JPH1022923A - 赤外線デジタルデータ通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ蛍光灯などによる外乱光ノイズを
効率良く除去することができる赤外線デジタルデータ通
信装置を提供する。 【解決手段】 変調回路３４で周波数シンセサイザー２
６から供給される副搬送波を送信データにより変調する
が、この副搬送波の周波数として、外乱光ノイズよりも
高い周波数が選択される。また、受信部２４では、受光
素子３０によって受光された信号が、ミクサ回路４２
で、受光素子３０が応答可能な周波数領域外の高周波数
に周波数変換される。以上により、受信された赤外線信
号中に含まれる副搬送波には、ノイズ成分が含まれず、
またミクサ回路４２により、受光素子３０によって拾わ
れる外乱光ノイズよりも高い周波数で信号処理がなされ
るので、信号中に外乱光ノイズが混入することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声・映像・デー
タなどの情報信号を送受信する赤外線デジタルデータ通
信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、赤外線を使用した通信装置
は、例えばテレビのリモコン装置等の幅広い分野に使用
されている。さらに近年、社会のコンピュータ化の進展
によりコンピュータ相互間のデータ通信等にも応用され
ている。

【０００３】以上に述べた赤外線通信装置においては、
変調方法として、赤外線強度を伝送信号により変化させ
るＡＭ変調が用いられる場合もあるが、ＡＭ変調におい
ては、赤外線信号の他に照明等の光線も受光されるた
め、これらがノイズとなって受信障害を発生し易い。

【０００４】このような赤外線通信において、ノイズと
なる光線の例が図５に示される。図５に示されるよう
に、様々な光線がノイズとなっているが、これらのノイ
ズを除去するために、外乱光とは周波数の異なる副搬送
波により一旦伝送信号を変調し、その後主搬送波である
赤外線をこの副搬送波によって再度変調する方法が従来
より実施されている。これにより、復調時におけるフィ
ルタリング効果によって図５に示されるような光線によ
るノイズの除去を行っている。

【０００５】図６には、上述した副搬送波を経由した赤
外線の変調方法の例が示される。図６において、伝送信
号により、所定の周波数を有する副搬送波が周波数変調
（ＦＳＫ変調）され、この変調された副搬送波により赤
外線の点滅周期が変化されて主搬送波としての赤外線の
振幅変調（ＡＳＫ変調）が行われ、赤外線信号として空
間に放出される。

【０００６】上述のように変調された赤外線信号は、受
信側において、図５に示されるように、受光素子により
受光され、光電変換されて電気信号として取り出され
る。図７には、受光素子から取り出された受信信号の周
波数スペクトルが示される。図７において、破線で囲ま
れたスペクトルが伝送信号を含んだ副搬送波のスペクト
ルである。それ以外のスペクトルは、図５に示された種
々の光源から混入した光線によるノイズのスペクトルで
ある。従って、上記副搬送波の周波数帯域のみフィルタ
リングすれば、目的とする信号をノイズを含まないで取
り出すことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、赤外線通信に
おいてノイズとなる光源は、図５に示されるように種々
のものがあり、特にインバータ蛍光灯の場合には、その
点滅周期が早く、点滅により発生する外乱光ノイズは、
高調波成分も含めて１ＭＨｚ以上の周波数にまで達して
いる。以上より、赤外線通信装置に混入してくるノイズ
の周波数スペクトルは、図７に示されるように離散的で
はなく、実際には図８に示されるように、ＤＣから１Ｍ
Ｈｚを越える周波数帯域まで連続して存在している。

【０００８】一方、上述した副搬送波の周波数として
は、従来４５５ＫＨｚ付近の周波数が使用されており、
図８に示されるように、その周波数帯域においてもなお
強度の高いノイズ成分が存在している。このため、副搬
送波を経由する変調方法を採用しても、ノイズ除去を十
分に行うことができないという問題があった。

