拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法、及びこれを用いた適応型周波数選択的スプレッダ並びにこれを用いた送受信装置

专利摘要:
人体を媒質とする通信システムにおいて、周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ、及びこれを用いた送受信装置に関する。本発明は、人体を通信チャンネルとして使用し、人体と連結している通信装置の間にデータを送受信するために周波数選択的基底帯域を用いる人体通信方式及びシステムに関し、周辺環境により変わる人体のチャンネル特性と雑音環境によって、適応的にデータ通信に使用する拡散符号の周波数帯域を選択することで、周波数選択的スプレッディングの効率性を最大化し、拡散符号技術のプロセシング利得を増加させ人体ユーザ相互に干渉を減らすだけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉があるとき、低電力かつ安定した人体通信を構成することができる効果がある。
公开号:JP2011512080A
申请号:JP2010544888
申请日:2009-01-30
公开日:2011-04-14
发明作者:スン−ウォン カン、；テ−ウク カン、；キュン−スー キム、；ジュン−ブン キム、；ジン−キュン キム、；スン−ウン キム、；ジェ−ホン シム、；キ−ヒュク パク、；ヒュン−イル パク、；チャン−ヒ ヒュン、；ジュン−ファン ファン、；イン−ギ リン、
申请人:韓國電子通信研究院Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；
IPC主号:H04B13-00

专利说明:

[0001] 本発明は、人体を媒質とする通信システムにおいて、周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ、及びこれを用いた送受信装置に関し、より詳細には、人体周辺の雑音電力が他の帯域に比べて集中しているＤＣ〜５ＭＨｚの周波数帯域を避け、人体が導波管の役割をして伝送される信号の強度が人体外に放射される信号の強度よりさらに大きい周波数帯域までの限られた周波数帯域のうち、チャンネル特性及び雑音環境によって、データ通信に使用する拡散符号の周波数帯域を選択する方法、及びこれを用いた適応型周波数選択的スプレッダ並びにこれを用いた送受信装置に関する。]
背景技術

[0002] 人体通信とは、伝導性を有する人体を通信チャンネルとして利用し、人体と連結している機器の間に信号を伝達する技術のことで、個人携帯情報端末機（ＰＤＡ，ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯型パソコン（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、デジタルカメラ（ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｍｅｒａ）、ＭＰ３プレーヤー（ＭＰ３ ｐｌａｙｅｒ）、携帯電話等の多様な携帯機器間の通信及びプリンター、ＴＶ、入力制御システム等の固定された機器との通信がユーザの簡単な接触だけでネットワーク構成される技術である。]
[0003] 現在、人体通信方法としては、制限された通過帯域（ｐａｓｓｂａｎｄ）を使用する技術と、固有のユーザＩＤを使用したスクランブリング、チャンネルコーディング、インターリービング及びスプレッディング等を用いる方法が提案されている。]
[0004] しかしながら、このような人体通信方法は、制限された周波数帯域を使用するために、大部分の通信システムではデジタル−アナログ変換機、アナログ−デジタル変換機等のアナログ送受信端を必要とし、低電力化の面において短所を有する。]
[0005] また、現在の人体通信方法は、人体のチャンネル特性と周辺のノイズ環境下において、安定したデータの送受信に効率的ではないという問題点を有する。]
先行技術

[0006] 日本特許公開公報 2004-248315]
発明が解決しようとする課題

[0007] そこで、従来の人体通信方法の問題点を解決するために、本発明は、周波数選択的基底帯域（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｂａｓｅｂａｎｄ）伝送技術または周波数選択的拡散符号技術において、人体のチャンネル特性と周辺の雑音環境によって適した周波数拡散帯域を選択できる方法、これを用いた適応型周波数選択的スプレッダ及び送受信装置を提供する。]
[0008] また、本発明は、多数のユーザが存在する環境でユーザ相互に干渉を与えないだけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉があるとき、安定した通信を実現するべく、制限された周波数帯域を使用しながら低電力化が可能な、適応型周波数選択的スプレッダ及び送受信装置を提供する。]
課題を解決するための手段

