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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfragen bzw.
Sammeln von Benutzerantworten an einer Basiseinheit, die in einzelne
entfernte Antworteinheiten eingegeben sind. Die Erfindung ist insbesondere
dazu geeignet, einzelne Antworten von Zuhörern auf eine ihnen gestellte
Frage zu erlangen. Die Erfindung ist als Erziehungshilfe zur Bestimmung
der Auffassungsgabe von Schülern
in einer Klasse anwendbar und als kommerzielles Mittel zum Leiten
von Zuhörerabstimmungen
und dergleichen. Die Erfindung kann selbst für Fernbestellungen in Restaurants,
Warenhandelsverkehr und dergleichen Anwendung finden.
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Es
besteht seit langem ein Bedarf daran, ein sofortiges Feedback von
Zuhörern
zu einer ihnen gestellten Frage zu erhalten. Bei einer Vorlesung
kann der Vortragende beispielsweise wünschen, dem Auditorium eine
Frage zu stellen, um den Grad des Verständnisses zu überwachen.
Wenn die Reaktion der Klasse ein hohes Maß an Verständnis anzeigt, kann der Vortragende
mit einem neuen Material fortfahren. Wenn das Verständnis zu
gering ist, kann eine Wiederholung angezeigt sein. Bei einer anderen
Anwendung kann ein Marketingplan die Präsentation von verschiedenen
Optionen an eine Testzuhörerschaft einschließen und
eine sofortige Abstimmung der Zuhörer enthalten, um bestimmte
Präferenzen
für verschiedene
Verpackungsdesigns, Logos, Anzeigen und dergleichen festzustellen.
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Es
gibt zwei grundsätzliche
Arten von Antwortsystemen: verdrahtete, bei dem die entfernten Einheiten
durch Leiter mit einer Basiseinheit verbunden sind, und drahtlose.
Während
die verdrahteten Systeme mehr Optionen für die Gestaltung des Schaltkreises
bieten, um ein schnelles Sammeln der Antworten zu ermöglichen,
ist eine dauerhafte Installation der Leitungen in einem bestimmten
Raum häufig
nicht möglich
und mit hohen Installationskosten verbunden. Das drahtlose System
ist hingegen flexibel hinsichtlich der Benutzung bei verschiedenen
Anlässen
und ist beliebig bewegbar. Der Umstand jedoch, daß drahtlose
System über
Sendesignale kommunizieren, begrenzt die Optionen eines Systemdesigns.
Im Ergebnis ist die Antwortgeschwindigkeit beeintrachtigt, was dazu
führt,
daß bei
herkömmlichen drahtlosen
Antwortsystemen das Sammeln der Reaktionen bzw. Antworten zu langsam
erfolgt, insbesondere dann, wenn das System eine große Anzahl von
entfernten Antworteinheiten, beispielsweise 250, enthält. Außerdem ist
die Anzahl der Funktionen bei einem drahtlosen System begrenzt.
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Das
US-Patent 5,093,786 offenbart
ein drahtloses Fernantwortsystem, bei dem eine Basiseinheit Adressenwörter an
entfernt angeordnete Antworteinheiten überträgt. Jede Antworteinheit identifiziert
ein Adressenwort, das zu dieser bestimmten Antworteinheit gehört, und überträgt eine
Antwort, die von dem Benutzer eingegeben ist, an die Basiseinheit
als Reaktion auf die Identifikation ihres Adressenwortes. Die Basiseinheit
bestimmt, daß ein
gültiges
Wort von der Antworteinheit empfangen ist und sendet eine Bestätigungsnachricht.
Die entfernte Antworteinheit nimmt einen ersten Modus oder Status
beim Eingang einer Antwort durch einen Benutzer an. Die entfernte
Antworteinheit fährt
fort, eine Datennachricht zu übertragen,
wenn sie ihr eigenes Adressenwort empfängt, bis die zentrale Steuereinheit
eine Bestätigungsnachricht
zu der übertragenden
Antworteinheit überträgt. Beim
Empfang der Bestätigungsnachricht
wechselt die entfernte Antworteinheit in einem zweiten ruhenden
Status oder Modus. Während
ein solches System zuverlässig
und schnell ist, besitzt es dennoch Nachteile. Um Adressenwörter schnell
und zuverlässig
von der Basiseinheit zu den Antworteinheiten zu übertragen, sowie Antwortdaten von
den Antworteinheiten zu der Basisein heit, werden zwei Kommunikationskanäle, die
mit verschiedenen Frequenzen arbeiten, verwendet, so daß die Kommunikation
von der Basiseinheit zu den entfernten Antworteinheiten gleichzeitig
mit der Kommunikation von den entfernten Antworteinheiten mit der
Basiseinheit erfolgen kann. Getrennte Kommunikationskanäle erfordern
jedoch eine erhöhte
Bandbreite und sind nicht in allen Städten verfügbar. Außerdem ist das Datenformat
in meinem Patent starr und verwendet nicht mehr als ein Antwortzeichen
von dem Benutzer. Daher ist es begrenzt auf einer Antwort mit Ja/Nein
und auf Multiple Choice Fragen.
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Die
DE 43 21 801 offenbart eine
Vorrichtung zur drahtlosen Verbindung von Antworten von mehreren
Benutzern. Fragesignale werden zu Antworteinheiten gesendet, die
den Einheiten eine Antwort entlocken sollen, in die der Benutzer
einen bestimmten Code oder eine bestimmte Zahl eingegeben hat. Auf
diese Weise kann die Basisstation die Anzahl von Antworten bestimmen,
indem sie die Energie bzw. Leistung der Antwortsignale mißt, die
nach der Übertragung
jedes der Fragesignale empfangen werden. Es gibt keine Offenbarung
eines Basisdatenpakets, das aus mehreren Zeichen besteht, von denen
wenigstens ein Teil verschiedene Antworteinheiten betrifft.
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Es
wäre wünschenswert,
ein drahtloses Fernantwortsystem mit einer großen Anzahl von Fernantworteinheiten
mit einem einzigen Kommunikationskanal auf schnelle und zuverlässige Weise
zu betätigen.
Außerdem
ist es wünschenswert,
mehrere Fähigkeiten
bzw. Funktionen in einem drahtlosen Fernantwortsystem vorzusehen.
Beispielsweise wäre
es wünschenswert,
einem Benutzer wie einen Studenten eine Anzeige zukommen zu lassen,
ob eine gegebene Antwort richtig oder falsch ist. Außerdem ist
es wünschenswert,
in einer Fernantworteinheit außerdem
ein Mikrophon vorzusehen, um einem Benutzer die Möglichkeit
zu geben mit dem Instruktor eine Audiokommunikation anzufordern,
wobei die tatsächliche
Steuerung des Audiokanals in der Hand des Instruktors verbleibt.
Es wäre
auch wünschenswert,
ein interakti veres System bereitzustellen, mit dem komplexe Nachrichten
auf individueller Basis an Studenten entsprechend der Richtigkeit
ihrer Antworten abgegeben werden können. Wünschenswert wäre es ferner,
Studienantworten zu sammeln, die eine Mehrfachzeichenlänge anstelle
von Einfachzeichenantworten haben. Es wäre ferner wünschenswert, wirksam große Textblöcke und
anderen Computercode von einer Zentraleinheit zu den entfernten Antworteinheiten
herunter zu laden.
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein drahtloses Fernantwortsystem
anzugeben, das eine erheblich verbesserte Flexibilität und Funktionalität gegenüber herkömmlichen
Systemen hat.
