(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動信号により通信が行われる伝送線路（４）を介して全２重通信を行う２つの通信ノード（２，３）と、
トリガ信号が入力されたタイミングで、前記伝送線路の通信信号波形を観測する波形観測器（５）と、
前記トリガ信号を出力する信号生成部（１４）とを備え、
前記２つの通信ノードの一方は、自身が生成したクロック信号に同期して信号を送信し、
前記２つの通信ノードの他方は、受信した信号に含まれているクロック信号を再生すると、再生したクロック信号に同期して信号を送信し、
前記信号生成部は、前記伝送線路に出力される信号で示されるシンボルが連続して２つ以上同一となったタイミングで、前記トリガ信号を出力する波形観測システム。
【請求項２】
前記差動信号は、多値レベルを示す請求項１記載の波形観測システム。
【請求項３】
前記通信ノードが、ノイズの発生を低減するように送信信号波形を調整する波形調整機能（３２）を備えていると、
前記通信信号波形を観測する際に、前記波形調整機能を停止させる請求項１又は２記載の波形観測システム。
【請求項４】
前記信号生成部は、前記２つの通信ノードの何れか一方に配置されている請求項１から３の何れか一項に記載の波形観測システム。
【請求項５】
前記２つの通信ノードの内、クロック信号を自身が生成する方がマスタノード（２），受信した信号に含まれているクロック信号を再生する方がスレーブノード（３）となる際に、
前記信号生成部は、前記マスタノードに配置されている請求項４記載の波形観測システム。
【請求項６】
前記トリガ信号を外部に出力する端子（６）は、前記通信ノードを構成する集積回路において、前記伝送線路に接続される端子と異なっている請求項４又は５記載の波形観測システム。
【請求項７】
２つの通信ノードの一方が、自身が生成したクロック信号に同期して信号を送信し、
前記２つの通信ノードの他方が、受信した信号に含まれているクロック信号を再生すると、再生したクロック信号に同期して信号を送信するもので、
これら２つの通信ノード間で、差動信号により全２重通信が行われる伝送線路の通信信号波形を、トリガ信号が入力されたタイミングで波形観測器により観測する方法であって、
前記伝送線路に出力される信号で示されるシンボルが連続して２つ以上同一となったタイミングで、前記波形観測器に前記トリガ信号を出力する波形観測方法。
【請求項８】
前記差動信号が、多値レベルを示す信号である請求項７記載の波形観測方法。
【請求項９】
前記通信ノードが、ノイズの発生を低減するように送信信号波形を調整する波形調整機能を備えていると、前記通信信号波形を観測する際に、前記波形調整機能を停止させる請求項７又は８記載の波形観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの通信ノードが、差動信号により通信が行われる伝送線路を介して全２重通信を行う際に、前記伝送線路の通信信号波形を観測するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
差動信号により高速で通信が行われる伝送線路について、ジッタ等の影響による通信信号波形の品質を評価する手法として、例えば特許文献１に開示されているように、アイパターン，アイダイアグラムを用いるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８９３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
全２重通信が行われる伝送線路では、２つの通信ノードのそれぞれが同時に信号を送信するので、オシロスコープ等の波形観測器を用いて信号波形を観測すると、２つの信号波形が重なった状態で観測される。このため、各通信ノードが送信した信号により形成されるアイパターンが非常に見辛くなり、波形の品質を評価するのが困難となる場合がある。上記のような信号の重なりに、信号がケーブルを介して伝送されることで生じる波形歪等も加わると、実際にオシロスコープの画面上で観測される波形は、例えば図１５に示すようにランダムノイズ的な波形となる。
【０００５】
