JP2009050024A - Ｒｆ送信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＲ遠隔制御システムの有効動作範囲を経済的に拡張する。
【解決手段】システムは、リモコンからＩＲ信号を受信し、リモコンから受信したＩＲ信号に対応するＲＦ出力信号を送出する第１の送信機を含む。ＲＦ信号はＲＦ受信機で受信され、ＲＦ受信機は、そのＲＦ信号に対応する第２のＩＲ信号を発生する。第２のＩＲ信号は、ＩＲ被制御装置に送信されて該ＩＲ被制御装置で受信される。ある場合には第１のＩＲ信号が、そしてどの場合にもＲＦ信号が、ＩＲ搬送周波数に関する情報／データを含む。ＩＲ搬送周波数についてのこの情報／データは、ＩＲ搬送波の全周波数スペクトルを送信する必要がないので、ＲＦ帯域幅の縮小を可能にし、振幅偏移キーイング変調の使用を可能にする。ＲＦ受信機は受信した信号を復号化し、その情報／データを使用して、被制御装置に適合し且つ被制御装置に送られる第２のＩＲ制御信号を構成する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、赤外線（ＩＲ）遠隔制御（リモートコントロール）システムの有効動作距離を拡張するシステムに関し、特に、ＲＦ送信にＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：振幅偏移キーイング）変調を使用するシステムに関する。

本発明は、電子機器、特に、娯楽用電子機器のための遠隔制御装置と構成に関する。

遠隔制御装置（リモコン）と遠隔制御される装置(被制御装置)との間で赤外線信号を利用する被制御電子装置には多数の種類がある。このうちで、一般に知られている被制御装置としては、ＶＣＲ、テレビジョン受信機、オーディオ・アンプ、ＤＶＤプレーヤなどがある。

ＩＲリモコンの動作距離の範囲を拡張するための装置は、既に知られており、例えば、米国特許第６，１２７，９４１号、第５，１４２，３９７号、および第４，８０９，３５９号に記載されている。このリモコン拡張システムは、マイクロウエーブ、ラジオなど、無線で信号を送信装置から受信装置に送り、受信装置は、遠隔制御可能な装置で実行できる特定のコマンドを含むＩＲ信号を発生する。

また、他の製造者からの、あるいは他の種類の装置のための赤外線フォーマットのような異種の送信フォーマットを認識し、これらを貯え、必要に応じて再び送信できる遠隔制御送信機も知られている。このような赤外線リモコン送信機は「学習型」リモコンとも呼ばれ、例えば、米国特許第５，５１５，０５２号および第４，６２６，８４８号に記載されている。

（発明の概要）
本発明は、赤外線送信機を備える遠隔制御装置（リモコン）と、赤外線受信機を備える被制御装置とを有する赤外線遠隔制御システムの有効動作範囲を経済的に拡張するシステムに関する。本発明によるシステムは、ＩＲ信号をリモコンから受信し、リモコンから受信された赤外線信号に対応するＲＦ出力信号を送出する第１の送信機を含んでいる。このＲＦ信号はＲＦ受信機で受信される。ＲＦ受信機は受信したＲＦ信号に対応する第２のＩＲ信号を発生する。第２のＩＲ信号はＩＲ被制御装置に送信され受信される。ある場合には、第１のＩＲ制御信号が、そしてどの場合にも、ＲＦ信号が、ＩＲ搬送周波数に関する情報／データを含んでいる。ＩＲ搬送波の全周波数スペクトルを送信する必要がなく、ＡＳＫ（振幅偏移キーイング）変調方式を使用できるので、実際のＩＲ搬送周波数のＲＦ送信に代る、このＩＲ搬送周波数の情報／データは、ＲＦ帯域幅の縮小を可能にする。ＲＦ受信機は受信した信号を復号化し、その情報／データを使用して、被制御装置に適合し被制御装置に送信される第２のＩＲ制御信号を形成する。

本発明の２つの好ましい実施例を図１Ａに示す。実施例は、１つまたはそれ以上のＩＲ被制御装置１０、例えば、ＶＣＲ、ＤＶＤプレーヤ、ステレオ・コンポーネントなどを備えている。各ＩＲ被制御装置１０は、被制御装置１０の動作を制御するためにＩＲ信号を受信する光検出器１４を含んでいる。

