JP2010050817A - Communication system and method of designing distortion suppression circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主伝送線の同一点に分岐伝送線を介して複数の通信ノードが接続され、その接続部に歪み抑制回路が設けられた通信システム、及び、この通信システムで用いられる歪み抑制回路の設計方法に関する。 The present invention relates to a communication system in which a plurality of communication nodes are connected to the same point of a main transmission line via a branch transmission line, and a distortion suppression circuit is provided at the connection portion, and a distortion suppression circuit used in this communication system Relates to the design method.
従来、差動通信トランシーバからなる複数の通信ノードを備え、各通信ノードが集線装置（所謂ハブ）を介して相互に通信可能に接続される通信システムが知られている。
この種の通信システムでは、集線装置を介して主伝送路の同一点に複数の通信ノードが集中して接続されることになるため、その接続部から各通信ノードを見たインピーダンスを、主伝送路の特性インピーダンスのインピーダンスと整合させることができず、その接続部にて通信信号の反射、減衰等が生じて通信波形が歪み、通信速度が高い場合等には、通信不良が発生することがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a communication system that includes a plurality of communication nodes including differential communication transceivers, and each communication node is connected to be communicable with each other via a concentrator (so-called hub).
In this type of communication system, multiple communication nodes are concentrated and connected to the same point on the main transmission line via a concentrator. If it cannot be matched with the impedance of the characteristic impedance of the road and communication signals are reflected or attenuated at the connection part, the communication waveform is distorted, and the communication speed is high, communication failure may occur. is there.
一方、こうした問題を防止するため、上記接続部(換言すれば集線装置内）に、上記各インピーダンスを整合させて波形歪みを抑制する歪み抑制回路を設けることが提案されている（例えば、特許文献１等、参照）。
上記提案の技術は、集線装置内の主伝送路上で、分岐伝送線を介して各通信ノードが各々接続される接続点の間にコイルを接続し、各接続点で主伝送路を構成している差動通信線の間にコンデンサを接続することで、接続部から各通信ノードを見たインピーダンスと主伝送路側の特性インピーダンスとを整合させて、接続部で通信信号の波形歪みが生じるのを防止するものである。 In the proposed technique, a coil is connected between connection points to which each communication node is connected via a branch transmission line on the main transmission line in the line concentrator, and the main transmission line is configured at each connection point. By connecting a capacitor between the differential communication lines, the impedance seen from each communication node from the connection and the characteristic impedance on the main transmission line side are matched, and the waveform distortion of the communication signal occurs at the connection. It is to prevent.
しかし、特許文献１には、歪み抑制回路の技術思想については開示されているものの、歪み抑制回路を構成する回路パラメータ（コイルやコンデンサの値）の設定手順等については記載されていない。 However, although Patent Literature 1 discloses the technical idea of the distortion suppression circuit, it does not describe a procedure for setting circuit parameters (values of coils and capacitors) that constitute the distortion suppression circuit.
このため、上記提案の技術を実現するには、実際に通信システムを構築して、歪み抑制回路の回路パラメータを適宜変更しつつ、最適な回路パラメータを決定する、というように、実験的に回路パラメータを設定しなければならない。 For this reason, in order to realize the proposed technique, an actual circuit is constructed, and an optimum circuit parameter is determined while appropriately changing the circuit parameter of the distortion suppression circuit. The parameter must be set.
しかし、このような実験による設計方法では、回路パラメータが通信システムのばらつきによって不適切なものとならないように、回路パラメータ設定時の各インピーダンスの整合条件を極めて厳しいものにしなければならず、歪み抑制回路の設計に時間がかかるとか、歪み抑制回路が必要以上に高性能になってしまい、コストアップを招くという問題があった。 However, in such a design method based on experiments, it is necessary to make the matching conditions for each impedance when setting circuit parameters extremely strict so that the circuit parameters do not become inappropriate due to variations in the communication system. There have been problems that it takes time to design the circuit, and the distortion suppression circuit has higher performance than necessary, resulting in an increase in cost.
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、主伝送線の同一点に分岐伝送線を介して複数の通信ノードが接続され、その接続部に歪み抑制回路が設けられた通信システムにおいて、通信システムのばらつきに影響されることなく正常に機能するよう、歪み抑制回路の回路パラメータを短時間で簡単に設定できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in a communication system in which a plurality of communication nodes are connected to the same point of the main transmission line via a branch transmission line, and a distortion suppression circuit is provided at the connection portion. An object of the present invention is to easily set circuit parameters of a distortion suppression circuit in a short time so as to function normally without being affected by variations in communication systems.
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の通信システムにおいては、上記提案の通信システムと同様、分岐伝送路を介して複数の通信ノードが同一点に接続される主伝送路の接続部に、波形歪みを抑制する歪み抑制回路が設けられている。 In the communication system according to claim 1, which is made to achieve the above object, as in the proposed communication system, connection of a main transmission path in which a plurality of communication nodes are connected to the same point via a branch transmission path The part is provided with a distortion suppression circuit for suppressing waveform distortion.
そして、この歪み抑制回路の回路パラメータは、通信システムの配索制約内で歪み抑制回路がないものとして計算される最悪配索において、接続部から各通信ノードを見たインピーダンスと主伝送路の特性インピーダンスとの整合状態が所定の整合条件を満たすように設定されている。 The circuit parameters of this distortion suppression circuit are the characteristics of the main transmission path and the impedance of each communication node viewed from the connection in the worst routing calculated without the distortion suppression circuit within the routing constraints of the communication system. The matching state with the impedance is set so as to satisfy a predetermined matching condition.
このため、本発明の通信システムによれば、通信システムを実際に構築した際に生じる主伝送路や分岐伝送路の配線長や伝送特性のばらつきや、各通信ノードの入出力インピーダンスのばらつき等によって、当該通信システムでの通信状態が最も悪くなる条件下（つまり最悪配索時）でも、接続部での上記各インピーダンスの整合状態が所定の整合条件を満たすように、歪み抑制回路の回路パラメータが設定されることになり、この設定時の整合条件を適宜設定することにより、所望の通信品質を確保し得る通信システムを構築できるようになる。 For this reason, according to the communication system of the present invention, due to variations in the wiring length and transmission characteristics of the main transmission line and the branch transmission line that occur when the communication system is actually constructed, variations in the input / output impedance of each communication node, etc. The circuit parameters of the distortion suppression circuit are set so that the matching state of each impedance at the connecting portion satisfies a predetermined matching condition even under conditions in which the communication state in the communication system is worst (that is, at the worst routing). Thus, a communication system capable of ensuring desired communication quality can be constructed by appropriately setting the matching condition at the time of setting.
また、最悪配索やインピーダンスの整合状態は、通信システムを分布定数でモデル化することにより、コンピュータを使って算出できることから、歪み抑制回路の設計を短時間で簡単に行うことができるようになり、設計に要するコストを低減できる。 In addition, the worst-case routing and impedance matching status can be calculated using a computer by modeling the communication system with distributed constants, so the distortion suppression circuit can be designed easily in a short time. The cost required for design can be reduced.
なお、インピーダンスの整合条件は、要求される通信品質に応じて適宜設定すればよいが、例えば、自動車用のネットワーク（所謂車内ＬＡＮ）における次世代通信であるフレックスレイのように、通信速度が１０Ｍｂｐｓ程度となる通信システムでは、インピーダンスの整合条件として「反射係数０．３３以下、ＶＳＷＲ≦２．０」を設定するとよい。 The impedance matching condition may be set as appropriate according to the required communication quality. For example, the communication speed is 10 Mbps, such as FlexRay, which is the next generation communication in an automobile network (so-called in-vehicle LAN). In the communication system of the order, it is preferable to set “reflection coefficient 0.33 or less, VSWR ≦ 2.0” as the impedance matching condition.
