Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

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Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

片山典彦

電気通信大学大学院情報システム学研究科博士（工学）の学位申請論文

2010 年 3 月

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Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

博士論文審査委員会

主査本多弘樹教授

委員長岡浩司教授

委員古賀久志准教授

委員近藤正章准教授

委員李還幇客員教授

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著作権所有者

片山典彦

2010 年

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Study on Propagation Characteristics and Reliable Transmission Technology for Wearable Body Area Network

Norihiko Katayama

Abstract

As the aging population increases, the number of persons who need medical care or nursing is growing rapidly. Accordingly, the working load for the medical doctor and nurses becomes heavier and heavier. Applying medical information and communication technology (MICT) to medical and healthcare services is one approach to solve the above problems and to provide high qualities of medical support.

Consequently, body area network (BAN) is studied and developed as of the important solutions of MICT . BAN has been attracting a lot of attentions recently as a technology that can be used to collect and transmit medical and healthcare information on or around a human body.

In this thesis, we concentrate on wearable BAN (WBAN), which provides communication links among sensors deployed on body surface. We measured radio propagation on body surface and derived channel models to clarify radio propagation characteristic of body surface. Furthermore, coding and corresponding decoding methods were proposed to realize simple but high reliable communications.

Especially, the following achievements were made.

In order to design a WBAN that manages biological information with high efficiency and high reliability, the propagation characteristics of WBAN must be thoroughly investigated. As a preliminary effort, we measured the propagation characteristics of WBAN by taking into consideration of different positions on human body and at frequency bands of 400MHz, 600MHz, 900MHz, and 2400MHz respectively in both an anechoic chamber and a simulated hospital room. The above frequency bands are considered as candidate operating frequency bands for WBAN. A large number of measured data were collected, from which channel models for WBAN were derived. The parameters to describe WBAN channel models were specified.

Then, we study the communication system to be used for WBAN. The sensor nodes of WBAN are desired to be configurationally small and lightweight. Moreover, the sensor nodes of WBAN transmit important data of biological information. Therefore, WBAN is desired to provide high quality communication. For reliable transmission technologies, we studied low complexity coding scheme to

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improve power efficiency and to reduce bit error rate were studied. Majority decision and Viterbi decoding were combined to obtain coding gains with the proposed coding schemes. Effectiveness of proposed coding schemes is verified by using the channel models of WBAN.

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Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

片山典彦

概要

近年、医療支援やヘルスケア向けの技術開発が盛んに行われている。情報通信分野においても Body Area Network (BAN)の研究開発が行われ、リアルタイムに人体の生体情報の収集と伝達に利用できる技術として注目されている。

本研究は人体の表面上で構成するWearable BAN (WBAN)を研究対象とする。これまで必ずしも明白ではなかった人体表面上の電波伝搬特性の究明とその伝搬特性に適した通信方式の提案の両方から研究を行っている。

まずはWBANの電波伝搬特性について述べる。伝搬特性を明確にすることは伝搬チャネルに適した物理層およびMAC層を設計するためには大変重要である。一般的にその特性を確率統計的な関数などで表現し、チャネルモデルと呼んでいる。本研究では実際に人体を用いて伝搬実験を行い、その結果からチャネルモデル構築を行った。WBAN で利用できる周波数として、現在の法規制などの制限により400MHz帯、600MHz帯、900MHz、2400MHz帯などが候補に挙げられている。本研究では、人体に送受信アンテナを取り付け、アンテナの位置を変えながら、上記の各周波数帯で電波伝搬の測定を行った。その結果からWBANにおける電波伝搬の距離特性と周波数特性をパスロスモデルで表現し、そしてパスロスの変動成分を正規分布の累積密度分布で表現し、その妥当性を確認した。

次にWBANに適する通信方式の検討を行った。WBANの端末は直接人体へ取り付けることが想定されていることから、小型、軽量、省電力であることが求められる。また医療、ヘルスケアに関わる生体情報を伝達することから正確な情報の伝達も求められる。本研究では誤り率が低く、

電力利用効率の良い通信方式の構築を目指した。さらに、実装しやすいことや、安易に使えるために低コストであることなども求められることから、シンプルなシステム構成を考案することにした。

基本的に変調方式では多値数が小さいほど誤り率は低いことから、誤り耐性が2値の変調方式を上回る方式を目指した。情報の伝達で正確性を上げる為には、本来送りたい情報に冗長情報を付加し、受信時に冗長情報に基づいて誤りの検出と訂正を行う符号復号化技術がある。その技法

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の1つとして同じ情報を複数回送り、受信時にその複数回繰り返して送られてきた情報を利用して判定するという単純な方法がある。この方法より考えた反復符号構成と多数決復号、ビタビ復号を用いた符号化技術を提案する。この方式をWBANチャネルモデルに適用し評価することによって、提案方式の有効性を明らかにした。

以上のことより本研究において、WBANの電波伝搬特性を解明し、WBANチャネルを構築したことで、誤り特性が良く、かつ省電力化に向いた通信方式を見出すことができた。

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i

図目次

図2.1 BANの分類・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.1 測定機器の構成図・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.2 電波暗室の測定風景・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.3 アンテナ取り付け位置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.4 Sパラメータの関係図と式・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.5 半波長ダイポールアンテナ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.6 半波長コリニアアンテナ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.7 電波暗室の見取り図と被験者配置図・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.8 模擬病室の見取り図と被験者配置図・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.9 400MHz帯の測定結果例（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図3.13 400MHz帯の測定結果例（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.1 400MHz帯の距離特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.2 600MHz帯の距離特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.3 900MHz帯の距離特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.4 2400MHz帯の距離特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.5 400MHz帯の距離特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.6 600MHz帯の距離特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.7 900MHz帯の距離特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.8 2400MHz帯の距離特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.9 アンテナ位置A (AO)の周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・

