KR102418955B1 - 채널 적응형 인체 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 인체 통신 시스템은 제 1 반송파의 파형과 제 2 반송파의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 신호 및 제 1 데이터 신호를 기반으로 제 1 신호를 출력하는 마스터 장치 및 제 1 신호를 수신하여 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 감쇄 정도가 작은 반송파를 판단하고, 판단된 반송파 및 제 2 데이터 신호를 기반으로 제 2 신호를 출력하는 슬레이브 장치를 포함한다.

Description

채널 적응형 인체 통신 시스템 {HUMAN BODY COMMUNICATION SYSTEM USING ADAPTIVE CHANNEL APPARATUS}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 인체를 채널로 사용하는 인체 통신 시스템에 관한 것이다.

인체 통신은 전도성을 갖는 인체를 통신 채널로 이용한다. 데이터는 인체의 한 부분에 연결된 송신기를 이용하여 송신된다. 송신된 데이터는 인체의 다른 부분에 연결된 또는 인체의 외부에 있는 수신기를 이용하여 복원된다. 인체 통신을 이용하면, 휴대 기기들 사이의 통신 또는 고정된 기기와 사용자 사이의 통신이 사용자의 접촉을 통해 수행될 수 있다. 예를 들면, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대용 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어 그리고 휴대폰 사이의 통신이 사용자의 접촉을 통해 수행될 수 있다. 프린터, 신용 카드 결재, TV 수신, 출입 시스템, 또는 교통 수단 탑승 시의 요금 결제 등이 사용자의 접촉을 통해 수행될 수 있다.

공기가 전파를 등방성으로 전달하는 반면, 인체는 인체를 구성하는 조직들의 전기적 특성, 즉 유전율과 전도도에 따라 전기 혹은 전파의 전달 특성이 결정된다. 따라서, 인체의 임의의 위치에 존재하는 수신기는 송신기로부터 정확한 전파를 전달받기 어렵다. 인체를 통해 전달되는 전파는 공기를 통해 전달되는 전파보다 많은 에너지를 손실한다. 인체는 전도성을 가지므로, 인체는 주변 환경으로부터 간섭 신호를 전달받기 쉽다.

본 발명은 인체 통신 시스템에 수신되는 신호들로부터 통신 채널의 특성을 판별하고, 판별된 특성을 기반으로 채널 통과 시 신호의 왜곡 또는 감쇄가 적은 주파수를 갖는 반송파(Carrier wave)를 이용하여 정보를 송수신한다. 즉, 본 발명의 목적은 신뢰성 및 정확도를 갖는 인체 통신 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 인체 통신 시스템은 마스터 장치와 슬레이브 장치를 포함한다. 마스터 장치는 제 1 반송파의 파형과 제 2 반송파의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 신호 및 제 1 데이터 신호를 기반으로 제 1 신호를 출력한다. 그리고 슬레이브 장치는 제 1 신호를 수신하여 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 감쇄 정도가 작은 반송파를 판단하고, 판단된 반송파 및 제 2 데이터 신호를 기반으로 제 2 신호를 출력한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 인체에 부착된 통신 장치에 수신되는 신호들로부터 통신 채널의 특성을 판별하고, 판별된 특성을 기반으로 채널 통과 시 신호의 왜곡 또는 감쇄가 적은 주파수를 갖는 반송파를 이용해 정보를 송수신함으로써, 향상된 신뢰성 및 정확도를 갖는 인체 통신 시스템이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방식 중에서 용량성 결합 방식에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방식 중에서 유전성 결합 방식에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인체 통신 시스템에 관한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인체 통신 시스템에 관한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 결합된 송신 모듈을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유전성 결합된 송신 모듈을 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 변조 신호 생성회로를 보여주는 블록도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 모듈의 출력 신호의 파형에 관한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 모듈을 보여주는 블록도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 모듈의 수신 신호의 파형에 관한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 인체 통신 시스템의 통신 방법에 관한 순서도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인체 통신 시스템의 통신 방법에 관한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 적용 예들 중 하나를 보여주는 도면이다.

이하에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명의 구체적인 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.

인체의 한 부분에서 인체를 매질로 전기적 신호를 인가하고 인체의 다른 부분에서 이를 수신하는 인체 통신에 관한 기술은 여러 가지 전송 방식이 존재한다. 대표적인 방식으로 용량성 결합(Capacitive coupling) 방식과 유전성 결합(Galvanic coupling) 방식이 존재한다.

일반적으로 용량성 결합 방식은 유전성 결합 방식의 주파수 보다 높은 주파수 대역을 이용한다. 예를 들어, 용량성 결합 방식의 주파수를 이용하는 통신 시스템과 유전성 결합 방식의 주파수를 이용하는 통신 시스템이 채널 상에서 동일한 점유 시간을 갖는다고 가정한다. 이 경우, 용량성 결합 방식은 높은 주파수를 사용하기 때문에 동일한 점유 시간 동안 고속의 데이터 전송이 가능하다. 이에 반해, 유전성 결합 방식은 낮은 주파수를 사용하기 때문에 동일한 점유 시간 동안 저속의 데이터 전송이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방식 중에서 용량성 결합 방식에 관한 도면이다. 도 1을 참조하면, 용량성 결합 방식에 따른 수신 신호의 품질은 신호의 전송 거리에 비례하지 않는다는 장점이 존재한다. 그러나, 용량성 결합 방식에 따른 수신 신호의 품질은 주변 접지 영향, 특히 송신 신호 전극과 접지 전극의 간격에 따라 크게 영향을 받는다는 단점이 존재한다. 예를 들어, 송신기(TX) 또는 수신기(RX)와 커플링 된 기준 접지(GND) 사이에 공기가 아닌 다른 유전율(Permittivity)을 갖는 물질, 사람이나 나무로 만들어진 의자 혹은 테이블 등이 존재하게 되면 수신 신호의 품질이 변화하게 된다.

도 1을 참조하면, 송신기(Tx)의 일단은 인체와 접촉되어 신호를 인가하고, 타단은 기준 접지(GND)와 커플링된다. 그리고, 수신기(RX)의 일단은 인체와 접촉되어 신호를 수신하고, 타단은 기준 접지(GND)와 커플링된다. 또한, 본 발명에서 인체는 신호가 통과하는 통신 채널에 해당한다.

도 1의 두 개의 단자 사이의 커패시터는 두 개의 단자 간의 커플링을 의미한다. 그리고, 용량성 결합 방식은 60-70Mhz 대역의 높은 주파수를 이용할 때 최적화된다고 보고 되고 있으나, 신장(키)과 같은 인체의 물리적 크기, 그리고 무엇보다도 주변 접지 환경에 따라 대역은 변화될 수 있다. 또한, 손 또는 발과 같은 부위에서 신호 전달 특성이 우수하기 때문에 외부 기기와의 통신에 주로 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방식 중에서 유전성 결합 방식에 관한 도면이다. 도 2를 참고하면, 유전성 결합 방식에 따른 수신 신호의 품질은 인체의 움직임에 따른 영향이 적다는 장점이 존재한다. 그러나, 유전성 결합 방식은 전도 전류(Conduction current)를 이용하기 때문에 채널을 통과하는 신호의 전송 거리의 증가에 따라 수신 신호의 품질이 떨어진다는 단점이 존재한다.

