KR100508517B1

KR100508517B1 - 이식된 의료기기와의 무선 정보전송방법

Info

Publication number: KR100508517B1
Application number: KR10-1999-7003785A
Authority: KR
Inventors: 코슬라맨프레드
Original assignee: 나노트론 게젤샤프트 휴어 미크로테크닉 엠베하
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1997-11-03
Publication date: 2005-08-17
Also published as: DE59711917D1; US6453200B1; AU720024B2; IL129436A0; ES2229393T3; WO1998019591A1; EP0935440A1; ATE275865T1; KR20000052917A; CA2267676A1; CA2267676C; JP3904609B2; AU5306798A; DE19646746C2; EP0935440B1; JP2001503653A; DE19646746A1

Abstract

송신기(2∼8, 16∼26)에서 정보 입력신호(s₁, g₄)가 각도 변조 처리되어서 전송채널을 통하여 수신기(11∼15, 29∼37)에 도달하는, 의료기기, 특히, 인체에 이식된 의료기기와의 무선 정보전송방법으로서,

정보를 보유하고 또한 주파수 스펙트럼을 구비한 각도 변조된 펄스를 발생시키고, 수신기(11∼15, 29∼37)에서, 주파수 의존 통과 시간을 갖는 필터, 특히 분산필터(13, 32, 33)를 사용하여 시간 압축함으로써, 송출된 펄스에 비하여 지속시간이 짧아지고 진폭이 증가된 펄스를 생성하며, 또한 송신기 측에서, 메시지를 구성하는 정보의 최소한 일부를, 원격 통신의 추가적인 변조 또는 인코딩 처리를 이용하여 펄스에 부가(imprint)하고, 및/또는 메시지를 구성하는 정보의 최소한 일부를, 각도 변조에 추가로 부가하는 무선 정보전송방법.

Description

이식된 의료기기와의 무선 정보전송방법{METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION TRANFER WITH AN IMPLANTED MEDICAL DEVICE}

본 발명은 의료기기와의 무선 정보전송방법에 관한 것으로서, 특히 청구항 1에서와 같은 방법, 및 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

이러한 방법은 고주파 반송 신호로써 동작하는 것으로서, 예로서 독일특허출원 DE 196 01 866호에 공지되어 있다.

의료기기, 특히 이식된 의료기기와, 외부의 송신기 또는 수신기와의 사이에 신호를 전송하는 방법과 장치는 여러 가지가 공지되어 있다. 예로서, 최근의 인공 심박기(cardiac pacemaker)는 심박기의 전극을 이용하여 심장 내 심전도(IECG: intracardial electrocardiogram)를 기록하여, 이것을 원격측정 장치로써 체외의 제어장치에 전송할 수 있다.

예로서, 문헌 [John G. Webster(Editor): "Design of Cardiac Pacemakers", section 12 "External Programming", IEEE Press Book Series, New York 1995]에 나와 있는 이식된 인공 심박기에 대해 공지되어 있는 최근의 신호 전송방법에 있어서, 무선으로 전송하고자 하는, 비트 시퀀스(bit sequence)의 디지털 신호를 송신기의 변조기로써 고주파 반송 신호로 변조시킨 다음, 대응하는 복조기를 구비한 먼 거리에 있는 수신기에 전송하여 데이터 신호를 재생한다. 반송 신호는 체내로 전달되어야 하고, 또한 인접한 의료기기에 대하여 방해하지 않아야 하기 때문에 비교적 낮은 주파수 범위에 있다.

이러한 모든 방법은, 수신기 측에서 재생되는 데이터 신호의 품질이 송신기와 수신기와 사이의 거리에 따라서, 또한 전송 경로에서의 간섭에 의해서 심하게 열화(劣化)되는 결점을 가지고 있다.

잡음이 많은 전송 경로를 통한 정보 전송에 있어서 규정된 소정의 잡음 여유도(noise immunity)로써 필요로 하는 거리를 확보할 수 있도록, 송신 출력은 일정한 값 이하로 떨어져서는 안된다.

한편, 이렇게 송신 출력이 높아질 필요가 있으므로 그에 따라 전송 동작 동안의 에너지 소모가 크게 되어, 상기한 인공 심박기 등, 전지 동작식 장치의 경우에는 전지 출력의 급속한 감소로 인한 결점이 수반된다. 다른 한편으로는, 송신기에서 나오는 전자(電磁) 방사(electromagnetic radiation)가 인체에 위해를 줄 수 있고, 이러한 인체에 대한 위해는 이식된 의료기기의 경우에 환자로부터 극히 근거리에 위치해 있으므로 특히 고려해야 하는 결점도 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시형태로서, 이식된 의료기기로부터 체외의 제어장치로의 데이터 전송을 위한 송신기 및 수신기를 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2e는 송신기의 디지털 입력신호, 및 송신 신호까지의 송신기에서의 여러 가지 신호처리 중간 단계를 나타내는 도면.

도 3a 내지 도 3d는 수신 신호, 및 복조 신호까지의 수신기에서의 여러 가지 신호처리 중간 단계를 나타내는 도면.

도 4a 및 도 4b는 하이-레벨 및 로우-레벨을 동적으로 송신할 수 있는 이러한 메시지 전송시스템의 송신기 및 수신기의 블록도.

도 5a 내지 도 5k는 도 4a의 송신기의 디지털 입력신호와, 송신기에서의 여러 가지 신호처리 중간 단계를 나타내는 도면.

도 6a 내지 도 6e는 수신기 측에서 수신한 신호, 및 수신기에서의 여러 가지 신호처리 중간 단계를 나타내는 도면.

도 7 및 도 8은 각각 잡음 억압 회로(noise suppression circuit)를 구비한, 도 4b에 나타낸 수신기의 변형예를 도시한 도면.

본 발명의 목적은, 적어도 전송품질을 유지하면서 의료용 이식물에 대한, 송신 출력을 낮추고 또한 송신 거리를 증가시킬 수 있는, 상기에서 언급한 타입의 방법, 및 이 방법의 실시를 위한 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 청구항 1의 방법에서 시작하여 이 방법의 특징에 의해 또는 이 방법을 실현하는 장치와 관련하여 청구항 13의 특징에 의해 달성된다.

본 발명은, 송신기에서, 공지의 원격 통신방법을 이용하여, 정보에 의해 변조된 펄스를 각도 변조(angle modulation) 처리하는 기술적인 원리를 포함한다(각도 변조는 위상 변조 및 주파수 변조에 대한 일반적인 용어로서 이해해야 함). 이 각도 변조된 펄스는 수신기에서 적당한 수단을 이용하여 시간 지연시킴으로써 시간 압축되어서, 펄스의 지속시간이 단축되고 진폭이 증가된다. 이러한 펄스 압축은 분산필터를 사용하여 실시할 수 있다. 정보는 이러한 방식으로써 처리된 펄스를 상응하게 복조함으로써 재생되고, 이에 따라서, 진폭 증가에 의해서 신호/잡음 비가 개선된 상태로서 복조된다. 실제의 정보는, 펄스 변조방법에 의해서, 또는 시간적으로 순차적인 펄스에 대하여 식별할 수 있게 상이한 방법으로 펄스 압축을 실시함으로써, 펄스 상에 정보가 부가되어서, 이러한 각도 변조의 변화에 정보가 포함될 수 있다.

따라서, 복조 후에 이용할 수 있는 신호는, 수신을 개선하기 위한 기타의 값 비싼 방법을 이용하지 않는 경우, 즉, 더욱 큰 주파수 범위, 또는 중복 성분으로 인한 더욱 긴 송신 시간을 점유하므로써 이용 가능한 데이터 채널의 데이터 처리량이 더 적거나 또는 더 적은 수의 사용자에 의해서만 사용될 수 있는, 다이버시티 수신(diversity reception) 방법 또는 신호 인코딩 등을 이용하지 않는 경우, 더욱 높은 송신 출력을 사용하여야만 얻을 수 있는 신호이다.