次に、請求項２に記載の通信システムにおいては、歪み抑制回路の回路パラメータが、通信システムの配索制約内で当該歪み抑制回路が接続されたものとして計算される最悪配索においても、インピーダンスの整合状態が所定の整合条件を満たすように設定される。 Next, in the communication system according to claim 2, even in the worst routing in which the circuit parameter of the distortion suppression circuit is calculated as that the distortion suppression circuit is connected within the routing constraint of the communication system, The matching state is set so as to satisfy a predetermined matching condition.
従って、この通信システムによれば、歪み抑制回路の回路パラメータが、接続部に歪み抑制回路を設けた通信システムでより確実に整合条件を満たすように設定されることになり、歪み抑制回路によって通信品質の低下をより良好に防止することができる。 Therefore, according to this communication system, the circuit parameters of the distortion suppression circuit are set so as to satisfy the matching condition more reliably in the communication system in which the distortion suppression circuit is provided in the connection portion. The deterioration of quality can be prevented better.
なお、一般的なネットワークにおいて、複数の通信ノードを、分岐伝送路を介して相互に接続する接続部は、集線装置（所謂ハブ）にて構成されることから、本発明の通信システムにおいても、請求項３に記載のように、接続部は集線装置にて構成し、歪み抑制回路は、この集線装置内に設けるようにするとよい。 Note that, in a general network, a connection unit that connects a plurality of communication nodes to each other via a branch transmission line is configured by a line concentrator (so-called hub). Therefore, also in the communication system of the present invention, According to a third aspect of the present invention, it is preferable that the connecting portion is constituted by a concentrator and the distortion suppression circuit is provided in the concentrator.
一方、請求項４〜請求項６に記載の発明は、上述した本発明の通信システムおいて、分岐伝送路を介して複数の通信ノードが同一点に接続される主伝送路の接続部に設けられる歪み抑制回路を設計する設計方法に関する発明である。 On the other hand, the inventions according to claims 4 to 6 are provided in a connection portion of a main transmission line where a plurality of communication nodes are connected to the same point via a branch transmission line in the communication system of the present invention described above. It is invention regarding the design method which designs the distortion suppression circuit to be manufactured.
そして、請求項４に記載の設計方法においては、まず、通信システムを構成する各通信ノードの入出力インピーダンス、前記通信システムを構成する主伝送路及び複数の分岐伝送路の伝送特性、これら各伝送路の配線長、を含む通信システムの配索制約内で、通信状態が最も悪くなる最悪配索を算出する（最悪配索算出手順）。 In the design method according to claim 4, first, input / output impedance of each communication node constituting the communication system, transmission characteristics of the main transmission line and the plurality of branch transmission lines constituting the communication system, each of these transmissions The worst routing in which the communication state is worst is calculated within the routing constraints of the communication system including the wiring length of the road (worst routing calculation procedure).
次に、この最悪配索算出手順で最悪配索が算出されると、その最悪配索の通信システムで波形シミュレーションを行うことにより、最悪配索の通信システムで正常通信が可能か否かを判定し、正常通信が不可能であれば、その最悪配索の通信システムにおいて主伝送路の接続部に歪み抑制回路を設けるもとのとして、接続部から各通信ノードを見たときのインピーダンスと主伝送路の特性インピーダンスとの整合状態が所定の整合条件を満足するよう、歪み抑制回路の回路パラメータを算出する（回路パラメータ算出手順）。 Next, when the worst routing is calculated in this worst routing calculation procedure, it is determined whether normal communication is possible in the worst routing communication system by performing waveform simulation in the worst routing communication system. However, if normal communication is impossible, it is assumed that a distortion suppression circuit is provided at the connection part of the main transmission line in the worst-wired communication system. The circuit parameters of the distortion suppression circuit are calculated so that the matching state with the characteristic impedance of the transmission line satisfies a predetermined matching condition (circuit parameter calculation procedure).
そして、この回路パラメータ算出手順で歪み抑制回路の回路パラメータが算出されると、その算出された回路パラメータの歪み抑制回路を主伝送路の接続部に設けた最悪配索の通信システムにおける波形シミュレーションにより、最悪配索の通信システムで正常通信が可能か否かを判定し、正常通信が可能であれば、回路パラメータ算出手順で算出した回路パラメータの歪み抑制回路を、通信システムの主伝送路の接続部に設けるものとして設定する（歪み抑制回路設定手順）。 Then, when the circuit parameters of the distortion suppression circuit are calculated by this circuit parameter calculation procedure, the distortion suppression circuit of the calculated circuit parameters is calculated by waveform simulation in the worst routing communication system in which the main transmission path is connected. Determine whether normal communication is possible in the worst routing communication system, and if normal communication is possible, connect the distortion suppression circuit of the circuit parameter calculated in the circuit parameter calculation procedure to the main transmission path of the communication system. It sets as what is provided in a part (distortion suppression circuit setting procedure).
従って、請求項４に記載の設計方法によれば、本発明（詳しくは請求項１）に記載の通信システムにおいて用いられる歪み抑制回路を設計することができる。
また、この設計方法における各手順は、通信システムを構成する各通信ノードの入出力インピーダンス、前記通信システムを構成する主伝送路及び複数の分岐伝送路の伝送特性、これら各伝送路の配線長、といった配索制約をコンピュータに入力することで、コンピュータの演算処理で全て実現できることから、設計者は、対象となる通信システムで適正に機能する歪み抑制回路を、コンピュータを使って簡単に設計することができる。
Therefore, according to the design method described in claim 4, it is possible to design a distortion suppression circuit used in the communication system according to the present invention (specifically, claim 1).
Each procedure in this design method includes input / output impedance of each communication node constituting the communication system, transmission characteristics of the main transmission line and the plurality of branch transmission lines constituting the communication system, wiring lengths of these transmission lines, By inputting such routing constraints into a computer, all can be realized by computer processing, so designers can easily design a distortion suppression circuit that functions properly in the target communication system using a computer. Can do.
次に、請求項５に記載の設計方法は、請求項４に記載の設計方法に、第２の最悪配索算出手順と、整合状態判定手順を追加したものである。
そして、第２の最悪配索算出手順では、回路パラメータ算出手順で算出された回路パラメータを有する歪み抑制回路を主伝送路の接続部に設けることを配索制約に含めて、この配索制約内で通信状態が最も悪くなる最悪配索を算出する。
Next, a design method according to claim 5 is obtained by adding a second worst-case routing calculation procedure and a matching state determination procedure to the design method according to claim 4.
In the second worst routing calculation procedure, the routing constraint includes providing a distortion suppression circuit having the circuit parameter calculated in the circuit parameter calculation procedure at the connection portion of the main transmission path. To calculate the worst routing in which the communication state is worst.
また、整合状態判定手段では、第２の最悪配索算出手順で算出された最悪配索の通信システムにおいて、接続部での各インピーダンスの整合状態が整合条件を満足するか否かを判定する。 The matching state determination means determines whether or not the matching state of each impedance at the connection unit satisfies the matching condition in the worst routing communication system calculated by the second worst routing calculation procedure.
