JP6232387B2 - 少数の物理チャネルを介して複数の差動信号を送信する方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、概して物理的相互連結方法に関し、より具体的には少数の信号線を介して差動信号を送信する方法に関する。

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多くのシステムは装置又は構成要素間の信号送信に依存している。信号送信は、信号を単一線を介して送信するシングルエンドモードで行われても良く、信号を第１線を介して送信し、当該信号の補足信号を対線を介して送信する差動モードで行われも良い。シングルエンド方式の信号送信の場合、単一通信線を物理チャネルとして構成することができる。一方、差動方式の場合でも、通信線対を物理チャネルとして構成することができる。

周知の通り、差動方式は、シングルエンド方式に比べ、シグナルインテグリティの観点から見てノイズ排除性、コモンモードノイズ阻止、電磁波放射の低減など多くの肯定的効果を有する。前述の効果は、電気的ノイズ環境、或いは信号自らが他で干渉を引き起こす場合において、より改善された品質の通信に求められる要素であると言える。しかしながら、差動方式には、シングルエンド方式に劣る短所が一つ存在する。つまり、電線、或いは物理的送信媒体が２倍必要となるのである（但し、地線、地板、接地シールドは必要ないか、単一地帰路を複数の信号線に対して用いると仮定する）。

一部のシステムは、信号送信に用いられ得る電線又は物理チャネルの数を制限している。説明をより簡単にするために、「物理チャネル」という表現は、導電体は勿論、無線送信チャネル、若しくは光学信号チャネルを指すものとして用いられる。差動リンク又は差動チャネルは、物理線を二つ用いるため、電線対、プリント基板トレース、或いは他の導電体対を指すことになる。このような制限は、つまり、信号送信ができる物理線の数が、送信対象の信号の数より少ないことを意味する。特に、差動方式を採用した場合、全ての信号に宛がうほどの電線又は物理線を備えていない特定の構造では、使用可能な電線又は物理線が全部占められてしまう可能性がある。

先行技術、例えば米国特許第６４９２９８４号は、差動信号とコモンモード信号の両方を回復させながら、「仮想」コモンモード信号を既存の差動物理チャネルを介して送信できることを記載している。しかしながら、その結果として送信されたコモンモードの「仮想」信号には、前述したシグナルインテグリティの制限がかかってしまう。

更に、一部のシステムでは、差動方式を用いるために、特定の物理インターフェースを採択しなければならないことがある。この場合、差動方式の信号送信インターフェースと互換されないレガシーデバイスの使用ができなくなる。

下記の記述は、本発明の実施形態の一例を示すための図面に関する説明を含む。図面はあくまで例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではない。本明細書でいう「実施形態」は、本発明の実装の少なくとも一つに含まれる特定の特徴、構造、又は特性を理解するためのものである。従って、「一実施形態においては」若しくは「他の実施形態において」は、本発明の様々な実施形態を記載するのであって、必ずしも同じ実施形態を指す必要はない。更には、実施形態同士が必ずしも相互排他的である必要もない。

それぞれ二つの物理線を介する二つの差動チャネルと、現存する二つの差動チャネルを介する第３仮想双方向差動チャネルとを実現しているシステムの実施形態を示すブロック図である。 二つの物理差動チャネルを介する第３仮想双方向差動チャネルを実現する分圧ネットワークを備えるシステムの実施形態を示すブロック図である。 二つの物理チャネルを介する二つの差動チャネルと、双方向性直流電力とを実現するシステムの実施形態を示すブロック図である。 二つの物理チャネルを介する二つの差動チャネルを実現し、同じ物理チャネルを介して双方向性直流電力を供給するシステムの実施形態を示すブロック図である。 二つの物理チャネルを介する二つの差動チャネルを実現し、同じ物理チャネルを介して双方向性直流電力を供給するシステムの他の実施形態を示すブロック図である。 双方向性直流電力を以って、二つの物理チャネルを介する第３仮想双方向差動チャネルを実現するシステムの実施形態を示すブロック図である。 双方向性直流電力を以って、二つの物理チャネルを介する第３仮想双方向差動チャネルを実現し、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。 同じ物理チャネルを介するクロック信号と双方向性制御信号とを実現し、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。 インピーダンス補償を以って、同じ物理チャネルを介するクロック信号と双方向性制御信号とを実現し、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。 インピーダンス補償を以って、同じ物理チャネルを介するクロック信号と双方向性制御信号とを実現し、データチャネルを介する接地帰線を実現すると同時に、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。 同じ物理チャネルを介するクロック信号と双方向性制御信号とを実現し、物理チャネルを介して電力と接地とを提供すると同時に、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。 二つの物理チャネルを介して、仮想双方向性差動信号を含む三つの差動信号を送信する方法の実施形態を示すフローチャートである。 二つの物理チャネルを介して三つの差動信号を送信する、又はレガシー相互連結インターフェースに応じて送信するインターフェースを構成する実施形態を示すフローチャートである。

下記に、後述の実施形態の一部又は全部を描写する図面の説明を含む特定の詳細事項と実装と、発明の思想の観点から、実現可能性のある他の実施形態に関して言及する。次に、本発明の実施形態の要旨を、図面を参照しながらより詳しく説明する。

ここに記載されている通り、「仮想」差動チャネルは、二つの既存物理通信チャネル上に設けられ、信号送信に必要となる電線の総数を減らす。つまり、第１差動信号は物理差動チャネルの一つを介して送信され、第２差動信号は第２物理差動チャネルを介して送信される。第３差動信号は、物理信号線で該第３差動信号に対し重畳及び／又は変調を施すことにより、システムの信号線を介して仮想的に送信される。

一実施形態において、第３差動信号は、物理差動チャネルのうち一方でモーダル（正）差動成分を変調するコモンモードと、物理差動チャネルのうち他方で逆モーダル（負）差動成分を変調するコモンモードとにより、仮想的に送信される。ここに記載されているコモンモード信号は、後に、第１差動チャネル信号及び第２差動チャネル信号に対する、第１チャネル受信機及び第２チャネル受信機の両方で拒否される。第３の「仮想」信号は、第１物理チャネル及び第２物理チャネルでコモンモード信号を回復させることにより、トランシーバで再構築される。従って、三つの信号は、二対の電線又は物理チャネルを介して同時に送信・回復されることになる。

差動方式は放射を低減し、外部の雑音源からの干渉に対して優れた耐性を示す。各信号を逆位相の補足信号と共にリンクを介して送信することにより差動方式の信号送信を成し遂げることができる。更に当該送信は、モーダル成分（信号、又は正成分とも言う）及び逆モーダル成分（補足信号、又は負成分とも言う）を送信することでもある。

ここに記載されている通り、システムは、四つの信号線を介して三つの差動信号を送信することができる。それによって、信号送信インターフェースに必要である、ケーブル、コネクタ、又は他の通信手段は、より小さく、より簡単に、より安価になる上に、雑音環境又は雑音感応環境においてより高い信頼性を有する。本明細書に記載されている技術は、相対的に雑音の多い環境又は雑音感応環境において、少数の物理チャネルを以って複数のデータを伝送するシステムのいずれにも適用することができる。適用環境の例としては、ホームネットワーク、車両データシステム、車両インフォテインメントシステム、家電製品又はデータネットワークシステム、産業制御システム、産業現場モニタシステム、若しくは電子看板システムなどが挙げられる（但しこれらに限られる訳ではない）。例えば、該信号送信方法を用いると、未圧縮の映像データを送信することが可能となる。一実施形態において、該信号送信方法は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus：ユニバーサルシリアルバス）を介してＭＨＬ（Mobile High-definition Link：モバイル高精細リンク）と互換するインターフェースを提供することができる。一実施形態において、該インターフェースは、例えばスマートフォンやタブレットを自動車または映像機器とドッキングさせるマイクロＵＳＢポートを介し、ＭＨＬを送信することができる。

従って、双方向性の仮想差動信号を物理通信チャネルを介して他の差動信号に加えて送信することができる。第３差動信号は、前記第１差動信号及び前記第２差動信号の何れか、若しくは両方が送信される間に、同時並列に送信されることになる。仮想通信チャネルは、第１差動通信チャネル及び第２差動通信チャネルを用いて設けられる。一実施形態では、５線インターフェースを介して電力と信号を供給する構成を開示する。一実施形態において、５線インターフェースは、信号線を選択的に切り替えることで、レガシーシステムとの後方互換性を有する。

本明細書に記載されている通り、一実施形態において、４線システムは二つの差動信号と、直流電力の一つ、或いは二つの成分（例えば電圧供給、接地帰路、或いはその両方）とを提供することができる。従って、リンクに個別線として存在する一つ或いは二つの電力レールを用いずに、ケーブルリンク又はデータリンクを介して双方向性直流電力を供給することができる。従って、少数の線を介して追加差動信号を供給することと共に、若しくは該供給の代わりに、少数の線を有するリンクを介して電力を供給することが可能となる。

