使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置、以及使用該調製和解調裝置的傳輸和接收裝置的製作方法

2023-10-25 05:27:07 1

專利名稱：使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置、以及使用該調製和解調裝置的傳輸和接收裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置、以及使用該調製和解調裝置的 傳輸和接收裝置，並且更具體地涉及一種避免從DC到5MHz的頻帶並且使用有限頻率基帶 的調製和解調裝置、以及使用該調製和解調裝置的傳輸和接收裝置，其中在DC到5MHz的頻 帶中，與不同頻帶相比，人體周圍的噪聲功率是集中的，並且其中所述有限頻帶頻率基帶是 這樣的頻帶在該頻帶中通過充當波導的人體傳輸的信號比輻射到人體外部的信號具有大 得多的強度。本工作由MIC/IITA[2006-S-072-02 用於人體通信的控制器SoC]的ITR&D計劃 資助。
背景技術：
人體通信技術通過使用具有傳導性的人體作為通信信道來在連接到人體的各設 備之間交換信號。用戶觸摸允許在各種類型的可攜式設備之間進行網絡通信，並且允許在 用戶和固定設備之間進行網絡通信，所述各種類型的可攜式設備諸如個人數字助理(PDA)、 可攜式個人計算機、數位照相機、MP3播放器和蜂窩電話，以及所述固定設備諸如印表機、TV 和門禁系統。目前，人體通信方法的示例可以包括以下技術使用有限通帶、使用唯一的用戶標 識(ID)進行加擾、信道編碼、交織、以及擴展(spreading)。然而，人體通信方法使用具有中頻(fc)的通帶從而使用有限頻帶，大多數通信系 統都使用中頻。因此，通信系統要求模擬收發器，其包括數模轉換器、模數轉換器、中頻轉 換器等，其增加了功率消耗。此外，目前的人體通信方法由於在時域/頻域擴展方法中被用來獲得處理增益的 有限頻帶而是低效率的，因為這使得難以提高數據傳輸率並難以實現穩定的數據傳輸和接 收。

發明內容
技術問題本發明的一方面提供了一種使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置、以及使用該調 制和解調裝置的傳輸和接收裝置，其通過使用利用頻率選擇基帶的傳輸技術或者利用頻率 選擇擴展碼的技術，可以改進頻率選擇、提高處理增益、並且提高傳輸數據速率。本發明的一方面還提供一種使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置、以及使用該調 制和解調裝置的傳輸和接收裝置，其可以避免多用戶環境中的各用戶彼此幹擾、即使在其 它電子設備引入強幹擾時也實現穩定通信、使用有限頻帶、並且消耗較低功率。技術方案根據本發明的一方面，提供了一種具有改進的傳輸數據速率的頻率選擇擴展器，其包括N比特計數器，用於輸出N個數據輸入比特(其中N是正整數)；減法器，用於接收 M個數據輸入比特(其中M是正整數，並且滿足M < N)、N-M個頻率選擇控制比特、以及偏 移量輸入比特，以便選擇期望頻帶；N-I個第一 XOR運算單元，用於執行N-M個頻率選擇控 制比特和M個數據輸入比特的灰度索引編制；N個AND運算單元，分別用於執行N比特計數 器的輸出、N-M個頻率選擇控制比特、以及從N-I個第一 XOR運算單元輸出的比特的AND運 算；第二XOR運算單元，用於執行N個AND運算單元的輸出的XOR運算；比特環形延遲單元， 用於對第二 XOR運算單元的輸出執行比特環形移位；以及多路復用器，用於在第二 XOR運算 單元的輸出和通過對第二 XOR運算單元的輸出執行比特環形移位所獲得的輸出之間選擇 一個，並輸出所選擇的輸出。該頻率選擇擴展器可以接收M+1個數據輸入比特。該比特環形延遲單元可以對作為第二 XOR運算單元的輸出的擴展碼執行環 形移位，以便增加傳輸數據的比特數目。該多路復用器可以基於M+1個數據輸入比特的額外的一個輸入比特，在第二 XOR 運算單元的輸出和比特環形延遲單元的輸出之間選擇一個。