[发明专利]一种信息能量同传发送方法及接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术和无线充电技术的交叉领域，特别涉及一种信息能量同传发送方法及接收方法。

背景技术

无线信能同传(Simultaneous Wireless Information and Energy Transfer)，即通过无线方式实现信息和能量的同时传输，是集成无线通信技术和无线能量传输技术的新兴通信技术。随着科技的发展，整合能源技术和通信技术成为趋势，既能实现高速可靠的通信，又能有效缓解能源和频谱稀缺的压力，在工业、医疗、基础设施发展等方面有着重要的应用价值。无线信能同传突破传统的无线通信手段，将能量属性同时考虑，整合无线通信技术和无线能量传输技术，实现信息和能量的并行同时传输，具有广泛的应用价值和创新意义：基于信息与能量同时传输的特点，用于各类依靠有限容量电池提供电能的无线终端或器件，通过从信号中采集能量为其馈电，极大延长待机时间，减小设备体积和成本，并能够大幅减少电池的生产量，大大降低电池生产制造与回收过程中造成的环境污染。基于非接触式的远距离传输的特点，可取代电池或者线缆供电，极大的提升供电的便利性。基于稳定性和可持续性的特点，可替代传统能量采集器(Energy Harvester)以采集环境能量(如风能、太阳能、动能等)为主的方式。同时，无线信能同传在改善人民生活方面的应用也是广泛的，会产生极大的社会效益：在医疗领域，植入医疗装置如心脏起搏器、心血管机器人等均存在严重的电池能量短缺问题，无线信能同传技术的装配可避免对患者造成严重的二次痛苦。在技术上，东南大学的郑祖翔、吴乐南等提出了AMPSK超窄带调制技术，并基于此调制技术设计了频域功率分配器，申请号：201410396157.0，专利名称“AMPSK无线携能通信系统的频域功率分配器”，该技术由于频带超窄，信息速率会大打折扣，而且在功率分配的过程中会造成功率损耗，另外信号在功率密度上可能会大大超出安全标准。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种信息能量同传发送方法及接收方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种信息能量同传发送方法，应用于发射端设备，所述方法包括：

发射端基于第一优化参数集，根据第一优化目标和第一约束条件集来确定第一基带信号的第一预分配参数集；

发射端基于第一优化结果和第二优化参数集，根据第二优化目标和第二约束条件集来确定第二基带信号的第二预分配参数集；

根据第一预分配参数集和第二预分配参数集，将基带信号中的第一基带信号和第二基带信号处理成相应的射频信号通过天线进行发送；

所述第一基带信号、第二基带信号为基带信号中的信息基带信号、能量基带信号二者之一，所述第一基带信号不同于第二基带信号。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述发射端为多载波发射机，所述第一基带信号为能量基带信号，所述第一优化目标涉及：使约束条件成立的情况下，能量信号载波个数最小和能量信号的功率最小，所述第一约束条件集涉及：

-接收机所采集功率大于等于接收机在一个单位时间内工作所需的最低功率；

-子载波上的能量信号功率之和小于等于能量信号的总功率；

-每个子载波频段上的平均功率谱密度小于等于一个既定的参数值。

上述进一步技术方案的有益效果是：以无线能量传输为基础进行无线信息传输，能够保证接收机所采集功率达到相应工作模式所需的最低功率，保障接收机正常工作，大大增强了系统的稳定性和可靠性。另外，由于接收机电路做信号处理消耗的功率可能会大于信息信号本身的能量。本专利方案中能量信号的功率可能会大于甚至远大于信息信号的功率，因此上述进一步技术方案可以大大提高能量的利用率，减少能量的浪费，更加绿色。

进一步，所述第一优化参数集包括以下参数中的一个或多个：

-接收机工作所需最低功率；

-每个子载波上的信道带宽；

-每个子载波上的平均功率谱密度；

-信道参数向量。

进一步，所述第一预分配参数包括以下参数中的一个或多个：

-能量信号子载波分配集；

-能量信号功率分配集；

-能量信号总功率。

进一步，所述发射端为多载波发射机，所述第二基带信号为信息基带信号；所述第二优化目标涉及：使第二约束条件集成立的情况下，信息传输速率最大化；所述第二约束条件集涉及：子载波上的信息信号功率之和小于等于信息信号的总功率。