JP6008215B2 - 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、多値信号を用いた伝送システムの例として特許文献１及び２の発明が知られている。

特開平３−１０９８４２号公報 特開２００４−０８０８２７号公報

多数の電圧レベルを有する多値データ信号を用いる場合、多値データ信号の時間的に連続する２つの単位期間（すなわち、多値データ信号が所定の電圧レベルを有する最小単位時間）にわたる電圧レベルの遷移量が大きくなる。例えば、特許文献１の多値信号伝送方式では、４個の電圧レベルを有する多値データ信号を用いているので、電圧レベル間の電位差がすべて同じであると仮定すれば、電圧レベルの遷移量の最大値は、電圧レベルの遷移量の最小値（すなわち、異なる電圧レベルを判定する分解能）の３倍になる。異なる電圧レベルを判定する分解能よりもずっと大きな電圧レベルの遷移が生じると、電圧レベルのオーバーシュート又はアンダーシュートが生じ、これにより信号波形が劣化する（例えばアイパターンがつぶれる）。従って、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の複数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正しく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、
原データ信号から４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を生成する多値信号送信装置であって、上記多値信号送信装置は、
単位期間毎に、上記原データ信号を示す電圧レベルを決定するデータ処理回路と、
上記決定された電圧レベルをそれぞれ有する複数の単位期間を含む多値データ信号を生成するドライバ回路とを備え、
上記データ処理回路は、
上記単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルを割り当て、
最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当て、
上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定し、
上記ドライバ回路は、上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、上記多値データ信号を生成する。

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個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を受信する多値信号受信装置であって、
上記多値データ信号には、単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルが割り当てられ、
最大の個数の電圧レベルが割り当てられた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルが割り当てられ、
上記多値データ信号は、上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを有し、
上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値は、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さく、
上記多値信号受信装置は、
上記単位期間毎に、上記多値データ信号の電圧レベルを検出するレシーバ回路と、
上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベル及び上記検出された電圧レベルに基づいて、上記多値データ信号の原データ信号を復元するデータ処理回路とを備えている。

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。

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正しく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の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第１の例を示す表である。 図１の多値信号送信装置１００の多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルの第１の例を示す表である。 図２及び図３の条件下で、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を示す波形図である。 図２の条件下で、図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。 図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第２の例を示す表である。 図１の多値信号送信装置１００の多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルの第２の例を示す表である。 図６及び図７の条件下で、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を示す波形図である。 図６の条件下で、図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。 第２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１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第１の例を示す表である。 図３及び図１２の条件下で、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を示す波形図である。 図１２の条件下で、図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。 図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第２の例を示す表である。 図７及び図１５の条件下で、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を示す波形図である。 図１５の条件下で、図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。 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１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第１の例であって、第１の単位期間２ｔに割り当てられた電圧レベルを示す表である。 図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第１の例であって、第２の単位期間２ｔ＋１に割り当てられた電圧レベルを示す表である。 図１２、図１９及び図２０の条件下で、図１８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を示す波形図である。 図１２の条件下で、図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃによって生成されるビット列の例を示す表である。 図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃにおいて使用されるビット値の遷移法則の第２の例を示す表である。 図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第２の例であって、第１及び第３の単位期間４ｔ、４ｔ＋２に割り当てられた電圧レベルを示す表である。 図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第２の例であって、第２の単位期間４ｔ＋１に割り当てられた電圧レベルを示す表である。 図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第２の例であって、第４の単位期間４ｔ＋３に割り当てられた電圧レベルを示す表である。 図２３〜図２６の条件下で、図１８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を示す波形図である。 図２３の条件下で、図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃによって生成されるビット列の例を示す表である。 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２９の多値信号送信装置１００Ｄのデータ処理回路１０１Ｄによって生成されるビット列の第１の例を示す表である。 図３、図１２及び図３０の条件下で、図２９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を示す波形図である。 図２９の多値信号送信装置１００Ｄのデータ処理回路１０１Ｄによって生成されるビット列の第２の例を示す表である。 図７、図１５及び図３１の条件下で、図２９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。 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。

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以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を、伝送路３００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、多値データ信号は、単位期間毎に、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。

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及び多値ドライバ回路１０２を備え、電源ＶＤＤ１及び接地ＧＮＤ１を有する。データ処理回路１０１は、クロック信号に基づいて動作し、単位期間毎に、入力データ信号を示す電圧レベルを決定し、決定された電圧レベルを示す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、単位期間毎に、入力データ信号を示す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。

多値データ信号の電圧レベルは、詳しくは、以下のように決定される。データ処理回路１０１は、単位期間毎に予め決められた個数の２^Ｎ個の電圧レベルを割り当てる。ただし、このとき、データ処理回路１０１は、最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当てる。データ処理回路１０１は、単位期間毎に、割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、入力データ信号を示す電圧レベルとして決定する。多値ドライバ回路１０２は、決定された電圧レベルをそれぞれ有する複数の単位期間を含む多値データ信号を生成する。このとき、多値ドライバ回路１０２は、最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、多値データ信号を生成する。

多値ドライバ回路１０２は、多値データ信号を、伝送路３００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には、外部回路（図示せず）から、周波数ｆ［Ｈｚ］のクロック信号が入力される。多値信号受信装置２００は、多値レシーバ回路２０１及びデータ処理回路２０２を備え、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２０１に入力され、多値レシーバ回路２０１は、単位期間毎に、多値データ信号の電圧レベルを検出する。多値レシーバ回路２０１は、多値データ信号の電圧レベルを判定するための予め決められた複数のしきい値電圧を保持している。多値レシーバ回路２０１は、これらのしきい値電圧に基づいて、単位期間毎に、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２０２に送る。データ処理回路２０２は、クロック信号に基づいて動作し、検出された電圧レベルを示すＮビットのパラレルデータから、入力データ信号に対応する出力データ信号を復元して出力する。詳しくは、データ処理回路２０２は、多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１が単位期間毎に複数の電圧レベルをどのように割り当てるのかについての知識を予め有し、単位期間毎に、検出された電圧レベル（すなわちＮビットのパラレルデータで表される電圧レベル）が、割り当てられた複数の電圧レベルのいずれであるのかを判定する。

