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人体通信技术研究

文档名称:人体通信技术研究
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上传者:龙行天下
添加时间:2019/05/07
内容摘要:
人体通信技术研究
王洋,王晓1,尹路2,郑君杰1
(1.解放军理エ大学气象学院南京2111102解放军61741評队北京10000
摘要人体通信是近年来兴起的一门新兴通信技术,主要用以解決人体互联局域网的通信问题。人体通
信利用人体作为无线通信的传输介质,能有效地减少外界电磁噪音的影响,同时去除了设备相互
连接时的众多导线。本文从人体通信基本原理的角度对人体通信的3种方式进行了介绍,分析了
人体通信中的关键技术,对人体通信未来的发展前景进行了展辜。
关键词人体通信;电场方式;电流方式
已经有小规模的产品面世。松下电气工业公司于2004年
1引言
便推出了触摸式通信系统,但应用市场并未得到扩展。
人体可以导电,这是一个基本常识,但要把人体当作2005年,日本首次成功完成了人体高速通信实验,速度达
传输数字信息的通道则曾被视为是异想天开的幻想。所谓10 Mbit/s。,2005年,NTT公司发布了使用光电晶体、适于高
人体通信是指利用人体作为传输介质在设备之间发送和速传输的人体通信技术- Red Tacton。这是人体通信发
接收信号。实验表明,人类不仅是共享信息的受众,同时也将展的一个重要里程碑。 Redtacton門采用的是弱电场技术,
成为信息传输的载体。与传统的蓝牙( Bluetooth)、Wi-Y、射通过人体的皮肤传输数据,佩带或植入人体的 Redtacton
频(RF)和红外(IrDA)等无线通信技术相比,由于人体通发送器在人体表面产生很弱的电场,把人体皮肤作为数据
信过程中信号经过人体传擒,因而电磁噪声对其影响很传输的通道和媒介。发送器的电磁波穿透过薄薄的人体皮
小,具有低功耗、高保密性以及更低的人体损害等优点,而肤到达门内 Redtacton接收器。人体的弱电磁场能够使门
且不存在多人通信时效率降低的向题。因此,基于人体通内的 Redtacton接收器的光电晶体产生光学变化,成为光
信技术(inta- body communication,IBC)的人体互联区域网信号,然后再由激光東将这些光学变化转变为电信号,经
络( ( body area network,BAN)将彻底颠覆传统的通信方式,判别后就会自动打开门锁。在2007年举行的" CEATEC
为通信技术的发展提出新的方向与应用。
JAPAN2007”展会上,阿尔卑斯电气公司以及 NTT Docomo
人体通信技术在日本、韩国得到了较为深人地研究,公司进行了人体通信的现场演示。2008年4月,NT公司
开发出了Fimo芯片,推进了人体通信技术的商业化发展。
江苏省自然科学基金资助项目(No.BK2010129),厦门大学水声
通信与海洋信息技术教育部重点实验室开放课题,解放军理工
目前,国内对人体通信技术还鲜有踏足。参考文献4-6
大学预先研究基金
分别用不同的方法对人体通信的模型和人体信道仿真模
万方数据
研究与开发
型进行了研究,主要基于电流耦合方式。这些研究还局限(如空气)的耦合信号,检测较为困难;直接和地面耦合,所
于把人体通信技术应用于佩威式医疗设备通信方面,未能以其共模噪声较大;通信的可靠性和持续性难以保证,易
有其他方面的应用研究,对于这一新生技术的许多研究还受到外界环境波动的影响
处于探索阶段。
2.3电流耦合方式
2人体通信的基本原理
电流耦合方式是把人体作为波导的一种通信方式。耦
合电流经由一对电极进入人体,在人体中以表面展波的
人体通信是利用人体作为信道进行数据通信的一种方式传播,在接收端由一对电极以差分方式检出。这种方
通信方式,由美国麻省理工学院的 Zimmerman T G于式的优点:耦合电流直接流过人体,抗电磁干扰能力强;可
19%年提出。他在研究多个可佩带计算设备之间互连时以实现高速数据传输;可以限定信号离人体的作用范围,
提出可以将人体作为设备之间新的连接手段。人体通信方具有较好的安全性。电流耦合方式的缺点:电极必须直接
式依据不同的传输方式可以划分为3种类型:简单线路方与人体接触,限制了发射器的外形。电流耦合方式是目前
式、电容耦合方式和电流耦合方式方式如图1所示)
研究的主流方向門
2.1简单线路方式
在简单线路方式下,人体在整个过程中作为一个导电
3人体通信中的关键问题
体門,让一定大小的电流流经人体,从接收端检测接收信号3.1人体通信频带问题
的大小,从而实现通信,如常见的脂眆计就是采用这种方
人体对不同频段信号的传输效率和传输损耗各不相
式。该方法的优点是易于实现、原理较为简单;缺点是难以同,必须找到适合通信的频带才能建立有效的人体通信。
实现且通信效果因人而异,不能进行高速数据传输。
参考文献[?研究了高频载波信号在人体内的传播情况,
2.2电容耦合方式
得出当载波频率在200600MHkz时,能获得较好的通信
电容耦合方式是利用发射器端的振荡让人体产生电效果。参考文献8研究了100MHz以内的载波在人体内
场,并由接收器检测电场的变化,从而实现通信叫。采用电的传播情况,得出在5MHz时,能获得最好的通信效果。
场方式的情况下,人体作为感应体,处于附近发射源电场在上述频率范围内,人体通信的信号强度明显优于由空气
的有效作用范围内,其感应的电场随发射源电场的变化而传输的信号强度。
变化,这时,我们将获取由人体电场变化而产生的信息。但3.2人体通信信道模型问题
是这种方式下,人体产生的电场绝大部分会向周围及地面
人体通信技术的一个重要基础就是人体信道模型。目
溢出,通信质量难以保证。电容耦合方式的优点是:发射器前,建立的信道模型主要是 Katsuyukilu jⅲ等人研究的基
和接收器不需要和人体直接接触,其外形可以自行设计;于人体通信可穿戴装备电场分布时的简化的单层人体模
采用感应电场的方式在绝缘条件下也能够正常通信。电容型門。但实际上,人体组织是一个多层结构,因此应对其模
耦合方式的缺点:接收到的信号包括发射端经由其他介质型进行进一步地改进,提出更符合实际的人体通信信道模
接收器
电极/发射器
电极/发射器
发射器
信号接收器
倍号接收器
简单线路方式
电容属合方式
电液耦合方式
(e)
图1人体通信的方式
万方数据
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