電力線通信用收發器以及電力線通信方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電力線通信用收發器（transceiver)以及電力線通信方法，特別 是涉及一種通過電力線的認知短距離電力線通信技術。
【背景技術】
[0002] 通過電力線的通信（電力線通信）是指，將數據編碼成信號，再通過電力線在不用 于供電的頻帶上發送接收編碼的信號的技術。在電力線通信中，通過電力線而發送接收的 信號，受到從與電力線連接的各種設備產生的干擾、衰減、噪聲等的影響。
[0003] 專利文獻1公開了這樣的技術：使用者不需進行特別的設定，就實現了在電力線 上無法直接通信的裝置之間的通信的技術。專利文獻2公開了一種噪聲成分消除控制的技 術，控制通過電力線發送接收數據的電力線通信系統以及消除妨礙通過電力線發送接收的 數據的噪聲成分。特別地，專利文獻2涉及到一種提取電力線上感應出的噪聲成分，并形成 與該噪聲成分相位相反的抵消信號以消除噪聲成分的技術。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :JP特開2010-21954號公報
[0007] 專利文獻2 :JP特開2009-21678號公報
【發明內容】
[0008] 發明要解決的問題
[0009] 就電力線通信而言，由于考慮到電波泄漏，在比較低的頻帶（即，在30MHz以下） 上發送信號，所以限制了可達到的最大的數據總處理能力。另外，在電力線上產生的隨機且 非靜態的較強沖擊性噪聲影響限制了電力線通信的性能。因此，期待如下一種裝置，即使 存在來自作為傳輸線路的電力線的噪聲、干擾、衰減，也能夠以較高的比特率實現可靠的通 信。
[0010] 專利文獻1的技術并沒有公開在電力線的噪聲、干擾、衰減的影響的較強的狀況 下改善性能的技術。在專利文獻2的技術方案中，通過在輸入信號上附加具有與噪聲成分 相反的振幅的信號再發送，雖然減小了傳輸線路的噪聲的影響，但是卻并沒有減小降低性 能的沖擊性噪聲、傳輸線路形變的影響。因此，在電力線通信中期待能夠實現較高比特率通 信的技術。
[0011] 用于解決問題的手段
[0012] 本發明的目的在于，提供一種電力線通信用收發器以及電力線通信方法，即使在 信噪比較低以及信號干擾比為負的電力線等惡劣的通信環境中，也能夠實現較高的比特率 通信。本發明的一個實施方式是一種電力線通信用收發器，具有：發送部，其發送信號；接 收部，其接收信號，并推算傳輸線路特性。另外，本發明的一個實施方式是一種電力線通信 方法，包括：推算傳輸線路特性，基于推算出的傳輸線路特性的干擾而生成防干擾掩碼，然 后，使用生成的防干擾掩碼來選擇或者取消應該發送的信號的副載波，再發送該信號。
【附圖說明】
[0013] 圖1是示出經由本發明的一個實施方式的電力線的認知短距離通信系統的示意 圖。
[0014] 圖2是本發明的一個實施方式的收發器的框圖。
[0015] 圖3是表示本發明的一個實施方式的從第一收發器向第二收發器發送OFDM信號 的工作時序圖。
[0016] 圖4是本發明的一個實施方式的收發器的干擾推算部的框圖。
[0017] 圖5A分別是本發明的一個實施方式的檢測到的復數基帶頻譜、防干擾掩碼的示 意圖，分配的副載波頻譜的圖形。
[0018] 圖5B是示出通過本發明的一個實施方式的調制出的副載波與防干擾掩碼卷積從 而分配的副載波的示意圖。
[0019] 圖6是示出本發明的一個實施方式的推算出的傳輸線路特性與預測的傳輸線路 特性的示意圖。
[0020] 圖7是示出本發明的一個實施方式的OFDM信號的發送方法的流程圖。
[0021] 圖8是示出時鐘、時序、頻率同步的一個例子的框圖。
[0022] 圖9是本發明的一個實施方式的收發器的傳輸線路特性推算部的框圖。
[0023] 圖10是示出本發明的一個實施方式的OFDM信號的接收方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下，參照附圖詳細說明用于實施本發明的例示的實施方式。但是，在以下的實施 方式中說明的尺寸、材料、形狀、結構成分的相對位置等是任意的，能夠根據適用本發明的 裝置的結構或者各種各樣的條件而變更。另外，只要沒有特別的記載，本發明的范圍并不限 定于在以下說明的實施方式中具體地記載的方式。此外，在以下說明的附圖中，具有相同功 能的標記上相同的附圖標記，并省略其重復的說明。
[0025] <系統100的概要>
[0026] 圖1是示出本發明的一個實施方式的通過電力線的認知短距離電力線通信系統 100的示意圖。
[0027] 系統100具有通過電力線108相互通信的第一收發器lOliW及第二收發器101 2。 在電力線108上連接有與第一以及第二收發器通信的發送結合器105以及接收結合器106。 進一步地，在電力線108上還連接有：馬達、變換器等的其他的設備109。
[0028]此處，在發明的詳細說明以及附圖的中標記在參考附圖標記上的角標"i"以及 "2"，是為了明確分別為第一收發器lOliW及第二收發器1012的要素而標記上的。利用相 同的參考附圖標記表示的要素具有相同的功能以及結構。另外，角標有時會適當省略。
