〈一般研究課題〉 インプラント医療機器の高信頼性通信と高精度位置推定の融合
助 成 研 究 者

名古屋工業大学

安在大祐

インプラント医療機器の高信頼性通信と高精度位置推定の融合
安在 大祐（名古屋工業大学）

Integration of Reliable Communication and Accurate
Localization for Implantable Medical Device
Daisuke Anzai(Nagoya Institute of Technology)

Abstract：
With the rapid growth of wireless communication technology, body area network (BAN) is
expected as one of promising applications in medical and healthcare fields. In implant BANs, highspeed and reliable communication between the inside and outside of a human body is required. Ultrawideband (UWB) low-band is a candidate of the frequency bands that satisfies the requirement ofhigh speed implant communications in aid of its broad bandwidth. However, since the UWB lowband suffers from large attenuation through the human body, it is difficult to realize reliablecommunications. To solve this problem, in this paper, we applied a multiple input multiple output(MIMO) scheme to implant UWB communications. Then we conducted a bit error rate (BER)
measurement experiment of the MIMO transmission system using UWB low-band with a humanequivalent liquid phantom. The results demonstrated the efficiency of the MIMO transmission andhighly accurate localization under the implant UWB communication environment.
1. はじめに
近年，無線通信技術の発展に伴い，人体周辺に情報機器を配置して構成する人体無線網 (BAN:Body Area Network)の研究が盛んに行われている．BANは情報機器に生体センサを組み込むことで患者の生体情報をリアルタイムで取得することが可能となるため，医療・ヘルスケア分野への応－ 51 －

用が期待されている．BANは大きくウェアラブルBANとインプラントBANの2つに分類される．
ウェアラブルBANは情報機器を人体表面に配置して人体表面同士で通信を行うものであり，応用例として心電計や血圧計が挙げられる．一方でインプラントBANは人体内外もしくは人体内同士で通信を行うものであり，応用例としてカプセル内視鏡が挙げられる．カプセル内視鏡は従来のワイヤー型の内視鏡と異なり，患者がカメラや通信機器を搭載したカプセルを飲み込むことで消化管内部の動画像を外部へ無線で伝送する医療機器である．これにより従来では困難であった小腸内部の検査を行うことができる．さらにカプセル内視鏡は患者がケーブルを飲み込む必要が無いため，患者の身体的負担が軽減され，より小さい身体的負担で消化器官内の検査を行うことが可能となるという利点がある．
現在のカプセル内視鏡で主流な周波数帯は400 MHz MICS (Medical Implant CommunicationService)帯であるが，狭帯域周波数帯の制限を受けるため，データレートは数百kbps程度に制限される．一方でカプセル内視鏡はリアルタイムで画像伝送を行うため，数Mbps以上の高いデータレートが求められる．そこで本研究は，高速伝送が実現できる周波数帯域であるUWB (UltraWideBand)帯に注目した．UWB帯のもう1つのメリットとしては，高い周波数帯域幅により距離の分解能が飛躍的に向上し，UWB帯による高精度なインプラント機器位置推定も実現可能となる．
しかしUWB帯は400 MHz MICS帯に比べて人体内での信号減衰が大きくなるため，通信の信頼性が低下してしまう懸念がある．無線通信の信頼性の向上の手法として送受信機に複数のアンテナを用いるMIMO (Multiple Input Multiple Output)伝送方式が挙げられる．本研究では，インプラント伝送にも適用可能なMIMO伝送方式及びUWBパルスに基づいた位置推定法の構築を実施する．位置推定方式においては送信パルスのスペクトル波形により距離分解能の向上の検討を行った．
UWB MIMO伝送方式の開発においてはIR (Impulse Radio)方式を用いたMIMO伝送によるインプラント通信の伝送実験を行い，その特性評価を行う．
2. UWB通信方式とMIMO伝送システム
UWB-IR方式では，送信機側でパルスジェネレータによってUWB帯パルスが生成される．このパルスは時間的に非常に短いため，高速伝送性を維持しながら省電力化が可能となる．また，搬送波再生回路が不要となり送信機の回路構成を単純にすることができるため，回路規模を小さくすることができる．この方式では送信データをパルス変調方式にもとづいて変調し，UWB-IR送信信号を得る．パルス変調方式として，オンオフキーイング(OOK: On-Off Keying)方式，パルス位置変調(PPM: Pulse Position Modulation)方 式， マ ル チ パ ル ス 位 置 変 調 (MPPM: Multi Pulse PositionModulation)方式が挙げられる．復調方式としては，送信信号のレプリカと受信信号の相関値から復調する相関検波方式や受信信号のエネルギー値から復調するエネルギー検波方式が挙げられる．
通信の伝送速度や信頼性を向上させる手段として送信側，受信側の双方において複数のアンテナを用いるMIMO伝送が挙げられる．MIMO伝送を行う際には，多重化による伝送速度向上を目的とした固有モード伝送と信頼性向上を目的としたダイバーシチコーディング法に大別されるが，本研
究はダイバーシチコーディング法によるMIMO伝送に着目する．ダイバーシチコーディング法では，複数のダイバーシチブランチ信号を合成するが，このときのダイバーシチ合成手法として選択合成法，等利得合成法などが挙げられる．本研究では等利得合成法を採用する．

