JP2005269513A - 車両用変復調システム、受信装置および送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スパイクノイズを的確かつ低コストに検出する。
【解決手段】車両に配索された複数の電力線Ｗ１、Ｗ２に送信装置１５と受信装置２５とを接続し、電力線Ｗ１、Ｗ２を電力線搬送により信号送受を行う伝送路１３、１４とし、送信装置１５は入力信号を変調して送信する変調部１７を有すると共に、受信装置２５は電力線Ｗ１、Ｗ２を介して受信した信号を復調する復調部２７を有している車載変復調装置であって、送信装置１５の変調部１７は入力信号に対応して各電力線Ｗ１、Ｗ２に互いに異符号となるように伝送信号を送信し、受信装置２５の復調部２７は、各電力線Ｗ１、Ｗ２から受信した各伝送信号を対比して互いに異符号の場合に正常とする一方、同符号となっている場合に異常であるとみなす。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用変復調システム、受信装置および送信装置に関し、特に、車両に配索されたワイヤハーネスの電力線を通じて車載電装品へ電力線搬送により信号を変復調して送受信を行うものに関する。

近年、自動車メーカは環境問題に対応して排気ガスの低減や燃費向上を図るために、車体に配索されるワイヤハーネスの省線化を行って車両軽量化に努めており、その一環として電力線に時分割あるいは周波数分割して信号を重畳する電力線搬送技術を導入し、通信線の数を低減する試みが為されている。
しかしながら、自動車におけるワイヤハーネスの配索は限られた車体スペースの中で行われており、電力線の近傍にあらゆる電気機器が搭載されることとなるため、電力線からなる伝送路には外乱によりスパイクノイズが発生し通信エラーを引き起こす恐れがある。

上記スパイクノイズへの対策としては、電力線を電磁シールドすることによりノイズを遮断して対処することが可能ではあるが、電力線にシールド線を用いれば電線コストがアップすると共に車両重量も増大してしまう問題がある。
別の対策として、電力線からの信号を受信する側において、特定ノイズの周波数をカットするバンドパスフィルターを設けることも考えられるが、車両で発生するスパイクノイズは突発的に生じるもので予めノイズ周波数成分を知ることは困難であるため、設定外のノイズ周波数がフィルタリングされることなく通過してしまい信頼性の面で大きな問題がある。

なお、特開平５−６３４５８号公報では、デジタル変調方式とアナログ変調方式とを適宜配分して組み合せることにより、電力増幅部の構成ユニット数を削減すると共に、量子化雑音による特性劣化を改善して、高効率かつ高品質な変調波を得ることできることが開示されている。しかしながら、復調回路側でノイズ検出手段がないため伝送路上で生じるスパイクノイズを検出することができないことには変わりがない。
特開平５−６３４５８号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、電力線搬送により信号送受を行う車載電力線に生じるスパイクノイズを的確かつ低コストに検出できるようにすることを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、車両に配索された複数の電力線に送信装置と受信装置とを接続し、前記電力線を電力線搬送により信号送受を行う伝送路とし、前記送信装置は入力信号を変調して送信する変調部を有すると共に、前記受信装置は前記電力線を介して受信した信号を復調する復調部を有している変復調システムであって、
前記送信装置の前記変調部は、前記入力信号に対応して前記複数の電力線に互いに異符号となる信号が存在するように伝送信号を送信し、
前記受信装置の前記復調部は、前記複数の電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに異符号のものが含まれている場合に正常とする一方、同符号となっている場合に異常であるとみなす構成としていることを特徴とする車載用変復システムを提供している。