【０００９】さらに、従来の赤外線デジタルデータ通信
装置においては、受信側の感度を向上させるために、ス
ーパーヘテロダイン方式を採用することが一般的に行わ
れている。スーパーヘテロダイン方式の受信機では、副
搬送波周波数よりも低い中間周波数で増幅を行うので、
高調波等の影響を受けずに安定した高利得を得ることが
できるという利点がある。しかし、上述した通り受信機
に混入してくる外乱光ノイズは、ＤＣから１ＭＨｚを越
える周波数帯域に連続して存在するため、中間周波数と
同じ周波数の外乱光ノイズがアンプ等を経由して受信信
号に混入し、受信信号のＳＮ比を悪化させるという問題
もあった。

【００１０】赤外線通信、特に赤外線デジタルデータ通
信においては、通信時間が長く、伝送するデータも大き
く、通信距離が長い上に複数の通信相手との間で常時赤
外線データ伝送路を確保しておく必要があるので、外乱
光ノイズによる通信障害が発生しやすい。従って、ノイ
ズ除去は極めて重要であるが、上述の通り、従来の方法
では必ずしもノイズ除去が十分とはいえなかった。

【００１１】以上のような外乱光ノイズの影響を防止す
るために、蛍光灯などの外乱光を遮光したり、赤外線の
光学指向性を制御して一方向に絞ったりする方法も考え
られるが、前述したように、複数の通信相手との間で伝
送路を確保しておく必要がある関係上、このような方法
では使い勝手が著しく悪くなるという問題もあった。

【００１２】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、インバータ蛍光灯などによる外
乱光ノイズを効率良く除去することができる赤外線デジ
タルデータ通信装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外乱光ノイズを除去することが可能な赤
外線デジタルデータ通信装置であって、送信側におい
て、伝送信号により赤外線を変調する際に、外乱光ノイ
ズより高い周波数を有する副搬送波を経由して変調を行
い、受信側において、受信した信号を受光素子の応答可
能な周波数領域外の高周波数に周波数変換した後復調す
ることを特徴とする。

【００１４】また、上記副搬送波は１．２ＭＨｚから３
０ＭＨｚの範囲の周波数が好適である。

【００１５】また、上記受信した信号が周波数変換され
る周波数は、１０．７ＭＨｚまたは２３ＭＨｚのいずれ
かであるのが好適である。

【００１６】また、赤外線信号を受光し、デジタルデー
タを取り出す赤外線デジタルデータ受信装置は、赤外線
信号を受光する受光素子と、受光素子の出力を、受光素
子の応答可能な周波数領域外の高周波数に周波数変換す
るミクサ回路と、ミクサ回路の出力を増幅する中間周波
アンプと、中間周波アンプの出力から受信データを復調
する復調回路と、を含むことを特徴とする。

【００１７】以上の構成においては、副搬送波が外乱光
ノイズより高い周波数を有しているので、副搬送波にノ
イズ成分が混入することを防止でき、受信側において受
光素子の応答可能な周波数領域よりも高周波数に受信信
号を周波数変換するので、電源回路を経由してアンプ等
から受信信号にノイズが混入することも防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００１９】図１には、本発明に係る赤外線デジタルデ
ータ通信装置の一実施形態のブロック図が示される。図
１において、本実施形態に係る赤外線デジルタデータ通
信装置１０は、制御部１２、電源回路１４、赤外線デジ
タルデータ通信部１６によって構成されている。

【００２０】制御部１２においては、赤外線デジタルデ
ータ通信装置１０と接続されるコンピュータや周辺機器
等との間でインタフェース１８を介してデジタルデータ
の授受が行われる。これらのデジタルデータは、ＣＰＵ
２０を介して赤外線デジタルデータ通信部１６の送信部
２２及び受信部２４との間で授受される。またＣＰＵ２
０は、赤外線デジタルデータ通信部１６の周波数シンセ
サイザー２６を制御し、送信部２２及び受信部２４に必
要な周波数の信号を供給する。

