JP5503267B2 - 送信装置および送受信システム - Google Patents

Description

本発明は、送信装置および送受信システムに関するものである。

送信装置から複数の信号線路を介して受信装置へデータを送信する送受信システムにおいて、複数の信号線路のうち第１信号線路と第２信号線路との間の距離が短い場合には、第１信号線路と第２信号線路との間の線路間干渉に因り、送信装置から受信装置へのデータ伝送の性能が劣化することが知られている。すなわち、第１信号線路を経て受信装置に到達するデータは、送信装置から第１信号線路へ送出されたデータに、送信装置から第２信号線路へ送出されたデータの線路間干渉に因る第１信号線路への影響が加わったものとなる。このような線路間干渉の影響が大きい場合には、受信装置が受信するデータの波形の劣化が大きく、受信エラーが生じる頻度が大きくなる。

線路間干渉の問題を解消する為に、隣り合う２つの信号線路の間の距離を線路間干渉が生じない程度に充分に長くすること、各信号線路を同軸ケーブルで構成すること、或いは、差動対信号線を接地シールドすること、等の対策が為されている。しかし、これらの対策では、基板上の配線に要する面積が増大し、或いは、ケーブルコストが増大することになって、システム全体としてのコストを増大させる要因となっていた。また、ケーブルが長くなると線路間間干渉が大きくなるので、線路間間干渉が或る一定値を超えないようにするため、ケーブルを長くすることができなかった。

特許文献１には、このような線路間干渉の問題を解消することを意図した発明が開示されている。この文献に開示された発明は、送信装置から第１信号線路へ送出されたデータの線路間干渉に因る第２信号線路への影響を補償する為、送信装置から第２信号線路へ送出されるデータの振幅を調整する。すなわち、この文献に開示された発明では、送信装置から第２信号線路へ送出されるデータの振幅は、送信装置から第２信号線路を経て受信装置へ送信されるべき本来のデータの振幅に所定の補正量を加えたものとされる。そして、第２信号線路を経て到達したデータを受信装置が受信する際には、その受信時のデータの振幅が本来のデータの振幅となるようにする。

米国特許第６００８７０５号明細書

James F. Buckwalterら著,"Cancellation of Crosstalk-Induced Jitter", IEEE JOURNAL OFSOLID-STATE CIRCUITS, VOL.41, NO.3, MARCH 2006. Kwang-Il Ohら著, "A 5-Gb/s/pinTransceiver for DDR Memory Interface With a Crosstalk Suppression Scheme",IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.44, NO.8, AUGUST 2009.

しかしながら、本発明者の知見によれば、特許文献１に開示された発明によっても、線路間干渉の問題を充分には解消することができず、受信装置において受信エラーが生じる頻度を充分には低減することができない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、受信装置において受信エラーが生じる頻度を更に低減することができる送信装置および送受信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る送信装置は、(1) 第１信号線路へデータを送出する第１出力部と、(2) 第２信号線路へデータを送出する第２出力部と、(3) 第１信号線路と第２信号線路との間の振幅および位相の双方を含む線路間干渉特性を記憶する記憶部と、(4) 記憶部により記憶されている線路間干渉特性と、第１出力部から第１信号線路へ送出すべき第１データとに基づいて、第２出力部から第２信号線路へ送出すべき第２データの値に重畳する補正値を求め、この補正値を第２データの値に重畳した値を有するデータを第２出力部から第２信号線路へ送出させる処理部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る送信装置では、処理部において、第１信号線路と第２信号線路との間の振幅および位相の双方を含む線路間干渉特性と、第１出力部から第１信号線路へ送出すべき第１データとに基づいて、第２出力部から第２信号線路へ送出すべき第２データの値に重畳する補正値が求められる。そして、この補正値が第２データの値に重畳された値を有するデータが、第２出力部から第２信号線路へ送出される。

本発明に係る送信装置では、記憶部は、第２信号線路の伝送特性をも記憶し、処理部は、記憶部により記憶されている線路間干渉特性と第２信号線路の伝送特性との比の逆フーリエ変換を第１データの値に乗じたものを上記の補正値として求めるのが好適である。また、処理部は、記憶部により記憶されている線路間干渉特性の振幅に応じた係数を第１データの値に乗じたものに対して線路間干渉特性の位相に応じた遅延を与えたものを上記の補正値として求めるのも好適である。

なお、処理部は、第１信号線路と第２信号線路との間の振幅および位相の双方を含む線路間干渉特性と、第２出力部から第２信号線路へ送出すべき第２データとに基づいて、第１出力部から第１信号線路へ送出すべき第１データの値に重畳する補正値を求め、この補正値を第１データの値に重畳した値を有するデータを第１出力部から第１信号線路へ送出させる。

