(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスシステム（１）のための加入者局（２０；３０）であって、
メッセージ（３、４）が、前記バスシステム（１）の前記加入者局（２０；３０）と、前記メッセージ（３、４）が送信される前記バスシステム（１）の他の加入者局（１０、３０；１０、２０）と、の間のチャネル特性を決定するための情報を含むトレーニング系列（３２１）を含むように、前記メッセージ（３、４）にパルス整形を施すためのパルス整形装置（１２）、及び／又は、
前記他の加入者局（１０、３０；１０、２０）のパルス整形装置（１２）により整形されたメッセージ（５、４；５、３）に含まれるトレーニング系列（３２１）に基づいて、前記加入者局（１０；２０；３０）により受信された信号を補正する補正装置（１３）、
を備え、
前記パルス整形装置（１２）は、前記メッセージ（３；４）のフレームヘッダ（３１）とフレームエンド（３３）との間に配置されたデータセグメント（３２）の先頭又は中央に、前記トレーニング系列（３２１）を配置するよう構成され、
前記パルス整形装置（１２）は、前記データセグメント（３２）がさらに、パラメータ（３３２１）、情報ビット（３２２２）、チェックサム（３３２３）の順番にこれらを含むよう構成され、前記情報ビット（３２２２）は、送信者装置としての前記加入者局（２０；３０）から受信者装置としての前記他の加入者局（１０、３０；１０、２０）へと送信すべき情報を含む、加入者局（２０；３０）。
【請求項２】
前記パルス整形装置（１２）は、前記メッセージ（３；４）のフレームヘッダ（３１）の後、及び、前記メッセージ（３；４）のフレームエンド（３３）の前に、前記トレーニング系列（３２１）を配置するよう構成され、前記フレームヘッダ（３１）及び前記フレームエンド（３３）は、ＣＡＮプロトコルに準拠して作成される、請求項１に記載の加入者局（２０；３０）。
【請求項３】
前記パルス整形装置（１２）は、５〜１００Ｍｂｉｔ／ｓの範囲のビットレートを有する前記データセグメント（３２）のデータを整形するよう構成される、請求項１又は２に記載の加入者局（２０；３０）。
【請求項４】
前記補正装置（１３）はさらに、信号等化のためのＤＦＥアルゴリズム又はＢＣＪＲアルゴリズム又はＤＤＦＳＥアルゴリズムに従って、前記加入者局（１０；２０；３０）により受信された前記信号を補正するよう構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加入者局（２０；３０）。
【請求項５】
前記補正装置（１３）は、従来のＣＡＮトランシーバと組み合わされたアナログ／デジタル変換器（１３１）を備え、
前記パルス整形装置（１２）は、バス線（４０）にリセッシブ状態を導入するための、デジタル／アナログ変換器と、その後段に接続されたスイッチ（１２３）と、を備え、及び／又は、
前記パルス整形装置（１２）は、前記バス線（４０）にドミナント状態を導入するためのプルダウントランジスタ（１２５）又はトランシーバを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加入者局（２０；３０）。
【請求項６】
前記加入者局（２０；３０）は、
前記バスシステム（１）のバス線（４０）へと直接的に接続するための送信／受信装置（１４；３４）と、
前記送信／受信装置（１４；３４）により受信された信号を処理し、自身が送信する前記メッセージ（４；３）を信号の形態により提供するための通信制御装置（２１；１１）と、を更に備え、
前記パルス整形装置（１２）及び／又は前記補正装置（１３）は、前記送信／受信装置（３４）又は前記通信制御装置（２１）の構成要素である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の加入者局（２０；３０）。
【請求項７】
バス線（４０）と、
互いに通信可能であるように前記バス線（４０）を介して相互接続された少なくとも２つの加入者局（１０；２０；３０）と、
を備えた、バスシステム（１）であって、
前記少なくとも２つの加入者局（１０；２０；３０）のうちの少なくとも１つは、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加入者局（２０；３０）である、バスシステム（１）。
【請求項８】
広帯域ＣＡＮ通信のための方法であって、
パルス整形装置（１２）によって、メッセージ（３、４）が、バスシステム（１）の加入者局（２０；３０）と、前記メッセージ（３、４）が送信される前記バスシステム（１）の他の加入者局（１０、３０；１０、２０）と、の間のチャネル特性を決定するための情報を含むトレーニング系列（３２１）を含むように、前記メッセージ（３、４）にパルス整形を施す工程、及び／又は、
補正装置（１３）によって、前記他の加入者局（１０、３０；１０、２０）のパルス整形装置（１２）により整形されたメッセージ（５、４；５、３）に含まれるトレーニング系列（３２１）に基づいて、加入者局（１０；２０；３０）により受信された信号を補正する工程、
を含み、
前記パルス整形装置（１２）は、前記メッセージ（３；４）のフレームヘッダ（３１）とフレームエンド（３３）との間に配置されたデータセグメント（３２）の先頭又は中央に、前記トレーニング系列（３２１）を配置するよう構成され、
