JP2004336482A

JP2004336482A - 車内通信システム及び車載装置

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Publication number: JP2004336482A
Application number: JP2003130591A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Hattori; 敏弘服部; Susumu Akiyama; 進秋山
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】伝送線路の数を増加させることなく、伝送速度の高速化が可能な車内通信システム及び車載装置を提供する。
【解決手段】伝送線路Ｌに接続される車載装置Ｍ１（Ｍ１１〜Ｍ１５）は、無変調のデジタル信号（ベースバンド信号）を送受信するベースバンド通信部１のみを備え、同じく伝送線路Ｌに接続される車載装置Ｍ２（Ｍ２１〜Ｍ２３）は、上記ベースバンド通信部１に加えて、変調されたデジタル信号（変調信号）を送受信する変調波通信部３を備える。ベースバンド通信部１を備えた全ての車載装置Ｍ１，Ｍ２が、伝送線路Ｌを介してベースバンド信号を送受信する第１の通信ネットワークを形成すると共に、変調波通信部３を備えた車載装置Ｍ２が、同じ伝送線路Ｌを介して変調信号を送受信する第２の通信ネットワークを形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有無変調のデジタル信号を有線伝送路を介して伝送する車内通信システム、及びその車内通信システムにて使用する車載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両、特に自動車においては、制御装置、情報機器、オーディオ機器といった多数の車載装置が搭載されており、これら車載装置間での連係動作や情報の共有のために車内通信システム（いわゆる車載ＬＡＮ）が設けられている。
【０００３】
そして、車載ＬＡＮで使用する通信プロトコルとしては、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）やＬＩＮ（ＬｏｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＮｅｔｗｏｒｋ）などが知られており、これらＣＡＮやＬＩＮでは、ツイストペア線や単線を伝送媒体とし、無変調のデジタル信号（以下「ベースバンド信号」と称する。）を伝送する方式が採用されている（非特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】
「ＬＩＮとＣＡＮの違い」、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００１年４月１１日、株式会社ルネサステクノロジ、［平成１５年４月１７日］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｎｅｓａｓ．ｃｏｍ／ｊｐｎ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｍｐｕｍｃｕ／ｓｐｅｃｉｆｉｃ／ｌｉｎ＿ｍｃｕ／ｌｉｎ＿ｃａｎｆ／ｌｉｎ＿ｃａｎ．ｈｔｍ＞
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ツイストペア線や単線は、同軸ケーブルとは異なり、線路インピーダンスを特定することができないため、インピーダンスの整合をとることが困難であり、その結果、伝送速度（現状では２Ｍｂｐｓ以下）を、現状より向上させることができないという問題があった。
【０００６】
これに対して、伝送線路の数を増やすことで伝送速度（伝送容量）を向上させることが考えられるが、車両内に設置される電子機器（車載装置）は増加の一途をたどっており、それらを電気的に結ぶハーネスの増加を許容できない状況にあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、伝送線路の数を増加させることなく、伝送速度の高速化が可能な車内通信システム及び車載装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた第一発明の車内通信システムでは、有線伝送路を介して、無変調のデジタル信号であるベースバンド信号を伝送するだけでなく、この同じ有線伝送路に、デジタル信号を変調してなる変調信号を多重化して伝送するように構成されている。
【０００９】
