JP7439996B2

JP7439996B2 - 伝送装置、伝送システム、及び、伝送方法

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Publication number: JP7439996B2
Application number: JP2023538675A
Authority: JP
Inventors: 佑紀岡南; 正樹日比野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2041-08-06
Also published as: JPWO2023013017A1; WO2023013017A1

Description

本開示は、伝送装置、伝送システム、及び、伝送方法に関する。

従来から、パルス振幅変調方式（ＰＡＭ：Pulse-Amplitude Modulation）を採用した伝送システムがある。この伝送システムは、例えば、エレベータのかご内の装置と制御室内の装置のように、位置関係が変動する装置間のデータ通信に用いられた場合、各装置を接続する伝送路の曲げ伸ばしによって周波数特性が変動することがある。

そこで、伝送システムは、伝送路の周波数特性の変動による影響（例えば、伝送路のデータ誤り率の増加）を抑制するためにクロック周波数を低く設定すると、伝送速度が遅くなってしまうことがある。一方、伝送システムは、伝送速度を速くするために、クロック周波数を高く設定すると、伝送路の周波数特性の変動による影響を受けやすくなってしまうことがある。

このように、伝送システムには、伝送路の周波数特性の変動による影響を抑制しつつ、伝送速度の低下を抑制可能なクロック周波数を設定したいという要望がある。

このような要望に対し特許文献１には、ネットワークアナライザと称した測定器を送信機及び受信機に設け、送信機及び受信機を接続する伝送路の周波数特性（反射特性、通過特性）を測定することが記載されている。また、特許文献１には、測定した周波数特性（反射特性、通過特性）に基づいて、伝送路の周波数特性の変動による影響を抑制しつつ、伝送速度の低下を抑制可能なクロック周波数を決定することが記載されている。

特開２０１０－３４７７７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、伝送路の周波数特性を測定する測定器を送信機及び受信機の夫々に備える必要があるため、この構成を備えない場合と比較して装置が大型化してしまうという課題があった。そして、この課題により、例えば、エレベータのかごなどのような限られた空間への設置が制限されてしまうことがあった。

本開示は、前述のような問題点を解決するものであり、伝送路の周波数特性を簡易な構成で測定することを目的とする。

本開示に係る伝送装置は、伝送路を介して受信機に対して信号を伝送する伝送装置であって、前記受信機が備える可変抵抗部が有するＮ種類（Ｎは３以上）の抵抗値の切り替えを制御する制御信号、ステップ信号、及び、データ信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部で生成された前記制御信号、前記ステップ信号、及び、前記データ信号を２以上の多値度の前記信号に変調し、当該信号を前記受信機へと出力する変調部と、前記変調部から前記ステップ信号を出力した場合の前記伝送装置の出力端電圧を検出する波形検出部と、前記変調部、及び、前記波形検出部を同期させるクロック周波数を生成するクロック生成部と、前記N種類の抵抗値、及び、当該N種類の抵抗値毎の前記出力端電圧から、前記伝送路の通過特性を算出する通過特性算出部と、前記通過特性算出部で算出した前記通過特性に基づいて前記クロック生成部のクロック周波数を決定するクロック決定部とを備えることを特徴とする。

本開示によれば、伝送路の周波数特性を簡易な構成で測定することができる。

実施形態１に係る伝送システム１００の機能構成の一例を示す図である。送信機１のハードウェア構成の一例を示す図である。受信機２のハードウェア構成の一例を示す図である。送信機１の動作を示すフローチャートである。通過特性を示す図である。実施形態２に係る伝送システム１００の機能構成の一例を示す図である。ＳＮ比と多値度の対応テーブルである。多値度を算出する動作を示すフローチャート図である。実施形態３に係る伝送システム１００の機能構成の一例を示す図である。異常を検知する動作を示すフローチャート図である。

・実施の形態１
図１は、実施形態１に係る伝送システム１００の機能構成の一例を示す図である。
実施形態１に係る伝送システム１００は、パルス振幅変調方式（ＰＡＭ：Pulse-Amplitude Modulation）を採用し、例えば、エレベータのかご内の装置と制御室内の装置のように位置関係が変動する装置間のデータ通信に用いられる。伝送システム１００は、送信機１、受信機２、及び、伝送路３を備える。伝送路３は、２本の導体線（例えば、メタル線、同軸ケーブル）で構成されており、送信機１、及び、受信機２を接続する。なお、本開示において、伝送システム１００は、送信機１から受信機２への単方向の通信を行う例のみを開示するが、双方向の通信を行ってもよい。この場合においても、本開示の構成、及び、機能は、送信機１、又は、受信機２の何れか一方に備えられていればよい。