図１は、二つの物理リンクを介する二つの差動チャネルと、当該二つの物理リンクを介する第３仮想双方向差動チャネルとを実現しているシステムの実施形態を示すブロック図である。システム１００は、ケーブルリンク１３０を介して受信機１２０と連結されている送信機１１０を含む。ケーブルリンク１３０はインターフェースと見なされる。図示されているように、ケーブルリンク１３０は、送信機側と受信機側の両方に四つのポートＣＬ１〜４を有し、これらは、システム１００が三つの差動信号を送信できるように四つの信号線、若しくは二つの差動対を提供する。図面に例示されている方向とは関係なく、各線の各端は、オスとメスのいずれでも良い。各線の両端については、性別又はコネクタのタイプが同じであっても良く、異なっても良い。一実施形態において、ケーブルリンクコネクタの各側、或いは各端は、送信機又は受信機に含まれている。

一実施形態において、差動信号の一つは、ドライバ素子１１２で生成されたデータ信号である。データ信号は、モーダル成分（Ｄ＋）とその補足信号又は逆モーダル成分（Ｄ−）として、物理差動チャネルのうち一つの異なる信号線又は成分で送られることになる。一実施形態において、差動信号の一つは、ドライバ素子１１４で生成されたクロック信号である。クロック信号も同様にクロックモーダル成分（ＣＬＫ＋）とその補足信号又は逆モーダル成分（ＣＬＫ−）として、物理差動チャネルのうち一つの異なる信号線又は成分で送られることになる。

一実施形態において、システム１００は、トランシーバ１１６で生成された第３差動信号、ＣＢＵＳ（Control Bus：制御バス）を用いる。一実施形態において、ＣＢＵＳ信号の正成分（ＣＢＵＳ＋）は、データ信号を転送する信号線ＣＬ１及びＣＬ２の両方でコモンモード変調を施される。一実施形態において、ＣＢＵＳ信号の補足成分（或いは負成分）（ＣＢＵＳ−）は、クロック信号を転送する信号線ＣＬ３及びＣＬ４の両方でコモンモード変調を施される。信号送信の極性は反転が可能である（例えば、ＣＢＵＳ−をデータ信号を介して、ＣＢＵＳ＋をクロック信号を介して送信する）。さらに、クロック信号とデータ信号に用いられる信号線を反転することもできる（正差動成分と負差動成分を送信する信号線を取り換えること、及び／又はクロック信号及びデータ信号を送信する信号線セットを取り換えることにより、どちらの場合も内部で反転可能となる）。一実施形態において、システム１００は、図示の通り、送信機１１０とケーブルリンク１３０間のコンデンサ、及び、ケーブルリンク１３０と受信機１２０間のコンデンサにより差動信号の交流結合を提供する。交流結合により、直流オフセットが同じ信号線の対向端の間に存在することになる。

システム１００は、三つの別々の信号の送信を可能にするが、第３信号を別途の信号線を介して送信する必要はない。送信機１１０から受信機１２０に送信される信号は、映像、音声、制御、及び／又はクロックなど（但しこれらに限定される訳ではない）、様々な情報を運ぶことができる。説明のために、素子１１２から送信されるデータ信号と、素子１１４から送信されるクロック信号は、一方向性信号として表される。トランシーバ１１６から送信されるＣＢＵＳ信号は双方向性制御信号である。つまり、ＣＢＵＳ信号はケーブルリンク１３０を介してトランシーバ１１６で受信することもできる。

従って、信号のうち二つ（例えばデータ及びクロック）は、物理チャネル（例えば二つの導体）を介して差動方式で送信され、第３信号は仮想の第３チャネルを介して送信される。データ及び／又はクロックの代わりに、他の信号を用いても良く、信号の数はいくつでも良い。一実施形態において、仮想の第３チャネルは、二つの物理チャネルを介するコモンモード信号変調により形成される。よって、既知のコモンモード変調方式とは異なって、二つのコモンモード変調信号は、他の二つのチャネル間における仮想双方向性差動信号のための送信メカニズムを提供するために用いられる。モーダル成分（信号又は正成分）は物理チャネルのうち一方を介して送られ、逆モーダル成分（補足信号又は負成分）は物理チャネルのうち他方を介して送られる。

一実施形態において、ケーブルリンク１３０の送信機端と受信機端の両方で、クロック物理チャネルとデータ物理チャネルからコモンモード信号を回復することにより、ＣＢＵＳ差動信号を再構築する。素子１２２（データ信号受信機）は、ＣＢＵＳ＋信号成分を拒否する傾向にあり、素子１２４（クロック信号受信機）は、ＣＢＵＳ−信号成分を拒否する傾向にある。従って、他の信号二つの回復は、第３仮想コモンモード変調差動信号による悪影響を受けないことになる。

差動方式の信号送信において、受信機は、送信信号とその補足信号の差にのみ敏感であり、受信されたコモンモード信号については、効率的に無視又は拒否する。ノイズ排除性を更に改善するために、所望の信号とその補足信号を送信するケーブルの電線は、共に物理的により合わされ、シングルエンドノイズ電圧が誘発する磁場をキャンセルし、更には、不要な放射を減らしてノイズ排除性を高める。並行トレースや、他の並行配線により、同様の効果をもたらすことができる。無線又は光学信号送信が用いられる場合、信号の成分は両方とも送信／回復され、電気状に変換し戻されるときに、後に回復される差動信号を再生成する。

差動信号が生成され、電気的に回復される間に、該信号を他の物理的媒体を介して送信することもできる。例えば、差動信号は電気成分を持つように生成され、異なる二つの光信号に変換され光学的に送信された後、電気信号に再び変換し戻される。該電気信号は、異なる二つの信号成分に基づいて差動になっても良い。類似の技術を用いて、無線通信媒体を介して差動信号を送信することもできる。若しくは、差動信号を生成し、単一の光学又は無線システムに変換して、光学又は無線信号の受信端で差動電気信号に変換し戻しても良い。差動方式は優れたシステム性能を提供し、従来のシングルエンド信号送信方式に比べれば、必要とするケーブルやデバイスシールドの数も少ない。故にケーブルが細くなり、ルート決めが容易になる上に、可撓性が増加し、製造単価が低減する。

ＣＢＵＳ信号が双方向性差動信号であることを鑑み、システム１００は、信号を左から右（送信機１１０から受信機１２０）、或いは右から左（受信機１２０から送信機１１０）のいずれの方向に送信されているかを判定するメカニズムを含む。一実施形態において、システム１００は、調停プロトコルを用いて、システムの要件に基づき、制御信号が順繰りに両方向に送られるようにする。双方向性制御バス信号の使用例には、遠隔制御命令、システム状況、コンテンツ保護キー選択、表示発見（ｄｉｓｐｌａｙ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）などが含まれるが、これらに限られる訳ではない。

図２は、二つの物理差動チャネルを介する第３仮想双方向差動チャネルを実現する分圧ネットワークを備えるシステムの実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、差動信号成分をコモンモード信号成分と組み合わせて仮想信号を生成し、分圧ネットワークを用いて仮想信号を表す。システム２００は、二つの物理リンクを介して第３仮想双方向差動チャネルを実現する、分圧ネットワーク、及び送受信構成要素の実施例の実施形態を単純化したものである。

特に、システム２００の実施例は、ＭＨＬ（モバイル高精細リンク）を実装した実施形態を反映したものである。従って、三つの差動信号、つまり、ＭＨＬ＿ＤＡＴＡ、ＭＨＬ＿ＣＢＵＳ、ＭＨＬ＿ＣＬＫが送信される。システム２００は、信号が回復される物理差動チャネルを介してドライバ２１０から受信機２４０へＭＨＬ＿ＤＡＴＡを送信する。ＭＨＬ＿ＤＡＴＡ−は物理線の一方で送られ、ＭＨＬ＿ＤＡＴＡ＋は物理線の他方で送られる。システム２００は、信号が回復される第２物理差動チャネルを介してドライバ２２０から受信機２５０へＭＨＬ＿ＣＬＫを送信する。ＭＨＬ＿ＣＬＫ−は物理線の一方で送られ、ＭＨＬ＿ＣＬＫ＋は物理線の他方で送られる。

