JP5842116B2 - 多値信号伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、４つ以上の複数の電圧レベルを有する多値データ信号を伝送する多値信号送信装置、多値信号受信装置、及び多値信号伝送システムに関する。本開示はまた、そのような多値信号送信装置及び多値信号受信装置を用いた多値信号伝送方法に関する。

近年、ディジタルコンテンツの映像の画質が向上するのに伴い、映像データのビットレート及びサイズも増大し、その結果、機器間で伝送されるデータ量も増大している。ディジタルインターフェースを介して接続された機器間で大量のデータを伝送するためには、伝送される信号の周波数を増大させる場合が多いが、周波数を増大させると伝送路において減衰が生じることなどにより信号の伝送が困難になる。この問題を回避するために、伝送される信号の周波数を増大させることなく、３つ以上の複数の電圧レベルを有する多値データ信号を伝送することによりデータを多重化する多値信号伝送方式が知られている。

例えば、多値信号を用いる回路の例として特許文献１の発明が知られ、また、多値信号を用いた伝送システムの例として特許文献２の発明が知られている。

特開昭６１−１３３７１８号公報 特開２００４−０８０８２７号公報

従来の多値信号伝送方式では、受信装置は、送信装置から受信された多値データ信号が複数の電圧レベルのいずれを表すのかを判定するための複数のしきい値電圧を予め保持している。しかしながら、一般に、多値データ信号が有する電圧レベルの個数が増大すると、受信された多値データ信号がいずれの電圧レベルを表すのかを判定することが困難になる。特に、送信装置と受信装置とでそれぞれ用いるしきい値電圧の相違、送信装置の接地電圧と受信装置の接地電圧との差、温度変化などによって生じる電圧の変動、デバイスの個体ばらつきによる電圧の変動、伝送路の減衰によって生じる電圧の変動などに起因して、伝送される多値データ信号の電圧レベルや基準が変動する可能性がある。従って、受信装置が、受信された多値データ信号の電圧レベルを正しく判定できないという課題を有していた。

本開示の目的は、以上の課題を解決し、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定することができる多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法を提供することにある。

本開示の１つの態様に係る多値信号送信装置によれば、
４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を生成する第１のドライバ回路と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を生成する第２のドライバ回路とを備えた多値信号送信装置であって、
上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有する。

本開示のもう１つの態様に係る多値信号受信装置によれば、
４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を受信する第１のレシーバ回路と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を受信する第２のレシーバ回路とを備えた多値信号受信装置であって、
上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有し、
上記多値信号受信装置は、上記受信された多値クロック信号から、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルと、上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値とを、（Ｍ−１）個のしきい値電圧として検出するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
上記第１のレシーバ回路は、上記（Ｍ−１）個のしきい値電圧に基づいて、上記受信された多値データ信号が上記Ｍ個の電圧レベルのいずれを表すのかを判定する。

また、本開示の他の態様によれば、上記多値信号送信装置及び上記多値信号受信装置を備えた多値信号伝送システム及び多値信号伝送方法が提供される。

これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム、並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。

従来は、多値データ信号の複数の電圧レベルを判定するために、多値クロック信号を生成して使用するものは存在しなかった。本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定することができる。

第１の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 図１の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。 第２の実施形態に係る多値信号伝送システムにおいて伝送される多値クロック信号を示す波形図である。 第３の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 第４の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 図５の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値クロック信号を示す波形図である。 第５の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 図７の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。 第６の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 図９の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。 第７の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。 図１１の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図にわたって、同様の構成要素は同じ符号により示す。

第１の実施形態．
図１は、第１の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図１の多値信号伝送システムは、多値信号送信装置１００及び多値信号受信装置２００を備え、４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を、伝送路３０１を介して多値信号送信装置１００から多値信号受信装置２００に伝送し、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を、伝送路３０２を介して多値信号送信装置１００から多値信号受信装置２００に伝送する。本明細書で説明する各実施形態において、Ｍは、２のべき乗の値（例えば４値又は８値など）を有し、Ｎビットで表されるとする。図１の多値信号伝送システムは、多値クロック信号を用いることにより、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定することができる。

