KR101501532B1 - Data Transmission and Power Supply Apparatus and Method Using Body-Coupling Communication - Google Patents

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KR101501532B1
KR101501532B1 KR20130120437A KR20130120437A KR101501532B1 KR 101501532 B1 KR101501532 B1 KR 101501532B1 KR 20130120437 A KR20130120437 A KR 20130120437A KR 20130120437 A KR20130120437 A KR 20130120437A KR 101501532 B1 KR101501532 B1 KR 101501532B1
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KR20130120437A
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조희섭
박영진
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a device and a method to supply power and transmit data through body-combined communication. According to the present invention, in a device to supply power and transmit data through body-combined communication, when bio data need to be collected, RX supplies power to TX, which does not include an extra power supply, through the body-combined communication so that the TX is operated, and the operated TX collects the bio data to transmit the data to the RX. According to the present invention, a sensor node (TX) is manufactured as small and light as possible so that a wearer of the invention is not constrained by weight or volume, and especially, when multiple electrodes for TX and RX are applied to a human body, only the TX, which is selected for each of the electrodes at an intended timing, is able to be activated by power supply so that only a single channel is formed at a specific moment. Thus, cross talk, caused by the mixture of various channels, is prevented, and the RX relays multichannel communication to maximize the utilization of the body-combined communication.

Description

인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치 및 방법{Data Transmission and Power Supply Apparatus and Method Using Body-Coupling Communication}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a data transmission and power supply apparatus and method using human body communication,

본 발명은 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 인체결합통신을 활용하여 생체 센서 네트워크를 구축하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for data transmission and power supply through human body communication, and more particularly, to an apparatus and method for constructing a biosensor network using human body communication.

인체결합통신 기술에서 사람의 몸은 통신 채널의 역할을 수행한다. 인체결합통신의 기본 원리는 인체에 유도된 약한 전기장의 전파(Propagation)를 이용하여 인체에 직접 접촉되어 있거나 근접한 곳에 위치한 장치에 신호를 전송하는 것이다.In human body communication technology, a human body plays a role of a communication channel. The basic principle of human body communication is to transmit a signal to a device that is in direct contact with or close to the human body using propagation of a weak electric field induced in the human body.

종래의 인체결합통신 방식은 인체에 전기장을 유도하는 방식에 따라 정전 결합(capacitive-coupling)방식과 갈바닉 결합(galvanic-coupling)방식으로 나뉘며, 갈바닉 결합 방식은 도 1에 도시된 바와 같고, TX는 전송부이며, RX는 수신부이고, TX와 RX의 전극 배치는 도 2에 도시된 바와 같다.The conventional human body communication method is divided into a capacitive-coupling method and a galvanic-coupling method according to a method of inducing an electric field to the human body. The galvanic coupling method is as shown in FIG. 1, RX is a receiving unit, and the electrode arrangement of TX and RX is as shown in FIG.

TX는 인체에 부착된 두 전극 사이에 차동 신호를 인가하고, 이로 인해 두 전극 사이에 미소 전류가 발생한다. 발생한 미소 전류는 전도성을 갖는 인체 조직을 통해 전파되고 RX 측에 부착된 전극들에 의해 차동 신호로 검출된다.TX applies a differential signal between two electrodes attached to the human body, resulting in a microcurrent between the two electrodes. The generated microcurrent is propagated through the body tissue having conductivity and is detected as a differential signal by the electrodes attached to the RX side.

이러한 원리를 이용하여 인체의 한 부분에서 다른 부분으로 신호를 전송할 수 있으며, 이때 인체는 하나의 특수한 도선으로서의 역할을 수행한다.This principle can be used to transmit signals from one part of the body to another, where the body acts as a special conductor.

전술한 바와 같이, TX는 생체 신호를 측정하는 센서로서의 역할을 수행하고, RX는 TX에서 데이터를 수신받아 외부로 전송하는 역할을 수행하며, TX는 최대한 작은 크기와 가벼운 무게를 지니도록 제작되어 착용자가 일상생활을 영위하는 동안 부피감이나 무게감으로 인해 행동 제약을 받지 않도록 해야 한다.As described above, the TX serves as a sensor for measuring a biological signal, and the RX receives data from the TX and transmits the data to the outside. The TX is designed to have a small size and a light weight as much as possible, Should not be constrained by bulimia or weight during their daily activities.

