特表 2022-512487 データを送信するための双方向電流変調を用いるネットワーク通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-04

(54)【発明の名称】データを送信するための双方向電流変調を用いるネットワーク通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04L 25/02 20060101AFI20220128BHJP

   H04L 5/14 20060101ALI20220128BHJP

【ＦＩ】

H04L25/02 W

H04L5/14

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021533669

(86)(22)【出願日】2019-11-18

(85)【翻訳文提出日】2021-07-29

(86)【国際出願番号】 EP2019081575

(87)【国際公開番号】W WO2020120071

(87)【国際公開日】2020-06-18

(31)【優先権主張番号】102018132024.8

(32)【優先日】2018-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508108903

【氏名又は名称】ヴァレオ・シャルター・ウント・ゼンゾーレン・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100217940

【弁理士】

【氏名又は名称】三並 大悟

(72)【発明者】

【氏名】マレク、ルバンドウスキー

【テーマコード（参考）】

5K018

5K029

【Ｆターム（参考）】

5K018AA02

5K018BA01

5K018BA03

5K018CA03

5K018CA14

5K018EA08

5K029AA11

5K029CC01

5K029DD13

5K029DD22

5K029EE02

(57)【要約】

本発明は、通信バス（５６）、第１の通信デバイス（５２）、および通信バス（５６）を介して互いに接続される複数の第２の通信デバイス（５４）を有する、特に車両のためのネットワーク通信システム（５０）に関し、第１の通信デバイス（５２）が、通信バス（５６）上の一定のバイアス電圧を生成するためのバイアス電圧源（６４）を含み、第１の通信デバイス（５２）が、通信バス（５６）上の電流を捕捉するための電流測定装置（６６）を含み、ネットワーク通信システム（５０）が、複数の第２の通信デバイス（５４）と並列に配列される終端抵抗（６０）を有し、第１の通信デバイス（５２）が、通信バス（５６）上のバイアス電圧および終端抵抗（６０）によって設定された電流を変調するための第１の変調装置（７２）を含み、それぞれの第２の通信デバイス（５４）が、バイアス電圧および終端抵抗（６０）によって設定された電流を変調するための第２の変調装置（７８）を含み、それぞれの第２の通信デバイス（５４）が、終端抵抗（６０）の電圧を捕捉するための第２の電圧測定装置（８０）を有する。本発明は、ネットワーク通信システム（５０）における通信のための対応する方法にも関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信バス（５６）、第１の通信デバイス（５２）、および前記通信バス（５６）を介して互いに接続される複数の第２の通信デバイス（５４）を有する、特に車両のためのネットワーク通信システム（５０）であって、
前記第１の通信デバイス（５２）が、前記通信バス（５６）上の一定のバイアス電圧を生成するためのバイアス電圧源（６４）を含み、
前記第１の通信デバイス（５２）が、前記通信バス（５６）上の電流を捕捉するための電流測定装置（６６）を含み、
前記ネットワーク通信システム（５０）が、前記複数の第２の通信デバイス（５４）と並列に配列される終端抵抗（６０）を有し、
前記第１の通信デバイス（５２）が、前記通信バス（５６）上の前記バイアス電圧および前記終端抵抗（６０）によって設定された電流を変調するための第１の変調装置（７２）を含み、
それぞれの第２の通信デバイス（５４）が、前記バイアス電圧および前記終端抵抗（６０）によって設定された前記電流を変調するための第２の変調装置（７８）を含み、
それぞれの第２の通信デバイス（５４）が、前記終端抵抗（６０）の電圧を捕捉するための第２の電圧測定装置（８０）を有する、ネットワーク通信システム（５０）。

【請求項2】

前記電流測定装置（６６）が、前記第２の通信デバイス（５４）によって変調された電流が流れる測定抵抗（６８）と、前記測定抵抗（６８）の両端の電圧降下を捕捉するための第１の電圧測定装置（７０）とを有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項3】

前記電流測定装置（６６）が、前記第２の通信デバイス（５４）によって変調された電流が流れる電流ミラー（６９）と、電流計（７１）とを有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項4】

前記バイアス電圧源（６４）および前記第１の変調装置（７２）が、前記第１の通信デバイス（５２）内に並列に配列され、
ダイオード（７６）が、前記バイアス電圧源（６４）の上流に接続され、前記第１の変調装置（７２）から前記バイアス電圧源（６４）への電流を遮断することを特徴とする請求項１または２に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項5】

前記バイアス電圧源（６４）および前記電流測定装置（６６）が、直列に接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項6】

前記バイアス電圧源（６４）が、定電圧源の形態であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項7】

前記第１の変調装置（７２）が、第１の電圧源（７４）と直列に接続されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項8】

前記第１の変調装置（７２）および／または前記第２の変調装置（７８）が、前記電流のアナログ変調のために設計されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項9】

前記第１の変調装置（７２）および／または前記第２の変調装置（７８）が、複数の異なる変調電流レベルを用いる前記電流のデジタル変調のために設計されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項10】

