(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-07
(45)【発行日】2022-03-15
(54)【発明の名称】伝搬チャネルダイバーシティに基づく伝送路の識別
(51)【国際特許分類】
H02J 50/20 20160101AFI20220308BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20220308BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20220308BHJP
H04L 27/00 20060101ALI20220308BHJP
H04B 7/06 20060101ALI20220308BHJP
【ＦＩ】
H02J50/20
H02J50/80
H02J50/40
H04L27/00 A
H04B7/06 982
H04L27/00 J
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2020533263
(86)(22)【出願日】2017-12-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-02-22
(86)【国際出願番号】 US2017068156
(87)【国際公開番号】W WO2019125484
(87)【国際公開日】2019-06-27
【審査請求日】2020-08-12
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】515213630
【氏名又は名称】オシア インク．
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ゼイン，ハテム，イブラヒム
(72)【発明者】
【氏名】モハダム，アーマド
【審査官】寺谷 大亮
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２２３０１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０１５５２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７５４３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４３３５６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／２０
Ｈ０２Ｊ ５０／８０
Ｈ０２Ｊ ５０／４０
Ｈ０４Ｌ ２７／００
Ｈ０４Ｂ ７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
クライアント機器からの無線信号の受信のために、アンテナのアレイの複数のアンテナを監視するステップと、前記複数のアンテナを介して受信される前記無線信号の到着プロファイルを決定するステップと、
前記到着プロファイルの時間反転の少なくとも一部に基づいた送信プロファイルに応じて、コヒーレント送信信号を生成するステップと、
前記クライアント機器に前記コヒーレント送信信号を送信するように、前記アンテナのアレイに指示する、ステップと
を備える方法。
【請求項2】
前記到着プロファイルは、前記複数のアンテナで受信した前記無線信号の大きさを含み、前記コヒーレント送信信号を生成するステップは、前記複数のアンテナから送信される前記コヒーレント送信信号の対応する大きさを調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記アンテナのアレイは適応フェーズアンテナアレイであり、前記方法は、サイドエコーを識別するステップと、識別されたあらゆるサイドエコーを除去することによって全チャネル応答を推定するステップとをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記無線信号はビーコン信号であり、前記コヒーレント送信信号を生成するステップは前記ビーコン信号に応答して前記コヒーレント送信信号を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
各アンテナで前記クライアント機器からの前記無線信号の少なくとも一部をメモリに記憶するステップ、をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記複数のアンテナの各アンテナで前記無線信号の１つ以上の位相を識別することによって、前記複数のアンテナの各アンテナで受信された前記無線信号に基づいて伝搬チャネルプロファイルを作成するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記無線信号は、前記複数のアンテナによって、前記クライアント機器から、異なる時間に前記アンテナのアレイに到着する複数の経路を介して受信される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
複数の無線周波数（ＲＦ）アンテナを有するアンテナアレイと、前記複数のＲＦアンテナに動作可能に結合された制御回路であって、前記制御回路は、
クライアント機器からの無線信号の受信のために、前記アンテナアレイ内の前記複数のＲＦアンテナを監視し、
前記複数のアンテナを介して受信された前記無線信号の到着プロファイルを決定し、
前記アンテナアレイに、送信信号を前記クライアント機器に送信するよう指示する
ように構成されている、制御回路であって、前記制御回路は、前記到着プロファイルの時間反転の少なくとも一部に基づいた送信プロファイルに応じて、前記送信信号を生成するようにさらに構成された制御回路と
を備える無線電力送信システム。
【請求項9】
前記制御回路に動作可能に結合されたメモリをさらに備え、前記制御回路は、前記メモリ内に、時間領域内の前記無線信号の少なくとも一部を記録するようにさらに構成された、請求項８に記載の無線電力送信システム。
【請求項10】
前記無線信号はマルチパス環境内にあり、前記制御回路は、前記複数のアンテナのタイミングオフセットを識別するようにさらに構成されている、請求項８に記載の無線電力送信システム。
【請求項11】
前記無線信号を処理して前記送信信号を生成するように構成された信号発生器をさらに備える、請求項８に記載の無線電力送信システム。
【請求項12】
前記到着プロファイルは、前記複数のアンテナで受信した前記無線信号の大きさおよび位相も含み、前記アンテナアレイに前記送信信号を送信するよう指示するために、前記制御回路は、前記到着プロファイルに基づいて、前記複数のアンテナからの各送信の前記大きさおよび位相を調整するよう、さらに構成された、請求項８に記載の無線電力送信システム。
【請求項13】
前記制御回路は、サイドエコーを識別し、識別されたあらゆるサイドエコーを除去することによって全チャネル応答を推定するように、さらに構成されている、請求項８に記載の無線電力送信システム。
【請求項14】
前記制御回路は、前記タイミングオフセットにさらに基づいた、前記送信プロファイルに応じて、前記送信信号を生成するようにさらに構成された、請求項１０に記載の無線電力送信システム。
【請求項15】
無線電力送信システムに動作可能に結合されたコンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、無線信号の受信のための前記無線電力送信システムの複数のアンテナを監視させ、
前記複数のアンテナを介して受信した前記無線信号の到着プロファイルを決定させ、
前記複数のアンテナの各アンテナのタイミングオフセットを設定することによって前記複数のアンテナを較正させ、
少なくとも部分的に、各アンテナの前記到着プロファイルおよび前記タイミングオフセットの時間反転に基づいて、送信プロファイルを生成させ、
送信信号が前記送信プロファイルに基づいて前記無線電力送信システムの前記複数のアンテナから放出されるように、前記送信プロファイルを使用して前記送信信号を送信させる、
プログラムを記録した一つ以上の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項16】
前記コンピュータによって実行されると、前記プログラムはさらに、前記コンピュータに前記複数のアンテナの各々での前記無線信号の位相および大きさを決定させる、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項17】
前記コンピュータによって実行されると、前記プログラムは、前記コンピュータに、前記無線信号の前記位相および大きさを、前記到着プロファイルの一部としてさらに記憶させる、請求項１６に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項18】
前記コンピュータによって実行されると、前記プログラムはさらに、前記コンピュータに前記無線信号の少なくとも一部を記憶させる、請求項１７に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項19】
前記コンピュータによって実行されると、前記プログラムはさらに、前記コンピュータにサイドエコーを識別させ、識別されたあらゆるサイドエコーを除去することによって全チャネル応答を推定させる、請求項１７に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項20】
前記コンピュータによって実行されると、前記プログラムはさらに、前記コンピュータに、パターンマッチング分析を使用することで前記無線信号を識別させる、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（対応する記載なし）
【背景技術】
【0002】
