[发明专利]一种基于人体信道通信的电路和方法

说明书

本发明提出一种基于人体信道通信的电路和方法，该电路包括频率发生器、发射器、接收器，所述频率发生器采用锁相环的结构，包含发射模式和接收模式，在发射模式下将晶振产生的方波输入锁相环倍频得到时钟信号后输入发射器，在接收模式下将晶振产生的方波倍频作为解调的本振信号，输入至接收器；所述发射器包括分频器、数据选择器、人体驱动器，将倍频得到时钟信号通过分频器分频后通过数据选择器二选一产生FSK频率调制信号，之后通过人体驱动器驱动电极将信号传入人体；所述接收器将电极接收到的通过人体传来的信号进行放大以及下变频到低中频，通过滤除高频干扰后进行中频放大，最后恢复出数据。本发明具有私密性好、能效高、功耗低的特点。

技术领域

本发明属于无线通信芯片领域，涉及一种基于人体信道通信的电路和方法。

背景技术

如今随着如：智能手机、智能手表等智能设备日益普及，高能效的无线通信的必要性日益增长，使得设备间能够以更低的成本和功耗稳定地传输高比特率的数据。尤其是，这些需求在人体区域通信（BAN）中得到了越来越多的关注。人体区域的通信目标通常在人体小于2米的范围内，涵盖可植入，可穿戴设备的应用。人体信道通信BCC通过低频信号传输，将信号限制在人体之内，使邻近的窃听者很难截获关键的隐私数据，形成一种私密的通信信道。它同时利用了有线和无线传输的优点，和空气相比，BCC具有较低的信道衰减，因为使用的是导电性较好的人体作为介质。人体信道通信在系统设计上还具有尺寸小的优点，因为它不需要天线，而是使用电极进行通信的。已有研究表明，与传统蓝牙、WIFI等无线传输方式相比，BCC传输能效最高，功耗最低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题和实现上述技术，本发明提出了一种基于人体信道通信的电路和方法，其具体技术方案如下：

一种基于人体信道通信的电路，包括频率发生器、发射器、接收器，所述频率发生器采用锁相环的结构，包含发射模式和接收模式，在发射模式下将晶振产生的方波输入锁相环倍频得到时钟信号后输入发射器，在接收模式下将晶振产生的方波倍频作为解调的本振信号，输入至接收器；所述发射器包括分频器、数据选择器MUX、人体驱动器，将倍频得到时钟信号通过分频器分频后通过数据选择器MUX二选一产生FSK频率调制信号，之后通过人体驱动器驱动电极将信号传入人体；所述接收器将电极接收到的通过人体传来的信号进行放大以及下变频到低中频，通过滤除高频干扰后进行中频放大，最后恢复出数据。

进一步的，所述分频器包括N分频器和M分频器，晶振产生的方波信号经过工作在发射模式的锁相环倍频得到发射器的时钟，时钟经N分频器N分频和M分频器M分频后得到两个不同频率的方波。

进一步的，所述接收器包括：与混频器融合的前端放大器、低通滤波器、中频放大器、数据恢复模块，与混频器融合的前端放大器将从人体和电极接收到的信号进行非线性的放大，并用接收模式下频率发生器产生的方波信号对于接收到的FSK频率调制信号进行下变频，得到下变频后的低中频信号；所述与混频器融合的前端放大器的输出连接至低通滤波器，低通滤波器能够将下变频后的低中频信号进行低通滤波，将高频噪声以及谐波滤除，得到正弦波信号以及直流的信号；所述低通滤波器的输出连接至中频放大器，所述中频放大器能够将低通滤波后的信号再次放大，即放大正弦波信号以及接近直流的信号；所述中频放大器的输出连接到数据恢复模块，所述数据恢复模块采用半波整型的方法，将放大后的正弦波信号和直流的信号进行区分，通过迟滞比较器恢复出原始数据。