次に、図２〜図５を参照して、図１の多値信号伝送システムの動作例として、多値データ信号の電圧レベルがＮ＝２ビットで表される場合について説明する。以下、説明のために、基準電圧レベルを０［Ｖ］として示す。ただし、実際の基準電圧レベルは、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になる。

図２は、図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第１の例を示す表である。図２の例では、ｔを整数として、時間的に連続した３つの単位期間にそれぞれ対応する時間を、３ｔ、３ｔ＋１、３ｔ＋２により示す。各時間（すなわち単位期間毎）のビットｂ１及びｂ２の割り当ては、図２に示すように周期的に変化する。時間３ｔでは、ビットｂ１及びｂ２の両方が割り当てられ、時間３ｔ＋１及び３ｔ＋２では、ビットｂ２を０に固定することで、ビットｂ１のみが割り当てられる。

図３は、図１の多値信号送信装置１００の多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルの第１の例を示す表である。ビットｂ１及びｂ２の値に応じて、電圧レベルは、＋１．５、＋０．５、−０．５、−１．５［Ｖ］のいずれかの値をとる。図２の時間３ｔでは、ビットｂ１及びｂ２の両方が割り当てられるので、電圧レベルは４つの値のいずれかをとる。図２の時間３ｔ＋１及び３ｔ＋２では、ビットｂ２が常に０であるので、電圧レベルは＋０．５、−０．５［Ｖ］のいずれかの値をとる。

図４は、図２及び図３の条件下で、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を示す波形図である。データ処理回路１０１は、図２及び図３に示すように、単位期間毎に予め決められた個数の２^１又は２^２個の電圧レベルを割り当てる。ただし、このとき、データ処理回路１０１は、最大の個数２^２の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、最大の個数よりも少ない個数２^１の電圧レベルを割り当てる。データ処理回路１０１は、単位期間毎に、割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、入力データ信号を示す電圧レベルとして決定する。また、多値ドライバ回路１０２は、最大の個数２^２の電圧レベルよりも少ない個数２^１の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値０．５［Ｖ］が、最大の個数２^２の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値１．５［Ｖ］よりも小さくなるように、多値データ信号を生成する。これにより、多値データ信号は、最大の絶対値を有する電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続しないように生成される。

図５は、図２の条件下で、図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。多値ドライバ回路１０２が図５のビット列に従って多値データ信号を生成するとき、多値データ信号において、最大の絶対値を有する電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続することはない。

電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続する場合、電圧レベルの遷移量の最大値（３Ｖ）は、電圧レベルの遷移量の最小値（１Ｖ）の３倍になる。一方、図２〜図５に示す例では、電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続しないので、電圧レベルの遷移量の最大値は、｜＋１．５Ｖ−（−０．５Ｖ）｜＝｜−１．５Ｖ−（＋０．５Ｖ）｜＝２Ｖになる。従って、図１の多値信号伝送システムでは、電圧レベルの遷移量の最大値を２／３倍に削減することができる。

次に、図６〜図９を参照して、図１の多値信号伝送システムの別の動作例として、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について説明する。

図６は、図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第２の例を示す表である。図６の例では、ｔを整数として、時間的に連続した４つの単位期間にそれぞれ対応する時間を、４ｔ、４ｔ＋１、４ｔ＋２、４ｔ＋３により示す。各時間（すなわち単位期間毎）のビットｂ１〜ｂ３の割り当ては、図６に示すように周期的に変化する。時間４ｔでは、ビットｂ１〜ｂ３のすべてが割り当てられ、時間４ｔ＋１〜４ｔ＋３では、ビットｂ３を０に固定することで、ビットｂ１及びｂ２のみが割り当てられる。

図７は、図１の多値信号送信装置１００の多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルの第２の例を示す表である。ビットｂ１〜ｂ３の値に応じて、電圧レベルは、＋３．５、＋２．５、＋１．５、＋０．５、−０．５、−１．５、−２．５、−３．５［Ｖ］のいずれかの値をとる。図６の時間４ｔでは、ビットｂ１〜ｂ３のすべてが割り当てられるので、電圧レベルは８つの値のいずれかをとる。図６の時間４ｔ＋１〜４ｔ＋３では、ビットｂ３が常に０であるので、電圧レベルは＋１．５、＋０．５、−０．５、−１．５［Ｖ］のいずれかの値をとる。

図８は、図６及び図７の条件下で、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を示す波形図である。データ処理回路１０１は、図６及び図７に示すように、単位期間毎に予め決められた個数の２^２又は２^３個の電圧レベルを割り当てる。ただし、このとき、データ処理回路１０１は、最大の個数２^３の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、最大の個数よりも少ない個数２^２の電圧レベルを割り当てる。データ処理回路１０１は、単位期間毎に、割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、入力データ信号を示す電圧レベルとして決定する。また、多値ドライバ回路１０２は、最大の個数２^３の電圧レベルよりも少ない個数２^２の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値１．５［Ｖ］が、最大の個数２^３の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値３．５［Ｖ］よりも小さくなるように、多値データ信号を生成する。これにより、多値データ信号は、最大の絶対値を有する電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続しないように生成される。

図９は、図６の条件下で、図１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。多値ドライバ回路１０２が図６のビット列に従って多値データ信号を生成するとき、多値データ信号において、最大の絶対値を有する電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続することはない。

電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続する場合、電圧レベルの遷移量の最大値（７Ｖ）は、電圧レベルの遷移量の最小値（１Ｖ）の７倍になる。一方、図６〜図９に示す例では、電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続しないので、電圧レベルの遷移量の最大値は、｜＋３．５Ｖ−（−１．５Ｖ）｜＝｜−３．５Ｖ−（＋１．５Ｖ）｜＝５Ｖになる。従って、図１の多値信号伝送システムでは、電圧レベルの遷移量の最大値を５／７倍に削減することができる。

