選擇沃爾什碼的自適應頻率基帶的方法、使用該方法的自適應頻率選擇性擴展器和使用...的製作方法

2023-05-20 18:10:46

專利名稱：選擇沃爾什碼的自適應頻率基帶的方法、使用該方法的自適應頻率選擇性擴展器和使用 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在使用人體作為媒介的通信系統中使用頻率選擇性基帶的自適 應頻率選擇性擴展器(spreader)、以及使用該擴展器的發送和接收設備，且更具體地，涉 及一種根據信道特性和噪聲環境從有限頻帶中選擇Walsh(沃爾什)碼的自適應頻帶的方 法、使用該方法的自適應頻率選擇性擴展器以及使用該自適應頻率選擇性擴展器的發送 和接收設備，其中所述Walsh碼的自適應頻帶用於數據通信，並且所述有限頻帶排除了其 中人體周圍的噪聲功率在其它頻帶中更集中的從DC到5MHz頻帶，但是包括其中通過用 作波導的人體發送的信號具有比從人體發出的信號更高的強度的頻帶。
背景技術：
人體通信是指一種在與具有傳導性的人體耦接的裝置之間、通過使用該人體作 為通信信道來傳輸信號的技術。在這種情況下，例如個人數字助理(PDA)、可攜式個人 計算機、數位相機、MP3播放器和行動電話的各種可攜式裝置之間的通信，以及與例如 印表機、電視機和條目(entry)控制系統的固定裝置的通信，都可以通過與用戶的簡單接 觸來實現。作為與人體通信方法相關的現有技術，已經提出了使用有限通帶(pass band)的 技術以及利用用戶的唯一 ID進行的使用例如擾頻、信號編碼、交織和擴展的方法。然而，人體通信方法在低功耗方面存在缺陷，因為大多數通信系統需要諸如數 模轉換器、模數轉換器等的模擬發送機和接收機終端來使用有限頻帶。而且，人體通信方法的缺陷在於由於人體信道特性和周圍的噪聲環境導致的 在穩定發送和接收數據方面的效率低下。

發明內容
技術問題已經做出本發明來解決現有技術的上述問題，並因此本發明的一方面是提供一 種用於以頻率選擇性基帶傳輸技術或頻率選擇性Walsh碼技術、根據人體信道特性和周圍 噪聲環境來選擇合適的擴頻波段的方法，使用該方法的自適應頻率選擇性擴展器，以及 使用該自適應頻率選擇性擴展器的發送和接收設備。而且，本發明的另一方面提供了一種自適應頻率選擇性擴展器、以及使用該自 適應頻率選擇性擴展器的發送和接收設備，所述自適應頻率選擇性擴展器能夠在採用有 限頻帶的同時以低功耗驅動，該有限頻帶用於當存在由其它電子設備引起的強烈幹擾時 的穩定通信、以及用於在存在多個用戶的通信環境下彼此不幹擾。技術方案根據本發明的一方面，提供了一種選擇用於在人體通信系統中的數據通信的Walsh碼的自適應頻率基帶的方法，所述方法包括將偏移輸入值設定為0;通過將用於 擴頻的總計Walsh碼除以數量2m，生成多個Walsh碼組；接收(N_M)個頻率選擇性 控制位以便選擇多個Walsh碼組中的一個；接收M個數據位和N個計數器位，以便與預 定周期一樣多地重複發送所選Walsh碼組的2M個Walsh碼；和通過測量多個已發送Walsh 碼組中的相應2M個Walsh碼的性能，接收所選2M個Walsh碼的索引。在這種情況下，已發送2M個Walsh碼的性能可以使用誤碼率(BER)或誤幀率 (FER)來測量。而且，所選2m個Walsh碼的索引可以或者包括開始索引，或者包括一些或所有 索引。根據本發明的另一方面，提供了一種使用頻率選擇性基帶的自適應頻率選擇性 擴展器，包括N位計數器單元，用於輸出N個計數器位；自適應頻率基帶選擇器，用 於接收M個數據位、(N-M)個頻率選擇性控制位和偏移輸入位，以便選擇期望頻帶；灰 度索引單元，用於灰度索引(N-M)個頻率選擇性控制位和M個數據位；算術邏輯單元， 用於對N個計數器位和所述灰度索引單元的輸出位執行邏輯算術運算；和輸出單元，用 於接收所述算術邏輯單元的輸出位以便選擇輸出位。