CN1860697B - 电力线通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

将传输线路的特性的变化周期L分成多个时间段(n个时间段)，重复其中只对一个信标周期的n个时间段中的一个时间段执行传输线路评估的程序，从而对所有n时间段执行传输线路评估。根据(T＝L×m/n)来设置信标周期T，其中n为等于或大于2的整数，且m为等于或大于n且其与n的最大公约数为1的整数。

Description

电力线通信方法及装置

技术领域

本发明涉及通信装置和传输线路评估方法。更明确地说，本发明涉及根据装置之间的传输线路的特性发送和接收数据而不降低通信量的通信装置和由该通信装置执行的传输线路评估方法(信道评估)，通过该方法精确地评估和评价传输线路的特性。

背景技术

在根据对传输线路的特性的评估来确定诸如副载波之类的通信参数和用于发送和接收的调制方法的通信方法中，准确地确定适合传输中的传输线路的特性的通信参数很重要。特别是，在具有非常依赖于频率的衰减特性的通信系统(具有例如作为通信媒体的电力线的电力线载波通信)中，采用使用副载波的多载波传输线路方法和适合于传输线路的特性的调制方法是有效的。

在传统的通信系统中所使用的传输线路评估方法中，周期性地或在由通信错误引起的重传次数超过所指定的值(认为传输线路的特性受损)时评估传输线路。然后，根据对传输线路的此评估的结果，选择新的参数，并发送或接收数据。此技术在例如JP2002-158675A中公开。

然而，在其中传输线路的特性周期性地变化的环境中，如果发送数据的定时不与传输线路的特性的周期性变化同步，则在评估传输线路时所选择的通信参数常常不适合于发送数据时传输线路的特性。因此，在上述传统方法中，甚至在评估传输线路时也不总是获得最大通信效率。

因此，作为这一问题的对策，通常提出下列方法。

首先，传输线路的特性的变化周期与通信系统的帧周期同步，且此变化周期被划分成几个时间段。接着，在一个帧周期中，逐段连续评估传输线路所分成的几个时间段。然后，作为传输线路评估的结果，选择在具有最高通信效率的一个时间段中获得的通信参数，然后进行通信。图12是用于评估传输线路的这一传统方法的过程序列。

然而，在图12中所示的传统方法中，存在着连续评估传输线路的问题，因此，评估传输线路的请求及其响应消息占用传输线路，并干扰流式数据、音频数据或应发送的其它数据的通信。另外，在这一传统方法中，从通信系统的帧周期的起点到传输线路评估时间段的起点的时间对于各帧周期不相同。结果，当例如，用时间共享保证频带时，不仅用于传输线路评估的调度复杂，而且出现不能满足调度条件的情况。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种以通过简单调度分配的方式评估传输线路的通信装置，以高度精确地评估和评价传输线路的特性，从而能以高通信量发送和接收数据而不影响其它流，和一种由通信装置执行的传输线路评估方法。

本发明针对通过传输线路与另一通信装置进行周期性通信的通信装置。为了实现上述目的，本发明的通信装置提供有：通信控制部分、传输线路评估部分和通信参数确定部分。

通信控制部分将通信周期设置为(L×m/n)(L是传输线路的特性的变化周期，n是等于或大于2的整数而m等于或大于n且与n的最大公约数为1)以执行通信。传输线路评估部分评估在从通信周期开始并过去一定补偿时间(L×k/n)(k是等于或大于0的实数)后时间(L/n)内传输线路的特性。通信参数确定部分根据由传输线路评估部分评估的结果确定要由通信控制部分使用的通信参数。

最好，传输线路评估部分至少评估n次传输线路的特性。另外，通信装置可以在初始启动时或检测到传输线路的状态变化时评估传输线路的特性。典型的通信周期是从用作基本单元的通信装置发送的信标的周期。当存在评估传输线路的特性的请求时，通信装置发出向用作基本单元的通信装置发送分配用于评估传输线路的特性的时间的请求，并且只在给出许可时评估传输线路的特性。可以用信标帧或轮询帧向另一通信装置通知此请求。传输线路的特性的典型变化周期L是商用电源周期的半周期。

由上述通信装置的各组件执行的过程能认作给出一系列程序的传输线路评估方法。此方法以让计算机执行一系列程序的程序的形式提供。此程序可以以存储在计算机可读存储媒体的形式引入计算机。另外，构成通信装置的上述功能块的一部分可以实现为LSI(集成电路)。

