JPWO2019167133A1 - 通信システム及び信号中継器 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、イコライザ回路では、平衡伝送用ケーブルでの伝送損失を完全に補償することは困難であり、特に高周波帯域での補償が不完全となる。
したがって、平衡伝送用ケーブルに接続されている受信側の機器は、イコライザ回路が備えられていても、平衡伝送用ケーブルにより伝送される信号の周波数によっては、受信した信号を誤って復調してしまうことがあるという課題があった。
また、この発明は、伝送路の線路長を長くしても、信号の誤った復調を低減することができる通信システムに実装される信号中継器を得ることを目的とする。
図1は、実施の形態1による通信システムを示す構成図である。
図1に示す通信システムは、送信器1と、信号中継器2と、受信器3とを備えている。
送信器1と信号中継器2は、伝送路4aによって接続されており、信号中継器2と受信器3は、伝送路4bによって接続されている。
伝送路4a及び伝送路4bのそれぞれは、メタルケーブル又はプリント基板配線などが適用される。
メタルケーブルは、光ファイバケーブルよりも伝送損失が大きいが、メタルケーブルは、光ファイバケーブルよりも、コストが低く、保守が容易であるなどのメリットがあるため、通信システムに適用されることがある。
図1に示す通信システムでは、伝送路4a及び伝送路4bのそれぞれが差動線路であり、伝送路4a及び伝送路4bのそれぞれが差動信号を伝送する例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、伝送路4a及び伝送路4bのそれぞれがシングルエンドの線路であり、伝送路4a及び伝送路4bのそれぞれがシングルエンド信号を伝送する通信システムであってもよい。
送信器1は、パルス波形の送信データTの立ち上がりに同期しているパルスとして、パルス波形のパルス幅Tpよりもパルス幅が狭く、信号レベルがプラスである第1のパルスP1を生成する。
また、送信器1は、送信データTの立ち下がりに同期しているパルスとして、パルス波形のパルス幅Tpよりもパルス幅が狭く、信号レベルがマイナスである第2のパルスP2を生成する。
送信器1は、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを伝送路4aに出力する。
実施の形態1では、パルス波形の送信データとして、例えば、NRZ(Non Return to Zero:非ゼロ復帰)方式の送信データが、データ送信部11に与えられるものとする。
狭パルス生成回路12は、パルス波形の送信データTの立ち上がりに同期しているパルスとして、パルス波形のパルス幅Tpよりもパルス幅が狭く、信号レベルがプラスである第1のパルスP1を生成する回路である。
また、狭パルス生成回路12は、送信データTの立ち下がりに同期しているパルスとして、パルス波形のパルス幅Tpよりもパルス幅が狭く、信号レベルがマイナスである第2のパルスP2を生成する回路である。
遅延器12bは、インバータ12aから出力された送信データT’を遅延時間dだけ保持し、遅延時間dだけ保持した送信データT’を送信データT”として加算器12cに出力する。
加算器12cは、データ送信部11から出力された送信データTと、加算器12cから出力された送信データT”とを加算することで、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを生成する。
増幅器13は、差動信号として、増幅後の第1のパルスP1及び増幅後の第2のパルスP2のそれぞれを出力抵抗14を介して伝送路4aに出力する。
出力抵抗14は、一端が増幅器13と接続され、他端が伝送路4aと接続されている抵抗であり、伝送路4aの特性インピーダンスと同じインピーダンスを有している。
信号中継器2は、送信器1から伝送路4aに出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2に基づいて送信データTを復調する。
信号中継器2は、復調した送信データTの立ち上がりに同期しているパルスとして、第1のパルスP1を再現するとともに、復調した送信データTの立ち下がりに同期しているパルスとして、第2のパルスP2を再現する。
信号中継器2は、再現した第1のパルスP1及び再現した第2のパルスP2のそれぞれを伝送路4bに出力する。
コンパレータ22は、送信器1から伝送路4aに出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2に基づいて送信データTを復調し、復調した送信データTを狭パルス生成回路23に出力する。