多くの電子機器は、電池によって電力供給される。従来の乾電池を置き換える費用を回避し、貴重なリソースを節約するために、しばしば再充電電池が使用される。ＬＴＥ、Ｗｉ－Ｆｉ、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバなどの標準的な無線通信モジュールで可能になる小型で高速な機器の要件は、現代のモバイル機器の基本標準となった。今日の情報指向のユーザは、より洗練されたアプリケーションを要求し、常に接続される必要がある。これらの高まる需要は、より多くの計算能力および送信電力を必要とし、これにより電池は充電を要する。
【0003】
再充電電池は、１つの選択肢である。しかしながら、従来の再充電電池用充電器は、交流（ＡＣ）電源コンセントなどの電力供給源へのアクセスを頻繁に必要とするが、これは常に利用可能または便利なものではないかもしれない。無線充電の現在の技術は、磁気または誘導充電ベースの解決策に限定されてきた。残念ながら、これらの解決策は、無線電力送信システムと受信機とを互いに比較的近接させる必要がある。より長い距離の無線電力送信は、たとえば、いくつか挙げると無線周波数（ＲＦ）信号を介した送信、超音波送信、レーザー給電など、より高度な機構をしばしば使用するが、その各々は、商業的な成功への固有のハードルをいくつか示す。
【0004】
より長い距離での無線電力送信をサポートするシステムは、より洗練された信号送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）コンポーネントを使用し得る。環境内にコンポーネントを正確に配置し、その中の信号伝送路を決定することは、Ｔｘ放射パターンを提供するため、ならびに効率的なデータ通信および／または無線電力供給のためにクライアントＲｘ機器を標的にするために欠くことができない。さらに、このようなシステムでは、効果的で途切れないサービスを保証するために、動的環境におけるＴｘおよび／またはＲｘ機器の正確な位置決定が必要である。このような伝送路および機器の位置を効率的に計算することは、困難な場合がある。
【0005】
したがって、上記で実証された問題を克服する技術、ならびに追加の利点を提供する技術の需要が存在する。いくつかの従来のまたは関連するシステムの本明細書で提供される例、ならびにこれらの関連する制限は、例示的であって排他的ではないことが意図される。既存または従来のシステムの他の制限は、以下の詳細な説明を読むと、当業者にとって明らかとなるだろう。
【発明の概要】
【0006】
本技術の様々な実施形態は、概して無線電力システムに関する。より具体的には、いくつかの実施形態は、伝搬チャネルダイバーシティに基づく伝送路の識別に関する。たとえば、本技術の様々な実施形態は、マルチパス環境内のシグナリングの到着時間のダイバーシティ（たとえば、同じアンテナへの異なる到着位相）に基づく時間反転法を使用し、同じ送信ノードからのコヒーレンシを実現する。
【0007】
いくつかの実施形態では、無線信号（たとえば、ビーコン信号）がクライアント機器から受信され得る。クライアント機器から送信された無線信号は、複数の経路を取ることができ、したがって、異なる時間にアンテナのアレイに到着する。アンテナのアレイ内の各アンテナへの無線信号の到着時間が決定され得る。次に、コヒーレント送信信号が生成され、アンテナのアレイからクライアント機器に送信されることが可能である。コヒーレント送信信号は、各アンテナにおける着信信号の時間反転バージョンである信号を送信することによって、作成され得る。いくつかの実施形態は、アンテナのアレイ内の各アンテナで受信した無線信号の大きさおよび／または位相を記録することができる。加えて、コヒーレント送信信号を生成することは、アンテナのアレイ内でコヒーレント送信信号の対応する大きさを調整することを含むことができる。アンテナのアレイは、いくつかの実施形態では、適応フェーズアンテナアレイ（適応的に位相調節されるアンテナアレイ）であり得る。
【0008】
本技術の実施形態は、方法、方法の変形例、および本明細書に記載されるその他の動作を１つ以上のプロセッサに実行させる命令のセットを含むコンピュータ可読記憶媒体も含む。
【0009】
いくつかの実施形態は、メモリ、１つ以上のプロセッサ、適応フェーズドアンテナアレイ、制御回路、信号発生器、パターン・マッチング・エンジン、および／またはその他のコンポーネントを含む、無線電力送信システムを提供する。アンテナアレイは、複数の無線周波数（ＲＦ）アンテナを有することができる。制御回路は、複数のＲＦアンテナに動作可能に結合され得る。加えて、制御回路は、クライアント機器からアンテナアレイ内のＲＦアンテナの各々への無線信号の到着を監視することができる。次に、少なくとも部分的に、アンテナアレイ内の各ＲＦアンテナへの無線信号の到着に基づいて、到着プロファイルが生成され得る。次に制御回路は、アンテナアレイから、受信した無線信号を反転させるクライアント機器に送信信号を送ることができる。これは、いくつかの実施形態では、直接的な到着時間の測定なしで行うことができる。制御回路は、メモリ内に、時間領域内の無線信号の少なくとも一部を記録し、到着シーケンスを識別することができる。無線信号はマルチパス環境内にあり、制御回路は、異なる時間における無線信号の複数の到着を監視し、アンテナアレイ内の各アンテナで着信無線信号をサンプリングする。信号発生器は、無線信号を処理し、送信信号を生成することができる。パターン・マッチング・エンジンは、着信信号を識別することができる。
【0010】
複数の実施形態が開示されるが、本技術の例示的な実施形態を図示および説明する以下の詳細な説明から、本技術のさらに別の実施形態が当業者にとって明らかとなるだろう。理解されるように、本技術は、いずれも本技術の範囲から逸脱することなく、様々な態様にける修正が可能である。したがって、図面および詳細な説明は、限定ではなく本質的に例示と見なされるべきである。
【0011】
本技術の実施形態は、添付図面の使用を通じて記載および説明される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本技術の１つ以上の実施形態で利用され得る、例示的な無線通信／電力供給環境を示す図である。
【図2】本技術の様々な実施形態による例示的なトランシーバシステムを示すブロック図である。
【図3】本技術の１つ以上の実施形態による例示的なクライアント受信機を示すブロック図である。
【図4】いくつかの実施形態による、無線電力供給を開始するための無線電力送信システムと無線受信機クライアントとの間の例示的な動作を示すシーケンス図である。
【図5】本技術のいくつかの実施形態による例示的なマルチパス無線電力供給環境を示す図である。
【図6】本技術のいくつかの実施形態による、無線通信／電力供給システムを動作させるための動作のセットを示すフローチャートである。
【図7】本技術の様々な実施形態による、無線電力送信システムコンポーネントの様々なコンポーネント間のデータフローの一例を示すシーケンス図である。
【図8】本明細書で論じられる方法論のいずれか１つ以上をマシンに実行させるための命令のセットが実行され得るコンピュータシステムの、例示的な形態の、マシンの図表示である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図面は、必ずしも縮尺通りに描かれているとは限らない。同様に、いくつかのコンポーネントおよび／または動作は、本技術の実施形態のいくつかの議論の目的のために、異なるブロックに分割されるか、または単一のブロックに組み合わされてもよい。また、本技術は様々な修正および代替形態に適しているが、具体的な実施形態は例として図面に示されており、以下の説明に記載される。しかしながら、本技術を説明された特定の実施形態に限定する意図はない。むしろ本技術は、添付請求項によって定義される技術の範囲に含まれるすべての修正、同等物、代替を網羅することを意図している。
【0014】
本技術の様々な実施形態は、概して無線電力システムに関する。より具体的には、いくつかの実施形態は、伝搬チャネルダイバーシティに基づく伝送路の識別に関する。従来のレトロディレクティブ・フェーズド・アレイ・システムは、空間ダイバーシティ（たとえば、異なるアンテナで測定された異なる到着位相）を利用し、異なる送信ノードからのコヒーレンシを実現しようと試みる。対照的に、本技術の様々な実施形態は、到着時間のダイバーシティ（たとえば、同じアンテナへの異なる到着位相）に基づく時間反転法を使用し、同じ送信ノードからのコヒーレンシを実現する。
【0015】
たとえば、同時に下り送信（たとえば、電力信号）を開始する代わりに、様々な実施形態は、着信信号の到着時間の反転に基づいて、様々なアンテナからの発信信号を開始することができる。発信信号の開始をずらした結果として、信号は、異なる伝播遅延を有する異なる経路を移動したとしても、ほぼ同時に宛先に到着することになる。このような手法は、送信機器および受信機器の両方で消費電力を大幅に削減することができる。
【0016】
以下の説明では、説明の目的で、本技術の実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が明記される。しかしながら、本技術の実施形態がこれらの具体的な詳細のいくつかを伴わずに実践され得ることは、当業者にとって明らかであろう。便宜上、本技術の実施形態は無線電力送信システムおよびクライアント受信機を参照して説明されるが、本技術の実施形態は、アンテナアレイを使用する様々な計算技術にも等しく適用可能である。
【0017】
ここで紹介される手法は、専用ハードウェア（たとえば、回路）として、ソフトウェアおよび／またはファームウェアで適切にプログラムされたプログラム可能な回路として、または専用回路とプログラム可能な回路の組み合わせとして、実現され得る。したがって、実施形態は、プロセスを実行するようにコンピュータ（またはその他の電子機器）をプログラムするために使用され得る命令を記憶した、機械可読媒体を含むことができる。機械可読媒体は、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気カードまたは光カード、フラッシュメモリ、または電子命令を記憶するのに適したその他のタイプの媒体／機械可読媒体を含み得るが、これらに限定されない。
