JP5478376B2 - Waveform distortion reduction method and wired communication system - Google Patents
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Description
本発明は、通信線路上の波形歪みを低減する波形歪低減方法及び該波形歪低減方法が適用された有線通信系に関する。 The present invention relates to a waveform distortion reduction method for reducing waveform distortion on a communication line and a wired communication system to which the waveform distortion reduction method is applied.
一般に、FA(ファクトリーオートメーション)機器や自動車等の通信系では、1つの伝送路で複数の信号を伝送可能とした多重通信が採用されている。例えば自動車に採用される車載通信系では、33kps前後の低速用の通信系として、一本の信号線による通信線路が用いられている。また、数十bps〜10Mbpsの高速用の通信系としては、撚り対線、いわゆるツイストペアケーブルをバスとした通信線路が用いられている。そして、こうした通信線路を介して複数のノードが接続されることにより車載LANが構成されている。このように構成される車載LANでは、主要となるバスから分岐された通信線路が各ノード毎に配索されており、ノードの数に対応した分岐点が存在している。このため、各々分岐された各通信線路の特性インピーダンスが相違すると、特性インピーダンスの不整合となる箇所が発生する。この結果、インピーダンスの不整合に伴う反射波が発生し、この反射波に起因する信号波形の歪み、さらには通信不良をも招きかねないものとなっている。そして、こうした反射波の存在が、通信線路におけるノード数や配索領域に対して制約を与える要因となっている。 In general, in communication systems such as FA (factory automation) equipment and automobiles, multiplex communication that allows transmission of a plurality of signals through one transmission path is employed. For example, in an in-vehicle communication system employed in an automobile, a communication line using a single signal line is used as a low-speed communication system of about 33 kps. As a high-speed communication system of several tens of bps to 10 Mbps, a communication line using a twisted pair cable, a so-called twisted pair cable as a bus, is used. And a vehicle-mounted LAN is comprised by connecting a some node via such a communication line. In the in-vehicle LAN configured as described above, a communication line branched from a main bus is routed for each node, and there are branch points corresponding to the number of nodes. For this reason, when the characteristic impedance of each branched communication line is different, a location where the characteristic impedance is mismatched occurs. As a result, a reflected wave due to impedance mismatching is generated, which may lead to distortion of the signal waveform caused by the reflected wave, and further communication failure. The presence of such reflected waves is a factor that restricts the number of nodes in the communication line and the routing area.
そこで従来は、例えば特許文献1に見られるように、フィルタ回路を有したコネクタを各通信線の分岐点に配設することによって、インピーダンスの不整合に伴って発生した反射波を減衰させるようにした有線通信系なども提案されている。図10及び図11に、この特許文献1に記載の有線通信系を示す。
Therefore, conventionally, as seen in
図10に示すように、この通信系2では、複数の電子制御装置(ECU)4A〜4Fが、それぞれ通信線路3A〜3Fを介して、主要となる通信線路3Oに設けられた分岐コネクタ1Aに電気的に接続されている。同様に、複数の電子制御装置4G〜4Lが、それぞれ通信線路3G〜3Lを介して通信線路3Oに設けられた分岐コネクタ1Bに電気的に接続されている。各通信線路3A〜3Lは、例えば一対の通信線が互いに撚り合わされたツイストペアケーブルにより構成されている。また、通信線路3Oの両端には、終端抵抗を備えた終端回路5A及び5Bが取り付けられている。
As shown in FIG. 10, in this
ここで、上記分岐コネクタ1Aの内部回路の構成を図11に示すように、分岐コネクタ1Aの接続部12には、各通信線路3A〜3Oを構成する一対のツイストペアケーブル3Aa〜3Oa、3Ab〜3Obが電気的に接続されている。また、分岐コネクタ1Aは、その内部に各チャネルに対応するフィルタ回路11を有している。そして、各ツイストペアケーブル3Aa〜3Oa及び3Ab〜3Obは各々、抵抗RとコイルLとが並列に接続されたフィルタ回路11を介して、通信線路3Oを各チャネル毎に分岐する分岐配線10a及び10bに接続されている。
Here, as shown in FIG. 11, the internal circuit configuration of the
このように構成される分岐コネクタ1A(1B)では、各通信線路3A〜3Oの分岐点に近接されたフィルタ回路11によって、各通信線路3A〜3Oの特性インピーダンスの不整合に起因して発生した反射波がそれぞれ減衰される。これにより、反射波の影響による波形歪みが抑制され、通信線路におけるノード数や配索領域の拡大が図られるようになる。
In the
ところで通常、各通信線路の特性インピーダンスの不整合に起因する周波数の歪み成分とは、通信線路の線路長や分岐数等といったネットワーク形態によって変化する。このため、上記分岐コネクタ1A及び1Bに設けられたフィルタ回路11による歪みの抑制効果も変化し、必ずしもネットワーク形態に応じた適切な反射波の減衰が行われるとは限らない。この結果、インピーダンスの不整合に起因して発生した反射波を十分に減衰することができず、ノード間の通信を成立させることのできる配索領域を拡大する上でも、実用上はなお改良の余地を残すものとなっている。
By the way, normally, the distortion component of the frequency resulting from the mismatch of the characteristic impedance of each communication line varies depending on the network form such as the line length and the number of branches of the communication line. For this reason, the effect of suppressing distortion by the
また、上記分岐コネクタ1A及び1Bにあっては、例えば8つのフィルタ回路11が同分岐コネクタ1A及び1Bと一体に構成されることから、全てのチャネルを用いない場合には、実際には使用されない箇所にまでフィルタが配設される構成となる。このため、フィルタ数が不要に多くなってしまう。
Further, in the
なお、このような課題は、自動車に採用される有線通信系に限らず、通信線路を介して電気的に接続される有線通信系にあっては概ね共通した課題となっている。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要最小限のフィルタ回路による通信線路上の波形歪みの低減を通じて通信の成立可能な配索領域の拡張を図ることのできる波形歪低減方法及び該波形歪低減方法が適用された有線通信系を提供することにある。
