DE60111175T2 - Energiesparschaltung eines empfängers - Google Patents

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DE60111175T2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/02Details
    • H04L12/12Arrangements for remote connection or disconnection of substations or of equipment thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem und insbesondere auf ein Datenübertragungssystem, bei dem während kurzer Zeit aber oft mit minimalem Energieverbrauch Datenimpulse übertragen werden müssen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls insbesondere auf ein System, das angewandt werden kann in engster Nähe anderer identischer Systeme.
  • Es gibt mehrere Applikationen, in denen kurze Datenbursts übertragen werden müssen, beispielsweise zum Schaffen einer kontinuierlichen Überwachungsfunktion eines Sensorsignals zu einem Fernempfänger. Wo es viele derartiger Systeme geben kann, die nahe beieinander arbeiten sollen, gibt es auch die Notwendigkeit, einen Zusammenstoß zwischen den Systemen zu vermeiden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass verschiedene Übertragungsfrequenzen verwendet werden, aber dies ist in Bezug auf die Bandbreite ineffizient und steigert die Kosten und den Energieverbrauch des Systems.
  • Das US Patent 5.481.259 beschreibt ein Fern-Messgerät-Auslesesystem mit einer Anzahl Messgerät-Schnittstelleneinheiten, die zu Gruppen zugeordnet sind. Jede Gruppe hat eine zugeordnete Schlafrate, die gegenüber der Schlafrate der nächsten Gruppen vorgeschoben ist, damit man für alle Messgerät-Schnittstelleneinheiten nahezu denselben Betrag an Gesamtenergieeinsparung hat. Aber US 5.481.259 besagt nicht über Funkstörung mit Signalzusammenstoß zwischen Systemen.
  • US Patent 5.752.201 beschreibt ein Funktelefon-Kommunikationssystem, das eine Anzahl Steuerfüllnachrichten spezifiziert, die übertragen werden sollen und ermöglicht es, dass ein mobiles Endgerät während der Übertragung der Nachrichten in eine Energiesparmode geht. In einer Ausführungsform ist die Anzahl n aufeinander folgender Steuerfüllnachrichten variabel und das System reagiert auf eine Änderung in dem Wert von n zum Zusammenstellen und Übertragen einer Nachricht zu dem Endgerät um einen Stromwert n anzugeben. Die Beschreibung besagt, dass es erwünscht ist, mehr als nur eine derartige Nachricht zu benutzen, damit vor Verlust von Information durch Funkstörung geschützt wird. Ein Nachteil ist die zusätzliche Kommunikationskanalkapazität, die erforderlich ist um die doppelten Nachrichten unter zu bringen.
  • Beispiele von Systemen mit derartigen Anforderungen umfassen Herzschlagüberwachungssysteme, wobei ein Herzschlagsignal von einem Sensor zu einer Emp fangsanordnung übertragen wird. Ein weiteres Beispiel sind Körperüberwachungssensoren für Übungsapparatur, beispielsweise Lauf- oder Rennradschuhe, wo ein an dem Fuß des Benutzers gemessenes Geschwindigkeitssignal (unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers) zu einer Empfangsanordnung in der Hand des Benutzers oder am Puls desselben übertragen wird. In dem letzteren Fall kann es sein. dass viele derartige Systeme nahe beieinander angewandt werden, beispielsweise in einer Turnhalle oder auf einem Sportfeld, in einem Radrennkurs oder beim Marathonlauf.
  • Es gibt deswegen einen Bedarf an einem preisgünstigen System mit niedrigem Stromverbrauch und das dennoch vor Signalzusammenstoß schützt.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Datenübertragungssystem geschaffen mit einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender dazu vorgesehen ist, zu Übertragungszeitpunkten Datenbursts zu senden und wobei die Zeitverzögerung zwischen aufeinander folgenden Übertragungszeitpunkten variabel ist, wobei der Sender einen ersten Ortsoszillator aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Zeit der Datenübertragung zu steuern und wobei der Empfänger einen zweiten Ortsoszillator aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Sender weiterhin einen ersten pseudobeliebigen Sequenzgenerator aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Zeitverzögerung zwischen aufeinander folgenden Zeitpunkten zu bestimmen, wobei der Sender dazu vorgesehen ist, Datenbursts mit einem Tastverhältnis von weniger als 5% zu senden, und wobei der Empfänger weiterhin einen zweiten pseudobeliebigen Sequenzgenerator aufweist zur Synchronisation zu dem ersten pseudobeliebigen Sequenzgenerator, und wobei dem Empfänger im Wesentlichen nur in der Zeit entsprechend dem Timing der Datenbursts Energie zugeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein pseudobeliebiges Timing von Datenbursts zur Vermeidung vielfacher Zusammenstöße zwischen benachbarten Systemen, die auf derselben Wellenlänge arbeiten. Dies vermeidet den Bedarf, ein kompliziertes Multiplex-System zu implementieren. Der Empfänger wird derart gesteuert, dass er nur zu der Zeit der Datenbursts (und gerade davor) Energie verbraucht. Die pseudobeliebige Sequenz ist vorhersagbar, so dass der Empfänger bestimmen kann, wann künftige Datenbursts eintreffen werden.
  • Vorzugsweise wird der Sender vorgesehen zum Senden von datenbursts mit einem Tastverhältnis von weniger als 1%.
  • Der Sender und der Empfänger umfassen je eine Energiequelle, die eine nicht neu aufladbare Batterie enthält. Dies wird ermöglicht durch die Energie-Effizienz des Systems.
  • Jeder Datenburst kann einen Kopfteil und einen Datenteil enthalten und der Kopfteil für einen Subsatz der Datenbursts umfasst eine Sequenz, die für den Kopf einzigartig ist, wodurch der Empfänger die Möglichkeit bekommt, Bitzeitinformation zu erhalten. Der Kopfteil für einen Subsatz der Datenbursts kann auch Daten enthalten, welche die Zeitperiode bis an die nächste Nachricht definieren. Dies ermöglicht, dass die pseudobeliebige Sequenzgeneratoren synchronisiert werden.
  • Der Sender kann vorgesehen sein zur Befestigung an einem Schuh und umfasst dann einen Beschleunigungsmesser und eine Verarbeitungseinheit, wobei die Verarbeitungseinheit die detektierte Beschleunigung über die Zeit integriert, und zwar zum Erhalten augenblicklicher Geschwindigkeitswerte, die in den Datenbursts übertragen werden. Der Empfänger kann vorgesehen sein um an dem Puls des Benutzers des Systems getragen zu werden. Dies ermöglicht es, dass ein Geschwindigkeitsüberwachungssystem für Jogger oder Radfahrer implementiert wird.
