專利名稱：選擇沃爾什碼的自適應(yīng)頻率基帶的方法、使用該方法的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器和使用 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在使用人體作為媒介的通信系統(tǒng)中使用頻率選擇性基帶的自適 應(yīng)頻率選擇性擴展器(spreader)、以及使用該擴展器的發(fā)送和接收設(shè)備，且更具體地，涉 及一種根據(jù)信道特性和噪聲環(huán)境從有限頻帶中選擇Walsh(沃爾什)碼的自適應(yīng)頻帶的方 法、使用該方法的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器以及使用該自適應(yīng)頻率選擇性擴展器的發(fā)送 和接收設(shè)備，其中所述Walsh碼的自適應(yīng)頻帶用于數(shù)據(jù)通信，并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(dǎo)的人體發(fā)送的信號具有比從人體發(fā)出的信號更高的強度的頻帶。
背景技術(shù)：
人體通信是指一種在與具有傳導(dǎo)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(shù)。在這種情況下，例如個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式個人 計算機、數(shù)碼相機、MP3播放器和移動電話的各種便攜式裝置之間的通信，以及與例如 打印機、電視機和條目(entry)控制系統(tǒng)的固定裝置的通信，都可以通過與用戶的簡單接 觸來實現(xiàn)。作為與人體通信方法相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)提出了使用有限通帶(pass band)的 技術(shù)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(shù)通信系統(tǒng)需要諸如數(shù) 模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等的模擬發(fā)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于由于人體信道特性和周圍的噪聲環(huán)境導(dǎo)致的 在穩(wěn)定發(fā)送和接收數(shù)據(jù)方面的效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題已經(jīng)做出本發(fā)明來解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，并因此本發(fā)明的一方面是提供一 種用于以頻率選擇性基帶傳輸技術(shù)或頻率選擇性Walsh碼技術(shù)、根據(jù)人體信道特性和周圍 噪聲環(huán)境來選擇合適的擴頻波段的方法，使用該方法的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，以及 使用該自適應(yīng)頻率選擇性擴展器的發(fā)送和接收設(shè)備。而且，本發(fā)明的另一方面提供了一種自適應(yīng)頻率選擇性擴展器、以及使用該自 適應(yīng)頻率選擇性擴展器的發(fā)送和接收設(shè)備，所述自適應(yīng)頻率選擇性擴展器能夠在采用有 限頻帶的同時以低功耗驅(qū)動，該有限頻帶用于當(dāng)存在由其它電子設(shè)備引起的強烈干擾時 的穩(wěn)定通信、以及用于在存在多個用戶的通信環(huán)境下彼此不干擾。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種選擇用于在人體通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信的Walsh碼的自適應(yīng)頻率基帶的方法，所述方法包括將偏移輸入值設(shè)定為0;通過將用于 擴頻的總計Walsh碼除以數(shù)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(shù)據(jù)位和N個計數(shù)器位，以便與預(yù) 定周期一樣多地重復(fù)發(fā)送所選Walsh碼組的2M個Walsh碼；和通過測量多個已發(fā)送Walsh 碼組中的相應(yīng)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(fā)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(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用頻率選擇性基帶的自適應(yīng)頻率選擇性 擴展器，包括N位計數(shù)器單元，用于輸出N個計數(shù)器位；自適應(yīng)頻率基帶選擇器，用 于接收M個數(shù)據(jù)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，用于灰度索引(N-M)個頻率選擇性控制位和M個數(shù)據(jù)位；算術(shù)邏輯單元， 用于對N個計數(shù)器位和所述灰度索引單元的輸出位執(zhí)行邏輯算術(shù)運算；和輸出單元，用 于接收所述算術(shù)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(yīng)頻率基帶選擇器可以是用于偏移所選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(shù)運算器 (XOR)。