(57)【要約】【課題】メタル通信線を用いて通信を行っても、エミッションノイズの影響及び通信帯域の干渉を防止する。【解決手段】送信側車載機器は、シリアル／パラレル変換回路３２でシリアル信号を４つの変調波信号に多値変調し、スイッチ回路３３で各変調波信号の振幅を検出し、検出した振幅をアナログに変換して送信する。受信側車載機器は、受信した信号をデジタルに変換し、受信スイッチ回路２３で変換したデジタル信号より４成分の振幅を検出して４つの変調波信号を生成し、パラレル／シリアル変換回路２２で各変調波信号をシリアル信号に復調する。この多値変調による通信では、振幅に係る信号のみが送信されるので通信帯域が圧縮され伝送クロックも低減される。【選択図】　　　　図３
2004135162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｄ／Ａ変換手段を備える送信側車載機器及びＡ／Ｄ変換手段を備える受信側車載機器で信号をアナログで通信する車両内通信システムにおいて、
前記送信側車載機器は、
シリアル信号を複数の成分信号に多値変調する多値変調手段と、
該多値変調手段が多値変調した各成分信号を前記Ｄ／Ａ変換手段へ送出する送出手段と
を備え、
前記受信側車載機器は、
受信信号から前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタル信号より複数の成分信号を検出する受信側検出手段と、
該受信側検出手段が検出した複数の成分信号をシリアル信号に復調する復調手段と
を備えることを特徴とする車両内通信システム。
【請求項２】
Ｄ／Ａ変換手段を備える送信側車載機器及びＡ／Ｄ変換手段を備える受信側車載機器で信号をアナログで通信する車両内通信システムにおいて、
前記送信側車載機器は、
シリアル信号を正の第１変調波信号、正の第２変調波信号、前記第１変調波信号の逆極性の第３変調波信号及び前記第２変調波信号の逆極性の第４変調波信号に多値変調する多値変調手段と、
各変調波信号の極値の位相を特定する極値位相特定手段と、
該極値位相特定手段が特定した位相で前記第１変調波信号、第２変調波信号、第３変調波信号及び第４変調波信号の順番で各変調波信号の振幅を夫々検出する検出手段と、
該検出手段が検出した各振幅を前記Ｄ／Ａ変換手段へ送出する送出手段と
を備え、
前記受信側車載機器は、
前記極値位相特定手段が特定した位相と同じ位相を特定する位相特定手段と、該位相特定手段が特定した位相で前記Ａ／Ｄ変換手段が受信信号を変換したデジタル信号に含まれる各振幅を夫々検出する受信側検出手段と、
該受信側検出手段が検出した各振幅に夫々対応する第１変調波信号、第２変調波信号、第３変調波信号及び第４変調波信号を生成する生成手段と、
該生成手段が生成した各変調波信号をシリアル信号に復調する復調手段と
を備えることを特徴とする車両内通信システム。
【請求項３】
前記Ｄ／Ａ変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、多値変調手段、検出手段、送出手段、受信側検出手段、生成手段、復調手段及び送信側車載機器と受信側車載機器とを接続するメタル通信線を複数備え、
前記極値位相特定手段は、前記複数の検出手段に共用してあり、
前記位相特定手段は、前記複数の受信側検出手段に共用してあり、
前記送信側車載機器は更に、
前記シリアル信号を複数の分割シリアル信号に分割して前記複数の多値変調手段に分配する分配手段を備え、
前記受信側車載機器は更に、
前記複数の復調手段が夫々復調した分割シリアル信号を前記シリアル信号に統合する統合手段を備える請求項２に記載の車両内通信システム。
【請求項４】
前記送信側車載機器は更に、
前記送出手段が送出した各振幅の合成信号を湾曲波形になすべく、前記送出手段の振幅の送出に対応して補完値を送出する補完値送出手段を備える請求項２又は請求項３に記載の車両内通信システム。
【請求項５】
前記受信側車載機器は更に、
受信信号に含まれる同極性の各振幅に対応した波形の動作クロックを生成するクロック生成手段を備え、
前記受信側検出手段は、前記動作クロックに同期して各振幅を検出し、
前記生成手段は、前記動作クロックに同期して各変調波信号を生成し、
前記復調手段は、前記動作クロックに同期して各変調波信号をシリアル信号に復調する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の車両内通信システム。
【請求項６】
前記送信側車載機器は更に、
前記各変調波信号のいずれかの変調波信号の極値になる位相と同位相で極値を有する基準波信号を生成する基準波生成手段を備え、
前記受信側車載機器は更に、
前記基準波信号の極値の位相と同位相で極値を有する変調波信号の種類を記憶してある記憶手段と、
受信した基準波信号の極値になる位相を検出する位相検出手段と
を備え、
前記位相特定手段は、前記位相検出手段が検出した位相で、前記記憶手段に記憶してある種類の変調波信号の極値を検出するように位相を特定する請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の車両内通信システム。
【請求項７】
前記送信側車載機器は更に、
受信信号に含まれる各振幅の通信による減衰度判定用の振幅基準波信号を生成する振幅基準波生成手段を備え、
前記受信側車載機器は更に、
前記振幅基準波信号の振幅を記憶してある振幅記憶手段と、
受信した振幅基準波信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段が検出した振幅及び前記振幅記憶手段で記憶してある振幅の比較を行う比較手段と、
該比較手段の比較に基づいて、前記振幅検出手段が検出した振幅を前記振幅記憶手段で記憶してある振幅に一致させるように受信信号の振幅を増幅させる振幅増幅手段と
を備える請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の車両内通信システム。
【請求項８】
Ｄ／Ａ変換手段によりデジタル信号をアナログ信号に変換して送信する通信機器において、
シリアル信号を正の第１変調波信号、正の第２変調波信号、前記第１変調波信号の逆極性の第３変調波信号及び前記第２変調波信号の逆極性の第４変調波信号に多値変調する多値変調手段と、
各変調波信号の極値の位相を特定する極値位相特定手段と、
該極値位相特定手段が特定した位相で前記第１変調波信号、第２変調波信号、第３変調波信号及び第４変調波信号の順番で各変調波信号の振幅を夫々検出する検出手段と、
該検出手段が検出した各振幅を前記Ｄ／Ａ変換手段へ送出する送出手段と
を備えることを特徴とする通信機器。
【請求項９】
外部からアナログ信号を受信してＡ／Ｄ変換手段によりデジタル信号に変換する通信機器において、
受信信号に含まれる振幅を検出する複数の位相を特定する位相特定手段と、
該位相決定手段が特定した位相で前記Ａ／Ｄ変換手段が送出したデジタルの受信信号から振幅を検出する受信側検出手段と、
該受信側検出手段が検出した各振幅に夫々対応する変調波信号を生成する生成手段と、
該生成手段が生成した各変調波信号をシリアル信号に復調する復調手段と
を備えることを特徴とする通信機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載機器間の通信に関し、特に、信号を多値変調して通信することで、車載機器同士の接続にメタル通信線を用いてもエミッションノイズの影響を防止できる車両内通信システム及び通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されたナビゲーション装置、モニタ装置及びオーディオ装置等の情報系統に属する車載機器は、車両内に構築された高速情報系の通信システムに組み込まれている。高速情報系の通信システムは、数十〜数百Ｍｂｐｓの通信速度で信号を通信する。
