CN107005328B

CN107005328B - 通信装置和通信方法

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Publication number: CN107005328B
Application number: CN201580063780.7A
Authority: CN
Inventors: 古贺久雄; 野阪茂圣; 池田浩二
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2019-04-19
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: ES2966651T3; EP3226429A4; EP3226429A1; JP6643683B2; EP3226428A4; EP3226428A1; CN107005328A; WO2016084297A1; WO2016084296A1; CN107005323A; JPWO2016084296A1; EP3852278B1; JPWO2016084297A1; EP3852278A1; EP3226429B1

Abstract

提供一种即使在传输路径状态不良的情况下也能够提高接收侧的PAPR的降低性能的通信装置。通信装置使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧进行通信。通信帧包括第一通信信道和第二通信信道，该第一通信信道与第一频带对应且具有多个子载波，该第二通信信道与第二频带对应且具有多个子载波。通信装置对第一通信信道设定第一相位矢量，对第二通信信道设定第二相位矢量，使用所设定的第一相位矢量和第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据，使用通信帧对通信数据进行通信。

Description

通信装置和通信方法

技术领域

本发明涉及一种通信装置和通信方法。

背景技术

在OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)通信中，利用不同的数据进行调制后的多个子载波重叠在一起。因此，峰值平均功率比(PAPR：Peak to Average Power Ratio)容易变大。

为了降低PAPR，提出了相位调整法。相位调整法中存在选择性映射(SLM：SlectedMapping)法。在SLM法中，对构成OFDM符号(OFDM symbol)的数据块乘以U(U＞1)个可利用的相位矢量。可利用的相位矢量具有N个相位要素，各相位要素与N个子载波中的一个子载波单独地对应。

也就是说，公知的是，按照OFDM进行通信的通信装置在针对应发送的数据设定相位矢量时，从多个相位矢量中选择PAPR最低的相位矢量(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2007-124656号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所记载的技术中，在传输路径中发生了失真的情况下，接收侧的PAPR的降低不充分。

本公开是鉴于上述情况而完成的，提供一种即使在传输路径状态不良的情况下也能够提高接收侧的PAPR的降低性能的通信装置和通信方法。

用于解决问题的方案

本公开的通信装置使用与包含第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧进行通信。通信装置具备处理器和通信部件。通信帧包含第一通信信道和第二通信信道，该第一通信信道与第一频带对应且具有多个子载波，该第二通信信道与第二频带对应且具有多个子载波。处理器针对第一通信信道设定第一相位矢量，针对第二通信信道设定与第一相位矢量不同的第二相位矢量，使用所设定的第一相位矢量和第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据。通信部件使用通信帧对通信数据进行通信。

发明的效果

根据本公开，即使在传输路径状态不良的情况下也能够提高接收侧的PAPR的降低性能。

附图说明

图1是表示第一实施方式中的通信系统的结构例的框图。

图2是表示PLC装置的硬件结构例的示意图。

图3是表示PLC装置所使用的通信频率和通信信道的一例的示意图。

图4是表示Normal模式的通信帧的示意图。

图5是表示DOF模式1的通信帧的示意图。

图6是表示DOF模式2的通信帧的示意图。

图7是表示DOF模式3的通信帧的示意图。

图8是表示DOF模式4的通信帧的示意图。

图9是表示DOF模式5的通信帧的示意图。

图10是表示DOF模式6的通信帧的示意图。

图11是表示DOF模式7的通信帧的示意图。

图12是表示DOF模式8的通信帧的示意图。

图13是表示比较例的通信帧的示意图。

图14是将通信方式的一例按项目归纳后的示意图。

图15是表示相位矢量的各要素与相位旋转量之间的关系性的示意图。

图16是表示PLC装置的发送用的PLC-PHY模块所具有的功能例的示意图。

图17是表示PLC装置的接收用的PLC-PHY模块所具有的功能例的示意图。

图18是表示第一实施方式中的电力线的状态不良的情况下的、发送侧的时间与信号电压之间的关系以及接收侧的时间与信号电压之间的关系的一例的波形图。

图19是表示以往的电力线的状态不良的情况下的、发送装置中的时间与信号电压之间的关系以及接收装置中的时间与信号电压之间的关系的波形图。

具体实施方式

下面，适当地参照附图来详细地说明实施方式。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略对广为公知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免下面的说明不必要地变得冗长，以使本领域技术人员容易理解。此外，附图和下面的说明是为了使本领域技术人员充分地理解本公开而提供的，并非意图通过它们来限定权利要求书所记载的主题。

(获得本公开的一个方式的经过)

发送装置与接收装置经由传输路径对数据进行通信。在传输路径的状态良好的情况下，几乎不发生通信信号的恶化，因此当由发送装置选择了PAPR最低的相位矢量时，在接收装置侧PAPR也变小。

另一方面，在传输路径的状态不良的情况下，即使在选择了由发送装置设定的PAPR最低的相位矢量的情况下，在接收侧PAPR也恶化。

图19是表示以往的传输路径的状态不良的情况下的、发送装置(TX)中的时间与信号电压之间的关系以及接收装置(RX)中的时间与信号电压之间的关系的波形图。

如图19所示，与发送侧相比，接收侧的接收信号的信号水平变小。另外，特别是，与发送侧相比，在接收侧的接收信号的前导中，信号电压高的时间位置与信号电压低的时间位置交替地反复，接收侧的PAPR变大。

根据图19所示的信号电压的最大值和最小值的幅度来设定动态范围。因此，当接收侧的PAPR变大时，难以有效利用接收装置的ADC(Analog to Digital Converter：模数转换器)的动态范围，通信帧的S/N比(Signal to Noise Ratio：信噪比)下降。例如，难以充分地再现信号电压低的时间位置的信号。另外，为了有效利用接收装置的ADC的动态范围，接收装置需要具备动态范围广的放大器。因而，在传输路径状态不良的情况下，在接收侧难以降低PAPR。

下面，对即使在传输路径状态不良的情况下也能够提高接收侧的PAPR的降低性能的通信装置和通信方法进行说明。

(第一实施方式)

[结构等]

