JP7417492B2 - 通信装置、通信システム、通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信システム、および通信方法に関する。

近年の通信技術の発展により、伝送路を伝搬する信号の周波数は増加傾向にある。たとえば車載通信の分野においては、自動運転の発達とともに高解像度カメラが複数設置されるようになり、信号の伝送レートが増加している。このような高速通信では、ケーブルやコネクタ等の伝送路の不具合が信号品質に与える影響が大きい。様々な環境条件で信号品質の担保が必要な車載用途などでは、伝送路の異常を診断することが重要となる。特許文献１には、伝送システムの伝送路と、前記伝送路に接続された複数の通信装置と、前記複数の通信装置の中の１つの通信装置に設けられ、疑似通信信号を発生する信号発生部と、前記複数の通信装置の中の１つの通信装置に設けられ、前記伝送路を通った前記疑似通信信号を受信することに基づいて前記伝送路の劣化を検出する劣化検出部とを備えた伝送路の劣化検出装置が開示されている。

特開２０１７－１２９３７８号公報

特許文献１に記載されている発明では、伝送路の異常位置を判定できない。

本発明の第１の態様による通信装置は、伝送路に第１の所定の信号を所定の周期で繰り返し出力する送信回路と、前記伝送路を介して他の通信装置から前記所定の周期で繰り返し出力される第２の所定の信号を受信する受信回路と、前記受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行う波形等化処理部と、前記波形等化処理のパラメータを保持する保持部と、前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、前記パラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出する異常位置判定部と、を備える。
本発明の第２の態様による通信システムは、伝送路を介して接続される第１通信装置および第２通信装置を含む通信システムであって、前記第２通信装置は、前記伝送路を介して前記第１通信装置に所定の周期で第２の所定の信号を繰り返し出力する第２送信回路を備え、前記第１通信装置は、前記伝送路に前記所定の周期で第１の所定の信号を繰り返し出力する第１送信回路と、前記伝送路から信号を受信する受信回路と、前記受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行う波形等化処理部と、前記波形等化処理のパラメータを保持する保持部と、前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、前記パラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出する異常位置判定部と、を備える。
本発明の第３の態様による通信方法は、伝送路を介して他の通信装置から所定の周期で繰り返し出力される第２の所定の信号を受信する受信回路と、前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、を備える通信装置が実行する通信方法であって、前記伝送路に第１の所定の信号を前記所定の周期で繰り返し出力することと、前記受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行うことと、前記波形等化処理におけるパラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出することとを含む。

本発明によれば、伝送路の異常位置を判定できる。

第１の実施の形態における通信システムの機能構成図 タップ係数を説明する図 図２におけるタップ係数を示す図 異常位置の判定処理を示すフローチャート タップ係数の一例を示す図 伝送路の一例を示す図 異常位置と受信信号の関係を示す図 第２の実施の形態における通信システムの機能構成図 第３の実施の形態における通信システムの機能構成図 第４の実施の形態における通信システムの機能構成図 第５の実施の形態における通信システムの機能構成図 第５の実施の形態における信号の伝搬を示す模式図 第６の実施の形態における通信システムの機能構成図

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。また本発明は情報機器分野全般に適用可能である。

―第１の実施の形態―
以下、図１～図７を参照して、通信システムの第１の実施の形態を説明する。図１は、通信システムＳの機能構成図である。通信システムＳは、第１通信装置１と第２通信装置２とを含む。第１通信装置１と第２通信装置２は、伝送路３によって電気的に接続される。本実施の形態では双方向通信が行われており、第１通信装置１と第２通信装置２は伝送路３を介して相互に信号を伝送する。

第２通信装置２は信号を送受信するための第２通信部２１と、第２送信パターン生成部２６と、第２受信信号処理部２７とを備える。第２通信部２１には第２送信回路２２および第２受信回路２３が含まれる。第２送信パターン生成部２６は第２送信回路２２に接続されており、第２送信パターン生成部２６で生成した信号を第２送信回路２２を介して送信する。第２受信回路２３は第２受信信号処理部２７に接続され、第２受信信号処理部２７は受信したアナログ信号をシンボル値、換言するとディジタル信号に変換する。

第２送信回路２２、第２受信回路２３、第２送信パターン生成部２６、および第２受信信号処理部２７は、たとえばハードウエア回路である。ただし第２送信パターン生成部２６および第２受信信号処理部２７の一部は、ソフトウエアや書き換え可能な論理回路により実現されてもよい。ソフトウエアにより実現される場合には、不図示のプロセッサが不図示の読み出し専用の記憶領域であるＲＯＭからプログラムを読み出し、不図示の記憶領域に展開して実行する。

第１通信装置１は、第１通信部１１と、第１送信パターン生成部１６と、第１受信信号処理部１７と、伝送設定保持部１８と、信号情報保持部１９と、伝送路長情報保持部１１０と、異常位置判定部１１１と、を備える。以下では、伝送設定保持部１８と、信号情報保持部１９と、伝送路長情報保持部１１０とをまとめて「記憶部」と呼ぶことがある。第１通信部１１は、第１送信回路１２、第１受信回路１３、およびＤＦＥ部１４を有する。ＤＦＥ部１４は第１受信回路１３に接続され、第１受信回路１３にて受信した信号に対して波形等化処理すなわちイコライジングを行う機能を持つ。そのためＤＦＥ部１４は、「波形等化処理部」と呼ぶことができる。

