电力线通信用收发器以及电力线通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力线通信用收发器（transceiver)以及电力线通信方法，特别 是涉及一种通过电力线的认知短距离电力线通信技术。
【背景技术】
[0002] 通过电力线的通信（电力线通信）是指，将数据编码成信号，再通过电力线在不用 于供电的频带上发送接收编码的信号的技术。在电力线通信中，通过电力线而发送接收的 信号，受到从与电力线连接的各种设备产生的干扰、衰减、噪声等的影响。
[0003] 专利文献1公开了这样的技术：使用者不需进行特别的设定，就实现了在电力线 上无法直接通信的装置之间的通信的技术。专利文献2公开了一种噪声成分消除控制的技 术，控制通过电力线发送接收数据的电力线通信系统以及消除妨碍通过电力线发送接收的 数据的噪声成分。特别地，专利文献2涉及到一种提取电力线上感应出的噪声成分，并形成 与该噪声成分相位相反的抵消信号以消除噪声成分的技术。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :JP特开2010-21954号公报
[0007] 专利文献2 :JP特开2009-21678号公报
【发明内容】
[0008] 发明要解决的问题
[0009] 就电力线通信而言，由于考虑到电波泄漏，在比较低的频带（即，在30MHz以下） 上发送信号，所以限制了可达到的最大的数据总处理能力。另外，在电力线上产生的随机且 非静态的较强冲击性噪声影响限制了电力线通信的性能。因此，期待如下一种装置，即使 存在来自作为传输线路的电力线的噪声、干扰、衰减，也能够以较高的比特率实现可靠的通 信。
[0010] 专利文献1的技术并没有公开在电力线的噪声、干扰、衰减的影响的较强的状况 下改善性能的技术。在专利文献2的技术方案中，通过在输入信号上附加具有与噪声成分 相反的振幅的信号再发送，虽然减小了传输线路的噪声的影响，但是却并没有减小降低性 能的冲击性噪声、传输线路形变的影响。因此，在电力线通信中期待能够实现较高比特率通 信的技术。
[0011] 用于解决问题的手段
[0012] 本发明的目的在于，提供一种电力线通信用收发器以及电力线通信方法，即使在 信噪比较低以及信号干扰比为负的电力线等恶劣的通信环境中，也能够实现较高的比特率 通信。本发明的一个实施方式是一种电力线通信用收发器，具有：发送部，其发送信号；接 收部，其接收信号，并推算传输线路特性。另外，本发明的一个实施方式是一种电力线通信 方法，包括：推算传输线路特性，基于推算出的传输线路特性的干扰而生成防干扰掩码，然 后，使用生成的防干扰掩码来选择或者取消应该发送的信号的副载波，再发送该信号。
【附图说明】
[0013] 图1是示出经由本发明的一个实施方式的电力线的认知短距离通信系统的示意 图。
[0014] 图2是本发明的一个实施方式的收发器的框图。
[0015] 图3是表示本发明的一个实施方式的从第一收发器向第二收发器发送OFDM信号 的工作时序图。
[0016] 图4是本发明的一个实施方式的收发器的干扰推算部的框图。
[0017] 图5A分别是本发明的一个实施方式的检测到的复数基带频谱、防干扰掩码的示 意图，分配的副载波频谱的图形。
[0018] 图5B是示出通过本发明的一个实施方式的调制出的副载波与防干扰掩码卷积从 而分配的副载波的示意图。
[0019] 图6是示出本发明的一个实施方式的推算出的传输线路特性与预测的传输线路 特性的示意图。
[0020] 图7是示出本发明的一个实施方式的OFDM信号的发送方法的流程图。
[0021] 图8是示出时钟、时序、频率同步的一个例子的框图。
[0022] 图9是本发明的一个实施方式的收发器的传输线路特性推算部的框图。
[0023] 图10是示出本发明的一个实施方式的OFDM信号的接收方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 以下，参照附图详细说明用于实施本发明的例示的实施方式。但是，在以下的实施 方式中说明的尺寸、材料、形状、结构成分的相对位置等是任意的，能够根据适用本发明的 装置的结构或者各种各样的条件而变更。另外，只要没有特别的记载，本发明的范围并不限 定于在以下说明的实施方式中具体地记载的方式。此外，在以下说明的附图中，具有相同功 能的标记上相同的附图标记，并省略其重复的说明。
[0025] <系统100的概要>
[0026] 图1是示出本发明的一个实施方式的通过电力线的认知短距离电力线通信系统 100的示意图。
[0027] 系统100具有通过电力线108相互通信的第一收发器lOliW及第二收发器101 2。 在电力线108上连接有与第一以及第二收发器通信的发送结合器105以及接收结合器106。 进一步地，在电力线108上还连接有：马达、变换器等的其他的设备109。
[0028]此处，在发明的详细说明以及附图的中标记在参考附图标记上的角标"i"以及 "2"，是为了明确分别为第一收发器lOliW及第二收发器1012的要素而标记上的。利用相 同的参考附图标记表示的要素具有相同的功能以及结构。另外，角标有时会适当省略。
