DE69733226T2 - Autonome Vorrichtung, insbesondere aktive implantierbare Vorrichtung und ihr externes Programmiergerät für synchrone Übertragung - Google Patents

Autonome Vorrichtung, insbesondere aktive implantierbare Vorrichtung und ihr externes Programmiergerät für synchrone Übertragung Download PDF

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DE69733226T2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S128/00Surgery
    • Y10S128/903Radio telemetry

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der autonomen Vorrichtungen, insbesondere die aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtungen, und genauer den Austausch von Daten während der Kommunikationssequenzen zwischen der autonomen Vorrichtung und einer externen Steuerkonsole.
  • Die aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtungen umfassen insbesondere die Herzschrittmacher, die Defibrilatoren, die neurologischen Apparate, Diffusionspumpen für medizinische Substanzen und die cochlearen Implantate.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf aktive implantierbare medizinische Vorrichtungen beschränkt und, auch wenn man sich im Folgenden auf die letzteren beziehen wird, die Erfindung ist auch auf medizinische Vorrichtungen anwendbar, die nicht implantiert sind (z.B. durch den Patienten getragen) oder nicht aktive (z.B. Vorrichtungen, implantiert oder nicht, die ohne eigene Energieversorgung sind und zur Aussendung von Nachrichten nach außen einen Bruchteil der Energie des Abfragesignals verwenden, das auf sie angewandt wird), oder gleichermaßen auf autonome Vorrichtungen andere als die medizinischen. Der Bezug auf ein „Implantat" in der Beschreibung ist folglich für sich selbst nicht beschränkend.
  • Diese Gerätschaften, sobald sie aufgestellt wurden, sind programmierbar von Außen mittels einer entfernten Konsole, genannt „Programmiergerät". Die Überprüfung der Parameter des Implantats oder die Übertragung von Informationen, die in dem Selben aufgezeichnet sind, wird mittels eines elektromagnetischen Weges ausgeführt, eine Technik, die im fraglichen Bereich „Telemetrie" genannt wird. Diese Konsole ist mit einem Empfangsteil versehen, das mit Bezug auf den Ort des Implantats angeordnet ist, und das eine Spule umfasst, welche das magnetische Feld auffängt, das von der implantierten Gerätschaft herrührt.
  • Umgekehrt ist das Programmiergerät in der Lage, Informationen auf elektromagnetischem Weg an das Implantat zu senden, indem er die Ströme in einer Spule des Programmiergeräts oszillieren lässt, was ein Erscheinen von Spannungen an den Klemmen der Empfangsspule des Implantats hervorrufen lassen wird; diese Spannungen werden durch das Implantat aufgefangen und dekodiert. Umgekehrt werden die von dem Implantat ausgesendeten Signale durch die Spule aufgefangen, verstärkt, gefiltert, digitalisiert und dekodiert, was es erlaubt, eine Übertragung in den zwei Richtungen zwischen Implantat und Programmiergerät zu verwirklichen.
  • Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, einen solchen Austausch von Daten zwischen dem Implantat und dem Programmiergerät mit einer erhöhten Übertragungsgeschwindigkeit und einem maximalen Grad der Zuverlässigkeit zu erlauben.
  • Dazu schlägt die Erfindung ein Mittel vor zum Herstellen einer synchronen seriellen Übertragung zwischen dem Implantat und dem Programmiergerät und zum Aufrecht erhalten der Synchronität über die Dauer des Austausches der Werte hinweg vor.
  • Man hat bereits vorgeschlagen, die Übertragung von Daten im Synchronmodus zwischen einem Implantat und einem Programmiergerät zu betreiben; das Programmiergerät verfügt über einen eigenen Taktgeber, der den Wertübertragungsrhythmus definiert, ein Rhythmus, der dem Implantat auferlegt wird, wenn dieses Werte in Richtung des Programmiergeräts aussenden muss. Diese Technik, auch wenn sie es erlaubt, von den Vorzügen einer synchronen Übertragung zu profitieren, ist nichtsdestotrotz in ihren Möglichkeiten der Anwendung begrenzt, da sie voraussetzt, dass das Implantat in der Lage sein muss, den durch das Program miergerät auferlegten Übertragungstakt herzustellen und beizubehalten. In der Praxis kann nicht darauf verzichtet werden, die Übertragungsgeschwindigkeit zu begrenzen, wenn man wünscht, dass diese Bedingung auf quasi sichere Weise erfüllt wird, unabhängig davon, welches das Implantat ist, das durch das Programmiergerät abgefragt wird.
  • Mit anderen Worten ist es notwendig, einen Kompromiss zwischen der synchronen Übertragungsgeschwindigkeit und der Sicherheit der Übertragung zu finden, wobei eine zu hohe Geschwindigkeit das Risiko eines Verlustes der Synchronität im Verlauf der Übertragung mit sich führen kann, und folglich die fehlerhafte Interpretation von übertragenen Daten durch das Programmiergerät.
  • Die Erfindung schlägt vor, dieser Begrenzung abzuhelfen durch ein neues Mittel zur Herstellung und Beibehaltung der Synchronität der Übertragung.
  • Man kennt eine Technik, gelehrt insbesondere durch das Dokument US-A-4 701 939, welche darin besteht, anstatt den Rhythmus der Datenübertragung durch das Implantat an einer durch das Programmiergerät auferlegten Frequenz auszurichten, im Vorsehen für das Programmiergerät eines programmierbaren Taktgebers, einstellbar und in Phase, und im Synchronisieren dieses programmierbaren Taktgebers auf den Taktgeber des Implantats. Dieser Letztere wird somit frei dazu, Werte mit seiner eigenen Frequenz auszusenden, die höher sein kann als die Frequenzen, die typischerweise bis Heute verwendet wurden, wobei das Programmiergerät sich auf diese Frequenz aufsynchronisiert, auf welche es sich durch eine periodische Einstellung, die in Echtzeit ausgeführt wird, verriegeln wird.
  • Man wird gleichermaßen verstehen, dass diese Art des Vorgehens es erlaubt, die Schaltungen des Implantats zu vereinfachen, mit einer dazu korrelierenden Absenkung der Kosten des Selben, wobei die Erhöhung der Komplexität der Schaltungen auf die Seite des Programmiergeräts verschoben sind. Mit anderen Worten, man insbesondere die technischen Leistungen des Implantats erhöhen für gleiche, ja sogar geringere Kosten.
