본 연구에서는 전기 신호 경로로서의 인체 채널에 대해 임펄스 응답 신호를 이용한 분석 결과를 제시한다. 최근, 인체 통신(human body communications)은 착용형 또는 임플란트형 센서 디바이스 간의 통신 방법으로 인체 영역 통신망(wireless body area networks)을 구성하는 효과적인 접근방법으로 제시되고 있다. 인체 통신 시스템 설계에 중요한 지침인 인체 채널 특성 제공을 위해, 자체 제작한 채널 응답측정장치를 사용하고 용량성 커플링(capacitive coupling) 특성에 적합한 실험환경을 구축하여 측정을 수행하고 그 분석한 결과를 제시한다. 측정 신호에 대한 신호처리 과정으로 임펄스 응답을 효과적으로 추출하여, 0 MHz에서 100 MHz 사이의 주파수 분석을 통해 평균 경로 손실 약 46.8 dB를 제시하고 주파수별 경로 손실 특성을 확인할 수 있다. 또한, 본 연구는 인체 통신 시스템의 수신기 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio) 예측을 위한 수신기 필터의 커패시터와 저항값 변화에 따른 전체 측정 주파수와 기저 대역 신호의 검출 성능 결정에 영향을 주는 3 MHz 이하 대역에서의 상대적인 잡음 전력을 제시하였다.
본 논문에서는 인체 감지용 수동형 마이크로파 센서의 실용화를 위한 소형 수신기의 설계, 제작에 관해 기술한다. 먼저 기존의 5.1 GHz 센서에 의한 인체 감지 측정 실험 데이터를 이용하여 센서 수신기의 요구사항 및 설계 사양을 도출하였으며, 이를 토대로 소형 수신기를 설계, 제작하였다. 제작한 소형 수신기 센서로 실험실에서의 인체 감지 측정 실험 결과, 안테나로부터 4 m 거리에 있는 인체까지 감지가 확인되었다. 제작된 소형 수신기는 기존 수신기에 비해 크기는 약 60 %, 소비전력은 40 % 감소된 소형경량 저소비전력으로 구현함으로써 실용성을 높였다.
This paper presents a transmission method for improving human body communications in terms of spectral efficiency, and the performances of bit-error-rate (BER) and frame synchronization, with a highly simplified structure. Compared to the conventional frequency selective digital transmission supporting IEEE standard 802.15.6 for wireless body area networks, the proposed scheme improves the spectral efficiency from 0.25 bps/Hz to 1 bps/Hz based on the 3-dB bandwidth of the transmit spectral mask, and the signal-to-noise-ratio (SNR) by 0.51 dB at a BER of $10^{-6}$ with an 87.5% reduction in the detection complexity of the length of the Hamming distance computation. The proposed preamble structure using its customized detection algorithm achieves perfect frame synchronization at the SNR of a BER of $10^{-6}$ by applying the proposed pre-processing to compensate for the distortions on the preamble signals due to the band-limit effects by transmit and receive filters.
최근 몇 년간 전자파 관련 장비 사용이 증가함에 따라 전자파의 인체 영향 또한 관심이 증가하고 있으며, 또한 이러한 영향을 구체적으로 파악하기 위한 연구가 진행 중이다. 이에 대한 일환으로 이동 통신 단말기에 의한 전자파 인체 흡수율(SAR)에 의한 국내외 표준 제정에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 그러나 인체에 대한 침투력이 상대적으로 큰 단파 대역(HF: High Frequency)에 의한 인체 유도 전류에 대한 표준은 연구가 미흡한 편이다. 특히 교통 카드와 도서관 등에서 사용되는 RFID 장비의 활발한 도입으로 RFID 장비의 방출 전자파에 의한 인체 영향 연구가 절실하다. 본 논문은 단파 대역인 13.56 MHz에서 동작하는 RFID 장비에 의하여 인체에 유도되는 전류와 유사한 유도 전류값을 갖는 실린더형 인체 등가 안테나 모형을 설계 및 제작함으로써 RFID 장비의 방출 전자파에 의한 인체의 영향을 양적으로 파악하고, 인체와 인체 등가 모형에 유기되는 유도 전류의 유사성을 확인하였다.
