阅读说明：本技术 通信装置及通信信号生成方法 (Communication device and communication signal generation method ) 是由 古贺久雄 米仓诚 池田浩二 于 2019-02-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供用于自适应地进行有线电力线通信的通信装置和通信信号生成方法,通过该有线电力线通信获得满足用户的需要的期望通信特性。该通信装置设置有：选择单元,用于选择用以定义在规定的频带中准备的且要用于经由有线介质与其它通信装置进行的通信的一个或多个信道的数量的模式、以及该模式下所述通信所要使用的信道；以及信号处理单元,用于通过根据所选择的模式和信道对输入数据进行信号处理来生成所述通信所要使用的通信。(The present invention provides a communication apparatus and a communication signal generation method for adaptively performing wired power line communication by which desired communication characteristics satisfying the needs of a user are obtained. The communication device is provided with: a selection unit configured to select a mode for defining the number of one or more channels prepared in a prescribed frequency band and to be used for communication with other communication devices via a wired medium, and a channel to be used for the communication in the mode; and a signal processing unit for generating a communication to be used for the communication by performing signal processing on input data according to the selected mode and channel.)

通信装置及通信信号生成方法

技术领域

本发明涉及用于生成有线电力线通信的通信信号的通信装置及通信信号生成方法。

背景技术

在作为与电力线通信(如高速电力线通信)有关的通信标准的IEEE(电气和电子工程师协会)1901的传统标准技术中，使用小波OFDM(正交频分复用)的有线通信是已知的(例如参考非专利文献1)。这种有线通信使用具有可以在高速电力线通信中使用的频带(即，2MHz～30MHz的频带)的单一的通信信道(以下简称为“信道”)。

现有技术文献

非专利文献

[非专利文献1]IEEE Communications Society,“IEEE Standard for Broadbandover Power Like Networks:Medium Access Control and Physical LayerSpecifications,”IEEE Std 1901-2010,30December 2010.

发明内容

发明要解决的问题

然而，存在如下的问题：根据能够容纳上述电力线通信(PLC)的电子装置(以下也称“PLC装置”)和作为通信对方的其它PLC装置之间的有线传输线的状况，仅使用上述单一的信道，受到通信信号的衰减特性或噪声特性的影响，可能不能充分获得满足用户需求的程度的期望通信特性。

有鉴于上述情况构思了本发明的概念，并且本发明提供自适应地进行被赋予处于满足用户需求的水平的期望通信特性的有线电力线通信的通信装置和通信信号生成方法。

用于解决问题的方案

本发明提供一种通信装置，其包括：选择单元，用于选择用以规定在规定的频带中准备的且要用于经由有线介质与其它通信装置进行的通信的一个或多个信道的数量的模式、以及该模式下所述通信所要使用的信道；以及信号处理单元，用于通过根据所选择的模式和信道对输入数据进行信号处理来生成所述通信所要使用的通信帧。

本发明还提供一种通信装置的通信信号生成方法，所述通信信号生成方法包括以下步骤：选择用于规定在规定的频带中准备的且要用于经由有线介质与其它通信装置进行的通信的一个或多个信道的数量的模式、以及该模式下所述通信所要使用的信道；以及通过根据所选择的模式和信道对输入数据进行信号处理来生成所述通信所要使用的通信帧。

发明的效果

本发明使得可以自适应地进行被赋予处于满足用户需求的水平的期望通信特性的有线电力线通信。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的有线通信系统的示例性结构的框图。

图2是示出根据第一实施例的各PLC装置的示例性硬件结构的框图。

图3是示意性地示出当对时钟频率进行倍增时重采样数据如何在时间轴和频率轴上分布的示例的说明图。

图4A是示出可用频率范围(f1～f2)、各信道的频带(fc1～fc2)和采样数据的频率范围(fr1～fr2)的示例的表。

图4B是示出与1倍时钟频率和1/2模式的情况以及1倍时钟频率和1/4模式的情况各自相对应的fc1、fc2、fr1和fr2的示例的表。

图4C是示出与2倍时钟频率和1/2模式的情况以及2倍时钟频率和1/4模式的情况各自相对应的fc1、fc2、fr1和fr2的示例的表。

图4D是示出与4倍时钟频率和1/2模式的情况以及4倍时钟频率和1/4模式的情况各自相对应的fc1、fc2、fr1和fr2的示例的表。

图5是示出根据第一实施例的各PLC装置进行的数字信号处理的示例性操作过程的流程图。

图6是示出对重采样数据进行频移的示例性方法的说明图。

图7是概述与1/2模式和信道CH1的情况相对应的步骤St4的处理的示例的说明图。

图8是概述与1/2模式和信道CH2的情况相对应的步骤St4的处理的示例的说明图。

图9是概述与1/4模式和信道CH1的情况相对应的步骤St4的处理的示例的说明图。

图10是概述与1/4模式和信道CH2的情况相对应的步骤St4的处理的示例的说明图。

图11是概述与1/4模式和信道CH3的情况相对应的步骤St4的处理的示例的说明图。

图12是概述与1/4模式和信道CH4的情况相对应的步骤St4的处理的示例的说明图。

图13A是示出根据第一实施例的PLC父装置所遵循的与信道选择有关的第一示例性操作过程的流程图。

图13B是示出根据第一实施例的PLC子装置所遵循的与信道选择有关的第一示例性操作过程的流程图。

图14A是示出第一实施例中采用的控制设备进行的与信道选择有关的示例性操作过程的流程图。

图14B是示出根据第一实施例的PLC父装置进行的与信道选择有关的第二示例性操作过程的流程图。

图14C是示出根据第一实施例的PLC子装置进行的与信道选择有关的第二示例性操作过程的流程图。

具体实施方式

将在必要时参考附图详细描述以具体方式公开的根据本发明的通信装置和通信信号生成方法的实施例。然而，可以避免不必要的详细描述。例如，可以省略对已经众所周知的项的详细描述和对与已经描述的构成要素基本相同的构成要素的重复描述。这是为了防止以下描述变得不必要地多余，从而便于本领域技术人员的理解。提供以下描述和附图是为了使本领域技术人员能够透彻地理解本发明，而不是为了限制权利要求书中所述的主题事项。

图1是示出根据第一实施例的有线通信系统1000的示例性结构的框图。例如，有线通信系统1000被配置为包括三个PLC(电力线通信)装置10A、10B和10C以及控制设备50。在有线通信系统1000中，所安装的PLC装置10(其各自是术语“通信装置”的示例)的数量不限于三个。

控制设备50通过通信线缆LN1连接到三个PLC装置10A、10B和10C中的具有电力线通信的父装置的作用的PLC装置10(例如PLC装置10A)，并且可以与父PLC装置10进行有线通信(例如LAN(局域网)通信)。另一方面，在图1所示的有线通信系统1000中，控制设备50不通过通信线缆LN1连接到三个PLC装置10A、10B和10C中的各自具有电力线通信的子装置的作用的PLC装置10(例如，PLC装置10B和10C)，并且因此不能与子PLC装置10进行有线通信(上述的通信)。与父装置一样，用作子装置的PLC装置10(例如，PLC装置10B和10C)可以通过通信线缆LN1连接到控制设备50。可选地，控制设备50可以通过无线通信与三个PLC装置10A、10B和10C中的全部或部分通信。

在有线通信系统1000中，多个PLC装置10连接到有线介质(例如，电力线1A)，以能够进行电力线通信。例如，在图1中，三个PLC装置10A、10B和10C各自都可以与其它PLC装置(术语“其它通信装置”的示例)进行电力线通信。如稍后参考图2详细描述的，PLC装置10A、10B和10C内部结构是相同的。在下面的描述中，在PLC装置10A、10B和10C特别是在操作(处理)中没有彼此区别的情况下，一般地将PLC装置10A、10B和10C称为“PLC装置10”。PLC装置10可以根据例如IEEE(电气和电子工程师协会)1901的通信标准进行电力线通信。

例如，各PLC装置10是PLC调制解调器或包含PLC调制解调器的电子设备。这种电子设备可以包括诸如电视接收器、电话、视频转盘装置(deck)、或机顶盒等的家用电器或者诸如个人计算机(PC)、传真机或打印机等的办公设备中的任何一种。可选地，各PLC装置10可以包括诸如对讲机、门自动锁定系统、智能仪表、建筑物内能源管理系统、工厂内能源管理系统、或需求响应兼容设备等的基础设施设备，或者诸如智能街灯、安全照相机(换言之，监视照相机)、空调控制设备、照明控制设备或传感器装置等的IoT(物联网)设备。