前記パルス整形装置（１２）は、前記データセグメント（３２）がさらに、パラメータ（３３２１）、情報ビット（３２２２）、チェックサム（３３２３）の順番にこれらを含むよう構成され、前記情報ビット（３２２２）は、送信者装置としての前記加入者局（２０；３０）から受信者装置としての前記他の加入者局（１０、３０；１０、２０）へと送信すべき情報を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バスシステムのための加入者局、及び、ＣＡＮ−ＦＤを超えるより速い速度のためのＣＡＮバスシステムでの通信が可能な広帯域ＣＡＮ通信のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のバスシステムが、より大きな大域幅、より少ない待ち時間、より厳密な実時間性能を目指して絶え間なく開発されている。センサと制御装置との間の通信のために、ＣＡＮバスシステムが広く普及している。ＣＡＮバスシステムでは、メッセージは、ＩＳＯ１１８９８のＣＡＮ仕様書に記載されるように、ＣＡＮプロトコルによって伝送される。これについて、最近ではさらに、例えばＣＡＮ  ＦＤのような、「ＣＡＮ  ｗｉｔｈ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄａｔａ−Ｒａｔｅ、Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  １．０」（出典：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．ｂｏｓｃｈ．ｄｅ）という仕様書に対応してメッセージが伝送される技術が提案された。このような技術では、データフィールド内での１ＭＢｉｔ／ｓの値を超える高速クロックの導入によって、最大可能データレートが上げられる。
【０００３】
ＣＡＮ標準の拡張は、例えばＴＴＣＡＮ（Ｔｉｍｅ  Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ  ＣＡＮ＝時間駆動型ＣＡＮ）等の、機能を優先した補完と並んで、最近では、ＣＡＮ−ＦＤによって、特に可能な（より高速の）データレート及び利用可能なデータパケットの大きさに関して拡張されており、その際に、独創的なＣＡＮ特性が、特に調停の形態により獲得された。さらに、データ部での信号表現が、実質的に、信号状態（ｈｉｇｈ／ｌｏｗ＝ハイ／ロー）のより高い切り替え周波数によって変更された。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００９０２６９６１号明細書では、バスシステムの加入者局間のデータ伝送方法が記載されており、ここでは、高周波信号の利用に関した既存のＣＡＮ信号及び対応する通信装置の拡張が開示されており、上記高周波信号は、任意の形態で（時間的に平行して、又は、時間的に組み込まれて）通信線上のＣＡＮストリームへと印加される。ここでは特に、信号（同期化、トリガ）とＣＡＮ信号との調整が提案されている。
【０００５】
現在では、自動車のバスシステムのために、ＣＡＮ−ＦＤを超える、特に５〜１００ＭＢｉｔ／ｓの範囲のより速い速度も可能にすることが検討されている。しかしながらその際には、より速い速度のために設計された加入者局を、既存のＣＡＮ加入者局又はＣＡＮノードが混ざるネットワーク内で駆動出来なければならない。ここで問題となるのは、これにより、バスシステムのＣＡＮ加入者局で、より速度が速いネットワークに対してアプリケーションソフトウェアを調整することが必要となるだろうということである。というのは、アプリケーションソフトウェアの調整には大抵手間が掛かり、従ってコストが高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、上記の問題を解決するバスシステムのための加入者局及び方法を提供することである。特に、特にアプリケーションのためのソフトウェア調整を行わなくても、より高速のデータレートへとＣＡＮ信号構造及び必要な通信装置を更に発展させる、バスシステムのための加入者局及び方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本課題は、請求項１に記載の特徴を備えるバスシステムのための加入者局によって解決される。加入者局は、メッセージが、バスシステムの加入者局と、メッセージが送信されるバスシステムの他の加入者局と、の間のチャネル特性を決定するための情報を含むトレーニング系列を含むように、メッセージにパルス整形を施すためのパルス整形装置、及び／又は、他の加入者局のパルス整形装置により整形されたメッセージに含まれるトレーニング系列に基づいて、加入者局により受信された信号を補正する補正装置を備える。
【０００８】
上記の加入者局によって、ＣＡＮフレームの中央のセグメントで新しい形態の通信フォーマットを利用することが可能である。この通信では、そのために特に追加的なシステムが並行して駆動されず、本来のＣＡＮ構造が、高速データレートのための複数のアプローチ及び実現提案において、さらに発展している。
【０００９】
さらに、上記の加入者局によって、ＣＡＮ−ＦＤを超えるより速い速度のためのＣＡＮバスシステムが、基本的な適用特性が既存のＣＡＮ原則と調和するように、さらに発展している。これにより、より速い速度のために設計された加入者局が既存のＣＡＮ加入者局又はＣＡＭノードが混ざるネットワークで駆動される混合型の駆動が可能である。
【００１０】
上記の加入者局は、利用の必要に応じて、ＣＡＮ−ＦＤを超えるデータレートを処理することが可能なシステムでも適している。
【００１１】
上記の加入者局の好適な更なる別の構成は、従属請求項において示される。
【００１２】
パルス整形装置が、メッセージのフレームヘッダの後、及び、メッセージのフレームエンドの前にトレーニング系列を配置するよう構成され、フレームヘッダ及びフレームエンドは、ＣＡＮプロトコルに準拠して作成されるということが可能である。
【００１３】
