(57)【要約】【課題】車載機器をメタル通信線で接続して高速通信を行う。【解決手段】車載機器は、送信部３０ａで送信対象のシリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換し、第１信号をＱＡＭ変調信号にＱＡＭ変調し、第２信号をＵＷＢ信号に変調し、ＱＡＭ変調信号及びＵＷＢ信号を合成して合成信号を送信し、この合成信号をメタル通信線を通じて送信することで、メタル通信線の帯域を拡大して高速通信を実現する。受信部３０ｂは受信した合成信号をＱＡＭ変調信号及びＵＷＢ信号に分離し、ＱＡＭ変調信号を第１信号に復調すると共にＵＷＢ信号より第２信号を生成し、第１信号及び第２信号をパラレル変換してシリアル信号を生成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側車載機器及び受信側車載機器間で信号を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、
シリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換する変換手段と、
前記第１信号を変調信号に変調する変調手段と、
前記第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段と、
前記変調信号及びパルス変調信号を合成して合成信号にする合成手段と、
前記合成信号を送信する送信手段と
を備え、
前記受信側車載機器は、
受信した合成信号を変調信号及びパルス変調信号に分離する分離手段と、
分離した変調信号を第１信号に復調する復調手段と、
分離したパルス変調信号より第２信号を生成する生成手段と、
前記第１信号及び第２信号をシリアル信号に変換するシリアル変換手段と
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】
第１車載機器及び第２車載機器間で信号を通信する車両内通信システムにおいて、
前記第１車載機器は、
送信対象の第１信号を変調信号に変調する変調手段と、
前記変調信号を送信する第１送信手段と、
前記第２車載機器からのパルス変調信号を受信する第１受信手段と、
受信したパルス変調信号より第２信号を生成する生成手段と
を備え、
前記第２車載機器は、
送信対象の第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段と、
前記パルス変調信号を送信する第２送信手段と、
前記第１車載機器からの変調信号を受信する第２受信手段と、
受信した変調信号を第１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】
前記変調手段は、第１信号を多値の変調信号に多値変調する多値変調手段を備える請求項１又は請求項２に記載の車両内通信システム。
【請求項４】
前記変調手段は、第１信号を直交周波数分割多重方式でデジタル変調するデジタル変調手段を備え、
前記多値変調手段は、該デジタル変調手段がデジタル変調した第１信号を多値の変調信号に多値変調する請求項３に記載の車両内通信システム。
【請求項５】
前記パルス変調信号は、パルスの時間幅が１００ピコ秒以上１ナノ秒以下である請求項１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】
前記パルス変調手段は、パルス位置変調で変調を行う請求項１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】
送信側車載機器及び受信側車載機器間で信号を通信する車両内通信方法において、
前記送信側車載機器は、
シリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換し、
前記第１信号を変調信号に変調し、
前記第２信号をパルス変調信号に変調し、
前記変調信号及びパルス変調信号を合成して合成信号を生成し、
前記合成信号を送信し、
前記受信側車載機器は、
送信された合成信号を受信し、
受信した合成信号を変調信号及びパルス変調信号に分離し、
分離した変調信号を第１信号に復調し、
分離したパルス変調信号より第２信号を生成し、
前記第１信号及び第２信号をシリアル信号にシリアル変換することを特徴とする車両内通信方法。
【請求項８】
第１車載機器及び第２車載機器間で信号を通信する車両内通信方法において、
前記第１車載機器は、
送信対象の第１信号を変調信号に変調し、
変調した変調信号を送信し、
前記第２車載機器は、
送信された変調信号を受信し、
受信した変調信号を第１信号に復調し、
送信対象の第２信号をパルス変調信号に変調し、
変調したパルス変調信号を送信し、
前記第１車載機器は、
送信されたパルス変調信号を受信し、
受信したパルス変調信号より第２信号を生成することを特徴とする車両内通信方法。
【請求項９】
信号の送信を行う車両搭載用の通信機器において、
シリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換する変換手段と、
前記第１信号を変調信号に変調する変調手段と、
前記第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段と、
前記変調信号及びパルス変調信号を合成して合成信号にする合成手段と、
