СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ЗОНДА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
WIRELESS CONNECTION METHOD FOR ULTRASONIC DIAGNOSIS PROBE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу, в котором зондовое устройство для ультразвуковой диагностики передает эхо-сигнал на устройство ультразвуковой визуализации, а также к устройству для осуществления этого способа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Диагностирующие системы ультразвуковой диагностики посылают ультразвуковые сигналы от поверхности человеческого тела к заданной области внутри человеческого тела и при этом получаются томографические изображения мягкой ткани или кровотока, используя информацию, получаемую из ультразвукового сигнала, отражаемого жидкостями или тканями внутри человеческого тела. Преимущества ультразвуковой системы заключаются в ее относительно небольшом размере, низкой стоимости, возможности отображения в реальном времени, а также в том, что объект не подвергается ионизирующему излучению (например, рентгеновскому). Поэтому ультразвуковые визуализирующие системы широко используется наряду с другими типами визуализирующих диагностических устройств, такими как рентгеновское диагностическое устройство, сканирующий компьютерный томограф (CT), устройство магниторезонансной визуализации (MRI), диагностическое устройство радионуклидной медицины (гамма-камера) и т.д.
На Фиг. 1 показана типичная современная диагностическая ультразвуковая визуализирующая система 150, которая включает в себя зонд 110 для приема и передачи ультразвуковых сигналов, и основную часть 100 ультразвуковой диагностической визуализирующей системы, а именно устройство 100 ультразвуковой визуализации, с которым зонд 110 связан посредством кабеля 120.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
В обычной диагностической ультразвуковой визуализирующей системе, показанной на Фиг. 1, кабель 120 доставляет немало неудобств оператору, использующему ультразвуковую визуализирующую систему 150 для осуществления ультразвукового тестирования, из-за длины (обычно 1-2 м), толщины и веса кабеля 120.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Настоящее изобретение предусматривает способ и устройство для беспроводной передачи эхо-сигнала без потерь на устройство ультразвуковой визуализации.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением устраняется необходимость в кабеле передачи данных и значительно уменьшается неудобство для оператора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 изображает ультразвуковую диагностическую визуализирующую систему техники предшествующего уровня;
Фиг. 2 - ультразвуковая диагностическая визуализирующая система в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая процесс обмена информацией зонда в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая процесс, в котором зонд выполняет соединение с устройством ультразвуковой визуализации в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая процесс соединения в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая процесс соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 7 - блок-схема, иллюстрирующая процесс соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 8 - блок-схема, иллюстрирующая процесс соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 9 - блок-схема, иллюстрирующая процесс соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 10 - блок-схема, иллюстрирующая процесс управления энергетическим запасом линии связи в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 11 иллюстрирует формат ответного кадра энергетического запаса линии связи в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения; и
Фиг. 12 - блок-схема, иллюстрирующая структуру зондового устройства в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с аспектом настоящего изобретения предусмотрено зондовое устройство для ультразвуковой диагностической визуализации, причем зондовое устройство содержит: блок выполнения соединения, который выполняет процедуру соединения зондового устройства с беспроводной сетью в диапазоне миллиметровых волн; блок формирования кадров, который формирует кадр данных с форматом, подходящим для беспроводной сети в диапазоне миллиметровых волн, используя эхо-сигнал, принятый посредством преобразователя; и блок беспроводной связи, который передает кадр данных на устройство ультразвуковой визуализации, используя сигнальный канал в частотном диапазоне 60 ГГц через беспроводную сеть в диапазоне миллиметровых волн.
Беспроводная сеть в диапазоне миллиметровых волн может быть Персональной системой основных служб (PBSS), которая соответствует стандарту WiGig Альянса гигабитной беспроводной связи (WGA), и устройство ультразвуковой визуализации работает как точка управления PBSS (PCP) для PBSS.
Зондовое устройство может дополнительно включать в себя блок формирования диаграммы направленности, который выполняет формирование диаграммы направленности в диапазоне миллиметровых волн для сигнала в частотном диапазоне 60 ГГц, чтобы передать кадр данных на устройство ультразвуковой визуализации.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предусмотрено зондовое устройство для ультразвуковой диагностической визуализации, причем зондовое устройство содержит: блок отслеживания сигнализации, который отслеживает прием сигнализации в миллиметровом диапазоне от устройства ультразвуковой визуализации Персональной системой основных служб (PBSS), с которой еще не соединено зондовое устройство, когда команда запроса пользователя на соединение принята; блок определения однорангового узла, который регистрирует устройство ультразвуковой визуализации, соединяемый с зондовым устройством, используя первую информацию о соединении, включенную в принятую сигнализацию в миллиметровом диапазоне; блок выполнения соединения, который выполняет процедуру соединения зондового устройства с PBSS устройства ультразвуковой визуализации, используя ID основного набора служб (BSSID), включенный в принимаемую сигнализацию в миллиметровом диапазоне; и блок запроса соединения, который передает вторую информацию о соединении на устройство ультразвуковой визуализации через PBSS, причем первая информация о соединении отображает то, что выполнение соединения устройством ультразвуковой визуализации запрашивается пользователем, и вторая информация о соединении отображает то, что выполнение соединения зондовым устройством запрашивается пользователем.
