 레벨(V2)은 부하에 공급하는 전압(V1)보다는 크고 통신을 위한 전류 변화에 따른 전압 강하(데이터)에 의한 최저 전압(V3)보다 작도록 설정해야 한다. 상기한 전압(V2)의 레벨 변경 범위는 부하(20)와 데이터에 영향을 미치지 않기 위해서 적용되어야 한다.

그리고, 전압을 도 9와 같이 V2로 전압을 강하하고 다시 복귀시키는 동작은 전압의 변동 주파수가 데이터에 의한 전압 변화의 주파수보다 충분히 작도록 완만하게 이루어져야한다. 상기와 같이 전압 V2의 강하와 복귀가 수행되면, 부하는 전압 노이즈 발생을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은 도 9와 같이 상기 제1 방법에 의하여 전압이 강하된 후 복귀되는 모드 제어 구간을 설정할 수 있다. 모드 제어 구간 이후 부하(20)는 도 8의 b)와 같이 부하에 의한 전압 노이즈를 안정적으로 제어할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 제1 방법에 의하여 모드 제어 구간 이후 전압 노이즈가 안정화됨에 따라 도 9의 b)와 같이 데이터를 안정적으로 송신할 수 있다.

한편, 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 공급되는 전압에 데이터보다 낮은 주파수의 펄스를 제공하는 제2 방법은 도 10을 참조하여 설명할 수 있다.

데이터보다 낮은 주파수라 함은, 데이터 통신의 주파수의 변조 및 복조를 위해 적용하는 고역대 필터에서 충분히 필터링 될 수 있는 주파수 대역을 의미 한다.

즉, 제2 방법에서 펄스는 부하의 전류 변동에 의한 전압 변화 주파수보다 충분히 크고 변화지속 시간이 길어야 하며, 데이터 통신의 주파수의 변조 및 복조를 위해 적용하는 고역대 필터에서 충분히 필터링 될 수 있도록 데이터보다 낮은 주파수를 가짐이 바람직하다.

본 발명의 제2 방법은 도 10과 같이 상기한 펄스가 제공되는 모드 제어 구간을 설정할 수 있다. 모드 제어 구간 이후 부하(20)는 도 8의 b)와 같이 전압 노이즈를 안정적으로 제어할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 제2 방법에 의하여 모드 제어 구간 이후 전압 노이즈가 안정화됨에 따라 도 10의 b)와 같이 데이터를 안정적으로 송신할 수 있다.

상기한 도 9 및 도 10의 실시예는 도 11의 실시예에 의하여 구현될 수 있다. 도 11의 실시예에서, 전력 공급 시스템(100)이 모드 제어 구간에 부하(20)의 모드를 설정하기 위한 전압 강하 또는 펄스를 전력선으로 제공하도록 구성되고, 전력 부하 시스템(200)은 전력 공급 시스템(100)에서 전압 강하 또는 펄스가 제공되는 경우 부하(20)를 미리 설정된 특정 모드에 따른 동작을 수행하도록 제어하고 부하(20)에 의한 전력 노이즈를 안정적으로 제어하도록 구성된다.

모드 제어 구간 이후 부하(20)는 데이터를 안정적으로 전송하기 위한 미리 설정된 특정 모드로 전환되며, 그에 따라, 부하(20)는 전압 노이즈를 안정적으로 제어한다. 이때, 전압 노이즈를 안정화하기 위한 부하(20)의 모드는 “전류 사일런스 모드”로 정의될 수 있다. 부하(20)는 전류 사일런스 모드에서 전원 수신을 중단하는 동작, 전원을 제한하는 동작 그리고 구동을 제한하는 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.