【0018】
「いくつかの実施形態では」、「いくつかの実施形態によれば」、「図示される実施形態では」、「別の実施形態では」、などのフレーズは、一般に、フレーズに続く具体的な特徴、構造、または特性を意味し、これは本技術の少なくとも１つの実施例に含まれ、２つ以上の実施例に含まれてもよい。加えて、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態または異なる実施形態を指すとは限らない。
【0019】
図１は、環境１００内の１つ以上の無線トランシーバシステム１０１から様々な無線クライアント機器１０２．１から１０２．４への無線電力供給およびデータ通信を描写する、例示的な無線通信および電力供給環境１００を示す図である。クライアント電力受信機１０３．１から１０３．４は、それぞれのクライアント機器１０２．１から１０２．４に組み込まれ、１つ以上のトランシーバシステム１０１から無線電力を受信するように構成されることが可能である。環境１００内で、トランシーバシステム１０１からクライアント機器１０２．１から１０２．４に埋め込まれたクライアント電力受信機１０３．１から１０３．４への電力の無線供給は、本明細書では、無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）とも呼ばれる。
【0020】
図１に示される実施形態に示されるように、無線クライアント機器１０２．１から１０２．４は、携帯電話機器（たとえば、それぞれのクライアント電力受信機１０３．３を有するクライアント機器１０２．３）およびウェアラブルエレクトロニクス（たとえば、それぞれのクライアント電力受信機１０３．２を有するクライアント機器１０２．２）を含むことができる。クライアント機器１０２は、電力を必要とし、１つ以上の統合クライアント電力受信機１０３．１から１０３．４を介して無線電力を受信することが可能な、いずれの無線機器であってもよい。
【0021】
クライアント機器１０２．１から１０２．４はトランシーバシステム１０１およびその他の通信機器（たとえば、Ｗｉ－Ｆｉおよびセルラーネットワーク）と通信することが可能となり得る。クライアント機器１０２．１から１０２．４は、ビーコン信号を送信することが、さらに可能となり得る。図１に示されない別のクライアント機器は、通信するように構成およびこれを可能とされなくてもよく（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ－Ｆｉ機能がない）、したがってビーコン信号を送信しない。１つ以上の統合電力受信機クライアント、または「無線電力受信機」は、１つ以上のトランシーバシステム１０１から電力を受信して処理し、その動作のためにクライアント機器１０２．１から１０２．４に電力を提供することができる。
【0022】
各トランシーバシステム１０１は、各々がクライアント機器１０２．１から１０２．４に無線電力を供給することができる複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイを含むことができる。各トランシーバシステム１０１は、それぞれクライアント機器１０２．１から１０２．４との間で無線データ通信信号を送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）することもできる。いくつかの実施形態では、データ通信アンテナは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（商標）、もしくはＩＥＥＥ８０２．１５．４またはＩＥＥＥ８０２．１１などのその他の無線通信プロトコルを介して通信することができる。また、いくつかの実施形態では、無線電力および無線通信信号は、組み合わせられた電力／通信信号として供給されることが可能である。図１に示されないさらに別の実施形態では、トランシーバシステム１０１は、データ通信を実施するが無線電力供給は実施しないアンテナアレイとは別個の追加のアンテナおよび／またはアンテナアレイを含むことができる。
【0023】
トランシーバシステム１０１は、ＷＰＴＳの一部としてコヒーレント電力信号１０１．１－１０１．４をクライアント電力受信機１０３．１から１０３．４に送信するための適切な位相を決定するように構成されることが可能である。アンテナアレイは、互いに対して特定の位相で、複数のアンテナ素子の各々から信号（たとえば、連続波またはパルス電力送信信号）を送信することができる。さらに、「アレイ」という用語の使用は、必ずしもアンテナアレイをいかなる特定のアレイ構造にも限定しないことは、理解されるべきである。つまり、アンテナアレイは、特定の「アレイ」形態または形状で構築される必要はない。さらに、本明細書で使用される際に、「アレイ」または「アレイシステム」という用語は、ラジオ、デジタルロジック、およびモデムなど、信号の生成、受信、および送信のための関連する周辺回路を含むために使用されることが可能である。
【0024】
各クライアント電力受信機１０３．１から１０３．４は、トランシーバシステム１０１から信号を受信するための１つ以上のアンテナ（図示せず）を含むことができる。アンテナアレイは、互いに対して特定の位相で連続波信号を放出することができる。上述のように、主要な入力機器としてアンテナアレイを使用して、トランシーバシステム１０１は、クライアント電力受信機１０３．１から１０３．４にコヒーレント信号を供給するための適切な位相を決定することができる。たとえば、コヒーレント信号は、ビーコンまたはその他の信号を送信した特定のクライアント電力受信機１０３．１から１０３．４のためにコヒーレント信号が適切に位相調整されるように、アンテナアレイの各アンテナ素子で受信したビーコンおよび／またはその他の信号の複素共役を計算することによって決定されることが可能である。説明および図示されたビーコン信号およびその他の信号は、本明細書では主に連続波形と呼ばれるが、代わりにまたは追加で、変調波形信号の形態を取る。
【0025】
図１には示されないが、環境１００の上記のコンポーネント（たとえば、クライアント電力受信機１０３．１から１０３．４、トランシーバシステム１０１など）の各々は、データ通信同期モジュールなど、制御および同期機構を含むことができる。トランシーバシステム１０１は、たとえば、ビル内の標準または一次交流（ＡＣ）電源に送信機を接続する電源コンセントまたは電源などの電力供給源に接続されている。あるいは、または追加で、トランシーバシステム１０１のうちの１つ以上が、電池によって、または別の電力供給機構を介して電力供給されることも可能である。
【0026】
いくつかの実施形態では、クライアント電力受信機１０３およびトランシーバシステム１０１は、たとえば、無線通信および電力供給環境１００内で無線電力および／またはデータをビーコン送信および供給および／または受信するための範囲内の壁またはその他のＲＦ反射障害物などの反射面を利用またはこれに遭遇する。トランシーバシステム１０１とクライアント電力受信機１０３との間の見通し内に妨害物があるか否かにかかわらず、多方向信号通信に反射面の１つ以上を利用することができる。その結果、クライアント電力受信機とトランシーバシステム１０１との間の信号は、各々が異なる伝播遅延を有する複数の経路を取り得る。トランシーバシステム１０１は、（たとえば、生のサンプリングによって）アンテナアレイ内の異なるアンテナでの着信ＲＦ信号を記録することができる。たとえば、到着時間の記録は、到着の絶対時間および／または相対時間の配列を構築するために使用することができる。次に、クライアント電力受信機１０３への任意の発信シグナリングは、到着時間を効率的に反転させるアンテナアレイ素子を起動し、同じ送信ノードからのコヒーレンシを実現することができる。
【0027】
本明細書に記載されるように、各クライアント機器１０２．１から１０２．４は、例示的な環境１００内の別の機器、サーバ、および／または他のシステムとの通信接続（たとえば、セッション）を確立できる、任意のシステムおよび／または機器、および／または機器／システムの任意の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、クライアント機器１０２．１から１０２．４は、ユーザにデータを示すためのディスプレイまたはその他の出力機能、および／またはユーザからデータを受け取るための入力機能を含む。例として、クライアント機器１０２は、ビデオゲームコントローラ、サーバデスクトップ、デスクトップコンピュータ、コンピュータクラスタ、またはモバイル計算機器（ノートブック、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルドまたはタブレットコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、電池または電池に結合されたコンポーネント、ＰＤＡなど）であり得るが、これらに限定されない。クライアント機器１０２はまた、腕時計、ネックレス、指輪、もしくは人間または動物の患者に埋め込まれた機器（たとえば、医療用または獣医用機器）などの任意のウェアラブル機器であり得る。クライアント機器１０２の他の例は、安全センサ（たとえば、火災または一酸化炭素）、電動歯ブラシ、電子ドアロック／ハンドル、電灯スイッチコントローラ、電気シェーバなどを含むが、これらに限定されない。
【0028】
