JP4812645B2 - データ伝送システム及びデータ伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の信号線に差動信号を発生／検出することによりデータを送受信するデータ伝送システムに関し、特に、一対の信号線に同相で信号を重畳することによってデータを多重化して伝送することができるデータ伝送システム及びデータ伝送方法に関する。

近年、電子制御装置（ＥＣＵ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を使用した車載装置の機能の増加に伴い、車輌に配される車載装置の数及び種類も増加する傾向にある。

車載装置は、エンジン又はブレーキ等のエンジン・パワートレイン系、エアーコンディショナー、ドア、ヘッドランプ等のボディ系、エアバック制御等の安全系に分類されるような車輌の運転機能を制御する装置としてのみならず、カーオーディオ又はナビゲーション装置等の付加的な情報系の装置として動作する場合がある。

また、車外の映像を解析して人、動物等を検知する装置又は車輌の後方の映像を撮像して表示する装置も情報系の車載装置として車輌に配される場合がある。

したがって、車載装置間で伝送される信号は、回転数、角度、温度等の数値情報を伝送するデータ信号のみならず、伝送量の大きい映像信号も含まれる場合もある。この場合、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の差動信号を伝送する車内通信回線以外に、映像信号を伝送するための高速の通信回線を別途敷設する必要が生じる。

特許文献１には、ナビゲーション装置から表示装置へ映像品質の劣化を防止して映像信号を伝送する技術が示されている。
特開２００５−３４８２２９号公報

特許文献１に示されている技術では、映像信号を伝送するために車載装置間を接続する車内通信回線とは別に、ＩＥＥＥ１３９４規格ケーブル、ＬＡＮケーブル（１０Ｂａｓｅ−Ｔ，１００Ｂａｓｅ−ＴＸ等）、ＵＳＢケーブル等の比較的高速な通信回線を別途敷設する構成が想定されており、省線化については考慮されていない。

情報系の車載装置間が物理的に短距離に配されている場合は、情報系の装置間を映像信号及び音声信号専用のケーブルで接続する構成であっても車載装置間の省線化への問題は少ないとも考えられる。しかしながら、撮像装置、表示装置又はそれらの処理装置間が距離をおいて配されている場合、映像信号及び音声信号専用のケーブルを配置する構成では省線化を図ることはできない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、差動電圧で表される第１の信号が伝送される一対の信号線に夫々第２の信号を同相で重畳しデータを多重化して伝送する構成とすることにより、省線化を図ることができるデータ伝送システム及びデータ伝送方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、信号を伝送するためのシールドツイストペアケーブルに同相の信号を重畳する構成とすることにより省線化を図ることができるデータ伝送システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、一対の信号線に対して差動電圧で表される第１の信号と重畳する第２の信号とを異なる周波数とすることにより、信号を重畳することによる相互の伝送に対する影響を低減させることができるデータ伝送システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、第２の信号の周波数は第１の信号の周波数よりも高くする構成とすることにより、差動信号で表すために一般的に適切であるデータよりも伝送量の多いデータを多重化して伝送することができるデータ伝送システム及びデータ伝送方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、第２の信号レベルは第１の信号レベルよりも低くする構成とすることにより、信号を重畳することによる相互の伝送に対する影響を低減させることができるデータ伝送システム及びデータ伝送方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、第２の信号をスプリットフェーズ符号によって構成してデータを送受信することにより、重畳した第２の信号を確実に復号することができ、且つ第１の信号の伝送に対する影響を低減させることができるデータ伝送システム及びデータ伝送方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、第２の信号を送受信する送信機及び受信機はカップリングコンデンサを介して一対の信号線と接続する構成とすることにより、重畳した信号を受信する受信機による信号の損失を低減させることができるデータ伝送システムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、車輌に配する車載装置間を接続する一対の信号線で信号を重畳させることによりデータを多重化して送受信する構成とすることにより、車載装置間の車内通信回線の省線化を図ることができるデータ伝送システムを提供することにある。

