ITU-R RS 1346 SPANISH-1998 SHARING BETWEEN THE METEOROLOGICAL AIDS SERVICE AND MEDICAL IMPLANT COMMUNICATION SYSTEMS (MICS) OPERATING IN THE MOBILE SERVICE IN THE FREQUENCY BAND 40.pdf

1、 Rec. UIT-R RS.1346 1 RECOMENDACIN UIT-R RS.1346*COMPARTICIN ENTRE EL SERVICIO DE AYUDAS A LA METEOROLOGA Y LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES DE IMPLANTACIN MDICA (MICS) QUE FUNCIONAN EN EL SERVICIO MVIL EN LA BANDA DE FRECUENCIAS 401-406 MHz (Cuestin UIT-R 144/7) (1998) Rec. UIT-R RS.1346 La Asamblea

2、de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la banda 401-406 MHz est atribuida al servicio de ayudas a la meteorologa con carcter primaria; b) que la Recomendacin UIT-R RS.1165 especifica las caractersticas tcnicas de los sistemas de radiosonda del servicio de ayudas a la meteorologa y que

3、 la Recomendacin UIT-R RS.1262 especifica los criterios de comparticin y coordinacin para los sistemas de ayudas a la meteorologa que funcionan en la banda 401-406 MHz; c) que los sistemas de comunicaciones de implantacin mdica estn compuestos por un dispositivo de implantacin que se instala dentro

4、del cuerpo humano, y de un programador concebido para el funcionamiento en radiocomunicacin a dos metros del cuerpo cuya funcin es la programacin y las comunicaciones ocasionales con el dispositivo de implantacin; d) que los sistemas de comunicaciones de implantacin mdica exigen una banda nica dispo

5、nible en todo el mundo y que puede funcionar en el servicio mvil actualmente atribuido con carcter secundario en la banda 401-406 MHz; e) que con un lmite de 16 dBm en la p.i.r.e. de los sistemas de comunicacin de implantacin mdica (MICS) no se producir interferencia perjudicial de los sistemas de a

6、yudas a la meteorologa procedente de los MICS; f) que las tcnicas de reduccin de la interferencia utilizadas por el equipo de los sistemas de comunicaciones de implantacin mdica que se describen en el Anexo 1 ofrecen un gran nivel de proteccin de su funcionamiento respecto a las posibles interferenc

7、ias de los sistemas de ayudas a la meteorologa, recomienda 1 que se considere factible la comparticin en la banda 401-406 MHz entre los sistemas de ayudas a la meteorologa y los sistemas de comunicacin de implantacin mdica que cumplan los puntos 2 y 3 del recomienda y las caractersticas tcnicas y op

8、eracionales que se describen en el Anexo 1; 2 que la p.i.r.e. de los transmisores de los sistemas de comunicaciones de implantacin mdica se limiten a 16 dBm (25 W) en una anchura de banda 300 kHz, a fin de dar la proteccin adecuada a los sistemas de ayudas a la meteorologa; 3 que los sistemas de com

9、unicaciones de implantacin mdica utilicen las tcnicas de reduccin de la interferencia indicadas en el Anexo 1 para la proteccin de su funcionamiento. ANEXO 1 Viabilidad de la comparticin cocanal entre las ayudas a la meteorologa y los dispositivos mdicos implantables de potencia extremadamente reduc

10、ida en la banda 401-406 MHz 1 Antecedentes Millones de personas en todo el mundo dependen de dispositivos mdicos implantados para mantener y mejorar la calidad de su vida. Las implantaciones activas realizan una variedad creciente de funciones teraputicas: regulacin de los ritmos cardacos (mediante

11、marcapasos y/o desfibrilacin), control del dolor, administracin de productos _ *La Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin. 2 Rec. UIT-R RS.1346 farmacuticos, control de la incontinencia y tratamiento de convulsiones neurolgicas, por slo nom