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein drahtloses Fernantwortsystem zum
Abfragen bzw. Sammeln von Antworten von mehreren Benutzern an einer
Basiseinheit vor, die von den Benutzern in mehrere Fernantworteinheiten
eingegeben sind, wobei jeder Benutzer mit einer Antworteinheit versehen
ist. Die Basiseinheit überträgt. ein
Basisdatenpaket über eine
drahtlose Kommunikationsverbindung zu der Mehrzahl von Fernantworteinheiten,
die das Basispaket dekodieren und in einen Speicher an jeder Antworteinheit
einen Teil des decodierten Basispakets laden. Jede Antworteinheit überprüft die Zeichen,
die in den Speicher geladen sind, und bestimmt jedes Zeichen in
dem Teil des dekodierten Basispakets, der die bestimmte Antworteinheit
betrifft. Jede Fernantworteinheit verarbeitet dann jedes Zeichen,
das zu dieser bestimmten Antworteinheit gehört. Dies kann einschließen, ohne
beschränkend
zu sein, das Assemblieren und Übertragen
eines Antwortdatenpakets über
eine drahtlose Kommunikationsverbindung von dieser bestimmten Antworteinheit
zu der Basiseinheit. Das Antwortdatenpaket enthält jede Antwort, die von dem
Benutzer eingegeben ist.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält der Teil des decodierten
Basispakets, der in den Speicher jeder Fernantworteinheit geladen
ist, meh rere Zeichen, die jeweils eine andere Antworteinheit betreffen.
Die mehreren Zeichen können
Bestätigungszeichen
einschließen,
um anzuzeigen, daß eine
gültige
Antwort zuvor von der bestimmten Antworteinheit empfangen wurde.
Die mehreren Zeichen können
außerdem
ein Fehlerfreiheitzeichen bzw. Korrektzeichen enthalten, das anzeigt,
ob eine zuvor empfangene Antwort eine korrekte Antwort in einem Antwortschlüssel trifft.
Die bestimmte Antworteinheit kann auf verschiedene Arten auf das
Korrektzeichen antworten. Es kann nur eine Anzeige an den Benutzer
abgeben, daß eine
korrekte oder unkorrekte Antwort empfangen wurde. Alternativ kann
der Teil des decodierten Basisdatenpakets, der in den Speicher jeder
Fernantworteinheit geladen ist, mehrere Zeichen enthalten, die global
alle Antworteinheiten oder eine Gruppe betreffen. Auf diese Weise
zeigt eine bestimmte Antworteinheit eine erste Nachricht an, die
in den globalen Zeichen enthalten ist, als Reaktion auf einen vorgegebenen
Wert des Korrektzeichens, das diese bestimmte Antworteinheit betrifft,
und zeigt eine zweite Nachricht an, die in den globalen Zeichen enthalten
ist, als Reaktion auf einen anderen Wert des Korrektzeichens, der
diese bestimmte Antworteinheit betrifft.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Fernantworteinheiten
vorteilhafterweise in Gruppen unterteilt sein, und der Teil des
decodierten Basisdatenpakts, der in den Speicher jeder Fernantworteinheit
geladen ist, kann eine Bestimmung einer Gruppe von Antworteinheiten
enthalten, die die einzelnen Zeichen betreffen. Das decodierte Basisdatenpaket
kann ferner eine Bezeichnung enthalten, welche Gruppe der Fernantworteinheiten
ein Antwortdatenpaket als Reaktion auf die bestimmte Basisdatenpaketübertragung übertragen
soll. Auf diese Weise kann eine Gruppe von Antworteinheiten individuell
zugeschnittene Nachrichten in demselben Basisdatenpaket empfangen,
das eine andere Gruppe von Antworteinheiten auffordert, ihre Antwortdatenpakete
zu übertragen.
Der Teil des codierten Basisdatenpakets, der in den Speicher jeder
Fernantworteinheit geladen ist, kann ferner mehrere Zeichen enthalten,
die global alle Antworteinheiten betreffen. Diese glo balen Zeichen
können
in dem Speicher bei jeder Antworteinheit zu jedem gewünschten
Zweck gespeichert werden, beispielsweise als Operationscode für die Mikrocomputer,
die jede Antworteinheit verarbeiten. Auf diese Weise können der
Operationscode und andere Daten für die Fernantworteinheiten von
der Basiseinheit herunter geladen werden, ohne einen physikalischen
Zugang zu den Fernantworteinheiten zu erfordern, um ROM-Einrichtungen
oder dergleichen auszutauschen.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Basisdatenpaket eine
Bestimmung einer gewünschten
Antwortlänge
von den Antworteinheiten enthalten. Jede Antworteinheit antwortet
auf diese Bestimmung durch Assemblieren ihres Antwortdatenpakets,
um die gewünschte
Anzahl von Zeichen zu umfassen, die angegeben ist, um die gewünschte Antwortlänge bereitzustellen.
Auf diese Weise sind die Antworteinheiten in der Lage, Antworten
zu gegen, die aus mehr als einem Zeichen bestehen, wobei dennoch
die gesamte Befragungszeit nicht länger als notwendig ist, um
alle Antworten abzufragen bzw. zu sammeln. Zusätzlich zu dem Assemblieren
eines Antwortdatenpakets einschließlich jeder von dem Benutzer
eingegebenen Antwort kann die Fernantworteinheit ein Nulldatenpaket
assemblieren, das als Reaktion auf eine Basisdatenpaketübertragung übertragen
wird, selbst wenn ein Benutzer keine Antwort eingegeben hat. Hierdurch
kann die Basiseinheit eine Untersuchung aller Antworteinheiten durchführen, um
sicherzustellen, daß alle
Antworteinheiten antworten können,
ohne daß hierzu
eine Antwort eingegeben werden muß.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Basisdatenpakete
und Antwortdatenpakete nach einer einzigen Technik codiert und decodiert.
Die Werte eines jeden Bit werden als ein Zeitintervall über wenigstens
einen Zyklus einer periodischen Wellenform codiert, in dem die Zeitperiode
entweder zwischen aufeinander folgenden steigenden Flanken oder
zwischen aufeinander folgenden fallenden Flanken der periodischen
Wellenform vari iert wird. Somit kann die Zeitspanne zwischen steigenden
Flanken oder zwischen fallenden Flanken von aufeinander folgenden
Wellenformen eines übertragenen
Signals variiert werden, um jeden Wert eines jeden Bit zu codieren.
Das Decodieren wird ausgeführt,
indem die Zeitintervalle zwischen den steigenden Flanken oder zwischen
den fallenden Flanken aufeinander folgender Wellenformen gemessen
werden. In einer bevorzugten Form wird bestimmt, ob jedes gemessene
Zeitintervall in eine von wenigstens zwei verschiedenen, nicht überlappenden
Zeitspannen fällt,
um einen Wert eines jeden Bit zu bestimmen. Wenn ein gemessenes
Zeitintervall nicht in einen der präzisen Bereiche fällt, wird
es nicht berücksichtigt,
und das gesamte Datenpaket wird ignoriert. Auf diese Weise ist die
Datenübertragung
außerordentlich
zuverlässig,
da jedes decodierte Bit nur dann akzeptiert wird, wenn sein gemessenes
Zeitintervall präzise
in einen vorgegebenen Bereich paßt. Da die Daten unter Verwendung
eines variablen Zeitintervalls codiert werden, variiert die Zeitdauer
des codierten Pakets als eine Funktion des Wertes der jeweiligen
Bits, aus denen das Paket besteht. Um das Erfordernis zu vermeiden,
ein ausreichendes Zeitfenster zur Verfügung zu stellen, um die Worst-Case-Möglichkeit
aufnehmen zu können,
in denen die Bits, aus denen das Paket besteht, die längste Periodencodierung
haben, wird der Inhalt jedes Pakets vor dem Codieren daraufhin überprüft, ob die
Mehrzahl der Bits mit der größten Länge codiert
würden.
Falls dies so ist, werden die Bits invertiert, so daß sie gemäß einer
kürzeren
Länge codiert
werden, und eine Anzeige, der Inversion wird mit dem übertragenen Datenpaket
abgegeben, um eine korrekte Dekodierung an der empfangenden Einheit
sicherzustellen.
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Das
Verfahren und das System der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen 1 und
23 definiert. Einige bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das
Verfahren kann die Bestimmung enthalten, ob jedes gemessene Zeitintervall
in einen von wenigstens zwei bestimmten, nicht überlappenden Zeitbereichen
fällt,
um einen Wert eines jeden Bits zu decodieren.
