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特開2023-70445無線送電装置、無線電力伝送システム、方法及びプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023070445
(43)【公開日】2023-05-19
(54)【発明の名称】無線送電装置、無線電力伝送システム、方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/40 20160101AFI20230512BHJP
H02J 50/90 20160101ALI20230512BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20230512BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20230512BHJP
H04W 4/02 20180101ALI20230512BHJP
【ＦＩ】
H02J50/40
H02J50/90
H02J50/80
H04W16/28
H04W4/02
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021182632
(22)【出願日】2021-11-09
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-17
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／完全ワイヤレス社会実現を目指したワイヤレス電力伝送の高周波化および通信との融合技術」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】501440684
【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(74)【代理人】
【識別番号】100128691
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 弘通
(72)【発明者】
【氏名】中本 悠太
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 直輝
(72)【発明者】
【氏名】林 合祐
(72)【発明者】
【氏名】藤井 隆史
(72)【発明者】
【氏名】竹内 祥子
(72)【発明者】
【氏名】太田 喜元
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA21
5K067EE02
5K067EE10
5K067KK02
5K067KK03
5K067KK06
(57)【要約】
【課題】複数の端末装置のそれぞれに対して所定電力を効率よく給電することができる無線送電装置を提供する。
【解決手段】無線送電装置は、複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、複数の端末装置のそれぞれについて、端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、複数の端末装置のそれぞれの端末情報に基づいて、複数の端末装置のそれぞれにおいて無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、ビームフォーミングを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】無線送電装置は、複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、複数の端末装置のそれぞれについて、端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、複数の端末装置のそれぞれの端末情報に基づいて、複数の端末装置のそれぞれにおいて無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、ビームフォーミングを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の端末装置に無線送電する無線送電装置であって、
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御する制御部と、
を備える、無線送電装置。
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御する制御部と、
を備える、無線送電装置。
【請求項2】
請求項１の無線送電装置において、
前記制御部は、前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替える、無線送電装置。
前記制御部は、前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替える、無線送電装置。
【請求項3】
請求項２の無線送電装置において、
前記制御部は、前記複数の端末装置のうち、前記距離が所定の基準距離よりも長い位置に存在する複数の端末装置に対して前記遠距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成し、前記距離が前記所定の基準距離以下の位置に存在する複数の端末装置に対して前記近距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成するように制御する、無線送電装置。
前記制御部は、前記複数の端末装置のうち、前記距離が所定の基準距離よりも長い位置に存在する複数の端末装置に対して前記遠距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成し、前記距離が前記所定の基準距離以下の位置に存在する複数の端末装置に対して前記近距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成するように制御する、無線送電装置。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれかの無線送電装置において、
前記無線処理部は、
複数のアンテナ素子が２次元的又は３次元的に配列されたアレーアンテナと、前記複数のアンテナ素子に対応するように設けられ前記無線電力伝送用信号を生成する複数の信号生成部と、を有し、
前記制御部からのビームフォーミング制御情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子に供給される無線電力伝送用信号の位相又は位相及び振幅の両方を変化させる、無線送電装置。
前記無線処理部は、
複数のアンテナ素子が２次元的又は３次元的に配列されたアレーアンテナと、前記複数のアンテナ素子に対応するように設けられ前記無線電力伝送用信号を生成する複数の信号生成部と、を有し、
前記制御部からのビームフォーミング制御情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子に供給される無線電力伝送用信号の位相又は位相及び振幅の両方を変化させる、無線送電装置。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれかの無線送電装置において、