多値信号送信装置１００には、外部回路（図示せず）から、入力データ信号と、所定の周波数ｆ［Ｈｚ］の原クロック信号とが入力される。多値信号送信装置１００は、データ処理回路１０１、第１の多値ドライバ回路１０２、しきい値電圧制御回路１０３、及び第２の多値ドライバ回路１０４を備える。また、多値信号送信装置１００は、電源ＶＤＤ１及び接地ＧＮＤ１を有する。

データ処理回路１０１は、原クロック信号に基づいて動作し、入力データ信号からＮビットのパラレルデータを生成して、多値ドライバ回路１０２に送る。多値ドライバ回路１０２は、入力データ信号を表すＮビットのパラレルデータから、２^Ｎ個の電圧レベルのうちのいずれか１つを有する多値データ信号を生成する。ここで、多値データ信号の２^Ｎ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベル（例えば、電源ＶＤＤ１の電圧及び接地ＧＮＤ１の電圧の間における所定の電圧レベルとして決められたセンターレベル）より大きい２^Ｎ−１個の第１の電圧レベルと、基準電圧レベルより小さい２^Ｎ−１個の第２の電圧レベルとを含む。

しきい値電圧制御回路１０３は、原クロック信号に基づいて動作し、（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベルのうちのいずれか１つを有する多値クロック信号を生成するように、多値ドライバ回路１０４を制御する。ここで、多値クロック信号の各電圧レベルは、多値データ信号の２^Ｎ個の電圧レベルを判定するための２^Ｎ−１個のしきい値電圧のうちの２^Ｎ−２個のしきい値電圧に対応する。詳しくは、多値データ信号の２^Ｎ−１個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、多値クロック信号の（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、多値データ信号の２^Ｎ−１個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、多値クロック信号の（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置する。さらに、所定時間にわたる多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、多値データ信号の２^Ｎ−１個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、多値データ信号の２^Ｎ−１個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有する。多値クロック信号の各周期は、第１の電圧レベルを有する第１の期間と、第２の電圧レベルを有する第２の期間とを含み、第１の期間における多値クロック信号の電圧レベルと基準電圧レベルとの電位差は、第２の期間における基準電圧レベルと多値クロック信号の電圧レベルとの電位差に等しい。従って、多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、基準電圧レベルに等しくなる。多値クロック信号の各周期の振幅は、第１又は第２の期間における多値クロック信号の電圧レベルと基準電圧レベルとの電位差によって定義される。逆に、多値クロック信号の各周期の振幅を指定することにより、その周期における多値クロック信号の電圧レベル（第１の期間における第１の電圧レベルと、第２の期間における第２の電圧レベルとを含む）が決まる。このため、しきい値電圧制御回路１０３は、多値クロック信号の（２^Ｎ−１−１）個の振幅のうちのいずれか１つを表すＮ−１ビットのパラレルデータを生成して、多値ドライバ回路１０４に送る。多値ドライバ回路１０４は、原クロック信号と、多値クロック信号の振幅を表すＮ−１ビットのパラレルデータとに基づいて、以上説明したような多値クロック信号を生成する。

多値ドライバ回路１０２は、多値データ信号を、伝送路３０１を介して多値信号受信装置２００に送信する。同様に、多値ドライバ回路１０４は、多値クロック信号を、伝送路３０２を介して多値信号受信装置２００に送信する。

多値信号受信装置２００は、しきい値電圧検出回路２０１、第１の多値レシーバ回路２０２、第２の多値レシーバ回路２０３、及びデータ処理回路２０４を備える。また、多値信号受信装置２００は、電源ＶＤＤ２及び接地ＧＮＤ２を有する。多値信号送信装置１００から受信された多値データ信号は、多値レシーバ回路２０２に入力され、多値信号送信装置１００から受信された多値クロック信号は、しきい値電圧検出回路２０１及び多値レシーバ回路２０３に入力される。

しきい値電圧検出回路２０１は、受信された多値クロック信号から、多値クロック信号の（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベルと、多値クロック信号の電圧レベルの平均値とを検出し、（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベル及びその平均値を、２^Ｎ−１個のしきい値電圧として多値レシーバ回路２０２に送る。しきい値電圧検出回路２０１は、多値クロック信号の（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベルのすべてを取得するまで、所定周期にわたって多値クロック信号を受信し続ける。しきい値電圧検出回路２０１は、取得した電圧レベルを内部のメモリ（図示せず）に保持する。

