DE4006424C2 - Datenübertragungsvorrichtung mittels Streuspektrum-Kommunikation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenübertragungsvorrichtung zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen an getrennten Positionen angeordneten Einheiten unter Einsatz eines Kommunikations-Verfahrens mittels Streuspektrum. Sie bezieht sich speziell auf eine Datenübertragungsvorrichtung für die Datenübertragung zwischen Einheiten unter Verwendung zweier Arten von pseudo-stochastischer Binärsequenzen maximaler Länge (M-Sequenzen).

In jüngerer Zeit wurde im Zusammenhang mit der Fabrikautomatisierung ein System in Erwägung gezogen, in welchem Bearbeitungsprogramme, Bearbeitungsdaten und dgl., die z. B. für die Steuerung eines Bearbeitungszentrums verwendet werden, in einem Speichermodul gespeichert sind, das in einer Palette angeordnet ist, an der ein Werkstück angebracht wird. Beim Transport der Palette zu dem Bearbeitungszentrum wird der Inhalt des Speichermoduls automatisch ausgelesen und in die Steuerung geladen.

Ein solches Datenübertragungssystem zum Einsatz in Fabrikautomatisierungs- Systemen ist vorzugsweise als kontaktloses Übertragungssystem ausgebildet. Zu diesem Zweck wurden drei Arten von kontaktlosen Übertragungssystemen vorgeschlagen, nämlich ein System mit Übertragung durch hochfrequente elektromagnetische Wellen, ein System mit optischer Kopplung und ein System mit elektromagnetischer Induktionskopplung.

Da bei dem mit Übertragung durch hochfrequente elektromagnetische Wellen arbeitenden System Mikrowellen verwendet werden, sind die Installationsbedingungen der peripheren Geräte aufgrund von Reflexionen usw. starken Einschränkungen unterworfen. Bei Systemen mit optischer Kopplung besteht das Problem der Verschmutzung durch Öl oder Staub. Deshalb wurden in jüngerer Zeit Systeme mit elektromagnetischer Induktionskopplung bevorzugt, die auch unter den harten Einsatzbedingungen, wie sie bei der Fabrikautomatisierung vorliegen, stabil arbeiten.

In Systemen mit elektromagnetischer Induktionskopplung, bei denen die Datenübertragung zwischen zwei Einheiten durch Annähern der in den beiden Einheiten vorgesehenen Induktionsspulen, d.h. durch Transformatorkopplung, erfolgt, nimmt die Stärke des elektromagnetischen Feldes umgekehrt proportional mit der dritten Potenz der Entfernung ab. Falls der Abstand zwischen den Spulen nicht auf wenige Millimeter oder darunter verringert werden kann, ist eine stabile Datenkommunikation nicht gewährleistet, da in der Fabrik starke äußere Störungen vorhanden sind. Im Vergleich zu den mit hochfrequenten Wellen oder mit Optokopplern arbeitenden Systemen, bei denen der Übertragungsabstand vergleichsweise groß sein kann, stellt die Tatsache, daß die beiden Einheiten bis auf einen Abstand von wenigen Millimetern angenähert werden müssen, einen Nachteil für das mit elektromagnetischer Induktionskopplung arbeitende System dar, der seine praktische Einführung verzögert hat.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben deshalb ein System vorgeschlagen (ältere Anmeldung gemäß DE-OS 39 28 571), mit dem sich der Übertragungsabstand vergrößern läßt, indem bei einem System mit elektromagnetischer Induktionskopplung Kommunikations- Verfahren mittels Streuspektrum angewendet werden.

Derartige Kommunikationsverfahren sind beispielsweise in R.C. Dixon: "Spread Spectrum Systems", New York 1976, beschrieben.

Auf der Sendeseite sind beispielsweise zwei Arten von M-Sequenz- Generatoren vorgesehen, und es werden in Abhängigkeit von den Datenbits 0 und 1 verschiedene M-Sequenz-Signale gesendet. Auf der Empfangsseite sind die beiden M-Sequenz-Signale der Sendeseite als Referenzwerte in einem Speicher gespeichert. Nach der Abtastung der Empfangssignale mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz werden nacheinander die Korrelationen zwischen den abgetasteten Empfangssignalen und jedem der beiden M-Sequenz- Referenzwerte parallel berechnet. Sodann werden die beiden berechneten Korrelationswerte miteinander verglichen. Da der Korrelationswert bei Übereinstimmung des Empfangssignals und der Referenzwert-Sequenz größer ist als der Korrelationswert, bei dem das Empfangssignal und die Referenzwert-Sequenz voneinander abweichen, werden Datenbits 0 oder 1 ausgegeben, die demjenigen Referenzwert entsprechen, der bei der Berechnung des größeren Korrelationswerts verwendet wurde.