前記構成とすると、車両に配索された前記複数の電力線上を伝送する信号に外乱によりスパイクノイズが発生することで、各電力線の伝送信号が互いに異符号であった状態が壊れて同符号となる。よって、受信装置で各電力線より受信される信号の同符号化を異常と判断することで通信エラーを的確に検出することができる。また、電力線には特にシールド線等を適用する必要はないので車体重量の増加を抑制できると共にコスト低減も図ることができる。なお、前記複数の電力線が近接して１本のワイヤハーネスに束ねられて車両に配索されている場合には、各電力線に同じノイズが入って互いに同符号となるため、上記のように異符号時を正常とすると共に同符号時を異常と判断することで信頼性が高くなる。

前記複数の電力線へそれぞれ送信される互いに異符号の各伝送信号は、該符号の組み合わせを変えることにより前記入力信号の２つの信号状態を表現している。

即ち、たとえば電力線が２本である場合には、一方の電力線に送信された伝送信号の状態が１でかつ他方の電力線に送信された伝送信号の状態が０である組み合わせの場合に、前記入力信号が「１」であることを表現し、また、一方の電力線に送信された伝送信号の状態が０でかつ他方の電力線に送信された伝送信号の状態が１である組み合わせの場合に、前記入力信号が「０」であることを表現すると好適である。

具体的には、前記送信装置の前記変調部は、振幅変調して前記各電力線に互いに振幅の異なる伝送信号が存在するように送信し、
前記受信装置の前記復調部は、前記各電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに振幅の異なるものが含まれている場合には正常とする一方、互いの振幅が同一の場合に異常であるとみなしていると好適である。

前記構成とすると、一般にノイズにより変動を受けやすい振幅に情報をのせる伝送方式である振幅変調方式であっても、スパイクノイズを検出しやすくなる。

あるいは、前記送信装置の前記変調部は、周波数変調して前記各電力線に互いに周波数の異なる伝送信号が存在するように送信し、
前記受信装置の前記復調部は、前記各電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに周波数の異なるものが含まれている場合には正常とする一方、互いの周波数が同一の場合に異常であるとみなす構成としても同様に好適である。

前記構成とすると、周波数変調された信号と紛らわしいノイズであっても、該ノイズを検出できるようになる。

前記受信装置は、ボディ系あるいは情報系の車載電装品であり、
前記受信した伝送信号が異常であると判断した場合には信号を破棄することとしていると好適である。

前記構成とすると、制御系（パワートレイン系やセーフティ系など）のようにリアルタイムな高速性と高信頼性が求められるものではないボディ系あるいは情報系の車載電装品を対象としているので、スパイクノイズを検出した場合にエラーデータを破棄して適切な通信を保つことができる。
なお、ボディ系の車載電装品の例としては、ドアミラー装置やパワーウィンドウ装置やワイパーや灯火装置等が挙げられる。情報系の車載電装品の例としては、カーナビゲーション装置やオーディオ装置やフロント／バックカメラ装置等が挙げられる。

また本発明は、車両に配索された複数の電力線に送信装置と受信装置とを接続し、前記電力線を電力線搬送波による信号送受を行う変復調システムに用いられる受信装置であって、
前記複数の電力線に接続され、前記各電力線を伝送路として電力線搬送により受信した信号を復調する復調部を備え、
前記復調部は、前記複数の電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに異符号のものが含まれている場合に正常とする一方、同符号となっている場合に異常であるとみなすことを特徴とする受信装置を提供している。

また本発明は、車両に配索された複数の電力線に送信装置と受信装置とを接続し、前記電力線を電力線搬送波による信号送受を行う変復調システムに用いられる送信装置であって、
前記複数の電力線に接続され、前記各電力線を伝送路として電力線搬送により入力信号を変調して送信する変調部を備え、
前記変調部は、前記入力信号に対応して前記複数の電力線に対して互いに異符号となる信号が存在するように伝送信号を送信することを特徴とする送信装置を提供している。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、車両に配索された前記複数の電力線上の伝送信号に対して外乱によるスパイクノイズが発生することで、各電力線の伝送信号が互いに異符号であった状態が壊れて同符号となり、これを受信装置の復調部で検出することによりノイズ検出を行うことができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は第１実施形態の車両用変復調システムを示し、車両に搭載された第１電源１１、第２電源にワイヤハーネスを構成する第１電力線Ｗ１、第２電力線Ｗ２がそれぞれ接続されており、これら２本の電力線Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ送信装置１５と受信装置２５とを接続している。送信装置１５から送信された信号は、第１電力線Ｗ１および第２電力線Ｗ２をそれぞれ第１伝送路１３および第２伝送路１４として電力線搬送により受信装置２５へと伝送されている。

