JP2021111886A - Wired communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロックを別途伝送すること無く有線によりデータ通信する有線通信システムに関する。 The present invention relates to a wired communication system that performs wired data communication without separately transmitting a clock.
クロックを別途伝送しない例えば有線1系統での通信幹線を使ったベースバンド伝送や差動伝送では、通常はマンチェスタ符号などを用いてデータにクロックを含めている(例えば、特許文献1参照)。これによって、受信側で容易にクロック同期が可能になり、データを正しく受信する事を可能としている。
図6は、従来方式であるマンチェスタ符号を用いた通信の説明図であり、データをマンチェスタ符号化することによって同期クロックをデータに含めて送信し、受信側ではマンチェスタ符号から同期クロックを抽出することで、データの正常な受信が可能となっている。
For example, in baseband transmission or differential transmission using a communication trunk line with one wired system in which the clock is not transmitted separately, the clock is usually included in the data using a Manchester code or the like (see, for example, Patent Document 1). As a result, clock synchronization can be easily performed on the receiving side, and data can be received correctly.
FIG. 6 is an explanatory diagram of communication using a Manchester code, which is a conventional method. By encoding the data in Manchester, the data is transmitted by including the synchronous clock in the data, and the receiving side extracts the synchronous clock from the Manchester code. Therefore, normal reception of data is possible.
しかしながら、マンチェスタ符号化する場合、データの送信周波数はデータ周波数の2倍と高くなるため、ベースバンド伝送や差動伝送では伝送距離が短くなってしまうという欠点があった。
そのため、正しく伝送する為には伝送速度を下げるか、伝送距離を短くする必要があった。
However, in the case of Manchester coding, the data transmission frequency is twice as high as the data frequency, so that there is a drawback that the transmission distance is shortened in baseband transmission and differential transmission.
Therefore, in order to transmit correctly, it is necessary to reduce the transmission speed or shorten the transmission distance.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、有線によりデータ通信する形態であっても、マンチェスタ符号を採用した場合よりも伝送距離を伸ばすことが出来る有線通信システムを提供することを課題とする。 Therefore, in view of such problems, it is an object of the present invention to provide a wired communication system capable of extending the transmission distance as compared with the case where Manchester code is adopted even in the form of wired data communication. ..
上記課題を解決する為に、請求項1の発明は、送信側と受信側が有線で接続され、データをフレーム単位で伝送する有線通信システムであって、送信側がフレームの先頭に1と0を1ビット毎に交互に出力するプリアンブル部を配置して送信する一方、受信側は、複数フレームに渡ってプリアンブル部の位相を算出する位相演算部と、算出した位相情報から位相ずれ方向を判定する位相変化方向判定部と、算出した位相及び判定した位相のずれの方向の情報を基に、複数生成したクロックの中から同期クロックに使用するクロックを選択するクロック選択部とを有することを特徴とする。
この構成によれば、受信側では、受信したフレームから算出した位相と、判定した位相ずれ方向との2つの情報を基に、生成した複数の同期クロックから好ましいクロックを選択するため、最も同期外れが発生し難いタイミングのクロックを選択することが可能となる。よって、データの伝送周波数をデータ周波数の2倍等に上げること無く、良好なデータ受信を実施でき、従来より伝送距離を伸ばすことができる。
In order to solve the above problem, the invention of
According to this configuration, on the receiving side, a preferable clock is selected from a plurality of generated synchronous clocks based on two pieces of information, the phase calculated from the received frame and the determined phase shift direction, so that the most out-of-synchronous clock is obtained. It is possible to select a clock with a timing that is unlikely to occur. Therefore, good data reception can be performed without raising the data transmission frequency to twice the data frequency or the like, and the transmission distance can be extended as compared with the conventional case.
