TW531953B - Communication device and communication method - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 技術領域

本發明係有關於以藉由分配資料於複數個音調而執行 資料通信之DMT(Discrete Multi Tone)調變解調方式和 0PDM(0rthogonal Frequency Division Multiplex)調變 解調方式等之多載波（多音調）調變解調方式而可執行資料 通信之通信裝置及通信方法。特別是，雖係有關於以多工 連接之複數個通信裝置來使用既存之電力線，而同時 < 執 行資料、聲音、及映像等之通信方法、及可實現該通信方 法之通信裝置，但不限於執行電力線通信之通信裝置’也 可適用於以通過通常之通信線路而執行之有線通信及無線 通信之所有的通信裝置。 習知技術 近年來，以做為有線系數位通信方式中之調變解調方 式’則可考慮DMT調變解調方式和〇FDM調變解調方式等之 多載波通信方式。 圖6係說明依據DMT調變解調方式執行資料通信之電力 線通信之系統構成之說明圖。在圖6中，1 〇 1、丨〇2、1 〇 3係 宅内網路，104係可接取至宅内網路ιοί、1〇2、1〇3之接取 網路，111係將來自網際網路等之資料以通過接取網路來 控制對各宅内網路之配訊之柱上裝置，1 1 2係可避免宅内 網路101、102、103與接取網路104之間的相互干擾之混合 渡波器，113係執行宅内網路1〇1、1 〇2、1〇3之各終端之控 制之閘道器，11 4、11 5係執行閘道器11 3與終端之通信控

531953 五、發明說明（2) * ------ 制之終端用數據機，i 16、i 17係pc、τν等之終端。 次在，6中，藉由混合濾波器11 2將濾波器放置於使用在 二;η通^之南頻頻寬裏，而可迴避接取網路104與宅内網 ^辦^、1〇2、1〇3之相互干擾’並藉由閑道器113以電氣地 妾取網路104與宅内網路101、102、103，而個別地控 1接取網路104與宅内網路101、102、103。 —一，而’於實現如圖6之習知之系統構成之場合時，於 母一宅内網路有必要設置混合濾波器11 2與閘道器1 1 3之工 事，而會有所謂花費時間和成本之問題。 而且，在使用一般之〇FDM調變解調方式之資料通信 中，雖考慮於使用在各通信裝置之全部音調來分配同一位 元數之方法，但於該場合時，可分配之位元數係有必要配 b王邛曰调中可分配之位元數裏分配位元數最少之音調之 分配位元數。總之，切掉由混合濾波器11 2所使用之頻寬 之雜訊，而於在全部音調中可十分確保分配位元數之場合 時，係可提高傳輸速率。然而，於為了削減所花時間和^ 本而可不使用混合濾波器丨丨2之場合時，變成無法避免宅 内網路101、102、1〇3與接取網路1〇4之間之相互干擾，且 由於雜訊之影響而分配位元數變得非常之少，或變成產生 不出無法分配位元之音調，而會有所謂無法提高 之問題。 调处平 而且’在例如SS(Spread Spectrum)方式等，係可考 慮將低速通迅以使用ΙΟΚΗζ之頻寬，將高速通信以使用 ΙΟΟΚΗζ之頻寬來實現之手法。然而，因為在該^速通迅與

