低功耗自适应极简人体通信收发机

基本信息
批准号:61471011
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:汪波
学科分类:
依托单位:北京大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:沈劲鹏,林科,王超勋,候佳力,王墨,邵海滨,陈晨,黄枫,高方
关键词:
低功耗锁相环人体通信收发机
结项摘要

The bio-medical signals such as ECG and EEG, once collected by the human body health monitoring system, can be transmitted via the human body to the wearable mobile devices, such as smart watch. This is considered as convenient and secure communication method without wire and antenna, and has become one of the IEEE body area network standard. The keys of designing this human body transceiver are, however, to tackle the issues of long-time continuous work, the compactivity of the individual human difference, and the minuature of the circuit. Hence, this proposal is to study an ultra-low power, ultra-simple, fully integrated transceiver with good universality used for human body communication. First, we study the properties of the human body channel, and determine the best frequency band for the human body communication. Then, we study the PLL-based transceiver, and build a multi-mode communication mechanism including both transmitter and receiver. Using only one PLL circuit, and quickly switching between the modes of modulation, demodulation and calibration, this method allows for the realization of multi-function of the signal transmission / signal reception and clock calibration. As a result the compact circuit structure and low power targets can be achieved. Also we will study the on-chip integrated negative-feedback oscillator, build the auto-compensation mechanism of the frequency, so as to remove the huge off-chip crystal device and to obtain the higher integration. Finally, we study the method to remove the individual difference, and propose an active non-coherent method to detect the human body impedance, and a method of digital adjustment of the circuit gain, so as to reduce the signal distortion.

人体健康监测所采集到的心电脑电等体征信号,以身体为媒介传输到随身穿戴的便携设备如智能手表上,是无导线、无天线、零束缚的安全通信方式,已成为IEEE BAN体域网的通信标准之一。实现这种人体通信收发机的关键是解决长时间工作、兼容个体差异以及电路微型化的问题。由此,本项目拟研究一种超低功耗、电路形态极简、人体阻抗通用性好、全集成的人体通信收发机电路。首先研究人体信道特性,确定人体通信的最佳频段。然后研究基于锁相环的极简收发机电路,建立收发一体的多模通信方式,仅靠一套锁相环电路分别工作在调制、解调、校准等模式并快速切换,实现信号接收、发送和频率校准的三合一复用,达到精简电路和超低功耗目的;同时研究片上集成负反馈振荡器,建立时钟频率自补偿机制,以省去臃肿的片外晶振元件、提高集成度。最后,研究消除人体差异的方法,提出人体阻抗的非相干有源探测和数字增益调节方法,以适应个体差异、减小信号失真度。

项目摘要

本项目研究的人体通信收发机具有低功耗、电路结构简单等优点,特别适合于便携移动设备间的通信。我们提出一种基于锁相环电路实现的人体通信收发机电路,通过人体试验确定了合适的人体信道最佳频段为40MHz,建立了人体通信信道模型。在此基础上设计了收发一体的锁相环电路,可工作在调制、解调、校准等模式并快速切换,实现信号接收、发送和频率校准的三合一复用。锁相环电路包括鉴频鉴相器、压控振荡器、分频器、电荷泵等电路。芯片流片后测试可实现数据收发功能,数据率达到5Mbps,满足目标要求。为了进一步提高集成度,减小电路尺寸,我们还研究并设计了在芯片上集成时钟电路,我们提出一种正负温度系数抵消的方法,用环形振荡器实现了较好的温度特性,且芯片面积仅0.08平方毫米。此外我们研究并设计了人体阻抗检测电路,采用二级放大方式,电路具有稳定的输出电流,输出阻抗达到了1M欧姆。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于LASSO-SVMR模型城市生活需水量的预测

基于LASSO-SVMR模型城市生活需水量的预测

DOI:10.19679/j.cnki.cjjsjj.2019.0538
发表时间:2019
2

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
3

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
4

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

DOI:
发表时间:2016
5

基于相似日理论和CSO-WGPR的短期光伏发电功率预测

基于相似日理论和CSO-WGPR的短期光伏发电功率预测

DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20201778
发表时间:2021

汪波的其他基金

批准号:61702099
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100736
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601446
批准年份:2016
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603246
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51878571
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:31171594
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21272290
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31671736
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51378434
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11401206
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800696
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51907028
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11771137
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51578456
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11341002
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目

相似国自然基金

1

基于集群OFDM的低功耗电力线通信收发端设计

批准号:61301149
批准年份:2013
负责人:全智
学科分类:F0103
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

低功耗射频收发技术研究

批准号:61474021
批准年份:2014
负责人:李智群
学科分类:F0402
资助金额:71.00
项目类别:面上项目
3

移动通信手持机人体周围电磁场分布的研究

批准号:69571001
批准年份:1995
负责人:张林昌
学科分类:F0124
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
4

超低功耗射频收发系统理论及电路实现研究

批准号:61176031
批准年份:2011
负责人:吴建辉
学科分类:F0402
资助金额:68.00
项目类别:面上项目