因此，假定作为根据第一实施例的各PLC装置10的示例性使用是需要高速电力线通信以满足PLC装置10的用户(例如，客户)的需要的使用，需要能够进行长距离通信的电力线通信的使用，以及需要这两者的使用。根据第一实施例的各PLC装置10都可以进行能够容纳上述任意使用的电力线通信，并且可以实现满足用户需求、使用舒适且可扩展性高的有线通信。

如后面详细描述的，控制设备50确定当各PLC装置10进行电力线通信时要使用的通信信道(以下简称为“信道”)。控制设备50使用例如个人计算机(PC)来配置，并且可以将基于从能够接收用户操作的鼠标或键盘发送的信号的数据输入到控制设备50。控制设备50被配置为包括通信接口51、存储器52、处理器53、输入/输出接口54和存储装置55。

通信接口51使用通信电路来配置，该通信电路与作为PLC父装置的PLC装置10A进行有线通信并且相对于PLC装置10A发送和接收数据或信息。在图1中，通信接口51被缩写为“通信I/F”以简化表达。

存储器52使用例如RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)来配置，并且保持控制设备50的操作所需的程序和数据，并且还临时保持在控制设备50的操作期间生成的数据或信息。RAM是例如在控制设备50的操作期间使用的工作存储器。ROM预先存储并保持例如用于对控制设备50进行控制的程序和数据。ROM保持具有用于确定(稍后描述的)PLC装置10在进行电力线通信时要使用的信道的算法的程序(换言之，确定根据这种算法编写的程序)。

处理器53使用CPU(中央处理单元)、MPU(微处理单元)、DSP(数字信号处理器)或FPGA(现场可编程门阵列)来配置。用作对控制设备50的操作进行控制的控制器，处理器53以集中的方式进行用于监视控制设备50的各个单元的操作的控制处理、与控制设备50的各个单元的数据输入/输出处理、数据运算(计算)处理以及数据存储处理。处理器53根据存储器52中所存储的程序和数据来操作。处理器53在其操作期间使用存储器52，并且可以将处理器53生成或获取的数据或信息临时存储在存储器52中。

输入/输出接口54接收基于从能够接收用户操作上述鼠标或键盘发送的信号的数据，并将存储器52中所保持的数据输出到连接至控制设备50的外部设备(未示出)。在图1中，输入/输出接口54缩写为“输入/输出I/F”以简化表达。

存储装置55使用诸如闪速存储器、HDD(硬盘驱动器)或SSD(固态驱动器)等的半导体存储器来配置，并且记录处理器53生成或获取的数据或信息。稍后将参考图14A、14B和14C来描述控制设备50的操作详情。

图2是示出根据第一实施例的各PLC装置10的示例性硬件结构的框图。PLC装置10被配置为包括开关电源20和电路模块30。

开关电源20向电路模块30中的各种负载供给适合作为各个负载的驱动电源的DC电压(例如，+1.2V、+3.3V和+12V)。例如，开关电源20包括开关变压器(未示出)和DC-DC转换器(未示出)。开关电源20的电源经由上部阻抗(impedance upper)27和AC-DC转换器24从电源连接器21供给。在图2中，AC-DC转换器24缩写为“AC/DC”以简化表达。例如，电源连接器21设置在PLC装置10的主体100的背面。

电路模块30被配置为包括主IC(集成电路)11、AFE IC(模拟前端集成电路)12、低通滤波器(LPF)13、驱动器IC 15、耦合器16、带通滤波器(BPF)17和存储器18。电路模块30还包括能够容纳Ethernet(注册商标)等的有线通信的有线PHY IC(物理层集成电路)19和AC循环检测器60。

耦合器16连接到电源连接器21(术语“第一通信单元”的示例)，并且还经由电源线缆1B、电源插头25和插座2连接到电力线1A。作为PLC装置10的显示单元而操作的LED(发光二极管)23连接到主IC 11。用于连接到各种设备(例如，诸如控制设备50等的个人计算机)的LAN线缆26连接到模块化插孔22(术语“第二通信单元”的示例)。例如，模块化插孔22设置在主体100的背面。例如，LED 23设置在主体100的正面。

主IC 11(术语“通信装置”的示例)包括CPU 11A、PLC MAC(电力线通信·介质访问控制层)块11C1和11C2以及PLC PHY(电力线通信·物理层)块11B1和11B2。

例如，CPU 11A设置有32位RISC(精简指令集计算机)型处理器。PLC MAC块11C2管理发送信号的MAC层(介质访问控制层)(例如，管理(稍后描述的)信道的选择(确定)的执行)。PLC MAC块11C1管理接收信号的MAC层。PLC PHY块11B2管理发送信号的PHY层(物理层)(例如，管理(稍后描述的)时钟信号的倍频和重采样的执行)。PLC PHY块11B1管理接收信号的PHY层(物理层)。

AFE IC 12包括DA转换器(DAC：数模转换器)12A、AD转换器(ADC：模数转换器)12D和可变增益放大器(VGA)12B和12C。

耦合器16包括线圈变压器16A和耦合电容器16B和16C。CPU 11A在参考存储器18中所存储的数据或信息的同时控制PLC MAC块11C1和11C2以及PLC PHY块11B1和11B2的操作并控制整个PLC装置10。

在图2的示例中，PLC装置10具有PLC MAC块11C1和PLC PHY块11B1作为接收块，并且还具有PLC MAC块11C2和PLC PHY块11B2作为发送块。作为替代，PLC装置10可以包括(图2中用虚线所示的)用于发送和接收这两者的PLC MAC块11C和PLC PHY块11B。

PLC MAC块11C1和11C2可以一起称为PLC MAC块11C，并且PLC PHY块11B1和11B2可以一起称为PLC PHY块11B。

与常见的已知调制解调器一样，主IC 11是进行包括例如用于数据通信的基本控制或调制和解调的信号处理的电气电路(LSI：大规模集成)。例如，主IC 11调制各种数字信号处理(例如，(稍后描述的)时钟倍频、重采样和频移中的重采样)和对经由模块化插孔22从通信终端(例如，PC)接收的数据的调制，并将数字信号处理所生成的数字发送信号(术语“通信帧”的示例)输出到AFE IC 12。此外，主IC 11通过对经由AFE IC 12从电力线1A接收的信号进行数字信号处理来解调接收信号，并经由模块化插孔22将解调后的接收信号输出到通信终端(例如，PC)。

AC循环检测器60生成PLC装置10彼此同步操作所需的同步信号。AC循环检测器60包括二极管桥60a、电阻器60b和60c、DC(直流)电源单元60e和电容器60d。

二极管桥60a连接到电阻器60b。电阻器60b串联连接到电阻器60c。电阻60b和60c之间的连接点连接到电容器60d的一个端子。DC电源单元60e连接到电容器60d的另一端子。

更具体地，AC循环检测器60以如下方式生成同步信号。AC循环检测器60检测供给至电力线1A的商业电源的AC电力波形AC(即，50Hz或60Hz的正弦波的AC波形)的零交叉点，并使用零交叉点的定时作为基准生成同步信号。示例性同步信号是由与AC电力波形的零交点同步的多个脉冲组成的矩形波。AC循环检测器60可以省略。在这种情况下，为了同步PLC装置10的操作，例如，使用包括在从外部装置发送的通信信号中的同步信号。

例如，通常由PLC装置10以如下方式进行电力线通信。

例如，在发送时，从模块化插孔22输入的数据经由与Ethernet(注册商标)兼容的有线PHY IC 19发送到主IC 11，然后对该数据进行数字信号处理(例如，(上述的)时钟倍频、重采样和频移中的至少重采样)，从而生成数字发送信号。所生成的数字发送信号由AFEIC 12的DA转换器12A转换为模拟发送信号。转换后的模拟发送信号经由低通滤波器13、驱动器IC 15、耦合器16、电源连接器21、电源线缆1B、电源插头25和插座2输出到电力线1A。

作为另一示例，在接收时，从电力线1A供给和接收的接收信号经由耦合器16发送到带通滤波器17，由AFE IC 12的可变增益放大器12C进行增益调整，然后由AD转换器12D转换为数字接收信号。转换后的数字信号被发送到主IC 11，在主IC 11中通过数字信号处理被转换为数字数据。转换后的数字数据经由与Ethernet(注册商标)兼容的有线PHY IC 19从模块化插孔22输出。

