(57)【要約】  多重搬送波変調方式を利用した人体通信方法において、多数のユーザがある環境でユーザ間に干渉を与えないだけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉がある時に安定した通信を構成できる方法を提供する。人体を通信チャンネルとして人体と連結された通信装置間にデータを多数の下位チャンネルに分けてそれぞれの下位搬送波信号に載せて送る多重搬送波変調方式及びこれを利用した多重接続方法である。特定の帯域幅を有する複数の副チャンネルに様々な下位搬送波があり、搬送波に適用される変調方式を変化することによって、安定した通信を構成できる方法である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体をチャンネルとして複数の周辺機器と通信する人体通信において、
（ａ）チャンネルを使用するか否か判別するステップと、
（ｂ）所定の帯域幅を有する複数の副チャンネルを形成するステップと、
（ｃ）前記周辺機器から受ける干渉信号が前記副チャンネルの帯域幅内に存在するか否  かを把握するステップと、
（ｄ）前記干渉信号の有／無に基づいて、前記副チャンネルの変調方式を決定するステップと、
（ｅ）前記決定された変調方式に基づいて、データをシンボルデータにマッピングするステップと、
（ｆ）前記マッピングされたシンボルデータを副搬送波に載せるステップと、を含むことを特徴とする人体をチャンネルとする人体通信方法。
【請求項２】
前記周辺機器は、通信機器、音響機器、画像表示機器、演算処理機器及び医療用センサーのうち、少なくとも何れか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の人体をチャンネルとする人体通信方法。
【請求項３】
（ｇ）隣接したユーザ間の干渉を最小化できるように、人体に印加される周波数を制限して時間を分けて同じチャンネルを異なる前記周辺機器に割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする人体をチャンネルとする人体通信方法。
【請求項４】
前記（ｃ）ステップ及び（ｄ）ステップで、前記周辺機器からの干渉を考慮して、既設定のチャンネル特性に合せて前記副チャンネルの変調方式を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の人体をチャンネルとする人体通信方法。
【請求項５】
前記（ｃ）ステップでの前記変調方式は、直交位相偏移変調方式（ＱＰＳＫ）、直交振幅変調方式（ＱＡＭ）のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の人体をチャンネルとする人体通信方法。
【請求項６】
前記直交振幅変調方式（ＱＡＭ）で変調される振幅及び位相値は、４、１６、３２、６４のうち少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項５に記載の人体をチャンネルとする人体通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重搬送波変調方式を利用した人体通信に係り、より詳細には、人体が通信チャンネルとして使用された場合に安定した通信状態を達成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体通信とは、伝導性を有する人体を通信チャンネルとして利用して、人体と連結されている機器間に信号を伝達する技術である。個人携帯情報端末機（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ＭＰ３プレイヤ、携帯電話などの多様な携帯機器間の通信及びプリンタ、ＴＶ、出入システムなど固定された機器との通信がユーザの簡単な接触のみでネットワークを構成することができる。
【０００３】
既存の人体通信技術は、周波数偏移方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＦＳＫ）や振幅偏移方式（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＡＳＫ）など特定の周波数を利用して、最大数十Ｋｂｐｓほどの低速データ通信を実現する。その応用分野は、簡単なデータ伝送のみを必要とする分野に限定される。
【０００４】
デジタル信号（ＮＲＺ：Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ Ｚｅｒｏ）を直接人体に印加し、これを光電効果を利用して受信された信号を復元する技術は、これまでの伝送速度を画期的に改善して１０Ｍｂｐｓの通信を実現した。
【０００５】
図１は、既存発明の実施形態による人体にＮＲＺ信号を直接印加し、これを電気的に復元する通信装置を示す例示図である。
【０００６】