【０００３】
情報系統の車載機器をメタル通信線で接続し、数十〜数百Ｍｂｐｓの高速通信を行うと、搬送波の周波数が上昇してメタル通信線よりノイズが放射される。このようなエミッションノイズは、車両に搭載された各種車載機器の作動に影響を及ぼすことがあり、特に、５０Ｍｂｐｓ以上で通信を行うと、ＦＭラジオの周波数帯域と干渉し車載のラジオチューナの受信状況を悪化させる。また、データ搬送波が矩形の場合、ノイズが放射されやすくなり車載機器への影響も一段と大きくなることが判明している。
【０００４】
さらに、搬送波の周波数帯域が高い場合、メタル通信線を形成するツイストペアの複数のケーブル間で一方のケーブルのノイズが他方のケーブルに混入する漏話（クロストーク）、及び、各通信信号の時間的なズレにより正確な信号の搬送が困難になるジッタと云う現象が生じやすくなる。よって、このような事象を考慮して、高速情報系の通信システムでは、各車載機器の接続にはＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）ケーブルが通常適用されている。なお、各種車載機器の接続に関しては、下記の特許文献１でも開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１５２２４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高速情報系の通信システムで適用されるＰＯＦケーブルは、その特性より曲げに対する曲率が規定されており、規定曲率以上に曲げると通信性の確保が困難になる。一方、通信システムが構築される車両は、限られたスペース内に各種機器を搭載し、その残った空間に各機器を接続するＰＯＦケーブルを規定の曲率を維持して布線する必要があるため、ＰＯＦケーブルの布線レイアウトは困難なものになる。また、ＰＯＦケーブルは、メタル通信線に比べて、車両の組立工程で生じる挟み込み及び踏まれ等により断線しやすく、組立の際、これら断線の要因となる事象に配慮せねばならないと云う問題がある。
【０００７】
さらに、ＰＯＦケーブルで構築される通信システムの対象となる情報系統の機器がユーザにより後付けされることもある。例えば、後付けのＤＶＤ装置を車室のセンターコンソールの設置箇所内に後付けする場合、ＰＯＦケーブルの一端をＤＶＤ装置に取り付けてから、ＤＶＤ装置を設置箇所に押し入れると云う作業が発生する。この押入の際、ＰＯＦケーブルは、限られたスペースの設置箇所内に押し込まれ、規定曲率以上に曲げられることが多く、ＰＯＦケーブルを用いた通信システムに機器を後付けすることは非常に困難な作業になっている。
【０００８】
また、ＰＯＦケーブルを用いた通信システムは、光電変換及び電光変換等の装置も必要となるので、メタル通信線により構築された通信システムに比べてシステム構築にかかる費用が上昇すると云う問題もある。
【０００９】
なお、民生用の通信システムでは、データ変調によりメタル通信線を用いて数十〜数百Ｍｂｐｓの高速通信を行うものもある。しかし、この通信システムでは、データ変調により通信の帯域を圧縮できる程度が約２分の１であるため、様々な帯域で作動する機器を多数搭載する車両ではメタル通信線から放射されるノイズの影響を確実に回避するには不充分であり、前記民生用の通信システムは車両用に転用されていないのが実情である。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、データを多値変調して通信することにより、データ搬送波の帯域圧縮率を向上し、これによりメタル通信線で通信を行ってもエミッションノイズの影響を回避可能とした車両内通信システム及び通信機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、データの多値変調及び復調を簡易な構成で実現可能とした車両内通信システム及び通信機器を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、データの多値変調により通信を行っても、確実な通信性を確保できる車両内通信システム及び通信機器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る車両内通信システムは、Ｄ／Ａ変換手段を備える送信側車載機器及びＡ／Ｄ変換手段を備える受信側車載機器で信号をアナログで通信する車両内通信システムにおいて、前記送信側車載機器は、シリアル信号を複数の成分信号に多値変調する多値変調手段と、該多値変調手段が多値変調した各成分信号を前記Ｄ／Ａ変換手段へ送出する送出手段とを備え、前記受信側車載機器は、受信信号から前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタル信号より複数の成分信号を検出する受信側検出手段と、該受信側検出手段が検出した複数の成分信号をシリアル信号に復調する復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る車両内通信システムは、Ｄ／Ａ変換手段を備える送信側車載機器及びＡ／Ｄ変換手段を備える受信側車載機器で信号をアナログで通信する車両内通信システムにおいて、前記送信側車載機器は、シリアル信号を正の第１変調波信号、正の第２変調波信号、前記第１変調波信号の逆極性の第３変調波信号及び前記第２変調波信号の逆極性の第４変調波信号に多値変調する多値変調手段と、各変調波信号の極値の位相を特定する極値位相特定手段と、該極値位相特定手段が特定した位相で前記第１変調波信号、第２変調波信号、第３変調波信号及び第４変調波信号の順番で各変調波信号の振幅を夫々検出する検出手段と、該検出手段が検出した各振幅を前記Ｄ／Ａ変換手段へ送出する送出手段とを備え、前記受信側車載機器は、前記極値位相特定手段が特定した位相と同じ位相を特定する位相特定手段と、該位相特定手段が特定した位相で前記Ａ／Ｄ変換手段が受信信号を変換したデジタル信号に含まれる各振幅を夫々検出する受信側検出手段と、該受信側検出手段が検出した各振幅に夫々対応する第１変調波信号、第２変調波信号、第３変調波信号及び第４変調波信号を生成する生成手段と、該生成手段が生成した各変調波信号をシリアル信号に復調する復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る車両内通信システムは、前記Ｄ／Ａ変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、多値変調手段、検出手段、送出手段、受信側検出手段、生成手段、復調手段及び送信側車載機器と受信側車載機器とを接続するメタル通信線を複数備え、前記極値位相特定手段は、前記複数の検出手段に共用してあり、前記位相特定手段は、前記複数の受信側検出手段に共用してあり、前記送信側車載機器は更に、前記シリアル信号を複数の分割シリアル信号に分割して前記複数の多値変調手段に分配する分配手段を備え、前記受信側車載機器は更に、前記複数の復調手段が夫々復調した分割シリアル信号を前記シリアル信号に統合する統合手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る車両内通信システムは、前記送信側車載機器は更に、前記送出手段が送出した各振幅の合成信号を湾曲波形になすべく、前記送出手段の振幅の送出に対応して補完値を送出する補完値送出手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る車両内通信システムは、前記受信側車載機器は更に、受信信号に含まれる同極性の各振幅に対応した波形の動作クロックを生成するクロック生成手段を備え、前記受信側検出手段は、前記動作クロックに同期して各振幅を検出し、前記生成手段は、前記動作クロックに同期して各変調波信号を生成し、前記復調手段は、前記動作クロックに同期して各変調波信号をシリアル信号に復調することを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る車両内通信システムは、前記送信側車載機器は更に、前記各変調波信号のいずれかの変調波信号の極値になる位相と同位相で極値を有する基準波信号を生成する基準波生成手段を備え、前記受信側車載機器は更に、前記基準波信号の極値の位相と同位相で極値を有する変調波信号の種類を記憶してある記憶手段と、受信した基準波信号の極値になる位相を検出する位相検出手段とを備え、前記位相特定手段は、前記位相検出手段が検出した位相で、前記記憶手段に記憶してある種類の変調波信号の極値を検出するように位相を特定することを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係る車両内通信システムは、前記送信側車載機器は更に、受信信号に含まれる各振幅の通信による減衰度判定用の振幅基準波信号を生成する振幅基準波生成手段を備え、前記受信側車載機器は更に、前記振幅基準波信号の振幅を記憶してある振幅記憶手段と、受信した振幅基準波信号の振幅を検出する振幅検出手段と、該振幅検出手段が検出した振幅及び前記振幅記憶手段で記憶してある振幅の比較を行う比較手段と、該比較手段の比較に基づいて、前記振幅検出手段が検出した振幅を前記振幅記憶手段で記憶してある振幅に一致させるように受信信号の振幅を増幅させる振幅増幅手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係る通信機器は、Ｄ／Ａ変換手段によりデジタル信号をアナログ信号に変換して送信する通信機器において、シリアル信号を正の第１変調波信号、正の第２変調波信号、前記第１変調波信号の逆極性の第３変調波信号及び前記第２変調波信号の逆極性の第４変調波信号に多値変調する多値変調手段と、各変調波信号の極値の位相を特定する極値位相特定手段と、該極値位相特定手段が特定した位相で前記第１変調波信号、第２変調波信号、第３変調波信号及び第４変調波信号の順番で各変調波信号の振幅を夫々検出する検出手段と、該検出手段が検出した各振幅を前記Ｄ／Ａ変換手段へ送出する送出手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第９発明に係る通信機器は、外部からアナログ信号を受信してＡ／Ｄ変換手段によりデジタル信号に変換する通信機器において、受信信号に含まれる振幅を検出する複数の位相を特定する位相特定手段と、該位相決定手段が特定した位相で前記Ａ／Ｄ変換手段が送出したデジタルの受信信号から振幅を検出する受信側検出手段と、該受信側検出手段が検出した各振幅に夫々対応する変調波信号を生成する生成手段と、該生成手段が生成した各変調波信号をシリアル信号に復調する復調手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
第１発明にあっては、送信側車載機器は送信するシリアル信号を複数の成分信号に多値変調する多値変調手段を備え、受信側車載機器は多値変調された各成分信号を復調する復調手段を備えるので、通信帯域を圧縮して信号を通信できる。このように通信帯域の圧縮を行うことで、車載機器が作動する周波数帯域から送信に使用される周波数帯域を遠ざけて両者の干渉を防止し、メタル通信線を用いて高速通信を行ってもエミッションノイズの影響を防止できる。
【００２１】
よって、メタル通信線で車載機器を接続して情報系の通信システムを構築することが可能となり、従来のＰＯＦケーブルを用いた場合に比べて、メタル通信線は組立工程中の挟み込み及び踏まれ等に対抗し得る強度が大きいので断線の発生率を低減できる。また、メタル通信線は曲率に対する規定もＰＯＦケーブルに比べてはるかに緩やかなため、車両に対する布線作業性を向上できると共に後付け機器の取付性を容易化できる。さらに、メタル通信線による通信システムは、光電変換及び電光変換等も不要なので、従来のＰＯＦケーブルによる通信システムより費用も低減できる。
【００２２】
なお、多値変調により通信帯域を約２分の１より大きく圧縮できるので、既知のデータ変調によりメタル通信線で通信を行う民生用の通信システムより大幅に帯域を圧縮できる。また、多値変調の際、搬送波を正弦波形状に生成した場合は、搬送波にエッジが存在しなくなりエミッションノイズの影響を一段と低減できる。さらに、帯域圧縮により、送信の周波数帯域を低く抑えることで、従来、高い周波数帯域での通信の際に発生していたクロストーク及びジッタ等も抑制可能となる。
【００２３】
また、送信側車載機器及び受信側車載機器は、データ通信に係る物理層及びリンク層に係る通信用回路を夫々備えており、各車載機器は通信用回路と一体にして多値変調手段を設けてもよい。通信用回路及び多値変調手段を一体にした場合は、別体で設ける場合に比べて小型化を図ることができ、車両の限定された搭載スペースを効率的に利用できる。なお、別体にした場合は、多値変調手段の汎用化を図れ、多値変調手段の利用性を高められる。
【００２４】
さらに、データの多値変調としては、周波数の振幅値及び位相差の値を変化させるＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調を適用するのが好適である。ＱＡＭ変調は、搬送波の振幅及び位相を変化させて変調を行うので、複数の抽出データの占有周波数を小さくして効率的なデータ通信を実現できる。
【００２５】
第２発明、第８発明及び第９発明にあっては、送信側車載機器が備える多値変調手段で計４種類の変調波信号に多値変調し、これら計４種類の変調波信号から振幅を検出して順次Ｄ／Ａ変換手段へ順次送出するので、確実に４種類の振幅を合成信号として送出できる。
【００２６】
例えば、シリアル信号を正弦波信号及び余弦波信号に多値変調した場合、両者の合成波形信号において、位相が０度、１８０度では正弦波信号の振幅がゼロになることから余弦波信号の正負の振幅のみが含まれることになる。また、位相が９０度、２７０度では余弦波信号の振幅がゼロになることから正弦波信号の正負の振幅のみが含まれることになる。よって、多値変調手段がシリアル信号を正負の正弦波信号及び正負の余弦波信号に多値変調し、これらの信号から０度、９０度、１８０度、２７０度の位相で検出を行うことで、確実に各信号の極値の振幅を検出できる。
【００２７】
また、検出の際には、多値変調手段から個別に各信号を検出するようにし、この検出時期を上述した位相にして順次スイッチ的に切り替えることで、簡易な構成で確実に振幅を検出できる。一方、受信側車載機器は受信した信号を送信側と同位相で順次検出するので、受信側でも確実に簡易な構成で振幅に係る信号を抽出できる。よって、一段と簡易な構成でメタル通信線を用いて高速通信が可能となり、ＰＯＦケーブルを用いた通信により発生した種々の問題を回避できる。
【００２８】
第３発明にあっては、送信側車載機器は複数のＤ／Ａ変換手段、多値変調手段及び送出手段を備え、受信側車載機器は複数の復調手段、送出手段及び受信側検出手段を備え、両車載機器を複数のメタル通信線で接続することで、更に帯域圧縮率を向上できる。また、送信側車載機器では極値位相特定手段は、各手段に共用されるので、複数系統の処理の同期させることができ、受信側車載機器でも位相特定手段が各種手段に共用されるので、複数系統の処理を同期させることができ、通信帯域の圧縮率上昇と通信の信頼性確保とを両立できる。
【００２９】
第４発明にあっては、送信側車載機器で、補完値の送出により合成信号の波形を正弦波的に整形するので、高調波成分を含むことなくエミッションノイズの低減に貢献でき、受信側車載機器の復調の確実性も維持できる。
第５発明にあっては、受信側車載機器が受信信号から動作クロックを生成するので、送信側車載機器と受信側車載機器の同期を確実にとることができ、各種通信処理をスムーズに行うことができる。
【００３０】
