JP2002217772A - クロック信号を生成できる、または各トランシーバに関連付けられたデジタル・システムのデータのバイパスを可能にする、電力管理されたトランシーバのネットワークを使用する通信システム - Google Patents

クロック信号を生成できる、または各トランシーバに関連付けられたデジタル・システムのデータのバイパスを可能にする、電力管理されたトランシーバのネットワークを使用する通信システム

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JP2002217772A JP2000387942A JP2000387942A JP2002217772A JP 2002217772 A JP2002217772 A JP 2002217772A JP 2000387942 A JP2000387942 A JP 2000387942A JP 2000387942 A JP2000387942 A JP 2000387942A JP 2002217772 A JP2002217772 A JP 2002217772A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 感知回路の雑音感受性を最小にするととも
に、回路の少なくとも一部に対する電力を管理して、消
費電力を少なくした通信システムを提供する。 【解決手段】 通信システムはノードのセットを含む。
各ノードはトランシーバ・インターフェイスとデジタル
・システムを含む。トランシーバは、通信回線とデジタ
ル・システムとの間に結合されており、伝送フォーマッ
トおよび/または伝送プロトコルを対応するノード内の
1つまたは複数のデジタル・システムにより認識される
ビットのシーケンスに修正する。トランシーバは、デジ
タル・システムを支持する回路基板から分離された1つ
または複数のモノリシック回路基板に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、相互接続されたト
ランシーバおよび関連するデジタル・システムのネット
ワークを含む通信システムに関するものであり、さらに
詳細には、デジタル・システムを選択的にクロックする
ため、デジタル・システムを通る経路付けからデータを
バイパスするため、またはデータがトランシーバにより
受信されたか否か、および/またはトランシーバがデー
タと同期するようにロックされたか否かによりトランシ
ーバおよびデジタル・システム内の電力消費を低減する
ための機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通信システムは、通信回線により相互接
続された少なくとも2つのノードを含むものとして通常
よく知られている。各ノードは送信器と受信器の両方、
一般に「トランシーバ」と呼ばれているものを含んでい
る。トランシーバは、通信回線を介して送信される信号
と、デジタル・ドメインでその信号を処理するデジタル
・システムと間のインターフェイスを備えている。
【0003】通信回線で相互接続されたノードのセット
は、通信ネットワークと呼ぶことができる。1つのノー
ド内の送信器は、ネットワーク内の様々なノードの1つ
または複数の受信器に信号を送信できる。高速のアプリ
ケーションにおいては、ネットワーク内を送信される信
号は命令および/またはデータを含むことができ、デー
タはオーディオ・データ、ビデオ・データ、またはこの
両方とすることができると考えられる。したがってネッ
トワークは、マルチメディア・ネットワークであると見
ることができる。マルチメディア信号の送信速度は一般
にきわめて速く、したがって相対的に高速な通信回線、
たとえば適切な回線としての光ファイバが要求される。
【0004】光ファイバが使用される場合は、光エネル
ギーを各トランシーバが認識する電気的信号に変換する
インターフェイスが必要である。そのようなインターフ
ェイスは、一般に通信回線の受信端における光センサ、
または送信端における発光ダイオードである。したがっ
てインターフェイスは光インターフェイスであり、また
トランシーバは光ファイバ・トランシーバと見ることが
できる。従来の光ファイバ・トランシーバのほとんど
は、光/電圧変換を実行する素子のみを含むと一般に考
えられている。各トランシーバに関連付けられるシステ
ムは、受信した信号の操作を実行し、その信号を処理
し、かつこの後、光ファイバを通して転送された信号と
互換性のある送信信号を送るアナログおよびデジタル・
セクションの両方を使用する。このため、従来の光マル
チメディア・ネットワークは、一般にネットワークの各
ノードにおいて、どちらかというと単純化した光ファイ
バ・トランシーバ、およびデジタル処理システムを使用
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】デジタル・システム
は、信号を好ましくはリアルタイムで処理するためだけ
ではなく、これらの信号を同期して処理しなければなら
ない。したがって、従来のデジタル・システムは正確な
増幅およびデータ検出を備えた受信器を必要とするだけ
ではなく、さらに受信データからクロック信号を回復す
るために有効な位相ロック・ループ(「PLL」)も利
用することが要求される。受信端における増幅器および
データ検出回路、送信端におけるドライバ、およびPL
Lクロック回復回路が、雑音をデジタル・プロセッサの