そして、上記歪み抑制回路設定手順では、この整合状態判定手順でインピーダンスの整合状態が前記整合条件を満足すると判定されたことを条件として、第２の最悪配索算出手順にて算出した最悪配索の通信システムにおける波形シミュレーションを行い、当該最悪配索の通信システムで正常通信が可能か否かを判定し、正常通信が可能であれば、回路パラメータ算出手順で算出した回路パラメータの歪み抑制回路を、通信システムの主伝送路の接続部に設けるものとして設定する。 In the distortion suppression circuit setting procedure, the worst routing calculated in the second worst routing calculation procedure on the condition that the matching status of the impedance is determined to satisfy the matching condition in the matching status determination procedure. Waveform simulation in the communication system of the above, determine whether or not normal communication is possible in the communication system of the worst routing, and if normal communication is possible, the circuit parameter distortion suppression circuit calculated in the circuit parameter calculation procedure In this case, it is set to be provided at the connection portion of the main transmission line of the communication system.
従って、請求項５に記載の設計方法によれば、本発明（詳しくは請求項２）に記載の通信システムにおいて用いられる歪み抑制回路を設計することができる。また、この設計方法で追加した第２の最悪配索算出手順及び整合状態判定手順についても、他の手順と同様、コンピュータの演算処理で実現できることから、設計者は、請求項２に記載の歪み抑制回路を、コンピュータを使って簡単に設計することができる。 Therefore, according to the design method described in claim 5, it is possible to design the distortion suppression circuit used in the communication system according to the present invention (specifically, claim 2). In addition, since the second worst routing calculation procedure and the matching state determination procedure added by this design method can be realized by computer processing as well as the other procedures, the designer can use the distortion described in claim 2. The suppression circuit can be easily designed using a computer.
ところで、本発明（請求項４又は請求項５）の歪み抑制回路の設計方法において、歪み抑制回路設定手順における波形シミュレーションにより、最悪配索の通信システムで正常通信が不可能であると判断された際には、配索制約内の通信システムに適した歪み抑制回路を設計できなくなるが、この場合には、請求項６に記載のように、主伝送路の接続部に設ける歪み抑制回路を回路構成の異なるものに変更して、再度回路パラメータ算出手順以降の処理を実行するようにするとよい。 By the way, in the distortion suppression circuit design method of the present invention (Claim 4 or Claim 5), it was determined that normal communication is impossible in the worst-routing communication system by waveform simulation in the distortion suppression circuit setting procedure. In this case, it becomes impossible to design a distortion suppression circuit suitable for the communication system within the routing constraints. In this case, the distortion suppression circuit provided at the connection portion of the main transmission line is provided as described in claim 6. It is preferable to change to a different configuration and execute the process after the circuit parameter calculation procedure again.
つまり、このようにすれば、本発明方法によって配索制約内の通信システムに適した歪み抑制回路を設計できる確率を高めることができる。 That is, in this way, it is possible to increase the probability that a distortion suppression circuit suitable for a communication system within a routing constraint can be designed by the method of the present invention.
以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明が適用された実施形態の通信システムの構成を表す概略構成図である。
本実施形態の通信システムは、所謂車内ＬＡＮを構成するものであり、自動車に搭載されたエンジンＥＣＵ、ボディＥＣＵ、…等の各種電子制御装置、及び、その周辺装置である各種センサ類或いは各種アクチュエータ類を、それぞれ、通信ノード１０とし、これら複数の通信ノード１０を、分岐伝送路６及びハブ４を介して主伝送路２に接続することにより構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a communication system according to an embodiment to which the present invention is applied.
The communication system of the present embodiment constitutes a so-called in-vehicle LAN, and includes various electronic control devices such as an engine ECU, a body ECU,... Mounted on a vehicle, and various sensors or actuators that are peripheral devices. Each of the communication nodes 10 is configured by connecting the plurality of communication nodes 10 to the main transmission line 2 via the branch transmission line 6 and the hub 4.
ここで、主伝送路２及び分岐伝送路６は、差動通信線路となるツイストペア線からなり、各通信ノード１０には、通信回路として、これら各伝送路２、６を介して差動通信を行うための差動通信トランシーバＩＣが組み込まれている。 Here, the main transmission line 2 and the branch transmission line 6 are formed of twisted pair wires serving as differential communication lines, and each communication node 10 performs differential communication via the transmission lines 2 and 6 as a communication circuit. It incorporates a differential communication transceiver IC to do.
また、ハブ４は、所謂集線装置であり、主伝送路２上に設けられて、複数（本実施形態では３個）の通信ノード１０を一括して主伝送路２に接続する。
また、主伝送路２の両端には、その両端を主伝送路２の特性インピーダンスにて終端する終端抵抗を内蔵した通信ノード１０ａ、１０ｂが接続されている。このため、本実施形態の通信システムにおいては、ハブ４に接続された３個の通信ノード１０に加えて、主伝送路２の両端に接続された２つの通信ノード１０ａ、１０ｂが、主伝送路２及び分岐伝送路６を介して、互いにデータ通信できるようになる。
The hub 4 is a so-called concentrator, and is provided on the main transmission line 2 to connect a plurality (three in this embodiment) of communication nodes 10 to the main transmission line 2 at once.
In addition, communication nodes 10 a and 10 b are connected to both ends of the main transmission line 2, which have built-in termination resistors that terminate both ends with the characteristic impedance of the main transmission line 2. For this reason, in the communication system of the present embodiment, in addition to the three communication nodes 10 connected to the hub 4, the two communication nodes 10 a and 10 b connected to both ends of the main transmission line 2 are connected to the main transmission line. 2 and the branch transmission path 6 allow data communication with each other.
ところで、ハブ４を、図２（ａ）に示すように、複数の通信ノード１０を主伝送路２の同一点にそのまま接続するように構成すると、その接続点を主伝送路２側から見たインピーダンスが低下して、インピーダンスの不整合が生じ、通信信号の波形歪みが生じることになる。 By the way, when the hub 4 is configured to connect a plurality of communication nodes 10 to the same point of the main transmission line 2 as shown in FIG. 2A, the connection point is viewed from the main transmission line 2 side. Impedance is lowered, impedance mismatch occurs, and communication signal waveform distortion occurs.
そして、この場合、主伝送路２では、複数の分岐伝送路６の接続点（つまりハブ４）でインピーダンスが大きく下がることになるので、各通信ノード１０、１０ａ、１０ｂが通信信号を送信する際に、伝送路２，６に多くの電流を流し込まなければならなくなる。 In this case, in the main transmission line 2, the impedance is greatly reduced at the connection points of the plurality of branch transmission lines 6 (that is, the hub 4). Therefore, when the communication nodes 10, 10 a, and 10 b transmit communication signals. In addition, a large amount of current must be supplied to the transmission lines 2 and 6.
そこで、本実施形態では、ハブ４内に、主伝送路２の各線にそれぞれ直列に設けられて、各分岐伝送路６同士を互いに接続する歪み抑制回路８を設けている。
この歪み抑制回路８は、コイルにて構成されており、コイルのインダクタンスにより、各分岐伝送路６間に所定長の主伝送路２を設けた場合と同じ等価回路をハブ４内に形成している。
Therefore, in the present embodiment, a distortion suppression circuit 8 is provided in the hub 4 in series with each line of the main transmission path 2 to connect the branch transmission paths 6 to each other.
This distortion suppression circuit 8 is configured by a coil, and the same equivalent circuit as the case where the main transmission path 2 having a predetermined length is provided between the branch transmission paths 6 is formed in the hub 4 by the inductance of the coil. Yes.