그러나, 종래의 기술은 도 3에 도시된 바와 같이, 송/수신 채널 환경을 구축할 때, TX와 RX가 각각 전원을 내장하고 있다는 것을 전제로 하고 있어 인체결합통신 기반의 생체 센서 네트워크에 필요한 요구 조건에 부합되지 않는 문제점이 있다.However, in the related art, as shown in FIG. 3, when constructing a transmission / reception channel environment, it is assumed that TX and RX each include a power supply. Therefore, the requirement for a biometric sensor network based on human body communication There is a problem that the condition is not met.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 생체 데이터의 수집이 필요한 경우 RX가 인체결합통신을 통해 별도의 전원이 내장되지 않은 TX에 전원을 공급하여 TX가 구동되도록 하고, 구동된 TX가 생체 데이터를 수집하여 RX에 전송하도록 하는 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a radio communication system and a radio communication method, in which when RX needs to collect biometric data, And transmits the biometric data to the RX. The object of the present invention is to provide a data transmission and power supply apparatus and method through human body communication.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치는 생체 정보의 수집이 필요할 경우 인체결합통신을 통해 에너지 신호를 전송하는 베이스 스테이션; 및 상기 베이스 스테이션으로부터 상기 에너지 신호가 수신되면, 수신된 상기 에너지 신호를 직류 성분으로 변환하여 축전하고, 축전량이 기설정된 축전량 이상일 경우 구동되어 생체 정보를 수집하며 수집된 상기 생체 정보를 상기 인체결합통신을 통해 상기 베이스 스테이션으로 전송하는 센서 노드를 포함하고, 상기 센서 노드는, 상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는 BCC(Body-Coupled Communication) 전극; 상기 BCC 전극으로부터 특정 주파수 이하의 정현파로 구성된 상기 에너지 신호를 수신하고, 수신된 상기 에너지 신호에서 직류성분을 추출하여 축전하는 정류회로; 상기 직류성분의 축전에 따라 상기 축전량이 기설정된 축전량을 초과하면 온되어 동작을 시작하고, 수집된 상기 생체 정보를 패킷화하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서에 의해 패킷화된 디지털데이터를 주파수 천이변조(Frequency Shift Keying)를 통해 특정 주파수 대역의 신호로 변환하여 상기 BCC 전극에 전달하는 FSK 변조기를 포함하며, 상기 BCC 전극은, 상기 FSK 변조기로부터 출력된 FSK 신호를 상기 베이스 스테이션에 전송하는데 활용되는 한 쌍의 전극 및 상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는데 활용되는 한 쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a data transmission and power supply apparatus for a human body communication, comprising: a base station for transmitting an energy signal through human body communication when collection of biometric information is required; And a controller configured to convert the received energy signal into a direct current component and store the stored energy signal when the stored energy signal is greater than or equal to a predetermined storage amount, collect biometric information, And a sensor node for transmitting the energy signal to the base station through communication, wherein the sensor node comprises: a body-coupled communication (BCC) electrode for sensing the energy signal transmitted from the base station; A rectifying circuit for receiving the energy signal composed of a sine wave of a specific frequency or less from the BCC electrode and for extracting and storing a DC component from the received energy signal; A microprocessor for starting operation when the electric storage quantity exceeds a preset storage quantity in accordance with the storage of the direct current component and for packetizing the collected biometric information; And an FSK modulator for converting the digital data packetized by the microprocessor into a signal of a specific frequency band through frequency shift keying and transmitting the signal to the BCC electrode, wherein the BCC electrode is connected to the FSK modulator A pair of electrodes used to transmit the FSK signal output from the base station to the base station, and a pair of electrodes used to sense the energy signal transmitted from the base station.

