Study Of On Body Antennas And Channel Properties For Short Range Communications In The Context Of Wireless Body Area Sensor Networks Wbasn
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Study of on-body antennas and channel properties for short-range communications in the context of Wireless Body Area Sensor Networks (WBASN)
Cette thèse trouve sa place dans le cadre du projet BoWI qui signifie l'interaction entre le monde et le corps et qui présente une nouvelle et innovante inspiration des réseaux corporal sans fil (WBANs). Les principales contributions scientifiques de cette thèse se concentrent sur deux thèmes principaux pour des applications WBAN: (i) caractérisation du canal radio et (ii) la conception de l'antenne avec des performances stables à proximité du corps humain tout en offrant des caractéristiques réglables tel que le diagramme de rayonnement et de polarisation. Pour le premier projet, les capteurs intelligents ont été utilisés incorporant des antennes puce ultra-miniaturisées sous la configuration de la diversité de rayonnement. Le canal off-body a été étudié à fond en tenant compte de divers paramètres radio tel que l'étalement du temps de propagation et la capacité du canal en utilisant des mesures du canal multi-trajets en temps réel. Une amélioration significative de la capacité du canal a été rapportée en exploitant les configurations MIMO 2×2 par rapport aux systèmes SISO en particulier pour un RSB élevé. L'évanouissement du canal à petite échelle a également été étudié pour les deux canaux off- et on-body à l'aide des données de mesure en temps réel. Un algorithme robuste d'ajustement a été développé à cet effet, et les modèles optimaux du premier ordre d'évanouissement ont été rapportés pour les deux types de canaux on- et off-body. Pour les études de canaux numériques, un simulateur du canal robuste a également été développé en utilisant une antenne puce électriquement petite sur des morphologies réelles en 3D avec des gestes réglables en tenant compte diverses améliorations telles que les techniques de raffinement et de réduction de maillage local, offrant ainsi le pouvoir de simuler des scénarios de WBASN arbitraires sous des ressources limitées. La portée du simulateur du canal a également été démontrée pour plusieurs postures du corps montrant son intérêt pour la classification de posture tel qu'il est utilisé dans le projet BoWI pour la reconnaissance gestuelle interactive. Pour le deuxième sous-projet, diverses études de simulation ont d'abord été entreprises pour examiner l'impact critique du corps humain sur les performances de l'antenne. Les topologies d'antennes avec des performances stables sur le corps et les diagrammes de rayonnement appropriés ont été conçues pour des applications on- et off-body telles que l'antenne Inverted-F et l'antenne patch anneau court-circuité. Sur la base de la théorie de mode caractéristique d'antennes patch, une antenne bi-mode a été conçue fournissant la diversité de rayonnement et de polarisation. L'antenne offre des caractéristiques de rayonnement appropriées à la fois pour des applications on- et off-body à fréquence unique, tout en présentant un couplage croisé négligeable entre les deux modes et une performance stable sur le corps. L'antenne est également un candidat approprié pour des applications de la diversité et des applications MIMO tout en offrant un gain de diversité raisonnable (~10 dB). Enfin, les performances de la diversité de rayonnement et de polarisation ont été démontrées pour des applications portables. Des améliorations significatives dans le budget de liaison ont été rapportées et renforcées par des simulations et des mesures.
Microwave Sleep Apnoea Monitoring
This book presents the design, development and field trials of radio frequency based wireless monitoring system for sleep apnoea patients. It contains 4 major areas including general background of wireless monitoring technology and MIMO in wireless body area network (WBAN), microwave hardware designs, virtual MIMO in WBAN and hardware system level implementation and field trials. At components level, this book presents the design theory, process and examples of bandpass filters, lowpass filters, low profile patch antennas, power amplifiers and oscillators which are the key elements in transducer designs in the body area network and cooperative communication wireless sensor network system. At system level, this book features the hardware integration, field trial and network coding techniques. This book also gives a presentation of virtual MIMO applications, e.g. MIMO implementation using FPGA, correlation coefficient measurement. The book will create impact in the fields of wireless monitoring technology in biomedical engineering, which have been growing exponentially.
Intelligent Pervasive Computing Systems for Smarter Healthcare
Author: Arun Kumar Sangaiah
language: en
Publisher: John Wiley & Sons
Release Date: 2019-06-21
A guide to intelligent decision and pervasive computing paradigms for healthcare analytics systems with a focus on the use of bio-sensors Intelligent Pervasive Computing Systems for Smarter Healthcare describes the innovations in healthcare made possible by computing through bio-sensors. The pervasive computing paradigm offers tremendous advantages in diversified areas of healthcare research and technology. The authors—noted experts in the field—provide the state-of-the-art intelligence paradigm that enables optimization of medical assessment for a healthy, authentic, safer, and more productive environment. Today’s computers are integrated through bio-sensors and generate a huge amount of information that can enhance our ability to process enormous bio-informatics data that can be transformed into meaningful medical knowledge and help with diagnosis, monitoring and tracking health issues, clinical decision making, early detection of infectious disease prevention, and rapid analysis of health hazards. The text examines a wealth of topics such as the design and development of pervasive healthcare technologies, data modeling and information management, wearable biosensors and their systems, and more. This important resource: Explores the recent trends and developments in computing through bio-sensors and its technological applications Contains a review of biosensors and sensor systems and networks for mobile health monitoring Offers an opportunity for readers to examine the concepts and future outlook of intelligence on healthcare systems incorporating biosensor applications Includes information on privacy and security issues on wireless body area network for remote healthcare monitoring Written for scientists and application developers and professionals in related fields, Intelligent Pervasive Computing Systems for Smarter Healthcare is a guide to the most recent developments in intelligent computer systems that are applicable to the healthcare industry.