DE2347146A1

DE2347146A1 - Verfahren und anordnung zur ultraschall-nachrichtenuebertragung

Info

Publication number: DE2347146A1
Application number: DE19732347146
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Ito; Motohisa Nishihara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-09-20
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1974-04-04
Also published as: US4045767A; DE2347146B2; JPS4951801A; DE2347146C3; GB1447547A; FR2199904A5

Description

81-21.42OP 19. 9. 1973

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Verfahren und Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung, wobei mehrere Nachrichten zur Übertragung codiert werden.

Im allgemeinen wird bei einem Verfahren zur Ultraschallübertragung codierter Nachrichten oder Daten (Information) ein Teil der Information oder Nachrichten durch ein Signal dargestellt, das eine besondere Frequenz besitzt. In diesem Fall wird jedoch die Anzahl der Signale verschiedener Frequenzen sehr groß, wenn eine Anzahl verschiedener Nachrichten übertragen werden soll. Deshalb wird eine

4098U/0U7

81-(POS. 31826)-Ko-r (7)

23.47U6

Übertragungsanordnung verwendet, bei der ein Teil der Nachrichten durch einen Binärcode dargestellt wird, der mehrere Bits besitzt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die zur Nachrichtenübertragung ohne Nachhall der Ultraschallwellen erforderliche Zeit ziemlich lang wird. Zusätzlich wird die Wahrscheinlichkeit um so größer, daß die Signale durch Rauschen gestört werden, je langer die Übertragungszeit ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zur Vermeidung dieses Nachteiles eine Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung anzugeben, die eine Anzahl verschiedener Nachrichten in Ultraschallsignale codieren und die codierten Signale schnell übertragen kann; bei dieser Anordnung soll die zur Nachrichtenübertragung erforderliche Zeit im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen kürzer sein, so daß kaum nachteilige Einflüsse durch Rauschen auf die Nachrichtenübertragungsanordnung einwirken.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß jedes Nachrichten- oder Datenteil durch ein Ultraschallsignal dargestellt wird, das aus mehreren Frequenzen zusammengesetzt ist, die entsprechend einer bestimmten Frequenzpermutation vorbestimmter Frequenzpermutation vorgewählter Frequenzen angeordnet sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

4098 1 WQi

23A7U6

Fig. 1 Signalformen zur Erläuterung einer herkömmlichen Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit einem Sender und einem Empfänger,

Fig. 3 Signalformen zur Erläuterung des Betriebs der in der Fig. 2 gezeigten Anordnung,

Fig. 4 eine Tabelle mit beispielsweisen Nachrichten und zugeordneten Codes, die durch die entsprechenden Frequenzpermutationen dargestellt sind,

Fig. 5 ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Senders, der in der erfindungsgemäßen Ultraschall-Nachrichtenübertragung sanordnung verwendet wird,

Fig. 6 ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Empfängers, der in der erfindungsgemäßen Ultraschall-Nachrichtenübertragungsanordnung verwendet wird,

Fig. 7 eine Tabelle zur Erläuterung des Betriebs der Decodierer ' und der Zweifachuntersetzer, die bei den Anordnungen der Fig. 5 und 6 verwendet werden, und

Fig. 8 und 9 Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Sender und Empfänger.

4098 IW 0^47

Bei einer herkömmlichen Nachrichten- oder Datenübertragungsanordnung sind beispielsweise Frequenzen f und f jeweils Bits "1" und "0" eines Teiles von zu übertragenden Nachrichten zugeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und Ultraschallwellensignale mit Frequenzen f und f werden in Wasser.mit konstanter Periode ausgesandt. Die übertragenen Wellen (Ultraschallsignale) interferieren miteinander aufgrund der Reflexionen am Boden und an der Oberfläche des Wassers oder an auf dem Wasser schwimmenden Objekten während der Ausbreitung durch das Wasser, so daß die Nachhalleffekte auftreten. Folglich hat jedes ein Bit eines Teiles eine: codierten Nachricht darstellendes Ultraschallsignal, das beim Empfänger empfangen wird, einen nacheilenden Nacheffekt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die empfangenen Signal wellen werden frequenzmäßig in f und f getrennt, um die ursprünglichen Nachrichten zu überdecken.

