具有宽窄度的脉冲信号传输系统及传输方法与流程

本发明涉及脉冲信号传输系统及方法。

背景技术：

在利用无线信号，例如射频信号远程传输数字信息指令或信令过程中，一般这些数字信息可包含简单指令，例如开关指令或可编译地址码，而提供给无线信号发射的能量主要是由供给发射机的调制和发射电压的电力（本文中称之为效率电能）和热量或其他形式损耗（称之为非效率电能）组成，因此，对应于发射指令长度，应当考虑发射能量的供给多少，换句话说，在某些情况下有限的供给电能对应的发射数字信息的内容长度是受限的。

因此，为了节约功耗，一般需要将供给无线信号发射的能量合理使用，例如使用低功耗收发芯片，当没有信号收发时处于休眠模式，此时静态电流可处于μa级，或者也可以通过电路改进来提高电能使用效率以减小热量损耗。

无论哪种情况，对于发射机单端来说，都需要将包含数字信息的波形脉冲多次发送以确保被接收器成功接收，这主要是两方面考虑，首先是为了避免其他脉冲信号对信号接收端接收此脉冲波形的干扰，另外是利用发射机单端发射时，由于该单端无法接收来自所述信号接收端的反馈，例如是否成功解调或接收，因此需要多次发射信令脉冲以尽可能提供接收成功率，无论哪种情况，都需要更大工作电力驱动。

技术实现要素：

本发明首先要解决的技术问题是提供一种具有宽窄度的脉冲信号传输系统，通过系统配置来尽可能满足短时发射所需能耗，并使得发射信号所需的时间尽可能缩短，从而节省能源。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：具有宽窄度的数字信号的脉冲传输系统，其特征是，包括无源发射机和与之通讯耦合的信号接收机，该无源发射机包括信号发射组件、换能组件和整流组件，换能组件收集外部能量并转换为电能，发送给整流组件，整流组件通过变压器连接至信号发射组件为期提供发射信号所需的电能，无源发射机还包括第一天线组件，信号接收机上设有与第一天线组件匹配的第二天线组件。

进一步地，该脉冲传输系统包括至少两台无源发射机和信号接收机，所有的无源发射机均能够向信号接收机发射信号。

进一步地，换能组件是能够吸收其他能量的并转换为电能的设备，包括热电交换机、太阳能发电机。

进一步地，换能组件上还设有用于检测换能效率的传感器。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有宽窄度的数字信号的脉冲传输方法，能够提高脉冲信号发射的准确率和效率，从而进一步节省发射所需能耗。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：具有宽窄度的数字信号的脉冲传输方法，其特征是，该方法以脉冲的形式对数字信号进行多次发射，发射信号的数据传输率的幅值时长短于发射周期的时长。

相同数据内容的数字信号至少被采用该方法传输两次。

每次传输时，相邻两次发射脉冲间的时间间隙不同于整数倍的干扰脉冲信号周期。

数字信号中各个传输字节的编码多于两个值。

各个传输字节的编码通过时间和/或位置编码来实现。

本发明的有益效果是：本发明将数字信令以电脉冲信号的方式进行多次发射，每一次发射的电脉冲信号将该数字信令以一数据传输率传输，该数据传输率被设置为使发射所述电脉冲信号的时间明显小于发射两次这个电脉冲信号之间时隙值，且其中发射两相邻脉冲之间的时隙值不同于其他周期性射频干扰源的发射脉冲周期，通过多次发射并避开干扰信号周期，本发明可以提高发射信号的准确率，排除绝大部分的信号干扰，从而节约发射能源，提高发射效率，并且，鉴于非效率电能对效率电能比率的改善及其所带来的能耗利用率，本发明可以利用冗余和多次发射方式来增加传输稳定性。

附图说明

图1是具有宽窄度的脉冲信号传输系统的示意图。

图2是电功率/时间图，示出了在不同带宽下的效率电能e1与非效率电能e2分量以及对应的较短或较长发射时间t1，t2。

图3是存在两个周期干扰脉冲的情况下的发射脉冲信号图。

具体实施方式

实施例1，参照附图1。

本实施例中，脉冲信号传输系统包括无源发射机1和与之通讯耦合的信号接收机2，在同一个系统中，该脉冲传输系统包括至少两台无源发射机和信号接收机，所有的无源发射机均能够向信号接收机发射信号。该无源发射机1包括信号的发射组件、换能组件和整流组件，换能组件是能够吸收其他能量的并转换为电能的设备，包括热电交换机、太阳能发电机，换能组件收集外部能量并转换为电能，发送给整流组件，整流组件通过变压器连接至信号发射组件为期提供发射信号所需的电能，无源发射机还包括第一天线组件，信号接收机上设有与第一天线组件匹配的第二天线组件。换能组件上还设有用于检测换能效率的传感器。

