WO1991007028A1 - System for transmitting data between several subscriber stations in a local communications net - Google Patents

System for transmitting data between several subscriber stations in a local communications net Download PDF

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WO1991007028A1 PCT/EP1990/001818 EP9001818W WO9107028A1 WO 1991007028 A1 WO1991007028 A1 WO 1991007028A1 EP 9001818 W EP9001818 W EP 9001818W WO 9107028 A1 WO9107028 A1 WO 9107028A1
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Wolfgang Kemmler
Amer Amin
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Siemens Nixdorf Informationssysteme Aktiengesellschaft
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1149Arrangements for indoor wireless networking of information

Abstract

The invention concerns a system for transmitting data in half-duplex operation between several subscriber stations (10, 12) in a local communications net, transmission taking place between a subscriber station (10 or 12) and a sub-station (18 or 20) by modulated electromagnetic radiation. The invention calls for data transmission between the sub-stations (18, 20) also by electromagnetic radiation. To transmit binary data, this radiation is impulse-modulated. The sub-stations (18, 20) each emit a pulse in response to the arrival of a pulse. Following arrival of a pulse, the stations (10, 12, 18, 20) are not in a condition to receive at least for a time T equal to the sum of (a) twice the pulse transit time ti between the emitter station and the receiver station located furthest away within emitter range R and (b) the pulse length tp. The new system is highly flexible and can be set up with simple resources.

Description

System zum übertragen von Daten zwischen mehreren Teilnehmerstationen eines lokalen Kommunikationsne zes System for transmitting data between several subscriber stations of a local communication network
Die Erfindung betrifft ein System zum Übertragen von Daten im Halb-Düplexbetrieb zwischen mehreren Teil- nehmerstationen eines lokalen Kommunikationsnetzes über mindestens zwei Zwischensta ionen, wobei die Datenüber¬ tragung zwischen jeweils einer Teilnehmerstation und einer Zwischenstation durch modulierte Strahlung im Raum erfolgt .The invention relates to a system for transmitting data in half duplex mode between a plurality of subscriber stations of a local communication network via at least two intermediate stations, the data being transmitted between a subscriber station and an intermediate station in each case by means of modulated radiation in the room.
Ein derartiges System, das zur Datenübertragung für ein lokales Netz im Bereich der rechnergestützten Fertigung (CIM) verwendet wird, ist aus einem Aufsatz "Datenüber¬ tragung mit Infrarotl icht " in der Fachzeitschrif Elektronik 24/25.11.1988, Seiten 82 bis 90, bekannt. Mehrere Zwischenstat onen stellen die drahtlose Ver¬ bindung mittels einer Infrarot-Übertragungsstrecke zu Teilnehmerstationen eines flexiblen Transportsystems in einer weiträumigen Fabrikhalle her. Die Zwischen- Stationen sind untereinander über Leitungen verbunden und an einen Leitrechner angeschlossen, der die Steuerung des Datenverkehrs übernimmt. Die Datenüber¬ tragung erfolgt im Halb-Duplexbetrieb , bei dem eine Te lnehmersta ion entweder Daten sendet oder empfängt, ein gleichzeitiger Datenverkehr in beiden Richtungen jedoch nicht vorgesehen ist.Such a system, which is used for data transmission for a local network in the field of computer-aided manufacturing (CIM), is known from an article "Data transmission with infrared light" in the specialist journal Electronics 24 / 25.11.1988, pages 82 to 90 . Several intermediate stations establish the wireless connection by means of an infrared transmission link to subscriber stations of a flexible transport system in a spacious factory hall. The intermediate stations are connected to each other via lines and connected to a master computer that controls data traffic. The data transmission takes place in half-duplex operation, in which a subscriber station either sends or receives data, however, simultaneous data traffic in both directions is not intended.
Bei diesem bekannten System müssen die zumeist an der Decke des Raumes montierten Zwischenstationen unterein¬ ander durch ein fest installiertes Datenleitungsnetz verbunden werden. Bei einer Erweiterung eines solchen Systems auf eine größere Hallenfläche oder bei .einer Abänderung des Übertragungssystems, bei der den Teilnehmerstationen neue Standorte zugewiesen werden, sind aufwendige Installationsarbeiten für das Leitungs¬ netz erforderlich.In this known system, the intermediate stations usually mounted on the ceiling of the room have to be connected to one another by a permanently installed data line network. If such a system is expanded to a larger hall area or if the transmission system is modified, in which the subscriber stations are assigned new locations, complex installation work for the line network is required.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues System zum übertragen von Daten anzugeben, das eine hohe Flexibi¬ lität hat und mit- einfachen Mitteln realisiert werden kann.It is an object of the invention to provide a new system for transmitting data which has a high degree of flexibility and can be implemented using simple means.
Diese Aufgabe wird für ein System eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß auch die Datenübertragung zwi¬ schen den gleichartig aufgebauten Zwischenstationen durch Strahlung erfolgt, daß die Strahlung zum übertra¬ gen binärer Daten einer Impulsmodulation unterzogen wird, daß die Zwischenstationen jeweils auf das Ein- treffen eines Impulses hin einen Impuls aussenden, und daß die Empfangsbereitschaft nach dem Eintreffen eines Impulses mindestens für eine Zeit T ruht, die gleich der Summe aus der doppelten Impulslaufzeit zwischen der sendenden Station und der innerhalb der Sendereichweite am weitesten entfernten empfangenden Station und aus der Impulsdauer ist.This object is achieved for a system of the type mentioned at the outset in that the data transmission between the intermediate stations of the same structure is also carried out by radiation, in that the radiation for transmitting binary data is subjected to pulse modulation in that the intermediate stations each arrive transmit a pulse in response to a pulse, and that the readiness to receive is at least for a time T after the arrival of a pulse, which is equal to the sum of twice the pulse transit time between the transmitting station and the most distant receiving station within the transmission range and the pulse duration .
Zur Datenübertragung wird bei der Erfindung die Impulsmodulation eingesetzt. Bei dieser wird die auf einen Impuls folgende Pause abhängig vom Binärwert der zu übertragenden Daten variiert. Dem Binärwert 1 wird beispielsweise eine lange Pause, dem Wert 0 eine kurze Pause zugeordnet. Die Impulsdauer selbst, d.h. die Zeit, in der Strahlung ausgesendet wird, ist so bemessen, daß die auf Empfang geschalteten Zwischensta¬ tionen sowie die Teilnehmerstationen den Impuls sicher empfangen können.In the invention, pulse modulation is used for data transmission. In this the pause following a pulse is varied depending on the binary value of the data to be transmitted. A long pause is assigned to the binary value 1, and a short pause to the value 0. The pulse duration itself, ie the The time in which radiation is emitted is such that the intermediate stations switched to receive and the subscriber stations can safely receive the pulse.
