[发明专利]一种基于电流回路控制的人体信道通信系统

说明书

本发明公开了一种基于电流回路控制的人体信道通信系统，用于可穿戴式或植入式设备的通信。本发明系统的能量发送设备包括与体组织接触的一对电极和信号源，能量接收设备包括与体组织接触的另外一对电极、开关器件和负载，能量发送设备通过一对电极向能量接收设备传递能量，能量接收设备通过一对电极接收能量，形成一个能量传输电流回路，通过能量接收设备的基带数字信号控制开关器件的开闭，对能量传输电流回路进行切换，进而实现能量接收设备向能量发送设备的数据通信，可以节省硬件开销、降低系统功耗。

技术领域

本发明涉及射频信号传输领域，特别涉及一种基于电流回路控制的人体信道通信系统。

背景技术

传统的可穿戴设备采用无线的方式或有源人体信道通信的方式，例如2016年1月发布在Nature期刊的“Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed insitu perspiration analysis”一文，采用蓝牙的方式实现可穿戴设备的通信，功耗比较大。又例如，在2019年2月发表在IEEE Journal of Solid-State Circuits期刊的“A Low-Power Compact IEEE 802.15.6Compatible Human Body Communication TransceiverWith Digital Sigma–Delta IIR Mask Shaping”一文，采用有源人体信道通信的方式，发射机的功耗为3.52mW。传统的植入式设备采用电感耦合或电容耦合的方式，来实现植入式设备和体外设备之间的通信，例如，在2019年4月发表在IEEE Journal of Solid-StateCircuits的“Simultaneous Transmission of Up To 94-mW Self-Regulated WirelessPower and Up To 5-Mb/s Reverse Data Over a Single Pair of Coils”一文采用电感耦合对植入式设备进行近场通信。又例如在2008年11月发表在IEEE Biomedical Circuitsand Systems Conference的“A Fully Integrated DPSK Demodulator for High DensityBiomedical Implants”中需要一个复杂的收发机电路，功耗达到8.4mW。可以看出，这些传统的可穿戴和植入式通信方法硬件开销大、功耗大。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于电流回路控制的人体信道通信系统，减小硬件开销、降低通信功耗。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于电流回路控制的人体信道通信系统，包括能量发送设备和能量接收设备；所述能量发送设备包括与体组织接触的一对电极和信号源；所述能量接收设备包括与体组织接触的另外一对电极、开关器件和负载；所述开关器件连接基带数字信号产生电路；所述能量发送设备通过一对电极向能量接收设备传递能量，能量接收设备通过一对电极接收能量，形成一个能量传输电流回路；基带数字信号控制开关器件的开闭，对能量传输电流回路进行切换，进而实现能量接收设备向能量发送设备的数据通信。

进一步地，所述能量发送设备还包括连接在信号源与电极之间的阻抗匹配网络，使信号源的能量能够无损失地传输到电极上。

进一步地，所述能量发送设备还包括连接在电极与阻抗匹配网络之间的双工器，用于隔离供电信号和通信信号。

进一步地，所述能量发送设备作为发射端，所述能量接收设备作为能量的接收端，信号源发射的功率加载在能量发送设备的一对电极上，供电的电流经过人体组织，能量接收设备的一对电极接收功率信号，形成能量传输电流回路。