JP2004040211A

JP2004040211A - 環状ネットワークシステム及びネットワーク用機器

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Publication number: JP2004040211A
Application number: JP2002190849A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hatanaka; 畑中　健一
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】環状ネットワークシステムで安定した高速データ通信を実現する。
【解決手段】一定の周期でデータ通信を行う環状ネットワークシステム１０に含まれるＣＤチェンジャ１３及びアンプ装置１４等の電装機器に変復調部２０を設ける。変復調部２０は送信に関する処理としてデータの搬送波を変調し、変調された搬送波の周波数成分を通信周期と同一周期でＩＦＦＴ変換して時系列データを得る。送信側の電装機器は得られた時系列データを送信することで、データの通信速度より低い周波数帯域で通信が可能になり、放射されるノイズの影響を低減し安定した通信を確保する。また、変復調部２０は受信した時系列データを通信周期と同一周期でＦＦＴ変換し周波数成分を得て、この周波数成分から元のデータを算出し、送信されたデータを受信する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状ネットワークシステムにおける機器間のデータ通信に関し、特に、通信に用いる周波数帯域を変更することで、安定した高速データ通信を確保した環状ネットワークシステム及びネットワーク用機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種ネットワーク用の電子機器及び電気機器等を環状に接続し、各機器間でデータの通信を一定の周期で行う環状ネットワークシステムが存在している。このような環状ネットワークシステムは種々の箇所に構築されるが、昨今は、多様な電装機器を搭載する車両に構築されることが多い。
【０００３】
図６（ａ）は、車両２に構築された従来の環状ネットワークシステム１を示している。環状ネットワークシステム１は、車載のネットワーク用の電装機器であるＣＤチェンジャ３、アンプ装置４、ナビゲーション装置５、ハンズフリー電話装置６、ラジオチューナ７及びテレビチューナ８をメタルケーブルの接続線１ａによりデイジーチェーン方式で環状に接続している。また、環状ネットワークシステム１ではデータの通信方向が一定であり、図中の矢印方向（反時計方向）で一の電装機器から他の電装機器へデータを通信している。
【０００４】
これら各電装機器の基本的な構成は共通しており、自身の機能に係る部分及び通信に係る部分を備えている。例えば、図６（ｂ）に示すように、ＣＤチェンジャ３は自身の機能に係る部分としてＣＤ（コンパクト・ディスク）の音声データを読み出すＣＤドライブ３ａ及び通信に係る部分に該当する通信部９を具備する。また、アンプ装置４は自身の機能に係る部分としてスピーカ４ｂと接続されてデータの増幅を行う増幅部４ａ及び通信に係る部分である通信部９を具備する。ＣＤチェンジャ３とアンプ装置４の各通信部９は、夫々同様の構成であり、ナビゲーション装置５等の他の電装機器にも設けられている。
【０００５】
よって、ＣＤの音声データをスピーカ４ｃから出力する場合は、ＣＤドライブ３で読み取った音声データをＣＤチェンジャ３の通信部９へ送出し、通信部９は音声データを図７に示す矩形の搬送波で接続線１ａを通じて一定の周期でシリアル送信する。一方、アンプ装置４の通信部９は送信された搬送波を受信して増幅部４ａへ送出することで、スピーカ４ｂから音声データを出力している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
環状ネットワークシステム１は上述した構成でデータを通信しているが、データ通信速度を高速にすると、データの搬送波の周波数が高まり接続線１ａよりノイズが放射される。この放射されたノイズは他の電装機器に悪影響を及ぼし、例えば、ラジオチューナ７及びテレビチューナ８等の音声データに放射されたノイズが載り、音質を劣化させる問題がある。また、１秒間に約５０Ｍｂｉｔのデータを送信する場合等、データの送信状況によっては、搬送波の周波数とＦＭラジオの周波数帯域との関係からラジオチューナ７が放射されるノイズの影響を受けやすくなる。
【０００７】
さらに、このようなノイズが矩形の搬送波から放射される場合、ノイズが放射されやすくなり、ノイズによる周囲の電装機器への影響が一段と大きくなる。さらに、また、搬送波の周波数が高くなることで、接続線１ａ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）が発生したり、各データの時間的なズレにより正確なデータの搬送が困難になるジッタと云う現象も生じる問題もある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、所要のデータ通信速度を確保した上で、搬送波の周波数帯域を低く抑えることにより、ラジオチューナ等の電装機器が放射ノイズの影響を受けずに安定した通信を可能にした環状ネットワークシステム及びネットワーク用機器を提供することを目的とする。
