随着5G时代的到来,以物联网为基础的智能制造和智能家居得到快速发展。无线传感器作为智能工厂和智能家居的关键器件,在实现工厂和家居环境的智能化以及保障它们安全、稳定、可靠运行方面发挥着至关重要的作用。但是,与其他应用场景不同,面向智能工厂和智能家居这类室内环境应用的无线传感器,不仅数量众多,而且尺寸小,通常难以配载高容量、大尺寸的电池用于长时供电。因此,在能源供给上,如何保证它们持续、长久、不间断地工作,则成为无线传感器在智能工厂和智能家居应用中亟待解决的一个技术难题。与此同时,工厂与家居环境不仅建筑结构复杂,而且内部存在各种遮挡,电磁传播环境非常复杂,如何保证无线传感器数据安全、稳定、可靠地相互交互和无线传输,也是无线传感器在智能工厂和智能家居应用中亟需解决的又一个技术难题。针对上述难题,具备空-时聚焦的时间反演无线信能同传（Time Reversal Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,TR-SWIPT）技术,为解决室内无线传感器大容量无线通信和长时续航供能提供了一个新型的解决方案。TR-SWIPT以时间反演理论为基础,不仅能够高效地利用环境中的多径效应,实现多径能量的高效汇聚,显著提升接收机的信噪比和无线通信系统容量;而且,也能够实现高效率的无线能量传输。然而,当采用多焦点并发的信能同传时,由于每个焦点都有副瓣存在,彼此之间会因副瓣叠加而产生相互干扰,进而影响无线通信性能和无线输能功率的精准分配。为解决多焦点信能同传之间的相互干扰问题,本文提出一种异步聚焦时间反演无线信能同传技术（Asynchronous Focusing Time Reversal Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,AFTR-SWIPT）,其核心思想是多焦点不在同一时刻聚焦,通过合理优化各主焦点的聚焦时刻,实现各焦点副瓣电平错位累加,以降低对主焦点的影响,进而提升SWIPT的整体性能。本论文研究内容和创新工作如下:首先,基于多焦点异步聚焦机制,提出一种多焦点并发传输的AFTR-SWIPT技术。此技术用部分焦点传送信息,部分焦点传能,且信息与能量同时传输,用以确保无线通信链路可以获取足够的、长时的、不间断的无线能量;在保证一定通信容量下,为实现系统最优传能效率,研究了一种传能效率最优的AFTR-SWIPT方法,并对其适用场景与条件进行了评估。其次,提出一种基于AFTR-SWIPT提升通信容量的方法,分析了富多径情况下异步聚焦时间反演通信的信道容量。提出了通过聚焦场携带信息进行传输的方案,利用时间反演的衍射极限特性,验证了异步聚焦时间反演通信可大幅度提升频谱利用效率,从而增加无线通信系统的信道容量。接着,提出了在AFTR-SWIPT中提升输能效率的方法。测量并比较了AFTRSWIPT中不同受能用户下的输能效率。通过对接收信号的相位进行优化,建立了AFTR-SWIPT中的无线输能仿真模型。此模型融合了接收相位以及空间信道响应。通过多种仿真对比验证了该模型的有效性。该模型可用来评估异步聚焦时间反演无线输能系统性能。为了研究不同接收信号相位对AFTR无线输能效率的影响,使用矢量网络分析仪进行了信道测量,并对比了接收相位优化前后的效率变化。最后,鉴于在射频端实现时间反演带来的高成本和复杂性,提出了一种基于软件无线电在基带实现AFTR-SWIPT。利用软件无线电平台对AFTR-SWIPT系统进行了验证,并通过基带信号处理实现了AFTR-SWIPT。通过对视频的传输和有选择性地对发光二极管进行无线供能,验证了在基带实现AFTR-SWIPT可行性,使得AFTR-SWIPT有希望与5G、Wi Fi以及未来6G无线通信系统相融合。