CN101305524B

CN101305524B - 电力线通信的方法和设备

Info

Publication number: CN101305524B
Application number: CN2006800421042A
Authority: CN
Inventors: 古贺久雄; 児玉宣贵; 横光康志; 井形裕司; 原口雅彦; 安川彻
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: JP2007134976A; CN101305524A; JP4749840B2

Abstract

PLC调制解调器2a、2b、2c和2d以及包括PLC调制解调器的PLC通信系统从多播组的视频服务器4接收多播分组。当在其中设置MAC地址表时，PLC调制解调器和PLC通信系统将所述多播分组转换为单播分组，并且向电力线PL发送转换的分组。当未设置MAC地址时，PLC调制解调器和PLC通信系统向电力线PL发送所述多播分组。

Description

电力线通信的方法和设备

技术领域

本发明涉及具有将多播通信转换为单播通信的功能并且能够高质量地执行电力线通信(以下称为PLC)的电力线通信设备、电力线通信方法和通信设备。

背景技术

在室内电力线上执行通信的PCL已经在近来引起关注。当前提出的系统甚至以OFDM调制方案、以超过100Mbps的最大传输速率在2MHz到30MHz的频率范围内在电力线上执行通信，因此焦点在于从LAN内向因特网等的访问和接收视频和音频流分发。

但是，在PLC中，电力线原来不是被设计用于数据通信。另外，安装多个分支配线，并且连接多个电器。因此，通信环境动态地改变。而且，噪声、反射、衰减等引起数据丢失，因此导致通信量降低、传送延迟等，并且在流分发中导致视频和音频失真以及通信质量变差。被提出来解决所述问题的是PLC调制解调器，其使用在调制解调器和传输线之间的阻抗匹配，以便保持通信质量(例如日本公开待审专利的公布2003-244038)。

另外被提出的是一种PLC调制解调器，其能够在不丢失频带的情况下保持通信质量(例如日本公开待审专利的公布2002-314466)。在所述公布中公开的视频发送器上的PLC调制解调器在频分复用系统中同时发送多个信号。使用两种类型的分组，即原始分组和复制分组，PLC调制解调器分摊了信号变差的风险，并因此保持了通信质量。

但是，即使使用这样的PLC调制解调器，不可避免的是，其中安装了PLC调制解调器的通信环境按照在PCL网络上的位置而静态地和动态地不同。因此一个PLC调制解调器不可能以相同的传输速率对于所有的多个PLC调制解调器执行优质通信。因此，一般以低速率(大约2Mbps)来执行诸如广播和多播的同时的多个发送，这使得具有最稳定的通信。

多播一般用于在IP网络(诸如因特网等)上的TV广播和其他视频和音频流分发。在通过PLC网络向IP装置发送用于TV广播等的分组中，已经由于数据丢失而在高比特率(2Mbps或者更大)节目中发生了质量变差(图像失真)。

如上所述，通信质量在PLC中变差，因为所使用的电力线原来不是被设计用于数据通信；安装了多个分支配线；并且连接了多个电器。虽然在上述的公布中公开的PLC调制解调器可以将通信质量改善到一定的水平，但是所述PLC调制解调器不能确保通信质量。

即，一个PLC调制解调器不可能以相同的传输速率对所有的多个PLC调制解调器执行优质通信，因为PLC调制解调器提供在由于分支配线和连接到电力线的电器而导致的不同环境中。因此，采用以低速率(大约2Mbps)的最稳定的通信用于同时的多个发送，其中包括广播和多播。但是，多播一般用在以高比特率进行的、在IP网络(诸如因特网等)上的TV广播和其他流分发中。

因此，当用于IP网络上的TV广播等的分组经由PLC网络被发送到IP装置时，由于由数据丢失而引起的质量变差，在高比特率的节目中图像和声音不可避免地失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力线通信设备、一种电力线通信方法和一种通信设备，其能够经由在其上通信状态倾向于波动的PLC网络，即使在多播通信中也确保优质通信。

为了解决上述问题，用于通过电力线向一个电力线通信设备发送分组的电力线通信设备包括：接收器，用于接收具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址的分组；分组转换器，用于将由所述接收器接收的分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；调制方案确定单元，用于按照在所述电力线通信设备和所述一个电力线通信设备之间的电力线的状态而确定调制方案；以及分组发送器，用于基于由所述调制方案确定单元确定的调制方案向所述一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。

第一电力线通信设备通过电力线向一个电力线通信设备发送分组。所述电力线通信设备包括：接收器，用于接收具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址的分组；分组转换器，用于将由所述接收器接收的分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；调制方案设置单元，用于按照在所述电力线通信设备和所述一个电力线通信设备之间的电力线的状态而设置调制方案；以及分组发送器，用于基于由所述调制方案设置单元设置的调制方案向所述一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。所述电力线通信设备按照所述电力线状态来选择适当的调制方案，因此能够在PLC网络中将多播通信切换为单播通信。即使当在PLC网络上限制传输速率时，所述电力线通信设备防止也由所述限制引起的视频和音频失真，因此确保优质通信。

按照所述第一电力线通信设备的第二电力线通信设备还包括存储器，用于存储表示在所述第二地址和所述第一地址之间的关系的信息。在所述电力线通信设备中，所述分组转换器将所述第一地址转换为在所述信息中表示的第二地址。

按照所述第二电力线通信设备的第三电力线通信设备是PLC中继装置，其包括：探听(snooping)单元，用于当从在所述电力线通信设备下连接的IP装置发送IGMP(因特网组管理协议)分组时，从所述IGMP分组读出所述IP装置的多播MAC地址；以及发送/接收管理控制器，用于设置转换表，该转换表具有作为所述第二地址的IGMP分组的源PLC MAC地址和作为所述第一地址的多播MAC地址。所述电力线通信设备能够容易地设置所述转换表；并且容易地在PLC网络内将多播通信切换为单播通信。即使当在PLC网络上限制传输速率时，所述电力线通信设备也防止由所述限制引起的视频和音频失真，因此确保优质通信。

按照所述第三电力线通信设备的第四电力线通信设备是PLC中继装置，其中，使用多播IP地址和PLC IP地址来分别取代所述多播MAC地址和所述PLC MAC地址。所述电力线通信设备能够容易地设置转换表；并且容易地在PLC网络内将多播通信转换为单播通信。即使当在PLC网络上限制传输速率时，所述电力线通信设备也防止由所述限制引起的视频和音频失真，因此确保优质通信。

按照所述第三电力线通信设备的第五电力线通信设备是PLC中继装置，其中，所述转换表是MAC地址表，在该表上，所述多播MAC地址与IGMP分组的源PLC MAC地址相关联。所述电力线通信设备能够容易地设置具有简单结构的转换表；并且容易地在PLC网络内将多播通信转换为单播通信。即使当在PLC网络上限制传输速率时，所述电力线通信设备也防止由所述限制引起的视频和音频失真，因此确保优质通信。

按照所述第二电力线通信设备的第六电力线通信设备是PLC中继设备，其包括带宽控制器，用于选择预定的传输频带，其中，所述带宽控制器固定传输速率，并且当从服务器接收到多播分组时获得所述传输频带，由此自动确保传输频带。

按照所述第六电力线通信设备的第七电力线通信设备是PLC中继装置，其中，将所述传输频带确保为在TDMA(时分多址)中的预定传输时间的频带，因此自动确保了传输频带。

按照所述第六电力线通信设备的第八电力线通信设备是PLC中继装置，其中，将所述传输频带确保为在FDMA(频分多址)中的预定频带，因此自动确保了传输频带。

按照所述第六电力线通信设备的第九电力线通信设备是PLC中继装置，其中，所述带宽控制器在从IP装置接收到用于离开多播组的IGMP分组时释放所述传输频带。所述电力线通信设备因此允许所述传输频带不再必须立即和有效地被使用。

按照所述第六电力线通信设备的第十电力线通信设备是PLC中继装置，其中，所述带宽控制器通过时效而释放传输频带。所述电力线通信设备因此允许所述传输频带不再必须容易地被释放来用于有效使用。

按照所述第二电力线通信设备的第十一电力线通信设备是PLC中继装置，其中，当从IP装置接收到用于离开多播组的IGMP分组时，所述转换信息在在无效了预定时间后被删除。所述电力线通信设备因此转变地防止多播分组的分发，因为由于所述信息被删除导致转换表没有信息。

按照所述第二电力线通信设备的第十二电力线通信设备是铰链器件，其包括传输状态测量单元，用于监控传输速率，其中，当在实际平均传输速率和所获得的传输速率之间有差异时改变传输频带，因此允许连续的优质通信。

