JP2004005507A - チャネルを共用し一緒に置かれた無線デバイスのためのデータパケット伝送 - Google Patents

Abstract

【課題】チャネルを共用し同じ場所に配置された複数の無線デバイスのためのデータパケット伝送を提供する。
【解決手段】同一のＲＦチャネルを共用する一緒に置かれた無線デバイス間の干渉が、ＲＦ送信における最初のデータパケットに提供される新しいヘッダ形式によって回避されるか、または最小限に抑えられる。それぞれの孤立したデータパケットのヘッダに無効なパルスを含めることにより、最も近接したデバイスからの所望の信号を「捕捉」し、より離れた一緒に置かれたデバイスからの不要の信号（擾乱）を処理している途中のＲＦ受信機が、無効なパケットを中止して、上記無効なパルスにより再初期化される。その結果、受信機は、所望の送信（最も近接したデバイスからの）における最初のパケットを適切に処理することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線データ入力デバイスに関し、詳細には、コンピュータマウス、トラックボール、タッチパッド、キーボードなどの比較的低価格の低いデータ転送速度の無線データ入力デバイスに関する。より詳細には、本発明は、そのような一緒に置かれて併存する無線デバイスが、同一のＲＦチャネルを共用することができるようにするための手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定の設計要件、価格の制約、および国際的な規制のために、ホストコンピュータで使用する低価格で低いデータ転送速度のユーザ入力デバイス、例えば、マウスおよびキーボードは、限られた数のＲＦチャネルを使用し、多くの場合は、１つまたは２つだけのＲＦチャネルを使用している。したがって、特にオフィス環境において、一緒に置かれたデバイスによって生じさせられるＲＦ干渉が、深刻な問題となる可能性がある。オフィス環境における無線入力デバイスの一部のユーザは、コンピュータマウス等の場合、通常、ボタンの押しそこないとして現れる併存問題について不満を表す。
【０００３】
図１は、ホストコンピュータ３に対してＲＦデータリンクを有するマウス１の配置構成の一例を示す。マウス１は、その筐体の中に、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル等でホストコンピュータ３に接続する受信機５にＲＦ信号（無線周波数信号）を送信する無線送信機を含む。マウス１は、通常のやり方で使用することができ、例えば、ユーザが、平坦な面上でマウスを動かすことによってカーソルをコンピュータ表示スクリーン９上で動かすことができ、また、従来の「ポイントアンドクリック（ｐｏｉｎｔ　ａｎｄ　ｃｌｉｃｋ）」のやり方でスクリーン上のカーソルのアクションを制御することができる。ユーザが、マウス１を動かし、マウスのボタンをクリックしたとき、マウス１は、この活動を表す２進データを生成する。マウス内部のプロセッサが、そのデータをパケットにカプセル化し、そのパケットを無線周波数（ＲＦ）信号として受信機５に送る。受信機５の中のプロセッサが、データを復号してホストコンピュータ３に転送する。
【０００４】
図１を用いて、ホストコンピュータ３へのＲＦデータリンクを有するキーボード１１をさらに詳しく説明する。キーボード１１内部の送信機が、ＲＦ信号をＲＦ受信機５に送信する。キー押下げのデータ（ｋｅｙ−ｐｒｅｓｓ　ｄａｔａ）が、キーボードのプロセッサによってカプセル化されてデータパケットになり、これが送信機によって送信され、受信機５のプロセッサによって受信されて復号される。
【０００５】
マウス１やキーボード１１などの無線データ入力デバイスによるデータの送信にしばしば利用されるデータ符号化法（ｄａｔａ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ）の一例として、データ差分変調（Ｄａｔａ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が知られている。データ差分変調（ＤＤＭ）方式（ｓｃｈｅｍｅ）は、状態遷移間の時間差として表現される４つの記号から成る。符号化された信号は、時間の隔たりがある一続きの「０」−「１」遷移または「１」−「０」遷移として現れる。各遷移は、前の遷移から経過した時間を基本時間単位で割ることによって特定される記号（ｓｙｍｂｏｌ）を表す。基本時間単位は、Ｔで表され、最短の記号継続時間を表す。各記号の時間の長さは、この基本時間単位の分数の倍数である。
【０００６】
以下の記号が、ＤＤＭにおいて使用される（以下の表１も参照）。
同期（ＳＹＮＣ）記号（ｔ＝２．５Ｔ）
この記号は、データ送信パケットの始まりにマークを付けるのに使用される。この記号には、記号セットの中のすべての記号のなかで最長の時間の長さが割り当てられる。というのは、この記号が、パケット当り１回だけ出現するからである。また、ＳＹＮＣ記号は、データ差分計算のための最後のビット状態を初期化して２進数の「０」にする。
【０００７】
異（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）記号（ｔ＝Ｔ）
