(57)【要約】【課題】  データ通信の初期化において、信号レベルの判定レベルを適切に設定し、その設定を小さな回路規模の構成で実現するデータ受信方法およびその装置、並びにデータ伝送システムを提供する。【解決手段】  比較回路５７４は、差分値ｄｄとその差分値ｄｄに応じた理想値とを比較する。比較回路５７４は、差分値ｄｄが理想値より大きい場合、当該理想値に所定の数値を加算して、現在選択されているレジスタ５７６ａ〜５７６ｎを更新する。また、比較回路５７４は、差分値ｄｄが理想値より小さい場合、当該理想値から所定の数値を減算して、現在選択されているレジスタ５７６ａ〜５７６ｎを更新する。判定レベル値演算回路５７２は、レジスタ５７６ａ〜５７６ｎに設定された理想値を用いて、判定レベルＲ１〜Ｒ１３を演算し、それぞれ判定レベル記憶部５７３が有するレジスタ５７７ａ〜５７７ｍに記憶させる。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングして送信された伝送信号を受信するためのデータ受信方法であって、
初期動作の際、
前記伝送信号の複数の信号レベルが既知の変動パターンで送信されたトレーニングパターンから、前記シンボルに応じて信号レベルを検出し、
受信する前記複数の信号レベルの理想値を所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ保持し、
前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、新たに検出した信号レベルと既に保持している理想値とを比較し、その大小関係に基づいて既に保持している理想値を所定量増減して新たな理想値にそれぞれ更新することを繰り返し、
前記トレーニングパターンのシンボルに応じてそれぞれ更新された理想値を用いて、データ受信の際にデータ送信される伝送信号の複数の信号レベルをそれぞれ区別して判定するための判定レベルをそれぞれ設定する、データ受信方法。
【請求項２】
前記所定の条件に基づいて初期設定して保持する理想値は、前記トレーニングパターンのシンボルに応じて検出したそれぞれの最初の信号レベルであることを特徴とする、請求項１に記載のデータ受信方法。
【請求項３】
前記所定の条件に基づいて初期設定して保持する理想値は、それぞれ予め設定された固定値であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ受信方法。
【請求項４】
前記判定レベルは、前記トレーニングパターンのシンボルに応じてそれぞれ更新された理想値のうち、隣接する理想値をそれぞれ平均することにより設定されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のデータ受信方法。
【請求項５】
前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、新たに検出した信号レベルと既に保持している理想値とを比較し、新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より大きいときには、既に保持している理想値を一定量加算して新たな理想値に更新し、
新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より小さいときには、既に保持している理想値から一定量減算して新たな理想値に更新することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ受信方法。
【請求項６】
前記加算または減算する一定量を、常に前記比較したレベル差以下になるように設定することを特徴とする、請求項５に記載のデータ受信方法。
【請求項７】
前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、新たに検出した信号レベルと既に保持している理想値とを比較し、新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より大きい場合には、既に保持している理想値に当該レベル差以下で、かつ当該レベル差に応じて重み付けした量を加算した新たな理想値に更新し、
新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より小さい場合には、既に保持している理想値から当該レベル差以下で、かつ当該レベル差に応じて重み付けした量を減算して新たな理想値に更新することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ受信方法。
【請求項８】
前記トレーニングパターンにおけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって検出し、
前記判定レベルは、データ受信の際に前記マッピングされてデータ送信される伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、それぞれ当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって区別して判定するために設定することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のデータ受信方法。
【請求項９】
さらに、前記初期動作終了後に、前記判定レベルを用いて前記伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルを区別した結果を出力することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載のデータ受信方法。
【請求項１０】
送受信するデータが、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）で定義されたデータフォーマットの信号であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載のデータ受信方法。
【請求項１１】
前記トレーニングパターンは、送信側との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されて送信され、
前記複数の信号レベルは、相対的に信号レベルが高い上位群と相対的に信号レベルが低い下位群とを含んでおり、
前記トレーニングパターンおよびロック信号は、前記上位群から選ばれた信号レベルと前記下位群から選ばれた信号レベルとが交互になるようにマッピングされており、
前記ヘッダは、シンボルが同じ信号レベルにマッピングされていることを特徴とする、請求項１に記載のデータ受信方法。
【請求項１２】
前記初期動作の際、さらに、
前記ロック信号に含まれるクロック成分を再生して送信側との同期を確立し、
前記同期が確立されたクロック毎の信号レベルの内、隣接する信号レベルが同じであるとき、前記ヘッダを検出することを特徴とする、請求項１１に記載のデータ受信方法。
【請求項１３】
前記トレーニングパターンは、前記ヘッダの送出から所定の時間送信され、
前記理想値をそれぞれ更新する繰り返しは、前記ヘッダの受信から前記所定の時間を経過することによって終了することを特徴とする、請求項１１に記載のデータ受信方法。
【請求項１４】
他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングして送信された伝送信号を受信するためのデータ受信装置であって、
初期動作の際に、前記データ伝送装置から送信された前記伝送信号の複数の信号レベルが既知の変動パターンで形成されたトレーニングパターンから、前記シンボルに応じて信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
受信する前記複数の信号レベルの理想値を所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶した後、所定の処理に基づいて当該理想値が更新される複数の記憶手段を有する理想値記憶部と、
前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルと既に前記記憶手段が記憶している理想値とを比較し、その大小関係に基づいて当該記憶手段が記憶している理想値を所定量増減して新たな理想値にそれぞれ当該記憶手段の値を更新することを繰り返す比較更新部と、
前記複数の記憶手段にそれぞれ更新されて記憶している理想値を用いて、データ受信の際に前記データ伝送装置からデータ送信される伝送信号の複数の信号レベルをそれぞれ区別して判定するための判定レベルをそれぞれ演算する判定レベル値演算部と、
前記判定レベル値演算部が演算した判定レベルをそれぞれ記憶する判定レベル記憶部とを備える、データ受信装置。
【請求項１５】
前記理想値記憶部が有する複数の記憶手段に前記所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、前記信号レベル検出部が前記トレーニングパターンのシンボルに応じて検出した最初の信号レベルであることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ受信装置。
【請求項１６】
前記理想値記憶部が有する複数の記憶手段に前記所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、予め設定された固定値であることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ受信装置。
【請求項１７】
前記判定レベル値演算部は、前記複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値のうち隣接する理想値をそれぞれ平均することによって前記判定レベルを演算することを特徴とする、請求項１４乃至１６のいずれかに記載のデータ受信装置。
【請求項１８】
前記比較更新部は、前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値を一定量加算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新し、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値から一定量減算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新することを特徴とする、請求項１４乃至１７のいずれかに記載のデータ受信装置。
【請求項１９】
前記比較更新部は、常に前記比較したレベル差以下になるように設定した一定量で、既に前記記憶手段が記憶している理想値を加算または減算することを特徴とする、請求項１８に記載のデータ受信装置。
【請求項２０】
前記比較更新部は、前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値に当該レベル差以下で、かつ当該レベル差に応じて重み付けした量を加算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新し、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値から当該レベル差以下で、かつ当該レベル差に応じて重み付けした量を減算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新することを特徴とする、請求項１４乃至１７のいずれかに記載のデータ受信装置。
【請求項２１】
前記信号レベル検出部は、前記トレーニングパターンにおけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって検出し、
前記判定レベルは、データ受信の際に前記マッピングされて前記データ伝送装置からデータ送信される前記伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルをそれぞれ当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって区別して判定するために設定することを特徴とする、請求項１４乃至２０のいずれかに記載のデータ受信装置。
【請求項２２】
データ受信において前記マッピングされて前記データ伝送装置から前記伝送信号がデータ送信される際、前記信号レベル検出部は、さらに、前記データ伝送装置からデータ送信された前記伝送信号の複数の信号レベルを前記判定レベル記憶部が記憶する判定レベルを用いて区別して判定した結果を出力することを特徴とする、請求項１４乃至２１のいずれかに記載のデータ受信装置。
【請求項２３】
送受信するデータが、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）で定義されたデータフォーマットの信号であることを特徴とする、請求項１４乃至２２のいずれかに記載のデータ受信装置。
【請求項２４】