본 발명의 다른 면에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법은 생체 정보의 수집이 필요할 경우 상기 베이스 스테이션이 상기 인체결합통신을 통해 에너지 신호를 전송하는 단계; 상기 베이스 스테이션으로부터 상기 에너지 신호가 수신되면, 상기 센서 노드가 수신된 상기 에너지 신호를 직류 성분으로 변환하여 축전하는 단계; 상기 직류성분의 축전에 따라 축전량이 기설정된 축전량 이상일 경우 구동되어 생체 정보를 수집하는 단계; 및 수집된 상기 생체 정보를 상기 인체결합통신을 통해 상기 베이스 스테이션으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 센서 노드는, 상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는 BCC(Body-Coupled Communication) 전극; 상기 BCC 전극으로부터 특정 주파수 이하의 정현파로 구성된 상기 에너지 신호를 수신하고, 수신된 상기 에너지 신호에서 직류성분을 추출하여 축전하는 정류회로; 상기 직류성분의 축전에 따라 상기 축전량이 기설정된 축전량을 초과하면 온되어 동작을 시작하고, 수집된 상기 생체 정보를 패킷화하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서에 의해 패킷화된 디지털데이터를 주파수 천이변조(Frequency Shift Keying)를 통해 특정 주파수 대역의 신호로 변환하여 상기 BCC 전극에 전달하는 FSK 변조기를 포함하며, 상기 BCC 전극은, 상기 FSK 변조기로부터 출력된 FSK 신호를 상기 베이스 스테이션에 전송하는데 활용되는 한 쌍의 전극 및 상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는데 활용되는 한 쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a data transmission and power supply method through human body communication, comprising: transmitting energy signals through the human body communication to the base station when collection of biometric information is required; Converting the energy signal received by the sensor node into a direct current component and storing the received direct current component when the energy signal is received from the base station; Collecting biometric information by driving when the electric storage amount is equal to or greater than a predetermined storage amount according to the storage of the direct current component; And transmitting the collected biometric information to the base station through the human-body communication, wherein the sensor node comprises: a body-coupled communication (BCC) electrode for sensing the energy signal transmitted from the base station; A rectifying circuit for receiving the energy signal composed of a sine wave of a specific frequency or less from the BCC electrode and for extracting and storing a DC component from the received energy signal; A microprocessor for starting operation when the electric storage quantity exceeds a preset storage quantity in accordance with the storage of the direct current component and for packetizing the collected biometric information; And an FSK modulator for converting the digital data packetized by the microprocessor into a signal of a specific frequency band through frequency shift keying and transmitting the signal to the BCC electrode, wherein the BCC electrode is connected to the FSK modulator A pair of electrodes used to transmit the FSK signal output from the base station to the base station, and a pair of electrodes used to sense the energy signal transmitted from the base station.

본 발명에 따르면, 센서 노드(TX)를 최대한 작은 크기 및 가벼운 무게로 제작할 수 있어서 이를 착용하더라도 일상생활 영위시 부피감이나 무게감으로 인해 행동에 제약을 받지 않을 수 있다.According to the present invention, the sensor node (TX) can be manufactured with a small size and a light weight as much as possible, so that even if it is worn, the sensor node (TX)

특히 다수의 TX, RX 용 전극이 인체에 적용되었을 때, 이들 각각에 대해 의도된 시점에 선택된 TX만 전력 공급으로 활성화할 수 있어서, 특정 순간에 단일의 통신 채널만 형성할 수 있으며, 이로 인해 여러 채널의 혼재에 의한 혼신을 방지할 수 있다.In particular, when a plurality of electrodes for TX and RX are applied to the human body, only the TX selected at the intended time for each of them can be activated by the power supply, so that only a single communication channel can be formed at a specific moment, It is possible to prevent crosstalk caused by the mixture of channels.

즉, RX가 다채널 통신의 중재자 역할을 할 수 있어서 인체결합통신의 활용도를 극대화시킬 수 있다.In other words, RX can serve as an arbiter of multi-channel communication, thereby maximizing the utilization of human body communication.

도 1 내지 도 3은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TX를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 FSK 변조방식을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 에너지 신호의 형태를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 구동 타이밍을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법을 설명하기 위한 도면.1 to 3 are diagrams for explaining a conventional technique.
4 is a view for explaining data transmission and power supply through human body communication according to an embodiment of the present invention;
5 is a diagram for explaining TX according to an embodiment of the present invention;
6 is a diagram for explaining an FSK modulation method of the present invention.
7 is a view for explaining a form of an energy signal according to the present invention;
8 is a diagram for explaining drive timing of the present invention.
9 is a diagram for explaining a method of data transmission and power supply through human body communication according to an embodiment of the present invention;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And is intended to enable a person skilled in the art to readily understand the scope of the invention, and the invention is defined by the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that " comprises, " or "comprising," as used herein, means the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Do not exclude the addition.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치를 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TX를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 FSK 변조방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 에너지 신호의 형태를 설명하기 위한 도면이다. Hereinafter, a data transmission and power supply apparatus through human body communication according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a view for explaining data transmission and power supply through human body communication according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view for explaining TX according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a view for explaining a form of an energy signal according to the present invention. FIG.

