(57)【要約】【課題】  ANDタイを利用した既設のベースバンド通信におけるベースバンド通信端末にインダクタを挿入することなく高周波通信を行なうことができる信号伝送装置を提供する。【解決手段】  伝送用電源１０に接続された伝送線路２０と、この伝送線路２０にインダクタ２１を介さずに接続され、ＡＮＤタイを利用したベースバンド通信を行なう複数のベースバンド通信手段30-1、30-2、…30-Nと、上記伝送線路に接続され、上記伝送線路の信号がベースバンド信号のＬＯＷレベルと認識される所定の閾値ＶＬを超えないレベルの高周波信号を注入して通信する複数の高周波通信手段34-1、34-2、…34-Mとを備えた構成とする。【選択図】図１０
2005252489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送用電源に接続された伝送線路と、この伝送線路にインダクタを介さずに接続され、ＡＮＤタイを利用したベースバンド通信を行なう複数のベースバンド通信手段と、上記伝送線路に接続され、上記伝送線路の信号がベースバンド信号のＬＯＷレベルと認識される所定の閾値を超えないレベルの高周波信号を注入して通信する複数の高周波通信手段とを備えたことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】
上記各ベースバンド通信手段による通信の最初に優先順位ビットを伝送すると共に、早いビット出力時に伝送線路の信号をＬＯＷレベルにしたベースバンド通信手段の優先順位を高くすることにより各ベースバンド通信手段間の衝突検知を行なうようにしたことを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
【請求項３】
上記ベースバンド通信が調歩同期式であるとき、高周波通信で伝送線路の信号をＬＯＷレベルにする前のストップビットとパリティビットの一方または両方をエラー出力とすることにより、ベースバンド通信と高周波通信とを新たな情報ビットを付加することなく、同じアドレスを用いて選別し得るようにしたことを特徴とする請求項２記載の信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号伝送装置、特にANDタイを利用したベースバンド通信による信号伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の信号伝送装置の一つとしてB/NETと呼ばれているANDタイを利用したベースバンド通信による長距離伝送システムがある（例えば非特許文献１参照）。
B/NETの特徴はベースバンド通信速度が9600bpsと遅いが、端子間１km、最長２kmの伝送が可能であり、且つ配線トポロジーに制限が無く、自由に配線できることである(リングは不可であるが、Ｔ分岐の枝分かれが可能)。この配線の自由度があるため幅広く普及しているが、昨今は通信速度の高速化が課題となっている。
【０００３】
高速化は、例えばCC Link等を導入すれば、容易に実現可能であるが、この場合には、別のH/W及びプロトコルの通信方式となるため、既存の設備が無駄になることから導入は容易ではない。一方、既設のベースバンド通信の伝送線路を利用して高速通信を行なう方式として、上記伝送線路にベースバンド信号出力とは無関係に高周波信号を重畳する方式が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−０７９１４０号公報
【非特許文献１】猪飼國夫・本多中二共著「定本ディジタル・システムの設計」ＣＱ出版社、1990年、p151-155
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の信号伝送装置は以上のように構成されているため、例えば特許文献１に記載された方式では、高周波信号の重畳に際してベースバンド通信の高調波の影響を受けないように、また、インピーダンス変化の影響を受けないようにするため、ベースバンド通信を行なう入出力部分にチョークコイル等のインダクタを挿入する必要がある。
【０００６】
この方式は、ベースバンド通信端末が２台程度の場合には問題になることはないが、伝送線路上に多数のベースバンド通信端末が接続される場合には、全てのベースバンド通信端末にインダクタを挿入することになるため、コスト高になるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点に対処するためになされたもので、ANDタイを利用した既設のベースバンド通信において、各ベースバンド通信端末にインダクタを挿入することなく、高速通信を行なうことができる信号伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る信号伝送装置は、伝送用電源に接続された伝送線路と、この伝送線路にインダクタを介さずに接続され、ＡＮＤタイを利用したベースバンド通信を行なう複数のベースバンド通信手段と、上記伝送線路に接続され、上記伝送線路の信号がベースバンド信号のＬＯＷレベルと認識される所定の閾値を超えないレベルの高周波信号を注入して通信する複数の高周波通信手