－ 52 －UWB帯パルスを用いた位置推定方式においては，パルスの到来時間を推定することによって送受信間距離を推定する方式に着目した．UWB帯パルスは人体内を伝搬するため，信号の伝搬速度は人体により影響を受けるため，信号到来時間の推定には信号伝搬速度推定を行う必要がある．そ

体により影響を受けるため，信号到来時間の推定には信号伝搬速度推定を行う必要がある．
そこで，こで，本研究はパルスの伝搬速度と送受信間距離を同時に推定可能なパーティクルフィルタによる体により影響を受けるため，信号到来時間の推定には信号伝搬速度推定を行う必要がある．
そこで，本研究はパルスの伝搬速度と送受信間距離を同時に推定可能なパーティクルフィルタによる方式
方式を採用する．本方式により，伝搬速度推定とインプラント機器位置の同時推定が実現される．
本研究はパルスの伝搬速度と送受信間距離を同時に推定可能なパーティクルフィルタによる方式を採用する．本方式により，伝搬速度推定とインプラント機器位置の同時推定が実現される．
を採用する．本方式により，伝搬速度推定とインプラント機器位置の同時推定が実現される．
3. 実験結果

3.
実験結果
3. 実験結果
3.1
実験環境
3.1
実験環境
実験環境
3.1
本研究ではUWBlow-band帯におけるインプラント通信環境下でのMIMO伝送の有効性を評価す
本研究では
MIMO
本研究では UWBUWB low-bandlow-band 帯におけるインプラント通信環境下での帯におけるインプラント通信環境下でのMIMO 伝送の有効性を評価する伝送の有効性を評価するるために，インプラント通信環境下でのBER(Bit Error Rate)測定実験を行った．実験ではインプために，インプラント通信環境下でのために，インプラント通信環境下での BERBER (Bit(Bit ErrorError Rate)測定実験を行った．実験ではインプRate)測定実験を行った．実験ではインプラント通信環境下を模擬するために生体等価液体ファントムを用いた．図1に液体ファントムの電ラント通信環境下を模擬するために生体等価液体ファントムを用いた．
図
ラント通信環境下を模擬するために生体等価液体ファントムを用いた．
図 11 に液体ファントムの電に液体ファントムの電気定数を示す．また本研究では実験機器としてUWB送受信機，及びアンテナを用いた．以下に使気定数を示す．また本研究では実験機器として気定数を示す．また本研究では実験機器として UWBUWB 送受信機，及びアンテナを用いた．以下に使用送受信機，及びアンテナを用いた．以下に使用
用した実験機器，及び実験環境について述べる．
した実験機器，及び実験環境について述べる．
した実験機器，及び実験環境について述べる．
454566-25-25-35-35