본 발명은 TX 및 RX를 포함하고, TX는 신체에 부착되어 생체 정보를 수집하며, 수집된 생체 정보를 RX로 전송하는 센서 노드의 역할을 수행하고, RX는 TX로부터 생체 정보를 수신하여 외부로 전송하는 싱크 노드, 또는 베이스 스테이션의 역할을 수행하며, 특히 RX는 스마트 워치 등과 같이 신체에 상시 부착되는 기기일 수 있다.The present invention includes TX and RX, TX is attached to the body to collect biometric information, plays a role of a sensor node for transmitting collected biometric information to RX, RX receives biometric information from TX, Or a base station, and in particular, the RX may be a device that is always attached to the body, such as a smart watch.

또한, 본 발병은 TX와 RX 간 두 개 채널의 인체결합통신을 형성하여 한 채널을 TX에서 RX 방향으로 생체 정보 전송에 활용하고, 나머지 한 채널을 RX에서 TX 방향으로 전력 공급을 위한 에너지 신호 전송에 활용하며, 각 채널은 서로 다른 주파수 대역의 신호를 사용하여 상호 간섭을 배제하고, 데이터 전송에 FSK 변조 방식을 활용하며, 수 ~ 수십 MHz 대역의 주파수를 활용하고, 에너지 신호로 1 MHz 이하의 정현파를 사용한다.In addition, this incidence forms two-channel human-body communication between TX and RX so that one channel is used for biometric information transmission from TX to RX, and the remaining one channel is used for energy signal transmission for power supply from RX to TX Each channel uses signals of different frequency bands to exclude mutual interference, utilizes FSK modulation for data transmission, utilizes frequencies in the range of several to several tens MHz, and uses an energy signal of less than 1 MHz Sine wave is used.

본 발병은 생체 정보의 수집이 필요할 경우 RX가 한 채널의 인체결합통신을 통해 TX로 에너지 신호를 전송하고, TX 내부의 정류회로가 이를 직류 성분으로 변환하여 축전하며, 축전에 의해 전압이 TX 내의 마이크로프로세서를 구동시킬 수 있는 수준을 넘어서면 마이크로프로세서가 구동을 시작하고, 생체 신호 수집용 전극이 생체 정보를 수집하여 이를 FSK로 변조한 후 나머지 한 채널의 인체결합통신을 통해 RX로 전송하며, RX가 필요한 정보가 수집되면 TX로 에너지 공급을 중단하고, TX 내의 공급 전압이 일정 수준 이하로 떨어지면 마이크로프로세서가 구동을 멈추도록 하는 것이다.In this case, when the bio information is required to be collected, RX transmits an energy signal to TX through a human-body communication of one channel, converts the DC signal into a DC component by a rectifying circuit in TX, When the microprocessor is activated, the microprocessor starts collecting the bio-information, collects the bio-information, modulates it into the FSK, and transmits the bio-signal to the RX through the human-body communication of the other channel, When RX collects the necessary information, it stops the energy supply to TX and causes the microprocessor to stop running when the supply voltage in TX drops below a certain level.

전술한 바를 보다 구체적으로 설명하면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치는 TX(100, 센서 노드) 및 RX(200, Base Station)를 포함한다.4 and 5, the data transmission and power supply apparatus through human body communication according to the present invention includes a TX (100, a sensor node) and an RX (200, Base Station) .

TX(100)는 신체의 표면에 부착되어 생체 신호를 수집하고, 수집된 생체 신호를 가공하여 변조한 후 인체결합통신용 전극을 통해 RX(200)로 전송하며, RX(200)로부터 인체결합통신을 통해 수신된 에너지 신호를 감지할 수 있는 전극 및 전극에서 수신된 신호로부터 전력을 얻기 위한 정류회로 등을 포함한다.The TX 100 is attached to the surface of the body to collect bio-signals, processes the collected bio-signals to modulate them, transmits them to the RX 200 through the human-body communication electrode, and transmits human- An electrode capable of sensing the energy signal received through the electrode, and a rectifying circuit for obtaining power from the signal received at the electrode.

즉, TX(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 생체신호 수집용 전극(110), 전처리기(120), 마이크로 프로세서(130), FSK 변조기(140), 정류회로(150) 및 BCC 전극(160)을 포함한다.5, the TX 100 includes an electrode 110 for collecting a biological signal, a preprocessor 120, a microprocessor 130, an FSK modulator 140, a rectifying circuit 150, (160).