より詳細にはＤＦＥ部１４は、判定帰還型イコライザ（Decision feedback Equalizer）である。ＤＦＥ部１４は、公知の手法を用いて設定値を算出しＤＦＥ設定値保持部１５にその設定値を保存する。本実施の形態におけるＤＦＥ部１４は、Ｎ個のタップを有し、フローティングタップを有さない。以下ではＤＦＥ部１４の設定値を「タップ係数」や「パラメータ」とも呼ぶ。それぞれのタップは、基準時刻から１ユニットインターバル（ＵＩ：Unit Interval）ずつ遅れた時刻の信号を補正し、本実施の形態では１ＵＩは伝送レートの逆数であり、たとえば１ナノ秒である。なお以下では、ＤＦＥ設定値保持部１５を「保持部」とも呼ぶ。

第１送信パターン生成部１６は第１送信回路１２に接続される。第１送信パターン生成部１６が生成した信号は、第１送信回路１２を介して伝送路３に送信される。第１受信信号処理部１７は、ＤＦＥ部１４に接続され、第１受信回路１３が受信したアナログ信号をシンボル値に変換する。

伝送設定保持部１８には、伝送レート等の通信設定情報が格納される。信号情報保持部１９には、伝送路３における信号の伝搬速度等の信号情報が格納される。伝送路長情報保持部１１０には、伝送路３の長さの情報が格納される。

異常位置判定部１１１は、伝送路３において異常が発生している位置、具体的には信号が反射している異常位置を判定する。異常位置判定部１１１はこの判定に、ＤＦＥ設定値保持部１５から取得するＤＦＥ部１４の設定値、伝送設定保持部１８から取得する伝送レート等の通信設定情報、信号情報保持部１９から取得する伝送路３における信号の伝搬速度等の信号情報、および伝送路長情報保持部１１０から取得する伝送路３の長さの情報を用いる。異常位置判定部１１１は、第１通信装置１の内部の不図示の構成、または第１通信装置１の外部に、判定した異常位置の情報を出力する。

第１送信回路１２、第１受信回路１３、第１送信パターン生成部１６、および第１受信信号処理部１７は、たとえばハードウエア回路である。ただし第１送信パターン生成部１６および第１受信信号処理部１７の一部は、ソフトウエアや書き換え可能な論理回路により実現されてもよい。ソフトウエアにより実現される場合には、不図示のプロセッサが不図示のＲＯＭからプログラムを読み出し、不図示の記憶領域に展開して実行する。異常位置判定部１１１はソフトウエアにより実現される。伝送設定保持部１８、信号情報保持部１９、および伝送路長情報保持部１１０は、不揮発性の記憶装置により実現される。

（タップ係数）
図２はＤＦＥ部１４の設定値、すなわちタップ係数を説明する図である。図２の横軸は時間、縦軸は第１受信回路１３が受信する電圧を示す。図２に示すＴ１０～Ｔ１７のそれぞれは、同一の時間長さを有する期間である。第１受信回路１３が受信する波形例Ｌ１は、伝送路３にて伝送路の損失や伝送路異常の影響により波形が歪むことが一般的である。ＤＦＥは、このような波形の歪みを補償するようにシンボルの閾値を調整する機能であり、各タップが所定の時間枠に対応する補償を行う。波形Ｌ１は期間Ｔ１０において受信した信号の影響が、期間Ｔ１１および期間Ｔ１６に表れている。

期間Ｔ１１では、波形Ｌ１は高周波成分の損失による波形の歪み、換言するとＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ノイズが表れている。期間Ｔ１６では、波形Ｌ１は伝送路の異常による反射による波形の歪み、換言すると反射ノイズが表れている。ＤＦＥ部１４は、期間Ｔ１１および期間Ｔ１６において、シンボルの”０１”を判定する閾値を上げることで、相対的に受信した波形Ｌ１を波形Ｌ２にように補償する。これらの補償量の情報はタップ係数としてＤＦＥ設定値保持部１５に保存される。

図３は図２におけるタップ係数を示す図である。１番目と６番目のタップ係数が他のタップ係数より高く、１シンボル後と６シンボル後の波形を補償していることがＤＦＥのタップ係数情報から分かる。

（異常位置の判定）
図４～図７を参照して、通信システムＳによる異常位置の判定処理を説明する。図４は通信システムＳによる異常位置の判定処理を示すフローチャート、図５はタップ係数の一例を示す図、図６は伝送路３の一例を示す図、図７は異常位置と受信信号の関係を示す図である。

まずステップＳ３０１において、第２通信装置２のみが所定の基準波形を第１通信装置１に向けて連続送信する。続くステップＳ３０２において、第１通信装置１のＤＦＥ部１４が公知の手法によりタップ係数を算出し基準値として保存する。この基準値はたとえば、伝送路３による信号の損失を表す。続くステップＳ３０３において、第１通信装置１および第２通信装置２の双方が、同一の基準波形を同一のタイミングで連続送信する。なおステップＳ３０１における基準波形とステップＳ３０３における基準波形は同一であることが望ましい。

