送信装置及び受信装置
【課題】 安定したクロック再生を行いながら、低ノイズで広帯域なデータ伝送が可能な送信装置および受信装置ならびに伝送システムを提供する。
【解決手段】 多値伝送方式において、データ部では全値を用いたマッピング方式を用い、ヘッダ部ではクロックを多重したマッピング方式を用いたフレーム構造でデータ伝送を行う。受信側におけるシンボルタイミングの再生はヘッダ部の期間だけ行われ、再生されたシンボルタイミングに基づいて、受信したデータ部の信号とヘッダ部の信号からデータを取り出す。
【解決手段】 多値伝送方式において、データ部では全値を用いたマッピング方式を用い、ヘッダ部ではクロックを多重したマッピング方式を用いたフレーム構造でデータ伝送を行う。受信側におけるシンボルタイミングの再生はヘッダ部の期間だけ行われ、再生されたシンボルタイミングに基づいて、受信したデータ部の信号とヘッダ部の信号からデータを取り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置および受信装置に関し、より特定的には、多値伝送方式を用いた送信装置および受信装置、ならびにそれらの装置を含んだ伝送システムおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車において車載機器間のデータ通信を可能とする車載ＬＡＮの導入が本格化してきている。また、カーナビゲーション装置の多機能化やＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ；高度道路交通システム）の普及に伴って、車載ＬＡＮで伝送すべきデータも多様化および大容量化し、より大容量のデータをより高速に転送することのできる伝送方式の実現が望まれている。
【０００３】
ところで、車載ＬＡＮの場合、車載ＬＡＮを構成するケーブルからの放射ノイズが車載機器の誤動作を引き起こす原因となることがあり、また逆に、車載機器からの放射ノイズが車載ＬＡＮにおけるデータ伝送に悪影響を及ぼす可能性があり、これらの問題に対する対策が検討されている。例えば光伝送型ＬＡＮでは、各ノードを光ファイバーケーブルで接続し互いに光通信することによって、電磁波の発生を防止しながら耐ノイズ性を向上させている。
【０００４】
一方、ツイストペア線や同軸ケーブルのような安価なケーブルを用いた電気伝送を行いつつ、放射ノイズが少なく耐ノイズ性を向上しながら、２０Ｍｂｐｓを超えるような高速なデータ伝送が可能な伝送システムも考案されている（例えば特許文献１参照。）。以下、この従来の伝送システムについて説明する。
【０００５】
図９は、従来の伝送システムの構成を示すブロック図である。送信装置９１００は、クロック多重マッピング部９１０４とＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）９１１０を有している。受信装置９２００は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）９２１０とシンボルタイミング再生部９２０７とクロック多重逆マッピング部９２０４を有している。
【０００６】
まず、送信装置９１００の動作について説明する。
【０００７】
クロック多重マッピング部９１０４は、シンボル周期毎に送信データ９１０１の所定ビット数（ここでは２ビット）のデータを予め定められた複数の信号レベル（ここでは８個の信号レベル）のいずれかにマッピングするものである。図６はクロック多重マッピング部９１０４において利用されるマッピング表（８値のクロック多重マッピング表）を示し、図８は図６のマッピング表に基づいてマッピングされた信号パターンの一例を示している。クロック多重マッピング部９１０４から出力される信号レベル（現信号レベル）は、図６のマッピング表に従って、前シンボルの信号レベル（前信号レベル）と、クロック多重マッピング部９１０４に入力される２ビット分の送信データ９１０１に応じて決定される。例えば、図８のｎ番目のシンボルの信号レベルは、ｎ−１番目のシンボルの信号レベルが−３であり、入力される２ビットの送信データ９１０１が“０１”であることから、図６のマッピング表から＋５と決定される。その結果、ｎ番目のシンボルとして、信号レベルが＋５である信号がクロック多重マッピング部９１０４から出力される。
【０００８】
次に、受信装置９２００の動作について説明する。
【０００９】
伝送路９３００から受信した信号は、図８のようにクロックが固定的に多重された信号になっている。シンボルタイミング再生部９２０７は、ＡＤＣ９２１０の出力からそのクロック成分を抽出してシンボルタイミング９２０６を再生し、このシンボルタイミング９２０６をクロック多重逆マッピング部９２０４へ出力する。
【００１０】
クロック多重マッピング部９１０４から出力される受信データ９２０１は、図６のマッピング表に従って、前シンボルの信号レベル（前信号レベル）と、ＡＤＣ９２１０からクロック多重逆マッピング部９２０４に入力されるシンボルの信号レベル（現信号レベル）に応じて決定される。例えば、図８のｎ番目のシンボルに対応する受信データ９２０１は、ｎ−１番目のシンボルの信号レベルが−３であり、入力されるｎ番目のシンボルの信号レベルが＋５であることから、図６のマッピング表から“０１”と決定される。その結果、ｎ番目のシンボルに対応する受信データ９２０１として、データ“０１”がクロック多重逆マッピング部９２０４から出力される。
【特許文献１】特許第３５０２６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図６のようにクロックを多重したマッピング方法を採用する場合には、受信側でのシンボル再生が容易になる反面、クロックを多重しないマッピング方法と比較して伝送ビットレートが下がるという問題がある。例えば、Ｎ値の多値伝送においてクロック成分を多重しないマッピング方法を用いた場合、１シンボル当たりの伝送ビット数はｌｏｇ２（Ｎ）となるが、クロックを多重したマッピング方法を用いた場合には、図６のマッピング表から分かるように、Ｎ個分の信号レベル数を利用しているにも関わらず１シンボル当たりの伝送ビット数はｌｏｇ２（Ｎ）−１ビットとなってしまう。つまり、図６のようなマッピング表に従ってクロックを多重することによって、１シンボル当たり１ビットの割合で伝送ビットレートが低下することになる。
【００１２】
さらに、クロックを多重したマッピング方法を採用した場合には図１０のように伝送路から固定的なクロック成分による放射ノイズが発生してしまう。これを低減するためには高性能なノイズ低減用の外付け部品が必要となり、その分だけ伝送システム全体のコストが高くなる。
【００１３】
それ故に、本発明の目的は、従来方式より広帯域な電気伝送ができ、かつクロック成分による放射ノイズを低減できる送信装置および受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。なお括弧内の参照符号および図番号は、本発明の理解を助けるために図面との対応関係を示したものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１５】
第１の発明は、一定のシンボル周期毎に、予め定められたビット数であるＮビットの送信データを、予め定められた個数であるＭ個の信号レベルのうちの所定の信号レベルへ順次マッピングすることによって全値マッピング信号を生成する全値マッピング手段（１１０３）と、一定のシンボル周期毎に、Ｎ−１ビットの送信データを、前記Ｍ個の信号レベルのうちの上位半分のいずれかの信号レベルと下位半分のいずれかの信号レベルへ交互に順次マッピングすることによってクロック成分が多重されたクロック多重マッピング信号を生成するクロック多重マッピング手段（１１０４）と、前記全値マッピング信号と前記クロック多重マッピング信号を送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して第１伝送信号として出力する第１選択手段（１１０５）とを備えた送信装置（１１００）である。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最大振幅でトグルするクロック信号（図３）を生成するクロック信号生成手段（１１０６）と、一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最小振幅でトグルするヘッダ初期化信号（図３）を生成するヘッダ初期化信号生成手段（１１０７）と、前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて初期化制御信号を生成する初期化制御手段（１１０９）と、前記第１伝送信号と前記クロック信号と前記ヘッダ初期化信号を前記初期化制御信号に基づいて選択して第２伝送信号として出力する第２選択手段（１１０８）とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、前記第２選択手段は、前記第１伝送信号の出力に先立って、前記クロック信号および前記ヘッダ初期化信号を前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して出力することを特徴とする（図２Ａ）。
【００１８】
第４の発明は、第１の発明において、前記クロック多重マッピング手段は、前記第１伝送信号から前記クロック多重マッピング信号だけを切り出してつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする（図６）。
【００１９】
第５の発明は、第４の発明において、前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて固定の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする（図７）。
【００２０】
第６の発明は、第５の発明において、前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて、前記Ｍ個の信号レベルのうちの最大または最小の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする（図７）。
【００２１】
第７の発明は、上記第１の発明の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置（１２００）であって、受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段（１２０８）と、前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段（１２０７）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段（１２０３）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段（１２０４）と、前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段（１２０５）とを備えた受信装置である。
【００２２】
第８の発明は、上記第３の発明の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置（１２００）であって、受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段（１２０８）と、前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段（１２０７）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段（１２０３）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段（１２０４）と、前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段（１２０５）とを備え、前記ヘッダ検出手段は、受信信号から前記クロック信号と前記初期化信号を検出し、当該検出した初期化信号の受信タイミングおよび受信期間と当該検出したクロック信号の受信期間とを保持しておくことにより、当該初期化信号および当該クロック信号の受信後に順次受信される前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出することを特徴とする、受信装置である。