デジタル・コアに与えたり、またはデジタル・コアから
雑音を受け取ると、データ検出、クロック回復、データ
送信、および一般化されたデータ処理は不都合な影響を
受ける可能性がある。デジタル処理コアと入力データ検
出、クロック回復、および出力データ駆動回路との間の
混信は最小にすることが望ましい。デジタル信号の遷
移、および/またはこれらの遷移に関して動作するラッ
チ回路は、より感度のよいクロックとデータ回復回路、
およびデータ送信ドライバに電力を供給し接地するため
にデジタル・システムを通って延びている電力および接
地導線に、かなりの量の雑音を誘導することがよくあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】感知回路の雑音感受性を
最小にすることに加えて、これらの回路の少なくとも一
部に対して電力を管理することも有利である。これによ
り、従来のマルチメディア通信ネットワークの十分な改
善策として低電力アプリケーションが実現可能になる。
雑音分離および電力管理と組み合わせて、各ノードの感
知部分もネットワーク・マスタから転送されたデータ信
号に直ちに反応するようにするべきである。この方法に
より、スレーブ・ノードは相互に並行かつ同時にクロッ
ク信号を回復できるので、クロック信号が対応するデジ
タル・システムで可能な限り速やかに使用可能になる。
【0007】上記に概括した問題の大部分は、改良され
たマルチメディア通信システムにより解決される。通信
システムはノードのセットを含む。各ノードはトランシ
ーバ・インターフェイスおよびデジタル・システムを含
む。トランシーバは、通信回線と対応するデジタル・シ
ステムとの間に結合されており、伝送フォーマットおよ
び/または伝送プロトコルを対応するノード内の1つま
たは複数のデジタル・システムにより認識されるビット
のシーケンスに修正するのに使用される。トランシーバ
は、デジタル・システムを支持する回路基板から分離さ
れた1つまたは複数のモノリシック回路基板上に意図的
に配置される。感度のよい感知および駆動回路、さらに
はクロック回復PLLが、対応するデジタル・システ
ム、およびそのシステムが誘導した雑音から分離された
トランシーバに組み込まれる場合もある。
【0008】トランシーバは、受信器と送信器の両方を
含む。受信器は通信回線を介して伝送されるデータを感
知し、この信号を処理のためにデジタル・システムに転
送する前に、信号に対して調整と増幅を実行する。さら
に、受信器は受信された信号からクロックを回復するP
LLを含み、回復されたクロック信号を使用して対応す
るデジタル・システム内の動作を同期させることができ
る。トランシーバと対応するデジタル・システムをリン
クする導線の数は、たとえばデータ出力導線、クロック
/ステータス信号出力導線、電力および接地というよう
に最小にすることが望ましい。電力および接地導線は、
トランシーバと対応するデジタル・システムとの間の共
通VDDおよびVSS供給に用いることができる。ただ
し、共通電力および接地供給が不用の場合は、トランシ
ーバの受信器と個々のデジタル・システムとの間に2本
の導線だけを使用する必要がある点に注意されたい。
【0009】受信器内の感知回路は、一般に入力データ
と一致する速度で動作する。たとえば、入力信号のデー
タ速度、したがって感知回路の動作速度が数Mビット/
秒、またはさらに好ましくは50Mボー以上である場
合、感知回路により消費される電力は相当な量となる。
通信回線上に信号が存在しないときは感知回路に対する
電力を維持せずに、受信器は、受信ポートにデータが存
在しないときは感知回路に対する電力を遮断するアクテ
ィビティ検出器を利用する。それによって、本トランシ
ーバは入力信号が受信ポートに存在するときだけ、電力
消費装置に対する電力を維持する。その他のすべての時
間では、電力を消費しやすい増幅器、比較器、およびク
ロック回復回路(すなわちPLL)では電力を低下させ
る。かくして、本トランシーバを使用するマルチメディ
ア・ネットワークは、低電力環境、すなわち電池などの
携帯電源から電力を取得する環境に配置できる。たとえ
ば、マルチメディア・ネットワークは自動車アプリケー
ションで使用でき、オーディオ、ビデオ、または一般化
されたトラフィック情報が自動車全体に配置されたデジ
タル・プロセッサ間で送信される。このようなプロセッ
サには、たとえばスピーチ・エンコーダ/デコーダ、ビ
デオ/オーディオ・プロセッサ、ビデオ・モニタ、オー
ディオ増幅器(および関連するスピーカ)、センサ、計
算器、コンピュータ、およびFM/AMチューナが含ま
れ、これらはすべて既存の自動車に搭載されて自動車の
有用性と性能を強化できる。自動車環境では、通信回線
は光ファイバであり、光伝送データが光センサおよびL
EDにより各トランシーバから分離されていることが望
ましい。光ファイバは、マルチメディア・ネットワーク
の相対的に高速のボー・レートに対処可能であるが、さ
らに自動車の様々な部位において相互に離れて配置され
たノードに対して、これらのレートを確実に送信でき
る。
【0010】雑音が生じるデジタル・システムから離れ
た1つまたは複数のチップ上に分離され、かつ受信感知
回路とクロック回復機構を含むトランシーバは、以後
「スマート」トランシーバと呼ばれる。スマート・トラ
ンシーバは、能動および受動コンポーネントを含み、感
知、駆動、およびクロック回復機能に加えて、受信ポー
トに入力データが存在するときだけ選択的に特定のコン
