專利名稱：網(wǎng)絡(luò)通信鏈路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及通信網(wǎng)絡(luò)，特別涉及基于紅外輻射的無線通信網(wǎng)絡(luò)。
無線計(jì)算機(jī)通信設(shè)備和系統(tǒng)在本領(lǐng)域是公知的。例如，可以使用蜂窩式調(diào)制解調(diào)器而不需要電話線，但這種調(diào)制解調(diào)器對(duì)于購買和使用來說都是很昂貴的。加拿大的Elcom公司最近宣布了“EZONLINE”調(diào)制解調(diào)器，該調(diào)制解調(diào)器通過調(diào)制AC電力線來操作，但這個(gè)新技術(shù)還不能被廣泛使用或可用，并且也不是真正無線的，因?yàn)樗鼉H僅使用AC線代替了電話線。
已經(jīng)為無線紅外(IR)計(jì)算機(jī)通信開發(fā)了多個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括ASK、IrDA 1.0/1.1以及新出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)、例如用于控制計(jì)算機(jī)外設(shè)的IR總線。但是，現(xiàn)有的IR無線通信鏈路一般以低速運(yùn)行，并且只攜帶有限的數(shù)字信號(hào)，而不是視頻和聲音信息。在鏈路的兩端一般需要一個(gè)清晰的看得見的線路(line of sight)(LOS)。
基于漫射紅外傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)也是本領(lǐng)域公知的，例如由以色列的Moldat of Lod生產(chǎn)的ControLan系統(tǒng)及由德國的Androdat GmbH of Puchheim生產(chǎn)的AndroDat系統(tǒng)。與直達(dá)信號(hào)相比，漫射信號(hào)向各個(gè)方向發(fā)射，因此可以與發(fā)射機(jī)的一給定半徑內(nèi)的任何接收機(jī)建立通信鏈路。然而，上述漫射IR系統(tǒng)需要安裝在天花板上的中繼單元，該中繼單元需要固定地安裝并與一個(gè)電源相連接。一般來說，它們不適合于將單個(gè)計(jì)算機(jī)或因特網(wǎng)激活的電視連接到家庭或小辦公室中的通信線上。
本發(fā)明的一些方面的另一個(gè)目的是在電視機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、例如因特網(wǎng)之間提供一個(gè)無線鏈路。
本發(fā)明的一些方面的又一個(gè)目的是在電視機(jī)或計(jì)算機(jī)和與其相連的外圍設(shè)備之間提供一個(gè)無線控制鏈路。
本發(fā)明的一些方面的又一個(gè)目的是提供用于家庭或辦公室內(nèi)的無線電話通信的設(shè)備和系統(tǒng)。
本發(fā)明的一些方面的又一個(gè)目的是提供在通信設(shè)備之間不需要一個(gè)清晰的看得見的線路的無線通信設(shè)備和系統(tǒng)。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，無線IR通信鏈路包括一個(gè)基本單元和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程單元?；締卧瓦h(yuǎn)程單元通過發(fā)射和接收調(diào)制漫射IR輻射來彼此通信?；締卧B接到一個(gè)有線通信線、例如電話線。每個(gè)遠(yuǎn)程單元最好連接到一個(gè)相應(yīng)的視聽設(shè)備、例如PC或適當(dāng)裝配的電視機(jī)，或連接到一個(gè)與這種視聽設(shè)備相連的外圍設(shè)備、例如鍵盤。通信鏈路允許視聽設(shè)備在沒有與通信線的任何有線連接的情況下在通信線上接收和發(fā)送信號(hào)。外圍設(shè)備可用于同樣在沒有與其的任何有線連接的情況下控制視聽設(shè)備并與其交互。
與本領(lǐng)域公知的IR數(shù)據(jù)鏈路不同，本發(fā)明的通信鏈路以適合于交互式多媒體傳輸?shù)母咚龠\(yùn)行，最好在192kbps和2Mbps之間，特別是至少為1Mbps。因此鏈路可用于通過電話線或其他合適的數(shù)據(jù)線、包括ISDN和PTSN線將視聽設(shè)備連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、例如因特網(wǎng)上。該鏈路還適合于傳送聲音通信，并且同樣可以根據(jù)應(yīng)用需要以較低比特率運(yùn)行。
此外，因?yàn)殒溌肥腔诼銲R輻射的發(fā)射和接收的，所以在基本單元和遠(yuǎn)程單元之間不需要一個(gè)清晰的看得見的線路。由一個(gè)單元發(fā)射的輻射在由單元附近的一個(gè)或多個(gè)表面反射(一般是漫反射)之后由另一個(gè)單元接收。鏈路最好用在一個(gè)封閉的室內(nèi)區(qū)域中，在這里IR輻射從該區(qū)域的墻和天花板反射。這不需要象現(xiàn)有技術(shù)中已知的漫射IR系統(tǒng)中那樣將IR中繼單元安裝在天花板或其他表面上，并且不需要任何特別的布線或安裝。在本專利申請(qǐng)及權(quán)利要求書中，這種類型的漫射IR鏈路也被稱為全向IR鏈路。
在本發(fā)明的一些最佳實(shí)施例中，基本單元被固定到電話的墻上插座上，一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程單元中的一個(gè)被固定在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或因特網(wǎng)激活的電視機(jī)上。通信鏈路使得PC或電視機(jī)用戶連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、最好是因特網(wǎng)，并瀏覽和查看在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的多媒體程序。