前記トレーニングパターンは、前記データ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されて当該データ伝送装置から送信され、
前記複数の信号レベルは、相対的に信号レベルが高い上位群と相対的に信号レベルが低い下位群とを含んでおり、
前記トレーニングパターンおよびロック信号は、前記上位群から選ばれた信号レベルと前記下位群から選ばれた信号レベルとが交互になるようにマッピングされており、
前記ヘッダは、隣接するシンボルが同じ信号レベルにマッピングされていることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ受信装置。
【請求項２５】
前記データ受信装置は、
受信した前記伝送信号をデジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部で変換されたデジタル信号からノイズ除去を行って波形整形を行うフィルタと、
前記変換部でデジタル信号に変換された前記ロック信号のクロック成分を再生して前記データ伝送装置との同期を確立するクロック再生部とを、さらに備え、
前記信号レベル検出部は、さらに、前記クロック再生部が同期を確立したクロックに基づいて、前記フィルタで波形整形された前記デジタル信号の複数の信号レベルを前記判定レベル記憶部が記憶する判定レベルを用いて区別して判定した結果を出力し、
前記データ受信装置は、前記信号レベル検出部が出力する判定結果に基づいて、当該判定結果を逆マッピングして前記伝送信号で送信された受信データのシンボルを復号する逆マッピング部を、さらに備えることを特徴とする、請求項２４に記載のデータ受信装置。
【請求項２６】
前記初期動作の際、前記フィルタで波形整形された前記デジタル信号に対して、前記クロック再生部が同期を確立したクロック毎の信号レベルのうち隣接する信号レベルが同じであるとき、前記ヘッダを検出するヘッダ検出部と、
前記ヘッダ検出部が前記ヘッダを検出したタイミングおよび前記クロック再生部が同期を確立したクロックタイミングに基づいて、前記比較更新部が更新する前記記憶手段を指定する教師信号を当該比較更新部へ出力する教師信号生成部とを、さらに備えることを特徴とする、請求項２５に記載のデータ受信装置。
【請求項２７】
前記トレーニングパターンは、前記ヘッダの送出から所定の時間送信され、
前記データ受信装置は、前記トレーニングパターンが送信される所定の時間をカウントするカウンタを、さらに備え、
前記比較更新部は、前記カウンタによるカウントに基づいて前記トレーニングパターンの終了を検出し、前記記憶手段の記憶している理想値の更新を停止することを特徴とする、請求項２６に記載のデータ受信装置。
【請求項２８】
前記逆マッピング部は、前記トレーニングパターンの終了後に、前記信号レベル検出部が出力する判定結果を逆マッピングして前記受信データに対するシンボルの復号を開始することを特徴とする、請求項２７に記載のデータ受信装置。
【請求項２９】
伝送路を介してリング型に接続された複数のデータ伝送装置を含み、それぞれのデータ伝送装置が互いに一方向の通信を行うためのデータ伝送システムであって、
前記データ伝送装置は、それぞれ、
送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングし、当該マッピングされた電気信号を後段のデータ伝送装置に送信するデータ送信部と、
初期動作において前記電気信号の複数の信号レベルが既知の変動パターンで形成されるトレーニングパターンを後段のデータ伝送装置に送信するトレーニングパターン送信部と、
前段のデータ伝送装置から送信された前記電気信号から前記シンボルに応じて信号レベルを検出し、データ受信の際に当該検出した信号レベルをそれぞれ区別して判定する信号レベル検出部と、
前記初期動作の際に、受信する前記複数の信号レベルの理想値を所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶した後、所定の処理に基づいて当該理想値が更新される複数の記憶手段を有する理想値記憶部と、
前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルと既に前記記憶手段が記憶している理想値とを比較し、その大小関係に基づいて当該記憶手段が記憶している理想値を所定量増減して新たな理想値にそれぞれ当該記憶手段の値を更新することを繰り返す比較更新部と、
前記複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値を用いて、前記信号レベル検出部がデータ受信の際に前記電気信号の複数の信号レベルをそれぞれ区別して判定するための判定レベルをそれぞれ演算する判定レベル値演算部と、
前記判定レベル値演算部が演算した判定レベルをそれぞれ記憶する判定レベル記憶部とを備える、データ伝送システム。
【請求項３０】
前記理想値記憶部が有する複数の記憶手段に前記所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、前記信号レベル検出部が前記トレーニングパターンのシンボルに応じて検出した最初の信号レベルであることを特徴とする、請求項２９に記載のデータ伝送システム。
【請求項３１】
前記理想値記憶部が有する複数の記憶手段に前記所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、予め設定された固定値であることを特徴とする、請求項２９に記載のデータ伝送システム。
【請求項３２】
前記判定レベル値演算部は、前記複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値のうち隣接する理想値をそれぞれ平均することによって前記判定レベルを演算することを特徴とする、請求項２９乃至３１のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項３３】
前記比較更新部は、前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値を一定量加算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新し、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値から一定量減算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新することを特徴とする、請求項２９乃至３２のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項３４】
前記比較更新部は、常に前記比較したレベル差以下になるように設定した一定量で、既に前記記憶手段が記憶している理想値を加算または減算することを特徴とする、請求項３３に記載のデータ伝送システム。
【請求項３５】
前記比較更新部は、前記トレーニングパターンのシンボルに応じて、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既に当該記憶手段が記憶している理想値に当該レベル差以下で、かつ当該レベル差に応じて重み付けした量を加算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新し、
前記信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に前記記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既に当該記憶手段タが記憶している理想値から当該レベル差以下で、かつ当該レベル差に応じて重み付けした量を減算して新たな理想値に当該記憶手段の値を更新することを特徴とする、請求項２９乃至３２のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項３６】
前記信号レベル検出部は、前記トレーニングパターンにおけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって検出し、
前記判定レベルは、データ受信の際に前記マッピングされて前段のデータ伝送装置からデータ送信される前記伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルをそれぞれ当該シンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって区別して判定するために設定することを特徴とする、請求項２９乃至３５のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項３７】
前記データ受信の際に、前記信号レベル検出部が前記判定レベル記憶部に記憶された判定レベルを用いて判定した結果出力することを特徴とする、請求項２９乃至３６のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項３８】
送受信するデータがＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）で定義されたデータフォーマットの信号であることを特徴とする、請求項２９乃至３７のいずれかに記載のデータ伝送システム。
【請求項３９】
前記トレーニングパターンは、前段のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されて前段のデータ伝送装置から送信され、
前記複数の信号レベルは、相対的に信号レベルが高い上位群と相対的に信号レベルが低い下位群とを含んでおり、
前記トレーニングパターンおよびロック信号は、前記上位群から選ばれた信号レベルと前記下位群から選ばれた信号レベルとが交互になるようにマッピングされており、
前記ヘッダは、隣接するシンボルが同じ信号レベルにマッピングされていることを特徴とする、請求項２９に記載のデータ伝送システム。
【請求項４０】
前記データ伝送装置は、それぞれ、
受信した前記電気信号をデジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部で変換されたデジタル信号からノイズ除去を行って波形整形を行うフィルタと、
前記変換部でデジタル信号に変換された前記ロック信号のクロック成分を再生して前段のデータ伝送装置との同期を確立するクロック再生部とを、さらに備え、
前記信号レベル検出部は、さらに、前記クロック再生部が同期を確立したクロックに基づいて、前記フィルタで波形整形された前記デジタル信号の複数の信号レベルを前記判定レベル記憶部が記憶する判定レベルを用いて区別して判定した結果を出力し、
前記データ伝送装置は、それぞれ、
前記信号レベル検出部が出力する判定結果に基づいて、当該判定結果を逆マッピングして前記電気信号で送信された受信データのシンボルを復号する逆マッピング部を、さらに備えることを特徴とする、請求項３９に記載のデータ伝送システム。
【請求項４１】
前記データ伝送装置は、それぞれ、
前記初期動作の際、前記フィルタで波形整形された前記デジタル信号に対して、前記クロック再生部が同期を確立したクロック毎の信号レベルのうち隣接する信号レベルが同じであるとき、前記ヘッダを検出するヘッダ検出部と、
前記ヘッダ検出部が前記ヘッダを検出したタイミングおよび前記クロック再生部が同期を確立したクロックタイミングに基づいて、前記比較更新部が更新する前記記憶手段を指定する教師信号を当該比較更新部へ出力する教師信号生成部とを、さらに備えることを特徴とする、請求項４０に記載のデータ伝送システム。
【請求項４２】
前記トレーニングパターンは、前記ヘッダの送出から所定の時間送信され、
前記データ受信装置は、それぞれ、前記トレーニングパターンが送信される所定の時間をカウントするカウンタを、さらに備え、
前記比較更新部は、前記カウンタによるカウントに基づいて前記トレーニングパターンの終了を検出し、前記記憶手段の記憶している理想値の更新を停止することを特徴とする、請求項４１に記載のデータ伝送システム。
【請求項４３】
前記逆マッピング部は、前記トレーニングパターンの終了後に、前記信号レベル検出部が出力する判定結果を逆マッピングして前記受信データに対するシンボルの復号を開始することを特徴とする、請求項４２に記載のデータ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ受信方法およびその装置、並びにデータ伝送システムに関し、より特定的には、リング型等で各装置を伝送路によって接続し、互いに判定レベルを設定して一方向の電気通信を行うデータ受信方法およびその装置、並びにデータ伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーションやＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）といったインターネットや画像情報を自動車内等の空間において伝送する場合、大容量かつ高速な通信が要求される。このようなデジタル化した映像や音声データ、あるいはコンピュータデータ等のデジタルデータを伝送するための通信方式の検討が盛んに行われ、自動車内等の空間においてもデジタルデータを伝送するネットワークの導入が本格化してきている。この車内ネットワークは、例えば、物理的なトポロジをリング・トポロジとし、複数のノードをリング・トポロジで接続させることによって一方向のリング型ＬＡＮを形成し、オーディオ機器、ナビゲーション機器、あるいは情報端末機器等対して統合化した接続を目指している。上記リング型ＬＡＮで用いられる情報系の通信プロトコルとしては、例えば、Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ（以下、ＭＯＳＴと記載する）がある。このＭＯＳＴでは、通信プロトコルだけでなく、分散システムの構築方法まで言及しており、ＭＯＳＴネットワークのデータは、フレームを基本単位として伝送され、各ノードを次々にフレームが一方向に伝送される。
