JP2007068124A - 送信方法、送信装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 信号波を生成して送信する送信処理回路にて生成された信号波を、コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路が配設された内部の伝送路を介して外部へ送信する送信装置を用いた送信方法において、静電気の耐圧性能を向上させ、長距離の伝送を容易に実現することが可能な送信方法、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は、送信側静電気放電保護回路２７のコンデンサ成分の容量及び電祖中の減衰量に基づいて、生成した信号波の高周波成分の振幅、即ち２値データの値の遷移時の振幅を大きくする強調処理を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、送信装置から信号波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、特に高耐圧な静電気放電保護回路の実装に際しても高速な長距離通信を実現する送信方法、送信装置及び通信システムに関する。

近年、車両に搭載される車載カメラ、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

車載システムにおいては、車載カメラの撮像に基づく画像データ、ナビゲーション用のデータ、オーディオビジュアル用のデータ等のデジタルデータに基づく信号波を、送信側の装置から受信側の装置へ伝送線を介して送信する。また送信側の装置及び受信側の装置では、静電気放電から内部回路を保護するために、例えば一対のダイオード又はその等価回路にて構成される静電気放電(Electro Static Discharge)保護回路が、伝送線に繋がる伝送路に配設されている（例えば特許文献１参照。）。
特開２００５−５７０５号公報

しかしながら送信側の装置から受信側の装置へ送信する信号波の高周波成分が、静電気放電保護回路に含まれているコンデンサ成分により減衰するという問題がある。特に静電気の耐圧性能を向上させるべく静電気放電保護回路の容量を大きくする程、コンデンサ成分の容量が大きくなり、信号波の高周波成分の減衰量が大きくなる。また本来、伝送線による信号波の伝送時には、表皮効果及び抵抗成分により、信号波の高周波成分の信号強度が距離に応じて減衰するため、長距離の伝送が困難であるという問題がある。従って表皮効果及び抵抗成分による高周波成分の減衰に加えて、静電気放電保護回路のコンデンサ成分による減衰が生じるとなると、長距離の伝送は困難性を増すことになる。さらに高周波成分による減衰が大きい場合、高周波数化により、単位時間当たりに伝送する情報を高密度化する高速な通信が困難である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、生成した信号波を送信する場合に、静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量に基づく量の電荷を充電することを目的として、信号波の高周波成分の振幅を大きくすることにより、静電気放電保護回路にて減衰する高周波成分を補償し、大きなコンデンサ成分を有する高耐圧の静電気放電保護回路を実装して静電気の耐圧性能を向上させることが可能であり、長距離の伝送を容易にし、高速な通信を実現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目的とする。

第１発明に係る送信方法は、コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路を外部及び／又は内部に有する送信処理回路にて、信号波を生成し送信する送信方法において、前記コンデンサ成分の容量に基づいて、生成された信号波の高周波成分の振幅を大きくすることを特徴とする。

第２発明に係る送信装置は、信号波を送信する送信装置において、信号波を生成し送信する送信処理回路と、該送信処理回路の外部及び／又は内部に配設され、コンデンサ成分
を含む静電気放電保護回路と、前記コンデンサ成分の容量に基づいて、前記送信処理回路にて生成された信号波の高周波成分の振幅を強調する強調手段とを備えることを特徴とする。

第３発明に係る送信装置は、第２発明において、前記送信処理回路は、２値データに基づく信号波を生成する様に構成してあり、２値データの値の遷移時の振幅を大きくする強調成分の信号波を生成する手段を更に備え、前記強調手段は、前記送信処理回路にて生成された信号波に、強調成分の信号波を重畳するように構成してあることを特徴とする。

第４発明に係る通信システムは、第２発明又は第３発明に記載の送信装置と、該送信装置から送信される信号波を受信する受信装置とを備え、前記受信装置は、信号波を受信する受信処理回路と、該受信処理回路の外部及び／又は内部に配設され、コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路とを備え、前記強調手段は、前記送信装置が備える静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量及び前記受信装置が備える静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量並びに前記送信装置から受信装置までの信号波の伝送損失に基づいて、前記送信処理回路にて生成された信号波の高周波成分の振幅を強調する様に構成してあることを特徴とする。