ポーネントに電力を供給する。したがってスマート・ト
ランシーバは電力管理機能を備え、さらにトランシーバ
に接続されたデジタル・システムを選択的にバイパスで
きる。デジタル・システムは、受信ポートに入力信号が
存在しているが、まだクロック回復(すなわちPLLが
「ロックされた」状態)が発生していないときにバイパ
スされる。
【0011】バイパス機能は、たとえば、光エネルギー
の形態をとる入力データがトランシーバの受信ポートに
受信されているが、PLLがその電圧制御発信器(「V
CO」)の出力を入力データ・ストリームの遷移にロッ
クさせるための十分な時間がまだ経過していないときに
常に発生する。ネットワーク環境では、ネットワークは
一般にリングの形態に構成された複数のノードを有する
ように配置される。そこでリング内の第1のノード・ス
レーブは、マスタからの入力信号を最初に受信する。そ
のノードのトランシーバPLLが入力データ・ストリー
ムの周波数および位相にロックするのを待たずに、第1
のノード受信器はロックされていないデータ・ストリー
ム信号を受信器の出力からその送信器の入力に単純に転
送する。第1のノード送信器の出力は直ちにネットワー
ク内の次のノードにディスパッチされる。このノード
は、同じバイパス動作を実行し、これによってネットワ
ーク内のすべてのノードがある程度並行に入力光信号を
受信することができる。これは、各ノードのPLLが入
力光ストリームにほぼ同じ時間にロックすることを可能
にし、それによって各ネットワーク・ノード内のすべて
のクロック回復PLL間で、相対的に同時にロックが達
成できる。その後、すべてのノードがそれぞれ既存の、
回復されたクロック信号を持つようになるので、有効デ
ータがネットワーク上で送信されると、そのネットワー
ク内のあらゆるノードが有効データを直ちに認識して処
理できるようになる。
【0012】1つの実施態様は通信システムである。通
信システムは、個々のトランシーバにより通信回線に相
互接続された複数のデジタル・システムを含む。少なく
とも1つのトランシーバは、信号が通信回線内に存在す
るときに、相対的に低い電力の消費状態から相対的に高
い電力の消費状態になるように適合された受信器を含
む。信号が存在しないときは、受信器は高電力消費状態
から低電力消費状態に遷移する。受信器は、PLLおよ
び入力データ感知回路を含む。PLLはクロック信号を
生成し、PLLが入力信号の遷移と同期するようにロッ
クされたときに、そのクロック信号を個々のデジタル・
システムに転送する。PLLがまだ入力信号と同期する
ようにロックされていないときに入力信号が存在すると
きは、PLLは低減クロック周波数のクロック信号を生
成し、そのクロック信号を受信するように接続されたデ
ジタル・システムが過度に駆動することを防ぐ。したが
って、PLLがアンロックの状態であるときは、デジタ
ル・システムが動作可能な最大周波数を超える速度で駆
動されないことが保証できる。
【0013】別の実施態様によると、デジタル・システ
ムは受信器から、受信器を通ってデジタル・システムへ
と送信される入力信号の転送をバイパスするロック検出
器を含む。代わりにロック検出器は、PLLが入力信号
と同期するようにロックされていないときは常に入力信
号を送信器に直接転送する。
【0014】また別の実施態様によると、受信ポートお
よびその受信ポートに結合されたアクティビティ検出器
を有する受信器が提供される。アクティビティ検出器
は、入力信号が受信ポートに転送されているとき、アク
ティビティ信号を生成する。電力生成器がアクティビテ
ィ検出器に結合され、アクティビティ信号を受信すると
電源出力を生成する。電力生成器と受信ポートに結合さ
れた受信器は、受信/感知回路および好ましくはPLL
を含む。PLLは電源出力が生成されている間、入力信
号からクロック信号を生成する。アクティビティ検出器
は、たとえば比較器とタイマを含み、両方が一緒に動作
して、受信ポートの入力信号の大きさが所定の時間中、
基準電圧を超えた場合に、アクティビティ信号を生成す
る。ロック検出器は、デジタル・システムに属する(す
なわちそこに実装される)、または代替的にトランシー
バに属することができる。後者の場合、ロック検出器は
トランシーバから出力され、検出器がアンロック値を生
成した場合に、デジタル・システムからの出力の代わり
に送信器に伝送するための入力信号を選択するために結
合されたマルチプレクサに転送される。
【0015】さらに他の実施態様によると、トランシー
バ内の電力消費、およびトランシーバからのクロック信
号出力を調整するための方法が提供される。トランシー
バに入力信号が転送されたか否か、および転送されたと
きを検出するために必要な電力を維持する一方、入力信
号を受信する受信器の感知および較正回路への電力がデ
アサートされ、さらに受信器の受信ポートに入力信号が
ないときは常に受信器内のPLLへの電力がデアサート
される。入力信号が存在するときだけPLLへの電力を
アサートすることにより、PLLからクロック信号が生
成できる。PLLは好ましくは受信器の一部とするが、
ただしPLLはデジタル・システムの一部とすることが
でき、かつ受信器は単にPLLが電力を受け取るか否か
により電源生成器へのステータス信号を生成することが
理解されるであろう。これによってステータス信号の状
態は、入力信号によってネットワーク内でアクティビテ
ィが検出されたか否かに依存する。
【0016】本発明の他の目的および利点は、以下の詳
