DE3588142T2 - Uhr mit Personenrufvorrichtung - Google Patents

Uhr mit Personenrufvorrichtung

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussenden von Daten von einem Sender zu einer Mehrzahl von entfernt angeordneten Empfängern auf einem gemeinsamen Übertragungskanal und ein Kommunikationssystem, das ein solches Verfahren verwendet.
  • Die GB 2 114 343 beschreibt ein Verfahren zum Aussenden von Daten auf einem gemeinsamen Übertragungskanal zu einer Vielzahl von entfernt liegenden Empfängern in einem Rufsystem, wobei das Verfahren zwei unterschiedliche Serien von Zeitschlitzen benutzt, nämlich eine erste Serie von Schlitzen, welche Rufcodes enthalten, und eine zweite Serie von Schlitzen, welche Nachrichten enthalten. Wenn es einen Rufcode in einem speziellen Schlitz der ersten Serie gibt, wird eine Nachricht für einen speziellen Empfänger in dem entsprechenden Schlitz der zweiten Serie erscheinen.
  • Die GB 2 115 195 beschreibt eine Energiespartechnik in einem Rufsystem, indem die spezielle Zeitdauer programmiert wird, während der ein Empfänger aktiviert ist. Die Beschreibung gibt ein Beispiel eines Systems, wobei jede Gruppe von Funkschaltungen einem festen vorbestimmten Zeitschlitz in einer regelmäßig wiederkehrenden Sequenz solcher Zeitschlitze zugeordnet werden kann. Die Beschreibung macht es deutlich, daß zwei unterschiedliche Systemtypen betrachtet werden: ein erstes System, in dem jeder Empfänger Nachrichten während eines jeweiligen zuvor zugeordneten Zeitschlitzes empfängt, und ein zweites System, in dem die empfangene Information kontinuierlich überwacht wird, um zu erfassen, wenn Information, die an den speziellen Empfänger gerichtet ist, zu irgendeiner Zeit empfangen wird.
  • Die GB 2 086 106 offenbart ein Verfahren zum Senden von Daten an eine Vielzahl von Fern-Rufvorrichtungen, bei dem Codewörter in Paketen gesendet werden, wobei jedes davon ein synchronisierendes Codewort aufweist, gefolgt von acht Rahmen. Jede Rufvorrichtung ist einem der acht Rahmen zugeordnet und ist mit einem eindeutigen Adresscode verbunden, der in dem Rahmen gesendet wird, dem die Rufvorrichtung zugeordnet ist, wenn der Rahmen Daten für die Rufvorrichtung enthält. Jede Rufvorrichtung überprüft nur ihren zugeordneten Rahmen, um zu bestimmen, ob der Rahmen ihren Adresscode enthält.
  • Die bekannten Rufsysteme übertragen Nachrichten für ein wartendes Rufgerät von all den Sendern des Systems. Dies verschwendet Sendezeit.
  • Demgemäß stellt die Erfindung ein Rufsystem nach Anspruch 1 zur Verfügung.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung werden Ausführungsbeispiele im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen:
  • Figur 1A eine perspektivische Ansicht eines Uhr-Fersonenrufsystems ist;
  • Figur 1B eine alternative Ausführungsform des Datendisplays des Personenrufsystems der Figur 1A ist;
  • Figur 2A ein Schaubild ist, das eine weltweite funktionale Hierarchie des Personenrufsystems der vorliegenden Erfindung zum Empfangen und Senden von Nachrichten an verschiedene Empfänger, einschließlich des Uhr-Personenrufsystems der Figur 1A, wiedergibt;
  • Figur 2B ein vereinfachtes Modell einer offenen Systemschnittstelle (OSI) des Systems der Figur 2A ist, das das Uhr-Personenrufsystem der Figur 1A einschließt;
  • Figur 2C ein eingehenderes OSI-Modell des Systems der Figur 2A ist, das weitere Einzelheiten der bevorzugten Form des Kommunikationsnetzwerks und des Datenprotokolls wiedergibt;
  • Figuren 3A und 3B funktionelle Datenflußdarstellungen für die lokale Verrechnungsstelle und den Übertragungsanlagenabschnitt des Systems der Figur 2A sind;
  • Figur 4 ein Blockschaubild eines Teils des Systems der Figur 2A ist, das eine lokale Verrechnungsstelle und eine Übertragungsanlage zeigt;
  • Figuren 5A, 5B und 5C die bevorzugte Form eines digitalen Datenprotokolls zeigen, das bei einem einen Personenruf oder andere Daten liefernden System benutzt wird;
  • Figur 5D (auf Blatt 11) ein Beispiel einer Anzahl von Botschaften ist, die in einer Kette von Paketen und in einer Abfolge von Ketten übermittelt werden;
  • Figur 6A ein Zustandsdiagramm des Betriebs des Empfängers des Uhr-Personenrufsystems der Figur 1A ist;
  • Figur 6B ein Ablaufdiagramm ist, das das Dekodieren innerhalb jedes Zyklus des Zustandsdiagramms der Figur 6A zeigt.
  • Figur 7 ist ein Zustandsdiagramm, das den Empfängerbetrieb im Verzögerungszustand der Figur 6A zeigt.
  • Figur 8 zeigt die spektralen Komponenten des FM-Sendesignals, das bei Übertragungen in dem System der Figur 2A verwendet wird.
  • Figuren 9A und 9B sind Wellenform-Schaubilder des Übertragungsschemas der Figur 8.
  • Figur 9C ist eine Darstellung der empfangenen Hochfrequenz- Signalstärke, wenn sich das Uhr-Personenrufsystem der Figur 1A bewegt.
  • Figur 10 ist ein Blockschaubild des Empfängers des Personenrufsystems der Figur 1A.
  • Figur 11A ist ein eingehenderes Blockschaubild des Empfängers der Figur 10.
  • Figur 11B ist ein Blockschaubild des IF-Abschnitts des Empfängers, wie er in Figur 11A gezeigt ist
  • Figur 12A ist eine Darstellung der Armband-Antenne des Uhr- Personenrufsystems und ihrer Verbindungen zur Empfängerschaltung.
  • Figur 12B ist ein Schaubild einer alternativen Ausführungsform der Empfängerantenne und -verbindungen der Figur 12A.
  • Figur 12C ist ein Schaubild einer Verbindung, die in einem zweiteiligen-Uhrenarmband der Figur 12A verwendet wird.
  • Figur 13A ist ein eingehenderes Blockschaubild der Übertragungsanlage der Figur 4.
  • Figuren 13B und 13C sind schematische Ansichten der Hilfsträgergenerator/Modulatorschaltung der Figur 13A.
  • Figur 13D ist eine zeitliche Darstellung der Wellenformen in der Modulatorschaltung der Figur 13A.
  • Figur 14 ist eine schematische Ansicht des SCA-Dekoderabschnitts der Figur 11A.
    • EINGEHENDE BESCHREIBUNG 1.0 Beschreibung der Anwendung und des Betriebs 1.1 Vereinfachtes Modell des Svstems
  • Das Uhr-Personenrufsystem 20 von Fig. 1A ist eines aus einer Vielzahl von Empfängern in einem globalen Personenrufsystem 22, das in Fig. 2A gezeigt ist. Bevor das globale Personenrufsystem und sein Betrieb beschrieben werden, wird das System auf der Anwenderebene beschrieben, das heißt aus der Perspektive eines Verwenders des Systems.
  • Es wird auf Figur 2B Bezug genommen, in der ein vereinfachtes offenes Schnittstellenmodell des Systems von Fig. 2A gezeigt ist. In dem System sind zwei Verwender, der Träger der Personenruf-Uhr 20 im folgenden als empfangender Verwender bezeichnet, und jede Person, die einen Personenruf an den empfangenden Verwender übertragen möchte, im folgenden als Anforderer oder sendender Verwender bezeichnet. Gewöhnlicherweise wird der Fall betrachtet, daß eine Anforderung nach einem Personenruf mittels eines Berührungston-Telefons 24 ausgelöst wird, obwohl ein geeignet programmierter Personalcomputer, der über ein Modem mit dem System 22 verbunden ist, verwendet werden kann. Bei der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß der sendende Verwender ein Telefon 24 verwendet und der empfangende Verwender eine Uhr 20.
  • In dem Modell einer Schnittstelle eines offenen Systems (OSI) geben die Buchstaben in den Blöcken der einzelnen Schichten das folgende an:
  • a = Anwendungsebene
  • p = Darstellungsebene
  • s = Sitzungsebene
  • t = Transportebene
  • n = Netzebene
  • l = Linkebene
  • p = gegenständliche Ebene
  • In der Spalte 26 gibt der Block "a" neben dem Telefon 24 Eingangssignale wie Zweiton-Mehrfrequenztöne (DTMF) an, die ein sendender Empfänger des Systems über das Telefon 24 empfängt und Ausgangssignale wie die Stimme veranlaßt, daß ein solcher Verwender von dem System 22 unterstützt wird. In der Spalte 28 gibt benachbarte zu der Uhr 20 "a" die Verwenderschnittstelle zu der Uhr 20 an, einschließlich verschiedener Knöpfe, die hier beschrieben werden, die der empfangene Verwender drückt, um Botschaften, die über das System 22 empfangen sind, darzustellen. Die gezackte Linie 30 stellt die Telefonverbindung in das System 22 dar. Der Block 32 repräsentiert die Kommunikations-Schnittstelle zwischen dem sendenden Verwender und einer ersten Vermittlungsstelle, die durch den Block 34 dargestellt wird, die als Vermittlungsstellen-Rechner A bezeichnet wird. Personenrufanforderungen, die über den Vermittlungsstellen- Rechner A übertragen werden, werden zu einer zweiten Vermittlungsstelle, die durch den Block 36 als Vermittlungsstellen-Rechner B dargestellt wird, über eine Anzahl von verschiedenen Datenübertragungsnetzen vermittelt, die allgemein durch den Block 38 dargestellt werden. Die Personenrufanforderungen werden durch den Vermittlungsstellen-Rechner B verarbeitet, wie dies im folgenden beschrieben werden wird. Die verarbeiteten Anforderungen werden sodann über eine Kommunikations- Schnittstelle 40 über die Übertragungslinie 42 zu einem Radiosender, der einen Übertragungston 44 in der Nähe des empfangenden Verwenders der Uhr 20 übertragen wird. Der Turm überträgt die Personenrufanforderungen über Radiowellen zu der Uhr 20, die die Radiobotschaften dekodiert und diejenigen, die für den empfangenden Verwender bestimmt sind, auf dem Display der Uhr 20 darstellt.
  • Zurück zu dem Block 32. Verschiedene Eingangs- und Ausgangssäulen 50, 52, die jeweils die Buchstaben "n", "l" und "p" beinhalten, stellen eine mögliche gegenständliche Trennung zwischen der Schnittstelle zwischen der Telefonleitung und dem Vermittlungs-Rechner A dar. In Block 34 stellen die gesonderten Säulen 54, 56 die Eingangs- bzw. die Ausgangsseite des Vermittlungsstellen-Rechners A dar. Der Block 36 weist in ähnlicher Weise gesonderte Eingangs- und Ausgangssäulen 58, 60 auf. In dem Block 40 der Kommunikations-Schnittstelle geben gesonderte Säulen 62, 64 Eingänge bzw. Ausgänge einer eine Reihe bildenden Maschine an, wie sie im folgenden beschrieben werden wird, die gegenständlich von dem Vermittlungsstellen-Rechner b getrennt sein kann.
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung ausgehend von dem Standpunkt des sendenden Verwenders bzw. des verwendenden Empfängers des Betriebs des Systems 22 gemacht. Der interne Betrieb des Systems ist von den Elementen, die die Bezugszeichen 30 bis 46 haben, für beide Verwender transparent. Die Personenruf-Uhr 20 weist, wie im folgenden weiter beschrieben wird, eine elektronische Uhr auf. Die Zeit auf der Uhr wird automatisch auf die genaue örtliche Zeit eingestellt. Wenn der empfangende Verwender in eine andere Zeitzone reist, wird das Rückstellen der örtlichen Zeit innerhalb von etwa 7 Minuten nach der Ankunft in einem Bereich, die einen Sender 44, welcher mit dem System 22 verbunden ist, erfolgen. Auch der Tag und das Datum, die von der Uhr 20 angezeigt werden, werden automatisch eingestellt.
  • Jede Personenruf-Uhr in dem System 22 hat eine eigene Seriennummer, die in dem Speicher des Vermittlungsstellen-Rechners B einer zugehörigen Telefonnummer des Verwenders des Personenrufgerätes zugeordnet ist. Eine Personenruf-Botschaft kann so durch jeden an den empfangenden Verwender übermittelt werden, der die Telefonnummer oder den Namen und den örtlichen Bereich des Wohnortes des empfangenden Verwenders kennt. Personenruf-Botschaften können einem empfangenden Verwender irgendwo in der Welt übermittelt werden, soweit dort ein Sender 44, der mit dem System 22 verbunden ist, steht. Um diese Möglichkeit zu fördern, setzt der empfangende Verwender das System 22 über ein Berührungston-Telefon über seinen gegenwärtigen Ort in Kenntnis.
    • 1.2 Aussenden eines Personenrufs
  • Ein sendender Verwender initiiert einen Personenruf durch Wählen der örtlichen Personenruf-Telefonnummer auf dem Telefon 24 und wartet die Sprachbefehle des Rechners ab. Der erste Befehl fordert die Telefonnummer des empfangenden Verwenders, der zu kontaktieren ist, ab. Verschiedene empfangende Verwender unter derselben Telefonnummer werden durch eine oder zwei einzigartige Ziffern zusätzlich zu der Telefonnummer bestimmt, um zwischen diesen zu unterscheiden. Nachdem das System 22 die Nummer oder den Namen der zu rufenden Person bestätigt, drückt der Verwender die Asterisk-Taste (*) und der nächste Befehl wird gegeben.
  • Dieser nächste Befehl ist ein Menu der bevorzugten Botschaften, die der sendende Verwender aussenden kann, wie folgt:
    • Drücken:
  • 1 Arbeitsstelle anrufen
  • 2 zuhause anrufen
  • 3 nach hause kommen
  • 4 eingegebene Nummer anrufen
  • 5 besondere Botschaft (bis zu fünfzig Zeichen)
  • 6 Aufsprechen einer Botschaft
  • 7 Botschaft rückübertragen
  • 8 Abhören sprachlicher Mitteilung
  • 9 Wiederholen Eingabe der Telefonnummer der zu rufenden Person
  • Dieses Befehlsmenu ist in Übereinstimmung mit der übereinstimmenden Wahrscheinlichkeit der Verwendung der verschiedenen Mitteilungen geordnet.
  • Der sendende Verwender wählt die geeignete Botschaft durch Drücken der zugehörigen Nummer auf der Tastatur des Telefons 24. Wenn 1, 2 oder 3 gedrückt ist, müssen keine weiteren Daten eingegeben werden. Wenn der Verwender aufhängt, wird die Botschaft mit einer normalen Priorität ausgesendet.
  • Wenn der sendende Verwender die Taste 4 drückt, ist es erforderlich, die Nummer einzugeben, die gerufen werden soll, die bis zu 15 Ziffern lang sein kann.
  • Wenn der sendende Verwender die Taste 5 betätigt, kann die Mitteilung sowohl Ziffern als auch alphabetische Zeichen haben. Um Buchstaben des Alphabets zu senden, wird die Taste, auf der der Buchstabe erscheint, eine Anzahl von Malen gedrückt, die durch die Reihenfolge ihrer Position auf der Taste vorgegeben ist. Ein einmaliges Drücken der Taste 2 beispielsweise ist ein "a"; ein zweimaliges Drücken der Taste 2 ist beispielsweise ein "b". Die Vermittlungsstellen-Rechner bestimmen die Anzahl der Ziffern, um diese zu einem Buchstaben basierend auf der Zeit zwischen den Tastenbetätigungen zu gruppieren, so daß der sendende Verwender eine kurze Pause zwischen der Eingabe jedes Buchstabens machen sollte. Ein Asterisk (*) wird verwendet, um einen Abstand zwischen Worten anzugeben; zwei Asteriske (**) werden verwendet, um einen Punkt oder das Ende des Satzes anzugeben. Das Nummernzeichen (#) gibt an, daß die nachfolgende Tastenbetätigung eine Ziffer, nicht also einen Buchstaben angibt. Das System kann eine Begrenzung der Länge der Botschaft, beispielsweise auf fünfzig Zeichen vorsehen. Wenn der sendende Verwender versucht, mehr als fünfzig Zeichen zu senden, wird der Vermittlungsstellen-Rechner weitere Daten nicht aufnehmen und eine durch den Computer erzeugte sprachliche Botschaft an den sendenden Vermittler übermitteln und zu dem nächsten Teil des Menus übergehen.
  • Um die Botschaft "John Doe wird um 9 Uhr ankommen." Drückt der sendende Verwender beispielsweise 56664466* 366633*9444555555*2777744488833*28*#9* 6662225556662225-5**. Diese Botschaft hat eine Länge von zweiunddreißig Zeichen. Die Worte "John Doe wird um 9 Uhr ankommen" wird auf der Uhr des Empfängers dargestellt. Wenn die Botschaft länger als zwölf Zeichen ist, wird diese mit einer Rate eines langen Wortes oder zwei kurzen Worten pro Sekunde angezeigt. Wenn die Botschaft als "wichtig" gekennzeichnet ist, wird ein Ausrufungszeichen (!) an dem Beginn und an dem Ende der Botschaft dargestellt.
  • Das Menu weiter abarbeitend kann der sendende Verwender durch Drücken der Taste 6 eine gesprochene Botschaft abgeben, die angibt, daß der empfangende Verwender eine Mail-Box anrufen soll. Eine von dem Rechner erzeugte Stimme wird den sendenden Verwender darüber informieren, wie er eine Sprachbotschaft für den empfangenden Verwender absetzen kann.
  • Der Befehl, der der Taste 7 zugeordnet ist, wird von dem empfangenden Verwender verwendet. Durch ein Einkoppeln in das System und Drücken der Taste 7 bewirkt der empfangende Verwender, daß das System alle seine Botschaften während der letzten vierundzwanzig Stunden überträgt oder erneut überträgt.
  • Bei dem Einrufen und Drücken der Taste 7 würde der empfangende Verwender von der Computerstimme veranlaßt werden, die Telefonnummer einzugeben, von der aus er anruft, einschließlich der Vorwahl des Landes, des Ortsbereichs und der Telefonnummer. Wenn er keine Ziffer eingibt und aufhängt, werden die Mitteilungen wieder in seinen häuslichen Bereich oder sein Land rückübertragen, in Abhängigkeit von der Abdeckung des Sendebereichs. Die Eingabe einer Telefonnummer erlaubt es dem Personenrufsystem festzustellen, wohin die Botschaften des empfangenden Verwenders zu übermitteln sind. Die Rechnerstimme bestätigt, welches Land und welchen Ort der Verwender eingegeben hat und wird die erneute Eingabe der Nummer verlangen, wenn Ziffern ungültig sind. Wenn in dem erreichten Bereich keine Abdeckung durch einen Sender gegeben ist, wird der Empfänger darüber informiert und die Botschaft wird nicht gesendet.
  • Auch der Befehl 8 ist für den empfangenden Verwender bestimmt. Durch ein Einrufen in das System und das Wählen der 8 kann der Verwender sprachliche Botschaften abrufen, die für ihn hinterlassen worden sind. Er wird wieder von der von dem Rechner erzeugten Stimme darüber in Kenntnis gesetzt, wie die Botschaft abzurufen ist. Einem empfangenden Verwender kann eine Geheimcodenummer zugeordnet werden, die in das System eingegeben wird, um sprachliche Botschaften zu empfangen.
  • Wenn der sich in das System einrufende Verwender die Taste 9 betätigt, wird die vorangehende Befehlsabfolge wiederholt.
  • Ein Schlußbefehl wird vorgesehen, der nur für den Betrieb in Verbindung mit den vorangehend beschriebenen Befehlen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 gültig ist. Dieser Befehl bestimmt die Priorität oder die Wichtigkeit der Mitteilung.
    • Drücke:
  • 1 für wichtig
  • 2 für normal
  • 3 für geringe Wichtigkeit
  • Eine wichtige Botschaft wird innerhalb von dreißig Minuten bis zu viermal ausgesendet. Eine normale Botschaft wird in dreißig Minuten dreimal ausgesendet. Eine Botschaft mit geringer Priorität wird übertragen, sobald Botschaften mit einer höheren Priorität abgearbeitet worden sind, etwa zweimal in sechzig Minuten.
  • Der sendende Verwender kann das Telefon nach dem Drücken des Wichtigkeitscodes aufhängen, wenn der empfangende Verwender, der zurufen ist, in dem Heimatbereich des empfangenden Verwenders ist.