12、brar algunos. A medida que la tecnologa contina evolucionando y aumenta la edad de la poblacin, el servicio a la humanidad de estos dispositivos aumentar rpidamente partiendo de una base ya amplia. Los enlaces de comunicacin con los dispositivos mdicos implantados sirven para diversos fines, aumenta

13、ndo constantemente las nuevas oportunidades de mejorar la calidad de la vida del paciente. Hoy en da, los enlaces de comunicaciones se utilizan para ajuste de parmetros de dispositivos (por ejemplo, ritmo de marcapasos), la transmisin de informacin almacenada (por ejemplo, electrocardiogramas almace

14、nados) y la transmisin en tiempo real de informacin de control vital durante periodos cortos (por ejemplo, actuacin cardaca durante el procedimiento de implantacin). Un sistema de comunicaciones para dispositivos de implantacin mdica incluye un programador y un dispositivo de implantacin. El program

15、a transmite datos al dispositivo implantado y recibe datos de ste. El programador funciona fuera del cuerpo humano y contiene un transceptor de potencia extremadamente reducida y una antena. El dispositivo implantado contiene tambin un transceptor de potencia extremadamente reducida y una antena, pe

16、ro funciona dentro del cuerpo humano. El dispositivo implantado recibe datos del programador y transmite otros a ste. La actual tecnologa basada en la induccin de RF no sirve para los requisitos de velocidades de datos superiores (por ejemplo, 100 kbit/s). Los sistemas de comunicaciones para los dis

17、positivos de implantacin mdica son inherentemente porttiles. Los pacientes se desplazan por todo el mundo y pueden encontrarse lejos de su mdico principal cuando se produce una emergencia y surge la necesidad del dispositivo de comunicaciones. De igual manera, los programadores suelen desplazarse en

18、tre instalaciones mdicas y pases. Este requisito de movilidad y las limitaciones al diseo del sistema exigen la disponibilidad de al menos un canal nico entre 250 y 450 MHz de utilizacin mundial. Para que los sistemas de comunicaciones de implantacin mdica (MICS) funcionen satisfactoriamente es vita

19、l identificar una banda nica en todo el mundo de 3 MHz que utilizan todos los fabricantes. La nica opcin viable parece ser el funcionamiento en un tramo de la banda (401-406 MHz). Para que los MICS funcionen correctamente, la potencia radiada equivalente debe estar comprendida entre 20 dBm (10 W) a

20、16 dBm (25 W). Esta PER reducida junto a que el enlace se utiliza casi exclusivamente en interiores y en zonas urbanas, elimina prcticamente las posibilidades de que las operaciones MICS interfieran con las ayudas a la meteorologa. Vase tambin que como el fin principal del dispositivo es teraputico,

21、 el enlace de comunicaciones se utiliza nicamente durante el 0,005% de la vida del dispositivo, lo cual limita an ms su potencia de interferencia. 2 Caractersticas de los MIC 2.1 Frecuencia de funcionamiento El objetivo del tramo 401-406 MHz como banda de frecuencias para el funcionamiento de los MI

22、C es el resultado de muchos factores. La banda de frecuencia seleccionada debe ser capaz de servir para transmisiones de gran velocidad de datos, permitir diseos de pequeas antenas, caer en un tramo de ruido relativamente reducido del espectro, propagarse aceptablemente a travs del tejido humano y s

23、er factible para circuitos que exijan una potencia elctrica mnima. 2.2 Anchura de banda total requerida Las operaciones MICS requieren 3 MHz de espectro disponible para la creacin de 10 canales como mnimo. Dichos canales se utilizan para evitar fuentes interferentes y para el funcionamiento simultne

24、o de dispositivos mltiples en las mismas zonas (tales como clnicas con salas mltiples). Los estudios internacionales sobre el espectro demuestran que incluso con 3 MHz disponibles, slo sern utilizables en muchos entornos uno o dos canales. Rec. UIT-R RS.1346 3 2.3 Clculo del balance del enlace de lo

