WO1999021314A1 - Data transmission with scrambling and superimposed synchronization pulses - Google Patents

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WO1999021314A1
WO1999021314A1 PCT/EP1998/006642 EP9806642W WO9921314A1 WO 1999021314 A1 WO1999021314 A1 WO 1999021314A1 EP 9806642 W EP9806642 W EP 9806642W WO 9921314 A1 WO9921314 A1 WO 9921314A1
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Heinz Brych
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Heinz Brych
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    • H04L25/03828—Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties
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    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
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    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H04L7/044—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal using a single bit, e.g. start stop bit

Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit for transmitting and receiving data from at least two data exchange carriers communicating with one another.
  • a transmission path for example via a cable, via a radio link or the like, is configured such that all data are transmitted without distortion and completely in the case of fixed communication links, such as via a cable, via fiber optics or the like enables that absolutely appropriate data transfer is guaranteed by appropriate runtime compensation.
  • the following impulse is inevitably shortened.
  • the shift of the pulse occurs on the one hand due to the deformation of the pulse on the radio link and on the other hand through the shift of the mean value due to the unequal duty cycle of the data signal.
  • the full signal voltage can be reached, but it drops sharply over the duration of the pulse.
  • the distance to the mean value of the signal continues to decrease, so that a comparator that uses the mean value of the signal as a reference can switch in an uncontrolled manner. For example, if a pulse is lengthened or shortened by more than 50%, this means a disturbance in the data transmission.
  • the drop in signal voltage during a pulse is a physical problem that is to be solved in the industry, for example, by techniques such as pulse recovery, a Manchester cool circuit, or the like.
  • pulse recovery a physical problem that is to be solved in the industry
  • a Manchester cool circuit or the like.
  • all of these circuits have in common that they only work for a low data rate, for example are suitable for up to 4800 baud and can no longer meet the requirements of modern communication systems
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a circuit for transmitting and receiving data from at least two data exchange carriers which communicate with one another, in which a secure data transfer with a high data transmission rate and reliable pulse recovery is made possible
  • Such a transmission method not only corresponds to a high security standard due to the scrambling of the transmission data according to a random product, but also enables exact decoding of the reception data due to the superimposition of a synchronization pulse of the transmission data.
  • the transmission pulse is synchronized with the reception clock in phase and at the same time.
  • a temporal or a phase shift can also be provided
  • An intermediate modulation method is advantageously used for fast and modern communication between at least two data exchange carriers for transmitting and receiving signals, which advantageously controls a transmitter and receiver in half-duplex mode
  • the transmission data and synchronization pulses are sent before transmission via a filter which is limited to a bandwidth of, for example, 25 kHz.This enables the signal to be controlled via the modulation voltage, advantageously thereby maximizing the maximum of information can be transmitted within the available channel.
  • the received data are passed through an input filter so that the interfering signals which have occurred or have been superimposed on the radio transmission link can be filtered out again, so that the signals can be better evaluated.
  • the received data and the synchronization pulses superimposed on it are assigned to a receive clock of a clock recovery unit for clock recovery, so that an exact assignment and detection of the useful signals is made possible.
  • This can be achieved, for example, by means of a phase synchronization loop (PLL).
  • PLL phase synchronization loop
  • the synchronization pulse superimposed on the received data is synchronized in such a way that the rising edges of the receive clock lie exactly in the middle of the bit of the received data signal.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a circuit arrangement according to the invention
  • Figure 2 shows a scrambled data signal
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a synchronization of received data with a received clock by means of a clock transmission unit.
  • FIG. 1 schematically shows a circuit 11 for carrying out the method according to the invention for sending and receiving data for a data exchange carrier.
  • the data exchange carrier can be used, for example, in the catering trade, for modern partner communication systems or the like.
  • the circuit required for such data exchange carriers with correspond- The corresponding components are only shown with regard to the components essential to the invention and can be used in any data exchange medium.
  • An intermediate modulation method is used for the communication of the data exchange medium.
  • the transmitter and receiver of the data exchange carrier is operated in half-duplex mode, whereby a transmission rate can be provided which enables a multiple of 4800 baud. This is achieved in particular through the FSK process, a frequency-modulated process.
  • This frequency modulation has the further advantage that interference frequencies from the outside cannot be superimposed by the transmitted signal, so that good transmission quality can be achieved.
  • the FSK method has the advantage in particular when using the data exchange medium as a means of communication between two or more participants who want to get to know one another and want to establish contact, that breaks can be set between sending and receiving, so that several participants can be set at the same time can communicate with each other.
  • the data exchange carrier can be designed, for example, as a small device, such as a wristwatch, a radio telephone or another type of portable device, which has an electromagnetic transmitter and / or receiver, an optical display field and / or an acoustic display device in the listening area, and also an antenna for transmitting and Receive data.
  • a coding device of outgoing signals e.g. B. decoding of human properties and a Decodiervor ⁇ chtung for incoming signals may be included.
  • Such a device can furthermore have a coincidence circuit which, when signals coincide in accordance with the sought and expected human characteristics or the like, confirms these in the display device.
  • the coded transmission data for example, are fed to a scrambler 12, which scrambles the transmission data at random.
  • a synchronization pulse is superimposed on the scrambled transmission data by means of a clock overlay unit 13
  • the scrambled transmission data and the superimposed synchronization pulses are then passed through a filter 14.
  • the filter 14 preferably has a band limitation of a channel to 25 kHz, as a result of which a stroke control can be set to +/- 12.5 kHz via the modulation voltage. This band limitation can be adapted to the circumstances and can be chosen larger or smaller. As a result, a maximum of information can be transmitted within the available channel.
  • the superimposed transmission data and synchronization pulses are then transmitted via a transmission part of a transceiver 16 and via an antenna 17 to one or more data exchange carriers.