ＮＲＺデータ送信機１００とＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ ＆ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）に基づく受信機１１０とで構成されている。
【０００７】
人体チャンネルを通じて受信された広帯域パルス信号は、前置増幅器によって増幅され、トリガーによって状態０及び１が復元される。
復元された信号は、レベルシフタによって振幅値がグラウンドレベルに調整されてＣＤＲに入力される過程を経る。
【０００８】
図２Ａ及び図２Ｂは、既存発明の実施形態による人体にＮＲＺ信号を直接印加し、これを電気光学（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ：ＥＯ）効果を利用して復元する通信装置を示す例示図である。
【０００９】
人体によって発生した電場は、図２Ｂに示された電気光学クリスタル２１０の屈折率を変化させる。
【００１０】
ＥＯクリスタルの屈折率の変化により、レーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）２２０から放射される光の偏光が変化する。
【００１１】
この偏光の変化は、偏光分割器２３０と二つのＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２４０とによって、電気信号の電力変化に現れる。
【００１２】
このような高速のデータ伝送は、これまで単純な通信に限定されていた応用分野を生活周辺に幅広く適用できるようにした。
【００１３】
このような通信速度の改善にもかかわらず、光電効果を利用した技術は、モジュールのサイズ、消費電力などの技術的問題で小型機器への適用が難しかった。
【００１４】
このような問題を解決する方法として、電気的復元方式を利用した技術が紹介されている。この技術は、現在２Ｍｂｐｓの通信を実現しただけでなく、単一チップの実現が可能であり、生活周辺の多様な電子機器に適用可能性を示している。
【００１５】
このような技術は、心電図（ＥＣＧ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈ）、非観血式血圧（ＮＩＢＰ：Ｎｏｎ−Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、心臓拍動計（ｈｅａｒｔ  ｍｏｎｉｔｏｒ）など人体に適用可能な多様なセンサー間のネットワークはもとより、これまで実現が大変難しかったウェアラブルコンピュータのような人体に基づくネットワークの実現において最適の技術となり得る。
【００１６】
人体は、非常に多様な物質及び形態で構成されており、伝導性と高い誘電率とによって、広い周波数領域でアンテナのような役割を行う。
【００１７】
このような特性は、人体をアンテナとして利用して通信を構成しうるが、外部電子機器から望ましくない信号が人体に誘起される恐れがある。
【００１８】
周波数偏移方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＦＳＫ）や振幅偏移方式（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＡＳＫ）、位相偏移方式（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＰＳＫ）などの周波数変調方式は、このような外部干渉が少ない領域を選択して使用しうる。
【００１９】
通信の実現では、比較的低い信号対ノイズ比が要求され、あるいは干渉が発生する時に解決が難しい。
【００２０】
また、デジタル信号を直接伝送する方式は、非常に広い帯域を必要とし、受信信号の特性を見れば、送信機からのデジタル信号が、周辺機器から誘起される強い干渉を受けた後で受信される場合がある。
【００２１】
信号帯域内に干渉が発生する場合、受信機の感度がいかに良くても、所望の信号を正しく分離できない。
【００２２】
また、数Ｍｂｐｓ以上のデジタル信号を直接伝送するためには、数十ＭＨｚ以上の帯域幅を必要とする。このような信号が人体に印加されれば、特定周波数以上の信号が放射される。これによって、複数のユーザがある場合、接触しなかったにも拘わらず、他のユーザに干渉を起こす。