以上説明したように、図１の多値信号伝送システムによれば、データ処理回路１０１は、最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当て、多値ドライバ回路１０２は、最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、多値データ信号を生成する。従って、図１の多値信号伝送システムによれば、電圧レベルの遷移量を小さくすることで、信号の歪みをもたらすオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制する。図１の多値信号伝送システムは、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、多値データ信号を確実に伝送することができる。

また、図１の多値信号伝送システムは、図２又は図６の遷移法則に従ってビットを割り当てることにより、入力データ信号をビット単位で処理することができる。

また、図１の多値信号伝送システムによれば、特に、４値、８値などの多値データ信号を伝送する場合において、電圧方向にデータを多重化することによって電圧レベル間の電位差が相対的に縮小してしまうという問題を緩和するができる。

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を想定したが、これに限定されることなく、４以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号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。

第２の実施形態．
図１０は、第２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２０１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２０３を備える。等化器２０３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１０の多値信号伝送システムは、等化器２０３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高精度に判定することができる。

第３の実施形態．
図１１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１１の多値信号受信装置２００Ｂは、図１の構成に加えて、クロック再生回路２０４を備え、受信された多値データ信号からクロック信号を再生する。

多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルを割り当てる。多値信号受信装置２００Ｂのクロック再生回路２０４は、多値データ信号の複数の単位期間にわたる電圧レベルの変動に基づいてクロック信号を再生する。図１１の多値信号伝送システムによれば、割り当てる電圧レベルの個数を単位期間毎に変化させることで、多値データ信号の電圧レベルが単位期間毎に変動する可能性が高くなり、クロック信号の再生が容易になる。

次に、図１２〜図１４を参照して、図１１の多値信号伝送システムの動作例として、多値データ信号の電圧レベルがＮ＝２ビットで表される場合について説明する。

図１２は、図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第１の例を示す表である。図１１の多値信号送信装置１００の多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルは、図３に示すものと同じであるとする。図１３は、図３及び図１２の条件下で、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を示す波形図である。図１３に示すように、単位期間毎に２つの電圧レベルと４つの電圧レベルを交互に割り当てることで、多値データ信号の電圧レベルが単位期間毎に変動する可能性が高くなり、クロック信号の再生が容易になる。

図１４は、図１２の条件下で、図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。多値ドライバ回路１０２が図１４のビット列に従って多値データ信号を生成するとき、多値データ信号において、最大の絶対値を有する電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続せず、かつ、クロック信号の再生が容易になる。

電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続する場合、電圧レベルの遷移量の最大値（３Ｖ）は、電圧レベルの遷移量の最小値（１Ｖ）の３倍になる。一方、図１２〜図１４に示す例では、電圧レベルの遷移量の最大値は２Ｖになる。従って、図１１の多値信号伝送システムでは、電圧レベルの遷移量の最大値を２／３倍に削減することができる。

次に、図１５〜図１７を参照して、図１１の多値信号伝送システムの別の動作例として、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について説明する。

図１５は、図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１において使用されるビット値の遷移法則の第２の例を示す表である。図１１の多値信号送信装置１００の多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルは、図７に示すものと同じであるとする。図１６は、図７及び図１５の条件下で、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を示す波形図である。図１６に示すように、単位期間毎に４つの電圧レベルと８つの電圧レベルを交互に割り当てることで、多値データ信号の電圧レベルが単位期間毎に変動する可能性が高くなり、クロック信号の再生が容易になる。

図１７は、図１５の条件下で、図１１の多値信号送信装置１００のデータ処理回路１０１によって生成されるビット列の例を示す表である。多値ドライバ回路１０２が図１７のビット列に従って多値データ信号を生成するとき、多値データ信号において、最大の絶対値を有する電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続せず、かつ、クロック信号の再生が容易になる。

電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続する場合、電圧レベルの遷移量の最大値（７Ｖ）は、電圧レベルの遷移量の最小値（１Ｖ）の７倍になる。一方、図１５〜図１７に示す例では、電圧レベルの遷移量の最大値は５Ｖになる。従って、図１１の多値信号伝送システムでは、電圧レベルの遷移量の最大値を５／７倍に削減することができる。

複数のチャネルで複数の多値データ信号を伝送する場合、すなわち、別個の伝送路を介してそれぞれ接続された複数の多値信号送信装置及び複数の多値信号受信装置がある場合、１つの多値信号受信装置のみがクロック再生回路を備え、そのクロック再生回路によって再生されたクロック信号を複数の多値信号受信装置が共用してもよい。

以上説明したように、図１１の多値信号伝送システムによれば、クロック信号の再生を容易かつ確実に行ないつつ、電圧レベルの遷移量を小さくすることで、信号の歪みをもたらすオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制する。図１１の多値信号伝送システムは、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、多値データ信号を確実に伝送することができる。

第４の実施形態．
図１８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１８の多値信号伝送システムは、伝送された多値データ信号の電圧レベルを判定するための複数のしきい値電圧を、多値データ信号自体を用いて多値信号送信装置１００Ｃから多値信号受信装置２００Ｃに送信する。

多値信号送信装置１００Ｃは、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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ように、多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される多値データ信号の電圧レベルを制御する電圧制御回路１０３をさらに備える。データ処理回路１０１Ｃは、図１１のデータ処理回路１０１と同様に入力データ信号を示す電圧レベルを決定するとともに、単位期間毎に、割り当てた電圧レベルを電圧制御回路１０３に通知する。多値ドライバ回路１０２Ｃは、電圧制御回路１０３の制御に従って電圧レベルを変化させながら、図１１の多値ドライバ回路１０２と同様に多値データ信号を生成する。

多値信号受信装置２００Ｃは、多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを、他方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを判定するためのしきい値電圧として検出して保持するしきい値電圧検出回路２０５をさらに備える。しきい値電圧検出回路２０５はさらに、所定時間にわたる多値データ信号の電圧レベルの平均値（センターレベル）をしきい値電圧として検出して保持する。多値レシーバ回路２０１Ｃは、しきい値電圧検出回路２０５によって検出されたしきい値電圧に基づいて、受信された多値データ信号が割り当てられた電圧レベルのいずれを有するのかを判定する。