Such a problem is not limited to a wired communication system employed in an automobile, but is generally a common problem in a wired communication system that is electrically connected via a communication line.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to extend a wiring area where communication can be established through reduction of waveform distortion on a communication line by a minimum necessary filter circuit. And a wired communication system to which the waveform distortion reduction method is applied.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、複数のノードが分岐接続された通信線路を通信媒体としてノード間で通信される信号波形の歪みをフィルタ回路により低減する波形歪低減方法において、前記ノードと前記分岐接続された通信線路の線路長について特定の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長を求め、該求めた線路長の位置に前記フィルタ回路を設置する。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
The invention according to
上記フィルタ回路では、同フィルタ回路を流れる電流値が大きいほどその減衰も大きくなり、この電流に含まれる波形歪みに対する歪低減効果も高いものとなる。そして、上記方法では、ノードに分岐接続された通信線路の線路長について特定の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長、換言すれば、特定の周波数帯で流れる電流値が最大となる線路長を求め、この求められた線路長の位置にフィルタ回路を設置する。このため、如何なるネットワーク形態であっても、このネットワークを構成する通信線路の線路長に応じて波形歪みを低減し得る適切な位置に必要最小限のフィルタ回路が設置されるようになり、通信線路上の波形歪みが低減されるようになる。そして、たとえノード間で特にデジタル信号の授受が行われるような場合であれ、差動電圧に基づく論理レベル(“0”、“1”)の判定が正確に行われるようになる。これにより、ノード数の増加や線路長の変化などに起因する反射波の影響を的確に抑制しつつ、ノード間での通信の成立可能な配索領域を拡張することができるようになる。 In the filter circuit, the greater the current value flowing through the filter circuit, the greater the attenuation, and the higher the distortion reduction effect for the waveform distortion included in the current. In the above method, the line length of the characteristic line in the specific frequency band is minimized with respect to the line length of the communication line branched and connected to the node, in other words, the line having the maximum current value flowing in the specific frequency band. The length is obtained, and a filter circuit is installed at the position of the obtained line length. For this reason, in any network form, the minimum necessary filter circuit is installed at an appropriate position where waveform distortion can be reduced according to the line length of the communication line constituting this network. The upper waveform distortion is reduced. Even if digital signals are particularly exchanged between the nodes, the logical level (“0”, “1”) based on the differential voltage is accurately determined. As a result, it is possible to expand a routing area in which communication between nodes can be established while accurately suppressing the influence of reflected waves caused by an increase in the number of nodes and a change in line length.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の波形歪低減方法において、前記特定の周波数帯は、前記分岐接続された通信線路の通信波形を測定して解析される前記信号波形の歪みの主要因となる周波数帯として特定されることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the waveform distortion reducing method according to the first aspect, the specific frequency band is a distortion of the signal waveform that is analyzed by measuring a communication waveform of the branch-connected communication line. The main point is that it is specified as the frequency band that is the main factor.
上記方法によれば、特性インピーダンスが極少となる線路長の求出にあたり、スペクトル解析等によって波形歪みの主要因となる周波数帯が特定される。そして、この特定された周波数帯での特性インピーダンスをもとに、経路長の求出、フィルタ回路の設置を行うことにより、波形歪みの主要因となる歪み成分を確実に低減させることができるようになる。 According to the above method, in finding the line length at which the characteristic impedance is minimized, the frequency band that is the main cause of the waveform distortion is specified by spectrum analysis or the like. Based on the characteristic impedance in the specified frequency band, the distortion component that is the main cause of waveform distortion can be reliably reduced by obtaining the path length and installing the filter circuit. become.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の波形歪低減方法において、前記通信線路のうち信号波形の歪みが大きい通信線路を予め特定するとともに、当該特定された通信線路に対して前記フィルタ回路を設置することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the waveform distortion reduction method according to the first or second aspect, a communication line having a large signal waveform distortion is specified in advance among the communication lines, and the communication line is identified. The gist is to install the filter circuit.
