JP5367823B2

JP5367823B2 - 通信装置

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Publication number: JP5367823B2
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Inventors: 友博如南
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Publication date: 2013-12-11
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Description

本発明は、通信装置に係り、さらに詳しくは、伝送媒体を介して接続された相手先機器と半二重方式で通信し、アダプティブイコライザを用いて伝送媒体上のストリーム信号について波形調整を行う通信装置の改良に関する。

監視カメラなどの入力装置と、録画機器やモニター装置などの出力装置との間で画像データや制御データの送受信を同軸ケーブルで互いに接続された通信装置に中継させる通信システムがある。この様な通信システムにおいて、同軸ケーブルなどの伝送媒体による伝送距離が長くなると、減衰特性が劣化し、信号が伝送距離に応じて減衰するだけでなく、データビットの遷移時間が長くなって信号波形が崩れてしまうということが従来から知られている。

そこで、相手先機器から同軸ケーブルを介して入力される信号をアダプティブイコライザに波形調整を行わせることにより、通信品質を低下させることなく伝送距離を長くする技術が提案されている（例えば、特許文献１）。アダプティブイコライザは、信号状態に応じて周波数成分ごとのゲインを自動調整する適応型のイコライザであり、伝送媒体上の信号についてデータビットの遷移時間を測定し、その測定結果に基づいてゲインが調整される。しかしながら、この様なアダプティブイコライザを備えた通信装置では、送信状態から受信状態への切り替え後、アダプティブイコライザにおける波形調整のためのフィードバック動作が安定するまでに受信したデータを誤認識してしまうという問題があった。

特開２００８−１３５９４７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、伝送媒体を介して接続された相手先機器と半二重方式で通信する際の通信品質を低下させることなく伝送距離を長くすることができ、送信状態から受信状態への切り替え後に受信データを誤認識するのを抑制することができる通信装置を提供することを目的とする。

第１の本発明による通信装置は、伝送媒体を介して接続された相手先機器と送信フェーズ及び受信フェーズを交互に切り替えながら半二重方式で通信する通信装置であって、送信バッファに蓄積された送信データに基づいて連続するデータビットからなるデータストリーム信号を生成し、上記伝送媒体を介して上記相手先機器へ送信する送信手段と、データビットの遷移時間に基づいて、上記伝送媒体上のストリーム信号について波形調整を行うアダプティブイコライザと、波形調整後のストリーム信号から受信データを抽出する受信手段とを備え、上記送信手段が、プリアンブルストリーム信号を生成するプリアンブルストリーム信号生成手段を有し、データストリーム信号の送信フェーズでは、上記送信手段が、上記プリアンブルストリーム信号を送信してから上記データストリーム信号の送信を開始し、データストリーム信号の受信フェーズでは、上記アダプティブイコライザが、上記相手先機器から入力される上記プリアンブルストリーム信号及び上記データストリーム信号について波形調整を行い、上記受信手段が、上記アダプティブイコライザを介して入力されるデータストリーム信号から受信データを抽出し、上記アダプティブイコライザが、上記相手先機器からのストリーム信号が入力される可変型イコライザと、上記可変型イコライザの出力が入力される遷移時間測定器と、上記遷移時間測定器による遷移時間の測定結果に基づいて上記可変型イコライザを制御する積分器とからなり、上記プリアンブルストリーム信号生成手段が、上記可変型イコライザの出力の一部を上記遷移時間測定器及び上記積分器で順に処理させて当該可変型イコライザに帰還させる制御ループに対応する時間長のプリアンブルストリーム信号として、上記積分器の時定数よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号を生成し、上記送信手段が、送信フェーズに切り替えられるごとに、プリアンブルストリーム信号を送信するように構成される。

この通信装置では、プリアンブルストリーム信号を送信してからデータストリーム信号の送信を開始するので、プリアンブルストリーム信号によって相手先機器のアダプティブイコライザのフィードバック動作を安定させてからデータストリーム信号を当該アダプティブイコライザに入力することができる。この様な構成によれば、プリアンブルストリーム信号によってアダプティブイコライザのフィードバック動作を安定させてからデータストリーム信号が入力されるので、送信フェーズから受信フェーズへの切り替え後にストリーム信号から受信データを抽出する際の誤認識を抑制することができる。また、アダプティブイコライザの制御ループに対応する時間長のプリアンブルストリーム信号が生成されるので、アダプティブイコライザの制御ループからなるフィードバック動作を十分に安定させることができる。

第２の本発明による通信装置は、上記構成に加え、上記プリアンブルストリーム信号生成手段が、最初の送信フェーズでは、上記積分器の時定数よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号を生成し、その後の送信フェーズでは、上記時定数よりも時間長の短いプリアンブルストリーム信号を生成するように構成される。

第３の本発明による通信装置は、上記構成に加え、上記伝送媒体を介して上記相手先機器へ順次に送信されるプリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号がいずれも上記アダプティブイコライザに入力され、これらのストリーム信号の送信中にも当該アダプティブイコライザが波形調整を行うように構成される。

この様な構成によれば、伝送媒体を介して相手先機器へ順次に送信されるプリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号が自局のアダプティブイコライザに入力され、波形調整を行わせるので、これらのストリーム信号によって当該アダプティブイコライザのフィードバック動作を安定させておくことができる。従って、相手先機器よりも前にデータストリーム信号の送信を開始する場合に当該データストリーム信号に付加するプリアンブルストリーム信号に比べて、相手先機器からのデータストリーム信号を受信した後にデータストリーム信号を送信する場合に当該データストリーム信号に付加するプリアンブルストリーム信号の時間長を短くすることができる。つまり、プリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号の送信によって自局のアダプティブイコライザのフィードバック動作が安定するので、相手先機器からのデータストリーム信号を受信した後にデータストリーム信号を送信する場合には、データストリーム信号に付加するプリアンブルストリーム信号の時間長を短くしても、相手先機器のアダプティブイコライザのフィードバック動作を十分に安定させることができる。