前記合成信号を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする通信機器。
【請求項１０】
信号の受信を行う車両搭載用の通信機器において、
受信した信号を変調信号及びパルス変調信号に分離する分離手段と、
分離した変調信号を第１信号に復調する復調手段と、
分離したパルス変調信号より第２信号を生成する生成手段と、
前記第１信号及び第２信号をシリアル信号に変換するシリアル変換手段と
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、車両に搭載される機器間の通信に関し、特に通信量の拡大を図る車両内通信システム、車両内通信方法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。
【０００４】
また、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）ケーブルを適用することが妥当と考えられている。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】
ＰＯＦケーブルは、光ファイバの特性より曲率が規定されており、規定の曲率以上に曲げると通信性の確保が困難になる。一方、通信システムの構築対象である車両は、限られたスペース内に各種機器を搭載して残った空間に各機器を接続するＰＯＦケーブルを布線することから、規定の曲率を維持してＰＯＦケーブルの布線レイアウトを行うことは非常に困難となる。
【０００７】
また、通信システムには情報系統の機器がユーザにより後付けされることも想定でき、ＰＯＦケーブルが規定の曲率以上に曲げられないように後付け作業を行うのは難しく、ユーザによる通信システムへの自由な機器の接続を阻むと云う問題がある。さらに、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。
【０００８】
なお、民生用の通信システムでは、信号を変調することで光ファイバケーブルを用いずにメタル通信線で数十〜数百Ｍｂｐｓの高速通信を行うものもある。しかし、この種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。
【０００９】
また、メタル通信線で接続した機器間で同時に送受信を行う場合は、１本のメタル通信線で同時に送受信できないため、送信用及び受信用の計２本のメタル通信線を機器間に接続する必要があり、通信システムを構成するメタル通信線の本数が多くなると云う問題があった。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、パラレル変換した信号を変調して変調信号及びパルス変調信号を得ると共にこれらの信号を合成した合成信号を送信することでメタル通信線の帯域を増加させて、メタル通信線を用いた車両内通信システムで高速通信を実現する車両内通信システム、車両内通信方法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、一方の車載機器からは変調信号を送信し、他方の車載機器からは変調信号とスペクトルが相異するパルス変調信号を送信することで、車載機器間を１本のメタル通信線で接続しても同時に送受信を行えるようにした車両内通信システム及び車両内通信方法を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、メタル通信の帯域を増加させた場合及び１本のメタル通信線で同時に送受信を可能にした場合でも、確実な通信性を確保した車両内通信システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【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、送信側車載機器及び受信側車載機器間で信号を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、シリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換する変換手段と、前記第１信号を変調信号に変調する変調手段と、前記第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段と、前記変調信号及びパルス変調信号を合成して合成信号にする合成手段と、前記合成信号を送信する送信手段とを備え、前記受信側車載機器は、受信した合成信号を変調信号及びパルス変調信号に分離する分離手段と、分離した変調信号を第１信号に復調する復調手段と、分離したパルス変調信号より第２信号を生成する生成手段と、前記第１信号及び第２信号をシリアル信号に変換するシリアル変換手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係る車両内通信システムは、第１車載機器及び第２車載機器間で信号を通信する車両内通信システムにおいて、前記第１車載機器は、送信対象の第１信号を変調信号に変調する変調手段と、前記変調信号を送信する第１送信手段と、前記第２車載機器からのパルス変調信号を受信する第１受信手段と、受信したパルス変調信号より第２信号を生成する生成手段とを備え、前記第２車載機器は、送信対象の第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段と、前記パルス変調信号を送信する第２送信手段と、前記第１車載機器からの変調信号を受信する第２受信手段と、受信した変調信号を第１信号に復調する復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る車両内通信システムは、前記変調手段は、第１信号を多値の変調信号に多値変調する多値変調手段を備えることを特徴とする。
