用於具有傳輸質量評估的多載波傳輸/接收的裝置及方法
2023-05-15 17:29:01
專利名稱：用於具有傳輸質量評估的多載波傳輸/接收的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及能夠進行數據傳輸以適應傳輸路徑的狀態變化的通信網絡系統，以及傳輸/接收裝置、方法，和在其中使用的集成電路。更具體地說，本發明涉及使用電源線作為傳輸路徑的通信網絡系統，以及傳輸/接收裝置、方法，和在其中使用的集成電路。
背景技術：
作為實現數據傳輸以使通過監控傳輸路徑的狀態適應傳輸路徑的狀態改變的通信網絡系統，無線LAN系統和電源線通信系統已經被投入實際使用。
作為無線LAN系統，使用2.4GHz的IEEE 802.11b和使用5GHz的IEEE802.11a已經被標準化，並廣為流行。上述無線LAN系統使用下降算法(fall downalgorithm)，通過該算法依照傳輸條件從不同類型的調製方法中選擇適當的調製方法。下降算法降低了依照傳輸條件的通信速度。IEEE 802.11a通過使用64QAM提供54Mbps傳輸速度，但是它的通信範圍和噪聲抗擾性比諸如16QAM的調製方法差很多。因此，無線LAN系統改變根據傳輸條件的調製方法，從而連續通信。
另一方面，作為通過使用家庭電源線實現14Mbps通信的通信系統標準的HomePlug1.0由HomePlug電源線聯盟開發，並在實際中使用。(見2003年4月份IEEE通信雜誌第48到53頁，Sobia Baig等人的「在家用電源線通信區域網的物理層核心處的離散多音收發器」(A Discrete Multitone Transceiver at theHeart of the PHY Layer of an In-Home Power Line Communication Local AreaNetwork」))。
圖13是示出由HomePlug 1.0定義的傳輸/接收裝置90的結構的方框圖。在圖13中，傳輸/接收裝置90包括發送端通信控制部分91、多個QAM編碼器部分92、IFFT部分93、AFE(模擬前端)94、FFT部分95、多個QAM解碼器部分96、接收端通信控制部分97以及SNR分析結果/確認通知部分98。
發送端通信控制部分91基於由SNR分析結果/確認通知部分98通知的SNR分析結果，確定如何分配輸入數據的位串到QAM編碼器部分92。發送端通信控制部分91依照基於SNR分析結果確定的分配方案，分配輸入數據的位串到每一QAM編碼器部分92。即，發送端通信控制部分91依照基於SNR分析結果確定的分配方案執行用於輸入數據的串行到並行的轉換。發送端通信控制部分91，設有用於暫時存儲輸入數據的緩衝器，暫時把輸入數據存儲在緩衝器中。然後，發送端通信控制部分91執行對暫時存儲的輸入數據的串行到並行的轉換並輸出經轉換的數據。在被發送的數據沒有被成功地接收到的情況下，發送端通信控制部分91依照由SNR分析結果/確認通知部分98通知的確認重新發送暫時存儲的輸入數據。
發送端傳輸/接收裝置和接收端傳輸/接收裝置基於SNR分析結果以協調方式執行改變位分配方案的處理。具體地說，發送端傳輸/接收裝置發送練習包(training packet)到接收端傳輸/接收裝置。響應這些，接收端傳輸/接收裝置基於發送的練習包分析每一載波的SNR(信噪比)。上述每一載波的SNR作為SNR分析結果被送回發送端傳輸/接收裝置。基於發送的SNR分析結果，發送端傳輸/接收裝置確定分配到每一載波的位數量。在下文中，上述處理被稱作練習會話(training session)。
每一QAM編碼器部分92通過使用QAM(正交幅度調製)把從發送端通信控制部分91輸入的位串轉換成幅度值和相位值。
IFFT部分93基於從每一QAM編碼器部分92輸入的幅度值和相位值執行反傅利葉變換，並輸出其結果。因此，依照輸入數據被調製的OFDM信號被輸出。上述OFDM信號經由AFE94被發送到另一傳輸/接收裝置。
FFT部分95經由AFE94對從另一傳輸/接收裝置接收的OFDM信號執行傅利葉變換，並輸出每一載波的幅度值和/相位值。
每一QAM解碼器部分96對從FFT部分95輸出的幅度值和相位值解調，通過使用QAM回到位串中，並輸出該位串。
接收端通信控制部分97把從每一QAM解碼器部分96輸出的位串轉換成連續位串，並輸出作為輸出數據的連續位串。即，接收端通信控制部分97執行串行到並行的轉換，從而輸出輸出數據。同樣，接收端通信控制部分97在練習會話期間基於從每一QAM解碼器96輸出的幅度值和相位值分析每一載波的SNR。接收端通信控制部分97經由SNR分析結果/確認通知部分98把SNR分析結果通知給發送端通信控制部分91。接收端通信控制部分97基於產生的輸出數據檢驗從發送端傳輸/接收裝置發送的所有包是否被成功地接收。上述檢驗過程被稱為確認。接收端通信控制部分97經由SNR分析結果/確認通知部分98把確認結果通知給發送端通信控制部分91。
在圖13中示出的傳輸/接收裝置90，依從HomePlug1.0，把數據串分成大量低速率數據，並將已分的數據分配給大量的副載波，每一副載波與其它副載波互相垂直，用於傳輸。接收端通信控制部分97使用信道評估算法，該算法在練習會話期間被執行，用於依照從傳輸端發送的特定幀測量SNR。信道評估算法通過評估信道條件改變調製速度。用傳統的HomePlug1.0規範，通過選擇單個調製參數，多個副載波以相似的方式被調製。然而，新進行的研究已經揭示使用稱作DMT(離散多音)的方法，加速被實現，通過該方法，發送端通信控制部分91依照送回到那的每一載波的SNR確定要被分配給每一載波的位數量。
圖14A到14C是用於描述DMT基本原理的例圖。在圖14A中，副載波用數字1到n表示，水平軸表示頻率，垂直軸表示分配給每一載波的位數量(即調製水平)。圖14A示出在同一狀態下的副載波。
圖14B是示出在接收端分析的示例性SNR的例圖。在圖14B中，水平軸表示頻率，垂直軸表示SNR值。
在如圖14B中示出的SNR的情況下，如圖14C中示出，發送端通信控制部分91把大量的位分配給具有更高SNR值的頻率的副載波，不把任何位分配給具有比預定的門限值(SNR門限)更小的SNR值的副載波。照此，發送端通信控制部分91基於SNR分析結果控制施加給QAM編碼器部分92的位分配方案，從而改變調製方法以沒有傳輸錯誤地發送數據。
依據以下因素，SNR被降低，例如依靠連接到電源線的設備的狀態的負荷條件、噪聲、業餘無線電和短波無線電的窄波段噪聲等等，以及信號的衰減(見2003年4月IEEE通信雜誌第64至70頁，Jose Abad等人的「將電源線LAN延伸到鄰近變壓器」(「Extending the Power Line LAN Up to theNeighborhood Transformer」))。上述因素依照布線環境、設備的連接情況和操作情況變化。這些因素可以在一分鐘一分鐘地、一小時一小時地、逐日地或逐年地的基礎上變化。
在傳統的無線LAN系統和電源線通信系統中，調製參數通過下降算法、信道評估算法等被適應地改變。照此，傳輸速度被調節以避免錯誤，從而在當前的傳輸條件下獲得最大的處理量。
在上述系統中，練習會話可以在通信開始前進行。在練習會話期間，有必要進行諸如從發送端發送特定包(檢測包)和從接收端送回反饋包(SNR分析結果)的一系列處理。因此，頻繁的練習會話增加了開銷，藉此不考慮傳輸條件通信速度被降低。為了避免通信速度被如此降低，練習會話可以以定期的間隔進行，例如，以5秒的周期。然而，信道條件和上述周期是不同步的。結果，如果信道條件在該周期期間改變，通信被中斷直到下一周期開始。例如，在練習會話以5秒的周期進行的情況下，在最差的情況下通信差不多5秒鐘被中斷。因此，即使在練習會話以定期的間隔被進行的情況下，在通信條件由於信道條件的改變而變差的情況下，它的周期可以變成不定期的周期。
在上述情況中的任一種，發送端練習會話期間僅發送特定包一次，且接收端僅返回反饋包一次，這引起了以下問題。
在電源線通信系統中，噪聲和阻抗以與電源周期或半電源周期同步的方式波動。例如，在電源周期是50Hz的情況下，噪聲和阻抗將具有周期為20毫秒或10毫秒的波動。在電源周期是60Hz的情況下，噪聲和阻抗將具有周期為16.7毫秒或8.3毫秒的波動。
與家用器具的電源周期或半電源周期同步的噪聲、以及在家用器具中的半波或全波整流器電路的電源周期期間的阻抗波動引起噪聲/阻抗波動。噪聲/阻抗的波動在根源家用器具等的鄰近發生。特別是，已經發現噪聲和阻抗中大的波動起因於可攜式電話、電氈加熱器等的再充電器。因為這些設備在普通家庭被廣泛使用，為了能夠發送需要有低延遲和低抖動特性的AV(視聽)信號，有必要設計針對由此類設備引發的在傳輸路徑特性中的波動的對策。
圖15是示出在發送到電氈加熱器所連接的電源線上的信號的相位中當時變化的示意圖。如圖15中示出，依照由於設置在電氈加熱器中半波整流器電路引起的電源線的阻抗波動，正被發送到電源線上的信號的相位以大約8毫秒的周期波動。
圖16是示出在存在圖15中示出的電源線阻抗波動的情況下，通過信道評估獲得的每一載波的SNR的測量結果的示意圖。圖16示出在存在電源線阻抗波動的情況下通過信道評估獲得的每一載波的SNR的測量結果的波動。其中SNR示出最大值的幀是在正被發送在電源線上的信號的相位沒有波動的時間點發送的幀。其中SNR示出最小值的幀是在正被發送在電源線上的信號的相位正在波動的時間點發送的幀。在正被發送在電源線上的信號的相位正在波動時發送的幀和在正被發送在電源線上的信號的相位沒有波動時發送的幀之間，在副載波數量為120到200(對應於10到15MHz的頻率)的SNR方面有20dB的最大差值。因此，根據被進行信道評估的時間點是否與相位特性經受巨大波動的時間點相符，有差不多20dB的SNR波動。
接下來，將描述SNR評估結果和通信速率之間的關係。圖17是示出在基於信道評估選擇要被使用的信道和調製水平的情況下，在物理層中關於最大SNR和最小SNR的通信速率(下文中稱為「PHY速率」)的離線仿真結果的表格。
如圖17中所示，在選SNR為最大值的情況下的PHY速率和選SNR為最小值的情況下的PHY速率之間有30Mbps的差值。因此，在信道評估僅在練習會話期間進行一次的傳統技術中，如果用於評估請求包的傳輸定時符合相位波動的時刻，基於最小SNR的PHY速率將被選擇。在這種情況下，通信效率降低，因為在相位不波動期間，比實際可獲得的PHY速率低30Mbps的傳輸速率正被使用。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種，在傳輸路徑具有周期的及局部的噪聲和/或周期的及局部的阻抗波動的情形下，不被這樣的局部噪聲/阻抗波動所影響，能夠設置使其在最大可能通信速率下工作的通信參數的通信網絡系統；以及傳輸/接收裝置、方法和在其中使用的集成電路。
