(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】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】分散された無線電力伝送システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/20 20160101AFI20231212BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20231212BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20231212BHJP
H04B 5/02 20060101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
H02J50/20
H02J50/40
H02J50/80
H04B5/02
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021531222
(86)(22)【出願日】2019-11-26
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-28
(86)【国際出願番号】 US2019063156
(87)【国際公開番号】W WO2020112711
(87)【国際公開日】2020-06-04
【審査請求日】2022-11-25
(31)【優先権主張番号】16/205,332
(32)【優先日】2018-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513045518
【氏名又は名称】オッシア インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ハテム アイ．ゼイン
(72)【発明者】
【氏名】フィリップ エル．スワン
【審査官】高野 誠治
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１８－５０１７５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５２４３９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００７９００８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１８－５２５９６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０２２８１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／００ －５０／９０
Ｈ０４Ｂ ５／００ － ５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）によって実行される方法であって、無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）に無線電力を伝送するように協働するよう、１つまたは複数のＷＰＴＳとグループ化する命令を受信するステップであって、前記命令は、前記ＷＰＲＣの位置、前記ＷＰＲＣの電力量に対する電力要求、ならびに前記ＷＰＲＣの前記電力量に対する前記電力要求を満たすよう貢献する前記ＷＰＴＳの能力および前記１つまたは複数のＷＰＴＳの各々のそれぞれの能力に基づいており、前記１つまたは複数のＷＰＴＳの各々の前記それぞれの能力は、少なくとも１つの他のＷＰＲＣに対するそれぞれの前記ＷＰＴＳによって供給される電力負荷レベルを超えて利用可能な電力の残量に少なくとも部分的に基づくステップと、
クロックのインジケーションを受信するステップと、
前記クロックの前記インジケーションに基づいて、局部発振器の位相オフセットを調節するステップと、
前記１つまたは複数のＷＰＴＳと協働して、前記ＷＰＲＣに無線電力を提供するステップであって、前記無線電力は、前記調節された位相オフセットに基づいて伝送される、ステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記１つまたは複数のＷＰＴＳと仮想ＷＰＴＳを形成するステップを更に備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ＷＰＴＳが、前記１つまたは複数のＷＰＴＳからの伝送と整合する前記調節された位相オフセットを判定するよう、それぞれのインクリメントされた位相シフトにより連続した伝送の各々を伝送するステップを更に備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記ＷＰＲＣが前記１つまたは複数のＷＰＴＳのうちの少なくとも１つのＷＰＴＳから離れて移動したことを条件に、前記仮想ＷＰＴＳを解消する命令を受信するステップを更に備えた、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項5】
クロックの前記インジケーションは、複数のクロックソースから共通クロックとして使用するクロックを示す、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項6】
クロックの前記インジケーションは、中央コントローラボードクロックソースを示す、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記ＷＰＴＳは、スレーブＷＰＴＳであり、前記命令は、選択されたマスタＷＰＴＳから受信される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記ＷＰＴＳおよび前記１つまたは複数のＷＰＴＳは、それぞれのクロックに基づいて伝送を整合するよう、相互に較正される、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記ＷＰＲＣによって提供される前記無線電力は、前記１つまたは複数のＷＰＴＳによって提供される無線電力と前記ＷＰＲＣにおいて建設的に干渉する、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記クロックの前記受信されたインジケーションは、較正ユニットにおいて受信された電力に基づいている、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項11】
無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）であって、無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）に無線電力を伝送するよう協働するよう、１つまたは複数のＷＰＴＳとグループ化する命令を受信し、前記ＷＰＲＣの位置、前記ＷＰＲＣの電力量に対する電力要求、ならびに前記ＷＰＲＣの前記電力量に対する前記電力要求を満たすよう貢献する前記ＷＰＴＳの能力および前記１つまたは複数のＷＰＴＳの各々のそれぞれの能力に基づいており、前記１つまたは複数のＷＰＴＳの各々の前記それぞれの能力は、少なくとも１つの他のＷＰＲＣに対するそれぞれの前記ＷＰＴＳによって供給される電力負荷レベルを超えて利用可能な電力の残量に少なくとも部分的に基づく前記命令を受信し、
クロックのインジケーションを受信する、ように構成された受信機と、
前記クロックの前記インジケーションに基づいて、その位相オフセットを調節するように構成された局部発振器と、
前記１つまたは複数のＷＰＴＳと協働して、前記ＷＰＲＣに無線電力を提供するように構成された送信機であって、前記無線電力は、前記調節された位相オフセットに基づいて伝送される、送信機と、
を備えたことを特徴とするＷＰＴＳ。
【請求項12】
前記ＷＰＴＳは、前記１つまたは複数のＷＰＴＳと仮想ＷＰＴＳを形成する、ことを特徴とする請求項１１に記載のＷＰＴＳ。
【請求項13】
前記送信機は、前記１つまたは複数のＷＰＴＳからの伝送と整合する前記調節された位相オフセットを判定するよう、それぞれのインクリメントされた位相シフトにより連続した伝送の各々を伝送するように更に較正されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のＷＰＴＳ。
【請求項14】
前記受信機は、前記ＷＰＲＣが前記１つまたは複数のＷＰＴＳのうちの少なくとも１つのＷＰＴＳから離れて移動したことを条件に、前記仮想ＷＰＴＳを解消する命令を受信するように更に構成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載のＷＰＴＳ。
【請求項15】
クロックの前記インジケーションは、複数のクロックソースから共通クロックとして使用するクロックを示す、ことを特徴とする請求項１１に記載のＷＰＴＳ。
【請求項16】
クロックの前記インジケーションは、中央コントローラボードクロックソースを示す、ことを特徴とする請求項１５に記載のＷＰＴＳ。
【請求項17】
前記ＷＰＴＳは、スレーブＷＰＴＳであり、前記命令は、選択されたマスタＷＰＴＳから受信される、ことを特徴とする請求項１１に記載のＷＰＴＳ。
【請求項18】
前記ＷＰＴＳおよび前記１つまたは複数のＷＰＴＳは、それぞれのクロックに基づいて伝送を整合するよう、相互に較正される、ことを特徴とする請求項１７に記載のＷＰＴＳ。
【請求項19】
前記ＷＰＲＣによって提供される前記無線電力は、前記１つまたは複数のＷＰＴＳによって提供される無線電力と前記ＷＰＲＣにおいて建設的に干渉する、ことを特徴とする請求項１８に記載のＷＰＴＳ。
【請求項20】
前記クロックの前記受信されたインジケーションは、較正ユニットにおいて受信された電力に基づいている、ことを特徴とする請求項１９に記載のＷＰＴＳ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容が参照によって本明細書に組み込まれる、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第１６／２０５，３３２号の利益を主張する。
本出願は、その内容が参照によって本明細書に組み込まれる、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第１６／２０５，３３２号の利益を主張する。
【0002】
本明細書で説明される実施形態は、仮想無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）を生成するよう伝送を調整する（coordinate）複数のＷＰＴＳを含む、分散された無線電力伝送システムを含む。
【背景技術】
【0003】
複数の無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）を含む無線電力配信システムに対し、単一のＷＰＴＳは、無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）がその近接した範囲内で移動するにつれて、ＷＰＲＣに電力を配信することがある。ＷＰＲＣが第１のＷＰＴＳの近傍を離れると、それは次いで、新たなＷＰＴＳから電力を受信する必要がある。ＷＰＲＣが或るＷＰＴＳから次のＷＰＴＳに移動するにつれて、無線電力配信における中断が発生することがある。
【0004】