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対する前記ビームの形成をオン・オフするように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対する前記ビームの形成をオン・オフするように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
【請求項6】
請求項１乃至４のいずれかの無線送電装置において、
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対して形成する前記ビームの種類を変更するように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対して形成する前記ビームの種類を変更するように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれかの無線送電装置において、
前記複数の端末装置と無線通信可能な通信中継装置として兼用される、無線送電装置。
前記複数の端末装置と無線通信可能な通信中継装置として兼用される、無線送電装置。
【請求項8】
請求項７の無線送電装置において、
通信用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれと無線通信を行う第１無線処理部と、
前記ビームフォーミングにより電力伝送用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれに前記無線電力伝送用信号を送信する第２無線処理部と、
を有する、無線送電装置。
通信用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれと無線通信を行う第１無線処理部と、
前記ビームフォーミングにより電力伝送用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれに前記無線電力伝送用信号を送信する第２無線処理部と、
を有する、無線送電装置。
【請求項9】
請求項７又は８の無線送電装置において、
当該無線送電装置は、移動通信システムの基地局又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置である、無線送電装置。
当該無線送電装置は、移動通信システムの基地局又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置である、無線送電装置。
【請求項10】
請求項１乃至９のいずれかの無線送電装置と、複数の端末装置とを備え、
前記複数の端末装置はそれぞれ、
前記無線送電装置から送信された前記無線電力伝送用信号を受信する無線処理部と、
前記無線電力伝送用信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する、無線電力伝送システム。
前記複数の端末装置はそれぞれ、
前記無線送電装置から送信された前記無線電力伝送用信号を受信する無線処理部と、
前記無線電力伝送用信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する、無線電力伝送システム。
【請求項11】
請求項１０の無線電力伝送システムにおいて、
前記複数の端末装置はそれぞれ、
通信用アンテナを介して前記通信中継装置と無線通信を行う第１無線処理部と、
電力伝送用アンテナを介して前記通信中継装置から前記無線電力伝送用信号を受信する第２無線処理部と、
を有する、無線電力伝送システム。
前記複数の端末装置はそれぞれ、
通信用アンテナを介して前記通信中継装置と無線通信を行う第１無線処理部と、
電力伝送用アンテナを介して前記通信中継装置から前記無線電力伝送用信号を受信する第２無線処理部と、
を有する、無線電力伝送システム。
【請求項12】
複数の端末装置に無線送電する方法であって、
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信することと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得することと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することと、
を含む、方法。
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信することと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得することと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することと、
を含む、方法。
【請求項13】
複数の端末装置に無線送電する無線送電装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御するためのプログラムコードと、
を含む、プログラム。
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御するためのプログラムコードと、
を含む、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の端末装置に無線送電する無線送電装置、無線電力伝送システム、方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、無線フレームに設定された複数の無線リソースの少なくとも一部を用いて基地局（通信中継装置）と端末装置との間で通信を行う通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１７／１６４２２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の通信システムの基地局や無線ＬＡＮアクセスポイント装置等の通信中継装置に接続して通信する端末装置として、内蔵電池から供給される電力を主に利用する携帯型の端末装置がある。この端末装置では、内蔵電池の残量が少なくなったときに内蔵電池を充電する煩雑な作業が必要である。また、内蔵電池ではなく有線接続の電源ラインから供給される電力を利用する端末装置は、そのような電源ラインを利用可能な場所での使用に制限される。このように基地局などの通信中継装置に接続して通信を行う様々な端末装置への給電をまかなうことができるような給電インフラが未整備である。
【0005】
第５世代及びその後の次世代の通信システムでは、基地局や無線ＬＡＮアクセスポイント装置等の通信中継装置に接続して通信する端末装置（例えば、ユーザ装置、ＩｏＴデバイス等）が急増してくるのが予想され、膨大なトラフィックを捌く通信インフラの整備が進められている。しかしながら、上記通信を行う膨大な数の端末装置への給電をまかなうことができる給電インフラは未整備のままである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る無線送電装置は、複数の端末装置に無線送電する無線送電装置である。この無線送電装置は、前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御する制御部と、を備える。
【0007】
本発明の他の態様に係るシステムは、前記無線送電装置と複数の端末装置とを備える。前記複数の端末装置はそれぞれ、前記無線送電装置から送信された前記無線電力伝送用信号を受信する無線処理部と、前記無線電力伝送用信号を受信した受信信号の電力を、受信電力として出力する電力出力部と、を有する。