Первая информация о соединении может содержать адрес управления доступом к среде передачи (MAC) устройства ультразвуковой визуализации и информацию о конфигурации нажатия кнопки (PBC), отображающую то, что кнопка для запроса соединения с использованием методики PBC была нажата в устройстве ультразвуковой визуализации, и вторая информация о соединении содержит MAC адрес зондового устройства и информацию PBC, отображающую то, что кнопка для запроса соединения с использованием методики PBC была нажата в зондовом устройстве.
Зондовое устройство может дополнительно содержать блок беспроводной связи, который передает эхо-сигнал, принятый посредством элемента преобразователя зонда, на устройство ультразвуковой визуализации через сигнальный канал в частотном диапазоне 60 ГГц через PBSS устройства ультразвуковой визуализации.
Зондовое устройство может дополнительно содержать блок формирования диаграммы направленности, который выполняет формирование диаграммы направленности в миллиметровом диапазоне с устройством ультразвуковой визуализации.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрено зондовое устройство для ультразвуковой диагностической визуализации, причем зондовое устройство содержит: блок формирования линии связи, который формирует линию связи с устройством ультразвуковой визуализации в PBSS, которая использует миллиметровые волны; блок обработки информации об энергетическом запасе, который извлекает информацию об энергетическом запасе линии связи из ответного кадра энергетического запаса линии связи, принятого от устройства ультразвуковой визуализации; и блок управления энергетическим запасом, который управляет зондовым устройством, для осуществления по меньшей мере одного из изменения мощности передачи эхо-сигнала, изменения в схеме модуляции и кодирования (MCS), применяемых к эхо-сигналу, изменения формирования диаграммы направленности с устройством ультразвуковой визуализации, и изменения частоты канала в пределах частотного диапазона 60 ГГц, на основании имеющейся информации.
Блок обработки информации об энергетическом запасе может передать кадр запроса об энергетическом запасе линии связи, запрашивая информацию об энергетическом запасе на устройство ультразвуковой визуализации, и ответный кадр энергетического запаса линии связи может быть принят в ответ на кадр запроса об энергетическом запасе линии связи.
Кадр запроса об энергетическом запасе линии связи может содержать по меньшей мере одно из классифицирующих полей, указывающих то, какому типу кадра принадлежит кадр запроса об энергетическом запасе линии связи, поле действия, указывающее, что ответный кадр энергетического запаса линии связи является кадром запроса об энергетическом запасе линии связи из числа кадров, классифицированных в тип кадра, определяемого классом поля, и поле передаточного числа, отображающее число раз, которое передается в кадр запроса об энергетическом запасе линии связи.
Ответный кадр энергетического запаса линии связи может содержать поле предпочтительного действия, которое содержит информацию, указывающую на запрос об одной операции из числа выполняемых операций изменения мощности передачи, изменения в MCS, изменения в формировании диаграммы направленности, и изменения в каналах.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрена ультразвуковая диагностическая система, содержащая: зондовое устройство, которое соединено с беспроводной сетью в диапазоне миллиметровых волн, причем зондовое устройство передает эхо-сигнал, принятый посредством элемента преобразователя зондового устройства, на устройство ультразвуковой визуализации, используя сигнальный канал в частотном диапазоне 60 ГГц через беспроводную сеть в диапазоне миллиметровых волн; и устройство ультразвуковой визуализации, которое формирует ультразвуковое изображение, используя эхо-сигнал, принятый в частотном диапазоне 60 ГГц через беспроводную сеть в диапазоне миллиметровых волн.
Беспроводная сеть в диапазоне миллиметровых волн может быть персональной системой основных служб (PBSS), которая соответствует стандарту WiGig Альянса гигабитной беспроводной связи (WGA), и устройство ультразвуковой визуализации работает как точка управления PBSS (PCP) для PBSS.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нижеследующее описание с сопровождающими чертежами приведено для облегчения всестороннего понимания специалистом в данной области техники примерных вариантов выполнения изобретения. Описание включает в себя различные конкретные детали для облегчения этого понимания, но эти детали следует рассматривать как просто примерные. Соответственно, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны различные изменения и модификации описанных здесь примерных вариантов выполнения, не выходящие за рамки сущности изобретения и объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, описания известных функций и конструкций могут быть пропущены для ясности и простоты, чтобы эти известные функции и конструкции не мешали специалисту в данной области техники понять настоящее изобретение.
Выражения и термины, используемые в нижеследующем описании и формуле, не ограничиваются библиографическими значениями, но используются автором исключительно для возможности ясного и цельного понимания изобретения. Соответственно, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что нижеследующее описание примерных вариантов выполнения настоящего изобретения приведено только в целях иллюстрации, а не для ограничения объема изобретения, который определяется приложенной формулой изобретения.
Например, выражение «по меньшей мере одно из», предшествующее перечню элементов, относится по меньшей мере к одному из всего перечня элементов и не предназначено для ограничения отдельными элементами перечня.
Следует понимать, что выражения в единственном числе включают в себя и множественные варианты, если из контекста явно не следует иначе. Таким образом, например, упоминание «поверхности компонента» обычно включает в себя предположение об одной или более таких поверхностях.
