JP6548851B2 - 信号伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板やケーブル等を用いて高速なメタル線信号伝送を行うにあたり、近接した信号線においてもクロストークなどの信号干渉の影響を抑えることのできる信号伝送装置に関する。

従来から、信号線数を増やすことなく、伝送データ量を増やす方法として、１ペア２本から成る差動信号線に対して他のデータ信号を重畳させる手法がある。このような技術として、例えば、コモンモードフィルタ２個を１ペア２本の差動伝送路に対してそれぞれの信号線に設けることにより、１ペアの差動信号線を伝送する２本の信号線を用いて２系統のシングルエンドモードの信号を重畳する信号伝送装置があった（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／１１４６７２号

しかしながら、従来の信号伝送装置では、近接した信号配線の間でクロストークによる信号干渉が生じ、通信エラーなどの品質劣化が生じるという問題点があった。或いは信号干渉を抑制するためには、信号配線の間隙を確保する必要があり、このような要求を満たすための高密度な配線が困難であり機器のサイズが増加するという課題があった。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、信号配線の間隙を狭めてもクロストークなどの信号干渉の影響を抑制でき、従って、品質を保ちながら小型化を図ることのできる信号伝送装置を提供することを目的とする。

この発明に係る信号伝送装置は、複数系列のデータ信号の数値演算を行う送信側信号処理部と、複数系列のデータ信号の数に対応した個数が設けられ、複数の導体で構成される伝送路に送信側信号処理部から出力された信号をアナログ信号に変換して送出するＤＡ変換器とを有する送信部と、送信側信号処理部のデータ信号の系列数に対応した個数が設けられ、伝送路を介して受信した信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、ＡＤ変換器から出力された信号から複数系列のデータ信号を復元する受信側信号処理部とを有する受信部とを備え、送信側信号処理部は、伝送路を信号が伝搬する固有伝送モードに対応した固有ベクトルにより構成される行列を用いて出力信号を算出し、受信側信号処理部は、送信側信号処理部の逆行列により複数系列のデータ信号を算出するようにしたものである。
送信側信号処理部は、２系列のデータ信号同士を加算した結果に重み係数（１−α）を乗算して一方の出力データとすると共に、データ信号同士を減算した結果に重み係数αを乗算して他方の出力データとし、受信側信号処理部は、受信した一方の出力データに対して重み係数１／（１−α）を乗算すると共に、他方の出力データに対して重み係数１／αを乗算し、かつ、これら一方の出力データと他方の出力データを加算して２系列のデータの信号のうちの一方のデータ信号とすると共に、これら一方の出力データと他方の出力データを減算して他方のデータ信号とする。

この発明に係る信号伝送装置は、送信側信号処理部が、伝送路を信号が伝搬する固有伝送モードに対応した固有ベクトルにより構成される行列を用いて出力信号を算出し、受信側信号処理部では、送信側信号処理部の逆行列により複数系列のデータ信号を算出するようにしたものである。これにより、信号配線の間隙を狭めてもクロストークなどの信号干渉の影響を抑制でき、その結果、品質を保ちながら信号伝送装置の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１の信号伝送装置の構成図である。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置のハードウェア構成図である。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置の伝送路の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置の送信側信号処理部と受信側信号処理部の処理動作を示す説明図である。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置の送信側信号処理部の動作フローチャートである。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置の送信側信号処理部の動作説明図である。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置の受信部の動作フローチャートである。 この発明の実施の形態１の信号伝送装置の動作説明図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、実施の形態１の信号伝送装置と従来構成の復調結果を比較して示す説明図である。 この発明の実施の形態２の信号伝送装置の構成図である。 この発明の実施の形態２の信号伝送装置の重み係数変更部の動作フローチャートである。 この発明の実施の形態３の信号伝送装置の構成図である。 この発明の実施の形態３の信号伝送装置の重み係数変更部の動作フローチャートである。 この発明の実施の形態４の信号伝送装置の構成図である。 この発明の実施の形態４の信号伝送装置の重み係数変更部の動作フローチャートである。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による信号伝送装置を示す構成図である。
図において、信号伝送装置は、送信部１と受信部２が伝送路３で接続されている構成である。本信号伝送装置では、送信部１と受信部２にて様々な信号処理を施すことができる構成としているため、デジタル信号のみならず、例えばＯＦＤＭ信号の様なアナログ変復調信号を含むメタル線通信も実行できるものとする。