【0008】
本発明の更に他の態様に係る方法は、複数の端末装置に無線送電する方法である。この方法は、前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信することと、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得することと、前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することと、を含む。
【0009】
本発明の更に他の態様に係るプログラムは、複数の端末装置に無線送電する無線送電装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信するためのプログラムコードと、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得するためのプログラムコードと、前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御するためのプログラムコードと、を含む。
【0010】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替えてもよい。
【0011】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記複数の端末装置のうち、前記距離が所定の基準距離よりも長い位置に存在する複数の端末装置に対して前記遠距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成し、前記距離が前記所定の基準距離以下の位置に存在する複数の端末装置に対して前記近距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成するように制御してもよい。
【0012】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記無線送電装置の無線処理部は、複数のアンテナ素子が２次元的又は３次元的に配列されたアレーアンテナと、前記複数のアンテナ素子に対応するように設けられ前記無線電力伝送用信号を生成する複数の送信信号生成部と、を有し、前記制御部からのビームフォーミング制御情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子に供給される無線電力伝送用信号の位相又は位相及び振幅の両方を変化させてもよい。
【0013】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対する前記ビームの形成をオン・オフするように前記ビームフォーミングを制御してもよい。
【0014】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対して形成する前記ビームの種類を変更するように前記ビームフォーミングを制御してもよい。
【0015】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記無線送電装置は、前記複数の端末装置と無線通信可能な通信中継装置として兼用されてもよい。
【0016】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記無線送電装置は、通信用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれと無線通信を行う第１無線処理部と、前記ビームフォーミングにより電力伝送用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれに前記無線電力伝送用信号を送信する第２無線処理部と、を有してよい。
【0017】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記無線送電装置は、移動通信システムの基地局又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置であってもよい。
【0018】
前記無線送電装置、無線電力伝送システム、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記複数の端末装置はそれぞれ、通信用アンテナを介して前記通信中継装置と無線通信を行う第１無線処理部と、電力伝送用アンテナを介して前記通信中継装置から前記無線電力伝送用信号を受信する第２無線処理部と、を有してもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、複数の端末装置のそれぞれに対して所定電力を効率よく給電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施形態に係る無線電力伝送システムの概略構成の一例を示す説明図。
【図2】実施形態に係るシステムを構成する基地局及び端末装置（ＵＥ）の主要構成の一例を示すブロック図。
【図3】本実施形態に係る基地局のアレーアンテナ及び無線処理部の一構成例を示すブロック図。
【図4】実施形態に係る基地局から複数の端末装置（ＵＥ）への時分割方式のビームフォーミングによる端末装置（ＵＥ）毎の給電の一例を示す説明図。
【図5】実施形態に係る基地局から複数の端末装置（ＵＥ）へのマルチビーム方式のビームフォーミングによる端末装置（ＵＥ）毎の給電の一例を示す説明図。
【図6】（ａ）は基地局のアレーアンテナで形成されるビームと複数の端末装置（ＵＥ）との位置関係の一例を示す説明図。（ｂ）は端末装置（ＵＥ）の電力出力部における整流回路の入力電力と整流効率との関係の一例を示すグラフ。
【図7】実施形態に係る基地局から複数の端末装置（ＵＥ）への距離に応じたビームフォーミングによる端末装置（ＵＥ）毎の給電の一例を示す説明図。
【図8】実施形態に係る基地局から複数の端末装置（ＵＥ）への距離に応じたビームフォーミングによる端末装置（ＵＥ）毎の給電の他の例を示す説明図。
【図9】実施形態に係る基地局及び端末装置（ＵＥ）の主要構成の他の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係る無線送電装置は、移動通信の基地局や無線ＬＡＮアクセスポイント装置（ＡＰ）などの通信中継装置と通信可能な複数の端末装置（例えば通信機能を有するＩｏＴデバイス）のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、複数のビームを介して複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する。無線送電装置は、複数の端末装置のそれぞれについて、端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得し、複数の端末装置のそれぞれの端末情報に基づいて、複数の端末装置のそれぞれにおいて無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することにより、複数の端末装置のそれぞれに対して所定電力を効率よく給電することができる。