続くステップＳ３０４では、第１通信装置１のＤＦＥ部１４が公知の手法によりタップ係数を算出し比較値として保存する。詳しくは後述するが、この比較値には伝送路３による信号の損失だけでなく、不具合位置における信号の反射も含んでいる。続くステップＳ３０５ではＤＦＥ部１４は、ステップＳ３０２において保存した基準値と、ステップＳ３０４において保存した比較値との差を用いて異常位置までの物理的距離を演算する。本ステップにおける演算は後に詳述する。

図５は、ステップＳ３０２およびステップＳ３０４におけるタップ係数の一例を示す図である。図５（ａ）は、ステップＳ３０２におけるタップ係数の一例を示す図、図５（ｂ）はステップＳ３０４におけるタップ係数の一例を示す図である。図５（ａ）に示すタップ係数と図５（ｂ）に示すタップ係数とを比較すると、図５（ｂ）では８３段目のタップ係数が顕著に大きくなっている。ＤＦＥ部１４は、タップ係数の差の絶対値が最大かつ所定の閾値、たとえば「０．０５」以上のタップの段数を反射波によるものであると判断する。段数と距離との関係は後述する。

図６は、伝送路３の構成の一例、および図４のステップＳ３０３における状況を示す図である。図６に示す例では、伝送路３は、第１ケーブルＤ１、第２ケーブルＤ２、および第３ケーブルＤ３と、第１コネクタＣ１、第２コネクタＣ２、第３コネクタＣ３、および第４コネクタＣ４とを含んで構成される。具体的には、第２通信装置２から第１通信装置１に向かって、第１コネクタＣ１、第１ケーブルＤ１、第２コネクタＣ２、第２ケーブルＤ２、第３コネクタＣ３、第３ケーブルＤ３、第４コネクタＣ４の順に配される。ここでは第２通信装置２よりも第１通信装置１に近い第３コネクタＣ３に異常があり、第３コネクタＣ３のインピーダンス値が増加していることを理由に信号が反射する場合を説明する。

第１通信装置１は、第１チャネルＨ１を用いて第２通信装置２に第１信号Ｓ１を送信する。第２通信装置２は、第２チャネルＨ２を用いて第１通信装置１に第２信号Ｓ２を送信する。図４のステップＳ３０３において、第１送信パターン生成部１６と第２送信パターン生成部２６は同じパターン信号を生成し、第１送信回路１２と第２送信回路２２はこのパターン信号を繰り返し送信する。第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２はたとえば、先頭の１ＵＩの時間だけＨｉｇｈで他が全てＬｏｗの信号である。

チャネルＨ１において第１送信回路１２が第１信号Ｓ１を送信すると、異常位置で反射して反射ノイズＳ１１がチャネルＨ２の第２信号Ｓ２に重畳され、受信信号Ｓ２１として第１通信装置１に受信される。前述のように、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２は同一のタイミングかつ同一の周期Ｔで繰り返し送信するので、受信信号Ｓ２１には何度も同様に反射ノイズＳ１１が含まれる。そのためＤＦＥ部１４は、反射ノイズＳ１１を含む受信信号Ｓ２１に対してタップ係数を算出する。異常位置判定部１１１は、ＤＦＥ部１４が算出するタップ係数のうち反射ノイズＳ１１に対応する係数を特定することで、反射が発生した位置、すなわち異常位置を算出する。

図７は、図６に示す状況における異常位置と受信信号の関係を示す図である。図７の横軸は、右側ほど時間が経過していることを表しており、上段は第１通信装置１による反射ノイズＳ１１の受信を、下段は第１通信装置１による第２信号Ｓ２の受信を表している。図６において説明したように、異常が発生している第３コネクタＣ３は第２通信装置２よりも第１通信装置１に近いため、第１通信装置１は第２信号Ｓ２よりも反射ノイズＳ１１を先に受信する。

図７では、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の繰返し周期をＴとする。第１通信装置１が時刻τｒに最初の反射ノイズＳ１１を受信し、その後は時間Ｔが経過するごとに次の反射ノイズＳ１１を受信する。すなわち第１通信装置１が反射ノイズＳ１１を受信する時刻は、時刻τｒ、時刻τｒ＋Ｔ、時刻τｒ＋２Ｔ、時刻τｒ＋３Ｔ、・・である。なお時刻τｒは、反射ノイズＳ１１の発生位置と伝搬速度により定まるので、時刻τｒが直接に測定できれば反射ノイズＳ１１の発生位置は容易に算出できる。しかし反射ノイズＳ１１は微弱なため単独で検出することは困難である。

第１通信装置１は、時刻τｔに最初の第２信号Ｓ２の受信を開始する。なお時刻τｔは、実測してもよいし、伝送路３の長さと伝送路３における信号の伝搬速度とを用いて算出してもよい。そして時刻τｔよりも後の時刻である、時刻τｒ＋ｎＴにおいて（ｎ＋１）回目の反射ノイズＳ１１を受信する。ただし前述のとおり第１通信装置１は反射ノイズＳ１１を単独で検出することは困難であり、反射ノイズＳ１１が第２信号Ｓ２に重畳された受信信号Ｓ２１として受信する。