第４発明に係る車両内通信システムは、前記変調手段は、第１信号を直交周波数分割多重方式でデジタル変調するデジタル変調手段を備え、前記多値変調手段は、該デジタル変調手段がデジタル変調した第１信号を多値の変調信号に多値変調す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、前記パルス変調信号は、パルスの時間幅が１００ピコ秒以上１ナノ秒以下であることを特徴とする。
第６発明に係る車両内通信システムは、前記パルス変調手段は、パルス位置変調で変調を行うことを特徴とする。
【００１６】
第７発明に係る車両内通信方法は、送信側車載機器及び受信側車載機器間で信号を通信する車両内通信方法において、前記送信側車載機器は、シリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換し、前記第１信号を変調信号に変調し、前記第２信号をパルス変調信号に変調し、前記変調信号及びパルス変調信号を合成して合成信号を生成し、前記合成信号を送信し、前記受信側車載機器は、送信された合成信号を受信し、受信した合成信号を変調信号及びパルス変調信号に分離し、分離した変調信号を第１信号に復調し、分離したパルス変調信号より第２信号を生成し、前記第１信号及び第２信号をシリアル信号にシリアル変換することを特徴とする。
【００１７】
第８発明に係る車両内通信方法は、第１車載機器及び第２車載機器間で信号を通信する車両内通信方法において、前記第１車載機器は、送信対象の第１信号を変調信号に変調し、変調した変調信号を送信し、前記第２車載機器は、送信された変調信号を受信し、受信した変調信号を第１信号に復調し、送信対象の第２信号をパルス変調信号に変調し、変調したパルス変調信号を送信し、前記第１車載機器は、送信されたパルス変調信号を受信し、受信したパルス変調信号より第２信号を生成することを特徴とする。
【００１８】
第９発明に係る通信機器は、信号の送信を行う車両搭載用の通信機器において、シリアル信号を第１信号及び第２信号にパラレル変換する変換手段と、前記第１信号を変調信号に変調する変調手段と、前記第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段と、前記変調信号及びパルス変調信号を合成して合成信号にする合成手段と、前記合成信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１０発明に係る通信機器は、信号の受信を行う車両搭載用の通信機器において、受信した信号を変調信号及びパルス変調信号に分離する分離手段と、分離した変調信号を第１信号に復調する復調手段と、分離したパルス変調信号より第２信号を生成する生成手段と、前記第１信号及び第２信号をシリアル信号に変換するシリアル変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
第１発明及び第７発明にあっては、送信するシリアル信号をパラレル変換した第１信号及び第２信号より周波数成分（以下、スペクトルと称す）が夫々相異する変調信号及びパルス変調信号を生成すると共に、これら２つの信号を合成した合成信号を送信するため、メタル通信線の帯域を増加させて通信を行うことができる。即ち、２つの信号はスペクトルが相異するため合成しても各信号を独立した状態で送信することが可能となり、これによりメタル通信線の帯域を増大できる。その結果、各車載機器をメタル通信線で接続しても所要の高速通信を実現でき、車両用に最適な通信システムを構築できる。
【００２１】
このように帯域を増加させることで、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。また、取り扱いが容易なメタル通信線で車載機器を接続して通信システムを構築することが可能となり、従来のＰＯＦケーブルを適用する場合に比べて、システム構築に係る布線工程の注意負担も低減できる。
【００２２】
また、受信側の車載機器は、合成信号に含まれる変調信号及びパルス変調信号のスペクトルが相異することから、周波数を基準に各信号を分離することができ、メタル通信線を用いて高速通信を行っても、２種類の信号を確実に抽出して所要の通信性を確保できる。
【００２３】
なお、送信側車載機器及び受信側車載機器は、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いるので、変換手段、変調手段及びパラレル変調手段等の各種手段を通信用回路と一体にしてよく、このように一体化することで機器を小型化でき、車両の限定された搭載スペースを効率的に利用できる。
【００２４】
第２発明及び第８発明にあっては、第１車載機器が変調信号を送信する一方、第２車載機器はパルス変調信号を送信することにより、１本のメタル通信線で接続した車載機器間で同時に送受信を行うことが可能になる。即ち、変調信号及びパルス変調信号はスペクトルが相異するので、同時に双方向から送信を行っても、各車載機器で周波数を基準にして両信号を選別して受信できる。その結果、各車載機器を１本のメタル通信線で接続しても確実に通信を行うことができ、接続形態の簡略化を図れる。