雖然在一些最佳實(shí)施例中可能只使用一單個(gè)遠(yuǎn)程單元，但在本發(fā)明的其他一些最佳實(shí)施例中，鏈路將基本單元同時(shí)連接到多個(gè)遠(yuǎn)程單元?；締卧梢耘c多個(gè)遠(yuǎn)程單元一次一個(gè)、順序地或通過多個(gè)并行信道進(jìn)行通信。將這些單元中的一個(gè)、最好是與PC或因特網(wǎng)激活的電視相連的遠(yuǎn)程單元中的一個(gè)指定為用作主機(jī)單元，該主機(jī)單元同步并監(jiān)視來自其他單元的發(fā)送。每個(gè)單元最好根據(jù)一個(gè)時(shí)分多路存取(TDMA)方案在一預(yù)定時(shí)隙期間發(fā)射。以這種方式，多個(gè)單元、最好多至四個(gè)單元、但也可以有甚至更多的單元可以不會(huì)相互干擾地大致同時(shí)地鏈接。然而，應(yīng)該理解，如同本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，也可以采用模擬通信和其他數(shù)字通信方案。
雖然這里參考特定類型的視聽設(shè)備及其主要對(duì)電話通信線的連接描述了最佳實(shí)施例，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的原理同樣可以運(yùn)用到產(chǎn)生用于其他目的的無線漫射IR通信鏈路上。例如，這種通信鏈路可用于將一個(gè)無繩電話手機(jī)連接到一個(gè)接收機(jī)，或?qū)⒁粋€(gè)便攜式個(gè)人數(shù)字助手(PDA)連接到一個(gè)桌面計(jì)算機(jī)，或?qū)⒁粋€(gè)數(shù)字相機(jī)連接到一個(gè)PC或打印機(jī)。這種IR通信鏈路的進(jìn)一步的應(yīng)用包括與電動(dòng)玩具、視頻和音頻設(shè)備以及家用器具和公用系統(tǒng)的交互式遠(yuǎn)程通信及對(duì)其的控制。依據(jù)本發(fā)明原理的IR通信鏈路可以攜帶數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)，并且可以以半雙工或全雙工模式操作。
因此，依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，提供了一種無線通信鏈路，包括一個(gè)基本單元，與有線通信線相連，以便從通信線接收電信號(hào)，并發(fā)射響應(yīng)于所接收的電信號(hào)調(diào)制的漫射紅外輻射，接收調(diào)制的紅外輻射，并響應(yīng)于所接收的紅外輻射通過通信線發(fā)射電信號(hào)；以及至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元，與一個(gè)視聽設(shè)備相連，通過接收由基本單元發(fā)射的調(diào)制紅外輻射并向基本單元發(fā)射調(diào)制漫射紅外輻射，將所述設(shè)備連接到所述通信線。
最優(yōu)地，至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元包括多個(gè)遠(yuǎn)程單元。最優(yōu)地，基本單元和多個(gè)遠(yuǎn)程單元采用TDMA方案進(jìn)行通信。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，外圍設(shè)備與多個(gè)遠(yuǎn)程單元中的一個(gè)相連。最優(yōu)地，外圍設(shè)備包括一個(gè)用戶接口設(shè)備。外圍設(shè)備或者或另外包括一個(gè)數(shù)字相機(jī)。
最優(yōu)地，視聽設(shè)備包括一個(gè)萬維網(wǎng)激活的電視或個(gè)人計(jì)算機(jī)或個(gè)人數(shù)字助手。
最優(yōu)地，有線通信線將基本單元連接到電話網(wǎng)絡(luò)和/或因特網(wǎng)。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元以大于或等于1Mbps的速率發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。最優(yōu)地，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元以半雙工模式或可替換地以全雙工模式發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元中的至少一個(gè)包括用于接收調(diào)制紅外輻射的紅外接收機(jī)，所述紅外接收機(jī)包括一個(gè)光檢測(cè)器；以及一個(gè)非圖象介電集中器，具有結(jié)合在檢測(cè)器上的入口表面和出口表面。
其中，集中器以大致均勻的收集效率在一預(yù)定接受角上收集調(diào)制紅外輻射，并將所收集的輻射集中在檢測(cè)器上。
最優(yōu)地，所收集的輻射的至少一部分在到達(dá)檢測(cè)器之前全部由集中器的側(cè)壁在內(nèi)部反射?；蛘撸衅靼ㄒ粋€(gè)拋物線側(cè)壁，所收集的輻射在到達(dá)檢測(cè)器之前從該側(cè)壁被反射。
最優(yōu)地，集中器的入口表面是大致平坦的，或者是凸面的。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，還提供了一種用于將視聽設(shè)備鏈接到有線通信線而其間不需要有線連接的方法，包括在通信線上接收電信號(hào)；向視聽設(shè)備發(fā)射響應(yīng)于所接收的電信號(hào)調(diào)制的漫射紅外輻射；從視聽設(shè)備接收調(diào)制的漫射紅外輻射；以及響應(yīng)于所接收的紅外輻射在通信線上發(fā)射電信號(hào)。
