专利名称：配合具有不同ir载频的ir远程控制器的rf远程链路操作距离的经济扩展的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于扩展红外(IR)远程控制系统的有效操作距离的系统，更具体地是涉及这样一种系统，其中RF传输使用ASK调制。
背景本发明涉及一种用于远程控制电子设备，尤其是娱乐电子设备的方案和设备。
存在多种类型的远程受控电子设备，其在远程控制单元和受控设备之间利用红外信号。这样的公知受控设备的类型包括例如VCR、电视机、音频放大器、DVD播放机等。
用于扩展IR远程控制的距离范围的设备是已知的，例如美国专利No.6127941；5142397和4809359。以例如微波、无线电传输等无线方式连接的远程控制扩展系统借助于发射设备将一个信号发射到接收设备，该接收设备提供一个IR信号，包括远程可控设备可执行的特殊命令。
也已经知道有远程控制发射机，其能够识别诸如来自其它的制造商或者用于其它类型设备的红外格式的外部传输格式、存储这些传输格式并且再按照要求发射它们。这样的红外远程控制发射机也被称为“学习(learning)”远程控制器，例如，美国专利No.5515052和4626848。
本发明概述一种用于经济地扩展红外远程控制系统的有效操作范围的系统，该红外远程控制系统具有一个含红外发射机的远程控制单元，以及具有一个有红外接收机的受控设备。该系统包括第一发射机，用于从远程控制单元接收IR信号，以及发射一个对应于从该远程控制单元接收的红外信号的RF输出信号。通过一个RF接收机来接收该RF信号，该RF接收机产生对应于已接收的无线电信号的第二IR信号。该第二IR信号被发射到IR受控设备并且由该IR受控设备来接收。在某些例子中的第一IR控制信号，以及在所有的例子中的RF信号，都包括涉及IR载频的信息/数据。由于不需要发射可能的IR载波的全频谱，所以IR载频的信息/数据，而不是实际IR载频的RF传输，允许RF带宽的减少，从而允许使用幅移键控(ASK)调制。RF接收机解码所接收的信号，并且使用该信息/数据来配置第二IR控制信号，该控制信号与受控设备兼容，并且被发射到该受控设备。
附图简述现在参考附图
图1A示出了根据本发明的两个实施例的方案。
图1B示出了根据本发明第三个实施例的方案。
图2示出了IR远程控制数据的时序图。
图3示出了图2中数据的详细的时序图。
图4示出了具有附加用于IR载频的数据的图2中数据的时序图。
图5示出了具有附加用于IR载频的数据的图4中数据的详细时序图。
图6示出了根据本发明各个方面的系统操作的流程图。
优选实施例详述参考附图，图1A中示出了本发明的两个优选实施例，包括一个或者多个IR受控设备10，诸如VCR、DVD播放机、立体声系统元件等。每个IR受控设备10包括光电检测器14，其适合于接收一个IR信号以控制受控设备10的操作。
远程控制单元18通常用于控制受控设备10的操作。该远程控制单元通常包括键盘20，其中，当按下键盘20的一个或者多个键时，产生一个从红外发射器22发射的红外信号。正如在现有技术中所熟知的，为了操作，红外远程控制单元为一个视线(line of sight)设备，即远程控制单元18必须在受控设备10的光电检测器14的视线之内，或者受控设备10可以是易于接收到该公共房间的墙壁或者其它闭合空间(enclosure)的IR反射的。
为了克服视线(以及反射)的限制，本发明提供一种系统来扩展这样一种红外远程控制系统的有效范围。如图1A所示，该系统包括具有红外接收机或者光电检测器26的第一RF发射机24，该红外接收机或者光电检测器26能够与受控设备10一起被放置在房间或者闭合空间中。光电检测器26响应从远程控制单元18发射的红外信号，以及发射机24产生一个表示从远程控制单元18接收的红外信号的RF信号。正如在这里所使用的，“RF”的意思是低于远红外频率范围的电磁能。该RF信号代表远程控制单元18产生的红外信号，其在该示范性实施例中是在天线32处的一个超高频(UHF)信号。
来自发射机30的无线电信号进而又由RF接收机38的天线34接收，该RF接收机38能够被放置在受控设备10的视线(或者反射)之外，例如，在另一个房间或者其它的闭合空间中。RF接收机38产生一个代表从RF发射机30接收的RF信号的IR信号。RF接收机36的此输出信号以所希望的方式激活受控单元10。多个闭合空间中的用于其它受控设备10的附加RF接收机36可在不需要复用RF接收机38的情况下被使用。
