JP2013085249A - 包絡線検出装置及びその方法並びにコンピュータ読取可能記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】包絡線検出装置は、変調信号からサンプリングされた信号のうちで隣接する2つのサンプリングされた信号の間で二乗和(SS:Square−Sum)演算を実行し、前記変調信号からキャリア成分を除去する制御部と、前記キャリア成分が除去された変調信号の包絡線を検出する包絡線検出部とを有することを特徴とする。
【選択図】 図4
Description
したがって、変調信号を受信して復調する工程が行われる音声処理分野、画像処理分野、データ通信分野などのような多様な分野において、包絡線検出が利用される。
その中でも、近距離無線電力送信に対する研究が集中している。近距離無線電力送信とは、動作周波数で波長の長さに比べて送受信コイル間の距離が十分に小さい場合を意味する。共振特性を利用する無線電力送受信システムは、電力を供給するソースと電力が供給されるターゲットを含む。
また、制御情報の共有において、ソースとターゲットの間に相互同期が必要となる。相互同期のためには、ソースから送信する変調信号をターゲットが復調するために包絡線を検出する必要があるという問題がある。
また、変調信号のキャリア成分と帯域幅の比率に応じてサンプリングレートを調節することにより、低いサンプリングレートを有するアナログ−デジタル変換器によって精巧に変調信号の包絡線を検出する包絡線検出装置及びその方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記包絡線検出方法をコンピュータで実行させるためのプログラムコードで記録した記録媒体を提供することにある。
前記制御部は、前記隣接する2つのサンプリングされた信号それぞれを二乗する二乗処理部と、前記二乗した隣接する2つのサンプリングされた信号を合成する合成部とを含むことが好ましい。
前記包絡線検出部は、前記二乗和演算の結果値を平方根(Square Root)処理して前記変調信号の包絡線を検出することが好ましい。
前記二乗和演算の結果値は、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を示すことが好ましい。
前記制御部は、前記変調信号からサンプリングされた信号をサンプリングされた順に第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、第4サンプリング信号とする時、前記第1サンプリング信号及び前記第2サンプリング信号それぞれを二乗して合成し、前記第2サンプリング信号及び前記第3サンプリング信号それぞれを二乗して合成し、前記第3サンプリング信号及び前記第4サンプリング信号それぞれを二乗して合成することが好ましい。
前記サンプリング部は、前記変調信号の帯域幅の値に基づいて前記nの値を決定することが好ましい。
前記検出された包絡線の傾きを計算する傾き計算部と、前記計算された包絡線の傾きが最大になる時点を前記ソース共振器と前記ターゲット共振器間の相互共振開始点として推定する推定部とをさらに有することが好ましい。
前記サンプリングされた信号は、音声アナログ信号からアナログ−デジタル変換器によりサンプリングされた信号であることが好ましい。
前記サンプリングされた信号は、映像アナログ信号からアナログ−デジタル変換器によりサンプリングされた信号であることが好ましい。
前記サンプリング部は、前記変調信号の帯域幅の値に基づいて前記サンプリング時間間隔を決定することが好ましい。
前記計算部は、前記隣接する2つのサンプリングされた信号間に順に二乗和演算を実行して前記変調信号をサンプリングするサンプリングレートと同じ比率で前記包絡線成分の二乗値を計算することが好ましい。
前記包絡線を検出するステップは、前記二乗和演算の結果値を平方根(Square Root)処理して前記変調信号の包絡線を検出することが好ましい。
前記二乗和演算を実行し、前記変調信号のキャリア成分を除去するステップは、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を出力するステップを含むことが好ましい。
前記変調信号のサンプリングを実行するステップは、前記変調信号の帯域幅の値に基づいて前記nの値を決定することが好ましい。
前記包絡線を検出するステップは、前記二乗和演算の結果値を平方根(Square Root)処理するステップを含み、前記二乗和演算の結果値は、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を示すことが好ましい。
