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測試與測量  

醫療裝置的RF無線共存測試

上網時間: 2014年01月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:RF  無線共存  PXI  LabVIEW  VST 

作者:Greg Crouch,美商國家儀器公司生命科學業務總監

隨著醫療裝置中採用射頻(RF)無線技術的比例大幅增加,帶來了很多無法忽視的問題與顧慮,這對於作業於免授權RF頻譜(包括工業、科學與醫療的所謂ISM頻帶)的產品來說更是如此。所以必須先確實了解RF頻譜的共用(無線共存),才能有效設計並驗證醫療裝置產品。本文說明無線醫療裝置的無線共存測試。

醫療裝置的射頻無線技術

越來越多的醫療裝置製造商不斷地把各種RF無線技術納入自家的醫療裝置中。使用公開的IEEE標準或專有協議即可實現通訊作業;不過,其中有許多都作業於工業、科學、醫療(ISM)頻帶或醫療植入通訊服務(MICS)頻帶的免授權頻譜中。因此,對於監管機關來說,用於評估無線醫療裝置相關風險的測試作業,儼然成為不可忽視的考量。

目前為止,只有某些共用標準才能解決醫療裝置與系統的無線共存風險。取決於不同的裝置製造商,目前評估無線共存的方法大多採用不同的測試方式。此外,目前的醫療裝置電磁相容性(EMC)標準通常不會為了評估包含RF接收器的系統在遇到同頻干擾(In-Band Interference)時的性能,定義出明確的需求或測試程序。

「無線共存」(Wireless Coexistence)是指多個異質無線系統共用相同或鄰近頻譜,而不會出現過度互動或干擾,以免影響訊號與資料的效能與收發狀況。就無線通訊標準而言,無線訊號共存的重要性與日俱增。包括IEEE 802.16.2-2001、802.15.2-2003、802.15.4-2003與Annex E. IEEE 1900.2-2008等標準以及802.19無線共存工作小組,均提出相關的指南與佈署方式,盡可能減少固定寬頻無線存取系統之間的干擾。美國國家標準協會(ANSI) C63小組委員會8也組成一個C63.27工作小組以期找出解決辦法。

FDA在2007年1月3日發表‘Radio Frequency Wireless Technology in Medical Devices’草案,針對電子醫療裝置製造商提出許多關於無線共存的問題。把這份文件當作參考指南,並以Annex E. IEEE 1900.2-2008作為實體層與媒介存取控制層的共存要素範本清單,將有助於管理RF共存測試計畫。

醫療RF共存要素

無線裝置之間的共存取決於三大要素:頻率、空間以及時間。以頻率而言,隨著無線網路之間的通道頻率間隔增加,共存的可能性就會增加。以空間而言,隨著接收目標訊號的訊號對干擾比(SIR)增加,共存的可能性就會增加。以時間而言,隨著無線通道的整體通道佔用率減少,共存的可能性就會增加。

只要能夠控制上述至少一項要素,就有可能達成共存效能。達成共存的可能情況有三種:一、無線網路之間的頻率維持適當的間隔;二、無線網路之間保持充份的距離,可有效降低每個網路的SIR;三、無線通道的整體佔用率相對較低。

此外,本文將討論「非直視距離」(Non-Line-of-Sight,NLOS)與「直視距離」(Line-of-Sight,LOS)的測試建置範例,並透過NI LabVIEW軟體範例來說明共存測試。

(下一頁繼續:以NI PXI硬體實現醫療RF共存測試)


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