(57)【要約】【課題】  自動等化器等のトレーニングを含むデータ通信の初期化において、各装置のクロック同期が外れることがなく、かつ、トレーニングの開始タイミングを確実に検出できる多値デジタルデータ送信装置、受信装置、送受信装置、およびデータ伝送システムを提供する。【解決手段】  初期化処理において送出されるロック信号とトレーニング信号とを区別するためのヘッダ信号にクロック成分が含まれている。これによって、受信側ではクロック同期を確実に保ちながら、トレーニングの開始タイミングを検出することができる。また、受信側では、複数のヘッダ検出用パターンとのいずれかの一致により検出することによりヘッダ信号の受信を検出する。これによって、ヘッダ信号の一部に誤りが生じた場合にもヘッダ信号を検出することが可能となる。【選択図】  図６
2006080906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングした伝送信号を送信するためのデータ送信装置であって、
初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号を送出するロック信号送出部と、
前記ロック信号とは異なるパターンで形成され、前記クロック成分を含むヘッダ信号を送出するヘッダ信号送出部と、
前記複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号を送出するトレーニング信号送出部と、
前記送信データをマッピングした送信データ信号を送出する送信データ信号送出部と、
前記ロック信号、前記ヘッダ信号、前記トレーニング信号、前記送信データ信号の順にそれぞれ連続的に他のデータ伝送装置へ送信する信号送信部とを備える、データ送信装置。
【請求項２】
前記ロック信号は、前記複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れる信号であり、
前記ヘッダ信号は、前記複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを含む信号であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信装置。
【請求項３】
前記ヘッダ信号は、前記複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後、当該差分値が最大となる信号レベルにマッピングされ、さらに、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後、最大の信号レベルと最小の信号レベルとに所定回数交互にマッピングされる信号であることを特徴とする、請求項２に記載のデータ送信装置。
【請求項４】
前記トレーニング信号は、前記クロック成分を含むクロック同期パターンが、少なくとも一定期間毎に挿入されていることを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信装置。
【請求項５】
前記クロック同期パターンは、前記複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れるパターンであることを特徴とする、請求項４に記載のデータ送信装置。
【請求項６】
他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続され、送信データの各シンボルを前記複数の信号レベルのいずれかにマッピングして送信された伝送信号を受信するためのデータ受信装置であって、
初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号、当該ロック信号とは異なるパターンで形成されて当該クロック成分を含むヘッダ信号、および前記複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号が他のデータ伝送装置から連続して送信され、
受信した前記伝送信号のクロック成分を再生して他のデータ伝送装置との同期を確立するクロック再生部と、
受信した前記伝送信号におけるシンボルに応じた信号レベルと、当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分値を受信順に算出する差分算出部と、
前記差分算出部が算出した差分値の絶対値を、それぞれ所定の閾値に対する大または小の２値で区別する大小判定部と、
前記大小判定部が前記２値に区別した複数の結果と、前記ヘッダ信号の少なくとも一部との一致を検出することにより前記ヘッダ信号の受信を検出するヘッダ信号検出部とを備える、データ受信装置。
【請求項７】
前記ロック信号は、前記複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れる信号であり、
前記ヘッダ信号は、前記複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを含む信号であり、
前記ヘッダ信号検出部は、前記大小判定部が前記２値の小に区別されるシンボルを含むパターンを受信したとき、前記ヘッダ信号の受信を検出することを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信装置。
【請求項８】
前記ロック信号の受信に応じて前記差分算出部が算出した差分値に基づいて、前記閾値を算出する閾値算出部を、さらに備える、請求項７に記載のデータ受信装置。
【請求項９】
前記ヘッダ信号検出部は、前記ヘッダ信号に含まれる固有のパターンの特徴を示すヘッダ検出用パターンを複数格納する検出用パターン格納部を含み、
前記ヘッダ信号検出部は、前記大小判定部が前記２値に区別した複数の結果と、前記検出用パターン格納部が格納している複数のヘッダ検出用パターンの少なくとも１つとが一致したとき、前記ヘッダ信号の受信を検出することを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信装置。
【請求項１０】
前記大小判定部が所定回数以上連続して前記２値の小に区別されるシンボルを受信したとき、他のデータ伝送装置から送信される伝送信号が無信号状態となったことを検出する無信号状態検出部を、さらに備える、請求項７に記載のデータ受信装置。
【請求項１１】
受信した前記伝送信号の劣化を自動等化する自動等化部と、
前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出することに応じて、その後受信する前記トレーニング信号の信号レベルを指定する教師信号を前記自動等化部に出力する教師信号生成部とを、さらに備え、
前記自動等化部は、前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出することに応じて、受信した前記トレーニング信号を用いて前記自動等化するための設定値を設定するトレーニングを開始することを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信装置。
【請求項１２】
前記クロック再生部は、周期的に所定期間の前記伝送信号を用いてクロック再生を行い、
前記トレーニング信号は、前記クロック成分を含むクロック同期パターンが、少なくとも前記クロック再生部がクロック再生する前記周期毎に所定期間挿入されており、
前記クロック再生部は、前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準として前記トレーニング信号に挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、当該クロック同期パターンを用いてクロック再生を行うことを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信装置。
【請求項１３】
前記送信データは、前記クロック同期パターンが、少なくとも前記クロック再生部がクロック再生する前記周期毎に所定期間挿入されており、
前記クロック再生部は、前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準として前記送信データに挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、当該クロック同期パターンを用いてクロック再生を行うことを特徴とする、請求項１２に記載のデータ受信装置。
【請求項１４】
他のデータ伝送装置と伝送路を介してリング型に接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングした伝送信号を送受信するためのデータ送受信装置であって、
初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号を送出するロック信号送出部と、
前記ロック信号とは異なるパターンで形成され、前記クロック成分を含むヘッダ信号を送出するヘッダ信号送出部と、
前記複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号を送出するトレーニング信号送出部と、
前記送信データをマッピングした送信データ信号を送出する送信データ信号送出部と、
前記ロック信号、前記ヘッダ信号、前記トレーニング信号、前記送信データ信号の順にそれぞれ連続的に他のデータ伝送装置へ送信する信号送信部と、
他のデータ伝送装置から受信した前記伝送信号の前記クロック成分を再生して他のデータ伝送装置との同期を確立するクロック再生部と、
他のデータ伝送装置から受信した前記伝送信号におけるシンボルに応じた信号レベルと、当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分値を受信順に算出する差分算出部と、
前記差分算出部が算出した差分値の絶対値を、それぞれ所定の閾値に対する大または小の２値で区別する大小判定部と、
前記大小判定部が前記２値に区別した複数の結果と、前記ヘッダ信号の少なくとも一部との一致を検出することにより前記ヘッダ信号の受信を検出するヘッダ信号検出部とを備える、データ送受信装置。
【請求項１５】
前記ロック信号は、前記複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れる信号であり、
前記ヘッダ信号は、前記複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを含む信号であることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項１６】
