JP4417851B2 - 通信ネットワークに自動車のコンポーネントを接続する送信／受信装置 - Google Patents

Description

本発明は，通信ネットワークに自動車のコンポーネントを接続する送信／受信装置に関する。送信／受信装置は，通信ネットワークを介してデータを送信する少なくとも１つの送信ユニットと，通信ネットワークを介してデータを受信する少なくとも１つの受信ユニットとを有している。通信ネットワークは，コンポーネントと，通信ネットワークに接続されている他のコンポーネントとの間でデータを伝送するために用いられる。

さらに，本発明は，通信ネットワークと，それに接続されている複数の自動車コンポーネントとを備える自動車内に配置された通信システムに関する。コンポーネントは，それぞれ，通信ネットワークを介してデータを送信する少なくとも１つの送信ユニットと，通信ネットワークを介してデータを受信する少なくとも１つの受信ユニットとを有している。通信ネットワークは，コンポーネント間においてデータを伝送するために用いられる。

現在，自動車の内部の通信は，例えば，ドア制御装置やシート制御装置といった種々の自動車コンポーネント間で，例えばＣＡＮ（Controller-Area-Network）基準またはＬＩＮ（Local Interconnect Network）基準に従って動作するバスシステムが用いられる。

先行した特許出願から，本来，自動車コンポーネントへのエネルギ供給に使用される自動車電力系統を，コンポーネント間のデータを伝送に使用することが知られている（ＤＥ１０１４２４０８およびＤＥ１０１４２４１０を参照，両出願の出願日：２００１年８月３１日）。エネルギ供給のための自動車電力系統を介した通信方法は，パワーラインコミュニケーションとも称される。

既存のバスシステムを介しておよび／またはパワーラインコミュニケーションを介してコンポーネント間で通信を行うために，困難な条件の下でも確実な通信を保証する，性能が良くて障害に強い送信／受信装置（いわゆるトランシーバ）が必要とされる。コンポーネントの入口であるトランシーバを介して通信ネットワークへのアクセスが実現される。データ伝送を損なう可能性のある干渉（障害）は，電気回線との結びつきによるパルス干渉によって，また電力系統における干渉パルスの放射によるパルス干渉によってももたらされる。この電気回線との結びつきによるパルス干渉は，例えば電気的な負荷の切替えプロセスまたは点火プロセスによってもたらされる可能性がある。これは特に，例えばシート調節，信号警笛，照明などの，自動車内部において自動車電力系統に接続されている電気的負荷における各切替えプロセスである。また，干渉する点火プロセスは，特に，例えばオットーエンジンにおいて使用されるような，高電圧点火において発生する。

特に，トランシーバは，例えばエアバッグ点火または走行安定性制御のブレーキ介入といった，安全上重要な報告を，遅延なしで伝送しなければならない。

本発明の課題は，自動車内部の種々のコンポーネント間において，確実，高性能，かつ障害に強い通信を保証することである。

課題を解決するための手段および利点

この課題を解決するために，本発明は，冒頭で挙げた種類の送信／受信装置に基づいている。上記送信／受信装置は，複数の送信ユニットを有し，その場合に各送信ユニットは通信ネットワークを介してデータ伝送する少なくとも１つの独立したチャネルを提供し，および／または，上記送信／受信装置は，複数の受信ユニットを有し，その場合に各受信ユニットが通信ネットワークを介してデータを受信する少なくとも１つの独立したチャネルを提供することを，提案する。

本発明に基づく送信／受信装置（いわゆるトランシーバ）は，いわゆる特別チャネルにおける自動車内部の特別なコンポーネント間を時間的な遅延なしに直接ポイントツーポイント通信する，全通信ネットワークを介した通信を支援する。通信ネットワーク内で本発明に基づくトランシーバを使用することによって，パワーラインコミュニケーションは，種々のサービス，バスシステムおよびアプリケーションを並行して利用することができる。

本発明に基づくトランシーバによって，本来自動車コンポーネントへのエネルギ供給に使用される，自動車電力系統のエネルギ供給線を，エネルギと情報の統合された伝送に使用することが可能であり，それによって，例えばＣＡＮバスにおけるような独立したデータ線を省くことができる。適切な伝送方法を，信号をリカバーする方法と組み合わせて使用することによって，システム全体が，車両電力系統に接続されているコンポーネントの切替えプロセスによってもたらされる，加算的な干渉に対してほとんど影響しないことが示される。