도 2를 참조하면, 송신기(TX)의 일단과 타단이 모두 인체와 접촉된다. 송신기(TX)의 양단의 전압 차에 의한 전도 전류가 발생하고, 발생된 전도 전류에 의해 신호가 전달된다.

유전성 결합 방식은 용량성 결합 방식보다 낮은 주파수인 20-60kHz 대역의 신호를 이용할 때 최적화될 수 있다. 또한, 몸통 주변에서 신호 전달 특성이 우수하기 때문에 심장 박동기 및 캡슐 내시경과 같은 장치에 주로 이용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단방향 인체 통신 시스템(100a)에 관한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 인체 통신 시스템(100a)은 마스터 장치(110a) 및 슬레이브 장치(120a)를 포함할 수 있다.

마스터 장치(110a)는 제 1 송신모듈(200a, TX_1), 제 1 수신모듈(300a, RX_1) 및 제 1 제어장치(400a)를 포함할 수 있다.

제 1 송신모듈(200a)은 데이터 신호(D_S) 및 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)를 기반으로 제 1 신호(S_1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 데이터 신호(D_S)는 입력 신호(Input Data)에 대응되는 신호일 수 있다. 예시적으로, 입력 신호(Input Data)는 제 1 외부 장치(미도시)로부터 수신된 신호일 수 있다.

예를 들어, 제 1 송신모듈(200a)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 데이터 신호(D_S) 및 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 데이터 신호(D_S) 및 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 제 1 신호(S_1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 반송파의 주파수는 제 2 반송파의 주파수보다 높은 주파수일 수 있다.

또한, 제 1 송신모듈(200a)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파 및 데이터 신호(D_S)를 기반으로 생성된 제 1 신호(S_1)를 출력할 수 있다. 제 1 송신모듈(200a)은 도 5 및 도 6을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

제 1 수신모듈(300a)은 제 2 신호(S_2)의 감쇄된 신호에 응답하여 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)는 제 2 제어장치(600a)에서 판단된 반송파에 관한 정보에 대응되는 신호일 수 있다. 또한, 제 1 수신모듈(300a)은 도 11을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

제 1 제어장치(400a)는 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)를 기반으로 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 판단할 수 있다. 이어, 제 1 제어장치(400)는 판단된 반송파에 관한 정보를 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)로 출력할 수 있다.

제 1 제어장치(400a)는 입력 신호(Input Data)를 기반으로 데이터 신호(D_S)를 출력할 수 있다. 또한, 제 1 제어장치(400)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)를 통해 제 1 송신모듈(200a)에서 데이터 신호(D_S) 및 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 데이터 신호(D_S) 및 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 제 1 신호(S_1)를 출력되도록 조절할 수 있다.

또한, 제 1 제어장치(400a)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)를 통해 제 1 송신모듈(200a)이 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파 및 데이터 신호(D_S)를 기반으로 제 1 신호(S_1)를 출력하도록 조절할 수 있다.

슬레이브 장치(120a)는 제 2 수신모듈(500a, RX_2), 제 2 제어장치(600a) 및 제 2 송신모듈(700a, TX_2)을 포함할 수 있다.

제 2 수신모듈(500a)은 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호에 응답하여 제 2 수신 제어신호(CTR_R2) 및 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)는 제 1 신호(S_1)의 감쇄 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)는 데이터 신호(D_S)에 대응되는 신호일 수 있다. 제 2 수신모듈(500a)은 도 11을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

제 2 제어장치(600a)는 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 기반으로 출력 신호(Output Data)를 출력할 수 있다. 예시적으로, 출력 신호는 제 2 외부 장치(미도시)로 출력되는 신호일 수 있다.

제 2 제어장치(600a)는 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)를 기반으로 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 판단할 수 있다. 이어, 제 2 제어장치(600a)는 판단된 반송파에 관한 정보를 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)로 출력할 수 있다. 또한, 제 2 제어장치(600a)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 반송파 데이터(D_C)로 출력할 수 있다.

제 2 송신모듈(700a)은 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)에 따라 판단된 반송파에 적합한 통신 방식을 이용하여 반송파 데이터(D_C)를 제 2 신호(S_2)로 출력할 수 있다. 즉, 제 2 송신모듈(700a)은 제 2 제어장치(600a)에서 판단된 반송파에 관한 정보를 제 2 신호(S_2)로 출력할 수 있다. 제 2 송신모듈(700a)은 도 5 및 도 6을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양 방향 인체 통신 시스템(100b)에 관한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 인체 통신 시스템(100b)은 마스터 장치(110b) 및 슬레이브 장치(120b) 를 포함할 수 있다.

마스터 장치(110b)는 제 1 송신모듈(200b, TX_1), 제 1 수신모듈(300b, RX_1) 및 제 1 제어장치(400b)를 포함할 수 있다.

제 1 송신모듈(200b)은 제 1 데이터 신호(D_1) 및 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)를 기반으로 제 1 신호(S_1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 데이터 신호(D_1)는 제 1 입력 신호(Input Data1)에 대응되는 신호일 수 있다.

예를 들어, 제 1 송신모듈(200b)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 제 1 데이터 신호(D_1) 및 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 제 1 데이터 신호(D_1) 및 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 제 1 신호(S_1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 반송파의 주파수는 제 2 반송파의 주파수보다 높은 주파수일 수 있다.

또한, 제 1 송신모듈(200b)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파 및 제 1 데이터 신호(D_1)를 기반으로 생성된 제 1 신호(S_1)를 출력할 수 있다. 제 1 송신모듈(200b)은 도 5 및 도 6을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

제 1 수신모듈(300b)은 제 2 신호(S_2)의 감쇄된 신호에 응답하여 제 1 수신 제어신호(CTR_R1) 및 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)를 출력할 수 있다.

예를 들어, 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)는 제 1 신호(S_1)의 감쇄 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)는 제 2 제어장치(600b)에서 판단된 반송파에 관한 정보에 대응되는 신호일 수 있다.

예를 들어, 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)는 제 2 데이터 신호(D_2)에 대응되는 신호일 수 있다. 제 1 수신모듈(300b)은 도 11을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

제 1 제어장치(400b)는 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)를 기반으로 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 판단할 수 있다.

제 1 제어장치(400b)는 제 1 입력 신호(Input Data1)를 기반으로 제 1 데이터 신호(D_1)를 출력할 수 있다. 예시적으로 제 1 입력 신호(Input Data1)는 제 1 제 1 외부장치(미도시)로부터 수신된 신호일 수 있다.

또한, 제 1 제어장치(400b)는 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)를 기반으로 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 판단할 수 있다. 이어, 제 1 제어장치(400b)는 판단된 반송파에 관한 정보를 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)로 출력할 수 있다.

즉, 제 1 제어장치(400b)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)를 통해 제 1 송신모듈(200b)이 제 1 데이터 신호(D_1) 및 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 제 1 데이터 신호(D_1)및 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 제 1 신호(S_1)를 출력하도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 제 1 반송파의 주파수는 제 2 반송파의 주파수보다 높은 주파수일 수 있다.