【発明の効果】
【００２３】
上記第１の発明によれば、全値マッピング信号とクロック多重マッピング信号を交互に伝送するため、受信側で安定してクロック再生させつつ、伝送速度を増やすことができる。さらにクロック成分が固定的に多重される期間を局所的にすることができるため、クロック成分による放射ノイズを低減できる。これによりノイズ低減用の部品を削減できるため、コスト面で有利である。
【００２４】
上記第２および第３の発明によれば、受信処理に必要なヘッダの開始タイミングとヘッダの終了タイミングを受信装置へ通知することができるので、受信装置におけるヘッダ検出処理に必要なハードウェア構成をシンプルにでき、コスト面で有利である。
【００２５】
上記第４の発明によれば、クロック多重マッピング信号をつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するため、受信側でクロックを効果的に再生することができる。
【００２６】
上記第５の発明によれば、クロック多重マッピング信号における特定のシンボルの信号レベルを固定とすることができるので、クロック多重マッピング信号が場合によってはシンボルタイミングを再生するのに不適切な信号パターンとなってしまうことを回避することができる。
【００２７】
上記第６の発明によれば、クロック多重マッピング信号をつなぎ合わせたときに、最小の信号レベルから最大の信号レベルへの変化、または最大の信号レベルから最小の信号レベルへの変化が定期的に出現するので、受信側でクロックを効果的に再生することができる。
【００２８】
上記第７の発明によれば、全値でマッピングされた伝送信号を利用できるので、広帯域な伝送信号を受信することができる。またクロック多重マッピングされた伝送信号も利用できるので、安定したクロック再生を行うことができる。
【００２９】
上記第８の発明によれば、受信した初期化信号とクロック信号から、クロック多重マッピング信号の開始タイミングと終了タイミングを容易に知ることができるので、ヘッダ検出処理に必要なハードウェア構成をシンプルにでき、コスト面で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る伝送システムについて説明する。本実施形態では、多値伝送方式の一例として８値伝送方式を採用した場合について説明する。もちろん、本発明は８値伝送方式以外の多値伝送方式にも適用可能である。
【００３１】
送信装置１１００は、全値マッピング部１１０３、クロック多重マッピング部１１０４、第１セレクタ１１０５、クロック信号生成部１１０６、ヘッダ初期化信号生成部１１０７、第２セレクタ１１０８、初期化制御部１１０９およびＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１１０を有している。受信装置１２００は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２１０、シンボルタイミング再生部１２０７、ヘッダ検出部１２０８、全値逆マッピング部１２０３、クロック多重逆マッピング部１２０４および第３セレクタ１２０５を有している。
【００３２】
送信装置１１００に接続される送信側の外部機器（図１では図示していない）は、伝送データ送出期間においては、送信ヘッダイネーブル１１０２をディセーブルにして、送信データ１１０１として３ビット／シンボルの伝送レートで伝送データを送信装置１１００へ入力する。また、ヘッダデータ送出期間においては、送信ヘッダイネーブル１１０２をイネーブルにして、送信データ１１０１として２ビット／シンボルの伝送レートでヘッダデータを送信装置１１００へ入力する。なお、送信ヘッダイネーブル１１０２は、ヘッダ部分の送信期間とデータ部分の送信期間を区別するための信号であって、ヘッダ部分の送信期間（本実施の形態では４シンボル期間）ではイネーブルとなり、データ部分の送信期間（本実施の形態では２５２シンボル期間）ではディセーブルとなる。
【００３３】
受信装置１２００に接続される受信側の外部機器（図１では図示していない）は、受信ヘッダイネーブル１２０２がディセーブルである期間においては、受信データ１２０１として３ビット／シンボルの伝送レートで伝送データを受信装置１２００から受け取る。また、受信ヘッダイネーブル１２０２がイネーブルである期間においては、受信データ１２０１として２ビット／シンボルの伝送レートでヘッダデータを受信装置１２００から受け取る。なお、受信ヘッダイネーブル１２０２は、ヘッダ部分の受信期間とデータ部分の受信期間を区別するための信号であって、ヘッダ部分の受信期間ではイネーブルとなり、データ部分の受信期間ではディセーブルとなる。
【００３４】
以下、送信装置１１００および受信装置１２００の動作を具体的に説明する。
【００３５】
まず、データ通信に先立って、送信装置１１００および受信装置１２００の初期化動作が行われる。以下、図２Ａおよび図３を参照して、この初期化動作について説明する。なお、図２Ａおよび図２Ｂは、初期化シーケンスとデータ通信のデータフローをそれぞれ示し、図３は初期化シーケンスの信号パターンを示している。
【００３６】
まず、図２ＡのＳ１の期間では、送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、送信ヘッダイネーブル１１０２（のイネーブル期間）が所定の回数（Ｎ回）入力されるまでの期間、第２セレクタ１１０８にクロック信号生成部１１０６の出力を選択させる。なお、クロック信号生成部１１０６は、図３に示すクロック信号のように、最大信号レベル（＋７）と最小信号レベル（−７）を交互に繰り返す信号、すなわち最大振幅でトグルする信号を出力するものである。第２セレクタ１１０８によって選択されたクロック信号は、ＤＡＣ１１１０を経て伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のシンボルタイミング再生部１２０７は、伝送路から受信したクロック信号を用いてシンボルタイミング１２０６を再生する。シンボルタイミング１２０６の再生には、ゼロクロス検出を用いた位相比較法などが一般的に用いられるが、クロック信号が入力されてからシンボルタイミング１２０６が安定するまでにはある一定の期間が必要となる。よって、シンボルタイミング１２０６が安定するまでに必要となる期間を確保するために、図２ＡのＳ１において初期化制御部１１０９が送信ヘッダイネーブル１１０２をカウントする回数Ｎは、十分な回数に設定しておく必要がある。
【００３７】
送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、送信ヘッダイネーブル１１０２をＮ回カウントし終えると、図２ＡのＳ２の期間、すなわち送信ヘッダイネーブル１１０２のイネーブル期間（本実施の形態では４シンボル期間）において、第２セレクタ１１０８にヘッダ初期化信号生成部１１０７の出力を選択させる。なお、ヘッダ初期化信号生成部１１０７は、図３に示すヘッダ初期化信号のように、プラス側の最小信号レベル（＋１）とマイナス側の最大信号レベル（−１）を交互に繰り返す信号、すなわち最小振幅でトグルする信号を出力するものである。第２セレクタ１１０８によって選択されたヘッダ初期化信号は、ＤＡＣ１１１０を経て伝送路１３００へと送出される。このヘッダ初期化信号は、受信装置１２００のヘッダ検出部１２０８において検出される。クロック信号とヘッダ初期化信号とを区別する方法としては様々な方法が考えられるが、ここでは一例として、ヘッダ検出部１２０８は、信号レベルの絶対値が３より大きければクロック信号と判断し、信号レベルの絶対値が３より小さければヘッダ初期化信号であると判断する。ヘッダ検出部１２０８は、受信したヘッダ初期化信号に基づいて、ヘッダ開始タイミングを検出して保持し、さらにヘッダのイネーブル期間のシンボル数（すなわちヘッダ初期化信号のシンボル数）をカウントする。なお、ヘッダ部分のシンボル数が送信装置１１００と受信装置１２００の間で予め定められていて常に固定であるような場合には、ヘッダのイネーブル期間のシンボル数のカウントを省略してもよい。シンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００３８】
続いて送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、図２ＡのＳ３の期間、すなわち送信ヘッダイネーブル１１０２のディセーブル期間（本実施の形態では２５２シンボル期間）において、第２セレクタ１１０８にクロック信号生成部１１０６の出力を選択させる。その結果、Ｓ１の期間と同様に、クロック信号が伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のヘッダ検出部１２０８は、クロック信号を検出するとヘッダ初期化信号のシンボル数のカウントをやめ、カウント結果（ここでは４シンボル）をヘッダのイネーブル期間の長さとして保持する。続いてヘッダ検出部１２０８は、ヘッダのディセーブル期間のシンボル数（すなわちクロック信号のシンボル数）をカウントする。なお、データ部分のシンボル数が送信装置１１００と受信装置１２００の間で予め定められていて常に固定であるような場合には、ヘッダのディセーブル期間のシンボル数のカウントを省略してもよい。シンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００３９】
図２ＡのＳ４の期間において、送信装置１１００の初期化制御部１１０９はＳ２の期間と同様にして第２セレクタ１１０８にヘッダ初期化信号を選択させ、このヘッダ初期化信号が伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のヘッダ検出部１２０８は、ヘッダ初期化信号を検出するとクロック信号のシンボル数のカウントをやめ、カウント結果（ここでは２５２シンボル）をヘッダのディセーブル期間の長さとして保持する。シンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００４０】
図２ＡのＳ５の期間において、送信装置１１００の初期化制御部１１０９はＳ３の期間と同様にして第２セレクタ１１０８にクロック信号を選択させ、このクロック信号が伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のシンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００４１】
図２ＡのＳ５の期間が終わると初期化シーケンスは終了し、データ通信が開始する。データ通信時には、送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、第２セレクタ１１０８に第１セレクタ１１０５の出力を選択させる。以下、図２Ｂを参照して、データ通信時の送信装置１１００および受信装置１２００の動作を説明する。
【００４２】
本実施の形態では、図２Ｂに示すように、４シンボルのヘッダ部と２５２シンボルのデータ部（全値マッピングデータ）から成るデータフレームの繰り返しによってデータ通信が行われる。
【００４３】
まず、送信装置１１００の動作について説明する。
【００４４】
