电准静态人体通信的生物物理建模、表征与优化
新兴技术
2018-05-15 v1 人机交互
摘要
人体通信(HBC)已成为无线电波通信的替代方案,用于连接人体内部、表面及周围低功耗微型化可穿戴与植入式设备,其以人体作为通信信道。先前对人体体信道进行表征的研究报告了差异巨大的信道响应,其中大部分归因于测量装置的变化。这呼吁建立一个统一的 HBC 生物物理模型,并辅以深入分析以及对激励、端接模态对 HBC 测量影响的理解。本文对高达 1MHz 频率的人体体信道进行表征,以评估其作为宽带通信介质的性能。我们建立了 HBC 的集总生物物理模型,并通过实验验证为该领域先前研究中发现的一些关键差异提供了洞见。使用示波器和微型化可穿戴原型均进行了电压损耗测量,以捕获非共地的影响。结果表明,信道损耗强烈依赖于接收端的端接阻抗,在不同端接下示波器测量的平均损耗有高达 4dB 的变化,且相较于示波器测量,可穿戴原型额外带来 9dB 的信道损耗。采用容性端接测得的信道响应降低了低频损耗,并使传输函数在低至 13 KHz 时仍保持平坦,从而确立了人体作为宽带通信信道。对测量结果和仿真模型的分析表明:(1) 高阻抗、(2) 容性端接应用于接收端,以在低频下对 HBC 信道进行精确的电压模损耗测量。
引用
@article{arxiv.1805.05200,
title = {BioPhysical Modeling, Characterization and Optimization of Electro-Quasistatic Human Body Communication},
author = {Shovan Maity and Mingxuan He and Mayukh Nath and Debayan Das and Baibhab Chatterjee and Shreyas Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.05200},
year = {2018}
}