為達到上述目的，本發明具有以下方面。本發明涉及在通信網絡上把基於輸入數據被調製的信號發送到另一個裝置、以及在通信網絡上從另一個裝置接收信號並解調該接收到的信號的傳輸/接收裝置，包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，以及把調製的信號發送到通信網絡上的另一個裝置的多載波調製傳輸部分；接收從通信網絡上另一個裝置發送的多載波調製信號並解調該多載波調製信號的多載波接收/解調部分；以及控制部分，它用於如果預定的啟動條件被滿足，與在通信網絡上作為通信相對方的另一裝置通信，執行兩個或多個用於評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的實例，並基於通過被執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，控制在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的一組調製/解調規則，其中，要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
最好是，在信道評估算法的每一實例中，控制部分推導出，作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分的調製/解調規則，並且當使用每組調製/解調規則時，該控制部分計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
例如，在信道估計算法的每一實例中，控制部分通過確定在關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的信噪比，評估傳輸路徑上的傳輸質量，並通過對具有等於或大於預定門限值的信噪比的任何載波分配依照其信噪比值的調製水平，以及通過保證不使用具有小於預定門限值的信噪比的任何載波，推導出用於多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分的一組調製/解調規則，基於每一載波的調製水平，在使用每組調製/解調規則時，控制部分計算要獲得的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
最好是，在信道估計算法的每一實例中，控制部分推導出，作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分的調製/解調規則，並且當使用每組調製/解調規則時，該控制部分計算要被提供給上層的處理量，並把指示最大處理量的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
例如，在信道估計算法的每一實例中，控制部分通過確定在關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的信噪比，評估傳輸路徑上的傳輸質量，並通過對具有等於或大於預定門限值的信噪比的任何載波分配依照其信噪比值的調製水平，以及通過保證不使用具有小於預定門限值的信噪比的任何載波，推導出用於多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分的一組調製/解調規則，並且控制部分使多載波調製傳輸部分通過使用推導出的多個調製/解調規則組中的每一個實際上發送信號，基於數據傳輸速率計算每組調製/解調規則的處理量，並把指示最大處理量的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
最好是，控制部分包括PHY速率調製/解調規則確定裝置，用於在信道評估算法的每一實例中，推導出作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分的調製/解調規則，當使用每組推導出的調製/解調規則時，計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則；MAC速率調製/解調規則確定裝置，用於在信道評估算法的每一實例中，推導出作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分的調製/解調規則，當使用每組推導出的調製/解調規則時，計算要被提供給上層的處理量，並把指示最大處理量的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則；以及，轉換裝置，用於基於預定的條件，在通過使用PHY速率調製/解調規則確定裝置選擇要被使用的那組調製/解調規則或通過使用MAC速率調製/解調規則確定裝置選擇要被使用的那組調製/解調規則之間進行轉換。
最好是，如果數據沒有被作為通信的對應方的另一裝置正確地接收到，控制部分重新發送該數據。
在一個較佳實施例中，傳輸路徑是將商用電源應用於其的電源線，且在信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於商用電源的周期的整數倍，也不等於商用電源的半周期的整數倍。
最好是，控制部分還包括傳輸質量評估裝置，用於響應由作為通信的對應方的通信網絡上另一裝置執行的信道評估算法，評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量，並把每一評估的結果返回到另一裝置。
最好是，基於關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估，傳輸質量評估裝置推導出用於信道評估算法的每個實例的一組調製/解調規則，當使用多組調製/解調規則中的每一組的時候計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組返回給另一裝置。
最好是，基於響應信道評估算法的每一個實例、關於從通信網絡上作為通信的對應方的另一裝置發送的每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果，控制部分推導出用於信道評估算法的每個實例的一組調製/解調規則，當使用多組調製/解調規則中的每一組的時候計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
此外，本發明涉及使基於輸入數據被調製的信號在第一和第二傳輸/接收裝置之間得到發送或接收的通信網絡系統，第一傳輸/接收裝置包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，且把調製的信號發送到第二傳輸/接收裝置上的第一多載波調製傳輸部分；接收和解調從第二傳輸/接收裝置發送的多載波調製信號的第一多載波接收/解調部分；以及第一控制部分，它用於如果預定的啟動條件被滿足，與第二傳輸/接收裝置通信，執行兩個或多個用於評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的實例，並基於通過被執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，控制要在第一多載波調製傳輸部分和第一多載波接收/解調部分使用的一組調製/解調規則，第二傳輸/接收裝置包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，且把調製的信號發送到第一傳輸/接收裝置上的第二多載波調製傳輸部分；接收和解調從第一傳輸/接收裝置發送的多載波調製信號的第二多載波接收/解調部分；以及第二控制部分，響應由第一傳輸/接收裝置執行的信道評估算法，評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量並把每個評估的結果返回到第一傳輸/接收裝置，其中，要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
此外，本發明涉及用於確定要在通信網絡上發送或接收多載波調製信號的第一和第二傳輸/接收裝置中使用的一組調製/解調規則的方法，包括如果預定的啟動條件被滿足，執行兩個或多個用於評估關於每一載波的頻率的通信網絡中傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例的，通過第一傳輸/接收裝置和第二傳輸/接收裝置的合作進行的步驟；基於通過要被執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，確定要被用於多載波調製/解調的一組調製/解調規則的步驟，其中，要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
此外，本發明涉及用在傳輸/接收裝置中的一種集成電路，該傳輸/接收裝置在通信網絡上把基於輸入數據被調製的信號發送到另一個裝置、以及在通信網絡上從另一個裝置接收信號並解調該接收到的信號的傳輸/接收裝置，包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，以及把調製的信號發送到通信網絡上的另一個裝置的多載波調製傳輸部分；接收從通信網絡上另一個裝置發送的多載波調製信號並解調該多載波調製信號的多載波接收/解調部分；以及控制部分，它用於如果預定的啟動條件被滿足，與在通信網絡上作為通信相對方的另一裝置通信，執行兩個或多個用於評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例，並基於通過被執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，控制在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的一組調製/解調規則，其中，要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
此外，本發明涉及一種用於控制計算機以確定要在通信網絡上發送或接收多載波調製信號的第一和第二傳輸/接收裝置中使用的一組調製/解調規則的程序，包括如果預定的啟動條件被滿足，執行兩個或多個用於評估關於每一載波的頻率的通信網絡的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例的，通過第一傳輸/接收裝置和第二傳輸/接收裝置的合作進行的步驟；基於通過被執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，確定要被用於多載波調製/解調的一組調製/解調規則的步驟，其中，要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
根據本發明，兩個或多個信道評估算法的實例要被執行，以致要被執行的信道評估算法的相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。因此，即使存在周期的和局部的噪聲或周期的和局部的阻抗波動，基於由信道評估算法的一個實例評估的傳輸質量的調製規則能夠提供可能的最大通信速率或處理量。