    • 1.3 Ausbildung der Personenruf-Uhr
  • Es wird wieder auf Fig. 1A Bezug genommen. Die Personenruf-Uhr 20, die von dem empfangenden Verwender verwendet wird, ist einer üblichen digitalen Armbanduhr sehr ähnlich. Die Uhr hat ein Armband 70, die eine Antenne beinhaltet, die später beschrieben werden wird, eine elektronische Uhr und eine Personenruf-Einrichtung 72. Die Einrichtung 72 weist eine interne elektronische Schaltung, die als Blockdiagramm in Fig. 11A dargestellt ist, auf. Die Einrichtung 72 hat eine analoge Uhr-Displayfläche 74 und, optional, ein Tag/Datum- Display 76, die beide in üblicher Weise ausgebildet sind. Die Einrichtung 72 weist weiter ein Personenruf- Datendisplay 78 auf, um die Vorwahlziffer und die Telefonnummer und verschiedene Mitteilungssymbole darzustellen.
  • Die Einrichtung 72 hat vier Steuerknöpfe 80, 82, 84, 86, zwei auf jeder Seite der Fläche der Uhr. Der Knopf 80 ist ein üblicher Knopf zum analogen Einstellen der Zeit der Uhr und zum Setzen von Steuerdaten. Der Knopf 2 ist ein Funktionsauswahlknopf zum Darstellen und Anerkennen von Botschaften, Einstellen, ob das Botschafts-Erwartungssignal laut oder leise erfolgen soll und zum Einstellen der Wander/Heim-Funktion. Der Knopf 84 bestimmt die Betriebsweise der Uhr. Der Knopf 86 ist ein Rückstellknopf, der zum Resynchronisieren und zum Testen der Einrichtung nach dem Auswechseln der Batterie einmal und zum Prüfen der Seriennummer und der Registration zweimal betätigt wird.
  • Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Displays 78a, wie dies in Fig. 1B gezeigt ist, beinhaltet zwei Reihen Zeichen. Die obere Reihe von Zeichen sind Symbole, einschließlich von links nach rechts gelesen, ein "Zuhause anrufen"-Symbol 88, ein "im Büro anrufen"-Symbol 90, ein "laut/leise"-Symbol 92, ein "Wandern/Heim"-Symbol 94, ein "Signalverfügbarkeits"-Symbol 96, ein "Indikator" 98 für eine schwache Batterie und einen "Zähler" für nicht anerkannte Botschaften. Wenn das laut/leise-Symbol 92 auftritt, wird ein hörbares Signal von einem Pieper in der Einrichtung 72 erzeugt, wenn eine Botschaft empfangen wird. Das Signal-Verfügbar- Symbol 96 blinkt, wenn die Einrichtung 72 für die Aufnahme eines Signals bereit ist, ist aus, wenn kein Signal gefunden wird und ist ständig an, wenn ein gültiges Signal erkannt wird. Der Zähler 100 für nicht anerkannte Signale zeigt die Ziffern 1 bis 9 der nicht anerkannten Botschaften. Wenn 0 angezeigt wird, wurde kein Signal empfangen und die Einrichtung zeigt in Reihe 102 die gegenwärtige Zeit an. Wenn eine 9 blinkend auftritt, kann keine Botschaft empfangen werden, bis der empfangende Verwender den Auswahlknopf drückt, um die gespeicherten Botschaften anzuzeigen und anzuerkennen.
  • Die zweite Reihe 102 von Zeichen ist eine zehnziffrige, zweispaltige Anzeige von Sieben-Segment-Zeichen. Ein komplexeres Display, etwa ein Vierzehn-Segment oder ein Punktmatrixzeichen-Display kann alternativ verwendet werden, um sowohl Buchstaben als auch Ziffern darzustellen.
    • 1.4 Empfangen eines Rufs
  • Bei dem Empfangen eines Personenrufs wird der empfangende Verwender durch ein Signal von der Personenruf- Uhr 20 entweder durch Pieps von den internen Pieper hörbar oder aber durch ein schnelles Blinken der Glocke 92 auf dem Display 78 visuell und durch Erhöhen des nicht erkannte Botschaften zählende Zählers 100 aufmerksam. Die Auswahl zwischen dem hörbaren und dem leisen Signal wird durch eine Betätigung des Auswahlknopfes 82 ausgeführt, während dieses in der Betriebsart ist, in der die Glocke leuchtet. Wenn das hörbare Signal ausgewählt ist, wird das Glockensymbol 92 kontinuierlich dargestellt. Wenn das Leist-Signal ausgewählt worden ist, wird das Glockensymbol nicht dargestellt.
  • Die einfachsten Botschaften werden durch die Symbole dargestellt. Für die Botschaft "zuhause anrufen" wird das Symbol 88 dargestellt. Die Botschaft "im Büro anrufen" wird eine Fabrik oder einen Schreibtisch darstellende Symbol 90 dargestellt. Für eine Botschaft, eine bestimmte Telefonnummer, die von dem sendenden Verwender übertragen wird, anzurufen, wird die Nummer in der Reihe 102 in Form von Zeichen dargestellt. Lange Telefonnummern werden aufgesplittet, wobei die Vorwahl des Landes und des Ortes zunächst und die zusätzlichen Ziffern angegeben werden, nachdem der Verwender den Auswahlknopf 82 betätigt hat.
  • Für alle Arten von Rufen und Botschaften sind die ersten dargestellten Zeichen nach dem Empfang der Botschaft die Zeit des Empfangs der Botschaft in Stunden und Minuten und die Nummer der Botschaft. In dem Fall des Rufs "nach hause kommen" und "ins Büro kommen" wird das untere Display lediglich den Zeitpunkt des Empfangs und der Nummer der Botschaft anzeigen. Wenn die Botschaft das Rufen einer übertragenden Telefonnummer betrifft, werden die Zeit und die Nummer der Botschaft für ungefähr drei Sekunden angegeben, bevor die anzurufende Telefonnummer angezeigt wird
  • Der Auswahlknopf 82 bestimmt die dargestellt Botschaft. Das Drücken des Auswahlknopfs läßt die Uhr wissen, daß der empfangende Verwender die Botschaft gelesen hat, woraufhin die Uhr die zweitälteste Botschaft anzeigt. Vor dem Empfang der ersten Botschaft wird der Zähler für die nicht bestätigten Botschaften auf "0" stehen. Dies wird das Display veranlassen, in üblicher Weise die Zeit, den Tag und das Datum auf dem Display 78 anzuzeigen. Nachdem die erste Botschaft empfangen ist, wird der Botschaftszähler auf "1" gesetzt und die Botschaft wird angezeigt. Wenn eine andere Botschaft empfangen wird, bevor der Verwender den Auswahlknopf drückt, wird der Botschaftszähler auf "2" gesetzt. Die erste nicht bestätigte Botschaft wird weiterhin angezeigt und die zweite und die nachfolgenden nicht bestätigten Botschaften bis insgesamt neun werden in einem first-in first-out (FIFO)-Speicher in der Einrichtung 72 gespeichert. Wenn weitere Botschaften zu empfangen sind und von dem Verwender nicht durch Drücken des Auswahlknopfes bestätigt werden, werden die Speicherplätze für die Botschaften schließlich gefüllt und keine weiteren Botschaften können empfangen und gespeichert werden. Wenn dies auftritt, beginnt der Anzeiger 100 für nicht bestätigte Botschaften zu blinken. Wenn der empfangende Verwender den Auswahlknopf drückt, wird der Zähler für die nichtbestätigten Botschaften auf die zweitälteste nicht bestätigte Botschaft zeigen und die bestätigten älteren Botschaften werden gelöscht, wenn die Speicherplätze für die Botschaften gefüllt sind, was den Empfang neuer Botschaften erlaubt. Die älteste nicht bestätigte Botschaft wird ständig angezeigt oder ein Zähler für nicht bestätigte Botschaften zeigt immer die letzte empfangene Botschaft. Das Drücken des Auswahlknopfes dann, wenn der Zähler auf 1 ist, wird wieder die normale Uhrfunktion der Zeit, des Tages und des Datums zeigen und der Zähler wird auf "0" stehen. Der Betriebsart-Knopf 84 ist in einem Scroll-Betrieb, das Drücken des Auswahlknopf es wird damit die älteste empfangene Botschaft, die in dem Speicherplatz enthalten ist, aktualisieren und wird die Darstellung auf dem Display 78 verursachen.
  • Wenn der empfangende Verwender ständig in dem Bereich des Sendeturms 44 ist und die Personenruf-Uhr auf eine Senderfrequenz eingelockt ist und gültige Übertragungen empfangen hat, ist das Sendeturm-Symbol 96 ständig dargestellt. Wenn der empfangende Verwender außerhalb des Bereichs des Senders ist oder eine Fehlfunktion aufgetreten ist, die einen gültigen Signalempfang während eines zugehörigen Zeitschlitzes der Einrichtung des Verwenders verhindert, wird dieser Zustand durch das Fehlen des Sendeturm-Symbols 96 auf dem Display 78 angezeigt. Da das bevorzugte Ausführungsbeispiel eine FM-Übertragung verwendet, können Schwierigkeiten bei dem Empfangen von Signalen auftreten, wenn der empfangende Verwender in einem Tal oder in großen Gebäuden ist. Um dieses Problem zu mindern, werden alle Botschaften in unterschiedlichen Zeitintervallen wenigstens zweimal übertragen.
  • Wenn der empfangende Verwender für einen langen Zeitraum in einem Bereich mit einem schlechten Empfang reist oder in einem Flugzeug reist, kann der Verwender verlangen, daß seine Botschaften, die in den letzten 24 Stunden eingegangen sind, erneut übertragen werden. Dies erfolgt durch ein Rufen der Personenruf-Telefonnummer und Wählen der Menuoption. Nach dem Aufhängen wird der empfangende Verwender den Rückstellknopf 86 drücken. Dies verursacht, daß die Personenruf-Uhr 72 "aufwacht" oder sich rückstellt und unmittelbar seine gespeicherte Frequenzliste für ein gültiges Signal sucht. Das Turm-Symbol 96 wird blinken und, wenn ein alphanumerisches Display verwendet wird, wird das Wort "RESET" auf dem digitalen Display 78 angezeigt, was angibt, daß der Empfänger gültige Signale sucht.
  • Nachdem ein gültiges Signal gefunden worden ist, sucht die Personenruf-Uhr zu übertragende Mitteilungen. Wenn die Mitteilung bezüglich der Zeit, des Tages und des Datums empfangen worden sind, erkennt das Display dieses durch ständiges Anzeigen des Turm-Symbols 96 und Anzeigen von Zeit, Tag und Datum in der Zeile 102. Die Botschaft bezüglich der Zeit, des Tages und des Datums beinhaltet weiter eine Liste der Heim-Frequenzen und eine andere Information über das örtliche System. Heim-Frequenzen sind, wie im folgenden beschrieben werden wird, die FM-Übertragungsfrequenzen innerhalb des gegebenen örtlichen Bereichs des empfangenden Verwenders. Üblicherweise sind dies die Frequenzen in dem örtlichen Bereich, wo der empfangende Verwender wohnt, wenn der Verwender jedoch an einen anderen Bereich verreist, wird ein neuer Satz von Heimfrequenzen für den neuen Bereich gespeichert. Das Drücken von "RESET" wird einen gering erhöhten Stromverbrauch der Batterien für etwa eine Minute bewirken. Die Personenruf-Uhr wird sodann in einen normalen Betrieb umschalten, wie oben beschrieben ist, bei dem Übertragungen in dem Geräte zugeordnetem Zeitschlitz gesucht werden. Botschaften, die das Personenrufgerät bereits empfangen und nicht gelöscht worden sind, werden nicht angezeigt, da jede Botschaft eine eindeutige Identifikationsziffer hat.
  • Wenn ein empfangender Verwender beabsichtigt, aus seinem üblichen Bereichs zu verreisen, sollte der Verwender durch Drücken des Knopfes 84 den Empfänger in einen Heim-Wander-Betrieb bringen, bis das Symbol 94 eines wandernden Mannes beginnt zu blinken. Der empfangene Verwender drückt sodann den Auswahlknopf 82. Wenn das Symbol verschwindet, ist der Empfänger in dem Heimbetrieb und sucht seine Liste von Heimfrequenzen nach gültigen Signalen ab. Das Suchen erfolgt in einer Zeitperiode gerade unmittelbar vor dem dem Empfänger zugeordneten Zeitschlitz. Wenn ein gültiges Signal erkannt wird, wird das Sende-Turm-Symbol 96 konstant zu sehen sein, bis zu der nachfolgenden Suchzeit. Wenn kein gültiges Signal aus der Liste gefunden wird, wird das Übertragungsturm-Symbol ausgeschaltet. Der Heizbetrieb ist eine batteriesparende Eigenschaft.
  • Um in den Wander-Betrieb zu wechseln, wird der Auswahlknopf 82 gedrückt, bis das Symbol 94 ständig ein ist. Der Empfänger sucht wieder zunächst in der Heimfrequenzliste nach einem gültigen Signal, wenn ein solches Signal nicht gefunden wird, wird es alle möglichen Frequenzen durchsuchen. Nach dem Empfang eines gültigen Signal wird eine neue Heimfrequenzliste von der örtlichen Vermittlungsstelle empfangen. Ein volles Suchen wird nur dann erfolgen, wenn in der neuen Heimfrequenzliste in dem nächsten zugeordneten Zeitschlitz nichts gefunden wird. Wenn nach mehreren Suchen unter allen Frequenzen kein gültiges Signal gefunden wird, wird das Suchen beendet, bis der nächste zugeordnete Zeitschlitz und das Turm-Symbol 96 ausgeschaltet werden.
  • Die Personenruf-Uhr 20 verwendet übliche Uhrenbatterien, die bei üblicher Verwendung eine Betriebsdauer von wenigstens einem Jahr erreichen sollte. Eine schwache Batterie wird durch ein Blinken des Batterie-Symbols 98 mit einem Intervall von etwa einer Sekunde angezeigt. In Abhängigkeit von der nachfolgenden Verwendung gibt diese Anzeige eine Vorwarnung für einen Zeitraum von etwa 24 Stunden, innerhalb derer die Battieren auszuwechseln sind. Nach dem Ersetzen der Battieren drückt der empfangende Verwender den Rückstellknopf 86, um die Uhr zu veranlassen, die gültige Zeit, den Tag und das Datum sowie nach Botschaften auf allen möglichen Frequenzen zu suchen.
  • Wenn die Übertragung einer Botschaft verfehlt worden ist und die Übertragung einer anderen Botschaft später empfangen wird, wird die fehlende Botschaft durch Strichmarkierungen "--" gefolgt von der Botschaftsziffer modub 32 angezeigt. Die Strichmarkierungen und die Botschaftsziffer geben an, daß es durch die Botschaftsnummer bekannt ist, daß eine Botschaft fehlt, die nicht richtig empfangen worden ist. Diese Botschaft wird in dem Speicher verbleiben, bis die verfehlte Botschaft bei einer erneuten Übertragung empfangen wird. Wenn eine fehlende Botschaft nicht empfangen worden und die neuen Botschaften sich akkumulieren, um den Speicher zu füllen, wird die verfehlte Botschaft aus dem Speicher für die gespeicherten Botschaften durch die neuere Botschaft ausgestoßen. Um die gültige empfangene Botschaft zu erkennen, wird der Auswahlknopf 82 gedrückt. Wenn die zuvor empfangene Botschaft später in einer erneuten Übertragung empfangen wird, wird die richtige Botschaft sofort gezeigt, da sie die älteste, nicht bestätigte Botschaft ist.
  • Unter der Annahme, daß beispielsweise eine Botschaft zum Anwählen einer Telefonnummer um 10:30 Uhr empfangen worden ist, dies soll die Botschaft 32 sein (die Botschaftsziffer ist Modul 32). Sodann wird die Abfolge der auf dem unteren Display 102 dargestellte Information wie unten gezeigt sein, ausgehend von der ersten Zeile und unter Darstellung des Nachfolgenden unter den erläuterten Bedingungen:
  • Der Betrieb der Personenruf-Uhr 20 wird in einem Prüfbetrieb geprüft, um zu bestätigen, daß die Personenruf-Uhr und das System 22 richtig funktionieren. Das Drücken des Auswahlknopfs 82 in dem Prüfbetrieb (das Turm-Symbol wird blinken) bewirkt, daß die Personenruf-Uhr unmittelbar nach einem gültigen Signal sucht, statt in dem ihm zugeordneten Zeitschlitz. Wenn die Personenruf-Uhr in einem Bereich mit einem guten Empfang arbeitet und ein Sendeturm ein gültiges Datensignal überträgt, wird das Turm-Symbol konstant dargestellt. Wenn ein solches gültiges Signal in der Frequenzsuchliste nicht gefunden wird, verschwindet das Turm-Symbol. Der Testbetrieb wird, wie alle anderen Betriebsweisen, durch ein Drücken des Betriebsart-Knopfes ausgelöst.
    • 2.0 Systembeschreibung 2.1 Netzhierarchie
  • Es wird auf Fig. 2A Bezug genommen. Ein Abschnitt eines globalen Personenruf-Netzes 22 ist gezeigt, um die Ebenen der Hierarchie innerhalb des Netzes zu erläutern. Auf der tiefsten Ebene, K, sind Empfangseinheiten 20, 20a, 20b, 20c und 20d vorhanden. Die Empfangseinheiten können tragbare Personenruf-Uhr-Empfänger sein, wie die Einrichtung von Fig. 1A, es können aber auch funktionell äquivalente ortsfeste Basiseinheiten sein, wie der Empfänger 20a von Fig. 2A, der als Teilnehmer für eine Datenübertragung und einen Datenempfang dient. Alle diese Empfänger empfangen Übermittlungen von Daten durch FM-Radiowellen von Sendern 44, 44a, 44b, 44c und den Wiederholer 44d auf. Jedem Sender ist ein Verifikations-Empfänger zugeordnet, der einen Empfänger aufweist, der funktionell demjenigen der Einrichtung 20 äquivalent ist. Dieser empfängt und decodiert Übertragungen von jedem Sendeturm 44 und vergleicht die decodierten Daten mit der entsprechenden Dateneingabe an den Sender, um die Genauigkeit zu verifizieren. Diese Verifikation wird gewöhnlich an der lokalen Vermittlungsstelle, etwa der Vermittlungsstelle B ausgeführt.
  • Auf der nächsten Ebene der Hierarchie, der Ebene I, sind die örtlichen Datenübertragungs- und Telekommunikationsnetze, einschließlich der Telefon-Schnittstelle 32 für die Telefone 24 und die Sprach-Mailbox des Teilnehmers 24b. Auf der Ebene H sind die örtliche Verrechnungsstelle, die mit den Bezugsziffern 34, 36 versehen sind, um Fig. 2B zu entsprechen.
  • Weiter in der Hierarchie weist das Netzwerk 22 ein Kommunikationsnetz 38 für regionale Daten und ein Netzwerk 39 für regionale Telekommunikation auf, durch die weitere Teilnehmer 24C auf das System zugreifen können, um Personenruf-Botschaften auszusenden oder an dem System teilzunehmen. Die Netzwerke 38, 39, für die regionalen Daten und die Telekommunikation sind wiederum mit einer regionalen Vermittlungsstelle 110 verbunden. Die regionalen Vermittlungsstellen 110, 110a, 110b arbeiten genau wie die örtliche Vermittlungsstelle, jedoch auf einer regionalen Basis. Diese überträgt Personenruf oder andere digitale Botschaften von einem Ort zu einem anderen durch das regionale Datenkommunikationsnetzwerk 38 zu der geeigneten örtlichen Vermittlungsstelle zum Aussenden in dem Bereich des gewünschten Empfängers der Daten.
  • Oberhalb der Ebene der regionalen Vermittlungsstelle (der Ebene E), sind nationale Daten- und Telekommunikationsnetze 112, 114. Ein nationales System für Teilnehmer und Dienstleistungen 116 ist mit dem nationalen Datenkommunikationsnetz 112 verbunden. Einen Personenruf aussendende Verwender und andere Teilnehmer 24D können auch auf das System 22 auf der nationalen Ebene durch das nationale Telekommunikationsnetz 114 zugreifen. Die Übertragung von Informationen auf der nationalen Ebene werden durch nationale Vermittlungsstellen 118, 118a, 118b durchgeführt, wie dies auf der Ebene D gezeigt ist. Die nationalen Vermittlungsstellen sind wiederum mit einem kontinentalen Datenkommunikationswerk 120 verbunden, das durch die Ebene C dargestellt ist. Die Übertragung von Blöcken von digitalen Daten zwischen Nationen werden durch kontinentale Vermittlungsstellen 122, 122a, 122b gesteuert. Transkontinentale oder globale Übertragungen von Daten werden über ein globales Datenkommunikationsnetz 124 unter der Steuerung einer einzelnen globalen Vermittlungsstelle 126 ausgeführt.