前記変調信号からサンプリングを実行し、サンプリングされた信号をサンプリング順に、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、第4サンプリング信号とするステップと、前記第1サンプリング信号及び前記第2サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップと、前記第2サンプリング信号及び前記第3サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップと、前記第3サンプリング信号及び前記第4サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップとをさらに有することが好ましい。
前記検出された包絡線の傾きを計算するステップと、前記計算された包絡線の傾きが最大になる時点をソース共振器とターゲット共振器間の相互共振開始点として推定するステップとをさらに有することが好ましい。
また、変調信号のキャリア成分と帯域幅の比率に応じてサンプリングレートを調節することにより、低いサンプリングレートを有するアナログ−デジタル変換器によって精巧に変調信号の包絡線を検出することができるという効果がある。
また、場合によっては、通信受信機の局部発振器(local oscillator)の復調(demodulation)機能を代替することができ、これによってシステムの実現複雑度を低めることができ、消費する電力を減らすことができるという効果がある。
最近では、エネルギーとデータを同時に送信する分野でも包絡線検出が利用されている。
また、包絡線は、通信の受信機のように局部発振器(local oscillator)を利用して変調信号を復調し、復調された基底帯域の信号をフィルタリングすることによって検出されてもよい。
ここで、離散信号は、アナログ信号でアナログ−デジタル変換によってサンプリングされた信号であってもよい。
また、従来の局部発振器とフィルタを利用する方式は、提案しようとする方式に比べて計算が複雑であり、実現するにも多様なモジュールが搭載されることによって電力消費が多い。
本発明の一実施形態に係る包絡線検出装置は、無線電力を利用した通信システムにも適用することができる。
また、バイオヘルスケア(bio health care)分野への応用が可能であり、人体に挿入されたデバイスに遠隔で電力を送信したり、心拍数測定のための包帯タイプのデバイスに無線で電力を送信するのに応用されたりもする。
無線電力を利用した通信システムは、情報格納装置に遠隔で装置を駆動することができる電力を供給すると同時に、無線で格納装置に格納された情報を呼び出すシステムに応用されたりもする。
ソース共振器は、電源供給装置からエネルギーが供給される共振器を意味し、ターゲット共振器は、相互共振現象によってエネルギーが伝達される共振器を意味する。
無線電力を利用した通信システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置を含む。
無線電力送信装置は、電力入力部110、電力送信部120、及びスイッチ部130を含む。
スイッチ部130は、キャパシタにエネルギーが格納される間は電力入力部110とキャパシタを連結し、キャパシタに格納されたエネルギーを放電する間は電力入力部110と連結していたキャパシタを電力送信部120に連結する。スイッチ部130は、キャパシタが同時に電力入力部110と電力送信部120に連結しないようにする。
より具体的には、電力送信部120の送信コイル(L1)は、受信部140の受信コイル(L2)との相互共振によって電力を伝達する。
送信コイル(L1)と受信コイル(L2)の間に発生する相互共振の程度は、相互インダクタンスMの影響を受ける。
受信部140は、電力送信部120から電磁気エネルギーを受信する。
受信部140は、受信した電磁気エネルギーを連結したキャパシタに格納する。
スイッチ部160は、キャパシタにエネルギーが格納される間は受信部140にキャパシタを連結し、キャパシタに格納されたエネルギーを負荷に伝達する間は、受信部140と連結していたキャパシタを電力出力部150に連結する。スイッチ部160は、キャパシタが同時に受信部140と電力出力部150に連結しないようにする。
受信された電力により、受信コイル(L2)と連結したキャパシタが充電される。
電力出力部150は、キャパシタに充電された電力をバッテリに伝達する。電力出力部150は、バッテリの代わりに、負荷又はターゲットデバイスに電力を伝達してもよい。
いわゆるRI(Resonator Isolation)システムは、インピーダンスマッチングを使用した既存の方式に比べて多様な長所を有する。
第1に、DC電源からソース共振器に直接に電力供給が可能であるため、電力増幅器を使用しなくてもよい。
第2に、受信端のキャパシタに充電された電力でエネルギーをキャプチャ(capture)するため、整流器による整流作業が必要ない。
第3に、インピーダンスマッチングをする必要がないため、送信効率が送信端と受信端の間の距離変化に敏感でない。さらに、複数の送信端及び複数の受信端を含む無線電力送信システムへの拡張が容易である。
すなわち、無線電力を利用した通信システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置を含む。
