JP2008085418A - 送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに通信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば自動車等における通信装置において、配線数の低減による通信装置の軽量化と配索工数低減を実現すること。
【解決手段】通信装置は、入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる拡散符号を発生する符号発生部２３と、入力信号を拡散符号によりスペクトラム拡散する第１拡散部１１とを有する送信機２０ａと、受信信号をスペクトラム逆拡散するための拡散符号を発生する符号発生部４３１ａ〜４３１ｃと、符号発生部４３１ａ〜４３１ｃが発生した拡散符号により受信信号をスペクトラム逆拡散する第１逆拡散部４３２ａ〜４３２ｃとを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車のスイッチやリレー等の単純開閉機能部品及びセンサ類の集約配線における通信に好適な送信装置及び送信方法、受信装置及び受信方法、並びに通信装置及び通信方法に関する。

自動車のエレクトロニクス化の進展に伴いワイヤハーネスの使用量が増大しており、回線数の増加から、重量の増大、配索難易度の上昇、及び組立て作業性の悪化等の問題が顕著化している。また、ＥＣＵ（Engine Control Unit）への入出力線数の増加から、ＥＣＵ体格が増加したり、嵌合力増加により組立て作業性が悪化したり、ＥＣＵ体格・ハーネス量の制約から環境の劣悪な部位にＥＣＵが設置され、このため個別部品に対する品質要求が高度化したりする等の問題も生じている。

例えば、上級車種のドア周りの配線は、ドアロック、パワーウィンドウ、ドアミラー等の多機能化のため多数のＥＣＵが分散して配置され、接続されるスイッチ類も極めて多い。このため、車載ワイヤハーネスが車両開発に支障をきたすほどに肥大化しており、また、マイクロコンピュータ（マイコン）分散配置に伴うソフト開発・管理工数も大幅に増加している。

このように、近年の自動車装備は快適性、安全性、環境性能の向上から増加の一途を辿っており、高機能化・複雑化してきている。これに伴い、搭載される制御装置、センサ、リレーなど電子部品も増加しており、これらを接続する配線数も増大している。配線数の増加は直接車両重量を増大し、またその配索工数の増大から開発コストも増加させるため、従来より配線数削減のための様々な多重通信方法が提案されてきている。

例えば、特許文献１には、配線数と配線工数低減を目的として、電力線に信号をスペクトラム拡散によって重畳する技術が記載されている。この従来の自動車用集約配線装置は、送信データをＰＮ（Pseudo Noise）符号によってスペクトラム拡散する手段、拡散信号を電力線に重畳する手段、拡散信号を逆拡散する手段、逆拡散信号を復調する手段を有する。具体的には、制御回路により各スイッチの状態を読み、それに対応する各端末制御装置への制御データを編集し、所定のデータを出力する。このデータはＳＰ（並列−直列）変換回路により直列データに変換され、更にスペクトラム拡散回路においてスペクトラム拡散される。ＰＮ拡散により雑音に強く誤動作の可能性を低減することができ、また、信号を電力線に重畳することで配線数やコネクタ数を減ずることができる。

また、特許文献２には、配線を簡略化できノイズに強い車両内通信システムを提供することを目的とした技術が開示されている。この従来の車両内通信システムにおいては、バス等の車両に搭載された装置間の通信をスペクトラム拡散方式により行うものであって、車両内に敷設される一本の同軸ケーブルと、複数の装置に対し夫々設けられた装置と同軸ケーブルとを電気的に接続する結合器とを備える。装置間の通信には専用の同軸ケーブル１本のみ用いることから配線が簡略化する。また、スペクトラム拡散の使用によりノイズの影響を低減することができる。
実開昭６２−１２２７５３号公報 特開平１０−２７６１７０号公報

上述の特許文献１、２に記載の技術においては、複数の制御装置（ＥＣＵ）間の通信を多重化することで配線数の削減を図っている（図１１（ａ）参照）。一方。安価なスイッチやリレーと制御装置間の情報伝達は依然として１対１で配線することが前提とされている。しかし実際にはこの部分が配線重量の大部分を占めており、また上述したように自動車装備の増加から、回線数も著しく増加しており、配線数の削減が望まれる。すなわち、図１１（ｂ）に示すように、センサやスイッチと、ＥＣＵとの間の通信を多重化することが必要となる。しかしながら、これらの多数のスイッチやリレーと制御装置間との１対１通信を多重化するために特許文献１、２に記載の技術を使用しようとするとＰＮ拡散符号数が足りない、通信速度が上げられない、という問題点がある。

また、スペクトラム拡散通信には同期式・非同期式の２種があるが、非同期式通信で用いられるＰＮ符号は符号数に制限があるため、ノード数が多い接続には直交符号を用いた同期式のスペクトラム拡散通信が適している。しかし、一般的にはスペクトラム拡散通信における通信速度は、データをそのものの通信速度ではなく、これに掛け合わせる直交行列符号の速度となる。また、この直交行列符号長は接続要素数に応じて長くなることから、データの通信速度を一定に保ちながら接続要素数を増やそうとすると全体の通信速度を上げていかざるを得なくなる。一方で、ワイヤハーネス中の信号の伝達速度は限られているため、実用的な通信距離を確保しようとすると、同期がとれる通信速度には上限が生じる。したがって、ノード１つあたりの通信速度はその上限値からさらに拡散速度で除算したものとなり、１対１通信時の通信速度に比して著しく低速となりうる。つまり、一般的な同期式スペクトラム拡散通信では通信速度と多元接続数とはトレードオフの関係にあり両立は困難である。