Auf diese Weise wird die Nachrichtenübertragung durchgeführt. Um in diesem Fall jedoch einen Nachhalleffekt auszuschließen, ist es erforderlich, jedes Bit des Ultraschallsignals auszusenden, nachdem die nacheilende Nachwirkung des gerade vorhergehenden Ultraschallsignales aufgehört hat. Bei dieser Übertragung ist jedoch eine lange Zeitdauer erforderlich, um die gesamten Daten zu übertragen. Dies wird im folgenden näher erläutert. Die Nachhallzeit hängt von der Übertragungsumgebung ab. Unter Bedingungen, bei denen die Nachhallzeit ungefähr 80 ms beträgt, ist eine Zeit von ungefähr 100 ms erforderlich, um jedes Bit einschließlich einer Toleranzzeit zu übertragen. Demgemäß ist bei diesem Fall eine Sekunde erforderlich, um vollständig ein Nachrichtenteil aus zehn Bits zu überdecken. Auf diese Weise wird eine beträchtliche Zeit zur Nachrichtenübertragung

A0-9 814/CUA7

benötigt, so daß der sich daraus ergebende Nachteil darin liegt, daß die Geschwindigkeit der Nachrichtenübertragung niedrig ist. Je größer weiterhin die Anzahl oder der Betrag der Nachrichten sind, desto größer ist die Anzahl der Bits. Wenn deshalb die Nachrichten "zunehmen", dann nimmt ebenfalls die Übertragungszeit zu. Weiterhin nimmt die Wahrscheinlichkeit, daß die Nachrichten durch Rauschen beeinflußt werden, proportional mit der Übertragungs- oder Sendezeit zu.

Wenn ein Nachrichtenteil durch eine Permutation von η Frequenzsignalen f , f , ..o, f dargestellt wird, dann können n! Nachrich-

Xu Ii.

tenteile durch die gesamte Permutation dargestellt werden, da die Anzahl der Permutationen von η verschiedenen Objekten η! beträgt. In diesem Fall entspricht jede Permutation der Ordnung der Übertragung.

Beispielsweise werden Signale der Frequenzen f , f , ..., f , f

η η— χ et χ

nacheinander in dieser Reihenfolge bei der Übertragung des Nachrichtenteiles übertragen, das durch eine Frequenzperm utation von ff ... f_of., dargestellt ist. Die n! codierten Daten sind die folgenden:

'^fn-l'^fn

^fl'^f2' I

^fn'^fn-l' ^: '^f2'^fl

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Falles näher erläutert, bei dem 24 Nachrichten oder Daten zu übertragen

409814/0447

sind, die entsprechend der Permutation der vier verschiedenen Frequenzsignale f , f , f und f codiert sind.

JL ^ O "i

Die Fig. 2, die eine erfindungsgemäße Ultraschall-Nachrichtenübertrag ungs anordnung zeigt, weist einen Sender auf mit einem Permutationscodierer 1, einem Tastzeitgeber 2, einem Sendesteuerglied 3 und einem Wellensender oder -strahler TR. Ein Empfänger besteht aus einer Frequenztrennstufe 4, einem Folgesteuerglied 5, einem Tastzeitgeber 6 und einem Wellenaufnehmer RE, D , D , ...,D sind 24 Nachrichten oder Daten, die durch die jeweiligen Codes dargestellt sind, die in Übereinstimmung mit der Permutation der Frequenzsignale f , f , f und f (Fig. 4) zusammengesetzt sind.

Der Betrieb der in der Fig. 2 dargestellten Anordnung wird im folgenden anhand der Fig. 3 näher erläutert. Wenn eine Nachricht D„ übertragen wird, dann wird die Nachricht D in den Permutations codierer 1 eingespeist, um in einen Permutationscode ff ff umgewan-

X \J Tc w

delt zu werden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Nach der Bestimmung des Frequenzpermutationscode liefert der Tastzeitgeber 2 mit konstantem Intervall eine Folge von Tastsignalen. Die Tastsignale betätigen das Sendesteuerglied 3 in Übereinstimmung mit dem Frequenzpermutationscode, und ein frequenzmoduliertes Ultraschallwellensignal wird vom Wellensender TR übertragen. Die Nachricht D ist

mit (a) in Fig. 3 bezeichnet. Der in der Fig. 3 gezeigte Permutationscode (a) wird unter der Steuerung der Tastsignale frequenzmoduliert, die im Diagramm (b) der Fig. 3 gezeigt sind und vor der Übertragung vom Tastzeitgeber 2 erzeugt werden.