  • Die in diesem Dokument gelehrte Technik, wenn sie erlaubt, anfänglich eine Synchronisation zwischen den zwei Apparaten zu finden, so erlaubt sie doch nicht, die Abweichungen der Synchronisation zu korrigieren, gleich in die eine wie auch in die andere Richtung (verfrüht oder verspätet), und sie erlegt daher den Rückgriff auf sehr genaue Taktgeber und/oder eine begrenzte Dauer für den Austausch von Informationen auf.
  • Um dieser Schwierigkeit abzuhelfen schlägt die Erfindung eine Gesamtheit von Programmiergerät + Implantant vor, vom durch die US-A 4 701 939 gelehrten allgemeinen Typ wie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, und umfassend die neuen Elemente, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannt sind. Bezüglich Anspruch 5, dieser ist auf ein Programmiergerät als solches gerichtet, und die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 8 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen gerichtet.
  • Man wird nun eine Ausführungsform der Erfindung beschreiben.
  • 1 ist ein Blockschema des Implantats und der Schaltungen zum Empfang und zur Behandlung von Signalen des Programmiergeräts.
  • 2 ist eine Gesamtheit von Zeitschrieben, welche das Interesse an einer synchronen Übertragung veranschaulichen.
  • 3 veranschaulicht die Risiken von Fehlern in der Interpretation der Signale der 2 im Falle von Synchronisationsfehlern.
  • 4 veranschaulicht das Prinzip der Resynchronisation, das durch die vorliegende Erfindung verwendet wird.
  • 5 veranschaulicht den synchronen Zugriffmodus, beim gleichzeitigen Lesen und Schreiben, des in der Erfindung verwendeten FIFO-Speichers.
  • 6 veranschaulicht die Abhängigkeit zwischen dem programmierbaren Taktgeber und den Steuersignalen des Analog/Digitalwandlers.
  • 7 und 8 veranschaulichen den Schritt, eingesetzt durch das Verfahren der Erfindung, der Korrelation des Synchronisationsrahmens mit einem Referenzmuster.
  • 9 stellt, im zeitlichen Achsenkreuz des Programmiergeräts, die für diesen gemachte Analyse dar, zum Bestimmen der Phasenabweichung zwischen einem Taktgeber und demjenigen des Implantats.
  • 10 ist eine Reihe von Zeitschrieben, welche die Art zeigen, nach der in Form von Rahmen die Austäusche von Daten gemäß der Erfindung ausgeführt werden.
  • In der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine „autonome Vorrichtung" im weiter oben definierten weiten Sinne, in diesem Beispiel eine medizinische Vorrichtung, die einem Patienten implantiert ist, von der man mit der 12 die Hautbarriere symbolisiert hat. Das Implantat umfasst ein Gehäuse 14, welches verschiedene elektronische Schaltungen enthält, mit insbesondere einem Speicher, der Informationen aufbewahrt, die nach Außen übertragen werden können oder durch bidirektionale „Telemetrie" aktualisiert werden können, indem man eine magnetische Induktion sich verändern lässt, hervorgerufen durch den Durchgang von oszillierenden Strömen in einer Spule 15. Die elektronische Schaltung 16 arbeitet unter der zeitlichen Kontrolle eines integrierten Taktgebers 18, der wiederum durch einen Oszillator 20 geleitet wird.
  • Die durch das Implantat 10 ausgesendeten Signale, welche, wie weiter oben beschrieben, im Wesentlichen magnetischer Art sind, werden durch das Empfangsteil 22 oder „Programmierkopf" eines Programmiergeräts 24 aufgefangen, der z.B. eine Vorrichtung von einem Typ ist, der vergleichbar ist mit dem in der EP- A-0 661 077 beschriebenen, auf welche man sich beziehen kann für nähere Details über die Art, auf welche die Signale aufgefangen oder verarbeitet werden. Das Teil 22 kann gleichermaßen als Sender arbeiten, für die Übertragung von Signalen des Programmiergeräts 24 zum Implantat 10.
  • Struktur der Gesamtheit des Programmiergeräts
  • Das Programmiergerät umfasst im Wesentlichen, neben dem Kopf 22, ein Gehäuse 26, welches die Gesamtheit der Schaltungen zum Senden/Empfangen und der Verarbeitung von Signalen sowie der Schnittstelle mit einer Verarbeitungseinheit 28 umfasst, im Allgemeinen in Form eines mit dem Gehäuse 26 verbundenen Mikrocomputers. Die Werte können zwischen dem Programmiergerät und dem Mikrocomputer 28 auf einem Bus nach der Norm PCMCIA ausgetauscht werden, was es erlaubt, als Mikrocomputer eine Maschine irgendwelchen Typs zu verwenden, die einen zu diesem Standard konformen Anschluss aufweist.
  • Genauer umfasst das Gehäuse 26 eine Empfangsschaltung 30 für Signale, die durch den Kopf 22 aufgefangen werden, die von dem Implantat 10 stammen, und welche die Gesamtheit der analogen Signalverarbeitungsstufen umfassen, welche die Verstärkung, die In-Form-Bringung, Filterung, usw. des aufgefangenen Signals sicherstellen (Man kann sich auf die zuvor bezogene EP-A-0 661 077 für nähere Details über diese Verarbeitungen beziehen).
  • Die Schaltung 30 gibt ein Signal ab, das AUSGANGSSIGNAL genannt werden soll, an einen Analog/Digitalwandler 32, der am Ausgang eine Menge von Signalabtastwerten Sj. ausgibt. Diese Abtastwerte Sj werden analysiert, über einen FIFO-Speicher 36, dessen Rolle und Betrieb im Näheren im Folgenden beschrieben werden wird, durch eine programmierbare sequenzielle Kontroll- und Recheneinheit 38, vorteilhafterweise verwirklicht in Form eines digitalen Signalprozessors (DSP).
  • Die DSPs sind in der Tat für ihre Eignung dafür bekannt, leicht Berechungen ausführen zu können, während sie gleichzeitig Peripherien adressieren zu wissen, das Ganze unter der Kontrolle eines Programms.
  • Das Befüllen des FIFO-Speichers 36 wird durch eine Steuerschaltung 40 ablaufgesteuert, während dessen Lesen durch den DSP 38 auf asynchrone Weise ausgeführt werden kann.
  • Das Programm kann in einem Speicher vom Typ ROM, PROM oder RAM enthalten sein, auf an sich klassische und hier nicht beschriebene Art.