In der Datenübertragungsvorrichtung, bei der das Vorhandensein oder das Fehlen der Auto-Korrelation zwischen dem Empfangssignal und den Referenzwerten unter Verwendung der beiden Arten von M-Sequenz-Signalen in der oben beschriebenen Weise ermittelt wird, ist der Korrelationswert für den Fall, daß eine der Signal-Anordnungen abweicht, sehr viel kleiner als für den Fall, daß die Signal-Anordnungen zwischen den gleichen beiden M-Sequenz- Signalen übereinstimmen. Das Signal/Rausch-Verhältnis des Empfangssignals ist bei Übereinstimmung im Vergleich zu dem Signal bei Nichtübereinstimmung recht hoch. Und zwar verringert sich bei M-Sequenzen mit der Wortlänge 2^N-1 der Korrelationswert auf -1(2^N-1), wenn die Reihe um eine Stufe abweicht.

Ein solches Übertragungsverfahren, bei dem die Datenbits "1" und "0" durch zwei verschiedene M-Sequenzen repräsentiert werden, ist auch in der deutschen Patentschrift DE 30 26 143 C2 beschrieben.

In dem oben zitierten Buch von R. C. Dixon wird auf S. 57, 2. Absatz, die Möglichkeit diskutiert, im Empfänger zwei phasenverschobene Korrelatoren für dieselbe M-Sequenz zur Verkürzung der Synchronisationszeit vorzusehen. Außerdem ist dort beschrieben, daß zwei phasenverschobene gleiche M-Sequenzen für die Kommunikation auf zwei verschiedenen Kanälen verwendet werden können.

Wenn jedoch die gegenseitige Korrelation von zwei Arten von M-Sequenz-Signalen in bezug auf das Empfangssignal der M-Sequenzen berechnet wird, das von dem Referenzwert abweicht, ist der abgeleitete Korrelationswert in Abhängigkeit von der Position der Sequenz unterschiedlich. Ein befriedigendes Signal/Rausch-Verhältnis in der Auto-Korrelation ist nicht gewährleistet.

Da außerdem für die Datenbits 0 bzw. 1 zwei Arten von M-Sequenz-Signalen erzeugt werden, benötigt man zwei unterschiedliche M-Sequenz- Signal-Generatorschaltungen, so daß die Schaltung recht kompliziert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenübertragungsvorrichtung mittels Streuspektrum-Kommunikation zu schaffen, mit der ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis gewährleistet ist. Dabei soll die Schaltung zur Erzeugung des M-Sequenz-Signals vereinfachbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 1.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung von M-Sequenz- Signalen, die in der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden,

Fig. 3 zeigt Ausführungsbeispiel einer Korrelatorschaltung zur Berechnung der Korrelation der empfangenen M-Sequenzen in Fig. 1,

Fig. 4 zeigt in einem Zeitdiagramm die Sendeverzögerung der M-Sequenz-Signale für eine Bit-Transfer-Anforderung,

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Korrelationsberechnung gemäß der Erfindung in Anbetracht der Übertragungsverzögerung.

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Lese/Schreib-Einheit und 12 ein Speichermodul. Die Lese/Schreib-Einheit 10 ist in einem Bearbeitungszentrum oder dergl., z. B. in einem Fabrikautomatisierungssystem, installiert. Das Speichermodul 12 ist für eine Palette vorgesehen, die sich in einem Palettenstapel befindet und an der ein Werkstück angebracht ist. Wenn die Palette zu dem Bearbeitungszentrum gefördert wird, werden Bearbeitungsprogramme, Bearbeitungsdaten oder dgl., die in dem Speichermodul 12 gespei­ chert sind, von der Lese/Schreib-Einheit 10 ausgelesen und in eine Steuereinrichtung des Bearbeitungszentrums geladen.