通過確定調製規則以使在物理層中的通信速率(PHY速率)被最大化，即使存在周期的和局部的噪聲或周期的和局部的阻抗波動，獲得最大的通信速率成為可能。
通過確定調製速率以使要被提供給上層的處理量(MAC速率)被最大化，用最小的錯誤傳送數據成為可能，從而提高了通信效率。
當必要時，通過在指示最大PHY速率的調製規則和指示最大MAC速率的調製規則之間的轉換，例如，以平常的次數使用指示最大PHY速率的調製規則，並在傳輸路徑特徵已經變差和存在高重新傳輸率的情況下轉換到指示最大MAC速率的調製規則成為可能。如此，調製規則能夠被靈活地改變。
通過提供數據重新傳輸功能，克服由於使用的載波和調製參數不適合於周期的噪聲或阻抗波動引起的傳輸錯誤成為可能。
在商用電源應用到其的電源線被用作傳輸路徑的情況下，通過保證要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於商用電源的周期的整數倍或商用電源的半周期的整數倍，即使存在依照電源周期周期地發生的噪聲/阻抗波動，提供可能最大的通信速率或處理量成為可能。
當結合附圖時，根據對本發明的下面的詳細說明，本發明的這些和其它目的，特徵、方面和優點將變得更加明顯。
圖1是示出根據本發明第一個實施例的通信網絡系統的結構以及在該通信網絡系統中使用的傳輸/接收裝置的結構的方框圖；圖2是示出在練習會話期間發送練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖；圖3是示出在練習會話期間接收練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖；圖4A是示出在練習會話期間在發送練習包的傳輸/接收裝置和接收練習包的傳輸/接收裝置之間的處理流程的順序圖；圖4B是示出在練習會話期間在發送練習包的傳輸/接收裝置和接收練習包的傳輸/接收裝置之間的處理流程的順序圖；圖4C是示出在練習會話期間在發送練習包的傳輸/接收裝置和接收練習包的傳輸/接收裝置之間的處理流程的順序圖；圖5是示出在使用小波函數的情況下的傳輸/接收裝置的結構的方框圖；圖6是示出根據本發明的第二個實施例的傳輸/接收裝置的工作的流程圖；圖7是示出在根據本發明的第三個實施例的通信網絡系統中進行的處理流程的順序圖；圖8是示出該裝置在用於選擇指示最大PHY速率的音調映射(tone map)的練習會話和用於選擇指示最大MAC速率的音調映射的練習會話之間轉換的情況下的發送端發送/接收裝置的工作的流程圖。
圖9A是示出通過進行兩個信道評估獲得的效果的示意圖；圖9B是示出通過進行三個或三個以上信道評估獲得的效果的示意圖；圖9C是示出通過進行三個或三個以上信道評估獲得的效果的示意圖；圖10是示出根據本發明的第四實施例的在練習會話期間發送練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖；圖11是示出根據本發明的第四實施例的在練習會話期間接收練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖；圖12是示出在根據本發明的傳輸/接收裝置被應用到高速電源線傳輸的情況下整個系統結構的示意圖；圖13是示出由HomePlug1.0定義的傳輸/接收裝置90的結構的方框圖；圖14A是用於描述DMT的基本原理的示意圖；圖14B是用於描述DMT的基本原理的示意圖；
圖14C是用於描述DMT的基本原理的示意圖；圖15是示出在被發送到電氈加熱器連接的電源線上的信號的相位中的當時的變化的示意圖；圖16是示出在存在圖15中示出的電源線阻抗波動的情況下，通過信道評估獲得的每一載波的SNR的測量結果的示意圖；以及圖17是示出在基於信道評估選擇要被使用的信道和調製水平的情況下，在物理層中關於最大SNR和最小SNR的通信速率(PHY速率)的離線仿真結果的表格。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖描述本發明的實施例。
(第一個實施例)圖1是示出根據本發明第一個實施例的通信網絡系統的結構以及在該通信網絡系統中使用的傳輸/接收裝置的結構的方框圖。在圖1中，通信網絡系統包括傳輸/接收裝置100和101，它們經由商用電源對其供電的電源線互相連接。雖然圖1示出了有兩個傳輸/接收裝置的例子，應當理解三個或三個以上傳輸/接收裝置也可被使用。
基於輸入數據發送包的發送端傳輸/接收裝置100，在訓練會話期間在兩個獨特的時間點發送用於檢驗電源線的狀態的練習包。每次練習包被發送，練習包被發送到其接收端傳輸/接收裝置101分析SNR，存儲作為SNR評估結果的分析結果，SNR代表在電源線上有關每一載波的頻率的傳輸質量。在第一個實施例中，在練習會話期間，練習包在兩個時間點被發送；因此，接收端傳輸/接收裝置101獲得兩個SNR評估結果。下文中，與一個練習包的傳輸相關聯的練習會話的部分和一個SNR評估結果的取得將被稱為「信道評估算法」。信道評估算法是用於評估關於每一載波頻率在電源線上傳輸質量的處理。接收端傳輸/接收裝置101比較從兩個前述的信道評估算法的實例獲得的兩個SNR評估效果，選擇SNR評估結果中指示更大的(即更快的)載波的總的的調製速度(PHY速率)的一個，並把該選擇的一個SNR評估結果(下文中稱作「SNR分析結果」)發送回發送端傳輸/接收裝置100。SNR分析結果包含描述要被使用的載波的音調映射及要被使用的該載波的調製水平，以使在不使傳輸質量降低的情況下信號能夠被發送和接收。
在圖1中，傳輸/接收裝置100和101的每一個包括發送端通信控制部分1、多個QAM編碼器部分2、IFFT部分3、AFE4、FFT部分5、多個QAM解碼器部分6、接收端通信控制部分7、SNR分析結果/確認通知部分8和SNR評估結果存儲部分9。
多個QAM編碼器部分2和IFFT部分3起到調製基於輸入數據分別具有不同頻率的多個載波的多載波調製傳輸部分的作用，並經由AFE4，把調製好的信號發送到連接到電源線的另一個傳輸/接收裝置(100或101)。
FFT部分5和QAM解碼器部分6起到接收和解碼經由電源線和AFE4從另一個傳輸/接收裝置(100或101)發送的多載波調製信號的多載波接收/解調部分的作用。
發送端通信控制部分1、接收端通信控制部分7、SNR分析結果/確認通知部分8和SNR評估結果存儲部分9是用於控制要被在多載波調製傳輸部分中使用的調製規則和要被在多載波接收/解調部分中使用的解調規則的控制部分。調製規則和解調規則將被共同地稱作「調製/解調規則」。調製/解調規則定義了要使用哪一種載波、哪一種載波不被使用、使用的載波的調製水平等。
下文中，參照發送端傳輸/接收裝置100發送數據到接收端傳輸/接收裝置101的情況，將描述各個功能框的功能。基於從SNR分析結果/確認通知部分8通知的SNR分析結果，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1確定如何安排輸入數據的位串到QAM編碼器部分2，並確定在要被使用的QAM編碼器部分2中的調製參數，例如，調製水平。注意在此使用的輸入數據是連續的數據。具體地說，如圖14C中示出的，對於其SNR等於或大於預定門限值(SNR門限)的任何載波，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1將依照SNR值的調製水平分配給QAM編碼器部分2。另一方面，對於其SNR小於預定門限值的任何載波，發送端通信控制部分1控制QAM編碼器部分2以使不使用該載波。
依照基於SNR分析結果確定的分配方案，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1把輸入數據的位串分配給QAM解碼器部分2。換言之，發送端通信控制部分1依照基於在SNR分析結果中包含的音調映射確定的分配方案，使輸入數據經受串行到並行的轉換。傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1依照基於在SNR分析結果中包含的音調映射確定的調製參數，控制QAM編碼器部分2。分配方案和調製參數是調製規則。
傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1包括暫時存儲輸入數據的緩衝器，並使用該緩衝器以暫時存儲輸入數據。發送端通信控制部分1使暫時存儲的輸入數據經受串行到並行的轉換，並輸出該轉換的數據。基於從SNR分析結果/確認通知部分8要被通知的確認，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1確定已發送的包是否已經被正確地接收。如果包沒有被正確地接收，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1重新發送暫時存儲的輸入數據。
在練習會話期間，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1在兩個獨特的時間點執行信道評估算法，並在兩個時間點輸出練習包。注意，在發現由於變差的通信狀態包不再被接收的確認時，或在預定的啟動條件(例如預定的周期已經過去)被滿足時，要開始練習會話。傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1使每一練習包經受串行到並行的轉換，並將轉換的結果分配給QAM編碼器部分2。在練習會話中，傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1將通過串行到並行的轉換已經獲得的練習包平等地分配到QAM編碼器部分2。要保證在練習包傳輸的兩點之間的時間間隔與商用電源的周期和半個周期不同步。換言之，在練習包傳輸的兩點之間的時間間隔既不是商用電源周期的整數倍，也不是商用電源半周期的整數倍。另外註明，在要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於電源線上的質量波動的周期，且既不等於商用電源的周期的整數倍，也不等於商用電源的半周期的整數倍。
依照由發送端通信控制部分1指定的調製規則，傳輸/接收裝置100或101的每一QAM編碼器部分2通過使用QAM技術將從發送端通信控制部分1輸入的位串轉換成用於輸出的幅度值和相位值。
傳輸/接收裝置100或101的IFFT部分3基於從每一QAM編碼器部分2輸入的幅度值和相位值進行反傅利葉變換，並輸出其結果。因此，已經依照輸入數據被多載波調製的OFDM信號被輸出。OFDM信號經由電源線從AFE4被發送到傳輸/接收裝置101。
傳輸/接收裝置100或101的FFT部分5對經AFE4從傳輸/接收裝置101接收的OFDM信號施加傅利葉變換，並輸出每一載波的幅度值和相位值。