複数のノード毎に通信線路が分岐接続されて構成される有線通信系では、ネットワーク形態に応じて各通信線路での波形歪みの大きさも異なるものとなる。すなわち、フィルタ回路の設置の要否も各通信線路毎に異なるものとなる。このため、上記方法によれば、各ノードに分岐接続される通信線路のうち信号波形の歪みが大きい線路として予め特定された通信線路に対してフィルタ回路が設置される。これにより、フィルタ回路を用いて信号波形の歪みを低減する上で、フィルタ回路のさらなる削減、及び有線通信系としての簡略化が図られるようになる。 In a wired communication system in which communication lines are branched and connected for each of a plurality of nodes, the magnitude of waveform distortion in each communication line varies depending on the network configuration. That is, the necessity of installing the filter circuit is different for each communication line. For this reason, according to the above method, the filter circuit is installed for a communication line specified in advance as a line having a large signal waveform distortion among the communication lines branched and connected to each node. As a result, when the distortion of the signal waveform is reduced using the filter circuit, the filter circuit can be further reduced and simplified as a wired communication system.
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の波形歪低減方法において、前記フィルタ回路を、前記分岐接続された通信線路の別に設置することを要旨とする。
上記方法によるように、分岐接続された通信線路の別にフィルタ回路を設置することとすれば、各々の通信線路で発生した信号波形の歪みを各通信線路単位で的確に低減することができる。これにより、ある通信線路で発生した歪みの影響が他の通信線路に及ぶことが的確に抑制され、各ノード間での通信をより正確に行うことができるようになる。
The gist of a fourth aspect of the present invention is the waveform distortion reducing method according to the first or second aspect, wherein the filter circuit is installed separately from the branch-connected communication lines.
If the filter circuit is provided separately from the branch-connected communication lines as in the above method, the distortion of the signal waveform generated in each communication line can be accurately reduced for each communication line. Thereby, the influence of the distortion generated in a certain communication line is accurately suppressed from reaching other communication lines, and communication between the nodes can be performed more accurately.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の波形歪低減方法において、前記周波数帯の特定、及び前記特性インピーダンスが極小となる線路長の求出の回帰的な実行に基づいて特定のノードに対応する通信線路に複数のフィルタ回路を設置することを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the waveform distortion reduction method according to any one of the first to fourth aspects, the frequency band is specified, and the line length for obtaining the minimum characteristic impedance is recursive. The gist is to install a plurality of filter circuits on a communication line corresponding to a specific node based on a simple execution.
上記方法によれば、周波数帯の特定、及び特性インピーダンスが極小となる線路長の求出を回帰的に実行することにより、特定のノードに対応する通信線路に複数のフィルタ回路が設置される。このため、特に通信線路上で発生した信号波形の歪みが大きい場合であっても、複数のフィルタ回路を介して信号波形の歪みが段階的に低減されることが期待される。 According to the above method, a plurality of filter circuits are installed in the communication line corresponding to a specific node by recursively executing the specification of the frequency band and the search for the line length that minimizes the characteristic impedance. For this reason, even when the distortion of the signal waveform generated on the communication line is particularly large, it is expected that the distortion of the signal waveform is gradually reduced through the plurality of filter circuits.
請求項6に記載の発明は、複数のノードが分岐接続された通信線路を通信媒体としてノード間での通信が実行される有線通信系において、請求項1〜5のいずれか一項に記載の波形歪低減方法に基づき設置されたフィルタ回路を通じて信号波形の歪みの低減を行うことを要旨とする。
The invention according to claim 6 is a wired communication system in which communication between nodes is performed using a communication line in which a plurality of nodes are branched and connected as a communication medium, according to any one of
上記構成によれば、複数のノードが分岐接続された通信線路のうち歪低減効果が特に大きくなる位置にフィルタ回路が設置される。このため、分岐接続された通信線路によって複数のノードが接続される有線通信系として、各ノード間での通信をより正確に行うことができるようになる。これにより、有線通信系として必要最小限のフィルタ回路による信号波形の歪みの低減を通じて、通信の成立可能な配索領域の拡張が図られるようになる。 According to the above configuration, the filter circuit is installed at a position where the distortion reduction effect is particularly large in the communication line in which a plurality of nodes are branched and connected. For this reason, communication between each node can be performed more accurately as a wired communication system in which a plurality of nodes are connected by branch-connected communication lines. As a result, the wiring area in which communication can be established can be expanded through the reduction of distortion of the signal waveform by the minimum necessary filter circuit for the wired communication system.
請求項7に記載の発明は、複数のノードが分岐接続された通信線路を通信媒体としてノード間で通信される信号波形の歪みを低減するフィルタ回路を備える有線通信系において、前記フィルタ回路は、前記ノードと前記分岐接続された通信線路の線路長のうち、特定
の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長の位置に設置されてなることを要旨とする。
The invention according to claim 7 is a wired communication system including a filter circuit that reduces distortion of a signal waveform communicated between nodes using a communication line in which a plurality of nodes are branched and connected as a communication medium. The gist of the invention is that the node is installed at the position of the line length at which the characteristic impedance in a specific frequency band is minimized among the line lengths of the communication line branched and connected.