伝送システム１００の送信機１は、伝送装置の一例であり、制御部１０、変調部１２、クロック生成部１３、及び、波形検出部１４を備える。制御部１０は、例えば、ＣＰＵ、及び、メモリなどから構成される。制御部１０は、メモリに格納されたプログラムなどをＣＰＵで実行することにより、信号生成部１５、通過特性算出部１６、及び、クロック決定部１７という各機能を実現する。

信号生成部１５は、受信機２の可変抵抗部２３が有するＮ種類（Ｎは３以上）の抵抗値の切り替えを制御する制御信号、ステップ信号、及び、所望のデータを示すデータ信号を生成する。ここで、信号生成部１５は、可変抵抗部２３の抵抗を、少なくとも、短絡、開放、及び、伝送路３の特性インピーダンスの３種類に切り替える制御信号を生成する。信号生成部１５は、送信機１の内部、又は、外部から取得したデータからデータ信号を生成してもよい。また、信号生成部１５は、伝送路３のステップ応答（特性）を得るためのステップ信号を生成する。

変調部１２は、パルス振幅変調方式を採用しており、データ信号の振幅をパルス信号の系列で符号化する。具体的には、変調部１２は、信号生成部１５で生成された制御信号、ステップ信号、及び、データ信号を２以上の多値度のパルス信号（以下、特に区別して説明する必要が無い場合には単に「信号」と称する。）に変調し、変調した信号を受信機２へと出力する。

波形検出部１４は、例えば、ＡＤ変換器であり、送信機１の出力端における電圧波形（以降、出力端電圧と称する）を検出する。この出力端電圧は、例えば、変調部１２からステップ信号を出力した場合の伝送路３からの反射波形を示す。また、出力端電圧は、例えば、変調部１２からステップ信号を出力していない場合の伝送路３からのノイズ波形を示す。

クロック生成部１３は、変調部１２、及び、波形検出部１４を同期させるクロック周波数を生成する。クロック生成部１３は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路で実現され、入力信号に応じてクロックを分周、及び／又は、逓倍する。

通過特性算出部１６は、信号生成部１５で切り替えたＮ種類の抵抗値、及び、Ｎ種類の抵抗値毎に波形検出部１４で検出した出力端電圧から、伝送路３の通過特性を算出する。

クロック決定部１７は、通過特性算出部１６で算出した通過特性に基づいてクロック生成部１３のクロック周波数を決定する。

なお、送信機１は、例えば、データ信号の電圧値を調整するアンプ、及び／又は、ノイズを低減するためのフィルタなどから構成されるＡＦＥ（Analog Front End）回路を備えていてもよい。

受信機２は、受信部２１、制御部２２、及び、可変抵抗部２３を備える。

受信部２１は、送信機１から出力されたデータ信号、ステップ信号、及び、制御信号を受信し、受信した信号を制御部２２へと出力する。受信部２１は、受信した信号を復号化してもよい。

制御部２２は、ＣＰＵ、及び、メモリから構成され、受信部２１から入力された信号に応じて受信機２の各部を制御する。具体的には、制御部２２は、制御信号を可変抵抗部２３に出力してもよい。また、制御部２２は、データ信号を図示せぬ記憶部に記憶してもよい。可変抵抗部２３は、伝送路３と受信機２のＧＮＤとの間に接続される。

可変抵抗部２３は、並列接続された３種類以上の抵抗値Z_i、及び、スイッチから構成される。可変抵抗部２３は、信号生成部１５で生成され、制御部２２から入力された制御信号に基づいて抵抗値Z_iを切り替える。切り替え可能な抵抗値Z_iは、例えば、１ＭΩ抵抗（開放）、０Ω抵抗（短絡）、及び、伝送路３のインピーダンスZoと整合する抵抗値（シングルエンド伝送路の場合、例えば、５０Ω）で構成される。なお、抵抗の開放を示す抵抗値として１ＭΩを挙げたが、この数値に限らず、所定の閾値以上であればよい。また、抵抗の短絡を示す抵抗値として０Ωを例に挙げたが、この数値に限らず、所定の閾値未満であればよい。また、切り替え可能な抵抗値Z_iは、これらに限定するものではなく、４種類以上あってもよい。

