DE102006044660B3

DE102006044660B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten

Info

Publication number: DE102006044660B3
Application number: DE102006044660A
Authority: DE
Inventors: Stefan Prof. Dr. Popescu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: US7792231B2; US20080075213A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten unter Verwendung, wobei die zu übertragenden digitalen Daten zumindest teilweise zur Vermeidung von zu hoher Störstrahlung moduliert, die Daten seriell zwischen den Einheiten (16, 18) übertragen und nach der Übertragung die Daten demoduliert werden. Erfindungsgemäß werden die parallel anfallenden und zu übertragenden Daten in eine Vielzahl von Datensätzen aufgeteilt, je Datensatz die potentielle oder tatsächliche Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung untersucht und abhängig vom Grad der Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datenpaket ein Modulationsmuster ausgewählt, durch das in Verbindung mit dem jeweiligen Datensatz die bei der Datenübertragung entstehende EMV-Strahlung weitgehend reduziert wird, wobei jeder Datensatz vor der Übertragung entsprechend dem zuvor ausgewählten Modulationsmuster moduliert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten, wobei die zu übertragenden digitalen Daten zumindest teilweise zur Vermeidung von zu hoher Störstrahlung moduliert, die Daten seriell zwischen den Einheiten übertragen und nach der Übertragung die Daten wieder demoduliert werden.
Bei der Übertragung hoher Datenmengen kommt es häufig zu Problemen zu hoher erzeugter EMV-Strahlung, da die übertragenen Daten gewisse Regelmäßigkeiten aufweisen, die dazu führen, dass in bestimmten Frequenzbereichen hohe Störstrahlungen entstehen. Derartige Störstrahlungen können den Betrieb anderer Geräte negativ beeinflussen, beziehungsweise den Betrieb dieser Geräte bis zu Ausfällen stören, so dass es notwendig ist, diese EMV-Strahlung möglichst niedrig zu halten. Insbesondere ist dies auch der Fall bei medizinischen Geräten, die im Umfeld von Krankenhäusern und Kliniken verwendet werden, da hier lebenswichtige Apparate in ihrer Funktion gestört werden könnten.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 245 589 A1 ist eine Vorrichtung zur Übertragung digitaler Daten zwischen beweglichen Einheiten bekannt, bei welcher durch eine senderseitige Kodierung eines Datenstroms eine Umsetzung der spektralen Eigenschaften dieses Datenstroms erfolgt, so dass dadurch die Übertragungsqualität an den Frequenzgang der Übertragungsstrecke angepasst werden kann.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 031 355 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einem rotierenden Teil zu einem gegenüber diesem drehbar gelagerten stationären Teil über einen dielektrischen Wellenleiter bekannt, wobei mittels eines Modulators der spektralen Bereich der zu übertragenden Daten in einen anderen spektralen Bereich umgesetzt wird, welcher besser zur Übertragung über den dielektrischen Wellenleiter geeignet ist.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 022 825 A1 ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil eines Computertomographen bekannt, bei welcher ein Sendesignal mit einer Bitfolge so gefaltet wird, dass das Spektrum dieser Faltung einem vorgegebenen Übertragungsspektrum entspricht, wobei die Bitfolge durch inverse Fouriertransformation aus dem vorgegebenen Übertragungsspektrum gewonnen wird.
Dieser Forderung läuft zur Zeit die stetig wachsende Menge an zu übertragenden Daten in Geräten, wie beispielsweise Computertomographiegeräten, entgegen, da durch diese stetig wachsende Datenflut auch dieses EMV-Problem stark ansteigt.
In den Druckschriften WO 2004/032364 A1 und EP 1 051 816 B1 werden Ansätze gezeigt, wie durch eine Codierung des Datenstroms eine Reduktion der EMV-Strahlung bei der Datenübertragung zwischen sich bewegenden Einheiten mit Hilfe von Codierungen der übertragenen Daten erreicht werden kann.