送信装置１５は、受信装置２５へ送信したい入力信号の発生源である入力信号発生部１６と、入力信号発生部１６からの信号を振幅変調する変調部１７と、第１伝送路１３および第２伝送路１４とのカップリング用のコンデンサ２２とを備えている。
変調部１７は、入力信号発生部１６から受信したデジタル入力信号の符号（１or０）に応じて振幅の大きさの指令を行う制御部１８と、搬送波を生成する発振回路２１と、発振回路２１からの搬送波を制御部１８からの指令に基づいて振幅変調された大振幅搬送波を送信する送信アンプ１９、２０とを備えている。

受信装置２５は、第１伝送路１３および第２伝送路１４とのカップリング用のコンデンサ２３と、受信した搬送波を増幅させる受信アンプ２６と、受信した２つの搬送波を比較対比して符号を判定する判定回路２８を有しデジタル信号に復調する復調部２７と、該デジタル信号に基づいて所定の処理を行う本体処理部２９とを備えている。受信装置２５は、ボディ系の車載電装品であるドアミラー装置やパワーウィンドウ装置やワイパーや灯火装置等、あるいは、情報系の車載電装品であるカーナビゲーション装置やオーディオ装置やフロント／バックカメラ装置等としている。

次に、車両用変復調システムの変復調手順について説明する。
送信装置１５の変調部１７は、図２に示すように、入力信号発生部１６からの入力信号が「０」の場合、制御部１８での指令により第１伝送路１３に所定の閾値未満の振幅を有する低振幅信号を送信すると共に、入力信号が「１」の場合には第２伝送路１４には前記閾値以上の振幅を有する高振幅信号を送信する。なお、入力信号発生部１６からの入力信号がない場合には振幅がゼロの無信号とする。

受信装置２５の復調部２７は、表１に示す信号判定用のテーブルを予め保有しており、判定回路２８は、第１伝送路１３から受信した信号が低振幅信号で、第２伝送路１４から受信した信号が高振幅信号である場合には「０」と判定する。また、第１伝送路１３から受信した信号が高振幅信号で、第２伝送路１４から受信した信号が低振幅信号である場合には「１」と判定する。

一方、外乱によりスパイクノイズが発生することで、各電力線Ｗ１、Ｗ２の伝送信号が互いに異符号であった状態が壊れて同符号となった場合には異常であると判定する。
具体的には、第１伝送路１３から受信した信号および第２伝送路１４から受信した信号の両方が高振幅信号で同じの場合には「ノイズ」と判定する。第１伝送路１３から受信した信号および第２伝送路１４から受信した信号の両方が低振幅信号で同じの場合も「ノイズ」と判定する。このように受信した伝送信号がノイズ（異常）であると判断した場合にはその信号を破棄することとしている。なお、第１伝送路１３から受信した信号および第２伝送路１４から受信した信号が無信号である場合には「故障あるいは無信号」である判定する。

以上のようにして、受信装置２５側の判定回路２８でスパイクノイズによる通信エラーを的確に検出することができる。また、第１電力先Ｗ１と第２電力線Ｗ２は同一のワイヤハーネスを構成して車両に配索されているので、スパイクノイズを受けた場合には互いに近接した電力線Ｗ１、Ｗ２に同じノイズが入って互いに同符号となるため、上記構成のように異符号時を正常とすると共に同符号時を異常と判断することで、エラー検出の信頼性が高くなる利点がある。

