无线功率传输频内通信系统的制作方法
【专利说明】无线功率传输频内通信系统
[0001] 优先权信息
[0002] 本发明要求美国暂时申请号61/718, 943 (申请日2012年10月26日），该申请案 的所有内容W引用方式纳入。
【背景技术】
[0003] 本发明是有关于无线功率传输系统领域，尤指一提供稳定通信频道的无线功率 传输频内（in-band)通信系统，其中该通信系统是用于未通过一实体连接自一来源端 (source)传送能量至一负载端（load)的系统。
[0004] 目前市面上（无线充电标准Qi)的无线功率传输（亦可视为无线充电）利用 根据一具有一启动/停止位或指示且在数据传输上仅具有少量或甚至无保护的典型 非同步串列通信接口通信系统，其中此串列通信是由无线充电联盟（WirelessPower Consortium,WPC)所认定。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的一观点，揭露一无线充电频内通信系统，其中该频内通信包含一发 射器模块其使用循环冗余校验（切clicRe化ndan巧化eck,CRC)计算格式化一信息且将 该循环冗余校验计算结果与该信息连接W检测信息错误，且该发射器包含频道编码W校 正信息错误；一调变模块执行直流平衡信号双相调变化iphasemo化lation)及执行阻抗 转换W改变该来源端所见的反射阻抗；一同步模块，其中该同步模块是用于在该信息加上 一具有Golay互补码的同步序列，此外，该频内通信包含一接收器模块，其中该接收器模 块自该发射器模块接收该信息，且该接收器模块包含有一阻抗感测电路W检测该发送器 模块的该反射阻抗的变化，且另包含一用W脉冲整型及过滤噪音的前端滤波器；一前导 检测区块，其包含一用W信息检测、同步W及等效参数评估及选择的Golay互补码相关器 (correlator);-解码模块，其利用一直流偏移执行具有错误校正的双相解调，其中该直流 偏移为频道解码前利用该信息的长度所估计的该信号的平均值，同样的，该解码模块另执 行等效、错误校正频道解码W及错误检测。
[0006] 根据本发明的另一观点，揭露一执行一无线充电频内通信系统操作的方法，其 中该方法包含有：使用循环冗余校验计算格式化一信息且将该循环冗余校验计算结果 与该信息连接W检测信息错误；使用一调变模块W执行直流平衡信号双相调变化iphase mo化lation);-同步模块利用具有Golay互补码的同步序列前置该信息；一接收器模块自 该发射器模块接收该信息，且该方法另包含提供一阻抗检测电路W检测该传送器模块的反 射阻抗的变化，并提供一用W脉冲整型及过滤噪音的前端滤波器；此外，该方法另包含使用 一用W信息检测、同步W及等效参数评估及选择的Golay互补码相关器（correlator)，并 利用一直流偏移执行具有错误校正的双相解调，其中该直流偏移为频道解码前利用该信息 的长度所估计的该信号的平均值，除此之外，该方法另执行等效、错误校正频道解码W及错 误检测。
【附图说明】
[0007] 图1是充电系统的示意图。
[0008] 图2是负载至来源通信的阻抗变化示意图。
[0009] 图3是根据本发明的具有负载调变无线功率系统的示意图。
[0010] 图4是目前可行的无线充电结构的充电器及装置方向性示意图。
[0011] 图5是根据本发明的发射器通信路径示意图。
[0012] 图6是根据本发明的前置/信息序列。
[0013] 图7是根据本发明的发射器信息编码示意图。
[0014] 图8是调变编码方法的邸R对SNR图。
[0015] 图9是根据本发明的接收器通信路径示意图。
[0016] 图10是根据本发明的负载阻抗感测电路。
[0017] 图11是串级滤波器的一范例的示意图。
[001引图12是根据本发明的直流成分消除区块示意图。
[0019] 图13是无频道编码情况下在脉冲整形之前及之后双相信号的邸R对SNR图。
[0020] 图14是浮接点脉冲整型滤波器的脉冲响应图。
[0021] 图15是根据本发明的前置相关器操作示意图
