JP2019506833A - Improving wireless energy transfer using electromagnetic alignment - Google Patents

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Abstract

改善された無線エネルギー伝達方法が、基本周波数を有する第1のエネルギービームを通電可能装置の方に誘導するステップを含む。第1のエネルギービームは、第1の電力アクセスポイント(PAP)の複数の偏波子によって形成される。第1のPAPの各偏波子においてそれぞれの第1の偏波信号をそれぞれの第2の偏波信号と組み合わせることにより、通電可能装置において、第1のエネルギービームの第1の極性が、第1のPAPから物理的に分離して第1のPAPに無線接続する第2のPAPによって形成された第2のエネルギービームの第2の極性に整列する。それぞれの第2の偏波信号は、それぞれの第1の偏波信号を回転させることによって形成される。第2のPAPは、無線接続を介してPAP信号を受け取り、このPAP信号から局所的に基本周波数を生成する。
【選択図】図1
An improved wireless energy transfer method includes directing a first energy beam having a fundamental frequency toward the energizable device. The first energy beam is formed by a plurality of polarizers of a first power access point (PAP). By combining each first polarization signal with each second polarization signal in each polarizer of the first PAP, in the energizable device, the first polarity of the first energy beam is the first Aligned with the second polarity of the second energy beam formed by the second PAP that is physically separated from the first PAP and wirelessly connected to the first PAP. Each second polarization signal is formed by rotating each first polarization signal. The second PAP receives the PAP signal via the wireless connection and generates a fundamental frequency locally from the PAP signal.
[Selection] Figure 1

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、2016年2月9日に出願された「フェーザ分解(PHASOR DECOMPOSITION)」という名称の同時係属中の米国仮特許出願第62/292,926号、2016年2月9日に出願された「切り換え型ビーム偏波整列(SWITCHED BEAM POLARIZATION ALIGNMENT)」という名称の同時係属中の米国仮特許出願第62/292,933号、及び2016年2月9日に出願された「受信機位置決定(RECEIVER LOCATION DETERMINATION)」という名称の同時係属中の米国仮特許出願第62,292,938号に対する優先権を主張する実用特許出願であり、これらの文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
[Cross-reference with related applications]
This application is filed on Feb. 9, 2016, copending US Provisional Patent Application No. 62 / 292,926 entitled “PHASOR DECOMPOSITION” filed on Feb. 9, 2016. Co-pending US Provisional Patent Application No. 62 / 292,933, entitled “Switched Beam Polarization Alignment”, and “Receiver Positioning” filed on Feb. 9, 2016. US Patent Application No. 62,292,938, co-pending US Patent Application No. 62,292,938, entitled "RECEIVE LOCATION DETERMINATION", which is incorporated herein by reference in its entirety. It is done.

本開示は、一般に無線エネルギー伝達に関し、具体的には、電磁波の整列を用いた効率的な無線エネルギー伝達システム及び方法に関する。   The present disclosure relates generally to wireless energy transfer, and more particularly, to an efficient wireless energy transfer system and method using electromagnetic wave alignment.

ポータブル装置の処理能力及び接続能力の向上は、対応するこれらの装置のエネルギー消費の増加をもたらした。さらに、ポータブル装置が蓄えることができるエネルギーの量には実質的な物理的限界があり、従ってこれらの装置は頻繁に充電する必要がある。ポータブル装置に給電を行うための接続型の解決策(tethered solutions)には、電源ケーブルと装置との間におけるコネクタの標準化の欠如、充電ケーブルの重量及び信頼性、動作環境に対する制約(例えば、水中又は危険地域)、及び接続型の解決策が移動性に対して強いる一般的制約を部分的に原因とする限界がある。   Improvements in the processing and connection capabilities of portable devices have resulted in increased energy consumption of these corresponding devices. Furthermore, there is a substantial physical limit to the amount of energy that portable devices can store, so these devices need to be charged frequently. Tethered solutions for powering portable devices include lack of connector standardization between the power cable and the device, charging cable weight and reliability, and constraints on the operating environment (eg, underwater Or critical areas), and limitations due in part to the general constraints that connected solutions impose on mobility.

これまで、ポータブル装置の無線充電は、誘導結合又は静電結合などの近接場技術によって(例えば、数センチメートルほどの)短距離に制限されていた。レーザービーム又はマイクロ波ビームを使用する遠距離場技術は、特に人間を含む環境では危険なほど高い電力レベルを必要とする。通常、レーザービーム及びマイクロ波ビームは、見通し内用途にも制限される。   In the past, wireless charging of portable devices has been limited to short distances (eg, on the order of a few centimeters) by near-field technologies such as inductive coupling or electrostatic coupling. Far-field technologies using laser or microwave beams require power levels that are dangerously high, especially in environments involving humans. Usually, laser and microwave beams are also limited to line-of-sight applications.

ポータブル装置の能力の向上は、装置を大規模、高密度に展開して集合的に情報を共有できるモノのインターネット(IoT)の環境を可能にするのにも役立ってきた。しかしながら、これまでの解決策では、大幅に異なる電力消費要件を有する装置が移動性を必要とするIoT環境において装置に効率的に給電を行う能力が制限されていた。同様に、無線周波数識別(RFID)タグの使用増加により、接続、危険なほど高レベルの電力使用、又はRFIDタグの充電に使用される充電ステーションの配置に対する必要以上の規制の強要を伴わずに移動環境において装置に給電を行う効率的な方法が必要とされている。   Improvements in the capabilities of portable devices have also helped enable the Internet of Things (IoT) environment where devices can be deployed on a large scale and densely to share information collectively. However, previous solutions have limited the ability of devices with significantly different power consumption requirements to efficiently power devices in an IoT environment that requires mobility. Similarly, with the increased use of radio frequency identification (RFID) tags, without undue regulatory restrictions on connections, use of dangerously high levels of power, or placement of charging stations used to charge RFID tags There is a need for an efficient way to power devices in a mobile environment.

理解されるように、本明細書に開示する実施形態は、少なくとも以下を含む。1つの実施形態では、改善された無線エネルギー伝達システムが、第1のエネルギービームを通電可能装置(energizable device)に向けるように構成された第1の電力アクセスポイント(PAP)を含む。第1のエネルギービームは、基本周波数と第1の極性とを有する。第1のPAPからは、第1のPAPとの無線接続を有して第2のエネルギービームを通電可能装置に向けるように構成された第2のPAPが物理的に分離される。第2のエネルギービームは、基本周波数と第2の極性とを有する。第1のPAPの複数の偏波子が、通電可能装置に向けられる第1のエネルギービームを形成するとともに、通電可能装置において第1の極性を第2の極性に整列させるように構成され、第2のPAPは、無線接続を介してPAP信号を受け取ることができるとともに、さらにPAP信号から基本周波数を局所的に生成することができる。   As will be appreciated, the embodiments disclosed herein include at least the following. In one embodiment, an improved wireless energy transfer system includes a first power access point (PAP) configured to direct a first energy beam to an energizable device. The first energy beam has a fundamental frequency and a first polarity. A second PAP having a wireless connection with the first PAP and configured to direct the second energy beam to the energizable device is physically separated from the first PAP. The second energy beam has a fundamental frequency and a second polarity. The plurality of polarizers of the first PAP are configured to form a first energy beam directed to the energizable device and to align the first polarity with the second polarity in the energizable device, the second The PAP can receive the PAP signal via a wireless connection and can also generate a fundamental frequency locally from the PAP signal.

改善された無線エネルギー伝達システムの別の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む。偏波子の各々は、共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と、第1の供給地点及び第2の供給地点とを含むパッチアンテナと、第1の供給地点に接続されて信号の第1の振幅を調整するように構成された第1の可変利得増幅器(VGA)と、信号と第1のVGAとの間に存在して信号の位相を調整するように構成された第1の位相シフタと、第2の供給地点に接続されて信号の第2の振幅を調整するように構成された第2のVGAとを含み、パッチアンテナは、信号の偏波を制御する。第1の位相シフタは、信号の位相をマイナス90度からプラス90度までの範囲にわたってシフトさせるように構成される。信号と第2のVGAとの間には第2の位相シフタが存在し、第1の位相シフタ及び第2の位相シフタは、いずれも信号の位相をマイナス90度からプラス90度までの範囲にわたって複合シフトさせる。複数の偏波子の数は2で割り切れ、各偏波子は、ワイト交差構造(Wight Crossover structure)でアンテナ信号に接続される。偏波子の数は4であり、第1の偏波子の対に結合された第1の交差装置と、第1の交差装置及び第2の偏波子の対に結合された第1のハイブリッド結合器の対と、第1のハイブリッド結合器の対に結合された第2の交差装置と、第2の交差装置及び第1のハイブリッド結合器の対に結合された第2のハイブリッド結合器の対と、第2のハイブリッド結合器の対に結合されたスイッチと、アンテナ信号とスイッチとの間に結合されたマスタ位相シフタとを含む。第1の極性は、垂直、傾斜、水平、円、楕円及び傾斜楕円のうちの1つである。第1のPAPは、通電可能装置から受信信号強度インジケータが受け取り、これを用いて第1の極性の第2の極性との整列を最適化する。整列の最適化は、フェーザ分解法を使用する。   Another embodiment of the improved wireless energy transfer system includes one of the following features, or any combination thereof. Each of the polarizers includes a dielectric substrate interposed between the resonance plate and the ground plate, a patch antenna including a first supply point and a second supply point, and a signal connected to the first supply point. A first variable gain amplifier (VGA) configured to adjust a first amplitude of the first, and a first variable gain amplifier (VGA) configured to adjust a phase of the signal that exists between the signal and the first VGA. And a second VGA connected to the second supply point and configured to adjust the second amplitude of the signal, the patch antenna controls the polarization of the signal. The first phase shifter is configured to shift the phase of the signal over a range from minus 90 degrees to plus 90 degrees. There is a second phase shifter between the signal and the second VGA, and both the first phase shifter and the second phase shifter have a signal phase ranging from minus 90 degrees to plus 90 degrees. Combine shift. The number of the plurality of polarizers is divisible by 2, and each polarizer is connected to the antenna signal with a light cross structure. The number of polarizers is four, a first crossing device coupled to the first pair of polarizers, and a first hybrid coupler coupled to the first crossing device and the second pair of polarizers A second crossover device coupled to the first hybrid coupler pair; and a second hybrid coupler pair coupled to the second crossover device and the first hybrid coupler pair. , A switch coupled to the second pair of hybrid combiners, and a master phase shifter coupled between the antenna signal and the switch. The first polarity is one of vertical, tilt, horizontal, circle, ellipse and tilt ellipse. The first PAP is received by the received signal strength indicator from the energizable device and is used to optimize alignment of the first polarity with the second polarity. The alignment optimization uses a phasor decomposition method.

別の実施形態では、改善された無線エネルギー伝達のための方法が、第1の電力アクセスポイント(PAP)の複数の偏波子によって形成された、基本周波数を有する第1のエネルギービームを、通電可能装置の方に誘導する。第1のPAPの偏波子の各々においてそれぞれの第1の偏波信号をそれぞれの第2の偏波信号と組み合わせることにより、通電可能装置において、第1のエネルギービームの第1の極性を、第1のPAPから物理的に分離されて第1のPAPとの無線接続を有する第2のPAPによって形成された第2のエネルギービームの第2の極性に整列させる。それぞれの第2の偏波信号は、それぞれの第1の偏波信号を回転させることによって形成される。第2のPAPは、無線接続を介してPAP信号を受け取り、このPAP信号から局所的に基本周波数を生成する。   In another embodiment, a method for improved wireless energy transfer can energize a first energy beam having a fundamental frequency formed by a plurality of polarizers of a first power access point (PAP). Guide towards the device. In each of the first PAP polarizers, by combining the respective first polarization signals with the respective second polarization signals, in the energizable device, the first polarity of the first energy beam is changed to Aligning with a second polarity of a second energy beam formed by a second PAP that is physically separated from one PAP and has a wireless connection with the first PAP. Each second polarization signal is formed by rotating each first polarization signal. The second PAP receives the PAP signal via the wireless connection and generates a fundamental frequency locally from the PAP signal.

改善された無線エネルギー伝達方法の別の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む。第1のPAPの偏波子の各々は、回転した第1の偏波信号を、回転した第1の偏波信号とは異なる回転を有するそれぞれの第2の偏波信号と組み合わせる。第1の極性の第2の極性との整列は、通電可能装置によって受け取られた受信信号強度インジケータ(RSSI)に基づいて最適化される。整列は、フェーザ分解法を使用する。第1のエネルギービーム及び第2のエネルギービームは、いずれも通電可能装置から別の通電可能装置に順次移動し、整列は、別の通電可能装置によって受け取られた別のRSSIによって最適化される。整列は、通電可能装置及び別の通電可能装置の各々からの最小RSSIを最大化することによって、通電可能装置及び別の通電可能装置のために同時に最適化される。   Another embodiment of the improved wireless energy transfer method includes one of the following features, or any combination thereof. Each of the first PAP polarizers combines the rotated first polarization signal with a respective second polarization signal having a different rotation than the rotated first polarization signal. The alignment of the first polarity with the second polarity is optimized based on a received signal strength indicator (RSSI) received by the energizable device. Alignment uses a phasor decomposition method. Both the first energy beam and the second energy beam sequentially move from one energizable device to another energizable device, and the alignment is optimized by another RSSI received by another energizable device. The alignment is optimized simultaneously for the energizable device and another energizable device by maximizing the minimum RSSI from each energizable device and another energizable device.

別の実施形態では、改善された無線エネルギー伝達方法が、複数のエネルギービームを通電可能装置に誘導する。各エネルギービームは、基本周波数を有する。各エネルギービームは、複数の偏波子を有するそれぞれの電力アクセスポイント(PAP)によって形成される。各PAPは、別のPAPから物理的に分離されて、別のPAPとの無線接続を有する。PAPのうちの1つのPAPは、無線接続を介してPAP信号を受け取り、このPAP信号から局所的に基本周波数を生成する。各それぞれのPAPの偏波子の各々においてそれぞれの第1の偏波信号をそれぞれの第2の偏波信号と組み合わせることによって、通電可能装置においてエネルギービームの各々の極性を整列させる。それぞれの第2の偏波信号は、それぞれの第1の偏波信号を回転させることによって形成される。複数の通電可能装置を含む平面領域を複数の部分空間に分割する。各部分空間は、複数のエネルギービームのそれぞれのエネルギービームからのエネルギービーム位置によって定められる。エネルギービームのそれぞれのエネルギービームを部分空間内の走査経路に沿って走査して、複数の通電可能装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置の各々において受け取られたエネルギーの変化を検出することによって複数の通電可能装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置の存在を検出する。複数の装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置は、受信装置と、近接装置及び基準装置の一方又は両方とを含む。基準装置は、平面領域内の所定の位置を有する。受信装置の位置に対する各近接装置のそれぞれの位置を発見することによって接続性マップを決定する。基準装置に対する受信装置及び近接装置の物理的位置を補間する。   In another embodiment, an improved wireless energy transfer method directs multiple energy beams to an energizable device. Each energy beam has a fundamental frequency. Each energy beam is formed by a respective power access point (PAP) having a plurality of polarizers. Each PAP is physically separated from another PAP and has a wireless connection with the other PAP. One PAP of the PAPs receives the PAP signal via the wireless connection and generates a fundamental frequency locally from the PAP signal. By combining the respective first polarization signal with the respective second polarization signal in each respective PAP polarizer, the polarities of the respective energy beams are aligned in the energizable device. Each second polarization signal is formed by rotating each first polarization signal. A planar region including a plurality of energizable devices is divided into a plurality of partial spaces. Each subspace is defined by the energy beam position from each energy beam of the plurality of energy beams. By scanning each energy beam of the energy beam along a scanning path in the subspace to detect a change in energy received in each of at least some of the plurality of energizable devices. The presence of at least some energizable devices of the plurality of energizable devices is detected. At least some energizable devices of the plurality of devices include a receiving device and one or both of a proximity device and a reference device. The reference device has a predetermined position in the planar area. A connectivity map is determined by finding the respective position of each proximity device relative to the position of the receiving device. Interpolate the physical position of the receiver and proximity device relative to the reference device.

改善された無線エネルギー伝達方法の別の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む。受信装置の位置は、エネルギービームのそれぞれのエネルギービームの1つの波長内で特定される。各部分空間は、1つのエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される。各部分空間は、2つの物理的に隣接するエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって2つの物理的に隣接するエネルギービーム間における受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される。各部分空間は、全てのエネルギービームの極性を回転させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される。   Another embodiment of the improved wireless energy transfer method includes one of the following features, or any combination thereof. The position of the receiving device is specified within one wavelength of each energy beam of the energy beam. Each subspace is further divided into narrower spaces by stopping one energy beam continuously and detecting the presence of the receiver by a decrease in the energy received at the receiver. Each subspace continuously stops two physically adjacent energy beams and detects the presence of the receiver between two physically adjacent energy beams by a decrease in the energy received at the receiver. It is further divided into narrow spaces. Each subspace is further divided into smaller spaces by rotating the polarity of all energy beams and detecting the presence of the receiver by a decrease in the energy received at the receiver.

本発明は一例として示すものであり、同様の要素を同じ参照記号によって示す添付図によって限定されるものではない。図中の要素は、単純化及び明確化のために示すものであって必ずしも縮尺通りではない。   The present invention is shown by way of example and is not limited by the accompanying figures, in which like elements are indicated by the same reference symbols. Elements in the figures are shown for simplicity and clarity and are not necessarily to scale.

本開示の実施形態による改善された無線エネルギー伝達システムの概略図である。1 is a schematic diagram of an improved wireless energy transfer system according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 制御モジュールの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control module. 電力アクセスポイントの位相調整シーケンスのグラフィック表示である。FIG. 5 is a graphic representation of a phase adjustment sequence for a power access point. フェーザ分解のための疑似コードのフローチャートである。It is a flowchart of the pseudo code for phasor decomposition. 制御可能な傾斜線形偏波子の実施形態の概略図である。1 is a schematic diagram of an embodiment of a controllable tilted linear polarizer. FIG. 切り換え型ビームを用いたビームステアリングの実施形態の概略図である。1 is a schematic diagram of an embodiment of beam steering using a switched beam. FIG. 接続性マップの生成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the production | generation method of a connectivity map. 本開示の実施形態による改善された無線エネルギー伝達方法のフローチャート表現である。2 is a flowchart representation of an improved wireless energy transfer method according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による改善された無線エネルギー伝達方法のフローチャート表現である。2 is a flowchart representation of an improved wireless energy transfer method according to an embodiment of the present disclosure.

