【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线体域网中的人体通信领域，具体涉及一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法。
技术介绍
1、人体通信意味着通过利用具有导电性的人体作为通信信道在连接到人体的设备之间传输信号的技术。人体通信技术利用人体作为信息的传输通道，其可行性是建立在人体组织的导电能力基础之上，与人体生物组织的电学特性息息相关。有关研究表明人体生物组织的导电能力随着信号频率的增加而上升，但是频率提高时，信号的波长会变短，当波长接近人身高时，人体会作为射频天线发射电磁波，造成信号耗散。因此，现有的研究中规定了21mhz为人体通信的最佳信号频率。基于人体通信系统的框架，现有的研究分为电场耦合和波导耦合两种耦合机制，电场耦合是以人体电极和地的电场效应形成电容来确立通信的信号回路，而波导耦合是在人体上两个电极之间进行一个微弱的电流信号交流形成通信回路。
2、北京大学在2018年申请公开了一种基于锁相环的收发机及通信系统，其中收发机包括发射机和接收机；发射机包括调制电路，用于实现对输入信号的移频键控调制；接收机包括信号放大电路和迟滞比较器，用于解调输入的调制信号；发射机和接收机共用电荷泵锁相环。该项申请表明该收发机系统可用于人体通信领域，收发机由于实现了发射机和接收机部分电路的复用，可以极大地降低功耗，满足人体通信应用的要求，同时有利于缩小产品体积，降低制造成本。
3、此外，以人体为通信信号回路的大部分研究中主要应用了两种调制解调方式，移频键控调制解调和通断键控调制解调。由于人体通信信号的频率特性，基带信号可直接搬移到载波频率中
4、由于人体信道的多变性和复杂性，且人体最佳传输频率只有21mhz，所以在人体信道中进行信号的传输时应当尽可能地保证信号频率的准确性和稳定性，同时还得满足人体通信设备的低功耗和便捷性。现有的人体通信系统中的调制解调方案通过改变信号频率调制基带信号，无法满足人体通信信号频率稳定，且抗干扰性能效果差。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，保证人体通信系统中信号的准确性和稳定性，本专利技术提出了一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，包括以下步骤：
2、s1.调制：
3、s11.将单极性基带信号转变为双极性基带信号；
4、s12.将双极性基带信号输入成型滤波器进行频谱压缩，得到滤波信号；
5、s13.采用波形振荡器产生频率为21mhz的正弦载波，通过乘法器将正弦载波与滤波信号相乘得到调制信号；
6、s2.将调制信号输入人体信道进行传输；
7、s3.解调：
8、s31.采用数字化costas载波同步环路输出正弦还原载波；
9、s32.提取正弦还原载波与调制信号的误差信号，将误差信号输入数字化costas载波同步环路，输出调整频率后的正弦还原载波并重新执行步骤s32，直到正弦还原载波频率与调制信号中的正弦载波频率相同；
10、s33.采用步骤s32得到的正弦还原载波对调制信号进行解调，提取出基带信号。
11、进一步的，数字化costas载波同步环路包括波形振荡器和环路滤波器。
12、进一步的，采用数字化costas载波同步环路控制还原载波频率的过程包括：
13、s311.接收到调制信号时，波形振荡器同步输出正弦还原载波和余弦还原载波；
14、s312.将正弦还原载波与调制信号通过乘法器得到第一调制信号，将第一调制信号输入匹配滤波器得到第一滤波信号；将余弦还原载波与调制信号通过乘法器得到第二调制信号，将第二调制信号输入通过匹配滤波器得到第二滤波信号；
15、s313.将第一滤波信号与第二滤波信号通过乘法器得到误差信号，将误差信号输入环路滤波器；
16、s314.将环路滤波器的输出信号输入波形振荡器，输出调整频率后的正弦还原载波和余弦还原载波，并返回步骤s312；直到正弦还原载波频率与调制信号中的正弦载波频率相同。
17、进一步的，所述匹配滤波器为平方根升余弦滤波器。
18、进一步的，环路滤波器的处理过程为：
19、s321.将输入信号通过第一乘法器与系数c1相乘得到第一信号；
20、s322.将输入信号通过第二乘法器与系数c2相乘得到第二信号，将第二信号通过积分器得到处理信号；
21、s323.将第一信号与处理信号通过加法器，得到输出信号。
22、进一步的，步骤s11采用反相器和加法器，将单极性基带信号转变为双极性基带信号。
23、进一步的，所述成型滤波器为平方根升余弦滤波器。
24、本专利技术的有益效果：
25、本专利技术的移相键控调制解调方式对比现有的移频键控和通断键控调制解调方式，保证了信号频率的稳定，不会随着载波频率改变而波动，而且抗干扰性能和抗噪声性能得到了改善和提升，保证了信号在人体传输时的准确性和稳定性，降低了信号传输的误码率，减小了载波信号频率的占用带宽，且相位变化可以作为定时信息来同步发射机和接收机的时钟，并对传输速率起到加倍的作用。
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1.一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，数字化Costas载波同步环路包括波形振荡器和环路滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，采用数字化Costas载波同步环路控制还原载波频率的过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，所述匹配滤波器为平方根升余弦滤波器。
5.根据权利要求2所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，环路滤波器的处理过程为：
6.根据权利要求1所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，步骤S11采用反相器和加法器，将单极性基带信号转变为双极性基带信号。
7.根据权利要求1所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，所述成型滤波器为平方根升余弦滤波器。
【技术特征摘要】
1.一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，数字化costas载波同步环路包括波形振荡器和环路滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法，其特征在于，采用数字化costas载波同步环路控制还原载波频率的过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种用于人体通信系统的相移键控调制解调方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁宁，杨韬，张中，喻依虎，谭肖华，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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