次に、図１９〜図２２を参照して、図１８の多値信号伝送システムの動作例として、多値データ信号の電圧レベルがＮ＝２ビットで表される場合について説明する。

ここで、図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃにおいて使用されるビット値の遷移法則は、図１２に示すものと同じであるとする。図１９は、図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第１の例であって、第１の単位期間２ｔに割り当てられた電圧レベルを示す表である。図２０は、図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第１の例であって、第２の単位期間２ｔ＋１に割り当てられた電圧レベルを示す表である。図２１は、図１２、図１９及び図２０の条件下で、図１８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を示す波形図である。単位期間２ｔ＋１に割り当てられた電圧レベルは、単位期間２ｔに割り当てられた電圧レベルのしきい値電圧であり、逆に、単位期間２ｔに割り当てられた電圧レベルは、単位期間２ｔ＋１に割り当てられた電圧レベルのしきい値電圧である。従って、単位時間毎に、図１９の電圧レベルのいずれか１つ又は図２０の電圧レベルのいずれか１つを有する多値データ信号を生成することにより、多値データ信号自体を用いてしきい値電圧を多値信号送信装置１００Ｃから多値信号受信装置２００Ｃに送信することができる。多値信号受信装置２００Ｃの多値レシーバ回路２０１Ｃが用いるしきい値電圧は、図１９及び図２０に示す電圧レベルの他に０Ｖも含むが、０Ｖのしきい値電圧は、多値信号受信装置２００Ｃで受信された多値データ信号の電圧レベルの平均値を検出することによって得られる。しきい値電圧検出回路２０５は、すべての電圧レベルを取得するまで、所定時間にわたって多値データ信号を受信し続ける。しきい値電圧検出回路２０５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。

図２２は、図１２の条件下で、図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃによって生成されるビット列の例を示す表である。多値ドライバ回路１０２Ｃが図２２のビット列に従って多値データ信号を生成するとき、多値データ信号において、最大の絶対値を有する電圧レベル＋１．５、−１．５を有する単位期間が連続せず、かつ、多値データ信号自体を用いてしきい値電圧を多値信号送信装置１００Ｃから多値信号受信装置２００Ｃに送信することができる。

次に、図２３〜図２８を参照して、図１８の多値信号伝送システムの別の動作例として、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について説明する。

図２３は、図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃにおいて使用されるビット値の遷移法則の第２の例を示す表である。図２４は、図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第２の例であって、第１及び第３の単位期間４ｔ、４ｔ＋２に割り当てられた電圧レベルを示す表である。図２５は、図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第２の例であって、第２の単位期間４ｔ＋１に割り当てられた電圧レベルを示す表である。図２６は、図１８の多値信号送信装置１００Ｃの多値ドライバ回路１０２Ｃによって生成される電圧レベルの第２の例であって、第４の単位期間４ｔ＋３に割り当てられた電圧レベルを示す表である。図２７は、図２３〜図２６の条件下で、図１８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を示す波形図である。単位期間４ｔ＋１、４ｔ＋３に割り当てられた電圧レベルは、単位期間４ｔ、４ｔ＋２に割り当てられた電圧レベルのしきい値電圧であり、逆に、単位期間４ｔ、４ｔ＋２に割り当てられた電圧レベルは、単位期間４ｔ＋１、４ｔ＋３に割り当てられた電圧レベルのしきい値電圧である。従って、単位時間毎に、図２４の電圧レベルのいずれか１つ、図２５の電圧レベルのいずれか１つ、又は図２６の電圧レベルのいずれか１つを有する多値データ信号を生成することにより、多値データ信号自体を用いてしきい値電圧を多値信号送信装置１００Ｃから多値信号受信装置２００Ｃに送信することができる。０Ｖのしきい値電圧は、多値信号受信装置２００Ｃで受信された多値データ信号の電圧レベルの平均値を検出することによって得られる。

図２８は、図２３の条件下で、図１８の多値信号送信装置１００Ｃのデータ処理回路１０１Ｃによって生成されるビット列の例を示す表である。多値ドライバ回路１０２Ｃが図２８のビット列に従って多値データ信号を生成するとき、多値データ信号において、最大の絶対値を有する電圧レベル＋３．５、−３．５を有する単位期間が連続せず、かつ、多値データ信号自体を用いてしきい値電圧を多値信号送信装置１００Ｃから多値信号受信装置２００Ｃに送信することができる。

図１８の多値信号伝送システムによれば、電圧レベルの遷移量を小さくすることで、信号の歪みをもたらすオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制する。さらに、図１８の多値信号伝送システムによれば、多値データ信号自体を用いてしきい値電圧を多値信号送信装置１００Ｃから多値信号受信装置２００Ｃに送信することにより、図１０の多値信号受信装置２００Ａのように等化器を設けることは不要になる。図１８の多値信号伝送システムによれば、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、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。

なお、図１８のクロック再生回路２０４は省略してもよい。

第５の実施形態．
図２９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２９の多値信号伝送システムは、ＤＣバランスを保証する符号化方式、例えば８Ｂ／１０Ｂ符号を用いる。

図２９の多値信号送信装置１００Ｄは、図１１のデータ処理回路１０１に代えて、データ前処理回路１０５、符号化回路１０６、及びデータ処理回路１０１Ｄを備える。符号化回路１０６は、Ｎ個の符号化器１０６−１〜１０６−Ｎを含む。多値信号送信装置１００Ｄは、クロック信号を１０倍に逓倍する逓倍器１０４をさらに備える。データ前処理回路１０５は、クロック信号に基づいて動作し、入力データ信号を、多値データ信号の電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎ個であるとき、Ｎ個のビット列に分割する。符号化器１０６−１〜１０６−Ｎはそれぞれ、クロック信号に基づいて動作し、各ビット列を８Ｂ／１０Ｂ符号により符号化する。詳しくは、符号化器１０６−１〜１０６−Ｎはそれぞれ、各ビット列に含まれる連続した８ビットを、予め決められた変換テーブルにより１０ビットに変換する。データ処理回路１０１Ｄは、逓倍されたクロック信号に基づいて動作し、符号化されたビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートを他のビット列のレートよりも低下させ、単位期間毎に、各ビット列に含まれるビットからなる組に基づいて、２^Ｎ個の電圧レベルのうちのいずれか１つを、入力データ信号を示す電圧レベルとして決定する。データ処理回路１０１Ｄにおいて、少なくとも１つのビット列のレートを他のビット列のレートよりも低下させているので、図１の多値信号伝送システムと同様に、最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルが割り当てられる。

