WO2014057934A1

WO2014057934A1 - 通信方法、通信システム及び通信装置

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Publication number: WO2014057934A1
Application number: PCT/JP2013/077339
Authority: WO
Inventors: 大祐梅原; 石河　伸一
Original assignee: 国立大学法人京都工芸繊維大学; 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2014-04-17
Also published as: JP2014078850A

Abstract

　１つの伝送路での全二重化通信を実現する通信方法、通信システム及び通信装置を提供する。　全二重化通信を実現するために、送信データ端子ＴＸ２，ＴＸ３にて受け付けた信号は、正負のパルス信号に変換され、加算器２６，３６により加算され、ツイストペアケーブル１へ送出される。判定・復調器２８，３８にて同時的に、ツイストペアケーブル１における通信状態が、送信データ信号と受信データ信号とが同一の状態であるか否かを判定して結果を出力し、ＥＸ－ＯＲ回路２３，３３にて、判定結果に基づき送信データ信号を複製又は反転して受信データ信号として復調し、受信データ端子ＲＸ２，ＲＸ３へ出力する。

Description

通信方法、通信システム及び通信装置

　本発明は、１つの伝送路にて双方向通信を行なう通信方法、通信システム及び通信装置に関する。

　既存の通信方法では、双方向通信を行なう場合、送信用及び受信用のケーブルを用いて送受信が行なわれる。これに対し、１つの伝送路で同時的に双方向から情報を送信し、各々が情報を受信する方法により、伝送路を削減することができるが、困難性から当該方法は採用されていない。

　特に車載通信システムでは、電気的制御に基づく機能が増加していることによって通信量が増えている。そのため、異なる周波数で送受信する多重通信方法も提案されている（特許文献１等）。しかしながら既存のハードウェアを用いて実現することが可能な全二重化通信の必要性が高まっている。

　既存の車載通信システムでは、ＣＡＮプロトコルに基づき１対のツイストペアケーブルを用いることが一般的である。車載通信システムに、全二重化通信（双方向）通信を適用する場合、更にもう１対のペアケーブルが必要となる。

特開２００８－１９３６０６号公報

　全二重化通信に係る通信線として１００ＢＡＳＥ－ＴＸと呼ばれる４本のツイストケーブルが束ねられたものを用いる。しかしながら、全二重化通信では、送信用及び受信用の２対のケーブルを用いれば足り、他の２対は不要である。車載通信システムでは、通信線を含むハーネスの軽量化（省線化）が求められているので、１００ＢＡＳＥ－ＴＸを用いずに、全二重化通信を行なうことが必要である。

　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、１つの伝送路にて双方向通信を実現することができる通信方法、通信システム及び通信装置を提供することを目的とする。

　本発明に係る通信方法は、２つの通信装置が１つの伝送路を介してデジタル信号を双方向に通信する通信方法であって、前記伝送路は、前記２つの通信装置から送信されるデジタル信号の信号値が異なるか否かが判別可能な伝送状態となることを特徴とする。

　本発明に係る通信方法は、前記２つの通信装置は夫々、前記伝送路における伝送状態を検出し、検出した伝送状態、及び送信信号に基づき受信信号を復調することを特徴とする。

　本発明に係る通信方法は、前記伝送路は、１対のツイストペアケーブルであることを特徴とする。

　本発明に係る通信システムは、２つの通信装置が、１つの伝送路を介してデジタル信号を双方向に通信する通信システムであって、前記２つの通信装置は夫々、前記伝送路上の信号に送信信号を重畳させる送信手段と、前記伝送路上で前記２つの通信装置から送信されるデジタル信号の信号値が異なるか否かを判別する判別手段と該判別手段による判別結果及び送信信号に基づき受信信号を復調する復調手段とを備えることを特徴とする。

　本発明に係る通信システムは、前記復調手段は、前記判別手段が信号値が異なる状態であると判別した場合、送信信号を反転させて受信信号を復調するようにしてあることを特徴とする。

　本発明に係る通信システムは、前記送信手段は、送信するデジタル信号を、該デジタル信号の一方の値を正の振幅、他方の値を負の振幅に対応させた信号に変換する変換手段を備え、該変換手段が生成した信号を前記伝送路に重畳させるようにしてあることを特徴とする。

