[发明专利]体耦合通信设备和系统以及用于设计所述体耦合通信设备和系统的设计工具和方法

说明书

基于体耦合通信系统中的新洞悉，在此本文提供了用于设计体耦合通信装置的设计工具，以及用于使用在体耦合通信系统中的产品。

本申请是申请日为2014年09月10日、申请号为201480051671.9、发明名称为“体耦合通信设备和系统以及用于设计所述体耦合通信设备和系统的设计工具和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及体耦合通信设备。本发明还涉及使用这样的设备的体耦合通信系统。

本发明还进一步涉及用于设计体耦合通信系统和设备的设计工具。

本发明还涉及用于设计体耦合通信系统和设备的设计方法。

背景技术

体耦合通信（BCC）被视为用于靠近人体或在人体上的短程通信的有吸引力的解决方案。在体耦合通信系统中人体是要传输的信号的重要载体。相比于无线电通信的优点在于信号停留在人体的紧密邻域中。由于其短通信范围，该技术特别适合于要求高安全水平的系统，诸如身体传感器网络，或者用于与电子验证的人类交互，诸如在移动支付中、对建筑物的访问、穿过公共交通中的门等。另外的优点在于缓解对其它系统的干扰并且典型地要求比用于诸如蓝牙之类的其它无线技术的更少的功率。

为了高效且可靠地设计BCC设备和系统，要求简洁但精确地限定BCC信道的模型。

传统无线电通信技术采用存在的许多有用的简化以描述传送和接收天线之间的路径损失。这样的表达式时常用于估计设备的覆盖范围，以估计广播传送器的传送功率，或者以计算链路预算和衰落余量。通常这样的模型仅使用参数（范围、天线高度、城市或乡村地区的类别）的有限集合但是达到合理精度。示例是用于自由空间损失的“20 log d”模型、用于Egli平面地层损失的“40 log d”、6dB/oct天线高度增益等。

对BCC信道进行建模最近受到日益增加的关注量。BCC领域中的广泛研究由Haga等人在公开于TRANS. COMMUN., VOL.E95-B, NO.1 2012年1月的“Proper Derivation ofEquivalent-Circuit Expressions of Intra-Body Communication Channels UsingQuasi-Static Field”中提供。

然而，不管针对体耦合通信的这些最近的努力如何，比如在传统无线电通信技术中熟知的那些之类的经验法则尚未可用。这使体耦合通信设备和包括这样的设备的体耦合通信系统的设计复杂化。

FUJII K等人：“Electric Field Distributions of Wearable Devices Usingthe Human Body as a Transmission Channel IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS ANDPROPAGATION, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 55, no. 7, 2007年7年1日（2007-07-01），第2080-2087页，XP011187036, ISSN: 0018-926X, DOI: 10.1109/TAP.2007.900226提出通过使用时域有限差分（FDTD）方法的配备有可穿戴设备的人体的计算模型。而且，生物组织等同固体体模用于示出计算的有效性。从这些研究，确定使用人体作为传送信道的可穿戴设备的传送机制。

US20100315206涉及使用具有多个电极或电极区段的电极布置的耦合器设备、处理装置。估计体耦合通信信号的相应传送参数并且选择和加权处理中的至少一个基于所估计的传送参数而应用于从电极或其区段接收的所检测到的体耦合通信信号。然而，经处理的体耦合通信信号组合以生成多样性输出信号。由此，抵挡耦合器误放置的鲁棒性和用户便利性在体耦合或基于身体的通信系统中增加。图2B在其中示出连接到身体的结构，其包括两个隔离的耦合电极，其中一个必须指向身体并且另一个与其平行地堆叠。

发明内容