多値レシーバ回路２０２は、しきい値電圧検出回路２０１から送られた２^Ｎ−１個のしきい値電圧に基づいて、受信された多値データ信号が２^Ｎ個の電圧レベルのいずれを表すのかを判定し、多値データ信号からＮビットのパラレルデータを生成してデータ処理回路２０４に送る。多値レシーバ回路２０３は、多値信号送信装置１００との同期のために、受信された多値クロック信号から原クロック信号を再生して出力する。データ処理回路２０４は、再生された原クロック信号に基づいて動作し、多値データ信号に対応するＮビットのパラレルデータから出力データ信号を生成して出力する。

図２は、図１の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。図２及び他の波形図では、説明のために、基準電圧レベルを０［Ｖ］として示す。図２の波形図は、多値データ信号の電圧レベルがＮ＝３ビットで表される場合の例を示す。多値データ信号は、２^３個の電圧レベル、すなわち、＋３．５、＋２．５、＋１．５、＋０．５、−０．５、−１．５、−２．５、−３．５［Ｖ］を有する。多値クロック信号は、（２^３−１−１）×２個の電圧レベル、すなわち、＋３、＋２、＋１、−１、−２、−３［Ｖ］を有する。多値クロック信号のデータ系列は、ＤＣバランスをとるために、「＋３」→「−３」→「＋２」→「−２」→「＋１」→「−１」→「＋３」→「−３」→・・・となるように、基準電圧レベル（０Ｖ）に対して対称に（すなわち、交互に同じ振幅で）電圧レベルを変化させている。

多値信号受信装置２００において、多値レシーバ回路２０３は、多値信号送信装置１００との同期のために、受信された多値クロック信号から原クロック信号を再生して出力する。それと同時に、しきい値電圧検出回路２０１は、受信された多値クロック信号から２^３−１個のしきい値電圧を生成する。前述のように、（２^３−１−１）×２＝６個のしきい値電圧は、受信された多値クロック信号の電圧レベル（＋３、＋２、＋１、−１、−２、−３）を検出することにより生成され、残り１つのしきい値電圧は、多値クロック信号の電圧レベルの平均値を検出することにより生成される。前述のように、多値クロック信号はＤＣバランスが保証されるので、その電圧レベルの平均値は基準電圧レベルに等しくなる。多値レシーバ回路２０２は、このように生成された合計２^３−１個のしきい値電圧（＋３、＋２、＋１、０、−１、−２、−３）に基づいて、多値データ信号が２^３個の電圧レベル（＋３．５、＋２．５、＋１．５、＋０．５、−０．５、−１．５、−２．５、−３．５）のいずれを表すのかを判定する。

本実施形態の多値信号伝送システムでは、伝送路３０１，３０２において減衰が生じる場合であっても、多値データ信号及び多値クロック信号に等しい減衰が生じるので、多値クロック信号から生成したしきい値電圧を用いることにより、多値データ信号の電圧レベルを正しく判定することができる。

なお、以上説明した多値信号伝送システムでは、データ処理が容易な２^Ｎ個の電圧レベルを有する多値データ信号と、（２^Ｎ−１−１）×２個の電圧レベルを有する多値クロック信号とを使用する場合を想定したが、これに限定されることなく、４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号とを使用する任意の多値信号伝送システムを実施することができる。

なお、以上説明した多値信号伝送システムでは、しきい値電圧検出回路２０１は、受信された多値クロック信号の電圧レベルの平均値を検出し、この平均値を１つのしきい値電圧として使用したが、このとき、多値クロック信号のＤＣバランスをとることにより、波形の歪みを抑え、多値クロック信号の電圧レベルの平均値が基準電圧レベルに等しくなるように多値クロック信号を安定させることが可能となる。また、しきい値電圧検出回路２０１は、多値クロック信号の電圧レベルの平均値に代えて、多値信号受信装置２００の接地ＧＮＤ２の電圧レベルをそのまま使用してもよい。