このため、本実施形態の通信システムによれば、複数の分岐伝送路６が主伝送路２の同一点に接続される接続部において、ハブ４内で、歪み抑制回路８を含む主伝送路２側から各分岐伝送路６の接続点（換言すれば各通信ノード１０）を見たときのインピーダンスが、それぞれ、各歪み抑制回路８によって、主伝送路２の特性インピーダンスに近づけられることになり、歪み抑制回路８を設けない場合に比べ、ハブ４による複数の分岐伝送路６の接続点で、インピーダンスの不整合によって通信信号の波形歪みが生じるのを抑制することができる。 For this reason, according to the communication system of the present embodiment, the main transmission line 2 including the distortion suppression circuit 8 in the hub 4 at the connection portion where the plurality of branch transmission lines 6 are connected to the same point of the main transmission line 2. The impedance when the connection point of each branch transmission line 6 (in other words, each communication node 10) is viewed from the side is brought close to the characteristic impedance of the main transmission line 2 by each distortion suppression circuit 8, respectively. Compared with the case where the distortion suppression circuit 8 is not provided, it is possible to suppress the occurrence of waveform distortion of the communication signal due to impedance mismatch at the connection point of the plurality of branch transmission lines 6 by the hub 4.
すなわち、図３は、図１に示した本実施形態の通信システム、及び、図２（ａ）に示した歪み抑制回路８を設けていない通信システムにおいて、それぞれ、主伝送路２の両端に、終端抵抗を内蔵した通信ノード１０ａ、１０ｂを接続し、一方の通信ノード１０ａを送信ノード、他方の通信ノード１０ｂを受信ノードとして、図２（ｂ）に示すように、主伝送路２と受信ノード１０ｂとの接続点、主伝送路２と各分岐伝送路６との接続点（３カ所）、及び、主伝送路２と送信ノード１０ａとの接続点から、受信ノード１０ｂ側を見たときのインピーダンスＺ１〜Ｚ５を算出したシミュレーション結果を反射係数に変換し，極座標にプロットしたもの（スミスチャートと等価なグラフ）である。 That is, FIG. 3 shows the communication system of the present embodiment shown in FIG. 1 and the communication system not provided with the distortion suppression circuit 8 shown in FIG. As shown in FIG. 2 (b), the communication nodes 10a and 10b having built-in termination resistors are connected, one communication node 10a is a transmission node, and the other communication node 10b is a reception node. When the reception node 10b side is viewed from the connection point between the main transmission line 2 and each branch transmission line 6 (three points) and the connection point between the main transmission line 2 and the transmission node 10a. The simulation results of calculating impedances Z1 to Z5 are converted into reflection coefficients and plotted on polar coordinates (a graph equivalent to a Smith chart).
そして、各ハブ１４内で複数の分岐伝送路６を直接接続した図２（ａ）の通信システムでは、図３に点線で示すように、上記各接続点が受信ノード１０ｂから離れるに連れて、各接続点でのインピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，…が主伝送路２の特性インピーダンスから大きくずれるようになり、送信ノード１０ａに最も近い分岐伝送路６の接続点では、インピーダンスの不整合により反射係数が０．５を越えてしまう。 In the communication system of FIG. 2A in which a plurality of branch transmission lines 6 are directly connected in each hub 14, as shown by the dotted line in FIG. 3, as the connection points move away from the receiving node 10b, The impedances Z1, Z2, Z3,... At the respective connection points greatly deviate from the characteristic impedance of the main transmission line 2. At the connection point of the branch transmission line 6 closest to the transmission node 10a, the reflection coefficient due to impedance mismatch. Will exceed 0.5.
これに対し、本実施形態の通信システムでは、図３に実線で示すように、主伝送路２の各接続点が受信ノード１０ｂから離れるに連れてインピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，…が変化するものの、そのインピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，…の変化は小さく、全ての接続点で、反射係数が、ほぼ整合状態とみなせる０．３３以下（図では０．２以下）となる。 On the other hand, in the communication system of this embodiment, as indicated by the solid line in FIG. 3, the impedances Z1, Z2, Z3,... Change as the connection points of the main transmission path 2 move away from the receiving node 10b. The changes in the impedances Z1, Z2, Z3,... Are small, and the reflection coefficient is 0.33 or less (0.2 or less in the figure) that can be regarded as a substantially matched state at all connection points.
従って、本実施形態の通信システムによれば、ハブ４内の各分岐伝送路６の接続点でインピーダンスの不整合が生じ、通信信号に、通信不良となる波形歪みが発生するのを防止することができる。 Therefore, according to the communication system of the present embodiment, impedance mismatching occurs at the connection point of each branch transmission line 6 in the hub 4, and it is possible to prevent waveform distortion that causes communication failure from occurring in the communication signal. Can do.
また、ハブ４内でインピーダンスの不整合が生じるのを防止できるので、各通信ノード１０、１０ａ、１０ｂがデータ送信時に流す電流を少なくして、各通信ノード１０、１０ａ、１０ｂに内蔵される差動通信トランシーバの駆動能力を低減することもできる。 Further, since impedance mismatching in the hub 4 can be prevented, the current that each communication node 10, 10a, 10b flows during data transmission is reduced, and the difference built in each communication node 10, 10a, 10b is reduced. The driving capability of the mobile communication transceiver can also be reduced.
ところで、本実施形態において、歪み抑制回路８の構成及びその回路パラメータ（つまりコイルのインダクタンス値）は、設計装置としてのコンピュータによる演算処理により、通信システムの配索制約内で通信状態が最も悪くなる最悪配索において、上記各インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３，…と主伝送路２の特性インピーダンスとの整合状態が、所定の整合条件（本実施形態では、反射係数０．３３以下、ＶＳＷＲ≦２．０）を満たすように設定されている。 By the way, in this embodiment, the configuration of the distortion suppression circuit 8 and its circuit parameters (that is, the inductance value of the coil) are in the worst communication state within the routing constraints of the communication system due to arithmetic processing by a computer as a design device. In the worst case, the matching state between the impedances Z1, Z2, Z3,... And the characteristic impedance of the main transmission line 2 is a predetermined matching condition (in this embodiment, a reflection coefficient of 0.33 or less, VSWR ≦ 2. 0) is set.
そこで次に、設計装置としてのコンピュータが歪み抑制回路８の構成及びその回路パラメータを設定する際の設計手順（換言すればコンピュータにて実行されるプログラム）について説明する。 Therefore, a design procedure (in other words, a program executed by the computer) when the computer as the design apparatus sets the configuration of the distortion suppression circuit 8 and its circuit parameters will be described.
図４は、その設計手順を表すフローチャートである。
図４に示すように、歪み抑制回路８の設計をコンピュータに実行させる際には、まずＳ１００（Ｓはステップを表す）にて、設計者が、通信システムを分布定数でモデル化するのに必要なモデルパラメータを入力する。
FIG. 4 is a flowchart showing the design procedure.
As shown in FIG. 4, when the computer is designed to design the distortion suppression circuit 8, first, in S100 (S represents a step), it is necessary for the designer to model the communication system with distributed constants. The correct model parameters.
具体的には、通信波形の主要な周波数、各通信ノードを構成する差動通信トランシーバの出力インピーダンス（送信時）及び入力インピーダンス（受信時）、主伝送路２及び分岐伝送路６を構成する差動通信線路各部の配線長及びこれら各伝送路２、６の伝送特性（特性インピーダンス等）、通信ネットワークのトポロジ等をモデルパラメータとして入力する。 Specifically, the main frequency of the communication waveform, the output impedance (at the time of transmission) and the input impedance (at the time of reception) of the differential communication transceiver that constitutes each communication node, the differences that constitute the main transmission path 2 and the branch transmission path 6 The wiring length of each part of the dynamic communication line, the transmission characteristics (characteristic impedance, etc.) of these transmission lines 2 and 6, the topology of the communication network, etc. are input as model parameters.