また、本発明は、データの搬送波を正弦波の形状にすることで、周囲へ放射するノイズの影響を低減した環状ネットワークシステム及びネットワーク用機器を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、データの搬送波の周波数を低く抑えて通信を行うことにより、良好な通信を妨げるクロストーク及びジッタ等の発生を防止し、安定した通信を確保した環状ネットワークシステム及びネットワーク用機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る環状ネットワークシステムは、複数の機器が環状に接続してあり、一の機器及び他の機器でデータの通信を一定の周期で行う環状ネットワークシステムにおいて、前記一の機器は、データの搬送波を変調する変調手段と、該変調手段が変調した搬送波の周波数成分を時系列データに前記周期で変換を行う変換手段と、該変換手段が変換を行った時系列データを前記周期で送信を行う送信手段とを備え、前記他の機器は、受信した時系列データを前記周期でサンプリングを行うサンプリング手段と、該サンプリング手段がサンプリングを行った時系列データを前記周波数成分に前記周期で再変換を行う再変換手段と、該再変換手段が再変換を行った周波数成分に基づき前記データを算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る環状ネットワークシステムは、前記一の機器は更に、前記変換手段の変換及び送信手段の送信を同期させる第１同期手段を備え、前記他の機器は更に、前記送信手段の送信に対して前記サンプリング手段のサンプリング及び再変換手段の再変換を同期させる第２同期手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る環状ネットワークシステムは、前記一の機器は更に、元のデータを複数の分割データに分割する分割手段を備え、前記変調手段は、前記分割手段が分割した複数の分割データの搬送波を変調する手段を備え、前記変換手段は、前記変調された複数の搬送波の周波数成分を時系列データに変換する手段を備え、前記再変換手段は、前記時系列データを前記複数の搬送波の周波数成分に再変換する手段を備え、前記算出手段は、前記再変換された複数の周波数成分に基づき前記複数の分割データを算出する手段を備え、前記他の機器は更に、前記算出された複数の分割データを結合して前記元のデータに復元する復元手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る環状ネットワークシステムは、前記変調手段が、前記搬送波の振幅及び位相を変化させる手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係るネットワーク用機器は、一定の周期でデータの送信を行うネットワーク用機器において、元のデータを複数の分割データに分割する分割手段と、該分割手段が分割した複数の分割データの搬送波を変調する変調手段と、該変調手段が変調した複数の搬送波の周波数成分を時系列データに前記周期で変換する変換手段と、該変換手段が変換した時系列データを前記周期で送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係るネットワーク用機器は、外部から一定の周期で送信されたデータを受信するネットワーク用機器において、時系列データを受信する受信手段と、該受信手段が受信した時系列データを前記周期でサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段がサンプリングした時系列データを複数の周波数成分に前記周期で再変換する再変換手段と、該再変換手段が再変換した複数の周波数成分に基づき複数のデータを算出する算出手段と、該算出手段が算出した複数のデータを結合して元のデータに復元する復元手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、送信側の一の機器で送信するデータの搬送波を変調して時系列データに変換するため、送信に使用される周波数帯域を変更できる。よって、データの通信速度を高めても送信の周波数帯域を低く抑えることができるため、放射されるノイズ量自体を抑え、放射ノイズが周囲の機器へ与える影響を防止できる。また、時系列データの搬送波の形状が正弦波形等のエッジが存在しない波形となるように変換することでも、データを送信する接続線から放射されるノイズによる周囲の機器への影響を低減できる。
【００１６】
さらに、送信の周波数帯域を低く抑えるように変更することで、従来、高い周波数帯域での通信の際に発生していたクロストーク及びジッタ等を抑制でき、良好な通信状態を維持できる。なお、一の機器での変換及び送信、並びに、他の機器でのサンプリング及び再変換は全て、環状ネットワークシステムにおけるデータ通信周期に一致させているため、上記のような送信、変換、サンプリング等の各種処理を行っても、確実なデータ送受を行うことができる。