本発明に基づくトランシーバの他の重要な観点は，安全上重要なメッセージを伝送するために特別チャネルを用意することである。これは，１つのチャネルしか持たないマルチユーザーバスシステムのプロトコル平面において，場合によっては待機すべき時間サイクルによる時間的な遅延なしで，メッセージの即座の伝送を可能にする。媒体上で複数のバスシステムのパラレル駆動を支援することによって，データ線をさらに節約することができる。というのは，例えばＬＩＮバスシステムとＣＡＮバスシステムのデータ通信（交通）を，同一の媒体を介して同時に展開することが可能になるからである。すなわち，バスシステムの１つが故障した場合に，特に，パワーラインコミュニケーションは，種々のバスシステムのための自動車電力系統を介してデータ伝送を維持するバックアップ(ｆａｌｌ ｂａｃｋ ｓｏｌｕｔｉｏｎまたはｆａｌｌ ｂａｃｋ ｌｅｖｅｌ)として同時に利用することができる。この種々のバスシステムに対する個々のチャネルの分離は，直交コードを介して，あるいはそれぞれ利用される周波数領域を介して行うことができる。使用される信号形式は直交するように選択され，それによって個々のチャネルのキャリア信号は極めて密接して並べることができる。

本発明の好ましい展開によれば，自動車電力系統を介してデータを伝送および／または受信するために，少なくとも１つのチャンネルが設けられており，その場合に車両電力系統がコンポーネントのエネルギ供給のため，かつ，コンポーネントと，自動車電力系統に接続されている他のコンポーネントとの間でデータを伝送するために用いられることが，提案される。この種の通信方法は，パワーラインコミュニケーションとも称される。

本発明の好ましい実施形態によれば，自動車電力系統とは異なる通信ネットワークを介してデータを伝送および／または受信するために設けられるチャネルの少なくとも１つが故障した場合に，自動車電力系統を介してのデータの伝送および／または受信が，データ伝送を維持するためのバックアップとして形成されることが，提案される。好ましくは，自動車電力系統は，安全上重要なデータの伝送に用いられる。

チャネルを互いに対して分離することは，好ましくは，直交コード，例えばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）によるコード化を行うことによってなされる。その代わりに，あるいはそれに加えて，チャネルの互いに対する分離が異なるキャリア（搬送）周波数，例えばＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）によって行われることが，提案される。ＣＤＭＡ方法においては，すべてのコンポーネント（接続要素）が同じ周波数領域を使用する。ここで，有効信号は，コンポーネントそれぞれについて異なるようにコード化される。ＣＤＭＡ方法において，コード化は有効データチャネルの開き（広さ）に基づいている。ＦＤＭＡ方法において，情報伝送のために利用される周波数領域は，チャネルの数に応じて部分周波数領域に分割され，各チャネルに専用の部分周波数領域が対応づけられる。このようにしてチャネルが相互に妨害し合うことを防止することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば，伝送すべきデータをキャリア周波数に変調するために，差分バイナリ２相シフトキーイング（ＤＢＰＳＫ：Differential Binary Phase Shift Keying）が使用されることが，提案される。代替的に，伝送すべきデータをキャリア周波数に変調するために，差分直立位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）が使用されることが，提案される。もちろん，他のサンプリングまたは伝送方法も使用することができる。

本発明の課題の他の解決として，冒頭で挙げた種類の通信ネットワークに基づいて，送信／受信装置は，それぞれ，複数の送信ユニットを有し，上記各送信ユニットは，通信ネットワークを介してデータ伝送する少なくとも１つの独立したチャネルを提供し，および／または，上記送信／受信装置は，それぞれ，複数の受信ユニットを有し，上記各受信ユニットは，通信ネットワークを介してデータを受信する独立したチャネルを提供することが，提案される。

本発明の好ましい展開によれば，通信ネットワークは，自動車電力系統を有しており，それがコンポーネントのエネルギ供給とコンポーネント間のデータ伝送に用いられることが，提案される。

本発明の他の特徴，適用可能性および利点は，図面に示される本発明の実施例についての，以下の説明から明らかにされる。その場合にすべての記載され，あるいは図示されている特徴は，それ自体で，あるいは任意の組合せにおいて，特許請求項におけるその要約またはその帰属に関係なく，かつ明細書または図面におけるその表現または表示に関係なく，本発明の対象を形成する。