図１の例には示されていないが、トランシーバシステム１０１およびクライアント電力受信機１０３．１から１０３．４は各々、データチャネルを介して通信するためのデータ通信モジュールを含むことができる。あるいは、または追加で、クライアント電力受信機１０３．１から１０３．４は、既存のデータ通信モジュールを介してトランシーバシステム１０１と通信するように、クライアント機器１０２．１から１０２．４に指示することができる。
【0029】
図２は、一実施形態による例示的なトランシーバシステム１０１（たとえば、図１に示されるトランシーバシステム１０１）を示すブロック図である。トランシーバシステム１０１は、電気的および通信可能の少なくとも一方で互いに結合されたアナログおよびデジタル電子機器などの様々な機能コンポーネントを含むことができる。図２に示される実施形態では、アンテナアレイ１０４は、互いに対して固定された形状（図示せず）でアンテナアレイ１０４内に配置された複数のアンテナ素子２０１を含むことができる。別の実施形態では、アンテナアレイ１０４は、１つのアンテナ素子２０１を含む。さらに別の実施形態では、アンテナアレイ１０４は、複数のアンテナ素子２０１を含むが、１つの素子２０１のみがＴｘ、Ｒｘ、および／または電力供給のために実際に機能しているとき、トランシーバシステム１０１内で、本明細書に記載されるプロセスおよび方法を実行するように機能することができる。
【0030】
図２に示されるように、トランシーバシステム１０１の機能コンポーネントは、プロセッサ２０２およびメモリ２０４（たとえば、非一時的プロセッサ可読媒体）を含むことができる。メモリ２０４は、たとえば、本明細書に記載されるシステム、方法、およびプロセスを通じて生成された様々なタイプおよびクラスのデータを記憶することができる。メモリ２０４はまた、プロセッサ２０２によって実行されると、プロセッサ２０２に、メモリ２０４内に記憶されたデータ、ならびにプロセッサ２０２および／またはメモリ２０４に関連するかまたは通信可能に結合された別のトランシーバシステム１０１コンポーネントに記憶されたデータ（たとえば、レジスタおよび他のそのデータ記憶媒体に記憶されたデータ）を操作させる、プログラム命令（たとえば、ソフトウェアおよび／またはファームウェア）も記憶することができる。これらのデータ操作およびプロセッサ２０２のその他の計算関連アクション（たとえば、プロセッサ２０２の算術論理ユニットおよび／またはＣＰＵによって実行される）を通じて、プログラム命令は、本明細書に記載される方法およびプロセスの実施を指示する。
【0031】
プロセッサ２０２および／またはメモリ２０４について本明細書に記載される様々な機能は、いくつかの実施形態では、リモートプロセッササーバ２０６（たとえば、ネットワーク接続されたクラウドサーバ）の実質的に類似のコンポーネントによって実行され得る。たとえば、トランシーバシステム１０１からある程度の距離に配置されたリモートプロセッササーバ２０６は、図示されないが、リモートプロセッササーバ２０６のプロセッサおよびメモリを含むことができる。データ処理の速度、メモリ内のデータ記憶の量および／または可用性、ならびにトランシーバシステム１０１のサイズの縮小などの考慮事項のため、リモートプロセッササーバ２０６は、トランシーバシステム１０１内のプロセッサ２０２および／またはメモリ２０４を完全に置き換えてもよく、またはトランシーバシステム１０１内のその機能の一部を補足してもよい。
【0032】
トランシーバシステム１０１はまた、クライアント１０２、および／またはリモートプロセッササーバ２０６の計算機器内の１つ以上のプロセッサによって実行されるクラウドベースのアプリケーションとの間でそれぞれ受信および／または送信される、メモリ２０４から取得および／またはそこに格納されたデータを含むデータを有線または無線ネットワーク通信プロトコルで送受信できる、ネットワークインターフェース機器２０８も含み得る。トランシーバシステム１０１は、表示機器２１２も含むことができる。ユーザフレンドリーな値（たとえば、プロセッサ２０２でレンダリングされた環境１００の３Ｄモデル）が、ユーザから見える表示機器２１２に表示されてもよく、またはこれらは、トランシーバシステム１０１に通信可能に結合されたユーザのラップトップまたはデスクトップコンピュータ（図２には図示せず）などの計算機器に送信されてもよい。さらに、トランシーバシステム１０１は、ネットワークインターフェース機器２０８、アンテナアレイ１０４、プロセッサ２０２、および必要に応じてメモリ２０４に適切なレベルの電力を提供する、電源２１４を含む。
【0033】
アンテナアレイ１０４でのビーコン信号３２４の受信を含む入力および／またはイベントに応答して、プロセッサ２０２は、本明細書に記載される方法およびプロセスを実装するためのプログラム命令を実行することができる。マルチパス環境では、トランシーバシステム１０１とクライアント電力受信機１０３との間の信号３２２、３２４、および３２７は、各々異なる伝播遅延を有する複数の経路を取ることができる。したがって、レコーダ２２０は、異なるアンテナでの信号の到着時間を記録することができる。反転モジュール２２２は、信号を再生するための時間を反転させることができる。時間反転信号を使用して、タイミングモジュール２０９は、発信信号（たとえば、電力信号３２２）を送信するときに、到着とは逆の順序でアンテナ素子２０１を起動することができる。その結果、伝播遅延の長い経路を有する信号が最初に送信され、最も小さい伝播遅延は最後に送信される。この結果、信号は実質的に同時に宛先機器（たとえば、クライアント電力受信機１０３）に到着する。
【0034】
ネットワーク２１８からのデータおよび／またはその他の信号を含むネットワークトラフィック２１６の、ネットワークインターフェース機器２０８を介した受信などの追加イベントはさらに、本明細書に記載される方法およびプロセスの代わりに、もしくはこれに加えて、トランシーバシステム１０１内でプロセスおよび方法を実装するためにメモリ２０４に記憶されたプログラム命令を、プロセッサ２０２に実行させる。
【0035】
図２に示される実施形態では、コンピュータシステム２２２は、プロセッサ２０２およびメモリ２０４を含む。説明を簡単にするために、様々な一般的なコンポーネント（キャッシュメモリなど）は省略されている。コンピュータシステム２２２は、本明細書に記載される様々なプロセスおよび方法が実装され得るハードウェア機器を例示することを意図している。コンピュータシステム２２２のコンポーネントおよびトランシーバシステム１０１の他のコンポーネントは、電力およびデータバス２２４を介して、もしくはその他の既知のまたは便利な機器を通じて、互いに結合され得る。
【0036】
図２に示されるプロセッサ２０２は、たとえば、従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびこれらの組み合わせであり得る。「プロセッサ可読（記憶）媒体」または「コンピュータ可読（記憶）媒体」という用語は、プロセッサ２０２によってアクセス可能な任意のタイプの機器を含むことを、当業者は認識するだろう。メモリ２０４は、たとえばメモリバス２２６によって、プロセッサ２０２に通信可能に結合されている。非一時的媒体に加えて、メモリ２０４は、限定ではなく例として、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）およびスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。メモリ２０４は、ローカル、リモート、または分散型であり得る。非一時的（たとえば、不揮発性）メモリは、磁気フロッピーまたはハードディスク、光磁気ディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、またはＥＥＰＲＯＭなどの読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気カードまたは光カード、もしくは大量のデータを記憶する別の形態であることが多い。このデータの一部は、プロセッサ２０２によるプログラム命令の実行中に、直接メモリ・アクセス・プロセスによってメモリ２０４に書き込まれることが多い。不揮発性メモリは、ローカル、リモート、または分散型であり得る。
【0037】
プログラム命令（たとえば、ソフトウェア）は通常、メモリ２０４および／またはドライブユニット（図２には図示せず）の不揮発性の部分に記憶される。実際、大きいプログラムでは、プログラム全体をメモリ２０４に記憶することさえ不可能な場合がある。それでもなお、ソフトウェアを実行するために、必要であれば、処理に敵したプロセッサ２０２で読み取り可能な場所まで移動させられ、本明細書ではその場所がメモリ２０４と呼ばれることが、理解されるべきである。ソフトウェアが実行のためにメモリ２０４に移動させられるときでも、プロセッサ２０２は通常、ソフトウェアに関連付けられた値を記憶するためのハードウェアレジスタを利用し、さらにこれらの値をローカルにキャッシュして、理想的には、プログラム命令およびメモリ２０４に関する関連動作の実行を高速化する。本明細書で使用される際に、ソフトウェアプログラムが「プロセッサ２０２可読媒体によって実行またはその中に実装される」、および類似の用語で言及されるとき、ソフトウェアプログラムは任意の既知のまたは便利な場所で（不揮発性記憶装置からハードウェアレジスタへ）記憶されると想定される。プロセッサ２０２などのプロセッサは、プログラムに関連付けられた少なくとも１つの値がプロセッサによって読み取り可能なレジスタに記憶されているとき、「プログラムを実行するように構成されている」と見なされる。
【0038】