该示范性实施例的RF信号的调制是幅移键控(ASK)。使用这种类型的调制是因为与通常使用的频移键控(FSK)调制相比较，其提供了实质的优点和实惠，正如在下面将进一步讨论的。这两种类型的调制/解调在现有技术中是已知的，因此，为了简洁，除了认为对理解本发明和/或权利要求是必要的内容之外，将不去进一步讨论ASK和FSK调制和解调技术及其电路。
存在被分配用于低功率的不需执照的传输的RF频带。在美国，FCC目前允许低功率传输的使用，即，在295-365MHz的范围内。这种传输的平均功率被限制为例如少于5毫瓦的平均功率进入到输出级。对于发射功率来说，与能够通过C类输出级的电源的简单AM调制而实现的ASK调制相比，FSK调制要求复杂的电子设备和复杂的调制器。此外，FSK传输在全部时间都发射一个载波，使得尽管是以变化的频率、但也不断地发射同样的平均功率，而相反，ASK传输有一个占空度“占(on)”时间，且因此对于进入发射机输出级的相同平均功率来说，峰值功率可能更高。因此，ASK调制在距离上将载送更远。应当注意ASK调制的占空度“占”时间越短，则对于进入输出级的相同的平均功率而言，该峰值功率就可以越高，因此，信号能被发射的距离就越远。
在接收机侧，ASK系统同样比FSK系统更加经济。ASK接收系统基本上需要一个二极管，或许需要在该二极管之前的某种放大和被调谐的电路、以及在该二极管之后的一个低通滤波器。相反，FSK接收系统要求一个相对昂贵的鉴频器，例如，比例检波器，以及在检波之前对于要被削波(clip)的信号要求有足够的RF和IF宽带放大。因此，与FSK系统相比较，ASK系统更加经济，并且由于如上所讨论的其具有高得多的峰值功率而导致其具有更长的距离。不必说，假如FSK系统具有足够的信号强度，那么它就具有更低的噪声。然而，在本例中，ASK系统是更加费效合理的，并且具有比通常使用的FSK系统更大的传输距离。
然而，ASK调制系统具有较低的带宽容量。而IR载频能够从30KHz变化到500KHz。如果RF传输被要求具有足够的带宽以容纳从30KHz到500KHz的IR载波范围，则ASK调制系统将不充足，而将不得不使用FSK系统，这正是目前现有技术中的情况。然而，如果不是RF传输必须具有发射500KHz或者更高IR载频的容量，则已经发现一个四比特半字节信息便足以定义该IR载频而不必实际地发射该IR载频。这是因为通常使用的IR载频的数目有限，并且可以参考一个查找表，该表将告知系统哪个IR载频是选定的那一个。由于要求本系统仅将四个比特加到信号中，所以RF系统不必能够发射一个500KHz IR载波信号，而是能够使用一个较低带宽的系统，即，具有上述优于FSK系统的优点的ASK调制的RF系统。
本系统能够以三种方式配置。仍然参考图1A，在第一个实施例中，由RF发射机30加入定义第一IR载频的四比特半字节，而非对该实际的IR载波进行RF发射，该IR载波被从信号中剥离。在这里所使用的RF发射机30也被称为IR/RF转换器(translator)。在分析从远程控制器18接收的IR载频之后，执行这一操作。在这种情况下，在这里也称为RF/IR转换器的RF接收机36配置第二个IR信号，以使该IR载频是用于IR远程可控设备10的正确的频率，正如从包括在RF信号中的数据所解码的。这允许伴随该要被使用的IR远程可控设备的远程控制。
仍然参考图1A，第二个实施例要使用一个能被教导(taught)的远程控制器，比如一个学习远程控制器，它例如使用在其ROM中的用于IR远程可控设备的查找表，以便确定IR载频是什么，以及将此类信息作为半字节加入到发射给RF发射机30的数字字(digital word)中，该ROM可以是或不是其微处理器的一部分。在这种情况下，RF发射机30不需要分析来自远程控制器18的IR信号来确定IR载频，而是能够直接从加到IR信号中的数据读出载频信息，并且以一种RF接收机36可理解的形式发射这种数据，而在其传输中不包括IR载波本身。在这种情况下，如果远程控制器提供IR载波，则该IR载波就被从RF发射的信号中剥离。如上所述，RF接收机36配置第二IR信号，使得IR载频是用于IR远程可控设备的正确频率。在这种情况下，能使用学习IR远程控制器，或者能使用一个现成的通用远程控制器，其恰巧包括作为其发射字一部分的、有关IR载频的这种信息。如上所讨论的，在第一和第二个实施例中，由于IR载波未被包括在RF传输中，所以RF发射机载波能够被进行ASK调制。