【０００３】
ところで、車内等に設けられるリング型ＬＡＮの場合、放射ノイズが自動車等に搭載された他の電子機器に対する誤動作の原因になることがあり、また、他の機器からの放射ノイズの影響を受けることなく正確に伝送する必要もある。このため、従来のＭＯＳＴを用いたリング型ＬＡＮでは、各ノードを光ファイバーケーブルで接続することによって、電磁波の発生を防止しながら耐ノイズ性を向上させている。また、ツイストペア線や同軸ケーブルのような安価なケーブルを用いた電気通信を行い、放射ノイズが少なく耐ノイズ性を向上しながら２０Ｍｂｐｓを超えるような高速なデータ伝送を可能にしているものもある。例えば、上記電気通信において伝送される信号は、デジタル信号をシンボルタイミング毎に８個の信号レベルにマッピングして、伝送路に送出される（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
図１５〜図１８を参照して、特許文献１で開示されたデータ受信装置について説明する。なお、図１５は当該データ受信装置の構成を示すブロック図であり、図１６は当該データ受信装置の判定レベルを説明するための図であり、図１７は図１５の判定レベル設定部１０７の内部構成を示すブロック図であり、図１８は当該データ受信装置の判定レベル設定方法を説明するための図である。
【０００５】
図１５において、データ受信装置は、レシーバ１０１、ローパスフィルタ１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３、デジタルフィルタ１０４、判定処理部１０５、同期検出部１０６、判定レベル設定部１０７、および判定レベル設定開始検出部１０８を有している。レシーバ１０１は、例えばデジタル信号がシンボルタイミング毎に８個の信号レベルにマッピングされた電気信号Ｄｒを他の装置から受信する。ローパスフィルタ１０２は、レシーバ１０１が受信した電気信号Ｄｒの信号帯域以外の雑音を除去して、電気信号ＤｒをＡ／Ｄコンバータ１０３に送る。Ａ／Ｄコンバータ１０３は、電気信号Ｄｒをデジタル信号に変換して、デジタルフィルタ１０４および同期検出部１０６に送る。デジタルフィルタ１０４は、Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されたデジタル信号が有するシンボルレートの２分の１周波数帯域を帯域通過させ、判定処理部１０５へ出力する。同期検出部１０６は、Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されたデジタル信号の同期を検出する。判定レベル設定部１０７は、デジタルフィルタ１０４から出力された信号に対して、その信号レベルを閾値判定するための判定レベルを設定する。判定レベル設定開始検出部１０８は、他の装置から伝送された判定レベル設定開始パターン信号を検出する。そして、判定処理部１０５は、判定レベル設定部１０７で設定された判定レベルに基づいて、デジタルフィルタ１０４から出力された信号が有するデータシンボルを復号する。
【０００６】
電気信号Ｄｒは、データ送信装置（図示せず）において８種類のデータシンボルを８個の信号レベルにマッピングされている。例えば、電気信号Ｄｒは、上記データシンボルを「＋７」、「＋５」、「＋３」、「＋１」、「−１」、「−３」、「−５」、および「−７」の８個の信号レベルのいずれかにマッピングするように定められている（図１６参照）。このような電気信号Ｄｒが有する各信号レベルを判定するために、上記データ受信装置では、データ伝送を行う前に判定レベル設定が行われる。この判定レベル設定処理の際、上記データ送信装置から初期化パターン信号（以下、トレーニング信号ＴＳと記載する）が送信される。トレーニング信号ＴＳは、受信側で同期確立するための同期パターン信号と、判定レベル設定開始パターン信号（例えば、最大の振幅レベルを所定期間継続する）と、データ送信装置およびデータ受信装置で予め定められたデータパターンの判定レベル設定パターン信号とを含んでいる。判定レベル設定パターン信号は、上記全ての信号レベルが含まれ、様々なパターンが現れるＰＮパターン信号等が用いられる。上記データ送信装置は、電源投入時等にトレーニング信号ＴＳを出力する。
【０００７】
データ受信装置は、トレーニング信号ＴＳが有する上記同期パターン信号を受信すると、同期検出部１０６でクロック再生を行い、同期が確立されたことを検出する。その後、上記判定レベル設定開始パターン信号を判定レベル設定開始検出部１０８によって検出し、上記トレーニング信号ＴＳを受信すると判定レベル設定部１０７にて判定レベルの設定を行う。
【０００８】
判定レベル設定部１０７は、上記各信号レベルをＰ７、Ｐ５、Ｐ３、Ｐ１、Ｍ１、Ｍ３、Ｍ５、およびＭ７として取り扱う。そして、判定レベル設定部１０７は、上記各信号レベル間のそれぞれの判定レベルＰ５７、Ｐ３５、Ｐ１３、ＰＭ１、Ｍ１３、Ｍ３５、およびＭ５７を設定する（図１６参照）。
【０００９】
図１７において、判定レベル設定部１０７は、最大最小信号レベル記憶部１１０と、判定レベル値演算回路１３０と、判定レベル記憶部１４０と、比較回路１５１および１５２と、セレクタ１６１および１６２とを有している。最大最小信号レベル記憶部１１０は、上記各信号レベルの最大値および最小値をそれぞれ保持するレジスタ１１１〜１２６を有している。各信号レベルの最大値を保持したレジスタは、セレクタ１６１と接続され、各信号レベルの最小値を保持したレジスタは、セレクタ１６２と接続されている。トレーニング信号ＴＳは、比較回路１５１および１５２に入力する。そして、セレクタ１６１および１６２は、そのトレーニング信号ＴＳと同期した教師信号ＭＳに基づいて、現在入力しているトレーニング信号ＴＳの信号レベルに相当する最大最小信号レベル記憶部１１０に保持された最大値および最小値を、それぞれ比較回路１５１および１５２に出力する。比較回路１５１は、現在入力しているトレーニング信号ＴＳの信号レベルと、それに相当する最大最小信号レベル記憶部１１０に保持された最大値とを比較する。そして、比較回路１５１は、トレーニング信号ＴＳの信号レベルが上記最大値を超える場合、その信号レベルの最大値を保持する最大最小信号レベル記憶部１１０のレジスタを、その信号レベルに更新する。比較回路１５２は、現在入力しているトレーニング信号ＴＳの信号レベルと、それに相当する最大最小信号レベル記憶部１１０に保持された最小値とを比較する。そして、比較回路１５２は、トレーニング信号ＴＳの信号レベルが上記最小値より小さい場合、その信号レベルの最小値を保持する最大最小信号レベル記憶部１１０のレジスタを、その信号レベルに更新する。
【００１０】
このような更新が繰り返されることによって、最大最小信号レベル記憶部１１０には、トレーニング信号ＴＳの各信号レベルにおけるそれぞれの最大値および最小値が保持される。判定レベル値演算回路１３０は、最大最小信号レベル記憶部１１０に保持された各信号レベルにおけるそれぞれの最大値および最小値を用いて、隣接する信号レベルに対する判定レベルをそれぞれ演算して、判定レベル記憶部１４０に出力する。具体的には、判定レベル値演算回路１３０は、隣接する信号レベルに対する判定レベルを、値が大きな信号レベルの最小値と値が小さな信号レベルの最大値とを平均して演算する。例えば、判定レベル値演算回路１３０は、図１８に示すように、信号レベルＰ７の最小値Ｐ７ｍｉｎと信号レベルＰ５の最大値Ｐ５ｍａｘとを平均して、判定レベルＰ５７を演算する。判定レベル記憶部１４０は、上記判定レベルをそれぞれ保持するレジスタ１４１〜１４７を有している。
【特許文献１】国際公開第０２／３００７７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記データ送信装置から送信されるトレーニング信号ＴＳには、突発的なノイズが加わったり急激なレベル変動が生じたりする場合がある。そして、これらの急峻な変動によって上述したトレーニング信号ＴＳの各信号レベルの最大値や最小値が変化した場合、それらの最大値および最小値が最大最小信号レベル記憶部１１０に保持されてしまう。そして、図１８に示すように、判定レベルＰ５７の演算では、信号レベルＰ７の最小値Ｐ７ｍｉｎおよび信号レベルＰ５の最大値Ｐ５ｍａｘのみが用いられ、他の信号レベルＰ７およびＰ５の値は用いられない。したがって、上記判定レベルは、急峻な変動によって保持された最大値および最小値に基づいて設定されることになり、この状況で設定された判定レベルでは、その後のデータ受信において正確な信号レベルの判定が困難となった。
【００１２】
また、判定レベル設定部１０７が有するレジスタや比較回路は、各信号レベルと、その最大値および最小値それぞれに対応して比較／保持するため、回路規模が大きくなり、データ受信装置のコスト増加の要因となっていた。
【００１３】
それ故に、本発明の目的は、データ通信の初期化において、信号レベルの判定レベルを適切に設定し、その設定を小さな回路規模の構成で実現するデータ受信方法およびその装置、並びにデータ伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。なお、括弧内の参照符号等は、本発明の理解を助けるために、後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１５】
本発明のデータ受信方法は、送信データの各シンボルを複数の信号レベル（＋７、＋５、＋３、＋１、−１、−３、−５、−７）のいずれかにマッピングして送信された伝送信号を受信するため方法であって、初期動作の際、伝送信号の複数の信号レベルが既知の変動パターン（ＰＮデータに基づく信号）で送信されたトレーニングパターンから、シンボルに応じて信号レベルを検出し、受信する複数の信号レベルの理想値（Ｐ１〜Ｐ１４の理想値）を所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ保持し、トレーニングパターンのシンボルに応じて、新たに検出した信号レベルと既に保持している理想値とを比較し、その大小関係に基づいて既に保持している理想値を所定量増減して新たな理想値にそれぞれ更新することを繰り返し、トレーニングパターンのシンボルに応じてそれぞれ更新された理想値を用いて、データ受信の際にデータ送信される伝送信号の複数の信号レベルをそれぞれ区別して判定するための判定レベル（Ｒ１〜Ｒ１３）をそれぞれ設定する。
【００１６】
一例として、所定の条件に基づいて初期設定して保持する理想値は、トレーニングパターンのシンボルに応じて検出したそれぞれの最初の信号レベルである。他の例として、所定の条件に基づいて初期設定して保持する理想値は、それぞれ予め設定された固定値である。
【００１７】
判定レベルは、トレーニングパターンのシンボルに応じてそれぞれ更新された理想値のうち、隣接する理想値をそれぞれ平均することにより設定されてもかまわない。
【００１８】
一例として、トレーニングパターンのシンボルに応じて、新たに検出した信号レベルと既に保持している理想値とを比較し、新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より大きいときには、既に保持している理想値を一定量加算して新たな理想値に更新し、新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より小さいときには、既に保持している理想値から一定量減算して新たな理想値に更新する。さらに、加算または減算する一定量（０．２５階調）を、常に比較したレベル差（１．００階調）以下になるように設定してもかまわない。
【００１９】
他の例として、トレーニングパターンのシンボルに応じて、新たに検出した信号レベルと既に保持している理想値とを比較し、新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より大きい場合には、既に保持している理想値にそのレベル差以下で、かつそのレベル差に応じて重み付けした量を加算した新たな理想値に更新し、新たに検出した信号レベルが既に保持している理想値より小さい場合には、既に保持している理想値からそのレベル差以下で、かつそのレベル差に応じて重み付けした量を減算して新たな理想値に更新する。
