CN101753223A - 人工耳蜗的数据无线传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工耳蜗的数据无线传输方法，特点是传输的原始数据以8N+4的方式进行纠错编码，编码后的数据以脉冲计数法调制成相应的载波脉冲段，并以编码后的数据组成数据帧的格式映射为多个载波脉冲段，连续发送多个载波脉冲段实现数据的传输，每个载波脉冲段表示一个数据，载波脉冲段之间设有时间间隔，载波脉冲的频率为5MHz。本发明与现有技术相比不但能满足植入装置的持续稳定的供电，抗干扰力强，数据传输可靠，而且植入装置的解码电路简单，功耗低，进一步提高了人工耳蜗系统的可靠性和安全性。

Description

人工耳蜗的数据无线传输方法

技术领域

本发明涉及仿生医学电子技术领域，具体地说是一种人工耳蜗的数据无线传输方法。

背景技术

人工耳蜗是目前仿生学科技含量较高的一种电子装置，主要用于帮助配戴助听器效果不好或者根本无效的重度、极重度耳聋患者。人工耳蜗将声波转换成微弱的电流信号，并将此电流信号传到内耳(耳蜗)中，通过植入耳蜗的多通道电极刺激耳蜗里面的听神经纤维产生神经冲动，并将神经冲动传到大脑，从而形成听觉。人工耳蜗分为体内植入装置和佩带于体外的言语处理器两个部分，体内植入装置与体外佩带装置以无线的方式传输数据，外部模拟声音信号经言语处理器收集、模数变换、信号处理、编码、调制发送出去，体内植入装置接收言语处理器发送的无线信号，完成信号解调、解码、电极刺激功能。由于植入装置需要长期植入人体，植入装置设计为无源的，由言语处理器通过无线的方式供给电能，因此对两个部分的无线通信方式有着特殊的要求。同时，作为帮助人们恢复听力的设备，人工耳蜗的数据无线传输必需及时、有效、可靠。

目前人工耳蜗的数据无线传输有采用幅度键控(ASK)的调制方式，载波频率选择10MHz，这种调制方法的缺点是载波幅度会随着数据的变化而变化，而体内电路是依靠外部发送的载波能量供电，由于它不能持续、稳定的供电，影响体内装置的工作稳定性。而且，这种方法在数据传输的安全性上也存在问题，如果出现一位误码就会对神经刺激造成误操作，影响人工耳蜗的电气安全性。人工耳蜗的数据无线传输也有采用音频信号模拟调制的方法，调制电路采用晶体管和阻容元件构成，若采用幅度调制(AM)也存在着上述供电不稳定的问题，若采用频率调制(FM)或相位调制(PM)，可以解决稳定供电的问题，但是，这种方法传输的是模拟音频信号，体内植入装置接收后，还要进行复杂的信号处理，不但增加了植入装置的体积和功耗，也降低了工作的可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种人工耳蜗的数据无线传输方法，它采用载波脉冲计数法传输编码后的电极刺激参数，能满足植入装置持续稳定的供电，抗干扰力强，数据传输可靠，而且植入装置的解码电路简单，功耗低，进一步提高了人工耳蜗的可靠性和安全性。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种人工耳蜗的数据无线传输方法，特点是传输的原始数据以8N+4的方式进行纠错编码，编码后的数据以脉冲计数法调制成相应的载波脉冲段，并以编码后的数据组成数据帧的格式映射为多个载波脉冲段，连续发送多个载波脉冲段实现数据的传输，每个载波脉冲段表示一个数据，载波脉冲段之间设有时间间隔，载波脉冲的频率为5MHz。

所述纠错编码以发送8N+4个载波脉冲表示为原始数据N，并以脉冲个数除以8进行译码。

所述数据帧由数据同步头、数据段组成，数据同步头为4～8个连续脉冲，数据段内包括刺激电极、参考电极、刺激幅度、刺激脉宽的数据。

所述刺激幅度的数据传输采用刺激幅度越大，发送的脉冲个数越少的反比调制方法。

本发明与现有技术相比能够满足植入装置的持续稳定供电，抗干扰性强，功耗低，而且植入装置的解码电路简单，大大提高了人工耳蜗系统的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本发明连续脉冲段示意图