第６発明にあっては、送信側車載機器が、基準波信号を生成して送信し、この基準波信号の極値がいずれの種類の各変調波信号に対応するかを受信側車載機器が記憶するので、受信側車載機器は、基準波信号の極値を検出するだけで、検出する位相と各変調波信号の種類との対応を認識できる。
【００３１】
即ち、受信側車載機器は、受信信号の振幅を検出する際、受信信号に含まれる変調波信号の種類と検出する変調波信号の種類を最初に合致させる必要があり、上述したような処理を行うことで、最初に検出する変調波信号の種類を受信信号に含まれる種類に一致させることができる。よって、信号の種類を一致させた後は、位相特定手段が特定した位相に従って各基準波信号の振幅を検出するので、確実な通信を確保できる。
【００３２】
第７発明にあっては、通信による減衰度を受信側車載機器で比較判断できるので、比較内容に応じて受信レベルを増幅調整することで、受信した信号を送信時と同等のレベルに引き上げることができ、適正な復調処理を実現できる。即ち、受信側車載機器が受信した受信信号のレベルが減衰すると、減少した振幅に対して復調処理を行うことになり、復調が正確に行えないことが生じるが、上述した増幅調整を行うことで、受信信号を送信時と同等のレベルに補正でき確実な復調を行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両内通信システム１の全体的な構成を示している。車両内通信システム１は車両Ｓに構築されており、モニタ装置２、ナビゲーション装置３、オーディオ装置４及びメディアコンバータ５と云った車載機器が組み込まれている。
【００３４】
本実施形態の車両内通信システム１は通信規格としてＩＥＥＥ１３９４が適用されており、各車載機器２〜５は夫々２つの接続コネクタ部２ａ、２ｂ〜５ａ、５ｂを有し、これら接続コネクタ部２ｂ、３ａ等にＵＴＰ（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｐａｉｒ）メタル通信線Ｃ１〜Ｃ３を夫々接続することで、全体としてデイジーチェーン方式で各車載機器２〜５を組み込んだシステムを構築している。また、各車載機器２〜５は、メタル通信線Ｃ１〜Ｃ３を通じて各種信号を相互に送受信可能にしている。
【００３５】
図２は、車両内通信システム１におけるモニタ装置２及びナビゲーション装置３の内部構成を示している。モニタ装置２は、２つの接続コネクタ部２ａ、２ｂに接続されたＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変復調回路部２１を内部に設けており、このＱＡＭ変復調回路部２１に物理層ＬＳＩ２ｄ及びリンク層ＬＳＩ２ｅを有する物理層チップ２ｃが接続されている。ＱＡＭ変復調回路部２１及び物理層チップ２ｃはＩＥＥＥ１３９４に応じた通信に係る処理を行うものである。
【００３６】
また、ＱＡＭ変復調回路部２１及び物理層チップ２ｃ以外の画像処理ＬＳＩ２ｆ、ＣＰＵ２ｇ、ＲＯＭ２ｈ、ＲＡＭ２ｉ、ドライバ２ｊ及びＬＣＤモジュール２ｋはモニタ装置２の表示機能に係る固有のものであり、受信した各種信号の表示に係る処理を行っている。
【００３７】
一方、ナビゲーション装置３も信号の送受信に係る処理を行うＱＡＭ変復調回路部３１、物理層ＬＳＩ３ｄ及びリンク層ＬＳＩ３ｅを有する物理層チップ３ｃを備えている。ＱＡＭ変復調回路部３１及び物理層チップ３ｃは、モニタ装置２と同様の構成であり同様の処理を行う。また、ナビゲーション装置３で、ＱＡＭ変復調回路部３１及び物理層チップ３ｃ以外のグラフィックプロセッサ３ｆ、ＣＰＵ３ｇ、ＲＯＭ３ｈ、ＲＡＭ３ｉ、ＧＰＳ受信部３ｊ、ジャイロ部３ｋ及びＤＶＤドライブ部３ｍは、ナビゲーション装置３の固有の機能に係る処理を行うものである。
【００３８】
モニタ装置２の接続コネクタ部２ｂ及びナビゲーション装置３の接続コネクタ部３ａを接続するＵＴＰメタル通信線Ｃ１は２対のツイスト線Ｃ１ａ、Ｃ１ｂから構成されている。一方のツイスト線Ｃ１ａはモニタ装置２からナビゲーション装置３へ信号を送信する場合に使用され、他方のツイスト線Ｃ１ｂはナビゲーション装置３からモニタ装置２へ信号を送信する場合に使用される。なお、図１に示す他の車載機器４、５も、モニタ装置２及びナビゲーション装置３が夫々有するＱＡＭ変復調回路部２１、３１及び物理層チップ２ｃ、３ｃと同等のＱＡＭ変復調回路部及び物理層チップを備えており、各車載機器２〜５の間でＩＥＥＥ１３９４に基づいた相互通信を可能にしている。
【００３９】
図３は、ナビゲーション装置３からモニタ装置２へ信号を送信する場合に、各ＱＡＭ変復調回路部３１、２１で必要となる要素を取り出した通信構成を示している。送信側となるナビゲーション装置３のＱＡＭ変復調回路部３１は、送信に係る要素として、シリアル／パラレル変換回路３２、スイッチ回路３３、ＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）部３４、送信側タイミング回路部３５、信号生成回路３６、Ｄ／Ａ変換部３７及び増幅部３８を設けており、これらの要素が送信側通信機器として機能している。
【００４０】
シリアル／パラレル変換回路３２は、多値変調手段に相当し、メタル通信線であるツイスト線Ｃ１ａを用いて通信の帯域圧縮を行って伝送クロックを低減させる処理を行っている。
【００４１】
図４（ａ）は、シリアル／パラレル変換回路３２が行う具体的な処理内容を示しており、例えば、物理層チップ３ｃから送信対象の信号として６ビットのシリアル信号が送られた場合、シリアル／パラレル変換回路３２は６ビットの信号を前の３ビット、後ろの３ビットに分割すると共に通信の信頼性を向上するために各ビットの内容を変更するマッピングを行う。
【００４２】
シリアル／パラレル変換回路３２は各３ビットの信号を、図４（ｂ）に示す実軸と虚軸が直交する座標系のＩ成分及びＱ成分に多値変調する。この座標系は各３ビットの信号に対応してＩ成分に０から７の８（２３）レベル、Ｑ成分にも０から７の８（２３）レベルが存在し、全体として８×８の計６４点で相違する６ビット信号を表示できる。よって、図４（ｂ）中のＶ点はＩ成分が５、Ｑ成分が１なので「１０１００１」の６ビット信号を表し、同様にＷ点は「００１１００」の６ビット信号を表す。
【００４３】
さらに、シリアル／パラレル変換回路３２は、図４（ａ）に示すように、求めたＩ成分、Ｑ成分から正の成分及び負の成分を生成し、最終的に正の第１変調波信号に相当するＩ成分、正の第２変調波信号に相当するＱ成分、第１変調波信号の逆極性の第３変調波信号に相当する−Ｉ成分及び第２変調波信号の逆極性の第４変調波信号に相当する−Ｑ成分へとシリアル信号を多値変調している。
【００４４】
なお、Ｉ成分は変調波信号として正弦波の０度の成分（Ｉｎｐｈａｓｅ）を意味し、Ｑ成分は変調波信号として余弦波の９０度の成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）を意味し、シリアル／パラレル変換回路３２からスイッチ回路３３へ送出されるＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分の波形は、図５（ａ）に示すようなものになる。
【００４５】
スイッチ回路３３は、各変調波信号の振幅を検出する検出手段及び検出した振幅をＤ／Ａ変換部３７へ送出する送出手段として機能する。スイッチ回路３３は、図３に示すように、シリアル／パラレル変換回路３２が送出したＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分を入力する入力部３３ｂ〜３３ｅを設けており、入力したＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分は内部のラッチ回路３３ａで一周期分が記憶される。
【００４６】
