JP2019021988A - 通信装置およびそれを備えた自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】断線が発生しても信号波形の乱れを抑制し、子局との通信および子局への電力給電を継続することが可能な通信装置を提供する。
【解決手段】通信装置ＰＬＣＭは、親局１５と、親局に、始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅが接続されたリング型伝送路９と、リング型伝送路に、並列に接続された複数の子局７＿１〜７＿３を備え、親局は、リング型伝送路の始点および終点の両方から信号の送信および電力給電を行う。複数の子局のそれぞれは、リング型伝送路に並列に接続されたインピーダンス可変素子５を備え、インピーダンス可変素子は、子局の接続位置ＣＮ＿１〜ＣＮ＿３に従って値が設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチドロップ型バスによる通信装置に関し、特にバスの断線に対処可能なリング型バス（伝送路）を備えた通信装置およびそれを備えた自動車に関する。

近年、自動車では、電子制御装置（ＥＣＵ:Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）による車両制御の高精度化と高機能化に伴って、車両の周辺情報を含む種々の車両情報の取得と車両各部の制御のために数多くのセンサやアクチュエータが搭載されるようになっている。これに伴い、センサおよび／またはアクチュエータ（以下、センサアクチュエータとも称する）とＥＣＵとを電気的に接続する配線の本数が著しく増加している。配線本数が増加すると、自動車の製造コストが増加し、さらに車重増加に繋がり、燃費が悪化すると言う問題が生じるため、配線の統廃合によって、配線本数の削減が求められている。

そこで、センサアクチュエータに通信回路を設け、動作用の直流電圧の給電と、制御用の通信を一対の配線で纏める１対Ｎのマルチドロップ型シリアルバス通信が、ＤＳＩ３、ＤＳＩ５等の通信規格で定められている。この場合、センサアクチュエータと、それに設けられた通信回路によって子局が構成され、複数（Ｎ個）の子局が、マルチドロップ型シリアルバスに接続される。このバスに接続された親局（１個）と、子局の通信回路との間で制御用の通信が行われる。また、このバスによって、子局に給電が行われる。

一対の配線のうちの一本の配線は例えば接地電圧を供給する配線であるため、上記したような構成では、複数の子局に対して配線を一本化することが可能となり、上記した問題の低減を図ることが可能になるとともに、配線に要するコストの低減も図れる。しかしながら、配線を１本に低減することにより、１本の配線の重要性が増すことになり、配線の断線故障に対してリスクが高くなってしまうと言う問題が新たに発生する。特に、自動車のような車両の制御の場合、人命に関わることであり、高い信頼性が求められる。このような高い信頼性が要求される用途に、上記したようなバス通信を適用するためには、配線の断線故障への対応が必要であり、例えば配線を単純に２本にして二重化することが考えられる。二重化すると配線本数が増加することになるため、より配線本数を減らして、低コスト化を図る技術として、マルチドロップ型シリアルバスを、リング状にして親局に接続する構成が特許文献１〜３に記載されている。

特開２０００−２７８２９５号公報 特開２００６−２７０６６０号公報 特許第４５７２７１１号公報

特許文献１は、その図１を参照して述べると、親局（１）と複数の子局（２４〜２７）間がループ型伝送路（２８）で配線されている。通常時、親局（１）は、回線切替リレー接点（１１）または（１２）によって、ループ型伝送路（２８）の片側からのみ送受信を行う。これにより、一般的なライン型のバスとして通信動作が行われる。ループ型伝送路（２８）に断線が発生すると、断線箇所以遠の子局との間の通信の応答が途絶えるので、断線が発生していると親局（１）が判断する。断線が発生している期間では、親局（１）は、回線切替リレー接点（１１）および（１２）の両方を用いて、ループ型伝送路（２８）の両側から送受信を行う。これにより、ループ型伝送路に１箇所断線が発生していても、通信を復旧可能としている。また、ターミネータ接続リレー接点を介してターミネータ（１５、１６、２２）がループ伝送路に接続されている。

特許文献１では、通常時および断線が発生している期間に、ターミネータ（終端抵抗）をループ伝送路に接続することを記載しているが、断線発生時、ターミネータはループ伝送路から切り離されてしまう。そのため、断線発生時、ループ伝送路にターミネータが存在しない開放端状態となってしまう。ターミネータが存在しない開放端状態であると、信号は断線箇所で反射し、信号波形が大きく乱れ、劣化するため、断線発生と同時に通信が不能になると言う問題が危惧される。

また、断線発生から断線を検知し、復旧するまでに時間が掛かる。この特許文献１では示されていないが、ループ伝送路に直流電圧を重畳して、子局へ給電を行うような電力線通信へ応用する場合、子局へ給電が行われていない時間が発生することになり、電力線通信への応用は困難であると言う問題もある。

特許文献２および３は、特許文献１と同様に、通常時はライン型トポロジーのバスとして通信動作が行われる。特許文献２および３は、電力線通信に対応しており、伝送路端の電圧の低下を検知することで、断線を判断し、断線発生時には、伝送路の両端から給電が行われる。断線発生時に終端抵抗が存在しないために生じる信号波形の劣化に関する問題については、伝送路を子局へＴ字分岐する端子台が、近傍の断線を検知した場合には端子台が終端抵抗を新たに挿入することで解決し、断線時も終端抵抗を確保し通信を可能にする旨が記載されている。

しかしながら、特許文献２および３には、端子台が近傍の伝送路が断線したことを検知する手段が提示されておらず、そのような端子台が実現可能であることが示されていない。また、例え断線を検知する手段を備えた端子台が実現可能であっても、全ての端子台にそのような手段を配備することになるため、コストが高くなると言う問題が生じる。

本発明の目的は、断線が発生しても信号波形の乱れを抑制し、子局との通信および子局への電力給電を継続することが可能な通信装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態に係わる通信装置は、親局と、親局に始点および終点が接続されたリング型伝送路と、リング型伝送路に並列に接続された複数の子局を備える。ここで、親局は、リング型伝送路の始点および終点の両方から信号の送信および電力給電を行い、複数の子局のそれぞれは、インピーダンス可変素子を備え、インピーダンス可変素子は、リング型伝送路に並列に接続されている。

一実施の形態に係わる通信装置においては、リング型伝送路における接続部から子局を見たときの子局の入力インピーダンスが、インピーダンス可変素子によって可変にされる。親局は、リング型伝送路における接続部の物理的な接続位置に従って、インピーダンス可変素子に設定するインピーダンス値を算出し、子局におけるインピーダンス可変素子に設定し、子局の入力インピーダンスを定める。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

断線が発生しても信号波形の劣化を抑制し、子局との通信および子局への電力給電を継続することが可能な通信装置を提供することができる。

リング型伝送路の始点および終点の両方から、電力給電が行われるため、断線が発生しても、継続して電力給電が行われる。また、子局はリング型伝送路に接続されたインピーダンス可変素子を備えているため、断線が発生しても、伝送路にはインピーダンスが接続されていることになり、伝送路が開放端状態となるのを防ぐことが可能であり、信号波形の劣化を抑制することが可能である。

また、インピーダンス可変素子に設定されるインピーダンス値は、子局の接続位置に従って定められるため、信号波形の劣化を抑制するのに適切な値を設定することが可能となる。

実施の形態１に関わる通信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に関わる通信装置の動作を示すフロー図である。 実施の形態１に係わる通信装置を説明するためのブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態１に係わる通信装置を説明するための図である。 実施の形態２に係わる通信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係わる通信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係わる通信装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、原則として省略する。

以下では、自動車に搭載される通信装置を一例として説明する。自動車には、複数のセンサアクチュエータが装備される。あとで詳しく説明するが、通信装置は、親局と複数の子局を備えている。複数の子局は、センサアクチュエータを制御する制御装置を備えており、親局からの指示に従って子局内の制御装置が、センサアクチュエータを制御する。この制御によって、例えばセンサは自動車の車両情報を取得する。取得した車両情報は、子局から親局に送信され、親局によって処理される。また、制御によって、アクチュエータは親局からの指示に従った動作を実行する。