So beschreibt die Europäische Patentschrift EP 1 051 816 B1 ein Verfahren zur störungsarmen Signalübertragung eines digitalen Signals von einem Sender zu einem räumlich getrennten Empfänger, wobei eine Modulationseinheit das gesamte zu übertragende Signal moduliert. Hierdurch wird es notwendig, eine zusätzliche Übertragungsstrecke zwischen dem Sender und Empfänger aufzubauen, über die ein Synchronisationssignal zwischen Sender und Empfänger übertragen werden kann, um die Demodulation der modulierten Signale am Empfänger in korrekter Weise durchführen zu können.
Aus der Druckschrift WO 2004/032364 A1 ist ein Verfahren zur breitbandigen Übertragung digitaler Signale bekannt, bei der ebenfalls die zu übertragenden Signale codiert werden, wobei versucht wird, sich auf die tatsächliche EMV-Situation anzupassen, indem unterschiedliche Modulationen gewählt werden, die beispielsweise in Abhängigkeit von elektrischen Messgrößen, insbesondere der aktuell gemessenen Störpegel, variiert werden können. Auch hierbei wird das gesamte übertragene Signal codiert, so dass ebenfalls ein separater Übertragungsweg zur Übertragung eines Synchronisationssignals zur korrekten Decodierung des übertragenen codierten Signals notwendig ist. Außerdem besteht der Nachteil bei diesen Verfahren, dass auf EMV-Strahlung erst dann reagiert wird, wenn diese tatsächlich angemessen wurde.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten und eine entsprechende Datenübertragungsvorrichtung zu finden, welche auf einem parallelen Synchronisationsweg zur Synchronisierung von Codierung und Decodierung verzichten können und andererseits sich derart auf die Eigenschaft der zu übertragenden Daten anpassen, dass auch kurzzeitige EMV-Ausstrahlungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Der Erfinder hat erkannt, dass eine wesentlich günstigere Situation bezüglich der EMV-Strahlung erreichbar ist, wenn die tatsächlich zu versendenden Datenpakete separat auf ihre potentielle Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung untersucht wird, bevor das tatsächlich verwendete Muster zur Codierung des jeweiligen Datensatzes ausgewählt wird, da es einerseits vorkommt, dass durch die zusätzlich vorgenommene Modulation die EMV-Strahlung verstärkt anstatt vermindert wird und andererseits auch die Möglichkeit besteht durch entsprechende Anpassung des verwendeten Modulationsmusters auf die jeweils versendeten Datensätze eine optimale Störstrahlungsunterdrückung zu erzeugen.
Des Weiteren hat der Erfinder auch erkannt, dass es günstiger ist, die jeweils versendenden Datensätze individuell zu modulieren, wobei die Datenpakete, die anschließend im seriellen Verfahren zwischen Sender und Empfänger übertragen werden, unmodulierte Synchronisationssignale beziehungsweise Synchronisationsdaten enthalten sollten, damit kein zusätzlicher unsynchronisierter Übertragungsweg notwendig ist.
Entsprechend diesem Grundgedanken schlägt der Erfinder ein Verfahren zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten vor, wobei die zu übertragenden digitalen Daten zumindest teilweise zur Vermeidung von zu hoher Störstrahlung moduliert werden, die Daten seriell zwischen den Einheiten übertragen werden und nach der Übertragung die Daten demoduliert werden. Erfindungsgemäß wird dieses an sich bekannte Verfahren dadurch verbessert, dass die parallel anfallenden und zu übertragenden Daten in eine Vielzahl von Datensätzen aufgeteilt werden, die integriert in Datenpakete übertragen werden, je Datensatz die potentielle oder tatsächliche Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung vor der Übertragung untersucht und abhängig vom Grad der Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datenpaket ein Modulationsmuster ausgewählt wird, durch das in Verbindung mit dem jeweiligen Datensatz die bei der Datenübertragung entstehende EMV-Strahlung weit gehend reduziert wird, und anschließend jeder Datensatz vor der Übertragung entsprechend dem zuvor ausgewählten Modulationsmuster moduliert wird.
Auf diese Weise ist es möglich, die Modulation individuell auf die tatsächlich zu übertragenden Daten anzupassen, so dass bei der Übertragung selbst eine möglichst geringe Störstrahlung entsteht.