4098 M*/QLL1

Wenn die im Diagramm (c) der Fig. 3 übertragene Welle (Ultraschallwellensignal) durch den Wellenaufnehmer RE empfangen wird, dann wird es mittels der Frequenztrennstufe 4 in Komponenten f , f ,

f_ und f zerlegt, und diese Komponenten werden mit den Tastsignalen vom Tastzeitgeber 6 zusammengebracht. Die Frequenztrennstufe 5 erfaßt die Reihenfolge des Empfangs der Komponenten f bis f , und die übertragenen Daten werden entsprechend dem Ergebnis der Erfassung gespeichert. Wie oben beschrieben wurde, hat jedes empfangene Signal eine nacheilende Nachwirkung aufgrund des Nachhalles. Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann jedoch die Nachwirkung ausgeschlossen werden, da die im empfangenen Signal enthaltenen Komponenten f bis f durch die Frequenztrennstufe 4 getrennt werden, und da die Reihenfolge des Empfangs der Komponenten durch das Folgesteuerglied 5 erfaßt wird, um einen Frequenzpermutationscode zu erhalten.

Im folgenden wird ein genaues Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 5 und 6 näher erläutert;

Fig. 5 zeigt einen Sender in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 besteht eine Permutationsleitung 11 aus Leitungen T bis T , und eine Frequenzleitung 12 besteht aus Leitung F bis F , wobei die Permutationsleitung 11 und die Frequenzleitung 12 so angeordnet sind, daß sie eine Matrix für einen Permutationscodierer 1 bilden. Die in der Fig. 4 gezeigten Frequenzpermutationscodes können durch Verbindung der Leitungen an den Kreuzungspunkten zwischen einer Zeile und einer Spalte dargestellt werden. Ein Tastzeitgeber 2 umfaßt einen Eingangsanschluß 201 für An-

409814/0447

2347H6

Steuerimpulse, eine monostabile Schaltung 202 (Monoflop), ein Flipflop 203, einen Taktimpulserzeuger 204, ein UND-Glied 205, einen 3-Bit-Binärzähler 206, einen 3-Leitungs-6-Leitungs-Decodierer 207 aus einem Logik-Glied, wie beispielsweise einem SN74156-Glied, hergestellt durch die Firma Texas Instruments Incorporated, und einen Inverter, der die Ausgangssignale d , d und d des Bi-

J. U O

närzählers 206 empfängt, um logische Ausgangssignale e bis e, zu erzeugen, wie diese in Fig. 7 dargestellt sind, monostabile Glieder (Monoflops) 208 bis 212, die durch die Ausgangssignale e bis e, angesteuert sind, um Impulse g bis g und j mit konstanten Impulsbreiten zu erzeugen, wobei die Impulse g bis g als "Zeittastsignale" bezeichnet werden, ein ODER-Glied 213 und einen Rückstellanschluß 214. Ein Sendesteuerglied 3 umfaßt Verstärker 301 bis 304, Oszillatoren 305 bis 308, die Signale vorbestimmter Frequenzen f - f erzeugen, und Relais 309 bis 312. Ein Wellensender TR ist mit den Relais 309 bis 312 verbunden.

In Fig. 6 ist ein Empfänger eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung dargestellt, der aufweist einen Wellenaufnehmer RE, eine Frequenztrennstufe 4, ein Folgesteuerglied 5 und einen Tastzeitgeber 6. Die Frequenztrennstufe 4 umfaßt einen Verstärker 401, um das empfangene Signal m vom Wellenaufnehmer RE zu verstärken, Bandpaßfilter 402 bis 405, um wahlweise Signale mit vorbestimmten Frequenzen f bis f zu leiten, Fühler 406 bis 409 und Pegelfühlerglieder 410 bis 413, um Ausgangssignale zu erzeugen, d.h. um das Vorliegen von Signalen zu erfassen, wenn die Pegel der Ausgangssignale η bis η der Fühler 406 bis 409 die

4098 1 A/0A47

vorbestimmten Pegel V bis V überschreiten (gewöhnlich haben die Pegel V bis V den gleichen Wert). Das Folgesteuerglied 5

