(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、上述したように、近年のデジタル機器等の高機能高速化に伴い、機器から放射される高周波の電磁ノイズが問題となっており、周囲の機器や回路に干渉を起こすことなく正常に動作させるためには、EMC(Electromagnetic Compatibility Design)対策が必須となっている。特に、電圧波形が、鋭く立ち上がるパルス信号は、高周波成分を多く含み、放射ノイズの原因となりやすい。
【0006】
しかしながら、位相差が生じないように位相調整を行う従来の伝送方法が、必ずしも放射ノイズに良いとは言えない。例えば、位相が完全に揃っている理想的な差動信号は、受信端で波形形状が完全に揃うため、波形の立ち上がり、立ち下りを最も急峻にする合成波形が作れる一方、放射ノイズになり得る高周波成分を多く含むからである。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高周波成分に起因する放射ノイズを低減させる、伝送システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の課題を解決するための第1の発明は、差動信号を送受信する伝送システムであって、
前記差動信号の正信号と負信号を、位相差が生じるように送信する送信部と、前記送信部から送信された前記差動信号の正信号と負信号を受信する受信部と、前記受信部において受信した信号の通信エラーの発生状況を監視する通信エラー監視部と、前記通信エラー監視部により測定した通信エラーが規定範囲に収まる限度内で
、前記位相差が最も大きい値となるように
前記送信部から送信する前記差動信号の正信号と負信号の
位相差を調整する調整部と、を備えることを特徴とする伝送システムである。
ここで、位相差とは、差動信号の正信号の立ち上がり時間と負信号の立ち下がり時間の周期的なずれのことをいう。なお、位相差が生じている(位相差が0でない)場合とは、正信号の立ち上がり時間と負信号の立ち下がり時間にずれが生じている場合をいい、位相差が生じていない(位相差が0である)場合とは、正信号の立ち上がり時間と負信号の立ち下がり時間が完全に一致する場合をいう。
【0009】
前記調整部は、
前記通信エラー監視部により測定された通信エラーが許容上限を超えているか否かを判断し、許容上限を超えていない場合は位相差増加処理を実行し、許容上限を超えている場合は位相差減少処理を実行して前記通信エラーが規定範囲に収まる限度内で最も大きい値となる位相差を決定し、決定した位相差に基づいて送信部が送信する前記正信号又は前記負信号の位相を調整することが望ましい。
【0010】
前記位相差増加処理において、前記通信エラーが許容上限を超えるまで、送信部から送信する正信号または負信号の位相を所定量ずつ遅らせ又は進めることで前記位相差の増加を繰り返すことにより、前記通信エラーが規定範囲に収まる限度内で最も大きい値となる位相差を決定し、前記位相差減少処理において、前記通信エラーが許容上限に収まるまで、送信部から送信する正信号または負信号の位相を所定量ずつ遅らせ又は進めることで前記位相差の減少を繰り返すことにより、前記通信エラーが規定範囲に収まる限度内で最も大きい値となる位相差を決定することが望ましい。
また、前記位相差の増加幅または減少幅を、前記通信エラーが許容上限に近づくに従い、徐々に小さく設定することが望ましい。
【0011】
本発明の課題を解決するための第2の発明は、差動信号を送受信する伝送システムが実行する伝送方法であって、
前記差動信号の正信号と負信号を、位相差が生じるように送信部から送信するステップと、送信された前記差動信号の正信号と負信号を受信部により受信するステップと、前記受信部において受信した信号の通信エラーの発生状況を監視するステップと、前記通信エラーが規定範囲に収まる限度内で、前記位相差が最も大きい値となるように
前記送信部から送信する前記差動信号の正信号と負信号の
位相差を調整するステップと、を含むことを特徴とする伝送方法である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、高周波成分に起因する放射ノイズを低減させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。
【0015】
図1は、本実施形態に係る伝送システム1の概念図である。伝送システム1は、送信装置10、受信装置20を備える。送信装置10と受信装置20とは、差動伝送路3を構成する第1伝送路3a(Positive側)と第2伝送路3b(Negative側)によって接続されている。
【0016】
送信装置10は、
図1に示すように主に、送信部11、位相差検出部13、位相差調整部15、記憶部17、バス19を備える。
【0017】