一実施形態において、双方向性のＭＨＬ＿ＣＢＵＳは、トランシーバ２３０とトランシーバ２６０の間でコモンモード変調を施される。ＭＨＬ＿ＣＢＵＳ＋は、データ信号（両方の物理線上）を介して送信され、ＭＨＬ＿ＣＢＵＳ−は、クロック信号（両方の物理線上）を介して送信されることが分かる。他の実施例では、各信号成分を送るべき物理チャネルを指定することができる。従って、「左右方向」では、ドライバ２１０は第１差動チャネルを介してＭＨＬ＿ＤＡＴＡ信号を送り、ドライバ２２０は第２差動チャネルを介してＭＨＬ＿ＣＬＫ信号を送る。トランシーバ２３０（素子２３２及び２３４を備える）は、第１差動チャネルおよび第２差動チャネルを部分的に介してＭＨＬ＿ＣＢＵＳ信号を送ることができる。「右左方向」の場合、トランシーバ２６０（素子２６２及び２６４を備える）は、同チャネルを介してＭＨＬ＿ＣＢＵＳ信号を送ることができる。

受信機２４０は差動信号のＭＨＬ＿ＤＡＴＡとＭＨＬ＿ＣＢＵＳ＋を受信するが、ＭＨＬ＿ＣＢＵＳ＋は受信素子２４０から拒否され、代わりにトランシーバ２６０により受信される。同じく、受信素子２５０は差動信号のＭＨＬ＿ＣＬＫとＭＨＬ＿ＣＢＵＳ−を受信するが、ＭＨＬ＿ＣＢＵＳ−は受信素子２５０から拒否され、代わりにトランシーバ２６０により受信される。従って、受信素子２４０及び２５０は、不要なコモンモード信号（ＣＢＵＳ）を無視又は拒否し、所望の差動信号のみを復号することになる。トランシーバ２６０は、トランシーバ２３０が送信装置から送信するときに用いられるものと同様の分圧ネットワークを受信装置で提供し、トランシーバが差動信号からコモンモード信号を抽出できるようにする。一実施形態において、システム２００におけるチャネルのうち二つ、若しくは三つ全部が、双方向性にレンダーリングされても良い。但し複数の信号が双方向性にレンダーリングされる場合、変調回路と回復回路は著しく複雑となる。

一実施形態において、物理チャネルの数を増やし、追加の仮想双方向差動チャネルの形成に同様の手法を用いても良い。

図面において、交差又は横断する電線は相互連結しており、互いに「飛び越え」ている電線は接続していない。抵抗の値は実装によって異なる。従って、特定の値は存在せず、当業者が自ら値を決めることができる。システム２００の実施例を示すために、一実施形態において同じ値を持つ抵抗は同じ参考符号を共有する。例えば、送信機と受信機の差動線の間に位置する分圧器の抵抗は全てＲ１とされており、同じ値を有することを意味する。

抵抗Ｒ２の一端は、ＭＨＬ＿ＤＡＴＡ差動線の間に連結されている二つの抵抗Ｒ１の間の点に連結されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗Ｒ４と同じく、素子２３２及び２３４の非反転線に連結されている。抵抗Ｒ２の同端は、抵抗Ｒ３を通じてＶＣＣに連結されている。抵抗Ｒ４は、素子２３２及び２３４の非反転線及び反転線の間を連結している。もう一つの抵抗Ｒ２の場合、一端はＭＨＬ＿ＣＬＫ差動線の間に連結されている二つの抵抗Ｒ１の間の点に連結されている。抵抗Ｒ２の他端は、抵抗Ｒ４と同様に、素子２３２及び２３４の反転線に連結されている。抵抗Ｒ２の同端は、もう一つの抵抗Ｒ３を通じてＧＮＤに連結されている。

受信端にて、抵抗Ｒ５の一端は、ＭＨＬ＿ＤＡＴＡ差動線の間に連結されている二つの抵抗Ｒ１の間の点に連結されている。抵抗Ｒ５の他端は、抵抗Ｒ４と同じく、素子２６２及び２６４の非反転線に連結されている。抵抗Ｒ５の同端は、抵抗Ｒ２を通じてＶＣＣに連結されている。抵抗Ｒ４は、素子２６２及び２６４の非反転線及び反転線の間を連結している。もう一つの抵抗Ｒ５の場合、一端はＭＨＬ＿ＣＬＫ差動線の間に連結されている二つの抵抗Ｒ１の間の点に連結されている。抵抗Ｒ５の他端は、抵抗Ｒ４と同様に、素子２６２及び２６４の反転線に連結されている。抵抗Ｒ５の同端は、もう一つの抵抗Ｒ２を通じてＧＮＤに連結されている。

他の分圧ネットワークの組み合わせも可能である。データ信号又はクロック信号のいずれかが双方向性であり、及び／又はより多くの信号線を介してより多くの差動信号が送信される一実施形態では、分圧ネットワークがより複雑になる。

図３は、二つの物理チャネルを介する二つの差動チャネルと、双方向性直流電力とを実現するシステムの実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、システム３００はシステム１００などのシステムとして実現されても良い。より具体的には、システム３００は、既知の標準インターフェースポートで実現されても良い。例えば、標準マイクロＵＳＢポートは五つのピン（電力、接地、３つの信号線）を備えている。標準のピン配列、ピン、或いはポート構成を用いる代わりに、ケーブルリンク３３０は二つの差動チャネルと、電力用のケーブルリンクを備える。例示のために、電圧供給に用いられる電力レールは、ここではＶＢＵＳと称され、ケーブルリンク３３０の信号線ＣＬ１上に存在することになる。若しくは、ＶＢＵＳを、他の参照符号によって表しても良い。

送信装置３１０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３で差動信号を生成するドライバ３１２を含む。受信装置３２０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３の他端で差動信号を受信する素子３２２を含む。一実施形態において、より簡単な説明のために、ケーブルリンク３３０の各端を、送信機端及び受信機端、若しくは送信機側と受信機側と呼ぶことにする。送信機３１０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５で差動信号を生成するドライバ３１４を含む。受信機３２０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５で差動信号を受信する素子３２４を含む。

一実施形態において、ケーブルリンクの信号線ＣＬ４及びＣＬ５上における差動チャネルの信号線は、送信機３１０の側と受信機３２０の側の両方にてそれぞれ、二つの信号線を交流結合するコンデンサを備える。交流結合は、送信機３１０、受信機３２０、ケーブルリンク３３０のケーブル対、及び接地の間に直流オフセットを生じさせる。上述されている通り、シンクとソース間、或いはソースとシンク間（送信機３１０及び受信機３２０）の直流電力は、ＶＢＵＳ＋５Ｖ用のピンＣＬ１を用いてシステム３００のリンクに印加することができる。但し、直流電力の供給は、更に接地帰路を必要とする。

接地帰路は、インダクタを用いて、一方若しくは両方の信号対に接地（ＧＮＤ）に対して直流リファレンスを行うことによって設けられる。図示の通り、インダクタＬはＣＬ４及びＣＬ５の差動チャネルをＧＮＤにリファレンスさせる。明確に示されていないが、インダクタＬは固有の直列抵抗と、固有の並列容量とを有している。インダクタの並列容量は、構成要素を周波数フィルタとして動作させる。

従って、電線ＣＬ４及びＣＬ５のインダクタＬは、高周波数信号をスムーズに通過させながら、接地帰路に用いられる直流経路を設ける。結果的に、送信機３１０は局所接地（送信機３１０の内部を参照）に終端され、受信機３２０も局所接地（受信機３２０の内部を参照）に終端される。局所接地とは、送信機／受信機専用の基準シャーシ接地経路を指すが、必ずしもケーブルリンク３３０にわたって同じである必要はない。局所的に終端され、しかしインダクタＬを介して直流接地帰路を設けることで、直流接地帰路が、差動対においてインダクタを介して確立される。その間、差動信号はスムーズに通過する。

一実施形態において、システム３００は、信号線のうち一つのではなく、差動チャネルの電線両方にインダクタを有しており、これは接地帰路の形成においても技術的に適合と言える。接地帰路インダクタは単一線に置かれても良いが、インダクタＬを信号線ＣＬ４と信号線ＣＬ５の両方に置くことにより、システム３００は、差動チャネルを介する、よりバランスの取れた差動方式用送信線を設けることができる。単一線の接地帰路インダクタ（例えばＣＬ４とＣＬ５のいずれでも良い。但し、両方ではない）は、ケーブルリンク３３０又はデータリンクを通じる電力の供給には技術的観点から十分であるが、モード変換ノイズが生じる可能性がある。更に、上述しているように、インダクタＬは直列抵抗要素を含んでおり、これが送信機３１０と受信機３２０間の電力経路の直流抵抗を増加させる。差動チャネルの両方の信号線にインダクタＬを置けば、終端接地のために、抵抗を効率的に並列載置することになる。並列に抵抗を置けば、全体の抵抗が低減される。従って、二つのインダクタＬを各側（つまり、送信機３１０と受信機３２０の両側）に加えることで、システム３００は、直流抵抗損失を抑えながら直流電力を供給する。

