专利名称：包括编码功能以减小被发送信号中最大数目的接连空格的红外通信系统的制作方法
相关技术描述本发明涉及无线通信系统，该无线通信系统包括至少一个具有用于发送红外信号的客户机发射机的客户机，和具有用于接收由客户机发送的红外信号的主机接收机的主机，该客户机和主机都具有内部RS-232端口，客户机包括用于生成数据的数据生成器，和用于调制所述数据并把所述调制的数据传送到客户机发射机的调制器，该主机包括用于解调由主机接收机接收的IR信号的解调器和用于解译接收信号的数据解译器。
这样的无线通信系统是公知的。在这样的系统中，客户机通常是移动站(例如遥控器)，它与主机(例如机顶盒)通信。这样的系统的例子是Sejin WEB-TV(网络电视)系统。在公知的系统中，数据以NRZ(非归零)格式进行输送。无线RS-232数据链路是通过把发射机与接收机直接连接到主机的串行RS-232端口而建立的。
在客户机内生成的和在主机内操控的信息通常具有NRZ(非归零)信号的形式，即1和0的序列。NRZ数据可被看作为矩形脉冲序列。在公知的设备中，所有的数据都遵从RS-232标准数据格式。在标准RS-232数据格式中，信号由8个数据比特、1个开始比特和1或2个停止比特的序列组成，因此每个字符总共包括10或11个比特，每个比特或者是零(也称为空格)或者是1(也称为标志)。
用于通过无线传输信道调制而建立主机与客户机间的直接链路的、具有标准RS-232数据格式的信号可被调制(解调)来把所述数据从客户机传送到主机。然而，当发送和接收这种调制数据时将引起以下的一个或多个问题-噪声和干扰易感性；-数据比特错误；-由于在基于载波的IR接收机上的AGC调谐而引起的灵敏度降低；
-在红外发射机级中的高的功率消耗。
发明概要本发明的目的是提供一种无线通信系统，其中解决和/或减轻一个或多个上述的问题，然而同时限制了对于附加的微处理器单元的需要，特别是在主机中。
为此，按照本发明的无线通信系统的第一实施例的特征在于，客户机包括编码功能，用来将数据生成器按标准RS-232生成的数据编码成代码，把编码的数据发送到内部客户机RS-232端口，其中每字符的数据比特的数目增加，而接连的空格的最大数目减小；被耦合到所述客户机RS-232端口和客户机发射机的调制器；被耦合到主机接收机和主机的内部RS-232端口的解调器，以解调所调制的IR信号；以及被耦合到主机内部RS-232端口的主处理器。
按照本发明的无线通信系统的第二实施例的特征在于，客户机包括编码功能，用来将数据生成器按标准RS-232生成的数据编码成代码，把编码的数据发送到内部客户机RS-232端口，其中每字符的数据比特的数目增加，而接连的标志的最大数目减小；被耦合到所述客户机RS-232端口和客户机发射机的调制器，被耦合到主机接收机和主机的内部RS-232端口的解调器，以解调所调制的IR信号；以及被耦合到主机内部RS-232端口的主处理器，其中客户机发射机包括倒相器，用于把标志倒相为空格以及进行相反的倒相。
把标准RS-232代码变换成具有增加数目的比特和减小数目的最大的接连空格的代码(在第一实施例中)，使得至少能够减轻某些上述的问题。在第二实施例中，最大数目的接连的标志被减小，但由于倒相器(其把空格倒相为标志以及反之亦然)，这个实施例在所发送信号中接连空格的最大数目被减小方面，等价于第一实施例。更具体地(正如将在下面说明的)，由于在发射机与接收机之间传输的信号中接连空格的最大数目的减小，有可能减小带宽，减小噪声和干扰易感性，以及可以减小在最大和最小脉冲持续时间之间的比值，这在接收机中利用数据限幅电路(data-slicing circuit)时减少比特差错。
在按照本发明的系统中，通过编码功能来执行数据的编码，该编码功能可以是编码器(例如，微处理器或编码电路)或是在客户机中的编码软件功能，它把编码的数据发送到客户机的内部RS-232端口，然后，客户机把它们传送到IR发射机，IR发射机调制这些信号并对其进行发送。发射机可包括倒相器，如第二实施例那样，以便把标志倒相为空格以及反之亦然。因为它是通过内部RS-232端口发送的，所以比特的时序是按标准RS-232格式。编码的信号被调制以及被发送到主机的接收机，接收的信号在主机中被解调。被解调的、仍旧编码的信号然后直接发送到主机的RS-232 UART并通过它(因为比特的时序是按标准RS-232格式的)。这样的RS-232 UART是许多处理器的商品接口(commodity interface)。