  • Es versteht sich, daß das Vorangehende eine vereinfachte Darstellung eines globalen Personenrufnetzes 2 ist, wobei viele Verbindungen und zugehörige Blöcke zur besseren Klarheit nicht dargestellt sind. Es ergibt sich weiter, daß einzelne Blockelemente, etwa die regionalen Datenübertragungsnetze 38, Elemente aus einer Anzahl von anderen Netzen aufweisen können, etwa eine Telekommunikationsgesellschaft und private digitale Datenpaketnetze. Entsprechend kann das regionale Telekommunikationsnetz 39 verschiedene Elemente unterschiedlicher Telekommunikationsorganisationen aufweisen, die sowohl parallel als auch seriell verbunden sind.
    • 2.2 Ausgestaltung der Vermittlungsstelle
  • Fig. 4 zeigt in größerer Darstellung eine örtliche Vermittlungsstelle und eine Übertragungsanlage. Bei einer Bezugnahme von Fig. 4 bis Fig. 2B ergibt sich, daß jede örtliche Vermittlungsstelle die Fähigkeiten sowohl der Vermittlungsstelle A als auch der Vermittlungsstelle B hat. Jede örtliche Vermittlungsstelle weist eine Rechneranlage auf, die durch den gestrichelten Block angegeben ist, der die Bezugszeichen 34, 36 aufweist, um den Vermittlungsstellen-Rechner A und B in Fig. 2B zu entsprechen. Botschaften eines sendenden Verwenders erreicht die Computeranlage über Telefonleitungen 30 und werden durch eine Telefoneinheit 202 empfangen. Die Interaktion mit dem sendenden Verwender wird durch sprachsynthetisierte Instruktionen erleichtert, die von einer Sprachantwort-Verarbeitungseinheit 204 geschaffen wird. Einheiten 202, 204 bilden gemeinsam die Kommunikationsschnittstelle 32 von Fig. 2B. Ein Computer, einschließlich einer Botschaftsverarbeitungseinheit 206, einem Botschaftsspeicher 208 und Systemverwaltungselementen 210 bilden die restlichen Funktionen des Rechners 34 der linken Seite von Fig. 2B. Eine Paket-Netzschnittstelle 212 verbindet den örtlichen Vermittlungsstellencomputer zum Aufnehmen und zum Tragen von Datenpaketen von und zu einem externen Paketnetz 38. Ein Unterstützungsblock für einen Operator kann auch in Verbindung mit dem Multiplexer 202 verbunden sein, um demjenigen, der einen Personenruf absetzen können, jedoch nicht auf die automatische Befehlsabfolge richtig antworten kann, zu helfen.
  • Es wird jetzt auf die rechte Seite von Fig. 2B Bezug genommen. Die Elemente 206, 201, 210 in Fig. 4 erlauben auch die Funktionen des Vermittlungsstellen-Rechners B. Sie empfangen und verarbeiten Botschaften und übertragen diese zu einer Warteschlangen-Maschine 40, die einen zweiten Rechner 220 aufweist, zum Bilden und erzeugen eines Protokolls. Die Warteschlangen-Maschine 40 muß nicht an dem gleichen Ort wie der Haupt-Vermittlungsstellen-Rechner 34, 36 angeordnet sein. Der Rechner 220 hat eine Hauptuhr 222, die die zeitliche Vorgabe aller Botschaften, die in dem Bereich der örtlichen Vermittlungsstellenanlage liegen, steuert. Botschaften werden von dem Computer 220 und der Warteschlangen- Maschine 40 formatiert in Übereinstimmung mit einem später zu beschreibenden Protokoll.
  • Die Personenruf-Botschaften werden sodann über ein Sender-Verbindungselement 42 zu einer Sendeanlage 44 in der Reihenfolge, in der sie auszustrahlen sind, übermittelt. Die Sendeanlage weist im wesentlichen einen Trägergenerator und Modulator 810, einen Erreger 812, einen Leistungsverstärker 816 und eine Antenne 818 auf. Botschaften werden, wie oben erwähnt, von der Antenne 818 zum Empfang durch Personenruf-Uhren 20 und verschiedene andere Empfänger, die in Fig. 2A gezeigt sind, auf.
  • Ein anderer derartiger Empfänger ist der Verifikationsempfänger 45, der in Verbindung mit Fig. 2A erwähnt ist. Der Verifikationsempfänger weist eine Antenne 232 zum Empfangen von Übertragungs-Sendungen von der Antenne 818 auf. Empfangene Übertragungen werden an eine Verifikations-Verarbeitungseinheit 234 ausgegeben. Die Einheit 234 führt einen Vergleich zwischen den von dem Computer 220 übertragenen und den von dem Verifikationsempfänger dekodierten Daten aus. Wenn in den dekodierten Daten ein Fehler erkannt wird, wird der Computer 220 davon in Kenntnis gesetzt. Der Rechner 220 bewirkt, daß die Daten zu einem geeigneten Zeitpunkt an den addressierten Empfänger erneut übermittelt werden. Der Verifikationsempfänger und die Dekodierelemente sind funktionell dieselben, die in der Personenruf-Uhr 20 verwendet werden, wie dies im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 10, 11A, 11B und 14 beschrieben werden wird.
    • 2.3 Datenstrom in der Vermittlungsstelle
  • Es wird auf die Fig. 3A und 3B Bezug genommen. Der Datenfluß durch die Vermittlungsstelle schreitet im wesentlichen in den Zeichnungen von links nach rechts fort. Bei einer Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B auf Fig. 4 deckt der linke Abschnitt von Fig. 3A die Funktion der Telefon-Schnittstelle 202, 204 ab. Der rechte Abschnitt von Fig. 3A und der linke Abschnitt von Fig. 3B umfaßt den Betrieb des Vermittlungsstellenrechners, einschließlich der Elemente 206, 208 und 210. Der Empfang und die Übertragung von Daten über die Paket- Schnittstelle 212 wird ebenfalls in den letztgenannten Abschnittender Fig. 3A und 3B abgedeckt. Der rechte Abschnitt von Fig. 3B umfaßt den Betrieb der Warteschlangen-Maschine 40. Die verschiedenen Blöcke und Kreise in den Fig. 3A und 3B stellen Prozeßschritte in dem Datenfluß an und sind vorgegebene unterschiedliche Bezugszeichen. Sie beziehen sich jedoch auf verschiedene Elemente in dem Blockdiagramm von Fig. 4 und es werden so, wo geeignet, der geeignete Block in Fig. 4 auch in Klammern erwähnt.
  • Ausgehend von der linken Seite von Fig. 3A mit der Telefon-Schnittstelle erreichen die zuvor über Knöpfe an einem Berührungston-Telefon 24 (Fig. 2a) erzeugten Daten den Schritt 250. Ein DTMF-Ton wird so für jeden niedergedrückten Knopf erzeugt. Diese Töne werden in dem Schritt 252 in einen binären Code übersetzt. Diese Binärdaten werden in einem Multiplex-Schritt 254 (Block 202 in Fig. 4) auf den örtlichen Vermittlungsstellen- Rechner (Block 206) übertragen. In Schritt 256 werden die Eingangsdaten interpretiert, bewertet und eine Antwort wird erzeugt. Die Antwort wird durch den Multiplexer zurückgeführt und wird in eine synthetisierte Sprachantwort in Schritt 258 (Block 204) übersetzt, die über das Telefon 24 dem Verwender übermittelt wird.
  • Der große Kreis, der den Schritt 256 repräsentiert und mit "Interpretation, Bewertung, Antwort" bezeichnet ist, stellt den Beginn des Betriebs des Vermittlungsstellen-Rechners dar. Daten, die über die Telefonleitungen eingehen, werden interpretiert. Eine Prüfung wird in Schritt 260 gegenüber der Datenbasis des örtlichen Teilnehmers (Block 210) zu machen, um zu bestimmen, ob die von dem sendenden Verwender eingegebene Telefonnummer für den gewünschten Empfänger des Personenrufs eine zulässige Nummer ist. Falls sie zulässig ist, gibt die Datenbasis des örtlichen Teilnehmers an den Computer die Botschaftsnummer der gegenwärtigen Anfrage, die Seriennummer der Personenruf-Uhr, die die Botschaft empfangen soll und den Bereich, in dem sich der empfangende Verwender befindet, an.
  • Wenn die gewünschte Telefonnummer außerhalb der Datenbasis des lokalen Teilnehmers ist, erfolgt eine Anfrage für eine Wanderinformation bei Schritt 262 über das internationale Netzwerk zu der geeigneten Vermittlungsstelle. Jede Vermittlungsstelle hat eine Liste von Telefonaustauschen innerhalb jedes Telefonbereichcodes. Wenn eine Anfrage für eine Personenruf-Botschaft nicht für die örtliche Vermittlungsstelle ist, wird die richtige Vermittlungsstelle bestimmt und es wird eine Teilnehmerinformationsanfrage ausgesandt. Der Zweck dieser Anfrage ist es, zu bestimmen, ob die Botschaftsanfrage für einen zulässigen Empfänger ist. Wenn sie dies ist, werden die Botschaftsnummer, die Seriennummer der Personenruf-Uhr und der den Teilnehmer abdeckenden Bereich zurück über das Netzwerk zu der örtlichen Ausgangs- Vermittlungsstelle zur erneuten Verarbeitung in Übereinstimmung mit Schritt 256 zurückgeschickt.
  • Nachdem die vorgenannte Information entweder von der Datenbasis des örtlichen Teilnehmers oder aber von einer entfernten Vermittlungsstelle geliefert worden ist, werden die Anforderungsdaten zu dem Anforderungszeit- Markierungsvorgang 264 geführt. Dieser Vorgang fügt zu den Anforderungsdaten die Zeit und das Datum, zu dem die Anfrage gemacht worden war, zu und plaziert die Botschaft in einen neuen Anforderungsfile 266 für einen gültigen Personenruf (Block 208). Dieser File beinhaltet alle Informationen, die für die Lieferung der Botschaft erforderlich ist und sendet die Information schließlich zu einem Berechnungsblock 268 (Block 210).
  • Bewertete Anforderungen für Personenrufe, die von einer entfernten Vermittlungsstelle kommen, erreichen den Datenstrom an dem Paketnetzwerkknoten 278 (Block 212). Sie werden zu dem Zeitmarkierungsvorgang 264 zur weiteren Verarbeitung in derselben Weise wie vom Ort kommende Personenrufanforderungen geführt, wie dies im folgenden beschrieben werden wird. Eingehende und ausgehende Berechnungsinformationen werden entsprechend zu und von anderen Vermittlungsstellen über Paketnetzwerkknoten 270 übertragen (Block 212).
  • Nachfolgend an die Schritte 264 und 266 wird ein Lieferzeit-Monitorverfahren 272 auf der bewerteten Personenrufanforderung durchgeführt. Die Lieferzeitinformation wird durch den sendenden Verwender zugeführt. Wenn keine Lieferzeit zugeführt wird, bewirkt dieser Vorgang keine Verzögerung. Das Verfahren 272 beobachtet den Personenrufanforderungsfile 266 (Block 208 in Fig. 4), um zu prüfen, ob die Botschaften für die Lieferung bereit sind. Wenn die Botschaften nicht für die Lieferungen bereit sind, werden sie zu einem Sortierer 274 der Bestimmung-Vermittlungsstelle gesandt. Dieser Sortierer bestimmt, ob die Bestimmungsnummer innerhalb der Abdeckung der örtlichen Vermittlungsstelle ist, wie dies durch den Sendebereich der zugehörigen Sendeanlagen 44 bestimmt wird. Falls nicht, wird die Botschaft über den Paketnetzwerkknoten 278 zu einer anderen Vermittlungsstelle übermittelt. Wenn die Botschaft am Ort auszusenden ist, wird diese ausgesendet, um einen Abdeckungsvorgang 280 zu bestimmen. Der Sortierer der Vermittlungsstelle verwendet eine Datenbasis 276, um zu bestimmen, zu welcher anderen Vermittlungsstelle eine nicht örtliche Botschaft gesendet werden sollte.
  • Fig. 3B zeigt ein einziges System mit drei Sendeanlangen oder -stationen 1, 2 und 3. Wenn ein empfangender Verwender eine Abdeckung über einen ganzen örtlichen Servicebereich vertraglich vereinbart hat, der durch alle drei Sendeanlagen abgedeckt ist, wird die Botschaft zu alle drei Sendeanlagen übermittelt. Wenn er eine Abdeckung nur in einem Abschnitt des Servicebereichs vertraglich vereinbart hat, etwa eine Vorstadt oder einen Innenstadtbereich, wird die Botschaft lediglich zu einem Sender, der durch die Station 1 an dem Knoten 282 repräsentiert wird, gesendet.
  • Der Datenstrom nach rechts von jedem Stationsknoten 282, 282B oder 282C repräsentiert das Netz, die Verbindung und die physikalischen Ebenen in dem OSI-Modell (Fig. 2B und 2C). Jeder Stationsknoten plaziert eine zu übertragende Botschaft in den Zeitschlitz, der der Adresse für den gewünschten Uhrempfänger 20 entspricht. Die Übertragung von Botschaften wird prioritiert unter Anordnen der Botschaften mit der höchsten Priorität in der Schlange. Prioritätsbotschaften können auch häufiger wiederholt werden als Routinebotschaften, um eine vorgegebene Qualität des Services zu haben, der höher ist als derjenige, der der Routine und den Botschaften mit geringer Priorität zugeordnet ist.
  • Daten von einem Knoten, wie dem Knoten 282 (Block 220) wird sodann über eine gegenständliche Leitung oder über eine Übertragungsverbindung 42 zu einem Sendeturm gesandt, wo die Information durch die Luft übertragen wird. Ein Stations-Verifikationsempfänger 288 (Block 45) empfängt und decodiert die Radiobotschaften und liefert diese zu einem Verifikationsprozeß 290 (Block 234), die den Strom der Daten vergleicht, wie diese von dem Knoten übertragen worden sind und senden diese durch die Sendeanlage aus. Wenn der Strom der Daten nicht übereinstimmt, vermerkt der Verifikationsverarbeiter diesen Vorgang 282 (Block 220) für ein erneutes Zusammenstellen der Botschaft durch die Station, wie dies von dem Verbindungsrahmenprozeß 290 angegeben ist zurück zu dem Anordnungsvorgang 282.
  • Nachdem jeder Stationsknoten die Übertragung einer Botschaft zufriedenstellend beendet hat, sendet es eine Bestätigung zu einem Botschaftslieferungsbestätiger 302. Von der Information, die in dem Schritt 280 geschaffen wird, bestimmt der Bestätiger, ob Information über alle Türme ausgesendet worden ist. Es setzt sodann eine Information in den Personenrufanforderungsfile 266, um anzugeben, daß die Lieferung bestätigt worden ist.
  • Der Berechnungsvorgang 268 nimmt sodann eine Information über die bestätigten gelieferten Botschaften und von der Datenbasis 260 des örtlichen Teilnehmers, gewinnt eine Information darüber, wo der empfangende Verwender lebt und dessen Adresse und setzt eine Information für die Erzeugung und für das Senden einer Rechnung aus. Wenn eine Botschaft für jemanden außerhalb der Datenbasis des örtlichen Teilnehmers bestimmt war, wird die Rechnung über einen X.25-Knoten 270 zu der örtlichen Vermittlungsstelle des Teilnehmers übermittelt.
  • Dieses System schafft die Möglichkeit einer Übertragung eines genauen Zeitpunkts zu den Personenruf-Uhren. Ein genaues Zeitsignal wird durch einen WWV-Empfänger (Block 222) geschaffen, daß die Zeit von WW Boulder, Colorado, aufnimmt, und überträgt die Zeitinformation zu den Stationsknoten in den Verfahren 300.
    • 3.0 Datum Protokoll und Empfänger-Betrieb 3.1 Erzeugung des Protokolls
  • Botschaften werden innerhalb des Systems in diskreten Paketen digitale Information sowohl zwischen der Vermittlungsstelle A, B in unterschiedlichen Bereichen über übliche paketgeschaltete Netze und von einer Vermittlungsstelle über eine Sendeanlage 44 zu einer Personenruf-Uhr 20 innerhalb eines örtlichen Bereichs übertragen. Ein Datenprotokoll bestimmt das Format und den relativen Zeitpunkt der Paketübertragung, um es einem Empfängerabschnitt einer Uhr zu erlauben, nur während der Zeit aktiv zu sein, in der die für ihn bestimmten Pakete übertragen werden, wie dies im folgenden in seinen Einzelheiten beschrieben werden wird. Der Leistungsverbrauch durch die Personenruf-Uhr wird erheblich verringert, da der Empfänger 840 und der Decodierabschnitt 700 (Fig. 11A) in diesem dann nur über 0,006 % der Zeit verglichen mit dem kontinuierlichen Betrieb aktiv ist, bei einem Empfang einer einzelnen Paketbotschaft nur alle 7,5 Minuten von einem einzelnen Sender. Wenn der Verwender häufig seinen Ort verändert, was es erforderlich macht, Sendekanäle abzutasten, oder aber häufig mehr als eine einzelne Paketbotschaft und längere Botschaften in jedem Rahmen zu empfangen, ist das Einschalt-Ausschalt-Verhältnis ungefähr 0,02 %. Für einen Personenrufer, der in Notfallanwendungen verwendet wird, etwa bei einer Personenrufanlage für einen Feuerwehrmann, kann die Botschaft in jedem Unterrahmen übertragen werden, was zu einem Einschalt/Ausschalt- Verhältnis von ungefähr 0,2 % führt. Bei üblichen Uhrenbatterien erlaubt das Verhältnis von 0,2 % eine Arbeit von ungefähr einer Woche zwischen dem Ersatz und dem erneuten Aufladen der Batterien. Ein maximales Verhältnis von ungefähr 1 % ist erforderlich, um den Ersatz oder das Wiederaufladen der Batterie einmal pro Tag zu begrenzen. Dies ist erheblich weniger als bei Empfängern, die mit üblichen Protokollen wie dem POCSAG und GSC verschlüsselt sind, die ein Empfangen und Decodieren von Personenrufen erfordert, die über etwa ein Drittel der Zeit aktiv ist.
  • Es wird jetzt auf die unten angegebene Tabelle 1 und auf Fig. 2C Bezug genommen. Ein Abschnitt des Gesamtprotokolls ist jedem der sieben Ebenen in dem OSI- Modell zugehörig. Fig. 2C zeigt in den gestrichelten längsverlaufenden Verbindungslinien das Protokoll der Kommunikation zwischen einem sendenden Verwender und einem empfangenden Verwender in jeder Ebene des Modells. Die gestrichelten Linien stellen nicht eine tatsächliche laterale Verbindung an den oberen fünf Ebenen dar, eine derartige Verbindung wird nur auf der gegenständlichen Ebene hergestellt, wie dies durch durchgezogene Linien angegeben ist. Vertikal benachbarte Ebenen werden durch Schnittstellen verbunden, die einen tatsächlichen gegenständlichen Weg für die Botschaft von dem sendenden Verwender zu dem empfangenden Verwender schaffen. In einem physikalischen Sinn wird das Protokoll zu jeder Ebene zu der Botschaft als die Botschaft addiert, wenn diese von dem sendenden Verwender ausgesendet wird, bewegt sich entlang des gegenständlichen Wegs von der Anwendungsschicht zu der gegenständlichen Schicht nach unten. Umgekehrt wird das Protokoll decodiert und wird um eine Schicht entfernt zu einem Zeitpunkt von der empfangenen Botschaft zu einer physikalischen Verbindungsebene, wenn diese nach oben von der gegenständlichen Ebene zu der Anwendungsebene wandert. Fig. 2c faßt die Protokolländerungen auf jeder Ebene zusammen und Fig. 1 gibt die den gesamten Botschaftsinhalt und das Format des Protokolls an jeder Schicht detailliert an und erläutert diese. Fig. 3A und 3B sind entlang des unteren Randes angegeben, um die Beziehung zwischen den Verarbeitungsschritten und den Schichten des Protokolls, die in Tabelle 1 angegeben sind, anzugeben. TABELLE 1 OSI-BEZUGSMODELL DES ÜBERTRAGUNGSSYSTEMS
  • Wie Tabelle 1 und Fig. 2C zeigen, erreicht der sendende Verwender in der Anwendungsebene eine Botschaft (AP- Daten), die n bits aufweisen kann. Die AP-Daten sind das Protokoll auf der Anwendungsebene, interpretiert durch den empfangenen Verwender an einer Uhr 20 der Spalte 28 in der Form, in der es durch das Telefon 24 der Spalte 2 oder durch einen Computeranschluß 26A eingegeben worden ist. Die AP-Daten können in einem binärcodierten Dezimalsignal codiert sein (BCD) mit 0-9 Ziffern wie üblich, wobei A einen Abstand, B eine Strich, C ein Semikolon, D eine wichtige Botschaft, E das Erfordernis zuhause anzurufen, F das Erfordernis, im Büro anzurufen, angibt. Der sendende Verwender gibt auch andere Informationen, die sich an den Personenruf richten, an, etwa den Namen des Empfängers und dessen Nummer, die Priorität der Übermittlung usw. Diese Daten werden mit den AP-Daten und anderen Daten, die von der Vermittlungsstelle A zugefügt werden (Gruppe und Adresse des Empfängers, Systemkontrollinformation, Botschaftsnummer usw.) zu der Präsentationsebene geführt. Auf dieser Ebene wird eine Botschaftsformatsziffer, die das Botschaftsformat definiert, in BCD zu AP-Daten hinzugefügt, um das Protokoll auf dieser Ebene zu bilden, die P-Daten. Das Botschaftsformat gibt den Typ der Datencodierung, etwa binär, ASCII usw. an. Das Botschaftsformat für die Uhrempfänger ist das binäre Äquivalent von dezimal 06, wie in Fig. 5C gezeigt. Die Protokolle auf diesen beiden Ebenen werden durch die Prozeßschritte 250 bis 258 in Fig. 3A erzeugt.