図４は、二つの物理チャネルを介する二つの差動チャネルを実現し、同じ物理チャネルを介して双方向性直流電力を供給するシステムの実施形態を示すブロック図である。システム３００が二つの差動チャネルと第５信号線を介して電力を供給している一方、システム４００は、システム３００と同様の手法を用いて、二つの差動チャネルの信号線四つのみで電力を供給する。つまり、システム４００において、電力レールと接地レールはインダクタを介して連結され、高周波数信号がスムーズに通過できる。信号線のコンデンサは、ケーブルリンク４３０を通ってシステム４００に直流オフセットを生じさせる。

送信装置４１０は、第１差動線及び第２差動線を駆動させるドライバ素子４１２及び４１４を含む。受信装置４２０は、それぞれ対応する差動信号線から差動信号を受信する受信素子４２２及び４２４を含む。より簡単な説明のために、送信素子４１２と受信素子４２２の間の差動チャネルを第１差動チャネルとし、送信素子４１４と受信素子４２４の間の差動チャネルを第２差動チャネルとする。ここにおける「第１」と「第２」の指定は、逆転しても構わない。

図示されているように、インダクタＬを連結して第１差動チャネルの信号線からＶＢＵＳ又は電圧レールまでの電力経路を設け、更にインダクタＬを連結して第２差動チャネルの信号線からの接地経路を設ける。見ての通り、ＶＢＵＳ及び接地は、送信機４１０及び受信機４２０内の基準点、或いは電圧／電力レールになり得る。従って、一実施形態において、ＣＬ１及びＣＬ２の送信機側に、送信機４１０専用の、信号線から電圧レールまでの電力経路がインダクタにより設けられる。ＣＬ１及びＣＬ２の受信機側では、受信機４２０専用の、信号線からの電力経路がインダクタにより設けられる。同様に一実施形態において、ＣＬ３及びＣＬ４の送信機側に、送信機４１０専用の、信号線から接地までの接地経路がインダクタにより設けられる。ＣＬ３及びＣＬ４の受信機側では、受信機４２０専用の、信号線から接地までの接地経路がインダクタにより設けられる。

システム４００では、電源の構成要素二つを、リンクの各側で二つの信号線に連結している。前述した通り、インダクタを介して差動チャネルの両信号線から電源（接地帰路又は電圧レールのいずれか）までの電力経路を設けることによって、インダクタが効率的に並列配置され、従ってインダクタ装置における直流抵抗が低減される。更に、並列構成を用いれば、信号線のバランスを取り、不釣合いを避けることができる。図示されているように、システム４００は、ケーブルリンク４３０を介していずれの方向にも電力を供給することができ、例えば、ケーブルリンクを介して取り付け装置（例：スマートフォン）に電力を与えることもできる。システム４００は、図示の構成の代わりに、第１差動チャネルから接地までの電力経路と、第２差動チャネルからＶＢＵＳまでの電力経路とを備えるように構成されていても良い。更に、システム４００は素子４１２及び４２２間のＣＬ１及びＣＬ２のピン配列と、素子４１４及び４２４間のＣＬ３及びＣＬ４のピン配列とを用いているが、他のピン配列構成を用いても良い。

図５は、二つの物理チャネルを介する二つの差動チャネルを実現し、同じ物理チャネルを介して双方向性直流電力を供給するシステムの他の実施形態を示すブロック図である。システム４００と同様に、システム５００もシステム３００と同様の手法を用いて、二つの差動チャネルの信号線四つのみで電力を供給する。システム５００において、電力レールは両方ともインダクタを介して連結されているが、差動チャネルのうち一つのみで、直流電力レール又は電源を形成し、単一差動チャネルで接地帰路を構成する。

送信装置５１０は、第１差動線及び第２差動線を駆動させるドライバ素子５１２及び５１４を含む。受信装置５２０は、それぞれ対応する差動信号線から差動信号を受信する受信素子５２２及び５２４を含む。今度もより簡単な説明のために、送信素子５１２と受信素子５２２の間におけるケーブルリンク５３０のＣＬ１及びＣＬ２を横切る差動チャネルを第１差動チャネルとし、送信素子５１４と受信素子５２４の間におけるケーブルリンク５３０のＣＬ３及びＣＬ４を横切る差動チャネルを第２差動チャネルとする。ここにおける「第１」と「第２」の指定は、逆転しても構わない。

図示されているように、第１差動チャネルはコンデンサを含まない。システム５００の第１差動チャネルにおいて、コンデンサはオプションであるが、これは、電力がこのチャネルを通って送信されないため、第１差動チャネルでは直流オフセットが期待されていないからである。システム５００はシステム４００の如く、図示の構成の代わりに、異なるピン配列のケーブルリンク５３０を用いるように変更されても良い。

第２差動チャネルにおいて、インダクタＬは連結により信号線のうち一つから接地までの経路を形成し、また、他の信号線からＶＢＵＳ、電圧供給源、或いは電圧レールまでの経路を形成する。図示されているように、ＶＢＵＳは、インダクタＬを通じて逆モーダルレッグ（ｌｅｇ）又は信号線に連結され、接地も、インダクタＬを通じてモーダルレッグ又は信号線に連結される。信号線と連結される電源要素は、互いに入れ替えられても構わない。ＶＢＵＳと接地は、リンクの両端で局所電力レールと結合される。送信機側の結合コンデンサは、送信機５１０と、信号線上の基準インダクタとの間に位置している。受信機側の結合コンデンサも同様に、受信機５２０と、信号線上の基準インダクタとの間に位置している。

システム５００において、電力レールは両方とも第２差動チャネルにのみ連結されている。一実施形態において、第１差動チャネルと第２差動チャネルの両方は、それぞれ、二つの信号線のうち一方はインダクタを介して接地までの経路を形成し、他方はインダクタを介してＶＢＵＳまでの経路を形成するように構成されても良い。よって、例えば、第１差動チャネルと第２差動チャネルの両方におけるモーダル線は誘導子を介してＶＢＵＳまでの経路を形成し、第１差動チャネルと第２差動チャネルの両方における逆モーダル線は誘導子を介して接地までの経路を形成する。また、電力レールは互いに入れ替えられても良い。

図６は、双方向性直流電力レールを以って、二つの物理リンクを介する第３仮想双方向差動チャネルを実現するシステムの実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、システム６００は、システム１００の例示である。より具体的には、システム６００は、既知の標準インターフェースポートで実現されても良い。例えば、標準マイクロＵＳＢ／ＭＨＬコネクタは五つのピン（電力、接地、３つの信号線）を備えている。しかしながら、ノイズ環境でＭＨＬ用の上記のコネクタを用いれば、シグナルインテグリティが劣化する結果を生み出してしまう。同型のコネクタ又はポートを利用し、四つの信号線で三つの差動信号を送信することによって、５線インターフェースは三つの差動信号を供給し、ＭＨＬ又は他の高速データリンクのシグナルインテグリティを向上する一方、ケーブルリンク６３０で代表されるデータリンクを介して双方向性直流電力を供給することができる。

電源又は電力レールはＶＢＵＳと呼ばれ、ケーブルリンク６３０の信号線ＣＬ１上に存在する。送信機６１０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３で差動データ信号を生成するドライバ６１２を含む。受信機６２０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３でデータ信号を受信する素子６２２を含む。送信機６１０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５で差動クロック信号を生成するドライバ６１４を含む。受信機６２０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５でクロック信号を受信する素子６２４を含む。一実施形態において、ＣＢＵＳトランシーバ６１６はデータチャネルを介してＣＢＵＳ＋をＣＢＵＳトランシーバ６２６と交換し、クロックチャネルを介してＣＢＵＳ−をＣＢＵＳトランシーバ６２６と交換する。

一実施形態において、送信機６１０の側と受信機６２０の側の両方にて、各差動線は、二つの差動対を交流結合するコンデンサを備える。交流結合は、送信機６１０、受信機６２０、ケーブルリンク６３０のケーブル対、及び接地の間に直流オフセットを生じさせる。上述されている通り、シンクとソース間、或いはソースとシンク間（送信機６１０及び受信機６２０）の直流電力は、ＶＢＵＳ＋５Ｖ用のピンＣＬ１を用いてシステム６００のリンクに印加することができる。但し、直流電力の供給は、更に接地帰路を必要とする。