本発明に係る送受信システムは、本発明に係る上記の送信装置と、送信装置の第１出力部から送出されるデータを伝送する第１信号線路と、送信装置の第２出力部から送出されるデータを伝送する第２信号線路と、第１信号線路および第２信号線路それぞれにより伝送されて到達したデータを受信する受信装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、受信装置において受信エラーが生じる頻度を更に低減することができる。

送信装置１０と受信装置２０とを備える送受信システム１の構成を示す図である。 送信装置１０と受信装置２０との間に設けられるフラットケーブル３０の構成を示す図である。 送信装置１０から送出されるデータの波形を示す図である。 受信装置２０により受信されるデータの波形を示す図である。 送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータのアイパターンを示す図である。 第２信号線路３２を経て受信装置２０に到達するデータのアイパターンを示す図である。 送信装置１０から第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれへ送出されるデータのシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が無い場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が無い場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が無い場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が無い場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。 線路間干渉が有る場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が有る場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が有る場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示す図である。 線路間干渉が有る場合の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。 送信装置１０から受信装置２０への信号伝送特性Ｓ(2,1)，Ｓ(2,2)を説明する図である。 送信装置１０から本来送出されるべきデータの値Ｄ(1)，Ｄ(2)を説明する図である。 送信装置１０から送出されるデータの値Ｄ₁(2)を説明する図である。 線路間干渉特性Ｓ(2,1)および第２信号線路３２の伝送特性Ｓ(2,2)それぞれの周波数依存性を示す図である。 第１実施形態において送信装置１０から第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれへ送出されるデータのシミュレーション波形を示す図である。 第１実施形態における第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。 第１実施形態における第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。 第１実施形態における第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示す図である。 第１実施形態における第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。 第１実施形態に係る送信装置１０の構成を示す図である。 第２実施形態において送信装置１０から送出されるデータの波形を示す図である。 第２実施形態において受信装置２０により受信されるデータの波形を示す図である。 第２実施形態において第２信号線路３２を経て受信装置２０に到達するデータのアイパターンを示す図である。 第２実施形態において送信装置１０から第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれへ送出されるデータのシミュレーション波形を示す図である。 第２実施形態における第２信号線路３２の信号出力地点でのシミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態において送信装置１０から第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれへ送出されるべきデータＤ(1)，Ｄ(2)のシミュレーション波形を示す図である。 第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が全く無い場合のシミュレーション結果を示す図である。 第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が有る場合のシミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態において送信装置１０から第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれへ送出されるデータのシミュレーション波形を示す図である。 第２実施形態における第２信号線路３２の信号出力地点でのシミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態に係る送信装置１０の構成を示す図である。 第２実施形態に係る送信装置１０に含まれる第２出力部１２および加算部１３Ａの回路の一例を示す図である。 第１信号線路３１と第２信号線路３２との間の容量結合および誘導結合それぞれに因る線路間干渉を説明する図である。 第２実施形態において送信装置１０から送出されるデータの波形を示す図である。 第２実施形態において受信装置２０により受信されるデータの波形を示す図である。 送信装置１０と受信装置２０との間に設けられるフラットケーブル３０Ａの構成を示す図である。 第２実施形態に係る送信装置１０に含まれる第２出力部１２および加算部１３Ａの回路の他の一例を示す図である。 図４２の回路の入力端Inx_p，Inx_nに入力される信号を説明する図表である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下では、初めに線路間干渉について説明した後に、本実施形態に係る送信装置および送受信システムについて説明する。

図１は、送受信システム１の構成を示す図である。この図に示される送受信システム１は、送信装置１０および受信装置２０を備え、更に、送信装置１０から受信装置２０へデータを伝送するための第１信号線路３１および第２信号線路３２を含む複数の信号線路を備える。各信号線路は、物理的に１本の線であってもよいし、小振幅差動信号方式（ＬＶＤＳ: Low-Voltage Differential Signaling）のように差動データを伝送する１対の線であってもよい。

図２に示されるように、送信装置１０と受信装置２０との間のフラットケーブル（または基板）３０に、第１信号線路３１として１対の信号線３１ｐ，３１ｎが含まれ、また、第２信号線路３２として１対の信号線３２ｐ，３２ｎが含まれるとする。第１信号線路３１の一方の信号線３１ｐと第２信号線路３２の一方の信号線３２ｎとの間の距離が短く、これらの信号線の間に線路間干渉が生じるとする。このとき、信号線３１ｐから信号線３２ｎへの干渉だけでなく、信号線３２ｎから信号線３１ｐへの干渉も生じる。以下では、前者の干渉について主に説明する。