상기한 동작을 위한 도 11의 실시예는 도 1과 비교하여 전력 공급 시스템(100)의 모드 제어부(16)와 전력 부하 시스템(200)의 모드 인식부(26)가 더 구성된 점에 차이가 있고 다른 구성요소는 동일하다. 그러므로, 도 11의 실시예에서 도 1과 동일한 요소의 구성 및 동작에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 11에서, 전력 공급 시스템(100)의 모드 제어부(16)는 데이터를 안정적으로 송신하기 위하여 부하(20)의 전압 노이즈를 안정화시킬 필요가 있는 경우 부하(20)의 모드를 제어하기 위한 동작을 수행한다. 이를 위하여 모드 제어부(16)는 상기한 제1 방법을 위하여 모드 제어 구간 동안 전력선의 전압을 강하하고 일정 시간 후 복귀시키거나 상기한 제2 방법을 위하여 전력선의 전압에 펄스를 제공하기 위하여 전원 공급부(10)의 전압을 제어한다.

전원 공급부(10)는 상기한 제1 방법에 대응하여 전력선의 전압을 강하하고 일정 시간 후 복귀시키거나 상기한 제2 방법에 대응하여 펄스를 포함하는 전압을 전력선에 공급한다.

이때, 상기한 모드 제어 구간은 데이터(Tx)의 전송 개시 시점으로부터 소정 시간 앞선 시점부터 시작되고 데이터(Tx)의 전송 개시 시점 직전에 중단된다. 즉, 전력 부하 시스템(200)의 모드 인식부(26)가 모드 제어 구간의 전압 강하 또는 펄스 제공을 인지할 수 있는 시간동안 모드 제어 구간이 유지됨이 바람직하며, 데이터(Tx)가 전송되기 전 데이터의 안정적인 송신을 위하여 중단됨이 바람직하다.

그리고, 전력 부하 시스템(200)의 모드 인식부(26)는 모드 제어부(16)에 의한 전력선의 전압 변환을 인식하고 부하(20)에 모드 제어 신호를 제공한다. 보다 구체적으로, 모드 인식부(26)는 전력선의 전압 변환이 발생하는 모드 제어 구간의 전압 강하 또는 펄스를 인식한다. 그리고, 모드 인식부(26)는 모드 제어 신호를 부하(20)에 제공하여서 부하(20)가 전류 사일런스 모드를 수행하도록 제어한다.

부하(20)는 모드 제어 구간에 대응하는 모드 제어 신호를 펄스 검출부(26)에서 수신하면 전력 부하 시스템(200)이 데이터(Tx)를 수신하기 전에 전류 사일런스 모드로 진입한다. 그에 따라서, 부하(20)는 전력 공급 시스템(100)에서 데이터(Tx)가 송신되는 동안 전원 수신을 중단하는 동작, 전원을 제한하는 동작 그리고, 구동을 제한하는 동작 중 적어도 하나를 수행하는 전류 사일런스 모드를 수행한다.

그러므로, 모든 데이터를 전송하는 시점마다, 중요한 데이터를 전송하는 시점마다 또는 하프 듀플렉스인 경우, 전력 공급 시스템(100)에서 데이터가 송신되는 동안 부하(20)는 전류 사일런스 모드에 해당하는 동작을 수행하도록 제어된다. 그 결과, 부하(20)의 동작에 따른 전압 노이즈가 송신되는 데이터(Tx)에 작용되는 것을 방지할 수 있으며, 데이터가 도 8의 d), 도 9의 b) 또는 도 10의 b)와 같이 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 안정적으로 전송될 수 있다

한편, 본 발명은 도 1과 달리 전력 부하 시스템(200)에서 전력 공급 시스템(100)을 향하는 단방향에 대하여 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 전력 부하 시스템(100)이 송신 시스템에 해당되고 전력 공급 시스템(200)이 수신 시스템에 해당된다.

이를 위한 실시예는 도 10과 같이 예시될 수 있다. 도 10의 실시예에서, 전력 부하 시스템(200)은 전력선을 통하여 전원을 공급받는 부하(20)와 송신할 데이터(Tx)에 대응하여 전력선을 흐르는 전류를 변조하여 전류 변화를 생성하는 전류 변조부(25)를 포함한다. 그리고, 전력 공급 시스템(100)은 전력선을 통하여 전원을 공급하는 전원 공급부(10), 전력선에 구성되는 전류 감지 부하(12) 및 전력선의 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 데이터를 복조하는 전압 복조부(15)를 포함한다.