バス（たとえば、電力およびデータバス２２４のデータ搬送部分）はまた、プロセッサ２０２、および任意選択的にメモリ２０４を、ネットワークインターフェース機器２０８に結合する。ネットワークインターフェース機器２０８は、モデム、ルータ、およびネットワークインターフェース（たとえば、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ））のうちの１つ以上を含むことができる。モデムまたはネットワークインターフェースがコンピュータシステム２２２の一部であると見なされ得ることは、理解されるだろう。ネットワークインターフェース機器２０８は、アナログモデム、ＩＳＤＮモデム、ケーブルモデム、トークンリングインターフェース、衛星伝送インターフェース（たとえば、「直接ＰＣ」）、またはコンピュータシステム２２２を別のコンピュータシステム（たとえば、リモートプロセッササーバ２０６）に結合するためのその他のインターフェースを含むことができる。ネットワークインターフェース機器２０８は、１つ以上の入力および／または出力（入出力）機器を含むことができる。入出力機器は、限定ではなく例として、キーボード、マウスまたは他のポインティングデバイス、ディスクドライブ、プリンタ、スキャナ、および表示機器２１２を含むその他の入力および／または出力機器を含むことができる。表示機器２１２は、限定ではなく例として、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、またはその他何らかの適用可能な既知のまたは便利な表示機器を含むことができる。簡単にするために、図２の例に示されていない任意の機器のコントローラは、トランシーバシステム１０１内に常駐すると想定される。
【0039】
動作中、コンピュータシステム２２２は、ディスク・オペレーティング・システムなどのファイル管理システムを含むオペレーティング・システム・ソフトウェアによって制御され得る。関連するファイル管理システムソフトウェアを有するオペレーティング・システム・ソフトウェアの一例は、ワシントン州レドモンドのマイクロソフト（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）として知られるオペレーティングシステムのファミリー、およびこれらの関連するファイル管理システムである。その関連するファイル管理システムソフトウェアを有するオペレーティング・システム・ソフトウェアの別の例は、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステムおよびその関連するファイル管理システムである。ファイル管理システムは通常、メモリ２０４および／またはドライブユニットの不揮発性の部分に記憶され、データを入力および出力するため、ならびに不揮発性メモリおよび／またはドライブユニットにファイルを記憶することを含む、メモリ２０４内にデータを記憶するために、オペレーティングシステムによって必要とされる様々な動作をプロセッサ２０２に実行させる。
【0040】
図３は、１つ以上の実施形態による例示的なクライアント電力受信機１０３を示すブロック図である。クライアント電力受信機１０３は、互いに電気的におよび／または通信可能に結合された、アナログおよびデジタル電子機器またはモジュールなどの様々な機能コンポーネントを含み得る。クライアント電力受信機１０３の機能コンポーネントは、制御ロジック３０２およびデータ記憶媒体３０３を有するコントローラ３０１を含む。クライアント電力受信機１０３はまた、電池３０４、通信ブロック３０６および関連する第１アンテナ３０８、電力計３１０、整流器３１２、ビーコン信号発生器３１４ および関連する第２アンテナ３１６、ならびに整流器３１２およびビーコン信号発生器３１４を関連する第３アンテナ３２０に交互に結合するスイッチ３１８も含む。クライアント電力受信機１０３の上記で挙げられたコンポーネントの一部またはすべては、いくつかの実施形態では省略することができる。追加またはより少ないコンポーネントもまた可能である。たとえば、クライアント機器１０２のいくつかの実施形態は、機器の加速度を測定するための加速度計、または受信機の全地球測位座標を識別して現在の速度を推定することができる全地球測位システムも含み得る。
【0041】
整流器３１２は、（たとえば、第３アンテナ３２０を介して）トランシーバシステム１０１から送信信号３２２を受信し、これは充電のために電力計３１０を通じて電池３０４に供給される。電力計３１０は、総受信電力信号強度を測定し、制御ロジック３０２にこの測定値を提供する。制御ロジック３０２もまた、電池３０４から電池電力レベルを受信するか、またはたとえばクライアント機器１０２上で実行されるオペレーティングシステムのアプリケーション・プログラミング・インターフェース（ＡＰＩ）から電池電力レベルデータを受信することができる。制御ロジック３０２はまた、通信ブロック３０６を介して、クロック同期のためのベース信号クロックなどのデータキャリア周波数でデータ信号を送信／受信することもできる。
【0042】
第２アンテナ３１６および／または第３アンテナ３２０を使用して、ビーコン信号発生器３１４は、ビーコン信号３２４または較正信号３２６をトランシーバシステム１０１に送信する。さらに、例示的な実施形態では、電池３０４、ならびに第１アンテナ３０８、第２アンテナ３１６、および第３アンテナ３２０は、クライアント機器１０２内に配置される。別の実施形態では、電池３０４、ならびに第１アンテナ３０８、第２アンテナ３１６、および第３アンテナ３２０のうちの少なくとも１つが、クライアント機器１０２内に配置される。たとえば、非限定的に、クライアント電力受信機１０３のいくつかの実施形態は、クライアント電力受信機１０３の整流器３１２および／またはプラグイン充電器回路を通じて再充電可能であってもなくてもよい、電池セルなどの専用電源を含むことができる。したがって、このような別の実施形態では、クライアント機器１０２の電源がオフであるようなとき、システムのコンポーネントは、クライアント機器１０２の位置特定および／または無線電力送信システムベースの電池３０４充電の目的で、ビーコン信号３２４および／または較正信号３２６を送信し、かつ電力送信信号３２２を受信するために、第２アンテナ３１６および／または第３アンテナ３２０を完全に使用できるままであってもよい。第１アンテナ３０８、第２アンテナ３１６、および第３アンテナ３２０のうちの少なくとも１つはまた、クライアント機器がトランシーバシステム１０１との間でデータ信号３２７をＴｘ／Ｒｘできるようにする。
【0043】
図３に示される電池３０４は整流器３１２を含む回路を通じてＷＰＴＳを介して充電されるが、クライアント電力受信機１０３は、電池３０４によって電力供給されるクライアント電力受信機１０３の代わりに、またはこれに加えて、整流器３１２から直接その供給電力を受け取ることもできる。また、複数のアンテナ（たとえば、アンテナ３０８、３１６、および３２０）の使用はクライアント機器１０２の実施例の一例であり、したがって構造は、クライアント機器１０２が信号の受信および送信を多重化する１つの共有アンテナに縮小され得ることに、留意されたい。
【0044】
クライアント機器１０２は、動きを検出してクライアント機器１０２の動きイベントの制御ロジック３０２に信号送信することが可能な動きセンサ３２８も含むことができる。クライアント電力受信機１０３はまた、加速度計、アシスト型全地球測位システム（ＧＰＳ）、または他の機構などの追加の動き検出機構を統合することもできる。動きセンサ３２８が動きイベントを決定すると、制御ロジック３０２は、動きイベントがクライアント機器１０２と一致すると想定する。次に制御ロジック３０２は、電力送信を修正するように、トランシーバシステム１０１に信号送信する。トランシーバシステム１０１搭載車両のような移動環境でクライアント電力受信機１０３が使用される場合、電力は、断続的に、または機器が利用可能なすべての電力をほとんど失うまで低下したレベルで、送信される可能性がある。動きセンサ３２８、ならびに上述の追加の動き検出機構は、クライアント機器１０２に統合されてもよい。
【0045】
図４は、様々な実施形態による、マルチパス無線電力供給において無線電力供給を確立するための、無線電力供給システム（たとえば、ＷＰＴＳ１０１）と無線電力受信機クライアント（たとえば、無線電力受信機クライアント１０３）との間の動作の一例を示すシーケンス図４００を表す。まず、無線電力送信システム１０１と電力受信機クライアント１０３との間で通信が確立される。初期通信は、たとえば、無線電力送信システム１０１の１つ以上のアンテナ１０４を介して確立されたデータ通信リンクであり得る。いくつかの実施形態では、アンテナ１０４ａから１０４ｎのうちの１つ以上は、データアンテナ、無線電力送信アンテナ、または二重目的のデータ／電力アンテナであり得る。このデータ通信チャネルを介して、無線電力送信システム１０１と無線電力受信機クライアント１０３との間で様々な情報がやり取りされる。たとえば、無線電力シグナリングは、無線電力供給環境内の様々なクライアントの間でタイムスライスされ得る。このような場合、無線電力送信システム１０１は、無線電力受信機クライアント１０３がそのビーコン信号をいつ送信（ブロードキャスト）し、いつ電力を聞くかを知るように、たとえばビーコン・ビート・スケジュール（Ｂｅａｃｏｎ Ｂｅａｔ Ｓｃｈｅｄｕｌｅ（ＢＢＳ））サイクル、パワーサイクル情報などのビーコンスケジュール情報を送信することができる。
【0046】
図４の例を続けると、無線電力送信システム１０１は、電力を受信するための１つ以上の無線電力受信機クライアントを選択し、選択した無線電力受信機クライアント１０３にビーコンスケジュール情報を送信する。無線電力送信システム１０１はまた、無線電力受信機クライアント１０３が無線電力送信システムからの無線電力をいつ期待するか（たとえば、時間枠）を知るように、電力送信スケジューリング情報を送信することもできる。次に、無線電力受信機クライアント１０３はビーコン（または較正）信号を生成し、たとえばビーコン・ビート・スケジュール（Ｂｅａｃｏｎ Ｂｅａｔ Ｓｃｈｅｄｕｌｅ（ＢＢＳ））サイクルなど、ビーコンスケジュール情報によって示される割り当てられたビーコン送信枠（またはタイムスライス）の間、ビーコンをブロードキャストする。本明細書で論じられるように、無線電力受信機クライアント１０３は、無線電力受信機クライアント１０３が埋め込まれた無線機器１０２に近接する三次元空間内に放射および受信パターンを有する１つ以上のアンテナ（またはトランシーバ）を含む。