接着，将参考图3～12描述由PLC装置10的主IC 11进行的数字信号处理(例如，时钟倍频、重采样和频移)。

图3是示意性地示出当时钟频率倍增时重采样数据如何在时间轴和频率轴上分布的示例的说明图。根据第一实施例的PLC装置10(例如，PLC装置10A)在与其它PLC装置10(例如，PLC装置10B)在电力线1A上进行的有线通信中使用IEEE 1901的通信标准中规定的规定频带(例如，2MHz～30MHz)。根据IEEE 1901的通信标准，PLC装置10可以进行例如通过使用2MHz～30MHz的频带作为一个信道(即，作为标准模式)获得约240Mbps的吞吐量的电力线通信。

根据第一实施例的PLC装置10可以通过使上述标准模式(换言之，在不使时钟频率倍增的情况下使用1倍时钟频率(例如，62.5MHz)的模式)中所使用的时钟频率(换言之，采样频率)倍增来进行更快的电力线通信。

为了简化描述，将使用2MHz～28MHz作为可用于PLC装置10进行的电力线通信的示例性频率范围来进行以下描述。为了方便起见，假定可用频率范围的下限f1为2MHz。同样，为了方便起见，假定可用频率范围的上限f2为28MHz。在以下描述中，可以将“f2＝28MHz”读取为“f2＝30MHz”。

在图3中，纸面左侧的纵行中布置的四个图的横轴表示时间，并且纸面右侧的纵行中布置的四个图的横轴表示频率。也就是说，纸面左侧的纵行中布置的四个图各自示出要由主IC 11的PLC PHY块11B2进行重采样的数据(以下称为“重采样数据”)在时间轴上的分量。同样，纸面右侧的纵行中布置的四个图各自示出要由主IC 11的PLC PHY块11B2进行重采样的数据(以下称为“重采样数据”)在频率轴上的分量。

也就是说，在图3的(从顶部起的)第二部分中，在纸面左侧和右侧示出以没有时钟倍频的方式获得的1倍时钟频率的情况下的重采样数据在时间轴和频率轴上的一组分量以用于比较。同样，在图3的第三部分中，在纸面左侧和右侧示出2倍时钟倍频的情况下的重采样数据在时间轴和频率轴上的一组分量以用于比较。同样，在图3的第四部分(底部)中，在纸面左侧和右侧示出4倍时钟倍频的情况下的重采样数据在时间轴和频率轴上的一组分量以用于比较。

如图3的顶部和第二部分所示，在没有进行时钟倍频(即，1倍时钟频率62.5MHz)的情况下，重采样数据Dt1具有频率为f11(＝fr11＝2MHz)～f21(＝fr21＝28MHz)的分量。重采样数据Dt1的频率分量低于奈奎斯特(Nyquist)频率(fs1/2)，其中fs1是没有时钟倍频的情况下的采样频率并且为62.5MHz。频率fr11是没有时钟倍频的情况下的重采样数据Dt1的频率分量的下限并且例如为2MHz。频率fr21是没有时钟倍频的情况下的重采样数据Dt1的频率分量的上限并且例如为28MHz。

同样，如图3的第三部分所示，在进行2倍时钟倍频(即，作为时钟频率62.5MHz的2倍的125MHz)的情况下，重采样数据Dt2具有频率为fr12(＝2×fr11＝4MHz)～fr22(＝2×fr21＝56MHz)的分量。重采样数据Dt2的频率分量低于奈奎斯特频率(fs2/2)，其中fs2是2倍时钟倍频的情况下的采样频率并且为125MHz。频率fr12是在2倍时钟倍频的情况下的重采样数据Dt2的频率分量的下限并且例如为4MHz。频率fr2是2倍时钟倍频的情况下的重采样数据Dt2的频率分量的上限并且例如为56MHz。另外，由于在电力线通信中使用的子载波是预先确定的，因此不仅频率范围的下限频率、而且频率范围的上限也通过2倍时钟倍频而改变，如f12和f22。

同样，如图3的底部所示，在进行4倍时钟倍频(即，作为时钟频率62.5MHz的4倍的250MHz)的情况下，重采样数据DT4具有频率为fr13(＝4×fr11＝8MHz)～fr23(＝4×fr21＝112MHz)的分量。重采样数据Dt3的频率分量低于奈奎斯特频率(fs3/2)，其中fs3是4倍时钟倍频的情况下的采样频率并且为250MHz。频率fr13是4倍时钟倍频的情况下的重采样数据DT4的频率分量的下限并且例如为8MHz。频率fr23是4倍时钟倍频的情况下的重采样数据DT4的频率分量的上限并且例如为112MHz。同样，由于在电力线通信中使用的子载波是预先确定的，因此不仅频率范围的下限频率、而且频率范围的上限也通过4倍时钟倍频而改变，如f13和f23。

图4A是示出可用频率范围(f1～f2)、各信道的频带(fc1～fc2)和采样数据的频率范围(fr1～fr2)的示例的表。图4B是示出与1倍时钟频率和1/2模式的情况以及1倍时钟频率和1/4模式的情况各自相对应的fc1、fc2、fr1和fr2的示例的表。图4C是示出与2倍时钟频率和1/2模式的情况以及2倍时钟频率和1/4模式的情况各自相对应的fc1、fc2、fr1和fr2的示例的表。图4D是示出与4倍时钟频率和1/2模式的情况以及4倍时钟频率和1/4模式的情况各自相对应的fc1、fc2、fr1和fr2的示例的表。

例如，图4A、4B、4C和4D中所示的表TBL1、TBL2、TBL3和TBL4可以各自保持在存储器18中。如图4A所示，在没有进行时钟倍频的情况下，电力线通信中可以使用的频率范围为f1(＝2MHz)～f2(＝28MHz)，信道的频带的下限和上限分别由fc11和fc21表示，并且重采样数据的频率范围的下限和上限分别由fr11和fr21表示。

当进行2倍时钟倍频时，电力线通信中可以使用的频率范围为f1(＝2MHz)～f2(＝56MHz)，信道频带的下限和上限分别由fc12和fc22表示，并且重采样数据的频率范围的下限和上限分别由fr12和fr22表示。

当进行4倍时钟倍频时，电力线通信中可以使用的频率范围为f1(＝2MHz)～f2(＝112MHz)，信道的频带的下限和上限分别由fc13和fc23表示，并且重采样数据的频率范围的下限和上限分别由fr13和fr23表示。

如图4B所示，在没有进行时钟倍频且模式是能够容纳长距离通信的电力线通信的模式(1/2模式或1/4模式)的情况下，可以根据(稍后描述的)式(1)和式(2)计算各模式下各信道的频带的下限和上限以及重采样数据的频率范围的下限和上限。例如，这些计算由PLCPHY块11B2来进行。这些限制的计算结果可以保持在图4B所示的表TBL2中。在式(1)和式(2)中，fs1等于62.5MHz。在式(1)～式(6)中，X是表示模式的数字，并且Y是表示信道的编号(普通编号)。例如，对于以1/2模式形成的两个信道中的第一信道CH1，X和Y分别等于“2”和“1”。

在下面的描述中，1/2模式是如下的模式，在该模式中在电力线通信中可以使用的频率范围f1～f2中形成两个信道，以使电力线通信的通信距离比标准模式长(例如，将通信距离相对于标准模式增加1.5倍)。同样，1/4模式是如下的模式，在该模式中在电力线通信中可以使用的频率范围f1～f2中形成四个信道，以使电力线通信的通信距离比标准模式长(例如，将通信距离相对于标准模式增加2倍)。

[式1]

[式2]

如图4C所示，在进行时钟倍频(2倍)且模式是能够容纳长距离通信的电力线通信的模式(1/2模式或1/4模式)的情况下，可以根据(稍后描述的)式(3)和式(4)计算各模式下各信道的频带的下限和上限以及重采样数据的频率范围的下限和上限。例如，这些计算由PLC PHY块11B2来进行。这些限制的计算结果可以保持在图4C所示的表TBL3中。在式(3)和式(4)中，fs2等于125(＝2×62.5)MHz。

[式3]

[式4]

如图4D所示，在进行时钟倍频(4倍)且模式是能够容纳长距离通信的电力线通信的模式(1/2模式或1/4模式)的情况下，可以根据(稍后描述的)式(5)和式(6)计算各模式下各信道的频带的下限和上限以及重采样数据的频率范围的下限和上限。例如，这些计算由PLC PHY块11B2来进行。这些限制的计算结果可以保持在图4D所示的表TBL4中。在式(5)和式(6)中，fs3等于250(＝4×62.5)MHz。