또한, 제 1 제어장치(400b)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)를 통해 제 1 송신모듈(200b)이 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파 및 제 1 데이터 신호(D_1)를 기반으로 제 1 신호(S_1)를 출력하도록 조절할 수 있다.

슬레이브 장치(120b)는 제 2 수신모듈(500b, RX_2), 제 2 제어장치(600b) 및 제 2 송신모듈(700b, TX_2)을 포함할 수 있다.

제 2 수신모듈(500b)은 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호에 응답하여 제 2 수신 제어신호(CTR_R2) 및 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)는 제 1 신호(S_1)의 감쇄 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)는 제 1 데이터 신호(D_1)에 대응되는 신호일 수 있다. 제 2 수신모듈(500b)은 도 11을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

제 2 제어장치(600b)는 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 기반으로 제 1 출력 신호(Output Data1)를 출력할 수 있다. 예시적으로, 제 1 출력 신호(Output Data1)는 제 2 외부 장치(미도시)로 출력되는 신호일 수 있다.

그리고 제 2 제어장치(600b)는 외부장치(미도시)로부터 수신되는 제 2 입력 신호(Input Data2)를 기반으로 제 2 데이터 신호(D_2)를 출력할 수 있다. 제 2 데이터 신호(D_2)는 도 3에서 표시한 반송파 데이터(D_C)에 포함된 반송파 주파수 및 전송 방식에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 제 2 제어장치(600b)는 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)를 기반으로 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 판단할 수 있다. 이어, 제 2 제어장치(600a)는 판단된 반송파에 관한 정보를 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)로 출력할 수 있다.

즉, 제 2 제어장치(600b)는 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)를 통해 제 2 송신모듈(700b)이 제 2 데이터 신호(D_2) 및 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 제 2 데이터 신호(D_2)및 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 제 2 신호(S_2)를 출력하도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 제 1 반송파의 주파수는 제 2 반송파의 주파수보다 높은 주파수일 수 있다.

또한, 제 2 제어장치(600b)는 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)를 통해 제 2 송신모듈(700b)이 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파 및 제 2 데이터 신호(D_2)를 기반으로 제 2 신호(S_2)를 출력하도록 조절할 수 있다.

제 2 송신모듈(700b)은 제 2 데이터 신호(D_2) 및 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)를 기반으로 제 2 신호(S_2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 2 데이터 신호(D_2)는 제 2 입력 신호(Input Data2)에 대응되는 신호일 수 있다.

예를 들어, 제 2 송신모듈(700b)은 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)에 따라 제 2 데이터 신호(D_2) 및 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 제 2 데이터 신호(D_2) 및 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 제 2 신호(S_2)를 출력할 수 있다.

또한, 제 2 송신모듈(700b)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T2)에 따라 제 2 데이터 신호(D_2)와 제 1 반송파 및 제 2 반송파 중에서 인체 통신에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 기반으로 생성된 제 2 신호(S_2)를 출력할 수 있다. 제 2 송신모듈(700b)은 도 5 및 도 6을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용량성 결합된 송신 모듈을 보여주는 도면이다. 송신 모듈이란 용어는 도 3의 제 1 송신모듈(200a) 및 제 2 송신모듈(700a)과 도 4의 제 1 송신모듈(200b) 및 제 2 송신모듈(700b)을 동시에 의미함은 이해될 것이다. 다만, 간결한 설명을 위하여 도 5는 도 3의 제 1 송신모듈(200a)를 기준으로 설명된다.

도 5를 참조하면, 제 1 송신모듈(200a)은 국부 발진기(Local Oscillator)(210), 스위칭 회로(220), 변조 신호 생성회로(230), 구동기 회로(240), 신호인가전극(250), 외부 커플링 전극(260) 및 접촉접지전극(270)을 포함할 수 있다.

국부 발진기(Local Oscillator)(210)는 고주파를 갖는 반송파를 생성하여 변조 신호 생성회로(230)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 국부 발진기(Local Oscillator)(210)는 용량성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 출력할 수 있다. 그리고 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지는 스위칭 회로(220)를 포함한 제 1 송신모듈(200a)을 구성하는 단말의 기준 접지(GND)와 연결된다. 일반적으로 단말을 구성하는 디지털 회로와 아날로그 회로의 간섭을 피하기 위해 비드(bead)를 통해 고주파 간섭 신호를 분리하도록 구성한다. 본 발명에서 외부 커플링 전극과 연결되는 단말의 접지는 도 5에서 표시하고 있는 국부 발진기의 접지로 한정하지 않으며, 용량성 결합을 증대시킬 수 있는 회로 내의 다른 접지면과 연결이 가능하다.

스위칭 회로(220)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지를 외부 커플링 전극(260) 또는 접촉접지전극(270)과 연결시킬 수 있다. 도 5의 경우, 스위칭 회로(220)는 제 1 제어신호(CTR_1)에 따라 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지를 외부 커플링 전극(260)과 연결한다. 예를 들어 스위칭 회로(220)는 반도체 소자인 MOSFET(Metal-Oxide-Silicon Field-Effect Transistor)으로 구성될 수 있다.

변조 신호 생성회로(230)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1) 및 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력신호를 기반으로 변조 신호(M_S)를 출력할 수 있다. 그리고, 도 3 및 도 5를 참조하면, 변조 신호 생성회로(230)는 데이터 신호(D_S)를 수신할 수 있다.

변조 신호 생성회로(230)에서 변조 신호(M_S)가 출력되는 과정은 도 7 및 도 8을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

구동기 회로(240)는 변조 신호 생성회로(230)의 출력 신호(M_S)를 증폭하여 인체를 매질로 한 통신에 적합한 전력 레벨로 조정할 수 있다. 구동기 회로(240)의 출력 신호(AM_S)는 제 1 송신모듈(200a)의 출력인 제 1 신호(S_1)와 동일한 신호일 수 있다.

신호인가전극(250)은 인체와 접촉하도록 구성된다. 그리고 신호인가전극(250)은 구동기 회로(240)의 출력신호를 제 2 수신모듈(미도시)로 전달하기 위해 인체 내부의 채널로 신호를 인가시킬 수 있다.

외부 커플링 전극(260)은 인체와 떨어져 위치하며, 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지와 기준접지(GND)의 커플링 결합을 위해 도 5와 같이 외부에 노출될 수 있다.

접촉접지전극(270)은 인체와 접촉하도록 구성된다. 다만, 도 5에 도시된 바와 같이 용량성 결합된 송신 모듈은 접촉접지전극(270)을 이용하지 않기 때문에, 이와 관련한 설명은 도 6과 관련하여 설명된다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 외부 커플링 전극(260)이 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지와 연결되는 경우 제 1 송신모듈(200a)의 신호인가전극(250)만이 인체와 접촉된다. 그러므로, 제 1 송신 모듈(200a)의 출력 신호는 용량성 커플링 방식에 의해 생성되는 신호이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유전성 결합된 송신 모듈을 보여주는 도면이다. 도 6와 관련해 송신 모듈이란 용어는 도 3의 제 1 송신모듈(200a) 및 제 2 송신모듈(700a)과 도 4의 제 1 송신모듈(200b) 및 제 2 송신모듈(700b)을 동시에 의미함은 이해될 것이다. 다만, 간결한 설명을 위하여 도 6은 도 3의 제 1 송신모듈(200a)를 기준으로 설명된다.