図２９の多値信号受信装置２００Ｄは、図１１のデータ処理回路２０２に代えて、データ処理回路２０２Ｄ、復号化回路２０７、及びデータ後処理回路２０８を備える。復号化回路２０７は、Ｎ個の復号化器２０７−１〜２０７−Ｎを含む。多値信号受信装置２００Ｄは、クロック再生回路によって再生されたクロック信号（すなわち、逓倍器１０４によって逓倍されたクロック信号）を１０分の１に分周する分周器２０６を備える。データ処理回路２０２Ｄは、逓倍されたクロック信号（すなわち、分周器２０６により分周される前のクロック信号）に基づいて動作し、多値データ信号を、単位期間毎にＮ個のビットに分割し、分割されたビットをそれぞれ含むＮ個のビット列を生成する。復号化器２０７−１〜２０７−Ｎのそれぞれは、分周されたクロック信号に基づいて動作し、各ビット列を８Ｂ／１０Ｂ符号により復号化する。詳しくは、復号化器２０７−１〜２０７−Ｎはそれぞれ、各ビット列に含まれる連続した１０ビットを、予め決められた変換テーブルにより８ビットに変換する。データ後処理回路２０８は、分周されたクロック信号に基づいて動作し、各復号化されたビット列を合成して、入力データ信号に対応する出力データ信号を復元する。

次に、図３０及び図３１を参照して、図２９の多値信号伝送システムの動作例として、多値データ信号の電圧レベルがＮ＝２ビットで表される場合について説明する。

ここで、図２９の多値信号送信装置１００Ｄのデータ処理回路１０１Ｄにおいて使用されるビット値の遷移法則は、図１２に示すものと同じであるとする。また、図２９の多値信号送信装置１００Ｄの多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルは、図３に示すものと同じであるとする。図３０は、図２９の多値信号送信装置１００Ｄのデータ処理回路１０１Ｄによって生成されるビット列の第１の例を示す表である。図３１は、図３、図１２及び図３０の条件下で、図２９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を示す波形図である。データ前処理回路１０５で分割された各ビット列のデータをＤ１、Ｄ２と表す。データＤ１、Ｄ２の各ビット列（それぞれビットｂ１、ｂ２を含む）は、ＤＣバランスを保証する８Ｂ／１０Ｂ符号により符号化される。データ処理回路１０１Ｄは、図３０に示すように、データＤ２のビット列のレートを、データＤ１のビット列のレートに対して半分に低下させる。

次に、図３２及び図３３を参照して、図２９の多値信号伝送システムの別の動作例として、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について説明する。

ここで、図２９の多値信号送信装置１００Ｄのデータ処理回路１０１Ｄにおいて使用されるビット値の遷移法則は、図１５に示すものと同じであるとする。また、図２９の多値信号送信装置１００Ｄの多値ドライバ回路１０２によって生成される電圧レベルは、図７に示すものと同じであるとする。図３２は、図２９の多値信号送信装置１００Ｄのデータ処理回路１０１Ｄによって生成されるビット列の第２の例を示す表である。図３３は、図７、図１５及び図３１の条件下で、図２９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を示す波形図である。データ前処理回路１０５で分割された各ビット列のデータをＤ１、Ｄ２、Ｄ３と表す。データＤ１、Ｄ２、Ｄ３の各ビット列（それぞれビットｂ１、ｂ２、ｂ３を含む）は、ＤＣバランスを保証する８Ｂ／１０Ｂ符号により符号化される。データ処理回路１０１Ｄは、図３２に示すように、データＤ３のビット列のレートを、データＤ１、Ｄ２のビット列のレートに対して半分に低下させる。

図２９の多値信号伝送システムによれば、電圧レベルの遷移量を小さくすることで、信号の歪みをもたらすオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制する。さらに、図２９の多値信号伝送システムによれば、ＤＣバランスを保証する符号化方式を用いることにより、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することができる。従って、多値データ信号の複数の電圧レベルを高精度に判定し、多値データ信号を確実に伝送することが可能となる。

第６の実施形態．
図３４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３４の多値信号送信装置１００Ｅは、図２９の構成に加えて、多値ドライバ回路１０２Ｃの出力端子を伝送路３００に接続するキャパシタＣ１を備え、図３４の多値信号受信装置２００Ｅは、図２９の構成に加えて、多値レシーバ回路２０１Ｃの入力端子を伝送路３００に接続するキャパシタＣ２を備える。キャパシタＣ１、Ｃ２により、多値ドライバ回路１０２Ｃ及び多値レシーバ回路２０１Ｃは、伝送路３００に対してＡＣ結合される。図３４の多値信号伝送システムでは、しきい値電圧検出回路２０５Ｅは、受信された多値データ信号の電圧レベルの平均値に代えて、多値信号受信装置２００Ｅ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。

なお、キャパシタＣ１、Ｃ２は、多値信号送信装置１００Ｅ及び多値信号受信装置２００Ｅの少なくとも一方にあればよい。また、キャパシタＣ１、Ｃ２は、図２９の多値信号伝送システムに限らず、図１、図１０、図１１、又は図１８の多値信号伝送システムに設けてもよい。

これにより、図３４の多値信号伝送システムでは、センター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の電圧レベルをセンターレベルとして使用することができるので、センターレベル（０Ｖ）の判別を高精度かつ容易に行なうことが可能となる。

