一种无线充电的通信方法和装置与流程

本申请涉及终端技术领域，尤其涉及一种无线充电的通信方法和装置。

背景技术：

无线充电系统中，发射端和接收端需要相互通信，实现系统控制和信息交互等需求。由于发射端和接收端之间没有直接接触，发射端和接收端之间的通信依赖于无线通信方式。无线充电系统中，可用的无线通信技术包括：低频感应无线充电，如无线充电联盟(wirelesspowerconsortium，wpc)为可兼容的无线充电座设立的国际标准qi方案的载波通信，包括幅度调制、频率调制和相位调制等；高频无线充电方案airfuel中使用的蓝牙通信等。其中，在高频无线环境，多个发射设备和多个接收设备的系统中，蓝牙通信容易出现配对混乱，引发控制混乱等问题。

在通过功率传输进行无线充电过程中，如图1所示，发射端的交流(alternatingcurrent，ac)电源在发射线圈上产生磁场，接收端的接收线圈通过磁场耦合产生交流电，再通过接收端的整流器将交流电转换成直流电输出，为接收端充电。对于发射端和接收端通信，qi无线充电协议通过切换接收端的电容(cm)或电阻(rm),实现对发射端电压vp的调制。即当cm或rm切换时，发射端的线圈电压vp会随之波动，利用vp信号的幅度调制：振幅键控(amplitudeshiftkeying，ask)实现通信。利用ask实现通信时，在发射端，vp信号和相应的解调信号，可利用峰值检测、分压、放大以及滤波等相应电路实现信号处理，最终得到解调信号，如图2所示为解调后的vp信号以及对应的数字信号。而后，可对解调信号进行数字化处理，其中数据编码采用比特编码方案(bitencodingscheme)，根据不同的持续时间，来表示逻辑0或1，例如在周期示意为tclk时，数据编码后的方波如图3所示。

参考图2，可以看出，利用ask实现通信时，调制深度(delta-vp)并不高，这样会导致发射端和接收端的距离变化时，发射端线圈和接收端线圈的耦合系数会随之变化，当系数较小时，解调信号质量不高，容易出现信号识别不出或识别错误的问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种无线充电的通信方法和装置，能够解决无线充电时的发射端和接收端信号识别效率低的问题。

第一方面，提供一种无线充电的通信方法，包括：发射端通过二进制启闭键控ook的调制方式获取调制信号；发射端根据调制信号在发射线圈生成载波信号，载波信号用于向接收端进行无线充电，或载波信号用于向接收端进行无线充电和通信。即当发射端和接收端通信时，该载波信号可以保证接收端的在正常充电的同时，发射端还可以传递通信信号给接收端。由于本申请利用开关信号调制高频驱动信号，调制方式为ook，调制信号有高低两种状态，信号的调制系数相较ask的方式要高，调制深度要大，通信较稳定，即使发射端和接收端在很近或者很远的距离下，接收端也可以精确解调出信号，这样在接收端解调信号时，有利于解调信号的抗干扰能力，使得通信性能满足充电范围大的特点。

应当理解，本申请相较于现有技术，高频无线通信过程中，现有技术是发射端接收来自于接收端的通信信号并解调，调制方式为ask，本申请是发射端向接收端发送通信信号，通信信号的调制方式为ook，本申请与现有技术对于通信信号的发送方式不同，信号的调制方式也不同。

在一种可能的设计中，发射端通过二进制启闭键控ook的调制方式获取调制信号包括：发射端通过ook的调制方式对高频驱动信号进行调制，或对高频驱动信号和通信信号进行调制，获取调制信号；其中，高频驱动信号用于表征发射端进行无线充电的磁场频率；通信信号为发射端发送数据的开关信号。也就是说，在发射端向接收端通过高频无线驱动信号进行无线充电的过程中，如果发射端需要向接收端发送通信信号，可以通过ook的调制方式对高频驱动信号和通信信号(开关信号)进行调制，得到调制信号。

在一种可能的设计中，发射端根据调制信号在发射线圈生成载波信号包括：发射端根据调制信号在发射端的线圈上产生交流磁场，以向接收端发送载波信号。也就是说，发射端最终以发射线圈产生磁场的方式，使得接收端的接收线圈获取到调制信号。

