(57)【要約】本発明は、データ伝送システムのネットワーク構造を介して、データ伝送システムの送信加入者と受信加入者との間で、信号に符号化されたデータを伝送する方法およびデータ伝送システムに関する。信号に符号化されたデータは、定義された構造のデータフレームでビットごとに直列伝送される。受信加入者においては、信号に符号化されたデータの各ビットがサンプリングされる。信号は、ネットワーク構造を介する伝送に基づいて、非対称に遅延する。伝送チャネルの物理層における非対称な遅延の補正のために、ネットワーク構造の少なくとも１つの箇所において、信号の非対称な遅延が確定され、受信加入者が信号に符号化されたデータのビットをサンプリングする前に、少なくとも部分的に補正されることが提案される。非対称な遅延の測定および補正のために、測定および補正装置が提案される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ伝送システムのネットワーク構造（２４〜３４）を介して、前記データ伝送システムの送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、信号（１０）に符号化されたデータを伝送する方法であって、信号（１０）に符号化された前記データが、定義された構造のデータフレームでビットごとに直列伝送され、信号に符号化された前記データの各ビットが、前記受信加入者（３６）においてサンプリングされ、前記信号（１０）が、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介した伝送に基づいて非対称に遅延する、伝送方法において：
前記ネットワーク構造（２４〜３４）の少なくとも１つの箇所で、前記信号（１０）の非対称な遅延が検出され、前記受信加入者（３６）が信号（１０）に符号された前記データのビットをサンプリングする前に、非対称な遅延が少なくとも部分的に補正されることを特徴とする、データ伝送システムのネットワーク構造（２４〜３４）を介して、前記データ伝送システムの送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、信号（１０）に符号化されたデータを伝送する方法。
【請求項２】
前記信号（１０）の非対称な遅延が、データ伝送前の段階で検出され、データ伝送の間に補正されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号（１０）の非対称な遅延が、工場渡しで検出され、格納され、補正のために再度呼び出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記信号（１０）の非対称な遅延が、作動準備が完了したデータ伝送システムによって検出され、格納され、補正のために再度読み出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
非対称な遅延が評価される、またはモデル化される、または測定されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記信号（１０）の非対称な遅延が、データ伝送の間に検出され、補正されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記信号（１０）の非対称な遅延の検出および補正が、可能な限り互いに近い時間に、特に直接的に相前後連続して実行されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
非対称な遅延が評価される、またはモデル化される、または測定されることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記データ伝送システムで使用される伝送プロトコルで規定されている、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジへの、または立ち下がりエッジから立ち上がりエッジへの前記信号（１０）の偏移の間隔を利用して、非対称な遅延が測定されることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
データフレームの、フレーム・スタート・シーケンス（ＦＳＳ）の立ち上がりエッジ（７０）とバイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジ（７１）との間の間隔（７２）が測定されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
非対称な遅延を少なくとも部分的に補正するために、確定された非対称の遅延を用いて適切な遅延値（τ)が求められ、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介する伝送に基づき比較的大きく遅延していない信号エッジが、前記適切な遅延値（τ）の分だけ遅らされる必要があることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記遅延値（τ）が、確定された非対称な遅延を用いる組み合わせ解析、または計算アルゴリズムによって求められることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記送信加入者（１４）における伝送される信号（１０）の符号化の後に、および、前記受信加入者（３６）における信号（１０）の復号化の前に、前記ネットワーク構造（２４〜３４）の任意の箇所に配置されたプログラム可能な遅延ユニット（５２）に、確定された遅延値（τ）が供給され、前記遅延ユニット（５２）によって、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介する伝送に基づき比較的大きく遅延していない信号エッジが、確定された遅延値（τ）の分だけ遅らされることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介する伝送に基づき比較的大きく遅延していない信号エッジが、少なくとも１ｎｓの精度で、特に０.５ｎｓまたは０.１ｎｓの精度で遅らされることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
データ伝送システムのネットワーク構造（２４〜３４）の任意の箇所に配置された装置（５０）であって、前記データ伝送システムが、複数の加入者（１４、３６）と、前記加入者（１４、３６）の間に形成されたネットワーク構造（２４〜３４）と、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介して、送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、定義された構造のデータフレームにおいて信号（１０）に符号化されたデータをビットごとに直列伝送する手段とを有しており、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介したデータ伝送が、前記信号（１０）の非対称な遅延をもたらし、前記データ伝送システムの前記受信加入者（３６）において、信号（１０）に符号化された前記データの各ビットをサンプリングするための手段（６０）が配置されている、装置（５０）において：
前記装置（５０）が、前記受信加入者（３６）においてサンプリング手段（６０）の前に配置されており、前記信号（１０）の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための手段を有することを特徴とする、データ伝送システムのネットワーク構造（２４〜３４）の任意の箇所に配置された装置（５０）。
【請求項１６】
前記装置（５０）が、請求項６〜請求項１４のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有することを特徴とする、請求項１５に記載の装置（５０）。
【請求項１７】
信号（１０）に符号化されたデータを伝送するシステムであって、データ伝送システムが、複数の加入者（１４、３６）と、前記加入者（１４、３６）の間に形成されたネットワーク構造（２４〜３４）と、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介して、送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、定義された構造のデータフレームにおいて信号（１０）に符号化されたデータをビットごとに直列伝送する手段とを有しており、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介したデータ伝送が、前記信号（１０）の非対称な遅延をもたらし、前記受信加入者（３６）において、信号（１０）に符号化された前記データの各ビットをサンプリングするための手段（６０）が配置されているシステムにおいて：
