CN114339708B - 基于时隙切换的无线携能通信方法、系统和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于时隙切换的无线携能通信方法、系统、通信设备和计算机可读存储介质。所述方法包括：当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；检测到无线携能接收机响应控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机；通过蓝牙从机响应蓝牙连接指令，建立与无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；基于蓝牙连接，将信息解调模式反馈至无线携能发射机，建立无线携能发射机和无线携能接收机之间的通信。采用本方法能够使无线携能接收机在任意时刻实现信息的解调和准确传输。

Description

基于时隙切换的无线携能通信方法、系统和通信设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于时隙切换的无线携能通信方法、系统、通信设备和计算机可读存储介质。

背景技术

射频(radio frequency，RF)信号是指频率范围从300kHz至300GHz之间可以辐射到自由空间的电磁信号，它是一种高频交流变化的电磁波，可以远距离传播信息，同时自身还携带着能量。

在通信领域，射频信号一般只被用于信息的传递，其本身携带的能量往往被大家所忽视。有别于传统无线通信仅传播信息，无线携能通信可以同时进行信号和能量的传输，即在与无线设备进行信息交互的同时，还可以向无线设备提供能量，能量信号通过整流设备等获能手段后能存储于无线设备自身的电池中，为无线设备提供长时间的能量补充。

现有的无线携能发射机通过自由空间发射同时携带信息和能量的射频信号；无线携能接收机要有同时进行信息解调和能量收集的功能，但接收机在同一时刻进行信息的解调和能量的收集是非常困难的。采取称为功率分配(power splitting, PS)的方法，将接收机在当前时刻采集到的射频信号分成两部分，一部分信号进行信息解调，另一部分信号则被当成纯粹的能量信号储存起来。还有一种方案是采取称为时隙切换(time switching,TS)的方法，接收机在一个时间段内将采集到的射频信号全部进行信息解调的操作，而在另一个时间段内将采集到的射频信号全部转换成能量储存起来，接收机在正常运行的期间内周期地进行信息解调和能量收集的操作。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够使无线携能接收机在任意时刻实现信息的解调和最大化能量收集的基于时隙切换的无线携能通信方法、系统、通信设备和计算机可读存储介质。

第一方面，本申请提供了一种基于时隙切换的无线携能通信方法。所述方法包括：

当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；

检测到所述无线携能接收机响应所述控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开所述无线携能接收机中的蓝牙从机；

通过所述蓝牙从机响应所述蓝牙连接指令，建立与所述无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；

基于所述蓝牙连接，将所述信息解调模式反馈至所述无线携能发射机，控制所述无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，建立所述无线携能发射机和所述无线携能接收机之间的通信。

在其中一个实施例中，所述当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，包括：

当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，将所述无线携能发射机在通信模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第一偏置比，在传能模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第二偏置比；所述无线携能发射机在第一偏置比下的发射功率，小于在所述第二偏置比下的发射功率通过发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令，以及控制所述蓝牙主机按照预设发射周期向无线携能接收机的蓝牙从机发送蓝牙连接指令。

在其中一个实施例中，所述偏置比是根据偏置ASK调制产生码元的最小电平幅值和最大电平幅值的比值确定的；所述偏置比与所述无线携能发射机的发射功率满足正相关关系。

在其中一个实施例中，所述无线携能接收机的运行模式包括信息解调模式和能量收集模式；所述无线携能接收机的运行周期包括用于运行所述信息解调模式的第一时隙和运行所述能量收集模式第二时隙；所述预设发射周期小于或等于所述第一时隙的时间长度的一半。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当检测到所述无线携能发射机由所述通信模式切换至传能模式时，向所述无线携能接收机发送退出指令；