도 3 및 도 6를 참조하면, 제 1 송신모듈(200a)은 국부 발진기(Local Oscillator)(210), 스위칭 회로(220), 변조 신호 생성회로(230), 구동기 회로(240), 신호인가전극(250), 외부 커플링 전극(260) 및 접촉접지전극(270)을 포함할 수 있다.

도 6의 경우, 스위칭 회로(220)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지를 접촉접지전극(270)과 연결시킨다.

접촉접지전극(270)은 인체와 접촉하도록 구성된다. 도 6와 같이, 접촉접지전극(270)이 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 접지와 연결되는 경우, 제 1 송신모듈(200a)의 양 전극이 모두 인체와 접촉된다. 그러므로, 제 1 송신 모듈(200a)의 출력 신호는 유전성 커플링 방식에 의해 생성되는 신호이다.

간결한 설명을 위하여, 도 6에 표현된 구성요소 중 도 5의 구성요소와 참조번호가 동일한 구성요소에 대해서는 구체적인 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 변조 신호 생성회로(230)를 보여주는 블록도이다.

도 7을 참조하면, 변조 신호 생성회로(230)는 분주기(231) 및 모듈레이터(232)를 포함한다.

분주기(231)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)으로부터 고주파를 갖는 반송파를 수신한다. 예를 들어, 분주기(231)는 용량성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 수신할 수 있다. 그리고, 분주기(231)는 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호인 반송파를 그대로 출력하거나, 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호의 주파수를 낮춰서 출력할 수 있다. 예를 들어, 분주기(232)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호를 수신하여 유전성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 출력할 수 있다.

모듈레이터(232)는 수신된 데이터 신호(D_S) 및 분주기(231)의 출력 신호를 기반으로 변조신호(M_S)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 분주기(231)가 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호를 그대로 출력하는 경우, 모듈레이터(232)는 용량성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 변조신호(M_S)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 분주기(231)가 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호의 주파수를 낮춘 신호를 출력하는 경우, 모듈레이터(232)는 유전성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 변조신호(M_S)를 생성할 수 있다. 일반적으로, 용량성 결합 방식에 적합한 주파수는 유전성 결합 방식에 적합한 주파수보다 높은 주파수를 의미한다. 예를 들어, 모듈레이터(232)는 BPSK(BiPhase Shift Keying) 방식으로 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 변조 신호 생성회로(230)를 보여주는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 분주기(231)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호를 기반으로 유전성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 신호로 분주하여 모듈레이터(232)로 출력할 수 있다.

분주기(231)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)으로부터 고주파를 갖는 반송파를 수신한다. 예를 들어, 분주기(231)는 용량성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 수신할 수 있다. 그리고, 분주기(231)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호의 주파수를 낮춰서 출력할 수 있다. 예를 들어, 분주기(231)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호를 수신하여 유전성 결합 방식에 적합한 주파수를 갖는 반송파를 출력할 수 있다.

모듈레이터(232)는 국부 발진기(Local Oscillator)(210)의 출력 신호 및 분주기(231)의 출력 신호 중에서 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 선택된 어느 하나의 출력 신호 및 수신된 데이터 신호(D_S)를 기반으로 변조신호(M_S)를 출력할 수 있다.

간결한 설명을 위하여, 도 8에 표현된 구성요소 중 도 7의 구성요소와 참조번호가 동일한 구성요소에 대해서는 구체적인 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 모듈의 출력 신호의 아날로그 파형에 관한 도면이다. 도 9와 관련해 송신 모듈이란 용어는 도 3의 제 1 송신모듈(200a)과 도 4의 제 1 송신모듈(200b) 및 제 2 송신모듈(400b)을 동시에 의미함은 이해될 것이다.

도 9를 참조하면, 송신 모듈의 출력 신호는 용량성 결합 신호의 출력 구간(P1)과 유전성 결합 신호의 출력 구간(P2)을 갖는다. 도 1에서 언급한 바와 같이 용량성 결합 신호의 출력 구간(P1)의 신호의 주파수는 MHz 대역의 신호일 수 있다. 그리고, 도 2에서 언급한 바와 같이 유전성 결합 신호의 출력 구간(P2)의 신호의 주파수는 kHz 대역의 신호일 수 있다.

수학식 1을 참조하면, 신호의 파장(λ)은 신호의 전파속도(v)에 비례하고, 주파수(f)에 반비례한다. 그리고, 동일한 매질 내에서는 신호의 전파속도(v)는 동일하다.

도 9를 참조하여, 용량성 결합 신호의 출력 구간을 제 1 구간(P1)으로 정의하고, 유전성 결합 신호의 출력 구간을 제 2 구간(P2)으로 정의한다. 또한, 제 1 구간(P1)의 신호의 주파수를 제 1 주파수(f1)로 정의하고, 제 2 구간(P2)의 신호의 주파수를 제 2 주파수(f2)라고 정의한다. 또한, 제 1 구간(P1)의 파장을 제 1 파장(λ1)으로 정의하고, 제 2 구간의 파장을 제 2 파장(λ2)으로 정의한다.

제 1 구간(P1)의 파형 및 제 2 구간 (P2)의 파형이 동일한 개수로 반복된다고 가정한다. 이 경우, 제 1 구간(P1)의 신호의 주파수(f1)는 제 2 구간(P2)의 신호의 주파수(f2)보다 높은 주파수이다. 즉, 제 1 구간(P1)의 주파수(f1)는 제 2 구간(P2)의 신호의 주파수(f2)보다 높은 주파수를 갖기 때문에, 제 1 구간(P1)의 신호의 제 1 파장(λ1)은 제 2 구간(P2)의 신호의 제 2 파장(?2)보다 짧다. 따라서, 도 9와 같이, 송신모듈의 출력 신호의 제 2 구간(P2)은 제 1 구간(P1) 보다 길게 지속된다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 모듈의 출력 신호의 디지털 파형에 관한 도면이다. 도 10은 송신 모듈에서 출력되는 신호가 디지털 신호인 경우의 도면에 해당한다. 도 10을 참조하면, 본 발명인 인체 통신 시스템(100)은 통신 방식이 아날로그 방식뿐만 아니라 디지털 방식의 통신에도 적용될 수 있음을 의미한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 모듈을 보여주는 블록도이다. 수신 모듈이란 용어는 도 3의 제 1 수신모듈(300a, RX_1) 및 제 2 수신모듈(500a, RX_2)과 도 4의 제 1 수신모듈(300b, RX_1) 및 제 2 수신모듈(500b, RX_2)을 동시에 의미함은 이해될 것이다. 다만, 간결한 설명을 위하여 도 11은 도 3의 제 2 수신모듈(500a)을 기준으로 설명한다.