したがって、安定したネットワーク構成が難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、多数のユーザがある環境でユーザ間に干渉を与えないだけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉があるとき、安定した通信を構成できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明によれば、多重搬送波変調方式を利用した人体通信の方法であって、人体をチャンネルとして複数の周辺機器と通信する人体通信において、（ａ）チャンネルを使用するか否か判別するステップと、（ｂ）所定の帯域幅を有する複数の副チャンネルを形成するステップと、（ｃ）前記周辺機器から受ける干渉信号が前記副チャンネルの帯域幅内に存在するか否かを把握するステップと、（ｄ）前記干渉信号の有／無に基づいて、前記副チャンネルの変調方式を決定するステップと、（ｅ）前記決定された変調方式に基づいて、データをシンボルデータにマッピングするステップと、（ｆ）前記マッピングされたシンボルデータを副搬送波に載せるステップと、を含む方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による多重搬送波変調方式を利用した人体通信によれば、人体を利用した既存の高速通信方式が有していたユーザ相互間の干渉を減らすために特定の周波数以内に使用が制限される。また、高速デジタル信号を直接伝送する代わりに、制限された周波数内でＱＰＳＫあるいはＱＡＭ系の変調方式を使用することによって、周波数利用効率が高まる。
【００２６】
また、多重搬送波変調方式を利用して、周波数別のチャンネル特性が異なる環境で安定的な通信が可能であり、信号帯域内に存在する強力なＲＦ干渉が存在する環境でも、ネットワーク構成が可能である。
【００２７】
また、このような通信方式を利用して、ユーザが接している多様な機器の間に多重接続が可能であるため、効果的な通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明によれば、多重搬送波変調方式を利用した人体通信の方法であって、人体をチャンネルとして複数の周辺機器と通信する人体通信において、（ａ）チャンネルを使用するか否か判別するステップと、（ｂ）所定の帯域幅を有する複数の副チャンネルを形成するステップと、（ｃ）前記周辺機器から受ける干渉信号が前記副チャンネルの帯域幅内に存在するか否かを把握するステップと、（ｄ）前記干渉信号の有／無に基づいて、前記副チャンネルの変調方式を決定するステップと、（ｅ）前記決定された変調方式に基づいて、データをシンボルデータにマッピングするステップと、（ｆ）前記マッピングされたシンボルデータを副搬送波に載せるステップと、を含む方法が提供される。
【００２９】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態を説明する。
【００３０】
図３は、ユーザが他の電子機器から誘起される強い干渉があるときの通信を示す図面である。
【００３１】
図４は、２人のユーザがいる環境でユーザ間の干渉だけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉があるときの通信を示す図面である。
【００３２】
単一のユーザや多数のユーザがある環境下で、通信機器、音響機器、画像表示機器、演算処理機器及び医療用センサーのような周辺機器を同時に使用しようとするときには、人体を通過する信号は、周辺機器で発生する強いＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）干渉信号によって歪曲される。
【００３３】
したがって、本発明では、隣接したユーザ間に相互干渉を与えないために、各人体に印加される信号の周波数帯域を制限する。
【００３４】
制限された周波数でデータの伝送速度を高めるための通信方式及びこれを利用した多重接続方法を提供する。
【００３５】
隣接している多数のユーザが相互干渉せずに安定した通信を実現するために、人体を通じて伝送する信号の占有周波数を、隣接している人に影響を与えない周波数以下に制限する。
【００３６】
人体をチャンネルとして使用するとき、利用可能周波数が制限される。これによって、デジタル信号を直接伝送する方式で実現できる通信速度は制約される。
【００３７】
現在、このような方式で実現された最高の通信速度は１０Ｍｂｐｓである。この信号は、多くの高調波信号を含んでいて、占有高周波数帯域を考慮するとき、最小数十ＭＨｚの信号が人体に印加され、このような信号は人体に限定されず、放射を通じて近接したユーザに干渉を起こす。
【００３８】
すなわち、これまでの技術は、多数のユーザが限定された空間に存在する時に相互間に干渉を起こすので、安定した通信を実現し難い。
【００３９】
したがって、本発明は、既存方式のかかる問題点を解決するために、制限された周波数帯域を使用して割当てられた周波数利用効率を高め、多様な電子機器から人体に誘起される電磁気的な干渉のある環境で安定した通信を実現するための通信方法を提供する。
【００４０】
まず、周波数の利用効率を高めるために、シンボル当たり表現できるビット数を増加させる変調方式を使用する。
【００４１】
周波数効率を高めるための最も簡単な変調方式は、既存の位相偏移方式（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＰＳＫ）を拡張した直交位相偏移変調方式（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＱＰＳＫ）が挙げられる。
