DE102005040203B3

DE102005040203B3 - Method for acoustic data transmission e.g. for underwater measurement devices, requires operation of transmitting modules of communication device within time slots

Info

Publication number: DE102005040203B3
Application number: DE200510040203
Authority: DE
Inventors: Markus Motz
Original assignee: DEVELOGIC GmbH
Current assignee: Develogic 20537 Hamburg De GmbH
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2025-08-20

Abstract

A method for acoustic data transmission in which data is sent from a first communication unit (1) to at least a second communication unit (1') and the second communication unit (1') sends answering data (ACK) to the first communication unto (1) after receipt of the data (SD). A transmitting unit and/or other modules of the first communication unit (1) are only activated within time slots (RX) the time duration of which is adjusted in dependence of a pre-estimated running time (TA) of the acoustic signal between the first and the second data transmission unit (1.1'). An independent claim is also included for a modulator/demodulator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur akustischen Datenübertragung in Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Modulator/Demodulator zur akustischen Datenübertragung in Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie ein zugehöriges Betriebsverfahren.The The invention relates to a method for acoustic data transmission in liquids according to the preamble of claim 1, a modulator / demodulator for acoustic data transmission in liquids according to the preamble of claim 7 and an associated operating method.

Unterwassermesseinrichtungen, beispielsweise in Form von Seismometern, nehmen auf dem Meeresgrund Messdaten auf und übertragen diese an die Meeresoberfläche mittels einer akustischen Datenübertragung an eine zugehörige Kommunikationseinheit, die beispielsweise in einer Boje angeordnet sein kann.Underwater measuring devices, For example, in the form of seismometers, take on the seabed Record and transfer measurement data these to the sea surface by means of an acoustic data transmission to an associated Communication unit, for example, arranged in a buoy can be.

Die Energieversorgung der Unterwassermesseinrichtungen erfolgt üblicherweise mit Batterien oder Akkumulatoren. Da ein Austausch bzw. Aufladen dieser Energiespeicher mit hohem Aufwand verbunden ist, bestehen üblicherweise hohe Anforderungen an eine Batterie- bzw. Akkumulatorlaufzeit der Unterwassermesseinrichtungen. Da jedoch die zur akustischen Datenübertragung verwendeten Modulatoren/Demodulator en relativ große Sendeleistungen aufweisen und auch die Empfangseinheiten, beispielsweise in Form von Eingangsverstärkern, A/D-Wandlern usw., im aktiven Zustand relativ viel Leistung benötigen, ist die Batterielebensdauer häufig unerwünscht kurz.The Energy supply of the underwater measuring equipment is usually with batteries or accumulators. Because an exchange or charging This energy storage is associated with high costs, usually exist high demands on a battery or Akkumulatorlaufzeit the Underwater measuring devices. However, because of the acoustic data transmission used modulators / demodulator en relatively large transmission power and also the receiving units, for example in shape of input amplifiers, A / D converters etc., in the active state require relatively much power is the battery life often undesirable short.

In der US 4 486 861 A ist ein Verfahren zur akustischen Datenübertragung in Flüssigkeiten beschrieben, bei dem von einer ersten Kommunikationseinheit Daten zu mindestens einer zweiten Kommunikationseinheit gesendet werden und die zweite Kommunikationseinheit nach dem Empfangen der Daten Antwortdaten an die erste Kommunikationseinheit sendet.In the US 4 486 861 A A method for acoustic data transmission in liquids is described in which data is transmitted to at least one second communication unit from a first communication unit and the second communication unit transmits response data to the first communication unit after receiving the data.