ところで、複数の入力信号を重畳して送信する従来の通信装置としては、図１２に示すものが公知である。すなわち、図１２に示すように、複数のチャンネルにおける入力信号Ｓ１１_１〜Ｓ１１_３を、それぞれＰＳＫ変調部５０１ａ〜５０１ｃにてＰＳＫ変調し、ＰＮ拡散部５０２ａ〜５０２ｃにてＰＮ拡散し、重畳して送信する。受信側においては、ＳＳ逆拡散部５０３にてＳＳ逆拡散し、ＰＳＫ復調部５０４にてＰＳＫ復調して出力信号を得る。

この場合の信号波形を図１３、図１４に示す。図１３（ａ）は入力信号Ｓ１１_１〜Ｓ１１_３の一例、図１３（ｂ）はＰＳＫ変調後の信号Ｓ１２、図１３（ｅ）は図１３（ｂ）の拡大図、図１３（ｃ）はＰＮ拡散後の信号Ｓ１３、図１３（ｆ）は図１３（ｃ）の拡大図、図１３（ｄ）はＰＮ拡散で使用されるＰＮ符号の一例を示す信号波形である。ＰＮ符号は各チャンネル毎に固有のものが使用される。また、図１４（ａ）は、ＰＮ拡散後のＰＮ拡散部５０２ａ〜５０２ｃからの拡散信号が重畳された重畳信号Ｓ１４、図１４（ｄ）は図１４（ａ）の拡大図、図１４（ｂ）はＳＳ逆拡散後の信号Ｓ１５、図１４（ｅ）は図１４（ｂ）の拡大図、図１４（ｃ）はＰＳＫ復調された出力信号Ｓ１６を示す信号波形である。

このような方法であれば、入力信号を重畳して送信することができる。しかしながら、ＰＳＫ変調された信号をそのまま重ね合わせると図１４（ｄ）に示す信号の最大振幅がチャンネル数分まで積み上がってしまう。１チャンネルの振幅を仮に−１〜１（Ｖ）とすると、重畳された部分では−３０〜３０（Ｖ）となってしまい現実性が低い。

なお、このように信号振幅が重畳されるこれを避けるために、電力線通信を含め、上述の特許文献１、２等、多くの従来技術においては、ＣＳＭＡ方式を採用する。ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）とは、一般に、ＬＡＮで利用される通信方式の一つであり、ＣＳＭＡでは、データを送信したいノード（機器）はケーブルの通信状況を監視し（Carrier Sense）、ケーブルが空くと送信を開始する。このとき、もし複数のノードが同時に送信を開始するとケーブル内でデータが衝突して壊れるので（Collision Detection）、両者は送信を中止し、ランダムな時間待って送信を再開する。この方法に従うと、１本のケーブルを複数のノードが共有して、互いに通信する（Multiple Access）ことができる。しかしながらＥＣＵ間通信とは異なり、連続的にデータを送信する必要があるセンサの通信、すなわち、上述の自動車におけるワイヤハーネス等においては、連続的に通信することができないＣＳＭＡ方式の多重通信は適用が難しい。

本発明にかかる送信装置は、拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う送信装置であって、入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号を発生する送信側個別符号発生部と、前記入力信号を前記個別拡散符号によりスペクトラム拡散する第１拡散部とを有するものである。

本発明にかかる受信装置は、拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う受信装置であって、受信信号をスペクトラム逆拡散するための個別拡散符号を発生する受信側個別符号発生部と、前記受信側個別符号発生部が発生した前記個別拡散符号により前記受信信号をスペクトラム逆拡散する第１逆拡散部とを有し、前記受信信号は、入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号により当該入力信号がスペクトラム拡散された信号を受信したものである。

本発明にかかる通信装置は、拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う通信装置であって、入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号により当該入力信号をスペクトラム拡散して送信する送信機と、前記送信機からの受信信号を、前記個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散して出力信号を生成する受信機とを有するものである。

本発明においては、送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行うため、複数の入力信号を重畳して一の通信路にて送信したり、受信したり、送受信したりすることができる。

本発明によれば、例えば自動車等における通信装置において、配線数の低減による通信装置の軽量化と配索工数低減を実現することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態においては、自動車内部の情報やエネルギー伝送の役割を担う配線システム（ワイヤハーネス）上の信号を多重化することで、ハーネスを集約し、省線・軽量化を図ることで、ユーザには多重を意識させず（プロトコルレス）、例えば常時接続で１０数〜数１０チャンネル程度の多数のノード間の通信を可能とするものである。

このため、本実施の形態にかかる通信装置においては、送信データとなる入力信号の送信周期の長短を組み合せてスケジューリングした拡散符号（以下、個別拡散符号ともいう。）を使用する。この個別拡散符号により入力信号を拡散した拡散信号は、互いにピーク位置が異なるものとなる。したがって、これらを重畳してもピークタイミングが相互にずれているため上述の従来例とは異なり、振幅は重畳されることがない。よって、例えば数１０チャンネル程度の多数のノードからの信号を多重化して集約する、すなわち従来個別に配線されていたワイヤハーネスを集約化することができ、より高速で、より接続数が多い通信装置を提供することができる。

なお、以下の実施の形態においては、車両用通信装置として説明するが、本発明は車両用通信装置に限られない。すなわち、多数の入力装置からの信号を一の通信路で受信装置に送信したり、送信装置から一の通信路で多数の受信装置へ信号を送信することができる通信装置であれば適用可能である。特に、スイッチやリレー等の単純開閉機能部品との間の通信を行うのに好適である。

