CN102612817A

CN102612817A - 在人体通信系统中在低频带中发送数据的装置和方法，及人体通信系统

Info

Publication number: CN102612817A
Application number: CN2010800511098A
Authority: CN
Inventors: 黄相允; 金哲镇; 朴章淳; 李种林; 崔炫国; 许昌龙; 宋成俊
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-05-07
Also published as: US20120170482A1; JP2013506374A; EP2568635A1; RU2012120082A; CA2774130A1; CN102612817B; JP5557406B2; EP2568635A4; AU2010352626B2; AU2010352626A1; CA2774130C; RU2530265C2; WO2011138991A1; US8693306B2

Abstract

本发明提出一种方法，用于在人体通信系统中考虑人体的非接触状态并同时选择在不同范围内的中心频率来发送数据。为此，本发明的第一实施例提出一种人体通信系统，其中中心频率可以被简单地移动，并且具体地，提出了一种数据发送装置，包括移频器，用于将复用器的输出移位到特定频率，从而使得中心频率能够被移动。本发明的第二实施例提出一种人体通信系统，其不仅控制中心频率选择和传输波段最小化，而且控制数据速率、调制等，因此能够在人体的非接触状态中执行稳定的通信。藉此，可以考虑到人体的非接触状态来最大化波段效率并且发送数据。

Description

在人体通信系统中在低频带中发送数据的装置和方法,及人体通信系统

技术领域

本发明涉及一种用于在低频带中发送数据的装置和方法，且更具体地，涉及一种在人体通信系统中在低频带中发送数据的装置和方法、以及人体通信系统。

背景技术

电场通信是指具有以下通信方案的通信，在该通信方案中，发送器引发（induce）电场并且在电介质材料中形成电场以及接收器然后检测该电场，从而使能数据的发送和接收。在这样的电场通信中，特别是采用人体作为电介质材料的通信被称为人体通信。

一般，人体通信由于用户干扰等在几个MHz的波段具有高噪声，并且具有分布在数十MHz的波段上的噪声。图1展示了如上所述的人体通信信道的频率特性。在如上所述的人体通信方案中，通过应用适合于通信信道的特性的调制方案而最大化传输效率。因此，在人体通信中，应通过能够避开其中集中人类噪声的几十MHz波段的波段的载波来携带发送的数据。然而，在人体通信中，当载波太高时，自人体辐射的元素增加。因此，考虑辐射的元素的增加和噪声特性，通过人体发送的信号的频带通常具有处于几十MHz内的波段。

此外，在人体通信中，最大化传输波段的效率也是很重要的，因为通常人类噪声具有比温度噪声更高的能级。因此，中心频率f₀应位于如图1所示的二十MHz内，并且，具有最大波段效率的传输是要在人体通信中实现的一个重要目标。

同时，在人体通信中，数据传输通过使用人体的电介质特性在人体周围形成电场是可能的，并且在用户对终端的直观选择后执行数据传输。因此，人体通信可以为用户提供直观便捷性。为了最大化在数据通信中用户的直观便捷性，有必要在其间人体对信息终端设备做出非接触或靠近接触的短时间内发送所有的数据，这就需要高速传输的施行。在如上所述的非接触施行的情况下，随着到用户的身体的距离的增加，电场的幅度按照1/r²的比率减少，这暗示接收信号的幅度随着用户身体远离移动而迅速减少。因此，为了补偿由于人体引起的信号衰减，已通过各种方法来提高通信的接收灵敏度，诸如使用光学传感器、磁传感器等的方法或使用用于改善对地耦合的电极的方法。如上所述在接收灵敏度中的限制在通过人体接触的通信的情况下受到限制，并使得在接收器的低信号电平的情况下信号处理困难。此外，因为难以确定人体接近状态或非接触状态、或者设备之间的超接近的状态，所以很难选择对每个状态合适的信道和通信方案。此外，在人体非接触通信的情况下，是否执行通信的确定并非是基于是否存在人体接触做出的，并且只有人体自身的接近才启动通信系统的操作。因此，这些要点在人体通信系统的设计中应当予以考虑。