従って、本発明の車内通信システムによれば、新たな有線伝送路を追加することなく通信容量を増大させることができ、その結果、高速な通信を実現することができる。但し、変調信号は、ベースバンド信号の影響が十分に小さい周波数帯を信号帯域とするか、或いはベースバンド信号の影響を受けにくい変調方式を使用することが望ましい。
【００１０】
次に、第二発明の車載装置では、第１の通信手段が、無変調のデジタル信号であるベースバンド信号を送受信し、第２の通信手段が、デジタル信号を変調してなる変調信号を送受信する。そして、これら第１及び第２の通信手段は、ベースバンド信号及び変調信号を、同一の有線伝送路に多重化して伝送するように構成されている。
【００１１】
従って、本発明の車載装置によれば、第一発明の車内通信システムを構築する際に好適に用いることができる。
なお、ベースバンド信号と変調信号とが互いに干渉することのないように、第１及び第２の通信手段のそれぞれに、ベースバンド信号及び変調信号の信号帯域を互いに切り分けるための帯域制限フィルタを設けるか、或いは、第２の通信手段を、ベースバンド信号の高調波が十分に小さくなる周波数帯が変調信号の信号帯域となるように設定することが望ましい。後者の場合、具体的には、変調信号の信号帯域の下限周波数を、ベースバンド信号のビットレートの１０倍以上に設定することが望ましい。
【００１２】
ところで、第２の通信手段は、例えば、スペクトル拡散変調を行うように構成してもよい。この場合、ノイズへの耐性を向上させることができると共に、変調信号の帯域とベースバンド信号の帯域とが重なり合っていても、これを復調することができる。
【００１３】
また、第２の通信手段は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調を行うように構成してもよい。この場合、伝送容量を大幅に増加させることができると共に、バーストノイズへの耐性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明を適用して構成した車内通信システムの概略構成図であり、図２は、車内通信システムに接続される車載装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の車内通信システムは、ツイストペアケーブルからなる伝送線路Ｌと、伝送線路Ｌに接続された各種の車載装置Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２３とからなり、いわゆる車載ＬＡＮを構成している。なお、伝送線路Ｌは、分岐ボックスＤ１〜Ｄ３により分岐され、その分岐した枝線のそれぞれに、上述の車載装置Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２３が接続されている。
【００１６】
また、車載装置Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２３は、２種類に分類され、一方の種類の車載装置Ｍ１（Ｍ１１〜Ｍ１５）は、伝送線路Ｌを介して通信を行うための構成として、無変調のデジタル信号（以下「ベースバンド信号」と称する。）を送受信するベースバンド（ＢＢ）通信部１のみを備えており、他方の種類の車載装置Ｍ２（Ｍ２１〜Ｍ２３）は、伝送線路Ｌを介して通信を行うための構成として、上記ベースバンド通信部１に加えて、変調されたデジタル信号（以下「変調信号」と称する。）を送受信する変調波通信部３を備えている。
【００１７】
なお、車載装置Ｍ１は、変調波通信部３が省略されている以外は、車載装置Ｍ２と同様に構成されているため説明を省略し、以下では車載装置Ｍ２を中心に説明する。
図２に示すように、車載装置Ｍ２は、上述したベースバンド通信部１及び変調波通信部３と、これらベースバンド通信部１及び変調波通信部３に送信デジタル信号を供給し、この送信デジタル信号に基づくベースバンド信号或いは変調信号を伝送線路Ｌに送出させると共に、ベースバンド通信部１及び変調波通信部３から、伝送線路Ｌを介して受信するベースバンド信号或いは変調信号に基づいて生成された受信デジタル信号の供給を受けることにより、伝送線路Ｌに接続された他の車載装置Ｍと連係して各種制御や処理を実行する制御部５とを備えている。
【００１８】
このうち、ベースバンド通信部１は、制御部５から供給される送信デジタル信号から、高周波成分を除去するフィルタ（ここではＬＰＦ）１１と、フィルタ１１の出力を、予め規定された信号レベルに増幅して伝送線路Ｌに送出するドライバ１３とを備えている。
【００１９】