第二方面，提供一种无线充电的通信方法，包括：接收端通过接收线圈接收载波信号，载波信号用于向接收端进行无线充电，或载波信号用于向接收端进行无线充电和通信；若载波信号用于向接收端进行无线充电和通信，则接收端对载波信号生成的电压信号进行解调，得到解调信号，解调信号的调制方式为二进制启闭键控ook。即当发射端和接收端通信时，该载波信号可以保证接收端的在正常充电的同时，接收端还可以接收来自于发射端的通信信号。由于本申请利用开关信号调制高频驱动信号，调制方式为ook，调制信号有高低两种状态，调制系数相较ask的方式要高，调制深度要大，通信较稳定，即使发射端和接收端在很近或者很远的距离下，接收端也可以精确解调出信号，这样在接收端解调信号时，有利于解调信号的抗干扰能力，使得通信性能满足充电范围大的特点。

在一种可能的设计中，接收端对载波信号生成的电压信号进行解调，得到调制信号包括：接收端对载波信号在接收端的解调电路的输入端生成的电压信号进行峰值检测、分压、滤波以及数字化处理，得到解调信号。随着发射端的开关信号的变化，接收端可以利用解调电路实现数据解调。

在一种可能的设计中，当载波信号用于向接收端进行无线充电时，方法还包括：接收端根据载波信号在接收端的整流器的输出电压向接收端的系统供电。随着发射端的开关信号的变化很小时，由于接收端用于充电的电路中的整流器输出电容的存在，整流器电压会在很小的范围内波动，无线充电系统中在整流器之后还包括直流变换电路，可以供给后续负载电路稳定的电源。

第三方面，提供一种发射端，发射端包括：调制电路和发射线圈；其中：调制电路，用于通过二进制启闭键控ook的调制方式获取调制信号；发射线圈，用于向根据调制信号生成载波信号，载波信号用于向接收端进行无线充电，或载波信号用于向接收端进行无线充电和通信。

在一种可能的设计中，调制电路，用于通过ook的调制方式对高频驱动信号进行调制，或对高频驱动信号和通信信号进行调制，获取调制信号；其中，高频驱动信号用于表征发射端进行无线充电的磁场频率；通信信号为发射端发送数据的开关信号。

在一种可能的设计中，发射线圈，用于根据调制信号产生交流磁场，以向接收端发送载波信号。

第四方面，提供一种接收端，接收端包括接收线圈和解调电路；其中：接收线圈，用于接收载波信号，载波信号用于向接收端进行无线充电，或载波信号用于向接收端进行无线充电和传输信息；解调电路，用于若载波信号用于向接收端进行无线充电和通信，则对载波信号在解调电路的输入端生成的电压信号进行解调，得到解调信号，解调信号的调制方式为二进制启闭键控ook。

在一种可能的设计中，解调电路用于对载波信号在解调电路的输入端生成的电压信号进行峰值检测、分压、滤波以及数字化处理，得到解调信号。

在一种可能的设计中，其特征在于，当载波信号用于向接收端进行无线充电时，还包括整流器，用于根据载波信号得到输出电压，向接收端的系统供电。

由此，本申请利用开关信号调制高频驱动信号，调制方式为ook，调制信号有高低两种状态，调制系数相较ask的方式要高，调制深度要大，通信较稳定，即使发射端和接收端在很近或者很远的距离下，接收端也可以精确解调出信号，这样在接收端解调信号时，有利于解调信号的抗干扰能力，使得通信性能满足充电范围大的特点。

附图说明

图1为一种发射端向接收端进行无线充电以及接收端通过ask的调制方式与发射端进行通信的电路示意图；

图2为一种对ask的调制方式的通信信号进行解调得到的解调信号的波形示意图；

图3为一种比特编码的波形示意图；

图4为本申请实施例提供的一种网络架构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种利用ook的调制方式得到的信号波形示意图；

图6为本申请实施例提供的一种发射端的电路结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种接收端的电路结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种手机rf电路的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种无线充电过程中，发射端与接收端的通信方法流程示意图；

图10为本申请实施例提供的一种发射端的发射机的部分电路结构以及接收端的rf电路的部分电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解，示例地给出了部分与本申请相关概念的说明以供参考。如下所示：

ask：一种相对简单的调制方式，相当于模拟信号中的调幅，与载频信号相乘的是二进制数码，可将频率、相位作为常量，将振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。

二进制启闭键控(on-offkeying，ook)：是ask调制的一个特例，把一个幅度取为0，另一个幅度为非0，是以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启与关闭。在光纤通信系统中，ook调制方式得到广泛应用。应当理解，在ook调制方式中，载波信号和调制信号的幅值相同，而ask的调制信号的幅值相较于ook的调制信号的幅值来说较小，一般说来，ask的调制信号的幅值可以为载波信号幅值的一半，这种情况就可以理解为本申请实施例中提到的ook的调制深度要大于ask的调制深度。