前記ヘッダ信号は、前記複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後、当該差分値が最大となる信号レベルにマッピングされ、さらに、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後、最大の信号レベルと最小の信号レベルとに所定回数交互にマッピングされる信号であることを特徴とする、請求項１５に記載のデータ送受信装置。
【請求項１７】
前記ロック信号の受信に応じて前記差分算出部が算出した差分値に基づいて、前記閾値を算出する閾値算出部を、さらに備える、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項１８】
前記ヘッダ信号検出部は、前記ヘッダ信号に含まれる固有のパターンの特徴を示すヘッダ検出用パターンを複数格納する検出用パターン格納部を含み、
前記ヘッダ信号検出部は、前記大小判定部が前記２値に区別した複数の結果と、前記検出用パターン格納部が格納している複数のヘッダ検出用パターンの少なくとも１つとが一致したとき、前記ヘッダ信号の受信を検出することを特徴とする、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項１９】
前記大小判定部が所定回数以上連続して前記２値の小に区別されるシンボルを受信したとき、他のデータ伝送装置から送信される伝送信号が無信号状態となったことを検出する無信号状態検出部を、さらに備える、請求項１５に記載のデータ送受信装置。
【請求項２０】
他のデータ伝送装置から受信した前記伝送信号の劣化を自動等化する自動等化部と、
前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出することに応じて、その後受信する前記トレーニング信号の信号レベルを指定する教師信号を前記自動等化部に出力する教師信号生成部とを、さらに備え、
前記自動等化部は、前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出することに応じて、受信した前記トレーニング信号を用いて前記自動等化するための設定値を設定するトレーニングを開始することを特徴とする、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項２１】
前記クロック再生部は、周期的に所定期間の前記伝送信号を用いてクロック再生を行い、
他のデータ伝送装置が送信する前記トレーニング信号は、前記クロック成分を含むクロック同期パターンが、少なくとも前記クロック再生部がクロック再生する前記周期毎に所定期間挿入されており、
前記クロック再生部は、前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準として前記トレーニング信号に挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、当該クロック同期パターンを用いてクロック再生を行うことを特徴とする、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項２２】
前記クロック同期パターンは、前記複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れるパターンであることを特徴とする、請求項２１に記載のデータ送受信装置。
【請求項２３】
他のデータ伝送装置が送信する送信データは、前記クロック同期パターンが、少なくとも前記クロック再生部がクロック再生する前記周期毎に所定期間挿入されており、
前記クロック再生部は、前記ヘッダ信号検出部が前記ヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準として前記送信データに挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、当該クロック同期パターンを用いてクロック再生を行うことを特徴とする、請求項２１に記載のデータ送受信装置。
【請求項２４】
自装置が保持する基準クロックに同期した前記伝送信号を他のデータ伝送装置に送出するマスタであるとき、
前記信号送信部は、自装置の基準クロックと同期が確立した後、前記ロック信号を他のデータ伝送装置に送信し、
前記信号送信部は、自装置の前記クロック再生部が他のデータ伝送装置との同期を確立した後、前記ヘッダ信号および前記トレーニング信号を連続して送信することを特徴とする、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項２５】
自装置が他のデータ伝送装置をクロック同期のマスタとするスレーブであるとき、
前記信号送信部は、自装置の前記クロック再生部が他のデータ伝送装置から受信した前記ロック信号を用いて他のデータ伝送装置との同期を確立した後、前記ロック信号を送信し、
前記信号送信部は、前記ヘッダ信号検出部が他のデータ伝送装置から前記ヘッダ信号の受信を検出した後、前記ヘッダ信号および前記トレーニング信号を連続して送信することを特徴とする、請求項１４に記載のデータ送受信装置。
【請求項２６】
伝送路を介してリング型に接続された複数のデータ伝送装置を含み、それぞれのデータ伝送装置が互いに送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングした伝送信号を送受信するためのデータ伝送システムであって、
前記データ伝送装置は、それぞれ、
初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号を送出するロック信号送出部と、
前記ロック信号とは異なるパターンで形成され、前記クロック成分を含むヘッダ信号を送出するヘッダ信号送出部と、
前記複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号を送出するトレーニング信号送出部と、
前記送信データをマッピングした送信データ信号を送出する送信データ信号送出部と、
前記ロック信号、前記ヘッダ信号、前記トレーニング信号、前記送信データ信号の順にそれぞれ連続的に他のデータ伝送装置へ送信する信号送信部と、
他のデータ伝送装置から受信した前記伝送信号の前記クロック成分を再生して他のデータ伝送装置との同期を確立するクロック再生部と、
他のデータ伝送装置から受信した前記伝送信号におけるシンボルに応じた信号レベルと、当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分値を受信順に算出する差分算出部と、
前記差分算出部が算出した差分値の絶対値を、それぞれ所定の閾値に対する大または小の２値で区別する大小判定部と、
前記大小判定部が前記２値に区別した複数の結果と、前記ヘッダ信号の少なくとも一部との一致を検出することにより前記ヘッダ信号の受信を検出するヘッダ信号検出部とを備える、データ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多値デジタルデータ送信装置、受信装置、送受信装置、およびデータ伝送システムに関し、より特定的には、同期を確立するためのロック信号、等化器等のトレーニングを行うためのトレーニング信号およびトレーニング信号検出のためのヘッダ信号を用いて初期化を行う多値デジタルデータ送信装置、受信装置、送受信装置、およびデータ伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーションやＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）といったインターネットや画像情報を自動車内等の空間において伝送する場合、大容量かつ高速な通信が要求される。このようなデジタル化した映像や音声データ、あるいはコンピュータデータ等のデジタルデータを伝送するための通信方式の検討が盛んに行われ、自動車内等の空間においてもデジタルデータを伝送するネットワークの導入が本格化してきている。この車内ネットワークは、例えば、複数のノードをツイストペア線等で接続させることによって一方向のリング型ＬＡＮを形成し、デジタル信号をシンボルタイミング毎に複数の信号レベルにマッピングした多値信号を用いることにより、高速な通信を行っている。
【０００３】
ところで、多値信号を用いた電気通信を行う場合、伝送路ひずみの影響でビットエラーが生じる場合があるので、ひずみを等化するための自動等化器が用いられる。この場合、データ伝送を開始する前に自動等化器の調整を行うためのトレーニング信号と呼ばれる予め構成が決められた特殊な信号が送信される。受信側では、トレーニング信号の開始タイミングを検出し、トレーニング信号を用いて自動等化器のトレーニングを行う。
【０００４】
従来、多値信号を用いた電気通信において、データ伝送前に自動等化器のトレーニングを行う例としては、ＣＣＩＴＴ（Ｃｏｍｉｔｅ  Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｇｒａｐｈｉｑｕｅ  ｅｔ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｉｑｕｅ：国際電信電話諮問委員会）のＶ．２７ｂｉｓ勧告のトレーニング信号を用いたモデムのトレー
ニングがある（例えば、特許文献１参照）。ＣＣＩＴＴのＶ．２７ｂｉｓ勧告のトレーニ
ング信号は、無信号の後に、０°および１８０°の位相を交互にとる信号を送信するフェーズ１と、０°および１８０°の２つの位相をとるＰＮ（疑似ランダム）系列の信号を送信するフェーズ２と、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、および３１５°の８つの位相をとるスクランブル信号を送信するフェーズ３とから構成される。
【０００５】
例えば、受信側では、上記フェーズ２の最終直前のパターンを検出することによってトレーニング信号を受信したことを検出し、上記フェーズ３の信号を用いて自動等化器のトレーニングを行う。すなわち、上記フェーズ２の信号は、受信側が自動等化器のトレーニング開始タイミングを検出するための、いわゆるヘッダ信号としての役割をなしている。
【特許文献１】特開平５―１７５７８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記フェーズ２の信号は、疑似ランダムパターンであるため、受信側がクロック同期をとるために必要なクロック成分が含まれていない場合がある。したがって、受信信号からクロック成分を抽出して送信側とのクロック同期を確立する装置においては、そのクロック同期が外れてしまうことがある。特に、受信側で周期的に所定期間の受信信号を用いてクロック再生を行う場合、そのクロック再生を行うタイミングで受信する受信信号にクロック成分が含まれていないと、クロック同期が外れることが多くなる。