本発明では、静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量及び信号波の伝送損失に基づいて、送信する信号波の高周波成分の振幅を大きくすることにより、静電気放電保護回路にて減衰する高周波成分、更には伝送中に損失する高周波成分を補償することが可能である。そして本発明では、高周波成分及び伝送時の損失による減衰を補償することにより、大きなコンデンサ成分を有する高耐圧の静電気放電保護回路を実装して、静電気に対する耐圧性能を向上させることが可能であり、また伝送距離を延長することが可能である。更に本発明では、高周波数化により情報の高密度化を要する高速な通信を実現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、信号波を生成し送信する送信処理回路と、送信処理回路の外部及び／又は内部に配設され、コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路とを備える送信装置において、コンデンサ成分の容量及び信号波の伝送損失に基づいて、送信する信号波の高周波成分の振幅を大きくする。例えば送信装置において、信号波の値の遷移時の振幅を大きくする強調成分の信号波を生成し、送信処理回路にて生成した信号波に重畳する。また受信装置が備える受信処理回路の外部及び／又は内部にも静電気放電保護回路が配設されている場合には、受信装置が備える静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量も加味して信号波の高周波成分の振幅を大きくする。

この構成により本発明では、静電気放電保護回路及び伝送時の損失にて減衰する高周波成分の減衰を補償することにより、大きなコンデンサ成分を有する高耐圧の静電気放電保護回路を実装して、静電気に対する耐圧性能を向上させることが可能であり、また伝送距離を延長することが可能である等、優れた効果を奏する。更に本発明では、高周波数化により情報の高密度化を要する高速な通信を実現することが可能である等、優れた効果を奏する。

特に高周波成分を強調する回路として、伝送距離を延長させるためのプリエンファシス回路を転用することにより、新たな回路を要することなく、静電気放電保護回路にて減衰する高周波成分を補償す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、車載カメラ等の装置にて生成された画像信号を出力する画像信号出力装置１０が配設されており、画像信号出力装置１０には、画像信号出力装置１０から出力された画像信号を送信する送信装置２０が接続されている。送信装置２０には、１組の差動より対線を１本の線として用いた伝送線２の一端が接続され、伝送線２の他端には、送信装置２０から伝送線２を介して送信される画像信号を受信する受信装置３０が接続されている。受信装置３０には、画像信号に基づく画像を表示する液晶ディスプレイ等の画像表示装置４０が接続されている。

画像信号出力装置１０は、画像を形成する色成分信号、音声信号、制御信号等の複数ビットの２値信号をパラレルデータとして送信装置２０へ出力する。送信装置２０は、受信したパラレルデータを２値のシリアルデータに変換して受信装置３０へ伝送線２を介して送信する。受信装置３０は、受信したシリアルデータをパラレルデータに変換して画像表示装置４０へ出力する。

なお画像信号出力装置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する様にしても良い。受信装置３０及び画像表示装置４０も同様である。

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を示し、図３が主に受信装置３０を示している。画像信号出力装置１０は複数ビットの２値信号にて構成されるパラレルデータを出力する信号出力インタフェース１１，１１，…を備えている。

送信装置２０は、画像信号出力装置１０からパラレルデータとして出力された２値信号の入力を受け付ける信号入力インタフェース２１，２１，…を備えている。

信号入力インタフェース２１，２１，…からパラレルデータとして入力された各２値信号は、入力側静電気放電(Electro Static Discharge)保護回路（以降入力側ＥＳＤ保護回路という）２２，２２，…が配設された入力側伝送路２３，２３，…を介してラッチ回路２４へ出力される。入力側ＥＳＤ保護回路２２，２２は、静電気放電から内部回路を保護するために設けられている。

ラッチ回路２４では、図示しないクロック用信号発振回路から受け付けたクロック信号による所定のタイミングに基づいて、信号入力インタフェース２１，２１，…から入力された各２値信号を、各信号入力インタフェース２１，２１，…に夫々対応する複数の格納部を備えるマルチプレクサ２５へ出力する。

マルチプレクサ２５では、入力された各２値信号を、内蔵している格納部にビット単位で格納し、格納した各２値信号を配列して生成した２値のシリアルデータを、所定のタイミングで送信インタフェース２６へ出力する。