본 발명에서, 송신기에서의 펄스의 각도 변조는, 펄스 지속시간 동안에, 주파수 변조의 경우에는 주파수의 변화, 또는 위상 변조의 경우에는 위상 변이를 결정하는 변조에 의해서 실행된다. 위상 변조 및 주파수 변조는 모두 각도 변조의 보편적인 용어로 취급된다.

펄스 변조는 상이한 펄스 변조방법을 사용하여 실행할 수 있지만, 가변 각도 변조에서는 "변조 특성곡선"에 대응하는 특정의 각도 변조 시간 특성을 이용한다.

이에 따라서, 변조 특성곡선(이하, 변조 특성이라고 함)은 펄스의 지속시간 동안의 주파수의 시간적인 변동 특성을 결정한다. 전송된 신호의 주파수는, 펄스의 지속시간 동안에, 반송 주파수 이상의 값으로부터 반송 주파수 이하의 값으로 직선적으로 감소하는 것이 바람직하다. 수신기 측의 필터를, 대응하는 차동(differential) 주파수 의존 지연 시간 응답으로써, 상이한 위상 위치의 생성된 신호 성분이 중첩되어 거의 일치하는 신호를 형성하도록 하는 방식으로 이용된 변조 특성에 정합시킨다.

전송될 정보의 부가는, 변조 특성을 변경하거나 선택함으로써, 또는 신호 지연 시간에 아무런 영향을 주지 않거나 미미한 정도로만 영향을 주는 기타 종래의 변조방법으로써 실시할 수 있다. 바람직한 것은 입력신호에 따라서 전송 신호의 진폭 변경, 즉 진폭 변조방법, 또는 전송되는 정보를 전송되는 펄스의 타입, 수, 위치 또는 순서에 의해서 결정하는 모든 종류의 인코딩 방법을 선택하는 것이다.

본 발명은, 한편으로는 조직(tissue)에 영향을 주지 않고, 다른 한편으로는 임상 환경에 사용된 기타 기기에 대하여 전자기 방해(electromagnetic interference: EMI)를 주지 않고, 이제까지의 통상적인 주파수보다 더 높은 주파수를 사용하여, 장치, 특히 이식된 장치에 신호를 전송할 수 있는 가능성을 유리한 방법으로 제공한다. 현재까지 임상적인 환경에서 전자파(電磁波)를 방출하는 기기를 사용함에 있어서 이것은 주요 과제였다. 현재까지 이러한 조건 때문에, 예로서, 휴대용 전화기 등을 사용할 수 없었다. 더욱이 본 발명의 방법은 더욱 먼 거리(예로서, 환자의 방 안에서)를 통하여 신호 전송을 할 수 있기 때문에, 환자의 몸에 프로그래밍 장치 등을 직접 부착할 필요가 없다는 장점을 제공한다. 적절한 코드(code)를 선택하면 상호 간섭 없이 여러 개의 장치와 병행하여 통신할 수도 있다. 이용되는 신호는, 낮은 진폭으로써 전송할 수 있기 때문에, 주위의 잡음 레벨 이상으로 상승하지 않거나, 또는 무시할 수 있을 정도이다. 따라서 이들 사이의 간섭은 적다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서 입력신호의 정보의 부가는 입력신호에 따라서 변조 특성을 선택하거나 변경함으로써 이루어진다. 입력신호가 하이-레벨(high-level)을 포함하면, 예로서, 신호에 따라서 직선적으로 하강하는 변조 특성이 사용되고, 이로 인하여 펄스 지속시간 동안에 주파수가 감소하는 주파수 변조 펄스가 된다. 입력신호가 로우-레벨(low-level)인 경우, 직선적으로 상승하는 변조 특성이 사용되고, 이에 대응하여 펄스 지속시간 동안에 주파수가 증가하는 펄스가 된다. 수신기 측의 필터수단은 적절하게 정합되어 있다.

본 발명은 선형의 변조 특성에 한정되지 않으며, 어떠한 형상의 변조 특성으로써도 실행 가능하므로, 수신기에서 이후의 신호 판별이 가능하도록, 상이한 레벨의 입력신호에 별개의 변조를 부가하는 것이 필요할 뿐이다.

입력신호에 대하여 두 가지 이상의 변조 특성을 사용함으로써 모든 펄스가 더욱 많은 정보량을 전송하도록 할 수도 있다. 예로서, 4가지의 상이한 변조 특성을 이용하면, 이에 따라서 4가지의 상이한 펄스를 전송할 수 있고, 이것은 각각의 전송된 펄스에 대하여 2비트의 데이터 내용에 해당한다. 상이한 변조 특성의 수를 증가시킴으로써 데이터 전송속도를 증가시키는 데에 유리하지만, 이에 따라서 매우 많은 수의 변조 특성을 사용하면 주파수 변조된 펄스를 판별하기가 더욱 어렵게 되어서, 오류에 대한 전송의 민감성이 증가하는 것을 유의해야 한다.

상기에서 설명한 본 발명의 실시형태에 있어서, 디지털 입력신호가 하이-레벨인 경우 및 로우-레벨인 경우 모두에 대하여 펄스 변조를 동적으로 실행한다. 이것은 입력신호가 하이-레벨 및 로우-레벨인 동안에 주파수 변조 펄스가 생성되고, 이 주파수 변조 펄스는 펄스 지속시간 동안에 주파수 변화에 따라서 판별될 수 있는 것을 의미한다. 따라서 입력신호에 포함된 정보의, 전송 신호에의 부가는, 입력신호에 따라서 변조 특성을 선택하거나 또는 변경함으로써 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서 송신기에서의 펄스의 각도 변조는, 전송되는 입력신호와는 관계없이, 펄스 지속시간 동안의 주파수 또는 위상의 변화를 결정하는 단일 디폴트 변조(default modulation) 특성에 따라서 실행된다. 입력신호에 포함되는 정보를 전송 신호에 부가하는 것은 공지된 디지털 변조 방법에 따라서 여러 가지 방법으로 실행할 수 있다. 바람직하게는, 입력신호에 따라서 개별적인 주파수 변조 펄스의 위치를 변화시키는 펄스 위치 변조(PPM: pulse position modulation) 방법을 이용하여 실행하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 입력신호에 포함된 정보의 전송 신호에 대한 부가는 전송되는 펄스의 시퀀스를 입력신호에 따라서 변경하는 펄스 부호 변조(pulse code modulation)로써 실시한다. 디지털 입력신호의 경우에, 입력신호의 전송은 하나의 레벨에 대해서만 동적으로 실행되는 반면, 기타 레벨에 대해서는 아무런 펄스도 발생돼지 않으므로, 각각 상이한 펄스는 그 진폭에 의해서만 판별된다. 입력신호가 하이-레벨인 경우 직선적으로 증가하는 주파수 변조 펄스를 발생시키는 것이 바람직한 반면에, 로우-레벨인 경우에는 펄스 길이만큼 중단시키는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명의 변형에 의해서 하나의 변조 특성만을 이용하여 디지털 입력신호의 펄스의 변조를 실시할 수 있다.

입력신호에 포함된 정보를 전송 신호에 부가하는 본 발명의 실시형태에 있어서, 본 발명은 상기의 펄스 위치 변조 또는 펄스 부호 변조에 한정되는 것은 아니고, 원칙적으로는 모든 공지된 디지털 변조방법으로써 실시할 수 있다.

송신기는 상기한 방법 중의 한가지 방법에 의해서 주파수 변조된 신호를 전송 경로를 통하여 수신기에 송신하고, 수신기에서는 이 신호를 복조하여 데이터 신호를 재생한다.

위에 나온바 있고, 또한 이하에 나오는 용어인 전송 경로는 일반적으로 송신기로부터 수신기로의 데이터 전송이 전자파에 의해서 이루어지는 모든 무선전송 경로를 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

송신기에서 발생된 주파수 변조된 펄스를 수신기에서의 잡음 신호로부터 판별하기 위해서, 이들 펄스를 수신기에서 압축함으로써, 이에 따라서 진폭이 증가되어서 신호/잡음 비가 증가한다.