前記終端抵抗（６０）が、前記第１の通信デバイス（５２）内に配列されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項11】

前記終端抵抗（６０）が、前記第２の通信デバイス（５４）のうちの１つの中に配列されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項12】

前記終端抵抗（６０）が、前記通信バス（５６）に直接配列されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項13】

前記第２の変調装置（７８）が、変調され得る電流シンクの形態であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のネットワーク通信システム（５０）。

【請求項14】

通信バス（５６）、第１の通信デバイス（５２）、前記通信バス（５６）を介して互いに接続される複数の第２の通信デバイス（５４）、および前記複数の第２の通信デバイス（５４）と並列に配列される終端抵抗（６０）を有する、特に車両のためのネットワーク通信システム（５０）における電流変調に基づく双方向通信のための方法であって、
前記第１の通信デバイス（５２）を使用して前記通信バス（５６）上の一定のバイアス電圧を生成するステップと、
前記第１の通信デバイス（５２）を使用して前記通信バス（５６）上の変調された電流を生成するステップと、
前記第２の通信デバイス（５４）の各々を使用して、前記終端抵抗（６０）において前記第１の通信デバイス（５２）を使用して変調された前記電流によってもたらされた電圧を捕捉するステップと、
前記第２の通信デバイス（５４）のうちの１つを使用して前記通信バス（５６）上の変調された電流を生成するステップと、
前記第１の通信デバイス（５２）を使用して、前記通信バス（５６）上の前記第２の通信デバイス（５４）のうちの１つを使用して変調された前記電流を捕捉するステップとを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信バス、第１の通信デバイス、および通信バスを介して互いに接続される複数の第２の通信デバイスを有する、特に車両のためのネットワーク通信システムに関する。

【0002】

本発明は、通信バス、第１の通信デバイス、および通信バスを介して互いに接続される複数の第２の通信デバイスを有する、特に車両のためのネットワーク通信システムにおいて通信するための方法にも関する。

【背景技術】

【0003】

先行技術は、様々な種類のネットワーク通信システムを開示する。ネットワーク通信システムの１つの種類は、単にマスターとも呼ばれるマスターネットワークノードおよび下でスレーブとも呼ばれる複数のサテライトネットワークノードを有するいわゆる１：Ｎネットワーク通信システムである。マスターは、スレーブに情報を送信することができ、スレーブから情報を受信することができる。しかし、スレーブは、互いに通信することができない。この場合、マスターは、第１の通信デバイスに対応し、一方、スレーブは、第２の通信デバイスに対応する。

【0004】

情報は、電気接続線または通信バスである送信媒体を介してマスターからスレーブにおよび個々のスレーブからマスターに送信される。いずれかの方向に送信される情報は、接続線上の電気信号へと変調されるかまたは符号化される。したがって、マスターは、１つまたは複数のスレーブによって受信されるデータを変調し、スレーブは、データを復号する。同様に、スレーブは、送信されるそれらのスレーブのデータを変調し、そして今度は、それらのデータが、マスターによって受信され、復号される。

【0005】

情報を送信するために使用される接続線の物理特性の結果として、接続線の電気的状態が変わり始めるとすぐに電磁放射が発生する。これは、接続線上の電気信号がもはや一定でなく、データによって変調されるとすぐに起こる。

【0006】

図１は、例として、そのようなネットワーク通信システム１０を示す。上述のように、ネットワーク通信システム１０は、マスター１２および複数のスレーブ１４を含み、簡単にするために、それらのスレーブ１４のうちの１つのスレーブ１４のみが、図１に示される。マスター１２およびスレーブ１４は、通信バス１６を介して互いに電気的に接続される。信号電流（交流電流）が流出し得る浮遊容量１８が、通信バス１６に沿って発生し、そのため、電磁放射を生じる。したがって、マスター１２からスレーブ１４への電流が、浮遊容量の各々において流出する電流の割合の分だけ減らされ、その結果、マスター１２における出力電流ｉ_０から始まって、入力電流ｉ_ｎのみが、スレーブ１４において受け取られる。マスター１２における出力電流ｉ_０に比べて減らされた電流ｉ_１およびｉ_２が、同様に、図１において通信バス１６の異なるセグメントの間に発生する。

【0007】

浮遊電流（ｓｔｒａｙ ｃｕｒｒｅｎｔ）は、Ｉ＝Ｃ＊ｄＶ／ｄｔとして生じ、式中、「Ｃ」は、浮遊容量であり、「Ｖ」は、接続線の対応するセクションの電圧を示す。接続線の放射Ｒは、ｄＩ／ｄｔ＝Ｃ＊ｄ^２Ｖ／ｄｔ^２に比例し、式中、「ｄＩ／ｄｔ」は、接続線の浮遊電流の一次導関数であり、「ｄ^２Ｖ／ｄｔ^２」は、接続線の電圧の二次導関数である。したがって、放射Ｒは、バス電流の変化の速度に比例するか、またはバス電圧の二次導関数に比例する。