最優(yōu)地，發(fā)射和接收漫射輻射包括在在視聽設(shè)備和有線通信線之間沒有看得見的線路的情況下發(fā)射和接收輻射。
最優(yōu)地，發(fā)射漫射輻射包括對(duì)電信號(hào)編碼以產(chǎn)生紅外脈沖，并且，發(fā)射電信號(hào)包括對(duì)紅外脈沖譯碼以產(chǎn)生電信號(hào)。
最優(yōu)地，發(fā)射和接收漫射紅外輻射包括向多個(gè)設(shè)備發(fā)射輻射和從其接收輻射。
最優(yōu)地，接收輻射包括從一個(gè)外圍設(shè)備、最好是從一個(gè)用戶接口設(shè)備接收輻射。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，發(fā)射和接收輻射包括采用一個(gè)基于載波的調(diào)制方案和/或采用一個(gè)TDMA方案在預(yù)定時(shí)隙期間發(fā)射和接收輻射。進(jìn)一步最優(yōu)地，發(fā)射和接收輻射包括以半雙工模式或可替換地以全雙工模式發(fā)射和接收。
最優(yōu)地，發(fā)射和接收電信號(hào)包括向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)射信號(hào)和從其接收信號(hào)。
進(jìn)一步最優(yōu)地，發(fā)射和接收紅外輻射包括以大于或等于1Mbps的速率發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
最優(yōu)地，發(fā)射和接收紅外輻射包括在有線通信線的插座與視聽設(shè)備之間在實(shí)質(zhì)上在其間沒有使用中繼發(fā)射機(jī)的情況下發(fā)射和接收輻射。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，還提供了一種交互式游戲系統(tǒng)，包括一個(gè)中央控制設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口發(fā)射通信和控制信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)玩具，具有IR通信端口，通過所述IR通信端口接收信號(hào)，從而與一個(gè)或多個(gè)玩具進(jìn)行通信并激活這些玩具。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，還提供了一種交互式視聽系統(tǒng)，包括一個(gè)中央控制設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口發(fā)射通信和控制信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)視聽設(shè)備，具有IR通信端口，通過所述IR通信端口接收信號(hào)，從而與一個(gè)或多個(gè)視聽設(shè)備進(jìn)行通信并激活這些視聽設(shè)備。
最優(yōu)地，一個(gè)或多個(gè)視聽設(shè)備中的至少一個(gè)通過其上的IR端口發(fā)射數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，還提供了一種用于控制家用器具的系統(tǒng)，包括一個(gè)中央控制設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口發(fā)射通信和控制信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)家用器具，具有IR通信端口，家用器具通過所述IR通信端口接收通信和控制信號(hào)，并向中央控制設(shè)備發(fā)射操作信號(hào)。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，還提供了一種建筑物安全系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)安全設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口從所述設(shè)備發(fā)射信號(hào)；以及一個(gè)基站，具有IR通信端口，通過所述IR通信端口從所述設(shè)備接收信號(hào)，從而采用所述信號(hào)監(jiān)視建筑物的安全。
通過下面結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明將被更全面地理解。
圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的

圖1的鏈路中所用的時(shí)分多路存取(TDMA)方案的原理時(shí)序圖；圖5A是依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例的圖2的鏈路中的基本單元的原理方框圖；圖5B是依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例的圖1的鏈路中的一個(gè)遠(yuǎn)程單元的原理方框圖；圖5C是顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例、使用圖5A和5B的基本和遠(yuǎn)程單元的時(shí)分多路存取(TDMA)方案的原理時(shí)序圖；圖6A是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的在圖5A和5B的基本和遠(yuǎn)程單元中使用的光接收機(jī)的原理示意圖；以及圖6B是依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例的在圖5A和5B的基本和遠(yuǎn)程單元中使用的光接收機(jī)的原理示意圖。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)在參考圖1，圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)通信鏈路20的示意圖。鏈路20包括基本單元22，基本單元22向/從遠(yuǎn)程單元24和26發(fā)射和接收調(diào)制漫射IR輻射。遠(yuǎn)程單元24最好位于或裝入一個(gè)萬維網(wǎng)激活的電視28內(nèi)。遠(yuǎn)程單元26最好位于或固定在一個(gè)鍵盤30上。