Beispielsweise kann für eine derartige Untersuchung bezüglich der potentiellen Neigung des Datensatzes zur Störstrahlerzeugung eine Fourieranalyse des Datensatzes durchgeführten werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese potentielle Neigung zur Störstrahlungserzeugung durch Erstellung eines Histogramms des Datensatzes zu ermitteln. Ein solches Histogramm beschreibt die Häufigkeit des Vorkommens gleicher Werte im Datensatz als Amplitude über die Werte.
Jeder Datensatz kann erfindungsgemäß in moduliertem Zustand in ein Datenpaket eingefügt werden, welches zusätzlich über einen unmodulierten Datenanhang verfügt. Hierdurch können die Datenpakete seriell zwischen Sender und Empfänger übertragen werden, wobei keine separate Synchronisationsleitung mehr notwendig ist.
Ein solcher unmodulierter Datenanhang kann beispielsweise zu Beginn des Datenpaketes angeordnet werden, wobei der unmodulierte Datenanhang eine Synchronisationsbitfolge, vorzugsweise ein Synchronisationsdatenwort, aufweisen kann.
Weiterhin kann der unmodulierte Datenanhang zu Beginn des Datenpaketes eine Information bezüglich des Modulationsmusters des Datensatzes aufweisen, wobei sowohl senderseitig als auch empfängerseitig ein identischer Mustergenerator zur Erzeugung des Modulationsmusters verwendet werden kann und als Information bezüglich des Modulationsmusters ein Bitmuster oder eine Zahl übertragen wird, das/die den Mustergenerator initialisiert.
Des Weiteren kann jedes Datenpaket mindestens eine Fehlersicherungsinformation aufweisen, die entweder im modulierten Teil des Datenpaketes oder im unmodulierten Teil des Datenpaketes enthalten ist. Hierbei kann es sich um eine CRC-Bitfolge, also um eine zyklische Blockprüfung, und/oder um eine FEC-Bitfolge, also eine Vorwärts-Fehlerkorrektur, handeln.
Im erfindungsgemäßen Sinne kann auch jeweils im Bereich der modulierten Daten und zusätzlich im Bereich der unmodulierten Daten eine jeweils entsprechende Fehlersicherungsinformation vorliegen.
Werden Datenpakete unterschiedlicher Datenlänge übertragen, so kann es vorteilhaft sein, nicht genutzte Datensätze durch Leerdaten aufzufüllen, wobei diese vorzugsweise moduliert werden sollten, da eine längere gleiche Bitfolge wiederum zu vermehrter Störstrahlung führen könnte.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird vorgesehen, dass ein Modulationsmuster zur Verfügung steht und entsprechend dem Grad der potentiellen Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datensatz eine Modulation mit diesem einem Modulationsmuster vorgenommen wird oder keine Modulation durchgeführt wird.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine vorgegebene Anzahl unterschiedlicher Modulationsmuster zur Verfügung stehen, entsprechend dem Grad der potentiellen Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datensatz ein vorbestimmtes Modulationsmuster gewählt wird und die Modulation hiermit durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Variante schlägt der Erfinder vor, dass eine vorgegebene Anzahl bestimmter Modulationsmuster zur Verfügung steht und auf mindestens einen Teil jedes Datensatzes ein erstes Modulationsmuster angewendet wird, aus dem Ergebnis der Modulation entschieden wird, ob die Modulation aus reichend ist, um die EMV-Strahlung durch diesen Datensatz ausreichend zu reduzieren, und bei ausreichender Unterdrückung der EMV-Strahlung dieser Datensatz mit diesem Modulationsmuster in das Datenpaket implementiert wird, während bei nicht ausreichender Unterdrückung der EMV-Strahlung dieser Datensatz mit einem anderen Modulationsmuster bearbeitet wird, wobei solange neue Modulationsmuster gewählt werden, bis eine ausreichende Unterdrückung der EMV-Strahlung vorliegt.