按照所述第二电力线通信设备的第十三电力线通信设备是PLC中继装置，其中，所述PLC接口以分集模式来执行通信，因此进一步确保在PLC网络上的通信。

按照所述第六电力线通信设备的第十四电力线通信设备是PLC中继装置，其中，当转换信息被设置到转换表时获得和确保传输频带；并且当未设置转换信息时不确保用于转发的传输频带。所述电力线通信设备因此能够当设置所述信息时确保所述传输频带，并且当未设置信息时中继和发送分组而不确保所述传输频带。

第一电力线通信方法，用于通过电力线在电力线通信设备和一个电力线通信设备之间通信，所述方法包括：接收具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址的分组；将所述分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；按照在所述电力线通信设备和所述一个电力线通信设备之间的电力线的状态而设置调制方案；并且，基于所述调制方案向所述一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。所述电力线通信方法按照所述电力线状态来选择适当的调制方案，因此能够在PLC网络中将多播通信切换为单播通信。即使当在PLC网络上限制传输速率时，所述电力线通信方法也防止由所述限制引起的视频和音频失真，因此确保优质通信。

第一通信设备能够向多个接收通信设备发送数据。所述通信设备包括：接收信息获得单元，用于从至少用于多播通信的所述多个接收通信设备的每个获得接收信息，所述接收信息指示接收状态；以及传输处理器，用于根据由所述接收信息获得单元获得的接收信息来确定用于所述多个接收通信设备的多播通信的传输数据的传输方案。

上述配置允许使用根据所述数据通信设备的接收状态而确定的传输方案而进行通信。因此使得能够有效地分发用于多播通信的数据。

在按照所述第一通信设备的第二通信设备中，所述传输处理器选择适合于在所获得的接收信息中指示的接收状态中具有最差特性的接收状态的传输方案来作为用于多播通信的传输方案。

上述的配置允许多播通信，其中，所有的目标接收通信设备能够接收数据。

在按照所述第二通信设备的第三通信设备中，使用一种多载波通信系统来用于与所述接收通信设备的通信；并且，所述传输处理器对于具有至少一个副载波的每个副载波组分配传输方案，所述传输方案适合于在所获得的接收信息中指示的接收状态中具有最差特性的接收状态。

上述配置允许所有的目标接收通信设备在多载波通信系统中接收数据，并且实现有效的多播通信。

在按照所述第二通信设备的第四通信设备中，所述传输处理器根据所获得的接收信息，当以用于单播通信的传输方案向所述多个接收通信设备传输数据时计算用于所述多个接收通信设备的每个的单播传输速率，并且当以用于多播通信的传输方案来传输数据时计算多播传输速率；并且所述船速处理器从所述单播传输速率和所述多播传输速率的最低值选择具有较高的速率的传输方案来作为多播通信的传输数据的传输方案。

上述配置选择用于数据传输的多播通信或者单播通信，因此使得能够按照传输状态而有效地分发用于多播通信的数据。

在按照所述第四通信设备的第五通信设备中，所述传输处理器根据所获得的接收信息来计算所述多个接收通信设备的每个的传输速率；确定被指定给所述多个接收通信设备的传输频带的分配，以便每个传输速率大于预定速率阈值；并且根据所确定的分配来计算所述单播传输速率。

上述配置确定所述传输方案，以便传输速率超过速率阈值，因此确保用于例如多播通信的数据的分发所需要的传输速率，并且使得能够按照传输状态来进行有效的分发。

根据本发明的另一个方面，还提供一种用于通过电力线向另一个电力线通信设备发送分组的电力线通信设备，所述电力线通信设备包括：接收器，用于接收分组，该分组具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址，并且该分组被使用第一传输模式发送；分组转换器，用于将由所述接收器接收的分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；调制方案设置单元，用于基于所述转换，按照在所述电力线通信设备和所述另一个电力线通信设备之间的电力线的状态而设置调制方案，该调制方案对应于具有比所述第一传输模式更高的传输速率的第二传输模式；以及分组发送器，用于基于由所述调制方案设置单元设置的调制方案向所述另一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。

根据本发明的另一个方面，还提供一种电力线通信方法，用于通过电力线在电力线通信设备和另一个电力线通信设备之间通信，所述电力线通信方法包括：接收分组，该分组具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址，并且该分组被使用第一传输模式发送；将所述分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；基于所述转换，按照在所述电力线通信设备和所述另一个电力线通信设备之间的电力线的状态而设置调制方案，该调制方案对应于具有比所述第一传输模式更高的传输速率的第二传输模式；并且，基于所述调制方案向所述另一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。

附图说明

图1A是按照第一实施例的PLC通信系统的外部视图；

图1B图解了与图1A不同的PLC通信系统的配置；

图2图解了按照第一实施例的PLC中继装置的配置；

图3图解了按照第一实施例的IGMP控制状态；

图4图解了按照第一实施例的IGMP分组格式；

图5A图解了按照第一实施例的MAC地址表；

图5B图解了按照第一实施例的、从多播向单播的转换；

图6A-6D图解了按照第一实施例的分组格式；

图7图解了在按照第一实施例的PLC通信系统中的IGMP(加入)的接收；

图8图解了在按照第一实施例的PLC通信系统中的流分发；

图9图解了在按照第一实施例的PLC通信系统中的带宽更新；

图10是图解按照第一实施例的PLC通信方法的流程图；

图11是按照第二实施例的PLC通信系统的外部视图；

图12A-12C图解了在按照第二实施例的PLC通信系统中的重发过程；

图13是图解按照第三实施例的通信系统的概览的方框图；

图14A和14B图解了多播通信和单播通信的概念；

图15A和15B是在电力线上的传输特性的示例；

图16A和16B是在电力线上的噪声特性的示例；

图17A和17B是在接收通信设备上的接收信号特性的示例；

图18是图解按照第三实施例的通信设备的一般配置的方框图；

图19是图解在按照第三实施例的通信设备中的接收器的一般配置的方框图；

图20是图解在按照第三实施例的通信设备中的发送器的一般配置的方框图；

图21图解了在按照第三实施例的接收通信设备上的信道估计的处理过程；

图22是用于确定在按照第三实施例的发送通信设备上的传输方案的处理过程的第一示例；

图23是用于确定在按照第三实施例的发送通信设备上的传输方案的处理过程的第二示例；

图24是用于确定在按照第三实施例的发送通信设备上的传输方案的处理过程的第三示例；

图25是用于确定在按照第三实施例的发送通信设备上的传输方案的处理过程的第四示例；

图26是在按照第三实施例的发送通信设备上的重发数据的发送方法的第一示例；

图27是在按照第三实施例的发送通信设备上的重发数据的发送方法的第二示例；

图28是图解按照第三实施例的通信系统的概览的不同示例的方框图；

图29是图解按照第三实施例的通信设备的前侧的外部透视图；

图30是图解按照第三实施例的通信设备的后侧的外部透视图；以及

图31是图解按照第三实施例的通信设备的硬件示例的方框图。

具体实施方式

(第一实施例)

下面提供了关于按照第一实施例的PLC中继装置、PLC通信系统和PLC通信方法的说明。在图1A和1B中示出了电力线PL，其发送电源信号，并且经由在建筑物内部或者外部提供的连接器(在附图中未示出)输出所述电源信号。电力线PL也作为在PLC网络上的传输线来用于数据通信。

另外示出了PLC调制解调器2a、2b、2c和2d(以下总称为PLC调制解调器2)和IP装置3a、3b和3c(以下总称为IP装置3)，所述IP装置3连接到PLC调制解调器2。IP装置3配备有机顶盒(STB)或者显示设备，所述机顶盒能够接收视频和音频流分发，所述显示设备诸如PC等。IP装置3不特别限于STB或者PC，只要IP装置3具有允许使用IP地址的分组通信的通信功能即可。还示出了：视频服务器4，其执行视频和音频流分发；以及被提供给相应的PLC调制解调器2的插头5a、5b、5c和5d。

第一实施例的IP装置3a、3b和3c和视频服务器4是以太网装置。IP装置3通过以太网(网络)连接到PLC调制解调器2。PLC调制解调器2经由电力线PL而连接。PLC调制解调器2之一经由以太网连接到以下所述的默认网关，然后连接到因特网上的视频服务器4。在第一实施例中，视频服务器4作为分发服务器。但是，所述分发服务器不限于视频服务器4，而是可以是能够进行实时流分发以及数据向多播中的组成员的广播的任何服务器。

在图1B中所示的路由器6在视频服务器4位于独立的区域中时执行向网络的外部的路由。除了上述的PLC调制解调器2之外，PLC中继装置可以是下述的中继装置，例如：执行直到层2的通信处理的桥；执行直到层3的通信处理的路由器；执行直到层7的通信处理的网关；等等。当发送视频服务器4位于如图1B中被示出为I的独立区域中时，PLC调制解调器2和路由器6的组合也可以接受。

