CN101336521A - 使用根据安全或传送距离的频率的通信系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用根据信号的信息安全保护或传送距离确定的频率的通信系统。需要信息安全保护的局域通信使用小于预定频率的频率，以及不需要信息安全保护的局域通信或广域通信使用大于预定频率的频率，从而基于信息安全保护、通信距离、和满足传送介质的频率特性的通信特性来提供有效的通信环境，并相应地增加通信场。

Description

使用根据安全或传送距离的频率的通信系统

技术领域

本发明涉及通信系统，且更具体地，涉及通过其中附着(adhere)发送端和接收端的传送介质的通信系统。

背景技术

在现代社会中，人们总是随身携带个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、医疗装置等。这些装置使用利用线缆的有线传送方法和利用无线电波和光的无线传送方法来传送数据。

虽然线缆传送方法提供了安全保护和高传送速度，但是人应该一直随身携带诸如线缆的线缆装置。同时，虽然无线传送方法易于传送数据，但需要附加的电路，这导致了附加的制造成本。

为了解决这些问题，引入了使用人体作为传送介质的人体通信系统。详细地，发射机向与人体耦接的发射电极传送信号，以及接收机从与人体耦接的接收电极接收信号。人体通信系统不需要诸如线缆的单独有线装置、并且也不需要进行无线传送所必须的附加电路。

使用人体作为传送介质的人体通信系统与位于人体周围的单个或多个发射机和接收机进行通信。

发明内容

技术问题

人体通信系统防止信号被传送到另一用户的通信装置，以便保护发射机和接收机的通信安全。如果信号超出了特定的频率范围，则人体充当天线，并因此将信号辐射到身体外部。因此，人体通信系统由于低频率(即，当信号不超出特定频率范围时)而不能实现高传送速度。

技术解决方案

本发明提供了一种通信系统，其使用根据安全保护或传送距离的频率，从而通过传送介质传送信号，并提供了高传送速度和安全保护。

根据本发明的一方面，提供了一种使用根据信号的信息安全保护或传送距离确定的频率的通信系统，其中，需要信息安全保护的局域通信使用小于预定频率的频率，以及不需要信息安全保护的局域通信或广域通信使用大于预定频率的频率。

根据本发明的又一方面，提供了一种使用根据信号的信息安全保护或传送距离确定的频率的通信系统，所述通信系统包括：发射机，在需要信息安全保护的局域通信中传送具有小于预定频率的频率的信号，以及在不需要信息安全保护的局域通信或广域通信中传送具有大于预定频率的频率的信号；传送介质，传输从发射机传送的信号；以及接收机，接收经由传送介质传输的信号。

附图说明

通过结合附图来详细描述本发明的实施例，本发明的上面和其它特征和优点将变得更加明显，其中：

图1为根据本发明实施例的通信系统的框图；

图2图示了根据本发明实施例的发射机；

图3图示了根据本发明又一实施例的发射机；

图4A至图4E图示了通信环境之间的关系以及经由通信环境的信号传送；

图5图示了根据本发明实施例的通信系统的应用；

图6图示了根据本发明又一实施例的通信系统的应用；以及

图7图示了根据本发明又一实施例的通信系统的应用。

具体实施方式

现在将参考其中示出了本发明的实施例的附图来更完全地描述本发明。

图1是根据本发明实施例的通信系统的框图。参考图1，通信系统包括：发射机100Tx 1到Tx n，其使用用于需要信息安全保护的局域通信的比预定频率低的频率、和用于广域通信或不需要信息安全保护的局域通信的比预定频率高的频率作为传送频率来传送信号，；传送介质110，其从发射机100Tx1到Tx n向接收机120Rx 1至Rx n传输信号；以及接收机120Rx 1至Rx n，其通过传送介质110接收信号。

也就是说，通信系统使用用于需要信息安全保护的局域通信的比预定频率低的频率、和用于广域通信或不需要信息安全保护的局域通信的比预定频率高的频率作为传送频率。

发射机100Tx 1到Tx n的每一个包括：传送振荡器，其生成预定的交流电(AC)信号；和调制器，其使用AC信号将信息信号调制到根据包括在将要传送的信号中的信息数据的安全保护和该信号的传送距离的频率上。