Ｓ１００にて、通信システムのモデルパラメータが入力されると、Ｓ１１０に移行し、その入力されたモデルパラメータに基づき構築される通信システムにおいて、予め設定された配索制約内で最も通信状態が悪くなる最悪配索を計算する。 When the model parameter of the communication system is input in S100, the process proceeds to S110, and in the communication system constructed based on the input model parameter, the communication state becomes the worst within the preset routing constraints. Calculate the worst routing.
なお、最悪の定義は観点により異なるが、例えば、特定のノードの受信電圧が最小、送信ノードに駆動能力以上の電流が流れる、といったことで定義できる。そして、本実施形態では、後述する図５に示す手順で、最悪配索となる各部の配線長（図６に実線及び点線の矢印で示す配線長）を算出する。 Although the worst definition varies depending on the viewpoint, it can be defined, for example, that the reception voltage of a specific node is minimum and that a current exceeding the driving capability flows to the transmission node. In the present embodiment, the wiring length of each part that becomes the worst wiring (wiring lengths indicated by solid and dotted arrows in FIG. 6) is calculated by the procedure shown in FIG. 5 described later.
次に、Ｓ１２０では、Ｓ１１０で算出した最悪配索で、各通信ノードが通信を行った際の波形シミュレーションを実施し、続くＳ１３０にて、波形シミュレーションで得られた通信波形は、判定基準を満たすか否か（換言すれば判定基準で規定される通信品質で正常通信が可能か否か）を判定する。 Next, in S120, a waveform simulation is performed when each communication node performs communication using the worst routing calculated in S110. In S130, the communication waveform obtained by the waveform simulation satisfies the determination criterion. (In other words, whether or not normal communication is possible with the communication quality defined by the determination criteria).
そして、通信波形が判定基準を満たしていれば、ハブ４内に歪み抑制回路８を設ける必要がないので、Ｓ２４０に移行して、その旨を表示（設計者に通知）し、当該設計処理を終了する。 If the communication waveform satisfies the determination criteria, there is no need to provide the distortion suppression circuit 8 in the hub 4, so the process proceeds to S240, indicating that (notifying the designer), and performing the design process. finish.
一方、通信波形が判定基準を満たしていなければ、Ｓ１４０に移行して、予め設定された複数種類の歪み抑制回路８（図８（ａ）〜（ｄ）参照）の中から、最悪配索の通信システムで生じる波形歪みを抑制するのに適した歪み抑制回路８を選択する。 On the other hand, if the communication waveform does not satisfy the criterion, the process proceeds to S140, and the worst routing is selected from a plurality of preset distortion suppression circuits 8 (see FIGS. 8A to 8D). A distortion suppression circuit 8 suitable for suppressing waveform distortion generated in the communication system is selected.
なお、図８（ａ）に示す歪み抑制回路８は、主伝送路２への各通信ノード１０の接続点の間にコイルを設けることにより構成され、図８（ｂ）に示す歪み抑制回路８は、主伝送路２への各通信ノード１０の接続点の間にコイルと抵抗との並列回路を設けることにより構成され、図８（ｃ）に示す歪み抑制回路８は、ハブ４内で主伝送路２を形成している差動通信線間にコイルを設けることにより構成され、図８（ｄ）に示す歪み抑制回路８は、ハブ４内で主伝送路２を形成している差動通信線間にコイルとコンデンサとの直列回路を設けることにより構成されている。 Note that the distortion suppression circuit 8 illustrated in FIG. 8A is configured by providing a coil between the connection points of the communication nodes 10 to the main transmission path 2, and the distortion suppression circuit 8 illustrated in FIG. 8 is configured by providing a parallel circuit of a coil and a resistor between connection points of the communication nodes 10 to the main transmission path 2. The distortion suppression circuit 8 shown in FIG. The distortion suppression circuit 8 shown in FIG. 8D is configured by providing a coil between the differential communication lines forming the transmission path 2, and the differential forming the main transmission path 2 in the hub 4. It is configured by providing a series circuit of a coil and a capacitor between communication lines.
またＳ１４０では、これらの歪み抑制回路８の中から、最悪配索の通信システムで生じる波形歪みを抑制するのに適したものを選択するが、その選択時には、図７（ａ）に示すように、最悪配索で通信システムを構築した際に得られるスミスチャートを用い、そのスミスチャートの形状に基づき歪み抑制回路８を選択する。 In S140, one suitable for suppressing the waveform distortion generated in the worst routing communication system is selected from these distortion suppression circuits 8. As shown in FIG. Using the Smith chart obtained when the communication system is constructed with the worst routing, the distortion suppression circuit 8 is selected based on the shape of the Smith chart.
次に、Ｓ１５０では、Ｓ１４０で選択した歪み抑制回路８を最悪配索の通信システムに付加し、Ｓ１６０に移行する。そして、Ｓ１６０では、歪み抑制回路８を付加することによって、歪み抑制回路無しの最悪配索で得られるスミスチャート（図７（ａ）参照）が、図７（ｂ）に示すように、所定の整合条件（反射係数０．３３以下）を満足するスミスチャートに変化するよう、歪み抑制回路８の回路パラメータを設定する。 Next, in S150, the distortion suppression circuit 8 selected in S140 is added to the worst routing communication system, and the process proceeds to S160. In S160, by adding the distortion suppression circuit 8, the Smith chart (see FIG. 7A) obtained by the worst routing without the distortion suppression circuit is changed to a predetermined value as shown in FIG. 7B. The circuit parameters of the distortion suppression circuit 8 are set so as to change to a Smith chart that satisfies the matching condition (reflection coefficient 0.33 or less).
次に、Ｓ１６０にて、歪み抑制回路８の回路パラメータを設定すると、今度は、Ｓ１７０に移行して、Ｓ１１０で算出した最悪配索の通信システムに、回路パラメータを設定した歪み抑制回路を接続したときの最悪配索を再計算する。 Next, when the circuit parameters of the distortion suppression circuit 8 are set in S160, this time, the process proceeds to S170, and the distortion suppression circuit in which the circuit parameters are set is connected to the worst routing communication system calculated in S110. Recalculate the worst case.
つまり、Ｓ１６０で設定した回路パラメータによっては、歪みを抑制する効果だけでなく、歪み抑制回路８の効果が強くでて、逆に悪化させる場合があるため、Ｓ１７０では、スミスチャート上で最も外側のインピーダンスの軌跡を描く最悪配索を算出し直すのである。 In other words, depending on the circuit parameters set in S160, not only the effect of suppressing distortion but also the effect of the distortion suppression circuit 8 is strong and may be worsened. It recalculates the worst routing that draws the locus of the impedance.
そして、続くＳ１８０では、その再計算した最悪配索のスミスチャートでも、反射係数が所定の整合条件（反射係数０．３３以下）を満足する許容範囲内にあるか否かを判断し、図７（ｃ）に示すように、その再計算した最悪配索のスミスチャートでも、反射係数が許容範囲内にあり、所定の整合条件を満足していれば、Ｓ２００に移行する。 In the subsequent S180, it is determined whether or not the reflection coefficient is within an allowable range satisfying a predetermined matching condition (reflection coefficient 0.33 or less) even in the recalculated worst-order Smith chart. As shown in (c), even in the worst-calculated Smith chart of recalculation, if the reflection coefficient is within the allowable range and the predetermined matching condition is satisfied, the process proceeds to S200.