在第一实施例的从视频服务器4向IP装置3的流分发中，使用多播，因为除了IP装置3之外，多播适合于向多个IP装置发送数据。多播中的IP地址落入类别D中，其是从“224.0.0.0到239.255.255.255”中选择的，并且指示组地址。执行流分发的上述多个IP装置构成共享一个组地址的分组。在允许在符合IEEE 802.3的TCP/IP上的数据通信的以太网上，D类的IP地址自动被关联，因此容易地使能在以太网上的IP多播。而且，层2的MAC地址被描述为3字节运营商ID和3字节的序号的组合。以下被称为MAC地址(多播)的多播的MAC地址是被描述为第一字节的最后一比特被转换了的3字节的运营商ID，例如，“01-00-5E”中的第一字节“00”的最后一比特被转换为“01-00-5E-0A-0A-0A”。MAC地址(多播)是多播地址的一个示例。多播地址是具有用于指示在运营商代码的第一字节中的最后一比特是“1”的格式的MAC地址。所述多播地址不限于上述的格式。所述多播地址可以具有任何格式，只要所述多播地址用于多播。

IGMP(因特网组管理协议)被提供作为用于管理多播组的协议。所述协议管理在多播组中的加入、离开和保持。更具体而言，为了使得多播分组被转发到PLC调制解调器2和路由器6，PLC调制解调器2和路由器6需要知道接收器连接在其下以接收多播分组。发送IGMP帧(IGMP分组)允许这样的管理。IGMP分组也可以被称为帧，而不是分组(在层2等的情况下)，但是以下除了这样的情况之外被称为分组。

因此，已经加入图1A中所示的预定多播分组的IP装置3a经由第一以太网、PLC网络和第二以太网的顺序连接到视频服务器4。一旦IP装置3a变为成员，则视频和音频数据经由每个网络在流分发的逆方向上被多播。但是，在具有在第一实施例的PLC网络中包括的PLC调制解调器2的PLC通信系统中，所述视频和音频数据不被多播，而是被单播，如图1A中所示。由此，减少了在PLC网络上的分组丢弃，因此实现了优质的流分发。

图3图解了IGMP控制状态；图4图解了IGMP分组格式。如图3中所示，IGMP包括四个控制状态：“加入”、“离开”、“查询”和“报告”。接收IGMP(加入)是加入多播组的通知。接收IGMP(离开)是离开多播组的通知。接收IGMP(查询)是来自询问装置是否保持作为成员的路由器的确认。接收IGMP(报告)是向路由器的回答，用于通知装置保持作为成员。

在图4中示出了在IGMP中使用的分组格式。MAC地址描述以太网目的地MAC地址和以太网源MAC地址，所述以太网源MAC地址在加入多播组后作为目的地MAC地址(多播)。IP地址描述了装置要加入的组地址，诸如“224.10.10.10”和源IP地址。如上所述，与IP地址(组地址)相关联的目的地MAC地址(多播)是组地址。在用于PLC的IGMP中使用的分组格式中，附加PLC MAC地址报头以形成控制帧，并且封装有效负荷。

在IGMP版本v1到v3中，v1将消息类型“0x01”定义为成员查询，将“0x02”定义为成员报告。IGMP(加入)是被发出以加入组的成员报告，其中，“0x02”作为类型被输入。IGMP(离开)包括在v2中定义的类型“0x17”。但是在v1中，不发出IGMP(离开)以通知离开组，而是通过时效(aging)来识别离开。

下面描述第一实施例的PLC调制解调器2的配置。在图2中，电缆11配备有插头5；PLC接口12将电源信号和数据信号与从电力线PL接收的信号分离，并且将调制的数据信号叠加在电源信号上。PLC接口12可以以分集模式来执行通信，并且发送/接收管理控制器16(下文描述)可以处理数据，因此进一步确保通过PLC网络的通信。

调制器/解调器13调制用于发送的数据信号，以便在所选择的传输频带中产生信号，并且解调由PLC接口12分离的数据信号。带宽控制器14根据控制信号来控制调制器/解调器13。具体上，带宽控制器14控制调制器/解调器13，以便在由控制信号指定的特定传输频带中产生被发送的信号。带宽控制器14可以确保所述传输频带作为FDMA(频分多址)中的预定频率或者作为在TDMA(时分多址)中的预定频带中的预定传输时间。

调制器/解调器13按照来自带宽控制器14的指令、使用被发送的数据信号在特定传输频带中产生信号。电源电路15向PLC调制解调器2的调制器/解调器13、PLC接口12和带宽控制器14提供由PLC接口12分离的电源信号。

在图2中，发送/接收管理控制器16控制PLC通信。在发送/接收管理控制器16中配备的IGMP管理器16a管理IGMP控制状态。探听单元16b在所接收的IGMP帧的层2执行诸如下述的IGMP(加入)等信息的探听，并且产生MAC地址表17a或者IP地址表。分组转换器16c在从视频服务器4接收到多播分组时，参照MAC地址表17a或者IP地址表将多播转换为单播。缓冲器16d被安装到发送/接收管理控制器16的芯片集，以便缓冲分组数据。

当程序被加载到处理器上时，发送/接收管理控制器16是被实现为软件的功能执行单元。类似地，IGMP管理器16a、探听单元16b和分组转换器16c也是被实现为软件的功能执行单元。

还提供了存储器17。当探听单元16b在IGMP帧的层2执行信息的探听时，通过该探听单元16产生MAC地址表(转换表)17a。MAC地址表17a用于查看哪个IP装置3要从多播组接收数据以及IP装置3连接到哪个PLC调制解调器2。在存储器17中包括MAC地址表17a。

下面的第一实施例主要描述其中使用MAC地址表17a的情况。因为目的地MAC地址(多播)与IP地址(组地址)相关联，可以将分组管理的密钥从MAC地址改变到IP地址。在这种情况下，通过在层3探听IP地址来产生IP地址(在附图中未示出)。所述IP地址用于查看哪个IP装置3要从多播组接收数据以及IP装置3连接到哪个PLC调制解调器2。多播MAC地址和多播IP地址分别表示在此所述的MAC地址(多播)和IP地址(组地址)。传输状态测量单元18以预定的时间间隔测量分组的传输速率，并且测量由不均匀的传送时间引起的抖动。

下面参见图5A、5B、6A-6D、7和8说明当多播被转换为单播时和当未转换时的MAC地址表和分组格式。图5A图解了当PLC调制解调器2a发送IGMP(加入)(参见图7)并且PLC调制解调器2b、2c和2d接收分组时产生的MAC地址表。作为示例，以太网目的地MAC地址(多播)“01-00-5E-0A-0A-0A”和目的地PLC MAC地址“a”被相互关联并被存储。当使用IP地址表时，多播IP地址而不是目的地MAC地址(多播)与目的地PLCIP地址相关联。所述目的地PLC MAC地址是多播地址的一个示例。所述多播地址是具有指示在运营商ID的第一字节中的最后一比特是“0”的格式的MAC地址。所述单播地址不限于上述的格式。所述单播地址可以具有任何格式，只要所述单播地址用于单播。

在图5A中所示的PLC分组转换信息TI是转换信息的一个示例。转换信息表示允许在多播分组和单播分组之间的转换的地址。在此PLC分组转换信息TI被设定为目的地MAC地址和目的地PLC MAC地址，如图5A中所示。

在第一实施例的PLC调制解调器2中，除了已经从IP装置3接收到IGMP(加入)的PLC调制解调器2a之外，PLC调制解调器2b、2c和2d产生MAC地址表17a，以便查看哪个IP装置3要从多播组接收数据。而且，当第一实施例的PLC调制解调器2从分发服务器接收到多播分组时，分组转换器16c参见MAC地址表17a。当PLC分组转换信息IT被输入(设置)时，分组转换器16c封装所述分组，将所述分组从多播转换至单播，并且以PLC分组格式来发送所述分组。当未输入(设置)PLC分组转换信息TI时，分组转换器16c将PLC分组格式的分组作为多播发送而没有转换。图5B图解了发送的两种情况。

具体上，如图6A和6B中示出了寻址到IP装置3的所接收的以太网多播分组的分组格式。以如图6A中所示的格式类型来写入协议编号。例如，“0800”表示因特网IP(IPv4)。图6B示出了从源发送的包括所述协议的分组。在PLC网络上的分组格式如图6C和6D中所示。图6C示出了PLC多播分组格式；图6D示出了PLC单播分组格式。

因此，当PLC分组转换信息TI被输入(设置)到在图5B中的MAC地址表17a时，分组转换器16c执行多播到单播的转换，如在图5B的下半部分所示。具体上，在以太网报头中的目的地MAC地址“01-00-5E-0A-0A-0A”被转换为目的地PLC MAC地址“a”，并且在以太网报头中的源MAC地址被转换为源PLC MAC地址，以便形成PLC报头。所接收的以太网多播分组保持为有效负荷。因此，所述分组被单播。