以上説明したように、本実施形態の多値信号伝送システムでは、多値信号受信装置２００が多値データ信号の電圧レベルを判定する際に、多値信号送信装置１００で生成された多値クロック信号からしきい値電圧を生成して使用する。これにより、送信装置と受信装置とでそれぞれ用いるしきい値電圧の相違、送信装置の接地電圧と受信装置の接地電圧との差の影響を受けず、さらに、温度変化、デバイスの個体ばらつき、伝送路の減衰などに起因する電圧レベルの変動に対して的確に追従し、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定することができ、多値データ信号を確実に伝送することが可能となる。

第２の実施形態．
図３は、第２の実施形態に係る多値信号伝送システムにおいて伝送される多値クロック信号を示す波形図である。第２の実施形態の多値信号伝送システムの構成は、図１の多値信号伝送システムと同様である。図３を参照すると、多値クロック信号は、所定周期（図３では２周期）にわたって同じ振幅を有するように生成される。図３の場合、多値クロック信号のデータ系列は、「＋３」→「−３」→「＋３」→「−３」→「＋２」→「−２」→「＋２」→「−２」→「＋１」→「−１」→「＋１」→「−１」→「＋３」→「−３」→・・・となる。これにより、本実施形態の多値信号伝送システムでは、多値クロック信号の電圧レベルからしきい値電圧を生成することが容易になる。

第３の実施形態．
図４は、第３の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図４の多値信号受信装置２００Ａは、図１の構成に加えて、多値レシーバ回路２０２の前段において、受信された多値データ信号を等化する等化器２０５を備える。等化器２０５は、多値データ信号の周波数による減衰の違いを補償するために、多値信号送信装置１００から送信される予め決められたトレーニング信号を参照し、トレーニング信号のビット誤り率などに基づいて、多値データ信号を等化する。図４の多値信号伝送システムは、等化器２０５を備えたことにより、多値データ信号の複数の電圧レベルをより高精度に判定することができる。

第４の実施形態．
図５は、第４の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図６は、図５の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値クロック信号を示す波形図である。図５の多値信号送信装置１００Ａは、図１の構成に加えて、乱数を生成する乱数生成器１０５を備え、しきい値電圧制御回路１０５Ａは、乱数生成器１０５によって発生される乱数に基づいて動作し、周期毎にランダムに変化する振幅を有する多値クロック信号を生成するように、多値ドライバ回路１０４を制御する。これにより、本実施形態の多値信号伝送システムでは、多値クロック信号のスペクトラムが拡散され、放射ノイズを抑制することができる。

第５の実施形態．
図７は、第５の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図８は、図７の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。図７の多値信号送信装置１００Ｂは、図５の構成に加えて、原クロック信号を分周してしきい値電圧制御回路１０３Ａ及び多値ドライバ回路１０４に送る分周器１０６を備え、図７の多値信号受信装置２００Ｂは、図１の構成に加えて、再生されたクロック信号を逓倍して周波数ｆ［Ｈｚ］の原クロック信号として出力する逓倍器２０６を備える。多値信号送信装置１００Ｂにおいて、データ処理回路１０１及び多値ドライバ回路１０２は、原クロック信号に基づいて多値データ信号を生成し、多値ドライバ回路１０４は、原クロック信号を分周したクロック信号に基づいて多値クロック信号を生成する。図８に示すように、図７の多値信号伝送システムでは、多値クロック信号の周波数が分周されて遅くなっている。多値クロック信号の周波数が高い場合には、受信された多値クロック信号の波形が劣化する可能性があるが、多値クロック信号の周波数を分周することにより、波形の劣化を防止することができる。これにより、本実施形態の多値信号伝送システムでは、多値クロック信号の電圧レベルからしきい値電圧を生成することがより容易となり、かつ、スペクトラムの低周波化による放射ノイズのさらなる低減と消費電力の低下をもたらすことができる。