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Eine Übertragung
wird bevorzugt ignoriert, wenn wenigstens eines der gemessenen Zeitintervalle
nicht in einen der Zeitbereiche fällt, Bevorzugt ist diese Charakteristik
eine Anzahl von Zeichen, die das Antwortdatenpaket bilden, wobei
die Datenantwortpaketlänge
mit dem Basisdatenpaket gesteuert wird.
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Das
Basisdatenpaket enthält
bevorzugt eine Bestimmung einer Charakteristik des Basisdatenpakets.
In diesem Falle kann die Charakteristik des Basisdatenpakets eine
Anzahl von Zeichen sein, die das Basisdatenpaket bilden.
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Alternativ
enthält
das Verfahren eine einzige Identifikation für jede der Antworteinheiten
und das Bestimmen jeder der Antworteinheiten in einem Antwortintervall,
das dem Basisdatenpaket als eine Funktion der Charakteristik des
Basisdatenpakets und der einzigen Identifikation dieser Antworteinheit folgt,
Bevorzugt sind die Fernantworteinheiten in mehrere Gruppen unterteilt,
wobei das Basisdatenpaket eine Bestimmung einer Gruppe von Antworteinheiten
enthält,
die auf das Basisdatenpaket antworten, Die Übertragung eines Antwortdatenpakets
schließt
bevorzugt die Übertragung
eines Null-Antwortdatenpaketes ein, wenn ein Benutzer keine Antwort
eingegeben hat.
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Diese
und andere Gegenstände,
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines drahtlosen Fernantwortsystems gemäß der Erfindung;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Systemsteuereinrichtung und einer Fernantworteinheit;
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3 stellt
ein Kodierungsschema gemäß der Erfindung
dar;
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4 stellt ein Dekodierungsschema gemäß der Erfindung
dar;
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5 stellt
die Struktur eines Basisdatenpakets dar;
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6 stellt
die Struktur eines Antwortdatenpakets dar;
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7 ist
ein Flußdiagramm
der Systemsteuereinrichtung;
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8 ist
ein Flußdiagramm
einer Fernantworteinheit;
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9 ist
ein Flußdiagramm
der Übertragungsdatenfunktion
der Systemsteuereinrichtung;
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10 ist
ein Flußdiagramm
der Empfangsdatenfunktion der Systemsteuereinrichtung;
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11 ist
ein Flußdiagramm
der Übertragungsdatenfunktion
der Fernsteuereinheiten;
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12 ist
ein Flußdiagramm
der Empfangsdatenfunktion der Fernsteuereinheiten;
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13 ist
ein Blockdiagramm eines Transceivers, der bei der vorliegenden Erfindung
nützlich ist,
und
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14 ist
ein Flußdiagramm
eines Verfahrens der effizienten Übertragung großer Datenblocks zu
den Fernantworteinheiten.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen und die dargestellten Ausführungsformen
enthält
ein drahtloses Fernantwortsystem 20 eine Instruktorbasisstation oder
Basiseinheit 22 und mehrere Fernantworteinheiten 24 (1).
Die Basis 22 enthält
eine Systemsteuereinheit 26 mit einer Übertragungs- und Empfangs antenne 28,
die eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit den Übertragungs-
und Empfangsantennen 30 einer jeden Fernantworteinheit 24 bildet.
Die Basiseinheit 22 enthält ferner einen Personalcomputer 32,
mit dem ein Instruktor über
einen verdrahteten Verbindungskanal, wie einen Serienkanal 34,
Befehle an die Systemsteuereinrichtung 26 abgeben kann.
Der Personalcomputer 32 kann eine Betriebssoftware enthalten,
die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, um die von den
Fernantworteinheiten 24 empfangenen Antworten mit einem Antwortschlüssel zu
vergleichen, um korrekte Antworten jedes Studenten zu zählen und
statistische Analysen etc. durchzuführen. Die Basiseinheit 22 kann
außerdem über Telefonleitungen
oder dergleichen mit einem zentralen Steuerbereich (nicht dargestellt)
verbunden sein, der seinerseits mit mehreren Basiseinheiten 22 in
Verbindung stehen kann. Dies ermöglicht
es, daß der
Instruktor bzw. Lehrer sich in einer geographischen Entfernung von
dem Klassenraum oder Testraum befinden kann und wenigstens über seine
Stimme und Datenverbindung mit dem Raum in Verbindung steht, in
dem jede Basiseinheit 2 angeordnet ist.
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Jede
Fernantworteinheit 24 enthält eine Eingabeeinrichtung
wie eine Tastatur 36, um Benutzerantworten zu empfangen,
und ein Display 38 um Antworten anzuzeigen, die in die
Tastatur 36 eingegeben werden, sowie Informationen, die
von der Basiseinheit 22 auf unten beschriebene Weise übertragen
werden. In dem dargestellten Beispiel haben die Fernantworteinheiten 24.
und die Systemsteuereinrichtung 26 im wesentlichen dieselbe
Hardware-Architektur
(2). Die Systemsteuereinrichtung 26 enthält einen
ersten Mikroprozessor oder Mikrocomputer, der serielle Kommunikation über den
Kanal 34 von dem Computer 32 empfängt. Der
Mikrocomputer 40 tauscht die Datensignale über einen
Bus 39 aus, der sich zu einem RF Transceiver 42 erstreckt.
Ein Strommanagementkreis 44 aktiviert unter der Steuerung
des Mikrocomputers 40 den Übertragungsschaltkreis der
RF Transceiver 42 über
eine Leitung 43 nur dann, wenn es Zeit ist, ein Datenpaket
zu übertragen.
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Eine
Tastatur 36 und ein LED- oder LCD-Display 38 stellen
die jeweiligen Input- und Output-Funktionen für den Mikrocomputer dar.
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Auf
gleiche Weise enthält
die Fernantworteinheit 24 einen Mikrocomputer 40', der eine Input-Output-Verbindung über einen
Bus 39' mit
einem RF Transceiver 42' hat,
der Signale über
eine Antenne 30 überträgt und empfängt. Ein
Strommanagementkreis 44' aktiviert
den Übertragungsschaltkreis des
RF Transceivers 42' über eine
Leitung 43' nur, wenn
eine Übertragung
auftreten soll. Eine Tastatur 36' und ein Display 38' stellen die
Input/Output-Funktionen
für den
Mikrocomputer 40' dar.
Jede Einheit 24 enthält
ein Mikrophon 46, das mit. einer Audioübertragungseinrichtung 47a verbunden
ist, die ihrerseits durch eine Audiokommunikationsverbindung, die durch
die Antenne 48a, 48b gebildet ist, mit einem Audioempfänger 47b in
der Systemsteuereinrichtung 26 verbunden ist. Dies ermdglicht
eine Stimmenkommunikation von einem Benutzer der Antworteinheit mit
dem Instruktor. Wenn der Instruktor entfernt von der Systemsteuereinrichtung 26 ist,
benutzt die Audioverbindung eine Telefonleitung, die bei 49 dargestellt
ist. Die Audiokommunikationsverbindung ist an der Systemsteuereinrichtung 26 und
der Antworteinheit 24 durch Aktivierung der Übertragungseinrichtung 47a und
des Empfängers 47b unter
der Steuerung der Microcomputer 40, 40' nur als Reaktion
auf einen Befehl des Instruktors offen.
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In
der dargestellten Ausführungsform
sind die Microcomputer 40, 40' jeweils ein 8-Bit Mikroprozessor,
der von Mikrochip Technology unter der Modellnummer PIC 17C42 vertrieben
wird und einen 2K Byte internen ROM zur Steuerprogramm-Speicherung
hat, einen internen 256 Byte Read-and-Write-Speicher und 128 Bytes eines externen
elektrisch löschbaren
ROM. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die RF Transceiver 42, 42' Frequenz-modulierte,
akustische Oberflächenwellenresonatoreinrichtungen,
die bei einer mittleren Bandfrequenz von 418 MHz übertragen
und empfangen können.