送信インタフェース２６は、ＬＶＤＳ（低電圧差動通信：Low Voltage Differential Signaling）等のインタフェース規格に則して設計されており、受け付けた２値のシリアルデータに基づき２値の信号波を生成し、生成した信号波を、送信側静電気放電保護回路（以降、送信側ＥＳＤ保護回路という）２７，２７が配設された送信側伝送路２８，２８を介して伝送線２上へ送出する。各送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７は、静電気放電から内部回路を保護するために、例えば一対のダイオード又はその等価回路にて構成されており、コンデンサ成分を含んでいる。なお各送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７は、送信インタフェース２６の内部に配設されていても良く、更には送信インタフェース２６の外部及び
内部の双方に配設されていても良い。

受信装置３０は、伝送線２から受信した信号波を、受信側静電気放電保護回路（以降、受信側ＥＳＤ保護回路という）３１，３１が配設された受信側伝送路３２を介して受け付ける受信インタフェース３３を備えている。各受信側ＥＳＤ保護回路３１，３１は、静電気放電から内部回路を保護するために、例えば一対のダイオード又はその等価回路にて構成されており、コンデンサ成分を含んでいる。受信インタフェース３３は、受け付けた信号波を２値のシリアルデータとして認識し、デマルチプレクサ３４へ出力する。なお各受信側ＥＳＤ保護回路３１，３１は、受信インタフェース３３の内部に配設されていても良く、更には受信インタフェース３３の外部及び内部の双方に配設されていても良い。

デマルチプレクサ３４は、受信インタフェース３３から受け付けた信号を格納する複数の格納部を有しており、シリアルデータに含まれる２値信号を配列されていた順序に基づいて、格納部にビット単位で格納する。そしてマルチプレクサ３４では、図示しないクロック信号回路、ＰＬＬ回路及びＣＤＲ回路により指示される所定のタイミングに基づいて、格納部に格納した夫々の信号をパラレルデータとしてラッチ回路３５へ出力する。

ラッチ回路３５では、パラレルデータとして受け付けた複数の２値信号を、対応する複数の信号出力インタフェース３６，３６，…へ出力する。

各信号出力インタフェース３６，３６，…は、受け付けた複数の２値信号を、出力側静電気放電保護回路（以降出力側ＥＳＤ保護回路という）３７，３７，…が配設された出力側伝送路３８，３８，…を介して画像表示装置４０へ出力する。出力側ＥＳＤ保護回路３７，３７，…は、静電気放電から内部回路を保護するために設けられている。

画像表示装置４０は、受信装置３０から出力されるパラレルデータの入力を受け付ける信号入力インタフェース４１，４１，…を備えている。

次に送信装置２０が備える送信インタフェース２６について説明する。送信インタフェース２６にて生成された信号波を伝送する送信側伝送路２８，２８には、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７が配設されている。このため送信インタフェース２６から送信する信号波の高周波成分が、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７のコンデンサ成分により漏洩して減衰する。

送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７のコンデンサ成分の容量をＣとし、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７にかかる電位差をＶとすると、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７に漏洩する電荷量Ｑは、下記の式１として示すことができる。

Ｑ＝ＣＶ …式１
但し、Ｑ：電荷量
Ｃ：容量
Ｖ：電位差

また送信インタフェース２６から送信される信号波の電流値をＩとすると、漏洩する電荷量Ｑは、時間ｔを用いた下記の式２として示すことができる。

Ｑ＝∫Ｉdt …式２
但し、Ｉ：信号波の電流値
ｔ：時間

このように送信インタフェース２６から送信される２値の信号波の値が遷移する時、電荷量Ｑに相当する電荷が送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７に漏洩するため、送信時の信号波の波形が変形することになる。そこで送信インタフェース２６では、信号波の値の遷移時に、コンデンサ成分の容量Ｃに基づいて、信号波の電流値を高く、即ち信号波の振幅を大きくして、漏洩する電荷量Ｑを補償し、信号波の波形を保つ処理を行う。なおここで送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７のコンデンサ成分の容量をＣとしたが、受信装置３０が備える受信側ＥＳＤ保護回路３１，３１のコンデンサ成分の容量も無視できない場合、上記式１における容量Ｃは、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７のコンデンサ成分の容量及び受信側ＥＳＤ保護回路３１，３１のコンデンサ成分の容量の和となる。さらに伝送線２による信号波の伝送中において、伝送線２の表皮効果及び抵抗成分による高周波成分の減衰量も無視することができない程度に大きい場合、伝送損失による減衰量も加味して信号波の振幅を大きくする必要がある。