In der GB 2 288 479 A ist ein Verfahren zum Betrieb eines Modulator/Demodulators zur akustischen Datenübertragung in Flüssigkeiten mit einer Sendeeinheit, einer Empfangseinheit und einer mit der Sendeeinheit und der Empfangseinheit gekoppelten Betriebszustandssteuereinheit beschrieben, bei dem die Betriebszustandssteuereinheit in einen Ruhebetriebszustand versetzt und die Sendeeinheit in diesem Zustand deaktiviert gehalten wird, wohingegen ein Empfangsverstärker dauernd aktiviert bleibt.In the GB 2 288 479 A a method is described for operating a modulator / demodulator for acoustic data transmission in liquids with a transmitting unit, a receiving unit and an operating state control unit coupled to the transmitting unit and the receiving unit, in which the operating state control unit is placed in a quiescent operating state and the transmitting unit is kept deactivated in this state, whereas a receive amplifier remains permanently activated.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur akustischen Datenübertragung, einen Modulator/Demodulator zur akustischen Datenübertragung und ein Verfahren zum Betrieb eines Modulator/Demodulators zur akustischen Datenübertragung zur Verfügung zu stellen, mit denen eine vergleichsweise lange Betriebsdauer ohne einen Wechsel eines Energiespeichers ermöglicht wird.It is therefore the object of the invention to provide a method for acoustic Data transmission, a modulator / demodulator for acoustic data transmission and a method of operating a modulator / demodulator for acoustic data transfer to disposal to provide a comparatively long service life without a change of an energy storage is enabled.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur akustischen Datenübertragung nach Anspruch 1, einen Modulator/Demodulator nach Anspruch 7 und ein Betriebsverfahren nach Anspruch 10.The Invention solves this object by a method for acoustic data transmission according to claim 1, a modulator / demodulator according to claim 7 and An operating method according to claim 10.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur akustischen Datenübertragung in Flüssigkeiten werden von einer ersten Kommunikationseinheit Daten zu mindestens einer zweiten Kommunikationseinheit gesendet. Die erste Kommunikationseinheit kann beispielsweise Teil einer Unterwassermesseinrichtung auf dem Meeresgrund sein und die zweite Kommunikationseinheit kann eine zugehörige Relaisstation auf der Meeresoberfläche sein, welche die übertragenen Daten beispielsweise an einen Satelliten weiterüberträgt. Die zweite Kommunikationseinheit sendet nach dem Empfangen der Daten Antwortdaten an die erste Kommunikationseinheit, wodurch beispielsweise ein so genannter Handshake-Betrieb ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird eine Sendeeinheit der ersten Kommunikationseinheit nur während des Sendens aktiviert bzw. in Sendebereitschaft gehalten. Dies reduziert die Leistungsaufnahme bereits deutlich. Zusätzlich werden eine Empfangseinheit und/oder andere Baugruppen der ersten Kommunikationseinheit nur innerhalb von Zeitfenstern aktiviert, deren zeitliche Lage und/oder Dauer bezogen auf den Sendezeitpunkt der Daten in Abhängigkeit von einer vorausgeschätzten oder vorausberechneten Laufzeit des akustischen Signals zwischen der ersten und der zweiten Datenübertragungseinheit eingestellt wird. Eine Schätzung kann beispielsweise aufgrund der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Wasser und einer bekannten bzw. geschätzten Entfernung zwischen den beiden Kommunikationspartnern berechnet werden. Selbstverständlich können die erste und die zweite Kommunikationseinheit symmetrisch aufgebaut sein, d.h. ihre Rollen vertauschen.at the method according to the invention for acoustic data transmission in liquids will be from a first communication unit data to at least sent to a second communication unit. The first communication unit can for example be part of an underwater measuring device on the Be the bottom of the sea and the second communication unit can be one associated Relay station on the sea surface, which transmitted the For example, transmits data to a satellite. The second communication unit sends after receiving the data, response data to the first communication unit, whereby, for example, a so-called handshake operation is made possible. According to the invention is a Sending unit of the first communication unit only during the Transmission is activated or kept ready to send. This reduces the power consumption already clear. In addition, a receiving unit and / or other assemblies of the first communication unit only activated within time windows, their timing and / or Duration related to the transmission time of the data as a function of an estimated one or precalculated duration of the acoustic signal between the first and the second data transmission unit set becomes. An estimate can, for example, due to the known propagation speed of sound in water and a known or estimated distance be calculated between the two communication partners. Of course, the first and the second communication unit constructed symmetrically be, i. swap their roles.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine Zeitdauer zwischen dem Senden der Daten und dem Empfangen der Antwortdaten durch die erste Kommunikationseinheit fortlaufend ermittelt und die zeitliche Lage des Zeitfensters in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer eingestellt. Dies ermöglicht beispielsweise ein Nachführen der Lage und/oder der Dauer des Empfangszeitfensters bei einer Relativbewegung der Kommunikationseinheiten, die eine Laufzeitveränderung zur Folge hat.In A further development of the method is a period of time between sending the data and receiving the response data by the first communication unit continuously determined and the temporal Location of the time window depending on set by the determined period of time. This allows for example a tracking the location and / or the duration of the reception time window during a relative movement of the communication units, which is a maturity change entails.

In einer Weiterbildung des Verfahrens werden für einen Fall, bei dem nach dem Übertragen der Daten durch die erste Kommunikationseinheit keine Antwortdaten von dieser empfangen werden, die Lage und/oder die Dauer des Zeitfensters verändert und erneut Daten an die zweite Kommunikationseinheit gesendet. Wenn die tatsächliche Laufzeit merklich von der vorausgeschätzten oder vorausberechneten Laufzeit des akustischen Signals abweicht, beispielsweise aufgrund schneller, unstetiger Relativbewegungen zwischen den Kommunikationseinheiten, ermöglicht diese sukzessive Veränderung des Empfangszeitfensters hinsichtlich seiner Dauer bzw. seiner Lage bezüglich des Sendezeitpunkts der Daten, dass nach einer gewissen Anzahl von Versuchen ein passendes Empfangszeitfenster eingestellt bzw. gefunden wird.In a further development of the method are for a case in which after transferring the Data are received by the first communication unit no response data from this, changed the location and / or the duration of the time window and again sent data to the second communication unit. If the actual transit time differs noticeably from the predicted or predicted runtime of the acoustic signal, for example due to fast, unsteady relative movements between the communication units, this successive change of the receive time window allows for its duration relative to the transmission timing of the data after a certain number attempts to set or find a suitable receive time window.