  • Jeder Ortsoszillator umfasst vorzugsweise einen 32768 Hz Quarzoszillator, der als preisgünstiges Armbanduhrelement verfügbar ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Datenübertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung,
  • 2 im Allgemeinen die Nachrichtenstruktur, wie diese in dem Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
  • 3A eine spezifische "statische" Nachrichtenstruktur, wie diese in dem Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
  • 3B eine spezifische "dynamische" Nachrichtenstruktur, wie diese in dem Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
  • 4 ein Jogging-Schuhsystem, wobei das Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
  • 1 zeigt ein Datenübertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung. Das System umfasst einen Sender 10 und einen Empfänger 12. Der Sender 10 umfasst einen Prozessor 14, der Signale von einem Taktgeber 15 in Form eines Quarzuhr-Oszillators mit einer Frequenz von 32768 Hz empfängt, und einen pseudobeliebigen Sequenzgenerator 16 (der ein Teil des Prozessors 14 sein kann) in Form eines Rückkopplungsschieberegisters maximaler Länge. Der Sender umfasst ebenfalls eine nicht wieder aufladbare Batterie 18, und eine Funkfrequenzsendereinheit 20. Der pseudobeliebige Generator 16 steuert die Zeitverzögerung zwischen aufeinander folgenden Übertragungsinstanzen und der Ortsoszillator 15 schafft ein Bittaktsignal.
  • Der Empfänger 12 umfasst einen entsprechenden pseudobeliebigen Signalgenerator 22 und einen Ortsoszillator 24, einen Prozessor 26, eine Empfangseinheit 28 und eine Wiedergabeanordnung 30. Der Empfänger umfasst ebenfalls eine nicht wieder aufladbare Batterie 32.
  • Die Wirkungsweise des Systems wird nachstehend detailliert beschrieben, und zwar anhand einer bestimmten Verwendung des Systems in einem Lauf- oder Wanderschuh mit einem Sender zum Aussenden von Geschwindigkeits- und/oder Abstandsdaten zu einem Armbandempfänger. Dieses System ermöglicht es, dass ein Läufer die Geschwindigkeit bei Langstreckenläufen in Schritte ausdrücken kann. Bei diesem System ist es notwendig, dass die Geschwindigkeit für den Benutzer oft aktualisiert wird mit einer genauen Abstandsberechnung, sogar, wenn bestimmte Geschwindigkeitssignale nicht erfolgreich empfangen werden. Das System soll auch funktionieren, wenn es andere Benutzer in der Nähe gibt, und soll preisgünstig sein mit einer guten Lebensdauer einer nicht wieder aufladbaren Batterie.
  • Um diese Aufgaben zu erfüllen werden kurze Nachrichten über das Funkgerät gesendet, das möglichst kurze Zeit aktiv ist, indem in dem Empfänger eine bekannte Eintreffzeit eintreffender Nachrichten bestimmt wird. Um einen Zusammenstoß zwischen Systemen zu vermeiden, wenn auf derselben Übertragungsfrequenz gearbeitet wird, senden verschiedene Systeme Daten zu verschiedenen Zeitintervallen.
  • Die Kommunikation zwischen dem Sender und dem Empfänger startet mit einer einmaligen Registrierung "Installation". Dies schafft eine Sender ID, die dem Empfänger mitgeteilt wird, oder der Empfänger wird auf eine andere Art und Weise über einen voreingestellten Sender informiert.
  • Während einer Session erwirbt der Empfänger die Sender ID und synchronisiert den pseudobeliebigen Sequenzgenerator. Während der Session werden kurze Nachrichten gesendet, beispielsweise etwa jede Sekunde eine Nachricht von 10 ms. Die Nach richt enthält Geschwindigkeitsdaten, ermittelt durch einen Beschleunigungsmesser, und durch den Prozessor in augenblickliche Geschwindigkeit umgewandelt. Die Sequenz ermöglicht es, dass der Empfänger Schritt hält mit dem Sender, sogar wenn Nachrichten verloren gehen.
  • Die "Nachrichten" werden etwa einmal in der Sekunde mit einer Bitrate von 2730 Bits in der Sekunde übertragen, d.h. jedes Bit hat eine Dauer gleich 12 Zyklen des Bezugsuhrkristalls von 32 kHz. Ein typischer Mikrocontroller teilt die Bezugstakteingangsrate durch 4 um jeden Instruktionszyklus zu geben. In diesem Fall hat jedes Bit eine Dauer von 3 Instruktionszyklen, was praktisch gesehen das Minimum ist um Daten zu senden oder zu empfangen unter Anwendung eines Einbettungsprogrammcodes wenn der Mikrocontroller durch ein Uhrkristall getaktet wird.
  • Das Übertragungsverfahren kann einfach "On-Off Keying" (OOK) Amplitudenmodulation verwenden, wobei der HF-Träger verwendet wird um binär "1" darzustellen und das Fehlen des Trägers um binär "0" darzustellen.
  • Die Nachrichten sind strukturiert, wie in 2 dargestellt, wobei nur die durch fette Linien umgebenen Teile in allen Nachrichten vorhanden sind.
  • Der (lange) RUN-IN besteht aus einer Reihe binärer "1"en und ist nur in jeder 4. Nachricht vorhanden um die mittlere Übertragungszeit zu reduzieren, wodurch Zeit frei gemacht wird für mehrere Schuhe. Der lange RIN-IN hilft bei der Identifikation des "framing" Musters und markiert die Nachrichten, welche die Zeitdaten (variable Zeitverzögerung bis an die nächste Nachricht) enthalten. Die Sequenz aufeinander folgender "1"en in der Kombination von "RUN-IN" und "Framing" Muster ist länger als in den normalen Daten auftritt, so dass dieser RUN-IN ein einzigartiges Muster definiert. Deswegen kann, wenn die Position des Framingimpulses nicht genau bekannt ist (innerhalb einer einigen Bitperiode), diese in jeder 4. Nachricht identifiziert werden, weil sie unmittelbar dem langen Run-In folgt. Die drei dazwischen liegenden Nachrichten haben nur einen kurzen Run-In (typischerweise 2 Bits), enthalten in dem Framingmuster. Die Länge des langen Run-Ins wird durch Eintritt in eine Zählschleife, und zwar jeweils, wenn eine "1" detektiert wird, wobei das Zählen endet, wenn eine "0" danach detektiert wird. Auf alternative Weise kann ein Block linearen Codes folgen und die Progression durch den Code vor der Detektion einer "0" wird benutzt um die Länge des Run-Ins anzugeben.
  • Das FRAMING-Muster wird verwendet um die empfangende Logik vorzubereiten und zu synchronisieren (innerhalb des Mokrocontrollers der Armbandeinheit), die bereit ist, aufeinander folgende Nachrichtendaten zu akzeptieren. Wenn kombiniert mit dem langen Rin-In bildet dieses Muster ein auf einfache Art und Weise wieder erkennbares einzigartiges Muster von Bits.