第７の実施形態．
図３５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３５の多値信号送信装置１００Ｆは、図２９のシングルエンドの多値ドライバ回路１０２Ｃに代えて、差動ドライバ回路である多値ドライバ回路１０２Ｆを備え、図３５の多値信号受信装置２００Ｆは、図２９のシングルエンドの多値レシーバ回路２０１Ｃに代えて、差動レシーバ回路である多値レシーバ回路２０１Ｆを備える。さらに、図２９の伝送路３００に代えて、差動伝送路である伝送路３００Ｆを備える。多値信号送信装置１００Ｆは、差動信号である多値データ信号をそれぞれ伝送路３００Ｆを介して多値信号受信装置２００Ｆに送信する。しきい値電圧検出回路２０５Ｆは、受信された差動信号である多値データ信号からしきい値電圧を生成する。図３５の多値信号伝送システムでは、しきい値電圧検出回路２０５Ｆは、受信された多値データ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データ信号から、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。

差動ドライバ回路である多値ドライバ回路１０２Ｆ及び差動レシーバ回路である多値レシーバ回路２０１Ｆは、図２９の多値信号伝送システムに限らず、図１、図１０、図１１、図１８、又は図３４の多値信号伝送システムに設けてもよい。

これにより、図３５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、センターレベル（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、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、
原データ信号から４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を生成する多値信号送信装置であって、上記多値信号送信装置は、
単位期間毎に、上記原データ信号を示す電圧レベルを決定するデータ処理回路と、
上記決定された電圧レベルをそれぞれ有する複数の単位期間を含む多値データ信号を生成するドライバ回路とを備え、
上記データ処理回路は、
上記単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルを割り当て、
最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当て、
上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定し、
上記ドライバ回路は、上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、上記多値データ信号を生成する。

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、上記データ処理回路は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルを割り当てる。

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は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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ように、上記ドライバ回路によって生成される上記多値データ信号の電圧レベルを制御する電圧制御回路をさらに備えている。

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、上記データ処理回路は、上記単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルを割り当てる。

第５の態様に係る多値信号送信装置によれば、第４の態様に係る多値信号送信装置において、
上記データ処理回路は、
上記原データ信号を、上記電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎｍａｘ個であるとき、Ｎｍａｘ個のビット列に分割し、
上記各ビット列を、ＤＣバランスを保証する符号化方式により符号化し、
上記符号化されたビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートを他のビット列のレートよりも低下させ、
上記単位期間毎に、上記各ビット列に含まれるビットからなる組に基づいて、上記２^Ｎｍａｘ個の電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定する。

第６の態様に係る多値信号送信装置によれば、第５の態様に係る多値信号送信装置において、上記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ符号である。

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、上記ドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により伝送路に接続されている。

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、上記ドライバ回路は差動ドライバ回路である。

第９の態様に係る多値信号受信装置によれば、
４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を受信する多値信号受信装置であって、
上記多値データ信号には、単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルが割り当てられ、
最大の個数の電圧レベルが割り当てられた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルが割り当てられ、
上記多値データ信号は、上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを有し、
上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値は、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さく、
上記多値信号受信装置は、
上記単位期間毎に、上記多値データ信号の電圧レベルを検出するレシーバ回路と、
上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベル及び上記検出された電圧レベルに基づいて、上記多値データ信号の原データ信号を復元するデータ処理回路とを備えている。

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、
上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルが割り当てられ、
上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の複数の単位期間にわたる上記電圧レベルの変動に基づいてクロック信号を再生するクロック再生回路をさらに備えている。

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、
上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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、
上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを、他方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを判定するためのしきい値電圧として検出して保持するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
上記レシーバ回路は、上記しきい値電圧に基づいて、上記多値データ信号が上記割り当てられた電圧レベルのいずれを有するのかを判定する。

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、上記多値データ信号には、上記単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルが割り当てられている。

第１３の態様に係る多値信号受信装置によれば、第１２の態様に係る多値信号受信装置において、
上記データ処理回路は、
上記多値データ信号を、上記電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎｍａｘ個であるとき、上記単位期間毎にＮｍａｘ個のビットに分割し、上記分割されたビットをそれぞれ含むＮｍａｘ個のビット列を生成し、上記各ビット列は、ＤＣバランスを保証する符号化方式により符号化され、上記各ビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートは他のビット列のレートよりも低く、
上記各ビット列を上記符号化方式の逆方式により復号化し、
上記各復号化されたビット列を合成して上記原データ信号を復元する。

第１４の態様に係る多値信号受信装置によれば、第１３の態様に係る多値信号受信装置において、上記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ符号である。

第１５の態様に係る多値信号受信装置によれば、第９〜第１４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、上記レシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により伝送路に接続されている。

第１６の態様に係る多値信号受信装置によれば、第９〜第１５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、上記レシーバ回路は差動レシーバ回路である。

第１７の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１の態様に係る多値信号送信装置と、第９の態様に係る多値信号送信装置とを備え、多値データ信号を伝送する伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号受信装置を接続している。

第１８の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１７の態様に係る多値信号伝送システムにおいて、
上記多値信号送信装置のデータ処理回路は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルを割り当て、
上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の複数の単位期間にわたる上記電圧レベルの変動に基づいてクロック信号を再生するクロック再生回路をさらに備えている。

第１９の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１７又は第１８の態様に係る多値信号伝送システムにおいて、
上記多値信号送信装置は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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ように、上記ドライバ回路によって生成される上記多値データ信号の電圧レベルを制御する電圧制御回路をさらに備え、
上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを、他方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを判定するためのしきい値電圧として検出して保持するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
上記レシーバ回路は、上記しきい値電圧に基づいて、上記多値データ信号が上記割り当てられた電圧レベルのいずれを有するのかを判定する。

第２０の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１７〜第１９のいずれか１つの態様に係る多値信号伝送システムにおいて、上記多値信号送信装置のデータ処理回路は、上記単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルを割り当てる。

