基于超聲波的無線攜能通信研究

時錦程，曹自平，邢莉穎

(南京郵電大學 通信與信息工程學院，江蘇 南京 210003)

基于超聲波的無線攜能通信研究

時錦程，曹自平，邢莉穎

(南京郵電大學 通信與信息工程學院，江蘇 南京 210003)

無線攜能通信是將無線能量傳輸與無線信息傳輸相結合的產物。近年來，以無線電波作為媒介的攜能通信研究十分火熱，而以超聲波作為媒介的方式卻沒有得到足夠關注。從超聲波的傳能機制出發，提出超聲波換能器的設計要求；從超聲波的通信機制出發，研究超聲波通信的調制方式及信道特性；從功率分配角度出發，建立了速率-能量折衷模型，提出了適用于不同應用場景的動態功率分配算法，建立了基于超聲波的無線攜能通信系統模型。

無線攜能通信；超聲波；能量調制；動態功率分配；換能器

0 引言

超聲波是頻率超過20 kHz的聲波，方向性好，穿透力強，能量集中，且較低功率的超聲波對人體無害[1]。此外，超聲波通信在空氣、水下、井下、輸油管道、金屬密閉容器壁[2]等復雜信道中通信都有巨大的應用價值。值得一提的是，在體域網(BSN)通信中，傳統的無線電波雖然具有延時低、速率高、抗干擾性強、傳播距離遠等適宜通信的特性，但電磁輻射是其不可避免的缺憾。而作為需要長時間接觸人體的BSN，采用無線電通信的方式勢必會對人體造成潛在的損害。超聲波作為一種廣泛研究的、可以替代無線電的介質，其作為一種新型的信息傳遞介質，到目前為止未發現其負面作用[3]。……