  • Jeder DATENBLOCK enthält ein Halbbyte (4 Bits) an Daten aber dies wird zwecks Fehlerdetektion auf 6 Bits erweitert, und zwar zum Reduzieren der maximalen Anzahl aufeinander folgender identischer Bits, und zum Balancieren der Anzahl "0"en und "1"en. Es ist erwünscht, die Anzahl aufeinander folgender identischer Bits aus mehreren Gründen zu begrenzen, beispielsweise zum Fördern der Daten-Slicing in den HF-Empfängerschaltungen. Wenn aber die Grenze für die Anzahl wiederholter Bits kürzer gesetzt wird, müssen mehr "redundante" Bits hinzugefügt werden und dies begrenzt den Betrag an Daten, die getragen werden können, bei einer bestimmten Datenrate und Übertragungszeit.
  • So können beispielsweise zwei Bits zu jedem Halbbyte von 4 Bits hinzugefügt werden, was den längsten "Run" auf 4 Bits begrenzen kann. Dies gibt auch einen bestimmten Datenpegel an "Fehlerfangen", weil bestimmte Muster von Datenbits nicht gültig sind.
  • Eine ausgewuchtete Anzahl "0"en und "1"en kann den "Daten-Slicing-Prozess fördern. Außerdem kann, wenn jeder codierte Block die gleiche Anzahl "1"en hat, ein einziger Bitfehler nur einen nicht gültigen Code erzeugen und der Fehler kann detektiert werden. Dieser Prozess hat Charakteristiken entsprechend dem vorhergehenden Prozess der Begrenzung der Länge der "Runs" und das Codierungsschema kann derart gewählt werden, dass eine geeignete Darstellung der beiden Charakteristiken erzielt wird.
  • Es gibt zwanzig 6-Bit Muster, die drei "1"en und drei "0"en enthalten und es sind nur 16 erforderlich um alle möglichen Daten-Nibbles zu codieren. Der längste Weg desselben Bits innerhalb eines Codes muss 3 sein, wenn aber zwei Codes nacheinander übertragen werden, kann an ihrem Knotenpunkt ein längerer Lauf auftreten. Zwei der Muster starten (und enden) mit drei identischen Bits, so dass durch Eliminierung derselben das Auftreten von Läufen von 6 oder 5 identischen Bits vermieden wird. Es ist nicht möglich, die Möglichkeit von Läufen von 4, die auftreten, völlig zu eliminieren, aber zwei Muster beginnen und enden mit Läufen zweier identischer Bits, so dass, dadurch, dass sie eliminiert werden, das Auftreten von Läufen von vier identischen Bits reduziert wird.
  • Die selektierten 16 Bit Muster können unter Verwendung einer Nachschlagtabelle mit 16 Eingängen codiert werden. Es gibt mehrere Möglichkeiten die 6 Bit Wörter in dem Empfänger zu decodieren, von denen eine Möglichkeit ganz einfach die Verwendung einer weiteren Nachschlagtabelle ist. Aber je nach dem angewandten Codierungsschema kann Decodierung unter Verwendung logischer Elemente möglich sein.
  • Hinter den drei Datenblöcken sind drei etwaige (nicht geschützte) FRLAG Bits vorhanden, die zur zusätzlichen Steuerung oder zum Datentransport verwendet werden können.
  • Die binären Bitfolgen der Nachrichten werden in Reihenfolge von "Hoch" Bit zuerst bis "Niedrig" Bit zuletzt. Die am wenigsten signifikanten Bits werden folglich als letzte übertragen, wobei es eine größere Gefahr gibt, dass Datenfehler auftreten (beispielsweise ein teilweiser "Zusammenstoß" mit einer Nachricht von einem anderen Sender).
  • Die Nachrichten in den Datenblöcken enthalten "Geschwindigkeitsdaten" und "Abstandsdaten", aber das sind keine Absolutwerte, weil sie keine Kalibrierung für den Benutzer enthalten, die in der Armbandeinheit (dem Empfänger) durchgeführt werden kann, wobei der Benutzer imstande ist, den erforderlichen Korrekturfaktor viel mehr auf herkömmliche Art und Weise einzugeben. Es kann einen einfachen Beschleunigungsmesser in dem Schuh geben und die Kalibrierung soll verschiedene Gänge verschiedener Benutzer berücksichtigen. Es kann auch notwendig sein, mehr als nur einen Beschleunigungsmesser zu verwenden.
  • Wenn der Schuh verwendet wird bestehen die "Geschwindigkeitsdaten" aus typischerweise 8 Bits und müssen in jeder Nachricht übertragen werden (d.h. wenigstens einmal je Sekunde). Aber die gesamte "Systemhaushaltung" erfordert viel mehr als 8 Bits und würde nicht auf effiziente Art und Weise die verfügbare Funk- und Verarbeitungsbandbreite verwenden um all diese Daten in jeder Nachricht zu übertragen. Die Haushaltungsdaten ändern sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit, wenn überhaupt, so dass diese zum Bilden einer "Gruppe" von Nachrichten seriell über eine Anzahl aufeinander folgender Nachrichten verteilt werden können. Deswegen werden die Nachrichten in Vierer-Gruppen gegliedert, wobei verschiedene Haushaltungsdaten in jeder Nachricht enthalten sind. Die erste Nachricht in jeder Gruppe kann durch den langen Einlauf aufeinander folgender binärer "1"en identifiziert werden.
  • Sogar verteilt über vier Nachrichten würden die erforderlichen Haushaltungsdaten dennoch die Anzahl Bits übersteigen, die für die "echte" Datennutzlast von Geschwindigkeitsdaten in jeder Nachricht verwendet werden, so dass die Haushaltung über eine Anzahl dieser Gruppen von 4 Nachrichten weiter verteilt werden, beispielsweise über 3 oder 4 derartige Gruppen, um einen totalen "Rahmen" von 12 oder 16 Nachrichten zu geben.
  • Wenn die Schuh-und-Armbandeinheit beim Anfang jeder Session eingeschaltet wird, ist es notwendig, alle Haushaltungsdaten zu übertragen, bevor die Wiedergabeanordnung der Armbandeinheit voll operationell und einwandfrei sein kann. Unmittelbar nach dem "Einschalten" gibt es aber keine "Geschwindigkeitsdaten", die übertragen werden sollen. Deswegen können zu dieser Zeit die Haushaltungsdaten die Geschwindigkeitsdaten in allen Nachrichten ersetzen und können auf diese Weise in einer einzigen Gruppe von vier Nachrichten untergebracht werden, damit die Anforderungszeit reduziert wird.
