Skin-MIMO: 基于人体皮肤振动的MIMO通信
网络与互联网体系结构
2020-02-03 v1 信号处理
摘要
我们探索通过人体皮肤上的振动实现多输入多输出(MIMO)通信的可行性。使用现成的马达和压电换能器分别作为振动发射器和接收器,我们搭建了一个2x2 MIMO测试床来收集和分析来自真实受试者的振动信号。我们的分析表明,在一对发射器和接收器之间存在多个独立的振动信道,证实了MIMO的可行性。遗憾的是,机械马达的缓慢斜坡上升和快速变化的皮肤信道使得传统的基于信道探测的信道状态信息(CSI)获取变得不切实际,而后者对于实现MIMO容量增益至关重要。为解决此问题,我们提出Skin-MIMO,一种基于深度学习的CSI获取技术,完全基于发射端的惯性传感器(加速度计和陀螺仪)测量来准确预测CSI,从而免除了信道探测的需要。基于实验振动数据,我们表明Skin-MIMO相比单输入单输出(SISO)或无开环MIMO(均无法获取CSI)可将MIMO容量提升2.3倍。一个令人惊讶的发现是,测量角速度的陀螺仪在预测皮肤振动方面优于测量线性加速度且在前人针对固体对象振动通信研究中被广泛使用的加速度计。
引用
@article{arxiv.2001.11574,
title = {Skin-MIMO: Vibration-based MIMO Communication over Human Skin},
author = {Dong Ma and Yuezhong Wu and Ming Ding and Mahbub Hassan and Wen Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.11574},
year = {2020}
}