调制深度:在双边带调幅方式情况下，必须加以限制的峰值幅偏值。通常为已调波的最大振幅与最小振幅之差对载波最大振幅与最小振幅之和的比，用百分数表示。

调制信号：由原始信息变换而来的低频信号，即将要使用的信息加载到传输的波形上。例如计算机使用电话线上网的计算机发出的信号为高频的数字信号，将数字信号加载到电话线中的音频信号上，完成调制。

本申请的网络架构可以包括发射端41和接收端42，如图4所示。发射端41和接收端42可通过电磁感应或磁共振的方式进行无线充电。

发射端41可向接收端42进行无线充电，以及与接收端42进行通信。发射端41与接收端42可采用高频无线充电方案，例如采用airfuel方案，发射端41与接收端42采用6.78mhz的磁场频率进行充电和通信。通信时，例如发射端41与接收端42进行蓝牙配对后，可通过蓝牙技术进行通信。

接收端可感应发射端的磁场为接收端的系统供电，以及与接收端进行通信。接收端可以是用户设备(userequipment，ue)，ue是一种终端设备，可以是可移动的终端设备，也可以是不可移动的终端设备。该设备主要用于接收或者发送业务数据。用户设备可分布于网络中，在不同的网络中用户设备有不同的名称，例如：终端，移动台，用户单元，站台，蜂窝电话，个人数字助理，无线调制解调器，无线通信设备，手持设备，膝上型电脑，无绳电话，无线本地环路台等。具体来说，该ue可以是智能手机、平板电脑、智能手环和智能手表等。

现有技术中，高频无线通信过程中，接收端向发射端发送数据，接收端可以产生调制信号，其调制方式为ask，发射端可用于解调从发射端接收到的调制信号，实现接收端向发射端的载波通信。与现有技术不同的是，在本申请实施例中，高频无线通信过程中，发射端向接收端发送数据，发射端可以产生调制信号，其调制方式为ook，接收端可以解调从发射端接收到的调制信号，实现发射端向接收端的载波通信。ask这种调制方式的调制深度并不高，在发射端的发射线圈与接收端的接收线圈的耦合系统变化时，解调信号质量不高，而本申请采用ook的调制方式时，如图5所示，可产生高低两种状态，调制深度相对ask这种调制方式要深，或者说信号的调制深度大，有利于解调信号的抗干扰能力。

为了达到上述效果，本申请可对发射端和接收端的软件和硬件进行改进，使得发射端可利用ook的调制方式向接收端发送调制信号，接收端可得到解调信号，以完成通信。在一个示例中，发射端的结构包括接收器、处理器、存储器、发射机(transmitter)以及总线。接收器可以用于接收来自于接收端的信息，处理器可以用于实现本申请方法步骤的功能，存储器中可以存储有实现发射端方法步骤的程序和数据，发射机可以用于获取利用ook调整方式得到的调制信号，以及通过发射线圈产生交流磁场。

在一个示例中，发射端的发射机的电路结构可如图6所示，该发射机包括调制电路61、功率放大电路62、匹配网络电路63以及发射线圈64。调制电路61，用于根据ook调制方式获得调制信号；功率放大电路62，用于根据调制信号输出交流电信号；匹配网络电路63，用于使得交流电信号传输的损耗和失真最小；发射线圈64用于根据交流电信号产生相应的交流磁场，使得接收端可感应到该磁场。

在一个示例中，接收端可以通过如图7所示的结构实现。以接收端为手机为例，图7示出了手机的通用硬件架构进行说明。图7所示的手机可以包括：射频(radiofrequency，rf)电路110、存储器120、其他输入设备130、显示屏140、传感器150、音频电路160、输入/输出(input/output，i/o)子系统170、处理器180、以及电源190等部件。本领域技术人员可以理解，图7所示的手机的结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。本领域技术人员可以理解显示屏140属于用户界面(userinterface，ui)，显示屏140可以包括显示面板141和触摸面板142。且手机可以包括比图示更多或者更少的部件。尽管未示出，手机还可以包括摄像头、蓝牙模块等功能模块或器件，在此不再赘述。