Die Lese/Schreib-Einheit 10 besitzt eine Steuerung 14 zur Durchführung eines Lese- oder eines Schreibzugriffs nach Maßgabe eines von einem Host-Computer kommenden Befehls. Die von der Steuerung 14 zu dem Speichermodul 12 zu übertragenden Daten werden einer Modulatorschaltung 16 zugeführt und in dieser frequenzmoduliert. Das frequenzmodulierte Signal wird in einem Verstärker 18 verstärkt und anschließend einer Sende-Induktionsspule 20 zugeführt.

In dem Speichermodul 12 befindet sich eine Empfangs-Induktionsspule 22, die so angeordnet ist, daß sie der Sende-Induktionsspule 20 der Lese/Schreib-Einheit 10 gegenüberliegt. Ein in der Induktionsspule 22 induziertes Empfangssignal wird von einer Demodulatorschaltung 24 demoduliert, so daß die ursprünglichen Datenbits zurückgewonnen werden, die dann einer Speichersteuerung 26 zugeführt werden. Wenn von der Lese/Schreib-Einheit 10 der Schreib-Zugriff empfangen wird, aktiviert die Speichersteuerung 26 einen Speicher 28 und ermöglicht das Einschreiben von im Anschluß an den Schreib-Zugriff gesendeten Daten unter einer vorbestimmten Adresse in den Speicher 28. Wenn hingegen von seiten der Lese/Schreib-Einheit 10 ein Lese-Zugriff empfangen wird, liest die Speichersteuerung 26 die Daten aus, die in dem Speicher 28 unter der durch den Lese-Zugriff bezeichneten Adresse gespeichert sind. Sodann überträgt die Speichersteuerung 26 jedesmal, wenn von der Lese/Schreib-Einheit 10 die Bit-Transfer- Anforderung erzeugt wird, die ausgelesenen Daten bitweise zu der Lese/Schreib-Einheit 10.

Als Speicher 28 dient ein nichtflüchtiger Speicher, z. B. ein EEPROM. Zur Stromversorgung für das Speichermodul 12 wird das in der Induktionsspule 22 induzierte Signal von einer Gleichrichterschaltung gleichgerichtet und daraus eine elektrische Betriebsspannung gewonnen, so daß keine Batterie erforderlich ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 werden bei der jeweils ein Bit umfassenden Übertragung, die das Speichermodul 12 bei jeder Bit-Transfer-Anforderung der Lese/Schreib-Einheit 10 ausführt, M-Sequenz-Signale übertragen; auf der Empfangsseite wird die Korrelation berechnet, und die Übertragungs-Bits werden demoduliert.

Das ausgelesene Bit-Ausgangssignal 1 oder 0 wird von der Speichersteuerung 26 einem M-Sequenz-Generator 30 zugeführt.

Der M-Sequenz-Generator 30 erzeugt das M-Sequenz-Signal mit einer Wortlänge 63 (=2⁶-1). Er besitzt deshalb ein Schieberegister 32 mit sechs Stufen, bestehend aus den Schiebebits b₀ bis b₅, und einem EXKLUSIV-ODER-Glied 34, das die Ausgangssignale der beiden Schieberegisterstufen b₀ und b₁ auf der Ausgangsseite des Schieberegisters 32 aufnimmt, eine EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung durchführt und das Ergebnis an die Register-Eingangsstufe b₅ liefert.

Mit Hilfe einer Ladeschaltung 36 wird entweder der Anfangswert "111111" in das Schieberegister 32 geladen, der in einer ersten Einstellvorrichtung 38 gesetzt wurde, oder der Anfangswert "101111", der in einer zweiten Einstellvorrichtung 40 gesetzt wurde. Das heißt, wenn die Speichersteuerung 26 an die Ladeschaltung 36 das Datenbit 1 übergibt, setzt diese das Schieberegister 32 auf den Anfangswert aus der ersten Einstellvorrichtung 38 und liefert an die Anfangsstufe des Schieberegisters 32 einen Schiebetakt, durch den das erste M-Sequenz-Signal mit der Wortlänge 63 erzeugt wird.

Wenn die Speichersteuerung 26 an die Ladeschaltung 36 hingegen das Datenbit 0 übergibt, lädt diese den in der zweiten Einstellvorrichtung 40 gesetzten Anfangswert in das Schieberegister 32. Ähnlich wie oben wird durch das Verschieben mit Hilfe des Schiebetakts das zweite M-Sequenz-Signal erzeugt, dessen Start-Position abweicht, obwohl es sich um das gleiche M-Sequenz-Signal handelt.

