May 16, 2014
In recent years the amount of wearable devices on human body has been dramatically increased with various functionalities being served in many areas. The trend of incorporating more and more wearable devices in our everyday life has come to fulfil the need for closer and accurate monitoring and preventing in healthcare, but also for entertainment, fitness and convenience purposes.
The use of on-body devices is linked together with many significant research challenges, particularly, the propagation losses in biological tissue and effect of human body on RF signal due to antenna-body interaction. Further difficulties arise due to anisotropic signal reception caused by radiation pattern distortion and inhomogeneous scattering conditions rendering traditional mobile channel models which assume isotropic scattering, inappropriate. Therefore, to ensure the efficient performance of body-centric wireless communications, the channel model needs to be characterized and modelled for reliable and power efficient communication systems with respect to communication environment and antennas placement on specific body locations.
The objective of this presentation regards to characterization and modelling concepts of body centric wireless communication systems. More specifically, ongoing research work is related to propagation concepts for on-body communication links and performance evaluation for different wearable antenna types and user mobility. For this purpose a measurement test bed has been set for the analysis of propagation channels including dynamic actions for key applications. Available results are provided using both numerical techniques and performing measurement campaigns. Finally, theoretical concepts about wave propagation (surface waves) on human body are studied and methods for antenna de-embedding from wireless channel characteristics are being developed.
Τα τελευταία χρόνια ο αριθμός των φορετών συσκευών που εφαρμόζονται στο ανθρώπινο σώμα έχει αυξηθεί δραματικά με διάφορες λειτουργίες να εξυπηρετούνται σε πολλούς τομείς. Η τάση να ενσωματώνουμε όλο και περισσότερες φορετές συσκευές στην καθημερινή ζωή έρχεται να καλύψει την ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση και πρόληψη στον τομέα της υγείας, καθώς επίσης να καλύψει νέες ανάγκες σε τομείς όπως της διασκέδασης, γυμναστικής και άνεσης.
Η χρήση τέτοιων συσκευών πάνω στο σώμα συνδέεται με πολλές σημαντικές ερευνητικές προκλήσεις, συγκεκριμένα, οι απώλειες διάδοσης στους βιολογικούς ιστούς και η επίδραση του ανθρώπινου σώματος στο RF σήμα εξαιτίας της αλληλεπίδρασης μεταξύ κεραίας-σώματος. Επιπλέον ανοιχτά θέματα εμφανίζονται λόγω της μη ισοτροπικής λήψης του σήματος που προκαλείται λόγω της παραμόρφωσης του διαγράμματος ακτινοβολίας και των ανομοιογενών συνθηκών σκέδασης καθιστώντας τα συμβατικά μοντέλα καναλιού που υποθέτουν ισοτροπική σκέδαση ακατάλληλα. Επομένως, προκειμένου να διασφαλιστεί η αποδοτική λειτουργία των ασύρματων επικοινωνιών πάνω στο ανθρώπινο σώμα, το μοντέλο καναλιού χρειάζεται να χαρακτηριστεί και να μοντελοποιηθεί με σκοπό να σχεδιαστούν αξιόπιστα και ενεργειακά αποδοτικά συστήματα επικοινωνίας.
Το αντικείμενο αυτής της παρουσίασης αφορά το χαρακτηρισμό και τη μοντελοποίηση ασύρματων συστημάτων επικοινωνιών με επίκεντρο το ανθρώπινο σώμα. Πιο συγκεκριμένα, η έρευνα αφορά θέματα διάδοσης για ζεύξεις επικοινωνίας πάνω στο σώμα και αξιολόγηση της επίδοσης για διάφορους τύπους φορετών κεραιών καθώς και για διάφορα σενάρια κίνησης του χρήστη. Για αυτό το σκοπό έχει αναπτυχθεί μια μεθοδολογία μετρήσεων για την ανάλυση των μοντέλων διάδοσης περιλαμβανομένης της δυναμικής κίνησης του χρήστη για συγκεκριμένες εφαρμογές. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται προέκυψαν από αριθμητικές τεχνικές επίλυσης και μετρήσεις. Τέλος, θεωρητικά ζητήματα σχετικά με την διάδοση του κύματος (επιφανειακά κύματα) πάνω στο ανθρώπινο σώμα μελετούνται και αναπτύσσονται μέθοδοι για το χαρακτηρισμό του ασύρματου καναλιού ανεξάρτητα από το είδος της κεραίας.