Наконец, выражение «по существу» обычно означает, что представленная характеристика, параметр или значение не должны достигаться точно, но что отклонения или вариации, включающие в себя, например, допуски, ошибку измерения, ограничения точности измерения и другие факторы, известные специалистам в данной области техники, могут иметь место с такими уровнями, которые не препятствуют эффекту, характеристику которого предполагалось обеспечить.
На Фиг. 2 показана диагностическая система 200 ультразвуковой визуализации в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, причем диагностическая система включает в себя устройство 210 ультразвуковой визуализации и зонд 220, включающий в себя преобразователь ультразвуковых волн.
Зонд 220 и устройство 210 ультразвуковой визуализации связаны с одной и той же беспроводной сетью, работающей на основе миллиметровых волн (в диапазоне миллиметровых волн), и зонд 220 передает эхо-сигнал, принятый посредством элемента преобразователя зонда, на устройство 210 ультразвуковой визуализации, используя один или несколько сигнальных каналов в частотном диапазоне 60 ГГц. Устройство 210 ультразвуковой визуализации формирует ультразвуковые изображения в различных режимах, например, в режиме цветного картирования и режиме доплеровского картирования, используя ультразвуковой эхо-сигнал, переданный на него с использованием сигнального канала с частотным диапазоном 60 ГГц, и отображает ультразвуковые изображения.
Зонд 220 формирует ультразвуковой сигнал, подавая один или более импульсов на ультразвуковой генератор преобразователя. После генерации ультразвуковой сигнал отражается мишенью (например, структурами в человеческом теле) и принимается преобразователем как эхо-сигнал. Преобразователь преобразует эхо-сигнал в электрический сигнал, для которого затем требуется канал связи с широкой полосой пропускания порядка нескольких гигабайт, для беспроводной передачи электрического сигнала, и также для исключения помех от других беспроводных электронных аппаратов во время беспроводной передачи эхо-сигнала.
С этой целью в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения эхо-сигнал беспроводным способом передается через беспроводную сеть, которая использует миллиметровые волны. Например, может быть использована методика беспроводной связи, основанная на стандарте WiGig Альянса гигабитной беспроводной связи (WGA).
Стандарт WiGig достаточен для передачи эхо-сигнала, который был преобразован в цифровые данные, поскольку стандарт WiGig поддерживает передачу данных до 7 Гб/с, и может регулировать направление сигнала, используя направленность диаграммы направленности для минимизации помех от других систем. Стандарт WiGig как стандарт местной беспроводной связи является также в общем подходящим для ультразвукового исследования окружающей среды, когда зонд и устройство ультразвуковой визуализации находятся близко друг к другу, и при использовании стандарта WiGig потребляется меньше энергии, чем при других стандартах беспроводной связи, и таким образом может быть минимизирован вес и размер батареи, встраиваемой в зонд. Пунктирная окружность на Фиг. 2, заключающая зонд 220 и устройство 210 ультразвуковой визуализации, обозначает сеть беспроводной связи, с которой зонд и устройство отображения осуществляют связь, и могут быть персональной системой основных служб (PBSS) стандарта WiGig, как объясняется более подробно ниже.
На Фиг. 3 показана блок-схема процесса связи, выполняемого зондом в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
В операции 301 зонд выполняет процедуру соединения с беспроводной сетью PBSS в диапазоне миллиметровых волн. В PBSS по меньшей мере одна станция должна работать как точка управления PBSS (PCP), которая управляет системой PBSS. Однако зонд ограничен своим размером и весом и, таким образом, может быть предпочтительным, чтобы устройство 210 ультразвуковой визуализации могло работать как PCP. В качестве альтернативы, и устройство ультразвуковой визуализации, и зонд могут работать как станция, и другое устройство может работать как PCP в системе PBSS.
В операции 302 зонд формирует кадр данных с форматом, подходящим для беспроводной сети в диапазоне миллиметровых волн, используя эхо-сигнал, принятый преобразователем.
В операции 303 зонд передает кадр данных на устройство ультразвуковой визуализации, используя сигнал в частотном диапазоне 60 ГГц. Устройство ультразвуковой визуализации (например, устройство 210 на Фиг. 2) принимает кадр данных, формирует из него ультразвуковое изображение посредством обработки сигналов и отображает ультразвуковое изображение.
На Фиг. 4 показана блок-схема процесса, в котором зонд выполняет соединение с устройством ультразвуковой визуализации в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
Система PBSS представляет собой в данном случае структуру, которая выполняет непосредственную связь между станциями без прохождения через PCP. Соответственно, зонд и устройство ультразвуковой визуализации должны распознавать друг друга как устройства однорангового узла, и должен быть установлен протокол связи для осуществления связи. Этот процесс обозначается как соединение. Способ конфигурации (PBC) нажимной кнопки может быть использован для осуществления соединения между зондом и устройством ультразвуковой визуализации. Иначе говоря, когда пользователь нажимает кнопки соединения, включенные в зонд и устройство ультразвуковой визуализации, одновременно (или в пределах короткого интервала времени между нажатиями), зонд и устройство ультразвуковой визуализации соединяются.