S X S^t

umfaßt Flipflops 501 bis 504, monostabile Glieder (Monoflops) 505 bis 508, eine Frequenzleitung 509 aus Leitungen F bis F , eine Permutationsleitung 510 aus Leitungen T bis F , eine Permutationsleitung 510 aus Leitungen T bis T , Servomanipulatoren-J-K-Flipflops 511F bis 514F, 521F bis 524F, 531F bis 534F und 541F bis 544F, wobei die JK-Flipflops (beispielsweise das Flipflop 7473, hergestellt durch die Firma Texas Instruments Incorporated) so arbeiten, daß beispielsweise bei einer zeitlichen Übereinstimmung des Impulses g in der Leitung F mit dem Zeittastsignal e.. in der Leitung T das am Kreuzungspunkt gelegene JK-Flipflop 5 HF angesteuert wird, um ein Ausgangssignal "1" an seinem Anschluß Q zu liefern. Weiterhin sind vorgesehen NICHT-Glieder oder Inverter 5111 bis 5141, 5211 bis 5241, 5311 bis 5341 und 5411 bis 5441, und Anzeigelampen 511L bis 514L, 521L bis 524L, 531L bis 534L und 54IL bis 544L, um die zugeordneten JK-Flipflops anzuzeigen. Der Tastzeitgeber 6 umfaßt ein ODER-Glied 601, ein UND-Glied 602, einen Taktimpulserzeuger 60.3, einen Frequenzteiler 604 aus mehreren Flipflops, einen 3-Bit-Binärzähler 605, einen Decodierer 606, ein Monoflop 607, ein ODER-Glied 608 und einen Rücksetzanschluß 609. Der Binärzähler 605 und der Decodierer 606 entsprechen jeweils dem Binärzähler 206 und dem Decodierer 207 (Fig. 5). Die Ausgangssignale e bis e des Decodierers 606 werden in die Leitungen T bis T der Permutationsleitung 510 eingespeist, während das übrige Ausgangssignal e des Decodierers 606 in das Monoflop 607 eingespeist wird.

40981 4/0447

2347H6

Die Schwingungsfrequenz des Taktimpulserzeugers 603 beträgt die löfache Frequenz der Schwingungsfrequenz des Taktimpulserzeugers im Sender, und die Frequenz des Erzeugers oder Generators 603 wird auf 1/16 durch den Frequenzteiler 604 verringert, um in den Binärzähler 605 eingespeist zu werden.

Im folgenden wird der Betrieb des in der Fig. 5 dargestellten Senders und des in der ^ig. 6 dargestellten Empfängers näher mit Hilfe der Fig. 8 und 9 erläutert.

Zunächst wird auf die Fig. 5 und 8 Bezug genommen, die den Sender und das zugeordnete Zeitdiagramm darstellen.

Die zu übertragenden Nachrichten werden in den Permutationscodierer 1 entsprechend einer CodetabeJle eingegeben, die in Fig. gezeigt ist. Wenn beispielsweise die gewünschte Nachricht D beträgt, dann ist der entsprechende Frequenzpermutationscode durch

ff ff gegeben, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Demgemäß sind die 1 dt o 4

Leitungen F , F , F und F der Frequenzleitung 12 jeweils mit den Leitungen T , T , T und T verbunden. Sodann wird ein Rücksetzsignal (Impulssignal) in den Rücksetzanschluß 214 eingespeist. Das Flipflop 203 und der Binärzähler 206 werden gelöscht, so daß ihre Ausgangssignale zu "0" werden. Folglich werden die Taktimpulse vom Taktimpulserzeuger 204 durch das UND-Glied 205 gesperrt, so daß die Ausgangssignale des Decodierers 207 gegeben sind durch

e = "1" und e_ bis e. = "0". Dies bedeutet eine Bereitschafts-1 2 5

stellung. Nur während des Betriebsbeginns wird das Rücksetzsignal

40981 4/0447

2347U6

in den Rücksetzanschluß 214 eingespeist; danach wird der Ausgangsimpuls j des Monoflops 212 als Rücksetzsignal eingespeist.