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る信号伝送装置は以上のように構成されているため、ANDタイを利用した既設のベースバンド通信において、各ベースバンド通信端末にインダクタを挿入することなく高速通信を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による信号伝送装置の概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、信号伝送装置１は、伝送用電源１０と、この伝送用電源１０に接続され、ツイストペア線もしくはシールド線によって構成された２線式の伝送線路２０と、この伝送線路２０に接続され、端末機を構成する複数のベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nと、各ベースバンド通信部に接続された機器40-1、40-2、…40-Nとから構成されている。
【００１１】
伝送用電源１０は具体的構成を図２に示すように、DC電源またはAC電源を整流して得られたDC電源VSRCと、出力電流制限用として挿入された出力インピーダンスZ1とを有し、端子ＤがDC出力電圧V+、端子Ｎが０となるDC出力電圧を供給するようにされている。この伝送用電源１０は、図１では伝送線路２０の端に接続されているが、伝送線路２０の任意の位置に接続することができる。
【００１２】
ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nは、それぞれが図３に示すように構成されている。図３は一例としてベースバンド通信部30-1の構成を示している。即ち、伝送用電源１０の出力端子Ｄ、Ｎに対応して伝送線路２０に接続される端子Ｄ、Ｎと、上記両端子間に接続されたトランジスタTR1と、このトランジスタのベース、エミッタ間に接続され、トランジスタをオン、オフ制御して伝送線路２０にデータを送信するベースバンド送信回路３１と、両端子Ｄ、Ｎ間に接続され、伝送線路２０のデータを取り込み可能な電圧に変換するベースバンド受信回路３２と、上記ベースバンド受信回路を介して伝送線路２０のデータを取り込むベースバンド通信制御部３３とを有する。なお、ベースバンド送信回路３１、ベースバンド受信回路３２は伝送線路２０と絶縁するため光絶縁回路（図示せず）を含む場合もある。
【００１３】
次に、ANDタイとしたときの伝送線路２０上の出力について説明する。ANDタイについては、非特許文献１に詳細説明がされている。さて、伝送線路２０の信号は各ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nのベースバンド通信制御部３３によるトランジスタTR1のオン、オフに応じて図４の表に示すような値となる。即ち、ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nの全てがトランジスタTR1をオフにすると伝送線路２０の信号はHIGHとなり、一つでもトランジスタTR1をオンにすると伝送線路２０の信号はLOWとなる。
どれか一つのベースバンド通信部が送信するとき、HIGH、LOWをそれぞれ１、０と設定することによりデータを送信することができる。逆に０、１と設定してもよい。
【００１４】
さて、このような伝送線路２０において、特許文献１に記載の方法で高周波信号を使って通信するＭ個の高周波通信部34-1、34-2、…34-Mを接続する場合には、図５に示すような構成となる。即ち、ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nと伝送線路２０との間にはチョークコイル等のインダクタ２１を挿入し、高周波通信部34-1、34-2、…34-Mからの高周波信号はコンデンサ２２を介してカップリングする。
【００１５】
このときの高周波通信部34-1、34-2、…34-Mは図６に示すように構成されている。
図６は、高周波通信部34-1の構成を例示しているが、他の高周波通信部も同様に構成されている。即ち、高周波出力回路３５と、高周波受信回路３６と、これらを制御する高周波通信制御部３７と、アナログスイッチ等によって送信と受信を切り替える送受信切替回路３８とを有する。
【００１６】
特許文献１に示される装置のように１対１の通信を行なう場合には、ベースバンド通信部にインダクタ２１を挿入することはコスト的にも見合う。しかし、多数のベースバンド通信部が存在する伝送線路２０に高周波通信部を付加する場合、図５に示すように、全てのベースバンド通信部にインダクタ２１を挿入するのはコスト高となる。
【００１７】
さて、ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-NのトランジスタTR1が一つでもオンになれば伝送線路２０は上述のようにLOWとなる。従って伝送線路２０がLOWの状態では全てのベースバンド通信部は他のベースバンド通信部が送信していて、伝送線路がアクティブであると認識する。よって、高周波通信部34-1、34-2、…34-Mが伝送線路２０をLOWにし、ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-NがLOWレベルと認識する閾値ＶＬを超えないレベルの高周波信号を注入して通信すれば、インダクタ２１を挿入しなくてもベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nと共存して通信することが可能となる。