根據本發明的另一方面，提供了一種使用頻率選擇基帶的調製裝置，該裝置包括 串行至並行轉換單元，用於將從上層供應的串行數據轉換為由M+1個數據輸入比特組成的 並行數據；以及頻率選擇擴展器，用於從通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴 展碼按照2M(其中M是正整數，並且滿足M < N)進行劃分而獲得的多個子組中選擇一個子 組，並且通過使用M個數據輸入比特從所述一個子組的2M個擴展碼中選擇並輸出一個擴展 碼，並且選擇並輸出對所述2M個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼。該頻率選擇擴展器可以選擇與M個數據輸入比特的索引值相對應的一個擴展碼， 並且通過使用額外的一個比特在所述一個擴展碼和通過對所述一個擴展碼執行比特環形 移位而獲得的擴展碼之間選擇另一擴展碼，以便增加傳輸數據的比特數目。該頻率選擇擴展器可以向所選擇的一個子組的擴展碼的索引值給出作為輸 入參數的偏移量，以便從整個擴展頻帶中選擇期望頻帶。該頻率選擇擴展器可以包括N比特計數器，用於輸出N個數據輸入比特；減法器， 用於接收M個數據輸入比特、N-M個頻率選擇控制比特、以及偏移量輸入比特；N-I個第一 XOR運算單元，用於執行N-M個頻率選擇控制比特和M個數據輸入比特的灰度索引編制；N 個AND運算單元，分別用於執行N比特計數器的輸出、N-M個頻率選擇控制比特、以及從N-I 個第一 XOR運算單元輸出的比特的AND運算；第二 XOR運算單元，用於執行N個AND運算單 元的輸出的XOR運算；比特環形延遲單元，用於對第二XOR運算單元的輸出執行一個比特位 置的環形移位；以及多路復用器，用於在第二 XOR運算單元的輸出和通過對第二 XOR運算單 元的輸出執行一個比特位置的環形移位所獲得的輸出之間選擇一個。該多路復用器可以通過使用來自M+1個數據輸入比特中的一個額外輸入比特來 選擇輸出比特，以便增加傳輸數據的比特數目。根據本發明的又一方面，提供了一種使用頻率選擇基帶的解調裝置，該裝置包 括頻率選擇解擴器，用於在接收到在傳輸側解調的傳輸數據時，計算傳輸數據和在 調製期間使用的一個子組的擴展碼、以及通過對所述擴展碼執行環形移位所獲得的擴展碼之間的相關值，所述一個子組來自通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼 按照2M(其中M是正整數，並且滿足M < N)進行劃分而獲得的多個子組，檢測在解調傳輸 數據時選擇的擴展碼，獲得所檢測的擴展碼的索引值，並且輸出與該索引值對應的M+1比 特並行數據；以及並行至串行轉換單元，用於將M+1比特並行數據轉換為串行數據。頻率選擇擴展器可以輸出與具有相關值中的最大相關值的擴展碼的索引值相對 應的M+1比特並行數據。根據本發明的再一方面，提供一種使用利用頻率選擇基帶的調製裝置的傳輸裝 置，該裝置包括前同步碼和報頭產生單元，用於產生用於幀同步的前同步碼和包含關於要 傳輸的數據的控制信息的報頭；數據產生單元，用於將串行數據作為要傳輸的數據輸出； 加擾單元，用於加擾從數據產生單元輸出的串行數據；頻率選擇調製單元，用於從通過將用 於頻率擴展的2N (其中N是正整數)個擴展碼按照2M (其中M是正整數，並且滿足M < N)進 行劃分而獲得的多個子組中選擇一個子組，並且從所選擇的一個子組的2M個擴展碼、以及 對所述2M個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼中選擇並輸出一個擴展碼；以及多路 復用器，用於將所產生的前同步碼和報頭、以及所選擇的一個擴展碼多路復用為數位訊號， 並且輸出該數位訊號。該前同步碼和報頭產生單元可以包括前同步碼產生器，通過默認值設置以便獲 得幀同步，並且用於產生具有預定長度的前同步碼；報頭產生器，用於以預定報頭格式創建 包含關於要傳輸的數據的控制信息的報頭；HCS產生器，用於將以報頭格式的數據產生為 報頭校驗序列(HCS)；以及擴展器，用於擴展所產生的前同步碼和報頭。該頻率調製單元可以包括串行至並行轉換單元，用於將從數據產生單元輸出的 串行數據轉換為由M+1個數據輸入比特組成的並行數據；以及頻率選擇擴展器，用於從通 過將用於頻率擴展的2N個擴展碼按照2M進行劃分而獲得的多個子組中選擇一個子組，並且 通過使用M+1個數據輸入比特從所選擇的一個子組的2M個擴展碼、以及對所述2"個擴展碼 執行比特環形移位而獲得的擴展碼中選擇並輸出一個擴展碼。該頻率選擇擴展器可以選擇與M個數據輸入比特的索引值相對應的一個擴展碼， 並且通過使用額外的一個比特在所述一個擴展碼和通過對所述一個擴展碼執行比特環形 移位而獲得的擴展碼之間選擇一個，以便增加傳輸數據的比特數目。