上記構成によれば、複数のノードが分岐接続された通信線路のうち歪低減効果が特に大きくなる位置にフィルタ回路を有する。このため、分岐接続された通信線路によって複数のノードが接続される有線通信系として、各ノード間での通信をより正確に行うことができるようになる。これにより、有線通信系として必要最小限のフィルタ回路による信号波形の歪みの低減を通じて、通信の成立可能な配索領域の拡張が図られるようになる。 According to the above configuration, the filter circuit is provided at a position where the distortion reduction effect is particularly large among the communication lines in which a plurality of nodes are branched and connected. For this reason, communication between each node can be performed more accurately as a wired communication system in which a plurality of nodes are connected by branch-connected communication lines. As a result, the wiring area in which communication can be established can be expanded through the reduction of distortion of the signal waveform by the minimum necessary filter circuit for the wired communication system.
請求項8に記載の発明は、請求項6または7に記載の有線通信系において、前記有線通信系は、車載ネットワークを構成する多重通信系であることを要旨とする。
車載ネットワークを構成する多重通信系にあっては、ノード数の増加や配索領域の拡張に対する要望が特に高く、ノード数の増加や配索領域の拡張に伴う高周波歪みの影響も大きい。この点、上記構成によれば、こうした多重通信系に対するフィルタ回路の適切な設置を通じて信号波形歪みを好適に低減することができるようになり、車載ネットワークとしての信頼性を高めることができるようになる。
The invention according to claim 8 is summarized in that in the wired communication system according to claim 6 or 7, the wired communication system is a multiplex communication system constituting an in-vehicle network.
In a multiplex communication system constituting an in-vehicle network, there is a particularly high demand for an increase in the number of nodes and an expansion of a routing area, and the influence of high-frequency distortion accompanying the increase in the number of nodes and the expansion of the routing area is also great. In this regard, according to the above configuration, signal waveform distortion can be suitably reduced through appropriate installation of filter circuits for such a multiplex communication system, and reliability as an in-vehicle network can be improved. .
以下、本発明にかかる波形歪低減方法及び有線通信系を具体化した一実施の形態について図1〜図9を参照して説明する。図1は、本実施の形態の波形歪低減方法が適用される有線通信系として、車載ネットワークを構成する多重通信系の概略構成を示したものである。 Hereinafter, an embodiment embodying a waveform distortion reducing method and a wired communication system according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a multiplex communication system constituting an in-vehicle network as a wired communication system to which the waveform distortion reduction method of the present embodiment is applied.
図1に示すように、この多重通信系は、例えばビットレートが5Mpsのフレックスレイ(FlexRay)の規格に準拠して構成されている。この多重通信系は、車両に搭載されるエンジンやブレーキ、パワーウィンドウ等の各種機器を制御する複数の電子制御装置(ECU)101〜106を有している。それら電子制御装置101〜106は、それぞれ通信線路111〜116を介して、主要となる通信線路110に設けられた分岐コネクタ121〜123に電気的に接続されている。また、各通信線路110〜116は、例
えば一対の通信線が互いに撚り合わされたツイストペアケーブルにより構成されており、所定の特性インピーダンスを有している。そして、主要となる通信線路110の両端のノードには終端回路131及び132が取り付けられている。なお、主要となる通信線路110の両端には、終端回路を内蔵したノードを取り付けることとしてもよい。
As shown in FIG. 1, this multiplex communication system is configured in accordance with, for example, the FlexRay standard with a bit rate of 5 Mps. The multiplex communication system includes a plurality of electronic control units (ECUs) 101 to 106 that control various devices such as an engine, a brake, and a power window mounted on the vehicle. The
このように構成される車載ネットワークでは、各電子制御装置101〜106間で所望の情報を伝達すべく、各通信線路110〜116を通信媒体として各々の通信線の差動電圧に基づくデジタル信号の送受信が行われる。例えば電子制御装置101から差動電圧に基づくデジタル信号が発信されると、このデジタル信号が電子制御装置101に分岐接続された通信線路111、分岐コネクタ121〜123、通信線路110及び112〜116を順に介して他の電子制御装置102〜106にそれぞれ送信される。そして、各電子制御装置102〜106では、電子制御装置101から受信されたデジタル信号、すなわち差動電圧に基づく論理レベル“0”あるいは“1”の判定を通じて、各ノード間での通信が行われるようになる。
In the in-vehicle network configured as described above, in order to transmit desired information between the respective
ところで、このように複数の電子制御装置101〜106に通信線路110〜116が分岐接続される構成では、各通信線路110〜116間での特性インピーダンスが相違すると、インピーダンスの不整合が発生する。そして、このインピーダンスが不整合となる箇所で信号波形が反射し、こうした信号波形の反射が合成されることによって、各電子制御装置101〜106により受信される信号波形に歪みが生じることとなる。この結果、各電子制御装置101〜106では、差動電圧に基づく論理レベル“0”、“1”の判定を正確に行うことが困難となってしまう。
