[发明专利]基于超声波反向散射的人体内通信装置及方法

权利要求书

1.一种基于超声波反向散射的人体内通信装置，其特征在于，所述装置包括阅读器和标签，所述阅读器包括发送模块和接收模块，其中：

发送模块，用于产生超声波询问信号；

标签，用于采集人体信息和接收所述超声波询问信号，并将所述人体信息通过所述超声波询问信号进行反向散射，得到反向散射信号；

接收模块，用于接收所述反向散射信号，并对所述反向散射信号进行匹配、检测和解映射，得到人体信息比特；

其中，所述标签的压电材料接收所述超声波询问信号，所述标签包括人体信息采集单元、信息比特映射单元、反向散射通信单元和能量收集单元，所述人体信息采集单元，用于采集人体信息，获得人体信息比特；所述信息比特映射单元，用于将所述人体信息比特映射为标签码书的标签码序列；所述反向散射通信单元，用于根据所述标签的压电材料的阻抗匹配，将所述标签码书的标签码序列通过所述超声波询问信号进行反向散射，得到反向散射信号；所述能量收集单元，用于收集所述超声波询问信号，以控制所述标签的压电材料的阻抗匹配；其中，所述标签码序列为平衡正交码；

所述超声波询问信号和所述反向散射信号均为超声波信号；

所述阅读器和所述标签均位于以人体为传输介质的无线通信网络中，且均通过各自的压电材料进行发送和接收超声波信号。

2.根据权利要求1所述的人体内通信装置，其特征在于，所述发送模块包括询问信号发生单元、数字调制单元和信号成形单元，其中：

所述询问信号发生单元，用于产生询问比特序列；

所述数字调制单元，用于对所述询问比特序列进行数字调制产生阅读器码序列；

所述信号成形单元，用于对所述阅读器码序列进行信号成形，得到超声波询问信号，并控制阅读器的压电材料发送超声波询问信号；

所述阅读器的压电材料接收所述反向散射信号；

所述接收模块包括匹配单元、检测单元和解映射单元，其中：

所述匹配单元，用于将所述反向散射信号与所述阅读器码序列和所述标签码书中的所有标签码序列进行匹配，得到匹配信号；

所述检测单元，用于对所述匹配信号进行检测，得到估计的标签码序列；

所述解映射单元，用于将所述估计的标签码序列解映射为人体信息比特；

所述超声波信号为超声波脉冲信号或超声波连续波信号。

3.根据权利要求2所述的人体内通信装置，其特征在于，所述能量收集单元为无源能量存储电路或有源能量存储电路。

4.一种基于超声波反向散射的人体内通信方法，基于权利要求1-3任一项所述的装置实现，其特征在于，所述方法包括：

通过发送模块产生超声波询问信号；

标签采集人体信息和接收所述超声波询问信号，并将所述人体信息通过所述超声波询问信号进行反向散射，得到反向散射信号；

接收模块接收所述反向散射信号，并对所述反向散射信号进行匹配、检测和解映射，得到人体信息比特。

5.根据权利要求4所述的人体内通信方法，其特征在于，所述通过发送模块产生超声波询问信号，具体包括：

通过询问信号发生单元，产生询问比特序列；

通过数字调制单元，对所述询问比特序列进行数字调制，产生阅读器码序列；

通过信号成形单元，对所述阅读器码序列进行信号成形，得到超声波询问信号；并控制所述阅读器的压电材料发送所述超声波询问信号；

所述标签采集人体信息和接收所述超声波询问信号，并将所述人体信息通过所述超声波询问信号进行反向散射，得到反向散射信号，具体包括：

通过人体信息采集单元，采集人体信息，得到人体信息比特；

通过信息比特映射单元，将所述人体信息比特映射为标签码书的标签码序列；

通过所述标签的压电材料，接收所述超声波询问信号；

通过反向散射通信单元，根据所述标签的压电材料的阻抗匹配，将所述标签码书的标签码序列通过所述超声波询问信号进行反向散射，得到反向散射信号。