　本発明に係る通信システムは、前記伝送路は、１対のツイストペアケーブルであることを特徴とする。

　本発明に係る通信装置は、送信されるデジタル信号の信号値が異なるか否かが判別可能な１つの伝送路に接続され、前記伝送路を介してデジタル信号を送受信する通信装置であって、前記伝送路上の信号に送信信号を重畳させる送信手段と、前記伝送路における伝送状態を判別する判別手段と、該判別手段による判別結果、及び送信信号に基づき受信信号を復調する復調手段とを備えることを特徴とする。

　本発明に係る通信装置は、前記送信手段は、送信信号を前記伝送路に加算する加算手段を有することを特徴とする。

　本発明に係る通信装置は、前記送信手段は、送信するデジタル信号を、該デジタル信号の一方の値を正の振幅、他方の値を負の振幅に対応させた信号に変換する変換手段を有することを特徴とする。

　本発明に係る通信装置は、前記伝送路は１対のツイストペアケーブルであり、前記送信手段は、送信信号を反転する反転手段を有することを特徴とする。

　本発明に係る通信装置は、前記復調手段は、前記判別手段により判別した伝送状態を示す信号と、送信信号との排他的論理和をとる手段を有することを特徴とする。

　本発明では、１つの伝送路（例えばツイストペアケーブル）には２つの通信装置から送信されるデジタル信号の信号が異なるか否かが判別可能であり、他の状態と識別が可能であって当該伝送状態に基づき他方からの信号を特定することが可能である。

　本発明では、伝送路には２つの通信装置からの送信信号が加算によって重畳され、各通信装置は重畳された送信信号に基づき、信号値が異なるか否かを判別できる。これにより、各通信装置は自装置からの送信信号と、信号値が異なるか否かの判別結果により、受信信号が復調可能となる。
　各通信装置からの送信信号は例えば、送信するデジタル信号を正及び負の振幅を有する信号に変換してから、伝送路にて重畳されることにより、伝送状態が判別可能となる。

　本発明では、各通信装置は伝送路における伝送状態が信号値と異なる状態と判別した場合、自装置からの送信信号を反転することによって復調可能となる。

　本発明による場合、２つの通信装置は夫々、伝送路における伝送状態に基づき、受信信号を復調することが可能である。これにより、１つの伝送路にて２つの通信装置間で双方向通信が実現される。

本実施の形態における通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。本実施の形態におけるトランシーバの内部構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるトランシーバを構成する変換器の構成を示す回路図である。変換器の入出力信号を示すタイムチャートである。本実施の形態におけるトランシーバを構成する加算器の構成を示す回路図である。加算器によって得られるツイストペアケーブル上のパルス信号を示すタイムチャートである。本実施の形態におけるトランシーバを構成する判定・復調器の構成を示す回路図である。判定・復調器の入出力信号を示すタイムチャートである。本実施の形態におけるトランシーバ内における信号の推移を示すタイムチャートである。

　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
　特に、以下の実施の形態では、１つの伝送路としてツイストペアケーブルを採用した場合を例に挙げて双方向通信を実現する方法を説明する。

　図１は、本実施の形態における通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。本実施の形態における通信システムは、１対のツイストペアケーブル１で、２つの通信装置２及び通信装置３が接続され、通信装置２及び通信装置３間で全二重化通信を行なう。通信装置２及び３は、ＮＲＺ（Non Return Zero ）信号を用いてデジタルデータ信号を送受信する。

　通信装置２は、ツイストペアケーブル１に接続されるトランシーバ２０と、トランシーバ２０による通信を制御する通信制御部２１とを備える。同様にして通信装置３は、ツイストペアケーブル１に接続されるトランシーバ３０と、トランシーバ３０による通信を制御する通信制御部３１とを備える。

　トランシーバ２０は、ツイストペアケーブル１における全二重化通信によるデジタルデータ信号の送受信を実現するハードウェアである。トランシーバ２０は、送信データ信号を受け付ける送信データ端子ＴＸ２と、受信データ信号を出力する受信データ端子ＲＸ２とを備える。トランシーバ２０内部の詳細な構成については後述にて説明する。

　通信制御部２１は、所定の通信プロトコルに従って送信データ信号を生成してトランシーバ２０の送信データ端子ＴＸ２へ与える。なお、通信制御部２１は、図示しないクロック回路からのクロック信号に同期してビット単位で送信データ信号を生成する。このときのクロック回路は、通信装置３におけるクロック回路と同期されてある。通信制御部２１は、トランシーバ２０の受信データ端子ＲＸ２から出力された受信データ信号を前記所定の通信プロトコルに従って解釈し、受信データ信号からデータ値等の情報を取得する。

