CN101040446B - 用于家用电器设备的通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种用于家用电器设备的通信装置。所述装置包括：第一通信部分，其包括用于发射无线信号的发射器，和第二通信部分，其与所述第一通信部分远程定位且包括用于接收所述无线信号的接收器。所述第一和第二通信部分中的一者与所述电器设备相关联。在一方面，所述第二通信部分包括处理器以处理信号并消除信号中发射的噪声的影响。在一方面，所述信号是RF信号，且所述第二通信部分包括对所述信号进行过采样的构件。

Description

用于家用电器设备的通信装置

本申请案主张2004年4月28日申请的美国临时专利申请案第60/565，895号的权利。

技术领域

本发明涉及家用电器的无线通信，且还涉及所述通信的数据发射。在一个方面，本发明涉及射频(RF)通信信号内的数字数据发射，其经发射以使得信号噪声可干扰RF信号。

背景技术

家用电器已出现很长时间且变得极为平常，因而通常熟练地使用和操作家用电器变得非常普遍。同样，人们总是越来越忙碌。因此，当电器运行时，通常没有人在其附近。举例来说，在洗衣机或干衣机运行期间，很可能不会有人在。如另一个实例，冷冻器或超冷电冰箱常安置在房屋的可能不会以规则频率察看的一部分(例如地下室)。同样，众所周知，希望例如电冰箱和冷冻机的电器在有效需要时循环进入启动操作而总是不用考虑有人在。同样，一般来说，消费者总是不断要求关于信息提供、操作能力和操作简易性方面的改进。

RF信号通信是比较普遍的且用于许多形式和应用中。然而，和RF信号的发射有关的一个问题是噪声常干扰信号，因此使得信号难以译码。噪声可能由两个来源产生。噪声可能由信号本身产生(内部噪声)或者噪声可能由外部来源产生(外部噪声)。数字信号包含由低值与高值(即，0或1)之间的变化提供的一系列脉冲。脉冲的存在、不存在、出现、持续时间等传递信息。为了让接收设备确定脉冲串所传递的数字值，接收器必须能够辨别脉冲的存在(例如，出现、持续时间等等)。与所需信号一起接收的噪声(内部的或外部的)引起对所发射信号的内容进行适当辨别/译码的能力的困难。

因此，需要家用电器具有改善的通信能力。同样，需要提供一种不考虑噪声的存在而对信号的内容进行译码的方法或算法。本发明提供对这些需要的解决方案。举例来说，本发明通过提供校正/消除噪声的方法而克服一个缺点。所述方法包含对一发射包中的每一位进行过采样以提供对噪声的校正/消除的过程。

发明内容

本发明提供一种用于家用电器设备的检测和消除RF信号中的噪声的通信装置。所述装置包括第一通信部分，其包括用于发射无线信号的发射器，和第二通信部分，其与所述第一通信部分而远程定位且包括用于接收所述无线信号的接收器的。所述第一和第二通信部分中的一者与所述电器设备相关联，且所述第二通信部分对所述信号进行过采样。

其中所述无线信号是RF信号，过采样过程包括：

确定位的值是“1”还是“0”，一旦检测到“0”位，那么就使“0”位计数器增加1，一旦检测到“1”位，那么就使“1”位计数器增加1；

随后确定所接收的信号是前同步码还是数据；

确定脉冲是否为有效脉冲宽度，

如果没有检测到有效脉冲宽度，就确定最大脉冲宽度是否过高，如果不过高，则确定是否检测到位，如果是过高，位计数器和用于测量脉冲宽度或位时间周期的计时器就重置，再确定是否检测到位，如果未检测到位，过采样过程重复并取得另一样本，

如果检测到有效脉冲宽度，就确定所述位的值是否为“0”，如果是，就将所述“0”位存储在缓冲器中以用于进一步处理，并重置“1”位计数器，或是确定所述位的值是否为“1”，如果是，就将所述“1”位存储在缓冲器中以用于进一步处理，并重置“0”位计数器；确定最大脉冲宽度是否过高，如果不过高，则确定是否检测到位，如果是过高，位计数器和用于测量脉冲宽度或位时间周期的计时器就重置，再确定是否检测到位，如果未检测到位，过采样过程重复并取得另一样本；