このとき、受信信号Ｓ２１における反射ノイズＳ１１は、受信信号Ｓ２１の受信開始から時間ｄの遅れがある。時間ｄは（τｒ＋ｎ×Ｔ－τｔ）と等しい。ＤＦＥ設定値保持部１５が反射ノイズＳ１１に対応して調整するタップをタップＮ＿ＤＦＥとし、タップの１ＵＩの周期をＴｕｉと記載すると、Ｎ＿ＤＦＥは以下の式で表される。

Ｎ＿ＤＦＥ＝（τｒ＋ｎ×Ｔ－τｔ）／Ｔｕｉ・・・（数式１）

なお数式１では「ｎ」が未知数であり異常位置候補が複数存在することになるが、伝送路３の長さおよび周期Ｔの時間、換言すると１周期に含まれるデータ数によりｎの値は概ね一意に求まる。たとえば伝送路３が１０～１５ｍで、１周期に含まれるデータ数が１００ビット以上の場合は、多くの場合でｎ＝１となる。そのため、Ｎ＿ＤＦＥの値が特定できればτｒが算出でき、第１通信装置１から異常発生位置までの距離Ｌは、伝送路３における信号の伝搬速度をｖと置くと、以下の式により算出できる。

Ｌ＝τｒ×０．５×ｖ
＝（Ｔｕｉ×Ｎ＿ＤＦＥ＋τｔ－ｎ×Ｔ）×０．５×ｖ・・・（数式２）

たとえば、図５に示すようにタップ係数の８３段目に反射ノイズＳ１１の影響が表れ、１ＵＩの周期であるＴｕｉが１ナノ秒、τｔが４０ナノ秒（伝送路３が１２ｍ）、周期Ｔが１００ナノ秒、伝搬速度ｖが毎秒３０万ｋｍとすると、Ｌは４．４５ｍである。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）第１通信装置１は、伝送路３に第１の所定の信号Ｓ１を所定の周期Ｔで繰り返し出力する第１送信回路１２と、伝送路３を介して第２通信装置２から所定の周期Ｔで繰り返し出力される第２の所定の信号Ｓ２を受信する第１受信回路１３と、第１受信回路１３が受信する信号に対して波形等化処理を行う波形等化処理部、すなわちＤＦＥ部１４と、波形等化処理のパラメータを保持する保持部、すなわちＤＦＥ設定値保持部１５と、伝送路３における信号の伝搬速度、所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部、すなわち伝送設定保持部１８、信号情報保持部１９、および伝送路長情報保持部１１０と、パラメータのうち伝送路の異常に起因するパラメータの情報、および記憶部に格納される情報を用いて、伝送路３における異常の位置までの距離を算出する異常位置判定部１１１と、を備える。そのため、上述した数式２を用いることで第１通信装置１から伝送路３の異常位置までの距離を算出できる。さらに本実施の形態では、公知のＤＦＥの技術を利用して算出したＮ＿ＤＦＥ、すなわち反射波ノイズＳ１１に対応するタップ係数を用いるので、既存の通信装置を用いて容易に実現できる。

（２）第１送信回路１２は、第２通信装置２が第２の所定の信号Ｓ２を出力するタイミングで、第１の所定の信号Ｓ１を出力する。換言すると第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２は、同時に出力される。そのため、異常位置の算出が容易である。

（３）通信システムＳは、伝送路３を介して接続される第１通信装置１および第２通信装置２を含む。第２通信装置２は、伝送路３を介して第１通信装置１に所定の周期で第２信号Ｓ２を繰り返し出力する第２送信回路２２を備える。第１通信装置１は、伝送路３を介して第２通信装置２に所定の周期で第１信号Ｓ１を繰り返し出力する第１送信回路１２と、伝送路３から信号を受信する第１受信回路１３と、第１受信回路１３が受信する信号に対して波形等化処理を行う波形等化処理部、すなわちＤＦＥ部１４と、波形等化処理のパラメータを保持する保持部すなわちＤＦＥ設定値保持部１５と、パラメータのうち伝送路３の異常に起因するパラメータの情報、および記憶部に格納される情報を用いて、伝送路３における異常の位置までの距離を算出する異常位置判定部１１１と、を備える。そのため、既存の通信装置を用いて容易に第１通信装置１から伝送路３の異常位置までの距離を算出できる。

