建立人體通訊通道模型　掌握頻率響應與信噪比

　　在人體通訊系統中，資料透過電極以電壓信號感應人體方式傳送，因而產生頻率響應與噪音。尤其人體為非導體，電壓信號振幅將依此衰減，且電壓信號還會因人體具有電容特性而產生相位差，所以每位使用者身高體重有所差異，就擁有各自不同的頻率響應。

　　許多電器裝置產生的電磁波輻射干擾人體通訊，亦將于人體中產生噪聲，統計特性成高斯分布。也因此，建立人體通訊通道模型，從而掌握資訊傳導特性，對人體通訊系統而言相當重要。人體通訊使用近場耦合，兩耦合媒介介于傳送端與接收端之間（空氣與身體），兩個媒介距離定義表示如圖1所示；人體通道響應方程式（1）、（2）、（3）分別表示為：

　　。。。。。。。。（1）

　　其中，hR（t）表示為參考通道脈沖響應，Ch表示為系數，相關于接地平面大小與傳送端和接收端之間距離。

　　。。。。。。。。（2）

　　Av表示為信號損失波動系數，成高斯分布表示為Av N（1， 0.162）。A、tr、t0、xc為常數（表3），Ch如方程式（3）所示：

　　。。。。。。。。（3）

　　其中，GT和GR分別表示為傳送端與接收端之接地平面大小，dair和dbody分別表示為空氣媒介與身體媒介中傳送端至接收端之最短距離，單位皆為平方公分（cm2）。參數于此通道模型限制如方程式（4）：

　　。。。。。。。。（4）

　　實際人體通道量測架構如圖1所示，傳接收電極各放于左右手掌，并發送脈沖訊號，經過人體傳導后接收。圖6為量測結果，顯示人體通道脈沖響應因人體為非導體特性造成信號振幅衰減。而通道傳輸延遲極小，因此多重路徑傳播效應之干擾也幾乎可以忽略。

　　圖6 人體實際量測通道脈衝響應分析

　　利用先進演算法　優化人體通訊接收機設計

　　由于人體通訊資料傳輸系統採用非同調編碼技術（Non-coherent Modulation），再加上操作頻段極低，因此接收端不須進行頻率同步。人體通訊資料傳輸基本上為封包傳輸，如何有效利用前導序列進行時間同步，將是設計關鍵。

　　封包偵測演算法基于封包傳輸架構，由于接收端不知道何時會收到封包，因此進行初始化同步的程序前，須先進行封包偵測，進而將人體通訊系統的訊號封包分辨出來。

　　封包偵測演算法主要利用第一個前導序列進行，為讓接收端藉由量測接收信號的能量，以判斷是否有收到資料封包，首先須計算接收信號能量，如方程式（5）所示：

　　。。。。。。。。（5）

　　其中r代表接收信號、k為累加器指標、K則為觀察區間。當C大于一個事前設定的門檻值T，則表示此觀察區間內的信號功率滿足人體通訊系統的封包功率特性，因此判斷為一個人體通訊系統的封包。

　　符元時序同步則是當接收端判斷為收到一個資料封包后，進一步利用剩余的前導序列進行符元時序估測。此時，接收端將接收信號與已知的前導序列Gold碼做互相關運算，最大值的偏移量即為符元時序的估測點，如方程式（6）所示：

　　。。。。。。。。（6）

　　其中為符元時序估測，c為前導序列Gold碼，n為搜尋的指標，m是累加器的指標。