まず、各部の構成について説明する。図１において、送信部１は、通信のための送信データが格納される送信データ格納部１１、２系列の送信データを２系統の伝送路に対応した通信信号へ変換する送信側信号処理部１２、送信側信号処理部１２にて信号処理されたデジタル信号のデータを伝送路３へ出力するためにアナログ信号のデータに変換する第一のＤＡ変換器１３ａ及び第二のＤＡ変換器１３ｂを備える。なお、送信データ格納部１１には、２系列のシングルエンドモード信号が格納されているとする。

受信部２は、伝送路３からの入力信号をデジタル信号に変換する第一のＡＤ変換器２１ａ及び第二のＡＤ変換器２１ｂ、これら第一のＡＤ変換器２１ａ及び第二のＡＤ変換器２１ｂから出力されたデータ信号を２系列のシングルエンドモード信号に復元する受信側信号処理部２２、復元されたデータを格納する受信データ格納部２３を備える。

伝送路３は、２本の信号線３１及び信号線３２を有し、例えばケーブルや回路基板などである。例えば、バックプレーン形態の信号伝送装置で考えた場合は、送信部１と受信部２がドーターカードを担い、伝送路３がバックボード基板上の配線と考えることができる。また、伝送路３は２本のみに限定されるわけではなく、２本１ペアでの伝送系を考えた場合には、伝送路数と伝送路数に応じてＤＡ変換器とＡＤ変換器を増やすことにより、多ペアに対しても本発明を適用することができる。

図２は、送信側信号処理部１２及び受信側信号処理部２２のハードウェア構成図である。図２では送信側信号処理部１２の構成のみを示しているが受信側信号処理部２２も同様の構成である。図示のように、送信側信号処理部１２は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、バス１０３を備えている。プロセッサ１０１は、信号処理に関するプログラムを実行することにより、送信側信号処理部１２の機能を実現する演算装置であり、メモリ１０２は、信号処理に関するプログラムを格納すると共に、プロセッサ１０１がプログラムを実行する上でその作業領域を構成する記憶装置である。また、バス１０３は、プロセッサ１０１とメモリ１０２を相互に接続し、かつ、外部とのデータの入出力を行うための通信路である。また、送信側信号処理部１２及び受信側信号処理部２２は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成しても良い。

伝送路３の一例として、多導体伝送路であるプリント基板のマイクロストリップ線路を図３に示す。一般に、多導体伝送路は、単位線路長あたりのキャパシタ要素とインダクタ要素の集合としてモデル化することができる。図３では、二つの信号線３１及び信号線３２とＧＮＤ導体３３で構成される配線の断面構成を示している。各導体のキャパシタ要素をＣ_ｉｊとする。この場合、Ｃ_１１及びＣ_２２はそれぞれ信号線３１及び信号線３２のＧＮＤ導体３３とのＧＮＤ容量である。またＣ_１２及びＣ_２１は信号線３１と信号線３２間の容量である。
同様に、各導体のインダクタ要素をＬ_ｉｊとする。図３では図示省略しているが、Ｌ_１１及びＬ_１２は、それぞれ信号線３１と信号線３２の自己インダクタンス、更にＬ_１２及びＬ_２１は信号線３１と信号線３２間の相互インダクタンスである。

図３に示す伝送路において、伝送波形が満足する波動方程式は、キャパシタンス行列

と、インダクタンス行列

を用いて、

と表せる。一般にｎ次行列の対角化は、固有ベクトルがｎ個存在すれば可能である。伝送路の複数の信号線に対する通信信号として、この固有ベクトル（モード信号）を用いると、上記の波動方程式における、行列［Ｌ_ｉｊ］・［Ｃ_ｉｊ］を対角化することができる。この時、多導体伝送路を伝搬する伝送信号は固有モードとなって、信号干渉の影響を無くすことができる。行列｛［Ｌ_ｉｊ］・［Ｃ_ｉｊ］｝の固有ベクトルにより構成した行列を［Ｔ_ｉｊ］とすると、
［Ｖ_ｉ］＝［Ｔ_ｉｊ］・［Ｖ_ｍｉ］ （式４）
を満たすモード信号のベクトル［Ｖ_ｍｉ］を得る。

送信部１において、通信信号Ｖ_ｉ（ｉ＝１、２）を信号線３１及び信号線３２に対して出力する際に、上記モード信号のベクトルＶ_ｍｉ（ｉ＝１、２）に変換すると、Ｖ_ｍｉは固有モードであるため信号線間の信号干渉の影響を抑制することができる。