この記号は、前のビットの補数であるビットを表す。前の記号がＳＹＮＣ記号であった場合、表されるビットは、「１」である。
【０００８】
同−異（Ｓａｍｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ）記号（ｔ＝１．５Ｔ）
この記号を使用して次のとおり２つのビットが符号化される。第１のビットは、最後のビットに等しく、また第２のビットは、最後のビットの補数である。前の記号が、ＳＹＮＣ記号であった場合には、この記号によって表されるビットは、「０１」である。
【０００９】
同−同記号（ｔ＝２Ｔ）
この記号は、それぞれが、最後のビットの値に等しい２つのビットを符号化するのに使用される。最後の記号が、ＳＹＮＣ記号であった場合、この記号によって表されるビットは、「００」である。
【００１０】
【表１】

【００１１】
末尾の同ビットのあいまいさ
有限の長さのビットストリームが、ＤＤＭ符号化されているとき、最後のメッセージビットが、新しい記号の境界上に来るが、最後のビット（末尾の「同」ビット）と同じ値である可能性が存在する。このビットを符号化するのにどちらの記号を使用すべきかに関してあいまいさが存在する。というのは、同−異記号も同−同記号もともに、末尾のビットを正確に記述するが、それぞれが、さらなるビットの存在を示唆するからである。これは、一般に、問題ではない。というのは、受け取られるべきメッセージの長さが分かっており、さらなるビットは、存在する場合、無視することができるからである。
【００１２】
ヘッダおよびパケット形式
データパケットは、一般に、例えば、図２に示すようなヘッダで始まる。図示したヘッダは、所定の継続時間の所与の数のＴパルス（この例では、９であるが、この数は、特定の実施形態に応じて様々であることが可能である）から成り、省略されたＳＹＮＣパルスが後に続き、次に実際の（「ペイロード」）データが続く。図２は、１３のデータビット（／１／１０／００／１／１０／１／１０／１／０、「／」符号は、データブロックの中の遷移にマークを付けるのに使用している）だけを有する省略されたサンプルのデータパケットを示している。通常のマウスパケットまたはキーボードパケットは、これより長く、２０−５０ビットを有する。
【００１３】
前述したとおり、データ符号化は、記号の継続時間に基づくもので、記号のレベルには基づいてはいない。アイドル状態または様々な記号に対応する論理レベルは、保証することができない。個別のハードウェア実装形態に依存するので、必要とされるアイドルレベル（すなわち、送信するデータが存在しない）は、個別のハードウェア実装形態に依存して、「低」または「高」のどちらかであることが可能であるが、節電の理由で、アイドルレベルは、バッテリから消費される電力がごくわずかであるように選択しなければならない。データパケットの中の最後の有効な遷移の後、データラインは、「高」または「低」であることが可能である。送られる用意のあるさらなるデータが存在する場合、送信は、第１のヘッダパルスで、この状態から継続する。用意のあるデータが存在せず、送信機をオフにすべき場合、データラインは、エキストラ・パルスによってアイドル状態に切り替えられなければならない可能性がある。データパケットの中の最後の有効な遷移とアイドル状態に戻る遷移の間のこのエキストラ・パルスは、０．５ＴからＴまでの幅でなければならない。長いパルスは、望ましくない、というのは、長いパルスにより、パケットが長くなり、したがって、待ち時間および電力消費に悪影響が及ぼされるからである。パルスは、無線リンクを介して正しく送信されるのが確実になるだけ十分に長くなければならない。そうでなければ、受信機が、パルスを逸する可能性があり、パケットにおいて誤りが生じるからである。このパルスは、受信機において復号される必要はなく、単に第１のエッジが逸せられることがないのを確実にするのに役立てるものである。
【００１４】
プロトコルの論理層
パケットの中の有用なデータブロック（「ペイロード」データ）の長さおよび形式は、用途（アプリケーション）の固有の要件に依存し、本明細書で述べる発明の趣旨には直接に関係がない。ペイロードデータの他に、データパケットは、対になった送信機と受信機に結びつく固有アドレスであるＩＤコードを含む。ＩＤコードは、通常、真に固有ではない。というのは、そうであると、多数のビットを使用することが必要とされるからである。通常の用途では、８ないし１２ビットだけがＩＤコードのために使用される。２つの一緒に置かれたデバイス、例えば、複数のコンピュータマウスまたは複数のキーボードが、同一のＩＤを有する可能性はかなり低いということは確かなので、これで十分である。
【００１５】
いくつかの無線データ入力デバイスが、併置され、同一のＲＦチャネルを共用するとき、１つの受信機が、「所望の」信号（対となる送信機から来る信号）を受信するが、「擾乱（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）」（他の一緒に置かれた送信機から来る信号）も受信することが可能である。パケットが受信されたとき、受信機は、そのパケットのＩＤを検査し、そのパケットが、擾乱であるか、または所望の信号であるかを判定する。通常の構成では、受信機は、ＲＦチャネル上のすべてのトラフィック（通信量）を聴取し、少なくとも受信機がＩＤコードを識別できるポイントまでそのチャネルを介して送信されるパケットを処理する。