另外，所述算術(shù)邏輯單元可以包括用于輸入N個計數(shù)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(shù)運算器(XOR)的輸出位的N個AND算術(shù) 運算器(AND)中的每一個。另外，所述輸出單元可以包括用于輸入所述N個AND算術(shù)運算器(AND)的輸 出位的一個異或算術(shù)運算器(XOR)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種使用自適應(yīng)頻率選擇性基帶的用于人體通 信物理層調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送設(shè)備，包括前導(dǎo)碼和報頭生成器，生成用于幀同步的前導(dǎo) 碼和包括關(guān)于待發(fā)送的數(shù)據(jù)的控制信息的報頭；數(shù)據(jù)生成器，用于將待發(fā)送的數(shù)據(jù)作為 串行數(shù)據(jù)輸出；擾頻器，用于對從所述數(shù)據(jù)生成器輸出的串行數(shù)據(jù)進行擾頻；串并轉(zhuǎn)換 器，用于將擾頻后的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為M個并行數(shù)據(jù)位，并且輸出轉(zhuǎn)換后的M個并行數(shù)據(jù) 位；自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，用于選擇通過將用于擴頻的總計Walsh碼除以數(shù)量 2M而生成的多個Walsh碼組之一，并且輸出所選Walsh碼組的2M個Walsh碼；和復(fù)用 器，用于將所生成的前導(dǎo)碼、報頭和所選2M個Walsh碼復(fù)用為數(shù)字信號，并且發(fā)送復(fù)用 后的數(shù)字信號。在這種情況下，在數(shù)據(jù)通信開始之前或之后，所述發(fā)送設(shè)備可以向接收設(shè)備周 期地發(fā)送在發(fā)送和接收設(shè)備之間的預(yù)設(shè)Walsh碼，以確定信道特性和周圍噪聲環(huán)境，從而 自適應(yīng)地選擇用于擴頻的Walsh碼的頻帶。而且，所述發(fā)送設(shè)備可以與預(yù)定周期一樣多地重復(fù)發(fā)送預(yù)設(shè)Walsh碼，以便確定 信道特性。另外，所述自適應(yīng)頻率選擇性擴展器包括N位計數(shù)器單元，用于輸出N個計數(shù)器位；自適應(yīng)頻率基帶選擇器，用于接收M個數(shù)據(jù)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，用于灰度索引(N-M)個頻率選擇性控 制位和M個數(shù)據(jù)位；算術(shù)邏輯單元，用于對N個計數(shù)器位和所述灰度索引單元的輸出位 進行AND邏輯算術(shù)運算；和輸出單元，用于接收所述算術(shù)邏輯單元的輸出位以便選擇輸 出位。另外，所述前導(dǎo)碼和報頭生成器可以包括前導(dǎo)碼生成器，被設(shè)定為一初始 值，用于生成具有預(yù)定長度的前導(dǎo)碼，所述初始值被設(shè)定用來獲取幀同步；報頭生成 器，用于構(gòu)造具有預(yù)設(shè)報頭格式的報頭，該報頭包括關(guān)于待發(fā)送的數(shù)據(jù)的控制信息； HCS生成器，用于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，用于對所生成的前導(dǎo)碼和報頭進行擴展。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種使用自適應(yīng)頻率選擇性基帶的用于人體通 信物理層調(diào)制解調(diào)器的接收設(shè)備，包括幀同步器，用于從自發(fā)送塊發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)中 檢測前導(dǎo)碼，以便執(zhí)行幀同步；信號分離器(demultiplexer)，用于根據(jù)所述幀同步從所 述發(fā)送數(shù)據(jù)中分離報頭和數(shù)據(jù)，并且輸出分離后的報頭和數(shù)據(jù)；報頭處理器，用于在通 過報頭檢查序列(HCS)測試恢復(fù)關(guān)于數(shù)據(jù)的控制信號之后解擴分離后的報頭；自適應(yīng)頻 率選擇性擴展器，用于計算分離后的數(shù)據(jù)和一個Walsh碼組中的Walsh碼之間的相關(guān)值， 并且確定具有最高相關(guān)值的Walsh碼的索引值以便輸出對應(yīng)的M位并行數(shù)據(jù)，所述一個 Walsh碼組是從通過將用于擴頻的總計2N個Walsh碼除以數(shù)量2M而生成的多個Walsh碼 組中選擇的，并且所述一個Walsh碼組中的Walsh碼用于發(fā)送塊的擴展；并串轉(zhuǎn)換器，用 于將M位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，并且輸出轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)；解擾器，用于將所述 串行數(shù)據(jù)解擾為正交碼；和數(shù)據(jù)處理器，用于處理解擾后的數(shù)據(jù)。