本明細書で説明するシステム及び方法の実施形態は、(伝送器とも呼ばれる)複数の電力アクセスポイント(PAP)から(応用電力受信機又はRAPとも呼ばれる)少なくとも1つの通電可能装置への長距離無線エネルギー伝達の改善をもたらす。1つの例では、通電可能装置が無線周波数識別(RFID)タグである。装置は、装置の動作エネルギーを提供する放射EM波を長距離無線エネルギー伝達から受け取ることができる時に通電可能と見なされる。   Embodiments of the systems and methods described herein provide long-range wireless from multiple power access points (also called transmitters) (PAP) to at least one energizable device (also called application power receiver or RAP). Improve energy transfer. In one example, the energizable device is a radio frequency identification (RFID) tag. A device is considered energized when it can receive a radiated EM wave that provides the operating energy of the device from a long-range wireless energy transfer.

様々な実施形態では、通電可能装置のエネルギー受け取り地点(例えば、アンテナ)において複数のエネルギービームの周波数を統一することにより、無線エネルギー伝達が長距離にわたって、低伝送電力で、又はこれらの両方で実現される。無線エネルギー伝達は、位相の統一及びエネルギービームの極性の統一のうちの少なくとも一方をさらに含む。無線エネルギー伝達の様々な改善は、以下の改善のうちの1つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む、本明細書で説明する教示によってもたらされる。   In various embodiments, wireless energy transfer is achieved over long distances, at low transmission power, or both by unifying the frequency of multiple energy beams at the energy receiving point (eg, antenna) of the energizable device. Is done. The wireless energy transfer further includes at least one of phase unification and energy beam polarity unification. Various improvements in wireless energy transfer are provided by the teachings described herein, including one or any combination of the following improvements.

様々な実施形態では、各通電可能装置においてフェーザ分解を行って、各PAPからの寄与振幅、位相及び極性を素早く決定することによって無線エネルギー伝達を改善する。この結果、いくつかの実施形態では、エネルギービームの周波数、位相及び極性のうちの少なくとも1つを互いに統一(例えば、整列)させるのに必要な時間が約10,000減少することにより、反復を必要とすることなくリアルタイムでエネルギービーム整列を行えるようになる。リアルタイムのエネルギービーム整列は、RFIDタグが「瞬時オン」性能を有して、タグの移動時に最適レベルの給電状態を保つようにすることができる。1つの実施形態では、タグの移動時に各タグの位置がリアルタイムで追跡される。   In various embodiments, phasor decomposition is performed at each energizable device to improve wireless energy transfer by quickly determining the contribution amplitude, phase and polarity from each PAP. As a result, in some embodiments, the time required to unify (eg, align) at least one of the frequency, phase, and polarity of the energy beam is reduced by about 10,000, thereby reducing the iterations. Energy beam alignment can be performed in real time without need. Real-time energy beam alignment allows the RFID tag to have “instant-on” performance to maintain an optimal level of power supply during tag movement. In one embodiment, the location of each tag is tracked in real time as the tag moves.

他の実施形態では、ビームステアリングではなく切り換え型ビーム選択によって偏波整列(polarization alignment)が行われる。位相アレイ法は、コスト及び複雑性の増加を犠牲にして、電力伝送用途に必要な速度を上回る高速ビームステアリングを実行する。電力伝送に切り換え型ビーム選択を使用することにより、PAPによって供給される電力が増加してマルチパス問題が低減される。   In other embodiments, polarization alignment is performed by switched beam selection rather than beam steering. The phased array method performs high-speed beam steering that exceeds the speed required for power transfer applications at the expense of increased cost and complexity. By using switched beam selection for power transmission, the power supplied by the PAP is increased and the multipath problem is reduced.

他の実施形態では、マルチパス歪みが存在するかどうかに関わらず複数のセンサタグの位置を特定することによって無線エネルギー伝達を改善する。所定の位置を有するRFID基準装置に対するRFIDタグの位置を含む接続性マップを形成する。この接続性マップは、走査エネルギービームによって照明されるそれぞれのRFIDタグにおいて受け取られた信号レベルの変化を検出することによって決定される。接続性マップの解像度を改善するために、選択可能なエネルギービームの停止及びエネルギービームの極性回転を含む他の方法も採用する。   In other embodiments, wireless energy transfer is improved by locating multiple sensor tags regardless of whether multipath distortion exists. A connectivity map is formed that includes the location of the RFID tag relative to an RFID reference device having a predetermined location. This connectivity map is determined by detecting the change in signal level received at each RFID tag illuminated by the scanning energy beam. Other methods are also employed to improve the resolution of the connectivity map, including selectable energy beam deactivation and energy beam polarity rotation.

図1を参照すると、無線エネルギー伝達システムの実施形態10が、例えば携帯電話機14a、タブレット14b、スマートウォッチ14c、ステレオ14d及びコンピュータ14eを含む「モノのインターネット」(IoT)12にエネルギー(例えば、「電力」)を供給する。通電可能装置14a〜14e(一般に14)は例示にすぎず、IoT12を構成する潜在的装置を制約するものとして見なすべきではない。1つの例では、装置14が全て同じタイプのものである。別の例では、装置14がRFIDタグなどの低電力装置である。別の例では、装置14が電動車椅子などの高電力装置である。様々な実施形態は、IoT12を、互いに関連する必要も通信する必要もない1又は2以上の装置14に置き換える。   Referring to FIG. 1, a wireless energy transfer system embodiment 10 includes energy (eg, “Internet of Things” (IoT) 12 including, for example, a mobile phone 14a, a tablet 14b, a smart watch 14c, a stereo 14d, and a computer 14e. Power "). The energizable devices 14a-14e (generally 14) are merely exemplary and should not be considered as limiting the potential devices that make up the IoT 12. In one example, the devices 14 are all of the same type. In another example, device 14 is a low power device such as an RFID tag. In another example, device 14 is a high power device such as an electric wheelchair. Various embodiments replace the IoT 12 with one or more devices 14 that need not be associated with or communicate with each other.

IoT12の装置14は、複数のPAP16a、16b及び16c(一般に16)からエネルギーを受け取る。各PAP16a、16b及び16cは、それぞれのエネルギービーム18a、18b及び18c(一般に18)を放出し、各エネルギービームは、少なくとも1つのEM波を有する。少なくとも2つのエネルギービームのEM波の各々は、装置14のうちの1つの装置が受け取るエネルギーを最適化するようにその装置の受信位置に向けられる(例えば、集められる)。受信位置に集められた各エネルギービームの各EM波の周波数と位相及び極性の少なくとも一方とを整列させることによって、コヒーレントなエネルギーバブル20aが形成される。本開示の文脈における、エネルギービームの周波数、位相又は極性を整列させることについての言及は、各エネルギービーム内及びエネルギービーム間でEM波を揃える(又は、統一する)ことを意味すると理解すべきである。   The IoT 12 device 14 receives energy from a plurality of PAPs 16a, 16b and 16c (generally 16). Each PAP 16a, 16b and 16c emits a respective energy beam 18a, 18b and 18c (generally 18), each energy beam having at least one EM wave. Each of the EM waves of the at least two energy beams is directed (eg, collected) to the receiving position of that device to optimize the energy received by one of the devices 14. By aligning the frequency and phase and / or polarity of each EM wave of each energy beam collected at the receiving position, a coherent energy bubble 20a is formed. Reference to aligning the frequency, phase or polarity of the energy beams in the context of the present disclosure should be understood to mean aligning (or unifying) the EM waves within and between each energy beam. is there.

説明を明確にするために、図1では3つのエネルギービーム18によって形成されるコヒーレントなエネルギーバブル20aをIoT12の環境に隣接して示している。実際には、各コヒーレントなエネルギーバブルは、少なくとも2つのエネルギービームによって形成され、装置14のうちの1つの装置による受信電力を最大化するようにその1つの装置の一点(例えば、受信アンテナ)に集められる。1つの実施形態では、複数のコヒーレントなエネルギーバブルが形成され、各コヒーレントなエネルギーバブルが異なる装置に集められる。別の実施形態では、少なくとも1つのコヒーレントなエネルギーバブルが複数の装置間で時分割(timed−shared)される。   For clarity of illustration, FIG. 1 shows a coherent energy bubble 20a formed by three energy beams 18 adjacent to the IoT 12 environment. In practice, each coherent energy bubble is formed by at least two energy beams and at one point (eg, a receive antenna) of that one device to maximize the received power by one of the devices 14. Collected. In one embodiment, a plurality of coherent energy bubbles are formed and each coherent energy bubble is collected in a different device. In another embodiment, at least one coherent energy bubble is time-shared between multiple devices.

通電可能装置14に十分なエネルギーレベルを伝送するPAP16の範囲22は、装置14が受け取る必要がある必要電力と、コヒーレントなエネルギーバブルを形成するために使用されるエネルギービーム18の数と、(例えば、生命体にとって安全な動作レベルに基づくFCC制限に起因する)各エネルギービーム18の電力制限と、エネルギーを伝送する伝送媒体の吸収特性とに部分的に依存する。   The range 22 of the PAP 16 that transmits a sufficient energy level to the energizable device 14 is the required power that the device 14 needs to receive and the number of energy beams 18 used to form a coherent energy bubble (eg, Depends in part on the power limitation of each energy beam 18 (due to FCC limitations based on operating levels safe for life) and the absorption characteristics of the transmission medium transmitting the energy.

1つの実施形態では、各エネルギービーム18によって供給されるエネルギーが、通信媒体24を介した通信によって調整される。通信媒体24は、IoT12における1又は2以上の装置14を、経路28及びそれぞれの経路26a、26b、26c及び26d(一般に26)を介してPAP16a、16b及び16cのうちの1つ又は2つ以上と制御モジュール30とに接続する。様々な実施形態では、通信媒体24が、バックプレーンなどの物理的構造である。他の実施形態では、通信媒体が、エネルギービーム18によって使用される同じ媒体である。1つの例では、通信媒体が空気(例えば、地上環境)である。別の例では、通信媒体が、軌道高度又は宇宙空間で見られるような少なくとも部分的真空である。別の例では、通信媒体が、淡水又は塩水のいずれかである。   In one embodiment, the energy supplied by each energy beam 18 is adjusted by communication via the communication medium 24. The communication medium 24 connects one or more devices 14 in the IoT 12 to one or more of the PAPs 16a, 16b and 16c via the path 28 and the respective paths 26a, 26b, 26c and 26d (generally 26). And the control module 30. In various embodiments, the communication medium 24 is a physical structure such as a backplane. In other embodiments, the communication medium is the same medium used by the energy beam 18. In one example, the communication medium is air (eg, a terrestrial environment). In another example, the communication medium is at least a partial vacuum as seen at orbital altitude or in outer space. In another example, the communication medium is either fresh water or salt water.

PAP16から装置14への電力の伝送を最適化(例えば、最大化)するために、装置14とPAP16との間の通信を使用する。例えば、各ビーム18は、それぞれの装置からPAP16のうちの少なくとも1つへの通信時にそれぞれの装置において受け取られるエネルギーレベルを最大化するように、1又は2以上の装置の方に向けられる(例えば、誘導される)。同様に、PAP16は、それぞれの装置における受信エネルギーレベルを最大化するように各エネルギービーム18の位相を調整する。いくつかの実施形態では、それぞれの装置における受信エネルギーを最大化するように各エネルギービーム18の極性も整列させる。例えば、経路26及び28を介して媒体24を経由する通信は、IEEE802.3イーサネット(登録商標)規格のうちの1つ又は2つ以上、1又は2以上のIEEE802.11 WiFi(登録商標)規格、Bluetooth(登録商標)規格のうちの1つ又は2つ以上、IEEE802.15.4 ZigBee(登録商標)規格のうちの1つ又は2つ以上、専用通信プロトコル、いずれかの有線又は無線通信プロトコル、或いはこれらのいずれかの組み合わせの使用を含む。   Communication between the device 14 and the PAP 16 is used to optimize (eg, maximize) the transmission of power from the PAP 16 to the device 14. For example, each beam 18 is directed toward one or more devices so as to maximize the energy level received at each device during communication from the respective device to at least one of the PAPs 16 (eg, Induced). Similarly, the PAP 16 adjusts the phase of each energy beam 18 to maximize the received energy level at the respective device. In some embodiments, the polarity of each energy beam 18 is also aligned to maximize the received energy at the respective device. For example, communication via the medium 24 via the paths 26 and 28 is performed by one or more of the IEEE 802.3 Ethernet (registered trademark) standards, one or more of the IEEE 802.11 WiFi (registered trademark) standards. One or more of the Bluetooth (registered trademark) standards, one or more of the IEEE 802.15.4 ZigBee (registered trademark) standards, a dedicated communication protocol, any wired or wireless communication protocol Or the use of any combination of these.

図2は、図1の制御モジュール30の機能ブロック図である。制御モジュール30は、フェーザ分解モジュール32と、切り換え型ビーム偏波整列モジュール34と、受信機位置決定モジュール36とを含む。1つの実施形態では、制御モジュール30の各モジュールに回路が実装される。制御モジュール30の様々な実施形態は、本明細書で説明するそれぞれの機能を実装するように、フェーザ分解モジュール32、切り換え型ビーム偏波整列モジュール34及び受信機位置決定モジュール36のうちの1つ又は2つ以上を含む。   FIG. 2 is a functional block diagram of the control module 30 of FIG. The control module 30 includes a phasor decomposition module 32, a switched beam polarization alignment module 34, and a receiver position determination module 36. In one embodiment, a circuit is mounted on each module of the control module 30. Various embodiments of the control module 30 may include one of a phasor decomposition module 32, a switched beam polarization alignment module 34, and a receiver position determination module 36 to implement the respective functions described herein. Or two or more.

フェーザ分解法(PDM)
本明細書で説明するフェーザ分解法(PDM)は、反復法(例えば、最急上昇法(Gradient Ascent))に代表される位相調整の回数を低減する。反復法と比べると、通電可能装置(例えば、センサ、タグ又はバッテリ)に供給される最適な電力を達成するために必要な時間の改善は、PAP当たり10〜100個のセンサタグの場合、それぞれ約1,000〜10,000倍である。各通電可能装置の位置において受け取られた各PAPからのフェーザ寄与(Phasor contributions)を含む情報の超高速伝送(例えば、100μs未満)が、通電可能装置から1又は2以上のPAP、或いはPAPを制御する他の装置のいずれかに送信される。この伝送速度は、PAPと通電可能装置との間の通信帯域幅と、(例えば、時間領域、周波数領域又は空間領域における)利用可能な通信チャネル数とによって制限される。このフェーザ情報は、センサタグの動的位置決定、又はPAPと通電可能装置との間の通信経路を阻む人々の動きの検出に使用することもできる。動的位置決定は、(例えば、人々が歩いている又はセンサが動いている)変化する環境、多忙な倉庫、(例えば、コンベヤベルトを含む)工業環境、コーヒーショップ、商店、家又はオフィスにおいて特に有益であり、排出基準の順守に役立つように使用することができる。
Phasor decomposition method (PDM)
The phasor decomposition method (PDM) described herein reduces the number of phase adjustments typified by iterative methods (eg, Gradient Ascent). Compared to the iterative method, the improvement in time required to achieve the optimal power delivered to the energizable device (eg, sensor, tag or battery) is about 10-100 sensor tags per PAP, respectively. 1,000 to 10,000 times. Ultra-high speed transmission (eg, less than 100 μs) of information including phasor contributions from each PAP received at each energizable device location controls one or more PAPs or PAPs from energized devices Sent to one of the other devices. This transmission rate is limited by the communication bandwidth between the PAP and the energizable device and the number of available communication channels (eg, in the time domain, frequency domain, or space domain). This phasor information can also be used for dynamic positioning of sensor tags or detection of people's movements that obstruct the communication path between the PAP and the energizable device. Dynamic positioning is particularly in changing environments (eg people are walking or sensors are moving), busy warehouses, industrial environments (eg including conveyor belts), coffee shops, shops, homes or offices. It is beneficial and can be used to help comply with emission standards.

PDMでは、全てのセンサタグ位置において最適電力(Topt)を達成するために必要な時間がTopt=4*N*Ts+Tcommであり、ここでのNはPAPの数であり、Tsは位相/偏波更新レート(例えば、2μs〜50μs)であり、Tcommは通信チャネル更新レート(例えば、1ms〜100ms)である。対照的に、最急上昇法(例えば、山登り法)などの反復法は、20*H*(N+1)*(Ts+Tcomm)〜100*H*(N+1)・(Ts+Tcomm)と同等のToptをもたらす最大値を発見するために複数回の反復を必要とし、ここでのHは、TX当たりのセンサ数であり、20及び100という係数は、最適値に達するために必要な反復回数である。また、最急上昇法によって求められる最適電力が局所最適ではないという保証もない。   In PDM, the time required to achieve optimal power (Top) at all sensor tag positions is Topt = 4 * N * Ts + Tcomm, where N is the number of PAPs and Ts is the phase / polarization update The rate is a rate (for example, 2 μs to 50 μs), and Tcomm is a communication channel update rate (for example, 1 ms to 100 ms). In contrast, iterative methods such as steepest ascent (eg, hill-climbing) are the maximum values that yield a Topt equivalent to 20 * H * (N + 1) * (Ts + Tcom) to 100 * H * (N + 1) · (Ts + Tcom) Requires multiple iterations, where H is the number of sensors per TX, and the factors 20 and 100 are the number of iterations required to reach the optimal value. There is also no guarantee that the optimum power required by the steepest ascent method is not local optimum.

PDMは、各寄与PAPから各通電可能装置のために伝送されるEM波のフェーザの振幅、位相及び偏波ベクトル相を、(同時通信チャネルの数によって制限される)反復による遅延を伴わずに取得する方法である。各センサタグ位置における無線周波数(RF)電力信号は、ノイズに加えて複数のPAPソースからの複数の波形の見通し線と反射と回折とを組み合わせたものである。   The PDM reduces the amplitude, phase, and polarization vector phase of the EM wave transmitted from each contributing PAP for each energizable device, with no iterative delay (limited by the number of simultaneous communication channels). How to get. The radio frequency (RF) power signal at each sensor tag location combines multiple lines of sight, reflections and diffractions from multiple PAP sources in addition to noise.

PDMの説明では、以下のような一般仮定及び用語を使用する。電力アクセスポイント(PAP)は、RFエネルギーの放射位置に存在する。通電可能装置は、放射されたRFエネルギーを受け取る装置(例えば、RFIDセンサタグ)である。通電可能装置は、応用電力受信機(RAP)とも呼ばれる。PDM計算では、位相調整期間中には各PAPの(例えば、ドリフトに起因する)相対的な位相確度が小さい(例えば、<30°)と仮定され、この位相調整期間は、実際には1ms〜100msであるが、使用する同期のタイプ及び結果としての位相確度に応じて数マイクロ秒程の短いものにも数秒程の長いものにも成り得る。   In the description of PDM, the following general assumptions and terminology are used. A power access point (PAP) is present at the radiating position of the RF energy. An energizable device is a device that receives radiated RF energy (eg, an RFID sensor tag). The energizable device is also called an applied power receiver (RAP). The PDM calculation assumes that the relative phase accuracy of each PAP (eg, due to drift) is small (eg, <30 °) during the phase adjustment period, which is actually between 1 ms and 100 ms, but can be as short as a few microseconds or as long as a few seconds depending on the type of synchronization used and the resulting phase accuracy.

