JP4461193B1

JP4461193B1 - 赤外線信号復号回路および赤外線信号復号方法

Info

Publication number: JP4461193B1
Application number: JP2009100250A
Authority: JP
Inventors: 規勝千葉; 敏文山本; 繁保岩田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: JP2010252116A; US7877024B2; US20100266075A1

Abstract

【課題】従来の赤外線信号復号回路に必要であったバンドパスフィルタが不要とし、回路規模を小さくすることができ、消費電力を抑えることができる赤外線信号復号回路を提供する。
【解決手段】赤外線信号が変換された電気信号を変換した２値化信号と赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和である相関信号を生成し、生成した相関信号の２値化を行って復号信号として出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、赤外線信号復号回路および赤外線信号復号方法に関する。

電子機器、例えば、テレビジョン（以下、「ＴＶ」ともいう。）受像機等の操作は、通常、リモートコントローラ（以下、「リモコン」ともいう。）を用いて行われる。一般に、リモコンは、通信手段に赤外線を用いて構成されている。

このようなリモコンは、手持ちが可能な筐体に内蔵された通称「リモコン」と呼ばれる赤外線送信モジュールと、ＴＶ受像機等の電子機器に内蔵された赤外線受信モジュールとから構成されている。赤外線送信モジュールは、キー等の操作に応じた電気信号を３０ＫＨｚ〜６０ＫＨｚの低周波で変調し、この変調信号で赤外線発光ダイオードを駆動する構成であり、電池によって動作する。

一方、ＴＶ受像機等の電子機器に内蔵された赤外線受信モジュールは、フォトダイオードを含むフォトディテクタにより受光した赤外光を必要に応じて増幅した後、検波して操作信号を得ることにより、被リモートコントロール機器となる電子機器に対するオン／オフ制御等を行うように構成されている。このような赤外線受信モジュールにおいては、外来ノイズの影響を低減するため、一般に、検波回路より前の部分に特定の周波数帯だけを通過させるバンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」ともいう。）が備えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４７８５８号公報

しかしながら、上述したようなＢＰＦを備えた赤外線受信モジュールにおいては、ＢＰＦ分だけ回路規模が大きくなり、消費電流量が大きくなってしまう、という問題がある。また、アナログＢＰＦを用いた場合、製造時及び使用時のＢＰＦ特性の調整が必要となり、余計なコストがかかる、という問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来の赤外線復号回路に必要であったバンドパスフィルタが不要とし、回路規模を小さくすることができ、消費電力を抑えることができる赤外線信号復号回路および赤外線信号復号方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の赤外線信号復号回路は、赤外線信号が変換された電気信号を、前記赤外線信号内に含まれる副搬送波周波数の２倍以上の標本化周波数との比較によって２値化信号に変換する比較手段と、前記比較手段で変換された前記２値化信号と前記赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、前記第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記比較手段で変換された前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和を相関信号として生成する相関信号生成手段と、前記相関信号生成手段により生成された前記相関信号の２値化を行って復号信号として出力する復号手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の赤外線信号復号方法は、赤外線信号が変換された電気信号を、前記赤外線信号内に含まれる副搬送波周波数の２倍以上の標本化周波数との比較によって２値化信号に変換する比較工程と、前記比較工程で変換された前記２値化信号と前記赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、前記第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記比較手段で変換された前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和を相関信号として生成する相関信号生成工程と、前記相関信号生成工程により生成された前記相関信号の２値化を行って復号信号として出力する復号工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、赤外線信号が変換された電気信号を変換した２値化信号と赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和である相関信号の２値化を行って復号信号として出力することにより、赤外線信号の副搬送波の基本周波数成分の波形そのものを基準信号として相関をとるようにしたので、従来の赤外線信号復号回路に必要であったバンドパスフィルタが不要であるため、回路規模を小さくすることができ、消費電力を抑えることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の一形態にかかる通信システムの概略構成を示す構成図である。図２は、赤外線受信モジュールの構成を示すブロック図である。図３は、相関信号生成手段の構成を示すブロック図である。図４は、基準信号生成手段から出力される基準信号を示す波形図である。図５は、基準信号生成手段の構成を示すブロック図である。図６は、入力信号と基準信号の位相が異なる場合の問題点を示す説明図である。図７は、入力信号と基準信号の位相が異なる場合の問題を解消した状態を示す説明図である。図８は、相関信号の合成の一例を示す説明図である。図９は、復号手段の構成を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる赤外線信号復号回路および赤外線信号復号方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の一形態にかかる通信システム１の概略構成を示す構成図である。図１に示すように、通信システム１は、テレビジョン（以下、「ＴＶ」ともいう。）受像機２と、当該ＴＶ受像機２に対して赤外線により操作コマンド（リモートコントロール信号）を送信するリモートコントローラ３と、を備えている。