また、ラッチ回路３３ａが記憶する各成分に対応したラッチ出力部３３ｆ〜３３ｉとスイッチ回路３３の送出部３３ｊとは、スイッチ部３９の切替により適宜接続され、この切替により各成分の振幅が検出されてスイッチ回路３３から振幅が送出される。
【００４７】
図５（ａ）に示すシリアル／パラレル変換回路３２から送出される各成分の一周期において、０°、９０°、１８０°、２７０°の位相に着目すると、これらの位相では対応する一方の各成分の振幅が「０」であるため、その位相における振幅は他方の各成分の振幅のみとなる。例えば、位相が０°ではＱ成分は「０」なので、この位相でＩ成分を検出すれば確実にＩ成分の振幅「Ｂ」を検出できる。
【００４８】
よって、スイッチ回路３３では、Ｉ成分に対応するラッチ出力部３３ｆ、Ｑ成分に対応するラッチ出力部３３ｈ、−Ｉ成分に対応するラッチ出力部３３ｇ及び−Ｑ成分に対応するラッチ出力部３３ｉの順番でスイッチ部３９の切替を行う。しかも、この切替は、位相が０°のときにスイッチ部３９をラッチ出力部３３ｆに接続し、以降、位相が９０°のときにラッチ出力部３３ｈに、位相が１８０°のときにラッチ出力部３３ｇに、位相が２７０°のときにラッチ出力部３３ｉに、スイッチ部３９を夫々接続するタイミングで行っており、こられ接続しているときに各成分から極値の振幅を検出している。また、検出した各振幅は、検出した順番で送出部３３ｊからＬＰＦ部３４を経由してＤ／Ａ変換部３７へ送出している。
【００４９】
ＬＰＦ部３４は、スイッチ部３９から順次送出される各振幅が合成されて形成される合成信号の波形を整えるロールオフタイプのものであり、補完値送出手段として機能している。図５（ｂ）は、スイッチ回路３３から振幅が順次送出される時間ｔを横軸に、振幅を縦軸にした一周期分の振幅の合成信号の波形を表している。一周期分の各振幅（振幅ＢのＩ成分、振幅ＡのＱ成分、振幅−Ｂの−Ｉ成分、振幅−Ａの−Ｑ成分）のみで形成される合成波形は、図中の二点鎖線で示す矩形波となり、この矩形波を送信すると、矩形部分の高調変調波成分を含むことからノイズが放射されやすくなる。
【００５０】
よって、ノイズの放射を抑えるため、合成信号の波形が図中の実線で示す湾曲波形となるように、ＬＰＦ部３４は各振幅の送出に対応して補完値を出力している。即ち、振幅ＢのＩ成分送出に対応して、ＬＰＦ部３４は、Ｉ成分が送出された後に、補完値Ｈ１を送出している。以降、ＬＰＦ部３４は、同様に振幅ＡのＱ成分の送出後に補完値Ｈ２を、振幅−Ｂの−Ｉ成分の送出後に補完値Ｈ３を、振幅−Ａの−Ｑ成分の送出後に補完値Ｈ４を夫々送出している。このように送出された補完値Ｈ１〜Ｈ４が付加されることで、各振幅の合成信号は湾曲波形となり、高調変調波信号が除去されている。
【００５１】
また、図３に示す送信側タイミング回路部３５は、上述したシリアル／パラレル変換回路３２が物理層チップ３ｃから送出されるシリアル信号を受け入れるタイミング、シリアル／パラレル変換回路３２がＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分を送出するタイミング、スイッチ回路３３がスイッチ部３９を順次切り替えるタイミング、スイッチ回路３３から各成分が送出されるタイミングの同期をとるものである。また、送信側タイミング回路部３５はＬＰＦ部３４の動作タイミングをクロック的に制御している。
【００５２】
さらに、送信側タイミング回路部３５は極値位相特定手段としても機能し、シリアル／パラレル変換回路３２が送出するＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分の極値の位相を特定している。本実施形態では、送信側タイミング回路部３５が各成分の極値の位相を、図５（ａ）に示すように、１周期分の信号において０°、９０°、１８０°、２７０°と特定している。送信側タイミング回路部３５は、このように特定した各位相でスイッチ部３９を切り替えさせる指示となるタイミング信号をスイッチ回路３３へ送出している。
【００５３】
図３に示すＤ／Ａ変換部３７は、Ｄ／Ａ変換手段として機能し、図５（ｂ）に示すＬＰＦ部３４から送出されるデジタルの合成信号をアナログ信号に変換するものである。変換されたアナログ信号は増幅部３８で所要の大きさに増幅されてから接続コネクタ３ａよりツイスト線Ｃ１ｂを通じて送信される。よって、このように送信された信号には、各成分の振幅だけが含まれているので、通信の帯域を６ビットのシリアル信号に対しては約６分の１程度に圧縮でき、それに伴い通信に使用される帯域及び伝送クロックを下げてＦＭ帯域から通信帯域を遠ざけている。その結果、メタル通信線であるツイスト線Ｃ１ｂを用いて高速通信を行っても、エミッションノイズにより各車載機器へ影響が生じるのを防止している。
【００５４】
また、図３のシリアル／パラレル変換回路３２の上流側に設けられた信号生成回路３６は、図６に示す基準波信号Ｐを生成する基準波生成手段及び振幅基準波生成手段として機能している。基準波信号Ｐは、モニタ装置２側で受信信号を検出する位相に対応する変調波信号の種類の判断、及び、振幅基準波信号として通信による振幅の減衰度判定用にモニタ装置２側で使用されるものである。
【００５５】
図６に示す基準波信号Ｐは、Ｑ成分又は−Ｑ成分の位相の判定用に生成されたものである。即ち、スイッチ回路３３がＱ成分又は−Ｑ成分の各振幅を検出する位相である９０°又は１８０°に一致する４分の１周期又は４分の３周期で振幅Ｃ及び振幅−Ｃの極値を有する波形に基準波信号Ｐは生成されている。なお、０周期及び４分の２周期では、振幅を「０」にしている。
【００５６】
このように生成された基準波信号Ｐは、車両Ｓのイグニッションスイッチがオンにされて車両内通信システム１が起動した場合、車両内通信システム１のＩＥＥＥ１３９４のバスリセット時、ナビゲーション装置３とモニタ装置２との間で信号が送受されていない時等に、信号生成回路３６から送出されてナビゲーション装置３からモニタ装置２へ通信される。
【００５７】
一方、図３に示すように、受信側となるモニタ装置２のＱＡＭ変復調回路部２１は、受信に係る要素として、パラレル／シリアル変換回路２２、受信スイッチ回路２３、等価部２４１、Ａ／Ｄ変換部２７、受信ＬＰＦ部２４２、受信側タイミング回路部２５、クロック生成部２６及び増幅部２８を設けており、これらが受信側通信機器を構成している。
【００５８】
接続コネクタ部２ｂを通じて受信されたアナログの受信信号は、増幅部２８で所要の大きさに増幅されてから受信ＬＰＦ部２４２で高周波成分が除去され、Ａ／Ｄ変換手段に相当するＡ／Ｄ変換部２７でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、イコライザ的な処理を行う等価部２４１で通信により崩れた波形を図５（ｂ）に示す波形のデジタル信号に整形し、このデジタル信号が受信スイッチ回路２３へ送出されている。
【００５９】
受信スイッチ回路２３は、デジタル信号に含まれる各振幅を検出する受信側検出手段及び検出した各振幅に対応する各変調波信号を生成する生成手段として機能し、受信ラッチ回路２３ａ及び受信スイッチ部２９を備えている。受信ラッチ回路２３ａは受信入力部２３ｆから入力されたデジタル信号を１周期分、記憶するものであり。また、受信スイッチ部２９は、受信ラッチ回路２３ａの受信ラッチ出力部２３ｇをＩ成分送出部２３ｂ、−Ｉ成分送出部２３ｃ、Ｑ成分送出部２３ｄ、−Ｑ成分送出部２３ｅのいずれかに切り替えて接続するものである。
【００６０】
受信スイッチ部２９は、各成分送出部２３ｂ〜２３ｅを図５（ｂ）のデジタル信号の０周期、４分の１周期、４分の２周期及び４分の３周期に一致するタイミングの位相で夫々切替を行い、受信ラッチ回路２３ａで記憶されたデジタル信号から各振幅を検出している。
【００６１】