图1是表示第一实施方式中的通信系统1000的结构例的示意图。在通信系统1000中，在电力线1A上连接有多个PLC(Power Line Communication：电力线通信)装置10。PLC装置10例如遵照IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers：电气和电子工程师协会)1901的标准来进行电力线通信。

PLC装置10例如也可以是PLC调制解调器、内置有PLC调制解调器的电气设备。该电气设备例如包括电视机、电话、录像机、机顶盒等家电设备、个人计算机、传真机、打印机等办公设备。另外，PLC装置10包括智能仪表等基础设备、安保摄像机、传感器设备等IoT(Internet of Things：物联网)设备。

图2是表示PLC装置10的硬件结构例的框图。PLC装置10具有电路模块30和开关电源20。

开关电源20向电路模块30供给各种电压(例如，+1.2V、+3.3V、+12V)，例如包括开关变压器、DC-DC转换器(均未图示)。从电源连接器21经由阻抗提升器27、交流直流变换器24向开关电源20供给电源。电源连接器21例如设置在PLC装置10所具有的壳体100的背面。

电路模块30包括主IC(Integrated Circuit：集成电路)11和AFE-IC(AnalogFront END-Integrated Circuit：模拟前端-集成电路)12。另外，电路模块30包括低通滤波器(LPF：Low Pass Filter)13、驱动IC 15、耦合器16、带通滤波器(BPF：Band Pass Filter)17以及存储器18。另外，电路模块30包括以太网(注册商标)PHY-IC(Physical layer-Integrated Circuit：物理层-集成电路)19和AC周期检测器60。

耦合器16与电源连接器21连接，进而经由电源线缆1B、电源插头25、插座2而与电力线1A连接。LED 23作为显示部进行动作，与主IC 11连接。在模块化插口(modular jack)22上连接有用于与各种设备(例如个人计算机)连接的LAN线缆26。模块化插口22例如设置在壳体100的背面。LED 23例如设置在壳体100的前面。

主IC 11包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)11A和PLC-MAC(Power Line Communication-Media Access Control layer：电力线通信-媒体访问控制层)模块11C1、11C2。另外，主IC 11包括PLC-PHY(Power Line Communication-Physicallayer：电力线通信-物理层)模块11B1、11B2。

CPU 11A安装有32位的RISC(Reduced Instruction Set Computer：精简指令集计算机)处理器。PLC-MAC模块11C2管理发送信号的MAC层(Media Access Control layer：媒体访问控制层)，PLC-MAC模块11C1管理接收信号的MAC层。PLC-PHY模块11B2管理发送信号的PHY层(Physical layer：物理层)，PLC-PHY模块11B1管理接收信号的PHY层。

AFE-IC 12包括DA转换器(DAC：Digital to Analog Converter：数模转换器)12A、AD转换器(ADC：Analog to Digital Converter：模数转换器)12D以及可变放大器(VGA：Variable Gain Amplifier，可变增益放大器)12B、12C。

耦合器16包括线圈变压器16A和耦合用电容器16B、16C。此外，CPU 11A利用存储器18中存储的数据来控制PLC-MAC模块11C1、11C2和PLC-PHY模块11B1、11B2的动作，并控制PLC装置10整体。

在图2中，例示了PLC装置包括PLC-MAC模块11C1、11C2和PLC-PHY模块11B1、11B2来分别用作发送用和接收用的模块。取而代之地，也可以是，PLC装置包括PLC-MAC模块11C和PLC-PHY模块11B(未图示)来共通地用作发送和接收的模块。

此外，也将PLC-MAC模块11C1、11C2简称为PLC-MAC模块11C。也将PLC-PHY模块11B1、11B2简称为PLC-PHY模块11B。

主IC 11是与一般的调制解调器同样地进行例如包括用于数据通信的基本的控制或者调制和解调的信号处理的电路(LSI：Large Scale Integration：大规模集成电路)。例如，主IC 11对从通信终端(例如PC)经由模块化插口22输出的接收数据进行调制，并将调制后的接收数据作为发送信号(数据)输出到AFE-IC 12。另外，主IC 11将从电力线1A侧经由AFE-IC 12输入的信号作为接收信号(数据)来进行解调，并经由模块化插口22输出到通信终端(例如PC)。

AC周期检测器60生成使各个PLC装置10在共同的时机进行控制所需的同步信号。AC周期检测器60包括二极管桥60a、电阻60b、60c、DC(Direct Current：直流)电源供给部60e以及电容器(日语：コンデンサ)60d。

二极管桥60a与电阻60b连接。电阻60b与电阻60c串联连接。电阻60b、60c以并联的方式连接于电容器60d的一个端子。DC电源供给部60e与电容器60d的另一个端子连接。

具体地说，如以下那样利用AC周期检测器60进行同步信号的生成。即，检测被供给到电力线1A的商用电源的交流电力波形AC(由50Hz或者60Hz的正弦波形成的交流波形)的电压的过零点，生成以过零点的时机为基准的同步信号。作为同步信号的一例，能够列举出由与交流电力波形的过零点同步的多个脉冲形成的矩形波。

此外，AC周期检测器60不是必需的。在该情况下，例如使用通信信号中包含的同步信号进行PLC装置10间的同步。

简要地说，如以下那样进行PLC装置10的通信。

从模块化插口22输入的数据经由以太网(注册商标)PHY-IC 19被发送到主IC 11，并被实施数字信号处理，由此生成数字信号。生成的数字信号通过AFE-IC 12的DA转换器12A而被转换为模拟信号。转换得到的模拟信号经由低通滤波器13、驱动IC 15、耦合器16、电源连接器21、电源线缆1B、电源插头25、插座2被输出到电力线1A。

另外，从电力线1A接收的信号经由耦合器16被发送到带通滤波器17，在通过AFE-IC 12的可变放大器12C被调整增益后，通过AD转换器12D而被转换为数字信号。转换得到的数字信号被发送到主IC 11，并被实施数字信号处理，由此被转换为数字数据。转换得到的数字数据经由以太网(注册商标)PHY-IC 19而从模块化插口22输出。

[通信方式的详细说明]