請求項2の発明は、請求項1に記載の構成において、クロック選択部は、受信したフレームを前後に2分割して、位相が変化する方向に対して逆側となるフレームの分割部を選択するクロック同期タイミング判定部と、選択したフレームの分割部に同期するクロックを複数のクロックの中から選択して同期クロックとする同期クロックタイミング選択部とを有することを特徴とする。
この構成によれば、前後2分割したフレームのうち、位相ずれにより同期外れが発生し難い一方に対して同期するクロックが選択されるため、フレーム内で同期位置がズレていても同期外れが発生し難く、受信データを取り損なうようなことが発生し難い。
According to the second aspect of the present invention, in the configuration according to the first aspect, the clock selection unit divides the received frame into two parts in the front-rear direction and selects the division part of the frame opposite to the direction in which the phase changes. It is characterized by having a clock synchronization timing determination unit for performing clock synchronization and a synchronization clock timing selection unit for selecting a clock to be synchronized with a divided unit of the selected frame from a plurality of clocks and using it as a synchronization clock.
According to this configuration, the clock that synchronizes with one of the frames divided into two before and after is less likely to be out of sync due to the phase shift, so that out of sync occurs even if the synchronization position is out of sync within the frame. It is difficult to do so, and it is unlikely that the received data will be missed.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の構成において、受信側で生成されるクロックの周波数は、受信データ周波数の2倍の周波数であり、クロック選択部が選択するクロックは2通りのクロックから選択されることを特徴とする。
この構成によれば、受信側は、同期クロックを2通りのクロックから選択する場合は、受信データ周波数の2倍の周波数を生成すれば良く、使用するASIC等は低スペックで済む。
According to the invention of claim 3, in the configuration according to
According to this configuration, when the receiving side selects the synchronization clock from two types of clocks, it suffices to generate a frequency twice the received data frequency, and the ASIC or the like used can have low specifications.
本発明によれば、受信側では、受信したフレームから算出した位相と、判定した位相ずれ方向との2つの情報を基に、生成した複数の同期クロックから好ましいクロックを選択するため、最も同期外れが発生し難いタイミングのクロックを選択することが可能となる。よって、データの伝送周波数をデータ周波数の2倍等に上げること無く、良好なデータ受信を実施でき、従来より伝送距離を伸ばすことができる。 According to the present invention, on the receiving side, a preferable clock is selected from a plurality of generated synchronous clocks based on two pieces of information, the phase calculated from the received frame and the determined phase shift direction, so that the most out-of-synchronous clock is obtained. It is possible to select a clock with a timing at which is unlikely to occur. Therefore, good data reception can be performed without raising the data transmission frequency to twice the data frequency or the like, and the transmission distance can be extended as compared with the conventional case.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る有線通信システム1の一例を示す構成図であり、送信側及び受信側をそれぞれブロック図で示している。10は送信側機器、20が受信側機器であり、両者は1系統の信号線から成る伝送線L1で接続されている。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a
送信側機器10は、送信するデータとして制御信号、音声信号、映像信号、そしてプリアンブルを統合して出力するデータ統合部11、生成されたデータをフレーム化するフレーマ12、フレームをパラレルからシリアルに変換するP/S部13を備えている。