細な説明を読み、添付の図面を参照することによって、
明確になるであろう。
【0017】本発明には様々な修正および代替形態が考
えられるが、その中の特定の実施形態を例として図と共
に示し、本明細書で詳細を説明する。ただし、図および
それについての詳細な説明は、本発明を開示された特定
の形態に限定するものではなく、むしろ本発明は、添付
の特許請求の範囲で定義される本発明の精神および範囲
から逸脱しないすべての修正、同等形態および代替形態
を包含することが理解されるであろう。
【0018】
【発明の実施の形態】図に注目すると、図1はネットワ
ーク内で相互接続されたノード12のセットを有する通
信システム10を示す。各ノード12は、通信回線14
により相互接続され、リングを形成する。通信回線14
を通って転送される信号は、好ましくは同期され、相互
接続されたノードの同期リング・トポロジ・ネットワー
クを形成する。このように、すべてのノードは動作的に
ネットワーク・マスタ内のタイミング基準に同期され
る。適切な通信回線は光ファイバを含む。
【0019】各ノード12は、通信システム10として
相互接続されたマスタまたはスレーブのいずれかとして
動作する。通信システムの1つのノードはマスタとして
設計され、通信システム10を起動し、かつネットワー
ク用のタイミング基準を提供する。そのマスタは、自身
に関連付けられたソフトウェアにより書き込まれるレジ
スタを含んでもよい。そのソフトウェアは、そのレジス
タが属するノードが、スレーブとして指定された他のノ
ードのレジスタから区分されてマスタとして指定される
ようにレジスタを設定する。
【0020】各ノード12内に、スマート・トランシー
バが含まれる。これは、通信回線14が光ファイバの場
合、そのトランシーバは参照番号18に示すように光フ
ァイバ・トランシーバすなわち「FOT」であると見な
される。トランシーバ18は、対応するデジタル・シス
テム20と通信回線14内の通信信号との間のインター
フェイスを備える。トランシーバ18はスマート・トラ
ンシーバであるので、受信器ポートに供給された信号を
感知し、その入力信号からクロック信号を回復するため
の受信器を含み、さらに送信ポートに出力を出すための
送信器を含む。各トランシーバの受信および送信ポート
は、「RCV」と「XMT」のラベルで示される。
【0021】デジタル・システム20は、転送されたデ
ジタル信号を比較的高速で操作および/または処理する
ために、主にデジタル領域で動作する任意のシステムを
含む。操作または処理機能は1つまたは複数の集積回路
内で実行され、これらの回路はトランシーバ18の少な
くとも一部が実装されているモノリシック回路基板から
分離されている。有利には、各ノード内でトランシーバ
と対応するデジタル・システムとの間で外部に延びる導
線の数は最小とする。この方法では、導入する必要があ
る追加のピン・コネクタが比較的少数となる。
【0022】通信システム10は、一般化されたデー
タ、命令および/またはデータ(すなわち、ビデオ、音
声(オーディオ))がノード間で送信される、またはノ
ード間に配信される任意の環境でアプリケーションを利
用できる。1つのアプリケーション例は低電力アプリケ
ーションを含み、ここではトランシーバの受信ポートに
信号が存在しない間はトランシーバの電力は部分的に低
減される。適切な低電力アプリケーションは自動車のセ
ッティングに現れ、そこでは自動車がオフのときに信号
は存在せず、したがって通信ネットワーク10は低電力
すなわち「スリープ」状態になる。
【0023】図2は、1つの実施形態により通信回線イ
ンターフェイス24と関連するデジタル・システムとの
間に設置されたトランシーバ18を示す。インターフェ
イス24は、通信信号が送られる媒体に依存する。1つ
の例によると、通信回線は光ファイバであり、したがっ
てインターフェイス24は変調光を入力電圧VINに変換
するために使用される。受信ポートは通信回線からVIN
を受信し、また送信ポートは送信器からVOUTを送信す
る。インターフェイス24と同様に、トランシーバ18
の送信部分も、VOUTを通信回線を通る伝送に適したフ
ォーマットに変換するインターフェイス26を含む。図
示した例では、インターフェイス24は光センサを含
み、またインターフェイス26はピン・ダイオード、す
なわちLEDを含む。さらに、トランシーバ18は受信
器28と送信器30の両方を含む。
【0024】受信器28は、低雑音トランスインピーダ
ンス増幅器32を含み、これはたとえば50Mボー・デ
ータ速度などを扱うために十分な帯域幅と高い開ループ
利得を有する。増幅器32は、外部ピン・ダイオード2
4を強制的に固定逆バイアス電圧にすることを意図した
ものであり、したがって受信された電流の範囲に対処で
きる広域な動的範囲を有する。高速比較器34が増幅器
32の出力と結合される。比較器34は、増幅信号を取
得し、これを所定のトリップポイントに対するヒステリ
シスと比較する。トリップポイントは、基準電圧VREF2
により設定される。必須なものでも、要求されるもので
もないが、パルス幅歪み修正/較正回路36を使用し
て、比較器34から出力を取得し、受信信号の立ち上が
りまたは立下りエッジを修正できる。ピン・ダイオード
およびLEDのオン・オフ時間の不正確さを補正するた
めに、回路36が約50%のデューティ・サイクルを提
供することが意図される。単なる例として、回路36は
