JP2006237723A

JP2006237723A - 送信方法、送信装置及び通信システム

Info

Publication number: JP2006237723A
Application number: JP2005045798A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Hagiwara; 剛志萩原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】車両に搭載されるＤＶＤ読取装置等の装置から入力されたパラレルデータを送信装置から、液晶モニタ等の装置へパラレルデータを出力する受信装置へ送信する際に発生する電磁放射ノイズのピークを抑え、伝送線の細線化及び省線化を可能とする送信方法、送信装置及び通信システムを提供する。
【解決手段】送信装置２０から送信クロック信号に基づいてデータを送信する時に、送信クロック信号の周波数を、正弦関数等の三角関数に基づく変調クロック信号にて変調する。
【選択図】図２

Description

本発明は、送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信方法、該送信方法を適用した送信装置、及び該送信装置を備える通信システムに関し、特にデータ伝送時の電磁放射ノイズを抑制する送信方法、送信装置及び通信システムに関する。

近年、車両に搭載されるナビゲーション装置、オーディオビジュアル装置等の各種車載装置が増加の一途を辿っており、これらの各種装置を伝送線で接続する様々な車載システムが提案され、また実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

車載システムにて用いられるナビゲーション装置等の車載装置は、高機能化が進んでおり、車載装置から出力されるデータとしては、画像、音声、システム制御用信号、周辺機器制御用信号等の様々な規格のデータがあり、様々な規格のデータは、夫々の規格に基づくインタフェースに適合した専用の伝送線が割り当てられ、ＬＶＤＳ(Low Voltage Differential Signaling)に代表される高速差動伝送等の通信規格に基づき伝送される。
特開２００２−１５２２４４号公報

しかしながらデータの伝送に際しては様々なノイズが発生する。例えばＬＶＤＳの様な高速差動伝送信号を用いた伝送では、立ち上がり等の伝送されるデータの遷移時に鋭い矩形波が生じて高周波の電磁波が空中に放射され、ＥＭＩ(Electro Magnetic Interface)と呼ばれる電磁妨害を引き起こす可能性があるため、車載装置の筐体、各種回路を装填した基板及び伝送線に対するシールド等の様々な対策を行うことで他の機器の動作の阻害及び生体への悪影響を防止している。電磁波が空中に放射される電磁放射ノイズは、伝送するデータの周波数分布が偏在化する場合、特定の周波数に信号エネルギが集中するため、電磁放射ノイズのピークが高くなり、より強固な対策を行う必要が生じる。伝送線に対する対策としては、伝送線を被覆する被覆層の多層化、厚膜化等のシールド処置が行われている。このようなシールド処置を行うことにより、被覆層を含む伝送線全体の重量が大きく、また太くなる。

一方、車載装置の増加及び送信するデータの種類の増加に伴い、伝送線の本数が増加することも、それらを束ねた全体としての伝送線が太く、また重くなる原因となっている。しかも複数の伝送線を束ねる場合、個々の伝送線間で相互に電磁妨害を行うことになるため、更に個々の伝送線についてのシールド処置が重要となる。

伝送線が太く、また重くなった場合、伝送線と車載装置との接続、車両への車載装置の設置等の状況下において作業性の低下に繋がるという問題、更には車両重量の増加及び敷設スペースの不足という問題が生じる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、データを送信する送信クロック信号の周波数を周期的に変化させることにより、特定周波数への信号エネルギの集中を緩和して、伝送線の細線化及び軽量化を可能とすることで、作業性を向上させ、車両重量の増加を抑制し、敷設スペースの不足の問題を解消することが可能な送信方法、該送信方法を適用した送信装置、及び該送信装置を備える通信システムの提供を主たる目的とする。

さらに本発明では、複数のチャネルのデータをシリアルデータとして送信することにより、作業性を向上させ、車両重量の増加を抑制し、敷設スペースの不足の問題を解消することが送信装置等の提供を他の目的とする。

第１発明に係る送信方法は、送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置を用いた送信方法において、送信クロック信号の周波数を周期的に変化させることを特徴とする。