【００４２】
既存の人体通信に使われたＰＳＫの場合、一つの搬送波を利用して２個の情報の表現が可能である。しかし、ＱＰＳＫは、搬送波の位相を４個の状態に分けてそれぞれ指定された情報を表現する。これによって、シンボル当たりビット数を２倍増加させることができる。
【００４３】
また、同時に搬送波の振幅と共に情報を表現する直交振幅変調方式（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＱＡＭ）を適用して、搬送波の位相及び振幅に付与されたレベルに基づいて表現できるシンボル当たりビット数をさらに増加させることができる。
【００４４】
このような方式を適用する場合、人体の放射特性によって制限された帯域内で高速のデータを伝送できる通信の実現が可能である。
【００４５】
このように実現された通信方式は、多数のユーザが隣接しているとき、相互間の干渉を起こさない。しかし、通信に使われている信号の周波数帯域内に外部機器から人体に誘起される強力な信号干渉を回避することができない。
【００４６】
人体は、周波数別の伝送特性が異なるため、ＱＡＭ方式を適用するためには、受信回路にチャンネルの特性を補償するための等化器が必要である。また、人体は、インパルスノイズ及び占有周波数内の干渉に影響を受けやすいという短所を有する。
【００４７】
周波数の利用効率を維持し、周波数別の信号対ノイズ比が異なるチャンネル環境で使用する通信方式として多重搬送波変調方式がある。
【００４８】
図５は、図３または図４の環境下での本発明の実施形態による周波数別の他の特性を有するチャンネルで多重搬送波変調方式の特徴を示すグラフである。
【００４９】
多重搬送波変調方式は、図５のように、副チャンネルの使用可能な周波数を複数の下位搬送波に分けて使用することによって、周波数ごとの信号対ノイズ比が異なるチャンネルに適した通信方式である。チャンネルは様々な下位搬送波からなる。
【００５０】
図６は、図３または図４の環境下での本発明による実際の通信環境で安定した通信を実現する実施形態を示す図である。
【００５１】
図６の（ａ）のように、副チャンネル特性が周波数によって変化しない場合、それぞれの下位搬送波は、同じシンボル当たりビットを有する変調方式を使用する。
【００５２】
しかしながら、実際の環境では、ほとんど図５あるいは図６の（ｂ）のようなチャンネル特性を有する。したがって、それぞれの副チャンネルの特性を考慮して、異なる変調方式を使用できるという長所を有する。
【００５３】
図６の（ｃ）のように、使用周波数内に強いＲＦ干渉が存在するとき、多重搬送波変調方式は、選択的かつ精密に周波数を制御でき、特定の下位周波数を使用するか、またはＰＳＫやＱＰＳＫのようにシンボル当たりのビット数が低い変調方式を利用して、信号対ノイズ比が相対的に悪い環境で通信を実現できる変調方式を使用することができる。
【００５４】
また、全ての下位搬送波の変調方式は、毎瞬間変わり、このような特性によって経時的にチャンネル特性が変わる。しかし、副チャンネルにシンボル当たりのビット数を自動的に調節するダイナミック割当方式を利用して、時間的に変化する特定のイン−バンド帯域に存在する強いＲＦ干渉にも通信の実現が可能である。
【００５５】
多重搬送波変調方式において、多くの下位搬送波は、他の下位搬送波の間に直交性を有することによって相互間に影響を与えない。
【００５６】
これまでは、多数のユーザ間に相互干渉なしに制限的な周波数を効率的に利用する方法について提示し、ユーザが多数の機器間にネットワークを構成するためには、多重接続方式が必要である。
【００５７】
基本的に、多重搬送波方式は、制限された帯域幅を有することで、情報を交換する機器間に同じ周波数帯域を使用する。これによって、人体を通じて接触されている機器間に時間を分けて使用するネットワーク構成も可能である。
【００５８】
図７は、本発明の実施形態による多重搬送波変調方式を利用した人体通信方法の構成ステップを示す流れ図である。
【００５９】
チャンネルが使用可能であるか否かを判断する（Ｓ７１０）。
【００６０】
人体を通じて伝えられる信号は、所定の帯域幅を有する複数の副チャンネルを形成する（Ｓ７２０）。
【００６１】
通信機器、音響機器、画像表示機器、演算処理機器及び医療用センサーなどの周辺機器から受ける干渉信号が副チャンネルの帯域幅内に存在するか否かを把握する（Ｓ７３０）。すなわち、副チャンネルのチャンネル状態を把握する。
【００６２】
干渉信号の有／無の決定に基づいて、副チャンネルの変調方式を決定する（Ｓ７４０）。
【００６３】
決定された変調方式に基づいて、データをシンボルデータにマッピングする（Ｓ７５０）。
【００６４】
シンボルデータを副搬送波に載せて通信する（Ｓ７６０）。
【００６５】