PLC调制解调器2的调制器/解调器13执行单播的信道估计。具体地，调制器/解调器13计算所接收信号的噪声电平，以检查电力线状态。调制器/解调器13在此将每个副载波的载波噪声比(以下称为CNR)计算为所接收信号的噪声电平。基于CNR，调制器/解调器13从多个调制方案(例如BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和其他数字调制方案)中选择与所计算的CNR相关联并且在误差率的预定阈值之下的最高级别调制方案。而且，调制器/解调器13使用指示所选择的调制方案的值来产生色调映射(tone map)，并且使用所述色调映射来发送分组。对于信道估计，不必对于每个副载波确定调制方案。相反，可以将要使用的副载波划分为多个组，并且可以对于每个副载波组确定调制方案。

由此，在PLC中确保了用于单播通信的带宽。即使当PLC接口12从视频服务器4接收高比特率的多播分组(例如10Mbps)并且需要将传输速率限制到低速模式(例如2Mbps)时，PLC中继装置从多播向单播在装置之间切换通信，由此允许高速通信，并且防止由于所述限制而发生的视频和音频失真，因此确保了优质通信。IGMP帧以如图4中所示的格式在PLC网络上被单播。在针对IP地址表的IP地址中执行同一处理。

相反，当在MAC地址表17a中未输入(设置)PLC分组转换信息TI时，根据在图5B的上半部分中所示的原理来转换分组。更具体地，使用在以太网报头中的IP装置3的目的地MAC地址(多播)，而不将其转换为目的地PLCMAC地址(多播)，并且在以太网报头中的源MAC地址被用作源PLC MAC地址，以便形成PLC报头。所接收的以太网多播分组作为有效负荷发送。在这种情况下，当在PLC网络上发生争用时，控制优先级，并且不确保带宽。因此，中继装置仅仅中继和转发分组，而不确保传输频带。

接着描述在IGMP(加入)传输和流分发期间第一实施例的PLC通信系统的通信状态。如图7中所示，当IP装置3a在以太网上多播IGMP(加入)时，PLC调制解调器2a向PLC调制解调器2b、2c和2d单播分组。

PLC调制解调器2b、2c和2d将PLC调制解调器2a(在其下连接IP装置3a)的PLC MAC地址与即将加入多播组的IP装置3a的MAC地址(多播)相关联，并且在MAC地址表17a上存储信息。连接到视频服务器4的PLC调制解调器2d将PLC IGMP(加入)帧转换为用于多播的以太网分组格式。PLC调制解调器2b、2c和2d的MAC地址表在此具有除了PLC调制解调器2b、2c和2d之外的PLC调制解调器2的PLC分组转换信息。但是，在一些情况下，包括PLC调制解调器2b、2c和2d本身的所有PLC调制解调器2的PLC分组转换信息可以被存储在MAC地址表上。

当多个IP装置3a和3b多播IGMP(加入)以加入同一多播组时，PLC调制解调器2a和2b(在其下连接IP装置3a和3b)向剩余的PLC调制解调器2单播分组。

剩余的PLC调制解调器2将PLC调制解调器2a和2b的PLC MAC地址与一个多播组地址相关联，所述多播组地址包括作为转发目的地的IP装置3a和3b的多个MAC地址(多播)，并且剩余的PLC调制解调器2在MAC地址表17a上存储信息。连接到视频服务器4的PLC调制解调器2d将PLC IGMP(加入)帧转换为用于多播的以太网分组格式。因为一个多播地址与在这种情况下的PLC分组转换信息中的多个MAC地址(多播)相关联，因此可以减少内部使用的存储器和搜索时间。PLC MAC地址是用于单播的第二地址的一个示例。第二地址不必是MAC地址，而是可以是IP地址。所述多播地址是用于多播的第一地址的一个示例。

在接收到IGMP(加入)后，视频服务器4向PLC调制解调器2d发送多播分组以用于流分发，如图8中所示。PLC调制解调器2d参照MAC地址表17a，检索PLC调制解调器2a的以太网目的地MAC地址和PLC MAC地址，将所述多播分组封装为有效负荷，并且向PLC调制解调器2a单播所述分组。PLC调制解调器2a随后检索多播分组，并且将分组多播至IP装置3a。

而且，当IP装置3a和3b的多个MAC地址(多播)与一个多播组地址相关联作为转发目的地并且如上所述被存储在MAC地址表17a上时，PLC调制解调器2d可以向多个PLC调制解调器2a和2b依序发送单播分组，因此允许在多个IP装置3a和3b上的同时接收。由此，即使当多个IP装置3a和3b请求接收同一多播分组时，也可以向所有的装置提供所述分组。

在如上所述的第一实施例的PLC调制解调器和PLC通信系统中，当可以获得PLC分组转换信息时，在PLC网络上执行多播到单播的转换，因此在PLC调制解调器上不浪费时间来等待。而且，在PLC网络上以高速单播而不是低速广播来发送分组，因此当发生误差并重发分组的时候允许有效地使用传输频带，并且确保优质通信。由此，可以防止在传统的PLC网络中经常发生的分组丢弃。

下面说明在第一实施例的PLC调制解调器和PLC通信系统上的频带的自动获取和自动释放。如图3中所示，在通过探听IGMP帧而获得的多播通信中存在转换的四个控制状态。为了自动获取频带，在PLC网络上接收IGMP(加入)的多个PLC调制解调器2执行IGMP(加入)的探听，以便产生转换表。在以太网上从视频服务器4单独接收多播分组的一个PLC调制解调器2在接收到第一多播分组时确保处于固定的传输速率(例如10Mbps)的频带，并且发送分组。在图2中，当从视频服务器4接收到多播分组时，发送/接收管理控制器16向带宽控制器14通知所述接收。带宽控制器14然后固定传输速率。当自动获取失败时，放弃频带获取。

接着描述自动频带释放。对于自动频带释放，在PLC网络上接收IGMP(离开)的PLC调制解调器2释放频带。当接收到IGMP(离开)时，发送/接收管理控制器16通知带宽控制器14，以便自动释放所述频带。如上所述，可以通过时效来实现自动释放，而不是使用IGMP(离开)的撤回通知。但是，当正在接收IGMP(报告)时重置时效。

而且，当接收到IGMP(离开)时，在MAC地址表17a或者IP地址表上的PLC分组转换信息被暂时无效，并且在与时效相关联的时间期间不被删除。所述信息不被立即删除并且被保持一段时间的原因是当正在从PLC调制解调器2向作为流分发服务器服务的视频服务器4传送IGMP帧时发生延迟。由此，当视频服务器4在所述时间期间继续多播(流分发)时，防止多播分组被转发到PLC网络，因为MAC地址或者PI地址确定为未决。

在第一实施例中，当多播分组接收开始并且带宽控制器14固定传输速率时，传输状态测量单元18监控通过发送/接收管理控制器16的数据。然后，带宽控制器14计算实际平均速率，并且更新频带。当在实际平均速率和所获取的传输速率(例如10Mbps)之间存在差别时，更新所获取的频带。

在图9中，在时间t₁检测到IGMP(加入)。并且在时间t₂开始多播分组的接收。传输速率是10Mbps，并且在周期T计算实际的平均速率。对于更新，发送/接收管理控制器16计算在平均速率和所获取的传输速率之间的差。带宽控制器14随后将传输速率固定到中间值(所述差的一半被加到较低的速率的位置)以便执行自动更新。仅仅当在平均速率和所述传输速率之间的差大于阈值时，可以对所获取的频带执行预定的更新处理。

而且，当如图所示，所述速率例如在时间t₃之前的周期A中以陡峭梯度极大地改变时，第一实施例的发送/接收管理控制器16监控在每个周期中的梯度改变。当差超过所述阈值时，发送/接收管理控制器16然后缩短周期T，并且从时间t₃起改变到周期T*。由此，可以改变传输速率，从而反映在PLC网络上的不稳定的传输状态。而且，当在PLC调制解调器2的缓冲器16d中的剩余存储量(memory)很少时，可以缩短周期T。另一方面，当缓冲器16的剩余存储量充足时，可以扩展周期。为了调整周期T，发送/接收管理控制器16监控剩余的存储量。