In einer Weiterbildung des Verfahrens umfassen die Antwortdaten ein Quittungssignal. Das Quittungssignal kann beispielsweise ein so genanntes Acknowledge(ACK)-Signals sein, wodurch ein Handshake-Verfahren zur Datenintegritätssicherung möglich wird.In a development of the method include the response data Acknowledgment signal. For example, the acknowledgment signal may be such be called Acknowledge (ACK) signal, whereby a handshake method for data integrity assurance is possible.

In einer Weiterbildung des Verfahrens sind die Daten Mess- und/oder Steuerdaten einer Unterwassermesseinrichtung. Gerade bei derartigen Messeinrichtungen ist ein geringer, durch die akustische Datenübertragung verursachter Energieverbrauch vorteilhaft.In a development of the method are the data measuring and / or Control data of an underwater measuring device. Especially with such Measuring equipment is a minor, due to the acoustic data transmission caused energy consumption advantageous.

In einer Weiterbildung wird eine Sendeleistung der ersten Kommunikationseinheit und/oder der zweiten Kommunikationseinheit in Abhängigkeit von einer Verbindungsqualität zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationseinheit eingestellt. Hierbei kann beispielsweise eine empfangende Kommunikationseinheit Informationen bezüglich der Qualität des Empfangssignals bei einer nachfolgenden Datenübertragung an den Sender zurückübertragen. Dieser kann anhand dieser Informationen neben kodierungs- und/oder modulationsspezifischen Parametern eine Amplitude eines gesendeten Trägersignals derart nachregeln, dass sich ein möglichst gutes Verhältnis aus einer Fehlerrate beim jeweiligen Empfänger und verbrauchter Energie beim jeweiligen Sender ergibt.In a development is a transmission power of the first communication unit and / or the second communication unit depending of a connection quality set between the first and the second communication unit. In this case, for example, a receiving communication unit Information regarding the quality of the Reception signal in a subsequent data transmission to the transmitter back. This can use this information in addition to encoding and / or modulation-specific Parameters readjust an amplitude of a transmitted carrier signal, that one as possible good relationship from an error rate at the respective receiver and consumed energy at the respective station results.

Der erfindungsgemäße Modulator/Demodulator zur akustischen Datenübertragung in Flüssigkeiten umfasst eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit und eine mit der Sendeeinheit und der Empfangseinheit gekoppelte Betriebszustandssteuereinheit, die zur Ausführung des obigen Verfahrens eingerichtet ist. Unter Modulator/Demodulator (Modem) wird hierbei ein Gerät verstanden, welches zu sendende Daten auf ein akustisches Trägersignal aufmoduliert und modulierte Daten demoduliert, d.h. wieder vom Trägersignal befreit. Typischerweise dient als Eingangsdatenstrom bzw. Ausgangsdatenstrom des Modems eine Bitfolge. Diese wird z.B. von einem so genannten Host-System oder Endgerät bereitgestellt bzw. an dieses ausgegeben. Als Modulations/Demodulationsverfahren sind alle herkömmlichen Verfahren zur Übertragung von Daten in Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, geeignet. Aufgrund der erfindungsgemäß eingerichteten Betriebszustandssteuereinheit kann eine Leistungsaufnahme des Modems deutlich reduziert werden, wodurch bei batteriebetriebenen Systemen die Batterielebensdauer deutlich erhöht wird. Dies macht derartige erfindungsgemäße Modems beispielsweise geeignet für ihre Verwendung in Unterwassermesssystemen, beispielsweise im Kontext von Tsunamifrühwarnsystemen.Of the Modulator / demodulator according to the invention for acoustic data transmission in liquids comprises a transmitting unit and a receiving unit and one with the transmission unit and the receiving unit coupled operating state control unit, to the execution of the above method is established. Under modulator / demodulator (Modem) becomes a device understood, which modulates data to be sent to an acoustic carrier signal and demodulated modulated data, i. again from the carrier signal freed. Typically serves as input data stream or output data stream of the modem a bit sequence. This is e.g. from a so-called Host system or terminal provided or spent on this. As modulation / demodulation method are all conventional Method of transmission of data in liquids, especially water, suitable. Due to the inventively furnished Operating state control unit can be a power consumption of the modem significantly reduced, resulting in battery powered systems the battery life is significantly increased. This makes such Modems according to the invention for example, suitable for their use in underwater measuring systems, for example in context of tsunami early warning systems.

