JP2013123132A - 通信装置、通信システム及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通信装置は、通信用バス21に接続され、通信用バス21を介して通信データを送信受信する。通信装置は、通信データS1を変調した通信信号TS1を通信用バス21へ送信する送信モジュール60と、通信用バス21から受信した通信信号TR1を復調して通信データR1を得る受信モジュール50とを備え、送信モジュール60は、所定の送信周波数帯域F1内で動的に変化する周波数に基づいて通信データS1を変調し、受信モジュール50は、変調されて受信される周波数帯域F1に対応する通信信号を復調して通信データS1を得る。
【選択図】図8
Description
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、通信線に接続され、当該通信線を介して通信データを送信受信する通信装置であって、通信データを変調した通信信号を前記通信線へ送信する送信部と、前記通信線から受信した通信信号を復調して通信データを得る受信部とを備え、前記送信部は、所定の送信周波数帯内で動的に変化する周波数に基づいて通信データを変調し、前記受信部は、前記変調されて受信される周波数帯に対応する通信信号を復調して通信データを得ることを要旨とする。
これにより、この通信装置によれば、配線数を増加させることなく、同一のプロトコルに基づく通信データの通信容量を増加させることができるようになる。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の通信装置において、前記動的に変化する周波数が、疑似雑音符号に基づいて決定されることを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の通信装置において、前記受信部は、前記コントロールエリアネットワークのプロトコルの1ビットの信号の長さの期間内に検出された通信信号に基づいて当該プロトコルの1ビットに対応する信号レベルを決定することを要旨とする。
以下、本発明にかかる通信装置を備える通信システムを具体化した第1の実施形態について、図に従って説明する。
図1に示すように、車両90は、車両用のネットワークシステムとして通信システムを備えている。通信システムは、通信装置としての第1〜第12電子制御装置(ECU)1〜12と、各第1〜第12ECU1〜12が通信信号を送信受信可能に接続される通信用バス21とを備えている。
こうして構成される通信システムは、前述した図26の通信システムと同様の機能を有している。すなわち、前述した図26の通信システムは、第1のCANバス121に第1〜9ECU101〜109が接続され、第2のCANバス122に第1,2,12ECU101,102,112が接続され、第3のCANバス123に第10,11ECU110,111が接続されている。また、GW120は、一のCANバスの通信データを他のCANバスに転送させるシステムである。一方、本実施形態の通信システムには、従来の通信システムの第1のCANバス121に対応する第1仮想バスVB1と、同第2のCANバス122に対応する第2仮想バスVB2と、同第3のCANバス123に対応する第3仮想バスVB3と、同GW120に対応するGW20とが設けられている。つまり、従来の通信システムでは3つ必要であったCANバス121〜123を、本実施形態では1つの通信用バス21だけにしている。
第1〜第12ECU1〜12はそれぞれ、車両90の各種制御に用いられる制御装置であって、例えば、駆動系や、走行系や、車体系や、情報機器系等を制御対象としているECUである。例えば、駆動系を制御対象とするECUとしては、エンジン用ECUが挙げられ、走行系を制御対象とするECUとしては、ステアリング用ECUやブレーキ用ECUが挙げられ、車体系を制御するECUとしては、ライト用ECUやウィンドウ用ECUが挙げられ、情報機器系を制御対象とするECUとしては、カーナビゲーション用ECUが挙げられる。
図4に示すように、第3ECU3は、処理装置30に第1CANコントローラ31を備えていることから、第3ECU3は、第1CANコントローラ31を介してCANプロトコルに基づく通信データを送信受信できるようになっている。第3ECU3は、第1CANコントローラ31に接続される第1ASKモジュール43aと、第1ASKモジュール43aに接続されるとともに、コネクタ41を介して通信用バス21に接続されるカップリング回路42とを備えている。つまり、第3ECU3は、通信データの送信受信に、第1周波数帯域F1を利用することができる。
送信モジュール60は、CANプロトコルに基づく通信データS1を第1CANコントローラ31から入力されるとともに、入力された通信データS1を振幅変調した通信信号TS1をカップリング回路42に出力する。
変調波発生モジュール63は、通信データS1を振幅変調させるための搬送波を生成するモジュールである。変調波発生モジュール63は、いわゆる電圧制御発振器(VCO)であって、中心周波数B1を中心周波数として第1周波数帯域F1内に含まれる範囲でランダムに変化する周波数からなる搬送波CWを生成する。つまり、搬送波CWは、中心周波数B1を中心にランダムに微小変化するとともに、その変化範囲が第1周波数帯域F1内である周波数からなる。変調波発生モジュール63には、コルピッツ発信回路64aと、電圧変換回路66と、疑似ランダム雑音(Pseudorandom Noise:PN)符号発生回路67とが設けられている。