发明内容

技术问题

由于如上所述的人体通信的特性，人体通信应考虑到应用有一类连接技术的系统的功耗和复杂性而在能够最小化功耗和完成简单的结构的方向中实现。此外，有必要考虑人体非接触情况中的衰减来实现使能通信的系统。也即，在设计人体通信的装置中应当考虑人体通信的信道环境和系统频率特性。

解决方案

因此，本发明提供一种在人体通信系统中在低频带中发送数据的装置和方法以及人体通信系统，其能够最小化传输波段，由此最大化波段效率。

同样，本发明提供一种装置和方法以及人体通信系统，其可以高效地发送数据，同时甚至在人体通信系统中的人体非接触状态中也保持接收灵敏度。

此外，本发明提供一种在人体通信系统中用于在低频区中的数据发送的装置和方法以及人体通信系统，其能够实现简单的结构和低功耗。

有益效果

在根据本发明的用于在用于人体通信的低频带的数据发送的装置中，可以按一种简单的方式在不同范围内中移动中心频率，以及可以在低速数据传输时最小化传输波段。此外，本发明实现了一种系统，其通过使用在人体周围的电场使用户能够在非接触状态中进行通信，从而使能中心频率的选择、传输波段的最小化以及数据速度和调制的控制。

附图说明

图1是示出典型的人体通信信道的频率特性的图。

图2说明典型的分组结构。

图3是说明典型的人体通信系统的结构的框图。

图4是说明在图3所示的频率选择性扩频器的结构的框图。

图5是说明在图4所示的频率选择性扩频器的频带特性的图。

图6说明根据本发明的实施例的分组结构。

图7是说明根据本发明的第一实施例的人体通信系统的结构的框图。

图8说明在图7所示的移频器。

图9是示出图7所示的人体通信信道的传输频率特性的图。

图10是说明根据本发明的第二实施例的人体通信系统的结构的框图。

具体实施方式

依据本发明的一方面，提供一种用于在人体通信系统中在低频带中发送数据的装置，该装置包括：前导码产生器，用于产生前导码信号；报头产生器，用于产生分组报头信息；数据产生器，用于产生数据；串并转换器，用于通过串并转换将从数据产生器传送的数据转换为码元；正交调制器，用于将从串并转换器传送的码元映射到彼此正交的序列之一；复用器，用于时分地选择从前导码产生器、报头产生器和正交调制器输出的信号；以及移频器，用于将复用器的输出移位到特定频率。

依据本发明的另一方面，提供一种用于使用在人体周围的电场执行非接触通信的人体通信系统，该人体通信系统包括：发送电路，用于使用特定频率发送根据由MAC发送/接收处理器定义的分组格式而产生的数据；电极，用于将来自发送电路的输出向外部输出；模拟前端（AFE）电路，用于从该电极接收信号，放大该信号并且从信号中消除噪声；接收信号强度测量单元，用于测量接收信号的强度；接近传感器，用于根据人体接近的检测来输出接近传感器值；复用器，用于选择性地输出来自接近传感器和接收信号强度测量单元的信号；接收电路，用于处理来自复用器和模数转换器的信号；和微控制器单元（MCU），用于通过使用RSSI值或接近传感器值确定该电极是否是在非接触状态，并基于确定的结果输出控制信号。

依据本发明的另一方面，提供一种在人体通信系统中在低频带中发送数据的方法，该方法包括：产生前导码、分组报头信息和数据；通过串并转换将从产生的数据转换为码元；将码元映射到彼此正交的序列之一；时分地选择前导码信号、分组报头信息和映射的码元；以及将选择的信号、信息和码元移位到特定频率。