^1953 發明說明（3) --- :ί Ϊ信中所使用之頻寬為不同’所以無法以在-炊^置之咼速通信用閘道器來控制做為低速用二速用通 用低速數據機，也無法以在低速用通俨裝5裝置之 ^用閘道器來控制做為高速用通信裝置之终^用^低逮通 之門】會有所謂無法在低速用通信裝置與高逮用:速數據 曰1互相連接之問題。 裝置 ，且’於考慮例如與如乙太網路 ^ 1 50 0 bytes, 降低之；：所謂標題攔之長度之影響顯著地出現傳'輪合速率 時間Ξ :本^ : : J費=濾、波器等之設置工事之 與高逮用通信裝置：m k供可做低速用通信裝置 的。 相連接之通信襞置及通信方法為目 發明之概述 執行資 通信之 之各通 通信裝 配而對 =發明4通信裝置係分配資料於 ，其包括：位元分配算出裝置 定初期化資訊之訓練之際，對於 ;裝：來算出可分配於每-音調之位 ，基於由前述位元分配算出裝 於成為前料信對手之各通信裝= 而且，前㉛資料通信$置係只執 而且，前述資料通信t置係只執 2111-3856-PF；Ahddub.ptd 531953 i '發明說明（4) 本發明 料通信，其 練之際，對 每一音調之 成為前述通 而且， 而且， 成為可發訊 主機以外之 裝置之同步 而且， 之通信 為.於 於成為 位元數 信對手 其係將 其係於 同步訊 通信裝 訊號而 其係使 方法係 執行資 通信對 ，而基 之各通 各通信 前述正 號之時 置係收 執行同 用同'一 分配資 料通信 手之各 於由該 信裝置 裝置分 在通信 脈主機 訊來自 步〇 頻寬之 料於複數個音調而執行資 之前設定初期化資訊之訓 ，ί裝置來算出可分配於 ，算出之位元分配而對於 來執行資料通信。 為主機與伺服器來管理。 之各通信裝置裏，以設定==置，前述時脈 成為則述時脈主機之通信 前數複數個音調。 圖式簡單說明 圖1係顯示本發明之通信裝置之構成之功能構成 圖2係說明本發明之通信裝置之系統構成之說明^ 圖3係顯示本發明之通信裝置執行資料通信^際二二 調配置之例之說明圖。 $ 9 圖4係顯示本發明之通信裝置執行資料通信之際之訊 框之構成例之說明圖。 $ ° 圖5係顯示於在全部通信裝置中使用共通之音調及位 元分配之場合時之訊框構成例之說明圖。 圖6係說明習知之通信裝置之系統構成之說明圖。 符號說明

2111-3856-PF;Ahddub.ptd 第7頁 531953 發明說明（5) 1 1〜訊框電路； 1 2〜一次調變器； 13〜音調選擇器； 14〜IFFT ; 15 〜P/S ; 16〜D/A ; 1 8〜結合電路； 1 9〜雜訊測量器； 2 0〜控制電路； 2卜解訊框電路； 2 2〜一次解調器； 2 3〜音調選擇器； 24〜FFT ; 25〜S /P ; 26 〜A/D ; 2 0 1〜柱上主機階層； 2 1 2〜柱上裝置； 211〜柱上裝置； 2 0 2〜宅内主機階層； 224〜宅内主機； 2 2 6〜終端； 222〜宅内主機； 2 2 5〜終端； 2 0 3〜終端階層； 221〜宅内主機終端用數據機； 231〜終端用數據機； 232〜終端用數據機； 111〜柱上裝置； 1 0 1〜宅内網路； 1 0 2〜宅内網路； 1 0 3〜宅内網路； 11 2〜斷流濾波器； 11 3〜閘道器； 1 0 4〜接取網路； 2 2 5〜終端； 114〜終端用數據機； 11 5〜終端用數據機。 為了實施發明之最佳形態 實施形態一. 圖1係依據多載波調變解調方式進行通信之通信裝 置、及顯示例如柱上裝置和終端用數據機之構成之功能構

2111-3856-PF;Ahddub.ptd 第8頁 531953

成圖。還有，在本實施之形態中，雖係說明有關執行電力 線通信之通信裝置。但若為藉由多載波調變解調方式進行 通信之通信裝置則並不限於此，也可適用於所有透過通常 之通信迴線之有線通信及無線通信之通信裝置。 在圖1中，1 1係訊框電路，i 2係一次調變器，丨3係音 調選擇器，14係逆高速富利葉轉換電路（IFFT : Inverse

Fast Fourier Transform)，15係並列/串列轉換電路（P

/S)，1 6係數位/類比轉換電路（D / A)，丨7係傳輸路徑 (電力線），1 8係結合電路，1 9係雜訊測量器，2 〇係控制電 路，2 1係解訊框電路’ 2 2係一次解調器，2 3係音調選擇 器，24係高速富利葉轉換電路（FFT ·· Fast Four ier Transf orm)，25係串列/並列轉換電路（s /p)，26係類比 /數位轉換電路（A / D )，2 7係載波檢測器。 其次說明動作。