在這種情況下，在數(shù)據(jù)通信開始之前或之后，所述接收設(shè)備可以從發(fā)送塊周期 地接收在發(fā)送和接收設(shè)備之間的預(yù)設(shè)Walsh碼，并且測量接收到的Walsh碼的性能以便確 定信道特性和周圍噪聲環(huán)境，從而自適應(yīng)地選擇用于擴頻的Walsh碼的頻帶。而且，所述接收設(shè)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于信道特性和周圍噪聲環(huán)境的Walsh碼。另外，所述接收設(shè)備可以選擇最適合于信道特性和周圍噪聲環(huán)境的Walsh碼，并 且將索引分配給所選Walsh碼以便向發(fā)送塊或者發(fā)送開始索引、或者發(fā)送一些或所有索 引。有利效果根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)使用數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換和頻率選擇性WalSh碼的頻率選擇性基帶發(fā)送 方法被應(yīng)用于傳統(tǒng)的人體通信系統(tǒng)時，能夠通過根據(jù)可按照時間和空間變化的人體信道 特性和噪聲環(huán)境自適應(yīng)地選擇Walsh碼的頻帶，來有效地獲得Walsh碼技術(shù)的處理增益。而且根據(jù)本發(fā)明，能夠通過利用選擇有限頻帶的頻率擴展技術(shù)、同時避免可根 據(jù)時間和空間而變化的用戶人體之間的干擾以及由其它電子設(shè)備引起的強干擾，來實現(xiàn) 低功率且穩(wěn)定的人體通信。


圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的用于人體通信的頻率選擇性基帶與通過人體發(fā)送的信號功率、從人體發(fā)出的輻射功率和人體周圍的噪聲功率之間的關(guān)系的 曲線圖，上述所有功率根據(jù)頻率而變化。圖2是圖示根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的在人體通信系統(tǒng)中的使用頻率選擇 性基帶的自適應(yīng)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(yīng)頻率選擇性擴展器的詳細(xì)框圖。圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的、用于根據(jù)信道特性和噪聲環(huán)境選 擇適用于數(shù)據(jù)通信的Walsh碼的頻帶的方法的流程圖。圖6是圖示本發(fā)明可被應(yīng)用于的人體通信的發(fā)送器/接收器的框圖。
具體實施例方式下文中，現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的示例性 實施例可由本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易地投入實踐。然而，在詳細(xì)描述示例性 實施例的操作時，當(dāng)認(rèn)為對相關(guān)的公知功能或構(gòu)造的詳細(xì)描述可能不必要地使本發(fā)明的 關(guān)鍵點模糊時，將省略其詳細(xì)描述。另外，在附圖中，始終使用相同的附圖標(biāo)記來指代相同或相似的組件。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，一種用于根據(jù)信道特性和噪聲環(huán)境自適應(yīng)地 選擇Walsh碼的頻率基帶的方法、使用該方法的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器、以及使用該自 適應(yīng)頻率選擇性擴展器的發(fā)送和接收設(shè)備可應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)，具體地，可應(yīng)用于使 用人體作為媒介的人體通信系統(tǒng)。因此，將結(jié)合人體通信系統(tǒng)來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。