遠隔制御装置（リモコン）１８は、被制御装置１０の動作を制御するために一般に使用されている。リモコンはキーパッド２０を備え、キーパッド２０のキーを押すとキーパッド２０は赤外線エミッタ２２から赤外線信号を発する。当該技術分野でよく知られているように、赤外線リモコンは視線（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）装置である。すなわち、動作するためにリモコン１８は被制御装置１０の光検出器１４の見通し線内になければならない。また被制御装置１０は、普通の部屋の壁からのＩＲ反射を受け取る。

視線（および反射）の制限を解決するために、本発明は、このような赤外線リモコン・システムの有効動作範囲を拡張するシステムを提供する。図１Ａに示すように、本発明によるシステムは、被制御装置１０と一緒に室内に配置できる赤外線受信機または光検出器２６を有する第１のＲＦ送信機２４を備える。光検出器２６は、リモコン１８から送出される赤外線信号に反応し、送信機２４は、リモコン１８から受信した赤外線信号を表すＲＦ信号を発生する。本明細書に於いて、「ＲＦ」とは、遠赤外線の周波数以下の電磁波を意味する。実施例で、このＲＦ信号はアンテナ３２において極超短波（ＵＨＦ）信号であり、リモコン１８から発生される赤外線信号を表す。

次に、送信機３０からの無線（ＲＦ）信号は、例えば、別の部屋の中に被制御装置１０の視線（または反射）の範囲から外れて配置できるＲＦ受信機３８のアンテナ３４で受信される。ＲＦ受信機３８は、ＲＦ送信機３０から受信したＲＦ信号を表すＩＲ信号を発生する。ＲＦ受信機３６のこの出力信号は、被制御装置１０を望ましく起動させる。複数の室内にある他の被制御装置１０のために付加されるＲＦ受信機３６は、ＲＦ受信機３８を多重化する必要なしに使用できる。

実施例のＲＦ信号の変調は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：振幅偏移キーイング）変調方式である。このタイプの変調が使用される理由は、以下に更に述べるように、一般に使用されるＦＳＫ（周波数偏移キーイング）変調と比較して相当な利点と経済性が得られるからである。この２つのタイプの変調／復調は、従来技術でよく知られている。従って、簡略にするために、ＡＳＫとＦＳＫの変調／復調の技術およびその回路については、本発明および／または特許請求の範囲を理解するのに必要と見なされる場合を除いて、それ以上は述べない。

低電力で無認可の送信用に割り当てられているＲＦ周波数帯域がある。米国では現在、ＦＣＣが低電力の送信（２９５〜３６５ＭＨｚ）の使用を許可している。このような送信用の平均電力は、例えば、５ミリワット以下（出力段で）に制限されている。送電用に、ＦＳＫ変調はＡＳＫ変調と比較して、複雑な電子機器および複雑な変調器を必要とする。ＡＳＫ変調は、Ｃ級出力段の電源の簡単なＡＭ変調によって達成できる。また、ＦＳＫでは常に搬送波を伝送しているので、同じ平均電力が絶えず伝送されている。ＡＳＫでは、周波数は変動しているが、衝撃係数「オン」タイムを有する。従って、送信機の出力段に入る同じ平均電力に対しピーク電力はずっと高くなり、ＡＳＫ変調ではさらに遠くの距離まで伝えられる。ＡＳＫ変調の衝撃係数「オン」タイムが短ければ、出力段に入る同じ平均電力に対しピーク電力はそれだけ高くなり、それだけ遠くまで信号を伝送することができ、注目すべきである。

受信機側に於いても、ＡＳＫ方式はＦＳＫ方式よりも経済的である。ＡＳＫ受信方式では、基本的に、ダイオードと、多くの場合、ダイオードの前に増幅／同調回路、そしてダイオードの後に低域フィルタを必要とする。これに対し、ＦＳＫ受信方式では、比較的高価な周波数弁別器、例えば、比検波器、および検波の前にクリップされる信号のために十分なＲＦ／ＩＦ広帯域増幅を必要とする。従って、ＦＳＫ方式と比較して、ＡＳＫ方式は経済的であると共に、上述したようにピーク電力がはるかに高いので、ずっと長いレンジ（動作範囲）を有する。言うまでもなく、十分な信号強度を与えられると、ＦＳＫ方式はノイズが低下する。しかしながら、ＡＳＫ方式は費用の点でより効果的であり、通常使用されているＦＳＫ方式よりも伝送距離がずっと長くなる。