在這種情況下，所述自適應頻率基帶選擇器可以是用於偏移所選Walsh碼的索引 以便選擇期望頻帶的減法器。而且，所述灰度索引單元可以包括(N-I)個異或(exclusive OR)算術運算器 (XOR)。另外，所述算術邏輯單元可以包括用於輸入N個計數器位、(N-M)個頻率選擇 性控制位的最高有效位以及(N-I)個異或算術運算器(XOR)的輸出位的N個AND算術 運算器(AND)中的每一個。另外，所述輸出單元可以包括用於輸入所述N個AND算術運算器(AND)的輸 出位的一個異或算術運算器(XOR)。根據本發明的又一方面，提供了一種使用自適應頻率選擇性基帶的用於人體通 信物理層數據機的發送設備，包括前導碼和報頭生成器，生成用於幀同步的前導 碼和包括關於待發送的數據的控制信息的報頭；數據生成器，用於將待發送的數據作為 串行數據輸出；擾頻器，用於對從所述數據生成器輸出的串行數據進行擾頻；串並轉換 器，用於將擾頻後的串行數據轉換為M個並行數據位，並且輸出轉換後的M個並行數據 位；自適應頻率選擇性擴展器，用於選擇通過將用於擴頻的總計Walsh碼除以數量 2M而生成的多個Walsh碼組之一，並且輸出所選Walsh碼組的2M個Walsh碼；和復用 器，用於將所生成的前導碼、報頭和所選2M個Walsh碼復用為數位訊號，並且發送復用 後的數位訊號。在這種情況下，在數據通信開始之前或之後，所述發送設備可以向接收設備周 期地發送在發送和接收設備之間的預設Walsh碼，以確定信道特性和周圍噪聲環境，從而 自適應地選擇用於擴頻的Walsh碼的頻帶。而且，所述發送設備可以與預定周期一樣多地重複發送預設Walsh碼，以便確定 信道特性。另外，所述自適應頻率選擇性擴展器包括N位計數器單元，用於輸出N個計數器位；自適應頻率基帶選擇器，用於接收M個數據位、(N-M)個頻率選擇性控制位和 偏移輸入位，以便選擇期望頻帶；灰度索引單元，用於灰度索引(N-M)個頻率選擇性控 制位和M個數據位；算術邏輯單元，用於對N個計數器位和所述灰度索引單元的輸出位 進行AND邏輯算術運算；和輸出單元，用於接收所述算術邏輯單元的輸出位以便選擇輸 出位。另外，所述前導碼和報頭生成器可以包括前導碼生成器，被設定為一初始 值，用於生成具有預定長度的前導碼，所述初始值被設定用來獲取幀同步；報頭生成 器，用於構造具有預設報頭格式的報頭，該報頭包括關於待發送的數據的控制信息； HCS生成器，用於使用具有所述報頭格式的控制信息來生成報頭檢查序列(HCS)；和擴 展器，用於對所生成的前導碼和報頭進行擴展。根據本發明的又一方面，提供了一種使用自適應頻率選擇性基帶的用於人體通 信物理層數據機的接收設備，包括幀同步器，用於從自發送塊發送的發送數據中 檢測前導碼，以便執行幀同步；信號分離器(demultiplexer)，用於根據所述幀同步從所 述發送數據中分離報頭和數據，並且輸出分離後的報頭和數據；報頭處理器，用於在通 過報頭檢查序列(HCS)測試恢復關於數據的控制信號之後解擴分離後的報頭；自適應頻 率選擇性擴展器，用於計算分離後的數據和一個Walsh碼組中的Walsh碼之間的相關值， 並且確定具有最高相關值的Walsh碼的索引值以便輸出對應的M位並行數據，所述一個 Walsh碼組是從通過將用於擴頻的總計2N個Walsh碼除以數量2M而生成的多個Walsh碼 組中選擇的，並且所述一個Walsh碼組中的Walsh碼用於發送塊的擴展；並串轉換器，用 於將M位並行數據轉換為串行數據，並且輸出轉換後的串行數據；解擾器，用於將所述 串行數據解擾為正交碼；和數據處理器，用於處理解擾後的數據。