Channel modeling for the investigation of human absorption in realistic indoor environments

par Aliou Bamba

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologies, acoustique et télécommunications

Sous la direction de Martine Liénard, Luc Martens et de Wout Joseph.

  • Titre traduit

    Modélisation de canal pour l'étude de l'absorption humaine dans les environnements intérieurs réalistes


  • Résumé

    Nous montrons après une revue des modèles de canaux sans fil que le «room electromagnetics» est un modèle approprié pour aborder l'absorption humaine due aux ondes électromagnétique diffuses. Une méthode pour déterminer le temps de réverbération dans une chambre réverbérante est présentée et validée avec un algorithme à haute résolution. La section transversale d'absorption due aux champs diffus (ACSwb,dmc) est ensuite présentée. Une méthode expérimentale pour déterminer le ACSwb,dmc d'un fantôme est développée et validée par des simulations numériques. Les propriétés du temps de réverbération sont étudiées dans plusieurs environnements à Gand et Aalborg, en utilisant le sondeur de canal virtuel MIMO et le sondeur de canal réel. Les valeurs du temps de réverbération permettant ensuite la détermination du ACSwb,dmc. En outre, nous présentons pour la première fois une méthode expérimentale pour déterminer le débit d'absorption spécifique (SARwb) dans des conditions de propagation réalistes en environnements intérieurs. Plusieurs scénarii ont été envisagés et il s’avère que la contribution des champs diffus dans le débit d'absorption spécifique peut être importante et ne peut être systématiquement négligé.Par ailleurs, une simple formule (comme une alternative aux méthodes numériques et expérimentales) est proposée pour déterminer le SARwb d’humains en présence de champs diffus. La formule est validée par des simulations numériques de fantômes humains hétérogènes et peut être utilisée en dosimétrie pour évaluer rapidement et avec précision le SARwb,total des humains.Enfin, la conclusion et des futures possibilités de recherche concluent cette thèse.


  • Résumé

    We briefly review the modeling of wireless channels. We demonstrate that the room electromagnetics is a suitable channel model to address the human absorption due to diffuse fields. Next, an easy-to-implement methodology to determine the reverberation time in a reverberation chamber is presented and validated with a high-resolution algorithm. Then, we introduce the absorption cross section in diffuse fields (ACSwb,dmc). An experimental method to determine the ACSwb,dmc of a canonical phantom is developed and validated via numerical simulations. The reverberation time properties are investigated in several offices in Ghent (Belgium), and in Aalborg (Denmark), using the virtual Multiple-Input Multiple-Ouput channel sounder and the real channel sounder. Next, the reverberation time values allow us the measurement of the ACSwb,dmc of humans in a realistic office. We then address for the first time an experimental method to determine the whole-body averaged specific energy absorption rate (SARwb) of humans under realistic propagation conditions in indoor environments. Several scenarios have been considered and we show that the contribution of the diffuse fields in the absorption rate of humans may be prominent and cannot be systematically neglected. Moreover, a simple formula (as an alternative to numerical and experimental approaches) is proposed to determine the total SARwb of humans in presence of diffuse fields. The formula is validated via numerical simulations of four 3-D heterogeneous human models and can be used in dosimetry studies to assess accurately and rapidly the total SARwb of humans.Finally, a conclusion and future research opportunities end this thesis.


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