（４）第１通信装置１は、伝送路３を介して第２通信装置２から所定の周期で繰り返し出力される第２信号Ｓ２を受信する第１受信回路１３と、伝送路３における信号の伝搬速度、所定の周期Ｔの時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、を備える。この第１通信装置１は次の通信方法を実行する。すなわちこの通信方法は、伝送路３に第１信号Ｓ１を所定の周期Ｔで繰り返し出力することと、第１受信回路１３が受信する信号に対して波形等化処理を行うことと、波形等化処理におけるパラメータのうち伝送路３の異常に起因するパラメータの情報、および記憶部に格納される情報を用いて、伝送路３における異常の位置までの距離を算出することとを含む。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、チャネルＨ１とチャネルＨ２の伝送レートは同じで、かつ第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２のパターン信号は同一であった。しかし両者の時系列での波形が同一であればよく、伝送レートおよびパターン信号が異なってもよい。たとえばチャネルＨ１はチャネルＨ２の２倍の伝送レートを有し、チャネルＨ１の１ＵＩが１ナノ秒でチャネルＨ２の１ＵＩが２ナノ秒の場合を想定する。この場合には、第１信号Ｓ１のパターン信号は第２信号Ｓ２を２倍に引き延ばしたものとし、たとえば第２信号Ｓ２は先頭の１ＵＩのみがＨｉｇｈ状態であれば第１信号Ｓ１は先頭の２ＵＩのみがＨｉｇｈ状態とする。この変形例１によれば、第１チャネルＨ１と第２チャネルＨ２の伝送レートが異なる場合にも対応できる。

（変形例２）
上述した第１の実施の形態では、２つのタップ係数を比較することで異常位置に対応するタップ係数の番号Ｎ＿ＤＦＥを特定した（図４のＳ３０５）。しかし１つのタップ係数の値だけを用いてＮ＿ＤＦＥを特定してもよい。たとえば一般に、信号の補償は次数が低いタップ係数が用いられることが多い。そのため、所定の次数よりも高く、係数の絶対値が所定の閾値を超える係数をＮ＿ＤＦＥとして特定してもよい。

―第２の実施の形態―
図８を参照して、通信システムの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、電圧を制御する電圧制御部を備える点で、第１の実施の形態と異なる。

図８は、第２の実施の形態における通信システムＳ１の機能構成図である。通信システムＳ１は、第１通信装置１Ａと、第２通信装置２Ａとを含む。第１通信装置１Ａは、第１の実施の形態における第１通信装置１の構成に加えて、第１通信部１１Ａが第１電圧制御部１２１をさらに備える。第２通信装置２Ａは、第１の実施の形態における第２通信装置２の構成に加えて、第２通信部２１Ａが第２電圧制御部２２１をさらに備える。第１電圧制御部１２１および第２電圧制御部２２１は、たとえば電圧源である。

第１電圧制御部１２１は第１送信回路１２に接続され、第１送信回路１２が出力する送信パターンの電圧を制御する。第２電圧制御部２２１は第２送信回路２２に接続され、第２送信回路２２が出力する送信パターンの電圧を制御する。第１電圧制御部１２１および第２電圧制御部２２１は、第１の実施の形態に比べて受信信号Ｓ２１における反射ノイズＳ１１が相対的に大きくなるように電圧を制御する。たとえば、第１電圧制御部１２１は第１の実施の形態よりも第１信号Ｓ１の電圧を高く設定し、第２電圧制御部２２１は第１の実施の形態よりも第２信号Ｓ２の電圧を低く設定する。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（５）第１通信装置１は、第１送信回路１２から出力される信号の電圧を高める第１電圧制御部１２１を備える。そのため、異常位置におけるインピーダンスミスマッチが小さくＳ１１の電圧が小さい場合でも、反射ノイズＳ１１の電圧レベルが高くなり反射ノイズＳ１１の検出が容易になるので、常位置に対応するタップ係数の番号Ｎ＿ＤＦＥの特定も容易になる。

（第２の実施の形態の変形例）
上述した第２の実施の形態では、第１通信装置１Ａおよび第２通信装置２Ａの両方が電圧制御部を有した。しかし第１通信装置１Ａおよび第２通信装置２Ａのいずれか一方が電圧制御部を備えればよい。第１通信装置１Ａに備えられる第１電圧制御部１２１は、第１信号Ｓ１の電圧レベルを既知である第２信号Ｓ２の電圧レベルよりも高く設定する。第２通信装置２Ａに備えられる第２電圧制御部２２１は、第２信号Ｓ２の電圧レベルを既知である第１信号Ｓ１の電圧レベルよりも低く設定する。本変形例によれば次の作用効果が得られる。

（６）通信システムＳ１は、第１の所定の信号の信号レベルを第２の所定の信号の信号レベルよりも高くする電圧制御部、すなわち第１電圧制御部１２１および第２電圧制御部２２１の少なくとも一方を備える。そのため、電圧制御部の数を減らしつつ第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

―第３の実施の形態―
図９を参照して、通信システムの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、信号を遅延させる点で、第１の実施の形態と異なる。

図９は、第３の実施の形態における通信システムＳ２の機能構成図である。通信システムＳ２は、第１通信装置１Ｂと、第２通信装置２とを含む。第２通信装置２の構成は第１の実施の形態と同様である。第１通信装置１Ｂは、第１の実施の形態における第１通信装置１の構成に加えて遅延器１１３および遅延量制御部１１４を備える。遅延器１１３は第１送信パターン生成部１６が生成した送信パターンを、遅延量制御部１１４が指定する遅延量分だけ遅らせて第１送信回路１２に入力する。