第２１の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第２０の態様に係る多値信号伝送システムにおいて、
上記多値信号送信装置のデータ処理回路は、
上記原データ信号を、上記電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎｍａｘ個であるとき、Ｎｍａｘ個のビット列に分割し、
上記各ビット列を、ＤＣバランスを保証する符号化方式により符号化し、
上記符号化されたビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートを他のビット列のレートよりも低下させ、
上記単位期間毎に、上記各ビット列に含まれるビットからなる組に基づいて、上記２^Ｎｍａｘ個の電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定し、
上記多値信号受信装置のデータ処理回路は、
上記多値データ信号を、上記単位期間毎にＮｍａｘ個のビットに分割し、上記分割されたビットをそれぞれ含むＮｍａｘ個のビット列を生成し、
上記各ビット列を上記符号化方式の逆方式により復号化し、
上記各復号化されたビット列を合成して上記原データ信号を復元する。

第２２の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第２１の態様に係る多値信号伝送システムにおいて、上記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ符号である。

第２３の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１７〜第２２のいずれか１つの態様に係る多値信号伝送システムにおいて、
上記ドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により上記伝送路に接続され、
上記レシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により上記伝送路に接続されている。

第２４の態様に係る多値信号伝送システムによれば、第１７〜第２３のいずれか１つの態様に係る多値信号伝送システムにおいて、
上記ドライバ回路は差動ドライバ回路であり、
上記レシーバ回路は差動レシーバ回路である。

第２５の態様に係る多値信号伝送方法によれば、
４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号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、上記多値信号伝送方法は、
上記多値信号送信装置において、
単位期間毎に、原データ信号から上記原データ信号を示す電圧レベルを決定するステップと、
上記決定された電圧レベルをそれぞれ有する複数の単位期間を含む多値データ信号を生成するステップとを含み、
上記決定するステップは、
上記単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルを割り当てるステップと、
最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当てるステップと、
上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定するステップとを含み、
上記生成するステップは、上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、上記多値データ信号を生成するステップを含み、
上記多値信号受信装置において、
上記単位期間毎に、上記多値データ信号の電圧レベルを検出するステップと、
上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベル及び上記検出された電圧レベルに基づいて、上記多値データ信号の原データ信号を復元するステップとを含む。

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によれば、電圧レベルの遷移量を小さくすることで、信号の歪みをもたらすオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制する。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、多値データ信号の電圧レベルを正しく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によれば、さらに、割り当てる電圧レベルの個数を単位期間毎に変化させることで、クロック信号の再生を容易かつ確実に行なうことができる。

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によれば、さらに、多値データ信号自体を用いてしきい値電圧を多値信号送信装置から多値信号受信装置に送信することにより、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によれば、さらに、単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルを割り当てることにより、所定の遷移法則に従って、原データ信号をビット単位で処理することが可能となる。

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によれば、さらに、ＤＣバランスを保証する符号化方式を用いて伝送することができる。

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センターレベルをフローティング状態にすることができ、安定した接地の電圧レベルをセンターレベルとして使用することができるので、センターレベル（０Ｖ）の判別を高精度かつ容易に行なうことが可能となる。

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、かつセンターレベルが接地の電圧レベルになるので、電圧レベルの判定を高精度かつ容易に行なうことができる。

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、電圧レベルの遷移量を小さくすることで、信号の歪みをもたらすオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制することができる。従って、高速データ伝送や、緩和振動などによるオーバーシュートが大きい高速光通信などに応用可能である。

１００，１００Ｃ〜１００Ｆ…多値信号送信装置、
１０１，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ…データ処理回路、
１０２，１０２Ｃ，１０２Ｆ…多値ドライバ回路、
１０３…電圧制御回路、
１０４…逓倍器、
１０５…データ前処理回路、
１０６…符号化回路、
１０６−１〜１０６−Ｎ…符号化器、
２００，２００Ａ〜２００Ｆ…多値信号受信装置、
２０１，２０１Ｃ，２０１Ｆ…多値レシーバ回路
２０２，２０２Ｄ…データ処理回路、
２０３…等化器、
２０４，２０４Ｆ…クロック再生回路、
２０５，２０５Ｅ，２０５Ｆ…しきい値電圧検出回路、
２０６…分周器、
２０７…復号化回路、
２０７−１〜２０７−Ｎ…復号化器、
２０８…データ後処理回路、
３００，３００Ｆ…伝送路、
Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ。

Claims (25)

