一種帶有保護間隔信號的無線信能同傳方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信技術和無線輸電技術的交叉領域，特別涉及一種信能同傳方法及系統。
【背景技術】
[0002]無線信能同傳(SimultaneousWireless Informat1n and Energy Transfer)，即通過無線方式實現信息和能量的同時傳輸，是集成無線通信技術和無線能量傳輸技術的新興通信技術。隨著科技的發展，整合能源技術和通信技術成為趨勢，既能實現高速可靠的通信，又能有效緩解能源和頻譜稀缺的壓力，在工業、醫療、基礎設施發展等方面有著重要的應用價值。無線信能同傳突破傳統的無線通信手段，將能量屬性同時考慮，整合無線通信技術和無線能量傳輸技術，實現信息和能量的并行同時傳輸，具有廣泛的應用價值和創新意義:基于信息與能量同時傳輸的特點，用于各類依靠有限容量電池提供電能的無線終端或器件，通過從信號中采集能量為其饋電，極大延長待機時間，減小設備體積和成本，并能夠大幅減少電池的生產量，大大降低電池生產制造與回收過程中造成的環境污染。基于非接觸式的遠距離傳輸的特點，可取代電池或者線纜供電，極大的提升供電的便利性。基于穩定性和可持續性的特點，可替代傳統能量采集器(Energy Harvester)以采集環境能量(如風能、太陽能、動能等)為主的方式。同時，無線信能同傳在改善人民生活方面的應用也是廣泛的，會產生極大的社會效益:在醫療領域，植入醫療裝置如心臟起搏器、心血管機器人等均存在嚴重的電池能量短缺問題，無線信能同傳技術的裝配可避免對患者造成嚴重的二次痛苦。
[0003]本發明人在申請文件“一種多載波寬帶信息能量同傳發送系統及接收系統”(申請號:201510133784.X)、“ 一種信息能量同傳發送方法及接收方法”(申請號:201510133428.8)、“一種多載波寬帶信能同傳優化方法”(申請號:201510133789.2)中提出了一種信能同傳的方法，在系統發送的基帶信號中包含信息基帶信號和能量基帶信號，經相應處理后同時傳送，通過能量信號為接收端提供足夠的電能量；該方法可以廣泛應用于數字通信和模擬通信中。
[0004]在信能同傳系統中，為了最大限度地消除符號間干擾，在每個信號符號之間要插入保護間隔，以防止符號間干擾。上述的信能同傳系統存在以下兩方面缺陷:
一方面，由于保護間隔時間內不能用于傳送有用信號，該區間的時間資源不能被充分利用，造成資源浪費，同時降低了系統性能；
另一方面，由于信能同傳系統的接收端僅可以從能量信號中獲取能量，當一些情況下接收端需要額外能量源時，系統無法靈活配置或提供。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種既可防止符間干擾，又可動態為接收端提供額外能量源的信能同傳方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的另一個目的是提供一種既可防止符間干擾，又可動態為接收端提供額外能量源的信能同傳系統。
[0007]本發明所采用的技術方案是:
一種帶有保護間隔信號的無線信能同傳方法，其應用于信能同傳系統中，所述信能同傳系統包括發射端和接收端，所述發射端發射的基帶信號包含信息信號和能量信號，所述基帶信號還包括可控保護間隔信號，所述信能同傳方法包括步驟:SI，發射端根據接收端的當前能量需求和信道傳輸環境條件產生可控保護間隔信號；S2，發射端對信息信號、能量信號和可控保護間隔信號進行處理并發射到接收端；S3，接收端接收發射端發射的信號，并對發射端發射的信號進行處理；S4，接收端采集發射端發射的信號中能量信號的能量和/或可控保護間隔信號的能量。