そして、これらのブロックに対するクロック信号を生成する回路は、クロックを生成するクロック生成部14、生成したクロックを4分周する分周部15、分周した周波数によりデータクロックを生成するデータクロック部16等により構成されている。
このデータクロック部16が出力するクロック信号により、各ブロックはコントロールされて信号が伝送線L1を介して受信側機器20に出力される。
The transmitting
The circuit that generates the clock signal for these blocks is a
Each block is controlled by the clock signal output by the
受信側機器20は、受信データをデジタル変換するA/Dコンバータ21、A/D変換されたデータを0/1変換する0/1変換部22、受信データをクロック同期させるデータ受信部23、シリアルデータをパラレルデータに変換するS/P部24、フレーム化されたデータを分解するデフレーマ25、分解したデータから制御信号、音声信号、映像信号を取り出すデータ分離部26等を備えている。
The
また受信側機器20は、これらのブロックに対するクロック信号を生成して同期させる回路として、クロックを生成するクロック生成部27と、このクロック信号を基に好ましいタイミングの受信クロックを生成するクロック同期部28とを備えている。
クロック生成部27は、送信側機器10のクロック生成部14に対して2分の1の周波数のクロックを生成する。即ちデータ周波数の2倍の周波数でクロックを生成する。
Further, the
The
クロック同期部28は、FFT変換部28a、同期クロックイネーブル生成部28b、同期クロックタイミング選択部28c、位相演算部28d、位相変化方向判定部28e、クロック同期タイミング判定部28fにより構成されている。
The
同期クロックイネーブル生成部28bは、クロック生成部27が出力する信号を基に、同期判定用クロックとなる2つのタイミング(2通りのクロック)を作り、同期クロックタイミング選択部28cに出力する。
The synchronous clock enable
クロック同期タイミング判定部28fは、位相演算部28dが算出した位相情報と、位相変化方向判定部28eが判定した位相の変化方向情報とから、同期タイミングの基準タイミングを判定する。例えば、同期タイミングをフレームの前半に持ってくるか、後半に持ってくるか判断する。
The clock synchronization
同期クロックタイミング選択部28cは、クロック同期タイミング判定部28fが判定した基準タイミングを基に、同期クロックイネーブル生成部28bが作った2つのタイミングの中から、受信データを取り込むタイミングがデータの好ましい位置にある方を選択する。
The synchronous clock timing selection unit 28c sets the timing of capturing the received data to a preferable position of the data from the two timings created by the synchronous clock enable
上記の如く構成された有線通信システムの、同期制御は以下のように行われる。
図2は送信側機器10から伝送されるデータのフレーム構成を示している。図2に示すように、フレームの先頭にプリアンブル部が配置され、このプリアンブル部によりクロック同期の為のパターンが伝送される。このプリアンブルは、クロック同期をし易くする為に1と0を1ビット毎に交互に出力するよう構成されている。
またフレーム長は、クロック偏差から割り出して、1フレーム経過してもデータクロックの1/4以上のずれが発生しない長さに設定されている。
そして受信側機器20では、フレーム毎にフレームの先頭のプリアンブル部でクロック同期を取ることで、送受信側のクロック偏差によるクロック同期外れが発生する前に再同期が実施される。
Synchronous control of the wired communication system configured as described above is performed as follows.
FIG. 2 shows a frame structure of data transmitted from the transmitting
Further, the frame length is set to a length that does not cause a deviation of 1/4 or more of the data clock even after one frame has elapsed, which is calculated from the clock deviation.
Then, in the
具体的に、プリアンブル部の情報に基づくクロック同期を説明する。このように設定されて送信側機器10から伝送線L1を介して送信されたデータは、まずA/Dコンバータ21によりデジタル変換される。
デジタル変換されたデータは、2方向に出力され、一方は0/1変換部22を介してデータ受信部23に出力され、他方はクロック同期部28に出力される。
Specifically, clock synchronization based on the information of the preamble section will be described. The data set in this way and transmitted from the transmitting
The digitally converted data is output in two directions, one is output to the
クロック同期部28では、A/Dコンバータ21からA/D変換されたデータを受けて、同期信号(プリアンブル)部分をFFT変換部28aでFFT変換する。この変換で複素数を算出し、その複素数から位相演算部28dが位相を演算する。
同期信号波形の位相は次の式で算出され、同期信号(プリアンブル)部分は、0/1の繰り返しデータであるので、位相が測定できる。
The
The phase of the synchronization signal waveform is calculated by the following equation, and since the synchronization signal (preamble) portion is 0/1 repetitive data, the phase can be measured.