Es sind alle vorhandenen Modulationsmuster durchgearbeitet und es ist keine ausreichende Unterdrückung der EMV-Strahlung gelungen, so kann beispielsweise die letztverwendete oder dieses Modulationsmuster verwendet werden, welches die beste Unterdrückung der EMV-Strahlung aufweist.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, dass bei dieser Vorgehensweise beim nächsten untersuchten Datensatz der erste Modulationsversuch mit dem Modulationsmuster des vorherigen Datensatzes begonnen wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die der Reihe nach untersuchten Datensätze sich in ihrer Grundstruktur normalerweise nicht stochastisch unterscheiden, sondern dass „benachbarte" Datensätze ähnliche Grundstrukturen aufweisen.
In einer nochmals anderen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt der Erfinder auch vor, dass auf mindestens einen Teil jedes Datensatzes mehrere unterschiedliche Modulationsmuster angewendet werden, für jede Variante die Stärke der zu erwartenden EMV-Strahlung bestimmt wird, und dieser Datensatz moduliert mit dem günstigsten Modulationsmuster in das Datenpaket implementiert wird.
Eine wiederum andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin liegen, dass zumindest ein Teil jedes Datensatzes bezüglich seiner spektralen Verteilung an potentiell erzeugter EMV-Strahlung bei serieller Datenübertragung untersucht wird, das zur optimalen Unterdrückung dieser EMV- Strahlung das richtige Modulationsmuster bestimmt wird und dieser Datensatz moduliert mit diesem günstigsten Modulationsmuster in das Datenpaket implementiert wird.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass für ein besonders günstiges Verfahren ein Modulationsmuster verwendet wird, dessen Länge um mehrere Zehnerpotenzen größer ist, als die Länge der zu modulierenden Datensätze oder der übertragenen Datenpakete.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass in ein Datenpaket mehrere Datensätze gepackt werden.
Das oben beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere zur Übertragung von Detektordaten in einem Computertomographiesystem, vorzugsweise einem Röntgen-CT-System; außerdem können auch Steuerungsdaten innerhalb des Computertomographiesystems auf diese Weise übertragen werden. Des Weiteren kann die Übertragung der Signale zwischen Sender und Empfänger zumindest über eine Teilstrecke des Übertragungsweges sowohl drahtlos übertragen werden, als auch über mindestens einen Schleifkontakt, beispielsweise über Schleifringe einer Gantry eines CT-Systems.
Entsprechend dem oben geschilderten Verfahren schlägt der Erfinder auch eine Datenübertragungsvorrichtung zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten, enthaltend:

– einen Pufferspeicher zur parallelen Speicherung einer Vielzahl von parallel anfallenden Datensätzen unterschiedlicher Ausprägung,
– einen Paketprozessor, welcher die vom Pufferspeicher übertragenen Datensätze einzeln auf potentielle oder tatsächliche Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung untersucht und abhängig vom Grad der Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datenpaket ein Modulationsmuster auswählt, durch das in Verbindung mit dem jeweiligen Datensatz die bei der Datenübertragung entstehende EMV- Strahlung weitgehend reduziert wird, und den Datensatz moduliert mit dem ausgewählten Modulationsmuster in ein Datenpaket einfügt,
– einen Serialisierer, welcher die parallel anfallenden Datenpakete zu einem seriellen Datenstrom aus einer Vielzahl an Datenpaketen verarbeitet,
– einen Sender, welcher die serialisierten Daten überträgt oder sendet,
– einen Empfänger, welcher die übertragenen oder gesendeten Daten empfängt,
– einen De-Serialisierer, welcher den seriellen Datenstrom parallelisiert, – einen Paketprozessor zur Extrahierung der Datensätze und Demodulierung der Datensätze, und
– einen Speicher zur Zwischenspeicherung der demodulierten Datensätze bis zur weiteren Verarbeitung.

Eine solche Datenübertragungsvorrichtung kann beispielsweise Teil eines Computertomographiesystems, insbesondere eines Röntgen-CT-Systems, sein. Hierbei können die relativ zueinander gedrehten Einheiten der Rotor und Stator einer Gantry eines CT-Systems darstellen.
Weiterhin können Rechenprozessoren und Speicher in dieser Datenübertragungsvorrichtung vorliegen, in denen Programmcode zentral oder dezentralisiert gespeichert ist, wobei die Rechenprozessoren im Betrieb das oben geschilderte Verfahren nachbilden.
