CN101107788B

CN101107788B - 用于电力线通信的方法和设备

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Publication number: CN101107788B
Application number: CN2006800027722A
Authority: CN
Inventors: 古贺久雄; 児玉宣贵
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: KR20080070521A; EP1986338A1; EP1834418B1; JP2007135180A; US20110150105A1; US20110150104A1; PL2309656T3; US8363800B2; WO2007043705A1; EP1986338B1; EP2228913A1; WO2007043705A9; EP2309656B1; PT2309656E; EP1834418A1; ATE427592T1; DE602006015002D1; KR101193811B1; US7924990B2; ES2346378T3

Abstract

通信设备在预定阶段T1，T2，T3，…期间重复输出第一多载波信号SS，并在基于第一多载波信号SS的预定时机输出相位矢量与第一多载波信号SS不同的第二多载波信号RS。通信设备还检测从使用与所述通信设备不同的通信方法的另一个通信设备输出的第二多载波信号RS。因此，两个通信设备可以不执行相关复杂的调制和其他处理就可以区分第一多载波信号SS和第二多载波信号RS。

Description

用于电力线通信的方法和设备

技术领域

本发明涉及能够容易地检测到从使用不同通信方法并连接于相同电力线的其他通信设备输出的信号，并可以在不执行相关的复杂的调制和其他处理就可以避免信号间的干扰的通信设备、集成电路和通信方法。

背景技术

随着通信技术的最近发展，PLC(电力线通信)已经得到关注。PLC是一种使用安装在室内的电力线作为传输线，在多个终端设备之间执行多载波通信的技术，并且使用0FDM(正交频分复用)系统(例如日本特开平第2000-165304号专利)。0FDM是一种用于多载波数据传输的调制方法，多个载波通过该方法在频率轴上以复用方式传输。0FDM使用FFT(快速傅立叶变换)或DWT(离散小波变换变换)以使多载波的频率间隔变窄，并以使它们部分重叠而又彼此不干扰的方式紧密地设置(space)多个载波。因此0FDM能够通过有效使用窄频谱而进行宽带传输。

对于诸如电力线通信的多载波通信，已经提出了一种以相位矢量使修平(flatten)时间波形电平(time waveform level)以防止显著峰值的发生的方式抑制干扰的技术。在该技术中，当时间波形没有显著峰值时，各子载波的相位使用默认的的相位矢量进行旋转。但是，当检测到显著峰值时，则改变相位矢量直到发现不产生波形峰值的相位矢量为止，并且各子载波的相位因此根据变化的相位矢量而被旋转(Denis J.G.Mestdaghand Paul M.P.Spruyt，“A Method to Reduce the Probability of Clipping in DMT-BasedTransceivers(一种降低基于DMT的收发器中的削波的概率的方法)”，IEEETransactions on Communications，Vol.44，No.10，pp，1234-1238，1996)。该抑制峰值的技术可以减小用于多载波通信的电力放大的设计难度。

通常，当使用相同通信方法的规范时，即使在使用网络密钥形成不同逻辑网络等的情况下，与各网络相连的通信设备的规范通常是相同的。因此，通信设备可以在通信设备的物理层级别(level)上检测(载波侦听)在不同网络之间传输的信号，并且可以使用CSMA(载波侦听多路访问)防止信号之间的干扰，从而即使对于相对接近布置的不同网络也可以进行顺利通信。

但是，不同生产商对于通信方法，例如通信协议，调制方式和频带使用不同的规范。该通信技术很可能被用于在同一地址混合存在多个类型通信方法的环境。例如，在诸如公寓或住宅单元的集合住宅的用户(通信设备使用者)不必使用相同生产商的通信设备(例如调制解调器)。在这种情况下，由多个生产商独立制造的多个类型的通信设备可以同时连接到共同的电力线。

当多种类型的通信设备与共同的电力线相连时，通信设备不能解调从使用不同类型通信方法的不同通信设备传输来的信号。因此，该信号只能被确认为噪音。因此，虽然多种类型的通信设备使用相同频带，即使存在其他通信设备也得不到确认。这导致从多种类型通信设备传输来的信号之间的干扰，因此导致通信错误。换言之，多种类型的通信设备有时不能共存在共同的电力线上。

另一方面，当设置各通信设备执行调制时，从其他通信设备传输来的信号可以被区分。但是，处理为允许多种类型通信设备共存而执行的调制处理会带来增加工作负荷的负面效果。

发明内容

下面说明的实施方式的目的为了提供一种通信设备、集成电路装置和通信方法，它们即使当使用不同通信方法的多种类型的通信设备连接到共同的传输线时，也能在处理容易地检测到从其他通信设备输出的信号而不需要执行复杂的调制和其它处理。

实施方式中说明的第一通信设备为能够连接到至少连接有第一通信设备和第二通信设备的电力线的通信设备。第一通信设备能够与所述通信设备执行数据传输。第二通信设备不能与所述通信设备执行数据传输。该通信设备包括接收器、载波检测器、信道设置单元和传输器。接收器接收来自第二通信设备的信号。载波检测器检测信号中的预定数据。当载波检测器检测到预定数据时，信道设置单元至少设定用于第一通信设备的时隙或频带之一，第一通信设备使用的时间或频带与第二通信设备使用的时间或频带不同。传输器以第一通信设备使用的时间和频带至少之一与第一通信设备进行数据传输。

实施方式中说明的集成电路装置为能够连接到至少连接有第一通信设备和第二通信设备的电力线的集成电路装置。第一通信设备能够与所述集成电路装置执行数据传输。第二通信设备不能与所述集成电路装置执行数据传输。集成电路装置包括接收器、载波检测器、信道设置单元和传输器。接收器接收来自第二通信设备的信号。载波检测器检测信号中的预定数据。当载波检测器检测到预定数据时，信道设置单元至少设置用于第一通信设备的时间或频带之一，第一通信设备使用的时间或频带与第二通信设备使用的时间或频带不同。传输器以第一通信设备使用的时间和频带至少之一与第一通信设备执行数据传输。

实施方式中说明的通信方法为控制数据通信的通信方法，该数据通信是通信设备通过至少与第一通信设备和第二通信设备相连的电力线来执行的。第一通信设备能够与所述通信设备执行数据传输。第二通信设备不能与所述通信设备执行数据传输。通信方法包括：接收来自第二通信设备的信号；检测信号中的预定数据；当载波检测器检测到预定数据时，至少设定用于第一通信设备的时间或频率之一，第一通信设备使用的时间或频带与第二通信设备使用的时间或频带不同；以及以第一通信设备利用的时间和频带的至少之一中与第一通信设备执行数据传输。

附图说明

图1为根据第一实施方式的通信系统的结构示意图。

图2(a)为调制解调器的正面的外部透视图。

图2(b)为调制解调器的后面的外部透视图。

图3为说明构成第一实施方式的调制解调器的硬件示例的框图。

图4为PLC PHY模块的功能框图。

图5表示0FDM信号的信号格式。

图6显示0FDM信号的信号图谱。

图7(a)为使用时分的时序图。

图7(b)为使用时分的另一个示例的时序图。

图7(c)为使用频分和时分的时序图。

图8(a)表示电力线上衰减-频率特性的示例。

图8(b)表示电力线上噪音电平-频率特性的示例。

图9表示与在控制阶段期间所传输的请求信号对应的时隙。

图10为说明调制解调器之间交换控制信号的时序图。

图11为说明构成第二实施方式的调制解调器的硬件示例的框图。

图12(a)为使用频分的时序图。

图12(b)为使用频分和时分的时序图。

图13为说明当传输不同请求信号时，多个调制解调器的操作示例的时序图。

图14为说明当一些通信方法与同步信号不同步时，多个调制解调器的操作示例的时序图。

图15为说明构成第三实施方式的调制解调器的硬件示例的框图。

图16为子IC的PLC PHY模块的功能框图。

图17为根据第三实施方式的多个调制解调器的操作示例的时序图。

图18为说明检测请求信号的处理的流程图。

图19表示根据第四实施方式与请求信号对应的时隙。

图20为说明根据第四实施方式检测请求信号的处理的流程图。

图21为说明根据第五实施方式的多个调制解调器的操作示例的时序图。

图22为说明根据第五实施方式修正相位矢量的处理的流程图。

具体实施方式

下面参照附图1～附图22说明第一至第四实施方式。

第一实施方式

下面参照附图1～附图10说明第一实施方式。

图1为根据第一实施方式的通信系统100的结构示意图。如图1所示，通信系统100包括使用电力线2作为传输线的网络。电力线2包括：电杆7上(power pole)的电力传输电缆，设置于户外；通过变压器4与电力传输电缆相连接的引入电缆(pull-in cable)；以及住所内的内部布线。包括电力传输电缆的电力线2通过包括引入电缆的电力线2与电力分配板6相连。与ISP(因特网服务提供商/未图示)等相连的光纤电缆8通过作为通信设备的调制解调器10C3与电力分配板6相连。