第１信号線路３１により伝送されるデータが値１であるとき（一方の信号線３１ｐのデータが値１で、他方の信号線３１ｎのデータが値０であるとき）、第１信号線路３１の信号線３１ｐから第２信号線路３２の信号線３２ｎへ、信号線３２ｎのデータが値１となるような干渉が生じる。送信装置１０から送出されるデータは図３に示されるような波形であるとすると、上記のような線路間干渉に因り、受信装置２０により受信されるデータは図４に実線で示されるような波形となる。また、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータのアイパターンは図５に示されるように広い開口を有していたにも拘わらず、上記のような線路間干渉に因り、第２信号線路３２を経て受信装置２０に到達するデータのアイパターンは図６に実線で示されるように狭い開口を有することになる。

このような線路間干渉が有る場合の信号送受信についてシミュレーションを行った結果を以下に説明する。第１信号線路３１および第２信号線路３２がプリント基板上に形成されているものとする。このプリント基板は、絶縁層（誘電率４.７、厚み１５０μｍ、誘電損失tanδ＝０.０１）と部品面導体層（導体厚１８μｍ）とを有し、内層が接地面とされ、部品面に第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれが差動線路として設けられる。プリント基板上の第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれは、信号線の導体幅が０.２１ｍｍであり、１対の信号線の間隔が０.２６ｍｍであり、長さが５０ｃｍであるとする。送信装置１０の出力インピーダンスは差動１００Ωであるとする。

シミュレーションでは、各々差動線路である第１信号線路３１および第２信号線路３２へ、図７に示されるような波形のデータが送信装置１０から送出されるものとする。この図に示されるように、送信装置１０から第１信号線路３１へ送出されるデータは３Gbpsの0101のトグルパターンであり、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータは６Gbpsの0101のトグルパターンであるとする。なお、このような波形のデータが送信装置１０から送出される場合、送信装置１０の出力インピーダンスおよび各信号線路のインピーダンスにより、各信号線路上の電圧は約半分となる。

図８〜図１１は、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が全く無い場合のシミュレーション結果を示す図である。図８は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。図９は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。図１０は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示す図である。また、図１１は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。

これらの図から判るように、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が全く無い場合、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号波形（図９）は、各信号線路の周波数特性に因り多少の劣化が見られるものの、信号入力地点での信号波形（図８）と略同様の波形となっている。また、データが周期的な0101のトグルパターンであることから、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターン（図１１）は、１本しか現れず、開口が広い。

図１２〜図１５は、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が有る場合のシミュレーション結果を示す図である。ここでは、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間隔を０.２６ｍｍとする。図１２は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。図１３は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。図１４は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示す図である。また、図１５は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。

これらの図から判るように、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が有る場合、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号波形（図１２）は、送信装置１０からの出力波形と線路間干渉に因るニアエンドクロストークとが合成されたものとなって、多少の劣化が見られる。第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号波形（図１３）は、第１信号線路３１と第２信号線路３２との線路間干渉に因り大きく歪んでいる。また、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターン（図１５）は、開口が狭くなっている。特に、第２信号線路３２の信号出力地点でのアイパターンの開口が非常に狭い。このような波形の信号を受信装置２０が受信した場合、受信エラーが生じる頻度が高くなってしまう。

このような線路間干渉の問題を解消することを意図した発明が特許文献１に開示されている。この文献に開示された発明は、送信装置１０から第１信号線路３１へ送出されたデータの線路間干渉に因る第２信号線路３２への影響を補償する為、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータの振幅を調整する。しかしながら、特許文献１に開示された発明によっても、伝送される信号の周波数に比べてプリント基板上のパターンが長い場合や、信号の伝送路にケーブルがある場合等、より劣悪な環境下における線路間干渉の問題を充分には解消することができず、受信装置２０において受信エラーが生じる頻度を充分には低減することができない。

例えば、液晶表示システム等の画像表示システムでは、「タイミングコントローラ」と呼ばれる送信装置と、「ドライバ」と呼ばれる受信装置との間では、プリント基板及びフラットケーブルを介して信号が伝送されている。このような画像表示システムでは、表示される画面の大型化に伴い、一般的に「タイミングコントローラ」と「ドライバ」との間の距離が長くなり、その間に接続されるフラットケーブルも長くなる。このようなフラットケーブルの長距離化は線路間干渉の問題をより深刻なものにしてしまう。

更に、近年、液晶表示システムの高性能化によりデータレートが増大してきている。ケーブルを伝送する信号のデータレートは、アナログテレビでは数１００Ｍｂｐｓ程度であったが、高性能デジタルテレビにおいては数１０Ｇｂｐｓ程度が要求される。すなわち、ケーブルを伝送する信号周波数は、アナログテレビと高性能デジタルテレビとでは数１００倍程度異なる。レーン間干渉は容量結合や誘導結合により引き起こされており、レーン間の結合インピーダンスは伝送周波数が増大すればそれに伴い増大するため、アナログテレビでは数ｍＶ程度であった干渉雑音が高性能デジタルテレビでは数１００ｍＶの干渉雑音となる。データ伝送における信号は数１００ｍＶのレベルであり、このような数１００ｍＶの干渉雑音はデータ伝送において好ましいものではない。