【００１７】
第２発明にあっては、一の機器の第１同期手段により変換及び送信に係る処理を同期させると共に、他の機器の第２同期手段により前記送信に対してサンプリング及び再変換も同期させるので、送信する各データ及び受信される各データにおいてデータ同士の重複、データ間隔の不均等化等の不具合を防止して、安定したスムーズな通信を確保できる。
【００１８】
第３発明、第５発明及び第６発明にあっては、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重方式）変調として、送信する元のデータから分割した複数の分割データの搬送波を変調するため、分割データの個数に基づき送信の周波数帯域を様々に変更でき、また、データ量が多くても安定したデータ通信を確保できる。
【００１９】
さらに、分割データを作成することで、変調手段に種々の変調方式を適用でき、例えば、搬送波の位相を変えて変調するＰＳＫ変調（Ｐｈａｓｅ　ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、搬送波の振幅の有無により変調を行うＡＳＫ変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）、搬送波における複数の振幅を用いて変調するＦＳＫ変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）、搬送波の位相を変化させて変調を行うＰＳＫ変調（Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）、及び、２つの異なる位相の変調波を合成して変換するＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ＰＳＫ）変調等を適用できる。
【００２０】
また、このように各分割データの搬送波を種々の方式で変調することにより、データ通信に対する周波数の使用効率も向上でき、各周波数に複数ビットのデータを持たせてパラレル通信できる。
【００２１】
なお、上述したデータ通信はメタルケーブルで行うが、変更する周波数帯域をプラスチック光ファイバケーブルの周波数帯域と同等に設定することで、プラスチック光ファイバケーブルを用いて通信を行っていたシステムで、プラスチック光ファイバケーブルに代えてメタルケーブルを用いた高速通信を実現できる。よって、プラスチック光ファイバケーブルの適用が困難な場合、例えば、布設箇所が狭小でありプラスチック光ファイバケーブルの最小屈曲率を確保できないとき、ケーブルが移動部材に布設されて移動に伴う負荷がケーブルに多数回かかるとき等に、本発明に係るシステムを導入してメタルケーブルで通信を行うことにより、安定した通信を確保できる。
【００２２】
第４発明にあっては、搬送波の振幅及び位相を変化させて変調するので、複数の分割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。このような変調を行う方式としては、周波数の振幅値及び位相差の値を変化させて多値化変換を行うＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調を適用するのが好適である。
【００２３】
【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、本発明の実施形態に係る車両１２に構築された環状ネットワークシステム１０の要部構成図である。環状ネットワークシステム１０の全体の構成は、図６（ａ）に示す従来のシステムと同様であり、ＣＤチェンジャ１３、アンプ装置１４、図示していないナビゲーション装置、ハンズフリー電話装置、ラジオチューナ及びテレビチューナ等のネットワーク用機器に該当する車載の電装機器をツイストペアのメタルケーブルの接続線１１で環状に接続している。環状ネットワークシステム１０では、一の電装機器及び他の電装機器の間で反時計方向にデータ通信を一定の周期で行っている。
【００２４】
本発明に係るＣＤチェンジャ１３及びアンプ装置１４等の電装機器は、従来の電装機器と相違する部分として変復調部２０を設けており、図１のＣＤチェンジャ１３で説明すると、自身の機能に係るＣＤドライブ１３ａ及び大規模集積回路で構成されている通信部１９に加えて、通信部１９とデータの送受可能に接続された変復調部２０を設けている。また、この変復調部２０はＣＤチェンジャ１３の入力端子１３ｂ及び出力端子１３ｃとも接続されている。
【００２５】
変復調部２０は、外部から入力端子１３ｂを介してＣＤチェンジャ１３が受信したデータに対する処理を行うと共に、出力端子１３ｃから送信するデータに係る処理を行うものである。なお、ＣＤチェンジャ１３に設けられている変復調部２０は、アンプ装置１４等の他の電装機器に設けられているものと同じ構成であり、他の電装機器における変復調部２０も上述したＣＤチェンジャ１３における接続構成と同様にしている。
【００２６】