【００２１】送信部２２では、ＣＰＵ２０から送信すべ
き伝送信号を受け取り、周波数シンセサイザー２６から
供給された副搬送波信号を変調する。この変調された副
搬送波信号に基づいて発光素子２８の点滅が制御されて
赤外光が赤外線信号として空間に発射される。

【００２２】一方、他の赤外線デジタルデータ通信装置
から発射された赤外線信号は、赤外線デジタルデータ通
信部１６の受光素子３０に入射され、ここで光電変換が
行われる。受光素子３０で電気信号に変換された受信信
号は、受信部２４において復調され、所定の伝送信号が
取り出されて、この伝送信号がＣＰＵ２０に供給され
る。この受信信号は、ＣＰＵ２０、インタフェース１８
を介して、赤外線デジタルデータ通信装置１０に接続さ
れているコンピュータあるいは周辺機器に供給される。

【００２３】なお、電源回路１４からは、上述した制御
部１２及び赤外線デジタルデータ通信部１６に所定の電
源が供給される。

【００２４】図２には、上述した赤外線デジタルデータ
通信部１６の詳細なブロック図が示される。図２におい
て、ＣＰＵ２０から供給される伝送信号としてのデジタ
ルデータすなわち送信データは、送信部２２のヘッダー
エンダー生成回路３２に入力され、ヘッダーとエンダー
が付加される。このようにして生成されたパケットは、
変調回路３４に入力され、これにより周波数シンセサイ
ザー２６から入力される副搬送波が変調される。変調回
路３４の出力信号は、フィルタ／送信アンプ３６に入力
されて、高周波成分が除去されるとともに所定のレベル
まで増幅される。この増幅された信号により、発光素子
２８の点滅が制御され、赤外線信号として空間に放出さ
れる。

【００２５】周波数シンセサイザー２６から変調回路３
４に入力される副搬送波は、その周波数が、図８に示さ
れた各種外乱光ノイズよりも高い周波数に設定されてい
る。この様子が図４に副搬送波のスペクトルとして示さ
れる。これにより、受信部２４で受信された受信信号か
ら副搬送波を取り出した場合、その中に外乱光ノイズは
含まれないことになる。

【００２６】外乱光ノイズの周波数は、前述したよう
に、インバータ蛍光灯によるものの周波数が最も高く、
最高で約１．２ＭＨｚ程度の周波数を有しているので、
副搬送波としてはこれより高い周波数が好適である。ま
た、発光素子の周波数特性としては、通常市販されてい
るものでは、３０ＭＨｚ程度迄の周波数に対応できる。
従って、前述の副搬送波の周波数としては、１．２ＭＨ
ｚ〜３０ＭＨｚの範囲の周波数が好適である。なお、こ
の周波数の範囲であれば、上述のように、市販の発光素
子を使用でき、特別の仕様の発光素子を使用する必要が
ないので、赤外線デジタルデータ通信装置１０のコスト
を低減できる。

【００２７】一方、他の赤外線デジタルデータ通信装置
１０から発射された赤外線信号は、受光素子３０で受光
され、ここで光電変換されて電気信号に変換される。こ
の電気信号に変換された受信信号は、副搬送波アンプ３
８により増幅されるが、ＡＧＣ回路４０の出力に応じて
そのゲインが制御される。副搬送波アンプ３８の出力
は、ミクサ回路４２において、周波数シンセサイザー２
６から供給される信号とミキシングされ、所定の周波数
に周波数変換される。

【００２８】所定の周波数に変換された受信信号は、中
間周波フィルター４４で目的の信号が含まれる周波数帯
域のみの信号を取り出す。この中間周波フィルターとし
ては、例えばセラミックフィルタ、クリスタルフィルタ
等を使用することができる。

