JP2022516412A - 無線電力送信のためのタイミング取得モジュール - Google Patents

Abstract

ＷＴＰＳならびに関連する方法、装置およびシステムにおいて使用するように構成され、またはＷＴＰＳに関連するタイミング取得モジュール（ＴＡＭ）に関する。ＴＡＭは、電力を要求する無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンを受信するように構成される。ＴＡＭは、符号化ビーコンを復号化し、ビーコンをブロードキャストするクライアントを識別し、クライアントが電力を要求していることを、当該クライアントの識別子とともにＷＰＴＳに通知する。これに応答して、ＷＰＴＳは無線電力信号をクライアントに送信して電力要求を処理し、ＷＰＴＳとクライアントは別々のビーコンまたは信号を使用してクライアントにＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするように命令する。これにより、ビーコン信号の位相がＷＰＴＳアンテナアレイ内のアンテナによって検出され、処理されてＷＰＴＳからクライアントに無線電力信号を送る。ＷＰＴＳとＴＡＭの組み合わせを含む複数の装置は、協調的な方法で無線電力環境内に実装することができ、クライアントは、電力要求をサポートしながら環境内を移動することができる。【選択図】図１

Description

今日の環境でのワイヤレス通信の使用は、いたるところで行われている。誰もがスマートフォンやタブレットのような少なくとも１つのスマートなワイヤレスデバイスを持っており、多くがラップトップ、ノートブック、Ｃｈｒｏｍｅｂｏｏｋ（登録商標）など、ワイヤレス通信をサポートする他のタイプのモバイルコンピューティングデバイスを持っているようだ。セルラ・コンピューティングおよびモバイル・コンピューティングに加えて、無線通信技術は、オーディオ・システム、携帯電話システム、スクリーン・キャスティング、およびピア・ツー・ピア通信などの他の目的にも使用される。

今までのワイヤレス機器のほとんどは、充電式電池で動くか、充電式電池で動くことができる。従来の再充電可能なバッテリ充電器は、交流（ＡＣ）電源コンセントのような電源へのアクセスを必要とし、これは常に利用可能または便利であるとは限らない。最近、無線デバイスが充電ユニットに近接して配置される、磁気または誘導充電ベースのソリューションを使用する、いわゆる「無線」充電のための技術が導入されている。しかしながら、充電中、ワイヤレスデバイスは（一般に）充電ベース上に置かれなければならない。

より長い距離での無線電力送信は、無線周波数（ＲＦ）信号を介した送信、超音波送信、およびレーザ電力供給などのより高度なメカニズムを使用することが多く、これらはそれぞれ、商業的成功に多くの固有の障害をもたらす。これらの中で、最も実用的な展開はＲＦ信号を用いた無線電力送信システム（ＷＰＴＳ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）である。このようなＷＰＴＳは、（一般的に）２．４ＧＨｚおよび５／５．８ＧＨｚ無線帯域を含む、ライセンス付きおよびライセンスなしのＲＦスペクトルの一部を利用することができるが、これらに限定されない。

一般住宅、商業ビル、またはその他の居住環境内でのＲＦ送信に関しては、送信される信号のＲＦ暴露レベルを制限する多くの理由がある。その結果、ＲＦ信号による電力供給は、比較的低い電力レベルに制限される。この低いエネルギー伝達率のために、システムが効率的であることが不可欠である。

ＲＦ信号を使用してクライアントに電力を供給する１つの技術は、タイムスロットに基づく方式を使用することであり、ＲＦ電力信号は、対応するタイムスロットの間に特定のクライアントに向けられる。このアプローチは、ビーコンすべきタイミングをクライアントに指示し、受信ビーコンのサンプルを取り、クライアントから受信したビーコンの複素位相を決定すべきタイミングをＷＰＴＳのアンテナ素子に指示するマスタ・バス・コントローラを含む。次に、マスタ・バス・コントローラは、複素共役を計算し、その結果を、クライアントに電力信号を供給するためにクライアントに戻る経路として記憶するようにアンテナ素子に指示する。次に、マスタ・バス・コントローラは、次のタイムスロットを次のクライアントに向ける。このシステムは、クライアントが指定された時間スロットで電力信号を受信することを可能にするが、クライアント通信のタイミングは、マスタ・バス・コントローラによって個別に調整されなければならないので、この技術は、マスタ・バス・コントローラ、アンテナ・ボード、およびクライアント間の大量の通信を必要とする。従って、この技術は、追加の電力のために使用され得る利用可能なタイムスロットを減少させる。

他の典型的な技術は、後続の時間間隔のためにクライアント電力スケジュールを事前に計算し、そのスケジュールをクライアントとアンテナ・ボードの両方に送信するマスタ・バス・コントローラを含むことができる。この方法では、マスタ・バス・コントローラは、開始時刻と予め設定されたビーコン・スケジュールを割り当てて、どのクライアントが電力信号を受信し、どのタイムスロットで受信するかを決定する。この方法は従来の電力ビーコンモデルよりも時間効率が良いが、電力信号を送信するために使用されていた可能性のあるタイムスロットは、予め設定されたスケジュールを含む通信を送信するために割り当てられる。さらに、この技術では、クライアントがどの送信システムから電力を受け取るかをクライアントが制御することはできず、したがって、クライアントは、ビーコンを待ち受けている間、またはビーコンを受信している間、移動またはローミングできない。基本的に、クライアントは、通信ビーコンがいつ送信されるかを認識して、タイムスケジュールに基づいて使用可能な電力を収集する必要があるため、アクティブな電力受信機になる。

従って、上述した実証された問題を克服すると共に、付加的な利点を提供する技術に対するニーズが存在する。本明細書で提供されているいくつかの先行するまたは関連するシステムおよびそれらの関連する制限の例は、例示的であり、排他的ではないことが意図されている。既存のまたは従来のシステムの他の制限は、以下の詳細な説明を読むことによって当業者に明らかになるであろう。

本発明の前述の態様および付随する利点の多くは、添付の図面に関連して、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解され、より容易に理解されるであろう。ここで、同様の参照番号は、別段の指定がない限り、様々な図の全体を通して同様の部分を指す。

図１は、いくつかの実施形態による、無線電力供給環境内の１つ以上の無線電力送信システムから様々な無線デバイスへの無線電力供給を示し、例示的な無線電力供給環境を示す。 図２は、いくつかの実施形態に従って無線電力供給を開始するための無線電力送信システムと無線受信機クライアントとの間の例示的な動作を示すシーケンス図を示す。 図３は、いくつかの実施形態による無線電力送信システムの例示的な構成要素を示すブロック図を示す。 図４は、いくつかの実施形態による無線電力受信機クライアントの例示的な構成要素を表すブロック図を示す。 図５Ａは、いくつかの実施形態による例示的なマルチパス無線電力供給環境を示す。 図５Ｂは、いくつかの実施形態による例示的なマルチパス無線電力供給環境を示す。 図６は、いくつかの実施形態による波面の入射角の決定の例を示す。 図７は、いくつかの実施形態による、例示的な最小全方位波面角度検出器を示す図である。 図８は、一実施形態による、タイミング取得モジュール（ＴＡＭ）およびホスト／ＣＣＢインターフェースの概略図である。 図９は、一実施形態による、図８のＴＡＭのための受信機および送信機回路のさらなる詳細を示す概略図である。 図１０は、一実施形態による、無線電力受信機クライアントとの通信を確立し、その符号化ＴＡＭビーコンをブロードキャストする際にクライアントによって使用されるコードを提供する動作を示すフローチャートである。 図１１は、一実施形態による、一体型ＴＡＭを含むＷＰＴＳタイルの概略図である。 図１２は、一実施形態による、ＷＰＴＳと無線電力受信機クライアントとの間の通信を確立するために実行される動作、および関連する構成動作を示すフローチャートである。 図１３は、一施形態による、ＷＰＴＳタイルの初期化中にＷＰＴＳとＴＡＭとの間で交換されるメッセージを示すメッセージのフローチャートである。 図１４は、一実施形態による、無線パワーオンデマンドスキームの実施に関連する動作およびメッセージフローを示すメッセージ／信号のフローチャートである。 図１５は、３つの例示的な無線デバイスにおいて無線電力受信機クライアントに電力を供給する２つのＷＰＴＳタイルを含む無線電力供給環境の概略図である。

ＷＴＰＳおよび関連する方法、装置、およびシステムにおいて使用するために構成された、またはＷＴＰＳおよび関連するタイミング取得モジュール（ＴＡＭ）の実施形態が本明細書に記載される。以下の説明において、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者であれば、本発明は、特定の詳細のうちの１つ以上を用いずに、または他の方法、構成要素、材料、等を用いて実施することができることを認識するであろう。他の例では、本発明の態様を不明瞭にすることを回避するために、周知の構造、材料、または動作を詳細に図示または説明しない。

本明細書中、「一実施形態」または「一実施形態」という用語は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な箇所における「一実施形態で」または「一実施形態で」という語句は、必ずしもすべて同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特徴は、１つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。

明確にするために、本明細書の図中の個々の構成要素は、特定の参照番号によってではなく、図中のそれらのラベルによって参照されてもよい。さらに、（特定の構成要素ではなく）特定のタイプの構成要素を参照する参照番号は、「典型的」を意味する「ｔｙｐ」が後に続く参照番号で示されてもよい。これらの構成要素の構成は、存在してもよいが、単純化および明確化のために図面には示されていない類似の構成要素、または別の参照番号が付されていない他の類似の構成要素の典型であることが理解されよう。逆に、（ｔｙｐ）は、コンポーネント、要素、その他を意味すると解釈されるべきではなく、一般に、開示された機能、実装、目的、その他のために使用される。

本明細書において使用される用語は、一般に、開示の文脈内で、かつ各用語が使用される特定の文脈において、当該技術分野においてそれらの通常の意味を有する。開示を説明するために使用される特定の用語は、開示の説明に関して実務者に追加の説明を提供するために、以下または明細書の他の箇所で議論される。便宜上、例えばイタリックや引用符を使用して、特定の用語を強調表示することができる。強調表示の使用は、用語の範囲及び意味に影響を及ぼさない。用語の範囲と意味は、強調表示されているかどうかにかかわらず、同じ文脈において同じである。同じことが複数の方法で言えることは理解されるだろう。

したがって、代替語および同義語は、本明細書中で議論された用語のいずれか１つ以上に対して使用されてもよく、また、用語が本明細書中で詳述されているかまたは議論されているか否かにかかわらず、いかなる特別な意味を有しない。特定の用語の類義語が提供される。一つ以上の異名の説明は、他の異名の使用を排除しない。本明細書に記載される用語の例を含む本明細書の任意の場所における例の使用は、例示のみであり、開示または例示された用語の範囲および意味をさらに限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書で与えられる様々な実施形態に限定されない。

開示の範囲をさらに限定する意図なしに、本開示の実施形態による器具、装置、方法およびそれらの関連する結果の例を以下に示す。なお、本実施例では、読者の便宜のために、タイトルやサブタイトルを用いられ得るが、本開示の範囲を限定するものではない。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本開示が関係する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾が生じた場合は、定義を含む本明細書によって解釈される。

本明細書に記載される実施形態の態様に従って、ＴＡＭは、ＷＰＴＳと共に実施されるか、またはＷＰＴＳに統合されるために開示される。ＴＡＭは、ＷＰＴＳの機能を強化するための機能を提供する。例えば、一部の実施形態では、無線電力受信機クライアントは、ＴＡＭを使用して「電力オンデマンド」を要求することができ、ＴＡＭは、ＷＰＴＳと共に、電力を要求する無線電力受信機クライアントへの無線電力信号の送達を制御するために使用される。さらに、これらの拡張は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ＷＬＡＮなどの共用無線媒体環境において、既存の装置と共存する方法で実施することができる。

本明細書に開示されるＴＡＭおよび関連する革新の実施形態を実施する方法をよりよく理解するために、ここで、例示的なＷＰＴＳの動作およびアーキテクチャの概要を示す。

Ｉ．無線電力送信システムの概要／アーキテクチャ
図１は、いくつかの実施形態による、一以上の無線電力送信システム（ＷＰＴＳ）１０１ａ～ｎ（「無線電力供給システム」、「アンテナアレイシステム」および「無線充電器」とも呼ばれる）から無線電力供給環境１００内の様々な無線デバイス１０２ａ～ｎへの無線電力供給を示す、例示的な無線電力供給環境１００を含むブロック図を示す。より具体的には、図１は、無線電力および／またはデータが、１つまたは複数の無線電力受信機クライアント１０３ａ～１０３ｎ（本明細書では「クライアント」および「無線電力受信機」とも呼ばれる）を有する利用可能な無線デバイス１０２ａ～１０２ｎに供給され得る無線電力供給環境１００の例を示す。無線電力受信機クライアントは、１つ以上の無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎから無線電力を受信し、処理するように構成される。例示的な無線電力受信機クライアント１０３の構成要素は、図４を参照してより詳細に示され、議論される。

図１の例に示すように、無線デバイス１０２ａ～１０２ｎは、携帯電話デバイスおよび無線ゲームコントローラを含む。しかしながら、無線デバイス１０２ａ～１０２ｎは、電力を必要とし、１つ以上の統合された電力受信機クライアント１０３ａ～１０３ｎを介して無線電力を受信することができる任意のデバイスまたはシステムであり得る。本明細書で説明するように、１つ以上の統合電力受信機クライアントは、１つ以上の無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎから電力を受信して処理し、その動作のために無線デバイス１０２ａ～１０２ｎ（または無線デバイスの内部バッテリ）に電力を供給する。