【０００７】
また、上記フェーズ３の信号も、フェーズ２と同様にクロック成分が含まれないことがあるため、受信側で周期的に所定期間の受信信号を用いてクロック再生を行うシステムには用いることができない。また、上記特許文献１で開示されたトレーニング信号検出方式では、受信側でフェーズ２の最終直前のパターンを検出することによってトレーニングの開始タイミングを検出している。しかしながら、開始タイミング検出用のパターンに１ビットでも誤りが生じた場合、受信側でトレーニングの開始タイミングを検出できないという問題があった。
【０００８】
それ故に、本発明の目的は、自動等化器等のトレーニングを含むデータ通信の初期化において、各装置のクロック同期が外れることがなく、かつ、トレーニングの開始タイミングを確実に検出できる多値デジタルデータ送信装置、受信装置、送受信装置、およびデータ伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。なお、括弧内の参照符号等は、本発明の理解を助けるために、後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１０】
第１の発明は、他のデータ伝送装置（１）と伝送路（８０）を介して接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベル（１６値）のいずれかにマッピングした伝送信号を送信するためのデータ送信装置（２）である。データ送信装置は、ロック信号送出部（２２）、ヘッダ信号送出部（２３）、トレーニング信号送出部（２４）、送信データ信号送出部（２１）、および信号送信部（２５〜２８）を備える。ロック信号送出部は、初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号を送出する。ヘッダ信号送出部は、ロック信号とは異なるパターンで形成され、クロック成分を含むヘッダ信号を送出する。トレーニング信号送出部は、複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号を送出する。送信データ信号送出部は、送信データをマッピングした送信データ信号を送出する。信号送信部は、ロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、送信データ信号の順にそれぞれ連続的に他のデータ伝送装置へ送信する。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、ロック信号は、複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れる信号である（図５）。ヘッダ信号は、複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターン（図６に示す信号レベル「＋１５」および「＋１３」を繰り返すパターン、あるいは「−１５」および「−１３」を繰り返すパターン）を含む信号である。
【００１２】
第３の発明は、上記第２の発明において、ヘッダ信号は、複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後（図６に示す信号レベル「＋１５」および「＋１３」を繰り返すパターン）、その差分値が最大となる信号レベルにマッピングされ（図６に示す信号レベル「＋１５」から「−１５」に変化するパターン）、さらに、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後（図６に示す信号レベル「−１５」および「−１３」を繰り返すパターン）、最大の信号レベルと最小の信号レベルとに所定回数交互にマッピングされる信号である（図６）。
【００１３】
第４の発明は、上記第１の発明において、トレーニング信号は、クロック成分を含むクロック同期パターン（図４）が、少なくとも一定期間毎に挿入されている。
【００１４】
第５の発明は、上記第４の発明において、クロック同期パターンは、複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れるパターンである。
【００１５】
第６の発明は、他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングして送信された伝送信号を受信するためのデータ受信装置（３）である。初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号、そのロック信号とは異なるパターンで形成されてそのクロック成分を含むヘッダ信号、および複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号が他のデータ伝送装置から連続して送信される。データ受信装置は、クロック再生部（３３）、差分算出部（３５）、大小判定部（３６）、およびヘッダ信号検出部（３９）とを備える。クロック再生部は、受信した伝送信号のクロック成分を再生して他のデータ伝送装置との同期を確立する。差分算出部は、受信した伝送信号におけるシンボルに応じた信号レベルと、そのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分値（ｄｄ）を受信順に算出する。大小判定部は、差分算出部が算出した差分値の絶対値を、それぞれ所定の閾値（Ｔ）に対する大（データＬ）または小（データＳ）の２値で区別する。ヘッダ信号検出部は、大小判定部が２値に区別した複数の結果と、ヘッダ信号の少なくとも一部との一致を検出することによりヘッダ信号の受信を検出する。
【００１６】
第７の発明は、上記第６の発明において、ロック信号は、複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れる信号である。ヘッダ信号は、複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを含む信号である。ヘッダ信号検出部は、大小判定部が２値の小に区別されるシンボルを含むパターンを受信したとき、ヘッダ信号の受信を検出する。
【００１７】
第８の発明は、上記第７の発明において、閾値算出部（３９１）を、さらに備える。閾値算出部は、ロック信号の受信に応じて差分算出部が算出した差分値に基づいて、閾値（平均値Ａの１／２）を算出する。
【００１８】
第９の発明は、上記第６の発明において、ヘッダ信号検出部は、検出用パターン格納部（３９４、３９９、４０１）を含む。検出用パターン格納部は、ヘッダ信号に含まれる固有のパターンの特徴を示すヘッダ検出用パターンを複数格納する。ヘッダ信号検出部は、大小判定部が２値に区別した複数の結果と、検出用パターン格納部が格納している複数のヘッダ検出用パターンの少なくとも１つとが一致したとき、ヘッダ信号の受信を検出する。
【００１９】
第１０の発明は、上記第７の発明において、無信号状態検出部（４０４）を、さらに備える。無信号状態検出部は、大小判定部が所定回数以上連続して２値の小に区別されるシンボルを受信したとき、他のデータ伝送装置から送信される伝送信号が無信号状態となったことを検出する。
【００２０】
第１１の発明は、上記第６の発明において、自動等化部（３６）および教師信号生成部（３８）を、さらに備える。自動等化部は、受信した伝送信号の劣化を自動等化する。教師信号生成部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出することに応じて、その後受信するトレーニング信号の信号レベルを指定する教師信号を自動等化部に出力する。自動等化部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出することに応じて、受信したトレーニング信号を用いて自動等化するための設定値を設定するトレーニングを開始する。
【００２１】
第１２の発明は、上記第６の発明において、クロック再生部は、周期的に所定期間の伝送信号を用いてクロック再生を行う。トレーニング信号は、クロック成分を含むクロック同期パターンが、少なくともクロック再生部がクロック再生する周期毎に所定期間挿入されている。クロック再生部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準としてトレーニング信号に挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、そのクロック同期パターンを用いてクロック再生を行う。
【００２２】
第１３の発明は、上記第１２の発明において、送信データは、クロック同期パターンが、少なくともクロック再生部がクロック再生する周期毎に所定期間挿入されている。クロック再生部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準として送信データに挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、そのクロック同期パターンを用いてクロック再生を行う。
【００２３】
第１４の発明は、他のデータ伝送装置と伝送路を介してリング型に接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングした伝送信号を送受信するためのデータ送受信装置（１）である。データ送受信装置は、ロック信号送出部、ヘッダ信号送出部、トレーニング信号送出部、送信データ信号送出部、信号送信部、クロック再生部、差分算出部、大小判定部、およびヘッダ信号検出部を備える。ロック信号送出部は、初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号を送出する。ヘッダ信号送出部は、ロック信号とは異なるパターンで形成され、クロック成分を含むヘッダ信号を送出する。トレーニング信号送出部は、複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号を送出する。送信データ信号送出部は、送信データをマッピングした送信データ信号を送出する。信号送信部は、ロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、送信データ信号の順にそれぞれ連続的に他のデータ伝送装置へ送信する。クロック再生部は、他のデータ伝送装置から受信した伝送信号のクロック成分を再生して他のデータ伝送装置との同期を確立する。差分算出部は、他のデータ伝送装置から受信した伝送信号におけるシンボルに応じた信号レベルと、そのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分値を受信順に算出する。大小判定部は、差分算出部が算出した差分値の絶対値を、それぞれ所定の閾値に対する大または小の２値で区別する。ヘッダ信号検出部は、大小判定部が２値に区別した複数の結果と、ヘッダ信号の少なくとも一部との一致を検出することによりヘッダ信号の受信を検出する。