【００２５】
第３発明にあっては、第１信号に対して多値変調を行うので、さらに通信帯域を拡大して通信速度を向上できる。なお、多値変調の具体例としては、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。また、他の多値変調としてＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）も適用できると共に、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）又はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）のような変調も適用できる。
【００２６】
第４発明にあっては、第１信号を直交周波数分割多重方式（以下、ＯＦＤＭと称す）でデジタル変調してから多値変調するので、メタル通信線の周波数帯域を更に有効利用することが可能となり、通信速度の更なる向上を実現できる。
【００２７】
第５発明にあっては、パルス変調信号のパルスの時間幅を１００ピコ秒以上１ナノ秒以下にすることで、パルス変調信号のスペクトルが数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲のいわゆる超広帯域（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ：ＵＷＢ）に広がり、ＵＷＢ信号として変調信号とのスペクトルの相異を一段と大きくして、通信効率を向上できる。具体的にはＵＷＢで通信を行うことにより、高速通信、送受信回路の簡略化、送信出力の電力スペクトル密度の低下、及びマルチパス干渉の耐性向上等を達成できる。
【００２８】
第６発明にあっては、パルス変調手段がパルス位置変調を行うことで、簡易な構成で確実に信号を送信できる。パルス位置変調は、パルス変調信号に含まれる複数の時間軸上のパルス位置を数ナノ秒程度ずらすことで信号を表現し、例えば、パルス位置をずらすことで、前後のパルス間隔が１０ナノ秒のときは「１」の信号を表し、前後のパルス間隔が５ナノ秒のときは「２」の信号を表すように規定して、多様な信号を確実に送信できるようになる。
【００２９】
第９発明にあっては、送信するシリアル信号をパラレル変換すると共に、変調信号への変調及びパルス変調信号への変調を行った上で合成信号を生成して送信するので、通信帯域を増加して多量の信号を高速で送信できる。
第１０発明にあっては、受信する合成信号に含まれる変調信号及びパルス変調信号を分離して、元の信号に戻す処理を行うので、変調信号及びパルス変調信号より生成される合成信号を送信しても確実に元の信号に戻してメタル通信線を用いた高速通信に貢献できる。
【００３０】
【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。
【００３１】
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２本のツイスト線から構成されるＵＴＰ（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｐａｉｒ）のメタル通信線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。
【００３２】
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に接続された通信機器に相当する変復調回路部２０を内部に設けており、この変復調回路部２０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。また、モニタ装置２は、変復調回路部２０及び物理層チップ２ｃ以外に、信号の表示機能に係る画像処理ＬＳＩ２ｆ、ＣＰＵ２ｇ、ＲＯＭ２ｈ、ＲＡＭ２ｉ、ドライバ２ｊ及びＬＣＤモジュール２ｋを備えている。
【００３３】
一方、ナビゲーション装置３も通信機器に相当する変復調回路部３０、物理層ＬＳＩ３ｄ及びリンク層ＬＳＩ３ｅを有する物理層チップ３ｃを備えており、変復調回路部３１及び物理層チップ３ｃは、モニタ装置２と同様の構成で同様の処理を行う。また、ナビゲーション装置３は、変復調回路部３０及び物理層チップ３ｃ以外にナビゲーション装置３の固有の機能を行う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を夫々備える。
【００３４】
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の２本のツイスト線Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの内、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が夫々有する変復調回路部２０、３０及び物理層チップ２ｃ、３ｃと同等の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の間で相互通信を可能にしている。
【００３５】