Das Ausgangssignal des M-Sequenz-Generators 30 wird über einen Verstärker 42 einer Sende-Induktionsspule 44 zugeführt.

Die Lese/Schreib-Einheit 10 besitzt eine Empfangs-Induktionsspule 46, die bei der Datenübertragung der Sende-Induktionsspule 44 gegenüberliegt. Das in der Induktionsspule 46 induzierte Signal wird in einem Verstärker 48 verstärkt und anschließend einer ersten und einer zweiten Korrelatorschaltung 50 bzw. 52 zugeführt.

Um den Empfang des ersten M-Sequenz-Signals zu erkennen, das eine spezielle Anordnungsfolge besitzt und durch Laden des Anfangswerts "111111" in das Schieberegister 32 gesendet wird, berechnet die erste Korrelatorschaltung 50 die Korrelation zwischen dem aus dem Verstärker 48 kommenden Empfangssignal und einem Referenzwert (des ersten M-Sequenz-Signals), der in einem Referenzwert- Speicher 54 gespeichert ist.

Um den Empfang des zweiten M-Sequenz-Signals zu erkennen, dessen Start-Position sich von der des ersten M-Sequenz-Signals unter­ scheidet und das eine spezielle Anordnungsfolge besitzt und durch Laden des Anfangswerts "101111" in das Schieberegister 32 erzeugt wird, berechnet die zweite Korrelatorschaltung 52 die Korrelation zwischen dem aus dem Verstärker 48 kommenden Empfangssignal und einem Referenzwert (des zweiten M-Sequenz-Signals), der in einem Referenzwert-Speicher 56 gespeichert ist. Die Ausgangssignale der Korrelatorschaltungen 50 und 52 werden einem Komparator 66 zugeführt. Die durch die Korrelatorschaltungen 50 und 52 gewonnenen Korrelationswerte werden verglichen und dadurch das Datenbit 1 oder 0 demoduliert.

Im folgenden seien die beiden Arten von M-Sequenz-Signalen, die von dem M-Sequenz-Generator 30 in dem Speichermodul 12 (Fig. 1) erzeugt werden, anhand von Fig. 2 beschrieben.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Prinzips, nach dem das Schieberegister 32 die M-Sequenzen eines Worts mit der Wortlänge 63 (= 2⁶-1) erzeugt. In Fig. 2 wird als Anfangswert zur Erzeugung des M-Sequenz-Signals der Wert "111111" in das 6-Bit-Schieberegister mit den Registerstufen b₀ bis b₅ eingegeben. Wenn in diesem Zustand Schiebetaktimpulse nacheinander von außen in die Eingangsstufe b₅ des Schieberegisters 32 eingegeben werden, werden 63 Zustände gebildet, die in Fig. 2 mit m₀₁ bis m₆₃ bezeichnet sind, d. h. jedesmal, wenn der Taktimpuls eingegeben wird, wird das b₀-Bit nach außen abgegeben, und die Bits b₀ und b₁ werden in dem EXKLUSIV-ODER-Glied 34 einer EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung unterzogen und auf das Eingangsbit b₅ gegeben. Nach 63 Schiebetaktimpulsen hat der Inhalt des Schieberegisters 32 schließlich folgenden Wert:

b₅b₄b₃b₂b₁b₀ = 111110.

Wenn ein weiterer Schiebetaktimpuls eingegeben wird, nimmt der Inhalt des Schieberegisters 32 wieder den Wert "111111" an.

Die Signal-Sequenz mit einem von einer durchgezogenen Linie umgebenen Rahmen an der b₀-Bit-Position in der Ausgangsstufe wird durch das erste M-Sequenz-Signal mit der Wortlänge 63 gesetzt und ergibt die ursprüngliche M-Sequenz für eine Zustandsänderung des Schieberegisters, die in Fig. 2 gezeigt ist. Das heißt, durch Laden des dem Datenbit 1 von der Speichersteuerung 26 entsprechenden Anfangswerts "111111" in das Schieberegister 32 durch die Ladeschaltung 36 wird das ursprüngliche M-Sequenz-Signal als erste M-Sequenz erzeugt.

