目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (3)1 人体通信与无线体域网 (3)1.1无线体域网简介 (3)1.2短距离无线通信技术分析对比 (3)1.3人体通信信号耦合方式 (5)2仿真系统模型建立 (7)2.1仿真环境介绍 (7)2.2功能简介 (7)2.3仿真系统模型 (8)3仿真实验与结果分析 (8)3.1电场分布 (9)3.2频率对人体通信的影响 (9)结束语 (9)参考文献 (10)人体通信摘要: 便携式消费电子产品和医疗卫生保健市场的迅速发展，推动着新兴信息技术的变革。
人体通信技术以人体作为数据传输通道，为便携式电子设备建立起无线网络，降低了监测系统的复杂度，具有新的历史意义以及广阔的应用前景。
本文首先回顾了人体通信技术在国内外的研究现状，对比了人体通信中信号的三种耦合方式，详细分析了人体通信研究使用的组织结构模型和通信信道模型。
在此基础上，本文建立了更为贴近实际的多层组织结构人体通信系统模型，从电磁场与人体相互作用的角度探讨了人体通信的信号传输机制和特性。
通过仿真实验，本文分析了人体通信信道在不同方向上的信号衰减率，获取了人体通信的最佳通信频段，并对人体通信的其他影响因素，如收发器与人体表面的间距、电极尺寸、电极间距等进行了分析，为人体通信技术的进一步发展提供指导依据。
仿真结果表明，在人体通信中，电磁波信号在人体表面的传播具有表面波的特征，沿人体表面，场强衰减缓慢，远离人体表面，场强衰减迅速；电场在平行和垂直于人体表面的方向上具有不同的衰减常数，垂直于人体表面的场强分量强于平行分量；在0～1000MHz的频率范围内，500--600MHz是最佳的人体通信频段；在收发器与人体表面相隔一定距离的情况下，同样可以实现良好的通信，信号传输主要集中在人体表面5mm的距离范围内；设计的收发器应适于接收垂直于人体表面的电场分量，考虑到随收发器和人体表面之间距离的增加，信号损耗增大，需考虑改进收发器结构以提高信号接收效率。
关键词：人体通信；多层结构组织模型；表面波；衰减常数The human body communicationAbstract:The rapid development of portable consumer electronics products and health caremarket promotes the reformation technologies.Human body communication(HBC) technology takes human body as data channel to reduce the complexity of monitor systems,which has new historical meanings and wide application prospects. This thesis firstly reviews the research status of HBC，compares three coupling ways and analyzes tissue structure and channel model．On this basis，a more practical multiple layer tissue structure HBC system model is built，and mechanism& characteristic of sigum transmission ale explored from the angle of interaction between EMF and human body．With simulation,this thesis analyzes the sigual decay rate in different directions，obtains the best commtmication frequency band,and analyzes various influence factors，like distance between transceiver and body surface，electrode size and space，etc，providing guidelines further development of HBC．The simulation results show that in HBC，electromagnetic signal transmission possesses the characteristics of surface wave，field strength decays slowly along body surface while rapidly away；electrical field has different decay attenuation constants when parallel and perpendicular to body surface and perpendicular component is stronger than parallel one；500--600MHz is the best frequency band in O～I000MHz；good communication Can be achieved with transceiver separated from body surface and signal mainly propagates in 5mm range from body surface；transceiver should be suitable for receiving perpendicular component and its structure needs improvement for higher sigum receiving efficiency．