도 10에서, 전류 변조부(25)는 도 1의 전류 변조부(14)와 동일한 구성과 동작을 수행하며, 전압 복조부(15)는 도 1의 전압 복조부(24)와 동일한 구성과 동작을 수행한다. 그러므로, 이에 대한 구성과 동작에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 10의 경우, 전력 부하 시스템(200)이 전력선에 데이터(Tx)에 대응하는 전류 변화를 생성하며, 전력 공급 시스템(100)이 전력선의 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 데이터(Rx)를 복조한다.

이때, 부하(20)에서 전류 변조부(25)로 전류가 흐르는 것은 전류 제어 소자로 구성되는 다이오드(D2)에 의하여 차단될 수 있다. 그러므로, 전류 변조부(25) 내의 스위칭 소자의 스위칭에 의하여 전류 I5의 변화만 정확히 제어될 수 있다.

도 10의 실시예도 비동기 방식으로 데이터를 전송하기 위한 도 5 내지 도 7의 전치동기코드를 패킷에 포함하는 기술과 데이터에 보정동기코드를 삽입하는 기술을 도 1의 실시예와 동일한 방법으로 적용할 수 있다. 그러므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

한편, 본 발명은 도 1과 도 10의 실시예를 복합하여 양방향 통신이 가능하도록 실시될 수 있으며, 이에 대한 실시예는 도 11과 같이 구성될 수 있다.

도 11의 실시예에서, 전력 공급 시스템(100)이 송신 시스템으로 작용하는 경우 전력 부하 시스템(200)은 수신 시스템으로 작용한다. 이 경우, 전력 공급 시스템(100)에서 송신할 데이터(Tx1)을 변조한 전류 변화를 전류 I31의 스위칭에 의하여 생성하고, 전력 부하 시스템(200)은 전류 변화에 대응하는 전력 변화를 감지하여 복조한 데이터(Rx)를 출력한다.

그리고, 도 11의 실시예에서, 전력 부하 시스템(200)이 송신 시스템으로 작용하는 경우 전력 공급 시스템(100)은 수신 시스템으로 작용한다. 이 경우, 전력 부하 시스템(200)에서 송신할 데이터(Tx2)을 변조한 전류 변화를 전류 I32의 스위칭에 의하여생성하고, 전력 공급 시스템(100)은 전류 변화에 대응하는 전력 변화를 감지하여 복조한 데이터(Rx2)를 출력한다.

각 방향에 대한 데이터의 전류 변조와 전압 복조는 도 1 내지 도 4의 실시예로 이해될 수 있으므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 11의 실시예도 비동기 방식으로 데이터를 전송하기 위한 도 5 내지 도 7의 전치동기코드를 패킷에 포함하는 기술과 데이터에 보정동기코드를 삽입하는 기술을 도 1의 실시예와 동일한 방법으로 적용할 수 있다. 그러므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

또한, 도 11의 실시예도 전력 공급 시스템(100)에서 전력 부하 시스템(200)으로 데이터를 전송하는 경우에 제한하여 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 기술을 도 1의 실시예와 동일한 방법으로 적용할 수 있다. 그러므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