第１発明に係るデータ伝送システムは、一対の信号線夫々の電位の差動電圧で表される第１の信号を発生／検出することによりデータを送受信するようにしてあるデータ伝送システムにおいて、車輌に搭載されており、第２の信号によりデータを送受信する送信機及び受信機を備え、該受信機及び送信機は、カップリングコンデンサを介して前記一対の信号線に接続してあり、前記一対の信号線は、シールドツイストペアケーブルで構成されており、前記送信機は、第２の信号を前記一対の信号線の内の信号線夫々に、前記シールドツイストペアケーブルの外周を覆うシールドの電位に対して同相で発生させて前記第１の信号に重畳することにより、データを多重化して伝送するようにしてあり、前記第１の信号の信号レベルに対する第２の信号の信号レベルの比の値は、１より小さく、且つ、前記第２の信号が前記第１の信号の検出の妨げとなるのを防止し得る大きさにしてあり、前記カップリングコンデンサは、前記第１の信号の周波数におけるインピーダンスが、前記第１の信号の伝送に影響を与えるのを防止し得る大きさとなる容量値にしてあり、前記第２の信号の周波数は、該周波数における前記カップリングコンデンサのインピーダンスが、前記シールドツイストペアケーブルの不平衡インピーダンスより小さくなるようにしてあることを特徴とする。

第２発明に係るデータ伝送システムは、前記送信機及び受信機はスプリットフェーズ変換部を備え、前記第２の信号はスプリットフェーズ変換して送信するようにしてあることを特徴とする。

第３発明に係るデータ伝送方法は、車輌に搭載された一対の信号線の夫々の電位の差動電圧で表される第１の信号を発生／検出することによりデータを送受信するデータ伝送方法において、前記一対の信号線は、シールドツイストペアケーブルで構成されており、第２の信号を前記一対の信号線の内の信号線夫々に、前記シールドツイストペアケーブルの外周を覆うシールドの電位に対して同相で発生させてカップリングコンデンサを介して前記第１の信号に重畳することにより、データを多重化して伝送し、前記第１の信号の信号レベルに対する第２の信号の信号レベルの比の値は、１より小さく、且つ、前記第２の信号が前記第１の信号の検出の妨げとなるのを防止し得る大きさであり、前記カップリングコンデンサの容量は、前記第１の信号の周波数におけるインピーダンスが、前記第１の信号の伝送に影響を与えるのを防止し得る大きさとなる容量値であり、前記第２の信号の周波数は、該周波数における前記カップリングコンデンサのインピーダンスが、前記シールドツイストペアケーブルの不平衡インピーダンスより小さいことを特徴とする。

第４発明に係るデータ伝送方法は、前記第２の信号はスプリットフェーズ変換して送信することを特徴とする。

第１発明及び第３発明では、一対の信号線に対して差動信号で表される第１の信号により伝送されるデータに対し、差動信号を実現する第１の信号線及び第２の信号線夫々に第２の信号が同相で重畳されデータが多重化されて伝送される。

第１発明及び第３発明では、第１の信号及び第２の信号はシールドツイストペアケーブルで伝送される。シールドツイストペアケーブルのツイストペア線により第１の信号の差動信号が伝送され、シールドに対するツイストペア線夫々の電位が同相となるように第２の信号が伝送される。

第１発明及び第３発明では、第１の信号と第２の信号とは周波数が異なり、夫々の信号を受信する場合に区別することが可能となる。

第１発明及び第３発明では、第２の信号は第１の信号よりも周波数が高く、第１の信号によって伝送されるデータよりも高速で伝送されるべき伝送量の多いデータを伝送することが可能となる。

第１発明及び第３発明では、送信機によって重畳される第２の信号レベルは第１の信号レベルよりも低く、夫々の信号を受信する場合第２の信号は第１の信号に対して信号レベルで区別することが可能となる。

第２発明及び第４発明では、送信機によって重畳される第２の信号はスプリットフェーズ変換されてスプリットフェーズ符号により構成され、データを表す信号レベルの高低の一方が連続することがない。

第１発明及び第３発明では、第２の信号を発生／検出する受信機及び送信機が備えるカップリングコンデンサは周波数の異なる第１の信号を直流成分として阻止し交流成分として第２の信号のみ通過させる。

第１発明及び第３発明では、車載装置は車内通信回線に伝送されている差動信号である第１の信号へ第２の信号を重畳させてデータを多重化して送信し、同様に第２の信号を検知して多重化されたデータから分離して受信する。

第１発明及び第３発明による場合は、差動信号を伝送するための一対の信号線夫々には第２の信号が同相で重畳される。差動電圧を検知して受信する第１の信号の受信機は、差動信号を検出又は発生する際に第２の信号を同相ノイズとして除去することができるので、重畳された第２の信号は第１の差動信号の送受信に影響を与えない。これにより、第１の信号の伝送に損失を与えることなく第２の信号を重畳してデータを多重化して伝送することができ、第２の信号で表されるデータを伝送するための専用の通信回線を別途敷設する必要がなく、省線化を図ることができる。