생체신호 수집용 전극(110)은 심전도, 뇌파, 근전도, 안전도 등을 측정하는 데 필요한 전극으로서, 신체 표면에 부착되고, Ag/AgCl 등이 전극으로 활용될 수 있다.The electrode 110 for collecting a bio-signal is an electrode necessary for measuring an electrocardiogram, an electroencephalogram, an electromyogram, a safety degree, and the like. The electrode 110 may be attached to a body surface, and Ag / AgCl may be used as an electrode.

예컨대, 생체신호 수집용 전극(110)은 신체 표면에 부착되어 생체 신호를 수집하고, 수집된 생체 신호를 전처리기(120)에 전달한다.For example, the bio-signal collecting electrode 110 is attached to the body surface to collect bio-signals and transmits the collected bio-signals to the preprocessor 120.

전처리기(120)는 생체신호 수집용 전극(110)으로부터 전달된 생체신호에서 잡음을 제거하는 등 생체신호를 전처리하여 데이터를 생성하고, 생성된 데이터를 마이크로 프로세서(130)에 전달한다.The preprocessor 120 prepares the biological signal by removing noise from the bio-signal transmitted from the bio-signal collecting electrode 110, generates data, and transmits the generated data to the microprocessor 130.

마이크로 프로세서(130)는 정류회로(150)로부터 공급된 전력에 의해 구동되고, TX(100) 전반에 대한 제어를 수행하며, 전처리기(120)로부터 전달된 데이터를 가공하여 패킷화한다.The microprocessor 130 is driven by power supplied from the rectifying circuit 150, performs control over the TX 100, and processes and packetizes the data transmitted from the preprocessor 120. [

FSK 변조기(140)는 마이크로프로세서(130)에 의해 패킷화된 디지털데이터를 도 6에 도시된 바와 같이 주파수 천이변조(Frequency Shift Keying)를 통해 수 ~ 수십MHz 대역의 신호로 변환한다.The FSK modulator 140 converts the digital data packetized by the microprocessor 130 into signals of several to several tens MHz by frequency shift keying as shown in FIG.

정류회로(150)는 BCC 전극(160), 즉 에너지 신호 감지 전극으로부터 도 7에 도시된 바와 같이 1MHz 이하의 정현파로 구성된 에너지 신호를 수신하며, 수신된 에너지 신호에서 직류성분을 추출하여 축전하고, 추출된 직류성분의 축전에 따라 축전량이 기설정된 축전량을 초과하면 마이크로프로세서(130)가 온되어 동작을 시작한다.7, the rectifying circuit 150 receives an energy signal composed of a sinusoidal wave of 1 MHz or less from the BCC electrode 160, that is, the energy signal sensing electrode, extracts a DC component from the received energy signal, The microprocessor 130 is turned on to start operation when the stored charge amount exceeds the predetermined stored amount according to the storage of the extracted direct current component.

BCC 전극(160)은 인체결합통신용 전극으로서, FSK 변조기(140)로부터 출력된 FSK 신호를 RX(200)에 전송하는데 활용되는 한 쌍의 전극(161) 및 RX(200)로부터 전송된 에너지 신호를 감지하는데 활용되는 한 쌍의 전극(162)을 포함하고, 각 전극(161, 162)은 기설정된 거리만큼 가깝게 배치된다. The BCC electrode 160 is an electrode for human body communication and includes a pair of electrodes 161 used for transmitting the FSK signal output from the FSK modulator 140 to the RX 200 and an energy signal transmitted from the RX 200 And a pair of electrodes 162 used for sensing, and each of the electrodes 161 and 162 is disposed at a predetermined distance.

RX(200)는 TX(100)로부터 수신된 생체 정보를 무선 통신 방식을 통해 외부의 스마트폰과 같은 다양한 기기로 전송한다.The RX 200 transmits biometric information received from the TX 100 to various devices such as an external smart phone through a wireless communication method.

