KR101847813B1 - 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치 및 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 전송 시스템에서 통신하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 통신채널들을 검색하고, 상기 통신채널들의 상태정보를 측정하며, 상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스의 무선 전력 전송 영역에서 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널을 결정하고, 상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 소정의 크기를 가지는 채널 점유 신호 및 접속 규격 명령어를 상기 타겟으로 전송하며, 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신여부에 기초하여 상기 결정된 통신채널에서 상기 타겟과의 통신여부를 결정한다.

Description

무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치 및 통신 방법{COMMUNICATION APPARATUS AND COMMUNICATION METHOD IN WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM}
기술분야는 무선 전력 전송 시스템에서 통신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력전송에 대한 연구는 휴대기기를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선전력공급의 불편함 증가 및 기존 battery 용량의 한계 봉착 등을 극복하기 위해 시작되었다. 무선 전력 전송 기술들 중 하나는 RF 소자들의 공진(resonance) 특성을 이용한다. 공진 특성을 이용하는 무선 전력 전송 시스템은 전력을 공급하는 소스와 전력을 공급받는 타겟을 포함할 수 있다. 소스가 타겟에게 전력을 효율적으로 전송 위해서는 소스의 상태에 대한 정보 및 타겟의 상태에 대한 정보를 서로 주고 받아야 한다. 즉, 소스와 타겟 간에 통신을 수행할 필요가 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 통신채널들을 검색하고, 상기 통신채널들의 상태정보를 측정하는 채널 검색부, 상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스의 무선 전력 전송 영역에서 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널을 결정하는 채널 결정부, 상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 소정의 크기를 가지는 채널 점유 신호 및 접속 규격 명령어를 상기 타겟으로 전송하는 통신부 및 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신여부에 기초하여 상기 결정된 통신채널에서 상기 타겟과의 통신여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
상기 채널 검색부는 상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정하는 채널 측정부를 포함할 수 있다.
상기 채널 측정부는 소정의 설정된 시간 동안 상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정할 수 있다.
상기 채널 결정부는 상기 측정된 간섭 신호의 세기가 기 설정된 기준 값 이하인 통신채널을 상기 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정할 수 있다.
상기 채널 점유 신호는 직접 확산 방식의 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW 신호(Continuous Wave)일 수 있다.
상기 제어부는 상기 접속 규격 명령어에 대응하여 상기 타겟으로부터 상기 응답신호를 수신하면, 상기 타겟에게 제어 ID를 할당할 수 있다.
상기 통신부는 상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 상기 타겟의 필요전력에 대한 정보를 요청하는 신호를 전송할 수 있다.
상기 제어부는 상기 타겟의 필요전력에 대한 정보에 기초하여 상기 소스에서 전송할 무선 전력량을 계산하고, 상기 계산된 무선 전력량에 기초하여 상기 소스에서 출력되는 무선 전력을 제어할 수 있다.
상기 채널 검색부는 상기 소스의 종류 또는 상기 소스에 할당된 고유 식별자에 따라 다르게 설정된 검색 테이블에 기초하여 상기 통신채널들을 검색할 수 있다.
상기 제어부는 상기 타겟의 웨이크 업(wake-up) 여부와 관계없이, 상기 채널 검색부의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스와 접속된 타겟이 없는 경우에는 채널 검색 시작 명령에 따라 상기 채널 검색부의 동작을 제어하고, 상기 소스와 접속된 타겟이 있는 경우에는 상기 소스에서 출력되는 전류의 변화량에 따라 상기 채널 검색부의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 결정된 통신채널에서 상기 소스의 통신출력의 전력에 대한 정보와 상기 타겟이 수신한 통신출력의 전력에 대한 정보에 기초하여 상기 소스와 상기 타겟 간의 접속여부를 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스에서 전송된 무선 전력과 상기 타겟의 부하에 전달되는 전력의 차이를 계산하고, 상기 계산된 전력의 차이에 기초하여 상기 소스에 접속된 상기 타겟의 오접속 여부를 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스에서 전송되는 무선 전력이 소정 크기로 변화된 시간과 상기 타겟의 부하에 전달되는 전력의 크기가 변화된 시간의 차이를 계산하고, 상기 계산된 시간의 차이에 기초하여 상기 소스에 접속된 상기 타겟의 오접속 여부를 결정할 수 있다.