  • Die Sitzungsschicht des Modellplans der Übertragung der Pakete und der Transportebene bestimmt, welches Netz die Pakete nehmen wird, um den gewünschten empfangenden Verwender zu erreichen. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Systems addieren weder die Sitzungs- noch die Transportebene Daten zu dem Protokoll der Präsentationsebene. Die Orte dieser Ebenen in dem Datenstrom werden in den Fig. 3A und 3B gezeigt. Das Transportebenenprotokoll ist, wie in Fig. 2C gezeigt, zwischen der Vermittlungsstelle 34, 36 der Metropole und der Uhr 20 (Spalte 28). Die Schnittstelle zwischen der Sitzungs- und der Transportebene ist das Telefonkommunikationsnetz 30.
  • Auf der Netzebene weist das Protokoll bits, die ein Adressenfeld zum Adressieren eines Uhrempfängers bilden, auf. Das Feld entspricht dem Zeitvorgabeformat zur Übertragung von Paketen. Das Protokoll weist weiter bits auf, die ein Paketanordnungsfeld zum Zerlegen und Zusammenfügen von so großen Botschaften, damit diese in ein Paket passen, auf. In Fig. 3B werden diese Bitfelder an den Stationsknoten 282, 282B, 282C durch den Block 20 zum Erzeugen und zum Aufstellen des Blocks der Warteschlangen-Maschine 40 in Fig. 4 addiert. Der Block 220 der Warteschlangen-Maschine 40 wird durch ein auf einem Mikroprozessor laufenden Hochsprachen- und Softwareprogramm gebildet, die die Protokoll-Bits zu dem Datenpaket addieren und das Programm zur Übertragung unter Bezugnahme auf die Hauptuhr 220 vorbereiten. Das Datenpaket wird entweder über eine Sendeverbindung 42 zu der Übertragungsanlage 44 von Fig. 4 für eine örtliche Übertragung übermittelt oder aber über die X.25 Netz-Schnittstelle 212 in ein übliches Paketschaltnetz 38 zur Lieferung an die Vermittlungsstelle B in einen anderen Bereich übertragen. In Fig. 2C ist diese Übertragung über die X.25 Netz-Schnittstelle durch die Linie 38 zeigt. Die Botschaften, die von den Datenpaketen getragen werden, werden wenigstens zweimal zu jedem Empfänger mit geringer Priorität übermittelt, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß die Botschaft erkannt wird. Bei einer normalen Priorität werden die Botschaften häufiger übermittelt.
  • Es hat sich gezeigt, daß ein Empfänger durchschnittlich neun von zehn Botschaften, die einmal übertragen werden, erkennt. Durch eine Übermittlung jeder Botschaft wenigstens zweimal, verbessert sich die Wahrscheinlichkeit auf neunundneunzig auf hundert. Botschaften mit höherer Priorität werden entsprechend häufiger als Botschaften mit normaler Priorität übermittelt.
    • 3.2 Format der Botschaft
  • Das Format der zu übertragenden Botschaften wird in den Figuren 5A bis 5C gezeigt. Das Format weist einen Zeitrahmen 600 (Fig. 5A) einer vorgegebenen Länge, wie etwa sieben und eine halbe Minute, auf, der zyklisch wiederholt wird. Innerhalb jedes Rahmens 600 gibt es eine vorgegebene Anzahl von Unterrahmen 602. Zweiunddreißig Unterrahmen von etwa 45 Sekunden sind jeweils in Fig. 5A gezeigt. Jeder Unterrahmen ist eindeutig mit 0, 1, 2, ... 31 bezeichnet. Es wird wieder auf Fig. 5B Bezug genommen. Jeder Unterrahmen weist eine vorgegebene Anzahl von Zeitschlitzen 604 auf, währenddessen ein Paket übertragen wird. In Fig. 5B sind 1.024 Zeitschlitze von ungefähr 13 Millisekunden jeweils gezeigt. Jeder Zeitschlitz ist eindeutig mit 0, 1, 2, ... 1.023 bezeichnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bezifferung der Zeitschlitze und der Unterrahmen nacheinander in zunehmender Reihenfolge, das tatsächliche Bezifferungsschema kann jedoch unterschiedlich sein, solange es sich in jedem Rahmen vorhersagbar wiederholt. Die Information über die Nummer des Unterrahmens und des Zeitschlitzes werden in den übertragenen Daten übermittelt und werden von den Empfängern verwendet, wie dies im folgenden beschrieben wird, um einen Bezugspunkt innerhalb eines Rahmens anzugeben.
  • Jedes Paket, das innerhalb eines Zeitschlitzes übertragen wird, beinhaltet 256 Bits an Informationen und 4 Zwischenbits und trägt 112 Bits der Botschaft oder Transportdaten 605, wie in Fig. 5C gezeigt. Jeder Unterrahmen hat einen Steuerschlitz 606 zum Übertragen von Paketen von Steuerinformationen. Steuerschlitze 606 sind wie Zeitschlitze 604 sowohl in ihrer Dauer als auch in Format, unterscheidet sich jedoch bezüglich des Informationsgehalts, wie dies im folgenden beschrieben werden wird.
  • Die Größe und die Dauer der Rahmen, Unterrahmen und Zeitschlitze kann geändert werden. Die Dauer und die Anzahl von Zeitschlitzen sollte jedoch in der gezeigten Größenordnung sein, um einen sehr kurzen Arbeitszyklus des Empfängers (beispielsweise in dem dargestellten Beispiel 0,006 %) zu sein und soll die Möglichkeit eines häufigen Wiederauftretens haben, um Personenrufbotschaften zu einer großen Anzahl von Verwendern auf einem einzigen Kanal zu ermöglichen (32.768 Zeitschlitze pro 7,5 Minuten). Die übertragende Datenrate muß etwa in der Größenordnung von 19 Kilobits sein, um das oben beschriebene Protokoll- und Botschaftsformat zu unterstützen. Auch ist die Verwendung sehr kurzer Zeitschlitze ein wichtiger Faktor bezüglich der Verbesserung der Empfangszuverlässigkeit bei sehr hochfrequenten Personenrufsystemen, wie dies im Abschnitt 4.4 beschrieben werden wird.
  • Das in Fig. 5 gezeigte Botschaftspaket wird, wie in dem vorangehenden Abschnitt beschrieben, erzeugt, ausgehend von den Transportraten 605. Die nachfolgende Beschreibung des Botschaftspakets ist in der Größenordnung angeordnet, in der es aufgebaut ist. Jede Personenruf-Uhr oder jedem Empfänger ist eine einzigartige Seriennummer zugeordnet. Unter Bezugnahme auf Fig. 5C ergibt sich, daß das Adressenfeld innerhalb eines Pakets erste und zweite Feder 608, 610 beinhaltet. Gewöhnlich paßt das Adressenfeld, das für ein einzelnes Paket, das für einen individuellen Empfänger bestimmt ist, mit der Adresse des Empfängers überein. Eine besondere Gruppe von Empfängern, das heißt Feuerwehrleute, muß nur ein bestimmter Abschnitt der Paketadresse, der Adresse der Empfänger, die der Gruppe zugeordnet sind, entsprechen. Das zweite Adreßfeld wird im nachfolgenden erläutert.
  • Das zweite Adreßfeld 610 beinhaltet die 16 hochsignifikanten Bits (MSB) der Adresse des Empfängers, die dem ersten Teil der Seriennummer des Empfängers entspricht. Das erste dieser hochsignifikanten Bits gibt an, ob die Botschaft für eine Gruppe von Empfängern (1) oder für einen einzelnen Empfänger (0) ist. Bei Gruppen-Empfängern entsprechen die verbleibenden 15 Bits der Nummer der Gruppe. Bei individuellen Empfängern bilden die Bits einen Teil der Adresse des individuellen Empfängers (also der Seriennummer), wobei der Rest durch das Adressenfeld 608 geschaffen wird. Individuelle Empfänger mit unterschiedlichen hochsignifikanten Bits können so denselben Schlitz- und Unterrahmen teilen. Ein energiesparender Empfänger wird kurzzeitig während des ihm zugeordneten Zeitschlitzes und Unterrahmens einschalten, um zu erkennen, ob seine volle Adresse der Adresse in dem Paket entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird es eingeschaltet bleiben, um die Daten in dem Paket zu akzeptieren und zu verarbeiten. Ist dies nicht der Fall, bleibt es ausgeschaltet bis zum Ankommen eines Steuersignals in einem Unterrahmen, der dem zugeordneten Unterrahmen unmittelbar vorangeht. Empfänger könnten natürlich bestimmt sein, um häufiger einzuschalten, bis einmal alle 14.0625 Sekunden. Weiter unten wird erläutert, daß das Steuerpaket dem Empfänger die Zeit, das Datum und andere Systeminformationen, einschließlich einer Liste zur Verwendung möglicher Frequenzen vor dem erneuten Einschalten an seinem zugehörigen Unterrahmen und Zeitschlitz angibt.
  • Ein in seiner Leistung nicht begrenzter Empfänger (nicht gezeigt) kann alle übertragenen Pakete beobachten. Empfänger einer besonders bezeichneten Gruppe (beispielsweise Empfänger, die Börsenberichte beobachten) werden Pakete beobachten, die eine passende Gruppenadresse haben. Diese Pakete, die Gruppenbotschaften tragen, können in jedem Zeitschlitz ankommen, die nicht Botschaften für andere Empfänger tragen. Ein Empfänger mit voller Leistung muß daher in den meisten Fällen Gruppenbotschaften empfangen (mit der Ausnahme der Gruppe 0, wie in Abschnitt 3.7) erläutert ist, auf einer regulären Basis.
  • Das erste Adressenfeld 608 beinhaltet die 16 geringstwertigen Bits (LSB) einer Empfängeradresse, die einem ersten Abschnitt der dem Empfänger zugeordneten Seriennummer entspricht. Für einen individuellen Empfänger, zu dem ein einzelnes Paket geschickt worden ist, entsprechen die am geringsten signifikanten oder die unteren 10 Bits des Paketadressenfelds 608 einer zugehörigen Zeitschlitznummer und die am geringsten signifikanten Bits der Adresse des Empfängers. Die verbleibenden oder oberen 6 Bits des Feldes 608 werden üblicherweise verwendet, um für den Empfänger ein oder mehrere Unterrahmen zu identifizieren, abhängig davon, wieviele der Bits durch den Empfänger maskiert werden. Diese 6 Bits entsprechen auch einem entsprechenden Abschnitt der individuellen Adresse des Empfängers und, für einen Empfänger, der normalerweise einmal bei jedem Rahmen einschaltet, entspricht er der Unterrahmennummer. Wenn ein Bit der oberen 6 Bits maskiert ist, tritt die Unterrahmennummer, wie sie von dem Empfänger interpretiert wird, bei jedem 32ten Unterrahmen auf. Wenn zwei Bits maskiert werden, tritt die Unterrahmennummer bei jedem 16ten Unterrahmen auf, so daß der individuelle Empfänger zweimal bei jedem Rahmen einschaltet. Wenn eine Gruppenbotschaft übertragen wird, beinhaltet das Feld 608 die Unterrahmennummer und die Zeitschlitznummer, in der die Botschaft übertragen wird.
    • 3.3 Verbindung und Kettenbildung der Botschaften
  • Das Feld 612 zur Bildung der Pakete, das in Fig. 5C gezeigt ist, erlaubt es einem Uhr-Empfänger 840, Pakete mehr als einmal innerhalb jedes Rahmens von 7,5 Minuten zu empfangen. Das Transportdatenfeld 605 hat eine Größe, um Botschaften einer Minimallänge, beispielsweise "Rufe 503-234-5678" zu tragen. Längere Botschaften werden in Pakete aufgeteilt, die in das Transportdatenfeld zur Übertragung paßt und dann von dem Empfänger wieder zusammengesetzt werden. Die Verwendung des Paketanordnungsfeldes, wie es im nachfolgenden beschrieben werden wird, erlaubt es dem System, die Botschaft schnell für einen bestimmten Empfänger zu komplementieren.
  • Die Paketanordnung kann zwei Formen haben, eine Kette verbundener Pakete und eine Abfolge von Paketketten. In einer Kette kann die Adresse des nächsten Zeitrahmens zum Empfangen der Kette aus einer 8-Bit Fortsetzungsnummer (CONT NUMBER) innerhalb des Paketanordnungsfeldes 612 des letzten Pakets berechnet werden. In einer Abfolge von Ketten gibt die Fortsetzungsnummer in dem letzten Glied der Kette an, ob eine oder mehrere Kettenfolgen. Wenn mehrere Ketten folgen, beginnt das erste Paket der folgenden Kette in einem nachfolgenden Unterrahmen zu dem Zeitschlitz entsprechend der Anzahl zu der Zeitschlitzadresse des Empfängers, an den sich die Botschaft richtet. Nimmt man, beispielsweise, wieder auf Fig. 5B Bezug, wird angenommen, daß der Schlitz 0 den geringstwertigen 10 Bit der Empfängeradresse entspricht. Eine Kette könnte sodann zwischen dem Zeitschlitz 0 und dem Zeitschlitz 1 in dem Unterrahmen gebildet werden. Eine nachfolgende Kette, die an demselben Empfänger gesendet wird, würde bei dem Zeitschlitz 0 starten, beispielsweise in dem Unterrahmen 15.
  • Eine Kette wird durch Setzen des Start-der-Kette-Bits (SOC) auf 1 in einem Paket gebildet, das während der dem Empfänger zugeordneten Unterrahmen und dem Zeitschlitz übertragen wird. Die Adresse des Zeitschlitzes für das nächste Paket ist in CONT NUMBER gegeben. Wenn das SOC-Bit "0" ist, gibt es an, daß das Paket nicht der Beginn einer Kette ist. In diesem Fall ist eine Kette im Fortschreiten und die 16 höchstwertigen Bits der Adresse werden nicht gesendet, da der Empfänger bereits in die Kette durch CONT NUMBER eingelockt ist. Der Abstand, der sich aus dem Verzicht auf die höchstwertigen Bits ergibt, kann mit Botschaftsdaten gefüllt werden.
  • Ohne die höchstwertigen Bits werden die Empfänger, denen der Zeitschlitz zugeordnet ist, das Paket aufnehmen, wenn sie nicht angewiesen sind, dies nicht zu tun. Diese Anweisung wird durch ein Suchen des Empfängers nach dem SOC-Bit bewirkt. Wenn SOC "0" ist, sollte kein Empfänger diese Daten empfangen, wenn er nicht zuvor durch eine vorangehende CONT NUMBER des Pakets entsprechend angewiesen worden ist.
  • Dem SOC-Bit folgt in dem Paketanordnungsfeld 612 von Fig. 5C ein Ende-der-Kette-Bit (EOC). Wenn dies auf "1" eingestellt ist, gibt das Paket an, daß ihm kein weiterer Zeitschlitz folgt, sondern daß dies das Ende der Kette ist. Wenn es auf "0" eingestellt ist, gibt das EOC-Bit an, daß der Kette kein weiteres Paket in einem späteren Zeitschlitz berechnet aus der CONT NUMBER folgt.
  • Das dritte Bit in dem Feld ist das Ende-der-Botschaft- Bit (EOM). Wenn dieses auf "1" eingestellt ist, gibt es an, daß dieses Paket das Ende der Botschaft ist, und daß der Empfänger die Botschaft darstellen kann. Eine "1", gibt dagegen nicht an, daß keine zusätzlichen Pakete kommen, da eine Anzahl von Botschaften in einer Kette gesandt werden kann. Wenn es auf "0" gesetzt ist, gibt es an, daß dieses Paket ein Teil einer Botschaft ist, das weitere Pakete benötigt, um beendet zu werden.
  • Die nächsten 5 Bits sind eine Modub 32 Zahl der Anzahl der Botschaften, die zu einem bestimmten Empfänger gesandt werden. Jede Botschaft ist numeriert und die nächste Botschaftsnummer ist die vorangehende Botschaftsnummer plus 1. Diese Zahl erlaubt es einem Empfänger zu bestimmen, ob es eine Botschaft verfehlt hat, wenn eine Botschaft neu ist, oder aber ob die Botschaft eine Wiederholung einer höheren Botschaft ist.
  • Die letzten 8 Bits in dem Feld sind die Fortsetzungsglied-Bits, die die oben erwähnte CONT NUMBER bilden. Diese Bits geben den Versatz oder das Gliedmuster, bis zu 256 Zeitschlitze weg zu dem nächsten Zeitschlitz, wenn eine Kette gebildet wird. Wenn eine Kette abgeschlossen ist, wird dies dadurch angegeben, daß das EOC-Bit "1" ist, die CONT NUMBER schafft einen Start von Abfolgebits (SOS) und die Anzahl der verbleibenden Kette in einer Abfolge von Ketten. Das höchstwertige Bit der Fortsetzung Bits ist das SOS-Bit. Die verbleibenden 7-Bits geben die Anzahl der verbleibenden Ketten an. Wenn das SOS-Bit "1" ist, gibt es an, daß die gegenwärtige Kette die erste in einer Abfolge von Ketten ist. Wenn das SOS-Bit ein "0" ist, gibt es an, daß die vorliegende Kette nicht die erste in einer Abfolge ist. Durch das Lesen des SOS-Bits kann ein Empfänger bestimmen, ob es eine Kette in einer Abfolge verfehlt hat und muß die fehlende Kette bei seiner zweiten Übertragung durch die Übertragungsanlage 44 gewinnen. Wenn die letzten 7 Bits auf "0" gesetzt sind, gibt die CONT NUM- BER an, daß keine weiteren Ketten in der Reihe verbleiben und daß der Empfänger ausgeschaltet werden sollte bis zu der Ankunft von Steuerpaketen, die seinem zugeordneten Zeitschlitz und Unterrahmen vorangehen.
    • 3.4 Beispiel von verketteten Botschaften
  • Der Vorgang der Paketanordnung wird beispielhaft in Fig. 5D gezeigt, wobei zur Verdeutlichung nur das Paketanordnungsfeld gezeigt ist. Ein Uhr-Empfänger, dessen zugewiesener Unterrahmen- und Zeitschutzadresse, beispielsweise 0/0 ist, empfängt ein erstes Paket einer Kette von drei Paketen, die eine erste Botschaft bilden. Das Paketanordnungsfeld wird sodann in dem Unterrahmen/Zeitschlitz 0/0 erscheinen, wie in Fig. 5D gezeigt. Das SOC-Bit gibt den Beginn einer Kette an. Das EOM-Bit gibt an, daß die Botschaft nicht abgeschlossen ist. Die CONT NUMBER gibt an, daß der Versatz oder das Glied zu dem nächsten Zeitschlitz, in dem das zweite Paket in der Kette ist, übertragen werden wird. Die Botschaftsnummer gibt die Nummer von Botschaften an, sie ist in der ersten Kette "1". Der Empfänger liest diese Daten gemeinsam mit den restlichen Paketdaten, schaltet aus und schaltet sodann an dem zugehörigen Zeitschlitz 3 in dem Unterrahmen 0 ein. Bei dem Empfangen des zweiten Pakets liest der Empfänger wiederum das Paketanordnungsfeld, das angibt, daß die Kette jetzt im Fortschreiten ist (SOC, EOC, EOM) und daß ein zusätzliches Paket 15 mal bei jedem Schlitz folgen wird (Zeitschlitz 18). Nach dem Verarbeiten des zweiten Pakets schaltet der Empfänger wieder aus, gerade vor dem Zeitschlitz 18 und schaltet sodann ein, um das Paket in dem verbundenen Zeitschlitz zu lesen. In dem Zeitschlitz 18 gibt das Paketanordnungsfeld (SOC, EOC, EOM) das Ende der Kette und das Ende der Botschaft an, so daß die Uhr 20 die vollständige Botschaft speichern oder anzeigen kann. Bei dem Ende einer Kette (EOC) gibt die CONT NUMBER die Anzahl von Ketten, die in einer Abfolge von Ketten folgen, an, nicht also den Versatz des nächsten Pakets in der Kette. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel folgen drei Ketten.