[式5]

[式6]

接着，将参考图5描述根据第一实施例的PLC装置10进行的数字信号处理的操作过程。图5是示出根据第一实施例的PLC装置10的示例性总体操作过程的流程图。

参考图5，PLC装置10选择采样频率(X倍；X是1、2和4其中之一)(St1)。也就是说，通过确定采样频率(X倍)，PLC装置10确定与所确定的采样频率相对应的时钟频率。PLC装置10根据所确定的时钟频率进行(稍后描述的)各种数字信号处理。尽管在1、2或4中选择了X，但是这些数字只是示例。在步骤St1，例如由PLC MAC块11C2进行选择。

如稍后详细描述的，例如(St2)，PLC装置10基于从其它PLC通信装置发送的传输线路信息来选择电力线通信中使用的模式。也就是说，PLC装置10确定在电力线通信中可以使用的频率范围内要准备(即形成)的信道的数量(Y：1、2或4)。尽管这里在1、2和4中选择Y，但这些数字只是示例。在步骤St2中，例如由PLC MAC块11C2进行选择。

PLC装置10基于在步骤St2中选择的模式(例如1/4模式)，选择在与其它PLC装置的电力线通信中使用的信道(例如CH1、CH2、CH3和CH4其中之一)(St3)。也就是说，PLC装置10确定应该选择对应于在步骤St2中选择的模式所准备的信道中的哪一个进行电力线通信。例如，在步骤St3中，由PLC MAC块11C2进行选择。

在步骤St3之后，PLC装置10使用在步骤St1选择的采样频率、根据分别在步骤St2和St3选择的模式和信道来进行各种数字信号处理(St4)。在步骤St4，例如由PLC PHY块11B2进行各种数字信号处理。

更具体地，PLC装置10使在步骤St1选择的采样频率(换言之，时钟频率)倍增，并根据倍增后的采样频率操作。PLC装置10根据在步骤St2选择的模式，使对倍增后的数据(即，已输入至主IC 11的重采样数据)进行采样的采样周期倍增(St4-1)。

PLC装置10根据在步骤St2选择的模式对在步骤St4-1进行了采样周期倍增的重采样数据进行上采样(例如，2倍上采样)(St4-2)。

PLC装置10根据在步骤St3选择的信道对在步骤St4-2上采样的重采样数据进行滤波处理，从而获取到具有所选择的信道的频带中的分量的重采样数据(St4-3)。在第一实施例中，步骤St4-2和St4-3一起称为“重采样”。

在执行步骤St4-3之后，如果需要，PLC装置10进行频移(换言之，频率转换)处理，以将在步骤St4-3获取到的重采样数据的频率分量转换为在步骤St3选择的所选信道的频带(St4-4)。在执行步骤St4-4之后，PLC装置10可以根据分别在步骤St2和St3中选择的模式和信道，对经过了步骤St4-4的重采样数据进行重采样(即，与步骤St4-2和St4-3的处理相同的处理)。

PLC装置10可以通过进行步骤St4的数字信号处理来生成符合用于电力线通信的规定格式的通信帧。另外，例如，在PLC装置10的电力线通信中使用的各通信帧具有包括前导码、帧控制和帧体的结构。通信帧形成为在时域和频域上具有期望的配置。前导码的数据有固定的值(例如，全为“1”)。例如，前导码的数据用于载波检测、同步和解调。帧控制的数据和帧体的数据具有不确定的值。

图6是示出要对重采样数据进行的频移的示例性方法的说明图。例如，根据第一实施例的PLC装置10使用对重采样数据进行希尔伯特(Hilbert)变换(即，消除负频率分量)、然后乘以载波的处理作为对重采样数据进行的频移。图6所示的希尔伯特变换处理例如由PLC PHY块11B2进行。

如图6所示，在希尔伯特变换中，通过将具有实部的实信号x(t)的相位延迟π/2来生成信号y(t)(St11)。将实信号x(t)和在步骤St11生成的信号y(t)乘以复系数j(St12)，并且将乘积结果信号jy(t)加到实信号x(t)，从而生成复信号z(t)(St13)。复信号z(t)称为解析信号并且不具有负的频率分量。

从在步骤St13生成的复信号z(t)与载波exp(jωt)之间的乘积的结果中提取实部(Re)(St14)。因此，生成实信号，即仅具有实部的频移重采样数据。如图6详细示出，将实信号x(t)与载波exp(jωt)的实部之间的乘积的结果(参见St14-1)和信号y(t)与载波exp(jωt)的虚部(Im)之间的乘积的结果(参见St14-2)相加在一起(St14-3)。因此，生成实信号，即仅具有实部的频移重采样数据。

另外，PLC装置10可以使用其它不使用希尔伯特变换(参见图6)的频移方法生成在步骤St3选择的信道的频带中的重采样数据。例如，PLC装置10可以通过进行与在普通无线通信中生成高频信号时使用的方法(例如，对基带信号与载波之间的乘积结果进行滤波处理)类似的方法来去除不必要的频率分量，从而生成适合于在步骤St3所选择的信道的频带的重采样数据。

图7是概述与1/2模式和信道CH1的情况相对应的步骤St4的处理示例的说明图。图8是概述与1/2模式和信道CH2的情况相对应的步骤St4的处理示例的说明图。

在图7和8中，在纸面最左侧所示的流程图是图5所示的流程图的提取部分。示出四个重采样数据的时间轴分量的图以与图3相同的方式布置在纸面中间部分的纵行中。示出四个重采样数据的频率轴分量的图以与图3相同的方式布置在纸面最右侧的纵行中。示出了两组图以用于比较。

在图7的示例中，没有进行时钟倍频，因此采样频率fs4等于62.5MHz。例如，当进行2倍时钟倍频时，采样频率fs4变为62.5MHz×2＝125MHz。再例如，当进行4倍时钟倍频时，采样频率fs4变为62.5MHz×4＝250MHz。与其它类型的时钟倍频相对应的采样频率以类似的方式来确定。

如图7所示，当采样周期为双倍时(St4-1)，进行了从比奈奎斯特频率(＝fs4/2)低的频率范围(更具体地，fr1(＝4MHz；参见图4B)～fr2(＝f2＝28MHz))内的重采样数据ReD2到具有频率分量f1(＝2MHz；参见图4B)～fc2(＝14MHz；参见图4B)的重采样数据ReD21的改变。奈奎斯特频率变为fs5/2。频率fs5(＝fs4/2)等于31.25MHz。例如，重采样数据ReD21具有与子载波编号10～100相对应的数据。

在步骤St4-1之后，进行2倍上采样(St4-2)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD21的处理。结果，在奈奎斯特频率fs5/2的相对于重采样数据ReD21的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD21的折叠版本的重采样数据ReD215m。图7～12中的“数据*”表示折叠的重采样数据。奈奎斯特频率变为fs4/2。折叠的重采样数据ReD215m具有通过将重采样数据ReD21的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的滤波处理(St4-3)。例如，高频侧折叠的重采样数据ReD215m被PLC PHY块11B2中所包含的低通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH1的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD21。奈奎斯特频率维持等于fs4/2，即步骤St4-1开始前的频率。结果，通过执行步骤St4-1、St4-2和St4-3，PLC装置10可以生成能够实现满足用户需求的期望电力线通信的数字发送信号，这是因为PLC装置10可以生成适合于分别在步骤St2和St3选择的模式和信道的、同时满足应该在比电力线通信所使用的奈奎斯特频率低的频带中的条件的重采样数据。

在图8的示例中，没有进行时钟倍频，因此采样频率fs4等于62.5MHz。

如图8所示，当采样周期为双倍时(St4-1)，进行了从比奈奎斯特频率(＝fs4/2)低的频率范围(更具体地，fr1(＝4MHz；参见图4B)～fr2(＝f2＝28MHz))内的重采样数据ReD2到具有f1(＝2MHz；参见图4B)～fc2(＝14MHz；参见图4B)的频率分量的重采样数据ReD21的改变。奈奎斯特频率变为fs5/2。例如，重采样数据ReD21具有与子载波编号10～100相对应的数据。

在步骤St4-2之后，进行2倍上采样(St4-2)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD21的处理。结果，在奈奎斯特频率fs5/2的相对于重采样数据ReD21的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD21的折叠版本的重采样数据ReD215m。奈奎斯特频率变为fs4/2。

在步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的滤波处理(St4-3)。例如，高频侧折叠的重采样数据ReD215m被PLC PHY块11B2中所包含的低通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH1的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD21。奈奎斯特频率维持等于fs4/2，即步骤St4-1开始前的频率。