【００１６】
ＩＤコードに加え、データブロックは、通常、受信されたパケットに誤りがないことを検証する何らかのチェックサムまたはＣＲＣ（巡回冗長検査）を含む。コンピュータのポインティングデバイスやキーボードなどの比較的単純なデバイスのアプリケーションの場合には、単純な誤り検出で通常十分であり、誤り訂正は、一般に、使用されない。（誤り訂正では、データパケットの中で冗長なビットが必要とされ、また受信機においてより高い処理能力が必要とされるからである。）
【００１７】
受信機における信号処理
受信機５は、通常、無線機と、この無線機を制御して、復調信号を復号し、ホストＰＣ（パーソナル・コンピュータ）とインターフェースを取るマイクロプロセッサとを含む。受信機におけるデータ復号は、復調されたデータパルス幅を測定し、その結果をいくつかの固定しきい値（例えば、０．７５Ｔ、１．２５Ｔ、１．７５Ｔ、２．２５Ｔ、２．７５Ｔ）と比較するマイクロプロセッサによって行われる。上記のしきい値は、ＲＦリンク中のパルス幅（ジッタ）の誤り（これには、パルス生成、ＲＦ変調、大気中の伝播、ＲＦ復調、デジタルデータ回復、およびパルス幅測定が含まれる）に関して±０．２５Ｔの誤差範囲を見込んでいる。例えば、測定されたパルス幅が、１．２５Ｔと１．７５Ｔの間にある場合、このパルスは、１．５Ｔの幅として復号される。測定されたパルス幅が、０．７５Ｔよりも小さいか、または２．７５Ｔよりも大きい場合は、その現記号は、有効な記号ではない。
【００１８】
ＲＦ信号が存在しない場合、マイクロプロセッサは、有効なヘッダパルス（０．７５Ｔ−１．２５Ｔの継続時間）を待って復調されたデータラインを監視する。上記に考慮した事例の場合、９つのヘッダパルスが送信されるが、過渡効果に起因して受信機が、初期のパルスのいくつか（通常、最初の１つまたは２つ）を逸する可能性がある。したがって、受信機は、いくつかの連続する有効なヘッダパルス（例えば、ここで考慮する事例では、４つまたは５つ）だけを待ってから、パケット復号プロセスを開始する。
【００１９】
パケットの復号は、一度開始されると、完全なパケットが受け取られるまで、または無効な記号によって復号プロセスが中止させられるまで継続する。無効な記号は、０．７５Ｔよりも狭いか、または２．７５Ｔよりも広い記号であるのが可能であるが、データブロックの本体に含まれる場合においては、２．２５Ｔよりも広い記号であることも可能である（データパケットの中のＳＹＮＣパルスは、無効な記号である）ことに留意されたい。
【００２０】
完全なパケットが受け取られた場合、そのパケットは、誤りおよびＩＤについて検査される。誤り、または一致しないＩＤを有するパケットは、拒否される。誤りが存在せず、パケットのＩＤが、予期されたＩＤに一致した場合は、データが処理され、ホストに送られる。最後に、マイクロプロセッサが、待ち状態に戻り、新しいパケットヘッダを待つ。
【００２１】
無効な記号のためにパケットが中止された場合は、全くアクションは行われず、マイクロプロセッサは、再び初期化され、例えば、ただちに待ち状態に戻る。
【００２２】
ＦＳＫ変調およびＦＭ捕捉効果
比較的低価格の低いデータ転送速度のデータ通信システムの場合、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ：周波数偏移キーイング）変調により、最良な費用対効果のトレードオフが提供される。振幅変調と比べた周波数変調の重要な利点は、周波数変調が、雑音および干渉の影響を比較的受けにくいことである。ここで考察する主題に関して特に関心の対象となるのが、ＦＭ受信機における「捕捉（ｃａｐｔｕｒｅ）」の現象である。すなわち、２つの同一チャネルの信号のうち強い方が、２つの信号強度がほとんど同じ場合を除き、弱い方からの出力を抑制する傾向があることである。通常、弱い信号が抑制されるのを確実にするのに、５−８ｄＢの差で十分である。
【００２３】
その捕捉現象により、各受信機に対する「所望の」信号が、「擾乱」よりも強くなるように送信機と受信機の相対的配置がされている場合には、同一のＲＦチャネルの同一の物理エリア内で同時に複数のＦＭ無線リンクを確立することが可能にされる。
【００２４】
図３の例は、２つの独立の無線リンクを有する起こり得る状況を示している。無線リンク＃１が、互いに距離Ｄ１１を隔てて配置された送信機＃１と受信機＃１の間で確立されている。無線リンク＃２が、互いに距離Ｄ２２を隔てて配置された送信機＃２と受信機＃２の間で確立されている。以上の２つの送信機および２つの受信機は、同じエリア内に併存し（両方の受信機が、両方の送信機の動作範囲内にある）、無線機はすべて、同一のＲＦチャネルを介して機能する。簡明にするため、２つの受信機は同様のものであり（同一の感度）、また２つの送信機も同様のものである（同一の放射電力）ものと想定する。
【００２５】