本発明では、伝送するデータの周波数分布の偏在化を防止することができ、これによる特定の周波数への信号エネルギの集中を緩和するスペクトラム拡散にて、電磁放射ノイズのピークが低くなるため、伝送線を被覆する被覆層を薄くしても外部に対する電磁妨害を抑制することができるので、伝送線の細線化及び軽量化が可能となる。従って細線化により敷設スペースの不足の問題を解消し、取り回しが容易となるので装置に伝送線を接続する場合の作業性を向上させることが可能であり、また軽量化により車載システムに適用した場合には、車両重量の増加を抑制することが可能である。

第２発明に係る送信装置は、送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置において、送信クロック信号の周波数を周期的に変化させる手段を備えることを特徴とする。

第３発明に係る送信装置は、送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置において、所定の周波数の送信クロック信号を出力する手段と、出力された送信クロック信号の周波数を変調する変調クロック信号を出力する手段と、変調クロック信号に基づいて送信クロック信号の周波数を変調する手段とを備えることを特徴とする。

第４発明に係る送信装置は、第３発明において、前記変調クロック信号は、周期性を有する連続関数に基づき出力される信号であることを特徴とする。

本発明では、送信クロック信号の周波数に急激な変化が生じないため、送信されたデータを受信する受信装置において、クロック信号の生成が容易となる。

第５発明に係る送信装置は、第４発明において、前記連続関数は、三角関数であることを特徴とする。

本発明では、正弦波を用いることで、汎用的な回路を用いて変調クロック信号を発生させることが可能であり、しかも送信クロック信号の周波数に急激な変化が生じないため、送信されたデータを受信する受信装置において、クロック信号の生成が容易となる。

第６発明に係る送信装置は、送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置において、複数チャネルのデータの入力を受け付ける手段と、受け付けた複数チャネルのデータを、所定の順序で配列したシリアルデータに変換する手段と、所定の周波数の送信クロック信号を出力する手段と、出力された送信クロック信号の周波数を変調する変調クロック信号を出力する手段と、変調クロック信号に基づいて送信クロック信号の周波数を変調する手段と、周波数を変調した送信クロック信号に基づいて、シリアルデータを送信する手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、伝送するデータの周波数分布の偏在化を防止することができ、これによる特定の周波数への信号エネルギの集中を緩和するスペクトラム拡散にて、電磁放射ノイズのピークが低くなるため、伝送線を被覆する被覆層を薄くしても外部に対する電磁妨害を抑制することができるので、伝送線の細線化及び軽量化が可能となる。しかも複数のチャネルのデータを１本の伝送線で伝送することができるので伝送線の省線化が可能となり、省線化により敷設スペースの不足の問題を解消し、省線化により取り回しが容易となるので装置に伝送線を接続する場合の作業性を向上させることが可能である。

第７発明に係る通信システムは、第２発明乃至第６発明のいずれかに記載の送信装置と、該送信装置から送信されるデータを受信する受信装置とを備えることを特徴とする。

本発明では、伝送線を被覆する被覆層を薄くしても外部に対する電磁妨害を抑制することができるので、伝送線の細線化及び軽量化が可能となる。従って細線化により敷設スペースの不足の問題を解消し、取り回しが容易となるので装置に伝送線を接続する場合の作業性を向上させることが可能であり、また軽量化により車載システムに適用した場合には、車両重量の増加を抑制することが可能である。

本発明に係る送信方法、送信装置及び通信システムは、例えば車載装置として用いられる送信装置から送信クロック信号に基づいてデータを送信する時に、送信クロック信号の周波数を、正弦関数等の周期性を有する三角関数に基づく変調クロック信号にて変調する。