Ｓ２００では、Ｓ１７０で算出した歪み抑制回路８を含む最悪配索で波形シミュレーションを実施し、続くＳ２１０にて、波形シミュレーションで得られた通信波形は、判定基準を満たすか否かを判断する。 In S200, a waveform simulation is performed with the worst cable including the distortion suppression circuit 8 calculated in S170, and in subsequent S210, it is determined whether or not the communication waveform obtained by the waveform simulation satisfies the determination criterion.
そして、通信波形が判定基準を満たしていれば、Ｓ２３０に移行して、Ｓ２００で波形シミュレーションを実施した際の歪み抑制回路の構成及び回路パラメータを設計結果として記憶し、Ｓ２４０にて、その設計結果を表示した後、当該処理を終了する。 If the communication waveform satisfies the determination criteria, the process proceeds to S230, and the configuration and circuit parameters of the distortion suppression circuit when the waveform simulation is performed in S200 are stored as design results. In S240, the design results are stored. Is displayed, the process is terminated.
一方、Ｓ１８０にて、再計算した最悪配索のスミスチャートでは、反射係数が所定の整合条件（反射係数０．３３以下）を満足しないと判断されると、Ｓ１９０に移行して、回路パラメータは充分探索したか否かを判断する。 On the other hand, if it is determined in S180 that the reflection coefficient does not satisfy the predetermined matching condition (reflection coefficient 0.33 or less) in the recalculated worst-order Smith chart, the process proceeds to S190, and the circuit parameter is It is determined whether or not sufficient search has been performed.
そして、回路パラメータは充分探索されておらず、変更可能であれば、Ｓ１６０に移行して、回路パラメータの設定を再度行い、Ｓ１７０以降の処理を実行し、回路パラメータは充分探索されていれば、Ｓ１００に移行し、設計者にモデルパラメータや配索制約の見直しを実施させる。 If the circuit parameters have not been searched sufficiently and can be changed, the process proceeds to S160, the circuit parameters are set again, the processing from S170 is executed, and if the circuit parameters are searched sufficiently, The process proceeds to S100, and the designer is allowed to review model parameters and routing constraints.
また、Ｓ２１０にて、通信波形は判定基準を満たしていないと判断されると、回路構成を変更可能な他の歪み抑制回路８があるか否かを判断する。そして、他の歪み抑制回路８があれば、Ｓ１４０に移行して、歪み抑制回路として他の歪み抑制回路を選択して、Ｓ１５０以降の処理を実行し、他の歪み抑制回路８がなければ、Ｓ１００に移行し、設計者にモデルパラメータや配索制約の見直しを実施させる。 In S210, if it is determined that the communication waveform does not satisfy the determination criterion, it is determined whether there is another distortion suppression circuit 8 capable of changing the circuit configuration. If there is another distortion suppression circuit 8, the process proceeds to S 140, selects another distortion suppression circuit as the distortion suppression circuit, executes the processing after S 150, and if there is no other distortion suppression circuit 8, The process proceeds to S100, and the designer is allowed to review model parameters and routing constraints.
次に、Ｓ１１０及びＳ１７０にて実行される最悪配索の計算処理について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
この処理では、まずＳ３１０にて、設計対象となる通信システムでハブ４に接続される全ての通信ノードの中から、送信ノード及び受信ノードを決定する。
Next, the worst routing calculation process executed in S110 and S170 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In this process, first, in S310, a transmission node and a reception node are determined from all communication nodes connected to the hub 4 in the communication system to be designed.
そして、続くＳ３２０では、上述したモデルパラメータに基づく配索制約内で、現在着目している受信ノードにもっとも近い接続点から受信ノードをみたインピーダンスが最大となり、その接続点に接続される他の通信ノードをみたインピーダンスが最小となるよう、接続点からこれら各ノードまでの線路長を算出する。 In the subsequent S320, within the routing constraints based on the model parameters described above, the impedance viewed from the connection node closest to the reception node currently focused on is maximized, and other communication connected to the connection point is established. The line length from the connection point to each of these nodes is calculated so that the impedance viewed from the node is minimized.
なお、Ｓ３１０にて受信ノードが決定された直後には、その決定された受信ノードが現在着目している受信ノードとなり、Ｓ３２０では、その受信ノード（図６に示す受信ノード「１」）とこの受信ノードに最も近い接続点との間の線路長と、この接続点に接続された通信ノードと接続点との間の分岐伝送路の線路長（図６に実線の矢印で示す線路長）が算出される。 Immediately after the receiving node is determined in S310, the determined receiving node becomes the receiving node currently focused on. In S320, the receiving node (receiving node “1” shown in FIG. 6) The line length between the connection point closest to the receiving node and the line length of the branch transmission line between the communication node connected to this connection point and the connection point (the line length indicated by the solid arrow in FIG. 6) is Calculated.
次に、Ｓ３２０にて、上記各線路長が算出されると、Ｓ３３０に移行して、上記各線路長を算出した線路に接続される受信ノードと他の通信ノードとのインピーダンスを合成し、新たな受信ノード（たとえば、図６に示す受信ノード「２」）として設定する。 Next, when the line lengths are calculated in S320, the process proceeds to S330, where the impedances of the receiving node connected to the line for which the line lengths are calculated and other communication nodes are synthesized, and new This is set as a valid receiving node (for example, receiving node “2” shown in FIG. 6).
そして、続くＳ３４０では、Ｓ３３０にて設定された新たな受信ノードと送信ノードとの間に他の通信ノードの接続点があるか否かを判定し、他の通信ノードの接続点があれば、Ｓ３２０に移行して、Ｓ３３０にて設定された新たな受信ノードを着目している受信ノードとして、接続点から受信ノード及び他の通信ノードまでの線路長を算出する。 In subsequent S340, it is determined whether there is a connection point of another communication node between the new reception node and transmission node set in S330, and if there is a connection point of another communication node, The process proceeds to S320, and the line length from the connection point to the reception node and other communication nodes is calculated as the reception node paying attention to the new reception node set in S330.
この結果、図６に示すように、送信ノードと受信ノードとの間にハブ４を介して３つの通信ノードが接続される場合には、Ｓ３１０にて決定された受信ノード側から順に、受信ノード「１」、受信ノード「１」に最も近い通信ノードを含む受信ノード「２」、受信ノード「２」に最も近い通信ノードを含む受信ノード「３」、…というように、最悪配索計算用として着目される４つの受信ノード「１」〜「４」が順に設定され、各受信ノード「１」〜「４」毎に、その受信ノードと接続点との間の線路長及びその接続点と他の通信ノードとの間の線路長が、配索制約内で、それぞれ、接続点から受信ノードをみたインピーダンスが最大となり、接続点から他の通信ノードをみたインピーダンスが最小となるように算出されることになる。 As a result, as shown in FIG. 6, when three communication nodes are connected between the transmission node and the reception node via the hub 4, the reception nodes are sequentially selected from the reception node side determined in S310. “1”, receiving node “2” including the communication node closest to the receiving node “1”, receiving node “3” including the communication node closest to the receiving node “2”, etc. The four receiving nodes “1” to “4” to which attention is paid are set in order, and for each receiving node “1” to “4”, the line length between the receiving node and the connection point and the connection point The length of the line between other communication nodes is calculated so that the impedance when the receiving node is viewed from the connection point is maximized and the impedance when the other communication node is viewed from the connection point is minimized within the routing constraints. Will be.
次に、Ｓ３４０にて、新たな通信ノードと送信ノードとの間に他の通信ノードの接続点はないと判断された場合には、Ｓ３５０に移行して、送信ノードから新たな受信ノード（図６では受信ノード「４」）をみたときのインピーダンスが、配索制約内で最大となるよう、送信ノードと新たな受信ノードとの間の線路長を算出する。 Next, in S340, when it is determined that there is no connection point of another communication node between the new communication node and the transmission node, the process proceeds to S350, and a new reception node (see FIG. 6, the line length between the transmitting node and the new receiving node is calculated so that the impedance when viewing the receiving node “4”) is maximized within the routing constraints.