Key word: human body communication,multiple layer tissue structure，surfacewave，attenuation constant引言随着人体传感器网络技术的发展，通过在人体近端放置各种穿戴式或植入式医疗设备，采集人体多种生理信号( 例如: 心电，体温，呼吸等) ，从而实现对患病者的健康状态的实时监控，做到疾病的早预防、早诊断、早治疗，是目前解决人口老龄化健康问题的一种有效途径。
在人体传感器网络中，有线通信方式由于线的缠绕，使用不方便。
而基于RF 的无线通信方式中，如蓝牙和Zig Bee 由于通信范围比较远，容易造成网络的重叠，且安全性不高; RFID 和NFC通信功耗低，但数据率低且不能组网。
同时，以上通信方式都不可避免地面临着阴影效应的影响，使得通信质量得不到保障[1]。
针对以上问题，Zimmerman T G 提出一种新的通信方式——人体通信，即将“人体”作为传输媒介，通过电容耦合或者电流耦合的方式在人体近端通信，是未来人体传感器网络理想的通信方式[2]，具有低功耗、高速率、高安全性等优点[3]。
1 人体通信与无线体域网无线体域(Wireless Body Area Network，WBAN)是以人体为中心，由和人体相关的网络元素组成的通信网络。
这些网络元素包括个人终端，分布在人体表面、人体周围一定距离范围以及人体内部的传感器和组网设备等[4]。
通过WBAN，人体所携带的个人电子设备相互之间可以进行信息通讯和数据同步。
WBAN和其它通信网络连接，可以组成更为广阔的通信网络，从而实现和网络上的任何终端的通信。
WBAN技术通过把人体变成通信网络的一部分，真正实现了网络的泛在化和穿戴式计算[5-6]。
1.1无线体域网简介根据通信距离的不同，无线网络可以分为无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)和无线个人区域网(WPAN)三类。
三类网络的有机结合，构成了完整的互连通信网络。
其中，无线广域网以蜂窝移动通信为代表，无线连接距离以公里计，可以漫游到不同的国家和地区；无线局域网以802．11和HomeRF为代表，无线连接距离为50m．100m，数据传输速率高于无线广域网；无线个人区域网以蓝牙(Bluetooth)和ZigBee为代表，无线连接距离为10m左右，数据传输速率介于无线广域网和无线局域网。
无线体域网以远程医疗监控、娱乐以及军事应用为代表，主要指位于人体表面或植入人体内部的传感器之间的通信。
无线体域网和无线个人区域网有着紧密的联系，通常认为无线体域网是无线个人区域网的一种延伸。
无线个人区域网以个人为中心，泛指个人相关电子设备之间的数据通信，是一个低功耗、低速率、小范围和低成本的电缆替代技术；无线体域网扩展到了位于人体表面或植入人体内部各类传感器，通信距离更短。
无线体域网是一个交叉技术领域[7]。
图2．1显示了WBAN与WPAN、传感器网络(WSN)，泛在传感器网络(USN)、无线短距离通信、传感器技术之间的关系。
1.2短距离无线通信技术分析对比目前主流的短距离无线通信技术包括蓝牙技术、ZigBee、超宽带、红外数据通讯等。
下面将简单介绍上述常见的短距离无线通信技术并与人体信道通信进行对比分析。
①蓝牙技术1998年5月，蓝牙技术由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝5家公司联合制定，是一种开放的短距离无线通信技术标准[8]。
利用蓝牙技术，可以实现便携式电子设备之间的无线连接，允许用户方便快捷地与周边的电子设备进行通讯。
蓝牙技术工作范围可从10．．50m 扩展至100m；工作在2．4GHz的工业科学医疗(Industry Science Medicine，ISM)频段上[9]，使用抗干扰能力极强的跳频序列扩频(Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS)技术，可穿透墙壁等阻碍，实现安全保密的全向传播；支持下行速率732．6kb／s和上行速率57．6kb ／s的非对称异步数据传输或433．9kb／s的对称异步数据传输；同时支持三路速率为64kb ／s的同步话音传输。
蓝牙技术不是唯一的短距离无线通信解决方案，与其他几种无线连接方式相比，蓝牙技术的传输速度虽然不是最快，但在其他方面却具有不可忽视的优势：蓝牙技术可以很好的完成影音类数据的传输；蓝牙技术可以穿透障碍物传输，且传送数据时不必对准接收方向。
○2)ZigBee尽管蓝牙技术有许多优点，但也存在许多缺陷。
对工业自动化和工业遥测遥控领域来说，蓝牙技术显得太复杂，组网小、功耗大。