各無線電力送信システム１０１は、無線デバイス１０２に無線電力を供給することができる複数のアンテナ１０４ａ～１０４ｎ、例えば、数百または数千のアンテナを含むアンテナアレイを含むことができる。一部の実施形態では、アンテナは、適応位相無線周波数（ＲＦ）アンテナである。無線電力送信システム１０１は、コヒーレント電力送信信号を電力受信機クライアント１０３に送るための適切な位相を決定することができる。アレイは、相互に対して特定の位相で複数のアンテナから信号（例えば連続波またはパルスパワー送信信号）を放射するように構成される。用語「アレイ」の使用は、必ずしもアンテナアレイを任意の特定のアレイ構造に限定するものではないことが理解される。すなわち、アンテナアレイは、特定の「アレイ」形態またはジオメトリで構成される必要はない。さらに、本明細書で使用される場合、用語「アレイ」または「アレイシステム」は、無線、デジタル論理およびモデムなどの信号生成、受信および送信のための関連および周辺回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、無線電力送信システム１０１は、一つ以上のアンテナまたはトランシーバを介したデータ通信のための埋め込みＷｉ－Ｆｉ（登録商標）ハブを有することができる。

無線デバイス１０２は、一つ以上の受信電力クライアント１０３を含むことができる。図１の例に示されるように、電力供給アンテナ１０４ａ～１０４ｎが示される。電力供給アンテナ１０４ａは、無線電力供給環境において無線周波数電力の供給を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、電力供給アンテナ１０４ａ～１０４ｎのうちの１つまたは複数は、代替的に、または追加的に、無線電力供給に加えて、または無線電力供給の代わりに、データ通信のために構成することができる。１つまたは複数のデータ通信アンテナは、電力受信機クライアント１０３ａ～１０３ｎおよび／または無線デバイス１０２ａ～１０２ｎとデータ通信を送受信するように構成される。いくつかの実施形態では、データ通信アンテナは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、８０２．１１ａｃを含み得るが、これらに限定されない。）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を介して通信することができ、他のデータ通信プロトコルも可能である。

各電力受信機クライアント１０３ａ～１０３ｎは、無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎから信号を受信するための１つ以上のアンテナ（図示せず）を含む。同様に、各無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎは、互いに相対的に特定の位相で連続波または離散（パルス）信号を放射することができる１つ以上のアンテナおよび／またはアンテナのセットを有するアンテナアレイを含む。上述のように、各無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎは、コヒーレント信号を電力受信機クライアント１０２ａ～１０２ｎに送るための適切な位相を決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コヒーレント信号は、アレイの各アンテナで受信されたビーコン（またはキャリブレーション）信号の複素共役を計算することによって決定され、その結果、ビーコン（またはキャリブレーション）信号を送信した特定の電力受信機クライアントに電力を供給するために、コヒーレント信号が位相合わせされる。

図示していないが、環境の各構成要素、例えば、無線デバイス、無線電力送信システム、等は、制御および同期メカニズム、例えば、データ通信同期モジュールを含むことができる。無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎは、例えば、電力コンセントまたは無線電力送信システムを建物内の標準または一次交流（ＡＣ）電源に接続する電源などの電源に接続することができる。代替的に、または追加的に、１つ以上の無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎは、バッテリによって、または例えば、太陽電池、等などの他の機構を介して電力を供給され得る。

電力受信機クライアント１０２ａ～１０２ｎおよび／または無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎは、マルチパス無線電力供給環境で動作するように構成される。すなわち、電力受信機クライアント１０２ａ～１０２ｎおよび無線電力送信システム１０１ａ～１０１ｎは、例えば、壁または範囲内の他のＲＦ反射障害物などの反射オブジェクト１０６を利用して、無線電力供給環境内でビーコン（またはキャリブレーション信号）を送信し、および／または無線電力および／またはデータを受信するように構成される。反射オブジェクト１０６は、ブロッキングオブジェクトが無線電力送信システムと電力受信機クライアントとの間の視線上にあるか否かにかかわらず、多方向信号通信に利用することができる。

本明細書に記載されるように、各無線デバイス１０２ａ～１０２ｎは、例示的環境１００内の別のデバイス、サーバ、および／または他のシステムとの接続を確立することができる任意のシステムおよび／またはデバイス、および／またはデバイス／システムの任意の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、無線デバイス１０２ａ～１０２ｎは、ユーザにデータを提示するためのディスプレイまたは他の出力機能、および／またはユーザからデータを受信するための入力機能を含む。例として、無線デバイス１０２は、ビデオゲームコントローラ、サーバデスクトップ、デスクトップコンピュータ、コンピュータクラスタ、ノートブック、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ＰＤＡ、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）デバイス、Ｔｒｅｏ（登録商標）、および／またはｉＰｈｏｎｅ（登録商標）などのモバイルコンピューティングデバイスとすることができる。例として、限定されないが、無線デバイス１０２は、時計、ネックレス、リング、または顧客の上または内部に埋め込まれたデバイスなどのあらゆるウェアラブルデバイスとすることもできる。無線デバイス１０２の他の例としては、安全センサ（例えば火災または一酸化炭素）、電動歯ブラシ、電子ドアロック／ハンドル、電灯スイッチコントローラ、電気シェーバなどが挙げられるが、これらに限定されない。

図１の例には示されていないが、無線電力送信システム１０１および電力受信機クライアント１０３ａ～１０３ｎはそれぞれ、データチャネルを介して通信するためのデータ通信モジュールを含むことができる。代替的に、または追加的に、電力受信機クライアント１０３ａ～１０３ｎは、既存のデータ通信モジュールを介して無線電力送信システムと通信するように無線デバイス１０２．１～１０２．ｎに指示することができる。いくつかの実施形態では、本明細書では主に連続波形と呼ばれるビーコン信号は、代替的にまたは追加的に変調信号の形態を取ることができる。

図２は、タイムスロットを使用する従来のアプローチによる、マルチパス無線電力供給において無線電力供給を確立するための、無線電力供給システム（例えばＷＰＴＳ１０１）と無線電力受信機クライアント（例えば無線電力受信機クライアント１０３）との間の動作例を示すシーケンス図２００である。最初に、無線電力送信システム１０１と電力受信機クライアント１０３との間で通信が確立される。初期通信は、例えば、無線電力送信システム１０１の一つ以上のアンテナ１０４を介して確立されるデータ通信リンクであってもよい。議論されるように、いくつかの実施形態では、アンテナ１０４ａ～１０４ｎのうちの１つ以上は、データアンテナ、無線電力送信アンテナ、またはデュアルパーパスデータ／電力アンテナであり得る。このデータ通信チャネルを介して、無線電力送信システム１０１と無線電力受信機クライアント１０３との間で種々の情報を交換することができる。たとえば、無線電力シグナリングは、無線電力配信環境のさまざまなクライアント間でタイムスライス（例えばタイムスロットを使用）できる。このような場合、無線電力送信システム１０１は、例えば、ビーコン・ビート・スケジュール（ＢＢＳ：Ｂｅａｃｏｎ Ｂｅａｔ Ｓｃｈｅｄｕｌｅ）サイクル、電力サイクル情報等といったビーコンスケジュール情報を送信することができ、それにより、無線電力受信機クライアント１０３は、ビーコン信号をいつ送信（ブロードキャスト）すべきか、および電力をいつ聴取すべきか等を知ることができる。

図２の例に続いて、無線電力送信システム１０１は、電力を受信するために一つ以上の無線電力受信機クライアントを選択し、選択した電力受信機クライアント１０３にビーコンスケジュール情報を送信する。また、無線電力送信システム１０１は、電力受信機クライアント１０３が無線電力送信システムから無線電力がいつ期待されるか（例えばタイムスロット）を知るように、電力送信スケジューリング情報を送信することもできる。次に、電力受信機クライアント１０３は、ビーコン（またはキャリブレーション）信号を生成し、ビーコンスケジュール情報によって示される割り当てられたビーコン送信ウィンドウ（またはタイムスライス）の間、例えば、ビーコン・ビート・スケジュール（ＢＢＳ）サイクルの間、ビーコンをブロードキャストする。本明細書で説明するように、無線電力受信機クライアント１０３は、電力受信機クライアント１０３が埋め込まれている無線デバイス１０２に近接する三次元空間に放射および受信パターンを有する一つ以上のアンテナ（またはトランシーバ）を含む。

無線電力送信システム１０１は、電力受信機クライアント１０３からビーコンを受信し、複数のアンテナでビーコン信号が受信される位相（または方向）を検出および／または測定する。次に、無線電力送信システム１０１は、複数のアンテナ１０３から電力受信機クライアント１０３に、対応する各アンテナにおける受信ビーコンの検出または測定された位相（または方向）に基づいて無線電力を供給する。いくつかの実施形態では、無線電力送信システム１０１は、ビーコンの測定された位相の複素共役を決定し、複素共役を使用して送信位相を決定し、この送信位相は、ビーコン信号が電力受信機クライアント１０３から受信されたのと同じ経路を介して、電力受信機クライアント１０３に無線電力を供給および／または他の方法で誘導するためにアンテナを構成する。

いくつかの実施形態では、無線電力送信システム１０１は、多くのアンテナを含む。そのうちの一つ以上は、電力受信機クライアント１０３に電力を供給するために使用される。無線電力送信システム１０１は、各アンテナでビーコン信号が受信される位相を検出し、及び／又は他の方法で決定し、又は測定することができる。多数のアンテナは、無線電力送信システム１０１の各アンテナで受信されるビーコン信号の異なる位相をもたらし得る。上述のように、無線電力送信システム１０１は、各アンテナで受信されたビーコン信号の複素共役を決定することができる。複素共役を使用して、一つ以上のアンテナが、無線電力送信システム１０１内の多数のアンテナの影響を考慮した信号を放射してもよい。換言すれば、無線電力送信システム１０１は、ビーコンの波形を反対方向にほぼ再現する集約信号を生成するように、一以上のアンテナから無線電力送信信号を放射することができる。言い換えると、無線電力送信システム１０１は、無線電力送信システム１０１においてビーコン信号が受信されるのと同じ経路を介して、クライアント装置に無線ＲＦ電力を供給することができる。これらの経路は、環境内の反射オブジェクト１０６を利用することができる。加えて、無線電力送信信号は、無線電力送信信号がクライアント装置に近接する三次元（３Ｄ）空間においてクライアント装置のアンテナ放射および受信パターンに集合的に一致するように、無線電力送信システム１０１から同時に送信することができる。

図示されるように、ビーコン（またはキャリブレーション）信号は、例えばＢＢＳに従って電力供給環境内の電力受信機クライアント１０３によって定期的に送信され得、その結果、無線電力送信システム１０１は、無線電力供給環境内の電力受信機クライアント１０３の位置を把握し続けかつ／または追跡することができる。無線電力送信システムにおいて無線電力受信機クライアントからビーコン信号を受信し、次いで、その特定のクライアントに向けられた無線電力で応答するプロセスを、本明細書ではレトロディレクティブ（ｒｅｔｒｏｄｉｒｅｃｔｉｖｅ）無線電力供給と呼ぶ。

さらに、本明細書で説明するように、無線電力は、電力スケジュール情報によって定義される電力サイクルで供給することができる。無線電力供給を開始するために必要なシグナリングのより詳細な例を、図３を参照して説明する。

図３は、いくつかの実施形態による無線電力送信システム３００の例示的な構成要素を示すブロック図を示す。図３の例に示すように、無線電力送信システム３００は、コンピュータコントロールボード（ＣＣＢ）、アンテナアレイを集合的に構成する複数のメザニン（ｍｅｚｚａｎｉｎｅ）ボードとを含む。ＣＣＢは、制御ロジック３１０、外部データインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１５、外部電力インターフェース３２０、ＴＡＭインターフェース３２５、通信ブロック３３０、プロキシ３４０、および信号発生器３５０を含む。各アンテナアレイボード３６０は、スイッチ３６２ａ～３６２ｎと、移相器３６４ａ～３６４ｎと、電力増幅器３６６ａ～３６６ｎと、アンテナアレイ３６８ａ～３６８ｎとを含む。

図３に示される無線電力送信システム３００の構成は、例示的であり、非限定的であり、単純化および明確化のために示されていない追加の構成要素を含んでもよい。なお、一部が省略されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、通信ブロック３３０またはプロキシ３４０のうちの一方のみが含まれてもよい。

制御ロジック３１０は、アレイ構成要素に制御およびインテリジェンスを提供するように構成される。制御ロジック３１０は、一つ以上のプロセッサ（例えば、プロセッサ３１２）、ＦＰＧＡ、メモリユニット（例えばメモリ３１４）等を含み、様々なデータおよび電力通信を指示および制御することができる。より一般的には、制御ロジックは、本明細書に記載の制御ロジック用の機能を実装するように構成された埋め込みロジックを使用して実装することができ、この埋め込みロジックには、ハードウェアベースの埋め込みロジック（例えば、ＦＰＧＡ、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、およびハードウェアベースおよびソフトウェアベースの埋め込みロジックの組み合わせ、例えば、本明細書に記載の制御ロジック用の機能を実装するために実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアに構成された１つ以上の処理要素が含まれる。

信号発生器３５０は、データキャリア周波数での電力またはデータ通信を含む信号波を計算することができる。信号波は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等とすることができ、これらの組み合わせまたはバリエーション、ならびに独自の信号波を含む。いくつかの実施形態では、ロジック３１０は、受信機装置３７０から受信された符号化ビーコン信号に基づいて、位相シフトを含む送信構成を決定することもできる。