  • Um nichtsdestotrotz der vorliegenden Erfindung die Anpassbarkeit des Betriebs und die Evolution zu bewahren, die den durch Programm gesteuerten Systemen zu Eigen sind, kann man vorsehen, das Steuerprogramm des DSP 38 von dem Mikrocomputer 28 aus herunterzuladen, wobei also der Programmspeicher des DSP 38 im Wesentlichen ein RAM-Speicher ist, mit einfach einem ROM, das ein Anlassprogramm für die Steuerung des Herunterladens in das RAM von dem Mikrocomputer 28 aus enthält, sowie ein Sicherheitsprogramm zum Umschalten des Implantats in nominalen Modus, selbst wenn die Umschaltung zwischen dem Programmiergerät 26 und dem Mikrocomputer 28 fehlerhaft ist.
  • Eine solche Art des Verfahrens erlaubt es, das Verhalten der Vorrichtung gemäß der Erfindung sich über die Zeit entwickeln zu lassen, z.B. um es auf Implantate von noch nicht definierten Typen anzupassen, ohne eine andere Modifikation durch den Verwender als die Installation einer neuen Programmversion im Mikrocomputer 28.
  • Das Herunterladen des Programms erlaubt so Modifikationen herbeizuführen, ohne Veränderung des Kopfes oder des Programmiergeräts, einfach durch Verbreiten einer Aktualisierungsdiskette, während bis heute eine solche Aktuali sierung das Öffnen des Programmierkopfes sowie das Austauschen eines materiellen Bestandteils (EPROM) benötigen würde.
  • Das Gehäuse 26 enthält des Weiteren einen Taktgeber 42, wobei selbiger durch einen Oszillator 44 geführt ist. Auf für die Erfindung charakteristische Art ist der Taktgeber 42 ein Taktgeber vom programmierbaren Typ.
  • Wie man weiter unten mit Bezug auf die 6 sehen wird, ist der Taktgeber der Digitalisierung (142 auf der 6) durch den Taktgeber der Sequenzierung (128 auf der 6) synchronisiert, und seine Frequenz ist ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Letzteren.
  • Das Gehäuse 26 enthält gleichermaßen eine Sendeschaltung 46, gleichermaßen durch den Taktgeber 128 getaktet, und die unter der Kontrolle des DSP 38 arbeitet. Diese Sendeschaltung ruft den Durchgang von oszillierenden Strömen in einer Spule hervor, die in dem Kopf 22 enthalten ist, um die Übertragung von Informationen des Programmiergeräts zu dem Implantat sicherzustellen.
  • Man kann so eine bidirektionale Kommunikation zwischen Implantat und Programmiergerät herstellen. Die Reihenfolge und die Art der zwischen dem Implantat und dem Programmiergerät ausgetauschten Nachrichten, in der einen Richtung oder in der anderen, können bestimmt werden, wenn die oberen Protokollschichten betroffen sind, durch den Mikrocomputer 28, dessen Anweisungen verbunden sind, über die Schnittstelle 34, mit den Rechen- und Steuerelementen des DSP 38. Insbesondere ist es ausgehend von dem Mikrocomputer 28, dass die Anweisung zum Beginnen einer bidirektionellen Kommunikation zwischen dem Programmiergerät und dem Implantat gesendet wird; wenn diese Kommunikation beginnt, und bis Diese endet, folgen diese Nachrichten aufeinander gemäß unterschiedlichen Schritten einer Gesamtheit, welche eine „Session" bildet. Damit diese zwei Systeme auf zweckdienliche Weise zusammenwirken können, ist es notwendig, ein Kommunikationsprotokoll vorzusehen, das das Format und die Richtung der Nachrichten definiert.
  • Die für die Erfindung wesentliche Eigenschaft ist es, eine synchrone Übertragung zwischen dem Programmiergerät und dem Implantat betreiben zu können. Genauer besitzen das Implantat und das Programmiergeräte jeweils, wie angezeigt, einen Taktgeber, 18 bzw. 42, der als Zeitbasis dient und dessen Frequenz typischerweise 32 768 Hz ist.
  • Wenn die zwei Taktgeber 18 und 42 in Phase sind und da ihre Transitionen als Zeitnullpunkt für das Senden und das Empfangen von Symbolen (Informationseinheiten) dienen, welche die Nachrichten bilden, wird also die Analyse dieser Symbole erleichtert werden im Vergleich zu dem Fall, wo das Programmiergerät und das Implantat gegenseitig den Zustand ihrer Zeitbasen ignorieren. Neben der größeren Zuverlässigkeit der Dekodierung von Symbolen kann man die Übertragung mit einem erhöhten Takt betreiben, was so erlaubt, die Dauer von Übertragungen zu reduzieren und/oder ein größeres Volumen von Daten zu übertragen – was besonders interessant ist, wenn man es auf Datenaufzeichnungen über eine sehr lange Periode anwendet (Holter-Aufzeichnung).
  • Herstellen der Synchronität zwischen Implantat und Programmiergerät
  • Die 2 veranschaulicht das Interesse an der Synchronität zwischen dem Sendersystem und dem Empfängersystem für eine korrekte Dekodierung von gesendeten Symbolen.
  • Der Sender sendet zu dem Empfänger eine Nachricht 100 aus, gebildet aus Symbolen 102, 104, ... 114, ..., und die Aufgabe des Empfängers besteht darin, aufeinander folgende Symbole zu analysieren und sie zu erkennen, um die Nachricht korrekt zu dechiffrieren.
  • Wenn man mit TD die Zeit bezeichnet, die notwendig ist für den Sender, um ein Symbol auszusenden, wenn der Empfänger die Nachricht während einer Dauer TD analysiert, er aber nicht synchronisiert ist, erfolgt die Analyse über das Aufeinanderfolgen von zwei Symbolen, wie gezeigt mit 116 auf der zweiten Linie des Zeitschriebs der 2. Umgekehrt, wenn der Empfänger mit dem Sender synchron ist, erfolgt die Analyse über ein einziges Symbol, wie gezeigt in 118 auf der dritten Linie des Zeitschriebs der 2. Allein eine korrekte Synchronisation erlaubt es, die Dauer TD korrekt zu verwenden, um die Nachricht zu analysieren, wie man mit Bezug auf die 3 erklären wird.