図８は、本発明の実施形態による多重搬送波変調方式を利用した人体通信方法の構成ステップであって、既設定のチャンネル特性に基づいて副チャンネルの変調方式を決定するステップを示す流れ図である。
【００６６】
チャンネルが使用可能であるか否かを判断する（Ｓ８１０）。
人体を通じて伝えられる信号は、所定の帯域幅を有する複数の副チャンネルを形成する（Ｓ８２０）。
【００６７】
通信機器、音響機器、画像表示機器、演算処理機器及び医療用センサーなどの周辺機器のような外部機器からの干渉を考慮して、既設定のチャンネル特性に合せて前記副チャンネルの変調方式を決定する（Ｓ８３０）。
【００６８】
決定された変調方式に基づいてデータをシンボルデータにマッピングする（Ｓ８４０）。
【００６９】
マッピングされたシンボルデータを副搬送波に載せて通信する（Ｓ８５０）。
【００７０】
本発明はまた、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ可読コードとして具体化することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置があり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）で実現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータ可読コードが保存され、かつ実行される。
【００７１】
本発明による多重搬送波変調方式を利用した人体通信によれば、人体を利用した既存の高速通信方式が有していたユーザ相互間の干渉を減らすために特定の周波数以内に使用が制限される。また、高速デジタル信号を直接伝送する代わりに、制限された周波数内でＱＰＳＫあるいはＱＡＭ系の変調方式を使用することによって、周波数利用効率が高まる。
【００７２】
また、多重搬送波変調方式を利用して、周波数別のチャンネル特性が異なる環境で安定的な通信が可能であり、信号帯域内に存在する強力なＲＦ干渉が存在する環境でも、ネットワーク構成が可能である。
【００７３】
また、このような通信方式を利用して、ユーザが接している多様な機器の間に多重接続が可能であるため、効果的な通信を行うことができる。
【００７４】
以上、例示の実施形態に関し、本発明を具体的に説明したが、当業者は、特許請求の範囲に定義された本発明の意図および範囲から逸脱しない範囲で変形され得ることが分かるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に現れており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、多数のユーザがある環境でユーザ間に干渉を与えないだけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉があるとき、安定した通信を構成できる方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】人体にＮＲＺ信号を直接印加し、これを電気的に復元する従来の通信装置を示す例示図である。
【図２Ａ】人体にＮＲＺ信号を直接印加し、これを電気光学効果を利用して復元する従来の通信装置を示す例示図である。
【図２Ｂ】人体にＮＲＺ信号を直接印加し、これを電気光学効果を利用して復元する従来の通信装置を示す例示図である。
【図３】ユーザが他の電子機器から誘起される強い干渉がある時の通信を示す図である。
【図４】多数のユーザがある環境で、ユーザ間の干渉だけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉がある時の通信を示す図である。
【図５】図３または図４の環境下での本発明による周波数別の他の特性を有するチャンネルで多重搬送波変調方式の特徴を示すグラフである。
【図６】図３または図４の環境下での本発明による実際の通信環境で安定した通信を具現する実施形態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による多重搬送波変調方式を利用した人体通信方法の構成ステップを示す流れ図である。
【図８】本発明の実施形態による多重搬送波変調方式を利用した人体通信方法の構成ステップにおいて、既設定のチャンネル特性に基づいて副チャンネルの変調方式を決定するステップを示す流れ図である。
【図１】
2009534911.tif 000003
【図２Ａ】
2009534911.tif 000004
【図２Ｂ】
2009534911.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009534911.tif 000009
【図７】
2009534911.tif 000010
【図８】
2009534911.tif 000011
【国際調査報告】
2009534911.tif 000012
2009534911.tif 000013