Durch diese Art der Modulation ist die für die Datenübertragung benötigte Strahlungsenergie minimal, da die Information im wesentlichen in der Länge der Pause enthalten ist. Durch Wahl einer kurzen Impuls- dauer kann bei einem vorgegebenen Betrag an Strahlungs¬ energie die Impulsamplitude hoch sein, so daß eine große Sendereichweite sowie ein hoher Störabstand ge¬ genüber der Umgebungsstrahlung erreicht wird.This type of modulation means that the radiation energy required for data transmission is minimal, since the information is essentially contained in the length of the pause. By choosing a short pulse duration, the pulse amplitude can be high for a predetermined amount of radiation energy, so that a large transmission range and a high signal-to-noise ratio with respect to the ambient radiation are achieved.
Es sind auch andere Arten von Impulsmodulationen ein¬ setzbar. Beispielsweise kann eine Modulation mit festem Zeitraster vorgenommen werden, bei der die binäre In¬ formation in aufeinanderfolgenden vorgegebenen Zeitab¬ schnitten konstanter Länge verschlüsselt wird. Dies kann so geschehen, daß das Aussenden eines Strahlungs¬ impulses innerhalb eines Zeitabschnitts als Binärwert 1 interpretiert wird. Das Fehlen eines solchen Impulses wird dann als Binärwert 0 gedeutet.Other types of pulse modulation can also be used. For example, a modulation with a fixed time pattern can be carried out, in which the binary information is encrypted in successive predetermined time segments of constant length. This can be done in such a way that the emission of a radiation pulse is interpreted as binary value 1 within a time period. The absence of such a pulse is then interpreted as a binary value 0.
Der im allgemeinen nach allen Richtungen ausgesandte Impuls verliert infolge der Divergenz der Strahlung sowie infolge Streuung und Absorption in Luft sowie an Teilchen längs seines Ausbreitungsweges an Intensität. Dementsprechend läßt sich für die jeweilige Teilnehmer- Station bzw. Zwischenstation eine Sendereichweite de¬ finieren, die die Entfernung angibt, bei der noch ein ausreichend gutes Empfangssignal vorliegt. Maßgebend ist hierfür die Einhaltung eines vorgegebenen Störab¬ standes zu Störsignalen wie beispielsweise Rauschen, Hintergrundstrahlung und Störstrahlung. Der von einer Zwischenstation in der Reichweite einer sendenden Station empfangene Impuls löst das Aussenden eines neuen Impulses aus, der wiederum von Zwischensta¬ tionen innerhalb ihrer Reichweite empfangen wird. Diese Stationen senden daraufhin weitere Impulse aus, so daß ein von einer Teilnehmerstation anfangs ausgesendeter Impuls eine Vielzahl weiterer Impulse auslöst, die sich nach Art einer Welle ausbreiten, wobei die Zwischensta¬ tionen die jeweils empfangenen abgeschwächten Impulse verstärkt wieder aussenden. Die Ausbreitungsgeschwin¬ digkeit der Welle hängt theoretisch von der Licht¬ geschwindigkeit in Luft ab. Praktisch sind jedoch Verzögerungszeiten zu berücksichtigen, die insbesondere durch Reaktionszeiten und das Einschwingverhalten der elektronischen Bauelemente bedingt sind.The pulse, which is generally emitted in all directions, loses intensity as a result of the divergence of the radiation and as a result of scattering and absorption in air and on particles along its path of propagation. Accordingly, a transmission range can be defined for the respective subscriber station or intermediate station, which indicates the distance at which a sufficiently good reception signal is still present. The decisive factor here is compliance with a predefined signal-to-noise ratio to interference signals such as, for example, noise, background radiation and interference radiation. The pulse received by an intermediate station within the range of a transmitting station triggers the transmission of a new pulse, which in turn is received by intermediate stations within its range. These stations then send out further pulses, so that a pulse initially sent out by a subscriber station triggers a large number of further pulses which propagate in the manner of a wave, the intermediate stations sending out the attenuated pulses received in each case again in an increased manner. The wave propagation speed theoretically depends on the speed of light in air. In practice, however, delay times have to be taken into account, which are caused in particular by reaction times and the transient response of the electronic components.
Die gleichartig aufgebauten Zwischenstationen senden ihre Impulse im allgemeinen in alle Richtungen aus und können auch Impulse aus allen Richtungen empfangen. Dies bedeutet, daß die Zwischenstationen nach dem Aus¬ senden eines Impulses von ihnen benachbarten Zwischen¬ stationen wieder Impulse empfangen. Diese Impulse würden ohne weitere Maßnahmen das Aussenden neuer Im¬ pulse veranlassen, die nicht in einem Zusammenhang mit den zu übertragenden Daten stehen und so die Übertra¬ gung stören. Zur Unterdrückung dieser Impulse ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Empfangs¬ bereitschaft einer sendenden Station für eine Zeit T ruht. In dieser Zeit können ankommende Impulse keine neuen Impulse auslösen. Die Zeit T beträgt mindestens die Summe aus der doppelten Impulslaufzeit zwischen der sendenden Station und der innerhalb der Sendereichweite am weitesten entfernten empfangenden Station und aus der Impulsdauer. Durch diese Maßnahme ist ferner gewährleistet, daß auch die durch übersprechen von der sendenden Station oder durch Reflexion an Hindernissen im Übertragungsweg er¬ zeugten Impulse unterdrückt werden und folglich k.eine Fehlimpulse empfangen und wieder ausgesendet werden. Auch die Empfangsbereitschaft der Teilnehmerstationen ruht für die Zeit T, so daß ihr Datenempfang durch zu¬ rückkommende Impulse nicht gestört ist.The intermediate stations constructed in the same way generally send their pulses in all directions and can also receive pulses from all directions. This means that after the transmission of a pulse, the intermediate stations receive pulses again from intermediate stations adjacent to them. Without further measures, these impulses would cause new impulses to be sent which are not related to the data to be transmitted and thus interfere with the transmission. In order to suppress these impulses, the invention provides that the readiness for reception of a transmitting station is at a standstill T. During this time, incoming impulses cannot trigger new impulses. The time T is at least the sum of twice the pulse transit time between the sending station and the most distant receiving station within the transmission range and the pulse duration. This measure also ensures that the crosstalk from the sending station or impulses generated by reflection on obstacles in the transmission path are suppressed and consequently no erroneous impulses are received and transmitted again. The readiness for reception of the subscriber stations also rests for the time T, so that their data reception is not disturbed by returning pulses.
Da bei der Erfindung die Datenübertragung zwischen den Zwischenstationen durch Strahlung erfolgt, entfällt das Installieren eines Leitungsnetzes für die Zwischensta¬ tionen. Die räumliche Erweiterung eines bestehenden Datenübertragungssystems ist daher ohne großen techni¬ schen Aufwand durchführbar, da auf einfache Weise wei^- tere Zwischenstationen im Raum angeordnet werden kön- nen.Since in the invention the data transmission between the intermediate stations is carried out by radiation, the installation of a line network for the intermediate stations is not necessary. The spatial expansion of an existing data transmission system can therefore be carried out without great technical outlay, since further intermediate stations can be arranged in the room in a simple manner.