【0047】
無線電力送信システム１０１は、電力受信機クライアント１０３からビーコンを受信し、そこからのビーコン信号が複数のアンテナで受信される位相（または方向）を検出および／または別途測定する。いくつかの実施形態によれば、無線電力送信システム１０１は到着時間のダイバーシティ（たとえば、同じアンテナへの異なる到着位相）を記録することができる。この情報は、異なる経路の伝播遅延を補償するようにずらしたタイミングで発信信号を送信するためにアンテナを起動するために使用され得る。いくつかの実施形態では、信号は、サイドエコーを除去するために処理されてもよく、送信スケジュールは相応に調整される。
【0048】
次に、無線電力送信システム１０１は、反転（またはほぼ逆順）でアンテナを起動することによって、対応するアンテナの各々で受信したビーコンの検出または測定された位相（または方向）に基づいて、複数のアンテナ１０３から電力受信機クライアント１０３に無線電力を供給する。いくつかの実施形態では、無線電力送信システム１０１は、ビーコンの測定された位相の複素共役を決定し、無線電力受信機クライアント１０３からビーコン信号が受信された同じ経路を介して無線電力を無線電力受信機クライアント１０３に供給および／または別途配向するようにアンテナを構成する送信位相を決定するために、複素共役を使用する。
【0049】
いくつかの実施形態では、無線電力送信システム１０１は、多くのアンテナを含む。多くのアンテナのうちの１つ以上は、電力受信機クライアント１０３に電力を供給するために使用され得る。無線電力送信システム１０１は、ビーコン信号が各アンテナで受信される位相を検出および／または別途決定または測定できる。アンテナの数が多いと、無線電力送信システム１０１の各アンテナで受信されるビーコン信号の位相が異なる可能性がある。
【0050】
上述のように、無線電力送信システム１０１は、各アンテナで受信したビーコン信号の複素共役を決定することができる。複素共役を使用して、１つ以上のアンテナは、無線電力送信システム１０１内の多数のアンテナの影響を考慮に入れた信号を放出し得る。言い換えると、無線電力送信システム１０１は、ビーコンの波形を反対方向にほぼ再現する総合信号をアンテナのうちの１つ以上から作成するような方法で、１つ以上のアンテナから無線電力送信信号を放出することができる。別の言い方をすると、無線電力送信システム１０１は、無線電力送信システム１０１でビーコン信号が受信される同じ経路を介して、無線ＲＦ電力を無線電力受信機クライアントに供給することができる。これらの経路は、環境内の反射物体１０６を利用することができる。加えて、無線電力送信信号は、無線電力送信信号がクライアント機器に近接する三次元（３Ｄ）空間内のクライアント機器のアンテナ放射および受信パターンに全体として一致するように、ずらされること、および／または無線電力送信システム１０１から同時に送信されることが可能である。
【0051】
図示されるように、ビーコン（または較正）信号は、無線電力送信システム１０１が知識を維持し、および／または無線電力供給環境内の電力受信機クライアント１０３の場所を別途追跡できるように、たとえばＢＢＳにしたがって、電力供給環境内の無線電力受信機クライアント１０３によって定期的に送信され得る。無線電力送信システムで無線電力受信機クライアント１０３からのビーコン信号を受信し、次いでその測定の無線電力受信機クライアントに向けられた無線電力で応答するプロセスは、本明細書ではレトロディレクティブ無線電力供給と呼ばれる。
【0052】
図５は、例示的なマルチパス無線電力供給環境５００を示す図である。図５に示されるように、複数のアンテナ５０４を有するＷＰＴＳ１０１に電力を供給する無線機器５０２。マルチパス無線電力供給環境５００は、反射物体（図示せず）、および様々な吸収物体、たとえばユーザ、または人間、家具などを含む可能性がある。その結果、無線機器５０２とアンテナ５０４との間には、複数の経路Ｐ１からＰ４が存在し得る。無線機器５０２は、ビーコン（または較正）信号を複数の経路で無線電力送信システム５０１に送信する。無線機器５０２は、無線電力送信システムによって受信したビーコン信号の強度、たとえば受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）が放射および受信パターンに依存するように、放射および受信パターンの方向にビーコンを送信することができる。たとえば、ビーコン信号は、放射および受信パターンにヌルがあるときには送信されず、ビーコン信号が放射および受信パターンのピーク、たとえば主要な突出部のピークで最も強い。図５の例に示されるように、無線機器５０２は、見通し経路と比較して各々異なる伝播遅延を有する４つの経路でビーコン信号を送信する。
【0053】
無線電力送信システム５０１は、経路を介して強度が増加するビーコン信号を受信する。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、たとえば、ユーザへの不必要なＲＦエネルギー暴露を回避するために、このようにして指向的に送信される。アンテナの基本特性は、受信に使用されるときのアンテナの受信パターン（方向に応じた感度）が、送信に使用されるときのアンテナの遠方界放射パターンと同一であることである。これは、電磁気学における相反定理の結果である。
【0054】
無線電力送信システム１０１は、複数のアンテナまたはトランシーバで、複数の経路Ｐ１からＰ４を介してビーコン（または較正）信号を受信する。図示されるように、経路Ｐ３は直接見通し経路であり、経路Ｐ１、Ｐ２、およびＰ４は非見通し経路である。ビーコン（または較正）信号が無線電力送信システム５０１によって受信されると、電力送信システム５０１は、複数のアンテナ５０４の各々へのビーコン信号の到着時間、およびビーコン信号が複数のアンテナまたはトランシーバの各々で受信される位相を決定するために、ビーコン（または較正）信号を処理する。次に、電力送信システム５０１は、電力送信信号を生成するために、送信信号の時間を反転させることができる（たとえば、－ｔ）。以下は、時間反転された、図４に示される４経路伝搬チャネルの単純化された数学的信号モデルである。時間反転により、ある時点での発進信号（着信ビーコンの時間反転バージョン）の異なる到着をコヒーレントに組み合わせることが可能である。
ビーコン送信
Ａ（ｔ）＝Ｃ（ｔ）＋Ｃ（ｔ－τ１）＋Ｃ（ｔ－τ２）＋Ｃ（ｔ－τ３）
電力供給
Ｒ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）＋Ｔ（ｔ－τ１）＋Ｔ（ｔ－τ２）＋Ｔ（ｔ－τ３）
ここで、
Ｔ（ｔ）＝Ａ（－ｔ）＝Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ－τ１）＋Ｃ（－ｔ－τ２）＋Ｃ（－ｔ－τ３）
受信電力
Ｒ（ｔ）＝Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ－τ１）＋Ｃ（－ｔ－τ２）＋Ｃ（－ｔ－τ３）＋
Ｃ（－ｔ－τ１）＋Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ＋τ１－τ２）＋Ｃ（－ｔ＋τ１－τ３）＋
Ｃ（－ｔ－τ２）＋Ｃ（－ｔ＋τ２－τ１）＋Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ＋τ２－τ３）＋
Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ＋τ３－τ１）＋Ｃ（－ｔ＋τ３－τ２）＋Ｃ（－ｔ）
ビーコン送信
Ａ（ｔ）＝Ｃ（ｔ）＋Ｃ（ｔ－τ１）＋Ｃ（ｔ－τ２）＋Ｃ（ｔ－τ３）
電力供給
Ｒ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）＋Ｔ（ｔ－τ１）＋Ｔ（ｔ－τ２）＋Ｔ（ｔ－τ３）
ここで、
Ｔ（ｔ）＝Ａ（－ｔ）＝Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ－τ１）＋Ｃ（－ｔ－τ２）＋Ｃ（－ｔ－τ３）
受信電力
Ｒ（ｔ）＝Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ－τ１）＋Ｃ（－ｔ－τ２）＋Ｃ（－ｔ－τ３）＋
Ｃ（－ｔ－τ１）＋Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ＋τ１－τ２）＋Ｃ（－ｔ＋τ１－τ３）＋
Ｃ（－ｔ－τ２）＋Ｃ（－ｔ＋τ２－τ１）＋Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ＋τ２－τ３）＋
Ｃ（－ｔ）＋Ｃ（－ｔ＋τ３－τ１）＋Ｃ（－ｔ＋τ３－τ２）＋Ｃ（－ｔ）
【0055】
様々な実施形態によれば、これらの時間反転法は、ビーム形成、レトロディレクティブアレイなどの従来のフェーズドアレイ法に増強されることが可能である。加えて、各アンテナは、（たとえば、時間領域内で）複数の仮想アンテナとして効率的に機能する。間隔は、均一、パターン化、不均一、またはランダムであってもよい。時間反転法（たとえば、着信ＲＦビーコンを捕捉し、増幅／再生する）は、ことによると、チャネルの遅延拡散を利用するために日和見的アプローチを取ろうとする他の実施例のうちの１つである。充電器が全チャネル応答を推定する場合、サイドエコーへの潜在的な破壊的影響の少ない、より一致した波形が存在すると推測される。
【0056】