　通信装置３におけるトランシーバ３０及び通信制御部３１の構成は、通信装置２のトランシーバ２０及び通信制御部２１と同様であるので、詳細な説明を省略する。

　図２は、本実施の形態におけるトランシーバ２０，３０の内部構成を示すブロック図である。トランシーバ２０は、ＥＸ－ＯＲ回路２３と、送信部２４と、受信部２７とを備える。トランシーバ３０の内部構成は、トランシーバ２０の内部構成と同様であるので、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。

　送信データ端子ＴＸ２からの送信データ信号は、第１節点２２にて分岐されており、分岐した信号は一方は送信部２４に入力され、他方はＥＸ－ＯＲ回路２３の一方の入力端子に入力されている。送信部２４は、内部でツイストペアケーブル１に接続されている。また、受信部２７も内部でツイストペアケーブル１に接続されている。受信部２７は、ＥＸ－ＯＲ回路２３の他方の入力端子に接続されている。ＥＸ－ＯＲ回路２３の出力は、受信データ端子ＲＸ２に接続されている。

　送信部２４は、送信データ端子ＴＸ２からの送信データ信号を入力し、送信データ信号の変換器２５とツイストペアケーブル１への信号の加算器２６とを備える。

　変換器２５は、信号値が０Ｖか１Ｖのデジタルデータ信号を、正負振幅のパルス信号へ変換する回路である。図３は、本実施の形態におけるトランシーバ２０を構成する変換器２５の構成を示す回路図である。トランシーバ３０における変換器３５の構成は、変換器２５と同様であるので詳細な説明は省略する。変換器２５は、オペアンプ２５１を用いた反転増幅回路の構成をとっている。変換器２５の入力信号が抵抗Ｒ１を介してオペアンプ２５１のマイナス電圧端子に入力される。そして、オペアンプ２５１のプラス電圧端子は接地されている。またオペアンプ２５１のマイナス電圧端子は、－０．５Ｖの定電圧に、抵抗Ｒ３を介して接続されており、また、オペアンプ２５１自身の出力端子と抵抗Ｒ２を介して接続されている。オペアンプ２５１のプラス電源端子には、Ｖｃｃの定電圧及びコンデンサＣ１が並列に接続されている。オペアンプ２５１のマイナス電源端子には、－Ｖｃｃの定電圧及びコンデンサＣ２が並列に接続されている。オペアンプ２５１の出力端子から、正負振幅のパルス信号が出力される。

　図４は、変換器２５の入出力信号を示すタイムチャートである。図４の横軸は時間の経過を示し、図４の縦軸は、入力信号（ＩＮ）、及び出力信号（ＯＵＴ）夫々の信号レベルを示している。図４に示すように変換器２５は、０Ｖか１Ｖのデジタルデータ信号（ＩＮ）を、マイナス１Ｖからプラス１Ｖへの振幅を持つパルス信号（ＯＵＴ）へ変換する。

　加算器２６は、接地抵抗を用いてツイストペアケーブル１へ、変換器２５からのパルス信号を加算する回路である。図５は、本実施の形態におけるトランシーバ２０，３０を構成する加算器２６，３６の構成を示す回路図である。加算器２６及び加算器３６はいずれも、２つの抵抗を用いて構成されている。変換器２５から出力され、加算器２６へ入力されるパルス信号ＢＰ２は、直列抵抗Ｒ１０を介してツイストペアケーブル１の一端へ入力される。なお、抵抗Ｒ１０とツイストペアケーブル１との間には、一端が接地している抵抗Ｒ１２の他端が接続されている。また、ツイストペアケーブル１の他端には、変換器３５から出力され、加算器３６へ入力されるパルス信号ＢＰ３が、直列抵抗Ｒ１１を介して入力される。抵抗Ｒ１１とツイストペアケーブル１との間には一端が接地している抵抗Ｒ１３の他端が接続されている。これにより、ツイストペアケーブル１には、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２と通信装置３からのパルス信号ＢＰ３との加算信号ＳＵＭが搬送される。

　図６は、加算器２６，３６によって得られるツイストペアケーブル１上のパルス信号を示すタイムチャートである。図６の横軸は時間の経過を示し破線により、１ビット時間の区切りを示している。図６の縦軸は、通信装置２からのパルス信号（ＢＰ２）、通信装置３からのパルス信号（ＢＰ３）、及びツイストペアケーブル１上の加算信号（ＳＵＭ）夫々の信号レベルを示している。