依照由接收端通信控制部分7指定的解調規則，傳輸/接收裝置100或101的每一QAM解碼器部分6使用QAM技術解碼從FFT部分5輸出的幅度值和相位值。
依照基於SNR分析結果的解碼規則，傳輸/接收裝置100或101的接收端通信控制部分7控制在要被使用的QAM解碼器部分6中的解調水平。傳輸/接收裝置100或101的接收端通信控制部分7把從QAM解碼器部分6輸出的位串轉換成連續的位串，該位串作為輸出數據被輸出。具體地說，如圖14C中示出，對其SNR等於或大於預定門限值(SNR門限)的任何載波，傳輸/接收裝置100或101的接收端通信控制部分7將依照SNR值的解調水平分配給QAM解調器部分6。另一方面，對其SNR小於預定門限值的任何載波，接收端通信控制部分7控制QAM解碼器部分6以使不使用該載波。
傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7確定輸出數據是否已經被正確地接收，並且如果輸出數據已經被正確地接收，將確認轉到SNR分析結果/確認通知部分8。作為響應，傳輸/接收裝置101的發送端通信控制部分1將從SNR分析結果/確認通知部分8通知的確認返還到數據已經從其發送的傳輸/接收裝置。
在練習會話期間，關於從對應的傳輸/接收裝置100發送的練習包，傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7基於從每一QAM解碼器部分6輸出的幅度值和相位值分析載波的SNR，並把SNR評估結果存儲到SNR評估結果存儲部分9。因為信道評估算法的兩個實例被執行且在練習會話期間在兩個時間點練習包被發送，傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7把兩個SNR評估結果存儲到SNR評估結果存儲部分9。傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7比較存儲在SNR評估結果存儲部分9中的兩個SNR評估結果，選擇指示更大的(即更快的)載波的總的調製速度的SNR評估結果中的一個，並把該選擇的一個SNR評估結果(下文中稱作「SNR分析結果」)轉給SNR分析結果/確認通知部分8。
作為響應，傳輸/接收裝置101的發送端通信控制部分1將從SNR分析結果/確認通知部分8通知的SNR分析結果返還到練習包已經從其發送的傳輸/接收裝置100。在基於SNR評估結果的總的載波的調製速度的計算中，傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7首先確定來自每一SNR評估結果的每一信道的SNR，並確定描述要被使用的載波和要被使用的載波的調製方法的音調映射。接下來，基於在如此確定的音調映射中描述的要被使用的載波和用於要被使用的載波的調製方法，傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7確定每一載波的調製速度，並計算總的載波的調製速度。在通過使用音調映射進行調製時，總的載波的調製速度是PHY速率。然後，傳輸/接收裝置101的接收端通信控制部分7選擇與更大(即更快的)總的載波的調製速度(PHY速度)相關聯的SNR評估結果中的一個，並把對應於所選的SNR評估結果的音調映射作為SNR分析結果發送到發送端傳輸/接收裝置100。
傳輸/接收裝置101的SNR分析結果/確認通知部分8把從接收端通信控制部分7獲得的SNR分析結果和確認傳給發送端通信控制部分1。注意使用在此的「SNR分析結果」包括在傳輸/接收裝置自身內產生的SNR分析結果，以及從另一個傳輸/接收裝置發送的SNR分析結果。同樣注意的是，使用在此的「確認」包括在傳輸/接收裝置自身內產生的確認，以及從另一個傳輸/接收裝置發送的確認。傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1基於已經從另一傳輸/接收裝置發送的SNR分析結果改變到QAM編碼器部分2的位分配。傳輸/接收裝置100的接收端通信控制部分7基於已經從另一傳輸/接收裝置發送的SNR分析結果改變在QAM解碼器部分6中的解調方案。傳輸/接收裝置101的發送端通信控制部分1把已經在傳輸/接收裝置101自身產生的SNR分析結果發送到另一傳輸/接收裝置。傳輸/接收裝置100的發送端通信控制部分1基於已經從另一傳輸/接收裝置發送的確認重新發送輸入數據。傳輸/接收裝置101的發送端通信控制部分1把已經在傳輸/接收裝置101自身產生的確認發送到另一傳輸/接收裝置。
圖2是示出在練習會話期間發送練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖。在下文中，參照圖2，將描述在練習會話期間發送練習包的傳輸/接收裝置的工作。
首先，發送端傳輸/接收裝置(例如，圖1中示出的傳輸/接收裝置100)的發送端通信控制部分1設置在要被發送的第一個練習包和要被發送的第二個練習包之間的傳輸周期Ttr0(秒)作為時間間隔(步驟S201)。傳輸周期Ttr0(秒)既不是商用電源的周期的整數倍，也不是商用電源的半周期的整數倍。
接下來，發送端通信控制部分1設置超時時間Ttot(秒)(步驟S202)。例如，超時時間Ttot(秒)可以是幾百毫秒級。通常，超時時間Ttot(秒)比傳輸周期Ttr0(秒)長。超時時間定義如果SNR分析結果沒有在預定的時間周期內接收到發送端傳輸/接收裝置根據其重新發送練習包的定時。
接下來，發送端通信控制部分1發送第一個練習包(步驟S203)。第一個練習包具有附加在那裡的識別信息，該信息能夠在接收端使用以確認它是第一個練習包。
接下來，發送端通信控制部分1復位和啟動用於測量時間以確定是否已經達到練習包的傳輸周期的傳輸周期計數器(步驟S204)。
接下來，通過查閱傳輸周期計數器，發送端通信控制部分1確定是否已經經過傳輸周期Ttr0(秒)(步驟S205)。發送端通信控制部分1重複步驟S205的處理直到傳輸周期Ttr0(秒)過去。如果傳輸周期Ttr0(秒)已經過去，發送端通信控制部分1進到下一步驟S206的處理。
在步驟S206，發送端通信控制部分1發送第二個練習包。第二個練習包具有附加在那裡的識別信息，該信息能夠在接收端使用以確認它是第二個練習包。
接下來，發送端通信控制部分1復位和啟動用於測量時間以確定超時時間是否已經過去的超時計數器(步驟S207)。
接下來，通過查閱超時計數器，發送端通信控制部分1確定超時時間Ttot(秒)是否已經過去(步驟S208)。如果超時時間Ttot(秒)已經過去，發送端通信控制部分1返回到步驟S203的處理及隨後的步驟，並重新發送第一個和第二個練習包。另一方面，如果超時時間Ttot(秒)還沒有過去，發送端通信控制部分1進到步驟S209的處理。
在步驟S209，發送端通信控制部分1確定接收端通信控制部分7是否已經從對應的傳輸/接收裝置接收到SNR分析結果以及該接收到的SNR分析結果是否已經被通知到SNR分析結果/確認通知部分8。如果SNR分析結果還沒有被通知，發送端通信控制部分1返回到步驟S208的處理。另一方面，如果SNR分析結果已經被通知，發送端通信控制部分1結束處理。其後，基於接收到的SNR分析結果，發送端通信控制部分1把輸入數據分配到QAM編碼器部分2，並發送包。
圖3是示出在練習會話期間接收練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖。在下文中，參照圖3，將描述在練習會話期間接收練習包的傳輸/接收裝置的工作。
首先，一接收到第一個練習包(步驟S210)，接收端傳輸/接收裝置的接收端通信控制部分7開始以下工作。接收端通信控制部分7基於附加給第一個練習包的識別信息，確定被發送的包是否是第一個練習包。
在步驟S211，接收端通信控制部分7評估每一個載波的第一個練習包的SNR。
接下來，接收端通信控制部分7把作為第一個SNR評估結果的評估結果存儲到SNR評估結果存儲部分9(步驟S212)。第一個SNR評估結果代表第一個練習包的載波到載波的SNR。
接下來，接收端通信控制部分7設置超時時間Ttor(秒)(步驟S213)。例如，超時時間Ttor(秒)可以是幾百毫秒級。設置超時時間Ttor(秒)的原因是為了保證在在從發送端發送的第二個練習包因為某些原因不能夠被接收時，接收端從等待第二個練習包的狀態轉換到接收端能夠接收到又從發送端發送的第一個練習包的正常狀態。
接下來，接收端通信控制部分7復位和啟動用於測量時間以確定超時時間是否已經過去的超時計數器(步驟S214)。
接下來，通過查閱超時計數器，接收端通信控制部分7確定超時時間Ttor(秒)是否已經過去(步驟S215)。如果超時時間Ttor(秒)已經過去，接收端通信控制部分7結束處理。另一方面，如果超時時間Ttor(秒)還沒有過去，接收端通信控制部分7進到步驟S216的處理。
在步驟S216，接收端通信控制部分7確定第二個練習包是否正在被接收。注意，接收端通信控制部分7基於附加到第二個練習包的識別信息確定已發送的包是否是第二個練習包。如果第二個練習包沒有被接收到，接收端通信控制部分7返回到步驟S215的處理。另一方面，如果第二個練習包正被接收，接收端通信控制部分7進到步驟S217的處理。
在步驟S217，接收端通信控制部分7評估每一個載波的第二個練習包的SNR。
接下來，接收端通信控制部分7把作為第二個SNR評估結果的評估結果存儲到SNR評估結果存儲部分9(步驟S218)。第二個SNR評估結果代表第二個練習包的載波到載波的SNR。
接下來，接收端通信控制部分7基於存儲在SNR評估結果存儲部分9中的第一個SNR評估結果確定第一個音調映射，並基於第二個SNR評估結果確定第二個音調映射。接收端通信控制部分7比較第一和第二個音調映射並選擇指示更大的(即更快的)總的載波的調製速度(PHY速率)的SNR評估結果(步驟S219)。
接下來，接收端通信控制部分7把對應於在步驟S219選擇的作為SNR分析結果的SNR評估結果的音調映射通知給SNR分析結果/確認通知部分8。作為響應，發送端通信控制部分1把SNR分析結果發送到從其已經發送練習包的傳輸/接收裝置(步驟S220)，並結束該處理。基於如此發送的SNR分析結果，已經發送練習包的傳輸/接收裝置把輸入數據分配給QAM編碼器部分2，並發送作為結果而發生的包。
在圖2和圖3中示出的處理中，步驟S203到步驟S205及步驟S210到步驟S215是信道評估算法的第一個實例。步驟S206到步驟S209及步驟S216到步驟S220是信道評估算法的第二個實例。