本書に記載された実施形態に係る無線送電装置は、移動通信の基地局や無線ＬＡＮアクセスポイント装置（ＡＰ）などの通信中継装置と通信可能な複数の端末装置（例えば通信機能を有するＩｏＴデバイス）のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、複数のビームを介して複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する。無線送電装置は、複数の端末装置のそれぞれについて、端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得し、複数の端末装置のそれぞれの端末情報に基づいて、複数の端末装置のそれぞれにおいて無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することにより、複数の端末装置のそれぞれに対して所定電力を効率よく給電することができる。
【0022】
なお、以下の実施形態では、通信中継装置（移動通信の基地局）を無線送電装置として兼用して無線電力伝送（ＷＰＴ）システムを構成した場合について説明するが、移動通信の基地局とは別に設けた無線送電装置から複数の端末装置へ給電する無線電力伝送（ＷＰＴ）システムを構成してもよい。また、本実施形態のシステムは、通信中継装置（移動通信の基地局）が無線送電装置の機能を有する通信システム（移動通信システム）として構成してもよい。また、本実施形態の通信中継装置は、無線ＬＡＮのアクセスポイント装置であってもよい。
【0023】
図１は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態の無線電力伝送システムは、通信エリア（セル）１０Ａを形成するセルラー方式の基地局１０と、通信エリア１０Ａに在圏しているときに基地局１０に接続して基地局１０と無線通信可能な端末装置（以下「ＵＥ」（ユーザ装置）ともいう。）２０と、を有する。
【0024】
ＵＥ２０は、移動通信システムの移動局でもよいし、通信装置（例えば移動通信モジュール）と各種デバイスとを組み合わせたものであってもよい。
【0025】
図１において、基地局１０は、多数のアンテナ素子を有する複数のアレーアンテナ１１０を備え、複数のＵＥ２０との間でｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（以下「ｍＭＩＭＯ」ともいう。）伝送方式の通信を行うことができる。ｍＭＩＭＯは、アレーアンテナ１１０を用いてデータ送受信を行うことにより大容量・高速通信を実現する無線伝送技術である。また、複数のＵＥ２０のそれぞれに対して時分割で又は同時にビーム１０Ｂを形成するビームフォーミングを行うＭＵ（Multi User）－ＭＩＭＯ伝送方式で通信を行うことができる。多素子のアレーアンテナ１１０を用いてＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を行うことにより、各ＵＥ２０の通信環境に応じてＵＥ２０ごとに適切なビームを向けて通信できるため、セル全体の通信品質を改善できる。また、同一の無線リソース（時間・周波数リソース）を用いて複数のＵＥ２０との通信ができるため、システム容量を拡大することができる。
【0026】
また、図１において、通信エリア１０Ａ内の一部は、基地局１０から端末装置２０に向けて無線電力伝送を行う無線電力伝送エリア（以下「ＷＰＴエリア」という。）１０Ａ'になっている。ＷＰＴエリア１０Ａ'は図示のように通信エリア１０Ａよりも狭いエリアでもよいし、通信エリア１０Ａと同じ又はほぼ同じサイズ及び位置のエリアであってもよい。
【0027】
ＷＰＴエリア１０Ａ'では、基地局１０から複数のＵＥ２０のそれぞれに無線電力伝送用信号が送信される。無線電力伝送用信号の送信には、例えば、基地局１０からの下りリンクの無線フレームを構成する複数の無線リソース（時間・周波数リソース）であるリソースブロックのうち通信に用いられていない通信未使用の無線リソース（リソースブロック）を無線電力伝送ブロックとして活用してもよい。また、基地局１０は、ＵＥ２０への下りリンクの無線フレームにおいて、通信未使用の無線リソースである無線電力伝送ブロック（ＷＰＴブロック）に無線電力伝送用信号としてのダミー信号（以下「ＷＰＴ用ダミー信号」ともいう。）を割り当てた送信信号を生成してＵＥ２０に送信してもよい。
【0028】
特に、第５世代又はそれ以降の世代の移動通信システムにおいては、無線フレームの一部のサブキャリアのみに必要最小限の参照信号（ＲＳ）や制御信号を配置するリーンキャリアという技術が提案されており、無線フレームにおける通信未使用の無線リソースの部分を有効活用してＵＥ２０への無線電力伝送を行うことが期待される。
【0029】
図２は、本実施形態に係るシステムを構成する基地局１０及び端末装置２０の主要構成の一例を示すブロック図である。基地局１０は、基地局装置１００とアンテナ１１０とを備える。なお、図２において、図示の都合上、単数のＵＥ２０について示しているが、基地局１０は、図示のＵＥ２０と同様な構成の複数のＵＥと同時に又は時分割で通信することができ、当該複数のＵＥに対して無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を同時に又は時分割で送信することができる。
【0030】
アンテナ１１０は、例えば、図１に示すように多数のアンテナ素子を有するアレーアンテナである。アンテナ１１０は単数でもよいし複数であってもよい。例えば、アンテナ１１０は複数のセクタセルに対応させて複数配置してもよい。
【0031】
基地局装置１００は、通信信号処理部１２０と無線処理部１３０と電力伝送制御部１４０とＮＷ（ネットワーク）通信部１５０とを備える。通信信号処理部１２０は、ＵＥ２０との間で送受信される各種のユーザデータや制御情報等の信号を処理する。無線処理部１３０は、通信信号処理部１２０で生成した送信信号をアンテナ１１０からＵＥ２０に送信したり、ＵＥ２０からアンテナ１１０を介して受信した受信信号を通信信号処理部１２０に出力したりする。
【0032】
通信信号処理部１２０は、無線電力伝送用信号としてのＷＰＴ用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を生成する。例えば、通信信号処理部１２０は、ＵＥ２０に対する下りリンクの通信の際に、複数の無線リソースのうち通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いたＷＰＴ用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を生成してもよい。ＷＰＴ用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号は、任意の変調方式で変調して生成することができる。例えば、ＷＰＴ用ダミー信号は、デジタル変調方式の複数のシンボル点のうち振幅が最大のシンボル点で変調された信号であってもよい。また例えば、送信信号の生成は、ＱＡＭ（直交振幅変調）等の一次変調及びＯＦＤＭ（直交周波数多重変調）等の二次変調を含んでもよい。また、ＵＥ２０に対する下りリンク通信の送信信号に、通信未使用の無線リソースを用いたＷＰＴ用ダミー信号を含める処理は、基地局１０が自律的に行ってもよいし、ＵＥ２０からの要求若しくは指示又は管理サーバからの要求若しくは指示に基づいて行ってもよい。
【0033】
無線処理部１３０は、通信信号処理部１２０で生成されたＷＰＴ用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を、アンテナ１１０を介してＵＥ２０に送信する。
【0034】