도 3 및 도 11을 참조하면, 제 2 수신모듈(500a)은 필터 회로(510), 포락선 검출회로(520), 듀티 사이클 검출 회로(530)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 11을 참조하면, 제 1 신호(S_1)가 채널을 통과하여 제 2 수신모듈(500a)에 수신될 때, 필터 회로(510)는 채널 통과 시 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호에 발생한 간섭 신호 또는 잡음 신호를 제거할 수 있다. 인체는 비교적 큰 물리적 길이와 높은 유전율, 그리고 전도도를 가지고 있어 공기 중에 전파되는 다양한 신호를 받아들이게 되고, 채널을 통과하며 감쇄를 겪은 제 1 신호(S_1) 외에도 주변에서 동작하는 통신기기, 전자기기, 조명기기들로부터 다양한 신호가 인체로 유기될 수 있다. 이에 따라 제 2 수신모듈(500a)을 통해 입력된 다양한 신호로부터 제 1 신호(S_1)를 선택적으로 통과시키는 필터 회로(510)가 사용될 수 있다.

포락선 검출회로(520)는 필터 회로(510)의 출력신호의 포락선 신호를 검출할 수 있다. 검출된 포락선 신호는 듀티 사이클 검출 회로(530)로 출력될 수 있다.

듀티 사이클 검출회로(530)는 검출된 포락선 신호를 수신하여 제 2 수신모듈(500a)에 수신된 제 1 신호(S_1)의 감쇄 정보를 검출할 수 있다. 즉, 듀티 사이클 검출 회로(530)는 주파수에 따른 감쇄 정도를 판단할 수 있다. 이어, 듀티 사이클 검출회로(530)는 검출된 감쇄 정보를 포함하는 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)를 제어장치(600a)로 출력할 수 있다.

듀티 사이클 검출회로(530)의 동작과정은 도 12 및 도 13을 참고하여 더 상세하게 설명된다.

도 12의 제 1 그래프(G1)는 본 발명의 실시 예에 따른 도 11의 포락선 검출회로(520)의 입력 신호의 파형에 관한 도면이고, 도 12의 제 2 그래프(G2)는 본 발명의 실시 예에 따른 도 11의 포락선 검출회로(520)의 출력 신호에 관한 도면이다. 도 12의 가로축은 시간(s)을 의미하고, 세로축은 전압(v)를 의미한다.

도 3, 도 9, 도 12를 참조하여, 도 9의 신호는 제 1 송신모듈(200a)의 출력신호인 제 1 신호(S_1)이고 도 12의 제 1 그래프(G1)에 도시된 신호가 채널 통과시 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호이고 도 12의 제 2 그래프(G2)에 도시된 신호가 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호의 포락선 신호이고, 도 9 및 도 12의 반복되는 신호의 파형이 3개인 경우라고 가정한다.

예를 들어, 제 1 송신모듈(200a)에서 출력된 제 1 신호(S_1)는 채널 통과시 제 1 구간(P1) 및 제 2 구간(P2)의 주파수에 따라 신호의 감쇄 정도가 달라지게 된다.

도 9, 도 11 및 도 12의 제 1 그래프(G1)를 참조하면, 도 9의 제 1 송신모듈(200a)의 출력 신호의 제 1 구간(P1) 및 제 2 구간(P2)의 전압의 크기는 동일할 수 있다. 그러나 도 12의 제 1 그래프(G1)의 제 1 구간(P1)의 전압의 레벨은 제 2 구간(P2)의 전압의 레벨보다 높다. 즉, 제 1 구간(P1)의 제 1 주파수(f1)를 갖는 신호의 감쇄 정도는 제 2 구간(P2)의 제 2 주파수(f2)를 갖는 신호의 감쇄 정도보다 작다.

도 12의 제 2 그래프(G2)를 참조하면, 제 1 구간(P1)의 제 1 포락선 신호(TD_1)는 하이 레벨이고, 제 2 구간(P2)의 제 2 포락선 신호(TD_2)는 로우 레벨을 갖는다. 그리고 제 1 포락선 신호(TD_1)의 지속시간과 제 2 포락선 신호(TD_2)의 지속시간의 합은 제 1 주기(T_C1)에 해당한다.

도 3 내지 도 5, 도 9, 도 11 및 도 12를 참조하면, 듀티 사이클 검출 회로(530)는 제 1 구간(P1)의 제 1 포락선 신호(TD_1)가 하이 레벨을 갖는 구간과 제 2 구간(P2)의 제 2 포락선 신호(TD_2)가 로우 레벨을 갖는 구간의 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정도를 판단할 수 있다.. 예를 들어, 듀티 사이클 검출회로(530)는 타이머(Timer), 클럭 카운터(Clock counter), PWM 디코더 등의 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

제어장치(600a)는 감쇄 정보를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100a)의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 구간(P1)의 주파수(f1)를 본 발명인 인체 통신 시스템(100a)의 동작에 적합한 주파수로 판단하고, 예시적으로 용량성 결합에 따른 통신방식을 적합한 통신 방식으로 판단할 수 있다. 또한, 제어장치(600a)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)로 출력할 수 있다.

도 12의 제 2 그래프(G2)와 같이, 제 1 구간(P1)의 신호와 제 2 구간(P2)의 신호의 감쇄 정도의 차이가 클 경우, 듀티 사이클 검출 회로(530)는 디지털 신호와 같이 하이 레벨과 로우 레벨을 구분하여 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 검출할 수 있다.

그러나, 제 1 구간(P1)의 신호와 제 2 구간(P2)의 신호의 감쇄 정도의 차이가 크지 않을 때, 비교기(미도시)는 포락선 검출 회로(520)의 출력단에 연결되어, 제 1 포락선 신호(TD_1)와 제 2 포락선 신호(TD_2)의 진폭을 이산 신호화할 수 있다. 그리고 듀티 사이클 검출 회로(530)는 비교기(미도시)에서 출력되는 이산 신호들을 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 검출할 수 있다.

도 13의 제 1 그래프(G1)는 본 발명의 실시 예에 따른 도 11의 포락선 검출회로(520)의 입력 신호의 파형에 관한 도면이고, 도 13의 제 2 그래프(G2)는 본 발명의 실시 예에 따른 도 11의 포락선 검출회로(520)의 출력 신호에 관한 도면이다. 도 13의 가로축은 시간(s)을 의미하고, 세로축은 전압(v)를 의미한다.

도 3, 도 9, 도 11 및 도 13을 참조하면, 도 9의 신호는 제 1 송신모듈(200a)의 출력신호인 제 1 신호(S_1)이고 도 13의 제 1 그래프(G1)에 도시된 신호가 채널 통과 시 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호이고 도 13의 제 2 그래프(G2)에 도시된 신호가 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호의 포락선 신호이고, 도 9 및 도 13의 반복되는 신호의 파형이 3개인 경우라고 가정한다.

예를 들어, 제 1 송신모듈(200a)에서 출력된 제 2 신호(S_1)는 채널 통과시 제 1 구간(P1) 및 제 2 구간(P2)의 주파수에 따라 신호의 감쇄 정도가 달라지게 된다.