Der Empfangsschaltkreis enthält
eine Bandpaßzwischenfrequenzstu fe
und einen Phasenregelkreisdetektor. Ein solcher Transceiver ist
kommerziell von Radiometrix Ltd., Großbritannien, unter der Modellnummer
BIM-418-F erhältlich.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
arbeitet der RF-Transceiver 42, 42' auf einer Frequenz in dem Band
von 902 bis 928 MHz (13). Der Transceiver 42, 42' enthält einen
Empfangsabschnitt, der aus einem RF-Verstärker 200 und einem
Mixer 202 besteht, der mit einem 904.3 MHz Signal von einem
lokalen Oszillator 210 versehen wird, um ein mittleres
Frequenzsignal (IF) von 10,7 MHz abzugeben. Das IF-Signal wird von
dem IF-Verstärker 204 verstärkt und
einem Detektor und Datenteiler 206 zugeführt, der
Datensignale produziert, die mit einem Mikroprozessor 208 kompatibel sind.
Der Mikroprozessor 208 ist durch Datenleitungen 39, 39' mit dem jeweiligen
Mikrocomputer 40, 40' verbunden. Der Transceiver 42, 42' enthält außerdem einen Übertragungsabschnitt,
der einen lokalen Oszillator 210 enthält, der durch einen Datenoutput des
Mikroprozessors 208 und einen Stromverstärker 212 moduliert
wird, dessen Ausgang mit der Antenne 28, 30 verbunden
ist. Der lokale Oszillator 201 wird von einem Phasenregelkreisfrequenzsynthesizer 214 stabilisiert,
der ein Referenzsignal von 6.3 MHz von einer Frequenzreferenz 216 enthält. Der
Stromverstärker 212 wird
von einem Festkörperstromschalter 220 ein-
und ausgeschaltet, der von einem Festkörperschalter 218 unter
der Steuerung der Strommanagementkreise 44, 44' durch Leitungen 43, 43' betätigt wird.
Alle Schaltkreiskomponenten, die den Transceiver 42, 42' bilden, sind
aus zahlreichen kommerziellen Quellen erhältlich.
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Die
Tastatur 36, 36' der
dargestellten Ausführungsform
ist eine kommerziell erhältliche
10-Finger-Membranschalttafel, die von Spektra Symbol Company of
Salt Lake City, Utah, vermarktet wird. Es versteht sich, daß die Eingabeeinrichtung 36 nicht auf
eine Tastatur begrenzt ist, sondern es kann sich auch um eine Spracherkennungseinrichtung,
ein Digitizer-Pad, eine alpha numerische Tastatur oder um andere
Einrichtungen handeln, die Eingaben eines Benutzers empfangen können. In
der dargestellten Ausführungsform
ist das Display 38, 38' ein kommerziell erhältliches
24-Zeichen 2-Leitungsdisplay.
Ein solches Display wird von Optrex Company of Japan unter der Modellnummer
DMC 24227 vermarktet. Die FM Kommunikationsverbindung zwischen
der Basiseinheit 22 und den Fernantworteinheiten 24 ist
ein Halb-Duplex-Kanal, in dem ein Basisdatenpaket 50 von
der Systemsteuereinrichtung 26 zu allen Fernantworteinheiten 24 übertragen
wird, und die Antwortdatenpakete 52 werden von jeder Tastatur 24 einzeln
innerhalb eines Zeitschlitzes zu der Systemsteuereinrichtung 26 übertragen,
der jeder Fernantworteinheit zugeordnet ist. Wie aus der nachfolgenden
Diskussion näher
ersichtlich ist, haben das Basisdatenpaket und das Antwortdatenpaket 52 dieselbe
grundsätzliche
Struktur.
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Das
Basisdatenpaket 50 und das Antwortdatenpaket 52 enthalten
jeweils eine Präambel 54, 54', die aus neun
Bytes von 55 hex besteht, die die Übertragung als ein Datenpaket
(5 und 6) identifiziert. Der Inhalt
der Präambel
ist ausreichend bestimmt, um eine falsche Erkennung von verschiedenen
EMI Quellen auszuschließen.
Der Präambel 54, 54' folgt ein Sync
Byte 56, 56',
das eine Zeitmarkierung bereitstellt, damit die Empfangseinheiten
in ihren Antwortintervallen koordiniert werden können. Der restliche Teil eines
jeden Datenpaktes 50, 52 besteht aus einem HEADER 58, 58', einer MES-SAGE 60, 60' und einem CHECKSUM 62, 62'. HEADER 58 kann
ein Ein-Byte-Antwortzeichenfeld 59 enthalten, das
identifiziert, welche von 5 Gruppen der Fernantworteinheiten 24 ein
Antwortdatenpaket in Reaktion auf dieses Basisdatenpaket übertragen
soll. Für
große
Gruppen von Antworteinheiten, beispielsweise 250 Einheiten, ist
es zweckmäßig, die
Einheiten in Gruppen von beispielsweise 50 Einheiten zu unterteilen.
Dies gibt dem System eine Flexibilität beim Einsatz von verschiedenen
Zahlen von Antworteinheiten, in dem die Antwortintervalle für Phantomantworteinheiten
eliminiert werden. Das Antwortzeichenfeld 58' enthält ein Null-Zeichen, um das
Datenpaket als ein Antwortdatenpaket 52 zu identifizieren.
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HEADER
oder Paketkopf 58 kann zusätzlich ein Antwortlängenbyte 72 enthalten,
das die Fernantworteinheiten über
die Anzahl von Zeichen informiert, um das MESSAGE-Feld bzw. Botschaftfeld 60' einzuschließen. Dies
ermöglicht
die Übertragung
von Antworten, die länger
sind als ein einziges Zeichen unter der Steuerung der Basiseinheit.
HEADER 58 kann zusätzlich
ein Basispaketlängenfeld
enthalten, um die Fernantworteinheiten über die Anzahl der Zeichen
in dem Basisdatenpaket 50 zu instruieren. Dies ermöglicht die Übertragung
von Nachrichten verschiedener Länge
global an alle Antworteinheiten in einem globalen MESSAGE-Feld 76.
MESSAGE-Feld 60 enthält
eine Gruppe von Zeichen 64, 66, 68 und 70,
die individuelle die bestimmten Antworteinheiten betreffen. Die
Daten in dem MESSAGE-Feld sind so strukturiert, daß jede Fernantworteinheit
in der Lage ist, zu identifizieren, welches Zeichen oder welche Zeichen
zu dieser Einheit gehören.
Jedoch wird der gesamte Inhalt der MESSAGE 60 von allen
Fernantworteinheiten empfangen und in deren Speicher geladen. Jede
einzelne Fernantworteinheit prüft
die Zeichenspeicherstelle oder Speicherstellen, die der bestimmten
Einheit zugeordnet ist, und antwortet auf den Wert des Zeichens
an der bestimmten Speicherstelle.
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Das
MESSAGE-Feld 60 enthält
eine Datenstruktur des Bestätigungs-Bytefeldes 64,
das jeder Fernantworteinheit anzeigt, zu welcher jedes Byte gehört, ob das
vorige Datenantwortpaket, das von dieser Einheit übertragen
wurde, an der Systemsteuereinrichtung 26 gültig empfangen
ist. Ein Feld von korrekt/inkorrekt Flag-Bits bzw. Merker-Bits identifiziert
jeder Fernantworteinheit, ob die Antwort, die in dem vorigen Antwortdatenpaket
von dem Benutzer eingegeben wurde, korrekt oder inkorrekt war. Der Wert
des korrekt/inkorrekt Flag-Bits wird von dem Computer 32 festgesetzt
durch Vergleich der empfangenen Antworten mit einem Korrektantwortschlüssel.
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Das
MESSAGE-Feld 60 enthält
außerdem Mike-Steuerbits 68.
Jedes Mike-Steuerbit 68 kann von
dem Instruktor 62 über
den Computer 32 festgesetzt werden als Reaktion auf einen
Benutzer, der eine Audiokommunikation mit dem Instruktor durch Eingabe
einer definierten Antwort in die Tastatur 36 fordert. Jedes
Mike-Steuerbit 68 ist einer bestimmten Fernantworteinheit
in einer Gruppe von Fernantworteinheiten zugeordnet und wird, wenn
gesetzt, von dem Microcomputer 40' verarbeitet. In Antwort auf ein
Mike-Steuerbit betätigt
der Microcomputer 40' den
Audiotransmitter 47 für
diese bestimmte Fernantworteinheit, um eine Einweg-Audiokommunikation
von dem Ferneinheitbenutzer mit dem Instruktor über den Audioempfänger 47b in
der. Systemsteuereinrichtung 26 und einen Sender zu der Host-Stelle über eine
Telefonleitung 49 zu ermöglichen.
