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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Durchführen von
digitaler Duplexsystem-Kommunikation (bidirektionaler Kommunikation).
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Seit
einiger Zeit haben immer mehr übliche Benutzer
damit begonnen, eine Übertragung
und einen Empfang von Digitaldaten durchzuführen, da Informationseinrichtungen
weit verbreitet wurden. Persönliche
digitale Assistenten (PDAs), tragbare Personalcomputer, tragbare
Computer, Zellulartelefone und dgl. werden verwendet, um eine Übertragung und
einen Empfang von Post (Mail) durchzuführen und um Inhaltsdaten herunter
zu laden und nach oben zu laden. Außerdem werden Spielprogramme und
Musikinformation unter Verwendung von Informationskiosken in geeigneten
Läden heruntergeladen.
Dies Übertragung
und der Empfang von Digitaldaten erfordern vorher festgelegte Adapter
und Verbinder. Es ist mühsam,
Kabel vorher vorzubereiten und diese zu konfigurieren. Man erwartet,
dass diese mühsame
Arbeit spürbarer
wird, da Digitaldaten breiter unter allgemeinen Verbrauchern verteilt
werden.
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Es
gibt ein bekanntes Verfahren zum Durchführen von Kommunikation zwischen
einem Übertrager,
um extrem schwache (nicht stark genug, um wechselseitige Kommunikation
durchzuführen) Funkwellen
zu übertragen,
und einem Empfänger, um
die Funkwellen unter Verwendung des menschlichen Körpers als
Medium zu verstärken,
wodurch Audiosignale und Videosignale übertragen werden (japanische
Patentanmeldungsveröffentlichung
JP-A 7-170215, auf
welcher der Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 basiert). Es wird
gewünscht,
die Übertragung
und den Empfang von Digitaldaten zu erleichtern, wobei am besten
von einem derartigen Übertragungsverfahren
Gebrauch gemacht wird.
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Die
US-A 5 811 897 offenbart eine Anordnung zum Übertragen von Daten über einen
menschlichen Körper,
wobei die Daten, welche in den Körper übertragen
werden, durch Amplitudenmodulation oder Frequenzumtastung (FSK)
moduliert werden.
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Zimmermann
TG: "Personal Area
Networks: Near-Field Intrabody Communication" IBM Systems Journal, IBM Corp., Armonk,
New York, US, Band 35, Nr. 3/4, 1996, Seite 609–617, XP00063590 ISSN: 0018-8670
offenbart eine Anordnung zum Übertragen
von Daten über
einen menschlichen Körper,
bei dem die Daten, die in den Körper übertragen
werden, durch Ein-Aus-Tastung oder direktes Sequenzspreizspektrum
moduliert sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Signalübertragungsvorrichtung nach
Anspruch 1 und ein Signalübertragungsverfahren
nach Anspruch 2 bereit.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
ein Verfahren bereitstellen, um die Übertragung und den Empfang
digitaler Daten zu erleichtern, wobei eine Verbindung mit einem
Benutzer eingerichtet wird.
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Mit
der Erfindung kann ein Digitalsignal unter Verwendung des menschlichen
Körpers übertragen werden,
wodurch Digitaldaten leicht übertragen
und empfangen werden.
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Bei
der Erfindung wird eine Voll-Duplex-Übertragung durch Frequenzmodulation
unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt.
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Die Übertragung
des Signals zum menschlichen Körper
und der Empfang des Signals vom menschlichen Körper werden unter Verwendung
eines Duplexübertragungssystems
durchgeführt.
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Durch
Verwendung der Duplexsystem-Digitaldaten-Übertragungsvorrichtung mit
der obigen Anordnung wird Duplexsystemübertragung von Digitaldaten
unter Verwendung des menschlichen Körpers erleichtert.
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Als Übertragungskanal
kann ein Übertragungskanal,
bei dem Frequenzmodulation (Frequenzumtastung (FSK)) verwendet wird,
verwendet werden. Die Digitaldaten-Übertragungsvorrichtung hat die
Funktion zum Durchführen
einer Frequenzmodulation in mehreren verschiedenen Frequenzbändern und
eine Funktion zum Demodulieren der frequenz-modulierten Signale
in den Frequenzbändern. Wenn
beispielsweise ein Signal, welches mit einer vorher festgelegten
Frequenz empfangen wird, demoduliert wird, ist es vorteilhaft, die
Modulation bei einer anderen Frequenz durchzuführen. Wenn eine Modulation
bei einer vorher festgelegten Frequenz durchgeführt wird, ist es vorteilhaft,
das Signal, welches bei der anderen Frequenz moduliert wurde, zu demodulieren.