図4.10 アンテナ位置A (AP)の周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・

図4.11 アンテナ位置Bの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.12 アンテナ位置Cの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.13 アンテナ位置Dの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.14 アンテナ位置Eの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.15 アンテナ位置Fの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.16 アンテナ位置Gの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 10 11 12 13 15 15 15 16 18 19 19 20 21 22 22 23 28 28 29 29 30 31 31 32 33 34 34 35 35 36 36 37

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図4.17 アンテナ位置Hの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.18 アンテナ位置Iの周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.19 アンテナ位置A (AO)の周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・

図4.20 アンテナ位置A (AP)の周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・

図4.21 アンテナ位置Bの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.22 アンテナ位置Cの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.23 アンテナ位置Dの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.24 アンテナ位置Eの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.25 アンテナ位置Fの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.26 アンテナ位置Gの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.27 アンテナ位置Hの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.28 アンテナ位置Iの周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.29 距離-周波数特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.30 距離-周波数特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.31 400MHz帯のパスロス変動特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.35 400MHz帯のパスロス変動特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・

図4.39 自由空間損失理論値・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図5.1 反復ブロック符号構成法の情報ビット配置とシンボル変換・・・・・・・・・・

図5.2 セット分割反復ブロック符号構成法の情報ビット配置とシンボル変換・・・・・

図5.3 セット分割反復ブロック符号構成法を用いた8値PSK信号点配置図・・・・・

図5.4 受信シンボルのビット変換と反復ブロック符号構成法に基づく復号方法・・・・

図5.5 多数決復号の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図5.6 反復ブロック符号構成法のトレリス線図・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図5.7 BCM/8PSKトレリス線図・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図5.8 セット分割反復ブロック符号構成法のトレリス線図・・・・・・・・・・・・・

図5.9 連結復号の手順・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図5.10 符号構成法と復号方法の組み合わせ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

図5.11 400MHz帯のビット誤り率特性（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・

37 38 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 45 46 49 50 50 51 52 53 53 54 57 61 62 63 64 64 65 65 66 67 68 70 71 71

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図5.15 400MHz帯のビット誤り率特性（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・

72 73 74 74 75

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表目次

表2.1 WBANで使用予定の周波数・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表3.1 アンテナ取り付け位置の名称と意味・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表3.2 ネットワークアナライザの設定値・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表3.3 被験者情報と被験者に対する測定環境と周波数帯域・・・・・・・・・・・・・

表3.4 測定用アンテナ一覧・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表3.5 アンテナ間伝搬距離測定結果（電波暗室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表3.6 アンテナ間伝搬距離測定結果（模擬病室）・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表3.7 測定データ取得数・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表4.1 近似平面と距離特性の近似直線との違い・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表4.2 距離特性パスロスモデルパラメータ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表4.3 周波数特性パスロスモデルパラメータ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表4.4 パスロス変動特性パラメータ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表4.5 自由空間損失理論値パラメータとチャネルモデルパラメータ・・・・・・・・・

表5.1 シミュレーションの条件・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 12 13 14 14 17 17 24 47 55 55 56 57 69

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第 1 章はじめに

近年、医療支援やヘルスケア向けの技術開発が盛んに行われている。情報通信分野において

もBody Area Network (BAN)の研究開発が行われ、リアルタイムに人体の生体情報の収集と伝

達に利用できる技術として注目されている。

本研究は人体の表面上で構成するWearable BAN (WBAN)を研究対象とする。WBANは人体表面または人体に限りなく近いところで運用するため、これまで必ずしも電波伝搬特性は明白ではなかった。そこで本論文ではWBANの電波伝搬特性の究明とその伝搬特性に適した通信方式の提案の両方から研究を行っている。

1.1 研究背景

高齢者や要介護者が増加している中、医師や看護士、介護支援者が不足し医療機関の労働者へ大きな負担がかかっている。特に高齢者の増加に関しては世界的に進行している状況であり、

2010年では日本やヨーロッパの一部のでも65歳以上の人口の割合が20％を超え、さらに40 年後の2050年には北米でも20％を超え、ヨーロッパの主要国では30％を超えると予測されている。日本では他国をさらに上回り40％に達するという予測がされている。

このような予測がされている中、医療費の増加なども問題視されており、医療機関利用者にも大きな負担がかかっている。これらの問題を解決するため、日本では独立行政法人情報通信研究機構を中心に医療情報通信技術(ICT; Information and Communication Technology)コンソシアム[1]を立ち上げ、医療ICTヘルスケアのための無線システムの研究開発に取り組んでいる。

また電子情報通信学会において医療情報通信技術時限研究会[2]が活動し、医療 ICT の研究促進を行っている。中でもBody Area Network (BAN)に関する研究が注目されている。

BAN の開発によって期待されていることの一つとして、人体の様々な生体情報の収集を BAN を介して可能にすることなどが挙げられる。これにより患者さんの身体状況などの情報を遠隔で管理することができ、医療機関や介護支援者の労働負荷を軽減し、仕事の効率を上げられることや人手不足の問題解決につながると考えられている。さらに遠隔診断などにより患者さんの通院数の削減などにもつながることから医療費の増加問題を解消する手段として注目されている。

先に挙げた問題は日本だけでなく世界的な問題となっており、それらを支援する同様の目的からBANの技術を国際標準化する活動が行われている[3,4]。その他にも医療やヘルスケアに関連した企業で構成される団体[5]などで研究開発が行われている。今まで人体で通信システム構築する技術として、人体そのものを伝送媒体としたシステムなどが開発されてきたが、アンテナを用いた無線端末を人体に取り付けてシステムを構築した実績はなかった。そのため、

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人体上の電波伝搬特性やそれを解明するための測定技術、評価方法について定まったものもなかった。