ＷＰＲＣは、複数のＷＰＴＳの近傍内にあるように位置することもある。この状況では、単一のＷＰＴＳのみがＷＰＲＣに無線電力を配信することが可能であることがある。代わりに、複数のＷＰＴＳがＷＰＲＣに電力を配信することが可能であるが、それらが複数のＷＰＴＳにわたって同期されない場合、各々からの無線電力信号は、相互に破壊的に干渉することがあり、単一のＷＰＴＳのみが無線で電力を伝送していた場合よりも低い電力配信を結果としてもたらす。しかしながら、それらが伝送した無線電力がＷＰＲＣにおいて建設的に干渉する（constructively interfere）ように、複数のＷＰＴＳがそれらの伝送を同期させることが可能であった場合、それらは、仮想ＷＰＴＳを形成し、ＷＰＲＣに著しく多くの電力を配信することが可能である。よって、ＷＰＲＣに同期して電力を伝送する複数の個々のＷＰＴＳを含む仮想ＷＰＴＳを確立する必要性が存在する。
【発明の概要】
【0005】
本明細書で開示されるのは、複数の無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）からの調整された無線電力伝送を実装する方法および装置である。例示的な実施形態は、無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）に無線電力を伝送するように協働するよう、１つまたは複数のＷＰＴＳをグループ化する命令を受信するステップを含む。実施形態は、クロックのインジケーションを受信するステップと、クロックのインジケーションに基づいて、局部発振器の位相オフセットを調節するステップと、を更に含む。実施形態は、１つまたは複数のＷＰＴＳと協働して、ＷＰＲＣに無線電力を提供するステップを更に含み、無線電力は、調節された位相オフセットに基づいて伝送される。
【0006】
別の実施形態は、１つまたは複数のＷＰＴＳと仮想ＷＰＴＳを形成するステップを更に含む。形成するステップは、ＷＰＲＣの位置に基づいている。実施形態は、ＷＰＲＣが１つまたは複数のＷＰＴＳのうちの少なくとも１つのＷＰＴＳから離れて移動したことを条件に、仮想ＷＰＴＳを解消する命令を受信するステップを更に含む。
【0007】
更なる別の実施形態では、クロックのインジケーションは、複数のクロックソースから共通クロックとして使用するクロックを示してもよい。１つの実施例では、クロックのインジケーションは、中央コントローラボードクロックソースを示してもよい。
【0008】
更なる別の実施形態では、ＷＰＴＳは、スレーブＷＰＴＳであってもよく、命令は、選択されたマスタＷＰＴＳから受信されてもよい。１つの実施例では、ＷＰＴＳおよび１つまたは複数のＷＰＴＳは、それぞれのクロックに基づいて伝送を整合するよう、相互に較正されてもよい。別の実施例では、ＷＰＲＣによって提供される無線電力は、１つまたは複数のＷＰＴＳによって提供される無線電力とＷＰＲＣにおいて建設的に干渉することができる。更なる別の実施例では、クロックの受信されたインジケーションは、較正ユニットにおいて受信された電力に基づいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】例示的な無線電力伝送環境を含むシステム図を表す。
【図2】無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）の例示的な実施形態の例示的な構成要素を示すブロック図である。
【図3】ＷＰＲＣの例示的な実施形態を示すブロック図である。
【図4】無線信号配信環境の例示的な実施形態を示す図である。
【図5A】複数の無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）および無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）の例示的なシステムの図である。
【図5B】複数の無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）および無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）の例示的なシステムの図である。
【図6A】複数のＷＰＴＳシステムにおいて共有クロックソースを共有することができる例示的なトポロジの図である。
【図6B】複数のＷＰＴＳシステムにおいて共有クロックソースを共有することができる例示的なトポロジの図である。
【図6C】複数のＷＰＴＳシステムにおいて共有クロックソースを共有することができる例示的なトポロジの図である。
【図7】仮想ＷＰＴＳの機構を実装する複数のＷＰＴＳのシステムの例示的な方法を表す図である。
【図8】システムにおける他のアンテナと同期された伝送に対してアンテナを較正する例示的なシステムを表す図である。
【図9】ＷＰＲＣに無線電力を提供する仮想ＷＰＴＳとしての役割を果たすよう較正された２つのＷＰＴＳを含む例示的なシステムを表す信号フローチャートである。
【図10】ＷＰＲＣに無線電力を提供する仮想ＷＰＴＳとしての役割を果たすよう較正された２つのＷＰＴＳを含む別の例示的なシステムを表す信号フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）１０１など、１つまたは複数のＷＰＴＳからの無線電力配信を示す例示的な無線電力伝送環境１００を含むシステム図を表す。特に、図１は、１つまたは複数の無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）１１０ａ～１１０ｃへの電力伝送を示す。ＷＰＴＳ１０１は、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃから符号化されたビーコン１１１ａ～１１１ｃを受信し、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに無線電力１１２ａ～１１２ｃおよび無線データ１１３ａ～１１３ｃを伝送するように構成されてもよい。ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、ＷＰＴＳ１０１などの１つまたは複数のＷＰＴＳから無線電力１１２ａ～１１２ｃを受信し、１つまたは複数のＷＰＴＳからの無線電力１１２ａ～１１２ｃを処理するように構成されてもよい。例示的なＷＰＴＳ１０１の構成要素は、図２と共に、以下で更に詳細に示され、かつ議論される。例示的なＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの構成要素は、図３を参照して、以下で更に詳細に示され、かつ議論される。
【0011】
ＷＰＴＳ１０１は、複数のアンテナ１０３ａ～１０３ｎ、例えば、複数のアンテナを含むアンテナアレイを含んでもよく、アンテナアレイは、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに無線電力１１２ａ～１１２ｃを配信する能力を有することができる。いくつかの実施形態では、アンテナは、適合的フェーズド無線周波数（adaptively-phased radio frequency（ＲＦ））アンテナである。ＷＰＴＳ１０１は、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃにコヒーレントな電力伝送信号を配信するための適切な位相を判定する能力を有することができる。アンテナ１０３ａ～１０３ｎを含むアンテナアレイの各々のアンテナは、各々の他のアンテナに対して特定の位相において、信号、例えば、連続波またはパルス状電力伝送信号を放射するように構成されてもよく、その結果、アンテナの集合から伝送される信号のコヒーレント和がそれぞれのＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの位置に集められる。図１が、その各々がＷＰＴＳ１０１のアンテナ１０３ａ～１０３ｎの単一のアンテナによって伝送または受信される、符号化されたビーコン信号１１１ａ～１１１ｃ、無線電力伝送１１２ａ～１１２ｃ、および無線データ１１３ａ～１１３ｃを含む無線信号を表すが、これは、何ら限定するものと解釈されるべきではない。信号の受信および伝送においていずれかの数のアンテナが採用されてもよい。無線信号の伝送および／または受信において、アンテナ１０３ａ～１０３ｎの全てを含むことができるアンテナ１０３ａ～１０３ｎの部分を含む複数のアンテナが採用されてもよい。用語「アレイ」の使用は、アンテナアレイをいずれかの特定のアレイ構造に必ずしも限定しないことが認識されよう。すなわち、アンテナアレイは、特定の「アレイ」形式またはジオメトリから構造化される必要はない。更に、本明細書で使用されるように、無線機、デジタル回路、およびモデムなど、信号の生成、受信、および伝送のための関連する回路および周辺回路を含む用語「アレイ」または「アレイシステム」が使用されてもよい。
【0012】
図１の例に示されるように、アンテナ１０３ａ～１０３ｎは、ＷＰＴＳ１０１に含まれてもよく、電力およびデータの両方を伝送し、データを受信するように構成されてもよい。アンテナ１０３ａ～１０３ｎは、データ伝送を提供し、符号化されたビーコン信号１１１ａ～１１１ｃを含む、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃによって伝送された無線データを受信するよう、無線電力伝送環境１００において無線周波数電力（wireless radio frequency power）の配信を提供するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、データ伝送は、無線周波数電力伝送よりも低い電力シグナリングを通ってもよい。いくつかの実施形態では、アンテナ１０３ａ～１０３ｎのうちの１つまたは複数は代わりに、無線電力配信の代わりにデータ通信に対して構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電力配信アンテナ１０３ａ～１０３ｎのうちの１つまたは複数は代わりにまたは加えて、無線電力配信の代わりにまたは加えて、データ通信に対して構成されてもよい。１つまたは複数のデータ通信アンテナは、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃにデータ通信を送信し、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃからデータ通信を受信するように構成される。
【0013】
ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの各々は、ＷＰＴＳ１０１に信号を伝送し、ＷＰＴＳ１０１から信号を受信するための１つまたは複数のアンテナ（図示せず）を含んでもよい。同様に、ＷＰＴＳ１０１は、１つもしくは複数のアンテナおよび／またはアンテナの組を有するアンテナアレイを含んでもよく、各々のアンテナまたはアンテナの組は、各々の他のアンテナまたはアンテナの組に対する特定の位相において、連続波または離散（パルス）信号を放射する能力を有する。上記議論されたように、ＷＰＴＳ１０１は、アンテナ１０３ａ～１０３ｎにコヒーレント信号を配信するための適切な位相を判定する能力を有する。例えば、いくつかの実施形態では、ビーコン信号を伝送した特定のＷＰＲＣに電力またはデータを配信することにおいて採用された他のアンテナからの信号に対して各々のアンテナからの信号が適切に位相制御（phased）されるように、特定のＷＰＲＣにコヒーレント信号を配信することは、アレイの各々のアンテナまたはアレイの一部の各々のアンテナにおいて受信され符号化されたビーコンの複素共役を計算することによって判定されてもよい。ＷＰＴＳ１０１は、相互に対して特定の位相において複数の導波路を使用して、信号（例えば、連続波またはパルス状伝送信号）を放射するように構成されてもよい。例えば、本明細書で参照することによって明確に組み込まれる、２０１７年１２月２２日に出願された「Ａｎｙｔｉｍｅ Ｂｅａｃｏｎｉｎｇ Ｉｎ Ａ ＷＰＴＳ」と題する米国特許出願第１５／８５２，２１６号、および２０１７年１２月２２日に出願された「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐａｔｈ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ」と題する米国特許出願第１５／８５２，３４８号において議論された技術など、コヒーレント無線電力信号を配信するための他の技術も適用可能である。