ＴＶ受像機２は、図１に示すように、リモートコントローラ３から出力された赤外光（赤外線信号）を受光して操作コマンド（リモートコントロール信号）を出力する赤外線受信モジュール４と、１チップＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いて構成されてＴＶ受像機２内の全体を制御する制御部５と、制御部５の制御によってディスプレイ７にＴＶ映像を表示するＴＶ機能部６とを備えている。

図２は、赤外線受信モジュール４の構成を示すブロック図である。図２に示すように、赤外線受信モジュール４は、赤外線信号復号回路として機能するものであって、赤外線受光手段１０と、増幅手段１１と、比較手段１２と、相関信号生成手段１３と、復号手段１４と、を備えている。なお、増幅手段１１および比較手段１２はアナログ回路構成であり、相関信号生成手段１３および復号手段１４はデジタル回路構成である。このように、増幅手段１１および比較手段１２以降の回路をデジタル化するというデジタルリッチなシステム構成にすることで、システム全体の回路規模を小さく抑えることが可能となる。また、増幅手段１１および比較手段１２以降の回路をデジタル化するというデジタルリッチなシステム構成にすることで、微細化によって起こるアナログ回路のばらつきで受ける影響を排除することが可能である。そのため、アナログ回路で構成した場合に比して、製造ばらつきが減り、製造コストの低減や特性の安定に結びつく。アナログＢＰＦで必要であった特性の調整も不要である。

赤外線受光手段１０は、リモートコントローラ３から出力された赤外光（赤外線信号）をフォトディテクタ（ＰＤ）で受光する。さらに、赤外線受光手段１０は、フォトディテクタで受光した赤外光（赤外線信号）を、ＩＶ変換アンプで電圧に変換する。

増幅手段１１は、赤外線受光手段１０で得られた電圧を増幅する可変利得アンプである。このように赤外線受光手段１０で得られた電圧を増幅するのは、リモートコントローラ３と赤外線受光手段１０の距離が離れている場合、この電気信号（電圧）が微弱になるためである。このように増幅手段１１を可変利得アンプとして増幅率を可変としたのは、リモートコントローラ３の赤外線信号発生手段（図示せず）と赤外線受信モジュール４との距離が大きく変わる場合において、赤外線受信モジュール４から得られる信号の振幅は大きく変わるため、増幅手段１１の増幅率は適切に調整された方が望ましいからである。

比較手段１２は、１ビットのコンパレータ等で構成されるものであって、増幅手段１１で増幅された電気信号（電圧）を２値化したデジタル信号（２値化信号）に変換する。なお、デジタル信号への変換に際しては、赤外線信号内に含まれる副搬送波周波数の２倍以上のサンプリング周波数（標本化周波数）と赤外線信号が変換された電気信号との比較によって２値化信号に変換する。このように比較手段１２が１ビットのコンパレータで実装されているため、比較手段１２に必要なアナログ回路の規模と消費電力を低くおさえることが可能となっている。

相関信号生成手段１３は、概略的には、比較手段１２から出力された２値化信号に対して、副搬送波（例えば、３８ＫＨｚ正弦波）との相関信号を算出する。ここで、図３は、相関信号生成手段１３の構成を示すブロック図である。図３に示すように、相関信号生成手段１３は、乗算手段２１と、第１基準信号の生成を行う第１基準信号生成手段２２と、積分手段２３と、フリップフロップやメモリ等で構成されておりサンプリング区間を遅延量によって規定する遅延手段２４と、乗算手段２５と、第１絶対値計算手段２６と、加算手段２７と、第２基準信号の生成を行う第２基準信号生成手段２８と、乗算手段２９と、積分手段３０と、乗算手段３１と、第２絶対値計算手段３２と、を備えている。

