TWI427944B

TWI427944B - 通訊裝置及通訊方法

Info

Publication number: TWI427944B
Application number: TW095124421A
Authority: TW
Inventors: Koga Hisao; Igata Yuji; Kuroda Go; Ikeda Koji; Kurobe Akio; Yamada Hirotoshi; Okamoto Hiromu; Mizugai Yoshinori; Sugita Takehiro; Ohshima Junichi; Takasu Shigeru
Original assignee: Panasonic Corp; Mitsubishi Electric Corp; Sony Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2014-02-21
Also published as: WO2007004742A1; KR20080038294A; US20070160172A1; ES2718231T3; CN101218756A; EP1902528B1; JP4584055B2; KR101252504B1; EP1902528A1; CN101218756B; JP2007019639A; US7660365B2; US20100104030A1; TW200711342A; US8295390B2

Description

通訊裝置及通訊方法

本發明係關於一種連接至一供應有預定交流電壓之電源線且執行資料通訊之通訊裝置，以及係關於一種通訊方法。

當有線資料通訊係藉由使用諸如電腦之終端機而在家、在辦公室、在工廠或其類似地方得以執行時，通常必須將待用作傳輸線之導線(諸如電纜及連接器)放置於所需位置處。因此，各種任務必須在開始通訊設施之操作前加以執行。

附帶地，在大多數情況下，在家、辦公室、工廠或其類似地方使用商用電源，例如，交流電壓(例如，在美國為120 V－60 Hz，在日本為100 V－50/60 Hz)。因此，已將用於供應電源之電源線(照明電路)放置於住宅、辦公室、工廠及其類似地方中之所有位置處。因此，只要電源線可用於資料通訊，就會避免為了通訊目的而重新放置一特定導線之必要性。具體言之，通訊頻道可藉由將通訊裝置插入於電源插座中來確保。

在(例如)專利文件1中所說明之技術稱為用於使用此電源線來進行通訊之已知技術。在當前情形下，用於使用電源線通訊之條件(例如，頻帶)正在不同國家(包括日本)的考慮之中。

〔專利文件1〕JP－A－2000－165304

在目前的情況下，規格在用於使用電源線來進行通訊之技術(諸如先前所述之技術)方面仍尚未得以界定。通訊標準(諸如協定、調變系統及頻帶)之用於實際通訊的規格根據開發該技術之製造商而改變。

當考慮實際欲指定使用此通訊技術之環境時，具有複數個類型之通訊標準混合式地存在於相同位置中的高機率。例如，假定使用者(通訊裝置之使用者)居住於多個住宅，諸如單元式公寓住宅(apartment house)或住戶所有式公寓住房(condominium)，則居住於相同集體住宅中之使用者並不總是使用相同製造商之通訊裝置(例如，數據機)。因此，可出現由複數個製造商獨特地製造之複數個類型之通訊裝置同時連接至共用電源線的情況。

如上文所述，當在諸如協定及調變系統之通訊標準方面彼此不同之複數個類型的通訊裝置連接至相同電源線時，一通訊裝置不能解調變自不同系統之通訊裝置所傳輸的信號且將該等信號辨識為純粹雜訊。因此，儘管事實為複數個類型之通訊裝置使用相同頻帶，但是不能確定其他通訊裝置之純粹存在。基於此原因，由複數個類型之通訊裝置所傳輸的信號彼此碰撞，藉此致使通訊為不可能的。具體言之，不同類型之通訊裝置在共用電源線上的共存中遇到了困難。

下列具體例已在該等情形下得以設想，且旨在設有一種通訊裝置及一種通訊方法，該通訊裝置及該通訊方法能使資料通訊之控制以甚至當在通訊標準方面彼此不同之複數個類型的通訊裝置來連接至一共用傳輸線時亦避免信號之間之碰撞的發生。

第一，一種通訊裝置，其連接至一傳輸具有N相及T循環之特徵之波形的電源線且藉由該電源線來執行通訊，該通訊裝置包括：一同步產生器，其基於該波形來產生一同步信號；及一控制器，其基於由該同步產生器所產生之同步信號而在T/2M之週期期間將一控制信號輸出至電源線，該控制信號包括用於允許複數個通訊裝置共存於電源線上之資訊，M係N乘以一自然數。

藉由此組態，時序係藉由基於電源線之交流波形之時序而產生的同步信號之使用來控制。因此，甚至不同類型之通訊裝置亦可匹配信號傳輸之時序及監控之時序。藉由將週期設定為T/M，使用N相之交流電壓。在相位根據電源插頭與插座之間之連接之方位而改變的複數個通訊裝置中，可執行用以避免信號之間之碰撞的資料通訊之控制。