また、無線処理部１３０は、ＵＥ２０に対する下りリンクの通信の際に、ＵＥ２０毎に又は複数のＵＥ２０が属するターゲットエリアのＵＥグループ毎に、個別のビーム１０Ｂを形成するビームフォーミング（ＢＦ）制御を行い、ＵＥ２０毎に又はＵＥグループ毎に無線電力伝送を行う。ＵＥ２０毎又はＵＥグループ毎のＢＦ制御は、通信信号処理部１２０における周波数領域のデジタルＢＦ制御で行ってもよいし、無線処理部１３０におけるアナログＢＦ制御で行ってもよい。
【0035】
電力伝送制御部１４０は、ＷＰＴエリア１０Ａ'内に位置する複数のＵＥ２０の端末情報に基づいて、各ＵＥ２０に対するＷＰＴ用ダミー信号を含む送信信号を生成して送信するように、通信信号処理部１２０を制御する。例えば、電力伝送制御部１４０は、複数のＵＥ２０に対して個別のビーム１０Ｂを形成するためのＢＦ（ビームフォーミング）制御情報を生成して無線処理部１３０に送る。
【0036】
ＵＥ２０の端末情報は、移動通信ネットワーク、インターネットなどの通信ネットワーク３０のサーバ３５から受信して取得してもよいし、ＷＰＴエリア１０Ａ'内に位置する複数のＵＥ２０のそれぞれから受信して取得してもよい。サーバ３５は、単数又は複数のコンピュータ装置で構成されている。サーバ３５は、通信ネットワーク３０に設けられたノードであってもよいし、通信ネットワーク３０に構築されたクラウドコンピュータシステム（以下「クラウドシステム」ともいう。）であってもよい。
【0037】
端末情報は、ＵＥ２０の現在位置の位置情報を含む。端末情報は、ＵＥ２０の電池の残量情報等の充電情報を含んでもよい。
【0038】
ＮＷ通信部１５０は、有線又は無線の通信回線を介して通信ネットワーク３０に接続され、サーバ３５と通信することができる。ＮＷ通信部１５０は、ＵＥ２０から受信した通信データ又は情報を通信ネットワーク３０側に送信したり、ＵＥ２０に送信する通信データ又は情報を通信ネットワーク３０側から受信したりすることもできる。
【0039】
図２において、ＵＥ２０は、アンテナ２１０と無線処理部２２０と通信信号処理部２３０と電力出力部２４０と電池２５０とを含む。無線処理部２２０は、通信信号処理部２３０で生成した送信信号をアンテナ２１０から基地局１０に送信したり、基地局１０からアンテナ２１０を介して受信した受信信号を通信信号処理部２３０に出力したりする。
【0040】
無線処理部２２０は、基地局１０から送信されたＷＰＴ用ダミー信号を含む送信信号を受信する。電力出力部２４０は、例えば整流器を含む整流回路を有し、基地局１０からのＷＰＴ用ダミー信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、電池充電用の直流の受信電力（以下、「受電電力」ともいう。）として出力する。電力出力部２４０から出力された受電電力により、電池２５０を充電することができる。
【0041】
図３は、本実施形態に係る基地局１０のアレーアンテナ１１０及び無線処理部１３０の一構成例を示すブロック図である。図３において、アレーアンテナ１１０は、複数（ｎ×ｍ個）のアンテナ素子１１０ａ（１，１）～１１０ａ（ｎ，ｍ）が２次元的に配列した構成を有している。無線処理部１３０は、アンテナ素子１１０ａ（１，１）～１１０ａ（ｎ，ｍ）に対応する複数の送信信号生成部としての送信モジュール１３０ａ（１，１）～１３０ａ（ｎ，ｍ）を有する。なお、図３では、図示の都合上、送信モジュール１３０ａ（１，１）～１３０ａ（ｎ，１）についてのみ表し、他の送信モジュール１３０ａ（２，１）～１３０ａ（ｎ，ｍ）については、図示を省略している。
【0042】
送信モジュール１３０ａ（１，１）～１３０ａ（ｎ，ｍ）はそれぞれ、例えば、図３に示すように高周波信号生成部１３０１と可変移相器１３０２と高周波電力増幅器１３０３とを備える。高周波信号生成部１３０１は、例えば、通信信号処理部１２０から受けたＷＰＴ用ダミー信号を含む送信信号と局部発振器からの高周波信号とを混合し、不要な周波数信号成分を阻止することにより、対応するアンテナ素子１１０ａに供給する所定周波数の高周波信号を生成する。なお、後述のように通信用の無線処理部とは別に電力伝送用の無線処理部を設ける場合は、高周波信号生成部１３０１は高周波発振器であってもよい。
【0043】
可変移相器１３０２は、電力伝送制御部１４０から受けたビームフォーミング制御情報（ＢＦ制御情報）としての移相情報に基づいて、対応するアンテナ素子１１０ａに供給するＷＰＴ用ダミー信号を含む送信信号の位相φを変化させて出力する。可変移相器１３０２は、電力伝送制御部１４０から受けたＢＦ制御情報（移相情報、振幅情報）に基づいて、対応するアンテナ素子１１０ａに供給する送信信号の位相φ及び振幅の両方を変化させて出力してもよい。
【0044】
高周波電力増幅器１３０３は、可変移相器１３０２から出力された所定の周波数、位相及び振幅の送信信号の電力を所定電力まで増幅し、対応するアンテナ素子１１０ａに供給する。
【0045】
送信モジュール１３０ａ（１，１）～１３０ａ（ｎ，ｍ）のそれぞれから出力された所定の位相φ（１，１）～φ（ｎ，ｍ）の送信信号又は所定の位相φ（１，１）～φ（ｎ，ｍ）及び振幅Ａ（１，１）～Ａ（ｎ，ｍ）の送信信号が、アンテナ素子１１０ａ（１，１）～１１０ａ（ｎ，ｍ）に供給されることにより、複数のＵＥ２０のそれぞれに対して時分割で又は同時にビーム１０Ｂを形成するビームフォーミングを行うことができる。
【0046】
図４は、本実施形態に係る基地局１０から複数の端末装置（ＵＥ）２０への時分割方式のビームフォーミングによるＵＥ２０毎の給電の一例を示す説明図である。図４の例では、基地局１０のアレーアンテナ１１０から複数のＵＥ２０（１）～ＵＥ２０（４）のそれぞれに向いた指向性を有する複数のビーム１０Ｂ（１）～１０Ｂ（４）を時分割で形成している。複数のＵＥ２０（１）～ＵＥ２０（４）に対するビーム１０Ｂ（１）～１０Ｂ（４）は所定の時間間隔で定期的に又は不定期に切り替えて形成することができる。例えば、図４に示す時間帯では、２番目のＵＥ２０（２）に対するビーム１０Ｂ（２）のみ形成され、ＵＥ２０（２）に対してのみ給電される。
【0047】
図４の時分割方式のビームフォーミングの場合は、複数のＵＥ２０（１）～ＵＥ２０（４）のそれぞれに対して形成されるビーム１０Ｂの指向性が高く且つ無線給電時のゲインを高くすることができる。
【0048】
図５は、本実施形態に係る基地局１０から複数の端末装置（ＵＥ）２０へのマルチビーム方式のビームフォーミングによるＵＥ２０毎の給電の一例を示す説明図である。図５の例では、基地局１０のアレーアンテナ１１０から複数のＵＥ２０（１）～ＵＥ２０（４）のそれぞれに向いた指向性を有する複数のビーム１０Ｂ（１）～１０Ｂ（４）を同時に形成している。
【0049】
図５のマルチビーム方式のビームフォーミングの場合は、多数のＵＥ２０に対する無線給電を同時に行うことができる。
【0050】
以上説明した基地局１０からのビームフォーミングによって複数のＵＥ２０に無線給電するシステムについて、本願発明者等が更に実験及び検討を行い、以下に示すように時分割方式とマルチビーム方式とを組み合わせて各ＵＥ２０に対するビームフォーミングを行うことにより、基地局１０からの距離にかかわらず各ＵＥ２０での整流効率の低下を抑制しつつ各ＵＥ２０に対して効率的に給電できることがわかった。
【0051】
図６（ａ）は基地局１０のアレーアンテナ１１０で形成されるビーム１０Ｂと複数の端末装置（ＵＥ）２０との位置関係の一例を示す説明図であり、図６（ｂ）はＵＥ２０の電力出力部２４０における整流回路の入力電力と整流効率との関係の一例を示すグラフである。
【0052】