Ferner benötigt das System nach der Erfindung keine zentrale Steuerung für den Datenverkehr, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, da die Datenübertragung asynchron erfolgen kann und die Zwischenstationen von¬ einander unabhängig arbeiten, ohne sich gegenseitig zu stören. Die Zwischenstationen selbst sind sehr einfach aufgebaut, da sie keine Speicherfunktion sowie keine Signalaufbereitungsfunktion erfüllen müssen. Sie lassen sich mit Hilfe einfacher elektronischer Mittel reali¬ sieren.Furthermore, the system according to the invention does not require a central control for the data traffic, as is the case with the prior art, since the data transmission can take place asynchronously and the intermediate stations work independently of one another without interfering with one another. The intermediate stations themselves are very simple, since they do not have to perform any storage function or signal processing function. They can be implemented using simple electronic means.
Das System nach der Erfindung läßt eine hohe Ubertra- gungsgeschwindigkeit und Datenübertragungsrate zu, da die Übertragung der Daten von einer sendenden zu einer empfangenden Teilnehmerstation nahezu mit Licht¬ geschwindigkeit erfolgt. Die Impulsfolgefrequenz für die Übertragung wird neben den durch die Impulsmodu¬ lation definierten Impulspausen auch durch die Zeit T beeinflußt, in der die Empfangsbereitschaft der Statio¬ nen ruht. Die Zeit T ist neben der Impulsdauer auch durch die Impulslaufzeit zwischen den Stationen be¬ stimmt, die wiederum von der Lichtgeschwindigkeit in Luft sowie der Sendereichweite abhängt. Letztere kann so optimiert werden, daß die Zeit T minimal wird. Wer- den Impulse mit kurzer Impulsdauer verwendet, so läßt sich eine hohe Impulsfolgefrequenz und damit eine hohe Datenübertragungsrate erzielen.The system according to the invention allows a high transmission speed and data transmission rate, since the transmission of the data from a sending to a receiving subscriber station takes place almost at the speed of light. In addition to the pulse pauses defined by the pulse modulation, the pulse repetition frequency for the transmission is also influenced by the time T during which the stations are ready to receive. In addition to the pulse duration, time T is also determined by the pulse transit time between the stations, which in turn depends on the speed of light in air and the transmission range. The latter can be optimized so that the time T becomes minimal. If pulses with a short pulse duration are used, a high pulse repetition frequency and thus a high data transmission rate can be achieved.
Als Strahlung kann sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotstrahlung verwendet werden. Letztere hat den Vorteil, daß mit Hilfe einfacherer elektronischer Bau¬ teile, wie beispielsweise lichtemittierende Dioden, im Impulsbetrieb eine hohe Strahlungsstärke und damit eine hohe Sendereichweite erreicht wird. In Anwendungs- fällen, bei denen die elektromagnetische Verträglich¬ keit unkritisch ist, kann als Strahlung auch elektromagnetische Strahlung im Radiofrequenzbereich oder im Mikro ellenbereich verwendet werden.Both visible light and infrared radiation can be used as radiation. The latter has the advantage that with the aid of simpler electronic components, such as light-emitting diodes, a high radiation intensity and thus a long transmission range are achieved in pulse mode. In applications in which the electromagnetic compatibility is not critical, electromagnetic radiation in the radio frequency range or in the micelle range can also be used as radiation.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist da¬ durch gekennzeichnet, daß bei einem um eine Reaktions¬ zeit verzögerten Aussenden des Impulses die Zeit T zu¬ sätzlich um mindestens diese Reaktionszeit verlängert wird. Die Reaktionszeit ist durch die Schaltzeit sowie durch die Verzögerung induktiver und kapazitiver Komponenten der elektronischen Bauelemente in den Zwi¬ schenstationen bedingt. Da mit Hilfe der genannten Ma߬ nahmen das ungünstige Zeitverhalten solcher Bauelemente kompensiert werden kann, ist es möglich, sehr einfache und kostengünstige elektronische Bauteile mit langen Schaltzeiten bei der schaltungstechnischen Realisierung der Zwischenstationen zu verwenden.A preferred embodiment of the invention is characterized in that when the pulse is sent out delayed by a reaction time, the time T is additionally extended by at least this reaction time. The response time is due to the switching time and the delay of inductive and capacitive components of the electronic components in the intermediate stations. Since the unfavorable timing behavior of such components can be compensated for with the aid of the measures mentioned, it is possible to use very simple and inexpensive electronic components with long switching times when implementing the intermediate stations in terms of circuitry.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zwischenstationen in gleich großen Abständen voneinander angeordnet sind. Die Zwi¬ schenstationen bilden dann ein Verbindungsnetz das sich aus gleichseitigen Dreiecken zusammensetzt, an deren Ecken jeweils eine Zwischenstation angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß jede Zwischen¬ station, mit Ausnahme derjenigen, die am Rande des Net- zes angeordnet sind, von sechs direkt benachbarten Zwi¬ schenstationen umgeben ist. Bei Ausfall einer oder sogar mehrerer dieser Stationen ist noch gewährlei¬ stet, daß der von einer verbleibenden benachbarten Sta¬ tion ausgesandte Impuls noch empfangen werden kann und so die weitere Impulsübertragung gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß das System auch bei Ausfall einzel¬ ner Zw schenstationen noch sehr zuverlässig arbeitet. Ferner wird durch diese Anordnung eine hohe und gleich¬ mäßige Dichte an Zwischenstationen im Raum erreicht, so daß eine Datenübertragung von einer Teilnehmerstation zu einer anderen unabhängig vom Ort der Teilnehmerstat¬ ionen im Raum zuverlässig erfolgen kann.In a further embodiment of the invention it is provided that the intermediate stations are arranged at equal distances from one another. The intermediate stations then form a connection network composed of equilateral triangles, at the corners of which an intermediate station is arranged. This arrangement ensures that each intermediate station, with the exception of those which are arranged at the edge of the network, is surrounded by six directly adjacent intermediate stations. If one or even more of these stations fails, it is still guaranteed that the pulse emitted by a remaining neighboring station can still be received and further pulse transmission is thus ensured. This means that the system still works very reliably even if individual intermediate stations fail. Furthermore, this arrangement achieves a high and uniform density of intermediate stations in the room, so that data transmission from one subscriber station to another can take place reliably regardless of the location of the subscriber stations in the room.