如上所述，根据本发明，以通过简单调度分配的方式评估传输线路，以高度精确地评估和评价传输线路的特性，从而能以高通信量发送和接收数据而不影响其它流。

附图说明

图1为示出使用根据本发明的第一实施例的通信装置的通信网络系统的配置例子的图。

图2为示出根据本发明的第一实施例的通信装置评估传输线路的定时的一个例子的图。

图3为示出根据本发明的第一实施例的通信装置评估传输线路的定时的另一个例子的图。

图4为示出根据本发明的第一实施例的通信装置评估传输线路的定时的另一个例子的图。

图5为示出根据本发明的第一实施例的通信装置评估传输线路的所遵循的程序的通信顺序。

图6示出色调图的一个例子。

图7为解释噪声和传输线路评估部分之间的关系的图。

图8为示出根据本发明的第一实施例的通信装置评估传输线路所遵循的程序的另一通信顺序。

图9为解释根据本发明的第一实施例的通信装置确定信标周期所采用的方法的图。

图10为解释根据本发明的第一实施例的通信装置确定信标周期所采用的方法的图。

图11为示出其中将本发明的通信装置应用于高速电力线传输的通信网络系统的一个例子。

图12为示出传统的通信装置评估传输线路所遵循的程序的通信顺序。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施例。

第一实施例

图1为示出使用根据本发明的第一实施例的通信装置的通信网络系统的配置例子的图。在图1中，在本发明的通信网络系统中，多个通信装置1通过传输线路2相互连接。传输线路2可以是有线的也可以是无线的。此实施例将通信网络系统作为一个例子来说明，在该通信网络系统中，多个通信装置1中的一个是主单元，且此主单元周期性地发送信标，以控制其它通信装置1(从属单元)的通信。

通信装置1提供有：通信控制部分11、传输线路评估部分12和通信参数确定部分13。通信控制部分11处理由通信装置1执行的大多数通信处理。基本上，此通信控制部分11用由通信参数确定部分13确定的通信参数与另一通信装置1进行通信。传输线路评估部分12以预定周期定时测量传输线路2的特性并评估传输线路2的状态。当传输线路评估部分12评估传输线路2时，通信参数确定部分13根据所获取的结果设置或更新通信参数。

下面将说明如此配置的通信装置1评估传输线路2的特性所采用的方法。图2-4是各示出根据本发明的第一实施例的通信装置1评估传输线路的定时的一个例子。图5为示出根据本发明的第一实施例的通信装置评估传输线路的所遵循的程序的通信顺序。

在此实施例中，将说明一种情况，其中如图2中所示，在通信网络系统中的传输线路2中，以一定间隔生成具有一定图形(图2中的标记X)的噪声，即，传输线路的特性的变化周期对应于这些一定间隔。在此情况中，构成通信网络系统的各通信装置1中的通信控制部分11以下列方式设置将成为通信周期的信标周期。这里，信标周期指主单元发送信标时与发送其下一信标时之间的时间间隔。

存在一种情况，其中由于例如与电源线连接的家用电器的电源电路的影响，电力线上的噪声图形的周期与商用电源的半周期(50Hz或60Hz)相同。因此，当采用使用电力线的通信网络系统时，必需考虑已与上述商用电源的半周期同步的传输线路的特性(见图2中的正弦波)。

设置的要点是：将传输线路的特性的变化周期L划分成n组时间段(n个时间段)，重复其中只对一个信标周期的n个时间段中的一个时间段执行传输线路评估的程序，从而对所有n时间段执行传输线路评估。根据“T＝L×m/n”来实现用于实现此要点的信标周期T，其中n为等于或大于2的整数，且m为等于或大于n且其与n的最大公约数为1的整数。另外，根据“L×k/n”设置补偿时间，其中k为满足0≤k＜m的实数。以此方式，当补偿时间被设置成使得能在一个信标周期内逐段地评估传输线路时，可以快速地处理传输线路的变化。应注意，如果不考虑快速处理传输性的变化则可以自由地设置补偿时间。

图2和3是其中n＝3且m＝17的例子。图4为其中n＝4且m＝19的例子。当采用上述使用电力线的通信网络系统时，信标周期T在商用电源频率为60Hz时用L＝8.333毫秒来计算，当商用电源频率为50Hz时用L＝10毫秒来计算。在图2-4中，省略信标本身的说明。另外，对于补偿时间，图2中k＝16，图3中k＝15，且图4中k＝17。如图2-4中所示，当根据上述要点设置信标周期和补偿周期时，在经过补偿时间后，每一传输线路评估时间段不具有与商用电源周期相同的定时且从其滑过。因此，可以容易地实现不与商用电源周期重叠并在时间上连续的传输线路评估。