パルス整形装置は、メッセージのフレームヘッダとフレームエンドとの間に配置されたデータセグメントの先頭又は中央に、トレーニング系列を配置するよう構成され、及び／又は、パルス整形装置は、５〜１００Ｍｂｉｔ／ｓの範囲のビットレートを有するデータセグメントのデータを整形するよう構成されうる。その際に、パルス整形装置は、データセグメントがさらに、パラメータ、情報ビット、チェックサムの順番にこれらを含むよう構成され、情報ビットは、送信者装置としての加入者局から受信者装置としての前記他の加入者局へと送信すべき情報を含む。
【００１４】
補正装置がさらに、信号等化のためのＤＦＥアルゴリズム又はＢＣＪＲアルゴリズム又はＤＤＦＳＥアルゴリズムに従って、加入者局により受信された信号を補正するよう構成されるということも可能である。
【００１５】
補正装置は、従来のＣＡＮトランシーバと組み合わされたアナログ／デジタル変換器を備え、パルス整形装置は、バス線にリセッシブ状態を導入するための、デジタル／アナログ変換器と、その後段に接続されたスイッチと、を備える。追加的又は代替的に、パルス整形装置は、バス線にドミナント状態を導入するためのプルダウントランジスタ（Ｐｕｌｌ−Ｄｏｗｎ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はトランシーバを備えるということも可能である。
【００１６】
好適に、加入者局は、バスシステムのバス線へと直接的に接続するための送信／受信装置と、送信／受信装置により受信された信号を処理し、自身が送信するメッセージを信号の形態により提供するための通信制御装置と、を更に備え、パルス整形装置及び／又は補正装置は、送信／受信装置又は通信制御装置の構成要素である。
【００１７】
上記の加入者局は、バス線と、互いに通信可能であるようにバス線を介して相互接続された少なくとも２つの加入者局と、を備えた、バスシステムの構成要素でありうる。その際に、少なくとも２つの加入者局のうちの少なくとも１つは、上記の加入者局である。
【００１８】
先に挙げた課題は、さらに、請求項９に記載の特徴を備えた広帯域ＣＡＮ通信のための方法によって解決される。本方法は、パルス整形装置によって、メッセージが、バスシステムの加入者局と、メッセージが送信されるバスシステムの他の加入者局と、の間のチャネル特性を決定するための情報を含むトレーニング系列を含むように、メッセージにパルス整形を施す工程、及び／又は、補正装置によって、他の加入者局のパルス整形装置により整形されたメッセージに含まれるトレーニング系列に基づいて、加入者局により受信された信号を補正する工程を含む。
【００１９】
本方法は、加入者局との関連で先に挙げた効果と同一の効果を奏する。
【００２０】
本発明の更なる別の可能な実現は、先に又は以下に実施例に関して記載される特徴又は実施形態の、明示的に挙げられない組み合わせも含む。その際に、当業者は、本発明の各基本形態への改良又は補足として個々の観点をさらに追加するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
以下では、本発明が、添付の図面を参照して、実施例を用いてより詳細に説明される。
【図１】第１の実施例に係るバスシステムの簡略化されたブロック図を示す。
【図２】第１の実施例に係るバスシステムにおいて伝送されるメッセージの構造の概略図を示す。
【図３】第１の実施例に係るバスシステムにおいて伝送されるメッセージの構造の概略図を示す。
【図４】第１の実施例に係るバスシステムにおいて伝送されるメッセージの構造の概略図を示す。
【図５】第１の実施例に係るバスシステムのパルス整形装置及び補正装置の機能を解説するためのブロック図を示す。
【図６】第２の実施例に係るバスシステムのパルス整形装置及び補正装置の機能を解説するためのブロック図を示す。
【図７】第３の実施例に係るバスシステムのパルス整形装置及び補正装置の機能を解説するためのブロック図を示す。
【００２２】
図では、特に明記しない限り、同一又は機能的に同一の構成要素には同一の符号が付される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、バスシステム１を示し、このバスシステム１は、例えば、ＣＡＮバスシステム、ＣＡＮ−ＦＤシステム等であってもよい。バスシステム１は、車両内、特に原動機付きの車両内、飛行機内等、又は病院内等で利用されうる。
【００２４】
図１において、バスシステム１は、それぞれがバス４０に接続された複数の加入者局１０、２０、３０を有する。バス線４０を介して、信号の形態によるメッセージ３、４、５が、個々の加入者１０、２０、３０間で伝送されうる。加入者局１０、２０、３０は、例えば、原動機付き車両の制御装置又は表示装置であってもよい。
【００２５】
図１に示されるように、加入者局１０は、通信制御装置１１、任意にパルス整形装置１２、任意に補正装置１３、及び、送信／受信装置１４を有する。これに対して、加入者局２０は、パルス整形装置１２及び補正装置１３を含む通信制御装置２１と、送信／受信装置１４と、を有する。加入者局３０は、加入者局１０のように、通信装置１１と、パルス整形装置１２及び補正装置１３を含む送信／受信装置３４と、を有する。加入者局１０、２０、３０の送信／受信装置１４、３４は、図１には示されていないが、それぞれバス線４０に直接接続されている。
【００２６】
図１に示されるように、加入者局２０、３０のそれぞれは、パルス整形装置１２と、補正装置１３と、を有する。加入者局１０では、パルス整形装置１２及び補正装置１３が必須で存在しなくてもよい。しかしながら、加入者局２０では、パルス整形装置１２及び補正装置１３は、通信制御装置２１の構成要素である。その他の点では、加入者局２０の通信制御装置２１は、加入者局１０の通信制御装置１１と同じである。さらに、加入者局３０の送信／受信装置３４は、その他の点では、加入者局１０の送信／受信装置１４と同じである。
【００２７】