ヘッダ期間（図２ＢのＨ１、Ｈ２）では、送信ヘッダイネーブル１１０２がイネーブルされ、これを受けて第１セレクタ１１０５はクロック多重マッピング部１１０４の出力を選択する。なお、クロック多重マッピング部１１０４は、送信データ１１０１に基づいて図７に示すような信号（以下、クロック多重マッピング信号と称す）を生成するものである。このクロック多重マッピング部１１０４の詳細な動作については後述する。第１セレクタ１１０５によって選択されたクロック多重マッピング信号は、ヘッダ部として、第２セレクタ１１０８およびＤＡＣ１１１０を経て、伝送路１３００へと送出される。
【００４５】
データ期間（図２ＢのＤ１、Ｄ２）では、送信ヘッダイネーブル１１０２がディセーブルされ、これを受けて第１セレクタ１１０５は全値マッピング部１１０３の出力を選択する。なお、全値マッピング部１１０３は、送信データ１１０１に基づいて図５に示すような信号（以下、全値マッピング信号と称す）を生成するものである。この全値マッピング部１１０３の詳細な動作については後述する。第１セレクタ１１０５によって選択された全値マッピング信号は、データ部として、第２セレクタ１１０８およびＤＡＣ１１１０を経て、伝送路１３００へと送出される。
【００４６】
次に、受信装置１２００の動作について説明する。
【００４７】
ヘッダ検出部１２０８は、自身が保持しているヘッダ開始タイミングに従って受信ヘッダイネーブル１２０２を出力する。受信ヘッダイネーブル１２０２のイネーブル期間とディセーブル期間は、それぞれ、図２ＡのＳ２の期間で検出したイネーブル期間およびＳ３の期間で検出したディセーブル期間と同一の長さとする。これより、ヘッダ検出部１２０８は、伝送路からの受信信号に対して適切なヘッダのタイミング及びヘッダ長で、受信ヘッダイネーブル１２０２を出力することができる。
【００４８】
シンボルタイミング再生部１２０７は、受信ヘッダイネーブル１２０２のイネーブル期間（すなわちヘッダ部の受信期間）のみ、受信信号に基づいてシンボルタイミングの更新動作を行いながらシンボルタイミング１２０６を出力し、ディセーブル期間（すなわちデータ部の受信期間）は、直前のイネーブル期間において入力された最後の入力データとその時点のシンボルのタイミングを保持した状態で、受信信号に基づくシンボルタイミングの更新動作を行うことなく、自身が保持しているタイミングに従ってシンボルタイミング１２０６を出力する。
【００４９】
ヘッダ期間（図２ＢのＨ１、Ｈ２）では、受信ヘッダイネーブル１２０２がイネーブルされ、これを受けて第３セレクタ１２０５はクロック多重逆マッピング部１２０４の出力を選択する。なお、クロック多重逆マッピング部１２０４は、受信信号のヘッダ部、すなわち図７に示すようなクロック多重マッピング信号に基づいて受信データ１２０１を生成するものである。このクロック多重逆マッピング部１２０４の詳細な動作については後述する。
【００５０】
データ期間（図２ＢのＤ１、Ｄ２）では、受信ヘッダイネーブル１２０２がディセーブルされ、これを受けて第３セレクタ１２０５は全値逆マッピング部１２０３の出力を選択する。なお、全値逆マッピング部１２０３は、受信信号のデータ部、すなわち図５に示すような全値マッピング信号に基づいて受信データ１２０１を生成するものである。この全値逆マッピング部１２０３の詳細な動作については後述する。
【００５１】
＜データ部に関連する処理＞
次に、図４および図５を参照して、全値マッピング部１１０３およびこれに対応する全値逆マッピング部１２０３の詳細な動作について説明する。なお、図４は８値の全値マッピング表を示し、図５はこの全値マッピング表に従って全値マッピングされた信号パターンの一例を示している。
【００５２】
全値マッピング部１１０３は、図示は省略しているが、ＤＡＣ１１１０へ直前に入力されたシンボルの信号レベル（以下、前信号レベルと称す）を保持する機能を有している。同様に、全値逆マッピング部１２０３も、自身に直前に入力されたシンボルの信号レベル（以下、前信号レベルと称す）を保持する機能を有している。
【００５３】
図４に示すように、送信装置１１００において全値マッピング部１１０３が出力する信号レベル（以下、現信号レベルと称す）は、前信号レベルと送信データ１１０１（３ビット）の組み合わせに応じて決定される。図５を用いて具体的に説明すると、ｎ−１番目のシンボルの信号（信号レベル−７）がＤＡＣ１１１０へ入力された後に全値マッピング部１１０３に送信データ１１０１として３ビットのデータ「００１」が入力された場合、前信号レベルが−７であり入力データが「００１」であるので図４の全値マッピング表から現信号レベルが＋５と決定され、信号レベルが＋５である信号がｎ番目のシンボルの信号として全値マッピング部１１０３から出力される。同様に、ｎ＋１番目のシンボルについては、前信号レベルが＋５であり入力データが「１０１」であるので図４の全値マッピング表から現信号レベルが＋３と決定され、信号レベルが＋３である信号がｎ＋１番目のシンボルの信号として全値マッピング部１１０３から出力される。
【００５４】
一方、受信装置１２００において全値逆マッピング部１２０３の出力データ（３ビット）は、前信号レベルと現信号レベルの組み合わせに応じて決定される。図５を用いて具体的に説明すると、ｎ番目のシンボルの信号（信号レベル＋５）が全値逆マッピング部１２０３に入力された場合、前信号レベルが−７であり現信号レベルが＋５であるので図４の全値マッピング表から出力データが「００１」と決定され、ｎ番目のシンボルのデータとしてデータ「００１」が全値逆マッピング部１２０３から出力される。同様に、ｎ＋１番目のシンボルについては、前信号レベルが＋５であり現信号レベルが＋３であるので図４の全値マッピング表から出力データが「１０１」と決定され、ｎ＋１番目のシンボルのデータとしてデータ「１０１」が全値逆マッピング部１２０３から出力される。
【００５５】
＜ヘッダ部に関連する処理＞
次に、図６および図７を参照して、クロック多重マッピング部１１０４およびこれに対応するクロック多重逆マッピング部１２０４と、シンボルタイミング再生部１２０７の詳細な動作について説明する。なお、図６は８値のクロック多重マッピング表を示し、図７はこのクロック多重マッピング表に従ってクロック多重マッピングされた信号パターンの一例を示している。
【００５６】
クロック多重マッピング部１１０４は、図示は省略しているが、ＤＡＣ１１１０へ直前に入力されたシンボルの信号レベル（前信号レベル）を保持する機能を有している。同様に、クロック多重逆マッピング部１２０４も、自身に直前に入力されたシンボルの信号レベル（前信号レベル）を保持する機能を有している。
【００５７】
図６に示すように、送信装置１１００においてクロック多重マッピング部１１０４が出力する信号レベル（現信号レベル）は、ヘッダ部を構成する４つのシンボル（シンボルＡ〜Ｄ）のうちの最初と最後のシンボル（シンボルＡ、Ｄ）についてはそれぞれ−７、＋７に固定的に決定される。また、それ以外のシンボル（シンボルＢ、Ｄ）については、図６のクロック多重マッピング表に従って、前信号レベルと送信データ１１０１（２ビット）の組み合わせに応じて決定される。図６のクロック多重マッピング表に従ってマッピングされた信号パターンは、シンボル周期でプラスとマイナスを交互に繰り返すような信号パターンとなる。したがって、こうして得られた信号パターンを適当なバンドパスフィルタに通すことによって、クロック成分を抽出することができる。
【００５８】
なお、ヘッダ部において伝送されるデータとデータ部において伝送されるデータとを特に区別する必要がある場合には、前者をヘッダデータと称し、後者を全値マッピングデータと称することとする。
【００５９】
ヘッダ部のマッピング方法について図７を用いてより具体的に説明する。まず、送信ヘッダイネーブル１１０２がイネーブルになると、クロック多重マッピング部１１０４から、ヘッダ部の最初のシンボル（シンボルＡ）の信号として信号レベルが−７（固定）である信号が出力される。続いて、クロック多重マッピング部１１０４にヘッダデータとして２ビットのデータ「１１」が入力された場合、前信号レベルが−７でありヘッダデータが「１１」であるので図６のクロック多重マッピング表から現信号レベルが＋１と決定され、信号レベルが＋１である信号がヘッダ部の２番目のシンボル（シンボルＢ）の信号としてクロック多重マッピング部１１０４から出力される。同様に、ヘッダ部の３番目のシンボル（シンボルＣ）については、前信号レベルが＋１でありヘッダデータが「０１」であるので図６のクロック多重マッピング表から現信号レベルが−５と決定され、信号レベルが−５である信号がヘッダ部の３番目のシンボルの信号としてクロック多重マッピング部１１０４から出力される。続いて、クロック多重マッピング部１１０４から、ヘッダ部の最後のシンボル（シンボルＤ）の信号として信号レベルが＋７（固定）である信号が出力される。
【００６０】
受信装置１２００のシンボルタイミング再生部１２０７は、受信ヘッダイネーブル１２０２がイネーブル（つまりヘッダ部の受信期間）となると、入力されるクロック多重されたヘッダ部に基づいてシンボルタイミングの更新を行いながら、シンボルタイミング１２０６を出力する。シンボルタイミング再生部１２０７は、データ部を受信している期間はシンボルタイミングを更新せず、ヘッダ部を受信している期間のみシンボルタイミングを更新する。したがって、シンボルタイミング再生部１２０７によるシンボルタイミングの検出動作は、一定の周期で順次入力されるヘッダ部の信号パターンをつなぎ合わせた信号パターンに基づいてシンボルタイミングの検出を継続した場合と同等となり、断続的に入力されるヘッダ部（クロック多重信号）からシンボルタイミングを適切に再生することができる。なお、データ部の受信期間においてはシンボルタイミングを更新することができないため、シンボルタイミング再生部１２０７から出力されるシンボルタイミング１２０６が理想的なタイミングからわずかにずれてしまう可能性がある。しかしながら、仮にシンボルタイミングがずれたとしても、ヘッダ部の受信期間にそのずれが修正されるため、ずれが大きくなって通信に障害が起きることはない。
【００６１】
クロック多重逆マッピング部１２０４の出力データ（２ビット）は、前信号レベルと現信号レベルの組み合わせに応じて決定される。図７を用いて具体的に説明すると、ヘッダ部の最初のシンボル（シンボルＡ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが−７，−５，−３，−１，＋１，＋３，＋５，＋７のいずれか（図７の例では＋１）となり、現信号レベルが−７であるので、クロック多重逆マッピング部１２０４からは不定な２ビットのデータが出力される。シンボルＡの信号レベルは送信側において固定的に決定されたものであるので、シンボルＡに対応する出力データは無意味なデータである。したがって、受信データ１２０１を処理する受信側の外部機器においては、このデータは無視すればよい。ヘッダ部の２番目のシンボル（シンボルＢ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが−７であり現信号レベルが＋１であるので図６のクロック多重マッピング表から出力データが「１１」と決定され、シンボルＢに対応するヘッダデータとしてデータ「１１」がクロック多重逆マッピング部１２０４から出力される。同様に、ヘッダ部の３番目のシンボル（シンボルＣ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが＋１であり現信号レベルが−５であるので図６のクロック多重マッピング表から出力データが「０１」と決定され、シンボルＣに対応するヘッダデータとしてデータ「０１」がクロック多重逆マッピング部１２０４から出力される。ヘッダ部の最後のシンボル（シンボルＤ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが−７，−５，−３，−１のいずれか（図７の例では−５）となり、現信号レベルが＋７であるので、クロック多重逆マッピング部１２０４からは不定な２ビットのデータが出力される。シンボルＤの信号レベルも、シンボルＡと同様に送信側において固定的に決定されたものであるので、シンボルＤに対応する出力データも無意味なデータである。したがって、受信データ１２０１を処理する受信側の外部機器においては、このデータは無視すればよい。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、データ部では全値マッピングを採用することで１シンボル当たり３ビットの送信データ（全値マッピングデータ）を伝送し、ヘッダ部ではクロック多重マッピングを採用することでクロック成分を伝送しつつ、１シンボル当たり２ビット（ただしヘッダ部の最初と最後のシンボルを除く）の送信データ（ヘッダデータ）を伝送する。したがって、受信側での安定したクロック再生と、伝送速度の高速化を両立することができる。また、クロック成分はヘッダ部にのみ多重されるので、図９の従来装置と比較してクロック成分による放射ノイズを大幅に低減することができ、車載機器としての用途にも適している。