【0014】
示されないが、無線電力伝送環境１００の各々の構成要素、例えば、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃおよびＷＰＴＳ１０１は、制御機構および同期機構、例えば、データ通信同期モジュールを含んでもよい。ＷＰＴＳ１０１は、例えば、建物内の標準的または主要な交流電流（ＡＣ）電力供給装置にＷＰＴＳを接続する電源出力または電源などの電源に接続されてもよい。代わりにまたは加えて、ＷＰＴＳ１０１は、バッテリによって、または他の機構、例えば、太陽電池を介して電力供給されてもよい。
【0015】
図１の例に示されるように、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、携帯電話デバイスおよび無線タブレットを含む。しかしながら、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、電力を必要とし、１つまたは複数の統合されたＷＰＲＣを介して無線電力を受信する能力を有するいずれかのデバイスまたはシステムであってもよい。３つのＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃが表されるが、いずれかの数のＷＰＲＣがサポートされてもよい。本明細書で議論されるように、ＷＰＲＣは、１つまたは複数のＷＰＴＳから電力を受信し、１つまたは複数のＷＰＴＳからの電力を処理し、それらの動作のためにＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに、またはＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの内蔵バッテリに電力を提供するように構成された１つまたは複数の統合された電力受信機を含んでもよい。
【0016】
本明細書で説明されるように、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの各々は、別のデバイスとの接続を確立することができるいずれかのシステムおよび／もしくはデバイス、デバイス／システムのいずれかの組み合わせ、ならびに／または例示的な無線電力伝送環境１００内のサーバおよび／もしくは他のシステムであってもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは各々、ユーザにデータを提示もしくは伝送するディスプレイもしくは他の出力機能、ならびに／またはユーザからデータを受信する入力機能を含んでもよい。例として、ＷＰＲＣ１１０ａは、それらに限定されないが、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、ノートブックなどのモバイルコンピューティングデバイス、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙデバイス、Ｔｒｅｏ、および／またはｉＰｈｏｎｅなどであってもよい。例としておよび限定ではなく、ＷＰＲＣ１１０ａはまた、顧客に組み込まれ、または顧客内の時計、ネックレス、リング、または更なるデバイスなどのいずれかのウェアラブルデバイスであってもよい。ＷＰＲＣ１１０ａの他の例は、それらに限定されないが、セーフティセンサ、例えば、火災センサまたは一酸化炭素センサ、電気歯ブラシ、電動ドアロック／ハンドル、電気照明スイッチコントローラ、電気シェーバ、電子棚札（ＥＳＬ）などを含む。
【0017】
図１の例には示されないが、ＷＰＴＳ１０１およびＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは各々、データチャネルを介した通信のためのデータ通信モジュールを含んでもよい。代わりにまたは加えて、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、既存のデータ通信モジュールを介してＷＰＴＳ１０１と通信するようアンテナを方向付けてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳ１０１は、１つまたは複数のアンテナまたは送受信機を介したデータ通信のための組み込みＷｉ－Ｆｉハブを有してもよい。いくつかの実施形態では、アンテナ１０３ａ～１０３ｎは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などを介して通信してもよい。ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃも、ＷＰＴＳ１０１と通信するための組み込みＢｌｕｅｔｏｏｔｈ送受信機、Ｗｉ－Ｆｉ送受信機、ＺｉｇＢｅｅ送受信機などを含んでもよい。他のデータ通信プロトコルも可能である。いくつかの実施形態では、本明細書で主に連続波形と称されるビーコン信号は代わりにまたは加えて、変調された信号および／または離散／パルス状信号の形式を取ってもよい。
【0018】
ＷＰＴＳ１０１はまた、制御回路１０２を含んでもよい。制御回路１０２は、ＷＰＴＳ１０１の構成要素に制御およびインテリジェンスをもたらすように構成されてもよい。制御回路１０２は、１つまたは複数のプロセッサおよびメモリユニットなどを含んでもよく、様々なデータ通信および電力通信を方向付けおよび制御してもよい。制御回路１０２は、無線電力が配信される周波数と同一または異なってもよい、データ搬送波周波数上でデータ通信を方向付けてもよい。同様に、制御回路１０２は、本明細書で議論されるように、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃと通信するよう無線伝送システム１００を方向付けてもよい。データ通信は、例としておよび限定ではなく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅなどであってもよい。他の通信プロトコルも可能である。
【0019】
用語「ＷＰＴＳ」の使用は、ＷＰＴＳをいずれかの特定の構造に必ずしも限定しないことが認識されよう。すなわち、ＷＰＴＳは、特定の形式またはジオメトリにおいて構造化される必要はない。更に、本明細書で使用されるように、無線機、デジタル回路、およびモデムなど、信号の生成、受信、および伝送のための関連する回路および周辺回路を含む用語「伝送システム」または「ＷＰＴＳ」が使用されてもよい。
【0020】
図２は、本明細書で説明される実施形態に従ったＷＰＴＳ２００の例示的な構成要素を示すブロック図である。図２の例に示されるように、ＷＰＴＳ２００は、制御回路２０１、外部電力インタフェース２０２、および電力システム２０３を含んでもよい。制御回路２０１は、プロセッサ２０４、例えば、ベースバンドプロセッサ、およびメモリ２０５を含んでもよい。加えて、１つのアンテナアレイボード２０８および１つの送信機２０６のみが図２に表されるが、ＷＰＴＳ２００は、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８に結合された１つまたは複数の送信機２０６を含んでもよく、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８に信号を伝送してもよい。１つの受信機のみが図２に表されるが、１つまたは複数の受信機２０７は、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８に結合されてもよく、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８の１つまたは複数のアンテナ２５０ａ～２５０ｎから信号を受信してもよい。各々のアンテナアレイボード２０８は、スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎ、およびアンテナアレイ２５０ａ～２５０ｎを含む。各々のスイッチ、位相シフタ、電力増幅器、およびアンテナが１対１の関係において表されるが、これは、限定するものとして解釈されるべきではない。加えてまたは代わりに、いずれかの数のスイッチ、位相シフタ、電力増幅器、およびアンテナが結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳ２００の構成要素のうちのいくつかまたは全てが省略されてもよく、組み合わされてもよく、または再分割されてもよい。更に、スイッチ２２０ａ～２２０ｎおよび位相シフタ２３０ａ～２３０ｎの設定は、限定するものとして解釈されるべきではない。スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、および／もしくは電力増幅器２４０ａ～２４０ｎのいずれか、またはそれらのいずれかの組み合わせは、個々に制御されてもよく、またはグループにおいて制御されてもよい。１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８によって伝送および受信される信号は、無線電力信号、無線データ信号、またはその両方であってもよい。
【0021】
制御回路２０１は、スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎ、およびアンテナアレイ２５０ａ～２５０ｎを含むアレイの構成要素に制御およびインテリジェンスをもたらすように構成される。制御回路２０１は、様々なデータおよび電力通信を方向付けおよび制御してもよい。送信機２０６は、搬送波周波数上での電力通信またはデータ通信を含む信号を生成してもよい。信号は、それらの組み合わせまたは変形を含む、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅなどの標準化されたフォーマットに準拠してもよい。加えてまたは代わりに、信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、およびＺｉｇＢｅｅなどを使用せず、無線データを伝送するために、無線電力を伝送するために使用されるのと同一のスイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎ、およびアンテナアレイ２５０ａ～２５０ｎを利用する専有フォーマットであってもよい。そのような構成は、前述した標準化されたフォーマットへの準拠によって課される制約とは独立して動作することによって、ハードウェアの複雑度を抑えることができ、および電力を節約することができる。いくつかの実施形態では、制御回路２０１はまた、ＷＰＲＣ２１０から受信された符号化されたビーコン信号に基づいて、スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、および増幅器２４０ａ～２４０ｎの制御を通じた指向性伝送を含む伝送構成を判定してもよい。
【0022】