예컨대, RX(200)는 스마트 시계와 같이 손목에 상시 착용 되는 기기일 수 있고, 피부와 접촉되는 면에 인체결합통신을 위한 두 쌍의 전극을 포함하고, 한 쌍의 전극은 TX(100)로부터 전송된 데이터를 수신하는데 활용하며, 나머지 한 쌍은 에너지 신호를 전송하는데 활용한다.For example, the RX 200 may be a device that is worn on the wrist at all times, such as a smart watch, and includes two pairs of electrodes for human body communication on a surface in contact with the skin, And the other pair is used to transmit the energy signal.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 센서 노드(TX)를 최대한 작은 크기 및 가벼운 무게로 제작할 수 있어서 이를 착용하더라도 일상생활 영위시 부피감이나 무게감으로 인해 행동에 제약을 받지 않을 수 있고, 특히 다수의 TX, RX 용 전극이 인체에 적용되었을 때, 이들 각각에 대해 의도된 시점에 선택된 TX만 전력 공급으로 활성화할 수 있어서, 특정 순간에 단일의 통신 채널만 형성할 수 있으며, 이로 인해 여러 채널의 혼재에 의한 혼신을 방지할 수 있고, RX가 다채널 통신의 중재자 역할을 할 수 있어서 인체결합통신의 활용도를 극대화시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since the sensor node TX can be manufactured with a small size and a light weight as much as possible, even if the sensor node TX is worn, it is not restricted by actions due to the bulky feeling or the heavy feeling in daily life, When the electrodes for TX and RX are applied to the human body, only the TX selected at the intended time for each of them can be activated by the power supply, so that only a single communication channel can be formed at a specific moment, And the RX can act as an arbiter of the multi-channel communication, thereby maximizing the utilization of human body communication.

이상, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치를 설명하였고, 이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 방법을 설명한다. 도 8은 본 발명의 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법의 동작 타이밍을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. The data transmission and power supply apparatus through human body communication according to an embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 4 to 7, and a description will be given below, with reference to FIGS. 8 and 9, And describes a data transmission and power method through human body communication. FIG. 8 is a view for explaining the operation timing of the data transmission and power supply method according to the present invention. FIG. 9 is a flowchart illustrating a data transmission and power supply method through human body communication according to an embodiment of the present invention. Fig.

본 발명의 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법의 동작 타이밍은 도 8에 도시된 바와 같으며, 도 8에서 RX-to-TX Energy signal 도면은 RX에서 TX방향으로 에너지 신호를 전송하는 도면이고, Output of Rectifying Ckt. in TX 도면은 TX가 에너지 신호를 수신한 후 이를 정류하여 축전한 후 마이크로 프로세서에 공급하는 진류의 전압 파형을 나타낸 도면이며, Microprocessor Status 도면은 정류회로의 출력이 마이크로프로세서에 공급되면서 마이크로프로세서가 구동되는 것을 나타낸 도면이고, TX-to-RX data Transmission 도면은 마이크로프로세서가 생체 신호를 수집하여 가공한 후 이를 변조하여 RX 방향으로 변조 신호를 출력하는 것을 나타낸 도면이다.The operation timing of the data transmission and power supply method through the human body communication of the present invention is as shown in FIG. 8, and the RX-to-TX energy signal diagram in FIG. 8 is a diagram for transmitting an energy signal from RX to TX And Output of Rectifying Ckt. in TX diagram is a graph showing voltage waveforms of a current flowing in a rectifier circuit after TX receives an energy signal and then rectifies and supplies the energy signal to the microprocessor. In the microprocessor status diagram, the output of the rectifier circuit is supplied to the microprocessor, TX-to-RX data transmission diagram shows that a microprocessor collects bio-signals, processes them, modulates them, and outputs modulation signals in the RX direction.

전술한 바를 토대로 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법은 도 9에 도시된 바와 같이, RX(200)는 TX(100)로 에너지 신호를 전송한다(S900).As shown in FIG. 9, the RX 200 transmits an energy signal to the TX 100 in step S900. Referring to FIG.

TX(100)의 정류회로(150)는 RX(200)로부터 수신된 에너지 신호를 정류하여 직류 성분을 축전하고, 직류 성분의 축전에 따라 축전량이 기설정된 양에 도달하면 축전량에 의해 마이크로프로세서(130)가 ON되어 구동을 시작한다.The rectifying circuit 150 of the TX 100 rectifies the energy signal received from the RX 200 to store the DC component and when the storage amount reaches a predetermined amount according to the storage of the DC component, 130) is turned ON to start driving.

TX(100)의 마이크로프로세서(130)는 RX(200)에 TX(100)가 ON되었음을 알리고, 데이터 전송 준비가 완료되었음을 알린다(S901).The microprocessor 130 of the TX 100 notifies the RX 200 that the TX 100 is turned on and informs the RX 200 that the data transmission preparation is completed (S901).

