JP3687947B2

JP3687947B2 - 赤外線通信装置および通信方法、並びに情報機器装置

Info

Publication number: JP3687947B2
Application number: JP07278699A
Authority: JP
Inventors: 雄介山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP2000267771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線通信機能を有するパーソナルコンピュータ、携帯型情報端末等の通信機器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａ−ＲｅｄＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）によって標準化されている４値ＰＰＭ（パルス位置変調）などの赤外線通信方式は、送信側と受信側の間の光空間をただ１つだけ共有していることが前提となっている。
【０００３】
図６は、赤外線通信方式を利用した従来の通信装置を示す。図６において、送信側１１０と受信側１２０は、送信側１１０の赤外線モジュール３と受信側１２０の赤外線モジュール５のただ１つの光空間を共有している。
【０００４】
上記した赤外線通信方式の１つである４値ＰＰＭは、４スロット時間のうち１スロット時間分を発光させて２ビットの情報を運ぶ方式である。
【０００５】
図７は、４値ＰＰＭにおける伝送データの表現例を示す。図７の例では、１スロット時間は１２５ｎｓであり、１シンボル時間は５００ｎｓである。ここで、シンボルは伝送データの最小単位であり、４値ＰＰＭにおいては２ビットである。
【０００６】
シンボル「００」，「０１」，「１０」，「１１」の表現がそれぞれ図７に示されている。図７において、斜線部が発光時間であり、空白部が無発光時間である。
【０００７】
４値ＰＰＭは、以下の特長を有する。
【０００８】
（１）４スロット時間のうちに必ず１スロット時間分発光されるので、受信側で常に同期を取り続けることができる。
（参考：ＵＡＲＴを使ったＩｒＤＡ１．０などの調歩同期通信方式では、１バイト単位でスタートビット・ストップビットを持つため、受信側で同期を取り続ける必要はないが、同期通信方式ではデータを連続して送受信するため受信側で常に同期を取り続ける必要がある。
【０００９】
同期通信方式の例としてＩｒＤＡ１Ｍｂｐｓ方式があるが、それに採用されているＨＤＬＣ手順においては、「０挿入／０削除」により、６ビットのうち少なくとも１ビットは０になることが保証されるため、やはり受信側で同期を取り続けることができる。）
【００１０】
（２）データは４値ＰＰＭ規則に従い、スタートフラグ・ストップフラグは４値ＰＰＭ規則から外しているため、データ透過性（任意のバイナリ情報を送る）のための変換手続きが不要である。
（参考：ＩｒＤＡ１Ｍｂｐｓ方式では、スタートフラグとストップフラグのパターンに７Ｅｈ（０１１１１１１０）を選んでいる。このため、任意のバイナリ情報を送るために、送信側でデータ中に「１」が５個以上続いた直後に「０」を挿入し、データ中にフラグのパターンが現れないようにしている。）
【００１１】
（３）デューティ比（発光時間／全時間）が１／４と低く、消費電力が少ない。
（参考：これは、受信アンプの比較器入力部分における直流レベルをおさえ、小型の携帯情報端末などに採用されることの多い赤外線通信を低消費電力で行えるように考慮したものである。）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように４値ＰＰＭは、赤外線通信に適した優れた通信方式であるが、データ伝送の効率化において必ずしも最適であるとは言い難い。
【００１３】
なぜなら４値ＰＰＭは、受信側コントローラでデータを受信しながら、かつ、同期を取り続ける必要があるため、本質的にデータ信号がクロック同期信号をも兼ねているからである。
【００１４】
本発明の目的は、ドッキングステーションなどのような互いに影響しない２以上の光空間が確保できる通信環境において、２対以上の赤外線モジュールを具備することにより、４値ＰＰＭを拡張し、より高速かつ低消費電力で赤外線通信が行えるようにすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の赤外線通信装置は、送信側モジュールから送信される赤外線信号を、受信側モジュールによって受信してデータ通信する赤外線通信装置であって、前記送信側赤外線モジュールと前記受信側モジュールを少なくとも２対有し、ＰＰＭ方式によって送信データを符号化処理して、前記各送信側モジュールの赤外線発光を制御する送信側コントローラと、前記受信側モジュールの少なくともいずれか一方から得られる受信信号によって同期信号を生成するＰＬＬ部を有し、該ＰＬＬ部にて生成される同期信号に基づいて前記各受信側モジュールの受光信号を同期させて前記ＰＰＭ方式によって復号化処理する受信側コントローラとを備え、前記送信側モジュールのいずれか一方のみの発光状態を有意なビット化条件としたことを特徴とする。