通信制御装置１１は、各加入者局１０、２０、３０と、バス線４０に接続された加入者局１０、２０、３０のうちの他の加入者局と、の間のバス線４０を介した通信を制御するために用いられる。パルス整形装置１２及び補正装置１３は、以下でさらに詳細に説明するように、ＣＡＮバストポロジによるバス線４０で、高いデータレートでメッセージ３、４、５を伝送するために用いられる。通信制御装置１１は、従来のＣＡＮコントローラのように実現されうる。送信／受信装置１４は、その送信機能に関して、従来のＣＡＮトランシーバのように実現されうる。従って、２つの加入者局２０、３０によって、ＣＡＮ−ＦＤよりも速いデータレートによるメッセージ３、４の作成及び伝送が実現される。これに対して、加入者局１０は、その送信／受信機能について、従来のＣＡＮ加入者局に相当し、パルス整形装置１２及び補正装置１３を含まない場合には、ＣＡＮプロトコルに従ってメッセージ５を伝送する。
【００２８】
図２は、メッセージ３の構造を非常に概略的に示しており、このメッセージ３は、メッセージ４と同一の構成をしている。これによれば、フレームとも呼ばれるメッセージ３は、フレームヘッダ３１と、データセグメント３２と、フレームエンド３３と、を有する。フレームヘッダ３１はメッセージ３の先頭に配置され、データセグメント３２はメッセージ３の中央に配置され、フレームエンド３３はメッセージ３の終りに配置される。フレームヘッダ３１は、特に値が調整された標識ビットを除いて、ＣＡＮフレーム、即ちメッセージ５のＣＡＮヘッダに対応する。フレームエンド３３は、特に値が調整された標識ビットを除いて、ＣＡＮフレーム、即ちメッセージ５のＣＡＮエンドに対応する。
【００２９】
中央のデータセグメント３２のために、パルス整形装置１２が信号速度を上げるだけではなく、更に高いデータレートで高い堅牢性を獲得するために、信号構造全体が新たに定義される。その際に、追加的なプロトコル又は追加的なデータチャネルは必要ではなく、パルス整形装置１２が、メッセージ３、４の作成の際に信号フォーマットのみ調整する。信号フォーマットの形態は、例えば放射線等による通常の信号ノイズがあった際に通常のハードウェア許容性でも（このことは同期要件に影響を与える）確実な通信を可能にすると共に放射線又は電磁両立性（ＥＭＶ）に関してスペクトルマスクを保持するように、設計される。
【００３０】
図３は、データセグメント３２がトレーニング系列３２１及びデータ３２２を含むことを示している。図３に示す変形例では、トレーニング系列３２１が、データ３２２の前に、即ちデータセグメント３２の先頭に配置される。代替的に、トレーニング系列３２１は、データセグメント３２の中央に配置されてもよい。トレーニング系列３２１によって、全ての加入者局１０、２０、３０は、現在受信されたデータフレームに基づいてバス線４０の各チャネル特性を定めることが出来る。各チャネル特性は、ＣＡＮバストポロジに関して、バス線４０上に信号の様々な伝搬路が存在することにより生じる。注目する加入者局１０、２０、３０が送信者装置であるか又は通信相手の受信者装置であるかに応じて、上記接続線は、信号の歪みに寄与する様々なインパルス応答を有する。
【００３１】
従来のＣＡＮシステムでは、この問題は、定められた終端接続による可能な限り線形的な線路構造によって解決された。さらに、ＣＡＮのデータレートが比較的低いことによって、定義されたバスレベルであって、ビット時間又はシンボル時間よりも短い所定時間後に全ての受信点で定常状態にある上記バスレベルを利用することが可能となる。ビットレート又はシンボルレートがより高い際には、バス線４０上の伝播効果によって、連続する２つの伝送シンボル間で明らかにクロストークが発生し、従って、高速伝送のための信号等化が補正装置１３によって行われる。並列バスのブロードキャスト（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）特性に基づいて、例えば登録商標ＢｒｏａｄＲ−Ｒｅａｃｈ（登録商標）（ブローダーリーチ）が付いたＢｒｏａｄｃｏｍ社の製品に実装されるような、２つの加入者局１０、２０、３０間のリンク構造は、２つの加入者局１０、２０、３０間の接続線への場合により適合された事前歪み処理により、実現可能ではない。
【００３２】
図４によれば、データセグメント３２は、データ３２２の中にパラメータ３２２１と、情報ビット３２２２と、チェックサムＣＲＣと、をさらに含む。追加パラメータとしてのパラメータ３２２１と、場合により拡張されたチェックサムＣＲＣと、によって、データパケットとしてのメッセージ３の完全性がさらに保証される。情報ビット３２２２には、送信者装置としての加入者局１０、２０、３０のうちの１つからバスシステム１内の対応する受信者装置への情報として送信される情報が含まれている。
【００３３】
本実施例では、中央のデータセグメント３２で、パルス振幅変調（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に基づく線形変調が実装される。代替的に、例えば直交周波数多重方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等のマルチキャリア方式も実装可能であるが、当該方式には、性能効率に優れ、かつ低コストでの実現のためには不都合な特性がある。
【００３４】
マッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）の際に、本実施例ではパルス振幅変調によって、任意に符合化されインターリーブ処理されたビットが、変調シンボルにマッピングされる。２ｎＰＡＭにおいて、ｎタプルの伝送信号が信号段にマッピングされる。例えば、実数の４パルス振幅変調について、＋１Ｖ（００）、＋０．３３Ｖ（０１）、−０．３３Ｖ（１１）、−１Ｖ（１０）が有効である。
【００３５】