　図６に示すように、加算器２６及び加算器３６により、パルス信号ＢＰ２及びパルス信号ＢＰ３を加算した信号ＳＵＭが得られている。例えば、図６における１ビット目にあたる時刻ｔ０からの１ビット時間では、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２も通信装置３からのパルス信号ＢＰ３も、振幅は正の＋１Ｖであり、加算信号ＳＵＭの振幅も＋１Ｖである。これに対し、２ビット目にあたる時刻ｔ１からの１ビット時間では、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２の振幅は正の＋１Ｖであって通信装置３からのパルス信号ＢＰ３の振幅は負の－１Ｖであり、加算信号ＳＵＭの振幅は加算により相殺されてゼロである。３ビット目にあたる時刻ｔ２からの１ビット時間では、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２の振幅は負の－１Ｖであって通信装置３からのパルス信号ＢＰ３の振幅は正の＋１Ｖであり、加算信号ＳＵＭの振幅は加算によってゼロである。４ビット目にあたるｔ３からの１ビット時間では、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２も通信装置３からのパルス信号ＢＰ３も、振幅は負の－１Ｖであり、加算信号ＳＵＭの振幅も－１Ｖである。このように、ツイストペアケーブル１上に送出される加算信号ＳＵＭは、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２の振幅と通信装置３からのパルス信号ＢＰ３の振幅とが同一の場合は、振幅が正又は負の１Ｖ、異なる場合は振幅がゼロとなる。これにより、加算信号ＳＵＭのビット毎の振幅によって、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２の振幅と通信装置３からのパルス信号ＢＰ３の振幅とが同一であるか否かを判断することが可能である。

　判定・復調器２８は、ツイストペアケーブル１に接続してある。判定・復調器２８は、ツイストペアケーブル１上の加算信号ＳＵＭの振幅の正負を判定し、判定結果を出力する回路である。なお、判定・復調器２８は、加算信号ＳＵＭの振幅（信号レベル）が、所定の正の閾値以上であるか、又は所定の負の閾値以下であるかによって、振幅の正負を判定する。判定・復調器２８は、振幅が正の閾値未満、且つ負の閾値を超過する場合は、ゼロ振幅と判定する。図７は、本実施の形態におけるトランシーバ２０を構成する判定・復調器２８の構成を示す回路図である。トランシーバ３０における判定・復調器３８の構成は、判定・復調器２８の構成と同様であるので詳細な説明を省略する。判定・復調器２８は、オペアンプ２８１，２８２を用いたウィンドコンパレータの構成をとっている。ツイストペアケーブル１からの入力信号（加算信号ＳＵＭ）は分岐して、一方は抵抗Ｒ１４を介してオペアンプ２８１のマイナス電圧端子に入力され、他方は抵抗Ｒ１５を介してオペアンプ２８２のプラス電圧端子に入力されている。オペアンプ２８１のプラス電圧端子には、正の閾値に対応するＶ１５の定電圧が接続されており、プラス電源端子には、コンデンサＣ９及びＶ３の定電圧が並列に接続され、マイナス電源端子にはコンデンサＣ４及びＶ１０の負の定電圧が並列に接続されている。また、オペアンプ２８１のＬ端子及びＧ端子は接地されている。オペアンプ２８２のマイナス電圧端子には負の閾値に対応する－Ｖ１６の定電圧が接続されており、プラス電源端子には、コンデンサＣ５及びＶ１３の定電圧が並列に接続され、マイナス電源端子には、コンデンサＣ６及びＶ１４の負の定電圧が並列に接続されている。オペアンプ２８２のＬ端子及びＧ端子は接地されている。オペアンプ２８１及びオペアンプ２８２の出力がＡＮＤ回路に入力され、ＡＮＤ回路からの出力信号が判定・復調器２８からツイストペアケーブル１にて受信したデータの出力として出力される。つまり、ＡＮＤ回路からは、加算信号ＳＵＭの振幅が正の閾値未満、且つ負の閾値を超過している場合のみ「１」が出力される。

　図８は、判定・復調器２８の入出力信号を示すタイムチャートである。図８の横軸は、時間の経過を示し、図８の縦軸は、判定・復調器２８に入力されるツイストペアケーブル１上の加算信号（ＳＵＭ）、出力信号（ＯＵＴ）夫々の信号レベルを示している。