  • Die nächste Kette und die Botschaft beginnt an einem Zeitschlitz 0, dem dem Empfänger zugeordnete Zeitschlitz in dem nachfolgenden Unterrahmen, dem Unterrahmen 1. Das Paketanordnungsfeld in dem Paket von Unterrahmen/Zeitschlitz 1/0 gibt eine Kette mit einem Paket mit nur einem Abschnitt einer zweiten Botschaft an, wie dies durch das EOM-Bit angegeben ist. Zwei weitere Ketten werden folgen, wie dies durch den Wert der Fortsetzungsziffer angegeben ist. Das SOS-Bit gibt an, daß die Kette nicht die erste Kette in einer Abfolge ist. Wenn der Empfänger die erste Kette verfehlt hat, würde das SOS-Bit diesem angeben, daß der Empfänger eine Kette verfehlt hat und der Empfänger würde sodann die erste Kette bei der erneuten Übertragung erkennen und speichern. Der Empfänger liest das Paket in dem Zeitschlitz 0 und schaltet sodann aus, bis der Zeitschlitz 0 wieder in dem nachfolgenden Unterrahmen, dem Unterrahmen 2 auftritt. Zu diesem Zeitpunkt schaltet es erneut ein, liest das Paketanordnungsfeld und bestimmt aus dem EOM-Bit, daß das 2/0-Paket das erste einer mehrgliedrigen Kette ist, das übertragen werden wird, innerhalb des nächsten Pakets, das zwei weitere Zeitschlitze weg ankommt. Der Empfänger schaltet aus, wartet bis zu dem Zeitschlitz, schaltet ein und liest das Paketanordnungsfeld, um eine zweite Botschaft aufzunehmen. Das Feld in dem Zeitschlitz 2 gibt das Ende der Kette und das Ende der zweiten Botschaft an, woraufhin die gesamte zweite Botschaft gespeichert oder dargestellt werden kann.
  • Die CONT NUMBER gibt eine weitere Kette an, beginnend mit dem nachfolgenden Unterrahmen, wie oben. Der Empfänger schreitet sodann fort, um die vierte Kette an Unterrahmen/Zeitschlitzen 3/0 und 3/3 zu empfangen und speichert die dritte Botschaft sodann oder stellt diese dar. An dem Ende der letzten Kette wird SOS in der CONT NUMBER auf "0" gesetzt (SOS) und die Anzahl der Ketten, die verbleibt, wird auf "0" gesetzt, was das Ende der Kettenabfolge angibt. Der Empfänger schaltet sodann aus und wartet, bis der zugeordnete Unterrahmen und der Zeitschlitz 0/0 in dem nachfolgenden Zeitrahmen auftreten.
    • 3.5 Fehlerprüfung und -korrektur
  • Das Protokoll der Netzebene schließt weiter, wie in den Fig. 5C und in Tabelle 1 gezeigt, eine Fehlerprüf- und Korrekturcode (ECC) ein. Ein solcher code wird in die Adreßfelder 608, 610 und in das Paketanordnungsfeld 612 eingefügt, um auf Fehler in der Übertragung dieser Daten zu prüfen und diese zu korrigieren. Das ECC, das in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, weist 4 Bits des Hamming-Codes für jedes Byte von Daten auf. Ein Oktet-Byte weist zwei Hamming-Codes von 4 Bits auf und wird nach jeweils zwei Oktets von Daten eingesetzt. Die Fehlerprüfung und -korrektur wird in üblicher Art und Weise ausgeführt.
    • 3.6 Flaggen und erzwungene Nullbit-Einsetzung
  • Auf der Gliedebene des Modells in Tabelle 1 und Fig. 2C werden das Protokoll für die Flaggen 614 und eine Rahmenprüfabfolge 616 zu den N-Daten von der Netzwerkebene zugeführt. Dies tritt innerhalb des Blocks 220 der Warteschlagen-Maschine 40 in Fig. 4 auf. An dem Anfang und an dem Ende von 8-Bits werden Flaggen, bestehend aus 01111110 an dem Beginn und an dem Ende jedes Pakets eingefügt. Die Rahmenprüfabfolge verwendet die übliche Hochebenen-Datengliedkontrolle (HDLC) 16-Bit polynominal. Die Pufferung von Bits 618 kann auch zu einem Paket zugefügt werden, um den Rahmen 600 mit der Realzeit synchronisiert zu halten.
  • Das Gliedebenenprotokoll weist weiter ein Einsetzen von 0-Bits ein, das ausgeführt wird an den Daten zwischen den Flaggen am Beginn und am Ende, um zwischen Daten in dem Paket und in den Flaggen zu unterscheiden. Anders als bei dem üblichen HDLC-Protokoll wird bei diesem Verfahren ein "0" in die Daten eingesetzt, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Bits unabhängig von den Werten der Bits, beispielsweise jedes fünfte Bit, wo die Flagge eine Reihe von sechs "1" beinhaltet. Dieses Verfahren verbessert gegenüber vorbekannten Nullbit- Einsetzverfahren, wie bei dem X.25-Protokoll, bei dem eine "0" nach jeder fünf "1" in einem Feld eingesetzt wird. Durch das Einsetzen eines Null-Bits nach jedem fünften Bit, können Fehler in der Übertragung mit diesem Schema korrigiert werden. Daten, die von dem Einsetzen eines Null-Bits abhängig sind, sind dagegen bei einer Fehlerübertragung nicht korrigierbar.
  • Auf der gegenständlichen Ebene bestimmt das Protokoll die Art und Weise der Übertragung, etwa der Übertragung aus einem Autoradio oder FM-Seitenbändern. Innerhalb der FM-Übertragung ist die Datenrate 19.000 Bits pro Sekunde, was es erlaubt, in jedem Paket in Fig. 5C bis zu 260 Bits zu halten. Die Einzelheiten der Übertragung werden in einem nachfolgenden Abschnitt diskutiert.
    • 3.7 Steuerschlitze
  • Es wird wieder auf Tabelle 1 und Fig. 5B Bezug genommen. Eine Systemsteuerinformation, die von der Vermittlungsstelle geschaffen wird, wird in einem Paket in drei Steuerschlitzen 606 an den Beginn jedes Unterrahmens 602 übertragen. Diese Information richtet den Empfänger auf ein System und einen Kanal zum Empfangen der nachfolgenden Pakete, die die Botschaftsdaten beinhalten.
  • Alle Empfänger können Steuerpakete empfangen, da diese Pakete von der Gruppe Null (siehe Tabelle 2) und alle Empfänger, einschließlich der individuellen, in dem Energieverbrauch beschränkten Empfänger, sind Elemente der Gruppe Null. Steuerpakete haben dasselbe Format wie Datenpakete 604, wie in Fig. 5C gezeigt, haben jedoch immer die Unterrahmennummer in den Bits 10-15 des ersten Adressenfelds gegenüber den Datenpaketen, die einen Abschnitt der Empfängeradresse an diesem Ort haben. Die Nummer der Unterrahmen, die ein Empfänger in einem Rahmen einschalten kann, wie oben erwähnt, durch Maskierungs- und Entmaskierungsbits innerhalb der Bits 10-15 geändert werden. Auch die Steuerpakete weisen dieselben Paketzuordnungsdaten auf, so daß die oben genannte Fähigkeit der verbindenden Pakete (siehe Abschnitt 3.3) verwendet werden kann, um die Steuerpakete miteinander zu verbinden, etwa innerhalb eines Unterrahmens oder eines Unterrahmens zu dem nächsten, oder auch zum Fortsetzen der Sendesteuerinformation in Zeitschlitzen 614. Diese Fähigkeit ermöglicht eine große Steuerinformation, die sich nicht während der Dauer eines Rahmens ändert, zu verteilen über den gesamten Rahmen in einer kleinen Anzahl von Steuerpaketen in jedem Unterrahmen.
  • Das erste Steuerpaket in jedem Unterrahmen verwendet binärcodierte Dezimale (BCD) für seine Transportdaten, die eine Systemidentifikationsnummer der lokalen Vermittlungsstelle (vier BCD-Zeichen), den Monat und den Tag des Monats (sechs BCD-Zeichen) und die 24-Stunden- Zeit (7 BCD-Zeichen) aufweist, um den Taktgeber in der Uhr 20 zu synchronisieren. Das erste Paket weist weiter einen Statuszähler Modub 10 (1 BCD-Zeichen) auf. Jedesmal, wenn die Systeminformation geändert wird (unten beschrieben) wird dieser Zähler aufgefrischt, so daß die Empfänger eine Änderung in dem Übertragungssystem erkennen können. Der Dateninhalt des ersten Kontrollpakets verbleibt üblicherweise konstant mit der Ausnahme bezüglich der Zeit des Tages, bis eine neue Systeminformation eingegeben wird.
  • In dem zweiten und dem dritten Steuerpaket wird ein binäre Code verwendet, um eine Information bezüglich der Systemeigenschaften zu schaffen, etwa der Nummer des Systems in einem Bereich, wie die Adressen von Gruppen und einzelnen Empfängern in den verschiedenen Systemen anzuordnen sind und die Anzahl der Kanäle in einem getunten System. In Bereichen mit einer erheblichen Bevölkerungsanzahl kann es erforderlich sein, verschiedene Systeme für einzeln adressierte Empfänger zu haben. Ein geeignetes System für einen gegebenen Empfänger wird durch zwei 4-Bit-Nummern innerhalb des Steuerpaketes bestimmt. Die Bitfelder jedes dieser Nummern entsprechen dem Bit 19 bis 16 der Seriennummern an einem individuell adressierbaren Empfänger.
  • Diese Ziffern mit 4-Bits bestimmen, wie die Adressen der verschiedenen Empfänger zu jedem System in einem Bereich zugewiesen werden. Die erste der 4-Bitnummern wirkt als Maske (ANDET mit Bits 19 bis 16 der Empfangsadresse, um die Nummer des Systems, in das ein Bereich aufgespaltet ist, zu bestimmen. Beispielsweise würde 0011 die beiden höchstwertigen Bits maskieren und das siebzehnte und das sechzehnte Adressenbit eines Empfängers anzeigen. Diese Bits werden sodann mit einer zweiten 4-Bitzahl verglichen, die angibt, welches der Systeme in einem Bereich des Empfängers gegenwärtig empfängt. Wenn diese Zahl nicht mit den entsprechenden Adreßbits des Empfängers übereinstimmen, tastet der Empfänger das Spektrum ab, bis es das Übertragungssystem mit den entsprechenden Bits erkennt. Wenn das System beispielsweise ein 0010 aussendet und das siebzehnte und das sechzehnte Adressenbit des Empfängers 01 sind, wird der Empfänger weiterhin abtasten, bis es in dem 01-System einlockt.
  • Dieses zweite Paket weist auch die Nummer der Kanäle in dem besonderen System, das in dem Paket gegeben ist, auf. Ein binäres Codieren jedes Kanals in dem System wird verwendet. In dem Fall von FM-Seitenbändern ist der Kanal 1 76,1 MHz, der Kanal 2 76,3 MHz, usw. Das dritte Paket kann zusätzliche Kanalnummern aufweisen. Wenn der Empfänger in das System eingetuned ist, kann der Sender diesen acht Kanalnummern in einem Steuerpaket senden. Es tastet sodann die zugehörigen Frequenzen für eine Kanal einer ausreichenden Sendeleistung ab und speichert dessen Frequenz in dem Fall ab, daß die Signalstärke des getunten Kanals für einen ausreichenden Empfang durch den Empfänger abfällt. Der Empfänger wird sodann sich auf eine andere Frequenz, die seinem System zugehörig ist, bis es einen Kanal mit einer ausreichenden Signalstärke findet.
    • 3.8 Decodieren des Protokolls
  • Ein Paket wird, wie oben erwähnt, auf einen bestimmten Empfänger während eines Unterrahmens und eines Zeitschlitzes übertragen, in dem der Uhr-Empfänger aktiviert wird. Jeder Empfänger wird wenigstens einmal während eines Rahmens aktiviert, während des zugewiesenen Zeitschlitzes und kann häufiger aktiviert werden, wenn dies durch ein Paket so angegeben wird, um eine Paketkette oder eine Abfolge von Paketen zu entdecken. Zur besseren Verdeutlichung, wie der Empfänger ein Paket erkennt und das Protokoll decodiert, wird seine Betriebsweise in Ausdrücken eines Statusdiagramms, einer Flußdarstellung und einer Definitationstabelle in den Figuren 6A, 6B, 7A und der nachfolgenden Tabelle 2 erläutert. Zur Bequemlichkeit sind die verschiedenen Botschaftselemente, die für einen bestimmten Empfänger bestimmt sind, in der ersten Person als "meine" Adresse, Unterrahmen, Zeitschlitz usw. bezeichnet. Die Schaltung des Empfängers, der die nachfolgend beschriebenen Operationen steuert, wird sodann im Abschnitt 3.9 unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11A diskutiert.
  • Es wird jetzt auf das Zustandsdiagramm von Fig. 6A Bezug genommen. Es sind drei Kreise gezeigt, die die drei fundamentalen Prozesse bei dem Betrieb des Empfängers zeigen. Der erste Prozeß (Kreis 1) ist als ein Paket zu lesen. Der zweite Prozeß (Kreis 2) dient zu dem Verarbeiten und dem Zusammensetzen von Paketen, die für den Empfänger bestimmt sind. Der dritte oder der Verzögerungsprozeß (Kreis 3) ist das Berechnen und Programmieren der Verzögerungszeit, bis der Empfänger wiederum einschalten sollte, um ein weiteres Paket aufzunehmen. Während des dritten Vorgangs sind der Uhr-Empfänger 840 und der Decoder 700 von Fig. 11A ausgeschaltet, um Energie zu sparen.
  • Fig. 6B ist eine Flußdarstellung, die die Prozesse von Fig. 6A ausdehnen, sie zeigen das Empfangen des Pakets auf der gegenständlichen Ebene und das Codieren der Protokolle auf der Glied- und der Netzebene. Ausgehend von dem Boden von Fig. 6B wird das Paket von dem Empfänger erkannt (Block 0). Das Paket wird sodann auf Flaggen geprüft (Block 1a). Null-Bits werden aus den Daten zwischen den Flaggen gelöscht (Block 1b). Eine Rahmenprüfabfolge (FCS) wird sodann berechnet und mit der übersandten Prüfabfolge verglichen (Block 1c). Wenn das berechnete FCS und das übertragene FCS voneinander abweichen, werden die ECC-Bits verwendet, um die Paketdaten zu korrigieren, falls möglich (Block 1d). Falls nicht, wird das Paket vernachlässigt. Ein richtig übertragenes oder ein korrigiertes Paket wird zu dem zweiten Prozeß übermittelt, was zunächst die Adresse des Pakets prüft und das Paket akzeptiert, falls es für den Empfänger ist, also "Meine Adresse" hat (Block 2a).
  • Basierend auf der Information, die in jedem Paket geschaffen wird, entscheidet der Empfänger in dem Verzögerungszustand, wann er wieder einschalten muß, um ein weiteres Paket zu empfangen. Für einfache Paketbotschaften schaltet der Empfänger aus und erreicht den Verzögerungszustand 3, bis der ihm zugewiesene Unterrahmen und Zeitschlitz wieder auftritt, wie dies durch die Linie L2A angegeben ist. Bei Mehrpaket-Ketten setzt sich der Prozeß weiter fort, um die Pakete wieder zu einer Kette zusammenzusetzen (Block 2b), wie dies oben beschrieben worden ist. Der Empfänger schaltet wieder aus und erreicht den Verzögerungszustand 3 zwischen Zeitschlitzen, in denen Pakete in der Kette übertragen worden sind, entsprechend der Information auf der Linie L2B. Jedesmal, wenn sich der Empfänger einschaltet und ein Paket empfängt, schreitet der Vorgang über die gegenständliche Ebene und die Gliedebene von Fig. 6B zu dem Block 2a auf die Netzebene weiter. Auf diesem Block wird die Entscheidung gemacht, ob das Paket "Für Mich" ist. Ketten, die in dem Block 2b gebildet werden, werden wieder zu Botschaften zusammengesetzt (Block 2c), und die Botschaften werden mit einer Botschaftsnummer von den Daten versehen und dargestellt.
  • Der Betrieb des Verzögerungsverfahrens 3 von Fig. 6B wird in dem Statusdiagramm von Fig. 7 eingehend dargestellt, wobei die Datenausdrücke in dieser in Tabelle 2 definiert sind. Fig. 7 zeigt auch den Verzögerungsprozeß, der mit dem Finden eines geeigneten Kanals zum Empfangen einer Übertragung von der Sendeanlage 44 zugehörig ist. In Fig. 7 sind die Eingangsdaten, die erforderlich sind, um den bezüglich des Energieverbrauchs beschränkten Empfängers in einen bestimmten Zustand zu bringen, oberhalb der horizontalen Linie gezeigt, die jeden Verbindungsfile verbindet und dem Ausgang, der so bewegt wird, ist unterhalb der horizontalen Linie gezeigt TABELLE 2 DER MASCHINENSIGNALDEFINITIONEN
    • 3.8.1 Abtasten und Initialisierung
  • Bevor der Zustand 1 von Fig. 7 erreicht wird, muß ein Empfänger zunächst einen geeigneten Kommunikationskanal finden. Dieser Schritt ist erforderlich, wenn der Empfänger in einen neuen Bereich bewegt worden ist, in dem das zugewiesene System einen Satz von Kanälen hat, der von dem bisher verwendeten abweicht, oder aber, wenn der Empfänger wieder aktiviert wird, etwa nach Ersatz der Batterie. Bei der Aktivierung tastet der Empfänger das Frequenzspektrum ab, bis er einen Kanal, der Paketübertragungen überträgt, erkennt. Er liest ein Paket in dem Kanal, um den relativen Ort eines Steuerpakets zu bestimmen, wie dies oben beschrieben worden ist. Es liest sodann das Steuerpaket, um zu sehen, ob das System, auf das es gegenwärtig eingestellt ist, das ihm zugewiesene System ist. Ist dies nicht der Fall, schreitet der Empfänger fort, bis er das geeignete System findet.
  • Nach dem Einlocken in das geeignete System erreicht der Empfänger den Zustand 1 und wartet auf den Start des "Meine Steuerung"-Schlitzes 0, das der Unterrahmen ist, der dem ihm zugewiesenen Unterrahmen folgt. Falls der Empfänger bei dem Einschalten nicht seinen Steuerschlitz 0 erkennt, schaltet es zu dem Zustand 7 voran, um auf den nächsten Start des Steuerschlitzes 0 zu warten. In den Wartezuständen 1 und 7 und in den anderen Zuständen von Fig. 7 sind die Empfangs- und die Codierabschnitte ausgeschaltet, um Energie zu sparen, und werden eingeschaltet, wenn dieses befohlen wird, wie dies in dem nachfolgenden Abschnitt erläutert werden wird.
  • Unter der Annahme, daß der Empfänger in dem Zustand 1 einschaltet, um eine Steuerinformation aus einem Paket in dem Steuerschlitz 0 zu empfangen, schreitet es sodann zu anderen Zuständen in Abhängigkeit von dem Inhalt dieser Information weiter. Falls die Steuerinformation eine neue Systeminformation angibt (NSI), schreitet der Empfänger zu dem Zustand 5 oder zu dem Zustand 6 fort, um eine zusätzliche Steuerinformation in den Steuerschlitzen 1 und 2 aufzunehmen. Bei dessen Aufnahme kehrt der Empfänger wieder in den Zustand 1 zurück. Alternativ kann der "Meine Steuerung"-Schlitz 0 keine neue Systeminformation aufweisen, in diesem Fall schreitet der Empfänger zu dem Schritt 4 fort (bei RE- SET) oder aber zu dem Zustand 2, um den nachfolgenden Vorgang auszuführen.