コルピッツ発信回路64aは、送信周波数帯に対応する搬送波を生成する公知の発信回路であって、コイル1個とコンデンサ2個により発振する周波数が定められる。コルピッツ発信回路64aには、上述した2個のコンデンサの静電容量を、電圧変換回路66から入力される雑音符号に応じて変化する電圧に基づいて変化させるバリキャップ部65が設けられている。つまり、コルピッツ発信回路64aは、疑似ランダム雑音符号発生回路67により発生される雑音符合に基づいて中心周波数B1を中心周波数として第1周波数帯域F1内でランダムに変化する周波数からなる搬送波を生成させる。
これにより、CANプロトコルに基づく通信データS1が第1周波数帯域F1の搬送波により振幅変調された通信信号TS1として、第1ECU1からカップリング回路42に出力される。
これにより、第1〜第3周波数帯域F1〜F3の信号を含む通信信号TR1から所定の受信周波数帯である第1周波数帯域F1の通信信号のみが選択され、これが第1CANコントローラ31がCANプロトコルとして検出可能な状態の通信データR1として復調される。
(1)通信信号が所定の周波数帯域(F1,F2,F3)で変動する周波数により変調される。これにより、たとえ複数のECUが同一の送信周波数帯(送信用周波数帯)の通信信号を通信用バス21に送信したとしても、通信信号が干渉し、例えば、逆位相の通信信号(TS1,TS3)が重なって通信信号が検出されないレベルになってしまうおそれがない。具体的には、変調用の信号、いわゆる、搬送波CWの位相が180°ずれている2つのECU(1,3)が同時に論理「0」を変調した通信信号(TS1,TS3)を出力した場合、通信用バス21では位相の180°相違する2つの通信信号(TS1,TS3)が重ね合わさり、通信信号が打ち消されてしまうようになる。すなわち2つのECU(1,3)はいずれも論理「0」を出力しているにもかかわらず、通信用バス21の通信信号からは論理「1」が検出されることとなってしまう。そこで、変調に用いる周波数を送信周波数帯、例えば周波数帯域F1に含まれる範囲で動的に変化させることで、2つのECU(1,3)の搬送波CWが180°の位相で重なり続けることを防止する。これにより、例えば、論理「0」が出力されている場合、短時間であれ、論理「0」が出力されていることを検出可能な通信信号が通信用バス21に伝送されるようにしている。
これにより、この通信装置によれば、通信用バス21を増加させることなく、CANプロトコルに基づく通信データの通信容量を増加させることができるようになる。
以下、本発明にかかる通信装置を備える通信システムを具体化した第2の実施形態について、図11に従って説明する。
(第3の実施形態)
以下、本発明にかかる通信装置を備える通信システムを具体化した第3の実施形態について、図12〜図16に従って説明する。
図12に示すように、通信システムの通信用バス21には、第1〜第9ECU1a〜9aと、第10〜第12ECU10〜12と、GW20AとがCANプロトコルに基づく通信信号の送信受信を可能に接続されている。そして、第1〜第9ECU1a〜9aは、標準のCANプロトコルの通信信号、つまり、最大500kbpsで変化する信号に対応する周波数である標準周波数帯域F10により相互通信を行う。第1,2,12ECU1a,2a,12は、第2周波数帯域F2に基づいて相互通信を行い、第10及び第11ECU10,11は第3周波数帯域F3に基づいて相互通信を行う。このように、通信システムには、通信データの送信受信に用いる周波数帯域の別に、第1〜第9ECU1a〜9aを相互通信可能にする標準バスSBと、第1,2,12ECU1,2,12を相互通信可能にする第2仮想バスVB2と、第10及び第11ECU10,11を相互通信可能にする第3仮想バスVB3とが構成されている。また、GW20Aは、標準バスSB、及び、第2及び第3仮想バスVB2,VB3間の相互間に通信信号を転送処理させる。
これにより、第1ECU1aは、通信データの送信受信に標準周波数帯域F10と第2周波数帯域F2とを用いることができるようになっている。
以下、本発明にかかる通信装置を備える通信システムを具体化した第4の実施形態について、図17及び図18に従って説明する。
図17に示すように、通信システムの通信用バス21には、CANプロトコルで通信する第1〜第9,第12ECU1〜9,12と、LINプロトコルで通信する第10及び第11ECU10a,11aと、CANプロトコル及びLINプロトコルで通信するGW20Bとが通信信号の送信受信を可能に接続されている。つまり、通信システムには、通信データの送信受信に用いる周波数帯域の別に、第1〜第9ECU1〜9を相互通信可能にする第1仮想バスVB1と、第1,2,12ECU1,2,12を相互通信可能にする第2仮想バスVB2と、第10及び第11ECU10a,11aを相互通信可能にする仮想LINバスVBLとが構成されている。また、GW20Bは、第1及び第2仮想バスVB1,VB2間、及び、仮想LINバスVBLの相互間に通信信号を転送処理させる。