25、s MICS Los parmetros utilizados para el anlisis de los enlaces MIC son: 2.4 Ciclo de trabajo Los objetivos primarios de los dispositivos con capacidad MICS son el diagnstico y la terapia. Como la utilizacin de sistemas de comunicaciones reduce la vida del dispositivo para estas operaciones, se utili

26、zan nicamente cuando es necesario. Como ejemplo, los sistemas de comunicaciones inductivos de RF en baja frecuencia de hoy en da se activan durante nicamente el 0,005% del tiempo de vida del dispositivo implantado (unas 4 horas en 9 aos). En el caso del dispositivo de programacin utilizado por el md

27、ico, el ciclo de trabajo ser muy superior. Cuando se trata de una clnica con mltiples programadores, la utilizacin total de la banda puede acercarse al 50% durante las horas de trabajo. Enlace ascendente (Implantacin Programador) Enlace descendente (Programador Implantacin) Frecuencia 403,5 MHz +/ 1

28、,5 MHz Tipo de modulacin MDF Anchura de banda de ruido del receptor 200 kHz 25 kHz Ruido ambiental a la entrada del receptor 20 dB por encima de kTB kTB (debido a las prdidas de tejido) Factor de ruido en el receptor 4 dB 9 dB Nivel mnimo de ruido en el receptor 101 dBm 121 dBm Ganancia de la antena

29、 de recepcin 2 dBi 31,5 dBi SRN requerida (BER = 1E-5) 14 dB Prdidas en el espacio libre a 2 m 30,5 dB Margen de desvanecimiento(1)(con diversidad) 10 dB Exceso de prdida(2)(polarizacin, etc.) 15 dB Ganancia de la antena transmisora 31,5 dBi 2 dBi Potencia en la antena 2 dBm 22 dBm Potencia radiada

30、equivalente 33,5 dBm (en la superficie del cuerpo) 20 dBm(3)(1)Utilizando la misma antena seleccionada para el enlace ascendente y reduciendo el tiempo del mensaje del enlace descendente en relacin con la tasa de desvanecimiento de 4 Hz, la reciprocidad del enlace mantiene la profundidad del desvane

31、cimiento en el enlace descendente en 10 dB, a pesar de la ausencia de diversidad espacial en este sentido. (2)El exceso de prdidas en el enlace es el resultado de la orientacin del paciente, la falta de puntera de la antena, las obstrucciones (tales como las de un mdico) en la lnea principal de visi

32、n y de las prdidas de polarizacin. Estos procesos estadsticamente independientes pueden plasmarse en un modelo significativo aadiendo 15 dB de margen. Vase que en las prdidas de polarizacin se producen a diversos niveles para todas las configuraciones de antena. (3)Para este anlisis, se utilizaron 2

33、0 dB(10 W) como potencia radiada equivalente. Conviene adoptar un margen adicional siempre que pueda obtenerse sin poner en peligro un funcionamiento sin interferencia en la banda de las ayudas a la meteorologa y que pueda lograrse con las limitaciones del diseo que impone el entorno en que funciona

34、rn las estaciones MICS. 4 Rec. UIT-R RS.1346 3 Anlisis de la susceptibilidad de las ayudas a la meteorologa a la interferencia MICS 3.1 Interferencia causada a las radiosondas El mantenimiento de la viabilidad de una amplia infraestructura de ayudas a la meteorologa tiene gran importancia para el pb

35、lico. Los usuarios de la banda son las radiosondas, los cohetes de sondeo, las radiosondas con paracadas y las plataformas de recogida de datos. Entre estos usuarios, las radiosondas parecen presentar la susceptibilidad mxima a la interferencia. Ha de limitarse la p.i.r.e. de los programadores MICS

36、para lograr las comunicacin deseadas sin causar interferencia a las ayudas a la meteorologa. La Recomendacin UIT-R RS.1262 especifica que la potencia interferente recibida durante no ms del 20% del tiempo sea 161,9 dBW/300 kHz. Utilizando el modelo de propagacin normalizado del CCIR1y un valor de 20