実施の形態では、自動車に搭載されている通信装置を例にして説明するが、これに限定されるものではない。通信装置を搭載するものは、例えば船舶であっても電車等であってもよい。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に関わる通信装置の構成を示すブロック図である。図１において、ＰＬＣＭは、自動車に搭載された通信装置を示している。通信装置ＰＬＣＭは、１個の親局１５と、一対の電線（配線）により構成されたリング型伝送路（リング型有線伝送路）９と、複数（Ｎ個）の子局７を備えている。親局１５と複数の子局７は、リング型伝送路９に対して、互いに並列的に接続されている。同図には、Ｎ個の子局７のうち、３個の子局７＿１〜７＿３が、代表として示されている。

リング型伝送路９は、始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅとを備えており、始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅとの間を一対の電線が延在している。この実施の形態１においては、一対の電線は、信号を伝達する信号用電線と、接地電圧Ｖｓを伝達する接地用電線によって構成されている。この実施の形態１においては、特に制限されないが、接地用電線として、自動車のシャーシが用いられている。そのため、図１に示しているリング型伝送路９を構成している電線は、信号用電線を示していることになる。信号用電線は、始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅとの間で延在し、始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅとの間を電気的に接続している。始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅは、信号用電線が備える一対の端部とも見なすことができる。始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅは互いに接続され、信号用電線がリング状になっている。

複数の子局７は、短いＴ型分岐部８を経て、リング型伝送路（信号用電線）９における接続位置ＣＮに接続されている。子局７＿１を例にして述べると、子局７＿１は短いＴ型分岐部８＿１を経て、リング型伝送路９における接続位置ＣＮ＿１に接続されている。同様にして、残りの子局（例えば７＿２、７＿３）も、対応する短いＴ型分岐部（８＿２、８＿３）を経て、対応する接続位置（ＣＮ＿２、ＣＮ３）に接続されている。

リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅは、親局１５に接続されている。あとで説明するが、リング型伝送路９を用いて、親局１５とＮ個の子局７との間で信号（データ）の送受信が行われる。これにより、１（親局）対Ｎ（子局）の通信装置ＰＬＣＭが構成されている。

＜親局の構成＞
親局１５は、直流電源装置（図では直流電源と記載）１０と、親局側トランシーバ（図ではトランシーバと記載）１１と、制御ステーション１２を備えている。直流電源装置１０は、接地電圧Ｖｓを基準として直流電圧を形成し、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅに印加する。これにより、親局１５から、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅに、子局７＿１〜７＿３を動作させるための電力が給電されることになる。図１では、親局側トランシーバ１１を介して直流電源装置１０が始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅに接続されているように描かれているが、親局側トランシーバ１１を介さずに、直流電源装置１０が始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅに接続されるようにしてもよい。

親局側トランシーバ１１は、電流／電圧の信号波形を変復調して、子局との間でデータの送受信を行う。図示しない上位システムからのデータを子局へ送信する場合、親局側トランシーバ１１は、送信すべきデータを変調し、変調された電流／電圧の信号波形を、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅの両方に供給する。子局からのデータを受信する場合、親局側トランシーバ１１は、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅにおける電流／電圧の信号波形を復調し、復調によって得られたデータを上位システムへ供給する。

制御ステーション１２は、子局７＿１〜７＿３を制御するユニットである。この制御ステーション１２は、リング型伝送路９上における子局７＿１〜７＿３の物理的な接続位置ＣＮ＿１〜ＣＮ＿３に係わる接続位置情報が記述された子局位置テーブル１４と、子局位置テーブル１４に記述された接続位置情報に基づいて、子局７＿１〜７＿３に設定すべきインピーダンス値を演算により算出するインピーダンス設定演算装置１３を備えている。この制御ステーション１２により算出されたインピーダンス値は、親局側トランシーバ１１に供給される。親局側トランシーバ１１は、上位システムからデータが供給された場合と同様に、供給されたインピーダンス値を送信すべきデータとして変調し、変調された電流／電圧の信号波形を、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅの両方に供給する。

＜子局の構成＞
子局７＿１〜７＿３は、互いに同じ構成を有しているので、子局７＿１を例にして説明する。子局７＿１は、インピーダンス制御部２、子局側トランシーバ３、制御装置４、インピーダンス可変素子５、電源装置６およびＩＤ保持回路ＩＤＣを備えている。実施の形態１では、特に制限されないが、子局７＿１が、さらにセンサアクチュエータ１を備えている。子局７＿１の制御対象であるセンサアクチュエータ１は自動車に装備されているため、子局７＿１内ではなく、子局７＿１の外部に配置されていると理解してもよい。

子局７＿１においては、子局側トランシーバ３、インピーダンス可変素子５および電源装置６が、短いＴ型分岐部８＿１を介して、リング型伝送路９の接続位置ＣＮ＿１に接続されている。ここで、電源装置６とインピーダンス可変素子５は、接地電圧ＶｓとＴ型分岐部８＿１との間で、並列的に接続されている。電源装置６には、Ｔ型分岐部８＿１を介して、リング型伝送路９から直流電圧が給電され、電源装置６は、直流電圧から、この電源装置６を備えた子局７＿１を動作させるのに必要な直流の電源電圧を形成する。

子局側トランシーバ３は、親局側トランシーバ１１と同様に、電流／電圧の信号波形を変復調して、親局との間でデータの送受信を行う。親局１５へデータを送信する場合、子局側トランシーバ３は、送信すべきデータを変調し、変調された電流／電圧の信号波形を、Ｔ型分岐部８＿１を介してリング型伝送路９の接続位置ＣＮ＿１に供給する。一方、親局１５からデータを受信する場合、子局側トランシーバ３は、Ｔ型分岐部８＿１を介して、リング型伝送路９の接続位置ＣＮ＿１における電流／電圧の信号波形を復調し、復調によって得られたデータを、受信データとする。

制御装置４は、子局側トランシーバ３とセンサアクチュエータ１に接続されている。制御装置４は、子局側トランシーバ３が受信した受信データを受け、受信データに従ってセンサアクチュエータ１を制御する。これにより、センサアクチュエータ１は、親局１５からの指示（指令）に従って動作することになる。また、センサアクチュエータ１からの信号、例えばセンサからのデータは、制御装置４が子局側トランシーバ３へ供給する。子局側トランシーバ３は、この供給されたデータを、上記したように変調して、親局１５へ送信する。

インピーダンス制御部２は、子局側トランシーバ３とインピーダンス可変素子５に接続されている。子局側トランシーバ３は、リング型伝送路９およびＴ型分岐部８＿１を介して、親局１５からインピーダンス値を受信した場合、受信したインピーダンス値をインピーダンス制御部２に供給する。インピーダンス制御部２は、供給されたインピーダンス値に基づいて、インピーダンス可変素子５のインピーダンス値を制御し、供給されたインピーダンス値に従った値に設定する。

接続位置ＣＮ＿１から子局７＿１側を見たときのインピーダンス、すなわち子局７＿１の入力インピーダンス（以下、単に子局のインピーダンスとも称する）は、インピーダンス可変素子５のインピーダンス、子局側トランシーバ３の入力インピーダンスおよび電源装置６の入力インピーダンス等の合成により定まる。この実施の形態１に関わる子局７＿１においては、親局１５から受信したインピーダンス値に従って、インピーダンス可変素子５のインピーダンスを設定することにより、子局７＿１の入力インピーダンスが所望の値となるように制御される。すなわち、子局７＿１のインピーダンスは、親局１５からの指示に基づいて設定されることになる。