通过所述无线携能接收机响应所述退出指令，关闭所述蓝牙从机；以及控制所述无线携能接收机按照运行周期运行所述信息解调模式和所述能量收集模式。

第二方面，本申请还提供了一种基于时隙切换的无线携能通信系统。所述基于时隙切换的无线携能通信系统包括无线携能发射机和无线携能接收机；所述无线携能发射机包括第一数字控制模块、发射天线和蓝牙主机；所述无线携能接收机包括第二数字控制模块、接收天线和蓝牙从机；其中：

所述第一数字控制模块，用于检测所述无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，通过所述发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令；以及控制所述蓝牙主机向所述蓝牙从机发送蓝牙连接指令；

所述第二数字控制模块，用于所述响应通过所述接收天线接收的所述控制指令，确定所述无线携能接收机的运行模式为信息解调模式时，并打开所述蓝牙从机；以及控制所述蓝牙从机响应所述蓝牙连接指令，与所述蓝牙主机建立的蓝牙连接，将所述信息解调模式反馈至所述无线携能发射机。

第三方面，本申请还提供了一种通信设备。所述通信设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；

检测到所述无线携能接收机响应所述控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开所述无线携能接收机中的蓝牙从机；

通过所述蓝牙从机响应所述蓝牙连接指令，建立与所述无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；

基于所述蓝牙连接，将所述信息解调模式反馈至所述无线携能发射机，控制所述无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，建立所述无线携能发射机和所述无线携能接收机之间的通信。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；

检测到所述无线携能接收机响应所述控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开所述无线携能接收机中的蓝牙从机；

通过所述蓝牙从机响应所述蓝牙连接指令，建立与所述无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；

基于所述蓝牙连接，将所述信息解调模式反馈至所述无线携能发射机，控制所述无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，建立所述无线携能发射机和所述无线携能接收机之间的通信。

上述基于时隙切换的无线携能通信方法、系统、通信设备和计算机可读存储介质，在无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，在无线携能接收机响应控制指令，保持运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机，确保建立蓝牙从机与无线携能发射机的蓝牙主机建立连接，无线携能接收机主动向无线携能发射机反馈自身的运行状态；可以使无线携能发射机处于通信模式，同时使无线携能接收机稳定运行于信息解调模式，不进行能量收集的操作，保证无线携能通信系统在任意长的时间内实现码元信息的准确稳定传输。

附图说明

图1为一个实施例中基于时隙切换的无线携能通信方法的应用环境图；

图2为一个实施例中基于时隙切换的无线携能通信方法的流程示意图；

图3为一个实施例中无线携能发射机在不同模式下，无线携能接收机采样到的瞬时电压幅值的示意图；

图4为一个实施例中无线携能接收机的运行周期示意图；

图5为另一个实施例中基于时隙切换的无线携能通信方法的流程示意图；

图6为一个实施例中基于时隙切换策略的无线携能通信方法对应的时序图；

图7为一个实施例中基于时隙切换的无线携能通信系统的结构框图；

图8为一个实施例中通信设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的基于时隙切换的无线携能通信方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102、无线携能发射机104和无线携能接收机106以无线通信的方式进行通信，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备等；终端102检测到无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；检测到无线携能接收机响应控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机；通过蓝牙从机响应蓝牙连接指令，建立与无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；基于蓝牙连接，将信息解调模式反馈至无线携能发射机，无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，建立无线携能发射机和无线携能接收机之间的通信。数据存储系统可以集成在终端102上，也可以放在云上或其他网络服务器上。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于时隙切换的无线携能通信方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：

步骤202，当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令。

其中，无线携能发射机采取M阶偏置幅移键控（Biased Amplitude Shift Keying，偏置ASK）调制方式产生同时携带能量和信息的射频信号。偏置ASK调制的一个重要参数是偏置比，即调制产生码元的最小电平幅值和最大电平幅值的比值，记为