干渉雑音に対する一つの解決手段としてケーブルの間隔を広くすることも考えられる。しかしながら、近年の液晶表示システムでは、その表示パネルの薄型化やそれに伴う基板の小型化が要求されており、ケーブルの間隔を広げるにも限度がある。ケーブルの間隔が狭まると、干渉雑音の影響が大きくなるだけでなくインピーダンスのミスマッチによる損失が発生しやすくなるので、より雑音の影響を受けやすくなる。

更に、従来の液晶表示システムでは両面シールドケーブルという上下が導電対によるグラウンドでシールドされたものが使われていたが、近年の液晶表示システムではコスト低減の為に片面シールドやノンシールドのケーブルが使われる様になってきており、よりケーブル間の干渉に対する配慮が必要になってきている。

以下に説明する本実施形態は、このような問題点を解消する為になされたものである。本実施形態においては、第１信号線路３１から第２信号線路３２への線路間干渉の影響を補償する方法について主に説明する。

図１６に示されるように、フラットケーブル３０に含まれる第１信号線路３１と第２信号線路３２との間で線路間干渉が有る場合において、送信装置１０から第１信号線路３１へ送出された信号が第２信号線路３２から受信装置２０に到達する特性（線路間干渉特性）をＳ(2,1)と表す。また、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出された信号が第２信号線路３２から受信装置２０に到達する特性をＳ(2,2)と表す。Ｓ(2,1)およびＳ(2,2)それぞれは、振幅および位相の双方を含む複素数であって、周波数依存性を有する。また、図１７に示されるように、送信装置１０から第１信号線路３１へ本来送出されるべき第１データの値をＤ(1)と表し、送信装置１０から第２信号線路３２へ本来送出されるべき第２データの値をＤ(2)と表す。Ｄ(1)およびＤ(2)それぞれは時間波形である。

送信装置１０から第１信号線路３１へ値Ｄ(1)の第１データが出力され、送信装置１０から第２信号線路３２へ値Ｄ(2)の第２データが出力される場合、第２信号線路３２から受信装置２０に到達するデータの値は下記（１）式で表される。ここで、Ｔ(2,2)はＳ(2,2)を逆フーリエ変換したものであり、Ｔ(2,1)はＳ(2,1)を逆フーリエ変換したものである。演算記号 “*” は畳み込み演算を表す。第２項が線路間干渉に因るものである。

D(2)*T(2,2) + D(1)*T(2,1) …(1)

第１実施形態では、このような線路間干渉の影響を除去するために、図１８に示されるように、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータの値Ｄ_１(2)は下記（２）式で表されるものとされる。（２）式中のｆ(2,1)は、線路間干渉特性Ｓ(2,1)と第２信号線路３２の伝送特性Ｓ(2,2)との比の逆フーリエ変換であり、下記（３）式で表される。Ｆ^-1 は逆フーリエ変換を表す。

D₁(2) = D(2) - D(1)*f(2,1) …(2)
f(2,1) = F^-1[S(2,1)/S(2,2)] …(3)

すなわち、線路間干渉特性Ｓ(2,1)と第２信号線路３２の伝送特性Ｓ(2,2)との比の逆フーリエ変換ｆ(2,1)が第１データの値Ｄ(1)に乗じられて補正値Ｄ(1)*Ｔ(2,1)が求められ、この補正値が第２データの値Ｄ(2)に重畳された値を有するものとして、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータの値Ｄ_１(2)が求められる。

このような値Ｄ_１(2)のデータが送信装置１０から第２信号線路３２へ出力されると、第２信号線路３２から受信装置２０に到達するデータの値は、下記（４）式で表され、線路間干渉の影響が除去されたものとなる。

D₁(2)*T(2,2) + D(1)*T(2,1)
= {D(2)-D(1)*f(2,1)}*T(2,2)+ D(1)*T(2,1)
= {D(2)-D(1)*F^-1[S(2,1)/S(2,2)]}*T(2,2)+ D(1)*T(2,1)
= D(2)*T(2,2) - D(1)*F^-1[(S(2,1)/S(2,2))xS(2,2)]+ D(1)*T(2,1)
= D(2)*T(2,2) - D(1)*T(2,1) + D(1)*T(2,1)
= D(2)*T(2,2) …(4)