In einer Weiterbildung des Modulator/Demodulators umfasst die Sendeeinheit einen Leistungsverstärker zur Ansteuerung eines akustischen Signalumwandlers und/oder die Empfangseinheit einen Eingangsverstärker.In a development of the modulator / demodulator includes the transmitting unit a power amplifier for controlling an acoustic signal converter and / or the Receiving unit an input amplifier.

In einer Weiterbildung des Modulator/Demodulators umfasst dieser einen digitalen Signalprozessor zur Verarbeitung von zu sendenden und/oder zu empfangenden Daten. Der digitale Signalprozessor kann ebenfalls betriebszustandsabhängig von der Betriebszustandssteuereinheit aktiviert bzw. deaktiviert werden, d.h. in Abhängigkeit davon, ob er momentan benötigt wird oder nicht. Ein digitaler Signalprozessor ermöglicht eine leistungsfähige Auswertung bzw. Erzeugung komplexer Signale.In a development of the modulator / demodulator includes this one digital signal processor for processing of and / or to send data to be received. The digital signal processor can also operating condition dependent activated or deactivated by the operating state control unit are, i. dependent on of whether he currently needs will or not. A digital signal processor allows one powerful Evaluation or generation of complex signals.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Modulator/Demodulators sind in einem Ruhebetriebszustand die Sendeeinheit und die Empfangseinheit deaktiviert. Die Betriebszustandssteuereinheit aktiviert lediglich die Empfangseinheit periodisch und überprüft bei aktivierter Empfangseinheit, ob von dieser ein vorbestimmtes Empfangssignalmuster empfangen wird. Wenn das vorbestimmte Empfangssignalmuster empfangen wird, stellt die Betriebszustandssteuereinheit einen aktiven Betriebszustandzustand ein. In diesem kann beispielsweise ein voller Funktionsumfang bzw. eine vollständige Empfangsbereitschaft, inklusive der Fähigkeit zur Modulation/Demodulation bzw. Kodierung/Dekodierung gegeben sein. Auf diese Weise kann eine rudimentäre Empfangsbereitschaft sichergestellt werden, wobei durch Senden des vorbestimmten Empfangssignalmusters ein "Aufwecken" des Modulator/Demodulators erfolgen kann. Das vorbestimmte Empfangssignalmuster sollte hierbei so lange gesendet werden, dass zumindest eine Periodendauer der Betriebszustandssteuereinheit überdeckt wird. Betriebszustandssteuereinheit behält den Ruhebetriebszustand bei, wenn das vorbestimmte Empfangssignalmuster nicht empfangen wird. Der genante Vorgang wiederholt sich periodisch.at the method according to the invention for operation of a modulator / demodulator are in a quiescent operating state the transmitting unit and the receiving unit are deactivated. The operating state control unit only activates the receiving unit periodically and checks when activated Receiving unit, whether from this a predetermined received signal pattern Will be received. When the predetermined received signal pattern is received is, the operating state control unit is an active operating state state one. In this, for example, a full range of functions or a complete Ready to receive, including the ability to modulate / demodulate or coding / decoding be given. This way a can rudimentary Be prepared to receive, whereby by sending the predetermined receive signal pattern a "wake up" of the modulator / demodulator done can. The predetermined received signal pattern should be as long as this be sent that covers at least a period of the operating state control unit becomes. Operating state control unit retains the idle operating state when the predetermined received signal pattern is not received becomes. The process is repeated periodically.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird im aktiven Betriebszustandzustand eine zentrale Verarbeitungseinheit aktiviert. Dies kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor sein.In a further development of the method will activated in the active operating state, a central processing unit. This can be for example a digital signal processor.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird bei einem Übergang von dem Ruhebetriebszustand in den aktiven Betriebszustandzustand ein Bereit-Signal gesendet. Dies zeigt einem das vorbestimmte Empfangssignalmuster sendenden Gerät an, das nun die vollständigen Kommunikationsfähigkeiten zur Verfügung stehen.In a training of the procedure is at a transition from the idle state to the active state of operation state sent a ready signal. This shows the predetermined received signal pattern sending device to, that now the complete Communication skills to disposal stand.

Eine Kommunikationspartner des Modulator/Demodulators ist üblicherweise ein Modulator/Demodulator des gleichen Typs bzw. entsprechenden Eigenschaften.A The communication partner of the modulator / demodulator is usually a modulator / demodulator of the same type or properties.