外部電力インタフェース２０２は、外部電力を受信し、様々な構成要素に電力を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、外部電力インタフェース２０２は、例えば、標準的な外部２４ボルト電力供給を受信するように構成されてもよい。他の実施形態では、外部電力インタフェース２０２は、例えば、様々な構成要素に電力を提供するよう、例えば、１２／２４／４８ボルトＤＣを供給する（source）ことができる、例えば、組み込みＤＣ電力供給装置への１２０／２４０ボルトＡＣメインであってもよい。代わりに、外部電力インタフェースは、例えば、１２／２４／４８ボルトＤＣを供給することができる、ＤＣ供給であってもよい。他の電圧を含む代替的な構成も可能である。
【0023】
スイッチ２２０ａ～２２０ｎは、スイッチ２２０ａ～２２０ｎの状態に基づいて、電力および／またはデータを伝送し、符号化されたビーコン信号を受信するよう活性化されてもよい。１つの実施例では、スイッチ２２０ａ～２２０ｎは、電力の伝送、データの伝送、および／または符号化されたビーコンの受信のために、活性化され、例えば、閉鎖されてもよく、または非活性化され、例えば、開放されてもよい。追加の構成要素も可能である。例えば、いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ２１０に電力またはデータを伝送するときに信号の位相を変化させるよう、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎが含まれてもよい。位相シフタ２３０ａ～２３０ｎは、ＷＰＲＣ２１０から符号化されたビーコン信号の複素共役の位相に基づいて、ＷＰＲＣ２１０に電力信号またはデータ信号を伝送してもよい。ＷＰＲＣ２１０から受信された符号化されたビーコン信号を処理し、ＷＰＲＣ２１０を識別することによって、位相シフトも判定されてもよい。ＷＰＴＳ２００は次いで、電力信号を伝送する、ＷＰＲＣ２１０と関連付けられた位相シフトを判定してもよい。例示的な実施形態では、ＷＰＴＳ２００から伝送されるデータは、ＷＰＲＣ２１０とクロックを同期させるために使用することができる通信ビーコンの形式にあってもよい。この同期は、ビーコン位相検出の信頼性を改善することができる。
【0024】
動作中、ＷＰＴＳ２００を制御することができる制御回路２０１は、外部電力インタフェース２０２を通じて電源から電力を受信してもよく、活性化されてもよい。制御回路２０１は、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの少なくとも一部を介してＷＰＲＣ２１０によって始動された符号化されたビーコン信号を受信することによって、ＷＰＴＳ２００の範囲内で利用可能なＷＰＲＣ２１０を識別してもよい。ＷＰＲＣ２１０が符号化されたビーコン信号に基づいて識別されるとき、ＷＰＴＳ上のアンテナ要素の組は、無線電力伝送および／またはデータ伝送をパワーオンしてもよく、エミュレートしてもよく、および較正してもよい。このポイントにおいて、制御回路２０１も、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの少なくとも一部を介して他のＷＰＲＣから追加の符号化されたビーコン信号を同時に受信することが可能である。
【0025】
伝送構成が生成され、命令が制御回路２０１から受信されると、送信機２０６は、１つまたは複数の電力信号波および／またはデータ信号波を生成してもよく、１つまたは複数のアンテナボード２０８に１つまたは複数の電力信号波および／またはデータ信号波を転送してもよい。命令および生成された信号に基づいて、電力スイッチ２２０ａ～２２０ｎの少なくとも一部は、開放または閉鎖されてもよく、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎの少なくとも一部は、伝送構成と関連付けられた適切な位相に設定されてもよい。電力信号および／またはデータ信号は次いで、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎの少なくとも一部によって増幅されてもよく、ＷＰＲＣ２１０の位置に向かって方向付けられた角度において伝送されてもよい。本明細書で議論されるように、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの少なくとも一部は、追加のＷＰＲＣ２１０から符号化されたビーコン信号を同時に受信していてもよい。
【0026】
上記説明されたように、ＷＰＴＳ２００は、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８を含んでもよい。１つの実施形態では、複数のアンテナアレイボード２０８の異なるアンテナアレイボード２０８が複数のＷＰＲＣ２１０の異なるＷＰＲＣ２１０と通信するように、各々のアンテナアレイボード２０８は、単一のＷＰＲＣ２１０と通信するように構成されてもよい。そのような実装態様は、ＷＰＲＣ２１０と同期する、低レートパーソナルエリアネットワーク（ＬＲ－ＷＰＡＮ）接続、ＩＥＥＥ８０２．１５．４接続、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ低エネルギー（ＢＬＥ）接続などの通信方法への依存を取り除くことができる。ＷＰＴＳ２００は、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの異なるアンテナを介して、ＷＰＲＣ２１０から同一のメッセージを受信してもよい。ＷＰＴＳ２００は、より信頼できる通信リンクを確立するために、異なるアンテナにわたる同一のメッセージの複製を使用してもよい。そのようなシナリオでは、複製され、受信された信号のおかげで改善された信頼性によってより低い電力を補償することができるので、ビーコン電力を低下させることができる。いくつかの実施形態では、特定のアンテナまたはアンテナのグループをデータ通信の専用としてもよく、他のアンテナまたはアンテナのグループを電力配信の専用とすることも可能であってもよい。例えば、例示的なＷＰＴＳ２００は、アンテナ２５０ａ～２５０ｎのうちの８個または１６個のアンテナを、データ通信よりも相対的に高い電力レベルでの電力配信に専用とすることができる残りのいくつかの数のアンテナよりも低い電力レベルでのデータ通信に専用としてもよい。
【0027】
図３は、本明細書で説明される実施形態に従った例示的なＷＰＲＣ３００を示すブロック図である。図３の例に示されるように、ＷＰＲＣ３００は、制御回路３０１、バッテリ３０２、制御モジュール３０３、例えば、モノのインターネット（ＩｏＴ）制御モジュール、通信ブロック３０６および関連する１つまたは複数のアンテナ３２０、電力メータ３０９、整流器３１０、コンバイナ３１１、ビーコン信号ジェネレータ３０７、ビーコンコーディングユニット３０８および関連する１つまたは複数のアンテナ３２１、ならびに１つまたは複数の関連するアンテナ３２２ａ～３２２ｎにコンバイナ３１１またはビーコン信号ジェネレータ３０７を接続するスイッチ３１２を含んでもよい。バッテリ３０２は代わりに、キャパシタと置き換えられてもよい。示されないが、ＷＰＲＣ３００は、バッテリを使用する代わりにまたはそれに加えて、短期間のエネルギー蓄積のためにＷＰＲＣ３００がキャパシタにより動作することを可能にすることができる回路を利用するエネルギーを含んでもよい。図３における専用構成要素のうちのいくつかまたは全ては、いくつかの実施形態では、省略されてもよく、組み合わされてもよく、または再分割されてもよい。図３に表される構成要素のうちのいくつかまたは全ては、単一の統合チップ（ＩＣ）に組み込まれてもよい。ＷＰＴＳ２００は、全二重通信を使用してもよいが、ＷＰＲＣ３００は加えてまたは代わりに、半二重通信を使用してもよいことに留意されるべきである。受信および／または伝送されるデータレートは、例えば、２０Ｍｂｐｓであってもよい。しかしながら、他の設計目標を達成するために、より高いデータレートまたはより低いデータレートが実装されてもよい。ＷＰＲＣ３００は、図２に表されたＷＰＴＳ２００などのＷＰＴＳに、確認応答（ＡＣＫ）メッセージを再度伝送してもよい。示されないが、ローカルＣＰＵがＷＰＲＣ３００に組み込まれてもよい。例えば、ローカルＣＰＵは、制御回路３０１に含まれてもよい。
【0028】
コンバイナ３１１は、１つまたは複数のアンテナ３２２ａ～３２２ｎを介して受信された電力伝送信号および／またはデータ伝送信号を受信してもよく、受信されたそれらを組み合わせてもよい。コンバイナは、出力ポートの間での分離を達成すると共に、整合状態を維持するように構成されたいずれかのコンバイナ回路またはディバイダ回路であってもよい。例えば、コンバイナ３１１は、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎパワーディバイダ回路であってもよい。コンバイナ３１１は、２つ以上のＲＦ信号を組み合わせると共に、特性インピーダンス、例えば、５０ｏｈｍを維持するために使用されてもよい。コンバイナ３１１は、レジスタを使用する抵抗タイプコンバイナ、または変圧器を使用するハイブリッドタイプコンバイナであってもよい。整流器３１０は、存在する場合、コンバイナ３１１から、組み合わされた電力伝送信号を受信してもよく、組み合わされた電力伝送信号は、充電のために電力メータ３０９を通じてバッテリ３０２に供給されてもよい。他の実施形態では、各々のアンテナの電力経路は、その自身の整流器３１０を有してもよく、整流器からのＤＣ電力は、電力メータ３０９に供給される前に組み合わされる。電力メータ３０９は、受信された電力信号強度を測定してもよく、この測定を制御回路３０１に提供してもよい。
【0029】
バッテリ３０２は、保護回路および／または監視機能を含んでもよい。加えて、バッテリ３０２は、それらに限定されないが、電流制限、温度保護、過電圧／不足電圧アラートおよび過電圧／不足電圧保護、ならびにバッテリ容量監視、例えば、クーロン監視を含む、１つまたは複数の機構を含んでもよい。制御回路３０１は、バッテリ３０２自体からバッテリ電力レベルを受信してもよい。上記示されたように、図示しないが、キャパシタは、バッテリ３０２と置き換えられてもよく、またはバッテリ３０２に加えて実装されてもよい。制御回路３０１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信号をデータ搬送波周波数上で伝送／受信してもよい。ビーコン信号ジェネレータ３０７は、ビーコン信号または較正信号を生成してもよく、１つまたは複数のアンテナ３２１を使用してビーコン信号または較正信号を伝送してもよい。
【0030】
バッテリ３０２が充電され、ＷＰＲＣ３００に電力を提供するものとして示されるが、受信機も、整流器３１０から直接その電力を受信してもよいことに留意することができる。これは、整流器３１０に加えて、バッテリ３０２に充電電流を提供することができ、または充電をもたらすことができる。また、複数のアンテナ３２０、３２１、および３２２ａ～３２２ｎの使用は、実装態様の１つの実施例であるが、構造を１つの共有されたアンテナに減少させることができることに留意されよう。
【0031】
いくつかの実施形態では、制御回路３０１および／または制御モジュール３０３は、ＷＰＲＣ３００とデバイス情報を通信してもよく、および／またはＷＰＲＣ３００からデバイス情報を導出してもよい。デバイス情報は、それらに限定されないが、ＷＰＲＣ３００の能力に関する情報、ＷＰＲＣ３００の使用情報、ＷＰＲＣ３００のバッテリ３０２の電力レベル、および／またはＷＰＲＣ３００によって取得もしくは推測された情報を含んでもよい。いくつかの実施形態では、クライアント識別子（ＩＤ）モジュール３０５は、ＷＰＲＣ３００を一意に識別することができるクライアントＩＤを無線電力配信環境に記憶する。例えば、ＩＤは、符号化されたビーコン信号において１つまたは複数のＷＰＴＳに伝送されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣも、クライアントＩＤに基づいて、無線電力配信環境における他のＷＰＲＣを受信および識別することが可能であってもよい。