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Die Übertragungskanäle besitzen
unterschiedliche Datenraten, und ein Übertragungskanal wird dazu
verwendet, einen Verbindungszustand des anderen Übertragungskanals zu überwachen,
wodurch die Verbindungsqualität
des anderen Übertragungskanals
beibehalten wird.
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Außerdem können Funktionen
der Duplexsystem-Digitaldaten-Übertragungsvorrichtung
mit der obigen Anordnung beispielsweise in einem tragbaren Computer
oder einem tragbaren Endgerät
enthalten sein.
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Wie
oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden
Erfindung Duplexsystem-Digitalübertragung
unter Verwendung des menschlichen Körpers als Übertragungskanal erleichtert.
Insbesondere kann relative Hochgeschwindigkeits-Digitalübertragung
durchgeführt werden,
und folglich kann die vorliegende Erfindung bei einem tragbaren
Computer oder einer mobilen Einheit angewandt werden. Da digitale Übertragung
durch Einrichten einer Verbindung durchgeführt wird, wird Information
in Verbindung mit einer Informationseinrichtung an einer spezifischen Stelle
oder mit einem Objekt einschließlich
der Informationseinrichtung durch Einrichtungen einer Verbindung
mit der Informationseinrichtung oder dem Objekt übertragen. Innerhalb eines
kurzen Abstandes, der die Größe des menschlichen
Körpers
ist, sind Kabel zur Verbindung zur Durchführung von Übertragung und Empfang von
Daten nicht erforderlich, wodurch man somit von der mühsamen Arbeit
der Verwendung von Kabeln befreit wird.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen
beschrieben, wobei durchwegs gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind, und in denen:
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1 ein
Blockdiagramm des Aufbaus eines ersten Beispiels ist;
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2 ein
Blockdiagramm der Gesamtstruktur eines ersten Beispiels ist;
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3 ein
Blockdiagramm ist, welches den Gesamtaufbau einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein
Blockdiagramm ist, welches den Gesamtaufbau eines zweiten Beispiels
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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5 ein
Blockdiagramm ist, das den ausführlichen
Aufbau des zweiten Beispiels zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung mit Hilfe
der beiliegenden Zeichnungen verstanden.
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Beispiel 1
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1 zeigt
den Aufbau eines Übertragers 110 und
eines Empfängers 150 einer
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Beispiel. Die
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 100 führt Halb-Duplex-Digitalkommunikation mit einer
weiteren Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 200 durch (2).
Die Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 100 hat im Wesentlichen den
gleichen Aufbau wie den der Menschkörper-Übertragungs- und
Kommunikationsvorrichtung 200. Bezugnehmend auf 1 wird
ein Digitalsignal von einem Übertrager 110 der
Menschkörper-Übertragungs- und
Kommunikati onsvorrichtung 100 zu einem Empfänger 150 der
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 200 geliefert, wie durch unterbrochene
Linien gezeigt ist.
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In 1 ist
eine Digitaldaten-Signalquelle 10, beispielsweise ein Personalcomputer
oder dgl., mit dem Übertrager 110 der
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 100 verbunden. Der Übertrager 100 wird
dazu verwendet, die Übertragung
von Digitalsignalen unter Verwendung des menschlichen Körpers durchzuführen. Der Übertrager 110 besitzt
eine Pegelumsetzerschaltung 111, eine Frequenzumtastungs-Modulationsschaltung (FSK) 112 und
eine Ansteuerung 113. Der Übertrager 110 ist
mit einem menschlichen Körper 300 über einen
Kondensator von ungefähr
100 pF verbunden. Eine Elektrode 170 kommt mit dem menschlichen Körper 300 in
Kontakt.
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Ein
Signalausgangsanschluss, beispielsweise ein RS-232C-Port der Digitaldatensignalquelle gibt
serielle Daten aus, beispielsweise ein RS-232C-Ausgangssignal. Der
Signalpegel der seriellen Daten wird durch die Pegelumsetzerschaltung 111 umgesetzt,
und das umgesetzte Signal wird zur FSK-Modulatorschaltung 112 geliefert,
wo es FSK-moduliert wird. Die Träger
sind beispielsweise bei 11 MHz und 13 MHz, und die Träger entsprechen den
Digitalsignalen "1" bzw. "0". Das modulierte Signal wird durch die
Ansteuerung 113 auf ungefähr 2V verstärkt, und das verstärkte Signal
wird über
den Kondensator von ungefähr
100 pF mit dem menschlichen Körper 300 gekoppelt.