现在参考图1B，在第三个实施例中，远程控制器18不是仅仅一个IR远程控制器，而是也可以是一个RF远程控制器，其意味着RF输出信号能够直接由接收机36接收，因此消除了单独的发射机30。然而，象前面一样，RF远程控制器将不是对IR载频进行RF发射，而是发射一个定义了该IR载频将是什么的四比特半字节的数据，以及RF载波被进行ASK调制。接收机38仍然提供一个IR控制信号，该控制信号具有用于远程控制该IR远程可控设备的正确的IR载频。应当注意，在这种情况下，RF远程控制器和RF发射机被放置在同一个外壳(housing)中。以类似的方式，对于上述结合附图1A所讨论的两个其它的实施例来说，IR远程控制器18和RF发射机30都能被放置在一个公共的外壳中。
该RF远程控制器也发射IR，因此，提取IR码、添加表示IR频率的4比特半字节，并且将该半字节耦合到RF远程发射机部分是一件简单的事情。远程控制器中的微处理器已经知道需要什么IR频率，因为它为了IR发射必须进行合成，因此，使该微处理器创建这4比特半字节并且将其添加到RF消息中是一件很小的事情。这类似于发射机30在做的工作，但其消除了对这样的单独步骤的需要。
现在转向四比特半字节，其大小是基于当前使用的载频数量。因此，四比特半字节指定了16种可能的IR额定载频。然而，如果条件许可，则能够使用多于四个比特，例如一个八比特字节将能够指定256种可能的IR载频。然而，甚至这样一种扩大了的IR载频比特长度仍将能提供ASK调制的优点，即与使用足够的RF带宽来发射能被使用的所有范围的IR载频相比，由于所需传输带宽的大大减少以及增加的峰值功率与平均功率比的原因，包括定义IR载频的这种信息仍是更加经济的。
为了信息的目的，通常使用的IR远程控制器的特性如下所述
图2示出了现有技术的IR远程控制器的时序图。IR传输包括振幅调制IR的脉冲串，具有借助于脉冲之间的间隔(没有IR)而编码的数据。这被称为脉冲位置调制(PPM)，因为脉冲的宽度不会变化，仅仅是前沿的定时变化。这就是为什么存在设置该初始定时的同步脉冲的原因。在此同步脉冲之后，定时器在离散的时间查找一个脉冲的另一个前沿以确定什么信息被发送(比特0，比特1，发射结束等)。这些都是基于从接收到的上一个有效脉冲沿起的定时。然后，将该PPM数据(没有指定该IR载频的四比特半字节数据)调制到IR载波上用于IR控制码的常规传输。
再次参考图2，对于IR包络，逻辑“高”表示已调制IR的出现，而逻辑“低”表示IR不存在。标记和空格不传送信息；它们被给出以便安排在IR接收机中的自动增益控制(AGC)。第一同步脉冲用信号通知数据的开始并且建立了开始定时随后的数据比特的点。在连续的IR脉冲之间的间隔编码24个数据比特。
图3显示了示出用于发送信息的协议的、图2的时序图的详细时序图。第一个4比特表示前同步信号(设备地址)，而接下来的8比特表示具体的命令，其后是前同步和数据(分别是4和8比特)的逻辑补码。数据首先从最高有效位发送。
图3示出了图2表示的一个典型消息的数据部分的细节。这些元素形成了一个完整的消息。只要按下远程按钮且该命令被认为是活动的，同样的消息就以消息之间规定的等待被连续重复。不传送部分的消息。如果在发送一个完整消息之前释放该键，则仍然发送剩余的部分。注意每个命令被发差两次。
将4比特半字节插入到数据的各个前同步信号之前，即标记和空格之后，是在本发明的意图之内。图4和5中示出了这种布局，其中4比特半字节被适当地指明。然而，这样一种布局仅仅是示范性的，且其它的布局也能被使用。
图6示出了涉及4比特半字节的操作的流程图，该4比特半字节对于实施例是用于标识IR载频，如下所示在600处，用户按下在远程控制器18上的一个所希望的功能按钮，在602处，远程控制器中的微处理器使用在604中存储器中的、对于不同产品的代码表来确定正确的消息代码。现在有三种可能性存在，分支606示出图1A的两个实施例和分支608示出图1B的实施例。
首先看分支606，在608处，对于实施例1，使用正确的IR载频经IR来发射代码，而对于实施例2，使用IR载频数据而非IR载波经由IR来发射代码，在610处，发射机30接收IR信号，在612处，如果在602处4比特数据没有被添加的话，微处理器将4比特数据附加到原始消息上，以及如果根据第二个实施例实际IR载频已经被发送，则剥离该消息的实际IR载频，在614处，来自612的具有IR频率数据而不具有载波的消息被ASK调制到RF载波上，RF载波在614被接收机36接收，其中该消息被解码并且4比特半字节被从原始消息中分离。