By the way, in the configuration in which the
そこで本実施の形態では、インピーダンスの不整合に起因する信号波形の歪みを低減すべく、各電子制御装置101〜106に分岐接続された各通信線路111〜116の所定の位置にフィルタ回路141〜146を設置することとする。
Therefore, in the present embodiment, in order to reduce distortion of the signal waveform caused by impedance mismatch, the
以下、本実施の形態の波形歪低減方法について図2〜図9を参照して詳述する。
ここで、図2に示すように、例えば上記電子制御装置101〜106等の通信機器によって構成される送信ノード201及び受信ノード202、終端回路203毎に、通信線路211〜213が分岐点aを基点に分岐接続された有線通信系を想定する。なおここでの例では、送信ノード201に分岐接続される送信用通信線路211の線路長は「1.5m」、受信ノード202に分岐接続される受信用通信線路212の線路長は「2.5m」、終端回路203に分岐接続される終端側通信線路213の線路長は「2.5m」となっている。また、それら各通信線路211〜213も、一対の通信線が互いに撚り合わされたツイストペアケーブルにより構成されている。そして、このように構成される有線通信系においても、先の図1に示した有線通信系と同様に、ビットレートが5Mbpsの差動電圧に基づくデジタル信号の授受が送信ノード201と受信ノード202との間で行われる。
Hereinafter, the waveform distortion reduction method of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
Here, as shown in FIG. 2, for example, the
本実施の形態の波形歪低減方法に際してはまず、図3にステップS100として示すように、先の図2に示したようなフィルタ回路が設置されていない状態で、送信ノード201から受信ノード202に対して例えば論理レベル“1”のデジタル信号を送信する。次いで、このデジタル信号の受信端となる受信ノード202にて授受された信号波形を測定し、この測定された信号波形の周波数帯をフーリエ変換(FFT解析)等に基づき解析する(ステップS101)。なお、本実施の形態では、送信ノード201から受信ノード202に対して送信される信号の識別は、受信端の電圧振幅が1ビット中に上記論理レベルを判別する閾値を超えた割合を示すアイダイア開口率に基づき行われる。
In the waveform distortion reduction method of the present embodiment, first, as shown in step S100 in FIG. 3, the
こうして測定された信号波形の一例を図4(a)に波形La1として示すように、受信
端の電圧振幅は、各通信線路211〜213間のインピーダンスの不整合に伴って発生した信号波形の反射波が合成された歪み成分を含んだ波形となっている。このため、受信端の電圧振幅の推移は、図4(b)に波形La2として示すように、大きく歪んだ波形となっている。このため、タイミングt1において立ち上がった電圧振幅La2は、期間Ta1においては、送信ノード201から送信されたデジタル信号が論理レベル“0”及び“1”のいずれであるかを判別する閾値Vsを安定して超えることができない。そして、期間Ta2では、受信端の電圧振幅La2が安定し、閾値Vsを安定して超えるようになる。ただし、この期間Ta2は、上記アイダイア開口率に相当する期間Tsよりも短く、送信ノード201から受信ノード202に対して送信された信号が論理レベル“1”であると認識することができない。この結果、受信ノード202では、送信ノード201から送信されたデジタル信号に基づく情報の授受を正確に行うことができない。
As shown in FIG. 4A as a waveform La1 as an example of the signal waveform thus measured, the voltage amplitude at the receiving end is a reflection of the signal waveform generated due to the impedance mismatch between the
そこでまず、図4(a)に示した信号波形の測定結果に基づき、信号波形の歪みの主要因となる周波数帯が特定される(図3:ステップS102)。すなわち、ここでの例では、「67MHz」の周波数帯が、信号波形の歪みの主要因となる歪み成分を含んでいる周波数帯として特定される。 Therefore, first, based on the measurement result of the signal waveform shown in FIG. 4A, the frequency band that is the main factor of the distortion of the signal waveform is specified (FIG. 3: step S102). That is, in the example here, the frequency band of “67 MHz” is specified as a frequency band including a distortion component that is a main factor of distortion of the signal waveform.
次いで、この特定された周波数帯「67MHz」における送信ノード201及び送信用通信線路211の線路長に対する特性インピーダンスを算出する(図3:ステップS103)。
Next, the characteristic impedance with respect to the
すなわち、図5(a)及び(b)に「67MHz」の周波数帯における送信用通信線路211の特性インピーダンスの一例を示すように、この特性インピーダンスは、送信ノード201側から見た線路長Lが「0.9m」付近となる位置で最大となる一方、線路長が「0.16m」、「1.65m」付近となる位置で極小となっている。このため、この特性インピーダンスに相関する送信用通信線路211を流れる電流の値は、線路長が「0.16m」、「1.65m」付近となる位置で最も大きくなる。なお、この図5(b)に示した送信用通信線路211の特性インピーダンスは、例えばネットワークアナライザを用いて実測された値である。
That is, as shown in FIGS. 5A and 5B, an example of the characteristic impedance of the
そこで、本実施の形態では、送信ノード201に分岐接続された送信用通信線路211のうちの線路長が「0.16m」、「1.65m」付近となる位置を、波形歪みの低減のためのフィルタ回路の設置位置として規定する(図3:ステップS104)。
Therefore, in the present embodiment, the position where the line length of the
そして、先の図2に対応する図として図6に示すように、送信用通信線路211のうち送信ノード201からの距離が上記求出された「0.16m」となる位置にフィルタ回路220を設置する。なお、このフィルタ回路220は、その概略構成を図7に示すように、送信用通信線路211を構成する一対の通信線211a及び211bの各々の途中に、抵抗R及びコイルLが並列接続された第1フィルタ回路220a及び第2フィルタ回路220bによって構成されている。また、それら第1フィルタ回路220a及び第2フィルタ回路220bの減衰量は、図2に示したネットワーク形態において上記解析された信号波形の歪みを差動電圧に基づく論理レベルを正確に判別することのできるレベルまで低減可能な値に設定されている。
Then, as shown in FIG. 6 as a diagram corresponding to FIG. 2, the
そしてこのような方法を通じてフィルタ回路220が設置されることにより、受信端の電圧振幅は、先の図4(a)に対応する図として図8(a)に推移例Lf1として示すように、歪みが大幅に低減された波形となる。このため、受信端の電圧振幅の推移は、図4(b)に対応する図として図8(b)に波形Lf2として示すように、歪みが低減されることにより安定した推移を示すようになり、閾値Vsを安定して超える期間Tfが上記期間Tsよりも長くなっている。これにより、受信ノード202では、アイダイアグラムの