電力充電部210は、電源供給装置(Vin)と抵抗(Rin)で構成される。
ソース共振器は、キャパシタ(C1)とインダクタ(L1)で構成される。
送信部230は、ソース共振器とターゲット共振器の間の相互共振によってソース共振器に格納されたエネルギーを送信する。
例えば、所定値は、ソース共振器に格納されることができる電力容量に基づいて決定されてもよい。例えば、所定値は、ソース共振器に格納されることができる電力容量の90%の値で決定されてもよい。所定値に関する情報は制御部220に設定されてもよい。
ここで、ソース共振器は、キャパシタ(C1)とインダクタ(L1)の間に自己共振を開始する。
相互インダクタンス(M)270に基づき、ソース共振器とターゲット共振器の間の相互共振により、ソース共振器に格納されたエネルギーはターゲット共振器に伝達される。
ターゲット共振器は、キャパシタ(C2)とインダクタ(L2)で構成される。ソース共振器とターゲット共振器の間で相互共振をするときは、ソース共振器は電源供給装置(Vin)と分離しており、ターゲット共振器は負荷(LOAD)及びキャパシタ(CL)と分離している。
ターゲット共振器のキャパシタ(C2)とインダクタ(L2)は、相互共振によって電力を充電する。制御部250は、ターゲット共振器に電力を充電するためにスイッチをオフ(off)する。スイッチがオフである間、ターゲット共振器の共振周波数とソース共振器の共振周波数は一致し、相互共振が発生する。
制御部250は、ターゲット共振器に充電された電力が所定値に到達すれば、スイッチをオン(on)する。所定値に関する情報は制御部250に設定されてもよい。
より具体的には、ターゲット共振器のQを考慮し、f2’がf2よりも十分に小さければ相互共振チャネルが消滅する。
また、電力出力部260は、キャパシタ(C2)とインダクタ(L2)に充電された電力を負荷(LOAD)に伝達する。電力出力部260は、負荷(LOAD)の必要に適した方式によって電力を伝達してもよい。
充電部240は、ソース共振器とターゲット共振器間の相互共振によって再びターゲット共振器に電力を充電する。
ソース共振器とターゲット共振器間に相互共振が発生するときは、スイッチが連結されない。したがって、スイッチの連結による送信効率の減少を予防することができる。
キャパシタに充電されたエネルギーを伝達する方式は、キャパシタに充電されたエネルギーだけをキャプチャしてもよいが、共振周波数を変更してエネルギーをキャプチャする方式は、ターゲット共振器のインダクタ及びキャパシタに格納されたエネルギーをキャプチャするため、エネルギーのキャプチャ時点に対する自由度が向上する。
このような一度のエネルギーの充電と放電工程を1つのシンボルで定義してもよい。受信端は、送信端から送信されたエネルギー又はデータを受信するために、送信端の充電及び放電を繰り返すスイッチの動作周期に合わせ、適切な時間同期を有して受信端のスイッチの動作が行われなければならない。受信端は、送信端の動作に合わせて時間同期を一定に維持する時間同期作業が継続して行われなければならない。
スイッチのオン/オフタイムに関する情報を知り、送信端のオン/オフタイムに関する情報に合うようにスイッチを動作させる工程を時間同期化工程と定義してもよい。スイッチのオン/オフタイムに関する情報を知るためには、送信端から送信されたデータを解釈しなければならない。包絡線検出動作は、データを解釈する過程において必要である。
正弦波の包絡線(envelope)は、正弦波のピーク値を連結されうる。任意の連続的な正弦波x(t)は、以下の数式(1)のように表現される。
x(t)=Asin(ωt+θ)・・・(1)
x(t)をサンプリングした信号[x(ωt1)、x(ωt2)、…、x(ωtm)]は、[x(1)、x(2)、…、x(m)]のサンプルシーケンス(sample sequence)で表現される。
ここで、2つのサンプル信号間の間隔を△tと定義する。サンプルシーケンス[x(1)、x(2)、…、x(m)]は、サンプル信号間の間隔△tを利用して以下の数式(2)のように表現される。
[Asin(ωt1)、Asin(ωt1+ω△t)、Asin(ωt1+2ω△t)、…、Asin(ωt1+(m−1)ω△t)]・・・(2)
[Asin(ωt1)、Acos(ωt1)、−Asin(ωt1)、−Acos(ωt1)、…] ifn=even
[Asin(ωt1)、−Acos(ωt1)、−Asin(ωt1)、Acos(ωt1)、…] ifn=odd
(±Asin(ωt1))2+(±Acos(ωt1))2=A2・・・(3)
図4を参照すれば、包絡線検出装置は、サンプリング部410、制御部420、及び包絡線検出部430を含む。
このとき、変調信号は、包絡線成分とキャリア成分を含んでもよい。変調信号は、ソース共振器とターゲット共振器間の相互共振によってターゲット共振器に格納されたエネルギーの波形である。変調信号は音声アナログ信号であってもよく、映像アナログ信号であってもよい。