[0029] 第一以及第二收发器101以及101 2为具有能够以相同的中心频率同时进行发送 接收的全双工（Fullduplex，全双工）通信功能的电力线通信用认知收发器。另外，第一以 及第二收发器lOli以及1012能够实时地学习以及管理通信状态。而且，第一以及第二收发 器lOli以及101 2推算出传输线路特性，并对其进行补偿。
[0030] 作为电力线通信中的传输线路特性，主要有干扰成分以及传输线路形变成分。作 为干扰，关注这样的噪声：在某个频率上局部具有若干功率，并大幅度降低传输线路性能的 冲击性噪声。"传输线路特性的干扰"是指，叠加在信号中的存在于传输线路中的干扰成分 的影响，"传输线路特性的传输线路形变"是指，使信号变形的传输线路形变成分（传输线路 传输函数）的影响。
[0031] 为了实现高速且有可靠性的电力线通信，第一以及第二收发器lOli以及1012具有 如下功能：当发送发送数据时，通过检测传输线路并推算传输线路特性的干扰以避开干扰 来分配副载波的功能；以及，预均衡传输线路特性的传输线路形变的预均衡处理功能。
[0032] 第一以及第二收发器lOli以及101 2在"发送模式"以及"接收模式"这2个模式 下工作。
[0033] 在发送模式下，第一以及第二收发器lOh以及1012通过电力线108向对方的收发 器 101 发送OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用）信号。 而且，第一以及第二收发器lOli以及1012同时能够实现全双工通信，接收附加有因传输线 路特性的传输线路形变而引起的形变、噪声、干扰的该发送出的信号。另一方面，在接收模 式下，第一以及第二收发器lOli以及1012接收从对方的收发器发送出的OFDM信号。进一 步地，第一以及第二收发器lOli以及1012在发送模式以及接收模式这两种模式下，检测传 输线路特性的干扰。
[0034] 第一以及第二收发器101以及101 2具有：控制部102、发送部103、发送接收无线 部104以及接收部107。
[0035] 控制部102是具有CPU、存储装置等的计算机，基于软件的指示来控制发送部103、 发送接收无线部104以及接收部107。控制部102具有：生成应该发送的数字（或者模拟） 数据（以下，称为"发送数据"。）的功能，以及，根据应用（程序）来处理从其他收发器接 收到的数据（以下，称为"接收数据"。）的功能。发送数据以及接收数据为图像数据、音频 数据等。
[0036] 另外，当向其他的收发器发送OFDM信号时，控制部102控制从发送部103以及发 送接收无线部104发送脉冲串（间歇的）的时序。与此同时，控制部102控制接收部107 检测传输线路特性干扰的检测功能以及传输线路特性推算传输线路形变的推算功能。
[0037] 发送部103根据控制部102的指示，将发送数据处理为数字数据，从而生成OFDM 信号并向发送接收无线部104供给。
[0038] 发送接收无线部104根据需要，对从发送部103供给来的OFDM信号进行上变频处 理、DA转换处理、低通滤波器处理以及放大处理等，然后将其无线发送至与电力线108连接 的发送结合器105。另外，发送接收无线部104接收从无线结合器106无线发送出的、从其 他收发器101发送来的OFDM信号，并根据需要而进行放大处理、滤波器处理、AD转换处理、 下变频处理等，进而供给至接收部107。
[0039] 接收部107根据控制部102的指示，通过发送接收无线部104来接收从其他的收 发器101发送来的OFDM信号，并通过进行预定的处理来生成接收数据。接收部107根据控 制部102的指示，在预定的期间检测传输线路特性是否存在干扰，然后，接收从发送部103 发送出的OFDM信号，以推算传输线路特性的传输线路形变。
[0040] 此外，发送接收无线部104与发送结合器105以及接收结合器106之间不限于无 线通信，也可以是有线通信。另外，发送结合器105和接收结合器106不一定是分别的结构， 也可以是使用相同的结合器并使发送接收信号分离的结构。
[0041] 图2是本实施方式的收发器101的框图。
[0042] 发送部103具有：调制部202、导频以及保护频带插入部203、副载波分配部204、 预均衡处理部205、IFFT(InverseFastFourierTransform，快速傅立叶逆变换）部206、 CP追加部207、前同步码（Preamble)插入部208、预测缓冲部214。
[0043] 调制部202以BPSK、QPSK、PSK-M、QAM、QAM-M等调制方式，将从控制器102供给的 发送数据201调制到各个副载波上，并进行并行处理。导频以及保护频带插入部203在利 用调制部202得到的码元列的频域中，插入用于同步处理以及均衡处理的导频副载波以及 用于防止码元间干扰的保护频带副载波。
[0044]副载波分配部204基于从接收部107供给的防干扰掩码，来选择或者取消副载波。 预均衡处理部205根据利用接收部107推算出的过去的传输线路特性的传输线路形变，并 基于利用预测缓冲部214预测的当前的传输线路形变，事先使具有分配到的副载波的码元 列均衡（"预均衡处理"）。
[0045] 为了进行OFDM调制，IFFT部206对码元列一并进行快速傅立叶逆变换（IFFT)处 理。CP追加部207追加用于辅助同步的