第４の本発明による通信装置は、上記構成に加え、上記送信手段が、上記送信バッファ内に送信データが蓄積されていない場合であっても、プリアンブルストリーム信号を上記相手先機器へ送信するように構成される。

第５の本発明による通信装置は、上記構成に加え、上記送信手段が、上記送信バッファのデータ蓄積量に基づいて、フロー制御ストリーム信号を上記データストリーム信号に付加して上記相手先機器へ送信する一方、上記相手先機器から受信したデータストリーム信号にフロー制御ストリーム信号が付加されているか否かに応じて、データ送信量を制御するように構成される。

本発明による通信装置によれば、プリアンブルストリーム信号によってアダプティブイコライザのフィードバック動作を安定させてからデータストリーム信号が入力されるので、送信フェーズから受信フェーズへの切り替え後にストリーム信号から受信データを抽出する際の誤認識を抑制することができる。従って、伝送媒体を介して接続された相手先機器と半二重方式で通信する際の通信品質を低下させることなく伝送距離を長くすることができ、送信状態から受信状態への切り替え後に受信データを誤認識するのを抑制することができる。

本発明の実施の形態による通信装置を含む通信システムの一構成例を示したシステム図であり、通信システムの一例として監視システム１００が示されている。図１の通信装置２０ａ，２０ｂの一構成例を示したブロック図である。図２の通信装置２０ａ，２０ｂにおけるアダプティブイコライザ２５の一構成例を示した図である。図１の監視システム１００における送受信動作の一例を示した図であり、送信データなしの期間と一定レベル以下のデータ蓄積がある場合とが示されている。図１の監視システム１００における送受信動作の一例を示した図であり、送信バッファ２３に一定レベルを越えるデータ蓄積がある場合が示されている。図１の監視システム１００における通信装置２０ａ，２０ｂ間の送受信動作の一例を示したタイミングチャートである。図２の通信装置２０ａ，２０ｂにおける送信動作の一例を示した図であり、同軸ケーブル３０を介して相手先機器に送信されるストリーム信号が示されている。図２の通信装置２０ａ，２０ｂにおける送受信時の動作の一例を示したフローチャートである。本発明の他の実施の形態による通信装置の送受信動作の一例を示した図であり、送信中のストリーム信号をイコライザ２５に入力しない場合が示されている。本発明の他の実施の形態による通信装置の送受信動作の一例を示した図であり、無データ期間にはストリーム信号を送信しない場合が示されている。本発明の他の実施の形態による通信装置の送受信動作の他の一例を示した図である。

＜監視システム＞
図１は、本発明の実施の形態による通信装置を含む通信システムの一構成例を示したシステム図であり、通信システムの一例として監視システム１００が示されている。監視システム１００は、物理的に離れた機器間のデータ送受信を通信装置２０ａ，２０ｂに中継させる通信システムであり、伝送媒体を介して互いに接続された通信装置２０ａ及び２０ｂ間において画像データや制御データが半二重方式で送受信される。

この監視システム１００では、通信装置２０ａ，２０ｂが同軸ケーブル３０を介して接続されている。一方の通信装置２０ａには、カメラ１１がＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）１２を介して接続され、他方の通信装置２０ｂには、モニター装置１３及び録画機器１４がＬＡＮ１２を介して接続されている。

カメラ１１は、建物の壁や天井などに設置され、設置場所周辺の監視エリアを撮影して画像データを生成する撮像装置である。カメラ１１によって生成された画像データは、ＬＡＮ１２を介して通信装置２０ａにシリアル伝送される。

カメラ１１が接続された通信装置２０ａは、モニター装置１３及び録画機器１４が接続された通信装置２０ｂと１本の同軸ケーブル３０を介して半二重方式で双方向通信を行い、画像データやカメラ１１を制御するための制御データがシリアル伝送される。モニター装置１３は、カメラ１１からの画像データに基づいて監視映像を画面表示する表示装置である。録画機器１４は、カメラ１１からの画像データをＨＤＤなどに記録する記録装置である。

この様にして、通信装置２０ａ，２０ｂは、カメラ１１などの入力装置やモニター装置１３などの出力装置がＬＡＮ１２を介して接続され、同軸ケーブル３０を介して接続された相手先機器と画像データや制御データなどを送受信する。画像データや制御データは、連続するデータビットからなるデータストリーム信号として同軸ケーブル３０上を送受信される。通信装置２０ａ，２０ｂは、データストリーム信号の送受信を相手先機器との間で交互に繰り返すことにより、半二重通信を行っている。

＜通信装置＞
図２は、図１の通信装置２０ａ，２０ｂの一構成例を示したブロック図である。この通信装置２０ａ，２０ｂは、ＬＡＮＩ／Ｆ２１、バッファ制御部２２、送信バッファ２３、送信部２４、アダプティブイコライザ２５及び受信部２６により構成される。ＬＡＮＩ／Ｆ２１は、ＬＡＮ１２に接続され、ＬＡＮ１２上の他の機器と通信するための通信制御部である。

バッファ制御部２２は、送信バッファ２３を用いて送信データをバッファリングする動作を行っている。具体的には、ＬＡＮＩ／Ｆ２１を介して他の機器から順次に入力される送信データを送信バッファ２３に書き込み、同軸ケーブル３０を介して行われるデータ送受信の転送レートや送受信状態に応じて送信バッファ２３から送信データを読み出して送信部２４へ出力する。送信バッファ２３は、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式で送信データを一時的に保持する記憶装置である。