このとき、所定の時間間隔は(1/2+n)×(π/ω)に対応する。
ここで、nは任意の整数であり、0、1、2、3などを含んでもよく、ωは各周波数を意味する。
所定の時間間隔が(1/2+n)×(π/ω)条件を満たせば、サンプリング信号は、同じキャリア周波数成分を有するサイン信号とコサイン信号で表現される。
変調信号の帯域幅と変調信号のキャリア周波数の間には予め設定された値を基準として、変調信号の帯域幅が変調信号のキャリア周波数に比べて十分に小さいかが決定される。
ここで、隣接した2つのサンプリングされた信号間の時間間隔は(1/2+n)×(π/ω)を満たす。
二乗和演算とは、隣接した2つのサンプリングされた信号それぞれを二乗し、二乗したそれぞれの隣接した2つのサンプリングされた信号を加えることを意味する。
隣接した2つのサンプリングされた信号間の時間間隔が(1/2+n)×(π/ω)を満たせば、制御部420は同じキャリア周波数成分を有するサイン信号とコサイン信号を二乗して加えることにより、サイン信号成分とコサイン信号成分を除去できるためである。
二乗処理部421は、隣接した2つのサンプリングされた信号それぞれを二乗する。
二乗処理部421は、二乗和演算で二乗演算を実行してもよい。
合成部423は、二乗した信号を合成する。合成部423は、二乗和演算で合演算を実行してもよい。
包絡線検出部430は、二乗和(SS)演算の結果値を平方根(Square Root)処理して変調信号の包絡線を検出する。二乗和演算の結果値は、変調信号の包絡線成分の二乗値を示す。
包絡線検出部430は、平方根演算によって変調信号の包絡線成分を検出する。
制御部420は、包絡線検出部430の機能を実行することによって変調信号からキャリア成分を除去し、包絡線成分を検出する。
二乗和平方根演算は、隣接した2つのサンプリング信号それぞれを二乗し、二乗した結果を合わせた後、平方根処理を行うものである。
ここで、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、及び第4サンプリング信号に含まれているキャリア成分が除去される。
制御部420は、4つのサンプリング信号のうちで隣接する第1、第2サンプリング信号を利用して1つの包絡線成分の二乗値を検出し、隣接する第3、第4サンプリング信号を利用してさらに他の1つの包絡線成分の二乗値を検出する。
ここで、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、及び第4サンプリング信号に含まれているキャリア成分が除去される。制御部420は、順に隣接する2つのサンプリング信号ごとに二乗和演算を実行することにより、サンプリングレートと同じ比率の包絡線成分の二乗値を検出してもよい。
傾き計算部440は、検出された包絡線の傾きを計算する。傾き計算部440は、検出された包絡線で一定の間隔を有する2つの地点間の傾きを計算する。また、傾き計算部440は、検出された包絡線の各地点で接線の傾きを計算してもよい。
推定部450は、相互共振開始点を推定することにより、ソースとターゲットの間の信号を同期化させる。
すなわち、「signal_start_point」は、包絡線で一定の間隔を有する2つの地点間の傾きが最大になる場合のiとして推定する。
また、サンプリングされた信号は、映像アナログ信号からアナログ−デジタル変換サンプリングされた信号であってもよく、変調信号は、映像データが変調した信号であってもよい。
図4の実施形態でこれら各部を別途に構成して示したのは、各機能を区別して説明するためである。したがって、実際に製品を実現する場合に、これらすべてを制御部420で処理するように構成してもよく、これらのうちの一部のみを制御部420で処理するように構成してもよい。
図5を参照すると、包絡線検出装置は、サンプリング部510、制御部520、及び計算部530を含む。
ここで、変調信号は、包絡線成分とキャリア成分を含む。変調信号は、ソース共振器とターゲット共振器間の相互共振によってターゲット共振器に格納されたエネルギーの波形であり得る。変調信号は音声アナログ信号であってもよく、映像アナログ信号であってもよい。
このとき、所定の時間間隔は(1/2+n)×(π/ω)に対応する。ここで、nは任意の整数であり、ωは各周波数を意味する。
サンプリング部510は、変調信号の帯域幅の値が大きくなれば、サンプリング時間間隔を小さくしてもよい。サンプリング部510は、変調信号の帯域幅の値が小さくなれば、サンプリング時間間隔を大きくしてもよい。すなわち、サンプリング部510は、変調信号の帯域幅の値の変化と反比例するようにサンプリング時間間隔を調節する。
二乗和演算とは、隣接した2つのサンプリング信号それぞれを二乗し、二乗した結果を加えることを意味する。
二乗和平方根演算は、隣接した2つのサンプリング信号それぞれを二乗し、二乗した結果を合わせた後に平方根処理を行うものである。
計算部530は、隣接する2つのサンプリングされた信号ごとに順に二乗和演算を実行し、変調信号をサンプリングするサンプリングレートと同じ比率で包絡線成分の二乗値を計算する。