このような第１実施形態における信号送受信についてシミュレーションを行った結果を以下に説明する。ここでのシミュレーション条件は、前に説明したシミュレーション条件と同様であるとする。図１９は、線路間干渉特性Ｓ(2,1)および第２信号線路３２の伝送特性Ｓ(2,2)それぞれの周波数依存性を示す図である。同図（ａ）はＳ(2,1)，Ｓ(2,2)の振幅の周波数依存性を示し、同図（ｂ）はＳ(2,1)，Ｓ(2,2)の位相の周波数依存性を示す。

第１実施形態のシミュレーションでは、差動線路である第１信号線路３１および第２信号線路３２へ、図２０に示されるような波形のデータが送信装置１０から送出される。送信装置１０から第１信号線路３１へ送出されるデータは、値Ｄ(1)であって、３Gbpsの0101のトグルパターンであるとする。また、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータは、上記のようにして求めた値Ｄ₁(2)であって、６Gbpsの0101のトグルパターンであるとする。

図２１〜図２４は、第１実施形態におけるシミュレーション結果を示す図である。図２１は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。図２２は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での信号のシミュレーション波形を示す図である。図２３は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示す図である。また、図２４は、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す図である。

第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号入力地点での信号のシミュレーション波形（図２１）ならびに信号出力地点での信号のシミュレーション波形（図２２）は、一見すると線路間干渉の影響に因り大きく歪んでいるように見える。しかし、第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれの信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形（図２３）ならびにアイパターンのシミュレーション結果（図２４）を見ると、線路間干渉の影響が低減されていて、アイが充分に広く開いている。したがって、このような波形の信号を受信装置２０が受信した場合、受信エラーが生じる頻度が低減されることになる。

なお、以上までの第１実施形態の説明では、第１信号線路３１から第２信号線路３２への干渉の影響を低減する方法について説明したが、逆に第２信号線路３２から第１信号線路３１への干渉の影響を低減する方法も同様である。後者の場合、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出された信号が第１信号線路３１から受信装置２０に到達する特性（線路間干渉特性）をＳ(1,2)と表し、送信装置１０から第１信号線路３１へ送出された信号が第１信号線路３１から受信装置２０に到達する特性をＳ(1,1)と表すと、送信装置１０から第１信号線路３１へ送出されるデータの値Ｄ_１(1)は下記（５）式で表されるものとされる。（５）式中のｆ(1,2)は、線路間干渉特性Ｓ(1,2)と第１信号線路３１の伝送特性Ｓ(1,1)との比の逆フーリエ変換であり、下記（６）式で表される。

D₁(1) = D(1) - D(2)*f(1,2) …(5)
f(1,2) = F^-1[S(1,2)/S(1,1)] …(6)

図２５は、第１実施形態に係る送信装置１０の構成を示す図である。この図に示される送信装置１０は、第１出力部１１、第２出力部１２、処理部１３および記憶部１４を備える。記憶部１４は、信号線路３１，３２の特性Ｓ(1,1)，Ｓ(2,2)，Ｓ(1,2)，Ｓ(2,1)を予め記憶している。処理部１３は、送出すべき第１データＤ(1)および第２データＤ(2)を受け取るとともに、記憶部１４により記憶されている信号線路３１，３２の特性Ｓ(1,1)，Ｓ(2,2)，Ｓ(1,2)，Ｓ(2,1)をも受け取る。そして、処理部１３は、（２）式および（３）式に基づいてデータＤ₁(2)を求めるとともに、（５）式および（６）式に基づいてデータＤ₁(1)を求める。第１出力部１１は、処理部１３により求められたデータＤ₁(1)を第１信号線路３１へ送出する。また、第２出力部１２は、処理部１３により求められたデータＤ₁(2)を第２信号線路３２へ送出する。

以上までに説明した第１実施形態では、第１信号線路３１から第２信号線路３２への影響を理論的には完全に除去することができる。しかし、この第１実施形態は、計算量が非常に大きくなり、半導体基板上に集積化する場合には当該基板の面積が増大し、また、消費電力が増大してしまうという問題がある。これに対して、以下に説明する第２実施形態は、上記の実施形態と比較すると少し効果が劣るものの、基板面積および消費電力を大幅に低減することができる。

第２実施形態では、図２６に波形が示されるように、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータの値は、第１信号線路３１から第２信号線路３２への干渉を打ち消すように、線路間干渉特性Ｓ(2,1)の振幅に応じた係数を第１データの値Ｄ(1)に乗じたものに対して線路間干渉特性Ｓ(2,1)の位相に応じた遅延を与えたものを補正値とし、この補正値を第２データの値Ｄ(2)に重畳した値とされる。このとき、線路干渉を受けた後に受信装置２０より受信されるデータは、図２７に実線で示されるような波形となる。

すなわち、第２実施形態では、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータは、線路間干渉を受けて波形が変化する影響を見越して、その波形変化を打ち消すように振幅および位相の双方を変化させたものである。第２信号線路３２を経て受信装置２０に到達するデータのアイパターンは、補正しない場合には線路間干渉の影響に因り図６に実線で示されるように狭い開口を有するのに対して、第２実施形態では線路間干渉の影響を低減することができて図２８に実線で示されるように広い開口を有することができる。