参考分支608，其中远程控制器18是一个RF远程控制器，在616处，微处理器将4比特半字节添加到表示IR载频的消息中，以及如果有IR载频，则从该消息中剥离IR载频。在618处，具有添加的比特的消息被ASK调制到RF载波上，其在614处被接收。
在620处，接收机微处理器解码4个比特以确定IR载频，以及在622，以特定的IR载频重新构建该IR消息，并且发送IR消息，该IR消息由IR远程可控设备在624处接收。
权利要求
1.一种用于将命令发送到IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于发送一个第一IR控制信号；一个第二控制设备，用于接收该第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第三控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收；该RF信号被幅移键控调制。
2.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于发送一个没有IR载波的第一IR控制信号；一个第二控制设备，用于接收该第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第三控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备；该第一控制设备在该第一IR控制信号内发送标识一个IR载频的数据，所述数据被包括在该第三控制设备接收的RF信号中，并且被第三控制设备用于将第二IR控制信号配置在标识的IR载频上。
3.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于发送包括一个IR载频的第一IR控制信号；一个第二控制设备，用于接收该第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第三控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备，该第二控制设备在该RF信号内发送标识该IR载频的数据，而不发送该IR载波，所述信息由第三控制设备用于将第二IR控制信号配置在所标识的IR载频处。
4.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于发送一个没有IR载波的第一IR控制信号；一个第二控制设备，用于接收该第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第三控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备；该第一控制设备在该第一IR控制信号内发送标识一个IR载频的数据，所述数据被包括在第三控制设备接收的RF信号中，并被该第三控制设备用于将第二IR控制信号配置在所标识的IR载频处；该RF信号被幅移键控调制。
5.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于发送包括一个IR载频的第一IR控制信号；一个第二控制设备，用于接收该第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第三控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备，该第二控制设备在RF信号内发送标识该IR载频的数据，而不发送该IR载波，所述数据由第三控制设备使用来将第二IR控制信号配置在所标识的IR载频处；该RF信号被幅移键控调制。
6.权利要求1-5的远程控制系统，其中该第一控制设备和该第二控制设备位于不同于该第三控制设备和该可控设备的一个闭合空间中。
7.权利要求1-6的远程控制系统，其中存在多个第三控制设备和相应的可控设备，各个第三控制设备响应一单个第二控制设备。
8.权利要求1-7的远程控制系统，其中该第一控制设备和该第二控制设备被一起放置在一个公共的外壳中。