重复以上步骤，直到获得足够数目的样本。

所述过采样过程进一步包括将所述位的模式确定为前同步码、开始码或实际数据中的一者。

在阅读和了解随后的详细说明书后，本发明所从属的所属领域中的技术人员将清楚了解本发明的额外益处和优点。

附图说明

在参看附图阅读以下描述后，本发明涉及的所属领域中的技术人员将清楚了解本发明的上述和其他特征和优点，其中：

图1是展示根据本发明的用于设备的控制装置的一个实例的功能方框图；

图2是根据本发明的数字信号的实例；和

图3是根据本发明的算法的实例实施例的流程图。

具体实施方式

现参看图式，图1展示利用根据本发明的一个方面的方法论或算法的实例的通信装置10的实例实施例。更特定来说，图1的实例展示用于家用电器设备12的通信装置10。电器设备12可以是任何电器，例如电冰箱、冷冻机、烹饪设备(例如，炉灶、烘箱或微波炉)、洗涤设备(例如，洗衣机或洗碗机)、干燥设备(例如，干衣机)等等。应了解，本发明可供其他电器类型利用。因此，不希望电器类型限制本发明的范围。

通信装置10包括多个部分。在图1所示的实例实施例中，通信装置10具有第一通信部分14和第二通信部分16。应了解，不希望图1所示的通信装置10限制本发明的范围，且其仅出于说明性目的。

通信装置10的第一通信部分14包含监视/控制设备18，且与电器设备12相关联。应了解，通信装置10的第一通信部分14可以任何方式与电器设备12相关联。举例来说，通信装置10的第一通信部分14可集成在电器设备12中，可位于使用适当的互连连接的电器设备12的附近或邻近处，等等。同样，不希望通信装置10的第一通信部分14相对于电器设备12的物理位置限制本发明的范围。

监视/控制设备18可以是此项技术中已知的任意类型的监视/控制设备，且可监视、控制和/或处理电器设备12内的特定信息和/或功能。举例来说，监视/控制设备18的一部分可监视电器设备的一个或一个以上功能条件，和/或监视/控制设备18的一部分可控制电器的一个或一个以上功能。功能条件的实例包括(但不限于)关于ON/OFF、电源、循环、温度等等的状态。功能的实例包括(但不限于)与至少某些上述功能条件相关的操作。

又例如，监视/控制设备18的一部分可处理感测信息(例如，关于电器操作的信息，例如电器内的感测温度)。因此，监视控制设备18可包括此项技术中已知的处理器(例如微处理器)来处理。同样，监视/控制设备18的一部分可连接以感测和/或控制电器的任何方面(例如温度)。如又一实例，监视/控制设备18可包括信息输入部分。

第一通信部分14包括一部分，所述部分发射和/或接收通过开放无线空间发射的信号，并如图1中箭头22所示与通信装置10的第二通信部分16通信。应了解，第一和第二通信部分的一者或两者可包括收发器。在一个实例中，发射结构包括微芯片frPIC12F675H发射器。同样在一个实例中，信号发射处于900MHz。进一步地，可使用匹配网络来最优化功率。关于优化的问题，可以努力定位第一和第二通信部分的一者或两者以获得最佳通信能力。举例来说，第一通信部分16可安置在电器设备12上的特定位置处。

同样，监视控制设备18可包括处理器，可以是和先前提到的处理器相同或不同的处理器，以用于处理通过发射而接收到的或供发射的信息(例如监视和/或控制信息)。然而应了解，监视控制设备18可不具有处理信息(例如关于监视和/或控制信息)的处理器。