下面参见图10描述第一实施例的PLC通信方法。如图10中所示，在PLC通信系统中的PLC调制解调器2之一，即PLC调制解调器2a从IP装置3a接收IGMP(加入)，用于指示IP装置3a要加入多播组(步骤1)。PLC调制解调器2a然后将分组转发到PLC调制解调器2b、2c和2d(步骤2)。PLC调制解调器2b、2c和2d执行所述分组的探听(步骤3)，并且确认哪个IP装置3要从多播组接收数据(步骤4)。然后，PLC调制解调器2b、2c和2d产生MAC地址表17a，在该表上，IP装置3的目的地MAC地址(多播)与PLC调制解调器2b、2c和2d的PLC MAC地址相关联(步骤5)。PLC调制解调器2b、2c和2d可以产生IP地址表，在该表上，多播IP地址与目的地PLC IP地址相关联。

其后，PLC调制解调器2d监控来自视频服务器4的接收状态，所述视频服务器4是多播组的分发服务器(步骤6)。当PLC调制解调器2d从视频服务器4接收多播分组时(步骤7)，分组转换器16参照MAC地址表17a。当PLC分组转换信息被输入时(步骤8)，分组转换器16将分组从多播转换为单播(步骤9)，并且以PLC分组格式来发送所述分组(步骤10)。当在步骤8未输入PLC分组转换信息时，分组转换器16不转换分组，并且将所述分组保持为多播，并且进行到步骤10以便以PLC分组格式来发送分组。

可以仅仅在在以太网上从视频服务器4接收多播分组、随后将分组中继到PLC网络的PLC调制解调器2上产生MAC地址表17a或者IP地址表，而不是在所有PLC调制解调器2上产生MAC地址表17a或者IP地址表。为了实现上述功能，连接到默认网关的PLC调制解调器2产生MAC地址表17a或者IP地址表，并且从IP装置3接收到IGMP(加入)的PLC中继装置在以太网上仅仅向连接到默认网关的PLC调制解调器2发送IGMP(加入)。或者，所述PLC中继装置可以向所有的PLC调制解调器2发送IGMP(加入)，以便仅仅连接到默认网关的PLC调制解调器2处理所述分组。当每个PLC调制解调器2在因特网上与视频服务器4通信以确认通信路径时，可以识别连接到默认网关的PLC调制解调器2。

当在MAC地址表17a或者IP地址表上可以获得PLC分组转换信息时，如上所述的第一实施例的PLC通信方法将从分发服务器接收的多播分组转换为允许1∶1高速通信的单播，并且在PLC网络上执行单播通信。由此，在PLC网络上的通信质量不变差。

(第二实施例)

上面的第一实施例描述了下述情况：在PLC通信系统中的PLC调制解调器2a、2b、2c和2d中，PLC调制解调器2a接收多播分组。第二实施例描述了多个链路的情况，其中，连接到在PLC通信系统中的PLC调制解调器2a、2b和2c的多个IP装置3a、3b和3c请求流分发，并且接收多播分组。

当从PLC调制解调器2a、2b和2c接收到IGMP(加入)时，PLC调制解调器2a、2b、2c和2d通过探听来产生相应的MAC地址表17a。PLC调制解调器2d的MAC地址表17a如图11所示，其排除了PLC调制解调器2d的MAC地址。IP地址表是类似的，除了分组管理密钥从MAC地址改变到IP地址。

其后，视频服务器4向PLC调制解调器2d发送多播分组，以用于流分发，如图11中所示。PLC调制解调器2d参照MAC地址表17a；参照与以太网目的地MAC地址“01-00-5E-0A-0A-0A”、“01-00-5E-0A-0A-0B”和“01-00-5E-0A-0A-0C”相关联的PLC调制解调器2a、2b和2c的PLC MAC地址a、b和c；使用所接收的多播分组作为有效负荷来执行多播到单播的转换；并且，分开的向PLC调制解调器2a、2b和2c单播所述分组。

在允许向多个链路同时分发的传统多播中，PLC调制解调器2d可以同时发送同一资源，如图12A中在时间t₁、t₂和t₃的分组所示。但是，第二实施例的PLC调制解调器2将分组从多播转换为单播，并且单播所述分组，因此不能同时发送三个帧。换句话说，高速单播通信牺牲了同时发送。而且，取决于流分发的内容，限制了抖动，以便防止由不均匀的传送时间引起的数据的波动，因此导致其中链路的数量不能超过抖动极限的限制。

因此，在第二实施例中，在抖动容限(margin)内依序改变目的地使得允许多个链接。但是，在如图12B中所示的发送顺序固定的单播中，到PLC调制解调器2a、2b、2c的三个帧被暂时中继以发送，因此引起不能在一个时间内接收分组的情况。更具体地，当以PLC调制解调器2a、2b、2c的固定顺序来发送同一资源(分组1)时，在时间t₁向PLC调制解调器2a发送分组a₁；当接收到分组a₁时向PLC调制解调器2b发送分组b₁；然后当接收到分组b₁-时向PLC调制解调器2c发送分组c₁。但是，分组b₁和c₁不是在时间t₂接收。圆圈○和叉×在此分别表示接收的成功和失败。

随后对于同一资源(分组2)，在时间t₂向PLC调制解调器2a发送分组a₂；当接收到分组a₂时向PLC调制解调器2b发送分组b₂；然后，当接收到分组b₂时，向PLC调制解调器2c发送分组c₂。但是，当发送分组3时，不能在时间t₃接收分组c₂。

在第二实施例中，不是固定发送顺序，而是通过PLC调制解调器2a、2b和2c的传输状态测量单元18紧邻在发送之前计算平均传送时间，并且将所述平均传送时间相比较，以便以从短传送时间起的顺序来发送分组，如图12C中所示。因此，虽然在图12B中在时间t₁以分组a₁、b₁和c₁的顺序来发送分组，但是以从短传送时间起的顺序，即分组b₁、c₁和a₁来发送分组。由此，可以接收两个分组b₁和c₁，虽然在图12B中仅仅接收到一个分组a₁并且不能接收分组b₁和c₁。类似地，在时间t₂以分组b₂、a₂和c₂、从短传送时间起的顺序发送分组。因此，基于通信状态而确定的、在第二实施例中的发送顺序可以减少由于抖动限制而导致未传送的分组的数量。

在如上所述的第二实施例中，其中在抖动容限内依序改变目的地的重发控制使得允许多个链接，虽然未实现到多个链路的同时发送。而且，应用单播重发功能允许向多个链路的流分发，而不增大缓冲容量。

(第三实施例)

下面参见附图来说明第三实施例。在第三实施例中，使用电力线来作为传输线并且在多载波通信系统中执行宽带通信(2-30MHz)的调制解调器(PLC调制解调器)被用作通信设备的示例。

如图13中所示，第三实施例的通信系统包括：服务器500，其传递数据；以及，接收终端600A和600B，其接收由服务器传递的数据。

服务器500和接收终端600A和600B经由电力线PL连接。在服务器500和电力线PL之间连接了通信设备100X，其是发送通信设备的示例。在电力线PL和接收终端600A和600B之间分别连接了通信设备100A和100B，其中每个是接收通信设备的示例。

服务器500和通信设备100X经由诸如同轴电缆等的通信线501而连接，并且经由例如以太网等而通信。通信设备100X向电力线PL发送从服务器500输出的数据，并且向服务器500输出从电力线PL接收的数据。

通信设备100A和接收终端600A以及通信设备100B和接收终端600B分别经由诸如同轴电缆等的通信线601A和601B而连接，并且经由例如以太网等而通信。通信设备100A和100B分别向接收终端600A和600B输出从电力线PL接收的数据，并且向电力线PL发送从接收终端600A和600B接收的数据。

在通信设备100X和100A之间的路径被称为传输路径XA；在通信设备100X和100B之间的路径被称为传输路径XB。

图14A和14B图解了多播通信和单播通信的概念。图14A图解了单播通信，图14B图解了多播通信。在单播通信中，单独的计算机以一对一为基础传送数据。在多播通信中，识别单独计算机的地址被编组，并且向多个编组的终端提供数据。

图14A和14B的示例描述了服务器500向接收终端600A和600B发送相同数据的情况。

在单播通信中，要求分离地发送UC信号[A]的数据帧和UC信号[B]的数据帧，如图14A中所示。UC信号[A]是送往接收终端600A的单播信号。UC信号[B]是送往接收终端600B的单播信号。

同时，在多播通信中，仅发送送往接收终端600A和600B的多播信号的MC信号[AB]的数据帧，如图14B中所示。接收终端600A和600B接收同一MC信号[AB]的数据帧。

如上所述，在单播通信中，需要在接收终端600A和600B的分离频带中执行发送。另一方面，在多播通信中，可以向接收终端600A和600B发送同一数据帧，因此仅仅要求用于一个接收终端的传输频带。如在图14和14B的比较所澄清的那样，在多播通信中向两个接收终端600A和600B传送数据仅仅需要单播通信的时间的一半。