【0008】

自動車のＥＭＣ（電磁両立性）規格の分野の高い要件および個々のＯＥＭ製造業者の高い要件を満たすために、放射は、異なる周波数範囲において定義される特定の限界値未満でなければならない。規格に準拠するために、データの変調は、通常、マスターとスレーブとの間の接続線を使用して適応される。

【0009】

電流の一次導関数に応じた正確な適応の実施は、放射を制限するために比較的容易に行い得る。したがって、この適応は、データが電流を使用して変調される（「電流整形」）ネットワーク通信システムにおいて容易に実行され得る。しかし、１つのマスターおよびＮ個のスレーブを有する１：Ｎネットワーク通信システムの通常の電子回路の特別な特徴に基づいて、電流変調は、一方向、つまり、それぞれのスレーブからマスターへの方向にのみ使用される。

【0010】

データは、通常、電圧変調を用いる符号化によってマスターからスレーブへの方向に送信され、電圧の二次導関数に応じた適応に基づく電圧の最適な整形は、電流の一次導関数に応じた適応よりもずっと複雑である。加えて、上述の式は、線形電子回路にのみ当てはまる。通信バスが非線形のインピーダンスも有する場合、例えば、バスが通信のために使用されるだけでない場合、バス電圧の二次導関数に応じた正確な適応は、実際に可能であったとしても非常に難しくされる。実際には、バス電圧の変調のそのような厳密な適応は、したがって、実行されず、その代わりに、通常、データの送信が、速度を落とされる。したがって、マスターからスレーブへの達成可能なデータ送信レートは、多くの場合、それぞれのスレーブからマスターへのデータ送信レート未満の倍数である。

【0011】

そのようなネットワーク通信システム１０が、図２に詳細に示される。図１を参照して既に説明されたように、マスター１２は、ここでは通信バス１６を介して複数のスレーブ１４に接続される。

【0012】

第１の通信デバイス１２は、変調されることが可能であり、第１の通信デバイス１２によって送信されるデータを電圧に変調し、前記データを通信バス１６に渡すために使用される電圧源２０を含む。そのとき、変調された電圧は、電圧測定装置２８を使用して、通信バス１６に接続されたすべてのスレーブ１４において捕捉され得る。したがって、マスター１２によって送信されたデータが、各スレーブ１４においてそれぞれ復号され得る。

【0013】

また、それぞれのスレーブ１４の各々は、変調されることが可能であり、スレーブ１４によって送信されるデータを、通信バス１６を介して電流測定装置２６を使用するマスター１２に存在する電圧源２０によって流される電流へと変調するために使用される電流シンク３０を含む。変調された電流は、電流測定装置２６を使用して捕捉される。したがって、それぞれのスレーブ１４によって送信されたデータが、マスター１２において復号され得る。このようにして構成される通信ネットワーク１０は、非常に費用効率良く実装される可能性がある。

【0014】

この文脈で、ＷＯ０３／０５３０１８Ａ１は、少なくとも１つの切り替え可能な負荷ユニット、負荷ユニットに割り振られた少なくとも１つの切り替え可能な電流源ユニット、および負荷ユニットに割り振られた少なくとも１つの比較器ユニットをそれぞれが有し、データを送信するとき、送信機の機能を少なくとも一時的に割り振られるかまたは受信機の機能を少なくとも一時的に割り振られる少なくとも２つの通信の参加者の間で、通信経路上でデータを信号の形態で双方向に送信するための方法であって、送信機の負荷ユニットが、信号を送信する前に切断され、送信機の電流源ユニットが、通信経路を介して送信される信号を生成するためにそれに応じてクロックされ、このようにして生成された信号が、通信経路を介して送信され、その結果、対応する出力信号が、受信機に割り振られた比較器ユニットにおいて生成され、送信機の負荷ユニットが、送信の後に再びオンにされる、方法を開示する。

【0015】

ＥＰ１３７１０４５Ｂ１は、車両センサーと制御ユニットとの間でデータを送信するための装置であって、データが、第１のデータテレグラムを使用してそれぞれの車両センサーから制御ユニットに非同期に送信される、装置を開示する。制御ユニットは、それぞれの車両センサーからのセンサーデータを用いて第１のデータテレグラムを復号し、それを第２のデータテレグラムにフォーマットし直すインターフェースモジュールを有する。インターフェースモジュールは、第２のデータテレグラムを制御ユニットのプロセッサに同期して送信し、インターフェースモジュールは、センサーデータをバッファリングするためのメモリを有する。第２のデータテレグラムは、それぞれの車両センサーからのセンサーデータを選択するための古さビット（ａｇｅ ｂｉｔ）を有し、メモリは、それぞれの車両センサーに関して、古いセンサーデータに関する第１のデータフィールドおよび新しいセンサーデータに関する第２のデータフィールドを有し、プロセッサは、古さビットを設定する。