본 발명의 방법의 추가적인 장점은, 소정의 신호 대 잡음 비를 더 낮은 송신 출력으로써 수신기에서의 펄스 압축 후에 실현할 수 있기 때문에, 기타 송신기와 수신기에 비하여 간섭 가능성이 현저하게 낮은 것이다. 더욱이 필요한 송신 출력이 작으므로, 전자 방사에 의한 환경적인 영향이 감소하게 된다.

송신기에서 사용된 변조 특성에 따라서 주파수 변조되어서, 수신기 측에서 수신된 펄스를 압축하기 위해서, 수신된 신호를 소정의 주파수 의존 차등 지연 시간 응답 특성을 갖는 분산필터로써 여파(濾波)한다.

송신기 측에서 단일 변조 특성만을 이용하여 주파수 변조 펄스를 발생시키는 본 발명의 상기의 실시형태에 있어서, 수신기 측에는 단일의 분산필터만을 필요로 하고, 이 분산필터의 주파수 의존 지연 시간 응답 특성은 송신기 측에서 실행되는 각도 변조의 변조 특성에 정합되어 있어서, 송신기 측에서 발생된 주파수 변조 펄스의 스펙트럼 신호 성분이 분산필터의 출력 측에 실질적으로 동시에 도달하여, 펄스가 압축되고 또한 이에 대응하여 진폭이 증가된다. 송신기 측에서의 각도 변조를, 직선적으로 하강하는 변조 특성에 따라서 실행하면, 펄스의 주파수는 펄스 지속시간 동안에 감소하여, 결과적으로는 고주파 신호 성분이 수신기에 도달한 후에 저주파 신호 성분이 도달한다. 수신기 측에서의 분산필터의 지연 시간 응답은, 주파수 변조된 펄스의 스펙트럼 신호 성분이 중첩되어 분산필터의 출력에서 진폭이 증가된 펄스를 형성하도록, 고주파 신호 성분의 이러한 "선행(lead)”에 대하여 보상해야 한다.

입력신호에 포함된 정보의 재생은, 송신기 측에서 입력신호에 포함되는 정보의 부가에 사용되는 변조방법에 정합되어 있는, 분산필터의 다음에 접속된 검파기에 의해서 실행된다.

송신기 측에서 입력신호의 진폭에 따라서, 몇 가지 변조 특성 중의 한 가지, 바람직하게는, 입력신호의 하이-레벨에 대해서 직선적으로 하강하는 변조 특성 및 입력신호의 로우-레벨에 대해서는 직선적으로 상승하는 변조 특성을 선택하면, 수신기에는 그 해석을 위하여 선택할 수 있는 기본적으로 두 가지 방안이 존재한다.

그 한 가지 선택은, 그 지연 시간 응답이 송신기 측에서 사용된 변조 특성에 정합되어 있는 하나의 분산필터만을 수신기 측에 설치하는 것으로서, 이렇게 함으로써 이러한 변조 특성에 따라서 주파수 변조된 펄스의 스펙트럼 신호 성분이 분산필터의 출력에 실질적으로 동시에 도달하여, 펄스 압축 및 진폭 증가가 이루어진다. 수신기 측의 분산필터의 지연 시간 응답에 최적으로 정합되어 있지 아니한 나머지 변조 특성 중의 하나에 따라서 송신기 측에서 주파수 변조를 실행하면, 주파수 변조된 펄스의 스펙트럼 신호 성분이 분산필터의 출력에 시간적으로 분포되어 도달하고, 따라서 낮은 펄스 압축, 또는 확장으로 인하여 진폭이 더 작아진다. 이 실시형태에서는, 분산필터의 출력 측에 도달하는 펄스의 진폭은 송신기 측에서 사용된 변조 특성에 의존하므로, 변조 특성의 선택시에 사용된 입력신호의 진폭에도 의존하게 된다. 예로서, 진폭 복조기로서 동작할 수 있는, 검파기를 분산필터 다음에 접속하여, 분산필터의 출력신호로부터 디지털 입력신호를 재생한다.

다른 하나의 선택에서는, 주파수 변조된 펄스를 수신기 측의, 여러 개의 분산필터에 인가한다. 따라서, 수신기 측에 설치된 분산필터의 차등 지연 시간 응답과 송신기 측에서 사용된 변조 특성을 쌍으로 정합시킴으로써, 주파수 변조된 펄스의 스펙트럼 신호 성분이 정확히 하나의 분산필터의 출력 측에 실질적으로 동시에 도달하고, 이에 따라서 진폭이 증가되는 한편, 나머지 분산필터의 출력신호에서는 상이한 특성으로 인하여 진폭이 증가되지 않는다. 따라서, 분산필터가 진폭 증가를 나타냄에 따라서 입력신호를 판별할 수 있다.

표면 탄성파(SAW; surface acoustic wave) 필터를 분산필터로 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 분산필터는, 송신기 측에서 실행되는 각도 변조에 정합되는 주파수 의존 차등 지연 시간 응답을 나타내어서, 상이한 스펙트럼 성분의 전송된 신호는, 분산필터를 통과하는 각각 상이한 통과 시간으로 인하여, 수신기의 분산필터의 출력 측에 거의 동시에 도달하므로, 스펙트럼 성분이 최적으로 중첩하여 출력 진폭이 크게 증가된다.

송신기에서의 주파수 변조 신호의 생성을 여러 가지 방법으로 실행할 수 있고, 그 중 몇 가지를 이하에 간략하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 우선, 유사(준(準); quasi-) 디락(Dirac) 펄스가 생성되어서, 필터 특성이 임계 주파수에 도달하기 조금 전에 첨두치를 나타내는 저역 통과 필터에 공급되고, 그것으로서 델타 임펄스를 Sinc-펄스로 변환하며, 그 형상은 Sinc-함수, Sinc(x)=sin(x)/x로 표시된다. 이어서, 저역 통과 필터의 Sinc-형상 출력 신호는 진폭 변조기에 공급되고, 진폭 변조기는 반송파 상에 Sinc-형상 포락선(envelope)을 부가한다. 이러한 방법으로 발생되는 신호가 분산필터에 인가되면, 그 출력에서 주파수 변조 펄스가 나타난다. 따라서 본 발명의 이와 같은 실시형태에 있어서, 송신기 측에서는 분산필터가 우선 비교적 샤프한 Sinc-임펄스를 확장하여, Sinc-펄스에 비해 폭이 더 넓고 또한 이에 대응하여 진폭이 더 작은 주파수 변조 펄스를 생성한다. 수신기 측에서는 분산필터가 펄스 압축을 실행하고 이에 대응하여 진폭이 증가된다. 각각 하나의 분산필터를 사용하여 송신기 측에서 펄스 확장을 하고 수신기 측에서 압축을 하기 때문에, 이러한 실시형태는 송신 동작과 수신 동작을 교대로 하는 송수신기(transceiver) 동작에 매우 적합하다. 이러한 목적으로 송신기와 수신기는, 각각, 송신 동작시에는 주파수 변조 펄스를 발생시키고 수신 동작시에는 수신된 주파수 변조 펄스를 압축하는 데에 사용되는 각각 하나의 분산필터를 구비한 대응하는 동일한 부품 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 주파수 변조 펄스는, PLL(Phase Locked Loop; 위상 동기 루프) 및 VCO(Voltage Controlled Oscillator; 전압 제어 발진기)를 사용하여 생성한다. 따라서 디지털 형태로 존재하는 입력신호의 각각의 펄스는 적분기(積分器)에서 톱니형 펄스로 우선 변환되고, 이에 따라서, 각각의 펄스의 상승 방향은 입력신호의 진폭에 따라서 좌우된다. 이어서, 이러한 방법으로 발생된 신호를 사용하여 VCO를 제어함으로써 출력펄스의 주파수는 입력신호 레벨에 따라서 펄스 지속시간 동안 직선적으로 증가하거나 또는 감소한다.

본 발명의 추가적인 실시형태에 있어서는, 송신기에서 디지털 신호 처리 유닛으로써 주파수 변조 펄스를 생성하고, 이렇게 함으로써 필요로 하는 어떠한 변조 특성이라도 실행할 수 있게 하는 이점이 있다.