调制器使用幅度、频率和相位调制之一来调制将要传送的信息信号。

接收机120Rx 1至Rx n的每一个包括：接收振荡器，用于生成预定的AC信号；解调器，用于根据包括在所接收的信号中的信息数据的安全保护和所接收的信号的传送距离，使用AC信号对所接收的信号进行解调。

通信系统具有传送和接收功能，导致了在传送/接收信号之间的干扰。时分双工(TDD)或频分双工(FDD)用于去除在传送和接收信号之间的干扰。为此，在TDD中将开关插入在发射机100和接收机120之间，并且在FDD中将双工器插入在发射机100和接收机120之间。

通信系统还包括：双工器，其与发射机100和接收机120耦接，并分离由发射机100和接收机120输入/输出的传送信号和接收信号；以及电极，与传送介质110和双工器连接，并传输所分离的传送信号和接收信号。该电极紧紧地附着到传送介质110以形成传送路线(transmission route)。

发射机100和接收机120使用FDD彼此通信。

图2图示了根据本发明实施例的发射机。参考图2，发射机包括变频器210和230、以及开关220。变频器210将包括关于传送信号的信息的信息信号S0变换到频率f1，或者变频器230将信息信号S0变换到频率f2。通过图1中图示的传送介质110来传送具有频率f1或f2的信息传送信号。

频率f1小于基于特定频率值的特定频率，而频率f2大于该特定频率。开关220选择频率f1以使用在需要信息安全保护的局域通信中，或者选择频率f2以使用在不需要信息安全保护的局域通信或广域通信中。开关220根据信息信号S0的安全保护和传送距离来确定频率f1或f2。

图2中的本发明的当前实施例的发射机还可包括：放大器或滤波器、用于分离发射机和接收机的双工器或开关、以及用于控制开关的控制部件。

图3图示了根据本发明又一实施例的发射机。参考图3，发射机包括：第一变频器300，其根据包括在传送信号中的信息数据的安全保护和该信号的传送距离，来输出具有大于预定频率的频率的信号；第二变频器310，其根据包括在传送信号中的信息数据的安全保护和该信号的传送距离，来输出具有小于预定频率的频率的信号；以及开关320，其切换第一变频器300和第二变频器310的输出之一。

详细地，本发明的当前实施例的发射机根据信号的输出频率、信息类型、或传送距离来使用第一变频器300和第二变频器310之一。

发射机使用第一变频器300来输出包括S1信息的、具有小于特定频率的频率f1的信号，并使用第二变频器310来输出包括S2信息的、具有大于特定频率的频率f2的信号。

滤波器302过滤信号S1以去除噪声，变频器304将所过滤的信号变换为频率f1，而放大器306对所变换的信号进行放大。同样地，滤波器312过滤信号，变频器314将所过滤的信号S2变换为频率f2，并且放大器316放大已变换的信号。

开关320最终选择由第一变频器300和第二变频器310变换的输出频率。开关320根据基于信号S1或S2的信息类型和距离的频率选择信号S1或S2，并确定将要向传送介质传送的信号S1或S2。

在图2中的本发明的当前实施例的发射机还可包括：放大器或滤波器、以及用于分离发射机和接收机的双工器或开关。

图1中图示的通信系统使用电介质活体(dielectric living body)作为传送介质110。该电介质活体可以是人体。

鉴于根据在人体周围的发射机和接收机之间的距离的传输特性，由于人体用作有线的传送路线，所以主要在人体介质内传送具有低频率的信号。为此，人体直接连接到发射机或接收机。

如果在人体周围形成近场，并且在近场内的发射机和接收机之间插入电极，则即使人体不直接与电极连接，具有预定频率的信号也可以传送通过人体。

同时，由于具有高频率的信号被辐射到人体外部，并且即使当人体距离较远时传送损耗也不严重，所以可向局域或广域传送信号。尤其是，具有高频率的信号比具有低频率的信号可实现更高的传送速度。