【0016】

米国特許第９，３２５，２４５（Ｂ２）号は、２つの接続、２つの電圧分離（ｖｏｌｔａｇｅ－ｉｓｏｌａｔｅｄ）および電流分離（ｃｕｒｒｅｎｔ－ｉｓｏｌａｔｅｄ）捕捉ユニット、処理モジュール、２つのフィルタ回路ユニット、および双方向電流変換モジュールを含む双方向に分離されたＤＣ／ＤＣコンバータに関する。２つのポートのうちの１つが、双方向に分離されたＤＣ／ＤＣコンバータの入力接続として選択的に使用され、２つのポートのうちの別のポートが、出力接続として使用される。２つの電圧分離されたおよび電流分離捕捉ユニットは、２つの接続の電圧および電流をサンプリングし、対応するフィードバック信号を生成するために２つの接続にそれぞれ接続される。処理モジュールは、フィードバック信号を受信し、フィードバック信号に応じて対応する制御信号を出力する。双方向電力変換モジュールは、処理モジュールによって出力される制御信号に従って２つの接続の間の異なる電圧の変換を実行するために２つの電圧分離および電流分離捕捉ユニットを介して２つの接続に接続される。

【0017】

米国特許第９，４９６，９６９（Ｂ１）号は、放射放出レベルを下げるためのパルス波整形器を開示する。パルス波整形器は、第１の積分器を含み、第１の積分器は、第１のパルス波を受信し、第２のパルス波生成し、第２の積分器が、第１の積分器に結合され、第２の積分器は、第２のパルス波を受信し、パルス波の振幅を有する第３のパルス波を生成する。第１のパルス波は、第１のパルス波の形状を含み、第２のパルス波は、第２のパルス波の形状を含み、第３のパルス波は、第３のパルス波の形状を含む。第３のパルス波の形状は、バスを介して送信されるとき、引き下げられた放射放出レベルを生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

上述の先行技術から進んで、本発明は、したがって、マスターからスレーブとスレーブの各々からマスターとの両方の送信方向の高速で効率的な通信を可能にする上述の種類のネットワーク通信システムおよび方法を明示する目的に基づく。

【課題を解決するための手段】

【0019】

目的は、本発明により、独立請求項の特徴によって達成される。本発明の有利な構成が、従属請求項に明示される。

【0020】

したがって、本発明は、通信バス、第１の通信デバイス、および通信バスを介して互いに接続される複数の第２の通信デバイスを有する、特に車両のためのネットワーク通信システムであって、第１の通信デバイスが、通信バス上の一定のバイアス電圧を生成するためのバイアス電圧源を含み、第１の通信デバイスが、通信バス上の電流を捕捉するための電流測定装置を含み、ネットワーク通信システムが、複数の第２の通信デバイスと並列に配列される終端抵抗を有し、第１の通信デバイスが、通信バス上のバイアス電圧および終端抵抗によって設定された電流を変調するための第１の変調装置を含み、それぞれの第２の通信デバイスが、バイアス電圧および終端抵抗によって設定された電流を変調するための第２の変調装置を含み、それぞれの第２の通信デバイスが、終端抵抗の電圧を捕捉するための第２の電圧測定装置を有する、ネットワーク通信システムを明示する。

【0021】

本発明は、通信バス、第１の通信デバイス、通信バスを介して互いに接続される複数の第２の通信デバイス、および複数の第２の通信デバイスと並列に配列される終端抵抗を有する、特に車両のためのネットワーク通信システムにおける電流変調に基づく双方向通信のための方法であって、第１の通信デバイスを使用して通信バス上の一定のバイアス電圧を生成するステップと、第１の通信デバイスを使用して通信バス上の変調された電流を生成するステップと、第２の通信デバイスの各々を使用して、終端抵抗において第１の通信デバイスを使用して変調された電流によってもたらされた電圧を捕捉するステップと、第２の通信デバイスのうちの１つを使用して通信バス上の変調された電流を生成するステップと、第１の通信デバイスを使用して、通信バス上の第２の通信デバイスのうちの１つを使用して変調された電流を捕捉するステップとを含む、方法も明示する。

【0022】

したがって、本発明の基本的発想は、下記でマスターとも呼ばれる第１の通信デバイスと下記でスレーブとも呼ばれる複数の第２の通信デバイスとの間の通信中に送信されるデータを変調するために電流変調を双方向に使用することである。これは、電圧変調の場合に通常実現されることが可能であり、比較的低速であるマスターからスレーブへの方向のデータ送信レートが電流変調の場合に高められ得るという利点を有する。電流変調は、電流を直接適応することを可能にし、したがって、ネットワーク通信システムの電磁両立性（ＥＭＣ）に課される要件により容易に準拠することができる。電磁放射が電流の第１の導関数に、つまり、電流の変化に比例するので、変調は、放射が必要なまたは所望の程度に削減されることが可能であるようにして実行され得る。そしてまた、放射の簡単な制御は、電圧変調に基づく通信と比較して、マスターとスレーブとの間の通信を改善し、速度を上げることを可能にする。電圧変調中に放射を制限するために先行技術において実行される、電圧変調の場合のデータ送信レートの制限は、必要とされない。