位相 = arctan(Q/I)×180/π
但し、I:FFT出力の実数、Q:FFT出力の虚数
Phase = arctan (Q / I) x 180 / π
However, I: real number of FFT output, Q: imaginary number of FFT output
位相変化方向判定部28eでは、位相演算部28dの位相演算により複数フレームの位相情報を入手して位相変化の方向を判定する。
尚、位相変化を判定する理由は、送信側の動作クロックと受信側の動作クロックは同じスペックであったとしても誤差がある為、徐々にずれが発生する。そのため、受信時にはこれを考慮してクロック同期を行う必要がある。
The phase change direction determination unit 28e determines the direction of the phase change by obtaining the phase information of a plurality of frames by the phase calculation of the
The reason for determining the phase change is that even if the operating clock on the transmitting side and the operating clock on the receiving side have the same specifications, there is an error, so that a gradual deviation occurs. Therefore, it is necessary to take this into consideration when performing clock synchronization at the time of reception.
クロック同期タイミング判定部28fは、こうして求めた位相情報と判定した位相変化方向の情報とから、フレームに同期させる好ましいタイミング(クロック同期タイミング)を判定する。
そして、同期クロックタイミング選択部28cは、この判定結果を受けて同期タイミングに合致する或いは近いクロックを同期クロックイネーブル生成部28bが作った2つのタイミングの中から選択し、データ受信部23においてデータ受信の同期クロックとして使用する。
The clock synchronization
Then, the synchronous clock timing selection unit 28c receives the determination result and selects a clock that matches or is close to the synchronization timing from the two timings created by the synchronous clock enable
図3〜5は、同期クロック選択の流れを示す説明図であり、図3は位相が右方向にずれる場合の同期クロックの説明図、図4は位相が左方向にずれる場合の同期クロックの説明図であり、何れも(a)は受信データ、(b)は同期クロックである。
図3,4において、Eが同期クロックの範囲(タイミング)を示し、位相変化の方向が分かれば同期クロックは受信信号の中心である必要は無く、位相変化の方向とは逆方向にあれば良いことを示している。
3 to 5 are explanatory views showing a flow of synchronous clock selection, FIG. 3 is an explanatory diagram of a synchronous clock when the phase shifts to the right, and FIG. 4 shows an explanatory diagram of the synchronous clock when the phase shifts to the left. In each figure, (a) is received data and (b) is a synchronous clock.
In FIGS. It is shown that.
クロック同期タイミング判定部28fは、図3に示すように図示する右側に位相がずれていると判定した場合は、フレームの左側2分の1の部分でクロック同期を取るよう同期クロックタイミング選択部28cに指示を出す。
一方、図4に示すように図示する左側に位相がずれていると判定した場合は、フレームの右側2分の1の部分でクロック同期を取るよう同期クロックタイミング選択部28cに指示を出す。
When the clock synchronization
On the other hand, when it is determined that the phase is shifted to the left side shown in FIG. 4 as shown in FIG. 4, an instruction is given to the synchronous clock timing selection unit 28c to synchronize the clock in the right half portion of the frame.
尚、図5は受信データの切り替わりと同期クロックの立ち上がりが一致した場合を示し、(a)は受信データ、(b)は同期クロック、(c)は反転同期クロックである。受信データの切り替わりと同期クロックの立ち上がりが一致している場合は、図5に示すように極性を反転した同期クロック(c)を使用すれば良い。 Note that FIG. 5 shows a case where the switching of the received data and the rising edge of the synchronous clock coincide with each other, where (a) is the received data, (b) is the synchronous clock, and (c) is the inverting synchronous clock. When the switching of the received data and the rising edge of the synchronous clock match, the synchronous clock (c) having the reversed polarity may be used as shown in FIG.
このように、受信側では、受信したフレームから算出した位相と、判定した位相ずれ方向との2つの情報を基に、生成した複数の同期クロックから好ましいクロックを選択するため、最も同期外れが発生し難いタイミングのクロックを選択することが可能となる。よって、データの伝送周波数をデータ周波数の2倍等に上げること無く、良好なデータ受信を実施でき、従来より伝送距離を伸ばすことができる。
また、前後2分割したフレームのうち、位相ずれにより同期外れが発生し難い一方に対して同期するクロックが選択されるため、フレーム内で同期位置がズレていても同期外れが発生し難く、受信データを取り損なうようなことが発生し難い。
更に、受信側は、同期クロックを2通りのクロックから選択する場合は、受信データ周波数の2倍の周波数を生成すれば良く、使用するASIC等は低スペックで済む。
In this way, on the receiving side, the preferred clock is selected from the plurality of generated synchronous clocks based on the two pieces of information, the phase calculated from the received frame and the determined phase shift direction, so that the most out-of-synchronization occurs. It is possible to select a clock with a difficult timing. Therefore, good data reception can be performed without raising the data transmission frequency to twice the data frequency or the like, and the transmission distance can be extended as compared with the conventional case.