В операции 401, когда команда пользователя на запрос взаимного соединения введена, то есть когда кнопка соединения нажата, зонд принимает кадр сигнализации в диапазоне миллиметровых волн (далее называемый кадром сигнализации) при еще не присоединенной системе PBSS. Прежде, чем вводится команда пользователя на запрос соединения, зонд не соединяется с PBSS устройства ультразвуковой визуализации и, таким образом, не анализирует передачу кадра сигнализации от PBSS, к которой принадлежит устройство ультразвуковой визуализации, но не принимает его во внимание. Однако когда пользователь нажимает кнопки соединения, зонд начинает отслеживать принимаемый извне кадр сигнализации.
В операции 402 зонд регистрирует устройство ультразвуковой визуализации, который должен быть соединен с зондом, используя первую информацию о соединении, включенную в кадр сигнализации. Предполагается, что устройство ультразвуковой визуализации уже принадлежало PBSS, и устройство ультразвуковой визуализации может работать как PCP или общая станция, а не PCP в PBSS. Когда пользователь нажимает кнопку соединения, включенную в устройство ультразвуковой визуализации, для осуществления соединения, PCP PBSS передает первую информацию о соединении, отображающую то, что устройство ультразвуковой визуализации запросило соединение посредством кадра сигнализации. Первая информация о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения устройства ультразвуковой визуализации была нажата, и адрес управления доступом к среде (MAC) устройства ультразвуковой визуализации.
В операции 403 зонд соединяется с PBSS устройства ультразвуковой визуализации, используя ID Системы основных служб (BSSID), включенную в кадр сигнализации. Хотя зонд соединяется с PBSS после определения устройства однорангового узла (операция 402), в настоящем варианте выполнения операция 403 может быть выполнена перед операцией 402.
В операции 404 зонд передает вторую информацию о соединении на устройство ультразвуковой визуализации. Вторая информация о соединении отображает то, что зонд запрашивает соединение и может включать в себя PBC информацию, отображающую то, что кнопка соединения зонда была нажата, и MAC адрес зонда.
На Фиг. 5 показана блок-схема процесса соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, когда предполагается, что и устройство 510 ультразвуковой визуализации и зонд 520 изначально приводятся в действие, то есть устройство 510 ультразвуковой визуализации еще не сформировало какую-либо PBSS, и зонд 520 еще не соединен с какой-либо PBSS.
В первой операции кнопка соединения, включенная в устройство 510 ультразвуковой визуализации, нажата пользователем.
Во второй операции устройство 510 ультразвуковой визуализации, в ответ на нажатие пользователем кнопки соединения, формирует PBSS и становится функциональным, чтобы служить в качестве PCP для PBSS.
1
1
В третьей операции устройство 510 ультразвуковой визуализации передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении. Первая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в устройство 510 ультразвуковой визуализации, была нажата, и MAC адрес устройства 510 ультразвуковой визуализации.
Вместе с тем, даже когда зонд 520 включен и физически расположен на расстоянии, подходящем для приема сигнализации устройства 510 ультразвуковой визуализации, зонд 520 не анализирует кадр сигнализации, но не принимает его во внимание, поскольку зонд 520 еще не соединен с PBSS устройства 510 ультразвуковой визуализации. Соответственно, зонд 520 не реагирует на кадр сигнализации, принятый в третьей операции.
1
1
Хотя первая информация PI о соединении передается посредством кадра сигнализации во временном интервале сигнализации в настоящем варианте выполнения, устройство 510 ультразвуковой визуализации может передать первую информацию PI о соединении во временной интервале, отличном от интервала сигнализации маркера.
В четвертой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя зонд 520. Соответственно, зонд 520 начинает отслеживать принимаемые извне кадры сигнализации, не пренебрегая ими.
1
В пятой операции устройство 510 ультразвуковой визуализации вновь передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении.
В шестой операции зонд 520 распознает устройство 510 ультразвуковой визуализации как одноранговое устройство.
В седьмой операции зонд 520 передает кадр запроса на соединение, запрашивающий соединение с PBSS, на устройство 510 ультразвуковой визуализации.
В восьмой операции устройство 510 ультразвуковой визуализации передает на зонд 520 ответный кадр соединения, одобряя запрос на соединение зонда 520.
1
2
2
В девятой операции зонд 520 передает первую информацию PI о соединении и вторую информацию PI о соединении на устройство 510 ультразвуковой визуализации. Вторая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в зонд 520, была нажата, и MAC адрес зонда 520.
2
В десятой операции устройство 510 ультразвуковой визуализации распознает зонд 520 как одноранговое устройство, анализируя вторую информацию PI о соединении.
На Фиг. 6 показана блок-схема процесса соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, причем , как в варианте выполнения на Фиг. 5, предполагается, что и устройство 610 ультразвуковой визуализации и зонд 620 изначально приводятся в действие.
В первой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя устройство 610 ультразвуковой визуализации.
Во второй операции устройство 610 ультразвуковой визуализации формирует PBSS и служит как PCP для PBSS.
1
1
В третьей операции устройство 610 ультразвуковой визуализации передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении. Первая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в устройство 610 ультразвуковой визуализации, была нажата, и MAC адрес устройства 610 ультразвуковой визуализации.