送信部２４は、データストリーム信号生成部２４ａ、プリアンブルストリーム信号生成部２４ｂ及び送信制御部２４ｃからなるトランスミッターであり、同軸ケーブル３０を介して相手先機器へ送信データからなるデータストリーム信号やプリアンブルストリーム信号を送信する。

データストリーム信号生成部２４ａは、バッファ制御部２２により送信バッファ２３から読み出された送信データに基づいて、連続するデータビットからなるデータストリーム信号を生成し、送信制御部２４ｃへ出力する動作を行っている。上記データストリーム信号は、「０」又は「１」を示す複数のデータビットの配列によって構成されるビットストリーム信号である。

プリアンブルストリーム信号生成部２４ｂは、所定のビット配列からなるプリアンブルストリーム信号を生成し、送信制御部２４ｃへ出力する動作を行っている。このプリアンブルストリーム信号は、アダプティブイコライザ２５の応答特性に基づいて生成され、例えば、アダプティブイコライザ２５の応答時間に対応する時間長のビットストリーム信号によって構成される。

送信制御部２４ｃは、データストリーム信号を送信する場合に、プリアンブルストリーム信号を送信してからデータストリーム信号の送信を開始し、ストリーム信号の送信終了後に、受信部２６に対して受信データの抽出を指示する動作を行っている。ここでは、送信制御部２４ｃが、同軸ケーブル３０の信号線を駆動することによって、送信データがデジタルベースバンド伝送方式で伝送されるものとする。

アダプティブイコライザ２５は、同軸ケーブル３０上のストリーム信号について波形調整を行い、波形調整後のストリーム信号を受信部２６へ出力する適応型のケーブルイコライザである。ストリーム信号の波形調整は、データビットの遷移時間に基づいて行われる。アダプティブイコライザ２５により、同軸ケーブル３０の伝送ロス、送信部２４の出力波形の歪み、信号線と受信部２６とのマッチングによって減衰したストリーム信号の高周波成分が増幅され、送信時の信号波形を再現することができる。

このアダプティブイコライザ２５では、同軸ケーブル３０を介して相手先機器から入力されるプリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号について波形調整が行われる。つまり、データ受信時には、プリアンブルストリーム信号によってアダプティブイコライザ２５における波形調整のためのフィードバック動作を安定させてから、データストリーム信号が当該アダプティブイコライザ２５に入力される。

また、同軸ケーブル３０を介して相手先機器に順次に送信されるプリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号は、いずれも自局のアダプティブイコライザ２５に入力され、これらのストリーム信号の送信中にも当該アダプティブイコライザ２５が波形調整を行う。つまり、自局のアダプティブイコライザ２５は、次のデータ受信に備えて、データ送信時にもプリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号によってフィードバック動作の安定化が図られる。

受信部２６は、アダプティブイコライザ２５による波形調整後のストリーム信号から受信データを抽出し、ＬＡＮＩ／Ｆ２１へ出力するレシーバーである。受信データのＬＡＮＩ／Ｆ２１への送出は、送信制御部２４ｃからの抽出指示に基づいて行われる。

送信部２４では、相手先機器よりも前にストリーム信号の送信を開始する場合とその他の場合とでストリーム信号に付加するプリアンブルストリーム信号の時間長を異ならせている。具体的には、相手先機器よりも前にストリーム信号の送信を開始する場合に当該ストリーム信号に付加するプリアンブルストリーム信号に比べて、相手先機器からのストリーム信号を受信した後にストリーム信号を送信する場合に当該ストリーム信号に付加するプリアンブルストリーム信号の時間長を短くする動作が行われる。

ここで、通信装置２０ａ，２０ｂは、電源が投入されれば受信状態となり、その後、ランダムなタイミングでストリーム信号の送信を開始する。つまり、電源投入による通信開始後に、同軸ケーブル３０を最初に伝送されるビットストリーム信号に付加されるプリアンブルストリーム信号に比べて、２回目以降に伝送されるビットストリーム信号に付加されるプリアンブルストリーム信号は、その時間長が短くなっている。この様に構成することにより、２回目以降の伝送に係るデータ送信に要する時間を短縮することができる。

また、送信部２４では、送信バッファ２３のデータ蓄積量に基づいて、所定のビット配列からなるフロー制御ストリーム信号をストリーム信号に付加し、相手先機器からのフロー制御ストリーム信号に基づいてデータ送信量を制御する動作が行われる。

フロー制御ストリーム信号は、フロー制御用のダミーデータからなるビットストリーム信号であり、例えば、送信バッファ２３のデータ蓄積量がデータ送信時に一定レベル以下である場合に、送信データからなるデータストリーム信号の末尾に付加される。この場合、送信部２４では、受信部２６により相手先機器からのストリーム信号にフロー制御ストリーム信号が付加されていないことが検知されれば、データ送信量を制限する動作が行われる。

具体的には、相手先機器からのストリーム信号にフロー制御ストリーム信号が付加されていれば、次にデータ送信する際に、送信バッファ２３内の全送信データが送信される。一方、相手先機器からのストリーム信号にフロー制御ストリーム信号が付加されていない場合には、送信データの絞り込みが行われる。

この様に構成することにより、送信バッファ２３のデータ蓄積量に基づいてフロー制御ストリーム信号をデータストリーム信号に付加するので、相手先機器の送信バッファ２３のデータ蓄積量が一定レベルを越えているか否かをフロー制御ストリーム信号の有無によって識別することができる。