  • Es wird angenommen, dass das „Alphabet" (die Gesamtheit von Symbolen, die in einer Übertragung auftreten können) ein Alphabet von zwei Symbolen 120 und 122 ist, veranschaulicht mit (a) und (b) auf der 3. Wenn die Analyse zur selben Zeit wie das Erscheinen der Symbole beginnt, wird das Erkennen der Letzteren möglich; umgekehrt kann eine Zeit der Analyse, die identisch ist, aber schlecht lokalisiert, ein Symbol liefern, das nicht dem Alphabet angehört, wie in (c) auf der 3 veranschaulicht, oder wie man es mit 124 veranschaulicht hat, eine Nachricht, die ein Symbol 122 umfasst, gefolgt von einem Symbol 120: Wenn man diese Nachricht über eine Dauer TD analysiert, die verspätet ist im Verhältnis zum Beginn des Symbols 120, würde man das Symbol 124 erhalten, das nicht zum Alphabet gehört.
  • Wenn man eine nicht synchronisierte Übertragung ausführt, so muss man, auf an sich bekannte Art, die Analyse über eine Dauer ausführen, die größer als TD ist, mit notfalls einem Erhöhen der Zwischensymbolzeit mit den Kosten im Verhältnis zu einer synchronen Situation einer Erhöhung der Rechenmittel und einer Einbuße der Übertragungsgeschwindigkeit.
  • Wenn TD die Zeit zwischen Symbolen ist und N die Anzahl an Symbolen in dem Alphabet, wird der Übertragungsdurchsatz, in Bit/Sekunde sein: D = (1/TD)log2 (N).
  • Man wird nun das Prinzip der Synchronisierung darstellen, das von der vorliegenden Erfindung angewandt wird, mit Bezug auf die 4.
  • In (a) hat man die Nachrichten dargestellt, die von dem Implantat zu dem Programmiergerät ausgesendet werden, in (b) die Nachrichten, die von dem Programmiergerät zu dem Implantat ausgesendet werden, in (c) die Impulse des Taktgebers, der das Implantat taktet und in (d) die Impulse des Taktgebers, der das Programmiergerät taktet, wobei diese zwei Taktgeber mit einer Frequenz F0 arbeiten. Da die zwei Taktgeber die Taktung der Nachrichten herstellen hat man folglich F0 = 1/TD.
  • Wenn man das Programmiergerät und das Implantat betrachtet, bevor es einen Austausch von Daten zwischen ihnen gegeben hat, so können ihre Taktgeber keine Phasenbeziehung zwischen ihnen haben. Um diese Phasenbeziehung herzustellen sendet das Programmiergerät eine Anforderung 130 zu dem Implantat, wobei diese Anforderung so entworfen ist, für das Implantat verständlich zu sein, ohne dass eine vorherige Synchronisation notwendig ist. Auf diese Anforderung antwortet das Implantat, indem es eine Nachricht 132 aussendet, getaktet durch seinen eigenen Taktgeber 126. Die Nachricht 132, die man im Folgenden „Synchronisationsrahmen" nennen wird, wird vorteilhafterweise gebildet durch die Wiederholung eines gleichen Symbols, wobei dieses Symbol erzeugt werden kann, indem in dem Implantat die Erregung einer Spule durch geeignete Kommandomittel (nicht dargestellt, da in der Technik bekannt) verwirklicht wird, eine Erregung, die einen elektrischen Strom hervorrufen wird, folglich eine magnetische Induktion. Diese wird durch das Programmiergerät aufgefangen; nach Verarbeitung wird das Nutzsignal (F. E. M. an den Klemmen der Spule des Programmiergeräts), das am Eingang des Wandlers erscheinen wird, eine Form haben, die typischerweise der entspricht, die mit 134 auf der 7 gezeigt ist.
  • Die Dauer TS dieses Signals entspricht vorteilhafterweise einer Frequenz FS = 1/TS = 128 kHz.
  • Das Signal AUSGANGSSIGNAL wird vorteilhafterweise durch den DSP 38 nach Digitalisierung durch den Wandler 32 analysiert, der einen digitalisierten Wert Sj, vorteilhafterweise auf 8 Bits, liefert.
  • Das Signal Sj wird, bevor es durch den DSP 38 analysiert wird, vorteilhafterweise in dem FIFO-Speicher 36 gespeichert, der, wie man weiß, die Besonderheit vorweist, auf asynchrone Weise für simultanes Lesen und Schreiben zugänglich zu sein. Der Modus des Zugriffs auf das FIFO 36 ist auf der 5 dargestellt: Wenn, im Verlauf eines Analysefensters der Dauer TD, die Rechenmittel 38 P Abtattwerte des Signals Sj analysieren, ist es so möglich, den FIFO-Speicher sich im Verlauf einer Phase 136 mit P Daten befüllen zu lassen, aufgenommen zu regelmäßigen Intervallen gemäß einer Taktung, die sinnigerweise durch die Kontrollmittel 40 bewirkt wird, die das Signal zum Schreiben in den FIFO-Speicher 36 steuern. Bei dem folgenden Analysefenster kann der DSP 38 so, in einer Phase 138, mit Lesen der P Werte beginnen, die in dem FIFO-Speicher 36 enthalten sind, sobald der Letztere fortfährt, sich, im Verlauf einer Phase 140, mit P anderen Daten zu Befüllen. Man versteht, dass der DSP 38 so in einer fortgesetzten Phase die P-Absatzwerte Sj lesen kann, die er benötigt, und sie nachfolgend ohne Unterbrechung verarbeiten kann, wobei so die Komplikationen der Verarbeitung und der Einbußen an Zeit vermieden werden können, die einem System inhärent sind, das kein FIFO-Speicher verwendet, und in welchem, bei jeder Ankunft eines neuen Signalwerts, es notwendig wäre, eine Unterbrechung der Operationen hervorzurufen, im Verlauf der Ausführung in dem DSP 38, um diese neuen Werte berücksichtigen zu können.
  • Das Taktsignal 128 des Programmiergeräts wird selber durch die Division, mit einem ganzzahligen M, aus dem Signal erzeugt, das durch den Oszillator 44 erzeugt wird, der z.B. ein Oszillator ist, der auf eine Resonanzfrequenz FOSC von 4 194 304 Hz abgestimmt ist. Die Teilung wird durch die Schaltung 42 ausgeübt, die, gesteuert durch den DSP 38, die Eigenschaft besitzt, die Phase des Taktsignals, das am Ausgang ausgegeben wird, vorzustellen oder zu verzögern („programmierbar" genannter Taktgeber).
  • Die steigenden Fronten des Taktsignals 128 dienen als Bezugszeitpunkt für die Schaltung 40 der Steuerung des Wandlers 32.