通信ブロック３３０は、クロック同期のためのベース信号クロックなどのデータキャリア周波数でデータ通信を指示することができる。データ通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等とすることができ、これらの組み合わせまたは変形を含む。同様に、プロキシ３４０は、本明細書で説明するように、データ通信を介してクライアントと通信することができる。データ通信は、限定ではなく例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等とすることができ、他の通信プロトコルも可能である。

いくつかの実施形態では、制御ロジック３１０は、インターネットオブシングス（ＩｏＴ）デバイスのためのデータ集約を容易にし、および／または可能にすることもできる。一部の実施形態では、無線電力受信機クライアントは、無線電力受信機クライアントが組み込まれているデバイスに関するＩｏＴ情報にアクセスし、追跡し、および／またはその他の方法で取得し、そのＩｏＴ情報をデータ接続を介して無線電力送信システム３００に提供することができる。このＩｏＴ情報は、外部データインターフェース３１５を介して中央またはクラウドベースのシステム（図示せず）に提供することができ、そこではデータを集約、処理、等することができる。例えば、中央システムはデータを処理して、地理、無線電力送信システム、環境、デバイス、等にわたる様々な傾向を識別することができる。一部の実施形態では、集約されたデータおよび／または傾向データを使用して、リモート更新等によるデバイスの動作を改善することができる。あるいは、または加えて一部の実施形態では、集約されたデータを第三者のデータ利用者に提供することもできる。このようにして、無線電力送信システムは、ＩｏＴのゲートウェイまたはイネーブラとして機能する。限定ではなく例として、ＩｏＴ情報は、無線電力受信機クライアントが組み込まれたデバイスの能力、デバイスの使用情報、デバイスの電力レベル、デバイスまたは無線電力受信機クライアント自体によって取得された情報、例えば、センサなどを介して等を含むことができる。

外部電力インターフェース３２０は、外部電力を受け取り、様々なコンポーネントに電力を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、外部電源インターフェース３２０は、標準の外部２４ボルト電源を受信するように構成することができる。他の実施形態では、外部電力インターフェース３２０は、例えば、様々な構成要素に電力を供給するために必要な１２／２４／４８ボルトのＤＣを供給する組み込みＤＣ電源への１２０／２４０ボルトＡＣ主電源とすることができる。あるいは、外部電源インターフェースは、必要な１２／２４／４８ボルトＤＣを供給するＤＣ電源であってもよい。別の構成が用いられてもよい。

スイッチ３６２ａ～３６２ｎは、スイッチ３６２ａ～３６２ｎの各々の内部の接続されたラインから分かるように、スイッチが閉じられたときに、電力を送信し、クライアントビーコン信号を受信するように起動されてもよい。一方、スイッチ３６２ａ～３６２ｎは、各スイッチ３６２ａ～３６２ｎ内の切断されたラインによって分かるように、スイッチが開いているときに、電力送信およびクライアントのビーコン受信のために不活性化されてもよい。追加のコンポーネントも可能だ。例えば、いくつかの実施形態では、位相シフタ３６４ａ～３６４ｎは、電力を受信機装置３７０に送信するときに周波数の位相を変更するために含まれる。位相シフタ３６４ａ～３６４ｎは、受信装置３７０からの符号化されたビーコン信号に含まれる位相の複素共役に基づいて、電力信号を受信装置３７０に送信することができる。位相シフトはまた、受信機装置３７０から受信された符号化されたビーコン信号を処理し、受信機装置３７０を識別することによって決定されてもよい。次に、無線電力送信システム３００は、電力信号を送信するために、受信機装置３７０に関連する位相シフトを決定することができる。

動作中、無線電力送信システム３００を制御するＣＣＢは、電源から電力を受け取り、起動される。次に、ＣＣＢは、無線電力送信システム上のプロキシアンテナ素子を起動し、プロキシアンテナ素子は、無線電力送信システムの範囲内で利用可能な無線受信機クライアントを識別するために、デフォルトの「発見」モードに入る。例えば、制御ロジック３１０は、無線受信機クライアント３７０によって開始された符号化ビーコン信号をアンテナ３６８ａ～３６８ｎで受信することによって、無線電力送信システムの範囲内にある無線受信機クライアント、例えばクライアント３７０を識別することができる。一実施形態では、無線受信機クライアント３７０が識別されると（例えば、そのクライアントに固有のビーコン信号の使用に基づき）、無線電力送信システム上の一組のアンテナ素子が、無線電力送信のために電源投入され、列挙され、（任意に）キャリブレーションされる。この時点で、制御ロジック３１０は、アンテナ３６８ａ～３６８ｎで他の無線受信機クライアントから追加のビーコン信号を同時に受信することもできる。

送信構成が生成され、制御ロジック３１０から命令が受信されると、信号発生器３５０は、電力波を生成し、アンテナボード３５０に転送する。指示および生成された信号に基づいて、電力スイッチ３６２ａ～３６２ｎが開閉され、移相器３６４ａ～３６４ｎが送信構成に関連する位相に設定される。次いで、電力信号は、電力増幅器３６６ａ～３６６ｎによって増幅され、受信器デバイス３７０に向けられた角度で送信される。本明細書で説明するように、一組のアンテナ３６８ａ～３６８ｎは、追加の受信機クライアントからビーコン信号を同時に受信する。

図４は、いくつかの実施形態による、無線電力受信機クライアントの例示的な構成要素を示すブロック図である。図４の例に示されるように、受信機４００は、制御ロジック４１０、バッテリ４２０、ＩｏＴ制御モジュール４２５、通信ブロック４３０および関連するアンテナ４７０、電力計４４０、整流器４５０、結合器４５５、ビーコン信号発生器４６０、ビーコン符号化ユニット４６２および関連するアンテナ４８０、ならびに整流器４５０またはビーコン信号発生器４６０を１つ以上の関連するアンテナ４９０ａ～ｎに接続するスイッチ４６５を含む。一部の実施形態では、構成要素の一部または全部を省略することができる。例えば、いくつかの実施形態では、無線電力受信機クライアントは、それ自体のアンテナを含まず、代わりに、無線電力受信機クライアントが組み込まれている無線デバイスの１つ以上のアンテナ（例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）アンテナ）を利用する、および／または共有する。さらに、一部の実施形態では、無線電力受信機クライアントは、データ送信機能および電力／データ受信機能を提供する単一のアンテナを含むことができる。さらにコンポーネントが追加されてもよい。

結合器４５５は、受信機４００が複数のアンテナを有する場合に、電力送信機から受信された電力送信信号を受信して結合する。結合器は、整合状態を維持しながら出力ポート間の分離を達成するように構成された任意の結合器またはディバイダ回路とすることができる。例えば、結合器４５５は、ウィルキンソン電力分割器回路とすることができる。整流器４５０は、結合器が存在する場合、結合器４５５から結合された電力送信信号を受信し、電力計４４０を介してバッテリ４２０に供給され、充電される。他の実施形態では、各アンテナの電力経路は、それ自身の整流器４５０を有することができ、整流器からのＤＣ電力は、電力計４４０に給電する前に組み合わされる。電力計４４０は、受信電力信号強度を測定することができ、この測定を制御ロジック４１０に提供する。

バッテリ４２０は、保護回路および／または監視機能を含むことができる。さらに、バッテリ４２０は、電流制限、温度保護、過不足電圧警報および保護、ならびにクーロン監視を含むが、これらに限定されない、一つ以上の特徴を含むことができる。

制御ロジック４１０は、バッテリ４２０自体からバッテリ電力レベルを受け取ることができる。また、制御ロジック４１０は、通信ブロック４３０を介して、クロック同期のためのベース信号クロックなどのデータキャリア周波数のデータ信号を送受信してもよい。ビーコン信号発生器４６０は、ビーコン信号またはキャリブレーション信号を生成し、ビーコン信号を符号化した後、アンテナ４８０または４９０を用いてビーコン信号を送信する。

バッテリ４２０は、受信機４００によって充電され、電力を供給するように示されているが、受信機は、整流器４５０から直接その電力を受け取ることもできることに留意されたい。これは、バッテリ４２０に充電電流を供給する整流器４５０に加えて、または充電を供給する代わりとしてもよい。また、複数のアンテナの使用は実施例にすぎず、１つの共用アンテナの構成でも良いことに留意されたい。

いくつかの実施形態では、制御ロジック４１０及び／又はＩｏＴ制御モジュール４２５は、無線電力受信機クライアント４００が組み込まれている装置と通信し、及び／又はその他の方法でＩｏＴ情報を引き出すことができる。図示されていないが、いくつかの実施形態では、無線電力受信機クライアント４００は、無線電力受信機クライアント４００が埋め込まれ、ＩｏＴ情報を取得することができる装置との一つ以上のデータ接続（有線または無線）を有することができる。代替的に、または追加的に、ＩｏＴ情報は、無線電力受信機クライアント４００によって、例えば、一つ以上のセンサを介して決定および／または推論され得る。上述したように、ＩｏＴ情報は、無線電力受信機クライアントが組み込まれているデバイスの能力に関する情報、無線電力受信機クライアントが組み込まれているデバイスの使用情報、無線電力受信機クライアントが組み込まれているデバイスのバッテリの電力レベル、および／または無線電力受信機クライアントが組み込まれているデバイスまたは無線電力受信機クライアント自体によって取得または推測された情報、センサ、等を介して、例えば、無線電力受信機クライアントが組み込まれているデバイスまたは無線電力受信機クライアント自体によって取得または推測された情報を含むことができるが、これらに限定されるものではない。

いくつかの実施形態では、クライアント識別子（ＩＤ）モジュール４１５は、無線電力供給環境において電力受信機クライアントを一意に識別することができるクライアントＩＤを記憶する。例えば、通信が確立されたときに、ＩＤを１つ以上の無線電力送信システムに送信することができる。一部の実施形態では、電力受信機クライアントは、クライアントＩＤに基づいて、無線電力供給環境内の他の電力受信機クライアントを受信し、識別することもできる。

任意のモーションセンサ４９５は、動作を検出し、それに応じて動作するように制御ロジック４１０に信号を送ることができる。例えば、電力を受ける装置は、加速度計のような動き検出機構または動きを検出する同等の機構を統合することができる。デバイスが動作中であることを検出すると、それはユーザによって処理されていると想定され、電力の送信を停止するか、またはデバイスに送信される電力を低下させるためにアレイへの信号をトリガする。いくつかの実施形態では、装置が自動車、列車、または飛行機のような移動環境で使用される場合、装置の電力が著しく低い場合を除き、電力は間欠的にまたは低減されたレベルでのみ送信され得る。

図５Ａおよび図５Ｂは、いくつかの実施形態による、例示的なマルチパス無線電力供給環境５００を示す図を示す。マルチパス無線電力供給環境５００は、一つ以上の無線電力受信機クライアント５０３を含む無線デバイス５０２を操作するユーザを含む。無線デバイス５０２および一つ以上の無線電力受信機クライアント５０３は、それぞれ、図１の無線デバイス１０２および図１の無線電力受信機クライアント１０３または図４の無線電力受信機クライアント４００とすることができるが、別の構成も可能である。同様に、無線電力送信システム５０１は、図１の無線電力送信システム１０１または図３の無線電力送信システム３００とすることができるが、別の構成も可能である。マルチパス無線電力供給環境５００は、反射オブジェクト５０６および種々の吸収オブジェクト、例えばユーザまたは人間、家具を含む。

無線デバイス５０２は、無線デバイス１０２に近接する三次元空間に放射および受信パターン５１０を有する一つ以上のアンテナ（またはトランシーバ）を含む。一つ以上のアンテナ（又はトランシーバ）は、無線デバイス１０２及び／又は無線電力受信機クライアント（図示せず）の一部として全体的又は部分的に含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態では、無線デバイス５０２の一つ以上のアンテナ、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を、無線電力受信のために利用し、及び／又は他の方法で共有することができる。図５Ａおよび図５Ｂの例に示されるように、放射線および受信パターン５１０は、１次ローブ（ｌｏｂｅ）および複数のサイドローブを有するローブパターンを含む。他のパターンが用いられてもよい。

無線デバイス５０２は、複数の経路を介してビーコン（またはキャリブレーション）信号を無線電力送信システム５０１に送信する。本明細書で説明するように、無線デバイス５０２は、無線電力送信システムによる受信ビーコン信号の強度、例えばＲＳＳＩが放射および受信パターン５１０に依存するように、放射および受信パターン５１０の方向にビーコンを送信する。例えば、放射及び受信パターン５１０にヌル（ｎｕｌｌ）があり、ビーコン信号が放射及び受信パターン５１０のピーク、例えば１次ローブの例えばピークで最も強い場合、ビーコン信号は送信されない。図５Ａの例に示すように、無線デバイス５０２は、５つの経路Ｐ１～Ｐ５にわたってビーコン信号を送信する。経路Ｐ４およびＰ５は、反射および／または吸収オブジェクト５０６によってブロックされる。無線電力送信システム５０１は、経路Ｐ１～Ｐ３を介して強度が高くなるビーコン信号を受信する。太い線はより強いシグナルを示す。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、例えば、ユーザへの不必要なＲＦエネルギー曝露を回避するために、このように方向性を持って送信される。

アンテナの基本的な特性は、受信に使用されるときのアンテナの受信パターン（方向の関数としての感度）が、送信に使用されるときのアンテナの遠方界放射パターンと同一であることである。これは電磁気学における相反定理の結果である。図５Ａ及び図５Ｂの例に示されるように、放射及び受信パターン５１０は、３次ローブ形状である。しかしながら、放射及び受信パターン５１０は、アンテナ設計に使用される例えば、ホーンアンテナ、単純な垂直アンテナ、等のように、タイプに応じて任意の数の形状とすることができる。例えば、放射及び受信パターン５１０は、様々な指向性パターンを含むことができる。無線電力送達環境において、複数のクライアント装置の各々に対して、任意の数の異なるアンテナ放射および受信パターンが可能である。