第１発明及び第３発明による場合は、一対の信号線はシールドツイストペアケーブルのツイストペアで構成されることによって平衡線路による差動信号の伝送を実現すると共に、シールドとツイストペア線の内の夫々の信号線との電位差によって表される信号は減衰量の少ない不平衡線路による伝送を実現する。これにより、第１の信号の伝送に損失を与えることなく第２の信号を重畳して伝送することができ、映像信号又は音声信号を伝送するために専用の同軸ケーブル等の減衰量が少ない通信回線を別途敷設する必要がなく、省線化を図ることができる。さらに、ツイストペアケーブルよりも一般的に高価な同軸ケーブルを必要としないのでコストを低減させることもできる。

第１発明及び第３発明による場合は、一対の信号線に重畳される第１の信号と第２の信号とは周波数が異なり、第１の信号と第２の信号とが区別される構成とする。これにより、周波数を選択することによって第１の信号のみ又は第２の信号のみを受信することができ、第１の信号の伝送に対しての影響を低減させずにデータを多重化して伝送することができる。

第１発明及び第３発明による場合は、一対の信号線に重畳される第２の信号は、第１の信号よりも周波数を高くする構成とする。これにより、第１の信号の差動信号で表すために適切であるデータよりも伝送量の多いデータを多重化して伝送することができる。

第１発明及び第３発明による場合は、第２の信号の信号レベルを第１の信号に対するノイズとして除去可能な信号レベルとなるように低くすることによって、第１の信号と第２の信号とを重畳して伝送した場合に相互にノイズを低減させることができる。

第２発明及び第４発明による場合は、第２の信号はスプリットフェーズ変換されてスプリットフェーズ符号によって構成されることにより、信号レベルの高低の一方、即ち信号が表すデジタルデータの「０」又は「１」の一方が連続することがない。したがって、デジタルデータの「０」又は「１」の連続を復号するために受信精度をより高くする必要性を回避することができ、確実に復号することが可能となる。さらに、信号レベルの高低の一方が連続することがないので第２の信号が見かけ上低周波の信号となることがない。したがって、第２の信号よりも周波数が低い第１の信号への影響を低減させることができる。

第１発明及び第３発明による場合は、データ伝送システムを構成する第２の信号を検知してデータを受信する受信機は、カップリングコンデンサを備える。したがって、異なる周波数の第１の差動信号は直流成分として通過させずに第２の信号のみ受信するようにカップリングコンデンサの容量を設定することにより、受信機による第１の信号の減衰を抑制し、信号の損失を低減させることができる。

第１発明及び第３発明による場合は、車載装置間を接続する車内通信回線を介して、第１の信号と第２の信号とを重畳させてデータを多重化して伝送することができる。差動信号である第１の信号を検出して車載装置の制御に使用する数値情報を含むデータを受信する場合は第２の信号はノイズとして除去され、第２の信号を検出して映像データ等のデータを受信する場合は差動信号である第１の信号は検知されない。これにより、車輌内で映像データ又は音声データ等の伝送量の多いデータを伝送するために伝送速度の速いネットワークを別途敷設する必要がなく、車載装置間の車内通信回線の省線化を図ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

図１は、本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムの構成を示すブロック図である。車載装置通信システムは、各種物理量の測定値、計算値、制御値等の数値情報を含むデータを送受信する車載装置１ａ，１ｂ，１ｃと、映像データを送受信する車載装置２ａ，２ｂと、車外の映像を撮像する撮像装置３と、モニタを有する表示装置４と、各車載装置１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ間を接続する車内通信回線５とを備える。伝送量の少ない数値情報を含むデータを送受信する車載装置１ａ，１ｂ，１ｃ及び伝送量の多い映像データを送受信する車載装置２ａ，２ｂはいずれも、同一の車内通信回線５にバス型に接続されている。車載装置１ａ，１ｂ，１ｃは車内通信回線５へ送信された数値情報を含むデータを共通して受信する。車載装置２ｂは車内通信回線５へ車載装置２ａから送信された映像データを受信する。また、撮像装置３は車載装置２ａに接続されており、表示装置４は車載装置２ｂに接続されている。