「位相」という用語は、2Dフェーザ又は「フェーザ」の位相を意味する。「フェーザ」という用語は、本開示全体を通じて使用するような極座標系の複素数又はベクトル座標の対によって表される2次元(2D)フェーザを意味する。一般に、フェーザは、他のあらゆる座標系で表すこともできる。「3Dフェーザ」という用語は、各直交するEM波偏波の2つの2Dフェーザを加算することによって形成される3次元(3D)ベクトルを意味する。一般に、EM偏波は「偏波ベクトル」であるため、EM波は、それぞれが独立した2Dフェーザ(例えば、振幅及び位相)を有する2成分直交偏波(two constituent orthogonal polarizations)(例えば、垂直/水平)に分解することができる。この場合の振幅は、偏波ベクトルの振幅(例えば、成分2Dフェーザの振幅と同じ振幅)になり、偏波ベクトルの位相は、3Dフェーザ「偏波角」の(特別な)第3の次元である(例えば、90度の偏波角は円偏波に対応する)。   The term “phase” means 2D phasor or “phasor” phase. The term “phasor” means a two-dimensional (2D) phasor represented by a pair of complex or vector coordinates in a polar coordinate system as used throughout this disclosure. In general, a phasor can be expressed in any other coordinate system. The term “3D phasor” means a three-dimensional (3D) vector formed by adding two 2D phasors of each orthogonal EM wave polarization. In general, since EM polarization is a “polarization vector”, EM waves are two constituent orthogonal polarizations (eg, vertical / vertical), each having independent 2D phasors (eg, amplitude and phase). Horizontal). The amplitude in this case is the amplitude of the polarization vector (for example, the same amplitude as that of the component 2D phasor), and the phase of the polarization vector is in the (special) third dimension of the 3D phasor “polarization angle”. There is (for example, a polarization angle of 90 degrees corresponds to circular polarization).

RSSI読み取り値は、915MHzなどの基本(中心、又は搬送波)周波数の少なくとも数サイクルにわたって平均化した平均電力の読み取り値である。位相調整中に占有される狭帯域幅に起因して、いずれかのPAPからいずれかの通電可能装置への伝播チャネルを複素定数としてモデル化できると仮定し、通電可能装置の位置における結果としてのフェーザに各PAPの複素定数を乗じると、PAP当たりのチャネル定数とPAPのフェーザとの積が合計される。   The RSSI reading is an average power reading averaged over at least several cycles of a fundamental (center or carrier) frequency such as 915 MHz. Assuming that the propagation channel from any PAP to any energizable device can be modeled as a complex constant due to the narrow bandwidth occupied during phase adjustment, and as a result at the energizable device location When the phasor is multiplied by the complex constant of each PAP, the product of the channel constant per PAP and the phasor of the PAP is summed.

フェード軽減に関して言えば、大幅なフェージングが予想される場合には、位相シフト更新レートを低下させて、占有周波数帯域幅をフェージング損失が閾値よりも低い点まで減少させることができる。位相調整期間を増やすことに加えて、中心周波数を調整することもできる。通電可能装置からのフィードバックを用いて、これらの2つの方法のいずれかを行うことができる。例えば、1又は複数のPAPからの波形が破壊的に増大する(3Dフェーザとは無関係な)場所に通電可能装置が位置する場合には、通電可能装置が応答を開始するか、或いは報告されたRSSIが改善されるまで中心周波数を調整することができる。   In terms of fading mitigation, if significant fading is expected, the phase shift update rate can be reduced to reduce the occupied frequency bandwidth to a point where the fading loss is below the threshold. In addition to increasing the phase adjustment period, the center frequency can also be adjusted. Either of these two methods can be performed using feedback from the energizable device. For example, if the energizable device is located where the waveform from one or more PAPs is destructively increasing (independent of the 3D phasor), the energizable device will initiate a response or reported The center frequency can be adjusted until the RSSI is improved.

PDMは、山登り法とは異なり、その最も単純な形態では、寄与フェーザについて、最後の1つを除いて何らかの初期位相(θ0)から90°及び180°の位相調整を行う。90°/180°の位相シフトは、主に計算を容易にするとともに、量子化と、小さな角度変化ではさらに強まったはずのその他のノイズとに起因する方程式(例えば、直交性)の独立度を高めるために選択するものである。   Unlike the hill-climbing method, the PDM performs 90 ° and 180 ° phase adjustments from some initial phase (θ0), except for the last one, on the contributing phasor. The 90 ° / 180 ° phase shift mainly facilitates the calculation and reduces the independence of the equations (eg, orthogonality) due to quantization and other noise that would have become stronger with small angular changes. That's what you choose to enhance.

PDMでは、1つのフェーザと残りのフェーザの和とを用いてフェーザ和を表すことができる。この1つのフェーザの位相を90°、180°調整して3つの方程式(0°、+90°、+180°)及び3つの未知数を形成し、ここからこの1つのフェーザの位相及び振幅を計算する。解決される位相は、単一のフェーザと残りのフェーザの和との間の位相であり、(定数である)累計フェーザではない。そこで、さらなる計算ステップを実行して、これをフェーザの累計に関する位相に変換する。この手順をN−1回繰り返して、全ての個々のフェーザ成分の振幅及び位相を獲得する(最後のフェーザは、和が分かっており残りのフェーザも分かっているので自明である)。結果として得られたフェーザと振幅及び位相との組み合わせは、全ての位相を同時に最適な構成に調整することによって「1回(one shot)」で最適化することができる。この手順は、全てのセンサ位置における全ての位相及び振幅を(十分な電力を受け取っている限り、通信チャネルの時分割多重化性を考慮して)一度に獲得するというさらなる利点を有する。   In PDM, a phasor sum can be expressed using one phasor and the sum of the remaining phasors. The phase of this one phasor is adjusted 90 °, 180 ° to form three equations (0 °, + 90 °, + 180 °) and three unknowns, from which the phase and amplitude of this one phasor are calculated. The resolved phase is the phase between a single phasor and the sum of the remaining phasors, not the cumulative phasor (which is a constant). Therefore, a further calculation step is performed to convert this into a phase related to the phasor accumulation. This procedure is repeated N-1 times to obtain the amplitude and phase of all individual phasor components (the last phasor is self-evident because the sum is known and the remaining phasors are also known). The resulting combination of phasor and amplitude and phase can be optimized “one shot” by adjusting all phases to the optimal configuration simultaneously. This procedure has the further advantage of acquiring all phases and amplitudes at all sensor positions at once (considering time-division multiplexing of the communication channel as long as sufficient power is received).

PDMは、各PAPから到来する信号の位相を特定の時間間隔で順次に調整する。PAP毎に、位相を2つの偏波方向の各々において0°、+90°、+180°、又は十分に異なる他のいずれか6つの角度(0°、90°の角度に分解できる他の角度)だけ調整し(例えば、全部で6個の位相/偏波値)、残りのPAPの位相/偏波を0°の一定の(所定の)偏波に保つ。この手順を、クラスタ(又はサブセット)内の各PAPについて繰り返す。いくつかの実施形態では、各PAPに、互いの近接性及び通電可能装置との近接性に基づいて位相変化の時間スロットを割り当てて、近最適なフェーザ結合の時間間隔を改善する。   The PDM sequentially adjusts the phase of signals coming from each PAP at specific time intervals. For each PAP, the phase is 0 °, + 90 °, + 180 ° in each of the two polarization directions, or any other six angles that are sufficiently different (other angles that can be resolved into 0 °, 90 ° angles). Adjust (for example, a total of 6 phase / polarization values) and keep the phase / polarization of the remaining PAP at a constant (predetermined) polarization of 0 °. This procedure is repeated for each PAP in the cluster (or subset). In some embodiments, each PAP is assigned a time slot of phase change based on proximity to each other and proximity to energized devices to improve near-optimal phasor coupling time intervals.

通電可能装置は、特定のRSSIの飛躍を検出した時に、各PAPにおける位相/偏波の変化に対応する、各通電可能装置における結果としてのRSSI読み取り値を記録する。この全てのPAPの2つの偏波の各々における0°、+90°、+180°の位相変化に対応するRSSI読み取り値のベクトルを(単複の)PAPに送信し、RSSIの変化を位相変化に相関付ける。別の実施形態では、マスタとの同期による、又は他の情報(例えば、PAPからの通信、位相飛躍中のスプリアス発射)に基づくPAPの位相調整時間の予測によるPAP間の同期に基づいてRSSI測定を開始する。   When the energizable device detects a particular RSSI leap, it records the resulting RSSI reading at each energizable device corresponding to the phase / polarization change at each PAP. Send a vector of RSSI readings corresponding to the phase change of 0 °, + 90 °, + 180 ° in each of the two polarizations of all of this PAP to the PAP (s) and correlate the RSSI change to the phase change. . In another embodiment, RSSI measurement based on synchronization between PAPs by synchronization with the master or by predicting the phase adjustment time of the PAP based on other information (eg, communication from the PAP, spurious emission during phase jump) To start.

PAPは、全てのセンサからRSSIベクトルを受け取った後に、各寄与PAP(それ自体及び他の近隣のPAPを含む)のフェーザを獲得するのに必要な方程式を解く。センサタグは、(例えば、RSSIの変化又はSYNC信号を観察することによって)時間スロット境界を決定し、及び/又は方程式を解き、回答を戻して、(より高速に、少ないエネルギー消費で)送信したペイロードのサイズを縮小することもでき、或いはマスタPAPからの同期パケットを待って、位相が変化すると予想される正確な瞬間を測定することができる。   After the PAP receives RSSI vectors from all sensors, it solves the equations necessary to obtain a phasor for each contributing PAP (including itself and other neighboring PAPs). The sensor tag determines the time slot boundaries (eg, by observing RSSI changes or SYNC signals) and / or solves the equations, returns the answer, and transmits the payload (faster, with less energy consumption) Or wait for a sync packet from the master PAP to measure the exact moment when the phase is expected to change.

図3に、マスタPAPと、スレーブ1PAPと、スレーブ2PAPと、複数の通電可能装置(例えば、センサタグ)との間の信号送信を含む、3つのPAPの位相を調整するPDMの実施形態例を示す。具体的には、同期(Sync)とRSSI読み取りと位相調整とを含むフローイベントを示す。2つの偏波毎に0度、90度及び180度(例えば、合計6回の調整)を含む合計6回のPAP位相調整が行われる。   FIG. 3 illustrates an example embodiment of a PDM that adjusts the phases of three PAPs, including signal transmissions between a master PAP, a slave 1 PAP, a slave 2 PAP, and a plurality of energizable devices (eg, sensor tags). . Specifically, a flow event including synchronization (Sync), RSSI reading, and phase adjustment is shown. A total of 6 PAP phase adjustments including 0 degrees, 90 degrees, and 180 degrees (for example, a total of 6 adjustments) are performed for every two polarizations.

様々な実施形態では、2つのフェーザ偏波毎に図3のPDMを2回実行する。実施形態では、偏波整列が不要な場合には1回のPDMサイクルしか実行しない。PDMサイクルは、各偏波につき、マスタPAPが同期(Sync)パルス50を伝送し、第1の通電可能装置(スレーブ1)及び第2の通電可能装置(スレーブ2)がそれぞれ同期パルス52及び54として受け取ることによって開始する。マスタ、スレーブ1及びスレーブ2からの伝送のための極性を選択する。56、58及び60において、マスタPAPは、前回のPDMサイクルのフェーザ分解計算に基づいて、マスタ、スレーブ1及びスレーブ2のフェーザをそれぞれ順次に調整する。62、64及び66において、マスタPAPが、0度、90度及び180度の位相調整をそれぞれ行ったフェーザを伝送するのに対し、スレーブ1PAP及びスレーブ2PAPの位相調整は0度のままである。各通電可能装置において、マスタPAPによって伝送された3つの位相の各々のRSSIレベルを測定する。68において、各PAP(例えば、マスタ、スレーブ1及びスレーブ2)の時間スロット62、64及び66の各位相に対応する各通電可能装置からの測定されたRSSI値を、次のフェーザ分解計算を行う装置に伝送する。1つの実施形態では、複数のRSSI値を受け取る装置がマスタPAPである。   In various embodiments, the PDM of FIG. 3 is performed twice for every two phasor polarizations. In the embodiment, only one PDM cycle is performed when polarization alignment is not required. In the PDM cycle, for each polarization, the master PAP transmits a synchronization (Sync) pulse 50, and the first energizable device (slave 1) and the second energizable device (slave 2) are synchronized pulses 52 and 54, respectively. Start by receiving as. Select polarity for transmission from master, slave 1 and slave 2. In 56, 58 and 60, the master PAP sequentially adjusts the phasors of the master, slave 1 and slave 2 based on the phasor decomposition calculation of the previous PDM cycle. At 62, 64, and 66, the master PAP transmits a phasor with phase adjustments of 0 degrees, 90 degrees, and 180 degrees, respectively, whereas the phase adjustments of slave 1 PAP and slave 2 PAP remain at 0 degrees. In each energizable device, the RSSI level of each of the three phases transmitted by the master PAP is measured. At 68, the next phasor decomposition calculation is performed on the measured RSSI values from each energizable device corresponding to each phase of the time slots 62, 64 and 66 of each PAP (eg, master, slave 1 and slave 2). Transmit to the device. In one embodiment, the device that receives multiple RSSI values is the master PAP.

72、74及び76において、スレーブ1PAPが、0度、90度及び180度の位相調整をそれぞれ行ったフェーザを伝送するのに対し、マスタPAP及びスレーブ2PAPの位相調整は0度のままである。各通電可能装置において、スレーブ1PAPによって伝送された3つの位相の各々のRSSIレベルを測定する。78において、各PAP(例えば、マスタ、スレーブ1及びスレーブ2)の時間スロット72、74及び76の各位相に対応する各通電可能装置からの測定されたRSSI値を、次のフェーザ分解計算を行う装置に伝送する。1つの実施形態では、複数のRSSI値を受け取る装置がマスタPAPである。   At 72, 74, and 76, slave 1 PAP transmits phasors with phase adjustments of 0 degrees, 90 degrees, and 180 degrees, respectively, whereas the phase adjustments of master PAP and slave 2 PAP remain at 0 degrees. In each energizable device, the RSSI level of each of the three phases transmitted by the slave 1PAP is measured. At 78, the next phasor decomposition calculation is performed on the measured RSSI values from each energizable device corresponding to each phase of time slots 72, 74, and 76 of each PAP (eg, master, slave 1 and slave 2). Transmit to the device. In one embodiment, the device that receives multiple RSSI values is the master PAP.

82、84、及び86において、スレーブ2PAPが、0度、90度及び180度の位相調整をそれぞれ行ったフェーザを伝送するのに対し、マスタPAP及びスレーブ1PAPの位相調整は0度のままである。各通電可能装置において、スレーブ2PAPによって伝送された3つの位相の各々のRSSIレベルを測定する。88において、各PAP(例えば、マスタ、スレーブ1及びスレーブ2)の時間スロット82、84及び86の各位相に対応する各通電可能装置からの測定されたRSSI値を、次のフェーザ分解計算を行う装置に伝送する。1つの実施形態では、複数のRSSI値を受け取る装置がマスタPAPである。その後、偏波整列が必要な実施形態では、このPDMサイクルを第2の偏波について繰り返す。   In 82, 84, and 86, slave 2 PAP transmits phasors with phase adjustments of 0 degrees, 90 degrees, and 180 degrees respectively, whereas the phase adjustment of master PAP and slave 1 PAP remains at 0 degrees. . In each energizable device, the RSSI level of each of the three phases transmitted by the slave 2PAP is measured. At 88, the next phasor decomposition calculation is performed on the measured RSSI values from each energizable device corresponding to each phase of each time slot 82, 84, and 86 of each PAP (eg, master, slave 1 and slave 2). Transmit to the device. In one embodiment, the device that receives multiple RSSI values is the master PAP. Thereafter, in embodiments where polarization alignment is required, this PDM cycle is repeated for the second polarization.

図4は、フェーザ分解のための疑似コードのフローチャート表現である。偏波整列計算は、それぞれゼロ位相調整、90度の調整及び180度の調整を行ったフェーザを表す以下の3つの式から開始する。
2 1N0=A2 1+S2 2N+2*A1*S2Ncos(θ0) [1]
2 1N90=A2 1+S2 2N+2*A1*S2Ncos(θ0+90°) [2]
2 1N180=A2 1+S2 2N+2*A1*S2Ncos(θ0+180°) [3]
FIG. 4 is a flowchart representation of pseudo code for phasor decomposition. The polarization alignment calculation starts with the following three expressions representing phasors with zero phase adjustment, 90 degree adjustment and 180 degree adjustment respectively.
S 2 1N0 = A 2 1 + S 2 2N + 2 * A 1 * S 2N cos (θ 0 ) [1]
S 2 1N90 = A 2 1 + S 2 2N + 2 * A 1 * S 2N cos (θ 0 + 90 °) [2]
S 2 1N180 = A 2 1 + S 2 2N + 2 * A 1 * S 2N cos (θ 0 + 180 °) [3]

式[1]、[2]及び[3]を整理し直すことによって位相角θ0から以下の式[4]及び[5]が導出され、振幅A1が求められる。
tan(θ0)=2*[ΔS2 90/ΔS2 180]−1 [4]
β0=[sin(θ0)*A1/S1N] [5]
By rearranging the equations [1], [2] and [3], the following equations [4] and [5] are derived from the phase angle θ0, and the amplitude A1 is obtained.
tan (θ 0 ) = 2 * [ΔS 2 90 / ΔS 2 180 ] −1 [4]
β 0 = [sin (θ 0 ) * A 1 / S 1N ] [5]

式[1]、[2]、[3]、[4]及び[5]において、S2Nは、フェーザ1を除く全てのフェーザの合計を表し、S1N0、S1N90及びS1N180は、フェーザ1が初期状態(ゼロ位相調整)の時、フェーザ1を90度回転させた時、及びフェーザ1を180度回転させた時のフェーザの累計をそれぞれ表し、θは、フェーザ1とS2Nとの間の位相角を表し、β0は、フェーザ1とフェーザS1Nの累計との間の位相角を表す。式[4]及び[5]を用いて位相角及び振幅を求めた後、前回のフェーザから計算できる最後のフェーザを除く別のフェーザについてこの手順を繰り返す。全体で、1+2*(N−1)回のRSSI測定及び位相調整が行われる。 In the formulas [1], [2], [3], [4] and [5], S 2N represents the sum of all phasors except phasor 1, and S 1N0 , S 1N90 and S 1N180 are phasor 1 Represents the total number of phasors when phasor 1 is rotated 90 degrees, and when phasor 1 is rotated 180 degrees, and θ is between phasor 1 and S 2N Β 0 represents the phase angle between phasor 1 and the total of phasor S 1N . After obtaining the phase angle and amplitude using equations [4] and [5], the procedure is repeated for another phasor excluding the last phasor that can be calculated from the previous phasor. In total, 1 + 2 * (N-1) RSSI measurements and phase adjustments are performed.

