直扩超声波宽带体内通信的误比特率仿真研究

作者：刘娇蛟; 陈阿粤; 马碧云

来源：华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(11): 10-17.

DOI：10.12141/j.issn.1000-565X.220797

• 体内通信
• 直扩超声波宽带通信
• 多径干扰
• 误比特率

人体软组织的含水量高达65%，所以超声波在人体软组织中传播的衰减小、致病风险低且干扰范围有限，在体内通信具有优势。然而，超声人体信道具有密集多径特性，经过反射和折射多条路径到达接收端的信号交叠在一起会产生多径干扰，影响通信可靠性。现有研究通过发射极短脉冲的超声波来避免多径交叠及其带来的干扰，但大方向角的超宽带超声探头难以实现，实际探头产生的脉冲宽度不够小，在接收端会产生多径交叠，对信号判决产生的干扰不能忽略。为了研究体内多径干扰的分布特性及其对宽带超声人体通信的影响，文中利用k-Wave仿真工具包对超声人体信道进行三维建模，然后通过仿真实验获得信道冲激响应，分析多径时延分布的统计特性并进行曲线拟合，根据接收端的判决机制估算人体信道的多径干扰，推导了直接序列扩频超声波宽带体内通信的误比特率下界，并通过蒙特卡罗实验验证了这个误比特率下界的有效性。实验结果表明，信噪比较低时多径干扰不能忽略，调整扩频码长可改善通信性能。

• 单位
  华南理工大学