In addition, since the clock to be synchronized is selected for one of the frames divided into two before and after, which is unlikely to be out of sync due to phase shift, even if the sync position is out of sync within the frame, out of sync is unlikely to occur, and reception is possible. It is unlikely that data will be lost.
Further, when the receiving side selects the synchronization clock from two kinds of clocks, it suffices to generate a frequency twice the received data frequency, and the ASIC or the like used can have low specifications.
尚、上記実施形態では、受信側で生成するクロック周波数をデータ周波数の2倍の周波数としているが、4倍等更に高い周波数としても良い。高い周波数とすれば選択対象のクロック数も増やすことができ、更に最適なタイミングのクロックを選択できる。 In the above embodiment, the clock frequency generated on the receiving side is twice the data frequency, but it may be a higher frequency such as four times. If the frequency is high, the number of clocks to be selected can be increased, and the clock with the optimum timing can be selected.
1・・有線通信システム、10・・送信側機器、14・・クロック生成部、20・・受信側機器、23・・データ受信部、27・・クロック生成部、28・・クロック同期部、28b・・同期クロックイネーブル生成部、28c・・同期クロックタイミング選択部(クロック選択部)、28d・・位相演算部、28e・・位相変化方向判定部、28f・・クロック同期タイミング判定部(クロック選択部)。 1 ... Wired communication system, 10 ... Transmitter device, 14 ... Clock generator, 20 ... Receiver device, 23 ... Data receiver, 27 ... Clock generator, 28 ... Clock synchronization unit, 28b・ ・ Synchronous clock enable generation unit, 28c ・ ・ Synchronous clock timing selection unit (clock selection unit), 28d ・ ・ Phase calculation unit, 28e ・ ・ Phase change direction determination unit, 28f ・ ・ Clock synchronization timing determination unit (clock selection unit) ).
Claims (3)
送信側がフレームの先頭に1と0を1ビット毎に交互に出力するプリアンブル部を配置して送信する一方、
受信側は、受信した複数フレームに渡ってプリアンブル部の位相を算出する位相演算部と、
算出した位相情報から位相ずれ方向を判定する位相変化方向判定部と、
算出した位相及び判定した位相のずれの方向の情報を基に、複数生成したクロックの中から同期クロックに使用するクロックを選択するクロック選択部とを有することを特徴とする有線通信システム。 A wired communication system in which the transmitting side and the receiving side are connected by wire and data is transmitted in frame units.
While the transmitting side arranges a preamble part that outputs 1 and 0 alternately bit by bit at the beginning of the frame and transmits it,
The receiving side has a phase calculation unit that calculates the phase of the preamble unit over multiple received frames, and a phase calculation unit.
A phase change direction determination unit that determines the phase shift direction from the calculated phase information,
A wired communication system characterized by having a clock selection unit that selects a clock to be used as a synchronous clock from a plurality of generated clocks based on information on a calculated phase and a determined phase shift direction.
選択した前記フレームの分割部に同期するクロックを複数のクロックの中から選択して同期クロックとする同期クロックタイミング選択部とを有することを特徴とする請求項1記載の有線通信システム。 The clock selection unit includes a clock synchronization timing determination unit that divides the received frame into two parts in the front-rear direction and selects the division unit of the frame that is on the opposite side to the direction in which the phase changes.
The wired communication system according to claim 1, further comprising a synchronous clock timing selection unit that selects a clock to be synchronized with the divided unit of the selected frame from a plurality of clocks to be a synchronous clock.
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