そして、続くＳ３６０では、上記Ｓ３１０〜Ｓ３５０の一連の処理を、ハブ４に接続される全ての通信ノードの中から選択可能な全ての送信ノード及び受信ノードの組み合わせについて行ったか否かを判定し、上記Ｓ３１０〜Ｓ３５０の一連の処理が、全ての送信ノード及び受信ノードの組み合わせに対し実行されていなければ、Ｓ３１０に移行して、上記Ｓ３１０〜Ｓ３５０の一連の処理が実行されていない送信ノード及び受信ノードの組み合わせを決定し、上記Ｓ３２０以降の処理を実行する。 In subsequent S360, it is determined whether or not the series of processes of S310 to S350 has been performed for all combinations of transmission nodes and reception nodes that can be selected from all communication nodes connected to the hub 4, If the series of processing of S310 to S350 is not executed for all combinations of transmission nodes and reception nodes, the process proceeds to S310, and the transmission node and reception for which the series of processing of S310 to S350 is not executed. The combination of nodes is determined, and the processes after S320 are executed.
一方、上記Ｓ３１０〜Ｓ３５０の一連の処理が、全ての送信ノード及び受信ノードの組み合わせに対し実行されていれば、Ｓ３７０に移行する。そして、Ｓ３７０では、全ての送信ノード及び受信ノードの組み合わせにおいて、受信ノードでの受信電圧が最小となるもの（つまり上記各部の線路長）を最悪配索として設定し、当該処理を終了する。 On the other hand, if the series of processes of S310 to S350 has been executed for all combinations of transmission nodes and reception nodes, the process proceeds to S370. In S370, in all combinations of the transmission node and the reception node, the one having the minimum reception voltage at the reception node (that is, the line length of each part) is set as the worst wiring, and the process ends.
なお、Ｓ３２０にて、インピーダンスが最小又は最大となる線路長Ｌｅは、次式を変形することにより算出できる。
Ｚin＝Ｚo（Ｚl＋ｊＺo tan(βＬe)）／（Ｚo＋ｊＺl tan(βＬe)）
つまり、上記演算式は、伝送路の特性インピーダンスをＺo 、ノードのインピーダンスをＺl 、線路長をＬe 、位相定数（２πf√ＬＣ、但し、Ｌは線路のインダクタンス、Ｃは線路の容量，fは周波数）をβとして、ノードと伝送路との合成インピーダンスＺinを記述したものであるが、上記演算式を用いれば、合成インピーダンスＺinを最小又は最大とする線路長Ｌｅを求めることができる。
In S320, the line length Le with the minimum or maximum impedance can be calculated by modifying the following equation.
Zin = Zo (Zl + jZo tan (βLe)) / (Zo + jZl tan (βLe))
In other words, the above equation shows that the transmission line characteristic impedance is Zo, the node impedance is Zl, the line length is Le, and the phase constant (2πf√LC, where L is the line inductance, C is the line capacitance, and f is the frequency. ) Is β, and the combined impedance Zin of the node and the transmission line is described. However, by using the above arithmetic expression, the line length Le that minimizes or maximizes the combined impedance Zin can be obtained.
以上説明したように、本実施形態の通信システムにおいては、ハブ４内の各分岐伝送路６の接続点でインピーダンスの不整合が生じ、通信信号に、通信不良となる波形歪みが発生するのを防止するために、図４及び図５のフローチャートに示す設計手順で、ハブ８内に設ける歪み抑制回路８をコンピュータに設計させ、その設計した歪み抑制回路８をハブ８内に設けるようにされている。 As described above, in the communication system of the present embodiment, impedance mismatch occurs at the connection point of each branch transmission line 6 in the hub 4, and waveform distortion that causes communication failure occurs in the communication signal. In order to prevent this, the computer is designed to design the distortion suppression circuit 8 provided in the hub 8 by the design procedure shown in the flowcharts of FIGS. 4 and 5, and the designed distortion suppression circuit 8 is provided in the hub 8. Yes.
このため、設計者は、通信システムを実際に構築して、歪み抑制回路８を実験的に設計する必要がなく、極めて簡単に歪み抑制回路８を設計できる。また、その設計された歪み抑制回路８は、通信システムの配索制約内で通信状態が最も悪くなる最悪配索において、ハブ４に接続される各部のインピーダンスの整合状態が、所定の整合条件（反射係数０．３３以下、ＶＳＷＲ≦２．０）を満たすように設計されることから、所望の通信品質が得られる通信システムを容易に構築できることになる。 For this reason, the designer does not need to actually construct the communication system and experimentally design the distortion suppression circuit 8, and can design the distortion suppression circuit 8 very easily. Further, the designed distortion suppression circuit 8 is configured so that the impedance matching state of each part connected to the hub 4 is in a predetermined matching condition (in a worst-case routing where the communication state is worst within the routing constraints of the communication system. Since the reflection coefficient is 0.33 or less and VSWR ≦ 2.0), a communication system capable of obtaining desired communication quality can be easily constructed.
たとえば、図９は、ハブ４内に歪み抑制回路８を設けていない図２（ａ）に示す通信システムでの通信信号の信号波形と、ハブ４内に歪み抑制回路８を設けた本実施形態（図１）の通信システムでの通信信号の信号波形とを、比較して表している。そして、この図から、本実施形態の通信システムによれば、上記の手順でコンピュータに設計された歪み抑制回路８をハブ４内に設けることで、通信信号の信号波形が元の矩形波に対し大きく歪むのを防止し、良好なデータ通信を実現できることがわかる。 For example, FIG. 9 shows a signal waveform of a communication signal in the communication system shown in FIG. 2A in which the distortion suppression circuit 8 is not provided in the hub 4 and this embodiment in which the distortion suppression circuit 8 is provided in the hub 4. The signal waveform of the communication signal in the communication system of FIG. 1 is shown in comparison. From this figure, according to the communication system of the present embodiment, the distortion suppression circuit 8 designed for the computer in the above procedure is provided in the hub 4 so that the signal waveform of the communication signal is compared with the original rectangular wave. It can be seen that large distortion can be prevented and good data communication can be realized.
なお、本実施形態においては、Ｓ１１０の処理が、本発明の最悪配索算出手順に相当し、Ｓ１２０〜Ｓ１６０の処理が、本発明の回路パラメータ算出手順に相当し、Ｓ１７０の処理が、第２の最悪配索算出手順に相当し、Ｓ１８０の処理が、本発明の整合状態判定手順に相当し、Ｓ２００〜Ｓ２４０の処理が、本発明の歪み抑制回路設定手順に相当する。 In the present embodiment, the processing of S110 corresponds to the worst routing calculation procedure of the present invention, the processing of S120 to S160 corresponds to the circuit parameter calculation procedure of the present invention, and the processing of S170 is the second. The processing of S180 corresponds to the matching state determination procedure of the present invention, and the processing of S200 to S240 corresponds to the distortion suppression circuit setting procedure of the present invention.
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、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、説明を簡単にするために、通信システムに設けられるハブ４は一つであるものとして説明したが、本発明は、例えば図１０に示すように、２つ（もしくはそれ以上）のハブ４を、主伝送路２上に分散して配置することで、各ハブ４の設置場所付近に存在する複数（図では３つ）の通信ノード１０を主伝送路２に接続するようにした通信システムであっても上記実施形態と同様に適用できる。つまり、この通信システムの場合、複数の通信ノード１０が同一点で接続される接続部（ハブ４）毎に、上記実施形態と同様の手順で歪み抑制回路を設計すれば、所望の通信品質が得られる通信システムを構築できることになる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, a various aspect can be taken.