車載装置１ａ，１ｂ，１ｃは、電子制御装置（ＥＣＵ）を用いて例えば接続しているセンサが検知した温度、角度、速度等の各種物理量の測定値、計算値、制御値等の数値情報を含むデータの送信、又はエンジン、ブレーキ等の各種装置のマイクロコンピュータによる制御が可能である。例えば、車載装置１ａは、操舵角を検知する図示しないセンサに接続されている。車載装置１ａは、センサから入力された操舵角の測定値に基づいて操舵角の数値を示す情報を含むデータを車内通信回線５を介して他の車載装置１ｂ，１ｃへ送信する。

車載装置１ａは、以下に示す各構成部の動作を制御する制御部１０と、各構成部へ電力を供給する電源回路１１と、制御に必要なデータを記憶する記憶部１２と、車内通信回線５との通信を制御する通信制御部１３と、図示しないセンサ等からの信号を入力する入力部１４と、図示しない制御対象装置へ制御信号を出力する出力部１５とを備える。他の車載装置１ｂ，１ｃも車載装置１ａと同様の構成であることから詳細な説明を省略する。なお、車載装置１ｂ，１ｃの双方又はいずれか一方は入力部１４及び出力部１５のいずれか一方のみ備える構成でもよい。

車載装置１ａの制御部１０は、電源回路１１を介して図示しない車輌のオルタネータから電力の供給を受けており、入力部１４を介してセンサからの信号を検出し、出力部１５を介して制御対象装置へ制御信号を送信する。

車載装置１ａの記憶部１２は揮発性のメモリからなり、制御部１０の処理の過程で発生する各種情報及びセンサから入力された信号が表す物理量の測定値を一時的に記憶する。

車載装置１ａの通信制御部１３は、ネットワークコントローラチップを有しており、車内通信回線５を介した通信を実現する。車載装置１ａの制御部１０は、通信制御部１３を介して後述の車内通信回線５の一対の信号線間に差動電圧を発生させることによりデータを送信し、信号線間の差動電圧を検出することによりデータを受信する。

車載装置２ａは、車載装置２ａに接続している撮像装置３から入力される映像信号に基づいて、電子制御装置（ＥＣＵ）を用いて他の車載装置２ｂへ映像データを送信する。逆に車載装置２ｂは、車載装置２ａから送信される映像データを受信して表示装置４へ出力する。なお、車載装置２ａはナビゲーションユニットと接続することにより、ナビゲーションユニットが取得した位置情報から作成した映像データ及び音声データを受信して車内通信回線５へ送信する装置として構成されてもよい。

車載装置２ａは、以下に示す各構成部の動作を制御する制御部２０と、各構成部へ電力を供給する電源回路２１と、制御に必要なデータを記憶する記憶部２２と、車内通信回線５を介した通信を制御する通信部２３と、撮像装置３からの映像信号を入力する映像入力部２４とを備える。車載装置２ｂは、車載装置２ａの映像入力部２４に代えて表示装置４へ映像信号を出力する映像出力部２５を有する以外は車載装置２ａと同様の構成であるので詳細な説明を省略する。

車載装置２ａの制御部２０は、電源回路２１を介して図示しない車輌のオルタネータから電力の供給を受けており、映像入力部２４を介して接続されている撮像装置３からの映像信号を受信し映像入力部２４で圧縮符号化及び／又はＡ／Ｄ変換等の処理を行ない、通信部２３を介して処理後の映像データを送信する。車載装置２ｂの制御部２０は、同様に電源回路２１を介して電力の供給を受けており、映像出力部２５を介して接続されている表示装置４へ、車内通信回線５を介して受信した映像データを映像出力部２５で伸長復号化及び／又はＤ／Ａ変換等の処理を行なった映像信号を出力する。

車載装置２ａ，２ｂの記憶部２２は揮発性のメモリからなり、車載装置２ａ，２ｂの制御部２０は処理の過程で発生する各種情報を記憶部２２に一時的に記憶する。

車載装置２ａの映像入力部２４は、撮像装置３から映像信号を入力すると共に、映像信号がＮＴＳＣ信号等のアナログ信号である場合には車内通信回線５で伝送が可能なようにＲＧＢデータ又はＹＵＶデータ等のデジタルデータへ変換する処理を行なう。また、車載装置２ａの映像入力部２４はＭＰＥＧデータ等へ圧縮符号化する処理を行なってもよい。逆に、映像出力部２５はデジタルデータが入力された場合に、アナログ信号である映像信号へ変換して出力する。また、車載装置２ａの映像入力部２４は、入力される映像信号に対し表示装置４の画面サイズに合わせて画像のサイズを変換した映像データを出力する処理を行なう構成でもよい。