【００２０】
また、トレーニングパターンにおけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、そのシンボル（Ｂ（ｋ））に対する直前のシンボル（Ｂ（ｋ−１））の信号レベルとの差分（ｄｄ）によって検出し、判定レベルは、データ受信の際にマッピングされてデータ送信される伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、それぞれそのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって区別して判定するために設定してもかまわない。
【００２１】
さらに、初期動作終了後に、判定レベルを用いて伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルを区別した結果を出力してもよい。具体的には、送受信するデータが、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）で定義されたデータフォーマットの信号である。
【００２２】
例えば、上記トレーニングパターンは、送信側との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されて送信され、複数の信号レベルは、相対的に信号レベルが高い上位群と相対的に信号レベルが低い下位群とを含んでおり、トレーニングパターンおよびロック信号は、上位群から選ばれた信号レベルと下位群から選ばれた信号レベルとが交互になるようにマッピングされており、ヘッダは、シンボルが同じ信号レベルにマッピングされている。この場合、初期動作の際、さらに、ロック信号に含まれるクロック成分を再生して送信側との同期を確立し、同期が確立されたクロック毎の信号レベルの内、隣接する信号レベルが同じであるとき、ヘッダを検出してもかまわない。また、トレーニングパターンは、ヘッダの送出から所定の時間送信され、理想値をそれぞれ更新する繰り返しは、ヘッダの受信から所定の時間を経過することによって終了してもよい。
【００２３】
本発明のデータ伝送装置（１）は、他のデータ伝送装置（１）と伝送路（８０）を介して接続され、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングして送信された伝送信号を受信するための装置であって、初期動作の際に、データ伝送装置から送信された伝送信号の複数の信号レベルが既知の変動パターンで形成されたトレーニングパターンから、シンボルに応じて信号レベルを検出する信号レベル検出部（５４）と、受信する複数の信号レベルの理想値を所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶した後、所定の処理に基づいてその理想値が更新される複数の記憶手段（５７６）を有する理想値記憶部（５７１）と、トレーニングパターンのシンボルに応じて、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルと既に記憶手段が記憶している理想値とを比較し、その大小関係に基づいてその記憶手段が記憶している理想値を所定量増減して新たな理想値にそれぞれその記憶手段の値を更新することを繰り返す比較更新部（５７４）と、複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値を用いて、データ受信の際にデータ伝送装置からデータ送信される伝送信号の複数の信号レベルをそれぞれ区別して判定するための判定レベルをそれぞれ演算する判定レベル値演算部（５７２）と、判定レベル値演算部が演算した判定レベルをそれぞれ記憶する判定レベル記憶部（５７３）とを備える。
【００２４】
一例として、理想値記憶部が有する複数の記憶手段に所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、信号レベル検出部がトレーニングパターンのシンボルに応じて検出した最初の信号レベルである。他の例として、理想値記憶部が有する複数の記憶手段に所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、予め設定された固定値である。
【００２５】
判定レベル値演算部は、複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値のうち隣接する理想値をそれぞれ平均することによって判定レベルを演算してもかまわない。
【００２６】
一例として、比較更新部は、トレーニングパターンのシンボルに応じて、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値を一定量加算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新し、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値から一定量減算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新する。さらに、比較更新部は、常に比較したレベル差以下になるように設定した一定量で、既に記憶手段が記憶している理想値を加算または減算してもかまわない。
【００２７】
他の例として、比較更新部は、トレーニングパターンのシンボルに応じて、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値にそのレベル差以下で、かつそのレベル差に応じて重み付けした量を加算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新し、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値からそのレベル差以下で、かつそのレベル差に応じて重み付けした量を減算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新する。
【００２８】
信号レベル検出部は、トレーニングパターンにおけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、そのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって検出し、判定レベルは、データ受信の際にマッピングされてデータ伝送装置からデータ送信される伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルをそれぞれそのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって区別して判定するために設定してもかまわない。
【００２９】
データ受信においてマッピングされてデータ伝送装置から伝送信号がデータ送信される際、信号レベル検出部は、さらに、データ伝送装置からデータ送信された伝送信号の複数の信号レベルを判定レベル記憶部が記憶する判定レベルを用いて区別して判定した結果を出力してもかまわない。具体的には、送受信するデータが、ＭＯＳＴで定義されたデータフォーマットの信号である。
【００３０】
例えば、上記トレーニングパターンは、データ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されてそのデータ伝送装置から送信され、複数の信号レベルは、相対的に信号レベルが高い上位群と相対的に信号レベルが低い下位群とを含んでおり、トレーニングパターンおよびロック信号は、上位群から選ばれた信号レベルと下位群から選ばれた信号レベルとが交互になるようにマッピングされており、ヘッダは、隣接するシンボルが同じ信号レベルにマッピングされている。
【００３１】
この場合、受信した伝送信号をデジタル信号に変換する変換部（５２）と、変換部で変換されたデジタル信号からノイズ除去を行って波形整形を行うフィルタ（５３）と、変換部でデジタル信号に変換されたロック信号のクロック成分を再生してデータ伝送装置との同期を確立するクロック再生部（５０）とを、さらに備え、信号レベル検出部は、さらに、クロック再生部が同期を確立したクロックに基づいて、フィルタで波形整形されたデジタル信号の複数の信号レベルを判定レベル記憶部が記憶する判定レベルを用いて区別して判定した結果を出力し、信号レベル検出部が出力する判定結果に基づいて、その判定結果を逆マッピングして伝送信号で送信された受信データのシンボルを復号する逆マッピング部（５５）を、さらに備えてもかまわない。さらに、初期動作の際、フィルタで波形整形されたデジタル信号に対して、クロック再生部が同期を確立したクロック毎の信号レベルのうち隣接する信号レベルが同じであるとき、ヘッダを検出するヘッダ検出部（５８）と、ヘッダ検出部がヘッダを検出したタイミングおよびクロック再生部が同期を確立したクロックタイミングに基づいて、比較更新部が更新する記憶手段を指定する教師信号をその比較更新部へ出力する教師信号生成部（５９）とを、さらに備えてもかまわない。例えば、上記トレーニングパターンは、ヘッダの送出から所定の時間（固定長）送信され、データ受信装置は、トレーニングパターンが送信される所定の時間をカウントするカウンタを、さらに備え、比較更新部は、カウンタによるカウントに基づいてトレーニングパターンの終了を検出し、記憶手段の記憶している理想値の更新を停止する。また、逆マッピング部は、トレーニングパターンの終了後に、信号レベル検出部が出力する判定結果を逆マッピングして受信データに対するシンボルの復号を開始してもかまわない。
【００３２】
本発明のデータ伝送システムは、伝送路を介してリング型に接続された複数のデータ伝送装置（１）を含み、それぞれのデータ伝送装置が互いに一方向の通信を行うためのシステムであって、データ伝送装置は、それぞれ、送信データの各シンボルを複数の信号レベルのいずれかにマッピングし（６３）、そのマッピングされた電気信号を後段のデータ伝送装置に送信するデータ送信部（６４〜６６）と、初期動作において電気信号の複数の信号レベルが既知の変動パターンで形成されるトレーニングパターンを後段のデータ伝送装置に送信するトレーニングパターン送信部（６７）と、前段のデータ伝送装置から送信された電気信号からシンボルに応じて信号レベルを検出し、データ受信の際にその検出した信号レベルをそれぞれ区別して判定する信号レベル検出部と、初期動作の際に、受信する複数の信号レベルの理想値を所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶した後、所定の処理に基づいてその理想値が更新される複数の記憶手段を有する理想値記憶部と、トレーニングパターンのシンボルに応じて、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルと既に記憶手段が記憶している理想値とを比較し、その大小関係に基づいてその記憶手段が記憶している理想値を所定量増減して新たな理想値にそれぞれその記憶手段の値を更新することを繰り返す比較更新部と、複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値を用いて、信号レベル検出部がデータ受信の際に電気信号の複数の信号レベルをそれぞれ区別して判定するための判定レベルをそれぞれ演算する判定レベル値演算部と、判定レベル値演算部が演算した判定レベルをそれぞれ記憶する判定レベル記憶部とを備える。
【００３３】
一例として、理想値記憶部が有する複数の記憶手段に所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、信号レベル検出部がトレーニングパターンのシンボルに応じて検出した最初の信号レベルである。他の例として、理想値記憶部が有する複数の記憶手段に所定の条件に基づいて初期設定してそれぞれ記憶される理想値は、予め設定された固定値である。
【００３４】
判定レベル値演算部は、複数の記憶手段がそれぞれ更新されて記憶している理想値のうち隣接する理想値をそれぞれ平均することによって判定レベルを演算してもかまわない。
【００３５】
一例として、比較更新部は、トレーニングパターンのシンボルに応じて、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値を一定量加算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新し、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値から一定量減算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新する。さらに、比較更新部は、常に比較したレベル差以下になるように設定した一定量で、既に記憶手段が記憶している理想値を加算または減算してもかまわない。
【００３６】