【００６３】
なお、本実施の形態では、図６や図４のように、前信号レベルを考慮して現信号レベルが決定される、いわゆる差分マッピング手法を採用しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、前信号レベルに関係なく、送信データのみに基づいて現信号レベルを決定するマッピング手法を採用しても構わない。ただし、差分マッピング手法を用いれば、送信側と受信側で信号レベルの基準電圧レベルが異なっていても誤りの無いデータ伝送が可能となる点で有利である。
【００６４】
また、本実施の形態では、ヘッダ部を４シンボルで構成し、データ部を２５２シンボルで構成するとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ヘッダ部を１０シンボルで構成するようにしてもよい。ただし、ヘッダ部およびデータ部のシンボル数はシンボルタイミングの再生精度に影響するため、他の種々の条件も勘案した上で適当な数に設定すべきである。
【００６５】
また、本実施の形態では、送信装置１１００から受信装置１２００へとデータを伝送するとしたが、本発明はこれに限らず、送信装置１１００の機能と受信装置１２００の機能を併せ持った送受信装置を複数用意し、これらの送受信装置間で相互にデータ通信することもできる。
【００６６】
また、本実施の形態では、図７のように、ヘッダ部の最初と最後のシンボルの信号レベルをそれぞれ−７，＋７に固定するとしたが、本発明はこれに限らず、これらのシンボルに対してもヘッダデータを重畳することが可能である。しかしながら、この場合には、ヘッダデータによってはヘッダ部の信号パターンが−１→＋１→−１→＋１のように絶対値が小さい信号レベルしか取らない可能性があり、その結果、シンボルタイミング再生部１２０７におけるクロック成分の抽出精度が低下してしまう可能性がある。一方、本実施の形態では、ヘッダ部において信号レベルが−７，＋７である信号が含まれることが保証されるため、シンボルタイミング再生部１２０７においてクロック成分を常に良好に抽出できる。特に、複数のヘッダ部を繋ぎ合わせたときに、各境界部分において信号レベルの大きな変動（＋７から−７への変動）が必ず出現するので、より少ないシンボル数のヘッダ部を用いてより高品質なシンボルタイミングの再生が可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態では、ヘッダ部の最初のシンボルの信号レベルをマイナスの信号レベルとし、最後のシンボルの信号レベルをプラスの信号レベルとしたが、本発明はこれに限らず、ヘッダ部の最初のシンボルの信号レベルをプラスの信号レベル（例えば＋７）とし、最後のシンボルの信号レベルをマイナスの信号レベル（例えば−７）としてもよい。ただし、データ部を介して隣り合う２つのヘッダ部に多重されるクロック成分（正弦波）の位相が互いに１８０°ずれてしまうと、シンボルタイミング再生部１２０７において、ヘッダ部をつなぎ合わせた信号からクロック成分を抽出する際に、クロック成分がうまく抽出できない可能性がある。このような観点から、ヘッダ部は、伝送信号からヘッダ部だけを切り出してつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するように構成されるべきである。
【００６８】
また、本実施の形態では、図７のように、ヘッダ部の最初と最後のシンボルの信号レベルを固定するとしたが、本発明はこれに限らず、例えばヘッダ部が１０シンボルで構成される場合に、ヘッダ部の最初の３つのシンボルの信号レベルを＋７，−７，＋７にそれぞれ固定し、最後の３つのシンボルの信号レベルを−７，＋７，−７にそれぞれ固定し、残りの４つのシンボルの信号レベルをヘッダデータに応じて決定するようにしてもよい。これにより、シンボルタイミングの再生精度をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかる送信装置および受信装置ならびに伝送システムは、放射ノイズに厳しい制限がありかつ広帯域な伝送性能が要求される車内や航空機等に設けられるＬＡＮ等を構成する用途に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信装置および受信装置の構成を示すブロック図
【図２Ａ】初期化シーケンスのデータフロー
【図２Ｂ】データ通信のデータフロー
【図３】初期化シーケンス時の信号パターン
【図４】データ部に適用される８値の全値マッピング表の一例
【図５】８値の全値マッピング表に基づく信号パターン例
【図６】ヘッダ部に適用される８値のクロック多重マッピング表の一例
【図７】８値のクロック多重マッピング表に基づく信号パターン例
【図８】図９の従来の伝送システムにおける信号パターン例
【図９】従来の伝送システムの構成を示すブロック図
【図１０】従来の伝送システムにおいて発生するノイズ例
【符号の説明】
【００７１】
１１００ 送信装置
１１０１ 送信データ
１１０２ 送信ヘッダイネーブル
１１０３ 全値マッピング部
１１０４ クロック多重マッピング部
１１０５ 第１セレクタ
１１０６ クロック信号生成部
１１０７ ヘッダ初期化信号生成部
１１０８ 第２セレクタ
１１０９ 初期化制御部
１１１０ ＤＡＣ
１３００ 伝送路
１２００ 受信装置
１２０１ 受信データ
１２０２ 受信ヘッダイネーブル
１２０３ 全値逆マッピング部
１２０４ クロック多重逆マッピング部
１２０５ 第３セレクタ
１２０６ シンボルタイミング
１２０７ シンボルタイミング再生部
１２０８ ヘッダ検出部
１２１０ ＡＤＣ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置および受信装置に関し、より特定的には、多値伝送方式を用いた送信装置および受信装置、ならびにそれらの装置を含んだ伝送システムおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車において車載機器間のデータ通信を可能とする車載ＬＡＮの導入が本格化してきている。また、カーナビゲーション装置の多機能化やＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ；高度道路交通システム）の普及に伴って、車載ＬＡＮで伝送すべきデータも多様化および大容量化し、より大容量のデータをより高速に転送することのできる伝送方式の実現が望まれている。
【０００３】
ところで、車載ＬＡＮの場合、車載ＬＡＮを構成するケーブルからの放射ノイズが車載機器の誤動作を引き起こす原因となることがあり、また逆に、車載機器からの放射ノイズが車載ＬＡＮにおけるデータ伝送に悪影響を及ぼす可能性があり、これらの問題に対する対策が検討されている。例えば光伝送型ＬＡＮでは、各ノードを光ファイバーケーブルで接続し互いに光通信することによって、電磁波の発生を防止しながら耐ノイズ性を向上させている。
【０００４】
一方、ツイストペア線や同軸ケーブルのような安価なケーブルを用いた電気伝送を行いつつ、放射ノイズが少なく耐ノイズ性を向上しながら、２０Ｍｂｐｓを超えるような高速なデータ伝送が可能な伝送システムも考案されている（例えば特許文献１参照。）。以下、この従来の伝送システムについて説明する。
【０００５】
図９は、従来の伝送システムの構成を示すブロック図である。送信装置９１００は、クロック多重マッピング部９１０４とＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）９１１０を有している。受信装置９２００は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）９２１０とシンボルタイミング再生部９２０７とクロック多重逆マッピング部９２０４を有している。
【０００６】
まず、送信装置９１００の動作について説明する。
【０００７】
クロック多重マッピング部９１０４は、シンボル周期毎に送信データ９１０１の所定ビット数（ここでは２ビット）のデータを予め定められた複数の信号レベル（ここでは８個の信号レベル）のいずれかにマッピングするものである。図６はクロック多重マッピング部９１０４において利用されるマッピング表（８値のクロック多重マッピング表）を示し、図８は図６のマッピング表に基づいてマッピングされた信号パターンの一例を示している。クロック多重マッピング部９１０４から出力される信号レベル（現信号レベル）は、図６のマッピング表に従って、前シンボルの信号レベル（前信号レベル）と、クロック多重マッピング部９１０４に入力される２ビット分の送信データ９１０１に応じて決定される。例えば、図８のｎ番目のシンボルの信号レベルは、ｎ−１番目のシンボルの信号レベルが−３であり、入力される２ビットの送信データ９１０１が“０１”であることから、図６のマッピング表から＋５と決定される。その結果、ｎ番目のシンボルとして、信号レベルが＋５である信号がクロック多重マッピング部９１０４から出力される。
【０００８】
次に、受信装置９２００の動作について説明する。
【０００９】
伝送路９３００から受信した信号は、図８のようにクロックが固定的に多重された信号になっている。シンボルタイミング再生部９２０７は、ＡＤＣ９２１０の出力からそのクロック成分を抽出してシンボルタイミング９２０６を再生し、このシンボルタイミング９２０６をクロック多重逆マッピング部９２０４へ出力する。
【００１０】
クロック多重マッピング部９１０４から出力される受信データ９２０１は、図６のマッピング表に従って、前シンボルの信号レベル（前信号レベル）と、ＡＤＣ９２１０からクロック多重逆マッピング部９２０４に入力されるシンボルの信号レベル（現信号レベル）に応じて決定される。例えば、図８のｎ番目のシンボルに対応する受信データ９２０１は、ｎ−１番目のシンボルの信号レベルが−３であり、入力されるｎ番目のシンボルの信号レベルが＋５であることから、図６のマッピング表から“０１”と決定される。その結果、ｎ番目のシンボルに対応する受信データ９２０１として、データ“０１”がクロック多重逆マッピング部９２０４から出力される。
【特許文献１】特許第３５０２６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図６のようにクロックを多重したマッピング方法を採用する場合には、受信側でのシンボル再生が容易になる反面、クロックを多重しないマッピング方法と比較して伝送ビットレートが下がるという問題がある。例えば、Ｎ値の多値伝送においてクロック成分を多重しないマッピング方法を用いた場合、１シンボル当たりの伝送ビット数はｌｏｇ２（Ｎ）となるが、クロックを多重したマッピング方法を用いた場合には、図６のマッピング表から分かるように、Ｎ個分の信号レベル数を利用しているにも関わらず１シンボル当たりの伝送ビット数はｌｏｇ２（Ｎ）−１ビットとなってしまう。つまり、図６のようなマッピング表に従ってクロックを多重することによって、１シンボル当たり１ビットの割合で伝送ビットレートが低下することになる。
