Optical wireless communications (OWCs) have been recognized as a candidate enabler of next generation in-body nano-scale networks and implants. The development of an accurate channel model capable of accommodating the particularities of different type of tissues is expected to boost the design of optimized communication protocols for such applications. Motivated by this, this paper focuses on presenting a general pathloss model for in-body OWCs. In particular, we use experimental measurements in order to extract analytical expressions for the absorption coefficients of the five main tissues' constitutions, namely oxygenated and de-oxygenated blood, water, fat, and melanin. Building upon these expressions, we derive a general formula for the absorption coefficient evaluation of any biological tissue. To verify the validity of this formula, we compute the absorption coefficient of complex tissues and compare them against respective experimental results reported by independent research works. Interestingly, we observe that the analytical formula has high accuracy and is capable of modeling the pathloss and, therefore, the penetration depth in complex tissues.


翻译:光学无线通信(OWCs)已被公认为是下一代人体内纳米规模网络和植入物的候选推进器。开发一个能够容纳不同类型组织特性的准确信道模型,有望推动设计此类应用的最佳通信协议。本文的动力是,为机体内无线通信提供一个一般病理模型。特别是,我们使用实验测量方法,为五大组织体形的吸收系数,即氧化和脱氧化的血液、水、脂肪和梅兰宁提取分析表达法。在这些表达法的基础上,我们为任何生物组织的吸收系数评估制定通用公式。为了验证这一公式的有效性,我们计算了复杂组织的吸收系数,并将其与独立研究工作报告的各自实验结果进行比较。有趣的是,我们观察到分析公式具有很高的准确性,能够模拟病理损失,因此也能够模拟复杂组织中的渗透深度。

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