図5の実施形態でこれらを別途に構成して示すのは、各機能を区別して説明するためである。したがって、実際に製品を実現する場合に、これらすべてを制御部520で処理するように構成してもよく、これらのうちの一部のみを制御部520で処理するように構成してもよい。
(1)1つ以上のマイクロプロセッサ、(2)デジタル信号プロセッサが搭載された1つ以上のプロセッサ、(3)デジタル信号プロセッサが搭載されていない1つ以上のプロセッサ、(4)1つ以上のコンピュータチップ、(5)1つ以上のFPGA(Field Programmable Gate Array)、(6)1つ以上のコントローラ、(7)1つ以上のASIC(Application Specific Integrated Circuit)、(8)1つ以上のコンピュータ、(9)定義された方式によって命令語を実行するよう対応できるデバイスのうち少なくとも1つを含んでもよい。
ここで、例えば、サンプリング信号は、図4又は図5の包絡線検出装置でサンプリングされる信号を意味する。
x(t)=R(t)cos(ωt+θ)
x(t)をサンプリングした信号[x(ωt1)、x(ωt2)、…、x(ωtm)]は、[x(1)、x(2)、…、x(m)]のサンプルシーケンス(sample sequence)で表現され得る。
ここで、2つのサンプル信号間の間隔を△tと定義する。
包絡線検出装置は、変調信号から(2m+1)つのサンプリング信号をサンプリングする。このとき、サンプリング信号間のサンプリング時間間隔△tは、△t=(1/2+n)×(π/ω)の条件が満たされるように設定される。ここで、nは任意の整数であり、ωは各周波数を意味する。
包絡線検出装置は、隣接する2つのサンプリング信号を二乗和平方根演算処理することにより、変調信号の包絡線を検出する。
例えば、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(1)を二乗(621)、サンプリング信号x(2)を二乗(623)、サンプリング信号x(3)を二乗(625)、サンプリング信号x(4)を二乗(627)、…、サンプリング信号x(2m)を二乗、サンプリング信号x(2m+1)を二乗する。
例えば、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(1)の二乗値とサンプリング信号x(2)の二乗値を合算(631)する。また、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(3)の二乗値とサンプリング信号x(4)の二乗値を合算(633)する。続いて、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(2m)の二乗値とサンプリング信号x(2m+1)の二乗値を合算する。
例えば、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(1)の二乗値とサンプリング信号x(2)の二乗値の合算(631)結果を平方根(641)処理することにより、包絡線成分R(1)を検出する。
包絡線検出装置は、サンプリング信号x(3)の二乗値とサンプリング信号x(4)の二乗値の合算(633)結果を平方根(643)処理することにより、包絡線成分R(2)を検出する。次に、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(2m)の二乗値とサンプリング信号x(2m+1)の二乗値の合算結果を平方根処理することにより、包絡線成分R(m)を検出する。
ここで、包絡線検出装置は、(2m+1)つのサンプリング信号からm個の包絡線成分を検出して変調信号の包絡線を推定する。
すなわち、変調信号のサンプリングレートに比べて半分の比率で包絡線成分を検出して包絡線を推定することができる。
ここで、例えば、サンプリング信号は、図4又は図5の包絡線検出装置でサンプリングされる信号を意味する。
その結果、m個の包絡線成分が検出される。図7は、図6で説明した方式によって計算された変調信号のサンプリング信号と包絡線成分を示す。
ここで、隣接する2つのサンプリング信号731、733の間に二乗和平方根演算が行われれば、包絡線成分735が検出される。
隣接する2つのサンプリング信号741、743の間に二乗和平方根演算が行われれば、包絡線成分745が検出される。続いて、包絡線検出装置は、変調信号からサンプリングされた隣接する2つのサンプリング信号を二乗和平方根演算処理して包絡線成分を検出する。包絡線検出装置は、包絡線成分を連結して変調信号の包絡線710を推定する。
ここで、例えば、サンプリング信号は、図4又は図5の包絡線検出装置でサンプリングされる信号を意味する。
包絡線検出装置は、変調信号から(2m+1)つのサンプリング信号をサンプリングする。
このとき、サンプリング信号間のサンプリング時間間隔△tは、△t=(1/2+n)×(π/ω)の条件が満たされるように設定される。ここで、nは任意の整数であり、ωは各周波数を意味する。