此外，在步骤St4-3之后，进行以上参考图6所述的频移(频率转换)处理(St4-4)。例如，PLC PHY块11B2通过根据式(1)或式(2)进行计算或者使用图4B中所示的表TBL2对重采样数据ReD21的频率分量进行频率转换以获得在步骤St3所选择的信道CH2的使用频带fc1～fc2来生成重采样数据ReD21f。结果，通过执行步骤St4-1、St4-2、St4-3和St4-4，PLC装置10可以生成能够实现满足用户需求的期望电力线通信的数字发送信号，这是因为PLC装置10可以生成适合于分别在步骤St2和St3选择的模式和信道的、同时满足应该在比电力线通信所使用的奈奎斯特频率低的频带中的条件的重采样数据。

图9是概述与1/4模式和信道CH1的情况相对应的步骤St4的处理示例的说明图。图10是概述与1/4模式和信道CH2的情况相对应的步骤St4的处理示例的说明图。图11是概述与1/4模式和信道CH3的情况相对应的步骤St4的处理示例的说明图。图12是概述与1/4模式和信道CH4的情况相对应的步骤St4的处理示例的说明图。

在图9～12中，在纸面最左侧所示的流程图是图5所示流程图的提取部分。示出四个重采样数据的时间轴分量的图以与图3相同的方式布置在纸面中间部分的纵行中。示出四个重采样数据的频率轴分量的图以与图3相同的方式布置在纸面最右侧的纵行中。示出两组图以用于比较。

在图9的示例中，没有进行时钟倍频，因此采样频率fs4等于62.5MHz。

如图9所示，当采样周期为四倍时(St4-1)，进行了从比奈奎斯特频率(＝fs4/2)低的频率范围(更具体地，fr1(＝4MHz；参见图4B)～fr2(＝f2＝28MHz))内的重采样数据ReD4到具有f1(＝2MHz；参见图4B)～fc2(＝7MHz；参见图4B)的频率分量的重采样数据ReD41的改变。奈奎斯特频率变为fs6/2。频率fs6(＝fs4/4)等于15.625MHz。例如，重采样数据ReD41具有与子载波编号10～100(未示出)相对应的数据。

在步骤St4-1之后，进行2倍上采样(St4-2)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD41的处理。结果，在奈奎斯特频率fs6/2的相对于重采样数据ReD41的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD41的折叠版本的重采样数据ReD416m。奈奎斯特频率变为fs5/2。折叠的重采样数据ReD416m具有通过将重采样数据ReD41的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的滤波处理(St4-3)。例如，高频侧折叠的重采样数据ReD416m被PLC PHY块11B2中所包含的低通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH1的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD41。然而，奈奎斯特频率维持等于fs5/2而不等于步骤St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2。

因此，为了使奈奎斯特频率返回到St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2，在步骤St4-3之后进行第二次重采样(步骤St4-2和St4-3)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD41的处理。结果，在奈奎斯特频率fs5/2的相对于重采样数据ReD41的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD41的折叠版本的重采样数据ReD415m。奈奎斯特频率变为fs4/2。折叠的重采样数据ReD415m具有通过将重采样数据ReD41的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在第二次执行步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的第二次滤波处理(St4-3)。例如，高频侧折叠的重采样数据ReD415m被PLC PHY块11B2中所包含的低通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH1的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD41。以这种方式，通过执行步骤St4-1、St4-2、St4-3、St4-2和St4-3，PLC装置10可以生成能够实现满足用户需求的期望电力线通信的数字发送信号，这是因为PLC装置10可以生成适合于分别在步骤St2和St3选择的模式和信道的、同时满足应该在比电力线通信所使用的奈奎斯特频率低的频带中的条件的重采样数据。

在图10的示例中，没有进行时钟倍频，因此采样频率fs4等于62.5MHz。

如图10所示，当采样周期为四倍时(St4-1)，进行了从比奈奎斯特频率(＝fs4/2)低的频率范围(更具体地，fr1(＝4MHz；参见图4B)～fr2(＝f2＝28MHz))内的重采样数据ReD4到具有f1(＝2MHz；参见图4B)～fc2(＝7MHz；参见图4B)的频率分量的重采样数据ReD41的改变。奈奎斯特频率变为fs6/2。例如，重采样数据ReD41具有与子载波编号10～100(未示出)相对应的数据。

在步骤St4-1之后，进行2倍上采样(St4-2)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD41的处理。结果，在奈奎斯特频率fs6/2的相对于重采样数据ReD41的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD41的折叠版本的重采样数据ReD416m。奈奎斯特频率变为fs5/2。折叠的重采样数据ReD416m具有通过将重采样数据ReD41的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的滤波处理(St4-3)。例如，高频侧折叠的重采样数据ReD416m被PLC PHY块11B2中所包含的低通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH1的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD41。然而，由于在图10的示例中选择了信道CH2，因此在步骤St4-3之后进行频移。奈奎斯特频率维持等于fs5/2而不等于步骤St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2。

在步骤St4-3之后，还进行以上参考图6所述的频移(频率转换)(St4-4)。例如，PLCPHY块11B2通过根据式(1)或式(2)进行计算或者使用图4B中所示的表TBL2对重采样数据ReD41的频率分量进行到高频侧的频率转换以获得在步骤St3所选择的信道CH2的使用频带fc1～fc2来生成重采样数据ReD41f。

此外，为了使奈奎斯特频率返回到St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2，在步骤St4-4之后进行第二次重采样(步骤St4-2和St4-3)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD41f的处理。结果，在奈奎斯特频率fs5/2的相对于重采样数据ReD41f的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD41f的折叠版本的重采样数据ReD41f5m。奈奎斯特频率变为fs4/2。折叠的重采样数据ReD41f5m具有通过将重采样数据ReD41的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在第二次执行步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的第二次滤波处理(St4-3)。例如，高频侧折叠的重采样数据ReD41f5m被PLC PHY块11B2中所包含的低通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH2的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD41f。以这种方式，通过执行步骤St4-1、St4-2、St4-3、St4-4、St4-2和St4-3，PLC装置10可以生成能够实现满足用户需求的期望电力线通信的数字发送信号，这是因为PLC装置10可以生成适合于分别在步骤St2和St3选择的模式和信道的、同时满足应该在比电力线通信所使用的奈奎斯特频率低的频带中的条件的重采样数据。

在图11的示例中，没有进行时钟倍频，因此采样频率fs4等于62.5MHz。

如图11所示，当采样周期为四倍时(St4-1)，进行了从比奈奎斯特频率(＝fs4/2)低的频率范围(更具体地，fr1(＝4MHz；参见图4B)～fr2(＝f2＝28MHz))内的重采样数据ReD4到具有f1(＝2MHz；参见图4B)～fc2(＝7MHz；参见图4B)的频率分量的重采样数据ReD41的改变。奈奎斯特频率变为fs6/2。例如，重采样数据ReD41具有与子载波编号10～100(未示出)相对应的数据。

在步骤St4-1之后，进行2倍上采样(St4-2)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD41的处理。结果，在奈奎斯特频率fs6/2的相对于重采样数据ReD41的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD41的折叠版本的重采样数据ReD416m。奈奎斯特频率变为fs5/2。折叠的重采样数据ReD416m具有通过将重采样数据ReD41的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在步骤St4-2之后，进行使用低通滤波器的滤波处理(St4-3)。例如，低频侧折叠的重采样数据ReD41被PLC PHY块11B2中所包含的高通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH2的频带中的折叠的重采样数据ReD416m。然而，包括折叠的重采样数据ReD416m的数字发送信号的发送不是优选的，因为子载波编号的布置与已经输入至主IC 11的重采样数据的布置相反，因此需要在接收侧PLC装置10中进行复杂的接收处理。奈奎斯特频率维持等于fs5/2而不等于步骤St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2。

因此，为了使奈奎斯特频率返回到St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2，在步骤St4-3之后进行第二次重采样(步骤St4-2和St4-3)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到折叠的重采样数据ReD416m的处理。结果，在奈奎斯特频率fs5/2的相对于折叠的重采样数据ReD416m的相对侧(即，高频侧)生成作为折叠的重采样数据ReD416m的折叠版本的重采样数据ReD416m5m。奈奎斯特频率变为fs4/2。重采样数据ReD416m5m具有通过将折叠的重采样数据ReD416m的与子载波编号100～10相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号10～100相对应的数据)。