特に、一方の通信ノードがクロック信号を生成し、そのクロック信号に同期して通信を行い、他方の通信ノードが受信した信号に含まれているクロック信号を再生して送信を行うシステムでは、一方の通信ノードによる送信を停止すれば他方の通信ノードがクロック信号を再生できずジッタが増大する。したがって、全２重通信が行われている状態での波形の品質を適切に評価できなくなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、差動信号により全２重通信が行われる伝送線路の信号波形をより容易に観測できる波形観測システム及び波形観測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の波形観測システムによれば、通信ノードの一方は、自身が生成したクロック信号に同期して信号を送信し、他方は、受信した信号に含まれているクロック信号を再生すると、再生したクロック信号に同期して信号を送信する。このような通信ノード間で全２重通信が行われる伝送線路について、波形観測器により通信信号波形を観測するため、信号生成部は、伝送線路に出力される信号で示されるシンボルが連続して２つ以上同一となったタイミングで波形観測器にトリガ信号を出力する。
【０００８】
このように構成すれば、通信ノードの１つより送信される最小で２つ連続する同一値のシンボル間には、必ず他の通信ノードが送信した信号波形の変化点が入るようになる。したがって、全２重通信が行われている状態での信号波形の観測が容易になり、波形の品質評価を適切に行うことができる。
【０００９】
請求項２記載の波形観測システムによれば、差動信号が多値レベルを示すことにより、観測対象となる信号波形がより複雑となる場合に、本発明の構成を適用して信号波形の観測を容易にすることができる。
【００１０】
請求項３記載の波形観測システムによれば、通信信号波形を観測する際に、通信ノードが備えている波形調整機能を停止させる。すなわち、波形調整機能は、ノイズの発生を低減する目的で送信信号波形を調整するので、その結果、波形が示すレベルが多値化して観測が困難になる。したがって、波形を観測する際に波形調整機能を停止させることで観測が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態であり、波形観測システムの構成を示す機能ブロック図
【図２】マスタノード，スレーブノードの内部構成を概略的に示す図
【図３】トリガ信号生成部を中心とする構成を概略的に示す機能ブロック図
【図４】２シンボル分の信号レベルが（０，０）となる場合に、オシロスコープの画面上で観測される差動信号波形をモデル的に示す図
【図５】同信号レベルが（＋１，＋１）となる場合に、オシロスコープの画面上で観測される差動信号波形をモデル的に示す図
【図６】同信号レベルが（−１，−１）となる場合に、オシロスコープの画面上で観測される差動信号波形をモデル的に示す図
【図７】図５に対応する信号波形を、実際のオシロスコープの画面上で観測した場合を示す図
【図８】図５に対応する信号波形を全２重通信の状態で、実際のオシロスコープの画面上で観測した場合を示す図
【図９】第２実施形態であり、パルス・シェーピング機能を説明する図（その１）
【図１０】パルス・シェーピング機能を説明する図（その２）
【図１１】パルス・シェーピング機能を説明する図（その３）
【図１２】トリガ信号生成部を中心とする構成を概略的に示す機能ブロック図
【図１３】パルス・シェーピング機能が作用している場合に、図５に対応する信号波形を、実際のオシロスコープの画面上で観測した場合を示す図
【図１４】図１３に対応する信号波形を全２重通信の状態で、実際のオシロスコープの画面上で観測した場合を示す図
【図１５】従来技術を説明する、全２重通信の状態の信号波形を、実際のオシロスコープの画面上で観測した場合を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の波形観測システム１は、２つの通信ノード２及び３と、これらの間を接続する差動の伝送線路４と、伝送線路４の信号波形を観測するオシロスコープ５とを有している。オシロスコープ５は波形観測器に相当する。本実施形態では、例えば通信ノード２側がマスタ，通信ノード３がスレーブとして機能する。これらの各機能は通信ノード毎に固定であっても良いし、何れの機能にも切り替えが可能な通信ノードにそれぞれ機能設定を行って使用しても良い。以下、通信ノード２をマスタノード２と称し、通信ノード３をスレーブノード３と称する。
【００１３】
マスタノード２は、後述するトリガ信号生成部を内蔵しており、オシロスコープ５に入力するためのトリガ信号を出力端子６より出力する。オシロスコープ５は、差動プローブ７と、シングルプローブ８とを有している。差動プローブ７は、通信信号波形を観測するため伝送線路４の信号線４＋，４−に接続されている。シングルプローブ８は、上記波形を観測するためのトリガ信号を入力するため、マスタノード２の出力端子６に接続されている。すなわち、マスタノード２が集積回路，ＩＣとして構成される際に、出力端子６は、伝送線路４の信号線４＋，４−に接続されるＩＣの端子とは異なる端子となる。
【００１４】