また、送信部２４では、データ送信時、送信バッファ２３内に送信データが蓄積されていなければ、プリアンブルストリーム信号及びフロー制御ストリーム信号のみを相手先機器へ送信する動作が行われる。つまり、この監視システム１００では、送信バッファ２３内に送信データが存在しない無データ期間であっても、プリアンブルストリーム信号及びフロー制御ストリーム信号からなるビットストリーム信号が同軸ケーブル３０を介して送受信される。この様に構成することにより、無データ期間経過後のデータ受信に備えて、アダプティブイコライザ２５のフィードバック動作を安定させておくことができる。

＜アダプティブイコライザ＞
図３は、図２の通信装置２０ａ，２０ｂにおけるアダプティブイコライザ２５の一構成例を示した図である。このアダプティブイコライザ２５は、信号入力部４２、可変型イコライザ４３、遷移時間測定器４４及び積分器４６により構成される。

相手先機器からのストリーム信号は入力端子４１に入力され、データビットの遷移時間に基づく波形調整後のストリーム信号は出力端子４５から出力される。信号入力部４２は、プルアップ抵抗やオペアンプからなり、入力端子４１に入力されたストリーム信号を増幅して可変型イコライザ４３へ出力する動作を行っている。

可変型イコライザ４３は、周波数成分ごとのゲインが変更可能なイコライザであり、微分器４３ａ、ゲイン可変アンプ４３ｂ及び加算器４３ｃからなる。入力信号は、分岐点で分岐され、一方はそのまま加算器４３ｃに入力され、他方は微分器４３ａ、ゲイン可変アンプ４３ｂを経て加算器４３ｃに入力される。加算器４３ｃは、これらの信号を加算処理して遷移時間測定器４４へ出力する動作を行っている。

遷移時間測定器４４は、コンパレータ４４ａ、微分器４４ｂ、全波整流器４４ｃ及び減算器４４ｄからなり、可変型イコライザ４３の出力が入力され、データビットの遷移時間を測定して、遷移時間の測定結果に基づく波形調整後のビットストリーム信号を出力端子４５へ出力する動作を行っている。

コンパレータ４４ａは、加算器４３ｃからの入力信号の信号レベルを所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて所定レベルの信号を生成し、出力端子４５へ出力する量子化器である。コンパレータ４４ａへの入力信号は、微分器４４ｂ、全波整流器４４ｃを経て減算器４４ｄに入力される。また、コンパレータ４４ａの出力信号は、微分器４４ｂ、全波整流器４４ｃを経て減算器４４ｄに入力される。減算器４４ｄは、これらの信号を減算処理して積分器４６へ出力する動作を行っている。

積分器４６は、アンプ４６ａ、抵抗素子４６ｂ及びコンデンサー４６ｃからなり、遷移時間測定器４４による遷移時間の測定結果に基づいて可変型イコライザ４３のゲイン可変アンプ４３ｂを制御し、周波数成分ごとのゲインを調整する動作を行っている。減算器４４ｄからの入力信号は、アンプ４６ａで増幅され、一端がそれぞれ接地された抵抗素子４６ｂ、コンデンサー４６ｃを経てゲイン可変アンプ４３ｂの制御端子へ出力される。

遷移時間の測定結果に基づくゲイン可変アンプ４３ｂの制御により、コンパレータ４４ａへの入力信号とコンパレータ４４ａの出力信号との間で遷移時間が一致するようにゲインが調整される。

送信部２４のプリアンブルストリーム信号生成部２４ｂでは、積分器４６の時定数よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号を生成する動作が行われる。積分器４６の時定数は、アダプティブイコライザ２５の応答時間を決めるパラメータであり、抵抗素子４６ｂの抵抗値と、コンデンサー４６ｃの容量値とにより決定される。

アダプティブイコライザ２５では、可変型イコライザ４３の出力の一部を遷移時間測定器４４及び積分器４６で順に処理させ、可変型イコライザ４３に帰還させる制御ループからなるフィードバック動作が行われる。アダプティブイコライザ２５における波形調整のためのフィードバック動作とは、この制御ループを用いて可変型イコライザ４３が行うゲインの調整動作のことであり、データストリーム信号に先立ってプリアンブルストリーム信号を入力させることにより、制御ループに基づくゲインの調整動作を安定させることができる。

電源投入直後や無データ期間、通常のデータ送信時において、プリアンブルストリーム信号生成部２４ｂにより生成されるプリアンブルストリーム信号には、以下の（１）及び（２）が考えられる。
（１）電源投入後、相手先機器よりも前にストリーム信号の送信を開始する場合には、アダプティブイコライザ２５の応答時間に応じた時間長、すなわち、積分器４６の時定数よりも長い時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号が生成される。
（２）時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号の送信後、次にプリアンブルストリーム信号を送信する場合、或いは、相手先機器から時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を受信した後にプリアンブルストリーム信号を送信する場合には、Ｔ１よりも短い時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号が生成される。

上記（１）の場合、データストリーム信号やフロー制御ストリーム信号に先立って時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を送信することにより、相手先機器では、アダプティブイコライザ２５のフィードバック動作が安定してからデータストリーム信号やフロー制御ストリーム信号を受信することができる。

無データ期間及び通常の半二重方式によるデータ送信時に送信されるプリアンブルストリーム信号やデータストリーム信号、フロー制御ストリーム信号は、自局のアダプティブイコライザ２５にも入力される。つまり、これらのストリーム信号の送信終了時点では、自局のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作が十分に安定していることとなる。

このため、プリアンブルストリーム信号やデータストリーム信号の送信終了後、受信動作に切り替えられた際に、受信されるプリアンブルストリーム信号は、その時間長がＴ１よりも短くて良い。具体的には、ストリーム信号の送信終了後、受信動作に切り替えられてから、相手先機器からのプリアンブルストリーム信号を受信するまでの期間に応じた時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号が生成される。