  • Die 6 veranschaulicht die Art, wie die Mittel 40 abhängig vom Taktsignal 128 arbeiten. Das Signal am Ausgang des Oszillators 44 wird durch ein ganzes N geteilt, um ein Signal 142 mit einer Frequenz Fe = FOSC/N zu liefern, was man im Folgenden „Abtastfrequenz" nennen wird.
  • Im Übrigen ist das Taktsignal 128 selber das Ergebnis der Teilung eines Oszillator-Signals 44 durch ein ganzzahliges M. Indem man M und N so wählt, dass ein ganzzahliges P existiert, das die Gleichung M = P·N erfüllt, wird man folglich P-Perioden der Taktung 142 haben, während einer Taktperiode 128, das ist Fe = P/TD.
  • Wenn die Kontrollschaltung 40 eine erste Transition des Taktes 142 zu einem von diesen verschiedenen Zeitpunkten der steigenden Front des Taktes 128 erzeugt, mit einer zeitlichen Verschiebung θ, so wird die (T + 1)-te Transition des Taktes 142 zum Zeitpunkt θ + (P/Fe) = θ + TD ankommen, das heißt eine Zeit θ vor der folgenden steigenden Flanke des Taktes 128, der also in Phase gut mit dem Takt 142 verriegelt ist.
  • Wenn man mit j die Nummer der Transition des Taktes 142 nach einer steigenden Flanke des Taktes 128 bezeichnet, und da die Transistionen des Taktes 142 dazu dienen, die Digitalisierungen des Ausgangssignals durch den Wandler 32 auszulösen, wird man am Ausgang dieses Wandlers eine Reihe von Signalen Sj erhalten, gleich, bei Digitalisierungsfehler, den Daten des Ausgangssignals bei Zeitpunkten J.
  • Um die Synchronisation zu verwirklichen, verwirklicht der DSP 38 zuerst die Operation der Mittelung des Signals über eine ganze Zahl K von Fenstern der Dauer TD, das ist während einer Zeit TA = K·TD.
  • Man erzeugt so eine Reihe von Werten <S>j, die definiert sind durch:
    Figure 00140001
    j ∈ [0 ...P – 1]
  • Indem man in dem Rahmen der Synchronisation arbeitet, wo das Symbol wiederholend ist, zielt diese Operation einzig darauf, die Amplitude relativ zu Rauschen um einen Faktor √K zu vermindern.
  • Das Signal <S>j wird folglich die Form haben, die in 134 auf der 7 veranschaulicht ist, bei der nahen Digitalisierung.
  • Das Signal kann als ein Motiv Tj, veranschaulicht in 144 auf der 7, genügend zu ähneln bewertet werden, dass das System verwenden wird zur Korrelation mit <S>j, gemäß der Operation:
    Figure 00140002
    l ∈ [0 ... P – 1]
  • Wobei Tj den j. Punkt des Musters 144 bezeichnet. Cl ist folglich der erste Punkt der Korrelationsfunktion von <S> und T.
  • Die obige Gleichung ist in zwei Summen unterteilt, um die Indize auf <S> zu bewahren, die in dem Intervall [0 ... P – 1] enthalten sind, was drauf hinausläuft, die Korrelation von T mit der Verlängerung durch Periodizität von <S> zu berechnen, was man als <S~> bezeichnen wird.
  • Umso mehr das Muster T <S~> ähnelt, desto mehr ähnelt die Funktion K der Autokorrelationsfunktion <S>·<S~>. Oder wie man weiß, dass die Autokorrelationsfunktion [<S~>·<S~>]l maximal ist für l = 0, und das die Korrelationsfunktion <Sn ~>j = <S~>j+n maximal ist für l = –n.
  • Mit anderen Worten, die Position des Maximums 146 der Korrelationsfunktion 148, veranschaulicht in 8, zwischen einer Funktion, die auf <S> beschränkt ist, und der Verschiebung ihrer Verlängerung in Periodizität, zeigt die Größe der Verschiebung an.
  • Es ist diese Eigenschaft, welche die vorliegende Erfindung verwendet, um die Synchronisierung der Takte zwischen dem Programmiergerät und dem Implantat zu verwirklichen, wie es die 7, 8 und 9 veranschaulichen.
  • Wenn das Muster Tj vorteilhafterweise gewählt ist, eine starke Ähnlichkeit mit dem digitalisierten und gemittelten Signal <S>j zu zeigen, dann wird die zuvor definierte Korrelationsfunktion Cl (148 auf der 8) ihr Maximum (146 auf der 8) bei l = 0 haben, wenn Tj und <S>j in Übereinstimmung sind, was der Konfiguration der 7 und 8 entspricht.
  • Die 9 stellt, im zeitlichen Achsenkreuz des Programmiergeräts, die für diesen gemachte Analyse dar, zum Bestimmen der Phasenverschiebung zwischen seinem Takt (128, 4) und dem des Implantats (126, 4).
  • In den Fall (A) der 9, zeigt der Takt des Implantats eine Verspätung der Phase im Verhältnis zur der des Programmiergeräts, eine Verspätung, deren Größe man durch n bezeichnet, wobei die Zeiteinheit die Abtastperiode 1/Fe ist. Da die Symbole, die den Synchronisationsrahmen bilden, bei jeder neuen Transition des Taktes des Implantats beginnen, wird die Gesamtheit von Punkten <S>j (j ∈ [0 ... P – 1]), die das Mittel der Symbole des Synchronisationsrahmens bildet, selber auch um n verzögert erscheinen. Die Korrelationsfunktion mit Tj wird folglich ihr Maximum bei –n oder bei P – n zeigen, wenn diese Korrelationsfunktion, periodisch mit Periode P, da diese leicht berechnet werden kann, in dem Intervall [0 ... P – 1] analysiert wird.
  • In dem Fall (B) der 9, sind die zwei Takte 126 und 128 in Phase und das Maximum der Korrelationsfunktion mit dem Referenzmuster von <S>j ist bei l = 0.
  • Wenn, umgekehrt zum Fall (A), der Takt 126 in Phase vorauseilt, im Vergleich zum Takt 128, was dem Fall (C) entspricht, wird das Maximum der Korrelationsfunktion bei l = +n gelegen sein (wobei das Maximum bei l = –n gelegen sein wird, in dem Fall einer Phasenverzögerung).