このような第２実施形態における信号送受信についてシミュレーションを行った結果を以下に説明する。ここでのシミュレーション条件は、前に説明したシミュレーション条件と同様であるとする。第２実施形態のシミュレーションでは、差動線路である第１信号線路３１および第２信号線路３２へ、図２９に示されるような波形のデータが送信装置１０から送出される。送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータは、係数０.３を第１データの値Ｄ(1)に乗じたものに対して遅延０.１９nsecを与えたものを補正値とし、この補正値を第２データの値Ｄ(2)に重畳した値とされる。

図３０は、第２信号線路３２の信号出力地点でのシミュレーション結果を示す図である。同図（ａ）は差動成分の波形を示し、同図（ｂ）はアイパターンを示す。第２実施形態では、第１実施形態と比較すると、受信装置２０の受信時において線路間干渉の影響を低減する効果が小さいものの、何ら補正をしない場合の図１５の結果と比較すると、線路間干渉の影響を低減する効果が明確に認められる。

第２実施形態における信号送受信について更にシミュレーションを行った結果を以下に説明する。これまでに説明したシミュレーションでは、送信装置１０から信号線路３１，３２へ送出されるデータは何れも0101の一定周期のトグルパターンであった。これに対して、以下に説明するシミュレーションでは、図３１に示されるように、送信装置１０から第１信号線路３１へ送出されるデータは00110011と２ビットずつ連続する一定周期のトグルパターンであるものの、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータはランダムパターンであるとする。また、送信装置１０から第２信号線路３２へランダムパターンのデータが送出されるのに伴い、符号間干渉の影響を低減するために、論理レベル遷移後のデータに６ｄＢのプリエンファシスを付加するものとする。

図３２は、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が全く無い場合のシミュレーション結果を示す図である。同図（ａ），（ｂ）は第２信号線路３２の信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示し、同図（ｃ）は第２信号線路３２の信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す。

図３３は、第１信号線路３１と第２信号線路３２との間に線路間干渉が有る場合のシミュレーション結果を示す図である。同図（ａ），（ｂ）は第２信号線路３２の信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示し、同図（ｃ）は第２信号線路３２の信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す。このように線路間干渉が有る場合には、受信装置２０におけるデータ受信の際のアイは狭くなっている。

図３４は、第２実施形態において送信装置１０から第１信号線路３１および第２信号線路３２それぞれへ送出されるデータのシミュレーション波形を示す図である。ここでも、送信装置１０から第２信号線路３２へ送出されるデータは、係数０.３を第１データの値Ｄ(1)に乗じたものに対して遅延０.１９nsecを与えたものを補正値とし、この補正値を第２データの値Ｄ(2)に重畳した値とされる。

図３５は、第２実施形態における第２信号線路３２の信号出力地点でのシミュレーション結果を示す図である。同図（ａ），（ｂ）は第２信号線路３２の信号出力地点での差動成分のシミュレーション波形を示し、同図（ｃ）は第２信号線路３２の信号出力地点でのアイパターンのシミュレーション結果を示す。図３４に示されるような波形の信号が送信装置１０から信号線路３１，３２へ送出されることにより、受信装置２０におけるデータ受信の際のアイは大きく改善されていることが判る。

以上のように、第２実施形態は、第１実施形態と比較すれば処理が簡易化されたものではあるが、データがトグルパターンである場合だけでなく、データがランダムパターンである場合にも、受信装置２０におけるデータ受信の際に線路間干渉の影響が低減され得る。

図３６は、第２実施形態に係る送信装置１０の構成を示す図である。この図に示される送信装置１０は、第１出力部１１、第２出力部１２、処理部１３および記憶部１４を備える。処理部１３は、加算部１３Ａおよび遅延部１３Ｂを含む。記憶部１４は、線路間干渉特性Ｓ(2,1)を予め記憶している。

遅延部１３Ｂは、送出すべき第１データＤ(1)を受け取るとともに、記憶部１４により記憶されている線路間干渉特性Ｓ(2,1)をも受け取り、線路間干渉特性Ｓ(2,1)の位相に応じた遅延を第１データＤ(1)に与えて加算部１３Ａへ出力する。加算部１３Ａは、送出すべき第２データＤ(2)を受け取るとともに、遅延部１３Ｂからの出力値をも受け取り、線路間干渉特性Ｓ(2,1)の振幅に応じた係数を遅延部１３Ｂからの出力値に乗じて得られる値を補正値として求め、この補正値を第２データＤ(2)の値に加えることで、出力部１２から第２信号線路３２へ送出すべきデータＤ₂(2)の値を求める。