【００２４】
第１５の発明は、上記第１４の発明において、ロック信号は、複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れる信号である。ヘッダ信号は、複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを含む信号である。
【００２５】
第１６の発明は、上記第１５の発明において、ヘッダ信号は、複数の信号レベルにおいて、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後、その差分値が最大となる信号レベルにマッピングされ、さらに、前後するシンボルが互いに隣接する信号レベルにマッピングされ、かつ、前後するシンボルにおける信号レベルの差分値の正負が交互となるパターンを所定回数連続した後、最大の信号レベルと最小の信号レベルとに所定回数交互にマッピングされる信号である。
【００２６】
第１７の発明は、上記第１４の発明において、閾値算出部を、さらに備える。閾値算出部は、ロック信号の受信に応じて差分算出部が算出した差分値に基づいて、閾値を算出する。
【００２７】
第１８の発明は、上記第１４の発明において、ヘッダ信号検出部は、検出用パターン格納部を含む。検出用パターン格納部は、ヘッダ信号に含まれる固有のパターンの特徴を示すヘッダ検出用パターンを複数格納する。ヘッダ信号検出部は、大小判定部が２値に区別した複数の結果と、検出用パターン格納部が格納している複数のヘッダ検出用パターンの少なくとも１つとが一致したとき、ヘッダ信号の受信を検出する。
【００２８】
第１９の発明は、上記第１５の発明において、無信号状態検出部を、さらに備える。無信号状態検出部は、大小判定部が所定回数以上連続して２値の小に区別されるシンボルを受信したとき、他のデータ伝送装置から送信される伝送信号が無信号状態となったことを検出する。
【００２９】
第２０の発明は、上記第１４の発明において、自動等化部および教師信号生成部を、さらに備える。自動等化部は、他のデータ伝送装置から受信した伝送信号の劣化を自動等化する。教師信号生成部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出することに応じて、その後受信するトレーニング信号の信号レベルを指定する教師信号を自動等化部に出力する。自動等化部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出することに応じて、受信したトレーニング信号を用いて自動等化するための設定値を設定するトレーニングを開始する。
【００３０】
第２１の発明は、上記第１４の発明において、クロック再生部は、周期的に所定期間の伝送信号を用いてクロック再生を行う。他のデータ伝送装置が送信するトレーニング信号は、クロック成分を含むクロック同期パターンが、少なくともクロック再生部がクロック再生する周期毎に所定期間挿入されている。クロック再生部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準としてトレーニング信号に挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、そのクロック同期パターンを用いてクロック再生を行う。
【００３１】
第２２の発明は、上記第２１の発明において、クロック同期パターンは、複数の信号レベルにおいて、最大の信号レベルと最小の信号レベルとが交互に現れるパターンである。
【００３２】
第２３の発明は、上記第２１の発明において、他のデータ伝送装置が送信する送信データは、クロック同期パターンが、少なくともクロック再生部がクロック再生する周期毎に所定期間挿入されている。クロック再生部は、ヘッダ信号検出部がヘッダ信号の受信を検出したタイミングを基準として送信データに挿入されているクロック同期パターンのタイミングを検出し、そのクロック同期パターンを用いてクロック再生を行う。
【００３３】
第２４の発明は、上記第１４の発明において、自装置が保持する基準クロックに同期した伝送信号を他のデータ伝送装置に送出するマスタであるとき、信号送信部は、自装置の基準クロックと同期が確立した後、ロック信号を他のデータ伝送装置に送信し、信号送信部は、自装置のクロック再生部が他のデータ伝送装置との同期を確立した後、ヘッダ信号およびトレーニング信号を連続して送信する。
【００３４】
第２５の発明は、上記第１４の発明において、自装置が他のデータ伝送装置をクロック同期のマスタとするスレーブであるとき、信号送信部は、自装置のクロック再生部が他のデータ伝送装置から受信したロック信号を用いて他のデータ伝送装置との同期を確立した後、ロック信号を送信し、信号送信部は、ヘッダ信号検出部が他のデータ伝送装置からヘッダ信号の受信を検出した後、ヘッダ信号およびトレーニング信号を連続して送信する。
【００３５】
第２６の発明は、伝送路を介してリング型に接続された複数のデータ伝送装置を含み、それぞれのデータ伝送装置が互いに送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングした伝送信号を送受信するためのデータ伝送システムである。データ伝送装置は、それぞれ、ロック信号送出部、ヘッダ信号送出部、トレーニング信号送出部、送信データ信号送出部、信号送信部、クロック再生部、差分算出部、大小判定部、およびヘッダ信号検出部を備える。ロック信号送出部は、初期動作の際に、他のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号を送出する。ヘッダ信号送出部は、ロック信号とは異なるパターンで形成され、クロック成分を含むヘッダ信号を送出する。トレーニング信号送出部は、複数の信号レベルが既知のパターンで形成されたトレーニング信号を送出する。送信データ信号送出部は、送信データをマッピングした送信データ信号を送出する。信号送信部は、ロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、送信データ信号の順にそれぞれ連続的に他のデータ伝送装置へ送信する。クロック再生部は、他のデータ伝送装置から受信した伝送信号のクロック成分を再生して他のデータ伝送装置との同期を確立する。差分算出部は、他のデータ伝送装置から受信した伝送信号におけるシンボルに応じた信号レベルと、そのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分値を受信順に算出する。大小判定部は、差分算出部が算出した差分値の絶対値を、それぞれ所定の閾値に対する大または小の２値で区別する。ヘッダ信号検出部は、大小判定部が２値に区別した複数の結果と、ヘッダ信号の少なくとも一部との一致を検出することによりヘッダ信号の受信を検出する。
【発明の効果】
【００３６】
上記第１の発明によれば、トレーニング信号の開始タイミングを示すヘッダ信号にクロック成分が含まれているため、受信側でクロック同期を確実に保ちながら、トレーニングの開始タイミングを検出することが可能となる。
【００３７】
上記第２の発明によれば、ロック信号とヘッダ信号との区別がつきやすくなるため、受信側でヘッダ信号を容易に検出することができる。
【００３８】
上記第３の発明によれば、ヘッダ信号に前シンボルとの差分値が最大となるパターンが含まれているため、受信側でヘッダ信号と断線等を起因とする無信号状態との区別をすることが可能となる。
【００３９】
上記第４および第５の発明によれば、受信側が一定期間毎に伝送信号を用いて間欠的にクロック再生を行う際に、トレーニング信号にもクロック同期パターンが挿入されているためトレーニング時にもクロック同期を確実に保つことができる。
【００４０】
上記第６および第７の発明によれば、トレーニング信号の開始タイミングを示すヘッダ信号を確実に検出することができる。これは、受信する伝送信号を判別するためのトレーニング処理前であっても、データ信号レベル毎の差分値の絶対値が閾値よりも大きいか小さいかという大まかな判定に基づいて、ヘッダ信号を識別可能であるためであり、受信するヘッダ信号に対する差分値が伝送路ひずみや外部ノイズなどにより変動したとしても、閾値に対してマージンを形成できるため確実にヘッダ信号を検出することができる。
【００４１】
上記第８の発明によれば、差分値の大小を区別する閾値をロック信号の差分値を用いて設定することにより、受信する信号振幅の大きさに応じた閾値を設定することが可能となる。
【００４２】
上記第９の発明によれば、ヘッダ信号を複数のヘッダ検出用パターンとのいずれかの一致により検出することにより、ヘッダ信号に伝送路ひずみや外部ノイズの影響でビット誤りが生じたときにも、ヘッダ信号の検出が可能となる。
【００４３】
上記第１０の発明よれば、ヘッダ信号と無信号状態との区別を容易に行うことが可能であり、検出エラーを防止することができる。
【００４４】
上記第１１〜第１３の発明によれば、自動等化部に対するトレーニング処理の開始タイミング、トレーニング信号または送信データ挿入されたクロック同期パターンの再生タイミングを、ヘッダ信号の検出タイミングを基準として正確に検出することが可能となる。
【００４５】
また、本発明のデータ送受信装置およびデータ伝送システムによれば、上述したデータ送信装置およびデータ受信装置における効果を同様に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムについて説明する。当該データ伝送システムは、複数のデータ伝送装置を有しており、それらのデータ伝送装置の内部に送信部および受信部がそれぞれ構成されている。これらは、本発明のデータ送信装置、データ受信装置、およびデータ送受信装置が用いられる一例であり、データ送信装置またはデータ受信装置のみを構成する場合、送信部または受信部のみを構成すればよい。なお、図１は、当該データ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１において、データ伝送システムは、物理的なトポロジをリング・トポロジとし、複数のノードをリング・トポロジで接続することによって一方向のリング型ＬＡＮを形成している。以下、上記データ伝送システムの一例として、各ノードを６段のデータ伝送装置１ａ〜１ｆによって構成し、それぞれ伝送路８０ａ〜８０ｆによってリング型に接続し、伝送されるデータが伝送路８０ａ〜８０ｆを介して一方向に伝送されるシステムを説明する。