接着，详细说明通信系统1000所使用的通信方式。

图3是表示PLC装置10所使用的通信频率和虚拟信道(也称为通信信道)的一例的示意图。在图3中，作为通信频率的频带，例示2MHz～12MHz。另外，在该通信频率的频带中，按每1MHz来划分通信信道CH，设置有10个通信信道CH(CH1～CH10)。各通信信道CH例如具有32个子载波。因而，10个通信信道CH1～CH10具有320个子载波。

此外，通信频率的频带、通信信道数、子载波数是一例，也可以是除此以外的情况。通信信道数为2个以上。

另外，供PLC装置10进行通信的通信帧FR包含前导(PB：Preamble)、帧控制(FC：Frame Control)以及帧主体(Fb：Frame body)。通信帧FR在时域和频域中以任意的排列形成。

前导(PB)的数据是固定值，例如全部是“1”。前导的数据例如用于载波检测、同步、解调。帧控制(FC)和帧主体(Fb)的数据是不确定值。

在本实施方式中，针对通信帧FR中的每个规定频带(例如每1MHz)设置一个前导。另一方面，以往，没有针对每个通信信道分配前导，全部通信信道共用一个前导。

通信帧FR的帧格式根据PLC装置10的帧模式(Frame mode)而不同。帧模式包括DOF(Diversity OFDM for Frame body：对于帧主体的分集正交频分复用)模式和Normal(通常)模式。例如，由PLC-PHY模块11B2设定帧模式，所设定的帧模式的信息被保存到存储器18中。

DOF模式是考虑分集而在通信帧FR中形成多个相同的Fb的模式。DOF模式例如包括后述的DOF模式1～DOF模式8。另一方面，Normal模式是不考虑分集而形成一个通信帧FR的Fb的模式。

图4～图12是表示各帧模式下的通信帧FR的一例的示意图。各通信帧FR针对每个通信信道包括相同的PB和FC。在各通信帧FR中，与Fb有关的格式是不同的。

图4表示Normal模式的通信帧FRN。关于通信帧FRN，10个通信信道整体包括一个Fb。也就是说，未考虑分集(Diversity)。

图5表示DOF模式1的通信帧FR1。在通信帧FR1中，沿频率方向分割为2个Fb。因而，通信帧FR1具有2个(1个副本(Copy，Cp))相同的Fb。

图6表示DOF模式2的通信帧FR2。在通信帧FR2中，沿频率方向分割为2个Fb，沿时间方向分割为2个Fb。因而，通信帧FR2具有4个(3个副本)相同的Fb。

图7表示DOF模式3的通信帧FR3。在通信帧FR3中，沿频率方向分割为5个Fb。因此，通信帧FR3具有5个(4个副本)相同的Fb。

图8表示DOF模式4的通信帧FR4。在通信帧FR4中，沿频率方向分割为5个Fb，沿时间方向分割为2个Fb。因而，通信帧FR2具有10个(9个副本)相同的Fb。

图9表示DOF模式5的通信帧FR5。在通信帧FR5中，沿频率方向分割为10个Fb。因此，通信帧FR5具有10个(9个副本)相同的Fb。

图10表示DOF模式6的通信帧FR6。在通信帧FR6中，沿频率方向分割为10个Fb，沿时间方向分割为2个Fb。因此，通信帧FR2具有20个(19个副本)相同的Fb。

图11表示DOF模式7的通信帧FR7。在通信帧FR7中，沿频率方向分割为10个Fb，沿时间方向分割为4个Fb。因此，通信帧FR7具有40个(39个副本)相同的Fb。

图12表示DOF模式8的通信帧FR8。在通信帧FR8中，沿频率方向分割为10个Fb，沿时间方向分割为8个Fb。因此，通信帧FR8具有80个(79个副本)相同的Fb。

此外，图13表示比较例的通信帧FRC。在通信帧FRC中，未沿频率方向分割PB，而是形成为一个PB。另外，沿频率方向分割为4个FC和4个Fb。关于通信帧FRC，例如采用以往的帧格式的形状。

图4～图12的通信帧的帧格式是一例，也可以采用其它帧格式。

此外，在DOF模式7、8中，与其它DOF模式相比，通信帧FR在时间方向上长，但是在各DOF模式中通信帧FR的长度是任意的。因而，例如也可以是，与DOF模式7、8的通信帧FR相比，DOF模式1、Normal模式的通信帧FR在时间方向上长。

能够任意选择DOF模式的种类、即通信帧FR1～FR8的帧格式。例如，PLC-PHY模块11B考虑鲁棒性和传输速度来选择并设定通信帧FR1～FR8中的任一帧格式，并将设定信息保持在存储器18中。

在该情况下，PLC-PHY模块11B例如估计作为传输路径的电力线1A的状态，来计算传输速度、错误率等。PLC-PHY模块11B根据电力线1A的状态的估计结果，来选择存储器18中保持的满足规定的通信基准的帧格式。

例如，Fb的个数(Fb的副本数)越多，则鲁棒性越高，传输速度越低。另一方面，Fb的个数(Fb的副本数)越少，则鲁棒性越低，传输速度越高。如通信帧FR1～FR8那样，沿频率方向和时间方向中的至少一方分割Fb。

另外，PLC-PHY模块11B也可以根据要发送的数据的优先级来决定。例如，关于优先级较高的数据(例如实时性高的数据)，使Fb的副本数增多。另一方面，关于优先级较低的数据(例如实时性低的数据)，使Fb的副本数减少。数据的种类(数据的优先级等)的信息例如保存于通信帧中的FC。

因而，如果由发送侧的PLC装置10的PLC-PHY模块11B2将数据的种类的信息保存于FC，则接收侧的PLC装置10的PLC-PHY模块11B1通过在接收侧确认FC，能够识别接收到的数据的种类，从而能够识别帧格式。此外，在主要面向PLC装置10的发送功能的情况下也称为“PLC装置10A”，在主要面向PLC装置10的接收功能的情况下也称为“PLC装置10B”。