上記したように、インピーダンス可変素子５と電源装置６は並列的に接続されているため、子局７＿１の入力インピーダンスの可変範囲を広くするためには、電源装置６の入力インピーダンスが高くなるようにすることが望ましい。電源装置６の入力インピーダンスを高くするためには、その入力部を低域通過フィルタまたは電流源等で構成し、送受信されるデータの信号波形の周波数帯において、接続位置ＣＮ＿１から電源装置６の入力部を見たときの入力インピーダンス（電源装置６の入力インピーダンス）が高インピーダンスとなるようにする。すなわち、信号波形の周波数帯において、高入力インピーダンスとなるようにすることが望ましい。

上記したように、センサアクチュエータ１は子局７＿１の外部に配置されていてもよい。さらに、子局７＿１は、制御対象のセンサアクチュエータ１に直接的に接続されていなくてもよい。例えば、子局７＿１は、センサアクチュエータ１に直接的に接続されずに、図示しない機器との間でデータの送受信を行う中継機であってもよい。

インピーダンス可変素子５は、親局１５からのインピーダンス値に従って、そのインピーダンスを正確に設定することが可能な構成とすることが望ましい。この実施の形態１において、インピーダンス可変素子５は、特に制限されないが、所定の単位インピーダンスを有する複数の単位インピーダンス素子と複数のスイッチ素子を備えたアレイにより構成されている。親局１５からのインピーダンス値は、特に制限されないが、インピーダンス制御部２において、デジタル信号に変換される。変換により得られたデジタル信号によってスイッチ素子のオン／オフが制御される。スイッチ素子のオン／オフによって、複数の単位インピーダンス素子が直列的および／または並列的に接続される。デジタル信号によって指定された個数の単位インピーダンス素子が、スイッチ素子により例えば直列的に接続される。これにより、直列接続した単位インピーダンス素子の個数により、インピーダンス可変素子５のインピーダンス値を設定することが可能である。インピーダンス可変素子５をアレイ方式で構成する例を述べたが、勿論これに限定されるものではない。

実施の形態１においては、インピーダンス可変素子５に設定されるインピーダンス値は、リング型伝送路９の特性インピーダンス（Ｚ０）をスケールしたものとされる。すなわち、特性インピーダンス（Ｚ０）を基準値として、インピーダンス可変素子５のインピーダンス値は、基準値との比に従って設定される。例えば、特性インピーダンスの値を１とし、１を含む整数倍あるいは整数分の１が、インピーダンス可変素子５のインピーダンスとして設定される。

そのため、インピーダンス可変素子５に含まれる複数の単位インピーダンス素子の単位インピーダンスは、特に制限されないが、特性インピーダンス（Ｚ０）と同じ値が用いられる。すなわち、複数の単位インピーダンス素子としては、特性インピーダンス（Ｚ０）と同じ値の抵抗素子が用いられる。スイッチ素子によって、抵抗素子間を直列接続または並列接続することにより、特性インピーダンスを基準とした比で、インピーダンス可変素子５のインピーダンス値を定めることが可能となる。

この実施の形態１においては、あとで図２等を用いて説明するが、インピーダンス可変素子５のインピーダンス値は、子局７＿１の接続位置に従って変更される。変更される前のインピーダンス可変素子５のインピーダンス初期値（初期の規定値）は、リング型伝送路９の特性インピーダンスとの比が、１となるように設定される。すなわち、インピーダンス可変素子５のインピーダンス初期値は、リング型伝送路９の特性インピーダンス（Ｚ０）と同じ値となる。これにより、子局７＿１の入力インピーダンスは、リング型伝送路９の特性インピーダンスと同じ値になるものとする。

リング型伝送路９には、親局１５から給電が行われるため、リング型伝送路９には給電された直流電圧が重畳されていることになる。インピーダンス可変素子５を介して、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間で電流が流れることにより、消費電力が増加することが考えられる。無用な電力消費を低減するために、インピーダンス可変素子５に直流カット用の容量素子を直列的に接続することが望ましい。

ＩＤ保持回路ＩＤＣは、子局７＿１を特定する識別情報ＩＤが設定された保持回路である。ＩＤ保持回路ＩＤＣに設定される識別情報ＩＤは、子局毎に異なっている。親局１５は、子局７＿１に対してデータを送信する場合、例えば親局１５は、子局７＿１の識別情報ＩＤを、送信データに付加して、リング型伝送路９に送信する。子局７＿１は、リング型伝送路９における送信データに付加されている識別情報ＩＤを判定して、自局を特定する識別情報ＩＤの場合、送信データを受信し、自局を特定する識別情報ＩＤでない場合には、送信データを無視する。また、子局７＿１が、データをリング型伝送路９へ送信する場合には、ＩＤ保持回路ＩＤＣに設定されている識別情報ＩＤを、送信するデータに付加して、リング型伝送路９へ送信する。親局１５は、リング型伝送路９における送信データの識別情報ＩＤから、送信データが子局７＿１から送信されたものであることを把握する。

子局７＿１を例にして説明したが、残りの子局（７＿２、７＿３等）も、子局７＿１と同様である。

＜子局の入力インピーダンス設定の動作＞
次に、子局７＿１〜７＿３の入力インピーダンスを設定する動作を説明する。親局１５が、リング型伝送路９を介して、子局にインピーダンス値を供給し、子局のインピーダンス可変素子５が、供給されたインピーダンス値に従って設定されることにより、子局の入力インピーダンスが設定される。

図２は、実施の形態１に係わる通信装置ＰＬＣＭの動作を示すフロー図である。通信装置ＰＬＣＭにおいては、種々の動作が行われるが、同図には、子局の入力インピーダンスを設定する際の動作のみが描かれている。図２において、左側に描いてあるフローは親局１５に係わるフローであり、右側に描いてあるフローは子局７に係わるフローである。以下、図１および図２を参照して、子局の入力インピーダンスを設定する動作を説明する。

通信装置ＰＬＣＭにおいて、親局１５の電源が、ステップＳ１でオン（ＯＮ）状態となる。親局１５の電源がオン状態になると、親局１５における直流電源装置１０が直流電圧を形成し、直流電源装置１０がリング型伝送路９に接続される。これにより、直流電源装置１０によって形成された直流電圧が、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅの両方に給電されることになる。リング型伝送路９に給電された直流電圧は、子局７＿１〜７＿３のそれぞれの電源装置６に供給される。電源装置６は、子局を動作させる直流電圧を形成し、子局７＿１〜７＿３のそれぞれが、ステップＳ２０で電源オンとなり、起動する。

起動後、子局７＿１〜７＿３のそれぞれにおいては、インピーダンス制御部２が、ステップＳ２１において、インピーダンス可変素子５の値を初期値に設定する。上記したように、インピーダンス可変素子５の初期値は、リング型伝送路９の特性インピーダンス（Ｚ０）と同じ値である。このように、インピーダンス可変素子５の値を設定することにより、子局７＿１〜７＿３の入力インピーダンスを設定（入力インピーダンスを固定）することが可能となる。すなわち、終端抵抗（ターミネータ）が接続されずに、リング型伝送路９が開放端状態となることを防ぐことが可能となる。この場合、親局１５と子局７＿１〜７＿３間のデータ転送を、高速で実行すると、インピーダンスの不整合により生じる反射波で、通信信号波形が大きく乱れる可能性はある。この実施の形態１においては、子局７＿１〜７＿３の入力インピーダンスがより適切な値に設定されるまでは、一時的に、親局１５と子局７＿１〜７＿３間のデータ送受信は低速で実行される。親局と子局間のデータ転送を低速（低データ転送レート）で実行することにより、反射波による通信信号波形の乱れによる影響を低減することが可能となる。その結果として、低速ではあるが、親局１５と子局７＿１〜７＿３間のデータ送受信（通信）を確実に担保することが可能となる。

親局１５と子局７＿１〜７＿３間の通信を低速にするために、親局１５では、ステップＳ２において、低速通信モードが設定され、子局７＿１〜７＿３では、ステップＳ２２において、低速通信モードが設定されている。低速通信モードが設定されることにより、親局側トランシーバ１１および子局側トランシーバ３の両方が、低いデータ転送レートでデータの送信および受信を行うように設定される。