第二，在通訊裝置中，M為三。

藉由此組態，通訊裝置可應付世界上許多國家中所採用之單相交流電壓及三相交流電壓。

第三，在通訊裝置中，控制信號包括用於開始通訊之請求或通訊結束資訊。

藉由此組態，通訊控制部分可單獨藉由作為控制信號之通訊時序之通訊的開始及通訊的結束來控制資料通訊。因此，可減少強加於控制信號上之處理負荷。

第四，通訊裝置進一步包括：一資料通訊部分，其藉由電源線來執行資料通訊，其中控制器根據控制信號來控制由該資料通訊部分所執行之資料通訊。

藉由此組態，使用N相之交流電壓，且在相位根據電源插頭與插座之間之連接之方位而改變的複數個通訊裝置中，可執行用以避免信號之間之碰撞的資料通訊之控制。

第五，在通訊裝置中，控制器根據控制信號而在該週期之後的一通訊週期期間控制資料通訊。

藉由此組態，通訊裝置之資料通訊可根據關於包括於控制信號中之一共存標準的資訊來控制。

第六，在通訊裝置中，控制器根據自其他通訊裝置所接收之控制信號而在該週期之後的一通訊週期期間控制資料通訊。

藉由此組態，根據一自另一通訊裝置所輸出之控制信號，控制一通訊裝置之資料通訊，藉此能使避免信號之間之碰撞的資料通訊。

第七，在通訊裝置中，該通訊週期具有該週期乘以一整數之長度。

藉由此組態，不具有改變一週期之循環的必要性。只要使得通訊片段更長，就可減少強加於控制信號上之處理負擔。

第八，在通訊裝置中，控制信號進一步包括顯示通訊週期之長度的資訊。

藉由此組態，可在通訊期間適應性地改變通訊片段之週期，且可執行可撓性通訊控制。

第九，在通訊裝置中，資料通訊部分在每一通訊週期中執行資料通訊。

藉由此組態，在每一通訊週期中執行資料通訊，使得可藉由使用一期望資料通訊頻帶來執行通訊。因此，可增強頻率效率。

第十，在通訊裝置中，控制信號具有複數個分割時間片段，且控制方法之細節係藉由個別時間片段之信號的組合來顯示。

藉由此組態，例如，將控制信號分割成K個時間片段。當將二進位資訊顯示於每一時間片段中時，控制信號可表達2^K 種控制方法之細節。

第十一，在通訊裝置中，控制器在時間方面彼此鄰近之複數個週期的每一者中輸出一包括相同資訊之控制信號。

藉由此組態，可增強一控制信號之共存處理的可靠性。

第十二，在通訊裝置中，當資料通訊部分不執行資料通訊時，控制器輸出控制信號。

藉由此組態，控制信號與資料信號在時間方面彼此不重疊。因此，可防止一信號自一頻帶至另一頻帶之洩漏，使得可防止覆蓋區(coverage)之降低。

第十三，一種用於通訊裝置之通訊方法，該通訊裝置連接至一傳輸具有N相及T循環之特徵之波形的電源線且藉由該電源線來執行通訊，該方法包括：基於該波形來產生一同步信號之步驟；及基於由同步產生器所產生之同步信號而在T/2M之週期期間將一控制信號輸出至電源線之步驟，該控制信號包括用於允許複數個通訊裝置以共存於電源線上之資訊，M係N乘以一自然數。

藉由此方法，將時序藉由基於電源線之交流波形之時序而產生的同步信號之使用來控制。因此，甚至不同類型之通訊裝置可匹配信號傳輸之時序及監控之時序。藉由將週期設定為T/M，使用N相之交流電壓。可在相位根據電源插頭與插座之間之連接之方位而改變的複數個通訊裝置中達成同步。

因此，可設有一種通訊裝置及一種通訊方法，其能使資料通訊之控制以甚至當在通訊標準方面彼此不同之複數個類型的通訊裝置連接至一共用傳輸線時亦避免信號之間之碰撞的發生。

在下文中將藉由參看圖1至11來說明一具體例。

首先，將說明使用複數個通訊標準之通訊裝置連接至一共用傳輸線之情況。圖8為顯示複數個通訊裝置連接至一共用傳輸線之系統之實施例組態的方塊圖。在圖8所示之具體例中，複數個通訊裝置100(A1)、100(A2)、100(B1)、100(B2)、100(C1)及100(C2)連接至一共用傳輸線106。通訊裝置100(A1)、100(A2)根據A型通訊標準來執行通訊；通訊裝置100(B1)、100(B2)根據B型通訊標準來執行通訊；及通訊裝置100(C1)、100(C2)根據C型通訊標準來執行通訊。“通訊標準”表示用於在傳輸器與接收器之間建立通訊的協定。舉例而言，該協定包括諸如OFDM(正交分頻多工)方案及SS(展頻)方案之調變－解調變方案。另外，通訊標準係包含符號率之規格及訊框格式之規格的概念。

因此，通訊裝置100(A1)與通訊裝置100(A2)係相同類型；通訊裝置100(B1)與通訊裝置100(B2)係相同類型；且通訊裝置100(C1)與通訊裝置100(C2)係相同類型。然而，通訊裝置100(A1、A2)、通訊裝置100(B1、B2)及通訊裝置100(C1、C2)在類型方面彼此不同。實際上，該等類型間之差異表示通訊中所採用之通訊標準(諸如協定、資料信號調變系統、資料信號之符號率、及其類似標準)之差異。

將電源線通訊視為假設出現此情況之實施例。例如，集體住宅包括作為使用者之複數個獨立住戶。然而，用作傳輸線之電源線係共用的，且個別住戶之電源線係電性連接在一起。同時，個別住戶之使用者並非總是使用相同製造商(意即，相同通訊標準)之通訊裝置，且因此可具有個別住戶之使用者使用在類型方面彼此不同之通訊裝置100的情況。簡言之，從一製造商至另一製造商之通訊裝置100在用於通訊之通訊標準(諸如協定、資料信號調變系統、資料信號之符號率、及其類似標準)方面可能不同。

