人体通信信道特性研究

摘要

近年来，人体通信逐渐成为医疗领域的一项更加新颖的技术，这项新的技术包含了无线通信与生物电磁方面的诸多领域。人体通信以人体作为主要的传输信道，相比传统的无线信道以空气等作为媒质，具有更加复杂的研究方向和内容。人体信道是人体通信研究的重中之重，希望通过本文的研究能对人体通信的发展起到一定的促进作用，进而提高人类的健康水平。本篇文章的主要工作如下：
　　首先，详细分析了时域有限差分方法的使用步骤与原理，从稳定性条件、单元格大小的确定、吸收边界条件等方面展开分析。
　　接着，分不同的频率段提出了不同路径损耗模型，在频率较高的UWB、MICS、ISM等频段提出了对数型路径损耗模型和指数型路径损耗模型。在HBC频段提出了分段的路径损耗模型。
　　然后，基于 XFDTD软件和时域有限差分算法对人体信道进行三维建模，不同于以往研究所使用的简单几何形状组成的人体模型，本文采用了更加接近人体组织参数和形状的人体模型，在人体模型表面上放置发射点和186个接收点仿真人体体表信道，对所提出的信道模型进行验证。
　　最后，在已验证的信道模型基础上分析人体信道的特性，主要分析了不同频率、不同传播距离以及改变收发点到人体表面间距、不同人体组织下人体信道的特性改变。并采用简单圆柱体建立人体的手臂模型对体表信道的传播特性进行分析。
　　仿真结果表明：人体信道在高频段通常符合对数路径损耗模型，而在HBC频段则为分段直线的路径损耗模型。证明了，人体躯干部位频率越大路径损耗越小，传播距离增大路径损耗变大，收发点到人体表面距离越大路径损耗越小，由此验证了人体组织对信道特性的重要影响，通过对人体不同部位的仿真证明了不同人体组织对路径损耗的影响不同，以及通过手臂模型的仿真表明了人体体表信道的表面波特性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2研究历史和现状

1.3论文的主要内容以及章节安排

第二章 无线信道模型研究

2.1传统无线信道基本理论

2.2无线人体信道基本理论

2.3无线人体信道影响因素

2.4本章小结

第三章 人体信道模型的数学基础

3.1时域有限差分方法

3.2 FDTD求解步骤分析

3.3本章小结

第四章 路径损耗模型提出与验证

4.1仿真原理及过程

4.2 XFDTD仿真平台介绍

4.3路径损耗模型研究

4.4路径损耗模型的仿真与验证

4.5本章小结

第五章 人体信道仿真与分析

5.1频率和距离对路径损耗的影响

5.2人体自身组织影响

5.3表面波特性

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文成果总结

6.2展望

参考文献

附录 攻读硕士期间撰写的论文

致谢