包絡線検出装置は、それぞれのサンプリング信号を二乗する。
例えば、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(1)を二乗(821)、サンプリング信号x(2)を二乗(823)、サンプリング信号x(3)を二乗(825)、サンプリング信号x(4)を二乗(827)、…、サンプリング信号x(2m)を二乗、サンプリング信号x(2m+1)を二乗する。
また、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(2)の二乗値とサンプリング信号x(3)の二乗値を合算833する。すなわち、サンプリング信号x(2)が重複して合算に利用される。包絡線検出装置は、サンプリング信号x(3)の二乗値とサンプリング信号x(4)の二乗値を合算(835)する。続いて、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(2m)の二乗値とサンプリング信号x(2m+1)の二乗値を合算する。
例えば、包絡線検出装置は、サンプリング信号x(1)の二乗値とサンプリング信号x(2)の二乗値の合算(831)結果を平方根(841)処理することにより、包絡線成分R(1)を検出する。
包絡線検出装置は、サンプリング信号x(2)の二乗値とサンプリング信号x(3)の二乗値の合算(833)結果を平方根(843)処理することにより、包絡線成分R(2)を検出する。
図6の場合と異なり、包絡線検出装置は、サンプリング信号を重複して二乗和平方根(SSR)演算処理することにより、さらに多くの数の包絡線成分を検出することができる。
ここで、包絡線検出装置は、(2m+1)つのサンプリング信号から2m個の包絡線成分を検出して変調信号の包絡線を推定する。すなわち、変調信号のサンプリングレートにほぼ同じ比率で包絡線成分を検出して包絡線を推定する。
従って、包絡線成分がさらに多く検出されるため、より精巧に包絡線が推定することができる。
その結果、2m個の包絡線成分が検出される。図9は、図8で説明した方式で計算された変調信号のサンプリング信号と包絡線成分を示す。
ここで、隣接する2つのサンプリング信号(930)間に二乗和平方根演算が行われれば、包絡線成分が検出される。また、隣接する2つのサンプリング信号(940)間に二乗和平方根演算が行われれば、包絡線成分が検出される。続いて、包絡線検出装置は、変調信号からサンプリングされた隣接する2つのサンプリング信号(950)を二乗和平方根演算処理して包絡線成分を検出する。包絡線検出装置は、包絡線成分を連結して変調信号の包絡線910を推定する。
ステップS1010で、包絡線検出装置は、所定の時間間隔で変調信号をサンプリングする。
このとき、所定の時間間隔は(1/2+n)×(π/ω)に対応する。ここで、nは任意の整数であり、0、1、2、3などを含んでもよく、ωは各周波数を意味する。包絡線検出装置は、変調信号の帯域幅の値に基づいて(1/2+n)×(π/ω)条件のnの値を決定する。n値が大きくなれば、隣接した2つのサンプリング信号間の時間間隔が大きくなる。
また、包絡線検出装置は、変調信号の帯域幅が変調信号のキャリア周波数に比べて十分に小さければnの値を大きくし、低いサンプリングレートで変調信号をサンプリングしてもよい。
このとき、隣接した2つのサンプリング信号間の時間間隔は(1/2+n)×(π/ω)を満たす。二乗和演算とは、隣接した2つのサンプリングされた信号それぞれを二乗し、二乗したそれぞれの隣接した2つのサンプリングされた信号を加えることを意味する。
隣接した2つのサンプリングされた信号間の時間間隔が(1/2+n)×(π/ω)を満たせば、包絡線検出装置は同じキャリア周波数成分を有するサイン信号とコサイン信号を二乗して加えることにより、サイン信号成分とコサイン信号成分が除去される。
例えば、包絡線検出装置は、二乗和演算で二乗演算を実行してもよい。包絡線検出装置は、二乗和演算で合演算を実行して二乗した信号を合成してもよい。
包絡線検出装置は、二乗和演算の結果値を平方根処理して変調信号の包絡線を検出する。二乗和演算の結果値は、変調信号の包絡線成分の二乗値を示す。
ここで、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、及び第4サンプリング信号に含まれているキャリア成分が除去される。
ここで、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、及び第4サンプリング信号に含まれているキャリア成分が除去される。
包絡線検出装置は、検出された包絡線の各地点で接線の傾きを計算してもよい。
包絡線検出装置は、相互共振開始点を推定することにより、ソースとターゲットの間の信号を同期化させ得る。
無線電力を送信する送信端と無線電力を受信する受信端の間に相互共振が開始する時点で、包絡線の傾きが最大に達する。