送信／受信装置（いわゆるトランシーバ）は，送信部と受信部とに分割されており，それら両者は同じ半導体担体部材（基板）上に集積することができる。さらに，トランシーバは，デジタル部とアナログ部に分割される。本発明に基づくトランシーバの送信部は複数の送信ユニットを有している。代替的に，あるいはそれに加えて，本発明に基づくトランシーバの受信部は，複数の受信ユニットを有している。

各送信ユニットは，通信ネットワークを介してデータ伝送するために，少なくとも１つの独立したチャネルを提供する。各受信ユニットは，通信ネットワークを介してデータを受信するために少なくとも１つの独立したチャネルを提供する。本発明に基づくトランシーバを介して，自動車のコンポーネントは，通信ネットワークに接続され，ネットワークへアクセスすることが可能となる。

図１には，本発明に基づくトランシーバの送信部の送信ユニットが示されており，その全体が符号１で示される。接続２を介して送信ユニット１は自動車コンポーネントに接続されている。接続２を介して送信ユニット１にデータが供給され，そのデータは送信ユニット１内で加工されて，通信ネットワーク内へ結合される。デジタル部３の内部で，送信すべきデータの差分コーディングが行われる。次に，一覧表にされたサイン（正弦波）が格納されているルックアップテーブル４を用いて，機能ブロック５内で信号のデジタル変調が実施される。ルックアップテーブル４内に格納されている，一覧表にされたサインの値は，変調のためのキャリア信号を形成する。このようにデジタル変調された信号は，ＤＡ変換器６によってアナログ領域へ移行し，それによって階段状のキャリア信号が平滑化される。

それ以降の推移において，アナログ信号は，機能ブロック７内でバンドパスフィルタリングされてから，機能ブロック８内で信号伝送のために利用すべき周波数領域に混合される。機能ブロック７内のバンドパスフィルタリングによって，信号伝送のために利用される周波数領域外にある寄生信号がカットされる。作業領域における混合は，電圧制御される発振器（ＶＣＯ；Voltage Controlled Oscillator）を利用して行われる。機能ブロック８内の発振器ＶＣＯを利用した作業領域内の混合を通じて，信号は高周波（ＨＦ）領域へシフトされる。アップコンバートミキシングの後，機能ブロック９内においてローパスフィルタリングが行われる。ローパスフィルタリングの領域内で，本実施例では約２５０ＭＨｚ以上の周波数を有する信号成分がカットされる。その後，機能ブロック１０内で，信号が通信ネットワークへ結合される。本実施例において，結合すべき信号は，まず増幅器１１内で増幅され，次に機能ブロック１２内で誘導的に通信ネットワーク内へ結合される。

本実施例においては，通信ネットワークは，自動車電力系統として形成され，本来，その通信ネットワークに接続されている自動車コンポーネントのエネルギ供給に用いられる。本発明に基づくトランシーバによって，自動車電力系統を，さらに，車両電力系統に接続されているコンポーネントの間で情報を伝送するためにも使用することができる。車両電力系統を介しての情報伝送は，パワーラインコミュニケーションとも称される。

図２には，本発明に基づくトランシーバの受信部の受信ユニットが示され，その全体が符号２０で示される。誘導性のカプラ２１により，通信ネットワークを介して伝送された信号がネットワークから誘導的に分離される。この実施例においても，通信ネットワークは，好ましくは自動車電力系統として形成されている。次に，増幅器２２によって，分離された信号を，さらに後段で処理するため，レベル適合が行われる。その後，機能ブロック２３内で電圧制御される発振器ＶＣＯによって，信号伝送の周波数領域から受信ユニットの作業領域へ，ダウンコンバートミキシングが行われる。

それに続いて，機能ブロック２４内でバンドパスフィルタリングが行われ，機能ブロック２５内ではデジタル部内での処理のためにＡＤ変換が行われる。また，復調器２６内で，デジタル信号の復調が行われる。それに続いて機能ブロック２７内で，相関（correlate）器２８と受信された信号の差分復号によるデータリカバリーが行われる。受信ユニット２０の接続２９を介して，自動車電力系統によって受信され加工された信号が，接続されている自動車コンポーネントへ出力される。

