随着全球老龄化的发展,与生物医疗相关的可穿戴设备越来越受到人们的密切关注。人体区域通信作为一项新型的通信技术,是把人体本身作为信号传输的媒介,将植在人体体表或体内各种生物传感设备连接起来,组成一个能够处理人体健康信息的体域网。人体通信信道建模是探索人体区域通信技术的前提,一个完善的人体信道模型对于研究信道传播特性是非常有必要的。本论文的主要研究内容是基于国家自然科学基金"基于非均匀介质模型的人体通信动态信道传播特性研究"(No.61403366),深圳市基础研究"用于穿戴式设备的人体通信动态信道传播机制的理论研究与建模分析"(No.JCYJ20140417113430695)相关课题,重点研究了多层非均匀介质人体信道建模及其衰落特性。全文内容安排如下:(1)基于时域有限差分的原理,建立包括皮肤、脂肪、肌肉、骨骼等多层非均匀介质人体计算模型,考虑人体组织复介电常数与频率的相关性,拟合了生物介质Debye模型。通过在人体体表、体内植入信号电极,研究1～100MHz频率范围体表—体表、体表—体内、体内—体表、体内—体内四种植入信道幅度传播特性,并设计了基于猪肉的信道衰减测量方案。最后,使用Balun隔离变换器探究了人体通信信道地电极的"共地"影响。(2)在头部植入发射信号电极,研究了脑机接口链路45MHz通信频率时人体体内、体表、周围附近相对电场强度分布,并分析激励源正弦波不同相位时刻体表电场变化。在此基础上研究正弦波3MHz、45MHz、403.5MHz和2400MHz不同频率对人体电场分布影响。此外,还研究了头部—心脏、头部—手臂、头部—腿部脑机接口链路信道的幅度衰减和群延迟特性。(3)建立圆柱形人体手臂非均匀介质模型,包括前臂、关节及上臂部分,研究手臂弯曲0/180deg~150deg动态信道衰落,并设计基于人体的信道衰减测量方案,分析手臂弯曲角度,以及金属盒对信道传播信号遮挡影响。此外,在人体动态链路研究方面,本文建立了 32帧人体走路姿态模型,研究特定频率下,人体腹部—头部、腹部—手腕和腹部—脚踝的典型链路信道动态衰落特性。(4)研究实际人体通信系统性能相关的链路预算、通信距离、传输速率以及所需发射功率等问题。此外,介绍了实习单位参与研发的"人体通信图像传输系统"项目整体架构设计,并在此基础上完成对样机图像传输速率、信息误码率指标测试,人体通信系统实际图像传输效果比较理想。论文最后对全文取得的研究成果进行总结,并就以后需要深入研究的方向进行展望。