【0023】

通信バスは、典型的には２つの電線を用いて設計され、線のうちの１つは、接地される可能性がある。この場合、第１のおよび第２の通信デバイスは、２つの線によって並列に接続される。

【0024】

バイアス電圧源によって生成される一定のバイアス電圧は、通信バス上の一定の静止電流（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）を生成することを可能にし、通信バス上で、データは、第１の通信デバイスと第２の通信デバイスの各々との両方によって変調される。この場合、変調は、静止電流から開始して、第１のまたはそれぞれの第２の変調デバイスによって実行される。この場合、特に、第２の通信デバイスは、例えば、電流の導関数によって、静止電流から開始してそれらの第２の通信デバイスの電流変調を実行することができ、その結果、第２の通信デバイスは、それら独自の電流源を必ずしも必要としない。

【0025】

通信バス上で第１の通信デバイスによって実行される電流の変調を捕捉するために、通信バス上の電流が、終端抵抗の両端で降下する電圧の変化を使用して第２の通信デバイスによって決定される。したがって、第１の通信デバイスによる電流変調が、第１の通信デバイスによって変調されたデータを復号するためにそれぞれの第２の通信デバイスによって捕捉され得る。第２の通信デバイスによる直接的な電流測定は、第２の通信デバイスが通信バスによって並列に接続されるので難しい。しかし、それぞれの第２の通信デバイスは、終端抵抗の電圧を並列に測定することができ、したがって、電流の変化を生じる。終端抵抗の知識を用いて、電流バス上の電流が、決定され得る。原理的に、電流の変調に関して厳密な値を決定する必要はない。上げられたまたは下げられたレベルが、変調電流を厳密に決定しなくとも、例えば、個々のデジタルの状態を符号化し得る。

【0026】

データは、第１の通信デバイスから第２の通信デバイスのうちの１つにおよび第２の通信デバイスの各々から第１の通信デバイスに、それぞれの場合に独立して、基本的に任意の所望の時間的順序で送信される。通信デバイスのうちの２つが同時にデータを送信したい状況を避けさえすればよい。

【0027】

本発明の有利な構成において、電流測定装置は、第２の通信デバイスによって変調された電流が流れる測定抵抗と、測定抵抗の両端の電圧降下を捕捉するための第１の電圧測定装置とを有する。測定抵抗は、例えば、１オーム以下の小さな抵抗値を有する分路の形態である。そのような分路の結果として、通信バス上の電流は、ほんのわずかしか影響されない。分路を使用する電圧測定は、非常に容易に、高い信頼性で実行され得る。

【0028】

本発明の代替的な構成において、電流測定装置は、第２の通信デバイスによって変調された電流が流れる電流ミラーと、電流計とを有する可能性があり、したがって、電流計は、特に、通信バス上の電流またはバス電流を電流ミラーを使用して精密に測定することができる。電流ミラーの使用の結果として、電流測定は、回路の残りにいかなる影響も与えない。

【0029】

本発明の有利な構成において、バイアス電圧源および第１の変調装置は、第１の通信デバイス内に並列に配列され、ダイオードが、バイアス電圧源の上流に接続され、第１の変調装置からバイアス電圧源への電流を遮断する。したがって、ダイオードは、変調された電流がバイアス電圧源によって平滑化されるかまたはさらには完全に吸収されることを防止する。静止電流および変調された電流は足し合わされて、変調された形態の送信されたデータを含むすべてひっくるめた電流を形成する。

【0030】

本発明の有利な構成において、バイアス電圧源および電流測定装置は、直列に接続される。したがって、第１の通信デバイスは、単純な構造を有し得る。バイアス電圧源は、抵抗、例えば、終端抵抗との組合せで通信バス上の静止電流を提供し得る。この場合、電流は、電圧源を流れ、したがって、電流測定デバイスにも流れ得る。

【0031】

本発明の有利な構成において、バイアス電圧源は、定電圧源の形態である。したがって、定電圧源は、通信バスにデータを変調するために使用されない。静止電流は、終端抵抗との組合せで定電圧源を選択することによって設定され得る。

【0032】

本発明の有利な構成において、第１の変調デバイスは、第１の電圧源と直列に接続される。第１の電圧源は、第１の変調デバイスを予め設定する。回路の適応が、第１の変調デバイスの機能を保証するために実行される。

【0033】

本発明の有利な構成において、第１の変調装置および／または第２の変調装置は、静止電流のアナログ変調のために設計される。したがって、電流変調は、送信されるアナログ信号に応じて実行され、その結果、静止電流が、それに基づいて変調される。