この構成により、伝送線を介して送信するデータの周波数分布の偏在化を防止することができ、これによる特定の周波数への信号エネルギの集中を緩和するスペクトラム拡散にて、電磁放射ノイズのピークが低くなるため、伝送線を被覆する被覆層を薄くしても外部に対する電磁妨害を抑制することができるので、伝送線の細線化及び軽量化が可能となる。従って細線化により敷設スペースの不足の問題を解消し、取り回しが容易となるので装置に伝送線を接続する場合の作業性を向上させることが可能であり、軽量化により車両重量の増加を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本発明では、画像データを形成する複数の色成分データ等の複数のチャネルのデータを受け付け、受け付けた複数のチャネルのデータを所定の順序で配列したシリアルデータに変換した上で送信することにより、複数のチャネルのデータを１本の伝送線で伝送することができるので伝送線の省線化が可能となり、省線化により敷設スペースの不足の問題を解消し、省線化により取り回しが容易となるので装置に伝送線を接続する場合の作業性を向上させることが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の通信システムの構成例を示すブロック図である。図１中１は、自動車等の車両であり、車両１には、ナビゲーションシステム、オーディオビジュアルシステム等の各種システムを構成し、２４ビットカラーの画像を表示する画像データを形成する複数の色成分データ、音声データ等の複数チャネルの信号を出力するＤＶＤ読取装置等の第１処理装置１０と、第１処理装置１０から出力された様々なデータを送信する送信装置２０と、送信装置２０から送信されたデータを受信する受信装置３０と、受信装置３０から出力されるデータの入力を受け付ける液晶モニタ、スピーカ等の第２処理装置４０とが搭載されている。送信装置２０及び受信装置３０間は、差動より対線（差動ツイストペアケーブル）を用いた伝送線２により接続されており、伝送線２は、ＬＶＤＳ等の規格に則してデータを伝送する。

なお送信装置２０へ信号を出力する第１処理装置１０は、１台で複数のチャネルの信号を出力する装置であっても、異なるチャネルの信号を出力する複数台の装置であっても良い。同様に受信装置３０から出力される様々なチャネルの信号の入力を受け付ける第２処理装置４０は、複数のチャネルの信号の入力を受け付ける１台の装置であっても、異なる規格の信号の入力を受け付ける複数台の装置であっても良い。

また第１処理装置１０及び送信装置２０は、一つの筐体内に組み込まれる様に形成しても、また異なる筐体として形成しても良い。受信装置３０及び第２処理装置４０も同様である。

さらに伝送線２としては、差動より対線に限らず、同軸ケーブル、光ケーブル等の様々な伝送線を用いることが可能である。

図２及び図３は、本発明の通信システムにて用いられる各種装置の構成例を示すブロック図であり、図２が主に送信装置２０の構成例を示しており、図３が主に受信装置３０の構成例を示している。第１処理装置１０は、画像データを形成する複数の色成分データ、音声データ等の様々なデータを送信装置２０へ出力する２０個等の複数の出力インタフェース（出力Ｉ／Ｆ）１１を備えている。夫々の出力インタフェース１１から出力されるデータには、Ｂ（Ｂｌｕｅ）成分を示す色成分データ、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）成分を示す色成分データ及びＲ（ＲＥＤ）成分を示す色成分データにて形成される画像データ、音声データ、そして各種制御用データという様に様々なデータが有り、夫々に対してチャネルが割り当てられている。

送信装置２０は、チャネルが割り当てられた各データを夫々受け付ける２０個等の複数の入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ）２１を備えており、各入力インタフェース２１では、入力を受け付けたデータを夫々対応するラッチ回路２２へ出力する。各ラッチ回路２２へは、クロック信号を出力する第１クロック発振回路２３から、パラレルデータ用の送信クロック信号として８０ＭＨｚ等の所定の周波数のクロック信号が出力されており、各ラッチ回路２２では、入力インタフェース２１から夫々入力を受け付けたデータを一時的に保持した後、第１クロック発振回路２３から受け付けたクロック信号に基づいて、パラレル／シリアル変換回路２４へ、保持しているデータを夫々出力する。このときパラレル／シリアル変換回路２４へ出力されるデータは、送信クロック信号により同期が取られているため、所定のビット数、ここでは２０ｂｉｔのパラレルデータとして出力される。