しかしインターネットや携帯電話の普及により、通信インフラが充実し、場所を選ばなくてもデータ通信ができるようになったことや無線 LAN 等の無線携帯端末の開発が進み、小型・軽量化ができるようになり、人体への取り付けが現実的に可能になったことから、生体情報をデータ化しそれを管理するシステムの提案がされるようになった。

BANにおいては多くの周波数帯域と利用目的が考えられることから、チャネルモデル構築、

物理層/MAC層技術の研究がこれからますます盛んになり、急速に発展していくことが考えられる。

1.2 研究の目的

本研究の目的として、人体表面上で構成されるWearable BAN (WBAN)の電波伝搬特性を解明し、物理層やMAC層技術の検討で使用できるチャネルモデルを構築することである。もう一つは構築されたチャネルモデルを用いてWBANのための通信方式を提案することである。

WBANでは使用が検討されている周波数[4,6,7,8,9]が400MHz帯、600MHz 帯、900MHz帯

および2400MHz帯など多くの帯域が挙げられており、人体表面または直近での電波伝搬特性

はほとんど明確になっていない状況であった。WBAN の電波伝搬特性を解明するため実際に人体を用いて電波伝搬測定し、その結果を用いてチャネルモデル構築を行いWBANの電波伝搬特性を明らかにする。

次にチャネルモデルを用いて WBAN チャネルに有効な通信方式の検討を行うことである。

WBANは医療やヘルスケア向けに利用を検討されており、WBAN用の端末は小型・軽量・省電力であることが求められる。さらに扱う情報として人体の生体情報などがあるため、誤りの尐ない通信を実現しなければならない。通信方式では一般的に変調の多値数が低いほど誤り率が低いことから2値変調方式のBPSKを上回るパフォーマンスを実現する通信方式について研究する。

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1.3 WBAN の現状と本研究の位置付け

WBANの現在の研究動向などを説明し、本研究で実施した内容の位置付けについて述べる。

1.3.1 WBAN における電波伝搬特性の把握について

いままで人体上で無線通信を必要とされる事例は尐なく、人体上の電波伝搬特性に関する検討がほとんどなされていない。しかし近年、無線機の小型、軽量化が進み、人体に取り付けることが可能になったことや携帯電話や無線LANなどの需要拡大によりハードウェアの大量生産も可能になったため、コスト面でも抑えることができることから、先に挙げた背景により医療やヘルスケア向けに無線通信の利用が提案されるようになってきた。また、インターネットなどの通信インフラの整備が進み、どこにいてもデータ伝送が行えるようになり、

生体情報などをデータとして取り込むことで遠隔で情報の収集を行えることは医療やヘルスケア向けの無線通信の利用に拍車をかけている。

WBANは医療やヘルスケア向けの無線通信の利用の最も有力な候補の１つである。効率の良いWBANシステムを構築するために、人体上および人体直近環境における電波伝搬特性の解明は急務となっている。本研究ではWBAN電波伝搬特性を解明するために、以下のことを行っている。

●人体を用いた電波伝搬測定の実施

●測定データに基づくWBANチャネルモデル構築

上記研究成果は国際標準化組織IEEE802のタスクグループ15.6において、電波伝搬測定の方法とその測定結果が紹介され、その測定結果から構築した距離特性のパスロスモデルがチャネルモデルの一部として採用され、距離-周波数特性で表現したモデルも紹介されている[10]。

1.3.2 省電力通信方式の研究

既存の無線通信技術を医療環境に用いる研究[11]や医療用に向いた通信プロトコルに関する研究[12]など物理層、MAC層技術の研究も実施されてきている。本研究ではWBAN向け通信方式として要求される事柄を考慮した符号復号技術の研究を行った。

WBAN 用の無線端末は小型/軽量化であることとバッテリー駆動により動作させることが考えられている。さらに扱う情報が人体の生体情報などになるため、より正確な情報伝達が求められる。以上の考えから省電力化に向けて誤り率の低い通信方式を検討することにした。

一般的に誤り率の低い通信方式としては変調方式で BPSK などの2 値の変調方式が挙げら

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れる。さらに誤り率を向上させる技術として、送りたい情報に冗長性を持たせることで誤りの検出と訂正を行う符号/復号技術が不可欠となる。能力の高い既存の符号/復号技術があるが、

省電力化と低コストを目指して、シンプルで誤り率の低い符号構成および復号方法を検討した。符号構成には情報ビットをフレーム化して反復符号を適用し、復号には多数決復号とビタビ復号を組み合わせて用いた。その結果、WBAN 環境に適した簡単かつ有効な符号構成と対応する復号方法を見出している。

1.4 論文の構成

第1章では研究の背景と目的を示し、BANの開発の重要性などについて述べた。さらに実施した研究内容の位置付けについて説明した。

第2章でBANの概要として、BANの分類を述べ、WBANで使用予定の周波数帯域について国内外の動向を説明する。さらにWBANの用途として検討されているアプリケーションについて説明する。

第3章ではWBAN電波伝搬特性を解明する目的とその重要性について述べる。そして電波伝搬測定の方法や条件の説明と測定結果を示す。

第 4 章ではチャネルモデルについて説明する。チャネルモデルの概要について述べ、第 3 章で示した電波伝搬測定の結果を用いてチャネルモデル構築を行った。モデル化して求めた WBAN特有のパラメータを示し、通信方式の検討で用いることのできるパラメータを示す。

第5章では省電力に向けた通信方式について述べる。WBANで要求される条件と省電力化に必要な要素を説明し、符号構成法と復号方法を提案する。さらに提案した方式を組み合わせ4つの方式を示し、それぞれを環境と周波数帯域毎のビット誤り率特性で評価した。

