导入人体区域网路技术，医疗系统实现远程智能监控（三）

　　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。