因此，当服务器500向两个接收终端600A和600B传送数据时，在多播通信中在服务器500和接收终端600A和600B之间的总的传输容量仅仅是在单播通信中的传输容量的一半。当相同数据被传递到多个计算机时，使用多播通信由此减少了服务器和网络的负载。

传输状态在电力线PL上不稳定，并且特性按照时间和距离而波动。图15A和15B是在电力线上的传输特性的示例。图15A图解了在传输路径XA上的传输特性；图15B图解了在传输路径XB上的传输特性。图16是在电力线上的噪声特性的示例。图16A图解了在传输路径XB上的噪声特性；图16B图解了在传输路径XB上的噪声特性。另外，图17A和17B是在接收通信设备上所接收的信号的特性的示例。图17A图解了在通信设备100A上的所接收信号的平均CINR；图17B图解了在通信设备100B上的所接收的信号的平均CINR。

如图15A和15B中所示，脉冲响应、增益和分组延迟的频率特性在传输路径XA和XB上不同。而且，如图16A和16B中所示，噪声特性在传输路径XA和XB上不同。

因为如上所述传输特性(频率特性或者噪声特性)在传输路径上不同，因此诸如所接收的信号的CINR(载波对干扰和噪声比)等所接收的信号的特性在通信设备100A和100B上不同，如图17A和17B中所示。

在多播通信中，向多个接收通信设备发送一个数据帧。因此，当在连接到具有不良的传输状态的传输路径的接收通信设备上未正确地接收到数据时，或者相反当以抵抗噪声的传输方案传输数据时，传送容量可能比需要的降低得更多，因此阻碍了有效的传输。

第三实施例的通信设备100X因此从通信设备100A和100B的每个获得接收信息，其示出了接收状态，所述通信设备100A和100B至少被包括在用于多播通信的一个组中。根据在接收信息中指示的接收状态，通信设备100X然后确定要多播通信到通信设备100A和100B的传输数据的传输方案。由此，按照每个传输路径的传输状态，可以有效地传递多播通信数据。在第三实施例中，所述传输方案表示接收通信设备的数据传输的整个方案，包括：通信方案，诸如广播通信、多播通信和单播通信；调制方案；多路复用方案；等等。

如图18中所示，通信装置100X包括接收器40，其作为接收信息获得单元的一个示例；发送器20；以及传输处理器30。通信设备100A包括接收器40、发送器20、CNR计算器50和信道估计单元60。虽然在附图中未示出，但是具有与通信设备100A类似的配置的通信设备100B连接到通信装置100X，如图13中所示。

如图19中所示，通信装置100X和100A的接收器40包括：A/D转换器41，其将输入模拟信号转换为数字信号；多载波变换器42，其执行期望的时间到频率变换，诸如傅立叶变换器(FFT)、子波变换器(DWT)等；均衡器43，其校正所接收的信号，以便消除传输线的影响；P/S转换器44，其将并行数据转换为串行数据；解映射器45，其将被映射的符号数据转换为比特数据，即所接收的信号。

如图20中所示，通信装置100X和100A的发送器20包括：符号映射器21，其将比特数据(即发送的信号)转换为用于符号映射的符号数据；S/P转换器22，其将串行数据转换为并行数据；逆多载波变换器23，其执行期望的频率到时间变换，诸如逆傅立叶变换器(IFFT)、逆子波变换器(IDWT)等；以及，D/A转换器24，其将从逆多载波变换器23输出的数字信号转换为模拟信号。

在通信设备100A上，CNR计算器50根据来自接收器40的均衡器43的输出来计算每个副载波的载波对噪声比(以下称为CNR)。根据由CNR计算器50计算的所接收信号的噪声电平，信道估计单元60确定用于每个副载波的调制方案，并且向发送器20输出将调制方案指示为色调映射(tone map)的值。发送器20向通信装置100X发送输入的色调映射。信道估计单元60不必对于每个副载波确定调制方案。可以将要使用的副载波划分为多个分组，并且可以对于每个副载波组确定调制方案。

通信装置100X的发送器30包括：传输速率计算器31、色调映射组合单元32、传输方案确定单元33和多播到单播转换器(以下称为MC-UC转换器)34。根据从接收器40获得的接收信息，MC-UC转换器34确定目标为接收通信设备100A和100B的多播通信的数据传输方案。

根据从接收通信设备100A和100B发送的色调映射，传输速率计算器31计算每个传输路径XA和XB的传输速率。可以直接从色调映射计算传输速率。但是，优选的是，计算除了冗余信号之外的速率，所述冗余信号诸如帧架构、控制信号等。

色调映射组合单元32组合从通信设备100A和100B发送的色调映射。更具体地，色调映射组合单元32根据从通信设备100A和100B发送的色调映射来比较每个通信设备的副载波的调制方案(调制电平)；并且选择最低的调制方案。所述调制方案不必被固定到所选择的最低调制方案。当重试率小于例如预定值时，可以增大调制电平。

例如，当2PAM(脉冲调幅)被指定给来自通信设备100A的色调映射上的副载波编号100，并且8PAM被指定给来自通信设备100B的色调映射上的副载波编号100时，2PAM被设置给组合的色调映射上的副载波100。当8PAM(脉冲调幅)被指定给来自通信设备100A的色调映射上的副载波150，并且2PAM被指定给来自通信设备100B的色调映射上的副载波150时，2PAM被设置给在组合的色调映射上的副载波150。如上所述产生组合的色调映射。

向如上所述的组合色调映射分配传输方案使得能够在目标接收通信设备100A和100B上接收数据，并且允许按照接收状态来进行有效的多播通信，所述传输方案诸如适合于从副载波(或者副载波组)等获得的接收状态中具有最差特性的接收状态的调制方案。

传输方案确定单元33根据由传输速率计算器31计算的传输速率或者从色调映射组合单元32输出的组合色调映射来确定用于多播通信的数据传输方案。

根据来自传输方案确定单元33的指令，MC-UC转换器34按照需要将多播通信数据(多播信号)转换为单播通信数据(或者单播信号)。

下面说明具有上述配置的通信系统的操作。

如图21所示，在接收通信设备100A和100B上，CNR计算器50根据来自接收器40的均衡器43的输出来计算每个副载波的CNR(步骤S901)。接着，信道估计单元60将由CNR计算器50计算的CNR值与阈值相比较，并且对于每个副载波确定调制方案(步骤S902)。然后，信道估计单元60产生具有用于指示对于每个副载波确定的调制方案的值的色调映射，并且通过发送器20向通信装置100X发送所述色调映射(步骤S903)。

用于确定在发送通信设备上的传输方案的处理是用于确定多播通信或者单播通信的哪个适合于发送的处理。首先描述在图22中的处理的概述。

例如，假设从通信设备100A和100B获得的传输路径XA和XB上的传输速率中的每个为50Mbps。在这种情况下，因为如图14B中所述不必在多播通信中使用组合色调映射对于每个接收设备分别发送数据帧，因此通信设备100A和100B能够以50Mbps的最大速率无误差地发送数据(以下将“能够以预定的传输速率无误差地发送数据”描述为“能够以传输速率接收业务”)。但是，在单播通信(其中对于多播传输数据执行多播到单播转换(以下称为MC-UC转换))中，需要对于每个接收设备分离地发送数据帧，如在图14A中所述。因此，当向通信设备100A和100B的传输频带分配假设为1∶1(即25Mbps∶25Mbps)时，通信设备100A和100B的每个仅仅可以接收最大25Mbps的业务。

接着，假设从通信设备100A和100B获得的传输路径XA和XB上的传输速率分别为50Mbps和30Mbps。在这种情况下，通信设备100A和100B能够使用组合的色调映射在多播通信中接收最大30Mbps的业务。但是，在单播通信(其中对于多播发送数据执行MC-UC转换)中，通信设备100A和100B的每个可以在一半的时间内使用传输线，即通信设备100A可以接收最大25Mbps的业务，通信设备100B可以接收15Mbp(即25Mbps x 30/50)的业务。在这种情况下，总的容量是最大40Mbps，其大于在使用组合色调映射的多播通信中的容量。

但是，当假设多播通信所需要的带宽为20Mbps时，连接到通信设备100B的接收终端600B甚至不能接收业务本身。在实际环境中，用于多播通信的带宽可以已经被设置给业务本身(例如对于MPEG2流重放为4Mbps或者更多)。多播所需要的带宽被称为所需要的带宽。在此的说明基于所需要的带宽为20Mbps。

当传输路径XA的带宽被设置为20Mbps时，传输路径XB的带宽是18Mbps(即30Mbps x 30/50)。当传输路径之一(在这种情况下是传输路径XA)被设置为多播所需要的带宽时，被分配给通信设备100A和100B的传输频带(20Mbps)处于4∶6的比例(即20Mbps∶30Mbps)。而且，传输路径XB的带宽小于20Mbps，因此不能接收需要20Mbps的多播业务。如上所述，与组合的色调映射相比较，在MC-UC转换中总的容量趋向于较大。因此大多数情况下难于同时向多个接收终端600A和600B提供多播业务。