開口率に基づく判別を通じて、送信ノード201から送信されたデジタル信号が論理レベル“0”及び“1”のいずれであるかを正確に判別することができるようになり、送信ノード201からの情報の授受を正確に行うことができるようになる。
By installing the
以下、図2に示したネットワーク形態における上記フィルタ回路220の設置位置と受信端での電圧振幅との関係を図9を参照して説明する。なお、図9(a)〜図9(c)において推移例La1は、送信ノード201から送信されるデジタル信号を論理レベル“1”としたときの受信端の電圧振幅の推移を示している。また、図9(a)〜図9(c)において推移例Lf16は、上記求出された線路長である送信ノード201から「0.16m」の位置にフィルタ回路220を設置したときの受信端の電圧振幅の推移を示している。そして、図9(a)〜図9(c)において推移例Lb1〜Lb3は、それぞれ、分岐点a、送信ノード201から「0.10m」の位置、受信端に、フィルタ回路220を設置したときの受信端における電圧振幅の推移を示している。
Hereinafter, the relationship between the installation position of the
すなわち、図9(a)〜(c)に推移例La1として示されるように、フィルタ回路220が通信線路上に設置されていないときには、信号波形に含まれる歪み成分が最も大きくなっている。
That is, as shown as transition example La1 in FIGS. 9A to 9C, when the
また、図9(a)に推移例Lb1として示されるように、上記分岐点aにフィルタ回路220が設置されたときには、波形歪みが低減されるものの、同図9(a)に推移例Lf16として示すように、上記求出された位置にフィルタ回路220が設置されたときよりも波形歪みは大きなものとなっている。
Further, as shown as transition example Lb1 in FIG. 9A, when the
一方、図9(b)に推移例Lb2として示されるように、送信用通信線路211における送信ノード201から「1.0m」の位置にフィルタ回路220が設置されたときには、当該位置が先の図5(b)に示したように特性インピーダンスが大きくなる位置であることから、フィルタ回路220による歪低減効果が小さくなっている。このため、上記求出された位置にフィルタ回路220が設置されたときよりも、信号波形に含まれる歪み成分が非常に大きなものとなっている。
On the other hand, when the
そして、図9(c)に推移例Lb3として示されるように、受信端にフィルタ回路220が設置されたときにおいても、フィルタ回路220による歪低減効果は得られるものの、やはり、上記求出された位置にフィルタ回路220を設置したときよりも同フィルタ回路220による歪低減効果は小さなものとなっている。
Then, as shown as transition example Lb3 in FIG. 9C, even when the
このように本実施の形態の波形歪低減方法によれば、特性インピーダンスが極小となる位置にフィルタ回路220を設置することにより、このフィルタ回路220による歪低減効果を好適に高められるようになり、上記差動電圧に基づく情報の伝達を正確に行うことができるようになる。
As described above, according to the waveform distortion reduction method of the present embodiment, by installing the
そして、先の図1に示したように、デジタル信号が送受信される有線通信系として複数の電子制御装置101〜106や通信線路111〜116を備える構成にあっては、各電子制御装置101〜106の各々に分岐接続された通信線路111〜116毎に、
a、フィルタ回路141〜146が設置されていない状態での信号波形の測定及び解析、
b、歪みの主要因となる周波数帯の特定、
c、特定した周波数帯での各電子制御装置101〜106及び各通信線路111〜116の線路長に対する特性インピーダンスの算出、
d、特性インピーダンスが極小となる位置の求出
といった工程を通じて、各通信線路111〜116に対するフィルタ回路141〜146
の設置位置が規定される。そして、各々規定された位置にフィルタ回路141〜146が設置されることで、各通信線路111〜116に対応する6つのフィルタ回路141〜146のみによって各電子制御装置101〜106間での通信を高い信頼性のもとに成立させることができるようになる。これにより、複数のノードに分岐接続された通信線路を有する有線通信系を構成する上で、通信の成立可能な配索領域が拡張されるようになる。
And as shown in previous FIG. 1, in the structure provided with the some electronic control apparatuses 101-106 and the communication lines 111-116 as a wired communication system by which a digital signal is transmitted / received, each electronic control apparatus 101- For each of the
a, measurement and analysis of a signal waveform in a state where the
b, identification of the frequency band that is the main factor of distortion,
c, calculation of characteristic impedance with respect to the line lengths of the
d,
The installation position is defined. Then, by installing the
以上説明したように、本実施の形態にかかる波形歪低減方法及び有線通信系によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)各電子制御装置101〜106に分岐接続された各通信線路111〜116の線路長について特定の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長を求め、この求めた線路長の位置にフィルタ回路141〜146を設置することとした。このため、それらフィルタ回路141〜146による歪低減効果を最大限に高めることができるようになり、必要最小限のフィルタ回路の設置を通じて信号波形の歪みを好適に低減することができるようになる。これにより、各電子制御装置101〜106間での通信を高い信頼性のもとに成立させることができるようになり、複数のノードに分岐接続された通信線路を有する有線通信系を構成する上で通信の成立可能な配索領域が拡張されるようになる。
As described above, according to the waveform distortion reduction method and the wired communication system according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The line length at which the characteristic impedance in a specific frequency band is minimized is obtained for the line length of each of the
(2)経路長の求出対象となる特性インピーダンスの周波数帯として、信号波形の歪みの主要因となる周波数帯を対象とした。これにより、波形歪みの主要因となる歪み成分を確実に低減させることができるようになる。 (2) The frequency band that is the main cause of the distortion of the signal waveform is targeted as the characteristic impedance frequency band for which the path length is to be obtained. This makes it possible to reliably reduce distortion components that are the main cause of waveform distortion.