前記ネットワーク構造（２４〜３４）の任意の箇所において、サンプリング手段（６０）の前に、前記信号（１０）の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための装置（５０）が配置されていることを特徴とする、信号（１０）に符号化されたデータを伝送するシステム。
【請求項１８】
前記ネットワーク構造（２４〜３４）が、アクティブおよび／またはパッシブな要素を含み、特に、接続線（２４、２８、３４）、伝送装置、チョーク、通信制御部 (１６、３８）、送受信装置（４６）、レベル変換器、アクティブ・スター（２６、３０）、終端抵抗器（終端器）、および分割終端への静電容量のうちの１つまたは複数の構成要素を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のデータ伝送システム。
【請求項１９】
測定または補正装置（５０）が、請求項６〜請求項１４のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有することを特徴とする、請求項１７または請求項１８に記載のデータ伝送システム。
【請求項２０】
信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの加入者（３６）であって、前記データ伝送システムが、複数の加入者（１４、３６）と、前記加入者（１４、３６）の間に形成されたネットワーク構造（２４〜３４）と、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介して、送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、定義された構造のデータフレームにおいて信号（１０）に符号化されたデータをビットごとに直列伝送する手段とを有しており、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介したデータ伝送が、前記信号（１０）の非対称な遅延をもたらし、前記受信加入者（３６）において、信号（１０）に符号化された前記データの各ビットをサンプリングするための手段（６０）が配置されている、加入者（３６）において：
前記加入者（３６）が、サンプリング手段（６０）の前に、前記信号（１０）の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための装置（５０）を有することを特徴とする、信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの加入者（３６）。
【請求項２１】
測定および補正装置（５０）が、請求項６〜請求項１４のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有することを特徴とする、請求項２０に記載の加入者（３６）。
【請求項２２】
信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの受信加入者（３６）の通信制御部（３８）であって、前記データ伝送システムが、複数の加入者（１４、３６）と、前記加入者（１４，３６）の間に形成されたネットワーク構造（２４〜３４）と、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介して、送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、定義された構造のデータフレームにおいて、信号（１０）に符号化されたデータをビットごとに直列伝送する手段とを有しており、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介したデータ伝送が、前記信号（１０）の非対称な遅延をもたらし、前記受信加入者（３６）の前記通信制御部（３８）において、信号（１０）に符号化された前記データの各ビットをサンプリングするための手段（６０）が配置されている、通信制御部（３８）において：
前記通信制御部（３６）が、サンプリング手段（６０）の前に、前記信号（１０）の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための装置（５０）を有することを特徴とする、信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの受信加入者（３６）の通信制御部（３８）。
【請求項２３】
測定および補正装置（５０）が、請求項６〜請求項１４のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有することを特徴とする、請求項２２に記載の通信制御部（３８）。
【請求項２４】
信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの受信加入者（３６）の送受信ユニット（４６）であって、前記データ伝送システムが、複数の加入者（１４、３６）と、前記加入者（１４，３６）の間に形成されたネットワーク構造（２４〜３４）と、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介して、送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、定義された構造のデータフレームにおいて信号（１０）に符号化されたデータをビットごとに直列伝送する手段とを有しており、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介したデータ伝送が、前記信号（１０）の非対称な遅延をもたらし、前記受信加入者（３６）において、信号（１０）に符号化された前記データの各ビットをサンプリングするための手段（６０）が配置されている、送受信ユニット（４６）において：
前記送受信ユニット（４６）が、サンプリング手段（６０）の前に、前記信号（１０）の非対称な遅延を測定し部分的に補正するための装置（５０）を有することを特徴とする、信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの受信加入者（３６）の送受信ユニット（４６）。
【請求項２５】
測定および補正装置（５０）が、請求項６〜請求項１４のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有することを特徴とする、請求項２０に記載の送受信ユニット（４６）。
【請求項２６】
信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムのネットワーク構造に配置されたアクティブ・スター（２６、３０；３０’）であって、前記データ伝送システムが、複数の加入者（１４、３６）と、前記加入者（１４，３６）の間に形成されたネットワーク構造（２４〜３４）と、前記ネットワーク構造（２４〜３４）および前記ネットワーク構造（２４〜３４）内に配置された前記アクティブ・スター（２６、３０；３０’）を介して、送信加入者（１４）と受信加入者（３６）との間で、定義された構造のデータフレームにおいて信号（１０）に符号化された前記データをビットごとに直列伝送する手段とを有しており、前記ネットワーク構造（２４〜３４）を介したデータ伝送が、前記信号（１０）の非対称な遅延をもたらし、前記受信加入者（３６）において、信号（１０）に符号化された前記データの各ビットをサンプリングするための手段（６０）が配置されている、アクティブ・スター（２６、３０；３０’）において：
前記アクティブ・スター（２６、３０；３０’）が、サンプリング手段（６０）の前に、前記信号（１０）の非対称な遅延を測定し部分的に補正するための装置（５０）を有することを特徴とする、信号（１０）に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムのネットワーク構造に配置されたアクティブ・スター（２６、３０；３０’）。
【請求項２７】