Zur Übertragung der Signale zwischen Sender und Empfänger kann eine drahtlose Teilstrecke des Übertragungsweges vorgesehen werden, oder es kann in der Übertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger mindestens ein Schleifkontakt angeordnet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden die fol genden Bezugszeichen verwendet: 1: Röntgen-CT-System; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 6: Gantrygehäuse; 7: Patient; 8: Patientenliege; 9: Systemachse; 10: Rechen- und Steuereinheit; 11: Speicher; Prg₁ bis Prg_n: Computerprogramme; 12: Messeinheit des Detektorsystems; 13: Zwischenspeicher; 14: Paketprozessor; 15: Serialisierer; 16: Sender; 17: kontaktlose Schleifringübertragung; 18: Empfänger; 19: De-Serialisierer; 20: Paketprozessor; 21: Speicher; 22: Gantry; N, N+1, N+2: Nummer der seriell übertragenen Datenpakete; Sync: Synchronisationsbitfolge; Code: Modulationscodierung; Data: Datensatz; FEC: Vorwärts-Fehlerkorrektur (= forward error correction) CRC: zyklische Blockprüfung (= cyclic redundancy checksum); Gap: Datenlücke; X: Bereich der Daten ohne Modulation; C: Bereich der Daten mit Modulation.
Es zeigen im Einzelnen:
1 Typisches Strahlungsprofil eines einzelnen kontaktlosen, kapazitiven oder induktiven Schleifrings in einem CT-System bei einer Übertragung von Zufallszahlenfolgen bei einer Übertragungsrate von 1,25 Gbps;
2 spektrale Leistungsverteilung eines übertragenen Messdatenstroms bei einer Übertragungsrate von 1,25 Gbps;
3 Fluss-Schema des erfindungsgemäßen Modulationsverfahrens;
4 erfindungsgemäßes Datenpaketformat zur Übertragung von modulierten Daten; und
5 Röntgen-CT-System mit einer erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung.
Die 1 zeigt ein typisches gemessenes Strahlungsprofil bei der Übertragung von Zufallsdaten über kontaktlose Schleifringkontakte eines Computertomographie-Systems bei einer Datenübertragungsrate von 1,25 Gbps. Wie aus der Graphik zu erkennen ist, entstehen durch diese Datenübertragung typische Strahlungsprofile mit peakartigen Resonanzen an bestimmten Frequenzen, wobei sich die Lage und Höhe der einzelnen Peaks kaum vorhersagen lässt und von sehr vielen nicht beeinflussbaren Größen, wie kleinste Änderungen beim Zusammenbau einer Gantry, Fabrikationstoleranzen und ähnlichem, abhängt. Derartige Resonanzen eines Strahlungsprofiles wirken bezüglich der EMV-Verträglichkeit eines Gerätes sehr störend und sollten möglichst wenig angeregt werden.
Die 2 zeigt den spektralen Inhalt einer Zahlenfolge, wie er beispielsweise bei der Übertragung von Detektordaten eines CT-Systems entsteht. Hier sind die spektralen Spitzen zu erkennen (gekennzeichnet durch die schrägen Pfeile), die zu Strahlungspeak im jeweiligen Frequenzspektrum führen, wenn diese Daten unmoduliert innerhalb eines CT-Systems übertragen werden. Diese Strahlungspeaks können möglicherweise die Resonanzen anregen und zu höheren EMV-Pegeln führen. Die Verteilung solcher Daten ist dabei sehr abhängig vom untersuchten Objekt. Das heißt es liegen vollständig unterschiedliche Daten vor, ob kleine Objekte, zum Beispiel eine Hand oder ein Kopf, untersucht wird oder große Objekte, zum Beispiel der Querschnitt eines voluminösen Patienten. Des Weiteren hängt die Art der Daten und deren spektrale Verteilung mit ihren örtlichen Resonanzen und daraus resultierenden Strahlungspeaks auch von der Winkelstellung der Gantry ab, wobei jedoch nicht vorhersehbar ist, wie sich das Strahlungsspektrum im Laufe einer Spiralabtastung eines CTs entwickelt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt also vor allem darin, solche Überschwinger im Strahlungsspektrum und damit zunächst im Datenspektrum zu erkennen und durch eine entsprechende Modulation bei der Datenübertragung der Detektordaten zum Rechensystem oder zum Datenauswertesystem zu vermeiden.