再び図５Ａを参照すると、無線電力送信システム５０１は、複数のアンテナまたはトランシーバにおいて複数の経路Ｐ１～Ｐ３を介してビーコン（またはキャリブレーション）信号を受信する。図示されているように、経路Ｐ２及びＰ３は視線方向の直接経路であり、経路Ｐ１は視線方向の非直線経路である。ビーコン（又はキャリブレーション）信号が無線電力送信システム５０１によって受信されると、電力送信システム５０１はビーコン（又はキャリブレーション）信号を処理して、複数のアンテナの各々におけるビーコン信号の一つ以上の受信特性を決定する。例えば、他の動作の中で、無線電力送信システム５０１は、ビーコン信号が複数のアンテナまたはトランシーバの各々で受信される位相を測定することができる。

無線電力送信システム５０１は、複数のアンテナの各々におけるビーコン信号の一つまたは複数の受信特性を処理して、対応するアンテナまたはトランシーバにおいて測定されたビーコン（またはキャリブレーション）信号の一つまたは複数の受信特性に基づいて、複数のＲＦトランシーバの各々に対する一つまたは複数の無線電力送信特性を決定または測定する。限定ではなく例として、無線電力送信特性は、各アンテナまたはトランシーバの位相設定、送信電力設定、等を含むことができる。

本明細書で説明するように、無線電力送信システム５０１は、一旦アンテナまたはトランシーバが構成されると、複数のアンテナまたはトランシーバが、クライアント装置に近接する３次元空間におけるクライアント放射および受信パターンに一致する無線電力信号を送信するように動作可能であるように、無線電力送信特性を決定する。図５Ｂは、経路Ｐ１～Ｐ３を介して無線デバイス５０２に無線電力を送信する無線電力送信システム５０１を示す。有利には、本明細書で説明するように、無線電力信号は、クライアント装置に近接する三次元空間内のクライアント放射および受信パターン５１０と一致する。別の言い方をすると、無線電力送信システムは、無線電力受信機が最大利得を有する方向に無線電力信号を送信し、例えば、最も無線電力を受信する。その結果、無線電力受信機が受信できない方向、例えばヌル及びブロックで信号が送信されない。いくつかの実施形態では、無線電力送信システム５０１は、受信されたビーコン信号のＲＳＳＩを測定し、ビーコンが閾値未満である場合、無線電力送信システムは、その経路を介して無線電力を送信しない。

図５Ａおよび図５Ｂの例に示されている３つの経路は、簡略化のために図示されており、特に、無線電力供給環境における反射および吸収オブジェクトに応じて、無線デバイス５０２に電力を送信するために任意の数の経路を利用できることが理解される。

レトロディレクティブ無線電力供給環境において、無線電力受信機は、無線電力送信システムのアンテナアレイによって受信されるビーコン（またはキャリブレーション）信号を生成および送信する。ビーコン信号は、ワイヤレス電力転送のタイミング情報を充電器に提供し、着信信号の方向性も示す。本明細書で議論するように、この方向性情報は、個々の無線電力受信機クライアントにエネルギー（例えば電力波の供給）を集中させるために送信するときに使用される。さらに、方向性は、例えば、装置の移動の追跡のような他のアプリケーションを容易にする。

一部の実施形態では、無線電力供給環境における無線電力受信機クライアントは、ＲＦ信号強度または他の任意の方法を使用して決定された距離と対をなすＲＦ信号（任意の極性で）の３次元入射角を使用する無線電力送信システムによって追跡される。本明細書で議論するように、位相を測定することができるアンテナのアレイ（例えば無線電力送信システムアレイ）を使用して、波面入射角を検出することができる。無線電力受信機クライアントまでの距離は、複数のアレイセグメントからの角度に基づいて決定することができる。代替的に、または追加的に、無線電力受信機クライアントまでの距離は、電力計算に基づいて決定することができる。

いくつかの実施形態では、ＲＦ信号の入射角を決定する際の精度は、アンテナアレイのサイズ、アンテナの数、位相ステップの数、位相検出の方法、距離測定方法の精度、環境内のＲＦノイズレベルなどに依存する。いくつかの実施形態では、ユーザは、環境内での位置および動きを追跡するために管理者によって定義されたプライバシーポリシーに同意するよう求められ得る。さらに、いくつかの実施形態では、システムは、位置情報を使用して、デバイス間の情報の流れを修正し、環境を最適化することができる。さらに、このシステムは、無線デバイス位置の履歴情報を追跡し、移動パターン情報、プロファイル情報、および嗜好情報を開発することができる。

図６は、いくつかの実施形態による、波面の入射角の決定の例を示す図である。限定ではなく例として、波面の入射角は、例えば、全方向性検出のための４つのアンテナの受信位相測定に基づくトランスデューサのアレイを使用して決定することができ、または３つのアンテナを、１つの半球上の波面角を検出するために使用することができる。これらの例では、送信装置（すなわち、無線デバイス）は、３つ以上のアンテナの中心から無限遠に向かうライン上にあるものとする。少なくとも３つの異なるアンテナが十分に既知の距離だけ離れて配置され、入射波角度を決定するためにも使用される場合、位相検出アンテナからプロットされた２本の線の収束が装置の位置である。図６の例では、λは送信信号の波長、Δφは位相オフセット（ラジアン単位）、ｓは受信アンテナのエレメント間間隔であるとき、θは次式で表される。

２つのアンテナ間に使用されるアンテナ間隔が１波長未満である場合、半球について明確な２次元（２Ｄ）波面角度を決定することができる。３つのアンテナを使用すると、半球に対して明確な３次元（３Ｄ）角度を求めることができる。いくつかの実施形態では、特定の数のアンテナ、例えば４つのアンテナが使用される場合、球について明確な３Ｄ角度を決定することができる。例えば、一実施形態では、アンテナ間の０．２５から０．７５の波長間隔を使用することができる。しかしながら、他のアンテナ間隔およびパラメータを使用してもよい。上記のアンテナは、全ての極性をカバーする全指向性アンテナである。一部の実施形態では、すべての極性で全方向性カバレッジを提供するために、アンテナのタイプ／形状／向きに応じて、より多くのアンテナが必要になる場合がある。

図７は、いくつかの実施形態による、例示的な最小全方位波面角度検出器を示す図である。上述のように、送信機までの距離は、既知の電力（例えば送信するために使用される電力）と比較した受信電力に基づいて、または他の距離決定技術を利用して計算することができる。送信デバイスまでの距離は、デバイスの位置を決定する上記のプロセスから決定される角度と組み合わせることができる。さらに、または代替的に、送信機までの距離は、送信信号と受信信号との間の信号強度の差、ソナー、信号のタイミングなどを測定することを含む任意の他の手段によって測定することができる。

入射角を決定する場合、受信機の方向性を決定するために、多数の計算を実行しなければならない。受信機の指向性（例えばビーコン信号の受信方向）は、アレイの複数のアンテナのそれぞれで測定される信号の位相を含むことができる。多数の数百、数千、またはアンテナ素子を有するアレイでは、これらの計算は、負担となるか、または望ましいよりも計算に時間がかかる場合がある。複数のアンテナ素子にわたって単一のビーコンをサンプリングし、波の指向性を決定する負担を軽減するために、以前に計算された値を利用して、いくつかの受信機サンプリングイベントを単純化する方法が提案される。

さらに、場合によっては、充電環境内の受信機、または環境の他の要素が移動しているか、またはそうでなければ一時的であるかを判定することが極めて有益である。従って、実際の又は正確な位置を決定しようとする上記の試みよりも、事前に計算された値の利用を用いて、環境内のオブジェクトの動きを識別することができる。各アンテナユニットは、到来ビーコンの位相を自動的かつ自律的に計算する。アンテナ（またはアンテナの代表的なサブセット）は、検出された位相（または測定された位相）を分析のためにマスターコントローラに報告する。動きを検出するために、マスターコントローラは、検出された位相を経時的に監視し、各アンテナについてサンプリングする分散を探す。

［タイミング取得モジュール］
ここで説明する実施形態では、タイミング取得モジュール（ＴＡＭ）を使用して、無線電力受信機クライアントおよび／またはクライアントホストデバイスから送信される符号化ビーコンの存在を検出し、ＷＰＴＳによって使用されるホスト／ＣＣＢへのキータイミング信号およびトリガ（例えば、Ｐｒｏｘｙ ＧＯ信号、符号化ビーコン検出、エラー・フラグ）を生成する。図８は、ＴＡＭ８００の例示的な実施形態を示す。図８の例示的な構成において、ＴＡＭ８００は、４つのアンテナ８０２ａ～８０２ｄを含み、本明細書においても、囲み番号「１」、「２」、「３」、「４」を用いてラベル付けされている。アンテナ８０２ａ～８０２ｄの各々は、無線電力受信機クライアントがその中に設置されるか又は組み込まれる種々の装置から信号を受信するように構成される。一部の実施形態では、データリンクはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、８０２．１１ａｃを含み得るが、これらに限定されない）を使用して実装される。いくつかの実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１ベース規格の物理層（ＰＨＹ）は、８０２．１１ベース規格のＭＡＣ（メディアアクセスチャネル）プロトコルを使用せずに、ＴＡＭビーコンに使用される（代わりに、カスタムレイヤ２プロトコルが実装される。）。

無線伝搬チャネルは非常に雑音が多くなる可能性があり、無線通信リンクを介して送信される信号は、フェージング、同一チャネル干渉、妨害、経路損失効果およびマルチパスの影響を受けやすい。これらの問題は、複数のアンテナを使用して空間ダイバーシティを提供することによって低減され、単一チャネル・アンテナ・システムと比較して、フェージング、ブロッケージに対するより大きな耐性を提供し、高品質のリンクを提供する。従って、アンテナ８０２ａ～８０２ｄは、そのような空間ダイバーシティを提供するように構成される。ある程度の空間ダイバーシティは、アンテナを間隔をあけて配置することによって、すなわち位置を達成することができる。追加の空間ダイバーシティは、アンテナの向きなどの他の手段によって、または異なるアンテナ偏波を使用することによって達成することができる。例えば、一実施形態では、アンテナのうちの２つは水平偏波であり、他の２つのアンテナは垂直偏波である。しかしながら、これは、様々なアンテナの向き及び間隔も使用され得るので、１つの非限定的な例に過ぎない。さらに、システムがサポートするクライアントの数やシステムが動作する無線媒体環境など、特定の実装および関連する要因に応じて、４つより多いまたは少ないアンテナを使用することができる。

アンテナによって受信される信号は、ＲＸ（受信器）信号８０４として示される。ＲＸ信号８０６、８０８、８１０、および８１２によって示されるように、別個の信号が各アンテナから受信される。ＲＸ信号８０６、８０８、８１０、８１２は、トランシーバＸＣＲＶ１、ＸＣＲＶ２、ＸＣＲＶ３、ＸＣＲＶ４の受信機８１４、８１６、８１８、８２０でそれぞれ受信される。したがって、ＲＸ信号８０６、８０８、８１０、８１２にもＸＣＲＶｎ（Ｉ、Ｑ、ＲＳＳＩ）というラベルが付けられており、ｎはアンテナ番号、ＩおよびＱは変調ＲＦ信号の同相成分および直交成分Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）を表し、ＲＳＳＩは受信ＲＦ信号の電力を表す受信信号強度インジケータである。ＲＸ信号８０６、８０８、８１０、および８１２の各々は、（一般に）変化し得る信号強度（関連する電力レベル）を有し、ＲＳＳＩは、無線通信技術の当業者によって認識されるように、適用可能なハードウェアによる周知の技術を使用して導出されるので、ＲＳＳＩの使用は、例示的な目的のために図８において使用される。

受信機８１４、８１６、８１８、８２０の各々は、各々が受信するＲＸ信号を処理し、Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）ＲＦ成分をアナログ形式で出力するように構成される。次に、Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）ＲＦ成分は、１０ＭＳＰＳ（メガサンプル／秒）アナログ／デジタル（ＡＤＣ）調整回路８２２によって処理され、アナログＩ（ｔ）およびＱ（ｔ）ＲＦ成分をデジタル波形に変換する。デジタル化されたＩ（ｔ）およびＱ（ｔ）ＲＦ成分は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）８２６によって入力８２４として受け取られ、そこで、後述するように、処理される。

ＦＰＧＡ８２６は、無線電力受信機クライアントデバイスとの通信機能を提供し、ホスト／コンピュータ制御ボード（ＣＣＢ）８２８と相互作用することを含む様々な機能およびアルゴリズムを実装するようにプログラムされ、ホスト／ＣＣＢインターフェース８３０によって容易にされる。ホスト／ＣＣＢインターフェース８３０は、ＦＰＧＡ８２６との間で送受信されるコマンド／データおよび信号を介して、ＷＰＴＳ内のマスターコントローラ／ホスト（ホスト／ＣＣＢ８２８として示される）とＴＡＭとの間でコマンド／データおよび通知信号を送信するために使用される。これらのコマンド／データおよび信号には、ＴＡＭ８３２からのＧｏ Ｍｅｓｓａｇｅ、Ｐｒｏｘｙ８３４からのＧｏ Ｍｅｓｓａｇｅ、ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤバス８３６、ホスト／ＣＣＢ８２８から受信したＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＳＴＲＯＢＥ信号８３８、およびホスト／ＣＣＢ８２８に送信したエラー信号８４０が含まれる。図示の信号／メッセージに加えて、ホスト／ＣＣＢインターフェース８３０は、ＴＡＭとホスト／ＣＣＢとの間の通信チャネルを提供して、ＴＡＭとホスト／ＣＣＢとの間で種々のタイプのデータおよびメッセージを交換することを可能にしてもよい。

ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＳＴＲＯＢＥ信号８３８は、符号化されたビーコンの存在をストローブする単一行である。ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤバス８３６は、バイナリエンコードされたクライアントプリアンブルおよびメッセージを伝達するために使用されるマルチビット並列バスである。一実施形態では、ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤバス８３６は、６ビット幅である。しかしながら、これは単に例示的であり、限定的ではない。エラー信号８４０は、エンコードされたビーコンが特定のルールで検出されない場合に、エラー通知割り込みを提供するために使用される。オプションのＡＣＱＵＩＲＥＤ＿ＤＩＦＦＲＥＮＴＩＡＬ＿ＣＬＯＣＫ（図示せず）は、タイミングチャネルパイロットから再生される一次ユニットクロックとして含まれてもよい。

図８に示されるコマンド／データおよび信号に加えて、ホスト／ＣＣＢインターフェース８３０は、図示されない種々の他の信号／ラインを含む。一実施形態では、これらはＣＣＢ＿ＴＡＭ＿ＩＮＴを含み、これは、重要な要求のタイミングを合わせるためのＣＣＢからＴＡＭへのデジタルラインである。割り込みイベントおよびエラーイベントを通知するためのＴＡＭからＣＣＢへのデジタル回線であるＴＡＭ＿ＣＣＢ＿ＩＮＴ；ＴＡＭへのＭａｓｔｅｒ Ｏｕｔ Ｓｌａｖｅ Ｉｎ（ＭＯＳＩ）入力；１つはＴＡＭからのＭａｓｔｅｒ Ｉｎ Ｓｌａｖｅ Ｏｕｔ （ＭＩＳＯ）出力、もう１つはトランザクションを承認するためのＣｈｉｐ／Ｓｌａｖｅ Ｓｅｌｅｃｔ信号である。差動デジタルクロック及び差動ＲＦクロックを含む様々なクロック信号を使用することもできる。

ＦＰＧＡ８２６はまた、クライアントデバイスと通信するための出力８４２を提供する。出力８４２は、１０／１００ＭＳＰＳデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）調整回路８４４によってデジタルデータとして受信される。１０／１００ＭＳＰＳ ＤＡＣ調整回路８４４は、送信機（ＴＸ）８４６、８４８、８５０、８５２のトランシーバＸＣＲＶ１、ＸＣＲＶ２、ＸＣＲＶ３、ＸＣＲＶ４によってそれぞれ受信される４つの出力を提供する。送信機８４６、８４８、８５０、８５２はそれぞれ、送信機信号８５４、８５６、８５８、８６０を出力し、これらはアンテナ８０２ａ～８０２ｄで受信され、アンテナ８０２ａ～８０２ｄによってブロードキャストされる。

図９は、一実施形態による、ＴＡＭによって実行されるＲＦ信号処理のさらなる詳細を示す。この例では、単一のアンテナ（８０２ａ）のための信号のみが示されている；しかし、同様の構成要素および処理が、他のアンテナ８０２ｂ、８０２ｃ、および８０２ｄのそれぞれについて存在することが理解されよう。

スイッチ９００は、アンテナ８０２ａから受信したＲＦ信号を、広帯域（ＷＢ）ＳＡＷフィルタ９０２、狭帯域（ＮＢ）ＳＡＷフィルタ９０４、またはパススルー９０６を通過させるように構成可能である。あるいは、広帯域または狭帯域ＳＡＷフィルタをスイッチングなしで使用してもよく、またはＳＡＷフィルタを使用しなくてもよい。バラン９０８（平衡－不平衡）は、シングルエンドＲＦ信号を、トランシーバチップ９１０によって入力として受信されるダブルエンド信号に結合するために使用される。

図示の実施形態では、トランシーバチップはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ｂＲＦトランシーバチップである。あるいは、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、８０２．１１ａｃ規格のうちの一つ以上を含む、他のＩＥＥＥ８０２．１１規格（単独または組み合わせ）をサポートするＲＦトランシーバチップを使用してもよい。ＩＥＥＥ８０２．１１トランシーバチップは、Ｍａｘｉｍ（登録商標）、Ｃｙｐｒｅｓｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（登録商標）、Ｍａｒｖｅｌｌ（登録商標）、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）（およびその他）など、さまざまなベンダーから入手できる。一実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ｂのＲＦトランシーバチップ９１０は、Ｍａｘｉｍシリーズ２８３０ＲＦトランシーバチップである。このＭａｘｉｍ（登録商標）チップは受信機と送信機の両方にオンチップモノリシックフィルタを提供するので、ＳＡＷフィルタなしで使用することができる。いくつかの実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１トランシーバチップのＰＨＹのみが、ビーコン送信などのいくつかの目的のために使用される。（いくつかのＩＥＥＥ８０２．１１トランシーバチップは、ＰＨＹ及びＭＡＣ層回路及び関連機能を提供し、一方、Ｍａｘｉｍ（登録商標）シリーズ２８３０ＲＦトランシーバチップのような他のＩＥＥＥ８０２．１１トランシーバチップは、ＰＨＹ層回路のみを提供することに留意されたい。）

１０ＭＳＰＳ ＡＤＣ調整回路８２２は、一般に、様々なベンダーから入手可能な１０ＭＳＰＳ ＡＤＣチップを使用して実装され得る。そのようなチップはまた、適切な信号調整回路を含む。一実施形態では、Ｌｉｎｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（登録商標）１２または１４ビット１０ＭＳＰＳ ＡＤＣチップが使用される。さらに、より高いサンプリングレートを含む他のサンプリングレートも使用できるので、１０ＭＳＰＳ ＡＤＣの使用は単なる例示であることに留意されたい。

［ＴＡＭおよびＷＰＴＳ符号化ビーコン］
いくつかの実施形態では、符号化ビーコンは、無線電力受信機クライアントによって送信され、無線電力受信機クライアントをＴＡＭおよび／またはＷＰＴＳで識別する。ＷＰＴＳはまた、符号化された信号および／またはメッセージをブロードキャストして、信号および／またはメッセージを特定の無線電力受信機クライアントに向けることができる。符号化されたビーコンがＴＡＭおよび（別々に）ＷＰＴＳと通信するために使用される実装の下では、同じクライアントのための符号化されたビーコンは、いくつかの実施形態では同じコードを使用してもよく、他の実施形態では異なるコードを使用してもよい。さらに、クライアントがＷＰＳＴへのビーコンおよびＴＡＭへのビーコンに使用するビーコンは、異なるＲＦ無線帯域および／またはチャネルを使用してもよい。

ＩＥＥＥ８０２．１１実装の場合、通常は２．４ＧＨｚ（８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ／ａｘ）または５ＧＨｚ（８０２．１１ａ／ｈ／ｊ／ｎ／ａｃ／ａｘ）の中心周波数が使用される（他の中心周波数の使用を定義するＩＥＥＥ８０２．１１規格があることに留意されたい）。ナイキストレートを用いて、１ＭＢＰＳ符号化ビーコンレートで、最小サンプリング周波数は２ＭＳＰＳである。より高いサンプリングレート（例えば１０ＭＳＰＳ ＤＡＣ）をサポートする成分の使用は、パルス整形の存在下での捕捉処理を改善する。一実施形態では、符号化ビーコン符号長は、１６、３２、および６４ビットに設定可能である。別の実施形態では、１２８ビットの符号化ビーコン符号長がサポートされる。

一般に、種々のタイプのコードを使用することができる。しかし、特に厳しいＲＦ環境においては、より検出可能なコードを使用することが好ましい。一実施形態では、符号化されたビーコンコードは、バーカ（Ｂａｒｋｅｒ）コードを使用して構築され、バーカコードは、その検出可能性および相互相関特性について知られているコードである。たとえば、連結されたバーカコードの組み合わせを使用して、１６ビット、３２ビット、６４ビット、または１２８ビットのコードを構築できる。他のコードは、非バーカ（ｎｏｎ－Ｂａｒｋｅｒ）コードシーケンスと散在するバーカコードシーケンスを使用して構築することができる。いくつかの既知のバーカコードのリストを以下の表１に示す。

図１０は、無線電力受信機クライアントまたはホスト装置との通信を確立し、その符号化ビーコンをブロードキャストする際にクライアント／装置によって使用されるコードを提供する動作を示すフローチャート１０００を示す。ブロック１００２では、無線電力受信機クライアントまたはホスト装置から送信された信号が、複数のＴＡＭアンテナで受信される。この時点では、クライアント／デバイスとの通信は確立されていない。しかし、信号強度などの信号の特性を検出することができる。従って、ブロック１００４では、各ＴＡＭアンテナ／チャネルに関連するＲＦ受信器回路を用いて信号が処理され、各ＴＡＭアンテナで受信された信号のＲＳＳＩが得られる。ＲＳＳＩ測定をサポートするＩＥＥＥ８０２．１１トランシーバチップを使用する実施形態では、ＲＳＳＩはチップ上のインターフェースから得ることができる。代替として、ＲＳＳＩは、様々な周知のスキームのいずれかを使用して測定することができる。

ブロック１００６では、最大のＲＳＳＩを有するアンテナ／チャネルが、クライアントまたはデバイスとの通信に使用されるように選択される。ブロック１００２に戻る点線ループによって示されるように、ブロック１００２、１００４、１００６の動作は、クライアント／デバイスと通信するために最良の通信チャネルが使用されていることを保証するために、定期的に繰り返されてもよい。例えば、ＷＰＴＳによって電力供給されることが期待される装置のほとんどはモバイル装置であるため、ユーザが（装置と共に）ＷＰＴＳの充電範囲内を動き回るにつれて、そのような装置の位置は変化し得る。

アンテナ／チャネルがブロック１００６で選択されると、無線電力受信機クライアントまたはホスト装置との通信セッションがブロック１００８で確立される。通信チャネルの確立は、様々な周知のスキームおよび／またはプロトコルを使用して実行され得る。例えば、通信が無線電力受信機クライアント・チップまたはモジュールと行われる場合、一部の実施形態では、標準化されたＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを使用することができ、他の実施形態では、無線電力受信機クライアントおよびＴＡＭの両方によってサポートされる独自のプロトコルを使用することができる。

無線電力受信機クライアントまたはホスト装置との通信が確立されると、ＴＡＭビーコンに無線電力受信機クライアントが使用するビーコンコードが無線電力受信機クライアントに割り当てられるか、または無線電力受信機クライアントから取得される。無線電力受信機クライアント・チップまたはモジュールを使用する一実施形態では、ＴＡＭビーコンコードが、ＭＡＣアドレスに幾分似ているチップ／モジュールに予め割り当てられている。ＭＡＣアドレスと同様に、ＴＡＭビーコンコードは一意である必要があり、２つの無線電力受信機クライアントチップ／モジュールが同じＴＡＭビーコンコードを持たないようにする。

［ＷＰＴＳタイルとＴＡＭ］
いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳおよびＴＡＭ設備は、ここでは「タイル」と呼ばれる単一の構成要素内に組み合わされるか、または他の方法で統合される。ＷＰＴＳタイルの１つの例示的な実装では、タイルは、オフィスビル、ビジネス、または他の構造の偽天井の天井タイルを置き換えるように構成されており、したがって、「タイル」と呼ばれる。さらに、複数のタイルがいくつかの場所で調整された方法で使用され、ＷＰＴＳカバレッジを広いエリアに提供することが想定されている。

図１１は、ＷＰＴＳ３００ＡおよびＴＡＭ８００Ａを含むＷＰＴＳタイル１１００の例示的な実施形態を示す。ＷＰＴＳ３００Ａは、図３に示し上述したＷＰＴＳ３００と同様の構成を有する。ＴＡＭ８００Ａは、図９の回路の態様と組み合わされた、図８のＴＡＭ８００と同様の構成を有する。例えば、ＴＡＭ８００Ａは、４つのアンテナ８０２ａ～８０２ｄを含み、それぞれは、図９に示されるものと同様のＲＦ回路のそれぞれのセットに結合され、バラン／ＲＦフィルタブロック１１０２として示される。図示の実施形態では、４つの８０２．１１ｇ／ｂＲＦトランシーバチップ９１０が使用され、各チップはそれぞれのバラン／ＲＦフィルタブロック１１０２に結合される。オプションとして、２つのアンテナを使用してアンテナダイバーシティをサポートするように構成された２つの８０２．１１ｇ／ｂ ＲＦトランシーバチップを使用することができる。１０ＭＳＰＳ ＡＤＣ調整回路８２２、ＦＰＧＡ８２６、および１０／１００ＭＳＰＳ ＤＡＣ調整回路８４４を含む残りの回路は、ＴＡＭ８００に示されるものと同じであり、上述のものと同様に機能する。

ＴＡＭ８００Ａは、さらに、外部のコンポーネントまたはシステムとの通信を容易にするように構成された外部データインターフェース１１０４を含むことができる。例えば、外部データインターフェース１１０４は、ＴＡＭ８００ＡがＷＬＡＮを介して他のコンポーネントまたはシステムと通信することを可能にする８０２．１１Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）インターフェースなどの無線インターフェースであってもよい。任意で、外部データインターフェース１１０４は、イーサネット（登録商標）インターフェースなどの有線インターフェースであってもよい。いくつかの実施形態では、ＴＡＭ８００Ａは、外部データインターフェース１１０４および３１５を使用して、無線または有線帯域外通信チャネル（図示せず）を使用して、ＷＰＴＳ３００Ａと何らかの通信を行う（「帯域外」は、この通信チャネルを、帯域内通信チャネルであるホスト／ＣＣＢインターフェース８３０を介した通信と区別するために使用される。）。