可替換地或另外地，基本單元22可以向/從位于或裝入數(shù)字相機(jī)27或個(gè)人數(shù)字助手29內(nèi)的遠(yuǎn)程單元發(fā)射和接收輻射。相機(jī)27可以包括攝影機(jī)或數(shù)字相機(jī)。應(yīng)該理解，鏈路20還可以用于在相機(jī)27與電視28之間、或等效地在相機(jī)與個(gè)人計(jì)算機(jī)或任何其他合適的外圍設(shè)備、例如打印機(jī)、數(shù)據(jù)庫或另一個(gè)相機(jī)或媒體之間運(yùn)送數(shù)據(jù)，包括音頻、視頻和控制信號(hào)。
鏈路20使得電視28的用戶能夠通過基本單元22在因特網(wǎng)或其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。這里所用的術(shù)語“萬維網(wǎng)激活”的意思是電視包括用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的電路，其中采用電視屏幕作為計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。此外，通過適當(dāng)?shù)男薷?，鏈路采用鍵盤30或其他合適的遠(yuǎn)程控制或控制臺(tái)不僅可以與電視28、還可以與家中的其他系統(tǒng)、例如視頻、音頻和家用器具進(jìn)行交互式雙向通信和控制。鏈路和控制臺(tái)可以適于通信并控制家庭視聽系統(tǒng)的各個(gè)部件，包括放大器、均衡器、喇叭、CD、DVD和MD播放器、磁帶錄音機(jī)等。
注意，雖然在圖1中遠(yuǎn)程單元是以安裝在電視28和鍵盤30中的印制電路板的優(yōu)選形式出現(xiàn)的，但遠(yuǎn)程單元也可以以不同形式制造。其他優(yōu)選形式包括可以插入電視、鍵盤或其他遠(yuǎn)程設(shè)備的外部組件。
基本單元22與位于墻34內(nèi)的有線通信線32、最好是電話線相連。在本發(fā)明中，基本單元22通過漫射IR輻射與遠(yuǎn)程單元24和26相連，因此墻34上的基本單元22的位置不必在遠(yuǎn)程單元24和26的看得見的線路(LOS)上。無線通信鏈路可以通過漫射IR輻射從墻34或從半徑至少為幾米內(nèi)的其他表面的反射生成。
圖2是依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)通信鏈路40的示意圖?；締卧?2向/從遠(yuǎn)程單元42發(fā)射和接收調(diào)制漫射IR輻射。遠(yuǎn)程單元42最好連接到位于安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)50中的調(diào)制解調(diào)器卡46上的連接器48上。如上所述，基本單元22連接到無線通信線。在這種情況下，鏈路40使得計(jì)算機(jī)用戶能夠在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。遠(yuǎn)程單元42最好是獨(dú)立的，可以插入計(jì)算機(jī)后面板上的連接器48中，如圖所示。
應(yīng)該理解，雖然遠(yuǎn)程單元42在圖2中顯示為計(jì)算機(jī)50的一個(gè)外部插件，但遠(yuǎn)程單元的部件也可以裝入計(jì)算機(jī)的機(jī)箱內(nèi)，只留出一個(gè)適當(dāng)?shù)腎R透明窗口與基本單元22進(jìn)行通信。此外，基本單元22本身最好包括一個(gè)用于電話通信的調(diào)制解調(diào)器，并且，遠(yuǎn)程單元42不是必須與計(jì)算機(jī)中的調(diào)制解調(diào)器相連。遠(yuǎn)程單元因此可以連接到計(jì)算機(jī)或主板或計(jì)算機(jī)的一個(gè)擴(kuò)充插件板上的任何合適的通信端口上，例如連接到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行或并行通信端口、USB等上。
圖3A是基本單元22的原理方框圖。有線通信線32鏈接到基本單元中的一個(gè)線接口芯片60、例如Cermtec DAA模型CH1837。如同通信領(lǐng)域所公知的，芯片60接收并解調(diào)來自線32的電信號(hào)，并將解調(diào)信號(hào)運(yùn)送到ASIC芯片62。ASIC 62最好包括一個(gè)FPGA，并包括一個(gè)CODEC和調(diào)制器和解調(diào)器塊。這種塊是本領(lǐng)域公知的，ASIC 62的設(shè)計(jì)和制造都在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。ASIC 62將來自芯片60的電信號(hào)編碼為驅(qū)動(dòng)IR發(fā)射機(jī)64的脈沖，IR發(fā)射機(jī)64最好包括具有適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路的LED。由發(fā)射機(jī)64發(fā)射的IR信號(hào)由遠(yuǎn)程單元24和26接收，這將在下面進(jìn)行說明。