图14是将包括帧模式的通信方式的一例按项目归纳后的示意图。在图14中，示出了进行通信的数据的数据类型、符号数、调制方式、FEC模式、帧模式、最大PHY速率。

数据类型例如包括PB、FC、Fb。调制方式例如包括PAM(Palse AmplitudeModulation：脉冲振幅调制)。FEC(Forward Error Correction：前向纠错)模式例如包括CC(Concatenated Code：级联码)、CC-RS(Reed Solomon code：理德所罗门码)、LDPC(LowDensity Parity Check code：低密度奇偶校验码)。帧模式包括通信帧的帧格式的信息。此外，帧模式包括前述的DPF模式1～8和Normal模式。

如前述那样，在DOF模式1～8中，能够使用2个～80个相同的Fb。由此，PLC装置10能够提高鲁棒性能。

在图14中，在FC中，符号数例如为8个、10个或者30个。调制方式例如为2PAM。FEC模式例如为CC(1/2)或者RS(50，34)-CC(1/2)。帧模式例如为FM(4，1)、FM(10，4)或者FM(10，12)。

此外，“CC”后面的括号内的值表示编码率。在RS(x，y)中，x表示全部符号数，y表示冗余符号数。在FM(a，b)中，a表示频率方向的分割数，b表示时间方向的分割数。

在DOF模式下的Fb中，符号数是可变的。调制方式例如是2PAM。FEC模式例如是CC(1/2)、RS(56，40)-CC(1/2)或者LDPC(1/2)。帧模式例如是FM(2，1)、FM(2，2)、FM(4，1)、FM(5，1)、FM(5，2)、FM(10，1)、FM(10，2)、FM(10，4)、FM(10，8)。此外，“LDPC”后面的括号内的值表示编码率。

此外，FM(2，1)相当于DOF模式1，最大PHY速率为4.9(Mbps)。FM(2，2)相当于DOF模式2，最大PHY速率为2.4(Mbps)。在FM(4，1)中，最大PHY速率为1.8(Mbps)。FM(5，1)相当于DOF模式3，最大PHY速率为2(Mbps)。FM(5，2)相当于DOF模式4，最大PHY速率为1(Mbps)。FM(10，1)相当于DOF模式5，最大PHY速率为1(Mbps)。FM(10，2)相当于DOF模式6，最大PHY速率为0.5(Mbps)。FM(10，4)相当于DOF模式7，最大PHY速率为0.2(Mbps)。FM(10，8)相当于DOF模式8，最大PHY速率为0.1(Mbps)。

在Normal模式下的Fb中，符号数是可变的。调制方式例如是2PAM～32PAM。FEC模式例如是RS(255，239)、RS-CC(1/2～7/8)或者LDPC(1/2～4/5)。帧模式为Normal模式，因此Fb为一个(no diversity：无分集)。在Normal模式中，最大PHY速率为93(Mbps)。

[相位矢量的生成和选定]

PLC装置10使用相位矢量来调整通信帧FR中包含的数据(例如PB的数据)的相位，再使用通信帧FR进行通信。在此，说明PLC装置10所使用的相位矢量的生成和选定。

相位矢量的生成和选定既可以由PLC装置10自身进行，也可以由其它装置进行。在此，例示由作为其它装置的PC(Personal Computer：个人计算机)(未图示)进行相位矢量的生成和选定。此外，PC具有处理器、存储器、监视器、通信接口等。

PC例如在PLC装置10进行通信前，假设性地再现假定为PLC装置10所连接的电力线1A的状态的传输路径状态，来进行相位矢量的生成和选定。PLC装置10在与其它PLC装置10之间进行通信前，从PC获取所生成的相位矢量并将其保存到存储器18中。相位矢量的信息在PLC装置10A与PLC装置10B之间被共享。在本实施方式中，在通信中途不变更所共享的相位矢量。

相位矢量例如以M序列(M Length Sequence)表示。M序列例如是以2ⁿ-1产生的序列。针对每个通信信道生成相位矢量。相位矢量的各要素用于与子载波对应的符号数据的相位的旋转，值例如是“1”或者“-1”。此外，“n”用于决定M序列的序列长。

图15是表示相位矢量的各要素与相位旋转量之间的关系的一例的示意图。例如，在相位矢量的要素为“1”的情况下，转换为相位旋转量在相位矢量的要素为“-1”的情况下，转换为相位旋转量此外，在相位矢量中，“1”的分配数与“-1”的分配数是相同程度的数。

例如，在一个通信信道中存在32个子载波的情况下，生成一个具有32个要素的相位矢量。此外，也可以是，将相邻的2个子载波设为载波对，以载波对为单位生成相位矢量。例如，在一个通信信道中存在16个载波对的情况下，生成具有16个要素的相位矢量。也就是说，针对每个子载波预先决定相位矢量的各要素的值。在PLC装置10进行小波变换的情况下使用载波对。

PC例如对规定的符号数据(例如全部为“1”的PB)乘以所生成的第一相位矢量，来生成通信信道CH1的多载波信号。PC使生成的通信信道CH1的多载波信号假设性地通过电力线1A，来计算接收侧的通信信道CH1的多载波信号的PAPR。在本实施方式中，PC选择相当于电力线1A的传输路径状态恶劣的情况的参数来进行模拟。

PC将生成的相位矢量的各要素左移或者右移，来生成新的相位矢量。例如，在相位矢量的要素数为32个的情况下，能够生成32种不同的相位矢量。此外，在使用小波变换的情况下，相邻的要素的值相同，因此也可以将相位矢量的要素设为16个，生成16种不同的相位矢量。在此，作为一例，设采用小波变换，使用16种相位矢量。

PC与上述的方法同样地使用16种相位矢量来生成16种通信信道CH1的多载波信号。然后，PC使多载波信号假设性地通过电力线1A，来计算接收侧的16种多载波信号的PAPR。

另外，通信信道CH1中的各子载波的频率不同，因此当使相位矢量的各要素移位来变更相位矢量时，即使将相同的符号数据作为对象，通信信道CH1的多载波信号的信号水平也发生变化。PC选定多个(例如16个)PAPR中的PAPR为规定值th1以下的相位矢量并将其保持在PC的存储器中。

PC同样地针对每个通信信道CH反复进行相位矢量的选定。例如，在通信信道CH为10个的情况下，PC针对通信信道CH1～CH10分别选定PAPR为规定值以下(例如最小)的相位矢量并将其保持在PC的存储器中。