接地帰路は、インダクタを用いて、一方若しくは両方の信号対にＧＮＤに対して直流リファレンスを行うことによって設けられる。図示の通り、ＣＬＫ信号チャネルインダクタＬを通じてＧＮＤに直流リファレンスされる。同時に、若しくは代わりに、データ信号チャネルをＧＮＤに直流リファレンスさせても良い。明確に示されていないが、インダクタＬは固有の直列抵抗と、固有の並列容量と有している。インダクタの並列容量は、構成要素を周波数依存フィルタとして動作させる。

従って、電線ＣＬ４及びＣＬ５のインダクタＬは、高周波数信号をスムーズに通過させながら、接地帰路に用いられる直流経路を設ける。結果的に、送信機６１０は局所接地に終端され、受信機６２０も局所接地に終端される。局所接地とは、送信機／受信機専用の基準シャーシ接地経路を指すが、必ずしもケーブルリンク６３０にわたって同じである必要はない。局所的に終端され、インダクタＬを介して直流接地帰路を設けることで、直流接地帰路が、データリンクにおいてインダクタを介して確立される。その間、差動信号はスムーズに通過する。

一実施形態において、システム６００は、信号線のうち一つではなく、差動チャネルの電線両方にインダクタを有しており、これは接地帰路の形成においても技術的に適合と言える。接地帰路インダクタは単一線に置かれても良いが、インダクタＬを信号線ＣＬ４と信号線ＣＬ５の両方に置くことにより、システム６００は、よりバランスの取れた送信線を設けることができる。単一線の接地基準インダクタ（例えばＣＬ４とＣＬ５のいずれでも良い。但し、両方ではない）は、モード変換ノイズを生じさせる可能性がある。更に、上述しているように、インダクタＬは直列抵抗要素を含んでおり、これが送信機６１０と受信機６２０間の電力経路の直流抵抗を増加させる。差動チャネルの両方の信号線にインダクタＬを置けば、接地帰路のために、抵抗を効率的に並列載置することになる。従って、二つのインダクタＬを各側（つまり、送信機６１０と受信機６２０の両側）に加えることで、システム６００は、直流抵抗損失を抑えながら直流電力を供給する。

一部の実施形態において、旧型インターフェースとの後方互換性を維持し、相互運用性を保証することは非常に重要である。後方互換性、又はレガシーシステムへのサポートは、レガシーインターフェースの構成と、インターフェースコネクタの新しい構成（例えば、本文を参照）とを物理的に切り替えることによって成し遂げられる。一実施形態において、スイッチは、スイッチ間の点線が示しているように、グループをなしている。スイッチの位置（及び、それによってどちらの構成の制御が選ばれるか）は、取り付け装置の発見／検出を行う制御ロジックが、図１２Ａ及び図１２Ｂに図示されているように作業を執り行って決めるものとする。制御バス又は制御線を介して行われる発見プロセスによって、ケーブルリンクにおけるスイッチのグループ化（例えば送信機側と受信機側の両方におけるスイッチのグループ化）を成し遂げる。ロジックは、専用の制御ロジックハードウェア及び／又はコントローラ、既存コントローラのファームウェア、制御ルーチンの一部／プロセス、若しくは他の制御ロジックであっても良い。次に、レガシーをサポートするシステムを例示する。

図７は、双方向性直流電力を以って、二つの物理チャネルを介する第３仮想双方向差動チャネルを実現し、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、システム７００は、システム１００の例示である。一実施形態において、システム７００は、システム６００の例示である。より具体的には、システム７００は既知の標準インターフェースポートで実現されても良く、標準のインターフェースポートに対するレガシー連結をサポートする。従って、例えば標準マイクロＵＳＢポートを用いて、レガシー連結に電力を供給しサポートすることができる。同じポートを利用し、四つの信号線で三つの差動信号を送信することによって、５線インターフェースは三つの差動信号を供給する一方、電力を供給し、切り替えによりポートのレガシー連結をサポートすることができる。切り替えは、複数の別途スイッチ又はスイッチマトリックスにより行われる。

電力レールはＶＢＵＳと呼ばれ、ケーブルリンク７３０の信号線ＣＬ１上に存在する。システム７００が四つの信号線を介して三つの差動信号を送信する構成において、システム７００はシステム６００と類似に構成される。つまり、送信機７１０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３で差動データ信号を生成するドライバ７１２を含む。受信機７２０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３でデータ信号を受信する素子７２２を含む。送信機７１０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５で差動クロック信号を生成するドライバ７１４を含む。受信機７２０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５でクロック信号を受信する素子７２４を含む。一実施形態において、ＣＢＵＳトランシーバ７１６はデータチャネルを介してＣＢＵＳ＋をＣＢＵＳトランシーバ７２６と交換し、クロックチャネルを介してＣＢＵＳ−をＣＢＵＳトランシーバ７２６と交換する。

一実施形態において、送信機７１０の側と受信機７２０の側の両方にて、各差動線は、二つの差動対を交流結合するコンデンサを備える。交流結合は、送信機７１０、受信機７２０、ケーブルリンク７３０のケーブル対、及び接地の間に直流オフセットを生じさせる。システム７００はＣＬ１でＶＢＵＳを提供し、誘導子を用いて、一方若しくは両方の信号対にＧＮＤに対して直流リファレンスを行うことによって接地帰路（又は電力シンクレール）を形成する。図示されているように、電線ＣＬ４及びＣＬ５におけるインダクタＬは、信号線を接地に連結して接地帰路を形成する。従って、送信機７１０は局所接地に終端され、受信機７２０は局所接地に終端される。

一実施形態において、システム７００は、上述の通り三つの差動信号に対して四つの信号線を使用することと、信号線ＣＬ５をクロック信号として、信号線ＣＬ４をレガシー（シングルエンド）制御バス信号として使用することとを、選択的に切り替えるスイッチを含む。データは相変わらずＣＬ２及びＣＬ３を介して差動送信され、ＶＢＵＳはＣＬ１に残っている。通常、全てのスイッチは共に、若しくはほぼ同時に作動して、スイッチマトリックスと呼ばれる。従って、一実施形態において、単一起動のみで全てのスイッチを切り替えられる。一実施形態において、システム７００は、連結装置又は取り付け装置（つまり携帯電話、又は他のハンドヘルド電子装置などの送信機７１０）がレガシーデバイスであるか、或いは三つの差動信号をサポートするデバイスであるかを判定する検出ハードウェア（図示せず）及び／又は検出ロジックを含む。

レガシー信号は三つの信号線を使用するため、スイッチも三つのみ必要となる。差動チャネルの信号線のうち一つにのみスイッチを設けると、差動送信線にインピーダンスの不釣合いが生じてしまう。一実施形態において、信号線ＣＬ４及びＣＬ５の両方が同じ接地インピーダンスを持つ場合、図示されていないコンデンサを設けることで不均衡を補償する。或いは、スイッチにより生じる不均衡のバランスを取れるよう、コンデンサによる補償を特定のものとして設計しても良い。ＣＬ２及びＣＬ３のスイッチは、両方の信号線で同等のインピーダンスを生じさせるため、十分に釣り合いが取れ、データチャネルにおいて更なる補償は不要であると思われる。

図８は、同じ物理リンクを介するクロック信号と双方向性制御バスとを実現し、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、システム８００はシステム１００の例示であり、システム７００の代替案に相当する。一実施形態において、システム８００は既知の標準インターフェースポートで実現されても良く、標準のインターフェースポートに対するレガシー連結をサポートする。従って、例えば標準マイクロＵＳＢポートを用いて、レガシー連結に電力を供給しサポートすることができる。同じポートを利用し、四つの信号線で三つの差動信号を送信することによって、５線インターフェースは三つの差動信号を供給する一方、電力を供給し、切り替えによりポートのレガシー連結をサポートすることができる。レガシーインターフェースは、スイッチマトリックス及び／又はスイッチグループを備えても良い。

システム８００は、第３差動信号を送信するもう一つの方法を導入している。一方の差動のチャネルで信号成分を、他方の差動チャネルでその補足信号を変調する代わり、システム８００は、第３双方向性差動信号を他の差動チャネルのうち一つの上に置くｅＣＢＵＳトランシーバ８１４を備える。「ｅＣＢＵＳ」とは、強化ＣＢＵＳ信号であり、信号線でＣＢＵＳを介してクロックを生成する。つまり、差動信号線の両方で成分にコモンモード変調を施す代わり、二つの差動信号を同じ差動チャネルで同時に送信する。ｅＣＢＵＳはシングルエンド信号であっても良く、差動バージョンであっても良い。従って、二つの信号は同じ物理線で重なり合う。つまり、クロック信号の上に双方向性制御信号が重なる。ｅＣＢＵＳ８１４は、データ信号をクロック信号のエッジに変調するクロック信号のエッジ変調、又はクロックエッジ変調（Clock Edge Modulation：ＣＥＭ）を通じて動作する。簡単に言えば、システムの同期には、クロックのエッジのうち一つ（立ち下がりエッジ又は立ち上がりエッジ）のみが必要である。従って、エッジの一方はシステムを同期するクロック信号として用いられ、他方は１又は０を示すよう変調される。一実施形態において、０はエッジが調整されていない状態を指し、１はパルス幅変調（エッジの遅延、及び／又はエッジの早期送信）により時間内にエッジが調整されている状態を指す。エッジ調整は直流平衡を維持できるように変更されても良い。よって、クロック信号は相変わらず回復され、データ信号はエッジで変調される。一実施形態において、当該変調を、逆方向信号に対してエッジを変調し振幅を調整することによってより改善し、信号に双方向性を与える（制御信号など）こともできる。