Die Erfindung wird nachfolgen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawings. Hereby show:

1 ein Blockschaltbild eines Modulator/Demodulators mit einer Betriebszustandssteuereinheit und 1 a block diagram of a modulator / demodulator with an operating state control unit and

2 ein Diagramm eines Übertragungsprotokolls, das gemäß einen Verfahren zur akustischen Datenübertragung ausgeführt wird. 2 a diagram of a transmission protocol, which is carried out according to a method for acoustic data transmission.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Modulator/Demodulators 1. Der Modulator/Demodulator 1 ist über eine herkömmliche, nicht näher bezeichnete Schnittstelle mit einem Host 2 verbunden, der zu übertragende Daten in das Modem einspeist und empfangene Daten aus dem Modem ausliest. Der Modulator/Demodulator 1 ist weiterhin mit einem herkömmlichen Signalumwandler oder Transducer 3 verbunden, der ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal umwandelt und umgekehrt. 1 shows a block diagram of a modulator / demodulator 1 , The modulator / demodulator 1 is via a conventional, unspecified interface with a host 2 connected, which feeds data to be transmitted in the modem and read data received from the modem. The modulator / demodulator 1 is still using a conventional signal converter or transducer 3 connected, which converts an electrical signal into an acoustic signal and vice versa.

Der Modulator/Demodulator 1 umfasst eine Sendeeinheit in Form eines Leistungsverstärkers 4 und einer Hochspannungsversorgungseinheit 5 zur Versorgung eines dem Signalumwandler 3 zugeordneten Signalverstärkers, eine Empfangseinheit in Form eines rauscharmen Eingangsverstärkers 6, eine Signalweiche 7 zur Steuerung der Übertragungsrichtung, eine zentrale Verarbeitungseinheit in Form eines digitalen Signalprozessors 8, eine Niederspannungsversorgung 9 zur Versorgung der elektrischen Schaltkreise mit einer Gleichspannung, beispielsweise 3V, und eine Betriebszustandssteuereinheit in Form eines Mikrocontrollers 10, der eine sehr geringe Stromaufnahme aufweist.The modulator / demodulator 1 comprises a transmitting unit in the form of a power amplifier 4 and a high voltage power supply unit 5 to power a signal converter 3 associated signal amplifier, a receiving unit in the form of a low-noise input amplifier 6 , a signal splitter 7 for controlling the transmission direction, a central processing unit in the form of a digital signal processor 8th , a low voltage supply 9 for supplying the electrical circuits with a DC voltage, for example 3V, and an operating state control unit in the form of a microcontroller 10 which has a very low power consumption.

Der Host 2, der Modulator/Demodulator 1 und der Transducer 3 bilden eine erste Kommunikationseinheit, die mit einer gleichen oder ähnlichen, nicht in 1 gezeigten zweiten Kommunikationseinheit mittels akustischer Datenübertragung unter Wasser Daten austauschen kann. Die erste Kommunikationseinheit ist am Meeresgrund angeordnet und bildet ein Seismometer, das im Rahmen eines Tsunamifrühwarnsystems verwendet wird. Die zweite Kommunikationseinheit kann sich an der Meeresoberfläche befinden und die vom Meeresgrund empfangenen Daten geeignet weiterleiten.The host 2 , the modulator / demodulator 1 and the transducer 3 form a first communication unit, with an equal or similar, not in 1 shown second communication unit can exchange data by means of acoustic data transmission under water. The first communication unit is located on the seabed and forms a seismometer, which is used as part of a tsunami early warning system. The second communication unit may be located at the sea surface and appropriately forward the data received from the seabed.

Die Betriebszustandssteuereinheit 10 ist mit dem Leistungsverstärker 4, der Hochspannungsversorgungseinheit 5, dem Eingangsverstärker 6, der Signalweiche 7, dem digitalen Signalprozessor 8 und der Host-Schnittstelle verbunden. Sie wird aus der Niederspannungsversorgung 9 gespeist. Die Betriebszustandssteuereinheit 10 kann die mit ihr verbundenen Einheiten aktivieren bzw. deaktivieren.The operating state control unit 10 is with the power amplifier 4 , the high voltage supply unit 5 , the input amplifier 6 , the signal splitter 7 , the digital signal processor 8th and the host interface connected. She is from the low voltage supply 9 fed. The operating state control unit 10 can activate or deactivate the units connected to it.

In einem Ruhebetriebszustand, während dem kein Datenaustausch stattfindet, deaktiviert die Betriebszustandssteuereinheit 10 zunächst alle genannten Komponenten und Schaltungsteile, die in diesem Betriebszustand nicht benötigt werden. Dies reduziert die Stromaufnahme drastisch, wodurch sich die Standzeit eines Energiespeichers beträchtlich erhöht.In a quiescent operating state during which no data exchange takes place, the operating state control unit deactivates 10 First of all, all components and circuit parts mentioned, which are not needed in this operating condition. This drastically reduces the power consumption, which considerably increases the service life of an energy storage device.