본 발명에 의한 메시지 전송 시스템에서, 필요한 것은 수신기 측에서 사용된 분산필터의 주파수 의존 지연 시간 응답 특성을 송신기 측에서 실행된 주파수 변조의 변조 특성에 정합시켜서 수신기에서 펄스 압축을 실행할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 실시형태에 있어서, 이러한 목적을 위해서 송신기-수신기가 정합된 쌍으로 형성되어서, 시스템을 사용할 때에 아무런 추가적인 동조(同調) 작업이 필요하지 않다. 상기의 분산필터는 표면 탄성파(SAW; Surface Acoustic Wave) 필터를 사용하는 것이 유리하며, 이것은 이러한 표면 탄성파 필터가 높은 정확도 및 안정도로서 제조될 수 있기 때문이다. 더욱이, 이러한 표면 탄성파 필터는 진폭 응답 및 위상 응답이 서로 독립적으로 측정될 수 있는 이점을 제공하며, 이것이 각각의 수신기에서 필요한 협대역 통과 필터 및 분산필터를 하나의 부품 내에 구성할 수 있는 가능성을 제공한다. 이들 필터는, 기타 응용분야에 대하여, 예로서, 유럽특허출원 EP 0 0223 554 A2로부터 공지되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 수신기 측에서 사용하는 분산필터의 지연 시간 응답을 변화시킴으로써, 수신기를 송신기에 정합시킨다.

따라서, 본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 있어서, 송신기는, 정합 과정 동안, 바람직하게는 일련의 하이-레벨의 입력신호에 대응하는 기준신호를 송출함으로써, 송신기 측에서 실행된 주파수 변조의 변조 특성 또는 수신기 측에서의 분산필터의 주파수 의존 지연 시간 응답을, 최적의 펄스 압축 및 최적의 진폭 증가가 수신기 측에서 이루어질 때까지 변화시킨다. 이러한 실시형태는, 수신기에서 여파 및 처리를 위해서 디지털 신호처리기를 사용하는 경우, 이러한 신호처리기는 간단한 방법으로 주파수 의존 지연 시간 응답의 변경 및 이에 대응하는 최적화를 가능하게 하여 최적화 과정을 컴퓨터 제어를 이용하여 자동적으로 실행할 수 있으므로, 특히 유리하다.

본 발명의 추가적으로 유리한 실시형태에 있어서, 데이터 전송을 블록 단위로 실행함으로써, 상기의 정합 과정을 각각의 블록에 대하여 다시 실행하도록 하여, 전송경로의 분산특성의 변화에 대하여 동적으로(dynamically) 보상할 수 있다.

본 발명의 기타의 유리한 추가적인 장점에 대해서는 특허청구의 범위에서 확인할 수 있고, 또는 본 발명의 바람직한 실시형태의 설명과 함께 도면을 이용하여 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1a에 나타낸 송신기는 이식된 의료기기로부터 체외의 제어장치에 데이터를 전송하는데 사용된다. 예로서, 인공 심박기의 전극을 사용하여 심장 내 심전도(IECG)를 기록하고, 이것을 체외의 제어장치에 전송해서, 진단 목적을 위해서 IECG를 모니터 상에 디스플레이하고 또한 추가로 신호 처리할 수 있다. 도 1a에 나타낸 송신기 및 도 1b에 나타낸 수신기는, 유효범위 및 잡음 여유도에 대한 소정의 조건에 대하여 비교적 낮은 송신 출력으로써 송신할 수 있고, 이로 인하여 한편으로는 전지 작동식 송신기의 경우 전지 수명을 길게 하고, 다른 한편으로는 전자 방사에 의한 환경적인 영향, 소위 전자(電磁) 스모그(Electro-smog)를 감소시키므로, 이러한 용도에 매우 적합하다. 더욱이 이 송신기는 비교적 송신 출력이 낮기 때문에 기타 통신 시스템에 비하여 송신기의 간섭(interference) 가능성이 감소된다.

송신기에서, 예로서, IECG 신호를 디지털화함으로써 발생되고, 그 시간적인 변동 특성이 도 2a에 상세하게 나와 있는 디지털 입력신호(s₁)가 우선 펄스 성형기(pulse shaper)(2)에 공급되고, 상기 펄스 성형기(2)는 비교적 폭이 넓은 구형(矩形) 펄스(square pulse)인 입력신호(s₁)를 짧은 니들 펄스(needle pulse)로 변환함으로써, 준(quasi-) 디락 펄스(Dirac pulse)에 유사하게 된다. 도 2b에 도시된 니들 펄스 시퀀스(s₂)로부터 알 수 있는 바와 같이 각각의 니들 펄스는 입력신호(s₁)인 구형 펄스의 상승 에지(rising edge)에 의해서 트리거되어서 생성된다.

이렇게 하여 발생된 니들 펄스 시퀀스(s₂)는 이어서, 그 필터 특성이 임계 주파수에 도달하기 바로 전에 첨두치를 갖는 저역통과 필터(3)를 통과하여, 각각의 니들 펄스가, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 그 형상이 공지된 Sinc-함수, Sinc(x) = sin(x)/x에 해당하는 Sinc-펄스로 변환된다.

이어서, 상기 Sinc-펄스 시퀀스(s₃)는 진폭변조기(4)(또는 진폭 곱셈기)에 인가되고, 진폭 변조기는 이 신호를, 발진기(5)에 의해서 생성되는 반송파 발진 주파수 f_T에 대하여 변조해서, 도 2d에 나타내는 바와 같이, Sinc-형상의 포락선(Sinc-shaped envelope)를 갖는 반송 주파수 펄스가 진폭변조기의 출력에 생성된다(설명을 위해서 도면에서는 펄스가 확대되어 도시되어 있으나 축척으로 나타내면 폭이 더 좁다).

진폭변조기(4)의 다음에는 분산필터(6)를 접속하여, 변조된 반송 주파수 신호(s₄)를 주파수 의존 차등 지연 시간 특성에 따라서 여파(濾波)한다. 분산필터(6)의 출력에는, 도 2e에 나타낸 바와 같이, 진폭이 일정한 선형의 주파수 변조 펄스가 발생하고, 이 펄스의 주파수는 펄스 지속시간 동안에 반송 주파수(f_T) 이상인 f_T+△f/2의 값으로부터 반송 주파수 이하인 f_T-△f/2의 값으로 감소한다.

따라서, 여기에 나타낸 송신기에 있어서, 입력신호(s₁)의 전송은 단극성(unipolar)으로 실행된다. 즉, 하이-레벨의 입력신호(s₁)에 대해서만 전송 펄스가 발생되고, 로우-레벨에서는 전송신호(s₅)가 중지(pause)되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유 때문에 송신기와 수신기를 각각 하나의 분산필터(6, 13)만을 포함시키는 것으로 하여 합리적으로 간단히 구성할 수 있다.

이어서, 이러한 방법으로 발생시킨 펄스 시퀀스(s₅)를, 그 중심 주파수가, 주파수 변조된 펄스의 반송 주파수(f_T)에 동일한 대역 필터(7)에 인가하여, 전송 대역 밖의 신호들을 여파 하여 제거한다.

최종적으로 대역-통과 제한된 신호는 송신기 증폭기(8)에 의해서 안테나(9)에 공급되어서 송출된다.

도 1b에 나타낸 수신기는, 상기 송신기에서 송출한 선형의 주파수 변조 신호를 수신하고, 또한 디지털 입력신호(s₃) 또는 (s₁)을 복조 및 재생할 수 있다.

따라서 수신기 안테나(10)에 의하여, 예로서, 다이버시티 방식(diversity operation)으로 수신된 신호를 전치증폭기(preamplifier)(11)에 인가하고, 이어서, 대역-통과 제한된 전송신호의 반송 주파수(f_T)에 동일한 중심 주파수를 갖는 대역통과 필터(12)를 통과시킴으로써, 기타의 주파수 영역으로부터의 잡음 신호를 수신기 신호로부터 여파 하여 제거할 수 있다(종래의 대역통과 필터 대신에 여기서는 표면 탄성파 필터를 사용해도 좋다). 이러한 방법으로 발생된 신호(s₆)의 시간적인 변동 특성을 도 3a에 상세히 나타내었고, 여기서는 간략히 하기 위해 무잡음 전송경로를 가정한다.