  • Auf diese Art und Weise gibt es zwei verschiedene Typen Nachrichtenformat, einen für die normale "Bewegungs"-Mode des Schuhs und die andere "statische" Mode, die optimiert ist, damit die Armbandeinheit die richtigen Schuh-Übertragungen und alle aktuellen Daten/Zustandsinformationen schnell "Anfordern" kann. Weiterhin kann, wie nachstehend beschrieben, dieses Timing abhängig sein von der Schuh-ID, so dass es wichtig ist, für die "Registrierung" (das erste Mal, dass eine Armbandeinheit mit dem betreffenden Schuh assoziiert wird) dass die Übertragung des "Feedback Shift Register" (FSR) und der erforderlichen ID in einer einzigen Nachricht erreicht werden kann.
  • Im normalen Betrieb tragen, wenn Geschwindigkeitsdaten übertragen werden müssen, zwei Nibbles die Geschwindigkeitsinformation und ein Nibble erledigt die "Haushaltung", verteilt über den ganzen Rahmen von 12 (oder 16) aufeinander folgenden Nachrichten. Wenn es während der "Anforderungs"-Stufe vor dem Laufen oder Gehen, oder nachdem die Aktivität geendet hat, keine Geschwindigkeitsdaten gibt, können die drei Nibbles Haushaltungsdaten übertragen, was in einer Folge von vier aufeinander folgenden Nachrichten komplettiert werden kann. Die Struktur dieser Nachrichten ist in 3 dargestellt.
  • 3A zeigt die "statische" Nachrichtenstruktur. In diesem Fall umfasst die erste Nachricht (die identifiziert werden kann, weil sie dem langen "Einlauf" folgt) die 6 Bits des ersten FSR-Codes sowie die vier Adressbits des Schuhs, die verwendet werden zum Aktualisieren der FSR-Sequenz (wie unten beschrieben). Sie umfasst auch den Merker um anzugeben, dass es eine statische Nachricht (M = 1) ist. Die Information in der ersten Nachricht ermöglicht es, dass das nachfolgende Nachrichtentiming bestimmt wird, und auch die vier Bits der Adressendaten sind eine Hilfe dabei, einigermaßen zu bestimmen, dass der richtige Schuh empfangen wird. Die nachfolgenden Nachrichten enthalten den restlichen Teil der Schuhadresse, der Abstandsdaten und mehrerer anderer Daten. In 3A ist Fn ein Zwei-Bit-Merker vom Frame-Typ oder von der Frame-Nummer (beispielsweise der Nachrichtennummer 1 bis 3 innerhalb des größeren Frames), M ist ein Merker zum Identifizieren eines statischen oder dynamischen Nachrichtentyps, FSR m–n sind Bits m bis n vom "Feedback Shift Register", Adresse m–n sind Bits m bis n von der Schuhadresse und Abstands m–n sind Bits m bis n von einem akkumulierten Abstandsregister. Die Abstandsdaten können nur alle 12-Nachriuchtenframes aktualisiert werden. V niedrig ist ein etwaiger "Low Batterie Voltage" Merker.
  • 3B zeigt die "dynamische" Nachrichtenstruktur. In dem Fall sind die 8 Bit Geschwindigkeitsdaten für jede Nachricht in dem zweiten und dritten Nibble enthalten, und das erste Nibble wird nur für die Adresse, die FSR Daten und Abstandsberechnungen verwendet. Zusätzliche dargestellte gemischte Bits enthalten R/W um zu identifizieren, ob der Benutzer geht oder läuft, und Volts 3–0 kann die Schuhbatteriespannung angeben. Es gibt selbstverständlich andere diagnostische Funktionsdaten, die Übertragen werden können.
  • Wenn die oben stehenden Parameter mit je 4 Bits für das erweiterte Run-in und Framing und einen Hilfsmerker vorausgesetzt werden, ist die längste Nachricht (wobei der Merker A aktiv ist) 27 Bits mit 3 aufeinander folgenden Nachrichten von 23 Bits. Auf diese Art und Weise ist die mittlere Nachrichtenlänge 24 Bits, die eine Dauer von etwa 8,8 Millisekunden hat. Wenn die beiden Hilfsmerker auf "1" gesetzt sind, ist die mittlere Nachrichtendauer etwa 9,15 ms.
  • Wegen der sehr begrenzten Energiemittel (Batterie), die in der Armbandeinheit verfügbar sind, ist es unwichtig, dass der HF-Empfänger möglichst kurze Zeit betrieben wird. Deswegen soll der Controller der Armbandeinheit imstande sein, vorherzusagen, wann aufeinander folgende Nachrichten gesendet werden, wenn eine gültige Nachricht einmal empfangen worden ist. Auf diese Art und Weise enthalten die Schuh-Einheit und die Armband-Einheit genaue Zeitbezugswerte ("Watch Crystals"), so dass Zeitfehler nur sehr langsam akkumulieren. Dies ist besonders wichtig, da alle Nachrichten nicht ein "einzigartiges" Datenframingmuster enthalten, so dass dies innerhalb eines definierten Fensters für die zwischen liegenden Nachrichten "gefunden" werden muss. Auch enthält nicht jede Nachricht die ganzen Adressendaten, so dass die Hauptbewertung, dass jede einzelne Nachricht von dem erforderlichen Schuh herrührt, ist, dass die Nachricht in dem erwarteten Zeitschlitz liegt.
  • Die Zielaktualisierungsrate für Information, die an der Armbandeinheit wiedergegeben wird, beträgt einmal in der Sekunde, so dass Nachrichten mit einem mittleren Zwischenraum etwas kleiner als diese Zeit, übertragen werden. Eine höhere Wiederholungsrate ist selbstverständlich erwünscht, aber für eine bestimmte Datenrate und Nachrichtenlänge (Dauer) würde dies auf Kosten der Begrenzung der Anzahl Benutzer gehen, die sich das verfügbare Funkband teilen könnten (durch Erzeugung einer unakzeptierbaren Anzahl Nachrichtenzusammenstöße).
  • Wie oben erwähnt, wird zwischen Nachrichten eine variable "beliebige" Verzögerung mit einer Länge zwischen 750 ms und einer Sekunde angewandt, weil wenn der Nachrichtenzwischenraum auf eine konstante feste Zeit eingestellt wird, dann, wenn die Nachrichten von zwei Schuhen zusammenstoßen, nachfolgende Nachrichten auch zusammenstoßen werden. Der Raum zwischen Übertragungen ist auf 16 mögliche genaue Werte begrenzt (die durch 4 Datenbits definiert werden können) und dieser Datenwert wird in allen "Long Run-in"-Nachrichten getragen, die für die Ausgangs-"Anforderung" des Datenstroms verwendet werden. Dies an sich würde aber nicht ausreichen, weil alle Nachrichten Zeitverzögerungsdaten haben sollten. Auch eine einzelne "verloren gegangene" Nachricht würde "die Kette zerbrechen", so dass die Armbandeinheit nicht wissen würde, wann sie den HF-Empfänger für nachfolgenden Nachrichten einschalten soll. Auf diese Art und Weise ist die Folge von Zeitverzögerungen zwischen Nachrichten nicht ganz beliebig, sondern "pseudobeliebig" und die Schuh- und Armbandeinheit kann dasselbe Verfahren anwenden zum Berechnen aufeinander folgender Verzögerungen.