【0032】
動きセンサは、動きを検出してもよく、それに従って動作するよう制御回路３０１にシグナリングしてもよい。例えば、電力を受信するデバイスは、動きを検出するために、加速度計または同等の機構などの動き検出機構を統合してもよい。デバイスが、それが動いていることを検出すると、それがユーザによって操作されていると推定されてもよく、電力および／もしくはデータを伝送することを停止し、またはＷＰＴＳからの無線電力伝送および／もしくはデータ伝送を始動することのいずれかを行うよう、ＷＰＴＳのアンテナアレイへのシグナリングをトリガしてもよい。ＷＰＲＣは、ＷＰＴＳと通信するために、符号化されたビーコンまたは他のシグナリングを使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ３００が、自動車、電車、または飛行機などの移動している環境において使用されるとき、ＷＰＲＣ３００が電力に対して決定的に低くなるまで、電力は、断続的にのみ、または低減したレベルにおいてのみ伝送されてもよい。
【0033】
図４は、本明細書で説明される実施形態に従った例示的な無線信号配信環境４００を示す図である。無線信号配信環境４００は、ＷＰＴＳ４０１、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂを操作するユーザ、ならびに無線ネットワーク４０９を含む。２つのＷＰＲＣが図４に表されるが、いずれかの数のＷＰＲＣがサポートされてもよい。図４に表されるＷＰＴＳ４０１は代わりに、図１に表されたＷＰＴＳ１０１に従って実装されてもよい。代替的な構成も可能である。同様に、図４に表されるＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂは、図１のＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに従って実装されてもよく、または図３に表されたＷＰＲＣ３００に従って実装されてもよいが、代替的な構成も可能である。
【0034】
ＷＰＴＳ４０１は、電力供給装置４０３、メモリ４０４、プロセッサ４０５、インタフェース４０６、１つまたは複数のアンテナ４０７、およびネットワーキングインタフェースデバイス４０８を含んでもよい。ＷＰＴＳ４０１の構成要素のうちのいくつかまたは全ては、いくつかの実施形態では、省略されてもよく、組み合わされてもよく、または再分割されてもよい。ネットワーキングインタフェースデバイスは、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに、またはＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂから最終的に通信することができる情報を交換するよう、ネットワーク４０９と有線または無線で通信してもよい。１つまたは複数のアンテナ４０７も、１つまたは複数の受信機、送信機、および／または送受信機を含んでもよい。１つまたは複数のアンテナ４０７は、必要に応じて、ＷＰＲＣ４０２ａ、ＷＰＲＣ４０２ｂ、またはその両方に近接した空間において方向付けられた放射パターンおよび受信パターンを有してもよい。ＷＰＴＳ４０１は、アンテナ４０７の少なくとも一部を通じて、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに無線電力信号、無線データ信号、またはその両方を伝送してもよい。本明細書で議論されるように、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂによってそれぞれ受信された無線信号の強度が、アンテナ４０７の少なくとも一部からの対応する方向付けられた伝送ビームの指向性の精度に依存するように、ＷＰＴＳ４０１は、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂの方向における角度において無線電力信号、無線データ信号、またはその両方を伝送してもよい。
【0035】
アンテナの基本的な性質は、受信するために使用されるときのアンテナの受信パターンが、伝送するために使用されるときのアンテナの遠距離場放射パターンに直接関連することである。これは、電磁気における相反定理の結果である。放射パターンは、アンテナ４０７のアンテナ設計において使用されるアンテナの波形特性およびアンテナのタイプによって生成されたビームの指向性に応じたいずれかの数の形状および強度であってもよい。アンテナ４０７のタイプは、例えば、ホーンアンテナ、単純な垂直アンテナなどを含んでもよい。アンテナ放射パターンは、無線信号配信環境４００における様々な指向性パターンを含む、いずれかの数の異なるアンテナ放射パターンを含んでもよい。例としておよび限定ではなく、無線電力伝送特性は、アンテナごとおよび／もしくは送受信機ごとの位相設定、アンテナごとおよび／もしくは送受信機ごとの伝送電力設定、またはアンテナおよび送受信機のグループのいずれかの組み合わせごとの位相設定および／もしくは伝送電力設定を含んでもよい。
【0036】
本明細書で説明されるように、アンテナおよび／または送受信機が構成されると、複数のアンテナおよび／または送受信機が、ＷＰＲＣに近接した空間においてＷＰＲＣ放射パターンに整合する無線電力信号および／または無線データ信号を伝送するよう動作可能であるように、ＷＰＴＳ４０１は、無線通信伝送特性を判定してもよい。有利なことに、本明細書で議論されるように、電力信号、データ信号、またはその両方を含む無線信号は、図４に表されるＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂなどのそれぞれのＷＰＲＣの位置に向かって無線信号のビームをより精度よく方向付けるよう調節することができる。
【0037】
図４の例に示される放射パターンの指向性は、簡易化のために示される。他の因子の中で、無線通信配信環境における反射物体および吸収物体に応じて、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに無線信号を伝送するためのいずれかの数の経路が利用されてもよいことが認識されよう。図４は、直接信号経路を表すが、直接ではない多経路信号を含む他の信号経路も可能である。
【0038】
無線通信配信環境におけるＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂの位置付けおよび再位置付けは、ＲＦ信号強度を使用することによって判定することができる距離と対にされたいずれかの極性におけるＲＦ信号の入射の三次元角度、またはいずれかの他の方法を使用して、ＷＰＴＳ４０１によって追跡されてもよい。本明細書で議論されるように、位相を測定する能力を有するアンテナ４０７のアレイは、入射の波面角度を検出するために使用されてもよい。ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに向かう方向のそれぞれの角度は、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂへのそれぞれの距離に基づいて判定されてもよく、それぞれの電力計算に基づいて判定されてもよい。代わりにまたは加えて、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂへの方向のそれぞれの角度は、複数のアンテナアレイセグメント４０７から判定されてもよい。
【0039】
いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに向かう方向のそれぞれの角度を判定する際の精度の程度は、アンテナ４０７のサイズおよび数、位相ステップの数、位相検出の方法、距離測定方法の精度、環境におけるＲＦノイズレベルなどに依存してもよい。いくつかの実施形態では、ユーザは、環境内のそれらの位置および移動を追跡するために、アドミニストレータによって定義されたプライバシポリシについて同意するよう求められてもよい。更に、いくつかの実施形態では、システムは、デバイスの間の情報のフローを修正し、環境を最適化するために、位置情報を使用してもよい。加えて、システムは、履歴無線デバイス位置情報、展開移動パターン情報、プロファイル情報、および優先度情報を追跡してもよい。
【0040】
本明細書で開示されるのは、１つまたは複数のＷＰＲＣに無線電力を提供するよう、単一の仮想ＷＰＴＳとして動作する複数のＷＰＴＳを調整するシステムおよび方法の実施形態である。そのような仮想ＷＰＴＳは、いずれかの単一のＷＰＴＳよりも大きい仮想開口を示すことができる。複数のＷＰＴＳからの伝送を調整することによって、調整された方式においてＷＰＲＣに電力を無線で伝送するＷＰＴＳの最適な選択から仮想ＷＰＴＳを動的に形成することができ、その結果、それらのそれぞれの伝送は、いずれかの単一のＷＰＴＳよりも著しく大きな電力、および伝送を調整していないＷＰＴＳの同一の集合よりも著しく大きな電力を配信するよう、ＷＰＲＣの位置において建設的に干渉する。
【0041】
図５Ａは、４個のＷＰＴＳ１～４および単一のＷＰＲＣ５５０Ａの例示的なシステム５００Ａを表す図である。図５Ａに示されるように、ＷＰＲＣ５５０Ａは、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２に近接して位置してもよい。ＷＰＲＣ５５０Ａの判定された位置に基づいて、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、ＷＰＲＣ５５０Ａに無線電力を伝送するために、仮想ＷＰＴＳ５６０Ａとしてグループ化されるよう選択されてもよい。例えば、ＷＰＲＣ５５０Ａは、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２によって受信されるビーコン、ならびにＷＰＴＳ３およびＷＰＴＳ４によって受信されなくてもよく、またはＷＰＴＳ３およびＷＰＴＳ４によって弱く受信されるビーコンを伝送してもよい。代わりに、ＷＰＴＳ３およびにＷＰＴＳ４は、位置に基づかない理由に基づいて選択されなくてもよい。例えば、ＷＰＴＳ３およびＷＰＴＳ４は、他の無線電力要求により、およびそれらを仮想ＷＰＴＳ５６０Ａから排除することができるそれらの負荷に少なくとも基づいて、激しく負荷がかけられてもよい。ＷＰＴＳグループに共にどのように影響を与えるかのＷＰＲＣの位置は、例示にすぎないことが意図される。ＷＰＴＳのグループに参加し、他のＷＰＴＳを排除する理由のいずれかの例は、限定することを意図していない。いずれかの数の理由によって、複数のＷＰＴＳは、仮想ＷＰＴＳを共にグループ化することができる。
【0042】
ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、それらの無線電力伝送の位相がＷＰＲＣ５５０Ａの位置において整合（align）し、よって、それらの伝送がＷＰＲＣ５５０Ａにおいて建設的に干渉するように、それらの伝送のそれぞれの位相を調節するよう共通クロックを共有してもよい。図５Ａに表されるように、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２の各々は、クロックソース５１０Ａおよび５２０Ａをそれぞれ含んでもよい。いずれかのクロックソースは、共有クロックソースとして使用されてもよく、他のＷＰＴＳと共有されてもよい。代わりに、図示されないが、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、中央コントローラボード（ＣＣＢ）によって制御されてもよく、ＣＣＢは、それらの伝送を調整するようＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２と共有されるクロックソースを含んでもよい。ＷＰＴＳ１および／またはＷＰＴＳ２の位相が相互に適切に調節されると、ＷＰＴＳ１からの無線電力５０１ＡおよびＷＰＴＳ２からの無線電力５０２Ａは、ＷＰＲＣ５５０Ａに配信されてもよい。