ここで、上記期間中のコンデンサー４６ｃの放電によって自局のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作が不安定となった際に、当該フィードバック動作の安定化に要する時間Ｔ３は、積分器４６の時定数よりも短い。このため、時間長Ｔ２が時間Ｔ３よりも十分に長ければ、その様な時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号を受信することにより、自局のアダプティブイコライザ２５を安定化させることができる。

この様な観点から、通常の半二重方式によるデータ送受信期間中に、相手先機器よりも前にストリーム信号の送信を開始して時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を送信した後、次にプリアンブルストリーム信号を送信する場合や、相手先機器から時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を受信した後にプリアンブルストリーム信号を送信する場合には、時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号が生成される。

また、無データ期間中においても通常のデータ送受信期間中と同様に、相手先機器よりも前にストリーム信号の送信を開始して時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を送信した後、次にプリアンブルストリーム信号を送信する場合や、相手先機器から時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を受信した後にプリアンブルストリーム信号を送信する場合には、時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号が生成される。

さらに、本実施の形態では、無データ期間であっても、プリアンブルストリーム信号やフロー制御ストリーム信号が送受信される。つまり、無データ期間中、これらのストリーム信号の送信終了時点では、常に、自局のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作が十分に安定していることとなる。

このため、無データ期間を経て半二重方式によるデータ送受信が開始された際、最初に送信されるプリアンブルストリーム信号は、その時間長がＴ１よりも短くて良い。ここでは、無データ期間の最後にストリーム信号を送信した後、受信動作に切り替えられてから、相手先機器からのプリアンブルストリーム信号を受信するまでの期間に応じた時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号が生成される。

図４及び図５は、図１の監視システム１００における送受信動作の一例を模式的に示した説明図であり、半二重方式の通信態様が示されている。図４（ａ）には、送信データなしの無データ期間が示されている。

通信装置Ａ及びＢの送信バッファ２３内に送信データが蓄積されていない場合、プリアンブルストリーム信号１，３及びフロー制御ストリーム信号２のみが送受信される。すなわち、通信装置Ａは、プリアンブルストリーム信号１を送信した後、フロー制御ストリーム信号２を送信する。通信装置Ｂは、これらのストリーム信号を受信し、受信終了後、所定のタイミングで送信を開始し、プリアンブルストリーム信号３、フロー制御ストリーム信号２を順次に送信する。無データ期間中は、この様な動作が繰り返される。

この例では、通信装置Ａが、通信相手の通信装置Ｂよりも前にストリーム信号の送信を開始する場合が示されており、最初に送信されるストリーム信号には、２回目以降のストリーム信号に付加されるプリアンブルストリーム信号３よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号１が付加されている。

無データ期間中に電源が投入され、通信装置Ａが通信装置Ｂよりも前にストリーム信号の送信を開始する場合、通信装置Ａから最初に送信されるストリーム信号には、アダプティブイコライザ２５の応答時間に応じた時間長、すなわち、積分器４６の時定数よりも長い時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１が付加される。

通信装置Ａが時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１の送信後、次にプリアンブルストリーム信号を送信する場合、或いは、通信装置Ｂが時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を受信した後にプリアンブルストリーム信号を送信する場合には、相手先機器のアダプティブイコライザ２５がストリーム信号の送信によって安定化されているので、Ｔ１よりも短い時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号３が付加される。

図４（ｂ）には、送信バッファ２３に一定レベル以下のデータ蓄積がある場合が示されている。通信装置Ａ及びＢの送信バッファ２３に一定レベル以下の送信データが蓄積されている場合には、通常送信モードとして、プリアンブルストリーム信号３、データストリーム信号４及びフロー制御ストリーム信号２が送受信される。すなわち、通信装置Ａは、プリアンブルストリーム信号３を送信した後、送信バッファ２３内に蓄積された送信データからなるデータストリーム信号４を送信する。そして、送信バッファ２３内の全送信データを送信した後、フロー制御ストリーム信号２を送信する。

通信装置Ｂは、これらのストリーム信号を受信し、受信終了後、所定のタイミングで送信を開始し、プリアンブルストリーム信号３、データストリーム信号４、フロー制御ストリーム信号２を順次に送信する。送信バッファ２３のデータ蓄積量が一定レベル以下である期間中は、この様な動作が繰り返される。

この例では、送信バッファ２３内に蓄積された送信データがパケット化され、データパケットからなるデータストリーム信号４が送受信されている。１つのデータパケットは、例えば、所定の開始コードと、一定サイズの送信データと、所定の終了コードによって構成され、その様な複数のデータパケットが時系列に送信される。

無データ期間であっても、プリアンブルストリーム信号１，３やフロー制御ストリーム信号２が送受信される。このため、無データ期間を経て半二重方式によるデータ送受信が開始された際に、通信装置Ａが最初に送信するプリアンブルストリーム信号３は、その時間長Ｔ２がＴ１よりも短くて良い。

図５には、通信装置Ａの送信バッファ２３に一定レベルを越えるデータ蓄積がある場合が示されている。通信装置Ａの送信バッファ２３に一定レベルを越える送信データが蓄積されている場合、通信装置Ａは、フロー制御ストリーム信号２を付加せずにプリアンブルストリーム信号３及びデータストリーム信号４のみを送信する。

一方、通信装置Ｂは、通信装置Ａからのストリーム信号を受信した後、データストリーム信号４にフロー制御ストリーム信号２が付加されていないことから通信装置Ａのデータ蓄積量が一定レベルを越えていると判断し、データ送信量を制限する。