  • Die "pseudobeliebige" Zeitverzögerung wird aus einem "Maximal Length Feedback Shift Register" berechnet, was auf einfache Art und Weise durch Software inner halb des Mikrocontrollers implementiert werden kann. Jeder nachfolgende Zustand wird logischerweise aus dem vorhergehenden berechnet, sobald die zwei FSR Zählwörter in der Schuh- und in der Armbandeinheit synchronisiert sind, können sie für alle nachfolgenden Zählzustände miteinander verriegelt bleiben. Weiterhin, wenn die FSRs miteinander verriegelt sind, kann die Empfängerlogik die Datenwerte als eine zusätzliche "Adressenkontrolle" verwenden um zu überprüfen, ob jede betreffende Nachricht von dem richtigen Schuh übertragen wird.
  • Maximallängenrückkopplungsschieberegister (ML-FSR) können in jede beliebige Länge aufgeteilt werden, obschon einige (beispielsweise eine Länge von 8 Bits) relativ komplexe logische Vorgänge erfordern. Eine einfache Implementierung ist, das "Exklusiv-ODER" nur der letzten zwei Bits des FSRs bei jeder Verschiebung zurückzukoppeln. Die ergibt keine Maximallängensequenzen mit allen Längen von FSR, aber die nachfolgenden Längen sind praktisch: 2, 3, 4, 6, 7, 15 und 22.
  • Bevor der "Anforderungsprozess" beendet werden kann, (wobei der Empfänger vorbereitet wird um von dem Sender zu empfangen), muss der Zustand aller Bits in dem FSR als Teil der "Haushaltungsdaten" übertragen werden. Wenn eine Vielzahl Bits benutzt werden, dann kann entweder die Anforderung eine lange Zeit dauern, oder jede Nachricht soll einen außergewöhnlichen Betrag an "unproduktiven" Daten tragen. Eine Länge von 6 Bits ist für diese spezielle Applikation selektiert worden, obschon dies eine ziemlich "beliebige" Sequenz erzeugt. Zusätzliche Techniken können aber angewandt werden um zu vermeiden, dass zwei Schuhe, mit derselben Sequenz von "beliebigen" Codes synchron arbeiten.
  • Eine Möglichkeit ist, die 4 Bits, die dem FSR für jede Nachricht mit den am wenigsten signifikanten Bits der Adresse des Schuhs entnommen worden sind, zu "XOR"en, bevor sie zum Definieren der Nachrichtenverzögerung verwendet werden. Deswegen gibt es in Termen der Sequenz von Bits, die in den Nachrichten übertragen worden sind, stattdessen, dass alle Schuhe dieselbe Sequenz von 63 Bits erzeugen (für ein 6 Bit FSR), 16 verschiedene Sequenzen (d.h. eine Gesamtzahl von 1008 Bits) je nach dem Adress-Nibble des Schuhs. Auf diese Art und Weise kann die effektive Länge des FSRs als nahezu 10 Bits betrachtet werden. Auf diese Weise sollen vier Bits der Schuhadresse sowie des FSR-Codes übertragen werden, damit der Empfänger imstande ist, das Timing der nächsten Nachricht zu berechnen. Dies erklärt die Notwendigkeit des FSR Codes und der vier Bits der Adressendaten in der ersten Nachricht nach 3A.
  • Eine zweite mögliche Technik ist, den Nachrichtenverzögerungswert zu modifizieren (beispielsweise durch "XOR"-en mit einem anderen Nibble der Adresse), und zwar einmal in jedem vollen Frame von 12 (oder 16) Nachrichten. Dies modifiziert wieder die Timing-Sequenz der Nachrichten und hilft Situationen zu vermeiden, wenn die Übertragungen von zwei Schuhen längere Zeit miteinander verriegelt werden.
  • Jedes "Frame" von 4 Nachrichten trägt 8 "Haushaltungsbits" um die Framenummer und die Zeitverzögerung zwischen Nachrichten zu identifizieren. In dem "statischen" Nachrichtenformat werden alle 8 Bits in der ersten Nachricht des Frames getragen, aber in dem "dynamischen" Format sind nur vier Haushaltungsbitstellen verfügbar, und diese müssen die Verzögerungszeit zu der nächsten Nachricht angeben. Die restlichen vier Bits werden in dem zweiten Frame übertragen, aber dies sind dieselben Datenbits, wie auch in dem statischen Format verwendet werden, die von dem ersten Frame übergetragen wurden.
  • Die Verzögerung zwischen aufeinander folgenden "Framing Pulse Active Edges" wird durch die unteren 4 Bits des Inhaltes eines Rückkopplungsschieberegisters gegeben, addiert zu einem minimalen Wert von genau ¾ Sekunde (750 ms). Der Inkrementalwert der FSR-Bits ist 1/64 Sekunde (15,625 ms) und folglich beträgt die maximale Verzögerung zwischen Nachrichten 63/64 Sekunde.
  • Mit dem "statischen" Nachrichtenformal enthält das erste Frame (identifiziert durch den "langen" Einlauf) alle 6 FSR Bits, so dass die Empfänger-Software die Nachrichtenverzögerungen für alle nachfolgenden Nachrichten berechnen kann (sogar wenn einige nicht empfangen werden), bis die Adressfelder die Brauchbarkeit der Nachrichten bestätigen oder zurückweisen. Mit dem "dynamischen" Nachrichtenformat muss der Empfänger die Nachricht unmittelbar nach dem ersten detektieren um die 6 FSR Bits zu geben, die ihn nur dann drehen können (um 4 Bits nach links) um den nachfolgenden Nachrichten die Verzögerungszeit zu geben. Das Timing der zweiten Nachricht gegenüber der ersten muss durch einen Code in der ersten Nachricht gegeben werden, da dieser nicht aus dem kompletten FSR Code hergeleitet werden kann, der aus der ersten Nachricht in dem "dynamischen" Nachrichtenformat nicht gänzlich empfangen worden ist. In dem betreffenden, hier beschriebenen Beispiel kann die Zeitverzögerung zu der zweiten Nachricht aus den Bits 0–3 der Schuhadresse und aus den Bits 0–3 der FSR Daten (die drehen) hergeleitet werden und diese Daten erscheinen alle in der ersten Nachricht, wie aus 3B ersichtlich. Wenn die zweite Nachricht empfangen worden ist, kann die Zeitverzögerung zu der dritten und den nachfolgenden Nachrichten nicht bestimmt werden, so dass die Software nach einem anderen Einlauf suchen muss.