圖4A、4B和4C是示出在練習會話期間在發送練習包的傳輸/接收裝置和接收練習包的傳輸/接收裝置之間的處理流程的順序圖。在圖4A到4C中，指示在接收端的處理流程的每個在線上面的方框代表在傳輸路徑的特徵發生波動的時期(下文中稱作「傳輸路徑特徵波動時間」)。在所示出的例子中，假定用16.7毫秒的間隔達到每一傳輸路徑特徵波動時間。RCE1PDU是包含第一個練習包的第一個信道評估請求包。ACKPDU是表示信道評估請求包已經被完全地接收到的包。RCE2PDU是包含第二個練習包的第二個信道評估請求包。在第一個信道評估請求包和第二個信道評估請求包之間的傳輸周期Ttr0是20毫秒。CERPDU是包含SNR分析結果的信道評估答覆包。圖4A示出在傳輸路徑在既不是發送第一個練習包的點也不是發送第二個練習包的點發生波動的狀態的情況下進行處理的流程。圖4B示出在傳輸路徑在發送第一個練習包的點發生波動的狀態的情況下進行處理的流程。圖4C示出在傳輸路徑在發送第二個練習包的點發生波動的狀態的情況下進行處理的流程。
通過使用包含在第一個和第二個信道評估請求包中的第一個和第二個練習包，接收端傳輸/接收裝置每次評估載波到載波的SNR，並基於第一和第二個SNR評估結果，確定描述要被使用的載波和用於要被使用的載波的調製方法的第一個和第二個音調映射等。
作為SNR分析結果，接收端傳輸/接收裝置選擇指示在通過使用響應兩個信道評估請求確定的第一個和第二個音調映射進行調製獲得的PHY速率中較大的PHY速率的音調映射，並把包含SNR分析結果的信道評估答覆包返回發送端傳輸/接收裝置。
必須設置在第一個信道評估請求包和第二個信道評估請求包之間的傳輸周期Ttr0，以使其與商用電源的周期不同步及與商用電源的半周期不同步。換言之，傳輸周期Ttr0既不是商用電源的周期的整數倍也不是商用電源的半周期的整數倍。
因此，通過保證傳輸周期Ttr0與電源的周期不同步及與電源的半周期不同步，從RCE1PDU和RCE2PDU二者獲得的音調映射將指示在RCE1PDU的傳輸和RCE2PDU傳輸之間達到兩次傳輸路徑特徵波動的示例性情況下(如圖4A所示)的快速的PHY速率。
在傳輸路徑特徵波動時間和RCE1PDU的傳輸相符的示例性情況(如圖4B中示出)下，從RCE2PDU獲得的音調映射將指示更快的PHY速率。
在傳輸路徑特徵波動時間和RCE2PDU的傳輸相符的示例性情況(如圖4B中示出)下，從RCE1PDU獲得的音調映射將指示更快的PHY速率。
因此，在兩個信號評估請求中，有可能利用指示更快PHY速率的音調映射。換言之，在沒有遇到傳輸路徑特徵波動的時間點獲得的SNR分析結果作為信道評估答覆包被返回到發送端。因此，有可能以對應於以正常次數存在的傳輸路徑特徵的傳輸速率進行通信。
因此，根據本發明的第一個實施例，即使在存在周期的和局部的噪聲或周期的及局部的阻抗波動的情況下，能夠阻止由於使用與低調製速度相關聯的調製參數引起的通信速率的降低。
注意，在第一個實施例中，假定了QAM被用作調製方案，但是它不限於此。例如，BPSK、QPSK、PAM或ASK調製可用作調製方案。在PAM被用作調製方案的情況下，傳輸/接收裝置將使用DWT(離散小波變換)部分和IDWT(逆離散小波變換)部分，其中小波函數被用作取代FFT部分和IFFT部分中的三角函數的基函數。圖5是是示出在使用小波函數的情況下的傳輸/接收裝置的結構的方框圖。如在圖5中示出，在使用PAM編碼器部分2a和PAM解碼器部分6a的情況下，IDWT部分3a和DWT部分5a被使用。在這種情況下同樣能夠獲得本發明的效果。
上面的實施例示出了基於對應於兩個練習包的SNR分析結果，接收端選擇一個分析結果並把它通知給發送端的情況。本發明的實質在於以下事實採用與周期噪聲和/或周期阻抗波動的實例之間的間隔不等的時間間隔執行信道評估算法的兩個實例；基於指示更快的總的使用的載波的調製速度的信道評估結果，確定要被使用的載波和/或每一載波的調製參數；以及其後，通過使用所述載波和對各個載波的所述調製參數進行通信。因此，對接收端而言有可能把兩個練習包的兩個分析結果返回到發送端，且發送端可選擇一個SNR分析結果。或者，發送端和接收端二者都可選擇SNR分析結果。在上述任一種情況下能夠獲得相似的效果。
(第二個實施例)根據本發明的第一個實施例的傳輸/接收裝置通過進行兩個信道評估和採用指示更快PHY速率的音調映射中的一個防止通信速率的下降。因此，在周期噪聲或阻抗波動發生的點，包很可能包含錯誤。因此，在本發明的第二個實施例中，除了提供根據第一個實施例的功能，提供了重新發送包以校正包含錯誤的任何包的功能。第二個實施例的傳輸/接收裝置的方框結構等同於第一個實施例中的方框結構，因此在下面的說明中也將依賴圖1。
圖6是示出根據本發明的第二個實施例的傳輸/接收裝置的工作的流程圖。在下文中，參照圖6，將描述根據本發明的第二個實施例的傳輸/接收裝置的工作。
首先，發送端通信控制部分1設定定義執行練習會話的時期的練習周期Tt0(秒)(步驟S501)。接下來，發送端通信控制部分1設置用於重新傳輸的次數的數量的門限值Nr0(次)(步驟S502)。然後，發送端通信控制部分1復位和啟動用於計算練習周期的練習周期計時器Tt(秒)(步驟S503)。接下來，發送端通信控制部分1復位和啟動用於計算重新傳輸的次數的數量的重新發送次數計數器Nr(次)(步驟S504)。
接下來，發送端通信控制部分1將練習周期計時器Tt(秒)和練習周期Tt0(秒)進行比較以確定練習周期Tt0(秒)是否已經過去(步驟S505)。如果練習周期Tt0(秒)還沒有過去，發送端通信控制部分1進到步驟S506的處理。另一方面，如果練習周期Tt0(秒)已經過去，發送端通信控制部分1進到步驟S508的處理。
在步驟S506，發送端通信控制部分1把重新發送次數計數器Nr(次數)與重新發送次數門限值Nr0(次)比較以確定重新發送次數是否已經達到重新發送次數的門限值，即，Nr＝Nr0。如果Nr＝Nr0，發送端通信控制部分1進到步驟S508的處理。另一方面，如果Nr＝Nr0不是真，發送端通信控制部分1進到步驟S507的處理。
在步驟S507，發送端通信控制部分1發送包，並返回到步驟S505的處理。如果要被發送的包是還沒有獲得確認的包，即，該包是用於重新傳輸的，發送端通信控制部分1給重新發送次數計數器Nr(次數)增加1(Nr＝Nr+1)，並返回到步驟S505的處理。
在步驟S508，發送端通信控制部分1通過以類似於第一實施例的方式發送第一個和第二個練習包，進行練習會話。在到達練習周期的時候，或在包重新傳輸的次數的數量已經超過門限值的時候，執行步驟S508的處理。
因此，根據本發明的第二個實施例，沒有獲得確認的包能夠被再次發送。結果，在存在周期的和局部的噪聲或周期的和局部的阻抗波動時的幀錯誤能夠被校正。此外，在重新發送包的次數的數量已經超過門限值時執行練習會話。因此，如果重新發送的次數的數量已經變得過多，傳輸/接收裝置能夠迅速地進行練習會話以將調製方法改變成適合於傳輸路徑的當前狀態的調製方法。此外，在達到練習周期時進行練習會話。從而，通過有規律地監控傳輸路徑的狀態，傳輸/接收裝置能夠把調製方法改變成適合的調製方法。
(第三個實施例)在第一個實施例中，練習包的接收端傳輸/接收裝置把作為信道評估答覆的SNR分析結果返回到發送端傳輸/接收裝置，該SNR分析結果包含指示從響應兩個信號評估請求確定的兩個音調映射計算出的更大一個PHY速率的音調映射。這使得以依照正常次數存在的傳輸路徑特徵的最大傳輸速率進行通信。在第一個實施例中的上述技術在低SNR特徵的時期對高SNR特徵的時期的比例相對小的情況下特別有用。
然而，低SNR特徵的時期對高SNR特徵的時期的比例相對大的情況下，即，傳輸路徑特徵較差，第一個實施例的技術將發生問題。原因是，在這種情況下，實際PHY速率變得最大的時期，即通過使用第一個實施例的技術確定的調製參數配合傳輸路徑特徵的時期是短的，因此引起了更多的錯誤。
此外，在指示最大PHY速率的音調映射中，具有高調製水平的調製方法被分配給大量的副載波。當調製水平增加時，需要更高的SNR。因此，使用指示最大PHY速率的音調映射導致差的噪聲容許限度。
因此，如果指示最大PHY速率的音調映射被使用，在數據傳輸過程中當調製參數不配合傳輸路徑特徵時，錯誤有可能發生，從而導致高重新傳輸率。因此，通過使用指示最大PHY速率的音調映射進行的通信不需要保證MAC速率(應用率)被最大化，MAC速率是要被提供給上層的處理量(在預定的時期中處理的信息量)。
因此，在第三個實施例中，提出了保證最大MAC速率的系統。圖7是示出在根據本發明的第三個實施例的通信網絡系統中進行的處理流程的順序圖。下文中，參照圖7，將描述在根據第三個實施例在通信系統中進行的處理的流程。
首先，要發送練習包的傳輸/接收裝置把包含第一個練習包的信道評估請求包RCE1PDU發送給接收端傳輸/接收裝置(步驟S1)。作為響應，接收端傳輸/接收裝置把包含第一個音調映射的信道評估答覆包CER1PDU返回到發送端傳輸/接收裝置(步驟S2)。接下來，發送端傳輸/接收裝置把包含第二個練習包的信道評估請求包RCE2PDU發送給接收端傳輸/接收裝置(步驟S3)。作為響應，接收端傳輸/接收裝置把包含第二個音調映射的信道評估答覆包CER2PDU返回到發送端傳輸/接收裝置(步驟S4)。在發送端傳輸/接收裝置中，從步驟S 1到S4的時期定義了用於獲得音調映射的音調映射獲取時期。
在音調映射獲取時期之後，發送端傳輸/接收裝置發送通過使用第一個音調映射調製輸入數據獲得的幀DATAPDU(步驟S5)。接下來，接收端傳輸/接收裝置檢驗在從發送端傳輸/接收裝置發送的幀DATA1PDU中的錯誤，且一旦檢測到錯誤，將響應幀和包含在其中的重新傳輸請求信息一起發送給發送端傳輸/接收裝置(步驟S6)。已經接收到響應幀，發送端傳輸/接收裝置分析響應幀的內容，且如果在其中發現重新傳輸請求信息，重新發送該幀。發送端傳輸/接收裝置和接收端傳輸/接收裝置使用第一個音調映射和響應幀，重複包DATA1PDU的這樣的交換直到預定次數的數量(步驟S7、S8)。在上面的處理之後，發送端傳輸/接收裝置對使用第一個音調映射的情況，用[包重新發送次數÷(已發送的包的數量+包重新發送次數)]計算數據重新傳輸率(步驟S9)。
在使用第一個音調映射的包的傳輸/接收之後，發送端傳輸/接收裝置發送通過使用第二個音調映射調製輸入數據獲得的包DATA2PDU(步驟S10)。接下來，接收端傳輸/接收裝置檢驗在從發送端傳輸/接收裝置發送的幀DATA2PDU中的錯誤，且一旦檢測到錯誤，將響應幀和包含在其中的重新傳輸請求信息一起返回給發送端傳輸/接收裝置(步驟S11)。發送端傳輸/接收裝置和接收端傳輸/接收裝置使用第二個音調映射和響應幀，重複包DATA2PDU的這樣的交換直到預定次數的數量(步驟S12、S13)。在上面的處理之後，發送端傳輸/接收裝置對使用第二個音調映射的情況，用[包重新發送次數÷(已發送的包的數量+包重新發送次數)]計算數據重新傳輸率(步驟S14)。