図４に送信側信号処理部１２と受信側信号処理部２２の処理動作を示す。２系統の通信信号Ｖ_ｉ（ｉ＝１、２）を信号線３１及び信号線３２に対して出力する際に、送信側信号処理部１２で伝送路構造に対応する行列｛［Ｌ_ｉｊ］・［Ｃ_ｉｊ］｝の固有ベクトルを算出する。この固有ベクトルにより構成した行列［Ｔ_ｉｊ］の逆行列により、通信信号Ｖ_ｉからモード信号のベクトルＶ_ｍｉ（ｉ＝１、２）を算出して伝送路３に出力する。
受信側信号処理部２２は、送信側信号処理部１２と逆の処理を実行することにより、２系統の通信信号Ｖ_ｉ（ｉ＝１、２）を復元する。

次に、プリント基板やケーブルなどの一般的な信号伝送路の一例として、伝送路３を構成する複数の信号線３１及び信号線３２の断面形状が互いに同一で対称性の良い伝送構造である場合を考える。信号線３１及び信号線３２の断面形状が互いに同一であれば、伝送路を伝搬するモード信号は、いわゆるＯＤＤモード（奇モード）とＥＶＥＮモード（偶モード）が存在し、これに対応した送信側信号処理部１２及び受信側信号処理部２２におけるモード信号への変換は非常に容易になる。この場合の処理について以下説明する。

図１における送信部１の送信データ格納部１１には、異なる２系列のデータ（データＡとデータＢ）が格納されており、送信側信号処理部１２は、このデータＡとデータＢを取得する。次に、送信側信号処理部１２では、データＡ及びデータＢに対して、ＥＶＥＮモードとＯＤＤモードへ変換する信号処理を行う。

送信側信号処理部１２の動作フローチャートを図５に示す。ここで、以下の変換式にて、送信部１内におけるデータＡを「Ａ_１」、データＢを「Ｂ_１」、ＯＤＤモードのデータを「ＯＤＤ_１」、ＥＶＥＮモードのデータを「ＥＶＥＮ_１」と表記する。また受信部２に入力されるＯＤＤモードのデータを「ＯＤＤ_２」、ＥＶＥＮモードのデータを「ＥＶＥＮ_２」、受信データ格納部２３に入る復元されたデータのうちＡ_１相当のものを「Ａ_２」、Ｂ_１相当のものを「Ｂ_２」と表記する。

送信側信号処理部１２は、送信データ格納部１１のデータＡ及びデータＢを読み込み（ステップＳＴ１１）、これらデータＡ及びデータＢの加算処理と減算処理を行う（ステップＳＴ１２）と共に、これらの加算及び減算処理結果に重み付けを行ってＥＶＥＮモードとＯＤＤモードの信号を算出する（ステップＳＴ１３）。送信側信号処理部１２におけるデータＡ及びデータＢをＥＶＥＮモードとＯＤＤモードへ変換する方法として、例えば以下の式（５）の演算を送信側信号処理部１２により行う。
ＥＶＥＮ_１＝（Ｂ_１＋Ａ_１）／２
ＯＤＤ_１＝（Ｂ_１−Ａ_１）／２ （式５）
すなわち、この場合の重み係数は１／２であり、ＥＶＥＮモードでは、データＢの振幅とデータＡの振幅とを加算して１／２を乗算し、ＯＤＤモードでは、データＢの振幅からデータＡの振幅を減算して１／２を乗算する。なお、ここで、ＡとＢは逆でも良い。

送信側信号処理部１２にて生成されたＥＶＥＮモードとＯＤＤモードの信号は、第一のＤＡ変換器１３ａと第二のＤＡ変換器１３ｂに対して出力される（ステップＳＴ１４）。これら第一のＤＡ変換器１３ａ及び第二のＤＡ変換器１３ｂでは、ＥＶＥＮモードの信号とＯＤＤモードの信号をデジタル信号からアナログ信号へと変換し、伝送路３の２本の信号線３１及び信号線３２へ出力する。なお、ここで、第一のＤＡ変換器１３ａと第二のＤＡ変換器１３ｂは逆でも良い。

以上の動作を示すのが図６である。Ａ_１とＢ_１とが送信側信号処理部１２によってＥＶＥＮ_１とＯＤＤ_１に変換され第一のＤＡ変換器１３ａと第二のＤＡ変換器１３ｂに出力される。

また、伝送路３では、信号線３１と信号線３２の間にはクロストークが発生するものとする。伝送路３の信号線３１及び信号線３２を介して送信された２系統の信号ＥＶＥＮ_１とＯＤＤ_１は、受信部２では、ＥＶＥＮ_２とＯＤＤ_２の信号として受信されるものとする。図７に、受信部２の動作フローチャートを示す。