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Der
Empfänger 150 der
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 100 ist mit einer Empfangseinheit 20 verbunden,
welche aus einem Personalcomputer oder dgl. gebildet ist. Der Empfänger 150 demoduliert
das Signal, welches über
den menschlichen Körper 300 übertragen
wird, und liefert das demodulierte Signal zur Empfangseinheit 20.
Wenn die Empfangseinheit 20 ein Personalcomputer ist, dient
der Personalcomputer sowohl als Empfangseinheit 20 als
auch als Signalquelle 10. Es ist außerdem möglich, die Signalquelle 10 und
die Empfangseinheit 20 separat zu bilden. Der Empfänger 150 der
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationseinrichtung 100 besitzt einen Vorverstärker 151,
eine Demodulatorschaltung 152, einen Komparator 153 und
eine Pegelumsetzerschaltung 154.
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Wenn
der menschliche Körper 300 in
Kontakt mit der Elektrode 170 kommt, wird das demodulierte
Signal, welches über
den menschlichen Körper 300 übertragen
wird, durch den Vorverstärker 151 verstärkt, und
das verstärkte
Signal wird durch die Demodulatorschaltung 152 demoduliert.
Außerdem wird
das demodulierte Signal durch den Komparator 153 geformt.
Nachfolgend wird der Pegel des geformten Signals durch die Pegelumsetzerschal tung 154 umgesetzt,
und das umgesetzte Signal wird zu einem seriellen Eingangsanschluss,
beispielsweise einem RS-232C-Port der Empfangseinheit 20 geliefert.
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2 zeigt
die Einrichtung einer Verbindung zwischen der Signalquellen-Empfangseinheit 30 und der
Signalquellenempfangs-Einheit 40, wobei die Menschkörper-Übertragungs- und Kommunikationsvorrichtung 100 mit
der obigen Anordnung und die Menschkörper-Übertragungs- und Kommunikationsvorrichtung 200 mit
einer ähnlichen
Anordnung verwendet werden. Die Signalquelle 10 und die
Empfangseinheit 20, welche in 1 gezeigt
sind, sind zu einer Signalquellen-/Empfangseinheit 30 integriert, beispielsweise
einem Personalcomputer.
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Gemäß 2 überträgt die Signalquellen-Empfangseinheit 30 Digitaldaten
zur anderen Signalquellen-Empfangseinheit 40 unter Verwendung der
Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtungen 100 und 200 unter
Verwendung von Trägern
von 11 MHz und 13 MHz, die durch durchgezogene Linien angedeutet
sind. Ähnlich überträgt die andere
Signalquellen-Empfangseinheit 40 Digitaldaten zur Signalquellen-Empfangseinheit 30 unter
Verwendung der Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtungen 100 und 200 unter
Verwendung von Trägern
aus 11 MHz und 13 MHz. Da die Übertragung
von Digitaldaten durch die Menschkörper-Übertragungs- und Kommunikationsvorrichtungen 100 und 200 in
der Richtung des durchgezogenen Pfeils und in der Richtung des unterbrochenen
Pfeils die gleichen Träger
(11 MHz und 13 MHz) verwenden, kann eine Voll-Duplex-Kommunikation
nicht durchgeführt
werden. Folglich wird eine Halb-Duplex-Kommunikation durchgeführt. Das
Verfahren zum Übertragen
von Digitaldaten unter Verwendung des menschlichen Körpers wie
bei der ersten Ausführungsform
wird in Verbindung mit einer realen Ebene durchgeführt, welche
am äußersten
Boden ist, eines offenen Systems zwischen Verbindungs-Hierarchie-Modells
(OSI). Verschiedene Protokolle von Ebenen über dieser Ebene können als Protokolle
für die
Halb-Duplex-Kommunikation verwendet werden. Dieser Punkt wird hier
nicht beschrieben.
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Das
Verfahren zum Durchführen
von Übertragung
unter Verwendung des menschlichen Körpers unter Verwendung von
Trägern
aus 11 MHz und 13 MHz wie bei der ersten Ausführungsform ist ausführlich in
der oben erwähnten
japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP-A 170215
beschrieben. Bei dem Vorschlag, der bei dieser Patentanmeldungsveröffentlichung
gemacht wird, werden Videosignale erfolgreich im Wesentlichen im
gleichen Band übertragen.
Bei der ersten Ausführungsform
wird eine Datenrate (Bitrate) gleich oder größer als 1 Mbps leicht durch
die FSK-Modulation erreicht (da die PLL-Verriegelung bei der Demodulation
nicht 9 Wellen erfordert).