図１は、本発明の実施の形態に係る自動車用通信装置のブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる通信装置１は、複数のスイッチ１０ａ〜１０ｃ、複数のセンサ１０ｄ、１０ｅ、複数の送信機２０ａ、複数の制御装置３０ａ〜３０ｃ、複数の受信機４０ａ〜４０ｅ、複数のリレー５０ａ〜５０ｅ、集約配線６１、６２、及び制御装置間通信線６３を有する。

スイッチ１０ａ〜１０ｃ、センサ１０ｄ、１０ｅは、図１にはそれぞれ３つ、２つのみ示すが、実際には、１０数〜数１０程度からなる。図２に示すように、スイッチは、例えばブレーキスイッチであり、センサは例えばタイヤ１０１に取り付けられた車速センサである。送信機２０ａ〜２０ｅは、各スイッチ、センサに対応して設けられる。詳細は後述するが、スイッチ１０ａ〜１０ｃ、センサ１０ｄ、１０ｅから送信機２０ａ〜２０ｅ（送信機Ａ、送信機Ｂ等）に入力された信号は、当該送信機２０ａ〜２０ｅにおいてスペクトラム拡散され集約配線６１上に重畳される。この重畳信号は制御装置３０ａ内の受信機３１（受信機Ａ）にて所望の符号により逆拡散され復号される。この復号されたデータはマイコン３２によって処理される。

そして、マイコン３２からは、制御装置３０ａ内の送信機３３に各リレー５０ａ〜５０ｅを制御する制御信号（送信信号）が送られる。この送信信号は、送信先の宛先に応じてスペクトラム拡散され集約配線６２を通じて各部位に設置された受信機４０ａ〜４０ｅ（受信機Ｂ）に送られる。そして、各受信機４０ａ〜４０ｅにて復号化されリレー５０ａ〜５０ｅ等に伝達される。リレー５０ａ〜５０ｅは、例えばポンプ、エンジンの燃料噴射装置、アクチュエータ等である。

このようにして、例えばマイコン３２が、アクセルの踏み込み度合を示す信号を送信機２０ａ〜２０ｅを介して受け取り、これから使用されるガソリン量を計算し、計算結果に基づき燃料ポンプや排気装置へ受信機４０ａ〜４０ｅを介して制御信号を送ったり、マイコン３２がブレーキスイッチ２０ａからの信号を送信機を介して受け取り、これに基づき生成した制御信号により、受信機４０ａを介してブレーキアクチュエータ１０２を制御する。ブレーキアクチュエータ１０２は当該制御信号に基づき油圧を制御し、ブレーキの大きさをコントロールする。

また、一部のデータについては、従来から採用されている制御装置間通信線６３によって他制御装置３０ｂ乃至３０ｃへ送信される。

図３（ａ）、図３（ｂ）は、本実施の形態にかかる通信装置の一構成例を示す図であって、図３（ａ）は送信機２０ａ〜２０ｃと受信機３１を示し、図３（ｂ）は送信機３３と受信機４０ａ〜４０ｃを示す。送信機２０ａ〜２０ｃは、スイッチ１０ａ〜１０ｃから入力信号を受け取るもので、受信機３１は、これらの送信信号が重畳された重畳信号を受け取る制御装置３０ａ内の受信機であり、マイコン３２に接続されている。また、送信機３３は、各受信機４０ａ〜４０ｃに送信する信号をマイコン３２から受け取り、これらを重畳した重畳信号を出力する、制御装置３０ａ内の送信機であり、送信機４０ａ〜４０ｃはリレー５０ａ〜５０ｃに接続された受信機を示す。

なお、これらの通信装置の構成は一例であって、例えば、送信機２０ａ〜２０ｃ、受信機３１、送信機３３、及び受信機４０ａ〜４０ｃのいずれも備えた構成や、受信機３１と送信機３３からなる構成等であってもよい。また、本実施の形態においては、受信機３１と送信機３３との間にはマイコン３２が配置されるが、受信機３１と送信機３３を接続するようにしてもよい。

図３（ａ）に示すように、送信側は、同期追跡用の信号を生成するマスタ送信機２０ｘと、マスタ送信機２０ｘの生成した信号によって同期追跡するスレーブ送信機２０ａ〜２０ｃとを有する。なお、本実施の形態においては、説明の簡単のため、マスタ送信機２０ｘを設けるものとして説明するが、各送信機、受信機の全てがマスタの機能を有し、後述する基準信号が発見できない場合にマスタとして動作することも可能である。

なお、マスタ送信機２０ｘ及び３つのスレーブ送信機２０ａ〜２０ｃと、制御装置の受信機３１との間のやりとりを例にとって説明するが、上述したように、スレーブ送信機（以下、単に送信機という。）は１０数〜数１０程度設けることが可能である。送信機２０ａ〜２０ｃは、入力信号を上述した個別拡散符号（以下、行列（ｃｈｎ）という。）によってスペクトラム拡散して送出する。

この行列（ｃｈｎ）は、上述したように、送信データとなる入力信号の送信周期の長短を組み合せてスケジューリングした拡散符号からなる。例えば、上述の例であれば、車速センサからの信号の送信周期は、ブレーキセンサからの信号の送信周期より速い。この行列（ｃｈｎ）は、送信周期の違いに応じ、例えば、送信周期が速い第１の入力信号（チャンネルｃｈ１）と、それより送信周期（サンプリング周期）が遅い第２の入力信号（チャンネルｃｈ２）があった場合、第１の入力信号の間に第２の入力信号が重畳されるように構成される。すなわち、第１、第２の入力信号には、その送信周期に応じて行列（ｃｈｎ）が用意され、これを使用してスペクトラム拡散した第１、第２の拡散信号は、互いにそのピーク時刻が異なるものとなる。