受信機＃１に関しては、送信機＃１が、所望の信号を送信し、一方、送信機＃２は、擾乱である。受信機＃２に関しては、送信機＃２が、所望の信号を送信し、一方、送信機＃１は、擾乱である。ある所定の時点で、送信機＃１がオフである場合、受信機＃１は、送信機＃２によって送信された信号（擾乱）を受信し、復号することができる。しかし、もちろん、ＩＤコードが異なるため、受信機＃１は、送信機＃２から受信されたパケットを無視する。送信機＃１がオンにされたとき、Ｄ１１＜Ｄ１２である場合、受信機＃１において所望の信号が、擾乱より強く、ＦＭ捕捉効果のために受信されることが可能である。結論として、Ｄ１１＜Ｄ１２かつＤ２２＜Ｄ２１である場合は、所望の信号が、擾乱より強く、両方の無線リンクを同時に動作させることができる。
【００２６】
【特許文献１】
米国特許第６，３１７，７１４号公報
【００２７】
【特許文献２】
米国特許第６，１４４，２９１号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したＦＭ捕捉効果により、送信機が常時、送信を行う限り、同一チャネル上の同時のリンクが可能になろう。しかしながら、無線デバイスが待機しているときに送信機がオフにされており、データが用意されたときだけ送信機がオンにされる場合には（これは、節電の理由で望ましい）、ＲＦ送信の最初のパケットは、その時点で一緒に置かれた送信機の少なくともどちらかがオンである場合に失われる可能性がある。図４および図５は、これがどのように起こるかを示している。
【００２９】
図４および図５に示す事例の両方で、所望の送信機が、最初、オフであり、その後オンにされ、他方、そのエリア内の別の送信機が、常時、オンであるか、または少なくとも所望の送信が開始する時点でオンであるものと想定する。送信における最初のパケットを逸することは、ユーザにとって心配で、迷惑なこととなろう。例えば、無線キーボードは、通常、孤立したパケットを送信する。また、無線マウスも、ボタンの操作に関して孤立したパケットを送信する可能性がある。孤立したパケットが逸せられた場合、関連するユーザアクションは、効力を有さず、ユーザによって再実行されなければならない。
【００３０】
図４に示した第１の例で、受信機が、ＲＦチャネル上のトラフィックを監視して、別の送信機（図４の「擾乱」）から来るデータを復号する。所望の送信機がオフである限り、無線受信機の出力は、擾乱に従う。このパケットは、異なるＩＤで送信され、したがって、受信機は、実際に全くアクションを行わない。それでも、受信機は、このパケットを聴取し、復号する。所望の信号が開始したとき、受信機は、その信号を「捕捉」し、受信機の出力は、その所望の信号に従う。図４に描いた例では、２つの信号（擾乱および所望の信号）の相対的タイミングでは、受信機の出力において短いパルスが生成されるようなものになっている。この無効な記号（０．７５Ｔよりも短い）は、受信機が、現行のパケットを処理するのを中止して、待ち状態に戻る、すなわち、再初期化されることを生じさせる。この結果、受信機は、再初期化の後、所望の信号の十分なヘッダパルスが受信される限り、所望の送信における最初のパケットを処理し、復号することができる。
【００３１】
図５の例では、２つの信号（擾乱および所望の信号）の相対的タイミングが、所望の信号が捕捉されたとき、受信機の出力において無効なパルスが全く生成されないようなものになっている。その結果、受信機は、おそらく、所望のパケットの中のＳＹＮＣ記号まで現行のパケットを処理することを続けることとなる（あたかも、その所望のパケットが、前に処理された擾乱信号の一部であるかのように）。ＳＹＮＣは、無効な記号（データブロックの本体の中にあるとき）であるので、受信機は現行のパケットを中止して待ち状態に戻ることを生じさせる。この場合、所望の送信における最初のパケットが失われる。というのは、所望の信号のヘッダが既に通過した後に再初期化が行われているからである。図５に描いた事例に関していくつかの他の可能なシナリオが存在することに留意されたい。例えば、所望の信号が開始するとき、処理中のパケットが、ほとんど完了していることが可能である。この場合、さらにいくつかのパルスの後、現行のパケットが完了してから、誤りまたは一致しないＩＤのために拒否されることが可能である。受信機は、待ち状態に戻り、それでも所望の送信における最初のパケットを復号するのに十分なヘッダパルスを受信できることが可能である。
【００３２】
図４および図５に示した波形は、受信機が、より強い（所望の）信号を即時に「キャプチャ（捕捉）」するものと想定している。実際には、これは一般に、ＲＦ信号が突然に変化したときの過渡状態（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｒｅｇｉｍｅ）のため当てはまらない。所望の信号が開始した後の短い時間（通常、１つないし２つのヘッダパルス）にわたり、受信機の出力は、予測不可能である。いくつかのケースでは、有効な記号が生成され、他のケースでは、無効な記号が生成される可能性がある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、同一のＲＦチャネルを共用し、一緒に置かれた複数の無線デバイス間における前述した干渉についての課題を解決する。本発明によれば、送信における最初のデータパケットに新規のヘッダ形式が提供される。それぞれの孤立したパケットのヘッダの中にトリガデータ、例えば、「無効な」パルスを含めることにより、受信機を再初期化させ、次に、所望の送信における最初のパケットを適切に処理させることができる。