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Ausführungsform 2
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird anschließend beschrieben. Bei der zweiten
Ausführungsform
werden ein Videosignalband (11 MHz), welches bei der oben erwähnten japanischen
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A 7-170215 verwendet
wird, und ein Audiosignalband (2,3 MHz) verwendet, um Voll-Duplex-Digitalkommunikation
durchzuführen. Gemäß 3 werden
die gleichen Bezugszeichen den Komponenten gegeben, welche denjenigen
in 1 entsprechen.
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In 3 überträgt eine
Signalquellen-/Empfangseinheit 30 Digitaldaten zur anderen
Signalquellen-/Empfangseinheit 40 unter Verwendung eines Trägers im
f1-Band (in der Nähe
von 2,3 MHz). Im Gegensatz dazu überträgt die andere
Signalquellen-/Empfangseinheit 40 Digitaldaten zur Signalquellen-/Empfangseinheit 30 unter
Verwendung eines Trägers
im f2-Band (im der Nähe
von 11 MHz). Die letztere Übertragung
ist ungefähr
fünf Mal
schneller als die erstere Übertragung.
Anders ausgedrückt werden,
wenn der 11-MHz-Träger
FSK-moduliert wird, ungefähr
9 Schwingungen in einer Bitlänge
ermittelt, wenn die Datenrate 1 Mbps beträgt, wie oben beschrieben. Dies
ist zum Durchführen
von Demodulation ausreichend. Wenn der gleiche Zustand dem 2,3-MHz-Träger auferlegt
wird, ist die Datenrate (Bitrate) ungefähr gleich dem Verhältnis von
den Trägerfrequenzen,
d.h., 11/2,3 ungefähr
5.
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Bei
der Ausführungsform
werden das Videoband bei der oben erwähnten Patentanmeldungsveröffentlichung
und das Ein-Kanal-Audioband verwendet, um Voll-Duplex-Digitaldaten-Übertragung
durchzuführen.
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Die
Videosignalfrequenz von 11 MHz und die Audiosignalfrequenz von 2,3
MHz (ein anderer Audiokanal verwendet 2,8 MHz) werden allgemein
bei einem drahtlosen Infrarotsystem verwendet. Folglich können herkömmliche
Einrichtungen und Schaltungen ohne Änderung verwendet werden.
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Bei
dem obigen Beispiel wird das Übertragungssignal
in der Richtung des Pfeils mit der durchgezogenen Linie moduliert
und bei 2,3 MHz demoduliert, während
das Übertragungssignal
in der Richtung des Pfeils mit der unterbrochenen Linie moduliert
wird und mit 11 MHz demoduliert wird. Die Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtungen 100 und 200 sind
so aufgebaut, um Modulation und Demodulation bei 2,3 MHz und 11 MHz
durchzuführen,
wodurch Signalübertragung
in beiden Richtungen ermöglicht
wird, welche bei 2,3 MHz und 11 MHz durchgeführt werden soll. In diesem Fall
kann eine Verhandlung durchgeführt
werden, wenn Voll-Duplex-Kommunikation durchgeführt wird, um zu entscheiden,
wer welches Band verwenden will.
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Außerdem ist
es möglich,
einen der Übertragungskanäle zu verwenden,
um Verbindungszustände
zu überwachen,
um somit die Verbindungsqualität der
anderen Übertragungskanäle zu verbessern.
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Zweites Beispiel
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Anschließend wird
ein zweites Beispiel beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform
wird das Band von 11 MHz bis 13 MHz in zwei Bänder unterteilt, und es wird
eine Voll-Duplex-Digitalkommunikation durchgeführt.
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Die Übertragungsbänder, welche
beim ersten Beispiel und der Ausführungsform verwendet werden,
dienen zur Übertragung
von audio-visuellen Signalen unter Verwendung eines drahtlosen Infrarotssystems.
Die Übertragung
von Videosignalen erfordert zumindest ein Band von 3 bis 4 MHz.
Außerdem
ist es notwendig, Gruppenverzögerung
und Phasenkenndaten beizubehalten. Im Gegensatz dazu ist es bezüglich digitaler
Signalübertragung ausreichend,
diese lediglich binär
zu übertragen.
Es ist nicht notwendig, eine ausreichende Phasencharakteristik über ein
weites Band zu haben. Folglich ist es möglich, Bänder effektiv zu nutzen.
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Im
Hinblick auf die obigen Punkte wird das Band von 11 MHz bis 13 MHz
in zwei Bänder
unterteilt, und die beiden Bänder
werden separat verwendet, um Übertragung
bzw. Empfang durchzuführen, wodurch
somit Voll-Duplex-Digitalübertragung
durchgeführt
wird.
