一種應(yīng)用于信能同傳系統(tǒng)接收端的能量管理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)和無線輸電技術(shù)的交叉領(lǐng)域，特別涉及一種信能同傳系統(tǒng)接收端的能量管理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線信能同傳(SimultaneousWireless Informat1n and Energy Transfer)，即通過無線方式實(shí)現(xiàn)信息和能量的同時(shí)傳輸，是集成無線通信技術(shù)和無線能量傳輸技術(shù)的新興通信技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，整合能源技術(shù)和通信技術(shù)成為趨勢(shì)，既能實(shí)現(xiàn)高速可靠的通信，又能有效緩解能源和頻譜稀缺的壓力，在工業(yè)、醫(yī)療、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]無線信能同傳突破傳統(tǒng)的無線通信手段，將能量屬性同時(shí)考慮，整合無線通信技術(shù)和無線能量傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息和能量的并行同時(shí)傳輸，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和創(chuàng)新意義。
[0004]基于信息與能量同時(shí)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，用于各類依靠有限容量電池提供電能的無線終端或器件，通過從信號(hào)中采集能量為其饋電，極大延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間，減小設(shè)備體積和成本，并能夠大幅減少電池的生產(chǎn)量，大大降低電池生產(chǎn)制造與回收過程中造成的環(huán)境污染?；诜墙佑|式的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可取代電池或者線纜供電，極大的提升供電的便利性?；诜€(wěn)定性和可持續(xù)性的特點(diǎn)，可替代傳統(tǒng)能量采集器(Energy Harvester)以采集環(huán)境能量(如風(fēng)能、太陽能、動(dòng)能等)為主的方式。同時(shí)，無線信能同傳在改善人民生活方面的應(yīng)用也是廣泛的，會(huì)產(chǎn)生極大的社會(huì)效益:在醫(yī)療領(lǐng)域，植入醫(yī)療裝置如心臟起搏器、心血管機(jī)器人等均存在嚴(yán)重的電池能量短缺問題，無線信能同傳技術(shù)的裝配可避免對(duì)患者造成嚴(yán)重的二次痛苦。
[0005]本發(fā)明人在申請(qǐng)文件“一種多載波寬帶信息能量同傳發(fā)送系統(tǒng)及接收系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?201510133784.X)、“一種信息能量同傳發(fā)送方法及接收方法”(申請(qǐng)?zhí)?201510133428.8)、“一種多載波寬帶信能同傳優(yōu)化方法”(申請(qǐng)?zhí)?201510133789.2)中提出了一種信能同傳的方法，在系統(tǒng)發(fā)送的基帶信號(hào)中包含信息基帶信號(hào)和能量基帶信號(hào)，經(jīng)相應(yīng)處理后同時(shí)傳送，通過能量信號(hào)為接收端提供足夠的電能量；該方法可以廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信和模擬通信中。
[0006]在上述的信能同傳系統(tǒng)中，如果采用直接將無線能量信號(hào)整流為接收機(jī)供電，由于無線信道的時(shí)變性，整流輸出的功率不穩(wěn)，可能會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)工作不穩(wěn)定甚至數(shù)據(jù)丟失，更嚴(yán)重的導(dǎo)致接收機(jī)斷電，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得不到有效保障，影響了信能同傳系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以有效保障信能同傳系統(tǒng)中的接收機(jī)穩(wěn)定工作的能量管理方法。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可以有效保障信能同傳系統(tǒng)中的接收機(jī)穩(wěn)定工作的能量管理系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種應(yīng)用于信能同傳系統(tǒng)接收端的能量管理方法，其應(yīng)用于具有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的信能同傳系統(tǒng)，其包括步驟:S1，開啟電池為接收端提供工作電源；S2，接收端接收信能同傳信號(hào)，對(duì)信能同傳信號(hào)進(jìn)行處理并采集信能同傳信號(hào)中的能量；S3，將采集的能量存儲(chǔ)到臨時(shí)儲(chǔ)能單元中；S4，電池停止供電，利用存儲(chǔ)在臨時(shí)儲(chǔ)能單元中的能量為電池充電。
[0011]優(yōu)選的，在所述步驟SI之前還包括步驟:so，檢測(cè)是否有信號(hào)通過，如有信號(hào)通過則進(jìn)入步驟SI。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟S2具體包括子步驟:S21，接收端接收信號(hào)；S22，識(shí)別信號(hào)幀頭，判斷信號(hào)是否為信能同傳信號(hào)，如果是則進(jìn)入步驟S23;S23，對(duì)信能同傳信號(hào)進(jìn)行處理并采集信能同傳信號(hào)中的能量。