直列に接続した偶数個のインバータを含む。列内の第2
のインバータは、相互コンダクタンス増幅器の差動出力
から電力を得ることができ、ここではその増幅器の1つ
の入力が分圧器に接続され、他の入力は直列に接続され
たインバータの出力と結合される。
【0025】1つの実施形態によると、PLL38が増
幅器32、比較器34、および較正回路36などの受信
器回路と同じ集積回路上に実装される。さらに、受信器
回路はデジタル・システムと同じ、または異なるモノリ
シック回路基板上に実装できる。またさらに、受信器回
路は送信器を収納するモジュールと同じ、または異なる
モジュール内に形成できる。PLL38は回路36から
データ出力を取得し、回路36からのデータ出力のサン
プリングに使用できる低ジッタ・クロック出力を生成す
る。PLL38は位相周波数検出器、ローパス・フィル
タ、電圧制御発振器を含み、また電圧制御発振器の出力
は、よく知られた設計により位相周波数検出器にフィー
ドバックされる。電圧制御発振器の出力はクロック信号
であり、この信号は通信システム内のアクティビティの
ステータスに従って、アクティブまたは非アクティブ
か、もしくは保護されたモードでクロックされる。
【0026】最初、受信器回路(すなわち増幅器32、
比較器34および較正回路36)、およびPLLは低電
力モードであり、また出力クロック信号はネットワーク
内にアクティビティがないので(すなわち入力信号が受
信ポートに存在しないので)、定常状態の低い値に維持
される。ネットワーク内のアクティビティが検出される
と、PLL38は通常動作に入る。ただし、PLL38
はロックされた状態に入るまでに特定時間の経過を必要
とする。PLLがロックされておらず、その周波数がた
とえばロック周波数の5%の範囲の外側にある場合、ク
ロック信号出力周波数は4で分周される。PLL周波数
がロック周波数に近くなると、クロック信号出力は通常
のクロック信号周波数に戻り、ロック/アンロック導線
が、相対的に高い電圧値を発生させる有効なロック信号
を担う。ロック信号は、PLL38によって有効な3フ
レームが検出されるまでは高くならないことが好まし
い。ネットワーク内のアクティビティが終了すると(す
なわち受信ポートへの入力信号が終端すると)、ロック
信号は低下し、クロック信号出力も低下する。
【0027】PLLのクロック/ステータス出力、およ
びロック/アンロック出力についての詳細を、図3を用
いて説明する。明確には、通信システム内に光が存在し
ない(アクティビティがない)場合は、PLL出力はア
ンロック信号を発生し、クロック値は発生しない。ただ
し、光が存在しており、PLLをロックしなければなら
ないときは、クロック信号出力は通常のクロック出力の
M分の一(Mは4に等しくできる)となる。PLLがロ
ックされ、かつ光がまだ存在すると、クロック信号出力
は、1つの実施形態によるとVINのデータ速度に比例す
る適切な周波数に増加する。
【0028】参照番号40で表示される電源、または単
なる電源へのスイッチが受信器28に属している。電源
40は、ネットワーク・アクティビティ検出器42に反
応する。電源40は選択可能な電源出力を生成する生成
器を含む点に注意する。出力は、電流および/または電
圧とすることができ、ここで電流は選択的に様々な受信
器コンポーネント(「受信回路」)に供給され、また電
圧は、アクティビティが検出されていないとき、浮動ノ
ードまたは高電流パスが存在しないことを保証するため
にも使用される。検出器42は、比較器44とタイマ4
6を含むことができる。比較器44はピン・ダイオード
または光センサにより生成されたきわめて小さな電流を
感知するように結合される。ここでピン・ダイオードと
光センサのどちらもインターフェイス24を含む。アク
ティビティが検出されると、低電力発振器が電力投入と
比較器出力の監視に使用される。比較器の出力がピン・
ダイオードにおけるアクティビティを依然示す場合は、
完全な電力が再開される。ピン・ダイオードでグリッチ
が発生した場合は、比較器44は発振器が時間切れにな
った後にアクティビティを示さない。このため発振器は
電力を低下させて電力を節約し、受信器28は低電力モ
ードになる。検出器42はこれによって入力電圧VIN
比較する基準電圧VREF1を要求し、VINがVREF1を超え
ている場合は、アクティビティが検出され、アクティビ
ティ信号がタイマ出力に提示される前に、アクティビテ
ィがたとえば1.0ミリ秒などの特定の時間枠の間維持
されることをタイマ46が保証する。
【0029】アクティビティ信号は電源40に供給さ
れ、電力をアイテム32、34、36、および38に供
給しなければならないことを示す。アクティビティ信号
が存在しない場合は、これらのアイテムは電力低下状態
に維持され、受信器28は低電力モードに置かれると言
える。したがって、低電力モードでは検出器42だけが
電力を与えられる。
【0030】アクティビティ信号は、回路36からのデ
ータ出力およびPLL38からのクロック信号出力を有
効にするためにも使用される。論理50は、この目的の
実行のために使用できる。アクティビティが検出された
場合のみ、受信データはデジタル・システムに転送さ
れ、かつ高速または低速のクロック信号がクロック/ス
テータス・ピンを介してデジタル・システムに送信され
る。PLL38がアンロックされた場合は、アンロック
信号がM分周出力52から出力を選択する。その他の場
合は、ロックされたPLLがより高速のクロック出力を