通过RS-232 UART传送的信号然后可以在主处理器的译码功能中被译码，而不需要单独的微处理单元。在公知的系统中，常常利用需要附加的微处理器单元的RS-232时序独立的编码功能。从标准RS-232格式改变比特时序的编码和译码方案需要在主机的接收机/解调器与RS-232 UART之间的、在主机中的单独的微控制器，用于译码信号和把它们变换成可被主处理器的RS-232 UART处理的信号。这样的附加微处理器很大地增加了该系统的成本。在按照本发明的系统和方法中，译码是在主机的RS-232 UART后面完成的，它去除对于附加微处理器的需要。没有像本发明那样减小接连的标志或空格的最大数目的编码和译码方案并不或只在较小的程度上导致所述问题的减轻。
可以指出，当只考虑发送/接收方时，在编码数据中每字符的比特数的增加本身减小了最大的数据传送速度(总的数据率)。然而，与在RS-232 UART之前必须使用单独的微处理器完成编码的系统相比较，总的有效的最大数据传送速率(净数据率)并没有减小，但由于不需要单独的微控制器的事实，所以大致上(grosso modo)是可比较的或甚至被增加。这样的微处理器固有地大大减慢被看作整体的该系统的传送速度。
在优选实施例中，编码电路编码该数据，以使得接连空格的最大数目等于接连的空格或标志的最小数目。这样的编码/译码方案使得出现了上述问题的非常有利的减轻。
在另一个优选实施例中，编码/译码是通过编码/译码表完成的。
通过此后描述的实施例，将阐述和明白本发明的这些和其他方面。
附图简述在图上
图1示意地显示无线通信系统，图2示意地显示按照本发明的第一实施例的无线通信的客户机和主机，图3示意地显示按照本发明的第二实施例的无线通信的客户机和主机。
附图不是按比例画的。通常，等同的部件在图上用相似的数字表示。
优选实施例详细描述图1示意地显示包括至少一个主机(2)和至少一个客户机(1)的无线通信系统的一般情形。客户机(1)和主机(2)通过在无线媒体上发送和接收IR信号(5)(用箭头表示)而互相通信。客户机包括发射机(3)，用于发送IR信号，主机包括接收机(4)，用于接收IR信号。IR信号是被调制的。
用于通过无线传输信道调制来建立主机与客户机间的直接链路的、具有标准RS-232数据格式的信号可被调制(解调)来把所述数据从客户机传送到主机。然而，当发送和接收此调制数据时将引起一个或多个以下的问题-由于对NRZ数据的高带宽要求而引起的噪声和干扰易感性；-由于用自适应限幅参考的数据限幅的差错而引起的NRZ数据比特差错；-由于基于载波的IR接收机上的AGC调谐而引起的灵敏度降低；-红外发射机级中的高的功率消耗。
RS-232标准规定两个逻辑电平-逻辑‘0’被称为‘空格’，以及具有从3.3到15V的电压电平-逻辑‘1’被称为‘标志’，以及具有从-3.3到-15V的电压电平。
一个字节可被看作为一个矩形脉冲序列，其中脉冲的最小持续时间Tmin由接连空格的最小数目乘以1比特的标准持续时间代表。这等于1比特时间。最大数目的接连的空格(后面是标志)代表最大脉冲持续时间Tmax。这个最大脉冲持续时间Tmax按照RS-232标准等于10比特时间(停止-开始比特过渡总是空格-标志)。
通过无线链路调制和解调这样的信号将意味着当无线链路输送持续时间范围从Tmin到Tmax的脉冲时，解调的信号需要从1/Tmax到1/Tmin的带宽。这个高的带宽要求将使得无线链路易受到带内噪声和干扰的影响。所需要带宽的减小减轻了这个问题。在按照本发明的系统中，接连的空格的最大数目被减小，因此Tmax被减小，以及所需要的带宽被减小。在优选实施例中，接连的空格的最大数目和最小数目是相同的，即1，以及所需要的带宽被大大地减小。这个优点对于所有的系统都成立。
当在接收机中使用数据限幅电路时，出现另一个优点。许多接收机将具有自适应限幅参考的数据限幅电路用于把被解调的输出信号脉冲整形到适当的数字信号电平。自适应限幅参考被设置为具有限幅电平时间常数tslice。最有效的限幅电平时间常数是在三个极端情形之间的折衷-最大数目的接连空格后面跟随一个标志-一个空格后面跟随最大数目的标志，-一个空格后面跟随一个标志。
在按照本发明的系统中，极端情形互相更接近，这使得能够更好地折衷，由此减小延时和比特差错。
当在基于载波的IR接收机上进行AGC调谐时，出现另一个优点。
