CN105119865A - 数字信能同传接收方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数字信能同传接收方法及系统，该接收方法包括：接收串行信能同传模拟信号，并将所述串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；将并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。本发明将数字信能同传信号中的信息信号和能量信号进行分流，信息信号的解调解码在数字域处理而能量信号在模拟域进行处理，使接收端能够充分的收集同传信号中的能量信号。

Description

数字信能同传接收方法及系统
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，特别涉及数字信能同传接收方法及系统。
背景技术
无线信能同传（SimultaneousWirelessInformationandEnergyTransfer），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(EnergyHarvester)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。
本发明人在申请文件“一种多载波宽带信息能量同传发送系统及接收系统”（申请号：201510133784.X）、“一种信息能量同传发送方法及接收方法”（申请号：201510133428.8）、“一种多载波宽带信能同传优化方法”（申请号：201510133789.2）中提出了一种信能同传的方法，在系统发送的基带信号中包含信息基带信号和能量基带信号，经相应处理后同时传送，通过能量信号为接收端提供足够的电能量；该方法可以广泛应用于数字通信和模拟通信中。在现有数字通信系统中，进行无线传输的信号是模拟信号，数字接收系统需要将接收到的模拟信号在模数转换单元转化为数字信号，这样可以提高通信可靠性，但是原模拟信号的能量并没有继承，而是以热能的形式耗散掉。因此，若用现有数字接收系统接收信能同传信号，能量信号中包含的能量则会绝大部分被耗散掉，那么接收机无法从接收到的信号中获得足够的能量，造成掉电而中断通信。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于多载波宽带信息能量同传的数字接收系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
数字信能同传接收方法，所述方法包括：
接收串行信能同传模拟信号，并将所述串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；
将并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；
将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；
将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。
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，该接收方法还包括：
判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否为能量信号，若是，则提取保护间隔区间的信号进行整流后存储到储能单元。
进一步，所述从并行信能同传模拟信号中分别提取信息信号和能量信号，其具体为：
所述并行信能同传模拟信号的帧头设置有信号判别标识；
根据信号判别标识区分并行信能同传模拟信号中的信息信号和能量信号，从而对信息信号和能量信号进行分流。
进一步，所述判断串行信能同传模拟信号的保护间隔是否为能量信号，其具体为：
所述保护间隔的信号包含：起始段、主体信号和停止段；
所述起始段包含有能量信号判别标识。
进一步，所述将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元，其具体为：
对能量模拟信号在模拟域进行能量解调、并串行转换、解码处理和整流后存储到储能单元。
本发明还公开了数字信能同传接收系统，所述系统包括：
天线单元，其用于接收串行信能同传模拟信号；
串并行转换单元，其用于将串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；
映射单元，其用于从并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；
信息信号处理单元：其用于将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；
能量信号处理单元：其用于将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下的改进。
进一步，该接收系统还包括：
判断单元：其用于判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否为能量信号，若是，则提取保护间隔区间的信号进行整流后存储到储能单元。
进一步，所述信息信号处理单元包括依次连接的模数转换器、信息解调器、并串行转换器和解码单元。
进一步，所述能量信号处理单元包括依次连接的能量解调器、并串行转换器、解码单元和整流器。
本发明的有益效果是：本发明将数字信能同传信号中的信息信号和能量信号进行分流，信息信号的解调解码在数字域处理而能量信号在模拟域进行处理，使接收端能够充分的收集信能同传信号中的能量信号。
附图说明
图1为数字信能同传接收方法流程示意图；
图2为数字信能同传接收系统结构示意图；
图3为数字信能同传接收系统一具体实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为数字信能同传接收方法流程示意图，如图1所示，本发明一种数字信能同传接收方法，所述方法包括：
接收串行信能同传模拟信号，并将所述串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；
将并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；
将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；
将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。