第6章では本研究で行ってきたことをまとめ、成果を示す。

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第 2 章 Body Area Network

Body Area Network (BAN)について、BANの分類や構成、BANで使用が検討されている周波

数、BANの用途について述べる。

2.1 BAN の概要

BAN を構成するデバイスは一般的に３つに分類でき、コーディネータ、センサノード、および中継ノードである。ただし、センサノードがしばしば中継ノードを兼務する。いずれのデバイスも医療またはヘルスケアに必要な人体情報を計測するセンサノードとセンサノードで得られた人体情報を伝送する無線送受信機からなる。コーディネータは無線送受信機のみで構成することがある。これらのデバイスが同じ仕様の無線送受信機を用いるが、コーディネータはネットワーク形成、チャネル割当などBANの通信制御を行う役割を果たす。したがって、１つのBANは1つのコーディネータと複数のセンサノードおよび中継ノードで構成される。センサノードは生体情報を収集する役割を持ち、中継ノードは人体情報の収集と中継、

コーディネータは全てのデバイスから情報を集め、さらに他の通信インフラに転送する役割を持っている。

BAN 端末の特徴として、体内、体表面に取り付けることが考えられていることから小型である上、誰もが扱える端末でなければならないため、特定小電力無線局となる。そのため、送信電力も低いことから通信カバーエリアは数メートルの近傍回通信システムとなる。

BANは端末を取り付ける位置により、Implant BANおよびWearable BAN (WBAN)の2つに分類される。図2.1にBANの分類[13]を示す。ただし、Implant BANとWBANが共通するコーディネータを用いることができる。

体内体表面

② 体表面⇔体表面

③ 体表面⇔体内

④ 体内⇔体内

→Wearable BAN

→Implant BAN

非インプラント端末

① 他の通信インフラ⇔体表面

②

①

③ ④

図2.1 BANの分類

インプラント端末

他の通信インフラ

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6

Implant BANではカプセル内視鏡など用いて、人体内部の情報を収集する目的を持つ。体内

の端末や体外の端末へ通信の際、見通しが全く無い状態がほとんどであり、人体組織の電波に対する減衰特性により伝搬損失が非常に大きいことが考えられる。カプセル内視鏡では人体内部の画像を伝送する機能を果たすため、可能な限り伝送速度を大きくしたい。一方、周波数が高くなるほど伝搬損失が大きくなり、現行の法制度では 400MHz 帯を使用する規定となっている。

WBANではElectro Encephalo Graphy (EEG), Electro Cardio Gram (ECG), Blood Oximetryなど [13]の生体情報を収集する目的がある。体表面上の様々な部位に取り付けられ、収集した情報は同じ人体に取り付けられたコーディネータに伝送される[13]。

コーディネータは各センサノードからの情報を受信することとそのデータを外部通信インフラなどへ転送する役割があるため、その両方の伝達を円滑に行えるように人体の臍周辺などに取り付けることが考えられている[13]。

電波伝搬上、問題となるのが人体の部位による遮蔽や人体の動作時、さらに周囲からのマルチパスの影響なども挙げられ、受信レベルの変動が大きくなることが考えられる。

2.2 WBAN の周波数帯域

WBAN で使用することが検討されている周波数帯域について説明する。医療やヘルスケア向けに使用することが目的となっていることから、誰もが扱える無線端末でなければならない。そのため、基本的に特定小電力無線局の周波数帯域の使用が検討されている。各国または地域の法制度に基づき、WBAN 利用で検討されている周波数帯域を下記の表 2.1 に示す [4,6,7,8,9]。

WMTS は生体情報パラメータを計測するシステムであり、装着式の無線端末と遠隔モニタリング装置を無線通信で行うシステムである。日本では医療テレメータとして利用しおり、

心電図、呼吸、血圧などの生体情報の伝送をワイヤレスで行っている。

MICS (Medical Implant Communication System)において、診断や治療をサポートするデータを扱うインプラント型のシステムが400MHz帯で実施している。

900MHz帯はアクティブRFIDやZigbeeなどの近距離通信システムをBANへ応用させるこ

表2.1 WBANで使用予定の周波数用途

400 400-450 WMTS （日本）、MICS (402MHz-405MHz)

600 608-614 WMTS （アメリカ）

900 950-956 RFIDなど近距離無線通信システム

2450 2400-2500 ISM 周波数帯域[MHz]

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7 とが検討されている。

2400MHz帯のISM (Industry Science Medical) は産業科学医療用向けに割り当てられた周波数帯域である。日本国内では無線LAN、Bluetoothなどのデータ通信用の無線端末などでその帯域を使用していることから、医療用として利用する場合は慎重な設計が求められる。

WBANでは表2.1に示した周波数帯域だけでなく、近年開発が進んでいるUWBにおいても適用が検討されており、アンテナ[14]や物理層技術の検討[15]、人体へ用いる提案[16,17]や人体から外部通信インフラへの伝搬の研究[18,19]されてきているが、本研究では狭帯域を対象とするため検討していない。

2.3 WBAN の用途例

WBAN の構築により利用が検討されているアプリケーションについて説明する。主に医療やヘルスケアに関連したものが検討されている。例えば、下記データの自動計測、自動収集などがある。

●EEG：脳波計測

●ECG：心電図

●体温計測

●酸素飽和度計測

●視聴覚系計測

●血圧計測など

以上の機能以外にもスポーツ系における機能として歩数計や消費エネルギー測定など健康志向の人々に向けたアプリケーションなどが考えられている。

このようなアプリケーションが考えられているようになった背景として、インターネットなどの普及により場所を選ばずデータ通信を行うことができるインフラの整備が整ったことが挙げられる。さらに無線LANや携帯電話端末などの無線端末が普及し、データ通信向け端末の小型・軽量化の開発が進み、大量生産が可能となり、機器のコストが抑えられるようになったことなどが挙げられる。