前述のようにアレーアンテナ１１０からＵＥ２０に対してビーム１０Ｂを形成して給電する場合、アレーアンテナ１１０からの距離（以下「送電距離」ともいう。）に応じてＵＥ２０での受電電力が変化する。例えば、図６（ａ）において、ビーム１０Ｂを介して給電される複数のＵＥ２０（１）及び２０（２）のうち、送電距離Ｄ１が短いＵＥ２０（１）では受電電力が大きく、送電距離Ｄ２が長いＵＥ２０（２）では受電電力が小さい。
【0053】
一方、図６（ｂ）に示すように、ＵＥ２０の電力出力部２４０における整流回路の入力電力（整流前の交流電力）に対する整流後の直流電力の比率である整流効率は、整流回路に入力される入力電力に応じて高くなっていくが、入力電力が所定電力よりも大きくなるとブレークダウン電圧効果により整流効率が低下する。例えば、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、送電距離Ｄ２が長いＵＥ２０（２）で受信された受電電力が入力電力Ｐｉ（２）として整流回路に入力されるときにピークの整流効率が得られ、送電距離Ｄ１が短いＵＥ２０（１）で受信された受電電力が入力電力Ｐｉ（１）として入力されるときは整流効率が低下している。このように送電距離に応じてＵＥ２０の受電電力が変わり、送電距離が所定距離よりも短く受電電力が大きいＵＥ２０では高い整流効率が得られない。また、整流回路への入力電力が大きすぎると整流回路を構成するダイオードの耐圧を超え、ダイオードが破壊される可能性が高くなる。
【0054】
そこで、本実施形態のシステムにおいて、以下に示すように、ＵＥ２０の現在位置の位置情報を含む端末情報に基づいて、複数のＵＥ２０のそれぞれにおいてＷＰＴ用ダミー信号を含む送信信号が所定の受信電力で受信されるように、前述の時分割方式とマルチビーム方式とを組み合わせてビームフォーミングを制御してもよい。
【0055】
図７は、本実施形態に係る基地局１０から複数の端末装置（ＵＥ）２０への距離に応じたビームフォーミングによるＵＥ２０毎の給電の一例を示す説明図である。図７において、無線送電装置として兼用される基地局１０は、前述の電力伝送制御部１４０で無線処理部１３０を制御することにより、基地局１０から複数のＵＥ２０（１）～２０（６）それぞれまでの距離に基づいて、複数のビーム１０Ｂ（２）、２０（３）を時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、複数のビーム１０Ｂ（１）、１０Ｂ（４）～１０Ｂ（６）を同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替えている。
【0056】
例えば、基地局１０は、前述の電力伝送制御部１４０で無線処理部１３０を制御することにより、給電対象の複数のＵＥ２０（１）～２０（６）について、基地局１０のアレーアンテナ１１０からの距離と所定の基準距離とを比較する。ここで、電力伝送制御部１４０は、基地局１０のアレーアンテナ１１０からの距離が所定の基準距離よりも長い位置に存在する複数のＵＥ２０（２），２０（３）に対して遠距離用のビームフォーミングでビーム１０Ｂ（２）、１０Ｂ（３）を時分割で形成するように制御する。一方、電力伝送制御部１４０は、基地局１０のアレーアンテナ１１０からの距離が所定の基準距離以下の位置に存在する複数のＵＥ２０（１）、２０（４）～２０（６）に対して近距離用のビームフォーミングでビーム１０Ｂ（１）、１０Ｂ（４）～１０Ｂ（６）を同時に形成する。
【0057】
上記制御に用いる基準距離は、例えば、ＵＥ２０の電力出力部２４０に用いる整流回路の入力電力と整流効率との関係を示す整流効率特性（前述の図６（ｂ）参照）に基づいて、ＷＰＴエリア１０Ａ'の全体で、複数のＵＥ２０のそれぞれにおいて所定の整流効率が得られるとともに基地局１０からの送信信号が所定の受信電力で受信されるように設定される。上記基準距離の決定には、上記整流効率特性とともに、遠距離用のビームフォーミング及び近距離用のビームフォーミングのそれぞれで用いられるビームの種類（例えばビーム幅）を考慮してもよい。
【0058】
図８は、本実施形態に係る基地局１０から複数の端末装置（ＵＥ）２０への距離に応じたビームフォーミングによるＵＥ２０毎の給電の他の例を示す説明図である。なお、図８において、前述の図７と共通する部分については説明を省略する。
【0059】
図８の例では、前記近距離用のビームフォーミングにおいて、更にマルチビーム方式と時分割方式とを組み合わせている。例えば、電力伝送制御部１４０は、基地局１０のアレーアンテナ１１０からの距離が所定の基準距離以下の位置に存在する近距離の複数のＵＥ２０（１）、２０（４）～２０（６）のうち、一部のＵＥ２０（１）、ＵＥ２０（４）についてはマルチビーム方式で同時にビーム１０Ｂ（１）、１０Ｂ（４）を形成し、残りのＵＥ２０（５）、ＵＥ２０（６）についてはビーム１０Ｂ（１）、１０Ｂ（４）を時分割で形成するように制御する。
【0060】
これらのビームフォーミング制御によれば、整流効率を考慮して複数のＵＥ２０に対して所定電力を給電することができる。また、送電電力の超過によりダイオードが破損する可能性を低減することができる。すなわち、本実施形態によれば、基地局１０からの距離にかかわらず複数のＵＥ２０のそれぞれに対して所定電力を効率よく給電することができる。
【0061】
なお、上記ビームフォーミング制御のそれぞれにおいて、前記端末情報は、複数のＵＥ２０のそれぞれに設けられた電池２５０の充電情報を含み、電力伝送制御部１４０は、複数のＵＥ２０のそれぞれについて、前記充電情報に基づいてＵＥ２０に対するビーム１０Ｂの形成をオン・オフするようにビームフォーミングを制御してもよい。この場合、電池２５０の充電が不要なＵＥＥ２０に対する給電を回避することができる。
【0062】
また、上記ビームフォーミング制御のそれぞれにおいて、前記端末情報は、複数のＵＥ２０のそれぞれに設けられた電池２５０の充電情報を含み、電力伝送制御部１４０は、複数のＵＥ２０のそれぞれについて、前記充電情報に基づいてＵＥ２０に対して形成するビーム１０Ｂの種類（例えばビーム幅）を変更するようにビームフォーミングを制御してもよい。この場合、電池２５０の残量が少ないＵＥＥ２０に対してビーム幅が狭く指向性が高い種類のビームを形成し、当該電池２５０をすみやかに充電することができる。
【0063】
図９は、本実施形態に係る基地局１０及び端末装置（ＵＥ）２０の主要構成の更に他の例を示すブロック図である。図９の例は、基地局装置１００が無線電力伝送用のアンテナ及び無線処理部を備え、ＵＥ２０が無線電力伝送用のアンテナ及び無線処理部を備え、電池２５０を有するＩｏＴデバイス２６０を備えるシステムの例である。なお、図９において、図２のシステムと共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、図９において、図示の都合上、単数のＵＥ２０について示しているが、基地局１０は、図示のＵＥ２０と同様な構成の複数のＵＥと同時に又は時分割で通信することができ、当該複数のＵＥに対して無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を同時に又は時分割で送信することができる。
【0064】
図９において、基地局装置は、通信用アンテナ１１１を介してＵＥ２０と無線通信を行う第１無線処理部１３１と、送電用アンテナ１１２を介して無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を含む送信信号をＵＥ２０に送信する第２無線処理部１３２と、を備える。通信用アンテナ１１１及び送電用アンテナ１１２は例えば前述のアレーアンテナである。
