[发明专利]基于时隙控制的自适应无线信号与能量复合传输采样系统

权利要求书

1.一种基于时隙控制的自适应无线信号与能量复合传输采样系统，该系统包括发射子系统与接收子系统，其特征在于，

所述发射子系统发射能载波在不同频率的同时具备能量和信号的复合信号，通过自由空间传输至接收子系统；

所述接收子系统把复合信号分离到通信链路和能量链路分别加以利用，实现信号与能量复用功能；其中，分离到通信链路的信号由通信接收机解码，分离到能量链路的能量被转化为直流能量供给负载和通信接收机使用；同时，接收子系统通过对直流能量进行管理和检测，把接收子系统的实时工作性能首次报告或反馈给发射子系统，发射子系统根据反馈信号调整发射性能，从而实现初始化、自校正功能，维持本系统性能最优化；当多于一个工作频率的接收子系统被报告存在时，发射子系统还能根据反馈信号将发射模式转换为多频率发射模式，供给不同的接收子系统并维持本系统所有能量链路的整体最优化；

所述发射子系统包括：基站/移动终端(101)、数字通信收发机前端(102)、射频滤波器阵列(103)、多频率载波信号发生器(104)、可变增益功率放大器(105)、射频功率分配器(106)、射频移相器阵列(107)、射频控制器(108)、双向耦合器(109)、发射天线阵(110)和调制器阵列(126)；

发射子系统中，基站/移动终端(101)提供原始的通信基带传输信号，经过数字通信收发机前端(102)处理后，将原始的通信基带传输信号与多频率载波信号发生器(104)产生的载波信号通过调制器阵列(126)原始的通信基带传输信号调制为基础的射频通信信号；基础射频通信信号经过射频滤波器阵列(103)滤去杂波成分，提高信噪比，然后经过可变增益功率放大器(105)加载能量，形成信号与能量复合的原始信号，这个信号/信号组经过射频功率分配器(106)、射频移相器阵列(107)后分为多个子信号，通过双向耦合器(109)的通道到达发射天线阵(110)，并由发射天线阵(110)中的可变波束天线阵形成一个或者多个信号波束发射到自由空间；

发射子系统在发射同时具备能量和信号的复合信号时，发射天线阵(110)也从空间中接收由接收子系统传导来的反馈信号，这个反馈信号通过双向耦合器(109)的反向通道进入数字通信收发机前端(102)处理，并得到接收子系统的属性和性能报告，再传输到射频控制器(108)；射频控制器(108)根据报告产生第一、二、三控制逻辑(123、125、127)，改变多频率载波信号发生器(104)、射频滤波器阵列(103)、可变增益功率放大器(105)、射频功率分配器(106)、射频移相器阵列(107)的性能，即达到初始化或自校正功能，从而调节发射波束的方向、载波的频率、发射功率大小，维持发射子系统与接收子系统之间链路传输性能的最优化；

所述接收子系统包括接收天线阵(111)、定向耦合器(112)、复合采样器(113)、通信接收机(114)、谐波抑制器(115)、射频整流器(116)、直通滤波器(117)、能量管理器(118)、负载(119)、能量管理反馈控制器(120)、时隙控制器(121)和低功耗发射机(122)，在自由空间传输的复合信号由接收子系统的接收天线阵(111)传导接收；接收的复合信号进入复合采样器(113)进行采样，采样到的信号由通信接收机(114)处理，剩余的能量信号分别进入谐波抑制器(115)、射频整流器(116)、直通滤波器(117)转换为直流能量，并输出原始直流电压，通过能量管理器(118)进行储存管理后输入后级；

能量管理器(118)在管理输出的直流能量同时，把接收的直流能量状态传递给能量管理反馈控制器(120)，时隙控制器(121)在初始工作时，把接收子系统的工作特性和初始接收性能打包成数据包，并通过低功耗发射机(122)转化为反馈信号，并通过定向耦合器(112)的反向通道，传递到接收天线阵；此时，接收天线阵(111)变为反馈信号发射天线阵，利用在周期中的一个短暂时隙的时间，把反馈信号发送到自由空间，被发射子系统的发射天线阵接收并解读，从而初始优化发射系统的发射性能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当接收子系统位置变化时，接收功率发生变化，往往使其工作状态产生偏差，从而脱离最优工作状态，此时，接收子系统同样通过低功耗发射机(122)和定向耦合器(112)的反向通道，把工作状态变化信息反馈到发射子系统，由发射子系统自适应地迭代调节射频移相器阵列，从而调节波束方向，直到接收子系统反馈重新进入最优工作状态区间为止。