ＷＰＴＳタイル１１００の動作中、ほとんどのＷＰＴＳ動作は、無線電力受信機クライアントからビーコンを受信し、アンテナアレイボード３５０を使用して無線電力信号を無線電力受信機クライアントに送信することを含めて、上記と同様にＷＰＴＳ３００Ａによって実行される。しかしながら、電力信号を無線電力受信機クライアントに供給するための所定のスケジュールを使用する代わりに（および無線電力受信機クライアントに所定のスケジュールに従ってビーコンを実行させることと併せて）、電力オン要求がサポートされ、それによって、無線電力受信機クライアントは非同期的に電力を要求し、無線電力信号をクライアントに送信することによってそれらの要求をＷＰＴＳによってサービスさせることができる。また、ＷＰＴＳ３００Ａを使用して電力要求を受信するのではなく、無線電力受信機クライアントから送信される符号化ビーコンの形式の要求が、ＴＡＭ８００Ａによって受信され、処理され、ＴＡＭ８００Ａは、符号化ビーコンからクライアントＩＤ情報を抽出し、ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤの形式のクライアントＩＤ情報をホスト／ＣＣＢインターフェース８３０上に転送する。ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤは、ＷＰＴＳ３００Ａによって、電力を要求する無線電力受信機クライアントを識別し、無線電力受信機クライアントにＷＰＴＳビーコンを送信するように指示するかまたは他の方法で無線電力受信機クライアントを送信させるためのブロードキャスト情報を使用し、ＷＰＴＳビーコンを使用して、無線電力送信信号をビーコン送信する無線電力受信機クライアントに向けるように無線電力受信機クライアントの位相を調整するために使用される。

上記を実行する前に、まず、ＷＰＴＳ、ＴＡＭ、および無線電力受信機クライアント間の様々な通信が確立され、様々な構成情報が交換される。図１２は、一実施形態による、ＷＰＴＳと無線電力受信機クライアントとの間の通信を確立するために実行される動作および関連する構成動作を示すフローチャート１２００を示す。議論したように、いくつかの実施形態では、無線電力送信システムは、無線通信送信波、無線電力送信波、またはデュアルパーパスデータ／電力送信波に使用することができる。

このプロセスは、無線電力受信機クライアントがＷＰＴＳの充電範囲に移動するブロック１２０２で始まり、ＷＰＴＳの存在を検出する。検出またはＷＰＴＳは、（その存在を広告する目的で）ＷＰＴＳによって定期的にビーコンブロードキャストなど、様々な手段を使用して実行することができる。無線電力受信機クライアントはまた、無線電力送信システムの信号強度が信号強度範囲を超えていること、したがって、無線電力受信機クライアントが無線電力送信システム１０１の充電範囲内にあることを判定してもよい。

ＷＰＴＳ充電範囲に移動したことの検出に応答して、無線電力受信機クライアントは、ブロック１２０４に示すように、信号のビーコンをブロードキャストして、ＷＰＴＳとの通信を確立するために使用されるハンドシェイクプロセスを開始する。いくつかの実施形態では、無線電力受信機クライアントは、符号化されたビーコンをブロードキャストするように予めプログラムされ、ＷＰＴＳは、符号化されたビーコンを検出するように構成される。他の実施形態では、ハンドシェイク処理を開始するために、すべての無線電力受信機クライアントに対して所定のビーコンフォーマットが使用される。

ブロック１２０６では、ＷＰＴＳと無線電力受信機クライアントとの間の通信リンクが確立される。例えば、ＷＰＴＳと無線電力受信機クライアントとの間の通信に符号化チャネルを使用する場合、符号化チャネルの通信を符号化するためのキーを確立するために、キー交換などを採用することができる。ＷＰＴＳが、（以前の）未知の無線電力受信機クライアントから符号化されたビーコンおよび／または信号を受信するように構成される場合、通信は、キー交換なしに確立され得る。

オプションのブロック１２０８において、ＷＰＴＳは、無線電力受信機クライアントからクライアント固有の情報を取得する。一部の実施形態では、ＷＰＴＳは、無線電力受信機クライアントから受信した符号化ビーコン信号を処理して、無線電力受信機クライアントに関連するクライアント固有の情報を識別する。このようにして、個々の無線電力受信機クライアントからのビーコン信号を識別することができる。

クライアント固有の情報は、無線電力受信機クライアントに対応する様々な特性および／または要件を含むことができる。例えば、クライアント固有の情報は、限定されるものではないが、無線電力受信機クライアントホストデバイスのバッテリレベル、バッテリ使用量情報、温度情報、ＷＰＴＳまでの推定距離、および現在無線電力受信機クライアントに電力を供給している他の近くの無線電力送信システムを識別する情報等を含み得る。

一部の実施形態では、ＷＰＴＳと無線電力受信機クライアントとの間の初期データ交換は、エンコードされていないか、または個々のクライアントに固有でないエンコードされたチャネルを使用する。したがって、任意のブロック１２１０において、ＷＰＴＳは、将来のビーコン送信のために無線電力受信機クライアントによって使用されるビーコンコード、および／またはメッセージまたは要求を無線電力受信機クライアントに伝達するためにＷＰＴＳによって使用されるビーコンコードを割り当てる。例えば、いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳは、特定の無線電力受信機クライアントのみが復号化および／または検出できるように符号化されたビーコンをブロードキャストする。これについては、以下でさらに詳細に説明する。他の実施形態では、無線電力受信機クライアントは、ブロック１２１０内のＷＰＴＳに提供される、または任意選択的に、クライアント固有情報を取得するＷＰＴＳの一部としてブロック１２０８内のＷＰＴＳに提供される、予めプログラムされたコードを有する。

上述のように、いくつかの実施形態では、複数の無線電力送信システムが、より大きな充電カバレッジ領域を提供するために協調的に使用される。したがって、オプションのブロック１２１２では、無線電力受信機クライアントＩＤおよびクライアント固有の情報が、１つまたは複数の他のＷＰＴＳと交換される。いくつかの実施形態では、所与のＷＰＴＳによって新しいクライアントが検出されると、ブロック１２０４、１２０６、１２０８、および１２１０の動作が実行され、ＷＰＴＳは、ブロック１２１２においての１つ以上の他のＷＰＴＳとクライアントＩＤおよびクライアント固有の情報を通信する。必要に応じて、またはこれに加えて、クライアントＩＤおよびクライアント固有の情報を定期的に交換できる。

一実施形態では、ＷＰＴＳは、管理情報ベース（ＭＩＢ）等を維持し、この管理情報ベースは、システム全体のすべてのＷＰＴＳに分散され、クライアントＩＤ及び関連するクライアント固有情報が、現在アクティブな無線電力受信機クライアントのために格納される。オプションで、ＭＩＢは現在非アクティブな以前のクライアントのクライアントＩＤとクライアント固有の情報を格納できる。ＭＩＢアプローチの下では、現在アクティブなクライアントが、ブロック１２０８および／または１２１０の動作を繰り返すのではなく、第二のＷＰＴＳの充電範囲に移動する場合、第二のＷＰＴＳは、クライアント固有の情報をルックアップし、そのＭＩＢに既に割り当てられているＷＰＴＳビーコンを取得することができる。

一般に、ビーコン信号は、無線電力供給環境において選択されたクライアントに提供される送信構成で符号化または変調されてもよい。送信構成は、コヒーレント信号が電力を供給するために位相調整されるように、アレイの各アンテナで受信されたビーコン（またはキャリブレーション）信号の複素共役を計算することによって決定されるコヒーレント信号であってもよい。いくつかの実施形態では、異なる送信構成が、各クライアントまたは通信パスに提供される。ＷＰＴＳの充電範囲内の複数の無線電力受信機クライアントのそれぞれに対する異なる送信構成は、無線電力供給環境内のクライアントによるビーコン信号の同時またはほぼ同時送信を容易にすることができ、さらに、認可された（選択された）クライアントのみが無線電力供給システムによって「ロック」されることを確実にする。

図１３は、一実施形態による、ＷＰＴＳタイルの初期化中にＷＰＴＳとＴＡＭとの間で交換されるメッセージを示すメッセージフローダイアグラム１３００を示す。メッセージ交換１３０２によって示されるように、ＷＰＴＳおよびＴＡＭは、ホスト／ＣＣＢインターフェースを介して、または帯域外チャネルを使用して、通信チャネルを確立する。上述したように、帯域外チャネルの例には、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）リンクなどの無線ＷＬＡＮリンク、およびイーサネット（登録商標）リンクなどの有線ネットワークリンクが含まれる。

メッセージ１３０２によって示されるように、ＷＰＴＳは、ＰＲＯＸＹからＴＡＭへＧＯ ＭＥＳＳＡＧＥを発行する。このメッセージには、粗いタイミング情報が含まれている。次いで、ＴＡＭは、ブロック１３０４に示されるように、ＧＯ ＭＥＳＳＡＧＥ ＦＲＯＭ ＰＲＯＸＹメッセージ内の情報を使用して、いくつかのタイミング構成およびシステム初期化動作を実行する。完了すると、ＴＡＭは、より細かいタイミング情報を含むＧＯ ＭＥＳＳＡＧＥ ＦＲＯＭ ＴＡＭ１３０６を返す。

ＧＯ ＭＥＳＳＡＧＥ ＦＲＯＭ ＴＡＭ１３０６（図示のように）に続いて、またはそれより前のいずれかの時点で、ＷＰＴＳは、メッセージ１３１０によって示されるように、クライアントＩＤおよびオプションのコード１３０８をＴＡＭに送信することができる。ＷＰＴＳとＴＡＭの両方が同時に初期化される場合、ＷＰＴＳにはクライアントがないため、ＴＡＭに送信するクライアントＩＤがない可能性がある。任意に、上記のＭＩＢスキームでは、新しいＷＰＴＳが複数のＷＰＴＳを含む現在のオペレーティングシステムに結合されると、新しいＷＰＴＳは、初期化中にＭＩＢのコピーを取得し、その情報をＴＡＭに渡すことができる。さらに別のオプションとして、ＷＰＴＳとＴＡＭの両方がアクセスできる共有メモリにＭＩＢを置くこともできる。これにより、ＴＡＭは１つ以上のメッセージで転送されることなくクライアントＩＤデータにアクセスできる。

無線電力受信機クライアントＩＤ情報は、ＴＡＭが無線電力受信機クライアントと通信するときに、それらのクライアントＩＤを無線電力受信機クライアントに関連付けるためにＴＡＭによって使用される。具体的には、所与の無線電力受信機クライアントからの電力要求に関連するＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤが、メッセージ１３１０とともにＴＡＭに送信されたクライアントＩＤに対応する場合である。

オプションのコードがメッセージ１３１０に含まれる場合、それらのコードは、無線電力受信機クライアントに割り当てられるように符号化されたＴＡＭビーコンコードのためにＴＡＭによって使用され得る。一実施形態では、フローチャート１２００の動作中、ＷＰＴＳは、ＷＰＴＳへのビーコン送信、およびＴＡＭへのビーコン送信のために無線電力受信機クライアントによって使用されるコードを提供する。上述のように、一部の実施形態では、同じビーコンを（ＷＰＴＳおよびＴＡＭの両方に対して）使用することができ、他の実施形態では、別々のビーコンを使用する。

図１４は、一実施形態による、無線パワーオンデマンドスキームの実装に関連する動作およびメッセージフローを示すメッセージ／信号フロー図１４００を示す。メッセージ交換１４０２によって示されるように、ＴＡＭおよび無線電力受信機クライアントは、図１０に示され上述されたフローチャート１０００の動作を使用するなど、通信を確立している。この時点で、ＷＰＴＳは、無線電力受信機クライアントからの電源オンデマンド要求を処理するように設定される。

要求／サービスシーケンスは、信号１４０４によって示されるように、その符号化されたＴＡＭビーコンをブロードキャストする無線電力受信機クライアントから始まる。ブロック１４０６に示されるように、ＴＡＭは、符号化されたＴＡＭビーコンを検出し、ビーコンを復号化し、どの無線電力受信機クライアントが特定の符号化に関連するかを調べることによって、符号化されたＴＡＭビーコンにビーコンを送信する無線電力受信機クライアントを識別する。

次に、信号１４０８によって示されるように、ＴＡＭは、無線電力受信機クライアントＩＤに対応するＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤビットをＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤバス８３６に配置し、ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＳＴＲＯＢＥ８３８を起動する。ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＳＴＲＯＢＥは、クライアントが電源を要求していることをＷＰＴＳに通知するために使用され、ＢＥＡＣＯＮ＿ＤＥＴＥＣＴ＿ＩＤは、特定のクライアントを識別するために使用される。