根據本發明的另一方面，提供了一種使用利用頻率選擇基帶的解調裝置的接收裝 置，該裝置包括幀同步單元，用於從自傳輸側傳輸的傳輸數據中檢測前同步碼，並執行幀 同步；去多路復用器，用於根據幀同步從傳輸數據中分離並輸出報頭和數據；報頭處理單 元，用於解擴所分離的報頭，並且然後通過檢驗報頭校驗序列(HCS)來恢復關於數據的控 制信息；頻率選擇解調單元，用於計算所分離的數據和在調製期間使用的一個子組的擴展 碼、以及通過對所述擴展碼執行環形移位所獲得的擴展碼之間的相關值，所述一個子組來 自通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼按照2M(其中M是正整數，並且滿 SM < N)進行劃分而獲得的多個子組，獲得被確定為在解調所述傳輸數據時要選擇的擴展 碼的索引值，並且將與該索引值對應的M+1比特並行數據輸出為串行數據；解擾單元，用於 將該串行數據解擾為正交碼；以及數據處理單元，用於處理解擾的數據。該接收裝置還可以包括模擬處理單元，用於通過傳輸數據的噪聲降低、信號放大、 時鐘恢復、以及幀同步之前的數據對齊來補償定時同步和頻率偏移量。
7
該頻率選擇解調單元可以包括頻率選擇解擴器，用於計算傳輸數據和在調製期 間使用的一個子組的擴展碼、以及通過對所述擴展碼執行環形移位所獲得的擴展碼之間的 相關值，所述一個子組來自通過將用於頻率擴展的2N個擴展碼按照2M進行劃分而獲得的多 個子組，檢測與最大相關值相對應的擴展碼作為在解調傳輸數據時選擇的擴展碼，獲得所 檢測的擴展碼的索引值，並且輸出與該索引值對應的M+1比特並行數據；以及並行至串行 轉換單元，用於將M+1比特並行數據轉換為串行數據，並且輸出串行數據。有益效果如前面提出的，根據本發明的示例實施例，在數字通信中使用串行至並行轉換、頻 率選擇基帶傳輸、以及有限數目的頻率選擇擴展碼，使得可以提高整個系統的處理增益、可 以有效地降低外部噪聲、可以有效地提高傳輸數據速率。此外，根據本發明的示例實施例，通過利用選擇並使用用戶期望頻帶中的擴展碼 的頻率選擇基帶傳輸方法，降低了模擬收發器的複雜度由此降低整個數字通信系統的功率 消耗。


圖1是圖示根據本發明的示例實施例的按照頻率的用於人體通信的頻率選擇基 帶、傳輸到人體中的信號的功率、外部輻射功率、以及人體周圍的噪聲功率之間的關係的 圖；圖2是圖示根據本發明的示例實施例的使用頻率選擇基帶的人體通信系統的配 置圖；圖3到圖6是順序圖示根據本發明的示例實施例的64個沃爾什(Walsh)碼的子 組的示例圖；圖7是圖示根據本發明的示例實施例的用於人體通信的具有提高的數據傳輸速 率的頻率選擇擴展器的配置圖；以及圖8是圖示根據本發明的示例實施例的頻率選擇擴展器中比特誤差率的計算機 試驗結果的圖。
具體實施例方式現在將參考附圖詳細描述本發明的示例實施例。然而，本發明可以以許多不同形式來實現，並且不應被解釋為限於這裡提出的實 施例。此外，提供這些實施例，使得該公開將是徹底的和完全的，並且將向本領域技術人員 全面地傳達本發明的範圍。另外，貫穿說明書，相似的參考標號指代相似的元件。下文中，現在將參考附圖詳細描述本發明的示例實施例。然而，在描述與本發明的 示例實施例相關聯的操作原理時，省略已知技術或配置的詳細描述，這是因為其可能不必 要地使本發明的精神模糊。在以下描述中，不詳細描述公知功能或配置，這是因為它們將以 不必要的細節使本發明的精神模糊。另外，在附圖中，始終使用相同的參考標號來指定相同或相似組件。根據本發明實施例的使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置、以及使用該調製和解調裝置的傳輸和接收裝置可以應用於數字通信系統，具體地，應用於使用人體作為媒介的 人體通信系統。在本發明實施例中，將進行應用於人體通信系統的調製和解調裝置、以及傳 輸和接收裝置的描述。圖1是圖示根據本發明的示例實施例的按照頻率的用於人體通信的頻率選擇基 帶、傳輸到人體中的信號的功率、外部輻射功率、以及人體周圍的噪聲功率之間的關係的 圖。如圖1所示，當用於人體通信的頻帶在從0到40MHz的範圍中時，傳輸到人體中的 信號的功率11高於輻射到人體外部的信號的功率12。相反，在大於40MHz的頻帶中，外部 輻射功率12高於內部傳輸功率11。通過將在各個測量位置引入的測量幹擾信號的結果相加、並且每5MHz將相加後 的值取平均，來獲得噪聲功率13。在0到5MHz的頻帶中，噪聲功率13高於信號功率。