[發(fā)明專利]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)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510432214.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN105162484B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貢毅;韓子棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B1/40
• 分類號(hào): H04B1/40;H04L5/00;H02J50/00;H02J50/80
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44205
• 代理人: 唐致明

技術(shù)領(lǐng)域

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)

無線信能同傳(Simultaneous Wireless Information 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。

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。

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。基于非接觸式的遠(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。基于穩(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。

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)枺?01510133784.X)、“一種信息能量同傳發(fā)送方法及接收方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01510133428.8)、“一種多載波寬帶信能同傳優(yōu)化方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01510133789.2)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。

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

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。

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)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

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。

優(yōu)選的，在所述步驟S1之前還包括步驟：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S1。

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。

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。

優(yōu)選的，所述臨時(shí)儲(chǔ)能單元為電容或小容量電池。

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。

一種應(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。