パラレル／シリアル変換回路２４では、パラレルデータとして受け付けた複数チャネルのデータを所定の順序で配列したフレームを単位とするシリアルデータに変換し、変換したシリアルデータを、後述する送信クロック信号に基づいて、送信インタフェース（送信Ｉ／Ｆ）２５へ出力する。なおパラレル／シリアル変換回路２４から出力されるシリアルデータには、シリアルデータの送信単位となるフレームの同期をとるためのフレーム同期ビットが付与される。ただし８Ｂ１０Ｂ変換等のフレームの区切りが明確に示される変換方法を適用する場合、フレーム同期ビットは不要である。

また第１クロック発振回路２３は、８０ＭＨｚ等の所定の周波数のクロック信号を、各ラッチ回路２２だけでなく、２０逓倍等の所定の逓倍数のクロック信号を生成するＰＬＬ(Phase Locked Loop) 発振回路２６へも出力する。

ＰＬＬ発振回路２６では、８０ＭＨｚ等の所定の周波数のクロック信号を受け付け、受け付けたクロック信号を２０逓倍して１．６ＧＨｚのクロック信号を生成し、生成した１．６ＧＨｚのクロック信号を送信クロック信号として変調回路２７へ出力する。

また送信装置２０は、１ＭＨｚ等の周波数で周期的に変化する連続関数、例えば正弦関数に基づく変調クロック信号を出力する第２クロック発振回路２８を備えており、第２クロック発振回路２８は、変調クロック信号を変調回路２７へ出力する。

変調回路２７では、ＰＬＬ発振回路２６から受け付けた送信クロック信号の周波数を、第２クロック発振回路２８から受け付けた変調クロックに基づいて変調し、周波数を変調した送信クロック信号をパラレル／シリアル変換回路２４へ出力する。変調回路２７における変調により、送信クロック信号の周波数は、例えば±１％の範囲で周期的に変化する。即ち変調回路２７にて変調された送信クロック信号の周波数は、１．６ＧＨｚを中心として、１．５８４ＧＨｚ〜１．６１６ＧＨｚの範囲で周期的に変化することになる。変調回路２７から、変調した送信クロック信号をパラレル／シリアル変換回路２４へ出力することにより、前述したパラレル／シリアル変換回路２４から送信インタフェース２５への出力は、変調回路２７にて変調された送信クロック信号に基づいて行われる。

送信インタフェース２５は、パラレル／シリアル変換回路２５から受け付けるシリアルデータを、伝送線２を介して受信装置３０へ送信する。

受信装置３０は、伝送線２を介して送信装置から送信されるシリアルデータを受信する受信インタフェース（受信Ｉ／Ｆ）３１を備え、受信したシリアルデータをシリアル／パラレル変換回路３２及びクロック発振回路３３へ出力する。

クロック発振回路３３は、クロック再生回路３３１及びＰＬＬ発振回路３３２を有しており、また参照クロック発振回路３４から８０ＭＨｚ等の参照用のクロック信号を受け付けている。そしてクロック発振回路３３では、クロック再生回路３３１により、シリアルデータに付与されているフレーム同期ビットに基づきフレームの同期をとってシリアルデータ用の１．６ＧＨｚのクロック信号を再生し、ＰＬＬ発振回路３３２により、参照クロック発振回路３４から受け付けた参照用のクロック信号を参照し、１．６ＧＨｚのクロック信号を１／２０分周してパラレルデータ用の８０ＭＨｚのクロック信号を生成し、生成したクロック信号をシリアル／パラレル変換回路３２へ出力する。なお送信装置２０から送信されるシリアルデータの送信クロックは、１．６ＧＨｚを中心として変化しているが、その変化の差は±１％の範囲内であり、しかも連続して周期的に変化するため、クロック発振回路３３にて正確にクロック信号を再生することが可能である。