【００１２】
さらに、クロックを多重したマッピング方法を採用した場合には図１０のように伝送路から固定的なクロック成分による放射ノイズが発生してしまう。これを低減するためには高性能なノイズ低減用の外付け部品が必要となり、その分だけ伝送システム全体のコストが高くなる。
【００１３】
それ故に、本発明の目的は、従来方式より広帯域な電気伝送ができ、かつクロック成分による放射ノイズを低減できる送信装置および受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。なお括弧内の参照符号および図番号は、本発明の理解を助けるために図面との対応関係を示したものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１５】
第１の発明は、一定のシンボル周期毎に、予め定められたビット数であるＮビットの送信データを、予め定められた個数であるＭ個の信号レベルのうちの所定の信号レベルへ順次マッピングすることによって全値マッピング信号を生成する全値マッピング手段（１１０３）と、一定のシンボル周期毎に、Ｎ−１ビットの送信データを、前記Ｍ個の信号レベルのうちの上位半分のいずれかの信号レベルと下位半分のいずれかの信号レベルへ交互に順次マッピングすることによってクロック成分が多重されたクロック多重マッピング信号を生成するクロック多重マッピング手段（１１０４）と、前記全値マッピング信号と前記クロック多重マッピング信号を送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して第１伝送信号として出力する第１選択手段（１１０５）とを備えた送信装置（１１００）である。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最大振幅でトグルするクロック信号（図３）を生成するクロック信号生成手段（１１０６）と、一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最小振幅でトグルするヘッダ初期化信号（図３）を生成するヘッダ初期化信号生成手段（１１０７）と、前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて初期化制御信号を生成する初期化制御手段（１１０９）と、前記第１伝送信号と前記クロック信号と前記ヘッダ初期化信号を前記初期化制御信号に基づいて選択して第２伝送信号として出力する第２選択手段（１１０８）とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、前記第２選択手段は、前記第１伝送信号の出力に先立って、前記クロック信号および前記ヘッダ初期化信号を前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して出力することを特徴とする（図２Ａ）。
【００１８】
第４の発明は、第１の発明において、前記クロック多重マッピング手段は、前記第１伝送信号から前記クロック多重マッピング信号だけを切り出してつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする（図６）。
【００１９】
第５の発明は、第４の発明において、前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて固定の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする（図７）。
【００２０】
第６の発明は、第５の発明において、前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて、前記Ｍ個の信号レベルのうちの最大または最小の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする（図７）。
【００２１】
第７の発明は、上記第１の発明の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置（１２００）であって、受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段（１２０８）と、前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段（１２０７）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段（１２０３）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段（１２０４）と、前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段（１２０５）とを備えた受信装置である。
【００２２】
第８の発明は、上記第３の発明の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置（１２００）であって、受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段（１２０８）と、前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段（１２０７）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段（１２０３）と、前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段（１２０４）と、前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段（１２０５）とを備え、前記ヘッダ検出手段は、受信信号から前記クロック信号と前記初期化信号を検出し、当該検出した初期化信号の受信タイミングおよび受信期間と当該検出したクロック信号の受信期間とを保持しておくことにより、当該初期化信号および当該クロック信号の受信後に順次受信される前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出することを特徴とする、受信装置である。
【発明の効果】
【００２３】
上記第１の発明によれば、全値マッピング信号とクロック多重マッピング信号を交互に伝送するため、受信側で安定してクロック再生させつつ、伝送速度を増やすことができる。さらにクロック成分が固定的に多重される期間を局所的にすることができるため、クロック成分による放射ノイズを低減できる。これによりノイズ低減用の部品を削減できるため、コスト面で有利である。
【００２４】
上記第２および第３の発明によれば、受信処理に必要なヘッダの開始タイミングとヘッダの終了タイミングを受信装置へ通知することができるので、受信装置におけるヘッダ検出処理に必要なハードウェア構成をシンプルにでき、コスト面で有利である。
【００２５】
上記第４の発明によれば、クロック多重マッピング信号をつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するため、受信側でクロックを効果的に再生することができる。
【００２６】
上記第５の発明によれば、クロック多重マッピング信号における特定のシンボルの信号レベルを固定とすることができるので、クロック多重マッピング信号が場合によってはシンボルタイミングを再生するのに不適切な信号パターンとなってしまうことを回避することができる。
【００２７】
上記第６の発明によれば、クロック多重マッピング信号をつなぎ合わせたときに、最小の信号レベルから最大の信号レベルへの変化、または最大の信号レベルから最小の信号レベルへの変化が定期的に出現するので、受信側でクロックを効果的に再生することができる。
【００２８】
上記第７の発明によれば、全値でマッピングされた伝送信号を利用できるので、広帯域な伝送信号を受信することができる。またクロック多重マッピングされた伝送信号も利用できるので、安定したクロック再生を行うことができる。
【００２９】
上記第８の発明によれば、受信した初期化信号とクロック信号から、クロック多重マッピング信号の開始タイミングと終了タイミングを容易に知ることができるので、ヘッダ検出処理に必要なハードウェア構成をシンプルにでき、コスト面で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る伝送システムについて説明する。本実施形態では、多値伝送方式の一例として８値伝送方式を採用した場合について説明する。もちろん、本発明は８値伝送方式以外の多値伝送方式にも適用可能である。
【００３１】
送信装置１１００は、全値マッピング部１１０３、クロック多重マッピング部１１０４、第１セレクタ１１０５、クロック信号生成部１１０６、ヘッダ初期化信号生成部１１０７、第２セレクタ１１０８、初期化制御部１１０９およびＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１１０を有している。受信装置１２００は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２１０、シンボルタイミング再生部１２０７、ヘッダ検出部１２０８、全値逆マッピング部１２０３、クロック多重逆マッピング部１２０４および第３セレクタ１２０５を有している。
【００３２】
送信装置１１００に接続される送信側の外部機器（図１では図示していない）は、伝送データ送出期間においては、送信ヘッダイネーブル１１０２をディセーブルにして、送信データ１１０１として３ビット／シンボルの伝送レートで伝送データを送信装置１１００へ入力する。また、ヘッダデータ送出期間においては、送信ヘッダイネーブル１１０２をイネーブルにして、送信データ１１０１として２ビット／シンボルの伝送レートでヘッダデータを送信装置１１００へ入力する。なお、送信ヘッダイネーブル１１０２は、ヘッダ部分の送信期間とデータ部分の送信期間を区別するための信号であって、ヘッダ部分の送信期間（本実施の形態では４シンボル期間）ではイネーブルとなり、データ部分の送信期間（本実施の形態では２５２シンボル期間）ではディセーブルとなる。
【００３３】
受信装置１２００に接続される受信側の外部機器（図１では図示していない）は、受信ヘッダイネーブル１２０２がディセーブルである期間においては、受信データ１２０１として３ビット／シンボルの伝送レートで伝送データを受信装置１２００から受け取る。また、受信ヘッダイネーブル１２０２がイネーブルである期間においては、受信データ１２０１として２ビット／シンボルの伝送レートでヘッダデータを受信装置１２００から受け取る。なお、受信ヘッダイネーブル１２０２は、ヘッダ部分の受信期間とデータ部分の受信期間を区別するための信号であって、ヘッダ部分の受信期間ではイネーブルとなり、データ部分の受信期間ではディセーブルとなる。
【００３４】
以下、送信装置１１００および受信装置１２００の動作を具体的に説明する。
【００３５】
まず、データ通信に先立って、送信装置１１００および受信装置１２００の初期化動作が行われる。以下、図２Ａおよび図３を参照して、この初期化動作について説明する。なお、図２Ａおよび図２Ｂは、初期化シーケンスとデータ通信のデータフローをそれぞれ示し、図３は初期化シーケンスの信号パターンを示している。
【００３６】