第６の実施形態．
図９は、第６の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図１０は、図９の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。図９の多値信号送信装置１００Ｃは、図７の構成に加えて、多値ドライバ回路１０２の出力端子を伝送路３０１に接続するキャパシタＣ１と、多値ドライバ回路１０４の出力端子を伝送路３０２に接続するキャパシタＣ２とを備え、図９の多値信号受信装置２００Ｃは、図７の構成に加えて、多値レシーバ回路２０２の入力端子を伝送路３０１に接続するキャパシタＣ３と、多値レシーバ回路２０３の入力端子を伝送路３０２に接続するキャパシタＣ４とを備える。キャパシタＣ１〜Ｃ４により、多値ドライバ回路１０２，１０４及び多値レシーバ回路２０２，２０３は、伝送路３０１，３０２に対してＡＣ結合される。図９の多値信号伝送システムでは、しきい値電圧検出回路２０１Ａは、受信された多値クロック信号の電圧レベルの平均値に代えて、多値信号受信装置２００Ｃの接地ＧＮＤ２の電圧レベルをそのまま使用することができる。図１０を参照すると、多値データ信号及び多値クロック信号の両方とも、複数の電圧レベルの基準電圧レベルは接地ＧＮＤ１，ＧＮＤ２の電圧レベルに等しくなっている。さらに、図９の多値信号伝送システムでは、基準電圧レベルは０Ｖになる。なお、キャパシタＣ１〜Ｃ４は、多値信号送信装置１００Ｃ及び多値信号受信装置２００Ｃのすくなくとも一方にあればよい。これにより、本実施形態の多値信号伝送システムでは、複数の電圧レベルの中心となる基準電圧レベルをフローティング状態にすることができ、安定した接地ＧＮＤ１，ＧＮＤ２の電圧レベルを基準電圧レベルとして使用することができるので、基準電圧レベルの判別を高精度かつ容易に行なうことが可能となる。

第７の実施形態．
図１１は、第７の実施形態に係る多値信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図１２は、図１１の多値信号伝送システムにおいて伝送される多値データ信号及び多値クロック信号と、使用される原クロック信号とを示す波形図である。図１１の多値信号送信装置１００Ｄは、図７のシングルエンドの多値ドライバ回路１０２，１０４に代えて、差動ドライバ回路である多値ドライバ回路１０２Ａ，１０４Ａを備え、図１１の多値信号受信装置２００Ｄは、図７のシングルエンドの多値レシーバ回路２０２，２０３に代えて、差動レシーバ回路である多値レシーバ回路２０２Ａ，２０３Ａを備える。さらに、図７の伝送路３０１，３０２に代えて、差動伝送路である伝送路３０１Ａ，３０２Ａを備える。多値信号送信装置１００Ｄは、差動信号である多値データ信号及び多値クロック信号をそれぞれ伝送路３０１Ａ，３０２Ａを介して多値信号受信装置２００Ｄに送信する。しきい値電圧検出回路２０１Ｂは、受信された差動信号である多値クロック信号から２^Ｎ−１個のしきい値電圧を生成する。図１１の多値信号伝送システムでは、しきい値電圧検出回路２０１Ｂは、受信された多値クロック信号の電圧レベルの平均値を検出することに代えて、受信された差動信号である多値クロック信号から、差分法の原理により基準電圧レベルを生成することができる。図１２を参照すると、多値データ信号及び多値クロック信号の両方とも、１対の差動信号の交点の基準電圧レベルは接地ＧＮＤ１，ＧＮＤ２の電圧レベルに等しくなっている。さらに、図１１の多値信号伝送システムでは、基準電圧レベルは０Ｖになる。これにより、本実施形態の多値信号伝送システムでは、受信感度の向上、高速化、低ノイズ化、高ノイズ耐性を実現することができ、かつ、基準電圧レベルが接地ＧＮＤ１，ＧＮＤ２の電圧レベルに等しくなるので、基準電圧レベルの判別を高精度かつ容易に行なうことが可能となる。

以上説明したように、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法は、以下の構成を備える。

第１の態様に係る多値信号送信装置によれば、
４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を生成する第１のドライバ回路と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を生成する第２のドライバ回路とを備えた多値信号送信装置であって、
上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有する。

第２の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１の態様に係る多値信号送信装置において、上記多値クロック信号の各周期は、上記第１の電圧レベルを有する第１の期間と、上記第２の電圧レベルを有する第２の期間とを含み、上記第１の期間における上記多値クロック信号の電圧レベルと上記基準電圧レベルとの電位差は、上記第２の期間における上記基準電圧レベルと上記多値クロック信号の電圧レベルとの電位差に等しく、上記多値クロック信号は、上記電位差に等しい振幅を有する。