次に、親局１５によって子局７＿１〜７＿３の認識が、ステップＳ３およびＳ２３において行われる。ステップＳ３におけるアドレッシングにおいて、親局１５による子局への一斉同報（ブロードキャスト）が行われる。これに応じて、子局７＿１〜７＿３は、ステップＳ２３におけるアドレッシングで、ＩＤ保持回路ＩＤＣに設定されている識別情報ＩＤを、親局１５へ送信する。親局１５は、ステップＳ３において、子局７＿１〜７＿３からの識別情報ＩＤを収集する。これにより、親局１５は、リング型伝送路９に接続されている子局７＿１〜７＿３の一覧を取得する。

親局１５は、子局７＿１〜７＿３の一覧を取得すると、子局位置テーブル１４をアクセスする。図２には、子局位置テーブル１４の一例が示されている。この実施の形態１においては、子局位置テーブル１４に、子局とその子局の接続位置情報が予め記述されている。図２に示した子局位置テーブル１４では、子局１〜４とそれぞれの接続位置情報Ｌ１〜Ｌ４が記述されている。ここで、子局１〜４は、識別情報ＩＤによって表されている。また、接続位置情報は、リング型伝送路９において、子局が接続されている物理的な接続位置に関わる情報である。親局１５は、取得した識別情報ＩＤに対応する子局を、子局位置テーブル１４から検索し、見つけた子局に対応する接続位置情報を取得する。これにより、親局１５は、リング型伝送路９に接続されていると認識した子局７＿１〜７＿３のそれぞれについて、リング型伝送路９において物理的に接続されている接続位置に関わる接続位置情報を取得する（ステップＳ４：子局位置の読み出し）。

親局１５は、取得した子局７＿１〜７＿３の接続位置情報を用いて、子局７＿１〜７＿３のそれぞれのインピーダンス可変素子５に設定すべきインピーダンス値を、ステップＳ５において、インピーダンス設定演算装置１３により演算する。ステップＳ５において実行される「子局インピーダンスＺｉの演算」については、あとで図３を用いて説明するので、ここでは説明しない。

この実施の形態１では、通信装置ＰＬＣＭの上位システム（上位のアプリケーション層を含む）において、リング型伝送路９に接続されている子局と、子局の個数およびそれぞれの接続位置情報が把握されており、これらの情報がコンフィグレーション値として、子局位置テーブル１４に与えられ、子局位置テーブル１４に記述されている場合を説明した。子局の接続位置等が不明な場合には、あとで説明する実施の形態３に係わるような通信装置を用いることにより、リング型伝送路９における子局の接続位置情報を取得することが可能である。

親局１５は、ステップＳ５で各子局に対するインピーダンス値を演算したあと、演算により求めたインピーダンス値を、ステップＳ６において、子局へのインピーダンス設定値として送信する。すなわち、ステップＳ６において、親局１５は、子局の接続位置に従ったインピーダンス値を送信する。その後、ステップＳ７において、親局１５は、ステップＳ３のアドレッシングで取得した子局一覧で示されている全ての子局に対して、インピーダンス設定値の送信が完了したかを判定する。完了していない場合（Ｎ）には、完了するまで、ステップＳ６を繰り返し実行する。

全ての子局に対してインピーダンス設定値の送信が完了すると、親局１５は、ステップＳ８を実行する。ステップＳ８で、親局１５は、親局側トランシーバ１１を用いて、全子局に対し、低速通信モードの終了を通知する終了コマンド（低速通信モード終了コマンド）を送信する。その後、親局１５は、ステップＳ９において、高速通信モードに移行する。ステップＳ９では、例えば親局側トランシーバ１１が、高速のデータ転送レートに設定される。親局１５は、ステップＳ１０で、子局の入力インピーダンス設定の動作を終了（ＥＮＤ）し、子局との間で通常の通信（通常通信）を開始する。なお、通常通信では、高速通信モードで親局１５と子局間のデータ送受信が行われる。

一方、子局は、ステップＳ２３を実行したあと、ステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、親局１５から、インピーダンス設定値を受信したか否かの判定が行われる。親局１５は、ステップＳ６およびＳ７を実行することにより、例えば子局７＿１、７＿２，７＿３の順で、インピーダンス設定値を送信する。この場合、子局７＿３は、親局１５から、子局７＿３に対してインピーダンス設定値が送信され、子局７＿３がそれを受信するまで、ステップＳ２４を繰り返すことになる。

子局７＿１〜７＿３のそれぞれは、インピーダンス設定値を受信すると、ステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５においては、子局側トランシーバ３からインピーダンス制御部２に受信したインピーダンス設定値が供給され、インピーダンス制御部２が、インピーダンス可変素子５の値を、インピーダンス設定値に従った値に設定する。

インピーダンス可変素子５に対して、受信したインピーダンス設定値の設定が終了した子局は、ステップＳ２６を実行する。ステップＳ２６では、親局１５から低速通信モード終了コマンドを受信したか否かの判定が実行される。低速通信モード終了コマンドを受信するまで、ステップＳ２６を子局は実行し、受信すると、ステップＳ２７を実行する。ステップＳ２７で、子局は低速通信モードから高速通信モードへ移行する。例えば、子局側トランシーバ３が、高速のデータ転送レートで送受信を行うように設定される。高速通信モードへ移行したあとのステップＳ２８において、子局は、入力インピーダンス設定の動作を終了（ＥＮＤ）し、親局１５との間で通常の通信（通常通信）を開始する。

＜子局インピーダンスＺｉの演算＞
ステップＳ５において、子局の入力インピーダンスをより適切な値にするためのインピーダンス設定値を求める演算が実行される。先に説明したように、子局におけるインピーダンス可変素子５の値が、初期値から、ステップＳ５で求められたインピーダンス設定値に従った値に変更される。この実施の形態１においては、子局の接続位置情報に従って、インピーダンス可変素子５に設定される値が異なる。

リング型伝送路９においては、接続位置（例えば、図１のＣＮ＿２）に子局（７＿２）が接続される。この場合、接続位置ＣＮ＿２と接地電圧Ｖｓとの間に、子局７＿２によって形成された等価的なコンダクタンス素子（言い換えると、子局の入力インピーダンスに相当する値の等価的なインピーダンス素子）が接続されていると見なすことができる。この等価的なコンダクタンス素子によって、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間に、線路間（信号用電線と接地用電線間）コンダクタンスが生じることになる。リング型伝送路９には、互いに異なる物理的な接続位置に子局が接続されることになるため、それぞれの接続位置に等価的なコンダクタンス素子が接続されることになる。すなわち、それぞれの接続位置でＴ字型コンダクタンス素子が形成されていることになる。

この実施の形態１においては、複数の子局が接続されたリング型伝送路９において、線路間コンダクタンスが平均的に一定となるように、インピーダンス可変素子により子局の入力インピーダンスが設定される。すなわち、リング型伝送路９において、子局が接続されている位置的な疎密に応じて、子局の入力インピーダンスの値が異なるように、インピーダンス可変素子の値を定める。例えば、リング型伝送路９において所定の物理的な長さを有する領域に接続されている子局の数が、所定の数より多い場合を密な領域とし、所定の数よりも少ない場合を疎な領域とする。この場合、密の領域に接続される子局の入力インピーダンスは、比較的高くなるように、インピーダンス可変素子の値が設定され、疎の領域に接続される子局の入力インピーダンスは、密の領域に接続される子局の入力インピーダンスよりも低くなるように、インピーダンス可変素子の値が設定される。

これにより、密の領域では、比較的高い値の入力インピーダンスを備えた子局が、所定の数よりも多く、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間に並列的に接続されることになる。一方、疎の領域では、低い値の入力インピーダンスを備えた子局が、所定の数よりも少なく、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間に並列的に接続されることになる。これにより、密の領域において、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間に接続される合成の入力インピーダンスと、疎の領域において、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間に接続される合成の入力インピーダンスとの差を小さくすることが可能である。言い換えると、密の領域と疎の領域とで、線路間コンダクタンスを一定に近づけることが可能である。このように、リング型伝送路９において、平均的に線路間コンダクタンスを一定にすることにより、子局の接続数および接続位置パターン（疎密）に依存して通信信号波形の品質が大きくばらつくのを防ぐことが可能となり、安定した電気特性の伝送路を提供することが可能である。