  • Die anderen zwei Bits der Zeitdaten können verwendet werden um eine Framenummer anzugeben.
  • Die Übertragungen von jedem Sender benutzen etwa 1% der verfügbaren "Luft-Zeit". Um die Kosten niedrig zu halten verwendet der Schuh nicht ein Zugriffsprotokoll (d.h. er testet nicht um zu sehen, ob etwaige andere Übertragungen im Gange sind) und folglich "Zusammenstöße" manchmal auftreten werden. Der Empfänger muss eine Strategie anwenden, die einen gewissen Verlust gültiger Nachrichten akzeptiert und die gesamte Leistung, wie die Aktualisierungsrate der Wiedergabe der Armbandeinheit sollte "allmählich degradieren" wenn die Anzahl Schuhe, die sich den Übertragungskanal teilen, zunimmt.
  • Der Verlust einzelner Nachrichten ist nicht besonders signifikant, weil die Empfängersoftware eine Strategie anwenden kann um eine verloren gegangene Nachricht zu überbrücken und eine einzelne fehlende Aktualisierung der Wiedergabe an der Armbandeinheit soll wahrscheinlich nicht bemerkt werden. Wenn aber eine wesentliche Anzahl aufeinander folgender Nachrichten verloren gegangen sind, wird dies dem Benutzer klar werden und letztendlich werden sich die kleinen Zeitfehler in dem Nachrichtenzwischenraum an dem Punkt ansammeln, wo der Controller der Armbandeinheit die Übertragungen von dem Schuh "verlieren" kann.
  • Wenn das oben beschriebene Schema verwendet wird und für den Fall, dass 20 Schuhe gleichzeitig arbeiten, gibt es eine Möglichkeit von 1 zu 3, dass eine bestimmte Nachricht einen Zusammenstoß haben wird, und etwa 1 zu 9, dass zwei solche Zusammenstöße nacheinander auftreten. Ein Lauf von 8 aufeinander folgenden Zusammenstößen für einen bestimmten Schuh würde auf diese Weise etwa einmal zu 38 oder 1 zu 6561 auftreten, aber jeder Schuh sendet etwa jede Stunde 4000 einzelne Nachrichten, so dass unter diesen sehr "dichten" Arbeitsumständen eine Reihe von 8 Zusammenstößen etwa jede 1,5 Stunden auftreten kann.
  • Die gesendeten Daten enthalten im Wesentlichen Geschwindigkeitsdaten, für die ein 8 Bit Datenbyte übertragen wird. Es gibt auch einen Vorteil beim Implementieren eines Merkers um anzugeben, ob der Benutzer läuft oder geht. Dieser Merker kann einer der "etwaigen" Merkerstellen am Ende einiger der Nachrichten zugeordnet werden oder er kann eine der Bitstellen innerhalb des Geschwindigkeitsbytes benutzen.
  • Die "Geschwindigkeitsdaten" werden nicht genauer sein als sagen wir 1%, so dass es keine Notwendigkeit gibt, die Daten mit einer besseren Auflösung als diese zu übertragen. Die wirkliche Geschwindigkeit kann niedriger sein als 10 km/h ("Jogging") bis über 30 km/h (Sprinten). Gehen wird langsamer sein, kann aber dadurch erledigt werden, dass eine andere Skalierung angewandt wird, selektiert durch den Merker "Gehen". Eine "logarithmische" Skalierung kann die Genauigkeit beibehalten, während die Anzahl Datenbits begrenzt wird und eine "stückweise lineare" Skalierung kann zum Rechnen einfach sein.
  • Die Adresse wird benutzt um zu gewährleisten, dass die Armbandeinheit Nachrichten von dem richtigen Schuh empfängt. Da der Schuh nicht einen Empfänger hat um zu bestimmen, welche Adressen von anderen Schuhen in der Nähe verwendet werden, müssen genügend Adressen zugeordnet werden um zu gewährleisten, dass es eine geringe Gefahr gibt, dass zwei Schuhe dieselbe Adresse haben. Eine Lösung ist, jedem Schuh eine andere Adresse zuzuordnen, aber dies kann nur bei der Fertigung gemacht werden und erfordert die Verwendung eines nur einmal programmierbaren Speichers in dem Mikrocontroller des Schuhs. Auch wenn eine größere Anzahl Schuhe hergestellt wird, müsste eine Vielzahl von Bits innerhalb des Protokolls übertragen werden.
  • Wenn es nicht praktisch ist, die Adressen in einem nur einmal programmierbaren OTP-Speicher zu speichern (beispielsweise weil ein maskierter-ROM-Prozessor verwendet wird), kann eine "beliebige" Anzahl von dem Mikrocontroller erzeugt werden, wenn zunächst die Batterie eingeführt wird. In beiden Fällen wird die Armbandeinheit im Allgemeinen vorgesehen sein um die Adresse des Schuhs in dem "Lern"-Prozess zu lernen, wenn es keine weiteren "arbeitenden" Schuhe in dem HF-Bereich gibt.
  • Die ABSTAND-Daten sind nicht gemeint, um "sofort" die Abstandsauslesung für die Armbandeinheit zu schaffen (die sie selber aus den Geschwindigkeits- und den Zeitdaten berechnen kann). Dies gibt einen gesammelten Abstand für Langzeitkontrolle, wenn beispielsweise eine Vielzahl von Geschwindigkeitswerten über die Übertragungsver bindung nicht empfangen worden sind. Da ein komplettes Datenframe wenigstens 10 Sekunden dauert (drei Blöcke von 4 Nachrichten, jede Nachricht in einem Abstand von wenigstens 0,75 s von einer anderen Nachricht), gibt es wenig Raum für eine Auflösung besser als 100 m. Mit einem am wenigsten signifikanten Bit von 100 m können 12 Bits bis zu 400 km darstellen, was für jede beliebige Lauf- oder Gehsession ausreichen wird. Wenn aber der Schuh still steht, gibt es eine gute Gelegenheit an beiden Enden des Abstandsdatenwortes um genauere Daten zu senden. Vier Bits an dem "niedrigen" Ende würden auf etwa 6 m auflösen, was für kurze Aktivitäten-Bursts (beispielsweise Sprint) relevant sein kann. Ein weiterer Nibble an dem "hohen" Ende würde den Bereich auf etwa 6500 km erweitern. Was vielleicht einen etwaigen Laufbereich über die typische Lebensdauer der Batterie des Senders darstellt, wie das "Odometer" in einem Kraftwagen.