这样，PC针对每个通信信道CH选定单独最优的相位矢量。例如，针对每个通信信道CH选定接收侧的PAPR为规定值th1以下的5种左右的单独最优的相位矢量。

PC从针对每个通信信道CH选定的单独最优的相位矢量中选择一个相位矢量。PC使用选择出的组合的相位矢量来对每个通信信道CH的多载波信号进行合成，从而生成通信帧FR的多载波信号。当对各通信信道CH的多载波信号进行合成时，由于各通信信道CH的频带是不同的，因此新产生信号水平为峰值的时间位置。因此，PC使通信帧FR的多载波信号假设性地通过电力线1A，来计算接收侧的通信帧FR的多载波信号的PAPR。

PC从针对每个通信信道CH选定的单独最优的相位矢量中选择其它相位矢量，来变更每个通信信道CH的相位矢量的组合。使用变更后的组合的相位矢量来对每个通信信道CH的多载波信号进行合成，从而生成通信帧FR的多载波信号。然后，PC使通信帧FR的多载波信号假设性地通过电力线1A，来计算接收侧的通信帧FR的多载波信号的PAPR。

这样，PC依次变更并选择每个通信信道CH的相位矢量的组合。因而，作为接收侧的通信帧FR的多载波信号的PAPR，能够获得各种值。PC选定接收侧的通信帧FR的多载波信号的PAPR为规定值th2以下的相位矢量并将其保持在PC的存储器中。此外，规定值th2与规定值th1既可以相同也可以不同。

这样，PC选定每个通信信道CH的单独最优的相位矢量的组合中的、作为通信帧FR整体而言最优(整体最优)的相位矢量的组合。由此，PC能够选定即使电力线1A的状态恶劣也能够抑制接收侧的PAPR的恶化的整体最优的相位矢量。

此外，关于整体最优的相位矢量，既可以仅选定一个，也可以选定多个。在选定多个整体最优的相位矢量的情况下，也可以由PLC装置10根据经由实际的电力线1A进行通信的通信状况进行选择。

此外，也可以是，PC准备多个在模拟中使用的表示电力线1A的传输路径状态的参数，针对每个假定的传输路径状态计算整体最优的相位矢量。在该情况下，也可以是，在PLC装置10中，PLC-PHY模块11B1估计电力线1A的状态，选择并使用与估计结果相应的相位矢量。

与电力线1A连接的各PLC装置10获取由PC选定的整体最优的相位矢量的信息。各PLC装置10例如既可以通过经由电力线1A进行通信来从PC获取相位矢量的信息，也可以经由外部存储介质来从PC获取相位矢量的信息。各PLC装置10将获取到的相位矢量的信息设定为通信中使用的相位矢量并将其保持在存储器18中，来在通信时适当地进行参照。例如，PLC装置10的PLC-PHY模块11B针对通信信道CH1设定相位矢量PV1，针对通信信道CH2设定与相位矢量PV1不同的相位矢量PV2。

[动作等]

接着，对使用选定的相位矢量进行发送时的PLC装置10A的动作进行说明。图16是表示PLC-PHY模块11B2的动作例的示意图。在图16中，假定PLC装置10A利用小波变换进行OFDM传输。

在PLC-PHY模块11B2中，将通信帧FR中包含的PB、FC以及Fb的位数据(bit data)按顺序输入(T11)。

PLC-PHY模块11B2对输入的位数据进行符号映射(symbol mapping)(例如PAM调制)，获得串行的符号数据(T12)。此外，也可以使用除PAM以外的调制方式。

在PLC-PHY模块11B2中，输入映射得到的串行的符号数据，转换为并行的符号数据(T13)。各符号数据被分配给对应的子载波。在此，子载波被表示为第0、1、2、……、(M/2-1)、(M/2)、……、(M-3)、(M-2)、(M-1)。

此外，在图16中，由相邻的2个子载波形成载波对。在图16中，每一个通信信道CH有16个载波对，32个子载波。另外，在图16中，示出了一个通信信道CH的子载波，而实际上存在通信帧FR中包含的数量的通信信道CH，但省略了图示。

PLC-PHY模块11B2对分配给各子载波的符号数据乘以存储器18中保持的相位矢量的各要素(T14)。也就是说，PLC-PHY模块11B2针对每个子载波使符号数据的相位旋转或者不旋转来调整相位。该相位矢量是如上述那样例如由PC选定的整体最优的相位矢量。相位调整后的符号数据是通信数据的一例。

PLC-PHY模块11B2对乘以相位矢量而得到的并行的符号数据进行离散逆小波变换(IDWT：Inverse Discrete Wavelet Transform)，来生成时间轴上的数据(T15)。也就是说，PLC-PHY模块11B2生成时间轴波形的采样值，生成表示传输符号的采样值序列。

PLC-PHY模块11B2对生成的时间轴上的数据进行Ramp处理。Ramp处理例如是使通信帧的头部的时间轴上的信号波形的上升平滑以使得信号通过可变放大器12B的增幅处理而不失真的处理。在Ramp处理中，例如对时间轴上的数据乘以0～1之间的值。Ramp处理后的数据被发送到AFE-IC 12的DA转换器12A。

这样，PLC装置10A使用假定恶劣的传输路径而选定的相位矢量来调整符号数据的相位，由此能够在各通信信道CH和通信帧FR中提高接收侧的PAPR的降低性能。另外，PLC装置10A通过提高PAPR的降低性能，能够使接收侧的可变放大器12B的收敛速度高速化，并且能够有效利用AD转换器12D的动态范围。

接着，对使用选定的相位矢量进行接收时的PLC装置10B的动作进行说明。图17是表示PLC-PHY模块11B1的动作例的示意图。在图17中，假定PLC装置10B利用小波变换来进行OFDM传输。

AFE-IC 12通过载波检测来检测并接收模拟数据。AD转换器12D将模拟数据转换为数字数据。PLC-PHY模块11B1对转换得到的数字数据进行离散小波变换(DWT：DiscreteWavelet Tranform)(T21)。