Die 3 zeigt das Fliess-Schema einer solchen erfindungsgemäßen Datenübertragung, wobei im Detektorsystem 12 die Daten parallelisiert in einen digitalen Speicher 13 übertragen werden. Von diesem digitalen Speicher 13 werden die Daten ebenfalls parallelisiert an einen Paketprozessor 14 weitergeleitet, in dem jeder einzelne Datensatz parallel, entsprechend den oben beschriebenen Vorschriften des Verfahrens, behandelt und optimal moduliert wird. Anschließend erfolgt eine ebenfalls noch parallele Übertragung an einen Serialisierer 15, in dem die vom Paketprozessor 14 stammenden inzwischen modulierten Datensätze in Datenpakete eingebettet werden, wobei die gesamten Datenpakete über entsprechende Synchronisierungsinformationen und Informationen zur Art der Datencodierung verfügen, die selbst nicht codiert werden.
Diese so entstandenen Datenpakete werden in seriell an den Sender 16 weitergeleitet, der über einen kontaktlosen Schleifring 17 innerhalb der Gantry 22 die Daten zu einem Empfänger 18 weiterleitet, der diese Daten zu einem De-Serialisierer 19 übergibt, in dem die Paketgrenzen an Hand der Synchronisationsbitfolgen erkannt werden und die Daten wieder parallelisiert und an den Paketprozessor 20 weitergeleitet werden. Die einzelnen Datenpakete, die in diesem Zustand noch moduliert vorliegen, enthalten zusätzlich den jeweils für das entsprechende Paket geltenden Modulationscode, so dass der Paketprozessor 20 die Demodulation mit dem richtigen Modulationsmuster vornehmen kann und seine Daten an eine Speichereinheit 21 demoduliert weitergeben kann. Von diesem Speicher 21 können die Daten dann für die Rekonstruktion von Volumendaten entnommen werden.
Die 4 zeigt den beispielhaften Aufbau dreier Datenpakete N bis N+2, wobei der Aufbau der Datenpakete grundsätzlich identisch ist. Jedes Datenpaket beginnt mit einer nicht codierten Synchronisationsinformation „Sync", gefolgt von einer Codierungsinformation „Code". Beide Daten sind nicht moduliert, was durch das darunter stehende „X" dargestellt wird. Danach folgt der eigentliche Datensatz, der durch den Paket prozessor moduliert wurde. Schließlich folgen ebenfalls moduliert die Fehlerkorrekturbitfolgen „FEC" und „CRC". Der noch freie Datenraum kann durch eine ebenfalls modulierte Bitfolge „Gap" geschlossen werden. Nach dem Ende eines Datenpaketes, welches in dem hier gezeigten Beispiel immer eine konstante Datenlänge hat, kommt das nächste Datenpaket usw.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Struktur der Datenpakete auch anders aufgebaut sein kann. Beispielsweise kann am Ende der codierten Datenfolge ein weiterer Fehlerkorrekturwert eingefügt werden oder es können die Fehlerkorrekturwerte insgesamt uncodiert übertragen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Code-Information an einer anderen Stelle des Datenpaketes zu übertragen und ähnliche Maßnahmen.
Die 5 zeigt nun ein solches Röntgen-CT-System, bei dem im Gantrygehäuse 6 eine erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung zur Übertragung der Detektordaten aus den beiden Detektoren 3 und 5 an die Rechen- und Steuereinheit 10 eingebaut sind.