[0009] 本発明の一実施形態による拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法は、人体通信システムにおいてデータ通信に使用する拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法において、オフセット入力値を０に設定するステップと、周波数拡散に使用される２のＮ乗個の全体拡散符号を２のＭ乗個の数字単位で分け、複数の拡散符号群を生成するステップと、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットの入力を受け、上記複数の拡散符号群のうち１つの拡散符号群を選択するステップと、Ｍ個のデータビット及びＮ個のカウンタビットの入力を受け、上記選択された１つの拡散符号群の２のＭ乗個の拡散符号を予め設定された回数だけ繰り返し伝送するステップと、伝送される複数の拡散符号群のうち、２のＭ乗個の拡散符号それぞれの性能を測定して選択された２のＭ乗個の拡散符号のインデックスを受信するステップとを含む。]
[0010] 好ましくは、上記伝送された２のＭ乗個の拡散符号に対する性能は、ビット誤り率（ＢＥＲ）またはフレーム誤り率（ＦＥＲ）を利用して測定されたことを特徴とする。]
[0011] 好ましくは、上記選択された２のＭ乗個の拡散符号に対するインデックスは、インデックスの開始値、インデックスの一部または全部の値のうち１つであることを特徴とする。]
[0012] 一方、本発明の一実施形態による周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダは、Ｎ個のカウンタビットを出力するＮビットカウンタ部と、Ｍ個のデータビット、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビット及びオフセット入力ビットの入力を受けて所望の周波数帯域を選択する適応型周波数基底帯域選択部と、上記（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットとＭ個のデータビットをグレーインデックスする（Ｇｒａｙ ｉｎｄｅｘｉｎｇ）ためのグレーインデックス部と、上記Ｎ個のカウンタビットと、上記グレーインデックス部の出力ビットを論理演算するための論理演算部と、上記論理演算部の出力ビットの入力を受けて出力を選択する出力部とを含む。]
[0013] 好ましくは、上記適応型周波数基底帯域選択部は、選択された拡散符号のインデックス値にオフセットを与え、所望の周波数帯域を選択するための減算器であることを特徴とする。]
[0014] 好ましくは、上記グレーインデックス部は、（Ｎ−１）個の排他的論理和演算器（ＸＯＲ）であることを特徴とする。]
[0015] 好ましくは、上記論理演算部は、Ｎ個のカウンタビット、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットの最上位ビット、（Ｎ−１）個の排他的論理和演算器（ＸＯＲ）の出力ビットをそれぞれ入力とするＮ個の論理積演算器（ＡＮＤ）であることを特徴とする。]
[0016] 好ましくは、上記出力部は、上記Ｎ個の論理積演算器（ＡＮＤ）の出力ビットを入力とする１個の排他的論理和演算器（ＸＯＲ）であることを特徴とする。]
[0017] 一方、本発明の一実施形態による適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの送信装置は、フレーム同期のためのプリアンブル及び伝送するデータに対する制御情報からなるヘッダを生成するプリアンブル及びヘッダ生成部と、上記伝送するデータをシリアルデータで出力するデータ生成部と、上記データ生成部から出力されたシリアルデータをスクランブルするスクランブル部と、上記スクランブルされたシリアルデータをＭ個のデータビットにパラレル変換して出力するシリアル−パラレル変換部と、周波数拡散に使用される２のＮ乗個の全体拡散符号を２のＭ乗個の数字単位で分けた複数の拡散符号群のうち使用する１つの拡散符号群を選択し、上記選択された１つの拡散符号群の２のＭ乗個の拡散符号を出力する適応型周波数選択的スプレッダと、上記生成されたプリアンブル、ヘッダ及び上記選択された２のＭ乗個の拡散符号をデジタル信号に多重化して伝送する多重化部とを含む。]
[0018] 好ましくは、上記送信装置は、周波数拡散に使用される拡散符号の周波数帯域を適応的に選択するために、データに対する通信の開始前または開始後に周期的に、送受信装置間に予め設定された拡散符号を受信装置に送信してチャンネル特性と周辺の雑音環境を把握することを特徴とする。]
[0019] 好ましくは、上記送信装置は、予め設定された拡散符号を、チャンネル特性の把握のために予め設定された回数だけ繰り返し伝送することを特徴とする。]
[0020] 好ましくは、上記適応型周波数選択的スプレッダは、Ｎ個のカウンタビットを出力するＮビットカウンタと、Ｍ個のデータビット、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビット及びオフセット入力ビットの入力を受けて所望の周波数帯域を選択する周波数基底帯域選択部と、上記（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットとＭ個のデータビットをグレーインデックスするためのグレーインデックス部と、上記Ｎ個のカウンタビットと、上記グレーインデックス部の出力ビットを論理積演算するための論理演算部と、上記論理演算部の出力ビットの入力を受けて出力を選択する出力部とを含む。]