遅延量制御部１１４は、ＤＦＥ部１４の構成に基づいて後に説明するように複数とおり設定し、その設定量を遅延器１１３および異常位置判定部１１１に出力する。まず遅延量制御部１１４の必要性を説明する。本実施の形態におけるＤＦＥ部１４はＮ個の固定タップを有するので、タップの１ＵＩの周期をＴｕｉと記載すると、ＤＦＥ部１４が対応可能な信号は、Ｔｕｉ×Ｎの時間幅に限定される。そのため特段の対処を行わない場合には、反射ノイズＳ１１が第２信号Ｓ２の受信開始からＴｕｉ×Ｎの時間内に到達しない場合には、受信した反射ノイズＳ１１をイコライザ係数に反映できない。より具体的には、遅延器１１３および遅延量制御部１１４が存在しない場合には、図７における時間ｄがＴｕｉ×Ｎよりも長いと、異常位置判定部１１１は反射ノイズＳ１１をイコライザ係数に反映できない。

そのため遅延量制御部１１４は、遅延量をＴｕｉ×Ｎの単位で増加させて第１信号Ｓ１の周期Ｔまで変化させる。たとえばタップ数が「１０」、Ｔｕｉが「１ナノ秒」、第１信号Ｓ１の周期Ｔが「１００ナノ秒」とする。この場合にはＤＦＥ部１４が対応可能な時間幅は「１０ナノ秒」なので、遅延量制御部１１４は遅延時間を「０秒」、「１０ナノ秒」、「２０ナノ秒」、・・・「８０ナノ秒」、「９０ナノ秒」に設定する。遅延時間が「０秒」の場合には図７の時間ｄが「０秒～１０ナノ秒」のケースに対処でき、遅延時間が「９０ナノ秒」の場合には図７の時間ｄが「９０秒～１００ナノ秒」のケースに対処できる。

上述した第３の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（７）第１通信装置１は、第２通信装置２が第２信号Ｓ２を出力するタイミングと、第１送信回路１２が第１信号Ｓ１を出力するタイミングとの時間差である遅れ時間を設定する遅延量制御部１１４と、遅延量制御部１１４が設定する遅れ時間に従って、第１信号Ｓ１を出力するタイミングを遅らせる遅延器１１３と、を備える。異常位置判定部１１１は、パラメータのうち伝送路３の異常に起因するパラメータの情報、記憶部に格納される情報、および遅れ時間を用いて、伝送路３における異常の位置までの距離を算出する。そのため、少ないタップ数のＤＦＥ部１４を用いる場合にも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施の形態の変形例１）
上述した第３の実施の形態では遅延量制御部１１４は、計算に基づき遅延量を決定した。しかし遅延量制御部１１４は、遅延量をランダムに決定してもよい。

（第３の実施の形態の変形例２）
上述した第１～第３の実施の形態ではＤＦＥ部１４は固定タップのみを有するとした。しかしＤＦＥ部１４はフローティングタップを有してもよい。たとえばＤＦＥ部１４は、複数のフローティングタップのみで構成されてもよいし、固定タップとフローティングタップの組合せで構成されてもよい。本変形例によれば、フローティングタップを用いることで少ないタップ数で長い時間幅に対応でき、かつ遅延器１１３や遅延量制御部１１４が不要である。

―第４の実施の形態―
図１０を参照して、通信システムの第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、第２通信装置が第１通信装置と同様の構成を有する点で、第１の実施の形態と異なる。

図１０は、第４の実施の形態における通信システムＳ３の機能構成図である。通信システムＳ３は、第１通信装置１と第２通信装置２Ｃとを含む。第１通信装置１の構成は第１の実施の形態と同様である。第２通信装置２Ｃは、第１の実施の形態における第２通信装置２の構成に加えて、第２ＤＦＥ部１４Ｚと、第２異常位置判定部１１１Ｚと、不図示の第２伝送設定保持部１８Ｚと、不図示の第２信号情報保持部１９Ｚと、不図示の第２伝送路長情報保持部１１０Ｚとをさらに備える。なお第２ＤＦＥ部１４Ｚは、ＤＦＥ設定値保持部１５に対応する第２ＤＦＥ設定値保持部１５Ｚを有する。

第２ＤＦＥ部１４Ｚ、第２異常位置判定部１１１Ｚ、第２伝送設定保持部１８Ｚ、第２信号情報保持部１９Ｚ、および第２伝送路長情報保持部１１０Ｚの構成および動作は、第１通信装置１が備える、ＤＦＥ部１４、異常位置判定部１１１、伝送設定保持部１８、信号情報保持部１９、および伝送路長情報保持部１１０のそれぞれと同一である。第２異常位置判定部１１１Ｚは、第２通信装置２Ｃの内部の不図示の構成、または第２通信装置２Ｃの外部に、判定した異常位置の情報を出力する。異常位置判定部１１１および第２異常位置判定部１１１Ｚは、同一の装置に対して判定した異常位置の情報を出力してもよい。

本実施の形態では、伝送路３の異常位置を第１通信装置１および第２通信装置２の両方が判定する。両者の算出方法は同一であるが、異常位置までの距離が近いほど反射ノイズＳ１１の信号が大きいのでノイズに埋もれにくく位置の算出精度が高まる。そのため第１通信装置１および第２通信装置２の両方が異常位置を判定することで、異常位置によらず高精度な位置の特定が可能となる。