PAP同期及びマスタ選択方法
1つの実施形態では、単一のマスタPAPを選択する。別の実施形態では、マスタPAPが存在せず、PAP間で協調を行って周波数同調を実行する。
PAP Synchronization and Master Selection Method In one embodiment, a single master PAP is selected. In another embodiment, there is no master PAP, and coordination between PAPs is performed to perform frequency tuning.

SYNC、タイムスタンプメッセージを用いた通信チャネルベースの同期を行う1つの実施形態では、低いエラー確率(例えば、最も高い通信チャネル信号対雑音比(SNR)又は最も低い干渉)で全てのPAPにSyncメッセージを通信できるマスタが最良のマスタである。別個のRF周波数を用いてPAPを同期させる1つの実施形態では、同期RF周波数での最も高いSNRが必要である。   In one embodiment of communication channel based synchronization using SYNC, timestamp messages, all PAP sync messages with a low error probability (eg, highest communication channel signal-to-noise ratio (SNR) or lowest interference). The master that can communicate is the best master. In one embodiment in which a separate RF frequency is used to synchronize the PAP, the highest SNR at the synchronized RF frequency is required.

PAP間の同期を行う実施形態例は、以下のうちの1つ又は2つ以上を含む。無線実施形態は、蛍光灯(パッシブ)の100/120Hz高調波の一方を使用してマスタからパルス又は変調信号を送信する、PAPと通電可能装置との間の光学(例えば、赤外線)通信チャネルを含む。無線実施形態は、マスタがトーン又は変調信号を送信し、又は既知の信号の外部ソース(例えば、120Hzのハミング)を使用する、PAPと通電可能装置との間の音響通信チャネルを含む。無線実施形態は、マスタPAPが連続波(CW)波又は変調信号を送信して他のPAPがこれに同期する、PAPと通電可能装置との間の無線周波数(RF)通信チャネルを含む。   Example embodiments for performing synchronization between PAPs include one or more of the following. The wireless embodiment uses an optical (eg, infrared) communication channel between the PAP and the energizable device that transmits a pulse or modulated signal from the master using one of the fluorescent (passive) 100/120 Hz harmonics. Including. The wireless embodiment includes an acoustic communication channel between the PAP and the energizable device, where the master transmits a tone or modulated signal, or uses an external source of known signal (eg, 120 Hz hamming). The wireless embodiment includes a radio frequency (RF) communication channel between the PAP and the energizable device, where the master PAP transmits a continuous wave (CW) wave or modulated signal and other PAPs synchronize to it.

ある実施形態は、全てのPAPが他の全てのPAPとタイミングパケット又は(CWバースト)を交換してそれぞれのクロックを最終的に収束する平均に調整する分散システムを含む。マスタPAPは、100/120Hz又は蛍光灯の高調波又は変換器、(単複の)ルータからのWi−Fi(タイミング)信号、携帯電話信号、又は携帯電話タワーからのタイミング信号、或いはGPS/グロナス(マスタは存在しないが、各PAPに外部アンテナが存在する)を含む既知の信号の外部ソースを使用する。   One embodiment includes a distributed system in which all PAPs exchange timing packets or (CW bursts) with all other PAPs to adjust their clocks to an average that eventually converges. Master PAP can be 100/120 Hz or fluorescent light harmonics or converter, Wi-Fi (timing) signal from router (s), cell phone signal, or timing signal from cell phone tower, or GPS / Gronus ( Use an external source of known signals, including no master, but each PAP has an external antenna).

PDMシステムの1つの実施形態では、外部ソース(例えば、煙検出器)又は開ループ同位体タイミング装置(例えば、セシウム原子時計)を含む放射線放射を同期に使用する。有線システムの1つの実施形態では、50/60Hz又はその高調波にロックすることによって既存のAC電力線を同期に使用する。別の実施形態では、マスタが電力線を介して同期パケットを送信する。PAPの分散システムを有する別の実施形態では、全てのPAPが(例えば、電力線を介した又は負荷変調のあるイーサネット(登録商標)を用いて)タイミングパケットを交換する。有線システムの別の実施形態では、1又は2以上のPAPが、USB、RS232又はイーサネット(登録商標)を使用する。有線システムの別の実施形態では、1又は2以上のPAPが、単音信号又は変調信号を含む専用同軸、又は同様の単線を使用する。有線システムの別の実施形態では、1又は2以上のPAPが、導波伝播(例えば、乾式壁又は空気ダクト内の表面波)を使用する。   In one embodiment of the PDM system, radiation emission including an external source (eg, smoke detector) or an open loop isotope timing device (eg, cesium atomic clock) is used synchronously. In one embodiment of the wired system, an existing AC power line is used for synchronization by locking to 50/60 Hz or its harmonics. In another embodiment, the master sends a synchronization packet over the power line. In another embodiment having a distributed system of PAPs, all PAPs exchange timing packets (eg, over power lines or using load-modulated Ethernet). In another embodiment of the wired system, one or more PAPs use USB, RS232, or Ethernet. In another embodiment of the wired system, one or more PAPs use a dedicated coaxial or similar single wire that contains a single tone signal or modulation signal. In another embodiment of the wired system, one or more PAPs use guided wave propagation (eg, surface waves in a dry wall or air duct).

PAPのマスタとの同期
この展開は既知(例えば、IPネットワークトポロジー、PAPクラスタ化)であると想定され、マスタは手動で又はアルゴリズムによって割り当てられる。Wi−Fi及び同様のプロトコルの場合、PAPのMAC及び/又はIPアドレスをクラスタ内で接続させるネットワーク発見動作段階が(例えば、起動時及びX秒毎に1回)存在する。様々な実施形態では、特定の展開について考えられるMACアドレスの既知のリストが各PAPにプログラムされる。他の実施形態では、セキュリティ問題を適切に考慮してARPテーブルを獲得してPAPに対応するMACアドレス範囲を探すルータへのテルネット/SSHも存在する。PAPは、接続されたPAP MAC及び/又はIPアドレスのリストが分かった後で互いに(1つの例ではY秒毎に)通信する。
Synchronization of PAP with master This deployment is assumed to be known (eg, IP network topology, PAP clustering), and the master is assigned manually or algorithmically. For Wi-Fi and similar protocols, there is a network discovery operation phase (eg, once at startup and once every X seconds) that connects the PAP MAC and / or IP address within the cluster. In various embodiments, each PAP is programmed with a known list of possible MAC addresses for a particular deployment. In other embodiments, there is also Telnet / SSH to routers that properly consider security issues and obtain an ARP table to look for a MAC address range corresponding to the PAP. PAPs communicate with each other (in one example every Y seconds) after a list of connected PAP MACs and / or IP addresses is known.

交換される情報には、例えばWi−Fiベースの粗SYNC、PAP_MASTER_RSSIテーブル、RAP_テーブル(短/長バージョン)、同期メッセージ、(ユーザとRAPセンサとの間)のユーザメッセージ、ステータス及び構成などの多くの異なるタイプが存在する。   Information exchanged includes, for example, Wi-Fi based coarse SYNC, PAP_MASTER_RSSI table, RAP_table (short / long version), synchronization message, user message (between user and RAP sensor), status and configuration There are different types of.

起動中にマスタが手動で選択されなかった場合、又はPAPクラスタネットワーク上で新たなPAPが発見された時には、マスタ選択アルゴリズムが初期化される(任意に他のタスクを保留する)。マスタ選択のための1つの技術例では、クラスタ内の全てのPAPが(例えばMACアドレスソート又はIPアドレスソートを用いて)1つずつマスタになろうと試みる。各候補PAPにつき、その候補の通信(例えば、comm)チャネルがTXに設定され、他のPAPがRXに設定される。候補は、共通チャネルを介してあらゆるメッセージ(同期時間を短縮するために同期メッセージであることが理想的)をブロードキャストし、全ての非候補PAPが(1秒などのルータの待ち時間変動内で十分なWi−Fiベースの粗同期から開始する所定の間隔で)このメッセージのRSSIを測定する。クラスタ内の各PAPは、候補毎にPAP_MASTER_RSSIテーブルに(候補ID、候補からのRSSIを)書き込む。マスタ選考の最後には、各PAPが各マスタ候補のRSSIのテーブルを有する。PAPは、Wi−Fiネットワーク又は他の通信チャネルを介してこれらのテーブルを交換する。各PAPは同じ一連のテーブルを有するので、どのPAPをマスタにすべきかについて(同じ)決定が行われる。クラスタ内の他の全てのPAPにエラーSYNCメッセージをもたらす確率が最も低いマスタが最良のマスタであると仮定されるので、PAP_MASTER_RSSIテーブルにおける最小RSSIの最大化が1つのこのような選択肢になり、minRSSI>閾値の場合のScore=TotalRSSI*W1+minRSSI*W2、minRSSI<閾値の場合のScore=minRSSI*W3などの重み付き目標関数(weighted goal function)の最大化が別の選択肢になり得る。この時点で任意にクラスタ化も行い、通信チャネル接続性グラフ及びminRSSI値に基づいてクラスタ当たりのマスタを選択し、minRSSIが閾値を上回るまでマスタを追加する。例えば、20個のPAPを含む倉庫を有して中央に1つのマスタを有する場合、このマスタはPAPのうちの15個はカバーするが、端部のPAPは同期信号を受け取っていないことがある。これを是正するために、minRSSIが閾値を上回るまでマスタの数を増加させて再びminRSSIを最適化しようと試みる。   If a master is not manually selected during startup, or when a new PAP is discovered on the PAP cluster network, the master selection algorithm is initialized (optionally holding off other tasks). In one example technique for master selection, all PAPs in the cluster attempt to become masters one at a time (eg, using MAC address sorting or IP address sorting). For each candidate PAP, the candidate communication (eg, comm) channel is set to TX and the other PAP is set to RX. Candidates broadcast every message (ideally a synchronization message to reduce synchronization time) over a common channel, and all non-candidate PAPs are sufficient (within router latency variation such as 1 second) Measure the RSSI of this message (at a predetermined interval starting with a good Wi-Fi based coarse synchronization). Each PAP in the cluster writes (candidate ID, RSSI from the candidate) to the PAP_MASTER_RSSI table for each candidate. At the end of master selection, each PAP has a table of RSSIs for each master candidate. PAP exchanges these tables via a Wi-Fi network or other communication channel. Since each PAP has the same set of tables, a (same) decision is made as to which PAP should be the master. Maximizing the minimum RSSI in the PAP_MASTER_RSSI table is one such option, since the master with the lowest probability of bringing an error SYNC message to all other PAPs in the cluster is assumed to be the best master. Maximizing a weighted target function such as Score = TotalRSSI * W1 + minRSSI * W2 if> threshold, and Score = minRSSI * W3 if minRSSI <threshold may be another option. At this point, clustering is also arbitrarily performed, and a master per cluster is selected based on the communication channel connectivity graph and the minRSSI value, and the master is added until the minRSSI exceeds the threshold value. For example, if you have a warehouse with 20 PAPs and one master in the center, this master may cover 15 of the PAPs, but the end PAPs may not receive a sync signal . To remedy this, try to optimize minRSSI again by increasing the number of masters until minRSSI exceeds the threshold.

1つのマスタを選択するための横並びの全てのPAP_MASTER_RSSIテーブル(斜線のないテーブルの三角部分のみが一意である)

Figure 2019506833
All the side-by-side PAP_MASTER_RSSI tables for selecting one master (only the triangular portion of the table without diagonal lines is unique)
Figure 2019506833

初めてマスタが選択された後には、このマスタが同期信号を送信し、他のPAPがクロックを同期させる。マスタは、マスタの高安定恒温槽付水晶発振器(OCXO)から導出された1秒〜5秒(1ppb/s XTAL)などの所定の正確な間隔で連続同期メッセージを送信する(例えば、1つのプロトタイプでは、<1ppb/秒&10ppb/日のドリフトOCXOが使用される)。他のPAPノードは、独自のOCXOに対する同期間隔時間であるべき時間の時間差を計算してこの時間差を比較する(高度決定論的チェーン(highly deterministic chain)、同期パケットRXに対する高優先割り込み、OCXOクロックに基づくMCUベースのカウンタ)。PAPは、時間差を計算した後に、マスタと比べた自機のOCXOの相対的周波数シフトを計算して(ルックアップテーブルに従う)OCXO同調+フィードバック+ドリフト推定を調整する。PAP当たりのPDMアルゴリズムは非常に高速(例えば、10μs〜1ms)であるため、たとえOCXOドリフトが存在しても、この10μs〜1msの位相は大幅に変化しない。例えば、未調整の<1ppb/sドリフトでは、8*1ms(8PAP)で位相の変化が約<3degである。しかしながら、位相遷移(最適な電力供給のための位相)が存在しない10ms〜1sの時間中には、同期間隔及び最適な電力間隔に依存する量だけ位相がシフトする。この量は、同期及び最適な電力間隔を適応的に変化させることによって減少させることができる(例えば、1秒の同期期間Ts、100msの最適な電力期間Toptでは、<18degの最大エラーとなり平均よりもはるかに低い)。   After the master is selected for the first time, this master sends a synchronization signal and the other PAPs synchronize their clocks. The master sends a continuous synchronization message at a predetermined exact interval, such as 1 to 5 seconds (1 ppb / s XTAL) derived from the master's highly stable oven controlled crystal oscillator (OCXO) (eg, one prototype) <1 ppb / sec & 10 ppb / day drift OCXO is used). Other PAP nodes calculate the time difference that should be the synchronization interval time for their own OCXO and compare this time difference (highly deterministic chain, high priority interrupt for synchronization packet RX, OCXO clock MCU based counter). After calculating the time difference, the PAP calculates the OCXO's relative frequency shift relative to the master (according to the lookup table) and adjusts the OCXO tuning + feedback + drift estimate. The PDM algorithm per PAP is so fast (eg, 10 μs to 1 ms) that the phase from 10 μs to 1 ms does not change significantly even if OCXO drift is present. For example, for unadjusted <1 ppb / s drift, the phase change is about <3 deg at 8 * 1 ms (8 PAP). However, during a period of 10 ms to 1 s where there is no phase transition (phase for optimal power supply), the phase is shifted by an amount depending on the synchronization interval and the optimal power interval. This amount can be reduced by adaptively changing the synchronization and the optimal power interval (for example, a synchronization period Ts of 1 second, an optimal power period Topt of 100 ms results in a maximum error of <18 deg and above average. Is much lower).

マスタを使用しないPAPの同期
マスタ選択手順と同様の1つの技術例では、各PAPがマスタになろうと試み、各PAPが、ただし上記のようなクラスタ内のPAPではなく展開中の全てのPAPに基づいてPAP_MASTER_RSSIテーブルに書き込みを行う。この場合、クラスタ当たり1つのマスタによる方法とは異なり、マスタ試行手順は(起動時又は新たなPAPの追加時だけではなく)100ms 2s毎に行われる。マスタ候補ID、候補からのRSSIと共に、OCXO(恒温槽付水晶発振器)周波数差を候補毎に計算する。OCXO周波数差の平均を計算して適用する。これを各PAPについて繰り返す。全てのOCXOは、時間と共に世界平均の同じ周波数に達する。例えば、2つの別個のPAPクラスタ間に後から1つのPAPが加わった場合には、各クラスタの平均は非依存的に安定しているが、PAPを中央に加えると、中央のPAPの初期値が2つのクラスタの平均値に設定され、両クラスタにわずかな圧力を加えて平均値を中央のPAPに向けてゆっくりと動かすと、システムは最終的に均等化される。この手順は、単一のマスタを用いた手順よりも低速であるが、PAPが決定論的低ドリフトメッシュネットワークを形成する場合には大幅にスピードアップして通信チャネルベースのクラスタ化を回避するとともに、メッシュネットワーク深度又は最大ホップ数をNとするN同期間隔で全体平均に同期することができる。メッシュネットワークでは、同期に達する時間がN倍長く、メッシュネットワークを使用しなければ、恐らくはクラスタ毎に1つのマスタの方法と比べて(「移動」平均に起因して)数百倍長い。
Synchronizing PAPs without using a master In one example technique similar to the master selection procedure, each PAP attempts to become the master, but each PAP, but not all PAPs in the cluster as described above, Based on this, the PAP_MASTER_RSSI table is written. In this case, unlike the method with one master per cluster, the master trial procedure is performed every 100 ms 2s (not just at startup or when adding a new PAP). Along with the master candidate ID and the RSSI from the candidate, an OCXO (quartz crystal oscillator) frequency difference is calculated for each candidate. Calculate and apply the average of the OCXO frequency differences. This is repeated for each PAP. All OCXOs reach the same frequency at the world average over time. For example, if one PAP is added later between two separate PAP clusters, the average of each cluster is stable independently, but if PAP is added to the center, the initial value of the center PAP Is set to the average of the two clusters, applying a slight pressure to both clusters and slowly moving the average toward the central PAP will eventually equalize the system. This procedure is slower than the procedure with a single master, but significantly speeds up to avoid communication channel-based clustering when PAP forms a deterministic low drift mesh network. The total average can be synchronized at N synchronization intervals where N is the mesh network depth or the maximum number of hops. In a mesh network, the time to reach synchronization is N times longer, and if not using a mesh network, it is probably several hundred times longer (due to a “moving” average) than one master method per cluster.

通電可能装置のPAPマスタとの同期
1つの実施形態では、(現行のプロトタイプで行われているように)マスタPAPからスレーブPAPに送信されるSYNC(同期)信号と同じSYNC信号をリスンする。別の実施形態では、複数のRSSI読み取りを実行して、PAPによって行われた位相/偏波変更に相関するRSSIの変化を検出する。
Synchronization of Energizable Device with PAP Master In one embodiment, it listens to the same SYNC signal as the SYNC (synchronization) signal sent from the master PAP to the slave PAP (as done in the current prototype). In another embodiment, multiple RSSI readings are performed to detect RSSI changes that correlate to the phase / polarization changes made by the PAP.