接下來，發送端傳輸/接收裝置計算在使用第一個音調映射和第二個音調映射的情況下要獲得的MAC速率，並選擇指示更快MAC速率的一個音調映射(步驟S15)。具體地說，發送端傳輸/接收裝置首先計算通過使用第一音調映射獲得的PHY速率。然後，發送端傳輸/接收裝置通過使用在步驟S9計算的重新傳輸率(即，在通過使用第一個音調映射數據被實際地傳遞的情況下的重新傳輸率)，計算要被獲得的MAC速率。計算MAC速率的公式為[MAC速率＝PHY速率×(1-重新傳輸率)]。類似地，發送端傳輸/接收裝置計算通過使用第二個音調映射獲得的PHY速率。然後，依照上面的公式，通過使用在步驟S14計算的重新傳輸率，發送端傳輸/接收裝置計算在使用第二個音調映射的情況下要被獲得的MAC速率(即，通過使用第二個音調映射在數據被實際傳遞的情況下的重新傳輸率)。然後，發送端傳輸/接收裝置選擇指示更高MAC速率的一個音調映射，並把所選的音調映射發送給接收端傳輸/接收裝置(步驟S15)。通過使用第一個和第二個音調映射數據被實際傳送以獲得重新傳輸率，以及用於各自的音調映射的MAC速率被計算以確定指示更高MAC速率的音調映射的時期被稱作「音調映射選擇時期」。
通過使用所選的音調映射，發送端傳輸/接收裝置調製數據，並發送包DATAPDU(步驟S16、S18)。作為響應，接收端傳輸/接收裝置返迴響應幀(步驟S17、S19)。通過使用所選的音調映射傳送數據的時期被稱作「使用所選音調映射的數據傳遞時期」。
因此，根據第三個實施例，實際上發送端傳輸/接收裝置通過使用兩個音調映射嘗試數據傳遞，其後選擇指示最大MAC速率音調映射，並執行數據傳遞。因此，數據能夠以很少的錯誤傳遞。從而，能夠選擇提供最佳通信效率的調製參數。
上述實施例示出音調映射的選擇條件是指示作為通過使用上述公式計算出的最大MAC速率被選擇的音調映射的例子。然而，選擇條件不限於此。選擇條件可以是指示要被提供給上層的最大處理量的音調映射通過其被選擇的任何選擇條件。
在上面的實施例中，提供最大MAC速率的音調映射被選擇。或者，依照傳輸路徑特徵，例如，SNR的當時特徵，在用於選擇指示最大PHY速率的音調映射的練習會話和用於選擇指示所需的最大MAC速率的音調映射的練習會話之間轉換是適用的。圖8是示出該裝置在用於選擇指示最大PHY速率的音調映射的練習會話和用於選擇指示最大MAC速率的音調映射的練習會話之間轉換的情況下的發送端發送/接收裝置的工作的流程圖。下文中，參照圖8，將描述在用於選擇指示最大PHY速率的音調映射的練習會話和用於選擇指示最大MAC速率的音調映射的練習會話之間轉換的情況下的發送端發送/接收裝置的工作。
首先，傳輸/接收裝置以類似於第一個實施例的方式進行練習會話以選擇指示最大PHY速率的音調映射(步驟S301)。然後，傳輸/接收裝置發送通過使用在步驟S301選擇的音調映射被調製的數據(步驟S302)。
接下來，傳輸/接收裝置確定是否已經到達練習周期(步驟S303)。如果已經達到練習周期，傳輸/接收裝置返回到步驟S301的處理並進行練習會話。
另一方面，如果還沒有達到練習周期，傳輸/接收裝置確定轉換到選擇指示最大MAC速率的音調映射是否更好(步驟S304)。具體地說，如果包重新傳輸率已經達到了預定值或更多，或者錯過響應的數量已經達到了預定值或更多，傳輸/接收裝置確定轉換到選擇指示最大MAC速率的音調映射更好。
當確定沒必要轉換到使用指示最大MAC速率的音調映射時，傳輸/接收裝置返回到步驟S302的處理。另一方面，當確定轉換到使用指示最大MAC速率的音調映射更好時，傳輸/接收裝置進行練習會話以選擇指示最大MAC速率的音調映射(步驟305)，並進到步驟S306的處理。具體地說，如在圖7中示出，傳輸/接收裝置可以在音調映射獲取時期獲得第一個和第二個音調映射；在音調映射選擇時期通過使用第一個和第二個音調映射實際地發送數據；基於傳輸結果，計算實際的MAC速率；通過在數據傳輸時期使用指示最大MAC速率的音調映射發送數據。
在步驟S306，傳輸/接收裝置發送通過使用在步驟S305選擇的音調映射調製的數據。
接下來，傳輸/接收裝置確定是否已經達到練習周期(步驟S307)。如果已經到達練習周期，傳輸/接收裝置返回到步驟S305的處理。
另一方面，如果沒有達到練習周期，傳輸/接收裝置確定轉換到使用指示最大PHY速率的音調映射是否更好(步驟S308)。具體地說，如果包重新傳輸率小於預定值，輸/接收裝置確定轉換到選擇指示最大PHY速率的音調映射更好。
如果在步驟S308確定轉換到使用指示最大PHY速率的音調映射是更好，傳輸/接收裝置返回到步驟S301的處理。另一方面，如果確定沒必要轉換到使用指示最大PHY速率的音調映射，傳輸/接收裝置返回到步驟S306的處理。
因此，通過在用於選擇指示最大PHY速率的音調映射的練習會話和用於選擇指示最大MAC速率的音調映射的練習會話之間轉換，依照傳輸路徑的狀態選擇最佳音調映射變得有可能。因為指示最大PHY速率的音調映射被首先選擇，在傳輸路徑的狀態沒有變差的情況下，音調映射能夠在練習會話中被快速地確定。
儘管在上文示出了在新安裝傳輸/接收裝置的時刻進行上述工作以選擇音調映射的例子，上述工作可以有規律地進行，以在必要時選擇音調映射。
(第四個實施例)在上述的第一個到第三個實施例，傳輸/接收裝置從響應兩個信道評估請求獲得的兩個音調映射中，選擇定義要被使用的載波的音調映射和/或用於各自載波的調製參數。根據本發明的第四個實施例，傳輸/接收裝置進行三個到多個信道評估以獲得三個或三個以上音調映射，並從已獲得的音調映射中，如第一個到第三個實施例所描述的那樣，選擇指示最大PHY或MAC速率的音調映射。第四個實施例的傳輸/接收裝置的方框結構等同於第一個實施例的方框結構，因此在下面的描述中將依賴圖1。
圖9A、9B和9C是示出通過進行三個或三個以上信道評估獲得的效果的示意圖。參照圖9A到9C，將描述在進行三個或三個以上信道評估時獲得的效果。
在圖9A到9C中，水平軸代表時間，垂直軸代表由於阻抗波動引起的SNR波動的頻率的周期的噪聲或SNR。參照這些圖，將描述信道評估定時和作為結果發生的SNR之間的關係。
圖9A是示出在進行兩個信道評估的情況下的信道評估定時的示意圖。在圖9A中，假定SNR變差的時期比SNR不變差的時期短。在圖9A中，第一個信道評估定時(如在圖中用在三角框中的「1」示出)與SNR變差的定時符合。第二個信道評估定時(如在圖中用在三角框中的「2」示出)與SNR變差的定時不符合。在圖9A中示出的示例性例子中，通過使用經第二個信道評估獲得的音調映射，即使在傳輸路徑特徵波動的傳輸路徑上，由於使用與低調製速度相關聯的調製參數進行通信，有可能防止速度的下降。
在引起傳輸路徑特徵的周期性波動的多個設備被連接到傳輸路徑的情況下，將獲得在圖9B中示出的SNR特徵。在圖9B中示出的SNR特徵中，SNR變差的每個時期比在圖9A中示出的情況有所延長。因此，給定在圖9B中示出的SNR特徵，即使兩個信道評估被執行(如在圖中用在三角框中的定時「1」和「5」示出)，第一個和第二個定時可以仍然都符合SNR變差的定時。在這種情況下，不能選擇用於在時間上周期地波動的傳輸路徑特徵的適當調製參數。
此外，由於突然的噪聲等的影響，如圖9C中示出，會存在周期波動的SNR變差和突然的SNR變差。在這種情況下，突然的SNR變差的定時可以符合信道評估定時(如在圖中用在三角框中的「5」示出)。結果，第一個和第二個定時(如在圖中用在三角框中的定時「1」和「5」示出)都符合SNR變差的定時。在這種情況下，不能選擇用於在時間上周期地波動的傳輸路徑特徵的適當調製參數。
因此，在第四個實施例中，進行三個或三個以上信道評估。圖9B和9C示出進行5個信道評估的實例。如在圖9B和圖9C中示出，作為進行5個信道評估的結果，傳輸/接收裝置通過在SNR沒有變差的定時進行的信道評估能夠獲得音調映射。因此，從獲得的5個音調映射中，傳輸/接收裝置能夠以類似第一到第三實施例的方式選擇指示最大PHY或MAC速率的音調映射。在圖9B中，在定時「3」和「4」獲得的音調映射是通過在SNR沒有變差的定時執行的信道評估獲得的音調映射。在圖9C中，在定時「2」，「3」和「4」獲得的音調映射是通過在SNR沒有變差的定時執行的信道評估獲得的音調映射。
因此，在存在周期噪聲的情況下，或在引起傳輸路徑特徵的阻抗波動的多個設備被連接到電源線的情況下，或存在突然的噪聲/阻抗波動的情況下，傳輸/接收裝置進行三個或三個以上信道評估。結果，比通過兩個信道評估獲得音調映射有可能選擇甚至適當的音調映射，而不用受到SNR變差的時期延長或傳輸路徑特徵突然波動的影響，藉此可實現高速傳輸。依靠傳輸路徑特徵的波動的程度，傳輸/接收裝置可以動態地改變要被進行的信道評估的數量或其之間的間隔，因此進一步增強了本發明的效果。
圖10是示出根據第四個實施例的在練習會話期間發送練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖。在下文中，參照圖10，將描述根據第四個實施例的在練習會話期間發送練習包的傳輸/接收裝置的工作。
首先，發送端傳輸/接收裝置的發送端通信控制部分1把傳輸周期Ttr0(秒)設為在練習包的傳輸之間的時間間隔(步驟S1301)。傳輸周期Ttr0(秒)既不是商用電源的周期的整數倍也不是商用電源的半周期的整數倍。換言之，在要被執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於電源線上質量波動的周期，且既不等於商用電源的周期的整數倍也不等於商用電源的半周期的整數倍。
接下來，發送端通信控制部分1設置超時時間Ttot(秒)(步驟S1302)。
接下來，發送端通信控制部分1發送第i個練習包(步驟1303)，其中i是其初始值為1的正整數。第i個練習包具有附加在那的識別信息，識別信息能夠在接收端被用來確認它是第i個練習包。
接下來，發送端通信控制部分1確定第N個練習包的傳輸是否已經完成(步驟S1304)。如果它已經完成，發送端通信控制部分1進到步驟S1308的處理。另一方面，如果它還沒有被完成，發送端通信控制部分1進到步驟S1305的處理。
在步驟S1305，發送端通信控制部分1復位並啟動用於測量時間以確定是否已經達到傳輸周期的的傳輸周期計數器(步驟S1305)。
接下來，通過查閱傳輸周期計數器，發送端通信控制部分1確定是否已經經過傳輸周期Ttr0(秒)(步驟S1306)。發送端通信控制部分1重複步驟S1306的處理直到已經經過傳輸周期Ttr0(秒)。如果已經經過傳輸周期Ttr0(秒)，發送端通信控制部分1進到步驟S1307的處理。
在步驟S1307，發送端通信控制部分1把i增加1，並返回到步驟S1303的處理以發送下一個練習包。
在步驟S1308，發送端通信控制部分1復位並啟動用於測量時間以確定是否已經經過超時時間的超時計數器(步驟S1308)接下來，通過查閱超時計數器，發送端通信控制部分1確定是否已經經過超時時間Ttot(秒)(步驟S1309)。如果已經經過超時時間Ttot(秒)，發送端通信控制部分1設置i＝1(步驟S1311)，並返回到步驟S1303的處理及隨後的步驟以重新發送第一個到第N個練習包。另一方面，如果沒有經過超時時間Ttot(秒)，發送端通信控制部分1進到步驟S1310的處理。