因此，在本發明實施例中，除從0到5MHz的頻帶(其中示出最大噪聲功率)和高 於40MHz的頻帶之外，在5到40MHz的頻帶內使用頻率選擇基帶進行數據傳輸。這裡，使用頻率選擇基帶的傳輸技術僅使用用於數據處理增益的所有擴展碼中、 具有用戶期望頻帶中的主要頻率特性的擴展碼。因此，使用頻率選擇基帶的傳輸技術執行 基帶傳輸以提供模擬收發器的簡化配置，並且獲取期望頻帶和處理增益兩者。在本發明實施例中，使用64個沃爾什碼作為擴展碼，用於選擇如圖1中所示的頻 帶。64個沃爾什碼是通過將0到16MHz的頻帶劃分為64個頻帶而獲得的。最主要頻率 (fd)被順序提供給相應的64個沃爾什碼。這裡，將64個沃爾什碼劃分為4個子組，並且選擇使用最大頻帶的沃爾什碼子組， 使得可以執行使用期望頻帶的頻率選擇基帶傳輸。此外，在本發明實施例中，可以通過將偏移量應用於沃爾什碼索引來選擇該子組。 例如，當選擇子組3時(其中fsO = 1以及fsl = 1是固定的)，如果偏移量為1，即如果圖 7中所示的減法器2182是-1，則選擇沃爾什碼索引值62到47。然而，上述頻率選擇擴展碼不限於每個由64比特組成的沃爾什碼。可以使用由 2N(其中N是正整數)個比特組成的沃爾什碼作為頻率選擇擴展碼。圖2是圖示根據本發明實施例的利用使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置的人 體通信系統的配置圖。如圖2所示，人體通信系統包括人體通信MAC處理單元1、人體通信物理層調製解 調器2、人體通信模擬處理單元3、信號電極4、以及地電極5。這裡，人體通信物理層調製解 調器2和人體通信模擬處理單元3是根據本發明實施例的利用使用頻率選擇基帶的調製和 解調裝置的傳輸和接收裝置的示例。人體通信MAC處理單元1的MAC傳輸處理器11處理從上層接收的要傳輸的數據、 以及關於該數據的控制信息，並且將處理的數據和控制信息傳輸到人體通信物理層調製解 調器2中傳輸器21。MAC接收處理器12接收並處理通過人體通信物理層數據機2的 接收器22接收的數據以及關於該數據的控制信息，並且然後將處理的數據和控制信息傳 輸到上層。人體通信物理層數據機2包括利用使用頻率選擇基帶的調製和解調裝置的 傳輸器21和接收器22。
傳輸器21包括前同步碼產生器211、報頭產生器212、數據產生器215、HCS產生器 213、擴展器214、加擾器216、包括串行至並行轉換器217和頻率選擇擴展器218的調製部 分、以及多路復用器219。將前同步碼產生器211設置為每個用戶都知道的默認值，並且產生具有預定長度 的前同步碼。擴展器214接收由前同步碼產生器211產生的前同步碼，並且擴展該前同步碼以 獲得預定擴展碼。報頭產生器212接收從人體通信MAC處理單元1傳輸的關於數據的控制信息(包 括傳輸速率、調製方法、用戶ID和數據長度)，並且創建預定報頭格式的報頭。HCS產生器213關於預定報頭格式的報頭產生報頭校驗序列(HCS)。然後，擴展器 214擴展由HCS產生器213產生的該報頭校驗序列，以便獲得預定擴展碼。數據產生器215接收由MAC傳輸處理器11傳輸的數據，並在期望的時間輸出該數 據。由用戶ID初始化的加擾器216輸出正交碼。通過該正交碼和從數據產生器215 輸出的數據之間的XOR運算，來執行數據加擾。假設串行至並行轉換器(S2P)217使用64個沃爾什碼，串行至並行轉換器217接 收加擾的數據，並執行5比特的串行至並行轉換。串行至並行轉換導致在本發明實施例中使用的頻率基帶減少1/5。結果，在相同頻 帶中可以傳輸大量數據、或者可以傳輸高質量數據，這是因為在相同頻帶內可以獲得擴展 碼的大處理增益。頻率選擇擴展器218接收從串行至並行轉換器217輸出的、由並行的5比特組成 的輸出，將該5比特輸出調製為1比特的頻率選擇擴展碼，並且輸出調製的傳輸數據。多路復用器219根據幀結構輸出前同步碼、報頭、以及調製的傳輸數據。信號電極 4通過人體通信模擬處理單元3的傳輸/接收開關31接收多路復用器219輸出的前同步碼、 報頭、以及調製的傳輸數據，並且通過人體傳輸前同步碼、報頭、以及調製的傳輸數據。地電 極5具有像人體通信物理層數據機2的每個傳輸器21和接收器22的地的基線電勢。因此，使用在本發明實施例中提出的頻率選擇擴展器允許使用期望頻帶的基帶傳 輸、以及具有1比特輸出的數字直接傳輸。此外，通過使用傳輸/接收開關31和信號電極 4可以將數據傳輸到人體中，而無需使用包括數字至模擬轉換器、中頻轉換器等的附加模擬 傳輸器。