このような状況から情報通信を駆使して、人体の生体情報をデータ化することで遠隔で様々な情報をリアルタイムで管理することを考えている。

上記人体情報の自動計測、自動収集などのアプリケーションが実現できれば、医師や看護士などの医療従事者が行っていた患者の人体情報に対する計測の作業などの労働を削減できることや、患者さんが医療機関へ出向くことを減らせるなどから両者の負担軽減につながると

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考えられる。さらに医療機関の設備投資や人件費などの削減につながれば医療費増大の問題も解決できると考えられる。

このような考えの下、世界的に情報通信を駆使してBANにおける国際的な標準化[3]やそれに使えるアプリケーションなどの研究開発[5]が盛んに行われている。

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第 3 章 WBAN 電波伝搬特性

WBANにおける電波伝搬特性を明らかにするため、WBANチャネルモデル構築を行う。そのために人体を用いた電波伝搬測定を行った。測定の過程と測定に必要な技術についても説明する。

3.1 WBAN 電波伝搬特性の研究

BAN は人体の周辺、体表面上、体内で構成される近傍界の無線通信システムであり、医療やヘルスケアなどへの使用が考えられているため、高い品質の無線通信システムを構築することが求められている。

無線通信システムの物理層や MAC 層技術を設計する上で要求される性能を満たす技術を構築するためには使用する環境や周波数帯域における電波伝搬特性を解明することが不可欠である[13,20,21]。電波伝搬特性は実際に測定を行い、様々な状況を考え可能な限り多くのデータ取得を行うことが望ましい。さらに取得したでデータを確率統計学などから関数で表現し、

その伝搬特性特有のパラメータを導出する。このような表現方法をチャネルモデルと呼び、計算機シミュレーションなどで用いられるため、不可欠な要素とされている[13]。

本研究ではWBANの電波伝搬特性を解明するため、周囲の環境から影響を受けない電波暗室と病院などの屋内伝搬[22]を考慮した模擬病室環境において、実際に人体を用いた伝搬測定を行った。測定はネットワークアナライザと標準アンテナを用いて測定を行い、チャネルモデル構築に必要なデータを収集した。収集したデータに対して確率統計等を行い、WBAN チャネルモデル構築を行った。

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3.2 WBAN 電波伝搬測定

WBAN の電波伝搬測定について測定方法、測定機材の紹介と設定方法、測定環境を示し、

測定によって得られたデータについて述べる。

3.2.1 電波伝搬測定方法

電波伝搬の測定にはネットワークアナライザと標準アンテナ2基を用いて実施した。その構成図を図3.1に示す。

ネットワークアナライザのPort 1に接続したアンテナをアンテナ1とし、人体の臍部分に固定、Port 2に接続したアンテナをアンテナ2とし、図3.3に示す位置で順番に固定して測定を行った。アンテナ1およびアンテナ2はそれぞれコーディネータとセンサノードを想定している。

アンテナ固定後、ネットワークアナライザを用いて、アンテナ間のSパラメータを測定し、

記録した。各アンテナ位置において10回ずつ記録を取った。

※SパラメータについてはP12(b)ネットワークアナライザの設定で説明する。

ネットワークアナライザ

Port 1 Port 2

アンテナ2

アンテナ1

※アンテナ1は臍位置で固定

図3.1 測定機器の構成図

※アンテナ2の取り付け位置は図3.3に示す。

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次に電波暗室での測定風景を図3.2に示す。アンテナと人体表面の間には厚さ15mmの発砲スチロールを挟み、アンテナの放射特性を保てるようにした。このスペーサはマジックテープバンドや紙製両面テープで人体に固定した。

(a) アンテナの取り付け位置

WBANの電波伝搬測定におけるアンテナ2の取り付け位置を図3.3に示す[13]。取り付け位置Aにおいては手の平の向きを変えて測定を行った。手の平を人体の向けた状態をAO、手の平を人体の背面に向けた状態をAPとした。

図3.2 電波暗室の測定風景

アンテナと人体の間に発砲スチロールのスペーサを用いた

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12

図3.3で示したアンテナ取り付け位置は医療やヘルスケアなどで必要な生体情報の測定を行う目的があって決められた場所である。それぞれの意味を表3.1に示す。

(b) ネットワークアナライザの設定

ネットワークアナライザは高周波回路、マイクロ波回路の通過状況や反射状況を測定する計測器である。

ネットワークアナライザでは高周波回路の測定を行うことから電力の関係で示す S パラメータで表現される。使用したネットワークアナライザには2ポートあり、測定する回路に対して4つのSパラメータを測定することができる。2ポートによって測定できるSパラメータについて図3.4で説明する。

A B

C E

D

F

G H

I

アンテナ1

アンテナ2

（コーディネータ）

（センサノード）

(AP, AO) Blood oximetry

Vision EEG

Hearin g

ECG

図3.3 アンテナ取り付け位置

Sport & Entertainment

A 指先 Blood oximetry 血中酸素飽和度

B 腕 Sports & Entertainment 運動フィットネス系などの計測

C 側頭部 Vision 視覚系計測

D 頭頂部 EEG (Electro Encephalo Graphy) 脳波系計測

E 側頭部 Hearing 聴覚系計測

F 鎖骨

G 胸部

H 腹部

I 下腹部

取付位置

ECG (Electrocardiogram) 心電図目的

表3.1 アンテナ取り付け位置の名称と意味

(27)

13

ネットワークアナライザでは測定する周波数、出力と測定データの数などが自由に設定できる。本研究で設定した内容を表3.2に示す。

測定数とは各周波数の帯域に対して測定している個数を示し、測定したデータ数は各アンテナ位置で1回につき801 個、アンテナ位置1箇所につき10回の測定を行ったので合計 8010 個のデータを記録した。更にアンテナ位置が10か所あるので各周波数帯域で80100個の値を取得している。