図２のステップＳ５には、子局インピーダンスＺｉを算出するための演算式が示されている。次に、この演算式を基にして、具体的に説明する。勿論、この演算式は例であって、これに限定されるものではない。

図３は、実施の形態１に係わる通信装置を説明するためのブロック図である。図３は図１と類似しており、図１と相異する点は、子局インピーダンスＺｉの演算を説明するための符号等が付されていることである。通信装置ＰＬＣＭの構成は、図１と同じであるため、説明は省略する。

図３において、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓに最も近い位置（接続位置ＣＮ＿１）に接続されている子局７＿１を１番目の子局とする。以降、終点Ｔ＿ｅに向かった位置に接続されている子局の順に、子局の番号を大きくする。すなわち、子局７＿１よりも終点Ｔ＿ｅの近くの位置（ＣＮ＿２）に接続された子局７＿２を２番目の子局とし、子局７＿３（接続位置ＣＮ＿３）を３番目の子局とする。

演算式において、接続位置情報Ｌｉは、ｉ番目の子局と、この子局を挟む位置に配置されている子局との間の物理的な間隔を示している。すなわち、接続位置情報Ｌｉは、ｉ番目の子局と、ｉ＋１番目の子局との間の間隔と、ｉ−１番目の子局との間の間隔との和を示している。実施の形態１では、ｉ番目の子局とｉ＋１番目の子局との間の物理的な距離の半分（１／２）の値が、ｉ番目の子局とｉ＋１番目の子局との間の間隔として用いられている。同様に、ｉ番目の子局とｉ―１番目の子局との間の物理的な距離の半分（１／２）の値が、ｉ番目の子局とｉ―１番目の子局との間の間隔として用いられている。この２個の間隔の和が、接続位置情報Ｌｉの値となる。また、対象の子局が、子局と親局１５との間に接続されている場合、対象の子局と隣り合う子局との間の間隔は、対象の子局と隣り合う子局との間の距離の半分の値とされ、対象の子局と親局１５との間の間隔は、対象の子局と親局１５との間の距離がそのまま用いられている。すなわち、対象の子局の接続位置情報Ｌｉは、子局間の距離の半分の値と子局と親局１５との距離との和になる。

図３を例にして、接続位置情報Ｌｉを説明する。２番目の子局７＿２は、１番目の子局７＿１と３番目の子局７＿３に挟まれている。１番目の子局７＿１の接続位置ＣＮ＿１と２番目の子局７＿２の接続位置ＣＮ＿２との間の距離が、Ｌ１２となる。同様に、２番目の子局７＿２の接続位置ＣＮ＿２と３番目の子局７＿３の接続位置ＣＮ＿３との間の距離が、Ｌ２３となる。２番目の子局７＿２の接続位置情報Ｌ２は、距離Ｌ１２の半分の値Ｌ１２ｈと距離Ｌ２３の半分の値Ｌ２３ｈの和となる。

一方、１番目の子局７＿１は、親局１５と２番目の子局７＿２に挟まれている。親局１５の始点Ｔ＿ｓと１番目の子局７＿１の接続位置ＣＮ＿１との間の距離が、Ｌ０１となる。そのため、１番目の子局７＿１の接続位置情報Ｌ１は、距離Ｌ０１と距離Ｌ１２ｈの和となる。同様に、３番目の子局７＿３の接続位置情報Ｌ３は、親局１５の終点Ｔ＿ｅと３番目の子局７＿３の接続位置ＣＮ＿３との間の距離Ｌ３０と距離Ｌ２３ｈの和となる。

このように、子局の接続位置情報Ｌｉは、子局ｉの接続位置に従った値を示すことになる。また、接続位置情報Ｌｉは、子局間の間隔または子局と親局との間（子局―親局間）の間隔を示していると見なすこともできる。さらに、接続位置情報Ｌｉは、リング型伝送路９において接続されている子局の密度（疎密）を示しているとも見なすことができる。

リング型伝送路９の特性インピーダンスＺ０に、このリング型伝送路９の総長（ΣＬｎ）を掛け、ｉ番目の子局の接続位置情報Ｌｉで除して、求めた値がｉ番目の子局の入力インピーダンスＺｉとなる。このように子局の接続位置に基づいた接続位置情報を用いて算出された入力インピーダンスＺｉが、子局に送信され、子局のインピーダンスが設定される。すなわち、算出された入力インピーダンスＺｉとなるように、ｉ番目の子局のインピーダンス可変素子５の値が設定される。これにより、リング型伝送路９のコンダクタンスが、長さあたり一定となる。すなわち、子局が接続された状態のリング型伝送路９の単位長さ当たりのコンダクタンスが一定となる。また、リング型伝送路９に接続された複数の子局の入力インピーダンスの並列和は、リング型伝送路９の特性インピーダンスＺ０となる。なお、演算式において、Ｌｎは、ｎ番目の子局の接続位置情報を示しており、接続位置情報を子局間または子局―親局間の間隔として扱っている。そのため、「Σ」により総和を求めることで、親局１５の始点Ｔ＿ｓから終点Ｔ＿ｅまでの物理的な長さを求めている。

次に、それぞれの子局の入力インピーダンスが、算出した入力インピーダンスＺｉとなるように、インピーダンス可変素子５の値を設定することにより、リング型伝送路９に断線が発生しても、通信信号波形の乱れを抑制することが可能である理由を説明する。

図４は、実施の形態１に係わる通信装置を説明するための図である。図４（Ａ）は、リング型伝送路９に断線が発生した場合のリング型伝送路９を模式的に示した模式図である。図４（Ｂ）は、伝送路の長さ（Ｌ）と反射係数Γの絶対値との関係を示す図であり、横軸は伝送路の長さを示し、縦軸は反射係数の絶対値｜Γ｜を示している。また、図４（Ｃ）は、伝送路の長さ（Ｌ）と通信信号波形の収束時間（Ｔ）との関係を示す図であり、横軸は伝送路の長さを示し、縦軸は収束時間を示している。

リング型伝送路９に断線が発生した場合、リング型伝送路９は、リング状ではなく、ライン状（ライン型）の伝送路となる。図４（Ａ）は、断線が発生して、ライン状になった状態のリング型伝送路を示している。ここでは、断線により分断されたリング型伝送路９において、始点Ｔ＿ｓから延在している伝送路が符号９ＤＬで示されている。親局１５から子局へデータを送信する際、親局１５から始点Ｔ＿ｓに通信信号が供給されるが、図４（Ａ）では、親局１５が、等価的に通信信号発生源ＳＧとして示されている。

断線が生じると、伝送路９ＤＬに接続されて、残されている子局の入力インピーダンスの並列和は、先に説明した演算式を用いると、おおよそ特性インピーダンスＺ０に対してリング型伝送路９の総長Ｌｍａｘ（＝ΣＬｎ）を掛け、断線により残った伝送路９ＤＬの長さ（Ｌ）で除した値となる。この並列和のインピーダンスを簡略化して表すと、図４（Ａ）に示すように伝送路９ＤＬの端部、すなわち伝送線路の断線部に接続された終端抵抗ＲＴとなる。この終端抵抗ＲＴのインピーダンス値Ｚが、（Ｌｍａｘ×Ｚ０／Ｌ）として表される。

図４（Ｂ）の反射係数Γは、伝送路９ＤＬの左端部である始点Ｔ＿ｓから伝送路９ＤＬを見たときの反射係数を示している。反射係数Γが０の場合は、反射が無く整合していることを示し、１および−１（絶対値１）は全反射を示している。反射係数Γは、伝送路９ＤＬの長さＬが長くなり、リング型伝送路９の総長Ｌｍａｘに近づくほど、０に近づくような特性となる。