  • the transmitted signals can in turn be received by the data exchange carriers via its antenna 17.
  • a filter 18 Before the signals are decoded by a decoding device, these signals are passed through a filter 18, which in turn has a band limitation so that interfering signals that have occurred or have been superimposed in the meantime can be filtered out again. As a result, a higher signal-to-noise ratio can be obtained, as a result of which the transmitted or received signals can in turn be better evaluated and returned.
  • the received data which are digital and still in a scrambled state, are fed to an evaluation unit 19.
  • This evaluation unit 19 which is also called a decision maker, enables the so-called raw data and the signals for recovering the data clock to be generated from the received data.
  • a data retransmission unit 21 is provided which shifts the reception clock relative to the reception data until a low signal of the reception data and a high signal of the reception clock as a high signal with a further high signal immediately following the low signal of the reception data. Signal of the reception clock matches
  • Such a synchronization is shown, for example, in FIG. 3, the upper pulse curve representing the received data and the lower pulse curve representing the receive clock.
  • a synchronization can only take place if there is a high signal for the received data on a low signal and at the same time the Receiving clock is synchronized such that the rising edge of the receiving Catch clock is assigned to the middle of a low signal and the edge of the second pulse of the receive clock immediately following the first pulse of the receive clock is in the middle of a high signal of the received data.
  • Such a condition is shown twice as an example in FIG. 3.
  • a synchronization with a high signal of the received data and a subsequent low signal of the received data with respect to the respective edges of the receive clock is not possible with the previously described configuration for the synchronization.
  • the condition for the synchronization with respect to the edges of the reception clock to the pulses of the reception data can also be defined in another way.
  • the scrambled received data After the scrambled received data has been synchronized by the clock recovery, it is fed to a descrambler 22, so that the signals transmitted in encrypted form can be decrypted in order to recover the originally transmitted data. These can then be fed to a decoding device so that, for example, human properties that have been encrypted can in turn be decrypted and compared with the properties sought.
  • a carrier detection 23 not shown in detail, which is connected to a microprocessor, is used to check whether signals have actually been received via the antenna. If no signals have been received or received, the transmission clock can be increased, for example. This means that there is only one participant in the transmission and reception area and, due to the increase in the transmission clock, a faster transmission of the entire information is possible.
  • the level of the signal amplitudes of the transmission data or reception data and the synchronization pulse are controlled differently.
  • the level of the synchronization pulse is reduced by 30% and the descrambler 22 is set accordingly so that the signals can be evaluated. This can be the case with the synchronization of the synchronization pulse with the send data or receive data do not occur that the difference in pulse height becomes zero.
  • a decoupling stage can be provided on the receiver side, which is advantageously arranged between evaluation unit 19 and descrambler 22. This can prevent repercussions that would prevent the data from being recognized.
  • the microprocessor (not shown in detail) is used to check whether a signal that may have been received also belongs to the system. This is also determined by the carrier detection 23, so that received external signals, such as, for example, by a garage door control or the like, do not lead to a fault in the system.
  • the carrier detection 23 determines when several signals have been received and belong to the system.
  • the software of the microprocessor automatically shortens the send and receive cycle or time depending on the participants, so that the largest possible group of participants can communicate with one another without interference.
  • the maximum limitation of the communicating participants lies in the cycle time that is required at least to effect a complete transmission of a data record. Furthermore, energy savings can be made possible due to the carrier detection 23, which saves the system via the microprocessor if no information is received.
  • the descrambler 22 can be used to descramble the received data, for example, as shown in FIG.
  • the digital rectangular pulses change into sinusoidal oscillations, as is represented, for example, by the sine wave 26 and 27.
  • the length of a bit can be defined, for example, by points A and B, point A being at a zero crossing and the end of the bit being able to lie between two phase-shifted signals 26, 27 by means of an interface. that differ from those described above, be marked Within the phase shift according to the hatched area, an approximate square wave signal or a pulse is shown, which transmitted information data corresponds.
  • This square-wave pulse is received by the decoding device and decrypted in accordance with the sequence of the incoming square-wave pulses, so that it can then again be decided which bit sequence was applied high or low to define the human characteristics.
  • This method and the circuit for carrying out the method ensure interference-free transmission of information, which can be used particularly advantageously in modern communication systems with one radio path.

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Abstract

The invention relates to a method for transmitting and receiving data from at least two data exchange carriers communicating with each other and to a circuit for implementing said method. Transmission data is scrambled according to a random principle, the synchronization pulse of a transmitter clock signal is simultaneously superimposed upon the scrambled data, the transmission data and synchronization pulses are jointly transmitted by a data exchange carrier and are received by at least one other data exchange carrier, the synchronization pulses are synchronized with respect to a receiver clock signal of a clock pulse transmission unit (21) and the synchronized data is de-scrambled.

Description

DATENÜBERTRAGUNG MIT VERWÜRFLUNG UND ÜBERLAGERTEN SYNCHRONISIERUNGSIMPULSEN DATA TRANSFER WITH SCREAMING AND OVERLAYED SYNCHRONIZATION PULSES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zum Senden und Empfangen von Daten von zumindest zwei miteinander kommunizierenden Datenaustauschträgern.The invention relates to a method and a circuit for transmitting and receiving data from at least two data exchange carriers communicating with one another.
Die modernen Kommunikationssysteme erfordern eine immer schnellere und höhere Übertragungsrate von Daten, die gleichzeitig auch ein hohes Maß an Sicherheit erfüllen müssen. Eine hohe Datenrate setzt jedoch voraus, daß ein Übertragungsweg, beispielsweise über ein Kabel, über eine Funkstrecke oder dergleichen, derart konfiguriert ist, daß alle Daten verzerrungsfrei und vollständig übertragen werden Bei festen Kommunikationsstrecken, wie beispielsweise über ein Kabel, über Glasfaser oder dergleichen, ist ermöglicht, daß durch entsprechende Laufzeitkompensationen ein absolut sicherer Datentransfer gewährleistet ist.Modern communication systems require an ever faster and higher data transfer rate, which at the same time also has to meet a high level of security. However, a high data rate requires that a transmission path, for example via a cable, via a radio link or the like, is configured such that all data are transmitted without distortion and completely in the case of fixed communication links, such as via a cable, via fiber optics or the like enables that absolutely appropriate data transfer is guaranteed by appropriate runtime compensation.