  • Es genügt folglich dem DSP 38, um die Gleichheit der Phase zwischen den Takten 126 und 128 (4) herzustellen, durch Berechnen das Maximum der Korrelationsfunktion Cl zu suchen, und dem programmierbaren Taktgeber 42 eine Verzögerung gleich der Position dieses Maximums aufzuerlegen.
  • Man bemerke auf jeden Fall, dass die obigen Schlüsse nur dann strikt exakt sind, wenn die zwei Takte 126 und 128 von exakt gleicher Frequenz sind, das heißt, wenn F0 = Fosc/M = 1/TD ist.
  • Wenn im Gegenteil ein kleiner Frequenzunterschied existiert, was praktisch immer der Fall ist wenn zwei Oszillatoren auf unabhängige Weise sich entwickeln, kann man schreiben Fi = Fp(1 + ε), wo Fi die Taktfrequenz 126 des Implantats und Fp diejenige des Taktes 128 des Programmiergeräts bezeichnet.
  • Man weiß, dass, wenn ε << 1, wird die Phasenverschiebung eines vollständigen Fensters der Periode TD wieder zum Beginn einer Zeit in der Ordnung von TD/ε erscheinen, das heißt 1/ε Fenster.
  • Wenn die Takte 126 und 128, vorteilhafterweise, durch Quarznszillatoren erzeugt werden, dann wird ε in der Größenordnung von 10–4 sein. Nach der Art, wenn der Synchronisationsrahmen 102 Aussendungen des gleichen Symbols umfasst, dann wird die Phasenverschiebung zwischen den Phasen und der letzten Aussendung in der Größenordnung von 10–2 Fenster der Dauer TD sein, und kann in der vorliegenden Anwendung vernachlässigt werden, wo die Abtastperiode vorteilhafterweise gleich 1/Fe = 1/(32TD) wird: In dem Fall wird die relative Phasenverschiebung zwischen den Takten 126 und 128 in der Größenordnung eines Drittels dieser Periode nach einem vollständigen Synchronisationsrahmen sein.
  • Struktur der Nachrichten, die ausgetauscht werden, sobald die Synchronisation etabliert ist
  • Vorteilhafterweise werden, in der vorliegenden Erfindung, die Nachrichten, die ausgetauscht werden, sowohl vom Programmiergerät zum Implantat, sowie auch vom Implantat zum Programmiergerät, nach Gruppe der Unternachrichten „Rahmen" genannt.
  • Aufgrund der verfügbaren Energie in der Eigenschaft der Anforderungen im Programmiergerät im Verhältnis zum Implantat, kann das Verhältnis Signal/Rauschen in der Richtung Programmiergerät → Implantat viel größer sein als in der anderen Richtung, und die Übertragung Programmiergerät → Implantat kann erfolgen, indem die Bits durch Anwesenheit oder Abwesenheit eines Signals in einem vorherbestimmten zeitlichen Fenster kodiert werden. Wenn das Programmiergerät und das Implantat zuvor synchronisiert wurden, kann das zeitliche Fenster auf die Periode Td der Takte 18 und 42, respektive des Immplantats und des Programmiergeräts, reduziert werden, was so die gleiche Geschwindigkeit in der Richtung Programmiergerät → Implantat verleiht, wie in der anderen Richtung, was eine der Erfindung originelle Eigenschaft bildet, im Vergleich mit bekannten Systemen, in welchem die Übertragung Implantat → Programmiergerät im Allgemeinen die Schnellere ist.
  • Die Rahmen definieren die Zeitpunkte, zu denen die Sendung der Symbole durch das Programmiergerät und das Implantat autorisiert sind, wobei diese Rahmen nur nach der Synchronisation zwischen den zwei Apparaten operativ sind.
  • Die 10 zeigt die Weise, nach der die Datenaustäusche in Übereinstimmung mit dieser Rahmung erfolgen.
  • Der Fall (A) der 10 entspricht einem Rahmen 150, im Verlauf dessen die Nachrichten hauptsächlich von dem Implantat zu dem Programmiergerät gehen, während der Fall (B) einem Rahmen 152 entspricht, im Verlauf dessen die Nachrichten hauptsächlich in der anderen Richtung erfolgen.
  • Die Dauer jedes Rahmens wird mit τf bezeichnet und wird, so wie alle anderen Dauern, die eine Rolle in den Rahmen spielen, ein Vielfaches Ganzes der Dauer TD der Analysefenster des Programmiergerätes und des Implantats sein.
  • Solange der Rahmen 150 nicht beginnt, wartet man darauf, dass der vorhergehende Rahmen beendet sein wird. Das Programmiergerät ist also inaktiv und das Implantat in einem Empfangsmodus 154.
  • Wenn der Rahmen beginnt, auf eine Weise, die durch das Programmiergerät auferlegt wird, das gegenüber dem Implantat immer Master sein wird, wird ein Kopfelement 156 durch das Programmiergerät ausgesendet. Dieses Kopfelement wird Informationen enthalten, die dem Implantat anzeigen, dass es nun Informationen zu dem Programmiergerät senden muss.
  • Das Kopfelement ist z.B. aus einem Signal von Dauer τH = 4 TD gebildet, welches 4 Bit transportiert und eine Struktur zeigt, die allen Fällen der Figur (Rahmen 150 sowie 152) gemein ist, mit einem Startbit des Rahmens (Bit „1", entsprechend einer Übertragung, die immer vorhanden ist in einer Kodierung mit „Alles oder Nichts"), gefolgt von drei Nachrichten-Bits (näher ausgeführt weiter unten).
  • Wenn der Rahmen ein Rahmen „Programmiergerät zum Implantat" (vom Typ 152) ist, so sendet, nach einer eventuellen Ruhezeit von τR das Programmiergerät Signale in dem Feld 158, von Dauer τE, welche das Implantat empfängt und interpretiert. Während des Sendens dieses Felds durch das Programmiergerät ist das Implantat also in einem Empfangszustand 160, von Dauer τB. Nach dem Ende dieses Felds 160 kehrt das Implantat in einen Empfangszustand 162 zurück, in Erwartung eines neuen Rahmenkopfelements. Da die Bits vorteilhafterweise in dem Feld 158 durch Vorhandensein oder Abwesenheit eines Signals gesendet werden und das gleiche in dem Kopfelement 156 (Kodierung mit „alles oder nichts"), so endet die Abwesenheit des durch das Implantat empfangenen Signals, in dem Feld 162, als ein Datum interpretiert zu werden.