PDMプロトタイプの実装
PAP同期は、通電可能装置がリスンすることができる通信チャネルを介して行われる。通電可能装置は、PAP同期サイクルの継続時間にわたってリスンできるほど十分なエネルギーを有している時には、通信チャネル周波数をPAP同期チャネルに変更して同期を待つ。通電可能装置は、同期を受け取った後に(タイマーをオンして)スリープ状態になり、RSSIベクトルの伝送(+ADC読み取り)を行えるほど十分なエネルギーを有している場合には、予想される位相変化の直前に起動し、十分なエネルギーを有していない場合には、さらに長くスリープする(+Tsync err)。電圧低下が起きた場合には、再びエネルギーが十分になった時にこの手順が繰り返される。初期充電はランダム位相で行われ、従って最初の同期RX及び最初のRSSI TXのための十分なエネルギーを蓄積するのに(統計的に)しばらく時間がかかる。
Implementation of PDM Prototype PAP synchronization is performed via a communication channel over which energized devices can listen. When the energizable device has enough energy to listen for the duration of the PAP synchronization cycle, it changes the communication channel frequency to the PAP synchronization channel and waits for synchronization. The energizable device goes to sleep after receiving synchronization (with the timer turned on) and has enough energy to transmit the RSSI vector (+ ADC reading), and the expected phase change If it does not have enough energy, it sleeps longer (+ Tsync err). If a voltage drop occurs, this procedure is repeated when there is enough energy again. The initial charging is done in a random phase, so it takes (statistically) some time to accumulate enough energy for the first synchronization RX and the first RSSI TX.

通電可能装置は、同期を受け取ることはできないが十分なエネルギーを蓄えている場合、時間と共にRSSIの変化とその分散(variance)とを探し求め、(最適な電力の継続時間が一定であると仮定して)位相調整ウィンドウが統計的に__な場所を決定する。最適な電力間隔中には、位相が(ゆっくりとではあるが)変化して、基準ドリフト+マルチRAP最適電力供給位相調整(multi−RAP optimal power delivery phase adjustment)に比例し、従って位相が素早く跳躍して各通電可能装置の最適な組み合わせを変化させることはない。通電可能装置は、相変化中にRSSIの変化を検出するために、相変化よりも高速のADCを用いてサンプリングを行う必要がある。従って、例えばPAPにおいて10μsの相変化を使用する場合、RAPのADCは、>300KHzで、ただし相変化間隔=N*5*10μs+分散中にのみサンプリングを行う必要があり、ここではN=PAPの数であり、分散は非同期に起因するエラーである。   If the energizable device cannot receive synchronization but is storing enough energy, it will look for changes in RSSI and its variance over time (assuming that the optimal power duration is constant). And) determine where the phase adjustment window is statistically __. During the optimal power interval, the phase changes (although slowly) and is proportional to the reference drift + multi-RAP optimal power delivery phase adjustment, so the phase jumps quickly. Thus, the optimum combination of the energizable devices is not changed. In order to detect the RSSI change during the phase change, the energizable device needs to perform sampling using an ADC that is faster than the phase change. Thus, for example, when using a 10 μs phase change in PAP, the RAP ADC is> 300 KHz, but the phase change interval = N * 5 * 10 μs + only needs to be sampled during dispersion, where N = PAP It is a number and distribution is an error due to asynchrony.

通電可能装置がランダム位相に起因して若干低いエネルギーを受け取り、何らかの時点で充電を行うものの長期にわたってハーベスタ閾値よりも低い場合には、コンデンサが放電を行って通電可能装置が応答する可能性はない。この場合、この解決策では範囲が改善されないが、これは統計的に非常にまれなケースである。   If the energizable device receives slightly lower energy due to the random phase and charges at some point but is below the harvester threshold for a long time, there is no possibility that the energizable device will respond by discharging the capacitor . In this case, this solution does not improve the range, but this is a statistically very rare case.

反復アルゴリズムとの比較
反復アルゴリズムは、最適化中にRSSI値を複数回読み取る。共通タイプのアルゴリズムは、最急上昇法(山登り法)、遺伝的アルゴリズム、最小/最大、LMS、及び局所最適を避けるためにランダム化を加えたこれらの変形形態/組み合わせを含む。
Comparison with iterative algorithm The iterative algorithm reads RSSI values multiple times during optimization. Common types of algorithms include steepest ascent (hill climbing), genetic algorithms, min / max, LMS, and variations / combinations with randomization to avoid local optimization.

反復法の不利点としては、最適化を達成するための複数の通信過程が挙げられる。RSSIは複数の時点で測定する必要があるので、RXとTXとの間の安定した通信が必要である。勾配ベースの方法の不利点としては、(例えば、現実的なシナリオではロバスト性が低い)ノイズの増幅が挙げられる。基本的に、勾配計算は導関数計算であり、独立変数がわずかに変化すると従属変数もわずかに変化する(例えば、わずかなRSSIの変化よりも大きなわずかな位相変化)。ランダムアルゴリズム及び遺伝的アルゴリズムベースの方法の不利点は、最初はノイズが増幅されず最適に近くなる点である。また、収束に時間が掛かるものの、収束が絶対最適点において生じるが、山登り法を用いた場合よりも約10〜100倍低い。   Disadvantages of the iterative method include multiple communication processes to achieve optimization. Since RSSI needs to be measured at multiple points in time, stable communication between RX and TX is required. Disadvantages of gradient-based methods include noise amplification (eg, less robust in realistic scenarios). Basically, the gradient calculation is a derivative calculation, where the dependent variable changes slightly when the independent variable changes slightly (eg, a slight phase change greater than a slight RSSI change). The disadvantage of random and genetic algorithm-based methods is that the noise is initially not amplified and is close to optimal. Although convergence takes time, convergence occurs at the absolute optimum point, but is about 10 to 100 times lower than when using the hill-climbing method.

反復法の利点としては、最適条件が達成された後に、最適から離れたRSSIを阻害しない点が挙げられる。また、反復法は、RSSIの差分を計算し、定数(例えば、ゲイン定数)を微分係数(例えば、特定のTXに対する偏微分係数)で乗算することによって位相を調整するという単純な計算を使用する。反復法は、遺伝的アルゴリズムに比べてわずかに計算が複雑である。   An advantage of the iterative method is that it does not inhibit RSSI away from the optimum after the optimum condition is achieved. The iterative method also uses a simple calculation that calculates the RSSI difference and adjusts the phase by multiplying a constant (eg, gain constant) by a derivative (eg, partial derivative for a particular TX). . The iterative method is slightly more complex than the genetic algorithm.

フェーザ分解法(PDM)の実施形態は、通電可能装置において全ての成分信号振幅及び位相を発見する。個々のフェーザ位相を順に全て90°及び180°調整することによって全振幅が2*(N−1)回測定され(〜2*(N−1)*50μs+Tcom)、ここでのNは対応するフェーザの数である。PDMは、(通信チャネルによって制限される)全ての通電可能装置の位置における全ての位相及び振幅の値を一斉に求め、従って電力割り当て優先度を所与として同時に全ての位置の電力を最適化する。山登り法に比べ、PDMの速度改善は約20*N−100*Nであり、ここでのNはPAPの数である(また、係数20−100は山登り法アルゴリズムのステップ数に依存する)。   The phasor decomposition (PDM) embodiment finds all component signal amplitudes and phases in the energizable device. The total amplitude is measured 2 * (N−1) times (˜2 * (N−1) * 50 μs + Tcom) by adjusting the individual phasor phases all 90 ° and 180 ° in order, where N is the corresponding phasor Is the number of PDM simultaneously finds all phase and amplitude values at all energizable device locations (limited by the communication channel), thus optimizing the power at all locations simultaneously given the power allocation priority. . Compared to the hill-climbing method, the speed improvement of PDM is about 20 * N-100 * N, where N is the number of PAPs (and the coefficient 20-100 depends on the number of steps of the hill-climbing algorithm).

同じ周波数と調整可能な位相とを有するN個のPAPの例について検討する。受信機では、マルチパス伝播に起因して任意にこれらの振幅及び位相が変化する。本開示では、位相及び振幅が時間変動しない(例えば、振幅/位相の変化よりも大幅に速く測定が行われる)。受信機において到来波の位相を整列させるために、応答速度、変化/ノイズに対する電磁波耐性のトレードオフに応じて様々な方法を採用することができる。位相を増分的に調整して、徐々に何らかの最適点(通常は極大点)に到達しようと試みることができる。この調整は、最急上昇法/山登り法又は遺伝的アルゴリズムなどの様々なアルゴリズムを用いて行うことも、或いはPDMを用いて個々のフェーザの現在の位相/位相(phases/phases)の状態を推定して、位相/位相を有した後に1ステップで最大値に達することもできる。山登り法では、そのフィードバック性に起因して「登ったステップ」毎にRXとTXとの間の安定した通信が必要であるが、PDMでは、位相変化とRSSI変化とを相関させることによって「1回」で最適値を提供できるのでそのようなことはなく、従って通信に使用される電力を節約することができる。   Consider an example of N PAPs having the same frequency and adjustable phase. At the receiver, these amplitudes and phases change arbitrarily due to multipath propagation. In the present disclosure, the phase and amplitude are not time varying (eg, measurements are made much faster than amplitude / phase changes). In order to align the phases of the incoming waves at the receiver, various methods can be employed depending on the trade-off of response speed, electromagnetic wave resistance to change / noise. The phase can be adjusted incrementally and gradually trying to reach some optimal point (usually a local maximum). This adjustment can be made using various algorithms such as steepest climb / hill climbing or genetic algorithms, or using PDM to estimate the current phase / phases state of individual phasors. Thus, the maximum value can be reached in one step after having the phase / phase. The hill-climbing method requires stable communication between RX and TX for each “step climbed” due to its feedback property. In PDM, “1” is obtained by correlating the phase change and the RSSI change. This is not the case because the optimal value can be provided in "times", thus saving the power used for communication.

無線RF電力伝送の有効性は、動作周波数の増加、並びにPAPと通電可能装置(例えば、ユーザ装置、受信機又はタグ)との間の物理的分離距離の増加によって制限される。これらの制限は、複数のPAPを使用することによって克服される。複数のPAPをランダムに展開すると、未知のばらばらの位相が全て建設的又は破壊的に干渉し合う複数の到来波が存在することにより、通電可能装置の位置において最適な受信が行われなくなる。   The effectiveness of wireless RF power transfer is limited by increasing the operating frequency as well as increasing the physical separation distance between the PAP and the energizable device (eg, user equipment, receiver or tag). These limitations are overcome by using multiple PAPs. When a plurality of PAPs are developed at random, there are a plurality of incoming waves in which unknown discrete phases all interfere constructively or destructively, so that optimum reception cannot be performed at the position of the energizable device.

さらなる非効率性は、各個々のPAPから通電可能装置に向けられる偏波と、通電可能装置の位置における、具体的には(例えば、伝送媒体からの反射に起因して)受信位置において同じでない各PAPの偏波からの加重波とに起因する。各通電可能装置では偏波も未知でばらばらであり、それぞれが固有の反射及びその他の条件を有するPAP毎に任意の位置を有する効果は、複数のPAPから使用装置に到達する極性の整列をさらに複雑にする。   Further inefficiencies are not the same for the polarizations directed from each individual PAP to the energizable device and at the location of the energizable device, specifically at the receiving location (eg, due to reflection from the transmission medium). This is due to the weighted wave from the polarization of each PAP. In each energizable device, the polarization is unknown and disjoint, and the effect of having an arbitrary position for each PAP having its own reflection and other conditions further improves the alignment of the polarities reaching the device from multiple PAPs. Make it complicated.

たとえPAPが直線偏波を伝送できるとしても、通電可能装置において受け取られる偏波は、マルチパス効果に起因して直交偏波のいずれかの組み合わせとなり得る。結果として生じる偏波は、(上述したような)回転線形偏波、右円又は左円偏波、或いは傾斜楕円偏波となり得る。   Even if the PAP can transmit linearly polarized waves, the polarization received at the energizable device can be any combination of orthogonal polarizations due to the multipath effect. The resulting polarization can be rotational linear polarization (as described above), right or left circular polarization, or tilted elliptical polarization.

様々な実施形態では、位相整列に使用される同様のアルゴリズムを用いて、受信装置において結果として得られる加重波が各PAPからの成分波(constituent wave)と同じ極性を有することを確実にする。1つの例では、極性が垂直である。他の例では、極性が、垂直、傾斜、水平、円、楕円又は傾斜楕円のうちの1つである。説明を明確にするために、以下の実施形態例では、整列する極性を垂直とする。なお、他の実施形態では、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく他の極性も実現可能であると理解されたい。   In various embodiments, a similar algorithm used for phase alignment is used to ensure that the resulting weighted wave at the receiving device has the same polarity as the component wave from each PAP. In one example, the polarity is vertical. In other examples, the polarity is one of vertical, slope, horizontal, circle, ellipse or slope ellipse. For clarity of explanation, in the following example embodiments, the alignment polarity is vertical. It should be understood that other polarities may be realized in other embodiments without departing from the scope and spirit of the present disclosure.

切り換え型ビームを用いて、各PAPからの伝送ビームを誘導する。交差構造と単極多投(SPMT)スイッチとを組み込んだバトラーマトリックス(Butler matrix)しか必要としない切り換え型ビーム構造を使用する。いくつかの実施形態では、この交差構造が「ワイト交差」構造である。図6に、4素子アレイのためのこの構造の実施形態例を示す。他の実施形態では、異なる数の素子(例えば、8又は16素子)が使用される。SPMTスイッチからの4つの出力の各々は、4つのパッチアンテナに到達する4つの信号に異なる位相シフトの組を提供する。これらの異なる位相シフトの組により、複合ビームが(位相アレイと同様の)異なる方向又は空間角度でその最大値を形成するようになる。この共同供給(corporate feed)は、通電可能装置のM回の電力ブーストをもたらし、ここでのMは、単一のアンテナ素子と比べた素子の数である。   A switched beam is used to guide the transmission beam from each PAP. A switched beam structure is used that requires only a Butler matrix that incorporates a crossing structure and a single pole multiple throw (SPMT) switch. In some embodiments, the intersection structure is a “wight intersection” structure. FIG. 6 shows an example embodiment of this structure for a four element array. In other embodiments, a different number of elements (eg, 8 or 16 elements) are used. Each of the four outputs from the SPMT switch provides a different phase shift set for the four signals reaching the four patch antennas. These different sets of phase shifts cause the composite beam to form its maximum in different directions or spatial angles (similar to a phase array). This corporate feed results in M power boosts of the energizable device, where M is the number of elements compared to a single antenna element.

複数の伝送器からの複数のビームの交点における通電可能受信機のみが照明又は通電される。この交差空間内では、マルチパス伝播に起因して複数の受信機の異なる位置において複数のビームが異なる偏波を有する。複数の伝送器偏波の正しい選択は、a)同じ偏波を有する全ての伝送信号を各受信機が順次に受け取るか、或いはb)受信機のうちの1つにおいて達成可能な最大の「最小受信電力」を有する全ての伝送信号を全ての受信機が同時に受け取る、ように行われる。この最大の最小受信電力は、受信機のうちのいずれか1つにおいて生じ、他の受信機は、最小受信電力よりも多くの電力を受け取る。様々な実施形態では、複数の伝送器における偏波が、受信機のうちの1つにおける最大の最小受信電力が達成されるまで方法(例えば、山登り法又はPDM)に従って繰り返し調整される。   Only energizable receivers at the intersection of multiple beams from multiple transmitters are illuminated or energized. Within this intersection space, the multiple beams have different polarizations at different locations of the multiple receivers due to multipath propagation. The correct choice of multiple transmitter polarizations is either: a) each receiver sequentially receiving all transmitted signals with the same polarization, or b) the maximum “minimum” achievable at one of the receivers. So that all receivers receive all transmitted signals having "received power" simultaneously. This maximum minimum received power occurs at any one of the receivers, and the other receivers receive more power than the minimum received power. In various embodiments, the polarizations at multiple transmitters are iteratively adjusted according to a method (eg, hill climbing or PDM) until the maximum minimum received power at one of the receivers is achieved.

様々な実施形態によれば、複数のPAPを使用して、PAPと通電可能装置との間の分離距離の増加に起因する、受信装置において受け取られるRFエネルギービームのエネルギー損失を補償する。通電可能装置において受け取られる、本明細書で説明するそれぞれのPAPによるエネルギービームは、通電可能装置における全ての着信信号が各個々のPAPの位置に関わらず同相で到達することを保証する位相ロック技術によって統一された全位相である。   According to various embodiments, multiple PAPs are used to compensate for the energy loss of the RF energy beam received at the receiving device due to an increased separation distance between the PAP and the energizable device. A phase-locking technique that ensures that the energy beam by each PAP described herein received at the energizable device reaches all incoming signals in energized device in phase regardless of the position of each individual PAP. All phases unified by.

様々な実施形態によれば、1又は2以上の通電可能装置に同時に送電するために使用される、各PAPの受け取られる位相及び周波数は一定であり、他の全てのPAPのそれぞれの位相及び周波数と同じものである。1つの実施形態では、上述した一定の同じ位相及び周波数が、マスタPAPの範囲内の全てのPAPを単一の所定のマスタクロック周波数に位相ロックすることによって実現される。   According to various embodiments, the received phase and frequency of each PAP used to transmit power to one or more energizable devices simultaneously is constant and the respective phase and frequency of all other PAPs. Is the same. In one embodiment, the same constant phase and frequency described above is achieved by phase locking all PAPs within the range of the master PAP to a single predetermined master clock frequency.

PAPのそれぞれの位相及び周波数は、継続的にロックされると同時にリアルタイムでモニタされ調整される。しかしながら、PAPは全てが同じ物理的位置に存在するわけではなく、各PAPと受信装置との間の経路も同じではないので、通電可能装置の位置において複数のPAPから受け取られる到来偏波は同じものではない。各PAPは、固有の反射源と、他のPAPに対する他の動作条件とを有する。   Each phase and frequency of the PAP is monitored and adjusted in real time as it is continuously locked. However, the PAPs are not all at the same physical location, and the path between each PAP and the receiving device is not the same, so the incoming polarization received from multiple PAPs at the energizable device location is the same. It is not a thing. Each PAP has its own reflection source and other operating conditions for other PAPs.