受信部２では、伝送路３の２本の信号線３１及び信号線３２から伝搬されてきたＥＶＥＮ_２（ＥＶＥＮモード信号）とＯＤＤ_２（ＯＤＤモード信号）のアナログ信号が、第一のＡＤ変換器２１ａ及び第二のＡＤ変換器２１ｂに入力され、これら第一のＡＤ変換器２１ａ及び第二のＡＤ変換器２１ｂにて、受信側信号処理部２２で演算可能な形態へのデジタルデータへ変換されて出力される（ステップＳＴ２１）。受信側信号処理部２２では、デジタルデータになったＥＶＥＮ_２とＯＤＤ_２を、２系統の受信信号Ａ_２とＢ_２へ復元するため、以下に示す演算を行い（ステップＳＴ２２）、Ａ_２をデータＡ、Ｂ_２をデータＢとして出力する（ステップＳＴ２３）。
Ａ_２＝ＥＶＥＮ_２−ＯＤＤ_２
Ｂ_２＝ＥＶＥＮ_２＋ＯＤＤ_２ （式６）

上記の式（６）より、復元データＡ_２にはＢの成分が無く、復元データＢ_２にはＡの成分が無いことから、クロストーク以外に起因する外乱ノイズ（例えばＤＡ変換器やＡＤ変換器から発生する熱雑音等）を無視した場合、受信部２において、送信データ格納部１１にあった２系統のデータＡとデータＢが数式上完全に復元される。つまり、本伝送系では、データＡとデータＢの信号はお互いに干渉を与えないことが示された。

以上の動作を示すのが図８である。ＥＶＥＮモードの信号（ＥＶＥＮ_２）とＯＤＤモードの信号（ＯＤＤ_２）が、受信側信号処理部２２によってデータＡ（Ａ_２）とデータＢ（Ｂ_２）に復元される。

このように、本実施の形態の信号伝送装置では、ＥＶＥＮモードの信号とＯＤＤモードの信号の直交性（お互いにクロストーク干渉を与えない性質）を利用している。そのため、伝送路３における２本の信号線３１及び信号線３２間の間隙をどれだけ近接させてもクロストークの影響を受けないので、伝送路３にて信号線の間隙を狭くすることによる信号エラーを回避でき、しいては通信品質の向上に繋がる。

図９に、一例として、信号伝送装置としてＯＦＤＭ方式の１６ＱＡＭの変復調を用いた場合の通信性能の比較を示す。図９Ａは、実施の形態１における受信部２のコンスタレーションの数値計算結果を示し、図９Ｂは、従来構成（データＡとＢをそのまま二つの伝送路にて伝送した場合）の結果を示している。両者とも信号線間のクロストークの条件は同一にしており、従来構成の復調結果では信号干渉によりコンスタレーションが大きく乱れているのに対して、本実施の形態の復調結果では１６点の信号点が認識できている。これにより、本実施の形態の構成において、信号干渉の影響抑制を確認できる。また、伝送レートの速度や信号振幅の大きさに左右されないことも効果として挙げられる。

以上説明したように、実施の形態１の信号伝送装置によれば、複数系列のデータ信号の数値演算を行う送信側信号処理部と、複数系列のデータ信号の数に対応した個数が設けられ、複数の導体で構成される伝送路に送信側信号処理部から出力された信号をアナログ信号に変換して送出するＤＡ変換器とを有する送信部と、送信側信号処理部のデータ信号の系列数に対応した個数が設けられ、伝送路を介して受信した信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、ＡＤ変換器から出力された信号から複数系列のデータ信号を復元する受信側信号処理部とを有する受信部とを備え、送信側信号処理部は、伝送路を信号が伝搬する固有伝送モードに対応した固有ベクトルにより構成される行列を用いて出力信号を算出し、受信側信号処理部は、送信側信号処理部の逆行列により複数系列のデータ信号を算出するようにしたので、信号伝送装置として品質を保ちながら小型化を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、ＥＶＥＮモードとＯＤＤモードの重み付け比率を変えることにより伝送効率を向上させる例である。

図１０は、実施の形態２の信号伝送装置の構成図である。実施の形態２の信号伝送装置は、送信部１ａと受信部２ａとが伝送路３で接続されている構成である。送信部１ａは、送信データ格納部１１、送信側信号処理部１２ａ、第一のＤＡ変換器１３ａ、第二のＤＡ変換器１３ｂ、反射量算出部１４、重み係数変更部１５を備えている。また、受信部２ａは、第一のＡＤ変換器２１ａ、第二のＡＤ変換器２１ｂ、受信側信号処理部２２ａ、受信データ格納部２３を備えている。