狭パルス生成回路23は、コンパレータ22から出力された送信データTの立ち上がりに同期しているパルスとして、パルス波形のパルス幅Tpよりもパルス幅が狭く、信号レベルがプラスである第1のパルスP1を再現する回路である。
また、狭パルス生成回路23は、コンパレータ22から出力された送信データTの立ち下がりに同期しているパルスとして、パルス波形のパルス幅Tpよりもパルス幅が狭く、信号レベルがマイナスである第2のパルスP2を再現する回路である。
遅延器23bは、インバータ23aから出力された送信データT’を遅延時間dだけ保持し、遅延時間dだけ保持した送信データT’を送信データT”として加算器23cに出力する。
加算器23cは、コンパレータ22から出力された送信データTと、加算器23cから出力された送信データT”とを加算することで、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを再現する。
増幅器24は、差動信号として、増幅後の第1のパルスP1及び増幅後の第2のパルスP2のそれぞれを出力抵抗25を介して伝送路4bに出力する。
出力抵抗25は、一端が増幅器24と接続され、他端が伝送路4bと接続されている抵抗であり、伝送路4bの特性インピーダンスと同じインピーダンスを有している。
受信器3は、信号中継器2から伝送路4bに出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2に基づいて送信データTを復調する。
コンパレータ32は、信号中継器2から伝送路4bに出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2に基づいて送信データTを復調し、復調した送信データTをデータ受信部33に出力する。
データ受信部33は、コンパレータ32から出力された送信データTの受信処理等を実施する。
最初に、送信器1の動作を説明する。
図2は、送信器1が取り扱う信号の波形を示す説明図である。
送信データTは、図2に示すように、信号レベルが、+1(Hレベル)又は−1(Lレベル)のパルスである。
図2の例では、送信データTのパルス幅は、Tpである。
遅延器12bは、インバータ12aから送信データT’を受けると、送信データT’を遅延時間dだけ保持し、図2に示すように、遅延時間dだけ保持した送信データT’を送信データT”として加算器12cに出力する。
加算器12cにより生成された第1のパルスP1のパルス幅は、Tp1であり、加算器12cにより生成された第2のパルスP2のパルス幅は、Tp2である。パルス幅Tp1とパルス幅Tp2は、同じパルス幅であり、送信データTのパルス幅Tpよりも狭いパルス幅である。
パルス幅Tp1及びパルス幅Tp2のそれぞれは、パルス幅Tpよりも狭ければよいが、例えば、パルス幅Tpの半分以下のパルス幅である。
加算器12cは、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを増幅器13に出力する。
増幅器13から出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれは、伝送路4aによって信号中継器2まで伝送される。
ここで、増幅器13における信号の増幅率は、伝送路4aにおける信号の減衰率に応じて決定される。
例えば、増幅器13における信号の増幅率は、信号中継器2に入力される差動信号の差の波形のHレベル及びLレベルのそれぞれが、増幅器13の入力信号におけるHレベル及びLレベルのそれぞれと概ね同じになるように決定される。
増幅器13の入力信号は、加算器12cから出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを意味する。
第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれは、伝送路4aでの伝送損失によって、図3に示すように、波形に鈍りが生じる。
図3は、伝送路4aでの伝送損失によって波形に鈍りが生じている第1のパルスP1及び第2のパルスP2を示す説明図である。
コンパレータ22は、差動信号に基づいて送信データTを復調し、復調した送信データTを狭パルス生成回路23に出力する。
以下、コンパレータ22による送信データTの復調処理を具体的に説明する。
図4は、コンパレータ22による送信データTの復調処理を示す説明図である。
閾値Th1は、コンパレータ22に入力される差動信号の差の波形のHレベルよりも小さい値であり、例えば、0よりも大きく、+2よりも小さい値である。