自動車ネットワーク内で複数のバスシステムが並列に処理される場合，トランシーバの受信部と送信部内のすべての送信ユニット１と受信ユニット２０は，場合によってしばしば複製される。搬送（キャリア）のために同じ周波数が使用される場合には，種々のチャネルを直交コードによって分離しなければならない。他の可能性は，異なるキャリア周波数を使用することによってチャネルを分離することである。このキャリア周波数は，個々のチャネルであり得る相互の干渉を阻止するために，提供される周波数帯域の範囲内で，相当する大きい周波数間距離を持たなければならない。伝送に使用される信号形態は，周波数領域内で互いに対して直交するように選択すると，それによって個々のキャリア周波数を互いに密接させることができる。

変調（図１の機能ブロック４と５）としては，比較的簡単な変調方法が使用される。というのは，パワーラインコミニュケーションではチャネルとして十分な帯域幅が提供され，比較的干渉がないことが証明されているからである。信号−スペース−ダイアグラム内の２の最大ユークリッド間隔と，それに結びついた，加算的干渉に対する極めて高い不感性に基づいて，差分バイナリ２−相−シフトキーイング（ＤＢＰＳＫ；Differential Binary 2-Phase-Shift-Keying）が変調に使用される。しかしまた，差分直角位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ；Differential Quadratur Phase Shift Keying）も考えられる。差分変調方法の利点は，情報獲得のために互いに連続する２つのビット間の位相差のみが決め手となり，すなわち基準とするキャリアは必要とされないことである。従って基準キャリアを伝送する必要もない。

図３は，種々の変調方法のビットエラー確率Ｐｂの概観を示している。具体的には，図３には，変調方法ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）ユニポーラとバイポーラ，ＦＳＫ（Frequency Shift Keying），ＰＳＫ（Phase Shift Keying）およびＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）が示されている。これらの方法は，２段階の変調方法である。ビットエラー確率Ｐｂは，ビットエネルギＥｂとノイズ出力密度Ｎｏの商に従って記載されている。商Ｅｂ／Ｎｏは，信号対ノイズ間隔とも称され，単位がｄＢで記載されている。

多段の変調方法の使用は可能であるが，自動車電力系統内におけるデータ伝送に提供される帯域幅を考えると必要ではない。多段の変調方法を避けることによって，システム構築のためのコスト増を節約することができる。さらに，２段階の変調方法は，より多い段階の変調方法よりも，ずっと丈夫である。より多い段階の変調方法は，通常，それより少ない段階の変形例よりも干渉を受けやすい。

ルックアップテーブル４は，サイン（正弦）信号のディスクリートなサンプリング値を含んでおり，そのサンプリング値は，機能ブロック３内で既に差分コード化されたデータとミキサー５内で乗算される。変調自体は，ルックアップテーブル４によってデジタルで実現される。従ってキャリア信号と伝送すべきデータビットとの間の位相ずれのない，「理想的な」変調が保証される。

相関器２８によって，ノイズに混じっていた有効信号が再び抽出される。相関させるために，特に，バーカー追従（バーカー符号）と称される，特殊な追従を使用することができる（Ｒ．Ｈ．Ｂａｒｋｅｒ：「バイナリデジタルシステムのグループ同期化（Group Syncronization of Binary Digital Systems）」In Communicaiton Theory, W. Jackson, Butterworth, 1953）。これは，追従するビットの数Ｌに相当する，メイン−サブマキシマム比（ＨＮＶ）を特徴としている。従って次のことが成立する：

…（数式１）

バーカー追従は，長さＬ＝２，３，４，５，７，１１または１３を有している。チューリン，シュトーラーの「バイナリシーケンスについて」（R. Turyn, J.Storer:On Binary Sequences, Proceedings of American Mathematical Society, Nr. 12, 1961）には，奇数の長さを有する他のバーカー追従は存在しないことが示されている。また，バウメルトの「循環差集合」（L.D. Baumert:Cyclic Difference Set, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 1971）において，４より大きい偶数の長さを有するバーカー追従は存在しないという証明がなされている。これらの追従はそのＨＮＶが非常に高いことに基づいて，特に様々な同期化課題に適している。

