[发明专利]基于分组索引调制的超声波人体内通信方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于分组索引调制的超声波人体内通信方法及装置，方法包括在发送节点上对串行信息进行分块，每个信息块包括调制比特和索引比特；将每个发送帧划分成多个分组；对每个发送帧的分组进行索引调制，根据索引比特确定出分组所对应的激活组序号；对每个信息块的调制比特进行数字调制，并将数字调制后的调制比特映射到激活组序号所对应的激活组中；对并行处理的多个信息块依次进行并/串转换、脉冲成形和超声波转换得到传输信号，并通过发送帧在人体内传送传输信号；在接收节点上接收由人体传送到的传输信号，并解调传输信号，得到索引比特和调制比特。本发明能够有效克服人体多径效应，实现高速节能的超声波人体通信。

技术领域

本发明涉及物理层调制、人体通信和超声波无线通信技术领域，特别涉及一种基于分组索引调制的超声波人体内通信方法及装置。

背景技术

近年来，随着医疗技术的进步、医疗设备的微型化、个体化医疗的需求发展，人体通信研究取得显著进展。人体通信研究在移动医疗、健康监护中有着重要的作用，植入式人体通信是人体通信的重要组成部分。而现有射频通信技术应用在人体通信中吸收率高，长期辐射危害大；电容耦合型人体通信的发送节点和接收节点需形成对地回路，不适合植入式人体通信；电流耦合型人体通信受到体内通信频率的限制，通信速度较低。

超声波自1960年应用于临床治疗和诊断，未产生已知有害影响，被证明在功率受限时对人体基本安全。超声波应用于人体通信的研究中，国外学者提出以跳时模式发送窄脉冲信号，从而克服人体的多径效应。研究者对跳时模式发送窄脉冲信号的方案提出速率优化和误码率优化等算法，均未能考虑能耗的需求。而植入式设备的电池寿命对设备的使用、治疗作用和效果有着极大的影响。

索引调制首先由国外学者提出，应用在多天线无线通信中，通过天线的位置索引携带信息。近年来，研究者提出将索引调制应用在直接扩频的扩频码索引，正交频分复用(OFDM)的子载波索引等，通过索引调制提高信息速率和降低能耗。然而将索引调制直接应用在时隙索引，并不适合于人体通信。由于人体中存在严重的多径效应，一个发送帧内发送多个脉冲时，相邻脉冲会产生严重的干扰，导致严重误码。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于分组索引调制的超声波人体内通信方法，该方法能够有效克服人体多径效应，实现高速节能的超声波人体通信。

本发明的第二目的在于提供一种基于分组索引调制的超声波人体内通信装置。

本发明第一目的通过下述技术方案实现：一种基于分组索引调制的超声波人体内通信方法，步骤如下：

S1、在发送节点上，将串行信息进行串/并转换，分成多个信息块，每个信息块包括Y个调制比特和M个索引比特；

S2、针对于每个发送帧，将其划分成多个分组；

S3、对每个发送帧的分组进行索引调制，根据每个信息块的索引比特确定出分组所对应的激活组序号；

针对于每个信息块，对信息块的调制比特进行数字调制，并将数字调制后的调制比特映射到激活组序号所对应的激活组中；

S4、针对于在步骤S3中并行处理的多个信息块，依次进行并/串转换、脉冲成形和超声波转换，得到传输信号s(t)，并通过发送帧在人体内传送传输信号s(t)；

S5、在接收节点上，接收由人体传送到的传输信号s'(t)，并对接收到的传输信号s'(t)进行解调，最终得到索引比特和调制比特。

优选的，发送节点和接收节点均位于以人体作为传输介质的无线通信网络中；

在步骤S2中，根据接入节点的数量，将发送帧的时隙对应划分成N个分组，每个分组的时隙数量不小于接入节点的个数，每个接入节点对应分配一个分组内的单个时隙；

接入节点是无线通信网络中可用于发送信息块的发送节点。