　図８に示す出力信号は、判定・復調器２８に入力される加算信号（ＳＵＭ）の振幅がゼロの場合に真値「１」、振幅が正又は負の１Ｖである場合に「０」を示している。つまり、判定・復調器２８は、１ビット毎に、通信装置２からの送信データ信号と通信装置３からの受信データ信号とが異なるときに「１」、同一である場合に「０」を示す信号（判定結果）を出力すると言える。ツイストペアケーブル１における加算信号ＳＵＭは、通信装置２からのパルス信号ＢＰ２の振幅と通信装置３からのパルス信号ＢＰ３の振幅とが同一の場合は、振幅が正又は負の１Ｖ、異なる場合は振幅がゼロとなるからである。

　ＥＸ－ＯＲ回路２３は、２つの入力信号の排他的論理和信号を出力する回路である。ＥＸ－ＯＲ回路２３の入力には、送信データ端子ＴＸ２が分岐した第１節点２２及び受信部２７が接続されている。したがって、ＥＸ－ＯＲ回路２３は、送信データ信号と、受信部２７にて受信したデータ信号との排他的論理和をとる。即ち、ＥＸ－ＯＲ回路２３は、送信データ信号と、ツイストペアケーブル１における送信データ信号及び受信データ信号間が同一か否かを示す信号との排他的論理和信号を出力する。送信データ信号と受信データ信号が同一の場合は、受信部２７から「０」が出力されるので、ＥＸ－ＯＲ回路２３からは、送信データ信号が「１」のときは「１」が、送信データ信号が「０」のときは「０」が出力される。送信データ信号と受信データ信号が異なる場合は、受信部２７から「１」が出力されるので、ＥＸ－ＯＲ回路２３からは、送信データ信号が「１」のときは反転させた「０」が、送信データ信号が「０」のときは反転させた「１」が出力される。

　このように構成されるトランシーバ２０及びトランシーバ３０によって、全二重化通信が実現されることを、以下のタイムチャートを参照して説明する。

　図９は、本実施の形態におけるトランシーバ２０，３０内における信号の推移を示すタイムチャートである。図９の横軸は、時間の経過を示す。図９の縦軸には、トランシーバ２０の送信データ端子ＴＸ２における信号、トランシーバ３０の送信データ端子ＴＸ３における信号、トランシーバ２０の加算器２６に入力される信号ＢＰ２、トランシーバ３０の加算器３６に入力されるＢＰ３、ツイストペアケーブル１上の加算信号ＳＵＭ、トランシーバ２０，３０の判定・復調器２８，３８から出力される信号ＣＤ２，３、トランシーバ２０の受信データ端子ＲＸ２における信号、及び、トランシーバ３０の受信データ端子ＲＸ３における信号夫々の信号レベルを示す。

　通信装置２及び通信装置３からの送信データ信号が夫々どのように同時的に送信され、復調されるかを図９のタイムチャートを参照しつつ説明する。

　まず、時間ｔ４からの１ビット時間では、通信装置２の送信データ端子ＴＸ２に「０」の信号が入力されている。送信データ端子ＴＸ２に入力される信号は、変換器２５にて＋１Ｖの正振幅のパルス信号ＢＰ２に変換され、加算器２６へ入力される。同時的に通信装置３の送信データ端子ＴＸ３には「０」の信号が入力されている。送信データ端子ＴＸ３に入力される信号は、変換器３５にてパルス信号ＢＰ３に変換され、加算器３６へ入力される。したがって時間ｔ４からの１ビット時間では、ツイストペアケーブル１には＋１Ｖの正の振幅のパルス信号が送出される。同時的に判定・復調器２８，３８は、ツイストペアケーブル１における送信データ信号と受信データ信号とは同一である（「０」）と出力する。したがって、ＥＸ－ＯＲ回路２３は、送信データ信号「０」と同一の「０」を出力し、ＥＸ－ＯＲ回路３３も、送信データ信号「０」と同一の「０」を出力する。結果、通信装置２の受信データ端子ＲＸ２には「０」が出力され、通信装置３からの送信データ信号「０」を復調できている。同様に通信装置３の受信データ端子ＲＸ３には「０」が出力され、通信装置２からの送信データ信号「０」が復調できている。