参见图5，将详细说明通信装置1评估传输线路所遵循的程序。

在初始启动时，例如当打开电源时，或在检测到传输线路的特性中的变化时，用作从属单元的通信装置1(下文称为装置A)请求用作主单元的通信装置1(下文称为装置C)为评估传输线路分配时间(步骤1)。当从装置A接收到分配用于评估传输线路的时间的请求时，装置C在下一次发送信标时，发送添加了有关用于评估传输线路的时间分配的信息的信标(步骤2)。有关用于评估传输线路的时间分配的这一信息指显示能用于评估传输线路的时间段的信息且通常作为从信标周期的起始时间的补偿时间给出。

当从装置C接收到添加了有关用于评估传输线路的时间分配的信息的信标时，在从信标周期开始并过去补偿时间后，装置A根据这一信息测量传输线路的特性。在图2中的例子中，在传输线路评估时间段2/3(图中的半色调部分2)中测量传输线路的特性。用于测量传输线路的特性的特定方法是装置A向用作通信中的所关注的从属单元的通信装置1(下文称为装置B)发送评估传输线路的请求(步骤3)，并从装置B接收，用于对评估传输线路的响应请求(步骤4)。以例如下列方式执行对传输线路的这一评估。

首先，将预定评估序列以及传输线路评估请求从装置A发送至装置B。根据此评估序列，装置B计算接收CNR(载波对噪声功率比)。接着，根据计算的接收CNR，装置B创建指定诸如要使用的副载波之类的通信参数的色调图和用于各副载波的调制方法。图6中示出色调图的一个例子。这里，色调图由用于将此色调图与另一色调图相区别的色调图号、用于标识此色调图中的所关注的副载波的副载波号和该副载波的使用/不使用的信息及调制系数构成。关于副载波的调制系数的信息可以是关于调制类型(例如16QAM或32QAM)的信息或者可以是图6中所示的副载波的位分配的号(例如，在16QAM的情况下“4”)。然后，装置B通过发送包括色调图的传输线路评估对装置A进行响应。应注意，上述多载波传输方法是一个例子，还能使用诸如扩展频谱方法之类的其它方法。另外，关于接收CNR的信息用于确定通信参数，但也可以使用除此以外的信息。

用相似的处理，装置A在另一传输线路评估部分中测量传输线路的特性(步骤5-10)。在图2中的例子中，在传输线路评估时间段1/3(图中的半色调部分1)和传输线路评估时间段3/3(附图中的半色调部分3)中测量传输线路的特性。用此处理，装置A完成在所有这三个划分的传输线路评估时间段中的传输线路评估，即，色调图的获取(步骤11)。然后，在多个获取的色调图中，装置A选择用于通信的最佳色调图，并向装置B通知它(步骤12)。用此处理，装置A和B能共享最佳色调图。此后用此最佳色调图执行通信。

例如以下列方式选择最佳色调图。在图2的例子中，在传输线路评估时间段1/3和2/3中产生噪声而在在传输线路评估时间段3/3中不产生噪声(见部分提取图2并放大的图7)。因此，传输线路评估时间段3/3的色调图具有最高的PHY率。因此，此具有最高PHY率的色调图被选择为用于通信的色调图。

即使没有获取传输线路评估时间段的所有色调图，也可以在过去预定超时时间段后获取的色调图中选择一个最佳的色调图。

如上所述，根据本发明的第一实施例的通信装置1，可以容易地以分配的方式实现传输线路评估。因此，能高度准确地评估和评价传输线路的特性，从而能以高通信量发送和接收数据。

在第一实施例中，将整数n和m描述为固定值，但它们能根据例如基于传输线路的评估结果的传输线路中的变化、PHY率的值或PHY率的变化程度而动态地改变。

另外，在图5中所示的通信顺序中，没有描述装置A、B和C以外的相关装置，但通常如图8中所示执行处理。

参见图8，将关于用于评估传输线路的时间分配的信息添加至从装置C发送的信标。关于用于评估传输线路的时间分配的信息不仅为装置A指定能将评估传输线路的请求发送至装置B的时间，还禁止装置B、C及其它装置传输数据。通过禁止发送请求的装置以外的装置在发送评估传输线路请求期间(图8中的半色调时间段)进行传输，可以避免例如评估传输线路的请求和数据之间的冲突。

在从装置B发送至装置A的评估传输线路的请求的响应的时间期间，为了提高数据传输的通信量可以也可以不禁止装置A、B和其它装置的数据传输。图8是其中不禁止数据传输的通信顺序。这里，当不禁止数据传输时，最好给予来自装置B的响应最高优先权。