すなわち、加算部１３Ａおよび遅延部１３Ｂを含む処理部１３は、線路間干渉特性Ｓ(2,1)の振幅に応じた係数を第１データの値Ｄ(1)に乗じたものに対して線路間干渉特性Ｓ(2,1)の位相に応じた遅延を与えたものを補正値とし、この補正値を第２データの値Ｄ(2)に重畳してデータＤ₂(2)の値を求める。第２出力部１２は、以上のようにして求められたデータＤ₂(2)を第２信号線路３２へ送出する。第１出力部１１は、同様にして求められるデータＤ₂(1)を第１信号線路３１へ送出することができる。

図３７は、第２実施形態に係る送信装置１０に含まれる第２出力部１２および加算部１３Ａの回路の一例を示す図である。この回路は、抵抗器４１，４２、ＭＯＳトランジスタ４３〜４６、および、定電流源４７，４８を含む。

基準電位Ｖｄｄと定電流源４７の一端との間に、抵抗器４１とＭＯＳトランジスタ４３とが直列的に接続され、抵抗器４２とＭＯＳトランジスタ４４とが直列的に接続されている。定電流源４７の他端は接地されている。また、基準電位Ｖｄｄと定電流源４８の一端との間に、抵抗器４１とＭＯＳトランジスタ４５とが直列的に接続され、抵抗器４２とＭＯＳトランジスタ４６とが直列的に接続されている。定電流源４８の他端は接地されている。

定電流源４７は一定電流Ｉを流す。一方、定電流源４８は一定電流ｋＩを流す。すなわち、定電流源４８が流す一定電流ｋＩは、定電流源４７が流す一定電流Ｉのｋ倍（ｋ＜１）である。このｋ値は、線路間干渉特性Ｓ(2,1)の振幅に応じた値である。

この回路は、入出力端として、ＭＯＳトランジスタ４３のゲートに接続される入力端In2_p、ＭＯＳトランジスタ４４のゲートに接続される入力端In2_n、ＭＯＳトランジスタ４５のゲートに接続される入力端In1_p、ＭＯＳトランジスタ４６のゲートに接続される入力端In1_n、抵抗器４１とＭＯＳトランジスタ４３，４５との接続点に接続される出力端Out2_n、および、抵抗器４２とＭＯＳトランジスタ４４，４６との接続点に接続される出力端Out2_pを有する。

入力端In2_pおよび入力端In2_nには第２データＤ(2)の差動信号が入力される。入力端In1_pおよび入力端In1_nには、第１データＤ(1)の差動信号に対して線路間干渉特性Ｓ(2,1)の位相に応じた遅延が与えられた信号が入力される。このとき、出力端Out2_pおよび出力端Out2_nから出力される差動信号は、補正値が第２データの値Ｄ(2)に重畳された値Ｄ₂(2)の信号である。この値Ｄ₂(2)の信号が第２信号線路３２へ送出される。

なお、この回路は、線路間干渉に対する補正機能だけでなくプリエンファシス機能をも果たすことができ、両者を共用することで回路規模増大を抑制することができる。

第１信号線路３１と第２信号線路３２との間の線路間干渉は、図３８（ａ）に模式的に示されるような容量結合に因るものと、図３８（ｂ）に模式的に示されるような誘導結合に因るものとがある。容量結合と誘導結合とでは線路間干渉の影響の現れ方が異なる。したがって、線路間干渉の影響の現れ方によっては、送信装置１０から送出される信号を図２６に示されるような波形に補正するのではなく、送信装置１０から送出される信号を図３９に示されるような波形に補正することで、受信装置２０により受信される信号を図４０に実線で示されるような波形とすることができる。図３７に示された回路は、入力端In1_p，In1_nに第１データＤ(1)の差動信号を入力する際に切り替えを行うことができるスイッチ機構が設けられることで、容量結合および誘導結合の何れの場合にも対応することができる。

以上までの実施形態の説明では２本の信号線路３１，３２の間の線路間干渉について述べた。しかし、本発明は、図４１に示されるようにフラットケーブル（または基板）３０Ａに３本の信号線路３１〜３３が並列配置されている場合にも適用することができ、また、４本以上の信号線路が並列配置されている場合にも適用することができる。

以下では、図４１に示されるように、送信装置１０と受信装置２０との間のフラットケーブル（または基板）３０Ａに、３本の信号線路３１〜３３が差動線路として順に配置されていて、信号線路３１として１対の信号線３１ｐ，３１ｎが含まれ、信号線路３２として１対の信号線３２ｐ，３２ｎが含まれ、また、信号線路３３として１対の信号線３３ｐ，３３ｎが含まれるとする。