Bei einem Datentransfer über eine Funkstrecke ist eine derartige Analogie für eine sichere Datenübertragung nicht gegeben, da andere Verhaltnisse vorliegen Beispielsweise erreicht das Empfangssignal bei einer Ansteuerung eines Senders mit einem niederohmigen 5V Datensignal bei einer Pulsbreite von ungefähr 0,1 msec gerade noch die volle Signalhohe, wobei der Impuls auf der Ubertragungsstrecke in ein sinusförmiges Signal umgeformt wird. Bei einem längeren Impuls wäre dies nicht mehr gegeben. Die Impulsrückgewinnung mit einfachen Komperatorschaltungen kann dabei fehlerbehaftet sein, da diese Komperatorschaltung einen Mitterwert des Impulses als Schwellwert benutzt und bei einer Übertragung eines sehr kurzen Impulses nach einer längeren Pause diesen Impuls auf bis zur doppelten Breite verlängert.In the case of data transfer over a radio link, there is no such analogy for secure data transmission, since other conditions exist. For example, when a transmitter is activated with a low-impedance 5V data signal with a pulse width of approximately 0.1 msec, it just reaches the full signal level, where the impulse on the transmission link in a sinusoidal signal is transformed. With a longer pulse this would no longer be the case. The pulse recovery with simple comparator circuits can be faulty, since this comparator circuit uses a mean value of the pulse as a threshold value and, when a very short pulse is transmitted after a longer pause, extends this pulse to twice the width.
Der darauffolgende Impuls wird zwangsläufig verkürzt. Die Verlagerung des Impulses geschieht zum einen durch die Verformung des Impulses auf der Funkstrecke und zum anderen durch die Verschiebung des Mittelwertes durch das ungleiche Tastverhältnis des Datensignales. Am Anfang des Impulses kann zwar die volle Signalspannung erreicht werden, die jedoch über die Dauer des Impulses stark abfällt. Dadurch verringert sich der Abstand zum Mittelwert des Signales immer weiter, so daß ein Komperator, der den Mittelwert des Signales als Referenz benutzt, unkontrolliert schalten kann. Dies bedeutet beispielsweise bei einer Verlängerung oder Verkürzung eines Impulses um mehr als 50 %, eine Störung in der Datenübertragung.The following impulse is inevitably shortened. The shift of the pulse occurs on the one hand due to the deformation of the pulse on the radio link and on the other hand through the shift of the mean value due to the unequal duty cycle of the data signal. At the beginning of the pulse, the full signal voltage can be reached, but it drops sharply over the duration of the pulse. As a result, the distance to the mean value of the signal continues to decrease, so that a comparator that uses the mean value of the signal as a reference can switch in an uncontrolled manner. For example, if a pulse is lengthened or shortened by more than 50%, this means a disturbance in the data transmission.
Der Abfall der Signalspannung während eines Impulses ist ein physikalisches Problem, welches in der Industrie beispielsweise durch Techniken, wie der Pulsrückgewinnung, einer Manchester-Cooleschaltung oder dergleichen, gelost werden soll Alle diese Schaltungen haben jedoch gemeinsam, daß sie nur für eine geringe Datenrate, beispielsweise für bis zu 4800 Baud geeignet sind und den Anforderungen der modernen Kommunikationssysteme nicht mehr genügen könnenThe drop in signal voltage during a pulse is a physical problem that is to be solved in the industry, for example, by techniques such as pulse recovery, a Manchester cool circuit, or the like. However, all of these circuits have in common that they only work for a low data rate, for example are suitable for up to 4800 baud and can no longer meet the requirements of modern communication systems
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltung zum Senden und Empfangen von Daten von zumindest zwei miteinander kommunizierenden Datenaustauschtragern zu schaffen, bei dem ein sicherer Datentransfer mit einer hohen Datenübertragungsrate und einer sicheren Impulsruckgewinnung ermöglicht istThe invention is therefore based on the object of providing a method and a circuit for transmitting and receiving data from at least two data exchange carriers which communicate with one another, in which a secure data transfer with a high data transmission rate and reliable pulse recovery is made possible
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Schaltung zur Durchfuhrung des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 gelost Durch dieses Verfahren zum Senden und Empfangen von Daten kann auch bei einer sehr hohen Übertragungsrate eine hohe Störsicherheit erzielt werden. Die über Funk übertragenen Signale können auch bei beispielsweise einem sehr langen Impuls einen exakten Mittelwert des Signals ergeben, so daß die volle Signalhöhe und somit die vollständige Information ermittelt werden kann. Dies ist insbesondere bei einer Kommunikation mit mehreren Datenaustauschträgern von Vorteil, da die Taktfrequenz zwischen dem Senden und Empfangen in Abhängigkeit der kommunizierenden Datenaustauschträgern gekürzt ist, damit eine wechselseitige Kommunikation stattfinden kann. Durch eine Überlagerung eines Synchronisationsimpulses mit den Sendedaten kann ein bestimmtes Muster ausgesendet werden, welches nach dem Empfang durch die Synchronisation mit einem Empfangstakt in eine bestimmte Ordnung übergeführt wird, so daß die synchronisierten Empfangsdaten anschließend wieder entwürfelt werden können.This object is achieved according to the invention by a method according to the features of claim 1 and a circuit for carrying out the method according to the features of claim 9 With this method of sending and receiving data, high interference immunity can be achieved even at a very high transmission rate. The signals transmitted by radio can also give an exact mean value of the signal, for example in the case of a very long pulse, so that the full signal level and thus the complete information can be determined. This is particularly advantageous when communicating with several data exchange carriers, since the clock frequency between sending and receiving is shortened depending on the communicating data exchange carriers, so that mutual communication can take place. By superimposing a synchronization pulse with the transmission data, a specific pattern can be transmitted, which after reception is converted into a specific order by synchronization with a reception clock so that the synchronized reception data can then be descrambled again.