首先’说明有關發訊系之動作。例如、只要一從連接 於上述通信裝置之個人電腦等之資料處理裝置（未圖示）輸 入發訊資料，則在訊框電路11中執行訊框處理，並將其訊 框輸出於一次調變器12。因而，在一次調變器12中，係藉 由來自控制電路20之一次調變/解調方式選擇資訊來指示 所接收之訊框，以DBPSK或DQPSK方式等予以調變，於多載 波调變方式之各音調予以編碼同一訊框，並將其訊號輸輸 至音調選擇器13。 其後’在音調選擇器1 3係基於來自一次調變器1 2之資 訊來選擇音調，並輸出至IF FT 14。因而，在IF FT 14係藉

2111-3856-PF;Ahddub.ptd 第9頁 531953 五、發明說明（7)

由以逆富利葉轉換所接收之音調’將頻率軸資 間軸資料而輸出至P/S 15。 ' # 、X T 在P/S 15係將從IFFT 14輸出之並列資料轉換成串列 >料，更進而將其串列資料輸出16，最後，在D/ A 16係對纟_歹4資料執行數位/类員比轉》，並彡過结 :18及電力線17 ’將其類比訊號發訊至連 線 其他通信裝置（未圖示）。 其次，說明有關收訊系之動作。首春 從發訊系一發訊多載波資料，則在豆他 雖=如上述般 彳災丹他通仏裝置之收訊备 中，所謂發訊系之動作系執行相反之動作，來、 具體而言，首先從收入從發訊側之通信裝置送來^多巷： 資料，在A /D 26執行類比/數位轉換。繼載仏皮 測器27藉由載波感測及音調檢測來 载波、載破皮檢 換成並列資料，而輸出至FET 24。 】貝科轉 在FET 24係對前述並列資料執行富利 間軸之多載波資料轉換成頻率軸上之資料了而將直==夺 上之資料輸出至音調選擇器23及雜訊測 率輛 音調選擇器23選擇由控制電路2〇所指定之1 ，在 出至^一 -Λ> 42 ΈΆ 〇 〇 m 曰°周’並將此輪 雷路？ο夕一二° 而，在一次解調器22以由來自杵刹 方Ϊ亦ί 一:人變’解調方式選擇資訊所指定之一欠；" 方式來解調資料。 心 人碉變 料而ϊί收藉ΐ以解訊框-次解調後之資 產生收口Κ貝科，並將收訊資料輸出於連接於該通信= Ι1Η 2111-3856-PF;Ahddub.ptd

第10頁 531953 五、發明說明（8) 置之機器（未圖示）。還有，所謂解訊框處理系與根據訊框 電路11之訊框處理為相反之處理，稱之為將標題分離，並 以只合成資料欄之處理、即將收訊資料再構成原來之發訊 資料之形的處理。 圖2係說明有關本發明之通信裝置之系統構成之說明 圖。在圖2中，2 0 1係柱上主階層，2 0 2係宅内主階層，2 〇 3 係終端階層，2 1 1、2 1 2係柱上裝置，2 2 1、2 2 2、2 2 3係做 為宅内主機之終端用數據機、224、225、226係PC等之終 端，231、232係終端用數據機，233、234係VTR、TV等之 終端。 在圖2係如圖6般不使用混合濾波器11 2。因此雖可解 決花費時間及費用之問題，但需要避免宅内網路1 〇 1、 102、1 03與接取網路104間之相互干擾。因此，在本實施 形態一係對於各通信裝置以分配每一音調而算出可能之位 元數，於每一通信裝置來決定個別之位元分配。藉由決定 個別之位元分配於每一通信裝置，即使於因雜訊之影響而 無法在一部分音調來分配位元之場合時，也可分配至雜訊 影響較少之其他音調，而可確保傳輸速率。 。 然而，只要柱上裝置111 一管理全部之通信裝置，則 柱上裝置111係需要記憶所有通信裝置之位元分配，對於 柱上裝置111變成很大負擔。 ' 在此，在圖2中，係分為柱上主機階層2〇 i與宅内主 階層20 2與終端階層203之三階層之主機即伺服器。柱上主 機階層201之柱上裝置21 1係管理宅内主機階層2〇2之宅内