他の例として、比較更新部は、トレーニングパターンのシンボルに応じて、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より大きい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値にそのレベル差以下で、かつそのレベル差に応じて重み付けした量を加算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新し、信号レベル検出部が新たに検出した信号レベルが既に記憶手段が記憶している理想値より小さい場合には、既にその記憶手段が記憶している理想値からそのレベル差以下で、かつそのレベル差に応じて重み付けした量を減算して新たな理想値にその記憶手段の値を更新する。
【００３７】
信号レベル検出部は、トレーニングパターンにおけるシンボルに応じた複数の信号レベルを、そのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって検出し、判定レベルは、データ受信の際にマッピングされて前段のデータ伝送装置からデータ送信される伝送信号におけるシンボルに応じた複数の信号レベルをそれぞれそのシンボルに対する直前のシンボルの信号レベルとの差分によって区別して判定するために設定してもかまわない。
【００３８】
データ受信の際に、信号レベル検出部が判定レベル記憶部に記憶された判定レベルを用いて判定した結果出力してもかまわない。具体的には、送受信するデータがＭＯＳＴで定義されたデータフォーマットの信号である。
【００３９】
例えば、上記トレーニングパターンは、前段のデータ伝送装置との同期を確立するためのクロック成分を含むロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されて前段のデータ伝送装置から送信され、複数の信号レベルは、相対的に信号レベルが高い上位群と相対的に信号レベルが低い下位群とを含んでおり、トレーニングパターンおよびロック信号は、上位群から選ばれた信号レベルと下位群から選ばれた信号レベルとが交互になるようにマッピングされており、ヘッダは、隣接するシンボルが同じ信号レベルにマッピングされている。
【００４０】
この場合、データ伝送装置は、それぞれ、受信した電気信号をデジタル信号に変換する変換部と、変換部で変換されたデジタル信号からノイズ除去を行って波形整形を行うフィルタと、変換部でデジタル信号に変換されたロック信号のクロック成分を再生して前段のデータ伝送装置との同期を確立するクロック再生部とを、さらに備え、信号レベル検出部は、さらに、クロック再生部が同期を確立したクロックに基づいて、フィルタで波形整形されたデジタル信号の複数の信号レベルを判定レベル記憶部が記憶する判定レベルを用いて区別して判定した結果を出力し、データ伝送装置は、それぞれ、信号レベル検出部が出力する判定結果に基づいて、その判定結果を逆マッピングして電気信号で送信された受信データのシンボルを復号する逆マッピング部を、さらに備えてもよい。また、データ伝送装置は、それぞれ、初期動作の際、フィルタで波形整形されたデジタル信号に対して、クロック再生部が同期を確立したクロック毎の信号レベルのうち隣接する信号レベルが同じであるとき、ヘッダを検出するヘッダ検出部と、ヘッダ検出部がヘッダを検出したタイミングおよびクロック再生部が同期を確立したクロックタイミングに基づいて、比較更新部が更新する記憶手段を指定する教師信号をその比較更新部へ出力する教師信号生成部とを、さらに備えてもかまわない。例えば、トレーニングパターンは、ヘッダの送出から所定の時間送信され、データ受信装置は、それぞれ、トレーニングパターンが送信される所定の時間をカウントするカウンタを、さらに備え、比較更新部は、カウンタによるカウントに基づいてトレーニングパターンの終了を検出し、記憶手段の記憶している理想値の更新を停止する。また、逆マッピング部は、トレーニングパターンの終了後に、信号レベル検出部が出力する判定結果を逆マッピングして受信データに対するシンボルの復号を開始してもかまわない。
【発明の効果】
【００４１】
本発明のデータ伝送方法によれば、多値マッピングされて送信された伝送波形に対して、そのシンボルに応じた信号レベルを判定する際の判定レベルを、初期化動作の際にトレーニングパターンで受信したそれぞれの信号レベルを総合的に考慮した理想値に基づいて設定される。つまり、トレーニングパターンに突発的なノイズが加わったり急激なレベル変動が生じたりすることによる急峻な変動が生じても、これらの値が単独で判定レベルに設定されることはなく、全体の信号レベルの傾向を含んだ適切な判定レベルが設定される。したがって、これらの判定レベルを用いて、伝送波形のシンボルに応じた信号レベルを判定することによって、正確なデータ判定を行うことができる。また、判定レベルを設定するために必要な理想値の保持や比較するデバイスの数は、従来と比較して大幅に削減される。つまり、装置規模を従来より小さくして、適切な判定レベルを設定することができる。
【００４２】
また、トレーニングパターンのシンボルに応じて検出した最初の信号レベルを、初期設定における理想値として保持することによって、トレーニングパターンの受信開始直後から適切な理想値に近づけることができる。さらに、予め設定された固定値を、初期設定における理想値として保持することによって、トレーニングパターンの受信開始直後に予め意図した理想値に近づけることができる。
【００４３】
それぞれの理想値を一定量の増減により更新することによって、更新のための装置構成が単純になる。また、更新される理想値は、受信した信号レベルを超えることがなく、微少量ずつ理想値を増減させることができる。
【００４４】
また、既に保持している理想値と新たに検出した理想値との差に応じて重み付けを行った数値を用いて加算／減算することによって、トレーニングパターンの受信レベルの傾向により近づけた理想値を設定することができる。
【００４５】
さらに、受信したシンボル値を前シンボル値に対する差分値によって判定することによって、送信側から伝送する際の全体的な信号レベル変化（電圧変化）をキャンセルすることができる。
【００４６】
また、ロック信号が送信された後に所定のヘッダが付与されてトレーニングパターンが送信され、ヘッダを同じ信号レベルが連続するマッピングによって生成する場合、容易にロック信号とトレーニングパターンとを区別することができる。また、トレーニングパターンをヘッダの送出から所定の時間送信することによって、理想値を更新する処理をヘッダの受信から所定の時間を経過後に終了することができる。
【００４７】
また、本発明のデータ受信装置およびデータ伝送システムによれば、上述したデータ受信方法と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムについて説明する。当該データ伝送システムは、複数のデータ伝送装置を有しており、それらのデータ伝送装置の内部にそれぞれ受信部が構成されている。これは、本発明のデータ受信装置が用いられる一例であり、データ受信装置のみを構成する場合、当該データ受信装置に上記受信部を構成すればよい。なお、図１は、当該データ伝送システムの構成を示すブロック図である。
【００４９】
図１において、データ伝送システムは、物理的なトポロジをリング・トポロジとし、複数のノードをリング・トポロジで接続することによって一方向のリング型ＬＡＮを形成している。以下、上記データ伝送システムの一例として、各ノードを６段のデータ伝送装置１ａ〜１ｆによって構成し、それぞれ伝送路８０ａ〜８０ｆによってリング型に接続し、伝送されるデータが伝送路８０ａ〜８０ｆを介して一方向に伝送されるシステムを説明する。各データ伝送装置１ａ〜１ｆには、それぞれデータ伝送システムを伝送したデータに基づいて処理を行い、その結果をデータ伝送システムに出力する接続機器（例えば、オーディオ機器、ナビゲーション機器、あるいは情報端末機器）１０ａ〜１０ｆが接続されている。なお、一般的なハードウエアの形態としては、それぞれのデータ伝送装置１ａ〜１ｆおよび接続機器１０ａ〜１０ｆが一体的に構成される。
【００５０】
上記データ伝送システムで用いられる情報系の通信プロトコルとしては、例えば、Ｍｅｄｉａ  Ｏｒｉｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ（以下、ＭＯＳＴと記載する）がある。ＭＯＳＴを通信プロトコルとして伝送されるデータは、フレームを基本単位として伝送され、各データ伝送装置１の間を次々にフレームが一方向に伝送される。つまり、データ伝送装置１ａは、伝送路８０ａを介してデータ伝送装置１ｂに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｂは、伝送路８０ｂを介してデータ伝送装置１ｃに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｃは、伝送路８０ｃを介してデータ伝送装置１ｄに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｄは、伝送路８０ｄを介してデータ伝送装置１ｅに対してデータを出力する。また、データ伝送装置１ｅは、伝送路８０ｅを介してデータ伝送装置１ｆに対してデータを出力する。そして、データ伝送装置１ｆは、伝送路８０ｆを介してデータ伝送装置１ａに対してデータを出力する。伝送路８０ａ〜８０ｆにはツイストペア線や同軸ケーブルのような安価なケーブルが用いられ、データ伝送装置１は、互いに電気通信を行う。ここで、当該データ伝送システムの電源投入時においては、データ伝送装置１ａが自装置のクロックによりデータを送信するマスタであり、他のデータ伝送装置１ｂ〜１ｆがマスタで生成されるクロックに周波数をロックするスレーブである。
【００５１】
次に、図２を参照して、データ伝送装置１の構成について説明する。なお、図２は、データ伝送装置１の構成を示す機能ブロック図である。なお、上述した複数のデータ伝送装置１ａ〜１ｆは、それぞれ同様の構成である。
【００５２】
図２において、データ伝送装置１は、コントローラ２、マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）３、および送受信部４を備えている。以下、当該データ伝送システムで用いる通信プロトコルの一例として、ＭＯＳＴを用いて説明を行う。
【００５３】
コントローラ２には、データ伝送システムを伝送したデータに基づいて処理を行い、その結果をデータ伝送システムに出力する接続機器１０が接続されている。そして、コントローラ２は、その機能の一つとして、接続された接続機器１０からのデータをＭＯＳＴで規定されるプロトコルに変換して送受信部４にデジタルデータＴＸを出力し、送受信部４から出力されるデジタルデータＲＸがコントローラ２に入力し、接続された接続機器１０に伝送する。
【００５４】
ＭＰＵ３は、データ伝送装置１が有する各伝送モードに基づいて、コントローラ２、送受信部４、および上記接続機器１０を制御する。例えば、ＭＰＵ３は、データ伝送装置１のリセット機能、電源制御（省エネモードの切り替え）、マスタ／スレーブの選択処理、ダイアグモードへの移行処理、およびスクランブル伝送機能等を制御する。
【００５５】
送受信部４は、典型的にはＬＳＩで構成され、受信部５、送信部６、クロック制御部７を有している。受信部５は、伝送路８０から入力する他のデータ伝送装置１からの電気信号を受信し、その電気信号をデジタル信号ＲＸに変換してコントローラ２に出力する。また、受信部５は、上記電気信号に含まれるクロック成分を再生して、クロック制御部７に出力する。送信部６は、クロック制御部７のクロックに基づいて、コントローラ２から出力されるデジタルデータＴＸを電気信号に変換して、伝送路８０を介して他のデータ伝送装置１に出力する。
【００５６】
クロック制御部７は、データ伝送装置１のクロックを制御し、例えば、他のデータ伝送装置１で使用されるクロックを再生したり、コントローラ２のクロックを再生したり、送信側の信号処理部で用いられるクロックを出力したりする。具体的には、クロック制御部７は、データ伝送装置１がマスタである場合、送信側ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）で再生したクロックを出力し、スレーブである場合、受信側ＰＬＬで再生したクロックを出力する。
【００５７】
送信部６は、セレクタ６１、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部６２、マッピング部６３、ロールオフフィルタ６４、ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）６５、差動ドライバ６６、およびトレーニング信号発生部６７を有している。なお、Ｓ／Ｐ変換部６２、マッピング部６３、およびロールオフフィルタ６４によって、送信側の信号処理部を形成しており、以下、説明を具体的にするために、当該信号処理部がデジタルデータを８値マッピングしたアナログ電気信号に変換して出力する場合について説明する。このアナログ電気信号の詳細については、後述する。
【００５８】