一方、通信の際にビット誤りに影響を与える、インピーダンス不整合による通信信号波形の乱れが収束する収束時間Ｔは、伝送路９ＤＬの長さＬを対数表示（ｌｎ）の反射係数（絶対値｜Γ｜）で除した値（＝Ｌ／ｌｎ｜Γ｜）に比例し、図４（Ｃ）に示すように変化する。すなわち、収束時間Ｔは、伝送路９ＤＬの長さＬが、０から総長Ｌｍａｘまで変化しても、ほぼフラットな特性を示すことになる。

従って、断線が発生した断線部が、親局１５（始点Ｔ＿ｓまたは終点Ｔ＿ｅ）から、物理的に離れていた場合には、反射係数が小さくなり、インピーダンス不整合による通信信号波形の乱れを小さくすることが可能である。また、断線部が、親局１５に近接している場合には、通信信号波形の乱れが大きくなるが、乱れが収束する収束時間Ｔを比較的短くすることが可能である。これにより、リング型伝送路９において、断線が発生した断線部の位置によらずに、ビット誤りを低減することが可能となる。

実施の形態１においては、リング型伝送路９の両端（始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅ）から、直流電圧の給電が行われる。親局１５が備えている直流電源１０は、電力をリング型伝送路９に給電するために、その出力インピーダンスは低くされている。すなわち、リング型伝送路９から親局１５を見たときの親局１５の出力インピーダンスは低くなっている。一方、リング型伝送路９に終端抵抗を接続する場合には、Ｔ字型に終端抵抗を接続することになる。すなわち、終端抵抗は、リング型伝送路９と接地電圧Ｖｓとの間に直列的に接続することになる。親局１５の出力インピーダンスが低いため、終端抵抗のインピーダンをいかなる値に設定しても、親局１５と子局との間で完全にインピーダンス整合を図ることは困難であり、インピーダンス不整合による信号の反射によって通信信号波形の品質の劣化（悪化）は免れない。

この実施の形態１においては、図２のステップＳ５に関して説明したように、断線が発生していなとき、リング型伝送路９に接続されている複数の子局の入力インピーダンスの並列合成インピーダンスが、リング型伝送路９の特性インピーダンスＺ０と同じになるように設定されている。これにより、断線が発生していない場合には、リング型伝送路９に終端抵抗が接続されていないときに比べて、インピーダンス不整合を低減することが可能であり、通信信号波形品質の向上を図ることが可能である。

また、子局が接続された状態でリング型伝送路９の単位長さのコンダクタンスがほぼ一定となるように、子局の接続位置に従って子局の入力インピーダンスの値が、インピーダンス可変素子５によって設定されている。これにより、断線が発生した場合にも、伝送路には子局のインピーダンス可変素子が接続され、最低限の終端抵抗が接続された状態にすることが可能である。すなわち、断線が発生した時に、伝送路が開放端状態となるのを防ぐことが可能である。

また、断線部が、始点Ｔ＿ｓ（あるいは終点Ｔ＿ｅ）から物理的に離れていた場合、始点Ｔ＿ｓから断線部までのコンダクタンスが小さくなり、図４で説明したように等価的に断線部に接続される終端抵抗の値を大きくすることが可能であり、反射波を抑制することが可能となる。すなわち、断線部が、始点Ｔ＿ｓから物理的に離れるほど、通信信号波形の乱れがより大きくなるが、この実施の形態１においては、物理的に離れるほど、等価的な終端抵抗を大きくすることが可能となり、より良いインピーダンス整合を図ることが可能となり、通信信号波形品質の向上を図ることが可能である。

一方、断線部が始点Ｔ＿ｓ（あるいは終点Ｔ＿ｅ）に近い場合、比較的大きな反射波が発生するが、コンダクタンスが大きいため、反射波を収束する時間を短くすることが可能である。これにより、ビット誤りを低減することが可能である。

さらに、リング型伝送路９の両端（始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅ）から給電が行われているため、リング型伝送路９を構成する配線（電線）が１箇所断線しても、配線の繋ぎかえ等の動作を親局１５が制御しなくても、子局への電力給電を継続して行うことができ、断線時に子局の動作が停止する恐れがないため信頼性の向上を図ることができる。

結果として、断線が発生した場合も、一時的にでも断じること無く、給電を継続しながら、通常通りの通信を行うことが可能な通信装置を提供することができる。

なお、特に制限されないが、インピーダンス可変素子５の値の一例を述べておく。ここでは、インピーダンス可変素子５の値が、ほぼ子局の入力インピーダンスの値となる場合を説明する。子局の入力インピーダンスの初期値が、リング型伝送路９の特性インピーダンスＺ０と同じ値となるように、インピーダンス可変素子５の値が設定されるが、この場合のインピーダンス可変素子５は、特性インピーダンスＺ０と同じ値、例えば１００Ω〜１２０Ωに設定される。また、リング型伝送路９に７個〜８個の子局が接続される場合、親局１５からのインピーダンス設定値によって、インピーダンス可変素子５は、例えば４００Ω〜５００Ωに設定される。勿論、７個〜８個の子局に設定されるインピーダンス設定値は、子局の接続位置に従って異なる。

親局１５は、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅの両方からデータを送信するため、親局１５から最も離れているのは、リング型伝送路９の中点（始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅとの間の中間点）と見なすことができる。この場合、インピーダンス可変素子５の初期値は、特性インピーダンスＺ０の半分の値に設定することが望ましい。この場合、親局１５によるインピーダンス設定によって、子局の入力インピーダンスの並列合成インピーダンスは、特性インピーダンスＺ０の半分の値になるようにすることが望ましい。

インピーダンス可変素子５のインピーダンスが、子局の入力インピーダンスとなる場合を説明したが、電源装置６の入力インピーダンスおよび子局側トランシーバ３の入力インピーダンスが、子局の入力インピーダンスに影響する場合には、これらの入力インピーダンスとインピーダンス可変素子５のインピーダンスとの合成インピーダンスが、図２のステップＳ５で説明したインピーダンスＺｉとなるように、インピーダンス可変素子５のインピーダンスを設定すればよい。また、図２のステップＳ２１で説明した初期値についても、上記した合成インピーダンスが、特性インピーダンスＺ０と同じになるように、インピーダンス可変素子５のインピーダンスを設定すればよい。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係わる通信装置ＰＬＣＭの構成を示すブロック図である。図５は、図１と類似しているため、主に相異点を説明する。

実施の形態１においては、リング型伝送路９が、不平衡線路により構成されていた。すなわち、信号用配線と接地用配線によってリング型伝送路９が構成されていた。これに対して、実施の形態２においては、ツイストペアによる平行線路によってリング型伝送路９２が構成されている。平行線路のうちの一方の配線の始点Ｔ＿ｓ１と終点Ｔ＿ｅ１が親局側トランシーバ１１に接続され、他方の配線の始点Ｔ＿ｓ２と終点Ｔ＿ｅ２が親局１５の直流電源装置１０に接続されている。一方の配線と他方の配線は、ツイストするように、例えば周期的に交差して配置されている。

子局７＿１は、一対の接続位置ＣＮ＿１１、ＣＮ＿１２において、リング型伝送路９２を構成する一方の配線と他方の配線に接続されている。子局７＿１においては、インピーダンス可変素子５と電源装置６が、Ｔ型分岐部８＿１を介して一対の接続位置ＣＮ＿１１、ＣＮ＿１２間に接続されている。また、子局側トランシーバ３がＴ型分岐部８＿１を介して、接続位置ＣＮ＿１２に接続されている。