上述した第４の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（８）第２通信装置２Ｃは、伝送路３から信号を受信する第２受信回路２３と、第２受信回路２３が受信する信号に対して波形等化処理を行う第２ＤＦＥ部１４Ｚと、第２ＤＦＥ部１４Ｚのパラメータを保持する第２保持部１５Ｚと、第２ＤＦＥ部１４Ｚのパラメータのうち伝送路３の異常に起因するパラメータの情報、および第２ＤＦＥ設定値保持部１５Ｚに格納される情報を用いて、伝送路３における異常の位置までの距離を算出する第２異常位置判定部１１１Ｚと、を備える。そのため第１通信装置１および第２通信装置２の両方が異常位置を判定することで、異常位置によらず高精度な位置の特定が可能となる。

―第５の実施の形態―
図１１～図１２を参照して、通信システムの第５の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、１つのチャネルのみを用いて複数存在する異常位置間の距離を演算する点で、第１の実施の形態と異なる。

本実施の形態では、異常位置が複数存在することを前提とし、１つのチャネルを用いて異常位置間の距離を演算する。本実施の形態における通信システムの構成は、第１の実施の形態と同様でもよいし、第１通信装置と第２通信装置のそれぞれが、送信回路および受信回路の一方のみを備える構成でもよい。

図１１は、第５の実施の形態における通信システムＳ４の機能構成図である。通信システムＳ４は、第１通信装置１Ｄと、第２通信装置２Ｄとを含む。第１通信装置１Ｄは、第１の実施の形態における第１通信装置１の構成から、第１送信回路１２、第１送信パターン生成部１６、および伝送路長情報保持部１１０を除いたものである。第２通信装置２Ｄは、第１の実施の形態における第２通信装置２の構成から、第２受信回路２３および第２受信信号処理部２７を除いたものである。本実施の形態における通信は、第２通信装置２Ｄから第１通信装置１Ｄへの方向のみであり、第１の実施の形態における図５に示すチャネルＨ２が用いられる。

図１２は、第５の実施の形態における信号の伝搬を示す模式図である。第２通信部２１が出力する第２信号Ｓ２の一部は、減衰しながら第１通信部１１まで到達する。その一方で、第２信号Ｓ２の別の一部は、コネクタＣ３で反射し、さらにコネクタＣ２で反射して反射ノイズＳ２Ｗとして第１通信部１１に到達する。第１通信部１１は、減衰した第２信号Ｓ２と反射ノイズＳ２Ｗが重畳された、受信信号Ｓ２１Ｗを受信する。

本実施の形態における異常位置判定部１１１は、ＤＦＥ設定値保持部１５から取得するタップ係数から、反射ノイズＳ２Ｗに起因するタップの段数Ｎｗを特定し、次のように２つの異常位置の距離ＷＬを算出する。

ＷＬ＝Ｔｕｉ×ｖ×Ｎｗ×０．５・・・（数式３）

上述した第５の実施の形態によれば、第１通信装置１Ｄが信号を出力することなく、第２通信装置２Ｄが出力する信号のみを用いて、２つの異常位置の距離ＷＬを算出することができる。

―第６の実施の形態―
図１３を参照して、通信システムの第６の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、異常部位を判定する点で、第１の実施の形態と異なる。

図１３は、第６の実施の形態における通信システムＳ５の機能構成図である。通信システムＳ５は、第１通信装置１Ｅと、第２通信装置２とを含む。第２通信装置２の構成は第１の実施の形態と同様である。第１通信装置１Ｅは、第１の実施の形態における第１通信装置１の構成に加えて、異常部位判定部１１６をさらに備える。

異常部位判定部１１６は、伝送路３の構成および各構成の伝送路３の長さ情報を有する。異常部位判定部１１６は、異常位置判定部１１１が出力する異常位置までの距離情報を用いて、伝送路３のいずれの部位に異常が発生したかを判定する。異常部位判定部１１６は、異常の発生を判定した部位を識別する情報を、第１通信装置１Ｅの外部に存在する外部サーバ１１７に出力する。ただし異常部位判定部１１６は、異常の発生を判定した部位を識別する情報を他の構成、たとえば第１通信装置１Ｅに含まれる不図示の構成に出力してもよい。

たとえば伝送路３の構成が第１の実施の形態における図５と同様であり、第１ケーブルＤ１、第２ケーブルＤ２、および第３ケーブルＤ３のそれぞれにおける伝送路３の長さが５ｍ、第１コネクタＣ１、第２コネクタＣ２、第３コネクタＣ３、および第４コネクタＣ４のそれぞれにおける伝送路３の長さが０．３ｍとする。この場合に、異常位置判定部１１１が出力する異常位置までの距離が７ｍであれば、異常部位判定部１１６は第２ケーブルＤ２を異常部位と判定する。

上述した第６の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（９）伝送路３は直列に接続される複数のコンポーネントから構成される。第１通信装置１Ｅは、異常位置判定部１１１が算出する距離に基づき異常が発生したコンポーネントを特定する異常部位判定部１１６を備える。そのため、伝送路３のメンテナンスサービスを容易かつ低コストに実現できる。