セレクタ６１は、クロック制御部７によって制御されるクロックに基づいて、送信部６から送信するデータ（例えば、デジタルデータＴＸまたはデジタルデータＲＸ）を選択してＳ／Ｐ変換部６２へ出力する。
【００５９】
Ｓ／Ｐ変換部６２は、多値化伝送を行うために、コントローラ２から出力されるシリアルのデジタルデータＴＸを２ビット毎のパラレルデータに変換する。マッピング部６３は、Ｓ／Ｐ変換部６２で変換された２ビット毎のパラレルデータや後述するトレーニング信号発生部６７から出力されるトレーニング信号ＴＳを、上記システムクロックに基づいて８値のシンボルのいずれかにマッピングを行う。このマッピングは、受信側に配置される他のデータ伝送装置１でクロック再生を行うために、２ビット毎のパラレルデータを８値のシンボルのうち上位４シンボルと下位４シンボルとに交互に割り当てられる。また、送信および受信との間の直流成分の変動や差の影響を除外するために、前値との差分によってマッピングが行われる。
【００６０】
図３および図４を参照して、８値マッピングの一例について説明する。なお、図３は８値マッピング出力の遷移状態を示す図であり、図４は図３の８値マッピング出力を差分値によって示した図である。
【００６１】
図３および図４において、８値マッピング方式では、各データ伝送装置１間の直流成分の変動や差によらず受信可能とするため、前シンボル値と上記２ビット毎のパラレルデータ（送信データ）に基づいて、送信シンボル値の決定（マッピング）を行う。送信シンボル値は、「＋７」、「＋５」、「＋３」、「＋１」、「−１」、「−３」、「−５」、および「−７」の８個の信号レベルのいずれかにマッピングするように定められている。例えば、前シンボル値Ｂ（ｋ−１）が「−１」で送信データ「００」をマッピングする場合、送信シンボル値Ｂ（ｋ）は「＋７」となり前シンボル値との差分値は「＋８」となる。図３に示すように、送信シンボル値Ｂ（ｋ）は、前シンボル値Ｂ（ｋ−１）の極性に対して、その正負が交互になるようにマッピングされる。また、図４に示すように、前シンボル値との差分値に対して、送信データが一意に決まるようにマッピングされる。
【００６２】
図２に戻り、ロールオフフィルタ６４は、送信する電気信号の帯域制限および符号間干渉を抑えるための波形整形フィルタである。例えば、シンボルレートの４倍のサンプリング周波数で、ロールオフ率１００％、タップ数３３タップ、およびビット数１２ビットのＦＩＲフィルタを使用する。
【００６３】
ＤＡＣ６５は、ロールオフフィルタ６４で帯域制限された信号をアナログ信号に変換する。例えば、１００ＭＨｚで動作する１２ビットのＤ／Ａコンバータであり、差動ドライバ６６の出力端で上記送信シンボル値が交互に最大あるいは最小の振幅レベルとなった正弦波が出力可能なようにアナログ信号を出力する。差動ドライバ６６は、ＤＡＣ６５から出力されるアナログ信号の強度を増幅して差動信号に変換して伝送路８０に送出する。差動ドライバ６６は、伝送路８０が有する２本１組の導線に対して、送出する電気信号を伝送路８０の一方側（プラス側）導線に送信し、当該電気信号と正負反対の信号を伝送路８０の他方側（マイナス側）に送信する。これによって、伝送路８０には、プラス側とマイナス側との電気信号が１つのペアとして伝送するため、お互いの電気信号の変化をお互いの電気信号が打ち消しあい、伝送路８０からの放射ノイズおよび外部からの電気的影響を軽減することができる。
【００６４】
トレーニング信号発生部６７は、電源投入時等の初期化処理の際、受信側に配置される他のデータ伝送装置１との間でデータ判定の基準となる判定レベルの設定を行うための所定のトレーニング信号ＴＳを生成する。トレーニング信号ＴＳは、受信側で同期確立するためのクロック再生用信号（例えば、正弦波。以下、ロック信号と記載する）と、トレーニングパターンヘッダ（例えば、最大あるいは最小の振幅レベルを所定期間継続する）と、各データ伝送装置１間で既知のデータパターンであるトレーニングパターンとを含んでいる。トレーニングパターンは、上記全ての送信シンボル値が含まれ、様々なパターンが現れるＰＮパターン信号等が用いられる。トレーニング信号発生部６７で生成されたトレーニング信号ＴＳは、マッピング部６３に送出される。
【００６５】
図５および図６は、データ伝送装置１から送信データとして伝送される伝送波形の一例である。なお、図５は前シンボル値Ｂ（ｋ−１）が上位４シンボル（「＋７」、「＋５」、「＋３」、「＋１」）である場合にシンボル値Ｂ（ｋ）が下位４シンボル（「−１」、「−３」、「−５」、「−７」）にマッピングされた伝送波形であり、図６は前シンボル値Ｂ（ｋ−１）が下位４シンボルである場合にシンボル値Ｂ（ｋ）が上位４シンボルにマッピングされた伝送波形である。データ伝送装置１から伝送される送信データは、上位４シンボルのうちのいずれかと、下位４シンボルのうちいずれかとが、交互にマッピングされた伝送波形である。
【００６６】
図５において、前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「＋７」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）がシンボル「−１」、「−３」、「−５」、および「−７」を示すことによって、それぞれ送信データ「００」、「１０」、「１１」、および「０１」が伝送される（図５の左端図）。前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「＋５」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）が同様のシンボル値を示すことによって、それぞれ送信データ「０１」、「００」、「１０」、および「１１」が伝送される（図５の左中図）。前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「＋３」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）が同様のシンボル値を示すことによって、それぞれ送信データ「１１」、「０１」、「００」、および「１０」が伝送される（図５の右中図）。そして、前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「＋１」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）が同様のシンボル値を示すことによって、それぞれ送信データ「１０」、「１１」、「０１」、および「００」が伝送される（図５の右端図）。
【００６７】
図６において、前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「−７」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）がシンボル「＋７」、「＋５」、「＋３」、および「＋１」を示すことによって、それぞれ送信データ「１０」、「１１」、「０１」、および「００」が伝送される（図６の左端図）。前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「−５」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）が同様のシンボル値を示すことによって、それぞれ送信データ「１１」、「０１」、「００」、および「１０」が伝送される（図６の左中図）。前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「−３」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）が同様のシンボル値を示すことによって、それぞれ送信データ「０１」、「００」、「１０」、および「１１」が伝送される（図６の右中図）。そして、前シンボル値Ｂ（ｋ−１）がシンボル「−１」の場合、シンボル値Ｂ（ｋ）が同様のシンボル値を示すことによって、それぞれ送信データ「００」、「１０」、「１１」、および「０１」が伝送される（図６の右端図）。
【００６８】
図７は、データ伝送装置１から伝送されるトレーニング信号ＴＳの伝送波形の一例である。上述したように、トレーニング信号ＴＳは、ロック信号、トレーニングパターンヘッダ、およびトレーニングパターンを含んでおり、ロック信号→トレーニングパターンヘッダ→トレーニングパターンの順で送信される。
【００６９】
ロック信号は、受信側で送信側との同期確立するために送信側が送出する信号である。ロック信号の最大および最小振幅レベルに対応するタイミングを受信側で検出することによって送信側および受信側間での同期を確立する。ロック信号は、上述した上位４シンボルのうちのいずれかと、下位４シンボルのうちいずれかとが、交互にマッピングされた伝送波形となる。これによって、ロック信号には、固定の周波数成分が含まれることになり、受信側でのクロック再生が容易になる。
【００７０】
図８〜図１１は、それぞれロック信号の伝送波形パターンの例を示している。第１の例として、ロック信号は、シンボル「＋７」とシンボル「−７」とが交互にマッピングされた伝送波形で送出される（図８の例）。この場合、ロック信号は、最大振幅を有する伝送波形となる。第２の例として、ロック信号は、シンボル「＋１」とシンボル「−１」とが交互にマッピングされた伝送波形で送出される（図９の例）。この場合、ロック信号は、最小振幅を有する伝送波形となる。第３の例として、固定されたパターンを繰り返してマッピングされた伝送波形で送出される（図１０の例）。図１０では、ロック信号は、１周期が８シンボルから構成されており、１〜６シンボル目で「＋１」と「−１」とが交互に繰り返され、７シンボル目が「＋７」、８シンボル目が「−７」となっている。第４の例は、ランダムパターンをマッピングした伝送波形で送出される（図１１の例）。いずれの例においても、ロック信号は、上位４シンボルのうちのいずれかと、下位４シンボルのうちいずれかとが、交互にマッピングされた伝送波形となる。
【００７１】
図７に戻り、トレーニングパターンヘッダは、受信側のクロック同期確立後に送信側がトレーニングパターンに付与して送出する信号である。トレーニングパターンヘッダは、上記ロック信号に対して途切れることなく送出され、所定のシンボル（例えば、シンボル「＋７」や「−７」）を所定期間連続してマッピングすることによって形成される。つまり、マッピング部６３は、このトレーニングパターンヘッダをマッピング処理するとき、伝送信号が真横へ移動する特殊なマッピングを行う。このトレーニングパターンヘッダを受信側で検出することによって、ロック信号とトレーニングパターンとを区別することができる。受信側において、トレーニングパターンヘッダを逆マッピング処理（後述する）した場合、その差分値が０に近い値となる。例えば、図７で示すトレーニングパターンヘッダは、３シンボルから構成されており、全てのシンボルが「＋７」で差分値が０となる最大の振幅レベルを継続している。なお、トレーニングパターンヘッダは、上述した上位４シンボルのうちのいずれかと、下位４シンボルのうちいずれかとが、交互にマッピングされるパターンを崩すものであれば、他の伝送波形でもかまわない。例えば、上位４シンボルのうちいずれかが連続してマッピングされた伝送波形でトレーニングパターンヘッダが構成されてもかまわない。
【００７２】
トレーニングパターンは、上述した上位４シンボルのうちのいずれかと、下位４シンボルのうちいずれかとが、交互にマッピングされた伝送波形である。具体的には、トレーニングパターンは、上述した全ての送信シンボル値が含まれ、様々なパターンが現れるＰＮデータ等を上述したマッピングテーブルに基づいてマッピングしたパターンである。上記ＰＮデータを予め決められたデータ系列とすることで、受信側においてトレーニングパターンのエミュートが可能となり、擬似ランダムデータ（ＰＮデータ）による判定レベル設定が確実容易に行える。このトレーニングパターンは、固定長（トレーニングパターンヘッダの送出から所定時間経過で終了する）であるのが好ましい。なお、トレーニングパターンを可変長にして、当該トレーニングパターンの終了を示す信号を付与してもかまわない。
【００７３】
トレーニングパターンが送出された後、途切れることなく上述したマッピングテーブルに基づいてマッピングされた送信データの送信が開始される。受信側では、トレーニング信号ＴＳ全体を受信した後、送信データの受信を行う。このようなトレーニング信号を用いることによって、初期動作の際、受信側ではクロック同期の確立および多値判定レベルの設定を行うことができる。そして、受信側では、多値判定レベルに基づいて送信データの信号レベルを判定し、その判定結果を逆マッピングすることによって、データ再生が可能となる。
【００７４】
図２に戻り、受信部５は、クロック再生部５０、差動レシーバ５１、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）５２、ロールオフフィルタ５３、差分算出部５４、逆マッピング部５５、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部５６、判定レベル設定部５７、トレーニング信号検出部５８、および教師信号生成部５９を有している。なお、ロールオフフィルタ５３、差分算出部５４、逆マッピング部５５、およびＰ／Ｓ変換部５６によって、受信側の信号処理部を形成している。