しかしながら、ＡＳＫ変調方式では帯域幅の能力が低下する。ＩＲ搬送周波数は、３０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの範囲で変動する。ＲＦ送信が３０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚのＩＲ搬送波を受け取るのに十分な帯域幅を要求されるなら、ＡＳＫ変調方式では十分でなく、ＦＳＫ方式を使用しなければならない。これは従来技術においては事実である。しかしながら、もしＲＦ送信に５００ＫＨｚ以上のＩＲ搬送周波数を伝送する能力を必要としなければ、ＩＲ搬送周波数を実際に伝送する必要がなく、そのＩＲ搬送周波数を形成するのに４ビットの情報で十分であることが判明している。これは、普通一般に使用されるＩＲ搬送周波数の数は限られており、選択されたＩＲ搬送周波数を本発明によるシステムに伝えるルックアップテーブルを参照できるからである。本発明によるシステムは４ビットだけを信号に追加すればよいので、ＲＦシステムは、５００ＫＨｚのＩＲ搬送波信号を伝送する能力を必要とせず、比較的低い帯域幅のシステム、すなわち、ＡＳＫ変調されたＲＦシステムを使用することがすることができ、ＦＳＫ方式よりも上述したような利点がある。

本発明によるシステムは、３つの方法で構成することができる。図１Ａの第１の実施例において、実際のＩＲ搬送波（信号から外される）をＲＦ伝送せずに、ＲＦ送信機３０で、第１のＩＲ搬送周波数を形成する４ビットが追加される。ここで使用されるＲＦ送信機３０は、ＩＲ／ＲＦトランスレータ（ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ：変換器）とも言われる。これ（変換）は、リモコン１８から受信されるＩＲ搬送周波数の分析後に行われる。この場合、ＲＦ受信機３６（ＲＦ／ＩＲトランスレータとも言われる）は、ＩＲ搬送周波数がＩＲ遠隔制御可能な装置１０のために正確な周波数（ＲＦ信号中に含まれるデータから復号化される）となるように、第２のＩＲ信号を構成する。このため、ＩＲ遠隔制御可能な装置に使用されたリモコンを使用することができる。

再び図１Ａについて、第２の実施例では、教えられるリモコン、例えば、学習型リモコンを使用する。これは、例えば、そのＲＯＭ（これはそのマイクロプロセッサの一部であってもよいしまたはそうでなくてもよい）内のＩＲ遠隔制御可能な装置についてルックアップテーブルを使用して、ＩＲ搬送周波数を決定し、その情報を４ビットとして、ＲＦ送信機３０に伝送されるディジタル・ワードに追加する。その場合、ＲＦ送信機３０は、ＩＲ搬送周波数を決定するためにリモコン１８からのＩＲ信号を分析する必要はなく、ＩＲ信号に追加されたデータから直接、搬送周波数についての情報を読み取り、そのデータを、ＩＲ搬送波自体をその送信中に含めることなく、ＲＦ受信機３６に理解できる形式で送信できる。この場合、もしＩＲ搬送波がリモコンから供給されると、それは、ＲＦ送信される信号から取り外される。上記と同様に、ＲＦ受信機３６は、ＩＦ搬送周波数がＩＲ遠隔制御可能な装置のために正確な周波数になるように第２のＩＲ信号を構成する。その場合、学習型ＩＲリモコンを使用することができ、あるいは在庫の汎用リモコン（このようなＩＲ搬送周波数についての情報を、送信されたワードの一部として含んでいる）を使用することができる。第１と第２の実施例において、ＩＲ搬送波はＲＦ送信中に含まれていないので、上述したように、ＲＦ送信機をＡＳＫ変調することができる。