[0008]優選的，步驟SI所述接收端的當前能量需求具體為儲能工作模式能量需求或正常工作模式能量需求，所述可控保護間隔信號涉及對保護間隔信號以下參數的控制:保護間隔信號的時間長度和/或保護間隔信號的載波分配和/或保護間隔信號的功率分配。所述步驟SI具體包括子步驟:S11，當接收端處于儲能工作模式時，發射端產生能量較大的可控保護間隔信號；S12，當接收端處于正常工作模式時，發射端產生能量較小的可控保護間隔信號或者產生具有標識意義的可控保護間隔信號。
[0009]優選的，所述信能同傳方法還包括步驟:S5，接收端利用采集后的能量信號的能量和/或可控保護間隔信號的能量為接收端提供當前工作模式所需的電能。
[0010]優選的，所述步驟S2具體為:發送端對信息信號、能量信號和可控保護間隔信號進行編碼、串并行轉換、分流、調制、并串行轉換和數模轉換處理并發射串行信能同傳模擬信號到接收端。
[0011]優選的，所述步驟S3具體包括子步驟:S31，接收端接收串行信能同傳模擬信號，并將所述串行信能同傳模擬信號轉換成并行信能同傳模擬信號；S32，判斷串行信能同傳信號中保護間隔區間的信號是否為帶有能量的可控保護間隔信號，若是，則采集保護間隔區間的保護間隔信號進行整流后存儲到儲能單元；S33，將并行信能同傳模擬信號中的信息模擬信號和能量模擬信號進行分流；S34，將信息模擬信號進行模數轉換得到信息數字信號，對所述信息數字信號在數字域進行信息解調、并串行轉換和解碼處理；S35，將能量模擬信號在模擬域進行處理后存儲到儲能單元。
[0012]—種帶有保護間隔信號的無線信能同傳系統，其用于實施一種帶有保護間隔信號的無線信能同傳方法，其包括:發射端，用于根據接收端的工作模式產生帶有相應能量的保護間隔信號，并將信息信號、能量信號和可控保護間隔信號進行處理并發射到接收端；接收端，用于接收發射端發射的信號，并對發射端發射的信號進行處理，采集發射端發射的信號中能量信號的能量和/或可控保護間隔信號的能量。
[0013]優選的，所述發射端包括基帶信號產生單元，所述基帶信號產生單元用于根據當前能量需求和信道傳輸環境條件產生可控保護間隔信號。
[0014]優選的，所述的發射端還包括:編碼單元，其用于分別對信息基帶信號、能量基帶信號和可控保護間隔信號進行編碼生成相應的基帶編碼；發射端串并行轉換單元，其用于將基帶編碼信號進行串并行轉換生成并行的數據流；發射端映射單元，其用于對并行的數據流進行歸類，根據預分配參數集，對并行的數據流中的信息基帶信號、能量基帶信號和可控保護間隔信號進行相應的調制預分配；調制單元，其用于根據調制預分配結果將并行的數據流中的信息基帶信號、能量基帶信號和可控保護間隔信號調制到預分配的子載波上；發射端并串行轉換單元，其用于將并行的數據流轉換為串行的數據流；數模轉換單元，其用于將串行的數據流轉換成信能同傳模擬信號送入發射天線；發射天線，用于發射串行信能同傳模擬信號；所述接收端還包括:接收天線，其用于接收串行信能同傳模擬信號；分離保護間隔單元，其用于從串行信能同傳模擬信號中分離可控保護間隔模擬信號；接收端串并行轉換單元，其用于將串行信能同傳模擬信號轉換成并行信能同傳模擬信號；接收端映射單元，其用于從并行信能同傳模擬信號中的信息模擬信號和能量模擬信號進行分流；信息信號處理單元，其用于將信息模擬信號進行模數轉換得到信息數字信號，對所述信息數字信號在數字域進行信息解調、并串行轉換和解碼處理；能量信號處理單元，其用于將能量模擬信號在模擬域進行預處理后存儲到儲能單元；儲能單元，用于存儲能量。
[0015]優選的，所述信息信號