測定および補正装置（５０）が、請求項６〜請求項１４のいずれかに記載の方法を実行するための手段を有することを特徴とする、請求項２６に記載のアクティブ・スター（２６、３０；３０’）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ伝送システムのネットワーク構造を介して、データ伝送システムの送信加入者と受信加入者との間で、信号に符号化されたデータを伝送する方法に関する。信号に符号化されたデータは、定義された構造のデータフレームでビットごとに直列伝送される。受信加入者において、信号に符号化されたデータの各ビットがサンプリングされる。信号は、ネットワーク構造を介する伝送に基づいて非対称に遅延する。さらに、本発明は、特許請求の範囲に記載の請求項１５の概念に基づく、データ伝送システムのネットワーク構造の任意の箇所に配置された装置に関する。さらに、本発明は、特許請求の範囲に記載の請求項１７の概念に基づく、信号に符号化されたデータを伝送するシステムに関する。さらに、本発明は、特許請求の範囲に記載の請求項２０の概念に基づく、信号に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの加入者と、特許請求の範囲に記載の請求項２２の概念に基づく、信号に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの受信加入者の通信制御部と、特許請求の範囲に記載の請求項２４の概念に基づく、信号に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムの受信加入者の通信制御部の送受信ユニットと、特許請求の範囲に記載の請求項２６の概念に基づく、信号に符号化されたデータを伝送するデータ伝送システムのネットワーク構造に配置されたアクティブ・スターとに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システム、およびバスシステム等の形態の通信接続を利用した、制御装置、センサおよびアクチュエータのネットワーク化は、近年近代的な車両の構造において、または、機械工学、特に工作機械分野において、およびオートメーション化領域において急激に増加している。その際、機能を複数の制御装置等に分散させて相乗効果を狙うことが可能である。すなわち、ここでは分散型システムに関わっている。
【０００３】
このようなデータ伝送システムの様々な加入者間の通信は、ますますバスシステムを介して行われるようになっている。バスシステム間の通信、アクセスおよび受信のしくみ、ならびにエラー処理は、プロトコルを介して制御される。公知のプロトコルとして、例えば、現在ＦｌｅｘＲａｙプロトコル仕様バージョン２．１に基づく、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルが挙げられる。ＦｌｅｘＲａｙにおいては、特に車両に組み込むための、高速で、決定論的で、フォールト・トレラントなバスシステムが関わっている。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルは、加入者または伝送されるメッセージに固定のタイムスロットを割り当てる、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）の原理に従い機能する。固定のタイムスロットにおいて、加入者または伝送されるメッセージは、通信接続の排他的使用権を持つ。その際、タイムスロットは設定されたサイクルで繰り返されるので、メッセージがバスを介して伝送される時点が事前に正確に予告されることが可能であり、バス使用権の取得は決定論的に行われる。
【０００４】
バスシステムにおいてメッセージを伝送するための帯域幅を最適に利用するために、ＦｌｅｘＲａｙはサイクルを静的部分および動的部分、または静的セグメントおよび動的セグメントに分割する。その際、バスサイクルの先頭にある静的部分に固定のタイムスロットが存在する。動的部分では、タイムスロットは動的に設定される。ぞれぞれの動的部分においては、短時間、少なくとも１つのミニスロットの間、排他的バス使用権が与えられる。ミニスロット内でバスアクセスが行われる場合、タイムスロットがアクセスに必要な時間の分だけ追加される。すなわち、帯域幅は実際に必要な場合に限って使用される。その際、ＦｌｅｘＲａｙは、１つまたは２つの物理的に離れた線を介して、データ転送速度最大１０Ｍｂｉｔｓ／ｓで通信する。しかし、当然のことながら、ＦｌｅｘＲａｙはデータ転送速度が遅い場合でも稼動出来る。その際、２つのチャネルは、特にＯＳＩ参照モデルの物理層に相当する。２つのチャネルは、主に、冗長的でフォールト・トレラントなメッセージ伝送に貢献する。しかし、種類の異なるメッセージを伝送することも可能であり、その場合データ転送速度は２倍の速さになることが予想される。また、接続線を介して伝送される信号が、２つの線を介して伝送される信号の差から生成されることも想定可能である。物理層は、接続線を介した１つのまたは複数の信号の電気的な伝送、光学的な伝送、または他の経路での伝送を可能にするように、構成されている。
【０００５】
同期機能を実現し、２つのメッセージ間に短い間隔を入れて帯域幅を最適化するために、通信ネットワークの加入者は、共通の時間基準、すなわちグローバル時間を必要とする。加入者のローカル時計を同期させるために、サイクルの静的部分において同期メッセージが伝送される。その際、ＦｌｅｘＲａｙ仕様に対応した特別なアルゴリズムによって、加入者のローカル時計は、全ローカル時計がグローバル時間に同期して稼動するように修正される。
【０００６】
このようなバスシステムを介したデータまたはメッセージの伝送においては、伝送路で立ち下がり（Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ）エッジまたは立ち上がり（Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ）エッジが様々な度合いで遅れるため、パルスがひずんでしまう。送信されたパルスが、受信者において、受信者でのサンプルクロック（サンプリングレート）にて複数倍（例えばn回／１ビット)サンプリングされる場合、サンプリング点のステータスに応じて、すなわち、このｎ個のサンプリング値から厳密に１つの値を選択することによって、データが正しくまたは誤ってサンプリングされるかどうかが決定する。この決定方式は、サンプリング時点が信号エッジを参照し、これに関連してサンプルクロックの複数の周期にわたり、送信者の複数の２進データ値（ビット）を評価する場合に、特に困難である。さらにパルスひずみに加えて、送信者と受信者との間のクロック周波数の差異も作用する。その際、例えば、短時間のノイズをフィルタで取り除くために、サンプリングされる信号に事前処理を行う。このようなフィルタリングは、時系列に沿った、多数決（Ｖｏｔｉｎｇ）による複数のサンプリング信号の評価によって行われることが可能である。様々な伝送路における非対称な遅延を考慮することなくサンプリング時点を固定で設定した場合、タイミングの面で問題が発生するということが明らかになっている。
【０００７】
信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の遅延は、パルスひずみ、または非対称な遅延と呼ばれている。非対称な遅延には、規則的な要因と確率的な要因がある。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルの場合、立ち下がりエッジに合わせて同期されるので、規則的な遅延は、立ち上がりエッジにのみ作用する。確率的な遅延は、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの双方に作用し、ノイズの発生またはＥＭＣ（電磁両立性）ジッタが原因で引き起こされる。信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジは、ネットワーク構造を介して異なって伝播されるため、接続線、伝送装置、チョーク（Drosseln）、通信制御部、送受信装置またはレベル変換器（トランシーバ）、アクティブ・スター等の、パッシブまたはアクティブなネットワーク要素を備えたネットワーク構造を介した信号の伝送は、非対称な遅延につながるということが、基本的に言える。
【０００８】