具体的には、０周期に受信スイッチ部２９はＩ成分送出部２３ｂに接続され、受信ラッチ回路２３ａで記憶されたデジタル信号の成分値である振幅（図５（ｂ）における振幅Ｂ）がＩ成分送出部２３ｅへ送られる。また、４分の１周期では受信スイッチ部２９は切り替えられてＱ成分送出部２３ｄに接続され、デジタル信号から振幅（図５（ｂ）における振幅Ａ）を検出されてＱ成分送出部２３ｄへ送られる。以下、４分の２周期では受信スイッチ部２９が−Ｉ成分送出部２３ｃに接続されて振幅（図５（ｂ）における振幅−Ｂ）が検出され、４分の３周期では受信スイッチ部２９が−Ｑ成分送出部２３ｅに接続されて振幅（図５（ｂ）における振幅−Ａ）が検出される。
【００６２】
また、受信スイッチ回路２３は、検出した各振幅自体を夫々Ｉ成分、−Ｉ成分、Ｑ成分及び−Ｑ成分に夫々対応する信号として扱い、このように生成したＩ成分、−Ｉ成分、Ｑ成分及び−Ｑ成分を各成分送出部２３ｂ〜２３ｅよりパラレル／シリアル変換回路２２へ送出している。
【００６３】
パラレル／シリアル変換回路２２は、各成分を元のシリアル信号に復調する復調手段として機能しており、パラレル／シリアル変換回路２２の処理内容は、図４（ａ）に示すシリアル／パラレル変換回路３２における処理の方向と逆方向になる。即ち、パラレル／シリアル変換回路２２は、受信スイッチ回路２３から送出されたＩ成分、−Ｉ成分、Ｑ成分及び−Ｑ成分より正のＩ成分及びＱ成分を生成し、この生成したＩ成分及びＱ成分を復調して前の３ビット及び後ろの３ビットの信号にする。
【００６４】
前の３ビット及び後ろの３ビットの信号は逆マッピングが行われてから連続する６ビットのシリアル信号にされて、物理層チップ２ｃへ送出される。よって、受信側のモニタ装置２では、多値変調された信号を上述した処理を経て復調することにより、車両Ｓにおいて多値変調信号の通信を可能にしている。
【００６５】
また、図３に示すモニタ装置２のＱＡＭ変復調回路部２１における、クロック生成部２６は、受信したデジタル信号に含まれる同極性の各振幅に対応する波形の動作クロックを生成するクロック生成手段として機能している。
【００６６】
クロック生成部２６は、図７に示すＩ成分及びＱ成分、及び、−Ｉ成分及び−Ｑ成分を含む受信したデジタル信号Ｄから、振幅が正となる領域及び負となる領域に対応させて受信信号の搬送波として矩形波Ｋ１を形成する。この矩形波Ｋ１を所要の数値で定数倍することで、例えば、送信側のＱＡＭ変復調回路部３１と同等の１０ＭＨｚの動作クロックＫ２を生成している。
【００６７】
生成された動作クロックＫ２は、図３に示すように、受信側タイミング回路部２５に送出されると共にＡ／Ｄ変換部２７に送出され、Ａ／Ｄ変換部２７は動作クロックＫ２に基づいて変換処理を行う。また、受信側タイミング回路部２５は、入力された動作クロックＫ２で等価部２４１を作動させ、受信スイッチ回路２３及びパラレル／シリアル変換回路２２を動作クロックＫ２に同期させて上述した各処理を行わせている。
【００６８】
さらに、受信側タイミング回路部２５は、位相特定手段としても機能しており、送信側のスイッチ回路３３のスイッチ部３９を切り替える位相と同じ位相で受信スイッチ回路２３の受信スイッチ部２９を切り替える位相の特定を行う。本実施形態では、上述したように、送信側の各位相（０°、９０°、１８０°、２７０°）に対応して、周期として同位相になる０周期、４分の１周期、４分の２周期及び４分の３周期を夫々特定している。
【００６９】
また、受信側のパラレル／シリアル変換回路２２は、位相同期部２２ａ及びレベル調整部２２ｂを内部に設けている。位相同期部２２ａは、受信スイッチ回路２３の受信スイッチ部２９がいずれの各成分送出部２３ｂ〜２３ｅから切り替えを行うかを決定するものである。即ち、受信した信号に含まれる最初の成分は通信の状況に左右されるため、必ず正のＩ成分の振幅とは限らないので、受信スイッチ回路２３では、切り替えて接続を行う各成分送出部２３ｂ〜２３ｅと、接続を行う位相で検出する振幅の成分の種類とを一致させる必要がある。
【００７０】
よって、位相同期部２２ａは、図６に示す基準波信号Ｐは、成分の種類としてＱ成分の極値位相の検出用であることを予め記憶手段である内蔵メモリ（図示せず）に記憶している。また、位相同期部２２は、受信した基準波信号Ｐの正の極値を検出し、この極値を検出した位相（４分の１周期）でＱ成分を検出すること判断する。
【００７１】
図６の基準波信号Ｐは、前記正の極値から４分の３周期が経過するとＩ成分を検出する周期になるので、位相同期部２２ａは、このＩ成分を検出する周期タイミングを受信側タイミング回路部２５に伝達する。受信側タイミング回路部２５は、伝達された周期タイミングに合わせて受信スイッチ回路２３の受信スイッチ部２９をＩ成分送出部２３ｂから切り替えるように位相を特定し、この特定した位相で受信スイッチ部２９を切り替えるようにタイミング信号を受信スイッチ回路２３へ送出している。
【００７２】
また、レベル調整部２２ｂは、受信したデジタル信号の振幅（レベル）が通信により減衰する程度を検出して、受信したデジタル信号の振幅を送信時のレベルに増幅する処理を行うものである。この処理に対応してレベル調整部２２ｂは、振幅記憶手段に相当する自身の内蔵メモリ（図示せず）に、図６に示す基準波信号Ｐの振幅Ｃを記憶している。また、レベル調整部２２ｂは、ツイスト線Ｃ１ｂを通じて実際に受信した基準波信号Ｐの振幅（以下、振幅Ｃ′と記す）を検出し、この振幅Ｃ′と記憶している振幅Ｃとの比較を行い、この比較に基づく両者の比が「１」となるように振幅Ｃ′を増幅する。以降、この増幅したレベルで受信したデジタル信号を増幅補正することで、通信による信号の減衰の影響を排除し、安定した復調処理を確保している。
【００７３】
次に、図３に示すナビゲーション装置３のＱＡＭ変復調回路部３１からモニタ装置２のＱＡＭ変復調回路部２１へメタル通信線のツイスト線Ｃ１ｂを通じて信号を送信する場合の通信に係る主要な要素における一連の処理を、図８に示す送信側タイムチャート及び図９に示す受信側タイムチャートに基づいて説明する。
【００７４】
先ず、図８の送信側タイムチャートに示すように、最初の時間帯Ｔ１で、物理層チップ３ｃより１回目の６ビット信号（シリアル信号）がＱＡＭ変復調回路部３１のシリアル／パラレル変換回路３２に入力される。入力された６ビット信号は、シリアル／パラレル変換回路３２で図４（ａ）に示すマッピング及び多値変調処理が行われＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分に多値変調される。
【００７５】
次に、２番目の時間帯Ｔ２で、多値変調されたＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分をシリアル／パラレル変換回路３２から１回目の出力を行い、スイッチ回路３３のラッチ回路３３ａに書き込む。また、この時間帯Ｔ２では、２回目の６ビット信号を物理層チップ３ｃよりシリアル／パラレル変換回路３２へ入力してマッピング及び多値変調を行う。
【００７６】
３番目の時間帯Ｔ３では、１回目のＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分はラッチ回路３３で記憶されており、また、２回目の各成分のシリアル／パラレル変換回路３２からの出力及び物理層チップ３ｃより３回目の６ビット信号の入力等も行われる。
【００７７】
４番目の時間帯Ｔ４では、スイッチ回路３３が１回目のスイッチ部２９の切替を行い、切り替えてラッチ回路３３で記憶された各成分から振幅を検出している。また、この時間帯Ｔ４では、ラッチ回路３３ａで２回目の各成分の記憶、３回目の各成分のシリアル／パラレル変換回路３２からの出力が行われると共に、物理層チップ３ｃよりシリアル／パラレル変換回路３２への３回目の６ビット信号の入力等が行われる。以降の時間帯では、２回目及び３回目等の各成分の振幅が同様に順次検出されて出力されていく。このように送信側では各要素における各処理が相互に同期されて行われており、各処理が段階的に行われる。また、このような同期は送信側タイミング回路部３５により行われる。