選択する。マルチプレクサ54は、この選択機能を実行
できる。
【0031】受信器28が、デジタル・システムに向け
た4本の導線を有していることが示されている。デジタ
ル・システムが独自の接地および電源を維持する場合
は、2本の導線のみが必要である。受信データ(DAT
A RCV)は、クロック/ステータス導線内のクロッ
ク信号の遷移に同期してデジタル・システムにより処理
される。処理が完了すると、データはデジタル・システ
ムから送信データ(DATA XMT)として戻され
る。ただし、デジタル・システムがロック/アンロック
信号のステータスに基づいてバイパスされる場合は、受
信データは受信器から送信器30にデータRCVとして
直接伝送される。いずれの場合も、ドライバ58がバイ
パスされた受信データ、または処理された送信データを
通信回線に戻すために使用される。ドライバ58は、通
信回線とデジタル・システム間の電圧およびタイミング
の差異に備えるために必要な、たとえばバッファおよび
/または増幅器を含む。
【0032】図4および図5は、データがデジタル・シ
ステム、すなわちデジタル信号プロセッサ20をバイパ
スする2つの可能な方法を示している。図4に示すよう
に、ロック検出器60はデジタル・システム内に配置さ
れ、トランシーバからのデータを受信することができ
る。1つの実施形態により、検出器60はデコーダ62
とカウンタ64を含む。デコーダ62は、データ受信信
号を連続的にデコードし、有効なプリアンブルの所定の
セットと一致するパターンの発生を示す。したがってデ
コーダ62は、バイナリ・ビットの特定のシーケンスを
デコードするように設計されている。検索されるシーケ
ンスは、データ・ストリームのプリアンブルのセット内
に含まれることが望ましい。プリアンブルには、伝送時
に設定されるコーディングが含まれる。たとえば伝送チ
ャネル内の雑音、またはコネクタの配置不良や分離に起
因する破壊などのためにコーディングが変化する場合、
バイナリ・シーケンスが変化する。検出器62はプリア
ンブル内の特定のビットのセットをデコードするように
設計される。そのセットが、カウンタ64の特定のカウ
ントにより示すことが可能である設定された時間内に発
生しない場合、カウンタ64からのロック/アンロック
信号出力がアンロック状態を示す。カウンタ64はモジ
ュロNカウンタであり、ここでNクロック・サイクルは
プリアンブル間の時間である。有効なプリアンブルがN
クロック・サイクル後に検出された場合、デコーダ62
は1つの有効なプリアンブルが検出されたことを示す。
この他の場合は、無効なプリアンブルが検出されたこと
を示す。Nより少ないクロック・サイクル後にデコード
されたプリアンブルは、カウンタ64をリセットして再
度同期する。たとえば3つの有効なプリアンブルが正し
く検出されたときは、ロックが宣言される。マルチプレ
クサ66はマルチプレクサの選択入力においてロック/
アンロック信号を受信し、DSP出力(すなわちデータ
XMT)をトランシーバに転送するか否か、または受信
器の出力におけるデータ(すなわちデータRCV)を送
信するか否かのいずれかを選択する。
【0033】図5は、アンロック条件が、光検出器が読
み取った雑音または破壊に起因する入力信号の周波数変
動に相当することを示す。雑音または破壊および関連す
る周波数変動のこの量は、周波数検出器70により認識
できる。さらに重要なことには、周波数検出器70はク
ロック/ステータス信号の周波数の変化を読み取るため
だけに配置できる。周波数が定常状態であり、光を受信
していないことを示す場合、または周波数がむしろ低
く、したがって検出された範囲の外にある場合は、PL
Lに電力が供給されていないか、またはアンロックされ
ているかのいずれかを示す。ただし、周波数が所定の範
囲内に入る場合は、検出器70はマルチプレクサ72に
転送されるロック信号を生成する。次にマルチプレクサ
72は、図4に示すマルチプレクサ66と同じ機能を実
行する。
【0034】図4および図5は、ネットワーク内のアク
ティビティに定常性がない場合のデータのバイパスを示
すために、多数の可能な代替方法の中の2つを示しただ
けである点に留意することが重要である。これは、PL
L38(図2)がアンロックされている、または不適切
なバイナリ・コードがデータと一緒に送信されるという
形態で出現する。いずれの場合も、結果として発生する
アンロック信号により、1つのノード内の受信データを
後続のノードに送信し、同様にして通信システム内のす
べてのノードに送信することが可能となり、これによっ
て有利には、各トランシーバPLLがより迅速に、相互
に並行して最終的にロックできる信号を提供できる。こ
の方法において、各トランシーバは、受信データを迅速
に処理するために、通常のクロック信号を関連するデジ
タル・システムに転送する準備をさらに迅速に整えるこ
とができる。
【0035】本開示の恩恵を得る当業者には、本発明が
自動車内でネットワークが使用されているか否か、また
は通信システムが光ファイバを使用しているか否かに関
わらず、本発明が相互接続されたデジタル・システムの
ネットワークを通した信号の通信を含むアプリケーショ
ンを可能にすると考えられることが理解されるであろ
う。通信システムまたはトランシーバのそれぞれのすべ
てのコンポーネントに対して、様々な修正および変更が
可能であり、本開示を検討した後では、それらのすべて
が当業者には明らかであろう。添付の特許請求の範囲