Conductivity[S/m][S/m]Conductivity

Relativepermittivity
permittivity
Relative-30-30
4435
35-40-40

Power[dBm]
[dBm]
Power

40
40-45-45-50-50

22-55-55-60-60

Relative
Relativepermittivity
permittivity
Conductivity
Conductivity

30
30
2.0
2.0

2.5
2.5

3.0
3.0

3.5
3.5

4.0
4.0

4.5
4.5

Frequency
Frequency[GHz]
[GHz]

5.0
5.0

5.5
5.5-65-65006.06.0-70-70
1.01.0

図1 ファントムの電気定数
図1
図1 ファントムの電気定数
ファントムの電気定数

2.0
2.0

3.0
3.0

4.0
4.0

5.0
5.0

6.0
6.0

7.0
7.0

Frequency
Frequency[GHz]
[GHz]

8.0
8.0

9.0
9.0

1010

図2 UWBパルスの周波数スペクトル
図2
図2 UWBパルスの周波数スペクトル
UWBパルスの周波数スペクトル

パルス変調方式としてOOK方式の場合と拡散系列による直接拡散方式(DSSS: Direct Sequence
パルス変調方式としてパルス変調方式として OOKOOK 方式の場合と拡散系列による直接拡散方式(DSSS:方式の場合と拡散系列による直接拡散方式(DSSS: DirectDirect Sequence
Sequence
Spectrum Spreading)を用いた．送信機にはポートが2つ存在し，最大で2つの送信アンテナを接続
Spectrum
Spectrum Spreading)を用いた．送信機にはポートがSpreading)を用いた．送信機にはポートが 22 つ存在し，最大でつ存在し，最大で 22 つの送信アンテナを接つの送信アンテナを接することが可能な機構となっている．図2に送信信号の周波数スペクトルを示す．2ダイバーシチ続することが可能な機構となっている．図続することが可能な機構となっている．図 22 に送信信号の周波数スペクトルを示す．2に送信信号の周波数スペクトルを示す．2 ダイバーシ
ダイバーシ
アンテナを用いる場合ではダイバーシチ合成手法として0.5 secごとに切り替える選択合成法を用
チアンテナを用いる場合ではダイバーシチ合成手法としてチアンテナを用いる場合ではダイバーシチ合成手法として0.50.5 secsecごとに切り替える選択合成法をごとに切り替える選択合成法をいた．また，受信機にはポートが4つ存在し，最大で4つの受信アンテナを接続することが可能で用いた．また，受信機にはポートが用いた．また，受信機にはポートが 44 つ存在し，最大でつ存在し，最大で 44 つの受信アンテナを接続することが可能つの受信アンテナを接続することが可能ある．受信を有効にするポートは任意に選択することができ，受信ダイバーシチ合成手法には等利である．受信を有効にするポートは任意に選択することができ，受信ダイバーシチ合成手法には等である．受信を有効にするポートは任意に選択することができ，受信ダイバーシチ合成手法には等得合成法を用いた．また，図2の周波数スペクトル特性から信号伝送帯域幅を5 GHz程度確保でき利得合成法を用いた．また，図利得合成法を用いた．また，図 22 の周波数スペクトル特性から信号伝送帯域幅をの周波数スペクトル特性から信号伝送帯域幅を 55 GHz
GHz 程度確保で程度確保でており1mmの距離分解能を達成できる見込みが大きい結果を得た．
きており
きており 1mm1mm の距離分解能を達成できる見込みが大きい結果を得た．の距離分解能を達成できる見込みが大きい結果を得た．
インプラント通信環境下で無線通信実験を
インプラント通信環境下で無線通信実
9.2
インプラント通信環境下で無線通信実
9.2mm
mm
行うためにはインプラント通信に適したアン
Glue
験を行うためにはインプラント通信に適
Substrate
Glue Substrate
験を行うためにはインプラント通信に適テナの製作が必要である．送信アンテナは人したアンテナの製作が必要である．送信したアンテナの製作が必要である．送信1.8
1.61.8mm
mm
1.6mm
mm
体内部で使用することを想定しているため，アンテナは人体内部で使用することを想アンテナは人体内部で使用することを想
11mm
mm
本研究では液体ファントム内での使用に適し定しているため，本研究では液体ファン定しているため，本研究では液体ファン
Element
Elementたアンテナを製作した．図3に製作した送信
トム内での使用に適したアンテナを製作
トム内での使用に適したアンテナを製作
Feeding
Feedingpointpoint