[0013]優(yōu)選的，所述子步驟S23具體包括子步驟:S231，對(duì)信能同傳信號(hào)進(jìn)行分流，形成能量信號(hào)和信息信號(hào)；S232，對(duì)能量信號(hào)進(jìn)行能量處理并采集能量，進(jìn)入步驟S3 ;S233，對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行信息處理。
[0014]優(yōu)選的，所述臨時(shí)儲(chǔ)能單元為電容或小容量電池。
[0015]優(yōu)選的，所述信能同傳信號(hào)中的能量包括能量信號(hào)的能量和/或保護(hù)間隔信號(hào)的會(huì)bi。
[0016]—種應(yīng)用于信能同傳系統(tǒng)接收端的能量管理系統(tǒng)，其用于實(shí)施一種應(yīng)用于信能同傳系統(tǒng)接收端的能量管理方法，所述系統(tǒng)包括接收端，所述接收端包括:接收機(jī)，所述接收機(jī)包括接收天線和信號(hào)處理單元，所述接收天線用于接收信號(hào)，所述信號(hào)處理單元用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷、處理并采集信號(hào)中的能量；電源管理模塊，所述電源管理模塊包括控制單元、臨時(shí)儲(chǔ)能單元和電池，所述控制單元用于控制電池的開啟和關(guān)閉，并控制臨時(shí)儲(chǔ)能單元在電池關(guān)閉狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行充電；所述臨時(shí)儲(chǔ)能單元用于臨時(shí)存儲(chǔ)接收機(jī)接收的能量，所述電池用于為接收端提供工作電源。
[0017]優(yōu)選的，所述接收機(jī)還包括信號(hào)檢測(cè)單元，所述信號(hào)檢測(cè)單元用于檢測(cè)是否有信號(hào)通過接收機(jī)。
[0018]優(yōu)選的，所述臨時(shí)儲(chǔ)能單元為電容或小容量電池。
[0019]優(yōu)選的，所述信能同傳信號(hào)中的能量包括能量信號(hào)的能量和/或保護(hù)間隔信號(hào)的能量。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明通過對(duì)接收端接收的能量控制、存儲(chǔ)和管理，克服了信能同傳系統(tǒng)接收端由于無線信號(hào)時(shí)變性所產(chǎn)生的接收機(jī)瞬時(shí)供電不足、工作不穩(wěn)定問題，有效保障了接收機(jī)的穩(wěn)定工作，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0022]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種信能同傳系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0024]圖1是本發(fā)明能量管理方法一種實(shí)施例的方法流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明能量管理方法一種實(shí)施例的能量處理周期時(shí)序示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明能量管理系統(tǒng)一種實(shí)施例的系統(tǒng)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0028]在現(xiàn)有的信能同傳系統(tǒng)中，如果采用直接將無線能量信號(hào)整流為接收機(jī)供電，由于無線信道的時(shí)變性，整流輸出的功率不穩(wěn)，可能會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)工作不穩(wěn)定甚至斷電造成數(shù)據(jù)丟失，更嚴(yán)重的導(dǎo)致接收機(jī)斷電，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得不到有效保障。雖然在無線接收的能量有可能在某一個(gè)瞬時(shí)不足以提供接收機(jī)正常工作電源，但是在有限一段時(shí)間的范圍內(nèi)，無線接收的總體能量是足夠提供該段時(shí)間的接收機(jī)正常工作的，即在有限的一段時(shí)間范圍內(nèi)，無線接收機(jī)接收的平均功率大于或等于接收機(jī)正常工作所需的功率?；谠撍枷?，發(fā)明人提出了本能量管理方法及系統(tǒng)。
[0029]如圖1所示，一種應(yīng)用于信能同傳系統(tǒng)接收端的能量管理方法，其應(yīng)用于具有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的信能同傳系統(tǒng)，其包括步驟:S0，檢測(cè)是否有信號(hào)通過，如有信號(hào)通過則進(jìn)入步驟SI ;S1，開啟電池為接收端提供工作電源；S2，接收端接收信能同傳信號(hào)，對(duì)信能同傳信號(hào)進(jìn)行處理并采集信能同傳信號(hào)中的能量；S3，將采集的能量存儲(chǔ)到臨時(shí)儲(chǔ)能單元中；S4，電池停止供電，利用存儲(chǔ)在臨時(shí)儲(chǔ)能單元中的能量為電池充電。其中，步驟SO可采用信號(hào)檢測(cè)單元檢測(cè)是否有信號(hào)通過接收機(jī)，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度大于設(shè)定閥值時(shí)，判定為有信號(hào)通過并進(jìn)入步驟SI。信號(hào)檢測(cè)單元可以采用無源濾波器。
[0030]優(yōu)選的，所述步驟S2具體包括子步驟:S21，接收端接收信號(hào)；S22，識(shí)別信號(hào)幀頭，判斷信號(hào)是否為信能同傳信號(hào)，如果是則進(jìn)入步驟S23，否則返回步驟SO ;S23，對(duì)信能同傳信號(hào)進(jìn)行處理并采集信能同傳信號(hào)中的能量。
[0031]優(yōu)選的，所述子步驟S23具體包括子步驟:S231，對(duì)信能同傳信號(hào)進(jìn)行分流，形成能量信號(hào)和信息信號(hào)；S2