도 9, 도 11 및 도 13의 제 1 그래프(G1)를 참조하면, 도 9의 제 1 송신모듈(200a)의 출력 신호의 제 1 구간(P1) 및 제 2 구간(P2)의 전압의 크기는 동일할 수 있다. 그러나 도 13의 제 1 그래프(G1)의 제 1 구간(P1)의 전압의 레벨은 제 2 구간(P2)의 전압의 레벨보다 낮다. 즉, 제 1 구간(P1)의 제 1 주파수(f1)를 갖는 신호의 감쇄 정도는 제 2 구간(P2)의 제 2 주파수(f2)를 갖는 신호의 감쇄 정도보다 크다.

도 13의 제 2 그래프(G2)를 참조하면, 제 1 구간(P1)의 제 1 포락선 신호(TD_1)는 로우 레벨이고, 제 2 구간(P2)의 제 2 포락선 신호(TD_2)는 하이 레벨을 갖는다. 그리고 제 1 포락선 신호(TD_1)의 지속시간과 제 2 포락선 신호(TD_2)의 지속시간의 합은 제 2 주기(T_C2)에 해당한다.

도 3 내지 도 5, 도 9, 도 11 및 도 13을 참조하면, 듀티 사이클 검출 회로(530)는 제 1 구간(P1)의 제 1 포락선 신호(TD_1)가 로우 레벨을 갖는 구간과 제 2 구간(P2)의 제 2 포락선 신호(TD_2)가 하이 레벨을 갖는 구간의 듀티 비에 관한 정보를 연산할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(130a)는 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정도를 판단할 수 있다.

제어장치(600a)는 감쇄 정보를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100a)의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 2 구간(P2)의 주파수(f2)를 본 발명인 인체 통신 시스템(100a)의 동작에 적합한 주파수로 판단하고, 예시적으로 유전성 결합에 따른 통신방식을 적합한 통신 방식으로 판단할 수 있다. 또한, 제어장치(600a)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 제 1 송신 제어신호(CTR_T2)로 출력할 수 있다.

도 13의 제 2 그래프(G2)와 같이, 제 1 구간(P1)의 신호와 제 2 구간(P2)의 신호의 감쇄 정도의 차이가 클 경우, 포락선 검출 회로(320)는 디지털 신호와 같이 하이 레벨과 로우 레벨을 구분하여 듀티비를 검출할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단 방향 인체 통신 시스템(100a)의 통신 방법에 관한 순서도이다.

도 3, 도 9, 도 11 및 도 14를 참조하면, S110 단계에서, 제 1 송신 모듈(200a)은 데이터 신호(D_S)를 수신하고, 도 9와 같이 제 1 구간(P1)에서 제 1 주파수(f1)를 갖고 제 2 구간(P2)에서 제 2 주파수(f2)를 갖고, 같은 전압 레벨을 갖는 제 1 신호(S_1)를 제 2 수신모듈(500a)로 출력할 수 있다.

S120 단계에서, 제 2 수신 모듈(500a)는 채널 통과 시 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호의 포락선 신호를 검출할 수 있다. 이어, 제 2 수신 모듈(500a)은 검출된 포락선 신호를 기반으로 듀티비에 관한 정보를 연산할 수 있다. 이어 제 2 수신 모듈(500a)은 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)로 하여 제 2 제어장치(600a)로 출력할 수 있다. 또한, 제 2 수신 모듈(500a)은 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호를 기반으로 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)는 데이터 신호(D_S)에 대응된 신호일 수 있다.

S130 단계에서, 제어장치(600a)는 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100a)의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 판단할 수 있다. 그리고, 제어장치(600a)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)로 출력할 수 있다. 그리고, 제어장치(600a)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 반송파 데이터(D_C)로 출력할 수 있다. 또한, 제어장치(600a)는 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 기반으로 출력 신호(Output Data)를 외부 장치(미도시)로 출력할 수 있다.

S140 단계에서, 제 2 송신 모듈(700a)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T2)에 따라 판단된 반송파에 적합한 통신 방식을 이용하여 반송파 데이터(D_C)를 제 2 신호(S_2)로 하여 제 1 수신모듈(300a)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 반송파 데이터(D_C)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 포함할 수있다. 결국, 슬레이브 장치(120a) 내에서 판단된 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보가 S140 단계를 거치면서 마스터 장치(110a)에 전달될 수 있다. 이후, 마스터 장치(110a) 및 슬레이브 장치(120a)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 이용해 통신을 수행한다.

예시적으로, 도 14과 같은 인체 통신 시스템(100a)의 통신방법은 통신 채널의 변화가 적은 패시브 채널(Passive channel)에 적합할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 양 방향 인체 통신 시스템(100b)의 제 1 동작 모드 의 통신 방법에 관한 순서도이다.

도 4, 도 9, 도 11 및 도 15를 참조하면, S210 단계에서, 제 1 송신 모듈(200b)은 제 1 데이터 신호(D_1)를 수신하고, 도 9와 같이 제 1 구간(P1)에서 제 1 주파수(f1)를 갖고 제 2 구간(P2)에서 제 2 주파수(f2)를 갖고, 같은 전압 레벨을 갖는 제 1 신호(S_1)를 제 2 수신 모듈(500b)로 출력할 수 있다.

S220 단계에서, 제 2 수신모듈(500b)은 채널 통과시 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호의 포락선 신호를 검출할 수 있다. 이어, 제 2 수신 모듈(500b)은 검출된 포락선 신호를 기반으로 듀티비에 관한 정보를 연산할 수 있다. 이어, 제 2 수신모듈(500b)은 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)로 하여 제 2 제어장치(600b)로 출력할 수 있다. 또한, 제 2 수신 모듈(500b)은 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호를 기반으로 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)는 제 1 데이터 신호(D_S)에 대응된 신호일 수 있다.

S230 단계에서, 제 2 제어장치(600b)는 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100b)의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 판단할 수 있다. 그리고, 제어장치(600b)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)로 출력할 수 있다. 또한, 제어장치(600b)는 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 기반으로 제 1 출력 신호(Output Data1)를 제 2 외부 장치(미도시)로 출력할 수 있다. 그리고, 제어장치(600b)는 제 2 외부 장치(미도시)로부터 수신된 제 2 입력신호(Input Data2)를 기반으로 생성된 제 2 데이터 신호(D_2)를 제 2 송신모듈(700b)로 출력할 수 있다. 제 2 데이터 신호(D_2)는 제 1 신호(S_1)로부터 얻은 인체통신에 적합한 주파수 및 전송 방식에 대한 정보를 포함할 수 있다.

S240 단계에서, 제 1 송신 모듈(200b)은 제 2 데이터 신호(D_2)를 수신하고, 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)에 따라 판단된 반송파에 적합한 통신 방식을 이용하여 제 2 신호(S_2)를 제 1 수신 모듈(300b)로 출력할 수 있다.

S250 단계에서, 제 1 수신모듈(300b)은 채널 통과시 제 2 신호(S_2)의 감쇄된 신호의 포락선 신호를 검출할 수 있다. 이어, 제 1 수신 모듈(300b)은 검출된 포락선 신호를 기반으로 듀티비에 관한 정보를 연산할 수 있다. 이어, 제 1 수신모듈(300b)은 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)로 하여 제 1 제어장치(400b)로 출력할 수 있다. 또한, 제 1 수신 모듈(300b)은 제 2 신호(S_2)의 감쇄된 신호를 기반으로 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)는 제 2 데이터 신호(D_2)에 대응된 신호일 수 있다.