【００２９】中間周波フィルター４４の出力は中間周波
アンプ４６によって増幅され、復調回路４８において復
調される。復調回路４８で復調された信号は、波形整形
コンパレータ５０で、データ信号と共に送られてきた基
準クロック周波数により波形整形され、復調波形に含ま
れるジッタが除去される。

【００３０】この信号は、最後にヘッダーエンダー検出
回路５２において送信時に付加されたパケットのヘッダ
ー及びエンダーが取り除かれ、必要なデジタルデータを
受信データとして制御部１２のＣＰＵ２０に出力する。

【００３１】以上のように、受信部２４としてはスーパ
ーヘテロダイン方式の受信機が使用されており、通常市
販されている受信機を使用できるので、赤外線デジタル
データ通信装置１０のコストを低減することができる。

【００３２】上述した受信部２４のミクサ回路４２に周
波数シンセサイザー２６から供給される信号の周波数
は、受光素子３０の周波数応答特性に基づいて決定され
る。図３には、この受光素子３０の周波数応答特性が示
される。図３において横軸には受光素子３０が受光する
赤外線信号の周波数が示され、縦軸には受光素子３０の
出力が示される。図３から分るように、受光素子３０の
周波数応答特性は、所定の周波数以上の入射光信号に対
して応答しないすなわちローパスフィルタの特性を有し
ている。今仮にミクサ回路４２で変換された周波数が、
図３に示される受光素子３０の応答可能な周波数領域内
の周波数であるとすると、中間周波アンプ４６等に、図
１に示される電源回路１４を経由して受光素子３０が受
光したノイズ成分が混入してしまう。

【００３３】すなわち、受光素子３０としては、ピンフ
ォトダイオード等が使用されるが、これには通常電源回
路１４から逆バイアス電圧が印加されている。一方、中
間周波アンプ４６等にも電源回路１４から所定の電源が
供給されている。従って、受光素子３０で拾われたノイ
ズ成分は、電源回路を経由し、中間周波アンプ４６等に
混入してゆき、ここで増幅される信号中にノイズとして
含まれることになる。

【００３４】以上より、ミクサ回路４２で、受光素子３
０の応答可能な周波数領域外の高周波数に周波数変換す
れば、その周波数帯域には、外乱光ノイズが存在しない
ので、受光素子３０によって拾われる外乱光ノイズが中
間周波アンプ４６等から信号中に混入することを防止で
きる。

【００３５】受光素子３０の周波数特性は、通常ＤＣか
ら３ＭＨｚ程度の周波数範囲に応答できるので、上述し
たミクサ回路４２の出力側における周波数としては、受
光素子３０の応答可能な周波数領域よりも高い周波数で
あれば良い。ここで、中間周波フィルタ４４として使用
されるセラミックフィルタ等では、１０．７ＭＨｚある
いは２３ＭＨｚの仕様のものが市販されている。従っ
て、ミクサ回路４２の出力を上記周波数とすれば、受光
素子３０の応答可能な周波数領域よりも高くでき、かつ
中間周波フィルタ４４を市販品で構成でき、ノイズ除去
及びコスト低減の両方に好適である。

【００３６】図４には、以上説明した本実施形態に係る
赤外線デジタルデータ通信装置１０の動作の特徴点が示
される。図４において、外乱光によるノイズ成分は、Ｄ
Ｃから約１．２ＭＨｚの周波数領域に分布している。従
って、送信側において周波数シンセサイザー２６から変
調回路３４に供給される副搬送波の周波数を、これより
高い周波数に設定する。その範囲としては、前述したよ
うに、１．２ＭＨｚから３０ＭＨｚの範囲が好適であ
る。このような副搬送波周波数を採用することにより、
送信部２２と受信部２４との間で送受信される赤外線信
号に含まれる副搬送波を、外乱光ノイズの影響を受けな
い周波数領域に置くことができ、受信部２４において復
調される時に、受信データとしてのデジタルデータ信号
にノイズ成分が混入することを防止することができる。