ここで、第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８について説明する。第１基準信号生成手段２２は、図４の波形図において“○”で示す基準信号を繰り返し出力する。図４の波形図における点線は、赤外線信号の副搬送波の基本周波数と同じ周波数の正弦波である。図４の波形図における“○”は、この正弦波を８倍のサンプリング周波数で標本化した点を示している。副搬送波の周波数としては例えば３８ＫＨｚが用いられ、副搬送波（３８ＫＨｚ）のオーバーサンプル点が基準信号となる。

一方、第２基準信号生成手段２８は、第１基準信号生成手段２２から出力される基準信号とは９０度位相が異なる基準信号を出力する。すなわち、第２基準信号生成手段２８は、図４に示す基準信号とは、２サンプル分ずれた基準信号を繰り返し出力する。

図５は、第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８の構成を示すブロック図である。図５に示すように、第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８は、カウンタ４１とテーブル４２で構成されている。例えば、８倍のサンプリング周波数のサンプル点を出力する場合には、０から７までを繰り返しカウントするようなカウンタ４１を実装する。そして、テーブル４２は、出力される０から７の値に応じて基準信号を出力する。なお、第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８が、カウンタ４１を共通に持つような構成であってもよい。

次に、相関信号生成手段１３の各部の処理動作について図３を参照して説明する。図３に示すように、比較手段１２から出力された２値化信号は、乗算手段２１に入力される。乗算手段２１は、第１基準信号生成手段２２から出力される第１基準信号と、比較手段１２から出力された２値化信号との乗算を行う。並行して、比較手段１２からの入力が遅延手段２４を経て、乗算手段２５に入力される。乗算手段２５は、第１基準信号生成手段２２から出力される第１基準信号と、比較手段１２から出力されて遅延手段２４を経た２値化信号との乗算を行う。乗算手段２１における乗算結果と、乗算手段２５における乗算結果とは、積分手段２３に入力される。積分手段２３は、乗算手段２１における乗算結果と乗算手段２５における乗算結果との差を積分する。これにより、遅延手段２４での遅延量によって規定されるサンプリング区間における、入力信号と第１基準信号との相関値が計算されることになる。積分手段２３の出力信号である相関信号は第１絶対値計算手段２６に入力され、第１絶対値計算手段２６は絶対値演算による検波処理を実行して、検波信号を出力する。

一方、比較手段１２から出力された２値化信号は、乗算手段２９にも入力される。乗算手段２９は、第２基準信号生成手段２８から出力される第２基準信号（第１基準信号生成手段２２から出力される基準信号とは９０度位相の異なる基準信号）と、比較手段１２から出力された２値化信号との乗算を行う。並行して、比較手段１２からの入力が遅延手段２４を経て、乗算手段３１に入力される。乗算手段３１は、第２基準信号生成手段２８から出力される第２基準信号と、比較手段１２から出力されて遅延手段２４を経た２値化信号との乗算を行う。乗算手段２９における乗算結果と、乗算手段３１における乗算結果とは、積分手段３０に入力される。積分手段３０は、乗算手段２９における乗算結果と乗算手段３１における乗算結果との差を積分する。これにより、遅延手段２４での遅延量によって規定されるサンプリング区間における、入力信号と第２基準信号との相関値が計算されることになる。積分手段３０の出力信号である相関信号は第２絶対値計算手段３２に入力され、第２絶対値計算手段３２は絶対値演算による検波処理を実行して、検波信号を出力する。

加算手段２７は、第１絶対値計算手段２６から出力される検波信号と、第２絶対値計算手段３２から出力される検波信号とを加算し、検波信号の和を相関信号として生成して復号手段１４に出力する。

ここで、相関信号生成手段１３において第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８が実装されている理由を説明する。比較手段１２でのサンプリングに使用するクロックの位相と、第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８でのサンプリングに使用するクロックの位相とが完全に合うことは非常に困難である。すなわち、リモートコントローラ３から出力された赤外線信号を比較手段１２で２値化した２値化信号の位相と相関信号生成手段１３における基準信号の位相とは異なることが多い。このようにリモートコントローラ３から出力された赤外線信号を比較手段１２で２値化した２値化信号の位相と相関信号生成手段１３における基準信号の位相とが異なると、図６に示すように、相関信号生成手段１３で得られる相関信号のパワーが減少することになる。そこで、本実施の形態においては、相関信号生成手段１３において第１基準信号生成手段２２および第２基準信号生成手段２８を実装し、９０度位相の異なる２つの基準信号と比較手段１２から出力された２値化信号との相関値をそれぞれ計算するようにしたものである。そして、図７に示すように、各相関値に基づく検波信号をそれぞれ合成することにより、理論上、入力信号と略同じパワーの相関信号を得ることができるようにしたものである。