，

。对于M阶偏置ASK调制，归一化最大电平幅值，此时一个基带码元信号的幅值可以表示为：

偏置比越大，码元之间的幅值相差越小，码元能够携带的能量越多，越有利于能量的传输，但与此同时会提高接收机解调时的误码率，故不利于信息传输；反之，偏置比越小，码元之间的幅值相差越大，则越有利于信息的传输，但会降低能量传输的效率。也就是说，通信模式下，码元之间的幅值相差大；传能模式下，码元之间的幅值相差小。

无线携能发射机的运行模式包括通信模式和传能模式，通信模式下和传能模式下的偏置比不同，通信模式下的偏置比小于传能模式下的偏置比。在通信模式下，M阶偏置ASK调制的偏置比参数记为

；在传能模式下，M阶偏置ASK调制的偏置比参数记为

。要求

，小的

有利于减小误码率，利于信息的传播；而大的

则更利于能量的传输。同时，当发射机处于通信模式时，小的

会使发射机有着较低的发射功率，仅需确保信息的无误码传输即可，达到减小发射机能量消耗的目的，提高能效比。

如图3所示，为一个实施例中无线携能发射机在不同模式下，无线携能接收机采样到的瞬时电压幅值的示意图；当无线携能发射机分别处于传能模式和通信模式时，无线携能接收机采样到的瞬时电压幅值。当无线携能发射机处于传能模式时接收机采样到的电压平均值约为4伏特，发射码元信号趋近于一条平稳的直线，有利于能量的收集，但此时难以解调出信息；当无线携能发射机处于通信模式时接收机采样到的电压平均值约为2伏特，小于传能模式下的能量收集效率，但发射码元信号能够呈现出完整的正弦波形，利于信息的无误码解调。

无线携能接收机的工作模式包括信息解调模式和能量收集模式，无线携能接收机周期性地运行信息解调模式和能量收集模式，无线携能接收机的运行周期T，如图4所示，分为两个时隙，第一时隙和第二时隙，其中

是第一时隙占用一个周期

的时间长度的比例系数，

。因此在一个周期内第一时隙运行的时间长度为

，在一个周期内第二时隙运行的时间长度为

；换言之，无线携能接收机的运行周期包括用于运行信息解调模式的第一时隙和运行能量收集模式第二时隙。正常工作模式下，无线携能接收机在每个周期的第一时隙内运行于信息解调状态，能够解调在该时隙内接收到的信息；在每个周期的第二时隙内运行于能量收集状态，能够收集在该时隙内接收到的能量。

预设发射周期

是指预先设定的；控制指令是用于控制无线携能接收机保持为信息解调模式或保持为能量收集模式，本实施例中，控制指令是用于控制无线携能接收机保持为信息解调模式。蓝牙连接指令用于建立无线携能发射机中蓝牙主机和无线携能接收机中蓝牙从机之间的连接。进一步地，预设发射周期

小于或等于第一时隙的时间长度的一半，用于确保任意时刻无线携能发射机开始按照周期

发送控制指令，无线携能接收机一定确保能在

的时间长度内接收到该控制指令。可以理解的是，无线携能接收机处于信息解调模式时，才能接收到无线携能发射机发射的控制指令。

具体地，当无线携能发射机和无线携能接收机之间需要进行信息的传输时，无线携能发射机需要切换至通信模式，当检测到无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，此时的M阶偏置ASK调制的偏置比系数为

，并控制无线携能发射机通过发射天线周期性地发送一个控制指令和蓝牙连接指令给无线携能接收机，记该发射周期为

，并检测无线携能发射机的蓝牙主机和无线携能接收机的蓝牙从机之间是否已经处于连接状态。

步骤204，检测到无线携能接收机响应控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机。

具体地，当检测到无线携能接收机成功接收到控制指令后，控制无线携能接收的运行模式保持为信息解调模式，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机。

步骤206，通过蓝牙从机响应蓝牙连接指令，建立与无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接。

具体地，当检测到无线携能接收机成功接收到控制指令后，控制无线携能接收的运行模式保持为信息解调模式，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机，控制蓝牙从机响应蓝牙连接指令，与无线携能发射机的蓝牙主机建立连接。