ビット単位でサンプリング時点を厳密に選択することによって（例えばビット当たりのサンプリング値nに対してｎ／２番目、すなわちビットの中間など）、非対称なひずみの影響および周波数偏差、ならびにサンプリングによる追加的な時間離散化が問題となり、伝送チャネルに対する要求が大きくなる。非対称な遅延を小さくするためにエッジの角度を上げた場合、タイミングにおいては利点となる可能性がある。しかし、一方で、技術的な要求度がより高い、したがってより高価な構成要素を前提条件とし、さらにデータ伝送システムのＥＭＣ耐性に不利に作用することが予想される。したがって、エッジの角度をそれ程大きくしない方が有利な場合もある。しかし、パルスひずみによっては、一方のまたは他方のビット境界で誤ったデータを評価するという危険を冒すことになる。
【０００９】
ＦｌｅｘＲａｙデータ伝送システムを実現する際、特に複数のスターカプラと受動的な構成要素を含む複雑なシステムの場合は、システム内で発生する非対称な遅延時間が非常に長く、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルによって設定されたタイムバジェット（Zeitbudget）を超過してしまうことが判明している。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルに基づいて、サンプルカウンタは、バイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジと共に同期される。すなわち、１に再設定される。カウンタ示度が５の際に、サンプリングされる。現在ＦｌｅｘＲａｙで設けられているように、８倍オーバーサンプリングした場合、サンプリング時点（第５サンプリング値）と第８サンプリング値の間には、まだ３サンプルクロック残っている。これは、８０ＭＨｚの通信制御部・クロックの場合、1サンプルクロック当たり１２．５ｎｓ、合計３７．５ｎｓのタイムバジェットに相当する。このタイムバジェットは本来、立ち下がりエッジの角度と立ち上がりエッジの角度の差に基づく非対称な遅延の調整のために役立てられる。しかし、複雑なネットワークトポロジまたはネットワーク構造が概してそうであるように、非対称な遅延が規定されたタイムバジェットを超過した場合、第５サンプルクロック（サンプルカウンタのカウンタ示度は５）のサンプリングにおいて、結果として誤った値が求められる。すなわち、本来サンプリングされるべきであったビットは、非対称な遅延のためにサンプリング時点よりも早い時点に存在し、エッジが早く切り替わったことによって、もはや第５サンプルクロックには位置していない。アナログ処理により、これは後ろに遅れる非対称な遅延と見なされる。したがって、５０ｎｓに相当する４サンプルクロック分のタイムバジェットが、提供される。先に進んだ、または後に遅れた（非対称な遅延による）タイムバジェットの超過によって、結果的に復号化エラーが生じる。すなわち、誤ったデータが受信される。
【００１０】
この復号化エラーは、適切なエラー検出アルゴリズムによって検出されることが可能なので、ビットまたはデータフレーム全体の再送信が促されることが可能である。エラー検出アルゴリズムとして、例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）が使用される。しかし、エラー検出アルゴリズムが頻繁に呼び出される際には、それに伴ってデータ伝送システムの稼動性が低下するという欠点がある。
【００１１】
以上より、物理層が、少なくとも複雑なネットワーク構造において維持できない設定が、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルによって行われる、ということが言える。
【００１２】
出願されたが公開されていない他の独国特許出願第１０２００５０３７２６３号明細書、および、出願されたが公開されていない更なる別の独国特許出願第１０２００５０６０９０３号明細書において、いかにして、伝送される信号の非対称な遅延に基づく復号化エラーの頻度が低減され、非対称な遅延に対するデータ伝送システムのロバスト性が向上されることが可能か、という可能性について既に記載されている。その際、双方の明細書において、受信加入者の通信制御部の論理レベルにおける変更が提案されている。特に、（未公開）独国特許出願第１０２００５０６０９０３号明細書では、受信加入者の通信制御部において、受信される信号の非対称な遅延を測定し、固定のサンプリング時点の代わりに、可変的な時点に、受信される信号に符号化されたデータのビットをサンプリングすることが提案された。その際、最適なサンプリング時点は、測定された非対称な遅延にしたがって設定される。さらに、（未公開）独国特許出願第１０２００５０３７２６３号明細書では、測定された非対称な遅延に基づいて、本来のサンプリングの前に、複数のサンプルクロックを含むサンプリング領域を定義することが提案されている。その際、データビットは、もはや、唯一固定のサンプリング時点、または可変的なサンプリング時点に復号化されるのではない。むしろ、データビットの復号化は、定義された領域内の（複数の）サンプリング時点において復号化された値に考慮して行われる。この方法では、８倍のオーバーサンプリングの際に、８７．５ｎｓまでの非対称な遅延が、補正される。その際、復号化エラーは発生しない。さらに大きな回数のオーバーサンプリングの際には、それに対応して、より長い非対称な遅延時間が補正されることが可能である。
【００１３】
代替的に、または公知の方法に追加して、本発明に基づいて、受信加入者の通信制御部の論理レベルでの変更によってではなく、むしろ、伝送チャネルまたはネットワーク構造の物理レベルにおける変更によって、非対称な遅延の補正を達成する可能性が、提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の課題は、いかにして、データが、伝送速度が速いデータ伝送システムにおいて、データ伝送システムの高い信頼性および稼動性が保たれたまま伝送されることが可能かという可能性を創出することにある。同時に、非対称な遅延に対するデータ伝送システムの高いロバスト性が保障される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本課題を解決するために、冒頭で述べた形態の方法に基づいて、ネットワーク構造の少なくとも１つの箇所で信号の非対称な遅延が確定され、受信加入者が信号に符号化されたデータのビットをサンプリングする前に非対称な遅延が少なくとも部分的に補正されることが提案される。
【００１６】
伝送される信号の非対称な遅延の検出は、すでに工場渡しで（ab  Werk）評価される、またはモデル化される、または測定されることが可能である。工場渡しで検出された非対称な遅延は、直接的に、または、対応する補正値に変換された後に格納される。データ伝送システムの駆動中に非対称な遅延を補正するために、格納された値がアクセスされ、非対称な遅延が少なくとも部分的に補正される。
【００１７】
さらに、伝送される信号の非対称な遅延が、データ伝送システムの駆動中に、ある程度オンラインで検出されることが構想可能である。オンラインで検出された非対称な遅延は、評価される、またはモデル化される、または測定されることが可能である。測定された非対称な遅延は、最初に格納され、後に補正のために援用されることが可能である。または、直接、非対称な遅延の補正のために使用されることが可能である。オンラインで確定され、格納された遅延値によって、例えば、目下の非対称な遅延値の測定の際のエラー検出のために、または、将来的に予想される非対称な遅延値のモデル化もしくは予告のために、過去に発生した非対称な遅延値の評価が行われることも可能である。
【００１８】
例えば、ネットワーク構造を介する伝送に基づき比較的大きく遅延していない立ち上がりエッジまたは立ち下がり信号エッジが、大きく遅延する立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジに対して調整されるために追加的に遅らされることによって、伝送される信号の非対称な遅延が部分的に補正されることが可能である。したがって、信号の立ち下がりエッジと立ち下がりエッジとの間の差が低減され、特に、補正される。比較的大きく遅延していない信号エッジを遅延させるために、ネットワーク構造にプログラム可能な遅延ユニットが配置されることが可能である。プログラム可能な遅延ユニット自体は、従来技術で公知である。このような（プログラム可能な）遅延ユニットは、例えば、Maxim  Integrated  Products社、Sunnyvale、Calif.94086、USAの子会社であるDallas  Semiconductor社、Dallas、Texas、75244、USAによって、型番「ＤＳ１０２１−５０」の名称で提供され、販売されている。Dallas  Semiconductor社の公知の遅延ユニットの場合、１０〜１４０ｎｓの遅延時間が、０．５nｓの精度で調整される。公知の遅延ユニットのプログラミングは、例えば８ビット等の複数のビットの設定または消去（クリア）によって、行われる。