残りの子局（７＿２、７＿３等）も、子局７＿１と同様になっている。子局におけるインピーダンス可変素子５は、実施の形態１と同様に、接続位置に従って値が設定される。

実施の形態１に比べて、実施の形態２に係わる通信装置ＰＬＣＭにおいては、リング型伝送路９２として、ツイストペアの平行線路が用いられているため、放射電磁ノイズが低減されるほか、誘導ノイズの通信への影響を低減することが可能である。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係わる通信装置ＰＬＣＭの構成を示すブロック図である。図６は、図１に類似しているので、主に相異点を説明する。

実施の形態３に係わる通信装置ＰＬＣＭにおいては、親局１５の構成が、実施の形態１と異なっている。子局７＿１〜７＿３の構成は、実施の形態１と同じであるため、説明は省略する。親局１５は、実施の形態１の親局と同様に、直流電源装置１０、親局側トランシーバ１１および制御ステーション１２を備えている。さらに、実施の形態３に係わる親局１５は、２個の電流検出回路１６＿ｓ，１６＿ｅと、断線検出部１７と、子局位置検出部１８を備えている。

親局側トランシーバ１１は、２分軌部ＴＵＲに接続され、データを送信する場合には、この２分軌部ＴＵＲに送信するデータに応じた通信信号波形を供給する。また、親局側トランシーバ１１は、データを受信するときには、２分軌部ＴＵＲにおける通信信号波形を基にして受信データを形成する。２分軌部ＴＵＲには、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅが接続されている。リング型伝送路９において、始点Ｔ＿ｓに近接した位置Ｔ＿ｓ１と始点Ｔ＿ｓとの間に電流検出回路１６＿ｓが接続されている。同様に、終点Ｔ＿ｅに近接した位置Ｔ＿ｅ１と終点Ｔ＿ｅとの間に電流検出回路１６＿ｅが接続されている。

直流電源装置１０によって形成された直流電圧は、２分軌部ＴＵＲに印加され、電流検出回路１６＿ｓを介して、リング型伝送路９の位置Ｔ＿ｓ１に伝えられるとともに、電流検出回路１６＿ｅを介して、リング型伝送路９の位置Ｔ＿ｅ１にも伝えられる。これにより、実施の形態１と同様に、リング型伝送路９の両端側から、直流電圧の給電が行われることになる。

また、２分軌部ＴＵＲに供給された通信信号波形は、電流検出回路１６＿ｓを介して、リング型伝送路９の位置Ｔ＿ｓ１に伝えられるとともに、電流検出回路１６＿ｅを介して、リング型伝送路９の位置Ｔ＿ｅ１にも伝えられる。さらに、リング型伝送路９の位置Ｔ＿ｓ１および位置Ｔ＿ｅ１における通信信号波形は、電流検出回路１６＿ｓおよび１６＿ｅを介して２分軌部ＴＵＲに伝達される。これにより、断線が発生していない場合には、親局１５と子局との間の通信は、リング型伝送路９の両端で行われることになる。

電流検出回路１６＿ｓは、これを経由して、始点Ｔ＿ｓと位置Ｔ＿ｓ１間を流れる電流値を測定する。同様に、電流検出回路１６＿ｅは、これを経由して、終点Ｔ＿ｅと位置Ｔ＿ｅ１間を流れる電流値を測定する。すなわち、電流検出回路１６＿ｓは、始点Ｔ＿ｓかた終点Ｔ＿ｅに向かう右周り（時計回り）の電流を測定し、電流検出回路１６＿ｅは、終点Ｔ＿ｅから始点Ｔ＿ｓへ向かう左周りの（反時計回り）の電流を測定することになる。

電流検出回路１６＿ｓおよび１６＿ｅによって測定された電流値は、断線検出部１７および子局位置検出部１８に供給され、断線の検出と子局の接続位置の検出が行われる。

断線検出部１７は、子局が通信電流を発生したとき、電流検出回路１６＿ｓまたは１６＿ｅによって、右周りの通信電流または左周りの通信電流が観測できなかった場合、リング型伝送路９に断線が発生していると判定する。子局がデータを送信することにより、送信データに応じた通信電流がリング型伝送路９を流れる。断線が発生していなければ、この通信電流に応じた右周りの通信電流および左周りの通信電流が流れることになり、電流検出回路１６＿ｓおよび１６＿ｅによって測定されることになる。これに対して、例えば子局７＿１と７＿２の間の部分において、リング型伝送路９が断線していた場合、子局７＿１が発生した通信電流は、右周りの通信電流として、電流検出回路１６＿ｓにより観測することができるが、電流検出回路１６＿ｅは、左周りの通信電流として観測することができない。これにより、断線検出部１７は、断線が発生しているか否かの判定を行うことが可能である。断線検出部１７によって断線が発生していると判定された場合、特に制限されないが、通信装置ＰＬＣＭは、速やかに上位システム（上位のアプリケーション層を含む）に、異常警告を出す。

子局位置検出部１８は、子局が発生する通信電流および／または子局の動作電流を、右周りおよび左周りの電流値として観測することで、当該子局のリング型伝送路９における接続位置を検出する。断線が発生していない場合、子局の通信電流および／または動作電流は、リング型伝送路９を伝播して、始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅに到達する。このとき、右周りの通信電流および／または動作電流の値と、左周りの通信電流および／または動作電流の値との比は、当該子局から親局１５への左周りでの伝送路長と当該子局から親局１５への右周りでの伝送路長の比と同じになる。すなわち、当該子局が接続された接続位置と終点Ｔ＿ｅとの間の物理的な距離と、当該子局が接続された接続位置と始点Ｔ＿ｓとの間の物理的な距離との比と同じになる。

子局位置検出部１８は、電流検出回路１６＿ｓおよび１６＿ｅによって、右周りおよび左周りの電流値を測定し、測定した電流から、子局が発生する通信電流を抽出し、特定の子局の発生する通信電流の成分のみを抽出する。また、子局位置検出部１８は、この抽出した通信電流に対して、右周りおよび左周りの電流値の比を求め、求めた電流値の比を、リング型伝送路９の全長（総長）を基準とした特定の子局の接続位置として、接続位置情報を算出する。例えば、リング型伝送路９の全長が予め判明していれば、電流の比に基づいて、接続位置（図１および図３のＣＮ＿１〜ＣＮ＿３）を算出することが可能であり、算出した接続位置から図３で説明したように、接続位置情報（Ｌ１〜Ｌ３）を形成することができる。

制御ステーション１２に含まれている子局位置テーブル１４には、例えば、予め子局が登録されているが、子局の接続位置情報は記述されていない。例えば、図２に示した子局位置テーブル１４から接続位置情報Ｌ１〜Ｌ４が除かれた状態となっている。子局位置検出部１８によって算出された接続位置情報は、子局位置テーブル１４に供給され、このテーブルに記述される。

インピーダンス設定演算装置１３は、特に制限されないが、断線検出部１７が、断線が発生していないと判定しているとき、子局位置テーブル１４に記述されている接続位置情報を用いて、図２のステップＳ５で説明した演算を実行する。

この実施の形態３によれば、子局の接続位置が予め判明していなくても、子局の接続位置に従って子局のインピーダンス可変素子の値を設定し、子局の入力インピーダンスを設定することが可能となる。

子局位置検出部１８において、接続位置情報を算出する例を説明したが、これに限定されるものではない。上記した構成では、親局１５から特定の子局までの伝送路長の絶対距離を取得することはできないが、図２のステップＳ５に示した演算式では絶対距離は不要であり、リング型伝送路９の全長（総長）に対する比が分かれば十分である。そのため、子局位置テーブル１４に、接続位置情報として、比を記述するようにしてもよい。この場合、インピーダンス設定演算装置１３は、比を基にして子局のインピーダンスを算出することになる。

子局位置検出部１８が、電流検出回路１６＿ｓおよび１６＿ｅによって測定された電流から、子局が発生する通信電流を抽出し、特定の子局の発生する通信電流の成分のみを抽出する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、子局が位置検出時にのみ、特別に発する位置検出用電流の成分のみを抽出するようにしてもよいし、子局の動作電流を抽出するようにしてもよい。