【００１６】
前記送信側コントローラは、ビット符号化するパターンと、ビット符号化しないパターンとを規定して前記ＰＰＭ方式による符号化を行い、前記受信側コントローラは、前記受信側モジュールの受光信号が前記ビット符号化しないパターンである場合にエラー制御を行ってもよい。
【００１７】
また、本発明の通信方法は、請求項１に記載の赤外線通信装置による通信方法であって、前記送信側コントローラが、前記ＰＰＭ方式によって送信データを符号化処理して、前記各送信側モジュールの赤外線発光を制御する発光制御工程と、前記受信側コントローラが、前記各受信側モジュールのいずれかの受信信号によって生成される同期信号に基づいて前記２つの受信側モジュールの受光信号を同期させて前記ＰＰＭ方式によって復号化処理する工程と、を包含することを特徴とする。
【００１８】
前記発光制御工程において、前記送信側コントローラは、ビット符号化するパターンと、ビット符号化しないパターンとを規定して前記ＰＰＭ方式による符号化を行い、前記受信側コントローラは、前記受信側モジュールの受光信号が前記ビット符号化しないパターンである場合にエラー制御を行ってもよい。
【００１９】
本発明の情報機器装置は、情報機器本体と、周辺デバイスを統括的に制御するために、前記情報機器本体に接続された拡張ユニットと、前記情報機器本体と前記拡張ユニットとの間でデータ通信を行なう請求項１に記載の赤外線通信装置とを備える。
【００２２】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の原理を説明する。
【００２３】
互いに影響しない２つ以上の光空間が確保できる通信環境において、２対以上の赤外線モジュールを具備した場合を考える。例えば、本体とドッキングステーションとの間で通信を行う場合において、本体側・ドッキングステーション側ともに１対以上の赤外線モジュールを具備し、送信側・受信側ともに同一コントローラで複数の赤外線モジュールを制御する場合を考える。
【００２４】
従来技術の延長では、すべての伝送路において４値ＰＰＭにより送受信を行うことになるが、これではクロック同期信号が伝送信号に必要以上に含まれることになり、冗長になる可能性がある。
【００２５】
クロック同期信号は伝送路全体として１つあればよいため、同期が取れるパターンを少なくとも１つの伝送路で保証し、他の伝送路は無発光状態とすることにより、ビット化できるパターン数を増やすことができる。
【００２６】
この新しく追加されたパターンを別のビットに割り当てることにより、送受信が高速化され、さらに低消費電力になることが示せる。
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
（実施形態１）
図１は、本発明による赤外線通信方法を利用した通信装置を示す。通信装置は送信側１０と受信側２０とに分かれている。送信側１０は、ホスト１と、コントローラ２と、赤外線モジュール３，４とを備えている。一方、受信側２０は、ホスト８と、コントローラ７と、赤外線モジュール５，６とを備えている。以下、本明細書において、送信側１０が備えている赤外線モジュール３と、受信側２０が備えている赤外線モジュール５とを赤外線モジュールＡという。また、送信側１０が備えている赤外線モジュール４と、受信側２０が備えている赤外線モジュール６とを赤外線モジュールＢとする。
【００２９】
送信側１０は、１対の赤外線モジュールを用い送信を行い、受信側２０も１対の赤外線モジュールを用い受信を行う。すなわち、送信側１０から受信側２０へのデータの送信は、赤外線モジュール３から赤外線モジュール５へデータが送信され、赤外線モジュール４から赤外線モジュール６へデータが送信されることにより行われる。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態１における、図１の送信側１０が備えている赤外線モジュールＡ，Ｂ及びそれらの伝送路Ａ，Ｂを示す模式図である。赤外線モジュールＡから発信されたデータは、伝送路Ａを介して受信側２０へと送信される。また、赤外線モジュールＢから発信されたデータは、伝送路Ｂを介して受信側２０へと送信される。
【００３１】
ここで、伝送路Ａ，Ｂにおける１シンボル時間はいずれも５００ｎｓとする。また、伝送路Ａ，Ｂにおける１スロット時間はいずれも１２５ｎｓとし、伝送路Ａの各スロットをａ０，ａ１，ａ２，ａ３、伝送路Ｂの各スロットをｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３とする。
【００３２】
４値ＰＰＭの場合、データの伝送は、伝送路において４スロット時間のうち１スロット時間分発光させることにより行われるため、伝送路Ａ，Ｂにおいて発光されるパターンは１６通りある。発光状態を１、無発光状態を０とすると、発光されるパターンは次の表１のように表される。
【００３３】
【表１】