メッセージ３、４の送信パルスの形は、パルス整形装置１２によって、スペクトルの要件（マスク）に応じて設計される。例として、ナイキストパルスが送信パルスと見做され、その際に、パルス整形のために、特に「ルート・レイズド・コサイン・フィルタ（Ｒｏｏｔ  Ｒａｉｓｅｄ  −Ｃｏｓｉｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）」が送信フィルタとして適している。この場合に、メッセージ３、４の受信者側の対応する受信フィルタでは、二乗余弦（ｒａｉｓｅｄ  ｃｏｓｉｎｅ）総パルスが得られる。２倍のオーバーサンプリングによって、送信フィルタがデジタル的に提示されうる。追加的なアナログフィルタが、帯域制限（Ａｎｔｉ−Ａｌｉａｓｉｎｇ、アンチエイリアシング）のために利用され、これは、デジタル的な事前フィルタ処理時に明らかにより簡単に設けられる。
【００３６】
例：４０ＭＨｚのサンプリングレート（２倍のオーバーサンプリング）、及びロールオフ（Ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）率０．５では、シンボルレートが２０ＭＨｚで、１５ＭＨｚの帯域幅が得られる。４パルス振幅変調（４ＰＡＭ）について、４０ＭＢｉｔ／ｓの処理前の（ｒｏｈ）ビットレートが実現される。
【００３７】
伝送路の他方の側では、メッセージ３、４の受信のために補正装置１３が設けられる。メッセージ３、４の受信の場合に、補正装置１３は以下の工程を実行する。即ち、
・ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ＝自動利得制御）によるレベル調整
・同期化（タイミング、サンプリングクロック、開始マーク）
・チャネル推定
・フィルタ計算（ＤＦＦ（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ、判定帰還型等化）のための順方向フィルタ及び逆方向フィルタ）、場合により適合化
・等化
【００３８】
歪みがある伝送チャネルにより誘発される、受信信号での符号間干渉（ＩＳＩ）は、受信者装置に等化を実装することによって克服される。例えばチャネル推定のためのインパルス応答の形態による、必要なチャネル状態情報が、トレーニング系列３２１に基づいて獲得される。送信者装置としての加入者局１０、２０、３０のうちの１つと、受信者装置としての加入者局２０、３０のうちの１つと、の間のクロックのずれ（Ｔａｋｔａｂｗｅｉｃｈｕｎｇ）が強い場合には、クロック同期の更新の他に、チャネル推定と、当該チャネル推定から得られるフィルタ係数と、の更新も行われる。任意にトランス（ガルバニ絶縁）が実装される場合には、抑圧された直流成分が得られ、検出器において別に更新されうる。
【００３９】
図５は、送信／受信装置３４のパルス整形装置１２及び補正装置１３の構造を示している。補正装置１３は、従来のＣＡＮ送信／受信装置又はＣＡＮトランシーバのコンパレータの代わりに使用される。その際に、補正装置１３は、例えば、図５で示されるように、以下ではＤＦＥ構造とも呼ばれる判定帰還型等化（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）構造を成している。信号ｂ（ｋ）で表すことが可能な、補正のために必要なチャネルインパルス応答１２０は、トレーニング系列３２１（図３）に含まれている。
【００４０】
図５は、前段にチャネルモデルが存在するＤＦＥ構造の原則的な構成を示している。チャネル上又はバス線４０上の干渉は、信号ｎ（ｋ）と、離散的時系列ｇ（ｋ）をｚ変換したものに相当する伝達関数Ｇ（ｚ）を有するフィルタ３４１とによって示される。加入者局１０、２０、３０での受信信号は、送信信号ａ（ｋ）から、伝達関数Ｈ（ｚ）を有するフィルタ３４２によりモデル化されたチャネルの通過後に得られる。ポイント３４３で、得られた信号が合算され、その後でフィルタ３４４に供給される。即ち、フィルタ３４４はその入力口で、加入者局３０により受信された信号を受信する。フィルタ３４４は、送信／受信装置３４内の伝達関数Ｆ（ｚ）を有する可能な追加的フィルタである。フィルタ３４４は、信号エネルギーを集中させるために利用されうるが、例えばＦ（ｚ）＝１のような一定の伝達関数を用いる単純化した考察のために想定されうる。続いて、ポイント３４５で、フィルタ３４４から出力された信号から、モデル化された干渉が減算される。正規化されたチャネルインパルス応答１２０は、結果的に得られた全体チャネル（Ｇｅｓａｍｔｋａｎａｌ）として、フィルタ３４２によりモデル化されたチャネルと、フィルタ３４４の出力と、で構成される。実時間補正された（ｌａｕｆｚｅｉｔｋｏｍｐｅｎｓｉｅｒｔ）全体チャネルは、Ｂ（ｚ）によって、ｂ（ｋ）をｚ変換したものとして図５に示されている。ｋ＝０の箇所での値は、判定のための考察されるメインタップを表し、ｋ＞０の箇所での後続の値は、先行するシンボル又はビットのタップに対応する。チャネルインパルス応答１２０の係数ｂ（ｋ）については、ｂ（ｋ）＝０が有効であり、従って、フィルタ３４７のメインタップは消去され、このことが、Ｂ（ｚ）−１により与えられるフィルタ３４７の項「−１」によって示される。メインタップは、例えば値１を有する。加算段３４５の後に補正信号による補正から得られる信号（下記の数式１で表される。）が、従来のＣＡＮ送信／受信装置又はＣＡＮトランシーバのコンパレータに対応する判定器５４６に与えられる。続いて、補正装置１３により補正された受信信号が、通信制御装置１１又は２１のための更なる処理のために提供される。図５では、項ｋ０は、フィルタに掛けられた信号のフィルタ３４４の後での遅延ｋ０を有する判定遅延を表し、この判定遅延は、伝達関数Ｆ（ｚ）を有するフィルタ３４４によって最適化することが可能であり、ここではｋ０＝０による単純化された考察が想定される。
【００４１】
【数１】
0006337103.tif 000002
・・・（数式１）
【００４２】
