体谐振人体通信

人类与人工智能赋能、电池驱动的微型电子设备之间的无缝交互，正以指数级速度变革可穿戴技术产业，并围绕人体形成用于分布式计算的拟人化人工神经系统，这要求高速率、低功耗的连接。若通过基于射频（RF）的无线通信技术进行互联，因其辐射特性，在非视距场景下会遭受来自人体的显著吸收损耗，且功耗较高（超过数十毫瓦）。尽管电准静态人体通信（EQS HBC）作为一种有前景的替代方案，凭借其非辐射特性实现了能效百倍提升（低于10 pJ/bit）和更好的信号约束，但它存在中等程度的路径损耗（60-70 dB）和有限的数据速率（低于20 Mbps），使其不太适用于需要快速连接的应用，如高清音视频流、基于AR-VR的产品、与可穿戴AI设备的分布式计算。因此，为满足可穿戴设备间数百Mbps能效连接的需求，我们提出了体谐振（BR）HBC，它工作在近中间场，利用身体信道的类传输线行为，使信道容量提升30倍。我们的工作为可穿戴设备的无线通信系统提供了新思路，与EQS HBC相比，在体表信道（全身覆盖区域）通信中，有潜力将信道增益提高20 dB，带宽提升10倍。通过实验演示BR HBC，我们展示了低损耗（40-50 dB）和宽带（数百MHz）的身体信道，其泄漏比辐射无线通信低10倍，因此，可以彻底改变从医疗保健、国防到消费电子等多个可穿戴应用领域的无线通信系统设计。