Ein derartiges Übertragungsverfahren entspricht nicht nur aufgrund der Verwürfe- lung der Sendedaten nach einem Zufallsprodukt einem hohen Sicherheitsstandard, sondern ermöglicht aufgrund der Überlagerung eines Synchronisationsimpulses der Sendedaten zusätzlich eine exakte Entschlüsselung der Empfangsdaten.Such a transmission method not only corresponds to a high security standard due to the scrambling of the transmission data according to a random product, but also enables exact decoding of the reception data due to the superimposition of a synchronization pulse of the transmission data.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sendeimpuls mit dem Empfangstakt phasen- und zeitgleich synchronisiert wird. Alternativ kann ebenso eine zeitliche oder eine Phasenverschiebung vorgesehen seinAccording to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the transmission pulse is synchronized with the reception clock in phase and at the same time. Alternatively, a temporal or a phase shift can also be provided
Vorteilhafterweise ist für die schnelle und moderne Kommunikation zwischen zumindest zwei Datenaustauschtragern zum Senden und Empfangen von Signalen ein Zwischenmodulationsverfahren eingesetzt, welches vorteilhafterweise ein Sender und Empfänger im Halbduplex-Betrieb ansteuertAn intermediate modulation method is advantageously used for fast and modern communication between at least two data exchange carriers for transmitting and receiving signals, which advantageously controls a transmitter and receiver in half-duplex mode
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sendedaten und Synchronisationsimpulse vor dem Aussenden über einen Filter gefuhrt werden, der auf eine Bandbreite von beispielsweise 25 kHz begrenzt ist Dadurch kann eine Hubregelung des Signals über die Modulationsspannung erzielt werden, wobei dadurch vorteilhafterweise ein Maximum an Informationen innerhalb des zur Verfugung stehenden Kanals übertragen werden kann Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die empfangenen Daten durch einen Eingangsfilter geführt werden, damit die zwischenzeitlich bei der Funkübertragungsstrecke aufgetretenen oder überlagerten Störsignale wieder ausgefϊltert werden können, so daß eine bessere Auswertung der Signale erfolgen kann.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the transmission data and synchronization pulses are sent before transmission via a filter which is limited to a bandwidth of, for example, 25 kHz.This enables the signal to be controlled via the modulation voltage, advantageously thereby maximizing the maximum of information can be transmitted within the available channel According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the received data are passed through an input filter so that the interfering signals which have occurred or have been superimposed on the radio transmission link can be filtered out again, so that the signals can be better evaluated.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Taktrückgewinnung eine Zuordnung der empfangenen Daten und den diesen überlagerten Synchronisationsimpulsen zu einem Empfangstakt einer Taktrückgewinnungseinheit erfolgt, so daß eine exakte Zuordnung und Erkennung der Nutzsignale ermöglicht ist. Dies kann beispielsweise durch eine Phasensynchronisationsschleife (PLL) realisiert sein. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der aus den Empfangsdaten überlagerte Synchronisationsimpuls derart einsynchronisiert wird, daß die ansteigenden Flanken des Empfangstaktes genau in Bitmitte des empfangenen Datensignals liegen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the received data and the synchronization pulses superimposed on it are assigned to a receive clock of a clock recovery unit for clock recovery, so that an exact assignment and detection of the useful signals is made possible. This can be achieved, for example, by means of a phase synchronization loop (PLL). It is advantageously provided that the synchronization pulse superimposed on the received data is synchronized in such a way that the rising edges of the receive clock lie exactly in the middle of the bit of the received data signal.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung einer Schaltung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 ist die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ermöglicht.The advantageous embodiment of a circuit according to the features of claim 9 enables the method described above to be carried out.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der nachfolgenden Zeichnung beschrieben. Es zeigenA preferred embodiment is described in the following drawing. Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,FIG. 1 shows a schematic illustration of a circuit arrangement according to the invention,
Figur 2 ein verwürfeltes Datensignal undFigure 2 shows a scrambled data signal and
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Synchronisation von Empfangsdaten zu einem Empfangstakt mittels einer Taktrϋckübertra- gungseinheit.FIG. 3 shows a schematic representation of a synchronization of received data with a received clock by means of a clock transmission unit.