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Das
MESSAGE-Feld 60 enthält
außerdem ein
Gruppenidentitätsbyte 70,
das einen Wert zwischen 1 und 5 annehmen kann. Das Gruppenidentitätsbyte bestimmt,
welche der Gruppen der Fernantworteinheiten 24 von dem
MES-SAGE-Feld 60 betroffen
ist. Die Werte des Gruppenidentitäts-Bytes 70 und des
MESSAGE-Feldes 60 können
vorteilhafterweise auf eine andere Gruppe als das Antwortbyte 59 in
dem HEADER 58 gesetzt werden. Beispielsweise kann das Basisdatenpaket 50 das
MESSAGE-Gruppenidentitätsbyte 70 an
der ersten Gruppe (Gruppe 1) setzen und das Antwortbyte 58 an
einer folgenden Gruppe (Gruppe 2), wodurch die Gruppe, die vorher durch Übertragung
eines Antwortdatenpakets antwortete, während einer nachfolgenden Übertragung bestätigt werden
kann, um den Transceiver für
die Fernantworteinheit abzuschalten, die zuvor ein Antwortdatenpaket übertragen
hat, das von der Basiseinheit gültig
empfangen wurde.
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Das
MESSAGE-Feld 60 kann zusätzlich ein globales MESSAGE-Feld 76 enthalten,
das Zeichen enthält,
die global alle Fernantworteinheiten 24 oder eine Gruppe
davon betreffen. Eine Anwendung des globalen MESSAGE-Feldes 76 besteht
darin, den Operationscode für
jeden Microcomputer 40' herunter
zu laden. Dies vermeidet das Erfordernis von Hardware-Modifikationen, um
die Operationssoftware jeder Fernantworteinheit 24 hochzurüsten. Eine andere
Anwendung für
das globale MESSAGE-Feld besteht in der Konjunktion mit den korrekt/inkorrekt Flag-Bits 66.
Zwei oder mehr Nachrichten können
in dem globalen MESSAGE-Feld 76 enthalten sein, wobei die
Microcomputer 40' programmiert
sind, um eine der Nachrichten auf dem Display 38 auszulesen, wenn
das korrekt/inkorrekt Flag-Bit 66 einen vorgegebenen Wert
hat, und eine andere Nachricht auszulesen, wenn das Flag-Bit einen
anderen Wert hat. Auf diese Weise kann der Student eingehender über unkorrekte
Antworten informiert werden. In der dargestellten Ausführung hat
das globale MESSAGE-Feld 76 eine Kapazität von 200
Zeichen. Längere
Code-Ketten können
an jedem Microcomputer 40 durch eine Serie von Übertragungen
herunter geladen werden.
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CHECKSUM 62, 62' stellt ein
Fehlererfassungsbyte am Ende jedes Basisdatenpakets oder Antwortdatenpakets
bereit. Dieses Byte ist auf den Wert des am wenigsten signifikanten
Byte der Summe aller Bytes in dem jeweiligen Datenpaket gesetzt, um
sicher zu stellen, daß ein
gültiger
Empfang des Paketes bewirkt wird, wie dies dem Fachmann bekannt
ist.
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Das
Antwortdatenpaket 52 enthält die Antwortnachricht oder
Tastendruckzeichen in dem Messagefeld 60'. In einer Ausführungsform ist die Antwort
des Messagefeldes 60' ein
einziges Zeichen, das einen einzigen Tastendruck produziert, der
mit der Tastatur 36 eingegeben wird. Alternativ kann die Antwort
in dem Messagefeld 60 eine Mehrzeichenlänge haben, wobei die Anzahl
der Zeichen durch das Antwortlängenbyte 72 fixiert
oder bestimmt ist. Hierdurch kann die Systemsteuereinrichtung 26 die Länge der
Antwort von dem Antwortdatenpaket 52 steuern. Der Mikrocomputer 40' jeder Fernantworteinheit 24 antwortet
auf den Wert, der in dem Antwortlängenbyte 72 gesetzt
ist, durch Assemblieren des Antwortdatenpakets 52 mit der
gewünschten Anzahl
von Zeichen, die durch das Antwortlängenbyte 72 ange zeigt
wird. Auf diese Weise können
Antworten, die aus Mehrzeichenwörtern
bestehen, durch das Fernantwortsystem 20 gesammelt werden.
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In
einer weiteren alternativen Ausführung konfiguriert
der Microcomputer 40 das Antwortdatenpaket 52 einschließlich eines
Null-Eingangs in dem Messagefeld 60', wenn der Benutzer nicht mit der Tastatur 36 eine
Antwort eingegeben hat. Wenn ein solches Null-Antwortdatenpaket
verwendet wird, überträgt jede
Antworteinheit 24 ein Antwortdatenpaket als Reaktion auf
jedes Basisdatenpaket, das von der Basiseinheit übertragen wurde, unabhängig davon,
ob ein Benutzer eine Antwort eingegeben hat oder nicht. Auf diese
Weise kann eine Basiseinheit eine Untersuchung jeder Ferneinheit
durchführen, um
zu bestimmen, ob sich die Ferneinheit innerhalb eines nicht störenden Kommunikationsbereichs
der Basiseinheit befindet.
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Jeder
Fernantworteinheit 24 ist eine einzigartige Identifikationszahl
oder Adresse. zugeordnet. Jede Fernantworteinheit kann auch einer
der mehreren Gruppen zugeordnet sein, die in dem dargestellten Beispiel
als Gruppen 1 bis 5 bezeichnet sind. Die Identifikationszahl
oder Gruppenzahl ist in einen Antworteinheitsspeicher aufgenommen.
Beim Empfang und Decodieren eines Basisdatenpakets 50 bestimmt
jede Fernantworteinheit durch Berechnung das dem Zeitintervall folgende
Sync-byte bzw. Synchronisierungsbyte 56, wenn geantwortet
werden soll. Diese Berechnung basiert auf der Position, die die
Identifizierungsnummer für
diese Fernantworteinheit in, ihrer Gruppe einnimmt, sowie auf dem
Wert des; Basisdatenpaketlängenbyte 74 und
dem Antwortlängenbyte 72.
Wenn kein Basisdatenpaketlängenbyte
oder Antwortlängenbyte
verwendet wird, wird ein Vorgabewert benutzt.
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Wie
oben erwähnt,
sind das Basisdatenpaket 50 und das Antwortdatenpaket 52 an
der jeweiligen Systemsteuereinheit 26 und der Fernantworteinheit 24 assembliert
und an dem RF-Transceiver 42, 42 frequenzmoduliert.
Die empfangene FM-Übertragung
wird von dem RF-Transceiver 42, 42' der empfan genden Einheit empfangen,
frequenzreduziert und erfasst. Das erfasste Signal hat eine analoge Wellenform
mit Spitzen und Tälern,
die im wesentlichen mit dem übertragenen
Datenpaket übereinstimmen.
Das analoge Signal, das von dem Detektor erzeugt wird, wird von
einem Datenslicer (nicht dargestellt) weiter verarbeitet, das eine
Wellenform hervorruft, die besser definierte steigende und fallende Punkte
hat sowie eine Amplitude, die für
die Verarbeitung durch den Mikroprozessor 40, 40 geeignet
ist. Der. Mikroprozessor 40, 40' führt den abschließenden Schritt
in dem Decodierungsprozess durch, durch Ansprechen auf die ansteigenden
Flanken des Datenstroms von dem RF-Transceiver 42, 42', um die 0-Wert-Bits
und die 1-Wert-Bits auf eine Weise zu identifizieren, die nun beschrieben
wird.
