Human body communications (HBCs), employing the human body as a signal transmission medium, can provide efficient and intuitive methods to form a network in the body. This article presents a comprehensive study for a highly reliable HBC system, including body channel modeling, transceiver design, and performance evaluation through implementation, in consideration of practical sensor network environments for wearable and implantable devices applicable to healthcare and biosignal acquisition. Body channel characteristics based on capacitive couplings, such as root mean square delay spread and mean path gain (MPG), were explored by measuring the body impulse responses under 12 experimental conditions, determined by the variation in body postures and device locations between the wrist and positions assumed under the scalp through a customized experimental setup with micropig-derived biomembranes (MBMs) used for wrapping the devices to emulate an implantable environment. The proposed transceiver design for digital transmission, including a preamble structure and signal modulation method supporting a maximum data rate of 1 Mb/s, was verified through the performance evaluations conducted for examining the frame detection probability and bit error rate (BER) in the body channel model at multiple operating frequencies of 32, 42, and 64 MHz. The proposed system reliability was demonstrated by the achievement of a BER of below 4.7,×, 10-8 through battery-powered implemented devices with dimensions of 30× 30, mm2, comprising a digital signal processing module (DSPM) for signal generation and detection processes, and an analog front-end module (AFEM) for recovering the received signal from signal deterioration by severe path loss and time-dispersive effect in the body channel.
KSP 제안 키워드
Analog Front-end, Bio-signal acquisition, Bit Error Rate(And BER), Body posture, Channel Characteristics, Channel modeling, Comprehensive study, Detection probability, Digital Signal Processing, Dispersive effect, Electric signal
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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