図３は、ナビゲーション装置３の変復調回路部３０の内部構成におけるモニタ装置２との通信に係る部分を示している。変復調回路部３０は、送信処理を行う送信部３０ａ及び受信処理を行う受信部３０ｂを備えている。送信部３０ａは内部にＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換回路３１、ＱＡＭ変調回路３２、パルス送信回路３３及びミキシング回路３４を設けており、受信部３０ｂはフィルタ回路３５、ＱＡＭ復調回路３６、パルス受信回路３７及びＰ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換回路３８を設けている。
【００３６】
送信部３０ａのＳ／Ｐ変換回路３１は、物理層ＬＳＩ３ｄより伝送される送信用のシリアル信号を第１信号及び第２信号と云う２つの信号にパラレル変換する変換手段として機能している。ＱＡＭ変調回路３２は、Ｓ／Ｐ変換回路３１から伝送される第１信号を変調信号に変調する変調手段として機能しており、本実施形態では、第１信号を多値の変調信号であるＱＡＭ変調信号にＱＡＭ変調する多値変調手段として機能している。第１信号はＱＡＭ変調されることで、図４（ａ）に示す時間軸及び振幅に係るグラフ波形のＱＡＭ変調信号６に変調される。
【００３７】
パルス送信回路３３は、Ｓ／Ｐ変換回路３１から伝送される第２信号をパルス変調信号に変調するパルス変調手段として機能する。本実施形態のパルス送信回路３３は、パルス変調信号として図４（ｂ）のグラフに示すように各パルスの時間幅ｗが約８００ピコ秒であるＵＷＢ信号７に第２信号を変調しており、しかも、各パルス７ａ〜７ｄの時間間隔がＴ１、Ｔ２、Ｔ２となるように各パルス７ａ〜７ｄの位置をずらしてパルス位置変調を行っている。
【００３８】
パルス送信回路３３のパルス位置変調は、Ｔ１を１０ナノ秒、Ｔ２を５ナノ秒にしており、Ｔ１は「１」、Ｔ２は「２」を意味するように規定している。このようにパルス送信回路３３でパルス位置変調されるＵＷＢ信号は、スペクトルで表すと数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの超広帯域（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）に広がる。
【００３９】
図３の送信部３０ａのミキシング回路３４は、ＱＡＭ変調信号６及びＵＷＢ信号７を合成して図４（ｃ）のグラフで示す合成信号Ｇにする合成手段として機能している。合成信号Ｇの時間軸及び振幅で示す波形はＱＡＭ変調信号６及びＵＷＢ信号７の各波形を合わせたものになっており、鋭く突出する部分Ｇａ〜Ｇｄは、ＵＷＢ信号７の各パルス７ａ〜７ｄに対応している。
【００４０】
この合成信号Ｇを周波数及び送信出力で表すと、図５に示すようなグラフになり、ＱＡＭ変調信号６及びＵＷＢ信号７の分布範囲が相異して両者は独立した分布になる。即ち、ＱＡＭ変調信号６の波形は１０ＭＨｚを中心とした縦長の放物線形状の波形となる一方、各パルス７ａ〜７ｄが８００ピコ秒と非常に短いＵＷＢ信号７の波形は、周波数軸では数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚにわたる超広帯域の横長の放物線の形状になり、両者の波形及び周波数帯域は明確に相異したものとなる。
【００４１】
なお、図３に示すミキシング回路３４は、送信部３０ａの送信手段として、上述したように生成した合成信号Ｇをコネクタ３ａを通じて外部へ送信する処理も行う。
【００４２】
また、変復調回路部３０の受信部３０ｂ内のフィルタ回路３５は、上述の合成信号を外部よりコネクタ３ａを通じて受信した場合、ＱＡＭ変調信号６及びＵＷＢ信号７に分離する分離手段として機能する。本実施形態のフィルタ回路３５は、合成信号Ｇが図５に示すようなスペクトルを示すことから、受け付けた信号に対して数百ＭＨｚ未満の信号を通過させるフィルタ処理と、数百ＭＨｚ以上の信号を通過させるフィルタ処理を行うことで、合成信号から図４（ａ）に示すＱＡＭ変調信号６及び図４（ｂ）に示すＵＷＢ信号７を夫々取り出している。
【００４３】
受信部３０ｂのＱＡＭ復調回路３６は、フィルタ回路３５が分離したＱＡＭ変調信号６を受け付けて第１信号に復調する復調手段として機能しており、ＱＡＭ変調と逆方向の処理を行うことで元の第１信号を生成している。また、受信部３０ｂのパルス受信回路３７は、ＵＷＢ信号７より各パルス７ａ〜７ｄの時間間隔を読み出して元の第２信号を生成する生成手段として機能する。
【００４４】
Ｐ／Ｓ変換回路３８は、ＱＡＭ復調回路３６からの第１信号及びパルス受信回路３７からの第２信号をシリアル信号にシリアル変換するシリアル変換手段として機能している。なお、Ｐ／Ｓ変換回路３８は、変換したシリアル信号を物理層ＬＳＩ３ｄへ伝送して、ナビゲーション装置３に係る所要の処理を受信した信号に対して行う。また、上述した変復調回路部３０の構成は、モニタ装置２、オーディオ装置４等の他の変復調回路部でも同様である。
【００４５】
図６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必要な部分を示すものであり、この場合、ナビゲーション装置３の送信部３０ａが送信側車載機器として機能し、モニタ装置２の受信部２０ｂが受信側車載機器として機能する。この場合、信号はナビゲーション装置３の接続コネクタ部３ａとモニタ装置２の接続コネクタ部２ｂを接続するＵＴＰメタル通信線のツイスト線Ｃ１ｂを通じて送信される。
