用于捕捉 EQS 电容式人体通信信道可变性的高级生物物理模型

人体通信（HBC）已成为传统射频（RF）无线体域网（WBAN）技术的一种有前景的替代方案。这本质上是因为与 RF 对应方案相比，HBC 提供了宽带通信信道，且由于人体辐射更低，在物理层具有增强的信号安全性。在 EQS-HBC 更频繁地用于 WBAN 消费和医疗应用之前，需要深入理解决定信道损耗可变性的机制及相关的生物物理模型。将人体表征为通信信道的生物物理模型在文献中长期缺失。近期进展展示了捕捉人体上固定发射机和接收机位置处信道响应的模型。这些生物物理模型未捕捉设备相对于人体不同位置时的 HBC 信道可变性。在本研究中，我们详细分析了电容式 HBC 信道在电准静态（EQS）域中的路径损耗变化。研究了信道损耗可变性的成因，即：设备间耦合以及由于人体阴影效应引起的边缘场效应。基于 FEM 的仿真结果用于分析人体在不同设备位置和尺寸下的信道响应，并进一步通过测量结果验证以确认所开发的生物物理模型。利用该生物物理模型，我们推导了电容式 HBC 信道中路径损耗的闭式方程，并将其作为设备几何特性和相对于人体位置的函数进行分析，这将有助于为未来的 EQS-HBC WBAN 设计铺平道路。