次に図１Ｂについて、第３の実施例で、リモコン１８は、単にＩＲリモコンではなく、ＲＦリモコンにもなる。これは、受信機３６で直接、ＲＦ出力信号を受信できることを意味し、従って、別個の送信機３０は省かれる。しかしながら、ＲＦリモコンは、前と同様、ＩＲ搬送波を送信せずに、ＩＲ搬送周波数を形成する４ビットのデータを送信し、ＲＦ搬送波はＡＳＫ変調される。受信機３８はやはり正確なＩＲ搬送周波数を有するＩＲ制御信号を発生して、ＩＲ遠隔制御可能な装置をリモコンで制御する。注目すべきことに、その場合、ＲＦリモコンおよびＲＦ送信機は同一のハウジング内に配置されている。同様に、図１Ａに関連して上述した他の２つの実施例についてＩＲリモコン１８とＲＦ送信機３０は何れも、共通のハウジング内に配置することができる。

ＲＦリモコンはＩＲも送信する。それは簡単な事柄であり、ＩＲコードを得て、ＲＦ周波数を表す４ビットを追加し、その４ビットをＲＦ遠隔送信部に結合させる。リモコン内のマイクロプロセッサは必要とされるＩＲ周波数を、ＩＲ送信のために合成しなければならなかったので、既に知っており、マイクロプロセッサにこの４ビットを発生させ、それをＲＦメッセージに追加するのは簡単な事柄である。これは送信機３０が行っているのと同様なことであるが、このような別個のステップの必要が無くなる。

この４ビットについて、そのサイズは、使用される搬送周波数の数に基づいている。従って、４ビット（１ニブル）は１６の公称搬送周波数を指定することができる。しかしながら、もし状況が許すなら、４ビット以上を使用することもできる。例えば、８ビット（バイト）では２５６のＩＲ搬送周波数を指定することができる。そのように拡張されたＩＲ搬送周波数のビット長でも、ＡＳＫ変調の利点が得られる。つまり、ＩＲ搬送周波数を形成するそのような情報を入れると、必要とされる伝送帯域幅が相当に縮小され、平均電力／ピーク電力比が増大するので、使用できるＩＲ搬送周波数の全域を送信するのに十分なＲＦ帯域幅を使用するよりも一層経済的である。

参考に、一般に使用されているＩＲリモコンの特性を以下に示す。

図２は、従来技術によるＩＲリモコンのタイミング・チャートを示す。ＩＲ送信は、振幅変調されたＩＲのバーストから成り、データはパルス間の間隔によって符号化される（ＩＲなし）。これは、ＰＰＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス位置変調）と呼ばれる。パルスの幅は変化せず、前縁のタイミングだけが変化する。これは初期のタイミングを設定する同期パルスが存在するからである。タイマーが、パルスの別の前縁についてこの同期パルス後の離散的な時間を見て、送られた情報（ビット０、ビット１、送信の終了など）を決定する。これらはすべて、受信された最後の有効パルス・エッジからのタイミングに基づいている。次に、このＰＰＭデータは、ＩＲ搬送周波数を指定する４ビットのデータなしに、ＩＲ制御コードの通常の送信のためにＩＲ搬送波の上に変調される。

再び図２で、ＩＲエンベロープについて、論理「高」は変調されたＩＲの存在を表し、論理「低」はＩＲの非存在を表す。マークとスペースは、情報を伝送しない。これらは、ＩＲ受信機における自動利得制御（ＡＧＣ）を安定させるために存在している。第１の同期パルスはデータの開始を知らせ、その後のデータ・ビットのタイミングを開始する点を設定する。連続するＩＲパルス間の間隔は２４データ・ビットを符号化する。

図３は、情報を送るプロトコルを示す、図２の詳細なタイミング・チャートを示す。最初の４ビットはプリアンブル（装置のアドレス）を表し、次の８ビットは特定のコマンドを表し、その後に、プリアンブルとデータ（それぞれ、４ビットと８ビット）の論理的補足を伴う。データは最上位ビットが最初に送信される。

図３は、図２に示す典型的メッセージのデータ部の詳細を示す。これらの要素は完全なメッセージを形成する。リモート・ボタンが押されている間、そしてそのコマンドが有効であると考えられている間、同一のメッセージが絶えず繰り返され、メッセージ間には待機が指定されている。部分的なメッセージは送信されない。完全なメッセージが送信される前に、キー（ボタン）を放しても残りの部分は送信される。各コマンドは２回送られることに注目されたい。