Eine Weiterbildung der beschriebenen Ausführungsform sieht vor, daß die Abstände gleich der Sendereichweite sind. Durch diese Maßnahme wird die Zahl der benötigten Zwischenstationen minimal und der technische Aufwand des Systems verringert.A further development of the described embodiment provides that the distances are equal to the transmission range. This measure minimizes the number of intermediate stations required and reduces the technical complexity of the system.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. It shows:
Fig. la eine Folge von Impulsen nach der Im¬ pulsmodulation mit variablen Impuls- pausen,FIG. 1 a shows a sequence of pulses after pulse modulation with variable pulse pauses,
Fig. lb eine Folge von Impulsen mit festem Zeitraster,Fig. Lb a sequence of pulses with a fixed time pattern,
Fig. 2 eine Anordnung mit zwei Teilnehmer¬ stationen und zwei Zwischenstationen, Fig. 3 einen schematischen Aufbau der elek¬ tronischen Komponenten einer Zwi¬ schenstation in einer Blockdarstel¬ lung,2 shows an arrangement with two subscriber stations and two intermediate stations, 3 shows a schematic structure of the electronic components of an intermediate station in a block representation,
Fig. 4 Versuchsergebnisse zum Ermitteln derFig. 4 test results to determine the
Sendereichweite dargestellt in einemTransmission range shown in one
Diagramm,Diagram,
Fig. 5 Impulsdiagramme über der Zeit für zwei Zwischenstationen, deren Abstand voneinander geringfügig kleiner als die Sendereichwe te ist,5 pulse diagrams over time for two intermediate stations, the distance from each other is slightly smaller than the transmission range te,
Fig. 6 die Ausbreitung von Impulsen bei einer Vielzahl von Zwischenstationen im Raum,6 shows the propagation of pulses at a large number of intermediate stations in space,
Fig. 7 Impulsdiagramme über der Zeit für drei Zwischenstationen, die innerhalb einer Sendereichweite liegen, undFig. 7 pulse diagrams over time for three intermediate stations, which are within a transmission range, and
Fig. 8 a, b eine Richtcharakteristik mit einer Hauptkeule und zwei Nebenkeulen für die von einer Zwischenstation abge¬ strahlte Strahlung sowie eine halb¬ kugelförmige Richtcharakteristik.8 a, b a directional characteristic with a main lobe and two secondary lobes for the radiation emitted by an intermediate station, and a hemispherical directional characteristic.
In Fig. la sind Impulsfolgen über der Zeit t für die zum übertragen binärer Daten verwendete Impulsmodula¬ tion dargestellt. Strahlungsimpulse mit der Impulshöhe H und der Dauer tp werden über der Zeit t mit unter¬ schiedlichen Pausen to, tl ausgesendet. Einer kurzen Pause tO entspricht der Binärwert 0, einer langen Pause tl der Binärwert 1. Die Impulsdauer tp soll dabei mög¬ lichst kurz sein, damit die abgestrahlte Strahlungs- • energie gering bzw. damit bei einer vorgegebenen Strahlungsenergie die Impulshöhe H groß ist. Diese Impulshöhe H bestimmt wesentlich die Sendereichweite sowie den Störabstand zu Störsignalen.FIG. 1 a shows pulse sequences over time t for the pulse modulation used to transmit binary data. Radiation pulses with the pulse height H and the duration tp are emitted over time t with different pauses to, tl. A short pause tO corresponds to the binary value 0, a long pause tl is the binary value 1. The pulse duration tp should be as short as possible so that the radiated radiation energy • is low or the pulse height H is large for a given radiation energy. This pulse height H essentially determines the transmission range and the signal-to-noise ratio to interference signals.
Eine andere mögliche Art der Impulsmodulation ist in Fig. lb dargestellt. Bei dieser Modulation wird ein fe- stes Zeitraster der Länge t2 verwendet. Tritt inner¬ halb eines Zeitabschnitts t2 ein Impuls mit der Dauer tp auf, so entspricht dies dem Binärwert B = 1. Fehlt innerhalb eines Zeitabschnitts t2 ein solcher Impuls, so wird dies als Binärwert B = 0 gedeutet. Die Dauer tp des Impulses darf maximal die Länge t2 des Zeitab¬ schnitts erreichen. Vorzugsweise wird die Impulsdauer tp erheblich kleiner als die Länge t2 gewählt, um bei einer vorgegebenen Impulsenergie eine große Impulshöhe H zu erhalten.Another possible type of pulse modulation is shown in Fig. 1b. With this modulation, a fixed time grid of length t2 is used. If a pulse with the duration tp occurs within a time period t2, this corresponds to the binary value B = 1. If such a pulse is missing within a time period t2, this is interpreted as a binary value B = 0. The duration tp of the pulse may not exceed the length t2 of the time segment. The pulse duration tp is preferably chosen to be considerably smaller than the length t2 in order to obtain a large pulse height H for a predetermined pulse energy.
In Fig. 2 ist schematisch die Grundstruktur des Systems zum übertragen von Daten zwischen zwei Teilnehmerstat¬ ionen lo, 12 über zwei Zwischenstationen 18, 20 in einem Raum dargestellt. Die Teilnehmerstationen 10, 12 können beispielsweise Rechnerterminals, Personal Compu¬ ter mit einer Kommunikationsschnittstelle, Ar¬ beitsstationen für die rechnergestützte Fertigung oder automatische Kassenstationen sein und befinden sich in Bodennähe des Raumes. Die Teilnehmerstationen 10, 12 sind mobil, d.h. sie können je nach Anwendungsfall an verschiedenen Orten des Raumes stehen.2 schematically shows the basic structure of the system for transmitting data between two subscriber stations 10, 12 via two intermediate stations 18, 20 in one room. The subscriber stations 10, 12 can be, for example, computer terminals, personal computers with a communication interface, work stations for computer-aided production or automatic cash register stations and are located near the floor of the room. The subscriber stations 10, 12 are mobile, i.e. depending on the application, they can be located in different places in the room.
Die Teilnehmerstationen 10, 12 haben jeweils eineThe subscriber stations 10, 12 each have one
Sender-Empfängereinhei 14 bzw. 16, die jeweils einen mit einer Zwischenstation übereinstimmenden Aufbau haben, der noch näher beschrieben wird. Die Sender- Empfängereinhe en 14, 16 haben eine kugelförmige Richtcharakteristik 15 für die zu empfangende und abzu¬ strahlende Strahlung und sind auf die ihnen benachbar¬ ten Zwischenstationen 18 bzw. 20 ausgerichtet. Dadurch ist die Störsicherheit der Übertragungsstrecke zwischen der Zwischenstation 18 bzw. 20 und der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 12 verbessert.Transmitter-receiver unit 14 or 16, each with a structure corresponding to an intermediate station have, which is described in more detail. The transmitter-receiver units 14, 16 have a spherical directional characteristic 15 for the radiation to be received and emitted and are aligned with the intermediate stations 18 and 20 adjacent to them. This improves the interference immunity of the transmission link between the intermediate station 18 or 20 and the respective subscriber station 10, 12.