なお、説明では、２分軌部ＴＵＲに接続されているリング型伝送路９の端部を始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅとしたが、位置Ｔ＿ｓ１およびＴ＿ｅ１をリング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓおよび終点Ｔ＿ｅとしてもよい。また、２個の電流検出回路１６＿ｓと１６＿ｅは、纏めて電流検出器と見なすことができる。

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係わる通信装置ＰＬＣＭの構成を示すブロック図である。図７は、図１と類似しているので、相異点を主に説明する。図７に示した通信装置ＰＬＣＭにおいて、子局７＿１〜７＿３は実施の形態１で述べた子局と同じであるため、説明は省略する。親局１５は、実施の形態１と同様に、直流電源装置１０、親局側トランシーバ１１および制御ステーション１２を備えている。この実施の形態４においては、親局１５は、更にスイッチ１９、２０および終端抵抗２１を備えている。

リング型伝送線路９の始点Ｔ＿ｓと終点Ｔ＿ｅは、スイッチ１９を介して接続されている。特に制限されないが、この実施の形態４においては、終点Ｔ＿ｅが、親局側トランシーバ１１に接続されている。また、始点Ｔ＿ｓは、スイッチ２０を介して終端抵抗２１の一方の端子に接続され、終端抵抗２１の他方の端子は接地電圧Ｖｓに接続されている。同図には示されていないが、親局１５は制御回路を備えており、この制御回路によって、スイッチ１９および２０がオンまたはオフにされる。スイッチ１９および２０がオンまたはオフにされるタイミングについてはあとで一例を説明する。

実施の形態１では、子局の接続位置に従って子局の入力インピーダンスを設定するために、親局１５と各子局が、一時的に低速通信モードに移行するようにしていた。これに対して、この実施の形態４における通信装置ＰＬＣＭにおいては、低速通信モードへの移行を不要とすることができる。

図２に示したフローを参照して、実施の形態４に係わる通信装置ＰＣＬＭの動作を説明すると、次の通りである。通信装置ＰＬＣＭの電源投入（ステップＳ１：電源ＯＮ）直後、親局１５における制御回路は、スイッチ１９をオフとし、スイッチ２０をオンにする。スイッチ１９がオフとなることにより、リング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓは、親局側トランシーバ１１から電気的に分離される。これにより、リング型伝送路９は、ライン型の伝送路として親局１５に接続されることになる。また、スイッチ２０がオンとなることにより、ライン型とされたリング型伝送路９の始点Ｔ＿ｓは、スイッチ２０を介して終端抵抗２１に接続されることになる。この実施の形態４においては、電源投入直後の子局７＿１の入力インピーダンスは、リング型伝送路９の特性インピーダンスＺ０と比較して十分に大きなハイインピーダンス状態とされる。これは、例えば図２のステップＳ２１で設定する。

これにより、ライン型とされたリング型伝送路９の始点にのみ、終端抵抗２１が接続された状態となり、親局１５と子局間の通信として理想的な伝送特性を有する伝送路を構成することができる。ライン型とされたリング型伝送路９が理想的な伝送特性を有するため、反射波等による通信信号波形の乱れを低減することが可能である。その結果、低速通信モード（ステップＳ２、Ｓ２２）に移行せずに、電源投入直後から、親局１５および全ての子局を高速通信モードで動作させることが可能である。すなわち、通信モードとして低速通信モードを設けなくても、子局の入力インピーダンスを設定する前から、高速通信モードで親局１５と各子局間の通信を行うことが可能となる。なお、低速通信モードへの移行が不要となるため、図２に示したステップＳ８、Ｓ９、Ｓ２６およびＳ２７も不要となる。

高速通信モードで、子局の入力インピーダンスを設定したあと、親局１５の制御回路がスイッチ１９をオンにし、スイッチ２０をオフにする。これにより、伝送路の始点Ｔ＿ｓも、親局側トランシーバ１１に接続され、断線に対して耐性を有するリング型伝送路が構成されることになる。

実施の形態４によれば、接続位置に従って子局の入力インピーダンスを設定するときも、親局および子局は高速通信モードで動作することが可能であるため、通信装置ＰＣＬＭの設定を高速に行うことが可能となる。なお、始点Ｔ＿ｓを親局側トランシーバ１１に接続し、終点Ｔ＿ｅがスイッチ２０を介して終端抵抗２１に接続されるようにしてもよいことは言うまでもない。

自動車は、実施の形態１〜４に関わる通信装置ＰＬＣＭを搭載するため、信頼性を維持しながら、製造コストの低減、燃費の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ センサアクチュエータ
２ インピーダンス制御部
３ 子局側トランシーバ
４ 制御装置
５ インピーダンス可変素子
６ 電源装置
７＿１〜７＿３ 子局
８＿１〜８＿３ Ｔ型分岐部
９ リング型伝送路
１０ 直流電源装置
１１ 親局側トランシーバ
１２ 制御ステーション
１３ インピーダンス設定演算装置
１４ 子局位置テーブル
１５ 親局
ＣＮ＿１〜ＣＮ＿３ 接続位置
ＩＤＣ ＩＤ保持回路
ＰＬＣＭ 通信装置
Ｔ＿ｓ 始点
Ｔ＿ｅ 終点

Claims (10)

1. 親局と、
   前記親局に、始点および終点が接続されたリング型伝送路と、
   前記リング型伝送路に、並列に接続された複数の子局と、
   を備え、
   前記親局は、前記リング型伝送路の始点および終点の両方から信号の送信および電力給電を行い、
   前記複数の子局のそれぞれは、インピーダンス可変素子を備え、前記インピーダンス可変素子は、前記リング型伝送路に並列に接続されている、通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記親局は、前記リング型伝送路において子局が接続されている接続位置に従ったインピーダンス値を送信する、通信装置。
3. 請求項２に記載の通信装置において、
   前記複数の子局のそれぞれは、前記親局から送信されたインピーダンス値に従って、インピーダンス可変素子にインピーダンス値を設定するインピーダンス制御部を備える、通信装置。
4. 請求項３に記載の通信装置において、
   前記親局は、
   前記複数の子局が接続されている接続位置に関する接続位置情報が記述されたテーブルと、
   前記テーブルに記述された接続位置情報に基づいて、前記複数の子局におけるインピーダンス可変素子のインピーダンス値を算出する演算装置と、
   を備える、通信装置。
5. 請求項３に記載の通信装置において、
   前記親局は、
   前記リング型伝送路を時計回りで流れる電流と、反時計回りで流れる電流を測定する電流検出器と、
   前記電流検出器により測定された電流に基づいて、子局の接続位置を検出する位置検出部と、
   を備える、通信装置。
6. 請求項５に記載の通信装置において、
   前記位置検出部は、検出した子局の接続位置に基づいた接続位置情報を形成し、
   前記親局は、
   前記位置検出部によって形成された接続位置情報が記述されるテーブルと、
   前記テーブルに記述された接続位置情報に基づいて、前記複数の子局におけるインピーダンス可変素子のインピーダンス値を算出する演算装置と、
   を備える、通信装置。
7. 請求項３に記載の通信装置において、
   前記親局が、前記インピーダンス可変素子に設定するインピーダンス値を送信するときのデータ転送速度は、前記インピーダンス可変素子にインピーダンス値を設定したあとの速度よりも低い、通信装置。
8. 請求項３に記載の通信装置において、
   前記親局は、子局にインピーダンス可変素子に設定するインピーダンス値を送信するとき、前記リング型伝送路をライン型の伝送路とし、ライン型の伝送路に終端抵抗を接続する、通信装置。
9. 請求項３に記載の通信装置において、
   子局は、インピーダンス可変素子と並列に接続され、前記リング型伝送路から給電される電源装置を備える、通信装置。
10. 請求項１に記載の通信装置と、
    センサおよび／またはアクチュエータと、
    を備え、
    前記通信装置における子局は、前記センサおよび／またはアクチュエータを制御する制御装置を備える、自動車。

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