【００７８】
一方、受信側では、図９に示す受信側タイムチャートに示すように、最初の時間帯Ｔ１′では、受信された１回目のデジタル信号が受信スイッチ回路２３に入力されて、受信ラッチ回路２３ａで記憶される。２番目の時間帯Ｔ２′では、受信スイッチ回路２３が受信スイッチ部２９の切替を行って、Ｉ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分を送出する。また、この時間帯Ｔ２′では受信された２回目のデジタル信号が受信ラッチ回路２３ａに記憶される。
【００７９】
次に３番目の時間帯Ｔ３′では、パラレル／シリアル変換回路２２に１回目のＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分が入力され、復調処理が行われる。また、この時間帯Ｔ３′では、受信スイッチ回路２３が２回目の受信スイッチ部２９の切替を行うと共に受信ラッチ回路２３ａで３回目のデジタル信号の記憶を行っている。
【００８０】
最後に４番目の時間帯Ｔ４′では、復調された１回目の６ビット信号（シリアル信号）がパラレル／シリアル変換回路２２より物理層チップ２ｃへ出力される。また、この時間帯Ｔ４′では、パラレル／シリアル変換回路２２で２回目のＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及び−Ｑ成分の入力及び復調等が行われ、受信スイッチ回路２３が３回目の受信スイッチ部２９の切替を行い、受信ラッチ回路２３ａで４回目のデジタル信号の記憶が行われる。なお、時間帯Ｔ４′より後の時間帯では、順次２回目以降の６ビット信号が出力されていく。
【００８１】
これら各時間帯Ｔ１′〜Ｔ４′における各処理は、受信側タイミング回路部２５で同期がとられており、スムーズな受信処理が行われて受信に対する安定性を確保している。
【００８２】
このように、本実施形態の車両内通信システム１では、送信する６ビットのシリアル信号を８レベルの３ビットにして多値変調することにより、通信帯域を約６分の１に圧縮して伝送クロックを低減している。これにより通信帯域がＦＭラジオ帯域のような他の機器に使用される帯域から遠ざけて干渉の発生を防止し、メタル通信線を用いた高速通信でもエミッションノイズの影響を防いでいる。
【００８３】
なお、送信する信号は６ビットのシリアル信号に限定されるものではなく、他のビット数の信号も送信可能であり、送信する信号のビット数に応じて通信帯域の圧縮率も変更できる。例えば、４ビットのシリアル信号を４レベルの２ビットの信号にした場合は、約４分の１に帯域を圧縮でき、８ビットのシリアル信号を１６レベルの４ビットの信号にした場合は、約８分の１に帯域を圧縮できる。
【００８４】
また、上述した説明は、ナビゲーション装置３からモニタ装置２へ信号を送信する場合に基づくものであるが、ＩＥＥＥ１３９４は双方向通信に対応するので、ナビゲーション装置３のＱＡＭ変復調回路部３１は図３においてモニタ装置２のＱＡＭ変復調回路部２１に示された受信に係る各部及び回路等も有し、モニタ装置２のＱＡＭ変復調回路部２１も同様に送信に係る各部及び回路等を有する。また、図１における他の車載機器４、５も、上記と同様の通信処理を行う。
【００８５】
なお、本発明の多値変調に係る通信の構成は、ＩＥＥＥ１３９４のようなネットワーク形態の車両内通信システム以外に、リング型で形成された通信システムに組み込まれる車載機器にも適用可能である。
【００８６】
また、第１の実施形態に係る車両内通信システム１は上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形が適用できる。例えば、図２に示すように、ＱＡＭ変復調回路部２１、３１及び物理層チップ２ｃ、３ｃは別体となっているが、両者を１チップ化して小型化を図るようにしてもよい。
【００８７】
さらに、各タイミング回路部２５、３５による同期制御が高精度で行われる場合は、スイッチ回路３３のラッチ回路３３ａ、受信スイッチ回路２３の受信ラッチ回路２３ａは省略してもよい。また、逆に各タイミング回路部２５、３５による同期制御に対する各回路及び各部の反応が良好でないような場合は、スイッチ回路３３のラッチ回路３３ａ及び受信スイッチ回路２３の受信ラッチ回路２３ａで１周期分以上の信号を記憶可能にすることが好ましい。
【００８８】
さらに、通信の安定性を確保できる場合は、図３におけるＬＰＦ部３４の補完値送出機能を省略してもよく、他には信号生成回路３６、位相同期部２２ａ、レベル調整部２２ｂ及びクロック生成部２６は適宜省略することも可能である。また、信号生成回路３６は、図６に示す基準波信号Ｐを位相同期とレベル調整の共用にするのではなく、位相同期用の基準波信号とレベル調整用の振幅基準波信号を生成するようにしてもよい。また、図６に示す基準波信号ＰはＩ成分に対応した波形にしてもよい。
【００８９】
図１０は送信側のシリアル／パラレル変換回路及びスイッチ回路に係る変形例を示している。変形例のシリアル／パラレル変換回路３２′は、入力されたシリアル信号を正の第１変調波信号に相当するＩ成分及び正の第２変調波信号に相当するＱ成分に多値変調しており、スイッチ回路３３′の内部で、第１変調波信号の逆極性の第３変調波信号に相当する−Ｉ成分及び第２変調波信号の逆極性の第４変調波信号に相当する−Ｑ成分を生成している。
【００９０】
即ち、変形例のスイッチ回路３３′は、ラッチ回路３３ａ′の内部でＩ成分から−Ｉ成分を生成すると共にＱ成分から−Ｑ成分を生成し、各ラッチ出力部３３ｆ′〜３３ｉ′にスイッチ部３９′を接続切替可能にしている。また、受信側の受信スイッチ回路２３でも、４成分に対応した振幅を検出するのではなく、Ｉ成分及びＱ成分に対応した２つの振幅のみを検出してＩ成分及びＱ成分のみをパラレル／シリアル変換回路２２に出力する形態にしてもよい。
【００９１】
図１１は、別の変形例の多値変調に係る通信構成を示している。図１１の通信構成は、図３に示す通信構成をパラレル的に２系統にしたものである。即ち、送信側のＱＡＭ変復調回路部３１１は、第１及び第２シリアル／パラレル変換回路３２１、３２２、第１及び第２スイッチ回路３３１、３３２、第１及び第２ＬＰＦ部３４１、３４２、第１及び第２Ｄ／Ａ変換部３７１、３７２、２つの増幅部３８１、３８２、２つの接続コネクタ部３１１ａ、３１２ａを備えると共に、各シリアル／パラレル変換回路３２１、３２２、各スイッチ回路３３１、３３２及び各ＬＰＦ部３４１、３４２に共用される単一の送信側タイミング回路部３５１を備える。
【００９２】
さらに、送信側のＱＡＭ変復調回路部３１１は、物理層チップからのシリアル信号を２つの分割シリアル信号に分割して第１及び第２シリアル／パラレル変換回路３２１、３２２へ夫々分配する分配回路３１０も備えている。
【００９３】
一方、受信側のＱＡＭ変復調回路部２１１は、第１及び第２パラレル／シリアル変換回路２２１、２２２、第１及び第２受信スイッチ回路２３１、２３２、第１及び第２等価部２４１、２４２、第１及び第２Ａ／Ｄ変換部２７１、２７２、第１及び第２受信ＬＰＦ部２６１、２６２、２つの増幅部２８１、２８２、２つの接続コネクタ部２１１ｂ、２１２ｂを備えると共に、各パラレル／シリアル変換回路２２１、２２２、各受信スイッチ回路２３１、２３２及び各等価部２４１、２４２に共用される単一の受信側タイミング回路部２５１を備える。
【００９４】
さらに、受信側のＱＡＭ変復調回路部２１１は、第１及び第２パラレル／シリアル変換回路２２１、２２２が夫々復調した２つの分割シリアル信号を１つのシリアル信号に統合する統合回路２１０も備えている。また、送信側と受信側を接続するメタル通信線である第１ツイスト線Ｃ１１ｂは、第１番目の系統の接続コネクタ部３１１ａ、２１１ｂを接続し、第２ツイスト線Ｃ１２ｂは、第２番目の系統の接続コネクタ３１２ａ、２１２ｂを接続している。
【００９５】
