CN107040988A - 一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法，其特征是对同一个家庭中的多个医疗设备通过蓝牙连接组成一个独立的蓝牙微微网，并分配给蓝牙微微网中的主设备10比特随机序列，对应为定时器长度；定时器计时结束后，蓝牙微微网的主设备和从设备从连接状态进入时间为Ts的同步状态，主设备和从设备在该时间段内监听预定频段的数据包；最后若主设备和从设备监听到数据包，结束同步状态并更新本地时钟，保持新的同步状态，若主设备和从设备未监听到数据包，在监听时间段Ts结束后，主设备发送自己的数据包，并断开同步状态，重置其定时器。本发明可以有效抑制蓝牙微微网之间的同频干扰问题，保证各蓝牙微微网内医疗设备的通信质量。

Description

一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法

技术领域

本发明涉及一种无线通讯技术，尤其是一种利用蓝牙通讯的无线医疗设备的干扰抑制技术，具体地说是一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法。

背景技术

智能养老又称为智能居家养老(Smart home care)，是新近流行的一种养老概念。智能养老系统基于物联网技术，通过在手腕式血压计、手表式GPS定位仪，体重计，血糖仪等居家养老设备中植入电子芯片装置，远程监控老年人的日常生活状态，同时也能知晓他们的活动轨迹。智能养老系统将监测到的数据直接传送到协议医疗单位的老人电子健康档案，一旦出现数据异常，系统会自动提醒老人及时体检。在智能养老家庭中，血压仪，体重计，血糖仪等设备通过蓝牙连接将生理数据传递给中央处理器，实现了医疗设备的互联，组成一个独立的蓝牙微微网。蓝牙使用的是免费的 ISM 频段，容易受到同频段内其它设备的干扰，这些干扰可能来自其他家庭微微网的医疗设备，这是因为蓝牙采用了跳频技术，允许不同的微微网共享同一物理空间和频谱。因此研究无线医疗设备中的干扰抑制方法是有实际意义的。目前Zurbes等人分析了蓝牙微微网采用同一时隙分组传输时的同频干扰问题。Kim Seung-yeon等人考虑了蓝牙基带分组的传输环境。除了对同频干扰情况下蓝牙网络性能的分析以外，一些减少微微网间同频干扰的方法也被提出（Kim Seung-yeon, Kim Se-jin, Lee Hyong-woo, et al. Packet interference and aggregated throughput ofbluetooth piconets using an adaptive frequency hopping in rician fadingchannels[C]. 2008 International Conference on Information Networking, Busan,Korea, Jan. 23-25, 2008: 1-5.）。Ashraf等人提出了时间同步的方法，能够显著改善系统性能，但没有解决同一时隙的碰撞问题（Ashraf I, Gkelias A, Dohler M, et al.Time-synchronised multi-piconet Bluetooth environments [J]. IEE ProceedingsCommunications, 2006, 153(3): 445-452.）。Li Jing-li等人提出了冲突解决增强型接收机，能够较好的抑制同频干扰，却需要天线阵列的支持，在一些较小的蓝牙设备上不适用（Li Jing-li and Liu Xiang-qian. A collision resolution technique for robustcoexistence of multiple bluetooth piconets[C]. 2006 IEEE 64th VehicularTechnology Conference, Montreal, Que, Canada, Sept. 25-28, 2006: 1-5.）。LiJing-li等人提出了DCT方法均能较为有效的抑制同频干扰，却没有考虑时隙不同步的情况（Li Jing-li, Liu Xiang-qian, and Swami A. Collision analysis for coexistenceof multiple bluetooth piconets and WLAN with dual channel transmission [J].IEEE Transactions on Communications, 2009, 57(4): 1129-1139.）。钱志鸿等人基于信道转换与MSK调制的同频干扰抑制方法，有效地降低了微微网之间的同频干扰，提高了网络性能，但当共存微微网数量大于57时，吞吐量的提高并不明显（钱志鸿, 郭雨齐, 侯金凤, 等. 基于信道转换的蓝牙微微网之间同频干扰抑制方法[J]. 电子与信息学报,2011, 33(12): 2995-3001.）。

发明内容

本发明的目的是针对现有医疗设备蓝牙通讯中干扰抑制存在的技术复杂，需要投入大量硬件设备而造成成本过高的问题，发明一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法。

