CN103166682A - 磁共振信号传输方法、装置以及磁共振设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁共振信号传输方法，包括以下步骤：在线圈端，将线圈接收到的磁共振信号进行模数转换、编码形成信息码元；对信息码元用伪随机码序列进行扩频形成传输码元；用传输码元对载波进行调制，将调制后的信号经过天线装置发射出去；在接收端，用伪随机码对接收到的信息进行解扩；然后解调，恢复出模数转换后的磁共振信号。本发明还提供了实施该传输方法的传输装置；以及包含该传输装置的磁共振设备。所述传输方法采用无线传输方法，不仅成本降低，而且解决了无线传输中的多径问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号传输技术，尤其涉及一种磁共振信号的传输方法及其装置，以及利用上述传输技术的磁共振设备。
背景技术
通常，磁共振设备的信号传输是通过与局部接收线圈相连的一根电缆进行传输。在扫描病人时，由于空间所限，电缆和病人之间的距离很近。这不仅给医生摆放线圈带来很大的不便；而且，由于电缆的天线效应，载体线圈发射功率的时候，会在电缆上产生电流，导致病人不适，严重的还会灼伤病人。再者，由于线圈中以及病床内大量线缆的存在，系统的成本也会有很大提高。
为了解决以上电缆天线效应的问题，业内采用光纤通信的方式实现磁共振信号的传输，但实践表明，光纤通信的方案仍然会给医生使用线圈带来不便；而且还会带来成本的进一步上升。
在2003年7月16日公开的中国专利CN1430067A中，描述了一种无线通信技术在磁共振系统中的应用。即将磁共振信号对载波进行调制，然后发射，在接收端进行解调以及信号的数字化。该专利为了降低或消除由于多径效应对接收信息的影响，在接收端采用具有多天线的天线装置接收信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振信号的传输方法及其装置，以及利用上述传输技术的磁共振设备，不仅有效的解决了线缆占用线圈空间的问题；而且，在尽可能小的成本情况下，克服了无线传输中的多径效应。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：一种磁共振信号传输方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、将线圈接收到的磁共振信号进行模数转换，并编码后形成磁共振信号传输的信息码元；
步骤2、对所述信息码元用伪随机码序列进行扩频；
步骤3、将扩频后的信息对载波(LO2)进行调制，将调制后的信号经过天线装置发射出去；
步骤4、在接收端，用伪随机码对接收到的信息进行解扩；
步骤5、将解扩后的信号进行数字信号解调，恢复出模数转换后的磁共振信号。
进一步的，所述步骤1中的磁共振信号在模数转化前，先经前置放大器进行信号放大。对于多线圈的磁共振信号，经所述前置放大器放大后的信号由射频开关控制；所述射频开关由系统发出的控制信号控，实现信道的时分复用。
进一步的，所述信号是被放大的信号本身，或者是被放大信号与本振(LO1)进行混频、并经带通滤波器滤除和频信号及带外噪声后形成的差频信号。
进一步的，所述步骤2中的信息码元与伪随机码进行一模二加运算，形成传输的码元。所述信息码元的宽度为所述伪随机码码元宽度的整数倍。
进一步的，所述步骤3中的调制方法为振幅键控调制、移频键控调制、移相键控调制或差分移相键控调制方法中的任一种。
进一步的，在所述步骤4中的接收端，把接收到的信息与本地伪码做乘积处理，处理后形成中频信号。所述本地伪码和线圈端的伪码周期相同，码位同步。
本发明还提供了第二种技术方案，一种磁共振信号传输装置，包括线圈端的发送装置以及接收装置，
所述发送装置包括模数转换装置，在模数转换装置输出端相连的编码器；与编码器相连的扩频器；与扩频器相连的调制器；以及天线发送模块；
所述接收装置包括与接收天线相连的解扩器；用于解调解扩后信号解调的解调器。
进一步的，所述发送装置还包括前置放大器。
进一步的，所述发送装置还包括射频开关。
进一步的，所述发送装置还包括混频器和与混频器相连的带通滤波器。
进一步的，所述发送装置还包括一模二加法器。
本发明还提供了第三种技术方案，一种磁共振设备，包括如上所述的信号传输装置。
本发明由于采用以上所述技术方案，将线圈接收到的磁共振信号通过无线发送传输的方式进行传输，有效的解决了有线传输情况下线缆占用空间，导致病人不适的问题；而且很好的解决了无线技术带来的多径干扰的问题。
附图说明
本发明的磁共振信号传输方法、装置及磁共振设备由以下的实施例及附图详细给出。
图1为本发明磁共振信号传输方法流程示意图；
图2为本发明实施例1中线圈端的结构示意图；
图3为本发明实施例1中接收端的结构示意图；
图4为本发明实施例2中线圈端的结构示意图；
图5为本发明实施例3中线圈端的结构示意图；
图6为本发明实施例3中接收端的结构示意图；