PAPは、空間内で物理的に整列していないので、(本明細書では「伝送器」又は「Tx」とも呼ぶ)複数のPAPからのエネルギービームのそれぞれの到来EM波は、(本明細書では「Rx」とも呼ぶ)通電可能装置の位置においてそれぞれが異なる偏波を有することができる。最悪の場合の例では、Rxの位置における各EM波の偏波が別のEM波に直交する(例えば、垂直と水平、又は右円と左円)。この場合、偏波不整列によって、受信装置における総受信電力が減少する。   Since PAPs are not physically aligned in space, each incoming EM wave of energy beams from multiple PAPs (also referred to herein as “transmitters” or “Tx”) is (herein (Also referred to as “Rx”) at the position of the energizable device, each can have a different polarization. In the worst case example, the polarization of each EM wave at the position of Rx is orthogonal to another EM wave (eg, vertical and horizontal, or right and left circles). In this case, the total received power in the receiving apparatus decreases due to polarization misalignment.

多くの実施形態では、複数のPAP及び受信装置が、名目上全て水平面内(例えば、建物の同じ階)に存在し、結果として生じる全ての伝送されたEM波の伝播方向(例えば、ポインティングベクトル)がほぼ水平面内に存在して到来波の全ての偏波を整列させることができる。   In many embodiments, multiple PAPs and receivers are nominally all within a horizontal plane (eg, the same floor of a building) and the resulting propagation direction of all transmitted EM waves (eg, a pointing vector). Exists almost in the horizontal plane and can align all the polarizations of the incoming waves.

1つの実施形態では、各Txからの線形偏波の偏波回転によって生成される、受信装置において受け取られる電力のそれぞれの改善によって、Rxの位置における全ての到来波が垂直に同偏波し、これによってRxの電力が、PAPの数であるNの倍数だけ増加するようになる。   In one embodiment, with each improvement in power received at the receiver generated by the polarization rotation of the linear polarization from each Tx, all incoming waves at the location of Rx are vertically co-polarized, This increases the power of Rx by a multiple of N, which is the number of PAPs.

上述した偏波整列を行うための技術を使用すると、受信装置において受け取られる電力は、単一のPAPを使用する場合と比べてN*N*N=N3倍改善される。この改善は、a)N個の複数のPAPの使用、b)受信装置におけるEM波の位相整列、及びc)受信装置におけるEM波の偏波整列という3つの要因によるものである。比較すると、位相及び偏波の整列を伴わない任意に展開されたPAPは、単一のPAPを使用する場合のN倍の改善しか得られない。 Using the technique for performing polarization alignment as described above, the power received at the receiver is improved by N * N * N = N 3 times compared to using a single PAP. This improvement is due to three factors: a) use of multiple PAPs, b) phase alignment of EM waves at the receiver, and c) polarization alignment of EM waves at the receiver. By comparison, an arbitrarily deployed PAP without phase and polarization alignment can only provide an N-fold improvement over the use of a single PAP.

ここで使用する偏波回転は、PAPにおいてアンテナに偏波技術を使用して行われる。第1の例では、図5に示すように、それぞれが−1〜1に正規化された特定の振幅を有する二重直交偏波が各PAPから同時に伝送される。受信装置における垂直偏波加算を達成するために各PAPにとって必要なそれぞれの最大偏波回転は±90度である。   The polarization rotation used here is performed by using polarization technology for the antenna in PAP. In the first example, as shown in FIG. 5, double orthogonally polarized waves each having a specific amplitude normalized to −1 to 1 are simultaneously transmitted from each PAP. Each maximum polarization rotation required for each PAP to achieve vertical polarization addition at the receiver is ± 90 degrees.

図5を参照すると、実施形態130において、第1の可変利得増幅器(VGA)134を用いて単一のフィード140を増幅し、パッチ132において同じ信号の第2のフィードと組み合わせる。第2のVGA136を用いて第2のフィードを増幅し、位相シフタ138を用いてゼロ度〜360度にわたって位相シフトする。1つの実施形態では、第2のフィードの位相シフタが、信号の位相を名目上プラス又はマイナス90度だけシフトする。別の実施形態では、第1のフィードと第2のフィードの両方を位相シフトして、第1のフィードと第2のフィードとの間にゼロ度〜360度の差動位相シフトを生じさせる。   Referring to FIG. 5, in embodiment 130 a first variable gain amplifier (VGA) 134 is used to amplify a single feed 140 and combine in patch 132 with a second feed of the same signal. A second VGA 136 is used to amplify the second feed and a phase shifter 138 is used to phase shift from zero degrees to 360 degrees. In one embodiment, the phase shifter of the second feed shifts the phase of the signal by nominally plus or minus 90 degrees. In another embodiment, both the first feed and the second feed are phase shifted to produce a zero to 360 degree differential phase shift between the first feed and the second feed.

さらに、3又は4以上のPAPを有する1つの実施形態では、受信装置の位置における個々の受け取られた偏波を垂直にして完全な偏波整列を可能にする必要がある。或いは、それぞれのPAPから受信装置に到達する各EM波について同じものである別の偏波を使用する。   In addition, in one embodiment with three or more PAPs, it is necessary to verticalize the individual received polarizations at the receiver location to allow complete polarization alignment. Alternatively, another polarization that is the same for each EM wave reaching the receiving device from each PAP is used.

全てが直線偏波を伝送する上述のPAPでは、通電可能装置において受け取られる偏波がマルチパスに起因して直交偏波の組み合わせになる。この結果、通電可能装置における偏波は、回転線形偏波、複数の右又は左偏波、或いは傾斜楕円偏波になる。   In the above-described PAP that transmits all linearly polarized waves, the polarization received in the energizable device is a combination of orthogonal polarizations due to multipath. As a result, the polarization in the energizable device becomes a rotational linear polarization, a plurality of right or left polarizations, or inclined elliptical polarizations.

いくつかの実施形態によれば、複数のPAPが、通電可能装置によって受け取られるEM波の各偏波を、受信装置において垂直波が形成されるように個別に調整する。   According to some embodiments, multiple PAPs individually adjust each polarization of the EM wave received by the energizable device such that a vertical wave is formed at the receiving device.

それぞれの複数のPAPは、それぞれが0〜1に正規化された特定の複素(振幅及び位相)を有する二重直交偏波を同時に伝送する。図5に示すように、各伝送器は、可変利得(VGA)を有する2つの増幅器を有し、これらのうちの少なくとも一方は、ゼロ〜360度の位相シフト能力を含む。   Each of the plurality of PAPs simultaneously transmits double orthogonal polarizations each having a specific complex (amplitude and phase) normalized to 0 to 1. As shown in FIG. 5, each transmitter has two amplifiers with variable gain (VGA), at least one of which includes a phase shift capability of zero to 360 degrees.

いくつかの例では、複数のPAPが、所定の閾値を使用して偏波整列が必要であるかどうかの判断を行う。さらに、様々な実施形態では、偏波整列手順が、各通電可能装置からの受信強度信号インジケータ(RSSI)の測定値を使用する。他の実施形態では、通電可能装置において受け取られる電力の他の測定方法が使用される。   In some examples, multiple PAPs use a predetermined threshold to determine whether polarization alignment is required. Further, in various embodiments, the polarization alignment procedure uses received strength signal indicator (RSSI) measurements from each energizable device. In other embodiments, other methods of measuring the power received at the energizable device are used.

各通電可能装置からのRSSI測定値は、現在整列しているPAPに返送され、1つの例では、山登り法アルゴリズムを用いて各アクセスポイントの偏波をその最終状態に導く。別の実施形態では、PDM法を用いて偏波整列をその最終状態に導く。   The RSSI measurements from each energizable device are returned to the currently aligned PAP, and in one example, the hill-climbing algorithm is used to guide the polarization of each access point to its final state. In another embodiment, the PDM method is used to guide polarization alignment to its final state.

いくつかの実施形態では、それぞれのPAPが、位相アレイビームステアリングではなく切り換え型ビームビームステアリングを使用する。位相アレイ法は、電力用途にとって不要な極めて高速のビームステアリングを実行する。さらに、位相アレイシステムは、アンテナ素子毎に少なくとも1つの位相シフタも必要し、これがシステムの複雑性及びコストを増加させる。図6に示す切り換え型ビームステアリング構造150は、(4つのハイブリッド結合器162、164、168及び170と、2つのワイト交差構造166及び172とを利用する)1つのバトラーマトリックス160及び1つの単極多投スイッチ174しか必要としない。切り換え型ビームステアリング構造の実施形態150は、制御可能な傾斜線形偏波子152、154、156及び158の4つの例を含む。   In some embodiments, each PAP uses switched beam beam steering rather than phased array beam steering. The phased array method performs extremely fast beam steering that is not necessary for power applications. In addition, the phased array system also requires at least one phase shifter per antenna element, which increases system complexity and cost. The switched beam steering structure 150 shown in FIG. 6 has one Butler matrix 160 and one unipolar (utilizing four hybrid couplers 162, 164, 168 and 170 and two Wight crossing structures 166 and 172). Only the multi-throw switch 174 is required. The switched beam steering structure embodiment 150 includes four examples of controllable tilted linear polarizers 152, 154, 156 and 158.

切り換え型ビームビームステアリングシステムは、上述した複数のPAP間の位相整列を行うマスタ位相シフタ176を含む。この結果、切り換え型ビームアンテナアレイ法を使用することによってM回の電力ブーストが達成される。ここでのMは、単一素子と比べたアンテナ素子の数を表し、上述したN*N*N倍の増加に加えられるさらなる係数である。   The switched beam beam steering system includes a master phase shifter 176 that performs phase alignment between the plurality of PAPs described above. As a result, M power boosts are achieved by using the switched beam antenna array method. M here represents the number of antenna elements compared to a single element and is a further factor added to the N * N * N times increase mentioned above.

通電可能装置を無線周波数識別(RFID)タグとする、倉庫などの多くの受信機を伴う用途では、各タグの位置の決定が重要である。RFIDタグを通電させて読み取る必要があるだけでなく、どの棚にタグが位置するかを特定することが望ましい。倉庫は広く、多くの固定された金属物体(例えば、棚)と動的な金属物体(例えば、フォークリフト)とを含むので、方向探知(DF)、到来角(AOA)、到来時間差(TDOA)及び相対的受信電力レベルに基づく標準的な位置決定技術は役に立たない。従って、高マルチパス環境において機能する位置決定技術が必要とされている。   In applications involving many receivers, such as warehouses, where the energizable device is a radio frequency identification (RFID) tag, determining the location of each tag is important. It is desirable not only to have the RFID tag energized and read, but also to identify which shelf the tag is located on. The warehouse is large and includes many fixed metal objects (eg, shelves) and dynamic metal objects (eg, forklifts) so that direction finding (DF), angle of arrival (AOA), time difference of arrival (TDOA) and Standard positioning techniques based on relative received power levels are useless. Therefore, there is a need for a location determination technique that works in a high multipath environment.

様々な実施形態では、電力伝送システムが、それぞれが共通周波数にコヒーレントにロックされた一群のPAPからRFIDタグなどの受信装置に電力を供給する。各PAPから伝送される信号の相対位相を調整することによって3次元空間内にエネルギー「バブル」が形成され、各「バブル」内の全ての通電可能装置に電力が供給される。電力アクセスポイントの相対位相を変化させることによってエネルギー「バブル」が3次元(3D)空間を通過すると、異なる一連の通電可能装置が通電される。なお、3D空間(例えば、倉庫)内に存在するマルチパス環境に起因して、実際の「バブル」の位置は、推測的に明確に特定可能でないこともある。   In various embodiments, a power transfer system supplies power to a receiving device, such as an RFID tag, from a group of PAPs each coherently locked to a common frequency. By adjusting the relative phase of the signal transmitted from each PAP, an energy “bubble” is formed in the three-dimensional space, and power is supplied to all energizable devices in each “bubble”. As the energy “bubble” passes through a three-dimensional (3D) space by changing the relative phase of the power access point, a different series of energizable devices are energized. Note that due to the multipath environment present in the 3D space (eg, warehouse), the actual “bubble” position may not be speculatively clearly identifiable.

従って、電力アクセスポイントにおける相対位相の組毎にエネルギー「バブル」の位置を特定するとともに、3D空間内に同時に形成された「バブル」の数を1に減少させることが望ましい。   Therefore, it is desirable to identify the location of energy “bubbles” for each set of relative phases at the power access point and reduce the number of “bubbles” simultaneously formed in 3D space to one.

なお、エネルギー「バブル」は、各PAPからの伝送信号の位相整列によって形成されるので、そのサイズは、名目上は各方向の半波長である伝送信号の波長に関連する。915MHzの伝送信号の場合、バブルのサイズは、約16cm×16cm×16cmになる。   Note that the energy “bubble” is formed by the phase alignment of the transmission signals from each PAP, so its size is nominally related to the wavelength of the transmission signal, which is a half wavelength in each direction. In the case of a 915 MHz transmission signal, the bubble size is approximately 16 cm × 16 cm × 16 cm.

位置決定
倉庫を含む実施形態では、各エネルギー「バブル」が、各装置が他の装置に近接する一群の通電可能装置(例えば、RFIDタグ)を照明する。通電可能装置が自機のアイデンティティ(及びデータ)を報告すると、これらのアイデンティティをグループ化することができる。エネルギー「バブル」が隣接する未確定の位置に移動すると、通電可能装置には、(引き続きその新たな位置においてエネルギー「バブル」によって通電されることによって)報告を返し続けるものと(例えば、もはや「バブル」によって通電されていないことによって)そうでないものとが存在するようになる。「バブル」による3次元空間の走査後には、各通電可能装置の最も近い近接装置を示す接続性マップを作成することができる。
In an embodiment that includes a location warehouse, each energy “bubble” illuminates a group of energizable devices (eg, RFID tags) where each device is proximate to another device. Once the energizable device reports its identity (and data), these identities can be grouped. As the energy “bubble” moves to an adjacent uncertain location, the energizable device continues to report back (by continuing to be energized by the energy “bubble” at that new location) (eg, no longer “ Something will not exist (by not being energized by the “bubble”). After scanning the three-dimensional space with “bubbles”, a connectivity map can be created that indicates the closest device of each energizable device.

この接続性マップは、各装置の物理的位置を提供するものではない。しかしながら、3次元空間全体を通じて複数の「基準」通電可能装置(例えば、RFIDタグ)を既知の位置に配置することができる。従って、通電可能装置は、基準タグに最も近い近接装置として配置され、接続性マップに基づく異なる基準タグに関連するグループ間の補間を用いて全ての通電可能装置の位置を決定することによって配置することができる。PAPに対する受信装置の接近度を求めるようないくつかの実施形態では、PAPのそれぞれの位置も基準位置として使用する。総合的に見れば、基準通電可能装置の位置及びPAPの位置は全て基準位置である。   This connectivity map does not provide the physical location of each device. However, multiple “reference” energizable devices (eg, RFID tags) can be placed at known locations throughout the three-dimensional space. Thus, the energizable devices are arranged as the closest devices to the reference tag and are arranged by determining the position of all energizable devices using interpolation between groups associated with different reference tags based on the connectivity map. be able to. In some embodiments, such as determining the proximity of the receiving device to the PAP, each position of the PAP is also used as a reference position. Overall, the position of the reference energizable device and the position of the PAP are all reference positions.

様々な実施形態では、PAPの相対位相設定の組毎に複数のエネルギー「バブル」が存在し、接続性マップが、通電可能装置の位置のための複数の曖昧な位置を作成する。エネルギー「バブル」を形成するために使用されるPAPの数が増加するにつれて、同時に形成されるエネルギー「バブル」の数は減少することが有利である。   In various embodiments, there are multiple energy “bubbles” for each set of PAP relative phase settings, and the connectivity map creates multiple ambiguous positions for the position of the energizable device. As the number of PAPs used to form energy “bubbles” increases, it is advantageous that the number of energy “bubbles” formed simultaneously decreases.

第1の位置曖昧性解消法
位置曖昧性の困難さは、本来存在する複数の「バブル」ではなく単一のエネルギー「バブル」を形成することによって排除することができる。高マルチパス環境内に単一のエネルギーバブルを形成する方法は、実時間遅延(True Time Delay)に基づく。ここでは、一定の相対位相シフトの代わりに、周波数変調連続波(FM−CW)法又は疑似ノイズ(PN)周波数ホッピング(FH)法において全てのPAPからのコヒーレント伝送を同時に周波数ランプさせる。或いは、全ての電力アクセスポイントを同時に位相変調し、又は位相を直接(DS)拡散する。未変調のPAPの相対位相シフトと同様に、各PAPにおける変調の時間遅延はコヒーレントに組み合わさって、実時間遅延が全く同じ位置のみにエネルギー「バブル」を形成する。これによって3次元空間内に形成されたエネルギー「バブル」の数が大幅に減少し、従って接続性マップの曖昧性が低減(又は排除)される。
First position ambiguity resolution The difficulty of position ambiguity can be eliminated by forming a single energy “bubble” rather than a plurality of inherent “bubbles”. The method of forming a single energy bubble in a high multipath environment is based on a real time delay. Here, instead of a constant relative phase shift, coherent transmission from all PAPs is frequency ramped simultaneously in a frequency modulated continuous wave (FM-CW) method or pseudo-noise (PN) frequency hopping (FH) method. Alternatively, all power access points are phase modulated simultaneously or phase (DS) spread directly. Similar to the relative phase shift of unmodulated PAPs, the modulation time delays at each PAP combine coherently to form an energy “bubble” only at locations where the real time delays are exactly the same. This greatly reduces the number of energy “bubbles” formed in the three-dimensional space, thus reducing (or eliminating) the ambiguity of the connectivity map.

分離されたエネルギー「バブル」の位置は、各PAPにおけるFM−CWランプ(又はFH及びDS拡散のためのPNコード)の相対的開始時間によって制御される。この相対的開始時間が変化すると、分離されたエネルギー「バブル」の位置が3次元空間内で移動する。PAPにおける一連の相対的開始時間毎に、「基準」位置の応答から、分離されたエネルギー「バブル」の実際の位置を特定する。これらの曖昧性解消技術の使用に伴う困難性は、必要な空間分解能と共に必要な帯域幅(FM−CWランプ速度、FMホップ速度)が増す点である。ほとんどのRFIDタグ位置の状況では、この広い帯域幅が受け入れられない。   The location of the separated energy “bubbles” is controlled by the relative start times of the FM-CW lamps (or PN codes for FH and DS spreading) at each PAP. As this relative start time changes, the position of the separated energy “bubble” moves in the three-dimensional space. For each series of relative start times in the PAP, the actual location of the separated energy “bubble” is determined from the response of the “reference” location. The difficulty with using these disambiguation techniques is that the required bandwidth (FM-CW ramp rate, FM hop rate) increases with the required spatial resolution. This wide bandwidth is unacceptable in most RFID tag location situations.