マーカーによる同期化の場合，マーカーが，後続のデータのために提供される記号アルファベットの構成部分から組み合わせることができる間，エラー同期のための確率は，ノイズのないチャネルの場合でも常に０より大きい，という問題がある。これは，データ伝送に対して，その構成部分によってマーカーを構成することが不可能な，アルファベットが使用されることによってのみ，回避することができる。このことは特に，２つのコードワードが重なる場合についても当てはまる。例えば，２つのワードａ＝ａ１…ａｎとｂ＝ｂ１…ｂｎのアルファベットを含んでいる場合，１＜ｊ≦ｎとしてａｊ…ａｎｂ１…ｂｊ−１の組合せによっても，マーカーが構成されてはならない。フレーム同期化のためバーカー追従を使用する場合には，これは特に，データに対してマンチェスターコードを使用することによって達成することができる。これは，最大で２つのビット長さの間，使用されるマンチェスターコードに基づいて，１つの状態が維持されることを特徴としている。その後，強制的に状態変化が行われる。しかし，長さＬ＞４を有するバーカー追従は，一般に３つの同じ状態の追従を含んでいる。

一般に，エラー同期のための確率は，次の式に従って計算される：

…（数式２）
ここで，Ｍは，使用される変調方法の記号（符号）の数を表す。従ってＤＢＰＳＫの場合には，Ｍ＝２である。Ｌは，一般には，同期化ワードの長さに相当し，ここでは特に，バーカー追従の長さに相当する。Ｎは，Ｌとデータブロックの長さＤからなる，伝送すべきデータフレームの全体長さを表す（Ｎ＝Ｌ＋Ｄ）。

図４には，同期化ワードを含み得るデータワード記号アルファベットと，それを付加的なマンチェスターコーディングによって排除したアルファベットとの間の差が示されている。しかし，マンチェスターコーディングの使用によってエラー同期に対する確率は少なくなるが，許容するデータレートが半減する。しかし，図４から明らかなように，ノイズが著しい場合には，これはもはや何の役割も果たさない。というのは，ノイズによって送信すべきデータワードが歪曲する確率は，もたらされるエラー同期の確率よりも，ずっと大きいからである。しかし，ノイズが少ない場合には，これははっきりと認められる。全体として，−６から＋６ｄＢの間の信号−ノイズ−比（ＳＮＲ；Signal-Noise-Ratio）の各整数の値について，１，０００のシミュレーションが評価に取り入れられ，たまたま１３０ビットが生成された。このビットストリーム内に，たまたま１４ビット長の同期化ワードが配置された。次に，適当なＳＮＲでノイズを付加するＰＳＫ変調と復調が行われ，その後，同期化が行われた。付加的なマンチェスターコーディングを伴うデータワードの同期化について，約４ｄＢのＳＮＲからはもはやエラーが発生しなかった。これは，対数表示において−∞の同期化エラー率に相当する。この理由から，図４には，４，５，６ｄＢのＳＮＲについては，データ点が記入されていない。

同期化ワードの開始の位置を計算するために，相関方法も，マッセイ（Massey）による最大ゆう度規則（Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｙｈｏｏｄ−ｒｕｌｅ，いわゆるＭＬルール）も利用することができる。その場合に，マッセイの「最適フレーム同期化」（J.L.Massey:Optimum Frame Synchronizaiton, IEEE Transaction on Communications, Vol.COM-20, No.2,
1972）によれば，次の式が成立する：

…（数式３）

ここで，信号対ノイズ間隔が（Ｅｓ／Ｎｏ）＜＜１であるなら，次の近似が得られる：

…（数式４）
ここで，変数Ｓｉは，同期化ワードのエレメントを表し，変数Ｙｉは受信されたデータワードのエレメントを表す。その場合に数式４の第２の部分は，相関値の，同期化ワードとデータワードの相関により生じる成分を考慮している。相関器２８の出力値はそれに応じて補正される。

相関規則は，数式４の補正項を無視して得られる：

…（数式５）

特に差分バイナリ２相シフトキーイング（ＤＢＰＳＫ）について，最大ゆう度規則に従って次の計算規則が得られる：

…（数式６）

バーカー追従は，特にフレーム同期化と伝送サイクル同期化のために使用することができる。その場合の理想は，フレーム同期化に対しても，伝送サイクル同期化に対しても，同一のバーカー追従を使用することである。そのために，例えば，フレーム同期化のための長さＬ＝７のバーカー追従が使用される。伝送サイクルの開始に同期させるために，２つの同一の追従を互いに連ねることによって，同一の追従から，少し修正された追従が構成される。しかし，第２の追従は，個々のビットの価値から反転される。それを，図５に示す。