  • Ein Merker "Batterie fast leer" kann einer der "freien" Merkerstellen am Ende einiger der Datennachrichten zugeordnet werden. Über eine Zeitperiode kann dies überprüft werden, so dass kein Fehlerschutz erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der Lage am Ende der Nachricht und "aktiv hoch" (d.h. "1" bedeutet Batterie fast leer) ist, dass mit OOK Modulation die "normale" Bedingung (d.h. "Batterie gut") eine etwas kürzere Nachricht ergibt.
  • Wenn die Armbandeinheit für eine Aktivitätssession "aufgestartet" wird, muss sie mit den Übertragungen von dem Schuh verriegelt sein. Die allgemeine Priorität von Aktionen ist:
    • 1. Das Finden des Einlauf- und Framing-Musters jedes Schuhsignals und das Auslesen der Daten;
    • 2. das Identifizieren der Zeitverzögerung zu der nächsten Übertragung;
    • 3. das Überprüfen (eines Teils) der Adresse des Schuhs (falls vorhanden) und das Suchen nach einem anderen Schuh, falls nicht richtig;
    • 4. Das Fortsetzen des Empfangs von Blöcken mit Daten bis alle verfügbar sind oder bis gefunden wird, dass ein Teil der Adresse falsch ist.
  • Wenn der Schuh das "statische" Nachrichtenformat überträgt (d.h. wenn er keine Geschwindigkeitsdaten enthält), dann enthält die "long Run-in" erste Nachricht genügend Daten um den Anforderungsprozess fortzusetzen, sogar wenn einige nachfolgende Nachrichten "verloren" gegangen sind, beispielsweise durch einen Zusammenstoß mit anderen Übertragungen. Die 4-Bit Adresse in dieser Nachricht ermöglicht auch, dass 94% der Übertragungen von nicht richtigen Schuhen sofort zurückgewiesen werden. Um den Anforderungsprozess zu vervollständigen soll der Empfänger wenigstens einen der drei anderen Nachrichtentypen empfangen. Weitere Nachrichten können aber nützlich sein um die Daten völlig zu überprüfen, beispielsweise wenn Fehler erwartet werden, oder wenn die (Abstands)Daten anders sind als normalerweise in der Armbandeinheit gespeichert.
  • Wenn der Schuh das "dynamische" Nachrichtenformat überträgt, gibt es nur genügend "Haushaltungsdaten" um den Zeitspalt zu der nächsten Nachricht zu identifizieren, und wenn diese zweite Nachricht nicht gefunden wird, (die den FSR-Code komplett macht), muss der Anforderungsprozess neu gestartet werden. Dies ist ungünstig wenn ein Zusammenstoß auftritt, aber weil die Zeitverzögerung in der langen Run-in Nachricht "verschlüsselt" sein kann (ge-ODER-t mit 4 Bits der Adresse des Schuhs) können in dieser Stufe etwa 94% der "nicht richtigen" Übertragungen automatisch zurückgewiesen werden. Wenn die Nachricht nach der langen Run-in Nachricht erfolgreich empfangen wird, ist der ganze FSR-Inhalt bekannt, so dass der FSR in die nächste Stufe geschoben werden kann. Dies gibt der Armbandeinheit genügend Zeitinformation um mit der Erwerbung fortzufahren, sogar wenn einige Nachrichten dann verloren gehen. Sie muss aber wenigstens jeden der 12 Typen von Nachrichtenblöcken erfolgreich empfangen, bevor völlig aktualisierte Daten von dem Schuh bestätigt werden.
  • Neuerwerbung nach einer unterbrochenen Übertragungssequenz ist anders als eine komplette Erwerbung, weil der aktuelle Inhalt des Rückkopplungsschieberegisters dennoch berechnet werden kann. Dies soll möglich sein, bis die Zeitbezugswerte in dem Schuh und in der Armband um etwa eine halbe Sekunde auseinander gegangen sind, was während wenigstens eine oder zwei Stunden nicht auftreten soll. Auf diese Art und Weise ist es erwünscht, dass die Mikrocontroller in den beiden Einheiten die Berechnung des FSR-Wertes in einer "Hintergrundmode" für diese Zeitlänge fortsetzen, sogar wenn der Sender oder der Empfänger nominal "abgeschaltet" ist (automatisch, oder von dem Benutzer).
  • Je nach der vergangenen Zeit soll die Armbandeinheit den Empfänger für ein weiteres "Fenster" einschalten, entweder für einen dauernden Burst oder in kurzen "Schnappschüssen" die weiter von der erwarteten Zeitlage weggehen.
  • Auf dieselbe Art und Weise wie für den ganzen Erwerbungsprozess sucht der Armbandcontroller nach langen Run-in Nachrichten. Sogar aber, wenn der Schuh das "dynamische" Nachrichtenformat überträgt, ist der Empfänger dennoch imstande, etwa 94% der Nachrichten von "falschen" Schuhen zurückzuweisen, weil die 4 Bits des erwarteten FSR Inhaltes bekannt sind. Für den Fall des "statischen" Übertragungsformats ist der erwartete Zustand von allen 12 Bits bekannt, so dass nahezu alle nicht richtigen Übertragungen unmittelbar zurückgewiesen werden. Auf diese Art und Weise kann eine Neuerwerbung schneller gehen und kann bestehen, dass Nachrichten verloren gehen, und zwar schneller als eine komplette Erwerbung, insbesondere, wenn der Schuh sich bereits in der "dynamischen" Mode befindet.
  • Es ist wichtig, dass die Armbandeinheit mit dem richtigen Schuh "übereinstimmt" und folglich kann ein spezielles Nachrichtenformat um dies zu unterstützen, vorteilhaft sein. Die Armbandeinheit wird aber im Allgemeinen nur imstande sein, mit einem Schuh "überein zu stimmen", der das "statische" Nachrichtenformat überträgt (so dass alle Adressdaten aus einer einzigen Nachricht ausgelesen werden können), weil der Empfänger bereits den niedrigen Nibble des Adressenfeldes kennen soll um den FSR-Inhalt zu "entwürfeln" um imstande zu sein, die Zeitverzögerung bis zur nächsten Nachricht zu berechnen.
  • Bevor die seriellen Datenbits genau empfangen werden können, muss der Programmcode sich selber zu den Bitübergängen synchronisieren (und zwar unter Verwendung der Run-in- und Framing-Muster), so dass er den Signalpegel ("0" oder "1") in der Nähe der Mitte jeder Bitstelle "liest". Im Grunde geschieht dies durch Verwendung einer Programmschleife um zu warten, bis das Trägersignal startet (beispielsweise für einen logischen Pegel "1") und danach fügt der nachfolgende Programmcode Instruktionszyklen hinzu oder überspringt diese, je nachdem, wann die Framing-Übergänge auftreten.
