Transceiver para comunicação acoplada ao corpo humano

Abstract

O crescimento exponencial de dispositivos electrónicos de uso pessoal que se tem vindo a verificar nos últimos anos, conduziu à criação de um novo conceito de comunicação denominado de Personal Area Network (PAN). Este foi expandido a diversas áreas, nomeadamente na área da saúde, onde a necessidade de aumentar a segurança na comunicação, aliada a uma redução no consumo dos dispositivos, levou ao surgimento de um novo conceito, Body Area Network (BAN). Este apresenta como principal objectivo, o desenvolvimento de um standard internacional de comunicação, optimizado para dispositivos low power e funcionamento sobre o corpo humano, no seu interior e nas suas imediações. É neste âmbito que surge a possibilidade de utilizar o sistema de comunicação por acoplamento capacitivo sobre o corpo humano, tentando colmatar algumas das lacunas das tecnologias de comunicação sem fios de uso geral (Bluetooth, Zigbee, WiFi…), principalmente o seu baixo nível da segurança, o seu consumo elevado e da existência de uma interferência significativa entre dispositivos. Então, implementou-se um transceiver low power (protótipo) para comunicação no corpo humano, utilizando o sistema de acoplamento capacitivo. Este é constituído por um emissor e um receptor: o emissor é baseado num modulador FSK (fC=10.7MHz) e por um amplificador sintonizado e para a recepção, utilizou-se um chip comercial para efectuar a desmodulação do sinal (sistema FM IF), com uma sensibilidade elevada. O sistema de comunicação implementado permitiu uma troca de dados sem erros, utilizando uma taxa de transmissão de 100Kbps quando o emissor e o receptor se encontram distanciados de 1.8m um do outro. Apesar de os resultados experimentais serem muito positivos, existe ainda muita margem para evoluir, principalmente no aumento da taxa de transmissão e numa redução do consumo.

The exponential growth of electronic devices for personal use that has been observed in recent years, led to the creation of a new communication concept called Personal Area Network (PAN). It was expanded to several areas, namely in healthcare, where the need to increase communication’s security and to reduce power consumption of the devices, led to the emergence of a new concept, Body Area Network (BAN). This has as main objective to develop an international communication standard optimized for low power devices and operation on/in/around the human body. In this context comes the possibility to use the capacitive body coupling communication system, trying to fill some of the drawbacks of the, generally used, wireless communication technologies (Bluetooth, Zigbee, WiFi ...) mainly the low security level, high power consumption and significant interference between devices. Then, we implemented a low power transceiver (prototype) for communication in the human body using capacitive coupling system. It consists of a transmitter and a receiver: the emitter is based upon an FSK modulator (fc = 10.7MHz) and a tuned amplifier and for reception, we used a commercial chip (FM IF system) to demodulate the signal, with high sensitivity. The implemented communication system provided an exchange of data without error using a transmission rate of 100Kbps when the emitter and receiver are 1.8m away from each other. Although the experimental results were very good, there is still room to make some improvements, especially concerning an increase of data rate and a reduced power consumption.