シリアル／パラレル変換回路３２では、２０個等の複数個の信号を格納する信号格納部を備えており、受信インタフェース３１から受け付けたシリアルデータに含まれる各データを配列されていた順序に基づいて信号格納部の予め対応付けられている位置に夫々格納し、クロック発振回路３３から受け付けるクロック信号に基づいて、格納した各データを複数チャネルのパラレルデータとして夫々対応する複数のラッチ回路３５へ出力する。

各ラッチ回路３５では、夫々受け付けたデータを、夫々に設定されているタイミングで夫々に対応付けられている２０個等の複数の出力インタフェース（出力Ｉ／Ｆ）３６へ出力する。各出力インタフェース３６では、受け付けたデータを第２処理装置４０へ出力する。

第２処理装置４０は、受信装置３０から出力される２０個等の複数のデータの入力を受け付ける２０個等の複数の入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ）４１を備え、受け付けたデータに基づく画像の表示、音声の出力、各種制御等の処理を実行する。

次に本発明の通信システムにおける送信クロック信号の周波数の変調について説明する。本発明の送信装置２０の送信クロック信号の周波数をｆ（ｔ）とすると、送信クロック信号の周波数ｆ（ｔ）は、下記の式１にて示すことができる。

ｆ（ｔ）＝Ｃ＋Ｒ・ｓｉｎ（２πｇｔ＋θ） …式１
但し、ｆ（ｔ）：送信クロック信号の周波数
Ｃ：変調前の送信クロック信号の周波数
Ｒ：変調する周波数の範囲
ｇ：変調クロック信号の周波数
ｔ：時刻
θ：位相

式１において、Ｃは、ＰＬＬ発振回路２６から出力される変調前のクロック信号の周波数であり、例えば１．６ＧＨｚに設定される。Ｒは、変調する周波数の範囲を示し、例えば±１％の範囲で変化させる場合、１／１００に設定される。ｇは、第２クロック発振回路２８から出力される変調クロック信号の周波数であり、例えば１ＭＨｚに設定される。式１にて示される様に、変調された送信クロック信号の周波数ｆ（ｔ）は、送信クロック信号の周波数Ｃを中心として、変調クロック信号の周波数ｇに基づく周期で、±Ｒの範囲で変動する。なお位相θは、０等の適切な値に設定される。

図４は、本発明の通信システムにて用いられる送信装置２０の送信クロック信号の周波数変調の例を概念的に示す説明図である。図４（ａ）は、送信クロック信号の周波数の時間的な変化を示すグラフであり、横軸に時間をとり、縦軸に送信クロック信号の周波数をとって、その関係を示している。図４（ａ）に示す様に本発明の送信装置２０では、送信クロック信号の周波数は一定ではなく所定の範囲内で周期的に変化する。図４（ａ）に示す例では送信クロック信号の周波数は正弦関数に基づき変調されており、１．６ＧＨｚを中心として±１％の範囲、即ち１．５８４ＧＨｚ〜１．６１６ＧＨｚの範囲で周期的に変化している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のグラフにおいて周波数が最大となる時点ｔ１にて送信装置２０から送信されるデータの波形を示しており、図４（ｃ）は、図４（ａ）のグラフにおいて周波数が変動の中心となる時点ｔ２にて送信装置２０から送信されるデータの波形を示しており、そして図４（ｄ）は、図４（ａ）のグラフにおいて周波数が最小となる時点ｔ３にて送信装置２０から送信されるデータの波形を示している。図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、テストパターンとして値が「０１０１０１０１」であるデータを送信した状況であり、図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す波形を比較すると明らかな様に、送信するデータに含まれる各値に係る時間が変化していることから周波数の変化が読み取れる。