送信部１ａにおける送信側信号処理部１２ａは、２系列のデータ信号同士を加算した結果に重み係数（１−α）を乗算して一方の出力データとすると共に、前記データ信号同士を減算した結果に重み係数αを乗算して他方の出力データとして算出するよう構成されている。また、送信側信号処理部１２ａは、重み係数変更部１５の重み係数の変更指示に基づいて、重み係数αを変更可能に構成されている。反射量算出部１４は、一方の出力データと他方の出力データの伝送路３における反射量の値を検出する処理部である。重み係数変更部１５は、反射量算出部１４で検出した反射量を設定値以下とする重み係数αの値を送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａに対して変更指示する処理部である。また、受信部２ａにおける受信側信号処理部２２ａは、受信した一方の出力データに対して１／（１−α）を乗算すると共に、他方の出力データに対して１／αを乗算し、かつ、これら一方の出力データと他方の出力データを加算して２系列のデータの信号のうちの一方のデータ信号（Ａ）とすると共に、これら一方の出力データと他方の出力データを減算して他方のデータ信号（Ｂ）とするよう構成されている。更に、受信側信号処理部２２ａは、重み係数変更部１５の重み係数の変更指示に基づいて、重み係数αを変更可能に構成されている。
その他の構成については図１に示した実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

反射量算出部１４及び重み係数変更部１５のハードウェア構成は、送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａのハードウェア構成と同様にＦＰＧＡなどでも実行可能であり、また、図２に示したハードウェア構成であっても良い。

次に、実施の形態２の信号伝送装置の動作について説明する。
実施の形態２の送信側信号処理部１２ａでは、送信データ格納部１１に格納されている２系統のデータＡとデータＢに対して以下に示す処理を行う。すなわち、一方の出力データをＥＶＥＮとし、他方の出力データがＯＤＤとする。
ＥＶＥＮ＝（１−α）×（Ａ＋Ｂ）
ＯＤＤ＝α×（Ｂ−Ａ） （式７）
ここで、αはモード間の重み係数であり、伝送路３の状態より以下に示す手法により決定される。式（７）の処理は、図５に示したフローチャートと同様であり、実施の形態１と異なるのは、重み係数を１／２ずつから、αと（１−α）へと変更した点である。

また、実施の形態２では、反射量算出部１４によって、伝送路３における反射不整合の値を算出している。反射量算出部１４では、例えば反射量Ｓｄｄ１１やＳｃｃ１１を求める。反射量算出部１４では、第一のＤＡ変換器１３ａと第二のＤＡ変換器１３ｂからの出力電圧値が知ることができるため、例えば第一のＡＤ変換器２１ａや第二のＡＤ変換器２１ｂでも用いられるようなＡＤ変換器を用いて、第一のＤＡ変換器１３ａ及び第二のＤＡ変換器１３ｂの電圧値と伝送路３上での電圧値を計測することで、ＡＤ変換器測定電圧値÷ＤＡＣ出力電圧値から、反射量の割合を求めることができる。

例えば、送信部１ａの第一のＤＡ変換器１３ａと第二のＤＡ変換器１３ｂから出力されたＯＤＤモードとＥＶＥＮモードのデータは、送信部１ａ内における信号線の特性インピーダンスと、伝送路３の信号線３１及び信号線３２の特性インピーダンスが異なる場合に、伝送路３の入り口の部分にて信号が反射する。また、同様の理由により、信号の反射は伝送路３と受信部２ａの間でも発生する。この反射量は、一般的に、ＯＤＤモードではＳｄｄ１１、ＥＶＥＮモードではＳｃｃ１１として表され、この反射量（信号レベル＝振幅）が大きい程伝送効率の低下に繋がる。そのため、反射量算出部１４は、Ｓｄｄ１１及びＳｃｃ１１の大きさ（振幅または電力）を求める。