【００４６】
図７（ａ）（ｂ）の第１及び第２フローチャートは、上述した送信における車両内通信方法の一連の処理内容を示している。図７（ａ）は、ナビゲーション装置３の送信部３０ａにおける処理手順を示し、先ず、Ｓ／Ｐ変換回路３１でナビゲーション装置３の物理層ＬＳＩ３ｄから伝送されたシリアル信号が第１信号及び第２信号にパラレル変換される（Ｓ１）。
【００４７】
第１信号はＱＡＭ変調回路３２でＱＡＭ変調信号に変換され（Ｓ２）、第２信号はパルス送信回路３３でＵＷＢ信号に変調され（Ｓ３）、ＱＡＭ変調信号及びＵＷＢ信号はミキシング回路で合成されて合成信号が生成される（Ｓ４）。生成された合成信号はミキシング回路３４から接続コネクタ部３ａを介して送信されて（Ｓ５）、送信部３０ａでの送信処理は終了する。
【００４８】
図７（ｂ）は、モニタ装置２の受信部２０ｂにおける処理手順を示し、受信部２０ｂのフィルタ回路２５はツイスト線Ｃ１ｂを通じて送信された合成信号を接続コネクタ部２ｂを介して受信し（Ｓ１０）、合成信号からＱＡＭ変調信号とＵＷＢ信号に分離される（Ｓ１１）。分離されたＱＡＭ変調信号はＱＡＭ復調回路２６で第１信号に復調され（Ｓ１２）、パルス受信回路２７では分離されたＵＷＢ信号より第２信号が生成される（Ｓ１３）。第１信号及び第２信号は、Ｐ／Ｓ変換回路２８でシリアル変換され（Ｓ１４）、シリアル信号が生成されて（Ｓ１５）、生成されたシリアル信号はモニタ装置２の物理層ＬＳＩ２ｄへ伝送されて表示に係る各種処理が行われる。
【００４９】
なお、上述した送信処理は、ナビゲーション装置３からモニタ装置２へ送信する場合に基づいて説明したが、モニタ装置２からナビゲーション装置３へリターン信号等を送信する場合も、モニタ装置２の送信部からナビゲーション装置３の受信部３０ｂへツイスト線Ｃ１ａを通じて信号を送信することで実現できる。
【００５０】
また、第１実施形態の車両内通信システム１及び各車載機器２〜５は上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、送信部３０ａのパルス送信回路３３でパルス位置変調を行ったＵＷＢ信号の各パルスの時間幅は、１００ピコ以上１ナノ秒以下にすることが可能であり、各パルスの時間間隔も適宜設定して種々の信号を埋め込むこともできる。
【００５１】
さらに、ＱＡＭ変調回路３２は、伝送された第１信号をＯＦＤＭでデジタル変調してからＱＡＭ変調するようにしてもよく、このような処理にすることで、図８に示すように多値変調信号は、複数のキャリアＱ１〜Ｑ４が並ぶスペクトルとなり、さらに通信帯域を増加させて通信速度を向上できる。
【００５２】
さらに、また、ＱＡＭ変調回路３２は、多値変調回路としてＱＡＭ変調ではなくＰＳＫ変調で第１信号を変調するようにしてもよく、さらに、変調回路としてＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）又はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）で第１信号を変調するようにしてもよい。また、変復調回路部２０、３０は物理層チップ２ｃ、３ｃと別体にしているが、両者を１チップ化して小型化を図るようにしてもよい。さらに、車両内通信システム１の構成は、図１に示すデイジーチェーン方式以外にもリング型で形成された通信システムに対しても対応可能である。
【００５３】
図９は、本発明の第２実施形態に係る車両内通信システム１０における車載機器間の一部の構成を示している。第２実施形態の車両内通信システム１０も図１に示す第１実施形態の車両内通信システム１と同様に車両Ｓ内の複数の車載機器の間で通信を行うものであるが、各車載機器を１本のメタル通信線Ｃ１０で接続すると共に、このメタル通信線Ｃ１０で同時に双方の車載機器から送受信可能にしている点が相異している。
【００５４】
即ち、一方の車載機器であるオーディオ装置１５から他方の車載機器であるＤＶＤ装置１６へ送信すると同時に、ＤＶＤ装置１６からオーディオ装置１５へ送信しても信号干渉のような通信の不具合が生じることなく通信できるようにしている。
【００５５】
オーディオ装置１５は、物理層ＬＳＩと接続される通信機器に相当する変復調回路部５０を備えており、さらに、変復調回路部５０はＱＡＭ変調回路５１、送受信調整部５２及びパルス受信回路５３を備えている。ＱＡＭ変調回路５１は、物理層ＬＳＩから伝送される送信対象の第１信号となるシリアル信号を図４（ａ）に示すようなＱＡＭ変調信号にＱＡＭ変調する変調手段として機能している。
【００５６】
送受信調整部５２は、ＱＡＭ変調回路５１から伝送されるＱＡＭ変調信号を接続コネクタ部１５ａを介して送信する第１送信手段及び後述するようにＤＶＤ装置１６からのＵＷＢ信号を接続コネクタ部１５ａを介して受信する第１受信手段として機能するものである。また、パルス受信回路５３は受信したＵＷＢ信号のパルス位置を読み取って後述する第２信号に相当するシリアル信号を生成する生成手段として機能するものであり、生成したシリアル信号を物理層ＬＳＩへ伝送している。なお、オーディオ装置１５は、変復調回路部５０以外は、図２に示すモニタ装置２、ナビゲーション装置３と同様に、物理層チップ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えると共に、自身の機能に必要な処理部を備えている。