在這種情況下，在數據通信開始之前或之後，所述接收設備可以從發送塊周期 地接收在發送和接收設備之間的預設Walsh碼，並且測量接收到的Walsh碼的性能以便確 定信道特性和周圍噪聲環境，從而自適應地選擇用於擴頻的Walsh碼的頻帶。而且，所述接收設備可以通過使用誤碼率(BER)或誤幀率(FER)測量接收到的 Walsh碼的性能來選擇最適合於信道特性和周圍噪聲環境的Walsh碼。另外，所述接收設備可以選擇最適合於信道特性和周圍噪聲環境的Walsh碼，並 且將索引分配給所選Walsh碼以便向發送塊或者發送開始索引、或者發送一些或所有索 引。有利效果根據本發明，當使用數據串並轉換和頻率選擇性WalSh碼的頻率選擇性基帶發送 方法被應用於傳統的人體通信系統時，能夠通過根據可按照時間和空間變化的人體信道 特性和噪聲環境自適應地選擇Walsh碼的頻帶，來有效地獲得Walsh碼技術的處理增益。而且根據本發明，能夠通過利用選擇有限頻帶的頻率擴展技術、同時避免可根 據時間和空間而變化的用戶人體之間的幹擾以及由其它電子設備引起的強幹擾，來實現 低功率且穩定的人體通信。


圖1是圖示根據本發明一個示例性實施例的用於人體通信的頻率選擇性基帶與通過人體發送的信號功率、從人體發出的輻射功率和人體周圍的噪聲功率之間的關係的 曲線圖，上述所有功率根據頻率而變化。圖2是圖示根據本發明一個示例性實施例的64位Walsh碼的示意圖。圖3是圖示根據本發明一個示例性實施例的在人體通信系統中的使用頻率選擇 性基帶的自適應頻率選擇性擴展器的框圖。圖4是圖示如圖3所示的自適應頻率選擇性擴展器的詳細框圖。圖5是圖示根據本發明一個示例性實施例的、用於根據信道特性和噪聲環境選 擇適用於數據通信的Walsh碼的頻帶的方法的流程圖。圖6是圖示本發明可被應用於的人體通信的發送器/接收器的框圖。
具體實施例方式下文中，現在將參考附圖來詳細描述本發明的示例性實施例，本發明的示例性 實施例可由本發明所屬領域的普通技術人員容易地投入實踐。然而，在詳細描述示例性 實施例的操作時，當認為對相關的公知功能或構造的詳細描述可能不必要地使本發明的 關鍵點模糊時，將省略其詳細描述。另外，在附圖中，始終使用相同的附圖標記來指代相同或相似的組件。根據本發明的一個示例性實施例，一種用於根據信道特性和噪聲環境自適應地 選擇Walsh碼的頻率基帶的方法、使用該方法的自適應頻率選擇性擴展器、以及使用該自 適應頻率選擇性擴展器的發送和接收設備可應用於數字通信系統，具體地，可應用於使 用人體作為媒介的人體通信系統。因此，將結合人體通信系統來更詳細地描述本發明。首先，所述頻率選擇性基帶發送方法是指如下的發送技術，該發送技術可以執 行其配置簡單的模擬發送/接收塊的基帶發送，並且通過允許用戶僅使用Walsh碼來同時 獲得期望的頻帶和處理增益，所述Walsh碼在用於獲得數據的處理增益的所有Walsh碼中 在期望的頻帶處具有最主要的頻率特性。因此，根據本發明一個示例性實施例的頻率選擇性基帶發送方法是一種新穎的 發送技術，其可以通過根據人體信道特徵和噪聲環境自適應地選擇Walsh碼的頻帶來有效 地獲得Walsh碼技術中的處理增益，所述人體信道特性和噪聲環境由用戶之間的可根據時 間和空間變化的幹擾、以及從其它電子設備引起的強幹擾所決定。圖1是圖示根據本發明一個示例性實施例的用於人體通信的頻率選擇性基帶與 通過人體發送的信號功率、從人體發出的輻射功率和人體周圍的噪聲功率之間的關係的 曲線圖，上述所有功率根據頻率而變化。如圖1所示，可以看出，當用於人體通信的頻帶的範圍為從0到40MHz時，通 過人體發送的信號功率A高於從人體發出的輻射功率B，但是當該頻帶超過40MHz時， 輻射功率B增加而超過信號功率A。而且，它揭示了在頻帶0到5MHz內，噪聲功率C高於信號功率，所述噪聲 功率C是通過將從各個測試空間引起的幹擾信號的測量值相加並且將總和除以5MHz而計 算得出的。因此，除了最高噪聲功率出現的0到5MHz以及大於40MHz的頻帶以夕卜，在本