送信部11は、第1伝送路3aに差動信号5a(正信号)を、第2伝送路3bに差動信号5b(負信号)を送信する。差動信号5aと差動信号5bは互いに極性の異なる逆位相の信号である。
【0018】
位相差検出部13は、第1伝送路3aを伝送する差動信号5aと、第2伝送路3bを伝送する差動信号5bと、を比較し両信号の位相差Dを検出する。この位相差Dは位相差調整のための制御情報として、記憶部17に保持される。
【0019】
位相差調整部15は、位相差検出部13で得た位相差Dを受け、差動信号5a又は差動信号5bの位相を遅らせ又は進めることで位相差Dを調整する。或いは、第1伝送路3a又は第2伝送路3bの線路長を任意の手段により伸縮させることで位相差Dを調整してもよい。
ここで位相差調整部15は、差動信号5aと差動信号5bの位相差Dが一致しないように(すなわち位相ずれが生じるように)調整することが望ましい。
また、より好適には、通信エラーが規定範囲に収まる最も大きい値に位相差Dを調整することが望ましい。
【0020】
記憶部17は、各部が実行する命令(プログラム)を記憶する。また、通信エラーを測定するためのビットパターン、位相差検出部13が検出した差動信号5aと差動信号5bの位相差Dなどを記憶する。
バス19は、各部間のデータの授受を媒介する。
【0021】
受信装置20は、
図1に示すように主に、受信部21、通信エラー監視部24、記憶部27、バス29を備える。
【0022】
受信部21は、送信装置10から送信された差動信号5aと差動信号5bを内部の差動増幅器を用いて合成し受信信号を得る。受信信号は記憶部27に保持される。
【0023】
通信エラー監視部24は、伝送系の通信エラーとして符号誤り率(Bit Error Rate:以下、「BER」と呼ぶ)を測定する。具体的には、送信装置10から送信される所定のパターンのパルス信号列(以下、「ビットパターン」と呼ぶ)を、受信部21を介して取得し、当該ビットパターンのBERを測定する。
【0024】
BERとは、データ伝送回路などの通信品質を表す指標であり、送信装置10から送信されるビットパターンの総ビット数Nのうち、誤って受信したビット数Mの比率(=M/N)として定義される。BERが小さいほど、伝送系の通信品質が良好であることを示す。
【0025】
また、BERは統計値であるため、理論的には測定するビット数が無現大に近づくほど、真のBERが得られることになるが、実用的には、測定するビット数は、所望する統計値の信頼度及びBERの許容上限に応じて定められる。以下、BERの許容上限をBERmaxと呼ぶ。通信エラーが規定範囲に収まるとは、BERが許容上限BERmaxより小さいことをいう。
【0026】
BERmaxは任意に設定できるが、本実施形態ではBERmax=10
−14とする。
【0027】
また、本実施形態においては、予め、送信装置10から送信されるビットパターンと同一のビットパターン(以下、「正解ビットパターン」と呼ぶ)を生成し、記憶部27に保持しておく。そして、通信エラー監視部24が、正解ビットパターンと実際に受信したビットパターンとを比較することで、BERを測定する。
【0028】
上記に限らず、送信装置10が、誤り自動検出用の冗長ビットを付加したビットパターンをK回送信し、受信装置20(通信エラー監視部24)が受信したビットパターンに基づいて誤り検出を行い、誤りが検出された回数Lから誤り率(=L/K)を計算し、BERの代替として用いるようにしてもよい。なお、誤り検出は、パリティコードチェック、ハミングコードチェック等の公知の方法を用いることができる。
【0029】
<伝送システム1の動作>
次に
図2〜
図7を参照しながら伝送システム1の動作を説明する。
図2は、伝送システム1の全体動作を示すフローチャートである。
【0030】
まず、ステップS1において、通信が開始されると、送信装置10の送信部11は、位相差測定用のテスト信号を送信する。そして、位置検出部13は第1伝送路3aを伝送する差動信号3aと、第2伝送路3bを伝送する差動信号5bと、を比較し両信号の位相差Dを検出し、記憶部17に保持する。
【0031】
次に、ステップS2において、通信エラー(BER)を測定する。具体的には、まず、送信装置10の送信部11が、通信エラー測定用のビットパターンを、差動伝送路3を介して受信装置20へ送信し、受信装置20の受信部21が当該ビットパターンを受信する。そして、受信装置20の通信エラー監視部24が、受信した当該ビットパターンと予め記憶部27に保持されている正解ビットパターンとを比較することで、BERを測定する。測定結果は記憶部27に保持される。
【0032】
次に、ステップS3において、測定したBERが通信エラーの許容上限BERmaxを超えているか否かを判断する。許容上限BERmaxを超えていない場合は(ステップS3;Yes)、ステップS4の「位相差増加処理」を実行し、許容上限BERmaxを超えている場合は(ステップS3;No)、ステップS5の「位相差減少処理」を実行する。位相差増加処理と位相差減少処理については後述する。