この時点で、ＷＰＴＳはクライアントのワイヤレス電力要求を処理する準備をする。これを達成する様々な方法があり、最終的に、ＷＰＴＳアンテナアレイは、上述の方法で要求側クライアントに無線電力信号を送信するように構成されている。一部の実施形態では、アンテナアレイは、ビーコンなどのクライアントから受信した信号に基づいて、ワイヤレス電力信号をクライアントに自動的に送るように構成されてもよい。さらに、一部の実施形態では、無線電力信号の指示は、ビーコンで符号化されたいかなる情報も使用せずに、ビーコン信号自体（すなわち、アレイ内の異なるアンテナで受信されるＲＦ信号の位相）に基づいて実行される。他の実施形態では、ビーコンは符号化され、この符号化は、特定のクライアントを識別するため、またはクライアントによってブロードキャストされるビーコン信号の特性を抽出するために使用される。クライアントの知識は、無線電力信号をクライアントに向け、ＷＰＴＳがクライアントのために以前に取得したクライアント固有の情報に基づいてクライアントへの電力供給を調整することを支援する１つ以上のために使用することができる。

図１４に戻ると、一部の実施形態では、ＷＰＴＳは、その充電領域内の任意の無線電力受信機クライアントによって受信されるＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンをブロードキャストする。一部の実施形態では、電力を要求する無線電力受信機クライアントが複数のＷＰＴＳの充電範囲内にある状況の下などで、１つ以上の他のＷＰＴＳがＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンをブロードキャストしてもよい。ＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンは、所定の期間（ＷＰＴＳビーコンおよび／またはＴＡＭビーコンのいずれか）ビーコンを行わないよう無線電力受信機クライアントに指示する。ＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンに関連して、ＷＰＴＳは、そのＷＰＴＳビーコンにビーコンする電力を要求する無線電力受信機クライアントを指示するコマンドを含む信号１４１２をブロードキャストする。一般に、信号１４１２は、電力を要求する無線電力受信機クライアントによってのみ復号化（およびその後処理）されるように符号化されてもよい。ＷＰＴＳのブロードキャスト範囲内にある他の無線電力受信機クライアントによって信号１４１２が受信された場合、１つまたは複数が検出または無視されない。

いくつかの実施形態では、ＡＬＬ ＱＵＩＥＴ信号１４１０および信号１４１２は、単一のＷＰＴＳビーコンに結合され得る。このシナリオでは、ビーコンは、ＷＰＴＳのブロードキャスト範囲内の任意の無線電力受信機クライアントによって処理されて受信され、電力要求無線電力受信機クライアントを除くすべての電力要求無線電力受信機クライアントは、ビーコンをコマンドとして解釈して静粛にし、電力要求無線電力受信機クライアントは、ビーコンをコマンドとして解釈してそのＷＰＴＳビーコンをブロードキャストする。

受信信号１４１２（または前述の結合ＷＰＴＳビーコン）に応答して、無線電力受信機クライアント要求電力は、信号１４１４によって示されるように、そのＷＰＴＳビーコンをブロードキャストする。上述のように、ＷＰＴＳは、無線電力受信機クライアントから受信したビーコンの位相を検出し、これらのクライアントに無線電力信号を送ることができる。この手段を使用して、無線電力が、信号１４１６によって示されるように、無線電力受信機クライアント電力要求を処理するために供給される。無線電力受信機クライアントが符号化されたＷＰＴＳビーコンをブロードキャストする場合、ＷＰＴＳはビーコンを復号化して無線電力受信機クライアントを識別し、場合によっては無線電力受信機クライアントのクライアント固有の情報に合わせて調整された電力をＷＰＴＳに供給できる。

いくつかの実施形態では、無線電力受信機クライアントは、そのホスト装置が低いバッテリレベルを有すると判断した場合、その符号化ＴＡＭビーコン信号をブロードキャストする。例えば、無線電力受信機クライアントは、電力レベルが閾値未満であると判断するまで、スリープモードのままでよい。次に、無線電力受信機クライアントは、その符号化されたＴＡＭビーコンをブロードキャストすることによって、無線電力送信シーケンスを起動し、開始することができる。

他の実施形態では、無線電力受信機クライアントは、それがＷＰＴＳの充電範囲内に移動したことを検出することに応答して、それを符号化したＴＡＭビーコン信号をブロードキャストすることができる。例えば、無線電力受信機クライアントは、ＷＰＴＳから受信された信号の信号強度が信号強度範囲を超えており、したがって、（無線電力受信機クライアントのホスト装置の）ユーザがＷＰＴＳの無線電力充電範囲にローミングしたことを決定することによって、無線電力送信シーケンスを開始することを決定することができる。

図１５は、２つのＷＰＴＳタイル１１００－１および１１００－２を含む無線電力供給環境１５００を示し、それぞれは、上述した図１１のＷＰＴＳタイル１１００と同様の方法で構成される。ＷＰＴＳタイル１１００－１および１１００－２は、リンク１５０２を介して通信で結合され、リンク１５０２は、一般に、無線リンク（例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標））または有線リンク（例えばイーサネット（登録商標））であり得るが、独自のリンクも使用され得る。ＷＰＴＳタイル１１００－１および１１００２の各々は、管理情報ベース（ＭＩＢ）１５０４のローカルインスタンスも含む。

ＷＰＴＳタイル１１００－１および１１００－２のそれぞれは、ＴＩＬＥ１ ＲＡＮＧＥおよびＴＩＬＥ２ ＲＡＮＧＥとラベル付けされたアークによって示されるように、それぞれの充電範囲を有する。無線電力受信機クライアント１０３ａを含む無線デバイス１０２ａは、ＷＰＴＳタイル１１００－１の充電範囲内にあり、無線電力受信機クライアント１０３ｎを含む無線デバイス１０２ｎは、ＷＰＴＳタイル１１００－２の充電範囲内にあり、無線電力受信機クライアント１０３ｂを含む無線デバイス１０２ｂは、ＷＰＴＳタイル１１００－１とＷＰＴＳタイル１１００－２の両方の充電範囲内にある。

無線電力受信機クライアント１０３ａは、ＷＰＴＳ信号経路／リンク１５０６によって示されるように、ＷＰＴＳタイル１１００－１から無線電力信号を受信するように構成され、無線電力受信機クライアント１０３ａとＷＰＴＳタイル１１００－１のＷＰＴＳとの間のデータ通信もサポートし得る。無線電力受信機クライアント１０３ａはまた、無線電力受信機クライアント１０３ａとＴＡＭとの間のデータ通信にも使用され得るＴＡＭリンク１５０８によって示されるように、ＷＰＴＳタイル１１１０－１のＴＡＭと通信するように構成される。同様に、クライアント１０３ｂは、ＷＰＴＳ信号経路／リンク１５１０を介してＷＰＴＳタイル１１００－１から無線電力信号を受信するように構成され、また、ＴＡＭリンク１５１２を介してＷＰＴＳタイル１１１０－２のＴＡＭと通信するように構成される。

前述のように、無線デバイス１０２ｂおよび無線電力受信機クライアント１０３ｂは、ＷＰＴＳタイル１１００－１および１１００－２の両方の充電範囲内にある。分散管理方式の一態様では、無線電力受信機クライアント１０３ｂと一度に通信するために１つのＷＰＴＳタイルが選択される。図１５に示す例では、無線電力受信機クライアント１０３ｂのＷＰＴＳタイルは、ＷＰＴＳ信号パス／リンク１５１４によって示されるように、ＷＰＴＳタイル１１００－２である。さらに、無線電力受信機クライアント１０３ｂに対するＴＡＭ動作は、ＴＡＭリンク１５１６によって示されるように、ＷＰＴＳタイル１１００－２内のＴＡＭによって実行される。

いくつかの実施形態では、異なるＷＰＴＳタイル上の複数のＴＡＭは、オプションのＴＡＭリンク１５１８によって示されるように、所与の無線電力受信機クライアントと同時に通信することができる。例えば、このアプローチは、無線電力受信機クライアントがＷＰＴＳタイルの重複する充電範囲内で移動するときに、ＷＰＴＳ動作の「ハンドオフ」を管理するために使用することができる。いくつかの実施形態では、同様の動作は、ＷＰＴＳデータリンク（図示せず）を使用して実行することができ、これは、２つ以上のＷＰＴＳタイルにおけるＷＰＴＳによる無線電力受信機クライアントとの同時通信を可能にするために使用される。しかしながら、上述のように、１つのＷＰＴＳのみが、任意の所与の時点で無線電力受信機クライアントに電力を供給する。

いくつかの実施形態では、ＭＩＢ１５０４インスタンスは、複数のＷＰＴＳタイルを有する環境内をローミングするときに、無線電力受信機クライアントへの電力供給を調整するために使用される。たとえば、１つのアプローチでは、各ＷＰＴＳタイルは、環境内で現在動作しているすべての無線電力受信機クライアントに関する情報を含むＭＩＢのローカルインスタンスを有する（最後の分散更新の時点）。分散ＭＩＢの更新は、定期的に、または特定のＷＰＴＳタイルで検出された変更に応じて実行できる。たとえば、重複する範囲を持つＷＰＴＳタイルは、定期的にＭＩＢデータを交換し、ＭＩＢデータ全体を交換するか、デルタスキーム（例えば最終期間からの変化）を使用する。別のアプローチの下では、無線電力受信機クライアントが環境全体内を移動するときに、ローカルインスタンスのＭＩＢデータへの変更が伝搬され、一方、最近移動した所定の無線電力受信機クライアントの位置に近接しない充電範囲を持つＷＰＴＳタイルは、その移動を反映するようにＭＩＢインスタンスを更新しない可能性があることを観察する。

ローカルＭＩＢインスタンスを使用することにより、システム全体で、どのＷＰＴＳタイルが現在各無線電力受信機クライアントに電力を供給しているかを調整し、ＷＰＴＳタイル間のハンドオーバを容易にすることができる。また、所与の無線電力受信機クライアントが存在する、重複する充電範囲を有する複数のＷＰＴＳタイル（典型的には２つ）の協調動作を実行してもよい。たとえば、ＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンまたは信号の使用を検討する。所与のＷＰＴＳタイルが、別のＷＰＴＳタイル（すなわち、無線電力受信機クライアントは、２つのＷＰＴＳタイルの重複する充電範囲内にある）の充電範囲内で無線電力受信機クライアントに電力を供給することに関連してＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンまたは信号をブロードキャストする場合、２つのＷＰＴＳタイルは、各タイルがＡＬＬ ＱＵＩＥＴビーコンを発行するように調整することができる。このようにして、重複する充電範囲内の他の無線電力受信機クライアントは、ビーコンしないように指示され、したがって、電力要求を行う無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされるＷＰＴＳビーコンとＲＦ干渉を引き起こさない。

特定の実施形態を参照していくつかの実施形態を説明したが、いくつかの実施形態に従って、他の実施形態も可能である。さらに、図面および／またはここに記載される要素または他の特徴の配置および／または順序は、図示および記載される特定の方法で配置される必要はない。いくつかの実施形態に従って、多くの他の構成が可能である。

図に示された各システムにおいて、いくつかの場合において、要素は、それぞれ同一の参照番号または異なる参照番号を有してもよく、これは、表された要素が異なるおよび／または類似してもよいことを示唆する。しかしながら、要素は、異なる実装を有し、本明細書に示されるかまたは記載されるシステムのいくつかまたは全てと協働するのに十分柔軟であり得る。図に示される種々の要素は、同一であっても異なっていてもよい。どちらを第１要素と呼び、どちらを第２要素と呼ぶかは任意である。

明細書及び特許請求の範囲において、「結合した」及び「接続された」という用語は、それらの派生語とともに使用することができる。これらの用語は、互いに同義語として意図されていないことを理解されたい。むしろ、特定の実施形態では、「接続された」を使用して、２つ以上の要素が互いに直接物理的または電気的に接触していることを示すことができる。「結合」とは、２つ以上の要素が物理的または電気的に直接接触していることを意味する場合がある。しかしながら、「結合した」はまた、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、それでもなお相互に協力または相互作用していることを意味し得る。さらに、「通信可能に結合された」とは、互いに直接接触していてもいなくてもよい２つ以上の要素が、互いに通信することが可能であることを意味する。例えば、コンポーネントＡがコンポーネントＢに接続され、コンポーネントＢがコンポーネントＣに接続される場合、コンポーネントＡは、コンポーネントＢを中間コンポーネントとして使用してコンポーネントＣに通信可能に結合され得る。

実施形態は、本発明の実施形態または例である。明細書において「一つの具体例」、「１つの実施形態」、「いくつかの具体例」、または「他の実施形態」という言及は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、または特徴が、本発明の少なくともいくつかの実施形態に含まれるが、必ずしもすべての実施形態に含まれるとは限らないことを意味する。様々な外観「一つの具体例」、「１つの実施形態」、または「一部の実施形態」は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではない。

本明細書に記載および図示される全ての構成要素、特徴、構造、特性等が、特定の実施形態に含まれる必要はない。明細書が、構成要素、特徴、構造又は特性「可能」、「あり得る」、「～できる」又は「～することができる」を含めることを記載している場合は、例えば、その特定の構成要素、特徴、構造又は特性を含める必要はない。明細書又はクレームが「ａ」又は「ａｎ」要素を参照している場合は、それは、その要素の１のみが存在することを意味しない。明細書又はクレームが「追加の」要素を参照している場合は、それは追加要素が複数存在することを妨げない。

ここで、アルゴリズムは、所望の結果を導く動作または動作の自己無撞着なシーケンスであると一般的に考えられる。これには物理量の物理的操作が含まれる。通常、必ずしもそうではないが、これらの量は、記憶され、転送され、結合され、比較され、または他の方法で操作され得る電気信号または磁気信号の形態をとる。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数などと呼ぶことは、主に一般的な使用の理由から、時として便利であることが証明されている。しかしながら、これらの用語及び類似の用語の全ては、適切な物理量に関連付けられるべきであり、これらの量に適用される単なる便利なラベルであることを理解されたい。