与电力分配板6相连的电力线2与安装于住所1内的多个插座5相连。使用不同种类通信方法的多个调制解调器通过插头3和电力线2(例如VVF电缆)与插座5相连。电力线2为各电器设备提供商用AC电压(例如100V，60Hz(或50Hz))，同样也可以使用100V，60Hz以外的其他值。例如，在美国使用120V，60Hz的AC电压，而在中国使用110/220V，50Hz的AC电压等。

如图1所示，调制解调器10A1，10A2和10A3使用通信方法A；调制解调器10B1和10B2使用通信方法B；调制解调器10C1，10C2和10C3使用通信方法C。所有的调制解调器都安装于住所1内。各种电器设备通过LAN电缆9与各调制解调器相连。具体而言，内部通信系统109与调制解调器10A1相连，带有显示器的电话107和107分别与调制解调器10A2和10A3相连。电视102与调制解调器10B1相连，服务器105与调制解调器10B2相连。便携式个人电脑(下面简称为PC)101与调制解调器10C1相连；并且电视106与调制解调器10C2相连。

在下面的说明中，在没有必要特别区别调制解调器10A1，10A2，10A3，10B1，10B2，10C1，10C2和10C3时，均简称为“调制解调器10”。本实施方式中所描述的调制解调器为通信设备10的一例。也可以使用除了调制解调器以外的具有通信功能的任何设备。例如，具有调制解调功能的电器设备(具体而言，图1所示的各种电器设备101，102，103，……)也可以使用。

在本说明书中，仅在室内，例如住所和集体公寓，以及其他例如工厂和建筑物等结构中使用的电力线通信称为“室内通信”；用于户外电力线传输电缆和光纤电缆的电力线通信(包括在使用这种电力线通信建筑物内使用的通信方法)称为“接入通信”。下面，通过室内通信的通信系统简称为“室内系统”，通过接入通信的通信系统简称为“接入系统”。在图1中，包括调制解调器10A1，10A2，10A3，10B1和10B2的通信系统属于室内系统；包括调制解调器10C1，10C2和10C3的通信系统属于接入系统。

图2(a)为调制解调器的正面的外部透视图。图2(b)为调制解调器的后面的外部透视图。调制解调器10如图2所示具有壳体11。诸如LED(发光二极管)的显示器16设置在壳体11的正面。电源连接器12，诸如RJ45的LAN(局域网)模块插座(modular jack)13，以及D-sub接口15设置于壳体11的背面。诸如平行电缆的电力线2与电源连接器12相连。LAN电缆9与模块插座13相连。D-sub电缆(未图示)与D-sub接口15相连。

图3为说明根据第一实施方式的构成调制解调器10的硬件示例的框图。如图3所示，调制解调器10包括电路模块20和转换调节器(switchingregulator)50。转换调节器50为电路模块20提供各种电平的电压(例如，+1.2V，+3.3V，+12V)。电路模块20包括主IC(集成电路)22、AFE IC(模拟前端IC)23、带通滤波器25、驱动器IC26、耦合器27、带通滤波器29、AMP(放大器)IC30、带通滤波器31、ADC(AD转换器)IC32、存储部33和以太网PHY IC12。电源连接器12通过插头3和插座5与电力线2相连。

主IC22包括：CPU(中央处理器)22A、PLC MAC(电力线通信媒体访问控制层)模块22C和PLC PHY(电力线通信物理层)模块22B。CPU22A装配有32比特的RISC(精简指令集计算机)处理器。PLC MAC模块22C控制MAC层；PLC PHY模块22B控制PHY层。AFE IC23包括DA转换器(DAC)23A、可变增益放大器(VGAs)23B和23C、以及AD转换器(ADC)32D。耦合器27包括线圈变压器27A和耦合电容器27B和27C。

电路模块20还包括子IC42、AFE IC43、带通滤波器45、驱动器IC46和带通滤波器49。子IC42包括PLC MAC模块42C和PLC PHY模块42B。AFEIC43包括DA转换器(DAC)43A、可变增益放大器(VGAs)43B和43C以及AD转换器(ADC)43D。

如同调制解调器一样的主IC22是对数据通信执行包括基础控制和调制/解调的信号处理的电路(LSI)。即，主IC22调制从诸如PC的通信终端输出的所接收数据，并作为所传输信号输出到AFE IC23。主IC22也解调通过AFEIC22从电力线2输入的所传输数据，并作为所接收信号(数据)输出到诸如PC的通信设备。主IC22还在数据通信前输出预定的通信请求信号到子IC42，以确认电力线22是否可以使用。

驱动器IC26用作在主IC22和电力线2之间阻断/导通传输和接收信号的开关。即，驱动器IC26用作数字信号处理电路和电力线之间的接口；并且数据通信可以由打开/关闭驱动器IC26来控制。驱动器IC26可以采用任何形式的结构，只要具有允许/拒绝数据通信的控制能力即可。例如，驱动器IC26可以设置有开关，例如模拟开关，可以通过外部信号进行打开/关闭控制。

提供第一信号输出单元、第二信号输出单元和相位矢量设定单元分别作为子IC42的PLC PHY模块42B。提供数据通信范围设定单元作为PLC PHY模块22B以及带通滤波器25和29。提供数据通信部作为PLC PHY模块22B和AFE IC23。PLC PHY模块42B为接收器、载波检测器和传输器的一例。

图4为子IC42的PLC PHY模块42B的功能框图。首先，参照附图4说明相位设定处理，其对于多载波信号调制使用逆小波变换。

PLC PHY模块42B，如图4的下部所示，包括：码元映射器(symbol mapper)406，将所传输数据作为串行数据映射在复坐标平面上；S/P转换器407，将对应于各多载波的子载波的串行数据转换为并行数据；相位旋转器408，对并行数据的每个相位进行旋转；逆小波变换器410，通过对经相位旋转的并行数据执行逆小波变换以执行多载波调制；控制器405，控制经相位旋转器408旋转的相位矢量；相位矢量为显示与在多载波信号中的各子载波信号对应的相位的一组值。该相位矢量为用于修平(flatten)时间波形电平以防止出现显著峰值的一组值。所有的子载波的信号相位为随机设置，从而时间波形电平不会出现峰值。因此，由于各子载波信号的相位是随机的，因此时间波形电平得以修平，从而不出现峰值。

码元映射器406通过将全部M-1个子载波映射到复坐标系平面来执行第一调制，其中以比特数据形式的已传输数据被转换为码元数据。S/P转换器407把由第一调制产生的、依次将被输入的输入串行数据(传输码元)，依次转换为对应于多载波信号中的各子载波的并行数据。然后，相位旋转器408旋转所输入的并行数据的相位。在这种情况下，第(2n-1)(n为正整数)次输入被认为复合数据(complex data)的同相分量，而第2n次输入被认为复合数据的正交分量(假设1≤n≤M/2-1)。子载波的数目为0～M-1。复合子载波由子载波对组成，并且各子载波的相位被旋转。在该示例中，要被相位旋转的并行数据(子载波的数目)的最大数目为M/2-1。逆小波变换器410通过各子载波的相位旋转后的并行数据的逆小波变换，来执行多载波调制，该逆小波变换在多载波中产生所传输信号。S/P转换器可以用于在码元映射器之前。

控制器405为相位旋转器408提供控制相位矢量的信号(下面简称为“矢量控制信号”)，控制相位矢量的设定和变化。在该示例中，控制器405可以包括随机值发生器。随机值发生器使用例如PN(伪随机噪声)序列产生随机值，并将该随机值提供给相位旋转器408作为矢量控制信号，以在各目标子载波上执行相位旋转。如上述的随机值，产生两个值例如0和∏(或—1)。或者，控制器405可包括循环移位指定器，从而发生用以循环移位操作的矢量控制信号(相移值)；矢量控制信号提供给相位旋转器405；并且在各用以通信的子载波上执行相位旋转。

如上所述，由于相位基于PN序列旋转，可以设置具有较少时间关联的相位矢量，从而第一和第二信号可以更准确地区分。特别地，使用M序列作为PN序列可以设定具有相干的自相关的相位矢量(相干相)，因此获得更准确的区分。任何序列均可用以执行相位旋转，只要其自相关敏感并且互相关不敏感。例如，诸如M序列的PN序列和Gold序列可以用以执行相位旋转。

除了每次旋转各目标子载波，也可以在每次产生矢量控制信号时，在例如存储器的媒介中，预存来自相位旋转器408或逆小波变换器410的输出信号本身，并从存储器中提取(retrieve)信号作为给定数据信号，以输出生成的矢量控制信号作为矢量控制信号。或者，也可以每次在相位矢量变化时提取给定数据，并输出给定数据作为矢量控制信号。

下面说明相位再旋转处理，其使用小波变换以调制多载波信号。PLC PHY模块42B如图4上部所示，还包括：小波变换器401，通过已接收信号的小波变换来执行多载波解调；相位旋转器402，旋转对应于各调制后的子载波并行数据的相位；和P/S转换器403，将与每个被相位再旋转后的子载波相对应的并行数据转换为串行数据。