本发明的技术方案是：

一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤一，将一个家庭中多个医疗设备通过蓝牙连接将数据传送给中央处理器，实现多个医疗设备的互联，组成一个独立的蓝牙微微网。所有的蓝牙微微网中连接状态的主设备分配10比特的随机序列，对应的十进制数值为0到1023，转化为定时器的长度是0ms到639ms，也称为同步定时器；

步骤二，定时器计时结束，蓝牙微微网的主设备和其从设备从连接状态进入持续时间为Ts的同步状态，主设备和从设备在该时间段内监听在预定频段的数据包；

步骤三，若主设备和从设备监听到数据包，结束同步状态并更新本地时钟，保持新的同步状态，若主设备和从设备未监听到数据包，在监听时间段Ts结束后，主设备发送自己的数据包，并断开同步状态，重置其定时器，从而抑制蓝牙微微网之间的同频干扰问题，保证各蓝牙微微网内医疗设备的通信质量。

进一步，所述蓝牙组网的医疗设备互联建立方法为：

在智能养老家庭中，血压仪，血糖仪等设备通过蓝牙连接将生理数据传递给中央处理器，实现了医疗设备的互联。当多个医疗设备互相靠近时，若有一个设备主动向其它设备发起连接，它们就行成了微微网（Piconet）。主动发起连接的设备称为微微网的主设备（Master），对于主设备的连接请求进行响应的设备称为从设备（Slave）。一个微微网只有一个主设备，一个主设备最多可以同时与多个医疗设备（最多7 个）进行通信。

进一步，蓝牙微微网中的主设备和从设备之间的同步方法为：

由于蓝牙设备发送器采用时分双工（TDD）工作机制，它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据。微微网通过主节点的系统时钟来实现同步，并决定其跳频序列中的相位。在微微网建立时，主节点的时钟传送给医疗设备，每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量，实现与主节点的同步。在微微同生存期内，主节点不会调整自己的系统时钟。为了与主节点的时钟匹配，医疗设备会偏移量进行周期的更新。在同一个居民家庭中，主设备可以通过查询和寻呼过程实现和其他从设备，如血压计，血糖仪等医疗设备的时钟同步。

进一步，主设备和从设备在同步状态Ts时间段内监听数据包方法为：

若主设备和其从设备在Ts时间段内监听到数据包，该数据包可能来自同一个微微网内的主设备或从设备，也可能来自相邻的另一个微微网的定时结束后的主设备，监听到数据包的主设备和从设备结束同步状态，当数据接收结束后，他们更新本地时钟保持新的同步状态。若主设备和其从设备在Ts时间段内未监听到数据包，主设备在监听时间Ts结束后，发送自己的数据包。主设备完成数据发送后，断开与从设备之间的同步状态，并重置其定时器。

本发明的有益效果是：

本发明通过微微网之间的同步状态监听完成各个微微网之间的主设备的时钟同步，从而抑制蓝牙微微之间的同频干扰问题。

本发明方法简单，错差率小，无需新的硬件投入，成本小。

附图说明

图1是本发明实施提供的基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施提供的基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法包括以下步骤：

S101：首先对同一个家庭中的多个医疗设备通过蓝牙连接组成一个独立的蓝牙微微网，并将数据传送给中央处理器，中央处理器给每个家庭的蓝牙微微网中的主设备分配10比特随机序列，对应为定时器长度；

S102：然后定时器计时结束后，蓝牙微微网的主设备和从设备从连接状态进入时间为Ts的同步状态，主设备和从设备在该时间段内监听预定频段的数据包；

S103：最后若主设备和从设备监听到数据包，结束同步状态并更新本地时钟，保持新的同步状态，若主设备和从设备未监听到数据包，在监听时间段Ts结束后，主设备发送自己的数据包，并断开同步状态，重置其定时器。

下面结合附图对本发明的原理作进一步的描述。

本发明实施例提供的基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法包括以下步骤：

S1 首先对同一个家庭中的无线医疗设备通过蓝牙组网的建立互连，构建一个独立的蓝牙微微网系统，并将数据传送给中央处理器；

在智能养老家庭中，血压仪，血糖仪等设备通过蓝牙连接将生理数据传递给中央处理器，实现了医疗设备的互联。当多个医疗设备互相靠近时，若有一个设备主动向其它设备发起连接，它们就行成了微微网（Piconet）。主动发起连接的设备称为微微网的主设备（Master），对于主设备的连接请求进行响应的设备称为从设备（Slave）。一个微微网只有一个主设备，一个主设备最多可以同时与多个医疗设备（最多7 个）进行通信。