このとき、所定の時間間隔は(1/2+n)×(π/ω)に対応する。ここで、nは任意の整数であり、0、1、2、3などを含んでもよく、ωは各周波数を意味する。
包絡線検出装置は、変調信号の帯域幅の値が大きくなれば、サンプリング時間間隔を小さくする。包絡線検出装置は、変調信号の帯域幅の値が小さくなれば、サンプリング時間間隔を大きくする。すなわち、包絡線検出装置は、変調信号の帯域幅の値の変化と反比例するようにサンプリング時間間隔を調節する。
コンピュータ読み取り可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むことができる。コンピュータ読み取り可能な媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア当業者に公示された使用可能なものでもよい。
120 電力送信部
130、160 スイッチ部
140 受信部
150 電力出力部
210 電力充電部
220、250 制御部
230 送信部
240 充電部
260 電力出力部
270 相互インダクタンス(M)
410 サンプリング部
420 制御部
421 二乗処理部
423 合成部
430 包絡線検出部
440 傾き計算部
450 推定部
510 サンプリング部
520 制御部
530 計算部
Claims (26)
- 変調信号からサンプリングされた信号のうちで隣接する2つのサンプリングされた信号の間で二乗和(SS:Square−Sum)演算を実行し、前記変調信号からキャリア成分を除去する制御部と、
前記キャリア成分が除去された変調信号の包絡線を検出する包絡線検出部とを有することを特徴とする包絡線検出装置。 - 前記隣接する2つのサンプリングされた信号間のサンプリング時間間隔が(1/2+n)×(π/ω)を満たすように、前記変調信号のサンプリングを実行するサンプリング部をさらに有し、ここで、nは整数であり、ωは各周波数であることを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。
- 前記制御部は、前記隣接する2つのサンプリングされた信号それぞれを二乗する二乗処理部と、
前記二乗した隣接する2つのサンプリングされた信号を合成する合成部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。 - 前記包絡線検出部は、前記二乗和演算の結果値を平方根(Square Root)処理して前記変調信号の包絡線を検出することを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。
- 前記二乗和演算の結果値は、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を示すことを特徴とする請求項4に記載の包絡線検出装置。
- 前記制御部は、前記変調信号からサンプリングされた信号をサンプリングされた順に第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、第4サンプリング信号とする時、
前記第1サンプリング信号及び前記第2サンプリング信号それぞれを二乗して合成し、前記第3サンプリング信号及び前記第4サンプリング信号それぞれを二乗して合成することを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。 - 前記制御部は、前記変調信号からサンプリングされた信号をサンプリングされた順に第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、第4サンプリング信号とする時、
前記第1サンプリング信号及び前記第2サンプリング信号それぞれを二乗して合成し、前記第2サンプリング信号及び前記第3サンプリング信号それぞれを二乗して合成し、前記第3サンプリング信号及び前記第4サンプリング信号それぞれを二乗して合成することを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。 - 前記サンプリング部は、前記変調信号の帯域幅の値に基づいて前記nの値を決定することを特徴とする請求項2に記載の包絡線検出装置。
- 前記サンプリングされた信号は、ソース共振器との相互共振によってターゲット共振器に格納されたエネルギーの波形からアナログ−デジタル変換器によりサンプリングされた信号であることを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。
- 前記検出された包絡線の傾きを計算する傾き計算部と、
前記計算された包絡線の傾きが最大になる時点を前記ソース共振器と前記ターゲット共振器間の相互共振開始点として推定する推定部とをさらに有することを特徴とする請求項9に記載の包絡線検出装置。 - 前記サンプリングされた信号は、音声アナログ信号からアナログ−デジタル変換器によりサンプリングされた信号であることを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。