인체 통신은 인체를 매질로 통신하는 기술로, BAN (Body-Area Network) 환경에서, 무선 통신에 비해 신호 감쇠 측면에서 큰 이점이 있어 배터리로 동작하는 웨어러블 기기 간 통신 시 저전력 통신을 지원할 수 있다. 하지만, 인체 통신은 그 이점에 비해 안전성 등의 문제가 있어 채널 특성에 대한 연구가 미비하였다. 이에 본 논문은 인체 채널 특성에 있어 통신 성능에 영향을 주는 MAC 파라미터를 제시하고, 이를 이용한 새로운 인체 통신 용 MAC 프로토콜을 제안하고, 또한, 각기 다른 가드 인터벌을 설정하여 성능을 분석하였다. 결과로, IEEE 802.15.6 표준 기반 Slotted aloha 프로토콜에 비해 약 300kbps의 Goodput 이득을 가졌으며, Duty cycle 또한 약 7.07%로, 표준의 최소 duty cycle이 약 5%이지만, Goodput을 고려했을 때, 인정할 수 있는 성능이라 볼 수 있다.
This paper presents a transceiver module for human body communications whereby a spread signal with a group of 64 Walsh codes is directly transferred through a human body at a chip rate of 32 Mcps. Frequency selective digital transmission moves the signal spectrum over 5 MHz without continuous frequency modulation and increases the immunity to induced interference by the processing gain. A simple receiver structure with no additional analog circuitry for the transmitter has been developed and has a sensitivity of 250 ${\mu}V_{pp}$. The high sensitivity of the receiver makes it possible to communicate between mobile devices using a human body as the transmission medium. It enables half-duplex communication of 2 Mbps within an operating range of up to 170 cm between the ultra-mobile PCs held between fingertips of each hand with a packet error rate of lower than $10^{-6}$. The transceiver module consumes 59 mA with a 3.3 V power supply.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제15권4호
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pp.245-249
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2015
In this paper, a low-profile dipole array antenna with monopole-like radiation for on-body communications is proposed. The proposed antenna, operating in the industrial, scientific, and medical (ISM) band, is designed with consideration of the human body effect. By placing eight planar dipole antenna elements symmetrically around the z-axis, the proposed antenna achieves monopole-like radiation characteristics with a low profile. The antenna has overall dimensions of $0.44{\lambda}_0{\times}0.44{\lambda}_0{\times}0.013{\lambda}_0$ at 2.45 GHz in the ISM 2.45 GHz band (2.4-2.485 GHz) and a 10-dB return loss bandwidth of 4.9% ranging from 2.4 to 2.52 GHz.
In this paper, we propose and simulate an efficient interference cancellation scheme with an optimal ordering successive interference cancellation (SIC) algorithm for ultra wideband (UWB)/multiple-input-multiple-output (MIMO) systems in a wireless body area network (WBAN). When there are several wireless communication devices on a human body, multiple access interference (MAI) usually occurs. To mitigate the effect of MAI and achieve additional diversity gain, we utilize SIC with an optimal ordering algorithm. A zero correlation duration (ZCD) code with robust MAI capability is employed as a spread code for UWB systems in a multi-device WBAN environment. The performance of the proposed scheme is evaluated in terms of the bit error rate (BER). Simulation results confirm that the BER performance can be improved significantly if the proposed interference cancellation scheme and the ZCD code are jointly employed.
This research focuses its study on the expressions of the visual images of the fashion illustration as a part of visual art and utilizes it to formulate the theoretical basis. Main findings of our research are as follows: The structure of communications in the fashion illustration is based on the four elements. They are the expression of the texture, drawings, composition, and the human body and dress. The characteristics in expression of texture level in fashion illustration can be the expression of creative texture in pattern or crease, and also can be expressed as various collage and photomontage by computer graphics. Secondly, the analysis on the characteristics of the drawings show that the drawing skills are imagination and sequential drawings. Thirdly, the characteristics of composition method are mainly shown as the application of plane composition which was previously used in avant-garde arts. Fourthly, most of the human body in the fashion illustrations are shown as the results of simplification, exaggeration and deformation in human body and also expressed or analyzed by the method of the body modification. Based on the above findings of this research we conclude that the way of expression in the fashion illustration is very similar in its composition as in visual art. However, they also show differences between the two in expression method or the method for the image development in specific expressions.
본 논문에서는 WBAN (Wireless Body Area Network)환경하에서 운용되는 인체 무선 통신기술로서, ZCD (Zero Correlation Duration) 코드기반의 WBAN용 Ultra Wide Band(UWB)변복조기술을 제시하고, WBNA채널환경하에서의 모의실험 및 성능분석을 통하여, ZCD-UWB통신기술이 인체 무선통신용 기술로서도 유용하게 활용될수 있음을 확인하였다. 또한 UWB변복조 기술을 인체에 적용하여 RFIC화 할 경우에 고려할수 있는 사례를 소개하고 검토사항을 간략히 제시함으로써, 인체 무선통신용 UWB통신소자의 RFIC화의 가능성을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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