如上文所述，當不同類型之複數個通訊裝置100連接至共用傳輸線106時，個別通訊裝置100不能解調變由不同類型之通訊裝置100所傳輸之信號，且因此甚至不能偵測其他通訊裝置100之存在。因此，由不同類型之複數個通訊裝置100所傳輸的信號在傳輸線106上彼此碰撞。由於信號之間的碰撞而不能通訊，因此只要不執行特殊控制，則不同類型之複數個通訊裝置100不能共存於傳輸線106上。

因此，將各種類型之共存標準提及為不同通訊標準之複數個通訊裝置100共存於相同傳輸線106中的實施例。此處，術語“共存標準”意謂用於使不同通訊標準之複數個通訊裝置100共存於單一傳輸線106中之方案，以使得防止信號之碰撞；且表示遵守不同通訊標準之資料通訊係藉由使用多維連接系統(諸如分頻、分時、分碼、及其類似系統)而在頻率、時間、程式碼、或其組合之方面彼此分開。

在分頻之情況下，當用於通訊所使用之頻帶的範圍係(例如)從2至30 MHz時，通訊標準A使用從15至30 MHz之頻帶；且通訊標準B使用從2至15 MHz之頻帶。結果，通訊標準A與通訊標準B可用於共用傳輸線中。

在分時之共存標準的情況下，通訊標準A與通訊標準B係以(例如)預定時間間隔來切換，通訊標準A與通訊標準B可共存於共用傳輸線上。

此處，只要通訊係根據一通訊標準而僅藉由使用一預定頻帶或時域來執行，則不同通訊標準之信號的碰撞可得以避免。然而，考慮到通訊效率，當通訊不是以複數個通訊標準來執行時，執行通訊之通訊標準較佳使用整個頻帶。

該具體例說明一傳輸裝置及一接收裝置，該傳輸裝置及該接收裝置藉由使用一顯示通訊裝置、通訊方法及其類似物之控制信號而在不同通訊標準之通訊裝置間執行共存處理，且甚至當不同通訊標準之通訊裝置連接至諸如電源線及其類似物之共用傳輸線時，該傳輸裝置及該接收裝置能使有效通訊而不涉及信號之碰撞。術語“控制信號”係包括關於用於使不同通訊標準之複數個通訊裝置共存於一電源線中之共存標準之資訊的信號：具體言之，顯示共存處理之控制方法細節的信號，該等細節諸如哪一通訊標準之通訊係執行於什麼頻帶中、哪些通訊標準之通訊係執行於什麼頻道(時域)中、什麼通訊標準優先(意即，給定優先權)、及其類似細節。只要共存標準預先係根據通訊裝置(意即，通訊裝置之類型，諸如製造商之名稱、模型、及其類似物)來設定，則亦可使控制信號僅包括顯示彼類型之識別資訊。

現在將說明一可應用本具體例之傳輸裝置及接收裝置的通訊裝置。該具體例藉由將一通訊裝置視為實施例通訊裝置來提供說明，該通訊裝置藉由將一電源線用作傳輸線來執行多載波通訊標準之寬頻通訊(2至30 MHz)。該具體例之通訊裝置不限於多載波通訊標準，而亦可採用單載波通訊標準或展頻機制。同樣，用於通訊之傳輸線不限於電源線。亦可使用一傳輸線，例如，同軸電纜、電話線、揚聲器線(speaker line)、導線、及其類似物。

圖9為顯示根據該具體例之通訊裝置之正面的外部立體圖，且圖10為顯示根據該具體例之通訊裝置之背面的外部立體圖。

如圖9及10所示，該具體例之通訊裝置100對應於數據機。通訊裝置100具有罩殼101。如圖9所示，諸如LED(發光二極體)或其類似物之顯示部分105係設於罩殼101之正面上。如圖10所示，電源連接器102、諸如RJ45之LAN(區域網路)調變器插座103、及D子連接器104係設於罩殼101之背面上。如圖10所示，電源線106(諸如並聯電纜)連接至電源連接器102。未經說明之LAN電纜連接至模組化插座103。未經說明之D子電纜連接至D子連接器104。儘管將圖9及10所示之數據機顯示為實施例通訊裝置，但是通訊裝置不特別限於數據機。通訊裝置可為裝備有數據機之電氣設備(例如，諸如電視機之家電產品)。

圖11為展示根據該具體例之通訊裝置之實施例硬體的方塊圖。如圖11所示，通訊裝置100具有電路模組200及切換電源300。切換電源300供應電路模組200有＋1.2 V、＋3.3 V及＋12 V電壓。電路模組200係設有主IC(積體電路)201、AFE IC(類比前端IC)202、低通濾波器(LPF)203、驅動器IC 205、耦合器206、帶通濾波器(BPF)207、AMP(放大器)IC 209、ADC(AD轉換器)IC 210、記憶體211及乙太網路(註冊商標)實體層IC(PHYSIC)212。

主IC 201包含CPU(中央處理單元)201a、PLC．MAC(電源線通訊．媒體存取控制)區塊201b、及PLC．PHY(電源線通訊．實體層)區塊201c。AFE IC 202包含數位/類比轉換器(DAC)224、類比/數位轉換器(ADC)211、及可變放大器(VGA)219。耦合器206包含線圈變壓器206a及電容器206b。