Claims

전력선을 통하여 전원을 공급하는 전력 공급 시스템; 및
상기 전력선을 통하여 상기 전원을 공급받는 전력 부하 시스템;을 포함하며,
상기 전력 공급 시스템은,
상기 전력선을 통하여 상기 전원을 공급하는 전원 공급부;
상기 전력선에 구성되는 전류 감지 부하;
상기 전력선에 제1 데이터에 대응하는 전류 변화를 생성하는 제1 전류 변조부; 및
제2 데이터에 대응하는 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 전압 변화를 감지하여 상기 제2 데이터를 복원하는 제2 전압 복조부;를 포함하고,
상기 전력 부하 시스템은,
상기 전력선을 통하여 상기 전원을 공급받는 부하;
상기 전압 변화가 상기 부하로 전달되는 것을 완충하는 리플 완충 회로;
상기 전력선에 상기 제2 데이터에 대응하는 상기 전류 변화를 생성하는 제2 전류 변조부; 및
상기 제1 데이터에 대응하는 상기 전력선의 상기 전류 변화에 대응하는 상기 전압 변화를 감지하여 상기 제1 데이터를 복원하는 제1 전압 복조부;를 포함하며,
상기 제1 데이터가 상기 제1 전류 변조부에서 상기 제1 전압 복조부로 전달되고 상기 제2 데이터가 상기 제2 전류 변조부에서 상기 제2 전압 복조부로 전달되는 양방향 통신을 수행하는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전력 부하 시스템에서 상기 전력선을 통하여 상기 제1 전류 변조부로 전류가 흐르는 것을 차단하는 제1 전류 제어 소자; 및
상기 부하에서 상기 제2 전류 변조부로 전류가 흐르는 것을 차단하는 제2 전류 제어 소자;를 더 포함하는 전력선 통신 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 전류 감지 부하는 저항, 쇼트키 다이오드와 제너 다이오드 중 적어도 하나로 구성되는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전류 변조부 각각은 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터로 표현되는 전송할 데이터에 대응하여 스위칭 동작을 함으로써 상기 전력선의 전류를 단속하는 스위칭 소자를 포함하는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전압 복조부 각각은,
상기 전력선에 연결되어서 상기 전압 변화에 대응하는 엣지 추출 신호를 출력하는 AC 커플러;
상기 AC 커플러의 상기 엣지 추출 신호에 대한 고역 필터링과 증폭을 수행하는 고역 필터 증폭부; 및
상기 고역 필터 증폭부의 출력 신호를 샘플링하여 상기 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터로 표현되는 전송된 데이터를 복조하는 복조기;를 포함하는 전력선 통신 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 AC 커플러는 캐패시터를 포함하며 상기 전압 변화 시점에 대응하는 상기 엣지 추출 신호를 출력하는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템과 상기 전력 부하 시스템 각각은 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터로 표현되는 데이터를 패킷 단위로 상기 전류 변화를 생성하여 전송하고, 상기 패킷은 전치동기코드와 상기 데이터를 포함하며, 상기 전치동기코드는 상기 데이터를 인식하기 위한 전송비(Baud rate)를 정의하는 복수 개의 단위 클럭들을 포함하고, 상기 전치동기코드는 상기 패킷의 시작 지점에 구성되는 전력선 통신 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 전치동기코드의 각 단위 클럭은 상기 데이터의 각 비트와 동일한 주파수를 갖는 전력선 통신 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전압 복조부 각각은 상기 패킷을 수신하고, 상기 전치동기코드를 이용하여 상기 패킷의 수신을 인식하는 것과 상기 데이터의 판단을 위한 클럭을 인식하는 것을 수행하며, 인식된 상기 클럭을 이용하여 상기 전압 변화를 감지하여서 상기 데이터를 복원하는 전력선 통신 시스템.
제7 항에 있어서, 제1 및 제2 전압 복조부 각각은,
상기 패킷의 상기 전치동기코드를 수신하면, 상기 패킷의 수신을 인식한 것에 대응하는 데이터 복조 인에이블 신호를 제공하는 패킷 전송 인식부;