(3)フィルタ回路141〜146の各々を、各電子制御装置101〜106に分岐接続された各通信線路111〜116の別に設置することとした。このため、各通信線路111〜116で発生した波形歪みをそれら線路毎に低減することができるようになる。これにより、ある通信線路で発生した歪みの影響が他の通信線路に及ぶことが的確に抑制され、各電子制御装置101〜106間での通信をより正確に行うことができるようになる。
(3) Each of the
(4)複数のノード毎に分岐接続された通信線路を備えた有線通信系として、車載ネットワークを構成する多重通信系を対象とした。これにより、各電子制御装置101〜106で高周波通信が行われる場合であれ、インピーダンスの不整合に起因する高周波歪みを好適に低減することができるようになる。これにより、車載ネットワークとして各ノード間での通信成立性を維持しながらも、より高い自由度のもとに同ネットワークを構成することができるようになる。
(4) As a wired communication system provided with a communication line branched and connected for each of a plurality of nodes, a multiplex communication system constituting an in-vehicle network is targeted. As a result, even when high frequency communication is performed in each of the
なお、上記実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記各通信線路111〜116の特性インピーダンスを、ネットワークアナライザを用いた実測値に基づき算出することとした。この他、上記構成された多重通信系に基づくシミュレーションや、理論式による演算を通じて各々の特性インピーダンスを求めるようにしてもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms.
The characteristic impedance of each of the
・上記フィルタ回路141〜146を、上記求出された位置に基づき各通信線路111〜116の別に1つずつ設置することとした。これに限らず、信号波形の歪みの主要因となる周波数帯の特定、及び特性インピーダンスが極小となる線路長の求出の回帰的な実行に基づいて各電子制御装置101〜106に対応する各通信線路111〜116に複数のフィルタ回路を設置するようにしてもよい。この場合には、特に通信線路上で発生した信号波形の歪みが大きいとき、この信号波形の歪みが複数のフィルタ回路を介して段階的に低減されることが期待される。
The
・上記フィルタ回路141〜146を、各電子制御装置101〜106に分岐接続され
た各通信線路111〜116の別に設置することとした。これに限らず、例えば、各通信線路111〜116のうち信号波形の歪みが大きい通信線路を予め特定するとともに、この特定された通信線路に対してのみフィルタ回路を設置するようにしてもよい。この場合には、各通信線路111〜116のうち信号波形の歪みが大きい経路として特定された通信線路に対してフィルタ回路が設置される構成となる。これにより、フィルタ回路を用いて信号波形の歪みを低減する上で、フィルタ回路のさらなる削減、及び有線通信系としての簡略化が図られるようになる。
The
・特性インピーダンスの算出のための周波数帯として、信号波形の歪みの主要因となる周波数帯を用いることとした。これに限らず、特性インピーダンスの算出のための周波数帯とは歪み成分が含まれる周波数帯であればよい。そして、同周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長の位置にフィルタ回路を設置することとすれば、信号波形の歪みを低減させることは可能である。 ・ As the frequency band for calculating the characteristic impedance, the frequency band that is the main cause of the distortion of the signal waveform is used. The frequency band for calculating the characteristic impedance is not limited to this, and may be a frequency band including a distortion component. If the filter circuit is installed at the position of the line length where the characteristic impedance in the same frequency band is minimized, the distortion of the signal waveform can be reduced.