Das hier gezeigte CT-System 1 verfügt über einen verschiebbaren Patiententisch 8, auf dem ein Patient 7 sich befindet, der in das Abtastfeld der Gantry eingeschoben werden kann, wobei das Abtastfeld von den Fokus-Detektor-Systemen 2, 3 und 4, 5 überstrichen wird. Die Steuerung und Rekonstruktion der Bilder erfolgt über eine Steuer- und Recheneinheit 10, in der sich auch im Speicher 11 Programme Prg₁ bis Prg_n befinden, die die Steuerung und eigentliche Rekonstruktion durchführen. In einem solchen Speicher 11 können sich auch Programmcode befinden, der bei der Initialisierung des CT-Systems auf Prozessoren der Datenübertragungseinrichtung übertragen werden oder es können derartige Programmcodes permanent in den entsprechenden Prozessoren vorliegen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten unter Verwendung, wobei: – die zu übertragenden digitalen Daten zumindest teilweise zur Vermeidung von zu hoher Störstrahlung moduliert werden, – die Daten seriell zwischen den Einheiten (16, 18) übertragen werden und – nach der Übertragung die Daten demoduliert werden, dadurch gekennzeichnet, dass – die parallel anfallenden und zu übertragenden Daten in eine Vielzahl von Datensätzen aufgeteilt werden, die integriert in Datenpakete übertragen werden, – je Datensatz die potentielle oder tatsächliche Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung untersucht und abhängig vom Grad der Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datenpaket ein Modulationsmuster ausgewählt wird, durch das in Verbindung mit dem jeweiligen Datensatz die bei der Datenübertragung entstehende EMV-Strahlung weitgehend reduziert wird, und – jeder Datensatz vor der Übertragung entsprechend dem zuvor ausgewählten Modulationsmuster moduliert wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Untersuchung der Datensätze auf die potentielle Neigung zur EMV-Strahlungserzeugung eine Fourieranalyse des Datensatzes durchgeführt wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Untersuchung der Datensätze auf die potentielle Neigung zur EMV-Strahlungserzeugung ein Histogramm des Datensatzes erstellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Datensatz in moduliertem Zustand in ein Datenpaket eingefügt wird, welches zusätzlich zumindest über einen unmodulierten Datenanhang verfügt.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein unmodulierter Datenanhang zu Beginn des Datenpaketes angeordnet ist.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der unmodulierte Datenanhang zu Beginn des Datenpaketes eine Synchronisationsbitfolge aufweist.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der unmodulierte Datenanhang zu Beginn des Datenpaketes eine Information bezüglich des Modulationsmusters des Datensatzes aufweist.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl senderseitig als auch empfängerseitig ein identischer Mustergenerator zur Erzeugung des Modulationsmusters verwendet wird und als Information bezüglich des Modulationsmusters ein Bitmuster oder eine Zahl übertragen wird, das/die den Mustergenerator initialisiert.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Datenpaket mindestens eine Fehlersicherungsinformation aufweist.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindes tens eine Fehlersicherungsinformation im modulierten Teil des Datenpaketes enthalten ist.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fehlersicherungsinformation im unmodulierten Teil des Datenpaketes enthalten ist.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlersicherungsinformation zumindest eine CRC-Bitfolge (CRC = cyclic redundancy checksum = zyklische Blockprüfung) aufweist.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlersicherungsinformation zumindest eine FEC-Bitfolge (FEC = forward errror correction = Vorwärts-Fehlerkorrektur) aufweist.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Datenpaket eine vorgegebene Datenlänge aufweist und nicht genutzte Datenplätze durch Leerdaten aufgefüllt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modulationsmuster zur Verfügung steht und entsprechend dem Grad der potentiellen Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datensatz eine Modulation mit diesem Modulationsmuster oder keine Modulation durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegeben Anzahl unterschiedlicher Modulationsmuster zur Verfügung stehen, entsprechend dem Grad der potentiellen Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datensatz ein vorbestimmtes Modulationsmuster ausgewählt, und die Modulation hiermit durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass – eine vorgegebene Anzahl bestimmter Modulationsmuster zur Verfügung steht und auf zumindest einen Teil jedes Datensatzes ein erstes Modulationsmuster angewendet wird, – aus dem Ergebnis entschieden wird, ob die Modulation ausreichend ist, die EMV-Strahlung durch diesen Datensatz ausreichend zu reduzieren, und – bei ausreichender Unterdrückung der EMV-Strahlung dieser Datensatz mit diesem Modulationsmuster in ein Datenpaket implementiert wird, – während bei nicht ausreichender Unterdrückung der EMV-Strahlung dieser Datensatz mit einem anderen Modulationsmuster bearbeitet wird, bis eine ausreichende Unterdrückung der EMV-Strahlung vorliegt.