  • Wenn der Rahmen vom Typ „Implantat zum Programmiergerät" (Rahmen vom Typ 150) ist, wird also das Implantat, nach einer eventuellen Ruhezeit von Dauer τR, eine Nachricht zu dem Programmiergerät aussenden, in dem Feld 164. Das Programmiergerät dekodiert so die Nachricht in dem Feld 166 des Rahmens.
  • Die drei letzteren Bits des Kopfelements (Nachrichtenbits) können dazu dienen, die Austäusche zwischen dem Programmiergerät und dem Implantat zu kontrollieren, insbesondere, um Übertragungsfehlern abzuhelfen, die durch die Systeme erkannt werden.
  • Diese Bits können vorteilhafterweise die folgende Bedeutung haben:
    „111" (impt → pgrr): das Implantat wird einen Synchronisationsrahmen aussenden
    „100" (impt → pgrr): das Implantat wird Werte an das Programmiergerät senden
    „010" (pgrr → impt): das Programmiergerät wird Daten an das Implantat senden
    „001" (pgrr → impt): Pause
    „000" (pgrr → impt): Ende der Session
    „110" (impt → pgrr): das Implantat wird das gleiche Feld von Daten wie in dem vorhergehenden Rahmen erneut senden
    „100" (pgrτ → impt): das Implantat hat den letzten Rahmen, den es empfangen hat, nicht berücksichtigt und wird die Daten berücksichtigen, die folgen werden
    „011": ohne Bedeutung
  • Man bemerke, dass die Nachricht „111", welche vom Implantat verlangt, einen Synchronisationsrahmen auszusenden, derart kodiert ist, von dem Implantat verstanden zu werden, ohne dass eine Synchronisation etabliert wäre. Tatsächlich erfolgt die Erkennung durch das Implantat von Signalen, die von dem Programmiergerät ausgesendet sind, durch Erkennung oder nicht des Vorhandenseins dieser Signale während den zeitlichen Fenstern der Dauer TD, wobei die Erkennung einer Anforderung eines Synchronisationsrahmens gleich ist mit Erkennen des Vorhandenseins eines Signals z.B. während einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Fenstern (typischerweise vier aufeinanderfolgende Fenster). Tatsächlich, wenn diese Signale aufeinanderfolgen mit einer Periode kleiner oder gleich einem Teiler von TD, unabhängig von dem Synchronisationszustand zwischen den Takten 126 und 128 des Implantats und des Programmiergeräts, wird das Implantat das Vorhandensein eines Signals an den Klemmen seiner Empfangsschaltungen während wenigstens vier (in dem betrachteten Beispiel) seiner zeitlichen Fenster lesen und wird das Vorhandensein dieser wiederholten Signale als ein Kopfele ment interpretieren, das die Nachricht „111" enthält, was auf seinen Seiten das Aussenden eines Synchronisationsrahmens auslösen wird.
  • Resynchronisation im Verlauf der Übertragung
  • Man wird verstehen, dass die Symbole nur sinnigerweise dekodiert werden können, wenn das Programmiergerät und das Implantat zuvor synchronisiert wurden, wobei die Dekodierung ausgeführt wird, indem zu einem bestimmten Zeitpunkt ∅ die Relationsfunktionen bewertet werden.
  • Bei der Übertragung eines Rahmens vom Typ 150 entspricht aber ein Bruchteil des zeitlichen Fensters einer Desynchronisationsverzögerung, die am Ende des Rahmens erscheint. Wie man es weiter oben gesehen hat, kann mit durch Quarzoszillatoren geführten Takten die Anzahl temporärer Fenster in der Größenordnung von etwa 100 sein, bevor die Desynchronisation zu groß wird.
  • Wenn Fl die Frequenz des Taktes 126 ist, der das Implantat taktet, und FP diejenige des Taktes 128 ist, der das Programmiergerät taktet, und wenn diese Frequenzen verknüpft sind durch Fl = FP(1 + ε), mit ε << 1 und wenn ein Rahmen eine Dauer von K Fenstern hat, dann ist am Ende desselben die Desynchronisation in der Größenordnung von KεTD, wo TD die Dauer eines zeitlichen Fensters ist.
  • Wenn die Korrelationsfunktion zwischen einem Symbol und dem Muster, das dazu dient, es zu entdecken, zum Zeitpunkt ∅ am Beginn des Rahmens maximal ist, wird sie um KεTD im Verhältnis zu seinem Referenzfenster am Ende dieses Rahmens verschoben. Infolge dessen, wenn man die Korrelationsfunktion in einem Fenster der Größe 2KεTD, zentriert in ∅, betrachtet, wird das Maximum dieser Funktion im fraglichen Fenster erscheinen. Genauer, bei der j-ten betrachteten Zelle, wird die Verschiebung der Korrelationsfunktion Δj = jεTD sein.
  • Wenn der DSP 38 die Operation ausführt:
    Figure 00220001
    hat man folglich ΣΔ = [K(K – 1)/2]εTp und, wenn K groß ist, ΣΔ = (K2/2)εTD.
  • Die Verzögerung KεTD am Ende des Rahmens ist folglich verknüpft mit ΣΔ durch die Beziehung KεTD = (2/K)ΣΔ.
  • Man wird verstehen, dass, wenn man das Maximum der Korrelationsfunktionen in einem Fenster der Größe 2KεTD bei jedem Fenster sucht und da man die Zeitpunkte der Maxima mittelt, man folglich eine Größe erhalten wird, die es erlaubt, die Phasenverschiebung am Ende des Rahmens zu kennen.
  • Diese Phasenverschiebung wird folglich in den programmierbaren Taktgeber 42 wiedereingeführt, um eine Resynchronisation auszuführen, was es erlaubt, auf für die Erfindung kennzeichnende Weise mit der Resynchronisation im Verlauf der Übertragung fortzuschreiten.
  • Man hat gleichermaßen bemerkt, dass, wenn die Nachrichten zu dem Implantat übertragen werden in den Rahmen vom Typ 152 (10), man notwendigerweise Rahmen vom Typ 150 in die Übertragung einfügen muss, da es während dieser letzteren Rahmen ist, dass das Programmiergerät die Möglichkeit hat, sich auf das Implantat zu resynchronisieren.