單元22進(jìn)一步包括IR接收機(jī)66，IR接收機(jī)66包括具有適當(dāng)?shù)慕邮諄碜赃h(yuǎn)程單元24和26的漫射IR信號(hào)的光學(xué)器件的光電二極管。ASIC 62從接收機(jī)66接收電信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)譯碼，并將其運(yùn)送到芯片60。芯片產(chǎn)生適當(dāng)調(diào)制的信號(hào)以供在線32上發(fā)送。
數(shù)據(jù)由芯片60和ASIC 62的發(fā)射和接收是由一個(gè)微控制器68控制的，微控制器68執(zhí)行線切換和信令功能。微控制器最好包括一個(gè)Philips 8051微控制器芯片?；蛘?，微控制器可以嵌入ASIC 62中。單元22最好由可再充電的電池供電(圖中未顯示)，電池最好從電話線電源再充電。
圖3B是遠(yuǎn)程單元24的原理方框圖。遠(yuǎn)程單元24在其最佳構(gòu)造中包括一個(gè)安裝在視聽設(shè)備、例如電視28中的印制電路卡。
電視28的電路最好是嵌在電視中的個(gè)人計(jì)算機(jī)電路，與單元24中的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)接口芯片70相連。芯片70可以與圖3A中所示的線接口芯片60相同，并以與上面參考單元22中的芯片60詳細(xì)描述的大致類似的方式與ASIC 62和微控制器68進(jìn)行交互。
圖3C是遠(yuǎn)程單元26的原理方框圖。遠(yuǎn)程單元26在其最佳構(gòu)造中包括一個(gè)安裝在外圍設(shè)備、例如鍵盤28中的印制電路卡。位于單元26上的ASIC 62以與上面詳細(xì)描述的相似的方式與IR發(fā)射機(jī)64和IR接收機(jī)66進(jìn)行通信。微控制器68以本領(lǐng)域公知的方式從鍵盤30接收用戶輸入數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)運(yùn)送到ASIC 62，如上所述通過發(fā)射機(jī)64進(jìn)行發(fā)射。
在一個(gè)替換最佳實(shí)施例中，單元22、24和26中的一些或全部部件、包括芯片60、ASIC 62、IR發(fā)射機(jī)64、IR接收機(jī)66、微控制器68和芯片70的功能可以被包含在一個(gè)設(shè)備或部件中，可以允許這個(gè)設(shè)備中的相關(guān)模塊可應(yīng)用。
圖4是表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例用于由組成鏈路20的單元22、24和26發(fā)射和接收IR信號(hào)的時(shí)分多路存取(TDMA)方案或時(shí)序的原理時(shí)序圖。如圖4所示，每個(gè)通信幀被分成多個(gè)時(shí)隙。雖然也可以使用更低或更高的比特率，但數(shù)據(jù)傳輸率最好在192kbps和2Mbps之間。在圖中所示例子中，一個(gè)幀中有16個(gè)時(shí)隙，傳輸率是1.024Mbps，每個(gè)時(shí)隙包括64字節(jié)的數(shù)據(jù)。因此，每個(gè)時(shí)隙占據(jù)0.5msec，幀長是8msec。但也可以使用其他數(shù)據(jù)率和TDMA方案。TDMA方案便于在鏈路20上以四個(gè)同時(shí)工作的不同發(fā)射/接收單元有序地傳輸數(shù)據(jù)，并避免單元之間的數(shù)據(jù)/通信重疊。然而，應(yīng)該理解，組成鏈路20的單元也可以用本領(lǐng)域公知的模擬或其他數(shù)字通信方案進(jìn)行通信。
一個(gè)與計(jì)算機(jī)相連的單元、最好是單元24用作為主單元，其他單元用作為從單元。單元24在第一時(shí)隙期間發(fā)出系統(tǒng)同步信號(hào)，對(duì)其他(從)單元進(jìn)行同步。從單元通常 處于低功率備用模式，采用第二時(shí)隙來通知主單元24進(jìn)入一個(gè)有效通信模式。將時(shí)隙4、5、6和7分配給主單元24來向從單元發(fā)送信號(hào)。在除了所分配的時(shí)間的時(shí)間中，單元24從單元22和26接收信號(hào)。單元22在時(shí)隙8、9、10和11進(jìn)行發(fā)送，同樣，鍵盤單元26在時(shí)隙12、13、14和15進(jìn)行發(fā)送。
圖5A和5B分別是顯示依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的基本單元70和遠(yuǎn)程單元80的原理方框圖?；締卧?0和遠(yuǎn)程單元80例如可以分別用來代替圖2所示的鏈路40中的基本單元22和遠(yuǎn)程單元42。單元70和80都包括線接口芯片72，線接口芯片72最好是本領(lǐng)域所公知的適合于與PSTN電話線連系的類型。每個(gè)單元70和80還包括與IR發(fā)射機(jī)64和IR接收機(jī)66相連的由微處理器68控制的雙信道全雙工模擬收發(fā)機(jī)74。這些收發(fā)機(jī)使得單元70和80能夠在雙信道全雙工模擬鏈路上以兩個(gè)載波頻率(圖中的CARRIER 1和CARRIER2)相互通信，載波頻率最好在2和10MHz之間，例如為3.6和4.0MHz之間。
圖5C是表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的用于由單元70和80發(fā)射和接收IR信號(hào)的基于載波調(diào)制的全雙工TDMA方案的原理時(shí)序圖。將一個(gè)單元、例如單元70選擇為主單元，以CARRIER 1發(fā)射信號(hào)，以CARRIER 2接收信號(hào)。另一個(gè)單元、在這種情況下是單元80用作為從單元，以CARRIER 1接收信號(hào)，以CARRIER 2發(fā)射信號(hào)。在圖4的例子中，每個(gè)通信幀被分成多個(gè)時(shí)隙。在同步時(shí)隙之后，最好分別將兩個(gè)時(shí)隙分配給單元70和80來發(fā)射兩個(gè)信道的數(shù)據(jù)，以便相互通信并與外圍單元、例如圖1中所示的鍵盤30通信。然后，將時(shí)隙(標(biāo)記為P1、P2和P3)分配給外圍單元，與單元70和80進(jìn)行通信。應(yīng)該理解，同樣可以使用更多或更少數(shù)目的時(shí)隙、數(shù)據(jù)信道和外圍單元。