下文中，将参考附图描述本发明的示范实施例。在以下说明中，相同组件将由相同参考数字指定，虽然它们在不同的附图中示出。此外，在本发明的以下说明中，当它会使得本发明的主题更不清楚时，这里并入的公知的功能和配置的具体说明被省去。

本发明提出了一种在人体通信系统中考虑人体非接触状态、同时选择各种范围的中心频率来发送数据的方案。为此，本发明的第一实施例提出了一种人体通信系统，能够以简单易用的方式移动中心频率，特别是提出了一种人体通信系统，其包括移频器，用于将复用器的输出移位到特定频率以便使能中心频率的移动。此外，本发明的第二实施例提出一种人体通信系统，其即使在人体非接触状态中也可以通过控制数据速度、调制等以及通过最小化传输波段和选择中心频率来实现稳定的通信。根据本发明的第二实施例，可以考虑人体非接触状态来最大化波段效率并实现数据传输。

在本发明的描述之前，将参考图3描述人体通信系统的基本结构，图3是说明典型的人体通信系统的结构的框图。首先，通过数据发送装置发送的典型分组具有如图2所示的典型的结构。在图2所示的结构中，前导码用于通知在分组中包含的报头的起点，报头包括与分组相关的信息，诸如分组的长度，而数据包括实际要发送的信息。在构造具有如上所述的结构的分组中，只有前导码可能不足以找到用于恢复报头和数据的确切的起点。因此，对于该典型的结构，建议一种在稳定的同时可以最小化系统的复杂性的分组结构，其可以使能更有效的数据传输。

参照图3，在示出的数据发送装置中，MAC发送处理器200首先传送信息到前导码产生器205、报头产生器210和数据产生器215，以构建要发送的分组。前导码产生器205和报头产生器210的输出通过扩频器235扩展，通过复用器240进行时分选择，然后通过信号电极250发送。

数据在报头之后发送并且通过以下过程生成。首先，当由数据产生器215发送的数据的数据速率是C时，数据产生器215的输出通过N:1串并（S/P）转换器220转换为码元。在这个时候，码元速率可以被表示为C/N。S/P转换器220的输出通过处于下一级的码元重复器被重复预定次数（R）。在这个时候，码元重复器225的码元速率可以被表示为C·R/N。码元重复器225的N比特输出被传送到频率选择性扩频器230。频率选择性扩频器230是一类正交调制器并且通过每个具有长度2^L1的2^N个序列配置。频率选择性扩频器230接收输入的N比特并且以(C·R·2^L1)/N的输出速率输出对应的序列。频率选择性扩频器230的输出由复用器240在传送报头之后顺序传送。最后，复用器240的输出通过发送/接收开关245和信号电极250被发送到外部，而无需模拟电路270。

通过信号电极250输入的进入信号经过发送/接收开关245以及然后的噪声消除滤波器255（其消除不期望波段的频率分量）来传递。然后，进入信号通过放大器260传递，其将进入信号放大为期望的模拟信号。放大器260的输出被传送到下一级，即，时钟恢复与数据再定时（CDR）单元265。也就是说，因为分组的数据通常不会具有关于接收器的同步的单独的信息，故单独的模拟同步单元（如CDR单元265）是必要的。在这个时候，因为数据不包括额外的同步信息，所以CDR单元265应在执行同步过程时同时提取数据。然而，当输入电平很低时，CDR单元265可能会误操作，这可能会导致性能下降。此后，CDR单元265的输出被传送到下一级，即，数字接收器。

在如上所述的数据发送装置的各组件中，下文中将更具体地探讨频率选择性扩频器230。图4示出频率选择性扩频器的结构。频率选择性扩频器230接收N个输入，从每个具有长度2^L1的2^N个序列中选择一个序列，并且传送选择的序列到下一级。由频率选择性扩频器230使用的2^N个序列对应于具有在相对较高的波段上分布的能量的序列，这是从(2^L1,2^L1)Hadamard序列中选择的。考虑到波段效率，要求由频率选择性扩频器使用的序列只从特定的码（即，Hadamard码）中选择。因为Hadamard码具有不良的相关特性，所以有必要应用具有良好的相关特性的序列。