様々な測定結果は、ほとんどのオフィスビルで、遅延拡散は４０～７０ｎｓであることを示しており、最大３００ｎｓのより大きい遅延拡散は、ショッピングセンターおよび工場などの大きな建物で予想される。平均受信マルチパス電力は、過剰遅延の指数関数的に減衰する関数である。さらに、個々のマルチパスコンポーネントの振幅は、レイリー分布している。金属製の壁があるときは、小さい部屋（５ｍ×５ｍ）であっても約５０ｎｓの著しい遅延拡散を与える可能性がある。約２ＧＨｚおよび５ＧＨｚの周波数では、遅延拡散の中央値は５０％値であり、つまりすべてのチャネルの５０％が中央値よりも低い遅延拡散を有する。
【0057】
いくつかの周波数で行われた測定は、周波数が８５０ＭＨｚ～４ＧＨｚに変化するとき、遅延拡散に大きな違いはないことを、同時に示している。いくつかの実施形態では、信号の少なくとも一部（たとえば、４０～１００ｎｓ）は、ビーコンが短いパルスである場合に１ｎｓの同期性を必要とするチャネル応答に関する考えを得るために、記録され得る。広帯域パルス（トーン調など）では、記録時間を緩和できる場合がある。
【0058】
図６は、本技術のいくつかの実施形態による、無線通信／電力供給システムを動作させるための動作６００のセットを示すフローチャートである。図６に示されるように、監視動作６１０は、クライアント機器からの着信信号を監視する。信号は、ビーコン信号、較正信号、またはその他何らかのタイプの通信であってもよい。識別動作６１５は、１つ以上の異なるアンテナで、複数の経路からの着信到着時間を識別する。これは、着信信号への応答を生成するための応答プロファイルを生成するために使用できる。決定動作６２０は、応答が必要か否かを決定する。応答が必要でない場合には、決定動作６２０は監視動作６１０に分岐し、そこでシステムは追加の着信信号を監視する。応答が必要でない場合には、決定動作６２０は応答動作６２５に分岐し、そこで適切な応答が作成される。タイミング動作６３０は、応答信号の放射パターンを識別する。次に、起動動作６３５は、着信信号の反転したタイミングに基づいてアンテナ起動を設定することができる。
【0059】
図７は、本技術の様々な実施形態による、無線電力送信システムの様々なコンポーネント間のデータフローの一例を示すシーケンス図である。図７に示されるように、監視システム７１０は、着信信号のセットを監視する。監視システム７１０は、着信信号の少なくとも一部を記録または記憶することができる。記録の通知を受信すると、制御回路７２０は、信号発生器７３０による時間反転処理を開始する。たとえば、信号発生器７３０は、着信信号のタイミングを効率的に反転させる応答信号を生成するために、記録された信号を使用することができる。次に、この応答信号は、トランシーバ７４０によって送信され得る。
例示的なコンピュータシステムの概要
例示的なコンピュータシステムの概要
【0060】
図８は、本明細書で論じられる方法論のいずれか１つ以上をマシンに実行させるための命令のセットが実行され得るコンピュータシステムの、例示的な形態の、マシンの図表示である。
【0061】
図８の例では、コンピュータシステムは、プロセッサ、メモリ、不揮発性メモリ、およびインターフェース機器を含む。説明を簡単にするために、様々な一般的なコンポーネント（キャッシュメモリなど）は省略されている。コンピュータシステム８００は、図１の例に示されるコンポーネントのいずれか（およびこの明細書に記載されるその他いずれかのコンポーネント）が実装され得るハードウェア機器を示すように意図される。たとえば、コンピュータシステムは、いずれの放射物体またはアンテナアレイシステムであってもよい。コンピュータシステムは、いずれか適切な既知のまたは便利なタイプのものであり得る。コンピュータシステムのコンポーネントは、バスを介して、もしくはその他何らかの既知のまたは便利な機器を通じて互いに結合され得る。
【0062】
プロセッサは、たとえば、ＩｎｔｅｌのＰｅｎｔｉｕｍマイクロプロセッサまたはＭｏｔｏｒｏｌａのｐｏｗｅｒ ＰＣマイクロプロセッサなどの従来のマイクロプロセッサであってもよい。「機械可読（記憶）媒体」または「コンピュータ可読（記憶）媒体」という用語は、プロセッサによってアクセス可能な任意のタイプの機器を含むことを、当業者は認識するだろう。
【0063】
メモリは、たとえばバスによって、プロセッサに結合されている。メモリは、限定ではなく例として、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）およびスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。メモリは、ローカル、リモート、または分散型であり得る。
【0064】
バスはまた、プロセッサを不揮発性メモリおよびドライブユニットに結合する。たとえば、不揮発性メモリは、磁気フロッピーまたはハードディスク、光磁気ディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、またはＥＥＰＲＯＭなどの読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気カードまたは光カード、もしくは大量のデータを記憶する別の形態であることが多い。このデータの一部は、コンピュータ８００内のソフトウェアの実行中に、直接メモリ・アクセス・プロセスによってメモリに書き込まれることが多い。不揮発性記憶装置は、ローカル、リモート、または分散型であり得る。システムはメモリ内で利用可能なすべての適用可能なデータで作成できるので、不揮発性メモリはオプションである。典型的なコンピュータシステムは通常、少なくともプロセッサ、メモリ、メモリをプロセッサに結合する機器（たとえば、バス）を含む。
【0065】
ソフトウェアは通常、不揮発性メモリおよび／またはドライブユニットに記憶される。実際、大きいプログラムでは、プログラム全体をメモリに記憶することさえ不可能な場合がある。それでもなお、ソフトウェアを実行するために、必要であれば、処理に適したコンピュータで読み取り可能な場所まで移動させられ、この文献でその場所がメモリと呼ばれることは、理解されるべきである。ソフトウェアが実行のためにメモリに移されるときでも、プロセッサは通常、ソフトウェアに関連する値を記憶するためのハードウェアレジスタと、理想的には実行を高速化するのに役立つローカルキャッシュとを利用する。本明細書で使用される際に、ソフトウェアプログラムが「ソフトウェアプログラム可読媒体内に実装される」と言及されるとき、ソフトウェアプログラムは任意の既知のまたは便利な場所で（不揮発性記憶装置からハードウェアレジスタへ）記憶されると想定される。プロセッサは、プログラムに関連付けられた少なくとも１つの値がプロセッサによって読み取り可能なレジスタに記憶されているとき、「プログラムを実行するように構成されている」と見なされる。
【0066】
バスはまた、プロセッサをネットワークインターフェース機器に結合する。インターフェースは、モデムまたはネットワークインターフェースのうちの１つ以上を含むことができる。モデムまたはネットワークインターフェースがコンピュータシステムの一部であると見なされ得ることは、理解されるだろう。インターフェースは、アナログモデム、ＩＳＤＮモデム、ケーブルモデム、トークンリングインターフェース、衛星伝送インターフェース（たとえば、「直接ＰＣ」）、またはコンピュータシステムを別のコンピュータシステムに結合するためのその他のインターフェースを含むことができる。インターフェースは、１つ以上の入力および／または出力機器を含むことができる。入出力機器は、限定ではなく例として、キーボード、マウスまたは他のポインティングデバイス、ディスクドライブ、プリンタ、スキャナ、および表示機器を含むその他の入力および／または出力機器を含むことができる。表示機器は、限定ではなく例として、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、またはその他何らかの適用可能な既知のまたは便利な表示機器を含むことができる。簡単にするために、図８の例に示されていない任意の機器のコントローラは、インターフェース内に常駐すると想定される。
【0067】
動作中、コンピュータシステム８００は、ディスク・オペレーティング・システムなどのファイル管理システムを含むオペレーティング・システム・ソフトウェアによって制御され得る。関連するファイル管理システムソフトウェアを有するオペレーティング・システム・ソフトウェアの一例は、ワシントン州レドモンドのマイクロソフト（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）として知られるオペレーティングシステムのファミリー、およびこれらの関連するファイル管理システムである。その関連するファイル管理システムソフトウェアを有するオペレーティング・システム・ソフトウェアの別の例は、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステムおよびその関連するファイル管理システムである。ファイル管理システムは通常、不揮発性メモリおよび／またはドライブユニットに記憶され、データを入力および出力するため、ならびに不揮発性メモリおよび／またはドライブユニットにファイルを記憶することを含む、メモリ内にデータを記憶するために、オペレーティングシステムによって必要とされる様々な動作をプロセッサに実行させる。
【0068】
詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットの動作のアルゴリズムおよび記号表現に関して提示され得る。これらのアルゴリズムの説明および表現は、データ処理技術の当業者が他の当業者に自分の仕事の内容を最も効果的に伝えるために使用する手段である。アルゴリズムはここで、および一般的に、所望の結果をもたらす自己矛盾のない一連の動作であると考えられる。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。通常、必ずではないものの、これらの量は、記憶、転送、結合、比較、およびその他の操作が可能な電気信号または磁気信号の形態を取る。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、項、数などと呼ぶことは、主に一般的な使用の理由から、時々便利であることが証明されている。