図５ａには，フレーム同期化に対する長さＬ＝７を有するバーカー追従が示されている。図５ｂには，伝送サイクル同期化のためのバーカー追従が示されており，その場合に図５ｂのバーカー追従の最初の７ビットは，図５ａのバーカー追従に相当する。図５ｂのバーカー追従の次の７ビットは，追従の反転された最初の７ビットに相当する。これは，受信ユニット内には，長さＬ＝７のバーカー追従のみを格納すれば良い，という利点を有している。相関器２８内の相関は，図５ａのバーカー追従のみを用いて行われる。受信ユニット内の論理結合によって，図５ａのバーカー追従から，図５ｂに示す伝送サイクル同期化のためのバーカー追従を求めることができる。

相関器初期関数の形成に関して，伝送サイクルの開始に同期化させる場合，付加的な加算が導入される。第１のステップにおいて，バーカー追従との相関が行われる。これが，結果ｘ（ｋ）をもたらす。その後修正された初期関数ｘ_ｍｏｄ（ｋ）が次の規則に従って計算される：

…（数式７）

バーカー追従を，修正されたバーカー追従内の反転された成分と相関させる場合に，バーカー追従のクロス相関におけるのと同じ初期関数が得られるが，負の数領域へ反映される。従って数式７に示す計算規則によって，修正されたバーカー追従に関し，バーカー追従におけるクロス相関の場合と同じ関数推移が得られるが，二重の振幅値を有している。従ってフレーム同期化のためのマーカーと伝送サイクル同期化のためのマーカーは，単純なしきい値判定器によって区別される。

図６には，元のバーカー追従を有する同期化と，上述した方法に従って修正された，ほぼ等しい長さのバーカー追従を有する同期化との比較が示されている（同一の長さは達成できない。というのは，すでに上述したようにＬ＞４を有する奇数のバーカー追従しか存在しないからである）。図６に示すように，元のバーカー追従を有する同期化と，同様な長さの修正されたバーカー追従を有する同期化は，ほぼ等しい結果を供給する。図６には，従来の相関規則（Soft-Correlation Rule）による同期化が，最大ゆう度規則（ＭＬルール）と修正された最大ゆう度規則（修正されたＭＬルール）について示されている。

図７には，長さＬ＝７のバーカー追従と，それに基づいて構成された長さＬ＝１４の，修正されたバーカー追従とを有する，フレーム同期化と伝送サイクル同期化の結果が示されている。図からは，ＳＮＲ＞６ｄＢに関するフレーム同期化も常に成功していることが，はっきりと認識される。同期化のための他の可能性として，いわゆるリントナー追従（Lindner-Folgen）も提供される（リューケ：「相関信号」（H.D.Lueke:Korrelationssignale, Springer Verlag Berlin/Heidelberg 1992）を参照）。付加的に，エラーのない同期化を可能にするために，マンチェスターコーディングも実施された。

本発明に基づくトランシーバにおいては，チャネルの１つまたは複数を，安全上極端に重要なメッセージを報告するため，または，通信ネットワークというよりはむしろネットワークを介したデータ伝送を診断するための特別チャネルとして予約することができる。特別チャネルを整えるためには，チャネルが相互に影響し合うことを防止する，種々の措置が提供される。１つの措置は，同じ周波数位置の直交コードを使用することである。しかしこれは，コードワードの必要な長さに基づいて問題になりかねない。というのはそれに伴って高データ率のデータ伝送が困難になるからである。他の措置は，周波数スペクトル内で直交する信号形態を使用することである。

特殊なメッセージの受信は，いわゆるマッチトフィルタによって実現することができる。これは，デジタル的にも，あるいは，いわゆるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ（いわゆる表面波フィルタ）を用いても変換することもできる。このフィルタは，最適に適合させ得る。ＳＡＷフィルタの他の利点は，それがパッシブな構成部品であることである。従ってそれは待機電流を消費しない。検出を確保するために，このメッセージに対してバーカー追従を使用することができる。しかし，一般的に，それがエラー作動をもたらすことがないということが，保証されなければならない。これは，システム全体に極めて高い要請を課する。ここでは信号化のために，大きい長さを有するバーカー追従を使用することができる。というのは，それは（すでに説明したように）最大のＨＮＶを有しているからである。短時間の干渉源の影響を最低限に抑えるために，使用される個々のビットの長さが十分に大きいかに注意しなければならない。付加的に，種々の特別チャネルのために，直交の，あるいは反転されたバーカー信号を使用することもできる。

