视觉假体能量和数据无线传输关键技术研究
发布时间：2021-11-06 05:17
视觉假体作为治疗视觉不可逆损伤的有效医疗手段,受到生物电子领域的广泛关注。能量与数据的体内外传输是视觉假体等植入式医疗装置临床应用需要首先解决的难题之一,本论文对视觉假体无线能量与数据传输的系统建模等关键技术进行研究,取得的主要创新性成果如下:1.为了解决视觉假体对高效能量传输与高速数据传输对频率要求的矛盾,论文提出基于MDAPSK(M-ary differentially-encoded amplitude and phase-shift Keying)高阶差分幅度相位调制技术的能量与数据单线圈组同载频无线传输方案。该方案只需一组耦合线圈,大幅降低了植入单元体积,同时避免了采用多组线圈时的串扰问题。在综合考虑高阶调制方案解调电路复杂程度与误码特性等因素后,论文最终选定基于16DAPSK调制技术实现视觉假体能量与数据单线圈组同载频无线传输。2.为了反映视觉假体次级线圈植入后生物组织对无线能量传输效率的影响,本文引入生物电容概念,并综合考虑电感寄生电容、高频等效电阻对系统的影响,建立了生物信道无线能量传输系统精确模型。实验结果表明,所建模型较传统模型精度高。在此基础上,为了进一步提高无线...
【文章来源】： 西安理工大学陕西省
【文章页数】：121 页
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 视觉假体研究意义及现状
1.1.1 视觉假体研究背景
1.1.2 视觉假体研究现状
1.2 植入式医疗装置能量和信号传输技术发展
1.2.1 植入式医疗装置能量供给方式
1.2.2 植入式医疗装置数据传输方式
1.3 论文研究内容与结构
1.3.1 课题来源
1.3.2 论文主要研究内容
1.3.3 论文各章节结构
2 能量与数据同载频无线传输方案研究—MDAPSK技术原理及实现
2.1 视觉假体能量与数据无线传输面临问题
2.1.1 能量与数据无线传输选频矛盾
2.1.2 载频矛盾传统解决方案
2.1.3 能量与数据单线圈组同载频传输方案
2.2 调制解调方案对比选择
2.2.1 基本数字调制方案性能分析
2.2.2 最优调制解调方案选取
2.3 MDAPSK调制解调方案对比选择
2.3.1 16 DAPSK方案误码特性分析
2.3.2 32 DAPSK方案误码特性分析
2.3.3 64 DAPSK方案误码特性分析
2.3.4 MDAPSK方案选择
2.4 本章小结
3 无线能量传输系统建模及效率优化
3.1 视觉假体无线能量传输系统建模
3.1.1 无线能量传输理想系统模型
3.1.2 理想模型完善与优化——生物信道无线传能系统建模
3.1.3 生物信道无线能量传能模型验证
3.2 视觉假体无线能量传输效率优化方案研究
3.2.1 视觉假体无线能量传输系统拓扑结构分析
3.2.2 视觉假体无线能量传输效率最大化建模
3.2.3 效率优化方案仿真分析与实验验证
3.3 本章小结
4 无线数据传输误码率分析及建模
4.1 生物介质路径损耗特性分析与建模
4.1.1 基于COMSOL仿真软件的生物信道建模分析
4.1.2 生物介质路径损耗数学建模
4.1.3 生物活体实验验证
4.2 加性高斯白噪声(AWGN)信道误码率分析
4.3 体表信道高阶调制方案误码率分析
4.3.1 Rayleigh信道误码特性分析
4.3.2 体表信道模型优化分析
4.4 生物植入信道高阶调制方案误码率分析
4.4.1 莱斯(Rician)信道差分相位解调误码特性分析
4.4.2 莱斯(Rician)信道差分幅度解调误码特性分析
4.5 视觉假体无线数据传输误码率建模
4.5.1 信道衰减因子r对误码率的影响
4.5.2 信噪比衰减对误码率的影响
4.5.3 视觉假体无线数据传输误码率模型及验证
4.6 本章小结
5 误码抑制及纠错方案研究
5.1 MDAPSK软解调及软译码原理与实现
5.1.1 软解调原理与实现
5.1.2 RS码及编译码原理
5.2 软译码算法改进及仿真
5.3 纠错效果验证
5.3.1 仿真验证
5.3.2 实验验证
5.4 本章小结