なお、受信機２は、例えば、データ信号の電圧値を調整するアンプ、及び／又は、ノイズを低減するためのフィルタなどから構成されるＡＦＥ回路を備えていてもよい。

図２は、送信機１のハードウェア構成の一例を示す図である。
送信機１は、制御回路３１、変調回路３２、クロック生成回路３３、及び、波形検出回路３４を備える。制御回路３１は、メモリに格納されたプログラムなどを実行することにより、図１に示す、信号生成部１５、通過特性算出部１６、及び、クロック決定部１７の機能を実現する。メモリは、制御回路３１に実行される各種プログラム、及び、制御回路３１で実行される処理に利用される各種データを記憶する。変調回路３２は、図１に示す、変調部１２の機能を実現する。クロック生成回路３３は、図１に示す、クロック生成部１３の機能を実現する。波形検出回路３４は、図１に示す、波形検出部１４の機能を実現する。さらに、制御回路３１、変調回路３２、クロック生成回路３３、及び、波形検出回路３４は、単一の又は複数の処理回路に置き換えてもよい。処理回路は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

図３は、受信機２のハードウェア構成の一例を示す図である。
受信機２は、受信回路４１、制御回路４２、及び、可変抵抗回路４３を備える。制御回路４２は、メモリに格納されたプログラムなどを実行することにより、受信機２の各機能を制御する。受信回路４１は、図１に示す、受信部２１の機能を実現する。可変抵抗回路４３は、図１に示す、可変抵抗部２３の機能を実現する。さらに、制御回路４２、受信回路４１、及び、可変抵抗回路４３は、単一の又は複数の処理回路に置き換えてもよい。処理回路は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

図４は、伝送システム１００の動作を示すフローチャート図である。
ここでは、伝送システム１００の第一の信号伝送方法について説明する。この第一の信号伝送方法では、ステップ信号による時間領域反射率測定（ＴＤＲ：Time Domain Reflectometry）を実施し、その測定結果から算出した通過特性に基づいてクロック周波数を決定する。ＴＤＲ測定とは、ステップ信号を伝送路に注入し、その反射波形を観測する手法である。なお、以降の説明においては、伝送路３として使用されるケーブルの長さ（ケーブル長）の上限を５０ｍとした例について説明する。

・初期値設定動作
制御部１０は、変調部１２に対して多値度の初期値を設定するための制御信号を送信する。また、制御部１０は、クロック生成部１３に対してクロック周波数の初期値を設定するための制御信号を送信する（Ｓ１０１）。ここで、制御部１０は、多値度の初期値として、２値の信号電圧（電圧値V₀と０）を設定したものとする。また、制御部１０は、ケーブル長の上限が設定されている場合、そのケーブル長の伝搬遅延時間の往復時間分を網羅する周期以上の周波数をクロック周波数の初期値として設定する。例えば、ケーブル長の上限が５０ｍである場合、クロック周波数の初期値として０．５ＭＨｚを設定する。

次に、制御部１０（信号生成部１５）は、可変抵抗部２３の抵抗値Z_iのパラメータiの初期値として０を設定するための制御信号を送信する（Ｓ１０２）。ここで、可変抵抗部２３の開放を示す抵抗値をZ₀(＝∞)、短絡を示す抵抗値をZ₁(＝０)、伝送路とインピーダンスZoと整合する抵抗値をZ₂(＝Zo)と示す。なお、抵抗値のラベリングの順番は上記に限る必要はない。また、抵抗値が３種類の場合はパラメータｉの最大値は２となるが、抵抗値がｎ（≧４）種類ある場合はパラメータｉの最大値はｎ－１となる。

・ステップ信号による時間領域反射率測定処理
まず、制御部１０は、可変抵抗部２３の抵抗値Z_iのパラメータｉが、条件文「ｉ＜３」を満たすか否かの判定を行う（Ｓ１０３）。条件文「ｉ＜３」の判定が真判定（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）の場合、信号生成部１５は、可変抵抗部２３の可変抵抗Ｚの抵抗値をZ_iに設定するための制御信号を生成する。そして、変調部１２は、信号生成部１５で生成された制御信号を変調して受信機２へと出力する。これにより、可変抵抗部２３の可変抵抗Ｚとして抵抗値Z_iが設定される（Ｓ１０４）。