は、このようなすべての修正および変更を包含すると解
釈することが意図されており、したがって、明細および
図面は制限するものではなく、説明のためであると見な
されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】通信システムの少なくとも1つのノードが、デ
ジタル・システムおよびデジタル・システムから分離さ
れて配置された1つまたは複数のモノリシック基板回路
を含むモジュール内に配置されたトランシーバを含む、
通信システムの概略図である。
【図2】図1に示すトランシーバの、1つの実施形態に
よる受信器と送信器の概略図である。
【図3】受信器に転送された入力信号、および受信器内
のPLLが入力信号と同期するようにロックされている
か否かに依存する、クロック/ステータス出力信号のタ
イミング図である。
【図4】データ信号遷移の最初のシーケンスを受信する
すべてのネットワーク化されたトランシーバ間で迅速か
つ並行して実行されるロックを達成するために、受信器
からのデータを受信するため、およびデータがデジタル
・システムに転送されるか否か、またはデータがデジタ
ル・システムをバイパスされ、通信システムの別のノー
ド内の受信器に直接渡されるか否かを判断するために結
合されたロック検出器の概略図である。
【図5】代替実施形態によるロック検出器の概略図であ
る。
【符号の説明】
10 通信システム 12 ノード 14 通信回線 18 光ファイバ・トランシーバ(FOT) 20 デジタル・システム 24、26 インターフェイス 28 受信器 30 送信器 32 増幅器 34、44 比較器 36 較正回路 38 PLL 40 電源 42 ネットワーク・アクティビティ検出器 46 タイマ 50 論理 52 M分周出力 54、66、72 マルチプレクサ 58 ドライバ 60 ロック検出器 62 デコーダ 64 カウンタ 70 周波数検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04L 25/40 H04L 7/02 B Fターム(参考) 5K002 AA01 AA03 BA14 DA05 DA11 FA01 5K011 DA07 JA01 KA03 5K029 AA02 AA13 CC04 DD02 HH26 JJ01 5K047 BB02 GG11 GG24 MM23 MM46 MM64 (54)【発明の名称】 クロック信号を生成できる、または各トランシーバに関連付けられたデジタル・システムのデー タのバイパスを可能にする、電力管理されたトランシーバのネットワークを使用する通信システ ム

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 個々のトランシーバにより通信回線に相
    互接続された複数のデジタル・システムを含む通信シス
    テムであって、前記トランシーバの少なくとも1つが前
    記通信回線内に信号が存在する間、相対的に低い電力の
    消費状態から相対的に高い電力の消費状態になるように
    適合された受信器を含み、かつ前記受信器が前記通信回
    線から前記信号がなくなっている間、前記相対的に高い
    電力の消費状態から前記相対的に低い電力の消費状態に
    なるようにさらに適合された通信システム。
  2. 【請求項2】 前記通信回線が光ファイバを含む請求項
    1に記載の通信システム。
  3. 【請求項3】 前記受信器が前記光ファイバに近接して
    配置された光センサを含む請求項2に記載の通信システ
    ム。
  4. 【請求項4】 前記デジタル・システムがデジタル信号
    プロセッサを含む請求項1に記載の通信システム。
  5. 【請求項5】 前記信号が前記通信回線を介して前記受
    信器に転送されたときに前記受信器が前記相対的に高い
    電力の消費状態になる請求項1に記載の通信システム。
  6. 【請求項6】 前記受信器がクロック信号を生成する位
    相ロック・ループ(PLL)を含み、かつ前記PLLが
    前記信号の遷移に同期するようにロックされるときに個
    々のデジタル・システムに前記クロック信号を転送する
    請求項1に記載の通信システム。
  7. 【請求項7】 前記受信器が低減されたクロック周波数
    のクロック信号を生成する位相ロック・ループ(PL
    L)を含み、かつ前記PLLが前記信号の遷移に同期す
    るようにロックされていない状態のときに個々のデジタ
    ル・システムに前記クロック信号を転送する請求項1に
    記載の通信システム。
  8. 【請求項8】 前記PLLが前記信号の遷移に同期する
    ようにロックされていない状態のときに、前記デジタル
    ・システムへの前記信号の転送をバイパスし、かつ前記
    信号を前記トランシーバの送信器に直接転送するロック
    検出器をさらに含む請求項7に記載の通信システム。
  9. 【請求項9】 前記ロック検出器が前記デジタル・シス
    テム内に実装される請求項8に記載の通信システム。
  10. 【請求項10】 前記各トランシーバの少なくとも一部
    が前記デジタル・システムとは異なる単一のモノリシッ
    ク回路基板上に実装される請求項1に記載の通信システ
    ム。
  11. 【請求項11】 前記複数のデジタル・システムの1つ
    と個別のトランシーバとの間の接続が電源導線、接地導