531953 五、發明說明（9) 主機221、222、223，而宅内主機階層202之宅内主機數據 機221係透過終端階層20 3之終端用數據機231、232而管理 VTR 23 3、TV 234 等之終端。 因此，柱上裝置211係只管理宅内主機221、222、 223 ’而宅内主機221係不僅透過終端用數據機231、232來 管理同一宅内之終端233、234，而且可使管理龐大數量之 通信裝置之負擔得以分散。 以下說明有關為了實現如圖2之系統構成之各裝置之 詳細動作。 在先於資料通信執行之訓練中，來 路徑之S/N(signal-to-noise ratio : 比，分別來分配多少位元數於預先被設 音調。以做為該S /N比之測量方法係可 時送出所有相同電力之已知之發訊圖案 測量對收訊值之雜訊之雜訊的電力量之 之發訊係發訊侧之訊框電路丨丨為執行含 圖案訊號之資訊的處理，同時於資料搁 料之處理，其後，在前述之處理執行輸 而只要在收訊側收訊訓練圖案，則從收 FET 24之輸出由雜訊測量器！ 9來測量雜 果於控制電路20而進行S /N比之測量”。 也就是，在柱上裝置211和主機^21 宅内主機222、及柱上裝置211和宅内主 間執行訓練，使用以該等訓練所決定之 決定是否 訊號對雜 定之頻寬 考慮各音 ’來計算 方法。該 有意味有 執行含有 出傳輸路 訊到之訓 訊，並輸 音比） 之複數 調於訓 於收訊 訓練圖 例如訓 訓練用 徑17 〇 練圖案 出測量 、柱上裝置21 機223之各自」 位元分配，來

531953 五、發明說明（ίο) 其後之資料通信。即，做為柱上主機之柱上裝置2 1 1係預 先記憶於與各自之宅内主機221、222、223送收訊之際之 位元分配，而宅内主機221、222、2 23係預先記憶於與柱 上裝置2 11送收訊之際之位元分配。 即使在做為宅内主機2 2 1與終端階層2 0 3之各終端 2 3 1、2 3 2之間也執行同樣之動作。 因而，使用由如該訓練所決定之位元分配，在各通_ 裝置間進行通信。 如以上所做說明’對於各通信裝置來算出每一音調可 分配之位元數，於每一通信裝置決定個別之位元分配，同 時因為可將通信裝置分為主機與伺服器來管理，所以於每 一通信裝置可以最適之位元分配來進行通信，而不需要混 合濾波器，而可以不花費設置工事之時間和成本來確保傳 輸速率。 還有，在本實施形態一中，雖說明關於將各通信裝置 分為三階層之主機和伺服器來管理之場合，但若以分^主 機和伺服器來管理則並不限於此，即使在不論多少階層也 都可得到同樣之效果。 胃 實施形態二. 在本實施形態二中，則說明關於進行資料通作之 音調配置。 口不之 圖3係顯示關於本發明之通信裝置進行資料通信之& 之音調配置之例之說明圖。在圖3中，係將各音調之之^ 心頻率之頻率間隔做為4· 3125 kHz，並顯示有關在12

531953 五、發明說明（11) 9735 kHz〜448· 5 kHz之範圍來使用同一頻寬之1〇2條音 調之情形。該102條音調裏，將#56、#72、#88以做為符號 同步用音調之引導音調來使用，並將#32、#48、#64、 #80、#96做為低速通信用音調來使用，而其他之音調則做 為高速通信用音調來使用。但是，高速通信時係將引導音 調做為高速通信用音調來使用。 、做成如圖3所示之音調配置’且藉由柱上主機階層2 〇 1 成為時脈主機，而進行符號同步。也就是，柱上裝置θ2 )工 為於將做為符號同步用音調之引導音調來對於管理對象之 宅内主機221、2 22、223及終端用數據機231、2 32未進行 資料通信之期間照常予以發訊。個宅内主機2 2 i、2 2 2、 223及終端用數據機231、23 2係藉由收訊引導音調而進 符號同步。 藉由如圖3所示之音調配置’因為以高速通信來使用 :音調之頻寬與為以低速通信來使用之音調之頻寬為同一 個’且因為進行高速通信之裝置例如宅内主機22i、m、 H及進行低速通/之裝置例如終⑼數據⑽1、232 號同步，所以僅以交換使用之音調即之可引實導 速通信，纟不產生因符號同步之偏差，：見低速通仏與命 使高速通信用音調與低速通信用音％ 如圖3所不般即 互干擾。 日巧相鄰接也不會產生相 機所發訊之引導音調 &低速通信來使用同 如以上所做說明，以收訊時脈主 來進行符號同步，並藉由在高速通信