图2为本发明数据帧结构示意图

具体实施方式

实施例1

参阅附图1，本发明采用传输多个载波脉冲段的无线传输方式，以人工耳蜗的体外言语处理器向体内的植入装置实现单向无线传输。传输的数据是以8N+4的方式进行纠错编码后的电极刺激参数，用脉冲计数法调制成相应的载波脉冲段，并以编码后的数据组成数据帧的格式映射为多个载波脉冲段，每个脉冲段表示一个数据，连续脉冲的载波频率为5MHz，各脉冲段的间隔为4微秒，每一个数据帧包含多个载波脉冲段，并以脉冲段中的脉冲个数来表示数据，脉冲个数与实际量关系成正比或成反比，即以脉冲个数增加表示实际数据值变大或者以脉冲个数减小表示实际数据值变大。

参阅附图2，数据帧为一组固定格式的数据集合，它由数据同步头1、数据段2组成，数据段2由刺激电极3、参考电极4、电极刺激幅度5及电极刺激脉宽6组成，数据同步头1为4个连续脉冲，其作用不仅仅是指示一帧信号的传输开始，还可以为植入装置充电使其开始工作，为后面的数据段2进行解码做准备。刺激电极3表示在22道人工耳蜗电极中被选中的刺激电极，参考电极4表示在22道人工耳蜗电极中被选中的参考电极，刺激电极3和参考电极4组成一对电极对人工耳蜗神经进行电刺激。电极刺激幅度5表示电极刺激的脉冲大小，它采用反比调制的方法，即刺激幅度越大，发送的脉冲个数越少，这样，当因为无线电路阻尼振荡使发送的脉冲意外增多时，刺激幅度是变小的，从而可以有效保护耳蜗神经不受伤害。电极刺激脉宽6表示电极刺激的脉冲持续时间。多段连续脉冲与数据帧的对应关系为：一个数据帧包括n个数据，以n段连续的脉冲段表示，每个数据由一个脉冲段表示，脉冲段的脉冲个数与表示的数据成比例。

人工耳蜗对数据传输的实时性要求较高，在数据传输编码方面，采用前向纠错编码方式比出错重发方式更适合人工耳蜗的应用。本发明采用8N+4前向纠错方式编码，即以8N+4个载波脉冲表示原始数据N，植入装置将接收到的脉冲个数除以8进行译码。这种编码简单，而且容错性好，能允许3个脉冲的误差，克服了在传输过程中的由于干扰带来的脉冲个数的变化。

Claims (4)

1.一种人工耳蜗的数据无线传输方法，其特征在于传输的原始数据以8N+4的方式进行纠错编码，编码后的数据以脉冲计数法调制成相应的载波脉冲段，并以编码后的数据组成数据帧的格式映射为多个载波脉冲段，连续发送多个载波脉冲段实现数据的传输，每个载波脉冲段表示一个数据，载波脉冲段之间设有时间间隔，载波脉冲的频率为5MHz。

2.根据权利要求1所述人工耳蜗的数据无线传输方法，其特征在于所述纠错编码以发送8N+4个载波脉冲表示为原始数据N，并以脉冲个数除以8进行译码。

3.根据权利要求1所述人工耳蜗的数据无线传输方法，其特征在所述数据帧由数据同步头、数据段组成，数据同步头为4～8个连续脉冲，数据段内包括刺激电极、参考电极、刺激幅度、刺激脉宽的数据。

4.根据权利要求3所述人工耳蜗的数据无线传输方法，其特征在所述刺激幅度的数据传输采用刺激幅度越大，发送的脉冲个数越少的反比调制方法。

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