例えば、自局の送信バッファ２３のデータ蓄積量に関わらず、送信データは１パケット分だけ送信する。或いは、送信データを付加せずに、プリアンブルストリーム信号３及びフロー制御ストリーム信号２のみを送信する。一方の通信装置の送信バッファ２３のデータ蓄積量が一定レベルを越えている期間中は、この様な動作が繰り返される。

ここでは、通信装置Ａ，Ｂの送信バッファ２３内に送信データが蓄積されていない状態で通信が開始され、最初に送信されるストリーム信号に、その後に送信されるストリーム信号に付加されるプリアンブルストリーム信号３よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号１が付加される場合の例について説明したが、いずれかの通信装置の送信バッファ２３に送信データが蓄積されている状態で通信が開始される場合も同様である。すなわち、少なくとも一方の通信装置の送信バッファ２３内に送信データが蓄積されている状態で通信が開始される場合、最初に送信されるストリーム信号には、その後に送信されるストリーム信号に付加されるプリアンブルストリーム信号３よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号１が付加される。

図６は、図１の監視システム１００における通信装置２０ａ，２０ｂ間の送受信動作の一例を示したタイミングチャートであり、各通信装置Ａ，Ｂの状態遷移の様子が模式的に示されている。通信装置Ａ，Ｂは、電源が投入されると、受信状態となり、その後、相手先機器からの受信がなければ、所定のタイミングで送信を開始する。この例では、通信装置Ａが、通信装置Ｂよりも前に送信を開始する場合が示されている。

通信装置Ａは、まず、プリアンブルストリーム信号（時間長Ｔ１）を送信し、その後、所定の送信マーカを送信する。送信マーカは、所定の通信制御コードからなるビットストリーム信号である。このとき、送信バッファ２３内に送信データが蓄積されていなければ、ダミーデータからなるフロー制御ストリーム信号を次に送信する。

通信装置Ａは、フロー制御ストリーム信号の送信終了後、受信状態への切り替えのための待機状態となり、一定時間Ｔの経過後、受信状態となる。通信装置Ｂは、通信装置Ａがビットストリーム信号を送信している間、受信状態となり、通信装置Ａからのビットストリーム信号の受信が終了すると、待機状態を経て所定のタイミングで送信を開始する。

このとき、通信装置Ｂは、まず、プリアンブルストリーム信号（時間長Ｔ２）を送信し、その後、所定の送信マーカを送信する。通信装置Ｂは、送信バッファ２３内に送信データが蓄積されていれば、送信データからなるデータストリーム信号を次に送信し、再度送信マーカを送信してからダミーデータからなるフロー制御ストリーム信号を送信する。そして、通信装置Ｂは、フロー制御ストリーム信号の送信終了後、受信状態への切り替えのための待機状態となり、一定時間Ｔの経過後、受信状態となる。

通信開始後、最初に送信されるストリーム信号に通信装置Ａが付加するプリアンブルストリーム信号の時間長Ｔ１は、次に送信されるストリーム信号に通信装置Ｂが付加するプリアンブルストリーム信号の時間長Ｔ２に比べて長くなっている。

図７（ａ）〜（ｄ）は、図２の通信装置２０ａ，２０ｂにおける送信動作の一例を示した図であり、同軸ケーブル３０を介して相手先機器に送信されるビットストリーム信号が示されている。図７（ａ）には、無データ期間中に最初に送信されるビットストリーム信号が示され、図７（ｂ）には、無データ期間中の２回目以降に送信されるビットストリーム信号が示されている。

送信バッファ２３内に送信データが蓄積されていない無データ期間中は、プリアンブルストリーム信号１，３、送信マーカ５，６及びフロー制御ストリーム信号２が順次に送信される。相手先機器よりも前にビットストリーム信号の送信を開始する場合、最初に送信されるビットストリーム信号には、２回目以降に送信されるビットストリーム信号に付加されるプリアンブルストリーム信号３よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号１が付加される。

この例では、転送レートを６０Ｍｂｐｓとし、最初に送信されるビットストリーム信号には、１２ｍｓ程度の時間長のプリアンブルストリーム信号１が付加されている。また、２回目以降に送信されるビットストリーム信号には、１６μｓ程度の時間長のプリアンブルストリーム信号３が付加されている。

プリアンブルストリーム信号１，３のビット配列は、アダプティブイコライザ２５のフィードバック動作を安定させるのに適切なものが選択される。例えば、積分器４６による学習効果が持続するようなビット配列が選択される。

無データ期間中、プリアンブルストリーム信号１，３及びフロー制御ストリーム信号２を送信することにより、データ受信に備えて自局のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作を安定させておくことができる。また、ビットストリーム信号の送信によって自局のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作が安定するので、相手先機器からのビットストリーム信号を受信した後にビットストリーム信号を送信する場合には、プリアンブルストリーム信号の時間長を短くしても、相手先機器のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作を十分に安定させることができる。

図７（ｃ）には、送信バッファ２３に一定レベル以下のデータ蓄積がある場合に送信されるビットストリーム信号が示されている。送信バッファ２３内に一定レベル以下の送信データが蓄積されている場合には、プリアンブルストリーム信号３、送信マーカ６、データストリーム信号４及びフロー制御ストリーム信号２が送信される。この例では、プリアンブルストリーム信号３、送信マーカ６、データパケット、送信マーカ６、データパケット、送信マーカ６、フロー制御ストリーム信号２の順で送信されている。