發明中，頻率選擇性基帶被用來在有限頻帶5到40MHz內發送數據。
圖2是圖示根據本發明一個示例性實施例的64位Walsh碼的示意圖。如圖2所示，本發明的特徵在於64個Walsh碼被用作Walsh碼，並且跨度從W。 到W63的64個Walsh碼用來將所使用的頻帶精確地劃分為64個頻率並且將每個Walsh碼 中的最主要頻率(fd)順序地映射到所劃分的頻率。例如，假設全部Walsh碼的擴展頻帶是16MHz，每個Walsh碼中的最主要頻率 (fd)具有 250KHz( = 16MHz/64)的帶隙。因此，W0、W1、 W48 和 W63 的 fd 分別具有 0Hz、250KHz、12MHz 和 15.75MHz
的帶隙。圖示如圖2中所示的Walsh碼作為本發明的一個示例性實施例，並且頻率選擇性 Walsh碼不限於包括64位的Walsh碼，而是它能夠使用具有2ΛΚ(K是正整數)位的Walsh碼。圖3是圖示根據本發明一個示例性實施例的、用於根據信道特徵和噪聲環境自 適應地選擇Walsh碼的頻率選擇性基帶的自適應頻率選擇性擴展器的框圖。首先，根據本發明一個示例性實施例的自適應頻率選擇性擴展器接收M位數據 輸入位，並且使用(N-M)個頻率選擇性控制位和偏移輸入位來自適應地選擇多個Walsh 碼組中的一個，所述多個Walsh碼組是通過將總計2n(N是正整數)個Walsh碼除以數量 2m(M<N，M是正整數)而生成的。此處，所選擇的Walsh碼組用於擴頻。並且，假 設N為6，M為4，並且使用64個Walsh碼，詳細地描述本發明的該示例性實施例。參考圖3，根據本發明一個示例性實施例的自適應頻率選擇性擴展器217包括六 位計數器單元2171、自適應頻率基帶選擇器2172、灰度索引單元2173、算術邏輯單元 2179和輸出一位FS_DOUT的輸出單元2186，所述自適應頻率基帶選擇器2172接收偏移 輸入值、2位頻率選擇性控制位(fsl，fsO)和較低4位數據輸入位(b3，b2，bl，b0)以 便自適應地選擇將用於數據通信的Walsh碼的頻帶。參考圖4來更詳細地描述所述單元。此處，根據所選擇的頻帶，將2位頻率選擇性控制位(fsl，fsO)設定為不同的 值。例如，當頻率選擇性控制位(fsl，fsO)為(0，0)時，選擇跨度為從WO到W15的 16個Walsh碼；當頻率選擇性控制位(fsl，fsO)為(0，1)時，選擇跨度為從W16到W31 的16個Walsh碼；當頻率選擇性控制位(fsl，fsO)為(1，0)時，選擇跨度為從W32到 W47的16個Walsh碼；以及當頻率選擇性控制位(fsl，fsO)為(1，1)時，選擇跨度為 從W48到W63的16個Walsh碼。而且，自適應頻率基帶選擇器2172可以偏移Walsh碼的索引的選擇。因此，可 能通過改變2位頻率選擇性控制位(fsl，fsO)和偏移輸入值來選擇Walsh碼的頻帶。圖4是圖示如圖3中所示的自適應頻率選擇性擴展器的詳細框圖。參考圖4，根據本發明一個示例性實施例的自適應頻率基帶選擇器2172可以使 用減法器來偏移Walsh碼的索引的選擇。減法器的輸出值通過歸因於偏移輸入值的等式 fslfs0b3b2blb0⑵-偏移輸入值=fsl，fsO，b3，b2，bl，b0，⑵來表示。而且，灰度索引單元2173需要5個XOR(異或)邏輯電路2174、2175、2176、 2177和2178用以灰度索引，並且算術邏輯單元2179由6個AND (與)邏輯電路2180、 2181、2182、2183、2184和2185來組成，向所述6個AND邏輯電路分別輸入了六位計 數器單元2171的輸出值C5-Ctl,並且也向其分別輸入了頻率選擇性控制位的最高有效位(fsl)和5個XOR邏輯電路的5個輸出位。