2.5~6.0 GHz信号的体内植入式信道特性分析及建模
韦保林* 岳宏卫 周茜 韦雪明 徐卫林 段吉海
桂林电子科技大学信息与通信学院 桂林 541004
Analysis and Modeling of 2.5~6.0 GHz Signal Propagation Channel for Human Body Implant
Wei Bao-lin Yue Hong-wei Zhou Qian Wei Xue-ming Xu Wei-lin Duan Ji-hai
School of Information and Communication, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
摘要 该文采用基于有限积分法(FIT)的3D电磁(EM)仿真工具以及源于男性活体CT及MRI切片图像构建的3维人体电磁模型，分析研究2.5~6.0 GHz电磁波在人体内的路径损耗及比吸收率(SAR)特性，考察该频段信号在人体内外通信的有效性并建立相应的信道数学模型。分析结果表明：采用2.5~6.0 GHz频段信号实现人体植入式生物医学电子设备无线通信是可行的、安全的；所建立的改进型幂律函数信道模型能较好地描绘该频段信号在人体内的路径损耗特性，在2.5 GHz 和6.0 GHz频率处信道模型与电磁计算结果的均方根误差(RMSE)分别为2.78 dB和8.30 dB。
关键词 ：
人体电磁模型 ,
可植入式设备 ,
信道模型 ,
超宽带 ,
有限积分法
Abstract ：To validate the validity of in human body communication in 2.5~6.0 GHz signal, the path loss characteristic and Specific Absorption Rate (SAR) are investigated by using a 3D ElectroMagnetic (EM) simulator based on Finite Integration Technique (FIT) and a high-resolution 3D electromagnetic model of human body based on CT and MRI segmented images taken from living human males. A numerical statistical model for path loss characteristic is presented. Experiment results substantiate the feasibility and security of human body implant communication in 2.5~6.0 GHz band, and a modificatory classical power law function can well characterize the distance dependent path loss for inside body, the Root-Mean-Square Error (RMSE) of EM simulation and numerical model calculation results is 2.78 dB and 8.30 dB at 2.5 GHz and 6.0 GHz, respectively.
Key words ：
Electromagnetic model of human body
Implantable devices
Channel model
Ultra Wide Band (UWB)
Finite Integration Technique (FIT)
收稿日期: 2012-12-31
基金资助: 国家自然科学基金(61166004, 61161003, 61264001)和桂林电子科技大学博士科研启动基金(UF10028Y, UF12001Y)资助课题
通讯作者:
韦保林
E-mail: guilinwxb@163.com
引用本文:
韦保林, 岳宏卫, 周茜, 韦雪明, 徐卫林, 段吉海. 2.5~6.0 GHz信号的体内植入式信道特性分析及建模[J]. 电子与信息学报, 2013, 35(8): 2019-2023.
Wei Bao-Lin, Yue Hong-Wei, Zhou Qian, Wei Xue-Ming, Xu Wei-Lin, Duan Ji-Hai. Analysis and Modeling of 2.5~6.0 GHz Signal Propagation Channel for Human Body Implant. , 2013, 35(8): 2019-2023.
链接本文:
http://jeit.ie.ac.cn/CN/10.3724/SP.J.1146.2012.01741 或 http://jeit.ie.ac.cn/CN/Y2013/V35/I8/2019
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