【発明の効果】
【００１９】
公知の従来技術のとの決定的な違いは、受信加入者の論理レベルでの、例えば受信加入者の通信制御部の論理レベルでの変更を必要とせずに、伝送される信号の非対称な遅延の補正が、例えば、非対称な遅延に対するデータ伝送システムのロバスト性の向上が、本発明によって達成される点にある。非対称な遅延は、本発明に基づいて、すなわち伝送チャネルの物理レベルで低減される、または補正される。したがって、受信加入者では、小さな非対称な遅延のみが確定可能である、または、非対称な遅延はもはや確定可能ではない。したがって、通信制御部の受信加入者において、および／または、トランシーバ・モジュールの受信加入者において、従来のモジュールが、状況によっては比較的質の面で劣る、したがって明らかにコストが比較的安いモジュールが使用されることが可能である、という利点がある。その際、復号化エラーの発生は予想されない。
【００２０】
しかし、当然のことながら、（未公開）独国特許出願第１０２００５０３７２６３号明細書、および（未公開）独国特許出願第１０２００５０６０９０３号明細書で提案された加入者を含み、受信信号のサンプリングが改善された本発明を利用することも可能である。
【００２１】
本発明に基づく提案は、例えば、ＦｌｅｘＲａｙデータ伝送システムを利用して記載される。しかし、これは、本発明に鑑みた限定として理解されるものではない。むしろ、本発明は、異なる形態の複数のデータ伝送システムのために利用されることが可能である。さらに、比較可能なシステムへの転用が可能である。特に、ＴＴＰ／Ｃ（Time  Triggered  Protocol  Class  C）またはＣＡＮ（Controller  Area  Network）またはＴＴＣＡＮ（Time  Triggered  CAN）プロトコルに基づいてデータを伝送するデータ伝送システムにおいて、本発明に基づく提案を利用することが構想されている。
【００２２】
ＦｌｅｘＲａｙデータ伝送システムにおいて、データ伝送速度が１０Ｍｂｉｔ／ｓの際に、１００ｎｓの名目ビット幅となる。現在使用可能なＦｌｅｘＲａｙトランシーバは、約８０ｎｓの名目ビット時間を必要とする。さらに、短いビット時間は、追加的な非対称等の制約がなく、トランシーバに検出される、または処理されることがもはや可能ではない。しかし、伝送される信号の非対称な遅延によって、受信加入者において、ビット時間が部分的に非常に短縮される。したがって、例えば、１００ｎｓの名目ビット幅は、６０ｎｓの非対称の遅延の場合、４０ｎｓのビット時間に短縮される。現在通用しているＦｌｅｘＲａｙトランシーバは、このように短いビット時間が全く処理できないことが予想される。しかし、本発明によって、非対称な遅延が明らかに低減される、例えば５ｎｓに低減されることが可能である。したがって、受信加入者において利用可能なビット幅は９５ｎｓとなり、明らかに、ＦｌｅｘＲａｙトランシーバによって要求される約８０ｎｓの名目ビット幅を上回る。
【００２３】
本発明の好適な発展形態に基づいて、データ伝送システムで利用される伝送プロトコルにおいて規定されている、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジへの、または立ち下がりエッジから立ち上がりエッジへの信号の偏移の間隔を利用して、非対称な遅延が測定されることが提案される。有利に、データフレームの、フレーム・スタート・シーケンス（ＦＳＳ）の立ち上がりエッジと、バイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジとの間の間隔が測定される。測定は、特に、各目下のデータ伝送路に対して少なくとも１回行われる。その際、測定値の数が多くなるにつれて、確率的な誤りの影響が低減される。特に、データ伝送中にも測定を続行することが可能であり、場合によっては、非対称な遅延の補正が、データ伝送の過程においてデータビットの復号化の前に、適応的に調整されることが可能である。複数回の測定から、非対称な遅延に関する矛盾した測定値が生じることが予想される場合には、エラーを検出することも可能である。
【００２４】
データ伝送システムのネットワークの１つまたは複数の任意の箇所に、プログラム可能な遅延ユニットを設けることが構想可能である。遅延ユニットは、伝送される信号の非対称な遅延を合目的的に低減する、または補正する。プログラム可能な遅延ユニットを利用した非対称な遅延の補正は、データ伝送システム作動の前に、すなわち本来のデータ伝送の前に測定された、信号の非対称な遅延の値に基づいて行われる。データ伝送前の段階での非対称な遅延の検出は、例えば、工場渡しで、または、例えば車両に組み込まれた、作動準備が完了したデータ伝送システムを用いて、評価、またはモデル化、または測定によって行われる。
【００２５】
しかし、適応的な方法においては、本来のデータ伝送の間に、伝送される信号の非対称な遅延がある程度オンラインで検出される、特に測定されるので、本質的により可変的で、より安全で、より信頼出来る。この適応的な方法を実現するために、プログラム可能な遅延ユニットにさらに、伝送される信号の非対称な遅延を測定するための手段が割り当てられる。プログラム可能な遅延ユニットを測定し、信号の非対称な遅延を部分的に補正するための手段を有する測定および補正装置は、上記の通り、受信加入者におけるネットワーク構造内の任意の箇所に、しかしいずれにしても、信号に符号化されたデータの各ビットをサンプリングするためのサンプリング手段（復号器）の前に、配置されることが可能である。ネットワーク構造の接続線において、ネットワーク構造のアクティブ・スターまたはパッシブ・スターにおいて、送受信ユニット（トランシーバ）において、または、受信加入者の通信制御部において、特に、１つまたは複数のこのような（プログラム可能な遅延ユニットを測定し、信号の非対称な遅延を部分的に補正するための手段を有する）測定および補正装置が配置されることが構想可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
通信システム、およびバスシステム等の形態の通信接続を利用した、制御装置、センサおよびアクチュエータのネットワーク化は、近年近代的な車両の構造において、または、機械工学、特に工作機械分野において、およびオートメーション化領域において急激に増加している。その際、制御装置等として構成された複数の加入者に機能を分散させて相乗効果を狙うことが可能である。すなわち、ここでは分散型システムに関わっている。
【００２７】
このようなデータ伝送システムの様々な加入者間の通信は、ますますバスシステムを介して行われるようになっている。バスシステム間の通信、アクセスおよび受信のしくみ、ならびにエラー処理は、プロトコルを介して制御される。公知のプロトコルとして、例えば、現在ＦｌｅｘＲａｙプロトコル仕様バージョン２．１に基づく、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルが挙げられる。ＦｌｅｘＲａｙにおいては、特に車両に組み込むための、高速で、決定論的で、フォールト・トレラントなバスシステムが関わっている。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルは、加入者または伝送されるメッセージに固定のタイムスロットを割り当てる、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）の原理に従い機能する。固定のタイムスロットにおいて、加入者または伝送されるメッセージは、通信接続の排他的使用権を持つ。その際、タイムスロットは設定されたサイクルで繰り返されるので、メッセージがバスを介して伝送される時点が事前に正確に予告されることが可能であり、バス使用権の取得は決定論的に行われる。ＦｌｅｘＲａｙは、１つまたは２つの物理的に離れた線を介して、データ転送速度最大１０Ｍｂｉｔｓ／ｓで通信する。しかし、当然のことながら、ＦｌｅｘＲａｙはデータ転送速度が遅い場合でも稼動出来る。その際、２つのチャネルは、特にＯＳＩ参照モデルの物理層に相当する。２つのチャネルは、主に、冗長的でフォールト・トレラントなメッセージ伝送に貢献する。しかし、種類の異なるメッセージを伝送することも可能であり、その場合データ転送速度は２倍の速さになることが予想される。また、伝送される信号が、２つの線を介して伝送される両信号の差から、差異信号（Differenzsignal）として生成されることも想定される。物理層を介した信号伝送は、電気的に、光学的に、または任意に他の形態で行われることが可能である。