此外，電路模組200係設有共存IC 251、共存AFE IC 252、LPF 253、驅動器IC 255、BPF 257、及AC循環感應器30。共存IC 251係由共存MAC區塊251b及共存PHY區塊251c所形成。AFE IC 252包含DAC 274、ADC 261及VGA 269。共存IC 251處理關於共存處理之控制信號。可將共存IC 251之部分或全部功能併入於主IC 201中。當主IC 201執行共存IC 251之全部功能時，無需設有共存AFE IC 252、LPF 253、驅動器IC 255及BPF 257。

隨後將說明根據該具體例之通訊系統的細節。圖1為顯示根據該具體例之通訊裝置之實施例通用組態的功能方塊圖。

如圖1所示，通訊裝置100具有作為實施例資料通訊部分之資料通訊器10、作為實施例通訊控制部分之通訊控制器20、及作為實施例同步信號產生部分之AC循環感應器30。

資料通訊器10包括於圖11所示之主IC 201中，且為執行信號處理之電路，該信號處理包括用於資料通訊之基本控制及調變與解調變，如同在普通數據機之情況下。具體言之，資料通訊器10調變自通訊終端機(諸如未經說明之個人電腦)所輸出之資料信號，且輸出因此調變之資料信號作為傳輸信號(資料)。另外，資料通訊器10解調變自電源線106所輸入之資料信號作為接收信號(資料)，且將因此解調變之信號輸出至諸如個人電腦之通訊終端機。為了確定是否可使用電源線106，資料通訊器10在通訊之前將一預定通訊請求信號輸出至通訊控制器20。資料通訊器10在一頻帶處且在一時域期間執行資料通訊，其係基於一來自通訊控制器20之指令。

與由AC循環感應器30所輸出之同步信號SS之時序為同步地，通訊控制器20執行由複數個類型之通訊裝置100所要求的控制以使其共存於電源線106中。具體言之，根據由資料通訊器10所輸入之通訊請求，某一台(通訊裝置100)執行用於獲得使用電源線106之優先權的控制。為了與另一通訊裝置100進行用於獲得優先權之協商，通訊控制器20將一控制信號傳輸至電源線106，且自電源線106接收該控制信號。

AC循環感應器30產生由複數個類型之通訊裝置100所要求的同步信號以在共同時序時執行控制。實際上，在日本，在電源線106中出現商用電源之波形(亦即，由正弦波形50 Hz或60 Hz所形成之交流電壓波形AC)。因此，偵測到交流電壓之電壓波形的零交叉點，且產生將該時序視為參考之同步信號SS。圖1所示之同步信號SS係實施例，且對應於由與交流電壓波形AC之零交叉點來同步之複數個脈衝所組成的矩形波。交流電壓波形AC係電源線之交流波形的實施例，且可為交流電流波形或交流電源波形。

資料通訊器10之資料的接收與資料的傳輸之間的切換可藉由使用能夠控制實體開關之啟動/去啟動的元件來控制。圖2為顯示根據圖1所示之具體例之通訊裝置之另一實施例通用組態的功能方塊圖。

如圖2所示，除了包括資料通訊器10、通訊控制器20及AC循環感應器30之外，通訊裝置100b還具有開關部分40。開關部分40係一開關，其包括於圖11所示之AFE．IC 202中；其控制DAC 224之電源的啟動/去啟動；且其致能及失能資料信號在資料通訊器10與電源線106之間的通過。視通訊裝置在目前時序時是否可使用電源線106之頻帶而定，通訊控制器20控制開關部分40之啟動/去啟動。資料之傳輸及接收可藉由控制連接至資料信號所通過之線之元件的啟動及去啟動來切換。資料之傳輸與資料之接收之間的切換不總是限於由DAC 224所執行之電源之啟動/去啟動的控制。例如，可使另一元件(諸如驅動器IC 225或其類似物)經受啟動/去啟動控制。或者，可將一致能/去能信號來傳輸至連接至資料信號所通過之線的元件，而非控制該元件之啟動/去啟動。

現在將說明如上文所述用於藉由使用交流電壓波形AC之時序來達成同步的實施例共存處理。圖3為顯示使用交流電壓波形AC之實施例共存處理的時序圖。

如圖3所述，已將電源線106之頻帶分割成商用電源頻帶、控制信號頻帶及資料信號頻帶。具體言之，商用電源頻帶經指派以便落入50 Hz至2 MHz之範圍內；控制信號頻帶經指派以便落入2 MHz至3 MHz之範圍內；且資料信號頻帶經指派以便落入3 MHz至30 MHz之範圍內。待指派之頻帶係任意的，且可視需要而改變。

商用電源範圍不能用於意欲防止發生與商用電源之干擾的通訊。在此具體例中，將2 MHz至30 MHz之頻率範圍進一步分割成控制信號頻帶及資料信號頻帶。使用該控制信號頻帶及該資料信號頻帶之頻率範圍無需特別限於2 MHz至30 MHz，除非該頻率範圍與商用電源頻帶重疊。另外，指派至控制信號之頻帶無需限於2 MHz至3 MHz，且指派至資料信號頻帶之頻率範圍無需限於3 MHz至30 MHz。