上述のように、本明細書の実施形態の様々な態様は、組み込みプロセッサなどによって実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアなどの対応するソフトウェアおよび／またはファームウェアコンポーネントおよびアプリケーションによって容易にすることができる。したがって、本発明の実施形態は、ソフトウェアプログラム、ソフトウェアモジュール、ファームウェア、および／または分散ソフトウェアを、何らかの形態のプロセッサ、プロセッサコア、または埋め込みロジック上で実行するか、またはプロセッサまたはコア上で実行するか、あるいはそうでなければ、コンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な非一時記憶媒体上に、またはその中で実装または実現するように使用することができる。一時的でないコンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な記憶媒体は、機械（例えばコンピュータ）によって読み取り可能な形式で情報を記憶または送信するための任意の機構を含む。例えば、一時的でないコンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な記憶媒体は、記録可能／記録不可能媒体（例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス等）のような、コンピュータまたはコンピュータ（例えば、計算装置、電子システム等）によってアクセス可能な形式で（すなわち、ストアおよび／または送信）情報を提供する任意の機構を含む。コンテンツは、直接実行可能な形式（「オブジェクト」または「実行可能な」形式）、ソースコード、または差分コード（「デルタ」または「パッチ」コード）であってもよい。一時的でないコンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な記憶媒体は、コンテンツをダウンロードすることができる記憶装置またはデータベースを含んでもよい。一時的ではないコンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な記憶媒体は、販売時または配達時に記憶されたコンテンツを有する装置または製品を含んでもよい。したがって、記憶されたコンテンツを有する装置を配信すること、または通信媒体を介してダウンロードのためのコンテンツを提供することは、本明細書に記載されたそのようなコンテンツを有するコンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な記憶媒体を含む製品を提供することとして理解され得る。

本明細書に記載される種々の構成要素によって実行される動作および機能は、少なくとも部分的に、処理要素上で実行されるソフトウェアによって、埋め込みハードウェアなどを介して、またはハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせによって、実施され得る。このような構成要素は、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、専用ハードウェア（例えば、アプリケーション固有のハードウェア、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ等）、埋め込み型コントローラ、ハードワイヤード回路、ハードウェアロジック等として実装されてもよく、ソフトウェアコンテンツ（例えば、データ、指示、構成情報、その他）は、実行可能な命令を表すコンテンツを提供する、コンピュータ読み取り可能または機械読み取り可能な記憶媒体を含む製造品を介して提供されてもよい。その内容は、本明細書に記載される様々な機能／操作を実行するコンピュータをもたらすことができる。

本明細書で使用される場合、用語「少なくとも１つ」によって結合される項目のリストは、リストされた用語の任意の組み合わせを意味することができる。たとえば、「Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１つ」という語句は、「ＡまたはＢまたはＣ」、「ＡおよびＢ」、「ＡおよびＣ」、「ＢおよびＣ」、または「ＡおよびＢおよびＣ」を意味し得る。

要約に記載されているものを含む、本発明の例示された実施形態の上記の説明は、網羅的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。本明細書では、本発明の具体的な実施形態および実施例について説明するが、当業者であれば理解されるように、本発明の範囲内で種々の同等の修正が可能である。
これらの変更は、上記の詳細な説明に照らして本発明に対して行うことができる。以下の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を明細書および図面に開示された特定の実施形態に限定するものと解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲の解釈の確立された教義に従って解釈されるべき以下の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきである。

Claims (20)

1. 無線電力送信システム（ＷＰＴＳ）から１つ以上の無線電力受信機クライアントに無線電力を供給する方法であって、
   タイミング取得モジュール（ＴＡＭ）と前記１つ以上の無線電力受信機クライアントのそれぞれとの間の通信を確立するステップであって、
   前記１つ以上の無線電力受信機クライアントのそれぞれに、
   （ａ）当該無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンで使用される固有のコードを割り当て、または
   （ｂ）当該無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンで使用される固有のコードを取得する、ステップと、
   前記無線電力受信機クライアントが電力を要求していることを示す前記１つ以上の無線電力受信機クライアントの１つによってブロードキャストされる符号化ビーコンを受信するステップと、
   前記符号化ビーコンを復号化し、前記符号化ビーコンをブロードキャストする前記無線電力受信機クライアントを識別するステップと、
   前記無線電力受信機クライアントを識別するとともに前記無線電力受信機クライアントが電力を要求していることを示す通知を前記ＴＡＭから前記ＷＰＴＳに送信するステップと、
   前記電力要求にサービスするため、前記ＷＰＴＳを介して無線電力信号を前記無線電力受信機クライアントに送信するステップと、
   を含む方法。
2. 前記ＷＰＴＳは、第１の複数のアンテナを使用して、前記１つ以上の電力受信機クライアントから送信される信号を受信するとともに、無線電力信号を送信し、
   前記ＴＡＭは、前記第１の複数のアンテナから分離された第２の複数のアンテナを使用して、前記１つ以上の無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンを受信する、請求項１に記載の方法。
3. 前記符号化されたビーコンが、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、および８０２．１１ａｃ規格のうちの１つによって定義された信号を使用してブロードキャストされる、請求項２に記載の方法。
4. 前記第２の複数のアンテナのうちの１つまたは複数において、前記１つ以上の無線電力受信機クライアントから送信された信号を受信するステップと、
   所定の無線電力受信機クライアントについて、前記第２の複数のアンテナのうちのいずれのアンテナが最も高い信号強度を有する信号を受信しているかを決定するステップと、
   前記所定の無線電力受信機クライアントと通信するため、当該アンテナに関連付けられたチャネルを使用するステップと、
   をさらに含む請求項２に記載の方法。
5. 前記ＷＰＴＳは、第１の充電範囲を有する第１のＴＡＭを含む第１のＷＰＴＳであって、前記第１の充電範囲は、前記第１の充電範囲と重なる部分を含む第２の充電範囲を有する第２のＴＡＭを有する第２のＷＰＴＳの近傍で動作し、
   前記方法は、
   無線電力受信機クライアントが前記第１および前記第２の充電範囲内にあることを検出するステップと、
   前記第１のＷＰＴＳと前記第２のＷＰＴＳとの間において調整し、前記第１のＷＰＴＳと前記第２のＷＰＴＳのいずれが当該無線電力受信機クライアントに無線電力信号を送信するかを決定するステップと、
   をさらに含む請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記符号化ビーコン信号が、複数のバーカコードシーケンスを含むコードで符号化される、請求項１に記載の方法。
7. 前記無線電力受信機クライアントは、ＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするように構成され、
   前記方法は、
   前記ＷＰＴＳによって、符号化ビーコンまたは前記無線電力受信機クライアントが当該ＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするためのコマンドを含む信号をブロードキャストするステップと、
   前記無線電力受信機クライアントによって、当該ＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするステップと、をさらに含み、
   前記ＷＰＴＳは、前記ＷＰＴＳビーコンを使用して無線電力信号を前記無線電力受信機クライアントに送信する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ＷＰＴＳからビーコンまたは信号をブロードキャストするステップをさらに含み、前記ビーコンまたは信号は、前記ビーコンまたは信号を受信する任意の無線電力受信機クライアントに、所定時間、ビーコンを行わないように指示するコマンドを含む、請求項７に記載の方法。
9. 複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナのそれぞれのための、
   前記アンテナに動作可能に結合され、前記アンテナで受信した無線周波数（ＲＦ）信号を処理する受信回路、および、
   前記アンテナに動作可能に結合され、前記アンテナから送信されるＲＦ信号を生成する送信回路と、
   前記複数のアンテナの各々について前記受信回路からの出力を受信するように結合されたアナログデジタル（ＡＤＣ）信号調整回路と、
   前記複数のアンテナの各々について前記送信回路の入力に結合されたアナログ出力を有するデジタルアナログ（ＤＡＣ）信号調整回路と、
   前記ＡＤＣ信号調整回路の出力を入力として受信するように結合され、前記ＤＡＣ信号調整回路に結合され、無線電力送信システム（ＷＰＴＳ）ホストまたはＣＣＢと通信するためのホストまたはコンピュータ制御ボード（ホスト／ＣＣＢ）インターフェースを有するデジタル論理要素と、
   を備えた装置であって、前記装置は、
   無線電力受信機クライアントから送信された符号化ＲＦビーコンを前記複数のアンテナの１つで受信し、
   前記アンテナに結合された前記受信回路および前記ＡＤＣ信号調整回路を使用して前記符号化ＲＦビーコンを処理し、前記符号化ＲＦビーコンに対応するデジタル波形を生成し、
   前記デジタル論理要素を使用して、前記デジタル波形を処理し、前記符号化ＲＦビーコンを送信する前記無線電力受信機クライアントを識別し、
   前記無線電力受信機クライアントが電力を要求していることを示すインジケータとともに、前記無線電力受信機クライアントを識別する情報を前記ホスト／ＣＣＢインターフェースを介して前記ＷＰＴＳホストまたはＣＣＢに送信する、装置。
10. 所定のアンテナに動作可能に結合された前記受信回路および前記送信回路の少なくとも一部が、トランシーバチップ上に実装される、請求項９に記載の装置。
11. 前記トランシーバチップは、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、および８０２．１１ａｃ規格の少なくとも一つによって定義される物理層に従って、ＲＦ信号の送信および受信をサポートするように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記デジタル論理要素は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記１つ以上の無線電力受信機クライアントのそれぞれに、
    （ａ）当該無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンで使用される固有のコードを割り当て、または、
    （ｂ）当該無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンで使用される固有のコードを取得する、
    ように構成される、請求項９～１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 無線電力送信システム（ＷＰＴＳ）を備える装置であって、前記ＷＰＴＳは、
    前記ＷＰＴＳの充電範囲内で１つ以上の無線受信機クライアントと信号の受信および送信を行うように構成された少なくとも１つのアンテナアレイと、
    前記少なくとも１つのアンテナアレイに動作可能に結合され、１つ以上の無線受信機クライアントへの無線電力信号の送信を制御する制御ロジックと、
    インターフェースを介して前記制御ロジックに通信可能に結合され、複数のＴＡＭアンテナを含むタイミング取得モジュール（ＴＡＭ）と、
    を備え、前記装置は、
    前記１つ以上の無線電力受信機クライアントの１つからブロードキャストされる符号化ビーコンを１つ以上の前記ＴＡＭアンテナで受信し、
    前記符号化ビーコンを前記ＴＡＭを介して復号化し、前記符号化ビーコンをブロードキャストした前記無線電力受信機クライアントを識別し、
    前記無線電力受信機クライアントを識別するとともに前記無線電力受信機クライアントが電力を要求していることを示す通知を前記ＴＡＭから前記ＷＰＴＳに送信し、
    前記少なくとも１つのアンテナアレイ内の前記アンテナの少なくとも一部を介して、無線電力信号を前記無線電力受信機クライアントに送信する、
    ように構成される装置
15. 前記１つ以上の無線電力受信機クライアントのそれぞれに、
    （ａ）当該無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンで使用される固有のコードを割り当て、または、
    （ｂ）当該無線電力受信機クライアントによってブロードキャストされる符号化ビーコンで使用される固有のコードを取得する、
    ように構成される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ＴＡＭはさらに、
    前記複数のＴＡＭアンテナのそれぞれのための、
    前記ＴＡＭアンテナに動作可能に結合され、前記アンテナで受信された無線周波数（ＲＦ）信号を処理する受信回路、および
    前記ＴＡＭアンテナに動作可能に結合され、前記アンテナから送信されるＲＦ信号を生成する送信回路と、
    前記複数のアンテナの各々について前記受信回路からの出力を受信するように結合されたアナログデジタル（ＡＤＣ）信号調整回路と、
    前記複数のアンテナの各々について前記送信回路の入力に結合されたアナログ出力を有するデジタルアナログ（ＤＡＣ）信号調整回路と、
    前記ＡＤＣ信号調整回路の出力を入力として受信するように結合され、前記ＤＡＣ信号調整回路に結合され、前記インターフェースを介して制御論理に通信可能に結合されるデジタル論理要素と、
    を含む、請求項１４または１５に記載の装置。
17. 前記符号化されたビーコンが、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、および８０２．１１ａｃ規格のうちの１つの物理層によって定義される信号を使用してブロードキャストされる、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記ＴＡＭは、
    前記複数のＴＡＭアンテナの少なくとも一部において、前記１つ以上の無線電力受信機クライアントから送信された信号を受信し、
    所定の無線電力受信機クライアントについて、いずれのアンテナが最も高い信号強度の信号を受信しているかを判断し、
    前記所定の無線電力受信機クライアントと通信するため、当該アンテナに関連付けられたチャネルを使用する、
    ように構成される、請求項１４～１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記無線電力受信機クライアントは、ＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするように構成され、前記装置はさらに、
    前記無線電力受信機クライアントが当該ＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするためのコマンドを含む符号化ビーコンまたは信号を前記ＷＰＴＳによってブロードキャストし、
    前記符号化ビーコン、または前記無線電力受信機クライアントが当該ＷＰＴＳビーコンをブロードキャストするためのコマンドを含む信号に応答して、前記無線電力受信機クライアントによってＷＰＴＳビーコンのブロードキャストを受信し、
    無線電力信号を前記無線電力受信機クライアントに送信するため、前記ＷＰＴＳビーコンを使用する、
    ように構成される、請求項１４～１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記装置は、さらに、前記ＷＰＴＳから、前記ビーコンまたは信号を受信する任意の無線電力受信機クライアントに、所定の時間、ビーコンまたは信号を行わないように指示するコマンドを含む、ビーコンまたは信号をブロードキャストするように構成される、請求項１９に記載の装置。

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