通过离散小波变换，获得分配给各子载波的并行的符号数据。在此，子载波被表示为第0、1、2、……、(M/2-1)、(M/2)、……、(M-3)、(M-2)、(M-1)。

此外，在图17中，由相邻的2个子载波形成载波对。在图17中，每一个通信信道CH有16个载波对，32个子载波。另外，在图17中，示出了一个通信信道CH的子载波，而实际上存在通信帧FR中包含的数量的通信信道CH，但省略了图示。

PLC-PHY模块11B1对分配给各子载波的并行的符号数据乘以存储器18中保持的相位矢量的各要素(T22)。也就是说，PLC-PHY模块11B1针对每个子载波使符号数据的相位旋转或者不旋转来调整相位(在此为复原)。该相位矢量是如上述那样例如由PC选定的整体最优的相位矢量。

PLC-PHY模块11B1将相位复原后的分配给各子载波的并行的符号数据变换为串行的符号数据(T23)。

PLC-PHY模块11B1对串行的符号数据进行符号解映射(例如PAM解调)，获得位数据(T24)。PLC-PHY模块11B1输出位数据(例如PB、FC、Fb)以用于后续的处理(T25)。

这样，PLC装置10B使用假定恶劣的传输路径而选定出的相位矢量来调整(复原)符号数据的相位，由此能够在各通信信道CH和通信帧FR中提高PAPR的降低性能。另外，PLC装置10B通过提高PAPR的降低性能，能够使可变放大器12B的收敛速度高速化，并且能够有效利用AD转换器12D的动态范围。

此外，PLC装置在发送时和接收时使用相同的相位矢量，因此能将相位矢量的成分抵消而削除。

[效果等]

PLC装置10A和PLC装置10B经由作为传输路径的电力线1A对数据进行通信。在电力线1A的状态良好的情况下，几乎不发生通信信号的恶化，因此当由PLC装置10A选择PAPR小的相位矢量时，在PLC装置10B中PAPR也变小。

另外，即使电力线1A的状态不良，通过对PLC装置10设定由PC等选定的单独最优且整体最优的相位矢量，PLC装置10也能够抑制接收侧的PAPR的恶化。

例如，设PLC装置10针对每个通信信道CH设定相同的PB(例如全部为“1”)。即使在该情况下，PLC装置10使用按每个通信信道CH而不同的相位矢量来调整符号数据的相位，由此也能够针对每个通信信道CH抑制PB的合成波的信号电压过大，作为通信帧FR整体而言也能够抑制PB的合成波的信号电压过大。由此，能够抑制接收侧的PAPR的恶化。

图18是表示本实施方式的电力线1A的状态不良的情况下的、PLC装置10A中的时间与信号电压之间的关系以及PLC装置10B中的时间与信号电压之间的关系的一例的波形图。

如图18所示，在PLC装置10B(RX)中的接收信号的前导中，信号电压高的时间位置与信号电压低的时间位置之差变小，也就是说，接收信号的峰值功率与平均功率之差(PAPR)变小。

根据图18所示的信号电压的最大值和最小值的幅度，来设定AD转换器12D的动态范围。因此，当PLC装置10B中的PAPR变小时，能够提高PLC装置10B的AD转换器12D的动态范围的可用性，从而能够抑制通信帧的S/N比的下降。由此，作为AD转换器12D，不再需要具备动态范围广的放大器。

因而，即使在传输路径状态不良的情况下，PLC装置10也能够提高接收侧的PAPR的降低性能。另外，PLC装置10通过提高接收信号的PAPR的降低性能，能够抑制PLC装置10B的解码精度的下降，能够提高信号的再现性。

另外，作为各通信信道CH的相位矢量，设定使关于各通信信道CH的PAPR为规定值th1以下的相位矢量。另外，作为将各通信信道CH合成而得到的通信帧FR整体的相位矢量，设定使关于通信帧FR的PAPR为规定值th2以下的相位矢量。也就是说，对各PLC装置10设定单独最优且整体最优的相位矢量。

由此，PLC装置10使用在每个通信信道CH中且在通信帧FR整体中假定恶劣的传输路径状态而选定出的相位矢量来调整相位，由此能够降低接收侧的PAPR。由此，PLC装置10能够有效利用AD转换器12D的动态范围，从而能够抑制通信帧的S/N比下降。

(第二实施方式)

在第一实施方式中，例示了预先决定相位矢量且不进行变更的方式。在第二实施方式中，假定切换相位矢量来进行相位调整。此外，在本实施方式中，对与第一实施方式相同的事项省略说明。

在本实施方式中，存储器18中保持有与第一实施方式相同的相位矢量的信息，并且保持有在通信帧FR为通信帧FRC的情况下使用的相位矢量(以往的相位矢量)的信息。PLC装置10的PLC-PHY模块11B根据通信帧FR中包含的前导数，将某个相位矢量设定为通信中使用的相位矢量。另外，PLC-PHY模块11B在通信帧FR中包含的前导数发生了变化的情况下，变更所设定的相位矢量。相位矢量的设定信息保持于存储器18。

在本实施方式中，PLC装置10B接收第一实施方式中说明的通信帧FRN、FR1～FR8或者比较例的通信帧FRC。

在通信帧FRN、FR1～FR8与通信帧FRC中，前导数不同。例如，在通信帧FRN、FR1～FR8中前导为10个，在通信帧FRC中前导为1个。因此，PLC装置10B通过关注前导数，能够区别是第一实施方式的通信帧FR1～8，还是比较例的通信帧FRC。

PLC装置10B的PLC-PHY模块11B1当通过载波检测而检测到通信帧时，判别通信帧中包含的前导的格式。当判别为通信帧中包含的前导是针对每个频带(每个通信信道)设定的前导时，PLC-PHY模块11B1判别为接收到的通信帧FR为通信帧FRN、FR1～FR8中的任一个。也就是说，判别为是应用了第一实施方式的通信帧FR。

另一方面，当判别为通信帧FR中包含的前导是关于整个频带(全部通信信道)设定了一个前导时，PLC-PHY模块11B1判别为接收到的通信帧FR为通信帧FRC。也就是说，判别为是比较例的通信帧FRC。