まず、図２ＡのＳ１の期間では、送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、送信ヘッダイネーブル１１０２（のイネーブル期間）が所定の回数（Ｎ回）入力されるまでの期間、第２セレクタ１１０８にクロック信号生成部１１０６の出力を選択させる。なお、クロック信号生成部１１０６は、図３に示すクロック信号のように、最大信号レベル（＋７）と最小信号レベル（−７）を交互に繰り返す信号、すなわち最大振幅でトグルする信号を出力するものである。第２セレクタ１１０８によって選択されたクロック信号は、ＤＡＣ１１１０を経て伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のシンボルタイミング再生部１２０７は、伝送路から受信したクロック信号を用いてシンボルタイミング１２０６を再生する。シンボルタイミング１２０６の再生には、ゼロクロス検出を用いた位相比較法などが一般的に用いられるが、クロック信号が入力されてからシンボルタイミング１２０６が安定するまでにはある一定の期間が必要となる。よって、シンボルタイミング１２０６が安定するまでに必要となる期間を確保するために、図２ＡのＳ１において初期化制御部１１０９が送信ヘッダイネーブル１１０２をカウントする回数Ｎは、十分な回数に設定しておく必要がある。
【００３７】
送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、送信ヘッダイネーブル１１０２をＮ回カウントし終えると、図２ＡのＳ２の期間、すなわち送信ヘッダイネーブル１１０２のイネーブル期間（本実施の形態では４シンボル期間）において、第２セレクタ１１０８にヘッダ初期化信号生成部１１０７の出力を選択させる。なお、ヘッダ初期化信号生成部１１０７は、図３に示すヘッダ初期化信号のように、プラス側の最小信号レベル（＋１）とマイナス側の最大信号レベル（−１）を交互に繰り返す信号、すなわち最小振幅でトグルする信号を出力するものである。第２セレクタ１１０８によって選択されたヘッダ初期化信号は、ＤＡＣ１１１０を経て伝送路１３００へと送出される。このヘッダ初期化信号は、受信装置１２００のヘッダ検出部１２０８において検出される。クロック信号とヘッダ初期化信号とを区別する方法としては様々な方法が考えられるが、ここでは一例として、ヘッダ検出部１２０８は、信号レベルの絶対値が３より大きければクロック信号と判断し、信号レベルの絶対値が３より小さければヘッダ初期化信号であると判断する。ヘッダ検出部１２０８は、受信したヘッダ初期化信号に基づいて、ヘッダ開始タイミングを検出して保持し、さらにヘッダのイネーブル期間のシンボル数（すなわちヘッダ初期化信号のシンボル数）をカウントする。なお、ヘッダ部分のシンボル数が送信装置１１００と受信装置１２００の間で予め定められていて常に固定であるような場合には、ヘッダのイネーブル期間のシンボル数のカウントを省略してもよい。シンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００３８】
続いて送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、図２ＡのＳ３の期間、すなわち送信ヘッダイネーブル１１０２のディセーブル期間（本実施の形態では２５２シンボル期間）において、第２セレクタ１１０８にクロック信号生成部１１０６の出力を選択させる。その結果、Ｓ１の期間と同様に、クロック信号が伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のヘッダ検出部１２０８は、クロック信号を検出するとヘッダ初期化信号のシンボル数のカウントをやめ、カウント結果（ここでは４シンボル）をヘッダのイネーブル期間の長さとして保持する。続いてヘッダ検出部１２０８は、ヘッダのディセーブル期間のシンボル数（すなわちクロック信号のシンボル数）をカウントする。なお、データ部分のシンボル数が送信装置１１００と受信装置１２００の間で予め定められていて常に固定であるような場合には、ヘッダのディセーブル期間のシンボル数のカウントを省略してもよい。シンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００３９】
図２ＡのＳ４の期間において、送信装置１１００の初期化制御部１１０９はＳ２の期間と同様にして第２セレクタ１１０８にヘッダ初期化信号を選択させ、このヘッダ初期化信号が伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のヘッダ検出部１２０８は、ヘッダ初期化信号を検出するとクロック信号のシンボル数のカウントをやめ、カウント結果（ここでは２５２シンボル）をヘッダのディセーブル期間の長さとして保持する。シンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００４０】
図２ＡのＳ５の期間において、送信装置１１００の初期化制御部１１０９はＳ３の期間と同様にして第２セレクタ１１０８にクロック信号を選択させ、このクロック信号が伝送路１３００へと送出される。受信装置１２００のシンボルタイミング再生部１２０７は、Ｓ１の期間と同様に、シンボルタイミング１２０６を生成し続ける。
【００４１】
図２ＡのＳ５の期間が終わると初期化シーケンスは終了し、データ通信が開始する。データ通信時には、送信装置１１００の初期化制御部１１０９は、第２セレクタ１１０８に第１セレクタ１１０５の出力を選択させる。以下、図２Ｂを参照して、データ通信時の送信装置１１００および受信装置１２００の動作を説明する。
【００４２】
本実施の形態では、図２Ｂに示すように、４シンボルのヘッダ部と２５２シンボルのデータ部（全値マッピングデータ）から成るデータフレームの繰り返しによってデータ通信が行われる。
【００４３】
まず、送信装置１１００の動作について説明する。
【００４４】
ヘッダ期間（図２ＢのＨ１、Ｈ２）では、送信ヘッダイネーブル１１０２がイネーブルされ、これを受けて第１セレクタ１１０５はクロック多重マッピング部１１０４の出力を選択する。なお、クロック多重マッピング部１１０４は、送信データ１１０１に基づいて図７に示すような信号（以下、クロック多重マッピング信号と称す）を生成するものである。このクロック多重マッピング部１１０４の詳細な動作については後述する。第１セレクタ１１０５によって選択されたクロック多重マッピング信号は、ヘッダ部として、第２セレクタ１１０８およびＤＡＣ１１１０を経て、伝送路１３００へと送出される。
【００４５】
データ期間（図２ＢのＤ１、Ｄ２）では、送信ヘッダイネーブル１１０２がディセーブルされ、これを受けて第１セレクタ１１０５は全値マッピング部１１０３の出力を選択する。なお、全値マッピング部１１０３は、送信データ１１０１に基づいて図５に示すような信号（以下、全値マッピング信号と称す）を生成するものである。この全値マッピング部１１０３の詳細な動作については後述する。第１セレクタ１１０５によって選択された全値マッピング信号は、データ部として、第２セレクタ１１０８およびＤＡＣ１１１０を経て、伝送路１３００へと送出される。
【００４６】
次に、受信装置１２００の動作について説明する。
【００４７】
ヘッダ検出部１２０８は、自身が保持しているヘッダ開始タイミングに従って受信ヘッダイネーブル１２０２を出力する。受信ヘッダイネーブル１２０２のイネーブル期間とディセーブル期間は、それぞれ、図２ＡのＳ２の期間で検出したイネーブル期間およびＳ３の期間で検出したディセーブル期間と同一の長さとする。これより、ヘッダ検出部１２０８は、伝送路からの受信信号に対して適切なヘッダのタイミング及びヘッダ長で、受信ヘッダイネーブル１２０２を出力することができる。
【００４８】
シンボルタイミング再生部１２０７は、受信ヘッダイネーブル１２０２のイネーブル期間（すなわちヘッダ部の受信期間）のみ、受信信号に基づいてシンボルタイミングの更新動作を行いながらシンボルタイミング１２０６を出力し、ディセーブル期間（すなわちデータ部の受信期間）は、直前のイネーブル期間において入力された最後の入力データとその時点のシンボルのタイミングを保持した状態で、受信信号に基づくシンボルタイミングの更新動作を行うことなく、自身が保持しているタイミングに従ってシンボルタイミング１２０６を出力する。
【００４９】
ヘッダ期間（図２ＢのＨ１、Ｈ２）では、受信ヘッダイネーブル１２０２がイネーブルされ、これを受けて第３セレクタ１２０５はクロック多重逆マッピング部１２０４の出力を選択する。なお、クロック多重逆マッピング部１２０４は、受信信号のヘッダ部、すなわち図７に示すようなクロック多重マッピング信号に基づいて受信データ１２０１を生成するものである。このクロック多重逆マッピング部１２０４の詳細な動作については後述する。
【００５０】
データ期間（図２ＢのＤ１、Ｄ２）では、受信ヘッダイネーブル１２０２がディセーブルされ、これを受けて第３セレクタ１２０５は全値逆マッピング部１２０３の出力を選択する。なお、全値逆マッピング部１２０３は、受信信号のデータ部、すなわち図５に示すような全値マッピング信号に基づいて受信データ１２０１を生成するものである。この全値逆マッピング部１２０３の詳細な動作については後述する。
【００５１】
＜データ部に関連する処理＞
次に、図４および図５を参照して、全値マッピング部１１０３およびこれに対応する全値逆マッピング部１２０３の詳細な動作について説明する。なお、図４は８値の全値マッピング表を示し、図５はこの全値マッピング表に従って全値マッピングされた信号パターンの一例を示している。
【００５２】
全値マッピング部１１０３は、図示は省略しているが、ＤＡＣ１１１０へ直前に入力されたシンボルの信号レベル（以下、前信号レベルと称す）を保持する機能を有している。同様に、全値逆マッピング部１２０３も、自身に直前に入力されたシンボルの信号レベル（以下、前信号レベルと称す）を保持する機能を有している。
【００５３】
図４に示すように、送信装置１１００において全値マッピング部１１０３が出力する信号レベル（以下、現信号レベルと称す）は、前信号レベルと送信データ１１０１（３ビット）の組み合わせに応じて決定される。図５を用いて具体的に説明すると、ｎ−１番目のシンボルの信号（信号レベル−７）がＤＡＣ１１１０へ入力された後に全値マッピング部１１０３に送信データ１１０１として３ビットのデータ「００１」が入力された場合、前信号レベルが−７であり入力データが「００１」であるので図４の全値マッピング表から現信号レベルが＋５と決定され、信号レベルが＋５である信号がｎ番目のシンボルの信号として全値マッピング部１１０３から出力される。同様に、ｎ＋１番目のシンボルについては、前信号レベルが＋５であり入力データが「１０１」であるので図４の全値マッピング表から現信号レベルが＋３と決定され、信号レベルが＋３である信号がｎ＋１番目のシンボルの信号として全値マッピング部１１０３から出力される。
【００５４】
一方、受信装置１２００において全値逆マッピング部１２０３の出力データ（３ビット）は、前信号レベルと現信号レベルの組み合わせに応じて決定される。図５を用いて具体的に説明すると、ｎ番目のシンボルの信号（信号レベル＋５）が全値逆マッピング部１２０３に入力された場合、前信号レベルが−７であり現信号レベルが＋５であるので図４の全値マッピング表から出力データが「００１」と決定され、ｎ番目のシンボルのデータとしてデータ「００１」が全値逆マッピング部１２０３から出力される。同様に、ｎ＋１番目のシンボルについては、前信号レベルが＋５であり現信号レベルが＋３であるので図４の全値マッピング表から出力データが「１０１」と決定され、ｎ＋１番目のシンボルのデータとしてデータ「１０１」が全値逆マッピング部１２０３から出力される。
【００５５】
＜ヘッダ部に関連する処理＞
次に、図６および図７を参照して、クロック多重マッピング部１１０４およびこれに対応するクロック多重逆マッピング部１２０４と、シンボルタイミング再生部１２０７の詳細な動作について説明する。なお、図６は８値のクロック多重マッピング表を示し、図７はこのクロック多重マッピング表に従ってクロック多重マッピングされた信号パターンの一例を示している。
【００５６】
クロック多重マッピング部１１０４は、図示は省略しているが、ＤＡＣ１１１０へ直前に入力されたシンボルの信号レベル（前信号レベル）を保持する機能を有している。同様に、クロック多重逆マッピング部１２０４も、自身に直前に入力されたシンボルの信号レベル（前信号レベル）を保持する機能を有している。