【００３４】
第１の態様では、本発明は、無線データ入力デバイスシステムとして実現される。このシステムは、入力データ生成器と、この入力データ生成器から受け取った入力データをパケット化してヘッダデータおよびペイロードデータを含むデータパケットにする第１のプロセッサと、このデータパケットを無線送信する送信機と、この送信機によって送信されたデータパケットを受信する受信機と、受信機によって受け取られたデータパケットを処理する第２のプロセッサとを含む。そのヘッダデータは、第２のプロセッサによるデータパケットの処理の再初期化をトリガするのに役立つトリガデータを含む。
【００３５】
第２の態様では、本発明は、無線データパケット伝送の方法として実現される。この方法は、入力データを生成するステップと、この入力データをパケット化してヘッダデータおよびペイロードデータを含むデータパケットにするステップと、このデータパケットを無線送信するステップと、送信されたデータパケットを受け取るステップと、受け取ったデータパケットを処理するステップとを含む。そのヘッダデータは、データパケットの処理の再初期化をトリガするのに役立つトリガデータを含む。
【００３６】
本発明の上記およびその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて理解される好ましい実施形態の以下の詳細な説明から容易に明白となり、完全に理解され得るであろう。
【００３７】
【発明の実施の形態】
データ差分変調（ＤＤＭ）符号化構成（ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ）に関連する本発明の実施形態を事例として説明し、考察の枠組みを提供する。ＤＤＭ符号化のより詳細な論述、および他の符号化構成と比べての利点に関しては、本出願と共通の所有者によって所有されるＤｅｌ　Ｃａｓｔｉｌｌｏ（デル　カスティロ）他の米国特許の特許文献１を参照されたい。
【００３８】
本発明は、併置されて（ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ）、すなわち、互いの信号範囲内で使用される可能性があるマウス１およびコンピュータキーボード１１を含むが、これらには限定されない様々なタイプの無線データ入力デバイスに有利に適用することができる。コンピュータポインティングデバイスの場合、送信されるデータパケットのペイロードデータは、例えば、カーソルの位置を制御するのに使用されるデバイス自体、またはデバイスの動作手段の変位を示すデータを含む。さらに、ペイロードデータは、例えば、ボタン押下げの動きおよびスクロールホイールの変位を示すものであることが可能である。キーボードの場合、ペイロードデータは、文字キーおよび機能キーの押下げの情報を示すデータを含むが、必ずしもこのデータに限定されない。
【００３９】
当技術分野で知られるとおり、このペイロードデータを生成するために様々な手段を利用することができる。例えば、コンピュータマウスの場合、光コントローラＩＣが、光追跡エンジンの一部を形成して、追跡可能な表面（例えば、卓上）を照明するのに使用されるＬＥＤ光源の照明を制御することが可能である。また、このＩＣは、追跡可能な表面から反射された光を受け取るイメージ検出器（ＩＣの一部として含まれることが可能な）から受け取られる信号を処理することもできる。イメージは、空間上の相関を使用してＩＣによって処理され、ピクセル間隔またはピクセルより小さい間隔で相対変位の値が判定されることが可能である。相対変位の値のストリームは、ＩＣによってマウスのμＰ（マイクロプロセッサ）に通信されることができ、この信号は更に処理されて表示中のマウスカーソルの動きを制御するホストコンピュータで使用されるデータパケットになる。また、そのμＰは、マウスのＲＦ送信部を制御してデータパケットをホストコンピュータに送信することもできる。
【００４０】
通常の実施形態では、マウス１は、右ボタンおよび左ボタン、ならびに右ボタンと左ボタンの間に位置する押下げ可能で回転可能なスクロールホイールを有することが可能である。明らかに、マウス１は、さらなるアクチュエータ（親指による作動ボタンまたはさらなる指による作動ボタン）、より少ないアクチュエータ（単一のボタンまたは２つのボタンなどの）、または異なるタイプのアクチュエータ（トリガ、ローラなどの）を有することが可能である。マウス１ではなく、代わりにトラックボールデバイスまたはタッチパッドデバイスなどの別のタイプのカーソル制御（ポインティング）デバイスであることも可能である。
【００４１】
