DOSIMETRY: Present researches and future challenges

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1 DOSIMETRY: Present researches and future challenges Joe Wiart & Man Fai Wong Orange Labs "Il faut de l'imagination pour se représenter la réalitr alité" Giuseppe Pontiggia recherche & développement

2 Outline What is dosimetry Why dosimetry is facing the uncertainty What are the preliminary investigations

3 Why performed dosimetric studies Understand how the RF energy is deposited in biological tissues Design exposure system applicable for in vivo and in vitro Check the compliance of system to limits Assess the exposure encountered in operating network

4 Exposure assessment facing multiple Wireless communication technologies A few hundred millions of handset user Communicating objects Number of users (millions) in France vs years Different technologies Different frequencies (FM, TETRA,TV, GSM, UMTS, WIFI, WIMAX, UWB.) Different protocols (TDMA, CDMA,CSMA/CA, ) Variable channel occupancy

5 Large efforts carried out in ANR and RNRT projects Past project COMOBIO ADONIS On-going projects OP2H MULTIPASS ANR SAMPER Starting projects MERODAS

6 Standards have been developed: The example of Europe Mobile : Put on the market : EN & 50361: Adopted in 2000 and replace by the IEC adopted in 2006 For new usages and higher frequencies: IEC Base Station Put on the market EN & EN adopted in 2002 Put into service EN50400 & EN adopted in 2006 In situ measurement EN50492 Adopted in 2008

7 Large efforts have been done to develop experimental equipments Small SAR probes have been developed Small SAR isotropic probes Small E & H probes developed Small H field probe Probes for in situ measurement E field probe Personal dosimeter

8 Numerical methods have been adapted and improved. SAR and temperature calculations are not anymore a problem. Simulations are larger and larger, faster and faster Finite Difference in Time Domain (FDTD) has been improved (ABC's..) Computer Memory increases Processors are faster Graphic cards used to accelerate the calculations New approaches ADI-FDTD, CFDTD Field estimation Tools have been developed

9 Exposure system are well characterized 15 SAR Histograms per tissue (100 highest value) Skin Skull Duramatter 10 5 Brain W/kg for 1 Watt emitted

10 Numerical methods have been adapted and improved. SAR and temperature calculations are not anymore a problem. Simulations are larger and larger, faster and faster Finite Difference in Time Domain (FDTD) has been improved (ABC's..) Computer Memory increases Processors are faster Graphic cards used to accelerate the calculations New approaches ADI-FDTD, CFDTD Field estimation Tools have been developed

11 Numerical methods are quite mature recherche & développement

12 But they are facing representativeness MSAR10g/MSAR1g in brain Adults Children Mean Median Std FACING Ratio between MSAR10g and the MSAR1g in brain tissues

13 And complexity Complex environment Complex, non regular and multiples sources Complex and variable bodies

14 Facing complexity : models, methods adapted to target accuracy Field prediction / MoM, PO vs Go + homogeneisation E r2 s2 r3 r1 s3 r4 s4 s1 R 2 s5 r5 R 1 Model resolution 1mm 2mm

15 Facing complexity : Hybrid approaches adapted to target accuracy Hybrid methods : eg Domain decomposition Combining measurement and simulation Rat in reverberating chamber

16 Facing uncertainty x 1 x i x N Y 1 Y i Y M

17 Surrogate model? 1800MHz How determine the key parameters influencing the SAR X=(Height, Weight, Surface, upper segment, perimeter, BMI ) SAR=f(X); Is it possible to limit the dimension of X Are these parameters accessible? {Xi} are not independent How get the joint probability law?

18 Thanks Dans la confusion trouver la simplicité De la discorde faire jaillir l'harmonie Au milieu de la difficulté se trouve l'opportunité Albert Einstein, Trois règles de travail

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