図２は、変復調部２０の内部の構成を示すブロック図であり、変復調部２０は入力端子１３ｂと接続される側から順に、入力アンプ部２１、入力側ローパスフィルタ２２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ２３、デジタル処理部２４、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ２５、出力側ローパスフィルタ２６及び出力端子１３ｃと接続される出力アンプ部２７を設けている。さらに、変復調部２０は、Ａ／Ｄコンバータ２３、デジタル処理部２４及びＤ／Ａコンバータ２５と接続される同期部２８も設けている。
【００２７】
通信部１９と接続されるデジタル処理部２４は大規模集積回路で構成されており、環状ネットワークシステム１０におけるデータ通信の周期と同一の周期でデータをＯＦＤＭ変換することにより、実際のデータ通信速度に対して低い周波数帯域で通信を可能にするものである。
【００２８】
デジタル処理部２４はデータ送信に係る各種処理手段、及び、データ受信に係る各種処理手段を備えており、送信するＣＤ（コンパクト・ディスク）に係る元のデジタルデータを通信部１９から受け付けている。また、外部から受信したデジタルデータは、デジタル処理部２４で処理された後、通信部１９又はＤ／Ａコンバータ２５へ送出するようにしている。
【００２９】
デジタル処理部２４は、データ送信に係る処理に対し、通信部１９から受け付けたデータをサンプリングする手段、分割手段、変調手段及び変換手段として機能している。デジタル処理部２４のサンプリングする手段は、環状ネットワークシステム１０のデータ通信周期の逆数時間で、後述する分割手段によるデータ分割数の２倍以上の回数のサンプリングを行う。よって、例えば、通信周期が４４．１ｋＨｚ、データ分割数が２５６であれば、１回当たりのサンプリング時間は１／（４４１００×２５６×２）秒になる。
【００３０】
デジタル処理部２４の分割手段は、サンプリングした元のデジタルデータに係る「０」及び「１」のデータ列を複数組の複数ビット列に分割して複数の分割データを作成するものである。分割手段は、元のデジタルデータを種々の分割形態で分割できるようにしており、例えば、１２８０ビット単位の元のデジタルデータを分割して１組が５ビット列の分割データを計２５６組作成できる。
【００３１】
デジタル処理部２４の変調手段は、分割手段で分割された複数の分割データの搬送波を、各分割データの内容に応じて変調処理を行うものである。本実施形態の変調手段は、変調処理として搬送波の振幅値及び位相差の値を変化させるＱＡＭ変調を行う手段を具備しており、このＱＡＭ変調は前記分割手段の分割方式に応じて行うようにしている。
【００３２】
例えば、前記分割手段が１組当たり５ビットの分割データを計２５６組作成した場合、変調手段は２５６組の各分割データの５ビットの内容を、各分割データの夫々の搬送波の周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、〜ｆ_２５５、ｆ_２５６に対応するデータとみなし、各分割データの５ビットの内容に応じて各周波数の周波数成分である振幅値及び位相差の値を算出する。
【００３３】
このように多数の分割データをＱＡＭ変調することにより、１種類の周波数で多ビット（前記例では５ビット）のデータを送信でき、データのビット当たりの占有周波数を抑えて効率的な通信を可能にしている。また、通信に係る全ビットを情報通信に用いることも可能であるが、いずれか１ビットは通信の誤り訂正用、又は、周波数ダイバシティ等に使用して通信の信頼性を向上させることが好ましい。
【００３４】
このようにＱＡＭ変調することにより、デジタルデータを周波数軸に係るデータに変更できる。上述の例と同様に１組が５ビットである計２５６組の分割データをＱＡＭ変調すると、図３（ａ）に示すように、各分割データが、周波数軸ｆ_ｘに対して各分割データに応じた振幅値及び位相差の値を有する各周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、〜ｆ_２５５、ｆ_２５６に変換されたグラフになる。
【００３５】
また、デジタル処理部２４の変換手段は、変調手段により変調された複数の搬送波の周波数成分である振幅値及び位相差の値を時系列データへＩＦＦＴ変換（高速フーリエ逆変換）により変換するものである。このＩＦＦＴ変換も環状ネットワークシステム１０のデータ通信周期と同一の周期で行われており、また、変換時期は同期部２８によりデータ通信時期と同期が取られている。
【００３６】
よって、ＩＦＦＴ変換により図３（ａ）の各周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、〜ｆ_２５５、ｆ_２５６に係る周波数成分のグラフを変換すると、図３（ｂ）のグラフに示すように、時間ｔを横軸とする時間軸の正弦波形状の時系列データが生成される。
【００３７】
このように周波数成分を時系列データに変換することで、多ビットのデータを有する各周波数成分を時系列データとして並列状態で通信可能となり、通信効率を高めて所要の通信速度を確保できる。また、前記変換はデータ通信と同一周期で同期を取って行うことで、通信される各データの重なり及び間隔が生じる等の不具合も生じない。さらに、送信するデータの搬送波の形状を正弦波形にすることで、接続線１１から放射されるノイズを低減し、環状ネットワークシステム１０の周囲に位置する機器への悪影響を抑えている。