【0034】

本発明の有利な構成において、第１の変調装置および／または第２の変調装置は、好ましくは複数の異なる変調電流レベルを用いる電流のデジタル変調のために設計される。例えば、第１の通信デバイスの１つの実装において、第１の変調装置は、ドミナント（ｄｏｍｉｎａｎｔ）データレベルにおいて第１の変調装置のデータ送信中に電流を駆動する、つまり、前記電流を通信バスに供給し、パッシブ（ｐａｓｓｉｖｅ）データレベルにおいて電流をブロックするように構成される可能性があり、つまり、静止電流は、変更されない。結果として、変調されたデータは、静止電流よりも上に、したがって、定電圧源の電圧よりも高い終端抵抗の電圧の結果として通信バス上に現れる。複数の変調電流レベルが使用される場合、それに応じて、２値データ送信と比較してより多くのデータを送信することが可能である。

【0035】

本発明の有利な構成において、終端抵抗は、第１の通信デバイス内に配列される。通信バス上に終端抵抗を別に配列する必要がなく、したがって、ネットワーク通信システム全体を簡素化する。第１の通信デバイス内にバス抵抗を配列することは、すべての第２の通信デバイスが同じ構造を有することができることを可能にする。これは、ネットワーク通信システムの構造および保守を容易にする。

【0036】

本発明の有利な構成において、終端抵抗は、第２の通信デバイスのうちの１つに配列される。通信バス上に終端抵抗を別に配列する必要がなく、したがって、ネットワーク通信システム全体を簡素化する。

【0037】

本発明の有利な構成において、終端抵抗は、通信バスに直接配列される。これは、終端抵抗を必要とすることなく第１のおよび第２の通信デバイスを提供することを可能にする。したがって、すべての第１のおよび第２の通信デバイスが、同一の方法でそれぞれ製造され得る。

【0038】

第２の変調デバイスは、電流シンクの形態であることが好ましい。第１の通信デバイスによって予め設定された通信バス上の静止電流に基づいて、変調は、それに応じて、電流シンクによって静止電流を減らすことにより実行される。したがって、第１の通信デバイスによって設定された静止電流のより少ない割合が、終端抵抗を流れ、その結果、後者に印加される電圧が、それに応じて下がる。それぞれが電流シンクを用いる第２の通信デバイスの実施形態は、電流を能動的に提供する必要がないので容易に実現可能である。電流シンクが使用されるとき、終端抵抗を流れる電流の望ましくない変動を防止するために、すべての電流シンクが、それらが使用されていないとき、つまり、それら自体が通信バス上の静止電流にいかなるデータも変調しない間、遮断（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）を実行することが必要である。

【0039】

本発明が、添付の図面を参照して、好ましい実施形態に基づいて下でより詳細に説明される。示される特徴は、本発明の態様を、それぞれの場合に個々に示すとともに、組合せでも示し得る。異なる例示的な実施形態の特徴は、ある例示的な実施形態から別の例示的な実施形態に移され得る。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】接続線を介して互いに接続されるマスターおよびスレーブを有し、接続線が浮遊容量を有する先行技術の通信ネットワークの概略図である。

【図2】マスターが変調され得る電圧源を有し、各スレーブが変調され得る電流シンクを有する、図１の通信ネットワークの特定の構成を示す図である。

【図3A】通信バスによって並列に接続される第１の通信デバイス、複数の第２の通信デバイス、および終端抵抗を有する第１の好ましい実施形態に係るネットワーク通信システムの概略図である。

【図3B】電流ミラーに基づく電流測定装置を有する第２の代替的な実施形態に係るネットワーク通信システムの概略図である。

【図4】２値デジタル変調が使用されるときの、終端抵抗においてある電圧プロファイルを有する第１の通信デバイスと第２の通信デバイスとの間のデータ送信を示す例示的な時間ダイアグラムである。

【図5】３つの異なる信号レベルを有するデジタル変調が使用されるときの、終端抵抗においてある電圧プロファイルを有する第１の通信デバイスと第２の通信デバイスとの間のデータ送信を示す例示的な時間ダイアグラムである。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図３Ａは、第１の好ましい実施形態に係るネットワーク通信システム５０を示す。

【0042】

第１の実施形態のネットワーク通信システム５０は、第１の通信デバイス５２、複数の第２の通信デバイス５４、および第１の通信デバイス５２と複数の第２の通信デバイス５４とを互いに接続するために使用される通信バス５６を含む。通信バス５６は、２つの電線５８を使用して具現化される。

【0043】

また、通信バス５６は、通信デバイス５２、５４と並列に通信バス５６に接続される終端抵抗６０を有する。代替的な実施形態において、終端抵抗６０は、終端定電圧源６２と直列に配列されることが可能であり、その結果、終端抵抗６０の値が、小さく保たれ得る。

【0044】

第１の通信デバイス５２は、通信バス５６上の一定のバイアス電圧を生成するためのバイアス電圧源６４を含む。一定のバイアス電圧は、終端抵抗６０を流れる静止電流を生成する。バイアス電圧源６４は、ここでは定電圧源６４の形態である。