步骤208，基于蓝牙连接，将信息解调模式反馈至无线携能发射机，建立无线携能发射机和无线携能接收机之间的通信。

具体地，当无线携能接收机中蓝牙从机接收到蓝牙连接指令后，响应蓝牙连接指令，与无线携能发射机的蓝牙主机建立蓝牙连接；通过蓝牙连接向无线携能发射机反馈无线携能接收机的运行模式，控制无线携能发射机停止周期性地向无线携能接收机发射控制指令和蓝牙连接指令。可以理解的是，当蓝牙主机和蓝牙从机建立蓝牙连接，无线携能发射机停止发射控制指令和蓝牙连接指令，则表明无线携能发射机和无线携能接收机之间可以正常通信，无线携能发射机处于通信模式，无线携能接收机处于信息解调模式，无线携能接收机可以在任意时刻都顺利接收到来自无线携能发射机的通信信息。

上述基于时隙切换的无线携能通信方法中，在无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，在无线携能接收机响应控制指令，保持运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机，确保建立蓝牙从机与无线携能发射机的蓝牙主机建立连接，无线携能接收机主动向无线携能发射机反馈自身的运行状态；可以在任意时刻可以使无线携能发射机处于通信模式，同时使无线携能接收机稳定运行于信息解调模式实现信息的解调，不进行能量收集的操作，保证无线携能通信系统在任意长的时间内实现码元信息的准确稳定传输。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种基于时隙切换的无线携能通信方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：

步骤502，当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令。

其中，无线携能发射机可以但不仅限于默认运行于传能模式。

具体地，在

时刻需要进行信息的传输，无线携能发射机切换至通信模式，当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，此时的M阶偏置ASK调制的偏置比系数为

，并通过发射天线周期性地发送一个控制信号给无线携能接收机，记该发射周期为

；同时控制无线携能发射机中的蓝牙主机按照周期

发送一个连接指令尝试连接无线携能接收机的蓝牙从机，并检测蓝牙是否已经处于连接状态。

可选地，在一个实施例中，当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，将无线携能发射机在通信模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第一偏置比，在传能模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第二偏置比；无线携能发射机在第一偏置比下的发射功率，小于在第二偏置比下的发射功率；通过发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令，以及控制蓝牙主机按照预设发射周期向无线携能接收机的蓝牙从机发送蓝牙连接指令。

其中，检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式，可以理解为无线携能发射机需要切换至通信模式。第一偏置比为M阶偏置ASK调制的偏置比参数

；第二偏置比为M阶偏置ASK调制的偏置比参数

。进一步地，

，

有利于减小误码率，利于信息的传播；

则更利于能量的传输；同时，当无线携能发射机处于通信模式时，

会使无线携能发射机有着较低的发射功率，能确保信息的无误码传输，达到减小发射机能量消耗的目的，提高能效比；而当无线携能发射机处于传能模式时，

会使发射机有着较大的发射功率，能够大幅度提高无线携能接收机采集到的能量，提高无线携能通信系统的能量效率。

步骤504，检测到无线携能接收机响应控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机。

步骤506，通过蓝牙从机响应蓝牙连接指令，建立与无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接。

步骤508，基于蓝牙连接，将信息解调模式反馈至无线携能发射机，控制无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，建立无线携能发射机和无线携能接收机之间的通信。

具体地，在

时刻，当检测到无线携能接收机成功接收到无线发射机发送的控制指令后，控制无线携能接收机的运行模式一直保持为信息解调模式，并将蓝牙从机打开。在

时刻，当检测到蓝牙从机接收到蓝牙主机发出的连接指令后，蓝牙从机与蓝牙主机建立连接，并向无线携能发射机反馈蓝牙连接成功，便控制无线携能发射机停止周期性发送控制指令和蓝牙连接指令，此时无线携能发射机处于通信模式，无线携能接收机处于信息解调模式，无线携能接收机可以在任意时刻都顺利接收到来自发射机的信息。