作为优选的实施方式，该接收方法还包括：
判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否为能量信号，若是，则提取保护间隔区间的信号进行整流后存储到储能单元。
作为优选的实施方式，所述从并行信能同传模拟信号中分别提取信息信号和能量信号，其具体为：
所述并行信能同传模拟信号的帧头设置有信号判别标识；
根据信号判别标识区分并行信能同传模拟信号中的信息信号和能量信号，从而对信息信号和能量信号进行分流。
作为优选的实施方式，所述判断串行信能同传模拟信号的保护间隔是否为能量信号，其具体为：
所述保护间隔的信号包含：起始段、主体信号和停止段；
所述起始段包含有能量信号判别标识。
作为优选的实施方式，所述将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元，其具体为：
对能量模拟信号在模拟域进行能量解调、并串行转换、解码处理和整流后存储到储能单元。
图2为数字信能同传接收系统结构示意图，如图2所示，本发明还公开了一种数字信能同传接收系统，所述系统包括：
天线单元，其用于接收串行信能同传模拟信号；
串并行转换单元，其用于将串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；
映射单元，其用于从并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；
信息信号处理单元：其用于将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；
能量信号处理单元：其用于将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。
作为优选的实施方式，该接收系统还包括：
判断单元：其用于判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否为能量信号，若是，则提取保护间隔区间的信号进行整流后存储到储能单元。
作为优选的实施方式，所述信息信号处理单元包括依次连接的模数转换器、信息解调器、并串行转换器和解码单元。
作为优选的实施方式，所述能量信号处理单元包括依次连接的能量解调器、并串行转换器、解码单元和整流器。
图3为数字信能同传接收系统一具体实施例结构示意图，如图3所示，在本具体实施例中，串行信能同传模拟信号包括基于发送信息和发送能量生成的有效区间的信号和基于该有效区间的信号生成的保护间隔区间的信号；如图3所示，在本具体实施例中，数字信能同传接收系统的天线单元接收串行信能同传模拟信号，同步单元用于使接收到的串行信号与发送端保持相位同步，经同步单元处理后的串行信能同传模拟信号经分离保护间隔单元进行保护间隔分离，判断单元用于判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否包含能量信号，在保护间隔区间的信号包含能量信号的情况下，提取保护间隔区间的信号送入整流器整流后存储到储能单元。
串行信能同传模拟信号中的有效区间的信号经分离保护间隔单元进行分离后，由串并行转换单元进行串并行转换得到并行信能同传模拟信号；由映射单元从并行信能同传模拟信号中对信息模拟信号和能量模拟信号进行分流。
信息模拟信号由信号处理单元中的模数转换器进行模数转换后，在数字域进行相应的信号处理；
能量模拟信号由能量处理单元在模拟域进行处理后存储到储能单元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.数字信能同传接收方法，所述方法包括：
接收串行信能同传模拟信号，并将所述串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；
将并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；
将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；
将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。
2.根据权利要求1所述数字信能同传接收方法，其特征在于：
该接收方法还包括：
判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否为能量信号，若是，则提取保护间隔区间的信号进行整流后存储到储能单元。
3.根据权利要求1所述数字信能同传接收方法，其特征在于：所述从并行信能同传模拟信号中分别提取信息信号和能量信号，其具体为：
所述并行信能同传模拟信号的帧头设置有信号判别标识；
根据信号判别标识区分并行信能同传模拟信号中的信息信号和能量信号，从而对信息信号和能量信号进行分流。
4.根据权利要求2所述数字信能同传接收方法，其特征在于：所述判断串行信能同传模拟信号的保护间隔是否为能量信号，其具体为：
所述保护间隔的信号包含：起始段、主体信号和停止段；
所述起始段包含有能量信号判别标识。
5.根据权利要求1或2所述数字信能同传接收方法，其特征在于：所述将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元，其具体为：
对能量模拟信号在模拟域进行能量解调、并串行转换、解码处理和整流后存储到储能单元。
6.数字信能同传接收系统，所述系统包括：
天线单元，其用于接收串行信能同传模拟信号；
串并行转换单元，其用于将串行信能同传模拟信号转换成并行信能同传模拟信号；
映射单元，其用于从并行信能同传模拟信号中的信息模拟信号和能量模拟信号进行分流；
信息信号处理单元：其用于将信息模拟信号进行模数转换得到信息数字信号，对所述信息数字信号在数字域进行信息解调、并串行转换和解码处理；
能量信号处理单元：其用于将能量模拟信号在模拟域进行预处理后存储到储能单元。
7.根据权利要求6所述数字信能同传接收系统，其特征在于:
该接收系统还包括：
判断单元：其用于判断串行信能同传信号中保护间隔区间的信号是否为能量信号，若是，则提取保护间隔区间的信号进行整流后存储到储能单元。
8.根据权利要求6或7所述数字信能同传接收系统，其特征在于：
所述信息信号处理单元包括依次连接的模数转换器、信息解调器、并串行转换器和解码单元。
9.根据权利要求6或7所述数字信能同传接收系统，其特征在于：
所述能量信号处理单元包括依次连接的能量解调器、并串行转换器、解码单元和整流器。
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