次に、重み係数変更部１５の動作について図１１のフローチャートを用いて説明する。
先ず、重み係数変更部１５は反射量算出部１４の値を取得する（ステップＳＴ３１）。次に、取得した値と前回の値との比較を行い、前回より増加した場合はステップＳＴ３４に、そうでない場合はステップＳＴ３３に移行する（ステップＳＴ３２）。なお、最初の制御などにより前回の値が存在しない場合はデフォルト値を用いるかあるいは前回の値が得られてから比較処理を行う。ステップＳＴ３３では、現在のα値を重み係数の最適候補として保存し、ステップＳＴ３４では、送信側信号処理部１２ａに対してα値の変更指示を行う。なお、α値は、０＜α＜１の範囲内である。ステップＳＴ３４における重み係数変更部１５からのα値変更指示に基づき、送信側信号処理部１２ａはα値を変更する。次に、重み係数変更部１５は、α値を変更した場合の反射量の値を全て求めたかを判定し（ステップＳＴ３５）、全てのα値変更に基づく反射量の値を求めるまでステップＳＴ３１からの処理を行う。ステップＳＴ３５において全ての反射量の値を求めたと判定した場合、反射量の値が最小となるα値を最適な重み係数として判定する（ステップＳＴ３６）。

受信部２ａの動作は、受信側信号処理部２２ａが、式（７）の逆の処理を行い、また、重み係数変更部１５のα値変更指示に基づいてα値を変更してデータＡとデータＢを復元する。

本実施の形態では、重み係数変更部１５がＳｄｄ１１、Ｓｃｃ１１の計算値を基に、重み係数αの値を伝送路３の特性に応じて最適に設定するため、伝送効率が向上する効果を得る。

以上説明したように、実施の形態２の信号伝送装置によれば、送信側信号処理部は、２系列のデータ信号同士を加算した結果に重み係数（１−α）を乗算して一方の出力データとすると共に、データ信号同士を減算した結果に重み係数αを乗算して他方の出力データとして算出し、受信側信号処理部は、受信した一方の出力データに対して１／（１−α）を乗算すると共に、他方の出力データに対して１／αを乗算し、かつ、これら一方の出力データと他方の出力データを加算して２系列のデータの信号のうちの一方のデータ信号とすると共に、これら一方の出力データと他方の出力データを減算して他方のデータ信号とするようにしたので、実施の形態１の効果に加えて重み係数を任意の値とすることができる。

また、実施の形態２の信号伝送装置によれば、一方の出力データと他方の出力データの伝送路における反射量の値を検出する反射量計算部と、反射量を設定値以下とする重み係数αの値を送信側信号処理部及び受信側信号処理部に対して変更指示する重み係数変更部を備えたので、実施の形態１の効果に加えて伝送効率を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、受信成功率に基づいてＥＶＥＮモードとＯＤＤモードの重み付け比率を変えるようにした例である。

図１２は、実施の形態３の信号伝送装置の構成図である。実施の形態３の受信部２ｂは、受信成功率算出部２４と重み係数変更部２５とを備える。受信成功率算出部２４は、送信部１ｂから送信するデータ信号と受信部２ｂで受信したデータ信号とを比較することで、受信データ成功率を算出する処理部である。重み係数変更部２５は、受信成功率算出部２４で算出した受信成功率が設定値以上となる重み係数の値を送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａに対して変更指示する処理部である。その他の各構成は、送信部１ｂの送信側信号処理部１２ａと受信部２ｂの受信側信号処理部２２ａが、重み係数変更部２５の変更指示に従って重み係数αを変更する以外は、図１に示した実施の形態１の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

受信成功率算出部２４及び重み係数変更部２５のハードウェア構成は、送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａのハードウェア構成と同様にＦＰＧＡなどでも実行可能であり、また、図２に示したハードウェア構成であっても良い。

次に、実施の形態３の信号伝送装置の動作について説明する。
実施の形態３の信号伝送装置では、既知の試験データ（トレーニングデータと呼ぶこともある）を、送信データ格納部１１のデータＡ（Ａ_１）及びデータＢ（Ｂ_１）として受信部２ｂに送信し、受信部２ｂの受信データ格納部２３のデータＡ（Ａ_２）及びデータＢ（Ｂ_２）が、送信データ格納部１１のデータＡ（Ａ_１）及びデータＢ（Ｂ_１）とどのくらい一致しているかを受信成功率として受信成功率算出部２４で算出する。あるいは、受信成功率算出部２４における受信成功率の算出手段として、受信データ格納部２３における受信データＡ（Ａ_２）と受信データＢ（Ｂ_２）のＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ビット誤り率）を用いてもよい。ここで、受信成功率が高いこととＢＥＲが０に近いことは同じことを意味している。