步骤510，当检测到无线携能发射机由通信模式切换至传能模式时，向无线携能接收机发送退出指令。

步骤512，通过无线携能接收机响应退出指令，关闭蓝牙从机，以及控制无线携能接收机按照运行周期运行信息解调模式和能量收集模式。

具体地，在t3时刻，无线携能发射机想停止信息传输时，即检测到无线携能发射机由通信模式切换至传能模式时，控制无线携能发射机通过发射天线发送一个退出指令给无线携能接收机，同时恢复无线携能发射机的运行模式为传能模式，此时无线携能发射机便可高效传输能量。

可以理解的是，无线携能接收机接收到退出指令后，便恢复原先的运行策略（运行周期的第一时隙内运行信息解调模式，运行周期的第二时隙内运行能量收集模式），即继续按照周期

和比例系数

运行信息解调模式和能量收集模式，在收集能量的同时等待下一次的通信；同时关闭蓝牙从机，减小接收机运行时的能量消耗。上述基于时隙切换策略的无线携能通信方法对应的时序图如图6所示。

可选地，在一个实施例中，无线携能发射机采取二阶偏置ASK调制方式，蓝牙主机一直处于通电打开的状态。当无线携能发射机运行于传能模式时，二阶偏置ASK调制的偏置比系数

取值为1，此时无线携能发射机的发射功率达到最大，最大程度地提高无线携能接收机采集到的能量，提高无线携能通信系统的能量效率。当发射机运行于通信模式时，二阶偏置ASK调制的偏置比系数

取值为0.5，此时无线携能发射机的发射功率在保证码元信号能无误码传输的前提下，明显小于处于传能模式时的发射功率，减小发射机能量的消耗，提高能效比。无线携能接收机上的蓝牙从机首先处于断电关闭的状态，减小无线携能接收机运行时的能量消耗。无线携能接收机在数字控制模块的控制下周期性地运行于信息解调模式和能量收集模式，该周期

取值为5秒，同时第一时隙占用一个周期

的时间长度的比例系数

取值为0.1，即在一个5秒的周期时间内，前0.5秒的时间接收机运行于信息解调模式，后4.5秒的时间接收机运行于能量收集模式。

当无线携能发射机想进行信息的传递时，切换无线携能发射机的运行模式为通信模式，无线携能发射机通过发射天线的预设发射周期为0.15秒，即

，无线携能发射机周期性发送一个控制信号给无线携能接收机，并检测无线携能接收机的蓝牙从机与无线携能发射机的蓝牙主机是否已经处于连接状态。当无线携能接收机接收到无线携能发射机发送的控制指令后，控制无线携能接收机的运行模式一直保持为信息解调模式，并将蓝牙从机打开。当蓝牙从机接收到蓝牙主机发出的连接指令后，蓝牙从机与蓝牙主机建立连接，当监测到蓝牙成功连接后，无线携能发射机便停止周期发送控制指令和蓝牙连接指令，同时反馈表示现在无线携能接收机和无线携能发射机已经可以用于正常通信。

在正常通信一段时间后，当无线携能发射机想停止信息传输时，通过发射天线发送一个退出指令给无线携能接收机，同时恢复无线携能发射机的运行模式为传能模式，此时发射机便可高效传输能量。无线携能接收机接收到退出指令后，便恢复按照周期

和比例系数

运行信息解调模式和能量收集模式，在收集能量的同时等待下一次的通信，并且关闭蓝牙从机，减小接收机运行时的能量消耗。

可选地，在一个实施例中，上述方法应用在无线携能发射机端，检测到由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；检测无线携能接收机是否响应控制指令，以及检测无线携能发射机的蓝牙主机与无线携能接收机的蓝牙从机是否建立蓝牙连接；当检测到无线携能接收机响应控制指令，以及蓝牙主机与蓝牙从机建立蓝牙连接时，基于蓝牙连接接收无线携能接收机反馈的运行模式，当无线携能接收机的运行模式为信息解调模式时，无线携能发射机停止周期性地向无线携能接收机发送控制指令和蓝牙连接指令。无线携能发射机与无线携能接收机之间进行通信，进行信息传输。当检测到运行模式由通信模式切换至传能模式时，向无线携能接收机发送退出指令。