図５は、本発明の通信システムにて伝送線２を介してのデータ伝送時に発生する電磁放射ノイズの周波数と強度との関係を示すグラフである。図５では、横軸に周波数をとり、縦軸に電磁放射ノイズの強度をとって、本発明の通信システムにて発生する電磁放射ノイズを太線にて示している。なお細線は、比較用として送信クロック信号を変調しない従来の通信システムから発生する電磁放射ノイズを示している。図５に示す様に従来の通信システムでは、送信クロック信号に対応する１．６ＧＨｚ付近にシャープなピークを有する電磁放射ノイズが発生しているのに対し、本発明の通信システムでは、１．６ＧＨｚ±１％の範囲に電磁放射ノイズのピークが拡散している。図５から明らかな様に本発明の通信システムでは、電磁放射ノイズのピークが拡散しているため、シャープなピークを有する従来の通信システムと比較して電磁放射ノイズの強度の最大値が小さくなっている。従って伝送線を被覆する被覆層を薄くしても外部に対する電磁妨害を抑制することが可能となる。

前記実施の形態では、正弦関数等の三角関数に基づいて送信クロック信号の周波数を変調する形態を示したが、本発明はこれに限らず、三角波等の波形の関数を用いて変調する等、変調する関数としては他の関数を用いることも可能である。

また前記実施の形態では、送信装置から受信装置へ信号を送信する形態を示したが、本発明はこれに限らず、双方の装置に夫々送信装置及び受信装置の回路を組み込んだ通信装置を実現し、双方向通信を実現する形態であっても良い。

さらに前記実施の形態では、車載装置に適用する形態を示したが、本発明はこれに限らず、ホームネットワーク等の様々な通信システムに適用することが可能である。そしてカーナビゲーション装置に限らず、ＤＶＤ再生装置、テレビジョン受像機、オーディオ機器等の様々な装置に適用することが可能である。

さらに前記実施の形態では、画像情報がカラー画像である形態を示したが、本発明はこれに限らずモノクローム画像である画像情報を送受信する形態でもよく、その場合、画像情報を形成する成分信号とは、モノクローム画像の階調を示すデジタルデータの各桁の値を示す信号となる。即ち８ビットの階調に分級されたモノクローム画像に適用する場合には、階調を示すデジタルデータの各ビットの値を示す８個の数値データの夫々が画像情報を形成する複数の成分信号として処理される。

本発明の通信システムの構成例を示すブロック図である。本発明の通信システムにて用いられる各種装置の構成例を示すブロック図である。本発明の通信システムにて用いられる各種装置の構成例を示すブロック図である。本発明の通信システムにて用いられる送信装置の送信クロック信号の周波数変調の例を概念的に示す説明図である。本発明の通信システムにて伝送線を介してのデータ伝送時に発生する電磁放射ノイズの周波数と強度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１車両
２伝送線
１０第１処理装置
２０送信装置
２３第１クロック発振回路
２４パラレル／シリアル変換回路
２６ＰＬＬ発振回路
２７変調回路
２８第２クロック発振回路
３０受信装置
３２シリアル／パラレル変換回路
３３クロック発振回路
４０第２処理装置

Claims

送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置を用いた送信方法において、
送信クロック信号の周波数を周期的に変化させることを特徴とする送信方法。
送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置において、
送信クロック信号の周波数を周期的に変化させる手段を備えることを特徴とする送信装置。
送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置において、
所定の周波数の送信クロック信号を出力する手段と、
出力された送信クロック信号の周波数を変調する変調クロック信号を出力する手段と、
変調クロック信号に基づいて送信クロック信号の周波数を変調する手段と
を備えることを特徴とする送信装置。
前記変調クロック信号は、周期性を有する連続関数に基づき出力される信号であることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
前記連続関数は、三角関数であることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
送信クロック信号に基づいてデータを送信する送信装置において、
複数チャネルのデータの入力を受け付ける手段と、
受け付けた複数チャネルのデータを、所定の順序で配列したシリアルデータに変換する手段と、
所定の周波数の送信クロック信号を出力する手段と、
出力された送信クロック信号の周波数を変調する変調クロック信号を出力する手段と、
変調クロック信号に基づいて送信クロック信号の周波数を変調する手段と、
周波数を変調した送信クロック信号に基づいて、シリアルデータを送信する手段と
を備えることを特徴とする送信装置。
請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の送信装置と、
該送信装置から送信されるデータを受信する受信装置と
を備えることを特徴とする通信システム。