本例においては、各信号源（スイッチ・センサ）をｎチャンネルに対応させることとし、各信号源からの信号が入力される送信機（以下、特に送信機２０ａ〜２０ｃを区別する必要がない場合は送信機２０ａという。）は、自身に割り振られたチャンネルｃｈｎに対応する行列（ｃｈｎ）を発生する行列発生部（不図示）を有する。そして、その行列発生部にて発生された自己のチャンネルに対応する行列（ｃｈｎ）により入力信号をスペクトラム拡散する。各送信機２０ａからの拡散信号は通信路で重畳され受信機３１にて受信される。

さらに、送信機２０ａは、同期捕捉のための基準信号を拡散するための行列（個別拡散符号）を有する。ここでは、基準信号にチャンネルｃｈ０を割り当て、同期捕捉用にスケジューリングされた個別拡散符号を行列（ｃｈ０）とする。また、送信機２０ａ〜２０ｃに、それぞれチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３を割り当てるものとする。各送信機２０ａ〜２０ｃは、基準信号を復号するためのチャンネルｃｈ０の行列（ｃｈ０）と、自己に割り当てられたチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３の２つの行列を発生させることができるよう構成される。

受信側ではこれを同一の行列（ｃｈｎ）にて逆拡散するため、各送信機２０ａ等が有する行列（ｃｈｎ）を全て有することとなる。すなわち、受信機３１は、チャンネルｃｈ０と、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ３（ｃｈｎ）に対応する行列による逆拡散が可能に構成される。この受信機３１は、受信部３１１〜３１３を有し、当該受信部３１１〜３１３がそれぞれ行列（ｃｈ１）〜行列（ｃｈ１）を発生する行列発生部を備え、それぞれ送信機２０ａ〜２０ｃが出力した拡散信号が重畳された重畳信号を、それに応じた行列（ｃｈ１）〜行列（ｃｈ３）にてスペクトラム逆拡散して出力信号を生成する。

また、図３（ｂ）に示すように、送信機３３は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ３に対応する信号を送信する送信部３３１〜３３３を有する。送信機３３は、マイコン３２からこれらの信号を受け取る。上述と同様、基準信号を得るためのチャンネルｃｈ０と、各信号を送信するためのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３（ｃｈｎ）に対応する行列による拡散が可能に構成される。このため、基準信号を復号する同期捕捉部を有すると共に、前記送信部３３１〜３３３はそれぞれ行列（ｃｈ１）〜行列（ｃｈ１）を発生する個別の行列発生部を備え、それぞれ、当該個別符号発生部にて発生された行列（ｃｈ１）〜行列（ｃｈ３）を使用して、マイコン３２から入力される入力信号をスペクトラム拡散し、重畳して送出する。

受信機４０ａ〜４０ｃは、復号対象のチャンネルに対応したチャンネルの行列（ｃｈｎ）を発生する個別行列発生部を有し、送信機３３から送られた重畳信号を受信し、この受信信号を、自身の行列（ｃｈｎ）によりスペクトラム逆拡散して、該当するチャンネルの信号を出力信号として得る。

次に、本実施の形態にかかる通信装置について更に詳細に説明する。以下では、図３（ａ）に示した通信装置を例にとって説明するが、図３（ｂ）に示す通信装置も同様に構成することができる。図４は、図３（ａ）に示す本実施の形態にかかる通信装置の詳細を示すブロック図である。送信機２０ａは、バッファ２１、第１拡散部２２、行列発生部２３、同期捕捉部２４を有する。

バッファ２１は、スイッチなどの信号源から信号Ｓ１を受けとる。行列発生部２３は、自己に割り当てられたチャンネルに対応した個別拡散符号を発生する。第１拡散部２２は、行列発生部２３にて発生された行列（ｃｈａ）Ｓ２により入力信号をスペクトラム拡散して拡散信号Ｓ３を出力する。

同期捕捉部２４は、同期判定部２４１、ｃｈ０行列発生部２４２、拡散部２４３、２４４、２４６、共通ＰＮ符号発生部２４５を有する。共通ＰＮ符号発生部２４５は、マスタ送信機２０ｘを含め全送信機（２０ｃ、２０ａ〜２０ｅ）、すなわち全チャンネルに共通のＰＮ符号（以下、共通ＰＮ符号という。）Ｓ４を発生する。第２スペクトラム拡散部２４６は、共通ＰＮ符号により、第１スペクトラム拡散部２２にて拡散された拡散信号に対し二重拡散を実施し、その拡散信号Ｓ５を出力する。本実施の形態においては、この全てのチャンネルに共通ＰＮ符号を重畳することで同期を取ると共にノイズに強い信号を生成することができる。

ｃｈ０行列発生部２４２は、基準信号用のチャンネルｃｈ０に対応した行列（ｃｈ０）を発生する。上述したように、チャンネルｃｈ０は、基準信号を送信するためのチャンネルであり、行列（ｃｈ０）は、この基準信号をスケジューリングするための拡散行列である。