　時間ｔ５からの１ビット時間では、通信装置２の送信データ端子ＴＸ２に「１」の信号が入力され、通信装置３の送信データ端子ＴＸ３に「１」の信号が入力されている。通信装置２における送信データ信号は、変換器２５にて負の振幅のパルス信号ＢＰ２に変換され、加算器２６に入力される。同時的に通信装置３でも、送信データ信号は変換器３５にて負の振幅のパルス信号ＢＰ３に変換され、加算器３６に入力される。加算器２６及び加算器３６により、時間ｔ５からの１ビット時間では、ツイストペアケーブル１には－１Ｖの負の振幅のパルス信号が送出される。同時的に判定・復調器２８，３８は、ツイストペアケーブル１における送信データ信号と受信データ信号とは同一である（「０」）と出力する。したがって、ＥＸ－ＯＲ回路２３は、送信データ信号「１」と同一の「１」を出力し、ＥＸ－ＯＲ回路３３も送信データ信号「１」と同一の「１」を出力する。結果、通信装置２の受信データ端子ＲＸには「１」が出力され、通信装置３からの送信データ信号「１」を復調できている。同様に通信装置３の受信データ端子ＲＸ３には「１」が出力され、通信装置２からの送信データ信号「１」が復調できている。

　時間ｔ６からの１ビット時間でも同様に、ツイストペアケーブル１上における送信データ信号と受信データ信号とは同一であると判定され（「０」）、通信装置２の受信データ端子ＲＸには「０」が出力され、通信装置３からの送信データ信号「０」を復調できている。同様に通信装置３の受信データ端子ＲＸ３には「０」が出力され、通信装置２からの送信データ信号「０」が復調できている。

　時間ｔ７からの１ビット時間では、通信装置２の送信端子ＴＸ２には「０」の信号が入力され、通信装置３の送信データ端子ＴＸ３には異なる「１」の信号が入力されている。通信装置２における送信データ信号は、変換器２５にて負の振幅のパルス信号ＢＰ２に変換され、加算器２６に入力される。同時的に通信装置３でも、送信データ信号は変換器３５にて正の振幅のパルス信号ＢＰ３に変換され、加算器３６に入力される。加算器２６及び加算器３６により、時間ｔ６からの１ビット時間では、ツイストペアケーブル１にはゼロの振幅の信号が送出される。同時的に判定・復調器２８，３８は、ツイストペアケーブル１における送信データ信号と受信データ信号とは同一でない（「１」）と出力する。したがって、通信装置２のＥＸ－ＯＲ回路２３は、送信データ信号「０」を反転させた「１」を出力し、通信装置３のＥＸ－ＯＲ回路３３は、送信データ信号「１」を反転させた「０」を出力する。結果、通信装置２の受信データ端子ＲＸ２には「１」が出力され、通信装置３からの送信データ信号「１」を復調できている。同様に通信装置３の受信データ端子ＲＸ３には「０」が出力され、通信装置２からの送信データ信号「０」が復調できている。

　このようにして、通信装置２及び通信装置３のトランシーバ２０及びトランシーバ３０にて、送信データ信号をパルス信号へ変換してからツイストペアケーブル１に重畳し、更に、ツイストペアケーブル１上における送信データ信号と受信データ信号とが同一か否かを判定し、送信データ信号と判定結果とを用いて受信データ信号を復調することにより、全二重化通信が実現される。

　本実施の形態では、ツイストペアケーブル１における信号の遅延、クロック信号の同期ずれに対する処置については記載していないが、実際に全二重化通信を行なう場合にはそれらの対処が必要である。

　なお、上述のように開示された本実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　以上の実施の形態に関し更に、以下の付記を開示する。

　（付記１）
　１対のツイストペアケーブルと、該ツイストペアケーブルに接続される複数の通信装置とを含む通信システムにて、前記複数の通信装置が前記ツイストペアケーブルを介して全二重化通信によりデジタルデータ信号を送受信する通信方法において、
　前記複数の通信装置は夫々、他の通信装置と前記デジタルデータ信号の１ビット分のビット時間を同期させ、
　各通信装置からの送信データ信号を重畳させ、
　前記複数の通信装置は夫々、
　ビット時間毎に、
　前記ツイストペアケーブルにおける通信状態が、送信データ信号と受信データ信号とが同一の状態であるか否かを判定し、
　判定結果と送信データ信号とを用いて受信データ信号を復調する
　ことを特徴とする通信方法。

　（付記２）
　前記複数の通信装置は夫々、
　受信データ信号を復調するに際し、
　前記判定結果が同一の状態である場合、送信データ信号を複製し、判定結果が同一の状態でない場合、送信データ信号を反転させて受信データ信号を復調する
　ことを特徴とする付記１に記載の通信方法。