現在將描述人體通信物理層數據機2的接收器22的操作。這裡，假設在接收 器22中預先知道在傳輸器中使用的頻率選擇控制比特以及偏移量輸入值。通過信號電極4輸入的接收信號經過傳輸/接收開關31。然後，該接收信號經過 噪聲降低濾波器32，以便從該接收信號中移除在將該信號傳輸到人體中時添加到該信號中 的噪聲。此外，放大器33將該接收信號的幅度增加到期望電平。放大的接收信號輸入到時鐘恢復和數據重新定時(⑶R)34。⑶R 34補償該接收信 號和接收側的時鐘之間的定時同步、以及該接收信號的頻率偏移量。CDR 34的輸出(即補 償了定時同步以及頻率偏移量的接收信號)輸入到人體通信物理層數據機2的接收器 22。
在幀同步之前，輸入到接收器22的信號輸入到幀同步器229。幀同步器229使用 前同步碼執行幀同步。在通過幀同步器229獲得幀同步之後，接收器22中的去多路復用器221從該接收 信號中分離報頭和數據，並且輸出分離後的報頭和數據。報頭經過解擴器222和HSC檢測器223。報頭處理器224提取關於該接收信號的 數據的控制信息，並且將所提取的控制信息傳送到MAC接收處理器12。來自去多路復用器221的輸出的數據輸入到使用頻率選擇基帶的解調部分。該解 調部分包括頻率選擇解擴器225和並行至串行轉換器(P2S)226。接收從去多路復用器221輸出的數據的頻率選擇解擴器225通過使用相關器(未 示出)，來計算該數據與64個擴展碼中的作為在傳輸器21中頻繁選擇使用的16個擴展碼 以及通過將該16個擴展碼執行1比特位置的環形移位而獲得的另外16個擴展碼(即，32 個沃爾什碼)之間的相關值。然後，頻率選擇解擴器225輸出與相關值中的最大相關值的 擴展碼的索引值相對應的5個數據比特。這裡，替代計算該數據與從頻率選擇解擴器225 輸入的32個沃爾什碼之間的相關值，可以使用最大似然度(ML)檢測方法。然而，將省略其 詳細描述。由5比特組成的輸出數據輸入到並行至串行轉換器(P2S)226。P2S 226然後將該 5比特並行數據轉換為串行數據。串行數據輸入到解擾器227。然後，串行輸出被解擾為由 從報頭中提取的用戶ID初始化的正交碼產生器(未示出)所輸出的正交碼。解擾的接收 數據輸入到數據處理器228。數據處理器228處理該數據，並將處理的數據傳輸到MAC接收 處理器12。圖3到圖6是順序圖示根據本發明的示例實施例的64比特沃爾什碼的子組0到 3的配置圖。在本發明實施例中，如圖3到圖6所示，當64個沃爾什碼用作擴展碼時，將其劃分 為4個子組，子組0包括16個沃爾什碼Wtl到W15，子組1包括16個沃爾什碼W16到W31，子組 2包括16個沃爾什碼W32到W47，子組3包括16個沃爾什碼W48到W630這裡，可用頻帶被相等地劃分為64個頻帶，並且相應的64個沃爾什碼Wtl到W63的 最主要頻率(fd)順序映射到所劃分的頻帶。例如，基於全部沃爾什碼的擴展頻帶是16MHz的假設，每個沃爾什碼具有 16MHz/64的主要頻率fd間隔，即250kHz頻率間隔。因此，沃爾什碼Wtl具有OHz的主要頻率fd，沃爾什碼W1具有250kHz的主要頻率 fd，沃爾什碼W48具有12MHz的主要頻率fd，沃爾什碼W63具有15. 75MHz的主要頻率fd。在該實施例中，選擇包括沃爾什碼W48到W63的子組3，並且使用分別被分配給整個 頻帶16MHz中的12到15. 75MHz的頻帶內的最主頻率fd的沃爾什碼。圖7是圖示根據本發明實施例的頻率選擇擴展器的配置的細節圖。根據本發明實施例的頻率選擇擴展器218接收M+1比特輸入數據。頻率選擇擴展 器218然後通過使用(N-M)比特的頻率選擇控制比特以及偏移量輸入比特，從通過將2N(其 中N是正整數)個擴展碼按照2M(其中M是正整數，並且滿足M < N)進行劃分而獲得的多 個子組中選擇一個子組，並且使用所選擇的子組用於頻率擴展。在本發明實施例中，假設滿 足N = 6和M = 4，並且使用64個沃爾什碼作為擴展碼。