可选地，在一个实施例中，上述方法应用在无线携能接收机端，接收无线携能发射机发送的控制指令和蓝牙连接指令时，确定运行模式为信息解调模式，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机；通过无线携能接收机端的蓝牙从机响应蓝牙连接指令，建立与无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；基于蓝牙连接向无线携能发射机反馈自身的运行模式为信息解调模式；与无线携能发射机之间进行通信，进行信息传输。其中，控制指令和蓝牙连接指令是无线携能发射机端检测到由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送的。

当接收到无线携能发射机发送的退出指令时，无线携能接收机关闭蓝牙从机；控制无线携能接收机按照运行周期运行信息解调模式和能量收集模式。

上述基于时隙切换的无线携能通信方法中，当无线携能发射机想进行信息的传输时，将无线携能发射机由传能模式切换至通信模式，同时无线携能接收机稳定运行于信息解调模式，不进行能量收集的操作，保证无线携能通信系统在任意长的时间内实现码元信息的准确稳定传输；无线携能发射机通过动态调整偏置比，在传能模式时发射功率大，能够大幅度提高无线携能接收机采集到的能量，提高无线携能通信系统的能量效率；在通信模式时发射功率小，能够减小发射机能量的消耗，提高能效比；当信息传输完毕后，将无线携能发射机和无线携能接收机的运行模式进行恢复，确保无线携能发射机继续大功率地传输能量，无线携能接收机在收集能量的同时等待下一次的通信，在任意时刻实现信息的解调和最大化能量收集。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的基于时隙切换的无线携能通信方法的基于时隙切换的无线携能通信系统。该系统所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个基于时隙切换的无线携能通信系统实施例中的具体限定可以参见上文中对于基于时隙切换的无线携能通信方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种基于时隙切换的无线携能通信系统，基于时隙切换的无线携能通信系统包括无线携能发射机和无线携能接收机；无线携能发射机包括第一数字控制模块、发射天线和蓝牙主机；无线携能接收机包括第二数字控制模块、接收天线和蓝牙从机；其中：

第一数字控制模块，用于检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，通过发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令；以及控制蓝牙主机向蓝牙从机发送蓝牙连接指令；

第二数字控制模块，用于响应通过接收天线接收的控制指令，确定无线携能接收机的运行模式为信息解调模式时，并打开蓝牙从机；以及控制蓝牙从机响应蓝牙连接指令，与蓝牙主机建立的蓝牙连接，将信息解调模式反馈至无线携能发射机。

其中，无线携能发射机采取二阶偏置ASK调制方式，蓝牙主机一直处于通电打开的状态。当无线携能发射机运行于传能模式时，二阶偏置ASK调制的偏置比系数

取值为1，此时发射机的发射功率达到最大，最大程度地提高无线携能接收机采集到的能量，提高无线携能通信系统的能量效率。当无线携能发射机运行于通信模式时，二阶偏置ASK调制的偏置比系数

取值为0.5，此时无线携能发射机的发射功率在保证码元信号能无误码传输的前提下，明显小于处于传能模式时的发射功率，减小发射机能量的消耗，提高能效比。无线携能接收机上的蓝牙从机首先处于断电关闭的状态，减小无线携能接收机运行时的能量消耗。无线携能接收机在数字控制模块的控制下周期性地运行于信息解调模式和能量收集模式，该周期