Um dennoch Daten mit anderen Kommunikationseinheit austauschen zu können, aktiviert die Betriebszustandssteuereinheit 10 periodisch den Eingangsverstärkers 6 und steuert die Signalweiche 7 in eine Empfangsrichtung. Die Betriebszustandssteuereinheit 10 überprüft nun, ob ein vorbestimmtes Empfangssignalmuster am Eingangsverstärkers 6 anliegt. Dies ist dann der Fall, wenn die zweite Kommunikationseinheit einen Datenaustausch wünscht und hierzu ein entsprechendes Signalmuster erzeugt bzw. sendet.In order to still be able to exchange data with other communication unit, the operating state control unit activates 10 periodically the input amplifier 6 and controls the signal splitter 7 in a receiving direction. The operating state control unit 10 now checks whether a predetermined received signal pattern at the input amplifier 6 is applied. This is the case when the second communication unit desires a data exchange and for this purpose generates or sends a corresponding signal pattern.

Wenn das vorbestimmte Empfangssignalmuster durch die Betriebszustandssteuereinheit 10 erkannt wird, stellt sie einen aktiven Betriebszustandzustand ein, d.h. sie aktiviert diejenigen Komponenten, die für eine Datenübertragung notwendig sind. Um einen Datenempfang zu ermöglichen, wird beispielsweise der Signalprozessor 8, der Eingangsverstärkers 6 und die Hochspannungsversorgungseinheit 5 aktiviert. Nach erfolgter Aktivierung kann ein Bereit-Signal gesendet werden, wodurch die Empfangsbereitschaft der anfordernden Einheit angezeigt wird.When the predetermined received signal pattern by the operating state control unit 10 is detected, it sets an active operating state state, ie it activates those components that are necessary for data transmission. To enable data reception, for example, the signal processor 8th , the input amplifier 6 and the high voltage power supply unit 5 activated. Upon activation, a ready signal may be sent indicating readiness of the requesting unit.

Der Ruhebetriebszustand wird beibehalten, wenn das vorbestimmte Empfangssignalmuster nicht empfangen wird.Of the Idle mode is maintained when the predetermined receive signal pattern not received.

Auf diese Weise kann mit geringstem Energieverbrauch eine grundsätzliche Empfangsbereitschaft aufrechterhalten werden. Wenn ein entsprechendes "Wecksignal" empfangen wird, wird in Folge die vollständige Empfangsbereitschaft hergestellt. Alle hierzu notwendigen Funktionen sind in der Betriebszustandssteuereinheit bzw. dem Mikrocontroller 10 als Softwaremodule hinterlegt.In this way, a basic willingness to receive can be maintained with minimal energy consumption. If a corre sp is received, the complete readiness to receive is subsequently established. All functions necessary for this purpose are in the operating state control unit or the microcontroller 10 deposited as software modules.

2 zeigt ein Diagramm eines Übertragungsprotokolls bzw. einer Datenübertragung zwischen dem Host 2 und einem Host 2'. 2 shows a diagram of a transmission protocol or a data transmission between the host 2 and a host 2 ' ,

Die Datenübertragung wird dadurch eingeleitet, dass der Host 2 zu sendende Daten SD über die Schnittstelle an den Modulator/Demodulator 1 sendet. Da zuvor noch keine Datenübertragung stattgefunden hat, befindet sich ein mit dem Host 2' verbundener Modulator/Demodulator 1' im Ruhebetriebszustand.Data transfer is initiated by the host 2 Data to be transmitted SD via the interface to the modulator / demodulator 1 sends. Since no data transfer has taken place yet, there is one with the host 2 ' connected modulator / demodulator 1' in idle mode.

Um den Modulator/Demodulator 1' in einen empfangsbereiten Zustand zu versetzen, sendet der Modulator/Demodulator 1 das Empfangssignalmuster bzw. ein akustisches "Aufwecksignal" WU. Zum Senden wird der Modulator/Demodulator 1 in einen Sendezustand versetzt, der mit TX bezeichnet ist. Während des Zustands TX ist die Sendeeinheit des Modulator/Demodulators 1 aktiviert.To the modulator / demodulator 1' to put in a ready to receive state, the modulator / demodulator sends 1 the received signal pattern or an acoustic "wake-up signal" WU. For transmission, the modulator / demodulator 1 in a transmission state designated TX. During state TX, the transmitting unit is the modulator / demodulator 1 activated.

Das Signal WU wird, wie oben beschrieben, durch die Betriebszustandssteuereinheit 10 des Modulator/Demodulators 1' detektiert, worauf diese den Modulator/Demodulator 1' in einen empfangsbereiten Zustand umschaltet, der durch RX bezeichnet ist. Im gezeigten Fall wird kein Bereit-Signal durch den Modulator/Demodulator 1' gesendet.The signal WU is, as described above, by the operating state control unit 10 of the modulator / demodulator 1' detected, whereupon this modulator / demodulator 1' switches to a ready-to-receive state designated by RX. In the case shown, no ready signal is produced by the modulator / demodulator 1' Posted.