【００２８】
同期機能を実現し、２つのメッセージ間に短い間隔を入れて帯域幅を最適化するために、通信ネットワークの加入者は、共通の時間基準、すなわちグローバル時間を必要とする。加入者のローカル時計を同期させるために、サイクルの静的部分において同期メッセージが伝送される。その際、ＦｌｅｘＲａｙ仕様に対応した特別なアルゴリズムによって、加入者のローカル時計は、全ローカル時計がグローバル時間に同期して稼動するように修正される。
【００２９】
本発明は、例えば、ＦｌｅｘＲａｙデータ伝送システムを利用いて記載される。しかし、これは、本発明に鑑みた限定として理解されるものではない。むしろ、本発明は、異なる形態の複数のデータ伝送システムのために利用されることが可能であり、比較可能なシステム（ＣＡＮ、ＴＴＣＡＮ、ＴＴＰ／Ｃ等）への転用が可能である。
【００３０】
図７では、信号１０が、高（ｈｉｇｈ）から低（ｌｏｗ）へ、または低から高へエッジを遷移させる領域において、理想的な方形ではなく、斜めに傾斜して推移する様子が示されている。すなわち、立ち下がりエッジおよび立ち上がりエッジの傾きが異なっていることが分かる。このように波形が違い、エッジの長さが異なる場合、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジにおいて、結果として生じる遅延も異なってくる（図８参照）。立ち上がりエッジ１３および立ち下がりエッジ１４の遅延の差にしたがって、非対称な遅延１５が生じる。図８では、上段に送信加入者によって送信された信号１０（ＴｘＤ）、および下段に受信加入者によって受信された信号１０（ＲｘＤ）の波形が示されている。遅延１３、１４は、送信信号（ＴｘＤ）と受信信号（ＲｘＤ）との間の対応するエッジの差に相当する。
【００３１】
バスシステムを介したデータまたはメーセージの伝送においてこのような遅延が生じる場合、立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジが伝送路において異なる程度で遅延するので、パルスがひずむ。従来の技術では、受信者において、送信されたパルスが受信者でのサンプルクロック（サンプリングレート）で複数倍（例えば、８倍のオーバーサンプリングの場合８回／ビット）サンプリングされる場合、サンプリング点のステータスに応じて、すなわち、８つのクロック値から厳密に１つの値を選択することによって、データが正しくまたは誤ってサンプリングされるかどうかが決定する。このことに関しては、以下に図９および１０を用いて詳細に説明する。
【００３２】
受信される、復号化される必要がある信号は、符号１０で示されている。復号化は、バイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジに同期される。同期の時点に、サンプルカウンタは駆動を開始し、常にカウンタ示度が８になった際にリセットされる（例えば１に設定される）。図９および図１０の例では、信号１０に符号化されたデータビットは、第５サンプル点ごとにサンプリングされる。異なる伝送路における非対称な遅延を考慮せずにサンプリング時点を固定して設定する場合、問題が発生する。
【００３３】
ビットごとにサンプリング時点を固定して選択することによって（例えば、ビットごとに８つのサンプル値がある場合、ビットの中央の５番目のサンプル値等）、非対称な遅延による影響、周波数偏差、およびサンプリングによる追加的な時間離散化が問題となり、伝送チャネルに対する要求が大きくなる。非対称な遅延を低減するためにエッジの角度を上げた場合、タイミングにおいては利点となる可能性がある。しかし、一方で、技術的な要求度がより高い、したがって比較的高価な構成要素（トランシーバ、通信制御部等）を前提条件とし、さらにデータ伝送システムのＥＭＣ（電磁両立性）耐性に不利に作用することが予想される。しかし、パルスひずみによっては、一方のまたは他方のビット境界において誤ったデータを評価するという危険を冒すことになる。このことは、図９および図１０において示される。
【００３４】
予期されるエッジの偏移は、理想的には本来、ＦＥＳ「０」とＦＥＳ「１」との間の、厳密にカウンタ示度が８の際に起きる必要がある。しかし、図９では、非対称な遅延に基づいて、エッジの偏移は、はるかに前の方向へずれているので、エッジの偏移は、ちょうど第５サンプル値と第６サンプル値との間で起きる。これは、この例において、サンプリング時点がまだエッジの偏移の前に存在し、エッジの偏移より前に存在するビット（０）が正確に複号化されることが可能な限り、問題とはならない。
【００３５】
図１０では、さらに大きな非対称な遅延に基づいて、エッジの偏移がさらに前の方向にずれている。したがって、エッジの偏移は、サンプリング時点の前の、第３サンプリング値と第４サンプリング値との間に起きる。正しいビット値（０）は、もはや検出不可能である。代わりに、第５サンプリング値におけるサンプリング時点に、誤ったビット値（１）が検出される。すなわち、復号化エラーが発生する。
【００３６】
ＦｌｅｘＲａｙデータ伝送システムの実現において、特に複数のスターカプラと他のアクティブおよびパッシブな構成要素とを含む比較的複雑なネットワーク構造またはトボロジを有するシステムの場合は、発生する非対称な遅延時間がとても長いので、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルによって設定されたタイムバジェットを超過することが判明している。ＦｌｅｘＲａｙプロトコルに基づいて、サンプルカウンタは、バイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジと共に同期される。すなわち、リセットされる。カウンタ示度が５の際に、サンプリングされる。現在ＦｌｅｘＲａｙで規定されているように、８倍オーバーサンプリングした場合、サンプリング時点（第５サンプリング値）と第８サンプリング値の間には、まだ３サンプルクロック残っている。これは、８０ＭＨｚの通信制御部・クロックの場合、1サンプルクロック当たり１２．５ｎｓ、合計３７．５ｎｓのタイムバジェット（図９および図１０の符号１２）に相当する。このタイムバジェット１２は、本来、立ち下がりエッジの角度と立ち上がりエッジの角度の差に基づく非対称な遅延の調整のために役立てられる。しかし、複雑なネットワークトポロジが概してそうであるように、非対称な遅延が規定されたタイムバジェット１２を超過した場合（図１０参照）、第５サンプルクロックでのサンプリングにおいて、誤った値が検出される。
【００３７】
若干複雑なネットワークトポロジにおけるデータ伝送路（または伝送チャネル）の例が、非対称な遅延の、結果的に生じた対応する遅延時間と共に図１１に示されている。データ伝送路は、通信制御部（ＣＣ）１６と、プリント基板（ＰＣＢ）１８と、送信者（トランスミッタ）とを備えた送信加入者１４を含んでいる。送信者は、バスドライバ（ＢＤ）２０と終端要素（ＣＭＣ、コモンモードチョーク（Common  Mode  Choke）；終端（Termination））２２とを含んでいる。送信加入者１４は、基本的に信号線を含む第１パッシブ・ネットワーク２４を介して、特に２つの異なるバスドライバを含む第１アクティブ・スターノード２６に接続されている。
【００３８】
第１スターノード２６は、第２パッシブ・ネットワーク２８（更なる別の接続線）を介して、第２アクティブ・スターノード３０と接続している。第２アクティブ・スターノード３０も同様に、２つの異なるバスドライバを含んでいる。スターノード３０は、更なる別のパッシブ・ネットワーク３４（更なる別の接続線）を介して、受信加入者３６と接続している。受信加入者３６は、通信制御部（ＣＣ）３８と、プリント基板（ＰＣＢ）４０と、受信者（レシーバ）とを含んでいる。受信者は、終端要素（ＣＭＣ；終端）４２と、バスドライバ（ＢＤ）４４とを含んでいる。
【００３９】