[0021] 好ましくは、上記プリアンブル及びヘッダ生成部は、フレーム同期の獲得のために設定された初期値にセットされ、一定の長さのプリアンブルを生成するプリアンブル生成器と、上記送信するデータに対する制御情報を予め設定されたヘッダフォーマットにしてヘッダを構成するヘッダ生成器と、上記ヘッダフォーマットで構成された制御情報を使用してヘッダチェック数列（ＨＣＳ）を生成するＨＣＳ生成器と、上記生成されたプリアンブル及びヘッダを拡散させるスプレッダとを含む。]
[0022] 一方、本発明の一実施形態による適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの受信装置は、送信側から伝送される伝送データからプリアンブルを検出してフレーム同期化を行うフレーム同期化部と、上記フレーム同期化によって上記伝送データからヘッダ及びデータ部分を分離して出力する逆多重化部と、上記分離されたヘッダを逆拡散させた後、ヘッダチェック数列（ＨＣＳ）検査により上記データに対する制御情報を復元するヘッダ処理部と、周波数拡散に使用される２のＮ乗個の全体拡散符号を２のＭ乗個の数字単位で分けた複数の拡散符号群のうち、送信側の拡散時に使用された１つの拡散符号群に該当する拡散符号と上記分離されたデータの相関値を計算し、上記相関値が最も大きい拡散符号のインデックス値を求め、対応するＭビットのパラレルデータを出力する適応型周波数選択的デスプレッダと、上記Ｍビットのパラレルデータをシリアルデータに変換して出力するパラレル−シリアル変換部と、上記シリアルデータを直交符号でデスクランブルするデスクランブル部と、上記デスクランブルされたデータを処理するデータ処理部とを含む。]
[0023] 好ましくは、上記受信装置は、周波数拡散に使用される拡散符号の周波数帯域を適応的に選択するために、データに対する通信の開始前または開始後に周期的に、送受信装置間に予め設定された拡散符号を送信側から受信し、受信した拡散符号の性能を測定してチャンネル特性と周辺の雑音環境を把握することを特徴とする。]
[0024] 好ましくは、上記受信装置は、ビット誤り率（ＢＥＲ）またはフレーム誤り率（ＦＥＲ）を用い、上記受信した拡散符号の性能を測定してチャンネル特性と周辺の雑音環境に最適な拡散符号を選択することを特徴とする。]
[0025] 好ましくは、上記受信装置は、チャンネル特性と周辺の雑音環境に最適な拡散符号を選択し、選択された拡散符号にインデックスを割り当て、インデックスの開始値、インデックスの一部または全部の値を送信側に伝送することを特徴とする。]
発明の効果

[0026] 本発明によると、従来の人体通信システムにおいて、データのシリアル−パラレル変換と周波数選択的拡散符号を使用する周波数選択的基底帯域伝送方式を適用するにあたり、時間と場所により変わる人体のチャンネル特性と雑音環境によって適応的に拡散符号の周波数帯域を選択することにより、拡散符号技術のプロセシング利得を効率的に得ることができる。]
[0027] また、本発明によると、時間と場所により変わる人体ユーザ相互の干渉と他の電子機器から誘起される強い干渉を避け、制限された周波数帯域を選択し、周波数拡散技術を適用することにより、低電力かつ安定した人体通信を構成できるようになる。]
図面の簡単な説明

[0028] 本発明の一実施例による人体通信用周波数選択的基底帯域と周波数別の人体内伝達信号電力、人体外放射電力及び人体周辺の雑音電力との関係を示すグラフである。
本発明の一実施例による６４ビットのウォルシュ符号を示す例示図である。
本発明の一実施例による人体通信システムにおいて、周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダの構成図である。
図３に示す適応型周波数選択的スプレッダの実施例を示す詳細構成図である。
本発明の一実施例によるチャンネル特性及び雑音環境によりデータ通信に適合する拡散符号の周波数帯域を選択する方法を示すフローチャートである。
本発明が適用可能な人体通信用送受信機の実施例を示す構成図である。] 図３
実施例

[0029] 以下、添付された図面を参照して本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる好ましい実施例を詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳細に説明するにあたって関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。]
[0030] また、図面全体において類似した機能及び作用する部分には同一の図面符号を使用する。]
[0031] 本発明によるチャンネル特性と雑音環境によって適応的に拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法、これを用いた適応型周波数選択的スプレッダ及び送受信装置は、デジタル通信システム、特に人体を媒質とする人体通信システムに適用可能なもので、本発明ではこれを対象として説明する。]