【0045】

第２の通信デバイス５４の各々は、通信バス５６にシンク電流を変調するための第２の変調装置７８と、終端抵抗６０の電圧を測定するための第２の電圧測定装置８０とを含む。第２の電圧測定装置８０を使用して終端抵抗６０の電圧を測定することによって、それぞれの第２の通信デバイス５４は、終端抵抗６０の知識を用いて、通信バス５６上の総電流を決定することができる。

【0046】

第１の通信デバイス５２は、バイアス電圧源６４と直列に接続される電流測定装置６６を含む。図３Ａのこの実施形態において、電流測定装置６６は、静止電流がそれぞれの第２の通信デバイス５４の電流シンク７８によって変調された電流と一緒に流れる測定抵抗６８を含む。この電流は、通信バス５６上の電流に対応する。第１の通信デバイス５２または電流測定装置６６は、測定抵抗６８の両端の電圧降下を測定するための第１の電圧測定装置７０も含む。特定抵抗値６８の知識を用いて、通信バス５６上の変調された電流の値が、決定され得る。

【0047】

代替的な実施形態において、電流測定装置６６は、測定抵抗６８および電圧測定装置７０なしにその他の手段を使用して実装されることも可能である。例えば、第２の代替的な実施形態において、電流測定装置６６は、図３Ｂに記号的に示されるように、電流ミラー６９および電流計７１を使用して実装され得る。したがって、電流測定装置６６は、静止電流がそれぞれの第２の通信デバイス５４の電流シンク７８によって変調された電流と一緒に流れる電流ミラー６９を含む。また、この電流は、ここでは、通信バス５６上の電流またはバス電流に対応する。第１の通信デバイス５２または電流測定装置６６は、電流ミラーによって通信バス上の電流を測定するための電流計７１も含む。電流ミラーの使用の結果として、電流測定は、回路の残りにいかなる影響も与えない。

【0048】

以下の説明は、図３Ａの実施形態と図３Ｂの実施形態との両方に関する。第１の変調装置７２が、バイアス電圧源６４および電流測定装置６６と並列の第１の供給電圧源７４と直列に配列される。この場合、第１の変調装置７２は、変調され得る電流源の形態である。第１の供給電圧源７４は、変調され得る電流源７２が一定の静止電流に加えて変調された電流が通信バス５６に流れ込むことを可能にすることを可能にする。

【0049】

この文脈で、バイアス電圧源６４および電流測定装置６６を含む直列回路内の上流にダイオード７６が接続され、第１の変調装置７２からバイアス電圧源６４への電流を遮断する。したがって、ダイオード７６は、第１の変調装置７２によって変調された電流が通信バス５６にのみ流れ、バイアス電圧源６４によって平滑化されるかまたはさらには完全に吸収されることがないことを保証する。静止電流および変調された電流は足し合わされて、送信されたデータを含むすべてひっくるめた電流（バス電流）を形成する。

【0050】

動作中、第１の通信デバイス５２からの通信バス５６上の一定の静止電流が、ネットワーク通信システム５０のバイアス電圧源６４によって最初に生成される。第１の通信デバイス５２の第１の変調装置７２とすべての第２の通信デバイス５４との両方は、アクティブでなく、つまり、静止電流の他のいかなる電流も、生成されず、または通信バス５６上に流されない。これに基づいて、データが、下で詳細に説明されるように、第１の通信デバイス５２と第２の通信デバイス５４の各々との両方によって時間的にオフセットされるようにして電流変調を使用して変調され得る。

【0051】

第１の通信デバイス５２が第２の通信デバイス５４のうちの１つまたは複数にデータを送信したい場合、第１の通信デバイス５２は、第１の変調装置７２を使用して第１の通信デバイス５２のデータを変調された電流へと変調し、一定の静止電流に加えて第１の通信デバイス５２の変調された電流が通信バス５６に流れ込むことを可能にする。第２の通信デバイス５４の第２の変調装置７８は、非アクティブのままである。結果として、通信バス５６を介して流れる電流、つまり、第１の変調装置７２によって変調された電流と併せた静止電流が、すべて終端抵抗６０を流れる。静止電流と比較して、第１の変調装置７２によって変調された電流は、終端抵抗６０の両端のさらなる電圧降下を引き起こす。第２の通信デバイス５４は、それゆえに変調されたデータを復号し得るために、それらの第２の通信デバイス５４のそれぞれの第２の電圧測定装置８０を使用して終端抵抗６０の電圧を測定する。したがって、第１の通信デバイス５２によって変調されたデータが、第２の通信デバイス５４の各々において復号され得る。

【0052】

したがって、第２の通信デバイス５４は、第１の通信デバイス５２にデータを送信するために対応する第２の変調装置７８を使用して通信バス５６から変調された電流をそれぞれ流すことができる。これは、バイアス電圧および結果として得られる静止電流によって可能にされ、その結果、それぞれの第２の通信デバイス５４の第２の変調装置７８が、変調されたシンク電流を流すことができ、変調されたシンク電流は、それに応じて、バイアス電圧源６４から流れる静止電流を増やす。