Вместе с тем, даже когда зонд 620 включен и физически расположен на расстоянии, подходящем для приема сигнализации устройства 610 ультразвуковой визуализации, зонд 620 не анализирует кадр сигнализации, но не принимает его во внимание, поскольку зонд 620 еще не соединен с PBSS устройства 610 ультразвуковой визуализации. Соответственно, зонд 620 не реагирует на кадр сигнализации, принятый в третьей операции.
В четвертой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя зонд 620. Соответственно, зонд 620 начинает отслеживать принимаемые извне кадры сигнализации, не отбрасывая их.
1
В пятой операции устройство 610 ультразвуковой визуализации вновь передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении.
В шестой операции зонд 620 распознает устройство 610 ультразвуковой визуализации как одноранговое устройство.
1
2
2
В седьмой операции зонд 620 передает первую информацию PI о соединении и вторую информацию PI о соединении на устройство 610 ультразвуковой визуализации. Вторая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в зонд 620, была нажата, и MAC адрес зонда 620.
2
В восьмой операции устройство 610 ультразвуковой визуализации распознает зонд 620 как одноранговое устройство, анализируя вторую информацию PI о соединении.
В девятой операции зонд 620 передает кадр запроса на соединение, запрашивающий соединение с PBSS, на устройство 610 ультразвуковой визуализации.
В десятой операции устройство 610 ультразвуковой визуализации передает на зонд 620 ответный кадр на соединение, одобряя запрос на соединение зонда 620.
2
Также, в варианте выполнения на Фиг. 6, в отличие от варианта выполнения на Фиг. 5, зонд 620 соединяется с PBSS после передачи второй информации PI о соединении на устройство 610 ультразвуковой визуализации.
На Фиг. 7 показана блок-схема процесса соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, где предполагается, что, хотя устройство 710 ультразвуковой визуализации работает как PCP для PBSS, зонд 720 изначально приводится в действие.
В первой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя устройство 710 ультразвуковой визуализации.
1
1
Во второй операции устройство 710 ультразвуковой визуализации передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении. Первая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в устройство 710 ультразвуковой визуализации, была нажата, и MAC адрес устройства 710 ультразвуковой визуализации.
Вместе с тем, даже когда зонд 720 включен и физически располагается на расстоянии, подходящем для приема кадра сигнализации устройства 710 ультразвуковой визуализации, зонд 720 не анализирует кадр сигнализации, и не принимает его во внимание, поскольку зонд 620 еще не соединен с PBSS устройства 710 ультразвуковой визуализации. Соответственно, зонд 720 не реагирует на кадр сигнализации, принятый во второй операции.
В третьей операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя зонд 720. Соответственно, зонд 720 начинает отслеживать принимаемые извне кадры сигнализации, не отбрасывая их.
1
В четвертой операции устройство 710 ультразвуковой визуализации вновь передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении.
В пятой операции зонд 720 распознает устройство 710 ультразвуковой визуализации как одноранговое устройство.
В шестой операции зонд 520 соединяется с PBSS устройства 710 ультразвуковой визуализации.
2
2
В седьмой операции зонд 520 передает вторую информацию PI о соединении на устройство 710 ультразвуковой визуализации. Вторая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в зонд 720, была нажата, и MAC адрес зонда 720.
2
В восьмой операции устройство 710 ультразвуковой визуализации распознает зонд 720 как одноранговое устройство, анализируя вторую информацию PI о соединении.
На Фиг. 8 показана блок-схема процесса соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, причем подобно варианту выполнения на Фиг. 7 предполагается, что, хотя устройство 810 ультразвуковой визуализации уже работает как PCP для PBSS, зонд 820 изначально приводится в действие.
В первой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя устройство 810 ультразвуковой визуализации.
1
1
Во второй операции устройство 810 ультразвуковой визуализации передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении. Первая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в устройство 810 ультразвуковой визуализации, была нажата, и MAC адрес устройства 810 ультразвуковой визуализации.
Вместе с тем, даже когда зонд 820 включен и физически располагается на расстоянии, подходящем для приема кадра сигнализации устройства 810 ультразвуковой визуализации, зонд 820 не анализирует кадр сигнализации и не принимает его во внимание, поскольку зонд 820 еще не соединен с PBSS устройства 810 ультразвуковой визуализации. Соответственно, зонд 820 не реагирует на кадр сигнализации, принятый во второй операции.
В третьей операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя зонд 820. Соответственно, зонд 820 начинает отслеживать принимаемые извне кадры сигнализации, не отбрасывая их.
1
В четвертой операции устройство 810 ультразвуковой визуализации вновь передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении.
В пятой операции зонд 820 распознает устройство 810 ультразвуковой визуализации как одноранговое устройство.
2
2
2
В шестой операции зонд 820 соединяется с PBSS устройства 810 ультразвуковой визуализации и в то же самое время передает вторую информацию PI о соединении на устройство 810 ультразвуковой визуализации. Иначе говоря, зонд 820 переносит вторую информацию PI о соединении в кадре запроса на соединение и передает кадр запроса на соединение, включающий в себя вторую информацию PI о соединении, на устройство 810 ультразвуковой визуализации.