9.权利要求1、4或5的远程控制系统，其中第一IR控制信号的一个型式调制该第二控制设备的RF输出发射机级的电源。
10.权利要求9的远程控制系统，其中100％来自该第一控制设备的峰值信号输出容量调制该RF发射机。
11.权利要求9的远程控制系统，其中小于100％来自第一控制设备的峰值信号输出容量调制该RF发射机。
12.权利要求11的远程控制系统，其中RF发射机被过调制，以及具有一个“占”的时间短于“空”的时间的占空度。
13.权利要求2、3、4或5的远程控制系统，其中指明该IR载频的数据至少是4个比特长。
14.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于发送一个RF信号，以及一个第二控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的IR控制信号，该IR控制信号可由该IR远程可控设备接收；该RF信号被幅移键控调制。
15.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统包括一个第一控制设备，用于发送一个RF信号，以及一个第二控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的IR控制信号，该IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备；该第一控制设备在RF信号内发送标识IR载频，所述数据由第二控制设备用于将IR控制信号配置在所标识的IR载频处。
16.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统包括一个第一控制设备，用于发送一个RF信号，以及一个第二控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的IR控制信号，该IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备；该第一控制设备在RF信号内发送标识IR载频，所述数据被第二控制设备用于将该IR控制信号配置在所标识的IR载频处。该RF信号被幅移键控调制。
17.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于接收一个第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第二控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收；该RF信号被幅移键控调制。
18.一种用于将命令发送到一个IR远程可控设备的远程控制系统，包括一个第一控制设备，用于接收一个第一IR控制信号并且发送一个对应于该第一IR控制信号的RF信号；以及一个第二控制设备，用于接收该RF信号并且发送一个对应于该RF信号的第二IR控制信号，该第二IR控制信号可由该IR远程可控设备接收，用于控制该可控设备，该第一控制设备在RF信号内发送标识IR载频的数据，而不发送IR载波，所述数据由第三控制设备用于将第二IR控制信号配置在所标识的IR载频处；该RF信号被幅移键控调制。
全文摘要
一种用于经济地扩展红外远程控制系统的有效操作范围的系统，该红外远程控制系统具有一个含红外发射机的远程控制单元，以及一个具有红外接收机的受控设备。该系统包括一个第一发射机，用于从远程控制单元接收IR信号，以及发射一个对应于从该远程控制单元接收的红外信号的RF输出信号。通过一个RF接收机来接收该RF信号，该RF接收机产生对应于已接收无线电信号的第二IR信号。该第二IR信号被发射到IR受控设备并且被该IR受控设备接收。在某些例子中的第一IR控制信号，以及在所有的例子中的RF信号，都包括涉及IR载频的信息/数据。由于不需要发射可能的IR载波的全频谱，所以IR减频的这个信息/数据，而不是实际IR载频的RF传输，便允许RF带宽的减少，从而允许使用幅移键控(ASK)调制。RF接收机解码所接收的信号，并且使用该信息/数据来配置第二IR控制信号，该控制信号与受控设备兼容，并且被发射到该受控设备。
文档编号G08C17/02GK1507611SQ02809501
公开日2004年6月23日 申请日期2002年5月6日 优先权日2001年5月10日
发明者M·A·普格尔, M A 普格尔 申请人:汤姆森许可公司