Claims (8)

  1. Anordnung von Vorrichtungen, die einerseits eine autonome Vorrichtung, insbesondere eine aktive implantierbare medizinische Vorrichtung, und anderseits einen Apparat umfasst, welcher ein externes Programmiergerät dieser autonomen Vorrichtung bildet, die durch eine synchrone serielle Datenübertragungsverbindung miteinander verbunden sind, – wobei die autonome Vorrichtung (10) umfasst: • einen Taktgeber (18), • Mittel zum Aussenden von Signalen in Richtung des Programmiergeräts, oder zum Empfang von Signalen, die vom Programmiergerät herrühren, wobei diese Mittel durch den Taktgeber der autonomen Vorrichtung zeitlich gesteuert werden, und • Mittel zum Aussenden eines Synchronisationsrahmens (132) in Richtung des Programmiergeräts, um anfänglichen Gleichlauf herzustellen, – wobei das Programmiergerät (24) umfasst: • einen programmierbaren Taktgeber (42), der in der Phase einstellbar ist, • Mittel zum Aussenden von Signalen in Richtung der autonomen Vorrichtung, oder zum Empfang von Signalen, die von der autonomen Vorrichtung herrühren, wobei diese Mittel durch den Taktgeber des Programmiergeräts zeitlich gesteuert werden, und • Mittel zur Steuerung der Synchronisation (32, 36, 38, 40), die mit dem programmierbaren Taktgeber zusammenwir ken, dazu geeignet, den Synchronisationsrahmen (132) zu analysieren, der von der autonomen Vorrichtung empfangen wurde und diesen programmierbaren Taktgeber mit dem Taktgeber der autonomen Vorrichtung phasengleich zu machen, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass: – die Verbindung zum Austausch von Daten zwischen der autonomen Vorrichtung und dem Programmiergerät eine bidirektionale Verbindung ist, – der Synchronisationsrahmen (132) ein wiederkehrendes Signal (Sj) umfasst, und – die Mittel zur Kontrolle der Synchronisation des Programmiergeräts (32, 36, 38, 40) Mittel zur Berechnung einer Korrelation zwischen dem empfangenen wiederkehrenden Signal (Sj) und einem Referenzmuster (Tj), zum Herleiten einer Verschiebung (1) als Vorsprung oder Verspätung hieraus und zum Verschieben des programmierbaren Takts um einen dieser Verschiebung entsprechenden Wert.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, in welcher der Synchronisationsrahmen (132) durch die autonome Vorrichtung in Antwort auf ein Abfragesignal (130) ausgesendet wird, das durch das Programmiergerät ausgesendet wird, wobei dieses Abfragesignal durch die autonome Vorrichtung erkennbar ist, selbst bei Abwesenheit eines Gleichlaufs in der Übertragung.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, in welcher die Mittel zur Steuerung der Synchronisation des Programmiergeräts Mittel zum Mitteln des wiederkehrenden Signals vor Korrelation mit dem Referenzmuster umfassen.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, in welcher, um den Gleichlauf beizubehalten, sobald er hergestellt wurde, die Mittel zur Steuerung der Synchronisation des Programmiergeräts Mittel zum Empfangen eines Rahmens von Daten umfassen, welcher durch die autonome Vorrichtung ausgesendet wird, zum Korrelieren der periodischen Erweiterung eines Abtastwerts des empfangenen Signals (<S>j) mit einem Referenzmuster, zum Herleiten einer zeitlichen Verschiebung (1) hieraus und zum Wiederverschieben des programmierbaren Takts um einen dieser Verschiebung entsprechenden Wert.
  5. Externes Programmiergerät für eine autonome Vorrichtung (10), insbesondere eine aktive implantierbare medizinische Vorrichtung (10), die mit einem Programmiergerät über eine synchrone serielle Verbindung zum Austausch von Daten verbunden ist, wobei die autonome Vorrichtung umfasst: – einen Taktgeber (18), – Mittel zum Aussenden von Signalen in Richtung des Programmiergeräts, oder zum Empfang von Signalen, die vom Programmiergerät herrühren, wobei diese Mittel durch den Taktgeber der autonomen Vorrichtung zeitlich gesteuert werden, und – Mittel zum Aussenden eines Synchronisationsrahmens (132) in Richtung des Programmiergeräts, um einen anfänglichen Gleichlauf herzustellen, wobei das Programmiergerät umfasst: – einen programmierbaren Taktgeber (42), der in der Phase einstellbar ist, – Mittel zum Aussenden von Signalen in Richtung der autonomen Vorrichtung, oder zum Empfang von Signalen, die von der autonomen Vorrichtung herrühren, wobei diese Mittel durch den Taktgeber des Programmiergeräts zeitlich gesteuert werden, und – Mittel zur Steuerung der Synchronisation (32, 36, 38, 40), die mit dem programmierbaren Taktgeber zusammenwirken, dazu geeignet, den Synchronisationsrahmen (32) zu analysieren, der von der autonomen Vorrichtung empfangen wurde, und diesen programmierbaren Taktgeber mit dem Taktgeber der autonomen Vorrichtung phasengleich zu machen, wobei das Programmiergerät dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zur Steuerung der Synchronisation des Programmiergeräts (32, 36, 38, 40) Mittel zum Berechnen einer Korrelation zwischen einem wiederkehrenden Signal (Sj) aufweisen, welches in dem Synchronisationsrahmen (132) enthalten ist, und einem Referenzmuster (Tj), zum Herleiten einer Verschiebung (1) als Vorsprung oder als Verzögerung, und zum Verschieben des programmierbaren Takts um einen dieser Verschiebung entsprechenden Wert.
  6. Programmiergerät gemäß Anspruch 5, in welchem, um den Gleichlauf beizubehalten sobald er hergestellt ist, die Mittel zur Steuerung der Synchronisation Mittel zum Empfang eines Rahmens von Daten umfassen, welcher durch die autonome Vorrichtung ausgesendet wurde, zum Korrelieren der periodischen Erweiterung eines Abtastwertes des empfangenen Signals (<S>j) mit einem Referenzmuster, zum Herleiten einer zeitlichen Verschiebung (1) hieraus und zum Wiederverschieben des programmierbaren Takts um einen dieser Verschiebung entsprechenden Wert.
  7. Programmiergerät gemäß Anspruch 5, in welchem die Mittel zur Steuerung der Synchronisation durch eine programmierbare digitale Schaltung verwirklicht (38) werden, insbesondere einen digitalen Signalprozessor, der unter der Steuerung eines in einen Speicher geladenen Programms arbeitet.
  8. Programmiergerät gemäß Anspruch 7, in welchem das Programm zur Steuerung der digitalen Schaltung ein ferngeladenes Programm ist, um dieses Programm ohne materielle Veränderung des Programmiergeräts verändern zu können.
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