PLC-PHY模块11B1从存储器18获取与判别出的通信帧FR对应的相位矢量的信息，使用获取到的相位矢量将符号数据的相位复原。因而，即使接收的通信帧FR存在多个种类，PLC装置10B也能够对通信帧FR进行解码。

这样，PLC装置10B通过判别通信帧FR的前导数，能够判别PLC装置10A为处理比较例的通信帧FRC的PLC装置，还是处理通信帧FRN、FR1～FR8的PLC装置。然后，PLC装置10B根据前导的方式来变更相位矢量。

因而，在通信系统1000中，即使在处理比较例的通信帧FRC的PLC装置(例如以往的PLC装置)和能够应用第一实施方式的PLC装置10混合存在、且传输路径状态不良的情况下，PLC装置10B也能够降低PAPR地与PLC装置10A进行通信。

(其它实施方式)

如以上那样，作为本公开中的技术的例示，说明了第一实施方式、第二实施方式。但是，本公开中的技术并不限定于此，也能够应用于进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。另外，也可以将各实施方式进行组合。

在第一实施方式、第二实施方式中，进行了如下例示：在PC等生成相位矢量时，在生成了一个相位矢量之后对各要素进行移位处理，由此生成多个不同的相位矢量。不限于此，例如也可以是PC等任意地设定各要素的值来生成多个不同的相位矢量。

在第一实施方式、第二实施方式中，例示了通信系统1000是按照电力线通信方式进行通信的电力线通信系统。此外，通信系统1000也可以是按照其它通信方式(例如无线LAN方式)进行通信的通信系统。

在第一实施方式、第二实施方式中，例示了通过小波变换对时间轴上的数据和频率轴上的数据进行变换，但也可以实施其它变换(例如FFT变换(Fast Fourier Transform：快速傅里叶变换))。在该情况下，针对每个子载波使用不同的相位矢量的要素。

在第一实施方式、第二实施方式中，当考虑整体最优时，也可以在全部通信信道CH(例如10个通信信道)中存在多个被分配相同的相位矢量的通信信道CH。在该情况下也是，只要通信信道整体的PAPR满足规定基准即可。

在第一实施方式中，处理器在物理上可以构成为任意方式。另外，如果使用可编程的处理器，则能够通过变更程序来变更处理内容，因此能够提高处理器的设计自由度。处理器既可以由一个半导体芯片构成，也可以在物理上由多个半导体芯片构成。在由多个半导体芯片构成的情况下，也可以由相分别的半导体芯片分别实现第一实施方式、第二实施方式的各控制。在该情况下，能够认为由这些多个半导体芯片构成一个处理器。另外，处理器也可以由具有有别于半导体芯片的功能的器件(电容器(日语：コンデンサ)等)构成。另外，也可以以实现处理器所具有的功能及其以外的功能的方式构成一个半导体芯片。

(本公开的一个方式的概要)

本公开的一个方式的通信装置使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧FR进行通信。通信装置具备处理器和通信部件。通信帧FR包括第一通信信道和第二通信信道，该第一通信信道与第一频带对应且具有多个子载波，该第二通信信道与第二频带对应且具有多个子载波。处理器针对第一通信信道设定第一相位矢量，针对第二通信信道设定与第一相位矢量不同的第二相位矢量，使用第一相位矢量和第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据。通信部件使用通信帧FR对通信数据进行通信。

通信装置例如是PLC装置10。处理器例如是主IC 11。通信部件例如是包括AFE-IC12且配置在比AFE-IC 12靠电源插头25侧的位置的部件。第一通信信道例如是通信信道CH1。第二通信信道例如是通信信道CH2。

由此，通信装置使用预先针对每个通信信道选定且对通信帧整体选定的相位矢量来调整相位，由此，即使传输路径状态不良也能够抑制接收侧的PAPR的恶化。因而，通信装置能够提高接收侧的AD转换器的动态范围的可用性，从而能够抑制通信帧的S/N比的下降。

另外，在该通信装置中，也可以设定使第一PAPR为规定值以下的相位矢量作为第一相位矢量，该第一PAPR与关于第一通信信道的接收有关。也可以设定使第二PAPR为规定值以下的相位矢量作为第二相位矢量，该第二PAPR与关于第二通信信道的接收有关。也可以设定使第三PAPR为规定值以下的相位矢量作为第一相位矢量和第二相位矢量，该第三PAPR与关于包括第一通信信道和第二通信信道的通信帧FR的接收有关。

由此，即使在传输路径状态恶劣的状态下，通信装置也能够使用与各通信信道和通信帧相适应的相位矢量来调整相位，从而能够提高接收性能。

另外，在该通信装置中，在第一通信信道和第二通信信道中传输的数据也可以包含同值的多个前导数据。

由此，通信装置能够通过相位调整来降低与信号电压容易变高的前导数据有关的子载波的合成信号的信号水平，从而能够提高接收侧的PAPR的降低性能。

另外，在该通信装置中，处理器也可以在通信帧FR所传输的前导数据的数量发生了变化的情况下，变更所设定的上述第一相位矢量和上述第二相位矢量。

由此，通信装置即使在不考虑通信信道而对通信帧FR整体设置前导数据的情况下，也能够在接收侧解读前导数据。也就是说，通信装置不限于与上述实施方式中说明的通信装置之间进行通信，也能够与使用以往的相位矢量进行通信的其它通信装置之间进行通信。

另外，在该通信装置中，通信部件也可以使用通信帧FR经由电力线1A进行通信。

由此，通信装置即使在电力线1A的状态不良的情况下，也能够降低接收侧的PAPR地进行电力线通信。

另外，本公开的一个方式的通信方法是使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧FR进行通信的通信方法。通信帧FR包括第一通信信道和第二通信信道，该第一通信信道与第一频带对应且具有多个子载波，该第二通信信道与第二频带对应且具有多个子载波。在该方法中，针对第一通信信道设定第一相位矢量，针对第二通信信道设定与第一相位矢量不同的第二相位矢量，使用所设定的第一相位矢量和第二相位矢量来调整符号数据的相位，使用通信帧FR对通信数据进行通信。