37、 dB para la atenuacin de los edificios, se obtiene que un dispositivo MICS debe estar en un radio de 421 m para interferir con el funcionamiento de una radiosonda2. Vase la hiptesis conservadora de que las frecuencias MICS y de la radiosonda estn perfectamente alineadas. Evidentemente, la potencia d

38、e transmisin extremadamente reducida del equipo MICS reduce considerablemente el potencial de interferencia. No obstante, la probabilidad de interferencia se reduce tambin por otros factores que, aunque son difciles de cuantificar siguen siendo importantes: Divisin en canales. El funcionamiento de l

39、os MICS se efectuar por canales, seleccionando cada uno de ellos sobre la base del nivel de ruido ambiental mnimo. Una radiosonda que funcione en una determinada frecuencia actuar como una fuente de ruido de banda estrecha en la banda MICS, haciendo que el equipo MICS seleccione un canal distinto. A

40、s pues, cuando un programador MICS detecte una radiosonda, responder de forma que aqulla y el programador MICS no se interfieran entre s. Densidad de la fuente interferente. Debido a la atenuacin de las ondas emitidas a partir del cuerpo, el programador es la nica fuente potencial de interferencia p

41、ara los usuarios de las ayudas a la meteorologa. Adems, la proliferacin de los dispositivos implantados viene limitada por las necesidades mdicas y no por los deseos del consumidor. Ello hace que el nmero de fuentes interferentes potenciales disminuya hasta un nivel muy inferior del que cabra espera

42、r de una aplicacin de consumo o comercial. Ciclo de trabajo de la fuente interferente. Los dispositivos implantados tienen un ciclo de trabajo de comunicaciones de aproximadamente el 0,005% de su vida til. El programador, cuyo nmero es de varios rdenes de magnitud inferior, puede tener un ciclo de t

43、rabajo muy superior. Ciclo de trabajo del enlace descendente. Debido a la atenuacin de los tejidos, la nica posibilidad de interferencia con las ayudas a la meteorologa procede de la comunicacin con el dispositivo implantado. El intercambio de comunicaciones ser probablemente semidplex y muy asimtri

44、co, producindose la transmisin hacia el dispositivo implantado nicamente durante una fraccin del tiempo en que el enlace est activo. Normalmente, el enlace descendente actuar nicamente 10 ms de cada 250 ms de comunicacin. As pues, el radio tpico de la interferencia de un programador MICS con una rad

45、iosonda ser muy inferior a 500 m. En el caso poco habitual en que el programador MICS est dentro de este alcance, la probabilidad de interferencia se ver reducida por la necesidad de que el equipo MICS utilice un algoritmo de evitacin de interferencia para funcionar en un canal con nivel de ruido re

46、ducido. La utilizacin de un ciclo de trabajo pequeo y de un funcionamiento semidplex en el equipo MICS, junto con el ciclo de trabajo del sistema de radiosonda, reduce tambin la posibilidad de interferencia en las ayudas a la meteorologa. 3.2 Interferencia causada al dispositivo de distancia de la r

47、adiosonda La seal MICS no interferir con el dispositivo de medida de distancia de la radiosonda. La potencia de transmisin de 25 W de dicho dispositivo es 60 dB superior a la potencia de transmisin del MICS. Con la frmula indicada a continuacin puede predecirse la relacin portadora/interferencia (va

48、se que con este modelo se llega a una relacin C/I _ 1OKUMURA y otros 1968. 2KOZONO, S. y WATANABE, K. octubre de 1977 Influence of environmental building on UHF land mobile radio propagation. IEEE Trans. Commun., Vol. Com-25; WALKER, E. H. noviembre de 1983 Penetration of radio signal into building in the cellular radio environment. Bell Sys. Tech. J 62: 9 Pt. I; RAPPAPORT, Ted. Wireless Communications (Prentice Hall PTR), p. 131-132; Tur87 TURKMANI, A. M. D., PARSON, J. D. y LEWIS, D. G. diciembre de 1987 Radio propagation into buildings at 441, 900, and 1 400 MHz. Proc. of the 4