因此，根据传送信号的信息安全保护和传送距离来确定信号频率，从而使得能够进行有效的通信。

不允许信号被传送到人体外部的、需要信息安全保护的局域通信使用人体传送路线或近场，并因此选择了具有低于特定频率的频率的信号。此外，允许或需要信号被传送到人体外部的、不需要信息安全的局域通信或者广域通信选择具有大于特定频率的频率的信号。

局域通信根据是否需要安全保护来选择频率。特定频率取决于发射机输出的信号的幅度、接收机的灵敏度、在发射机和接收机之间的传送介质的特性、在发射机和接收机之间插入的电极的特性或形状、等。

图4A至图4E图示了作为传送介质的人体的信号传送特性。参考图4A，生成信号的晶体振荡器(SG)与第一人体(HB)的手臂连接，以及测量经由第一HB所传送的信号的信号分析仪(SA)与HB的另一手臂连接。在两个手臂之间的距离大约为70cm。参考图4B，用于生成(SG)并分析(SA2)信号的装置与距第一HB大约70cm的第二HB的手臂连接，以便理解要辐射到第一HB外部的信号的特性。

通过测量信号获得的结果呈现在图4C图示的图中。y轴表示在信号发生器(SG)和信号分析仪(SA1、SA2)之间的差异。该图示出了：当传送/接收信号具有0MHz到10MHz的频率时，在被辐射到第二HB外部之后所传送的信号的幅度在-35dB之下。然而，当传送/接收信号具有10MHz到60MHz的频率时，在第一HB内所传送的信号的幅度与在被辐射到第一HB外部之后所传送的信号的幅度比较类似。当传送/接收信号具有大于60MHz的频率时，在被辐射到第一HB外部之后所传送的信号的幅度大于在第一HB内所传送的信号的幅度。

参考图4D，为了理解根据第一HB和第二HB之间的距离的信号传送特性，生成信号的SG与第一HB的手臂连接，并且用于测量从第一HB辐射并被传送到第二HB的信号的SA与第二HB的手臂连接。

SG输出信号的幅度是0dBm，并且其输出频率是500kHz和10MHz。当第一HB和第二HB两者手拉手时，两个HB之间的距离是0cm，并且该距离被增加30cm以测量信号的幅度。

参考图4E，图示出了SA的输出信号的幅度。具有500kHz的信号的幅度随着距离增加而迅速减少，而具有10MHz的信号的幅度保持不变，与距离的变化无关。

当传送/接收信号具有低于10MHz的频率时，从第一HB辐射并被传送到第二HB的信号的幅度非常小。因此，10MHz的频率为人体通信提供了优秀的安全保护，除非另一人体接近该HB。当传送/接收信号具有高于10MHz的频率时，从第一HB辐射并被传送到第二HB的信号比在HB内传送的信号具有更大的幅度，并具有恒定的传送损耗而与距预定范围内另一人体的距离无关。

详细地，使用人体传送路线或近场的人体通信使用低于10MHz的频率，而信号可传送到人体外部并可传送到由另一用户携带的通信装置的局域或广域通信使用大于10MHz的频率。在这个情况下，将10MHz的频率设置为特定频率或预定频率。

为了简单应用，如果高于或低于特定频率的两个传送频率实质上彼此不同，则可以在这两个传送频率之间执行无干扰通信。例如，低于特定频率的频率用于鉴别针对现金服务需要的个人识别，而高于特定频率的频率用于收听无线电。

由于多个发射机和接收机相应地需要许多高的和低的频率，所以通信系统必须使用诸如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和正交频分多路复用(OFDM)或其组合的多址接入之一。也就是说，多址接入通信系统可在使两个传送频率彼此差别不大的情况下同时传送至少两个信号。

图5图示了根据本发明实施例的通信系统的应用。参考图5，随身携带鉴别装置502、音乐播放器503、和头戴式耳机504的HB可从头戴式耳机504收听由音乐播放器503输出的音乐S1。音乐播放器503用作发射机，HB用作传送介质，以及头戴式耳机504用作接收机。由于该通信系统使用局域通信，所以音乐S1以低于特定频率的频率传送。