図２に示すように、マスタノード２は、信号送信用のドライバ回路１１，信号受信用のレシーバ回路１２，ＰＬＬ（Phase Locked Loop）発振回路１３及びトリガ信号生成部１４を備えている。ＰＬＬ発振回路１３にはマスタノード２の外部で発振子１５が接続されており、ＰＬＬ発振回路１３は、発振子１５の発振動作による基準クロック信号、又は外部から印加される差動，若しくはシングルエンドの基準クロックを元に、所定周波数のクロック信号を生成してドライバ回路１１に出力する。ドライバ回路１１は、ＰＬＬ発振回路１３より入力されるクロック信号に同期して、差動信号によりデータを送信する。トリガ信号生成部１４は、前述のようにオシロスコープ５に入力するトリガ信号を生成するため、ドライバ回路１１の前段部分に配置されている。
【００１５】
一方、スレーブノード３は、信号送信用のドライバ回路１６，信号受信用のレシーバ回路１７及びＣＤＲ（Clock Data Recovery）回路１８を備えている。ＣＤＲ回路１８は、伝送線路４及びレシーバ回路１７を介して受信したマスタノード２からの送信信号，送信データに含まれているクロック信号を再生し、ドライバ回路１６に出力する。ドライバ回路１６は、前記クロック信号に同期して差動信号によりデータを送信する。
【００１６】
図３に示すように、トリガ信号生成部１４は、マスタノード２において、信号送信系列を構成しているエンコーダ２１と、多値信号生成回路２２との間に配置されている。エンコーダ２１は、図示しない送信データ生成部より入力される送信データを、（＋１，０，−１）の３レベルにエンコードしてトリガ信号生成部１４に入力する。トリガ信号生成部１４は、直列に接続される２つのＤフリップフロップ２３及び２４と、判定回路２５とを有している。Ｄフリップフロップ２３及び２４は（＋１，０，−１）の３レベルに対応可能に構成されており、これらのクロック端子には、ＰＬＬ発振回路１３より出力されるクロック信号が与えられる。
【００１７】
判定回路２５はマグニチュードコンパレータであり、Ｄフリップフロップ２３，２４の出力端子Ｑのデータ値を比較し、双方が一致するとトリガ信号を出力する。Ｄフリップフロップ２４の出力端子Ｑは、多値信号生成回路２２の入力端子に接続されている。多値信号生成回路２２はＤ／Ａコンバータで構成され、入力される３レベルのデータ値に応じたアナログ信号をドライバ回路１１に出力する。ドライバ回路１１は入力されるアナログ信号のレベルに応じた差動信号を出力するように伝送線路４を駆動する。
【００１８】
次に、本実施形態の作用について説明する。図４〜図６は、マスタノード２が送信する２シンボル分の信号レベル，データ値がそれぞれ（０，０），（＋１，＋１），（−１，−１）となる場合に、オシロスコープ５の画面上で観測される差動信号波形をモデル的に示している。そして、図７は、図５に示す信号レベル（＋１，＋１）のケースについて、実際にオシロスコープ５の画面上で観測される送信側の差動信号波形と、トリガ信号波形とを示している。
【００１９】
マスタノード２の送信シンボルレートと、スレーブノード３の送信シンボルレートとは同じであるから、マスタノード２が同じレベルの２シンボルを送信すれば、それらの２シンボルの間に必ず、スレーブノード３が送信したシンボルの変化点が入るようになる。但し、前記変化点の位置は、伝送線路４のケーブル長を１シンボル時間で割った余りに依存して変化する。トリガ信号波形は、同じレベルの２シンボルの中間付近で立上っている。
【００２０】
図８は、スレーブノード３が送信した信号波形も併せて、つまり全２重通信の状態で、実際にオシロスコープ５の画面上で観測される差動信号波形とトリガ信号波形とを示している。図１５に比較して、アイパターンが明確に観測できる状態でオシロスコープ５がトリガされている。
【００２１】
以上のように本実施形態によれば、通信ノード２は、ＰＬＬ発振回路１３が生成したクロック信号に同期して信号を送信し、通信ノード３は、受信した信号に含まれているクロック信号をＣＤＲ回路１８で再生し、再生したクロック信号に同期して信号を送信する。そして、通信ノード２，３間で全２重通信が行われる伝送線路４について、オシロスコープ５により通信信号波形を観測するため、トリガ信号生成部１４は、伝送線路４に出力される信号で示されるシンボルが連続して２つ同一となったタイミングでオシロスコープ５にトリガ信号を出力する。
【００２２】
このように構成すれば、通信ノード２より送信される２つ連続する同一値のシンボル間には、必ず通信ノード３が送信した信号波形の変化点が入るので、全２重通信が行われている状態での信号波形の観測が容易になり、波形の品質評価を適切に行うことができる。そして、通信ノード２，３間で伝送される差動信号が多値レベルである３レベルを示すものに適用することで、観測対象となる信号波形がより複雑となる場合に、信号波形の観測を容易にすることができる。