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Jedes
Bit des Basisdatenpakets und des Antwortdatenpakets wird wie folgt
kodiert und dekodiert. Ein 0-Bit 80 besteht aus einem ganzen
Zyklus einer quadratischen bzw. rechteckigen Welle, gemessen von
einer ansteigenden Flanke 82 zu der nachfolgenden ansteigenden
Flanke 82 (3). Alternativ könnte der
Wellenformzyklus gemessen werden von der fallenden Flanke 84 zu,
der nächsten
fallenden Flanke (nicht dargestellt). Der Vorteil dieser Kodierungstechnik
besteht darin, daß das
Intervall zwischen ansteigenden Flanken oder alternativ zwischen
fallenden Flanken eines übertragenen
Datenimpulses ausnehmend konstant ist, während das Intervall zwischen
einer ansteigenden Flanke 82 und einer nachfolgenden fallenden
Flanke 84 ziernlich inkonsistent ist und Umgebungseffekten
unterliegt wie einer Signalstärke
und Temperatur. Die Länge
L0 des 0-Bit wird bei einem vorbestimmten Zeitintervall durch den
Mikroprozessor 40, 40' kodiert, der einen Output mit
einer bestimmten Wiederholungsgeschwindigkeit hin- und herschaltet,
um die 0-Bits zu erzeugen. Ein 1-Bit 86 wird von seiner
vorderen Flanke 88 bis zu der vorderen Flanke 88 der
nachfolgenden Wellenform definiert. Der Wellenformzyklus hat ein
Zeitintervall L1 das viel kleiner ist als das Intervall L0 für das 0-Bit 80.
Dies wird bewerkstelligt durch Erzeugen des 1-Bits durch den Mikroprozessor 40, 40', der seine
Outputs mit seiner vorbestimm ten Frequenz hin- und herschaltet,
die höher
ist als diejenige, die zur Erzeugung des 0-Bit 80 verwendet
wird. Es versteht sich, daß die
obige Beschreibung dahingehend beliebig ist, ob das 0-Bit oder das
1-Bit mit einer längeren
Wellenform kodiert wird, wobei das 1-Bit mit einer Länge L0 und
ein 0-Bit. mit einer Länge
L1 kodiert werden können.
Es liegt außerdem
im Rahmen der Erfindung, daß ein
Bit für
mehrere komplette Wellenformen der quadratischen bzw. rechteckigen Welle
kodiert werden könnte.
Die Dauer eines Intervalls L0, L1 startet und endet jedoch an den
vorderen Flanken oder alternativ den hinteren Flanken jeder Wellenform,
In dem dargestellten Beispiel ist L0 185 Mikrosekunden und L1 ist
90 Mikrosekunden.
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Da
die Daten unter Verwendung eines variablen Zeitintervalls kodiert
sind, variiert das kodierte Paket in der Zeitdauer als eine Funktion
des Wertes der jeweiligen Bits 81, die das Paket (3)
bilden. Um zu vermeiden, daß ein
ausreichend großes
Zeitfenster für
die Worst-Case Möglichkeit
zur Verfügung gestellt
werden muß,
werden die Daten 81 vor dem Kodieren überprüft, um zu bestimmen, ob die
Mehrheit der Bits, in diesem Falle 0, entsprechend der größten Länge kodiert
würde.
In der Darstellung der 3 würde die erforderliche Dauer
zur Übertragung der
Daten 81 überaus
lang, wenn das 0-Bit
mit der größten Länge kodiert
würde.
Als Ergebnis werden die Daten 81 zu 81' umgewandelt,
wodurch sie hauptsächlich
aus 1-Bits bestehen, die mit einer kürzeren Zeitlänge kodiert
werden. Auf diese Weise ist das zur Übertragung der Daten 81 erforderliche
Längenintervall
niemals länger,
als es erforderlich wäre, ein
Datenwort zu übertragen,
das aus 50% seiner Bits besteht, die entsprechend der längsten Dauer kodiert
sind.
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Eine
Bit-Dekodiertechnik 90 ist in 4 dargestellt.
Der Microcomputer 40, 40' enthält einen inneren Zähler, der
die Intervalle zwischen den ansteigenden Flanken des Bit-Sliced
Datenstroms D zählt, der
von dem RF Transceiver 42, 42 kommt. Die Länge des
Intervalls, die durch die Mikrocomputerzählung definiert ist, wird dann
mit zwei getrennten, nicht überlappenden Bereichen
verglichen. Eine Zahl muß in
einen der Bereiche fallen, um als ein gültiges Bit decodiert zu werden:
Eine Bit-Anzahl 92 ist unter der Grenze eines der Intervalle,
und eine Bit-Anzahl von 94 ist größer als die Grenze desselben
Bereichs, Demnach würden
Zahlen 92 und 94 als ungültig bzw. unzulässig betrachtet,
wenn sie nicht in den anderen nicht überlappenden Bereich fallen,
wobei in diesem Fall die Zahl als entgegengesetztes Bit decodiert würde. Eine
Zahl 96, die in einen der Bereiche fällt, wird decodiert als ein
Bit, das durch diesen Bereich definiert ist. Da eine Bitzahl größer sein
muß als
das Minimum eines Bereichs und kleiner als das Maximum eines Bereichs,
um als ein gültiges
bzw. zulässiges
Bit decodiert zu werden, und die Bereiche sich nicht überlappen,
ist die Möglichkeit
einer irrtümlichen
Dekodierung eines Bit sehr klein. Jedes Bit, das irrtümlich dekodiert
wird, würde
wahrscheinlich durch die CHECKSUM Berechnung eliminiert, die auf
dem CHECKSUM Byte 62 ausgeführt wird. Wenn das empfangende
Modul eines der Bits nicht dekodieren kann oder wenn die CHECKSUM
Berechnung ungültig
ist, wird das gesamte empfangene Datenpaket beiseite gelassen und
die empfangende Einheit handelt nicht auf dieses Datenpaket hin.
Die Natur des Fernantwortsystems 20 ist jedoch so, daß nach dem Beiseitelassen
einer Übertragung
die empfangende Einheit vollständig
in der Lage ist, auf ein nachfolgendes Datenpaket zu antworten.
Sollte eine Fernantworteinheit bzgl. der Basiseinheit auf eine Weise
positioniert sein, daß eine
Kommunikation zwischen den zwei Einheiten wiederholt erfolglos ist,
muß die Fernantworteinheit
bezüglich
der Basiseinheit neu positioniert werden, um nützlich zu sein. Da gemäß der vorliegenden
Erfindung die Fernantworteinheit programmiert sein kann, ein Antwortdatenpaket
mit einer 0 MESSAGE 60' zu übertragen,
wenn ein Benutzer keine Antwort eingegeben hat, kann die Basiseinheit
den Instruktor darüber
informieren, daß die bestimmte
Fernantworteinheit außer
Betrieb oder anderweitig untätig
ist.
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Die
Systemsteuereinrichtung 26 enthält ein Steuerprogramm 100 (7).
Das Steuerprogramm 100 wird bei 102 initialisiert
durch Hochfahren der Steuereinrichtung 26. Eine Routine 104 überprüft, ob der
Personalcomputer 32 bei 106 Aufgaben formuliert
hat und antwortet auf jede formulierte Aufgabe. Das Programm 100 überträgt bei 108 ein
Basisdatenpaket 150 an alle Fernantworteinheiten 24.
Das Programm bildet dann eine Zeitverzögerung 110 der endgültigen Dauer,
damit die Fernantworteinheiten 24 ihre Antworten bilden
können.
Zu Beginn eines Intervalls 1 bei 112 empfängt die
Systemsteuereinrichtung 26 ein Antwortdatenpaket von der
ersten Tastatur, die zur Antwort bestimmt ist, dekodiert das Antwortdatenpaket
und leitet die dekodierten Daten zu dem Basispersonalcomputer 32 bei 114.