许多基于载波的IR接收机在其中具有AGC(自动增益控制)功能。这个AGC使时间常数tAGC设置为大的数值，以使得该IR接收机对于来自直流DC光源的噪声不敏感，而对于短持续时间脉冲敏感。这个时间常数tAGC必须大于Tmax，否则接收不到真实的信号。因为在按照本发明的系统中Tmax被减小，所以tAGC可被减小，噪声可被减小。
图2示意地显示图1的无线通信系统的客户机(21)。客户机包括发射机(23)、用于生成数据的生成器(26)、和用于编码数据以及把编码的数据发送到内部RS-232端口(28)的编码软件功能(27)，编码的信号在调制器(30)中被调制，该调制器被载频生成器(29)提供以载频。编码的和调制的信号(25)被发送到主机(22)，主机(22)包括接收机(24)，它把编码的和调制的信号发送到解调器(31)。接收机在本例中包括AGC(自动增益控制)电路。在解调后，信号在可选地借助于自适应限幅参考电路而被脉冲整形后通过内部RS-232端口传送，以及在该主处理器(34)中且由该主处理器(34)译码，该主处理器包括译码功能(35)。译码功能可以是硬件或软件的任何片段，诸如用于译码该已编码的数据的电路或程序(的一部分)。在优选实施例中，利用查找表来进行译码。在优选实施例中，RS-232端口配备有RS-232缓冲器电路(33)。这提供更高速度的附加优点，或替换地，和/或部分地共同提供可以降低主处理器的时间响应的可能性。
下面在表1中给出可能的编码/译码方案，其中原先的信号的4比特序列被编码成8比特，其中1代表标志以及0代表空格。在客户机中的编码电路和在主处理器中的译码器都包括用于按照这个表把未编码的数据变换成编码的(Manchester双相)数据和进行相反变换的装置。
表1原先信号编码信号 附注00000101 0101 编码是在发送信号通过客户机的内部 RS-00010101 0110 323端口之前完成的。
00100101 1001 译码是在主机的主处理器中、在主机的主00110101 1010 处理器的内部RS-323端口后完成的01000110 010101010110 011001100110 100101110110 101010001001 010110011001 011010101001 100110111001 101011001010 010111011010 011011101010 100111111010 1010可以看到，在原先信号中接连的空格(零)的最大数目是4，因此tmax是四倍比特时间，在编码信号中接连的空格的最大数目是2，因此tmax是二倍比特时间。对于以上给出的实施例的例子还应当指出，对于所发送的每个字节(＝2个8比特的编码信号)，接连的零的最大数目从8减小到2。该被解调的信号的带宽由于tmax的减小而可以很大地减小，因此减小对于带内噪声和干扰的易感性。信号本身在被发送通过客户机的内部RS-323端口之前被编码，此后该信号被调制，然后信号在被接收和被解调器解调之后，可以直接发送通过主机的主处理器的内部RS-323 UART。因为Tmax被减小，TAGC可被减小，从而改进信号噪声比。因为Tmax被减小(比值Tmax/Tmin也减小)，由于数据限幅而引起的差错可被减小。
下面在表2上给出按照本发明的编码方案的另一个例子。
表2原先信号编码信号 附注00001111 0101编码是在发送信号通过客户机的内00011110 1011部RS-323端口之前完成的。
00101101 0111译码是在主机的主处理器中、在主00111010 1111机的主处理器的内部RS-323端口01000101 1111后完成的01011110 110101101101 101101111011 011110000110 111110011101 110110101011 101110110111 011111001011 110111010111 101111100110 110111111011 1111可以看到，在原先信号中接连的空格(零)的最大数目是4，因此tmax是四倍比特时间，在编码信号中接连的空格的最大数目是1，因此tmax是1比特时间。还应当指出，在这个方案中，8比特编码的数据的最后比特总是标志(1)。结果，当发送两个8比特数据时，接连的空格的最大数目保持为1。带宽甚至可以比给出的第一例减小更多。表2所示的编码方案超过表1所示的编码方案的优点在于，每个已编码信号的零的平均数目是2。在数据传送期间，零需要能量。在按照表2的方案中，这个能量比按照表1的方案的能量更低，虽然平均来说是与未编码的数据相同的，但比未编码的信号更恒定。在这个方案中，接连的空格的最大数目也等于接连的空格的最小数目。由此，Tmax/Tmin尽可能地减小。