控制信號頻帶係特定用於進行協商，以便獲得優先權，複數個類型之通訊裝置100藉由該等優先權來使用電源線106進行通訊。具體言之，將圖1所示之控制信號之頻率指派至控制信號頻帶。資料信號頻帶係經特定設計用於與在實際資料通訊中所使用之信號一起使用的頻帶。即，將圖1所示之資料信號之頻率指派至資料信號頻帶。

通常，在2 MHz至3 MHz之範圍內，出現的雜訊傾向於增加。為了達成高速傳輸，期望使用最寬之可能頻帶進行通訊。然而，由於低S/N(信號/雜訊)比係在2 MHz至3 MHz之範圍內得以達成，所以事實為此範圍對高速傳輸之貢獻程度係低的。因此，甚至當將2 MHz至3 MHz之範圍指派為特定用於進行協商之控制信號頻帶時，在傳輸速率方面亦很難出現實質降低。

現在將說明如上文所述藉由使用控制信號頻帶來傳輸及接收用於協商目的之控制信號之通訊控制器20的內部功能組態。圖4為顯示根據該具體例之通訊控制器之通用組態的方塊圖。

如圖4所示，通訊控制器20包含控制部分21、信號產生器22、數位/類比轉換器23、低通濾波器24、帶通濾波器25、AGC電路26、類比/數位轉換器27、及FFT(快速傅立葉變換)電路28。

控制部分21為數位電路，其包括於圖11所示之共存IC 251之共存MAC區塊251b中；且其根據自資料通訊器10所輸入之通訊請求或圖1所示之控制信號且與自AC循環感應器30所輸入之同步信號SS之時序同步地來控制通訊控制器20之整體。

信號產生器22包括於圖11所示之共存IC 251之共存PHY區塊251c中，且根據來自控制部分21之指令來產生與連接至電源線106之另一通訊裝置100進行協商所需之信號的波形圖案。此信號係多載波信號。在本具體例中，OFDM信號經產生作為控制信號。調變方案不特別限於OFDM。例如，亦可使用W－OFDM(基於子波轉換之OFDM)或SS。

數位/類比轉換器23包括於圖11所示之共存AFE IC 252之DAC區塊274中，且將自信號產生器22所輸出之數位OFDM信號轉換為類比信號。低通濾波器(LPF)(亦可為帶通濾波器)24包括於圖11所示之LPF區塊253中，且阻擋不需要之頻率分量的通過，以便單獨將前述控制信號頻帶之頻率分量輸出至電源線106。

帶通濾波器(BPF)25包括於圖11所示之BPF區塊257中；自電源線106中所出現之信號僅擷取控制信號頻帶之頻率分量；且將因此擷取之頻率分量輸出至AGC電路26。AGC電路26包括於圖11所示之共存AFE IC 252之VGA區塊269中，且藉由自動地控制一增益以使得衰減之輸入信號達成指定位準來放大信號。

類比/數位轉換器27包括於圖11所示之共存AFE IC 252之ADC區塊261中，且將自AGC電路26所輸入之類比信號轉換為數位信號。FFT電路28包括於圖11所示之共存IC 251之共存PHY區塊251c中，且使自類比/數位轉換器27所輸入之數位信號經受預定高速傅立葉轉換處理，以因此將在時域中並排出現之多載波信號轉換為在頻域中之信號。對FFT電路28之基本需求係執行(例如)128個點之FFT處理。亦可使用一相關器來替代FFT電路28。

控制部分21檢查由FFT電路28所輸出之信號，以因此確定其他通訊裝置100是否已傳輸作為控制信號之信號。

圖3顯示共存係以交流電壓波形之零交叉點與控制信號之位置之間的位置關係來控制的實施例。在將一週期Tc－－用於執行共存處理之單位－－視為交流電壓波形之一循環T(60 Hz：16.67 ms/50 Hz：20 ms)時來執行處理。當控制信號已達到緊接在一上升零交叉點之位置之後的一位置時，通訊裝置(或通訊標準)A在下一週期Tc中傳輸資料信號。當控制信號已達到緊接在一下降零交叉點之後的一位置時，通訊裝置(或通訊標準)B在下一週期Tc中傳輸資料信號。

如上文所述，由於控制係與藉由AC循環感應器30自交流電壓波形AC而產生之同步信號的時序同步地得以執行，所以可使控制時序與連接至共用電源線106之另一通訊裝置100同步。

然而，亦可出現在由連接至共用電源線106之複數個通訊裝置100所產生之同步信號之時序中出現滯後的情況。

在下文中說明此現象。圖5A至5C為顯示該具體例中之控制時序的說明性視圖。圖5A為顯示在電源線供應有單相交流電壓時出現之相位滯後的視圖；圖5B為用於說明在電源線供應有三相交流電壓時出現之相位滯後的視圖；且圖5C為顯示在該具體例中所達成之控制時序的視圖。

圖1所示之AC循環感應器30在一零交叉點之時序時產生一同步信號SS，在該零交叉點處，組成電源線106之兩個線中的交流電壓自正變為負或改變一零交叉點之時序，在該零交叉點處，電壓自負變為正。裝備有AC循環感應器30之通訊裝置100通常係經由電源連接器102而連接至設有於單相電源線106處之雙極電源插頭或雙極插座。