図８は，上述した可能性を極めて大まかに示している。そこには，周波数値によって分離されたｎの特別チャネルｆ１…ｆｎと，いわゆるマルチユーザーチャネルｆｎ＋１を有する，本発明に基づくトランシーバ３０が示されている。付加的に各特別チャネルに対して，トランシーバを介した通信ネットワークへのアクセスを伴うコンポーネントの状態に関する情報を得，起こりうる故障に対して正しい時期に反応することができるように，常に周期的な状態照会が行われる。この照会は，例えばマルチユーザーチャネルｆｎ＋１を介して行うこともできる。

本特許出願においては，パワーラインコミュニケーションの範囲内で通信媒体として利用するためのトランシーバが提案される。その場合に主要な観点は，マルチユーザープロトコルによってもたらされる各時間的遅延なしで伝達することを要する安全上重要なメッセージのための特別チャネルを導入することである。これらのチャネル上で信号伝達するために，特にバーカー追従が提案される。さらに，これらの追従が，マルチユーザーチャネル上における同期化課題のためにも提案される。特別チャネルとマルチユーザーチャネルは，直交コードによっても，直交周波数位置の利用によっても，互いに対して分離することができる。

図９には，自動車内の本発明に基づく通信システムが示されている。システムは，自動車電力系統３４とそれに接続されている複数の自動車コンポーネント３１を有している。車両電力系統３４は，自動車コンポーネント３１のエネルギ供給に用いられる。さらに自動車電力系統３４は，コンポーネント３１間の情報伝送にも用いられる。この目的のために，コンポーネントは送信／受信装置３０（トランシーバ）を使用し，それを介してコンポーネントは自動車電力系統へアクセスする。データ伝送のこのやり方は，パワーラインコミュニケーションとも称される。

図１０には，本発明に基づくトランシーバ３０が部分的に示されている。トランシーバ３０は，送信部３２と受信部３３を有している。コンポーネント３１に接続されたトランシーバ３０は，自動車電力系統３４を通じて伝送すべきデータを，接続２を介して送信部３２で受信する。受信部３３によって自動車電力系統から分離され，かつ加工されたデータは，接続２９を介して，トランシーバ３０に接続されているコンポーネント３１へ伝達される。

本発明に基づくトランシーバ３０の送信部３２は，複数の送信ユニット１ａ，１ｂ，…１ｍを有している。同様にトランシーバ３０の受信部３３は，複数の受信ユニット２０ａ，２０ｂ，…２０ｎを有している。送信ユニット１も受信ユニット２０も，容量性のカプラ１２，２１（図１を参照）を介してわずかな周波数において自動車電力系統３４に接続されている。

好ましい実施形態に基づく，本発明の送信／受信装置の送信ユニットを示すブロック回路図である。 好ましい実施形態に基づく，本発明の送信／受信装置の受信ユニットを示すブロック回路図である。 信号対ノイズ比Ｅｂ／Ｎｏに従い，自動車電力系統を介してデータ伝送する種々の方法のビットエラー確実Ｐｂを示している。 付加的なマンチェスターコーディング有りとなしの同期化エラー率の比較を示している。 フレーム同期と伝送サイクル同期のための種々のバーカー追従を示している。 長さＬ＝１３のバーカー追従を有する同期化エラー率と，長さＬ＝１４を有する，修正されたバーカー追従を有する同期化エラー率の比較を示している。 長さＬ＝７のバーカー追従とそれに基づいて構成され，長さＬ＝１４を有する修正されたバーカー追従を有するフレーム同期と伝送サイクル同期を示している。 周波数位置によって分離されたｎの特別チャネルとマルチユーザーチャネルを有する，本発明に基づく送信／受信装置を示している。 好ましい実施形態に基づく本発明の通信システムを示している。 好ましい実施形態に基づく図９の通信システムの，本発明に基づく送信／受信装置を示している。

Claims (10)

