研究用于体内植物区域网络（PlANt）通信的电流耦合和电容耦合的信道模型

《IEEE Transactions on AgriFood Electronics》：Investigating Channel Models for Galvanic and Capacitive Coupling for Intrabody Plant Area Network (PlANt) Communications

　　植物区域网络（PlANt）研究电化学和电容耦合通信模式的信道模型优化，基于COMSOL Multiphysics有限元分析和Debye-Cole模型，测试了三种植物在不同环境下的通信性能，验证IEEE 802.15.6标准适用性，提出需扩展植物种类和动态环境研究。

　　

摘要：

植物区域网络（PlANt）指的是智能农业中植物层面的网络基础设施。它们利用有机通信渠道在植物结构内部进行数据交换，这一理念借鉴了人体通信技术。将这类技术应用于智能农业场景具有巨大潜力。本研究探讨了PlANt中直流耦合和电容耦合通信模式的通道模型，以优化通信性能并评估其在植物内部通信应用中的可行性。研究采用了COMSOL Multiphysics软件进行有限元分析，基于文献中的植物模型，分析了物理尺寸、环境和电极配置的参数变化，并使用了Debye–Cole双色散模型来描述介电行为。随后，针对每种通信模式，为Artocarpus camansi、Citrus sinensis和Saccharum officinarum植物建立了经验性通道模型。接着，通过多种调制方案对这些通道模型进行了误码性能分析，以评估通信的可行性。结果表明，直流耦合和电容耦合在PlANt中都是可行的，其性能受植物特定参数和环境条件的影响。此外，IEEE 802.15.6标准调制方案最适合PlANt通信。未来的工作将探索更多植物种类、生长阶段和环境变化情况，以提高通道模型的通用性。同时，还应研究更先进的调制方案和混合耦合机制，以增强不同农业应用中的通道韧性和吞吐量。