频率选择性扩频器230的频带特性在图5示出。正如图5所示，通过图4的频率选择性扩频器230，可以在期望的波段上扩展发送数据，其中期望的传输波段的中心频率是(C·R·2^L1)/(2·N)。

如果要发送的数据的数据速率C是2Mbps，N:1S/P转换器的N是4，并且码元重复器的R为1，则当频率选择性扩频器的序列长度是64时最后的输出速率是32 MHz。在这个时候，传输中心频率是16 MHz。此外，由频率选择性扩频器使用的16个序列是具有在16 MHz上分布的相对较大能量的序列，这是从（64，64）Hadamard序列中选择的。如果要发送的数据的数据速率C为1 Mbps，N:1S/P转换器的N是4，并且码元重复器的R为1，则当频率选择性扩频器的序列长度是64时最后的输出速率是16 MHz。然而，在这个时候，传输中心频率下降到8 MHz。由于人体噪声的影响根据传输频率的下降而增加，所以码元重复器的R应该是2以便弥补这个问题。然后，虽然中心频率维持为16 MHz，但是即使1 Mbps的传输也具有和2 Mbps的传输相同的传输带宽。

如上所述，因为中心频率可以改变为2的倍数或该倍数的反数（inversenumber），故在依据干扰信号的中心频率的移动中存在限制。此外，当中心频率提高到只是2的倍数时，辐射特性会变得太好，从而可能会发生通过辐射的数据传输而非通过人体的数据传输。在通过辐射的数据传输的情况下，系统的功耗可能会变得过大。因此，能够移动中心频率的方法是必要的。此外，因为需要维持相同的带宽，以便即使在低速数据传输时也维持该中心频率，故波段效率可能下降。因此，考虑到这一点，能够最大化波段效率同时最小化传输波段的方法是必要的。

下文中，将更详细地描述本发明的实施例。本发明的第一实施例提出一种人体通信系统，其能够选择中心频率和最小化传输波段，尤其提出人体通信系统的数据发送装置。本发明的第二实施例提出一种人体通信系统，其能够实现数据速度、调制等的控制以及实现最小化传输波段并选择中心频率。

首先，根据本发明的第一实施例的人体通信系统一般包括数据发送装置和数据接收装置，现在将参考图7描述其中的数据发送装置。首先，为了更有效地发送数据，本发明提出如图6所示的分组结构。如图6所示，根据本发明的分组结构包括前导码600、起始帧分界符（SFD）610、报头620、导频640、660、...、680和数据630、650、670、...、690。通过在数据段之间插入同步码、即导频，在接收器侧用于时钟恢复和数据提取的CDR成为不必要的。SFD的起点通过前导码的多次重复来检测，以及随后传送分配了不同于前导码的序列的SFD，从而确切地检测报头的起点。结果，只通过一个简单的1比特比较器和数字电路，就可以补偿在接收过程期间可能会发生的时间误差。

参照图7，媒体访问控制（MAC）发送/接收处理器700是用于数据发送装置和数据接收装置两者的公共组件，并且MAC发送/接收处理器700操作为在数据发送装置中用于发送数据的发送处理器，其发送低频带的数据。由于根据本发明的第一实施例的中心频率的选择是通过数据发送装置执行的操作，所以数据接收装置的组件与本发明的第一实施例不那么紧密相关而在图7中省略。

包括MAC发送/接收处理器700的数据发送装置包括前导码产生器705、报头产生器715、数据产生器725、串并转换器（S/P）转换器730、正交调制器735和复用器740。为了构建图6所示的分组结构，数据发送装置进一步包括SFD产生器710和导频产生器720。特别是，在本发明中，数据发送装置进一步包括移频器745，用于将复用器740的输出移动到一个特定频率。