2
В седьмой операции устройство 810 ультразвуковой визуализации распознает зонд 820 как одноранговое устройство, анализируя вторую информацию PI о соединении.
На Фиг. 9 показана блок-схема процесса соединения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения. В варианте выполнения на Фиг. 9 предполагается, что устройство 910 ультразвуковой визуализации работает как общая станция, а не как PCP 920 для PBSS, даже когда устройство 910 ультразвуковой визуализации уже принадлежит PBSS, и что зонд 930 изначально приводится в действие.
В первой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя устройство 910 ультразвуковой визуализации.
1
1
Во второй операции устройство 910 ультразвуковой визуализации передает на PCP 920 первую информацию PI о соединении, отображающую то, что для устройства 910 ультразвуковой визуализации необходимо выполнить соединение. Первая информация PI о соединении может включать в себя информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения, включенная в устройство 910 ультразвуковой визуализации, была нажата, и MAC адрес устройства 910 ультразвуковой визуализации.
1
1
В третьей операции PCP 920 передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении. Поскольку зонд 930 еще не соединен с PBSS, зонд 930 не анализирует кадр сигнализации и не принимает его во внимание. Как описано выше, PCP 920 может передать первую информацию PI о соединении во временном интервале, отличном от временного интервала сигнализации.
В четвертой операции пользователь нажимает кнопку соединения, которую включает в себя зонд 930. Соответственно, зонд 930 начинает отслеживать принимаемые извне кадры сигнализации.
1
В пятой операции PCP 920 вновь передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении.
1
В шестой операции зонд 930 распознает устройство 910 ультразвуковой визуализации как одноранговое устройство зонда 930, обращаясь к первой информации PI о соединении.
В седьмой операции зонд 930 соединяется с PBSS для PCP 920.
2
2
В восьмой операции зонд 930 передает на PCP 920 вторую информацию PI о взаимном соединении, отображающую то, что выполнение соединения самим зондом 930 запрашивается пользователем. Вторая информация PI о соединении может быть включена в кадр запроса на соединение, которую зонд 930 передает на PCP 920, в то время как зонд 930 связывается с PBSS.
1
2
В девятой операции PCP 920 передает кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о взаимном соединении и вторую информацию PI о соединении.
1
2
В десятой операции в ответ на кадр сигнализации, включающий в себя первую информацию PI о соединении и вторую информацию PI о соединении, устройство 910 ультразвуковой визуализации распознает зонд 930 как одноранговое устройство устройства 910 ультразвуковой визуализации.
Также в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения соединение между устройством ультразвуковой визуализации и зондом выполняется пользователем простым нажатием кнопок, включенных в устройство ультразвуковой визуализации и зонд. Таким образом, элемент зонда системы ультразвуковой визуализации может быть просто и легко заменен в случае необходимости, в то время как используется имеющееся устройство ультразвуковой визуализации.
На Фиг. 10 показана блок-схема процесса управления энергетическим запасом линии связи в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
Энергетический запас линии представляет собой информацию, используемую для определения состояния линии связи, и обозначает уровень мощности принимаемого сигнала, который требуется текущей методикой модуляции. Когда значение энергетического запаса линии связи положительно, то мощность принимаемого сигнала больше, чем это необходимо. Когда значение энергетического запаса линии связи отрицательно, то мощность принимаемого сигнала недостаточна.
В операции 1010 зонд формирует линию связи с устройством ультразвуковой визуализации через PBSS. Формирование линии связи обозначает завершение приготовлений к осуществлению связи с одноранговым устройством, включая соединение.
В операции 1020 зонд принимает ответный кадр энергетического запаса линии связи, включающий в себя информацию об энергетическом запасе (далее также обозначаемую как информацию энергетического запаса канала связи) от устройства ультразвуковой визуализации, и извлекает информацию энергетического запаса линии связи из ответного кадра энергетического запаса канала связи. Формат ответного кадра энергетического запаса линии связи описывается ниже в связи с Фиг. 11.
Устройство ультразвуковой визуализации вычисляет информацию энергетического запаса линии связи на основании кадра данных, который зонд передает в частотном диапазоне 60 ГГц, и затем передает на зонд информацию о рассчитанном энергетическом запасе линии связи. Ответный кадр энергетического запаса линии связи может быть принят каждый раз, когда зонд запрашивает ответный кадр энергетического запаса линии связи, или может передаваться устройством ультразвуковой визуализации периодически без специальных запросов, или всякий раз, когда состояние линии ухудшается.
В операции 1030 зонд регулирует энергетический запас канала на основании имеющейся информации энергетического запаса линии связи. Для регулировки энергетического запаса линии зонд может выполнить по меньшей мере одно из изменения мощности передачи, изменения в схеме модуляции и кодирования (MCS), изменения в формировании диаграммы направленности и изменения частоты канала в пределах диапазоне 60 ГГц.