閾値Th2は、コンパレータ22に入力される差動信号の差の波形のLレベルよりも大きい値であり、例えば、0よりも小さく、−2よりも大きい値である。
コンパレータ22は、差動信号の差の波形が閾値Th1よりも大きい状態に変化すると、その後、差動信号の差の波形が閾値Th2よりも小さい状態にならない限り、信号レベルが+1の信号の出力を継続する。
コンパレータ22は、差動信号の差の波形が閾値Th1以上の状態から、差動信号の差の波形が閾値Th2よりも小さい状態に変化すると、信号レベルが−1の信号をインバータ23a及び加算器23cのそれぞれに出力する。
コンパレータ22は、差動信号の差の波形が閾値Th2よりも小さい状態に変化すると、その後、差動信号の差の波形が閾値Th1よりも大きい状態にならない限り、信号レベルが−1の信号の出力を継続する。
コンパレータ22から出力される信号は、図4に示すように、NRZ方式の送信データとなり、データ送信部11に与えられるパルス波形の送信データTに相当する。
インバータ23aは、コンパレータ22から、復調された送信データTを受けると、送信データTの信号レベルを反転し、図5に示すように、信号レベルを反転した送信データT’を遅延器23bに出力する。
遅延器23bは、インバータ23aから送信データT’を受けると、送信データT’を遅延時間dだけ保持し、図5に示すように、遅延時間dだけ保持した送信データT’を送信データT”として加算器23cに出力する。
加算器23cにより生成された第1のパルスP1のパルス幅は、Tp1であり、加算器23cにより生成された第2のパルスP2のパルス幅は、Tp2である。パルス幅Tp1とパルス幅Tp2は、同じパルス幅であり、送信データTのパルス幅Tpよりも狭いパルス幅である。
パルス幅Tp1及びパルス幅Tp2のそれぞれは、パルス幅Tpよりも狭ければよいが、例えば、パルス幅Tpの半分以下のパルス幅である。
加算器23cは、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを増幅器24に出力する。
増幅器24から出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれは、伝送路4bによって受信器3まで伝送される。
ここで、増幅器24における信号の増幅率は、伝送路4bにおける信号の減衰率に応じて決定される。
例えば、増幅器24における信号の増幅率は、受信器3に入力される差動信号の差の波形のHレベル及びLレベルのそれぞれが、増幅器24の入力信号におけるHレベル及びLレベルのそれぞれと概ね同じになるように決定される。
増幅器24の入力信号は、加算器23cから出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを意味する。
第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれは、伝送路4bでの伝送損失によって、図6に示すように、波形に鈍りが生じる。
図6は、伝送路4bでの伝送損失によって波形に鈍りが生じている第1のパルスP1及び第2のパルスP2を示す説明図である。
コンパレータ32は、差動信号に基づいて送信データTを復調し、復調した送信データTをデータ受信部33に出力する。
図7は、コンパレータ32から出力される送信データTを示す説明図である。
コンパレータ32から出力される信号は、図7に示すように、NRZ方式の送信データとなり、データ送信部11に与えられるパルス波形の送信データTに相当する。
コンパレータ32の復調処理は、コンパレータ22の復調処理と同様であるため詳細な説明を省略する。
しかし、狭パルス生成回路12及び狭パルス生成回路23のそれぞれの構成は、図1に示す構成に限るものではない。
例えば、狭パルス生成回路12は、図8に示すような構成であってもよい。また、狭パルス生成回路23は、図9に示すような構成であってもよい。
図8は、送信器1における他の狭パルス生成回路12を示す構成図である。
図9は、信号中継器2における他の狭パルス生成回路23を示す構成図である。
図8に示す狭パルス生成回路12でも、図1に示す狭パルス生成回路12と同様に、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを生成することができる。
ショートスタブ12eの線路長Ls1及びオープンスタブ12fの線路長Lo1のそれぞれは、例えば、式(1)に示すように、データ送信部11から出力される送信データTの立ち上がり時間Trと、ショートスタブ12e及びオープンスタブ12fにおけるそれぞれの実効比誘電率εreff1とから決定される。
式(1)において、cは、光速である。