第３の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１又は第２の態様に係る多値信号送信装置において、上記多値クロック信号は、所定周期にわたって同じ振幅を有する。

第４の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る多値信号送信装置において、上記多値クロック信号の振幅は、周期毎にランダムに変化する。

第５の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１〜第４のいずれか１つの態様に係る多値信号送信装置において、
上記第１のドライバ回路は、所定の原クロック信号に基づいて上記多値データ信号を生成し、
上記第２のドライバ回路は、上記原クロック信号を分周したクロック信号に基づいて上記多値クロック信号を生成する。

第６の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１〜第５のいずれか１つの態様に係る多値信号送信装置において、
上記第１のドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により第１の伝送路に接続され、
上記第２のドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により第２の伝送路に接続される。

第７の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る多値信号送信装置において、上記第１及び第２のドライバ回路は差動ドライバ回路である。

第８の態様に係る多値信号送信装置によれば、第１〜第７のいずれか１つの態様に係る多値信号送信装置において、上記Ｍは２のべき乗である。

第９の態様に係る多値信号受信装置によれば、
４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を受信する第１のレシーバ回路と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を受信する第２のレシーバ回路とを備えた多値信号受信装置であって、
上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有し、
上記多値信号受信装置は、上記受信された多値クロック信号から、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルと、上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値とを、（Ｍ−１）個のしきい値電圧として検出するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
上記第１のレシーバ回路は、上記（Ｍ−１）個のしきい値電圧に基づいて、上記受信された多値データ信号が上記Ｍ個の電圧レベルのいずれを表すのかを判定する。

第１０の態様に係る多値信号受信装置によれば、第９の態様に係る多値信号受信装置において、上記第１のレシーバ回路の前段において上記多値データ信号を等化する等化器を備えている。

第１１の態様に係る多値信号受信装置によれば、第９又は第１０の態様に係る多値信号受信装置において、
上記第１のレシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により第１の伝送路に接続され、
上記第２のレシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により第２の伝送路に接続される。

第１２の態様に係る多値信号受信装置によれば、第９〜第１１のいずれか１つの態様に係る多値信号受信装置において、上記第１及び第２のレシーバ回路は差動レシーバ回路である。

第１３の態様に係る多値信号受信装置によれば、第９〜第１２のいずれか１つの態様に係る多値信号受信装置において、上記Ｍは２のべき乗である。

第１４の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る多値信号送信装置と、第９〜第１１のいずれか１つの態様に係る多値信号受信装置とを備え、
多値データ信号を伝送する第１の伝送路及び多値クロック信号を伝送する第２の伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号送信装置を接続している。

第１５の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第７の態様に係る多値信号送信装置と、第１２の態様に係る多値信号受信装置とを備え、多値データ信号を伝送する第１の伝送路及び多値クロック信号を伝送する第２の伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号送信装置を接続している。

第１６の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第８の態様に係る多値信号送信装置と、第１３の態様に係る多値信号受信装置とを備え、多値データ信号を伝送する第１の伝送路及び多値クロック信号を伝送する第２の伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号送信装置を接続している。

第１７の態様に係る多値信号伝送方法によれば、
４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号とを、多値信号送信装置から多値信号受信装置に伝送する多値信号伝送方法であって、
上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有し、
上記多値信号伝送方法は、
上記多値信号送信装置により、上記多値データ信号及び上記多値クロック信号を生成するステップと、
上記多値信号受信装置により、上記多値データ信号及び上記多値クロック信号を受信するステップと、
上記多値信号受信装置により、上記受信された多値クロック信号から、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルと、上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値とを、（Ｍ−１）個のしきい値電圧として検出するステップと、
上記多値信号受信装置により、上記（Ｍ−１）個のしきい値電圧に基づいて、上記受信された多値データ信号が上記Ｍ個の電圧レベルのいずれを表すのかを判定するステップとを含む。