1. 通信ネットワーク（３４）を介してデータを送信する少なくとも１つの送信ユニット（１）と，通信ネットワーク（３４）を介してデータを受信する少なくとも１つの受信ユニット（２０）とを備え，通信ネットワーク（３４）に自動車のコンポーネント（３１）を接続する送信／受信装置（３０）であって：
   前記通信ネットワーク（３４）は，前記コンポーネント（３１）と，前記通信ネットワーク（３４）に接続されている他のコンポーネント（３１）との間でデータを伝送するために用いられ，
   前記送信／受信装置（３０）は，複数の送信ユニット（１ａ，１ｂ，…１ｍ）を有し，前記各送信ユニット（１ａ，１ｂ，…１ｍ）は，通信ネットワーク（３４）を介してデータ伝送する少なくとも１つの独立したチャネルを提供し，
   および／または，
   前記送信／受信装置（３０）は，複数の受信ユニット（２０，２０ｂ，…２０ｎ）を有し，前記各受信ユニット（２０，２０ｂ，…２０ｎ）は，通信ネットワーク（３４）を介してデータを受信する独立したチャネルを提供し、
   前記複数の送信ユニット及び／または前記複数の受信ユニットによって、単一媒体上で複数のバスシステムのパラレル駆動が可能になることを特徴とする，送信／受信装置。
2. 前記チャネルの少なくとも１つは，自動車電力系統（３４）を介してデータを伝送および／または受信するために設けられており，前記自動車電力系統（３４）は，コンポーネントにエネルギを供給するため，および，前記コンポーネント（３１）と，自動車電力系統（３４）に接続されている他のコンポーネント（３１）との間でデータを伝送するために用いられることを特徴とする，請求項１に記載の送信／受信装置。
3. 前期自動車電力系統（３４）とは異なる通信ネットワークを介してデータを伝送および／または受信するために設けられるチャネルの少なくとも１つが故障した場合に，前期自動車電力系統（３４）を介してのデータの伝送および／または受信が，データ伝送を維持するためのバックアップとして形成されていることを特徴とする，請求項２に記載の送信／受信装置。
4. 前期自動車電力系統（３４）は，安全上重要なデータの伝送に用いられることを特徴とする，請求項２に記載の送信／受信装置。
5. チャネルの相互分離は，伝送すべきデータを直交コードでコード化することにより行われることを特徴とする，請求項１〜４のいずれか１項に記載の送信／受信装置。
6. チャネルの相互分離は，伝送すべきデータを異なるキャリア周波数に変調することによって行われることを特徴とする，請求項１〜５のいずれか１項に記載の送信／受信装置。
7. 伝送すべきデータをキャリア周波数に変調するために，差分バイナリ２相シフトキーイング（ＤＢＰＳＫ）が使用されることを特徴とする，請求項１〜６のいずれか１項に記載の送信／受信装置。
8. 伝送すべきデータをキャリア周波数に変調するために，差分直角位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ）が使用されることを特徴とする，請求項１〜６のいずれか１項に記載の送信／受信装置。
9. 通信ネットワーク（３４）と，それに接続されている複数の自動車コンポーネント（３１）とを備える自動車内に配置された通信システムであって：
   前期自動車コンポーネント（３１）は，それぞれ，通信ネットワーク（３４）を介してデータを送信する少なくとも１つの送信ユニット（１）と，通信ネットワーク（３４）を介してデータを受信する少なくとも１つの受信ユニットとを備えた送信／受信装置（３０）を有しており，
   前期通信ネットワーク（３４）は，コンポーネント（３１）間でデータを伝送するために用いられ，
   前記送信／受信装置（３０）は，それぞれ，複数の送信ユニット（１ａ，１ｂ，…１ｍ）を有し，前記各送信ユニット（１ａ，１ｂ，…１ｍ）は，通信ネットワーク（３４）を介してデータ伝送する少なくとも１つの独立したチャネルを提供し，
   および／または，
   前記送信／受信装置（３０）は，それぞれ，複数の受信ユニット（２０，２０ｂ，…２０ｎ）を有し，前記各受信ユニット（２０，２０ｂ，…２０ｎ）は，通信ネットワーク（３４）を介してデータを受信する独立したチャネルを提供し、
   前記複数の送信ユニット及び／または前記複数の受信ユニットによって、単一媒体上で複数のバスシステムのパラレル駆動が可能になることを特徴とする，自動車内に配置された通信システム。
10. 前期通信ネットワーク（３４）は，自動車電力系統を有しており，前記自動車電力系統は，コンポーネント（３１）にエネルギを供給するため，および，前記コンポーネント（３１）間でデータを伝送するために用いられることを特徴とする，請求項９に記載の通信システム。

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