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531953 五、發明說明（12) "—^ ___ 一頻寬之音調，而可僅以交換使用之音調即可實 信與低速通信，而且，因為即使高速通信用音調與=乘^ 信用音調相鄰接也不會產生相互干擾，所以可在低速用^ 信裝置與咼速用通信裴置之間來互相連接。 —、、 還有丄在本實施形態二中，雖做成如圖3所示之音 配置，但藉由依據時脈主機之同步訊號而進行符號同步°， 而且，若在高速通信與低速通信中使用同一頻寬之音&則 不限於此，即使在其他音調配置也可得到同樣之效果。、 實施形態三. ° 在本實施形態三中，係說明有關執行資料通作 訊框構成。 際之 圖4係顯示依據上述訊框電路1 1之以訊框處理所產生 之訊框之構成例。因為在圖4係以使用引導音調來進成符 號同步，所以於一個有效荷載資料裏必要之標題係為使用 於住宅碼與來源位址之1 DMT符號、及使用於訊框尾之1 DMT符號之兩碼。但是，若為必要則也可於住宅碼與來源 位址使用2 DMT符號以上。 對此，於例如在全部通信裝置中使用共通之音調及位 元分配之場合時，因為在全部通信裝置中進行載波檢測及 符號同步，所以前置訊號成為必要。 圖5係顯示在全部通信裝置中使用共通之音調及位元 分配之場合時之訊框構成例之說明圖。 在圖5中，於在載波檢測及符號同步長前置訊號與同 步碼雖為必要，但因為在圖4所示之本發明之通信裝置中

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發明說明（13) 係使用引導音調進行符號同纟，所以該等 要。代替在圖5中使用訊框型態，而在圖4之本發 在位址’但在圖4所不之通信裝置中係將顯一 主機之那一伺服器、或從那-伺服器至那-主機之資那料之 住宅碼及來源位址做為標題加以使用。 貝抖之 藉由做成如該訊框構成，而欲開始資料通信之宅内主 機221、222、22 3和終端用數據機231、232等之通信 係於收訊檔案結尾後，於「固定時間+隨機時間」^過 後可加以發訊。因而，做為時脈主機之柱上裝置21丨係於 由宅内主機221、222、223等之高速通信裝置所發訊之訊 框收訊剛開始之後來停止引導音調之發訊，並於剛收訊檔 案結尾之後來開始引導音調之發訊。 °田 該結果為，在圖5係於一個有效荷載資料裏必要之標 題為使用於前置訊號之3 2 DMT符號、及使用於同步碼、訊 框型態、及收訊所在位址之1〜3 DMT符號，即使為最低 也需要32 DMT符號之標題，藉由在圖4所示之本發明之通 信裝置中所使用之訊框構成，與在全部通信裝置中使用共 通之音調及位元分配之場合相比較，而可於一個有效荷^ 資料裏將必要之標題縮短30 DMT符號以上，並抑制^ = 率之降低。 u ' 如以上所做說明般，藉由收訊時脈主機所發訊之弓丨 音調而進行符號同步，因為不需要前置訊號，所以可於— 個有效荷載資料裏縮短標題，而抑制傳輸速率之降低。'