수신된 신호(s₆)는 일련의 선형의 주파수 변조 펄스로 구성되어 있으므로, 주파수는 송신기 측에서 사용된 변조 특성에 따라서, 펄스 지속시간 동안에 반송 주파수(f_T) 이상인 f_T+△f/2 값으로부터 반송 주파수 이하인 f_T-△f/2 값까지 감소한다.

이어서, 신호(s₆)를 분산필터(13)에 인가하여, 입력신호(s₆)의 각각의 펄스를 시간 압축함으로써, 이에 대응하여 진폭이 증가하여 신호/잡음 비가 개선된다.

따라서, 펄스 압축에서는 송신기 측에서 실행된 선형 주파수 변조에 의해서, 더 높은 주파수의 신호 성분이 분산필터(13)의 출력 측에 도달한 후에 더 낮은 주파수의 신호 성분이 도달하는 사실을 이용한다. 분산필터(13)는 더 높은 주파수의 신호 성분을 더 낮은 주파수의 신호 성분보다 더욱 많이 지연시킴으로써 더 높은 주파수의 신호 성분의 "선행(lead)”에 대하여 보상한다. 이렇게 함으로써 분산필터(13)의 주파수 의존 차등 지연 시간 응답을 송신기 측에서 실행된 주파수 변조의 변조 특성에 정합시켜서, 수신된 신호의 스펙트럼 신호 성분이 분산필터(13)의 출력에 실질적으로 동시에 도달하게 한다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 스펙트럼 성분이 중첩하여 각각의 펄스에 대하여 Sinc-형상 포락선을 갖는 신호(s₇)를 형성함으로써, 각각의 펄스의 진폭은 수신된 선형의 주파수 변조신호(s₆)에 비하여 현저하게 증가되어 있다(이 시점에서 유의해야 할 것은 도면에 나타낸 개략적인 신호 표시는 더욱 명확하게 하기 위해서 변형을 도입했다는 점이다. 실제로 주파수 변조 펄스는 더욱 가까우며 압축된 신호들은 그 폭이 훨씬 좁다).

이어서, 분산필터(13)의 출력신호를 복조기(14)에 인가하고, 복조기는 고주파 반송파로부터 신호(s₇)를 분리하여, 도 3c에 나타낸 바와 같이 니들형 펄스를 갖는 별개의 출력신호(s₈)를 발생시킨다.

이어서, 그 시간적인 변동 특성이 도 3d에 상세히 도시되어 있는, 원래의 디지털 신호(s₉)가 니들형 펄스로부터 펄스 성형기(pulse shaper)(15)를 사용하여 재생된다.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 의한 또 다른 메시지 전송 시스템을 나타내고, 이 시스템은, 가장 중요하게는 디지털 신호의 하이-레벨 및 로우-레벨 모두가 동적으로 전송되어서, 잡음 여유도가 더욱 높아지는 것이, 상기의 도 1a 및 도 1b에 나와 있는 더욱 간단한 실시형태와 상이하다. 이 전송 시스템은 또한 필요로 하는 송신 출력이 작기 때문에, 이식된 의료기기로부터 체외의 제어장치로의 데이터 전송용으로 특히 적합하다.

도 4a에 나타낸 송신기는 도 5a 및 도 5b에 나타낸, 타이밍 펄스 발생기(16)에 의해서 위상이 반대인 타이밍 펄스를 이용하여 트리거되는 펄스 성형기(17)를 구비하고 있다. 펄스 성형기는, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 그 출력에서 (준) 디락 델타 시퀀스를 형성하는 니들형 펄스 시퀀스(g₁)를 출력한다. 이어서, 이러한 방법으로 발생된 펄스 시퀀스(g₁)는 저역통과 필터(18)에 인가되고, 이 저역통과 필터(18)는, 임계 주파수 바로 전에 첨두치를 나타내는 필터 특성을 가지며, 또한 니들형 펄스를 도 5d에 상세히 나타낸 Sinc-형상 펄스로 변환시킨다. 이어서, 진폭변조기(20)를 사용하여, 이 펄스 시퀀스(g₂)를, 발진기(19)에서 발생된 반송 주파수(f_T)를 가진 반송파 상에 변조시킨다. 따라서, 진폭변조기(20)(또는 진폭 곱셈기)의 출력에는 Sinc-형상 포락선을 가진 등거리 반송 주파수 펄스 시퀀스(g₃)가 발생한다. 이와 관련하여 중요한 것은 진폭변조기(20)의 출력에 발생하는 펄스 시퀀스(g₃)는 디지털 입력신호(g₄)와는 독립된 것이므로 어떠한 정보도 포함하고 있지 않다는 것이다.

이어서, 입력신호(g₄)의 정보의 부가는 아날로그 스위치(21)를 사용하여 실행하며, 이 아날로그 스위치(21)는, 입력신호(g₄)에 의하여 제어되고, 또한 입력신호(g₄)의 진폭에 따라서, 진폭변조기(20)에서 발생된 펄스 시퀀스(g₃)를, 주파수에 따라서 직선적으로 감소하는 지연 시간을 갖는 분산필터(22)쪽으로 진행시키거나 또는 주파수에 따라서 직선적으로 상승하는 지연 시간을 갖는 분산필터(23)쪽으로 진행시킨다. 분산필터(22, 23)의 출력 측에는, 입력신호(g₄)의 진폭에 따라서, 두 개의 분산필터(22, 23)중의 하나의 분산필터의 출력신호(g₇, g₈)를 선택하여 통과시키는 추가적인 아날로그 스위치(24) 또는 믹서 스테이지(mixer stage)가 접속되어 있다.

따라서, 아날로그 스위치(24)의 출력에는, 도 5k에 나타내는 바와 같이, 펄스마다 선형적으로 주파수 변조된, 반송 주파수 펄스 시퀀스(g₉)가 도달함으로써, 하이-레벨의 입력신호(g₄)에 대해서는 펄스 지속시간 동안 각각의 펄스가 직선적으로 증가하는 주파수를 나타내고, 로우-레벨의 입력신호(g₄)에 대해서는 펄스 지속시간 동안 주파수가 직선적으로 감소한다.

이어서, 아날로그 스위치(24)의 출력 측에 도달하는 신호는 대역통과 필터에 의해서 여파 되어서 전송대역 외측의 간섭 신호를 억압한다. 이러한 방식으로 얻은 신호를 송신기 증폭기(26)로써 증폭하여 송신기 안테나(27)에서 송출한다.

도 4b는 도 4a에 나타낸 송신기에서 송출한 신호를 안테나(28)를 사용하여 수신하는 관련 수신기를 나타낸 것이다. 이 수신기는 전치증폭기(29)에서 신호를 증폭하고, 대역통과 필터(30)에서 전송 대역밖에 있는 주파수를 가진 어떠한 간섭 신호도 제거한다.

이어서, 수신된 신호는 스위칭 소자(31)에 의하여 두 개의 분산필터(32, 33)에 인가된다. 따라서 수신기 측의 두 개의 분산필터(32, 33)의 주파수 의존 지연 시간 응답이 송신기 측의 두 개의 분산필터(22, 23)의 주파수 의존 지연 시간 응답에 대하여 쌍으로 정합되어 있어서, 수신된 신호의 스펙트럼 신호 성분은 두 개의 분산필터(32 또는 33) 중의 하나의 분산필터의 출력에서 진폭이 증가된 펄스에 부가되는 한편, 다른 하나의 분산필터(33 또는 32)의 출력 측에는, 부정합(mismatching)으로 인하여 감쇠된 펄스만이 도달하게 된다.

도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이 분산필터(32, 33)의 출력신호(g₁₀ 또는 g₁₁)는 Sinc-형상 포락선을 갖는 반송 주파수 펄스 시퀀스로 구성되어 있다.