[0032] まず、周波数選択的基底帯域伝送方式とは、データのプロセシング利得のために使用されるすべての拡散符号のうち、ユーザが所望する周波数帯域において最も優勢な周波数特性を有する拡散符号のみを使用することにより、アナログ送受信部の構成が簡単になる基底帯域伝送を行うと共に、所望の周波数帯域とプロセシング利得を同時に獲得することができる伝送方式技術である。]
[0033] 従って、本発明は、上記周波数選択的基底帯域伝送方式において、時間と場所により変わるユーザ相互の干渉や他の電子機器から誘起される強い干渉による人体のチャンネル特性と雑音環境によって適応的に拡散符号の周波数帯域を選択することにより、拡散符号技術のプロセシング利得を効率的に得ることのできる、新しい伝送方式技術である。]
[0034] 図１は、本発明による人体通信用周波数選択的基底帯域と、周波数選択的基底帯域と周波数別の人体内伝達信号電力、人体外放射電力、及び人体周辺の雑音電力との関係を示すグラフである。] 図１
[0035] 図１に示すように、人体通信に使用される周波数帯域０〜４０ＭＨｚでは、人体内に伝達される信号の電力Ａが人体外に放射される信号の電力Ｂより優勢であるが、４０ＭＨｚ以上になると、人体外放射電力Ｂが人体内伝達電力Ａより大きくなることが分かる。] 図１
[0036] また、多様な測定場所で誘起される干渉信号を測定した結果を足して５ＭＨｚで平均して求めた雑音電力Ｃは、０〜５ＭＨｚの周波数帯域で信号電力より大きく発生することが分かる。]
[0037] よって、本発明においては、雑音電力が最も大きい０〜５ＭＨｚ区間と４０ＭＨｚ以上の区間を除いた５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの制限された周波数帯域内でデータ伝送を行うための周波数選択的基底帯域（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｂａｓｅｂａｎｄ）を使用する。]
[0038] 図２は、本発明の実施例による６４ビットのウォルシュ符号（Ｗａｌｓｈ Ｃｏｄｅｓ）を示す例示図である。] 図２
[0039] 図２によると、本発明は、拡散符号として６４個のウォルシュ符号を使用し、Ｗ０〜Ｗ６３の６４個のウォルシュ符号は、使用周波数帯域を正確に６４個に分割して、各ウォルシュ符号の最も優勢な周波数ｆｄが分割された周波数に順次マッピングされる特徴を有する。] 図２
[0040] 一例として、全体のウォルシュ符号の拡散周波数帯域を１６ＭＨｚと仮定した場合、１つのウォルシュ符号の最も優勢な周波数ｆｄの間隔は１６ＭＨｚ／６４で２５０ＫＨｚを有する。]
[0041] 従って、Ｗ０のｆｄは０Ｈｚ、Ｗ１のｆｄは２５０ＫＨｚ、Ｗ４８のｆｄは１２ＭＨｚ、Ｗ６３のｆｄは１５．７５ＭＨｚを有する。]
[0042] 図２に示すウォルシュ符号は一実施例であり、周波数選択拡散符号は上記ビット数が６４個で構成されたウォルシュ符号に限定されるものではなく、２＾Ｋ（Ｋは陽の整数）個のビット数を有するウォルシュ符号であればよい。] 図２
[0043] 図３は、本発明の実施例によるチャンネル特性及び雑音環境によって適応的に周波数選択的基底帯域を選択する適応型周波数選択的スプレッダの構成図である。] 図３
[0044] まず、本発明による適応型周波数選択的スプレッダは、Ｍビットのデータ入力ビットの入力を受けて２のＮ（Ｎは陽の整数）乗個の全体拡散符号を２のＭ（Ｍ＜Ｎ，Ｍは陽の整数）乗個の数字単位で分けた複数の拡散符号群のうち１つの拡散符号群を（Ｎ−Ｍ）ビットの周波数選択制御ビット及びオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）入力ビットを用い、適応的に選択して周波数拡散に使用する。そして、本発明では、Ｎ＝６、Ｍ＝４、拡散符号として６４個のウォルシュ符号を使用する場合を仮定して説明する。]
[0045] 図３を参照すると、本発明による適応型周波数選択的スプレッダ２１７は、６ビットカウンタ部２１７１、オフセット入力値、２ビットの周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）、下位４ビットのデータ入力ビット（ｂ３、ｂ２、ｂ１、ｂ０）の入力を受けてデータ通信に使用する拡散符号の周波数帯域を適応的に選択する適応型周波数基底帯域選択部２１７２、グレーインデックス部２１７３、論理演算部２１７９及び１ビットのＦＳ＿ＤＯＵＴを出力する出力部２１８６で構成される。各部に対する具体的な説明は図４を参照して説明する。] 図３ 図４
[0046] ここで、２ビットの周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）は、選択される周波数帯域別に互いに異なってセットされる。例えば、周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）が（０、０）であると、Ｗ０〜Ｗ１５の１６個のウォルシュ符号が選択され、周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）が（０、１）であると、Ｗ１６〜Ｗ３１の１６個のウォルシュ符号が選択され、周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）が（１、０）であると、Ｗ３２〜Ｗ４７の１６個のウォルシュ符号が選択され、周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）が（１、１）であると、Ｗ４８〜Ｗ６３の１６個のウォルシュ符号が選択される。]