而且，輸出單元2186由一個XOR邏輯電路 組成以便對6個AND邏輯電路的輸出值進行XOR運算。假設在根據本發明一個示例性實施例的自適應頻率選擇性擴展器217中選擇並 使用如圖2中所示的64個Walsh碼的16個Walsh碼(W48到W63)，6位輸入位中的2位 頻率選擇性控制位(fsl、fsO)被設定為位值11，並且可以偏移Walsh碼的索引的減法器 的偏移輸入值被設定為位值O。因此，最後生成的自適應頻率選擇性擴展器217的輸出等式表示如下。輸出等式=(fsi，andCo)xor[(fsl' xorfsO，)and CJxoi^ (fsO，xorb3，) and C2] xor[(b3，xorb2，)and C3]xor[ (b2，xorbl，)and C4]xor[(bl，xorbO，) and C5]而且，根據本發明一個示例性實施例的自適應頻率選擇性擴展器217可以通過 偏移Walsh碼的索引來選擇Walsh碼的索引。例如，當偏移值為1時，所選擇的Walsh 碼的索引的跨度為從62到47，也就是說，在選擇fsO = 1和fsl = 1時，如圖4中所示的 減法器的值為-1。而且，當用於自適應地選擇Walsh碼的頻帶的Walsh碼是Walsh碼或者Walsh碼 的位偏移碼、通過對Walsh碼之間的AND、OR和XOR進行位計算而生成的Walsh碼、 或者諸如PN序列的其代碼可以利用根據頻率分量的序列劃分的Walsh碼時，在本發明中 可以使用該用於自適應地選擇Walsh碼的頻帶的Walsh碼。圖5是圖示用於根據信道特性和噪聲環境選擇最適合數據通信的Walsh碼的頻帶 的方法的流程圖，所述方法可應用於根據本發明的一個示例性實施例的頻率選擇性基帶 發送系統。參考圖5，當在本發明中64個Walsh碼被用作Walsh碼且M個數據位用於數 據傳輸時，發送器21中的自適應頻率選擇性擴展器217的偏移輸入值被首先設定為位值 0(S501)，並且將fs0fslb3b2blb0⑵的值除以跨度為從000000⑵到111111⑵(二進位表示) 的數2M，以便發送Walsh碼(S502)。而且，2M個Walsh碼的每一個的索引用十進位數表示，例如，O 2m-1、1 2m、2 2m+1...63-2m 62、64_2M 63。而且，Walsh碼的索引可以不必是連續的。以接收器22能夠確定對應Walsh碼的信道特性的足夠充分的周期重複地發送作 為數目2M的64/2M(丟棄了剩餘數)個Walsh碼。假設接收器22感測到發送器21發送
了訓練信號。接收器22測量作為從發送器21發送的數目2M的64/2M個Walsh碼的性能 (S503)，並且選擇具有最佳性能的2m個Walsh碼(S504)。例如，通過使用誤碼率(BER)或誤幀率(FER)作為測量標準來測量Walsh碼的 性能，並且選擇具有最低BER或FER值的Walsh碼。然後，接收器22將所選擇的Walsh碼的索引(開始索引或者某些或全部索引) 發送到發送器21(S506)。發送器21接收從接收器22發送的Walsh碼的索引，並且確定偏移輸入值和頻率 選擇性控制位(fsl、fs2)用於利用對應的索引確定2m個Walsh碼(S506)。當完成該過程時，使用被認為是最適合於信道特性和噪聲環境的2M個所選的 Walsh碼來啟動發送器與接收器之間的數據通信(S507)。而且，該過程可以在通信啟動之前/之後周期地執行。圖6示出了當位值2m為16時根據本發明一個示例性實施例的人體通信發送器/ 接收器。如圖6所示，人體通信系統包括人體通信MAC H/W 1、人體通信物理層調製解 調器(FS-CDMA) 2、人體通信IF 3、信號電極4和地電極5。