Nach einer Wartezeit, die einer typischen Aktivierungszeit eines Modulator/Demodulators 1 bzw. 1' entspricht, sendet der Modulator/Demodulator 1 die Daten SD durch geeignete Modulation eines akustischen Trägersignals an den Modulator/Demodulator 1'. Unmittelbar im Anschluss an das Senden der Daten SD wechselt der Modulator/Demodulator 1 in den Ruhebetriebszustand, d.h. lediglich die Betriebszustandssteuereinheit 10 ist noch aktiv.After a waiting time, the typical activation time of a modulator / demodulator 1 respectively. 1' corresponds, the modulator / demodulator sends 1 the data SD by suitable modulation of an acoustic carrier signal to the modulator / demodulator 1' , Immediately following the transmission of the data SD, the modulator / demodulator changes 1 in the idle operating state, ie only the operating state control unit 10 is still active.

Da der Modulator/Demodulator 1' aufgrund des zuvor empfangenen Aufwecksignals WU im empfangsbereiten Zustand ist, kann er das mit den Daten SD modulierte Trägersignal empfangen, geeignet demodulieren und an den Host 2' über die serielle Schnittstelle ausgeben.Since the modulator / demodulator 1' Due to the previously received wake-up signal WU is in the ready-to-receive state, it can receive the carrier signal modulated with the data SD, suitably demodulate it and send it to the host 2 ' output via the serial interface.

Im Anschluss an den Empfang der Daten SD schaltet der Modulator/Demodulator 1' auf den TX-Betrieb um und sendet Antwortdaten bzw. ein Quittungssignal ACK an den Modulator/Demodulator 1, um einen ordnungemäßen Empfang der Daten SD anzuzeigen. Wenn die Daten SD nicht ordnungsgemäß empfangen werden, was beispielsweise von einer Sicherungsschicht des Übertragungsprotokolls erkannt werden kann, sendet der Modulator/Demodulator 1' anstatt eines ACK-Signals ein nicht gezeigtes NACK-Signal. Wenn der Modulator/Demodulator 1 dieses Signal empfängt, wiederholt er die Übertragung der fehlerhaften Daten. Direkt im Anschluss an das Senden des ACK-Signals geht der Modulator/Demodulator 1' in den Ruhebetriebszustand.Following receipt of the data SD, the modulator / demodulator switches 1' to the TX mode and sends response data or an acknowledgment signal ACK to the modulator / demodulator 1 to indicate proper reception of the data SD. If the data SD is not properly received, which can be detected, for example, by a link layer of the transmission protocol, the modulator / demodulator will transmit 1' instead of an ACK signal, a NACK signal, not shown. When the modulator / demodulator 1 receives this signal, it repeats the transmission of the erroneous data. Immediately following the transmission of the ACK signal, the modulator / demodulator goes 1' in the idle mode.

Der Modulator/Demodulator 1 wechselt zu einem Zeitpunkt TA vom Ruhebetriebszustand während eines Zeitfensters mit einer einstellbaren Dauer in den Empfangszustand RX, um ein ACK bzw. ein NACK-Signal empfangen zu können. Hierzu wird die Empfangseinheit in Form des rauscharmen Eingangsverstärkers 6 aktiviert. Der Zeitpunkt TA, d.h. die zeitliche Lage bezogen auf den Sendezeitpunkt der Daten SD, wird in Abhängigkeit von einer vorausgeschätzten Laufzeit des akustischen Signals zwischen dem ersten Modulator/Demodulator 1 und dem zweiten Modulator/Demodulator 2 eingestellt. Berücksichtigt werden hierbei die Signallaufzeiten beider Übertragungsrichtungen und gegebenenfalls eine typische Reaktionszeit innerhalb eines jeweiligen Modulator/Demodulators.The modulator / demodulator 1 At a time TA, it changes from the idle state during a time window of an adjustable duration to the reception state RX to receive an ACK or a NACK signal. For this purpose, the receiving unit in the form of low-noise input amplifier 6 activated. The time TA, ie the temporal position with respect to the transmission time of the data SD, is dependent on a predicted duration of the acoustic signal between the first modulator / demodulator 1 and the second modulator / demodulator 2 set. In this case, the signal propagation times of both transmission directions and possibly a typical reaction time within a respective modulator / demodulator are taken into account.