小波变换器401通过已接收信号的小波变换来解调多载波信号，并且产生与多载波中的各子载波相对应的并行数据。相位旋转器402通过旋转输入并行数据的相位，以个别地再旋转并行数据。然后，P/S转换器403将其各分组对应于多载波中的各子载波的输入并行数据转换为串行数据以获得已接收数据。改变相位旋转器402和P/S旋转器403的顺序不会有操作困难。

控制器405通过为相位旋转器402提供矢量控制信号来控制相位矢量的设定和改变。与上述的相位设定处理一样处理，控制器405包括随机值发生器，例如使用PN(伪随机噪声)序列产生随机值，并且将所产生的随机值作为矢量控制信号提供给相位旋转器402，以旋转各目标子载波。作为如上所述的随机值，可以产生例如0和∏两个值。或者，控制器405可以包括循环移位指定器，从而可以产生用以循环移位操作的矢量控制信号(移相值)；矢量控制信号提供给相位旋转器402；并且在要用于通信的各子载波上执行相位旋转。因此，该循环移位操作能够以相对较轻的工作负荷对大量的子载波进行相位旋转。

在第一实施方式中，OFDM信号被用作数据信号或控制信号(如后所述)。图5所示为OFDM信号的信号格式。图6所示为OFDM信号的信号图谱。OFDM信号以和前同步信号(preamble signal)同样方式构成，所述前同步信号通常被用于载波检测和同步处理。前同步信号包括预定数据。例如，控制器405输入作为预定数据的、用于各子载波的一系列相同值(例如用于各子载波的形式为1，1，1……的信号)到相位旋转器408；使各子载波旋转合适的相位矢量；并在逆小波变换器410处通过频率-时间变换产生时间信号。作为一个实际OFDM信号，例如可以使用码元长度约为100μs(例如，56个波)的多音(multi-tone)信号。

虽然上述说明的情况为相位矢量通过小波变换被旋转，但是其他旋转方法，例如也可以使用傅立叶变换等。PLC PHY模块22B的相位设定和再旋转处理可以与PLC PHY模块42B的相同，并省略其说明。

图7(a)为使用时分的时序图；图7(b)为使用另一种时分的时序图；图7(c)为使用频分和时分的时序图。

在第一实施方式中，电力线2上的频带如图7所示被分为控制信号频带BW1和数据信号频带BW2。控制信号频带BW1为传输控制信号的频带。控制信号用以控制调制解调器10之间的通信，包括同步信号SS和请求信号RS，所述同步信号SS表示各调制解调器10的同步时序，所述请求信号RS表明各调制解调器10开始数据通信。所述请求信号RS为第一信号的示例，而所述同步信号SS为第二信号的示例。

数据信号频带BW2是用以传输数据信号的频带。数据信号包括各种信息，例如在分组的有效数据(payload)中指明的视频图像、声音和文本数据。当用于电力线通信的频带为2到30MHz之间时，例如分配2-3MHz的频带为控制信号频带BW1，并且分配3-30MHz的频带为数据信号频带BW2。虽然可以选择任意频带作为控制信号频带BW1，但是因为低频可以降低采样频率，从而使得调制解调器可以由简单电路构成。

图8(a)所示为电力线上衰减-频率特性的示例；图8(b)所示为电力线上噪音电平-频率特性的示例。如图8(a)所示，信号衰减在频带2-3MHz中较高，导致图8(b)所示的较高的噪音电平。为了获得高速传输，优选地通信使用尽量宽的频带。但是，如上所述，噪音电平伴随着2-3MHz的频带中的衰减程度而增高，并且S/N(信噪比)因此而降低，从而对于高速传输贡献非常有限。因此，可以通过将频带2-3MHz作为控制信号频带BW1排他地分配给协商(negotiation)，从而将传输速度的降低减为最小值。这也确保使用相对较高频带用于数据通信，从而提高数据传输效率。

下面说明由图3所示的子IC42的PLC PHY模块42B执行的具体控制操作，该控制操作允许多个调制解调器共存于共同的电力线2上。

在第一实施方式中，使用控制信号的相同规范(例如采样频率和码元长度)的两个或更多不同种类的相位矢量，被用作共用于多种类型的调制解调器10的控制信号。例如，根据需要，可使用诸如排他地用于同步信号SS的相位矢量和排他地用于请求信号RS的相位矢量的不同类型的相位矢量，以控制多个类型的调制解调器。

具体而言，子IC42的PLC PHY模块42B将预定信号传输到驱动器IC26，从而驱动器IC26在主IC22处阻止数据通信。当驱动器IC26关闭时，PLC PHY模块42B通过AFE IC43、带通滤波器45和驱动器IC46输出同步信号SS。同步信号SS被耦合器27叠加到(superimpose)AC电源，并通过连接器12、插头3和插座5输出到电力线2。设定同步信号SS被设置成在各预定时间阶段输出；并且PLC PHY模块42B在各预定周期中反复输出同步信号SS。

如图7(a)所示，使用通信方法B的调制解调器10B1的PLC PHY模块42B(见图1)在时间t1，t9，t11，t20，t30…输出同步信号SS。如上所述，由于使用两个或更多类型的相位矢量，各调制解调器10在其预定的存储器(未图示)中，存储与控制信号的相位矢量相关的数据(各子载波的两个值，例如0和∏)，例如同步信号SS和请求信号RS。因此，各调制解调器10的PLC PHY模块42B，从其存储器中提取与该相位矢量相关的数据，并且在相位旋转器402和控制器405处执行上述的相位再旋转处理后，检测同步信号SS。通过检测同步信号SS，各调制解调器10设置控制阶段T1，T2，T3，T4，…，各阶段将预定周期(例如ms顺序)定义为一个周期。用于传输控制信号的一个阶段，如上所述，是指“控制阶段Tc”。

图9所示的是与在控制阶段Tc中所传输的请求信号相对应的时隙(timeslot)。各调制解调器10的PLC PHY模块42B被配置成基于在检测到同步信号SS的情况下，在经过了与其自身的通信方法相对应的阶段后，输出请求信号RS。相位旋转器408和控制器405执行上述相位设定处理，从而请求信号RS的相位矢量与同步信号SS的不同。

如图9所示，例如，假设调制解调器10B1在时间t1和t2之间输出同步信号SS。在这种情况下，使用通信方法A的各10A1，10A2和10A3的调制解调器，在经过时间从t1到t2后输出请求信号RS。使用通信方法B的调制解调器10B1和10B2，在经过时间从t1到t3后输出请求信号RS。使用通信方法C的调制解调器10C1和10C2，在经过时间从t1到t4后输出请求信号RS。即，在控制阶段Tc，设定与通信方法A，B，C相对应的时隙T12，T13，T14，…，T18。为各时隙所设定的阶段不必为相等的间隔。

各调制解调器10在其预定的存储器中存储与请求信号RS的相位矢量相关的数据。因此，与同步信号SS的情况一样，各调制解调器10从其存储器提取与相位矢量相关的数据，并且在相位旋转器402和控制器405处执行相位再旋转处理后检测请求信号RS。请求信号RS如前所述，由相位旋转器408设定，从而其相位矢量与同步信号SS的不同。因此各调制解调器10可以基于相位矢量的不同而区分请求信号RS和同步信号SS。

当相同相位矢量用于同步信号SS和请求信号RS，并且使用从小波变换器401输出的信号，例如使用载波之间的相关性和频率域中相关值的分布进行载波检测时，两个信号均可接收，因此不能分辨是同步信号SS或是请求信号RS已经传输。但是，电力线通信设备是操作控制器405来使用用于同步信号SS的相位矢量而执行载波检测，并且使用用于请求信号RS的相位矢量而执行载波检测。因此，两个不同的相位矢量用于两个不同的信号，并且不可能在频率域中同时为多个信号执行载波检测。从而使得可以区分出同步信号SS和请求信号RS，这种区分使得各调制解调器10能确认控制信号表示什么。

各调制解调器10在其预定调制解调器(未图示)中存储与时隙和通信方法之间相关性相关的数据。基于该相关性，可以检测在一个控制阶段Tc中请求信号RS在哪个时隙输出，并且可以得知已经声明数据传输开始的调制解调器的通信方法的数目(即通信方法类型的数目)。

如上所述，由于各请求信号RS在其相应的时隙T12，T13，…，T18中输出，因此可以避免请求信号RS之间的干扰。因此，各调制解调器10可以可靠地检测从其他调制解调器10输出的请求信号RS。当时隙和通信方法之间的相关性预定时，输出请求信号RS的顺序不限于A→B→C→，…，该顺序可以根据需要变换。时隙T12，T13，…，T18也不需要为相等的间隔。

另外，当控制信号在控制阶段Tc输出到各时隙时，对于各时隙任何功能性含义都是可能的。例如，可以在控制阶段Tc使用特定时隙(例如时隙T18)作为用于使多个调制解调器可以通过使用频分而共存的专门的时隙。

下面参照图1，3，7(a)，9和10说明由根据第一实施方式的调制解调器10执行的具体操作的示例。图10所示为说明调制解调器10之间控制信号交换的时间表。在本示例中，使用通信方法B的调制解调器10B1输出同步信号。为了便于理解本实施方式，仅提供来自调制解调器10A1，10B1和10C1的控制信号进行传输的说明。