図８は、相関信号の合成の一例を示す説明図である。図８に示すように、第１絶対値計算手段２６から出力された検波信号（相関信号）および第２絶対値計算手段３２から出力された検波信号（相関信号）には、位相のずれによる歯抜け部（図中、円で囲んだ部分）がそれぞれ発生している。このような歯抜け部においては、相関信号のパワーも減少している。しかしながら、図８に示すように、第１絶対値計算手段２６から出力された検波信号（相関信号）と第２絶対値計算手段３２から出力された検波信号（相関信号）とを加算した加算手段２７から出力される相関信号は、歯抜けがない波形となっており、相関信号のパワーも加算前に比べて増加していることが分かる。このように９０度位相の異なる２つの基準信号を用いることで、位相ずれにも対応することができる。

すなわち、本実施の形態においては、３８ＫＨｚ成分の波形そのものを基準信号として相関をとるようにしたので、特定の周波数帯（３８ＫＨｚ）だけを通過させるバンドパスフィルタが不要となっている。

図３に戻り、このようにして加算手段２７を経て、相関信号生成手段１３から出力された相関信号は、復号手段１４に入力される。図９は、復号手段１４の構成を示すブロック図である。図９に示すように、復号手段１４は、閾値決定手段５１と比較手段５２とを備えている。閾値決定手段５１では、相関信号生成手段１３から出力される相関信号を比較手段５２で２値化する際の閾値を決定する。閾値決定手段５１から出力される閾値信号を用いて、比較手段５２は、相関信号生成手段１３から出力される相関信号の２値化を行う。この２値化信号は、復号信号として復号手段１４から出力される。復号手段１４から出力された復号信号は制御部５に入力され、制御部５によるＴＶ機能部６の制御に用いられる。

このように本実施の形態によれば、赤外線信号が変換された電気信号を変換した２値化信号と赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和である相関信号の２値化を行って復号信号として出力することにより、赤外線信号の副搬送波の基本周波数成分の波形そのものを基準信号として相関をとるようにしたので、従来の赤外線信号復号回路に必要であったバンドパスフィルタが不要であるため、回路規模を小さくすることができ、消費電力を抑えることができる、という効果を奏する。

４赤外線信号復号回路
１１増幅手段
１２比較手段
１３相関信号生成手段
１４復号手段

Claims

赤外線信号が変換された電気信号を、前記赤外線信号内に含まれる副搬送波周波数の２倍以上の標本化周波数との比較によって２値化信号に変換する比較手段と、
前記比較手段で変換された前記２値化信号と前記赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、前記第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記比較手段で変換された前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和を相関信号として生成する相関信号生成手段と、
前記相関信号生成手段により生成された前記相関信号の２値化を行って復号信号として出力する復号手段と、
を備えることを特徴とする赤外線信号復号回路。
前記相関信号生成手段および前記復号手段とは、デジタル回路で構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線信号復号回路。
前記比較手段は、１ビットのコンパレータで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線信号復号回路。
前記電気信号を増幅する増幅手段を更に備え、
前記増幅手段は、増幅率を可変としている、
ことを特徴とする請求項１記載の赤外線信号復号回路。
赤外線信号が変換された電気信号を、前記赤外線信号内に含まれる副搬送波周波数の２倍以上の標本化周波数との比較によって２値化信号に変換する比較工程と、
前記比較工程で変換された前記２値化信号と前記赤外線信号の副搬送波の基本周波数と略同一の周波数である第１の基準信号とのサンプリング区間における相関値である第１の相関信号に対する絶対値演算を施した第１の検波信号と、前記第１の基準信号と位相が９０度異なる第２の基準信号と前記比較手段で変換された前記２値化信号とのサンプリング区間における相関値である第２の相関信号に対する絶対値演算を施した第２の検波信号とを加算した検波信号の和を相関信号として生成する相関信号生成工程と、
前記相関信号生成工程により生成された前記相関信号の２値化を行って復号信号として出力する復号工程と、
を含むことを特徴とする赤外線信号復号方法。