【００３８】
また、上述したように生成された時系列データは、図２に示すように、デジタル処理部２４からＤ／Ａコンバータ２５へ送出されてアナログデータに変換された後、出力側ローパスフィルタ２６へ送出される。出力側ローパスフィルタ２６は、送出されたアナログデータの高周波成分を除去し出力アンプ部２７へ送出し、さらに、出力アンプ部２７は、送出されたアナログデータの電圧を適切なレベルに調節し出力端子１３ｃから送信する。この送信は、送信手段に該当する通信部１９が従来と同様に一定の周期で、デジタル処理部２４の処理結果に基づき行われるように制御されている。
【００３９】
一方、デジタル処理部２４が受け付けるデータは他の電装機器から上述したように送信されたアナログの時系列データであり、図２のＣＤチェンジャ１３では入力端子１３ｂから接続線１１を通じてアナログの時系列データを受信している。ＣＤチェンジャ１３は、入力端子１３ｂで受信したデータを入力アンプ部２１でデータ処理に適切な電圧に調節してから、入力側ローパスフィルタ２２で高周波成分を除去し、Ａ／Ｄコンバータ２３へ送出している。
【００４０】
Ａ／Ｄコンバータ２３は送出されたアナログの時系列データを受け付けると共に、環状ネットワークシステム１０のデータ通信周期と同一の周期で受け付けたデータをサンプリングするサンプリング手段として機能している。なお、このサンプリングを行う時期も同期部２８によりデータの通信時期と同期が取られており、１回当たりのサンプリング時間も通信周期にデータ分割数の２倍以上の数値をかけた値の逆数時間になる。Ａ／Ｄコンバータ２３はサンプリングしたアナログデータをデジタルデータへ変換し、変換したデジタルの時系列データをデジタル処理部２４へ送出している。
【００４１】
デジタル処理部２４は、データ受信に係る処理に対し、Ａ／Ｄコンバータ２３から受け付けたデジタルデータに係る再変換手段、算出手段及び復元手段として機能している。
【００４２】
再変換手段は、Ａ／Ｄコンバータ２３でサンプリングされて受け付けたデジタルの時系列データを、上述したデータの搬送波の周波数成分にＦＦＴ変換（高速フーリエ変換）を用いて再変換するものであり、この再変換も環状ネットワークシステム１０のデータ通信周期と同一の周期で行っている。また、再変換を行う時期は、同期部２８でデータ通信の時期と同期を取っている。このように時系列データを再変換することで、元の搬送波の周波数成分である振幅値及び位相差の値を解明でき、時系列データが複数の搬送波の周波数成分を有する場合でも、各搬送波毎の周波数成分を判断可能にしている。
【００４３】
よって、再変換手段は、例えば、図３（ｂ）の時間軸に係る時系列データを図３（ａ）の周波数軸に係る複数の周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、〜ｆ_２５５、ｆ_２５６の周波数成分に戻す変換を行い、各周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、〜ｆ_２５５、ｆ_２５６毎に振幅値及び位相差の値を解明している。
【００４４】
また、デジタル処理部２４の算出手段は、再変換された複数の搬送波の周波数に係る周波数成分に基づき、上述した分割手段により生成された複数の分割データに復調して算出するものである。例えば、送信側の電装機器の分割手段が５ビットの分割データを生成していれば、各周波数毎に算出手段が再変換された振幅値及び位相差の値から５ビットの内容を算出している。
【００４５】
さらに、デジタル処理部２４の復元手段は、算出された複数の分割データを順次結合して、分割前の連続する元のデジタルデータに復元するものである。よって、例えば、分割手段が１２８０ビット単位の元のデジタルデータを分割して１組が５ビット列の分割データを計２５６組作成していれば、復元手段は、夫々５ビット列の２５６組の分割データを結合して１２８０ビット単位の元のデジタルデータに復元できる。
【００４６】
このように復元された元のデジタルデータは、復元を行った電装機器の機能に係る部分で利用される場合は、デジタル処理部２４から通信部１９を経由して当該電装機器の機能に係る部分へ送出される。また、復元されたデジタルデータが復元を行った電装機器で利用されない場合は、デジタル処理部２４で再度送信に係る処理が行われ、出力端子１３ｃから送信される。
【００４７】
なお、同期部２８は内部に発振子を有しており、入力側ローパスフィルタ２２及びＡ／Ｄコンバータ２３を繋ぐ回路と接続されることで入力されたデータの周期を検出している。よって、同期部２８は、この検出した周期に合致させて通信部１９、Ａ／Ｄコンバータ２３、デジタル処理部２４及びＤ／Ａコンバータ２５の各手段を同期させる第１同期手段及び第２同期手段として機能している。
【００４８】
上述した変復調部２０を備える各電装機器同士のデータ通信に関して、具体的な数値を用いて説明すると、例えば、環状ネットワークシステム１０におけるデータ通信の周期を、図１のＣＤチェンジャ１３のＣＤドライブ１３ａのＣＤ読取周期の４４．１ｋＨｚと同一に設定し、１組当たり６ビットで計２５６組の分割データを作成した場合、理論上、１秒間に送信できるデータは以下の計算より、４４１００×２５６×６＝約６４Ｍｂｉｔになる。