図面ではｅＣＢＵＳ８１４及びｅＣＢＵＳ８２４がトランシーバ素子となっているが、これは素子のトランシーバ性質を黙示するためのものに過ぎず、素子の内部構造は従来のトランシーバ素子とは異なる。一実施形態において、受信装置の一部における予測タイミングと組み合わせた、信号のタイミングの調整（エッジの調整など）により二つの差動信号を同じ物理チャネルで重ね合わせることができる。一実施形態において、クロックの立ち下りエッジを用いる。従って、信号エッジにおけるオフセットは予測タイミングの範囲外で検出され、オーバーレイ信号に対して０又は１として表される。クロックエッジ変調に関するより詳しい情報については、米国特許出願第１１／２６４，３０３号「Ｃｌｏｃｋ Ｅｄｇｅ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｓｅｒｉａｌ Ｌｉｎｋ ｗｉｔｈ ＤＣ−Ｂａｌａｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（２００５年１０月３１日付で出願）を参照されたい。

電力レールはＶＢＵＳと呼ばれ、ケーブルリンク８３０の信号線ＣＬ１上に存在する。システム８００が四つの信号線を介して三つの差動信号を送信する構成において、システム８００は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３で差動データ信号を生成するドライバ８１２を含む送信機８１０を備える。受信機８２０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３でデータ信号を受信する素子８２２を含む。送信機８１０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５で差動クロック信号とＣＢＵＳ信号を生成するトランシーバ８１４を含む。受信機８２０は、信号線ＣＬ４及びＣＬ５でクロック信号とＣＢＵＳ信号を受信するトランシーバ８２４を含む。

システム８００はＣＬ１でＶＢＵＳを提供し、インダクタＬを用いて、一方若しくは両方の信号対にＧＮＤに対して直流リファレンスを行うことによって接地帰路を形成する。図示されているように、電線ＣＬ４及びＣＬ５におけるインダクタＬは、信号線を接地に連結して接地帰路を形成する。従って、送信機８１０は局所接地に終端され、受信機８２０は局所接地に終端される。

一実施形態において、システム８００は、上述の通り三つの差動信号に対する四つの信号線を使用することと、信号線ＣＬ５をクロック信号として、信号線ＣＬ４をレガシー（シングルエンド）制御バス信号として使用することとを、選択的に切り替えるスイッチを含む。データは相変わらずＣＬ２及びＣＬ３を介して差動送信され、ＶＢＵＳはＣＬ１に残っている。通常、全てのスイッチは共に作動する。従って、単一起動のみで全てのスイッチを切り替えられる。一実施形態において、システム８００は、連結装置又は取り付け装置（つまり携帯電話、又は他のハンドヘルド電子装置などの送信機８１０）がレガシーデバイスであるか、或いは三つの差動信号をサポートするデバイスであるかを判定する検出ハードウェア（図示せず）及び／又は検出ロジックを含む。

レガシー信号は三つの信号線を使用するため、スイッチも三つのみ必要となる。差動チャネルの信号線のうち一つにのみスイッチを設けると、差動送信線にインピーダンスの不釣合いが生じてしまう。一実施形態において、信号線ＣＬ４及びＣＬ５の両方が同じ接地インピーダンスを持つ場合、インダクタＬを設けることで不均衡を補償する。或いは、スイッチにより生じる不均衡のバランスを取れるよう、インダクタによる補償を特定のものとして設計しても良い。ＣＬ２及びＣＬ３のスイッチは、両方の信号線で同等のインピーダンスを生じさせるため、十分に釣り合いが取れ、データチャネルにおいて更なる補償は不要であると思われる。

図９は、インピーダンス補償を以って、同じ物理リンクを介するクロック信号と双方向性制御バスとを実現し、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの他の実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、システム９００はシステム１００の例示であり、システム８００の代替案に相当する。システム９００及びシステム８００は、本質的に同等である。従って、素子８１２、８１４、８２２、８２４、並びにケーブルリンク８３０の素子に関する説明を、それぞれ、素子９１２、９１４、９２２、９２４、並びにケーブルリンク９３０の素子に適用するものとする。

システム９００において、誘導子はフェライトビーズＦＢである。レガシーＣＢＵＳスイッチはＣＬ４及びＣＬ５を介して差動チャネルの通信線に不均衡を招いてしまう。一実施形態において、システム９００は、モーダル線ＣＬ５から接地までの補償コンデンサＣ１を備え、逆モーダル線ＣＬ４における接地に対するスイッチ容量を補償する。

システム９００はＣＬ１でＶＢＵＳを提供し、フェライトビーズＦＢを用いて、一方若しくは両方の信号対にＧＮＤに対して直流リファレンスを行うことによって接地帰路を形成する。図示されているように、電線ＣＬ４及びＣＬ５におけるフェライトビーズＦＢは、信号線を接地に連結して接地帰路を形成する。従って、送信機９１０は局所接地に終端され、受信機９２０は局所接地に終端される。一実施形態において、システム９００は上述の通り三つの差動信号に対する四つの信号線を使用することと、信号線ＣＬ５をクロック信号として、信号線ＣＬ４をレガシー（シングルエンド）制御バス信号として使用することとを、選択的に切り替えるスイッチを含む。データは相変わらずＣＬ２及びＣＬ３を介して差動送信され、ＶＢＵＳはＣＬ１に残っている。

図１０は、インピーダンス補償を以って、同じ物理リンクを介するクロック信号と双方向性制御バスとを実現し、データリンクを介する接地帰線を実現すると同時に、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。一実施形態において、システム１０００はシステム１００の例示であり、システム９００の代替案に相当する。従って、システム８００及びシステム９００に関する上記の説明を、次に別途記載する要素を除いて、そのままシステム１０００の素子に適用するものとする。

システム７００、８００、９００において、直流接地帰路は、スイッチを含む信号線にリファレンスされることが分かる。従って、これらの例示において、スイッチが直流接地帰路を担うことになる。優れる高速信号送信性能を有するスイッチは、電力の切り替えに必要とされるものより一般的に小さい。よって、これらのシステムでは、高速データ信号も担わなければならないスイッチを通じて通過電力をトレードオフする。もう一つの代案は、非切り替えケーブルリンク線に、直流接地帰路を一つのみ備える方法であるが、この方法は他で議論されているように通信線の不均衡を招く。システム１０００は交流結合コンデンサ内にスイッチを設け、インダクタリファレンスが結合コンデンサの反対側で行われるようにする手法で、システム７００、８００、９００をより改善している。従って、レガシー制御バス信号線は接地にリファレンスされず、スイッチが電力を担う必要もなくなる。

ｅＣＢＵＳチャネルを巻き線型インダクタで連結して接地帰路を形成する代わりに、システム１０００は、データチャネルをフェライトビーズインダクタＦＢで連結して接地帰路を形成する。従って、送信機１０１０は局所接地に終端され、受信機１０２０は局所接地に終端される。一実施形態において、システム１０００は上述の通り三つの差動信号に対する四つの信号線を使用することと、信号線ＣＬ５をクロック信号として、信号線ＣＬ４をレガシー（シングルエンド）制御バス信号として使用することとを、選択的に切り替えるスイッチを含む。データは相変わらずＣＬ２及びＣＬ３を介して差動送信され、ＶＢＵＳはＣＬ１に残っている。

スイッチが差動チャネルの信号線の両方に設けられた場合、通信線に不均衡は生じず、よって補償も必要なくなる。しかしながら、差動チャネルの信号線のうち一方にのみスイッチが設けられた場合は、スイッチの容量のため、差動通信線に交流不均衡が生じてしまう。他の通信線にキャパシタンスを置けば、不均衡を補償することができる。従って、システム１０００では、ＣＬ４及びＣＬ５を含む差動チャネルは、逆モーダル線のＣＬ４に設けられているスイッチのため、交流不均衡が生じてしまう。一実施形態において、コンデンサＣ１を送信機と接地の両方に、モーダル線ＣＬ５から接地にかけて設け、スイッチを補償する。コンデンサＣ１の値は、用いられている特定のスイッチ要素に対して補償する特定の手法に応じて選ぶものとする。