【００５７】
一方、ＤＶＤ装置１６も、物理層ＬＳＩに接続される通信機器に相当する変復調回路部６０を備えており、ＤＶＤ装置１６の変復調回路部６０は、オーディオ装置１５の変復調回路部５０と相異する構成であり、パルス送信回路６１、送受信調整部６２及びＱＡＭ復調回路６３を備えている。
【００５８】
パルス送信回路６１は、物理層ＬＳＩから伝送される送信対象の第２信号に相当するシリアル信号をパルス位置変調を行って図４（ｂ）に示すようなＵＷＢ信号に変調するパルス変調手段に相当するものである。送受信調整部６２は、パルス送信回路６１からのＵＷＢ信号を接続コネクタ部１６ａを介して送信する第２送信手段及びオーディオ装置１５からのＱＡＭ変調信号を接続コネクタ部１６ａを介して受信する第２受信手段として機能するものである。
【００５９】
また、ＱＡＭ復調回路６３は、受信したＱＡＭ変調信号を第１信号であるシリアル信号に復調する復調手段として機能するものであり、復調したシリアル信号を物理層ＬＳＩへ伝送している。なお、ＤＶＤ装置１６は、変復調回路部６０以外は、オーディオ装置１５と同様に、物理層チップ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えると共に、自身の機能に必要な処理部を備えている。
【００６０】
上述した構成のオーディオ装置１５及びＤＶＤ装置１６を１本のメタル通信線Ｃ１０で接続した車両内通信システム１０において、同時で送受信を行う場合の車両内通信方法に係る一連の処理手順を図１０の第３フローチャートに基づいて説明する。
【００６１】
第３フローチャートにおいて、オーディオ装置１５は、ＱＡＭ変調回路５１で第１信号であるシリアル信号をＱＡＭ変調信号に変調し（Ｓ２０）、送受信調整部５２で変調されたＱＡＭ変調信号を接続コネクタ部１５ａを介して送信する（Ｓ２１）。一方、ＤＶＤ装置１６は、パルス送信回路６１で第２信号であるシリアル信号をＵＷＢ信号に変調し（Ｓ２５）、送受信部調整部６２でＵＷＢ信号を接続コネクタ部１６ａを介して送信する（Ｓ２６）。
【００６２】
このようにオーディオ装置１５からＱＡＭ変調信号が、ＤＶＤ装置１６からＵＷＢ信号が１本のメタル通信線Ｃ１０で同時に送信されても、図５に示すように、ＱＡＭ変調信号とＵＷＢ信号のスペクトルは大きく相異するので両信号が干渉のような不具合を起こすことなく送信が行える。
【００６３】
また、オーディオ装置１５は、メタル通信線Ｃ１０を通じて接続コネクタ部１５ａからＵＷＢ信号を送受信調整部５２で受信し（Ｓ２２）、パルス受信回路５３でＵＷＢ信号より第２信号を生成し（Ｓ２３）、生成した第２信号を物理層ＬＳＩへ伝送することでオーディオ装置１５側の受信処理を終了する。一方、ＤＶＤ装置１６は、メタル通信線Ｃ１０を通じて接続コネクタ部１６ａからＱＡＭ変調信号を送受信調整部６２で受信し（Ｓ２７）、ＱＡＭ復調回路６３でＱＡＭ変調信号を第１信号に復調し（Ｓ２８）、復調した第１信号を物理層ＬＳＩへ伝送することでＤＶＤ装置１６側の受信処理を終了する。
【００６４】
このように第２実施形態の車両内通信システム１０では、１本のメタル通信線Ｃ１０で同時に送受信を行うので、通信を行う一方の車載機器は図９に示すオーディオ装置１５と同様に構成にすると共に、他方の車載機器は図９に示すＤＶＤ装置１６と同様の構成にする必要がある。また、第２実施形態の車両内通信システム１０は第１実施形態における各種変形例の適用が可能である。
【００６５】
図１１は、第２実施形態の変形例に係る車両内通信システム１０に適用される車載機器であるナビゲーション装置１７の内部構成を示している。変形例のナビゲーション装置１７は、送信部７０ａ及び受信部７０ｂを備える通信機器に相当する変復調回路部７０を備えている。送信部７０ａは、第１切替スイッチ７１、ＱＡＭ変調回路７２、パルス送信回路７３及び第２切替スイッチ７４を備えており、受信部７０ｂは第３切替スイッチ７６、ＱＡＭ復調回路７７、パルス受信回路７８及び第４切替スイッチ７９を備えている。
【００６６】
送信部７０ａの第１切替スイッチ７１及び第２切替スイッチ７４、並びに、受信部７０ｂの第３切替スイッチ７６及び第４切替スイッチ７９は、夫々連動して切り替えられるものであり、ナビゲーション装置１７は、通信前の他の車載機器との調停信号の送受に応じて、図示しないＣＰＵの制御により切替が行われる。
【００６７】
即ち、ナビゲーション装置１７が通信前の調停によりＱＡＭ変調信号を送信すると共にＵＷＢ信号を受信するように決定された場合、ナビゲーション装置１７は第１切替スイッチ７１及び第２切替スイッチ７４をＱＡＭ変調回路７２側へ切り替えると共に、第３切替スイッチ７６及び第４切替スイッチ７９をパルス受信回路７８側へ切り替える。
【００６８】
このような切替を行うことで物理層ＬＳＩから伝送されたシリアル信号はＱＡＭ変調回路７２でＱＡＭ変調信号に変調されて送受信調整部７５で接続コネクタ部１７ａより送信される。また、接続コネクタ部１７ａを介して送受信調整部７５が外部から受信したＵＷＢ信号はパルス受信回路７８で元のシリアル信号に戻されて物理層ＬＳＩへ伝送される。
【００６９】
また、ナビゲーション装置１７が通信前の調停によりＵＷＢ信号を送信すると共にＱＡＭ変調信号を受信するように決定された場合、ナビゲーション装置１７は第１切替スイッチ７１及び第２切替スイッチ７４をパルス送信回路７３側へ切り替えると共に、第３切替スイッチ７６及び第４切替スイッチ７９をＱＡＭ復調回路７７側へ切り替える。