在一个实例中，处理器可与控制电器设备12的功能的处理器通信。例如温度控制处理器。这些处理器之间的通信可经由串行链接总线。

通信装置10的第二通信部分16包含显示/控制输入设备20。显示/控制输入设备20可以是此项技术中已知的任何类型的显示/控制输入设备，且可显示和/或处理用于控制电器设备12的特定功能的信息和/或处理控制输入。因此，显示/控制输入设备20可包括此项技术中已知的处理器，例如微处理器。举例来说，显示/控制输入设备20的一部分可显示从通信设备10的第一通信部分14接收到的关于电器操作的感测信息(例如电器内的温度)。此外，显示/控制输入设备20可将输入控制信息发射到通信装置10的第一通信部分14以控制电器的任意方面(例如电器内温度的控制)。

因此，显示/控制输入设备20包括发射和/或接收通过开放无线空间发射的信号的部分，例如图1中所示的收发器，其如图1中箭头22所示与通信装置10的第一通信部分14通信。

信息显示可以是可听和/或可视和/或其他显示格式的形式。举例来说，可使用液晶或发光二极管。又例如，可使用扬声器。

信息输入可通过任意构件和/或组件。举例来说，可使用用户界面，例如触摸垫或触摸屏。

通信装置10的第二通信部分16与第一通信部分14和相关电器设备12远程定位。应了解，将广泛地理解远程定位的概念。第二通信部分16的远程位置可在距电器设备12的任意距离处。举例来说，电器设备12和通信装置10的第一通信部分14可位于建筑的房间中，且通信装置10的第二部分16可位于所述建筑内的另一位置(例如在不同的建筑层的不同房间)或者甚至位于所述建筑外的位置。因此，不希望通信装置10的第一与第二通信部分14与16之间的发射距离限制本发明的范围。同样，第二通信部分可以是固定的(例如壁装式的)或便携式的(例如由个人携带)。

参看图1和图2，如先前提到的，在通信装置10的第一通信部分14与第二通信部分16之间发射的信号是通过开放空间发射的。在实例实施例中，在通信装置10的第一通信部分14与第二通信部分16之间发射的信号可以是通过射频(RF)信号发射的数字信号30。在一个实例中，所述数字信号包括表示高(例如大振幅)或低(例如小振幅)值的一系列位32。因此，数字信号30包括一串脉冲34。数字信号30可使用此项技术中已知的任何类型的二进制编码，例如非归零(NRZ)编码、曼彻斯特(Manchester)编码等等。在图2中展示根据本发明的一个方面的经曼彻斯特编码的数字信号30的实例。应了解，希望图2所示的实例信号仅用于说明性目的，且不希望限制本发明的范围。通常，在曼彻斯特编码中，由位32中心处的从低值到高值的转变来指示逻辑0，由位32中心处的从高值到低值的转变来指示逻辑1。然而，在由从高值到低值的转变来指示逻辑0且由从低值到高值的脉冲转变来指示逻辑1时，可能发生逆转。曼彻斯特编码是此项技术中普遍已知的，且不需要进一步详细解释。

数字信号30中的每一脉冲34用于将信息提供给接收设备(例如14或16)。举例来说，利用每一脉冲34的存在、不存在、持续时间等等来将信息传递给接收设备。然而，如先前提到，在通信装置10的第一通信部分14与第二通信部分16之间发射的数字信号30可能经受由各种来源产生的内部或外部噪声，因此使得接收设备难以对信号进行译码。换句话说，噪声的存在可能引起脉冲34存在或不存在或已终止的错误确定。本发明提供对每一位32的过采样方法以获得所述位32的大量样本来识别和校正/消除噪声影响。更特定地，在脉冲/非脉冲或位的持续时间(时间周期)内，取得每一位32的大量样本以确定脉冲34的特性(例如存在、不存在、持续时间等等)。举例来说，如果检测到“0”位，就在有效脉冲宽度(位32的时间周期)内对所述“0”位多次采样以确保所述位的值为“0”。如果每次对其采样时所述位的值都是“0”，就表示所述位32中含有的信息不含任何噪声。另一方面，如果在位32的采样期间检测到值“1”，就表示所述位32中存在噪声。过采样提供比正常情况更大量的采样数据，其可用来校正/消除将另外指示错误脉冲的一个或一个以上数据样本。应了解，取得的样本的数目可以是将识别和校正/消除噪声影响的任意数量。举例来说，取得的样本的数目可为4或5或6或7或8等等。在实例实施例中，取得的样本的数目为8。