Der Datenverkehr zwischen den Teilnehmerstationen 10, 12 wird nach dem Halb-Duplexbetrieb abgewickelt. Dies bedeutet, daß die Teilnehmerstationen 10, 12 abwech¬ selnd Daten senden und empfangen. Zum Senden binärer Daten wird eine der Sendei—Empfängereinheit 14, 16 ak¬ tiviert, die Daten in Form modulierter Strahlungs- impulse aussendet, welche von den Zwischenstationen 18, 20 im Raum weitergeleitet werden. Sämtliche Teilnehmerstationen 10, 12 des Raumes empfangen diese Impulse über ihre jeweiligen Sendet—Empfängereinheiten 14, 16. Die Impulse werden dann in den jeweiligen Teilnehmerstation 10, 12 nach bekannten Verfahren aus¬ gewertet und die entsprechenden Daten weiter¬ verarbeitet .The data traffic between the subscriber stations 10, 12 is processed after the half-duplex operation. This means that the subscriber stations 10, 12 alternately send and receive data. To transmit binary data, one of the transmitter / receiver units 14, 16 is activated, which transmits data in the form of modulated radiation pulses which are forwarded in space by the intermediate stations 18, 20. All subscriber stations 10, 12 of the room receive these pulses via their respective transmitter-receiver units 14, 16. The pulses are then evaluated in the respective subscriber stations 10, 12 according to known methods and the corresponding data are further processed.
Die 'Zwischenstationen 18, 20 sind an der Decke 24 des Raumes in einem Abstand voneinander angeordnet, der mindestens der Sendereichweite der Zwischenstationen 18, 20 entspricht. Als Strahlung wird Infrarotstrahlung mit einer für Halbleiterstrahlungsquellen typischen Wellenlänge von ca. 1 Mikrometer verwendet. Zur Unterdrückung der Hintergrundstrahlung und der Stör¬ strahlung durch Raumbeleuchtung sind die Empfangs¬ elemente der Zwischenstationen 18, 20 und der Sender- Empfängereinheiten 14, 16 mit Filtern (nicht darge¬ stellt) versehen, deren Wellenlängenbereich auf die Strahlung der Halbleiterstrahlungsquellen abgestimmt ist. Die Zwischenstationen 18, 20 werden jeweils aus einem Netzteil (nicht dargestellt) mit Strom versorgt.The 'intermediate stations 18, 20 are arranged on the ceiling 24 of the room at a distance from each other, at least the transmission range of the intermediate stations 18, corresponding to the 20th Infrared radiation with a wavelength of approximately 1 micron typical for semiconductor radiation sources is used as radiation. To suppress background radiation and interference radiation from room lighting, the receiving elements of the intermediate stations 18, 20 and the transceiver units 14, 16 are provided with filters (not shown), the wavelength range of which is matched to the radiation from the semiconductor radiation sources is. The intermediate stations 18, 20 are each supplied with power from a power supply unit (not shown).
Den schaltungstechnischen Aufbau einer Zwischenstation 18, 20 bzw. einer Sender-Empfängereinheit 14, 16 ist in einer schematischen Darstellung in Fig. 3 gezeigt. Ein mit einer Fotodiode ausgestatteter Empfangsbaustein 26 erfaßt einen Impuls 25, der von einer Zwischenstation oder einer Sender-Empfängereinheit einer Teilnehmer- Station ausgesendet worden ist, und wandelt diesen in ein elektrisches Signal. Dieses wird über eine Schalteranordnung 28 einem Vorverstärker 30 zugeführt, dessen Impedanz dem Empfangsbaustein 26 für eine mög¬ lichst rauscharme Verstärkung angepaßt ist. Das Aus- gangssignal des Verstärkers 30 wird eine Schwellwertschalter 32 zugeführt, der es mit einem vor¬ gegebenen Schwellwert 31 vergleicht. überschreitet das Ausgangssignal diesen Schwellwert 31, so gibt der Schwellwertschalter ein Signal 33 ab, anhand dem das Vorhandensein eines gültigen Impulses 25 festgestellt werden kann. Das Signal 33 kann dann bei einer Sender- Empfängereinheit 14, 16 zum Auswerten der binären In¬ formation in einer Teilnehmerstation verwendet werden.The schematic construction of an intermediate station 18, 20 or a transceiver unit 14, 16 is shown in a schematic illustration in FIG. 3. A receiving module 26 equipped with a photodiode detects a pulse 25 which has been emitted by an intermediate station or a transceiver unit of a subscriber station and converts this into an electrical signal. This is fed via a switch arrangement 28 to a preamplifier 30, the impedance of which is matched to the receive module 26 for as low-noise amplification as possible. The output signal of the amplifier 30 is fed to a threshold switch 32, which compares it with a predetermined threshold value 31. If the output signal exceeds this threshold value 31, the threshold value switch outputs a signal 33 by means of which the presence of a valid pulse 25 can be determined. The signal 33 can then be used in a transceiver unit 14, 16 for evaluating the binary information in a subscriber station.
Das Signal 33 wird ferner einer Impulsformstufe 36 zu¬ geführt, die einen Steuerimpuls mit der Impulsdauer tp erzeugt und damit ein Diodenarray 38 ansteuert. Das Diodenarray 38 besteht aus mehreren lichtem ttieren¬ den Dioden (LED), die Infrarotstrahlung der Wellenlänge ca. 1 Mikrometer aussenden. Die Dioden arbeiten im so¬ genannten Impulsbetrieb, d.h. ihre Impulspause ist we¬ sentlich größer als die Zeit, in der sie Strahlung aus¬ senden. Dadurch ist es möglich, die Dioden mit hohen Impulsströmen zu beaufschlagen, die eine hohe Strahlungsstärke erzeugen. Durch die Verwendung mehre¬ rer Dioden wird die insgesamt abgestrahlte Leistung vergrößert und durch unterschiedliche Ausrichtung der Dioden kann die Strahlung in einem großen Raumwinkel abgestrahlt werden.The signal 33 is also fed to a pulse shaping stage 36, which generates a control pulse with the pulse duration tp and thus controls a diode array 38. The diode array 38 consists of a plurality of light emitting diodes (LED) which emit infrared radiation with a wavelength of approximately 1 micrometer. The diodes operate in so-called pulse mode, ie their pulse pause is considerably longer than the time in which they emit radiation. This makes it possible to apply high pulse currents to the diodes, which generate a high radiation intensity. By using several diodes, the total radiated power is enlarged and by different alignment of the diodes, the radiation can be emitted in a large solid angle.