如圖7所示，頻率選擇擴展器218包括6比特計數器2181，並且接收2比特的頻率 選擇控制比特fsl和fsO、較低的5比特的數據輸入比特b4、b3、b2、bl和b0、以及1比特 輸出 FS_D0UT。這裡，根據所選擇的子組，不同地設置2比特的頻率選擇控制比特fsl和fsO。例 如，在子組1的情況下，頻率選擇控制比特fsl和fsO被設置為(0，1)，在子組2的情況下， 頻率選擇控制比特fsl和fsO被設置為(1，0)，在子組3的情況下，頻率選擇控制比特fsl 和f s0被設置為(Ll)0此外，頻率選擇擴展器218在選擇沃爾什碼索引時可以通過使用減法器2182來給 出偏移量。即，減法器2182如下地根據偏移量輸入值產生輸出值fslfs0b4b3b2bl⑵-偏移 量輸入值=fsl，fs0' b4，b3，b2，bl，(2)0具體地，改變2比特的頻率選擇控制比特fsl和fsO、以及偏移量輸入值(4比特或 更少)，使得可以控制輸出值(fSl』fS0』b4』b3』b2』br (2))或輸出值的範圍。根據該輸出 值選擇沃爾什碼。由於所選擇的沃爾什碼每個具有主要頻帶，因此選擇了用戶期望頻帶。此外，頻率選擇擴展器218需要用於灰度索引編制的5個XOR邏輯電路(2183、 2184、2185、2186 和 2197)、6 個 AND 邏輯電路(2189、2190、2191、2192、2193 和 2194)、以及 XOR邏輯電路2195。AND邏輯電路2189、2190、2191、2192、2193和2194分別接收6比特計 數器2181的輸出C5到C。、頻率選擇控制比特的最高有效比特fsl、以及5個XOR邏輯電路 輸出比特。XOR邏輯電路2195執行6個AND邏輯電路的輸出的XOR運算。基於以下假設選擇並使用圖6所示的子組3的16個沃爾什碼(W48到W63)，2比 特的頻率選擇控制比特fsl和fsO被固定為來自頻率選擇擴展器218的6比特輸入的值 「11」，並且可以向沃爾什碼索引施加偏移量的減法器2182變為0。即，輸出十六個沃爾什碼 W48 到 W63。從XOR邏輯電路2195產生的最終輸出滿足以下等式等式=(fsl，andCO)xor [ (fsl，xor fs0' xor C1]xor[(fs0' xor b4' xor C2] xor[(b4，xor b3，xor C3]xor [ (b3' xor b2，xor C4]xor [ (b2' xor bl，xor C5]從XOR邏輯電路2195輸出的沃爾什碼、以及在所輸出的沃爾什碼經過比特環形延 遲2196以對沃爾什碼執行1比特位置的環形移位時獲得的沃爾什碼經過多路復用器2197， 其通過使用額外傳輸的輸入數據比特b0來確定1比特輸出FS_D0UT。這裡，可以選擇32個擴展碼作為1比特輸出FS_D0UT。因此，根據本發明實施例的 頻率選擇擴展器218可以相對於現有方法在傳輸速率增益方面獲得25%的增加。圖8是圖示根據本發明實施例的頻率選擇擴展器中比特誤差率的計算機試驗結 果的圖。基於以下假設使用圖6所示的子組3的16個沃爾什碼W48到W63，2比特的頻率 選擇控制比特fsl和fsO被固定為來自頻率選擇擴展器218的比特輸入的值「11」，並且可 以向沃爾什碼索引施加偏移量的減法器2182變為0。如圖8中所示，當通過使用現有的16個沃爾什碼執行4比特串行至串行轉換時， 通過由圓圈A和三角形C標記的線來指示比特誤差率性能；並且當通過使用16個沃爾什碼 以及通過根據本發明實施例對該16個沃爾什碼執行1比特位置的環形移位所獲得的另外 16個沃爾什碼，來執行5比特串行到串行轉換時，通過由菱形B和矩形D標記的線來指示比特誤差率性能。在使用高通濾波器時形成線A和C，而在不使用高通濾波器時獲得線B和D。因此，根據本發明實施例的頻率選擇擴展器218導致在數據傳輸速率方面增加 25%、以及在lOe-5的比特誤差率時大約IdB的性能劣化。這裡，當SNR_avg為0，頻率選擇 擴展器運行於SNR。儘管已經結合示例實施例示出並描述了本發明，但是對於本領域技術人員而言顯 而易見的是可以在不偏離由所附權利要求限定的本發明的精神與範圍的情況下，作出各 種修改和變型。
權利要求
一種具有改進的傳輸數據速率的頻率選擇擴展器，其包括N比特計數器，用於輸出N個數據輸入比特(其中N是正整數)；減法器，用於接收M個數據輸入比特(其中M是正整數，並且滿足M＜N)、N M個頻率選擇控制比特、以及偏移量輸入比特，以便選擇期望頻帶；N 1個第一XOR運算單元，用於執行N M個頻率選擇控制比特和M個數據輸入比特的灰度索引編制；N個AND運算單元，分別用於執行N比特計數器的輸出、N M個頻率選擇控制比特、以及從N 1個第一XOR運算單元輸出的比特的AND運算；第二XOR運算單元，用於執行N個AND運算單元的輸出的XOR運算；比特環形延遲單元，用於對第二XOR運算單元的輸出執行比特環形移位；以及多路復用器，用於在第二XOR運算單元的輸出和通過對第二XOR運算單元的輸出執行比特環形移位所獲得的輸出之間選擇一個，並輸出所選擇的輸出。