【0043】
図５Ｂは、４個のＷＰＴＳ１～４および単一のＷＰＲＣ５５０Ｂの例示的なシステム５００Ｂを表す図である。図５Ｂに表されるように、その後にＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４に近接して位置するように、ＷＰＲＣ５５０Ｂは、図５Ａに表されたその位置から移動していてもよい。ＷＰＲＣ５５０Ｂが図５Ａに表されたＷＰＴＳ５６０Ａから離れて移動するにつれて、仮想ＷＰＴＳ５６０Ａは、ＷＰＲＣ５５０Ｂに無線電力を提供するために最適ではないようことがあるように解消（disband）されてもよい。再度、例として、ＷＰＴＳ５５０Ｂの判定された位置は、解消することの決定を行うために使用されてもよい。同様に、ＷＰＴＳ５５０Ｂの判定された位置を使用して、ＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４は、ＷＰＲＣ５５０Ｂに無線電力を伝送する仮想ＷＰＴＳ５６０Ｂとしてグループ化されるよう選択されてもよい。例として、ＷＰＲＣ５５０Ｂは、ＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４によって受信されるビーコン、ならびにＷＰＴＳ１によって受信されなくてもよく、またはＷＰＴＳ１によって弱く受信されるビーコンを伝送してもよい。代わりに、ＷＰＴＳ１は、位置に基づかない理由に基づいて選択されなくてもよい。例えば、ＷＰＴＳ１は、他の無線電力要求により、およびそれらを仮想ＷＰＴＳ５６０Ｂから排除することができるそれらの負荷に少なくとも基づいて、激しく負荷がかけられてもよい。
【0044】
ＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４は、それらの無線電力伝送の位相がＷＰＲＣ５５０Ｂの位置において整合し、その結果、それらの伝送がＷＰＲＣ５５０Ｂにおいて建設的に干渉するように、それらの伝送のそれぞれの位相を調節するよう共通クロックを共有してもよい。図５Ｂに表されるようにＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４の各々は、クロックソース５２０Ｂ、５３０Ｂ、および５４０Ｂをそれぞれ含んでもよい。当該クロックソースのいずれかは、共有クロックソースとして使用されてもよく、他のＷＰＴＳと共有されてもよい。代わりに、図示されないが、ＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４は、ＣＣＢによって制御されてもよく、ＣＣＢは、それらの伝送を調整するようＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、およびＷＰＴＳ４と共有されるクロックソースを含んでもよい。ＷＰＴＳ２、ＷＰＴＳ３、および／またはＷＰＴＳ４の位相が相互に適切に調節されると、ＷＰＴＳ２からの無線電力５０２Ｂ、ＷＰＴＳ３からの無線電力５０３Ｂ、およびＷＰＴＳ４からの無線電力５０４Ｂは、ＷＰＲＣ５５０Ｂに配信されてもよい。
【0045】
図５Ａおよび５Ｂは、２次元において例示的なシステムを示すが、ＷＰＴＳのシステムは、３次元において配列されてもよく、ＷＰＲＣは、３次元において移動してもよいことが理解されるべきである。図５Ａおよび５Ｂにおける表示と同様に、３次元において移動するにつれて、三次元空間において仮想ＷＰＴＳを形成および解消して、ＷＰＲＣに無線電力を提供するよう、適切なＷＰＴＳが動的に選択および選択解除されてもよい。更に、ＷＰＴＳの数は、純粋に例示である。より多くのまたは少ないＷＰＴＳが実装されてもよい。同様に、ＷＰＲＣ５５０Ａ／５５０Ｂが図５Ａおよび図５Ｂのそれぞれにおける２つのＷＰＴＳ、次いで３つのＷＰＴＳから無線電力を受信するものとして示されるが、いずれかの数のＷＰＴＳがＷＰＲＣ５５０Ａ／５５０Ｂに無線電力を配信してもよい。加えて、１つのみのＷＰＲＣ５５０Ａ／５５０Ｂが表されるが、ＷＰＴＳの集合が、適切なスケジューリングを使用していずれかの数のＷＰＲＣに同時にサービスしてもよく、それぞれのＷＰＲＣごとに仮想ＷＰＴＳを形成してもよい。
【0046】
図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃは、複数のＷＰＴＳシステムにおいて共有クロックソースを共有することができる例示的なトポロジを表す図である。２つのみのＷＰＴＳが図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃに表されるが、これは限定ではない。いずれかの数のＷＰＴＳが共通クロックを共有してもよい。
【0047】
図６Ａは、接続６１０Ａを介してＷＰＴＳ１に接続することができるＣＣＢ６９０Ａを示す。ＣＣＢ６９０Ａは、接続６２０Ａを介してＷＰＴＳ２に接続されてもよい。クロックソース６０９Ａは、ＣＣＢ６９０Ａに含まれてもよく、接続６１０Ａおよび６２０Ａのそれぞれを介してＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２と共有されてもよい。接続６１０Ａおよび６２０Ａは、例えば、有線接続または光ファイバ接続であってもよい。ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、それらの無線電力伝送を時間整合することができるように、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２に対する共通クロックおよびそれぞれの位相オフセットを確立するよう、ＣＣＢ６９０Ａと信号を交換してもよい。
【0048】
図６Ｂは、無線接続６１０Ｂを介してＷＰＴＳ１に接続することができるＣＣＢ６９０Ｂを表す。ＣＣＢ６９０Ｂは、無線接続６２０Ｂを介してＷＰＴＳ２に接続されてもよい。クロックソース６０９Ｂは、ＣＣＢ６９０Ｂに含まれてもよく、無線接続６１０Ｂおよび６２０Ｂのそれぞれを介してＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２と共有されてもよい。無線接続６１０Ｂおよび６２０Ｂは、無線電力伝送と同一の周波数上にあってもよく、または異なる周波数上にあってもよい。加えて、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、同一のアンテナまたは同一のアンテナ一部を介してＣＣＢ６９０Ｂと通信してもよく、同一のアンテナまたは同一のアンテナ一部を介して、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、ＷＰＲＣに無線電力を伝送する。加えてまたは代わりに、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、ＣＣＢ６９０Ｂとの通信に対して構成することができる１つまたは複数の異なるアンテナを使用してもよい。ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、それらの無線電力伝送を時間整合することができるように、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２に対する共通クロックおよびそれぞれの位相オフセットを確立するよう、ＣＣＢ６９０Ｂと信号を交換してもよい。
【0049】
図６Ｃは、無線接続６１２Ｃを介してクロック信号を共有することができるＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２を表す。代わりに、図示しないが、ＷＰＴＳ１とＷＰＴＳ２との間の有線接続は、クロック信号を共有するために使用されてもよい。クロックソース６０１Ｃは、ＷＰＴＳ１に含まれてもよく、無線接続６１２Ｃを介してＷＰＴＳ２と共有されてもよく、および／またはクロックソース６０２Ｃは、ＷＰＴＳ２に含まれてもよく、無線接続６１２Ｃを介してＷＰＴＳ１と共有されてもよい。無線接続６１２Ｃは、無線電力伝送と同一の周波数上にあってもよく、または異なる周波数上にあってもよい。加えて、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、同一のアンテナまたは同一のアンテナの一部を介して、相互に通信してもよく、同一のアンテナまたは同一のアンテナの一部を介して、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、ＷＰＲＣに無線電力を伝送する。加えてまたは代わりに、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、相互の通信に対して構成することができる１つまたは複数の異なるアンテナを使用してもよい。ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、それらの無線電力伝送を時間整合することができるように、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２に対する共通クロックおよびそれぞれの位相オフセットを確立するよう、相互に信号を交換してもよい。
【0050】
図７は、本明細書での教示に従った仮想ＷＰＴＳの機構を実装する複数のＷＰＴＳのシステムの例示的な方法７００を表す図である。７１０において、どのＷＰＴＳが仮想ＷＰＴＳを形成するよう協働するべきであるかが判定されてもよい。そのような判定は、ＣＣＢおよび／またはＷＰＴＳのうちの１つもしくは複数によって行われてもよい。例えば、各々のＷＰＴＳは、ＷＰＲＣに電力供給することに良好に適合されると独立して判定してもよく、ＷＰＲＣに無線電力を提供するようＷＰＲＣと対にされるべきである近くのＷＰＴＳに信号を伝送してもよい。予測される電力は、ＷＰＴＳがＷＰＲＣに電力を提供するよう仮想ＷＰＴＳの一部であるように良好に適合することができるかどうかを判定するために使用されてもよい。加えてまたは代わりに、ＷＰＴＳは、ＷＰＴＳによって伝送される電力のどの程度をＷＰＲＣによって受信することができるかを判定し、次いで、ＷＰＲＣと対になるためにＷＰＴＳがどのように良好に適合されるかを判定するよう、ＷＰＲＣとの試験を実行してもよい。例えば、いくつかの選択された電力配信閾値を上回る全てのＷＰＴＳは、仮想ＷＰＴＳを形成するよう共に参加してもよい。候補ＷＰＴＳも、仮想ＷＰＴＳを形成する判定されたＷＰＴＳのグループを識別および確認応答するシグナリングを交換してもよい。
【0051】
７２０において、どのクロックソースが仮想ＷＰＴＳにおける全てのＷＰＴＳと共有されるかが判定されてもよい。１つまたは複数のＣＣＢは、仮想ＷＰＴＳを形成するＷＰＴＳのグループに接続されてもよい。ＣＣＢの１つからのクロックソースは、ＷＰＴＳのグループと使用および共有されてもよい。代わりに、ＷＰＴＳのグループの各々のＷＰＴＳは、クロックソースを含んでもよい。ＷＰＴＳは、ＷＰＴＳのグループにおける他のＷＰＴＳと共有クロックソースとして使用するよう、そのクロックソースを共有してもよい。クロックソースは、それらのそれぞれの伝送がＷＰＲＣの位置において建設的に干渉するように、各々のＷＰＴＳのクロック位相を適切に調節するために使用されてもよい。７３０において、選択されたクロックソースは、仮想ＷＰＴＳにおける全てのＷＰＴＳと共有されてもよい。選択されたクロックソースは、有線接続または無線接続を介して共有されてもよい。