次に、信号生成部１５は、ステップ信号を生成する。そして、変調部１２は、信号生成部１５で生成されたステップ信号を変調して受信機２へと出力する（Ｓ１０５）。これにより、波形検出部１４は、送信機１の出力端における電圧波形（出力端電圧）を検出する（Ｓ１０６）。ここで、変調部１２、及び、波形検出部１４は、クロック生成部１３により同期しているから、波形検出部１４は、変調部１２で出力したステップ信号の反射信号を示す出力端電圧を検出することになる。ここで、波形検出部１４は、伝送路３の伝搬遅延時間の往復分を考慮した検出時間（本開示においては、０．２５ｕｓ以上の検出時間）が設定されていてもよい。次に、制御部１０は、波形検出部１４で検出した出力端電圧を示す測定データをメモリに保存する（Ｓ１０７）。

以降、制御部１０は、可変抵抗部２３の抵抗値Z_iのパラメータｉを１ずつ増やした値を設定し（Ｓ１０８）、Ｓ１０３からＳ１０８の処理を、Ｓ１０３の条件文「ｉ＜３」の判定が偽判定（Ｓ１０３：Ｎｏ）になるまで実行する。制御部１０は、条件文「ｉ＜３」の判定が偽判定となった場合(Ｓ１０４：Ｎｏ)、時間領域反射率測定を終了する。

なお、時間領域反射率測定を複数回繰り返して同じデータを取得し、得られたデータを平均処理することによって測定データの精度を向上させてもよい。

・通過特性を算出する処理
時間領域反射率測定の終了後、通過特性算出部１６は、メモリに保存された測定データに基づいて通過特性を算出する（Ｓ１０９）。より具体的には、通過特性算出部１６は、信号生成部１５で切り替えたＮ種類の抵抗値、及び、Ｎ種類の抵抗値ごとに波形検出部１４で検出した出力端電圧から伝送路３の通過特性を算出する。ここで、可変抵抗部２３の抵抗値がZiのときに波形検出部１４が検出した送信機１の出力端電圧をtdr(i)(t)、階段関数をθ(t)、角周波数をω、虚数単位をｊとすると、可変抵抗部２３の抵抗値がZiのときの伝送路の反射特性s11(i)は式（１）で表される。

ここでは、括弧内の式のフーリエ変換を表す。式（１）は、出力端電圧の周波数応答とステップ関数の周波数応答との畳み込みの関係から得られる。これらを用いて各パラメータ（ｉ＝０，１，２）に対する反射特性s₁₁ ⁽ⁱ⁾を求める。

伝送路３の通過特性S₂₁は、可変抵抗部２３の抵抗値Z_iの各パラメータ（ｉ＝０，１，２）の送信側と受信側のＳパラメータの関係式を用いて式（２）で表される。

次に、クロック決定部１７は、Ｓ１０９で算出した通過特性S₂₁に基づいて、クロック生成部１３に設定するクロック周波数を決定する（Ｓ１１０）。通過特性S₂₁からパルス信号のクロック周波数を決定する方法としては、例えば、図５に示すように、基準値を示す振幅値Ａから、所定値（例えば、－６ｄＢ）だけ下げた振幅値Ｂとなる周波数のうち最大となる周波数ｆ_１をクロック生成部１３のクロック周波数に決めればよい。ただし、このクロック周波数の決定方法はあくまで一例であってこれに限定されるものではない。即ち、所定値は、－６ｄＢに限らず、システムの構成に応じて適宜設定されればよい。また、基準値は、周波数が０に限らず、システムの構成に応じて適宜設定されればよい。

このように、伝送システム１００（送信機１、伝送装置）は、受信機２に測定器（ネットワークアナライザー）を設けることなく、送信機１のみで伝送路３の周波数特性（通過特性S₂₁）を測定することができる。即ち、伝送システム１００は、伝送路の周波数特性を簡易な構成で測定することができる。そして、伝送システム１００は、これにより、伝送路の周波数特性の変動による影響を抑制しつつ、伝送速度の低下を抑制可能なクロック周波数を設定することができる。