【００５７】
図６に示すように、送信装置１１００においてクロック多重マッピング部１１０４が出力する信号レベル（現信号レベル）は、ヘッダ部を構成する４つのシンボル（シンボルＡ〜Ｄ）のうちの最初と最後のシンボル（シンボルＡ、Ｄ）についてはそれぞれ−７、＋７に固定的に決定される。また、それ以外のシンボル（シンボルＢ、Ｄ）については、図６のクロック多重マッピング表に従って、前信号レベルと送信データ１１０１（２ビット）の組み合わせに応じて決定される。図６のクロック多重マッピング表に従ってマッピングされた信号パターンは、シンボル周期でプラスとマイナスを交互に繰り返すような信号パターンとなる。したがって、こうして得られた信号パターンを適当なバンドパスフィルタに通すことによって、クロック成分を抽出することができる。
【００５８】
なお、ヘッダ部において伝送されるデータとデータ部において伝送されるデータとを特に区別する必要がある場合には、前者をヘッダデータと称し、後者を全値マッピングデータと称することとする。
【００５９】
ヘッダ部のマッピング方法について図７を用いてより具体的に説明する。まず、送信ヘッダイネーブル１１０２がイネーブルになると、クロック多重マッピング部１１０４から、ヘッダ部の最初のシンボル（シンボルＡ）の信号として信号レベルが−７（固定）である信号が出力される。続いて、クロック多重マッピング部１１０４にヘッダデータとして２ビットのデータ「１１」が入力された場合、前信号レベルが−７でありヘッダデータが「１１」であるので図６のクロック多重マッピング表から現信号レベルが＋１と決定され、信号レベルが＋１である信号がヘッダ部の２番目のシンボル（シンボルＢ）の信号としてクロック多重マッピング部１１０４から出力される。同様に、ヘッダ部の３番目のシンボル（シンボルＣ）については、前信号レベルが＋１でありヘッダデータが「０１」であるので図６のクロック多重マッピング表から現信号レベルが−５と決定され、信号レベルが−５である信号がヘッダ部の３番目のシンボルの信号としてクロック多重マッピング部１１０４から出力される。続いて、クロック多重マッピング部１１０４から、ヘッダ部の最後のシンボル（シンボルＤ）の信号として信号レベルが＋７（固定）である信号が出力される。
【００６０】
受信装置１２００のシンボルタイミング再生部１２０７は、受信ヘッダイネーブル１２０２がイネーブル（つまりヘッダ部の受信期間）となると、入力されるクロック多重されたヘッダ部に基づいてシンボルタイミングの更新を行いながら、シンボルタイミング１２０６を出力する。シンボルタイミング再生部１２０７は、データ部を受信している期間はシンボルタイミングを更新せず、ヘッダ部を受信している期間のみシンボルタイミングを更新する。したがって、シンボルタイミング再生部１２０７によるシンボルタイミングの検出動作は、一定の周期で順次入力されるヘッダ部の信号パターンをつなぎ合わせた信号パターンに基づいてシンボルタイミングの検出を継続した場合と同等となり、断続的に入力されるヘッダ部（クロック多重信号）からシンボルタイミングを適切に再生することができる。なお、データ部の受信期間においてはシンボルタイミングを更新することができないため、シンボルタイミング再生部１２０７から出力されるシンボルタイミング１２０６が理想的なタイミングからわずかにずれてしまう可能性がある。しかしながら、仮にシンボルタイミングがずれたとしても、ヘッダ部の受信期間にそのずれが修正されるため、ずれが大きくなって通信に障害が起きることはない。
【００６１】
クロック多重逆マッピング部１２０４の出力データ（２ビット）は、前信号レベルと現信号レベルの組み合わせに応じて決定される。図７を用いて具体的に説明すると、ヘッダ部の最初のシンボル（シンボルＡ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが−７，−５，−３，−１，＋１，＋３，＋５，＋７のいずれか（図７の例では＋１）となり、現信号レベルが−７であるので、クロック多重逆マッピング部１２０４からは不定な２ビットのデータが出力される。シンボルＡの信号レベルは送信側において固定的に決定されたものであるので、シンボルＡに対応する出力データは無意味なデータである。したがって、受信データ１２０１を処理する受信側の外部機器においては、このデータは無視すればよい。ヘッダ部の２番目のシンボル（シンボルＢ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが−７であり現信号レベルが＋１であるので図６のクロック多重マッピング表から出力データが「１１」と決定され、シンボルＢに対応するヘッダデータとしてデータ「１１」がクロック多重逆マッピング部１２０４から出力される。同様に、ヘッダ部の３番目のシンボル（シンボルＣ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが＋１であり現信号レベルが−５であるので図６のクロック多重マッピング表から出力データが「０１」と決定され、シンボルＣに対応するヘッダデータとしてデータ「０１」がクロック多重逆マッピング部１２０４から出力される。ヘッダ部の最後のシンボル（シンボルＤ）がクロック多重逆マッピング部１２０４に入力された場合、前信号レベルが−７，−５，−３，−１のいずれか（図７の例では−５）となり、現信号レベルが＋７であるので、クロック多重逆マッピング部１２０４からは不定な２ビットのデータが出力される。シンボルＤの信号レベルも、シンボルＡと同様に送信側において固定的に決定されたものであるので、シンボルＤに対応する出力データも無意味なデータである。したがって、受信データ１２０１を処理する受信側の外部機器においては、このデータは無視すればよい。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、データ部では全値マッピングを採用することで１シンボル当たり３ビットの送信データ（全値マッピングデータ）を伝送し、ヘッダ部ではクロック多重マッピングを採用することでクロック成分を伝送しつつ、１シンボル当たり２ビット（ただしヘッダ部の最初と最後のシンボルを除く）の送信データ（ヘッダデータ）を伝送する。したがって、受信側での安定したクロック再生と、伝送速度の高速化を両立することができる。また、クロック成分はヘッダ部にのみ多重されるので、図９の従来装置と比較してクロック成分による放射ノイズを大幅に低減することができ、車載機器としての用途にも適している。
【００６３】
なお、本実施の形態では、図６や図４のように、前信号レベルを考慮して現信号レベルが決定される、いわゆる差分マッピング手法を採用しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、前信号レベルに関係なく、送信データのみに基づいて現信号レベルを決定するマッピング手法を採用しても構わない。ただし、差分マッピング手法を用いれば、送信側と受信側で信号レベルの基準電圧レベルが異なっていても誤りの無いデータ伝送が可能となる点で有利である。
【００６４】
また、本実施の形態では、ヘッダ部を４シンボルで構成し、データ部を２５２シンボルで構成するとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ヘッダ部を１０シンボルで構成するようにしてもよい。ただし、ヘッダ部およびデータ部のシンボル数はシンボルタイミングの再生精度に影響するため、他の種々の条件も勘案した上で適当な数に設定すべきである。
【００６５】
また、本実施の形態では、送信装置１１００から受信装置１２００へとデータを伝送するとしたが、本発明はこれに限らず、送信装置１１００の機能と受信装置１２００の機能を併せ持った送受信装置を複数用意し、これらの送受信装置間で相互にデータ通信することもできる。
【００６６】
また、本実施の形態では、図７のように、ヘッダ部の最初と最後のシンボルの信号レベルをそれぞれ−７，＋７に固定するとしたが、本発明はこれに限らず、これらのシンボルに対してもヘッダデータを重畳することが可能である。しかしながら、この場合には、ヘッダデータによってはヘッダ部の信号パターンが−１→＋１→−１→＋１のように絶対値が小さい信号レベルしか取らない可能性があり、その結果、シンボルタイミング再生部１２０７におけるクロック成分の抽出精度が低下してしまう可能性がある。一方、本実施の形態では、ヘッダ部において信号レベルが−７，＋７である信号が含まれることが保証されるため、シンボルタイミング再生部１２０７においてクロック成分を常に良好に抽出できる。特に、複数のヘッダ部を繋ぎ合わせたときに、各境界部分において信号レベルの大きな変動（＋７から−７への変動）が必ず出現するので、より少ないシンボル数のヘッダ部を用いてより高品質なシンボルタイミングの再生が可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態では、ヘッダ部の最初のシンボルの信号レベルをマイナスの信号レベルとし、最後のシンボルの信号レベルをプラスの信号レベルとしたが、本発明はこれに限らず、ヘッダ部の最初のシンボルの信号レベルをプラスの信号レベル（例えば＋７）とし、最後のシンボルの信号レベルをマイナスの信号レベル（例えば−７）としてもよい。ただし、データ部を介して隣り合う２つのヘッダ部に多重されるクロック成分（正弦波）の位相が互いに１８０°ずれてしまうと、シンボルタイミング再生部１２０７において、ヘッダ部をつなぎ合わせた信号からクロック成分を抽出する際に、クロック成分がうまく抽出できない可能性がある。このような観点から、ヘッダ部は、伝送信号からヘッダ部だけを切り出してつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するように構成されるべきである。
【００６８】
また、本実施の形態では、図７のように、ヘッダ部の最初と最後のシンボルの信号レベルを固定するとしたが、本発明はこれに限らず、例えばヘッダ部が１０シンボルで構成される場合に、ヘッダ部の最初の３つのシンボルの信号レベルを＋７，−７，＋７にそれぞれ固定し、最後の３つのシンボルの信号レベルを−７，＋７，−７にそれぞれ固定し、残りの４つのシンボルの信号レベルをヘッダデータに応じて決定するようにしてもよい。これにより、シンボルタイミングの再生精度をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかる送信装置および受信装置ならびに伝送システムは、放射ノイズに厳しい制限がありかつ広帯域な伝送性能が要求される車内や航空機等に設けられるＬＡＮ等を構成する用途に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信装置および受信装置の構成を示すブロック図
【図２Ａ】初期化シーケンスのデータフロー
【図２Ｂ】データ通信のデータフロー
【図３】初期化シーケンス時の信号パターン
【図４】データ部に適用される８値の全値マッピング表の一例
【図５】８値の全値マッピング表に基づく信号パターン例
【図６】ヘッダ部に適用される８値のクロック多重マッピング表の一例
【図７】８値のクロック多重マッピング表に基づく信号パターン例
【図８】図９の従来の伝送システムにおける信号パターン例
【図９】従来の伝送システムの構成を示すブロック図
【図１０】従来の伝送システムにおいて発生するノイズ例
【符号の説明】
【００７１】
１１００ 送信装置
１１０１ 送信データ
１１０２ 送信ヘッダイネーブル
１１０３ 全値マッピング部
１１０４ クロック多重マッピング部
１１０５ 第１セレクタ
１１０６ クロック信号生成部
１１０７ ヘッダ初期化信号生成部
１１０８ 第２セレクタ
１１０９ 初期化制御部
１１１０ ＤＡＣ
１３００ 伝送路
１２００ 受信装置
１２０１ 受信データ
１２０２ 受信ヘッダイネーブル
１２０３ 全値逆マッピング部
１２０４ クロック多重逆マッピング部