【0052】
７４０において、仮想ＷＰＴＳを形成するＷＰＴＳのグループのＷＰＴＳは、ＷＰＴＳの較正のために使用するマスタＷＰＴＳとして選出されてもよい。図７における７４０においてマスタＷＰＴＳが選出されるが、この特定の順序は限定するものではない。マスタＷＰＴＳは、いずれかのときに選出されてもよい。例えば、ＷＰＴＳは、７２０において選出されてもよく、マスタＷＰＴＳは、他のＷＰＴＳと共有されることになるクロックソースとして使用されてもよく、またはマスタＷＰＴＳは、そのクロックソースを共有する別のＷＰＴＳを選択してもよい。マスタＷＰＴＳが選出されると、仮想ＷＰＴＳを形成するＷＰＴＳのグループにおける他のＷＰＴＳは、スレーブとして機能してもよい。７５０において、通信チャネルは、選出されたマスタおよび仮想ＷＰＴＳを形成する全てのスレーブの間で確立されてもよい。代わりに、通信チャネルは、図７に表されるポイントよりも方法における前のポイントにおいて確立されてもよい。例えば、通信チャネルは、どのクロックソースが７２０において共有されるかを判定することよりも前または同時に確立されてもよい。
【0053】
７６０において、マスタＷＰＴＳは、確立された通信チャネルを使用して、仮想ＷＰＴＳを形成するＷＰＴＳの較正を制御してもよい。較正の間、各々のＷＰＴＳと関連付けられた位相オフセットは、仮想ＷＰＴＳを形成するＷＰＴＳにわたって伝送を同期すると判定されてもよい。このようにして、空間的に分散することができる複数のＷＰＴＳは、単一の仮想ＷＰＴＳとして動作するよう、調整された方式において電力を無線で伝送してもよく、全てのＷＰＴＳからの伝送は、ＷＰＲＣの位置において実質的に建設的に干渉する。
【0054】
７７０において、マスタＷＰＴＳは、どのＷＰＲＣが無線電力を取得し、ＷＰＲＣがいつ電力を取得するかを決定してもよい。ここで、仮想ＷＰＴＳの利用可能な無線電力伝送容量の配分（apportioning）が行われてもよい。利用可能な無線電力伝送容量は、とりわけ、それぞれのＷＰＲＣの要求および仮想ＷＰＴＳを形成するＷＰＴＳが要求を満たす能力に基づいて、仮想ＷＰＴＳと対となったＷＰＲＣに電力を最適に供給するようスケジュールされてもよい。７８０において、仮想ＷＰＴＳを形成する全てのＷＰＴＳは、７７０において行われた決定に従って、対になったＷＰＲＣに無線電力を提供する。
【0055】
ＷＰＲＣが場所を移動し、または、場合によっては、ＷＰＲＣに無線電力を提供するＷＰＴＳの能力を損なうもしくは増強させる環境に物体が移動するなど、無線環境条件が変化するにつれて、仮想ＷＰＴＳは、新たな環境に対してより最適な仮想ＷＰＴＳを形成するよう解消される必要があることがある。よって、７９０において、仮想ＷＰＴＳがいつ解消されるべきか、および仮想ＷＰＴＳを解消することができるかの判定が行われてもよい。マスタＷＰＴＳは、例えば、そのような判定を行い、解消するようスレーブＷＰＴＳにシグナリングすることに関与してもよい。判定は、対になったＷＰＲＣからのビーコンの１つまたは複数の受信特性における変化に基づいて行われてもよい。例として、人間は、この直接経路を遮断するＷＰＴＳおよび対になったＷＰＲＣのうちの１つの見通し線に移動していることがある。遮断されたＷＰＴＳは、マスタＷＰＴＳに更新された条件をシグナリングしてもよく、マスタＷＰＴＳは、遮断されたＷＰＴＳが仮想ＷＰＴＳから除去されるように、仮想ＷＰＴＳを解消すると判定してもよい。加えてまたは代わりに、仮想ＷＰＴＳは、完全に解消されなくてもよいが、むしろ、遮断されたＷＰＴＳのみを除去するように更新されてもよく、または仮想ＷＰＴＳは、完全に解消されてもよく、方法７００は、どのＷＰＴＳが新たな仮想ＷＰＴＳを形成するよう協働するべきであると判定するよう、７１０において再度開始してもよい。
【0056】
図７に表された例示的な方法およびステップの特定の順序は、限定することを意図していない。図７に表されたステップは、並び替えられてもよく、組み合わされてもよく、省略されてもよく、再分割されてもよく、または修正されてもよく、なおも本明細書で説明される実施形態の範囲内にあることができる。
【0057】
以下の説明は、ローカルクロックの位相における差を補償するようシステムにおける他のアンテナと同期された無線電力伝送のためにアンテナを較正する詳細を提供する。アンテナごとに位相オフセットを較正することによって、システムは、対になったＷＰＲＣの位置において信号が建設的に干渉することを保証することができる。ＷＰＴＳ内でアンテナにわたって上記較正を実行する実施形態についての更なる詳細について、本明細書で参照することによってその内容が以下に組み込まれる、２０１７年５月１６日に出願され、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＮＧ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＭＵＬＴＩＰＡＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１５／５９６，６６１号を参照されたい。
【0058】
図８は、システムにおける他のアンテナと同期された伝送のためにアンテナを較正する例示的なシステム８００を表す図である。図８は、それぞれのアンテナに結合された局部発振器、ＬＯ，ｃａｌを含む、較正ユニット（calibration unit）、Ｃａｌ．ｕｎｉｔを示す。図８は更に、局部発振器、ＬＯ，ｒｅｆ、それぞれの位相反転回路（phase invertor）、およびそれぞれのアンテナを含む、基準ユニット８２０、Ｒｅｆ．ａｎｔ．を表す。図８は更に、局部発振器、ＬＯ，ｎ、それぞれの位相反転回路、およびそれぞれのアンテナを含む、テスト対象デバイス（device under test）８３０、＃ｎ ａｎｔ．を表す。局部発振器は、それぞれのデバイスに対するクロックソースとしての役割を果たしてもよい。表されるデバイスからのそれぞれの伝送は、それぞれの局部発振器の位相、または表されるデバイスのクロックソースの位相に基づいている。図８は更に、それぞれの局部発振器によって導入された位相に従った、較正ユニット８０、基準ユニット８２０、およびテスト対象デバイス８３０に／から伝送された様々な信号を示す。その局部発振器によって導入された位相シフトが基準ユニット８２０の位相シフトと一致するように、テスト対象デバイス８３０からの伝送を較正することによって、システムは、基準ユニット８２０およびテスト対象デバイス８３０にわたって同期された伝送を達成することができる。
【0059】
較正ユニット８１０は、基準ユニット８２０およびテスト対象デバイス８３０のそれぞれによって受信された伝送を送信してもよい。伝送は、基準ユニット８２０において受信されるとき、φB,refの位相シフトを含んでもよい。伝送は、テスト対象デバイス８３０において受信されるとき、φB,nの位相シフトを含んでもよい。その局部発振器に対して基準ユニット８２０において受信される位相は、φB,ref～φLO,refとして表現されてもよい。その局部発振器に対してテスト対象デバイス８３０において受信される位相は、φB,n～φLO,nとして表現されてもよい。それらの信号は次いで、それらのそれぞれの局部発振器のそれぞれの位相に再度基づいて、反転されてもよく、較正ユニット８１０に再度伝送されてもよい。よって、基準ユニット８２０は、－φB,ref＋２φLO,refの位相シフトを有する信号を伝送してもよく、テスト対象デバイス８３０は、－φB,n＋２φLO,nの位相シフトを有する信号を伝送してもよい。基準ユニット８２０からの伝送は、較正ユニット８１０において受信されるとき、２φLO,refの位相シフトを有する受信される伝送を結果としてもたらす、－φB,ref＋２φLO,refに加算されるφB,refの別の位相シフトを含んでもよい。テスト対象デバイス８３０からの伝送は、較正ユニット８１０において受信されるとき、２φLO,nの位相シフトを有する受信される信号を結果としてもたらす、－φB,n＋２φLO,nに加算されるφB,nの別の位相シフトを含んでもよい。較正ユニット８１０と基準ユニット８２０との間のこのラウンドトリップ伝送と共に、較正ユニット８１０とテスト対象デバイス８３０との間のラウンドトリップ伝送を通じて、その後それぞれの局部発振器によって導入された位相シフトに対して既知の関係を有する伝送を受信するので、較正ユニットは、基準ユニット８２０およびテスト対象デバイス８３０のそれぞれの発振器またはクロックソースによって導入された位相シフトを判定するために十分な情報を収集することが可能である。較正ユニット８１０は次いで、テスト対象デバイスがその発振器またはクロック、位相を＋２（φLO,ref～φLO,n）だけ調節することができ、その結果、テスト対象デバイス８３０によって伝送される信号が基準ユニット８２０から伝送される信号と整合されるように、テスト対象デバイス８３０にクロック信号情報を提供してもよい。
【0060】
図８に関して上記説明された較正は、複数のＷＰＴＳシステム内のいずれかのアンテナに適用されてもよい。単一のＷＰＴＳ内で、アンテナごとに位相シフトを適切に補償するために、全てのアンテナおよびそれらのそれぞれの局部発振器にわたって較正が必要とされることがある。この例示的なシナリオでは、ＷＰＴＳのアンテナは、基準アンテナとして設計されてもよく、残りのアンテナは、基準アンテナに関して各々が較正されるテスト対象デバイスとして設計されてもよい。この例では、較正ユニットは、較正を目的として特に設計された別のＷＰＴＳ、ＷＰＲＣ、または較正ユニットであってもよい。
【0061】
本明細書で説明されるように、仮想ＷＰＴＳを形成するために、仮想ＷＰＴＳを形成する全てのＷＰＴＳにわたって伝送を較正する必要性が存在することがある。例えば、第１のＷＰＴＳに対して第２のＷＰＴＳのアンテナからの伝送を較正する必要性が存在することがある。この例示的なシナリオでは、図８に表され、および上記説明された較正が適用されてもよい。２つのＷＰＴＳに対し、第１のＷＰＴＳ内での全てのアンテナのクロック位相の較正は、その基準アンテナのクロックに対して行われてもよい。同様に、第２のＷＰＴＳでの各々のアンテナに結合された各々のクロックの別個の較正も、その基準アンテナのクロックに対して行われてもよい。加えて、第２のＷＰＴＳの基準アンテナは、図８に従って第１のＷＰＴＳの基準アンテナに対して較正されてもよい。例えば、図８に示されるように、第２のＷＰＴＳの基準アンテナは、テスト対象デバイス８３０であってもよく、第１のＷＰＴＳの基準アンテナは、基準ユニット８２０であってもよい。結果として、第２のＷＰＴＳからの伝送を第１のＷＰＴＳからの伝送と整合することができるように、第２のＷＰＴＳのクロックがオフセットされてもよい。よって、システムは、第１のＷＰＴＳに対して第２のＷＰＴＳからの全てのアンテナを明示的に較正する必要はないが、第１のＷＰＴＳに対して第２のＷＰＴＳの基準アンテナを較正することによって、両方のＷＰＴＳの全てのアンテナにわたっての較正を効果的に達成することができる。よって、図５～７に表され、およびそれらの関連する説明において説明されたように、仮想ＷＰＴＳを形成する全てのＷＰＴＳの局部発振器またはクロックソースが較正されてもよく、クロック信号情報がＷＰＴＳの中で共有されてもよい。
【0062】