【００４９】
さらに、この通信速度における通信に係る周波数帯域は、
４４．１ｋＨｚ×２５６＝約１１．２ＭＨｚ
となり、ＦＭラジオの周波数帯域より大きく外れた約１１．２ＭＨｚの周波数帯域でデータ通信が可能になり、ＦＭラジオの通信波が放射ノイズの影響を受けるのを防止すると共に、通信の係る周波数帯域を従来に比べて低く設定して、クロストーク及びジッタ等の発生を防止している。
【００５０】
なお、実際にデータを通信する場合は、分割データの複数の搬送波の周波数のいずれかを誤り訂正等に用いて通信の信頼性を高めることが好ましい。よって、上述した通信条件で１秒間に最大６４Ｍｂｉｔのデータを通信できる場合でも、実際に通信するデータは５０Ｍｂｐｓ程度に設定するのが好適である。
【００５１】
次に、環状ネットワークシステム１０の具体的なデータ通信の状況として、図４のタイムチャートに基づき、一の電装機器に相当するＣＤチェンジャ１３から他の電装機器に相当するアンプ装置１４へ、ＣＤチェンジャ１３で読み取った音声データを通信する場合を説明する。
【００５２】
なお、この具体例ではデータ通信周期を図１のＣＤチェンジャ１３のＣＤドライブ１３ａのＣＤ読取周期の４４．１ｋＨｚと同一に設定しており、また、タイムチャートにおける各時間Ｔ１〜Ｔ６は、環状ネットワークシステム１０におけるデータ通信周期の逆数の時間を意味している。よって、データ通信周期が４４．１ｋＨｚであることより、各時間Ｔ１〜Ｔ６は１／４４１００秒になる。
【００５３】
図４のタイムチャートの最初の時間Ｔ１では、ＣＤチェンジャ１３の通信部１９がＣＤドライブ１３ａで読み取られた１番目のデータであるデータｄ１を出力し、この出力された１番目のデータｄ１をＣＤチェンジャ１３の変復調部２０がサンプリングする。また、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、このサンプリングしたデータｄ１を元に分割データを作成してからＱＡＭ変調を行う。次の時間Ｔ２でＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、ＱＡＭ変調したデータｄ１のＩＦＦＴ変換を行うと同時に、ＣＤチェンジャ１３の通信部１９から出力された２番目のデータｄ２をサンプリングし、分割及びＱＡＭ変調を行う。なお、変復調部２０は１回のＩＦＦＴ変換に係る演算でデータの分割点数分の変換を行っている。
【００５４】
時間Ｔ３では、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０がＩＦＦＴ変換された変換データｄ１をアナログ状態で出力し、この出力された変換データｄ１をアンプ装置１４の変復調部２０がサンプリングしてデジタルに変換する。また、この時間Ｔ３でＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、前記と同様にデータｄ２をＩＦＦＴ変換すると共に通信部１９から出力された３番目のデータｄ３をサンプリングし、データｄ３の分割及びＱＡＭ変調を行う。
【００５５】
次の時間Ｔ４では、アンプ装置１４の変復調部２０が変換データｄ１をＦＦＴ変換し、この変換結果を算出して元のデータｄ１を復元する。なお、アンプ装置１４の変復調部２０は、１回のＦＦＴ変換に係る演算でデータの分割点数の変換を行っている。また、このデータｄ１の復元と同時にアンプ装置１４の変復調部２０はＣＤチェンジャ１３から出力された変換データｄ２をサンプリングしデジタルに変換する。一方、ＣＤチェンジャ１３では、変復調部２０でデータｄ３をＩＦＦＴ変換すると共に通信部１９から出力された４番目のデータｄ４をサンプリングし、データｄ４の分割及びＱＡＭ変調を行っている。
【００５６】
また、次の時間Ｔ５では、アンプ装置１４の変復調部２０が、復元したデータｄ１を出力し、アンプ装置１４の通信部１９にデータｄ１が入力されている。さらに、アンプ装置１４の変復調部２０ではＣＤチェンジャ１３から出力された変換データｄ３のサンプリング及び変換データｄ２のＦＦＴ変換を行い、元のデータｄ２を復元している。一方、ＣＤチェンジャ１３は、変復調部２０で通信部１９から出力された５番目のデータｄ５をサンプリングして分割及びＱＡＭ変調を行うと共に、データｄ４をＩＦＦＴ変換している。
【００５７】
さらに、次の時間Ｔ６では、アンプ装置１４の通信部１９がデータｄ１を出力し、出力されたデータｄ１は図１に示す増幅部１４ａを通じてスピーカ１４ｄから外部へ音声として出力される。このようにスピーカ１４ｄから１番目のデータｄ１に対する音声が出力されるのは、ＣＤチェンジャ１３の通信部１９がデータｄ１を出力してから時間Ｔ１〜Ｔ６の合計時間の経過後である。
【００５８】
また、時間Ｔ６以降は、同一の時間周期でデータｄ２、ｄ３、ｄ４等に対する音声がスピーカ１４ｄから順次出力され、これらデータｄ２、ｄ３、ｄ４等の出力は、データ通信に係る各段階の処理が同一の周期で同期した状態で行われるため、スピーカ１４ｄからは音声が重なったり途切れたりすることなく、なめらかに連続した状態で出力される。