[0047] また、適応型周波数基底帯域選択部２１７２は、ウォルシュ符号インデックスの選択にオフセットを与えることができる。従って、２ビットの周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）とオフセット入力値を変えて周波数帯域を選択することができる。]
[0048] 図４は、図３に示す適応型周波数選択的スプレッダの一実施例を示す詳細構成図である。] 図３ 図４
[0049] 図４を参照すると、本発明による適応型周波数基底帯域選択部２１７２は、減算器を使用し、ウォルシュ符号インデックスの選択にオフセットを与えることができる。オフセット入力値により、減算器の出力値は、ｆｓ１ｆｓ０ｂ３ｂ２ｂ１ｂ０（２）−オフセット入力値＝ｆｓ１’ｆｓ０’ｂ３’ｂ２’ｂ１’ｂ０’（２）となる。] 図４
[0050] また、グレーインデックス部２１７３は、グレーインデックスするための５個のＸＯＲ論理回路２１７４、２１７５、２１７６、２１７７、２１７８が必要であり、論理演算部２１７９は、６ビットカウンタ２１７１の出力であるＣ５〜Ｃ０、周波数選択制御ビットの最上位ビット（ｆｓ１）、及び５個のＸＯＲ論理回路の出力ビットをそれぞれ入力とする６個のＡＮＤ論理回路２１８０、２１８１、２１８２、２１８３、２１８４、２１８５で構成され、出力部２１８６は、６個のＡＮＤ論理回路の出力をＸＯＲするための１個のＸＯＲ論理回路で構成される。]
[0051] 一実施例として、図２に示す６４個のウォルシュ符号のうち１６個のウォルシュ符号（Ｗ４８〜Ｗ６３）を選択して使用する場合を仮定すると、適応型周波数選択的スプレッダ２１７は、６ビットの入力のうち２ビットの周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ０）が「１１」値に固定され、ウォルシュ符号インデックスにオフセットを与えることのできる減算器のオフセット入力値は０となる。] 図２
[0052] よって、最終的に生成される適応型周波数選択的スプレッダ２１７の出力生成式は次の通りである。]
[0053] 出力生成式＝（ｆｓ１’ ＡＮＤ Ｃ０） ｘｏｒ ［（ｆｓ１’ ｘｏｒ ｆｓ０’） ＡＮＤ Ｃ１］ ｘｏｒ ［（ｆｓ０’ｘｏｒ ｂ３’） ＡＮＤ Ｃ２］ ｘｏｒ ［（ｂ３’ｘｏｒ ｂ２’） ＡＮＤ Ｃ３］ ｘｏｒ ［（ｂ２’ ｘｏｒ ｂ１’） ＡＮＤ Ｃ４］ ｘｏｒ ［（ｂ１’ ｘｏｒ ｂ０’） ＡＮＤ Ｃ５］]
[0054] また、本発明による適応型周波数選択的スプレッダ２１７は、ウォルシュ符号インデックスにオフセットを与えて選択することができる。例えば、ｆｓ０＝１、ｆｓ１＝１を選択し、上記オフセットが１、即ち、図４の減算器の値が−１である場合、選択されるウォルシュ符号のインデックスは６２〜４７となる。] 図４
[0055] また、本発明において、拡散符号の周波数帯域を適応的に選択するために使用する拡散符号は、ウォルシュ符号またはウォルシュ符号のビットシフトした符号またはウォルシュ符号間のＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ等のビット計算を遂行して得られたウォルシュ符号またはＰＮシークエンスのような符号が周波数成分によって順次性をもって分けられる拡散符号であれば使用できる。]
[0056] 図５は、本発明による周波数選択的基底帯域伝送方式に適用可能な人体のチャンネル特性と雑音環境において最適な拡散符号の周波数基底帯域を適応的に選択する方法を示すフローチャートである。] 図５
[0057] 図５を参照すると、本発明において、拡散符号として６４個のウォルシュ符号を使用し、データ伝送に使用するデータビットがＭ個である場合、まず、送信機２１の適応型周波数選択的スプレッダ２１７のオフセット入力値を０とし（Ｓ５０１）、ｆｓ０ｆｓ１ｂ３ｂ２ｂ１ｂ０（２）値を2進数表現で００００００（２）〜１１１１１１（２）の２のＭ乗個の単位で分けて拡散符号を伝送する（Ｓ５０２）。] 図５
[0058] そして、１０進数表現で、それぞれ２のＭ乗個の拡散符号インデックスの例としては、０〜２Ｍ−１、１〜２Ｍ、２〜２Ｍ＋１……６３−２Ｍ〜６２、６４−２Ｍ〜６３が挙げられる。また、拡散符号のインデックスは順次的なものに限らない。]
[0059] ６４／２Ｍ個（切り捨て）の各々２のＭ乗個の単位の拡散符号は、受信機２２でそれぞれの該当拡散符号に対するチャンネル特性を把握するのに十分な回数だけ繰り返し伝送される（Ｓ５０２）。受信機２２は、送信機２１が上記トレーニング信号を送ることを把握していると仮定する。]
[0060] 受信機２２では、送信機２１から伝送されたそれぞれの６４／２Ｍ個の２のＭ乗個の単位の拡散符号に対する性能を測定し（Ｓ５０３）、最も性能の良い２のＭ乗個の拡散符号を選択する（Ｓ５０４）。]
[0061] 性能の測定は、例えば、ビット誤り率（ＢＥＲ）またはフレーム誤り率（ＦＥＲ）を測定基準として測定して、ＢＥＲまたはＦＥＲ値が最も小さい拡散符号を選択する。]