表3.2 ネットワークアナライザの設定値

ポート1 S21 ポート2

S12

S11 S22

x1

y1 x2

y2

S11 =y1

x1 x2 = 0 S12 =y1

x2 x1 = 0 S21 =y2

x1 x2 = 0 S22

=y2

x2 x1 = 0 y1

y2 = S11 S12 S21 S22 x1

x2

図3.4 Sパラメータの関係図と式

周波数帯域 400MHz帯 600MHz帯 900MHz帯 2400MHz帯周波数帯域幅[MHz] 400-450 608-614 950-956 2400-2500 測定データ数

IF Band Width

Tx Power 0dBm 0dBm 0dBm 7dBm

Calibration

801 1KHz

Full-2-Port (Tx Power 0dBm)

(28)

14

3.2.2 被験者と使用機材

(a) 被験者

測定に使用した被験者情報と測定場所と測定周波数帯域を表3.3に示す。被験者は成年男子 3名であり、電波暗室で1名、模擬病室で2名を測定した。

(b) ネットワークアナライザ

名称：10GHz-40GHz PNA Series Network Analyzer メーカー：Agilent

型名：E8363B

(c) ケーブル

名称：低損失同軸ケーブル(10m) メーカー：HUBER + SUHNER 型名：SUCOFLEX

(d) アンテナ

測定結果に一般性を持たせるため、アンテナは標準アンテナを使用した。使用したアンテナを表3.4 に示す。2.4GHz帯では半波長コリニアアンテナを用い、他の周波数帯では半波長ダイポールアンテナを用いた。

周波数帯域アンテナ

400MHz帯 600MHz帯 900MHz帯

2400MHz帯半波長コリニアアンテナ

半波長ダイポールアンテナ

表3.4 測定用アンテナ一覧

身長[cm] 体重[kg] 測定場所測定周波数帯域

1 被験者A 170 63 電波暗室 400MHz、600MHz、900MHz、2400MHz

2 被験者B 175 73 模擬病室 400MHz、600MHz、900MHz

3 被験者C 180 69 模擬病室 2400MHz

表3.3 被験者情報と被験者に対する測定環境と周波数帯域

(29)

15 使用したアンテナの写真を図3.5と3.6に示す。

3.2.3 測定環境

(a) 電波暗室

電波暗室と測定位置の関係を示した図面を図3.7に示す。

電波暗室のサイズは 11.1(W)×16.5(L)×11.0(H)[m]である。被験者の位置は電波暗室のほぼ中心位置で直立不動である。またネットワークアナライザの設置場所と操作作業場所は電波暗室の隅であり、電波吸収体で周囲を囲んである。

:被験者の立ち位置 :被験者の向き :測定作業位置 (Surround by radiowave absorber)

16.5[m]

11.1[m]

図3.7 電波暗室の見取り図と被験者配置図

被験者は電波暗室の

中心部で測定

図3.5 半波長ダイポールアンテナ図3.6 半波長コリニアアンテナ

(30)

16 (b) 模擬病室

模擬病室は病室に近い状況を再現して作った部屋であり、ベッドなどが設置されており、壁面や天井などもスチール製となっており、実環境に近い測定が実施できる。

模擬病室のサイズは 7(W)×5(L)×2.8(H)[m]、被験者は診察用のベッドで仰向けに横になった状態で測定を行った。

図3.8 模擬病室の見取り図と被験者配置図

5[m]

7[m]

被験者は模擬病室の

ベッド上に仰向け状態で測定 1.40[m]

1.05[m]

1.10[m]

0.72[m]

(31)

17

3.3 アンテナ間伝搬距離測定結果

アンテナ1とアンテナ２を人体に固定した後、アンテナ間の距離を計測した。その結果を表 3.5および表3.6に示す。この測定結果は第4章のチャネルモデル構築において、距離のパラメータとして使用する。

(a) 電波暗室

(b) 模擬病室

表3.5 アンテナ間伝搬距離測定結果（電波暗室）

[単位：mm]

表3.6 アンテナ間伝搬距離測定結果（模擬病室）

AO AP B C D E F G H I

400MHz帯 430 445 364 626 750 626 416 250 192 180

600MHz帯 428 464 354 621 745 618 411 208 142 206

900MHz帯 434 446 370 616 735 616 414 232 164 198

2400MHz帯 360 394 330 620 746 620 430 235 200 175 アンテナ2の位置

電波暗室 A

測定環境被験者周波数帯域

AO AP B C D E F G H I

400MHz帯 425 476 315 645 730 615 385 250 150 200

600MHz帯 400 435 325 630 745 625 410 246 150 200

900MHz帯 400 425 335 645 770 650 415 250 150 200

C 2400MHz帯 354 360 362 638 770 662 460 240 170 200

測定環境被験者周波数帯域アンテナ2の位置

模擬病室 B

(32)

18

3.4 WBAN 電波伝搬測定結果

実際に人体を用いて、人体の表面上に2つのアンテナを設置して行った電波伝搬測定の結果を示す。

3.4.1 電波暗室における WBAN 電波伝搬測定結果例

電波暗室における測定結果例を下記に示す。例としてアンテナ位置 B における周波数帯毎の測定結果を図3.9から図3.12に示す。

横軸に周波数、縦軸にS21の値で表現したグラフで示す。アンテナ位置1箇所で10回測定を行っているため、10本のカーブが描かれている。

400 410 420 430 440 450

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

周波数 [MHz]

S21[dB]

図3.9 400MHz帯の測定結果例（電波暗室）

(33)

19

950 951 952 953 954 955 956

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

608 610 612 614

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

S21[dB] S21[dB]

周波数 [MHz]

(34)

20

2400 2420 2440 2460 2480 2500

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

周波数 [MHz]

S21[dB]

(35)