上述した各実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、１つの機能ブロック図で表した構成を２以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。

上述した各実施の形態および変形例において、プログラムは不図示のＲＯＭに格納されるとしたが、プログラムは書き換え可能な不揮発性の記憶装置、たとえばフラッシュメモリに格納されていてもよい。また、第１通信装置１が不図示の入出力インタフェースを備え、必要なときに入出力インタフェースが利用可能な媒体を介して、他の装置からプログラムが読み込まれてもよい。ここで媒体とは、例えば入出力インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体、すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号、を指す。また、プログラムにより実現される機能の一部または全部がハードウエア回路やＦＰＧＡにより実現されてもよい。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１、１Ａ、１Ｂ、1Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…第１通信装置
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ…第２通信装置
３…伝送路
１１、１１Ａ…第１通信部
１２…第１送信回路
１３…第１受信回路
１４…ＤＦＥ部
１４Ｚ…第２ＤＦＥ部
１５…ＤＦＥ設定値保持部
１５Ｚ…第２ＤＦＥ設定値保持部
１８…伝送設定保持部
１８Ｚ…第２伝送設定保持部
１９…信号情報保持部
１９Ｚ…第２信号情報保持部
２１…第２通信部
２２…第２送信回路
２３…第２受信回路
２６…第２送信パターン生成部
２７…第２受信信号処理部
１１０…伝送路長情報保持部
１１０Ｚ…第２伝送路長情報保持部
１１１…異常位置判定部
１１１Ｚ…第２異常位置判定部
１１３…遅延器
１１４…遅延量制御部
１１６…異常部位判定部
１２１…第１電圧制御部
２２１…第２電圧制御部

Claims (9)

1. 伝送路に第１の所定の信号を所定の周期で繰り返し出力する送信回路と、
   前記伝送路を介して他の通信装置から前記所定の周期で繰り返し出力される第２の所定の信号を受信する受信回路と、
   前記受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行う波形等化処理部と、
   前記波形等化処理のパラメータを保持する保持部と、
   前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、
   前記パラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出する異常位置判定部と、を備える通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記送信回路は、前記他の通信装置が前記第２の所定の信号を出力するタイミングで、前記第１の所定の信号を出力する、通信装置。
3. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記送信回路から出力される信号の電圧を高める電圧制御部をさらに備える、通信装置。
4. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記他の通信装置が前記第２の所定の信号を出力するタイミングと、前記送信回路が前記第１の所定の信号を出力するタイミングとの時間差である遅れ時間を設定する遅延量制御部と、
   前記遅延量制御部が設定する遅れ時間に従って、前記第１の所定の信号を出力するタイミングを遅らせる遅延器と、をさらに備え、
   前記異常位置判定部は、前記パラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、前記記憶部に格納される情報、および前記遅れ時間を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出する通信装置。
5. 請求項２に記載の通信装置において、
   前記伝送路は直列に接続される複数のコンポーネントから構成され、
   前記異常位置判定部が算出する距離に基づき異常が発生した前記コンポーネントを特定する異常部位判定部をさらに備える通信装置。
6. 伝送路を介して接続される第１通信装置および第２通信装置を含む通信システムであって、
   前記第２通信装置は、前記伝送路を介して前記第１通信装置に所定の周期で第２の所定の信号を繰り返し出力する第２送信回路を備え、
   前記第１通信装置は、
   前記伝送路に前記所定の周期で第１の所定の信号を繰り返し出力する第１送信回路と、
   前記伝送路から信号を受信する受信回路と、
   前記受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行う波形等化処理部と、
   前記波形等化処理のパラメータを保持する保持部と、
   前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、
   前記パラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出する異常位置判定部と、を備える通信システム。
7. 請求項６に記載の通信システムにおいて、
   前記第１の所定の信号の信号レベルを前記第２の所定の信号の信号レベルよりも高くする電圧設定部をさらに備える通信システム。
8. 請求項６に記載の通信システムにおいて、
   前記第２通信装置は、
   前記伝送路から信号を受信する第２受信回路と、
   前記第２受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行う第２波形等化処理部と、
   前記第２波形等化処理部による前記波形等化処理のパラメータを保持する第２保持部と、
   前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される第２記憶部と、
   前記第２波形等化処理部による前記波形等化処理のパラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記第２記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出する第２異常位置判定部と、
   をさらに備える通信システム。
9. 伝送路を介して他の通信装置から所定の周期で繰り返し出力される第２の所定の信号を受信する受信回路と、前記伝送路における信号の伝搬速度、前記所定の周期の時間、および伝送レートの情報が格納される記憶部と、を備える通信装置が実行する通信方法であって、
   前記伝送路に第１の所定の信号を前記所定の周期で繰り返し出力することと、
   前記受信回路が受信する前記信号に対して波形等化処理を行うことと、
   前記波形等化処理におけるパラメータのうち前記伝送路の異常に起因する前記パラメータの情報、および前記記憶部に格納される情報を用いて、前記伝送路における前記異常の位置までの距離を算出することとを含む、通信方法。

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