取值为5秒，同时第一时隙占用一个周期

的时间长度的比例系数

取值为0.1，即在一个5秒的周期时间内，前0.5秒的时间接收机运行于信息解调模式，后4.5秒的时间接收机运行于能量收集模式。

具体地，当系统想进行信息的传递时，切换无线携能发射机的运行模式为通信模式，此时无线携能发射机通过发射天线以0.15秒为周期，即

，周期性发送一个控制信号（可以理解为控制指令）给无线携能接收机，并检测无线携能接收机的蓝牙从机与无线携能发射机的蓝牙主机是否已经处于连接状态。当无线携能接收机接收到无线携能发射机发送的控制指令后，无线携能接收机的数字控制模块将运行模式一直保持为信息解调模式，并将蓝牙从机打开。当蓝牙从机接收到蓝牙主机发出的连接指令后，蓝牙从机与蓝牙主机建立连接，此时无线携能发射机的数字控制模块监测到蓝牙成功连接后，发射机便停止周期发送控制指令和蓝牙连接指令，同时反馈表示现在无线携能通信系统已经可以用于正常通信。

可选地，在一个实施例中，第一数字控制模块还用于当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，将无线携能发射机在通信模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第一偏置比，在传能模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第二偏置比；无线携能发射机在第一偏置比下的发射功率，小于在第二偏置比下的发射功率；通过发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令，以及控制蓝牙主机按照预设发射周期向无线携能接收机的蓝牙从机发送蓝牙连接指令。

可选地，在一个实施例中，所述第一数字控制模块，还用于当检测到所述无线携能发射机由所述通信模式切换至传能模式时，通过所述发射天线向所述无线携能接收机发送退出指令；所述第二数字控制模块，还用于响应通过所述接收天线获取的所述退出指令，关闭所述蓝牙从机；以及控制所述无线携能接收机按照运行周期运行所述信息解调模式和所述能量收集模式。

具体地，在正常通信一段时间后，当无线携能发射机想停止信息传输时，通过无线携能发射机的发射天线发送一个退出指令给无线携能接收机，同时恢复无线携能发射机的运行模式为传能模式，此时无线携能发射机便可高效传输能量。无线携能接收机接收到退出指令后，便恢复按照周期

和比例系数

运行信息解调模式和能量收集模式，在收集能量的同时等待下一次的通信，并且关闭蓝牙从机，减小接收机运行时的能量消耗。

以下为基于时隙切换的无线携能通信系统的应用，在一个实施例中，无线携能发射机的第一数字控制模块检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，通过发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令；以及控制蓝牙主机向蓝牙从机发送蓝牙连接指令。

无线携能接收机中的第二数字控制模块通过接收天线接收控制指令，第二数字控制模块响应控制指令，控制无线携能接收机的运行模式为信息解调模式，打开无线携能接收机的蓝牙从机，并检测蓝牙从机是否与无线携能发射机的蓝牙主机建立连接，当成功建立蓝牙连接时，将信息解调模式反馈至无线携能发射机；无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，无线携能发射机和无线携能接收机此时能够进行通信。

当无线携能发射机的第一数字控制模块检测由通信模式切换至传能模式时，通过发射天线向无线携能接收机发送退出指令；第二数字控制模块通过接收天线获取退出指令，响应该退出指令，关闭无线携能接收机中的蓝牙从机；并控制无线携能接收机按照运行周期运行信息解调模式和能量收集模式。

上述基于时隙切换的无线携能通信系统，在无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，在无线携能接收机响应控制指令，保持运行模式为信息解调模式时，并打开无线携能接收机中的蓝牙从机，确保建立蓝牙从机与无线携能发射机的蓝牙主机建立连接，无线携能接收机主动向无线携能发射机反馈自身的运行状态；可以使无线携能发射机处于通信模式，同时使无线携能接收机稳定运行于信息解调模式，不进行能量收集的操作，保证无线携能通信系统在任意长的时间内实现码元信息的准确稳定传输。