In Figur 1 ist schematisch eine Schaltung 1 1 zur Durchfuhrung des erfindungsge- maßen Verfahrens zum Senden und Empfangen von Daten für einen Datenaus- tauschtrager dargestellt Der Datenaustauschtrager kann beispielsweise in der Gastronomie, für moderne Partnerkommuπikationssysteme oder dergleichen eingesetzt werden Die für derartige Datenaustauschträger erforderliche Schaltung mit entspre- chenden Bauteilen ist nur bezüglich den erfindungswesentlichen Komponenten dargestellt und kann in beliebige Datenaustauschträger eingesetzt werden. Für die Kommunikation der Datenaustauschträger wird ein Zwischenmodulationsverfahren eingesetzt. Der Sender und Empfänger der Datenaustauschträger wird im Halbdu- plex-Verfahren betrieben, wobei eine Übertragungsrate vorgesehen sein kann, welche ein Vielfaches von 4800 Baud ermöglicht. Dies wird insbesondere durch das FSK-Verfahren, einem frequenzmodulierten Verfahren, erreicht. Diese Frequenzmodulation weist des weiteren den Vorteil auf, daß Störfrequenzen von außen von dem gesendeten Signal nicht überlagert werden können, so daß eine gute Übertragungsqualität erzielt werden kann. Des weiteren weist das FSK-Verfahren insbesondere beim Einsatz der Datenaustauschträger als Kommunikationsmittel zwischen zwei oder mehreren Teilnehmern, die sich gegenseitig kennenlernen wollen und eine Kontaktaufnahme möchten, den Vorteil auf, daß Pausen zwischen Senden und Empfangen gesetzt werden können, so daß auch mehrere Teilnehmer gleichzeitig miteinander kommunizieren können.FIG. 1 schematically shows a circuit 11 for carrying out the method according to the invention for sending and receiving data for a data exchange carrier. The data exchange carrier can be used, for example, in the catering trade, for modern partner communication systems or the like. The circuit required for such data exchange carriers with correspond- The corresponding components are only shown with regard to the components essential to the invention and can be used in any data exchange medium. An intermediate modulation method is used for the communication of the data exchange medium. The transmitter and receiver of the data exchange carrier is operated in half-duplex mode, whereby a transmission rate can be provided which enables a multiple of 4800 baud. This is achieved in particular through the FSK process, a frequency-modulated process. This frequency modulation has the further advantage that interference frequencies from the outside cannot be superimposed by the transmitted signal, so that good transmission quality can be achieved. Furthermore, the FSK method has the advantage in particular when using the data exchange medium as a means of communication between two or more participants who want to get to know one another and want to establish contact, that breaks can be set between sending and receiving, so that several participants can be set at the same time can communicate with each other.
Der Datenaustauschträger kann beispielsweise als ein Kleingerät, wie eine Armbanduhr, ein Funktelefon oder ein andersartig ausgebildetes tragbares Gerät ausgebildet sein, welches einen elektromagnetischen Sender und/oder Empfänger, ein optisches Anzeigefeld und/oder eine akustische Anzeigevorrichtung im Hörbereich als auch eine Antenne zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen kann. Des weiteren kann eine Codiervorrichtung von abgehenden Signalen, z. B. Decodieren von menschlichen Eigenschaften und eine Decodiervorπchtung für ankommende Signale enthalten sein. Eine derartige Vorrichtung kann des weiteren eine Koinzidenz-Schaltung aufweisen, welche bei der Koinzidenz von Signalen entsprechend den gesuchten und erwarteten menschlichen Eigenschaften oder dergleichen, diese in der Anzeigevorrichtung bestätigt.The data exchange carrier can be designed, for example, as a small device, such as a wristwatch, a radio telephone or another type of portable device, which has an electromagnetic transmitter and / or receiver, an optical display field and / or an acoustic display device in the listening area, and also an antenna for transmitting and Receive data. Furthermore, a coding device of outgoing signals, e.g. B. decoding of human properties and a Decodiervorπchtung for incoming signals may be included. Such a device can furthermore have a coincidence circuit which, when signals coincide in accordance with the sought and expected human characteristics or the like, confirms these in the display device.
Um die Sicherheit der abgehenden Signale zu erhohen, werden beispielsweise die codierten Sendedaten einem Scrambler 12 zugeführt, welcher die Sendedaten nach einem Zufallsprinzip verwurfelt Gleichzeitig werden den verwurfelten Sendedaten mittels einer Taktuberlagerungsemheit 13 ein Synchronisationsimpuls überlagert Anschließend werden die verwürfelten Sendedaten und die überlagerten Synchronisationsimpulse durch einen Filter 14 geführt. Der Filter 14 weist vorzugsweise eine Bandbegrenzung eines Kanals auf 25 kHz auf, wodurch eine Hubregelung über die Modulationsspannung auf +/- 12,5 kHz eingestellt werden kann. Diese Bandbegrenzung kann an die Verhältnisse angepaßt sein und auch größer oder kleiner gewählt werden. Dadurch kann ein Maximum an Information innerhalb des zur Verfügung stehenden Kanals übertragen werden. Anschließend werden die überlagerten Sendedaten und Synchronisationsimpulse über ein Sendeteil eines Transceivers 16 und über eine Antenne 17 an eine oder mehrere Datenaustauschträger ausgestrahlt. Die übersandten Signale können wiederum von den Datenaustauschträgern über dessen Antenne 17 empfangen werden. Bevor die Signale durch eine Decodiervorrich- tung decodiert werden, werden diese Signale durch einen Filter 18 geführt, der wiederum eine Bandbegrenzung aufweist, damit zwischenzeitlich aufgetretene oder überlagerte Störsignale wieder ausgefiltert werden können. Dadurch läßt sich ein höherer Signalrauschabstand erhalten, wodurch die übertragenen bzw. empfangenen Signale wiederum besser ausgewertet und rückgeführt werden können.In order to increase the security of the outgoing signals, the coded transmission data, for example, are fed to a scrambler 12, which scrambles the transmission data at random. At the same time, a synchronization pulse is superimposed on the scrambled transmission data by means of a clock overlay unit 13 The scrambled transmission data and the superimposed synchronization pulses are then passed through a filter 14. The filter 14 preferably has a band limitation of a channel to 25 kHz, as a result of which a stroke control can be set to +/- 12.5 kHz via the modulation voltage. This band limitation can be adapted to the circumstances and can be chosen larger or smaller. As a result, a maximum of information can be transmitted within the available channel. The superimposed transmission data and synchronization pulses are then transmitted via a transmission part of a transceiver 16 and via an antenna 17 to one or more data exchange carriers. The transmitted signals can in turn be received by the data exchange carriers via its antenna 17. Before the signals are decoded by a decoding device, these signals are passed through a filter 18, which in turn has a band limitation so that interfering signals that have occurred or have been superimposed in the meantime can be filtered out again. As a result, a higher signal-to-noise ratio can be obtained, as a result of which the transmitted or received signals can in turn be better evaluated and returned.