また、ベースバンド通信部１は、伝送線路Ｌ上の信号を取り込むレシーバ２１と、レシーバ２１が取り込んだ信号から高周波成分を除去することでベースバンド信号を抽出するフィルタ（ここではＬＰＦ）２３と、その抽出したベースバンド信号を矩形波に波形整形する波形整形回路２５とを備えており、この波形整形回路２５の出力を受信デジタル信号として制御部５に供給するように構成されている。
【００２０】
なお、ベースバンド通信部１を介して行うデータ通信では、車載ＬＡＮにて一般的に利用されているＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）プロトコルが用いられている。また、本実施形態では、ベースバンド信号の伝送速度は５００Ｋｂｐｓに設定されている。
【００２１】
一方、変調波通信部３は、制御部５から供給される送信デジタル信号を、同相（Ｉ）成分及び直交（Ｑ）成分からなる複素ベースバンド信号に変換することでＤＱＰＳＫ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＱｕａｔｅｒｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）信号へのマッピングを行う位相，振幅変調回路３１と、その複素ベースバンド信号を各成分毎に、それぞれ予め設定された拡散符号（本実施形態では拡散レート１６）を用いて拡散変調する拡散変調回路３３と、その拡散変調された信号から高周波成分を除去することで信号帯域を制限するフィルタ（ここではＬＰＦ）３５と、フィルタ３５にて帯域制限された信号を、周波数ｆｃ（本実施形態では１０ＭＨｚ）の搬送波を用いて直交変調する直交変調回路３７と、直交変調回路３７の出力から周波数ｆｃを中心とした信号帯域（本実施形態では８〜１２ＭＨｚ）以外の不要な信号成分を除去するフィルタ（ここではＢＰＦ）３８と、フィルタ３８の出力を、予め規定された信号レベルに増幅して伝送線路Ｌに送出するドライバ３９とを備えている。
【００２２】
また、変調波通信部３は、伝送線路Ｌ上の信号を取り込むレシーバ４１と、レシーバ４１が取り込んだ信号から変調信号の信号帯域以外の信号成分を除去することで変調信号を抽出するフィルタ（ここではＢＰＦ）４２と、その抽出した変調信号を、周波数ｆｃのローカル信号を用いて直交復調する直交復調回路４３と、直交復調回路４３の出力から必要な信号成分を除去して、拡散変調された信号を抽出するフィルタ（ここではＬＰＦ）４５と、フィルタ４５が抽出した信号を逆拡散変調して複素ベースバンド信号を生成する逆拡散変調回路４７と、その複素ベースバンド信号を復調して受信デジタル信号を生成する位相，振幅復調回路４９とを備えている。
【００２３】
つまり、変調波通信部３は、一次変調（情報変調）にＤＱＰＳＫ変調を使用したスペクトル拡散通信を行うように構成されている。
なお、図３に示すように、ベースバンド通信部１を構成するフィルタ（ＬＰＦ）１１，２３は、ベースバンド信号の伝送に使用する帯域（例えば、伝送速度の１０倍程度）を通過させ、変調波通信部３を構成するフィルタ（ＢＰＦ）３８，４２は、変調信号の伝送に使用する帯域を通過させるように設定されている。また、変調波通信部３を構成するフィルタ（ＬＰＦ）３５は、高調波を多く含んだ矩形波を、そのまま直交変調すると、変調信号の信号帯域が広がってしまうため、これを制限するためのものである。
【００２４】
ここで、図４は車載装置Ｍ２の各部における信号の波形を示すものであり、（ａ）がベースバンド通信部１から伝送線路Ｌに送出されるベースバンド信号の波形図、（ｂ）が変調波通信部３から伝送線路Ｌに送出される変調信号の波形図、（ｃ）がベースバンド通信部１及び変調波通信部３が伝送線路Ｌから取り込む信号の波形図、（ｄ）がベースバンド通信部１から制御部５に供給される受信デジタル信号の波形図である。
【００２５】
図４に示すように、変調波通信部３により伝送線路Ｌ上のベースバンド信号に、変調信号が重畳されても、ベースバンド通信部１では、元のデジタル信号が確実に再生されることが示されている。
このように構成された本実施形態の車内通信システムでは、ベースバンド通信部１を備えた全ての車載装置Ｍ１，Ｍ２が、伝送線路Ｌを用いてベースバンド信号を送受信する第１の通信ネットワークを形成するだけでなく、変調波通信部３を備えた車載装置Ｍ２が、同じ伝送線路Ｌを用いて変調信号を送受信する第２の通信ネットワークを形成する。
【００２６】
従って、本実施形態の車内通信システムによれば、ベースバンド信号による通信のみを行う従来の車内通信システムと比較して、新たな伝送線路Ｌを追加することなく、通信容量を増大させることができ、その結果、高速な通信を実現することができる。
【００２７】