【００３７】また、受信部２４のミクサ回路４２におい
て受信信号を周波数変換する際に、その変換される周波
数として受光素子３０の応答可能な周波数領域外の高周
波数を採用することにより、受光素子３０が拾った外乱
光ノイズが電源回路１４を経由して中間周波アンプ４６
によってデジタルデータ信号に混入することを防止でき
る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
副搬送波の周波数を、外乱光ノイズより高い周波数に設
定したこと及び受信信号が周波数変換される周波数を受
光素子の応答可能な周波数領域外の高周波数に設定した
ことにより、受信信号中に外乱光ノイズが混入すること
を防止でき、赤外線デジタルデータ通信装置の通信の信
頼性を向上させることができる。

【００３９】また、受信部として一般のスーパーヘテロ
ダイン方式の受信機を使用でき、装置のコストを低減さ
せることができる。

【００４０】以上より、信頼性の高い赤外線デジタルデ
ータ通信装置を安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る赤外線デジタルデータ通信装置
の一実施形態のブロック図である。

【図２】 図１に示された赤外線デジタルデータ通信装
置の赤外線デジタルデータ通信部の詳細なブロック図で
ある。

【図３】 図２に示された受信部に使用される受光素子
の周波数特性を示す図である。

【図４】 図１に示された赤外線デジタルデータ通信装
置の動作の説明図である。

【図５】 赤外線デジタルデータ通信装置に侵入する外
乱光ノイズも含めた光信号の光源を示した図である。

【図６】 従来における赤外線デジタルデータ通信装置
の変調方法の説明図である。

【図７】 従来における赤外線デジタルデータ通信装置
のノイズ除去方法の説明図である。

【図８】 従来における赤外線デジタルデータ通信装置
における副搬送波とノイズ成分との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 赤外線デジタルデータ通信装置、１２ 制御部、
１４ 電源回路、１６赤外線デジタルデータ通信部、１
８ インタフェース、２０ ＣＰＵ、２２送信部、２４
受信部、２６ 周波数シンセサイザー、２８ 発光素
子、３０受光素子、３２ ヘッダーエンダー生成回路、
３４ 変調回路、３６ フィルタ／送信アンプ、３８
副搬送波アンプ、４０ ＡＧＣ回路、４２ ミクサ回
路、４４ 中間周波フィルター、４６ 中間周波アン
プ、４８ 復調回路、５０ 波形整形コンパレータ、５
２ ヘッダーエンダー検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06 10/02 10/18 Ｈ０４Ｑ 9/00 ３１１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外乱光ノイズを除去することが可能な赤
   外線デジタルデータ通信装置であって、 送信側において、伝送信号により赤外線を変調する際
   に、外乱光ノイズより高い周波数を有する副搬送波を経
   由して前記変調を行い、 受信側において、受信した信号を受光素子の応答可能な
   周波数領域外の高周波数に周波数変換した後復調するこ
   とを特徴とする赤外線デジタルデータ通信装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の赤外線デジタルデータ通
   信装置において、 前記副搬送波は１．２ＭＨｚから３０ＭＨｚの範囲の周
   波数を有することを特徴とする赤外線デジタルデータ通
   信装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の赤外線デジタルデータ通
   信装置において、 前記受信した信号が周波数変換される周波数は、１０．
   ７ＭＨｚまたは２３ＭＨｚのいずれかであることを特徴
   とする赤外線デジタルデータ通信装置。
4. 【請求項４】 赤外線信号を受光し、デジタルデータを
   取り出す赤外線デジタルデータ受信装置であって、 赤外線信号を受光する受光素子と、 前記受光素子の出力を、前記受光素子の応答可能な周波
   数領域外の高周波数に周波数変換するミクサ回路と、 前記ミクサ回路の出力を増幅する中間周波アンプと、 前記中間周波アンプの出力から受信データを復調する復
   調回路と、 を含むことを特徴とする赤外線デジタルデータ受信装
   置。