以上给出的表显示在按照本发明的设备中可使用的编码/译码方案的例子。
图3显示本发明的第二实施例的例子。在这个实施例中，发射机23包括倒相器，用来把标志倒相成空格，并且反之亦然。同样地，接收机24包括倒相器37。在第二实施例中，编码功能做成为使得接连的标志的最大数目被减小。例如通过在表1和2中在编码信号中把所有的一改变成零以及进行相反改变，可以得到这样的编码方案的两个例子。由于在编码信号中接连的标志的最大数目被减小和编码信号以倒相模式被发送，在所发送的信号中接连的空格的最大数目有利地被减小。信号的倒相对于减小功率消耗可以是有利的。
如上所述，接收机包括倒相器。在实施例中，如果在主处理器中的译码表是客户机中编码表的镜像，则这个接收机倒相器可以省去。一方面，这样的系统需要多少更复杂的编码/译码方案，因为编码/译码表并不完全互相相同，然而，另一方面，在接收机中不需要倒相器，这可降低成本。
应当指出，表1显示其中接连的标志的最大数目和接连的空格的最大数目都减小(从4到2)的编码方案，以及在表1的例子中二者减小到相同的量。这样的编码/译码方案通常是其中接连的标志和空格的最大数目都减小的所有的编码方案，其可应用于第一以及第二实施例，即，只是在客户机与主机之间传输之前有或没有倒相器。
对于上述的所有的编码/译码方案，译码是在主处理器中主机的RS-232 UART之后完成的，在公知的系统中不需要附加的微处理器。不必使用微处理器的可能性在成本以及整体的净比特传送速率方面提供很大的优点。
简言之，本发明可被描述如下无线通信系统包括具有用于发送红外信号的发射机(3，23)的客户机(1)，和具有用于接收红外信号(5，25)的主机接收机(4，24)的主机(2)，客户机和主机具有内部RS-232端口(28，32)。客户机包括用于生成数据的数据生成器(26)，和用于调制所述数据以及把所述调制的数据传送到客户机发射机(23)的调制器(30)。主机包括用于解调由主机接收机接收的IR信号的解调器(31)。客户机(1，21)包括编码电路(27)，编码由数据生成器按标准RS-232格式生成的数据，以便减小在所发送的信号中接连的空格的最大数目。主机的解调器被耦合到主机接收机和主机的内部RS-232端口，以便解调该被调制的IR信号，以及被耦合到主机内部RS-232端口的主处理器(34)被使用来例如优选地通过查找表译码该数据。优选地，编码功能在主机中管理，这既不需要也不具有附加的微处理器进行译码。
权利要求
1.一种无线通信系统，包括具有用于发送红外信号的客户机发射机(3，23)的至少一个客户机(1，21)，和具有用于接收由客户机发送的红外信号(5，25)的主机接收机(4，24)的主机(2)，该客户机和主机都具有内部RS-232端口(28，32)，该客户机包括用于生成数据的数据生成器(26)，和用于调制(30)所述数据以及把所述调制的数据传送到客户机发射机(23)的调制器，该主机包括用于解调由主机接收机接收的IR信号的解调器(31)，其特征在于，该客户机(2，21)包括编码功能(27)，把由数据生成器按标准RS-232生成的数据编码成代码，以及把编码的数据发送到内部客户机RS-232端口，其中每字符的数据比特的数目被增加，而同时与未编码的数据相比较，接连的空格的最大数目被减小；该调制器(30)被耦合到所述客户机RS-232端口(28)和客户机发射机(23)，该主机包括被耦合到主机接收机(24)和主机的内部RS-232端口(32)的解调器，用来解调该被调制的IR信号，以及被耦合到主机内部RS-232端口(32)的主处理器(34)，该主机包括译码功能(35)，用于译码通过主机的内部RS-232端口接收的解调的数据。
2.如权利要求1或2中要求的无线通信系统，其特征在于，编码功能这样地编码数据，以使得接连的空格的最大数目等于接连的空格的最小数目。
3.如权利要求1中要求的无线通信系统，其特征在于，编码功能这样地编码数据，以使得接连的标志的最大数目被减小。