S2 对步骤S1得到的蓝牙微微网中的主设备和从设备之间按照以下方法进行同步设置：

由于蓝牙设备发送器采用时分双工（TDD）工作机制，它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据。微微网通过主节点的系统时钟来实现同步，并决定其跳频序列中的相位。在微微网建立时，主节点的时钟传送给医疗设备，每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量，实现与主节点的同步。在微微同生存期内，主节点不会调整自己的系统时钟。为了与主节点的时钟匹配，医疗设备会偏移量进行周期的更新。在同一个居民家庭中，主设备可以通过查询和寻呼过程实现和其他从设备，如血压计，血糖仪等医疗设备的时钟同步。

S3 对由S2得到的主从设备同步的蓝牙微微网系统的在同步状态Ts时间段内监听数据包，具体操作如下：

若主设备和其从设备在Ts时间段内监听到数据包，该数据包可能来自同一个微微网内的主设备或从设备，也可能来自相邻的另一个微微网的定时结束后的主设备，监听到数据包的主设备和从设备结束同步状态，当数据接收结束后，他们更新本地时钟保持新的同步状态。若主设备和其从设备在Ts时间段内未监听到数据包，主设备在监听时间Ts结束后，发送自己的数据包。主设备完成数据发送后，断开与从设备之间的同步状态，并重置其定时器。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一，将一个家庭中多个医疗设备通过蓝牙连接将数据传送给中央处理器，实现多个医疗设备的互联，组成一个独立的蓝牙微微网，将每个蓝牙微微网中主动发起连接的设备定义为主设备，其余设备定义为从设备；给所有蓝牙微微网中的主设备分配10比特的随机序列，对应的十进制数值为0到1023，转化为定时器的长度是0ms到639ms，也称为同步定时器；

步骤二，定时器计时结束，蓝牙微微网的主设备和其从设备从连接状态进入持续时间为Ts的同步状态，主设备和从设备在该时间段内监听在预定频段的数据包；

步骤三，若主设备和从设备监听到数据包，结束同步状态并更新本地时钟，保持新的同步状态，若主设备和从设备未监听到数据包，在监听时间段Ts结束后，主设备发送自己的数据包，并断开同步状态，重置其定时器，从而抑制蓝牙微微网之间的同频干扰问题，保证各蓝牙微微网内医疗设备的通信质量。

2.如权利要求1所述的基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法，其特征在于，基于蓝牙组网的医疗设备互联建立，具体方法如下：

在智能养老家庭中，血压仪、血糖仪类医疗设备通过蓝牙连接将生理数据传递给中央处理器，实现了医疗设备的互联；当多个医疗设备互相靠近时，若有一个设备主动向其它设备发起连接，它们就形成了微微网（Piconet）；主动发起连接的设备称为微微网的主设备（Master），对于主设备的连接请求进行响应的设备称为从设备（Slave）；一个微微网只有一个主设备，一个主设备最多可以同时与7个从设备进行通信。

3.如权利要求1所述的基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法，其特征在于，蓝牙微微网中的主设备和从设备之间的同步：

由于蓝牙设备发送器采用时分双工（TDD）工作机制，它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据；微微网通过主节点的系统时钟来实现同步，并决定其跳频序列中的相位；在微微网建立时，主节点的时钟传送给医疗设备，每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量，实现与主节点的同步；在微微同生存期内，主节点不会调整自己的系统时钟；为了与主节点的时钟匹配，医疗设备会以偏移量进行周期的更新；

在同一个居民家庭中，主设备可以通过查询和寻呼过程实现和其他从设备的时钟同步。

4.如权利要求1所述的基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法，其特征在于，主设备和从设备在同步状态Ts时间段内监听数据包：

若主设备和其从设备在Ts时间段内监听到数据包，该数据包可能来自同一个微微网内的主设备或从设备，也可能来自相邻的另一个微微网的定时结束后的主设备，监听到数据包的主设备和从设备结束同步状态，当数据接收结束后，他们更新本地时钟保持新的同步状态；若主设备和其从设备在Ts时间段内未监听到数据包，主设备在监听时间Ts结束后，发送自己的数据包；主设备完成数据发送后，断开与从设备之间的同步状态，并重置其定时器。

5.一种权利要求1~4任意一项所述基于同步状态监听的无线医疗设备干扰抑制方法应用于无线医疗设备的干扰抑制。