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中’雖係做成如圖4所示之訊 主機之同步訊號來進行符號同 他之訊框構成也可得到同樣之 還有，在本實施形態三 框構成，但若藉由依據時脈 步則並不限於此，即使為其 效果， 如以上 包括：位元 料通信之通 訊之訓練之 分配於各音 元分配算出 之各通信裝 行通信，而 事之時間和 而且， 音調來進行 前於設定初 通信裝置來 算出之位元 資料通信， 通信，而混 之時間和成 而且， 而可使管理 而且， 所做之說明 算出裝置， 信裝置中， 際，對於成 調之位元數 裝置所算出 置進行資料 混合濾波器 成本來確保 在本發明之 資料通信之 期化資訊之 算出可分配 分配來對前 而可於每一 合濾波器變 本來確保傳 藉由將各通 魔大之數之 前述進行通 ’在本發明 在分配資料 進行資料通 為通信對象 ;及資料通 之位元分配 通信，而可 變為不需要 傳輸速率。 通信方法中 通信方法中 訓練之際， 於每一音調 述成為通信 通信裝置以 為不需要， 輸速率。 信裝置分為 通信裝置之 信之各通信 之通信裝置 於複數個音 信之前於設 之各通信裝 信裝置，基 來對成為前 以最適之位 ’而可以不 ’在分配資 ’藉由進行 對於成為通 之位元數， 對象之各通 最適之位元 而可以不花 主機和伺服 負荷得以分 裝置裏，以 中，係藉由 調來進行資 定初期化資 置來算出可 於由前述位 述通信對象 元分配來進 花費設置工 料於複數個 資料通信之 信對象之各 並基於該被 信裝置進行 分配來進行 費設置工事 器來管理， 散。 設定成為蝥

2111-3856-PF;Ahddub.ptd 第17頁 531953 五、發明說明（15) 訊同步訊號之時脈Φ拖> 之通信裝置係藉由收信裝f，而前述時脈主機以外 之同步訊號來進行同：來自成為前述時脈主機之通信裝置 必要之標冑，來抑2二：可於-個有效荷載資料裏縮短 = i = —頻寬之前數複數個音調，而可僅 為信和高速通信，而且，因 相互干擾，所以在；；η 調相鄰接也不產生 可相互連接。置與高速用通信裝置之間 產業上之可利用性 如以上所述，若依據有關本發明之通信裝方 法，則因為適於藉由以分配資料於複數個音調來進行資料 ΐ=τ方調Λ和隹_調變解調方式等之多載波(多音調） 調巧调方式來進行資料通信，戶斤以可以不花費混合滤波 器之δ又置工事之時間和成本而確保傳 、、 心 用通信裝置與高速用通信裝置之相互^接為有㊁對於低'

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Claims (1)

1. 531953 六、申請專利範圍 1 · 一種通 通信，其特徵 位元分配 資訊之訓練之 可分配於每一 資 之位元 資料通 2. 述資料 3· 述資料 4. 通信， 於 於成為 位元數 基 之各通 5. 前述正 號之時 置係收 執行同 料通信 分配而 信。 如申請 通信裝 如申請 通信裝 一種通 其特徵 執行資 通信對 ;及 於由該 信裝置 如申請 在通信 脈主機 訊來自 步 〇 —-------— t ί ί，分配資料於複數個音調而執行資料 在於包括： 二出=置，於執行資料通信之前設定初期化 不」對於成為通信對手之各通信裝置來算出 音调之位元數；及 裝置基於由前述位元分配算出裝置所算出 對於成為前述通信對手之各通信裝置來執行 專利範圍第1項記載之通信裝置，其中，前 置係只執行資料之發訊。 /、 專利範圍第1項記載之通信裝置，其中，前 置係只執行資料之收訊。 / ，方法，分配資料於複數個音調而執行資料 在於： =通信之前設定初期化資訊之訓練之際，對 之各通彳§裝置來算出可分配於每一音調之 ，算出之位元分配而對於成為前述通信對手 來執行資料通信。 專利範圍第4項記載之通信方法，其中，於 信裝置裏m成為可發訊同步訊 通佗裝置，而刖述時脈主機以外之通信裝 成為前述時脈主機之通信裴置之同步訊號而

   2111-3856-PF;Ahddub.ptd 第19頁 531953 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第5項記載之通信方法，其中，使 用同一頻寬之前數複數個音調。 7. 如申請專利範圍第4項記載之通信方法，其中，將 各通信裝置分為主機與伺服器來管理。 8. 如申請專利範圍第7項記載之通信方法，其中，於 前述正在通信之各通信裝置裏，以設定成為可發訊同步訊 號之時脈主機之通信裝置，而前述時脈主機以外之通信裝 置係收訊來自成為前述時脈主機之通信裝置之同步訊號而 執行同步。 9. 如申請專利範圍第8項記載之通信方法，其中，使 用同一頻寬之前數複數個音調。

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