図３および図４は第２実施形態を示す。
本実施形態の送信装置３０は、入力信号の発生源である入力信号発生部１６と、入力信号発生部１６からの信号を振幅変調する変調部３１と、一対の送信アンプ１９、２０と、第１伝送路１３および第２伝送路１４とのカップリング用のコンデンサ２２とを備えている。
変調部３１は、一対のＡＮＤ回路３３、３４に発信回路３５を入力していると共に、入力信号発生部１６から受信したデジタル入力信号を一方のＡＮＤ回路３４にはそのまま入力し、他方のＡＮＤ回路３４には反転回路３２により反転入力している。

受信装置２５は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、判定回路２８を有する復調部２７は表２に示すような信号判定用のテーブルを保有している点が相違している。

次に、車両用変復調システムの変復調手順について説明する。
送信装置３０の変調部３１は、図４に示すように、入力信号発生部１６からの入力信号が「０」の場合、第１伝送路１３に信号を送信しないと共に、第２伝送路１４には所定の振幅を有する振幅信号を送信する。

受信装置２５の判定回路２８は、表２に示すように、第１伝送路１３から信号を受信せず、第２伝送路１４からは信号を受信した場合には「０」と判定する。また、第１伝送路１３から信号を受信し、第２伝送路１４からは信号を受信しない場合には「１」と判定する。

一方、外乱によりスパイクノイズが発生することで、各電力線Ｗ１、Ｗ２の伝送信号が互いに異符号であった状態が壊れて同符号となった場合には異常であると判定する。
具体的には、第１伝送路１３と第２伝送路１４の両方から同時に信号を受信した場合には「ノイズ」と判定する。このように受信した伝送信号がノイズ（異常）であると判断した場合にはその信号を破棄することとしている。なお、第１伝送路１３と第２伝送路１４の両方が無信号である場合には「故障」である判定する。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図５および図６は第３実施形態を示す。
送信装置４０は、入力信号の発生源である入力信号発生部１６と、入力信号発生部１６からの信号を周波数変調する変調部４１と、周波数変調された搬送波を送信する一対の送信アンプ１９、２０と、第１伝送路１３および第２伝送路１４とのカップリング用のコンデンサ２２とを備えている。
変調部４１は、入力信号発生部１６から受信したデジタル入力信号の符号（１or０）に応じて周波数の大きさの指令を行う制御部４２と、搬送波を生成する発振回路４３、４４とを備えている。

受信装置２５は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、判定回路２８を有する復調部２７は表３に示すような信号判定用のテーブルを保有している点が相違している。

次に、車両用変復調システムの変復調手順について説明する。
送信装置４０の変調部４１は、図６に示すように、入力信号発生部１６からの入力信号が「０」の場合、制御部４２での指令により第１伝送路１３に所定の閾値未満の周波数を有する低周波数信号を送信すると共に、第２伝送路１４には前記閾値以上の周波数を有する高周波数信号を送信する。

受信装置２５の判定回路２８は、表３に示すように、第１伝送路１３から受信した信号が低周波数信号で、第２伝送路１４から受信した信号が高周波数信号である場合には「０」と判定する。また、第１伝送路１３から受信した信号が高周波数信号で、第２伝送路１４から受信した信号が低周波数信号である場合には「１」と判定する。

一方、外乱によりスパイクノイズが発生することで、各電力線Ｗ１、Ｗ２の伝送信号が互いに異符号であった状態が壊れて同符号となった場合には異常であると判定する。
具体的には、第１伝送路１３から受信した信号および第２伝送路１４から受信した信号の両方が高周波数信号で同じの場合には「ノイズ」と判定する。第１伝送路１３から受信した信号および第２伝送路１４から受信した信号の両方が低周波数信号で同じの場合も「ノイズ」と判定する。このように受信した伝送信号がノイズ（異常）であると判断した場合にはその信号を破棄することとしている。なお、第１伝送路１３から受信した信号および第２伝送路１４から受信した信号が無信号である場合には「故障」である判定する。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本発明の第１実施形態の車載変復調装置を示す構成図である。 第１実施形態の振幅変調して送信された各伝送信号の対応関係を示す図面である。 第２実施形態の送信装置を示す構成図である。 第２実施形態の振幅変調して送信された各伝送信号の対応関係を示す図面である。 第３実施形態の送信装置を示す構成図である。 第３実施形態の周波数変調して送信された各伝送信号の対応関係を示す図面である。