На Фиг. 11 показан формат ответного кадра 1100 энергетического запаса линии связи в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как показано на Фиг. 11, ответный кадр 1100 энергетического запаса канала связи включает в себя классификационное поле 1101, поле 1102 действия, поле 1103 передаточного числа, поле 1104 предпочтительного действия, поле 1105 элемента энергетического запаса линии связи, незапрашиваемое поле 1106, и поле 1107 ID кадра данных.
Поле 1101 класса отображает то, к какому типу кадра принадлежит ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи. В соответствии с настоящим вариантом выполнения поле 1101 класса может указать, что ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи представляет собой кадр управления.
Поле 1102 действия указывает, что ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи представляет собой ответный кадр энергетического запаса канала связи, классифицированный в кадр управления, который является кадром типа, определяемого полем 1101 класса.
Поле 1103 передаточного числа указывает число раз, которое ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи передает от устройства ультразвуковой визуализации на зонд.
Предпочтительное поле 1104 действия указывает одну операцию, которую устройство ультразвуковой визуализации запрашивает из числа - изменения мощности передачи, изменения в MCS, формирования диаграммы направленности и изменения частоты канала. Когда ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи, включающий в себя предпочтительное поле 1104 действия, принимается, зонд может выполнить операцию, указанную предпочтительным полем 1104 действия, или может выполнить операцию для регулировки энергетического запаса независимо безотносительно к предпочтительному полю 1104 действия. Хотя предпочтительное поле 1104 действия показано как независимое поле ответного кадра 1100 энергетического запаса линии связи на Фиг. 11, предпочтительное поле 1104 действия может быть субполем поля 1105 элемента энергетического запаса линии связи.
Поле 1105 элемента энергетического запаса линии связи включает в себя информацию энергетического запаса линии связи и разделено на поле 1108 ID элемента, поле 1109 длины, поле 1110 MCS и поле 1111 энергетического запаса линии связи.
Поле 1108 ID элемента указывает, что поле 1105 элемента энергетического запаса линии связи представляет собой поле, включающее в себя информацию энергетического запаса линии связи.
Поле 1109 длины указывает длину поля 1105 элемента энергетического запаса линии связи.
Поле 1110 MCS указывает индекс, отображающий MCS, которая должна быть изменена, когда предпочтительное поле 1104 действия указывает, что устройство ультразвуковой визуализации запрашивает изменение в MCS.
Поле 1111 энергетического запаса линии связи записывает информацию об энергетическом запасе линии связи, вычисленном устройством ультразвуковой визуализации.
Незапрашиваемое поле 1106 отображает, принят ли ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи в ответ на кадр запроса зонда. Например, когда ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи принят в ответ на запрос зонда, незапрашиваемое поле 1106 может записать 0, и если иначе, то незапрашиваемое поле 1106 может записать значение, отличное от 0. Если зонд передает кадр запроса об энергетическом запасе линии связи (не показан) на устройство ультразвуковой визуализации, чтобы запросить ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи, кадр запроса об энергетическом запасе канала связи может включать в себя по меньшей мере одно классифицированное поле, указывающее тип кадра, поле действия, указывающее, что ответный кадр 1100 энергетического запаса линии связи является кадром запроса об энергетическом запасе линии связи из числа кадров, классифицированных в тип кадра, указанный полем класса, и поле передаточного числа, отображающее число раз, которое передается в кадр запроса об энергетическом запасе линии связи.
ID поле 1107 кадра данных включает в себя порядковый номер используемого кадра данных, когда устройство ультразвуковой визуализации вычисляет энергетический запас линии связи. С помощью этих деталей информации зонд может распознать время для вычисления энергетического запаса линии связи и, таким образом, может соответственно управлять состоянием линии связи.
На Фиг. 12 показана блок-схема структуры зондового устройства 1200 в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения.
Как показано на Фиг. 12, зондовое устройство 1200 включает в себя преобразователь 1201, приемник-формирователь 1202 диаграммы направленности, пользовательский интерфейс 1203 и модуль 1250 беспроводного приемопередатчика.
Модуль 1250 беспроводного приемопередатчика включает в себя блок 1251 выполнения соединения, блок 1252 формирования кадров, блок 1253 обработки информации об энергетическом запасе, блок 1254 управления энергетическим запасом, блок 1255 формирования диаграммы направленности, блок 1256 беспроводной связи и блок 1260 формирования лини связи. Блок 1260 формирования линии связи включает в себя блок 1261 запроса на соединение, блок 1262 определения однорангового узла, и блок 1263 отслеживания сигнализации. Модуль 1250 беспроводного приемопередатчика может дополнительно включать в себя другие различные компоненты, например батарею, аналого-цифровой преобразователь (ADC) и малошумящий усилитель (LNA). Это должно быть очевидно специалисту в данной области техники и, таким образом, дополнительное описание этого не приводится.
Преобразователь 1201 преобразует ультразвуковой эхо-сигнал, принятый от испытуемой мишени, в электрический сигнал, и приемник-формирователь 1202 диаграммы направленности накапливает множество каналов эхо-сигналов (более конкретно, цифровые данные, в которые эхо-сигналы преобразованы), принятых от осцилляторов, размещенных в решетке, или в виде матрицы, в преобразователе 1201.