图3是表示根据本发明的一个方面的实例过采样过程的流程图/算法100。可将算法100分为两个部分以便于解释。算法100的左侧包含步骤106到126，且确定是否检测到有效位。算法100的右侧包含步骤128到136，且确定检测到的位的模式或类型。步骤102到126将首先描述，步骤128到136将随后描述。

仍参看图3中的实例实施例，在步骤102，算法100通过以预定时间间隔捕获RF信号而开始。算法100的捕获速率可以是根据本发明提供足够样本的任意速率。在实例中，图3所示的算法100具有10ms的捕获发生间隔。在步骤104，算法100确定所捕获的RF数据是否为新的原始数据。如果所述数据不是新的，那么算法100结束。如果所述数据是新的，那么算法100就执行一系列步骤106到126以确定是否检测到有效位32。重复所述系列的步骤106到126，直到如以上所述取得足够的样本。所述系列的步骤106到126的重复表示根据本发明的算法100的过采样部分，并且是使用上述曼彻斯特编码来检测位32的过程。应了解，在算法100中可使用此项技术中已知的任何类型的二进制编码信号，例如NRZ。为开始，步骤106确定位32的值。换句话说就是确定位32是“1”还是“0”。应注意到，在确定位32是否有效时处理“1”或“0”的步骤是类似的，因此将仅解释处理“0”位的步骤。一旦检测到“0”位，那么步骤108就使“0”位计数器增加1。在步骤110到114，算法100随后确定所接收的信号是前同步码(preamble)还是数据。以下将进一步解释前同步码或数据的检测。步骤116确定脉冲34是否为有效脉冲宽度。脉冲宽度是位时间周期。换句话说，步骤116确定位时间周期是否已过。如果没有检测到有效脉冲宽度，算法就进行到步骤122，确定最大脉冲宽度是否过高。如果脉冲宽度不过高，则算法进行步骤126以确定是否检测到位。如果是脉冲宽度过高，那么位计数器和用于测量脉冲宽度或位时间周期的计时器就重置，再进行步骤126。算法100在未检测到位的情况下将重复并取得另一样本。如果检测到有效脉冲宽度，那么步骤118就确定所述位的值是否为“0”。如果步骤118为“是”，那么步骤120就将所述“0”位存储在缓冲器中以用于进一步处理，并重置“1”位计数器。然而，如果步骤118为“否”，就表示已检测到值“1”。检测到“1”表示取得的样本可能为噪声，且所述样本将被抛弃。在重复过采样过程之前，步骤122确定脉冲宽度是否过高。如果不过高，那么进行步骤126以确定是否检测到位。如果是过高，那么位计数器和用于测量脉冲宽度或位时间周期的计时器就重置，再进行步骤126。算法100在未检测到位的情况下将继续进行以采样下一位32。如上，如果脉冲宽度过高，那么计数器将重置位计数，再确定是否检测到位。如果脉冲宽度不是过高，那么步骤126确定是否检测到位。如果未检测到位，那么算法100重新开始。如先前提到，重复所述系列的步骤106到126，直到获得足够数目的样本。