然而，電源插頭與雙極插座之間的相對方位未經特別指定。其可以相對的方位來連接在一起。當電源插頭與雙極插座係以相對方位來連接時，藉由通訊裝置100中之AC循環感應器30所監控之交流電壓的極性係反相的，且相位變為反向。如圖5A中所示，在通訊裝置100(1)、100(2)中所處理之電源的波形中出現180°之相位差；即，電源插頭與雙極插座係以一特定方位(為了便利起見，稱為“普通方位”)來連接之通訊裝置100(1)、及電源插頭與雙極插座係以一反向方向來連接之通訊裝置100(2)。因此，如圖3中所示，當將交流電壓波形之循環T視為週期Tc時，在通訊裝置100(1)、100(2)之間已出現180°之相位差。當共存處理係以位於週期Tc中之控制信號來控制時，由於存在相位差，所以未能出現共存處理之控制。

此外，當連接至通訊裝置100之電源線供應有三相交流電壓時，在形成單一電源線之三個線中所出現的交流電壓中出現120°之相位差。因此，如圖5B中所示，根據三個線中連接至AC循環感應器30之兩個線之連接(極性)的連接狀態及方位，出現120°之相位差。

如上文所述，當在複數個通訊裝置100之出現同步信號SS時的時序中已出現差異時，在通訊裝置100之控制時序中亦出現差異，使得通訊裝置未能適當地操作。

當通訊裝置100(1)至100(3)(其在彼此異相120°時連接)在連接至共用電源線106時在零交叉時序處產生同步信號SS時，每隔60°在任一通訊裝置100中出現同步信號SS。

當通訊裝置連接至供應有N相交流電壓之電源線時，可在藉由以2N除交流電壓波形之循環T所判定的時序處出現零交叉點；即，每隔T/2N。因此，在將T/2M(M係N之自然倍數)視為單一單位(週期Tc)時控制共存處理。藉此，甚至當具有已在彼此異相時所連接之通訊裝置時，將零交叉點之時序視為同步信號SS，且可消除相位差之影響。

即，當電源為單相交流電壓時，將通訊片段Tc設定至交流電壓波形AC之循環T的一半。當電源為三相交流電壓時，將通訊片段Tc設定至交流電壓波形AC之循環T的六分之一。因此，可消除相位差之影響。

世界上許多國家採用單相或三相交流電壓。因此，只要已將週期Tc預先設定至T/6，通訊裝置就可應付單相交流電壓與三相交流電壓兩者。當假定通訊裝置連接至具有複數個相位之交流電壓時，將T/2M之因數M預先設定至相位之數目的最小公倍數，藉以通訊裝置可應付具有彼數目之相位的交流電壓。圖5C顯示在將週期Tc設定至T/6之長度時控制共存處理的實施例。當傳輸控制信號C時，通訊控制器20以使得一信號包括於週期Tc中之方式來執行傳輸。

圖6為顯示根據該具體例之實施例共存處理的時序圖。圖6顯示週期Tc係交流電壓波形AC之循環T之六分之一的情況。如圖6中所示，根據包括於週期Tc中之控制信號，資料通訊係在該週期之後之一通訊週期中得以執行。

例如，當已將包括關於指派至通訊裝置(或通訊標準)A之優先權之實訊的控制信號C1傳輸至電源線106時，個別通訊裝置100之通訊控制器20執行共存處理，使得通訊裝置(或通訊標準)A在下一週期中執行通訊。當已將包括關於指派至通訊裝置(或通訊標準)B之優先權之資訊的控制信號C2傳輸至電源線106時，個別通訊裝置100之通訊控制器20執行共存處理，使得通訊裝置(或通訊標準)B在下一週期中執行通訊。當已將包括關於指派至通訊裝置(或通訊標準)B、C之優先權之資訊的控制信號C3傳輸至電源線106時，個別通訊裝置100之通訊控制器20執行共存處理，使得通訊裝置(或通訊標準)B、C在分割預定頻率範圍時在下一週期中執行通訊。控制信號C3可包括用於指定待使用之頻率範圍的資訊。

資料信號之通訊處理之片段(在下文中稱為“通訊週期”)無需與週期Tc相同，但應為該週期之一自然倍數。將通訊週期大於週期Tc之程度先前設定於通訊控制器20中。例如，當先前設定通訊週期以便成為週期Tc之兩倍時，且當已將包括關於指派至通訊裝置(或通訊標準)B之優先權之資訊的控制信號C4傳輸至電源線106時，個別通訊裝置之通訊控制器20以使得通訊裝置(或通訊標準)B在為週期Tc之兩倍之週期期間執行通訊的方式來執行共存處理。為週期Tc之兩倍的持續時間係用於資料通訊。

界定通訊週期之長度而非界定通訊週期之資訊可包括於控制信號中。例如，當除了包括關於指派有優先權之通訊裝置(或通訊標準)的資訊之外，控制信號C4還包括指定通訊週期之長度(其在此情況下為週期Tc之兩倍)且已被傳輸之資訊，個別通訊裝置之通訊控制器20可以使得通訊裝置(或通訊標準)B在所指定之通訊週期(其為週期Tc之兩倍)期間執行通訊的方式來執行共存處理。