如图7(a)，9和10所示，调制解调器10B1在时间t1输出同步信号SS到电力线2。各调制解调器10的PLC PHY模块42B在控制阶段Tc监控所有时隙，例如T12，T13，…，T18的状态，因此其他调制解调器10A1和10C1检测从调制解调器10B1输出的同步信号SS。此处假设由内部通信系统109(见图1)所捕获的视频图像的信号通过LAN电缆9传输到调制解调器10A1。调制解调器10A1在时间t2输出请求信号RS到电力线2，以通过调制解调器10A2输出所接收的视频图像信号到显示电话103(见图1)。其他调制解调器10B1和10C1检测从调制解调器10A1输出的请求信号RS。传输到调制解调器10A2的请求信号RS和同步信号SS在图10中未作描述。

使用通信方法B的调制解调器10B1和10B2，以及使用通信方法C的调制解调器10C1，10C2和10C3在时间t3和t9之间不执行数据传输，因此如图7(a)和9所示不输出请求信号RS。由于调制解调器10A1在时隙T12，T13，…，T18中监控请求信号RS，并且没有检测到请求信号RS，因此调制解调器10A1使用下述的全部控制阶段Tc(T2)执行数据传输。

当调制解调器10B1在时间t9输出同步信号SS到电力线2时，调制解调器10A1的主IC22(见图3)输出通信请求信号到子IC42(见图3)。接收通信请求信号之后，子IC42传输预定信号到驱动器IC26，并且允许所传输和所接收信号通过。在这种情况下，如图10所示调制解调器10A1传输从内部通信系统109接收的视频信号的数据信号DS到调制解调器10A2。

接收到数据信号DS之后，调制解调器10A2传输ACK(确认回复(acknowledgement reply)到调制解调器10A1。接收到ACK之后，调制解调器10A1传输下述数据信号DS。调制解调器10A2通过LAN电缆9传输已接收的数据信号DS到电话103。从而，由内部通信系统109捕获的视频图像显示在电话103的显示器上。如上所述，由于数据通信是在数据信号频带BW2中执行的，因此使用室内通信方法A的数据通信是如图7(a)所示，在控制阶段Tc(T2)期间在频带3—30MHz中执行的。

在时间t9，假设用户操作TV102(见图1)以再现存储于服务器105中的动作数据(见图1)。TV102于是通过LAN电缆9向调制解调器10B1传输请求动作数据的信号。接收到信号后，调制解调器10B1如图7(a)所示，就在时间t10输出请求信号RS到电力线2。在控制阶段Tc(T2)中的时间t9和t10之间，其他调制解调器10不输出请求信号RS。因此，调制解调器10B1检测不到来自其他调制解调器10的请求信号RS，因此使用随后的全部控制阶段Tc(T3)执行数据通信。在时间t11，调制解调器10B1输出同步信号SS，然后通过调制解调器10B2传输请求动作数据的信号到服务器105。接收到请求信号后，服务器105就传输视频信号的数据信号DS到调制解调器10B1，然后将存储在服务器105中的动作图片在TV102上显示。即如图7(a)所示，与通信方法A的情况一样，在控制阶段Tc(T3)期间，在频带3—30MHz中执行使用室内通信方法B的数据通信。

然后，假设PC101(见图1)传输请求例如HTML(超文本标志语言)数据的信号到ISP(未图示)。一接收到来自PC101的请求信号并检测到在时间t11输出的同步信号SS，调制解调器10C1就在时间t14输出请求信号RS到电力线2。由于其他调制解调器10没有输出请求信号RS，调制解调器10C1使用全部随后的控制阶段Tc(T4)执行数据通信。在调制解调器10C1传输请求信号到调制解调器10C3后，调制解调器10C3请求ISP的Web(万维网)服务器(未图示)通过光纤电缆8(见图1)传送HTML数据。一接收到HTML数据，调制解调器10C3就通过调制解调器10C1发送HTML数据到PC101，其后在PC101上显示HTML数据。即如图7(a)所示，与通信方法A和B的情况一样，使用通信方法C的数据通信是在控制阶段Tc(T4)期间在频带3-30MHz中执行的。

在时间t20，调制解调器10B1输出同步信号SS。但是，在控制阶段Tc(T4)期间，没有调制解调器10输出请求信号RS。因此，从时间t30起在控制阶段Tc阶段不执行数据通信。调制解调器10B1在各控制阶段Tc期间输出同步信号SS。当任何调制解调器10输出请求信号RS，调制解调器10B1之一用随后的控制阶段Tc执行数据通信。

如上所述，在第一实施方式中，不同相位矢量用于同步信号SS和请求信号RS。因此，各调制解调器10可以基于同步信号SS容易地检测从另一个调制解调器10输出的请求信号RS，而不需要执行相对繁琐的调制和其他处理。这允许在共同的电力线2上使用不同通信方法的多个调制解调器10容易地共存。特别是，对于在时间轴上具有大量相关性噪音的电力线通信，各通信设备可以执行数据通信，同时避免信号间的干扰。

在上述的第一实施方式中，如图9所示的已经说明了时隙数目为8的情况。但是，该数目不必须为8，可以为2或大于2的任意值。同样，说明了各时隙被预分配给相应通信方法的情况。但是，相应的相关性不必须为预定的。当调制解调器新安装到网络时，例如可以监控请求信号RS的输出状态；并且当检测到空闲(vacant)时隙时(例如当检测到没有请求信号RS输出的时隙时)，可以使用检测到的时隙。

如第一实施方式所述，已经说明了在一个控制阶段Tc期间使用一种通信方法执行数据通信的情况。但是，数据通信也可以在一个控制阶段Tc期间使用多种通信方法执行。

参考图7(b)说明了在一个控制阶段Tc期间使用多种通信方法，通过使用时分执行数据通信的情况。在图7(b)中的时间t1和t11之间的操作与图7(a)中所说明的相同，并且省略其说明。调制解调器10A1在时间t12输出请求信号RS；并且调制解调器10B1在时间t13输出请求信号RS。各调制解调器10根据在一个控制阶段Tc期间所检测到的请求信号RS，检测执行数据通信的调制解调器10的通信方法的数目。具体而言，调制解调器10A1和10B1检测在对应于通信方法A(见图9)的时隙T12内请求信号RS，以及在对应于通信方法B的时隙T13内的请求信号RS。另一方面，在其他时隙T14，T15，…，T18中，调制解调器10A1和10B1没有检测到请求信号RS。因此，调制解调器10A1和10B1检测通信方法的数目为二，即通信方法A和B。

各调制解调器10的PLC PHY22B基于通信方法的数目，在控制阶段Tc期间为数据通信划分时域。在该示例中，被划分的时域的顺序设定为通信方法A→B。因此，调制解调器10A1的PLC PHY22B设定其时域，从而其数据通信在时间t20和t21之间执行。另一方面，调制解调器10B1的PLC PHY22B设定其时域，从而其数据通信在时间t21和t30之间执行。因此，如图7(b)所示，使用通信方法A的数据通信和使用通信方法B的数据通信在控制阶段Tc(T4)期间基于时分而被执行。

下面参照图7(c)说明在一个控制阶段Tc期间使用多个通信方法，通过使用频分来执行数据通信的情况。在图7(c)中，时间t1到t11之间的操作与图7(a)的相同，并省略其说明。调制解调器10B1在时间t13输出请求信号RS；并且调制解调器10C1在时间t14输出请求信号RS。另一方面，在控制阶段Tc(T4)期间，其他调制解调器10不输出请求信号RS。因此，调制解调器10B1和10C1检测通信方法的数目为二，即通信方法B和C。

各调制解调器10的PLC PHY22B基于通信方法的数目，在控制阶段Tc期间为数据通信划分频域。在该示例中，室内系统被设定在数据通信频带BW2中的高频带中，并且接入系统被设定在数据通信频带BW2中的低频带中。因此，调制解调器10B1的PLC PHY22B设定其频域，从而其数据通信通过带通滤波器25和29在数据通信频带BW2中的高频带中执行。另一方面，调制解调器10C1的PLC PHY22B设定其频域，从而其数据通信通过带通滤波器25和29在数据通信频带BW2中的低频带中执行。因此通过通信方法B的数据通信和通过通信方法C的数据通信基于频分在控制阶段Tc(T4)期间执行，如图7(c)所示。对于诸如具有较长传输线的接入(access)系统的系统，在高频带中的成分具有较高的衰减。因此通过给接入系统分配低频带可以更有效地使用整个频谱。

如上所述，用于数据通信的时域或频域的至少之一基于通信方法的数目被设定，并且使用设定的域来执行数据通信。因此各调制解调器10可以执行数据通信，同时避免数据信号之间的干扰。