因此，在MC-UX转换中，确定向多个接收通信设备的传输频带的分配，以便在所有的传输路径上传输频带超过目标值(例如多播业务所需要的速率阈值)。例如，传输路径首先被均匀地分配给通信设备，然后单独地计算传输速率。当所有的传输速率满足所需要的带宽时，传输路径被确定为被均匀地分配给每个通信设备。当在通信设备上的任何传输速率不满足所需要的带宽时，具有大于所需要的带宽的传输速率的通信设备被重新分配，以便传输速率等于所需要的带宽。因此，确定了向每个通信设备的传输路径的分配。

基于所述分配，在每个传输路径上的传输速率被计算为单播传输速率(以下称为UC速率)。然后，将在UC速率中的最低值与在使用组合的色调映射的多播通信中使用的多播传输速率(以下称为MC速率)相比较，并且使用较高的速率。

下面描述上述处理的规程。传输速率计算器31首先根据通过接收器40从通信设备100A和100B的每个获得的色调映射来计算在每个传输路径XA和XB上的传输速率(步骤1001)。

然后，根据在步骤S1001中计算的传输速率，传输方案确定单元33设置传输到通信设备100A和100B的传输频带的分配，以便在通信设备100A和100B的单播通信中在传输路径XA和XB上的传输速率超过目标值(步骤S1002)。

传输方案确定单元33然后根据在步骤S1002中设置的分配而计算在每个传输路径上的传输速率来作为UC速率(步骤S1003)。

色调映射组合单元32组合从通信设备100A和100B发送的色调映射，并且产生组合的色调映射。然后，传输方案确定单元33使用组合的色调映射来计算在多播通信中的MC速率(步骤S1004)。

然后，比较计算出的MC速率和最低UC速率(步骤S1005)。当MC速率大于最低UC速率时(步骤S1005：是)，使用组合的色调映射，通过发送器20将从服务器500输出的多播传输数据发送到电力线PL。因此，以多播通信，数据经由通信设备100A和100B被传递到接收终端600A和600B。

另一方面，当最低UC速率小于MC速率时(步骤S1005：否)，MC-UC转换器34将从服务器500输出的多播传输数据从多播转换为单播。根据在步骤S1002中设置的分配，数据通过发送器20被输出到电力线PL。由此，以单播通信，数据经由通信设备100A和100B被传递到接收终端600A和600B。

如上选择多播通信或者单播通信来发送数据，因此允许按照传输状态的有效的多播数据分发。而且，根据传输速率满足诸如目标值等的速率阈值的状况来确定传输方案，因此确保了在多播通信中的数据分发所需要的传输速率，于是允许按照传输状态的有效分发。

用于确定在发送通信设备上的传输方案的处理是用于确定当在图22的处理中选择多播通信时，在重试率方面每个传输路径是否适合于多播通信的处理。

当在单播通信中在每个传输路径上的重试率高时，很可能甚至在使用组合色调映射的多播通信中重试率也高。当在多播通信中经常发生重发时，传输效率可能最终比在单播通信中更加恶化。因此，在所述处理中，预先计算在每个传输路径上的重试率，并且选择多播通信或者单播通信。

如图23中所示，当在图22的步骤S 1006中选择多播通信时(步骤S1101)，传输方案确定单元33选择单播通信，并且通过MC-UC转换器34向通信设备100A和100B的每一个执行单播通信(步骤S1102)。

然后，传输方案确定单元33根据从通信设备100A和100B的每一个发送的重试请求来计算重试率(步骤S1103)，并且将所述重试率与预定的阈值(例如10％)相比较(步骤S1104)。当重试率小于阈值时(步骤S1104：是)，传输方案确定单元33选择多播通信。当重试率大于阈值时(步骤S1104：否)，传输方案确定单元33选择单播通信。由此，在不常发生重发的传输路径上执行多播通信允许按照传输状态的多播数据有效分发。

取代实际计算重试率，可以根据多次对色调映射监控和计算波动变化来估计在通信设备之间的通信重试率。例如，通信设备100A和100B在商用电源频率的一个周期或者半个周期内多次发送所述色调映射。当波动范围小于预定值时，执行多播通信。当波动范围大于所述预定值时，执行多播到单播转换来用于通信。可以使用错误率来取代重试率。

当在接收通信设备上接收状态中的波动很大时，重发趋向于增加。因此，根据接收状态中的波动的监控而在不常发生重发的传输线上执行多播通信允许按照传输状态的多播数据的有效分发。

下面说明当根据在发送通信设备上的传输方案确定处理选择了多播通信、并且当多播通信实际开始后经常发生重发时，用于转换传输方案的处理。

如图24中所示，当多播通信开始(步骤S1201)时，传输方案确定单元33根据来自通信设备100A和100B的每一个的重试请求来计算重试率(步骤S1202)，并且计算反映传输路径XA和XB的每个的重试率的传输速率(步骤S1203)。然后，传输方案确定单元33将每一个传输速率与预定值相比较(步骤S1204)。当传输速率大于预定值时(步骤S1204：否)，传输方案确定单元33返回到步骤S1202。当在传输路径XA和XB上的传输速率的任何一个小于所述预定值时(步骤S1204：是)，传输方案确定单元33切换到单播通信(步骤S1205)。

如上所述，当经常发生重发时，适当地切换传输方案，因此允许按照传输状态的数据分发。

取代在多播通信开始后计算重试率，可以根据在图22中的处理中的速率计算期间的实际通信而计算包括重试率的实际传输速率。

图25是按照第三实施例的、用于确定在发送通信设备上的传输方案的处理过程的第四示例。

如图25中所示，传输方案确定单元33使用固定的色调映射来执行多播或者单播通信(步骤S1301)。根据例如在多播通信中的目标值来确定用于固定色调映射的调制电平等的预定传输方案。当需要高速率时，使用8PAM或者64QAM。当低速率可接受时，可以使用2PAM或者QPSK。而且，可以按照目标值来改变纠错性能。因此，可以将更强的纠错应用到低速率。

然后，传输速率计算器31计算在使用固定的色调映射的通信中、在传输路径XA和XB的每一个上的传输速率(步骤1302)。传输方案确定单元33将在所有的传输路径上的所计算的速率与预定值相比较(步骤S1303)。

当在步骤S1302中计算的传输速率大于预定值时(步骤S1303：是)时，传输方案确定单元使用固定色调映射，并且开始多播通信(步骤S1304)。另一方面，当在步骤S1302中计算的传输速率的至少一个小于预定值时(步骤S1303：否)，传输方案确定单元执行用于确定多播或者单播通信的处理(步骤S1305)。步骤S1305是图22中从步骤S1001到S1007的处理。

由此，例如，以对于在多播通信中传递的数据通信足够的传输速率、以调制方案等来发送多播通信数据。然后，当接收状态良好时，数据分发以所述传输方案继续，因此消除了数据通信的复杂处理。

下面说明当发出重试请求时重发数据的方法。在图26中的示例示出了发送通信设备每次在接收重试请求时以单播通信发送重发的数据的情况。

例如，当发送通信装置100X发送MC信号(2)并且不能接收对于发送的响应或者接收来自接收设备的否定确认(NACK)时(指示接收已经失败)，发送通信装置100X以单播通信发送与MC信号(2)相同的数据来作为UC信号(1)。

由此，以适合于仅仅目标接收通信设备的接收状态的传输方案来以单播通信发送需要被重发的数据，因此使得重发数据能够有效发送。

在图27中的示例中，传输处理器30的传输方案确定单元33在预定时段内链接需要被重发的数据，并且以单播通信发送数据。

例如，传输方案确定单元33不考虑在发送MC信号(1)-(4)时的响应而发送MC信号(1)到(4)。然后，当发送否定确认NACK时，传输方案确定单元33链接被请求重发的、与MC信号(2)-(4)相关联的数据，并且同时发送UC信号(1)和(2)。因为除了数据之外，也被加到分组的诸如前序(preamble)信号、控制信号等冗余信号在总计上被减少，因此可以在重发中更有效地使用传输线。

即使在正常的多播通信和单播通信中，优选的是，诸如以太网分组(每个分组最大大约1,500字节)等的数据每当可能时被链接，以便提高传输效率。

如上所述，当重发经常发生时，由于重发量导致传输效率变差，并且冗余信号进一步使得效率变差。为了处理所述问题，用于在色调映射组合单元32上产生组合的色调映射的阈值可以被转移到安全和无误差侧，或者在传输方案确定单元33上的纠错性能可以被改变至弹性方案。