【００７５】
差動レシーバ５１は、伝送路８０から入力する差動信号を電圧信号に変換してＡＤＣ５２に出力する。上述したように、伝送路８０が有する２本１組の導線に対してプラス側とマイナス側との電気信号が１つのペアとして伝送しており、差動レシーバ５１は、プラス側とマイナス側との差から信号を判断するため、外部からの電気的影響に対して効力を発揮する。そして、ＡＤＣ５２は、差動レシーバ５１から出力される電圧信号をデジタル信号に変換する。
【００７６】
ロールオフフィルタ５３は、ＡＤＣ５２から出力されるデジタル信号のノイズ除去を行う波形整形用のＦＩＲフィルタであり、例えば、シンボルレートの１６倍のＦＩＲフィルタが使用される。上述した送信側のロールオフフィルタ６４と合わせ、符号間干渉のないロールオフ特性を実現する。差分算出部５４は、後述するクロック再生部５０で検出したデータシンボルタイミングに基づいて、ロールオフフィルタ５３から出力された受信シンボル値と前シンボル値との差分値を演算する。そして、差分算出部５４は、判定レベル設定部５７で設定された判定レベルに基づいて、上記差分値毎にデータ判定を行って、その判定値を逆マッピング部５５に出力する。このように、受信したシンボル値を前シンボル値に対する差分値で判定することによって、送信側から受信側のデータ伝送装置１に伝送する際の全体的な電圧変化をキャンセルすることができる。
【００７７】
逆マッピング部５５は、クロック再生部５０で検出したデータシンボルタイミングに基づいて、上記判定値を用いて送信側のマッピング部６３でマッピングする前のデータに復号する。この逆マッピング部５５における逆マッピング処理によって、上記判定値がパラレルデータに変換される。Ｐ／Ｓ変換部５６は、逆マッピング部５５で変換されたパラレルデータをシリアルのデジタルデータＲＸに変換して、コントローラ２に出力する。
【００７８】
クロック再生部５０は、ＡＤＣ５２から出力される伝送路８０から受信した信号のクロック成分を再生することによって、伝送路のクロック再生を行い、上述した伝送波形の最大あるいは最小ポイントとなるデータシンボルタイミングを検出する。そして、クロック再生部５０で再生されたクロックは、受信側の信号処理部のクロックとして用いられる。また、クロック再生部５０で再生されたクロックは、クロック制御部７に出力され受信側ＰＬＬのリファレンスクロック入力として用いられる。
【００７９】
判定レベル設定部５７は、差分算出部５４で演算された差分値ｄｄに対して、その差分値ｄｄを閾値判定するための判定レベルを設定する。トレーニング信号検出部５８は、他のデータ伝送装置１から伝送されたトレーニング信号ＴＳのトレーニングパターンヘッダおよびトレーニングパターンを検出する。教師信号生成部５９は、トレーニング信号検出部５８がトレーニング信号ＴＳのトレーニングパターンヘッダおよびトレーニングパターンを検出した際、そのトレーニングパターンと同じデータパターンを有し、かつ当該トレーニングパターンと同期した教師信号ＭＳを判定レベル設定部５７に出力する。なお、これらの動作の詳細については、後述する。
【００８０】
次に、図１２を参照して、判定レベル設定部５７の構造について説明する。なお、図１２は、判定レベル設定部５７の構成を示すブロック図である。
【００８１】
図１２において、判定レベル設定部５７は、理想値記憶部５７１、判定レベル値演算回路５７２、判定レベル記憶部５７３、比較回路５７４、およびセレクタ５７５を有している。理想値記憶部５７１は、差分算出部５４で演算されるトレーニングパターンにおける各差分値の理想値を、それぞれ保持するレジスタ５７６ａ〜５７６ｎを有している。レジスタ５７６ａ〜５７６ｎは、セレクタ５７５と接続されている。セレクタ５７５は、教師信号生成部５９から出力される教師信号ＭＳに基づいて、現在入力しているトレーニングパターンの差分値に相当する理想値記憶部５７１に保持された理想値を、比較回路５７４に出力する。比較回路５７４は、現在入力しているトレーニングパターンの差分値と、それに相当する理想値記憶部５７１に保持された理想値とを比較する。そして、比較回路５７４は、当該理想値に後述する所定の演算を行って、その理想値を保持する理想値記憶部５７１のレジスタ５７６ａ〜５７６ｎを、演算後の理想値に更新する。
【００８２】
判定レベル値演算回路５７２は、理想値記憶部５７１に保持された各理想値を用いて、隣接する理想値に対する判定レベルをそれぞれ演算して、判定レベル記憶部５７３に出力する。具体的には、判定レベル値演算回路５７２は、隣接する理想値に対する判定レベルを、それぞれの理想値を平均して演算する。判定レベル記憶部５７３は、隣接する理想値の間に応じた上記判定レベルをそれぞれ保持するレジスタ５７７ａ〜５７７ｍを有している。
【００８３】
次に、図１３を参照して、判定レベル設定部５７で設定される判定レベルおよび判定値と、差分算出部５４で演算される差分値との一例について説明する。なお、図１３は、判定レベル設定部５７の判定レベルを説明するための図である。
【００８４】
上述したように、８値マッピングを行う場合、送信側のデータ伝送装置１では、データシンボルを８個の信号レベルにマッピングしている（図３〜図６参照）。具体的には、データシンボルを「＋７」、「＋５」、「＋３」、「＋１」、「−１」、「−３」、「−５」、および「−７」の８個の信号レベル（送信シンボル値）のいずれかにマッピングするように定められている。そして、送信シンボル値は、前シンボル値の極性に対して、その正負が交互になるようにマッピングされ、前シンボル値との差分値に対して、送信データが一意に決まるようにマッピングされている。具体的には、小さい差分値から順に、「−１４」、「−１２」、「−１０」、「−８」、「−６」、「−４」、「−２」、「＋２」、「＋４」、「＋６」、「＋８」、「＋１０」、「＋１２」、および「＋１４」の１４種類の差分値となる。これらの差分値は、送信側のデータ伝送装置１でマッピングされる送信側の差分値である。つまり、受信側のデータ伝送装置１で受信した伝送波形においては、上述した差分値を正確に保持した状態で伝送されないことが多い。したがって、受信側のデータ伝送装置１は、受信して算出した受信側の差分値が、どの上記送信側の差分値を示しているのか判定する必要がある。この判定した結果が判定値であり、当該判定値は、上述した送信側における１４種類の差分値の何れかを示す。
【００８５】
図１３において、判定レベル設定部５７は、小さい差分値から順に、それぞれＰ１〜Ｐ１４として上記受信側の差分値を取り扱う。そして、判定レベル設定部５７は、上記隣接する差分値Ｐ１〜Ｐ１４の間にそれぞれの判定レベルＲ１〜Ｒ１３を設定する。これらの判定レベルＲ１〜Ｒ１３は、上記判定値を判定する際の判定境界となる数値である。例えば、判定レベルＲ１は、受信側の差分値Ｐ１およびＰ２の間に設定され、受信側の差分値Ｐ１およびＰ２に相当するそれぞれの判定値（「−１４」および「−１２」）の判定境界となる。判定レベルＲ２は、受信側の差分値Ｐ２およびＰ３の間に設定され、受信側の差分値Ｐ２およびＰ３に相当するそれぞれの判定値（「−１２」および「−１０」）の判定境界となり、他の判定レベルＲ３〜Ｒ１３も同様に設定される。そして、差分算出部５４（図２参照）は、算出した差分値が判定レベルＲ１より小さな値の場合、判定値「−１４」を逆マッピング部５５に出力する。また、差分算出部５４は、算出した差分値が判定レベルＲ１より大きく、かつ判定レベルＲ２より小さな値の場合、判定値「−１２」を逆マッピング部５５に出力する。このように、差分算出部５４は、判定レベル設定部５７に設定された判定レベルＲ１〜Ｒ１３と算出した差分値とを比較して、その比較結果の数値領域に相当する判定値を逆マッピング部５５に出力する。
【００８６】
このような判定値を判定するために、データ伝送装置１では、互いにデータ伝送を行う前に判定レベル設定が行われる。この判定レベル設定の際、送信側のデータ伝送装置１からトレーニング信号ＴＳが送信される。上述したように、トレーニング信号ＴＳは、ロック信号、トレーニングパターンヘッダ、およびトレーニングパターンを含んでいる。トレーニングパターンは、各データ伝送装置１間で既知のデータパターン（ＰＮデータに基づくパターン）であり、上記全ての送信シンボル値が含まれるＰＮパターン信号等が用いられる。送信側のデータ伝送装置１は、電源投入時等にこのトレーニング信号ＴＳを出力する。
【００８７】
受信側のデータ伝送装置１は、トレーニング信号ＴＳが有するロック信号を受信すると、クロック再生部５０でクロック再生を行い、当該ロック信号の最大あるいは最小ポイントとなるデータシンボルタイミングを検出する。そして、このデータシンボルタイミングが、判定レベル設定部５７、トレーニング信号検出部５８、および教師信号生成部５９のクロックとして以降の処理に用いられる。
【００８８】
次に、受信側のデータ伝送装置１のトレーニング信号検出部５８は、ロック信号に続いて受信したトレーニングパターンヘッダを検出する。トレーニング信号検出部５８は、差分算出部５４で算出された差分値ｄｄがｄｄ≒０のとき、トレーニングパターンヘッダを検出する。例えば、図７で示したトレーニング信号ＴＳを受信した場合、３シンボルが全て「＋７」となるトレーニングパターンヘッダに対して、差分算出部５４では差分値ｄｄ≒０となる算出結果を２回送出する。トレーニング信号検出部５８は、差分算出部５４から送出される差分値ｄｄ≒０を検出し、その後に受信するトレーニング信号ＴＳのトレーニングパターンを用いて、判定レベル設定部５７および教師信号生成部５９による判定レベル設定が開始される。
【００８９】
具体的には、差分算出部５４は、トレーニング信号ＴＳが入力した場合、クロック再生部５０から指示されるデータシンボルタイミングに基づいて、前シンボル値に対する受信シンボル値の差分を算出し、この算出結果を受信側の差分値ｄｄとして判定レベル設定部５７およびトレーニング信号検出部５８に出力する。ここで、トレーニング信号ＴＳに含まれるトレーニングパターンヘッダは、例えば、最大あるいは最小の振幅レベルを所定期間継続するパターンであるため、差分値ｄｄが所定期間「０」を示すことになる。この場合、トレーニング信号検出部５８は、差分算出部５４から出力される差分値ｄｄが「０」となる期間を検出することによって、トレーニング信号ＴＳのトレーニングパターンヘッダが入力したことを検出する。また、トレーニング信号ＴＳに含まれるトレーニングパターンは、上記全ての送信シンボル値が含まれる予め決められたＰＮデータに基づいた信号等が用いられている。したがって、差分算出部５４が上記トレーニングパターンを用いて算出される差分値ｄｄは、受信側のデータ伝送装置１で受信する可能性のある全ての差分値が含まれている。このトレーニングパターンは、各データ伝送装置１間で既知のデータパターンであり、教師信号生成部５９は、トレーニング信号検出部５８がトレーニングパターンヘッダを検出した通知に基づいて、現在入力しているトレーニングパターンの差分値ｄｄがどの送信側の差分値を示すものかを表す教師信号ＭＳを、クロック再生部５０から指示されるデータシンボルタイミングに基づいて判定レベル設定部５７に出力する。
【００９０】
なお、トレーニングパターンヘッダが、上位４シンボルのうちのいずれかと、下位４シンボルのうちいずれかとが、交互にマッピングされるパターンを崩すものである場合、トレーニング信号検出部５８は、その崩れたパターン（例えば、上位４シンボルのうちのいずれかが連続するパターン）を検出することによって、トレーニングパターンヘッダを検出してもかまわない。
【００９１】
図１２および図１４を参照して、上記トレーニングパターンの差分値ｄｄを用いた判定レベル設定部５７の判定レベル設定動作について説明する。差分算出部５４から出力されたトレーニングパターンの差分値ｄｄは、比較回路５７４に入力する。一方、教師信号生成部５９から出力された教師信号ＭＳは、セレクタ５７５に入力する。セレクタ５７５は、教師信号ＭＳによって指示される差分値に応じて、レジスタ５７６ａ〜５７６ｎを選択し、その選択されたレジスタ５７６ａ〜５７６ｎに記憶されているデータを比較回路５７４へ出力する。
【００９２】
比較回路５７４は、入力された差分値ｄｄが最初である場合、その差分値ｄｄを受信する理想的な値（以下、理想値と記載する）として、現在選択されているレジスタ５７６ａ〜５７６ｎにその差分値ｄｄを記憶させる。この処理が、全てのレジスタ５７６ａ〜５７６ｎに対して行われることによって、レジスタ５７６ａ〜５７６ｎが記憶する受信側における差分値Ｐ１〜Ｐ１４の理想値の初期値がそれぞれ設定される（図１４の初期値設定の状態）。
【００９３】