【００２３】
また、トリガ信号生成部１４を、クロック信号を生成して伝送線路４に出力するマスタノード２に配置したので、前記クロック信号に基づくタイミングでトリガ信号を高い精度で生成できる。
【００２４】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第２実施形態は、マスタノード側がパルス・シェーピング機能を備えていることを前提とする。パルス・シェーピング機能は、ノイズを低減する目的で出力波形を敢えて鈍らせて送信する技術であり、通信規格IEEE P802.3ab，
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/ab/public/index.html
で用いられている。
【００２５】
そのデジタルフィルタに使用される係数は
http://opencores.org/websvn,filedetails?repname=1000basex&path=/1000base-x/trunk/doc/802.3-2008_section3.pdf
のp.212に開示されているように「０．７５＋０．２５ｚ−１」という式となっている。これにより３レベルの信号波形は、図９に示すように９レベルに分離することになり、重なった波形は更に複雑なものとなる。
【００２６】
そして、上記の信号がケーブルを介して伝送されることで高周波成分が減衰する波形歪が加わると図１０に示す状態となり、これにスレーブ側の送信信号も加えて合成した波形は、図１１に示す状態となる。これを実際にオシロスコープで観測した波形が、図１５に示したものである。
【００２７】
図１２に示すように、第２実施形態のマスタノード３１は、Ｄフリップフロップ２４の出力端子Ｑと、多値信号生成回路２２の入力端子との間にパルス・シェーピング生成回路３２が挿入されている。そして、パルス・シェーピング生成回路３２のフィルタ機能は、外部より与える制御信号により無効化できるようになっている。すなわち、上記フィルタの式「０．７５＋０．２５ｚ−１」の係数を「１＋０・ｚ−１」にすることで、パルス・シェーピング機能はｏｆｆにできる。パルス・シェーピング機能は波形調整機能に相当する。
【００２８】
図７に示した信号レベル（＋１，＋１）のケースについてパルス・シェーピング機能を作用させると、図１３に示すように、区間Ａにおける信号レベルが分かれてしまい、区間Ｂにおける信号レベルも含めて３レベルとなっている。これらの区間Ａ，Ｂにアイパターンのどの部分が位置するかは、シンボルレートとケーブル長とに依存するため、波形の品質評価には適さない。
【００２９】
そこで、第２実施形態では、上述のようにオシロスコープ５により通信信号波形を観測する際には、外部よりマスタノード３１に指令を入力して、パルス・シェーピング機能を停止，ｏｆｆさせる。この場合、実際に観測される波形は図１４に示すようになり、アイパターンが明確になる状態でオシロスコープ５がトリガされている。
【００３０】
以上のように第２実施形態によれば、オシロスコープ５により通信信号波形を観測する際に、マスタノード３１が備えているパルス・シェーピング機能を停止させる。したがって、波形の観測が容易になる。
【００３１】
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
差動信号は、４レベル以上の多値レベルを伝送するものでも良く、また（１，０）の二値レベルを伝送するものでも良い。
トリガ信号生成部は、必ずしも通信ノードの内部に配置する必要はなく、外部に配置しても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１  波形観測システム、２及び３  通信ノード、４  伝送線路、５  オシロスコープ、６  出力端子、１４  トリガ信号生成部。
【図１】
0006424846.tif 000002
【図２】
0006424846.tif 000003
【図３】
0006424846.tif 000004
【図４】
0006424846.tif 000005
【図５】
0006424846.tif 000006
【図６】
0006424846.tif 000007
【図７】
0006424846.tif 000008
【図８】
0006424846.tif 000009
【図９】
0006424846.tif 000010
【図１０】
0006424846.tif 000011
【図１１】
0006424846.tif 000012
【図１２】
0006424846.tif 000013
【図１３】
0006424846.tif 000014
【図１４】
0006424846.tif 000015
【図１５】
0006424846.tif 000016