【0033】
ステップS6において、送信装置10の位相差調整部15は、位相差増加処理(ステップS4)又は位相差減少処理(ステップS5)によって決定した位相差Dmaxに基づいて、送信部11が送信する差動信号の位相差を最終的に調整し設定する。
【0034】
(位相差増加処理)
図3は位相差増加処理の動作を示すフローチャートである。ステップS41において、送信装置10の位相差調整部15は、差動信号5a又は差動信号5bの位相を所定量遅らせ又は進めることで、位相差Dを現在の位相差からΔθだけ大きくする(D←D+Δθ)。或いは、第1伝送路3a又は第2伝送路3bの線路長を任意の手段により伸縮させることで位相差Dを大きくする。ここで、Δθは位相差の増加幅であり、任意に設定できるものとする。変更した位相差Dは記憶部17に記憶しておく。
図5は、位相差増加処理の様子を示す図である。図に示すように位相差調整部15は位相差DをΔθだけ増加させる。
【0035】
次に、ステップS42において、ステップS2と同様の手段によって通信エラー(BER)を測定し、ステップS43において、測定したBERが通信エラーの許容上限BERmaxを超えているか否かを判断する。BERが許容上限BERmaxに超えていない場合(ステップS43;No)、ステップS41に戻る。上記ステップS41の処理、及びステップS42の処理は、ステップS43においてBERが許容上限BERmaxを超えるまで(ステップS43;Yes)、繰り返し実行される。
【0036】
BERが許容上限BERmaxを超えた場合(ステップS43;Yes)、ステップS44に移行し、位相差Dmax(BERが規定範囲に収まる最も大きい位相差)を決定する。例えば、送信装置10の位相差調整部15は、記憶部17に最後に記憶した位相差Dから一つ前の位相差D−Δθを算出しBERが規定範囲に収まる最も大きい位相差Dmax(=D−Δθ)として決定する。
【0037】
(位相差減少処理)
位相差減少処理は、前述した位相差増加処理とは異なり、位相差を徐々に小さくし、通信エラーが規定範囲に収まる最も大きい位相差に設定する。位相差減少処理は、例えばケーブル劣化、コネクタの線路長の違い等により既に通信エラーが生じている場合(通信エラーが許容上限を超えている場合)を想定した処理である。
【0038】
図4は位相差減少処理の動作を示すフローチャートである。ステップS51において、送信装置10の位相差調整部15は、差動信号5a又は差動信号5bの位相を所定量遅らせ又は進めることで、位相差Dを現在の位相差からΔφだけ小さくする(D←D−Δφ)。或いは、第1伝送路3a又は第2伝送路3bの線路長を任意の手段により伸縮させることで位相差Dを小さくする。ここで、Δφは位相差の減少幅であり、任意に設定できるものとする。
図6は、位相差減少処理の様子を示す図である。図に示すように位相差調整部15は位相差DをΔφだけ減少させる。
【0039】
次に、ステップS52において、ステップS2と同様の手段によって通信エラー(BER)を測定し、ステップS53において、測定したBERが通信エラーの許容上限BERmaxを超えているか否かを判断する。BERが許容上限BERmaxを超えている場合(ステップS53;No)、ステップS51に戻る。上記ステップS51の処理、及びステップS52の処理は、ステップS53においてBERが許容上限BERmaxを下回るまで(ステップS53;Yes)、繰り返し実行される。
【0040】
BERが許容上限BERmaxを下回った場合(ステップS53;Yes)、ステップS54に移行し、BERmaxを下回った時の位相差を位相差Dmax(BERが規定範囲に収まる最も大きい位相差)として決定する。
【0041】
以上のように、位相差増加処理又は位相差減少処理を適宜実行することによって位相差が適切に決定される。
図7は、決定された位相差Dmaxを示す図である。図に示すように、位相差が、通信エラーBERが許容上限BERmaxに収まる最も大きい値に決定される。
【0042】
本実施形態の作用効果について述べる。本実施形態の伝送システム1は、位相調整部15によって送信部11から送信される差動信号5aと差動信号5bに位相差を生じさせる。そして、位相差が生じた差動信号5aと差動信号5bを受信部21にて合成すると、位相ずれの影響で合成信号の波形の立ち上がり時間は遅れ、合成信号の波形が鈍る。特に、本実施形態では差動信号5aと差動信号5bの位相差を通信エラーが規定範囲に収まる最も大きい値Dmaxに設定する。これにより、通信エラーが規定範囲に収まる範囲で最も合成信号の立ち上がり時間を遅くさせ、合成信号の波形を最大限に鈍らせることができる。このため合成信号に含まれる高調波成分は顕著に低減され、高調波成分に起因する放射ノイズを効果的に抑制することが可能となる。一方で通信エラーは規定範囲に収まるため、通信性能は保証される。