図１１は、同じ物理リンクを介するクロック信号と双方向性制御信号とを実現し、物理リンクを介して電力と接地とを供給すると同時に、レガシーインターフェースとの後方互換性を保つシステムの実施形態を示すブロック図である。通常、切り替え線に電圧供給源を置く手法はあまり好ましくない。スイッチは、電力と、速度の切り替えの、何れかのために設計されるものであって、両方のためではない。

しかしながら、システム１１００は、ケーブルリンク１１３０のピン配列構成を調整することで、差動信号チャネルを介して電力を供給し、必要とされるスイッチの数を二つまで減らすことができる。専用線でＶＢＵＳを提供する代わり、レガシーＣＢＵＳ又はレガシー制御信号は、ＣＬ４で自ら提供される。ＶＢＵＳ及び接地は、ｅＣＢＵＳ差動チャネルを介して提供される。従って、一実施形態において、第３差動信号は、物理差動線で、差動信号に対し双方向性差動信号成分を変調することで、仮想的に送信される。従って、一つの差動信号チャネルが同じ線で二つの差動信号を効率的に送信し、直流電力を供給することができる。この点において、二つの物理信号線は、リンクを介して電力を供給し、差動クロック信号と双方向性データ信号を供給するために用いることができる。

一実施形態において、システム１１００は、システム１００の例示である。一実施形態において、システム１１００は、既知の標準インターフェースポートで実現されても良く、標準のインターフェースポートに対するレガシー連結をサポートしながら電力を供給する。従ってシステムは、例えば標準マイクロＵＳＢポートを用いて、レガシー連結に電力を供給しサポートすることができる。同じポートを利用し、四つの信号線で三つの差動信号を送信することによって、５線インターフェースは三つの差動信号を供給する一方、電力を供給し、切り替えによりポートのレガシー連結をサポートすることができる。

システム１１００において、上述したシステム８００と同様に、第３差動信号は、差動クロックチャネルに、重ね合った状態で送信される。従って、システム１１００は、ｅＣＢＵＳトランシーバ１１１４及び１１２４を用いて、第３双方向性差動信号を送信する。システム１１００が四つの信号線を介して三つの差動信号を送信するスイッチ構成において、システム１１００は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３で差動データ信号を生成するドライバ１１１２を含む送信機１１１０を備える。受信機１１２０は、信号線ＣＬ２及びＣＬ３でデータ信号を受信する素子１１２２を含む。送信機１１１０は、信号線ＣＬ１及びＣＬ５で差動クロック信号とＣＢＵＳ信号を生成するトランシーバ１１１４を含む。受信機１１２０は、信号線ＣＬ１及びＣＬ５でクロック信号とＣＢＵＳ信号を受信するトランシーバ１１２４を含む。一方の差動のチャネルで信号成分を、他方の差動チャネルでその補足信号を変調する代わり、システム１１００は、第３双方向性差動信号を他の差動チャネルのうち一つ、図示によれば特に、クロック信号及びＣＢＵＳ信号の上に置くｅＣＢＵＳトランシーバ１１１４を備える。従って、二つの差動信号は同じ差動チャネルで同時に送信される。

システム１１００は、ケーブルリンク１１３０を介するＣＬ４のレガシーＣＢＵＳ用として別途の線を用意している。レガシーＣＢＵＳが専用線を備えると、インターフェースは、三つの差動線と電力をサポートする４線インターフェースになる。システム１１００は、相変わらず、ＣＬ１でＶＢＵＳを提供し、ＣＬ５で接地帰路を提供する。しかしながら、システム１１００において、電力と接地の両方は、信号線を介して提供される。より具体的には、ｅＣＢＵＳは、ＣＬ１及びＣＬ５の差動対を介して送信される。ＣＬ１はインダクタＬを介してＶＢＵＳにリファレンスされ、ＣＬ５はインダクタＬを介して接地にリファレンスされる。差動チャネルの信号線のうち一方で電圧レールを提供し、同じ差動チャネルの信号線のうち他方で接地経路を提供すると、信号線一つのみに信号を集中させて生じる不釣合いは起きない。従って、他の実施形態で信号線が両方ともＧＮＤに終端されるのに対して、本実施形態では、両方とも電力経路にリファレンスされる。よって、送信機１１１０は局所接地に終端され、局所的電源をリファレンスする。受信機１１２０は局所接地に終端され、局所的電源をリファレンスする。更に、信号交換によって、ドッキング又は取り付け装置に電力を供給することになる。レガシー信号は三つの信号線を用いるが、レガシー信号のうち一つ（レガシーＣＢＵＳ）は専用線を有しているため、スイッチは二つのみが必要となり、前例で述べられた通信線の不均衡を回避することができる。

図１２Ａは、二つの物理リンクを介して、仮想双方向性差動信号を含む三つの差動信号を送信する方法の実施形態を示すフローチャートである。インターフェース信号送信を行うプロセス１２００では、二つの差動チャネルを介して三つの差動信号を送信する。システムは、物理インターフェースを用意して、二つの信号線を備える第１差動チャネルを提供し（１２０２）、二つの信号線を備える第２差動チャネルを提供する（１２０４）。一実施形態において、システムは、インターフェースを選択的に切り替えて三つの差動信号チャネルを持たずレガシー物理相互連結を用いるレガシーデバイスと相互連結するインターフェースにしても良く、若しくは、選択的に切り替えてここに記載された実施形態のうちいずれかによる、三つの差動信号を受け入れる物理インターフェースにしても良い。従って、システムは、所望の信号送信インターフェースに用いられる第１差動チャネル及び第２差動チャネルを構成する（１２０６）。

レガシーインターフェース用に信号を構成する場合、相互連結はレガシー相互連結に応じるものとし、従って、既知の手法に応じることになる。インターフェースが三つの差動信号に対して構成される場合、システムは、第１差動チャネルを介して第１差動信号を送信し（１２０８）、第２差動チャネルを介して第２差動信号を送信する（１２１０）。システムは、第１差動チャネルと第２差動チャネルの一方、若しくは両方の動作を変更し、仮想チャネルを介して第３差動信号を双方向的に送信する（１２１２）。

ここに記載されている通り、差動チャネルの変更の際に、第１差動チャネルで仮想信号の成分一つを変調し、第２差動チャネルで補足成分を変調する。若しくは、例えばシステムは、同じ物理チャネルで二つの差動信号を同時に送信し、同チャネルにおける二つの信号のうち一方はタイミング／遷移メカニズムを介して仮想的に送信される、信号送信メカニズムを採択しても良い。ハードウェアインターフェース構成は、更に、電力供給を含んでも良い。

図１２Ｂは、二つの物理チャネルを介して三つの差動信号を送信する、又はレガシー相互連結インターフェースに応じて送信するインターフェースを構成する実施形態を示すフローチャートである。インターフェースを構成するプロセス１２０６は、下記のようになる。一実施形態において、システムは、インターフェースに取り付けられるかドッキングされた装置が全ての信号に対して差動方式をサポートしているかを判定し、或いは、該装置が、全ての信号に対して差動方式をサポートしないレガシーデバイスに当たるかを判定する（１２２０）。該装置がレガシーデバイスである場合（１２２２）、ＹＥＳの分岐に進み、システムはインターフェースをレガシー信号線構成（例えばシングルエンド制御バス信号）用に切り替える（１２２４）。該装置がレガシーデバイスではない場合（１２２２）、ＮＯの分岐に進み、システムはインターフェースを差動信号線構成用に切り替える（１２２６）。プロセス１２２４及び１２２６でインターフェースを「切り替える」と明示されているが、インターフェースが現在の状態でそのまま用いられる場合は、インターフェースの構成に対して切り替えを行う必要がなくなる。従って、特定の状況では、インターフェースの構成はオプションである。一実施形態において、インターフェースの構成には、一つ以上の信号線と連結されているインダクタを介して電力経路を形成し、一つ以上の信号チャネルに対して電力供給が含まれることもある（１２２８）。

本明細書に記載されているフローチャートは、多様なプロセスの順序を示す例示である。特定の順序又は順番を記載しているが、別途の記載がない限り、行為の順は変更可能である。従って、図示の実施形態は一例に過ぎず、プロセスは異なる順序に従って行われも良く、一部の行為は同時並列に行われても良い。更に、実施形態から一つ以上の行為を取り除いても良い。つまり、全ての行為が実施形態に必ず必要である訳ではなく、他のプロセスフローも可能である。