本发明的当前实施例的通信系统可以在HB收听音乐S1时，通过身体触摸向鉴别器501发送在鉴别装置502中存储的个人信息S0。如果HB用他的手触摸鉴别器501，则用作发射机的鉴别装置502通过触摸鉴别器501的用作传送介质的他的手向用作接收机的鉴别器501传送个人信息S0。如果HB的手触摸鉴别器501以形成接触点或者鉴别器502通过HB的手而位于近场，则鉴别装置502通过用作传送介质的HB向鉴别器502传送个人信息S0。

由于个人信息S0需要安全保护，所以个人信息S0的传送频率小于特定频率。由于防止音乐S1由使用相同的通信系统正在收听音乐的其他用户收听并因此音乐S1需要安全保护，所以音乐S1的传送频率小于特定频率。

两个信号S0和S1在HB中同时传送。在这个情况下，使用不同代码或频率的多址接入被用于避免两个信号S0和S1之间的干扰。

图6图示了根据本发明又一实施例的通信系统的应用。参考图6，第一HB和第二HB分别使用该第一HB和第二HB的手腕所携带的鉴别装置602和603来向鉴别器601传送识别第一HB和第二HB所需要的两条信息S0和S1，并支付游乐园的费用。信息S0和S1需要安全保护并且因此传送频率低于特定频率。在这个情况下，多址接入用于传送信息S0和S1，以便避免信息S0和S1之间的干扰。

由第一HB携带的、用作照相机的装置604拍摄照片，并向由第一HB和第二HB携带的显示器605和606传送照片数据S2。装置604经由第一HB内部向由第一HB携带的显示器605传送照片数据S2，这是局域传送。因此，照片数据S2的传送频率可小于特定频率。然而，由于照片数据S2不需要安全保护，所以照片数据S2的传送频率可大于特定频率。

装置604经由第一HB的外部向第二HB所携带的显示器606传送照片数据S2。因此，照片数据S2的传送频率可大于特定频率。在这点上，所述装置用作发射机，显示器606用作接收机，并且第一HB用作传送介质。

图7图示了根据本发明又一实施例的通信系统的应用。参考图7，如果HB在购物商场触摸产品701，则HB所携带的显示器702显示诸如价格、有效期等产品信息S0。产品701包括根据本发明的第一发射机，并经由用作传送介质的HB传送产品信息S0到用作接收机的显示器702。HB经由头戴送受话器704收听到从用作第二发射机的扬声器703传送来的购物商场的通告S1。

由于产品信息S0可需要安全保护，所以产品信息S0的传送频率小于特定频率。此外，由于在购物商场中的所有顾客都必须收听通告S1，所以通告S1的传送频率大于特定频率。

本发明还可实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置、和载波。

尽管已经参考本发明的示范实施例而具体示出并描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改变，而不脱离由接下来的权利要求所限定的本发明的精神和范围。

工业实用性

根据本发明，需要信息安全保护的局域通信使用小于预定频率的频率。不需要信息安全保护的局域或广域通信使用大于预定频率的频率。因此，本发明可基于信息安全保护、通信距离、和满足传送介质的频率特性的通信特性来提供有效的通信环境，从而增加通信场。

本发明提供了这样的通信系统和方法：在至少一个发射机、至少一个接收机、和至少一个传导性的传送介质被连接在人体中的环境中，基于通信距离和传送速度来选择满足应用服务的通信频率。

Claims (25)

1.一种使用根据信号的信息安全保护或传送距离确定的频率的通信系统，其中，需要信息安全保护的局域通信使用小于预定频率的频率，而不需要信息安全保护的局域通信或广域通信使用大于预定频率的频率。