在步驟S1310，發送端通信控制部分1確定接收端通信控制部分7是否已經接收到來自對應的傳輸/接收裝置的SNR分析結果以及該得到接收的SNR分析結果是否已經通知到SNR分析結果/確認通知部分8。如果沒有接收到SNR分析結果，發送端通信控制部分1返回到步驟S1309的處理。另一方面，如果已經接收到SNR分析結果，發送端通信控制部分1結束該處理。其後，基於接收到的SNR分析結果，發送端通信控制部分1把輸入數據分配到QAM編碼器部分2，並發送包。
圖11是示出根據第四個實施例的在練習會話期間接收練習包的傳輸/接收裝置的工作的流程圖。下文中，參照圖11，將描述根據第四個實施例的在練習會話期間接收練習包的傳輸/接收裝置的工作。
首先，一接收到第i個練習包(步驟S1319)，在接收端傳輸/接收裝置的接收端通信控制部分7開始下面的工作。注意，接收端通信控制部分7基於附加到第i個練習包的識別信息確定已發送的包是否是第i個練習包。
接下來，接收端通信控制部分7確定接受到的包是否是第一個練習包(步驟S1320)。如果它是第一個練習包，接收端通信控制部分7設置超時時間Ttor(秒)(步驟S1322)，並進到步驟S1321的處理。另一方面，如果接受到的包不是第一個練習包，接收端通信控制部分7進到步驟S1321的處理。
在步驟S1321，接收端通信控制部分7評估接受到的練習包的SNR。
接下來，接收端通信控制部分7把在步驟S1321獲得的第i個練習包的SNR的評估結果作為第i個SNR評估結果存儲到SNR評估結果存儲部分9(步驟S1323)。
接下來，接收端通信控制部分7復位和啟動用於測量時間以確定是否已經經過超時時間的超時計數器(步驟S1324)。
接下來，通過查閱超時計數器，接收端通信控制部分7確定是否已經經過超時時間Ttor(秒)(步驟S1325)。如果已經經過超時時間Ttor(秒)，接收端通信控制部分7結束處理。另一方面，如果沒有經過超時時間Ttor(秒)，接收端通信控制部分7進到步驟S1326的處理。
在步驟S1326，接收端通信控制部分7確定是否正在接收第N個練習包。如果沒有正在接收第N個練習包，接收端通信控制部分7返回到步驟S1325的處理。另一方面，如果正在接收第N個練習包，接收端通信控制部分7進到步驟S1327的處理。
在步驟S1327，接收端通信控制部分7確定存儲在SNR評估結果存儲部分9中的從第一個到第N個SNR評估結果的每一個的音調映射。通過比較所有的這樣的音調映射，接收端通信控制部分7選擇指示最快的PHY速率的SNR評估結果。
接下來，作為SNR分析結果，接收端通信控制部分7把在步驟S1327選擇的SNR評估結果發送到已經發送練習包的傳輸/接收裝置(步驟S1328)，並結束該處理。基於接收到的SNR分析結果，已經發送練習包的傳輸/接收裝置把輸入數據分配給QAM編碼器部分2，並發送包。
在圖10和圖11中，步驟S1303到步驟S1306以及步驟S1319到步驟S1324對應於信道評估算法的第i個實例。
因此，根據本發明的第四個實施例，傳輸/接收裝置進行三個或三個以上信道評估。因此，比通過兩個信道評估獲得音調映射有可能選擇甚至適當的音調映射，而不用受到SNR變差的時期延長或傳輸路徑特徵突然波動的影響，藉此可實現高速傳輸。
在第四個實施例中，數據也可以用如在第二個實施例描述的方式被重新發送。
第四個實施例示出了選擇指示最大PHY速率的SNR評估結果映射的例子。或者，如在第三個實施例中所描述的，通過選擇指示最大MAC速率的SNR評估結果確定音調映射。具體地說，在音調映射獲取時期，發送端傳輸/接收裝置可以在每次發送第一個到第N個練習包中的一個，從接收端傳輸/接收裝置接收第一個到第N個音調映射，這些音調映射用第一個到第N個練習包獲得，並記錄第一個到第N個音調映射。然後，在音調映射選擇時期，在記錄包重新傳輸的次數的數量的同時，發送端傳輸/接收裝置實際上可以發送使用在音調映射獲取時期獲得的第一個到第N個音調映射被調製的數據。並以類似於第三個實施例的方式計算和記錄每一個音調映射的MAC速率。然後，發送端傳輸/接收裝置可以確定指示最大的計算的MAC速率的音調映射並在數據傳送時期期間通過使用該音調映射傳送數據。
注意，發送端傳輸/接收裝置可以從接收端傳輸/接收裝置接收N個練習包的音調映射；以載波的總調製速度的下降順序排列接收到的音調映射；將其順序比預定的順序更高的音調映射指派為要被選擇的預期的音調映射；使用該預期的音調映射進行實際的通信；以及從預期的音調映射中選擇指示最大MAC速率的音調映射。因此，對發送端傳輸/接收裝置而言，通過使用所有的音調映射進行實際的通信變得沒有必要，從而有可能用對傳輸路徑特徵波動更快的響應改變要被使用的載波和/或每一載波的調製參數。
在第四個實施例中，如圖8中示出，也有可能在用於選擇指示最大PHY速率的音調映射的練習會話和用於選擇指示最大MAC速率的音調映射的練習會話之間轉換。
注意，在上文的第二個到第四個實施例中，假定了QAM被用作調製方案，但是它不限於此。例如，BPSK、QPSK、PAM或ASK調製可用作調製方案。在PAM被用作調製方案的情況下，傳輸/接收裝置將使用DWT(離散小波變換)部分和IDWT(逆離散小波變換)部分，其中小波函數被用作取代FFT部分和IFFT部分中的三角函數的基函數。在這種情況下同樣可以獲得本發明的效果。
儘管上述實施例示出了使用電源線作為在通信網絡系統上相互連接傳輸/接收裝置的傳輸路徑電源的例子，本發明不限於此。可以使用不同於電源線的任何傳輸路徑，例如，無線裝置或用於電纜LAN的電纜。在任一種情況下，要保證在要被執行的信道評估算法的兩個實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上的質量波動的周期。
上述實施例示出了SNR作為代表在每一載波頻率傳輸路徑上的傳輸質量的指標被分析的實例。然而，任何其它指標可以被使用只要它代表傳輸路徑上的傳輸質量。
注意，通過使CPU執行程序能夠實現上述實施例，該程序能夠使CPU執行存儲在記錄介質(ROM，RAM，或硬碟等)的上述過程。在這種情況下，在程序經記錄介質被存入存儲設備中之後，它可以被執行，或從記錄介質被直接執行。這裡，所述記錄介質包括ROM、RAM、諸如閃速存儲器的半導體存儲器、諸如軟盤和硬碟的磁碟存儲器、諸如CD-ROM、DVD和BD的光碟、存儲卡等。在此提到的「記錄介質」是一種概念，它包括諸如電話線和載波線路的通信介質。
注意在圖1和5中示出的每一功能塊可以被實現為LSI，LSI是集成電路。每一功能塊可以以晶片的形式被獨立構建，或以晶片形式被構建以使其部分或整個部分被包括。依靠被集成的程度，LSI可被稱作IC、系統LSI、超級LSI、或甚超LSI等。同樣，集成的方法不限於LSI，也可以通過專用電路或通用處理器實現。同樣，可以使用FPGA(現場可編程門陣列)，它是一種能夠在製造之後編程的LSI，或能夠使在LSI中的電路單元的連接和設置被重新配置的可重新配置處理器。此外，在由於半導體技術的提高和由於從其衍生出的另一種技術的出現，可獲得取代LSI的另一種集成技術的情況下，使用這樣新的集成技術可以進行功能塊的集成。例如，生物工程技術可應用到上述集成中。
在下文中，將描述應用每一個上述實施例的例子。圖12是示出在本發明的傳輸/接收裝置被應用到高速電源線傳輸的情況下系統的整個結構的示意圖。如在圖12中示出，本發明的傳輸/接收裝置在諸如數字TV(DTV)、個人計算機(PC)、及DVD記錄裝置等的多媒體設備和電源線之間提供了接口。IEEE1394接口、USB接口、或乙太網(R)接口可用作在多媒體設備和本發明的傳輸/接收裝置之間的接口。如此，通信網絡系統被配置成經電源線以高速度發送諸如多媒體數據的數字數據。結果，不像傳統的電纜LAN，不必安裝網絡電纜，有可能使用已經被安裝在家庭或辦公室等的電源線作為網線。因此，本發明能夠以低成本容易地安裝，從而相當大地改善了用戶友好性。
在如圖12中示出的實施例中，本發明的傳輸/接收裝置被用作把現有的多媒體設備的信號接口轉換成電源線通信接口的適配器。然而，本發明的傳輸/接收裝置可以作為諸如個人計算機、DVD記錄裝置、數字視頻和家用伺服器系統的組成部分。結果，有可能經由多媒體設備的電源線在設備之間進行數據傳輸。它消除了布線以連接適配器和電源線、IEEE1394電纜、USB電纜、和乙太網(R)電纜等的需要，藉此能夠簡化布線。
同樣，使用電源線的網絡系統經由路由器和網絡集線器能夠被連接到網際網路、無線LAN和傳統的電纜LAN。因此，使用本發明的通信網絡系統有可能沒有任何困難地擴大LAN系統。
同樣，通過電源線傳輸在電源線上發送的通信數據被直接連接到電源線的裝置接收。結果，有可能排除數據的洩漏或竊聽，它們成為無線LAN的問題。因此，從安全的立場而言電源線傳輸方法是有利的。應當理解在電源線上發送的數據可以通過IPSec、內容加密、其它DRM方案等被保護，IPsec是擴充的IP協議。
如此，通過用上述的內容加密實現版權保護，以及，通過實現可設置通信參數以使系統不受在其中發生的局部噪聲/阻抗波動的影響能夠以最大的通信速率工作的通信網絡系統，有可能實現AV內容的高質量的輸電線傳輸，這是本發明的效果。
雖然已經詳細地描述了本發明，前面的說明在各方面是示例性的而不是限制性的。應當理解在不背離本發明的範圍的情況下能夠設計許多的其它修改和變化。
工業適用性本發明使在電源線上進行數十個10Mbps到數百個Mbps級的高速通信成為可能，並且不必提供附加的布線可應用於實現LAN連接的任何領域，例如，網際網路兼容的家庭網絡設備、連接網際網路的家用器具、區域網、OA(辦公自動化)、FA(工廠自動化)等。
權利要求
1.一種用於在通信網絡上把基於輸入數據被調製的信號發送到另一個裝置、以及在通信網絡上從另一個裝置接收信號並解調該接收到的信號的傳輸/接收裝置，包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，以及把調製的信號發送到通信網絡上的另一個裝置的多載波調製傳輸部分；接收從通信網絡上另一個裝置發送的多載波調製信號並解調該多載波調製信號的多載波接收/解調部分；以及控制部分，用於如果滿足預定的啟動條件，與在通信網絡上作為通信相對方的另一裝置通信，執行用於評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例，並基於通過所執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，控制在多載波調製傳輸部分和多載波接收/解調部分中使用的一組調製/解調規則，其中，待執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
2.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，在信道評估算法的每一實例中，所述控制部分推導出，作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分的調製/解調規則，以及，當使用所述每組調製/解調規則時，所述控制部分計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