Für das Datenbit 0 von der Speichersteuerung 26 wird der Anfangswert

b₅b₄b₃b₂b₁b₀ = 101111

in das Schieberegister 32 geladen. Dieser Anfangswert kennzeichnet den Zustand des Schieberegisters 32 in der 27. Ordnungs-Position, die in Fig. 2 mit m₂₇ bezeichnet ist.

Das in Fig. 2 von dem rechteckigen Vollinien-Rahmen umgebene erste M-Sequenz-Signal sei M₀₁ und das von einem Strichlinien-Rahmen umgebene zweite M-Sequenz-Signal, das von der 27. Ordnungs-Position des M₀₁-Sequenz-Signals an erzeugt wird, sei M₂₇ genannt. Ferner seien die Start-Position m₀₁ die des ursprünglichen M₀₁-Sequenz-Signals und die Start-Position m₂₇ die des M₂₇-Sequenz-Signals. Diese wird separat erzeugt und auf die mittlere Position der M₀₁-Sequenz gesetzt.

Das heißt, in der M-Sequenz ist zwischem dem M₀₁-Sequenz-Signal und dem M₂₇-Sequenz-Signal eine Positionsabweichung von 26 Sequenzen vorgesehen.

Der Grund dafür, daß das M₀₁-Sequenz-Signal, das von dem Anfangswert m₀₁ des ursprünglichen M-Sequenz-Signals aus startet, und das M₂₇-Sequenz-Signal, das von der zentralen Position m₂₇ der ursprünglichen M₀-Sequenz aus startet, verwendet werden, ist der, daß gewährleistet sein soll, daß bei der Berechnung der Korrelation zwischen dem M₀₁-Sequenz-Signal und dem M₂₇-Sequenz-Signal die Abweichung von dem Spitzenwert, bei dem die Sequenzen übereinstimmen, auf -1/(2^N-1) gesetzt ist. Andererseits entspricht die Bitänderung zwischen den Anfangswerten "111111" und "101111" einem Bit, wobei sie nur in einer einzigen Bit-Position abweichen, wodurch die Ladeschaltung 36 vereinfacht wird.

Fig. 3 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Korrelator- Schaltung 50 für die Lese/Schreib-Einheit 10 von Fig. 1. Die zweite Korrelatorschaltung 52 hat im wesentlichen gleichen Auf­ bau und unterscheidet sich nur in dem Referenzwert.

In der Schaltung von Fig. 3 wird das von der Induktionsspule 46 empfangene Signal in dem Verstärker 48 verstärkt. Das verstärkte Signal wird von einem A/D-Wandler 58 abgetastet und in Form von Abtastproben-Daten S₁ bis S_n sequentiell in einem Schieberegister 60 gespeichert.

Es sei nun angenommen, daß die Periode zur Erzeugung des dem Datenbit 1 entsprechenden M₀₁-Sequenz-Signals mit der Wortlänge 63 durch den M-Sequenz-Generator 30 auf 63 µs und die Abtastperiode des A/D-Wandlers 58 z. B. 100 ns gesetzt sind. Es werden dann pro M₀₁-Sequenz-Signal 630 Abtastproben in dem Schieberegister 60 gespeichert.

Hinter dem Schieberegister 60 sind Multiplizierer 62-1 bis 62-n angeordnet. Ihre Zahl n entspricht der Stufenzahl des Schieberegisters 60 und beträgt z. B. 630. Den Multiplizierern 62-1 bis 62-n werden Referenzwerte R₁ bis R_n des M₀₁-Sequenz-Signals zugeführt, das in die 630 Daten unterteilt ist, die der Zahl der Abtastzeitpunkte entsprechen und in dem Referenzwertspeicher 24 gespeichert wurden. Diese Referenzwerte R₁ bis R_n werden mit den betreffenden Abtastdaten S₁ bis S_n multipliziert. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 62-1 bis 62-n werden einer Addierschaltung 64 zugeführt. Die Korrelationswerte ergeben sich durch Addition der Ausgangssignale aller Multiplizierer.

Somit führt die in Fig. 3 gezeigte erste Korrelatorschaltung 50 die Korrelationsrechnung nach folgender Gleichung aus:

C(T) = Σ S(n) · R(n),

worin
S(n) die Abtastdaten und
R(n) die Referenzwertdaten
bedeuten.