For example, in the above-described embodiment, the hub 4 provided in the communication system has been described as being one for the sake of simplicity. However, the present invention has two (or more) as shown in FIG. The hubs 4 described above are distributed on the main transmission path 2 to connect a plurality (three in the figure) of communication nodes 10 existing near the installation location of each hub 4 to the main transmission path 2. Even the communication system configured as described above can be applied in the same manner as the above embodiment. That is, in the case of this communication system, if a distortion suppression circuit is designed in the same procedure as in the above embodiment for each connection unit (hub 4) to which a plurality of communication nodes 10 are connected at the same point, a desired communication quality can be obtained. The resulting communication system can be constructed.
また、上記実施形態では、通信システムは、自動車において各種車載装置をデータ通信可能に接続する車内ＬＡＮであるものとして説明したが、本発明は、主伝送路に複数の分岐伝送路が集中して接続される接続点が存在する通信システムであれば、どのようなシステムであっても適用できる。 In the above embodiment, the communication system has been described as an in-vehicle LAN that connects various in-vehicle devices in a vehicle so that data communication is possible. However, in the present invention, a plurality of branch transmission lines are concentrated on the main transmission line. Any communication system that has a connection point to be connected can be applied.
２…主伝送路、４…ハブ、６…分岐伝送路、８…歪み抑制回路、１０，１０ａ，１０ｂ…通信ノード。 2 ... main transmission path, 4 ... hub, 6 ... branch transmission path, 8 ... distortion suppression circuit, 10, 10a, 10b ... communication node.
Claims (6)
差動通信トランシーバからなる複数の通信ノードと、
差動通信線路からなり、前記複数の通信ノードを前記主伝送路に接続する複数の分岐伝送路と、
前記分岐伝送路を介して複数の通信ノードが同一点に接続される前記主伝送路の接続部に設けられ、当該接続部から各通信ノードを見たインピーダンスと前記主伝送路の特性インピーダンスとを整合状態に近づけ、波形歪みを抑制する歪み抑制回路と、
を備えた通信システムであって、
前記歪み抑制回路の回路パラメータは、当該通信システムの配索制約内で前記歪み抑制回路がないものとして計算される最悪配索において、前記インピーダンスの整合状態が所定の整合条件を満たすように設定されていることを特徴とする通信システム。 A main transmission line composed of a differential communication line;
A plurality of communication nodes comprising differential communication transceivers;
A plurality of branch transmission lines consisting of differential communication lines and connecting the plurality of communication nodes to the main transmission line;
Provided at the connection part of the main transmission line where a plurality of communication nodes are connected to the same point via the branch transmission line, the impedance of each communication node viewed from the connection part and the characteristic impedance of the main transmission line A distortion suppression circuit that approaches the matching state and suppresses waveform distortion;
A communication system comprising:
The circuit parameters of the distortion suppression circuit are set so that the matching state of the impedance satisfies a predetermined matching condition in the worst routing calculated without the distortion suppression circuit within the routing constraints of the communication system. A communication system.
前記通信システムを構成する各通信ノードの入出力インピーダンス、前記通信システムを構成する主伝送路及び複数の分岐伝送路の伝送特性、これら各伝送路の配線長、を含む前記通信システムの配索制約内で、通信状態が最も悪くなる最悪配索を算出する最悪配索算出手順と、
最悪配索算出手順で算出した最悪配索の通信システムにおける波形シミュレーションにより、最悪配索の通信システムで正常通信が可能か否かを判定し、正常通信が不可能であれば、前記算出した最悪配索の通信システムにおいて前記主伝送路の接続部に歪み抑制回路を設けるもとのとして、前記接続部から前記各通信ノードを見たときのインピーダンスと前記主伝送路の特性インピーダンスとの整合状態が所定の整合条件を満足するよう、前記歪み抑制回路の回路パラメータを算出する回路パラメータ算出手順と、
回路パラメータ算出手順で算出した回路パラメータの歪み抑制回路を主伝送路の接続部に設けた最悪配索の通信システムにおける波形シミュレーションにより、最悪配索の通信システムで正常通信が可能か否かを判定し、正常通信が可能であれば、前記回路パラメータ算出手順で算出した回路パラメータの歪み抑制回路を、前記通信システムの主伝送路の接続部に設けるものとして設定する歪み抑制回路設定手順と、
を有することを特徴とする歪み抑制回路の設計方法。 In the communication system according to claim 1, a method for designing a distortion suppression circuit provided at a connection portion of a main transmission path in which a plurality of communication nodes are connected to the same point via a branch transmission path,
Routing constraints of the communication system, including input / output impedance of each communication node constituting the communication system, transmission characteristics of a main transmission line and a plurality of branch transmission lines constituting the communication system, and wiring lengths of these transmission lines The worst routing calculation procedure for calculating the worst routing with the worst communication status,
Based on the waveform simulation in the worst routing communication system calculated in the worst routing calculation procedure, it is determined whether or not normal communication is possible in the worst routing communication system. Matching state between impedance when viewing each communication node from the connection part and characteristic impedance of the main transmission line, as a basis for providing a distortion suppression circuit at the connection part of the main transmission line in a communication system for routing Circuit parameter calculation procedure for calculating a circuit parameter of the distortion suppression circuit so that a predetermined matching condition is satisfied,
Determine whether normal communication is possible in the worst-routing communication system by waveform simulation in the worst-routing communication system in which the circuit parameter distortion suppression circuit calculated in the circuit parameter calculation procedure is provided at the main transmission line connection. If normal communication is possible, the distortion suppression circuit setting procedure for setting the distortion suppression circuit of the circuit parameter calculated in the circuit parameter calculation procedure as provided in the connection portion of the main transmission path of the communication system,
A method for designing a distortion suppression circuit, comprising:
前記第２の最悪配索算出手順で算出した最悪配索の通信システムにおいて、前記接続部から前記各通信ノードを見たときのインピーダンスと前記主伝送路の特性インピーダンスとの整合状態が、前記整合条件を満足するか否かを判定する整合状態判定手順と、
を有し、前記歪み抑制回路設定手順は、前記整合状態判定手順で前記インピーダンスの整合状態が前記整合条件を満足すると判定されたことを条件として、前記第２の最悪配索算出手順にて算出した最悪配索の通信システムにおける波形シミュレーションを行い、当該最悪配索の通信システムで正常通信が可能か否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の歪み抑制回路の設計方法。 When the circuit parameter of the distortion suppression circuit is calculated by the circuit parameter calculation procedure, the distribution constraint includes that the distortion suppression circuit having the calculated circuit parameter is provided at the connection portion of the main transmission path. A second worst routing calculation procedure for calculating the worst routing in which the communication state is worst within the search constraints;
In the worst routing communication system calculated in the second worst routing calculation procedure, the matching state between the impedance when the communication node is viewed from the connection unit and the characteristic impedance of the main transmission path is the matching A consistency state determination procedure for determining whether or not a condition is satisfied;
And the distortion suppression circuit setting procedure is calculated by the second worst routing calculation procedure on the condition that the matching state of the impedance is determined to satisfy the matching condition in the matching status determination procedure. 5. The distortion suppression circuit design method according to claim 4, wherein a waveform simulation in the worst-routed communication system is performed to determine whether normal communication is possible in the worst-route communication system.
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