이어서, 두 개의 분산필터(32, 33)의 출력 측에 나타나는 신호(g₁₀ 또는 g₁₁)는 복조기(34, 35)에 인가되어서, 반송파로부터 신호(g₁₀ 또는 g₁₁)를 분리하여, 도 6c 또는 도 6d에 나타내는 바와 같이 니들형 펄스를 발생시킨다.

복조기(34)의 출력 측에서의 니들 각각의 임펄스는 입력신호(g₄)의 하이-레벨에 대응하고, 다른 하나의 복조기(35)의 출력 측에 도달하는 니들 임펄스는 입력신호(g₄)의 로우-레벨을 나타낸다.

두 개의 신호(g₁₂, g₁₃)로부터 원래의 입력신호(g₄)를 재생하기 위해서, 두 개의 신호(g₁₂, g₁₃)를 트리거링용 타이밍 펄스 발생기(36)에 인가하여, 원래의 입력신호(g₄)의 타이밍 레이트(timing rate)를 재생하는 타이밍 신호를 발생시킨다. 이 타이밍 신호는, 두 개의 복조기(34, 35)의 출력신호(g₁₂, g₁₃)와 함께 디코더(37)에 인가되고, 디코더(37)는, 도 6e에 나타내는 바와 같이 원래의 출력신호(g₄, g₁₄)를 재생한다.

도 7은 도 4b에 나타낸 수신기의 변형예를 나타낸 것으로서, 이러한 처프(chirp) 신호용의 기타 수신기에 조합할 수 있는 잡음 억압 회로(38)를 구비한 것이다. 이 수신기는 도 4b에 나타낸 수신기와 매우 유사하기 때문에 이들 두 가지 도면에서는 기능적으로 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙인다.

상기에서 설명한 수신기에서와 같이, 송신기 측에서 처핑(chirping)된 신호를 안테나(28)를 통하여 수신하여, 우선 입력증폭기(29)를 통해서, 반송 주파수에 동조되어 있는 대역통과 필터(30)에 인가함으로써, 전송 대역 이외의 잡음신호를 여파 하여 제거한다. 이어서, 이 신호는 잡음 억압 회로(38)에 인가되어서 두 개의 병렬 브랜치(parallel branch)로 분리되고, 이들 병렬 브랜치 각각에는 서로에 대하여 역(逆)으로 동작하는 두 개의 분산필터(39, 44 또는 44, 43)가 직렬로 접속되어 있다. 논리 로우-레벨 및 논리 하이-레벨을 동적으로 송신하는 동안에, 시간 압축 신호가 두 개의 분산필터(39) 또는 (40)의 출력 측에 도달하도록, 입력 측에 배치된 두 개의 분산필터(39 또는 40) 중의 하나를 동조시킨다. 다른 하나의 분산필터(39) 또는 (40)의 출력 측에는 원래의 길이의 두 배로 시간 확장된 펄스가 도달한다. 두 개의 아날로그 스위치(41, 42)는, 두 개의 브랜치에서의 신호 흐름을 압축 펄스의 중심에 대하여 대칭적으로 중단시킴으로써, 시간 압축된 펄스를 억제하고 다른 하나의 브랜치의 시간 확장된 펄스만을 남겨둔다. 또한, 아날로그 스위치(41, 42)는 타이밍 펄스 발생기(36)에 의해서 트리거되는 동기회로(46)를 통하여 제어되어서, 출력신호의 타이밍을 재생하고, 또한 송신 타이밍을 재생한다. 이어지는 분산필터(43, 44)는 시간 확장된 펄스로부터, 원래의 폭 및 이에 대응해서 또한 원래의 진폭을 갖는. 원래의 펄스를 재생한다. 이어서, 이들 펄스를 감산기(subtracter)(45)에 인가하여, 이 감산기의 출력에서 원래의 펄스가 실질적으로 출력된다.

잡음이 많은 전송 경로에 의해서 발생되고, 유용한 신호와 함께 수신기에서 수신되는 잡음에 대해서는 사정이 다르다. 이 잡음은 우선 분산필터(39, 40)에 의해서 상이한 방향으로 이동된다. 그러나, 이어서 접속된 분산필터(43, 44)는 이 이동방향을 역전시켜서, 상기 입력 잡음은, 아날로그 스위치(41, 42)에 의해서 차단된 매우 짧은 부분을 제외하고, 두 개의 브랜치에서 재구성된다. 따라서, 수신기 측에서 수신된 잡음은 감산기(45)에서의 감산에 의해서 광범위하게 억압된다.

이어서, 이러한 방법으로 형성된 신호의 추가적인 처리는 도 4b에 대한 설명에서와 같이 분기점(31)에서 시작하여 실행된다.

도 8에 나타낸 수신기는, 주로 잡음 억압 회로(47)의 설계 및 제어에 있어서, 상기에서 설명하고 도 7에 도시한 수신기와 상이하다. 두가지 회로는 매우 유사하기 때문에, 도 7과 도 8에서는 기능적으로 동일한 구성 부분 또는 구성 모듈에는 동일한 참조 부호를 붙인다.

도 7에 나타낸 수신기에서와 같이, 처핑된 신호를 안테나(28)를 통하여 수신하여, 우선 입력증폭기(29)를 통해서, 반송 주파수에 동조되어 있는 대역통과 필터(30)에 인가함으로써, 전송 대역 이외의 잡음신호를 여파 하여 제거한다.

이어서, 이 신호는 잡음 억압 회로(47)에 인가되어서, 신호가 두 개의 병렬 브랜치로 분리되고, 각각의 병렬 브랜치는 서로에 대하여 역(逆)으로 동작하는, 직렬로 접속된 두 개의 분산필터(48, 52 및 49, 53)를 포함한다. 잡음 억압 회로(47)의 출력 측에서 두 개의 브랜치를 감산기(54)로써 결합함으로써, 수신된 신호에서의 잡음을 감산에 의해서 완전히 억제된다.

한편, 처핑된 신호는 감산기(54)에서의 감산에 의해서 소거되지 않으므로 신호/잡음 비는 현저하게 증가된다. 따라서, 입력 측의 분산필터(48, 49)를 송신기 측에서 발생된 처핑된 신호에 정합시킴으로써, 대응해서 진폭이 증가된 시간 압축 펄스가 분산필터(48, 49)중의 하나의 분산필터의 출력 측에 나타나는 반면, 대응해서 진폭이 감소된 시간 확장 펄스가 다른 하나의 분산필터(49, 48)의 출력 측에 나타난다. 압축 펄스가 도달하면, 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 두 개의 브랜치에서의 신호 흐름은 곱셈기(50, 51)에 의해서 동기적으로 억압되어서, 압축 펄스는 대체로 자체의 포락선을 따라서 차단된다. 이어서, 후속해서 접속되어 있는 분산필터(52, 53)에 의해서 시간 확장된 펄스로부터 원래의 펄스가 발생되어서, 신호/잡음 비가 현저히 개선된 실질적으로 원래의 수신 신호가 감산기(54)의 출력 측에 도달한다.

곱셈기(50, 51)의 트리거링(triggering)은 송신 타이밍 레이트에 고정적으로 동기 되어서 실행되므로, 시간 압축 펄스의 도달시에 잡음 억압 회로(47)의 두 개의 브랜치에서의 신호를 정확히 억제할 수 있다. 이러한 목적으로, 수신기는, 입력 측에 동기화를 위한 타이밍 펄스 발생기(36)가 접속되어 있는 동기회로(57)를 구비하고 있다. 이어서, 첨두치가 0을 향하여 반전되어 있는, 진폭이 1인 Sinc-펄스가 펄스 성형기(56) 및 저역통과 필터(55)에 의해서 발생되어서 곱셈기(50, 51)에 인가된다. 곱셈기(50, 51)는 잡음 억압 회로(47)의 두 개의 브랜치의 신호를 0 또는 1 중 어느 하나로써 곱셈하고, 이에 따라서 신호를 억제하거나 또는 신호를 본질적으로 변경되지 않은 채로 통과시킨다. 따라서 곱셈기(50, 51)는 여기서 상기한 잡음 억압 회로(38)의 변형예에서의 스위칭 소자(41, 42)와 동일한 효과를 갖는다.