図１１には、異なる構成要素について、（ＥＭＣ（電磁両立性）が作用しない）非対称な遅延の、見積もられた、モデル化された、および／または計算された対応する時間が示されており、非対称な遅延全体を画定するため合算される必要がある。例としてあげた数値により、非対称な遅延は約３９．７５ｎｓとなる。これは、既に求められた約３７．５ｎｓのタイムバジェット１２を上回っている。さらに、非対称な遅延全体をさらに大きくする、確率的なＥＭＣの影響が加わる。したがって、図１１のネットワークトポロジの場合、従来技術において公知の復号化方法は、特定の時点において、約１０Ｍｂｉｔ／ｓの所望の高速のデータ転送速度を保持して、もはや正常に機能できない。
【００４０】
以上より、ＦｌｅｘＲａｙプロトコルによって、物理層が、少なくとも複雑なネットワークトポロジで維持できない設定が行われると言える。すなわち、本発明は、対応策を講じることが可能である。
【００４１】
本発明に基づいて、伝送チャネルを介して伝送される信号１０の非対称な遅延を部分的に補正する方法が提案される。本方法は、受信加入者３６の通信制御部の論理的レベルにおける変更を必要としない。むしろ、伝送チャネルの物理レベル（物理層）において、送信加入者１４での伝送される信号の符号化と受信加入者３６での受信された信号の復号化との間の１つまたは複数の箇所における、本発明に基づく補正が提案される。さらに、ネットワーク構造を介した伝送に基づいて、他の立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジより小さく遅延する立ち上がり信号エッジまたは立ち下がり信号エッジが、より大きく遅延している立ち下がり信号エッジまたは立ち上がり信号エッジの遅延に近づく程度まで、独自の遅延が遅延されることによって、送信加入者１４と受信加入者３６との間のネットワーク構造の任意の箇所で、非対称な遅延が少なくとも部分的に補正される。これによって、伝播される立ち上がりエッジの遅延と、伝播される立ち下がりエッジの遅延との間の間隔が低減されるので、非対称な遅延が低減される、特に補正される。
【００４２】
伝送チャネルを介する伝送に基づき比較的大きく遅延していない信号エッジの追加的な遅延は、上記のように、ネットワーク構造の任意の箇所で、すなわち、送信加入者１４において、受信加入者３６において、送信加入者１４の通信制御部１６および受信加入者３６の通信制御部３８において、または、送信加入者１４および受信加入者３６の送受信ユニット（Transceiver）において行われることが可能である。決定的なことは、追加的な遅延が、本発明の意味において、送信加入者１４での信号の符号化の後で、受信加入者３６での信号の復号化の前に起きることである。本発明に基づいて、伝送チャネルにおけるプログラム可能な非対称の補正が、時系列に沿って、シグナル・チェーン（Signalkette）の中に組み込まれる。非対称の補正によって、シグナル・チェーン内に内在する信号の非対称が防止される。
【００４３】
非対称の補正に必要な時間は、受信されたプロトコル・フレーム（受信されたデータフレーム）での測定によって求められる。または、受信加入者３６のバスドライバ・モジュール４４での固定プログラミングによって工場渡し（ab  Werk）で刻み込まれる（einpraegen）、または、ネットワーク構造での固定プログラミングによって工場渡しで（本発明に基づくデータ伝送システムが、独自の製造車両に組み込まれる自動車製造者によって）刻み込まれる。
【００４４】
本発明の利点は、データ伝送システム全体が、組み込まれた構成要素内での非対称な（遅延の）関与に対してよりロバストになり、したがって構成要素が厳しい許容設定に従う必要がないので、比較的安価な構成要素が使用可出来ることにある。その際、伝送される信号１０の非対称な遅延に基づく複号化エラーは発生しない。さらに、データ伝送システム全体の伝送の安全性およびそれに伴い稼動性が向上されることが可能である。
【００４５】
本発明を実現するために、非対称な遅延を測定し、少なくとも部分的に補正するための１つまたは複数の装置が、ネットワーク構造の任意の箇所に配置されることが可能である。このような装置の例が、図１において示されており、装置全体が符号５０で示されている。装置５０は、例えばDallas  Semiconductor社、Dallas、Texas、USAが型番「ＤＳ１０２１−５０」の名称で提供し、販売しているような、プログラム可能な遅延ユニット５２を含んでいる。このような遅延ユニット５２は、1ｎｓより小さい精度で、特に０．５ｎｓの精度で、例えば１０ｎｓ〜１４０ｎｓの領域のプログラム可能な遅延時間の分、信号を合目的的に遅らせることが可能である。遅延時間は、８ビット等の複数のビットの設定またはクリアによってプログラムされる。当然のことながら、より大きいまたはより小さい遅延領域に対応し、より大きいまたはより小さい程度の精度の他のプログラム可能な遅延ユニットも使用されることが可能である。
【００４６】
測定および補正装置５０の入力口ＩＮに印加される入力信号１０は、一方では直接的に転送され、他方では分岐点の後で、プログラム可能な遅延ユニット５２に伝送される。遅延ユニット５２の出力口の遅延された信号１０’は、ＤＥＬ（Delayed）で示される。本来の入力信号１０も遅延された信号１０’も、ＡＮＤゲート５４で論理積される、またはＯＲゲート５６で論理和される。例えばトランジスタ等として構成されることが可能な偏移装置５８を介して、論理積（信号１０、１０’のＡＮＤ結合）、または論理和（信号１０、１０’のＯＲ結合）が、装置５０の出力口ＯＵＴに印加される。
【００４７】
測定および補正装置５０による信号の推移への影響が、図２において示されている。入力信号ＩＮは、例示的に値τの分だけ遅らされる。入力信号ＩＮおよび遅らされた信号ＤＥＬが値「１」である領域の合併（集合）は、使用可能な中間信号ＯＲを生成する。出力信号ＩＮおよび遅らされた信号ＤＥＬが値「１」である領域の共通部分は、使用可能な中間信号ＡＮＤを生成する。図２で例として示された信号の推移の場合、偏移装置５８は、図１のＡＮＤのために調整している。したがって、出力信号ＯＵＴは、中間信号ＡＮＤに対応している。
【００４８】
図２において、ＯＲゲート５６での信号伝播遅延に基づく信号の遅延が符号６０で示されている。同様に、ＡＮＤゲート５４での信号伝播遅延に基づく中間信号ＡＮＤの信号遅延が符号６１で示されている。測定および補正装置５０による立ち下がりエッジの追加的な遅延は、ＯＲ中間信号において発生し、符号６２で示される。立ち上がりエッジの追加的な遅延は、ＡＮＤ中間信号において（an）発生し、符号６３で示される。すなわち、装置５０の出力口ＯＵＴにＡＮＤ中間信号が印加される場合、信号１０の立ち上がりエッジは、ＡＮＤゲート５４での信号伝播遅延に基づく遅延６１に追加して、値τの分だけ遅らされる。同様に、装置５０の出力口ＯＵＴにＯＲ中間信号が印加される場合、信号１０の立ち下がりエッジは、ＯＲゲート５６での信号伝播遅延の遅延に追加して、値τの分だけ遅らされる。すなわち、本発明の一実施形態に基づく測定および補正装置５０を組み込むことによって、伝送される信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジが、論理ゲート５４および５６での信号伝播遅延に考慮して、合目的的に遅延値τの分遅らされることが可能である。立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジが装置５０により遅延させられるのかどうかは、偏移装置５８によって選択されることが可能である。遅延時間τは、８ビットを介してプログラムされる。
【００４９】
信号１０の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジが遅延させられる際の遅延値τを算定するために、最初に非対称な遅延が測定される。非対称な遅延は、例えば、データ伝送システムで利用されるプロトコルにおいて規定される、立ち上がりエッジから立ち下がりエッジへの、または立ち下がりエッジから立ち上がりエッジへの信号１０の偏移の間隔を利用して、測定されることが可能である（図３参照）。ＦｌｅｘＲａｙ伝送プロトコルにおいて、例えば、データフレームの、フレーム・スタート・シーケンス（ＦＳＳ）の立ち上がりエッジ７０と、バイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジ７１との間の間隔を測定することが可能である。測定される間隔は、図３において符号７２で示されている。フレーム・スタート・シーケンス（ＦＳＳ）の立ち上がりエッジ７０と、ＦＳＳの終わりとの間の名目間隔ｇｄＢｉｔは、名目上１００ｎｓである。したがって、非対称な遅延が０の場合、名目間隔７２は、ＦｌｅｘＲａｙプロトコル仕様Ｖ２．１に基づき２００ｎｓである。８倍のオーバーサンプリングの場合、これは、厳密に、１６個の名目サンプリング周期に相当する。測定された非対称な遅延の補正のために必要な遅延値τは、例えば、組み合わせ解析を介して、または、適切な計算アルゴリズムを介して、測定される間隔７２から求められることが可能である。