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass beim nächsten Datensatz der erste Modulationsversuch mit dem Modulationsmuster des vorherigen Datensatzes begonnen wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass – auf zumindest einen Teil jedes Datensatzes mehrere unterschiedliche Modulationsmuster angewendet werden, – für jede Variante die Stärke der zu erwartenden EMV-Strahlung bestimmt wird, und – dieser Datensatz moduliert mit dem günstigsten Modulationsmuster in ein Datenpaket implementiert wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest ein Teil jedes Datensatzes bezüglich seiner spektralen Verteilung an potentiell erzeugter EMV- Strahlung bei serieller Datenübertragung untersucht wird, – das zur optimalen Unterdrückung dieser EMV-Strahlung richtige Modulationsmuster bestimmt wird und – dieser Datensatz moduliert mit diesem günstigsten Modulationsmuster in ein Datenpaket implementiert wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modulationsmuster verwendet wird, dessen Länge um mehrere Zehnerpotenzen größer ist als die Länge der zu modulierenden Datensätze oder der übertragenen Datenpakete.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Datenpaket mehrere Datensätze gepackt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Übertragung von Detektordaten in einem Computertomographiesystem verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Übertragung von Steuerungsdaten in einem Computertomographiesystem verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die relativ zueinander bewegten Einheiten gegeneinander gedreht werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale zwischen Sender und Empfänger zumindest über eine Teilstrecke des Übertragungsweges drahtlos stattfindet.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale zwischen Sender und Empfänger über mindestens einen Schleifkontakt stattfindet.
Datenübertragungsvorrichtung zur Übertragung einer Vielzahl parallel anfallender digitaler Daten zwischen relativ zueinander bewegten Einheiten, enthaltend: – einen Pufferspeicher (13) zur parallelen Speicherung einer Vielzahl von parallel anfallender Datensätze unterschiedlicher Ausprägung, – einen Paketprozessor (14), welcher die vom Pufferspeicher (13) übertragenen Datensätze einzeln auf potentielle oder tatsächliche Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung untersucht und abhängig vom Grad der Neigung zur Erzeugung von EMV-Strahlung je Datenpaket ein Modulationsmuster auswählt, durch das in Verbindung mit dem jeweiligen Datensatz die bei der Datenübertragung entstehende EMV-Strahlung weitgehend reduziert wird, und den Datensatz moduliert mit dem ausgewählten Modulationsmuster in ein Datenpaket einfügt, – einen Serialisierer (15), welcher die parallel anfallenden Datenpakete zu einem seriellen Datenstrom aus einer Vielzahl an Datenpaketen verarbeitet, – einen Sender (16), welcher die serialisierten Daten überträgt oder sendet, – einen Empfänger (18), welcher die übertragenen oder gesendeten Daten empfängt, – einen De-Serialisierer (19), welcher den seriellen Datenstrom parallelisiert, – einen Paketprozessor (20) zur Extrahierung der Datensätze und Demodulierung der Datensätze, und – einen Speicher (21) zur Zwischenspeicherung der demodulierten Datensätze bis zur weiteren Verarbeitung.
Datenübertragungsvorrichtung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil eines Computertomographiesystems ist.
Datenübertragungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 28 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die relativ zueinander bewegten Einheiten gegeneinander gedreht werden.
Datenübertragungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die relativ zueinander bewegten Einheiten der Rotor und Stator der Gantry eines CT-Systems ist.
Datenübertragungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass Rechenprozessoren und Speicher vorliegen, in denen Programmcode zentral oder dezentralisiert gespeichert ist, die im Betrieb das Verfahren gemäß einem der voranstehenden Verfahrensansprüche ausführen.
Datenübertragungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Signale zwischen Sender und Empfänger eine drahtlose Teilstrecke des Übertragungsweges vorgesehen ist.
Datenübertragungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in der Übertragungsstrecke der Signale zwischen Sender und Empfänger mindestens ein kontaktloser Schleifkontakt (17) vorgesehen ist.