・実施の形態２
実施の形態１では伝送路３の通過特性S₂₁からクロック周波数を決定したが、本実施の形態２では信号電力対ノイズ電力の比（ＳＮ比）を算出しパルス信号の多値度を決定する。このように、パルス信号の多値度を増やした場合には、パルス信号の多値度を増やさなかった場合に比べて、一度に伝送可能なデータ量が増えることになる。

図６は、実施形態２に係る伝送システム１００の機能構成の一例を示す図である。
実施形態２に係る伝送システム１００は、制御部１０が、メモリに格納されたプログラムなどをＣＰＵで実行することにより、信号生成部１５、通過特性算出部１６、クロック決定部１７に加えて、ＳＮ比算出部１８、多値度決定部１９という各機能を実現する点で実施形態１に係る伝送システム１００と相違する。

ＳＮ比算出部１８は、ノイズ電力、及び、信号電力から信号電力対ノイズ電力の比（以降、ＳＮ比と称する。）を算出する。ここで、ノイズ電力は、変調部１２でパルス信号を出力していないときに、波形検出部１４で検出した出力端電圧、及び、可変抵抗部２３の抵抗値から算出する。また、信号電力は、可変抵抗部２３の抵抗値、設定可能な最大多値度Ｎ、及び、通過特性算出部１６で算出した通過特性から算出する。

多値度決定部１９は、ＳＮ比算出部１８で算出したＳＮ比に基づいて変調部１２で変調する多値信号の多値度を決定する。ここで、多値度決定部１９は、図７に示す、ＳＮ比と多値度の対応テーブルに従って多値度を決定する。図７は、最大多値度が１０（ＰＡＭ-１０）におけるテーブル値の例である。ＳＮ比と多値度の対応テーブルには、例えば、ＳＮ比算出部１８で算出したＳＮ比「２２ｄＢ以上２８ｄＢ未満」と多値度「６値（ＰＡＭ－６）」が対応づけて登録されている。多値度決定部１９は、ＳＮ比が「２２ｄＢ以上２８ｄＢ未満」であった場合、多値度を「６値（ＰＡＭ－６）」に決定する。なお、ＳＮ比と多値度の対応テーブルは、制御部１０のメモリなどに記憶されていればよい。なお、ＳＮ比と多値度の対応テーブルの登録される値は、図７に示された値に限られない。

図８は、伝送システム１００の動作を示すフローチャート図である。
ここでは、伝送システム１００の第二の信号伝送方法について説明する。この第二の信号伝送方法では、ＳＮ比を算出し、算出したＳＮ比を用いてパルス信号の多値度を決定する。ただし、この第二の信号伝送方法を実施する前に、第一の信号伝送方法によりパルス信号のクロック周波数が決定されているものとする。

制御部１０（信号生成部１５）は、制御信号を送信し、可変抵抗部２３の抵抗値Ｒを設定する（Ｓ２０１）。ここで、抵抗値Ｒは伝送路３の特性インピーダンスと同様の抵抗値が望ましい。

次に、制御部１０は、変調部１２からの信号の出力を停止させ、送信機１と受信機２との間で信号のやり取りがない状態にする（Ｓ２０２）。

次に、波形検出部１４は、出力端電圧を測定し、測定した出力端電圧をノイズ電圧波形としてメモリに保存する（Ｓ２０３）。ここで、測定時間は、例えば、信号のクロック周波数の周期分以上とするのが好ましい。

次に、ＳＮ比算出部１８は、波形検出部１４で検出されたノイズ電圧波形の二乗平均（ＲＭＳ値）と可変抵抗部２３の抵抗値Ｒからノイズ電力を算出する（Ｓ２０４）。

次に、ＳＮ比算出部１８は、信号の最大電圧V、第二の信号伝送方法（実施の形態１）で算出したクロック周波数f₀における通過特性の値Ｓ_２１(f₀)[dB]、及び、設定可能な最大多値度Ｎ（例えば、ＰＡＭ－１０ならＮ＝１０）、可変抵抗部２３の抵抗値Ｒから信号電力Ｐ_Ｓを算出する（Ｓ２０５）。信号電力Ｐ_Ｓは、式（３）で表される。信号電力Ｐ_Ｓは、送信電力をクロック周波数における通過特性分だけ修正することで算出される。