- 前記サンプリングされた信号は、映像アナログ信号からアナログ−デジタル変換器によりサンプリングされた信号であることを特徴とする請求項1に記載の包絡線検出装置。
- 変調信号からサンプリングされた信号のうちで隣接する2つのサンプリングされた信号の間に二乗和(SS:Square−Sum)演算を実行し、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を計算する計算部を有することを特徴とする包絡線検出装置。
- 前記隣接する2つのサンプリングされた信号間のサンプリング時間間隔が(1/2+n)×(π/ω)を満たすように、前記変調信号のサンプリングを実行するサンプリング部をさらに有し、ここで、nは整数であり、ωは各周波数であることを特徴とする請求項13に記載の包絡線検出装置。
- 前記サンプリング部は、前記変調信号の帯域幅の値に基づいて前記サンプリング時間間隔を決定することを特徴とする請求項14に記載の包絡線検出装置。
- 前記計算部は、前記隣接する2つのサンプリングされた信号間に順に二乗和演算を実行して前記変調信号をサンプリングするサンプリングレートと同じ比率で前記包絡線成分の二乗値を計算することを特徴とする請求項13に記載の包絡線検出装置。
- 変調信号からサンプリングされた信号のうちで隣接する2つのサンプリングされた信号間に二乗和(SS:Square−Sum)演算を実行し、前記変調信号のキャリア成分を除去するステップと、
前記キャリア成分が除去された変調信号から包絡線を検出するステップとを有することを特徴とする包絡線検出方法。 - 前記隣接する2つのサンプリングされた信号間のサンプリング時間間隔が(1/2+n)×(π/ω)を満たすように、前記変調信号のサンプリングを実行するステップをさらに有し、ここで、nは整数であり、ωは各周波数であることを特徴とする請求項17に記載の包絡線検出方法。
- 前記包絡線を検出するステップは、前記二乗和演算の結果値を平方根(Square Root)処理して前記変調信号の包絡線を検出することを特徴とする請求項17に記載の包絡線検出方法。
- 前記二乗和演算を実行し、前記変調信号のキャリア成分を除去するステップは、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を出力するステップを含むことを特徴とする請求項19に記載の包絡線検出方法。
- 前記変調信号のサンプリングを実行するステップは、前記変調信号の帯域幅の値に基づいて前記nの値を決定することを特徴とする請求項18に記載の包絡線検出方法。
- 前記包絡線を検出するステップは、前記二乗和演算の結果値を平方根(Square Root)処理するステップを含み、
前記二乗和演算の結果値は、前記変調信号の包絡線成分の二乗値を示すことを特徴とする請求項17に記載の包絡線検出方法。 - 前記変調信号からサンプリングを実行し、サンプリングされた信号をサンプリング順に、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、第4サンプリング信号とするステップと、
前記第1サンプリング信号及び前記第2サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップと、
前記第3サンプリング信号及び前記第4サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップとをさらに有することを特徴とする請求項17に記載の包絡線検出方法。 - 前記変調信号からサンプリングを実行し、サンプリングされた信号をサンプリング順に、第1サンプリング信号、第2サンプリング信号、第3サンプリング信号、第4サンプリング信号とするステップと、
前記第1サンプリング信号及び前記第2サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップと、
前記第2サンプリング信号及び前記第3サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップと、
前記第3サンプリング信号及び前記第4サンプリング信号それぞれを二乗して合成するステップとをさらに有することを特徴とする請求項17に記載の包絡線検出方法。 - 前記検出された包絡線の傾きを計算するステップと、
前記計算された包絡線の傾きが最大になる時点をソース共振器とターゲット共振器間の相互共振開始点として推定するステップとをさらに有することを特徴とする請求項22に記載の包絡線検出方法。 - 請求項17乃至請求項25のいずれか1項に記載の包絡線検出方法をコンピュータで実行させるためのプログラムコードで記録したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
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