例えば、以下のことが有効である。即ち、
−例示的なチャネルインパルス応答ｈ（ｋ）＝δ（ｋ）＋０．５δ（ｋ−１）＋０．２δ（ｋ−２）
−前置フィルタインパルス応答ｆ（ｋ）＝δ（ｋ）＝＞Ｆ（ｚ）＝一定
−判定遅延ｋ０＝０
【００４３】
この場合については、ｂ（ｋ）＝ｈ（ｋ）は有効な解であり、Ｂ（ｚ）−１は、チャネルインパルス応答ｂ（ｋ）−δ（ｋ）＝ｈ（ｋ）−δ（ｋ）＝０．５δ（ｋ−１）＋０．２δ（ｋ−２）に相当する。ここでは、既に判定された既知のシンボルがフィードバックのために利用されることが容易に分かる。というのは、現在の判定時点はｋに対応し、上記インパルス応答は、過去に存在した受信値（ｋ−１、ｋ−２）に関する項のみ考慮するからである。
【００４４】
図５についての先の記載によれば、パルス整形装置１２は、チャネルインパルス応答１２０を介してフィルタ３４７を設定する。場合によってはチャネルインパルス応答１２０とは異なる対応するチャネルインパルス応答を用いてフィルタ３４４も設定することが可能であり、このことは補正装置１３による補正の質を上げるためにさらに望ましい。対応するチャネルインパルス応答を用いたフィルタ３４４の設定は、先に記載したフィルタ３４７の設定と同じ形態で行われる。
【００４５】
パルス整形装置１２及び補正装置１３は、送信／受信装置３４に非常で簡単に実現可能ではあるが、加入者局２０の通信制御装置２１によって示されるように、通信制御装置１１内でのパルス整形装置１２及び補正装置１３の実現も可能である。
【００４６】
本実施例に係る方法は、伝送中のＣＡＮバス信号を監視し、先に示したＤＦＥ構造を用いて当該信号を補正する。その際に、先に記載したように、送信者装置と受信者装置の対に依存するチャネルインパルス応答についての知識は有利である。チャネルインパルス応答は、メッセージ３、４の受信者装置において、トレーニング系列３２１に基づいて評価される。メッセージ３、４の信号の遅延は原則的に想定されていないが、他の最適化措置、特にフィルタ最適化のために利用することが可能である。
【００４７】
以上、特に５〜１００ＭＢｉｔ／ｓのデータレート範囲の、ＣＡＮ−ＦＤを超えるより速く速度を目指してＣＡＮバスシステムをさらに発展させるために、物理層の新しいコンセプトが検討され、実現のための加入者局及び方法が提示された。共存のための拡張された仕様書に準拠した、既存のＣＡＮ加入者局１０との互換性と、ＣＡＮシステムの移行の方向性と、を実現するために、メッセージ５のようなＣＡＮフレームの、特にヘッダ及び終りのＣＡ信号の構成は維持されており、実質的な（Ｎｅｔｔｏ）高いデータレートを獲得するために、ＣＡＮフレームの中央のセグメントでの複雑な伝送形態により補完されている。特に、データセグメント３２でより多くの有効データを（任意に）利用することによって、非常に高い最大データレートが可能となる。ＣＡＮのデータセグメントに実装される上記の高次変調が、可能な技術に相当する。この変調は、例えばパルス振幅変調（ＰＡＭ）及びマルチキャリア変調（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交周波数多重方式）のような公知の方法に基づいて（様々な方法を組み合わせて）構成することが可能であり、基本帯域の他により高い周波数範囲も利用することが可能である。フロントエンド（Ｆｒｏｎｔｅｎｄ）の、即ちフレームヘッダ３１の対応する構成によって、従来のＣＡＮの公知の形態による調停が行われ、その際に、ＣＡＮ−ＩＤの計画が従来の形態により行われる。フレームの中央のセグメント、即ちデータセグメント３２の高速の部分のために、信号の形態によるメッセージ３、４が、送信出力段の一定のインピーダンスによりバスシステム１に結合される。バス線４０での起こりうる反射のために、受信者装置では、補正装置１３が実施する信号等化のための方法が設けられ、フレームフォーマットの設計時に考慮される。
【００４８】
図６は、パルス整形装置１２及び補正装置１３のハードウェア実現についての第２の実施例を示している。これによれば、パルス整形装置１２及び補正装置１３のハードウェア実現のために、バス線４０に接続された従来のＣＡＮトランシーバ１４と、追加的なアナログ／デジタル変換器１３１及びデジタル／アナログ変換器１２１と、を組み合わせることが可能である。図６には、例として、プルアップ抵抗１２４による内部の抵抗器接続のための非対称的な図が示されている。
【００４９】
図６によれば、受信部、即ち補正装置１３は、Ａ／Ｄ変換器１３１と、対応する後処理部１３２と、を介して実現される。送信部、即ちパルス整形装置１２（図１）は、Ｄ／Ａ変換器１２１と、その後段の増幅器１２２と、を介して実現され、その際に、Ｄ／Ａ変換器１２１は、スイッチ１２３を介して高抵抗で接続（停止）される。これにより、リセッシブ状態の導入が抵抗１２４を介して行われうる。
【００５０】
図７は、パルス整形装置１２（図１）及び補正装置１３（図１）のハードウェア実現についての第３の実施例を示している。ここでは、図６で示した構成要素に加えて、パルス整形装置１２では、メッセージ３、４のドミナント状態を表すために、プルダウントランジスタ（Ｐｕｌｌ−Ｄｏｗｎ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又は従来のトランシーバが利用される。従って図７には、メッセージ３、４のドミナント状態を表わすバッファ１２５及びプルダウントランジスタ１２６と及び抵抗器１２７及びを含む、下方の回路部が示されている。
【００５１】
第４の実施例によれば、パルス整形装置１２は、上記構成要素１２１、１２２、１２３、１２４の代わりに、メッセージ３、４のドミナント状態を表すための図７の下の回路部のみを備える。従って本実施例によれば、バス線４０へのリセッシブ状態の導入は行われない。
【００５２】