另外，作为其中接收装置B通过在上述每一时间发送传输线路评估来响应发送装置A的方式的替代，可以在一个时间发送多个传输线路评估，或接收装置B可以根据多个传输线路评估选择色调图并向发送装置A通知所选择的色调图。在两种情况下，均不失去本发明的效果。

第二实施例

上述第一实施例是假设传输线路的特性的变化周期预先已知的技术。然后，在下列第二实施例中，将说明其中即使在预先不知道传输线路的特性的变化周期时也能自动设置最佳信标周期的技术。

例如，将说明一种其中通信装置1能设置与商用电源频率60Hz同步的传输线路的特性的变化周期L为8.33msec且整数n＝3，m＝17时的信标周期T1(图9)和当与商用电源频率50Hz同步的传输线路的特性的变化周期L为10msec且整数n＝3，m＝17时的信标周期T2(图10)的情况。在此情况中，通信装置1在信标周期中所有相同时间段中评估传输线路并获取多个色调图。图9和10示出传输线路评估时间段2(附图中的半色调部分)的情况。在图9和10中根据“L×k/n”(k为满足0≤k＜m的实数)且k＝16给出的补偿时间。

这里，假设实际商用电源频率为60Hz。

结果，信标周期T1中的传输线路的特性的变化周期L与附图(图9)中的与实际商用电源频率(60Hz)同步的噪声更同步。因此，传输线路评估时间段2处的传输线路的特性基本上相同，且可以在多个获取的色调图中获得各色调图的通信参数(PHY率)的相似值，从而确定信标周期T1和变化周期L之间关于噪声的相关性高。

另一方面，信标周期T2中的传输线路的特性的变化周期L不与同步于附图(图10)中的实际商用电源频率(60Hz)的噪声同步。因此，传输线路评估时间段2处的传输线路的特性相互不同，且对于获取的多个色调图中的每一个，各色调图的通信参数(PHY率)不同。因此，确定信标周期T2和变化周期L之间关于噪声的相关性低。

根据上述要点，确定为具有最高相关性的信标周期的设置与实际产生的噪声最为同步。因此，仅仅通过选择具有高相关性的信标周期的设置，可以自动设置与传输线路的特性的变化周期相对应的信标周期。

根据第二实施例通过设置信标周期，然后通过根据第一实施例执行处理来选择抗噪声的最佳通信参数。

在CPU执行让CPU执行存储在存储设备(例如，ROM、RAM或硬盘)中的上述程序的程序时也能实现上述实施例。在此情况中，程序可以在通过存储媒体存储在存储设备中以后执行，或可以直接在存储媒体上执行。这里的存储媒体包括诸如ROM、RAM和闪存之类的半导体存储器、诸如软盘和硬盘之类的磁盘存储器、诸如CD-ROM、DVD和BD之类的光盘和记忆卡。另外，存储媒体的概念还包括诸如电话线路和载波线路之类的通信媒体。

由图1中的虚线指示的每一功能块可以通过LSI(集成电路)来实现。各功能块可以在单个芯片上逐个形成，或它们的部分或全部可以在一个芯片上形成。虽然LSI用于这些实施例中，根据不同的集成度，此电路还可称为IC、系统LSI、超大规模LSI或超LSI。

应注意，用于使用集成电路的方法不限于使用LSI，电路集成可以通过专用电路或通用处理器来实现。另外，可以使用能在生产出LSI后编程的FPGA(现场可编程门阵列)，和能重新配置LSI内部的电路单元的连接和设置的可重新配置处理器。

另外，如果由于半导体技术的发展或出现的另一技术而出现代替LSI的电路集成技术，自然可以通过该技术来集成功能块。存在例如应用生物技术的可能性。

下面将说明一个例子，其中，在实施例中描述的本发明被应用于实际的网络系统。图11为示出其中将本发明应用于高速电力线传输的网络系统的一个例子。在图11中，在诸如个人电脑、DVD记录器、数字TV和家用服务器系统之类的多媒体设备中提供的IEEE1394接口、USB接口等通过具有本发明的功能的适配器与电力线连接。用此配置，可以构造一个网络系统，其中，可以通过用作介质的电力线以高速传输诸如多媒体数据之类的数字数据。与传统的有线LAN相反，此系统不需要新安装网络电缆并能使用已安装在家、办公室等的电力线而不必进行如网络线路的任何处理，从而在安装的成本和简化方面提供了显著的便利。