第二实施方式

下面参照图1，图2和图11到14说明第二实施方式。

根据第二实施方式的通信系统100与第一实施方式中所说明的相同，因此省略其说明。根据第二实施方式的通信设备与第一实施方式中所说明的相同，也省略其说明。

图11为说明构成第二实施方式的调制解调器10的硬件示例的框图。调制解调器10，如图11所示缺少图3说明的子IC42。如图11所示，调制解调器10还缺少AFE IC43、带通滤波器45和40、以及驱动器IC46(下面称为图3中说明的“AFE电路”)。即，调制解调器10除了删除的子IC42和AFE电路之外，其他部件与第一实施方式说明的相同，并省略其说明。图11的主IC22也具有图3的子IC42的功能。因此，主IC22的PLC PHY模块22B具有图4所说明的各部件，并省略其说明。

下面参照图11和图12说明第二实施方式的调制解调器10的具体操作的示例。图12(a)为使用频分的时序图；图12(b)为使用频分和时分的时序图。

首先，说明图12(a)所示的操作示例。在该示例中，操作与第一实施方式中所说明的不同。相同的频带作为共享的频带BW1，BW21，BW2被使用，既用以传输控制信号也用以执行数据通信。当用以执行电力线通信的频带设定在例如2到30MHz之间时，共享频带BW1，BW2设定在2到30MHz之间。共享频带BW1，BW2可以变换为不同于使用频带。

在时间t41，调制解调器10B1的PLC PHY模块22B通过带通滤波器25输出同步信号SS到电力线2，同步信号SS被设定在共享频带BW1，BW2中。在时间t42，调制解调器10A1的PLC PHY模块22B使用带通滤波器25输出请求信号RS，与同步信号SS一样，请求信号RS被设定在共享频带BW1，BW2中。在时间t43，和调制解调器10A1一样，调制解调器10B1的PLC PHY模块22B输出请求信号RS，该请求信号RS被设定在共频带BW1，BW2中。

和第一实施方式一样，在第二实施方式中，两个相邻同步信号SS之间的阶段被设定为一个周期。但是，如图12所示，一个周期被分为控制阶段Tc(T21)和其后的数据阶段Td。即，控制信号和数据信号被时分，这与第一实施方式不同。而且，如图12(a)所示的示例，数据阶段Td被时分为多个数据阶段T22，T23，T24，…。

具体而言，调制解调器10A1在第一数据阶段T22期间在共享频带BW1，BW2中，在时间t49和t50之间执行数据通信；并且调制解调器10B1在共享频带BW1，BW2中在时间t50和t51之间执行数据通信。调制解调器10A1在第二数据阶段T23期间在时间t51和t52之间执行数据通信，并且调制解调器10B1在时间t52和t53之间执行数据通信。调制解调器10A1在第三数据阶段T24期间，在时间t53和t54之间执行数据通信；并且调制解调器10B1在时间t54和t55之间执行数据通信。

如上所述，在第二实施方式中，相同频带被用于传输控制信号和执行数据通信。因此，如第一实施方式的图3所述，子IC42和AFE电路可以被省略。该结构使得可以避免大规模电路改造，从而可以使多个调制解调器10共存于共同的电力线2上。

尽管在上述第二实施方式中说明了时分，但是使用频分也可以。时分和频分也可以组合使用。下面参照图12(b)说明时分和频分组合的情况。

例如，当各调制解调器10在控制阶段Tc检测到只有来自室内系统的请求信号时，与图12(a)一样，数据通信是利用在不同通信方法之间的时分来执行的。然后，如图12(b)所示，当各调制解调器10检测到通信方法A，B和C，即检测到来自室内系统和接入系统的请求信号RS时，室内通信方法A和B通过使用时分执行数据通信，并且接入通信方法C通过使用频分执行数据通信。在这种情况下，使用室内系统的调制解调器10A1和10B1通过将用于传输控制信号的2-30MHz的频带变窄为例如3-30MHz频带以执行数据通信，从而数据通信可以在被变窄的频带中获得。另一方面，使用接入系统的调制解调器10C1在空闲频带2-3MHz中执行数据通信。这种情况下，由于使用不同频带传输控制信号和数据信号DS，因此各调制解调器可能具有图3说明的硬件结构。

另外，图12(b)仅为时分和频分组合的示例，并且也可以使用不同的组合。例如，当有多个使用接入系统的通信方法时，数据通信可以通过在使用该接入系统的通信方法之间使用时分以执行。也可以使用时分作为用于室内和接入系统的多接入方法，同时在各室内和接入系统中使用频分。而且，也可以基于要使用的时隙来确定是使用时分还是频分作为通信方法。

而且，在上述第二实施方式中，说明了控制信号全部在相同频带中传输的情况。但是也可以使用不同的频带传输不同的控制信号。图13为说明当传输不同请求信号时，多个调制解调器10的操作示例的时序图。在这种情况下，用于室内系统的控制信号使用频带2-30MHz，并且用于接入系统的控制信号使用2—3MHz频带。室内数据通信使用3-30MHz频带，不同于传输控制信号使用的频带。另一方面，接入数据通信使用2-3MHz频带，与传输控制信号的频带相同。这样(例如为了减小电路规模)，仅使用窄频带的通信方法可以防止电路规模变大。

在上述第一和第二实施方式中，已经说明了所有通信方法都与同步信号SS同步的情况。但是，也可以一些通信方法不同步。图14为说明当一些通信方法不与同步信号同步时，多个调制解调器10的操作示例。

图14的示例中，有必要传输/接收与同步信号SS不同步的请求信号RS。其他通信方法需要检测通信方法C的请求信号RS的载波，请求信号RS与同步信号SS不同步地被传输/接收。当检测到载波时，必须将用于同步信号SS和请求信号RS的频带变窄，从而使两信号均不与通信方法C发生干涉。与同步信号SS同步的通信方法可以辨认在各个时隙中，是哪个通信方法以何种形式在使用电力线2。

可以通过接收不同步请求信号辨认彼此不同步的通信方法。但是，考虑到图8(b)所说明的传输线的状况，可能会无法辨认在用于通信方法(可以在接收模式中)的宽频带中的请求信号RS看来像是受到传输线特性的影响而集中在低频带中，还是所述请求信号仅仅是原来就设定在较低频带中。为了防止这种情况，用于同步共存的请求信号RS的相位矢量和用于不同步共存的请求信号RS的相位矢量设定不相同，从而可以分辨出是宽频带中的请求信号RS还是原来窄频带中的请求信号RS。通过不同步通信依然不能分辨出与同步信号SS同步的通信方法。但是即使在不能分辨出同步通信方法时，不同步通信方法也可以通过采用利用频分的共存方法而共存。

受作为电力线2的传输线的影响，即使在宽频带中的请求信号RS和窄频带中的请求信号RS不能被区分，也已经说明了两个信号能够通过使用不同相位矢量而被区分。但是，可以通过判定，对应于同步和不同步类型，请求信号RS是否被同步检测到而区分两个信号。

在上述第一和第二实施方式中，同步信号SS可以以任何形式被生成，只要在预定阶段被重复输出即可。例如，在电力线2上的商用交流电压AC(或电流)可以被用于产生同步信号SS。在这种情况下，例如检测到商用交流电压AC的零交叉(zero cross)，并且使用检测到的零交叉的点作为参考时间来产生同步信号SS(例如，由矩形波构成的脉冲波形)。当商用交流电压AC为例如100V，60Hz时，同步信号SS以60Hz为参考频率而产生。在这种情况下，包括比较器等并与电力线2相连(直接或间接)的零交叉电路可以如图3或11所示安装在调制解调器10中。代表零交叉的多个参考时间的平均值可以用作参考时间。即使在零交叉变化时，也可以设定稳定参考时间。

在上述第一和第二实施方式中，已经说明使用通信方法B的调制解调器10B1输出同步信号SS的情况。但是，使用通信方法A和C的调制解调器10也能输出同步信号SS，只要至少一个调制解调器10输出同步信号SS即可。输出同步信号SS的调制解调器10既可以在固定模式也可以在可变模式中设定，而且，当选择可变模式时，既可以手动也可以自动设置。

对于固定设定，例如，使用特定通信方法的调制解调器10可以设定为默认值的以输出同步信号SS。对于手动可变设定，用户可以在调制解调器10中提供可以控制是否输出同步信号SS的接口(例如开关)。另一方面，对于自动可变设定，调制解调器10在至少一个控制阶段Tc期间搜索(侦听)同步信号SS(或请求信号)。当检测到同步信号SS时，调制解调器10自身不输出同步信号SS。另一方面，当没有检测到同步信号SS时，调制解调器10输出同步信号SS。这样，将优先权赋予从在电力线2上已经执行电力线通信的调制解调器10传输来的同步信号SS。因此，即使在调制解调器10不与电力线2连接时，其他调制解调器10中的一个也自动输出同步信号SS。

在上述第一和第二实施方式中，已经说明同步信号SS和请求信号RS的相位矢量不同但是请求信号RS的相位矢量均相同的情况，。但是也可以根据各不同通信方法为请求信号RS设置不同的相位矢量。例如，当传送传输完成信号(完成信号)时，新的不同相位矢量可以用于完成信号。从而可以建立一种其中调制解调器10可以共存的更加灵活的环境。即，即使请求信号RS随机输出(即无论时隙如何)，各调制解调器10也可以彼此识别。这减少了输出请求信号RS所需的时间(即控制阶段Tc)，并提高请求信号RS的通信效率。