以下、本発明にかかる通信装置を備える通信システムを具体化した第5の実施形態について、図21〜図25に従って説明する。なお、本実施形態の通信システムは、基本的には、CANネットワークとして構成されている。一方、この通信システムは、通信容量を大きくするため、CANネットワークの通信仕様を生かしつつ、第1及び第2通信用バス22,23にCANプロトコルに基づく複数の通信信号をそれぞれ同時に異なる周波数帯で伝送する、いわゆる周波数分割多重による通信をさせるようになっている通信システムである。また、本実施形態のECUやGWに設けられている送信モジュールや受信モジュールは、第1の実施形態のECUやGWに設けられている送信モジュール60や受信モジュール50と同様の構成をしていることから、同様の構成には同様の符号を付し、その詳細な説明については割愛する。
図21に示すように、通信システムは、第1通信用バス22に接続される通信装置としての第1〜第9ECU71〜79と、第2通信用バス23に接続される通信装置としての第10〜第14ECU80〜84と、第1及び第2通信用バス22,23とに接続されるGW20Cとを備えている。
なお、上記各実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記第4の実施形態では、第10ECU10aのLINコントローラ34がにマスタ・ノードである場合について例示した。しかしこれに限らず、1つのLINバスに1台のマスタ・ノードを設けることができるのであれば、マスタ・ノードは他のECUやGWに設けられていてもよい。これにより、通信システムの構成自由度が向上するようになる。
Claims (12)
- 通信線に接続され、当該通信線を介して通信データを送信受信する通信装置であって、
通信データを変調した通信信号を前記通信線へ送信する送信部と、
前記通信線から受信した通信信号を復調して通信データを得る受信部とを備え、
前記送信部は、所定の送信周波数帯内で動的に変化する周波数に基づいて通信データを変調し、
前記受信部は、前記変調されて受信される周波数帯に対応する通信信号を復調して通信データを得る
ことを特徴とする通信装置。 - 前記動的に変化する周波数が、疑似雑音符号に基づいて決定される
請求項1に記載の通信装置。 - 前記通信線がコントロールエリアネットワークの規格に基づく通信線であり、
前記通信データが、コントロールエリアネットワークのプロトコルに基づく通信データである
請求項1又は2に記載の通信装置。 - 前記受信部は、前記コントロールエリアネットワークのプロトコルの1ビットの信号の長さの期間内に検出された通信信号に基づいて当該プロトコルの1ビットに対応する信号レベルを決定する
請求項3に記載の通信装置。 - 前記信号レベルが、前記1ビットの信号の長さの期間内に所定の閾値を超えた通信信号が検出されたことを条件にドミナントであると決定される一方、前記ドミナントであると決定されなかったことを条件にリセッシブであると決定される
請求項4に記載の通信装置。 - 複数の通信装置がネットワークに通信可能に接続される通信システムであって、
前記複数の通信装置のうち、
少なくとも2つの通信装置が、所定の送信周波数帯内で動的に変化する周波数に基づいて通信データを変調した通信信号を前記ネットワークに送信する送信部を備え、
少なくとも1つの通信装置が、前記ネットワークから取得した変調された通信信号を前記送信周波数帯に基づいて復調して通信データを得る受信部を備え、
前記送信部が、該送信部から送信した通信信号と、前記ネットワークに伝達されている信号との比較に基づいて当該送信部からの通信信号の送信を制御する
ことを特徴とする通信システム。 - コントロールエリアネットワークを介して通信される通信データを送信する通信方法であって、
コントロールエリアネットワークを介する通信を制御するコントローラから出力された通信データを、所定の送信周波数帯内で動的に変化する周波数に基づいて変調してコントロールエリアネットワークに送信する
ことを特徴とする通信方法。 - コントロールエリアネットワークを介して通信される通信データを受信する通信方法であって、
コントロールエリアネットワークから所定の周波数帯内で動的に変化する周波数に基づき変調された通信信号を受信するとともに、これを前記所定の周波数帯で復調し、コントロールエリアネットワークを介する通信を制御するコントローラに通信データとして出力する
ことを特徴とする通信方法。 - コントロールエリアネットワークに通信可能に接続される通信装置であって、
コントロールエリアネットワークを介する通信を制御するコントローラから出力された通信データを、所定の送信周波数帯内で動的に変化する周波数に基づいて変調してコントロールエリアネットワークに送信する
ことを特徴とする通信装置。 - 前記動的に変化する周波数が、疑似雑音符号に基づいて決定される
請求項9に記載の通信装置。 - コントロールエリアネットワークに通信可能に接続される通信装置であって、
コントロールエリアネットワークから所定の周波数帯内で動的に変化する周波数に基づき変調された通信信号を受信するとともに、これを前記所定の周波数帯で復調して得た通信データをコントロールエリアネットワークを介する通信を制御するコントローラに出力する
ことを特徴とする通信装置。 - 前記通信データが、コントロールネットワークのプロトコルに基づく通信データであり、
前記通信データの信号レベルが、前記プロトコルの1ビットの信号の長さの期間内に検出された通信信号に基づいて当該プロトコルの1ビットに対応する信号レベルに決定される
請求項11に記載の通信装置。
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