次に、重み係数変更部２５の動作について図１３のフローチャートを用いて説明する。
先ず、重み係数変更部２５は受信成功率算出部２４の値を取得する（ステップＳＴ４１）。次に、取得した値と前回の値との比較を行い、前回より減少した場合はステップＳＴ４４に、そうでない場合はステップＳＴ４３に移行する（ステップＳＴ４２）。なお、最初の制御などにより前回の値が存在しない場合はデフォルト値を用いるかあるいは前回の値が得られてから比較処理を行う。ステップＳＴ４３では、現在のα値を重み係数の最適候補として保存し、ステップＳＴ４４では、送信側信号処理部１２ａと受信側信号処理部２２ａに対してα値の変更指示を行う。なお、α値は、０＜α＜１の範囲内である。ステップＳＴ４４における重み係数変更部２５からのα値変更指示に基づき、送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａはα値を変更する。重み係数変更部２５は、α値を変更した場合の受信成功率の値を全て求めたかを判定し（ステップＳＴ４５）、全てのα値変更に基づく受信成功率の値を求めるまでステップＳＴ４１からの処理を行う。ステップＳＴ４５において全ての受信成功率の値を求めたと判定した場合、受信成功率の値が最大となるα値を最適な重み係数として判定する（ステップＳＴ４６）。すなわち、受信成功率は高い値ほど（１００％に近い程）好ましいと言えるからである。

このようにして決定された重み係数αの値は、信号伝送装置の初期化処理などのフェーズにおいて、送信側信号処理部１２ａと受信側信号処理部２２ａで共有されるものとする。

以上説明したように、実施の形態３の信号伝送装置によれば、送信部から送信するデータ信号と受信部で受信したデータ信号とを比較することで、受信データ成功率を算出する受信成功率算出部と、受信成功率算出部で算出した受信成功率が設定値以上となる重み係数の値を送信側信号処理部及び受信側信号処理部に対して変更指示する重み係数変更部とを備えたので、実施の形態１の効果に加えて伝送効率を向上させることができる。

実施の形態４．
実施の形態４は、伝送路３の通過特性に基づいてＥＶＥＮモードとＯＤＤモードの重み付け比率を変えるようにした例である。

図１４は、実施の形態４の信号伝送装置の構成図である。実施の形態４の受信部２ｃは、通過特性算出部２６と重み係数変更部２７とを備える。通過特性算出部２６は、一方の出力データと他方の出力データの伝送路３における通過特性を検出する処理部である。重み係数変更部２７は、通過特性算出部２６で算出された通過特性を設定値以上とする重み係数αの値を送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａに対して変更指示する処理部である。その他の各構成は、送信部１ｃの送信側信号処理部１２ａと受信部２ｃの受信側信号処理部２２ａが、重み係数変更部２７の変更指示に従って重み係数αを変更する以外は、図１に示した実施の形態１の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

通過特性算出部２６及び重み係数変更部２７のハードウェア構成は、送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａのハードウェア構成と同様にＦＰＧＡなどでも実行可能であり、また、図２に示したハードウェア構成であっても良い。

次に、実施の形態４の信号伝送装置の動作について説明する。
実施の形態４の信号伝送装置では、既知の試験データ（トレーニングデータと呼ぶこともある）を、送信データ格納部１１のデータＡ及びデータＢとして受信部２ｃに送信し、受信部２ｃの通過特性算出部２６が、伝送路３を通過したＥＶＥＮモードのデータとＯＤＤモードのデータの通過特性Ｓｄｄ２１、Ｓｃｃ２１の大きさ（振幅または電力）を求める。ここで、実施の形態２の反射量算出部１４との相違点は、実施の形態２では送信部１ａ内の第一のＤＡ変換器１３ａ及び第二のＤＡ変換器１３ｂの出力と伝送路３の間の電圧を計測しているが、実施の形態４では、受信部２ｃ内にて、伝送路３と第一のＡＤ変換器２１ａ及び第二のＡＤ変換器２１ｂの入力との間の電圧を測定することである。