Wenn ein Ansteuerimpuls in den ^ingangsanschluß 201 in Bereitschaftsstellung eingespeist wird, dann erzeugt das Monoflop 212 einen Aüsgangsimpuls a konstanter Impulsdauer, um das Flipflop 203 einzustellen. Danach ist das Ausgangs signal b des Flipflops 203 ein "1"-Signal, so daß die Taktimpulse C vom Taktimpulserzeuger 204 durch das UND-Glied 205 verlaufen, um in den Binärzähler 206 eingespeist zu werden. Die Ausgangssignale d , d und d des Binärzählers 206 verändern sich in den Zeitpunkten der nacheilenden Flanken der Taktimpulse C, so daß sich die Ausgangssignale e., bis e, des Decodierers 207 ebenfalls in diesen Zeitpunkten verändern. Die Ausgangssignale e„ bis e, des Decodierers 207 werden jeweils durch die Mono-

Δ O

flops 208 bis 211 in Zeittastsignale g bis g mit vorbestimmten Perioden At umgewandelt, welche Signale dann in die Leitungen T bis T der Permutationsleitung 11 eingespeist werden. Im Zeitpunkt t wird das Zeittastsignal g des Monoflops 208 in die Leitung T der Permutationsleitung 11 eingespeist. Da die Leitung T mit der Leitung F der Frequenzleitung 12 verbunden wurde, wird das Zeittastsignal g zum Verstärker 301 gespeist. Der Verstärker 301 verstärkt das Signal g auf einen derartigen Pegel, um das Relais 309 anzusteuern, und das verstärkte Signal schaltet das Relais 309 ein. Folglich wird das Signal h mit einer Frequenz f vom Oszillator 305 zum Wellensender TR ausgesandt, so daß das Ultraschallwellensignal i übertragen wird. Auf ähnliche Weise werden Ultraschallwellensignale mit Frequenzen f , f , f und f mit jeweils

Λ 0 9 8 1

einer Zeitdauer 2\t vom Wellensender TR in Zeitpunkten t , t und t entsprechend zu den Zeittastsignalen g bis g ausgesandt. Die Sende- oder Übertragungsperiode der Ultraschallwellensignale mit Frequenzen f bis f (Zeitintervalle zwischen t.. und t_o, t und t

Xt: X C* £mt O

usw.) ist durch die Periode des Taktimpulssignales C und deshalb im Zusammenhang mit der Zeit At bestimmt. Im Zeitpunkt t be-

trägt das Ausgangssignal e, des Decodierers 207 "1", und das Monoflop 212 ist angesteuert. Der Ausgangsimpuls des Gliedes löscht dann das Flipflop 203 und den Binärzähler 206. Folglich werden die Taktimpulse C durch das UND-Glied 205 gesperrt, und die Ausgangssignale d bis d des Binärzählers 206 werden alle zu "0"-

X ο

Signalen umgekehrt, so daß das Ausgangssignal e des Decodierers 207 ein "1 "-Signal ist, während die übrigen Ausgangssignale e bis e "0"-Signale sind. Dies ist eine Bereitschaftsstellung , und diese wird beibehalten, bis der nächste Ansteuerimpuls in den Eingang 1 eingespeist wird.

Im folgenden wird auf die Fig. 6 Bezug genommen, die den Empfänger zeigt, der ein derartiges übertragenes Ultraschallwellensignal empfängt und die ursprünglichen Nachrichten wiedergibt, und ebenfalls auf die Fig. 9, die das zugeordnete Zeitdiagramm zeigt. Der Betrieb des Empfängers wird im folgenden mit Hilfe des Zeitdiagrammes näher erläutert:

Es wird angenommen, daß der Wellenaufnehmer RE ein Ultraschallwellensignal mit einer Frequenzpermutation empfängt, wie diese im Diagramm (i) der Fig. 8 gezeigt ist. Wie oben beschrieben

4098U/QU7

23A7H6

wurde, ist die Signalform des empfangenen Signales m etwas gestört und hat einen nacheilenden Nacheffekt, der auf einem Nachhall beruht. Das empfangene Signal m wird durch die Bandpaßfilter 402 bis 405 in Komponenten mit Frequenzen f , f , f und f zerlegt, und die Kornponenten werden dann durch die Fühler 406 bis 409 erfaßt. In den Zeitpunkten t , t , t und t , wenn die Pegel der Ausgangssignale η bis J- α ο 4 1

n' der Fühler 406 bis 409 die vorqewählten Pegel V bis V der 4 · ^y . si s4

Ausgangssignale der Pegelfühler 410 bis 413 überschreiten, sind die Flipflops 501 bis 504 jeweils eingestellt. Während der Anstiegszeiten der Setz- oder Stell-Ausgangssignale Pl bis P4 der Flipflops 501 bis 504 sind die Monoflops 505 bis 508 angesteuert, um Impulse q bis q konstanter Zeitdauer t zu erhalten. Der übertragene Frequenzpermutationscode kann durch Erfassung der Impulse q bis q erfaßt werden.