【００３４】
しかし、本発明によれば、上記パターンに全スロット時間無発光状態である
（ａ０，ａ１，ａ２，ａ３）＝（０，０，０，０）
（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）＝（０，０，０，０）
を加えることができる。但し、
（ａ０，ａ１，ａ２，ａ３）＝（０，０，０，０）かつ
（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）＝（０，０，０，０）
のパターンは、伝送路Ａ，Ｂのいずれも信号が変化せず、受信側で同期を取ることができないため、不可とする。
【００３５】
これを除いたビット化可能な組み合わせは、５＊５−１＝２４通りとなり、単純に４値ＰＰＭを両伝送路で利用した場合の１６通りと比べて、ビット化できるパターン数が多い。この場合の発光されるパターンは、次の表２のように表される。
【００３６】
【表２】

【００３７】
表２の場合の正確な伝送速度は、ｌｏｇ₂２４＝４．５８．．．ビット／１シンボル時間（５００ｎｓ）となる。しかし、１シンボル時間では効率のよい整数ビットにならないので、倍の２シンボル時間で９ビット分の情報量におさめる方法が推奨される。この場合の伝送遠度は、９ビット／２シンボル時間（１μｓ）＝９．０Ｍｂｐｓとなる。
【００３８】
伝送路１本あたりの伝送量で比較すると、従来技術の場合の伝送速度が８ビット／２シンボル時間（５００ｎｓ）／２＝４Ｍｂｐｓであるのに対し、本発明の場合の伝送速度は４．５Ｍｂｐｓとなり、従来技術に比べ１２．５％高速化されている。
【００３９】
さらに、本発明によれば、平均発光デューティー比（すべてのパターンが同率で現れると仮定）は５／２４となり、従来技術の同１／４と比べると、発光時間が約８３．３％に短縮される。そのため、本発明を赤外線通信方式に適用することにより、通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【００４０】
ここで、伝送データの符号化の実現例を挙げる。
【００４１】
最初に、従来技術（４値ＰＰＭ）を多重化した場合の符号化例を示す。伝送路Ａにより下位２ビットを送信し、伝送路Ｂにより上位２ビットを送信する場合、データ値（Data Value）と実際に伝送される符号（4PPM）との関係は、次の表３のようになる。
【００４２】
【表３】

【００４３】
次に、本発明による符号化例を示す。ここでは、伝送路Ａ，Ｂが上述した２４通りの発光パターンをとり得る場合について考える。まず、データ００００〜１１１１にＶ０００００〜Ｖ０１１１１を割り当て、追加された無発光状態のパターンに、次の表４のようにシンボルＶ１００００〜Ｖ１０１１１を割り当てる。
【００４４】
【表４】