본 발명의 범위는 상기에서 제시한 바람직한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 기본적으로 상이한 실시를 할 경우에도 상기에서 제시된 방법을 이용하는 여러 가지의 변형이 있을 수 있다. 상기의 각 실시예는 광범위한 방법 중에서 기본적인 형태로서만 이해해야 할 것이다.

삭제

Claims

송신기(2∼8, 16∼26)에서 정보 입력신호(s₁, g₄)가 각도 변조 처리되어서 전송채널을 통하여 수신기(11∼15, 29∼37)에 도달하는, 의료기기, 특히, 인체에 이식된 의료기기와의 무선통신방법으로서,

송신기에서, 정보를 보유하고 또한 주파수 스펙트럼을 갖는 각도 변조된 펄스를 발생시키고, 수신기(11∼15, 29∼37)에서, 주파수 의존 지연 시간 특성을 갖는 필터, 특히 분산필터(13, 32, 33)를 사용하여 시간 압축함으로써, 송출된 펄스에 비하여 지속시간이 더 짧고 진폭이 증가된 펄스를 생성하며, 또한 송신기 측에서, 메시지를 구성하는 정보의 최소한 일부를, 추가적인 변조 또는 인코딩 처리 후에 펄스에 부가(imprint)하고, 및/또는 메시지를 구성하는 정보의 최소한 일부를, 각도 변조에 추가로 부가하는 무선통신방법에 있어서,

송신기에서, 준(準) 디락(Dirac) 펄스 시퀸스를 근사 처리하여, 임계 주파수 바로 전에 첨두치를 나타내는 필터 특성을 갖는 저역통과 필터에 인가함으로써, 델타 펄스 시퀀스를, 그 형상이 Sinc-함수, Sinc(x)=sin(x)/x로 표시되는 일련의 Sinc-펄스로 변환하고, 이어서, 이 Sinc-펄스를 진폭 변조기에 인가하여 반송파의 각각의 펄스상에 Sinc-형상 포락선을 부가하고, 또한

이러한 방법으로 발생시킨 신호를 분산필터에 인가하여, 그 출력에서 주파수 변조된 펄스 시퀀스가 출력되는 것을 특징으로 하는, 의료기기, 특히, 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 디폴트(default) 필터 응답에 따라서 펄스 시퀀스를 여파 함으로써, 송신기 측에서의 각도 변조와 수신기 측에서의 분산필터(13, 32, 33)의 주파수 의존, 차등 시간 지연 응답을 정합시켜서, 출력신호(s₉, g₁₄)의 각도 변조 펄스 시퀀스(s₆)의 스펙트럼 신호 성분이, 분산필터(13, 32, 33)의 주파수 의존 가변 신호 지연 시간으로 인하여, 실질적으로 동시에, 또한 이에 대응하여 진폭이 증가되어서, 분산필터(13, 32, 33)의 출력 측에 도달하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 추가적인 변조방법은, 펄스 위치 변조방식(PPM), 또는 펄스 부호 변조방식(PCM), 또는 차분 펄스 부호 변조방식(DPCM), 또는 펄스 델타 변조방식(PDM), 또는 이들 변조방법 중의 한 가지 이상의 변형인 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제3항에 있어서, 각도 변조 및 추가적인 변조방법은, 독립적인 직교 변조 방식, 또는 대체적으로 직교하는 변조 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 입력신호(g₄)의 반송 주파수의 각각의 펄스를 송신기(16∼26)에서 각도 변조 처리하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제2항에 있어서, 각도 변조된 펄스 시퀀스를 수신기(29∼37)의 적어도 두 개의 분산필터(32, 33)에 인가하고, 상기 분산필터(32, 33)의 가변 지연 시간 응답과 송신기 측에서 사용되는 변조 특성을 쌍으로 정합시켜서, 주파수 변조 펄스의 스펙트럼 신호 성분이 실질적으로 동시에, 또한 이에 대응해서 진폭이 증가되어 두 개의 분산필터(32, 33) 중의 하나의 출력 측에만 도달하고, 다른 하나의 대응하는 분산필터(33, 32)에 대해서는 이러한 압축이 일어나지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 분산필터(13)에 의해서 압축된 펄스의 진폭을 검파기(14, 15)를 사용하여 해석하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서,

각도 변조는, 소정의 시간적인 변동 특성에 따라서 펄스의 지속시간 동안의 위상각의 시간에 따른 변화를 결정하는 디폴트 변조 특성에 따라서 실행되고,

입력신호(s₁)에 포함된 정보를 부가하는 각도 변조 펄스의 진폭은 입력신호(s₁)에 따라서 사전에 설정되며,

상기 수신기(11∼15)에서는, 각도 변조 펄스가, 역(逆)의 시간 변동 특성으로써 각도 변조의 변조 특성에 정합되는 지연 시간 응답을 갖는 분산필터(13)에 인가되어서, 각도 변조 펄스(s₆)의 스펙트럼 신호 성분이, 실질적으로 동시에, 또한 이에 대응하여 진폭이 증가되어, 분산필터(13)의 출력 측에 도달하고,

상기 분산필터(13)에 의해서 압축된 펄스의 진폭을, 검파기(14, 15), 특히 진폭 복조기를 사용해서, 평가하여 입력신호(s₁)에 포함된 정보를 재생하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제8항에 있어서, 펄스 변조 신호의 펄스 지속시간 동안, 반송 주파수의 각도(주파수 또는 위상)는 소정의 프로파일에 따라서 더 낮은 주파수 또는 위상 위치로부터 더 높은 주파수 또는 위상 위치로, 혹은 그 역으로, 직선적으로 또는 비 직선적으로 시간에 따라서 지속적으로 변화하고, 수신기의 분산필터는 이에 대응하는 상보적인 응답 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제9항에 있어서, 상기 소정 프로파일은, 항상 서로 개별적인 펄스 관계에 있는 펄스 시퀀스 내에서 변경되며, 이러한 변경도 정보의 일부인 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 송신기(2∼8, 16∼26)와 수신기(11∼15, 29∼37)를 정합시키기 위하여, 정합 과정 동안에 소정의 디지털 기준신호를, 조정을 위한 입력신호(s₁, g₄)로서 송신하고,

정합 과정 동안에 수신기 측의 분산필터의 출력신호(s₇, g₁₀, g₁₁)의 진폭 또는 펄스 지속시간을 측정하여, 수신기의 분산필터의 출력에서의 펄스 지속시간이 최소 값이 되거나, 또는 진폭이 최대 값이 될 때까지, 송신기 측에서 사용된 변조 특성 또는 수신기 측의 분산필터(13, 32, 33)의 주파수 의존 지연 응답 특성을 변경하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 상기 수신기에서의 신호 흐름을, 서로에 대하여 역의 관계인 주파수 의존 지연 시간 특성을 갖는 두 개의 분산필터(39, 44, 40, 43)를 각각 구비한 두 개의 병렬 브랜치로 분할하고,

상기 두 브랜치에서의 신호 흐름을, 각각의 펄스 기간의 소정의 시간 간격 동안 접속하거나 중단시킴으로써, 상기 중단 또는 접속을 전송 타이밍 레이트에 동기 하여 실행하고, 또한

출력 측에서 두 브랜치를 감산기(45)로써 결합하는 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
제1항에 있어서, 상기 반송파 신호의 주파수 범위는 400MHz∼1GHz 사이의 범위 내인 것을 특징으로 하는 인체 내에 이식된 의료기기와의 무선통신방법.
입력신호(s₁, g₄)의 각도 변조용 제1변조기(2∼6, 16∼24)를 구비한, 입력신호(s₁, g₄)의 포착과 송신을 위한 송신기(2∼8, 16∼26), 및 입력신호(s₁, g₄)의 재생용 복조기(14, 15, 31∼37)를 구비한 수신기(11∼15, 29∼37)를 포함하고,