    • 3.8.2 Fortsetzen des Zustandsbetriebs
  • Nach dem Empfangen einer neuen Systeminformation schreitet der Empfänger zu dem Zustand 2 voran und schaltet aus, um auf "Meine(n) Unterrahmen" und "Meinen Schlitz" zu warten, bevor er wieder einschaltet. Der Empfänger liest aus dem während "Mein Unterrahmen" und "Mein Schlitz" 0 (seinem zugewiesenen Zeitschlitz in dem Beispiel von 5D) aus dem übertragenen Paket die Botschaftsdaten und die Information in dem Paketanordnungsfeld. Eine Information in dem Feld veranlaßt den Empfänger von dem Zustand 2 entweder in einen der vorangehenden Zustände 3 oder 4 in Abhängigkeit davon, ob eine Kette oder eine Folge von Ketten durch die Dateneingabe oberhalb der horizontalen Linie zwischen den Zuständen angegeben ist, oder aber, falls keine weitere Kette oder Abfolge von Ketten angegeben ist, zurück zu dem Zustand 1, für den zugewiesenen Zeitschlitz, um wieder in dem folgenden Rahmen zu warten.
  • Der Zustand 3 ist das Verzögerungsglied zwischen den Paketen in einer Kette. Der Empfänger verbleibt in dem Zustand, so lange wie er fortsetzt, die Pakete in einer einzelnen Kette aufzunehmen. Nachdem die Kette endet, schreitet der Empfänger, jedoch, wie dies durch EOC = "1" angegeben ist, entweder zu dem Zustand 4 fort, wenn eine Abfolge von Ketten durch eine Fortsetzungszahl angegeben ist, oder aber zu dem Zustand 1, wenn die Fortsetzungsziffer angibt, daß keine Kette folgt.
  • Der Zustand 4 ist das Glied zwischen Ketten in einer Abfolge von Ketten. Der Empfänger kann zu dem Zustand 4 von dem Zustand 2 sich direkt bewegen, wenn eine Abfolge einer einzelnen Paketkette ihm übertragen wird. Wenn er einmal in dem Zustand 4 ist, wird der Empfänger dort bleiben, bis eine einzelne Paketkette folgt. Wenn eine Kette mehrere Pakete hat, schreitet der Empfänger dagegen von dem Zustand 4 zu dem Zustand 3 fort, was eine Verzögerung ist, die mit dem Zusammensetzen der Pakete innerhalb einer einzelnen Kette zugehörig ist. Dies tritt auf, wenn das EOC-Bit "0" ist und wenn die Fortsetzungsnummer nicht "0" ist. Wenn das letzte Paket in der letzten Kette in einer Abfolge gelesen ist, wird der Empfänger von dem Zustand 4 oder dem Zustand 3 zu dem Zustand 1 übergehen.
  • Der Zustand 5 arbeitet ähnlich wie der Zustand 3 und der Zustand 6 ähnlich wie der Zustand 4, um Ketten und eine Abfolge von Ketten von Steuerpaketen zu erzeugen, falls erforderlich. Während jeder der vorgenannten WAIT-Zuständen wird der Empfänger ausgeschaltet, um Energie zu sparen.
    • 3.9 Uhr-Empfänger und Dekodier-Schaltung
  • Fig. 10 zeigt ein vereinfachtes funktionelles Blockdiagramm der internen Elektronik der Personensuch-Uhr 20, wobei jeder der Blöcke in seinen Einzelheiten in Fig. 11 dargestellt ist. Pakete werden durch einen FM-Unterträger-Empfänger/Tuner-Abschnitt 840 empfangen und demoliert, der in seinen Einzelheiten in dem folgenden Abschnitt 4.2 beschrieben ist. Ein Protokoll-Decoder empfängt die Daten in digitaler Form von einem Empfänger 840 und führt die Operationen aus, die oben in Verbindung mit den Figuren 6A, 6B und 7 beschrieben worden sind. Mit dem Protokoll-Decoder über eine gestrichelt dargestellte Grenze ist eine periphere Einrichtung 750 verbunden, die verschiedene externe Steuerungs- und Display-Merkmale beinhaltet, und ein Zeitgeber, der den Decodierer 700 und den Empfänger 840 wieder an dem Ende jedes WAIT-Zustands von Fig. 7 einschaltet.
  • Es wird auf Fig. 11A Bezug genommen. Der Empfängerabschnitt 840 wird auf das geeignete System und den geeigneten Kanal durch eine Mikroprozessor 706 eingestellt, der das Frequenzspektrum entsprechend eines vorgegebenen Abtastverfahrens über programmierbaren Oszillator 859 abtastet. Wenn der Empfängerabschnitt 840 einen Stereo-Kanal erkennt, erzeugt ein Signalpegeldetektor 859 ein Signal für den Mikroprozessor 706, um zu versuchen, die Daten von dem Kanal zu lesen. Wenn der Kanal keine Daten trägt, setzt sich das Abtasten fort und das Verfahren wird wiederholt, bis ein Kanal erkannt wird, der innerhalb eines Systems ist, der zu der Seriennummer der Uhr 20 paßt, wie oben beschrieben. Der Mikroprozessor 706 liest sodann Daten aus den nachfolgenden Steuerpaketen, um die Liste der Kanäle innerhalb des Systems zu erhalten, und speichert die Kanalinformation in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff 708. Da sich die Signalstärke ändert, wird der Mikroprozessor sich auf unterschiedliche Kanäle innerhalb des Systems einstellen, um die Kommunikation mit der örtlichen Vermittlungsstelle aufrecht zu erhalten.
  • Wenn der Empfängerabschnitt 840 geeignet eingestellt ist, werden die Daten von dem SCA-Decoder 876 in der digitalen Paketform austreten, wie dies in Fig. 5D gezeigt ist. Diese Daten werden dem Protokoll-Dekoder- Abschnitt 700 der Uhr 20 gemeinsam mit einem 19 kHz Taktsignal von einem Stereo-Pilotfilter 879 eingegeben, um die Daten durch den Protokoll-Decoder zu takten. Der Protokoll-Decoder kann ein üblicher Mikroprozessor mit geringem Stromverbrauch oder aber eine besonders ausgestaltete Hardware-Einrichtung sein, die Schaltungen beinhaltet zum Ausführen dieser Funktionen, wie sie durch die Blöcke im Abschnitt 700 angegeben sind. Die folgende Beschreibung ist auf eine Hardware-Implementation des Decoders gerichtet.
  • Die Flaggen des Pakets werden, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 6A und 6B beschrieben, erkannt und in der Schaltung 701 gelöscht, und die Daten werden auf einen 0-Bit-Löscheinheit 702 geführt. Die Rahmenprüfabfolge (FCS) wird in der Schaltung 703 berechnet, und wenn ein Fehler erkannt wird, werden die Daten durch eine Fehlerprüf- und Korrektureinheit 704 verarbeitet. Wenn die Fehler nicht korrigiert werden können, wird das Paket nicht weiter verarbeitet und wird vernachlässigt, wie oben beschrieben. Unter der Annahme, daß die Daten gut sind, wird die Paketadresse sodann in einem Adreßdetektor und Datenpuffer 705 verglichen mit der Empfängeradresse, die von dem ROM 730 durch den Mikroprozessor 706 geliefert wird. Wenn sie übereinstimmen, gibt dies ein "Paket für mich" an, die Paketdaten werden zu dem Mikroprozessor 706 innerhalb des Abschnitts 750 der peripheren Einrichtung der Uhr 20 geführt. Der Abschnitt 750 setzt, wie in Fig. 10 gezeigt, die Pakete zusammen, um Botschaften zu bilden, interpretiert die Semantik der Botschaften und steuert die Zufuhr von Leistung von der Batterie zu den verschiedenen Abschnitten der Uhr 20.
  • Es wird wieder auf Fig. 11A Bezug genommen. Der Abschnitt 750 weist einen programmierbaren Uhr-Zeitgeber 720 auf. Die Uhr in dem Uhr-Zeitgeber 720 liefert die gegenwärtige Zeit, die der Mikroprozessor mit den Zeitdaten auffrischt, die er von den Steuerpaketen empfängt. Wenn die Uhrzeit beispielsweise nicht der von einem Steuerpaket übertragenen Uhrzeit entspricht, frischt der Mikroprozessor die Uhr mit den der übertragenen Zeit auf. Der Zeitgeber in dem Takt/Zeitgeber 720 gibt die Verzögerungszustände für den Uhr-Empfänger an, wie in den Fig. 6A, 6B und 7 gezeigt. Auf den Zeitgeber ansprechend, steuert der Mikroprozessor einen Energie- Controller 722, der die Energie von der Batterie 723 zu den Personenruf-Abschnitten 700 und 840 der Uhr gibt, falls erforderlich.
  • Daten, die von dem Protokoll-Decodierer 700 decodiert werden, werden in einen Speicher 708 mit wahifreiem Zugriff gespeichert, bis diese dargestellt werden. Die Botschaft kann die Zeit der Lieferung beinhalten. Eine Information, die den Empfang der Botschaft angibt, wird von dem Mikroprozessor durch einen Segmenttreiber 724 zu einem Flüssigkristall-Display 726 geführt. Der Mikroprozessor kann auch den Verwender mit dem Eintreffen einer Botschaft durch Senden eines Signals zu einem hörbaren Signalgenerator 729 aufmerksam machen. Wenn der Verwender den Wahlknopf 82 der Personenruf-Uhr 20 drückt, wird der Inhalt der Botschaft angezeigt. Die Steuerroutinen für den Betrieb des Mikroprozessors sind in einem Nur-Lesespeicher 730 gespeichert.
  • Das System 22 verifiziert, wie oben erwähnt, daß die Pakete, die von der Sendeanlage übertragen worden sind, die richtige Information beinhalten. Die Antenne 232 in der Warteschlangen-Maschine 40 in Fig. 4 empfängt die Pakete und führt diese zu dem Verifikations-Empfänger 45, der in seiner Ausgestaltung dem Empfängerabschnitt 840 von Fig. 11 ähnlich ist, jedoch kontinuierlich arbeitet. Die Daten in den empfangenen Paketen werden sodann in einem Vergleichsvorgang 234 mit den Daten in den entsprechenden übermittelten Paketen des Datensignals von Fig. 220 verglichen. Wenn ein Fehler erkannt wird, wird das Paket erneut ausgesendet.
    • 4.0 Modulationsschema
  • Fig. 4 zeigt die spektralen Komponenten eines breitbandigen FM-Radiosignals. Zur Verdeutlichung ist lediglich die Hälfte des Signals, das oberhalb der mittleren Frequenz liegt FC, dargestellt. Ein Signal 802, das mit der Summe des linken und des rechten Audiosignals moduliert ist, erstreckt sich in dem Band von der Mittelfrequenz um annähernd 15 kHz. Ein Stereo-Unterträger- Signal 804 wird bei 19 kHz ausgesandt. Ein Signal 806, das mit der Differenz zwischen dem linken und dem rechten Audio-Signal moduliert ist, erstreckt sich in dem Band von 23 bis 53 kHz. Die FM-Radio-Information endet bei 53 kHz, wobei der Rest des Kanals von bis 100 kHz üblicherweise leer ist.
  • Ein Teil des nicht verwendeten Spektrums zwischen 53 kHz und 100 kHz wird bei der vorliegenden Erfindung verwendet, um ein SCA-Signal 88 zu übertragen. (SCA ist eine Abkürzung für Subsidiary Communication Authorization, es wird hier verwendet, um jede Hilfsübertragung innerhalb des FM-Kanals zu bezeichnen.) Das SCA-Signal 88 wird mit den Datenpaketen moduliert, die von der FM-Station zu einer Mehrzahl von Personenruf-Empfängern übermittelt wird. Diese Paketdaten werden auf einem SCA-Unterträger von 76 kHz moduliert und besetzen eine Bandbreite von 19 kHz um diese Frequenz. Eine solche Bandbreite erlaubt eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 19 kilobaud.
    • 4.1 Übertragungsmodulation
  • Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Digitale Daten von der Warteschlangen-Maschine 40 werden auf einen Unterträger-Generator oder Modulator 810 übertragen, der mit dem Erreger eines FM-Senders 44 verbunden ist. Der Modulator erzeugt das 76 kHz-Unterträger-Signal, das mit den Paketdaten moduliert wird (siehe Fig. 4).
  • Es wird auf Fig. 13A Bezug genommen. Der Modulator 810 akzeptiert 19 kHz-Daten von der Warteschlangen-Maschine 40 und schafft ein entsprechendes bipolares (180º) phasenverschoben, verschlüsseltes 76-kHz-Unterträgersignal zu dem Erreger 812, in Phase mit dem Stereo-Pilot- Signal des Empfängers.
  • Der Modulator 810 liefert weiter ein 19 kHz-Bezugs- Taktsignal, das eine feste Phasenbeziehung zu dem Stereo-Pilotsignal hat, zu der Warteschlangen-Maschine 40. Ein entgegengesetztes Stereo-Basisbandsignal, das sowohl die Audiomodulation als auch das Stereopilotsignal hat, wird dem Modulator 810 von dem Monitor 815 der Modulation der Station zugeführt.
  • Phasenverschiebungen des modulierten 76 kHz-Signals finden über 3,5 Zyklen statt und sind derart, daß ein Phasenbeziehung zwischen dem Stereo-Pilotsignal der Station, das die Nullinie kreuzt, die der ansteigende Rand des Stereo-Pilotsignals ist innerhalb von 22,5º zu der Mitte jedes achten Halbzyklus plus oder minus. Spannungsproben werden an den Nullpunkten, die einem logischen "1" folgen, wenn positiv, und einem logischen "0", wenn negativ.
  • Um die Interferenz mit normalen FM-Radiosignalen zu minimieren, erzeugt die Modulation von dem Modulator 810 zwischen 0 Hz und 35 Hz wenigsten 45 Dezibel unterhalb des Unterträger-Pegels. Die Modulationsprodukte oberhalb 100 kHz werden auf wenigstens 60 Dezibel unterhalb des Unterträger-Pegels gehalten, um so den Anforderungen der Federal Communications Commission zu entsprechen.
  • Die Schaltung des Modulators 810 ist in schematischer Form in den Fig. 13 B und 13 C gezeigt. Das zusammengesetzte Basisband-Stereosignal von dem Modulationsmonitor 815 wird zu dem zusammengesetzten Eingangsanschluß 902 geführt. Ein Verstärker 904 und eine getunte Schaltung 906 koppeln das zusammengesetzte Audio-Signal auf einen PLL-Detektor 908. Der Detektor 908 befreit das Basisband von den Audio-Komponenten und schafft das 19 kHz-Stereo-Pilotsignal, etwas von der ursprünglichen Phase verschoben, an den Ausgang 910. Das verschobene 19 kHz Pilotsignal wird aufquadriert und durch ein Paar von Schmitt-Trigger-Invertern 912 auf TTL-Pegel gebracht. Ein Exklusiv-NOR-Gatter 914, das als ein Quadratur-Phasendetektor konfiguriert ist, hat einen Anschluß, der mit dem 19 kHz-Pilot verbunden ist und einen zweiten Eingang 916, der mit der 19 kHz- Bezugsleitung des Systems verbunden ist. Das Signal auf der 19 kHz-Bezugsleitung 917 wird von dem Ausgang 919 einer Taktschaltung 919 mit 2.432 Megaherz durch einen Prozeß, wie er hier beschrieben wird, hergeleitet. Der Quadratur-Phasendetektor 914 erzeugt ein Fehlersignal, das zu einer Integrationsschaltung 920 geführt wird. Die Integrationsschaltung 920 schafft ein Vorspannungssignal zu einem Varaktor 922, um dessen Kapazität zu ändern. Die Kapazität des Varaktors 922 tunt die Frequenz des Oszillators 918 so, daß die Frequenz des 19 kHz-Bezugssignals auf der Leitung 917 (das von dem Ausgang 919 des Oszillators 918 gewonnen wird) auf die Frequenz des Stereopiloten eingelockt wird. Die Phasenbeziehung zwischen dem 19 Kiloherz-Bezugssignal und dem Stereopilot-Signal wird auch auf einem festen Wert gehalten.
  • Digitalpaketdaten werden auf einen Dateneingang 924 einer Signalformschaltung 926 in einem Modulator 810 von einer Datenquelle, etwa einer Warteschlangen- Maschine oder einem Modem 40, geführt. Die Schaltung 926 wandelt die RS 232-C-Pegel von dem Eingang 924 auf TTL-Pegel, die mit den nachfolgenden Stufen kompatibel sind. Die Schalung 928 ist ein oktaler Flip-Flop vom D-Typ. Zwei der Flip-Flop-Abschnitte werden gemeinsam verbunden, um zwei Ausgangssignale zu erzeugen, oder aber Transitionsdaten, auf Leitungen 930 und 932 entsprechend der Abfolge von Daten, die an dem Dateneingang 924 empfangen werden. Diese Ausgänge von den Schaltungen 928 sind wie folgt: Wenn die Eingangsdaten sich von 0 auf 1 ändern, wird der Ausgang 930 "0" sein und der Ausgang 932 wird auf "1" sein. Wenn die Eingangsdaten sich von 1 auf 0 ändern, wird der Ausgang 930 ein "1" sein und der Ausgang 932 wird ein "0" sein. Wenn die Eingangsdaten sich nicht von einem 0-Wert ändern, werden die beiden Ausgänge 930 und 932 beide auf "0" sein. Wenn die Eingangsdaten sich nicht von einer "1" ändern, werden die Ausgänge 930 und 932 beide auf "1" sein.
  • Datenausgangsleitungen 930 und 932 werden in zwei der zehn Adreßleitungen eines PROM 934 geführt. Das PROM 934 ist programmiert, um geeignete Unterträger-Signale basieren auf den Zustandstransitionsdaten zu synthetisieren. Um den Betrieb des PROM 934 besser zu verstehen, folgt eine Beschreibung des genauen Modulationsschemas.
  • Ein Bit von Daten wird in jedem Zyklus des 19 Kiloherz-Stereopilotsignals übertragen. Der Empfänger bestimmt den Status jedes übertragenden Bits durch Abtasten der Phase des Unterträgers bei dem Nulldurchgang, der ansteigenden Flanke des Stereo-Pilotsignals. Die abgetastete Phase für die Bits 1 und 2 sind in Fig. 9B gezeigt. Wenn zwei aufeinanderfolgende Bits von Daten identisch sind, entweder beide "1" oder beide"0", ändert sich die Phase des Unterträgers während des zwischenliegenden Zyklus von des 19 Kiloherz-Stereopilotsignals nicht. In der durchgezogenen Linie der Wellenform des Unterträgers, die in Fig. 9A gezeigt ist, hat der Unterträger beispielsweise dieselbe Phase bei beiden Nulldurchgängen, den ansteigenden Rändern des 19 Kiloherz-Stereopilotsignals. Das Datenbit bei beiden Nulldurchgängen ist ein Datum "1", wie in dem Phasendiagramm von Fig. 9B gezeigt.
  • Wenn das Datenbit sich sequentiell von einer "1" auf ein "0" ändert, würde die Wellenform des Unterträgers sich ändern, wie in den gestrichelten Linien von Fig. 9A gezeigt. Bei dem ersten Nulldurchgang, der ansteigenden Flanke des Pilotsignals, gibt der Unterträger das Datum "1" an. Danach wird die Phase des Unterträgers graduell geändert, daß der nächste Nulldurchgang des Pilotsignals, der Unterträger ein Datum "0" angibt. Diese Phasenverschiebung kann entweder durch ein Verzögern oder durch ein kontinuierliches Voranschreiten der Phase des Unterträgers erreicht werden.
  • Die in den Fig. 9A und 9B gezeigten Wellenformen sind solche, die mit dem Radiosignal übertragen werden. Sie werden jedoch als quadratische Wellenformen erzeugt und werden sinusförmig, wenn die durch die Filterabschnitte des Modulators wandern.
  • Eine Darstellung des Datensignals innerhalb des Modulators ist in Fig. 13D gezeigt. Unmittelbar nach dem Zeitpunkt 936 ändern sich die Daten von der Warteschlangen-Maschine 40 von einem "1" auf ein "0". Der nachfolgende "1"-Zustand wird durch den "1"-Zustand des Unterträgers angegeben, wenn er zu einem Zeitpunkt 936 abgetastet wird. Da das Datum sich von einem "1" auf ein "0" ändert, muß sich die Phase des Unterträgers bei dem nachfolgenden Nulldurchgang des Pilotsignals (den Zeitpunkt 938) von einem "1" auf einen "0"-Zustand ändem. Diese Änderung wird durch ein Fortschreiten der Phase des Unterträgers geringfügig um jeden Zyklus bewirkt, so daß 4,5 Zyklen des Unterträgers während eines einzigen Zyklus des Pilotsignals übertragen werden. (Üblicherweise werden vier Zyklen des 76 Kiloherz- Unterträgers während eines einzigen Zyklus des Pilotsignals übertragen, wie in Fig. 9A gezeigt.) Der zusätzliche Halbzyklus, der in der 19-Kiloherz-Periode eingebracht wird, verursacht, daß der Unterträger bei einer Abtastung zu dem Zeitpunkt 938 "0" ist.