第三实施方式

下面参照图15到图17说明第三实施方式。

根据第三实施方式的通信系统100与在第一实施方式中说明的相同，并省略其说明。如图2所示，第三实施方式的通信设备与第一实施方式的调制解调器相同，也省略其说明。

图15为说明构成第三实施方式的调制解调器10的硬件示例的框图。在图15所示的电路构成中，零交叉电路63设置于图3所示的调制解调器10中。除了零交叉电路63和子IC42的PLC PHY模块42D(后述)外，如图15所示的电路构成与图3所说明的相同。因此，相同部件使用相同的附图标记，并省略其说明。

零交叉电路63包括桥接二极管(bridge connection diode)63a，电阻63b和63c、DC电源63e和比较器63d。桥接二极管63a与电阻63b相连，并且被连接的电阻63b与另一个电阻63c串连。两个电阻63b和63c并联到设置在比较器63d中的一端上的输入端子。DC电源63e的正端与设置在比较器63d中的另一端上的输入端子相连。子IC42的PLC MAC模块42C与设置在比较器63d中的输出端相连。

图16为子IC42的PLC PHY模块42D的功能框图。PLC PHY42D执行作为时间-频率变换的FFT(快速傅立叶变换)。即，PLC PHY模块42D包括FFT变换器411和IFFT(逆傅立叶变换)变换器420，代替图4中所述的小波变换器401和逆小波变换器410。在图16中说明的功能模块中，与图4相同的部件使用相同的附图标记，并省略其说明。时间-频率变换可以不必为FFT变换，而也可以是第一和第二实施方式中说明的小波变换。

下面参照图15到图17说明第三实施方式的调制解调器10的具体操作的示例。图17为说明多个第三实施方式的调制解调器10的操作示例的时序图。图17所示的操作与图14所示的不同仅在于根据商用交流电压AC执行同步，并且请求信号RS具有不同的相位矢量。在图17中，与图14所示的相同的操作使用相同的附图标记，并省略其说明。图17所示的商用交流电压AC为了便于理解在纵轴(vertical scale)上显示为“电压”。下面说明如图17所示当商用交流电压AC显示在时序图中的情况。而且，在图17中，用60Hz表示商用交流电压AC，但是其他电压值，例如50Hz也可以使用。

在该示例中，各调制解调器10A1，10A2，10B1，10B2，…具有根据用于请求信号RS的频带而不同设定的预定相位矢量。通信方法A和B使用2—30MHz的全频带(2-30MHz的)。通信方法C使用2-16MHz频带(2-30MHz的)。可使用任意频带传输请求信号RS。

各调制解调器10被设计为，使用零交叉电路63中的商用交流电压AC的零交叉点(电压为0VAC)为参考点，传输请求信号RS和执行数据通信。这种情况下，2AC周期被认为是从商用交流电压AC的零交叉起的一个周期；并且用于输出请求信号RS的时隙设定依照通信方法A，B和C的顺序从零交叉处开始。

在时间t42，调制解调器10A1的零交叉电路63检测商用交流电压AC的零交叉ZC。当零交叉ZC被检测到时，调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的控制器405从存储器33提取与相位矢量相关的数据。与相位矢量相关的数据表示为相位矢量PV1。具体而言，PV1包括与各子载波对应的由两个值例如0和∏构成的旋转度系数或相位移位值，以通过这些系数循环移位子载波。PLC PHY模块42D的相位旋转器408使构成多载波信号的各子载波的相位矢量旋转相位矢量PV1。PLC PHY模块42D的IFFT变换器420对相位旋转的多载波信号执行IFFT变换以产生请求信号RS。IFFT变换器420通过AFEIC43、带通滤波器45驱动器IC46、耦合器27、电源连接器12和插头3将生成的请求信号RS输出到电力线2。

与调制解调器10A1一样，调制解调器10B1在时间t42检测在零交叉电路63中零交叉ZC。当检测到零交叉ZC时，调制解调器10B1的PLC PHY模块42D的控制器405从存储器33提取与相位矢量相关的数据。由于通信方法A和B使用相同频带传输请求信号RS，与所提取的相位矢量相关的数据与调制解调器10A1一样表示相位矢量PV1。PLC PHY42D的相位旋转器408基于所提取的与相位矢量相关的信息，使构成多载波信号的各子载波的相位矢量旋转与调制解调器10A1一样的相位矢量PV1。PLC PHY模块42D的IFFT变换器420对相位旋转的多载波信号执行IFFT变换以生成请求信号RS。在时间t43，IFFT变换器420使用检测到的零交叉为参照点，在为通信方法B设定的时隙中输出所生成的请求信号RS到电力线2。

与调制解调器10A1一样，调制解调器10C1在时间t42检测在零交叉电路63中的零交叉ZC。一检测到零交叉ZC，调制解调器10C1的PLC PHY模块42D的控制器405从存储器33提取与表示为相位矢量PV2的相位矢量相关的数据，由于通信方法C使用与通信方法A和B不同的频带传输请求信号RS，所以相位矢量PV2与相位矢量PV1不同。与调制解调器10A1和10B1不同，PLC PHY模块42D的相位旋转器408基于与提取的相位矢量相关的数据，使构成多载波信号的各子载波旋转相位矢量PV2。PLC PHY模块42D的IFFT变换器420对相位旋转的多载波信号执行IFFT变换，以产生请求信号RS。在时间t44，IFFT变换器420在为通信方法C所设定的时隙中，使用检测到的零交叉为参照点，输出生成的请求信号RS到电力线2。

下面参照图16到图18说明调制解调器10执行的检测请求信号RS的处理。图18为说明检测请求信号RS的处理的流程图。调制解调器10的PLC PHY模块42D的FFT变换器411在接收到的信号上执行FFT变换(步骤S11)。PLCPHY模块42D的控制器405从存储器33提取与相位矢量PV1相关的数据。PLCPHY模块42D的相位旋转器402通过参照与相位矢量PV1相关的数据以及通过将经过FFT变换后的所接收到的信号与相位矢PV1相乘，来旋转各子载波的相位(步骤S12)。

下面具体说明PLC PHY模块42D的控制器405在相位旋转后的子载波上进行象限判定(步骤S13)。在该示例中，假设使用512个子载波，并且在传输和接收侧的相位矢量为多个系数，其表示对应于各子载波数1，2，3，4，…，512的旋转度(例如∏，0，∏，∏，…，0)。

请求信号RS包括已知的已传输数据作为已知数据，例如前同步。所传输的数据对应于子载波数1，2，3，4，…，512。虽然已知的已传输数据可为任意，但是所有的数据在本示例中设定为“1”。“1”在复坐标系上代表(1，0)。因此，已知的数据为1、1、1、1、…、1的形式，与子载波数1、2、3、4、…、512相对。在传输侧的相位旋转器408将已知数据1、1、1、1、…、1与相位矢量(∏、0、∏、∏、…、0)相乘，并将具有-1、1、-1、-1、…、1的请求信号RS作为已传输信号输出到电力线2。

在接收侧上的相位旋转器402分别将已传输数据-1，1，-1，-1，…，1乘以系数(∏，0，∏，∏，…，0)，各已传输数据包括在已传输请求信号RS的各子载波中。因此，具有已传输数据1，1，1，1，…，1形式的已知数据被再旋转。控制器405判定由相位被旋转的子载波表示的已传输数据是否为诸如前同步的已知数据。在这种情况下，控制器405将已传输数据相加，并与预定阈值Th1相比较。例如，当阈值Th1为“258”并且假定已传输数据为正确时，合成(integration)值SUM为“512(＝1+1+1+1+…+1)”。因此控制器405判定合成值SUM已超过阈值TH1(步骤S13：是)。一旦判定该合成值SUM已超过阈值Th1，控制器405就判定具有相位矢量PV1的载波已经被检测到(步骤14)，并终止处理。即，已接收信号为相位矢量为PV1的多载波信号。另一方面，当合成值SUM没有超过阈值Th1时，控制器405判定合成值SUM没有超过阈值Th1(步骤S13：否)。

一旦判定合成值SUM没有超过阈值Th1，控制器405从存储器33提取与相位矢量PV2相关的数据。PLC PHY42D的相位旋转器402将经由FFT变换的已接收信号乘以相位矢量PV2，并旋转各子载波的相位(步骤S15)。与步骤13一样，PLC PHY模块42D的控制器405对相位已旋转的子载波进行象限判定(步骤S16)。一旦判定合成值SUM有超过阈值Th2(步骤S16：是)，控制器405判定具有相位矢量PV2的载波已经检测到(步骤S18)，因此终止处理。即，已接收信号为相位矢量为PV2的多载波信号。下面详细说明象限判定。