圖6A是顯示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的IR接收機(jī)66的細(xì)節(jié)的原理示意圖。圖6A所示的接收機(jī)66與圖5A和5B所示的收發(fā)機(jī)74進(jìn)行通信，但應(yīng)該理解，這個(gè)接收機(jī)同樣可以用在這里所述的任何其他基本和遠(yuǎn)程單元中。
接收機(jī)66包括光電二極管82，光電二極管82包括光激活區(qū)域86，其輸出最好通過前置放大器92與收發(fā)機(jī)74相連。非圖象介電全內(nèi)部反射集中器88在其出口表面84在光學(xué)上與區(qū)域86相連，最好使用適當(dāng)?shù)墓饨Y(jié)合材料進(jìn)行連接。集中器88最好包括折射率在1.45至1.65范圍內(nèi)的光學(xué)塑料，例如丙烯酸或聚碳酸酯，或者可以包括光學(xué)玻璃或其他適當(dāng)?shù)慕殡姴牧?。結(jié)合材料84最好包括本領(lǐng)域所公知的光學(xué)環(huán)氧樹脂或UV-熟化的光學(xué)膠，并選擇為在集中器88與有效區(qū)域86之間提供良好的折射率匹配，以便減少反射損耗?；蛘?，將接收機(jī)66的整個(gè)組件鑄造為一個(gè)整體單元，最好用本領(lǐng)域公知的注模法來進(jìn)行。
集中器88具有如圖6A所示的接受角θ，依據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，通過正確地選擇集中器的形狀和集中器的入口表面，將接受角θ設(shè)計(jì)為使其滿足漫射IR通信鏈路的需要。在圖6A中，表面90是凸面的，這樣可以減小集中器88的整體尺寸，同時(shí)提供一個(gè)相對(duì)大的接受角，當(dāng)也可以使用平面的入口表面。通過表面90的IR光在集中器88的側(cè)壁上經(jīng)歷全內(nèi)部反射，其結(jié)果為集中器在基本上全部接受角上具有高的、大致均勻的光收集效率。最好將集中器88設(shè)計(jì)為θ在40-50°(半角)的范圍內(nèi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這對(duì)于漫射IR通信線、例如鏈路20(圖1)或鏈路40(圖2)是最優(yōu)的。
雖然具有整體透鏡的光電二極管是本領(lǐng)域公知的，但其收集效率一般是不均勻的，在遠(yuǎn)離光軸的角度會(huì)顯著下降。這種不均勻的響應(yīng)將引起對(duì)漫射IR系統(tǒng)的不良的和/或不連續(xù)的接收。通過在很大角度上提供大致均勻的接收，使用集中器88的接收機(jī)66提高了信噪比、可靠性和對(duì)諸如這里所述的IR通信鏈路的角度對(duì)準(zhǔn)的不敏感性。
圖6B是顯示依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例的與光電二極管82相連的復(fù)合拋物線式集中器92的示意圖。集中器92具有一個(gè)一般為平面的入口表面94和拋物線形的側(cè)壁。通過表面94進(jìn)入的光通過側(cè)壁的內(nèi)部反射集中在有效區(qū)域86上，提供高度的集中。最好參考如上所述集中器88生成集中器92，并將其與光電二極管82結(jié)合。
也可以根據(jù)集中器88和92的原理設(shè)計(jì)其他類型的集中器。例如，可以設(shè)計(jì)散光集中器(圖中未顯示)，以便以與圓柱透鏡相似的方式只集中一個(gè)角度方向而不是全方向的輻射，或者只在一個(gè)方向上的不同接受角集中輻射?？商鎿Q地或另外地，用多個(gè)光電二極管一起來提供更廣的角度覆蓋，其中每個(gè)光電二極管具有其自己的集中器并指向不同的方向。還應(yīng)該理解的是，同樣的光電二極管可以與發(fā)射機(jī)64的LED或激光二極管射極相連，以便從這里給出均勻的廣角IR輸出。這種集中器可以用在如上所述的任何一個(gè)基本或遠(yuǎn)程IR通信單元22、24、26、42、70或80中，以及依據(jù)本發(fā)明原理的其他漫射IR通信鏈路中。
雖然上述最佳實(shí)施例主要針對(duì)的是(與電話線相連的)基本單元與計(jì)算機(jī)3或萬維網(wǎng)激活的電視之間的IR通信，但本發(fā)明的原理同樣可以用于提供其他領(lǐng)域的全向IR通信能力。這些領(lǐng)域包括·交互式玩具，其中，將帶有IR通信單元和CD-ROM或其他適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器驅(qū)動(dòng)器的中央控制單元、例如個(gè)人計(jì)算機(jī)用于激活和控制一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)玩具，控制單元和玩具都具有適當(dāng)?shù)腎R端口。
·家用器具，具有IR端口以允許彼此間以及與人類操作員可達(dá)到的中央控制單元之間的交互式控制和操作數(shù)據(jù)報(bào)告。
·家庭通信和控制系統(tǒng)，包括如上所述的視聽系統(tǒng)和器具以及家庭(或辦公室/工廠)安全系統(tǒng)。中央控制系統(tǒng)可以通過全向IR鏈路與系統(tǒng)的其他部件直接相連，或者，在遠(yuǎn)處的控制單元可以在與到其他部件的IR通信中的基本單元、例如單元22的電話連接上與系統(tǒng)部件進(jìn)行通信。