本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、送信装置と受信装置とでそれぞれ用いるしきい値電圧の相違、送信装置の接地電圧と受信装置の接地電圧との差の影響を受けず、さらに、温度変化、デバイスの個体ばらつき、伝送路の減衰などに起因する電圧レベルの変動に対して的確に追従することができる。従って、変化が激しい多値データ信号の状態からしきい値電圧を抽出する必要がなく、より確実に、クロック信号からしきい値電圧を抽出することができ、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定し、多値データ信号を確実に伝送することが可能となる。

また、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、さらに、基準電圧レベルに対して対称に（すなわち、交互に同じ振幅で）電圧レベルを変化させることにより、波形の歪みを抑え、多値クロック信号の電圧レベルの平均値が基準電圧レベルに等しくなるように多値クロック信号を安定させることが可能となる。

また、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、さらに、多値クロック信号が所定周期にわたって同じ振幅を有することにより、多値クロック信号の電圧レベルからしきい値電圧を生成することが、容易になる。

また、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、さらに、多値クロック信号の振幅が周期毎にランダムに変化することにより、多値クロック信号のスペクトラムが拡散され、放射ノイズを抑制することができる。

また、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、さらに、原クロック信号を分周したクロック信号に基づいて多値クロック信号を生成することにより、多値クロック信号の電圧レベルからしきい値電圧を生成することがより容易となり、かつ、スペクトラムの低周波化による放射ノイズのさらなる低減と消費電力の低下をもたらすことができる。

また、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、さらに、ＡＣ結合を用いることにより、複数の電圧レベルの中心となる基準電圧レベルをフローティング状態にすることができ、安定した接地ＧＮＤ１，ＧＮＤ２の電圧レベルを基準電圧レベルとして使用することができるので、基準電圧レベル（０Ｖ）の判別を高精度かつ容易に行なうことが可能となる。

また、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法によれば、さらに、差動信号を伝送することにより、受信感度の向上、高速化、低ノイズ化、高ノイズ耐性を実現することができ、かつ、基準電圧レベルが接地ＧＮＤ１，ＧＮＤ２の電圧レベルに等しくなるので、基準電圧レベル（０Ｖ）の判別を高精度かつ容易に行なうことが可能となる。

以上説明したように、本開示の態様に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法は、多値クロック信号の複数の電圧レベルを多値データ信号のしきい値電圧として使用することにより、さらに、ＡＣ結合及び差動伝送を組み合わせることによって、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定することができる。

本開示の実施形態に係る多値信号送信装置、多値信号受信装置、多値信号伝送システム、及び多値信号伝送方法は、多値クロック信号の複数の電圧レベルを多値データ信号のしきい値電圧として使用することにより、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定することができ、従って、伝送される信号の周波数を増大させることなくデータ密度を向上させ、大量のデータを伝送するために応用可能である。

１００，１００Ａ〜１００Ｄ…多値信号送信装置、
１０１…データ処理回路、
１０２，１０４，１０２Ａ，１０４Ａ…多値ドライバ回路
１０３，１０３Ａ…しきい値電圧制御回路、
１０５…乱数生成器、
１０６…分周器、
２００，２００Ａ〜２００Ｄ…多値信号受信装置、
２０１，２０１Ｂ…しきい値電圧検出回路、
２０２，２０３，２０２Ａ，２０３Ａ…多値レシーバ回路
２０４…データ処理回路、
２０５…等化器、
２０６…逓倍器、
３０１，３０２，３０１Ａ，３０２Ａ…伝送路、
Ｃ１〜Ｃ４…キャパシタ。

Claims (17)