进一步地，处理器180分别与rf电路110、存储器120、音频电路160、i/o子系统170、以及电源190均连接。i/o子系统170分别与其他输入设备130、显示屏140、传感器150均连接。其中，rf电路110可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，给处理器180处理。存储器120可用于存储软件程序以及模块。处理器180通过运行存储在存储器120的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。其他输入设备130可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。显示屏140可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单，还可以接受用户输入。传感器150可以为光传感器、运动传感器或者其他传感器。音频电路160可提供用户与手机之间的音频接口。i/o子系统170用来控制输入输出的外部设备，外部设备可以包括其他设备输入控制器、传感器控制器、显示控制器。处理器180是手机200的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器120内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器120内的数据，执行手机200的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。电源190(比如电池)用于给上述各个部件供电，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器180逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。

在本申请实施例中，在图7所示的手机结构中，rf电路110可以包括如图8所示的电路结构。参考图8，rf电路110包括接收线圈81、匹配网络电路82、整流器83以及解调电路84。接收线圈81，用于感应发射端的磁场，从而产生交流电输入到匹配网络电路82；匹配网络电路82，用于使得交流电传输的损耗和失真最小；整流器83，用于将匹配网络电路82输出的交流电转换为直流电为接收端的系统供电；解调电路84，用于根据匹配网络电路82输出的交流电进行信号解调，得到解调信号，从而获知发射端发送的数据信息。

利用上述结构，本申请提供一种无线充电的通信方法，该方法用于无线充电的上述发射端和接收端。发射端可利用ook调制方式这种开关控制实现调制功能，接收端通过解调电路获取解调信号，接收端同时依靠整流器的稳压功能保证输出电压的波动较小，从而实现发射端与接收端之间的通信，以及无线充电过程，或者说达到了在保证能量传输的同时完成带内通信的目的。

下面对本申请的方法以及本申请涉及到的硬件电路结构进行具体说明。

对于发射端来说，如图9所示，该方法包括：

901、发射端通过ook的调制方式获取调制信号。

具体的，发射端通过ook的调制方式对高频驱动信号(highfrequency)进行调制，或对高频驱动信号和通信信号进行调制，获取调制信号；其中，高频驱动信号用于表征发射端进行无线充电的磁场频率；通信信号为发射端发送数据的开关信号(on-offsingle)。

也就是说，该高频驱动信号即为发射端向接收端进行无线充电时传输的能量。调制信号为发射端向接收端发送的数据，例如该数据可以是发射端与接收端进行蓝牙配对时发送的数据，例如该数据可以是发射端向接收端发送的发射端的媒体访问控制(mediaaccesscontrol，mac)地址，如果发射端与接收端的距离在蓝牙识别范围内，接收端可以解调出该mac地址，与发射端完成蓝牙配对。

参考图10，图10为本申请涉及到的发射端的发射机的部分电路结构以及接收端的rf电路的部分电路结构示意图。图10中发射端的发射机的部分电路结构与图6对应来说，本申请的发射端的发射机的部分电路结构增加时有图6中的调制电路61，调制电路61相当于图10中的与门器件a，该与门器件a可以采用高频驱动信号为功率主体，以开关信号的ook的调制方式调制高频驱动信号，得到调制信号。

902、发射端根据调制信号在发射线圈生成载波信号，载波信号用于向接收端进行无线充电，或载波信号用于向接收端进行无线充电和通信。

具体的，发射端根据调制信号在发射端的线圈上产生交流磁场，以向接收端发送载波信号。当发射端没有数据需要向接收端传输时，该载波信号用于向接收端进行无线充电，当发射端有数据向接收端传输时，该载波信号在接收端一方面进行解调，得到解调信号，另一方面向接收端产生的电流向接收端的系统供电。

参考图10，与图6对应来说，功率放大电路62可以包括图10中的晶体管c和电感b，图6中的匹配网络电路63在图10包括电容d、g、f、h和电阻e，发射线圈64在图10中包括线圈i。晶体管c可以根据调制信号产生的电压输出交流电，匹配网络电路63可以对该交流电进行处理，使得该交流电传输的损耗和失真最小，处理后的交流电在线圈i上产生交流磁场，该交流磁场的波形例如如图10中的vp所示，以便接收端的线圈j可感应到该磁场。

由于本申请通过ook的调制方式调制开关信号和高频驱动信号，得到的调制信号在线圈i的波形vp即图5中的波形，由于本申请利用开关信号调制高频驱动信号，调制方式为ook，调制信号有高低两种状态，信号的调制系数相较ask的方式要高，调制深度要大，这样在接收端解调信号时，有利于解调信号的抗干扰能力。