更具體地，人體通信MAC H/W 1中的MAC發送處理器11處理要發送的數據和 關於從上層接收到的數據的信息，並且將處理後的數據和關於數據的信息發送到人體通 信物理層數據機2中的發送器21，並且MAC接收處理器12用於接收數據和關於由 人體通信物理層數據機2的接收器22接收的數據的信息，對接收到的數據和關於接 收到的數據的信息進行處理，並且將處理後的數據和關於處理後的數據的信息發送到上 層。人體通信物理層數據機2包括發送器21和接收器22，這兩者使用頻率選擇
性基帶。發送器21包括前導碼生成器211、報頭生成器212、數據生成器215、HCS生成 器213、擴展器214、擾頻器216、串並轉換器(S2P) 217、自適應頻率選擇性擴展器218 和復用器219。前導碼生成器211被設定為所有用戶知道的初始值。在這種情況下，前導碼生 成器211生成具有預定長度的前導碼，並且將所生成的前導碼輸入到擴展器214。然後， 擴展器214將所輸入的前導碼擴展為指定的Walsh碼。報頭生成器212接收從人體通信MAC H/W 1發送的數據信息(傳輸率、調製方 法、用戶ID、數據長度)，將接收到的數據信息構造成指定的報頭格式，並且將該報頭 格式輸入到HCS生成器213以生成HCS。然後，所生成的HCS被輸入到擴展器214且 被擴展為指定的Walsh碼。數據生成器215接收從MAC發送處理器11發送的數據，並且在期望的時間點輸 出接收到的數據。由用戶ID重置的擾頻器216輸出正交碼。在這種情況下，通過利用數據生成器 215的輸出位值對正交碼執行XOR運算來完成數據擾頻。當假設串並轉換器217接收擾頻後的數據以構造64個Walsh碼時，執行4位串
並轉換。由於串並轉換的結果，所使用的頻帶減少了 1/4。這具備的優點是，可以通過在 相同頻帶內發送更多數據或者通過在相同頻帶內使用更大的Walsh碼增益來發送高質量數 據。自適應頻率選擇性擴展器218以並行方式接收串並轉換器217的輸出4位，並且 輸出自適應頻率選擇性Walsh碼。復用器219輸出前導碼、報頭和數據以對應於幀構造。自適應頻率選擇性擴展 器的使用使得能夠允許使用期望頻帶的基帶傳輸，並且也允許使用作為1位的輸出位的 直接數字傳輸。因此，不在諸如數字模擬轉換器和中頻轉換器之類的附加模擬傳輸塊中處理輸 出位，輸出位經由發送器/接收器開關31被輸入到信號電極4，並且隨後被發送到人體。地電極5具有與人體通信發送器/接收器的地相同的基線電勢。人體通信物理層數據機2中的接收器22的操作執行如下。通過信號電極4 輸入的接收信號通過噪聲去除濾波器32以便去除當經由發送器/接收器開關31將接收信 號發送通過人體時生成的噪聲，並且隨後被放大器33放大到具有期望幅度的信號。放大後的接收信號被輸入到時鐘恢復和數據重定時單元(下文中稱作 「CDR」)34，以便校正接收信號與接收端時鐘和頻率偏移的定時同步。CDR34的輸出
位被輸入到人體通信物理層數據機2的接收器22。首先，在幀同步之前已被輸入到接收器22的接收信號被輸入到幀同步器229， 以便使用前導碼執行幀同步。當幀同步器229實現幀同步時，接收器22中的信號分離器221從接收信號中分 離報頭和數據，並且輸出所分離的報頭和數據。報頭處理器224從經由解擴器222和HCS測試器223傳遞的報頭中提取關於接 收信號數據的控制信息，並且將所提取的控制信息發送到MAC接收處理器12。信號分離器221的輸出位的數據輸出被輸入到自適應頻率選擇性擴展器225，並 且在相關器(未示出)中使用64個Walsh碼之中以頻率選擇性方式在發送器21中使用的 16個Walsh碼來計算校正值，並且隨後輸出4位的最大數據位值。所輸出的4位被輸入到串並轉換器(P2S)226，並且被轉換為4個並行位。