【００５９】
なお、実際の環状ネットワークシステム１０では、システムの複数の電装機器から同時にデータが出力されるため、上述した処理に加えて各電装機器がデータ通信方向の上流側から出力されたデータに係る処理も同時に行うことになる。このようなデータ通信の処理状況の一例を、ＣＤチェンジャ１３が自身のデータと、ＣＤチェンジャ１３の上流側に接続されているテレビチューナから受信したデータとの両データを送信する場合で、図５に示すタイムチャートに基づき説明する。
【００６０】
最初の時間Ｔ１０では、テレビチューナの通信部がデータｄ１０をアナログで出力すると共に、ＣＤチェンジャ１３の通信部１９がＣＤドライブ１３ａで読み取られたデジタルのデータｄ２０を出力する。また、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、出力されたデータｄ１０をサンプリングしてデジタルにすると共に、データｄ２０をサンプリングしてから分割しＱＡＭ変調を行う。
【００６１】
次の時間Ｔ１１でＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、デジタル化されたデータｄ１０をＦＦＴ変換してデータｄ１０を復元すると共に、ＱＡＭ変調されたデータｄ２０をＩＦＦＴ変換している。なお、これら変換処理と同時にＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、テレビチューナから出力されたデータｄ１１及び通信部１９から出力されたデータｄ２１をサンプリングし、データｄ２１の分割及びＱＡＭ変調を行う。
【００６２】
さらに、次の時間Ｔ１２で、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０はＩＦＦＴ変換された変換データｄ２０をアナログ状態で出力し、この出力された変換データｄ２０をアンプ装置１４の変復調部２０がサンプリングしてデジタルに変換する。また、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、データｄ１１をＦＦＴ変換してデータｄ１１を復元すると共に、復元されたデータｄ１０及びＱＡＭ変調されたデータｄ２１を組み合わせてＩＦＦＴ変換している。
【００６３】
なお、この時間Ｔ１２では、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、テレビチューナから出力されたデータｄ１２及び通信部１９から出力されたデータｄ２２をサンプリングし、データｄ２２の分割及びＱＡＭ変調を行う。
【００６４】
次の時間Ｔ１３で、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０はＩＦＦＴ変換された変換データｄ１０、ｄ２１を組み合わせて１フレームが有する複数のスロットに夫々収めてアナログ状態で出力する。このように出力することで、ＣＤチェンジャ１３のデータとテレビチューナのデータが衝突せずに通信される。また、出力された変換データｄ１０、ｄ２１は、アンプ装置１４の変復調部２０でサンプリングされデジタルに変換される。
【００６５】
さらに、この時間Ｔ１３では、アンプ装置１４の変復調部２０で変換データｄ２０がＦＦＴ変換されて、この変換結果を算出して元のデータｄ２０を復元している。また、時間Ｔ１３以降のアンプ装置１４の処理は、基本的に図４のタイムチャートの時間Ｔ５以降の処理と同様であるが、時間Ｔ１３以降は、ＣＤチェンジャ１３のデータ及びテレビチューナのデータの両方がサンプリングされているので、アンプ装置１４で出力が設定されているデータソースに該当するデータのみをスピーカ１４ｄから出力するようにしている。
【００６６】
なお、この時間Ｔ１３では、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０がデータｄ１２をＦＦＴ変換して元のデータｄ１２を復元する一方、時間Ｔ１２で復元されたデータｄ１１及びＱＡＭ変調されたデータｄ２２を組み合わせてＩＦＦＴ変換する一方、テレビチューナから出力されたデータｄ１３及び通信部１９から出力されたデータｄ２３をサンプリングし、データｄ２３の分割及びＱＡＭ変調を行っている。また、ＣＤチェンジャ１３の変復調部２０は、時間Ｔ１３以降、順次出力等された各データを上記と同様に処理している。
【００６７】
このように、環状ネットワークシステム１０では、複数の電装機器が同時に上方を出力する場合でも、各データが衝突等を起こすことなく整理した状態でスムーズに通信可能にしている。
【００６８】
なお、データ通信は、上述したテレビチューナ、ＣＤチェンジャ１３及びアンプ装置１４以外でも他の電装機器間で同様に行われる。また、環状ネットワークシステム１０は車輌１２に構築したシステムで説明したが、建物等の他の箇所に構築することも可能であり、図２に示す変復調部２０は、デジタル処理部２４、Ａ／Ｄコンバータ２３等が個々に独立させるのではなく、まとめてワンチップ化するようにしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、第１発明にあっては、送信側の一の機器で時系列データに変換するため、送信に使用される周波数帯域を変更でき、高速データ通信を行っても送信の周波数帯域を低く抑制でき、ノイズの放射を防止できると共に、良好な通信を妨げるクロストーク及びジッタ等の発生を防止できる。さらに、時系列データの搬送波の形状が正弦波形に変換することで、送信時に放射されるノイズによる他の周囲機器への影響を低減できる。
