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

　　然而，最新的傳輸機(jī)制被稱為多入多出（MIMO），這是一種復(fù)雜的配置結(jié)構(gòu)，使用兩根或多根物理上短距離分開的天線。MIMO技術(shù)可以提高頻譜效率，實(shí)現(xiàn)可以提高鏈路可靠性的分集增益。MIMO信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵屬性是，它們可以提供魯棒性更強(qiáng)的性能。該技術(shù)經(jīng)過發(fā)展可以應(yīng)對(duì)由于衰落和干擾引起的信號(hào)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(hào)將在接收端形成失真的信號(hào)。LMS7002M是支持MIMO的，可以提供醫(yī)療應(yīng)用要求的可靠性和信號(hào)完整性。

　　基帶功能

　　FPRF 受基帶芯片的控制。這個(gè)基帶芯片的主要功能是接收來自生命體征設(shè)備的數(shù)據(jù)，給這些數(shù)據(jù)打上時(shí)間戳，然后分組成便于傳輸?shù)?a target="_blank">以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。該芯片將對(duì)I和Q數(shù)據(jù)流進(jìn)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(duì)FPRF進(jìn)行編程設(shè)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(chǎng)可編程門陣列（FPGA） 實(shí)現(xiàn)的，比如適合成本敏感應(yīng)用的Altera Cyclone V SE。這些FPGA擁有豐富的邏輯、內(nèi)存和DSP功能以及一個(gè)或兩個(gè)嵌入式ARM處理器。32位ARM內(nèi)核提供的內(nèi)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(nèi)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(shù)產(chǎn)生調(diào)制圖案。這些功能可以根據(jù)芯片上的ARM內(nèi)核的要求進(jìn)行配置，然后對(duì)要求的功能組合進(jìn)行實(shí)例化。

　　片載ARM內(nèi)核上運(yùn)行的軟件還能連接條形碼閱讀器，以便識(shí)別病人。隨后用來查找和加載該病人唯一的加密密鑰。這個(gè)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(nèi)核還可以提供設(shè)備智能，對(duì)來自生命體征傳感器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)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(shí)進(jìn)行配置的。配置文件一般保存在外部非易失性存儲(chǔ)器（NMV）中（比如閃存），可用于編程邏輯矩陣和ARM內(nèi)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(guān)密鑰文件對(duì)NVM進(jìn)行更新操作。

　　圖2：帶無線鏈路的生命體征監(jiān)視儀。

　　對(duì)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(hù)理人員每天在每個(gè)病人身上花費(fèi)約60分鐘的時(shí)間。在我作為病人住的病房中，總共有40張床，這意味著這個(gè)任務(wù)需要每天大約40個(gè)護(hù)理工時(shí)。如果自動(dòng)化可以節(jié)省即便25%的時(shí)間，也可以讓護(hù)理人員每天騰出10個(gè)小時(shí)的工作時(shí)間，繼而可以直接節(jié)省費(fèi)用。

　　所傳數(shù)據(jù)的精度和可用性同等重要。很明顯，自動(dòng)化過程可以避免抄寫讀數(shù)的錯(cuò)誤，從而減少錯(cuò)誤診斷的可能性。另外，可以方便地以“每個(gè)病人”為基礎(chǔ)設(shè)置提醒和告警限值，這樣生命體征的任何異常都可以及時(shí)地提醒醫(yī)生，然后立即采取補(bǔ)救行動(dòng)。結(jié)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(wù)提供幫助，并顯示隨時(shí)間變化的結(jié)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(hù)室（ICU）中，中央控制器可以在需要時(shí)命令設(shè)備讀取數(shù)據(jù)。這種使用模型要求本地智能設(shè)備監(jiān)視無線鏈路上的指令信息。信號(hào)加密可確保每個(gè)監(jiān)視儀只響應(yīng)與本機(jī)有關(guān)的消息，而忽略其它設(shè)備的消息。

　　對(duì)設(shè)備供應(yīng)商有好處

　　設(shè)備制造商可以給他們的設(shè)備增加高性價(jià)比的功能，實(shí)現(xiàn)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)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(hù)理標(biāo)準(zhǔn)的提升。另外，機(jī)器的任何邊際成本的增加也能很快被護(hù)理工時(shí)的節(jié)省所抵消。

　　設(shè)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(bào)告生成器，從而為他們的客戶帶來真正實(shí)用的附加值。

　　總結(jié)

　　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(hù)理人員的效率。這是一種工作量很大的應(yīng)用場(chǎng)景，用于收集和核對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。另外，我敢肯定在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中還有許多其它應(yīng)用，它們都能從可靠和安全的無線鏈路中受益。你覺得呢？