第2の位置曖昧性解消法
エネルギー「バブル」の位置の曖昧性を解消する別の方法は、同時に形成された「バブル」を、接続性マップの作成と同時に異なる別個のグループに分離することである。この分離動作は、「隣接」グループ接続性動作と連動して、全てではないにせよほとんどの位置の曖昧性を解消させる。基準通電可能装置の既知の位置(又は、いくつかの実施形態では基準位置)と共に、3次元空間(例えば、倉庫)内の全ての通電可能装置の位置の3次元マップが生成される。
Second location ambiguity resolution Another way to resolve the location ambiguity of energy “bubbles” is to separate the simultaneously formed “bubbles” into different distinct groups at the same time as the connectivity map is created. is there. This separation operation works in conjunction with the “adjacent” group connectivity operation to resolve most if not all ambiguities. A three-dimensional map of the positions of all energizable devices in a three-dimensional space (e.g., a warehouse) is generated along with a known location of the reference energizable device (or reference location in some embodiments).

最初に、PAPの切り換え型ビーム能力を用いたビーム切り換えによって、エネルギー「バブル」を部分空間に分離する。水平(方位)面内にN個の選択可能ビームを有する各PAPを用いて、(倉庫)空間をN2個の部分空間に容易に細分化することができる。この場合の2の冪乗は、利用するPAPの数ではなくカバーする空間次元の数を反映する。また、垂直(上昇)座標をM個のビームに分割する場合には、空間をM×N2個の部分空間に細分化することができる。1つの部分空間内のエネルギー「バブル」の形成に寄与する複数のPAPでは、複数の曖昧なエネルギー「バブル」を有する確率が大幅に低下する。 First, energy “bubbles” are separated into subspaces by beam switching using the switched beam capability of PAP. With each PAP having N selectable beams in the horizontal (orientation) plane, the (warehouse) space can be easily subdivided into N 2 subspaces. The power of 2 in this case reflects the number of spatial dimensions to cover, not the number of PAPs used. Further, when the vertical (rising) coordinate is divided into M beams, the space can be subdivided into M × N 2 partial spaces. For multiple PAPs that contribute to the formation of energy “bubbles” in a subspace, the probability of having multiple ambiguous energy “bubbles” is greatly reduced.

広い空間(例えば、倉庫)では、全空間を異なる領域に分割し、各領域をN2個の部分空間に細分化することができる。これにより、電力アクセスポイントから受信装置までの範囲が制限されるだけでなく、並行処理を通じて動作も高速になる。 In a wide space (for example, a warehouse), the entire space can be divided into different regions, and each region can be subdivided into N 2 partial spaces. This not only limits the range from the power access point to the receiving device, but also speeds up operation through parallel processing.

異なる部分空間への空間分離には、さらなる改善を行うことができる。全てのPAPから実質的に等距離にあるエネルギー「バブル」では、各PAPからの信号の振幅がほぼ同じになる。ただし、単一のPAPに近いエネルギー「バブル」については、そのPAPからエネルギーの大部分を受け取るので必ずしもそうはならない。この結果、各PAPを順にオフに切り替えて、どの通電可能装置(例えば、RFIDタグ)の応答が「点滅」するかを観察することにより、複数の同時エネルギー「バブル」を複数の異なるグループに分離することができる。本明細書で使用する「点滅」という用語は、停止してPAPをオンに戻した時にオン状態に戻ることを意味する。これとは別に、又はこれに加えて、受信装置が受信信号強度インジケーション(RSSI)を戻すことができる場合、「点滅」は実質的なRSSIの変化と見なされる。「点滅」する受信装置はオフにされたPAPに近く、「点滅」しない受信装置は近くない。この手順は、複数の曖昧なエネルギー「バブル」を倉庫空間内でp+1個(Pは電力アクセスポイントの数である)の部分空間にグループ化して位置の曖昧性を大幅に低減する。   Further improvements can be made to the spatial separation into different subspaces. For energy “bubbles” that are substantially equidistant from all PAPs, the amplitude of the signal from each PAP is approximately the same. However, an energy “bubble” close to a single PAP does not necessarily do so because it receives most of the energy from that PAP. As a result, each PAP is turned off in turn and the energized devices (eg, RFID tags) are observed to “blink” the response to separate multiple simultaneous energy “bubbles” into different groups can do. As used herein, the term “flashing” means returning to the on state when stopped and the PAP is turned back on. Alternatively or in addition, if the receiving device can return the received signal strength indication (RSSI), “flashing” is considered a substantial RSSI change. A receiver that “blinks” is close to a PAP that has been turned off, and a receiver that does not “blink” is not nearby. This procedure groups multiple ambiguous energy “bubbles” into a subspace of p + 1 (P is the number of power access points) in the warehouse space, greatly reducing location ambiguity.

1つの実施形態では、この技術の改善版が、隣接する2つのPAPを同時にオフにすることを含む。この場合、これらのPAP間に位置する通電可能装置は「点滅」するのに対し、これらのPAPから離れた通電可能装置は点滅しない。この技術は、3又は4以上の隣接する又は別個のPAPにまで拡張することができる。   In one embodiment, an improved version of this technique includes turning off two adjacent PAPs simultaneously. In this case, the energizable devices located between these PAPs “blink”, while the energizable devices far from these PAPs do not blink. This technique can be extended to three or more adjacent or separate PAPs.

1つのPAPの電力が総受信電力の大半を占めていない領域(例えば、どのPAPにも近接していない領域)では、位置の曖昧性をさらに改善することができる。全てのエネルギー「バブル」は、3次元定在波パターンの積であり、この定在波パターンは、PAPの位相及び倉庫の内部反射によって形成される。どのPAPにも近接していない領域内の複数のエネルギー「バブル」は、全てのPAPの偏波を同時に回転させることによって下位集団に分離することができる。倉庫の内部反射に強く依拠するエネルギー「バブル」は「オフ」になるのに対し、内部反射に強く依拠していないエネルギー「バブル」は「オフ」にならない。2つの一群の「バブル」間の差異は、90度の偏波回転によって最大になる。   In areas where the power of one PAP does not occupy the majority of the total received power (eg, areas not close to any PAP), location ambiguity can be further improved. All energy “bubbles” are the product of a three-dimensional standing wave pattern, which is formed by the phase of the PAP and the internal reflection of the warehouse. Multiple energy “bubbles” in regions that are not in close proximity to any PAP can be separated into subgroups by rotating the polarizations of all PAPs simultaneously. An energy “bubble” that relies heavily on the internal reflection of the warehouse is “off”, whereas an energy “bubble” that does not rely heavily on the internal reflection does not turn “off”. The difference between two groups of “bubbles” is maximized by 90 degrees of polarization rotation.

他の複数の偏波回転の値を使用して、この場合もどの通電可能装置が「オフ」になってどの通電可能装置がならないかを観察することによってエネルギー「バブル」の異なる下位集団を識別することもできる。この下位集団分離を使用すると、RFIDタグの位置曖昧性の解消に役立つことに加え、PAPの相変化手順と同様の形で接続性マップの改善に役立つこともできる。   Identify different subgroups of energy “bubbles” by observing which other energizable devices are “off” and which are no longer energized, using multiple other polarization rotation values You can also Using this subgroup separation, in addition to helping resolve RFID tag location ambiguity, it can also help improve connectivity maps in a manner similar to the PAP phase change procedure.

これらの通電可能装置のグループ化技術を使用することにより、曖昧性を伴わない受信装置の接続性マップを生成することができる。基準タグの既知の位置を使用して、倉庫内の全てのタグの物理的位置の3次元マップを生成することができる。図7に、通電可能装置の位置決定方法を示す。   By using the grouping technology of these energizable devices, it is possible to generate a connectivity map of the receiving device without ambiguity. Using the known location of the reference tag, a three-dimensional map of the physical location of all tags in the warehouse can be generated. FIG. 7 shows a method for determining the position of the energizable device.

具体的には、222において、全てのPAPがオンになった状態で切り換え型ビーム設定を選択することによって空間を複数の部分空間に分離する。224において、1又は2以上のPAPを順次オフにすることによって部分空間を複数の下位集団に分割する。226において、全てのPAPの偏波を切り換えることによって部分空間を複数の下位集団にさらに分割する。1つの実施形態では、ステップ226がステップ224の後で実行される。別の実施形態では、ステップ224及び226の一方又は両方が同時に実行される。228において、各部分空間について、複数のPAPの相対位相を変化させることにより、部分空間を通じてエネルギーバブルを移動させることによって接続性マップを構築する。別の実施形態では、ステップ228が部分空間ではなく下位集団に対して実行される。230において、複数の基準受信機の既知の位置と、複数の部分空間又は複数の下位集団からの様々な接続性マップの結果とを使用して、空間内の複数の地点において接続性マップを固定(決定)する。   Specifically, at 222, the space is separated into a plurality of subspaces by selecting a switched beam setting with all PAPs turned on. At 224, the subspace is divided into a plurality of subgroups by sequentially turning off one or more PAPs. At 226, the subspace is further divided into subgroups by switching the polarization of all PAPs. In one embodiment, step 226 is performed after step 224. In another embodiment, one or both of steps 224 and 226 are performed simultaneously. At 228, a connectivity map is constructed by moving energy bubbles through the subspace by changing the relative phases of the plurality of PAPs for each subspace. In another embodiment, step 228 is performed on a subpopulation rather than a subspace. At 230, fix connectivity maps at multiple points in space using known locations of multiple reference receivers and various connectivity map results from multiple subspaces or multiple subpopulations. (decide.

図8では、改善された無線エネルギー伝達のための方法が、250において、PAPの複数の偏波子によって形成された第1のエネルギービームを誘導するステップを含む。252において、通電可能装置において第1及び第2のエネルギービームの極性を整列させる。   In FIG. 8, a method for improved wireless energy transfer includes, at 250, guiding a first energy beam formed by a plurality of PAP polarizers. At 252, the polarities of the first and second energy beams are aligned in the energizable device.

図9では、改善された無線エネルギー伝達のための方法が、260において、PAPによって形成されたエネルギービームを通電可能装置に誘導するステップを含む。262において、通電可能装置において各エネルギービームの極性を整列させる。264において、平面領域を部分空間に分割する。266において、部分空間内の走査経路に沿ってエネルギービームを走査して通電可能装置を検出する。268において、接続性マップを決定する。270において、基準装置に対する受信装置及び近接装置の位置を補間する。   In FIG. 9, a method for improved wireless energy transfer includes, at 260, directing an energy beam formed by the PAP to an energizable device. At 262, the polarity of each energy beam is aligned in the energizable device. In H.264, the planar area is divided into partial spaces. At 266, the energizable device is detected by scanning the energy beam along the scanning path in the subspace. At 268, a connectivity map is determined. At 270, the position of the receiving device and the proximity device relative to the reference device is interpolated.

さらなる実施形態例
以下は、少なくともいくつかの「EC」(組み合わせ例)として明確に列挙したものを含む、本明細書で説明した概念に従う様々な実施形態タイプのさらなる説明を提供する実施形態例であり、これらの例は、互いに排他的、包括的又は制限的なものではなく、本発明は、これらの実施形態例に制限されるものではなく、発行する特許請求の範囲及びその同等物の範囲内の全ての考えられる修正例及び変形例を含む。
Further Embodiment Examples The following are example embodiments that provide further explanations of various embodiment types in accordance with the concepts described herein, including those explicitly listed as at least some “EC” (combination examples). These examples are not mutually exclusive, comprehensive or restrictive, and the present invention is not limited to these example embodiments, and the scope of the claims to be issued and the equivalents thereof Including all possible modifications and variations.

EC1:エネルギービームの最適化方法であって、
通電可能装置において、複数のPAPのうちの1つから、第1の時間スロット中における初期伝送位相を含む複数の伝送位相と、第2の時間スロット中における第2の伝送位相と、第3の時間スロット中における第3の伝送位相を含む複数の伝送位相を有するエネルギービームを受け取り、
通電可能装置において、伝送位相の各々の受信信号強度インジケーション(RSSI)を記憶し、
受け取ったRSSIが閾値だけ変化した時に、PAPにおいて、記憶されたRSSIレベルの各々を通電可能装置から受け取り、
通電可能装置において、PAPによる初期伝送位相のエネルギービームの受信振幅及び受信位相を求める、方法。
EC1: Energy beam optimization method,
In the energizable device, from one of the plurality of PAPs, a plurality of transmission phases including an initial transmission phase in the first time slot, a second transmission phase in the second time slot, and a third Receiving an energy beam having a plurality of transmission phases including a third transmission phase in a time slot;
In the energizable device, each received signal strength indication (RSSI) of the transmission phase is stored,
When the received RSSI changes by a threshold, each stored RSSI level is received from the energizable device at the PAP;
A method for obtaining a reception amplitude and a reception phase of an energy beam of an initial transmission phase by PAP in an energizable device.

EC2:第2の伝送位相は、初期伝送位相から90度シフトされ、第3の伝送位相は、初期伝送位相から180度シフトされる、EC1の方法。   EC2: The method of EC1, wherein the second transmission phase is shifted 90 degrees from the initial transmission phase and the third transmission phase is shifted 180 degrees from the initial transmission phase.

EC3:第2の伝送位相は、初期伝送位相から180度シフトされ、第3の伝送位相は、初期伝送位相から270度シフトされる、EC1の方法。   EC3: The method of EC1, wherein the second transmission phase is shifted 180 degrees from the initial transmission phase and the third transmission phase is shifted 270 degrees from the initial transmission phase.

EC4:受け取ったエネルギービームの位相を、第2のPAPによって伝送された第2のエネルギービームの第2の受信位相に等しくなるよう調整する、EC1の方法。   EC4: The method of EC1, wherein the phase of the received energy beam is adjusted to be equal to the second received phase of the second energy beam transmitted by the second PAP.

EC5:切り換え型ビーム偏波整列方法であって、
バトラーマトリックスによってPAPに結合された複数のアンテナによって伝送された第1のエネルギービームを受信装置の方に誘導し、
複数のアンテナの各々において、PAPから導出された第1の偏波信号を、第1の偏波信号を回転させることによって形成される第2の偏波信号と組み合わせることにより、受信装置において、第1のエネルギービームの第1の極性を別のPAPによって伝送された第2のエネルギービームの第2の極性に整列させる、方法。
EC5: a switched beam polarization alignment method,
Directing a first energy beam transmitted by a plurality of antennas coupled to the PAP by a Butler matrix towards the receiver;
In each of the plurality of antennas, the first polarization signal derived from the PAP is combined with the second polarization signal formed by rotating the first polarization signal. Aligning the first polarity of one energy beam with the second polarity of a second energy beam transmitted by another PAP.

EC6;アンテナシステムであって、
共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と第1の供給地点及び第2の供給地点とを含むパッチアンテナと、
第1の供給地点に接続されて信号の第1の振幅を調整するように構成された第1の可変利得増幅器(VGA)と、
信号と第1のVGAとの間に介在して信号の位相を調整するように構成された第1の位相シフタと、
第2の供給地点に接続されて信号の第2の振幅を調整するように構成された第2のVGAと、
を含み、パッチアンテナが信号の傾斜線形偏波を制御する、システム。
EC6; antenna system,
A patch antenna including a dielectric substrate interposed between the resonance plate and the ground plate, and a first supply point and a second supply point;
A first variable gain amplifier (VGA) connected to the first supply point and configured to adjust a first amplitude of the signal;
A first phase shifter configured to adjust the phase of the signal interposed between the signal and the first VGA;
A second VGA connected to the second supply point and configured to adjust a second amplitude of the signal;
A system in which the patch antenna controls the tilted linear polarization of the signal.

EC7:位相は、ゼロ度以上、360度以下である、EC6のシステム。   EC7: EC6 system in which the phase is not less than zero degrees and not more than 360 degrees.

EC8:切り換え型ビーム偏波整列システムであって、
共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と第1の供給地点及び第2の供給地点とを含んで信号の偏波を制御するパッチアンテナと、第1の供給地点に接続されて信号の第1の振幅を調整するように構成された第1のVGAと、信号と第1のVGAの間に介在して信号の位相を調整するように構成された第1の位相シフタと、第2の供給地点に接続されて信号の第2の振幅を調整するように構成された第2のVGAとをそれぞれが含む4又は5以上のアンテナシステムと、
第1のアンテナシステムの対に結合された第1の交差装置と、
第1の交差装置と第2のアンテナシステムの対とに結合された第1のハイブリッド結合器の対と、
第1のハイブリッド結合器の対に結合された第2の交差装置と、
第2の交差装置と第1のハイブリッド結合器の対とに結合された第2のハイブリッド結合器の対と、
第2のハイブリッド結合器の対に結合されたスイッチと、
電力アクセスポイントの出力とスイッチとの間に結合された位相シフタと、
を含むシステム。
EC8: switched beam polarization alignment system,
A patch antenna that controls the polarization of a signal including a dielectric substrate interposed between the resonance plate and the ground plate, a first supply point, and a second supply point; and is connected to the first supply point A first VGA configured to adjust the first amplitude of the signal; a first phase shifter configured to adjust the phase of the signal interposed between the signal and the first VGA; Four or more antenna systems each including a second VGA connected to a second supply point and configured to adjust a second amplitude of the signal;
A first crossing device coupled to the first antenna system pair;
A first hybrid coupler pair coupled to the first crossing device and the second antenna system pair;
A second crossing device coupled to the first hybrid coupler pair;
A second hybrid coupler pair coupled to the second crossing device and the first hybrid coupler pair;
A switch coupled to a second pair of hybrid couplers;
A phase shifter coupled between the output of the power access point and the switch;
Including system.

EC9:受信機位置の決定方法であって、
複数の装置を含む平面領域を、それぞれが複数のエネルギービームのそれぞれのビームからのビーム位置によって定められる複数の部分空間に分割し、
エネルギービームのそれぞれのビームを部分空間内の走査経路に沿って走査して、複数の装置のうちの少なくともいくつかの装置の各々において受け取られるエネルギーの変化を検出することによって複数の装置のうちの少なくともいくつかの装置の存在を検出し、複数の装置のうちの少なくともいくつかの装置は、通電可能装置と、近接装置及び基準装置の一方又は両方とを含み、基準装置は、平面領域内の所定の位置を有し、
受信装置の位置に対する各近接装置のそれぞれの位置を発見することによって接続性マップを決定し、
基準装置に対する受信装置及び近接装置の物理的位置を補間する、方法。
EC9: A method for determining a receiver position,
Dividing a planar region including a plurality of devices into a plurality of subspaces each defined by a beam position from a respective beam of a plurality of energy beams;
Of each of the plurality of devices by scanning a respective beam of the energy beam along a scanning path in the subspace to detect a change in energy received in each of at least some of the plurality of devices. Detecting the presence of at least some devices, wherein at least some of the plurality of devices include an energizable device and one or both of a proximity device and a reference device, wherein the reference device is within a planar region Having a predetermined position,
Determining the connectivity map by finding the respective position of each proximity device relative to the position of the receiving device;
A method of interpolating the physical position of a receiver and a proximity device relative to a reference device.