【００７０】
第２発明にあっては、データ通信に係る変換、送信、サンプリング及び再変換に係る各手段を同期させるので、連続するデータが途切れることのないスムーズな通信を実現できる。
【００７１】
第３発明、第５発明及び第６発明にあっては、ＯＦＤＭ変調により分割した複数の分割データの搬送波を変調してから送信等に係る各処理を行うため、分割データの個数に基づき送信の周波数帯域を様々に変更できると共に効率的にデータを通信できる。
第４発明にあっては、搬送波の振幅及び位相を変化させて変調するので、複数の分割データの占有周波数を抑えて効率的なデータ通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る環状ネットワークシステムの要部構成図である。
【図２】変復調部のブロック図である。
【図３】（ａ）はＱＡＭ変調された周波数軸のグラフであり、（ｂ）はＩＦＦＴ変換された時間軸のグラフである。
【図４】ＣＤチェンジャからアンプ装置へのデータ通信に係るタイムチャートである。
【図５】テレビチューナ及びＣＤチェンジャの各データをアンプ装置へ通信する場合のタイムチャートである。
【図６】従来の環状ネットワークシステムであり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は要部構成図である。
【図７】従来の環状ネットワークシステムにおけるデータの搬送波の形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１０　環状ネットワークシステム
１１　接続線
１３　ＣＤチェンジャ
１４　アンプ装置
１９　通信部
２０　変復調部
２３　Ａ／Ｄコンバータ
２４　デジタル処理部
２５　Ｄ／Ａコンバータ
２８　同期部

Claims

複数の機器が環状に接続してあり、一の機器及び他の機器でデータの通信を一定の周期で行う環状ネットワークシステムにおいて、
前記一の機器は、
データの搬送波を変調する変調手段と、
該変調手段が変調した搬送波の周波数成分を時系列データに前記周期で変換を行う変換手段と、
該変換手段が変換を行った時系列データを前記周期で送信を行う送信手段と
を備え、
前記他の機器は、
受信した時系列データを前記周期でサンプリングを行うサンプリング手段と、
該サンプリング手段がサンプリングを行った時系列データを前記周波数成分に前記周期で再変換を行う再変換手段と、
該再変換手段が再変換を行った周波数成分に基づき前記データを算出する算出手段と
を備えることを特徴とする環状ネットワークシステム。
前記一の機器は更に、
前記変換手段の変換及び送信手段の送信を同期させる第１同期手段を備え、
前記他の機器は更に、
前記送信手段の送信に対して前記サンプリング手段のサンプリング及び再変換手段の再変換を同期させる第２同期手段を備える請求項１に記載の環状ネットワークシステム。
前記一の機器は更に、
元のデータを複数の分割データに分割する分割手段を備え、
前記変調手段は、
前記分割手段が分割した複数の分割データの搬送波を変調する手段を備え、
前記変換手段は、
前記変調された複数の搬送波の周波数成分を時系列データに変換する手段を備え、
前記再変換手段は、
前記時系列データを前記複数の搬送波の周波数成分に再変換する手段を備え、
前記算出手段は、
前記再変換された複数の周波数成分に基づき前記複数の分割データを算出する手段を備え、
前記他の機器は更に、
前記算出された複数の分割データを結合して前記元のデータに復元する復元手段を備える請求項１又は請求項２に記載の環状ネットワークシステム。
前記変調手段は、
前記搬送波の振幅及び位相を変化させる手段を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の環状ネットワークシステム。
一定の周期でデータの送信を行うネットワーク用機器において、
元のデータを複数の分割データに分割する分割手段と、
該分割手段が分割した複数の分割データの搬送波を変調する変調手段と、
該変調手段が変調した複数の搬送波の周波数成分を時系列データに前記周期で変換する変換手段と、
該変換手段が変換した時系列データを前記周期で送信する送信手段と
を備えることを特徴とするネットワーク用機器。
外部から一定の周期で送信されたデータを受信するネットワーク用機器において、
時系列データを受信する受信手段と、
該受信手段が受信した時系列データを前記周期でサンプリングするサンプリング手段と、
該サンプリング手段がサンプリングした時系列データを複数の周波数成分に前記周期で再変換する再変換手段と、
該再変換手段が再変換した複数の周波数成分に基づき複数のデータを算出する算出手段と、
該算出手段が算出した複数のデータを結合して元のデータに復元する復元手段と
を備えることを特徴とするネットワーク用機器。