图7为本发明实施例4中线圈端的结构示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的磁共振信号传输方法、装置及磁共振设备作进一步的详细描述。
实施例1
如图1、2和3所示，本实施例中单路磁共振信号传输方法是这样实现的：
在发射装置10端，将线圈11接收到的磁共振信号通过前置放大器12对信号进行放大；
被放大的信号与本振LO1进行混频，经第一带通滤波器13滤除和频信号以及带外噪声后形成差频信号S1；这一步骤的目的是为模数转换(A/D)做准备，用以提高A/D输出信号的信噪比。
接着用模数转换装置14对差频信号S1进行采样，采样后的数据经过编码器(未图示)形成信息码元S2；把信息码元S2与伪码发生器15产生的伪码进行一模二加运算，形成传输码元S3。在这里，信息码元S2的宽度应为伪随机码元宽度的整数倍，也即实现对信号的扩频。
用传输码元S3对本振LO2进行调相，形成2PSK的调制波信号S4；本发明的数字信号调制调技术可以采用振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)和差分移相键控(DPSK)中的任一种，在本实施例中，采用的是PSK调制技术。将调制后的信号经过天线装置发射出去。
在接收装置20端，先用伪码发生器21与本振LO3做乘积处理形成信号S5，将接收的信号与信号S5相乘，形成信号S6；接收装置20端的伪码和发射装置10端的伪码周期相同，码位同步。该步骤不仅实现对接收信号进行解扩的目的；而且，由于多径效应的存在，发射装置10端的伪码码位与接收装置20端的伪码码位会有随机的相差，信号相关性会被降低，功率谱在频域上会被展宽，从而降低干扰电平；而有用信号则会由于其强的相关性被大大增强；从而有效的抑制了无线传输导致的多径干扰问题。
把所述的信号S6经过第二带通滤波器22后滤除和频信号，得到中频信号S7；信号S7中包含有信息码元的信息。
将解扩后的中频信号S7用前述对应的方法通过数字解调器23进行数字信号解调，再经过解码器(未图示)，恢复出模数转换后的磁共振信号。
所述发送装置10端包括线圈11，与线圈11相连的前置放大器12，紧接着的混频器(包括本振LO1)，第一带通滤波器13，模数转换装置14，在模数转换装置输出端相连的扩频装置(包括第一伪码发生器15)和编码装置(未图示)，与编码装置相连的调制器(包括本振LO2)以及天线发送模块；
所述接收装置20端包括与接收天线模块依次相连的解扩装置(包括第二伪码发生器21和本振LO3)、第二带通滤波器22、数字解调器23以及解码器(未图示)。
所述磁共振设备包括如上所述的发送装置10端和接收装置20端组成的信号传输装置。
实施例2
如图4所示，对于多路磁共振信号传输方法与单路传输方法不同的是，在发射装置10端，由于多路线圈单元的存在，在磁共振信号传输时，经前置放大器12放大后的信号应被送到射频开关16，所述射频开关16由系统发出的控制信号进行控制，用于确定某一时间内接收的信号是由多路线圈中的某一个线圈11单元发出的，从而将线圈11和后续的图像重建以及相关的应用对应起来。除了利用射频开关16对多路线圈实现信道的时分复用以外，其他的传输过程与单路线圈的传输过程相同，在此不再赘述，下同。
所述发送装置10端包括多路线圈11，与线圈11相连的多个前置放大器12，连接着多个前置放大器12输出端的射频开关16，紧接着的混频器(包括本振LO1)，第一带通滤波器13，模数转换装置14，在模数转换装置输出端相连的扩频装置(包括第一伪码发生器15)和编码装置(未图示)，与编码装置相连的调制器(包括本振LO2)以及天线发送模块；
所述接收装置20端包括与接收天线模块依次相连的解扩装置(包括第二伪码发生器21和本振LO3)、第二带通滤波器22、数字解调器23以及解码器(未图示)。
所述磁共振设备包括如上所述的发送装置10端和接收装置20端组成的信号传输装置。
实施例3
如图5和图6所示，对于单路磁共振信号传输方法还可以是这样实现的：
在发送装置10端，将线圈11接收到的磁共振信号先经前置放大器12进行信号放大；
然后直接经过第一带通滤波器13滤除带外噪声后形成信号S1；省略了实施例1中的混频步骤，也即不需在发射装置10端用本振LO1通过混频器进行混频，降低了发射装置10端的成本。
接着用模数转换装置14对信号S1进行采样；在发送装置10端后续的步骤与实施例1的相同。
在接收装置20端，与实施例1不同的是，将解扩后的中频信号S7，用本振LO1对中频信号S7进行混频处理，得到另一中频信号S8。
将信号S8通过数字解调器23进行数字信号解调，再经过解码器(未图示)，恢复出模数转换后的磁共振信号。
所述发送装置10端包括线圈11，与线圈11相连的前置放大器12，紧接着的第一带通滤波器13，模数转换装置14，在模数转换装置输出端相连的扩频装置(包括第一伪码发生器15)和编码装置(未图示)，与编码装置相连的调制器(包括本振LO2)以及天线发送模块；
所述接收装置20端包括与接收天线模块依次相连的解扩装置(包括第二伪码发生器21和本振LO3)、第二带通滤波器22、混频器以及本振LO1、解调器23以及解码器(未图示)。
