Measurement of polarization diversity gain for on-body to off-body channel inISMband

Document Type : Original Article

Abstract

This  paper  investigates  polarization  diversity  for  on-body  to  off-body  fading  mitigation. To  implement  this  diversity,
first,  a  dual  linearly  polarized  on-body  antenna  is  designed  and  fabricated  in  licence  free  industrial,  scientific  and
medical (ISM) band (2.4-2.4835GHz). Using this antenna as a receiver at three different points of body:wrist, heart
and  belt  and  a  fixed  off-body  transmitter  antenna  in  indoor  environment,  time  variations  of  received  signals  of  two
diversity ports is recorded using two different spectrum analyzer. In the second step, three methods of signal combina-
tion (selection, equal gain and maximum ratio) is applied to calculate the diversity gain. The results show that maxi-
mum and minimum of diversity gain is 6.35 and 4.7dB, respectively.

Keywords


[1] M.  R.  Kamarudin,Y.I.  Nechayev,  and P.S.  Hall,  “
Performance  of  antennas  in  the  on-body  environment,“
in IEEE Antennas and Propagation Society International
Symposium,”Washington,  DC,  United  states,  pp.  475-478, 2005.##
[2] S.  L.  Cotton  and  W.  G.  Scanlon,  “Characterization  and
modeling  of  on-body  spatial  diversity  within  indoor
environments  at  868  mhz,”  IEEE  Transactions  on
Wireless Communications, vol. 8, pp. 176-185, 2009.##
[3] A.  Alomainy,  Y.  Hao,  X.  Hu,  C.  G.  Parini,  and  P.  S.
Hall,  “UWB  on-body  radio  propagation  and  system
modelling  for  wireless  body-centric  networks,”  IEE
Proceedings: Communications, vol. 153, no. 1, pp. 107-114, 2006.##
[4] A.  Alomainy,  Y.  Hao,    A.  Owadally,    C.G.  Parini,  and
Y.  Nechayev,  “Statistical  analysis  and  performance
evaluation  for  on-body  radio  propagation  with
microstrip  patch  antennas,”  IEEE  Transactions  on  An-tennas  and  Propagation,  vol.  55,  no.  1,  pp.  245-248,
2007.##
[5] S.  L.  Cotton  and  W.  G.  Scanlon,  “Characterization  of
the  on-body  channel  in  an outdoor  environment  at  2.45
ghz,”  in  3rd  European  Conference  on  Antennas  and
Propagation  (eucap),  Berlin,  Germany,  pp.  722-725,
2009.##
[6] W. C.-Y. Lee, “Polarization diversity system for mobile
radio,”  IEEE  Trans.  Commun.,  vol.  20,  no.  5,
pp. 912–923, 1972.##
[7] K.  T.  Wong,  S.  L.  A.  Chan,  and  R.  P.  Torres,  “Fast-Polarization-Hopping  Transmission  Diversity  to
Mitigate  Prolonged  Deep  Fades  in  Indoor  Wireless
Communications,”  IEEE  Antennas  and  Propagation
Magazine, vol. 48, no. 3, pp. 20-27, 2006.##
[8] T.  Pratt,  J.  M.  Gaines,  C.  W.  Bostian,  and  W.  L.
Stutzman,  “System  Performance  of  Dual  Polarization
Satellite Communication Links Affected by Attenuation
and Depolarization,”  in IEEE Military Communications
Conference (MILCOM), pp. 135-139, 1983.##
[9] P. Kyritsi and D. C. Cox, “Propagation characteristics of
horizontally  and  vertical  polarized  electric  fields  in  an
indoor environment: simple model and results,” in IEEE
Vehicular  Technology  Conference,  pp.  1422–1426,
2001.##
[10] K.  Yazdandoost  and  K.  Hamaguchi,  “Antenna
Polarization  Mismatch  in  Body  Area  Network
Communications,”  in  Fourth  European  Conference  on
Antennas  and  Propagation  (eucap),  Barcelona,  Spain,
pp. 1-4, 2010.##
[11] P. S. Hall, Y. Hao , Y. I. Nechayev ,  A.  Alomainy , C.
C.  Constantinou,  C.  Parini,  M.  R.  Kamarudin,  T.  Z.
Salim, D. T. M. Hee, R. Dubrovka, A. S. Owadally, W.
Song,  A.  Serra,  P.  Nepa,  M.  Gallo,  and  M.  Bozzetti,
“Antennas  and  Propagation  for  On-Body  Communica-tion  Systems,”  IEEE  Antennas  and  Propagation  Maga-zine, vol. 49, no. 3, pp. 41–58, 2007.##
[12] M.  R.  Kamarudin,  Y.  I.  Nechayev,  and  P.  S.  Hall,
“Antennas  for  on-body  communication  systems,”  IEEE
International  Workshop  on  Antenna  Technology:  Small
Antennas and Novel Metamaterials,  pp. 17–20, 2007.##
[13] A.  A.  Serra,  P.  Nepa,  G.  Manara,  and  P.  S.  Hall,
“Diversity  Measurements  for  On-Body  Communication##