上述实施例是其中通过将现有设备的信号接口转换成电力线通信的接口的适配器将现有的多媒体设备应用于电力线通信的例子。然而，在未来，本发明的功能包括在多媒体设备中，从而可以通过多媒体设备的电力代码在设备之间传输数据。在此情况中，不需要图11中所示的适配器、IEEE1394电缆或USB电缆，因此简化了布线。另外，因为可以通过路由器连接至因特网或用例如集线器连接至无线/有线LAN，所以可以用本发明的高速电力线传输系统扩展LAN系统。另外，在电力线传输方法中，通信数据通过电力线传送。因此，与无线LAN相反，不存在导致数据漏失的无线电波被截取的问题。电力线传输还具有保护数据的安全效果。在电力线上传送的数据可以通过例如编码内容本身的IP协议中的IPsec，或其它DRM方法来保护。

如上所述，通过安装包括通过编码内容的版权保护功能的QoS功能和本发明的效果(灵活解决通信量增加、增加的重新传输和通信量的变化的频带分配)，能通过电力线传输具有高质量的AV内容。

工业适用性

本发明的通信装置和传输线路评估方法例如可以在其中传输线路的特性以一定周期变化的通信系统中使用，且例如在需要高度准确地评估和评价传输线路的特性从而以高通信量发送和接收数据时特别有用。

Claims (13)

1.一种通过传输线路与另一通信装置进行周期性通信的通信装置，包括：

通信控制部分，可用于将通信周期设置为L×m/n，以进行通信，L是传输线路的特性的变化周期，n是等于或大于2的整数，而m是等于或大于n且与n的最大公约数为1的整数，

传输线路评估部分，可用于评估自通信周期开始以来已过去一定补偿时间后的时间L/n以内传输线路的特性，和

通信参数确定部分，可用来基于由所述传输线路评估部分评估的结果，确定要由所述通信控制部分使用的通信参数。

2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述补偿时间为L×k/n，k是满足0≤k＜m的实数。

3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

所述传输线路评估部分至少评估传输线路的特性n次。

4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

在初始启动时或检测到传输线路的状态变化时评估传输线路的特性。

5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

所述通信周期是从用作主单元的通信装置发送的信标的周期。

6.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，

向用作主单元的通信装置发送分配用于评估传输线路特性的时间的请求。

7.如权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

使用信标帧或轮询帧向另一通信装置通知用于评估传输线路特性的时间的分配，且只在给出许可时，才评估传输线路的特性。

8.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

传输线路特性的变化周期L是商用电源周期的半周期。

9.一种由通过传输线路与另一通信装置进行周期性通信的通信装置所执行的传输线路评估方法，包括：

将通信周期设置为L×m/n，以进行通信，L是传输线路的特性的变化周期，n是等于或大于2的整数，而m是等于或大于n且与n的最大公约数为1的整数，

评估在自通信周期开始以来已过去一定补偿时间后的时间L/n内传输线路的特性，以及

基于所述评估步骤中的评估结果，确定要在通信步骤使用的通信参数。

10.一种用于通过传输线路与另一通信装置进行周期性通信的通信装置的集成电路，

其中，所集成的电路用作：

通信控制部分，可用于将通信周期设置为L×m/n，以进行通信，L是传输线路的特性的变化周期，n是等于或大于2的整数，而m是等于或大于n且与n的最大公约数为1的整数，

传输线路评估部分，可用于评估在自通信周期开始以来已过去一定补偿时间后的时间L/n内传输线路的特性，以及

通信参数确定部分，可用来基于由所述传输线路评估部分评估的结果，确定要由所述通信控制部分使用的通信参数。

11.一种由通过传输线路与另一通信装置进行周期性通信的通信装置所执行的信标周期确定方法，包括：

根据通过将传输线路特性的变化周期L分割为n而获得的多个部分的一个部分L/n确定补偿时间L×k/n，其中，n是等于或大于2的整数，而k是等于或小于m的实数，m是等于或大于n且与n的最大公约数为1的整数，以及

根据所述补偿时间将与电源周期同步的信标周期设置为L×m/n。

12.如权利要求11所述的信标周期确定方法，其特征在于，还包括根据所述补偿时间评估所述一个部分L/n的时间以内与所述电源周期同步的传输线路的特性。

13.如权利要求11所述的信标周期确定方法，其特征在于，还包括：

根据所述补偿时间评估传输线路的特性；

根据从所述评估步骤中的评估结果获得的色调图，确定所述信标周期和所述变化周期之间有关噪声的相关性，以及设置确定具有高相关性的信标周期。

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