別の例として、データ入力デバイスとしてのキーボードの場合、コンピュータ業界は、キーボードのキー切替えの判別を行うためｎ×ｍマトリックスのセンスライン／ドライブラインを使用することにほぼ落ち着いている。そのようなマトリックスは、キーボードの一部として提供される集積回路（ＩＣ）マイクロコントローラデバイスが、（ｎ＋ｍ）の電気インターフェースピンを使用して（ｎ×ｍ）のキーボードキーを復号するための手段を提供する。マイクロコントローラデバイスは、マトリックスの複数のドライブライン上に電圧を順次に送り込む。キーボードのキーを押し下げることにより、関連するスイッチが閉じられ、特定のドライブラインと複数のセンスラインのうちの１つの間で電気接続がもたらされ、結果として、マイクロコントローラデバイスが、センスライン上でこの電圧を検出し、この電圧検出から、対応する英数字または対応する機能を決定することができる。
【００４２】
本発明を適用することができる他のタイプの無線入力デバイスには、ゲームデバイス、ペン、タブレット等が含まれる。
【００４３】
無線データ入力デバイス、例えば、マウス１またはキーボード１１に関連するプロセッサが、データをカプセル化してパケットにし、ＲＦ送信機が、ＤＤＭまたはその他の以下に述べる技術などの公知の符号化スキームを連続的に利用して、このパケットを受信機５に送る。当技術分野で良く知られているとおり、送信される各データパケットは、その前端に、新しいデータパケットの始まりを識別するヘッダを有する。前述したとおり、ＤＤＭ符号化では、ヘッダは、継続時間Ｔを有する一連のパルスからなる。
【００４４】
本発明によれば、本発明の特有のヘッダ形式（フォーマット）が、［発明が解決しようとする課題］の項で述べた課題を解決する。本発明の基本原理は、（好ましくは、それぞれの）連続するデータ送信の最初のヘッダの中に、受信機の信号プロセッサの再初期化をトリガする信号成分を導入することにある。これは、受信機が、所望の信号において、その信号を適切に識別して処理するのを可能にするのに十分な量のヘッダデータが残っている状態で処理を再スタートできるようにして行われる。このようにすると、最初のデータパケットの望ましくないドロップ（そうしなければ、一緒に置かれたデバイスで、ＦＭ捕捉効果、および固有の送信識別コードの使用にもかかわらず生じる）を回避することができる。ヘッダ変更の特定のフォーマットは、使用する符号化スキームに応じて様々に変えることができる。
【００４５】
本発明は、周波数変調（ＦＭ）を使用する短距離の低いデータ転送速度の低価格のデバイスにおいて最も有用な適用を有するものと予期されるが、そのように限定されるものではない。可能性として、本発明は、振幅変調（ＡＭ）または位相変調（ＰＭ）などの任意の形態の変調で使用することが可能であろう。ＰＭは、ある程度、ＦＭに似通っているが、ＡＭ方式は、捕捉効果の恩恵を受けないので、同時の無線リンクを可能にするためには、所望の送信機が、一般に、擾乱の発生源よりも受信機にはるかに近くなければならないこととなる。それでも、本発明の同じ基本原理が、そのケースでも機能する。
【００４６】
図６は、ＤＤＭ符号化を利用するＦＭ無線システムのコンテキストにおける一例を示している。この例では、最初の２つのヘッダパルスが、変更されないままであり、一方、第３のヘッダパルスが、３Ｔのパルスで置き換えられる。この変更は、好ましくは、送信における最初のパケットのヘッダ、すなわち、送信機がオンにされた直後に生成されたヘッダだけに適用される。連続する送信における後続のパケットのヘッダは、好ましくは、変更されない。典型的な無線データ入力デバイスシステムでは、節電するため、送信機は、非動作期間中、オフにされている。動作、例えば、マウスの動き、またはボタンを押し下げる動作が感知されると、送信機に電源が投入される。送信機は、報告すべき動作が持続する限り、電源投入されたままになり、報告すべき動作が消滅すると、電源が遮断される。本発明の好ましい実施形態では、再初期化をトリガするヘッダ変更（どのような形態であれ）は、送信機の電源投入の直後の各ヘッダだけに対して行われる。
【００４７】
前述したヘッダ変更の結果、最初のパケットの長さが、２Ｔだけ増加する。これは、通常、重大な影響はない。というのは、追加のＲＦ待ち時間（ＲＦ　ｌａｔｅｎｃｙ）および電力消費が、ごくわずかだからである。代替の手法として、最初のパケットのヘッダから２つのパルスを除去することで（通常、全く悪影響なく）、同じパケットの長さを保つことができる。この場合の基本的な考え方は、すべての孤立したパケットのヘッダを、受信機が再初期化されるのを生じさせるパルス（すなわち、「無効な」パルス）で開始することである。最初の２つのヘッダパルスの後に無効なパルスを配置することにより、受信機における過渡状態が安定することが可能になるので、受信機が、無効な３Ｔのパルスを正しく処理することができる。もし必要な場合には、無効なパルスの前に２つより多くのパルスを配置して、受信機における過渡状態が、安定するのを可能にすることができる。ただし、これにより、データパケットが長くなる。
【００４８】
図６に示した例で、３Ｔのパルスが、受信機にとって無効なパルスとして現れる。その結果、受信機は、処理中のパケットを中止して（擾乱で始まり、ＦＭ捕捉効果のために所望の信号に切り替わった）、所望の送信における最初のパケットの処理で再初期化されることとなる。受信機は、設計に応じた数のヘッダパルス（例えば、５−６のパルス）が、再初期化の後の所望の送信において残る限り、困難なしに所望の送信のパケットを認識することとなる。