アンテナの構造を示す．比誘電率4，厚さ1.6した．図した．図 33 に製作した送信アンテナの構に製作した送信アンテナの構

図3 UWB帯送信アンテナの構造
図3
図3 UWB帯送信アンテナの構造
UWB帯送信アンテナの構造造を示す．比誘電率造を示す．比誘電率 4，厚さ4，厚さ 1.61.6 mmmm の誘の誘電体基板上に幅エレメントの外径は電体基板上に幅 11 mm
mm のアンテナエレメントをループ構造で設計した．のアンテナエレメントをループ構造で設計した．
エレメントの外径は 4.54.5 mm，mm，－ 53 －3内径は 3.5 mm である．給電方法は，アンテナの給内径は 3.5 mm である．給電方法は，アンテナの給mmの誘電体基板上に幅1mmのアンテナエレメント
電点にセミリジッドケーブルを直接はんだ付けす
電点にセミリジッドケーブルを直接はんだ付けすをループ構造で設計した．エレメントの外径は4.5ることで実装した．またこのアンテナは生体等価液ることで実装した．
またこのアンテナは生体等価液mm，内径は3.5mmである．給電方法は，アンテナ体ファントム内で使用して実験するが，ファントム内径は 3.5 mm である．給電方法は，アンテナの給体ファントム内で使用して実験するが，ファントムの給電点にセミリジッドケーブルを直接はんだ付けとアンテナエレメントが直接接触しないようにア電点にセミリジッドケーブルを直接はんだ付けすとアンテナエレメントが直接接触しないようにアすることで実装した．またこのアンテナは生体等価ンテナの周囲を比誘電率 2.2，厚さ 0.1 mm のポリることで実装した．またこのアンテナは生体等価液ンテナの周囲を比誘電率 2.2，厚さ 0.1 mm のポリ液体ファントム内で使用して実験するが，ファントエチレンを主成分とするグルーで覆った．また，受体ファントム内で使用して実験するが，ファントムエチレンを主成分とするグルーで覆った．また，受ムとアンテナエレメントが直接接触しないようにア
信アンテナは人体表面で使用することを想定し，液とアンテナエレメントが直接接触しないようにア
図4 UWB帯受信アンテナの構造
信アンテナは人体表面で使用することを想定し，液ンテナの周囲を比誘電率2.2，厚さ0.1mmのポリエ体ファントム表面での使用に適したアンテナを製
ンテナの周囲を比誘電率 2.2，厚さ 0.1 mm のポリ体ファントム表面での使用に適したアンテナを製チレンを主成分とするグルーで覆った．また，受信ア作した．図 4 に製作した受信アンテナの構造を示す．
エチレンを主成分とするグルーで覆った．また，受作した．図 4 に製作した受信アンテナの構造を示す．
ンテナは人体表面で使用することを想定し，液体ファ送信アンテナに用いた基板と同様の電気的特性を持っ信アンテナは人体表面で使用することを想定し，液送信アンテナに用いた基板と同様の電気的特性を持っントム表面での使用に適したアンテナを製作した．図4
た誘電体基板を用いた．受信アンテナは液体ファント体ファントム表面での使用に適したアンテナを製た誘電体基板を用いた．受信アンテナは液体ファントに製作した受信アンテナの構造を示す．送信アンテナ
ム表面から 10 mm 離した位置での使用に適するものと作した．図 4 に製作した受信アンテナの構造を示す．
ム表面から 10 mm 離した位置での使用に適するものとに用いた基板と同様の電気的特性を持った誘電体基板
し，構造は平板不平衡ダイポールである．製作した送送信アンテナに用いた基板と同様の電気的特性を持っし，構造は平板不平衡ダイポールである．製作した送を用いた．受信アンテナは液体ファントム表面から10受信アンテナの反射係数と透過係数を測定するためにた誘電体基板を用いた．受信アンテナは液体ファント受信アンテナの反射係数と透過係数を測定するためにベクトルネットワークアナライザの Port1 に送信アンmm離した位置での使用に適するものとし，構造は平板ム表面から 10 mm 離した位置での使用に適するものと
図5 アンテナ特性測定環境
ベクトルネットワークアナライザの Port1 に送信アンテナ，Port2 に受信アンテナをそれぞれ接続した．測不平衡ダイポールである．製作した送受信アンテナの図5
アンテナ特性測定環境
し，構造は平板不平衡ダイポールである．製作した送テナ，Port2 に受信アンテナをそれぞれ接続した．測図5 アンテナ特性測定環境