車載装置２ａ，２ｂの通信部２３は、車内通信回線５を介して映像データの送受信を実現するものである。車載装置２ａ，２ｂの制御部２０は通信部２３を介して映像データを送信し、通信部２３を介して車内通信回線５から映像データを受信する。車載装置２ａ，２ｂの通信部２３の詳細については後述する。

撮像装置３は、ビデオカメラであり車外の映像を撮像したＮＴＳＣ信号で表される映像信号を車載装置２ａへ出力する。表示装置４は車載装置２ｂから出力される映像信号を入力してモニタに映像を表示する。

車内通信回線５は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のプロトコルに基づく通信回線であり、車載装置１ａ，１ｂ，１ｃは車内通信回線５を介してＣＡＮ仕様に基づく信号の発生／検出によりデータの送受信が可能である。なお、本実施の形態では車内通信回線５としてＣＡＮ仕様に基づく通信回線を例に説明する。しかしながら本発明のデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムの車内通信回線５はこれに限らず、差動信号を利用した比較的低速のＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＢＥＡＮ（Ｂｏｄｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のプロトコルに基づく通信回線であってもよい。

ＣＡＮ仕様に基づく車内通信回線５は一対の信号線、具体的にはシールドツイストペアケーブルからなり、車内通信回線５に接続する車載装置１ａ，１ｂ，１ｃはペア線間に発生する差動電圧を検出することにより信号を検出してデータを受信する。また、車載装置１ａ，１ｂ，１ｃはペア線間に差動電圧を発生させることにより信号を発生してデータを送信する。

車内通信回線５のシールドツイストペアケーブルのペア線の電位は夫々ＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベル、ＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルに設定されている。ペア線の電位の差動電圧がゼロの状態又はＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位がＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位よりも高い状態がデジタル信号の「１」（レセッシブ）を表し、ＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位がＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位よりも高い状態がデジタル信号の「０」（ドミナント）を表す。車内通信回線５に接続されている車載装置１ａ，１ｂ，１ｃは、車内通信回線５のペア線間に差動電圧を発生させることにより「０」，「１」で表される信号を発生し、データを送信する。

図２は、本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車内通信回線５を示す模式図である。図２（ａ）は、車内通信回線５として使用されているシールドツイストペアケーブルの模式図である。シールドツイストペアケーブルは、夫々が絶縁体で被覆されたより対線（信号線）５１，５２と、より対線５１，５２の外側に巻かれた導体からなるシールド５３と、より対線５１，５２及びシールド５３の外側を絶縁体で被覆する外被５４とで構成されている。

図２（ｂ）は、車内通信回線５として使用されているシールドツイストペアケーブルの導線を模式的に示している。より対線の内の信号線５１には、ＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位が印加されており、信号線５２にはＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位が印加されている。また、シールド５３は接地されている。車内通信回線５にデータが送信されていない場合は信号線５１のＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位は信号線５２のＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位よりも低いレセッシブ状態である。

車載装置１ａの通信制御部１３は、データを送信する場合は信号線５１のＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位と信号線５２のＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位との間に約５Ｖの差動電圧を発生させてドミナント状態とする。車載装置１ａの通信制御部１３は、デジタルデータを表すように信号線５１と信号線５２との間の電位に対してレセッシブ状態「１」とドミナント状態「０」とを約１ＭＨｚを上限とする周波数で繰り返し、「０」，「１」で表すデジタルデータを送信する。つまり、車内通信回線５のより対線である信号線５１，５２間の差動電圧によって表される差動信号は約１Ｍｂｐｓを上限とする通信速度で伝送される。

これに対し、車載装置２ａ，２ｂが車内通信回線５を介して送受信する映像データは１Ｍｂｐｓの通信速度では不足である。例えば、映像データを障害物検知等のために使用する場合等のように、映像データをリアルタイムで送受信する必要がある場合は映像データを圧縮せずに送受信する。したがって、ＮＴＳＣにおけるＶＧＡサイズ（６４０×４８０画素）の８ビットのモノクロ映像を１５（フレーム／秒）のフレームレートで送信する場合であっても約４０Ｍｂｐｓの伝送速度が必要である。