如上文所述，當通訊週期為該週期之自然倍數時，可在無需用於改變該週期之循環(時序)之必要性的情況下執行處理。另外，只要使得通訊週期之持續時間更長，就可減少強加於控制信號上之處理負擔。

除了包括顯示通訊裝置及通訊標準之至少一者的資訊之外，控制信號可包括關於開始遵守通訊裝置或通訊標準之通訊之請求的資訊或關於通訊結束的資訊。例如，圖6中所示之控制信號C5包括關於通訊裝置(或通訊標準)A之通訊開始的資訊，且圖6中所示之控制信號C6包括關於通訊裝置(或通訊標準)A之通訊結束的資訊。當控制信號C5已被傳輸時，個別通訊裝置之通訊控制器20以使得通訊裝置(或通訊標準)A開始通訊之方式來執行共存處理。當控制信號C6已被傳輸時，個別通訊裝置之通訊控制器20以使得通訊裝置(或通訊標準)A結束通訊之方式來執行共存處理。因此，資料通訊可僅藉由使用通訊之開始時間及結束時間作為控制信號之通訊之時序來控制。因此，可減少強加於控制信號上之處理負荷。

藉由參看圖6，已說明在週期C期間僅立即輸出控制信號之情況。亦可連續地輸出單一控制信號(在時間方面彼此鄰近之週期Tc期間)。藉由此組態，可增強共存處理之可靠性。圖6已說明控制信號及資料信號係在單一週期Tc期間得以輸出之情況。然而，控制信號及資料信號亦可以使得此等信號在時間方面不彼此重疊之方式來輸出。藉此，可防止信號自一頻帶至另一頻帶之洩漏的遠近問題(far－to－near problem)，且可防止覆蓋區之降低。

圖7為顯示該具體例中之控制信號之實施例資料組態的視圖。如圖7中所示，控制信號C具有複數個資料槽Ts1至TsK。包括於控制信號中之資訊(關於共存處理之控制方法細節)係藉由個別槽之開/關操作來表示。在此情況下，當包括於控制信號C中之資料槽之數目為K時，類型之數目為2之第K次冪的操作(顯示控制方法細節之資訊)可藉由個別槽之開/關操作的組合來表示。考慮到在通訊裝置之AC循環之偵測中的誤差，期望設定一保護時間(guard time)Tg。

根據該具體例之此通訊裝置及通訊方法，時序係藉由使用自電源線之交流電壓波形AC之時序所產生的同步信號來控制。因此，不同類型之通訊裝置之信號傳輸及監控的時序可彼此匹配。另外，由於將週期設定至T/2M(M係N乘以一自然數)，所以使用N相交流電壓，且可根據電源插頭與插座之間連接之方位而使不同相位之複數個通訊裝置彼此同步。

圖7中所示之控制信號C已藉由參考一通訊裝置輸出控制信號之情況而得以說明。然而，複數個控制信號可在週期Tc期間得以輸出，以回應於個別資料槽Ts1至TsK。例如，可將資料槽先前根據通訊標準來指派，且個別通訊裝置可將控制信號輸出至應付通訊裝置所附屬之通訊標準的資料槽。藉此，共存處理之控制方法細節亦可根據由複數個控制信號所組成之資料槽Ts1至TsK所指示之數值來判定。

例如，存在通訊標準A、B、C、D、…之通訊裝置，已設定通訊標準A、B、C、…之通訊裝置以便輸出控制信號，以回應於資料槽Ts1、Ts2、Ts3、…。當輸出“1”、“0”、“0”、…以回應於對應於資料槽Ts1、Ts2、Ts3、…之控制信號時，將優先權給予通訊標準A。當輸出“0”、“0”、“1”、…以回應於對應於資料槽Ts1、Ts2、Ts3、…之控制信號時，將優先權給予通訊標準C。此時，較佳將高優先權通訊標準之控制信號設定於圖7中盡可能在左邊之位置(意即，週期Tc之開頭)處。結果，下一週期Tc之共存標準可在較早階段以判定。

另外，亦可根據通訊標準之類型來指派不同數目之資料槽。例如，當存在採用分頻之通訊標準的一類型(例如，存取型通訊標準)、且存在採用分時之通訊標準的複數個類型(例如，用戶端型通訊標準)時，分頻之通訊裝置被給予一資料槽，且個別分時通訊裝置被指派複數個資料槽。在分頻方面，不存在用於使採用分頻之通訊標準以共存之必要性。同時，在分時方面，存在用於使採用分時之複數個通訊標準以共存之必要性，後者之情況較前者之情況需要更大的資訊量。因此，對於關於共存標準之資訊而言，可有效地使用週期Tc。

如圖1及2中所示，先前之具體例已說明一裝備有資料通訊器10之實施例通訊裝置100、100b。然而，資料通訊器10之採用並非總是必要的。例如，不具有輸出控制信號之功能的電源線通訊數據機具備一包括AC循環感應器30及通訊控制器20之通訊裝置(意即，輸出控制信號之配接器)，使得可使電源線及配接器充當通訊裝置100。