实施例2，参照附图1-3。

本实施例利用实施例1的系统进行脉冲信号传输，在本实施例中，主要目的是避免或缓解周期发射的其他干扰脉冲带来的影响，可能的干扰影响是例如来自电网电力线的周期性交流信号（例如正弦波）且其时钟可介于50至60hz频率以及相对应的16至20ms。

根据本发明的传输方法，可选择特定传输率，例如数据传输率>100kbit/s，可通过传输小字节数据信息和选择相应带宽来实现，所发射电脉冲的时间被设置为足够小以避免其他周期干扰脉冲，例如远小于其他两次周期干扰脉冲的间隔时隙，在该时隙中可通过上述发射组件传输不受干扰的电脉冲信号。该电脉冲信号可发射若干次以使得在第一次发射的电脉冲被一周期干扰脉冲叠加时后续的第二次发射的电脉冲可在该时隙期间发送。

该发射信号的对应带宽也可相应选择。在此情况下，任何换能组件产生的低频电能可通过与上述变压器后级耦接的高频振荡电路转换为高频信号以适于远程发射，在一个例子里，可利用500khz频率发送该数字信令。

发射功耗则保持不变的前提下，增加带宽可能会降低信号传输距离。而在一些实现中，发射/接收范围的降低也能够被接受，例如在室内或楼宇间。由于发射机的电路配置的能耗效率，因缩短传输信令本身长度并相应减小发射功率所带来的低功耗能够带来更高的发射机使用效率。

将相同信令重复发送多次可使至少一个发射信令可无干扰地送达信号接收机端，在选择两次发射的电脉冲间的时隙可设置成等于其他周期干扰脉冲的周期时隙。例如，蜂窝移动电话的频率多工性选择带来的多个周期发射脉冲具有大约140μs的时隙，因此上述发射组件可较佳地被设置为选择等于蜂窝移动电话网络的140μs和等于电网电力线网络的15至20ms的时隙。

在信号能够传输的最大范围内，也可能存在不定数量的同类型发射电脉冲信号或其他脉冲并干扰所要发射的该电脉冲。为了改善该发射电脉冲能够无干扰地稳定送达所述的信号接收机，在其他较佳实施例中，所发射的电脉冲间的不同周期可被另外设置。例如，在同时或不定时同步使用两个相同类型的该无源发射机来发射射频电脉冲的过程中，可能存在的问题是来自这两个无源发射机的电脉冲信号的时隙或频率相同或近似相同，因此该信号接收机被设置为在识别来自这两个无源发射机的电脉冲后选择其中处理其中一个电脉冲，并在一预设时间后处理另一个。

图2的电功率/时间图示出了在不同带宽下的效率电能e1与非效率电能e2分量以及对应的较短或较长发射时间t1，t2。因此，在短发射时间t1和高带宽9以及总电功率p下，非效率电能分量e2明显小于效率电能分量e1。

按照上面的传输方法，供给无源发射机1的发射组件的电能e被分为发射处理期间的效率（也可定义为“有功”）电能e1和非效率（也可定义为“无功”）电能e2，该效率电能e1将转化为射频发射信号且非效率电能e2不产生任何效能并导致该发射组件及其电子元件的温度升高。

理论上可实现低功耗进而降低发射功率，而所用的发射带宽不会引起相同低功耗，其原因是电路配置中产生的损耗无法被降低到与发射功率和带宽相同的水平。在信号的较窄带宽下，需要更长发射时间，换言之，鉴于相同电路功耗，非效率电能与效率电能分量的比率明显变大。

根据图2所示，无功分量可利用增加带宽和相应地缩小发射时间来降低，电路功耗保持不变且发射范围的减小是可以接受的。

鉴于非效率电能对效率电能比率的改善及其所带来的能耗利用率，本方法利用冗余和多次发射方式来增加传输稳定性。根据本方法，图3中示出的传输过程可以这种方式选择：两次发射间的时隙ts是一个固定时隙或者随机选择的可变时隙。

图3给出了三个脉冲信号图，其中，第一种信号s1表示根据本发明的发射电脉冲信号，该信号包含少量数据信息并具有两次发射脉冲间的固定时隙ts1以及随机时隙ts2，信号s2表示其他发射机产生的第一周期干扰脉冲，信号s3则表示第二周期干扰脉冲。

第一干扰脉冲s1可叠加到本发明发射电脉冲信号的第一脉冲以干扰其接收，同样地第二干扰信号s2可在固定时隙ts1叠加至随后的脉冲上以干扰其接收，在此，在固定时隙ts1期间发射的信号遭遇来自干扰信号s2和s3的持续干扰。但是，使用随机时隙ts2可避免该第二干扰信号s3对随后发射脉冲的叠加，可能的因素是对两发射过程或脉冲间的时隙选择。可以合理地和较佳地选择这种方式下两发射过程间的时隙，该时隙区别于常规干扰信号的脉冲周期。