当接收端的接收线圈感应到该载波信号的磁场，从而在接收端产生交流电。具体来说，该方法还包括：

903、接收端通过接收线圈接收载波信号，载波信号用于向接收端进行无线充电，或载波信号用于向接收端进行无线充电和通信。

参考图10，当接收端与发射端的距离在磁场感应范围内时，接收端可通过线圈j感应到线圈i的载波信号的磁场，从而在线圈j中产生交流电，该交流电的波形与图10中示出的vp的波形相同。图8中的接收线圈相当于图10中的线圈j。

904、当载波信号与接收端通信时，接收端对载波信号生成的电压信号进行解调，得到解调信号，解调信号的调制方式为二进制启闭键控ook。

具体的，接收端对载波信号在接收端的解调电路的输入端生成的电压信号进行峰值检测、分压、滤波以及数字化处理，得到解调信号。

图8中的匹配网络电路82在图10中包括电容cs和k，用于对线圈输出的交流电进行阻抗匹配，使得交流电传输的损耗和失真最小。载波信号在接收端的解调电路的输入端生成的电压信号即电容k的电压信号。图8中的解调电路84在图10中包括电容n、o以及t，二极管p和q，电阻r以及比较器ref。具体来说，根据图10，解调电路可以包括分压电路、峰值检测电路、滤波电路以及模数转换电路。分压电路包括电容n和o，用于缩小载波信号在解调电路的输入端生成的电压信号的幅值；图10中示出的是电容分压方式，当然也可以采用电阻分压或其他方式，本申请不做限定；峰值检测电路包括二极管p和q，用于检测载波信号的包络；滤波电路包括电容t和电阻r，用于滤除峰值检测电路得到的包络的高频信号，得到低频的包络信号，也即滤除电压中的纹波，得到低频的模拟信号；模数转换电路包括比较器ref，用于将滤波器得到的模拟信号转换为数字信号，即解调得到步骤901中的开关信号，则接收端可根据该开关信号获知发射端发送的数据。例如该开关信号为接收端的mac地址，接收端根据该mac地址与发射端进行蓝牙匹配。模拟转化电路也可以通过数字逻辑电路或模/数转换器(analog-to-digitalconverter，adc)采样模块等来实现，本申请不做限定。随着发射端的开关信号的变化，接收端可通过解调电路实现相应的数据解调。

当载波信号用于向接收端进行无线充电时，该方法还包括：接收端根据载波信号在接收端的整流器的输出电压向接收端的系统供电。

示例性的，参考图10，与图8对应来说，整流器83在图10中包括二极管g、t、l以及m，用于将匹配网络电路82输出的交流电转换为直流电为系统供电。图10中的电容s用于稳压，得到图10中示出的电压vrect。随着发射端开关信号的变化很小时，由于整流器输出电容s的存在，整流器的电压在很小范围内波动。此外，无线充电系统中，整流器的电路结构之后还包括进行高低压直流间转换的装置(directcurrent-directcurrent，dc-dc)电路，低压差线性稳压器(lowdropoutregulator，ldo)电路，开关电容(switchedcapacitor，sc)等直流变换电路，可以供给后续负载稳定的电源。

在本申请实施例中，可以适当增加电容s的值，以减少电压vrect的纹波。

通过以上说明，在高频无线充电系统中，本申请可以实现发射端向接收端的幅度调制通信，通信时，发射端可以按照ook的调制方式调制信号，可以在保证电压vrect满足负载要求的同时，传递通信信号给接收端。由于ook调制方式的调制系数相较于ask要高，通信稳定，即使在发射端和接收端距离很近或很远的情况下也可以精确解调出信号，通信性能满足了充电范围大的特点，即本申请通过无线充电的发射端的ook实现调制，通过接收端的电压信号实现解调。例如本申请的这种通信机制，再加上比特编码的编码方案后，可以用于解决蓝牙交叉连接的问题，辅助蓝牙配对和传递信息等上层应用。况且，该ook的调制方式也不影响接收端负载的供电，且本申请使用的器件较小，成本低。

结合本申请公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、闪存、只读存储器(readonlymemory，rom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammablerom，eprom)、电可擦可编程只读存储器(electricallyeprom，eeprom)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(compactdiscread-onlymemory，cd-rom)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)中。另外，该asic可以位于核心网接口设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于核心网接口设备中。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。