隨 後，轉換後的4個並行位被輸入到解擾器227，並且被解擾為從利用從報頭中提取的用戶 ID重置的正交碼生成器輸出的正交碼。解擾後的接收數據被輸入到數據處理器228，被 處理且被發送到MAC接收處理器12。因此，本發明可有益地具有使用頻率選擇性Walsh碼來獲得處理增益的效果，且 可用來簡化通帶傳輸所需的模擬發送器和模擬接收器的終端，並且由此通過允許用戶選 擇性地使用具有期望頻帶的Walsh碼來減少電力的消耗。而且，本發明可有益地通過根 據人體信道特性和噪聲環境自適應地改變擴頻波段來提高擴頻技術的效率。儘管已經結合示例性實施例描述了本發明，但是對於本領域的普通技術人員將 顯而易見的是，在不背離由所附權利要求限定的本發明的精神和範疇的情況下可以進行 修改和變化。
權利要求
1.一種選擇用於在人體通信系統中的數據通信的Walsh碼的自適應頻率基帶的方法， 所述方法包括將偏移輸入值設定為O ；通過將用於擴頻的總計2N個Walsh碼除以數量2m，生成多個Walsh碼組； 接收(N-M)個頻率選擇性控制位以便選擇多個Walsh碼組中的一個； 接收M個數據位和N個計數器位，以便與預定周期一樣多地重複發送所選Walsh碼 組的2M個Walsh碼；和通過測量多個已發送Walsh碼組中的相應2m個Walsh碼的性能，接收所選2M個Walsh 碼的索引。
2.如權利要求1所述的方法，其中已發送的2M個Walsh碼的性能是使用誤碼率(BER) 或誤幀率(FER)測量的。
3.如權利要求1所述的方法，其中所選擇的2M個Walsh碼的索引或者包括開始索引， 或者包括一些或所有索引。
4.一種使用頻率選擇性基帶的自適應頻率選擇性擴展器，包括 N位計數器單元，用於輸出N個計數器位；自適應頻率基帶選擇器，用於接收M個數據位、(N-M)個頻率選擇性控制位和偏移 輸入位，以便選擇期望的頻帶；灰度索引單元，用於灰度索引(N-M)個頻率選擇性控制位和M個數據位； 算術邏輯單元，用於對N個計數器位和所述灰度索引單元的輸出位進行邏輯算術運 算；和輸出單元，用於接收所述算術邏輯單元的輸出位以便選擇輸出位。
5.如權利要求4所述的自適應頻率選擇性擴展器，其中所述自適應頻率基帶選擇器是 用於偏移所選擇的Walsh碼的索引以便選擇期望頻帶的減法器。
6.如權利要求5所述的自適應頻率選擇性擴展器，其中所述灰度索引單元包括(N-I) 個異或算術運算器(XOR)。
7.如權利要求6所述的自適應頻率選擇性擴展器，其中所述算術邏輯單元包括用於輸 入N個計數器位、(N-M)個頻率選擇性控制位的最高有效位以及(N-I)個異或算術運算 器(XOR)的輸出位的N個AND算術運算器(AND)中的每一個。
8.如權利要求7所述的自適應頻率選擇性擴展器，其中所述輸出單元包括用於輸入所 述N個AND算術運算器(AND)的輸出位的一個異或算術運算器(XOR)。
9.一種使用自適應頻率選擇性基帶的用於人體通信物理層數據機的發送設備， 包括前導碼和報頭生成器，生成用於幀同步的前導碼和包括關於待發送的數據的控制信 息的報頭；數據生成器，用於將待發送的數據作為串行數據輸出； 擾頻器，用於對從所述數據生成器輸出的串行數據進行擾頻； 串並轉換器，用於將擾頻後的串行數據轉換為M個並行數據位，並且輸出轉換後的 M個並行數據位；自適應頻率選擇性擴展器，用於選擇通過將用於擴頻的總計2N個Walsh碼除以數量2M而生成的多個Walsh碼組之一，並且輸出所選Walsh碼組的2M個Walsh碼；和復用器，用於將所生成的前導碼、報頭和所選擇的2M個Walsh碼復用為數位訊號， 並且發送復用後的數位訊號。
10.如權利要求9所述的發送設備，其中，在數據通信開始之前或之後，所述發送設 備向接收設備周期地發送在發送和接收設備之間的預設Walsh碼，以確定信道特性和周圍 噪聲環境，從而自適應地選擇用於擴頻的Walsh碼的頻帶。