Модуль 1250 беспроводного приемопередатчика выполняет процедуры, необходимые для передачи эхо-сигнала на устройство 1280 ультразвуковой визуализации в частотном диапазоне 60 ГГц. Блок 1251 выполнения соединения выполняет процедуру соединения зондового устройства 1200 с использованием беспроводной сети в диапазоне миллиметровых волн. Как описано выше, беспроводная сеть в диапазоне миллиметровых волн может быть системой PBSS, которая отвечает стандарту WiGig для WGA. Когда зонд 1200 и устройство 1280 ультразвуковой визуализации осуществляют связь через PBSS, устройство 1280 ультразвуковой визуализации может работать как PCP вместо зонда 1200, чтобы размер и вес зонда 1200 могли быть сохранены малыми, без включения в него компонентов, которые были бы необходимыми для возможности использования зонда в качестве PCP.
Блок 1252 формирования кадров формирует кадр данных с форматом, подходящим для беспроводной сети в диапазоне миллиметровых волн, используя эхо-сигнал, принятый посредством преобразователя 1201.
Блок 1256 беспроводной связи передает кадр данных, сформированный блоком 1252 формирования кадров, на устройство 1280 ультразвуковой визуализации посредством частотного диапазона 60 ГГц.
Блок 1255 формирования диаграммы направленности выполняет формирование диаграммы направленности в миллиметровом диапазоне вместе с устройством 1280 ультразвуковой визуализации. Иначе говоря, блок 1255 формирования диаграммы направленности выполняет процедуры, необходимые для эффективной передачи и приема данных в устройство 1280 ультразвуковой визуализации и из него, используя миллиметровые волны, например, используя качание уровня сектора и методики усовершенствования диаграммы направленности, хорошо известные специалистам в данной области техники.
Блок 1260 формирования линии связи формирует линию связи с устройством 1280 ультразвуковой визуализации. Когда команда пользователя на запрос соединения принята через пользовательский интерфейс 1203, блок 1263 отслеживания сигнализации принимает в миллиметровом диапазоне сигнализацию PBSS, к которой принадлежит устройство 1280 ультразвуковой визуализации. Прием команды пользователя на выполнение запроса соединения обозначает не только физический прием, но также означает и запрос на операцию разбора и анализа принятого кадра сигнализации.
Соответственно, блок 1262 определения однорангового узла регистрирует устройство 1280 ультразвуковой визуализации, которое соединяется с зондом 1200, используя первую информацию взаимного соединения, включенную в сигнализацию в миллиметровом диапазоне. Первая информация о соединении отображает то, что выполнение соединения устройством 1280 ультразвуковой визуализации запрашивалось пользователем, и может включать в себя MAC адрес устройства 1280 ультразвуковой визуализации и информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения PBC-типа, включенная в устройство 1280 ультразвуковой визуализации, была нажата.
Блок 1261 запроса взаимно передает вторую информацию о соединении, отображающую то, что зонд 1200 запрашивает соединение, на устройство 1280 ультразвуковой визуализации через PBSS. Вторая информация о взаимном соединении может включать в себя MAC адрес зонда 1200 и информацию PBC, отображающую то, что кнопка соединения PBC-типа, включенная в зонд 1200, была нажата.
Блок 1253 обработки информации об энергетическом запасе извлекает информацию об энергетическом запасе линии связи из устройства 1280 ультразвуковой визуализации. Информация энергетического запаса канала связи может быть включена в ответный кадр энергетического запаса линии связи, которую устройство 1280 ультразвуковой визуализации передает на зонд 1200 в ответ на запрос зонда 1200 или периодически, без запросов, или когда состояние линии связи ухудшается.
Блок 1254 управления энергетическим запасом управляет энергетическим запасом линии связи на основании ответного кадра энергетического запаса линии связи. Более конкретно, блок 1254 управления энергетическим запасом может регулировать энергетический запас линии связи, выполняя по меньшей мере одно из изменения мощности передачи, изменения в MCS, изменения в формировании диаграммы направленности                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  и изменения частоты канала в пределах частотного диапазона 60 ГГц.
Вышеописанные варианты выполнения способа и устройства согласно настоящему изобретению могут быть реализованы в аппаратных средствах, или как программное обеспечение, или как машинный код, который может быть сохранен на запоминающем носителе, например, CD ROM, RAM, на гибком диске, жестком диске, DVD или магнитооптическом диске, или может быть загружен по сети таким образом, чтобы описанные здесь способы могли быть реализованы в таком программном обеспечении, используя универсальный компьютер, или специальный процессор, или в программируемых или специализированных аппаратных средствах, например, ASIC или FPGA. Как должно следует понимать специалистам в данной области техники, компьютер, процессор или программируемые аппаратные средства, включают в себя компоненты памяти, например, RAM, ROM, флэш-память, и т.д., которая может хранить или принимать программное обеспечение или машинный код, который после доступа к нему и выполнения компьютером, процессором или аппаратными средствами осуществляет описанные здесь способы обработки.
Хотя настоящее изобретение, в частности, было показано и описано в связи с его примерными вариантами выполнения, специалистам в данной области техники будет ясно, что могут быть сделаны различные изменения по форме и в деталях, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения, определенных в соответствии с нижеследующей формулой и ее эквивалентами.