상기 채널 결정부는 상기 통신채널들의 상태정보 측정 결과, 상기 통신채널들에서 무선 디바이스들이 통신을 수행함으로써, 상기 통신채널들 각각에서 채널 선택 기준 레벨 이상의 간섭 신호를 수신하는 경우에, 상기 통신채널들 중에서 상기 간섭 신호의 레벨이 가장 낮은 채널을 상기 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 간섭 신호의 레벨 및 소정의 에러범위 내에서 데이터를 전송하는데 필요한 출력 신호의 레벨이 맵핑된 테이블에 기초하여, 상기 결정된 통신채널에서의 통신출력의 레벨을 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기의 측정 시간을 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스와 상기 타겟 간에 접속된 통신채널에서 에러가 소정의 기준 값보다 커지거나, 상기 통신채널에서 검출된 간섭신호의 세기가 기 설정된 값보다 크면, 상기 통신 채널의 변경을 결정하고, 채널 변경 요청 명령어를 상기 타겟으로 전송할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 통신채널들을 검색하고, 상기 통신채널들의 상태정보를 측정하는 채널 검색부, 상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스와의 통신에 이용할 통신채널을 결정하는 채널 결정부 및 상기 소스로부터 상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 전송된 접속 규격 명령어를 기준시간 내에 수신하는지 여부에 기초하여 상기 결정된 통신 채널에서 상기 소스와의 통신여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 상기 접속 규격 명령어를 상기 기준시간 내에 수신하는 경우, 상기 접속 규격 명령어에 응답하는 응답 신호를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 채널 검색부는 상기 접속 규격 명령어를 상기 기준시간 내에 수신하지 못하는 경우, 다른 통신채널을 검색하고, 검색된 통신채널의 상태정보를 측정할 수 있다.
상기 채널 결정부는 상기 검색된 통신채널들 중에서, 상기 소스로부터 전송된 채널 점유 신호의 세기가 기 설정된 기준 값을 초과하는 통신채널을 상기 소스와의 통신에 이용할 통신채널로 결정할 수 있다.
상기 채널 점유 신호는 직접 확산 방식의 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW 신호(Continuous Wave)일 수 있다.
상기 통신부는 상기 응답 신호에 대응하여 상기 소스로부터 타겟에 할당된 제어 ID를 수신할 수 있다.
상기 제어부는 상기 타겟이 복수의 소스들로부터 복수의 채널 점유 신호들을 수신한 경우에, 채널 점유 신호의 크기가 가장 큰 통신채널을 이용하는 소스로부터 무선 전력을 수신하는 것으로 결정할 수 있다.
상기 채널 결정부는 상기 채널 점유 신호의 크기가 가장 큰 통신채널을 상기 채널 점유 신호의 크기가 가장 큰 통신채널을 이용하는 소스와의 통신에 이용할 통신채널로 결정할 수 있다.
상기 채널 검색부는 상기 타겟의 종류 또는 상기 타겟에 할당된 고유 식별자에 따라 다르게 설정된 검색 테이블에 기초하여 상기 통신채널들을 검색할 수 있다.
상기 제어부는 상기 타겟에 포함된 직류-직류 변환기의 입력단에서 측정된 전력, 상기 직류-직류 변환기의 출력단에서 측정된 전력 및 상기 타겟의 부하에 전달되는 전력에 기초하여, 상기 타겟의 필요전력을 계산할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법은 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 통신채널들을 검색하는 단계, 상기 통신채널들의 상태정보를 측정하는 단계, 상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스의 무선 전력 전송 영역에서 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널을 결정하는 단계, 상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 소정의 크기를 가지는 채널 점유 신호 및 접속 규격 명령어를 상기 타겟으로 전송하는 단계 및 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신여부에 기초하여 상기 결정된 통신채널에서 상기 타겟과의 통신여부를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 상태정보를 측정하는 단계는 상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신채널을 결정하는 단계는 상기 측정된 간섭 신호의 세기가 기 설정된 기준 값 이하인 통신채널을 상기 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법은 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 통신채널들을 검색하는 단계, 상기 통신채널들의 상태정보를 측정하는 단계, 상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스와의 통신에 이용할 통신채널을 결정하는 단계 및 상기 소스로부터 상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 전송된 접속 규격 명령어를 기준시간 내에 수신하는지 여부에 기초하여 상기 결정된 통신 채널에서 상기 소스와의 통신여부를 결정하는 단계를 포함한다.