1. 原データ信号から４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を生成する多値信号送信装置であって、上記多値信号送信装置は、
   単位期間毎に、上記原データ信号を示す電圧レベルを決定するデータ処理回路と、
   上記決定された電圧レベルをそれぞれ有する複数の単位期間を含む多値データ信号を生成するドライバ回路とを備え、
   上記データ処理回路は、
   上記単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルを割り当て、
   最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当て、
   上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定し、
   上記ドライバ回路は、上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、上記多値データ信号を生成する多値信号送信装置。
2. 上記データ処理回路は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルを割り当てる請求項１記載の多値信号送信装置。
3. 上記多値信号送信装置は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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ように、上記ドライバ回路によって生成される上記多値データ信号の電圧レベルを制御する電圧制御回路をさらに備えた請求項１又は２記載の多値信号送信装置。
4. 上記データ処理回路は、上記単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルを割り当てる請求項１〜３のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
5. 上記データ処理回路は、
   上記原データ信号を、上記電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎｍａｘ個であるとき、Ｎｍａｘ個のビット列に分割し、
   上記各ビット列を、ＤＣバランスを保証する符号化方式により符号化し、
   上記符号化されたビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートを他のビット列のレートよりも低下させ、
   上記単位期間毎に、上記各ビット列に含まれるビットからなる組に基づいて、上記２^Ｎｍａｘ個の電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定する請求項４記載の多値信号送信装置。
6. 上記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ符号である請求項５記載の多値信号送信装置。
7. 上記ドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により伝送路に接続された請求項１〜６のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
8. 上記ドライバ回路は差動ドライバ回路である請求項１〜７のいずれか１つに記載の多値信号送信装置。
9. ４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号を受信する多値信号受信装置であって、
   上記多値データ信号には、単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルが割り当てられ、
   最大の個数の電圧レベルが割り当てられた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルが割り当てられ、
   上記多値データ信号は、上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを有し、
   上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値は、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さく、
   上記多値信号受信装置は、
   上記単位期間毎に、上記多値データ信号の電圧レベルを検出するレシーバ回路と、
   上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベル及び上記検出された電圧レベルに基づいて、上記多値データ信号の原データ信号を復元するデータ処理回路とを備えた多値信号受信装置。
10. 上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルが割り当てられ、
    上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の複数の単位期間にわたる上記電圧レベルの変動に基づいてクロック信号を再生するクロック再生回路をさらに備えた請求項９記載の多値信号受信装置。
11. 上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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、
    上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを、他方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを判定するためのしきい値電圧として検出して保持するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
    上記レシーバ回路は、上記しきい値電圧に基づいて、上記多値データ信号が上記割り当てられた電圧レベルのいずれを有するのかを判定する請求項９又は１０記載の多値信号受信装置。
12. 上記多値データ信号には、上記単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルが割り当てられた請求項９〜１１のいずれか１つに記載の多値信号受信装置。
13. 上記データ処理回路は、
    上記多値データ信号を、上記電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎｍａｘ個であるとき、上記単位期間毎にＮｍａｘ個のビットに分割し、上記分割されたビットをそれぞれ含むＮｍａｘ個のビット列を生成し、上記各ビット列は、ＤＣバランスを保証する符号化方式により符号化され、上記各ビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートは他のビット列のレートよりも低く、
    上記各ビット列を上記符号化方式の逆方式により復号化し、
    上記各復号化されたビット列を合成して上記原データ信号を復元する請求項１２記載の多値信号受信装置。
14. 上記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ符号である請求項１３記載の多値信号受信装置。
15. 上記レシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により伝送路に接続された請求項９〜１４のいずれか１つに記載の多値信号受信装置。
16. 上記レシーバ回路は差動レシーバ回路である請求項９〜１５のいずれか１つに記載の多値信号受信装置。
17. 請求項１記載の多値信号送信装置及び請求項９記載の多値信号受信装置を備え、多値データ信号を伝送する伝送路により上記多値信号送信装置及び上記多値信号受信装置を接続した多値信号伝送システム。
18. 上記多値信号送信装置のデータ処理回路は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、異なる個数の偶数個の電圧レベルを割り当て、
    上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の複数の単位期間にわたる上記電圧レベルの変動に基づいてクロック信号を再生するクロック再生回路をさらに備えた請求項１７記載の多値信号伝送システム。
19. 上記多値信号送信装置は、時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルのうち、互いに隣接する少なくとも一対の電圧レベルの間に、他方の単位期間に割り当てられた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ように、上記ドライバ回路によって生成される上記多値データ信号の電圧レベルを制御する電圧制御回路をさらに備え、
    上記多値信号受信装置は、上記多値データ信号の時間的に連続する任意の２つの単位期間において、一方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを、他方の単位期間に割り当てられた電圧レベルを判定するためのしきい値電圧として検出して保持するしきい値電圧検出回路をさらに備え、
    上記レシーバ回路は、上記しきい値電圧に基づいて、上記多値データ信号が上記割り当てられた電圧レベルのいずれを有するのかを判定する請求項１７又は１８記載の多値信号伝送システム。
20. 上記多値信号送信装置のデータ処理回路は、上記単位期間毎に予め決められた２のべき乗の個数の電圧レベルを割り当てる請求項１７〜１９のいずれか１つに記載の多値信号伝送システム。
21. 上記多値信号送信装置のデータ処理回路は、
    上記原データ信号を、上記電圧レベルの個数の最大値が２^Ｎｍａｘ個であるとき、Ｎｍａｘ個のビット列に分割し、
    上記各ビット列を、ＤＣバランスを保証する符号化方式により符号化し、
    上記符号化されたビット列のうち、少なくとも１つのビット列のレートを他のビット列のレートよりも低下させ、
    上記単位期間毎に、上記各ビット列に含まれるビットからなる組に基づいて、上記２^Ｎｍａｘ個の電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定し、
    上記多値信号受信装置のデータ処理回路は、
    上記多値データ信号を、上記単位期間毎にＮｍａｘ個のビットに分割し、上記分割されたビットをそれぞれ含むＮｍａｘ個のビット列を生成し、
    上記各ビット列を上記符号化方式の逆方式により復号化し、
    上記各復号化されたビット列を合成して上記原データ信号を復元する請求項２０記載の多値信号伝送システム。
22. 上記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ符号である請求項２１記載の多値信号伝送システム。
23. 上記ドライバ回路の出力端子は、ＡＣ結合により上記伝送路に接続され、
    上記レシーバ回路の入力端子は、ＡＣ結合により上記伝送路に接続された請求項１７〜２２のいずれか１つに記載の多値信号伝送システム。
24. 上記ドライバ回路は差動ドライバ回路であり、
    上記レシーバ回路は差動レシーバ回路である請求項１７〜２３のいずれか１つに記載の多値信号伝送システム。
25. ４個以上の偶数個の電圧レベルを有する多値データ信号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、上記多値信号伝送方法は、
    上記多値信号送信装置において、
    単位期間毎に、原データ信号から上記原データ信号を示す電圧レベルを決定するステップと、
    上記決定された電圧レベルをそれぞれ有する複数の単位期間を含む多値データ信号を生成するステップとを含み、
    上記決定するステップは、
    上記単位期間毎に予め決められた個数の偶数個の電圧レベルを割り当てるステップと、
    最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間の次の単位期間には、上記最大の個数よりも少ない個数の電圧レベルを割り当てるステップと、
    上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベルのうちのいずれか１つを、上記原データ信号を示す電圧レベルとして決定するステップとを含み、
    上記生成するステップは、上記最大の個数の電圧レベルよりも少ない個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値が、上記最大の個数の電圧レベルを割り当てた単位期間に割り当てられた電圧レベルの絶対値の最大値よりも小さくなるように、上記多値データ信号を生成するステップを含み、
    上記多値信号受信装置において、
    上記単位期間毎に、上記多値データ信号の電圧レベルを検出するステップと、
    上記単位期間毎に、上記割り当てられた電圧レベル及び上記検出された電圧レベルに基づいて、上記多値データ信号の原データ信号を復元するステップとを含む多値信号伝送方法。

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