MAC发送/接收处理器700传送关于分组配置的信息到组件705、710、715、720、725中的每个。根据信息的传送，前导码产生器705生成前导码信号，SFD产生器710产生用于通知报头信息的起点的SFD，报头产生器715产生分组报头信息，导频产生器720产生用于使能在接收数据时的同步的导频，而数据产生器725产生数据。在发送包括如图6所示的前导码、SFD、和导频的分组的情况下，每个序列的输出速率被调整为与正交调制器735适应，从而使在最终输出端口处的传输波段彼此一致。数据发送装置重复发送相同的前导码多次，发送SFD，发送报头，然后发送数据，其中按预定的时间段插入导频。通过插入导频，可以仅通过1比特比较器和数字电路而非CDR来实现接收器侧。

此后，S/P转换器730通过串并转换将来自数据产生器725的数据转换成码元，以及正交调制器735将S/P转换器730的码元映射到彼此正交的序列之一。此时，在前导码产生器705、SFD产生器710和导频产生器720的输出速率维持在等于正交调制器735的输出速率的同时执行该发送，从而维持全部分组的发送波段是相同的。

具体来说，当从数据产生器725传送的数据的数据速率是C时，数据由N:1S/P转换器730转换为具有N比特的码元。转换的码元是2^N个码元，并被传送到正交调制器735，其具有长度2^L2的序列。然后，正交调制器735根据N比特的信息映射2^N个码元之一，然后传送经映射的码元到复用器740。在这种情况下，正交调制器735的输出速率是(C·2^L2)/N。由于没有必要考虑此处使用的正交调制器735的频率特性，故可以采用具有比Hadamard码更好的相关特性的正交码，而不是Hadamard码。此外，取代Hadamard码而新采用的正交码可以保证在接收器侧的稳定性能。

此外，复用器740时分地选择从前导码产生器705、SFD产生器710、报头产生器715、导频产生器720和正交调制器735输出的信号。复用器740的输出由移频器745使用频移序列移位到特定频率。具体来说，复用器740的输出被传送到移频器745。此时，当用于发送的频率为f₀时，移频器745将复用器740的输出乘以具有2·f₀的输出速率的频移序列。虽然频移序列的代表性的例子是包括交替重复的1和0的序列，但是本发明不局限于此。该频移信号在通过发送/接收开关750和信号电极755之后发送到外部。如上所述的移频器的结构在图8中示出。如图8所示，移频器的中心频率可以被设置为(C·2^L2)/N的倍数，这是将(C·2^L2)/N乘以自然数获得的。也就是说，中心频率f₀为n·(C·2^L2)/N。通过该过程，可以实现各种中心频率，并同时再次获得处理增益。

为了通过使用如上所述在低频带的特定中心频率来发送数据，数据通过S/P转换器730经历串并转换，通过正交调制器735正交调制，然后通过移频器从基带被移位到期望的频段。在这个时候，包括交替重复的0和1的序列被用作频移序列。

同时，在人体通信系统中，数据接收装置是模拟接收器并且包括噪声消除滤波器765、放大器770以及1比特比较器775。1比特比较器775连接到下一级，即数字接收器。数据接收装置的其他组件和本发明的第一实施例不具有密切的关系，因此其详细描述在此处省略。

具有如上所述的构造的人体通信的发送频率特性在图9中示出。从图9可知，发送波段的带宽通过正交调制器的输出速率(C·2^L2)/N而是可变的，这提供了能够通过降低数据速率C而减少带宽的功能。也即，带宽BW可以通过数据速率C、正交调制器的长度2^L2和N:1S/P转换器的N来控制。