【００５０】
測定および補正装置５０は、コンピュータプログラムを実行し、伝送チャネルでの非対称な遅延を補正するための本発明に基づく方法を実現するための、プロセッサ、特にデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはステートマシンを有することが可能である。本発明の実施形態にしたがって、コンピュータプログラムは、記憶素子からの遅延値τの読出し、または非対称の遅延の測定、および遅延値τの確定を促すことが可能である。さらに、所望の遅延時間が達成されるように、遅延ユニット５２が、同じ様にコンピュータプログラムに促されて、求められた遅延値τにしたがってプログラムされる。信号１０の立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジが遅らされる必要があるかどうかにしたがって、偏移装置５８は、コンピュータプログラムによって適切に駆動される。
【００５１】
図４には、本発明の可能な実施形態が示されている。図４は、比較的簡単なネットワーク構造のデータ伝送システムの例を示している。データ伝送システムは、３つの加入者Ａ、Ｂ、Ｃを含んでいる。３つの加入者Ａ、Ｂ、Ｃの間では、ネットワーク構造を介して信号１０に符号化されたデータが伝送されることが可能である。ネットワーク構造のアクティブまたはパッシブなネットワークの任意の箇所に、本発明の一実施形態に基づく測定および補正装置５０が配置されていることが可能である。特に、装置５０は、信号線２４、２８において、さらに信号線３４においても配置されていることが可能である。図４で示された実施形態の場合、測定および補正装置５０は、信号線２４、２８における任意の箇所に配置されており、更なる別の装置５０が、加入者Ｂとアクティブ・スター３０との間の信号線に配置されている。当然のことながら、双方の装置５０が、アクティブ・スター３０のトランシーバ（送受信ユニット）の統合された構成要素、またはアクティブ・スター３０自体の統合された構成要素に相当することも構想可能である。統合された構成要素として双方の装置５０を備えたアクティブ・スター３０は、全体が符号３０’で示される。
【００５２】
加入者３６における受信の際に信号１０の非対称な遅延を可能な限り小さくするために、装置５０において信号１０の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジが遅らされる際の遅延値τが、予想される遅延を見積もった上でアクティブ・スター３０および接続線３４によって選択されることが可能である。したがって、遅延値τの確定の際には、更なる別の伝送路において予期される、見積もられた、または早期に一度測定された非対称な遅延が考慮される。いずれにしても、接続線３４において、特に可能な限り加入者Ｃの近傍に、更なる別の本発明の一実施形態に基づく測定および補正装置５０（図示されていない）が設けられることも構想可能である。更なる別の（図示されていない）補正装置５０は、アクティブ・スター３０を介した信号１０の伝送に基づく非対称な遅延、および接続線３４（および可能であれば伝送チャネル上に存在する更なる別のアクティブおよび／またはパッシブな構成要素）に基づく非対称な遅延を低減する、理想的には補正する。
【００５３】
図４のデータ伝送システムのネットワーク構造に組み込まれた、本発明に基づく装置５０は、特に、非対称な遅延を検出する、特に測定する手段を有している。したがって、遅延時間τは、プログラム可能な遅延ユニット５２のために、特に、各個々のデータフレームのために、適応的に調整されることが可能である。いずれにしても、公知のネットワークトポロジにおいて、既にデータ伝送の前に、例えば工場渡しで非対称な遅延を検出し、それに対応して遅延値τを固定して設定することも構想可能である。この場合、装置５０内の非対称な遅延を測定するための手段を省略することが可能である。
【００５４】
図５には、本発明の更なる別の実施形態が示されている。その際、図５は、送信加入者１４と、受信加入者３６と、送信加入者１４と受信加入者３６との間の多少とも複雑なネットワーク構造２４〜３４とを示している。受信加入者３６は、送受信ユニットまたは簡単にレベル変換器とも呼ばれることも可能なトランシーバ４６を含んでいる。トランシーバ４６を介して受信される信号１０は、通信制御部３８に到着し、その後さらに、受信加入者３６のホストプロセッサ４８に到着する。通信制御部３８は、サンプリング手段または複号器とも呼ばれる復号化ユニット６０を含んでいる。複号器６０は、上記の形態および方法で、受信された、信号１０に符号化されたデータビットをサンプリングする役目を果たす。複号器６０の上流に、非対称な遅延を測定、および少なくとも部分的に補正するための、本発明に基づく測定および補正装置５０が接続されている。
【００５５】
図６には、本発明の更なる別の実施形態が示されている。その際、本発明の一実施形態に基づく測定および補正装置５０が、トランシーバ４６に配置されている。トランシーバ４６は、中央トランシーバ機能を実現するためのトランシーバ・コア６２と、バスドライバとも呼ばれることが可能なドライバユニット４４とを含んでいる。トランシーバ４６内の測定および補正装置５０によって、受信される信号１０の非対称な遅延が低減される、理想的には、信号１０が複号化される前に補正される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
本発明の更なる利点および好適な実施形態は、以下の図に関する記載、および添付の図から明らかとなろう。
【図１】本発明に基づきデータ伝送システムを介して伝送される信号の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための、本発明の一実施形態に基づく装置を示している。
【図２】図１の本発明の一実施形態に基づく装置における信号の推移を示している。
【図３】本発明に基づき非対称な遅延を測定するための、データ伝送システムで利用される伝送プロトコルで規定された、フレーム・スタート・シーケンス(ＦＳＳ)の立ち上がりエッジからバイト・スタート・シーケンス（ＢＳＳ）の立ち下がりエッジへの信号の偏移を示している。
【図４】ネットワーク構造に配置された、伝送される信号の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための装置を有する本発明の一実施形態に基づくデータ伝送システムを示している。
【図５】伝送される信号の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための装置を有するデータ伝送システムの、本発明の一実施形態に基づく通信制御部を示している。
【図６】伝送される信号の非対称な遅延を測定し、部分的に補正するための装置を有するデータ伝送システムの通信制御部の、本発明の一実施形態に基づくトランシーバを示している。
【図７】非対称な遅延が補正されていない場合の、データ伝送システムにおける立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジの信号の推移を示している。
【図８】非対称な遅延が補正されていない場合の、送信加入者によって発信された信号、および、受信加入者によって受信された信号の推移を示している。
【図９】従来技術において公知の、第５サンプリング点で信号を復号化する工程が進行する様子を示している。
【図１０】従来技術において公知の、第５サンプリング点で信号を復号化する工程において復号化エラーが生じている様子を示している。
【図１１】ＥＭＣ（電磁両立性）が作用しない、結果的に生じた非対称な遅延の対応する数値例が示された、データ伝送システムの伝送チャネルのシグナル・チェーンの例を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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