發(fā)送調制機制有許多方案。最簡單的技術使用每個符號2個比特和正交相移鍵控（QPSK），其中的載波被調制到4個具有單一幅度的不同相位中的一個上。 QPSK支持低數(shù)據(jù)速率傳送，非常適合信號條件較差的情況。在正交幅度調制（QAM）中，相位被轉移到多個不同角度和幅度中的一個，用于定義星座圖中的不同比特位置，而數(shù)據(jù)是每個符號最多可攜帶6個比特。QAM提供頻譜使用更高效的調制方案，但只適用于信噪比較好的條件下，在這種應用中是不適合的。

　　然而，最新的傳輸機制被稱為多入多出（MIMO），這是一種復雜的配置結構，使用兩根或多根物理上短距離分開的天線。MIMO技術可以提高頻譜效率，實現(xiàn)可以提高鏈路可靠性的分集增益。MIMO信號的一個關鍵屬性是，它們可以提供魯棒性更強的性能。該技術經過發(fā)展可以應對由于衰落和干擾引起的信號劣化，還能在多徑傳輸條件下使用。在多徑傳輸條件下，從建筑物反射回來的信號將在接收端形成失真的信號。LMS7002M是支持MIMO的，可以提供醫(yī)療應用要求的可靠性和信號完整性。

　　基帶功能

　　FPRF 受基帶芯片的控制。這個基帶芯片的主要功能是接收來自生命體征設備的數(shù)據(jù)，給這些數(shù)據(jù)打上時間戳，然后分組成便于傳輸?shù)?a target="_blank">以太網數(shù)據(jù)包。該芯片將對I和Q數(shù)據(jù)流進行編碼或解碼，然后通過它的JESD207接口加載LMS7002M。它可以通過SPI接口對FPRF進行編程設置發(fā)送接收頻率、增益和帶寬。

　　基帶功能一般是使用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA） 實現(xiàn)的，比如適合成本敏感應用的Altera Cyclone V SE。這些FPGA擁有豐富的邏輯、內存和DSP功能以及一個或兩個嵌入式ARM處理器。32位ARM內核提供的內部裝置可以與邏輯矩陣相連，或執(zhí)行外部代碼。舉例來說，邏輯矩陣、內存和DSP單元可以被配置為執(zhí)行控制邏輯、分包數(shù)據(jù)以及為MIMO技術產生調制圖案。這些功能可以根據(jù)芯片上的ARM內核的要求進行配置，然后對要求的功能組合進行實例化。

　　片載ARM內核上運行的軟件還能連接條形碼閱讀器，以便識別病人。隨后用來查找和加載該病人唯一的加密密鑰。這個密鑰用于加密待發(fā)送的數(shù)據(jù)，以便提供高度的安全性。內核還可以提供設備智能，對來自生命體征傳感器的數(shù)字信號進行計算和轉換。該芯片還能連接前面板控制器和顯示器。

　　這類FPGA是在上電時進行配置的。配置文件一般保存在外部非易失性存儲器（NMV）中（比如閃存），可用于編程邏輯矩陣和ARM內核。ARM可執(zhí)行代碼一般也存在NMV中，這樣可以幫助用戶用新的條碼和醫(yī)院中的相關密鑰文件對NVM進行更新操作。

　　圖2：帶無線鏈路的生命體征監(jiān)視儀。

　　對醫(yī)院有好處

　　使用人工方法讀取和記錄生命體征數(shù)據(jù)需要護理人員每天在每個病人身上花費約60分鐘的時間。在我作為病人住的病房中，總共有40張床，這意味著這個任務需要每天大約40個護理工時。如果自動化可以節(jié)省即便25%的時間，也可以讓護理人員每天騰出10個小時的工作時間，繼而可以直接節(jié)省費用。

　　所傳數(shù)據(jù)的精度和可用性同等重要。很明顯，自動化過程可以避免抄寫讀數(shù)的錯誤，從而減少錯誤診斷的可能性。另外，可以方便地以“每個病人”為基礎設置提醒和告警限值，這樣生命體征的任何異常都可以及時地提醒醫(yī)生，然后立即采取補救行動。結果還可以直接記錄到電子表格中，數(shù)據(jù)可以用表格或圖形化的方式顯示。這種方法可以為醫(yī)生的日常事務提供幫助，并顯示隨時間變化的結果。

　　在生命體征監(jiān)視儀永久連接病人的情況下，比如重癥監(jiān)護室（ICU）中，中央控制器可以在需要時命令設備讀取數(shù)據(jù)。這種使用模型要求本地智能設備監(jiān)視無線鏈路上的指令信息。信號加密可確保每個監(jiān)視儀只響應與本機有關的消息，而忽略其它設備的消息。

　　對設備供應商有好處

　　設備制造商可以給他們的設備增加高性價比的功能，實現(xiàn)與競爭對手產品的差異化。他們可以展示創(chuàng)新帶來的效率提升以及醫(yī)院提供的醫(yī)療護理標準的提升。另外，機器的任何邊際成本的增加也能很快被護理工時的節(jié)省所抵消。

　　設備制造商還能提供完整的系統(tǒng)解決方案，其中包括生命體征監(jiān)視儀、中心站和報告生成器，從而為他們的客戶帶來真正實用的附加值。

　　總結

　　本文建議的解決方案可以提供值得使用的最新電子創(chuàng)新功能，從而提高處于困境的醫(yī)療護理人員的效率。這是一種工作量很大的應用場景，用于收集和核對數(shù)據(jù)的時間相當長。另外，我敢肯定在醫(yī)療設備領域中還有許多其它應用，它們都能從可靠和安全的無線鏈路中受益。你覺得呢？