2.如權利要求1所述的頻率選擇擴展器，其中該頻率選擇擴展器接收M+1個數據輸入 比特。
3.如權利要求1所述的頻率選擇擴展器，其中該比特環形延遲單元對作為第二XOR運 算單元的輸出的2N個擴展碼執行環形移位，以便增加傳輸數據的比特數目。
4.如權利要求2所述的頻率選擇擴展器，其中該多路復用器基於M+1個數據輸入比特 的額外的一個輸入比特，在第二 XOR運算單元的輸出和比特環形延遲單元的輸出之間選擇一個。
5.一種使用頻率選擇基帶的調製裝置，該裝置包括串行至並行轉換單元，用於將從上層供應的串行數據轉換為由M+1個數據輸入比特組 成的並行數據；以及頻率選擇擴展器，用於從通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼按照 2M(其中M是正整數，並且滿足M < N)進行劃分而獲得的多個子組中選擇一個子組，並且通 過使用M個數據輸入比特從所述一個子組的2"個擴展碼中選擇並輸出一個擴展碼，並且選 擇並輸出對所述2M個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼。
6.如權利要求5所述的調製裝置，其中該頻率選擇擴展器選擇與M個數據輸入比特的 索引值相對應的一個擴展碼，並且通過使用額外的一個比特在所述一個擴展碼和通過對所 述一個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼之間選擇另一擴展碼，以便增加傳輸數據 的比特數目。
7.如權利要求5所述的調製裝置，其中該頻率選擇擴展器向所選擇的一個子組的2"個 擴展碼的索引值給出作為輸入參數的偏移量，以便從整個擴展頻帶中選擇期望頻帶。
8.如權利要求5所述的調製裝置，其中該頻率選擇擴展器包括 N比特計數器，用於輸出N個數據輸入比特；減法器，用於接收M個數據輸入比特、N-M個頻率選擇控制比特、以及偏移量輸入比特； N-I個第一 XOR運算單元，用於執行N-M個頻率選擇控制比特和M個數據輸入比特的灰 度索引編制；N個AND運算單元，分別用於執行N比特計數器的輸出、N-M個頻率選擇控制比特、以及 從N-I個第一 XOR運算單元輸出的比特的AND運算；第二 XOR運算單元，用於執行N個AND運算單元的輸出的XOR運算；比特環形延遲單元，用於對第二 XOR運算單元的輸出執行一個比特位置的環形移位；以及多路復用器，用於在第二 XOR運算單元的輸出和通過對第二 XOR運算單元的輸出執行 一個比特位置的環形移位所獲得的輸出之間選擇一個。
9.如權利要求8所述的調製裝置，其中該多路復用器可以通過使用來自M+1個數據輸 入比特中的一個額外輸入比特來選擇輸出比特，以便增加傳輸數據的比特數目。
10.一種使用頻率選擇基帶的解調裝置，該裝置包括頻率選擇解擴器，用於在接收到在傳輸側解調的傳輸數據時，計算傳輸數據和在調製 期間使用的一個子組的擴展碼、以及通過對所述擴展碼執行環形移位所獲得的擴展碼之間 的相關值，所述一個子組來自通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼按照 2M(其中M是正整數，並且滿足M < N)進行劃分而獲得的多個子組，檢測在解調傳輸數據時 選擇的擴展碼，獲得所檢測的擴展碼的索引值，並且輸出與該索引值對應的M+1比特並行 數據；以及並行至串行轉換單元，用於將M+1比特並行數據轉換為串行數據。
11.如權利要求10所述的解制裝置，其中頻率選擇擴展器輸出與具有相關值中的最大 相關值的擴展碼的索引值相對應的M+1比特並行數據。
12.一種使用利用頻率選擇基帶的調製裝置的傳輸裝置，該裝置包括前同步碼和報頭產生單元，用於產生用於幀同步的前同步碼和包含關於要傳輸的數據 的控制信息的報頭；數據產生單元，用於將串行數據作為要傳輸的數據輸出； 加擾單元，用於加擾從數據產生單元輸出的串行數據；頻率選擇調製單元，用於從通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼按照 2M(其中M是正整數，並且滿足M < N)進行劃分而獲得的多個子組中選擇一個子組，並且從 所選擇的一個子組的2"個擴展碼、以及對所述2M個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展 碼中選擇並輸出一個擴展碼；以及多路復用器，用於將所產生的前同步碼和報頭、以及所選擇的一個擴展碼多路復用為 數位訊號，並且輸出該數位訊號。