そこで、本発明のデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車載装置２ａ，２ｂの通信部２３は後述の図３に示すようにカップリングコンデンサ２３１を介してシールドツイストペアケーブルである車内通信回線５に接続することにより、約１Ｍｂｐｓを上限とするＣＡＮ仕様に基づくデータ伝送に１００Ｍｂｐｓの高速データ伝送の重畳を実現する。

図３は、本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車載装置２ａ，２ｂの通信部２３が備えるカップリングコンデンサ２３１と車内通信回線５との接続状態を示す模式図である。

車載装置２ａ，２ｂの通信部２３が備えるカップリングコンデンサ２３１は、送信の際に映像データ等のＣＡＮ仕様に基づく信号よりも高周波の信号を一対の信号線５１，５２夫々に分離して同相の信号を送出させ、受信の際にＣＡＮ仕様に基づく差動信号を低周波信号として通過させずに高周波成分のみを通過させるために設けられている。カップリングコンデンサ２３１の一方のコンデンサは信号線５１に接続されており、他方のコンデンサが信号線５２に接続されている。これにより、信号線５１と信号線５２とに夫々同相の信号が重畳されると共に、信号線５１と信号線５２との間の差動電圧で表される低周波成分は直流成分として通過せず、高周波成分のみが交流成分として通過する。

なお、カップリングコンデンサ２３１は、１００ＭＨｚの高周波数では低いインピーダンスで作用し、ＣＡＮの帯域である最大約１ＭＨｚまでの低周波数では高いインピーダンスで作用するように構成されている。例えば、カップリングコンデンサ２３１はいずれも容量が３３ｐＦのコンデンサによって構成する。この場合、カップリングコンデンサ２３１はＣＡＮの帯域である最大約１ＭＨｚまでの周波数では約４．８ｋΩのインピーダンスで作用し、映像データを伝送するための高速帯域である１００ＭＨｚの周波数では約２４〜４８Ωのインピーダンスで作用する。

車載装置２ａの通信部２３は、映像入力部２４から入力される映像のデジタルデータを表す信号を車内通信回線５へ送出する。このとき、デジタルデータは内部バスを介してパラレル信号として映像入力部２４から入力される。したがって、車載装置２ａの通信部２３は図示しないパラレル−シリアル変換器を備えており、映像入力部２４から入力されたデジタルデータはシリアル信号に変換される。さらに車載装置２ａの通信部２３は、スプリットフェーズ変換回路を備えることが望ましい。比較的低周波数のＣＡＮに基づく信号よりも高周波数の信号から低周波数成分を除去するためである。車載装置２ａの通信部２３はシリアル信号に変換された映像のデジタルデータは図示しないスプリットフェーズ変換回路によってスプリットフェーズ変換され、カップリングコンデンサ２３１を介して車内通信回線５へ送出される。

これにより、信号線５１及び信号線５２には同相で１００ＭＨｚの高周波数の信号が送出される。信号線５１及び信号線５２に同相に送出された信号は、シールド５３に対して不平衡線路（同軸線路）伝送を実現する。車載装置２ａは、スプリットフェーズ変換回路によって映像のデジタルデータを表す高周波数の信号をスプリットフェーズ変換して送信することにより、デジタルデータを表す信号が例えば「０」又は「１」を表す信号レベルの高低の一方が連続することによって見かけ上低周波数の信号になることを回避することができる。これにより、ＣＡＮに基づく比較的低周波数の信号の伝送への影響を低減させることができる。

逆に車載装置２ｂの通信部２３は図示しないシリアル−パラレル変換器を備え、さらにスプリットフェーズ変換回路を備えていることが望ましい。車載装置２ｂの通信部２３は、カップリングコンデンサ２３１を介して高周波数の信号を検知し、検知した高周波数の信号を図示しないスプリットフェーズ変換回路によって復号する。車載装置２ｂの通信部２３は、復号した信号をさらにシリアル−パラレル変換器によってパラレル信号へ変換し、映像出力部２５へ送信する。

また車載装置２ａの通信部２３が発生させる信号の信号レベルは、ＣＡＮ仕様に基づくデータを表す信号レベルに対して十分に低い信号レベルに設定されている。例えば、ＣＡＮ仕様に基づくデータを表す信号レベルは前述の通り約５Ｖに設定されているのに対し、映像データを表す信号の信号レベルはその２％以下の０．１Ｖに設定されている。