應(yīng)該理解，上述應(yīng)用領(lǐng)域和最佳實(shí)施例僅僅是例示性的，本發(fā)明的全部范圍僅由權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1．一種無線通信鏈路，包括一個(gè)基本單元，與有線通信線相連，以便從通信線接收電信號(hào)，并發(fā)射響應(yīng)于所接收的電信號(hào)調(diào)制的漫射紅外輻射，接收調(diào)制的紅外輻射，并響應(yīng)于所接收的紅外輻射通過通信線發(fā)射電信號(hào)；以及至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元，與一個(gè)視聽設(shè)備相連，通過接收由基本單元發(fā)射的調(diào)制紅外輻射并向基本單元發(fā)射調(diào)制漫射紅外輻射，將所述設(shè)備連接到所述通信線。
2．如權(quán)利要求1所述的鏈路，其中，所述至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元包括多個(gè)遠(yuǎn)程單元。
3．如權(quán)利要求2所述的鏈路，其中，基本單元和多個(gè)遠(yuǎn)程單元采用TDMA方案進(jìn)行通信。
4．如權(quán)利要求2所述的鏈路，其中，外圍設(shè)備與多個(gè)遠(yuǎn)程單元中的一個(gè)相連。
5．如權(quán)利要求4所述的鏈路，其中，外圍設(shè)備包括一個(gè)用戶接口設(shè)備。
6．如權(quán)利要求4所述的鏈路，其中，外圍設(shè)備包括一個(gè)數(shù)字相機(jī)。
7．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，視聽設(shè)備包括一個(gè)萬維網(wǎng)激活的電視。
8．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，視聽設(shè)備包括一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)。
9．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，視聽設(shè)備包括一個(gè)個(gè)人數(shù)字助手。
10．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，有線通信線將基本單元連接到電話網(wǎng)絡(luò)。
11．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，有線通信線將基本單元連接到因特網(wǎng)。
12．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元以大于或等于1Mbps的速率發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
13．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元以半雙工模式發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
14．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元以全雙工模式發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
15．如權(quán)利要求1-6中任一個(gè)所述的鏈路，其中，基本單元和至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元中的至少一個(gè)包括用于接收調(diào)制紅外輻射的紅外接收機(jī)，所述紅外接收機(jī)包括一個(gè)光檢測(cè)器；以及一個(gè)非圖象介電集中器，具有結(jié)合在檢測(cè)器上的入口表面和出口表面，其中，集中器以大致均勻的收集效率在一預(yù)定接受角上收集調(diào)制紅外輻射，并將所收集的輻射集中在檢測(cè)器上。
16．如權(quán)利要求15所述的鏈路，其中，所收集的輻射的至少一部分在到達(dá)檢測(cè)器之前全部由集中器的側(cè)壁在內(nèi)部反射。
17．如權(quán)利要求15所述的鏈路，其中，集中器包括一個(gè)拋物線側(cè)壁，所收集的輻射在到達(dá)檢測(cè)器之前從所述側(cè)壁被反射。
18．如權(quán)利要求15所述的鏈路，其中，集中器的入口表面是大致平坦的。
19．如權(quán)利要求15所述的鏈路，其中，集中器的入口表面是凸面的。
20．一種用于將視聽設(shè)備鏈接到有線通信線而其間不需要有線連接的方法，包括在通信線上接收電信號(hào)；向視聽設(shè)備發(fā)射響應(yīng)于所接收的電信號(hào)調(diào)制的漫射紅外輻射；從視聽設(shè)備接收調(diào)制的漫射紅外輻射；以及響應(yīng)于所接收的紅外輻射在通信線上發(fā)射電信號(hào)。
21．如權(quán)利要求20-27中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收漫射輻射包括在在視聽設(shè)備和有線通信線之間沒有看得見的線路的情況下發(fā)射和接收輻射。
22．如權(quán)利要求20-27中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射漫射輻射包括對(duì)電信號(hào)編碼以產(chǎn)生紅外脈沖，并且，發(fā)射電信號(hào)包括對(duì)紅外脈沖譯碼以產(chǎn)生電信號(hào)。
23．如權(quán)利要求20-27中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收漫射紅外輻射包括向多個(gè)設(shè)備發(fā)射輻射和從其接收輻射。
24．如權(quán)利要求23所述的方法，其中，接收輻射包括從一個(gè)外圍設(shè)備接收輻射。