  • Dieselben Bedingungen gelten für den nachfolgenden Zyklus des 19-Kiloherz-Stereopilotsignals von dem Zeitpunkt 938 zu dem Zeitpunkt 940. In diesem Beispiel ist der Übergang von einem "0" auf ein "1". Die Phase des Unterträgers schaltet weiter fort, so daß weitere 4,5 Zyklen während eines einzelnen Zyklus des Piloten übertragen werden. Der zusätzliche Halbzyklus erlaubt es dem Unterträger, zu einem "1"-Zustand zu dem Zeitpunkt 940 fortzuschreiten.
  • Während des nachfolgenden Zyklus des Pilotsignals, zwischen den Zeitpunkten 940 und 942 erfolgt keine Datentransition. Die Daten verbleiben in dem "1"-Zustand. In einem solchen Fall kehrt der Unterträger in seinen in das nicht phasenverschobene 76-Kiloherz-Signal zurück. Vier vollständige Zyklen des 76-Kiloherz-Unterträgersignals werden während des Zyklus des Pilotsignals zwischen den Zeitpunkten 940 und 942 übertragen, so daß der Zustand des Unterträgers zu diesen beiden Zeiten derselbe (1) ist.
  • Es wird zu dem Schema von Fig. 13B zurückgekehrt. Der Modultor 810 prüft die Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden Datenbits und manipuliert die Phase des Unterträgers, so daß in diesem Zustand, bei dem Nulldurchgang abgetastet, die absteigende Flanke des Stereo-Pilotsignals dem übertragenen Zustand entspricht. Wenn zwei aufeinanderfolgende Datenbits denselben Zustand haben, gibt der Modulator ein nichtverschobenes 76-Kiloherz-Signal aus, so daß seine Phase an dem Beginn des Zyklus des Pilotsignals dasselbe ist wie die Phase an dem Ende des Zyklus des Pilotsignals. Wenn dagegen aufeinanderfolgende Datenbits unterschiedliche Zustände haben, wird der Modulator 810 fortschreitend die Phase des Unterträgers verschieben, so daß bei dem nachfolgenden Nulldurchgang des Piloten eine Phase, die der Phase, mit der es startet, entgegengesetzt ist, annimmt.
  • Die obige Synthese der Unterträger-Wellenform wird durch das PROM 934 durchgeführt. Das PROM 934 ist ein 1024 x 4-Bit-Speicher, das durch eine Abfolger-Schaltung 944 betrieben wird. Die Abfolger-Schaltung 944 zählt wiederholt von 0 bis 255. Die Binärzahl wird auf auch der zehn Adreßleitungen A0 bis A7 des PROM 934 aufgebracht und verursacht, daß das PROM 934 sequentiell 256 4-Bit Bytes an seine vier Ausgänge 946 anliegt, die einer Speicherschaltung 948 zugeführt werden. Jede der vier Ausgangsleitungen an den Ausgängen 946 entspricht einem unterschiedlichen Signal. Diese Signale werden durch Durchsuchen der Daten, die in dem PROM 934 gespeichert sind, in sehr kurzen zeitlichen Inkrementen entsprechend der Periode eines 2.432 Megaherz-Taktes synthetisiert. In Abhängigkeit von den Inhalten des PROM 934 ist das Ausgangssignal entweder ein 19 Kiloherz-Signal, ein 76 Kiloherz-Signal, das Datenausgangssignal oder ein geladenes Steuersignal.
  • Das 19 Kiloherz-Bezugssignal und das 76 Kiloherz- Bezugsignal auf den Leitungen 917 und 952 der Speicherschaltung 948 sind am einfachsten darzustellen. Für das 19 Kiloherz-Signal weisen die 256 Bits der gespeicherten Daten in dem PROM 934 64 aufeinanderfolgende 1en auf, gefolgt von 64 aufeinanderfolgenden 0en, gefolgt durch weitere 64 len und weitere 64 aufeinanderfolgenden 0en. Bei einem sequentiellen Auslesen aus dem PROM 934 mit der Rate von 2,342 Megaherz bilden diese Daten ein quadratisches Wellensignal von 19 Kiloherz auf der Leitung 917. Der Speicher 948 liegt zwischen dem PROM 934 und den Ausgangsdatenleitungen 954,um ein Rauschen während des Übergangs des Zustands in dem PROM zu eliminieren.
  • Die Synthese des 76 Kiloherz-Bezugssignals auf der Leitung 952 erfolgt ähnlich. Das PROM 934 ist mit alternierenden Zügen von 16 1en und 16 0en über seine Länge von 256 Bit adressiert von einer Sequenzer-Schaltung 944. Bei einem Auslesen bei einer Rate von 2,432 Megaherz wird ein 76 Kiloherz-Quadratwellensignal erzeugt.
  • Der Ladeimpuls auf der Leitung 950 wird durch ein einziges "1" in einer der PROM-Lokationen erzeugt, gemeinsam mit 255 0en. Bei einem Auslesen aus dem PROM 934 taktet der Ladeimpuls das Flip-Flop 928, wodurch es veranlaßt wird, auf das nächste Bit der eingehenden Daten zu antworten.
  • Die Daten auf der Eingangsleitung 956 ist der Modulations-Unterträger. Das Datum, das von dem PROM 934 ausgegeben wird, hängt jedoch von dem Status der Ausgänge 930 und 932 des Flip-Flops 928 ab, das wiederum von dem Übergang zwischen aufeinanderfolgenden eingehenden Datenbits abhängt, wie oben beschrieben. Falls die Leitungen 930 und 932 beide auf "0" oder beide auf "1" sind, hat das Datum den Zustand von dem vorangehenden Wert nicht geändert. In einem solchen Fall ist das PROM 934 programmiert, eine 76 Kiloherz-Quadratwellensignal als Datenausgang auszugeben. Falls jedoch der Zustand auf den Leitungen 930 und 932 unterschiedlich ist, gibt dies einen 0 zu 1 oder einen 1 zu 0 Übergang in den Eingangsdaten an, das PROM 934 ist programmiert, eine Wellenform zu synthetisieren, die graduell der Phase des Nebenträgersignals voreilt oder nacheilt, wie oben beschrieben, so daß der nächste Abtastepunkt, der jeweilige Wert des Unterträgers, seinem vorangehenden Wert entgegengesetzt ist.
  • Die Daten, die in dem PROM 934 zum Synthetisieren des sich ändernden Phasensignals eingespeichert sind, können viele Formen annehmen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Phase graduell während des Ablaufs eines 19 Kiloherz-Zyklus mit kleinen inkrementalen Phasenverschiebungen, die während der Periode auftreten, geändert. Das PROM 934 ist mit alternierenden 14-Bitzügen von 1en und 0en geladen. Bei anderen Ausführungsbeispielen dagegen kann die Form des Unterträger-Ausgangs unter Verwendung von Bit-Zügen anderer Längen synthetisiert werden. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel wurde gewählt, um die äußeren Frequenzkomponenten des Unterträgers zu minimieren und dadurch die nachfolgende Filterschaltung zu vereinfachen.
  • Das 19 Kiloherz-Bezugssignal auf Leitung 917 ist in der Frequenz mit dem Stereo-Pilotsignal eingelockt und hat eine feste Phasenbeziehung zu dieser. Das 19 Kiloherz- Signal wird auf den Taktgeber 957 aufgegeben, daß das Bezugssignal zu der Warteschlangen-Maschine gibt.
  • Die Position der Modulationsdaten innerhalb des PROM 934 wird so ausgewählt, daß sie den Modulator mit dem Stereo-Pilotsignal synchronisieren. Der Modulator arbeitet mit einem 19 Kiloherz-Bezugssignal auf der Leitung 917, das relativ zu dem Pilotsignal in der Phase verzögert ist. Das PROM kann so programmiert sein, daß die Modulation relativ zu dem Bezugssignal verzögert wird, so daß dieses um 360º ist, oder aber mit dem Pilotsignal in Phase ist.
  • Die synthetisierten Daten oder der Unterträger werden von der Leitung 956 auf Figur 13B zu dem Filternetz 958, das in Fig. 13C gezeigt ist, geführt. Der Filter 958 weist sechs Abschnitte 960 einer Bandpaß-Filterung auf, in der Mitte um 81,25 Kiloherz. Nachfolgende Abschnitte sind alternierend auf 73,8 Kiloherz und 88,7 Kiloherz eingestellt, um die erforderliche Bandbreite um die Frequenz zu erreichen. Die mittlere Frequenz des Filters 958 wird auf 81,25 Kiloherz eingestellt, um die Phasenverschiebung des Unterträgers zu reflektieren. Bei fehlender Verschiebung hat der Unterträger eine Frequenz von 76 Kiloherz. Bei einem graduellen Fortschreiten der Phase zum Bewirken der Änderung eines Zustands der Abtastzeit, hat der Unterträger eine Frequenz von 85,5 Kiloherz. Die Bandpaßfilterabschnitte 960 verhindern eine Interferenz mit dem Radio-Audiosignal in dem FM-Signal.
  • Aktiven Bandpaßfilter-Abschnitten 960 folgen vier aktive Tiefpaß-Filterabschnitte 962. Die Filterabschnitte 962 werden verwendet, um die Modulation oberhalb des Randes des FM-Kanals zu beschränken, so daß diese ausreichend unterhalb der FCC-Standards sind.
  • Ein Verstärker 964 mit einer einstellbaren Verstärkungssteuerung 966 wird verwendet, um den Ausgangspegel des Unterträgers, der zu dem Erreger 812 auf der Unterträger-Ausgangsleitung 968 geliefert wird, einzustellen.
  • Es wird wieder auf Fig. 13A Bezug genommen. Ein FM- Erreger 812 empfängt den modulierten Unterträger von dem Modulator 810 und empfängt das Stereo-Audiosignal und das Stereo-Pilotsignal von einer Stereo-Modulationsschaltung 817. Der Erreger erzeugt ein RF-Signal mit einem geringen Pegel einschließlich dieser Komponentensignale für einen Leistungsverstärker 816. Der Leistungsverstärker 816 liefert die verstärkten RF-Signale an eine FM-Sendeantenne 818 zum Aussenden. Mit dem Ausgang eines Verstärkers 816 ist weiter der Modulations- Monitor 815 der Station verbunden. Der Modulations- Monitor 815 liefert einen Ausgang, dessen Basisband- Signale von dem RF-Träger getragen werden. Diese Basisband-Signale werden zu dem Modulator zurückgeführt, wie oben beschrieben. Aufgrund dieses Weges ist das 19 Kiloherz-Stereopilotsignal für den Modulator 810 verfügbar.
  • Bei einem alternativen Schema der Erzeugung des Unterträgers kann das 19 Kiloherz-Pilotsignal direkt auf 76 Kiloherz durch eine (nicht gezeigte) Multipliziererstufe multipliziert werden. Der 76 Kiloherz-Unterträger kann sodann mit den einkommenden Daten moduliert werden.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist bevorzugt, da die Unterträger-Erzeugung gleichzeitig die Modulation, die die programmierten Wellenformen verwendet, synthetisiert. Aufgrund dieser Technik können die übertragenen Wellenformen zugeschnitten werden, um eine gewünschte Spektralverteilung zuerzeugen. Das dargestellte Modulationsschema minimiert unerwünschte Modulationskomponenten, wodurch die zugehörige Filterschaltung vereinfacht wird.
    • 4.2 Empfänger-Demodulation
  • Ein Blockdiagramm des Empfängerabschnitts 840, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in Fig. 11A gezeigt. Das empfangene FM-Signal wird von einer Antenne 850 (unten beschrieben) zu einem Mischer 825 durch einen RF-Vorwahl-Attenuation-Schaltung 854 und eine RF-Verstärker-Schaltung 856 geführt zu werden. Die RF/Vorwahl/Attenuator-Schaltung 854 bewirkt eine bestimmte Dämpfung von außerhalb des Bandes liegenden Signalen, während der Verstärker 854 die empfangenen Signale verstärkt, um so das Rauschen des Empfängers zu minimieren. Die Präselektor-Schaltung 854 kann auch die Resonanzantenne 850 bedienen. Der Mischer 852 mischt die gewünschten FM-Radiosignale, die von der Antenne 850 empfangen werden, mit einem örtlichen Oszillator- Signal von einem programmierbaren örtlichen Oszillator 858. Der Mischer 852 ist vorzugsweise doppelt balanciert. Der örtliche Oszillator 858 ist ein frequenzfreudiger, digital synthetisierter Oszillator, der durch einen Mikroprozessor-Controller 706 kontrolliert wird. Die Frequenz des programmierbaren Oszillators 858 wird in Übereinstimmung mit den vorangehend beschriebenen Abastverfahren gesteuert, um eine nach oben konvertierte erste Zwischenfrequenz (IF) von 384 Megaherz zu erzeugen.
  • Der Ausgang von dem ersten Mischer, der das 384- Megaherz IF beinhaltet, wird zu einem IF-Abschnitt 860 geführt, der in Fig. 11B genauer dargestellt ist. Der IF-Abschnitt 860 weist ein erstes Filter 862 auf, das das gewünschte Megaherz-Signal durchführt und die unerwünschten Mischprodukte zurückweist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Filter 862 ein SAW (Surface Acoustic Wave) Filter auf. Der Ausgang von dem Filter 852 wird zu einem zweiten Mischer 864 geführt. Der zweite Mischer 864 mischt das Signal von dem Filter 862 mit dem Signal von einem zweiten örtlichen Oszillator 866. Der zweite örtliche Oszillator 866 erzeugt eine feste Frequenz von 394,7 Megaherz, wodurch eine nach unten konvertierte zweite Empfangs-Zwischenfrequenz von 10,7 gewonnen wird. Der Ausgang von dem zweiten Mischer 864 wird zu einem zweiten Filter 868 geführt, das die unerwünschten Mischprodukte dämpft und das 10,7 Megaherz-Signal auf eine IF-Verstärkerschaltung 870 führt. Das zweite Filter 868 kann ein übliches 10,7 Megaherz- Keramikfilter von der Art sein, wie es in FM-Empfängern üblicherweise verwendet wird.
  • Das duale Konversionssystem, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, erlaubt es, die Empfängergröße erheblich zu reduzieren. Wenn ein einzelnes Konversionssystem mit einem 10,7 Megaherz-IF verwendet würde, müßte das zugehörige Filter sehr groß sein. Viele Pole zum Filtern wären erforderlich, um die gewünschte Anpaßform zu haben. In dem vorliegenden System dagegen kann das gewünschte Bandpaß in erheblicher Weise durch ein sehr kleines 384 Megaherz SAW Filter 862 gewonnen werden (dieses hat ungefähr eine Größe von 1 mm mal 2 mm). Dieses SAW Filter erzeugt den gewünschten 250 Kiloherz Bandpaß mit einer Rückweisung von außerhalb des Bandes liegenden Frequenzen von ungefähr 40 Dezibel. Das zweite Filter 868, das 10,7 Megaherz Keramikfilter weist nur einige wenige Abschnitte auf und wird nur zur weiteren Dämpfung der außerhalb des Bandes liegenden Frequenz verwendet.
  • Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Schaltung zwischen der Antenne 850 und dem zweiten Filter 868 in einer einzigen Galliumarsenid (GaAs) integrierten Schaltung ausgebildet. Auch das SAW Filter 862 kann auf diese Weise gebildet sein, da Galliumarsenid ein elektroakustisches Medium ist. GaAs wird aufgrund seiner geringen Rauscheigenschaft bevorzugt. Andere Verfahren wie eine Siliziumschaltung indiskreter oder integrierter Form kann verwendet werden.
  • Der IF-Verstärker 870 verstärkt das 10,7 Megaherz- Signal von dem Filter 868 auf einen Pegel, der zur Erkennung von einem PLL-Detektorschaltung 872 (Fig. 11A) geeignet ist. Der Detektor 872 demoduliert das IF- Signal und erzeugt ein breitbandiges zusammengesetztes Audiosignal zu einem SCA-Filter 874 und einem Stereo- Pilotfilter 878. Dem Detektor 872 ist ein Signalpegeldetektor 859 zugehörig, der den Mikroprozessor-Controller 706 mit einem Ausgangssignal versorgt, das die Stärke des empfangenen Signals angibt. Der Controller beobachtet dieses Signal und tastet es nach einem neuen Signal ab, wenn die Stärke unterhalb eines Schwellenwerts fällt.
  • Das SCA-Filter 874 und der SCA-Dekoder 876 sind in Fig. 14 schematisch gezeigt. Das SCA-Filter 874 führt den gewünschten SCA-Kanal zu dein SCA-Decoder 876, während die Audiokomponenten von geringerer Frequenz gebremst werden. Der Decoder 876 demoduliert den gefilterten SCA-Kanal und schafft 19 Kilobaud-Paketdaten zu der das Paket decodierenden Schaltung. Das zusammengesetzte Audiosignal von dem PLL-Detektor 872 wird zu dem Eingang 970 des Filters 874 geführt. Ein Verstärker 972 verstärkt die zusammengesetzten Signale weiter und legt diese an vier aktive Filterstufen 974. Die Filter 974 sind um eine Frequenz von 81,25 Kiloherz zentriert. Der Ausgang der kaskadenartigen aktiven Filterstufen 974 wird auf eine zweite Verstärkerschaltung 976 geführt, die die SCA-Modulation in TTL-kompatible Pegel ausquadriert. Der Ausgang von dem Verstärker 976 wird auf den D-Eingang eines Abtastlatches 978 geführt.
  • Das Stereo-Pilotsignal wird von dem Stereo-Pilotfilter 878 auf einen Piloteingang 980 des Decoders 876 geführt. Das Pilotsignal wird über einen Verstärker 982 geführt, um die Sinus-Wellenform in eine TTL-kompatible Form zu wandeln. Der Ausgang von dem Verstärker 982 wird mit dem Takteingang des Abtastlatches 978 verbunden. Jedesmal, wenn das Stereo-Pilotsignal des Takteingangs des Latches 978 eine führende oder abfallende Flanke hat, werden die Daten, die dann an dem D-Eingang vorhanden sind, zu dem Q-Ausgang des Latches getaktet. Durch diesen Vorgang wird der Unterträger bei jedem Nulldurchgang, der ansteigenden Flanke des Pilotsignals getaktet. Der Zustand des Unterträgers bestimmt in diesem Zustand, daß das empfangene Datenbild "0" oder "1" ist. Der Q-Ausgang des Latches 978 wird durch eine Pufferstufe 980 zu der das Paket decodierenden Schaltung 700 geführt.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der SCA-Decoder 876 durch einen (nicht gezeigten) PLL- Decoder ersetzt sein. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel muß ein 76 Kiloherz-Bezugssignal auf den Decoder aufgebracht werden, damit der PLL-Decoder einlockt. Eine (nicht gezeigte) Frequenzmultiplizierstufe kann zwischen dem Pilotfilter 878 und einem solchen PLL-SCA- Decoder angeordnet sein, um dieses 76 Kiloherz-Signal direkt von dem Stereopilotsignal zu erzeugen. Einige frühere digitale SCA-Systeme haben dagegen das Rauschendes SCA-Trägers moduliert, um eine Demodulationsbezugsfrequenz herzuleiten. Eine Rauschmodulation ist bei Anwendungen erforderlich, bei denen die Daten konstant ein oder konstant aus sein können. Ein PLL- Decoder wird in solchen Systemen verwendet, um die Trägerfrequenz aus der zufälligen Modulation zu synthetisieren. Diese Systeme sind jedoch bei Anwendungen, wie den vorliegenden, schlecht geeignet, bei dem das Signal/Rausch-Verhältnis gering sein kann.
  • In beiden der obigen Ausführungsbeispielen eines SCA- Decoders wird das 19 Kiloherz-Stereopilotsignal verwendet, um Paketdaten aus dem 76 Kiloherz-Unterträger zu decodieren. Dieses Verfahren bewirkt eine genaue Decodierung des Unterträgers, die nicht von Komponenten innerhalb des Uhrempfängers 840 abhängig ist. Die Frequenzinstabilität, die durch Faktoren wie Alterung, Stöße und Temperaturänderungen verursacht werden, werden so vermieden. Der 76 Kiloherz-SCA-Unterträger, der von der FM-Station übertragen wird und mit den Paketdaten moduliert ist, wird selbst auf dasselbe 19 Kiloherz-Pilotsignal eingelockt. Alle Ungenauigkeiten des in der SCA-Unterträgerfrequenz werden von dem Sender oder dem Empfänger entsprechend nachgefolgt, was eine genau Demodulation sicherstellt. Die Verwendung des nichtmodulierten Stereo-Pilotsignals als ein Bezug zum Aufnehmen der Daten von dem modulierten Unterträger hat einen Gewinn von 3 bis 4 Dezibelerhöhung in der empfangenen Signalstärke gegenüber üblichen, rauschmodulierten PLL-Techniken. Diese Techniken verbessern daher erheblich die Eigenschaft des Empfängers bei kleinen Signalen.