本申請案係基於且主張2005年7月5日提出申請之日本專利申請案第2005－196598號之優先權的利益，該專利申請案之內容全部係以引用之方式併入本文中。

可設有一種通訊裝置及一種通訊方法，其能使資料通訊之控制以甚至當在通訊標準方面彼此不同之複數個類型的通訊裝置連接至一共用傳輸線時亦避免信號碰撞之發生。

10．．．資料通訊器

20．．．通訊控制器

21．．．控制部分

22．．．信號產生器

23．．．數位/類比轉換器

24．．．低通濾波器

25．．．帶通濾波器

26．．．AGC電路

27．．．類比/數位轉換器

28．．．FFT電路

30．．．AC循環感應器

40．．．開關部分

100．．．通訊裝置

100(1)．．．通訊裝置

100(2)．．．通訊裝置

100(3)．．．通訊裝置

100b．．．通訊裝置

100(A1)．．．通訊裝置

100(A2)．．．通訊裝置

100(B1)．．．通訊裝置

100(B2)．．．通訊裝置

100(C1)．．．通訊裝置

100(C2)．．．通訊裝置

101．．．罩殼

102．．．電源連接器

103．．．LAN(區域網路)調變器插座/模組化插座

104．．．D子連接器

105．．．顯示部分

106．．．電源線

200．．．電路模組

201．．．主IC

201a．．．CPU(中央處理單元)

201b．．．PLC．MAC(電源線通訊．媒體存取控制)區塊

201c．．．PLC．PHY(電源線通訊．實體層)區塊

202．．．AFE．IC/AFE IC(類比前端IC)

203．．．低通濾波器(LPF)

205．．．驅動器IC

206．．．耦合器

206a．．．線圈變壓器

206b．．．電容器

207．．．帶通濾波器(BPF)

209．．．AMP(放大器)IC

210．．．ADC(AD轉換器)IC

211．．．記憶體

212．．．乙太網路實體層IC(PHYSIC)

219．．．可變放大器(VGA)

224．．．數位/類比轉換器(DAC)

251．．．共存IC

251b．．．共存MAC區塊

251c．．．共存PHY區塊

252．．．共存AFE IC

253．．．LPF區塊

255．．．驅動器IC

257．．．BPF區塊

261．．．ADC區塊

269．．．VGA區塊

274．．．DAC區塊

300．．．切換電源

圖1為顯示根據一具體例之通訊裝置之一實施例通用組態的功能方塊圖；圖2為顯示根據該具體例之通訊裝置之另一實施例通用組態的功能方塊圖；圖3為顯示使用交流電壓波形AC之實施例共存處理的時序圖；圖4為顯示根據該具體例之通訊控制器之通用組態的方塊圖；圖5A至5C為顯示該具體例中之控制時序的說明性視圖；圖6為顯示根據該具體例之實施例共存處理的時序圖；圖7為顯示該具體例中之控制信號之實施例資料組態的視圖；圖8為顯示複數個通訊裝置連接至一共用傳輸線之系統之實施例組態的方塊圖；圖9為顯示根據該具體例之通訊裝置之正面的外部立體圖；圖10為顯示根據該具體例之通訊裝置之背面的外部立體圖；及圖11為顯示根據該具體例之通訊裝置之實施例硬體的方塊圖。

10．．．資料通訊器

20．．．通訊控制器

30．．．AC循環感應器

100．．．通訊裝置

106．．．電源線

Claims

一種通訊裝置，其連接至一傳輸一具有N相及T循環之特徵之波形的電源線，且藉由該電源線來執行通訊，該通訊裝置包含：一同步產生器，其基於該波形來產生一同步信號；一控制器，其基於由該同步產生器所產生之該同步信號，而在T/2M之一週期期間將一控制信號輸出至該電源線，該控制信號包括用於允許複數個通訊裝置共存於該電源線上之資訊，該M係該N乘以一自然數；及一資料通訊部分，其藉由該電源線來執行資料通訊，其中，該控制器根據該控制信號來控制由該資料通訊部分所執行之資料通訊，及其中，該控制器根據該控制信號，而在該週期之後的一通訊週期期間控制資料通訊。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中該M為三。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中該控制信號包括一用於開始通訊之請求或通訊結束資訊。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中，該控制器根據一自另一通訊裝置所接收之控制信號，而在該週期之後的一通訊週期中控制資料通訊。
如申請專利範圍第4項之通訊裝置，其中，該通訊週期具有該週期乘以一整數之一長度。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中，該控制信號進一步包括顯示該通訊週期之一長度的資訊。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中，該資料通訊部分在每一通訊週期中執行資料通訊。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中，該控制信號具有複數個分割時間片段，且控制方法之細節係藉由個別時間片段之信號的一組合來顯示。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中，該控制器在以時間而言係彼此鄰近之複數個週期之每一週期中，輸出一包括相同資訊之控制信號。
如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中，當該資料通訊部分不執行資料通訊時，該控制器輸出該控制信號。
一種用於一通訊裝置之通訊方法，該通訊裝置連接至一傳輸一具有N相及T循環之特徵之波形的電源線並以一資料通訊部分藉由該電源線執行資料通訊，該方法包含以下步驟：基於該波形來產生一同步信號；及基於該同步信號在T/2M之一週期期間將一控制信號輸出至該電源線，該控制信號包括用於允許複數個通訊裝置共存於該電源線上之資訊，該M係該N乘以一自然數，其中，由該資料通訊部分所執行之資料通訊係根據該控制信號而被控制，及其中，在該週期之後的一通訊週期期間的資料通訊係根據該控制信號而被控制。