Das Ausgangssignal 33 des Schwellwertschalters 32 wird auch einem Zeitglied 34 zugeführt, welches die Schaltstrecke der Schalteranordnung 28 für eine vorge¬ gebene Zeit T öffnet. In dieser Zeit T werden vom Empfangsbaustein 26 erfaßte Impulse 25 nicht an den Vorverstärker 30 weitergeleitet, so daß der Schwell¬ wertschalter 32 kein Signal 33 abgibt, das einen gül¬ tigen Impuls signal siert.The output signal 33 of the threshold switch 32 is also fed to a timing element 34, which opens the switching path of the switch arrangement 28 for a predetermined time T. During this time T, pulses 25 detected by the receiving module 26 are not forwarded to the preamplifier 30, so that the threshold switch 32 does not emit a signal 33 which signals a valid pulse.
Ein vom Diodenarray 38 ausgesandter Impuls 40 wird längs seines Ausbreitungsweges aufgrund der Strahlungs¬ divergenz sowie der Dispersion und Absorption von Strahlung in Luft geschwächt. Dies führt zu einer be¬ grenzten Sendereichweite der Zwischenstationen 18, 20 bzw. der Teilnehmerstationen 10, 12. Die Fig.. 4 zeigt in einem Diagramm Versuchsergebnisse zum Ermitteln der Sendereichweite.Über die Entfernung s von der sendenden Station 14, 16, 18, 20 ist die vor dem Schwellwert¬ schalter 32 (Fig. 3) abgreifbare Ausgangsspannung U des Vorverstärkers 30 aufgetragen. Mit zunehmender Entfernung s sinkt diese Spannung U hyperbolisch ab und erreicht bei einer Entfernung von s = 13,5 m einen kritischen Wert von 0,5 V, unterhalb dem ein sicheres Erkennen eines Impulses nicht mehr möglich ist. Diese Grenzentfernung wird als Sendereichweite R bezeichnet. Der kritische Wert von 0,5 V wird als Schwellwert 31 beim Vergleich im Schwellwertschalter 32 verwendet.A pulse 40 emitted by the diode array 38 is weakened along its propagation path due to the radiation divergence and the dispersion and absorption of radiation in air. This leads to a limited transmission range of the intermediate stations 18, 20 or of the subscriber stations 10, 12. FIG. 4 shows test results in a diagram for determining the transmission range. About the distance s from the transmitting station 14, 16, 18, 20, the output voltage U of the preamplifier 30 which can be picked up in front of the threshold switch 32 (FIG. 3) is plotted. With increasing distance s, this voltage U drops hyperbolically and, at a distance of s = 13.5 m, reaches a critical value of 0.5 V, below which reliable detection of a pulse is no longer possible. This limit distance is called the transmission range R. The critical value of 0.5 V is used as the threshold value 31 in the comparison in the threshold value switch 32.
In Fig. 5 sind Impulsdiagramme über der Zeit t darge¬ stellt, die die Übertragung von Impulsen zwischen zwei innerhalb der Sendereichweite R liegenden Zwischensta¬ tionen 42, 44 zeigen. Ein zum Zeitpunkt t = 0 von der Zwischenstation 42 ausgesandter Impuls 48 erreicht die Zwischenstation 44, jedoch nicht die weiter entfernte und außerhalb der Sendereichweite R liegende Station 46. Der Impuls 48 trifft mit einer zeitlichen Verzöge¬ rung ti, die der Laufzeit der Strahlung in Luft bis zur Station 44 entspricht, bei der Station 44 ein. Nach einer Reaktionszeit tr, die durch Schaltzeiten der elektronischen Bauteile der Zwischenstation 44 bedingt ist, sendet die Station 44 einen Impuls 50 nach allen Richtungen aus. Der anschließend bei der zuvor senden¬ den Station 42 ankommende Impuls 50 soll im folgenden näher betrachtet werden. Er trifft nach der Impuls- laufzeit ti bei der Station 42 ein und würde dort ohne weitere Gegenmaßnahmen erneut einen Folgeimpuls auslö¬ sen. Dies würde im weiteren Verlauf dazu führen, daß die Stationen 42, 44 im Zeitabstand ti fortlaufend gegenseitig Impulse austauschen. Die Übertragung binärer Informationen wäre somit nicht möglich.5 shows pulse diagrams over time t, which show the transmission of pulses between two Intermediate stations 42, 44 lying within the transmission range R. A pulse 48 emitted by the intermediate station 42 at the time t = 0 reaches the intermediate station 44, but not the station 46 which is further away and lies outside the transmission range R. The pulse 48 arrives with a time delay ti which corresponds to the duration of the radiation Air to station 44 corresponds to station 44. After a reaction time tr, which is due to switching times of the electronic components of the intermediate station 44, the station 44 sends out a pulse 50 in all directions. The pulse 50 subsequently arriving at the previously sending station 42 will be considered in more detail below. It arrives at station 42 after the pulse transit time ti and would trigger another pulse there without further countermeasures. In the further course, this would lead to the stations 42, 44 continuously exchanging pulses at the time interval ti. The transmission of binary information would not be possible.
Gemäß der Erfindung wird die Empfangsbereitschaft der Station 42 mit dem Aussenden ihres Impulses 48 für eine Zeit T stillgesetzt, so daß während dieser Zeit T an- kommende Impulse keine weiteren Impulse auslösen kön¬ nen. Diese Zeit T muß gemäß dem Diagramm in Fig. 5 der Beziehung T ti + tr + ti + tp genügen. Nur dann ist sichergestellt, daß die Station 42 keine störenden Folgeimpulse aussendet. Der von der Station 44 ausge- sandte Impuls 50 wird von der Station 46 empfangen und löst dort einen Folgeimpuls aus. Dessen Intensität ist zu gering, um bei der Station 42 als gültiger Impuls erkannt zu werden. In Fig. 6 sind in fünf Darstellungen a) bis e) die Übertragung von Daten zwischen mehreren Teilnehmerstat¬ ionen 52 bis 58 eines lokalen Kommunikationsnetzes dar¬ gestellt. Die Teilnehmerstationen 52 bis 58 sind durch ein Dreieck gekennzeichnet. Zur Datenübertragung ist eine Vielzahl von durch Kreise gekennzeichnete Zwi¬ schenstationen vorgesehen, die ein Übertragungsnetz bilden. Die Zwischenstationen sind in gleichgroßen Ab¬ ständen voneinander angeordnet, wie dies durch den gestrichelten Kreis 60 in der Darstellung a) angedeutet ist. Die Abstände zwischen den Zwischenstationen sind gleich der Sendereichweite R.According to the invention, the readiness for reception of the station 42 is stopped for a time T when its pulse 48 is transmitted, so that pulses arriving during this time T cannot trigger any further pulses. According to the diagram in FIG. 5, this time T must satisfy the relationship T ti + tr + ti + tp. Only then is it ensured that the station 42 does not emit any disturbing follow-up pulses. The pulse 50 sent out by the station 44 is received by the station 46 and triggers a subsequent pulse there. Its intensity is too low to be recognized as a valid pulse at station 42. 6 shows in five representations a) to e) the transmission of data between a plurality of subscriber stations 52 to 58 of a local communication network. The subscriber stations 52 to 58 are identified by a triangle. A large number of intermediate stations identified by circles are provided for data transmission and form a transmission network. The intermediate stations are arranged at equal distances from one another, as indicated by the dashed circle 60 in illustration a). The distances between the intermediate stations are equal to the transmission range R.