本明細書に記載されている様々な作業又は機能は、ソフトウェアコード、指令、設定、及び／又はデータとして記述又は定義されても良い。コンテンツは直接実行コード（「オブジェクト」又は「実行可能」形式）、ソースコード、又は異なるコード（「デルタ」又は「パッチ」コード）であっても良い。本明細書に記載されている実施形態のソフトウェアコンテンツは、コンテンツを記憶している製造品や、通信インターフェースを介してデータを送信するよう通信インターフェースを操作する方法により、提供される。機械可読型記憶媒体は、機械（例えば演算装置、電子システムなど）に記載された機能又は作業を行わせることができ、機械によりアクセス可能な形状で情報を記憶するメカニズムを含む。メカニズムとしては、記録可能／不可の媒体（例えばリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）が挙げられる。通信インターフェースは、有線、無線、光学などの媒体とインターフェースで接続し、他の装置と通信を行うメカニズムを含み、例えば、メモリバスインターフェース、プロセッサバスインターフェース、インターネット連結、ディスクコントローラなどが挙げられる。通信インターフェースは、構成パラメータの提供、及び／又は信号送信により、通信インターフェースを用意し、ソフトウェアコンテンツを記述するデータ信号を供給することができる。通信インターフェースは、該通信インターフェースに送られてきた一つ以上の命令や信号を介してアクセスすることができる。

本明細書に記載されたさまざまな構成要素は、上述の作業又は機能を行うための手段であっても良い。本明細書における各要素は、ソフトウェア、ハードウェア、若しくはそれらの組み合わせを含む。該要素は、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、特別用途向けハードウェア（例えば特定用途向けハードウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など）、埋め込みコントローラ、配線回路などとして実現されても良い。

本明細書の記載に関わらず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、本発明に関して開示された実施形態及び実装を様々に変更しても良い。従って、図面及び実施例はあくまで説明の一例として解釈すべきであり、本発明を限定するためのものではない。本発明の範囲は、下記の請求項のみを参考として判断されなければならない。

Claims (12)

1. データリンクを介する信号送信方法であって、
   二つの信号線を有する第１差動通信チャネルを介して、データ信号を含む第１差動信号をドライバー素子により送信するステップと、
   二つの信号線を有し、前記第１差動通信チャネルとは異なる第２差動通信チャネルを介して、クロック信号を含む第２差動信号を別のドライバー素子により送信するステップと、
   前記第１差動信号及び前記第２差動信号の両方が送信される間に、第３差動信号をトランシーバにより同時並列で双方向に送受信するステップとを含み、
   前記第３差動信号は、前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうちの一方においてコモンモード変調を施された前記第３差動信号のモーダル成分と、前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうちの他方においてコモンモード変調を施された第３差動信号の逆モーダル成分とを含むことを特徴とする、方法。
2. 前記第３差動信号は制御チャネル信号からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. Ｎ個の差動信号をＮ＋１本の信号線を介して送信し、Ｎ＝２ｎ＋１であり、ｎは整数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. データリンクを介する信号送信方法であって、
   二つの信号線を有する第１差動通信チャネルを介して第１差動信号を送信するステップと、
   二つの信号線を有し、前記第１差動通信チャネルとは異なる第２差動通信チャネルを介して第２差動信号を送信するステップと、
   前記第１差動信号及び前記第２差動信号の何れか、若しくは両方が送信される間に、第３差動信号を同時並列に送信するステップとを含み、
   前記第３差動信号の送信ステップは、前記第３差動信号のモーダル成分を前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうち一方を介して送信するステップと、前記第３差動信号の逆モーダル成分を前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうち他方を介して送信するステップとを含み、
   前記第３差動信号の前記モーダル成分及び前記逆モーダル成分は、各通信チャネルにおける両方の信号線でコモンモード変調を施され、
   前記第３差動信号は双方向性差動信号であり、
   追加電圧供給線を設け、更に、前記差動通信チャネルのうち一つの信号線一本の両端を、インダクタを介して局所接地レールと連結させて接地帰路を設けることにより、データリンクを通っていずれの方向にも直流電力を供給するステップを更に含むことを特徴とする方法。
5. 前記インダクタはフェライトビーズからなることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. データリンクを介する信号送信方法であって、
   二つの信号線を有する第１差動通信チャネルを介して第１差動信号を送信するステップと、
   二つの信号線を有し、前記第１差動通信チャネルとは異なる第２差動通信チャネルを介して第２差動信号を送信するステップと、
   前記第１差動信号及び前記第２差動信号の何れか、若しくは両方が送信される間に、第３差動信号を同時並列に送信するステップとを含み、
   前記第３差動信号の送信ステップは、前記第３差動信号のモーダル成分を前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうち一方を介して送信するステップと、前記第３差動信号の逆モーダル成分を前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうち他方を介して送信するステップとを含み、
   前記第３差動信号の前記モーダル成分及び前記逆モーダル成分は、各通信チャネルにおける両方の信号線でコモンモード変調を施され、
   前記第３差動信号は双方向性差動信号であり、
   前記差動通信チャネルのうち一つの信号線一本の両端を、インダクタを介して局所電圧レールと連結させて電圧供給線を設け、更に、前記差動通信チャネルのうち一つの信号線一本の両端を、インダクタを介して局所接地レールと連結させて接地帰路を設けることにより、データリンクを通っていずれの方向にも直流電力を供給するステップを更に含むことを特徴とする方法。
7. レガシー通信チャネルインターフェースを前記差動通信チャネルに選択的に切り替えるステップを更に含み、
   前記切り替えステップは、
   前記第１差動通信チャネルの前記二つの信号線に二つの信号を供給するステップと、
   前記第２差動通信チャネルの前記二つの信号線のうち一つにシングルエンド信号一つを供給するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. データリンクを介する信号送信方法であって、
   二つの信号線を有する第１差動通信チャネルを介して第１差動信号を送信するステップと、
   二つの信号線を有し、前記第１差動通信チャネルとは異なる第２差動通信チャネルを介して第２差動信号を送信するステップと、
   前記第１差動信号及び前記第２差動信号の何れか、若しくは両方が送信される間に、第３差動信号を同時並列に送信するステップとを含み、
   前記第３差動信号の送信ステップは、前記第３差動信号のモーダル成分を前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうち一方を介して送信するステップと、前記第３差動信号の逆モーダル成分を前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうち他方を介して送信するステップとを含み、
   前記第３差動信号の前記モーダル成分及び前記逆モーダル成分は、各通信チャネルにおける両方の信号線でコモンモード変調を施され、
   前記第３差動信号は双方向性差動信号であり、
   レガシー通信チャネルインターフェースを前記差動通信チャネルに選択的に切り替えるステップを更に含み、
   前記切り替えステップは、
   前記第１差動通信チャネルの前記二つの信号線に二つの信号を供給するステップと、
   前記第２差動通信チャネルの前記二つの信号線のうち一つにシングルエンド信号一つを供給するステップとを含み、
   追加電圧供給線を設け、更に、前記差動通信チャネルのうち一つの信号線一本の両端を、インダクタを介して局所接地レールと連結させて接地帰路を設けることにより、データリンクを通っていずれの方向にも直流電力を供給するステップを更に含むことを特徴とする、方法。
9. 二つの信号線を有する第１差動通信チャネルに連結され、前記第１差動通信チャネルを介して、データ信号を含む第１差動信号を送信する第１差動信号送信回路と、
   二つの信号線を有する第２差動通信チャネルに連結され、前記第２差動通信チャネルを介して、クロック信号を含む第２差動信号を送信する第２差動信号送信回路と、
   第３差動信号を双方向に送受信する双方向トランシーバとを備え、
   前記第３差動信号は、前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうちの一方においてコモンモード変調を施された前記第３差動信号のモーダル成分と、前記第１差動通信チャネル又は前記第２差動通信チャネルのうちの他方においてコモンモード変調を施された前記第３差動信号の逆モーダル成分と、を含むことを特徴とする、通信インターフェース装置。
10. 前記第１差動通信チャネル又は第２差動通信チャネルのそれぞれの信号線に、局所接地レールに連結するインダクタを更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の通信インターフェース装置。
11. 前記第１差動通信チャネル又は第２差動通信チャネルのそれぞれの信号線に、局所電圧レールに連結するインダクタを更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の通信インターフェース装置。
12. レガシー通信チャネルインターフェースを前記差動通信チャネルに選択的に切り替えるスイッチマトリックスを更に備え、
    前記レガシー通信チャネルインターフェースは、前記第１差動通信チャネルの前記二つの信号線に二つの信号を供給し、前記第２差動通信チャネルの前記二つの信号線のうち一つにシングルエンド信号一つを供給するように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の通信インターフェース装置。

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