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In
Bezug auf 4 werden die gleichen Bezugszeichen
den Komponenten gegeben, welche denjenigen in 2 und 3 entsprechen.
In 4 sind ein Träger
f3 und ein Träger
f4 innerhalb eines Bereichs von 11 MHz bis 13 MHz konfiguriert.
Die Datenbitraten, welche bei diesem System erlangt werden, sind
ungefähr
gleich. Es ist außerdem
möglich, unterschiedliche
Bitraten zu haben. Außerdem
können
die Trägerfrequenzen
unterschiedlich ausgebildet werden. Wenn man die Praktikabilität des Systems
und die Symmetrie der Vorrichtung in betracht zieht, ist es vorteilhaft,
dass die Bitraten die gleichen sind.
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5 zeigt
den ausführlichen
Aufbau einer Menschkörper-Übertragungs-
und Kommunikationsvorrichtung 100 des zweiten Beispiels.
In 5 sind die gleichen Bezugszeichen den Komponenten
gegeben, welche denjenigen in 1 entsprechen.
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Bezugnehmend
auf 5 wird ein serielles Datensignal 120,
beispielsweise ein RS-232C-Digitalsignal oder ein Digitalsignal
bei einem TTL-Pegel von einer Digitaldaten-Signalquelle 10 geliefert,
beispielsweise einem Personalcomputer oder dgl.. Der Pegel des Signals
wird passend durch eine Pegelumsetzerschaltung 111 umgesetzt,
und eine Modulator schaltung 112 arbeitet so, um zwei Frequenzen
(f3a und f3b) zu erzeugen. Unerwünschte
Komponenten der Signale von der Modulatorschaltung 112 werden durch
ein Bandpassfilter 114 beseitigt. Die resultierenden Signale
werden zu einer Ansteuerung 113 geliefert, und dann werden
die Signale an eine Elektrode 170 angelegt. Allgemein sind
die Ansteuerung 113 und die Elektrode 170 über einen
Kondensator wechselstrommäßig angekoppelt.
Dies ist nicht beschrieben, da dies nicht wesentlich ist. Die Elektrode 170 kommt
mit einem menschlichen Körper 300 in
Kontakt, der als Übertragungskanal
dient.
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Im
gleichen Zeitpunkt werden die Signale, welche über den menschlichen Körper 300 übertragen
werden, durch die Elektrode 170 empfangen. Nachfolgend
werden Komponenten, welche f4 als Mittenfrequenz haben, von diesen
Signalen durch das Bandpassfilter 160 beseitigt. Die Signale,
welche das Bandpassfilter 160 durchlaufen haben, werden durch
einen Vorverstärker 162 verstärkt, und
die verstärkten
Signale werden über
einen Begrenzer 163 zu einer Demodulatorschaltung 164 geliefert.
Die demodulierten Signale werden in Digitalsignale bei gewünschten
Signalpegeln durch einen Puffer (Pegelumsetzer) 165 umgesetzt.
Diese Signale werden zu einem RS-232C-Eingang oder dgl. eines Personalcomputers
oder dgl. geliefert.
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5 zeigt
lediglich eines von einem Paar von Menschkörper-Übertragungs- und Kommunikationsvorrichtungen.
In der Praxis ist eine weitere Menschkörper-Übertragungs- und Kommunikationsvorrichtung notwendig.
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Obwohl
oben eine Ausführungsform
ausführlich
beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese
Ausführungsformen
beschränkt.
Die Erfindung ist dazu beabsichtigt, verschiedene Modifikationen
abzudecken, die innerhalb des Rahmens der Ansprüche liegen. Es ist möglich, verschiedene Modulationssysteme
zu verwenden. Wenn der menschliche Körper als Übertragungskanal verwendet
wird, ist es vorteilhaft, ein Band von ungefähr 2 MHz bis 30 MHz zu verwenden.
Es ist außerdem möglich, verschiedene
Bänder
innerhalb dieses Bereichs zu verwenden. Dies ist auf spezifische
Frequenzen, beispielsweise 2,3 MHz, 2,8 MHz oder 11 MHz beschränkt.
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Insoweit
die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung oben durchgeführt wird, zumindest teilweise
unter Verwendung software-gesteuerter Datenverarbeitungsvorrichtung,
wird man es würdigen,
dass ein Computerprogramm, welches dieses Software-Steuerung bereitstellt,
und ein Speichermedium, durch welches ein derartiges Computerprogramm
gespeichert ist, man sich vorstellen kann.