図７（ｄ）には、送信バッファ２３に一定レベルを越えるデータ蓄積がある場合に送信されるビットストリーム信号が示されている。送信バッファ２３内に一定レベルを越える送信データが蓄積されている場合には、プリアンブルストリーム信号３、送信マーカ６及びデータストリーム信号４が送信される。この例では、プリアンブルストリーム信号３、送信マーカ６、データパケット、送信マーカ６、データパケット、送信マーカ６の順で送信されている。

送信バッファ２３のデータ蓄積量に基づいてフロー制御ストリーム信号２をビットストリーム信号に付加するので、相手先機器の送信バッファ２３のデータ蓄積量が一定レベルを越えているか否かを受信したビットストリーム信号にフロー制御ストリーム信号２が付加されているか否かによって識別することができる。

図８のステップＳ１０１〜Ｓ１１３は、図２の通信装置２０ａ，２０ｂにおける送受信時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、送信部２４は、電源投入後、受信中でなければ、所定のタイミングで送信を開始する。このとき、送信バッファ２３内に送信データがなければ、ダミーデータからなるフロー制御ストリーム信号にプリアンブルストリーム信号を付加して相手先機器に送信し、受信状態に切り替える(ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０５，Ｓ１０６）。

一方、送信バッファ２３内に送信データがあり、かつ、そのデータ蓄積量が一定レベル以下である場合には、プリアンブルストリーム信号を送信してからデータストリーム信号を送信し、送信バッファ２３内の送信データを全て送信し終えると、フロー制御ストリーム信号を送信して受信状態に切り替える(ステップＳ１０１〜Ｓ１０６）。

また、送信バッファ２３内に送信データがあり、かつ、そのデータ蓄積量が一定レベルを越えている場合には、プリアンブルストリーム信号を送信してからデータストリーム信号を送信し、送信バッファ２３内の送信データを全て送信し終えると、フロー制御ストリーム信号を送信せずに受信状態に切り替える(ステップＳ１０１〜Ｓ１０３，Ｓ１０７，Ｓ１０６）。

次に、受信部２６は、アダプティブイコライザ２５から入力されるストリーム信号から受信データを抽出してＬＡＮＩ／Ｆ２１へ出力する動作を受信が終了するまで繰り返す（ステップＳ１０８，Ｓ１０９）。受信部２６は、受信終了時に、相手先機器から受信したストリーム信号にダミーデータからなるフロー制御ストリーム信号が付加されていれば、通常送信モードに切り替える（ステップＳ１１０，Ｓ１１１）。

一方、相手先機器から受信したストリーム信号にフロー制御ストリーム信号が付加されていない場合には、データ送信量を制限する送信量制限モードに切り替える（ステップＳ１１０，Ｓ１１３）。

ステップＳ１０１で受信中であれば、ステップＳ１０８以降の処理手順が実行される。また、ステップＳ１０２からステップＳ１１１又はＳ１１３の処理手順は、通信が終了するまで繰り返される（ステップＳ１１２）。

本実施の形態によれば、プリアンブルストリーム信号によってアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作を安定させてからデータストリーム信号が入力されるので、送信状態から受信状態への切り替え後にストリーム信号から受信データを抽出する際の誤認識を抑制することができる。また、相手先機器からのフロー制御ストリーム信号に基づいてデータ送信量を制御するので、相手先機器の送信バッファ２３のデータ蓄積量が一定レベルを越えている場合に、データ送信量を制限することによって、当該相手先機器の受信処理に係る負荷の増大を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、ストリーム信号の送信時に当該ストリーム信号が自局のアダプティブイコライザ２５に入力される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ストリーム信号の送信時に当該ストリーム信号を自局のアダプティブイコライザ２５に入力しないものも本発明には含まれる。

図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施の形態による通信装置の送受信動作の一例を示した図であり、送信中のストリーム信号を自局のアダプティブイコライザ２５に入力しない場合が示されている。図９（ａ）には、送信データなしの無データ期間が示され、図９（ｂ）には、送信バッファ２３に一定レベル以下のデータ蓄積がある場合が示されている。

プリアンブルストリーム信号やデータストリーム信号、フロー制御ストリーム信号を自局のアダプティブイコライザ２５に入力しない場合、通信装置Ａや通信装置Ｂが最初に送信するストリーム信号には、時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１が付加される。

そして、通信装置Ａ及び通信装置Ｂは、時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１を付加したストリーム信号の送信後、次にストリーム信号を送信する際に、Ｔ１よりも短く、Ｔ２よりも長い時間長Ｔ４のプリアンブルストリーム信号３ａを付加する。

つまり、通信装置Ａ及びＢは、最初の送信フェーズにおいて、時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１を付加してストリーム信号を送信し、その後の送信フェーズでは、時間長Ｔ４のプリアンブルストリーム信号３ａを付加してストリーム信号を送信する。

この時間長Ｔ４は、プリアンブルストリーム信号やデータストリーム信号の受信が終了してから、相手先機器からのプリアンブルストリーム信号を次に受信するまでの期間に応じて決定される。すなわち、上記期間中のコンデンサー４６ｃの放電によって自局のアダプティブイコライザ２５のフィードバック動作が不安定となった際に、当該フィードバック動作の安定化に要する時間Ｔ５は、積分器４６の時定数よりも短く、Ｔ３よりも長い。このため、時間長Ｔ４が時間Ｔ５よりも十分に長ければ、その様な時間長Ｔ４のプリアンブルストリーム信号を受信することにより、自局のアダプティブイコライザ２５を安定化させることができる。

また、本実施の形態では、無データ期間であってもプリアンブルストリーム信号１，３やフロー制御ストリーム信号２が送受信される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、無データ期間中にはこれらのストリーム信号を送信しないものも本発明には含まれる。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施の形態による通信装置の送受信動作の一例を示した図であり、無データ期間にはストリーム信号を送信しない場合が示されている。図１０（ａ）には、送信データなしの無データ期間が示され、図１０（ｂ）には、送信バッファ２３に一定レベル以下のデータ蓄積がある場合が示されている。