拡散部２４４は、集約配線６１に送出されている集約信号（重畳信号）を共通ＰＮ符号により逆拡散する。拡散部２４３は、行列（ｃｈ０）により拡散部２４３にて逆拡散された信号を更に逆拡散して基準信号を生成する。同期判定部２４１は、拡散部２４３が逆拡散により生成した基準信号から同期を補足しそのタイミングを行列発生部２３、共通ＰＮ符号発生部２４５に通知する。行列発生部２３、共通ＰＮ符号発生部２４５が、このタイミングで拡散符号を出力して拡散部２２、２３、２４３、２４４に拡散又は逆拡散を行なわせることで同期を補足することができる。なお、本実施の形態においては、共通ＰＮ符号のみならず、基準信号を使用して同期捕捉するものとして説明するが、共通ＰＮ符号のみで同期捕捉するようにしてもよい。

マスタ送信機２０ｘは、基準信号生成部７１、ｃｈ０行列発生部７２、第１拡散部７３、第２拡散部７５、共通ＰＮ符号発生部７４を有する。基準信号生成部７１は、例えば"１"などの一定値を生成する。マスタ送信機２０ｘは、同期捕捉用に割り当てられたチャンネルｃｈ０の行列（ｃｈ０）で基準信号をスペクトラム拡散し、さらに共通ＰＮ符号で二重拡散して同期信号として送出する。スレーブ送信機２０ａ、受信機３１は、この同期信号を使用して同期捕捉する。

このように、１チャンネル（ｃｈ０）を同期捕捉チャンネルに割り当て、マスタ送信機２０ｘが同期捕捉チャンネルの放送を行う。各送信機、受信機は、同期捕捉チャンネルでタイミングを捕捉後に送信を開始することで、同期をとることができる。

受信機１５は、重畳信号Ｓ６を受けるバッファ４１、第２逆拡散部４２、第１拡散部４３２ａ〜４３２ｃを備えたチャンネル別逆拡散部４３ａ〜４３ｃ、及び同期捕捉部４４を有する。逆拡散部４２は、共通ＰＮ符号により重畳信号Ｓ６を逆ＰＮ拡散し、その逆ＰＮ拡散信号Ｓ７を各チャンネル別逆拡散部４３ａ〜４３ｃに入力する。

チャンネル別逆拡散部４３ａ〜４３ｃは、それぞれのチャンネルに対応する送信機からの信号を逆拡散する。このため、個別のチャンネルに対応するチャンネル別逆拡散部４３ａ〜４３ｃは、各チャンネルｃｈｎに対応する行列（ｃｈｎ）を発生する行列発生部４３１ａ〜４３１ｃと、その行列（ｃｈｎ）を使用して逆拡散して出力信号を生成する第１逆拡散部４３２ａ〜４３２ｃを有する。

同期捕捉部４４は、送信機２０ａの同期捕捉部２４と同様に構成され、同期判定部４４１、同期捕捉用に割り当てられたチャンネルｃｈ０の行列発生部４４２、逆拡散部４４３、４４５、共通ＰＮ符号発生部４４５を有する。同期判定部４４１は、共通ＰＮ符号及び行列（ｃｈ０）の逆拡散結果に基づき同期捕捉し、共有ＰＮ符号発生部４４５及び各行列発生部４３１ａ〜４３１ｃの符号発生タイミングを制御する。

なお、ここでは、受信機３１を例にとって説明しているが、例えば送信機３３は、受信機３１と同様に、送信する複数チャンネル分の行列（ｃｈｎ）を発生する行列発生部とその拡散部とを備える。また、受信機４０ａ〜４０ｅは、チャンネルｃｈ０の行列（ｃｈ０）及びＰＮ符号の他、対応するチャンネルの行列発生部のみを有していればよい。

チャンネル別逆拡散部４３ａ〜４３ｃで生成された各チャンネルの出力信号は、マイコン３２へ送られる。マイコン３２は、各センサ値からガソリンの使用量や、速度を算出したり、例えばスピードセンサの値とブレーキセンサの値（ブレーキの踏み具合）からＡＢＳを作動させたりする等、所望の処理を実行する。

次に、本実施の形態における行列（ｃｈｎ）について詳細に説明する。一般的な自動車システムでは、すべてのセンサやスイッチが同じサンプリング周期を必要とすることはない。従って、最も速いサンプリングを要求する信号の隙間に遅いサンプリング信号を互い違いに組み込むことで最短周期のスロットに組み込む信号数を削減することが可能になる。

図５は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ１２に対応する拡散行列を示す図である。図５を例にとれば、最も速いサンプリングを要求される信号を送信するためのチャンネルをチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３、次に速いものをチャンネルｃｈ４〜６に割り当てる、といったスケジューリングを施す。本例においては、１２チャンネルのうち３つずつのチャンネルを周期Ｆ〜４Ｆの４種類の送信周期に割り当てている。チャンネルｃｈ１〜ｃｈ３は、符号６個で１周期となる周期Ｆのタイミングで信号送信することができる。これらチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３は、いずれも同じ周期であるが、信号送信タイミングが異なっている。チャンネルｃｈ４〜ｃｈ６は、符号１２個で１周期となる周期２Ｆのタイミングで信号を送信することができる。同じく、チャンネルｃｈ７〜ｃｈ９は、符号２４個の周期４Ｆ、チャンネルｃｈ１０〜ｃｈ１２は、符号４８個の周期８Ｆのタイミングで信号を送信するように構成されている。このことによって、最短周期に全ての入力を含めた場合と比較して４分の１の通信速度で多元接続性を確保することが可能となる。