    • 4.3 Antenne
  • Die Kleinheit und Tragbarkeit des Empfängers in Form einer Armbanduhr führt zu zwingenden Anforderungen an das Antennensystem des Empfängers. Die Anzahl der Stufen der RF-Verstärkung in dem Empfänger muß beispielsweise auf ein Minimum beschränkt sein, um den Stromverbrauch der Batterie zu minimieren. Entsprechend muß ein starkes Signal von der Antenne an den Empfänger geliefert werden. Das von der Antenne empfangene Signal nimmt jedoch mit seiner Größe ab. Die kleine Größe und die Tragbarkeit des Empfängers von einer Armbanduhr bestimmt, daß die Antenne klein und nicht störend ist und so zwingend ein schwaches Signal erzeugt.
  • Derartige Probleme ergeben sich durch die Arbeitsumgebung des Empfängers einer Armbanduhr. Die meisten FM- Radioempfänger werden mit einer Antenne betrieben, die mehrere zehn Fuß oberhalb des Erdboden sind. Der Empfänger in Form einer Armbanduhr dagegen muß eine Antenne verwenden, die nahe an dem Verwender des Empfängers ist, wodurch die Höhe auf -zig Zoll begrenzt ist. Da das Signal, das von einer Antenne empfangen wird, abnimmt, je näher die Antenne an dem Erdboden ist, wird das Signal von einer in der Armbanduhr angeordneten Radioantenne empfangen wird, weiter gemindert.
  • Unabhängig von der gewählten Geometrie der Antenne wird diese Antenne Empfangseigenschaften haben, etwa ein gerichtetes Muster und eine Polarisation, die weiter den Betrieb des Systems beeinträchtigen kann. Beispielsweise zeigen Schleifenantennen ein tiefes Null in der Ebene der Schleife. Dipole, wie sie aus der US-A-3 032 651 bekannt sind und vertikal angeordnete Antennen zeigen ein tiefes Null außerhalb der Achse des Leiters. Wenn die Antenne des Empfängers in Form einer Armbanduhr gerade derart ausgerichtet ist, daß das gewünschte FM- Signal in ein solches Null-Feld, werden das Signal und die zugehörigen Daten verloren. Ein entsprechender Effekt tritt auf, wenn die Empfangsantenne gerade derart ausgerichtet ist, daß seine Polarisation senkrecht zu der Polarisation des empfangenen Signals ist. Da auch ein kurzer Verlust des Signals die Integrität des empfangenen Signals zerstört, ist es wichtig, daß die Antenne, die mit dem Empfänger in Form einer Armbanduhr verwendet wird, nicht derartige unerwünschte Empfangseigenschaften hat.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme dadurch überwunden, daß die Person, die die Armbanduhr trägt, ein Teil der effektiven Antenne ist. Eine Drahtschleife, die eine geschlossene Stromschleife um das Handgelenk der Person bildet, wirkt als eine kleinschleifige Antenne und bewirkt weiter eine elektromagnetische Kopplung mit dem Arm des Patienten und indirekt mit dem Körper des Patienten zu dem Empfänger als eine Erweiterung der Antenne. Die effektive Apertur der Antenne wird so erheblich erhöht. Die Stärke der Signale, die unter Verwendung der Person/Antenne- Kombination gewonnen wird, sind um 2 bis 5 Dezibel größer als die Stärke von Signalen unter Verwendung lediglich der Schleifenantenne. Die Effekte der notwendigerweise kleinen Antenne und seiner notwendigerweise geringen Höhe sind so verringert. Das Koppeln an den Körper vermeidet auch die Richtungscharakteristik der Schleifenantenne und führt zu einem im wesentlichen in alle Richtungen wirkenden Antennensystem. Auch die Rückweisung von orthogonal polarisierten Signalen durch die Antenne wird wesentlich verringert. Das kombinierte Personen/Antennen-System arbeitet so weitaus besser als die Schleifenantenne selbst, ohne daß die Kosten oder die Komplexität des Systems vergrößert werden.
  • In dem in Fig. 12A gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Schleifenantenne 850 einen Streifenleiter 851 auf, der innerhalb eines Uhrenarmbandes 853 angeordnet ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Uhrenarmband zwei Abschnitte auf, die durch eine leitende Schnappverschlußanordnung 855 befestigt ist. Der Leiter 851 ist mit den weiten Elementen der Schnappverschlußanordnung 855 verbunden, um so einen kontinuierlichen Leiter zu schaffen, wenn der Verschluß in Eingriff ist.
  • Die Enden des Streifenleiters 851 sind elektrisch mit Metallstiften 857 verbunden. Die Stifte 857 weisen jeweus einen Zapfenabschnitt 859 und zwei federbelastete Erstreckungsabschnitte 861 auf. Der Zapfen 859 ist mechanisch an dem Uhrenarmband 853 befestigt. Die federbelasteten Erstreckungen 861 dienen zum Eingriff mit dem Uhrengehäuse 863, um so das Armband 853 mit dem Uhrengehäuse zu verbinden.
  • Der leitfähige Streifen 851 ist an einem Ende mit dem FM-Unterträger-Empfänger durch Einsatzelemente 865 gekoppelt, die in das Uhrengehäuse eingesetzt sind. Der Einsatz 865 weist ein erstes zylindrisches leitfähiges Element 867 auf, das koaxial innerhalb eines zweiten zylindrischen leitfähigen Elements 869 angeordnet ist. Zwischen den Elementen 867 und 869 ist ein isolierendes Muffenelement 871. Die Elemente 867 und 869 bilden so eine Kapazität. Das äußere zylindrische Element 869 ist durch Klemmpassung oder anders elektrisch umgebenden metallischen Uhrengehäuse 863 verbunden, das eine RF- Masse bildet. Die federbelastete Erstreckung 861 ergreift das innere zylindrische Leitwegeelement 867 durch einen kleinen zylindrischen Weg durch den Isolator 871. Der Einsatz 865 bildet so ein kapazitives Shunt-Element von dem Streifenleiter 851 zu dem Uhrengehäuse. Der Wert dieser Kapazität wird durch die Größe der inneren und äußeren gleitenden Zylinder 867, 869 und durch die dielektrische Konstante des Isolationsmaterials 871 bestimmt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet dieser Einsatz 865 eine Shunt-Kapazität von annähernd 25 Picofarad von dem Antennen-Streifenleiter 851 zur Masse. Ein solcher Einsatz ist auf jeder Seite des Armbandes vorgesehen, wodurch eine gesamte Shunt-Kapazität von 50 Picofarad gebildet wird. Drähte 875 sind an den inneren zylindrischen leitenden Elementen 867 angesetzt, sie sind gemeinsam und mit dem Antenneneingang des Empfängers verbunden.
  • Die Gesamtkapazität von 50 Picofarad der Einsätze 865 würde gewählt, um mit der Antenne 850 in Resonanz zu sein. Der Streifenleiter 851 bildet in seiner geschleiften Ausbildung eine induktiv gespeiste Punktimpedanz. Die induktive Reaktanz wird durch die vorgenannten kapazitiven Elemente ausgeglichen, wodurch ein im wesentliche resistive Einspeisepunkt-Impedanz zu dem Empfänger von annähernd 100 Ohm gebildet wird.
  • Das gegenüberliegende Ende 877 des Streifenleiters 851 ist über die federbelasteten Extensionselemente 861 direkt mit dem metallischen Uhrengehäuse 863 verbunden. Dieses Ende des Leiters 851 ist so geerdet, wodurch die Antennenschleife vervollständigt wird.
  • Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann es erwünscht sein, die Antenne 850 unter Verwendung von kapazitiven Reihenelementen, nicht also durch kapazitive Shunt-Elemente, in Resonanz zu bringen. Dies kann durch Verwendung des Einsatzes 865a erfolgen, der in Fig. 12B gezeigt ist. Der Einsatz 865a weist ein leitfähiges zylindrisches Element 879 auf, das koaxial um das innere gleitende Innenelement 867 angeordnet ist, jedoch von dem Uhrengehäuse 863 durch ein zweites isolierendes Hülsenelement 881 isoliert ist. Das dielektrische Material in dem isolierenden Element 881 wird ausgewählt, um die Kapazität zwischen dem Leiter 879 und dem Uhrengehäuse 863 zu minimieren. Ein Draht 883 ist an jedem dieser zylindrischen Elemente 879 angesetzt und ist mit dem Empfänger verbunden. Bei diesem in Reihe gespeisten Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 865a ausgebildet, um eine Reihenkapazität von ungefähr 100 Picofarad zu bilden. Da die Uhr zwei derartige Einsätze bildet, ist die gesamte effektive Reihenkapazität 50 Picofarad. Ein kleines induktives Element kann in Reihe mit der Leitungsverbindung des Empfängers mit den beiden Einsätzen 865 eingesetzt werden, um mit dem System zu schwingen.
  • Bei alternativen Ausführungsbeispielen können andere Ausgestaltungen des Uhrenarmbandes verwendet werden. Ein solches alternatives Uhrenarmband ist in Fig. 12C gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Armband zwei Lederstreifen 885 auf, die über eine Schnalle 887 miteinander verbunden sind. Ein Streifenleiter 889 ist durch die Lederstreifen 885 geführt und ist elektrisch mit metallischen Augen 891 verbunden, die die Löcher umgeben, in die die Stifte der Schnallen eingreifen. Die Schnalle 887 selbst ist elektrisch mit dem gegenüberliegenden Ende des Leiters 889 über ein übliches Metallband verbunden. Durch diese Technik sind diese beiden Abschnitte der Antenne elektrisch über die Metallaugen 891 verbunden, wenn die Schnalle 887 geschlossen ist.
  • Die Antennenausbildungen, mit denen die folgende Erfindung verwendet werden kann, sind unbegrenzt. Ein einstückiges metallisches Drehbiege-Armband, wie dies in Fig. 1A gezeigt wird, kann als eine Empfangsantenne durch Schnüren eines (nicht gezeigten) Leiters in einem Zick-Zack-Muster durch aufeinanderfolgende Abschnitte des Bandes ausgebildet werden. Das Band kann sich so drehen und biegen, ohne die elektrische Verbindung der Antenne zu beeinträchtigen.
    • 4.4 Zuverlässigkeit des Empfangs
  • Die Zuverlässigkeit des Empfangs von Datensignalen ist ein Problem bei RF-Personenrufanlagen. Die Personenrufanlagen 20 sind mobile FM-Empfänger. Das übertragene FM-Signal ist durch räumliche Änderungen in der Feldintensität einschließlich Nullstellen aufgrund sich auslöschender Interferenz gekennzeichnet. Bei FM-Frequenzen haben diese Nullstellen typischerweise einen Abstand von etwa 1,5 Metern und haben üblicherweise eine effektive Länge von 0,5 Metern, in Abhängigkeit von dem Pegel des Rauschens des Empfängers, der durchschnittlichen Felddichte und anderen Faktoren. Da der Verwender das Personenrufsystem trägt, passiert der FM-Empfänger die Nullpunkte, wie sie in Fig. 9C gezeigt sind. Bei jeder Nullstelle oder jedem Minimum 992 kann das empfangene FM-Signal 990 unter den Rauschpegel 994 des Empfängers fallen. Dies tritt auch bei den vorbekannten Personenrufsystemen auf, etwa dem American Diversified System. Diese Effekte werden in dem Stand der Technik jedoch durch die Verwendung von langen Botschaften und einer geringen Übertragungsrate minimiert, um die Anzahl der verlorenen Bits zu minimieren, so daß eine Fehlererkennung und eine Korrektur ausgeführt werden kann, durch die die Daten rückgewonnen werden können. Das vorliegende System schafft dagegen eine Dauer des Botschaftspakets, das weitaus geringer ist als die Dauer des Maximums der Signalstärke zwischen Nullstellen, vorzugsweise von derselben Dauer wie die Nullstellen oder weniger. Ein Botschaftspaket 996, das in einer Nullstelle empfangen wird, kann verloren werden, es ist jedoch wahrscheinlicher, innerhalb eines Maximums empfangen zu werden, wie durch das Paket 998 gezeigt. Bei einer Autogeschwindigkeit von 30 Metern/Sekunde und einer Übertragungsrate von 19.000 Boud (260 Bit/13 Mullisekunden-Paket), ist die Paketdauer geringer als die Hälfte des Maximums. Die Wahrscheinlichekeit eines erfolgreichen Empfangens eines einzelnen Botschaftspakets ist damit hoch, 90 % oder mehr, trotz des unzuverlässigen Übertragungsmediums. Die Zuverlässigkeit wird durch die erneute Übertragung der Botschaftspakete zu unterschiedlichen Zeiten und das Abtasten nach starken Übertragungssignalen vergrößert.

Claims (11)

1. Rufsystem, gekennzeichnet durch: eine erste und zweite Sendeeinrichtung (44) zum Rundsenden von Rufnachrichten jeweus über ein erstes und zweites Gebiet; eine Vielzahl von Ruf-Empfangseinrichtungen (20) zum Empfangen von Rufnachrichten von den Sendeeinrichtungen, einschließlich einer ersten Ruf-Empfangseinrichtung, die sich normalerweise in dem ersten Gebiet befindet, und einer zweiten Ruf-Empfangseinrichtung, die sich normalerweise in dem zweiten Gebiet befindet; eine erste und zweite Ruf-Anforderungseinrichtung (34) zum Eingeben von Rufnachrichten in die erste bzw. zweite Sendeeinrichtung; eine erste und zweite Teilnehmer-Speichereinrichtung (36), die der ersten bzw. zweiten Sendeeinrichtung (44) zugeordnet ist, zum Speichern einer eindeutigen, identifizierenden Adresse und einem gegenwärtigen Ort sowohl jeweils für die erste als auch für die zweite Empfangseinrichtung (20); und eine Kommunikationseinrichtung (38) zum Übertragen von Nachrichten zwischen der ersten und zweiten Sendeeinrichtung (44), wobei das erste und zweite Gebiet voneinander entfernt sind, so daß die erste Empfangseinrichtung (20) Rufsignale nicht empfängt, die von der ersten Sendeeinrichtung (44) rundgesendet werden, während sie sich in dem zweiten Bereich befindet; wobei die erste und zweite Ruf-Anforderungseinrichtung (34) jede Einrichtungen (30, 202) zum Eingeben der identifizierenden Adresse für eine Ausgewählte der Empfangseinrichtungen sowie Leiteinrichtungen (206, 210, 212) zum Leiten von Rufnachrichten zu einer der Sendeeinrichtungen (44) über die Kommunikationseinrichtung (38) entsprechend dem gespeicherten gegenwärtigen Ort der ausgewählten Empfangseinrichtung (20) enthalten, so daß eine Rufnachricht, die entweder über die erste oder die zweite Ruf- Anforderungseinrichtung (34) für die erste Empfangseinrichtung (20) eingegeben wird, die sich vorübergehend in dem zweiten Bereich befindet, ausschließlich durch die zweite Sendeeinrichtung (44) rundgesendet werden kann.
2. System nach Anspruch 1, bei dem die gespeicherte, identifizierende Adresse jeder Empfangseinrichtung einen Bereichscode enthält, der für den Bereich eindeutig ist, in dem sich die zugeordnete Empfangseinrichtung (20) normalerweise befindet, und der gespeicherte gegenwärtige Ort entweder der zuvor genannte Bereichscode oder ein zweiter Bereichscode, der einen vorübergehenden Ort der betrachteten Empfangseinrichtung (20) definiert, ist.
3. System nach Anspruch 2, bei dem die Leiteinrichtung der ersten Ruf-Anforderungseinrichtung auf eine Rufanforderung anspricht, welche die identifizierende Adresse für einen Rufempfänger (20) enthält, um dessen gegenwärtigen Ort nachzuschlagen und die Rufanforderung an eine der Sendeeinrichtungen (44) entsprechend dem Bereichscode, der für den gegenwärtigen Ort gespeichert ist, zu leiten.
4. System nach Anspruch 2, bei dem: die Leiteinrichtung (210, 212) der zweiten lokalen Ruf-Anforderungseinrichtung auf eine Rufanforderung anspricht, welche die identifizierende Adresse für den einen Rufempfänger (20) enthält, um über die Kommunikationseinrichtung (38) eine Anforderung an die erste Teilnehmer-Speichereinrichtung für den gegenwärtigen Ort des einen Rufempfängers zu übertragen; wobei die erste Teilnehmer- Speichereinrichtung eine Einrichtung enthält, die auf die Anforderung anspricht, um über die Kommunikationseinrichtung den geforderten gegenwärtigen Ort an die zweite Leiteinrichtung zu senden; und die zweite Leiteinrichtung beim Empfang des gegenwärtigen Ortes derart anspricht, daß die Nachricht an die Sendeeinrichtung (44) für den Bereichscode, der den gegenwärtigen Ort identifiziert, geleitet wird.
5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem: die erste und zweite Sendeeinrichtung (44) jeweils über einen ersten und zweiten Kanal rundsenden und sowohl die erste als auch die zweite Rufempfangseinrichtung (20) eine Einrichtung (854) zum Erfassen einer Vielzahl von Rundsendekanälen, einschließlich des ersten und zweiten Kanals, und eine Einrichtung (858) zum Abtasten der Vielzahl von Kanälen, um einen der Kanäle aufzufinden, welcher die Rufnachrichten rundsendet, enthält.
6. System nach Anspruch 5, bei dem jede der Rufempfangseinrichtungen (20) enthält: eine Zeitgebereinrichtung (720) zum Ein- und Ausschalten der Empfangseinrichtung in vorbestimmten Intervallen, um Nachrichten zu empfangen; eine Einrichtung (758) zum Speichern wenigstens eines Kanales, für den rundgesendete Rufnachrichten empfangen worden sind; und eine Einrichtung (706), die auf die Zeitgebereinrichtung anspricht, um beim Einschalten den gespeicherten Kanal zu überprüfen und beim Fehlen von Nachrichten darauf die Abtasteinrichtung (858) zu betätigen.
7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem: sowohl die erste als auch die zweite Empfangseinrichtung eine Zeitgebereinrichtung (720) zum Einschalten der Empfangseinrichtung (20) in einem ersten Zeitintervall enthält, sowohl die erste als auch die zweite Sendeeinrichtung (44) eine Sende-Warteschlangeneinrichtung (40) zum Takten der Übertragung von Rufsignalen, die für eine ausgewählte Empfangseinrichtung (20) gedacht sind, in zweiten vorbestimmten Zeitintervallen enthält; und die Empfangseinrichtung (20) jeweils eine Einrichtung enthält, die auf eine erste Rufnachricht zum Einstellen des ersten Zeitintervalls so anspricht, daß es mit dem zweiten Zeitintervall übereinstimmt, damit die ausgewählte Empfangseinrichtung (20) rechtzeitig einschaltet, um eine zweite Rufnachricht zu erhalten.
8. System nach Anspruch 7, bei dem: jede der Empfangseinrichtungen (20) einen zugeordneten Zeitschlitz mit einer Dauer, die durch eine Rufnachricht einer vorbestimmten minimalen Länge definiert ist, und der mit einer vorbestimmten minimalen periodischen Frequenz auftritt, die die ersten Zeitintervalle definiert, hat; die Sende-Warteschlangeneinrichtung (40) eine Einrichtung (220) zum Aufteilen von Rufeinrichtungen, die für eine ausgewählte Empfangseinrichtung gedacht sind, in erste und zweite Nachrichtenpakete der minimalen Länge enthält und die Sende-Warteschlangeneinrichtung (40) eine Einrichtung (220) zum Übertragen, in dem ersten Nachrichtenpaket, von Daten, die vorübergehend das zweite Zeitintervall neu definieren, um das zweite Nachrichtenpaket vor dem nächsten ersten Zeitintervall zu senden und zu empfangen, enthält.
9. System nach Anspruch 8, bei dem eine Vielzahl der Pakete für das Aussenden mit einer Rate, die größer ist als die minimale periodische Frequenz, verbunden sind.
10. System nach Anspruch 1, bei dem: jede Ruf-Empfangseinrichtung (20) einen zugeordneten Zeitschlitz (604) mit einer Dauer, die durch eine Rufnachricht einer vorbestimmten minimalen Länge festgelegt ist, und eine vorbestimmte minimale periodische Auftretensfrequenz des zugeordneten Zeitschlitzes hat; und jede Rufeinrichtung (20) eine Zeitgebereinrichtung (720) zum Ein- und Ausschalten der Empfangseinrichtung synchron mit den zugeordneten Zeitschlitzen (604) enthält, wobei die Zeitschlitzlänge und die periodische Frequenz ein Verhältnis von Einschaltzeit zur Ausschaltzeit von weniger als etwa 0.2 % gewähren.
11. System nach Anspruch 10, bei dem die Zeitschlitzlänge ungefähr 13 Millisekunden beträgt.
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