[0022] 图16是根据本发明的前置峰值感测器示意图。
[0023] 图17是根据本发明的示范性峰值感测演算法的流程图。
[0024] 图18是Barker及双向编码Barker序列的自相关图。
[00巧]图19是13位Barker及其反向的表格。
[0026] 图20是具有AWGN频道的Barker码前置效能的表格。
[0027] 图21是Hadamard序列自相关图。
[002引 图22是具有AWGN频道的化damard码前置效能的表格。
[0029] 图23是2*8位Golay互补序列的表格。
[0030] 图24是Golay互补序列的自相关图。
[0031] 图25A及图25B是在脉冲整型滤波及直流成分移除后输出波形图。
[0032] 图26是在脉冲整型滤波及直流成分移除后所捕捉的Golay互补序列图。
[0033] 图27是前置检测相关器的示意图。
[0034] 图28是双向编码信号图。
[0035] 图29是最大可能双向解调的表格。
[0036] 图30是最大可能双向解调虚拟码。
[0037] 图31是具有错误校正及直流偏移补偿的双向解码的步骤的表格。
[003引图32是具有错误校正的双向解码的范例示意图。
[0039] 图33A及图33B是在频道解码之前及之后的单装置邸R的效能示意图。
[0040] 图34A及图34B是在频道解码之前及之后的双装置B邸的效能示意图。
[0041] 图35A及图35B是在频道解码之前及之后的S个装置邸R的效能示意图。
【具体实施方式】
[0042] 本发明描述使用无线功率传输媒介W自一充电装置传送信息至来源的可行性，其 中无线功率传输（亦可视为无线充电）是当功率自一来源未经一实体连接传送至一负载， 一典型范例如一位于一平坦表面并作为来源端的平板W及置于该平板上或附近并作为负 载端的一移动电话。
[0043] 图1显示一无线功率传输系统其包含一频内通信系统2,其中频内通信系统2是 与频外（out-of-band)相比花费成本较少的一解决方案，频内通信允许：（1)外部物件检 测]，又称异物检测（Foreignobjectdetection) ; (2)与负载的功率匹配（VS.全发射器功 率）；做每个负载的功率分配；(4)与电话相容的充电器状态；化及妨供应/付费。目前 市面上（无线充电标准Qi)的无线功率传输（亦可视为无线充电）利用根据一具有一启动 /停止位或指示且在数据传输上仅具有少量或甚至无保护的典型非同步串列通信接口通信 系统，其中此串列通信是由无线充电联盟（WirelessPowerConsortium,WPC)所认定。
[0044] 本发明的无线功率传输频内通信系统不同于目前市面上或由其他公司所提出的 系统，在本发明结构中，负载装置4需要与来源端通信W提供功率控制命令、状态、外部物 件检测信息，且可变化由来源端所视的负载4的反射阻抗（reflectedimpedance)W调变 一传送功率波形上的信号使该负载及来源端之间的通信更加顺畅。图2显示负载阻抗6如 何变化（点A)W调变来源端8上的传送信号，其中该调变部分可为电容式或电阻式。图3 显示负载调变代表示意图。
[0045] 需注意感应式（imluctive)无线充电设定需要装置（负载）4紧密地坐落于 充电器来源端8旁，如图4所示，为达到无线充电，装置仅能具有一有限数量的方向 (orientation),而紧密相连W及固定的方向造就一良好的无线充电器通信频道条件-因 此可允许一简单通信技术方案。
[0046] 本发明的无线充电系统可利用较大的尺寸W同时对多个装置充电，且本发明的无 线充电系统可拥有具有任意定向的多个装置，该多个装置不需要与充电器来源端紧密相邻 或具有一固定方向，而装置的任意偏移W及位置造就较差的频内无线充电器通信频道条件 使负载端及来源端的通信较困难。
[0047] 本发明所使用的频内通信系统须具有较低复杂性且足够稳定W确保负载端（发 射器）与来源（接收器）之间的良好通信，其中复杂性是通信传输及接收中的一重要因素 其必须可在相对简单的微控制器及/或低复