21

3.4.2 模擬病室における WBAN 電波伝搬測定結果例

模擬病室における測定結果例を示す。電波暗室と同様にアンテナ設置位置 B における周波数帯毎の測定結果を図3.13から図3.16に示す。

横軸に周波数、縦軸にS21の値で表現したグラフで示す。アンテナ位置1箇所で10回測定を行っているため、10本のカーブが描かれている。

400 410 420 430 440 450

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

周波数 [MHz]

S21[dB]

図3.13 400MHz帯の測定結果例（模擬病室）

(36)

22

608 610 612 614

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

950 951 952 953 954 955 956

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

S21[dB]

周波数 [MHz]

S21[dB]

(37)

23

3.4.3 WBAN 電波伝搬測定の考察

電波暗室における測定では、測定した帯域内で大きな変動は確認されなかった。電波暗室内では天井や床、壁面からの反射などがほとんど発生しないためであり、周囲の影響を受けていない純粋な人体表面上の特性に近い結果が得られていると考える。

一方、模擬病室では帯域内で変動が起こっていることを確認した。特に帯域の広い400MHz

と2400MHzでは変動が激しく見える。これは模擬病室の天井や床、壁面、さらに部屋に設置

されている什器類からの反射や回折などによるものと考えられる。

2400 2420 2440 2460 2480 2500

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

周波数 [MHz]

S21[dB]

(38)

24

3.5 取得データ

WBANの電波伝搬測定において取得したデータを表3.7にまとめる。

電波暗室と模擬病室の2つの環境において、4つの周波数帯域、測定箇所10か所で10回ずつの測定を実施し、予定していたデータを取得することができた。そのデータ数を表3.7に示す。

各測定位置

801×10（回）=8010個全測定位置

8010×10（所）=80100個 1環境の全周波数帯域

80100×4（帯域）=320400個

1環境あたり320400個のデータが得られた。これらのデータを用いて次章でWBANチャネルモデル構築を行う。

周波数帯域[MHz]測定箇所測定データ数周波数帯域[MHz]測定箇所測定データ数

400 10 80100 400 10 80100

600 10 80100 600 10 80100

900 10 80100 900 10 80100

2400 10 80100 2400 10 80100

電波暗室模擬病室

表3.7 測定データ取得数

(39)

25

第 4 章 WBAN チャネルモデル構築

人体表面上で実施した電波伝搬測定によって得られた測定データを用いて、チャネルモデル構築を行った。チャネルモデルの重要性について述べ、距離特性、周波数特性、パスロス変動特性をモデル化した。

4.1 チャネルモデルについて

電波伝搬特性を明確にすることは伝搬チャネルに適した物理層および MAC 層を設計するためには大変重要である[13]。一般的にその特性を確率統計的な関数などで表現したものをチャネルモデルと呼んでいる。

チャネルモデルで求められることとして下記の3項目が挙げられている[13]。

●回線設計が可能なこと

●パラメータが伝送シミュレーションで容易に扱えること ●利用モデルの再現が可能なこと

これらを満たすチャネルモデルとして本研究ではパスロスモデル[23,24,25]を採用することにした。そしてパラメータの尐ないシンプルなモデル構築を目指した。

無線通信では通信機器の周波数や送信出力などが電波法に基づいて他のシステムに影響を与えないように定められる。その与えられた条件の中でシステムが目的を満たすために通信エリア（距離）に注目して研究開発がされる。そのため電波伝搬の研究が不可欠であり、利用目的や様々な環境に対して多くの研究がされている。一般的に伝搬距離の増加に伴い、伝搬損失が起こることから電波伝搬の特性をパスロスモデルとしてモデル化される。

ミリ波帯を用いた車々間通信の研究において電波伝搬の特性を示すために伝搬距離の他に送受信アンテナの高さを一つの要素として取り入れてパスロスモデルを構築している研究 [29]や移動通信のサービスエリアをシミュレーションする研究においてフェージングの影響を取りいれて基地局と移動局間の伝搬損失を表現したパスロスモデルを構築した研究[30]などが行われている。

BAN の研究においても UWBを使用することを想定し、FDTD シミュレーションでアンテナ間の距離に対する伝搬損失を示すパスロスモデルを用いて研究[16,17]されている。

以上の関連研究などから伝搬損失の特性を示すパスロスモデルを用いてWBANの電波伝搬特性を表現することにした。

(40)

26

4.2 パスロスモデル

測定結果より S21 のデータを用いて距離と周波数に対するアンテナ間のパスの入出力関係を表現したグラフを示す。横軸に距離[log10([mm])]または周波数[log10([MHz])]、縦軸に S21[dB]を示す。距離に対して表現したグラフを距離特性、周波数に対して表現したものを周波数特性と呼ぶ。また距離と周波数の両方とS21を用いて表現する距離-周波数特性を示し、3 つのパスロスモデルを構築し評価する。

S21とは測定したアンテナ間の出力と入力を比で表現した値[dB]であり、パスロスを表すパラメータと見ることができる。

4.2.1 パスロスモデル式

距離や周波数の増減によるパスロスの変化を示すモデルをパスロスモデル[25]と呼び、その式を下記に示す。各項目におけるパスロスモデルをグラフ上に示した。

d：送信アンテナと受信アンテナの距離を示す。

f：各周波数帯域の中心周波数を示す a,b：傾斜係数

c：切片係数

チャネルモデル構築では、周波数を固定して距離の増減によるパスロスの変化を表現する距離特性と距離を固定して周波数の増減によるパスロスの変化を表現する周波数特性を 1 次方程式でモデル化する。さらに距離と周波数の両方の変数を用いてパスロスの変化を表現した距離-周波数特性を近似平面でモデル化し、構築した3つのモデルを評価する。