【0069】
しかしながら、これらおよび類似の用語のすべては適切な物理量に関連付けられるべきであり、これらの量に適用される便利なラベルに過ぎないことを、覚えておくべきである。別途明示されない限り、以下の議論からわかるように、説明全体を通して、「処理」または「計算（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」または「計算（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」または「決定」または「表示」などの用語を利用する議論は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理（電子）量として表されるデータを操作して、コンピュータシステムメモリまたはレジスタ、またはその他のこのような情報記憶、送信、または表示機器内の物理量として同様に表される別のデータに変換するコンピュータシステム、または類似の電子計算機器のアクションおよびプロセスを指すことが、理解される。
【0070】
本明細書に提示されるアルゴリズムおよび表示は、いずれの特定のコンピュータまたはその他の装置にも本質的に関連するものではない。本明細書の教示によるプログラムとともに様々な汎用システムが使用されてもよく、またはいくつかの実施形態の方法を実行するためにより特化した装置を構築することがより都合がよいと判明することがある。これらの様々なシステムに必要な構造は、以下の説明から明らかとなるだろう。加えて、技術はいずれか特定のプログラミング言語を参照して説明されておらず、したがって様々な実施形態は様々なプログラミング言語を使用して実施され得る。
【0071】
代替実施形態では、マシンは独立型機器として動作し、または別のマシンに接続（たとえば、ネットワーク接続）されてもよい。ネットワーク接続された展開では、マシンは、クライアント－サーバネットワーク環境のサーバまたはクライアントマシンとして、またはピアツーピア（または分散）ネットワーク環境のピアマシンとして、動作し得る。
【0072】
マシンは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、ラップトップコンピュータ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ、プロセッサ、電話、ウェブ設備、ネットワークルータ、スイッチまたはブリッジ、またはそのマシンが取るアクションを指定する命令のセット（順次またはその他）を実行できるいずれのマシンであってもよい。
【0073】
機械可読媒体または機械可読記憶媒体は、例示的な実施形態には単一の媒体であると示されているが、「機械可読媒体」および「機械可読記憶媒体」という用語は、１つ以上の命令のセットを記憶する、単一の媒体または複数の媒体（たとえば、集中または分散データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバ）を含むと解釈されるべきである。「機械可読媒体」および「機械可読記憶媒体」という用語はまた、機械による実行のための、現在開示されている技術および確信の方法論のいずれか１つ以上をマシンに実行させる命令のセットを記憶、符号化、または搬送できる、任意の媒体を含むと解釈されるべきである。
【0074】
一般に、本開示の実施形態を実施するために実行されるルーチンは、「コンピュータプログラム」と呼ばれるオペレーティングシステムまたは特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、物体、モジュール、または命令のシーケンスの一部として実装され得る。コンピュータプログラムは通常、コンピュータ内の様々なメモリおよびストレージデバイスで様々な時間に設定され、コンピュータ内の１つ以上の処理ユニットまたはプロセッサによって読み取りおよび実行されると、本開示の様々な態様を含む要素を実行するための動作をコンピュータに実行させる、１つ以上の命令を備える。
【0075】
また、実施形態は完全に機能するコンピュータおよびコンピュータシステムの文脈で説明されてきたが、様々な実施形態は様々な形態のプログラム製品として配布されることが可能であり、本開示は、実際に配布を行うために使用される特定のタイプのマシンまたはコンピュータ可読媒体に関係なく等しく適用されることを、当業者は理解するだろう。
【0076】
機械可読記憶媒体、機械可読媒体、またはコンピュータ可読（記憶）媒体のさらなる例は、とりわけ揮発性および不揮発性メモリデバイス、フロッピーおよびその他のリムーバブルディスク、ハードディスクドライブ、光ディスク（たとえば、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの記録可能なタイプの媒体、ならびにデジタルおよびアナログ通信リンクなどの伝送タイプの媒体を含むが、これらに限定されない。
結論
結論
【0077】
文脈が明らかに別途必要としない限り、説明および請求項全体を通して、「備える」、「備えている」などの語は、排他的または網羅的な意味ではなく、包括的な意味で、つまり「含むがそれに限定されない」という意味で、解釈されるべきである。本明細書で使用される際に、「接続された」、「結合された」という用語、またはこれらの任意の変形は、２つ以上の要素間の直接的または間接的な任意の接続または結合を意味し、要素間の結合または接続は、物理的、論理的、またはこれらの組み合わせであり得る。加えて、「本明細書で」、「上記」、「以下」という用語、および類似の意味の語は、この出願で使用されるとき、この出願のいずれか特定の部分ではなく、この出願全体を指す。文脈が許せば、単数または複数の数を使用する上記の詳細な説明の語は、それぞれ複数および単数の数も含み得る。２つ以上のアイテムのリストを参照する「または」という語は、その語の以下の解釈のすべてを網羅する。リスト内のアイテムのいずれか、リスト内のアイテムのすべて、およびリスト内のアイテムのいずれかの組み合わせ。
【0078】
本技術の例の上記詳細な説明は、網羅的であること、または本技術を上記で開示された正確な形態に限定することを意図していない。本技術の具体例は例示目的で説明されているが、当業者が認識するように、本技術の範囲内で様々な同等の修正が可能である。たとえば、プロセスおよびブロックは所与の順序で提示されているが、代替実施例は、異なる順序のステップを有するルーチンを実行するか、または異なる順序のブロックを有するシステムを採用してもよく、いくつかのプロセスまたはブロックは、代替例またはサブコンビネーションを提供するために、削除、移動、追加、細分化、組み合わせ、および／または修正されてもよい。これらのプロセスまたはブロックの各々は、様々な異なる方法で実施されてもよい。また、プロセスまたはブロックは、時々連続して実行されているように示されるが、これらのプロセスまたはブロックは、代わりに平行して実行または実施されてもよく、もしくは異なる時間に実行されてもよい。さらに、本明細書に記載されるいずれの具体的な数値も単なる例である。代替実施例は、異なる値または範囲を採用してもよい。
【0079】
本明細書で提供される技術の教示は、必ずしも上記で説明されたシステムではなく、別のシステムに適用することができる。上記で説明された様々な例の要素および動作は、本技術のさらなる実施例を提供するために組み合わせることができる。本技術のいくつかの代替実施例は、上記の実施例への追加要素を含み得るだけでなく、より少ない要素を含むこともできる。
【0080】
これらおよびその他の変更は、上記の詳細な説明に照らして、本技術に対して行うことができる。上記の説明は本技術の特定の例を説明し、考えられる最良のモードを説明しているが、上記が文中でどれほど詳細に見えても、本技術は多くの方法で実践することができる。システムの詳細は、その具体的実施例においてかなり異なる場合があるが、依然として本明細書に開示される技術に含まれる。上述のように、本技術の特定の特長または態様を説明するときに使用される特定の術語は、その術語が関連する技術のいずれの具体的な特性、特徴、または態様にも限定されないようにその術語が本明細書で再定義されることを暗示するものと解釈されるべきではない。一般に、以下の請求項で使用される用語は、上記の詳細な説明のセクションがそのような用語を明確に定義しない限り、本明細書に開示される具体例に本技術を限定するものと解釈されるべきではない。したがって、本技術の実際の範囲は、開示された例のみではなく、請求項の下で本技術を実践または実施するすべての同等の方法も包含する。
【0081】
請求項の数を削減するために、本技術の特定の態様が、以下で特定の請求項形式で提示されるが、本出願人は、任意の数の請求項形式で本技術の様々な態様を検討する。たとえば、本技術の１つの態様のみがコンピュータ可読媒体クレームとして列挙されるが、他の態様がコンピュータ可読媒体として、またはミーンズプラスファンクションクレームで実現されるなど他の形態で、同様に実現されてもよい。米国特許法第１１２条（ｆ）項の下で扱われるように意図されるいずれの請求項も、「～するための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という語で始まるが、他のいずれの文脈での用語「ための（ｆｏｒ）」の使用も、米国特許法第１１２条（ｆ）項の下での扱いを想起させることを意図しない。したがって、本出願人は、この出願または継続出願のいずれかで追加請求項形式を追求するために、この出願を申請した後にこのような追加請求項を追求する権利を留保する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】