Im Zeitpunkt t arbeitet der Decodierer 606 so, als ob er in Bereitschafts stellung ist, und das Ausgangssignal e des Decodierers 606 ist ein "1"-Signal. Demgemäß sind die Eingangssignale an den Anschlüssen K der JK-Flipflops 5HF bis 514F "©"-Signale, während die Eingangssignale an den Anschlüssen J der JK-Flipflops 5 HF bis 514F "1 "-Signale sind. Von diesen JK-Flipflops ist das Flipflop 5HF durch den Impuls g angesteuert, um an seinem Anschluß Q ein "1"-Ausgangssignal zu erzeugen. Deshalb ist die Anzeigelampe 5HL beleuchtet .

Andererseits wird der Ausgangsimpuls Pl des Flipflops 501 über das ODER-Glied 601 in das UND-Glied 602 eingespeist. Dem-

409814/0447

2347HS

gemäß werden die Taktimpulse C' vom Taktimpulserzeuger 603 in den Frequenzteiler 604 .eingespeist, so daß ein Ausgangssignal d des Teilers 604 eine Frequenz hat, die 1/16 der Frequenz des Taktimpulssignales C entspricht. Das Ausgangssignal d wird dann in den Binärzähler 605'eingespeist, der die nacheilenden Flanken der im Ausgangssignal d enthaltenen Impulse zählt, so daß sich die Ausgangssignale des Zählers 605 entsprechend den gezählten Inhalten verändern, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Abhängig von den Ausgangssignalen des Binärzählers 605 verändern sich die Ausgangssignale e bis e^ des Decodierers 606, wie dies ebenfalls in Fig. 7 dargestellt ist.

Auf diese Weise werden die Bereit Schafts zeiten für die jeweiligen Leitungen (Flipflops 511F bis 514F, 521F bis 524F, 531F bis 534F und 541F bis 544F) der Permutationsleitung 510 entsprechend den Zeittastsignalen e bis e des Decodierers 606 eingestellt. Wenn einer der Ausgangsimpulse q bis q , beispielsweise der Impuls q des Monoflops 505, eingespeist wird und die Leitung T in Bereitschaftsstellung ist, dann wird das Flipflop 5HF angesteuert, um an seinem Ausgangsanschluß Q ein "1 "-Ausgangssignal zu erzeugen. In Fig. 6 ist der Fall dargestellt, in dem die Flipflops 511F, 522F, 533F und 544F angesteuert sind, um die Anzeigelampen 511L, 522L, 533L und 544L zu beleuchten. Aus diesen Lampen geht hervor, daß die übertragene Nachricht eine Permutation iArS^-. besitzt, und die dem Permutationscode entsprechende Nachricht D kann aus der in der Fig. 4 gezeigten Tabelle identifiziert werden.

4098 1 4/0447

2347U6

Wenn danach das Ausgangssignal e des Decodierers 606 ein "1 "-Signal ist, dann ist das Monoflop 607 angesteuert, um einen Ausgangsimpuls j konstanter Zeitdauer zu erzeugen. Der Ausgangsimpuls j wird über das ODER-Glied 608 zu den Flipflops 501 bis 504, dem Frequenzteiler 604 und dem Binärzähler 605 gespeist, so daß sie zurückgestellt sind, um in Bereitschaftsstellung zubleiben, bis das nächste Signal m empfangen wird. Die Zeitdauer des Ausgangsimpulses j ist lange genug bestimmt, um einen Nachhalleffekt der empfangenen Welle m auszuschließen.

Wie oben beschrieben wurde, werden bei der vorliegenden Erfindung Signale verschiedener Frequenzen, bei denen ein Signal zeitlich um ein kleines Intervall von ungefähr 1/100 der Zeitdauer des Nachhalles von einem anderen Signal entfernt ist, entsprechend den vorbestimmten Frequenzpermutationen codiert und übertragen, so daß die für die Nachrichtenübertragung erforderliche Zeit ohne Beeinflussung durch Nachhalleffekte beträchtlich verringert werden kann.