定環境を図 5 に示す．図 6 に製作した送信アンテナと反射係数と透過係数を測定するためにベクトルネットワークアナライザのPort1に送信アンテナ，受信アンテナの反射係数と透過係数を測定するために定環境を図 5 に示す．図 6 に製作した送信アンテナと受信アンテナの反射係数特性を示す．製作した送受信アンテナの反射係数特性は 3.4 - 4.8 GHz でPort2に受信アンテナをそれぞれ接続した．測定環境を図5に示す．図6に製作した送信アンテナとベクトルネットワークアナライザの Port1 に送信アン受信アンテナの反射係数特性を示す．製作した送受信アンテナの反射係数特性は 3.4 - 4.8 GHz で-9.5 dB 以下を満たしているため，製作したアンテナは UWB low-band 帯で利用可能である．次に受信アンテナの反射係数特性を示す．製作した送受信アンテナの反射係数特性は3.4- 4.8 GHzでテナ，Port2 に受信アンテナをそれぞれ接続した．測図5 アンテナ特性測定環境-9.5 dB 以下を満たしているため，製作したアンテナは UWB low-band帯で利用可能である．次に製作した送受信アンテナのパスロス特性について述べる．
受信アンテナをファントム表面に固定し，-9.5dB以下を満たしているため，製作したアンテナはUWBlow-band帯で利用可能である．次に定環境を図5 に示す．図 6 に製作した送信アンテナと製作した送受信アンテナのパスロス特性について述べる．受信アンテナをファントム表面に固定し，アンテナ間距離が 1 cm から 10 cm まで 1 cm 間隔で測定した．しかし，パスロス特性には送信ア製作した送受信アンテナのパスロス特性について述べる．受信アンテナをファントム表面に固定受信アンテナの反射係数特性を示す．製作した送受信アンテナの反射係数特性は 3.4 - 4.8 GHz でアンテナ間距離が 1 cm から 10 cm まで 1 cm 間隔で測定した．しかし，パスロス特性には送信アンテナの反射係数特性の影響が含まれているため，送受信チャネル間の純粋なパスロス特性を表現し，アンテナ間距離が1cm から 10 cmまで1 cm間隔で測定した．しかし，パスロス特性には送信-9.5 dB 以下を満たしているため，製作したアンテナはUWB low-band 帯で利用可能である．次にンテナの反射係数特性の影響が含まれているため，送受信チャネル間の純粋なパスロス特性を表現することができない．そのため，本測定では測定されたパスロス特性から送信アンテナの反射係数アンテナの反射係数特性の影響が含まれているため，送受信チャネル間の純粋なパスロス特性を表製作した送受信アンテナのパスロス特性について述べる．受信アンテナをファントム表面に固定し，することができない．そのため，本測定では測定されたパスロス特性から送信アンテナの反射係数特性を取り除き，パスロス（PL）を算出した．図 7 は本実験によって得られたパスロス特性を示す．
現することができない．そのため，本測定では測定されたパスロス特性から送信アンテナの反射係アンテナ間距離が 1 cm から 10 cm まで 1 cm 間隔で測定した．しかし，パスロス特性には送信ア特性を取り除き，パスロス（PL）を算出した．図 7 は本実験によって得られたパスロス特性を示す．
図 7 から，本実験で用いる送受信アンテナ間のパスロスは10cm までの距離において 60dB 程度とな数特性を取り除き，パスロス（PL）を算出した．図7は本実験によって得られたパスロス特性を示
ンテナの反射係数特性の影響が含まれているため，送受信チャネル間の純粋なパスロス特性を表現
図 7 から，本実験で用いる送受信アンテナ間のパスロスは 10cm までの距離において 60dB 程度となっており，一般的な受信機で求められる受信電界強度を達成できる可能性が大きい結果が得られた．
す．図7から，本実験で用いる送受信アンテナ間のパスロスは10cmまでの距離において60dB程度することができない．そのため，本測定では測定されたパスロス特性から送信アンテナの反射係数っており，一般的な受信機で求められる受信電界強度を達成できる可能性が大きい結果が得られた．
0100となっており，一般的な受信機で求められる受信電界強度を達成できる可能性が大きい結果が得ら特性を取り除き，パスロス（PL）を算出した．図 7 は本実験によって得られたパスロス特性を示す．
0Tx antenna