次に、本実施の形態にかかる通信装置の動作について説明する。図６乃至図１０は、本実施の形態にかかる通信装置の各ブロックが出力する信号の波形を示す図である。図６乃至図８は、それぞれチャンネルＣｈ１、Ｃｈ４、Ｃｈ７に割り当てられたスレーブ送信機における信号波形を示している。すなわち、Ｎｏｄｅ１、Ｎｏｄｅ２、Ｎｏｄｅ３は、例えば図５に示すそれぞれチャンネルＣｈ１、Ｃｈ４、Ｃｈ７に割り当てられているものとする。ここで、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）に示す入力信号（Ｎｏｄｅ１）〜入力信号（Ｎｏｄｅ３）（Ｓ１）は、この順に送信周期が遅くなっており、例えば、送信周期が最も速い入力信号Ｎｏｄｅ１が車速センサからの信号であり、送信周期が遅い入力信号Ｎｏｄｅ３がブレーキスイッチからの信号である。

この入力信号Ｓ１はバッファ２１を介して第１拡散部２２に入力される。第１拡散部２２には、各チャンネルに対応する行列（ｃｈｎ）も入力される。例えば入力信号（Ｎｏｄｅ１）に対応するチャンネルｃｈ１は最も周期が速い行列（ｃｈ１）（信号Ｓ２）を発生する。各送信機２０ａは上述の基準信号によりタイミングをとることができる。

第１拡散部２２は、入力信号Ｓ１を、チャンネルに対応する行列Ｓ２（図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）参照）により拡散して第１拡散信号Ｓ３を出力する（図６（ｃ）、図７（ｃ）、図８（ｃ）参照）。そしてこの拡散信号Ｓ３を第２拡散部２４６へ入力する。第２拡散部２４６には、図９（ａ）に示す共通ＰＮ符号Ｓ４も入力される。第２拡散部２４６は、第１拡散信号Ｓ３を共通ＰＮ符号Ｓ４により拡散した第２拡散信号Ｓ５を出力する（図６（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ）参照）。各送信機２０ａはこうして二重拡散された第２拡散信号Ｓ５を出力する。これらの第２拡散信号Ｓ５は、集約配線６１上に重畳され、図９（ｂ）に示す重畳信号Ｓ６として受信機３１で受信される。

受信機３１の第１逆拡散部４２は、この重畳信号Ｓ６を共通ＰＮ符号で逆拡散し、図９（ｃ）に示す逆ＰＮ拡散信号Ｓ７を生成する。逆ＰＮ拡散信号Ｓ７は、チャンネル別逆拡散部４３ａ〜４３ｃに入力される。例えばチャンネル別逆拡散部４３ａでは、チャンネルｃｈ１の信号を復号する。このため、行列発生部４３１ａは、図６（ｂ）に示す行列（ｃｈ１）を発生し、第２逆拡散部４３２は、この行列（ｃｈ１）により、逆ＰＮ拡散信号Ｓ７を逆拡散することで、図６（ｅ）に示すように、図６（ａ）に対応する出力信号（Ｎｏｄｅ１）（Ｓ８）を生成する。同じく、図７（ｅ）、図８（ｅ）に示すように、各チャンネル別逆拡散部４３ｂ、４３ｃは、対応する行列（ｃｈｎ）により逆拡散することで所望の信号を復号することができる。

同期捕捉部２４、４４は、いずれも同期信号から基準信号を生成することで同期を補足する。図１０（ａ）に示す基準信号はマスタ送信機２０ｘにおいて、ＰＮ符号により拡散され同期信号とされるが、これを受信したスレーブ送信機２０ａの同期捕捉部２４において、共通ＰＮ符号と乗積される。このとき、共通ＰＮ符号発生部２４５は、適当なタイミングで共通ＰＮ符号を発生させる。発生された共通ＰＮ符号と、同期信号の共通ＰＮ符号の位相と一致していると、そのＢＰＦ（band pass filter）出力には、図１０（ｃ）に示すように、一定レベル以上の狭帯域信号（一次変調信号）が現れる。一方、両者の共通ＰＮ符号の位相が一致していなければ、図１０（ｂ）、（ｄ）に示すようにＰＮ系列の自己相関関数で与えられる低いレベルの信号及び雑音が得られる。本実施の形態においては、二重拡散しているため、共通ＰＮ符号及び同期信号用のチャンネルｃｈ０に対応する行列により逆拡散した信号のＢＰＦ出力を閾値判定することで、同期判定部２４１、４４１は同期信号の共通ＰＮ符号と、共通ＰＮ符号発生部２４５、４４５で発生させている共通ＰＮ符号の位相が一致しているか否かを判定することができる。位相が一致していないと判断した場合は、発生タイミングを＋１又は−１ずらし再度判定する、ということを繰り返すことで正しい同期位置を求めることができる。

本実施の形態においては、多数の信号源からの信号を異なるチャンネルに割り当てる。そして、その信号の送信周期に応じてスケジューリングされた拡散符号により、各チャンネル毎に異なる拡散符号により拡散処理して送信する。このことにより、ＥＣＵにつながる多数のセンサ・スイッチ類のハーネスを集約し、省線・軽量化することができ、従来１対１で配線されていたスイッチ・センサ類のワイヤハーネス本数を大幅に削減することができ、よって車両重量の低減が可能となる。また、ワイヤハーネスの配索工数の低減による開発期間の短縮、開発コストの低減、製造時の組み付け工数の低減効果が得られる。