首先，所述頻率選擇性基帶發(fā)送方法是指如下的發(fā)送技術(shù)，該發(fā)送技術(shù)可以執(zhí) 行其配置簡單的模擬發(fā)送/接收塊的基帶發(fā)送，并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碼在用于獲得數(shù)據(jù)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(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的頻率選擇性基帶發(fā)送方法是一種新穎的 發(fā)送技術(shù)，其可以通過根據(jù)人體信道特征和噪聲環(huán)境自適應(yīng)地選擇Walsh碼的頻帶來有效 地獲得Walsh碼技術(shù)中的處理增益，所述人體信道特性和噪聲環(huán)境由用戶之間的可根據(jù)時 間和空間變化的干擾、以及從其它電子設(shè)備引起的強干擾所決定。圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的用于人體通信的頻率選擇性基帶與 通過人體發(fā)送的信號功率、從人體發(fā)出的輻射功率和人體周圍的噪聲功率之間的關(guān)系的 曲線圖，上述所有功率根據(jù)頻率而變化。如圖1所示，可以看出，當(dāng)用于人體通信的頻帶的范圍為從0到40MHz時，通 過人體發(fā)送的信號功率A高于從人體發(fā)出的輻射功率B，但是當(dāng)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(nèi)，噪聲功率C高于信號功率，所述噪聲 功率C是通過將從各個測試空間引起的干擾信號的測量值相加并且將總和除以5MHz而計 算得出的。因此，除了最高噪聲功率出現(xiàn)的0到5MHz以及大于40MHz的頻帶以夕卜，在本
發(fā)明中，頻率選擇性基帶被用來在有限頻帶5到40MHz內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)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(fā)明的特征在于64個Walsh碼被用作Walsh碼，并且跨度從W。 到W63的64個Walsh碼用來將所使用的頻帶精確地劃分為64個頻率并且將每個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(shè)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(fā)明的一個示例性實施例，并且頻率選擇性 Walsh碼不限于包括64位的Walsh碼，而是它能夠使用具有2ΛΚ(K是正整數(shù))位的Walsh碼。圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的、用于根據(jù)信道特征和噪聲環(huán)境自 適應(yīng)地選擇Walsh碼的頻率選擇性基帶的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器的框圖。首先，根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器接收M位數(shù)據(jù) 輸入位，并且使用(N-M)個頻率選擇性控制位和偏移輸入位來自適應(yīng)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(shù))個Walsh碼除以數(shù)量 2m(M<N，M是正整數(shù))而生成的。此處，所選擇的Walsh碼組用于擴頻。并且，假 設(shè)N為6，M為4，并且使用64個Walsh碼，詳細(xì)地描述本發(fā)明的該示例性實施例。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器217包括六 位計數(shù)器單元2171、自適應(yīng)頻率基帶選擇器2172、灰度索引單元2173、算術(shù)邏輯單元 2179和輸出一位FS_DOUT的輸出單元2186，所述自適應(yīng)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(shù)據(jù)輸入位(b3，b2，bl，b0)以 便自適應(yīng)地選擇將用于數(shù)據(jù)通信的Walsh碼的頻帶。參考圖4來更詳細(xì)地描述所述單元。此處，根據(jù)所選擇的頻帶，將2位頻率選擇性控制位(fsl，fsO)設(shè)定為不同的 值。例如，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(yīng)頻率選擇性擴展器的詳細(xì)框圖。參考圖4，根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的自適應(yīng)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于偏移輸入值的等式 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，并且算術(shù)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(shù)器單元2171的輸出值C5-Ctl,并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(shè)在根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器217中選擇并 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(shè)定為位值11，并且可以偏移Walsh碼的索引的減法器 的偏移輸入值被設(shè)定為位值O。