10090-10Rx antenna

9080Rx antenna
図 7 から，本実験で用いる送受信アンテナ間のパスロスは10cm までの距離において 60dB 程度となれた．
Tx antenna

PathPathLossLoss[dB][dB]

S11, SS11, [dB]
S [dB]
22 22っており，一般的な受信機で求められる受信電界強度を達成できる可能性が大きい結果が得られた．
-1080
-2060
90 50

Tx antenna
Rx antenna

50
80 40

-30
2.5

3.0

3.5

2.5

3.0

3.5

-30

-40
2.0

4.0

4.5

Frequency
[GHz]
4.0
4.5
Frequency [GHz]

5.0

5.5

6.0

5.0

5.5

6.0

Path Loss [dB]

S11, S22 [dB]-10-30-20-402.0-402.070

70
100 60

0-20

3.0

3.5

4.0

4.5

Frequency [GHz]5.030
60 2050201234123440

図6 アンテナ反射係数特性
図6 アンテナ反射係数特性2.54070 30206.0

図6 アンテナ反射係数特性

図6 アンテナ反射係数特性

44－ 54 －46Distance [cm]7891078910

図7 ファントム環境のパスロス特性
図7 ファントム環境のパスロス特性

305.55Distance[cm]56123456Distance [cm]78

図7 ファントム環境のパスロス特性

図7 ファントム環境のパスロス特性

9103.2 実験結果

3.1 実験結果

図8に実験環境を示す．送信アンテナは2つ使用し，互い
図 8 に実験環境を示す．送信アンテナは 2 つ使用に垂直となるように配置することで偏波ダイバーシチアン
し，互いに垂直となるように配置することで偏波ダPC
Transmitter

イバーシチアンテナを構成した．受信アンテナはテナを構成した．受信アンテナはMIMO伝送の有効性の評
MIMO 伝送の有効性の評価のために，1 つ使用した場価のために，1つ使用した場合と4つ使用した場合で実験を