13.如權利要求12所述的傳輸裝置，其中該前同步碼和報頭產生單元包括前同步碼產生器，通過默認值設置以便獲得幀同步，並且用於產生具有預定長度的前 同步碼；報頭產生器，用於以預定報頭格式創建包含關於要傳輸的數據的控制信息的報頭； HCS產生器，用於將報頭格式的數據產生為報頭校驗序列(HCS)；以及 擴展器，用於擴展所產生的前同步碼和報頭。
14.如權利要求12所述的傳輸裝置，其中該頻率調製單元包括串行至並行轉換單元，用於將從數據產生單元輸出的串行數據轉換為由M+1個數據輸 入比特組成的並行數據；以及頻率選擇擴展器，用於從通過將用於頻率擴展的2N個擴展碼按照2M進行劃分而獲得的 多個子組中選擇一個子組，並且通過使用M+1個數據輸入比特從所選擇的一個子組的2"個擴展碼、以及對所述2M個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼中選擇並輸出一個擴展碼。
15.如權利要求14所述的傳輸裝置，其中該頻率選擇擴展器選擇與M個數據輸入比特 的索引值相對應的一個擴展碼，並且通過使用額外的一個比特在所述一個擴展碼和通過對 所述一個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼之間選擇一個，以便增加傳輸數據的比 特數目。
16.一種使用利用頻率選擇基帶的解調裝置的接收裝置，該裝置包括幀同步單元，用於從自傳輸側傳輸的傳輸數據中檢測前同步碼，並執行幀同步； 去多路復用器，用於根據幀同步從傳輸數據中分離並輸出報頭和數據； 報頭處理單元，用於解擴所分離的報頭，並且然後通過檢驗報頭校驗序列(HCS)來恢 復關於數據的控制信息；頻率選擇解調單元，用於計算所分離的數據和在調製期間使用的一個子組的擴展碼、 以及通過對所述擴展碼執行環形移位所獲得的擴展碼之間的相關值，所述一個子組來自通 過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼按照2M(其中M是正整數，並且滿足 M < N)進行劃分而獲得的多個子組，獲得被確定為在解調所述傳輸數據時要選擇的擴展碼 的索引值，並且將與該索引值對應的M+1比特並行數據輸出為串行數據； 解擾單元，用於將該串行數據解擾為正交碼；以及 數據處理單元，用於處理解擾的數據。
17.如權利要求16所述的接收裝置，還包括模擬處理單元，用於通過傳輸數據的噪聲 降低、信號放大、時鐘恢復、以及幀同步之前的數據對齊來補償定時同步和頻率偏移量。
18.如權利要求16所述的接收裝置，其中該頻率選擇解調單元包括頻率選擇解擴器，用於計算傳輸數據和在調製期間使用的一個子組的擴展碼、以及通 過對所述擴展碼執行環形移位所獲得的擴展碼之間的相關值，所述一個子組來自通過將用 於頻率擴展的2N個擴展碼按照2"進行劃分而獲得的多個子組，檢測與最大相關值相對應的 擴展碼作為在解調傳輸數據時選擇的擴展碼，獲得所檢測的擴展碼的索引值，並且輸出與 該索引值對應的M+1比特並行數據；以及並行至串行轉換單元，用於將M+1比特並行數據轉換為串行數據，並且輸出串行數據。
全文摘要
提供了一種使用人體作為媒介的通信方法。根據本發明的一方面的一種使用頻率選擇基帶的調製裝置可以包括串行至並行轉換單元，用於將從上層供應的串行數據轉換為由M+1個數據輸入比特組成的並行數據；以及頻率選擇擴展器，用於從通過將用於頻率擴展的2N(其中N是正整數)個擴展碼按照2M(其中M是正整數，並且滿足M＜N)進行劃分而獲得的多個子組中選擇一個子組，並且通過使用M個數據輸入比特從所述一個子組的2M個擴展碼中選擇並輸出一個擴展碼，並且選擇並輸出對所述一個子組的2M個擴展碼執行比特環形移位而獲得的擴展碼。相應地，增加傳輸數據的比特數目從而提高傳輸數據速率，減少由用戶和其它電子設備引起的強幹擾，並且執行具有低功耗的穩定的人體通信。
文檔編號H04B13/02GK101971532SQ200880128003
公開日2011年2月9日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年3月11日
發明者姜泰旭, 姜盛元, 明惠珍, 樸基赫, 樸炯一, 林寅基, 沈載勳, 邢昌熙, 金聖恩, 金整範, 金景洙, 金真慶, 黃正煥 申請人:韓國電子通信研究院