図9に示す狭パルス生成回路23でも、図1に示す狭パルス生成回路23と同様に、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを再現することができる。
ショートスタブ23eの線路長Ls2及びオープンスタブ23fの線路長Lo2のそれぞれは、例えば、式(2)に示すように、コンパレータ22から出力される信号の立ち上がり時間Trと、ショートスタブ23e及びオープンスタブ23fにおけるそれぞれの実効比誘電率εreff2とから決定される。
狭パルス生成回路12及び狭パルス生成回路23のそれぞれは、図10に示すように、第1のパルスP1及び第2のパルスP2のそれぞれを生成することができる。
実施の形態1では、送信器1と受信器3とを接続している伝送路の途中に、1つの信号中継器2が挿入されて通信システムを示している。
実施の形態2では、送信器1と受信器3とを接続している伝送路の途中に、複数の信号中継器2が挿入されて通信システムを説明する。
図11は、実施の形態2による通信システムを示す構成図である。
図11に示す通信システムでは、送信器1と受信器3とを接続している伝送路の途中に、2つの信号中継器2が挿入されている例を示しているが、3つ以上の信号中継器2が挿入されていてもよい。
図11において、図1と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
伝送路4cは、伝送路4a及び伝送路4bと同様に、メタルケーブル又はプリント基板配線などが適用される。
2つの信号中継器2は、実施の形態1の信号中継器2と同様の信号中継器である。
ただし、2つの信号中継器2のうち、受信器3側の信号中継器2は、前段の他の信号中継器である送信器1側の信号中継器2から伝送路4cに出力された第1のパルスP1及び第2のパルスP2に基づいて送信データTを復調する。
したがって、伝送路の途中に挿入されている信号中継器2の数が多いほど、送信器1と受信器3との間の伝送路の線路長を長くすることができる。
また、この発明は、送信器と受信器とを接続している伝送路の途中に挿入される信号中継器に適している。
Claims (3)
- 送信器と受信器とを接続している伝送路の途中に信号中継器が挿入されており、
前記送信器は、
パルス波形の送信データの立ち上がりに同期しているパルスとして、前記パルス波形のパルス幅よりもパルス幅が狭く、信号レベルがプラスである第1のパルスを生成するとともに、前記送信データの立ち下がりに同期しているパルスとして、前記パルス波形のパルス幅よりもパルス幅が狭く、信号レベルがマイナスである第2のパルスを生成し、前記第1のパルス及び第2のパルスのそれぞれを前記伝送路に出力し、
前記信号中継器は、
前記送信器から前記伝送路に出力された第1及び第2のパルスに基づいて前記送信データを復調し、前記復調した送信データの立ち上がりに同期しているパルスとして、前記第1のパルスを再現するとともに、前記復調した送信データの立ち下がりに同期しているパルスとして、前記第2のパルスを再現し、前記再現した第1のパルス及び前記再現した第2のパルスのそれぞれを前記伝送路に出力し、
前記受信器は、
前記信号中継器から前記伝送路に出力された第1及び第2のパルスに基づいて前記送信データを復調することを特徴とする通信システム。 - 前記伝送路の途中に前記信号中継器が複数挿入されており、
前記複数の信号中継器のうち、前段に他の信号中継器が接続されている信号中継器は、前記他の信号中継器から前記伝送路に出力された第1及び第2のパルスに基づいて前記送信データを復調することを特徴とする請求項1記載の通信システム。 - パルス波形の送信データの立ち上がりに同期しているパルスとして、前記パルス波形のパルス幅よりもパルス幅が狭く、信号レベルがプラスである第1のパルスを生成するとともに、前記送信データの立ち下がりに同期しているパルスとして、前記パルス波形のパルス幅よりもパルス幅が狭く、信号レベルがマイナスである第2のパルスを生成する送信器と伝送路を介して接続されており、前記送信器から前記伝送路に出力された第1及び第2のパルスに基づいて前記送信データを復調するコンパレータと、
前記コンパレータにより復調された送信データの立ち上がりに同期しているパルスとして、前記第1のパルスを再現するとともに、前記復調された送信データの立ち下がりに同期しているパルスとして、前記第2のパルスを再現し、前記再現した第1のパルス及び前記再現した第2のパルスのそれぞれを伝送路を介して受信器に出力する狭パルス生成回路と
を備えた信号中継器。
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