由此，通信装置使用预先针对每个通信信道选定且对通信帧整体选定的相位矢量来调整相位，由此，即使传输路径状态不良也能够抑制接收侧的PAPR的恶化。因此，通信装置能够提高接收侧的AD转换器的动态范围的可用性，从而能够抑制通信帧的S/N比的下降。

另外，在该通信方法中，也可以设定使第一PAPR为规定值以下的相位矢量作为第一相位矢量，该第一PAPR与关于第一通信信道的接收有关。也可以设定使第二PAPR为规定值以下的相位矢量作为第二相位矢量，该第二PAPR与关于第二通信信道的接收有关。也可以设定使第三PAPR为规定值以下的相位矢量作为第一相位矢量和第二相位矢量，该第三PAPR与关于包括第一通信信道和第二通信信道的通信帧的接收有关。

另外，在该通信方法中，第一通信信道和第二通信信道中传输的数据也可以包含同值的多个前导数据。

另外，在该通信方法中，也可以是，在通信帧FR所传输的前导数据的数量发生了变化的情况下，变更所设定的第一相位矢量和第二相位矢量。

另外，在该通信方法中，也可以使用通信帧FR经由电力线1A进行通信。

本公开基于2014年11月24日申请的美国临时专利申请第62/083810号主张优先权。

产业上的可利用性

本公开对于即使在传输路径状态不良的情况下也能够提高接收侧的PAPR的降低性能的通信装置和通信方法等是有用的。

附图标记说明

1A：电力线；1B：电源线缆；2：插座；10、10A、10B：PLC装置；11：主IC；11A：CPU；11B1、11B2：PLC-PHY模块；11C1、11C2：PLC-MAC模块；12：AFE-IC；12A：DA转换器(DAC)；12B、12C：可变放大器(VGA)；12D：AD转换器(ADC)；13：低通滤波器；15：驱动IC；16：耦合器；16A：线圈变压器；16B、16C：耦合用电容器；17：带通滤波器；18：存储器；19：以太网(注册商标)PHY-IC；20：开关电源；21：电源连接器；22：模块化插口；23：LED；24：交流直流变换器；25：电源插头；26：LAN线缆；27：阻抗提升器；27A、27B：线圈；30：电路模块；60：AC周期检测器；100：壳体；1000：通信系统；CH1～CH10：通信信道；FR1～8、FRN：通信帧。

Claims

1.一种通信装置，使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧进行通信，该通信装置的特征在于，

具备处理器和通信部件，

所述通信帧包括第一通信信道和第二通信信道，该第一通信信道与所述第一频带对应且具有多个子载波，该第二通信信道与所述第二频带对应且具有多个子载波，

其中，所述处理器针对所述第一通信信道设定第一相位矢量，针对所述第二通信信道设定与所述第一相位矢量不同的第二相位矢量，

所述处理器设定使第一峰值平均功率比为规定值以下的相位矢量作为所述第一相位矢量，该第一峰值平均功率比与关于所述第一通信信道的接收有关，

所述处理器设定使第二峰值平均功率比为所述规定值以下的相位矢量作为所述第二相位矢量，该第二峰值平均功率比与关于所述第二通信信道的接收有关，

所述处理器设定使第三峰值平均功率比为所述规定值以下的相位矢量作为所述第一相位矢量和所述第二相位矢量，该第三峰值平均功率比与关于包括所述第一通信信道和所述第二通信信道的所述通信帧的接收有关，

所处处理器使用所设定的所述第一相位矢量和所述第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据，以及

所述通信部件使用所述通信帧对通信数据进行通信。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

在所述第一通信信道和所述第二通信信道中传输的数据包括同值的多个前导数据。

3.根据权利要求1或2所述的通信装置，

所述通信部件使用所述通信帧经由电力线进行通信。

4.一种通信装置，使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧进行通信，该通信装置的特征在于，

具备处理器和通信部件，

其中，所述处理器针对所述第一通信信道设定第一相位矢量，针对所述第二通信信道设定与所述第一相位矢量不同的第二相位矢量，使用所设定的所述第一相位矢量和所述第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据，

所述通信部件使用所述通信帧对通信数据进行通信，以及

所述处理器在所述通信帧所传输的前导数据的数量发生了变化的情况下，变更所设定的所述第一相位矢量和所述第二相位矢量。

5.根据权利要求4所述的通信装置，

所述通信部件使用所述通信帧经由电力线进行通信。

6.根据权利要求4或5所述的通信装置，其特征在于，

7.一种通信方法，使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧进行通信，该通信方法的特征在于，

在该通信方法中，针对所述第一通信信道设定第一相位矢量，

针对所述第二通信信道设定与所述第一相位矢量不同的第二相位矢量，

设定使第一峰值平均功率比为规定值以下的相位矢量作为所述第一相位矢量，该第一峰值平均功率比与关于所述第一通信信道的接收有关，

设定使第二峰值平均功率比为所述规定值以下的相位矢量作为所述第二相位矢量，该第二峰值平均功率比与关于所述第二通信信道接收有关，

设定使第三峰值平均功率比为所述规定值以下的相位矢量作为所述第一相位矢量和所述第二相位矢量，该第三峰值平均功率比与关于包括所述第一通信信道和所述第二通信信道的所述通信帧的接收有关，

使用所设定的所述第一相位矢量和所述第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据，以及

使用所述通信帧对所述通信数据进行通信。

8.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，

9.根据权利要求7或8所述的通信方法，其特征在于，

使用所述通信帧经由电力线进行通信。

10.一种通信方法，使用与包括第一频带和第二频带的规定的频带对应的通信帧进行通信，该通信方法的特征在于，

使用所设定的所述第一相位矢量和所述第二相位矢量调整符号数据的相位来生成通信数据，

使用所述通信帧对所述通信数据进行通信，以及

在所述通信帧所传输的前导数据的数量发生了变化的情况下，变更所设定的所述第一相位矢量和所述第二相位矢量。

11.根据权利要求10所述的通信方法，其特征在于，

使用所述通信帧经由电力线进行通信。

12.根据权利要求10或11所述的通信方法，其特征在于，