In der Darstellung b) sendet die Teilnehmerstation 52 einen Impuls aus, den die ihr am nächsten stehende Zwischenstation empfängt. Diese sendet daraufhin einen Folgeimpuls aus, der gemäß der Darstellung c) von zwei benachbarten Zwischenstationen empfangen wird. Das gleichzeitige Empfangen dieser Impulse ist durch eine Verbindungslinie gekennzeichnet. Diese Verbindungslinie kann als eine Wellenfront sich ausbreitender Impulse aufgefaßt werden.In illustration b), the subscriber station 52 sends out a pulse which the intermediate station closest to it receives. This then sends out a subsequent pulse which, according to illustration c), is received by two neighboring intermediate stations. The simultaneous reception of these impulses is marked by a connecting line. This connecting line can be understood as a wave front of propagating impulses.
In der Darstellung d) ist diese Wellenfront um weitere Zwischenstationen vorgerückt und erreicht in der Dar¬ stellung e) die Teilnehmerstation 54, die von der Teilnehmerstation 52 am weitesten entfernt ist. Um Daten von der Station 52 zur Station 54 zu übertragen, sind also die Impulse der sendenden Teilnehmerstation 52 über acht Zwischenstationen weiterzureichen. Die Teilnehmerstationen 56 und 58 empfangen die ausgesand¬ ten Daten bereits nach fünfmaligem Weiterleiten der Im¬ pulse durch Zwischenstationen.In the illustration d), this wavefront has advanced by further intermediate stations and in the illustration e) reaches the subscriber station 54 which is furthest away from the subscriber station 52. In order to transmit data from station 52 to station 54, the pulses from the sending subscriber station 52 must therefore be passed on via eight intermediate stations. The subscriber stations 56 and 58 receive the transmitted data after the impulses have been forwarded five times through intermediate stations.
in Fig. 7 sind weitere Impulsdiagramme über der Zeit t dargestellt, die Aufschluß über die erforderliche "Zeit T für das Ruhen der Empfangsbereitschaft einer Station geben, wenn sich in der Sendereichweite R mehrere Sta¬ tionen mit verschiedenen Abständen zur sendenden Sta¬ tion befinden. Im oberen Teil der Fig. 7 sendet eine Station 60, diese kann eine Zwischenstation oder eine Teilnehmerstation sein, einen Impuls 66 aus, der sowohl von einer Station 62 als auch von einer weiter entfernten Station 64 gut empfangen wird. Der Impuls 66 benötigt zur Überwindung der Entfernung zur Station 62 die Laufzeit ti, ebenso der von der Station 62 zurückgesendete Impuls 68. Zum besseren Verständnis der im folgenden beschriebenen Zusammenhänge wurde in die¬ sem Beispiel die Reaktionszeit tr zu Null gesetzt.7 shows further pulse diagrams over time t, which provide information about the time "T" required for a station to be ready to receive give if there are several stations in the transmission range R with different distances from the transmitting station. In the upper part of FIG. 7, a station 60, which may be an intermediate station or a subscriber station, transmits a pulse 66 which is well received by both a station 62 and a station 64 further away. To overcome the distance to the station 62, the pulse 66 requires the transit time ti, as does the pulse 68 sent back by the station 62. In this example, the response time tr has been set to zero for a better understanding of the relationships described below.
Der Impuls 66 benötigt bis zum Eintreffen bei der wei- ter entfernten Station 64 die Laufzeit ti' . Die gleiche Laufzeit ti' hat auch der von der Station 64 an die Station 60 zurückgesandte Impuls 70. Für eine störungs¬ freie Datenübertragung ist es, wie aus Fig. 7 zu sehen ist, erforderlich, daß die Empfa-igsberei tschaft der Station 60 für mindestens die Zeit T ruht, die sich aus der Beziehung ergibt T > ti' + ti' + tp . Zu dieser Zeit T ist noch die Reaktionszeit tr zu addieren, die bei diesem Beispiel vernachlässigt worden ist. Es ist also festzustellen, daß die Zeit T wesentlich von der Impulslaufzeit ti' zwischen der sendenden Station 60 und der innerhalb der Sendereichweite am weitesten ent¬ fernten empfangenden Station 64 bestimmt ist.The pulse 66 requires the transit time ti 'until it arrives at the further distant station 64. The pulse 70 sent back from station 64 to station 60 has the same transit time ti '. For interference-free data transmission, as can be seen from FIG. 7, it is necessary for station 60 to be ready for reception at least the time T, which results from the relationship T> ti '+ ti' + tp. At this time T, the reaction time tr has to be added, which has been neglected in this example. It should therefore be noted that the time T is essentially determined by the pulse transit time ti 'between the transmitting station 60 and the receiving station 64, which is the most distant within the transmission range.
Die Richtcharakteristik der von einer Zwischenstation abgestrahlten Strahlung hat entscheidenden Einfluß auf die Sendereichweite R. In Fig. 8a ist ein Ausfüh¬ rungsbeispiel einer Zwischenstation 72 dargestellt, deren abgestrahlte Strahlung eine rotationssymmetrische Richtcharakteristik mit einer kugelförmigen Hauptkeule 74 und zwei Nebenkeulen 76, 78 hat. Die Zwischenstation 72 ist unterhalb der Decke 24 des Raumes befestigt. Die Hauptkeule 74 hat eine Achse 86, die parallel zur Flä¬ chennormale der Decke 24 verläuft. Im Strahlungsbereich der Hauptkeule 74 liegen bevorzugt Teilnehmerstationen, die sich üblicherweise in der Nähe des Bodens des Rau- es befinden. Die Nebenkeulen 76, 78 haben Achsen 82, 80, die parallel zur Decke 24 verlaufen. In Richtung dieser Achsen 82, 80 liegen benachbarte Zwischen¬ stationen. Durch diese Richtcharakteristik wird er¬ reicht, daß die abgestrahlte Energie bevorzugt sowohl in Richtung der Teilnehmerstationen als auch in Rich¬ tung der Zwischenstationen abgestrahlt wird, so daß ei¬ nerseits der Energieverbrauch minimiert und an¬ dererseits eine große Sendereichweite erreicht wird.The directional characteristic of the radiation emitted by an intermediate station has a decisive influence on the transmission range R. FIG. 8a shows an exemplary embodiment of an intermediate station 72, the emitted radiation of which has a rotationally symmetrical directional characteristic with a spherical main lobe 74 and two secondary lobes 76, 78. The intermediate station 72 is fastened below the ceiling 24 of the room. The Main lobe 74 has an axis 86 which runs parallel to the surface normal of the ceiling 24. In the radiation area of the main lobe 74 there are preferably subscriber stations which are usually located near the bottom of the surface. The side lobes 76, 78 have axes 82, 80 which run parallel to the ceiling 24. Adjacent intermediate stations are located in the direction of these axes 82, 80. This directional characteristic ensures that the radiated energy is preferably radiated both in the direction of the subscriber stations and in the direction of the intermediate stations, so that on the one hand the energy consumption is minimized and on the other hand a large transmission range is achieved.