11.如權利要求10所述的發送設備，其中所述發送設備與預定周期一樣多地重複發送 預設Walsh碼，以便確定信道特性。
12.如權利要求9所述的發送設備，其中所述自適應頻率選擇性擴展器包括 N位計數器單元，用於輸出N個計數器位；自適應頻率基帶選擇器，用於接收M個數據位、(N-M)個頻率選擇性控制位和偏移 輸入位，以便選擇期望頻帶；灰度索引單元，用於灰度索引(N-M)個頻率選擇性控制位和M個數據位； 算術邏輯單元，用於對N個計數器位和所述灰度索引單元的輸出位執行AND邏輯算 術運算；和輸出單元，用於接收所述算術邏輯單元的輸出位以便選擇輸出位。
13.如權利要求9所述的發送設備，其中所述前導碼和報頭生成器包括前導碼生成器，被設定為一初始值，用於生成具有預定長度的前導碼，所述初始值 被設定用來獲取幀同步；報頭生成器，用於構造具有預設報頭格式的報頭，該報頭包括關於待發送的數據的 控制信息；HCS生成器，用於使用具有所述報頭格式的控制信息來生成報頭檢查序列(HCS)；和擴展器，用於對所生成的前導碼和報頭進行擴展。
14.一種使用自適應頻率選擇性基帶的用於人體通信物理層數據機的接收設備， 包括幀同步器，用於從自發送塊發送的發送數據中檢測前導碼，以便執行幀同步； 信號分離器，用於根據所述幀同步從所述發送數據中分離報頭和數據，並且輸出分 離後的報頭和數據；報頭處理器，用於在通過報頭檢查序列(HCS)測試恢復關於數據的控制信號之後解 擴分離後的報頭；自適應頻率選擇性擴展器，用於計算分離後的數據和一個Walsh碼組中的Walsh碼之 間的相關值，並且確定具有最高相關值的Walsh碼的索引值以便輸出對應的M位並行數 據，所述一個Walsh碼組是從通過將用於擴頻的總計2N個Walsh碼除以數量2M而生成的 多個Walsh碼組中選擇的，並且所述一個Walsh碼組中的Walsh碼用於擴展發送塊； 並串轉換器，用於將M位並行數據轉換為串行數據，並且輸出轉換後的串行數據； 解擾器，用於將所述串行數據解擾為正交碼；和 數據處理器，用於處理解擾後的數據。
15.如權利要求14所述的接收設備，其中，在數據通信開始之前或之後，所述接收設備從發送塊周期地接收在發送和接收設備之間的預設Walsh碼，並且測量接收到的Walsh 碼的性能以便確定信道特性和周圍噪聲環境，從而自適應地選擇用於擴頻的Walsh碼的頻帶。
16.如權利要求15所述的接收設備，其中所述接收設備通過使用誤碼率(BER)或 誤幀率(FER)測量接收到的Walsh碼的性能來選擇最適合於信道特性和周圍噪聲環境的 Walsh 碼。
17.如權利要求16所述的接收設備，其中所述接收設備選擇最適合於信道特性和周圍 噪聲環境的Walsh碼，並且將索引分配給所選擇的Walsh碼以便向發送塊或者發送開始索 弓丨、或者發送一些或所有索引。
全文摘要
提供了一種使用頻率選擇性基帶的人體通信方法和系統，以便在通過使用人體作為通信信道與人體耦接的通信裝置之間發送和接收數據。該人體通信方法和系統可用於最大化頻率選擇性擴展技術的效率以增加Walsh碼技術的處理增益，並由此通過根據按照周圍環境而變化的人體信道特性和噪聲環境自適應地選擇用於數據通信的Walsh碼的頻帶，來降低用戶人體之間的幹擾，並且當存在由其它電子自裝置引起的強幹擾時也構建低功率且穩定的人體通信。
文檔編號H04L5/00GK102017474SQ200980111392
公開日2011年4月13日 申請日期2009年1月30日 優先權日2008年2月1日
發明者姜泰旭, 姜盛元, 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