【００４８】
図１において、データ伝送装置１ａは、伝送路８０ａを介してデータ伝送装置１ｂに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｂは、伝送路８０ｂを介してデータ伝送装置１ｃに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｃは、伝送路８０ｃを介してデータ伝送装置１ｄに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｄは、伝送路８０ｄを介してデータ伝送装置１ｅに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｅは、伝送路８０ｅを介してデータ伝送装置１ｆに対してデータを出力する。そして、データ伝送装置１ｆは、伝送路８０ｆを介してデータ伝送装置１ａに対してデータを出力する。伝送路８０ａ〜８０ｆにはツイストペア線のような安価なケーブルが用いられ、データ伝送装置１は、互いに電気通信を行う。ここで、データ伝送装置１ａが自装置のクロックによりデータを送信するマスタであり、他のデータ伝送装置１ｂ〜１ｆがマスタで生成されるクロックに同期するスレーブである。
【００４９】
次に、図２を参照して、データ伝送装置１の構成について説明する。なお、図２は、データ伝送装置１の構成を示す機能ブロック図である。なお、上述した複数のデータ伝送装置１ａ〜１ｆは、それぞれ同様の構成であり、それらを総称してデータ伝送装置１と記載する。
【００５０】
図２に示すようにデータ伝送装置１は、伝送路８０を介してデータを送信する送信部２、伝送路８０を介してデータを受信する受信部３を有している。
【００５１】
送信部２は、データマッピング部２１、ロック信号発生部２２、ヘッダ信号発生部２３、トレーニング信号発生部２４、送信信号選択部２５、ロールオフフィルタ２６、ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）２７、および差動ドライバ２８を有している。送信部２は、外部から受け取った送信するためのデジタルデータＴＸを、多値マッピング（例えば、１６値マッピング）した信号レベルを有するアナログ電気信号に変換して伝送路８０に出力する。なお、説明を具体的にするために、送信部２が１６値マッピングしたアナログ電気信号を出力する場合について説明する。このアナログ電気信号の詳細については後述する。
【００５２】
データマッピング部２１は、４ビット１６種類のデータシンボルを１６個の信号レベルにマッピングする。送信シンボルは、「＋１５」、「＋１３」、「＋１１」、「＋９」、「＋７」、「＋５」、「＋３」、「＋１」、「−１」、「−３」、「−５」、「−７」、「−９」、「−１１」、「−１３」、「−１５」の１６個の信号レベルのいずれかにマッピングされる。また、送信および受信との間の直流成分の変動や差の影響を除外するために、前値との差分によってマッピングが行われる。図３に、差分を用いたマッピングのテーブルを示す。図３に示すように、例えば、前シンボル値が「＋１」で、送信データ「０００１」をマッピングする場合、送信シンボル値は「＋３」となり前シンボル値との差分値は「＋２」となる。例えば、図３の送信データ「０００１」の欄と他の送信データの欄とを比較すれば明らかなように、前シンボル値との差分値が「＋２」の場合の送信データは必ず送信データ「０００１」であり、前シンボル値との差分値に対して、送信データが一意に決まるようにマッピングされている。
【００５３】
図４は、送信部２（データマッピング部２１）から送出される送信信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。図４に示すように、送信部２から送出される送信信号は、所定シンボル毎（図４に示す例では２５６シンボル毎）に、受信側がクロック再生を行うためのクロック同期パターン（図４に示す例では４シンボル）が挿入される。つまり、図４に示した送信信号では、２５２シンボルの送信データに４シンボルのクロック同期パターンが付与されたフレームフォーマットで受信側へ送信される。例えば、クロック同期パターンには、信号レベル「−１５」と「＋１５」とが交互に繰り返された信号が用いられる。
【００５４】
ロック信号発生部２２は、受信側とのクロック同期を確立するロック信号を生成するためのデータを、送信信号選択部２５に出力する。なお、図５は、送信部２から出力されるロック信号の伝送波形の一例を示した図である。図５に示すように、ロック信号は、各データ伝送装置１が初期動作時にクロック同期を取るときに用いられる信号であり、例えば信号レベル「−１５」と「＋１５」とが交互に繰り返された信号である。なお、上記クロック同期パターンおよびロック信号は、クロック成分が含まれているパターン（例えば、前後する信号レベル毎の大小関係が、大小交互に繰り返されるようなパターン。つまり、前シンボルとの差分値の正負が交互に繰り返されるようなパターン）であれば、他のパターンでもかまわない。
【００５５】
ヘッダ信号発生部２３は、図６に示されるようなヘッダ信号を生成するためのデータを送信信号選択部２５に出力する。なお、図６は、データ伝送装置１から出力されるヘッダ信号の伝送波形の一例を示した図である。ヘッダ信号は、ロック信号とトレーニング信号との間に配置され、双方を区別するために設けられた信号である。図６に示すように、ヘッダ信号は、信号レベル「＋１３」、「＋１５」、「＋１３」、「＋１５」、「−１５」、「−１３」、「−１５」、「−１３」の順でマッピングされた後、「−１５」と「＋１５」とを交互に繰り返すパターンとなっている。
【００５６】
ここで、本実施形態におけるヘッダ信号は、ロック信号と同様、前シンボルとの差分値の正負が交互となっており、他のデータ伝送装置１が同期を確立するためのクロック成分が含まれている。また、上述したロック信号における前シンボルとの差分値が「＋３０」および「−３０」を交互に繰り返すパターンであるのに対して、上記ヘッダ信号は、前シンボルとの差分値が「＋２」および「−２」を交互に繰り返すパターンが含まれている。したがって、受信側では容易にヘッダ信号とロック信号とを区別して検出することが可能となる。なお、ヘッダ信号は、同期のためのクロック成分が含まれていて、かつ、ロック信号と区別のつくパターンであれば、他のパターンでもかまわない。例えば、ヘッダ信号の他の例として、信号レベル「＋１３」および「＋１５」を交互に繰り返すパターンのみであってもかまわない。
【００５７】
トレーニング信号発生部２４は、後段のデータ伝送装置１のトレーニングに用いられるトレーニング信号を生成するためのデータを、送信信号選択部２５に出力する。例えば、トレーニング信号にはＰＮ系列の信号が用いられ、送出されるトレーニング信号の長さは固定長となる。トレーニング信号は、上述した１６値マッピングに従ってマッピングされて送信信号選択部２５に出力される。また、送信部２から送信されるトレーニング信号は、データマッピング部２１から送出される送信信号と同様に、所定シンボル毎（例えば、２５６シンボル毎）に、受信側がクロック再生を行うためのクロック同期パターンが挿入される。
【００５８】
送信信号選択部２５は、上述したロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、およびデータマッピング部２１からの送信信号（送信データ信号）のいずれかを選択してロールオフフィルタ２６に出力する。この際、送信信号選択部２５から出力される信号は、ロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、送信データ信号の順に、途切れることなく連続的に出力される。ここで、自装置がマスタのとき、自らが保持する基準クロックに同期した後、ロック信号が後段のデータ伝送装置１へ送出開始される。また、自装置がスレーブのとき、前段のデータ伝送装置１からロック信号を受信して当該ロック信号に基づいたクロック同期を確立した後、ロック信号が後段のデータ伝送装置１へ送出開始される。また、自装置がマスタのとき、前段のデータ伝送装置１からロック信号を受信してシステム全体のクロック同期が確立した後、ヘッダ信号が後段のデータ伝送装置１へ送出開始される。また、自装置がスレーブのとき、前段のデータ伝送装置１からのヘッダ信号を受信検出した後、ヘッダ信号が後段のデータ伝送装置１へ送出開始される。
【００５９】
ロールオフフィルタ２６は、送信する電気信号の帯域制限および符号間干渉を抑えるための波形整形フィルタである。例えば、ロールオフフィルタ２６は、ＦＩＲフィルタで構成される。
【００６０】
ＤＡＣ２７は、ロールオフフィルタ２６で帯域制限された信号をアナログ信号に変換する。差動ドライバ２８は、ＤＡＣ２７から出力されるアナログ信号の強度を増幅して差動信号に変換して伝送路８０に送出する。差動ドライバ２８は、伝送路８０が有する２本１組の導線に対して、送出する電気信号を伝送路８０の一方側（プラス側）導線に送信し、当該電気信号と正負反対の信号を伝送路８０の他方側（マイナス側）に送信する。これによって、伝送路８０には、プラス側とマイナス側との電気信号が１つのペアとして伝送するため、お互いの電気信号の変化をお互いの電気信号が打ち消しあい、伝送路８０からの放射ノイズおよび外部からの電気的影響を軽減することができる。
【００６１】
受信部３は、差動レシーバ３１、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）３２、クロック再生部３３、ロールオフフィルタ３４、差分算出部３５、自動等化器３６、多値判定部３７、教師信号生成部３８、およびヘッダ信号検出部３９を有している。
【００６２】
差動レシーバ３１は、伝送路８０から入力する差動信号を電圧信号に変換してＡＤＣ３２に出力する。上述したように、伝送路８０が有する２本１組の導線に対してプラス側とマイナス側との電気信号が１つのペアとして伝送しており、差動レシーバ３１は、プラス側とマイナス側との差から信号を判断するため、外部からの電気的影響に対して効力を発揮する。そして、ＡＤＣ３２は、差動レシーバ３１から出力される電圧信号をデジタル信号に変換する。
【００６３】