Tx antenna
Liquid phantom

合と 4 つ使用した場合で実験を行った．受信アンテ行った．受信アンテナを4つ使用する場合は，それぞれ異ナを 4 つ使用する場合は，それぞれ異なる位置に配なる位置に配置して固定することで空間ダイバーシチとし置して固定することで空間ダイバーシチとした．測Rx antenna

Receiver

た．測定範囲は液体ファントムの長手方向の中央を0
定範囲は液体ファントムの長手方向の中央を cmと0 cm とcm から +15 cm まで，また短手方向へしたとき-15 cm したとき-15から +15 cmまで，また短手方向へ1cm か

図8 BER特性測定実験環境
図8 BER特性測定実験環境

1 cm から 10 cm までである．本研究ではカプセル内ら 10 cmまでである．本研究ではカプセル内視鏡を想定した特性評価を行うため，測定範囲は小腸視鏡を想定した特性評価を行うため，測定範囲は小腸の存在範囲を模擬し，測定範囲内で送信アンの存在範囲を模擬し，測定範囲内で送信アンテナを長手方向，短手方向へそれぞれ1 cm刻みで移テナを長手方向，短手方向へそれぞれ 1 cm 刻みで移動させ，受信アンテナを固定することで BER-2動させ，受信アンテナを固定することでBER測定を行った．本研究ではBER=10を基準値とし，測定を行った．本研究では BER=10-2 を基準値とし，BER≦10-2 を満たす送信地点を評価した．MIMO

適用前後の測定結果を比較すると，MIMO 適用前では基準値を満たす領域が 13 点であるが MIMO をBER≦10-2 を満たす送信地点を評価した．MIMO適用前後の測定結果を比較すると，MIMO適用前インプラント通信に適用することで 66 点まで増加したことから，受信アンテナを適切に配置する
では基準値を満たす領域が13点であるがMIMOをインプラント通信に適用することで66点まで増ことでインプラント通信環境下で MIMO 伝送を行うことで基準値を満たす領域を拡大することが可加したことから，受信アンテナを適切に配置することでインプラント通信環境下でMIMO伝送を行能である．以上より，UWB low-band 帯におけるインプラント通信環境下での MIMO 伝送の有効性がうことで基準値を満たす領域を拡大することが可能である．以上より，UWBlow-band帯における示された．
インプラント通信環境下でのMIMO伝送の有効性が示された．

図9 BER特性解析結果例（MIMO適用前）

図9 BER特性解析結果例（MIMO適用前）
図9 BER特性解析結果例（MIMO適用前）

図9 BER特性解析結果例（MIMO適用前）

図10 BER特性解析結果例（MIMO適用後）

図10 BER特性解析結果例（MIMO適用後）
5
図10BER特性解析結果例（MIMO適用後）

4. むすび図10 BER特性解析結果例（MIMO適用後）本研究では，【1】高速・高信頼のインプラント通信，【2】高精度機器位置推定を実現し，これからの安全・安心な生活環境を支える次世代インプラント機器開発へ寄与することを目的とし，高い距離分解能特性を有するUWBパルス波を用いたUWB-MIMO伝送方式の実験的評価システムの構－ 55 －築及び評価を行った．通信方式としてUWB-IR方式を用いた．MIMO伝送は送信側で偏波ダイバーシチ，受信側で空間ダイバーシチを採用した．インプラント通信特性評価に向けて，まず送受信アンテナを制作し，送受信アンテナはそれぞれIn-body及びOn-body環境下でUWB low-band帯で利用可能であることを確認した．加えて，実験系におけるパルスの周波数帯域幅は5GHzを達成し，UWBパルスによる高精度位置推定実現の可能性を示した．そして，これらの送受信アンテナを用いて，液体ファントムによるMIMO伝送特性評価実験を行った．MIMO方式の適用前後のBER特性評価実験より，MIMO伝送が基準値を満たす領域を約5倍に拡大したことから，インプラント通信環境下でのMIMO伝送の有効性を示すことができた．
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