Das Programm schreitet dann zu dem nächsten Intervall bei 116 fort
und empfängt,
dekodiert und leitet das Antwortdatenpaket von der nächsten Tastatur
bei 118 zu dem Personalcomputer 32 weiter. Nachdem
alle Intervalle überprüft worden
sind, kehrt die Steuerung zu der Routine 104 zurück, um festzustellen,
ob eine neue Aufgabe bzw. Frage von dem Computer 32 angefordert
wird. Die Software in dem Computer 32 des Instruktors kann
eine Aufgabe für
die Systemsteuereinrichtung 26 formulieren, wiederholt
Basisdatenpakete zu übertragen,
bis gültige
bzw. zulässige
Antworten von allen Fernantworteinheiten empfangen werden, oder
für eine
bestimmte Anzahl von Zyklen oder eine bestimmte Zeitlänge. Dadurch
kann die Routine, die durch die Schritte 108 bis 118 definiert ist,
wiederholt unter den Instruktionen ausgeführt werden.
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Ein
Steuerprogramm 120 wird an jeder Fernantworteinheit wiederholt
ausgeführt
(8). Das Programm wird bei 122 durch Hochfahren
der Einheit initialisiert und wartet bei 124 auf den Empfang
eines Basisdatenpakets von der Systemsteuereinrichtung 26.
Wenn das Basisdatenpaket empfangen ist, überprüft die Fernantworteinheit die
Zeichen in dem HEADER-Feld 58, um festzustellen, ob diese bestimmte
Fernantworteinheit in der Gruppe ist, die durch den Gruppendesignator 59 zum
Antworten bestimmt ist, bei 126. Die bestimmte Fernantworteinheit prüft außerdem das
MESSAGE-Feld 60 und überprüft von dem
Gruppenidentitätsbyte 70,
ob der Inhalt des MESSAGE-Feldes
die Gruppe betrifft, deren Mitglied diese bestimmte Antworteinheit ist.
Jede Antworteinheit innerhalb der von dem Gruppenidentitätsbyte 70 bestimmten
Gruppe prüft
das Bestätigungsbitfeld 64,
das korrekt/inkorrekt FLAG-Bit 66 und Mike-Steuerbit 68,
das zu der bestimmten Einheit innerhalb der Gruppe gehört und antwortet
auf die Werte, die für
diese bestimmten Bits gesetzt sind. Wenn das Bestätigungsbitfeld 64 für diese
bestimmte Einheit gesetzt ist, hat die Systemsteuereinrichtung 26 zulässig das
vorherige Antwortdatenpaket empfangen, das von der bestimmten Antworteinheit
gesendet ist. Wenn das korrekt/inkorrekt Flag Bit bzw. Merkerbit 66 auf
korrekt gesetzt ist, kann der Mikroprozessor 40' einen „Korrekt-Indikator" oder einen „Unkorrekt-Indikator" (nicht dargestellt)
aufleuchten lassen oder eine bestimmte Anzeige auf dem Display 38 vorsehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann eine Korrekt-Anzeige dadurch erfolgen, daß nur das oberste horizontale
Segment eines Sieben-Segment-Displays des Display 38 aufleuchtet,
und die Unkorrekt-Anzeige könnte
das unterste horizontale Segment des Displays 38 leuchten
lassen oder umgekehrt. Alternativ kann der Microcomputer 40' auf einen Wert
des korrekt/unkorrekt Rag-Bit reagieren durch Anzeigen eines Teils
eines globalen MESSAGE-Feldes 76, das zu der korrekten
Antwort gehört,
oder eines anderen Teils des Global-MESSAGE-Feldes 76, der zu einer
unkorrekten Antwort gehört.
Falls das Mike-Control-Bit 68 für die bestimmte Fernantworteinheit
gesetzt ist, reagiert der Microcomputer 40' durch Betätigung des Audiotransmitters 47a,
um eine Einweg-Audiokommunikation zwischen dem Mikrophon 46' des Benutzers
und dem Instruktor zu ermöglichen.
Die Fernantworteinheit 24 antwortet außerdem auf das Antwortlängenbyte 72 und das
Basisdatenpaket Längenbyte 74,
um das geeignete Intervalltiming festzusetzen, wie oben beschrieben
ist. Wenn die Installationsaufgabe 126 abgeschlossen ist,
läuft ein
Intervalltimer bei 128 und die Steuerung wartet bei 130 auf
das geeignete Intervall für
diese bestimmte Antworteinheit zur Übertragung. Ein Antwortdatenpaket
wird bei 132 während
des geeigneten Intervalls übertragen.
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Die
Routine, für
diese Systemsteuereinrichtung 26 zum Setzen und Übertragen
eines Basisdatenpakets 108 ist außerdem in 9 dargestellt.
Das Steuerprogramm 100 initiiert eine Übertragung durch die Systemsteuereinrichtung 26 durch Übernahme jeder
Aufgabe, die von dem Personalcomputer 32 bei 104 gefordert
wird. Der Übertragungsteil
des RF-Transceivers 42 wird bei 134 betätigt. Die
Präambel 54 wird
bei 136 zu allen Fernantworteinheiten 24, übertragen,
um die Daten, die von dem RF-Transceiver 42, RF-Transceiver 42 sowie
jede Fernantworteinheit übertragen
sind, zu stabilisieren. Die Daten können stabilisiert werden, da
der Erfassungsabschnitt des RF-Transceivers ein endliches stabilisierendes
Zeitintervall hat. Das Sync Byte 56, HEADER- Paket 58,
MESSAGE-Paket 58 und CHECKSUM 62 werden bei 138 übertragen.
Die Übertragung
wird dann bei 140 abgestellt und ein Intervalltimer wird
bei 142 gestartet. Der Intervalltimer bringt die Antwortdatenpakete
von den Fernantworteinheiten 24 mit jeder bestimmten Antworteinheit
in Einklang, dekodiert die Pakete und macht die Informationen für den Personalcomputer 32 verfügbar.
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Die
Systemsteuereinrichtung 26 empfängt Tastaturdaten unter Steuerung
des Programms 100 durch wiederholte Übertragung des Basispakets
und Überwachung
nachfolgender Intervalle für
die Antwortdatenpakete von den Antworteinheiten (108, 110, 112, 116)
(10). Die empfangenden Antwortdatenpakete werden
dekodiert und die Daten zu dem Computer 32 (114, 118)
geleitet. Nachdem die gesamte Gruppe von Fernantworteinheiten 24 Antwortdatenpakete übertragen
hat, kompiliert die Systemsteuereinrichtung 26 das Bestätigungsbitfeld 64 bei 144 mit
einem Gültigkeitstest,
der von jedem empfangenen Antwortdatenpaket gemacht wird.
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Um
die Antwortdatenpakete zu übertragen, enthält jede
Fernantworteinheit 24 ein Basisdatenpaket von der Systemsteuereinrichtung,
bei 124, über die
RF-Verbindung zwischen der Antenne 28 und der Antenne 30 (11).
Der Microcomputer 40' dekodiert
die empfangenen Daten und bestimmt bei 126, ob sich diese
Fernantworteinheit in der Gruppe befindet, die durch das Antwortbyte 59 bestimmt
ist, eine Antwort zu übertragen,
und in der Gruppe, die durch das Gruppenidentitätsbyte 70 als zugehörig zu dem MESSAGE-Feld 60 identifiziert
ist. Falls dies zutrifft, werden die Zeichen in der. MESSAGE 60,
die zu der bestimmten Fernantworteinheit gehören, bei 126 herausgezogen.
Wenn die Fernantworteinheit in der Gruppe ist, die durch das Antwortbyte 59 zur Übertragung
einer Antwort bestimmt ist, startet der Microcomputer 40' einen Intervalltimer
und wartet das Intervall, das bei 126 bestimmt ist, ab,
das der bestimmten Antworteinheit zur Antwort zugeordnet ist. Wenn
das Intervall ankommt, schaltet der Microcomputer 40' den RF-Transceiver 42' bei 148 ein,
um dessen Übertragungsteil
zu stabilisieren, und überträgt die Präambel 54', um die Daten
in den Transceiver 42 der Systemsteuereinrichtung 26 bei 150 zu stabilisieren.
Die Fernantworteinheit 24 überträgt dann das Sync Byte 56', HEADER 58', MESSAGE-Zeichen 60' und CHECKSUM 62' zu der Systemsteuereinrichtung.