この２系統の通信構成では、図３に示した通信構成に比べて更に通信帯域を圧縮でき、具体的には、図３の通信構成が約６分の１に通信帯域を圧縮できる場合に対応させると、図１１の通信構成では約１２分の１程度に通信帯域を圧縮でき、一段とエミッションノイズの影響を抑制できる。また、このような２系統の通信構成にしても、各送信側及び受信側タイミング回路部３５１、２５１は共用されるため、各系統間でタイミングがずれるような事態も生じない。なお、このような通信構成は２系統より多くすることも可能である。
【００９６】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る送信側及び受信側のＱＡＭ変復調回路部１２１、１３１に係る要部の通信構成を示している。このような各ＱＡＭ変復調回路部１２１、１３１は第１の実施形態と同様に、図２に示す各車載機器の内部に設けられて図１に示すような車両内通信システムに適用される。
【００９７】
送信側のＱＡＭ変復調回路部１３１は、図３の第１の実施形態に比べると、スイッチ回路３３が存在しない代わりに、高速フーリエ逆変換に係るｓｉｎ波生成部１３５、ｃｏｓ波生成部１３６及びミキシング部１３３を備える点が相違している。また、多値変調手段に相当するシリアル／パラレル変換回路１３２は、物理層チップから入力されるシリアル信号をＩ成分及びＱ成分の２つの成分信号に多値変調している。
【００９８】
ｓｉｎ波生成部１３５は、シリアル／パラレル変換回路１３２から出力されたＱ成分にｓｉｎ波を乗じてｓｉｎ波成分を生成し、また、ｃｏｓ波生成部１３６はＩ成分にｃｏｓ波を乗じてｃｏｓ波成分を生成している。これら生成されたｓｉｎ波成分及びｃｏｓ波成分は、送出手段に相当するミキシング部１３３で合成されてＬＰＦ部１３４を介してＤ／Ａ変換部１３７へ送出される。Ｄ／Ａ変換部は合成された波成分をアナログに変換し、この変換された波成分は増幅部１３８及び接続コネクタ部１３ａからツイスト線Ｃ１０を通じて送信される。
【００９９】
一方、受信側のＱＡＭ変復調回路部１２１は、図３の第１の実施形態に比べると、受信スイッチ回路２３が存在しない代わりに、高速フーリエ変換に係るｓｉｎ波除去部１２５、ｃｏｓ波除去部１２６及び分配部１２３を備える点が相違している。即ち、受信されたアナログ信号は、増幅部１２８及び受信ＬＰＦ部１２９を通じてＡ／Ｄ変換部１２７へ伝送されてデジタル信号に変換される。また、変換されたデジタル信号は等価部１２４を通じて受信側検出手段に相当する分配部１２３へ伝送される。
【０１００】
分配部１２３はデジタル信号からｓｉｎ波成分及びｃｏｓ波成分を検出し、検出された各成分は分配されてｓｉｎ波除去部１２５、ｃｏｓ波除去部１２６へ伝送される。ｓｉｎ波除去部１２５は伝送されたｓｉｎ波成分からｓｉｎ波に係る成分を除去してＱ成分を抽出する。また、ｃｏｓ波除去部１２６は伝送されたｃｏｓ波成分からｃｏｓ波に係る成分を除去してＩ成分を抽出する。抽出されたＩ成分及びＱ成分はパラレル／シリアル変換回路１２２で第１実施形態と同様に復調されてシリアル信号にされる。
【０１０１】
よって、このような通信構成においても、通信の帯域圧縮を行って伝送クロックを低減し、エミッションノイズの影響を生じないようにすることも可能である。また、この通信構成でも６ビットのシリアル信号に対して従来の約６分の１に帯域圧縮を行うことができる。さらにこのような通信構成を適用する車両内通信システムは、リング状、デイジーチェーン式等の各種形態の通信システムに適用できる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、第１発明にあっては、送信側の車載機器に多値変調手段、受信側の車載機器には多値変調された信号を復調する復調手段を備えるので、通信帯域を圧縮し伝送クロックを低減した通信が可能となり、メタル通信線を用いて通信を行ってもエミッションノイズの影響を抑制でき、他の機器で使用される帯域との干渉を防止できる。また、メタル通信線の使用が可能になることで、車両に対する通信線の布線工程及び各種車載機器の後付け作業等を容易に行うことができると共に、システム構築に係る費用も低減できる。
【０１０３】
第２発明、第８発明及び第９発明にあっては、多値変調された各変調波信号から振幅の成分を検出し、この検出した振幅に係る信号のみを送信する構成にしているので、多値変調に必要な構成を簡略化でき、簡易な構成で伝送クロックを低減した通信を実現できる。また、受信側でも送信側と逆方向の処理を行う構成にしているので、受信側の構成も簡易化できる。
【０１０４】
第３発明にあっては、多値変調及び復調等に係る手段を複数備えることで、一段と帯域の圧縮率を向上でき、さらにエミッションノイズの影響を抑制して帯域の干渉を防止することを容易に行える。
【０１０５】
第４発明にあっては、補完値を送出して合成信号を湾曲波形にするので、矩形波のような高周波成分を合成信号が有しなくなり、放射されるノイズの低減を実現できる。
第５発明にあっては、動作クロックを生成するので、送信側及び受信側の処理を同期させて安定した通信を確保できる。
【０１０６】
第６発明にあっては、受信側で検出する位相と検出対象の変調波信号の種類との対応を判定できるので、多値変調された信号に対しても信頼性の高い通信を維持できる。
第７発明にあっては、通信により減衰した程度を検出して、検出した程度に応じて受信側の受信レベルを調整するので、各種車載機器が存在する車両内でも確実な通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両内通信システムの全体構成図である。
【図２】第１の実施形態の車両内通信システムの一部の機器同士の接続状況、及び、各機器の内部構成を示す概略図である。
【図３】送信側の多値変調及び受信側の復調等の処理に係る通信構成を示す概略図である。
【図４】（ａ）はシリアル／パラレル変換回路の処理内容及び処理順序を示す概略図、（ｂ）はＩ成分及びＱ成分の関係を示す直交座標系のグラフである。
【図５】（ａ）はＩ成分、Ｑ成分、−Ｉ成分及びＱ成分の波形を示すグラフ、（ｂ）は各成分の合成波形を示すグラフである。
【図６】基準波信号を示すグラフである。
【図７】動作クロックを生成する過程を示す概略図である。
【図８】送信側タイムチャートである。
【図９】受信側タイムチャートである。
【図１０】変形例に係るシリアル／パラレル変換回路及びスイッチ回路に係る構成を示す概略図である。
【図１１】別の変形例である２系統の通信構成を示す概略図である。
【図１２】第２の実施形態に係る送信側の多値変調及び受信側の復調等の処理に係る通信構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１　車両内通信システム
２　モニタ装置
２ｃ、３ｃ　物理層チップ
３　ナビゲーション装置
２１、３１　ＱＡＭ変復調回路部
２２　パラレル／シリアル変換回路
２２ａ　位相同期部
２２ｂ　レベル調整部
２３　受信スイッチ回路
２５　受信側タイミング回路部
２６　クロック生成部
２７　Ａ／Ｄ変換部
３２　シリアル／パラレル変換回路
３３　スイッチ回路
３５　送信側タイミング回路部
３６　信号生成回路
３７　Ｄ／Ａ変換部
２１０　統合回路
３１０　分配回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３　ＵＴＰメタル通信線
Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ　ツイスト線
Ｓ　車両
【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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【図１２】
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