【0053】

それぞれの第２の変調装置７８によって流される変調されたシンク電流は、測定抵抗６８の両端の電圧降下の変化を引き起こし、その変化は、第２の通信デバイス５４のうちの１つによって変調された電流に応じる。第１の通信デバイス５２は、測定抵抗６８の電圧を測定し、その結果として、第２の通信デバイス５４のうちの１つによって変調されたデータが、したがって、復号され得る。

【0054】

データは、第１の通信デバイス５２から第２の通信デバイス５４のうちの１つにおよび第２の通信デバイス５４の各々から第１の通信デバイス５２に、それぞれの場合に独立して、基本的に任意の所望の時間的順序で送信される。通信デバイス５２のうちの２つが同時にデータを送信したい状況を避けさえすればよい。

【0055】

図４は、第１の実施形態に係る、第１の通信デバイス５２または第２の通信デバイス５４のうちの１つによる通信バス５６上の電流の変調を示す。第１の送信フェーズ８２の間に、第１の通信デバイス５２は、ドミナントレベルおよびパッシブレベルを有する２値デジタルデータであるデータを送信する。したがって、通信バス５６上の電流が、ドミナントレベルを変調するために第１の変調装置７２によって増やされる。結果として、通信バス５６の電圧の瞬間的な値も、高められ、その瞬間的な値が、第２の電圧測定装置８０を使用して捕捉され、復号され得る。パッシブレベルの場合、通信バス５６上の電流は、変更されないままであり、第１の変調装置７２は、０によってパッシブレベルをデジタル式に符号化する。アクティブレベルの場合、通信バス５６上の電流は、それに応じて変更され、第１の変調装置７２は、１によってアクティブレベルをデジタル式に符号化する。同じことが、第２の通信デバイス５４のうちの１つから第１の通信デバイス５２へのデータの変調および送信に当てはまる。第２の通信デバイス５４のうちの１つがその第２の通信デバイス５４の第２の変調装置７８を使用してその第２の通信デバイス５４のデータを変調する間、バイアス電圧源６４によって流される総電流が増やされる。直列に接続された測定抵抗６８のために、通信バス５６の電圧の瞬間的な値は、減らされる。

【0056】

図５は、第２の実施形態に係る、第１の通信デバイス５２による通信バス５６上の電流の変調を示す。変調されるデータは、ここでは３つの異なるレベル、２つのドミナントレベルおよびパッシブレベルを有する可能性がある。したがって、通信バス５６上の電流が、通信バス５６にデータを変調するために第１のまたは第２のドミナントレベルに応じて第１の変調装置７２によって増加される。

【0057】

さらなる実施形態において、送信されるデータは、複数の変調レベルを使用して両方向に符号化されることが可能であり、それに応じて、相手方で受信後に復号されることが可能である。

【0058】

代替的な実施形態において、終端抵抗６０は、第１の通信デバイス５２内または第２の通信デバイス５４内に配列される。

【0059】

ネットワーク通信システム５０においてデータを送信するための電流変調の排他的使用に基づいて、変調された電流の構成が、電磁両立性（ＥＭＣ）に課された要件を満たすために適応され得る。ネットワーク通信システム５０によるＥＭＣ放出を減らすための変調の実際の適応は、本発明の範囲内ではなく、したがって、この時点で説明されない。この場合、ネットワーク通信システム５０は、変調のこの適応を実行し得るために提供される。

【符号の説明】

【0060】

１０ ネットワーク通信システム（先行技術）
１２ マスター（先行技術）
１４ スレーブ（先行技術）
１６ 通信バス（先行技術）
１８ 浮遊容量（先行技術）
２０ 変調され得る電圧源（先行技術）
２２ 測定抵抗（先行技術）
２４ 第１の電圧計（先行技術）
２６ 電流測定装置（先行技術）
２８ 第２の電圧計（先行技術）
３０ 電流変調装置、変調可能な電流シンク（先行技術）
Ｉ_ｎ スレーブによって変調された電流（先行技術）
Ｕ_Ｍ マスターによって変調された電圧（先行技術）
５０ ネットワーク通信システム
５２ 第１の通信デバイス、マスター
５４ 第２の通信デバイス、スレーブ
５６ 通信バス
５８ 線
６０ 終端抵抗
６２ 終端電圧源、定電圧源
６４ バイアス電圧源、定電圧源
６６ 電流測定装置
６８ 測定抵抗
６９ 電流ミラー
７０ 第１の電圧測定装置
７１ 電流計
７２ 第１の変調装置、変調され得る電流源
７４ 供給電圧源
７６ ダイオード
７８ 第２の変調装置、変調され得る電流シンク
８０ 第２の電圧測定装置
８２ 第１の送信フェーズ
８４ 第２の送信フェーズ
Ｉ_Ｍ マスターによって変調された電流

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】