Im Anschluss an die Übertragung der Daten SD überträgt der Modulator/Demodulator 1 weitere Daten SD2 an den Modulator/Demodulator 1'. Die Übertragung der Daten SD und SD2 und die Rückübertragung der Antwortdaten bzw. Quittungssignale ACK erfolgt hierbei überlappend bzw. verschränkt, d.h. die Daten SD2 werden gesendet, bevor die zu den Daten SD gehörende Quittung empfangen wird.Following the transmission of data SD, the modulator / demodulator transmits 1 additional data SD2 to the modulator / demodulator 1' , The transmission of the data SD and SD2 and the retransmission of the response data or acknowledgment signals ACK takes place in this case overlapping or interleaved, ie the data SD2 are sent before the acknowledgment belonging to the data SD is received.

Nach einem Aufwecken des Modulator/Demodulators 1' befinden sich beide Modulator/Demodulatoren 1 und 1' im Ruhezustand, bis auf Zeitintervalle bzw. Zeitfenster, in denen Daten gesendet bzw. empfangen werden. Ein Empfangszustand RX wird nach einem Senden von Daten nur innerhalb von Zeitfenstern eingenommen, deren zeitliche Lage und/oder Dauer bezogen auf den Sendezeitpunkt der Daten in Abhängigkeit von einer vorausgeschätzten Laufzeit des akustischen Signals zwischen der ersten und der zweiten Datenübertragungseinheit eingestellt wird.After waking up the modulator / demodulator 1' are both modulator / demodulators 1 and 1' in idle state, except for time intervals or time windows in which data is sent or received. A reception state RX is taken after a transmission of data only within time windows whose temporal position and / or duration is set in relation to the transmission time of the data in dependence on a predicted duration of the acoustic signal between the first and the second data transmission unit.

Auf diese Weise ist eine sehr energiesparende Datenübertragung möglich.On This way, a very energy-saving data transmission is possible.

Claims

Method for acoustic data transmission in liquids, in which - by a first communication unit ( 1 ) Data (SD) to at least one second communication unit ( 1' ) and - the second communication unit ( 1' ) after receiving the data (SD) response data (ACK) to the first communication unit ( 1 ), characterized in that - a transmitting unit ( 4 . 5 ) of the first communication unit ( 1 ) is activated only during transmission and - a receiving unit ( 6 ) and / or other modules of the first communication unit ( 1 ) are activated only within time windows (RX) whose temporal position and / or duration relative to the transmission time of the data as a function of a predicted time of flight (TA) of the acoustic signal between the first and the second data transmission unit ( 1 . 1' ) is set.

A method according to claim 1, characterized in that a time period (TA) between the transmission of the data (SD) and the receiving of the response data (AD) by the first communication unit ( 1 ) is continuously determined and the temporal position and / or the duration of the time window is set as a function of the determined time duration.

Method according to claim 1 or 2, characterized that for a case where after the transfer the data through the first communication unit no response data be received from this, the location and / or the duration of the time window changed and data is again sent to the second communication unit.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the response data is an acknowledgment signal (ACK) include.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the data measuring and / or control data of a Underwater measuring device are.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a transmission power of the first communication unit and / or the second communication unit depending on a connection quality between the first and second communication unit is set.

Modulator / demodulator for acoustic data transmission in liquids with - a transmitting unit ( 4 . 5 ) and - a receiving unit ( 6 ), characterized by - one with the transmitting unit ( 4 . 5 ) and the receiving unit ( 6 ) coupled operating state control unit ( 10 ) arranged to carry out the method according to one of claims 1 to 6.

Modulator / demodulator according to claim 7, characterized in that the transmitting unit comprises a power amplifier ( 4 ) for controlling an acoustic signal converter ( 3 ) and / or the receiving unit an input amplifier ( 6 ).

Modulator / demodulator according to Claim 7 or 8, characterized by a digital signal processor ( 8th ) for processing data to be sent and / or received.

Method for operating a modulator / demodulator for acoustic data transmission in liquids with a transmitting unit ( 4 . 5 ), a receiving unit ( 6 ) and one with the transmitting unit ( 4 . 5 ) and the receiving unit ( 6 ) coupled operating state control unit ( 10 ), in which - in a quiescent operating state, the transmitting unit ( 4 . 5 ) and the receiving unit ( 6 ) are kept deactivated, the operating state control unit ( 10 ) the receiving unit ( 6 ) is activated periodically, - the operating state control unit ( 10 ) checks whether the periodically activated receiving unit ( 6 ) a predetermined received signal pattern (WU) is received, and - the operating state control unit ( 10 ) sets an active operation state state when the predetermined reception signal pattern (WU) is received, or maintains the sleep mode when the predetermined reception signal pattern (WU) is not received.

A method according to claim 10, characterized in that in the active operating state, a central processing unit ( 8th ) is activated.

Method according to claim 10 or 11, characterized that at a transition from the idle mode to the active mode, a ready signal is sent.