另一方面，一旦判定合成值SUM没有超过阈值Th2(步骤S16：否)，控制器405就判定已接收到的信号既没有相位矢量PV1也没有PV2(即，信号为相位矢量为PV1和PV2以外的多载波信号，或为噪音)(步骤S17)，并且判定没有检测到具有相位矢量PV1和PV2的载波(步骤S18)，因此终止处理。也可以在图18所示的步骤12和13之前执行步骤15和16。相位矢量不必为两种类型，例如PV1和PV2，也可以为三种或更多。

此处假设例如，电力线的传输状态已经劣化并且在频带16-30MHz的增益已经较低。在这种情况下，从调制解调器10A1和10B1输出的请求信号RS受到在16MHz频带或更高频带被传输的载波的较高的S/N比的损害。这使得区分从调制解调器10A1和10B1输出的请求信号RS和从调制解调器10C1输出的请求信号RS比较困难。但是，由于为调制解调器10A1，10B1和10C1设定了不同的相位矢量，当各调制解调器10执行上述检测请求信号RS的处理时，请求信号RS彼此可以顺利被区分。

如上所述，在第三实施方式中，根据用于请求信号RS的频带，使用不同相位矢量。因此，即使在电力线的传输状态劣化时，也可能区分请求信号RS。

第四实施方式

根据第四实施方式的通信系统100与第一实施方式所述的相同，并省略其说明。根据第四实施方式的通信设备与图2所示的根据第一实施方式的调制解调器10的相同，并省略其说明。根据第四实施方式的调制解调器10的电路构成与图15和图16的相同，并省略其说明。

下面参照图19和图20说明根据第四实施方式的调制解调器10的具体操作的示例。图19所示为与根据第四实施方式的请求信号相对应的时隙；图20为说明根据第四实施方式检测请求信号的处理的流程图。图19延伸图17所示的控制阶段Tc。在第四实施方式中，与第三实施方式不同，为各时隙T11，T12，…，T17设定不同相位矢量。也可以为所使用的不同频带和不同时隙使用不同的相位矢量。时隙的数目为任意，只要为二或以上即可。

下面进行详细说明。假设各种电器(未图示)分别与插座5相连，插座5与调制解调器10A1和10B1相连。在这种情况下，受到电器的影响(例如阻抗变化)，导致与调制解调器10A1和10B1相连的插座5处的商用交流电压AC2，与其他调制解调器10C1，…相连的插座5处的商用交流电压AC1相比，产生时间延迟。图19(a)所示为与其他调制解调器10C1相连的插座处的商用交流电压AC1的波形，而图19(b)所示为与调制解调器10A1和10B1相连的插座处，商用交流电压AC2的波形。如图19(a)和(b)所示，商用交流电压AC2与商用交流电压AC1相比延迟时间TD。

在这种情况下，当调制解调器10A1输出请求信号RSa时，零交叉电路63检测商用交流电压AC2的零交叉ZC。商用交流电压AC2与商用交流电压AC1相比仅延迟时间TD。因此调制解调器10A1在时间t421输出请求信号RSa，其从时间t42起仅延迟时间TD。

当调制解调器10B1输出请求信号RSb时，与调制解调器10A1相同，零交叉电路63在时间t421检测商用交流电压AC2的零交叉ZC。一旦检测到零交叉ZC，调制解调器10B1就在时间t431输出请求信号RSb，其从时间t43起仅延迟时间TD。

在此阶段，如图20所示，调制解调器10C1已经执行检测请求信号RS的处理，并且检测请求信号RSa和RSb。下面参照图20说明在时隙T12中载波检测处理。

调制解调器10C1的PLC PHY模块42D的FFT变换器411对已接收信号执行FFT变换(步骤S21)。然后，PLC PHY模块42D从存储器33提取与相位矢量相关的数据，以作为与时隙T12相对应的隙数据。存储器33存储与对应于时隙T11，T12，T13，…的不同相位矢量相关的数据。在该示例中，为通信方法A设定相位矢量PV1；并且为通信方法B设定相位矢量PV2。存储器33分别存储与时隙T11和T12相对应的、与相位矢量PV1和PV2相关的数据。

PLC PHY模块42D输出在零交叉电路63中的当前隙数据。具体而言，调制解调器10C1从零交叉电路3的商用交流电压AC1中识别零交叉ZC在时间t42。各调制解调器10包括计数器(未图示)并存储表示该时隙持续时间的数据。因此各调制解调器10可以通过从零交叉ZC起已经过的时间和时隙的时间宽度来具体指明在当前时隙和零交叉ZC之间存在多少时隙。

在时间t43，例如，调制解调器10C1的PLC PHY模块42D识别从零交叉ZC起的已经过时间为每个时隙的持续时间，并且判定当前时隙为“T12”。因此，PLC PHY模块42D的控制器405从存储器33提取对应于时隙T12的与相位矢量PV2相关的数据。

然后，PLC PHY模块42D的相位旋转器402将经过FFT变换的已接收信号乘以相位矢量PV2，以旋转各子载波的相位(步骤S23)。PLC PHY模块42D的相位旋转器405与如图18所示步骤13和15一样，对各经过相位旋转的子载波进行象限判定(步骤S24)。步骤S25和S26与步骤S14(或S17)和S18相同，并省略其说明。

在时隙T12中，两个请求信号RSa和RSb的相位矢量如图19(a)所示被输出。但是，如上所述，调制解调器10C1通过相位矢量PV2旋转子载波的相位，因此仅检测出请求信号RSb。

如上所述，在第四实施方式中，各调制解调器10使在该时隙中输出的请求信号RS的子载波的相位旋转与时隙对应的相位矢量。这可以确保即使在交流电压AC之间存在时间差时，也可以对各时隙中输出的请求信号RS进行稳定检测。

如上所述的第四实施方式中，已经说明为时隙T11，T12，…，T17设定不同相位矢量的情况。但是不是必须为各时隙设定不同相位矢量。当具有不同旋转度的相位矢量(例如PV1和PV2)为至少相邻时隙(例如T11和T12)设定时，相位矢量就可以稳定地相区分。

第五实施方式

根据第五实施方式的通信系统100与第一实施方式中所说明的相同，并省略其说明。根据第五实施方式的通信设备与第一实施方式中所说明的调制解调器10相同，并省略其说明。根据第五实施方式的调制解调器10的电路构成与图15和图16的相同，并省略其说明。

下面参照图21和图22说明根据第五实施方式的调制解调器10的具体操作的示例。图21为说明根据第五实施方式的多个调制解调器10的操作示例。图22为说明根据第五实施方式的修正相位矢量的处理的流程图。检测请求信号RS的处理与第四实施方式中参照图20所说明的相同。

下面说明由调制解调器10A1执行的相位矢量修正处理。调制解调器10A1在控制阶段Tc搜索请求信号RS(步骤S31)。例如，假设调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的控制器405(见图16)如图21所示，在时间t81在零交叉电路63(见图15)中检测到零交叉ZC。控制器405判定请求信号是否在时间t81和t82之间输出。载波检测方法与图18中所说明的相同，并省略其说明。

在第五实施方式中，在控制阶段Tc的各时隙以顺序“C”，“A”和“B”分配给通信方法。当通过通信方法A，B，…执行数据通信时，数据阶段Td被时分为通信方法A，B，…。当通过通信方法A，B，…，和C执行数据通信时，16-30MHz频带分配给通信方法A，B，…；并且2-16MHz频带分配给通信方法C，从而划分用于电力线通信的频带。各调制解调器10的存储器33存储包括各时隙分配、以及当输出哪个请求信号RS时使用哪个多址方式(multiple-access scheme)的数据。

调制解调器10A1判定所希望的信道是否为空闲(步骤S32)。信道只需要为时间和频带的至少一种，并且在该示例中使用频带。当调制解调器10A1希望使用2—30MHz频带并且当在时间t81和t82之间没有输出请求信号RS时，由于通信方法C在下述数据阶段Td(时间t84和t86之间)期间不执行数据通信，因此调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的控制器405判定所希望的信道为空闲(步骤S32：是)，并终止处理。

因此，调制解调器10A1在时间t84使用2-30MHz频带执行数据通信，而不执行相位矢量修正处理。在这种情况下，由于调制解调器10B1在时间t83输出请求信号RS，因此调制解调器10A1检测从调制解调器10B1输出的请求信号RS；并且调制解调器10A1和10B1在数据阶段Td期间交替执行数据通信。

而且，在图21中，控制阶段Tc的持续时间和数据阶段Td的持续时间与商用交流电压AC的两个周期相等。但是，只要超过商用交流电压AC的1/6周期即可以是任意的。特别是，优选对于单相(single-phase)使用1/2周期；对于三相使用1/6或以上的周期。这是由于它可以消除判断商用交流电压AC增高还是降低的需要，即使是当商用交流电压AC的波形因一对插头端子的相反插入方向而反相时。

持续时间不必为数据通信的数据划分而相等划分。例如，一个持续时间可以比另一个长。虽然，在图21中，数据通信在一个数据阶段Td对于一种通信方法执行三次，但是执行数据通信的次数也可以是任意的。