在第二次执行步骤St4-2之后，进行使用高通滤波器的第二次滤波处理(St4-3)。例如，低频侧折叠的重采样数据ReD416m被PLC PHY块11B2中所包含的高通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH3的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD416m5m。以这种方式，通过执行步骤St4-1、St4-2、St4-3、St4-2和St4-3，PLC装置10可以生成能够实现满足用户需求的期望电力线通信的数字发送信号，这是因为PLC装置10可以生成适合于分别在步骤St2和St3选择的模式和信道的、同时满足应该在比电力线通信所使用的奈奎斯特频率低的频带中的条件的重采样数据。

在图12的示例中，没有进行时钟倍频，因此采样频率fs4等于62.5MHz。

如图12所示，当采样周期为四倍时(St4-1)，进行了从比奈奎斯特频率(＝fs4/2)低的频率范围(更具体地，fr1(＝4MHz；参见图4B)～fr2(＝f2＝28MHz))内的重采样数据ReD4到具有f1(＝2MHz；参见图4B)～fc2(＝7MHz；参见图4B)的频率分量的重采样数据ReD41的改变。奈奎斯特频率变为fs6/2。例如，重采样数据ReD41具有与子载波编号10～100(未示出)相对应的数据。

在步骤St4-1之后，进行2倍上采样(St4-2)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到重采样数据ReD41的处理。结果，在奈奎斯特频率fs6/2的相对于重采样数据ReD41的相对侧(即，高频侧)生成作为重采样数据ReD41的折叠版本的重采样数据ReD416m。奈奎斯特频率变为fs5/2。折叠的重采样数据ReD416m具有通过将重采样数据ReD41的与子载波编号10～100相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号100～10相对应的数据)。

在步骤St4-2之后，进行使用高通滤波器的滤波处理(St4-3)。例如，低频侧重采样数据ReD41被PLC PHY块11B2中所包含的高通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH2的频带中的折叠的重采样数据ReD416m。

此外，在步骤St4-3之后进行如以上参考图6所述的频移(频率转换)(St4-4)。例如，PLC PHY块11B2通过根据式(1)或式(2)进行计算或者使用图4B中所示的表TBL2对折叠的重采样数据ReD416m的频率分量进行到低频侧的频率转换以获得在步骤St3选择的信道CH1的使用频带来生成折叠的重采样数据ReD416mf。

现在，如上所述，包括折叠的重采样数据ReD416mf的数字发送信号的发送不是优选的，因为子载波编号的布置与已经输入至主IC 11的重采样数据的布置相反，因此需要在接收侧PLC装置10中进行复杂的接收处理。奈奎斯特频率维持等于fs5/2而不等于步骤St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2。

因此，为了使奈奎斯特频率返回到St4-1开始前的奈奎斯特频率fs4/2，在步骤St4-4之后进行第二次重采样(步骤St4-2和St4-3)。例如，PLC PHY块11B2进行将0***到折叠的重采样数据ReD416mf的处理。结果，在奈奎斯特频率fs5/2的相对于重采样数据ReD416mf的相对侧(即，高频侧)生成作为折叠的重采样数据ReD416mf的折叠版本的重采样数据ReD416mf5m。奈奎斯特频率变为fs4/2。折叠的重采样数据ReD416mf5m具有通过将折叠的重采样数据ReD416mf的与子载波编号100～10相对应的数据的布置沿左右方向进行反转而获得的数据(即，与子载波编号10～100相对应的数据)。

在第二次执行步骤St4-2之后，进行使用高通滤波器的第二次滤波处理(St4-3)。例如，低频侧折叠的重采样数据ReD416mf被PLC PHY块11B2中所包含的高通滤波器(未示出)截断。结果，生成被包括在信道CH4的频带(fc1～fc2)中的重采样数据ReD416fm5m。以这种方式，通过执行步骤St4-1、St4-2、St4-3、St4-4、St4-2和St4-3，PLC装置10可以生成能够实现满足用户需求的期望电力线通信的数字发送信号，这是因为PLC装置10可以生成适合于分别在步骤St2和St3选择的模式和信道的、同时满足应该在比电力线通信所使用的奈奎斯特频率低的频带中的条件的重采样数据。另外，在信道CH4的频带窄的情况下，PLC PHY块11B2可以通过使另一信道(例如，与信道CH4相邻的信道CH3)的频带变窄来使信道CH4的频带变宽。

接着，将参考图13A、13B、14A、14B和14C描述根据第一实施例的PLC装置10进行的电力线通信要使用的信道的选择(确定)的处理过程。图13A是示出根据第一实施例的PLC父装置所遵循的与信道选择有关的第一示例性操作过程的流程图。图13B是示出根据第一实施例的PLC子装置所遵循的与信道选择有关的第一示例性操作过程的流程图。图14A是示出第一实施例中采用的控制设备50进行的与信道选择有关的示例性操作过程的流程图。图14B是示出根据第一实施例的PLC父装置中的与信道选择有关的第二示例性操作过程的流程图。图14C是示出根据第一实施例的PLC子装置中的与信道选择有关的第二示例性操作过程的流程图。

在选择与其它PLC装置10进行电力线通信所要使用的信道时，根据第一实施例的PLC装置10采用第一模式(参见图13A和13B)和第二模式(参见图14A、14B、和14C)其中之一，在第一模式中以两个PLC装置10共同推断带宽这样的方式选择(确定)信道，在第二模式中使用控制设备50和多个PLC装置10选择(确定)信道。

在根据第一实施例的一个PLC装置10和其它PLC装置10通过电力线1A彼此连接的情况下，用于电力线通信的频带变得越高，衰减特性变得越明显。另一方面，用于电力线通信的频带变得越低，噪声特性变得越明显。此外，在电力线(例如，电力线1A)用作电力线通信的有线介质的情况下，传输线路的状态因产生噪声的负载、连接到电力线的负载以及与使用同轴线缆的情况不同的其它因素的有无而变化。因此，与仅使用单一的信道(例如，频带：2～28MHz)的常规情况下一样，当传输线路的状态发生变化时，受上述衰减特性或噪声特性影响，可能会发生无法获得良好的通信环境的事件。有鉴于此，应当根据传输线路的情况，自适应地选择用于电力线通信的信道。

在第一模式中，根据第一实施例的PLC父装置(例如，PLC装置10A)通过在扫描信道的同时观察信道来获取PLC子装置(例如，PLC装置10B)所获得的传输线路信息，并基于由此获得的传输线路信息来选择(确定)电力线通信所要使用的信道。在第一模式中，预先选择模式，并且各PLC装置10知道与该模式有关的信息。例如，在下面的描述中，传输线路信息是与各信道相对应的载波的SNR(信噪比)和从SNR获得的物理层中的通信速率(PHY速率)。PHY速率可以根据每单位符号可以传输的位数来计算。在多跳通信的情况下，可以使用被计算以确定多跳通信路由的链路成本作为传输线路信息。

在第二模式中，根据第一实施例的PLC父装置(例如，PLC装置10A)通过在扫描信道的同时观察信道来获取PLC子装置(例如，PLC装置10B)所获得的传输线路信息，并将获取的各个信道的传输线路信息发送到控制设备50(参见图1)。控制设备50基于从PLC父装置接收到的各个信道的传输线路信息来选择(确定)电力线通信所要使用的信道和模式，并将选择结果发送至PLC父装置。PLC父装置将从控制设备50接收到的选择结果发送至PLC子装置(包括使用多个PLC子装置的情况；这也适用于以下)，并将其与PLC子装置共享。

参考图13A要作的描述的假定如下。例如，用户在他或她正在抓握PLC父装置和PLC子装置的状态下，分别长时间按下PLC父装置(例如，PLC装置10A)和PLC子装置(例如，PLC装置10B)的主体100上设置的指定按钮(未示出)，由此PLC子装置被登记在PLC父装置中(简单连接)。代替简单连接，PLC父装置和PLC子装置的模式可以预先选择(自动连接)。在下面的描述中，假定选择了能够容纳长距离电力线通信的1/4模式。也就是说，在2MHz～28MHz的频率范围内，形成(生成)最多四个信道。例如，以下描述的图13A中所示的各个步骤由PLC MAC块11C2执行。