【0043】
なお、本発明の効果を最大限に発揮するために差動信号の位相差を通信エラーが規定範囲に収まる最も大きい値に調整することが最も望ましいが、位相差の値を必ずしもこの条件に限定するものではない。すなわち、本発明の効果を生ずるためには、少なくとも差動信号5aと差動信号5bの位相差が一致しないように(すなわち位相ずれが生じるように)調整すればよい。
【0044】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る伝送システムの好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。
【0045】
例えば、ステップS41、ステップS51における位相差の増加幅Δθ、減少幅Δφは、一定である必要はない。制御部101は、最初は増加幅Δθ、減少幅Δφを大きく設定し、測定されるBERがBERmaxに近づくに従い、増加幅Δθ、減少幅Δφを徐々に小さく設定していくようにしてもよい。これにより、位相差の調整開始当初から増加幅Δθ、減少幅Δφを小さく刻んでいく場合に比べ、位相差調整時間を短縮できるとともに、BERmax付近では増加幅Δθ、減少幅Δφを小刻みに変位させるため、精密な位相差調整を実現できる。
【0046】
また例えば、
図8に示すように、受信装置側で位相差調整を行うように構成してもよい。この場合、受信装置20Bが、位相差検出部23、位相差調整部25を備える。すなわち受信装置20Bの位相差検出部23が、送信装置20Bから送信される差動信号5aと、差動信号5bと、を比較し両信号の位相差を検出し、位相差調整部25が、位相差検出部23で得た位相差Dを受け、差動信号5a又は差動信号5bの位相を遅らせ又は進めることで位相差Dを調整する。或いは、第1伝送路3a又は第2伝送路3bの線路長を伸縮させることで位相差Dを調整する。
図8の伝送システム1Bの動作は、
図2のステップS4およびステップS5の処理の主体が受信装置20Bとなる以外は、伝送システム1の動作と同様である。このように、受信装置側で位相差の調整を行うように構成してもよい。
【0047】
また例えば、
図9に示すように伝送システムを、2つの送受信装置30A、30Bによって構成してもよい。送受信装置30Aは、送信装置10−1、受信装置20―1を含み、送受信装置30Bは、送信装置10−2、受信装置20−2を含む。送信装置10−1と受信装置20−2は、差動伝送路3−1を介して接続され(以下、第1伝送系と呼ぶ)、送信装置10−2と受信装置20−1は、差動伝送路3−2を介して接続される(以下、第2伝送系と呼ぶ)。これにより、伝送システムは、送受信装置30Aと送受信装置30Bによって双方向にデータの授受を行う。各送信装置、各受信装置は、
図1又は
図8のいずれかの構成で実現できる。また、第1伝送系と第2伝送系の位相差調整は、
図1又は
図8の差動伝送システムと同様の方法で行える。尚双方向通信は、
図1でも実現できる。
【0048】
また、本実施形態の各装置(送信装置、受信装置)は、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成される通常のコンピュータシステムで実現することができる。RAMまたはハードディスクユニットには、伝送システムの各部が実行するコンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【0049】
また、本実施形態の各装置(送信装置、受信装置)を構成する構成要素の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ROMには、伝送システムの各部が実行するコンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、ROMからRAMにコンピュータプログラムをロードし、ロードしたコンピュータプログラムにしたがって演算等の動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。
【0050】
また、本実施形態の各装置(送信装置、受信装置)を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されてもよい。ICカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成される伝送システムの各部が実行するコンピュータシステムである。ICカードまたはモジュールには、上記の多機能LSIが含まれてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ICカードまたはモジュールは、その機能を達成する。
【0051】
その他当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。