Die zweite Korrelatorschaltung 52 arbeitet in ähnlicher Weise wie die erste Korrelatorschaltung 50 mit dem einzigen Unterschied, daß das M₂₇-Sequenz-Signal, bei dem die Zwischenposition m₂₇ des M₀₁-Sequenz-Signals auf die Start-Position gesetzt ist, in 630 Werte unterteilt ist, die der Zahl der Abtastzeitpunkte entsprechen und als Referenzwerte in die Multiplizierer 62-1 bis 62-n von Fig. 3 eingegeben werden. Falls der Vergleich ergibt, daß der erstere Korrelationswert größer ist, wird das Datenbit 1 ausgegeben. Falls hingegen der letzte Korrelationswert größer ist, wird das Datenbit 0 ausgegeben.

Die Korrelationsberechnungen in der ersten und der zweiten Korrelatorschaltung 50 bzw. 52 werden in der Praxis durch das Programm des Computers ausgeführt. Während des Zeitintervalls, in dem die Lese/Schreib-Einheit 10 die Bit-Transfer-Anforderung an das Speichermodul 12 abgibt und das M₀₁-Sequenz-Signal oder das M₂₇-Sequenz-Signal tatsächlich empfangen wird, werden die Empfangsdaten von dem A/D-Wandler 58 abgetastet und in dem Schieberegister 60 gespeichert. Anschließend wird die Korrelations­ berechnung unter Verwendung sowohl der Abtastdaten in dem Schieberegister 60 als auch der Referenzwerte in dem Referenzwert­ speicher ausgeführt.

Bei der tatsächlichen Datenübertragung tritt jedoch, wie in Fig. 4 gezeigt, in dem Zeitintervall nach der Ausgabe der Bit-Transfer- Anforderung von der Lese/Schreib-Einheit 10 an das Speichermodul 12 bis zu dem tatsächlichen Empfang des M₀₁-Sequenz-Signals oder des M₂₇-Sequenz-Signals eine Übertragungs-Zeitverzögerung τ_d auf. Diese ändert sich in Abhängigkeit von der Lese/Schreib-Einheit 10 und dem Speichermodul 12, und es ist nur die Übertragungs- Zeitverzögerung τ_d der maximalen System-Verzögerungszeit, z. B. τ_d = 3 µs, gewährleistet.

Deshalb werden während 63 µs nicht nur allein das M₀₁-Sequenz-Signal oder das M₂₇-Sequenz-Signal sondern auch die Abtastdaten des Zeitintervalls von beispielsweise 68 µs zu dem die Übertragungs- Zeitverzögerung τ_d = 3 µs addiert ist, in dem in Fig. 3 gezeigten Schieberegister 60 gespeichert. In diesem Fall sind 630 Referenzwertdaten für 680 Abtastdaten in dem Schieberegister 60 vorgesehen, und es ist ungewiß, an welchen Positionen der 680 Abtastdaten die 630 Abtastdaten der M₀₁- oder M₂₇-Sequenz-Signale liegen. Es ist deshalb nicht bekannt, zwischen welcher Schiebe­ register-Position und welchem Referenzwert die Korrelationsberechnung ausgeführt wird.

Das heißt, zwischen den Abtastdaten in dem Schieberegister 60 und den Referenzwertdaten in dem Referenzwertspeicher 54 und 56 bestehen die in Fig. 5 gezeigten Korrespondenzen.

Deshalb werden bei der Korrelationsberechnung beispielsweise die Seite der Referenzwerte sequentiell gegenüber den Abtastdaten in dem Schieberegister 60 datenbitweise verschoben und die Korrelationsberechnung ausgeführt. Zunächst werden z. B. die Referenzwerte R₁ bis R₆₃₀ für die Abtastdaten S₁ bis S₆₃₀ berechnet. Dann werden die Korrelationsberechnungen der Referenzwerte R₁ bis R₆₃₀ für die Abtastdaten S₁ bis S₆₃₁ ausgeführt. Ähnlich wie oben werden die Referenzwerte R₁ bis R₆₃₀ sequentiell verschoben, und die Korrelationsberechnungen werden bezüglich der verbleibenden Daten in der Zeitverzögerung τ_d durchgeführt.