１２０５ 第３セレクタ
１２０６ シンボルタイミング
１２０７ シンボルタイミング再生部
１２０８ ヘッダ検出部
１２１０ ＡＤＣ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定のシンボル周期毎に、予め定められたビット数であるＮビットの送信データを、予め定められた個数であるＭ個の信号レベルのうちの所定の信号レベルへ順次マッピングすることによって全値マッピング信号を生成する全値マッピング手段と、
一定のシンボル周期毎に、Ｎ−１ビットの送信データを、前記Ｍ個の信号レベルのうちの上位半分のいずれかの信号レベルと下位半分のいずれかの信号レベルへ交互に順次マッピングすることによってクロック成分が多重されたクロック多重マッピング信号を生成するクロック多重マッピング手段と、
前記全値マッピング信号と前記クロック多重マッピング信号を送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して第１伝送信号として出力する第１選択手段とを備えた送信装置。
【請求項２】
一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最大振幅でトグルするクロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最小振幅でトグルするヘッダ初期化信号を生成するヘッダ初期化信号生成手段と、
前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて初期化制御信号を生成する初期化制御手段と、
前記第１伝送信号と前記クロック信号と前記ヘッダ初期化信号を前記初期化制御信号に基づいて選択して第２伝送信号として出力する第２選択手段とをさらに備えた、請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記第２選択手段は、前記第１伝送信号の出力に先立って、前記クロック信号および前記ヘッダ初期化信号を前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して出力することを特徴とする、請求項２記載の送信装置。
【請求項４】
前記クロック多重マッピング手段は、前記第１伝送信号から前記クロック多重マッピング信号だけを切り出してつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする、請求項１記載の送信装置。
【請求項５】
前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて固定の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする、請求項４記載の送信装置。
【請求項６】
前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて、前記Ｍ個の信号レベルのうちの最大または最小の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする、請求項５記載の送信装置。
【請求項７】
請求項１記載の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置であって、
受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段と、
前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段と、
前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段とを備えた受信装置。
【請求項８】
請求項２記載の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置であって、
受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段と、
前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段と、
前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段とを備え、
前記ヘッダ検出手段は、受信信号から前記クロック信号と前記初期化信号を検出し、当該検出した初期化信号の受信タイミングおよび受信期間と当該検出したクロック信号の受信期間とを保持しておくことにより、当該初期化信号および当該クロック信号の受信後に順次受信される前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出することを特徴とする、受信装置。
【請求項９】
請求項１記載の送信装置と、前記送信装置から出力された信号を伝送する伝送路と、前記伝送路を介して前記送信装置と接続された請求項７記載の受信装置とを備えた伝送システム。
【請求項１０】
請求項２記載の送信装置と、前記送信装置から出力された信号を伝送する伝送路と、前記伝送路を介して前記送信装置と接続された請求項８記載の受信装置とを備えた伝送システム。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０記載の伝送システムを備えた車両。
【請求項１】
一定のシンボル周期毎に、予め定められたビット数であるＮビットの送信データを、予め定められた個数であるＭ個の信号レベルのうちの所定の信号レベルへ順次マッピングすることによって全値マッピング信号を生成する全値マッピング手段と、
一定のシンボル周期毎に、Ｎ−１ビットの送信データを、前記Ｍ個の信号レベルのうちの上位半分のいずれかの信号レベルと下位半分のいずれかの信号レベルへ交互に順次マッピングすることによってクロック成分が多重されたクロック多重マッピング信号を生成するクロック多重マッピング手段と、
前記全値マッピング信号と前記クロック多重マッピング信号を送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して第１伝送信号として出力する第１選択手段とを備えた送信装置。
【請求項２】
一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最大振幅でトグルするクロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
一定のシンボル周期毎に前記Ｍ個の信号レベルにおいて最小振幅でトグルするヘッダ初期化信号を生成するヘッダ初期化信号生成手段と、
前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて初期化制御信号を生成する初期化制御手段と、
前記第１伝送信号と前記クロック信号と前記ヘッダ初期化信号を前記初期化制御信号に基づいて選択して第２伝送信号として出力する第２選択手段とをさらに備えた、請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記第２選択手段は、前記第１伝送信号の出力に先立って、前記クロック信号および前記ヘッダ初期化信号を前記送信ヘッダイネーブル信号に基づいて一定のタイミングで交互に選択して出力することを特徴とする、請求項２記載の送信装置。
【請求項４】
前記クロック多重マッピング手段は、前記第１伝送信号から前記クロック多重マッピング信号だけを切り出してつなぎ合わせたときに、直前のシンボルに対する各シンボルの信号レベルの大小関係がシンボル周期で交互に変化するようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする、請求項１記載の送信装置。
【請求項５】
前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて固定の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする、請求項４記載の送信装置。
【請求項６】
前記クロック多重マッピング手段は、各クロック多重マッピング信号を構成するシンボルのうちの少なくとも最初と最後のシンボルにおいて、前記Ｍ個の信号レベルのうちの最大または最小の信号レベルとなるようなクロック多重マッピング信号を生成することを特徴とする、請求項５記載の送信装置。
【請求項７】
請求項１記載の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置であって、
受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段と、
前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段と、
前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段とを備えた受信装置。
【請求項８】
請求項２記載の送信装置から出力される信号と同一の構成の信号を受信するための受信装置であって、
受信信号から前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出し、当該検出結果を示す受信ヘッダイネーブル信号を生成するヘッダ検出手段と、
前記受信ヘッダイネーブル信号に基づいて、前記クロック多重マッピング信号を受信しているときには受信信号からシンボルのタイミングを検出することによってシンボルタイミングを生成し、前記全値マッピング信号を受信しているときには、前記クロック多重マッピング信号を最後に受信したときに検出されたシンボルのタイミングを用いてシンボルタイミングを生成するシンボルタイミング再生手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記全値マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮビットの受信データを順次生成する全値逆マッピング手段と、
前記シンボルタイミング再生手段によって生成されたシンボルタイミングに基づいて、受信した前記クロック多重マッピング信号の各シンボルの信号レベルを逆マッピングしてＮ−１ビットの受信データを順次生成するクロック多重逆マッピング手段と、
前記Ｎビットの受信データと前記Ｎ−１ビットの受信データを前記受信ヘッダイネーブル信号に応じて選択して出力する第３選択手段とを備え、
前記ヘッダ検出手段は、受信信号から前記クロック信号と前記初期化信号を検出し、当該検出した初期化信号の受信タイミングおよび受信期間と当該検出したクロック信号の受信期間とを保持しておくことにより、当該初期化信号および当該クロック信号の受信後に順次受信される前記クロック多重マッピング信号の受信タイミングを検出することを特徴とする、受信装置。
【請求項９】
請求項１記載の送信装置と、前記送信装置から出力された信号を伝送する伝送路と、前記伝送路を介して前記送信装置と接続された請求項７記載の受信装置とを備えた伝送システム。
【請求項１０】
請求項２記載の送信装置と、前記送信装置から出力された信号を伝送する伝送路と、前記伝送路を介して前記送信装置と接続された請求項８記載の受信装置とを備えた伝送システム。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０記載の伝送システムを備えた車両。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１２９３９０（Ｐ２００６−１２９３９０Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１８４３１（Ｐ２００４−３１８４３１）
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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