映像データを送信するために車載装置２ａの通信部２３から車内通信回線５へ同相で送出された信号は、信号線５１及び信号線５２間に発生している差動電圧には影響をほとんど与えない。したがって、車載装置１ａ，１ｂ，１ｃの通信制御部１３では車載装置２ａから送信された映像データを表す信号は高周波成分のノイズとして除去され、車載装置１ａ，１ｂ，１ｃ間で最大約１ＭＨｚ、即ち１Ｍｂｐｓの伝送速度によって送受信されるデータを表す信号に対して影響を与えない。

車載装置２ｂの通信部２３は、カップリングコンデンサ２３１を介して車内通信回線５へ送出された信号を検出する。車載装置２ｂの通信部２３は、車内通信回線５へ送出された信号に対し、カップリングコンデンサ２３１の作用により約１ＭＨｚ以下の低周波成分は直流成分として通過させず、１００ＭＨｚの高周波成分を交流成分として通過させるので、低周波成分の信号で表されるＣＡＮ仕様に基づくデータは受信せず、高周波数の信号で表される映像データのみを受信する。

図４は、本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車内通信回線５で重畳される信号を概略的に示す波形図である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）において、横軸は時間経過を表し、縦軸は電位を表している。

図４（ａ）は、車内通信回線５で伝送される信号レベルの波形を示している。実線は信号線５１のＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位を示し、破線は信号線５２のＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位を示している。なお、説明を簡易にするためにＣＡＮ仕様に基づくデータを表す信号はデジタルデータの「０」，「１」を繰り返す信号である場合を示し、映像データを表す信号はデジタルデータの「１」が継続し、スプリットフェーズ変換されて信号レベルの高低を繰り返す場合を示している。

図４（ｂ）は、車載装置１ａ，１ｂ，１ｃの通信制御部１３によって検出される信号の波形を示している。実線は信号線５１のＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位を示し、破線は信号線５２のＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位を示している。車載装置１ａ，１ｂ，１ｃの制御部１０が通信制御部１３を介してＣＡＮ仕様に基づくデータを受信する場合は、同相に重畳されている映像データを表す高周波数の信号はノイズとして除去される。また、車載装置１ａ，１ｂ，１ｃの制御部１０がＣＡＮ＿Ｈｉｇｈレベルの電位からＣＡＮ＿Ｌｏｗレベルの電位を減算して差動電圧を検出する場合は同相の信号はキャンセルされ、ドミナント状態であるのか又はレセッシブ状態であるのかの判断に影響を及ぼすことはない。

図４（ｃ）は、車載装置２ｂの通信部２３によって検出される信号の波形を示している。車載装置２ｂの通信部２３は低周波成分を通過させないカップリングコンデンサ２３１を介して図４（ａ）に示される信号を受信するが、低周波成分はカップリングコンデンサ２３１によって直流成分として除去されるので、高周波成分のみが図４（ｃ）に示されているように検出される。

上述のような車載装置２ａ，２ｂによって、差動信号に同相の信号を重畳して伝送することができる。重畳する同相の信号は差動信号よりも周波数を高くして周波数を区別して送受信することにより、図４（ｂ），（ｃ）に示したように低周波数の信号と高周波数の信号とは車載装置１ａ，１ｂ，１ｃと車載装置２ａ，２ｂとで夫々相互に影響なく受信される。したがって、本発明による場合は、低周波数の差動信号を伝送するための車内通信回線５とは別に映像データを伝送するために比較的高価な同軸ケーブル等の通信回線を別途敷設する必要がなく、省線化及びコスト削減を図ることができる。また、低周波数の信号を検出して受信する場合、重畳されている高周波数の信号は差動信号に同相で重畳されているので差動電圧の検出には影響を与えない。逆に、高周波数の信号は信号レベルが低く設定されていてノイズとして除去されるので、低周波数の信号の伝送には影響を与えない。高周波数の信号を検出して受信する場合、低周波数の信号は直流成分として通過させないカップリングコンデンサ２３１を介しているので、低周波数の信号を損失させることなくデータを受信することができる。

本実施の形態では車載装置２ａ，２ｂが送受信する高速データは映像データ又は音声データを例にして説明した。しかしながら本発明は、車載装置２ａ，２ｂ間で送受信される高速データは映像データ又は音声データを表す信号に限らず、車載装置２ａ，２ｂがダウンロードするプログラムデータ等を含む情報データを送受信する構成でもよい。