当系统的数据速率C是2 Mbps，并且S/P转换器的N是4，具有16个序列的正交转换器的长度是16，且具有中心频率为16 MHz和输出速率为32MHz的移频器被使用时，输出的数据具有的波段特性具有16 MHz的中心频率和8 MHz的带宽。相反，在1 Mbps的情况下，带宽减少到4 MHz，同时中心频率维持在16 MHz。也就是说，不同于图2所示的构造，数据速率的减少提高了波段效率。

在通过16 MHz载波按2 Mbps的数据速率发送数据的情况下，如果在这个波段中存在干扰分量，则16 MHz应移位到在如图2所示的结构中的双倍的高频中，即32 MHz。在如图7所示的根据本发明的结构中，不仅可以通过将正交调制器的8MHz的输出速率增加到四倍来移位该频率到如图2的32MHz，而且可以通过将该输出速率增加到三倍而通过24 MHz载波来发送数据。结果，可以很容易地避免干扰，以抑制发送数据的辐射特性，并最小化功耗的增加。

以下，将参考图10描述根据本发明的第二实施例的能够使用在人体周围的电场执行非接触数据发送的人体通信系统的结构。图10是说明根据本发明的第二实施例的人体通信系统的结构的框图。根据本发明的第二实施例的人体通信系统在非接触状态的稳定操作要求空闲控制、深度睡眠控制和安全控制，并且下面的说明提出了包括与此类控制有关的各种信息的系统设计。

在图10中所示的人体通信系统也包括数据发送装置、数据接收装置以及执行发送和接收两者的公共组件。用于发送和接收的公共组件包括MAC发送/接收处理器100、互连微控制器单元（MCU）和调制解调器的主机接口单元105以及用于控制调制解调器和各种信号的MCU 110。

数据发送装置包括：发送电路115，用于传送由MAC发送/接收处理器100产生的通信信号；发送/接收开关120，用于将发送电路115的输出传送到外部；和电极125。发送/接收开关120是不可避免的必要组件，以便通过一个电极来构建人体通信系统，并在发送和接收时控制开关。该信号可以通过发送器或接收器的调制解调器产生，或可以通过软件S/W的操作产生。

同时，虽然发送电路115的具体组件没有在图10中示出，但是不用说，它们可以通过图7中自前导码产生器705到移频器745的组件来替换。因此，发送电路115可以按特定频率来发送根据在MAC发送/接收处理器100中定义的分组格式而产生的数据。在这种情况下，来自发送电路115的输出变成和来自移频器的输出相同。因此，在根据本发明的第二实施例的在人体通信系统中包括的移频器使能中心频率选择和发送波段的最小化。

数据发送装置包括：放大微弱的接收电场信号和从信号中消除噪声的模拟前端（AFE）电路130；用于转换模拟信号到数字信号的比较器/模数转换器（比较器/ADC）135；接收信号强度指示/自动增益控制（RSSI/AGC）单元140，用于测量输入信号的强度并根据测得的强度执行控制；接近传感器145，用于根据人体接近的检测输出接近传感器值；复用器150，用于时分地选择和输出来自接近传感器145和RSSI/AGC单元140的信号；和接收电路155，用于处理经过比较器/ADC 135输入的进入信号和从复用器150输出的信号。来自AFE电路130的信号通过信号尺寸的比较被转换为数字信号，其中比较器或ADC可以选择性地用于该转换。当由ADC执行该数字信号的转换时，RSSI测量也可以由ADC单元执行。也就是说，AGC单元也充当能够测量接收信号的强度的RSSI测量单元，并基于测量的结果执行AGC。虽然在图10中为了便于说明而将RSSI测量单元和AGC单元都集成在单个组件中，但是不用说，它们可以相互分离。同样，ADC和比较器也可以相互分离。