而且，可以在接收通信设备100A和100B上与单播的信道估计不同地执行多播的信道估计。在这种情况下，用于确定调制方案的阈值可以具有大于单播通信的阈值的容限(margin)，并且可以使用所述阈值来产生色调映射，以便允许更强的纠错。可以在多播通信的请求下执行多播的信道估计，或者可以与单播通信的信道估计一起来确定多播的信道估计。

当在多播通信的组中存在多个通信设备时，当不能执行多播通信时，或者当对于所有的通信设备执行单播通信时，传输速率整体大大降低。在这个示例中，在多播通信的组中的通信设备被进一步划分为多个子组，并且对于每个子组确定所发送的数据的传输方案。

如图28中所示，用于多播通信的组包括通信设备100A、100B、100C、100D、100E和100F。在这种情况下，通信装置100X的传输方案确定单元例如将两个通信设备的子组设置为一对(包括通信设备100A和100B的子组SG1、包括通信设备100C和100D的子组SG2和包括通信设备100E和100F的子组SG3)。

对于子组SG1、SG2和SG3的每个执行在图22-25中所示的处理。例如，传输方案确定单元33对于在每个子组中的两个通信设备确定多播通信或者单播通信的哪个，并且对于选择了单播通信的子组选择单播通信。而且，传输方案确定单元33对于选择了多播通信的子组(例如每个两个)确定单播通信或者多播通信，并且对于选择单播通信的子组选择单播通信。

如上所述，对于每个子组确定传输方案。由此，当存在多个接收通信设备时，可以根据例如子组来同时使用多播通信和单播通信，由此允许更有效的数据分发。

优选的是，传输方案确定单元33根据直接或者间接地指示传输状态的参数(诸如传输速率、重试率、平均CNR、错误率等)将使用具有类似的传输状态的传输线的通信设备设置为同一子组。

在上面的说明中将色调映射用作接收信息的示例，其示出了其中接收通信设备100A和100B向发送传输设备100X发送的接收状态。但是，示出了接收通信设备的接收状态的信息也是可接受的，所述信息包括：噪声特性、诸如CNR、信噪比(SNR)等；接收场强度；以及在ITU-T SG15 G.992.1推荐中定义的B&G，等等。

而且，上述的是在发送通信装置100X的传输速率计算器31上计算在每个传输路径上的传输速率的情况。但是，可以在接收通信设备100A-100F上的信道估计后计算传输速率。

下面说明与上述的实施例相关联的通信装置100X和100A-100F(其被表示为通信设备100)的具体配置。

通信设备100包括外壳101。在外壳101的前侧上提供了具有LED的显示器105，如图29中所示。在外壳101的后侧上提供了：电源连接器102；LAN(局域网)模块化插口103，诸如RJ-45；以及，D-sub连接器104。诸如并行电缆的AC电源电缆C连接到电源连接器102，如在图39中所示。局域网电缆(图中未示出)连接到模块化插口103。D-sub电缆(图中未示出)连接到D-sub连接器104。在图29和30中所示的调制解调器被用作通信设备的示例。但是，所述通信设备不限于调制解调器，而是可以是具有调制解调器的电子装置(例如电器，诸如电视机)。

如图31中所示，通信设备100包括电路模块200和开关调节器300。开关调节器300向电路模块200提供+1.2V、3.3V或者+12V的电压。

在电路模块200上提供了主IC(集成电路)201、AFE IC(模拟前端IC)202、低通滤波器(LPF)203、驱动器IC 205、耦合器206、带通滤波器(BPF)207、AMP(放大器)IC 209、ADC(模数转换)IC 210、存储器211和以太网物理层IC(PHY IC)212。

主IC 201包括CPU(中央处理单元)201a、PLC MAC(电力线通信媒体访问控制)块201b和PLC PHY(电力线通信物理层)块201c。AFE IC 202包括数模转换器(DAC)块202a、模数转换器(ADC)块202b和可变增益放大器(VGA)块202c。耦合器206包括线圈变换器206a和电容器206b。

在主IC 201上，PLC MAC块201b具有传输处理器30的功能；PLC PHY块201c具有多载波变换器42、解映射器(demapper)43、P/S转换器44、均衡器43、符号映射器21、S/P转换器22、逆多载波变换器23、CNR计算器50和信道估计单元60的功能。

在AFE IC 202上，DAC块202a具有D/A转换器24的功能；ADC块202b具有A/D转换器42的功能；VGA块202c具有AGC电路的功能。

在第三实施例中，使用电力线作为传输线并且在多载波通信系统中执行宽带通信(2-30MHz)的通信设备被用作通信设备的示例。但是，对于第三实施例的通信设备，通信系统不限于多载波通信系统，而是可以是单载波通信系统或者扩频系统。而且，传输线不限于电力线，并且可以是用于其它普通通信的传输线，只要经由电出口的电力线通信被应用到外部通信装置的设置。例如，可以使用诸如同轴电缆、电话线、扬声器线或者导线的传输线。

产业上的应用

按照本发明的电力线通信设备、电力线通信方法和通信设备可应用到能够在PLC网络上执行优质通信的PCL调制解调器。

Claims

1.一种用于通过电力线向另一个电力线通信设备发送分组的电力线通信设备，所述电力线通信设备包括：

接收器，用于接收分组，该分组具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址，并且该分组被使用第一传输模式发送；

分组转换器，用于将由所述接收器接收的分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；

调制方案设置单元，用于基于所述转换，按照在所述电力线通信设备和所述另一个电力线通信设备之间的电力线的状态而设置调制方案，该调制方案对应于具有比所述第一传输模式更高的传输速率的第二传输模式；以及

分组发送器，用于基于由所述调制方案设置单元设置的调制方案向所述另一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。

2.按照权利要求1的电力线通信设备，还包括：

存储器，用于存储表示在所述第二地址和所述第一地址之间的关系的转换信息，其中，

所述分组转换器将所述第一地址转换为在所述转换信息中表示的第二地址。

3.按照权利要求2的电力线通信设备，还包括：

探听单元，用于当从连接于所述电力线通信设备的IP装置发送因特网组管理协议(IGMP)分组时，从所述IGMP分组读出所述IP装置的多播媒体访问控制(MAC)地址；以及

所述探听单元还用于设置转换表，该转换表具有作为所述第二地址的IGMP分组的源电力线通信(PLC)MAC地址和作为所述第一地址的多播MAC地址。

4.按照权利要求3的电力线通信设备，其中，使用多播IP地址和PLC IP地址来分别取代所述多播MAC地址和所述PLC MAC地址。

5.按照权利要求3的电力线通信设备，其中，所述转换表是MAC地址表，在该表上，所述多播MAC地址与IGMP分组的源PLC MAC地址相关联。

6.按照权利要求3-5之一的电力线通信设备，还包括：

带宽控制器，用于选择预定的传输频带，其中，

所述带宽控制器在从服务器接收到多播分组时固定传输速率，并且获得所述传输频带。

7.按照权利要求6的电力线通信设备，其中将所述传输频带确保为在时分多址(TDMA)中的预定传输时间的频带。

8.按照权利要求6的电力线通信设备，其中，将所述传输频带确保为在频分多址(FDMA)中的预定频带。

9.按照权利要求6的电力线通信设备，其中，所述带宽控制器在从IP装置接收到用于离开多播组的IGMP分组时释放所述传输频带。

10.按照权利要求6的电力线通信设备，其中，所述带宽控制器通过时效而释放传输频带。

11.按照权利要求2-5之一的电力线通信设备，其中，当从IP装置接收到用于离开多播组的IGMP分组时，所述转换信息在被无效了预定时间后被删除。

12.按照权利要求1-5之一的电力线通信设备，还包括：

传输状态测量单元，用于监控传输速率，其中，

当在实际平均传输速率和所获得的传输速率之间有差异时，改变传输频带。

13.按照权利要求1-5之一的电力线通信设备，其中，所述电力线通信设备包括PLC接口，所述PLC接口以分集模式来执行通信。

14.按照权利要求6的电力线通信设备，其中，当转换信息被设置到转换表时获得和确保传输频带；并且当未设置转换信息时不确保传输频带用于转发。

15.一种电力线通信方法，用于通过电力线在电力线通信设备和另一个电力线通信设备之间通信，所述电力线通信方法包括：

接收分组，该分组具有作为目的地地址的、用于多播的第一地址，并且该分组被使用第一传输模式发送；

将所述分组的第一地址转换为用于单播的第二地址；

基于所述转换，按照在所述电力线通信设备和所述另一个电力线通信设备之间的电力线的状态而设置调制方案，该调制方案对应于具有比所述第一传输模式更高的传输速率的第二传输模式；并且，

基于所述调制方案向所述另一个电力线通信设备发送具有第二地址的分组。