导入人体区域网路技术,医疗系统实现远程智能监控(三)

2013-04-26 22:43:40来源: 互联网
建立人体通讯通道模型 掌握频率响应与信噪比

  在人体通讯系统中,资料透过电极以电压信号感应人体方式传送,因而产生频率响应与噪音。尤其人体为非导体,电压信号振幅将依此衰减,且电压信号还会因人体具有电容特性而产生相位差,所以每位使用者身高体重有所差异,就拥有各自不同的频率响应。

  许多电器装置产生的电磁波辐射干扰人体通讯,亦将于人体中产生噪声,统计特性成高斯分布。也因此,建立人体通讯通道模型,从而掌握资讯传导特性,对人体通讯系统而言相当重要。人体通讯使用近场耦合,两耦合媒介介于传送端与接收端之间(空气与身体),两个媒介距离定义表示如图1所示;人体通道响应方程式(1)、(2)、(3)分别表示为:

  

  。。。。。。。。(1)

  其中,hR(t)表示为参考通道脉冲响应,Ch表示为系数,相关于接地平面大小与传送端和接收端之间距离。

  

  。。。。。。。。(2)

  Av表示为信号损失波动系数,成高斯分布表示为Av N(1, 0.162)。A、tr、t0、xc为常数(表3),Ch如方程式(3)所示:

  

  。。。。。。。。(3)

  其中,GT和GR分别表示为传送端与接收端之接地平面大小,dair和dbody分别表示为空气媒介与身体媒介中传送端至接收端之最短距离,单位皆为平方公分(cm2)。参数于此通道模型限制如方程式(4):

  

  。。。。。。。。(4)

  实际人体通道量测架构如图1所示,传接收电极各放于左右手掌,并发送脉冲讯号,经过人体传导后接收。图6为量测结果,显示人体通道脉冲响应因人体为非导体特性造成信号振幅衰减。而通道传输延迟极小,因此多重路径传播效应之干扰也几乎可以忽略。

  

  图6 人体实际量测通道脉衝响应分析

  利用先进演算法 优化人体通讯接收机设计

  由于人体通讯资料传输系统採用非同调编码技术(Non-coherent Modulation),再加上操作频段极低,因此接收端不须进行频率同步。人体通讯资料传输基本上为封包传输,如何有效利用前导序列进行时间同步,将是设计关键。

  封包侦测演算法基于封包传输架构,由于接收端不知道何时会收到封包,因此进行初始化同步的程序前,须先进行封包侦测,进而将人体通讯系统的讯号封包分辨出来。

  封包侦测演算法主要利用第一个前导序列进行,为让接收端藉由量测接收信号的能量,以判断是否有收到资料封包,首先须计算接收信号能量,如方程式(5)所示:

  

  。。。。。。。。(5)

  其中r代表接收信号、k为累加器指标、K则为观察区间。当C大于一个事前设定的门槛值T,则表示此观察区间内的信号功率满足人体通讯系统的封包功率特性,因此判断为一个人体通讯系统的封包。

  符元时序同步则是当接收端判断为收到一个资料封包后,进一步利用剩余的前导序列进行符元时序估测。此时,接收端将接收信号与已知的前导序列Gold码做互相关运算,最大值的偏移量即为符元时序的估测点,如方程式(6)所示:

  

  。。。。。。。。(6)

  其中为符元时序估测,c为前导序列Gold码,n为搜寻的指标,m是累加器的指标。

关键字:医疗系统  远程智能  监控

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0426/article_18244.html
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