なお、本実施の形態ではＣＡＮに基づく信号を伝送する車内通信回線５に映像データを表す信号を重畳させる構成とした。しかしながら本発明は、差動電圧で表される差動信号の夫々に同相で信号を重畳する構成であれば、データを多重化することができる。ただし、重畳された信号を夫々分離するため、相互にノイズとして除去することが可能な程度に異なる周波数に設定することが望ましい。また、一般に差動信号で表される信号の伝送速度は比較的低速であり、近年標準化されているＣＡＮプロトコルでは映像データのような高速で伝送すべきデータの伝送には適していない。したがって差動信号で一般的に表される信号よりも高速の信号を重畳してデータを多重化する用途が多く考えられる。コストを低減することができる差動信号による伝送自体も高速化が図られているが、既存の低速のネットワークにカップリングコンデンサを介した高速データ送受信装置を接続することで、既存の差動信号で表されるデータと高速データとを多重化することができる本発明に係るデータ伝送システムを実現することが可能な点で効果を奏する。

本発明についてその実施の形態を上述のような車載装置通信システムを例にして説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、比較的低周波数の差動信号を使用したネットワークであるＣＡＮを使用したシステムである場合、例えばＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、医療機器間又は産業機器間のネットワークに適用することも可能である。

本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車内通信回線を示す模式図である。 本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車載装置の通信部が備えるカップリングコンデンサと車内通信回線との接続状態を示す模式図である。 本発明に係るデータ伝送システムを適用した車載装置通信システムを構成する車内通信回線で重畳される信号を概略的に示す波形図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ 車載装置
２３ 通信部
２３１ カップリングコンデンサ
５ 車内通信回線（シールドツイストペアケーブル）
５１，５２ 信号線
５３ シールド

Claims (4)

1. 一対の信号線夫々の電位の差動電圧で表される第１の信号を発生／検出することによりデータを送受信するようにしてあるデータ伝送システムにおいて、
   車輌に搭載されており、第２の信号によりデータを送受信する送信機及び受信機を備え、
   該受信機及び送信機は、カップリングコンデンサを介して前記一対の信号線に接続してあり、
   前記一対の信号線は、シールドツイストペアケーブルで構成されており、
   前記送信機は、第２の信号を前記一対の信号線の内の信号線夫々に、前記シールドツイストペアケーブルの外周を覆うシールドの電位に対して同相で発生させて前記第１の信号に重畳することにより、データを多重化して伝送するようにしてあり、
   前記第１の信号の信号レベルに対する第２の信号の信号レベルの比の値は、１より小さく、且つ、前記第２の信号が前記第１の信号の検出の妨げとなるのを防止し得る大きさにしてあり、
   前記カップリングコンデンサは、前記第１の信号の周波数におけるインピーダンスが、前記第１の信号の伝送に影響を与えるのを防止し得る大きさとなる容量値にしてあり、
   前記第２の信号の周波数は、該周波数における前記カップリングコンデンサのインピーダンスが、前記シールドツイストペアケーブルの不平衡インピーダンスより小さくなるようにしてあること
   を特徴とするデータ伝送システム。
2. 前記送信機及び受信機はスプリットフェーズ変換部を備え、
   前記第２の信号はスプリットフェーズ変換して送信するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載のデータ伝送システム。
3. 車輌に搭載された一対の信号線の夫々の電位の差動電圧で表される第１の信号を発生／検出することによりデータを送受信するデータ伝送方法において、
   前記一対の信号線は、シールドツイストペアケーブルで構成されており、
   第２の信号を前記一対の信号線の内の信号線夫々に、前記シールドツイストペアケーブルの外周を覆うシールドの電位に対して同相で発生させてカップリングコンデンサを介して前記第１の信号に重畳することにより、データを多重化して伝送し、
   前記第１の信号の信号レベルに対する第２の信号の信号レベルの比の値は、１より小さく、且つ、前記第２の信号が前記第１の信号の検出の妨げとなるのを防止し得る大きさであり、
   前記カップリングコンデンサの容量は、前記第１の信号の周波数におけるインピーダンスが、前記第１の信号の伝送に影響を与えるのを防止し得る大きさとなる容量値であり、
   前記第２の信号の周波数は、該周波数における前記カップリングコンデンサのインピーダンスが、前記シールドツイストペアケーブルの不平衡インピーダンスより小さいこと
   を特徴とするデータ伝送方法。
4. 前記第２の信号はスプリットフェーズ変換して送信すること
   を特徴とする請求項３に記載のデータ伝送方法。

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