Die Empfangsdaten, die digital und im noch verwürfelten Zustand vorliegen, werden einer Auswerteeinheit 19 zugeführt. Diese Auswerteeinheit 19, die auch Entscheider genannt wird, ermöglicht, daß aus den Empfangsdaten, die sogenannten Rohdaten sowie die Signale zur Rückgewinnung des Datentaktes erzeugt werden können. Hierfür ist eine Datenrückubertragungseinheit 21 vorgesehen, die den Empfangstakt gegenüber den Empfangsdaten derart verschiebt, bis ein Low-Signal der Empfangsdaten und ein High-Signal des Empfangstaktes als ein an das Low-Signal der Empfangsdaten unmittelbar sich anschließendes High-Signal mit einem weiteren High-Signal des Empfangstaktes übereinstimmtThe received data, which are digital and still in a scrambled state, are fed to an evaluation unit 19. This evaluation unit 19, which is also called a decision maker, enables the so-called raw data and the signals for recovering the data clock to be generated from the received data. For this purpose, a data retransmission unit 21 is provided which shifts the reception clock relative to the reception data until a low signal of the reception data and a high signal of the reception clock as a high signal with a further high signal immediately following the low signal of the reception data. Signal of the reception clock matches
Eine derartige Synchronisation ist beispielsweise in Figur 3 dargestellt, wobei die obere Impulskurve für die Empfangsdaten steht und die untere Impulskurve den Empfangstakt darstellt Eine Synchronisation kann immer nur dann stattfinden, wenn bei den Empfangsdaten auf ein Low-Signal ein High-Signal erfolgt und gleichzeitig der Empfangstakt derart synchronisiert ist, daß die ansteigende Flanke des Emp- fangstaktes der Mitte eines Low-Signales zugeordnet ist und die Flanke des unmittelbar an den ersten Impuls des Empfangstaktes sich anschließenden zweiten Impuls des Empfangstaktes in der Mitte eines High-Signales der Empfangsdaten ist. Eine derartige Bedingung ist zweimal beispielhaft in Figur 3 dargestellt.Such a synchronization is shown, for example, in FIG. 3, the upper pulse curve representing the received data and the lower pulse curve representing the receive clock. A synchronization can only take place if there is a high signal for the received data on a low signal and at the same time the Receiving clock is synchronized such that the rising edge of the receiving Catch clock is assigned to the middle of a low signal and the edge of the second pulse of the receive clock immediately following the first pulse of the receive clock is in the middle of a high signal of the received data. Such a condition is shown twice as an example in FIG. 3.
Eine Synchronisation bei einem High-Signal der Empfangsdaten und einem sich anschließenden Low-Signal der Empfangsdaten bezüglich den jeweiligen Flanken des Empfangstaktes ist bei der zuvor beschriebenen Auslegung für die Synchronisation nicht möglich. Grundsätzlich ist jedoch denkbar, daß die Bedingung für die Synchronisation bezüglich der Flanken des Empfangstaktes zu den Impulsen der Empfangsdaten ebenso anderweitig definiert sein können.A synchronization with a high signal of the received data and a subsequent low signal of the received data with respect to the respective edges of the receive clock is not possible with the previously described configuration for the synchronization. In principle, however, it is conceivable that the condition for the synchronization with respect to the edges of the reception clock to the pulses of the reception data can also be defined in another way.
Nachdem die verwürfelten Empfangsdaten durch die Taktrückgewinnung synchronisiert wurden, werden diese einem Descrambler 22 zugeführt, damit die verschlüsselt ausgesendeten Signale wieder entschlüsselt werden können, um die original ausgesendeten Daten wieder zurückzugewinnen. Diese können dann einer Decodier- vorrichtung zugeführt werden, so daß beispielsweise menschliche Eigenschaften, die verschlüsselt wurden, wiederum entschlüsselt werden können und mit den gesuchten Eigenschaften verglichen werden können.After the scrambled received data has been synchronized by the clock recovery, it is fed to a descrambler 22, so that the signals transmitted in encrypted form can be decrypted in order to recover the originally transmitted data. These can then be fed to a decoding device so that, for example, human properties that have been encrypted can in turn be decrypted and compared with the properties sought.
Bevor die synchronisierten Daten dem Descrambler 22 zugeführt werden, wird über eine nicht näher dargestellte Trägererkennung 23, welche mit einem Mikroprozessor verbunden ist, geprüft, ob über die Antenne überhaupt Signale eingegangen sind. Sofern keine Signale eingegangen bzw. empfangen wurden, kann beispielsweise der Sendetakt vergrößert werden. Dies bedeutet, daß nur ein Teilnehmer im Sende- und Empfangsbereich ist und aufgrund der Vergrößerung des Sendetaktes eine schnellere Übertragung der gesamten Information möglich ist.Before the synchronized data is supplied to the descrambler 22, a carrier detection 23, not shown in detail, which is connected to a microprocessor, is used to check whether signals have actually been received via the antenna. If no signals have been received or received, the transmission clock can be increased, for example. This means that there is only one participant in the transmission and reception area and, due to the increase in the transmission clock, a faster transmission of the entire information is possible.
Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Hohe der Signalamplituden der Sendedaten bzw Empfangsdaten und des Synchroπisationsimpulses unterschiedlich angesteuert werden Beispielsweise wird der Pegel des Synchronisationsimpulses um 30 % gesenkt und der Descrambler 22 entsprechend eingestellt, daß die Signale ausgewertet werden können. Dadurch kann bei der Synchronisation des Synchronisationsimpulses mit den Sendedaten bzw Empfangsdaten der Fall nicht eintreten, daß die Differenz der Impulshöhe gleich Null wird. Alternativ kann anstelle einer Ansteuerung über eine Software eine Entkopplungsstufe empfänger- seitig vorgesehen sein, die vorteilhafterweise zwischen Auswerteeinheit 19 und Descrambler 22 angeordnet ist. Dadurch können Rückwirkungen verhindert werden, die eine Erkennung der Daten unterbinden würde.Furthermore, it is advantageously provided that the level of the signal amplitudes of the transmission data or reception data and the synchronization pulse are controlled differently. For example, the level of the synchronization pulse is reduced by 30% and the descrambler 22 is set accordingly so that the signals can be evaluated. This can be the case with the synchronization of the synchronization pulse with the send data or receive data do not occur that the difference in pulse height becomes zero. Alternatively, instead of activation via software, a decoupling stage can be provided on the receiver side, which is advantageously arranged between evaluation unit 19 and descrambler 22. This can prevent repercussions that would prevent the data from being recognized.
Des weiteren wird mittels des nicht näher dargestellten Mikroprozessors geprüft, ob ein gegebenenfalls eingegangenes Signal auch zum System gehört. Dies wird ebenfalls durch die Trägererkennung 23 ermittelt, so daß empfangene Fremdsignale, wie beispielsweise durch eine Garagentorsteuerung oder dergleichen, zu keiner Störung des Systems führen.Furthermore, the microprocessor (not shown in detail) is used to check whether a signal that may have been received also belongs to the system. This is also determined by the carrier detection 23, so that received external signals, such as, for example, by a garage door control or the like, do not lead to a fault in the system.
Des weiteren wird durch die Trägererkennung 23 ermittelt, wenn mehrere Signale eingegangen sind und zum System gehören. Über die Software des Mikroprozessors wird automatisch der Sende- und Empfangstakt bzw. -zeit in Abhängigkeit der Teilnehmer verkürzt, damit ein möglichst großer Teilnehmerkreis störungsfrei miteinander kommunizieren kann. Die maximale Begrenzung der miteinander kommunizierenden Teilnehmer liegt in der Taktzeit, die mindestens benötigt wird, um eine vollständige Übertragung eines Datensatzes zu bewirken. Des weiteren kann aufgrund der Trägererkennung 23 eine Energieeinsparung ermöglicht sein, die über den Mikroprozessor das System abschaltet, wenn keine Informationen empfangen werden.Furthermore, the carrier detection 23 determines when several signals have been received and belong to the system. The software of the microprocessor automatically shortens the send and receive cycle or time depending on the participants, so that the largest possible group of participants can communicate with one another without interference. The maximum limitation of the communicating participants lies in the cycle time that is required at least to effect a complete transmission of a data record. Furthermore, energy savings can be made possible due to the carrier detection 23, which saves the system via the microprocessor if no information is received.
Die Entwürfelung der Empfangsdaten durch den Descrambler 22 kann beispielsweise gemäß der Darstellung in Figur 2 festgelegt werden. Bei der Übertragung der Sendedaten gehen die digitalen Rechteckimpulse in Sinusschwingungen über, wie beispielsweise durch die Sinuswelle 26 und 27 dargestellt ist. Die Länge eines Bits kann beispielsweise durch die Punkte A und B definiert sein, wobei der Punkt A bei einem Nulldurchgang liegt und das Ende des Bits durch eine Schnittstelle zwischen zwei phasenverschobenen Signalen 26, 27 liegen kann Die Lange eines Bits kann ebenso durch weitere Merkmale, die von den oben beschriebenen abweichen, gekennzeichnet sein Innerhalb der Phasenverschiebung gemäß der schraffierten Flache ist ein angenähertes Rechtecksignal bzw ein Impuls dargestellt, der den über- sendeten Informationsdaten entspricht. Dieser Rechteckimpuls wird von der Deco- diervorrichtung aufgenommen und entschlüsselt, entsprechend der Reihenfolge der eingehenden Rechteckimpulse, so daß dann wiederum entschieden werden kann, welche Bitfolge high oder Iow angelegt wurde, um die menschlichen Eigenschaften zu definieren.The descrambler 22 can be used to descramble the received data, for example, as shown in FIG. During the transmission of the transmission data, the digital rectangular pulses change into sinusoidal oscillations, as is represented, for example, by the sine wave 26 and 27. The length of a bit can be defined, for example, by points A and B, point A being at a zero crossing and the end of the bit being able to lie between two phase-shifted signals 26, 27 by means of an interface. that differ from those described above, be marked Within the phase shift according to the hatched area, an approximate square wave signal or a pulse is shown, which transmitted information data corresponds. This square-wave pulse is received by the decoding device and decrypted in accordance with the sequence of the incoming square-wave pulses, so that it can then again be decided which bit sequence was applied high or low to define the human characteristics.