【0065】
通信信号処理部１２０は、ＵＥ２０との間で送受信される各種のユーザデータや制御情報等の信号を処理する。第１無線処理部１３１は、通信信号処理部１２０で生成した送信信号をアンテナ１１１からＵＥ２０に送信したり、ＵＥ２０からアンテナ１１１を介して受信した受信信号を通信信号処理部１２０に出力したりする。
【0066】
第２無線処理部１３２は、電力伝送制御部１４０から受けたＢＦ制御信号に基づいて制御したビームフォーミングにより、無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を含む送信信号を、アンテナ１１２を介してＵＥ２０に送信する。
【0067】
電力伝送制御部１４０は、サーバ３５から受信して取得した複数のＵＥ２０のそれぞれの端末情報、又は、複数のＵＥ２０のそれぞれから受信して取得した端末情報に基づいて、ＢＦ制御信号を生成して出力する。
【0068】
ＵＥ２０は、通信用アンテナ２１１を介して基地局１０と無線通信を行う第１無線処理部２２１と、受電用アンテナ２１２を介して基地局１０からの無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を含む送信信号を受信する第２無線処理部２２２と、を備える。
【0069】
通信信号処理部２３０は、データや制御情報などの通信の送信信号を生成して第１無線処理部２２１に出力したり、通信用アンテナ２１１及び第１無線処理部２２１を介して受信した受信信号を処理し、データや制御情報などをＩｏＴデバイス２６０に出力したりする。
【0070】
第２無線処理部２２２は、基地局１０から送信された無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を含む送信信号を、受電用アンテナ２１２を介して受信し、電力出力部２４０に渡す。電力出力部２４０は、例えば整流器を有し、基地局１０からの無線電力伝送用信号（ＷＰＴ用信号）を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、電池充電用の受電電力として出力する。電力出力部２４０から出力された受電電力により、ＩｏＴデバイス２６０に内蔵されている電池２５０を充電することができる。
【0071】
以上、本実施形態によれば、複数のＵＥ（端末装置）２０のそれぞれに対して所定電力を効率よく給電することができる。
【0072】
なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線送電装置、通信システム及び無線電力伝送システムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
【0073】
ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、基地局装置（Ｎｏｄｅ Ｂ、Ｎｏｄｅ Ｇ）、端末装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
【0074】
また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
【0075】
また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。
【0076】
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
【符号の説明】
【0077】
１０ ：無線送電装置、通信中継装置（基地局、ＡＰ）
１０Ａ ：通信エリア
１０Ａ' ：ＷＰＴエリア
１０Ｂ ：ビーム
２０ ：端末装置
１００ ：基地局装置
１１０ ：アンテナ、アレーアンテナ
１１１ ：通信用アンテナ
１１２ ：送電用アンテナ
１２０ ：通信信号処理部
１３０ ：無線処理部
１３０ａ ：送信信号生成部（送信モジュール）
１３０１ ：高周波信号生成部
１３０２ ：可変移相器
１３０３ ：高周波電力増幅器
１３１ ：第１無線処理部
１３２ ：第２無線処理部
１４０ ：電力伝送制御部
２１０ ：アンテナ
２１１ ：通信用アンテナ
２１２ ：受電用アンテナ
２２０ ：無線処理部
２２１ ：第１無線処理部
２２２ ：第２無線処理部
２３０ ：通信信号処理部
２４０ ：電力出力部
２５０ ：電池
２６０ ：ＩｏＴデバイス
１０Ａ ：通信エリア
１０Ａ' ：ＷＰＴエリア
１０Ｂ ：ビーム
２０ ：端末装置
１００ ：基地局装置
１１０ ：アンテナ、アレーアンテナ
１１１ ：通信用アンテナ
１１２ ：送電用アンテナ
１２０ ：通信信号処理部
１３０ ：無線処理部
１３０ａ ：送信信号生成部（送信モジュール）
１３０１ ：高周波信号生成部
１３０２ ：可変移相器
１３０３ ：高周波電力増幅器
１３１ ：第１無線処理部
１３２ ：第２無線処理部
１４０ ：電力伝送制御部
２１０ ：アンテナ
２１１ ：通信用アンテナ
２１２ ：受電用アンテナ
２２０ ：無線処理部
２２１ ：第１無線処理部
２２２ ：第２無線処理部
２３０ ：通信信号処理部
２４０ ：電力出力部
２５０ ：電池
２６０ ：ＩｏＴデバイス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2023-01-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の端末装置に無線送電する無線送電装置であって、
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替える、無線送電装置。
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信する無線処理部と、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得する情報取得部と、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替える、無線送電装置。
【請求項2】
請求項１の無線送電装置において、
前記制御部は、前記複数の端末装置のうち、前記距離が所定の基準距離よりも長い位置に存在する複数の端末装置に対して前記遠距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成し、前記距離が前記所定の基準距離以下の位置に存在する複数の端末装置に対して前記近距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成するように制御する、無線送電装置。
前記制御部は、前記複数の端末装置のうち、前記距離が所定の基準距離よりも長い位置に存在する複数の端末装置に対して前記遠距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成し、前記距離が前記所定の基準距離以下の位置に存在する複数の端末装置に対して前記近距離用のビームフォーミングで前記ビームを形成するように制御する、無線送電装置。
【請求項3】
請求項１又は２の無線送電装置において、
前記無線処理部は、
複数のアンテナ素子が２次元的又は３次元的に配列されたアレーアンテナと、前記複数のアンテナ素子に対応するように設けられ前記無線電力伝送用信号を生成する複数の信号生成部と、を有し、