RX(200)는 TX(100)에 데이터를 요청하고(S902), TX(100)는 센서, 즉 생체신호 수집용 전극(110)을 통해 수집된 데이터를 RX(200)로 전송한다.The RX 200 requests data to the TX 100 in step S902 and the TX 100 transmits the collected data to the RX 200 via the sensor 110,

RX(200)는 TX(100)로부터 필요 데이터를 모두 수신하면, TX(100)에 데이터 전송을 종료할 것을 명령하고, TX(100)는 RX(200)의 명령에 따라 데이터 전송을 종료한다.When the RX 200 receives all the necessary data from the TX 100, it instructs the TX 100 to terminate the data transmission, and the TX 100 terminates the data transmission according to the command of the RX 200. [

RX(200)는 TX(100)에 전원 공급을 중단할 것을 알리고, 에너지 신호의 전송을 중단한다(S903).The RX 200 informs the TX 100 to stop power supply, and stops transmitting the energy signal (S903).

TX(100)의 정류회로(150)는 RX(200)로부터 에너지 신호의 수신이 중단됨에 따라 TX(100)의 마이크로프로세서(130)로 전원 공급을 중단한다(S904).The rectifying circuit 150 of the TX 100 stops power supply to the microprocessor 130 of the TX 100 as the reception of the energy signal from the RX 200 is interrupted (S904).

예컨대, TX(100)의 정류회로(150)는 직류 성분을 축전할 수 없으므로, 축전량이 기설정된 양에 도달하지 못하여 마이크로프로세서(130)가 OFF되어 구동을 멈춘다.For example, since the rectifying circuit 150 of the TX 100 can not store the DC component, the charge amount does not reach a predetermined amount, and the microprocessor 130 is turned off to stop the driving.

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

100 : TX 110 : 생체신호 수집용 전극
120 : 전처리기 130 : 마이크로 프로세서
140 : FSK 변조기 150 : 정류회로
160 : BCC 전극 200 : RX 100: TX 110: Electrode for bio signal collection
120: preprocessor 130: microprocessor
140: FSK modulator 150: rectifier circuit
160: BCC electrode 200: RX

Claims (8)