EC10:受信装置の位置は、エネルギービームのそれぞれのエネルギービームの1つの波長内で特定される、EC9の方法。   EC10: The method of EC9, wherein the position of the receiving device is specified within one wavelength of each energy beam of the energy beam.

EC11:各部分空間は、1つのエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、EC9の方法。   EC11: The method of EC9, wherein each subspace is divided into narrower spaces by continuously stopping one energy beam and detecting the presence of the receiving device by a decrease in energy received at the receiving device.

EC12:各部分空間は、2つの物理的に隣接するエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって2つの物理的に隣接するエネルギービーム間における受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、EC9の方法。   EC12: Each subspace continuously stops two physically adjacent energy beams and detects the presence of a receiver between two physically adjacent energy beams by a decrease in energy received at the receiver The method of EC9, which is further divided into narrow spaces.

EC13:各部分空間は、全てのエネルギービームの極性を回転させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、EC9の方法。   EC13: The method of EC9, wherein each subspace is divided into narrower spaces by rotating the polarity of all energy beams and detecting the presence of the receiving device by a decrease in the energy received at the receiving device.

EC14:各部分空間内の複数の受信機の接続性マップを生成し、基準位置のうちの既知の位置を用いて接続性マップ内の既知の位置を定める、カバーすべき空間を部分空間に分離することに基づく位置決定及び曖昧性解消。   EC14: generating connectivity maps for multiple receivers in each subspace, and using known locations of the reference locations to determine known locations in the connectivity map, separating the space to be covered into subspaces Positioning and ambiguity resolution based on doing.

EC15:空間の部分空間への分離は、複数の切り換え型ビームアンテナを用いて領域を水平(方位)面内のN2個の部分空間に分割することで達成され、Nは、各PAPから利用できる水平面内のビーム数である。 EC15: Separation of space into subspaces is achieved by dividing the region into N 2 subspaces in the horizontal (orientation) plane using multiple switched beam antennas, where N is utilized from each PAP This is the number of beams in the horizontal plane that can be made.

EC16:空間の部分空間への分離は、M個の垂直ビームを含んで3次元における部分空間の総数がM×N2個になる垂直(上昇)座標に拡張することができる。 EC16: Separation of space into subspaces can be extended to vertical (rising) coordinates that include M vertical beams and the total number of subspaces in three dimensions is M × N 2 .

EC17:空間の部分空間への分離は、各PAPを順次オフにして、領域を複数の近い部分空間及び遠い部分空間に分離することによって増加させることもできる。   EC17: Separation of space into subspaces can also be increased by sequentially turning off each PAP and separating the region into multiple near and far subspaces.

EC18:空間の部分空間への分離は、2又は3以上の隣接する又は分離したPAPを順次オフにして領域をさらなる部分空間に分離することによってさらに増加させることができる。   EC18: Separation of space into subspaces can be further increased by sequentially turning off two or more adjacent or separated PAPs to separate the region into further subspaces.

EC19:複数の空間の部分空間への分離は、直交偏波を順次採用して、近いけれども隣接していない受信機を分離することによって増加させることもできる。   EC19: Separation of multiple spaces into subspaces can also be increased by sequentially adopting orthogonal polarizations to separate receivers that are not but adjacent.

EC20:複数の空間の部分空間への分離は、偏波の他の値を順次採用して、近いけれども隣接していない受信機を分離することによってさらに増加させることができる。   EC20: Separation of multiple spaces into subspaces can be further increased by sequentially adopting other values of polarization to separate nearby but not adjacent receivers.

EC21:接続性マップは、切り換え型ビームアンテナで照明すべき部分空間を選択し、複数のPAPの相対位相を変化させることによって部分空間全体を通じてエネルギーバブルを移動させ、1又は2以上のPAPをオフにした時、又は偏波を回転させた時にどの受信機が「点滅」するかを観察することによって生成される。   EC21: Connectivity map selects a subspace to be illuminated with a switched beam antenna, moves energy bubbles throughout the subspace by changing the relative phase of multiple PAPs, and turns off one or more PAPs Or by observing which receivers “flash” when the polarization is rotated.

EC22:接続性マップは、基準位置のうちの既知の位置を通じて複数の地点で空間的に固定される。   EC22: The connectivity map is spatially fixed at multiple points through known positions of the reference position.

本明細書では、特定の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、以下の特許請求の範囲に示す本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を行うことができる。従って、明細書及び図は、制約的な意味ではなく例示的な意味で評価すべきであり、全てのこのような修正は本発明の範囲に含まれるように意図される。本明細書において特定の実施形態に関して説明したあらゆる利益、利点、又は問題解決策は、特許請求の範囲の一部又は全部の決定的な、必須の又は不可欠な特徴又は要素として解釈すべきものではない。   Although the invention has been described herein with reference to particular embodiments, various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention as set forth in the claims below. The specification and drawings are accordingly to be regarded in an illustrative sense rather than a restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention. Any benefit, advantage, or problem solution described herein with respect to a particular embodiment should not be construed as a critical, essential, or essential feature or element of any or all of the claims. .

別途述べていない限り、「第1の」及び「第2の」などの用語は、これらの用語が表す要素同士を任意に区別するために使用するものである。従って、これらの用語は、必ずしもこのような要素の時間的な又はその他の優先順位付けを示すためのものではない。   Unless stated otherwise, terms such as “first” and “second” are used to arbitrarily distinguish between the elements represented by these terms. Thus, these terms are not necessarily intended to indicate temporal or other prioritization of such elements.

10 無線エネルギー伝達システム
12 モノのインターネット(IoT)
14a 携帯電話機
14b タブレット
14c スマートウォッチ
14d ステレオ
14e コンピュータ
16a〜c 電力アクセスポイント(PAP)
18a〜c エネルギービーム
20a コヒーレントなエネルギーバブル
22 PAPの範囲
24 通信媒体
26a〜d 経路
28 経路
30 制御モジュール
10 Wireless energy transmission system 12 Internet of Things (IoT)
14a mobile phone 14b tablet 14c smart watch 14d stereo 14e computer 16a-c power access point (PAP)
18a-c energy beam 20a coherent energy bubble 22 range of PAP 24 communication medium 26a-d path 28 path 30 control module

Claims (20)

改善された無線エネルギー伝達のためのシステムであって、
基本周波数と第1の極性とを有する第1のエネルギービームを通電可能装置に向けるように構成された第1の電力アクセスポイント(PAP)と、
前記第1のPAPから物理的に分離されて前記第1のPAPとの無線接続を有し、前記基本周波数と第2の極性とを有する第2のエネルギービームを前記通電可能装置に向けるように構成された第2のPAPと、
を備え、前記第1のPAPの複数の偏波子が、前記通電可能装置に向けられる前記第1のエネルギービームを形成するとともに、前記通電可能装置において前記第1の極性を前記第2の極性と整列させるように構成され、
前記第2のPAPは、前記無線接続を介してPAP信号を受け取り、さらに該PAP信号から前記基本周波数を局所的に生成することができる、
ことを特徴とするシステム。
A system for improved wireless energy transfer,
A first power access point (PAP) configured to direct a first energy beam having a fundamental frequency and a first polarity to the energizable device;
Directing a second energy beam physically separated from the first PAP and having a wireless connection with the first PAP and having the fundamental frequency and a second polarity to the energizable device. A configured second PAP;
A plurality of polarizers of the first PAP form the first energy beam directed to the energizable device, and the first polarity is set to the second polarity in the energizable device. Configured to align,
The second PAP can receive a PAP signal via the wireless connection and further generate the fundamental frequency locally from the PAP signal.
A system characterized by that.
前記偏波子の各々は、
共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と、第1の供給地点及び第2の供給地点とを含むパッチアンテナと、
前記第1の供給地点に接続されて信号の第1の振幅を調整するように構成された第1の可変利得増幅器(VGA)と、
前記信号と前記第1のVGAとの間で前記信号の位相を調整するように構成された第1の位相シフタと、
前記第2の供給地点に接続されて前記信号の第2の振幅を調整するように構成された第2のVGAと、
を含み、前記パッチアンテナは、前記信号の偏波を制御する、
請求項1に記載のシステム。
Each of the polarizers is
A patch antenna including a dielectric substrate interposed between the resonance plate and the ground plate, and a first supply point and a second supply point;
A first variable gain amplifier (VGA) connected to the first supply point and configured to adjust a first amplitude of a signal;
A first phase shifter configured to adjust a phase of the signal between the signal and the first VGA;
A second VGA connected to the second supply point and configured to adjust a second amplitude of the signal;
The patch antenna controls polarization of the signal,
The system of claim 1.
前記第1の位相シフタは、前記信号の前記位相をマイナス90度からプラス90度までの範囲にわたってシフトさせるように構成される、
請求項2に記載のシステム。
The first phase shifter is configured to shift the phase of the signal over a range from minus 90 degrees to plus 90 degrees.
The system according to claim 2.
前記信号と前記第2のVGAとの間の第2の位相シフタをさらに備え、前記第1の位相シフタ及び前記第2の位相シフタは、いずれも前記信号の前記位相をマイナス90度からプラス90度までの範囲にわたって複合シフトさせる、
請求項2に記載のシステム。
A second phase shifter between the signal and the second VGA is further included, and each of the first phase shifter and the second phase shifter increases the phase of the signal from minus 90 degrees to plus 90. Compound shift over a range of degrees,
The system according to claim 2.
前記複数の偏波子の数は2で割り切れ、各偏波子は、ワイト交差構造でアンテナ信号に接続される、
請求項1に記載のシステム。
The number of the plurality of polarizers is divisible by 2, and each polarizer is connected to the antenna signal in a wight cross structure.
The system of claim 1.
前記偏波子の数は4であり、
第1の偏波子の対に結合された第1の交差装置と、
前記第1の交差装置と第2の偏波子の対とに結合された第1のハイブリッド結合器の対と、
前記第1のハイブリッド結合器の対に結合された第2の交差装置と、
前記第2の交差装置と前記第1のハイブリッド結合器の対とに結合された第2のハイブリッド結合器の対と、
前記第2のハイブリッド結合器の対に結合されたスイッチと、
前記アンテナ信号と前記スイッチとの間に結合されたマスタ位相シフタと、
を含む、請求項5に記載のシステム。
The number of the polarizers is 4,
A first crossing device coupled to the first pair of polarizers;
A first hybrid coupler pair coupled to the first crossing device and a second polarizer pair;
A second crossing device coupled to the first hybrid coupler pair;
A second pair of hybrid couplers coupled to the second crossing device and the first pair of hybrid couplers;
A switch coupled to the second pair of hybrid couplers;
A master phase shifter coupled between the antenna signal and the switch;
The system of claim 5 comprising:
前記第1の極性は、垂直、傾斜、水平、円、楕円及び傾斜楕円のうちの1つである、
請求項1に記載のシステム。
The first polarity is one of vertical, inclined, horizontal, circle, ellipse and inclined ellipse.
The system of claim 1.
前記第1のPAPが前記通電可能装置から受け取った受信信号強度インジケータを用いて前記第1の極性の前記第2の極性との整列を最適化する、
請求項1に記載のシステム。
Optimizing alignment of the first polarity with the second polarity using a received signal strength indicator received by the first PAP from the energizable device;
The system of claim 1.
前記整列の最適化は、フェーザ分解法を使用する、
請求項8に記載のシステム。
The alignment optimization uses a phasor decomposition method,
The system according to claim 8.
改善された無線エネルギー伝達のための方法であって、
第1の電力アクセスポイント(PAP)の複数の偏波子によって形成された、基本周波数を有する第1のエネルギービームを、通電可能装置の方に誘導し、
前記第1のPAPの偏波子の各々において、それぞれの第1の偏波信号を、該それぞれの第1の偏波信号を回転させることによって形成されたそれぞれの第2の偏波信号と組み合わせることにより、前記通電可能装置において、前記第1のエネルギービームの第1の極性を、前記第1のPAPから物理的に分離されて前記第1のPAPとの無線接続を有する第2のPAPによって形成された、前記基本周波数を有する第2のエネルギービームの第2の極性に整列させ、前記第2のPAPは、前記無線接続を介してPAP信号を受け取って該PAP信号から前記基本周波数を局所的に生成する、
ことを特徴とする方法。
A method for improved wireless energy transfer comprising:
Directing a first energy beam having a fundamental frequency formed by a plurality of polarizers of a first power access point (PAP) towards the energizable device;
In each of the first PAP polarizers, combining a respective first polarization signal with a respective second polarization signal formed by rotating the respective first polarization signal. Thus, in the energizable device, the first polarity of the first energy beam is formed by a second PAP that is physically separated from the first PAP and has a wireless connection with the first PAP. Aligned with a second polarity of a second energy beam having the fundamental frequency, wherein the second PAP receives a PAP signal over the wireless connection and localizes the fundamental frequency from the PAP signal. To generate,
A method characterized by that.
前記第1のPAPの前記偏波子の各々は、回転した第1の偏波信号を、該回転した第1の偏波信号とは異なる回転を有する前記それぞれの第2の偏波信号と組み合わせる、
請求項10に記載の方法。
Each of the polarizers of the first PAP combines a rotated first polarization signal with the respective second polarization signal having a rotation different from the rotated first polarization signal;
The method of claim 10.
前記第1の極性の前記第2の極性との前記整列は、前記通電可能装置によって受け取られた受信信号強度インジケータ(RSSI)に基づいて最適化される、
請求項10に記載の方法。
The alignment of the first polarity with the second polarity is optimized based on a received signal strength indicator (RSSI) received by the energizable device;
The method of claim 10.
前記整列は、フェーザ分解法を使用する、
請求項12に記載の方法。
The alignment uses a phasor decomposition method;
The method of claim 12.
前記第1のエネルギービーム及び前記第2のエネルギービームは、いずれも前記通電可能装置から別の通電可能装置に順次移動し、前記整列は、前記別の通電可能装置によって受け取られた別のRSSIによって最適化される、
請求項12に記載の方法。
Both the first energy beam and the second energy beam sequentially move from the energizable device to another energizable device, and the alignment is performed by another RSSI received by the other energizable device. Optimized,
The method of claim 12.
前記整列は、前記通電可能装置及び前記別の通電可能装置の各々からの最小RSSIを最大化することによって、前記通電可能装置及び別の通電可能装置のために同時に最適化される、
請求項12に記載の方法。
The alignment is simultaneously optimized for the energizable device and another energizable device by maximizing a minimum RSSI from each of the energizable device and the other energizable device.
The method of claim 12.
改善された無線エネルギー伝達のための方法であって、
複数のエネルギービームを通電可能装置に誘導し、各エネルギービームは、基本周波数を有するとともに、複数の偏波子を有するそれぞれの電力アクセスポイント(PAP)によって形成され、各PAPは、別のPAPから物理的に分離されて前記別のPAPとの無線接続を有し、前記PAPのうちの1つのPAPは、前記無線接続を介してPAP信号を受け取って該PAP信号から基本周波数を局所的に生成し、
各それぞれのPAPの前記偏波子の各々においてそれぞれの第1の偏波信号をそれぞれの第2の偏波信号と組み合わせることによって、前記通電可能装置において前記エネルギービームの各々の極性を整列させ、前記それぞれの第2の偏波信号は、前記それぞれの第1の偏波信号を回転させることによって形成され、
複数の通電可能装置を含む平面領域を、それぞれが前記複数のエネルギービームのそれぞれのエネルギービームからのエネルギービーム位置によって定められた複数の部分空間に分割し、
前記エネルギービームの前記それぞれのエネルギービームを前記部分空間内の走査経路に沿って走査して、前記複数の通電可能装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置の各々において受け取られたエネルギーの変化を検出することによって前記複数の通電可能装置のうちの前記少なくともいくつかの通電可能装置の存在を検出し、前記複数の装置のうちの前記少なくともいくつかの装置は、受信装置と、近接装置及び基準装置の一方又は両方とを含み、前記基準装置は、前記平面領域内の所定の位置を有し、
前記受信装置の位置に対する各近接装置のそれぞれの位置を発見することによって接続性マップを決定し、
前記基準装置に対する前記受信装置及び前記近接装置の物理的位置を補間する、
ことを特徴とする方法。
A method for improved wireless energy transfer comprising:
A plurality of energy beams are directed to the energizable device, each energy beam having a fundamental frequency and formed by a respective power access point (PAP) having a plurality of polarizers, each PAP being physically transmitted from another PAP. Separated and having a wireless connection with the other PAP, one of the PAPs receiving a PAP signal over the wireless connection and locally generating a fundamental frequency from the PAP signal ,
Combining the respective first polarization signals with the respective second polarization signals in each of the polarizers of each respective PAP to align the polarities of each of the energy beams in the energizable device; Each second polarization signal is formed by rotating the respective first polarization signal,
Dividing a planar region including a plurality of energizable devices into a plurality of subspaces each defined by an energy beam position from a respective energy beam of the plurality of energy beams;
The respective energy beam of the energy beam is scanned along a scanning path in the subspace to change the energy received in each of at least some of the plurality of energizable devices. Detecting the presence of the at least some energizable devices of the plurality of energizable devices, wherein the at least some of the plurality of devices include a receiving device, a proximity device, and a reference Including one or both of the devices, wherein the reference device has a predetermined position in the planar area;
Determining a connectivity map by finding the respective position of each proximity device relative to the position of the receiving device;
Interpolating the physical position of the receiving device and the proximity device relative to the reference device;
A method characterized by that.
前記受信装置の前記位置は、前記エネルギービームのそれぞれのエネルギービームの1つの波長内で特定される、
請求項16に記載の方法。
The position of the receiver is identified within one wavelength of each energy beam of the energy beam;
The method of claim 16.
各部分空間は、1つのエネルギービームを連続的に停止させ、前記受信装置において受け取られる前記エネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、
請求項16に記載の方法。
Each subspace is divided into a narrower space by continuously stopping one energy beam and detecting the presence of the receiver by the reduction in the energy received at the receiver.
The method of claim 16.
各部分空間は、2つの物理的に隣接するエネルギービームを連続的に停止させ、前記受信装置において受け取られる前記エネルギーの低下によって前記2つの物理的に隣接するエネルギービーム間における受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、
請求項16に記載の方法。
Each subspace continuously stops two physically adjacent energy beams and detects the presence of a receiver between the two physically adjacent energy beams by the decrease in the energy received at the receiver To be further divided into narrow spaces,
The method of claim 16.
各部分空間は、全ての前記エネルギービームの極性を回転させ、前記受信装置において受け取られる前記エネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、
請求項16に記載の方法。
Each subspace is further divided into narrow spaces by rotating the polarity of all the energy beams and detecting the presence of the receiver by the reduction in energy received at the receiver.
The method of claim 16.
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