[0062] 次に、受信機２２は、選択された拡散符号のインデックス（インデックスの開始値またはインデックスの一部またはインデックス全体の値）を送信機２１に伝送する（Ｓ５０６）。]
[0063] 送信機２１は、受信機２２から伝送された拡散符号のインデックスを受信し、該当インデックスの２のＭ乗個の拡散符号を決定するためのオフセット入力値と周波数選択制御ビット（ｆｓ１、ｆｓ２）を決定する（Ｓ５０６）。]
[0064] 上記過程が終了すると、チャンネル特性と雑音環境に最適であると判断された２のＭ乗個の選択された拡散符号を使用して送受信機間のデータ通信を開始する（Ｓ５０７）。また、上記過程は通信の開始前または開始後に周期的に遂行されることができる。]
[0065] 図６は、本発明に適用可能な２Ｍ＝１６である場合の人体通信送受信機の実施例である。] 図６
[0066] 図６に示すように、人体通信システムは、人体通信ＭＡＣのＨ／Ｗ１、人体通信物理階層モデム（ＦＳ−ＣＤＭＡ）２、人体通信ＩＦ３、信号電極４と接地電極５で構成される。] 図６
[0067] 具体的には、人体通信ＭＡＣのＨ／Ｗ１において、ＭＡＣ送信処理器１１は上位階層から受けた伝送するデータとデータ情報を処理して人体通信物理階層モデム２内の送信機２１に伝達し、ＭＡＣ受信処理器１２は、人体通信物理階層モデム２の受信機２２により受信したデータとデータ情報を受けて処理した後、上位階層に伝達する役割を果たす。]
[0068] 人体通信物理階層モデム２は、周波数選択的基底帯域を使用する送信機２１及び受信機２２で構成される。]
[0069] 送信機２１は、プリアンブル生成器２１１、ヘッダ生成器２１２、データ生成器２１４-1、ＨＣＳ生成２１３、スプレッダ２１7、スクランブラー２１５、シリアル−パラレル変換機（Ｓ２Ｐ）２１６、適応型周波数選択的スプレッダ２１７、多重化器２１８で構成される。]
[0070] プリアンブル生成器２１１は、全てのユーザが把握している初期値にセットされ、一定の長さのプリアンブルを生成し、スプレッダ２１7に入力されて指定された拡散符号で拡散される。]
[0071] ヘッダ生成器２１２は、人体通信ＭＡＣのＨ／Ｗ１から伝送されるデータ情報（伝送速度、変調方式、ユーザＩＤ、データ長さ）の入力を受け、指定されたヘッダフォーマットにして構成し、ＨＣＳ生成器２１３に入力されてＨＣＳを生成した後、スプレッダ２１7に入力されて指定された拡散符号で拡散される。]
[0072] データ生成器２１４-1は、ＭＡＣ送信処理器１１から伝送されるデータを受け、所望の時間にデータを出力する。]
[0073] ユーザＩＤにより初期化されたスクランブラー２１５は直交符号を出力し、この直交符号はデータ生成器２１４-1の出力とＸＯＲされてデータスクランブリングが完成する。]
[0074] シリアル−パラレル変換機２１６は、スクランブルされたデータの入力を受け６４個で構成されたウォルシュ符号を使用すると仮定するとき、４ビットシリアル−パラレル変換を行う。]
[0075] シリアル−パラレル変換の結果、使用される周波数帯域は１／４に減少され、同じ周波数帯域内でより多くのデータを伝送できるようにしたり、同じ周波数帯域内でより大きな拡散符号利得を使用することで、高品質のデータを伝送できるようにするという長所を有する。]
[0076] 適応型周波数選択的スプレッダ２１７は、シリアル−パラレル変換機の出力４ビットをパラレルに受け取り、適応型周波数選択的拡散符号を出力する。]
[0077] 多重化器２１９は、フレーム構成に合わせてプリアンブル、ヘッダ、及びデータを出力する。適応型周波数選択的スプレッダの使用により、所望の周波数帯域を使用する基底帯域伝送が可能となり、１ビットの出力ビットでデジタル直接伝送が可能となった。]
[0078] 従って、デジタル−アナログ変換機、中間周波数変換機など、別途のアナログ送信部の処理を行うことなく、送信／受信スイッチ３１を経て信号電極４に入力され、人体内へ伝送される。接地電極５は、人体通信送受信機の接地と同じ基準線電位を有する。]
[0079] 次に、人体通信物理階層モデム２内の受信機２２の動作について説明する。信号電極４により入力された受信信号は、送信／受信スイッチ３１を経て、人体内伝送時に付加された雑音を除去するための雑音除去フィルタ３２を経た後、増幅器３３により所望の大きさの信号に増幅される。]
[0080] 増幅された受信信号は、ＣＤＲ３４に入力され、受信信号と受信端クロックとのタイミング同期及び周波数オフセットを補償する。ＣＤＲ３４の出力は、人体通信物理階層モデム２の受信機２２に入力される。]
[0081] まず、フレーム同期前に、受信機２２に入力された受信信号がフレーム同期化器２２９に入力され、プリアンブルを使用したフレーム同期化を行う。]
[0082] フレーム同期化器２２９によりフレーム同期が獲得されると、受信機２２内の逆多重化器２２１は、受信信号のヘッダ部分とデータ部分を分離して出力する。]
[0083] ヘッダ部分はデスプレッダ２２２、ＨＣＳ検査器２２３を経て、ヘッダ処理器２２４で受信信号データの制御情報を抽出してＭＡＣ受信処理器１２に伝送する。]
[0084] 逆多重化器２２１の出力のうちデータ部分は適応型周波数選択的デスプレッダ２２５に入力され、６４個の拡散符号のうち送信機２１で周波数選択的に使用された１６個の拡散符号を使用した相関器（図示せず）で相関値を計算した後、最も大きい値にデータビット４ビットを出力する。]