すなわち、通常、接続数が多い多対１通信において、接続数を多く取るための同期型スペクトラム拡散通信を利用する場合、センサ・スイッチからＥＣＵ通信は、多対１通信となるため、基本的には通信経路長が１サイクルの周期内にあることが必要となり最大通信速度が決まってしまう。つまり、実効通信速度は拡散率（同期型ではノード数）で割ったものとなり、例えば１００ｃｈ接続すると、１／１００の通信速度となる。

これに対し、本実施の形態においては、各ノードの必要送信周期を層別し、周期の長短を組み合わせたスケジューリング拡散符号を使用することにより、長周期でサンプリングしてもよい信号を間引くことによって、実質的な拡散率を下げ、実効通信速度を高めることができる。

上述したように、自動車は非常にスイッチ・センサが多く、その数は例えば百数十にもなる。これら各ノード（信号源）とＥＣＵ間を個別に配線すると膨大な配線数になり、ワイヤハーネスが大型化する。これを小型化するためには、各ノードからＥＣＵ間の通信を一まとめにすることが考ええられるが各ノードが通常安価で低機能であり、自身で通信制御することができない。よって、通信制御は、ワイヤハーネス側ではなく、コネクタ側で行う必要がある。本実施の形態においては、各ノード間が互いに信号ピークが重畳しない、スケジューリングされた拡散符号を使用することにより、装置間で相互の送信信号の監視や調停を行うことなく信号線振幅を一定に保った通信を実現する。スケジューリング拡散符号において各ノードの必要送信周期を層別し、周期の長短を組み合わせることによって低速サンプリング信号を間引くことが可能となり、限られた搬送周波数の中で接続ノード数を従来より拡大することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

図１は、本発明の実施の形態に係る自動車用通信装置のブロック図である。 自動車における通信装置を示す模式図である。 図３は、本実施の形態にかかる通信装置を示す図である。 図４は、図３（ａ）に示す本実施の形態にかかる通信装置の詳細を示すブロック図である。 図５は、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ１２に対応する拡散行列を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる通信装置の各ブロックが出力する信号波形であって、チャンネルｃｈ１に対応する信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる通信装置の各ブロックが出力する信号波形であって、チャンネルｃｈ２に対応する信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる通信装置の各ブロックが出力する信号波形であって、チャンネルｃｈ３に対応する信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる通信装置における信号波形であって、共通ＰＮ符号、重畳信号、逆ＰＮ拡散信号の波形を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる通信装置における信号波形であって、同期捕捉部における同期捕捉方法を説明するための図である。 （ａ）は、従来の自動車用通信装置における通信方法、（ｂ）は、今後必要とされる自動車用通信装置の通信方法を説明する図である。 複数の入力信号を重畳して送信する場合の従来の通信装置を示す図である。 図１２に示す通信装置の各ブロックが出力する信号波形を示す図である。 同じく、図１２に示す通信装置の各ブロックが出力する信号波形を示す図である。

符号の説明

１０ａ〜１０ｃ スイッチ
１０ｅ、１０ｆ センサ
２０ａ〜２０ｅ 送信機
２０ｘ マスタ送信機
２１ バッファ
２２、７３、２４６ 拡散部
２３、７２、２４２、４３１ａ〜４３１ｃ、４４２ 行列発生部
２４、４４ 同期捕捉部
３０ａ〜３０ｃ 制御装置
３１ 受信機
３２ マイコン
３３ 送信機
４０ａ〜４０ｅ 受信機
４１ バッファ
４２、２４３、２４４、４３２ａ〜４３２ｃ、４４３、４４４ 逆拡散部
４３ａ〜４３ｃ チャンネル別逆拡散部
４４ 同期捕捉部
４３ａ〜４３ｃ チャンネル別逆拡散部
５０ａ〜５０ｅ リレー
６１、６２ 集約配線
６３ 制御装置間通信線
７１ 基準信号生成部
７４、２４５、４４５ 共通ＰＮ符号発生部
２４１、４４１ 同期判定部
３１１〜３１３ 受信部
３３１〜３３３ 送信部

Claims (21)