因此，最后生成的自適應(yīng)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(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的自適應(yīng)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(dāng)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(dāng)用于自適應(yīng)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(jù)頻率分量的序列劃分的Walsh碼時，在本發(fā)明中 可以使用該用于自適應(yīng)地選擇Walsh碼的頻帶的Walsh碼。圖5是圖示用于根據(jù)信道特性和噪聲環(huán)境選擇最適合數(shù)據(jù)通信的Walsh碼的頻帶 的方法的流程圖，所述方法可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的頻率選擇性基帶 發(fā)送系統(tǒng)。參考圖5，當(dāng)在本發(fā)明中64個Walsh碼被用作Walsh碼且M個數(shù)據(jù)位用于數(shù) 據(jù)傳輸時，發(fā)送器21中的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器217的偏移輸入值被首先設(shè)定為位值 0(S501)，并且將fs0fslb3b2blb0⑵的值除以跨度為從000000⑵到111111⑵(二進制表示) 的數(shù)2M，以便發(fā)送Walsh碼(S502)。而且，2M個Walsh碼的每一個的索引用十進制數(shù)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(xù)的。以接收器22能夠確定對應(yīng)Walsh碼的信道特性的足夠充分的周期重復(fù)地發(fā)送作 為數(shù)目2M的64/2M(丟棄了剩余數(shù))個Walsh碼。假設(shè)接收器22感測到發(fā)送器21發(fā)送
了訓(xùn)練信號。接收器22測量作為從發(fā)送器21發(fā)送的數(shù)目2M的64/2M個Walsh碼的性能 (S503)，并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(biāo)準(zhǔn)來測量Walsh碼的 性能，并且選擇具有最低BER或FER值的Walsh碼。然后，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(fā)送到發(fā)送器21(S506)。發(fā)送器21接收從接收器22發(fā)送的Walsh碼的索引，并且確定偏移輸入值和頻率 選擇性控制位(fsl、fs2)用于利用對應(yīng)的索引確定2m個Walsh碼(S506)。當(dāng)完成該過程時，使用被認(rèn)為是最適合于信道特性和噪聲環(huán)境的2M個所選的 Walsh碼來啟動發(fā)送器與接收器之間的數(shù)據(jù)通信(S507)。而且，該過程可以在通信啟動之前/之后周期地執(zhí)行。圖6示出了當(dāng)位值2m為16時根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的人體通信發(fā)送器/ 接收器。如圖6所示，人體通信系統(tǒng)包括人體通信MAC H/W 1、人體通信物理層調(diào)制解 調(diào)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(fā)送處理器11處理要發(fā)送的數(shù)據(jù)和 關(guān)于從上層接收到的數(shù)據(jù)的信息，并且將處理后的數(shù)據(jù)和關(guān)于數(shù)據(jù)的信息發(fā)送到人體通 信物理層調(diào)制解調(diào)器2中的發(fā)送器21，并且MAC接收處理器12用于接收數(shù)據(jù)和關(guān)于由 人體通信物理層調(diào)制解調(diào)器2的接收器22接收的數(shù)據(jù)的信息，對接收到的數(shù)據(jù)和關(guān)于接 收到的數(shù)據(jù)的信息進行處理，并且將處理后的數(shù)據(jù)和關(guān)于處理后的數(shù)據(jù)的信息發(fā)送到上 層。人體通信物理層調(diào)制解調(diào)器2包括發(fā)送器21和接收器22，這兩者使用頻率選擇