무선 전력 전송 시스템에서 소스는 통신이 가능한 채널들 중에서 주변 통신 디바이스들로부터 채널 간섭이 약한 채널을 선택하여 소정 크기의 채널 점유 신호를 전송하고, 타겟은 채널 점유 신호의 세기가 기준 값보다 큰 경우를 통신채널로 결정함으로써, 소스와 타겟 간에 오접속을 예방할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송 시스템에서 소스는 접속규격 명령어를 전송하고, 타겟은 접속규격 명령어에서 요구하는 기준을 만족시키는 경우에만 응답신호를 전송함으로써, 복수의 타겟들 간의 충돌을 예방할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송 시스템에서 소스는 통신채널을 통해 명령어를 전송할 때 사용되는 전력과 타겟에서 수신하는 전력을 비교함으로써, 타겟의 오접속 여부를 판단할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송 시스템에서 소스는 충전모드에서 무선으로 전송된 전력과 타겟의 부하에 전달되는 전력을 비교함으로써, 타겟의 오접속 여부를 판단할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템이 서로 다른 종류의 무선 통신 방식들에 노출된 환경을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 전송 시스템들이 동일한 채널을 이용하여 통신하는 환경을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 동작 모드를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 사용할 수 있는 통신 채널들을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟이 CW(Continuous Wave)신호를 이용하여 통신 채널을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 타겟에서 수신하는 CW신호들의 전력들을 나타낸 그래프이다.
도 10은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 타겟에서 수신하는 통신 채널 신호들의 전력들을 나타낸 그래프이다.
도 11은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 소스에 영향을 미치는 간섭 신호들을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스가 통신 채널을 결정하는 타이밍을 나타낸 그래프이다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟이 통신 채널을 결정하는 타이밍을 나타낸 그래프이다.
도 14는 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 전송 시스템들이 셀 단위로 배치된 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스들의 통신채널들에 영향을 미치는 복수의 통신 네트워크들을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 통신채널들에서 검출되는 신호들의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 17은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스의 통신채널을 간섭하는 신호의 전력과 소스의 통신채널에서의 출력 전력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 18은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 소스에서 출력 조절에 따른 통신 거리를 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟의 위치를 나타낸 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟의 위치에 따른 전력 전송 효율을 나타낸 그래프이다.
도 21은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법의 흐름도이다.
도 22는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법의 흐름도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 24는 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 25는 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 26은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
소스와 타겟 간에 통신을 수행하는 방식에는 인 밴드 통신 방식과 아웃 밴드 통신 방식이 있다. 인 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력을 전송에 이용하는 주파수와 동일한 주파수에서 통신하는 것을 의미하고, 아웃 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력 전송에 이용하는 주파수와는 별도의 주파수를 이용하여 통신하는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스(110) 및 타겟(120)을 포함한다. 소스(110)는 무선 전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟(120)은 무선 전력을 공급받는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 단말, TV, 자동차, 세탁기, 라디오, 전등 등 전력을 필요로 하는 모든 전자기기가 포함될 수 있다.
소스(110)는 Variable SMPS(111), Power Amplifier(112), 매칭 네트워크(113), 제어부(114) 및 통신부(115)를 포함한다.
Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111)는 Power Supply로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭하여 DC 전압을 생성한다. Variable SMPS(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 제어부(Tx Control Logic)(114)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
Power Detector(116)는 Variable SMPS(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어부(114)로 전달한다. 또한, Power Detector(116)는 Power Amplifier(112)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다.
Power Amplifier(112)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, Power Amplifier(112)는 기준 공진 주파수 FRef를 이용하여 Power Amplifier(112)에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 복수의 타겟 디바이스들에서 사용되는 통신용 전력 또는 충전용 전력을 생성할 수 있다.
여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미한다. 본 명세서에 있어서, "충전"이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, "충전"이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 여기서, 유닛(unit) 또는 요소(element)는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함한다.
한편, 본 명세서에서 "기준 공진 주파수"는 소스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용된다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용된다.
제어부(114)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 타겟 공진기(133)와 소스 공진기(131) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 제어부(114)는 반사파의 포락선(envelop)을 검출함으로써, 미스 매칭을 검출하거나 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스매칭을 검출할 수 있다.
매칭 네트워크(113)는 제어부(114)의 제어에 따라 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 임피던스 미스매칭을 최적의 매칭으로 보상할 수 있다. 매칭 네트워크(113)는 캐패시터 또는 인덕터의 조합으로 제어부(114)의 제어에 따라 스위치를 통해 연결될 수 있다.