2.根据权利要求1的通信系统，包括：

发射机，用于传送根据信息安全保护、或者局域或广域通信确定的频率的信号；以及

传送介质，用于传输从发射机传送的信号。

3.根据权利要求2的通信系统，其中该发射机包括：

传送振荡器，用于生成预定的交流电(AC)信号；以及

调制器，用于使用AC信号将信息数据调制到根据包括在所传送的信号中的信息数据是否安全和所传送的信号的传送距离确定的频率上。

4.根据权利要求2的通信系统，还包括：接收机，用于接收根据信息安全保护、或者局域或广域通信确定的频率的信号。

5.根据权利要求4的通信系统，其中该接收机包括：

接收振荡器，用于生成预定的AC信号；以及

解调器，用于根据包括在所接收的信号中的信息数据是否安全和所接收的信号的传送距离、使用AC信号对所接收信号进行解调。

6.根据权利要求4的通信系统，还包括：

双工器，用于与发射机和接收机连接，并分离由发射机和接收机输入/输出的传送/接收信号；以及

电极，用于连接在传送介质和双工器之间，并传输所分离的传送/接收信号。

7.根据权利要求4的通信系统，其中所述发射机和接收机使用频分双工来彼此通信。

8.根据权利要求4的通信系统，其中，如果该通信系统包括多个发射机和接收机，则所述多个发射机和接收机使用诸如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和正交频分多路复用(OFDM)或其组合的多址接入之一。

9.根据权利要求3的通信系统，其中该发射机还包括：

第一变频器，用于根据包括在所传送的信号中的信息数据是否安全和所传送的信号的传送距离，来输出具有大于预定频率的频率的信号；

第二变频器，用于根据包括在所传送的信号中的信息数据是否安全和所传送的信号的传送距离，来输出具有小于预定频率的频率的信号；以及

开关，用于选择由第一变频器和第二变频器输出的信号之一，并输出所选择的信号。

10.根据权利要求4的通信系统，其中该接收机包括用于控制所接收的信号的频率的变频器。

11.根据权利要求1的通信系统，其中所述预定频率基本上为10MHz。

12.根据权利要求2的通信系统，其中所述传送介质是活体。

13.根据权利要求12的通信系统，其中所述传送介质是人体。

14.一种使用根据信号的信息安全保护或传送距离确定的频率的通信系统，所述通信系统包括：

发射机，用于在需要信息安全保护的局域通信中传送具有小于预定频率的频率的信号，以及在不需要信息安全保护的局域通信或广域通信中传送具有大于预定频率的频率的信号；

传送介质，用于传输从发射机传送的信号；以及

接收机，用于接收经由传送介质传送的信号。

15.根据权利要求14的通信系统，其中发射机包括：

振荡器，用于生成预定的交流电(AC)信号；以及

调制器，用于使用AC信号将信息数据调制到根据包括在所传送的信号中的信息数据是否安全和所传送的信号的传送距离确定的频率上。

16.根据权利要求15的通信系统，其中该调制器使用幅度、频率、和相位调制之一来调制信号。

17.根据权利要求14的通信系统，其中该接收机包括：

振荡器，用于生成预定的AC信号；以及

解调器，用于使用AC信号对所接收的信号进行解调。

18.根据权利要求14的通信系统，还包括：

双工器，用于与发射机和接收机连接，并分离由发射机和接收机输入/输出的传送/接收信号；以及

电极，用于连接在传送介质和双工器之间，并传输所分离的传送/接收信号。

19.根据权利要求14的通信系统，其中所述发射机和接收机使用频分双工来彼此通信。

20.根据权利要求14的通信系统，其中，如果该通信系统包括多个发射机和接收机，则所述多个发射机和接收机使用诸如FDMA、TDMA、CDMA和OFDM或其组合的多址接入之一。

21.根据权利要求14的通信系统，其中该发射机还包括：

第一变频器，用于根据包括在所传送的信号中的信息数据是否安全和所传送的信号的传送距离，来输出具有大于预定频率的频率的信号；

第二变频器，用于根据包括在所传送的信号中的信息数据是否安全和所传送的信号的传送距离，来输出具有小于预定频率的频率的信号；以及

开关，用于选择由第一变频器和第二变频器输出的信号之一，并输出所选择的信号。

22.根据权利要求14的通信系统，其中该接收机包括：用于控制所接收的信号的频率的变频器。

23.根据权利要求14的通信系统，其中所述预定频率基本上为10MHz。

24.根据权利要求14的通信系统，其中所述传送介质是活体。

25.根据权利要求24的通信系统，其中所述传送介质是人体。

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