S260 단계에서, 제어장치(400b)는 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100b)의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 판단할 수 있다. 그리고, 제어장치(400b)는 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)로 출력할 수 있다. 또한, 제어장치(400b)는 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)를 기반으로 제 2 출력 신호(Output Data2)를 제 1 외부 장치(미도시)로 출력할 수 있다. 그리고, 제어장치(400b)는 제 1 외부 장치(미도시)로부터 수신된 제 1 입력신호(Input Data1)를 기반으로 제 1 데이터 신호(D_1)를 제 1 송신모듈(200b)로 출력할 수 있다.

S270 단계에서 제 1 송신 모듈(200b)은 제 1 송신 제어신호(CTR_T1)에 따라 판단된 반송파에 적합한 통신 방식을 이용하여 제 1 데이터 신호(D_1)를 제 2 수신모듈(500b)로 출력할 수 있다. 결국, 본 발명에 따른 양 방향 인체 통신 시스템(110b)은 마스터 장치(110b) 및 슬레이브 장치(120b) 내에서 판단된 본 발명의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 이용해 통신을 수행할 수 있다.

예시적으로, 도 15와 같은 양 방향 인체 통신 시스템(100b)의 통신 방법은 통신 채널의 변화가 적은 패시브 채널(Passive channel)인 경우에 적합할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 양 방향 인체 통신 시스템(100b)의 제 2 동작모드의 통신 방법에 관한 순서도이다.

도 4, 도 9, 도 11 및 도 16을 참조하면, S310 단계에서, 제 1 송신 모듈(200b)은 도 9와 같이 제 1 구간(P1)에서 제 1 주파수(f1)를 갖고 제 2 구간(P2)에서 제 2 주파수(f2)를 갖고, 같은 전압 레벨을 갖는 제 1 신호(S_1)를 제 2 수신 모듈(500b)로 출력할 수 있다.

S320 단계에서, 제 2 수신모듈(500b)은 채널 통과 시 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호의 포락선 신호를 검출할 수 있다. 이어, 제 2 수신 모듈(500b)은 검출된 포락선 신호를 기반으로 듀티비에 관한 정보를 연산할 수 있다. 이어, 제 2 수신모듈(500b)은 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)로 하여 제 2 제어장치(600b)로 출력할 수 있다. 또한, 제 2 수신 모듈(500b)은 제 1 신호(S_1)의 감쇄된 신호를 기반으로 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)는 제 1 데이터 신호(D_1)에 대응된 신호일 수 있다.

S330 단계에서, 제 2 제어장치(600b)는 제 2 수신 제어신호(CTR_R2)를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100b)의 동작에 적합한 주파수 및 통신 방식을 판단할 수 있다. 그리고, 제어장치(600b)는 제 2 송신모듈(700b)에서 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호와 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴이 출력되도록 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)를 출력할 수 있다. 그리고, 제어장치(600b)는 제 2 입력신호(Input Data2)를 기반으로 생성된 제 2 데이터 신호(D_2)에 제 2 제어장치(600b)에서 판단된 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 포함시켜 제 2 송신모듈(700b)로 출력할 수 있다.

또한, 제어장치(600b)는 제 2 수신 데이터 신호(RX_D2)를 기반으로 제 1 출력 신호(Output Data1)를 제 2 외부 장치(미도시)로 출력할 수 있다.

S340 단계에서, 제 2 송신 모듈(700b)은 제 2 송신 제어신호(CTR_T2)에 따라 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호와 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴이 출력되도록 제 2 신호(S_2)를 제 1 수신 모듈(300b)로 출력할 수 있다. 이 경우 제 2 신호(S_2)는 제 2 데이터 신호(D_2)뿐만 아니라 제 2 제어장치(600b)에서 판단된 반송파의 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 포함할 수 있다.

S350 단계에서, 제 1 수신모듈(300b)은 채널 통과시 제 2 신호(S_2)의 감쇄된 신호의 포락선 신호를 검출할 수 있다. 이어, 제 1 수신 모듈(300b)은 검출된 포락선 신호를 기반으로 듀티비에 관한 정보를 연산할 수 있다. 이어, 제 1 수신모듈(300b)은 듀티비에 관한 정보를 기반으로 주파수에 따른 감쇄 정보를 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)로 하여 제 1 제어장치(400b)로 출력할 수 있다. 이 경우 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)는 제 1 수신모듈(300b)에서 검출된 감쇄 정보뿐만 아니라 제 2 제어장치(600b)에서 판단된 반송파의 주파수 및 통신 방식에 관한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 제 1 수신 모듈(300b)은 제 2 신호(S_2)의 감쇄된 신호를 기반으로 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 수신 데이터 신호(RX_D1)는 제 2 데이터 신호(D_2)에 대응된 신호일 수 있다.

S360 단계에서, 제 1 제어장치(400b)는 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)를 기반으로 본 발명인 인체 통신 시스템(100b)의 동작에 적합한 반송파의 주파수 및 통신 방식을 판단할 수 있다.

S370 단계에서, 제 1 제어장치(400b)는 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)에 따라 판단된 반송파의 주파수 및 통식 방식에 관한 정보와 제 1 수신 제어신호(CTR_R1)에 포함된 제 2 제어장치(600b)에서 판단된 주파수 및 통신 방식에 관한 정보가 일치하는지 여부를 판단할 수 있다.

두 개의 정보가 일치하지 않는 경우, 인체 통신 시스템(110b)은 S310 단계를 다시 수행할 수 있다.

판단된 반송파가 일치하는 경우, 인체 통신 시스템(110b)은 S380 단계를 수행한다. 즉, 마스터에서 슬레이브로의 통신을 하향 링크(downlink)라고 하고, 슬레이브에서 마스터로의 통신을 상향 링크(uplink)라고 할 때, 도 16에서와 같이 하향 링크와 상향 링크에 사용되는 반송파 대역이 일치하도록 설정하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라, S310부터 S360까지의 과정을 진행하여 하향 링크와 상향 링크에 적합한 반송파 혹은 전송 방식을 찾고, S380을 바로 적용할 수도 있다.

S380 단계에서, 인체 통신 시스템(100b)의 마스터 장치(110b) 및 슬레이브 장치(120b)는 판단된 반송파에 적합한 통신 방식을 이용하여 제 1 신호(S_1) 및 제 2 신호(S_2)를 출력할 수 있다.

예를 들어, 도 15과 같은 인체 통신 시스템(100b)의 통신 방법은 통신 채널의 변화가 큰 엑티브 채널(Active channel)인 경우에 적합할 수 있다.

도 17은 본 발명의 적용 예들 중에서 하나의 적용 예를 보여주는 도면이다.

도 17은 인체에 부착된 인체 통신 시스템의 개략적인 모습(1000)을 나타낸 것이다.

