提升医疗应用效率的无线链路方案解析

中，相位被转移到多个不同角度和幅度中的一个，用于定义星座图中的不同比特位置，而数据是每个符号最多可携带6个比特。QAM提供频谱使用更高效的调制方案，但只适用于信噪比较好的条件下，在这种应用中是不适合的。

　　然而，最新的传输机制被称为多入多出（MIMO），这是一种复杂的配置结构，使用两根或多根物理上短距离分开的天线。MIMO技术可以提高频谱效率，实现可以提高链路可靠性的分集增益。MIMO信号的一个关键属性是，它们可以提供鲁棒性更强的性能。该技术经过发展可以应对由于衰落和干扰引起的信号劣化，还能在多径传输条件下使用。在多径传输条件下，从建筑物反射回来的信号将在接收端形成失真的信号。LMS7002M是支持MIMO的，可以提供医疗应用要求的可靠性和信号完整性。

　　基带功能

　　FPRF 受基带芯片的控制。这个基带芯片的主要功能是接收来自生命体征设备的数据，给这些数据打上时间戳，然后分组成便于传输的以太网数据包。该芯片将对I和Q数据流进行编码或解码，然后通过它的JESD207接口加载LMS7002M。它可以通过SPI接口对FPRF进行编程设置发送接收频率、增益和带宽。

　　基带功能一般是使用现场可编程门阵列（FPGA） 实现的，比如适合成本敏感应用的Altera Cyclone V SE。这些FPGA拥有丰富的逻辑、内存和DSP功能以及一个或两个嵌入式ARM处理器。32位ARM内核提供的内部装置可以与逻辑矩阵相连，或执行外部代码。举例来说，逻辑矩阵、内存和DSP单元可以被配置为执行控制逻辑、分包数据以及为MIMO技术产生调制图案。这些功能可以根据芯片上的ARM内核的要求进行配置，然后对要求的功能组合进行实例化。

　　片载ARM内核上运行的软件还能连接条形码阅读器，以便识别病人。随后用来查找和加载该病人唯一的加密密钥。这个密钥用于加密待发送的数据，以便提供高度的安全性。内核还可以提供设备智能，对来自生命体征传感器的数字信号进行计算和转换。该芯片还能连接前面板控制器和显示器。

　　这类FPGA是在上电时进行配置的。配置文件一般保存在外部非易失性存储器（NMV）中（比如闪存），可用于编程逻辑矩阵和ARM内核。ARM可执行代码一般也存在NMV中，这样可以帮助用户用新的条码和医院中的相关密钥文件对NVM进行更新操作。

　　图2：带无线链路的生命体征监视仪。

　　对医院有好处

　　使用人工方法读取和记录生命体征数据需要护理人员每天在每个病人身上花费约60分钟的时间。在我作为病人住的病房中，总共有40张床，这意味着这个任务需要每天大约40个护理工时。如果自动化可以节省即便25%的时间，也可以让护理人员每天腾出10个小时的工作时间，继而可以直接节省费用。

　　所传数据的精度和可用性同等重要。很明显，自动化过程可以避免抄写读数的错误，从而减少错误诊断的可能性。另外，可以方便地以"每个病人"为基础设置提醒和告警限值，这样生命体征的任何异常都可以及时地提醒医生，然后立即采取补救行动。结果还可以直接记录到电子表格中，数据可以用表格或图形化的方式显示。这种方法可以为医生的日常事务提供帮助，并显示随时间变化的结果。

　　在生命体征监视仪永久连接病人的情况下，比如重症监护室（ICU）中，中央控制器可以在需要时命令设备读取数据。这种使用模型要求本地智能设备监视无线链路上的指令信息。信号加密可确保每个监视仪只响应与本机有关的消息，而忽略其它设备的消息。

　　对设备供应商有好处

　　设备制造商可以给他们的设备增加高性价比的功能，实现与竞争对手产品的差异化。他们可以展示创新带来的效率提升以及医院提供的医疗护理标准的提升。另外，机器的任何边际成本的增加也能很快被护理工时的节省所抵消。

　　设备制造商还能提供完整的系统解决方案，其中包括生命体征监视仪、中心站和报告生成器，从而为他们的客户带来真正实用的附加值。

　　总结

　　本文建议的解决方案可以提供值得使用的最新电子创新功能，从而提高处于困境的医疗护理人员的效率。这是一种工作量很大的应用场景，用于收集和核对数据的时间相当长。另外，我敢肯定在医疗设备领域中还有许多其它应用，它们都能从可靠和安全的无线链路中受益。你觉得呢？