本発明では、各プリアンブルのデータの前、すなわち、マークとスペースの後に４ビットが挿入される。この構成は、図４と図５に示され、４ビットが適正に表示されている。しかしながら、このような構成は一例にすぎず、他の構成も使用することができる。

図６は、実施例についてＩＲ搬送周波数を識別するための４ビット（１ニブル）に関する動作のフローチャートを示す。６００で、ユーザはリモコン１８上で所定の機能ボタンを押す。６０２で、リモコン内のマイクロプロセッサは、メモリ内のコード表（６０４）を使用して、制御しようとする種々の装置に対して適正なメッセージを決定する。ここで３つの可能性があり、図１Ａの２つの実施例は分岐６０６に示され、図１Ｂの実施例は分岐６０８に示される。

最初に分岐６０６に進み、６０８で、ＩＲによってコード（ｃｏｄｅ）が送信される。実施例１については、正確なＩＲ搬送周波数を使用し、実施例２については、ＩＲ搬送波を使用せずにＩＲ搬送周波数のデータを使用する。６１０で、送信機３０はＩＲ信号を受信する。６１２で、マイクロプロセッサはオリジナル・メッセージ（ｏｒｉｇｉｎａｌ ｍｅｓｓａｇｅ）に４ビットのデータを（もしそれが６０２で追加されていなければ）追加し、実際のＩＲ搬送周波数のメッセージを（もしそれが第２の実施例に従って送られていれば）取り除く。６１４で、６１２からのＩＲ周波数のデータを有しかつ搬送波のないメッセージは、ＲＦ搬送波の上にＡＳＫ変調されて送信され、６１５で、受信機３６で受信されたメッセージは復号化され、その４ビットはオリジナル・メッセージから分離される。

分岐６０８に進むと、ここでリモコン１８はＲＦリモコンである。６１６で、マイクロプロセッサは、ＩＲ搬送周波数を表すメッセージに４ビットを追加し、ＩＲ搬送波（もしあれば）をメッセージから取り除く。６１８で、追加されたビットを有するメッセージはＲＦ搬送波（６１５で受信される）の上にＡＳＫ変調される。

６２０で、受信機のマイクロプロセッサは、４ビットを復号化してＩＲ搬送周波数を決定し、６２２で、指定されたＩＲ搬送周波数でＩＲメッセージを再構成し、そしてＩＲ遠隔制御可能な装置によって６２４で受信されるＩＲメッセージを送信する。

本発明の２つの実施例による構成を示す。 本発明の第３の実施例による構成を示す。 ＩＲリモコンのデータについてのタイミング・チャートを示す。 図２のデータについての詳細なタイミング・チャートを示す。 ＩＲ搬送周波数のデータが追加されている、図２のデータのタイミング・チャートを示す。 ＩＲ搬送周波数のデータが追加されている、図４のデータの詳細なタイミング・チャートを示す。 本発明の態様によるシステムの動作を示すフローチャートである。

Claims (2)

1. ある搬送周波数の搬送波を有する情報含有信号をＲＦ送信するＲＦ送信機と、
   前記搬送波をＲＦ送信する代りに、前記搬送周波数を指定するデータを代用する手段と、
   ＲＦ送信を受けるＲＦ受信機であって、前記代用されたデータを使用して、前記指定された搬送周波数を含む情報含有信号を再構成する手段を有する該ＲＦ受信機と、
   を備え、
   ＲＦ送信が、前記代用されたデータを有する情報含有信号によって振幅偏移キーイング変調される、ＲＦ送信システム。
2. 第２の搬送周波数の第２の搬送波を有する情報含有信号によって変調可能な第１の搬送周波数の第１の搬送波を有するＲＦ送信機と、
   送信に備えて、前記第２の搬送波を削除し、実際の搬送波の代りに前記第２の搬送周波数を識別するデータを代用する手段と、
   ＲＦ送信を受けるＲＦ受信機であって、前記代用されたデータを使用して、前記第２の搬送周波数を含む情報含有信号を再構成する手段を有する該ＲＦ受信機と、
   を備え、
   前記ＲＦ送信が、前記代用されたデータを有する情報含有信号によって振幅偏移キーイング変調される、ＲＦ送信システム。
   

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