예시적으로, 제 1 외부 장치는 핸드폰, 제 2 외부 장치를 노트북이라고 가정한다. 이 경우, 도 17에서 보이는 바와 같이 제 1 외부 장치인 핸드폰의 화면에 관련 된 정보가 마스터 장치(1100)로 전송된다. 그리고, 마스터 장치(1100)와 슬레이브 장치(1200)는 인체에 부착되어 인체를 매질로 한 통신을 수행하게 된다. 그리고, 슬레이브 장치(1200)는 수신된 정보를 제 2 외부 장치인 노트북으로 전송할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100a: 단 방향 인체 통신 시스템 100b: 양 방향 인체 통신 시스템
200a: 제 1 송신모듈 300a: 제 2 수신모듈
400a: 제 1 제어장치 500a: 제 2 수신모듈
600a: 제 2 제어장치 700a: 제 2 송신모듈
210: 국부 발진기 220: 스위칭 회로
230: 변조 신호 생성회로 240: 구동기 회로
250: 신호인가전극 260: 외부 커플링 전극
270: 접촉접지전극 231: 분주기
232: 모듈레이터 510: 필터회로
520: 포락선 검출회로 530: 듀티 사이클 검출회로

Claims (17)

1. 제 1 반송파의 파형과 제 2 반송파의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 신호 및 제 1 데이터 신호를 기반으로 제 1 신호를 출력하는 마스터 장치; 및
   상기 제 1 신호를 수신하여 상기 제 1 반송파 및 상기 제 2 반송파 중에서 감쇄 정도가 작은 반송파를 판단하고, 상기 판단된 반송파 및 제 2 데이터 신호를 기반으로 제 2 신호를 출력하는 슬레이브 장치를 포함하는 인체 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 반송파의 주파수는 상기 제 2 반송파의 주파수보다 높은 주파수인 인체 통신 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스터 장치는,
   제 1 송신 제어신호에 따라 상기 제 1 반송파의 파형과 상기 제 2 반송파의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 신호 및 상기 제 1 데이터 신호를 기반으로 상기 제 1 신호를 출력하는 제 1 송신모듈;
   상기 제 2 신호를 수신하여 제 1 수신 제어신호 및 제 1 수신 데이터 신호를 출력하는 제 1 수신모듈; 및
   상기 제 1 수신 제어신호를 기반으로 상기 감쇄 정도가 작은 반송파를 판단하는 제 1 제어 장치를 포함하는 인체 통신 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 제어 장치는,
   판단된 반송파를 기반으로 상기 제 1 신호가 출력되도록 상기 제 1 송신 제어신호를 조절하는 인체 통신 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 제어 장치는
   제 1 입력 신호를 기반으로 상기 제 1 데이터 신호를 출력하고,
   상기 제 1 수신 데이터 신호를 기반으로 제 1 출력 신호를 출력하는 인체 통신 시스템.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 송신모듈은,
   고주파수를 갖는 반송파를 출력하는 국부 발진기;
   상기 제 1 송신 제어신호에 따라 상기 제 1 송신모듈의 접지가 연결되는 출력전극들을 선택하는 스위칭 회로;
   상기 제 1 송신 제어신호 및 상기 제 1 데이터 신호에 따라 변조신호를 출력하는 변조 신호 생성회로;
   상기 변조신호를 통신에 적합한 전력 레벨을 갖도록 증폭하여 출력하는 구동기 회로;
   인체에 부착되도록 구성되고, 상기 증폭된 변조신호를 인체 내부로 전달하는 신호인가전극을 포함하고,
   상기 출력전극들은 상기 인체에 부착되도록 구성되는 접촉접지전극 및 기준접지와 연결되도록 구성되는 외부 커플링 전극을 포함하는 인체 통신 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 변조 신호 생성회로는,
   상기 제 1 송신 제어신호에 따라 상기 반송파를 그대로 출력하거나, 상기 반송파의 주파수를 낮춰서 출력하는 분주기; 및
   상기 분주기의 출력신호와 상기 제 1 데이터 신호를 기반으로 상기 변조 신호를 출력하는 모듈레이터를 포함하는 인체 통신 시스템.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 수신모듈은,
   상기 수신된 제 2 신호에 발생한 잡음 신호를 제거하는 필터회로;
   상기 수신된 제 2 신호의 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출회로; 및
   상기 수신된 제 2 신호의 포락선 신호에 따라 주파수에 따른 감쇄 정보를 검출하여, 상기 검출된 감쇄 정보를 상기 제 1 수신 제어신호로 출력하는 감쇄 검출회로를 포함하는 인체 통신 시스템.
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 슬레이브 장치는,
   제 2 송신 제어신호에 따라 상기 제 2 신호를 출력하는 제 2 송신모듈;
   상기 제 1 신호를 수신하여 제 2 수신 제어신호 및 제 2 수신 데이터 신호를 출력하는 제 2 수신모듈; 및
   상기 제 2 수신 제어신호를 기반으로 상기 제 1 반송파 및 상기 제 2 반송파 중에서 감쇄 정도가 작은 반송파를 판단하는 제 2 제어 장치를 포함하는 인체 통신 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 장치는,
    제 2 입력 신호를 기반으로 상기 제 2 데이터 신호를 출력하고,
    상기 제 2 수신 데이터 신호를 기반으로 제 2 출력 신호를 출력하는 인체 통신 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 장치는,
    상기 제 1 반송파 파형과 상기 제 2 반송파의 파형이 반복되는 패턴을 갖는 신호를 기반으로 상기 제 2 신호가 출력되도록 상기 제 2 송신 제어신호를 조절하고,
    상기 제 2 수신 제어신호를 통해 판단된 감쇄 정보를 상기 제 2 데이터 신호에 포함시켜 출력하는 인체 통신 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 송신모듈은, 상기 제 2 데이터 신호 및 상기 제 2 송신 제어신호를 기반으로 상기 제 2 신호를 출력하는 인체 통신 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 수신모듈은,
    상기 제 2 신호를 기반으로 제 1 수신 데이터 신호 및 제 1 수신 제어신호를 출력하고,
    상기 제 1 수신 제어신호는 상기 제 2 제어 장치를 통해 판단된 감쇄 정보 및 상기 제 1 수신모듈에서 검출된 상기 제 2 신호의 주파수에 따른 감쇄 정보를 포함하는 인체 통신 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 장치는,
    상기 제 1 수신 제어신호를 수신하여, 상기 제 2 제어 장치에서 판단된 감쇄 정보 및 상기 제 1 수신모듈에서 검출된 상기 제 2 신호의 주파수에 따른 감쇄 정보를 비교하여,
    판단된 비교 결과가 일치하는 경우, 감쇄 정도가 작은 반송파를 기반으로 상기 제 1 신호가 출력되도록 상기 제 1 송신 제어신호를 통해 조절하는 인체 통신 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,
    감쇄 정도가 작은 반송파를 기반으로 생성된 상기 제 1 신호된 경우, 상기 제 2 제어 장치는 상기 감쇄 정도가 작은 반송파를 기반으로 상기 제 2 신호가 출력되도록 제 2 송신 제어신호를 통해 조절하는 인체 통신 시스템.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 장치는,
    상기 판단된 비교 결과가 불일치하는 경우, 상기 제 1 신호가 상기 제 1 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형과 상기 제 2 반송파를 기반으로 생성된 신호의 파형이 반복되는 패턴을 갖도록 상기 제 1 송신 제어신호를 조절하는 인체 통신 시스템.
17. 삭제

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