    線、クロック信号導線、受信データ導線および送信デー
    タ導線からなる請求項1に記載の通信システム。
  12. 【請求項12】 前記複数のデジタル・システムの1つ
    と個別のトランシーバとの間の接続が前記通信回線内の
    前記信号の有無を示す信号を送信するように適合された
    クロック/ステータス導線を含む請求項1に記載の通信
    システム。
  13. 【請求項13】 前記複数のデジタル・システムの1つ
    と個別のトランシーバとの間の接続が前記通信回線内の
    前記信号遷移における周波数を示す信号を送信するよう
    に適合されたクロック/ステータス導線を含む請求項1
    に記載の通信システム。
  14. 【請求項14】 前記複数のデジタル・システムがリン
    グ・トポロジの形態で相互接続される請求項1に記載の
    通信システム。
  15. 【請求項15】 受信ポートと、 前記受信ポートに結合された受信回路と、 前記受信ポートに結合され、その受信ポートに入力信号
    が転送されているときアクティビティ信号を生成するア
    クティビティ検出器と、 前記アクティビティ検出器に結合され、そのアクティビ
    ティ検出器が前記アクティビティ信号を生成していると
    き前記受信回路への電源出力を生成する電源生成器とを
    含む装置。
  16. 【請求項16】 前記受信回路が前記入力信号を感知す
    るための感知回路を含む請求項15に記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記電源生成器に結合され、前記電源
    出力が生成されている間前記入力信号からクロック信号
    を生成する位相ロック・ループ(PLL)をさらに含む
    請求項15に記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記アクティビティ検出器が、 一対の入力と出力とを有し、前記一対の入力の一方が前
    記受信ポートに結合され、かつ前記一対の入力の他方が
    第1の基準電圧に結合された比較器と、 前記比較器出力に結合され、前記受信ポートの前記入力
    信号の大きさが所定の時間前記第1の基準電圧を超えた
    場合に前記アクティビティ信号を生成するタイマとを含
    む請求項15に記載の装置。
  19. 【請求項19】 前記PLLは前記クロック信号が前記
    入力信号の遷移に同期しているときは常にロック信号を
    生成する請求項15に記載の装置。
  20. 【請求項20】 前記PLLは前記クロック信号が前記
    入力信号の遷移に同期していないときは常にアンロック
    信号を生成し、かつそのアンロック信号が、デジタル・
    システムからの出力の代わりに送信器に送る入力信号を
    選択するように結合されたマルチプレクサに転送される
    請求項15に記載の装置。
  21. 【請求項21】 前記入力信号を受信し、かつその入力
    信号がエラー・バイナリ・コードの少なくとも2つの連
    続するセットを含む場合またはその入力信号が所定のバ
    イナリ・ビットのシーケンスとは異なるバイナリ・ビッ
    トのシーケンスを含む場合にアンロック信号を生成する
    ように結合されたロック検出器をさらに含む請求項15
    に記載の装置。
  22. 【請求項22】 前記入力信号を受信し、かつその入力
    信号の遷移周波数が所定の範囲の外側にある場合にアン
    ロック信号を生成するように結合されたロック検出器を
    さらに含む請求項15に記載の装置。
  23. 【請求項23】 出力ポートを有する受信器と、 前記出力ポートに提供されたデータを受信するように結
    合された位相ロック・ループと、 入力ポートを有する送信器と、 前記受信器と送信器との間に結合されたデジタル・シス
    テムであって、前記受信データを前記送信器入力ポート
    に直接転送し、それによって前記位相ロック・ループが
    前記受信データに同期するようにロックされていないと
    きに前記デジタル・システムをバイパスするロック検出
    器を含むデジタル・システムとを含む装置。
  24. 【請求項24】 前記受信器および送信器が前記デジタ
    ル・システムと異なるモノリシック回路基板上に実装さ
    れる請求項23に記載の装置。
  25. 【請求項25】 前記PLLが前記受信器または前記送
    信器のいずれかにより共有されるモノリシック回路基板
    上に実装された請求項23に記載の装置。
  26. 【請求項26】 前記受信器およびデジタル・システム
    が4本以下の導線により接続される請求項23に記載の
    装置。
  27. 【請求項27】 前記4本の導線の1つが前記受信器に
    より入力信号が検出されたか否か、および/または前記
    PLLが前記入力信号に同期するようにロックされてい
    るか否かを示すクロック/ステータス信号を受信するよ
    うに適合される請求項26に記載の装置。
  28. 【請求項28】 前記受信器および送信器が前記デジタ
    ル・システムに向って延びた5本以下の導線を含むモジ
    ュール内に相互接続される請求項23に記載の装置。
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