【００４５】
これらの２４通りのシンボルを２つにまとめて、次の表５に示されるように９ビットに符号化する。
【００４６】
【表５】

【００４７】
このように、２４通りを２乗して９ビット分の情報量にまとめるが、定義されていないパターンを受信した場合、受信側でフレームエラーとし、データリンク層で定められたエラー制御を行うことができる。
【００４８】
ここで、エラー制御のための冗長パターンの利用について、４値ＰＰＭの２シンボル時間の場合を例として説明する。データを発光パターンに符号化する方法において、ビット符号化パターン（２９＝５１２パターン存在）と、ビット符号化しないパターン（２４×２４−２９＝６４パターン存在）とを規定する。そして、ビット符号化しないパターンを受信した時、受信エラーカウンタのインクリメントや再送通知等のエラー制御を行う。
【００４９】
図３は、本発明の赤外線通信方式を用いた通信装置が備えているコントローラの構成例を示す。コントローラには、送信側のコントローラ２と、受信側のコントローラ７とが含まれる。図３に示すように、送信側のコントローラ２は、送信ＦＩＦＯ部２ａと、エンコード部２ｂとを備えている。また、受信側のコントローラ７は、受信ＦＩＦＯ部７ａと、デコード部７ｂと、ＰＬＬ部７ｃとを備えている。
【００５０】
以下、図３を参照してコントローラ２，７の制御例を送信フローと受信フローとに分けて説明する。送信フローは下記の１．〜３．の順に行われ、受信フローは下記の１．〜６．の順に行われる。
【００５１】
＜送信フロー＞
１．ホスト１からコントローラ２へ送信データが送られ、送信ＦＩＦＯ部２ａに蓄えられる。
【００５２】
２．送信ＦＩＦＯ部２ａからエンコード部２ｂへ送信データが送られ、エンコード部２ｂにおいてパラレル−シリアル変換された後、拡張されたＰＰＭ方式にエンコードされて、赤外線モジュール（赤外線送信デバイス）３，４へと送られる。
【００５３】
３. 赤外線モジュール３，４から送信データが発光される。
【００５４】
＜受信フロー＞
１．赤外線モジュール５，６（赤外線受信デバイス）が複数の受信データを受光する。
【００５５】
２．複数の受信データが赤外線モジュール５，６からデコード部７ｂとＰＬＬ部７ｃにそれぞれ送られる。
【００５６】
３．ＰＬＬ部７ｃは、複数の受信信号からＰＬＬクロック（ＰＬＬＣＬＫ）を生成する。
【００５７】
４．デコード部７ｂは、複数の受信信号とＰＬＬクロックを元に、拡張されたＰＰＭ方式にデコードする。
【００５８】
５．デコード部７ｂにおいて、デコードされたデータをシリアル−パラレル変換し、受信ＦＩＦＯ部７ａに蓄える。
【００５９】
６．ホスト８が受信データを読み出す。
【００６０】
以上が、４値ＰＰＭを単純に拡張した場合の実施形態であるが、本実施形態においてはコントローラが５７６通りの組み合わせを識別し処理しなければならないため、コントローラにかかる負担は大きい。
【００６１】
そこで、次に、より現実的な実施形態である実施形態２を説明する。
【００６２】
（実施形態２）
実施形態２においても、図１に示すように、実施形態１と同様に送信側１０から受信側２０に対して２対の赤外線モジュールを用いてデータの送信を行う。また、コントローラ２，７の制御についても、上述した実施形態１の場合と同様に行われる。
【００６３】
図４は、本発明の実施形態２における、図１の送信側１０が備えている赤外線モジュールＡ，Ｂ及びそれらの伝送路Ａ，Ｂを示す模式図である。赤外線モジュールＡから発信されたデータが伝送路Ａを介して受信側２０へと送信され、赤外線モジュールＢから発信されたデータが伝送路Ｂを介して受信側２０へと送信される点は、実施形態１と同様である。
【００６４】
実施形態２においては、１シンボル時間を３スロット時間（３７５ｎｓ）とし、３スロット時間で１スロット時間分発光させる３値ＰＰＭを２本の伝送路に適用する。ここで、伝送路Ａの各スロットをａ０，ａ１，ａ２、伝送路Ｂの各スロットをｂ０，ｂ１，ｂ２とする。
【００６５】
発光状態を１、無発光状態を０とすると、伝送路Ａ，Ｂから発光されるパターンは、
（ａ０，ａ１，ａ２）＝（０，０，１），（０，１，０），（１，０，０）
（ｂ０，ｂ１、ｂ２）＝（０，０，１），（０，１，０），（１，０，０）
となる。実施形態１の場合と同様に、上記パターンに全スロット時間無発光状態である
（ａ０，ａ１，ａ２）＝（０，０，０），
（ｂ０，ｂ１，ｂ２）＝（０，０，０）
を加えると、４＊４−１＝１５通りの組み合わせがある。なお、実施形態１と同様に、伝送路Ａ，Ｂともに全スロット時間無発光状態は不可とする。
【００６６】
上記の１５通りのパターンの組み合わせにもう１つのパターン、例えば、
（ａ０，ａ１，ａ２）＝（０，０，０）かつ
（ｂ０，ｂ１，ｂ２）＝（１，０，１）
を追加すると、計１６通りのパターンになる。これは、４ビットの情報量に相当する。
【００６７】
上記の１６通りのパターンによりデータを伝送する場合の伝送速度は、４ビット／３スロット時間（３７５ｎｓ）＝１０．６７Ｍｂｐｓとなる。従って、伝送路１本あたりの伝送量は、約５．３３Ｍｂｐｓとなり、従来技術の場合の伝送速度４Ｍｂｐｓに対して約３３．３％高速化できる。
【００６８】
平均発光デューティー比は、すべてのパターンが同率で現れると仮定した場合に１３／４８＝０．２７．．となり、従来技術の同１／４＝０．２５と比べて発光時間が約８．３％長くなる。しかし、本実施形態の方が実施形態１よりも単純で高速化の度合いが大きい。
【００６９】
下記の表６は、３値ＰＰＭを多重化した場合の符号化例を示す。表６は、４ビットのデータ値（Data Value）を伝送路Ａ，Ｂにより伝送する場合の例を示している。
【００７０】
【表６】