クロック再生部３３は、ＡＤＣ３２から出力される信号のクロック成分を再生して、他のデータ伝送装置１とクロック同期を確立し、前段のデータ伝送装置１から送信された受信信号に含まれるシンボルタイミングを検出する。ここで、クロック再生部３３は、周期的に、一定期間のシンボルを用いて間欠的にクロック再生を行う。例えば、前段のデータ伝送装置１から送信される送信データのフレームフォーマットが図４に示すようなフォーマットであった場合には、２５６シンボル毎に送信されるクロック同期パターンのみを用いてクロック再生を行う。
【００６４】
初期動作の際、クロック再生部３３は、前段のデータ伝送装置１から受信するロック信号を用いてクロック再生を行う。クロック再生部３３は、ロック信号受信時においても、周期的に、一定期間のシンボルを用いて間欠的にクロック再生を行う。クロック再生を行うタイミングは、クロック再生部３３が自走で動作したタイミングとなる。図５に示したように、ロック信号には常にクロック成分が含まれているため、どのタイミングで動作してもクロック再生を正常に行うことが可能となる。また、クロック再生部３３は、トレーニング信号および通信開始後のデータ受信時には、周期的に送信されるクロック同期パターンを用いてクロック再生を行う。クロック再生部３３は、クロック同期パターンを受信するタイミングを、ヘッダ信号の受信タイミングを基準として検出する。すなわち、ヘッダ信号受信から固定シンボル毎（固定周期毎）にクロック同期パターンが受信されるので、クロック再生部３３は、ヘッダ信号受信を検出することによってクロック同期パターンの受信タイミングに対し同期することができる。ここで、ヘッダ信号受信時においては、クロック再生部３３は、自走のタイミングでクロック再生を行っているため、ヘッダ信号がクロック再生に用いられる場合もあるが、上述のとおりヘッダ信号にもクロック成分が含まれているため、クロック同期が外れる等の誤動作を防止することができる。
【００６５】
ロールオフフィルタ３４は、ＡＤＣ３２から出力されるデジタル信号のノイズ除去を行う波形整形用のＦＩＲフィルタであり、上述した送信側のロールオフフィルタ２６と合わせ、符号間干渉のないロールオフ特性を実現する。ただし、送信側のロールオフフィルタ２６のみでロールオフ特性を実現する場合には、受信側ロールオフフィルタ３４を構成しなくてもかまわない。
【００６６】
差分算出部３５は、クロック再生部３３で検出したシンボルタイミングに基づいて、ロールオフフィルタ３４から出力された受信シンボル値と前シンボル値との差分値を演算する。このように、受信したシンボル値を前シンボル値に対する差分値で判定することによって、送信側から受信側のデータ伝送装置１に伝送する際の全体的な電圧変化をキャンセルすることができる。
【００６７】
自動等化器３６は、例えば、トランスバーサル型フィルタで構成され、受信した信号の信号点と本来受信すべき理想信号点との誤差が小さくなるようにフィルタ係数を更新することにより、受信信号を自動等化する。自動等化器３６には、差分算出部３５で算出された差分値が入力される。また、理想信号点は、トレーニング信号受信時に教師信号生成部３８の出力が用いられ、データ通信時に多値判定部３７で判定された信号点が用いられる。なお、上記トレーニング信号は固定長であるため、トレーニング信号終了のタイミングは、トレーニング信号受信開始から所定シンボル経過後を検出することによって区別可能となる。
【００６８】
多値判定部３７は、自動等化器３６の出力の信号レベルに基づいてデータ判定を行う。図７は、多値判定部３７が行う多値判定のテーブルの一例を示す図である。上述のとおり、送信データが「＋１５」から「−１５」までの１６個の信号レベルにマッピングされるとしたので、上記差分値の信号点は、「＋３０」から「−３０」までの３１個となる。多値判定部３７は、自動等化器３６の出力が「＋３０」から「−３０」までの３１個の信号点のどれに最も近いかを判定して、マッピングされた受信データを復号する。また、多値判定部３７は、判定した信号レベルを理想信号点として自動等化器３６に出力する。
【００６９】
教師信号生成部３８は、後述するヘッダ信号検出部３９がヘッダ信号を検出することに応じて、トレーニング信号と同じ信号系列である教師信号を自動等化器３６に出力する。自動等化器３６は、差分算出部３５でトレーニング信号に対して差分演算された差分値ｄｄと上記教師信号とを用いてトレーニングを行う。
【００７０】
ヘッダ信号検出部３９は、前段のデータ伝送装置１からロック信号に続いて送信されるヘッダ信号の検出を行う。以下、図８を用いて、ヘッダ信号検出部３９の構成を説明する。なお、図８は、ヘッダ信号検出部３９の構成を示すブロック図である。
【００７１】
図８において、ヘッダ信号検出部３９は、閾値設定部３９１、大小判定部３９２、第１シフトレジスタ３９３、第１ＲＯＭ３９４、第１比較器３９５、カウンタ３９６、第２シフトレジスタ３９７、第２ＲＯＭ３９８、第２比較器３９９、第３シフトレジスタ４００、第３ＲＯＭ４０１、第３比較器４０２、検出判定部４０３、および無信号状態検出部４０４を含んでいる。
【００７２】
上述したように、差分算出部３５は、クロック再生部３３が再生したクロックに基づいて、ＡＤＣ３２から出力されるデジタル信号のシンボルの値を読み出し、読み出したシンボルの値と直前に読み出したシンボル値との差分値ｄｄを算出し、当該差分値ｄｄを自動等化器３６およびヘッダ信号検出部３９に出力している。ヘッダ信号検出部３９では、閾値設定部３９１および大小判定部３９２が差分値ｄｄを受け取る。以下、図９を参照して、閾値設定部３９１について説明する。なお、図９は、閾値設定部３９１の構成を示すブロック図である。
【００７３】
図９において、閾値設定部３９１は、差分値記憶部５０１および閾値演算部５０２を有している。差分値記憶部５０１は、差分算出部３５が出力する差分値ｄｄを格納する複数のレジスタを有している。図９の例では、差分値記憶部５０１は、差分値ｄｄを８シンボル分格納できるレジスタ５０１ａ〜ｈで構成されている。具体的には、レジスタ５０１ａ〜ｈには、前段のデータ伝送装置１から送出されるロック信号の差分値ｄｄが８シンボル分格納される。
【００７４】
閾値演算部５０２は、差分値記憶部５０１に格納された複数の差分値ｄｄについて、それぞれ絶対値を算出する。次に、閾値演算部５０２は、算出した複数の絶対値（８シンボル分）の平均値Ａを演算する。そして、閾値演算部５０２は、平均値Ａを用いて大小判定部３９２が大小判定するための閾値Ｔを設定する。一例として、閾値演算部５０２は、閾値Ｔを平均値Ａの２分の１に設定する。このようにロック信号の差分値ｄｄに応じて閾値Ｔを設定することによって、ロック信号の受信レベルに応じた閾値Ｔを設定することができる。そして、閾値演算部５０２は、後述するクロック同期の確立に応じて閾値Ｔの設定を終了し、その後はクロック同期確立時に設定した閾値Ｔに固定する。
【００７５】
なお、このような効果を期待しない場合、閾値演算部５０２は、閾値Ｔをロック信号の受信シンボルから算出せず、固定値としてもかまわない。また、閾値Ｔが設定されるまでの間は固定値としておいて、閾値演算部５０２が閾値Ｔを算出した後に、当該算出した閾値Ｔに更新してもかまわない。後述によって明らかとなるが、このように閾値Ｔが設定されるまでの間は固定値としておくことにより、閾値Ｔを演算する前にヘッダ信号を受信した場合にも、ヘッダ信号検出部３９がヘッダ信号を検出することが可能となる。
【００７６】
大小判定部３９２は、差分算出部３５から出力される差分値ｄｄの絶対値が閾値設定部３９１で設定された閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する。より具体的には、図５に示したロック信号を受信しているときには、差分値ｄｄが閾値Ｔよりも常に大きくなるので、大小判定部３９２は、入力されてきた差分値ｄｄの絶対値が「閾値よりも大きいこと」を示すデータ「Ｌ」を第１シフトレジスタ３９３および第２シフトレジスタ３９７に出力する。一方、大小判定部３９２は、入力されてきた差分値ｄｄの絶対値が閾値Ｔよりも小さい場合には、「閾値よりも小さいこと」を示すデータ「Ｓ」を第１シフトレジスタ３９３および第２シフトレジスタ３９７に出力する。なお、典型的には、大小判定部３９２は、データ「Ｌ」の場合にはデータ「１」を出力し、データ「Ｓ」の場合にはデータ「０」を出力する。
【００７７】
第１シフトレジスタ３９３は、所定ビット数のデータを蓄積しており、大小判定部３９２から１ビット新たにデータが入力される毎に古い方から１ビット分だけデータを消去（先入れ先出し）して内部のデータを更新する。より具体的には、本実施形態では、第１シフトレジスタ３９３が８ビットのデータを記憶する。
【００７８】
図１０（ａ）は、第１ＲＯＭ３９４に格納されるデータの一例を示している。第１ＲＯＭ３９４には、データ伝送装置１が受信した信号がヘッダ信号であることを検出するためのデータ（以下、第１検出パターンと記載する）が所定ビット数分格納される。例えば、図６に示すヘッダ信号を検出する場合、第１ＲＯＭ３９４には当該ヘッダ信号における最初の８ビット分のデータが第１検出パターンとして格納される。具体的には、第１ＲＯＭ３９４は、１〜４番目にデータ「Ｓ」、５番目にデータ「Ｌ」、および６〜８番目にデータ「Ｓ」となったパターンを第１検出パターンとして格納する。
【００７９】
第１比較器３９５は、第１シフトレジスタ３９３に１ビットのデータが入力されて更新される毎に、第１シフトレジスタ３９３に記憶されている複数のデータと第１ＲＯＭ３９４に記憶されている複数のデータとが一致するか否かを判定する。そして、両者のデータが全て一致する場合、第１比較器３９５は、一致したことを示す信号Ｓ１をカウンタ３９６に出力する。
【００８０】
カウンタ３９６は、第１比較器３９５から出力される信号Ｓ１の入力に応じて、カウントを開始する。そして、カウンタ３９６は、ヘッダ信号の終了タイミング（図６に示すヘッダ信号の場合、信号Ｓ１の入力から５ビット後）をカウントにより検出し、当該検出に応じてヘッダ信号の終了タイミングを検出したことを示す信号Ｄ１を検出判定部４０３に出力する。
【００８１】
第２シフトレジスタ３９７は、所定のビット数のデータを蓄積しており、大小判定部３９２から１ビット新たにデータが入力される毎に古い方から１ビット分だけデータを消去（先入れ先出し）して内部のデータを更新する。より具体的には、本実施形態では、第２シフトレジスタ３９７が３ビットのデータを記憶する。
【００８２】