[0085] 出力された４ビットは、パラレル−シリアル変換機（Ｐ２Ｓ）２２６に入力されてシリアル変換された後、デスクランブラー２２７に入力されて、ヘッダから抽出されたユーザＩＤにより初期化された直交符号発生器から出力される直交符号でデスクランブルされる。デスクランブルされた受信データは、データ処理器２２８に入力され処理された後、ＭＡＣ受信処理器１２に伝送される。]
[0086] 従って、本発明では、周波数選択的拡散符号を使用してプロセシング利得を得る長所を受け入れ、且つユーザが所望する周波数帯域の拡散符号のみを選択して使用することにより、通過帯域伝送時に必要なアナログ送受信端の複雑さを減らし、消耗電力を減少できるようになる。また、周波数拡散帯域を人体のチャンネル特性と雑音環境に合うよう適応的に変えることで周波数拡散技術の効率性を改善することができる。]
[0087] 以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。]

权利要求:

請求項1
人体通信システムにおいてデータ通信に使用する拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法において、オフセット入力値を０に設定するステップと、周波数拡散に使用される２のＮ乗個の全体拡散符号を２のＭ乗個の数字単位で分け、複数の拡散符号群を生成するステップと、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットの入力を受け、前記複数の拡散符号群のうち１つの拡散符号群を選択するステップと、Ｍ個のデータビット及びＮ個のカウンタビットの入力を受け、前記選択された１つの拡散符号群の２のＭ乗個の拡散符号を予め設定された回数だけ繰り返し伝送するステップと、伝送される複数の拡散符号群のうち、２のＭ乗個の拡散符号それぞれの性能を測定して選択された２のＭ乗個の拡散符号のインデックスを受信するステップとを含む拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法。
請求項2
前記伝送された２のＭ乗個の拡散符号に対する性能は、ビット誤り率（ＢＥＲ）またはフレーム誤り率（ＦＥＲ）を利用して測定されることを特徴とする請求項１に記載の拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法。
請求項3
前記選択された２のＭ乗個の拡散符号に対するインデックスは、インデックスの開始値、インデックスの一部または全部の値のうち１つであることを特徴とする請求項１に記載の拡散符号の周波数基底帯域を選択する方法。
請求項4
Ｎ個のカウンタビットを出力するＮビットカウンタ部と、Ｍ個のデータビット、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビット及びオフセット入力ビットの入力を受けて所望の周波数帯域を選択する適応型周波数基底帯域選択部と、前記（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットとＭ個のデータビットをグレーインデックスするためのグレーインデックス部と、前記Ｎ個のカウンタビットと、前記グレーインデックス部の出力ビットを論理演算するための論理演算部と、前記論理演算部の出力ビットの入力を受けて出力を選択する出力部とを含む周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ。
請求項5
前記適応型周波数基底帯域選択部は、選択された拡散符号のインデックス値にオフセットを与え、所望の周波数帯域を選択するための減算器であることを特徴とする請求項４に記載の周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ。
請求項6
前記グレーインデックス部は、（Ｎ−１）個の排他的論理和演算器（ＸＯＲ）であることを特徴とする請求項５に記載の周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ。
請求項7
前記論理演算部は、Ｎ個のカウンタビット、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットの最上位ビット、（Ｎ−１）個の排他的論理和演算器（ＸＯＲ）の出力ビットをそれぞれ入力とするＮ個の論理積演算器（ＡＮＤ）であることを特徴とする請求項６に記載の周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ。
請求項8
前記出力部は、前記Ｎ個の論理積演算器（ＡＮＤ）の出力ビットを入力とする１個の排他的論理和演算器（ＸＯＲ）であることを特徴とする請求項７に記載の周波数選択的基底帯域を使用する適応型周波数選択的スプレッダ。
請求項9