符号の説明

１１ 第１電源
１２ 第２電源
１３ 第１伝送路
１４ 第２伝送路
１５、３０、４０ 送信装置
１６ 入力信号発生部
１７、３１、４１ 変調部
１８、４２ 制御部
１９、２０ 送信アンプ
２１、３５、４３、４４ 発振回路
２２、２３ コンデンサ
２５ 受信装置
２６ 受信アンプ
２７ 復調部
２８ 判定回路
２９ 本体処理部
Ｗ１ 第１電力線
Ｗ２ 第２電力線

Claims (7)

1. 車両に配索された複数の電力線に送信装置と受信装置とを接続し、前記電力線を電力線搬送により信号送受を行う伝送路とし、前記送信装置は入力信号を変調して送信する変調部を有すると共に、前記受信装置は前記電力線を介して受信した信号を復調する復調部を有している変復調システムであって、
   前記送信装置の前記変調部は、前記入力信号に対応して前記複数の電力線に互いに異符号となる信号が存在するように伝送信号を送信し、
   前記受信装置の前記復調部は、前記複数の電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに異符号のものが含まれている場合に正常とする一方、同符号となっている場合に異常であるとみなす構成としていることを特徴とする車両用変復調システム。
2. 前記複数の電力線へそれぞれ送信される互いに異符号の各伝送信号は、該符号の組み合わせを変えることにより前記入力信号の２つの信号状態を表現している請求項１に記載の車両用変復調システム。
3. 前記送信装置の前記変調部は、振幅変調して前記各電力線に互いに振幅の異なる伝送信号が存在するように送信し、
   前記受信装置の前記復調部は、前記各電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに振幅の異なるものが含まれている場合には正常とする一方、互いの振幅が同一の場合に異常であるとみなしている請求項１または請求項２に記載の車両用変復調システム。
4. 前記送信装置の前記変調部は、周波数変調して前記各電力線に互いに周波数の異なる伝送信号が存在するように送信し、
   前記受信装置の前記復調部は、前記各電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに周波数の異なるものが含まれている場合には正常とする一方、互いの周波数が同一の場合に異常であるとみなしている請求項１または請求項２に記載の車両用変復調システム。
5. 前記受信装置は、ボディ系あるいは情報系の車載電装品であり、
   前記受信した伝送信号が異常であると判断した場合には信号を破棄することとしている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用変復調システム。
6. 車両に配索された複数の電力線に送信装置と受信装置とを接続し、前記電力線を電力線搬送波による信号送受を行う変復調システムに用いられる受信装置であって、
   前記複数の電力線に接続され、前記各電力線を伝送路として電力線搬送により受信した信号を復調する復調部を備え、
   前記復調部は、前記複数の電力線から受信した各伝送信号を対比して互いに異符号のものが含まれている場合に正常とする一方、同符号となっている場合に異常であるとみなすことを特徴とする受信装置。
7. 車両に配索された複数の電力線に送信装置と受信装置とを接続し、前記電力線を電力線搬送波による信号送受を行う変復調システムに用いられる送信装置であって、
   前記複数の電力線に接続され、前記各電力線を伝送路として電力線搬送により入力信号を変調して送信する変調部を備え、
   前記変調部は、前記入力信号に対応して前記複数の電力線に対して互いに異符号となる信号が存在するように伝送信号を送信することを特徴とする送信装置。

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