Darüber hinaus können bei der vorliegenden Erfindung η! verschiedene Nachrichten durch Verwendung von η verschiedenen Frequenzen codiert werden, und dies unterscheidet sich von herkömmlichen Anordnungen, bei denen die Anzahl der Nachrichten von der Anzahl der Bits abhängt. Auf diese Weise kann die Übertragungszeit verkürzt werden. Insbesondere können mit der herkömmlichen Anordnung 4096 Nachrichten codiert werden, wenn 12 Bits verwendet werden, aber die Übertragungszeit wächst proportional mit der Anzahl der verwendeten Bits an. Andererseits können bei der vorliegenden Erfindung

4098U/CU47

7! (= 5040) Nachrichten codiert werden, wenn 7 verschiedene Frequenzen verwendet werden, und die Übertragungszeit kann im Vergleich zu der bei herkömmlichen Anordnungen erforderlichen Übertragungszeit verringert werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführuhgsbeispielen wurde die vorliegende Erfindung auf einen Fall angewendet, in dem 24 Nachrichten mit vier verschiedenen Frequenzen f bis f übertragen werden. Es ist jedoch offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall angewendet werden kann, in dem n! Nachrichten codiert und mittels η verschiedenen Frequenzen f bis f übertragen werden.

Weiterhin wird bei dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel das empfangene Signal frequenzmäßig getrennt, und die Folge der zerlegten Frequenzkomponenten wird zeitmäßig mit den Zeittastsignalen erfaßt, die vom Tastzeitgeber erhalten werden. Im Empfängerteil kann jedoch die Empfangsreihenfolge der Frequenzkomponenten ohne Verwendung von Zeittastsignalen erfaßt werden. Beispielsweise kann ein Zähler für diesen Zweck verwendet werden. Insbesondere wird der Zähler durch die erste empfangene Frequenzkomponehte und den Zeitunterschied zwischen dieser Komponente und der als nächsten empfangenen Komponente gestartet, so daß die Reihenfolge unterschieden' werden kann.

Zusätzlich ist der in Fig. 6 gezeigte Empfänger so ausgelegt, daß er synchron mit dem ersten empfangenen Signal betrieben ist, wenn der Empfänger in Bereitschafts Stellung ist. Jedoch kann der

A098U/QU7

Beginn jeder Nachricht auch dadurch angezeigt werden, daß die Frequenz des ersten übertragenen Ultraschallwellensignals zur Synchronisierung konstant gemacht wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei der vorliegenden Erfindung jedes Nachrichtenteils durch ein Ultraschallsignal aus mehreren Frequenzen dargestellt, die entsprechend einer bestimmten Frequenzpermutation von vorbestimmten Frequenzpermutationen vorgewählter Frequenzen angeordnet sind. Deshalb kann die Nachrichtenübertragungszeit ohne Nachhalleinfluß beträchtlich verringert werden, und da die Übertragungszeit Verkürzt ist, ist die Übertragungsanordnung gegenüber Rauschen weniger empfindlich.

40981 4/CU47

Claims

2347H6

Patentansprüche

f 1. j Verfahren zur Ultraschall-Nachrichtenübertragung, d a durch gekennzeichnet, daß ein Nachrichtenteil durch ein bestimmtes Ultraschallwellensignal aus mehreren Frequenzkomponenten dargestellt wird, die entsprechend einer speziellen Frequenzpermutation aus vorbestimmten Frequenzpermutationen angeordnet werden.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (l, 2, 3, TR) zur Erzeugung von Ultraschallwellen Signalen, deren jedes aus mehreren Frequenzkomponenten zusammengesetzt ist, die entsprechend einer bestimmten Frequenzpermutation vorbestimmter Frequenzpermutationen angeordnet sind.

eine Einrichtung (RE, 4, 5, 6) zum Empfang der Ultraschallwellensignale und zur Zerlegung von jedem der Signale in die mehreren Frequenzkomponenten , und

eine Einrichtung zur Erfassung der Reihenfolge der zerlegten Frequenzkomponenten.

40981 4/0447

Leerseite