1. ４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を生成する第１のドライバ回路と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を生成する第２のドライバ回路とを備えた多値信号送信装置であって、
   上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
   上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
   上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
   所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有する多値信号送信装置。
2. 上記多値クロック信号の各周期は、上記第１の電圧レベルを有する第１の期間と、上記第２の電圧レベルを有する第２の期間とを含み、上記第１の期間における上記多値クロック信号の電圧レベルと上記基準電圧レベルとの電位差は、上記第２の期間における上記基準電圧レベルと上記多値クロック信号の電圧レベルとの電位差に等しく、上記多値クロック信号は、上記電位差に等しい振幅を有する請求項１記載の多値信号送信装置。
3. 上記多値クロック信号は、所定周期にわたって同じ振幅を有する請求項１又は２記載の多値信号送信装置。
4. 上記多値クロック信号の振幅は、周期毎にランダムに変化する請求項１〜３のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
5. 上記第１のドライバ回路は、所定の原クロック信号に基づいて上記多値データ信号を生成し、
   上記第２のドライバ回路は、上記原クロック信号を分周したクロック信号に基づいて上記多値クロック信号を生成する請求項１〜４のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
6. 上記第１のドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により第１の伝送路に接続され、
   上記第２のドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により第２の伝送路に接続される請求項１〜５のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
7. 上記第１及び第２のドライバ回路は差動ドライバ回路である請求項１〜６のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
8. 上記Ｍは２のべき乗である請求項１〜７のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
9. ４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号を受信する第１のレシーバ回路と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号を受信する第２のレシーバ回路とを備えた多値信号受信装置であって、
   上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
   上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
   上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
   所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有し、
   上記多値信号受信装置は、上記受信された多値クロック信号から、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルと、上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値とを、（Ｍ−１）個のしきい値電圧として検出するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
   上記第１のレシーバ回路は、上記（Ｍ−１）個のしきい値電圧に基づいて、上記受信された多値データ信号が上記Ｍ個の電圧レベルのいずれを表すのかを判定する多値信号受信装置。
10. 上記第１のレシーバ回路の前段において上記多値データ信号を等化する等化器を備えた請求項９記載の多値信号受信装置。
11. 上記第１のレシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により第１の伝送路に接続され、
    上記第２のレシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により第２の伝送路に接続される請求項９又は１０記載の多値信号受信装置。
12. 上記第１及び第２のレシーバ回路は差動レシーバ回路である請求項９〜１１のいずれか１つに記載の多値信号受信装置。
13. 上記Ｍは２のべき乗である請求項９〜１２のいずれか１つに記載の多値信号受信装置。
14. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の多値信号送信装置と、請求項９〜１１のいずれか１つに記載の多値信号受信装置とを備え、多値データ信号を伝送する第１の伝送路及び多値クロック信号を伝送する第２の伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号送信装置を接続した多値信号伝送システム。
15. 請求項７記載の多値信号送信装置と、請求項１２記載の多値信号受信装置とを備え、多値データ信号を伝送する第１の伝送路及び多値クロック信号を伝送する第２の伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号送信装置を接続した多値信号伝送システム。
16. 請求項８記載の多値信号送信装置と、請求項１３記載の多値信号受信装置とを備え、多値データ信号を伝送する第１の伝送路及び多値クロック信号を伝送する第２の伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号送信装置を接続した多値信号伝送システム。
17. ４以上の偶数であるＭ個の電圧レベルを有する多値データ信号と、（Ｍ−２）個の電圧レベルを有する多値クロック信号とを、多値信号送信装置から多値信号受信装置に伝送する多値信号伝送方法であって、
    上記多値データ信号のＭ個の電圧レベルは、所定の基準電圧レベルより大きいＭ／２個の第１の電圧レベルと、上記基準電圧レベルより小さいＭ／２個の第２の電圧レベルとを含み、
    上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
    上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうち、互いに隣接する各一対の電圧レベルの間に、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルのうちのいずれか１つの電圧レベルが位置し、
    所定時間にわたる上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値は、上記多値データ信号のＭ／２個の第１の電圧レベルのうちの最小値と、上記多値データ信号のＭ／２個の第２の電圧レベルのうちの最大値との間の値を有し、
    上記多値信号伝送方法は、
    上記多値信号送信装置により、上記多値データ信号及び上記多値クロック信号を生成するステップと、
    上記多値信号受信装置により、上記多値データ信号及び上記多値クロック信号を受信するステップと、
    上記多値信号受信装置により、上記受信された多値クロック信号から、上記多値クロック信号の（Ｍ−２）個の電圧レベルと、上記多値クロック信号の電圧レベルの平均値とを、（Ｍ−１）個のしきい値電圧として検出するステップと、
    上記多値信号受信装置により、上記（Ｍ−１）個のしきい値電圧に基づいて、上記受信された多値データ信号が上記Ｍ個の電圧レベルのいずれを表すのかを判定するステップとを含む多値信号伝送方法。

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