バスシステム１、加入者局１０、２０、３０、及び方法の先に記載された全ての構成は、個別に又は可能な組み合わせにおいて利用される。追加的に特に以下の変更が構想されうる。
【００５３】
上記実施例に係る先に記載したバスシステム１は、ＣＡＮプロトコルに基づくバスシステムによって記載されている。しかしながら、上記実施例に係るバスシステム１は、他の形態の通信ネットワークであってもよい。しかしながら、バスシステム１では、少なくとも特定の期間の間、加入者局１０、２０、３０による共有チャネルへの衝突の無い排他的なアクセス権が保証されることは有利であるが、必須の前提条件ではない。
【００５４】
上記実施例に係るバスシステム１は、特に、ＣＡＮネットワーク又はＴＴＣＡＮネットワーク又はＣＡＮ  ＦＤネットワークである。
【００５５】
上記実施例のバスシステム１内での加入者局１０、２０、３０の数及び構成は任意である。特に、加入者局１０又は加入者局２０又は加入者局３０のみが、上記実施例のバスシステム１内に存在してもよい。加入者局１０、２０、３０は、パルス整形装置１２も、補正装置１３も、有さなくてもよい。加入者局１０、２０、３０は、パルス整形装置１２のみ、又は補正装置１３のみ有してもよい。
【００５６】
第１の実施例で記載された、パルス整形装置１２及び補正装置１３の判定帰還型等化構造（ＤＦＥ（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）構造）の代わりに、例えば、ＢＣＪＲアルゴリズム（ＢＣＪＲは、開発者のイニシャルの文字、即ち、Ｌ．ＢａｈｌからＢ、Ｊ．ＣｏｃｋｅからＣ、Ｆ．ＪｅｌｉｎｅｋからＪ、Ｊ．ＲｅｖｉｖからＲが取られたものである）、及び／又は、ＤＤＦＳＥアルゴリズム（ＤＤＦＳＥ＝Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ、遅延判定帰還型系列推定）のような、トレリス（Ｔｒｅｌｌｉｓ）ベースの任意の等化方法も利用することが可能である。
【００５７】
加入者局１０、２０、３０、及び、当該加入者局により実現される方法の様々な応用分野が構想されうる。特に、ＣＡＮ及びＣＡＮ  ＦＤのための使用の他に、ＦｌｅｘＲａｙでの利用も構想されうる。これらのシステムは、従来では、受信者装置内、即ち受信側の加入者局内での等化方法を利用していない。
【００５８】
本方法は、例えばＣＡＮ−ＦＤ、ＦｌｅｘＲａｙ等の全ての特別な適用のために別々に最適化されうる。複数の応用分野のために上記適用が自動的に認識され、対応して調整されうる。例えば、本方法は、ＣＡＮ−ＦＤでは、ＣＡＮよりも迅速に実行され、従って、各プロトコルにより許容されるより長い遅延が発生しない。
【００５９】
バス線４０のチャネルでの伝送のために、複数の伝送フォーマットが提供される。一般に、伝送は基底帯域で行われ、従って、サンプリング値が、直接的にデジタル／アナログ変換器１２１によって、増幅器１２２を介してバス線４０に結合される。
【００６０】
送信者装置又はパルス整形装置１２でのデジタル的なパルス整形、及び、受信者装置又は補正装置１３での信号フィルタ処理の他に、アナログ的なフィルタ段も実装されうる。
【００６１】
基底帯域伝送の代わりに、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、直交振幅変調）変調シンボルが搬送周波数に変調されるキャリア（搬送波）ベースの伝送が利用されてもよい。この場合に、搬送周波数の変調は、デジタル範囲でもオーバーサンプリングが使用される際に可能である。低い周波数範囲の伝送チャネルは最良の特性を有し、即ち例えば最大容量を有するため、基底帯域での伝送が好適な実現である。基底帯域での変調のために、実数値の変調シンボル（例えば、２ＰＡＭ、４ＰＡＭ、８ＰＡＭ、１６ＰＡＭ）が利用される。
【００６２】
線路特性により歪みが小さいチャネルの場合、周波数同期及び位相同期並びにチャネル推定を必要とするコヒーレント伝送の代わりに、非コヒーレント伝送が利用できるが、この非コヒーレント伝送は性能効率が明らかにより低くなる。
【００６３】
先に挙げたパルス振幅変調（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の他に、可能な設計として、直交周波数多重方式（ＯＦＤＭ:Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を利用することが可能である。このために、シンボルの伝送されるデータが、複数の搬送波にマッピングされ、ＯＦＤＭシンボルの個々の周波数に割り当てられる。送信信号を生成するために、ＯＦＤＭシンボルのシンボルは、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）によって時間領域に変換され、生成した系列は、周期的に拡張されている。追加的な監視区間（Ｇｕａｒｄｉｎｔｅｒｖａｌｌ、ガード区間）は、その長さについて、上記生成した系列が伝送チャネルの符号間干渉（ＩＳＩ）の長さを含むように設計されるべきであろう。典型的に、上記長さは、０．２〜０．８μｓの時間である。ＯＦＤＭについて、チャネル推定のためにトレーニング系列３２１が実装される。さらに、ＯＦＤＭ信号では、全ての副搬送波が占有されるわけではないため、エイリアジング効果（Ｕｅｂｅｒｆａｌｔｕｎｇｓｅｆｆｅｋｔ）を防止するため帯域端が節約される。追加的に、ＯＦＤＭ信号では、同期化を可能にするために個々の副搬送波にトレーニングシンボルが付けられる。
【００６４】
メッセージ３、４のレベル調整及び同期化の基礎として、トレーニング系列３２１が使用される。
【００６５】
チャネル推定のために、特定の長さのトレーニング系列３２１、例えば６３シンボルのトレーニング系列３２１が使用されうる。このために、トレーニング系列３２１が、特に良好な自己相関特性を有するゴールドコード（Ｇｏｌｄ−Ｃｏｄｅ）から選択されうる。