상기 송신기는, 준(準) 디락 펄스 시퀀스 발생 수단과, 입력 측에서 이들 수단에 접속되고, 임계 주파수 바로 전에 첨두치를 나타내는 필터 특성을 가지며, 이에 따라서 델타 펄스 시퀀스를, 그 형상이 Sinc-함수, Sinc(x)=sin(x)/x로 표시되는 일련의 Sinc-펄스로 변환시키는 저역통과 필터와, 또한 저역통과 필터의 출력 측에 접속되어서, 반송파 상에 상기 Sinc-형상 포락선을 부가하는 진폭 변조기, 및 상기 진폭 변조기의 출력 측에 접속되는 분산필터를 포함하고,

상기 제1변조기(2∼6, 16∼24)는 각도 변조 펄스를 생성하고, 각도 변조는 각각의 펄스의 지속시간 동안에 각도 또는 위상 위치의 시간에 따른 변화를 결정하는 변조 특성에 따라서 실행되며,

상기 제1변조기(2∼6, 16∼24)는, 또한 입력신호(s₁, g₄)에 따라서, 입력신호(s₁, g₄)의 포착 및 변조 특성의 설정을 위한 제어 입력을 포함하고, 및/또는

상기 송신기(2∼8, 16∼26)는, 입력신호(s₁, g₄)에 따라서 각도 변조 펄스의 추가적인 변조를 위한 제2변조기(4)를 포함하며,

상기 수신기(11∼15, 29∼37)는, 송신기 측에서 소정의 변조 특성에 의해서 각도 변조된 펄스를 여파 하기 위한, 디폴트 주파수 의존 차등 지연 시간 응답 특성을 갖는 적어도 하나의 분산필터(13, 32, 33)를 포함하고, 또한

출력신호(s₉, g₁₄)의 진폭을 증가시키기 위하여, 분산필터(13, 32, 33)의 그룹 지연 응답 특성을 송신기 측에서 사용된 변조 특성에 정합시켜서, 이 변조 특성에 따라서 각도 변조된 펄스의 스펙트럼 신호 성분이, 분산필터(13, 32, 33)를 통과할 때의 주파수 의존 가변 신호 지연 시간으로 인하여, 실질적으로 동시에 또한 이에 대응하여 진폭이 증가되어서, 분산필터(13, 32, 33)의 출력 측에 도달하게 하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 실시하기 위한 송신기 및 수신기 장치.
제14항에 있어서,

상기 제1변조기(16∼24)는 일련의 각도 변조 펄스 시퀀스를 발생하고, 또한 각도 변조를 제어 입력에서의 입력신호(g₄)에 따라서, 소정의 제1변조 특성, 또는 소정의 제2변조 특성, 또는 추가적인 변조 특성 중 어느 하나로써 실행하며,

상기 수신기(29∼37)는 병렬로 접속된 최소한 두 개의 분산필터(32, 33)를 포함함으로써, 두 개의 분산필터(32, 33)의 가변 지연 시간 응답과, 송신기 측에서 이용 가능한 두 가지 변조 특성을 쌍으로 정합시켜서, 각도 변조 펄스 시퀀스의 스펙트럼 신호 성분이, 실질적으로 동시에 또한 이에 대응하여 진폭이 증가되어서 두 개의 분산필터(32, 33) 중의 정확히 하나의 분산필터의 출력 측에 도달하게 하고, 정합되어 있지 않은 분산필터에서는 압축이 실행되는 않는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제15항에 있어서,

송신기 측의 상기 제1변조기(16∼24)는, 두 가지 변조 특성에 따라서 각도 변조 펄스를 발생시키는 각각 하나의 분산필터(22, 23)를 포함하고,

제1변조기(16∼24)에 설치된 분산필터(22, 23)의 입력 측을, 제어 가능한 스위칭 소자(21)로써, 본질적으로 Sinc-형상 포락선을 갖는 고주파 신호(g₃)를 발생시키는 신호 발생원(16∼20)에 접속하고,

입력신호(g₄)에 의한 제어를 위한 상기 스위칭 소자(21)를 변조기(16∼24)의 제어 입력에 접속하는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제14항에 있어서,

상기 제1변조기(2∼6)는, 각도 변조 펄스를 발생하고, 또한 각도 변조를 입력신호(s₁)와는 관계없이, 디폴트 변조 특성에 따라서 실행하여 각각의 펄스의 지속시간 동안 주파수의 시간에 따른 변화를 결정하며,

입력신호(s₁)에 포함된 정보를 부가하는, 상기 송신기 측의 제2변조기(4)는, 입력신호(s₁)에 따라서 각도 변조된 펄스의 진폭을 결정하는 진폭 변조기이고,

디폴트 변조 특성에 따라서 송신기 측에서 각도 변조된 펄스를 여파 하는 상기 수신기(11∼15)는, 소정의 주파수 의존 차등 지연 시간 응답 특성을 갖는 정확히 하나의 분산필터(13)를 포함하고, 진폭을 최적으로 증가시키기 위해서 분산필터(13)의 지연 시간 응답을 송신기 측에서 사용된 변조 특성에 정합시켜서, 각각의 각도 변조 펄스의 스펙트럼 신호 성분이, 실질적으로 동시에 또한 이에 대응하여 진폭이 증가되어서 분산필터(13)의 출력 측에 도달하게 하며,

검파기(14, 15)를 분산필터(13)에 후속해서 접속하여 입력신호(s₁)에 포함된 정보를 재생하는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제14항에 있어서,

송신동작과 수신동작을 교대로 할 수 있도록, 송신기(2∼8, 16∼26)와 수신기(11∼15, 29∼37)는 각각 최소한 하나의 분산필터(6, 13, 22, 23, 32, 33)를 포함하는 변조 또는 복조용의 대응하는 실질적으로 동일한 부품 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제14항에 있어서, 최소한 하나의 분산필터(6, 13, 22, 23, 32, 33)는 표면 탄성파 필터인 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제14항에 있어서,

상기 수신기(11∼15, 29∼37)는 출력신호(s₉, g₁₄)의 진폭 및/또는 펄스 지속시간을 측정하는 계기를 출력 측에 포함하고, 또한

상기 수신기(11∼15, 29∼37)에는, 분산필터(13, 32, 33)의 주파수 의존 지연 시간 응답 특성을 설정하기 위한 조정 소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제20항에 있어서, 상기 수신기(11∼15, 29∼37)는, 입력 측이 계기에 접속된 제어 장치를 포함하여, 상기 조정 소자를 제어함으로써, 출력신호의 진폭이 최대 값이 되거나 또는 출력신호의 펄스 지속시간이 최소 값이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제14항에 있어서,

상기 수신기는, 출력 측이 감산기(45, 54)의 입력에 접속된 두 개의 병렬 접속 브랜치로 주로 구성되어 있는 잡음 억압 회로(38, 47)를 포함하고, 두 개의 브랜치 각각에는, 서로에 대하여 역의 관계에 있는 주파수 의존 지연 시간 특성을 갖는 두 개의 분산필터(39, 44, 40, 43, 48, 52, 49, 53)를 직렬로 접속하고, 또한 두 개의 브랜치 각각에는 두 개의 분산필터(39, 44, 40, 43, 48, 52, 49, 53) 사이에 신호 흐름을 제어하는 제어 소자(41, 42, 50, 51)를 설치하고, 이 제어 소자를 동기회로(46, 55∼57)에 접속하여 신호 흐름 제어를 전송 타이밍 레이트에 동기화시키는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제22항에 있어서,

신호 흐름을 중단시키거나 또는 접속하는 상기 제어 소자는 제어 가능한 스위칭 소자(41, 42)이고, 이 소자의 제어입력은 동기회로(46)에 접속되어서 신호 흐름을 시간 제어하여 중단 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.
제22항에 있어서,

상기 제어 소자는, 입력 측에서 전치(前置) 분산필터(48, 49)에 접속되고, 또한 신호 흐름을 시간 제어하여 중단 또는 차단하는 동기회로(55∼57)에 접속되어 있는 곱셈기(50, 51)인 것을 특징으로 하는 송신기 및 수신기 장치.