図４は、本発明の送信装置２０が備える送信インタフェース２６の概要の一例を示すブロック図である。送信インタフェース２６は、ＬＶＤＳ等のインタフェース規格に則して設計された信号波生成回路２６１と、信号波の特定の箇所の振幅を大きくする強調成分の信号波を生成する強調成分生成回路２６２とを備えており、マルチプレクサ２５から出力されたシリアルデータは、信号波生成回路２６１及び強調成分生成回路２６２に入力される。信号波生成回路２６１では、２値のシリアルデータに基づく信号波を生成し、強調成分生成回路２６２では、シリアルデータの値の遷移に対応する時に有意な振幅を有する波形の信号波を強調成分の信号波として生成する。シリアルデータの値の遷移時とは、シリアルデータを構成する信号が、「Ｌｏｗ」から「Ｈｉｇｈ」へ又は「Ｈｉｇｈ」から「Ｌｏｗ」へ遷移する時を示す。また強調成分として生成される信号波の振幅は、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７及び受信側ＥＳＤ保護回路３１，３１のコンデンサ成分の容量に基づき決定される。そして信号波生成回路２６１にて生成された２値のシリアルデータに基づく信号波に、強調成分生成回路２６２にて生成された強調成分の信号波を重畳することにより、シリアルデータの値の遷移に対応する時の振幅を大きくする。なお伝送線２の表皮効果による信号波の高周波成分の減衰が無視することができない程度に大きい場合、強調成分として生成される信号波の振幅は、伝送線２の表皮効果及び抵抗成分による減衰量も加味して決定される。

図５は、本発明の送信装置２０が備える送信インタフェース２６に関連する信号波の時間波形の一例を示すチャートである。図５（ａ）は、マルチプレクサ２５からシリアルデータとして出力される信号の電圧波形であり、横軸に時間をとり、縦軸に電圧をとって、電圧の時間変化を示している。図５（ｂ）は、信号波生成回路２６１にて生成される信号波の電流波形であり、横軸に時間をとり、縦軸に電流をとって、電流の時間変化を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、縦軸として示した成分は異なるが、同様の概形である。図５（ｃ）は、強調成分生成回路２６２にて生成される強調成分の信号波の電流波形であり、横軸に時間をとり、縦軸に電流をとって、電流の時間変化を示している。図５（ｃ）に示す様に強調成分の信号波は、マルチプレクサ２５から入力される信号の値の遷移に対応する時にのみ、遷移後の信号と同符号の電流が発生する波形を示している。図５（ｄ）は、信号波生成回路２６１にて生成された信号波に、強調成分生成回路２６２にて生成された強調成分の信号波を重畳した信号波の波形であり、横軸に時間をとり、縦軸に電流をとって、電流の時間変化を示している。図５（ｄ）に示す様に、信号波生成回路２６１にて生成された信号波に、強調成分生成回路２６１にて生成された強調成分の信号波を重畳した信号波の波形は、信号波の値が遷移時のみ振幅が大きい波形を示している。

図６は、送信装置から送信される信号波の波形の一例を示すアイパターンである。図６は、送信インタフェースから送信する信号波に、送信側ＥＳＤ保護回路のコンデンサ成分に基づく強調成分の信号波を重畳していない状態を、本発明に対する比較のために示した
ものである。図６（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に電圧をとって、送信インタフェースから送信される信号波の波形をアイパターンとして示している。図６（ｂ）は、送信側ＥＳＤ保護回路に高周波成分が漏洩した後の信号波の波形をアイパターンとして示している。図６（ａ）に示す様に、送信インタフェースから送信された直後の信号波の波形は、はっきりとしたアイパターンを形成しており、アイ開口が明確に開いている。これに対し図６（ｂ）に示すアイパターンでは、アイ開口が小さくなっている。アイ開口が小さくなることにより、受信装置における信号誤認識率が高くなる。