【００１８】
このときの高周波通信部４４の構成の一例を図７に示す。高周波通信部４４は、伝送線路２０に接続されたトランジスタTR1と、高周波通信制御部４５によって制御され、トランジスタをオン、オフ制御するトランジスタ制御回路４６と、高周波出力回路４７と、送信カップリング回路４８と、受信カップリング回路４９と、高周波受信回路５０とから構成されている。
【００１９】
また、受信カップリング回路４９の例を図８に示す。受信は高周波通信部34-1、34-2、…34-Mと同様にコンデンサ２３でカップリングして伝送線路２０からの信号を取り込む。このとき伝送線路２０と絶縁する場合にはトランス２４を挿入する。また、送信カップリング回路４８の例を図９に示す。伝送線路２０をLOWにするため図７のトランジスタTR1をオンするので、直流電流は送信カップリング回路４８のＤ端子、Ｎ端子間を流す必要がある。そのため、単純にコンデンサカップリングにはできないが、Ｄ端子、Ｎ端子間に直流電流を流せて高周波を注入できるカップリング方式であれば何でも良い。
【００２０】
図９（ａ）〜（ｅ）はその一例を示すもので、（ａ）はカップリングコンデンサ２５と絶縁トランス２６を接続した例、（ｂ）は絶縁トランス２６の出力側に抵抗２７を接続した例、（ｃ）は絶縁トランス２６の出力側にインダクタ２８を接続した例、（ｄ）は絶縁トランスを挿入せずカップリングコンデンサ２５と抵抗２７とを接続した例、（ｅ）は同じくカップリングコンデンサ２５とインダクタ２８とを接続した例を示す。
【００２１】
更に、高周波通信部44-1、44-2、…44-Mとベースバンド通信部30-1、30-2、…30-N、及び伝送用電源１０を伝送線路２０に接続したときの構成を図１０に示す。インダクタ２１は伝送用電源１０のみに接続している。ただし、これは伝送用電源１０のインピーダンスが低い場合に高周波信号のインピーダンスを上げるためであり、インピーダンスが低くなければ挿入しなくても良い。また、この接続はバス接続である必要はなく、伝送用電源１０が端に接続される必要もない。
【００２２】
高周波通信部44-1、44-2、…44-Mは送信時にトランジスタTR1をオンにして伝送線路２０の信号レベルをLOWにして高周波信号を送信カップリング回路４８から注入する。このときの伝送線路２０における信号レベルを図１１に示す。即ち、伝送線路２０の信号ＳをLOWレベルとし、ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-NがLOWレベルを検出する閾値ＶＬよりも低いレベルの高周波信号ＨＳにより通信することで、ベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nと共存して通信するようにしたものである。
このような構成とすることにより、ベースバンド通信部にインダクタを挿入する必要がなくなる。
【００２３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１の場合には、高周波通信部44-1、44-2、…44-Mはベースバンド通信部30-1、30-2、…30-Nのプロトコルを知らなくても通信することができた。ベースバンド通信部はANDタイによる接続のため、これを利用した衝突検出をすることができるためである。
例を挙げて説明する。ここで、通信の最初に通信優先順位を３ビット伝送するようにし、信号レベルを伝送線路がHIGHのとき１、LOWのとき０にしていたとする。
【００２４】
ANDタイはトランジスタTR1が一つでもオンになれば伝送線路２０の信号レベルはLOWとなる。従って、同時に通信を開始したときには、早いビット出力時に伝送線路の信号レベルをLOWにした端末が優先順位が高いという規則を設ければ衝突を検知することができる。３ビットを使用した優先順位の例を図１２に示す。最初のビットは必ず０とする。このようにしないとビット列を出力した開始位置を認識することができない。
【００２５】
ただし、調歩同期を使ってスタートビットを使用する場合には、スタートビットがこの最初のビットの役目を担う。例えば図１２の０００と０１１の場合を考える。同時に通信を開始すると両方とも１ビット目は０であるため伝送線路の信号レベルはLOWとなり、そのまま出力を続けることになる。２ビット目は０００の方は０で、０１１の方は１であるため伝送線路の信号レベルはLOWとなる。０００の方は０を出力して伝送線路がLOWであるため３ビット目も出力する。０１１の方は１を出力したのに伝送線路がLOWであるため出力するのを止める。
【００２６】
このようにANDタイを使用したベースバンド通信では、衝突検知してデータ通信を行なうことが可能である。優先ビット列は何ビットでもよい。