図９は、ＷＰＲＣに無線電力を提供する仮想ＷＰＴＳとしての役割を果たすよう較正することができる、２つのＷＰＴＳ、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２を含む例示的なシステムを表す信号フローチャート９００である。この例示的なシステムでは、ＷＰＴＳ１は、マスタＷＰＴＳとしての役割を果たしてもよく、更に、図８に表されたものなど、較正ユニット８１０と共に基準ユニット８２０としての役割を果たしてもよい。例えば、ＷＰＴＳ１の１つまたは複数のアンテナからの伝送は、較正ユニットアンテナとしての役割を果たしてもよく、ＷＰＴＳ１に含まれる基準アンテナとしての役割を果たすことができる別のアンテナによって受信されてもよい。ＷＰＴＳ１に含まれる基準アンテナは、ＷＰＴＳ１に含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナに信号を再度伝送してもよい。ＷＰＴＳ２に含まれる基準アンテナは、図８に表されたテスト対象デバイス８３０などのテスト対象デバイスとしての役割を果たしてもよい。ＷＰＴＳ２からの基準アンテナも、ＷＰＴＳ１に含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナから伝送を受信してもよく、ＷＰＴＳ１に含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナに信号を再度伝送してもよい。図８に関して上記説明されたように、ＷＰＴＳ１は、伝送をＷＰＴＳ１の伝送と整合するようその基準アンテナの位相オフセットを調節することができるように、ＷＰＴＳ２にクロック情報を供給することが可能であってもよい。
【0063】
図９に表されるように、９０５において、マスタＷＰＴＳが選択される。図９に表される例では、ＷＰＴＳ１は、マスタとして選択されてもよい。９１０において、較正ユニットアンテナとしての役割を果たす１つまたは複数のアンテナは、ビーコンを伝送してもよく、ビーコンは、ＷＰＴＳ２の基準アンテナとして選択されたアンテナおよびＷＰＴＳ１の基準アンテナとして選択されたアンテナによって受信されてもよい。各々の基準アンテナは、９１１および９１２のそれぞれにおいて、受信された位相を検出してもよい。９２０において、ＷＰＴＳ２は、その基準アンテナにおいて検出された位相のインジケーションをＷＰＴＳ１に再度伝送してもよい。９２５において、ＷＰＴＳ１は、検出された位相のインジケーションを保存してもよい。９２５において、その基準アンテナおよび１つまたは複数の較正ユニットアンテナの両方を含むことができるＷＰＴＳ１も、１つまたは複数の較正ユニットアンテナからの伝送から、その基準アンテナによって検出された位相を保存してもよい。
【0064】
９３０において、ＷＰＴＳ１は、連続した位相においてその基準アンテナを介して伝送を送信するようＷＰＴＳ２を指示してもよい。９３５において、ＷＰＴＳ２は、連続してインクリメントまたはデクリメントされた位相シフトにより信号を伝送してもよい。例えば、ＷＰＴＳ２の基準アンテナと関連付けられた局部発振器の位相シフトは、連続してインクリメントまたはデクリメントされてもよく、異なる位相シフトを使用する対応する伝送は、ＷＰＴＳ２の基準アンテナによって伝送されてもよい。それらの連続した伝送は、ＷＰＴＳ１の１つまたは複数の較正ユニットアンテナによって受信されてもよい。同時に、ＷＰＴＳ１の基準アンテナは、ＷＰＴＳ１の１つまたは複数の較正ユニットアンテナによって受信される信号を伝送してもよい。ＷＰＴＳ２の基準アンテナからの連続した伝送およびそれと同時のＷＰＴＳ１の基準アンテナからの伝送がＷＰＴＳ１の１つまたは複数の較正ユニットアンテナによって受信されるので、９４０において、基準アンテナの両方からの受信された電力の合計が判定される。９４０において、ＷＰＴＳ２の基準アンテナからの連続した伝送の全体を通じて位相シフトがインクリメントまたはデクリメントされるので、連続した伝送ごとに受信された電力レベルが判定される。１つまたは複数の較正ユニットアンテナにおける受信された電力のピークは、連続した伝送から選択された特定の伝送に対応してもよく、ＷＰＴＳ２の基準アンテナからの選択された伝送の位相シフトは、ＷＰＴＳ１の基準アンテナからの伝送の位相により実質的に較正される。９４５において、ピーク電力に対応する位相シフトが判定される。
【0065】
９５０において、ＷＰＴＳ１は、ピーク電力に対応する較正位相シフトのインジケーションをＷＰＴＳ２と共有する。９６０において、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、仮想ＷＰＴＳとしての役割を果たしてもよく、較正された伝送をＷＰＲＣに同時に送信してもよい。９６１において、ＷＰＴＳ１は、較正位相シフトのインジケーションを使用して、ＷＰＲＣに電力を指向的に伝送してもよいと共に、９６２において、ＷＰＴＳ２は、較正位相シフトのインジケーションを使用して、電力を同時かつ指向的に伝送してもよく、その結果、ＷＰＴＳ２からの伝送は、ＷＰＲＣの位置においてＷＰＴＳ１からの伝送と建設的に干渉する。
【0066】
図１０は、ＷＰＲＣに無線電力を提供する仮想ＷＰＴＳとしての役割を果たすよう較正される、２つのＷＰＴＳ、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２を含む別の例示的なシステムを表す信号フローチャート１０００である。この例示的なシステムでは、ＷＰＴＳ１は、マスタＷＰＴＳおよび図８に表されたものなどの基準ユニット８２０としての役割を果たしてもよい。ＷＰＲＣは、図８に表された較正ユニット８１０などの較正ユニットとしての役割を果たしてもよい。ＷＰＴＳ２は、図８に表されたテスト対象デバイス８３０などのテスト対象デバイスとしての役割を果たしてもよい。例えば、ＷＰＲＣに含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナからの伝送は、ＷＰＴＳ１に含まれる基準アンテナによって受信されてもよい。ＷＰＴＳ１に含まれる基準アンテナとしての役割を果たすアンテナは、ＷＰＲＣに含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナに信号を再度伝送してもよい。ＷＰＴＳ２に含まれる基準アンテナも、ＷＰＲＣに含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナから伝送を受信してもよく、ＷＰＲＣに含まれる１つまたは複数の較正ユニットアンテナに信号を再度伝送してもよい。図８に関して上記説明されたように、ＷＰＴＳ１は次いで、伝送をＷＰＴＳ１の伝送と整合するようその基準アンテナの位相オフセットを調節することができるように、ＷＰＴＳ２にクロック情報を供給することが可能であってもよい。図１０がＷＰＲＣを表すが、示された較正処理を実行するために、ＷＰＲＣの代わりに、専用較正ユニットまたは別のＷＰＴＳが使用されてもよい。
【0067】
図１０に表されるように、１００１において、マスタＷＰＴＳが選択される。図１０に表される例では、ＷＰＴＳ１は、マスタとして選択されてもよい。１００５において、ＷＰＲＣは、ビーコンを伝送してもよく、ビーコンは、ＷＰＴＳ２の基準アンテナおよびＷＰＴＳ１の基準アンテナによって受信されてもよい。各々の基準アンテナは、１０１１および１０１２のそれぞれにおいて、受信された位相を検出してもよい。１０１５において、ＷＰＴＳ２は、その基準アンテナにおいて検出された位相のインジケーションをＷＰＴＳ１に再度伝送してもよい。１０２０において、ＷＰＴＳ１は、１０１１および１０１２からの検出された位相のインジケーションを保存してもよい。
【0068】
１０２５において、ＷＰＴＳ１は、連続した位相においてその基準アンテナを介して伝送を送信するようＷＰＴＳ２を指示してもよい。１０３５において、ＷＰＴＳ２は、連続してインクリメントまたはデクリメントされた位相シフトにより信号を伝送してもよい。例えば、ＷＰＴＳ２の基準アンテナと関連付けられた局部発振器の位相シフトは、連続してインクリメントまたはデクリメントされてもよく、異なる位相シフトを使用する対応する伝送は、ＷＰＴＳ２の基準アンテナによって伝送されてもよい。それらの連続した伝送は、ＷＰＲＣによって受信されてもよい。同時に、１０３０において、ＷＰＴＳ１の基準アンテナは、ＷＰＲＣからの受信されたビーコンに基づいた位相により信号を伝送してもよい。ＷＰＴＳ２の基準アンテナからの連続した伝送１０３５およびそれと同時のＷＰＴＳ１の基準アンテナからの伝送１０３０がＷＰＲＣによって受信されるので、１０４０において、基準アンテナの両方からの伝送からの受信された電力の合計が判定される。１０４０において、ＷＰＴＳ２の基準アンテナからの連続した伝送の全体を通じて位相シフトがインクリメントまたはデクリメントされるので、連続した伝送ごとに受信された電力レベルが判定される。ＷＰＲＣにおける受信された電力のピークは、連続した伝送１０３５から選択された特定の伝送に対応してもよく、ＷＰＴＳ２の基準アンテナからの選択された伝送の位相シフトは、ＷＰＴＳ１の基準アンテナからの伝送の位相により実質的に較正される。１０４５において、受信された電力データのインジケーションは、ＷＰＲＣからＷＰＴＳ１に伝送される。１０５０において、ピーク電力に対応する位相シフトが判定される。
【0069】
１０５５において、ＷＰＴＳ１は、ピーク電力に対応する較正位相シフトのインジケーションをＷＰＴＳ２と共有する。１０６０において、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、仮想ＷＰＴＳとしての役割を果たしてもよく、較正された伝送をＷＰＲＣに同時に送信してもよい。１０６１において、ＷＰＴＳ１は、較正位相シフトのインジケーションを使用して、ＷＰＲＣに電力を指向的に伝送してもよいと共に、１０６２において、ＷＰＴＳ２は、較正位相シフトのインジケーションを使用して、電力を同時かつ指向的に伝送してもよく、その結果、ＷＰＴＳ２からの伝送は、ＷＰＲＣの位置においてＷＰＴＳ１からの伝送と建設的に干渉する。
【0070】
再度、上記言及されたように、図１０に表されるＷＰＲＣは代わりに、較正を目的とした専用較正ユニットまたは別のＷＰＴＳであってもよい。較正が達成されることに成功すると、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２は、任意選択の方式においてＷＰＲＣに電力を無線伝送することができる仮想ＷＰＴＳを形成することができる。
【0071】
２つのＷＰＴＳおよびＷＰＲＣが図９および図１０に表されたが、いずれかの数のＷＰＴＳが使用されてもよい。その上、上記言及されたように、ＷＰＴＳ１およびＷＰＴＳ２を較正するために別個の較正ユニットが使用されてもよい。別個の較正ユニットは、ＷＰＴＳ１、ＷＰＴＳ２、またはＷＰＲＣと共位置にある必要はない。
【0072】
特徴および要素が特定の組み合わせで上記説明されたが、当業者は、各々の特徴または要素が単独で使用されてもよく、または他の特徴および要素とのいずれかの組み合わせで使用されてもよいことを認識するであろう。加えて、本明細書で説明される方法は、コンピュータまたはプロセッサによる実行のためにコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアにおいて実装されてもよい。コンピュータ可読媒体の例は、電気信号（有線接続または無線接続を通じて伝送される）＆＆コンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、それらに限定されないが、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、磁気光学媒体、ならびにＣＤ－ＲＯＭディスク、およびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光学媒体を含む。ＷＰＴＳまたはＷＰＲＣを実装するために、ソフトウェアと関連するプロセッサが使用されてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】