[发明专利]用于增强传输效率的频率偏移和信道增益跟踪

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理分组数据的装置、方法和计算机程序产品，所述分组数据比如（但不限于）身体耦合的通信信号。

背景技术

身体耦合通信（BCC）或基于身体的通信作为用作身体区域网络（BAN）的基础的射频（RF）通信的有前途的可替代方案已经被提出。BCC允许在人或动物的身体贴近处或中的多个设备之间交换信息。这可以通过将低能量电场电容性地或电流地耦合到身体表面上来实现。信号在身体上而不是通过空气传递。这样，与覆盖了大得多的区域的RF通信相对照，该通信被限于靠近身体的区域。因此，在位于身体上、连接到身体或靠近身体放置的设备之间的通信是可能的。而且，由于较低频率可以应用，随后典型地应用在基于RF的短距离通信中，所以这为BAN或个人区域网络（PAN）的低成本和低功率实现创造了条件。因此，人的身体被用作通信信道，使得与常用于BAN的标准无线电系统（例如，ZigBee或蓝牙系统）相比，通信可以以低得多的功耗进行。由于BCC通常贴近身体应用，所以它可以用于实现基于接触或接近的新的且直观的身体-设备接口。这创建了针对识别和安全领域的许多应用的可能性。

BCC可以在技术上通过由小的身体佩戴的标签生成的电场实现，例如该标签集成到信用卡或另一个附接到身体或贴近身体佩戴（warn）的另一个适当设备。该标签电容性地或电流地将低功率信号耦合到身体。有时，该身体耦合通信被称为“近场身体内通信”。BCC是允许人体上或附近的电子设备经由人体本身通过电容性或电流耦合交换数字信息的无线技术。通过调制电场且电容性地或电流地将微小电流耦合到身体上来传输信息。身体将该微小信号传导给安装在身体上的接收器。环境（空气和/或大地）提供了用于所传输的信号的返回路径。

图1示出示范性的身体通信系统结构，其中数据信号经由放置在身体附近或身体上的耦合器传输。这些耦合器电流地或电容性地将数据信号传送到身体。在图1的实例中，一个耦合器或电极提供地电势GND，且另一个耦合器或电极用于传输/接收信号S。更特别地，描绘了通过人手臂从发送器（TX）10到接收器（RX）20的传输。一般地，每个节点原则上可以既用作发送器又用作接收器，即用作收发器（TRX），并且通信可以从身体上任何位置进行。

BAN技术通过IEEE的802.15.6任务组而被标准化。该标准化任务组具有在标准中包括身体上和身体内通信的目标。下文结合实施例描述的细节可以应用于身体上通信以及身体内通信。在下面的讨论中，它将涉及医学植入物与外部程序器之间的身体内通信的情况。当然，本发明也可以应用于任何种类的数据通信。

从402到405MHz的具有300kHz信道间隔的通信带已经被留给涉及医学植入物的无线通信。该带被称为医学植入物通信服务（MICS）带。设想IEEE 802.15.6任务组将在所述标准中采纳基于分组的通信。

MICS带通信可以应用于各种应用，比如电子药丸（e-药丸）、可植入式给药、深度脑模拟、胶囊内窥镜等。这样的应用覆盖宽范围的数据速率，例如从大约100bps（集成的给药）到大约1.5Mbps（胶囊内窥镜）。胶囊内窥镜是一种医学植入物，其由患者吞咽并且当它到达身体内期望的位置时拍摄胃肠道系统的图像。这种内窥镜可以用于在医学诊断方面帮助医生。由内窥镜拍摄的图像通过无线的无线电链路从身体内部传输到身体外部。为了支持内窥镜应用，每秒250k码元的64 QAM（正交幅度调制）在MICS带通信中可以例如与滚降因数0.15的平方根升余弦（SRRC）脉冲形状一起使用。由此，该信号被包含在300kHz带内。这种高传输速率和高调制格式的使用需要精确的频率同步、定时同步和信道估计。

为了实现期望精度，需要适当设计数据分组。该数据分组由前同步码（preamble）和数据有效载荷组成。该前同步码是使得接收器能够实现频率同步等的已知序列。作为实例，可以估计需要336个码元的前同步码长度。更少数量的码元可能导致令人不满意的精度，从而不大可能减小前同步码长度。然而，注意到，前同步码是传输开销，从而较长的前同步码降低传输效率，这不是所期望的。