具有如上描述的结构的数据发送装置使用诸如频率、带宽和顺序编码的参数来控制，以便优化电场通信，并且该控制根据信道情况可以具有广泛的各种形式。在数据接收装置中，经过电极125引入的微弱的电信号通过AFE电路130被放大到一定程度，进行滤波，然后传送到比较器/ADC 135。此时，比较器比较引入的信号的幅度，以及ADC 135根据比较的幅度将信号转换为数字信号，从而使能RSSI的测量。输入信号的幅度根据信道状态（即，根据对地耦合是良好还不好）利用紧密相关性（close correlation）来测量。

这里，ADC 135能够在AFE电路130中的任何位置测量进入信号的RSSI，并且能够基于测量的RSSI产生关于AGC的输入信号。ADC 135在AFE电路130中的任何位置测量RSSI的原因是，在良好的对地耦合情况中，即，在良好的信道环境中，信号在放大器之后或在滤波器之后的一级中会太早饱和。测得的RSSI指示接收信号的强度，这对应于通知非接触电场通信的信道状态的一个重要参数。也就是说，如果对地耦合状态已通过紧密安置的人体或其他因素被改进，则RSSI值增加。可以通过使用该属性对多个设备授予信道优先级，并且可以使用该属性用于各种目的，如到人体的距离的测量。

测得的RSSI被用于AFE电路130自身的增益控制。此外，测得的RSSI在数据接收装置中被用作选择序列码、数据速率、扩频因子、滤波器带宽和增益、频率等的基础。就用户而言，确定电极是处于接触还是非接触应基于技术的使用场景，并且在多用户的情况下，最佳信道状态被用于识别良好的用户。此外，由于RSSI值示出了根据特定人体动作的变化，所以通过提供该控制值到MCU 110可以提供与人体动作有关的各种输入控制信号。也就是说，MCU 110通过使用RSSI值或接近传感器值来确定电极125是否是在非接触状态，并基于确定的结果输出控制信号。此外，RSSI值可以通过控制接近传感器145而配置到某个程度，并可以传送控制信号到接收电路155、MCU110和AFE电路130，因为可以仅收集关于人体的状态的信息。

此外，在使用人体周围的电场的非接触人体通信系统中，一般的系统控制通过控制整个系统的MCU 110来执行，其大部分是在待机状态。一般，为了实现如上所述的系统，需要分时隙的帧结构的设计并且基于该分时隙的帧结构来控制空闲定时。即使在从待机状态转换到唤醒状态的情况下，如上所述，输入也可以由接近传感器145和来自RSSI测量单元140的输入信号控制。

如上所述，本发明的第二实施例提供一种系统，其通过使用在人体周围的电场使用户即使在非接触状态中也能够通信，并且能够在低频带中发送数据。根据本发明的第二实施例的人体通信能够控制中心频率的选择、传输波段的最小化、中心频率、数据速率和调制等。

Claims

1.一种用于在人体通信系统中在低频带中发送数据的装置，该装置包括：

前导码产生器，用于产生前导码信号；

报头产生器，用于产生分组报头信息；

数据产生器，用于产生数据；

串并转换器，用于通过串并转换将从数据产生器传送的数据转换为码元；

正交调制器，用于将从串并转换器传送的码元映射到彼此正交的序列之一；

复用器，用于时分地选择从前导码产生器、报头产生器和正交调制器输出的信号；以及

移频器，用于将复用器的输出移位到特定频率。

2.如权利要求1所述的装置，还包括：

起始帧分界符（SFD）产生器，用于产生SFD，该SPD用于通知在包括前导码、SFD、报头和数据的发送分组中的报头信息的起点；以及

导频产生器，用于产生用于使能当接收数据时的同步过程的导频。

3.如权利要求1所述的装置，其中，移频器通过使用频移序列将复用器的输出移位到特定频率。

4.如权利要求3所述的装置，其中，由移频器使用的频移序列是包括交替重复的0和1的序列。

5.如权利要求1所述的装置，其中，该装置的传输带宽通过数据速率C、正交调制器的长度2^L2和作为N:1串并转换器的串并转换器的N来可变地控制。

6.如权利要求1所述的装置，其中，移频器将中心频率设置为输出速率(C·2^L2)/N的倍数，这是将输出速率(C·2^L2)/N乘以自然数而获得的。

7.如权利要求2所述的装置，其中，当包括前导码、SFD、报头、导频和数据的分组被发送时，每个序列的输出速率被调整为与正交调制器适应，从而使在最终输出端口处的传输波段彼此一致。

