[发明专利]生理信号采集器与智能终端同频全双工通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种生理信号采集器与智能终端同频全双工通信系统及方法，系统中智能终端调制模块将终端输出的二进制码流以2FSK模式调制于载波之上，采集器调制模块将采集器输出的二进制码流以2ASK模式调制于相同载波之上；智能终端解调模块和采集器解调模块分别用于恢复提取对方发送的二进制码流；采集器设有电能收集模块从智能终端发送的载波中提取电能，供采集器调制模块和解调模块使用。本发明中采集器和智能终端采用相同载波，基于上下行信号在特征域分离实现同频全双工通信，省却了用于分离上下行信号的滤波电路，无需配置发送放大器，且其供电依赖于智能终端，能够实现采集器的微体积、低功耗和低成本。

技术领域

本发明涉及电子通信领域，具体涉及一种生理信号采集器与智能终端单通道同频全双工通信系统及方法。

背景技术

便携式生理信号采集器(以下简称采集器)，例如手环式或夹具式血氧仪和血压计等，往往需要在移动状态中使用，因此，若依附于手机等智能移动终端进行使用，则可一方面可借用其强大的计算能力和联网能力进行高效的数据处理和互联网接入，另一方面可共享其电源和显示设备，以实现生理信号采集器的微体积和低成本，方便用户使用且提升消费类电子产品(廉价和便携是其市场特点)的利润空间，此时低功耗性能尤显重要，否则手机等移动终端的电池将不堪重负。此外，采集器将采集的血氧和血压等生理信息数据不间断地传送至智能终端，同时智能终端将用户的控制指令、通信握手指令和反馈信息等也会不间断地传送至采集器，因此要求二者实现双工通信，且某些指令不允许延时过大，因此全双工通信方能高效优质满足此类需求。欲实现全双工通信，就一般而言，上行(采集器至智能终端)和下行(智能终端至采集器)必须在时域、频域、码域或空域实现信号隔离，在空域隔离信号现实需要两个物理通道；在时域和码域隔离信号一般需要采用复杂的数字信号处理和数字逻辑电路等技术，需要用到高性能的模数变换器和数字信号处理器，不仅大幅增加电路面积，功耗也会随之大幅增加，而且随采样率和处理速率增长呈非线性增长，故而低功耗和低成本的设计要求不允许这样做；因此，在低功耗微体积条件下似乎唯一可行的途径是传统的在频域隔离双向信号。然而，传统的方法是采用两个工作频率足够差异的载波分别对上、下行的基带信号进行调制，此时需要用到较多的滤波器，若采用数字滤波器能达到优异性能，可以分担大部分的滤波任务(但是就一般而言模拟滤波器仍然不可或缺)，然而势必仍需要用到高性能的模数变换器和数字信号处理器，前已述及，低功耗和低成本的设计要求不允许这样做。

因此，采用传统的频域隔离双向信号，并全部采用模拟滤波器，为低功耗设计目标的实现带来有利因素，然而为微体积设计目标的实现带来不利因素。另一可讨论的方案是，采用基带传输和握手式协议，然而其不足有三：其一，该通信方式属于半双工，其性能不及全双工显而易见；其二，由此带来的复杂通信协议和信令占比将严重影响通信效率；其三，将所涉技术向远距通信推广将会受限，因为众所周知，基带通信仅适于短距通信。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种生理信号采集器与智能终端同频全双工通信系统及方法，对传统的频域隔离双向信号进行改进，基于上下行信号在特征域分离实现同频全双工通信，并能从智能终端载波中提取电能，以实现采集器的微体积、低功耗和低成本。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种生理信号采集器与智能终端同频全双工通信系统，包括：

智能终端调制模块，用于将智能终端输出的二进制码流以2FSK模式调制于载波之上；

采集器调制模块，用于将采集器输出的二进制码流以2ASK模式调制于相同载波之上；2ASK调制的频率与2FSK调制的载波频率一致，通过改变载波信号的负载改变载波信号的幅度，调幅指数小于1；

智能终端解调模块，用于恢复提取采集器发送的二进制码流供智能终端读取；

采集器解调模块，用于恢复提取智能终端发送的二进制码流供采集器读取；