【００７１】
図５は、本発明の通信方法が適用される本体とドッキングステーションの組み合わせを示す。図５において、本体３０とドッキングステーション４０は２対の赤外線モジュール５０，６０によってデータを送受信する。
【００７２】
ここで、ドッキングステーション４０は、周辺デバイス（ＦＤＤやＣＤ−ＲＯＭなどの各種拡張デバイス）を統括的に制御する拡張ユニットであり、本体３０との接続が可能である。
【００７３】
通信機器が他機器との通信を行う場合、従来の通信方法で通信処理しなければ通信できない。しかし、図５に示されるドッキングステーションと本体間におけるデータ通信などのようにシステム固有の通信処理が許されるような条件下においては、本発明の通信方法は非常に有効である。
【００７４】
本発明は、２以上の伝送路を有する赤外線通信装置を持つ情報機器にも適用できる。この場合には、情報機器は、上述した２対の赤外線モジュールを使用した赤外線送受信通信方法と、従来の通信方法（単独の赤外線モジュールを用い、従来の赤外線通信方式で送受信する方法）との２つの通信方法を使用することができ、また、これらの通信方法の選択手段を備えている。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の通信方法によれば、２対以上の赤外線モジュールを具備した通信環境において、個々の赤外線モジュールが独立して通信した場合に比べて、通信の信頼性を同一もしくはほとんど劣化させずに、より高速でかつ赤外線通信が行うことが可能となる。本発明の通信方法は特に、ドッキングステーションと本体間でのデータ通信などのようにシステム固有で固有の通信処理が許されるような条件下においては、非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による赤外線通信方法を利用した通信装置を示す代表図である。
【図２】本発明の実施形態１における、図１の送信側１０が備えている赤外線モジュールＡ，Ｂ及びそれらの伝送路Ａ，Ｂを示す模式図である。
【図３】本発明の赤外線通信方式を用いた通信装置が備えているコントローラの構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２における、図１の送信側１０が備えている赤外線モジュールＡ，Ｂ及びそれらの伝送路Ａ，Ｂを示す模式図である。
【図５】本発明の通信方法が適用される本体とドッキングステーションの組み合わせを示す図である。
【図６】赤外線通信方式を利用した従来の通信装置を示す図である。
【図７】４値ＰＰＭにおける伝送データの表現例を示す図である。
【符号の説明】
１，８ホスト
２，７コントローラ
３，４，５，６赤外線モジュール
１０送信側
２０受信側
３０本体
４０ドッキングステーション
５０，６０赤外線モジュール

Claims

送信側モジュールから送信される赤外線信号を、受信側モジュールによって受信してデータ通信する赤外線通信装置であって、
前記送信側赤外線モジュールと前記受信側モジュールを少なくとも２対有し、
ＰＰＭ方式によって送信データを符号化処理して、前記各送信側モジュールの赤外線発光を制御する送信側コントローラと、
前記受信側モジュールの少なくともいずれか一方から得られる受信信号によって同期信号を生成するＰＬＬ部を有し、該ＰＬＬ部にて生成される同期信号に基づいて前記各受信側モジュールの受光信号を同期させて前記ＰＰＭ方式によって復号化処理する受信側コントローラとを備え、
前記送信側モジュールのいずれか一方のみの発光状態を有意なビット化条件としたことを特徴とする赤外線通信装置。
前記送信側コントローラは、ビット符号化するパターンと、ビット符号化しないパターンとを規定して前記ＰＰＭ方式による符号化を行い、前記受信側コントローラは、前記受信側モジュールの受光信号が前記ビット符号化しないパターンである場合にエラー制御を行う、請求項１に記載の赤外線通信装置。
請求項１に記載の赤外線通信装置による通信方法であって、
前記送信側コントローラが、前記ＰＰＭ方式によって送信データを符号化処理して、前記各送信側モジュールの赤外線発光を制御する発光制御工程と、
前記受信側コントローラが、前記各受信側モジュールのいずれかの受信信号によって生成される同期信号に基づいて前記２つの受信側モジュールの受光信号を同期させて前記ＰＰＭ方式によって復号化処理する工程と、
を包含することを特徴とする通信方法。
前記発光制御工程において、前記送信側コントローラは、ビット符号化するパターンと、ビット符号化しないパターンとを規定して前記ＰＰＭ方式による符号化を行い、前記受信側コントローラは、前記受信側モジュールの受光信号が前記ビット符号化しないパターンである場合にエラー制御を行う、請求項３に記載の通信方法。
情報機器本体と、
周辺デバイスを統括的に制御するために、前記情報機器本体に接続された拡張ユニットと、
前記情報機器本体と前記拡張ユニットとの間でデータ通信を行なう請求項１に記載の赤外線通信装置と、
を備える情報機器装置。