次に、ＳＮ比算出部１８は、Ｓ２０４で算出したノイズ電力と、Ｓ２０５で算出した信号電力からＳＮ比を算出する（Ｓ２０６）。算出したＳＮ比から信号の多値度を決定するには、例えば、テーブルを予めメモリに保存しておき、テーブル値を読み出すことで多値度を決定する。

このように、伝送システム１００は、周波数特性が変動する伝送路３のＳＮ比に基づいて、伝送する信号の多値度を決定することができる。即ち、伝送システム１００（送信機１、伝送装置）は、伝送路の周波数特性の変動による影響を抑制しつつ、伝送速度の低下を抑制可能なクロック周波数を設定することができる。

・実施の形態３
伝送システム１００は、本実施の形態１で可変抵抗部２３の抵抗値が開放されているとき（Z₀＝∞）に、伝送路３の異常を検知してもよい。

図９は、実施形態３に係る伝送システム１００の機能構成の一例を示す図である。
実施形態３に係る伝送システム１００は、制御部１０が、メモリに格納されたプログラムなどをＣＰＵで実行することにより、信号生成部１５、通過特性算出部１６、クロック決定部１７に加えて、異常検知部１１という各機能を実現する点で実施形態１に係る伝送システム１００と相違する。

異常検知部１１は、可変抵抗部２３の抵抗値が開放されているときに、波形検出部１４で検出した出力端電圧を変換した抵抗値に基づいて、伝送路３の断線又は短絡を検知する。なお、この抵抗値には、インピーダンス値を含んでいても良い。

図１０は、伝送システム１００の異常を検知する動作を示すフローチャート図である。
ここで、伝送システム１００は、異常を検知する動作を開始する前に、送信機１の出力端における電圧波形（出力端電圧）を検出しているものとする。

異常検知部１１は、出力端電圧Ｖ（ｔ）を式（４）に従ってインピーダンス値Ｚ（ｔ）に変換する（Ｓ３０１）。

ここでV_incidentは伝送路３に入射した入射波形を表す。伝送路３のインピーダンスと整合する抵抗値でパルス波を印加する場合はV_incident＝V₀／２となる。

次に、異常検知部１１は、異常判定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ３０２）。ここで、異常判定条件として、インピーダンス値Ｚ（ｔ）が第１の閾値（２００Ω）より大きい場合は断線、第２の閾値（１０Ω）以下であれば短絡と設定されているものとする。なお、この伝送路３の異常の判定基準はあくまで一例であり、これ以外の判定基準が定められていても良い。

次に、異常検知部１１は、異常判定条件を満たすと判定した場合、フローを停止して異常を通知する（Ｓ３０４）。異常検知部１１は、例えば、図示せぬスピーカや表示部を介して異常を報知してもよい。

一方、異常検知部１１は、異常判定条件を満たさないと判定した場合、伝送路３に異常はないと判断し処理を継続する（Ｓ３０４）。

このように、伝送システム１００は、受信機２に測定器（ネットワークアナライザー）を設けることなく、送信機１のみの簡易な構成で伝送路３の断線又は短絡を検知することができる。

１００伝送システム、１送信機、１０制御部、１２変調部、１３クロック生成部、１４波形検出部、１５信号生成部、１６通過特性算出部、１７クロック決定部、１１異常検知部、１８ＳＮ比算出部、１９多値度決定部、２受信機、２１受信部、２２制御部、２３可変抵抗部、３伝送路、３１制御回路、３２変調回路、３３クロック生成回路、３４波形検出回路、４１受信回路、４２制御回路、４３可変抵抗回路。