また、本実施形態の車内通信システムは、例えば、ベースバンド通信部１のみを備えた車載装置Ｍ１が接続され、ベースバンド信号による通信のみを行うように構成された既存の車内通信システムにおいて、その車載装置Ｍ１を、変調波通信部３を備えた車載装置Ｍ２に置き換えるか、或いは車載装置Ｍ２を新たに追加接続することによって、簡単に構築することができる。
【００２８】
なお、本実施形態において、ベースバンド通信部１が第１の通信手段、変調波通信部３が第２の通信手段、フィルタ１１，２３，３８，４２が帯域制限フィルタに相当する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することが可能である。
【００２９】
例えば、上記実施形態では、変調波通信部３を、スペクトル拡散通信を行うものとして構成したが、例えば、図５（ａ）に示す変調波通信部３ａのように、上記実施形態の変調波通信部３から拡散変調回路３３及び逆拡散変調回路４７を除去して、単純にＤＱＰＳＫ変調された変調信号を送受信するように構成してもよい。なお、変調方式は、ＤＱＰＳＫ変調に限らず、ＱＡＭ変調や各種ＰＳＫ変調等を用いてもよい。
【００３０】
但し、この場合、ベースバンド信号の高調波が変調信号に及ぼす影響を十分に小さくするために、変調信号の信号帯域の下限周波数が、ベースバンド信号のビットレートの１０倍以上の周波数となるように設定することが望ましい。
また、図５（ｂ）に示す変調波通信部３ｂのように、拡散変調回路３３の代わりに、ＯＦＤＭ変調回路３２及びガードインターバル付加回路３４、逆拡散変調回路４７の代わりにＯＦＤＭ復調回路４８、直交復調回路４３の代わりに準同期検波回路４４を設け、ＯＦＤＭ変調された変調信号を送受信するように構成してもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、伝送線路Ｌとしてツイストペアケーブルを用いたが、単線の信号線や同軸ケーブルなど、電気的信号を伝達するケーブルであればどのようなものでもよい。特に同軸ケーブルを用いた場合は、インピーダンスを整合させることができるため、ベースバンド通信部１での通信速度も向上させることができ、より一層の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の車内通信システムの概略構成図である。
【図２】車内通信システムに接続される車載装置の構成を示すブロック図である。
【図３】フィルタの機能を示すための説明図である。
【図４】車載装置の各部における信号の波形図である。
【図５】変調波通信部の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ベースバンド通信部、３，３ａ，３ｂ…変調波通信部、５…制御部、１１，２３，３５，３８，４２，４５…フィルタ、１３，３９…ドライバ、２１，４１…レシーバ、２５…波形整形回路、３１…位相，振幅変調回路、３２…ＯＦＤＭ変調回路、３３…拡散変調回路、３４…ガードインターバル付加回路、３７…直交変調回路、４３…直交復調回路、４４…準同期検波回路、４７…逆拡散変調回路、４８…ＯＦＤＭ復調回路、４９…位相，振幅復調回路、Ｄ１…分岐ボックス、Ｌ…伝送線路、Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２３…車載装置。

Claims

無変調のデジタル信号であるベースバンド信号を、有線伝送路を介して伝送する車内通信システムにおいて、
前記有線伝送路に、デジタル信号を変調してなる変調信号を多重化して伝送することを特徴とする車内通信システム。
無変調のデジタル信号であるベースバンド信号を送受信する第１の通信手段と、
デジタル信号を変調してなる変調信号を送受信する第２の通信手段と、
を備え、前記第１及び第２の通信手段は、前記ベースバンド信号及び前記変調信号を、同一の有線伝送路に多重化して伝送することを特徴とする車載装置。
前記第１及び第２の通信手段は、それぞれが前記ベースバンド信号及び変調信号の信号帯域を互いに切り分けるための帯域制限フィルタを備えることを特徴とする請求項２に記載の車載装置。
前記第２の通信手段は、前記ベースバンド信号の高調波が十分に小さくなる周波数帯を前記変調信号の信号帯域とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の車載装置。
前記第２の通信手段は、スペクトル拡散変調を行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の車載装置。
前記第２の通信手段は、ＯＦＤＭ変調を行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の車載装置。