性基帶。發(fā)送器21包括前導(dǎo)碼生成器211、報頭生成器212、數(shù)據(jù)生成器215、HCS生成 器213、擴展器214、擾頻器216、串并轉(zhuǎn)換器(S2P) 217、自適應(yīng)頻率選擇性擴展器218 和復(fù)用器219。前導(dǎo)碼生成器211被設(shè)定為所有用戶知道的初始值。在這種情況下，前導(dǎo)碼生 成器211生成具有預(yù)定長度的前導(dǎo)碼，并且將所生成的前導(dǎo)碼輸入到擴展器214。然后， 擴展器214將所輸入的前導(dǎo)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(fā)送的數(shù)據(jù)信息(傳輸率、調(diào)制方 法、用戶ID、數(shù)據(jù)長度)，將接收到的數(shù)據(jù)信息構(gòu)造成指定的報頭格式，并且將該報頭 格式輸入到HCS生成器213以生成HCS。然后，所生成的HCS被輸入到擴展器214且 被擴展為指定的Walsh碼。數(shù)據(jù)生成器215接收從MAC發(fā)送處理器11發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且在期望的時間點輸 出接收到的數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)生成器 215的輸出位值對正交碼執(zhí)行XOR運算來完成數(shù)據(jù)擾頻。當(dāng)假設(shè)串并轉(zhuǎn)換器217接收擾頻后的數(shù)據(jù)以構(gòu)造64個Walsh碼時，執(zhí)行4位串
并轉(zhuǎn)換。由于串并轉(zhuǎn)換的結(jié)果，所使用的頻帶減少了 1/4。這具備的優(yōu)點是，可以通過在 相同頻帶內(nèi)發(fā)送更多數(shù)據(jù)或者通過在相同頻帶內(nèi)使用更大的Walsh碼增益來發(fā)送高質(zhì)量數(shù) 據(jù)。自適應(yīng)頻率選擇性擴展器218以并行方式接收串并轉(zhuǎn)換器217的輸出4位，并且 輸出自適應(yīng)頻率選擇性Walsh碼。復(fù)用器219輸出前導(dǎo)碼、報頭和數(shù)據(jù)以對應(yīng)于幀構(gòu)造。自適應(yīng)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，并且也允許使用作為1位的輸出位的 直接數(shù)字傳輸。因此，不在諸如數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和中頻轉(zhuǎn)換器之類的附加模擬傳輸塊中處理輸 出位，輸出位經(jīng)由發(fā)送器/接收器開關(guān)31被輸入到信號電極4，并且隨后被發(fā)送到人體。地電極5具有與人體通信發(fā)送器/接收器的地相同的基線電勢。人體通信物理層調(diào)制解調(diào)器2中的接收器22的操作執(zhí)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(dāng)經(jīng)由發(fā)送器/接收器開關(guān)31將接收信 號發(fā)送通過人體時生成的噪聲，并且隨后被放大器33放大到具有期望幅度的信號。放大后的接收信號被輸入到時鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)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調(diào)制解調(diào)器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(dǎo)碼執(zhí)行幀同步。當(dāng)幀同步器229實現(xiàn)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(shù)據(jù)，并且輸出所分離的報頭和數(shù)據(jù)。報頭處理器224從經(jīng)由解擴器222和HCS測試器223傳遞的報頭中提取關(guān)于接 收信號數(shù)據(jù)的控制信息，并且將所提取的控制信息發(fā)送到MAC接收處理器12。信號分離器221的輸出位的數(shù)據(jù)輸出被輸入到自適應(yīng)頻率選擇性擴展器225，并 且在相關(guān)器(未示出)中使用64個Walsh碼之中以頻率選擇性方式在發(fā)送器21中使用的 16個Walsh碼來計算校正值，并且隨后輸出4位的最大數(shù)據(jù)位值。所輸出的4位被輸入到串并轉(zhuǎn)換器(P2S)226，并且被轉(zhuǎn)換為4個并行位。隨 后，轉(zhuǎn)換后的4個并行位被輸入到解擾器227，并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。解擾后的接收數(shù)據(jù)被輸入到數(shù)據(jù)處理器228，被 處理且被發(fā)送到MAC接收處理器12。因此，本發(fā)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(fā)送器和模擬接收器的終端，并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(fā)明可有益地通過根 據(jù)人體信道特性和噪聲環(huán)境自適應(yīng)地改變擴頻波段來提高擴頻技術(shù)的效率。