所述磁共振设备包括如上所述的发送装置10端和接收装置20端组成的信号传输装置。
实施例4
如图7所示，对于多线圈单元的磁共振信号传输方法与实施例2不同的是，在发送装置10端，省略了本振LO1，混频器以及混频的步骤；这以后的步骤与实施例3相同；如图5所示，在接收装置20端，用本振LO1对中频信号S7进行混频处理，得到另一中频信号S8。
所述发送装置10端包括多路线圈11，与线圈11相连的多个前置放大器12，连接着多个前置放大器12输出端的射频开关16，紧接着的第一带通滤波器13，模数转换装置14，在模数转换装置输出端相连的扩频装置(包括第一伪码发生器15)和编码装置(未图示)，与编码装置相连的调制器(包括本振LO2)以及天线发送模块；
所述接收装置20端包括与接收天线模块依次相连的解扩装置(包括第二伪码发生器21和本振LO3)、第二带通滤波器22、混频器，本振LO1、解调器23以及解码器(未图示)。
所述磁共振设备包括如上所述的发送装置10端和接收装置20端组成的信号传输装置。
通过以上4种较佳实施例的描述，本发明提供的技术方案不仅有效的解决了有线传输情况下线缆占用空间，天线效应导致病人不适的问题；而且很好的解决了无线技术带来的多径干扰的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明所属技术领域中的普通技术人员在不脱离本发明的精神及实质内，做出的各种相应的改变与变形均在本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种磁共振信号传输方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1、将线圈接收到的磁共振信号进行模数转换，并编码后形成磁共振信号传输的信息码元；
步骤2、对所述信息码元用伪随机码序列进行扩频；
步骤3、将扩频后的信息对载波(LO2)进行调制，将调制后的信号经过天线装置发射出去；
步骤4、在接收端，用伪随机码对接收到的信息进行解扩；
步骤5、将解扩后的信号进行数字信号解调，恢复出模数转换后的磁共振信号。
2.如权利要求1所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，所述步骤1中的磁共振信号在模数转化前，先经前置放大器进行信号放大。
3.如权利要求2所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，对于多线圈的磁共振信号，经所述前置放大器放大后的信号由射频开关控制；所述射频开关由系统发出的控制信号控制。
4.如权利要求2或3所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，所述信号是被放大的信号本身，或者是被放大信号与本振(LO1)进行混频、并经带通滤波器滤除和频信号及带外噪声后形成的差频信号。
5.如权利要求1所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，所述步骤2中的信息码元与伪随机码的码元进行一模二加运算，形成传输的码元。
6.如权利要求5所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，所述信息码元的宽度为所述伪随机码码元宽度的整数倍。
7.如权利要求1所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，所述步骤3中的调制方法为振幅键控调制、移频键控调制、移相键控调制或差分移相键控调制方法中的任一种。
8.如权利要求5所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，在所述步骤4中的接收端，把接收到的信息与本地伪码做乘积处理，处理后形成中频信号。
9.如权利要求8所述的磁共振信号传输方法，其特征在于，所述本地伪码和线圈端的伪随机码周期相同，码位同步。
10.一种磁共振信号传输装置，包括线圈端的发送装置以及接收装置，其特征在于，
所述发送装置包括模数转换装置，与模数转换装置输出端相连的编码器；与编码器相连的扩频器；与扩频器相连的调制器；以及天线发送模块；
所述接收装置包括与接收天线相连的解扩器；用于解调解扩后信号解调的解调器。
11.如权利要求10所述的磁共振信号传输装置，其特征在于，所述发送装置还包括一前置放大器。
12.如权利要求11所述的磁共振信号传输装置，其特征在于，所述发送装置还包括一射频开关。
13.如权利要求11或12所述的磁共振信号传输装置，其特征在于，所述发送装置还包括一混频器和与混频器相连的带通滤波器。
14.如权利要求13所述的磁共振信号传输装置，其特征在于，所述发送装置还包括一模二加法器。
15.一种磁共振设备，其特征在于，所述磁共振设备包括如权利要求10～14中任一项所述的信号传输装置。
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