Claims

伝送路を介して受信機に対して信号を伝送する伝送装置であって、
前記受信機が備える可変抵抗部が有するＮ種類（Ｎは３以上）の抵抗値の切り替えを制御する制御信号、ステップ信号、及び、データ信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部で生成された前記制御信号、前記ステップ信号、及び、前記データ信号を２以上の多値度の前記信号に変調し、当該信号を前記受信機へと出力する変調部と、
前記変調部から前記ステップ信号を出力した場合の前記伝送装置の出力端電圧を検出する波形検出部と、
前記変調部、及び、前記波形検出部を同期させるクロック周波数を生成するクロック生成部と、
前記N種類の抵抗値、及び、当該N種類の抵抗値毎の前記出力端電圧から、前記伝送路の通過特性を算出する通過特性算出部と、
前記通過特性算出部で算出した前記通過特性に基づいて前記クロック生成部のクロック周波数を決定するクロック決定部と
を備えることを特徴とする伝送装置。
前記信号生成部は、
前記可変抵抗部の抵抗を、少なくとも、短絡、開放、及び、前記伝送路の特性インピーダンスの３種類に切り替える制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
前記通過特性算出部は、
以下の式に従って前記通過特性を算出する

tdr⁽ⁱ⁾(t)は前記可変抵抗部の抵抗値がZ_iのときに前記波形検出部が検出した出力端電圧を示し、θ(t)は階段関数を示し、ωは角周波数を示し、ｊは虚数単位を示し、s₁₁ ⁽ⁱ⁾は前記伝送路の反射特性を示し、s ₂₁は前記通過特性を示す
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送装置。
前記伝送装置は、更に、
前記変調部で信号を出力していないときに、前記波形検出部で検出した前記出力端電圧、及び、前記可変抵抗部の抵抗値から算出したノイズ電力と、
前記可変抵抗部の抵抗値、設定可能な最大多値度、及び、前記通過特性算出部で算出した前記通過特性から算出した信号電力と
から信号電力対ノイズ電力の比を算出するＳＮ比算出部と、
前記ＳＮ比算出部で算出した前記信号電力対ノイズ電力の比から前記変調部で変調する多値信号の多値度を決定する多値度決定部を備える
ことを特徴とする請求項1～３の何れか１項に記載の伝送装置。
前記伝送装置は、更に、
前記可変抵抗部の抵抗が開放されているときに、前記波形検出部で検出した前記出力端電圧の抵抗値に基づいて、前記伝送路の断線又は短絡を検知する異常検知部を備える
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の伝送装置。
伝送路を介して送信機から受信機に対して信号を伝送する伝送システムであって、
前記送信機は、
前記受信機が備える可変抵抗部が有するＮ種類（Ｎは３以上）の抵抗値の切り替えを制御する制御信号、ステップ信号、及び、データ信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部で生成された前記制御信号、前記ステップ信号、及び、前記データ信号を２以上の多値度の前記信号に変調し、当該信号を前記受信機へと出力する変調部と、
前記変調部から前記ステップ信号を出力した場合の前記送信機の出力端電圧を検出する波形検出部と、
前記変調部、及び、前記波形検出部を同期させるクロック周波数を生成するクロック生成部と、
前記Ｎ種類の抵抗値、及び、当該Ｎ種類の抵抗値毎の前記出力端電圧から、前記伝送路の通過特性を算出する通過特性算出部と、
前記通過特性算出部で算出した前記通過特性に基づいて前記クロック生成部のクロック周波数を決定するクロック決定部とを備え、
前記受信機は、
前記送信機から送信された前記信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記信号に含まれた前記制御信号に応じてＮ種類（Ｎは３以上）の抵抗値を切り替える可変抵抗回路とを備える
ことを特徴とする伝送システム。
伝送路を介して受信機に対して信号を伝送する伝送装置の伝送方法であって、
前記受信機が備える可変抵抗部が有するＮ種類（Ｎは３以上）の抵抗値の切り替えを制御する制御信号、ステップ信号、及び、データ信号を生成する信号生成ステップと、
前記信号生成ステップで生成された前記制御信号、前記ステップ信号、及び、前記データ信号を２以上の多値度の前記信号に変調し、当該信号を前記受信機へと出力する変調ステップと、
前記変調ステップで前記ステップ信号を出力した場合の前記伝送装置の出力端電圧を検出する波形検出ステップと、
前記変調ステップ、及び、前記波形検出ステップを同期させるクロック周波数を生成するクロック生成ステップと、
前記Ｎ種類の抵抗値、及び、当該Ｎ種類の抵抗値毎の前記出力端電圧とから、前記伝送路の通過特性を算出する通過特性算出ステップと、
前記通過特性算出ステップで算出した前記通過特性に基づいて前記クロック生成ステップのクロック周波数を決定するクロック決定ステップと
を備えることを特徴とする伝送方法。