【００７０】
上述の切替により物理層ＬＳＩから伝送されたシリアル信号はパルス送信回路７３でＵＷＢ信号に変調されて送受信調整部７５で接続コネクタ部１７ａから送信される。また、接続コネクタ部１７ａを介して送受信調整部７５で外部から受信したＱＡＭ変調信号はＱＡＭ復調回路７７で元のシリアル信号に復調されて物理層ＬＳＩへ伝送される。
【００７１】
よって、ナビゲーション装置１７のような変形例の変復調回路部７０を備える車載機器で車両内通信システムを構成することで、送受信する信号の種類を適宜変更することが可能になり柔軟にシステムを構築できる。なお、車両内通信システムは変形例の変復調回路部７０を備える車載機器のみで構成するようにしてもよく、また、図９に示すオーディオ装置１５のようなＱＡＭ変調信号を送信する車載機器、ＤＶＤ装置１６のようなＵＷＢ信号を送信する車載機器と適宜組み合わせてシステムを構築するようにしてもよい。後者の場合は、変形例の変復調回路部７０を備える車載機器で送受信する信号の種類を変更できるため、システム構築の自由度を向上できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、第１発明及び第７発明にあっては、シリアル信号をパラレル変換すると共に、スペクトルの相異する変調信号及びパルス変調信号へ変調する処理を行い、これら２つの信号を合成した合成信号を送信することで、通信帯域を増加させてメタル通信線により高速通信を実現できる。また、受信側においては相異するスペクトルに基づき合成信号を分離することで、変調信号及びパルス変調信号を確実に取り出すことができ、メタル通信線を用いて高速通信を行っても通信の信頼性及び安定性を確保できる。
【００７３】
第２発明及び第８発明にあっては、一方の車載機器が変調信号を送信し、他方の車載機器がスペクトルの相異するパルス変調信号を送信するので、１本のメタル通信線で通信を行っても両信号が干渉することなく同時に送受信を行うことが可能になり、通信システムの接続形態の簡略化を図れる。
【００７４】
第３発明にあっては、第１信号に対して多値変調を行うので、さらに通信帯域を拡大して通信速度を向上できる。
第４発明にあっては、第１信号をＯＦＤＭでデジタル変調してから多値変調するので、メタル通信線の周波数帯域を更に有効利用することが可能となり、一層の通信速度の向上及び通信安定性を達成できる。
【００７５】
第５発明にあっては、パルス変調信号のパルスの時間幅を１００ピコ秒以上１ナノ秒以下にすることで、パルス変調信号がＵＷＢ信号に該当し、ＵＷＢ通信による高速通信及び送受信回路の簡略化等を達成できる。
第６発明にあっては、パルス変調手段がパルス位置変調を行うことで、簡易な構成で確実に信号を送信できる。
【００７６】
第９発明にあっては、送信するシリアル信号をパラレル変換してから、変調信号及びパルス変調信号へ変調すると共に各信号を合成した合成信号を送信するので、通信帯域を拡大して多量の信号を送信できる。
第１０発明にあっては、受信した合成信号より変調信号及びパルス変調信号を分離するので、高速通信を行っても通信の安定性及び信頼性を確保できる。
【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】車載機器の変復調回路部の内部構成図である。
【図４】（ａ）はＱＡＭ変調信号の波形を示すグラフ、（ｂ）はＵＷＢ信号の波形を示すグラフ、（ｃ）は合成信号の波形を示すグラフである。
【図５】合成信号のスペクトルを示すグラフである。
【図６】ナビゲーション装置からモニタ装置へ送信する場合の、必要な回路構成を示す概略図である。
【図７】（ａ）は車両内通信方法の送信に係る一連の処理を示す第１フローチャートであり、（ｂ）は受信に係る一連の処理を示す第２フローチャートである。
【図８】ＯＦＤＭ変調を行った場合のＱＡＭ変調信号とＵＷＢ信号との合成信号のスペクトルを示すグラフである。
【図９】第２実施形態に係る通信機器の変復調回路部の構成及び接続状況を示す概略図である。
【図１０】第２実施形態の車両内通信方法に係る処理手順を示す第３フローチャートである。
【図１１】第２実施形態の変形例の変復調回路部の内部構成図である。
【符号の説明】
１、１０  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
６  ＱＡＭ変調信号
７  ＵＷＢ信号
２０、３０、５０、６０、７０  変復調回路部
２５、３５  フィルタ回路
２６、３６  ＱＡＭ復調回路
２７、３７  パルス受信回路
２８、３８  Ｐ／Ｓ変換回路
３１  Ｓ／Ｐ変換回路
３２  ＱＡＭ変調回路
３３  パルス送信回路
３４  ミキシング回路
Ｃ１ｂ  ツイスト線
Ｇ  合成信号
【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】
2004221896.tif 000008
【図７】
2004221896.tif 000009
【図８】
2004221896.tif 000010
【図９】
2004221896.tif 000011
【図１０】
2004221896.tif 000012
【図１１】
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