３本の信号線路３１〜３３のうちの両端にある信号線路３１と信号線路３３との間の線路間干渉は、隣り合う信号線路の間の干渉と比べて非常に小さいので無視し得る。信号線路３１，３３それぞれへ送出されるデータは、隣にある信号線路３２との間で生じる線路間干渉に対して上記と同様にして補正されればよい。

３本の信号線路３１〜３３のうちの中央にある信号線路３２へ送出されるデータは、隣にある信号線路３１，３３それぞれとの間で生じる線路間干渉に対して補正される必要がある。このとき、信号線路３１，３３それぞれから信号線路３１への影響が互いに同じ方向である場合には、信号線路３２へ送出されるデータは、上記のようにして得られる補正量の２倍の値が本来のデータに加えられたものとされる。逆に、信号線路３１，３３それぞれから信号線路３１への影響が互いに逆の方向である場合には、信号線路３２へ送出されるデータは、上記のような補正が為される必要がない。

図４２は、第２実施形態に係る送信装置１０に含まれる第２出力部１２および加算部１３Ａの回路の他の一例を示す図であって、３本の信号線路３１〜３３のうちの中央にある信号線路３２へ信号を送出する部分の回路を示す図である。図３７に示された回路と比較すると、この図４２に示される回路は、定電流源４８に替えて定電流源４９を含む点で相違する。定電流源４７が一定電流Ｉを流すのに対して、図３７に示された回路中の定電流源４８は一定電流ｋＩを流すものであったが、この図４２に示される回路中の定電流源４９は一定電流２ｋＩを流す。

この回路は、入出力端として、ＭＯＳトランジスタ４３のゲートに接続される入力端In2_p、ＭＯＳトランジスタ４４のゲートに接続される入力端In2_n、ＭＯＳトランジスタ４５のゲートに接続される入力端Inx_p、ＭＯＳトランジスタ４６のゲートに接続される入力端Inx_n、抵抗器４１とＭＯＳトランジスタ４３，４５との接続点に接続される出力端Out2_n、および、抵抗器４２とＭＯＳトランジスタ４４，４６との接続点に接続される出力端Out2_pを有する。

入力端In2_pおよび入力端In2_nには第２データＤ(2)の差動信号が入力される。入力端Inx_pおよび入力端Inx_nには、図４３に示される関係に従って、信号線路３１へ本来送出されるべきデータ（In1_p，In1_n）および信号線路３３へ本来送出されるべきデータ（In3_p，In3_n）に応じて設定される差動信号に対して線路間干渉特性の位相に応じた遅延が与えられた信号が入力される。このとき、出力端Out2_pおよび出力端Out2_nから出力される差動信号は、補正値が第２データの値Ｄ(2)に重畳された値Ｄ₂(2)の信号である。この値Ｄ₂(2)の信号が第２信号線路３２へ送出される。

以上のように、本実施形態では、線路間干渉が大きい安価なフラットケーブルを用いる場合であっても、受信装置において受信エラーが生じる頻度が低減されて、良好な通信を行うことができるので、システムのコストを低減することができ、また、長距離伝送を可能とすることができる。

１…送受信システム、１０…送信装置、１１…第１出力部、１２…第２出力部、１３…処理部、１３Ａ…加算部、１３Ｂ…遅延部、１４…記憶部、２０…受信装置、３１…第１信号線路、３２…第２信号線路。

Claims (4)

1. 第１信号線路へデータを送出する第１出力部と、
   第２信号線路へデータを送出する第２出力部と、
   前記第１信号線路と前記第２信号線路との間の振幅および位相の双方を含む線路間干渉特性を記憶する記憶部と、
   前記記憶部により記憶されている前記線路間干渉特性と、前記第１出力部から前記第１信号線路へ送出すべき第１データとに基づいて、前記第２出力部から前記第２信号線路へ送出すべき第２データの値に重畳する補正値を求め、この補正値を第２データの値に重畳した値を有するデータを前記第２出力部から前記第２信号線路へ送出させる処理部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記記憶部が、前記第２信号線路の伝送特性をも記憶し、
   前記処理部が、前記記憶部により記憶されている前記線路間干渉特性と前記第２信号線路の伝送特性との比の逆フーリエ変換を前記第１データの値に乗じたものを前記補正値として求める、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記処理部が、前記記憶部により記憶されている前記線路間干渉特性の振幅に応じた係数を前記第１データの値に乗じたものに対して前記線路間干渉特性の位相に応じた遅延を与えたものを前記補正値として求める、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の送信装置と、
   前記送信装置の前記第１出力部から送出されるデータを伝送する第１信号線路と、
   前記送信装置の前記第２出力部から送出されるデータを伝送する第２信号線路と、
   前記第１信号線路および前記第２信号線路それぞれにより伝送されて到達したデータを受信する受信装置と、
   を備えることを特徴とする送受信システム。

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