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Jede
Fernantworteinheit 24 empfängt das Datenpaket von der
Systemsteuereinrichtung über die
RF-Verbindung bei 126 (12). Wenn
alle Bits ohne eine Zurückweisung
dekodiert sind, wird CHECKSUM für
das gesamte Basisdatenpaket bei 164 verifiziert, um die Übertragung
anzunehmen oder zurückzuweisen,
Die Timer-Bestätigungs-
und Modusinformation wird bei 126 entnommen, wenn sich
die Antworteinheit in der Gruppe befindet, die von dem Gruppenidentitätsbyte 70 bezeichnet
ist. Es wird dann bei 166 bestimmt, ob das Bestätigungsbit gesetzt
ist, das zu der bestimmten Fernantworteinheit in dem Bestätigungsbitfeld 64 gehört. Falls
dies so ist, wird der Transceiver 42'. für diese Tastatur bei 168 abgeschaltet.
Wenn bei 166 bestimmt wird, daß das Bestätigungsbit für die bestimmte
Fernantworteinheit nicht gesetzt ist und sich die Fernantworteinheit
in der Gruppe befindet, die durch das Antwortbyte 59 zur Übertragung
einer Antwort bestimmt ist, startet der Microcomputer 40' den Intervalltimer bei 128 und
wartet auf das berechnete Übertragungsintervall
bei 130. Die Fernantworteinheit 24 überträgt das Antwortdatenpaket
bei 132. Wenn die Fernantworteinheit nicht in der Gruppe
ist, die durch das Antwortbyte 59 zur Übertragung einer Antwort bestimmt ist,
erwartet der Mikrocomputer 44' sein Antwortbyte 59 und überträgt dann
ein Antwortdatenpaket.
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Ein
Verfahren 170 zum Übertragen
eines großen
Datenblocks an alle Fernantworteinheiten auf Zeit-effektive Weise
ist in 14 dargestellt. Das Verfahren 170 wird
durch den Personalcomputer initiiert, der mit der Systemsteuereinrichtung 26 verbunden
ist und den großen
Datenblock unterteilt, damit dieser in einem Mehrfach-Paketdatenstrom
bei 172 übertragen
wird. Der Mehrfach-Paketdatenstrom wird bei 174 zu der
Systemsteuereinrichtung 26 geleitet und in seiner Gesamtheit
an alle Ferneinheiten bei 176 übertragen. Jede Fernantworteinheit 24 dekodiert
den Mehrfach-Paketdatenstrom und bestimmt, ob jedes Paket exakt
empfangen wurde. Ein Bit-Muster bzw. Bit-Map wird in jeder Fernantworteinheit 24 aus
den Bits gebildet, das anzeigt, welche Pakete exakt empfangen wurden.
Die Systemsteuereinrichtung 26 überträgt bei 178 ein zentrales
Datenpaket 50 an alle Fernantworteinheiten 24 das
entsprechend der Anforderung der Bitmapreports von allen Fernantworteinheiten
formatiert ist. Ein Bitmapmaster ist bei 180 in der Systemsteuereinrichtung 26 aus den
Antwortdatenpaketen 52 formuliert, die mit den Bitmaps
der verschiedenen Fernantworteinheiten kodiert sind. Die Systemsteuereinrichtung
prüft das Masterbitmap
bei 182 und sendet alle Pakete entsprechend den Paketen,
die selbst von einer Fernantworteinheit nicht exakt empfangen wurden, wie
in den Masterbitmap wiedergegeben. Die Bitmaps der einzelnen Fernantworteinheiten
werden bei 184 gesammelt, um die zusätzliche exakt empfangenen Datenpakete
auf dieselbe Weise wie vorher wiederzugeben. Die Masterbitmap wird
bei 186 auf den neuesten Stand gebracht und es wird bei 188 bestimmt,
ob die Zahl der Wiederholungen, die zum Erhalten einer 100%ig genauen
Paketdatenübertragung
festgelegt ist, erreicht ist, falls nein, wird ein weiterer Zyklus 182, 184, 186 des
Sendens fehlender Pakete wiederholt, die Bitmaps werden an jeder Fernantwortein heit
auf den neuesten Stand gebracht, und die Masterbitmap wird auf den
neuen Stand gebracht. Wenn eine 100%ig genaue Übertragung erreicht ist oder
die Wiederholungsgrenze bei 188 erreicht ist, wird eine
Nachricht zu dem Basispersonalcomputer bei 190 gesandt.
Der Instruktor kann verlangen, daß zusätzliche Wiederholungen versucht werden,
oder er kann verbale Instruktionen an die Benutzer erteilen, wenn
eine oder mehr Fernantworteinheiten nicht vollständig die Mehrfach-Paketdaten
exakt empfangen haben, sich zu einer anderen Stelle zu bewegen,
um den Prozeß zu
wiederholen.
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Der
Vorteil des Verfahrens 170 besteht darin, daß die Zeitspanne,
die zum Erregen der Transceiver 42 aller Fernantworteinheiten 24 erforderlich
ist, nachdem alle Datenpakete übertragen
sind, vermieden wird. Dieses Zeitintervall kann signifikant sein,
da es durch jede Tastatur multipliziert wird. Durch Unterteilung
der sehr umfangreichen Übertragung
der Daten in mehrfache Datenpakete werden nur die Datenpakete, die
nicht exakt von allen Einheiten. empfangen wurden, wiederholt. Dies
vermeidet das Erfordernis, den gesamten sehr umfangreichen Datentransfer
zu wiederholen, wenn eine oder mehrere Fernantworteinheiten die
gesamte Übertragung
nicht exakt empfangen haben.
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Somit
sieht die vorliegende Erfindung ein drahtloses Fernantwortsystem
vor, das eine exzellente Geräuschimmunität hat und
eine Toleranz für Variationen
in dem Timing der übertragenen
Signale, während
ein praktisch irrtumfreier Betrieb gewährleistet ist. Das System hat
eine hervorragende Flexibilität,
die die Übertragung
von Nachrichtdaten von der Basiseinheit zu den Fernantworteinheiten
in demselben Basisdatenpaket ermöglicht,
das die Übertragung
der Antwortdatenpakete von den Fernantworteinheiten synchronisiert.
Verschiedene Gruppen von Antworteinheiten, die in Gruppen unterteilt
sind, um eine große
Anzahl von Antworteinheiten auf einer einzigen RF-Verbindung aufzunehmen, können vorteilhafterweise
von einem Basisdatenpaket bestimmt werden zu:
- (a) Übertragen
eines Antwortdatenpakets und
- (b) Verarbeiten der Message-Daten.
-
Die
Message-Daten nehmen die Bestätigungsbits
für gültig empfangene
Antworten auf, um die bestätigten
Antworteinheiten zu veranlassen, die Übertragung zu stoppen. Korrektheitzeichen
und Zeichen zum Einsetzen eines Mikrophons können zusätzlich in den Message-Daten übertragen
werden und von den Fernantworteinheiten verarbeitet werden. Außerdem ermöglicht die
Erfindung das Herunterladen eines großen Feldes von Zeichen global
zu allen Fernantworteinheiten, und zwar auf effiziente Weise. Dies
ermöglicht
es z. B. dem Benutzer, große Feedback-Nachrichten
anzuzeigen, als Antwort auf eine korrekte oder unkorrekte Antwort
sowie das Herunterladen des Operationscodes für die einzelnen Fernantworteinheiten
und das Herunterladen des Codes für andere Zwecke. Außerdem ermöglicht die Fähigkeit
der Basiseinheit zum Instruieren der Fernantworteinheiten über die
Länge der
beabsichtigten Antworten von jeder der Fernantworteinheiten und
die Fähigkeit
der Fernantworteinheiten. auf eine solche Bestimmung zu reagieren,
indem ein geeignetes Antwortdatenpaket strukturiert wird, das Sammeln
von Antworten, die komplexer sind als ein einziges Zeichen.
-
Änderungen
und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen liegen im Rahmen der
Prinzipien der Erfindung, die nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.