상기 패킷의 상기 전치동기코드를 수신하면, 상기 단위 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 판단하기 위한 클럭을 인식하고, 인식된 상기 클럭을 제공하는 클럭 인식부; 및
상기 데이터 복조 인에이블 신호에 의하여 복조를 개시하고, 상기 클럭 인식부에서 제공되는 상기 클럭을 이용하여 상기 전압 변화를 감지한 결과에 대한 샘플링을 수행하여서 상기 데이터를 복원하는 복조기;를 포함하는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템과 상기 전력 부하 시스템 각각은 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터로 표현되는 데이터를 패킷 단위로 전송하고, 미리 정해진 수의 비트 단위로 보정동기코드를 상기 데이터 내에 삽입하는 전력선 통신 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 보정동기코드는 적어도 3비트로 구성되며 고정된 값을 갖는 전력선 통신 시스템.
제12 항에 있어서,
상기 보정동기코드는 “101”와 “010” 중 어느 하나의 논리적 상태를 포함하는 전력선 통신 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전압 복조부 각각은 상기 전압 변화를 감지한 결과에서 상기 데이터를 복조하며, 상기 데이터를 복조하기 위한 클럭은 상기 보정동기코드를 참조하여 보정되는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템과 상기 전력 부하 시스템 각각은 제1 데이터 또는 상기 제2 데이터로 표현되는 데이터를 패킷 단위로 전송하고,
상기 패킷은 전치동기코드와 상기 데이터를 포함하며,
상기 전치동기코드는 상기 데이터를 인식하기 위한 전송비(Baud rate)를 정의하는 복수 개의 단위 클럭들을 포함하며 상기 패킷의 시작 지점에 구성되고,
보정동기코드가 미리 정해진 수의 비트 단위로 상기 데이터 내에 삽입되는 전력선 통신 시스템.
제15 항에 있어서,
상기 보정동기코드는 고정된 값을 갖는 3비트로 구성되며, 상기 전치동기코드의 상기 단위 클럭과 상기 보정동기코드의 각 비트는 동일 주파수를 갖는 전력선 통신 시스템.
제15 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전압 복조부 각각은 상기 패킷을 수신하고, 상기 전치동기코드를 이용하여 상기 패킷의 수신을 인식하는 것과 상기 데이터의 판단을 위한 클럭을 인식하는 것을 수행하며, 인식된 상기 클럭을 이용하여 상기 전압 변화를 감지한 결과에서 상기 데이터를 복조하며,
상기 데이터를 복조하는 과정에서 상기 데이터를 복조하기 위한 클럭은 상기 보정동기코드를 참조하여 보정되는 전력선 통신 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템은 상기 부하의 모드를 설정하기 위하여 미리 약속된 상태로 상기 전력선의 전압을 변환하고,
상기 전력 부하 시스템은 상기 미리 약속된 상태로 상기 전력선의 상기 전압이 변환되는 경우 미리 설정된 상기 모드에 따른 동작을 부하가 수행하도록 제어하며,
상기 부하는 상기 모드에 대응하여 전원 수신을 중단하는 동작, 상기 전원을 제한하는 동작 그리고 구동을 제한하는 동작 중 적어도 하나를 수행하여 상기 전력선의 전압 노이즈를 안정화시키는 전력선 통신 시스템.
제18 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템은 상기 부하에 공급하는 전압보다는 크고 상기 전류 변화에 따른 상기 전압 변화의 전압 강하에 의한 최저 전압보다 작도록 상기 전력선의 상기 전압을 변환하는 전력선 통신 시스템.
제18 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템은 상기 미리 약속된 상태로 상기 전력선의 전압을 변환하기 위하여 상기 전력선의 전압을 강하하고 일정 시간 이후 복귀하며, 상기 전력선의 상기 전압 변환은 상기 부하의 전류 변동에 의한 전압 노이즈의 주파수보다 크고 변화 지속 시간이 길게 설정되는 전력선 통신 시스템.
제18 항에 있어서,
상기 전력 공급 시스템은 상기 미리 약속된 상태로 상기 전력선의 상기 전압을 변환하기 위하여 펄스를 상기 전력선의 전압에 제공하는 전력선 통신 시스템.
제21 항에 있어서,
상기 펄스는 상기 부하의 전류 변동에 의한 전압 노이즈의 주파수보다 크고 변화 지속 시간이 길며 데이터보다 낮은 주파수를 갖도록 설정되는 전력선 통신 시스템.
제21 항에 있어서,
상기 펄스는 상기 데이터의 전송 개시 시점 전에 소정 시간 제공되는 전력선 통신 시스템.