・上記フィルタ回路141〜146を、各電子制御装置101〜106に分岐接続された各通信線路111〜116上に設置することとした。これに限らず、フィルタ回路141〜146の設置位置とは、特定の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長の位置であればよく、この他、主要となる通信線路110上や、上記分岐コネクタ121〜123内、各電子制御装置101〜106の基板配線上であってもフィルタ回路による歪低減効果を得ることはできる。
The
・フィルタ回路として、抵抗R及びコイルLが並列接続されたフィルタ回路を用いることとした。この他、フィルタ回路としては、信号波形に含まれる歪み成分を低減可能なフィルタであればよく、例えばバンドパスフィルタやフェライトビーズ等を用いることができる。 A filter circuit in which a resistor R and a coil L are connected in parallel is used as the filter circuit. In addition, the filter circuit may be any filter that can reduce the distortion component included in the signal waveform. For example, a band-pass filter or a ferrite bead can be used.
・上記有線通信系として、車載ネットワークを構成するフレックスレイ(FlexRay)を対象とした。これに限らず、CAN(コントローラー・エリア・ネットワーク)やLIN(ローカル・インターコネクト・ネットワーク)等によって構成される車載ネットワークを適用対象としてもよい。またこの他、車載ネットワークに限らず、複数のノード毎に分岐接続された通信線路を有する有線通信系であれば本発明の適用は可能である。 -As the above-mentioned wired communication system, FlexRay (FlexRay) constituting an in-vehicle network was targeted. However, the present invention is not limited to this, and an in-vehicle network configured by CAN (controller area network), LIN (local interconnect network), or the like may be applied. In addition to the in-vehicle network, the present invention can be applied to any wired communication system having a communication line that is branched and connected to each of a plurality of nodes.
101〜106…電子制御装置、110〜116…通信線路、121〜123…分岐コネクタ、131、132…終端回路、141〜146…フィルタ回路、201…送信ノード、202…受信ノード、203…終端回路、211…送信用通信線路、212…受信用通信線路、213…終端側通信線路、220…フィルタ回路、220a…第1フィルタ回路、220b…第2フィルタ回路、L…コイル、R…抵抗。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101-106 ... Electronic control unit, 110-116 ... Communication line, 121-123 ... Branch connector, 131, 132 ... Termination circuit, 141-146 ... Filter circuit, 201 ... Transmission node, 202 ... Reception node, 203 ... Termination circuit , 211 ... transmission communication line, 212 ... reception communication line, 213 ... termination side communication line, 220 ... filter circuit, 220a ... first filter circuit, 220b ... second filter circuit, L ... coil, R ... resistance.
Claims (8)
前記ノードと前記分岐接続された通信線路の線路長について特定の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長を求め、該求めた線路長の位置に前記フィルタ回路を設置する
ことを特徴とする波形歪低減方法。 In a waveform distortion reduction method for reducing distortion of a signal waveform communicated between nodes using a communication line in which a plurality of nodes are branched and connected as a communication medium, using a filter circuit,
A line length at which a characteristic impedance in a specific frequency band is minimized with respect to a line length of the communication line connected to the node and the branch connection is obtained, and the filter circuit is installed at a position of the obtained line length. Waveform distortion reduction method.
請求項1に記載の波形歪低減方法。 The waveform distortion reduction method according to claim 1, wherein the specific frequency band is specified as a frequency band that is a main factor of distortion of the signal waveform analyzed by measuring a communication waveform of the branch-connected communication line. .
請求項1または2に記載の波形歪低減方法。 The waveform distortion reduction method according to claim 1 or 2, wherein a communication line with a large signal waveform distortion is specified in advance among the communication lines, and the filter circuit is installed for the specified communication line.
請求項1または2に記載の波形歪低減方法。 The waveform distortion reduction method according to claim 1, wherein the filter circuit is installed separately from the branch-connected communication line.
前記周波数帯の特定、及び前記特性インピーダンスが極小となる線路長の求出の回帰的な実行に基づいて特定のノードに対応する通信線路に複数のフィルタ回路を設置する
ことを特徴とする波形歪低減方法。 In the waveform distortion reduction method according to any one of claims 1 to 4,
Waveform distortion characterized by installing a plurality of filter circuits in a communication line corresponding to a specific node based on recursive execution of specifying the frequency band and finding a line length at which the characteristic impedance is minimized. Reduction method.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の波形歪低減方法に基づき設置されたフィルタ回路を通じて信号波形の歪みの低減を行う
ことを特徴とする有線通信系。 In a wired communication system in which communication between nodes is performed using a communication line in which a plurality of nodes are branched and connected as a communication medium,
A wired communication system, wherein signal waveform distortion is reduced through a filter circuit installed based on the waveform distortion reduction method according to claim 1.
前記フィルタ回路は、前記ノードと前記分岐接続された通信線路の線路長のうち、特定の周波数帯での特性インピーダンスが極小となる線路長の位置に設置されてなる
ことを特徴とする有線通信系。 In a wired communication system including a filter circuit that reduces distortion of a signal waveform communicated between nodes using a communication line in which a plurality of nodes are branched and connected as a communication medium,
The filter circuit is installed at a position of a line length at which a characteristic impedance in a specific frequency band is minimized among line lengths of the communication line branched and connected to the node. .
請求項6または7に記載の有線通信系。 The wired communication system according to claim 6 or 7, wherein the wired communication system is a multiplex communication system constituting an in-vehicle network.
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