1. 拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う送信装置であって、
   入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号を発生する送信側個別符号発生部と、
   前記入力信号を前記個別拡散符号によりスペクトラム拡散する第１拡散部とを有する、送信装置。
2. 第１の送信周期を有する第１の入力信号が入力され、当該第１の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号を発生する前記送信側個別符号発生部を有し、当該送信側個別符号発生部にて発生された個別拡散符号を使用して前記第１の入力信号をスペクトラム拡散する第１の送信処理部と、
   前記第１の送信周期より遅い第２の送信周期を有する第２の入力信号が入力され、当該第２の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号を発生する前記送信側個別符号発生部を有し、当該送信側個別符号発生部にて発生された個別拡散符号を使用して前記第２の入力信号をスペクトラム拡散する第２の送信処理部とを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
3. 前記個別拡散符号は、前記第１の入力信号の間に前記第２の入力信号が重畳されるように構成される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の送信装置。
4. 前記第１の入力信号を前記個別拡散符号で拡散した信号と前記第２の入力信号を前記個別拡散符号で拡散した信号とは、そのピーク時刻が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の送信装置。
5. 前記個別拡散符号は、Ｎ（Ｎは自然数）個の入力信号及び同期捕捉用の基準信号を一の通信路に重畳して送信可能に（Ｎ＋１）個にスケジューリングされた（Ｎ＋１）種類の符号列を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の送信装置。
6. 同期捕捉を行なう同期捕捉部を更に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の送信装置。
7. 前記同期捕捉部は、前記通信路からの信号を同期捕捉用にスケジューリングされた前記個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散して得られる基準信号により同期を補足する
   ことを特徴とする請求項６項記載の送信装置。
8. 前記同期捕捉部は、入力信号全てに共通の拡散符号を発生する共通符号発生部と、前記第１拡散部で拡散処理された信号を前記共通拡散符号によりスペクトラム拡散する第２拡散部とを有する
   ことを特徴とする請求項６又は７項記載の送信装置。
9. 拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う受信装置であって、
   受信信号をスペクトラム逆拡散するための個別拡散符号を発生する受信側個別符号発生部と、
   前記受信側個別符号発生部が発生した前記個別拡散符号により前記受信信号をスペクトラム逆拡散する第１逆拡散部とを有し、
   前記受信信号は、入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号により当該入力信号がスペクトラム拡散された信号を受信したものである、受信装置。
10. 前記受信信号は、第１の送信周期を有する第１の入力信号が第１の個別拡散符号によりスペクトラム拡散された信号と、前記第１の送信周期より遅い第２の送信周期を有する第２の入力信号が第２の個別拡散符号によりスペクトラム拡散された信号とを含み、
    前記第１の個別拡散符号を発生する前記受信側個別符号発生部を有し、前記受信信号を前記第１の個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散して第１の出力信号を生成する第１の受信処理部と、
    前記第２の個別拡散符号を発生する前記受信側個別符号発生部を有し、前記受信信号を前記第２の個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散して第２の出力信号を生成する第２の受信処理部とを有する
    ことを特徴とする請求項９記載の受信装置。
11. 拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う通信装置であって、
    入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号により当該入力信号をスペクトラム拡散して送信する送信機と、
    前記送信機からの受信信号を、前記個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散して出力信号を生成する受信機とを有する、通信装置。
12. 前記送信機は、
    第１の送信周期を有する第１の入力信号が入力され、当該第１の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号により当該第１の入力信号をスペクトラム拡散して第１の拡散信号を送出する第１の送信機と、
    第１の送信周期より遅い第２の送信周期を有する第２の入力信号が入力され、当該第２の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号により当該第２の入力信号をスペクトラム拡散して第２の拡散信号を送出する第２の送信機とを有する
    ことを特徴とする請求項１１記載の通信装置。
13. 前記受信機は、
    第１の送信周期を有する第１の入力信号が当該第１の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号によりスペクトラム拡散して得られた第１の拡散信号と、第１の送信周期より遅い第２の送信周期を有する第２の入力信号が当該第２の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号によりスペクトラム拡散して得られた第２の拡散信号とが重畳された重畳信号を受け取り、前記第１の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号により当該重畳信号をスペクトラム逆拡散して前記第１の入力信号を生成する第１の受信機と、
    前記重畳信号を受け取り、前記第２の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号により当該重畳信号をスペクトラム拡散して前記第２の入力信号を生成する第２の受信機とを有する
    ことを特徴とする請求項１１記載の通信装置。
14. 前記送信機は、前記第１及び第２の送信機に共通に設けられた同期捕捉部を有する
    ことを特徴とする請求項１２記載の通信装置。
15. 前記受信機は、前記第１及び第２の受信機に共通に設けられた同期捕捉部を有する
    ことを特徴とする請求項１３記載の通信装置。
16. 拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う送信装置の送信方法であって、
    入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号を発生させ、
    前記入力信号を前記個別拡散符号によりスペクトラム拡散して送信する、送信方法。
17. 第１の送信周期を有する第１の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号を発生させ、
    当該送信側個別符号により前記第１の入力信号をスペクトラム拡散して送信し、
    前記第１の送信周期より遅い第２の送信周期を有する第２の入力信号の送信周期に対応した個別拡散符号を発生させ、
    当該送信側個別符号により前記第２の入力信号をスペクトラム拡散して送信する
    ことを特徴とする請求項１６記載の送信方法。
18. 前記第１の入力信号をスペクトラム拡散した第１の拡散信号と前記第２の入力信号をスペクトラム拡散した第２の拡散信号とを重畳して送信する
    ことを特徴とする請求項１６記載の送信方法。
19. 拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う受信装置の受信方法であって、
    入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号により当該入力信号がスペクトラム拡散された信号を受信した受信信号を、スペクトラム逆拡散するための個別拡散符号を発生し、
    前記個別拡散符号により前記受信信号をスペクトラム逆拡散する、受信方法。
20. 前記受信信号は、第１の送信周期を有する第１の入力信号が第１の個別拡散符号によりスペクトラム拡散された第１の信号と、前記第１の送信周期より遅い第２の送信周期を有する第２の入力信号が第２の個別拡散符号によりスペクトラム拡散された第２の信号とを含み、
    前記第１の個別拡散符号を発生し、
    前記第１の信号を当該第１の個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散し、
    前記第２の個別拡散符号を発生し、
    前記第２の信号を当該第１の個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散する
    ことを特徴とする請求項１９記載の受信方法。
21. 送信機及び受信機を備え、拡散符号を使用してスペクトラム拡散通信を行う通信装置の通信方法であって、
    送信機により、入力信号の送信周期の違いに応じてスケジューリングされた拡散符号からなる個別拡散符号により当該入力信号をスペクトラム拡散して送信し、
    前記送信機からの信号を受信機により受信し、前記個別拡散符号によりスペクトラム逆拡散して出力信号を生成する、通信方法。

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