Durch diese Korrelationsberechnungen läßt sich der Korrelationswert mit einem mit dem Referenzwert zusammenfallenden Spitzenwert auch dann berechnen, wenn das M₀₁-Sequenz-Signal oder das M₂₇-Sequenz-Signal einer Sequenz in irgendeiner beliebigen Position in dem Schieberegister 60 existiert. Bei den Korrelationsberechnungen von Fig. 5 wird die Referenzwertseite schrittweise verschoben. Es ist jedoch auch möglich, die Korrelationsberechnungen durchzuführen, indem man die Referenzwertseite festhält und die Abtastdaten sequentiell verschiebt.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, existiert das M₀₁-Sequenz-Signal oder das M₂₇-Sequenz-Signal an einer passenden Position in dem Zeitintervall T, in dem die Zeit T₀ zur Erzeugung des M-Sequenz-Signals zu der Zeitverzögerung τ_d addiert ist. Wenn die Zeitverzögerung τ_d für das M₀₁-Sequenz-Signal oder das M₂₇-Sequenz-Signal kurz ist, wird die datenfreie Periode nach Beendigung des M₀₁-Sequenz-Signals bzw. des M₂₇-Sequenz-Signals lang. Wenn die Daten abgetastet und die Korrelationen zwischen den Abtastdaten und den Referenzwerten bezüglich der datenfreien Periode bei kurzer Zeitverzögerung berechnet werden, wird, wie oben erwähnt, nicht die inhärente Auto-Korrelation berechnet, weil in dieser Zeitperiode keine Daten vorhanden sind, so daß die Gefahr besteht, daß kein hohes Signal/Rausch-Verhältnis erreicht wird.

Es ist deshalb zur Eliminierung der datenfreien Periode nach Beendigung der Erzeugung des M₀₁-Sequenz-Signals oder des M₂₇-Sequenz-Signals wünschenswert, daß dann, wenn der in Fig. 1 gezeigte M-Sequenz-Generator 30 die M-Sequenz-Signale erzeugt hat, der der Übertragungs-Zeitverzögerung τ_d nächstfolgende Abschnitt desselben Sequenz-Signals nach dem M₀₁-Sequenz-Signal oder dem M₂₇-Sequenz-Signal addiert und das resultierende Signal gesendet wird.

Bei dem vorangehend beschriebenen Beispiel werden die ausgelesenen Daten von dem Speichermodul 12 als Antwort auf einen Lese- Zugriff von seiten der Lese/Schreib-Einheit 10 hin gesendet. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Sie läßt sich direkt auch auf ein Datenübertragungssystem anwenden, in dem die Daten jedesmal bitweise zwischen zwei Einheiten übertragen werden, wenn von einer der beiden Einheiten an die andere Einheit eine Bit-Transfer-Anforderung abgegeben wird.

Obwohl das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 unter Bezugnahme auf ein System mit elektromagnetischer Induktionskopplung beschrieben wurde, ist eine Anwendung der Erfindung auch bei Systemen möglich, bei denen die Datenübertragung zwischen zwei Einheiten durch hochfrequente elektromagnetische Wellen erfolgt.

Claims (7)

1. Datenübertragungsvorrichtung mittels Streuspektrum-Kommunikation unter Verwendung pseudo-stochastischer Binärsequenzen maximaler Länge (M-Sequenzen) mit

• a) einer ersten Einheit (10) zur Anforderung eines Bittransfers,
• b) einer zweiten Einheit (12), die jedes Mal, wenn sie von der ersten Einheit (10) eine Bittransfer-Anforderung empfängt, einzeln nacheinander Datenbits aussendet, wobei
• c) die zweite Einheit (12) eine Generator-Einrichtung (30) aufweist, zur Erzeugung
  • c1) einer ersten M-Sequenz (M₀₁) einer bestimmten Wortlänge und Reihenfolge zur Repräsentation eines der Logikpegel "0" oder "1",
  • c2) einer zweiten M-Sequenz (M₂₇), die sich durch Verschiebung der Sequenzstartposition aus der ersten M-Sequenz (M₀₁) ergibt zur Repräsentation des anderen der Logikpegel "0" oder "1", und
• d) die erste Einheit (10) aufweist
  • d1) einen ersten Korrelator (50) zur Korrelationswertberechnung zwischen dem Empfangssignal und einem zuvor gespeicherten, mit der ersten M-Sequenz (M₀₁) übereinstimmendes Referenzsignal,
  • d2) einem zweiten Korrelator (52) zur Korrelationswertberechnung zwischen dem Empfangssignal und einem zuvor gespeicherten, mit der zweiten M- Sequenz (M₂₇) übereinstimmendes Referenzsignal,
  • d3) eine Diskriminatoreinrichtung (66) zum Amplitudenvergleich zwischen den von beiden Korrelatoren (50, 52) berechneten Korrelationswerten, womit der Logikwert des übertragenen Datenbits feststellbar ist, und zur Ausgabe eines dem festgestellten Datenbit entsprechenden Ausgangssignals.