25．如權(quán)利要求24所述的方法，其中，外圍設(shè)備包括數(shù)字相機(jī)。
26．如權(quán)利要求23所述的方法，其中，接收輻射包括從一個(gè)用戶接口設(shè)備接收輻射。
27．如權(quán)利要求23所述的方法，其中，發(fā)射和接收輻射包括采用一個(gè)基于載波的調(diào)制方案在預(yù)定時(shí)隙期間發(fā)射和接收輻射。
28．如權(quán)利要求23所述的方法，其中，發(fā)射和接收輻射包括采用一個(gè)TDMA方案發(fā)射和接收輻射。
29．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收輻射包括以半雙工模式發(fā)射和接收。
30．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收輻射包括以全雙工模式發(fā)射和接收。
31．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收電信號(hào)包括向電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)射信號(hào)和從其接收信號(hào)。
32．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收電信號(hào)包括向因特網(wǎng)發(fā)射信號(hào)和從其接收信號(hào)。
33．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，視聽設(shè)備包括電視。
34．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，視聽設(shè)備包括個(gè)人計(jì)算機(jī)。
35．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，視聽設(shè)備包括個(gè)人數(shù)字助手。
36．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收紅外輻射包括以大于或等于1Mbps的速率發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
37．如權(quán)利要求20-28中的任一個(gè)所述的方法，其中，發(fā)射和接收紅外輻射包括在有線通信線的插座與視聽設(shè)備之間在實(shí)質(zhì)上在其間沒有使用中繼發(fā)射機(jī)的情況下發(fā)射和接收輻射。
38．一種交互式游戲系統(tǒng)，包括一個(gè)中央控制設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口發(fā)射通信和控制信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)玩具，具有IR通信端口，通過所述IR通信端口接收信號(hào)，從而與一個(gè)或多個(gè)玩具進(jìn)行通信并激活這些玩具。
39．一種交互式視聽系統(tǒng)，包括一個(gè)中央控制設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口發(fā)射通信和控制信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)視聽設(shè)備，具有IR通信端口，通過所述IR通信端口接收信號(hào)，從而與一個(gè)或多個(gè)視聽設(shè)備進(jìn)行通信并激活這些視聽設(shè)備。
40．如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中，一個(gè)或多個(gè)視聽設(shè)備中的至少一個(gè)通過其上的IR端口發(fā)射數(shù)據(jù)。
41．一種用于控制家用器具的系統(tǒng)，包括一個(gè)中央控制設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口發(fā)射通信和控制信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)家用器具，具有IR通信端口，家用器具通過所述IR通信端口接收通信和控制信號(hào)，并向中央控制設(shè)備發(fā)射操作信號(hào)。
42．一種建筑物安全系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)安全設(shè)備，包括全向IR通信端口，通過所述全向IR通信端口從所述設(shè)備發(fā)射信號(hào)；以及一個(gè)基站，具有IR通信端口，通過所述IR通信端口從所述設(shè)備接收信號(hào)，從而采用所述信號(hào)監(jiān)視建筑物的安全。
全文摘要
一種無線通信鏈路(20)包括基本單元(22),基本單元(22)與有線通信線(32)相連,以便從通信線接收電信號(hào),并發(fā)射響應(yīng)于所接收的電信號(hào)調(diào)制的漫射紅外輻射?；締卧€接收調(diào)制的紅外輻射,并響應(yīng)于所接收的紅外輻射通過通信線發(fā)射電信號(hào)。至少一個(gè)遠(yuǎn)程單元(24,42)與一個(gè)視聽設(shè)備(28,50)相連,通過接收由基本單元發(fā)射的調(diào)制紅外輻射并向基本單元發(fā)射調(diào)制漫射紅外輻射,將所述設(shè)備連接到所述通信線。
文檔編號(hào)H04B10/114GK1302482SQ98813586
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1998年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月17日
發(fā)明者亞龍·魯茲埃卡 申請(qǐng)人:亞龍·魯茲?？?br>