Durch dieses Verfahren und die Schaltung zur Durchführung des Verfahrens ist eine störsichere Übertragung von Informationen gewährleistet, welche insbesondere bei modernen Kommunikationssystemen mit einem Funkweg besonders vorteilhaft eingesetzt werden können. This method and the circuit for carrying out the method ensure interference-free transmission of information, which can be used particularly advantageously in modern communication systems with one radio path.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Senden und Empfangen von Daten von zumindest zwei miteinander kommunizierenden Datenaustauschträgem, dadurch gekennzeichnet, a) daß Sendedaten nach einem Zufallsprinzip verwürfelt werden, b) daß gleichzeitig den verwürfelten Sendedaten ein Synchronisationsimpuls eines Sendetaktes überlagert wird, c) daß die Sendedaten und die Synchronisationsimpulse gemeinsam von einem Datenaustauschträger ausgesandt und von zumindest einem weiteren Datenaustauschträger empfangen werden,1. A method for sending and receiving data from at least two communicating data exchange carriers, characterized in that a) that transmission data are scrambled at random, b) that a synchronization pulse of a transmission clock is superimposed on the scrambled transmission data, c) that the transmission data and the Synchronization pulses are sent together by one data exchange carrier and received by at least one further data exchange carrier,
d) daß die Synchronisationsimpulse zu einem Empfangstakt einer Taktübertra- gunseinheit (21 ) synchronisiert werden, e) daß die synchronisierten Empfangsdaten entwürfelt werdend) that the synchronization pulses are synchronized to a reception clock of a clock transmission unit (21), e) that the synchronized reception data are descrambled
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationsimpuls mit dem Empfangstakt phasen- und zeitgleich synchronisiert wird Method according to Claim 1, characterized in that the synchronization pulse is synchronized with the reception clock in phase and at the same time
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenmodulationsverfahren eingesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an intermediate modulation method is used.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und der Empfänger im Halbduplex-Verfahren betrieben werden.4. The method according to claim 3, characterized in that the transmitter and the receiver are operated in half-duplex.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendedaten und Synchronisationsimpulse von der Übertragung über einen Filter (14) geführt werden und die Sendedaten und Synchronisationsimpulse auf eine Bandbreite begrenzt werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission data and synchronization pulses from the transmission via a filter (14) are performed and the transmission data and synchronization pulses are limited to a bandwidth.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsdaten und Synchronisationsimpulse nach der Übertragung zuerst einem Filter (18) zugeführt werden, durch den die Empfangsdaten und Synchronisationsimpulse auf eine Bandbreite begrenzt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the received data and synchronization pulses after transmission are first fed to a filter (18) through which the received data and synchronization pulses are limited to a bandwidth.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Steuerung der Empfangstakt von der Taktrück- übertragungseinheit (21 ) so lange verschoben wird, bis ein Low-Signal der Empfangsdaten und ein High-Signal des Empfangstaktes als ein an das Low- Signal der Empfangsdaten umittelbar sich anschließendes High-Signal mit einem weiteren High-Signal des Empfangstaktes übereinstimmt7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by means of a controller, the receive clock from the clock return transmission unit (21) is shifted until a low signal of the received data and a high signal of the received clock as a low - Signal of the received data immediately following high signal matches another high signal of the receive clock
8 Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine ansteigende8. The method according to claim 7, characterized in that an increasing
Flanke des Impulses vom Empfangstakt der Mitte eines Impulses den Empfangsdaten zugeordnet wird. Edge of the pulse from the reception clock of the middle of a pulse is assigned to the reception data.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Signaiamplituden der Sendedaten und der Synchronisationsimpulse unterschiedlich hoch angesteuert wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the level of the signal amplitudes of the transmission data and the synchronization pulses is driven at different levels.
10. Verfahren zu einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer dem Descrambler (22) vorgeschalteten Entkopplungsstufe die Sendedaten und Synchronisationsimpulse entkoppelt werden.10. The method for one of claims 1 to 8, characterized in that the transmission data and synchronization pulses are decoupled in a decoupling stage connected upstream of the descrambler (22).
11 Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche11 circuit for performing the method according to one or more of the preceding claims
- mit einem Scrambler (12) zur Verwürfelung von Daten,with a scrambler (12) for scrambling data,
- mit einer Taktübertragungseinheit (13), welche parallel zum Scrambler (12) geschalten ist und den verwürfelten Sendedaten ein Synchronisationsimpuls überlagert,with a clock transmission unit (13), which is connected in parallel to the scrambler (12) and superimposes a synchronization pulse on the scrambled transmission data,
- mit einem Transceiver (16),- with a transceiver (16),
- mit einer Einrichtung (19), und einer Taktrückübertragungseinheit (21 ), die parallel geschalten ist und die Synchronisationsimpulse mit einem Empfangstakt synchronisiert,- With a device (19) and a clock retransmission unit (21) which is connected in parallel and synchronizes the synchronization pulses with a reception clock,
- mit einem der Einrichtung (19) nachgeschaltenen Descrambler (22)- With a descrambler (22) connected downstream of the device (19)
12 Schaltung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig dem Scrambler (12) ein Ausgangsfilter (14) nachgeschalten ist12 Circuit according to claim 11, characterized in that an output filter (14) is connected downstream of the scrambler (12) on the transmission side
13 Schaltung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (19) empfangsseitig ein Filter (18) vorgeschalten ist 13 Circuit according to claim 1 1 or 12, characterized in that the device (19) upstream of a filter (18)
14. Schaltung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (14, 18) eine Bandbreite von +/- 12,5 kHz (- 3dB) aufweisen.14. Circuit according to claim 11 or 13, characterized in that the filters (14, 18) have a bandwidth of +/- 12.5 kHz (- 3dB).
15. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender und Empfänger Datensignale frequenzmoduliert nach dem FSK-Verfahren sendet und empfängt.15. Circuit according to one of claims 11 to 14, characterized in that a transmitter and receiver transmits and receives data signals frequency-modulated according to the FSK method.
16. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsrate zumindest das Einfache von 4.800 Baud ist.16. Circuit according to one of claims 11 to 14, characterized in that the transmission rate is at least the simple of 4,800 baud.
17. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Descrambler (22) eine Trägererkennungseinheit (23) vorgeschalten ist.17. Circuit according to one of claims 11 to 16, characterized in that the descrambler (22) is connected upstream of a carrier detection unit (23).
18. Schaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägererkennungseinheit (23) von einem Mikroprozessor gesteuert ist.18. Circuit according to claim 17, characterized in that the carrier detection unit (23) is controlled by a microprocessor.
19 Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Descrambler (22) eine Entkopplungsstufe angeordnet ist. 19 Circuit according to one of claims 11 to 18, characterized in that a decoupling stage is arranged in front of the descrambler (22).
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