导入人体区域网路技术，医疗系统实现远程智能监控

标头，即得知封包资料速率，帧起始符号与速率指标架构则根据资料封包速率决定帧起始符号的时序位移，将24位元填满时序位移。

　　另一方面，实体层标头资料以32位元表示资料传输率、领航配置资讯、同步形式、资料负载长度，及CRC8等封包相关资讯。为防止因时鐘偏移（Clock Drift）影响同步，领航序列插入于实体层资料负载结构，而领航序列周期会以3位显示在实体层标头的领航资讯中（表2）。

　　实体层资料负载须经过传输资料串行转并行与频率选择性展频器处理产生，且频率选择性展频器处理由正交码与频率位移码组成，如图5所示。其中S2P方块是以4位元为一个符元转换成并行资料。

　　图5 实体层资料负载处理流程图

　　建立人体通讯通道模型　掌握频率响应与信噪比

　　在人体通讯系统中，资料透过电极以电压信号感应人体方式传送，因而产生频率响应与噪音。尤其人体为非导体，电压信号振幅将依此衰减，且电压信号还会因人体具有电容特性而产生相位差，所以每位使用者身高体重有所差异，就拥有各自不同的频率响应。

　　许多电器装置产生的电磁波辐射干扰人体通讯，亦将于人体中产生噪声，统计特性成高斯分布。也因此，建立人体通讯通道模型，从而掌握资讯传导特性，对人体通讯系统而言相当重要。人体通讯使用近场耦合，两耦合媒介介于传送端与接收端之间（空气与身体），两个媒介距离定义表示如图1所示；人体通道响应方程式（1）、（2）、（3）分别表示为：

　　。。。。。。。。（1）

　　其中，hR（t）表示为参考通道脉冲响应，Ch表示为系数，相关于接地平面大小与传送端和接收端之间距离。

　　。。。。。。。。（2）

　　Av表示为信号损失波动系数，成高斯分布表示为Av N（1， 0.162）。A、tr、t0、xc为常数（表3），Ch如方程式（3）所示：

　　。。。。。。。。（3）

　　其中，GT和GR分别表示为传送端与接收端之接地平面大小，dair和dbody分别表示为空气媒介与身体媒介中传送端至接收端之最短距离，单位皆为平方公分（cm2）。参数于此通道模型限制如方程式（4）：

　　。。。。。。。。（4）

　　实际人体通道量测架构如图1所示，传接收电极各放于左右手掌，并发送脉冲讯号，经过人体传导后接收。图6为量测结果，显示人体通道脉冲响应因人体为非导体特性造成信号振幅衰减。而通道传输延迟极小，因此多重路径传播效应之干扰也几乎可以忽略。

　　图6 人体实际量测通道脉衝响应分析

　　利用先进演算法　优化人体通讯接收机设计

　　由于人体通讯资料传输系统採用非同调编码技术（Non-coherent Modulation），再加上操作频段极低，因此接收端不须进行频率同步。人体通讯资料传输基本上为封包传输，如何有效利用前导序列进行时间同步，将是设计关键。

　　封包侦测演算法基于封包传输架构，由于接收端不知道何时会收到封包，因此进行初始化同步的程序前，须先进行封包侦测，进而将人体通讯系统的讯号封包分辨出来。

　　封包侦测演算法主要利用第一个前导序列进行，为让接收端藉由量测接收信号的能量，以判断是否有收到资料封包，首先须计算接收信号能量，如方程式（5）所示：

　　。。。。。。。。（5）

　　其中r代表接收信号、k为累加器指标、K则为观察区间。当C大于一个事前设定的门槛值T，则表示此观察区间内的信号功率满足人体通讯系统的封包功率特性，因此判断为一个人体通讯系统的封包。

　　符元时序同步则是当接收端判断为收到一个资料封包后，进一步利用剩余的前导序列进行符元时序估测。此时，接收端将接收信号与已知的前导序列Gold码做互相关运算，最大值的偏移量即为符元时序的估测点，如方程式（6）所示：

　　。。。。。。。。（6）

　　其中为符元时序估测，c为前导序列Gold码，n为搜寻的指标，m是累加器的指标。

　　接着，利用以下系统参数进行人体通讯系统效能模拟；包括人体通讯系统设计中心频率为32MHz、时脉频率为64MHz、频宽为8MHz、资料传输率为2Mbit/s、实体层资料负载为128Byte、FSC和Wash码调变、SNR从-6d至-1dB。通道模型透过方程式（1）产生振幅与相位变化。

　　图7为人体通讯系统模拟的范例，表示进行符元时序同步时反相关运算的输出值，如方程式（7）所示，而使得P（n）有最大值的n即为符元时序的同步点。

　　图7 符元时序同步模拟分析

　　。。。。。。。。（7）

根据IEEE 802.15.6规范的接收目标，于传输负载为128Byte情况下，封包错误率（Packet Error Rate， PER）须小于1%。在考虑封包侦测与符元时序同步后，当SNR大于-2.6dB就能符合