フレーム同期のためのプリアンブル及び伝送するデータに対する制御情報からなるヘッダを生成するプリアンブル及びヘッダ生成部と、前記伝送するデータをシリアルデータで出力するデータ生成部と、前記データ生成部から出力されたシリアルデータをスクランブルするスクランブル部と、前記スクランブルされたシリアルデータをＭ個のデータビットにパラレル変換して出力するシリアル−パラレル変換部と、周波数拡散に使用される２のＮ乗個の全体拡散符号を２のＭ乗個の数字単位で分けた複数の拡散符号群のうち使用する１つの拡散符号群を選択し、前記選択された１つの拡散符号群の２のＭ乗個の拡散符号を出力する適応型周波数選択的スプレッダと、前記生成されたプリアンブル、ヘッダ及び前記選択された２のＭ乗個の拡散符号をデジタル信号に多重化して伝送する多重化部とを含む適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの送信装置。
請求項10
前記送信装置は、周波数拡散に使用される拡散符号の周波数帯域を適応的に選択するために、データに対する通信の開始前または開始後に周期的に、送受信装置間に予め設定された拡散符号を受信装置に送信してチャンネル特性と周辺の雑音環境を把握することを特徴とする請求項９に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの送信装置。
請求項11
前記送信装置は、予め設定された拡散符号を、チャンネル特性の把握のために予め設定された回数だけ繰り返し伝送することを特徴とする請求項１０に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの送信装置。
請求項12
前記適応型周波数選択的スプレッダは、Ｎ個のカウンタビットを出力するＮビットカウンタと、Ｍ個のデータビット、（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビット及びオフセット入力ビットの入力を受けて所望の周波数帯域を選択する周波数基底帯域選択部と、前記（Ｎ−Ｍ）個の周波数選択制御ビットとＭ個のデータビットをグレーインデックスするためのグレーインデックス部と、前記Ｎ個のカウンタビットと、前記グレーインデックス部の出力ビットを論理積演算するための論理演算部と、前記論理演算部の出力ビットの入力を受けて出力を選択する出力部とを含むことを特徴とする請求項９に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの送信装置。
請求項13
前記プリアンブル及びヘッダ生成部は、フレーム同期を得るために設定された初期値にセットされ、一定の長さのプリアンブルを生成するプリアンブル生成器と、前記送信するデータに対する制御情報を予め設定されたヘッダフォーマットにしてヘッダを構成するヘッダ生成器と、前記ヘッダフォーマットで構成された制御情報を使用してヘッダチェック数列（ＨＣＳ）を生成するＨＣＳ生成器と、前記生成されたプリアンブル及びヘッダを拡散させるスプレッダとを含むことを特徴とする請求項９に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの送信装置。
請求項14
送信側から伝送される伝送データからプリアンブルを検出してフレーム同期化を行うフレーム同期化部と、前記フレーム同期化によって前記伝送データからヘッダ及びデータ部分を分離して出力する逆多重化部と、前記分離されたヘッダを逆拡散させた後、ヘッダチェック数列（ＨＣＳ）検査により前記データに対する制御情報を復元するヘッダ処理部と、周波数拡散に使用される２のＮ乗個の全体拡散符号を２のＭ乗個の数字単位で分けた複数の拡散符号群のうち、送信側の拡散時に使用された１つの拡散符号群に該当する拡散符号と前記分離されたデータの相関値を計算し、前記相関値が最も大きい拡散符号のインデックス値を求め、対応するＭビットのパラレルデータを出力する適応型周波数選択的デスプレッダと、前記Ｍビットのパラレルデータをシリアルデータに変換して出力するパラレル−シリアル変換部と、前記シリアルデータを直交符号でデスクランブルするデスクランブル部と、前記デスクランブルされたデータを処理するデータ処理部とを含む適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの受信装置。
請求項15
前記受信装置は、周波数拡散に使用される拡散符号の周波数帯域を適応的に選択するために、データに対する通信の開始前または開始後に周期的に、送受信装置間に予め設定された拡散符号を送信側から受信し、受信した拡散符号の性能を測定してチャンネル特性と周辺の雑音環境を把握することを特徴とする請求項１４に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの受信装置。
請求項16
前記受信装置は、ビット誤り率（ＢＥＲ）またはフレーム誤り率（ＦＥＲ）を用い、前記受信した拡散符号の性能を測定してチャンネル特性と周辺の雑音環境に最適な拡散符号を選択することを特徴とする請求項１５に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの受信装置。
請求項17
前記受信装置は、チャンネル特性と周辺の雑音環境に最適な拡散符号を選択し、選択された拡散符号にインデックスを割り当て、インデックスの開始値、インデックスの一部または全部の値を送信側に伝送することを特徴とする請求項１６に記載の適応型周波数選択的基底帯域を用いた人体通信物理階層モデムの受信装置。