6 能量与数据同载频传输实验验证
6.1 实验方案设计
6.2 实验测试结果
6.2.1 空气信道无线传输测试结果
6.2.2 生物信道无线传输测试结果
6.3 生物组织电磁辐射安全
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.1.1 主要完成工作
7.1.2 创新点
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间成果
本文编号：3479239
【文章来源】： 西安理工大学陕西省
【文章页数】：121 页
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 视觉假体研究意义及现状
1.1.1 视觉假体研究背景
1.1.2 视觉假体研究现状
1.2 植入式医疗装置能量和信号传输技术发展
1.2.1 植入式医疗装置能量供给方式
1.2.2 植入式医疗装置数据传输方式
1.3 论文研究内容与结构
1.3.1 课题来源
1.3.2 论文主要研究内容
1.3.3 论文各章节结构
2 能量与数据同载频无线传输方案研究—MDAPSK技术原理及实现
2.1 视觉假体能量与数据无线传输面临问题
2.1.1 能量与数据无线传输选频矛盾
2.1.2 载频矛盾传统解决方案
2.1.3 能量与数据单线圈组同载频传输方案
2.2 调制解调方案对比选择
2.2.1 基本数字调制方案性能分析
2.2.2 最优调制解调方案选取
2.3 MDAPSK调制解调方案对比选择
2.3.1 16 DAPSK方案误码特性分析
2.3.2 32 DAPSK方案误码特性分析
2.3.3 64 DAPSK方案误码特性分析
2.3.4 MDAPSK方案选择
2.4 本章小结
3 无线能量传输系统建模及效率优化
3.1 视觉假体无线能量传输系统建模
3.1.1 无线能量传输理想系统模型
3.1.2 理想模型完善与优化——生物信道无线传能系统建模
3.1.3 生物信道无线能量传能模型验证
3.2 视觉假体无线能量传输效率优化方案研究
3.2.1 视觉假体无线能量传输系统拓扑结构分析
3.2.2 视觉假体无线能量传输效率最大化建模
3.2.3 效率优化方案仿真分析与实验验证
3.3 本章小结
4 无线数据传输误码率分析及建模
4.1 生物介质路径损耗特性分析与建模
4.1.1 基于COMSOL仿真软件的生物信道建模分析
4.1.2 生物介质路径损耗数学建模
4.1.3 生物活体实验验证
4.2 加性高斯白噪声(AWGN)信道误码率分析
4.3 体表信道高阶调制方案误码率分析
4.3.1 Rayleigh信道误码特性分析
4.3.2 体表信道模型优化分析
4.4 生物植入信道高阶调制方案误码率分析
4.4.1 莱斯(Rician)信道差分相位解调误码特性分析
4.4.2 莱斯(Rician)信道差分幅度解调误码特性分析
4.5 视觉假体无线数据传输误码率建模
4.5.1 信道衰减因子r对误码率的影响
4.5.2 信噪比衰减对误码率的影响
4.5.3 视觉假体无线数据传输误码率模型及验证
4.6 本章小结
5 误码抑制及纠错方案研究
5.1 MDAPSK软解调及软译码原理与实现
5.1.1 软解调原理与实现
5.1.2 RS码及编译码原理
5.2 软译码算法改进及仿真
5.3 纠错效果验证
5.3.1 仿真验证
5.3.2 实验验证
5.4 本章小结
6 能量与数据同载频传输实验验证
6.1 实验方案设计
6.2 实验测试结果
6.2.1 空气信道无线传输测试结果
6.2.2 生物信道无线传输测试结果
6.3 生物组织电磁辐射安全
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.1.1 主要完成工作
7.1.2 创新点
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间成果
本文编号：3479239
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/3479239.html