上述基于时隙切换的无线携能通信系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于通信设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于通信设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种通信设备，该通信设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该通信设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入系统。其中，该通信设备的处理器用于提供计算和控制能力。该通信设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于时隙切换的无线携能通信方法。该通信设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该通信设备的输入系统可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是通信设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的通信设备的限定，具体的通信设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于时隙切换的无线携能通信方法，其特征在于，所述方法包括：

当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令；

检测到所述无线携能接收机响应所述控制指令，确定运行模式为信息解调模式时，并打开所述无线携能接收机中的蓝牙从机；

通过所述蓝牙从机响应所述蓝牙连接指令，建立与所述无线携能发射机的蓝牙主机之间的蓝牙连接；

基于所述蓝牙连接，将所述信息解调模式反馈至所述无线携能发射机，控制所述无线携能发射机停止周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，建立所述无线携能发射机和所述无线携能接收机之间的通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令和蓝牙连接指令，包括：

当检测无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，将所述无线携能发射机在通信模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第一偏置比，在传能模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第二偏置比；所述无线携能发射机在第一偏置比下的发射功率，小于在所述第二偏置比下的发射功率；

通过发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令，以及控制所述蓝牙主机按照预设发射周期向无线携能接收机的蓝牙从机发送蓝牙连接指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述偏置比是根据偏置ASK调制产生码元的最小电平幅值和最大电平幅值的比值确定的；所述偏置比与所述无线携能发射机的发射功率满足正相关关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线携能接收机的运行模式包括信息解调模式和能量收集模式；所述无线携能接收机的运行周期包括用于运行所述信息解调模式的第一时隙和运行所述能量收集模式第二时隙；所述预设发射周期小于或等于所述第一时隙的时间长度的一半。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到所述无线携能发射机由所述通信模式切换至传能模式时，向所述无线携能接收机发送退出指令；

通过所述无线携能接收机响应所述退出指令，关闭所述蓝牙从机；以及控制所述无线携能接收机按照运行周期运行所述信息解调模式和所述能量收集模式。

6.一种基于时隙切换的无线携能通信系统，其特征在于，所述基于时隙切换的无线携能通信系统包括无线携能发射机和无线携能接收机；所述无线携能发射机包括第一数字控制模块、发射天线和蓝牙主机；所述无线携能接收机包括第二数字控制模块、接收天线和蓝牙从机；其中：

所述第一数字控制模块，用于检测所述无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，通过所述发射天线按照预设发射周期向无线携能接收机周期性地发送控制指令；以及控制所述蓝牙主机向所述蓝牙从机发送蓝牙连接指令；

所述第二数字控制模块，用于响应通过所述接收天线接收的所述控制指令，确定所述无线携能接收机的运行模式为信息解调模式时，并打开所述蓝牙从机；以及控制所述蓝牙从机响应所述蓝牙连接指令，与所述蓝牙主机建立的蓝牙连接，将所述信息解调模式反馈至所述无线携能发射机。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一数字控制模块，还用于当检测到所述无线携能发射机由所述通信模式切换至传能模式时，通过所述发射天线向所述无线携能接收机发送退出指令；

所述第二数字控制模块，还用于响应通过所述接收天线获取的所述退出指令，关闭所述蓝牙从机；以及控制所述无线携能接收机按照运行周期运行所述信息解调模式和能量收集模式。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一数字控制模块还用于当检测所述无线携能发射机由传能模式切换至通信模式时，将所述无线携能发射机在通信模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第一偏置比，在传能模式下的M阶偏置ASK调制的偏置比记为第二偏置比；所述无线携能发射机在第一偏置比下的发射功率，小于在所述第二偏置比下的发射功率；

通过所述发射天线按照预设发射周期向所述无线携能接收机周期性地发送控制指令，以及控制所述蓝牙主机按照预设发射周期向无线携能接收机的蓝牙从机发送蓝牙连接指令。

9.一种通信设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

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