図１０（ｂ）は、第２ＲＯＭ３９８に格納されるデータの一例を示している。第２ＲＯＭ３９８には、データ伝送装置１が受信した信号がヘッダ信号であることを検出するためのデータ（以下、第２検出パターンと記載する）が格納される。なお、第２検出パターンは、上記第１検出パターンと同様にヘッダ信号であることを検出するためのデータであるが、当該第１検出パターンより短いパターンが設定される。例えば、図６に示すヘッダ信号を検出する場合、第２ＲＯＭ３９８には当該ヘッダ信号における最初または途中の３ビット分のデータが第２検出パターンとして格納される。具体的には、第２ＲＯＭ３９８は、３ビット全てがデータ「Ｓ」となったパターン（すなわち、信号レベル「＋１５」および「＋１３」の繰り返し、または信号レベル「−１５」および「−１３」の繰り返しを示すパターン）を第２検出パターンとして格納する。
【００８３】
第２比較器３９９は、第２シフトレジスタ３９７に１ビットのデータが入力されて更新される毎に、第２シフトレジスタ３９７に記憶されている複数のデータと第２ＲＯＭ３９８に記憶されている複数のデータとが一致するか否かを判定する。そして、両者のデータが全て一致する場合、第２比較器３９９は、一致したことを示す信号Ｓ２を第３シフトレジスタ４００に出力する。
【００８４】
第３シフトレジスタ４００は、所定ビット数のデータを蓄積しており、第２比較器３９９から信号Ｓ２を受け取った後に動作を開始する。そして、第３シフトレジスタ４００は、大小判定部３９２から１ビット新たにデータが入力される毎に古い方から１ビット分だけデータを消去（先入れ先出し）して内部のデータを更新する。より具体的には、本実施形態では、第３シフトレジスタ４００が４ビットのデータを記憶する。
【００８５】
図１０（ｃ）は、第３ＲＯＭ４０１に格納されるデータの一例を示している。第３ＲＯＭ４０１には、データ伝送装置１が受信した信号がヘッダ信号の最終部であることを検出するためのデータ（以下、第３検出パターンと記載する）が所定ビット数分格納される。例えば、図６に示すヘッダ信号を検出する場合、第３ＲＯＭ４０１には当該ヘッダ信号における最後の３ビット分のデータが第３検出パターンとして格納される。具体的には、第３ＲＯＭ４０１には、４ビット全てがデータ「Ｌ」となったパターンを第３検出パターンとして格納する。
【００８６】
第３比較器４０２は、第３シフトレジスタ４００に１ビットのデータが入力されて更新される毎に、第３シフトレジスタ４００に記憶されている複数のデータと第３ＲＯＭ４０１に記憶されている複数のデータとが一致するか否かを判定する。そして、両者のデータが全て一致する場合、第３比較器４０２は、ヘッダ信号の終了タイミングとみなしてヘッダ信号の終了タイミングを検出したことを示す信号Ｄ２を検出判定部４０３に出力する。
【００８７】
検出判定部４０３は、カウンタ３９６から出力されるヘッダ信号の終了タイミングを示す信号Ｄ１および第３比較器４０２から出力されるヘッダ信号の終了タイミングを示す信号Ｄ２の少なくとも一方を検出することによってヘッダ信号を検出して当該ヘッダ信号の狩猟タイミングと判定する。そして、検出判定部４０３は、トレーニング開始タイミングを示す信号を送信信号選択部２５、クロック再生部３３、および教師信号生成部３８に出力する。
【００８８】
ここで、第１シフトレジスタ３９３、第２シフトレジスタ３９７、および第３シフトレジスタ４００に差分値ｄｄをそのまま入力しない理由について説明する。本実施形態に係るデータ伝送システムでは、トレーニング信号が各データ伝送装置１に送信される前に、第１シフトレジスタ３９３、第２シフトレジスタ３９７、および第３シフトレジスタ４００にデータが入力される。つまり、各データ伝送装置１では、自動等化器３６のトレーニングが行われていない。その結果、各データ伝送装置１は、データの信号レベルの細かな判定を行うことができない。そこで、本実施形態に係るデータ伝送装置１は、受信信号の差分値ｄｄの絶対値が閾値Ｔよりも大きいか小さいかという大まかな判定により、ヘッダ信号を識別している。つまり、受信するヘッダ信号の信号レベルが伝送路のひずみにより変動しても、閾値Ｔに対してマージンを持っているため確実にヘッダ信号を検出できる。
【００８９】
また、ヘッダ信号の検出は、第１シフトレジスタ３９３、第１ＲＯＭ３９４、第１比較器３９５、およびカウンタ３９６で構成される第１の検出手段と、第２シフトレジスタ３９７、第２ＲＯＭ３９８、第２比較器３９９、第３シフトレジスタ４００、第３ＲＯＭ４０１、および第３比較器４０２で構成される第２の検出手段とによって行った。これは、例えば、図６に示すヘッダ信号の２ビット目が誤ってデータ「Ｌ」と判定されたときには、第１の検出手段ではヘッダ信号を検出できないが、第２の検出手段では６ビット目から９ビット目までのデータ「Ｓ」を第２比較器３９９で検出し、１０ビット目から１３ビット目までのデータ「Ｌ」を第３比較器４０２が検出することにより、検出可能となる。また、例えば、図６に示すヘッダ信号の１１ビット目が誤って「Ｓ」と判定されたときには、第２の検出手段ではヘッダ信号を検出できないが、第１の検出手段では検出可能となる。すなわち、第１の検出手段および第２の検出手段による２系統のヘッダ検出手段を備えることにより、ヘッダ信号の一部にビット誤りが発生しても、ヘッダ信号の検出が可能となる。ただし、ヘッダ信号検出部３９の回路を簡単にするため、第１の検出手段および第２の検出手段の一方のみを備える構成であってもかまわない。
【００９０】
また、上述したヘッダ信号の検出における、各シフトレジスタのビット数や検出パターンは、上述した値やパターンでなくてもかまわない。例えば、カウンタなしで第３比較器４０２によってヘッダ信号の最終部の特徴を検出するために４ビット全てがデータ「Ｌ」となったパターンを第３検出パターンとして設定したが、カウンタ３９６と同様にヘッダ信号の最終部をカウントするカウンタを備える場合、少なくとも２ビットのデータ「Ｌ」が連続するパターンを第３検出パターンとして設定することが可能である。また、上述した説明では、図６に示したヘッダ信号の受信を前提に説明しているが、ヘッダ信号が他のパターンである場合、当該ヘッダ信号に応じて各シフトレジスタのビット数や検出パターンを考えればよい。例えば、ヘッダ信号が、信号レベル「＋１３」、「＋１５」、「＋１３」、「＋１５」、「−１５」、「−１３」、「−１５」、「−１３」の順でマッピングされた後、「−１５」と「＋１５」とを交互に繰り返して２５６シンボルで構成される場合、検出パターンによる検出後のカウント数を調整すればヘッダ信号を正確に検出することができる。本実施形態では、上記第１の検出手段および第２の検出手段による２系統のヘッダ検出手段を備え、それぞれの検出手段がヘッダ信号に特有のパターンで、かつ異なったパターンを検出パターンとして設定することによって、ヘッダ信号の一部にビット誤りが発生しても、ヘッダ信号の検出が可能となる。
【００９１】
また、大小判定部３９２の出力信号は、無信号状態検出部４０４にも入力する。無信号状態検出部４０４は、伝送路の断線等を起因とする無信号状態を検出する。無信号状態検出部４０４は、所定ビット以上（例えば１６ビット）連続してデータ「Ｓ」が大小判定部３９２から入力された場合、無信号状態であることを検出する。これにより、ヘッダ信号の受信と断線等を起因とする無信号状態との区別を確実にすることが可能となる。
【００９２】
次に、図１１を参照して、データ伝送システムがデータ通信を開始するまでの初期化動作について説明する。なお、図１１は、データ伝送システムにおいてマスタおよびスレーブに設定されたデータ伝送装置１がそれぞれ行う初期化動作を示すフローチャートである。なお、図１を用いて説明したように、データ伝送装置１ａがマスタであり、他のデータ伝送装置１ｂ〜１ｆがスレーブとする。また、それぞれのデータ伝送装置１ａ〜１ｆに含まれる構成要素のみを示す場合は、それぞれの参照符号にａ〜ｆを付与して区別する。また、それぞれの構成要素のみを総称する場合は、参照符号にａ〜ｆを付与せずに記載するものとする。
【００９３】
図１１において、データ伝送システムに接続された全てのデータ伝送装置１ａ〜１ｆの電源がＯＮされることによって、データ伝送システムのパワーがＯＮされる（ステップＳ１１およびＳ５１）。なお、上記ステップＳ１１およびＳ５１の処理については、システム全体の電源ＯＮの他に、データ伝送システムのリセット状態が解除された処理等でもかまわない。
【００９４】
マスタのデータ伝送装置１ａは、自装置の基準クロックと同期を確立した後、同期が確立したクロックを用いてロック信号を送信する（ステップＳ１２）。具体的には、ロック信号発生部２２ａから出力されたロック信号が送信信号選択部２５ａによって選択され、当該ロック信号がロールオフフィルタ２６ａから差動ドライバ２８ａの間で所定の処理が施されて、後段のデータ伝送装置１ｂへと送信される。
【００９５】
一方、スレーブのデータ伝送装置１ｂは、上記ステップＳ５１の処理の後、前段のデータ伝送装置１ａから送信されるロック信号の受信を待っている（ステップＳ５２）。そして、マスタのデータ伝送装置１ａから送信されてきたロック信号をデータ伝送装置１ｂが受信した場合、処理を次のステップＳ５３へ進める。
【００９６】
ステップＳ５３において、スレーブのデータ伝送装置１ｂは、受信したロック信号を用いてクロック同期処理を行う。以下、ステップＳ５３において、スレーブのデータ伝送装置１ｂ内で行われる処理について詳述する。
【００９７】
前段のデータ伝送装置１ａから伝送路８０ａを介して送信されてきたロック信号は、データ伝送装置１ｂの差動レシーバ３１ｂおよびＡＤＣ３２ｂで所定の処理が施されて、クロック再生部３３ｂに出力される。クロック再生部３３ｂは、受信したロック信号に含まれるクロック成分を再生する。クロック再生部３３ｂは、周期的に、一定期間のシンボルを用いて間欠的にクロック再生を行う。クロック再生を行うタイミングは、クロック再生部３３ｂが自走で動作したタイミングとなる。
【００９８】
クロック再生部３３ｂにおいて、クロック同期が確立すると、その旨を伝える信号ＳＹを送信信号選択部２５ｂに出力する。送信信号選択部２５ｂは、信号ＳＹを受け取るとロック信号発生部２２ｂで生成されるロック信号を出力する（ステップＳ５４）。ステップＳ５４において、ロック信号は、データ伝送装置１ｂから後段のデータ伝送装置１ｃに出力される。スレーブのデータ伝送装置１ｃ〜１ｆにおいても、データ伝送装置１ｂの動作で説明した上記ステップＳ５２〜Ｓ５４の処理が同様に行われる。そして、データ伝送装置１ｆは、ロック信号をマスタのデータ伝送装置１ａに出力する。
【００９９】