前記制御部からのビームフォーミング制御情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子に供給される無線電力伝送用信号の位相又は位相及び振幅の両方を変化させる、無線送電装置。
前記無線処理部は、
複数のアンテナ素子が２次元的又は３次元的に配列されたアレーアンテナと、前記複数のアンテナ素子に対応するように設けられ前記無線電力伝送用信号を生成する複数の信号生成部と、を有し、
前記制御部からのビームフォーミング制御情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子に供給される無線電力伝送用信号の位相又は位相及び振幅の両方を変化させる、無線送電装置。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれかの無線送電装置において、
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対する前記ビームの形成をオン・オフするように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対する前記ビームの形成をオン・オフするように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
【請求項5】
請求項１乃至３のいずれかの無線送電装置において、
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対して形成する前記ビームの種類を変更するように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
前記端末情報は、前記複数の端末装置のそれぞれに設けられた電池の充電情報を含み、
前記制御部は、前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記充電情報に基づいて前記端末装置に対して形成する前記ビームの種類を変更するように前記ビームフォーミングを制御する、無線送電装置。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれかの無線送電装置において、
前記複数の端末装置と無線通信可能な通信中継装置として兼用される、無線送電装置。
前記複数の端末装置と無線通信可能な通信中継装置として兼用される、無線送電装置。
【請求項7】
請求項６の無線送電装置において、
通信用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれと無線通信を行う第１無線処理部と、
前記ビームフォーミングにより電力伝送用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれに前記無線電力伝送用信号を送信する第２無線処理部と、
を有する、無線送電装置。
通信用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれと無線通信を行う第１無線処理部と、
前記ビームフォーミングにより電力伝送用アンテナを介して前記複数の端末装置のそれぞれに前記無線電力伝送用信号を送信する第２無線処理部と、
を有する、無線送電装置。
【請求項8】
請求項６又は７の無線送電装置において、
当該無線送電装置は、移動通信システムの基地局又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置である、無線送電装置。
当該無線送電装置は、移動通信システムの基地局又は無線ＬＡＮのアクセスポイント装置である、無線送電装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれかの無線送電装置と、複数の端末装置とを備え、
前記複数の端末装置はそれぞれ、
前記無線送電装置から送信された前記無線電力伝送用信号を受信する無線処理部と、
前記無線電力伝送用信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する、無線電力伝送システム。
前記複数の端末装置はそれぞれ、
前記無線送電装置から送信された前記無線電力伝送用信号を受信する無線処理部と、
前記無線電力伝送用信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する、無線電力伝送システム。
【請求項10】
請求項９の無線電力伝送システムにおいて、
前記複数の端末装置はそれぞれ、
通信用アンテナを介して通信中継装置と無線通信を行う第１無線処理部と、
電力伝送用アンテナを介して前記通信中継装置から前記無線電力伝送用信号を受信する第２無線処理部と、
を有する、無線電力伝送システム。
前記複数の端末装置はそれぞれ、
通信用アンテナを介して通信中継装置と無線通信を行う第１無線処理部と、
電力伝送用アンテナを介して前記通信中継装置から前記無線電力伝送用信号を受信する第２無線処理部と、
を有する、無線電力伝送システム。
【請求項11】
複数の端末装置に無線送電する方法であって、
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信することと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得することと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することと、
無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替えることと、
を含む、方法。
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信することと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得することと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御することと、
無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替えることと、
を含む、方法。
【請求項12】
複数の端末装置に無線送電する無線送電装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御するためのプログラムコードと、
前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替えるためのプログラムコードと、
を含む、プログラム。
前記複数の端末装置のそれぞれに対して複数のビームを同時に又は時間をずらして形成するビームフォーミングにより、前記複数のビームを介して前記複数の端末装置のそれぞれに無線電力伝送用信号を送信するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれについて、前記端末装置の現在位置の位置情報を含む端末情報を取得するためのプログラムコードと、
前記複数の端末装置のそれぞれの前記端末情報に基づいて、前記複数の端末装置のそれぞれにおいて前記無線電力伝送用信号が所定の受信電力で受信されるように、前記ビームフォーミングを制御するためのプログラムコードと、
前記無線送電装置から前記複数の端末装置それぞれまでの距離に基づいて、前記複数のビームを時分割で形成する遠距離用のビームフォーミングと、前記複数のビームを同時に形成する近距離用のビームフォーミングとを切り替えるためのプログラムコードと、
を含む、プログラム。