8.如权利要求2所述的装置，其中，来自前导码产生器的前导码被重复一次或多次然后被发送，来自SFD产生器的SFD被发送，由报头产生器产生的报头被发送，然后发送由数据产生器产生的数据，其中按预定的时间段在数据中插入导频，该导频由导频产生器产生。

9.一种用于使用在人体周围的电场执行非接触通信的人体通信系统，该人体通信系统包括：

发送电路，用于使用特定频率发送根据由MAC发送/接收处理器定义的分组格式而产生的数据；

电极，用于将来自发送电路的输出向外部输出；

模拟前端（AFE）电路，用于从该电极接收信号，放大该信号并且从信号中消除噪声；

接收信号强度测量单元，用于测量接收信号的强度；

接近传感器，用于根据人体接近的检测来输出接近传感器值；

复用器，用于选择性地输出来自接近传感器和接收信号强度测量单元的信号；

接收电路，用于处理来自复用器和模数转换器的信号；和

微控制器单元（MCU），用于通过使用RSSI值或接近传感器值来确定该电极是否是在非接触状态，并基于确定的结果输出控制信号。

10.如权利要求9所述的人体通信系统，其中，测得的接收信号的强度被用作选择序列码、数据速率、扩频因子、增益、滤波器带宽、频率选择和模拟前端（AFE）电路的增益控制中的至少一个的基础。

11.如权利要求9所述的人体通信系统，还包括：

主机接口单元，将微控制器单元（MCU）和调制解调器互连；和

MAC发送/接收处理器，定义用于数据的发送和接收的分组格式。

12.如权利要求9所述的人体通信系统，其中，该发送电路包括：

前导码产生器，用于产生前导码信号；

报头产生器，用于产生分组报头信息；

数据产生器，用于产生数据；

移频器，用于将复用器的输出移位到特定频率。

13.如权利要求9所述的人体通信系统，还包括：

比较器，用于比较来自模拟前端（AFE）电路的信号的幅度并且根据信号的幅度将该信号转换为数字信号，

其中接收信号强度测量单元测量来自比较器的信号的强度。

14.如权利要求9所述的人体通信系统，还包括：

模数转换器，用于根据来自模拟前端（AFE）电路的信号的幅度将来自模拟前端（AFE）电路的信号转换为数字信号，

其中接收信号强度测量单元测量来自模数转换器的信号的强度。

15.如权利要求14所述的人体通信系统，其中，接收信号强度测量单元测量来自模数转换器的信号的强度并且基于测得的强度来执行自动增益控制。

16.一种在人体通信系统中在低频带中发送数据的方法，该方法包括：

产生前导码信号、分组报头信息和数据；

通过串并转换将所产生的数据转换为码元；

将码元映射到彼此正交的序列之一；

时分地选择前导码信号、分组报头信息和映射的码元；以及

将选择的信号、信息和码元移位到特定频率。

17.如权利要求16所述的方法，其中，使用频移序列将选择的信号、信息和码元移位到特定频率。

18.如权利要求16所述的方法，还包括：

产生用于通知在包括前导码、起始帧分界符（SFD）、报头和数据的发送分组中的报头信息的起点的SFD；以及

产生用于使能当接收数据时的同步过程的导频。

19.如权利要求16所述的方法，其中，在将选择的信号、信息和码元移位到特定频率期间，中心频率被设置为正交调制器的输出速率(C·2^L2)/N的倍数，这是将正交调制器的输出速率(C·2^L2)/N乘以自然数而获得的。