现将解释算法100的包含步骤128到136的右侧。一旦根据本发明获得足够数目的样本，步骤128就确认检测到的位32的模式或类型。不同的模式包含前同步码步骤130、开始码步骤132和实际数据步骤134。前同步码的目的是通知接收设备正在引入新的RF数据包，和允许处理器与所述RF数据包的时钟同步。前同步码通常包含交替的1和0的多个位。所需位的数目可以是此项技术中已知的任意数目。在实例算法100中，位的数目为四。因此在一个实例中，在步骤130，交替位的多字节序列(例如1，0，1，0...的4字节序列)的检测指示已检测到全部的前同步码，并通知接收设备正在发射新的RF包。应了解，前同步码有助于使通信稳定。一旦检测到全部的前同步码，算法100就进行到步骤132以寻找开始码。开始码包含多个位(通常为两个)，并对前同步码的末尾和实际数据的开始进行标记。在一个实例中，开始码为0x2C2B。如果没有检测到开始码，那么所述数据包将被忽略，且算法100将寻找下一前同步码。如果检测到开始码，算法就进行到步骤134以捕获用于处理的数据。如果所有的数据都没捕获到，那么就重复算法100。如果捕获到所有数据，那么算法100就进行到步骤136以执行循环冗余校验(CRC)。CRC校验以确保从发射器发送的数据包中含有的信息是接收器所接收到的相同信息。执行CRC的方法在此项技术中是已知的，且将不会进一步解释。如果CRC不正确，那么算法100将寻找前同步码以检测新的信息数据包。如果CRC正确，算法100就确认已接收到有效的信息数据包，从而处理所述信息并停用信号的发射。

应注意，个别发射器设备可具有个别的识别。同样，应了解，信息数据大小可变化。可利用数据大小指示器。当然，发射的信息数据可变化。举例来说，关于作为冷冻机的电气设备，所述信息可针对温度、门开放状态、功率损耗、电池状态、快速冷冻状态、ON/OFF状态、错误检查等等。最后，可使用关于无线发射的各种特征，例如帧检查序列。举例来说，可使用标准ITU-TSS。

虽然已描述和说明本发明的特定实施例，但应了解，仅通过实例来提供这些实施例，且不会将本发明理解为仅限于此，而是仅受随附权利要求书的适当范围限制。

Claims (6)

1.一种用于家用电器设备的通信装置，所述装置包括：

第一通信部分，其包括用于发射无线信号的发射器；和

第二通信部分，其与所述第一通信部分远程定位，其包括用于接收所述无线信号的接收器；

其中所述第一和第二通信部分中的一者与所述电器设备相关联；

其中所述无线信号是RF信号，所述第二通信部分对所述无线信号进行过采样，过采样过程包括：

确定位的值是“1”还是“0”，一旦检测到“0”位，那么就使“0”位计数器增加1，一旦检测到“1”位，那么就使“1”位计数器增加1；

随后确定所接收的信号是前同步码还是数据；

确定脉冲是否为有效脉冲宽度，

如果没有检测到有效脉冲宽度，就确定最大脉冲宽度是否过高，如果不过高，则确定是否检测到位，如果是过高，位计数器和用于测量脉冲宽度或位时间周期的计时器就重置，再确定是否检测到位，如果未检测到位，过采样过程重复并取得另一样本，

如果检测到有效脉冲宽度，就确定所述位的值是否为“0”，如果是，就将所述“0”位存储在缓冲器中以用于进一步处理，并重置“1”位计数器，或是确定所述位的值是否为“1”，如果是，就将所述“1”位存储在缓冲器中以用于进一步处理，并重置“0”位计数器；确定最大脉冲宽度是否过高，如果不过高，则确定是否检测到位，如果是过高，位计数器和用于测量脉冲宽度或位时间周期的计时器就重置，再确定是否检测到位，如果未检测到位，过采样过程重复并取得另一样本；

重复以上步骤，直到获得足够数目的样本。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述第一通信部分与所述电器设备相关联，且包括用于监视所述电器设备的构件，且所述第二通信部分包括用于显示与所述电器设备相关的信息的构件。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述第二通信部分与所述电器设备相关联，且包括用于控制所述电器设备的构件，且所述第一通信部分包括用于输入控制信息的构件。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其中所述第一和第二通信部分中的每一者都包括收发器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的通信装置，所述过采样过程进一步包括将所述位的模式确定为前同步码、开始码或实际数据中的一者。

6.根据权利要求1至4任一项所述的通信装置，其中所述RF信号具有曼彻斯特编码。

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