　（付記３）
　１対のツイストペアケーブルと、該ツイストペアケーブルに接続される複数の通信装置とを含み、前記複数の通信装置が前記ツイストペアケーブルを介して全二重化通信によりデジタルデータ信号を送受信する通信システムにおいて、
　前記複数の通信装置は夫々、
　他の通信装置と前記デジタルデータ信号の１ビット分のビット時間を同期させる手段と、
　各通信装置からの送信データ信号に、送信データ信号を重畳させる手段と、
　ビット時間毎に、
　前記ツイストペアケーブルにおける通信状態が、送信データ信号と受信データ信号とが同一の状態であるか否かを判定する手段と、
　該手段による判定結果、及び送信データ信号を用いて受信データ信号を復調する復調手段と
　を備えることを特徴とする通信システム。

　（付記４）
　前記復調手段は、判定結果が同一の状態である場合、送信データ信号を複製し、同一の状態でない場合、送信データ信号を反転して受信データ信号を復調するようにしてあること
　を特徴とする付記３に記載の通信システム。

　（付記５）
　１対のツイストペアケーブルと、該ツイストペアケーブルに接続される複数の通信装置とを含み、前記複数の通信装置が前記ツイストペアケーブルを介して全二重化通信によりデジタルデータ信号を送受信する通信システムにおいて、
　前記複数の通信装置は夫々、
　送信するデータ信号を受け付ける受付端子と、
　受信データ信号を出力する出力端子と、
　前記受付端子にて受け付けた送信データ信号を分岐する第１節点と、
　該第１節点から分岐した一方、及び前記接続部から出力されるデータ信号を入力し、排他的論理和信号を、前記出力端子へ出力する排他的論理和回路と、
　前記第１節点から分岐した他方を、前記デジタルデータ信号の１ビット分の幅の正振幅又は負振幅のパルス信号へ変換する変換器、及び、該変換器から出力されるパルス信号を前記ツイストペアケーブル上の信号へ加算する加算器を有する送信部と、
　前記ツイストペアケーブルにおけるパルス信号の正負及び振幅の大きさを判定し、判定結果に基づきデータ信号を復調し出力する受信部と
　を備えることを特徴とする通信システム。

　（付記６）
　前記受信部は、パルス信号の振幅が正の閾値未満、且つ負の閾値を超過する場合、真とするデータ信号を出力するようにしてあること
　を特徴とする付記５に記載の通信システム。

　（付記７）
　１対のツイストペアケーブルに接続され、該ツイストペアケーブルを介してデジタルデータ信号を送受信する通信装置において、
　他の通信装置と前記デジタルデータ信号の１ビット分のビット時間を同期させる手段と、
　他の通信装置からの送信データ信号に、送信データ信号を重畳させる手段と、
　該ビット時間毎に、
　前記ツイストペアケーブルにおける通信状態が、送信データ信号と受信データ信号とが同一の状態であるか否かを判定する手段と、
　該手段による判定結果が同一の状態である場合、送信データ信号を複製し、判定結果が同一の状態でない場合、送信データ信号の１ビットを反転させて受信データ信号を復調する復調手段と
　を備えることを特徴とする通信装置。

　（付記８）
　１対のツイストペアケーブルに接続され、該ツイストペアケーブルを介してデジタルデータ信号を送受信する通信装置において、
　送信するデータ信号を受け付ける受付端子と、
　受信データ信号を出力する出力端子と、
　前記受付端子にて受け付けた送信データ信号を分岐する第１節点と、
　該第１節点から分岐した一方、及び前記接続部から出力されるデータ信号を入力し、排他的論理和信号を、前記出力端子へ出力する排他的論理和回路と、
　前記第１節点から分岐した他方を、前記デジタルデータ信号の１ビット分の幅の正振幅又は負振幅のパルス信号へ変換する変換器、及び、該変換器から出力されるパルス信号を前記ツイストペアケーブル上の信号へ加算する加算器を有する送信部と、
　前記ツイストペアケーブルにおけるパルス信号の正負及び振幅の大きさを判定し、判定結果に基づきデータ信号を復調し出力する受信部と
　を備えることを特徴とする通信装置。