  • Wenn (nicht nachgeregelte) Uhrkristalle verwendet werden, sollen die Zeitbezugswerte in der Schuheinheit und in der Armbandeinheit besser sein als 100 ppm oder 0,01%. Es kann auch praktisch sein, dass die Armbandsoftware ihre eigene Zeitbezugswerte berechnet gegenüber denen des Schuhs, und zwar für eine größere Genauigkeit während des Erwerbungsprozesses. Nach einem Spalt gleich einer Sekunde zwischen zwei Nachrichten, soll der Framing-Impuls innerhalb von 100 μs oder etwa ¾ einer Bitperiode liegen. Auf diese Art und Weise soll der Empfang jeder Nachricht möglicherweise gegenüber den Flanken des Framing-Impulses neu "getimed" werden, aber es könnten 5 bis 10 Nachrichten verloren gehen, bevor es eine Gefahr gibt, dass andere Daten mit dem Framing-Impuls ge stört wird. Die Position der erwarteten Framing-Position für nachfolgende Nachrichten soll erst dann aktualisiert werden, wenn die ganze Nachricht bewertet worden ist, weil ein Zusammenstoß mit einer Nachricht von einem anderen Schuh einen falschen Framing-Impuls schaffen könnte.
  • Nach etwa 10 fehlenden Nachrichten gibt es eine Gefahr, dass ein Teil der Daten mit dem Framing-Impuls gestört wird, so dass es günstig sein kann, die Suche nach Nachrichten mit einem langen Run-In günstig sein kann. Dies ist auch eine Hilfe beim Sparen von Energie der Batterie, wenn das Fenster "on" des HF-Empfängers rechtzeitig vergrößert wird. Die maximale Zeit bevor ein kompletter Neuerwerbungsprozess anfangen soll, ist abhängig von der maximalen kontinuierlichen Zeit, dass der HF-Empfänger betrieben werden soll, aber wenn dies, sagen wir, 20 ms ist, kann die Neuerwerbung etwa 1 Minute nachdem keine gültigen Nachrichten gefunden worden sind, anfangen.
  • 4 zeigt einen Schuh 40, der mit einem Sender 10 versehen ist, der an einer Seitenwand des Schuhs vorgesehen ist, und zwar parallel zu der Sohle des Schuhs. Der Sender umfasst einen Beschleunigungsmesser, der den horizontalen Anteil der Beschleunigung misst, der die Einheit ausgesetzt ist. Diese Daten werden von dem Prozessor 14 integriert um die Geschwindigkeitsdaten zu erzeugen und weiter integriert und Abstandsdaten zu erzeugen, und zwar zur Übertragung zu dem Empfänger 12. Der Empfänger 12 ist in Form einer als Armband ausgebildeten Wiedergabeanordnung.
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand einer bestimmten Applikation beschrieben worden. Die Grundlagen können aber auch auf ein anderes Datenübertragungssystem zur Verwendung in Applikationen angewandt werden, wobei kurze aber oft ausgesendete Datenimpulse mit geringem Stromverbrauch übertragen werden.
  • Es wurde eine einzige spezifische Implementierung detailliert beschrieben. Es können aber mehrere Parameter geändert werden, und dies dürfte dem Fachmann einleuchten. So gibt es beispielsweise mehrere Techniken zum Erzeugen pseudobeliebiger Sequenzen und verschiedene Grade der Beliebigkeit werden unter verschiedenen Umständen geeignet sein. Es wurde ein Uhrkristall als preisgünstige Zeiteinheit selektiert, obschon auch andere bekannte Zeitschaltungen verwendet werden können.
  • Text in der Zeichnung
  • 2
    • Datenblock 1; Merker A
  • 3A
    • Nachricht 1
    • Adresse Abstand Frei
  • 3B
    • Nachricht Adresse Geschwindigkeit
    • Abstand

Claims (11)

  1. Datenübertragungssystem mit einem Sender (10) und einem Empfänger (12), wobei der Sender dazu vorgesehen ist, zu Übertragungszeitpunkten Datenbursts zu senden und wobei die Zeitverzögerung zwischen aufeinander folgenden Übertragungszeitpunkten variabel ist, wobei der Sender einen ersten Ortsoszillator (15) aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Zeit der Datenübertragung zu steuern und wobei der Empfänger einen zweiten Ortsoszillator (24) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Sender weiterhin einen ersten pseudobeliebigen Sequenzgenerator (16) aufweist, der dazu vorgesehen ist, die Zeitverzögerung zwischen aufeinander folgenden Zeitpunkten zu bestimmen, wobei der Sender dazu vorgesehen ist, Datenbursts mit einem Tastverhältnis von weniger als 5% zu senden, und wobei der Empfänger weiterhin einen zweiten pseudobeliebigen Sequenzgenerator (22) aufweist zur Synchronisation zu dem ersten pseudobeliebigen Sequenzgenerator, und wobei dem Empfänger im Wesentlichen nur in der Zeit entsprechend dem Timing der Datenbursts Energie zugeführt wird.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Sender dazu vorgesehen ist, Datenbursts mit einem Tastverhältnis von weniger als 1% zu senden.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sender und der Empfänger je eine Speisequelle mit einer nicht neu aufladbaren Batterie (18, 32) enthalten.
  4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder pseudobeliebige Signalgenerator (16, 22) ein Maximallänge-Rückkopplungsregister aufweist.
  5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Datenburst einen Kopfteil und einen Datenteil aufweist, und wobei der Kopfteil für einen Subsatz der Datenbursts eine Sequenz aufweist, die für den Kopf einzigartig ist, wodurch dem Empfänger die Möglichkeit geboten wird, dass er Bittiming-Information erhält.
  6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Datenburst einen Kopfteil und einen Datenteil aufweist, und wobei der Kopfteil für einen Subsatz der Datenbursts Daten aufweist, welche die Zeitperiode bis zur nächsten Nachricht definieren.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Kopf Adressendaten aufweist, die den Sender zu dem Empfänger identifizieren.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Adressendaten in Kombination mit dem pseudobeliebigen Signalgenerator (16, 22) verwendet werden zum Erzeugen einer modifizierten pseudobeliebigen Sequenz.
  9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sender zur Befestigung an einem Schuh (40) gemeint ist und einen Beschleunigungsmesser und eine Verarbeitungseinheit aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu vorgesehen ist, die detektierte Beschleunigung über Zeit zu integrieren zum Erhalten aktuelle Geschwindigkeitswerte, die in den datenbursts übertragen werden.
  10. System nach Anspruch 9, wobei der Empfänger vorgesehen ist um an dem Puls des Benutzers des Systems getragen zu werden.
  11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Ortsoszillator einen 32768 Hz Quarzoszillator aufweist.
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