上記初期値の設定の後、比較回路５７４は、差分算出部５４から出力された差分値ｄｄとセレクタ５７５から出力されたその差分値ｄｄに応じた理想値とを比較する。そして、比較回路５７４は、差分値ｄｄが理想値より大きい場合、当該理想値に所定の数値を加算して、現在選択されているレジスタ５７６ａ〜５７６ｎをその所定の数値を加算した理想値に更新する（図１４の更新Ａの状態）。また、比較回路５７４は、差分値ｄｄが理想値より小さい場合、当該理想値から所定の数値を減算して、現在選択されているレジスタ５７６ａ〜５７６ｎをその所定の数値を減算した理想値に更新する（図１４の更新Ｂの状態）。また、比較回路５７４は、差分値ｄｄが理想値と等しい場合、現在選択されているレジスタ５７６ａ〜５７６ｎを当該理想値に更新（つまり、理想値の変化なし）する。
【００９４】
例えば、比較回路５７４にトレーニングパターンの差分値Ｐ２が入力する。このとき、セレクタ５７５は、レジスタ５７６ｂを教師信号ＭＳに基づいて選択し、レジスタ５７６ｂに記憶されている差分値Ｐ２の理想値を比較回路５７４に出力する。そして、比較回路５７４は、差分値Ｐ２が差分値Ｐ２の理想値より大きい場合、差分値Ｐ２の理想値に所定の数値を加算して、レジスタ５７６ｂを更新する（図１４の更新Ａの状態）。一方、比較回路５７４は、差分値Ｐ２が差分値Ｐ２の理想値より小さい場合、差分値Ｐ２の理想値から所定の数値を減算して、レジスタ５７６ｂを更新する（図１４の更新Ｂの状態）。なお、比較回路５７４が加算／減算する所定の数値については、後述する。
【００９５】
このような更新が、全てのレジスタ５７６ａ〜５７６ｎに対して繰り返されることによって、レジスタ５７６ａ〜５７６ｎが記憶する受信側の差分値Ｐ１〜Ｐ１４の理想値がそれぞれ設定される。なお、上述したようにトレーニング信号ＴＳに含まれるトレーニングパターンが固定長であるため、判定レベル設定部５７が有するカウンタ（図示せず）のカウントに基づいて、上記更新を終了する。一例として、上記カウンタがトレーニングパターンヘッダの受信から固定長のトレーニングパターンを受信終了するまでの時間をカウントする。そして、教師信号生成部５９が教師信号ＭＳの出力を停止し、比較回路５７４によるレジスタ５７６ａ〜５７６ｎの更新を終了し、受信側の差分値Ｐ１〜Ｐ１４の理想値がそれぞれ設定される。なお、トレーニングパターンを可変長にして、当該トレーニングパターンの終了を示す信号を付与している場合、トレーニング信号検出部５８がトレーニングパターンの終了を示す信号を検出して、上記更新を終了してもかまわない。
【００９６】
そして、判定レベル値演算回路５７２は、理想値記憶部５７１のレジスタ５７６ａ〜５７６ｎに設定された受信側の差分値Ｐ１〜Ｐ１４の理想値を用いて、判定レベルＲ１〜Ｒ１３を演算する。判定レベル値演算回路５７２は、互いに隣接する理想値の間の判定レベルを演算する場合、それら理想値を平均することによって当該判定レベルを演算する。例えば、判定レベル値演算回路５７２は、判定値「−１４」および「−１２」の間の判定レベルＲ１を演算する場合、レジスタ５７６ａおよび５７６ｂにそれぞれ記憶されている差分値Ｐ１およびＰ２の理想値を平均することによって演算する（図１４の判定レベル設定の状態）。そして、判定レベル値演算回路５７２は、演算した判定レベルＲ１〜Ｒ１３を、それぞれ判定レベル記憶部５７３が有するレジスタ５７７ａ〜５７７ｍに記憶させる。そして、判定レベル設定部５７の判定レベル設定処理が終了し、データ伝送装置１間のデータ伝送が開始される。
【００９７】
なお、上述では、レジスタ５７７ａ〜５７７ｍに設定される判定レベルを、互いに隣接する理想値を平均することによって設定したが、これらの判定レベルは、当該判定レベルに隣接する理想値に所定の値を乗算することによって設定してもかまわない。例えば、判定値「−１０」および「−８」の間の判定レベルＲ３を演算する場合、レジスタ５７６ｃに記憶されている差分値Ｐ３の理想値に所定の値（例えば、０．９）を乗算することによって設定してもかまわない。
【００９８】
このように、理想値記憶部５７１に記憶される理想値は、上記トレーニングパターンで受信したそれぞれの差分値ｄｄを全て考慮された結果で設定されている。つまり、上記トレーニングパターンに突発的なノイズが加わったり急激なレベル変動が生じたりすることによる急峻な変動が生じても、これらの値が単独で理想値に設定されることはなく、全体の差分値の傾向を含んだ適切な理想値が、差分値Ｐ１〜Ｐ１４毎に設定される。また、判定レベルＲ１〜Ｒ１３は、これら適切な理想値を用いて演算されるため、判定レベルＲ１〜Ｒ１３を用いて、データ伝送におけるデータ判定を適切に行うことができる。
【００９９】
次に、判定レベル設定部５７が理想値に対して加算／減算する上記所定の数値について、具体的な一例を説明する。例えば、差分算出部５４が出力する差分値ｄｄは、その差分値の絶対値を１０ビット（０〜１０２３）に符号を１ビット（＋または−）を加えて示される。この場合、差分値ｄｄは、−１０２３〜＋１０２３の２０４７階調の値をとることになる。ここで、理想値に対して加算／減算する上記所定の数値は、常に理想値に対する差分値ｄｄの差以下の値に設定されることが好ましい。これは、上記所定の数値が理想値に対する差分値ｄｄの差より大きな値に設定されると、理想値に対する現実の差分値ｄｄにおける差以上の数値に新たな理想値が更新され、全体の差分値の傾向を含んだ適切な理想値が設定できなくなる。したがって、上記所定の数値を常に上記差以下に設定するために、差分値ｄｄの単位階調以下の値（例えば、差分値ｄｄの２０４７階調に対する０．２５階調）に上記所定の数値を設定するのが好ましい。
【０１００】
上記所定の数値（０．２５階調）を判定レベル設定部５７で取り扱うために、判定レベル設定部５７では上記差分値ｄｄの絶対値を１２ビットに拡張し、理想値の絶対値も１２ビットに拡張する。そして、拡張した下位２ビットで小数点以下の階調（０．００、０．２５、０．５０、０．７５）を取り扱う。これによって、差分値ｄｄが理想値より大きい場合は、その理想値を「１」（上記１２ビットにおける「１」、すなわち０．２５階調）増加させ、差分値ｄｄが理想値より小さい場合は、その理想値を「１」減少させれば、差分値ｄｄの単位階調に対して０．２５階調の加算／減算を行うことが可能となる。したがって、理想値を増減させる量（０．２５階調）を、差分値ｄｄの１階調の値（１．００階調）より小さい値に設定しているため、受信した差分値ｄｄを超えて理想値が更新されることがなく、微少量ずつ理想値を増減させることができる。
【０１０１】
なお、上述では、判定レベル設定部５７が理想値に対して加算／減算する所定の数値を一定値で説明したが、当該数値は一定値でなくてもかまわない。例えば、上記所定の数値は、理想値に対する差分値ｄｄの差に応じて、重み付けを行った数値（すなわち、差が大きければ加算／減算する数値も大きくする）でもかまわない。重み付けを行った数値を用いて加算／減算しても、理想値を適切な値に設定することができる。
【０１０２】
差分算出部５４は、データ伝送時には、ロールオフフィルタ５３から出力された受信シンボル値と前シンボル値との差分値を演算し、上述したように判定レベル設定部５７に設定された判定レベルＲ１〜Ｒ１３を用いて、当該差分値毎にデータ判定を行って、その判定値を逆マッピング部５５に出力する。例えば、差分算出部５４は、上記差分値が判定レベルＲ１およびＲ２の間にあるとき、判定値「−１２」を逆マッピング部５５に出力する。そして、逆マッピング部５５では、送信データおよび送信側の差分値の対応関係（図４参照）と逆の対応関係を用いて、上記判定値を送信側のマッピング部６３でマッピングする前のパラレルデータに正確に復号することができる。
【０１０３】
このように、本実施形態のデータ伝送装置は、多値マッピングされて電気通信された伝送波形に対して、そのシンボル値を判定する際の判定レベルを、初期化動作の際にトレーニングパターンで受信したそれぞれの差分値を総合的に考慮した結果に基づいて設定する。つまり、トレーニングパターンに突発的なノイズが加わったり急激なレベル変動が生じたりすることによる急峻な変動が生じても、これらの値が単独で判定レベルに設定されることはなく、全体の差分値の傾向を含んだ適切な判定レベルが設定される。したがって、これらの判定レベルを用いて、データ伝送のシンボル値に対して判定することによって、正確なデータ判定を行うことができる。
【０１０４】
また、本実施形態の判定レベルを設定するために必要なレジスタの数は、従来と比較して大幅に削減される。具体的には、本実施形態の理想値記憶部および判定レベル記憶部には、設定する理想値および判定レベルの数に対してそれぞれ同数のレジスタが設けられる。一方、従来の最大最小信号レベル記憶部には、設定する信号レベルの数に対して２倍のレジスタが必要である。なお、図１７で示した従来の最大最小信号レベル記憶部が有するレジスタの数は、信号レベルに応じて設定されているために、図１２で示した本実施形態の理想値記憶部が有するレジスタの数に対してその削減効果が顕著に表れていない。従来の方式で差分値によって判定する場合は、本実施形態の理想値記憶部が有するレジスタの数に対して、２倍のレジスタが必要となる。さらに、本実施形態の判定レベルを設定するために必要な比較回路およびセレクタの数も、従来と比較して半分の数で構成される。つまり、本実施形態の回路規模を従来より小さくして、適切な判定レベルを設定することができる。
【０１０５】
なお、上述では、レジスタ５７６ａ〜５７６ｎに設定される理想値の初期値を比較回路５７４に最初に入力した差分値ｄｄによって設定したが、これらの理想値の初期値は、予め設定された固定的な値でもかまわない。この場合、比較回路５７４に最初に入力した差分値ｄｄも、２回目以降に入力した差分値ｄｄと同様の処理が行われる。
【０１０６】
また、本実施形態の説明では、８値マッピングして伝送する方式を用いたが、本発明はこの伝送方式に限定されない。例えば、４値マッピングして伝送する方式でも同様に本発明を適用することができる。また、本実施形態の説明では、前シンボル値に対する差分値によってデータ判定する方式を用いたが、シンボル値を直接判定する方式でも、同様に本発明を適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明にかかるデータ受信方法、データ受信装置、およびデータ伝送システムは、多値電気信号等を用いて通信を行う際に、受信信号の信号レベルに応じた正確なデータ判定を行うことができ、リング型等で各装置を伝送路によって接続し、互いに判定レベルを設定して一方向の電気通信を行うシステムにおける受信方法、当該システムに含まれる装置、および当該システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムの構成を示すブロック図
【図２】図１のデータ伝送装置１の構成を示す機能ブロック図
【図３】図１の送信側のデータ伝送装置１で行う８値マッピング出力の遷移状態を示す図
【図４】図１の送信側のデータ伝送装置１で行う８値マッピング出力を差分値によって示した図
【図５】前シンボル値Ｂ（ｋ−１）が上位４シンボルである場合にシンボル値Ｂ（ｋ）が下位４シンボルにマッピングされた伝送波形の一例を示す図
【図６】前シンボル値Ｂ（ｋ−１）が下位４シンボルである場合にシンボル値Ｂ（ｋ）が上位４シンボルにマッピングされた伝送波形の一例
【図７】データ伝送装置１から伝送されるトレーニング信号ＴＳの伝送波形の一例を示す図
【図８】図７のロック信号の伝送波形パターンにおける第１の例を示す図
【図９】図７のロック信号の伝送波形パターンにおける第２の例を示す図
【図１０】図７のロック信号の伝送波形パターンにおける第３の例を示す図
【図１１】図７のロック信号の伝送波形パターンにおける第４の例を示す図
【図１２】図２の判定レベル設定部５７の構成を示すブロック図
【図１３】図２の判定レベル設定部５７の判定レベルを説明するための図
【図１４】トレーニングパターンの差分値ｄｄを用いた判定レベル設定部５７の判定レベル設定動作について説明するための図
【図１５】従来のデータ受信装置の構成を示すブロック図
【図１６】図１５のデータ受信装置の判定レベルを説明するための図
【図１７】図１５の判定レベル設定部１０７の内部構成を示すブロック図
【図１８】図１５のデータ受信装置の判定レベル設定方法を説明するための図
【符号の説明】
【０１０９】
１…データ伝送装置
２…コントローラ
３…ＭＰＵ
４…送受信部
５…受信部
５０…クロック再生部
５１…差動レシーバ
５２…ＡＤＣ
５３、６４…ロールオフフィルタ
５４…差分算出部
５５…逆マッピング部
５６…Ｐ／Ｓ変換部
５７…判定レベル設定部
５７１…理想値記憶部
５７２…判定レベル値演算回路
５７３…判定レベル記憶部
５７４…比較回路
５７５、６１…セレクタ
５７６、５７７…レジスタ
５８…トレーニング信号検出部
５９…教師信号生成部
６…送信部
６２…Ｓ／Ｐ変換部
６３…マッピング部
６５…ＤＡＣ
６６…差動ドライバ
６７…トレーニング信号発生部
７…クロック制御部
１０…接続機器
８０…伝送路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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