생체 정보의 수집이 필요할 경우 인체결합통신을 통해 에너지 신호를 전송하는 베이스 스테이션; 및
상기 베이스 스테이션으로부터 상기 에너지 신호가 수신되면, 수신된 상기 에너지 신호를 직류 성분으로 변환하여 축전하고, 축전량이 기설정된 축전량 이상일 경우 구동되어 생체 정보를 수집하며 수집된 상기 생체 정보를 상기 인체결합통신을 통해 상기 베이스 스테이션으로 전송하는 센서 노드를 포함하고,
상기 센서 노드는,
상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는 BCC(Body-Coupled Communication) 전극;
상기 BCC 전극으로부터 특정 주파수 이하의 정현파로 구성된 상기 에너지 신호를 수신하고, 수신된 상기 에너지 신호에서 직류성분을 추출하여 축전하는 정류회로;
상기 직류성분의 축전에 따라 상기 축전량이 기설정된 축전량을 초과하면 온되어 동작을 시작하고, 수집된 상기 생체 정보를 패킷화하는 마이크로프로세서; 및
상기 마이크로프로세서에 의해 패킷화된 디지털데이터를 주파수 천이변조(Frequency Shift Keying)를 통해 특정 주파수 대역의 신호로 변환하여 상기 BCC 전극에 전달하는 FSK 변조기를 포함하며,
상기 BCC 전극은,
상기 FSK 변조기로부터 출력된 FSK 신호를 상기 베이스 스테이션에 전송하는데 활용되는 한 쌍의 전극 및
상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는데 활용되는 한 쌍의 전극을 포함하는 것
인 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치.A base station for transmitting an energy signal through human body communication when biometric information collection is required; And
And converting the received energy signal into a DC component and storing the received energy signal when the energy amount is greater than or equal to a preset storage amount, collecting the biometric information, and transmitting the collected biometric information to the human- To the base station via a sensor node,
The sensor node comprises:
A body-coupled communication (BCC) electrode for sensing the energy signal transmitted from the base station;
A rectifying circuit for receiving the energy signal composed of a sine wave of a specific frequency or less from the BCC electrode and for extracting and storing a DC component from the received energy signal;
A microprocessor for starting operation when the electric storage quantity exceeds a preset storage quantity in accordance with the storage of the direct current component and for packetizing the collected biometric information; And
And an FSK modulator for converting the digital data packetized by the microprocessor into a signal of a specific frequency band through frequency shift keying and transmitting the signal to the BCC electrode,
The BCC electrode
A pair of electrodes used to transmit the FSK signal output from the FSK modulator to the base station,
And a pair of electrodes used for sensing the energy signal transmitted from the base station
Data transmission and power supply via human body combined communication. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 베이스 스테이션은 필요한 정보의 수집이 완료되면 상기 에너지 신호의 전송을 중단하고,
상기 센서 노드는 상기 축전량이 기설정된 축전량 미만일 경우 구동을 멈추는 것
인 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
The base station stops transmission of the energy signal when the collection of necessary information is completed,
The sensor node stops driving when the electric storage amount is less than a predetermined amount of electric storage
Data transmission and power supply via human body combined communication. 센서 노드와 베이스 스테이션 간의 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법에 있어서
생체 정보의 수집이 필요할 경우 상기 베이스 스테이션이 상기 인체결합통신을 통해 에너지 신호를 전송하는 단계;
상기 베이스 스테이션으로부터 상기 에너지 신호가 수신되면, 상기 센서 노드가 수신된 상기 에너지 신호를 직류 성분으로 변환하여 축전하는 단계;
상기 직류성분의 축전에 따라 축전량이 기설정된 축전량 이상일 경우 구동되어 생체 정보를 수집하는 단계; 및
수집된 상기 생체 정보를 상기 인체결합통신을 통해 상기 베이스 스테이션으로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 센서 노드는,
상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는 BCC(Body-Coupled Communication) 전극;
상기 BCC 전극으로부터 특정 주파수 이하의 정현파로 구성된 상기 에너지 신호를 수신하고, 수신된 상기 에너지 신호에서 직류성분을 추출하여 축전하는 정류회로;
상기 직류성분의 축전에 따라 상기 축전량이 기설정된 축전량을 초과하면 온되어 동작을 시작하고, 수집된 상기 생체 정보를 패킷화하는 마이크로프로세서; 및
상기 마이크로프로세서에 의해 패킷화된 디지털데이터를 주파수 천이변조(Frequency Shift Keying)를 통해 특정 주파수 대역의 신호로 변환하여 상기 BCC 전극에 전달하는 FSK 변조기를 포함하며,
상기 BCC 전극은,
상기 FSK 변조기로부터 출력된 FSK 신호를 상기 베이스 스테이션에 전송하는데 활용되는 한 쌍의 전극 및
상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 상기 에너지 신호를 감지하는데 활용되는 한 쌍의 전극을 포함하는 것
인 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법.In a data transmission and power supply method through human body communication between a sensor node and a base station
Transmitting the energy signal through the human-body communication to the base station when collection of the biometric information is required;
Converting the energy signal received by the sensor node into a direct current component and storing the received direct current component when the energy signal is received from the base station;
Collecting biometric information by driving when the electric storage amount is equal to or greater than a predetermined storage amount according to the storage of the direct current component; And
And transmitting the collected biometric information to the base station through the human body communication,
The sensor node comprises:
A body-coupled communication (BCC) electrode for sensing the energy signal transmitted from the base station;
A rectifying circuit for receiving the energy signal composed of a sine wave of a specific frequency or less from the BCC electrode and for extracting and storing a DC component from the received energy signal;
A microprocessor for starting operation when the electric storage quantity exceeds a preset storage quantity in accordance with the storage of the direct current component and for packetizing the collected biometric information; And
And an FSK modulator for converting the digital data packetized by the microprocessor into a signal of a specific frequency band through frequency shift keying and transmitting the signal to the BCC electrode,
The BCC electrode
A pair of electrodes used to transmit the FSK signal output from the FSK modulator to the base station,
And a pair of electrodes used for sensing the energy signal transmitted from the base station
A method of transmitting and powering data through human body coupled communications. 삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 베이스 스테이션이 필요한 정보의 수집이 완료되면 상기 에너지 신호의 전송을 중단하는 단계; 및
상기 센서 노드가 상기 축전량이 기설정된 축전량 미만일 경우 구동을 멈추는 단계를 더 포함하는 인체결합통신을 통한 데이터 전송 및 전력 공급 방법.
6. The method of claim 5,
Stopping the transmission of the energy signal when the collection of the necessary information by the base station is completed; And
And stopping the drive when the sensor node is below the predetermined amount of electric storage.
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