参考图13A，PLC父装置(例如，PLC装置10A)在选择1/4模式的信道CH1的状态下启动(St21)。PLC父装置(例如，PLC装置10A)向各PLC子装置(例如，PLC装置10B和10C)发送控制信号(例如，信标信号或问好(hallo)信号)，并进行规定的认证处理(例如，检查是否保持有仅这两个PLC装置知道的信息)。也就是说，PLC父装置(例如，PLC装置10A)判断响应于接收到控制信号而返回响应信号的各对方是否是合法的PLC子装置(St22)。PLC父装置(例如，PLC装置10A)判断从PLC子装置的认证处理开始起是否经过了规定的秒数(例如，60秒)(St23)。PLC子装置的认证处理继续进行(St23：否)，直到经过了规定的秒数为止。

另一方面，如果判断为从对PLC子装置的认证处理开始起经过了规定的秒数(例如，60秒)(St23：是)，则PLC父装置(例如，PLC装置10A)获取从各PLC子装置发送的信道CH1的传输线路信息(上文所述)以及针对信道CH1认证的PLC子装置的数量，并将它们记录在存储器18中(St24)。

PLC父装置(例如，PLC装置10A)判断是否完成了所有信道的扫描(换句话说，针对1/4模式的所有信道CH1、CH2、CH3和CH4获取了各信道的经认证装置的数量和传输线路信息)(St25)。如果判断为尚未完成所有信道的扫描(St25：否)，则PLC父装置(例如，PLC装置10A)取消在步骤St22进行的PLC子装置的认证(St26)，并将关注信道(设置信道)从当前信道(例如，信道CH1)改变为其它信道(例如，信道CH2)(St27)。在步骤St27之后，PLC父装置(例如，PLC装置10A)返回到步骤St22。也就是说，PLC父装置(例如，PLC装置10A)重复执行步骤St22～St27，直到完成所有信道的扫描为止。

如果判断为完成了所有信道的扫描(St25：是)，则PLC父装置(例如，PLC装置10A)基于每个信道的经认证装置的数量和传输线路信息来确定能够实现良好的电力线通信的信道(例如，具有大量经认证装置的信道、提供最高PHY速率的信道或提供最低链路成本的信道)，并选择所确定的信道(St28)。PLC父装置(例如，PLC装置10A)向各PLC子装置发送与在步骤St28选择的信道有关的信息以共享该信息，然后作为常规操作与PLC子装置进行电力线通信(St29)。

参考图13B要做的描述的假定如下。PLC子装置从具有最低频带的信道CH1开始按顺序扫描信道。在到达具有最高频带的信道CH4之后，PLC子装置返回到具有最低频带的信道CH1以继续扫描(循环)。例如，以下描述的图13B中所示的各个步骤由PLC MAC块11C2来执行。

参考图13B，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)在1/4模式的信道CH1被选择的状态下启动(St31)，其通过例如计算获取信道CH1的传输线路信息并将其保持在存储器18中。

PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)判断是否检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号(St32)。如果没有检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号(St32：否)，则PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)判断从在选择了信道CH1的状态下启动PLC子装置(St31)起是否经过了规定的秒数(例如，60秒)(St33)。也就是说，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)待机，直到在步骤St33经过了规定的秒数为止或者检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号为止。

如果直到经过了规定的秒数为止仍没有检测到控制信号(St33：否)，则PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)将关注信道(设置信道)从当前信道(例如，信道CH1)改变为其它信道(例如，信道CH2)(St34)。在步骤St34之后，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)返回到步骤St32。也就是说，PLC子装置通过以规定的秒数(St33)为单位改变信道(换句话说，使用频带)来针对每个信道重复判断是否检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号。

如果判断为检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号(St32：是)，则PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)与PLC父装置(例如，PLC装置10A)进行规定的认证处理(例如，检查是否保持有仅这两个PLC装置知道的信息)(St35)。在步骤St35进行认证处理之后，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)将针对当前信道获取的传输线路信息(上文所述)发送至PLC父装置(例如，PLC装置10A)(St36)。

参考图14A要作的描述的假定如下。已经进行了用于将PLC子装置(PLC装置10B和10C)登记为PLC父装置(例如，PLC装置10A)的通信对方的处理。此外，为了简化描述，假定要扫描的初始模式是1/4模式。例如，以下描述的图14A所示的各个步骤由处理器53执行。

参考图14A，控制设备50在1/4模式的信道CH1被选择的状态下启动(St41)。控制设备50判断从在选择了1/4模式的信道CH1的状态下启动时起是否经过了规定的秒数(例如，60秒)(St42)。控制设备50待机(St42：否)，直到经过了规定的秒数为止。在判断为经过了规定的秒数的情况下(St42：是)，控制设备50向PLC父装置(例如，PLC装置10A)请求获取针对1/4模式的信道CH1的经认证装置的数量和传输线路信息(St43)。

控制设备50判断是否完成了所有信道的扫描(换言之，已针对1/4模式的所有信道CH1、CH2、CH3和CH4、1/2模式的所有信道CH1和CH2以及标准模式的信道CH1获取了各信道的经认证装置的数量和传输线路信息)(St44)。在判断为尚未完成所有信道的扫描的情况下(St44：否)，控制设备50向PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送改变信道、或者模式和信道的请求(St45)。在步骤St45之后，控制设备50返回到步骤St42。即，控制设备50执行步骤St42～St45，直到完成所有信道的扫描为止。

如果判断为完成了所有信道的扫描(St44：是)，则控制设备50基于每个信道的经认证装置的数量和传输线路信息来确定能够实现良好的电力线通信的信道(例如，具有大量经认证装置的信道、提供最高PHY速率的信道或者提供最低链路成本的信道)并选择所确定的信道(St46)。控制设备50生成用于设置与在步骤St46选择的模式和信道有关的信息的指示，然后将其发送到PLC父装置(例如，PLC装置10A)(St47)。

参考图14B要作的描述的假定如下：例如，图14B中所示的各个步骤由PLC MAC块11C2执行。

参考图14B，在PLC父装置(例如，PLC装置10A)启动(参见步骤St51)之后从控制设备50接收到用于改变信道、或者模式和信道的请求(参见步骤St45)的情况下，PLC父装置(例如，PLC装置10A)改变相关信道或者相关模式和信道(St52)。例如，PLC父装置(例如，PLC装置10A)将关注信道改变为1/4模式的信道CH2。

PLC父装置(例如，PLC装置10A)向各PLC子装置(例如，PLC装置10B和10C)发送控制信号(例如，信标信号或问好信号)，并进行规定的认证处理(例如，检查是否保持有仅这两个PLC装置知道的信息)。也就是说，PLC父装置(例如，PLC装置10A)判断响应于接收到控制信号而返回响应信号的各对方是否是合法的PLC子装置(St53)。如果判断为PLC子装置已经被正常认证，则PLC父装置(例如，PLC装置10A)获取从各PLC子装置发送来的信道CH1的传输线路信息(上文所述)以及针对信道CH1认证的PLC子装置的数量，并将它们记录在存储器18中(St54)。

PLC父装置(例如，PLC装置10A)向控制设备50发送用于取消针对在步骤St42设置的当前信道的PLC子装置的认证的请求(St55)。在接收到从控制设备50发送来的用于改变信道、或者模式和信道的请求(参见步骤St45)的情况下，PLC父装置(例如，PLC装置10A)改变关注信道、或者关注模式和信道(St56)。例如，PLC父装置(例如，PLC装置10A)引起到1/4模式的信道CH2的改变。在步骤St56之后，PLC父装置(例如，PLC装置10A)返回到步骤St53。也就是说，PLC父装置(例如，PLC装置10A)重复执行步骤St43～St46，直到完成所有信道的扫描为止。

参考图14C要作的描述的假定如下。PLC子装置按(1/4模式的)信道CH1、CH2、CH3和CH4、1/2模式的信道CH1和CH2、以及标准模式的信道CH1的顺序扫描信道、或者模式和信道。在达到标准模式之后，PLC子装置返回到1/4模式的信道CH1以继续扫描(循环)。例如，以下描述的图14C中所示的各个步骤由PLC MAC块11C2执行。

参考图14C，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)在1/4模式的信道CH1被选择的状态下启动(St61)，其通过例如计算获取信道CH1的传输线路信息并将其保持在存储器18中。

PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)判断是否检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号(St62)。如果没有检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号(St62：否)，则PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)判断从在选择了信道CH1的状态下启动PLC子装置(St61)时起是否经过了规定的秒数(例如，15秒)(St63)。也就是说，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)待机，直到经过了规定的秒数为止或者检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号为止。这里采用的规定的秒数比PLC父装置(例如，PLC装置10A)在上述步骤St23对PLC子装置进行认证时计数的规定的秒数(例如，60秒)短。这是因为，如果PLC子装置在与PLC父装置相同的周期内切换信道，则PLC父装置无法仔细检查所有信道。更优选的是，PLC子装置中采用的规定的秒数(即，在步骤St63采用的规定的秒数)小于或等于PLC父装置中采用的规定的秒数(即，在步骤St23采用的规定的秒数)除以信道数量。更确切地说，这使得可以保证PLC父装置对所有信道进行仔细检查所用的时间。例如，在PLC父装置中采用的周期为60秒且信道数量为4的情况下，优选PLC子装置中采用的周期为15秒或更短。

如果直到经过了步骤St63采用的规定的秒数为止仍没有检测到控制信号，则PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)将关注信道(设置信道)从当前信道(例如，信道CH1)改变为其它信道(例如，信道CH2)(St64)。在步骤St64之后，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)返回到步骤St62。也就是说，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)通过以在步骤St63采用的规定的秒数为单位改变信道(即，使用频带)来针对每个信道重复判断是否检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号。

如果判断为检测到从PLC父装置(例如，PLC装置10A)发送来的控制信号(St62：是)，则PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)与PLC父装置(例如，PLC装置10A)进行规定的认证处理(例如，检查是否保持有仅这两个PLC装置知道的信息)(St65)。在步骤St65进行认证处理之后，PLC子装置(例如，PLC装置10B或10C)将针对当前信道获取的传输线路信息(上文所述)发送至PLC父装置(例如，PLC装置10A)(St66)。

如上所述，在根据第一实施例的有线通信系统1000中，PLC装置10借助于PLC MAC块11C2(术语“选择单元”的示例)选择用于规定在规定的频带(例如，2MHz～30MHz)内准备的、且要用于经由有线介质(例如，电力线1A)与其它PLC装置(术语“其它通信装置”的示例)进行的通信的一个或多个信道的数量的模式以及该模式中通信所要使用的信道。PLC装置10借助于PLC PHY块11B(术语“信号处理单元”的示例)通过根据所选择的模式和信道对输入到主IC的输入数据(例如，重采样数据)进行数字信号处理来生成要用于通信的通信帧。

利用以上的结构，与以单一的信道的形式使用可用频带(例如，2MHz～30MHz)的传统的电力线通信相比，根据第一实施例的PLC装置10在考虑到诸如噪声特性和信号衰减特性等的特征的情况下可以自适应地从上述频带中的多个信道中选择适合于电力线通信的信道，并根据使用所选择的信道的传输线路的情况进行良好的电力线通信。因此，根据第一实施例的PLC装置10可以自适应地进行能够提供处于满足用户需求(例如，长距离、高速或这两者)的水平的期望通信特性的有线电力线通信。此外，PLC装置10能够在例如2MHz～30MHz的频带内形成多个信道，除了实现满足长距离、高速或这两者要求的通信性能外，还能够与连接至该PLC装置10的其它PLC装置10(例如，多个安全照相机)各自异步地进行良好的电力线通信，从而可以容易地实现实时监视等。此外，PLC装置10能够将具有PLC MAC块11C和PLC PHY块11B的主IC 11包含在一个芯片中，其可以进行可以是高速有线通信的有线通信和可以是长距离电力线通信的电力线通信；PLC装置10可以通过包含可扩展集成电路(IC)而以简单的方式来配置。

PLC装置10通过在对输入数据的采样周期进行倍增后对输入数据进行采样并对采样后的输入数据进行重采样，来进行数字信号处理。通过这种措施，由于PLC装置10通过使重采样前的采样周期倍增来改变奈奎斯特频率，因此即使进行了重采样，奈奎斯特频率也可以返回到重采样前的通信所要使用的原始频率(例如，fs4/2)：可以很容易地根据所选择的模式和信道来形成信道。

PLC装置10通过还进行将重采样后的输入数据的频带转换为与所选择的信道相对应的频带的处理来进行数字信号处理。通过这种措施，PLC装置10可以形成信道，使得满足可用于电力线通信的频带(例如，2MHz～30MHz)中的所选择的信道的频带(例如，高频侧频带)。

PLC装置10通过还对转换后的(频移后的)输入数据进行重采样处理来进行数字信号处理。通过这种措施，PLC装置10可以形成信道，使得满足可用于电力线通信的频带(例如，2MHz～30MHz)中的所选择的信道的频带(例如，高频侧或低频侧频带)。

PLC装置10还选择可以倍增的自身装置的时钟频率，并基于所选择的时钟频率对输入数据进行信号处理。通过这种措施，PLC装置10可以在与时钟频率未倍增的标准模式相比更高的时钟频率下工作，从而可以进行适于更快操作的电力线通信。例如，在使时钟频率双倍的情况下，PLC装置10可以进行能够在2倍模式下提供约500Mbps的吞吐量的有线通信(例如，同轴线缆用作有线介质)。在时钟频率为4倍的情况下，PLC装置10可以进行能够在4倍模式下提供约1Gbps的吞吐量的有线通信(例如，同轴线缆用作有线介质)。

PLC装置10还配备有通信单元(例如，电源连接器21)，该通信单元通过有线介质与其它PLC装置10进行通信。PLC装置10接收使用一个或多个信道中的各信道从其它PLC装置10发送来的传输线路信息；并基于接收到的各信道的传输线路信息，选择要用于自身装置与其它PLC装置10之间的通信的信道。通过这种措施，PLC装置10(PLC父装置)可以通过根据通向其它PLC装置10(PLC子装置)的电力线1A的情况(即，传输线路情况)，自适应地选择具有良好的传输线路状态的信道来进行电力线通信。

PLC装置10还配备有第一通信单元(例如，电源连接器21)和第二通信单元(例如，模块化插孔22)，第一通信单元通过有线介质与其它PLC装置10进行通信，第二通信单元通过有线介质与控制设备50(术语“外部设备”的示例)进行通信，控制设备50确定要用于自身装置与PLC装置10之间的通信的信道。PLC装置10接收使用一个或多个信道中的各信道从其它PLC装置10发送的传输线路信息，并将接收到的从其它通信装置发送的各信道的传输线路信息发送至控制设备50。PLC装置10(PLC父装置)从控制设备50接收与控制设备确定的且要用于通信的信道或者模式和信道有关的信息，并基于接收到的与要用于通信的信道或者模式和信道有关的信息来选择要用于自身装置与其它PLC装置10之间的通信的信道。通过这种措施，PLC装置10(PLC父装置)可以通过基于与控制设备50确定的信道或者模式和信道有关的信息而不需要自身装置作出判断来自适应地选择适合于通向其它PLC装置10(PLC子装置)的电力线1A的情况(即，传输线路情况)的信道来进行电力线通信。

尽管以上参考附图描述了各种实施例，但不言而喻，本发明不限于这些示例。显然，本领域技术人员可以在权利要求的范围内设想各种改变或修改，而且这些改变或修改自然地被理解为包括在本发明的技术范围内。并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以以期望的方式组合上述各种实施例的构成要素。

在上述第一实施例中，标准模式、1/2模式、1/4模式、2倍模式和4倍模式被描述为示例性模式，模式不限于这些模式。例如，还可以实现1/8模式和8倍模式，并且即使在这种情况下，PLC装置10也可以形成信道，使得满足根据自身PLC装置10与其它PLC装置10之间的传输线路的情况而选择的模式和信道。

本申请基于2018年2月26日提交的日本专利申请2018-032591，其公开内容通过引用并入本文。

产业上的可利用性

本发明在应用于自适应地进行被赋予处于满足用户需求的水平的期望通信特性的有线电力线通信的通信装置和通信信号生成方法的情况下是有用的。

附图标记

1A：电力线

1B：电源线缆

2：插座

10、10A、10B、10C：PLC装置

11：主IC

11A：CPU

11B1、11B2：PLC PHY块

11C1、11C2：PLC MAC块

12：AFE IC

12A：DA转换器

12B、12C：可变增益放大器

12D：AD转换器

13：低通滤波器

15：驱动器IC

16：耦合器

16A：线圈变压器

16B、16C：耦合电容器

17：带通滤波器

18、52：存储器

19：有线PHY IC

20：开关电源

21：电源连接器

22：模块化插孔

23：LED

24：AC-DC转换器

25：电源插头

26：LAN线缆

27：上部阻抗

27A、27B：线圈

30：电路模块

50：控制设备

51：通信接口

53：处理器

54：输入/输出接口

55：存储装置

60：AC循环检测器

100：主体

1000：有线通信系统

CH1-CH4：通信信道