【００４９】
用いられる個別の符号化スキームおよびＲＦ送信システムに応じて、誤り条件、または再初期化フラグとして解決可能な様々なパルス継続時間またはその他の信号の特徴を「無効な」パルスとして利用することができる。ＤＤＭ符号化スキームに適用される３Ｔのパルス継続時間は、ヘッダの長さをそれほど拡張することなく、無効なパルスとして容易に認識されることができる。これに代えて、図７で示すように、０．５Ｔのパルスを無効なパルスとして利用して、ヘッダ長の拡張が少なくなるようにしてもよい。ただし、０．５Ｔのパルスは、無線リンクにおいて２倍の帯域幅を必要とし、無効なパルスとしてそれほど容易に認識されない可能性（解決可能）がある。
【００５０】
本発明の原理は、ＮＲＺ符号化、および本出願と共通の所有者によって所有されるＯｄｉｎａｋ（オーディナック）他の米国特許の特許文献２に説明される符号化スキームを含むが、これらには限定されない様々な他の符号化技術に適用可能である。特許文献２の「発明の背景」の項で記述されているマンチェスタＩＩ符号化技術およびＭｉｌｌｅｒ符号化技術に関して、ビット時間が、「Ｔ」であると想定すると、２つの後続の遷移間の最長の時間は、Ｔ（マンチェスタＩＩ）または２Ｔ（Ｍｉｌｌｅｒ）である。これらの事例の場合、例えば、無効な記号は、２Ｔ（マンチェスタＩＩ）または３Ｔ（Ｍｉｌｌｅｒ）であれば可能である。ＮＲＺ符号化が使用されるときには、１または０の長いストリングの後、同期が失われる可能性がある。これを防止するため、所定の数の連続する１または０の後、他のビットをデータシーケンスに挿入して遷移を強制する。例として、４つの連続する同一のビットの後に遷移が強制されるものと想定する。この場合、５Ｔの記号を無効な記号として使用することが可能である。同じ考え方を、ＮＲＺＩ符号化（ＮＲＺＩ＝ｎｏｎ　ｒｅｔｕｒｎ　ｔｏ　ｚｅｒｏ　ｉｎｖｅｒｔ、「１」が、レベルの変更がないことで表され、また「０」が、レベルの変更で表される）に対しても用いることが可能である。１のストリングにより、データの遷移が存在しない長い期間がもたらされる。適切な信号の遷移を確実にするため、ＮＲＺ符号化で使用されるのと同様の「ビット詰込み（ｂｉｔ　ｓｔｕｆｆｉｎｇ）」技術が、送信側のデバイスによって使用される。１が「Ｎ」個、連続するごとに、０をデータストリームに挿入してから、データをＮＲＺＩ符号化して、ＮＲＺＩデータストリームにおける遷移を強制する（もちろん、受信機が、詰込まれたビットを認識し、そのビットを廃棄しなければならない）。この場合、（Ｎ＋１）^＊Ｔの長さである記号を無効な記号として使用することができる。
【００５１】
本発明を、その好ましい例としての実施形態について説明してきた。本開示を検討することで、当分野の技術者には、頭記の特許請求の範囲および趣旨に含まれる多数の他の実施形態、変更形態、および変形形態が、考えられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦ送信機／受信機のペアを使用して関連のマウスまたはキーボードが無線リンクされているホストコンピュータを示す図である。
【図２】データ差分変調（ＤＤＭ）符号化を利用する無線データ入力デバイスによって送信されたＲＦデータパケットの波形を示す図である。
【図３】同じ物理エリア内に併置され、同一のＲＦチャネルを介して通信する２つのそれぞれの受信機を備えた２つの無線デバイスによって確立された２つの同時ＦＭ無線リンクの例を示す図である。
【図４】タイミングによって、所望の信号における最初のパケットを復号することができる、図３に示した一緒に置かれた無線デバイスによって生成された重なり合う信号送信（所望の信号および擾乱）の例を示す図である。
【図５】タイミングによって、所望の信号における最初のパケットを復号することができない、図３に示した一緒に置かれた無線デバイスによって生成された重なり合う信号送信（所望の信号および擾乱）の例を示す図である。
【図６】所望の信号における最初のパケットを復号するのを可能にする、本発明による、１つの３Ｔの「無効な記号」パルスを使用する変更されたヘッダを示す図である。
【図７】所望の信号における最初のパケットを復号するのを可能にする、本発明による、１つの０．５Ｔの「無効な記号」パルスを使用する変更されたヘッダを示す図である。
【符号の説明】
１　ホストマウス
３　コンピュータ
５　受信機
９　表示スクリーン
１１　キーボード

Claims (22)

1. 入力データ生成器と、
   前記入力データ生成器から受け取った入力データをパケット化してヘッダデータおよびペイロードデータを含むデータパケットにする第１のプロセッサと、
   前記データパケットを無線送信する送信機と、
   前記送信機によって送信された前記データパケットを受け取る受信機と、
   前記受信機によって受け取られた前記データパケットを処理する第２のプロセッサとを有し、
   前記ヘッダデータは、前記第２のプロセッサによるデータパケットの前記処理の再初期化をトリガするのに役立つトリガデータを含むことを特徴とする無線データ入力デバイスシステム。