3.如權利要求2所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，在所述信道估計算法的每一實例中，所述控制部分通過確定在關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的信噪比，評估傳輸路徑上的傳輸質量，並通過對具有等於或大於預定門限值的信噪比的任何載波分配依照其信噪比值的調製水平，以及通過保證不使用具有小於預定門限值的信噪比的任何載波，推導出用於所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分的一組調製/解調規則，基於每一載波的調製水平，在使用每組調製/解調規則時，控制部分計算要獲得的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
4.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，在所述信道估計算法的每一實例中，所述控制部分推導出，作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分的調製/解調規則，以及當使用每組調製/解調規則時，所述控制部分計算要被提供給上層的處理量，並把指示最大處理量的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
5.如權利要求4所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，在所述信道估計算法的每一實例中，所述控制部分通過確定在關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的信噪比，評估傳輸路徑上的傳輸質量，並通過對具有等於或大於預定門限值的信噪比的任何載波分配依照其信噪比值的調製水平，以及通過保證不使用具有小於預定門限值的信噪比的任何載波，推導出用於所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分的一組調製/解調規則，以及所述控制部分使所述多載波調製傳輸部分通過使用推導出的所述多個調製/解調規則組中的每一個實際上發送信號，基於數據傳輸速率計算每組調製/解調規則的處理量，並把指示最大處理量的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
6.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，所述控制部分包括PHY速率調製/解調規則確定裝置，用於在所述信道評估算法的每一實例中，推導出作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分的調製/解調規則，當使用每組推導出的調製/解調規則時，計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則；MAC速率調製/解調規則確定裝置，用於在所述信道評估算法的每一實例中，推導出作為關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果的，一組用於使信號的傳輸或接收在傳輸質量不變差時進行的所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分的調製/解調規則，當使用每組推導出的調製/解調規則時，計算要被提供給上層的處理量，並把指示最大處理量的多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則；以及，轉換裝置，用於基於預定的條件，在通過使用所述PHY速率調製/解調規則確定裝置選擇要被使用的那組調製/解調規則或通過使用所述MAC速率調製/解調規則確定裝置選擇要被使用的那組調製/解調規則之間進行轉換。
7.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，如果數據沒有被所述作為通信的對應方的另一裝置正確地接收到，所述控制部分重新發送所述數據。
8.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，所述傳輸路徑是將商用電源應用於其的電源線，以及在所述要執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於所述商用電源的周期的整數倍，也不等於所述商用電源的半周期的整數倍。
9.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，所述控制部分還包括傳輸質量評估裝置，用於響應由所述作為通信的對應方的通信網絡上另一裝置執行的所述信道評估算法，評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量，並把每一評估的結果返回到所述另一裝置。
10.如權利要求9所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，基於關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估，所述傳輸質量評估裝置推導出用於所述信道評估算法的每個實例的一組調製/解調規則，當使用多組調製/解調規則中的每一組的時候計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的所述多組調製/解調規則中的一組返回給所述另一裝置。
11.如權利要求1所述的傳輸/接收裝置，其特徵在於，基於響應所述信道評估算法的每一個實例的、關於從通信網絡上所述作為通信的對應方的另一裝置發送的每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的評估結果，所述控制部分推導出用於所述信道評估算法的每個實例的一組調製/解調規則，當使用多組調製/解調規則中的每一組的時候計算要獲得的在物理層中的通信速率，並把指示最大通信速率的所述多組調製/解調規則中的一組選擇為要在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的那組調製/解調規則。
12.一種使基於輸入數據被調製的信號在第一和第二傳輸/接收裝置之間發送或接收的通信網絡系統，所述第一傳輸/接收裝置包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，且把調製的信號發送到所述第二傳輸/接收裝置上的第一多載波調製傳輸部分；接收和解調從所述第二傳輸/接收裝置發送的多載波調製信號的第一多載波接收/解調部分；以及第一控制部分，用於如果滿足預定的啟動條件，與所述第二傳輸/接收裝置通信，執行用於評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例，並基於通過所執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，控制要在所述第一多載波調製傳輸部分和所述第一多載波接收/解調部分使用的一組調製/解調規則，所述第二傳輸/接收裝置包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，且把調製的信號發送到所述第一傳輸/接收裝置上的第二多載波調製傳輸部分；接收和解調從所述第一傳輸/接收裝置發送的多載波調製信號的第二多載波接收/解調部分；以及第二控制部分，響應由所述第一傳輸/接收裝置執行的信道評估算法，評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量並把每個評估的結果返回到所述第一傳輸/接收裝置，其中，待執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
13.一種用於確定要在通信網絡上發送或接收多載波調製信號的第一和第二傳輸/接收裝置中使用的一組調製/解調規則的方法，包括通過所述第一傳輸/接收裝置和所述第二傳輸/接收裝置的合作進行用於如果滿足預定的啟動條件，執行用於評估關於每一載波的頻率的通信網絡中的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例的步驟；基於通過所執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，確定要被用於多載波調製/解調系統的一組調製/解調規則的步驟，其中，待執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
14.用在傳輸/接收裝置中的一種集成電路，所述傳輸/接收裝置在通信網絡上把基於輸入數據被調製的信號發送到另一個裝置、以及在通信網絡上從另一個裝置接收信號並解調所述接收到的信號，包括基於輸入的數據調製分別具有不同頻率的多個載波，以及把調製的信號發送到通信網絡上的另一個裝置的多載波調製傳輸部分；接收從通信網絡上另一個裝置發送的多載波調製信號並解調所述多載波調製信號的多載波接收/解調部分；以及控制部分，用於如果滿足預定的啟動條件，與在通信網絡上作為通信相對方的另一裝置通信，執行用於評估關於每一載波的頻率的傳輸路徑上的傳輸質量的信道評估算法的兩個或多個實例，並基於通過所執行的信道評估算法的兩個或多個實例評估的傳輸質量，控制在所述多載波調製傳輸部分和所述多載波接收/解調部分中使用的一組調製/解調規則，其中，待執行的信道評估算法的兩個相鄰實例之間的時間間隔不等於傳輸路徑上質量波動的周期。
全文摘要
提供了一種在傳輸路徑具有周期的噪聲/阻抗波動的情形下，不被這樣的局部噪聲/阻抗波動所影響，能夠設置使其在最大可能通信速率下工作的通信參數的通信網絡系統。一種傳輸/接收裝置100在兩個獨特的時間點發送用於檢驗電源線的狀態的練習包。每次練習包被接收時，傳輸/接收裝置101分析在每一載波頻率的SNR，並存儲SNR評估結果。傳輸/接收裝置101比較通過信道評估算法的兩個實例獲得的兩個SNR評估結果，選擇指示較快PHY速率的SNR評估結果，並把它發送到傳輸/接收裝置100。傳輸/接收裝置100基於接收到的SNR分析結果改變調製/解調規則。
文檔編號H04L27/00GK1830189SQ20048002149
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月20日 優先權日2003年7月25日
發明者黑部彰夫, 吉田茂雄, 木村知弘, 井形裕司, 牧昌弘, 脇坂俊幸, 古賀久雄, 大石睦彥 申請人:松下電器產業株式會社