盡管已經(jīng)結(jié)合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將 顯而易見的是，在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范疇的情況下可以進行 修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種選擇用于在人體通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信的Walsh碼的自適應(yīng)頻率基帶的方法， 所述方法包括將偏移輸入值設(shè)定為O ；通過將用于擴頻的總計2N個Walsh碼除以數(shù)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(shù)據(jù)位和N個計數(shù)器位，以便與預(yù)定周期一樣多地重復(fù)發(fā)送所選Walsh碼 組的2M個Walsh碼；和通過測量多個已發(fā)送Walsh碼組中的相應(yīng)2m個Walsh碼的性能，接收所選2M個Walsh 碼的索引。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中已發(fā)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(quán)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(yīng)頻率選擇性擴展器，包括 N位計數(shù)器單元，用于輸出N個計數(shù)器位；自適應(yīng)頻率基帶選擇器，用于接收M個數(shù)據(jù)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，用于灰度索引(N-M)個頻率選擇性控制位和M個數(shù)據(jù)位； 算術(shù)邏輯單元，用于對N個計數(shù)器位和所述灰度索引單元的輸出位進行邏輯算術(shù)運 算；和輸出單元，用于接收所述算術(shù)邏輯單元的輸出位以便選擇輸出位。
5.如權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，其中所述自適應(yīng)頻率基帶選擇器是 用于偏移所選擇的Walsh碼的索引以便選擇期望頻帶的減法器。
6.如權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)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(shù)運算器(XOR)。
7.如權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，其中所述算術(shù)邏輯單元包括用于輸 入N個計數(shù)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(shù)運算 器(XOR)的輸出位的N個AND算術(shù)運算器(AND)中的每一個。
8.如權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，其中所述輸出單元包括用于輸入所 述N個AND算術(shù)運算器(AND)的輸出位的一個異或算術(shù)運算器(XOR)。
9.一種使用自適應(yīng)頻率選擇性基帶的用于人體通信物理層調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送設(shè)備， 包括前導(dǎo)碼和報頭生成器，生成用于幀同步的前導(dǎo)碼和包括關(guān)于待發(fā)送的數(shù)據(jù)的控制信 息的報頭；數(shù)據(jù)生成器，用于將待發(fā)送的數(shù)據(jù)作為串行數(shù)據(jù)輸出； 擾頻器，用于對從所述數(shù)據(jù)生成器輸出的串行數(shù)據(jù)進行擾頻； 串并轉(zhuǎn)換器，用于將擾頻后的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為M個并行數(shù)據(jù)位，并且輸出轉(zhuǎn)換后的 M個并行數(shù)據(jù)位；自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，用于選擇通過將用于擴頻的總計2N個Walsh碼除以數(shù)量2M而生成的多個Walsh碼組之一，并且輸出所選Walsh碼組的2M個Walsh碼；和復(fù)用器，用于將所生成的前導(dǎo)碼、報頭和所選擇的2M個Walsh碼復(fù)用為數(shù)字信號， 并且發(fā)送復(fù)用后的數(shù)字信號。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)送設(shè)備，其中，在數(shù)據(jù)通信開始之前或之后，所述發(fā)送設(shè) 備向接收設(shè)備周期地發(fā)送在發(fā)送和接收設(shè)備之間的預(yù)設(shè)Walsh碼，以確定信道特性和周圍 噪聲環(huán)境，從而自適應(yīng)地選擇用于擴頻的Walsh碼的頻帶。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述發(fā)送設(shè)備與預(yù)定周期一樣多地重復(fù)發(fā)送 預(yù)設(shè)Walsh碼，以便確定信道特性。