　付記１乃至８に開示した通信方法、通信システム及び通信装置により、ツイストペアケーブルにて搬送されるデジタルデータ信号は、通信装置夫々にてビット時間が同期されている状態で、重畳される。各通信装置にてビット時間毎に、ツイストペアケーブルにおける通信状態が、送信データ信号及び受信データ信号が同一の状態であるか否かが判定される。各通信装置にて受信データ信号は、判定結果に基づき送信データ信号を用いて復調される。
　例えば、ツイストペアケーブルにおける通信状態が、送信データ信号及び受信データ信号が同一の状態であれば、受信データ信号の１ビットは、送信データ信号の１ビットと同一である。ツイストペアケーブルにおける通信状態が、送信データ信号及び受信データ信号が相違する状態であれば、受信データ信号の１ビットは、送信データ信号の１ビットと反対である。これにより、各通信装置は受信データ信号を復調することが可能である。
　具体的には実施の形態に示したように、通信装置からツイストペアケーブルへの送信データ信号の重畳は、正振幅又は負振幅のパルス信号を加算することにより実現される。ツイストペアケーブルにおけるパルス信号の正振幅又は負振幅が複数倍となっている場合、当該ビット時間では、複数の通信装置から同一の送信データが送信されている。ツイストペアケーブルにおけるパルス信号の振幅が相殺されて減少又はゼロ振幅となっている場合、当該ビット時間では、複数の通信装置から異なる送信データが送信されている。これにより、各通信装置は、ツイストペアケーブルにおける通信状態を判定することができ、受信データ信号を復調することが可能である。

　１　ツイストペアケーブル
　２，３　通信装置
　２０，３０　トランシーバ（送受信部）
　２３，３３　ＥＸ－ＯＲ回路（排他的論理和回路）
　２４，３４　送信部
　２５，３５　変換器
　２６，３６　加算器
　２７，３７　受信部
　２８，３８　判定・復調器
　ＴＸ２，ＴＸ３　送信データ端子（受付端子）
　ＲＸ２，ＲＸ３　受信データ端子（出力端子）

Claims

　２つの通信装置が１つの伝送路を介してデジタル信号を双方向に通信する通信方法であって、
　前記伝送路は、前記２つの通信装置から送信されるデジタル信号の信号値が異なるか否かが判別可能な伝送状態となること
　を特徴とする通信方法。
　前記２つの通信装置は夫々、
　前記伝送路における伝送状態を検出し、
　検出した伝送状態、及び送信信号に基づき受信信号を復調する
　ことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
　前記伝送路は、１対のツイストペアケーブルであること
　を特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
　２つの通信装置が、１つの伝送路を介してデジタル信号を双方向に通信する通信システムであって、
　前記２つの通信装置は夫々、
　前記伝送路上の信号に送信信号を重畳させる送信手段と、
　前記伝送路上で前記２つの通信装置から送信されるデジタル信号の信号値が異なるか否かを判別する判別手段と
　該判別手段による判別結果及び送信信号に基づき受信信号を復調する復調手段と
　を備えることを特徴とする通信システム。
　前記復調手段は、
　前記判別手段が信号値が異なる状態であると判別した場合、
　送信信号を反転させて受信信号を復調するようにしてあること
　を特徴とする請求項４に記載の通信システム。
　前記送信手段は、
　送信するデジタル信号を、該デジタル信号の一方の値を正の振幅、他方の値を負の振幅に対応させた信号に変換する変換手段を備え、
　該変換手段が生成した信号を前記伝送路に重畳させるようにしてあること
　を特徴とする請求項４又は５に記載の通信システム。
　前記伝送路は、１対のツイストペアケーブルであること
　を特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つに記載の通信システム。
　送信されるデジタル信号の信号値が異なるか否かが判別可能な１つの伝送路に接続され、前記伝送路を介してデジタル信号を送受信する通信装置であって、
　前記伝送路上の信号に送信信号を重畳させる送信手段と、
　前記伝送路における伝送状態を判別する判別手段と、
　該判別手段による判別結果、及び送信信号に基づき受信信号を復調する復調手段と
　を備えることを特徴とする通信装置。
　前記送信手段は、
　送信信号を前記伝送路に加算する加算手段を有すること
　を特徴とする請求項８に記載の通信装置。
　前記送信手段は、
　送信するデジタル信号を、該デジタル信号の一方の値を正の振幅、他方の値を負の振幅に対応させた信号に変換する変換手段を有すること
　を特徴とする請求項８又は９に記載の通信装置。
　前記伝送路は１対のツイストペアケーブルであり、
　前記送信手段は、送信信号を反転する反転手段を有すること
　を特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の通信装置。
　前記復調手段は、
　前記判別手段により判別した伝送状態を示す信号と、送信信号との排他的論理和をとる手段を有すること
　を特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の通信装置。