ANDタイを使用したベースバンド通信の優先順位方式を利用した高周波・ベースバンド複合通信部６０の例を図１３に示す。図７に示す高周波通信部４４に、図３に示すベースバンド通信部30-1が付加された形となっているため、それぞれの相当部分に同一符号を付して説明を省略する。高周波・ベースバンド複合通信制御部６１がベースバンド通信部の優先順位及び衝突検出部を利用して高周波信号の送受信制御を行なうものである。
このような構成とすることで、優先順位機能を持ち衝突検知の可能な通信を行なうことができる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態２では、ベースバンド通信と高周波通信が同時に行なえるが、ベースバンド側に来たのか高周波通信側なのかを区別することができないため、別途どちらであるかを区別する信号を付加しなければならない。実施の形態３は新たな情報を付加することなく、区別して通信ができるようにしたものである。
【００２８】
ベースバンド通信が調歩同期式の場合について説明する。調歩同期式ではスタートビット、ストップビットを使用する。それぞれ１ビット使用したとする。通常ストップビットを検出できなければ通信エラーとなる。そこで、高周波通信を行なう場合にはストップビットが０でエラー出力になるようにし、ベースバンド通信を行なう場合にはストップビットが１でエラー出力になるようにする。
【００２９】
こうすると余分なデータを付加することなく、ベースバンド通信と高周波通信を受信側で区別することができる。また、パリティビットも付与している場合には、パリティビットもエラー出力となるようにすることでより確実に区別することが可能となる。
このようにすることでベースバンド通信と高周波通信部とを新たな情報ビットを付加することなく同じアドレスを使って区別して通信することができる。
【００３０】
高周波通信ではトレーニングが必要な変復調方式を使用することがある。例えばOFDMによる通信の場合、使用するトーンやトーン毎のビット割り当てなどを送受信側で合わせておく必要がある。この場合、トレーニング前の通信方法を別途実装する必要がある。
しかし、ベースバンド通信と高周波通信のどちらでも使用できるようにすることで、トレーニング情報などはベースバンド通信によりやり取りすることができる。ベースバンド通信部は安価であるため別途高周波通信でトレーニング前の通信方式を実装するよりもコストを抑えることができる。図１３の場合には、高周波・ベースバンド複合通信制御部６１でベースバンド通信の管理も行なうようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の伝送用電源の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１のベースバンド通信部の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１におけるトランジスタのオン、オフと伝送線路の信号レベルとの関係を示す説明図である。
【図５】特許文献１に記載の方法により高周波信号による通信部を接続する場合の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５における高周波通信部の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１による高周波通信部の構成を示すブロック図である。
【図８】図７における受信カップリング回路の構成の例を示す図である。
【図９】図７における送信カップリング回路の構成の例を示す図である。
【図１０】実施の形態１において高周波通信部、ベースバンド通信部、伝送用電源を接続した場合の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の構成における伝送線路の信号レベルを示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態２におけるビットと優先順位の関係を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態２及び３における高周波・ベースバンド複合通信制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  信号伝送装置、  １０  伝送用電源、  ２０  伝送線路、
２１、２８  インダクタ、  ２２、２３、２５  コンデンサ、
２４、２６  トランス、  30-1、30-2、…30-N  ベースバンド通信部、
３１  ベースバンド送信回路、  ３２  ベースバンド受信回路、
３３  ベースバンド通信制御部、  34-1、34-2、…34-M、４４  高周波通信部、
３５、４７  高周波出力回路、  ３６、５０  高周波受信回路、
３７、４５  高周波通信制御部、  ４６  トランジスタ制御回路、
４８  送信カップリング回路、  ４９  受信カップリング回路。
【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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【図１３】
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