2. 前記送信機は、ＲＦ信号を送信し、前記受信機は、前記ＲＦ信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の無線データ入力デバイスシステム。
3. 前記ＲＦ信号は、ＦＭ信号であることを特徴とする請求項２に記載の無線データ入力デバイスシステム。
4. 前記ＦＭ信号は、周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）変調された信号であることを特徴とする請求項３に記載の無線データ入力デバイスシステム。
5. 前記トリガデータは、連続するデータ送信の第１のヘッダに含まれ、前記連続するデータ送信における後続のパケットのヘッダからは除外されていることを特徴とする請求項１に記載の無線データ入力デバイスシステム。
6. 前記第１のプロセッサは、所定の継続時間のパルスの形態で有効なヘッダデータを生成し、前記トリガデータは、前記有効なヘッダデータの前記パルス継続時間とは異なる継続時間を有する無効なパルスを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線データ入力デバイスシステム。
7. 前記無効なパルスは、前記有効なヘッダデータの前記パルス継続時間よりも長い継続時間を有することを特徴とする請求項６に記載の無線データ入力デバイスシステム。
8. 前記無効なパルスは、前記有効なヘッダデータの前記パルス継続時間より短い継続時間を有することを特徴とする請求項６に記載の無線データ入力デバイスシステム。
9. 前記第１のプロセッサは、データ差分変調（ＤＤＭ）を利用して前記ペイロードデータを符号化し、前記第２のプロセッサは、前記データ差分変調（ＤＤＭ）を利用して前記ペイロードデータを復号化することを特徴とする請求項６に記載の無線データ入力デバイスシステム。
10. 前記デバイスは、コンピュータポインティングデバイスを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線データ入力デバイスシステム。
11. 前記デバイスは、コンピュータキーボードを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線データ入力デバイスシステム。
12. 入力データを生成するステップと、
    前記入力データをパケット化してヘッダデータおよびペイロードデータを含むデータパケットにするステップと、
    前記データパケットを無線送信するステップと、
    前記送信されたデータパケットを受信するステップと、
    前記受信されたデータパケットを処理するステップとを有し、
    前記ヘッダデータは、前記データパケットの前記処理の再初期化をトリガするのに役立つトリガデータを含むことを特徴とする無線データパケット伝送方法。
13. 前記データパケットは、ＲＦ信号として送信されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ＲＦ信号は、ＦＭ信号であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記ＦＭ信号は、周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）変調された信号であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記トリガデータは、連続するデータ送信の第１のヘッダに含まれ、前記連続するデータ送信の後続のパケットのヘッダからは除外されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 有効なヘッダデータは、所定の継続期間のパルスの形態で生成され、また前記トリガデータは、前記有効なヘッダデータの前記パルス継続時間とは異なる継続時間を有する無効なパルスを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 前記無効なパルスは、前記有効なヘッダデータの前記パルス継続時間よりも長い継続時間を有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記無効なパルスは、前記有効なヘッダデータの前記パルス継続時間より短い継続時間を有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記ペイロードデータは、データ差分変調（ＤＤＭ）を利用して符号化され、復号化されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 入力データを生成する前記ステップは、コンピュータポインティングデバイスを使ったユーザ対話を介して行われることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
22. 入力データを生成する前記ステップは、コンピュータキーボードを使ったユーザ対話を介して行われることを特徴とする請求項１２に記載の方法。

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