次に、重み係数変更部２７の動作について図１５のフローチャートを用いて説明する。
先ず、重み係数変更部２７は通過特性算出部２６の値を取得する（ステップＳＴ５１）。次に、取得した値と前回の値との比較を行い、前回より減少した場合はステップＳＴ５４に、そうでない場合はステップＳＴ５３に移行する（ステップＳＴ５２）。なお、最初の制御などにより前回の値が存在しない場合はデフォルト値を用いるかあるいは前回の値が得られてから比較処理を行う。ステップＳＴ５３では、現在のα値を重み係数の最適候補として保存し、ステップＳＴ５４では、送信側信号処理部１２ａと受信側信号処理部２２ａに対してα値の変更指示を行う。なお、α値は、０＜α＜１の範囲内である。ステップＳＴ５４における重み係数変更部２７からのα値変更指示に基づき、送信側信号処理部１２ａ及び受信側信号処理部２２ａはα値を変更する。重み係数変更部２７は、α値を変更した場合の通過特性を全て求めたかを判定し（ステップＳＴ５５）、全てのα値変更に基づく通過特性を求めるまでステップＳＴ５１からの処理を行う。ステップＳＴ５５において全ての通過特性を求めたと判定した場合、通過特性が最大となるα値を最適な重み係数として判定する（ステップＳＴ５６）。すなわち、通過特性は高い値ほど（１００％に近い程）好ましいと言えるからである。

このようにして決定された重み係数αの値は、信号伝送装置の初期化処理などのフェーズにおいて、送信側信号処理部１２ａと受信側信号処理部２２ａで共有されるものとする。

以上説明したように、実施の形態４の信号伝送装置によれば、一方の出力データと他方の出力データの伝送路における通過特性を検出する通過特性算出部と、通過特性を設定値以上とする重み係数αの値を送信側信号処理部及び受信側信号処理部に対して変更指示する重み係数変更部とを備えたので、実施の形態１の効果に加えて伝送効率を向上させることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る信号伝送装置は、近接した信号配線の間でクロストークによる信号干渉の発生を抑えることのできる構成に関するものであり、プリント基板やケーブル等を用いて高速なメタル線信号伝送を行う装置に用いるのに適している。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 送信部、２，２ａ，２ｂ，２ｃ 受信部、３ 伝送路、１１ 送信データ格納部、１２，１２ａ 送信側信号処理部、１３ａ 第一のＤＡ変換器、１３ｂ 第二のＤＡ変換器、１４ 反射量算出部、１５，２５，２７ 重み係数変更部、２１ａ 第一のＡＤ変換器、２１ｂ 第二のＡＤ変換器、２２，２２ａ 受信側信号処理部、２３ 受信データ格納部、２４ 受信成功率算出部、２６ 通過特性算出部、３１，３２ 信号線。

Claims (4)

1. 複数系列のデータ信号の数値演算を行う送信側信号処理部と、前記複数系列のデータ信号の数に対応した個数が設けられ、複数の導体で構成される伝送路に前記送信側信号処理部から出力された信号をアナログ信号に変換して送出するＤＡ変換器とを有する送信部と、
   前記送信側信号処理部のデータ信号の系列数に対応した個数が設けられ、前記伝送路を介して受信した信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、当該ＡＤ変換器から出力された信号から前記複数系列のデータ信号を復元する受信側信号処理部とを有する受信部とを備え、
   前記送信側信号処理部は、前記伝送路を信号が伝搬する固有伝送モードに対応した固有ベクトルにより構成される行列を用いて出力信号を算出し、
   前記受信側信号処理部は、前記送信側信号処理部の逆行列により前記複数系列のデータ信号を算出し、
   前記送信側信号処理部は、２系列のデータ信号同士を加算した結果に重み係数（１−α）を乗算して一方の出力データとすると共に、前記データ信号同士を減算した結果に重み係数αを乗算して他方の出力データとし、
   前記受信側信号処理部は、受信した一方の出力データに対して重み係数１／（１−α）を乗算すると共に、他方の出力データに対して重み係数１／αを乗算し、かつ、これら一方の出力データと他方の出力データを加算して２系列のデータの信号のうちの一方のデータ信号とすると共に、これら一方の出力データと他方の出力データを減算して他方のデータ信号とすることを特徴とする信号伝送装置。
2. 前記一方の出力データと前記他方の出力データの前記伝送路における反射量の値を検出する反射量計算部と、
   前記反射量を設定値以下とする重み係数αの値を前記送信側信号処理部及び前記受信側信号処理部に対して変更指示する重み係数変更部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
3. 前記送信部から送信するデータ信号と受信部で受信したデータ信号とを比較することで、受信データ成功率を算出する受信成功率算出部と、
   前記受信成功率算出部で算出した受信成功率が設定値以上となる重み係数αの値を前記送信側信号処理部及び前記受信側信号処理部に対して変更指示する重み係数変更部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
4. 前記一方の出力データと前記他方の出力データの前記伝送路における通過特性を検出する通過特性算出部と、
   前記通過特性を設定値以上とする重み係数αの値を前記送信側信号処理部及び前記受信側信号処理部に対して変更指示する重み係数変更部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。

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