マスタのデータ伝送装置１ａは、上記ステップＳ１２の処理の後、前段のデータ伝送装置１ｆから送信されるロック信号の受信を待っている（ステップＳ１３）。そして、前段のデータ伝送装置１ｆから送信されてきたロック信号をデータ伝送装置１ａが受信した場合、受信したロック信号を用いてクロック同期処理を行う（ステップＳ１４）。クロック再生部３３ａにおいて、クロック同期が確立すると、その旨を伝える信号ＳＹを送信信号選択部２５ｂに出力する。ステップＳ１４の処理については、上記ステップＳ５３の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。ここまでの初期化動作によって、データ伝送システムにおけるクロック同期処理が完了する。
【０１００】
次に、マスタのデータ伝送装置１ａは、ヘッダ信号およびトレーニング信号を、後段のデータ伝送装置１ｂに出力する（ステップＳ１５）。以下、ステップＳ１５において、データ伝送装置１ａ内で行われる動作について詳述する。
【０１０１】
送信信号選択部２５ａは、上記ステップＳ１４のクロック同期処理の完了を確認した後、まず、ヘッダ信号発生部２３で生成されるヘッダ信号を出力する。続いて、送信信号選択部２５ａは、ヘッダ信号をデータ伝送装置１ａから送信する処理を行って所定時間経過後、トレーニング信号発生部２４が生成するトレーニング信号をデータ伝送装置１ａから送信する処理を行う。上述したようにヘッダ信号が固定長であるため、送信信号選択部２５ａは、トレーニング信号を送信する処理への切り替えを時間経過に基づいて自動的に行う。そして、これら送信信号選択部２５ａから出力されたヘッダ信号およびトレーニング信号は、ロールオフフィルタ２６ａから差動ドライバ２８ａまでの間で所定の処理が施されて、後段のデータ伝送装置１ｂへと送信される。
【０１０２】
一方、スレーブのデータ伝送装置１ｂは、上記ステップＳ５４の処理の後、前段のデータ伝送装置１ａから送信されるヘッダ信号の受信を待っている（ステップＳ５５）。そして、マスタのデータ伝送装置１ａから送信されてきたヘッダ信号をデータ伝送装置１ｂが受信した場合、処理を次のステップＳ５６へ進める。以下、ステップＳ５５において、スレーブのデータ伝送装置１ｂ内で行われる処理について詳述する。
【０１０３】
前段のデータ伝送装置１ａから送信されてきたヘッダ信号は、データ伝送装置１ｂの差動レシーバ３１ｂ、ＡＤＣ３２ｂ、およびロールオフフィルタ３４ｂで所定の処理が施されて、差分算出部３５ｂへ出力される。差分算出部３５ｂは、クロック再生部３３ｂによって確立された受信クロックに基づいて、ヘッダ信号の各シンボル間の差分値ｄｄを算出し、当該差分値ｄｄをヘッダ信号検出部３９ｂに出力する。
【０１０４】
ヘッダ信号検出部３９ｂの大小判定部３９２ｂは、差分算出部３５ｂから出力されてきた各差分値ｄｄの絶対値が、上述した閾値より大きいか否かを判定する。ヘッダ信号検出部３９ｂでは、上述したように、大小判定部３９２ｂで判定されたデータ「Ｌ」およびデータ「Ｓ」を用いてヘッダ信号の検出を行う。ヘッダの検出が完了すると、ヘッダ信号検出部３９ｂは、ヘッダ信号を検出した旨を、送信信号選択部２５ｂ、クロック再生部３３ｂ、および教師信号生成部３８ｂに出力する。
【０１０５】
クロック再生部３３ｂでは、ヘッダ信号が検出されたタイミングを基準にして、以後受信するトレーニング信号および送信データ信号に挿入されているクロック同期パターンの受信タイミングを検出する。ここで、上述したように、ヘッダ信号受信から固定シンボル毎にクロック同期パターンが受信されるので、クロック再生部３３ｂは、ヘッダ信号受信を基準に検出することにより、クロック同期パターンの受信タイミングに対し同期することができる。なお、ヘッダ信号が検出されるまでの間、クロック再生部３３ｂは、自走のタイミングでクロック再生を行っているため、ヘッダ信号がクロック再生に用いられる場合もあるが、上述したようにヘッダ信号にもクロック成分が含まれているため、クロック同期が外れる等の誤動作を防止することができる。
【０１０６】
ヘッダ信号が検出されると、データ伝送装置１ｂは、ヘッダ信号およびトレーニング信号を、後段のデータ伝送装置１ｃに出力する（ステップＳ５６）。なお、ステップＳ５６で行われる処理は、上記ステップＳ１５と同様であるので、詳細な説明を省略する。スレーブのデータ伝送装置１ｃ〜１ｆにおいても、データ伝送装置１ｂの動作で説明した上記ステップＳ５５およびＳ５６の処理が同様に行われる。そして、データ伝送装置１ｆは、ヘッダ信号およびトレーニング信号をマスタのデータ伝送装置１ａに出力する。
【０１０７】
また、ヘッダ信号が検出されると、データ伝送装置１ｂは、自動等化器３６ｂのトレーニングを行う。以下、自動等化器３６ｂのトレーニング時にデータ伝送装置１ｂ内で行われる動作について詳述する。
【０１０８】
教師信号生成部３８ｂは、ヘッダ信号検出部３９ｂからヘッダ検出を示す信号を受け取ることに応じて、トレーニング信号と同じ信号系列である教師信号を自動等化器３６ｂに出力する。また、自動等化器３６ｂには差分算出部３５ｂにおいてトレーニング信号に対して演算された差分値ｄｄが入力され、自動等化器３６ｂは、入力された差分値ｄｄおよび教師信号を用いてトレーニング（フィルタ係数の更新）を行う。
【０１０９】
上述したようにトレーニング信号が固定長であるため、トレーニング信号送信および自動等化器３６ｂのトレーニング処理の終了は、時間経過に基づいて自動的に行われ、トレーニング終了後に通信が開始される（ステップＳ５７）。なお、スレーブのデータ伝送装置１ｃ〜１ｆにおいても、データ伝送装置１ｂの動作と同様に自動等化器３６ｃ〜３６ｆのトレーニングが行われ、トレーニング終了後に、通信が開始される。
【０１１０】
一方、マスタのデータ伝送装置１ａは、上記ステップＳ１５の処理の後、前段のデータ伝送装置１ｆから送信されるヘッダ信号の受信を待っている（ステップＳ１６）。そして、データ伝送装置１ｆから送信されてきたヘッダ信号をデータ伝送装置１ａが受信した場合、自動等化器３６ａのトレーニングを開始し、また、クロック再生部３３ａがクロック同期パターンの受信タイミングを検出する。なお、ステップＳ１６の処理は、上記ステップＳ５５の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１１】
そして、トレーニング信号が固定長であるため、トレーニング信号送信および自動等化器３６ａのトレーニング処理の終了は、時間経過に基づいて自動的に行われ、トレーニング終了後に通信が開始される（ステップＳ１７）。以上により、当該フローチャートによる初期化動作を終了する。
【０１１２】
このように、初期化処理において送出されるロック信号とトレーニング信号とを区別するためのヘッダ信号にクロック成分が含まれていることにより、クロック同期を確実に保ちながら、トレーニングの開始タイミングを検出することが可能となる。また、トレーニング信号に、一定期間毎にクロック成分を含むクロック同期パターンを挿入されているため、トレーニング期間中においてもクロック同期を確実に保つことができる。
【０１１３】
また、ヘッダ信号の検出を、受信信号の差分値の絶対値が閾値に対して大きいか小さいかという大まかな判定により行うことにより、ヘッダ信号の信号レベルが伝送路ひずみや外部ノイズにより変動しても確実に検出することが可能となる。さらに、複数のヘッダ検出用パターンとのいずれかの一致により検出することにより、上述した閾値に対する大小の判定に誤りが生じた場合にもヘッダ信号を検出することが可能となる。
【０１１４】
上述した説明では、クロック再生を、周期的に、一定期間のシンボルを用いて間欠的に行う装置を例にとったが、各シンボル毎にクロック再生を行う装置においても、本発明を適用することにより、上述した効果を同様に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明にかかるデータ送信装置、データ受信装置、データ送受信装置、およびデータ伝送システムは、多値電気信号を用いて通信を行う初期化動作の際に、ロック信号とトレーニング信号との間で伝送されるヘッダ信号をクロック同期を確保しながら確実に検出することができ、リング型等で各装置を伝送路によって接続し、伝送路のひずみを自動等化器等で等化して一方向の電気通信を行うシステムに含まれる装置および当該システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムの構成を示すブロック図
【図２】図１のデータ伝送装置１の構成を示す機能ブロック図
【図３】図１のデータ伝送装置１で行う１６値マッピングのマッピングテーブルの一例
【図４】図１のデータ伝送装置１が送信する送信データ信号のフレームフォーマットの一例
【図５】ロック信号の伝送波形の一例を説明するための図
【図６】ヘッダ信号の伝送波形の一例を説明するための図
【図７】図１のデータ伝送装置１が用いる多値判定の判定テーブルの一例
【図８】図２のヘッダ信号検出部３９の構成を示すブロック図
【図９】図８の閾値設定部３９１の構成を示すブロック図
【図１０】第１ＲＯＭ３９４、第２ＲＯＭ３９８、および第３ＲＯＭ４０１に格納されているデータの一例を示した図
【図１１】図１のデータ伝送システムにおいて、マスタおよびスレーブに設定されたデータ伝送装置１がそれぞれ行う初期化動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【０１１７】
１…データ伝送装置
２…送信部
２１…データマッピング部
２２…ロック信号発生部
２３…ヘッダ信号発生部
２４…トレーニング信号発生部
２５…送信信号選択部
２６…ロールオフフィルタ
２７…ＤＡＣ
２８…差動ドライバ
３…受信部
３１…差動レシーバ
３２…ＡＤＣ
３３…クロック再生部
３４…ロールオフフィルタ
３５…差分算出部
３６…自動等化器
３７…多値判定部
３８…教師信号生成部
３９…ヘッダ信号検出部
３９１…閾値設定部
３９２…大小判定部
３９３…第１シフトレジスタ
３９４…第１ＲＯＭ
３９５…第１比較器
３９６…カウンタ
３９７…第２シフトレジスタ
３９８…第２ＲＯＭ
３９９…第２比較器
４００…第３シフトレジスタ
４０１…第３ＲＯＭ
４０２…第３比較器
４０３…検出判定部
４０４…無信号状態検出部
５０１…差分値記憶部
５０２…閾値演算部
８０…伝送路
【図１】
2006080906.tif 000003
【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】
2006080906.tif 000009
【図８】
2006080906.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2006080906.tif 000012
【図１１】
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