In Fig. 8b hat die Zwischenstation 72 eine annähernd halbkugelförmige Richtcharakteristik 90, d.h. die in den Raum abgestrahlte Strahlungsstärke - angedeutet durch Pfeile 91 bis 94 - ist für alle Raumwinkel des Halbraums gleich groß. Eine derartige Richt- Charakteristik 90 kann z.B. durch Anordnen mehrerer strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente, wie bei¬ spielsweise LED's oder Laserdioden, auf einem Träger erzeugt werden. Die Bauelemente werden so ausgerichtet, daß die Hauptachsen ihrer Strahlung in verschiedene Richtungen zeigen und längs Normalen der Oberfläche einer Halbkugel verlaufen, deren Mittelachse zum Raum¬ inneren zeigt. Die resultierende Strahlungstärke im Raum ist dann für alle Raumwinkel in etwa konstant. In Fig. 8b, the intermediate station 72 has an approximately hemispherical directional characteristic 90, i.e. the radiation intensity radiated into the room - indicated by arrows 91 to 94 - is the same for all solid angles of the half-space. Such a directional characteristic 90 can e.g. by arranging several radiation-emitting semiconductor components, such as LEDs or laser diodes, on a carrier. The components are aligned in such a way that the main axes of their radiation point in different directions and run along normal to the surface of a hemisphere, the central axis of which points towards the interior of the room. The resulting radiation intensity in space is then approximately constant for all solid angles.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. System zum Übertragen von Daten im Halb- Duplexbetrieb zwischen mehreren Teilnehmersta¬ tionen eines lokalen Kommunikationsnetzes über mindestens zwei Zwischenstationen, wobei die Da¬ tenübertragung zwischen jeweils einer Teilneh¬ merstation und einer Zwischenstation durch modulierte Strahlung im Raum erfolgt, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß auch die Datenübertragung zwi¬ schen den gleichartig aufgebauten Zwischenstatio¬ nen (18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) durch Strah¬ lung erfolgt, daß die Strahlung zum übertragen binärer Daten einer Impulsmodulation unterzogen wird, daß die Zwischenstationen (18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) jeweils auf das Eintreffen eines Impulses hin einen Impuls aussenden, und daß die Empfangsbereitschaft nach dem Eintreffen eines Im- pulses mindestens für eine Zeit T ruht, die gleich der Summe aus der doppelten Impulslaufzeit ti, ti' zwischen der sendenden Station (10, 12, 42, 60) und der innerhalb der Sendereichweite R am weitesten entfernten empfangenden Station (44, 64) u d aus der Impulsdauer tp ist.1. System for the transmission of data in half-duplex mode between a plurality of subscriber stations of a local communication network via at least two intermediate stations, the data transmission between a subscriber station and an intermediate station being carried out by modulated radiation in space, characterized in that that the data transmission between the identical intermediate stations (18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) takes place by radiation, that the radiation for transmitting binary data is subjected to a pulse modulation, that the Intermediate stations (18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) each send out a pulse upon the arrival of a pulse, and that the readiness to receive is at least for a time T after the arrival of a pulse, which is equal to Sum of the double pulse transit time ti, ti 'between the transmitting station (10, 12, 42, 60) and the one furthest away within the transmission range R. receiving station (44, 64) u d from the pulse duration tp.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem um eine Reaktionszeit tr verzö¬ gerten Aussenden des Impulses die Zeit T zusätz- lieh um mindestens diese Reaktionszeit tr ver¬ längert wird. 2. System according to claim 1, characterized in that when the pulse is emitted delayed by a reaction time tr, the time T is additionally extended by at least this reaction time tr.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Zwischensta ionen in gleich gro¬ ßen Abständen voneinander angeordnet sind.3. System according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the intermediate stations are arranged at equal distances from each other.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände gleich der Sendereichwei e R sind.4. System according to claim 3, characterized in that the distances are equal to the transmission range R e.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlung5. System according to any one of the preceding claims, characterized in that as radiation
Infrarotstrahlung verwendet wird.Infrared radiation is used.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abstrahlung je Zwischenstation (18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) mindestens eine lichtemittierende Halbleiter¬ strahlungsquelle vorgesehen ist.6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one light-emitting semiconductor radiation source is provided for the radiation per intermediate station (18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64).
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Stationen7. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the of the stations
(10, 12, 18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) ab¬ gestrahlte Strahlung eine kugelförmige (15) oder eine halbkugelförmige Richtcharakteristik (90) hat .(10, 12, 18, 20, 42, 44, 46, 60, 62, 64) radiated radiation has a spherical (15) or a hemispherical directional characteristic (90).
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zwischenstationen (7.2) , die an die Decke (24) des Raumes montier¬ bar sind, die abgestrahlte Strahlung eine rotationssymmetrische Richtcharakteristik mit einer Hauptkeule (74) und zwei Nebenkeulen (76, 78) hat, und daß die Hauptkeulenachse (86) pa¬ rallel zur Flächennormale der Decke (24) und die Nebenkeulenachsen (80, 82) parallel zur Dek- kenfläche verlaufen. 8. System according to any one of the preceding claims, characterized in that at intermediate stations (7.2) which are montier¬ bar on the ceiling (24) of the room, the radiated radiation has a rotationally symmetrical directional characteristic with a main lobe (74) and two side lobes (76 , 78), and that the main lobe axis (86) runs parallel to the surface normal of the ceiling (24) and the secondary lobe axes (80, 82) run parallel to the top surface.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmerstatio¬ nen (10, 12) jeweils eine Sender-Empfängereinheit (14, 16) mit einer Richtcharakteristik (15) für die zu empfangende und abzustrahlende Strahlung haben und auf eine ihnen benachbarte Zwischensta¬ tion (18, 20) ausgerichtet sind.9. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the subscriber stations (10, 12) each have a transmitter-receiver unit (14, 16) with a directional characteristic (15) for the radiation to be received and emitted and on one of them Adjacent intermediate station (18, 20) are aligned.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Stationen10. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the of the stations
(10, 12, 18, 20) empfangene Strahlung von einem optischen Filter gefiltert wird, das auf den Wellenlängenbereich der von den Zwischenstationen (18, 20) und den Teilnehmerstationen (10, 12) abgestrahlten Strahlung abgestimmt ist. (10, 12, 18, 20) received radiation is filtered by an optical filter which is tuned to the wavelength range of the radiation emitted by the intermediate stations (18, 20) and the subscriber stations (10, 12).
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