図７は、本発明の送信装置２０から送信される信号波の波形の一例を示すアイパターンである。図７（ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸に電圧をとって、送信インタフェース２６から送信される信号波の波形をアイパターンとして示している。図７（ｂ）は、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７にて高周波成分が漏洩した後の信号波の波形をアイパターンとして示している。図７（ａ）は、信号波生成回路２６１にて生成された信号波に、強調成分生成回路２６１にて生成された強調成分の信号波を重畳した信号波の波形であり、信号波の値の遷移時の振幅が大きくなっている。図７（ｂ）では、送信側ＥＳＤ保護回路２７，２７に信号波の高周波成分が漏洩しているが、コンデンサ成分の容量に基づき決定される強調成分の信号波が重畳されているので、はっきりとしたアイパターンを形成しており、アイ開口が明確に開いている。従って図６に示した信号波と比べ、受信装置３０における信号誤認識率を低く抑えることが可能である。

前記実施の形態では、送信装置から受信装置へのみ信号を送信する形態を示したが、本発明はこれに限らず、夫々送信装置及び受信装置の機能を有する２台の通信装置間で双方向通信を行うシステムに適用する様にしても良い。

さらに前記実施の形態では、車両に搭載する通信システムに適用する形態を示したが本発明はこれに限らず、送信装置側をパーソナルコンピュータにて実現し、受信装置側をパーソナルコンピュータ用モニタにて実現するローカルエリアネットワークを構成する通信システムに適用する形態、更にはテレビジョン受像機、各種オーディオビジュアル装置等の家電用装置を備えるホームネットワークを構成する通信システムに適用する形態等、様々な形態に適用することが可能である。また伝送する信号も画像信号に限らず、様々な信号を伝送することが可能である。

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。 本発明の送信装置が備える送信インタフェースの概要の一例を示すブロック図である。 本発明の送信装置が備える送信インタフェースに関連する信号波の時間波形の一例を示すチャートである。 送信装置から送信される信号波の波形の一例を示すアイパターンである。 本発明の送信装置から送信される信号波の波形の一例を示すアイパターンである。

符号の説明

１ 車両
２ 伝送線
１０ 画像信号出力装置
２０ 送信装置
２６ 送信インタフェース
２６１ 信号波生成回路
２６２ 強調成分生成回路
２７ 送信側静電気放電保護回路
２８ 送信側伝送路
３０ 受信装置
３１ 受信側静電気放電保護回路
３２ 受信側伝送路
４０ 画像表示装置

Claims (4)

1. コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路を外部及び／又は内部に有する送信処理回路にて、信号波を生成し送信する送信方法において、
   前記コンデンサ成分の容量に基づいて、生成された信号波の高周波成分の振幅を大きくする
   ことを特徴とする送信方法。
2. 信号波を送信する送信装置において、
   信号波を生成し送信する送信処理回路と、
   該送信処理回路の外部及び／又は内部に配設され、コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路と、
   前記コンデンサ成分の容量に基づいて、前記送信処理回路にて生成された信号波の高周波成分の振幅を強調する強調手段と
   を備えることを特徴とする送信装置。
3. 前記送信処理回路は、２値データに基づく信号波を生成する様に構成してあり、
   ２値データの値の遷移時の振幅を大きくする強調成分の信号波を生成する手段を更に備え、
   前記強調手段は、前記送信処理回路にて生成された信号波に、強調成分の信号波を重畳するように構成してある
   ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の送信装置と、
   該送信装置から送信される信号波を受信する受信装置と
   を備え、
   前記受信装置は、
   信号波を受信する受信処理回路と、
   該受信処理回路の外部及び／又は内部に配設され、コンデンサ成分を含む静電気放電保護回路と
   を備え、
   前記強調手段は、前記送信装置が備える静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量及び前記受信装置が備える静電気放電保護回路のコンデンサ成分の容量並びに前記送信装置から受信装置までの信号波の伝送損失に基づいて、前記送信処理回路にて生成された信号波の高周波成分の振幅を強調する様に構成してある
   ことを特徴とする通信システム。

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