2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweiten Einheit (12) vorgesehene Generatoreinrichtung (30) zur Erzeugung der M-Sequenz-Signale das zweite M-Sequenz-Signal erzeugt, indem die mittlere Position des ersten M-Sequenz-Signals als Start-Position gesetzt wird.

3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreinrichtung (30) der M-Sequenz-Signale folgende Teile umfaßt:

• - ein Schieberegister (32), dessen Stufenzahl (N) der vorbestimmten Wortlänge (2^N-1) der M-Sequenz entspricht,
• - einer Gatterschaltung (34) zur EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale zweier vorbestimmter Stufen (b₀, b₁) des Schieberegisters (32) und zur Rückkopplung des Ergebnisses der EXKLUSIV-ODER- Verknüpfung zu der Eingangsstufe (b₅) des Schieberegisters sowie
• - eine Ladeschaltung (36) zum Laden eines Anfangswerts für die Erzeugung eines M-Sequenz-Signals mit vorbestimmter Reihenfolge in das Schieberegister, wenn einer der Logikpegel der Datenbits zu übertragen ist und zum Laden eines anderen Anfangswerts zur Erzeugung des gleichen M-Sequenz-Signals von der genannten mittleren Position aus, wenn der andere Logikpegel der Datenbits zu übertragen ist.

4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Stufenzahl N des Schieberegisters gleich 6 ist und die EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Stufen des Schieberegisters durch die Gatterschaltung ausgeführt und das Ergebnis der EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung der Eingangsstufe zugeführt wird, so daß das Schieberegister ein M-Sequenz-Signal erzeugt,
die Ladeschaltung (36) in Abhängigkeit von einem einen der Logikpegel der Datenbits die Schiebebits b₅b₄b₃b₂b₁b₀ = 111111und in Abhängigkeit von dem anderen Logikpegel der Datenbits die Schiebebitsb₅b₄b₃b₂b₁b₀ = 101111lädt.

5. Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und/oder der zweite Korrelator (50; 52) folgende Teile aufweist:

• - einen Analog/Digital-Wandler (58) zur Abtastung und Analog/-Digital- Umwandlung des Empfangssignals,
• - ein Schieberegister (60) zur Speicherung der von dem Analog/-Digital- Wandler umgewandelten Daten zumindest in dem Umfang einer Wortlänge des ersten M-Sequenz-Signals,
• - eine Gruppe von Multiplizierern (62-1 bis 62-n) zum Multiplizieren jeder der in dem Schieberegister (60) gespeicherten Daten mit den einzelnen nummerngleichen Werten des ersten bzw. des zweiten M-Sequenz-Signals, die zuvor in einem Speicher gespeichert wurden, und
• - einen Addierer (64) zur Berechnung der Summe der Ausgangssignale der Gruppe von Multiplizierern (62-1 bis 62-n).

6. Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Einheit (10, 12) ein Paar Induktionsspulen (20, 22) für die Übertragung der Bit-Transfer-Anforderung umfassen sowie ein zweites Paar Induktionsspulen (44, 46) für die Übertragung der Bitdaten in Abhängigkeit von der Bit-Transfer-Anforderung.

7. Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Einheit eine Lese/Schreib-Einheit (10) ist und zum Einschreiben oder Auslesen von Daten in Abhängigkeit von einem von einem Host-Computer kommenden Befehl dient
und daß die zweite Einheit (12) ein tragbares Speichermodul ist und zum Einschreiben oder Auslesen von Daten in einen bzw. aus einem Speicher in Abhängigkeit von einem Zugriff von seiten der Lese/Schreib-Einheit (10) dient.