在时间t86，调制解调器10A1开始图22中所说明的处理，并且再一次检索请求信号RS(步骤S31)。同时，调制解调器10A1判定所希望的信道(频带)是否为空(步骤32)。调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的控制器405判定在时间t86和t87之间是否输出请求信号RS。如图21所示，由于调制解调器10C1输出请求信号RS，因此由于通信方法C在时间t84和t86之间，在下述的数据阶段Td期间执行数据通信，控制器405判定所希望的信道不为空。(步骤S32：否)

调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的控制器405对应于信道(频带)修正相位矢量(步骤S32).在该示例中，存储器33存储与对应于2-30MHz频带的相位矢量PV1相关的数据，以及与16-30MHz频带对应的相位矢量PV2相关的数据。而且，相位矢量PV1是调制解调器10A1设定作为时间t81和t87之间的相位矢量。

在下述数据阶段Td(时间t86和t89之间)期间，通信方法C执行数据通信(由于不能使用2—16MHz频带)，调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的控制器405从存储器33提取与对应于16-30MHz频带的相位矢量相关的数据。即，控制器405从存储器33提取与相位矢量PV2相关的数据；并且调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的相位旋转器408修正相位矢量为PV2(步骤S32)。相位矢量修正处理在第四实施方式中已经详细说明，并且省略其说明。

一旦改变相位矢量，调制解调器10A1的PLC PHY模块42D的IFFT变换器420就对其相位矢量使用PV2被旋转的子载波执行IFFT变换，以产生已传输信号。调制解调器10A1的PLC PHY模块42D通过控制带通滤波器45对于已传输信号关闭2-16MHz频带。在16-30MHz频带中的已传输信号被作为请求信号RS通过驱动器IC46、耦合器27、连接器12和插头3输出到电力线2。调制解调器10A1在时间t87和t88之间输出请求信号RS(步骤S33)并终止处理。调制解调器10B1执行相同的处理，并省略其说明。因此，在时间t89处开始的数据阶段Td，调制解调器10C1在2-16MHz频带中执行数据通信，并且调制解调器10A1和10B1在16-30MHz频带中执行数据通信。

由于调制解调器10A1根据请求信号的频带修正相位矢量，因此其他调制解调器10B1，10C1，…可以容易地确定用于请求信号RS的频带，即使在传输线的状况劣化时。当任意其他调制解调器区别请求信号RS时，可以获得同样的效果。

如上所述，在第五实施方式中，根据用于请求信号RS的频带修正相位矢量。因此，尽管传输线状况变化，用于请求信号RS的频带也可以顺利的指定。因此，即使在传输线状况劣化时，也可以顺利分辨相位矢量。

在上述第三到第五实施方式中，已经说明了在作为参照点的零交叉相关的时机输出请求信号RS的情况。但是，该时机不必须参照零交叉。例如，时机可以任意参照，只要是商用交流电压AC到达预定电压值(例如10V)处并且在被检测时间点开始即可。

在上述第一到第五实施方式中，已经说明了电力线作为传输线的示例执行控制信号的传输和数据通信的情况。但是，也可以使用电力线以外的其他线。例如，可以使用无线或有线电缆作为传输线。对于有线传输线而言，例如可以使用同轴电缆，电话线和扬声器线等各种电缆。

在上述第一到第五实施方式中，相位矢量修正被称为“旋转子载波的相位”。这与在复坐标系上旋转信号点相同。另外，说明书中的“相位矢量”为表示旋转度的一系列值，各子载波的信号点在复坐标系上通过旋转度进行旋转，各子载波组成例如OFDM信号的多载波信号。因此，“相位矢量”是用以使得多载波信号的时间波形修平的值的组合(已知时间轴上的峰值)。相位矢量具有两种，例如固定值是预定值的组合，和可变值是根据预定条件的变化值的组合。预定条件包括循环移位和任意值。另外，相位矢量也称为“载波相位”。在该示例中，固定值被称为“确定的载波相位”；并且可变值被称为“任意载波相位”。上述请求信号RS也称为CDFC(一般分布式协调功能(Commonly Distributed Coordination Function))信号。

上述第一到第五实施方式为个别说明。但是，如果需要可以组合这些实施方式。

根据本发明的通信设备和通信方法，由于当使用不同通信方法的多个通信设备连接到相同电力线时，具有可以避免信号之间的干扰而进行通信的能力，所以对于电力线通信，特别是在集合式住宅例如公寓中和住宅单元中是有用的。

需要指出的是前述实施方式仅为说明的目的而给出，并不构成对本发明的限定。本发明参照实施方式做出说明，但是应当理解其中所使用的术语仅为说明和阐述，而不做出限定。在随附的所述和做出修改的权利要求书的范围内，在不偏离本发明的范围和精神的范围内，可以做出变化。虽然本发明参照特定结构，材料和实施方式予以说明，但是本发明不意在限定与所特别公开之处，相反，本发明可以延伸到所有功能相同的结构方法和用途，例如在所附权利要求书的范围内。

本发明并不限于前述的实施方式，在不偏离本发明范围内可以进行任何修改和变化。

工业适用性

本发明可以容易地检测从其他使用不同方法并连接于相同传输线路上的通信设备输出的信号，并且不需要分别执行复杂的调制和其他处理就可以避免信号之间的干扰。

Claims

1.一种通信设备，其能够连接于至少连接有第一通信设备和第二通信设备的电力线，所述第一通信设备能够与所述通信设备执行数据通信，并且所述第二通信设备不能与所述通信设备执行所述数据通信，所述通信设备包括：

接收器，用以接收来自所述第二通信设备的信号；

载波检测器，用以检测所述信号中的预定数据；

信道设置单元，用以当所述载波检测器检测到所述预定数据时，设定所述第一通信设备使用的时间和频带中至少一者，所述第一通信设备使用的时间或频带不同于所述第二通信设备使用的时间或频带；以及

传输器，用于以所述第一通信设备使用的所述时间和所述频带的至少一者与所述第一通信设备执行数据传输。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其中所述信号为包括多个子载波的多载波信号。

3.根据权利要求2所述的通信设备，还包括：

相位旋转器，用以使得所述多个子载波的相位旋转一相位矢量，所述相位矢量表示预定旋转度，

其中，所述载波检测器检测在其相位旋转了所述相位矢量的、包括多个子载波的所述多载波信号中的所述预定数据。

4.根据权利要求3所述的通信设备，其中，所述接收器还接收来自所述第一通信设备的多载波信号，所述第一通信设备使用的所述相位矢量与所述第二通信设备使用的相位矢量不同。

5.根据权利要求4所述的通信设备，其中，所述第一通信设备使用的频带与所述第二通信设备使用的频带不同。

6.根据权利要求4所述的通信设备，其中，所述第一通信设备使用的所述相位矢量和所述第二通信设备使用的所述相位矢量是通过使用伪随机噪声序列控制的。

7.根据权利要求6所述的通信设备，其中，所述伪随机噪声序列为M序列。

8.根据权利要求3所述的通信设备，其中，所述接收器还接收同步信号，并且对应于所述同步信号的所述相位矢量与对应于所述多载波信号的所述相位矢量不同。

9.根据权利要求8所述的通信设备，其中，所述同步信号的频带与所述多载波信号的频带不同。

10.根据权利要求8所述的通信设备，其中，在对应于所述同步信号的所述相位矢量和对应于所述多载波信号的所述相位矢量是通过使用伪随机噪声序列控制的。

11.根据权利要求10所述的通信设备，其中所述伪随机噪声序列为M序列。

12.根据权利要求3所述的通信设备，其中，所述接收器还接收同步信号，所述多载波信号基于所述同步信号在预定时间中被输出。

13.根据权利要求2所述的通信设备，还包括：

时间点检测器，用以检测传输到所述电力线的交流电压到达预定电压值的时间点，所述多载波信号基于所述时间点在预定时间中被输出。

14.一种集成电路装置，能够连接于至少连接有第一通信设备和第二通信设备的电力线，所述第一通信设备能够与所述集成电路装置执行数据传输，并且所述第二通信设备不能够与所述集成电路装置执行所述数据传输，所述集成电路装置包括：

接收器，用以接收来自所述第二通信设备的信号；

载波检测器，用以检测在所述信号中的预定数据；

信道设置单元，用以当所述载波检测器检测到所述预定数据时，设定所述第一通信设备使用的时间和频带中的至少一者，所述第一通信设备使用的时间或频带不同于所述第二通信设备使用的时间或频带；以及

传输器，用于以所述第一通信设备使用的所述时间和所述频带的至少一者与所述第一通信设备执行所述数据传输。

15.一种通信方法，用以控制通信设备通过至少连接有第一通信设备和第二通信设备的电力线进行的数据传输，所述第一通信设备能够与所述通信设备执行数据通信，并且所述第二通信设备不能与所述通信设备执行所述数据通信，所述通信方法包括：

从所述第二通信设备接收信号；

在所述信号中检测预定数据；

当所述载波检测器检测到预定数据时，设定用于所述第一通信设备的时间和频带中的至少一者，所述第一通信设备使用的时间或频带不同于第二通信设备使用的时间或频带；以及

以所述第一通信设备的所述时间和所述频带的至少一者与所述第一通信设备执行所述数据传输。