[0029] 第一以及第二收發器101以及101 2為具有能夠以相同的中心頻率同時進行發送 接收的全雙工（Fullduplex，全雙工）通信功能的電力線通信用認知收發器。另外，第一以 及第二收發器lOli以及1012能夠實時地學習以及管理通信狀態。而且，第一以及第二收發 器lOli以及101 2推算出傳輸線路特性，并對其進行補償。
[0030] 作為電力線通信中的傳輸線路特性，主要有干擾成分以及傳輸線路形變成分。作 為干擾，關注這樣的噪聲：在某個頻率上局部具有若干功率，并大幅度降低傳輸線路性能的 沖擊性噪聲。"傳輸線路特性的干擾"是指，疊加在信號中的存在于傳輸線路中的干擾成分 的影響，"傳輸線路特性的傳輸線路形變"是指，使信號變形的傳輸線路形變成分（傳輸線路 傳輸函數）的影響。
[0031] 為了實現高速且有可靠性的電力線通信，第一以及第二收發器lOli以及1012具有 如下功能：當發送發送數據時，通過檢測傳輸線路并推算傳輸線路特性的干擾以避開干擾 來分配副載波的功能；以及，預均衡傳輸線路特性的傳輸線路形變的預均衡處理功能。
[0032] 第一以及第二收發器lOli以及101 2在"發送模式"以及"接收模式"這2個模式 下工作。
[0033] 在發送模式下，第一以及第二收發器lOh以及1012通過電力線108向對方的收發 器 101 發送OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用）信號。 而且，第一以及第二收發器lOli以及1012同時能夠實現全雙工通信，接收附加有因傳輸線 路特性的傳輸線路形變而引起的形變、噪聲、干擾的該發送出的信號。另一方面，在接收模 式下，第一以及第二收發器lOli以及1012接收從對方的收發器發送出的OFDM信號。進一 步地，第一以及第二收發器lOli以及1012在發送模式以及接收模式這兩種模式下，檢測傳 輸線路特性的干擾。
[0034] 第一以及第二收發器101以及101 2具有：控制部102、發送部103、發送接收無線 部104以及接收部107。
[0035] 控制部102是具有CPU、存儲裝置等的計算機，基于軟件的指示來控制發送部103、 發送接收無線部104以及接收部107。控制部102具有：生成應該發送的數字（或者模擬） 數據（以下，稱為"發送數據"。）的功能，以及，根據應用（程序）來處理從其他收發器接 收到的數據（以下，稱為"接收數據"。）的功能。發送數據以及接收數據為圖像數據、音頻 數據等。
[0036] 另外，當向其他的收發器發送OFDM信號時，控制部102控制從發送部103以及發 送接收無線部104發送脈沖串（間歇的）的時序。與此同時，控制部102控制接收部107 檢測傳輸線路特性干擾的檢測功能以及傳輸線路特性推算傳輸線路形變的推算功能。
[0037] 發送部103根據控制部102的指示，將發送數據處理為數字數據，從而生成OFDM 信號并向發送接收無線部104供給。
[0038] 發送接收無線部104根據需要，對從發送部103供給來的OFDM信號進行上變頻處 理、DA轉換處理、低通濾波器處理以及放大處理等，然后將其無線發送至與電力線108連接 的發送結合器105。另外，發送接收無線部104接收從無線結合器106無線發送出的、從其 他收發器101發送來的OFDM信號，并根據需要而進行放大處理、濾波器處理、AD轉換處理、 下變頻處理等，進而供給至接收部107。
[0039] 接收部107根據控制部102的指示，通過發送接收無線部104來接收從其他的收 發器101發送來的OFDM信號，并通過進行預定的處理來生成接收數據。接收部107根據控 制部102的指示，在預定的期間檢測傳輸線路特性是否存在干擾，然后，接收從發送部103 發送出的OFDM信號，以推算傳輸線路特性的傳輸線路形變。
[0040] 此外，發送接收無線部104與發送結合器105以及接收結合器106之間不限于無 線通信，也可以是有線通信。另外，發送結合器105和接收結合器106不一定是分別的結構， 也可以是使用相同的結合器并使發送接收信號分離的結構。
[0041] 圖2是本實施方式的收發器101的框圖。
[0042] 發送部103具有：調制部202、導頻以及保護頻帶插入部203、副載波分配部204、 預均衡處理部205、IFFT(InverseFastFourierTransform，快速傅立葉逆變換）部206、 CP追加部207、前同步碼（Preamble)插入部208、預測緩沖部214。
[0043] 調制部202以BPSK、QPSK、PSK-M、QAM、QAM-M等調制方式，將從控制器102供給的 發送數據201調制到各個副載波上，并進行并行處理。導頻以及保護頻帶插入部203在利 用調制部202得到的碼元列的頻域中，插入用于同步處理以及均衡處理的導頻副載波以及 用于防止碼元間干擾的保護頻帶副載波。
[0044]副載波分配部204基于從接收部107供給的防干擾掩碼，來選擇或者取消副載波。 預均衡處理部205根據利用接收部107推算出的過去的傳輸線路特性的傳輸線路形變，并 基于利用預測緩沖部214預測的當前的傳輸線路形變，事先使具有分配到的副載波的碼元 列均衡（"預均衡處理"）。
[0045] 為了進行OFDM調制，IFFT部206對碼元列一并進行快速傅立葉逆變換（IFFT)處 理。CP追加部207追加用于輔助同步的