【００６６】
本方法では、等化のために利用されるチャネルインパルス応答１２０の決定が基本となる。これは、トレーニング系列３２１に基づく、バス線４０の伝送チャネルのチャネルインパルス応答１２０の推定によって獲得される。代替的に、チャネルインパルス応答１２０は、信号ｂ（ｋ）の形態により、直接的に決定又は最適化されてもよい。チャネルインパルス応答１２０の推定は、全ての適切な方法によって行うことが可能である。トレーニング系列３２１に基づいて実行されるチャネル推定を補完するために、例えば、ＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ＝ｌｅａｓｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅｓ、最小二乗平均）、及び／又は、ＲＬＳアルゴリズム（ＲＬＳ＝ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅｓ  ｆｉｌｔｅｒ、再帰的最小二乗フィルタ）のような適合的な方法も利用されうる。
【００６７】
チャネルインパルス応答１２０の推定の安定化、及び、チャネルインパルス応答１２０の精度の向上のために、受信バーストとも呼ばれる先行して受信されたメッセージ３、４、５又はメッセージ３、４、５のパケットのパラメータ及び係数が、メッセージ識別子又は送信側の加入者局に割り当てられ、時間的に連続して受信されたメッセージ３、４、５又はメッセージ３、４、５のパケットのために利用されうる。
【００６８】
受信者装置の機能を果たす加入者局１０、２０、３０では、クロックが、クロック同期によって更新され、又はオーバーサンプリング若しくは補間によって補正されうる。タイミングドリフト（Ｔｉｍｉｎｇｄｒｉｆｔ）が補正されない場合には、チャネル推定を、それから導出されるフィルタも含めて更新する必要がある。
【００６９】
チャネルの特性は、強い歪みによって非常に都合が悪くなりうるため、対応する事前フィルタ処理が設けられたＤＥＦの実装が望ましい。代替的に、等化のために、（ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ−Ｓｑｕｅｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ、最小平均二乗誤差）フィルタ）、又は、（ＺＦ（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ、ゼロフォーシング）フィルタ)のような線形方式を使用してもよい。
【００７０】
ＤＦＥの代わりに、（判定遅延を用いる）他の複雑な等化方法も利用され、この等化方法には、特に、ＢＣＪＲアルゴリズム、及び、遅延判定帰還型系列推定（ＤＤＦＳＥ：Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）が属する。
【００７１】
チャネル又はそのチャネルインパルス応答１２０の推定に加えて、又は、当該推定とは代替的に、送信／受信装置１４、３４内のフィルタ３４１、３４２、３４４が最適化されうる。このために、フィルタ３４４（伝達関数Ｆ（ｚ））及びフィルタ３４７（伝達関数Ｂ（ｚ）−１）、並びに、判定遅延ｋ０が検討される。最適化のために、例えば判定器３４６の入力口での信号対雑音比の最大化のような、様々な基準が利用されうる。
【００７２】
代替的に、必要とされるフィルタ係数３４４、３４７が、推定装置によって、チャネルインパルス応答１２０の明示的な推定が行われることなく設定され、加入者局１０、２０、３０により受信された信号から直接的に決定される。
【００７３】
ＤＦＥフィルタによる２倍のオーバーサンプリングの利用は、本質的に、ＤＦＥ順方向フィルタによる、サンプリングラスタに対応した再サンプリングに繋がり、ＤＦＥ順方向フィルタによって、フィルタ処理が施された多相成分が結合される。データセグメント３２の先頭からデータセグメント３２の終りまで、特定の位相分だけクロックがずらされるため、クロック同期が無い更新が望ましい。
【００７４】
高速の伝送モードは、対応する通信装置が、特にＣＡＮ−ＦＤ、パーシャルネットワーキング（ｐａｒｔｉａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）等の従来の全てのＣＡＮモードをマスターするという形で、追加的な駆動バリエーションとして実現されうる。
【００７５】
さらに、高速の伝送モードは、ＣＡＮ−ＦＤ、パーシャルネットワーキング等の従来のＣＡＮモードと共存して駆動可能であるように実現されうる。
【００７６】
通信装置内でのパルス整形装置１２及び補正装置１３の上記機能の分割は、当該機能が複数のモジュールに分散されるように、実現されてもよい。これにより、従来のＣＡＮコントローラ及びＣＡＮトランシーバに対応する、可能な限り類似した実現を追及することが可能である。複数のモジュールの接続のために、デジタルインタフェースと同様に実装されうる。
【００７７】
加入者局２０、３０は、特にＣＡＮ−ＦＤ及びデータレートがより速いシステムについて、明らかにより速いデータレートが利用される際に通常のＣＡＮ伝送の範囲内でのＣＡＮ−ＦＤ及び上記システムの受信品質を上げる可能性を示している。
【００７８】
本方法は、例えばトランシーバ又は送信／受信装置１４、３４、通信制御装置２１等での受信信号に関する機能に関して転用される。追加的又は代替的に、本方法は、加入者局１０で示したような、既存の製品に組み込まれてもよい。
【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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