無データ期間中、プリアンブルストリーム信号やフロー制御ストリーム信号が送受信されない場合、無データ期間を経て半二重方式によるデータ送受信が開始された際、通信装置Ａが通信装置Ｂよりも前に送信を開始するプリアンブルストリーム信号は、時間長がＴ１のプリアンブルストリーム信号１である。

通信装置Ａが時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１の送信後、次にプリアンブルストリーム信号を送信する際、或いは、通信装置Ｂが時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号を受信した後にプリアンブルストリーム信号を送信する際には、Ｔ１よりも短い時間長Ｔ２のプリアンブルストリーム信号３ｂが付加される。

図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施の形態による通信装置の送受信動作の他の一例を示した図であり、送信中のストリーム信号を自局のアダプティブイコライザ２５に入力せず、無データ期間にはストリーム信号を送信しない場合が示されている。図１１（ａ）には、送信データなしの無データ期間が示され、図１１（ｂ）には、送信バッファ２３に一定レベル以下のデータ蓄積がある場合が示されている。

プリアンブルストリーム信号やデータストリーム信号、フロー制御ストリーム信号を自局のアダプティブイコライザ２５に入力せず、無データ期間中には、プリアンブルストリーム信号やフロー制御ストリーム信号が送受信されない場合、無データ期間を経て半二重方式によるデータ送受信が開始された際に、通信装置Ａや通信装置Ｂが最初に送信するストリーム信号には、時間長Ｔ１のプリアンブルストリーム信号１が付加される。

なお、本実施の形態では、送信部２４が受信部２６に受信データの抽出を指示することによって送信フェーズから受信フェーズに動作モードが切り替えられる場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。本発明は、何らかのルールに基づいて送信フェーズ及び受信フェーズが交互に切り替えられる半二重方式の通信形態に対して適用することができる。例えば、一定時間ごとに送信フェーズ及び受信フェーズを切り替えるものであっても良い。

１，３，３ａ，３ｂプリアンブルストリーム信号
２フロー制御ストリーム信号
４データストリーム信号
１１カメラ
１２ＬＡＮ
１３モニター装置
１４録画機器
２０ａ，２０ｂ通信装置
２１ＬＡＮＩ／Ｆ
２２バッファ制御部
２３送信バッファ
２４送信部
２４ａデータストリーム信号生成部
２４ｂプリアンブルストリーム信号生成部
２４ｃ送信制御部
２５アダプティブイコライザ
２６受信部
３０同軸ケーブル
４２信号入力部
４３可変型イコライザ
４４遷移時間測定器
４６積分器
１００監視システム
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４プリアンブルストリーム信号の時間長

Claims

伝送媒体を介して接続された相手先機器と送信フェーズ及び受信フェーズを交互に切り替えながら半二重方式で通信する通信装置において、
送信バッファに蓄積された送信データに基づいて連続するデータビットからなるデータストリーム信号を生成し、上記伝送媒体を介して上記相手先機器へ送信する送信手段と、
データビットの遷移時間に基づいて、上記伝送媒体上のストリーム信号について波形調整を行うアダプティブイコライザと、
波形調整後のストリーム信号から受信データを抽出する受信手段とを備え、
上記送信手段が、プリアンブルストリーム信号を生成するプリアンブルストリーム信号生成手段を有し、
データストリーム信号の送信フェーズでは、上記送信手段が、上記プリアンブルストリーム信号を送信してから上記データストリーム信号の送信を開始し、
データストリーム信号の受信フェーズでは、上記アダプティブイコライザが、上記相手先機器から入力される上記プリアンブルストリーム信号及び上記データストリーム信号について波形調整を行い、上記受信手段が、上記アダプティブイコライザを介して入力されるデータストリーム信号から受信データを抽出し、
上記アダプティブイコライザは、上記相手先機器からのストリーム信号が入力される可変型イコライザと、上記可変型イコライザの出力が入力される遷移時間測定器と、上記遷移時間測定器による遷移時間の測定結果に基づいて上記可変型イコライザを制御する積分器とからなり、
上記プリアンブルストリーム信号生成手段が、上記可変型イコライザの出力の一部を上記遷移時間測定器及び上記積分器で順に処理させて当該可変型イコライザに帰還させる制御ループに対応する時間長のプリアンブルストリーム信号として、上記積分器の時定数よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号を生成し、
上記送信手段は、送信フェーズに切り替えられるごとに、プリアンブルストリーム信号を送信することを特徴とする通信装置。
上記プリアンブルストリーム信号生成手段が、最初の送信フェーズでは、上記積分器の時定数よりも時間長の長いプリアンブルストリーム信号を生成し、その後の送信フェーズでは、上記時定数よりも時間長の短いプリアンブルストリーム信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
上記伝送媒体を介して上記相手先機器へ順次に送信されるプリアンブルストリーム信号及びデータストリーム信号がいずれも上記アダプティブイコライザに入力され、これらのストリーム信号の送信中にも当該アダプティブイコライザが波形調整を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
上記送信手段は、上記送信バッファ内に送信データが蓄積されていない場合であっても、プリアンブルストリーム信号を上記相手先機器へ送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信装置。
上記送信手段は、上記送信バッファのデータ蓄積量に基づいて、フロー制御ストリーム信号を上記データストリーム信号に付加して上記相手先機器へ送信する一方、上記相手先機器から受信したデータストリーム信号にフロー制御ストリーム信号が付加されているか否かに応じて、データ送信量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信装置。