4.2.2 電波暗室における距離特性

距離特性を求める際、周波数を固定したため、式4-1は次のように簡略化できる。

図4.1から図4.4に電波暗室における周波数毎の距離特性を示す。丸で示した実測値と実測値から求めた近似直線をグラフに示す。

𝑃𝐿 𝑑, 𝑓 [𝑑𝐵] = 𝑎 × 𝑙𝑜𝑔₁₀ 𝑑 + 𝑏 × 𝑙𝑜𝑔₁₀ 𝑓 + 𝑐 ^（式4-1）

𝑃𝐿 𝑑 [𝑑𝐵] = 𝑎 × 𝑙𝑜𝑔₁₀ 𝑑 + 𝑐 ^（式^4-2）

(41)

27

実測値のプロットの丸1個は各測定位置における平均値である。各測定位置で10回測定を行っており、測定値を距離で表現していることから、各距離で10個のプロットが一つの集合となっている。また距離特性では測定位置が10箇所あるので10つの集合がグラフに示されている。

近似直線は実測値より最小二乗法を用いて計算機シミュレーションによって算出し、グラフ上にプロットした。

最小二乗法の一次方程式への適用について説明する。

実測値を下記のように示す。

d：距離[mm]

s：S21[dB]

ここで式4-2に適用することを考える。

及びは次の式で求めることができる。

𝑑, 𝑠 = 𝑑₁, 𝑠₁ , 𝑑₂, 𝑠₂ , ⋯ , 𝑑_𝑛, 𝑠_𝑛

𝑃𝐿 𝑑 [𝑑𝐵] = 𝑎 × 𝑙𝑜𝑔₁₀ 𝑑 + 𝑐

𝑎 𝑐

𝑎 =𝑛 ^𝑛_𝑘=1𝑑_𝑘𝑠_𝑘− ^𝑛_𝑘=1𝑑_𝑘 ^𝑛_𝑘=1𝑠_𝑘 𝑛 ^𝑛_𝑘=1𝑠_𝑘²− ^𝑛_𝑘=1𝑠_𝑘 ²

𝑐 = ^𝑛_𝑘=1𝑑_𝑘² ^𝑛_𝑘=1𝑠_𝑘− ^𝑛_𝑘=1𝑑_𝑘𝑠_𝑘 ^𝑛_𝑘=1𝑑_𝑘 𝑛 ^𝑛_𝑘=1𝑠_𝑘²− ^𝑛_𝑘=1𝑠_𝑘 ²

（式4-3）

（式4-4）

（式4-5）

(42)

28

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

図4.1 400MHz帯の距離特性（電波暗室）

距離 [log₁₀(距離[mm])]

S21[dB] S21[dB]

PL(d)[dB]=-33.69×log₁₀(d)+52.14

PL(d)[dB]=-46.91×log10(d)+81.92 ○：実測値

―：近似直線

○：実測値

―：近似直線

(43)

29

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

距離 [log10(距離[mm])]

S21[dB] S21[dB]

アンテナ位置G の測定データ

※アンテナ位置Gの測定データは解析から除いた。

PL(d)[dB]=-57.28×log₁₀(d)+100.43

PL(d)[dB]=-47.26×log10(d)+66.48 ○：実測値

―：近似直線

○：実測値

―：近似直線

Wearable Body Area Network における 伝搬特性と通信方式に関する研究

Wearable Body Area Network における 伝搬特性と通信方式に関する研究

片山 典彦

電気通信大学大学院情報システム学研究科 博士（工学）の学位申請論文

2010 年 3 月

Wearable Body Area Network における 伝搬特性と通信方式に関する研究

博士論文審査委員会

主査 本多 弘樹 教授

委員 長岡 浩司 教授

委員 古賀 久志 准教授

委員 近藤 正章 准教授

委員 李 還幇 客員教授

著作権所有者

片山 典彦

2010 年

Study on Propagation Characteristics and Reliable Transmission Technology for Wearable Body Area Network

Norihiko Katayama

Abstract

Wearable Body Area Network における 伝搬特性と通信方式に関する研究

片山 典彦

概要

目次

図目次

表目次

第 1 章 はじめに

1.1 研究背景

1.2 研究の目的

1.3 WBAN の現状と本研究の位置付け

1.3.1 WBAN における電波伝搬特性の把握について

1.3.2 省電力通信方式の研究

1.4 論文の構成

第 2 章 Body Area Network

2.1 BAN の概要

2.2 WBAN の周波数帯域

2.3 WBAN の用途例

第 3 章 WBAN 電波伝搬特性

3.1 WBAN 電波伝搬特性の研究

3.2 WBAN 電波伝搬測定

3.2.1 電波伝搬測定方法

3.2.2 被験者と使用機材

3.2.3 測定環境

3.3 アンテナ間伝搬距離測定結果

3.4 WBAN 電波伝搬測定結果

3.4.1 電波暗室における WBAN 電波伝搬測定結果例

400 410 420 430 440 450

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

950 951 952 953 954 955 956

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

608 610 612 614

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

2400 2420 2440 2460 2480 2500

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

3.4.2 模擬病室における WBAN 電波伝搬測定結果例

400 410 420 430 440 450

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

608 610 612 614

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

950 951 952 953 954 955 956

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

3.4.3 WBAN 電波伝搬測定の考察

2400 2420 2440 2460 2480 2500

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

3.5 取得データ

第 4 章 WBAN チャネルモデル構築

4.1 チャネルモデルについて

4.2 パスロスモデル

4.2.1 パスロスモデル式

4.2.2 電波暗室における距離特性

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

-80 -60 -40 -20 0

Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

片山典彦

電気通信大学大学院情報システム学研究科博士（工学）の学位申請論文

Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

主査本多弘樹教授

委員長岡浩司教授

委員古賀久志准教授

委員近藤正章准教授

委員李還幇客員教授

片山典彦

Wearable Body Area Network における伝搬特性と通信方式に関する研究

片山典彦

第 1 章はじめに