4.一种无线通信系统，包括具有用于发送红外信号的客户机发射机(3，23)的至少一个客户机(1，21)，和具有用于接收由客户机发送的红外信号(5，25)的主机接收机(4，24)的主机(2)，该客户机和主机具有内部RS-232端口(28，32)，该客户机包括用于生成数据的数据生成器(26)，和用于调制(30)所述数据以及把所述调制的数据传送到客户机发射机(23)的调制器，该主机包括用于解调由主机接收机接收的IR信号的解调器(31)，其特征在于，客户机(2，21)包括编码功能(27)，把由数据生成器按标准RS-232生成的数据编码成代码，以及把编码的数据发送到内部客户机RS-232端口，其中每字符的数据比特的数目被增加，而同时与未编码的数据相比较，接连的标志的最大数目被减小；该调制器(30)被耦合到所述客户机RS-232端口(28)和客户机发射机(23)，该客户机发射机包括倒相器，用于把标志倒相成空格以及进行相反的倒相，该主机包括被耦合到主机接收机(24)和主机的内部RS-232端口(32)的解调器，用来解调该被调制的IR信号，以及被耦合到主机内部RS-232端口(32)的主处理器(34)，该主机包括译码功能(35)，用于译码通过主机的内部RS-232端口接收的解调的数据。
5.如权利要求5中要求的无线通信系统，其特征在于，主机接收机包括倒相器，用于把标志倒相成空格和进行相反的倒相。
6.如权利要求1或2中要求的无线通信系统，其特征在于，主处理器包括译码功能(35)。
7.如权利要求6中要求的无线通信系统，其特征在于，主机不包括与主处理器分开的、用于译码的微处理器。
8.如权利要求4中要求的无线通信系统，其特征在于，编码功能这样地编码数据，以使得接连的标志的最大数目等于接连的标志的最小数目。
9.如权利要求1或4中要求的无线通信系统，其特征在于，编码/译码是通过编码/译码查找表完成的。
10.如权利要求1或4中要求的无线通信系统，其特征在于，主机接收机包括自适应限幅参考电路，用于对被解调的输出信号进行脉冲整形。
11.如权利要求1或4中要求的无线通信系统，其特征在于，主机接收机包括AGC电路。
12.一种在无线通信系统中传送数据的方法，所述系统包括具有用于发送红外信号的客户机发射机(3，23)的至少一个客户机(1，21)，和具有用于接收由客户机发送的红外信号(5，25)的主机接收机(4，24)的主机(2)，该客户机和主机都具有内部RS-232端口(28，32)，在该方法中-数据在该客户机中生成和被调制，和-所述调制的数据被传送到客户机发射机(23)，-该被调制的数据在主机中被解调，其特征在于，-在客户机(2，21)中，该数据被编码成代码，其中每字符的数据比特的数目增加而同时与未编码的数据相比较，接连的空格的最大数目被减小，此后-该被编码的数据被发送到内部客户机RS-232端口(28)，该编码的数据被调制和被发送，发送的数据在被传送到主机的内部RS-232端口(32)之前被解调，以及此后该编码的数据在主机中被译码，或者-在客户机(2，21)中，该数据被编码成代码，其中每字符的数据比特的数目增加而同时与未编码的数据相比较，接连的标志的最大数目被减小，此后该被编码的数据被发送到内部客户机RS-232端口(28)，该被编码的数据被调制、倒相和被发送，该被发送的数据在被传送到主机的内部RS-232端口(32)之前被解调，以及此后该编码的数据在主机中被译码。
13.在如权利要求12中要求的无线通信系统中传送数据的方法，其特征在于，被编码的数据在主处理器中由译码功能译码。
全文摘要
无线通信系统包括具有用于发送红外信号的发射机(3，23)的客户机(1)，和具有用于接收红外信号(5，25)的主机接收机(4，24)的主机(2)，客户机和主机都具有内部RS－232端口(28，32)。该客户机包括用于生成数据的数据生成器(26)，和用于调制所述数据并把所述调制的数据传送到客户机发射机(23)的调制器(30)。该主机包括用于解调由主机接收机接收的IR信号的解调器(31)。客户机(2，21)包括编码功能(27)，对由数据生成器按标准RS－232格式生成的数据编码，以减小所发送的信号中接连空格的最大数目。主机的解调器被耦合到主机接收机和主机的内部RS－232端口，以解调该被调制的IR信号，以及主处理器(34)被耦合到主机内部RS－232端口。在主机(2)的主处理器中的译码功能(33)通过查找表进行译码。本发明的重要的优点是消除了对附加微处理器的需要。
文档编号H04B10/18GK1557079SQ02818635
公开日2004年12月22日 申请日期2002年9月9日 优先权日2001年9月24日
发明者P·D·格里普, M·E·C·兰布雷奇特斯, C 兰布雷奇特斯, P D 格里普 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司