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述自適應(yīng)頻率選擇性擴展器包括 N位計數(shù)器單元，用于輸出N個計數(shù)器位；自適應(yīng)頻率基帶選擇器，用于接收M個數(shù)據(jù)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，用于灰度索引(N-M)個頻率選擇性控制位和M個數(shù)據(jù)位； 算術(shù)邏輯單元，用于對N個計數(shù)器位和所述灰度索引單元的輸出位執(zhí)行AND邏輯算 術(shù)運算；和輸出單元，用于接收所述算術(shù)邏輯單元的輸出位以便選擇輸出位。
13.如權(quán)利要求9所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述前導(dǎo)碼和報頭生成器包括前導(dǎo)碼生成器，被設(shè)定為一初始值，用于生成具有預(yù)定長度的前導(dǎo)碼，所述初始值 被設(shè)定用來獲取幀同步；報頭生成器，用于構(gòu)造具有預(yù)設(shè)報頭格式的報頭，該報頭包括關(guān)于待發(fā)送的數(shù)據(jù)的 控制信息；HCS生成器，用于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，用于對所生成的前導(dǎo)碼和報頭進行擴展。
14.一種使用自適應(yīng)頻率選擇性基帶的用于人體通信物理層調(diào)制解調(diào)器的接收設(shè)備， 包括幀同步器，用于從自發(fā)送塊發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)中檢測前導(dǎo)碼，以便執(zhí)行幀同步； 信號分離器，用于根據(jù)所述幀同步從所述發(fā)送數(shù)據(jù)中分離報頭和數(shù)據(jù)，并且輸出分 離后的報頭和數(shù)據(jù)；報頭處理器，用于在通過報頭檢查序列(HCS)測試恢復(fù)關(guān)于數(shù)據(jù)的控制信號之后解 擴分離后的報頭；自適應(yīng)頻率選擇性擴展器，用于計算分離后的數(shù)據(jù)和一個Walsh碼組中的Walsh碼之 間的相關(guān)值，并且確定具有最高相關(guān)值的Walsh碼的索引值以便輸出對應(yīng)的M位并行數(shù) 據(jù)，所述一個Walsh碼組是從通過將用于擴頻的總計2N個Walsh碼除以數(shù)量2M而生成的 多個Walsh碼組中選擇的，并且所述一個Walsh碼組中的Walsh碼用于擴展發(fā)送塊； 并串轉(zhuǎn)換器，用于將M位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，并且輸出轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)； 解擾器，用于將所述串行數(shù)據(jù)解擾為正交碼；和 數(shù)據(jù)處理器，用于處理解擾后的數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14所述的接收設(shè)備，其中，在數(shù)據(jù)通信開始之前或之后，所述接收設(shè)備從發(fā)送塊周期地接收在發(fā)送和接收設(shè)備之間的預(yù)設(shè)Walsh碼，并且測量接收到的Walsh 碼的性能以便確定信道特性和周圍噪聲環(huán)境，從而自適應(yīng)地選擇用于擴頻的Walsh碼的頻帶。
16.如權(quán)利要求15所述的接收設(shè)備，其中所述接收設(shè)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于信道特性和周圍噪聲環(huán)境的 Walsh 碼。
17.如權(quán)利要求16所述的接收設(shè)備，其中所述接收設(shè)備選擇最適合于信道特性和周圍 噪聲環(huán)境的Walsh碼，并且將索引分配給所選擇的Walsh碼以便向發(fā)送塊或者發(fā)送開始索 弓丨、或者發(fā)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(tǒng)，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(fā)送和接收數(shù)據(jù)。該人體通信方法和系統(tǒng)可用于最大化頻率選擇性擴展技術(shù)的效率以增加Walsh碼技術(shù)的處理增益，并由此通過根據(jù)按照周圍環(huán)境而變化的人體信道特性和噪聲環(huán)境自適應(yīng)地選擇用于數(shù)據(jù)通信的Walsh碼的頻帶，來降低用戶人體之間的干擾，并且當(dāng)存在由其它電子自裝置引起的強干擾時也構(gòu)建低功率且穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者姜泰旭, 姜盛元, 樸基赫, 樸炯一, 林寅基, 沈載勛, 邢昌熙, 金圣恩, 金整范, 金景洙, 金真慶, 黃正煥 申請人:韓國電子通信研究院