제어부(114)는 소스 공진기(131) 또는 Power Amplifier(112)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산하고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(114)는 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력 전송 효율을 계산하고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력 전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 FBest를 결정하고, 상기 FRef를 상기 FBest로 조정할 수 있다.
또한, 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제어부(114)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어부(114)는 는 Power Amplifier(112)를 제어함으로써, 타겟(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 통신부(115)는 인-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 다양한 데이터(140)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟(120)으로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.
제어부(114)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.
한편, 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 데이터(140)를 전송할 수 있다.
소스 공진기(131)는 전자기(electromagnetic) 에너지(130)를 타겟 공진기(133)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(131)는 타겟 공진기(133)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟(120)으로 전달한다.
타겟(120)은 매칭 네트워크(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 통신부(124) 및 제어부(125)를 포함한다.
타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(133)는 인-밴드 통신을 통해 소스(110)로부터 다양한 데이터(140)를 수신할 수 있다.
매칭 네트워크(121)는 소스(110) 측으로 보이는 입력 임피던스와 부하(Load)측으로 보이는 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 네트워크(121)는 캐패시터와 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(133)에 수신된 교류 전압을 정류한다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 Load에서 필요로 하는 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
Power Detector(127)는 DC/DC 컨버터(123)의 입력단(126)의 전압과 출력단의 전류 및 전압을 검출할 수 있다. 검출된 입력단(126)의 전압은 소스에서 전달되는 전력의 전송 효율을 계산하는데 사용될 수 있다. 검출된 출력단의 전류 및 전압은 제어부(Rx Control Logic)(125)가 Load에 전달되는 전력을 계산하는데 사용될 수 있다. 소스(110)의 제어부(114)는 Load의 필요전력과 Load에 전달되는 전력을 고려하여, 소스(110)에서 전송해야 할 전력을 결정할 수 있다.
통신부(124)를 통해 계산된 출력단의 전력이 소스(110)로 전달되면, 소스(110)전송해야 할 전력을 계산할 수 있다.
통신부(124)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어부(125)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어부(125)는 매칭 네트워크(121)를 통하여 타겟 공진기(133)의 임피던스를 조정함으로써, 소스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 간단한 예로, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스(110)의 제어부(114)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스(110)의 제어부(114)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다.
통신부(124)는 "해당 타겟의 제품의 종류", "해당 타겟의 제조사 정보", "해당 타겟의 모델명", "해당 타겟의 Battery type", "해당 타겟의 충전 방식", "해당 타겟의 Load의 임피던스 값", "해당 타겟의 타겟 공진기의 특성에 대한 정보", "해당 타겟의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "해당 타겟의 소요되는 전력량", "해당 타겟의 고유의 식별자" 및 "해당 타겟의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 응답 메시지를 소스(110)의 통신부(115)로 전송할 수 있다.
한편, 통신부(124)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(124)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(124)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스(110)와 데이터(140)를 송수신 할 수 있다.
통신부(124)는 소스(110)로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, Power Detector(127)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양을 검출하며, 통신부(124)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 소스(110)로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC 컨버터(123)의 출력 전압 값 및 전류 값"이다.
도 1에서, 제어부(114)는 소스 공진기(131)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 소스 공진기(131)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 소스 공진기(131)의 Q-factor(QS)가 결정될 수 있다.
또한, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 타겟 공진기(133)의 Q-factor가 결정될 수 있다. 이때, 소스 공진기(131)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다.
통신을 통해, 소스(110)와 타겟(120)은 소스 공진기(131) 및 타겟 공진기(133) 각각의 공진 대역폭에 대한 정보를 공유할 수 있다. 타겟(120)으로부터 기준값 보다 높은 전력(High Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(131)의 큐-펙터 QS는 100 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 타겟(120)으로부터 기준 값 보다 낮은 전력(Low Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(131)의 큐-펙터 QS는 100보다 작은 값으로 설정될 수 있다.
공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다.
[수학식 1]
Figure 112011084411778-pat00001
수학식 1에서, f0는 중심주파수,
Figure 112011084411778-pat00002
는 대역폭,
Figure 112011084411778-pat00003
는 공진기 사이의 반사 손실, BWS는 소스 공진기(131)의 공진 대역폭, BWD는 타겟 공진기(133)의 공진 대역폭을 나타낸다.
한편, 무선 전력 전송에 있어서, 무선 전력 전송의 효율 U는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112011084411778-pat00004
여기서, K는 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 에너지 커플링에 대한 결합 계수,
Figure 112011084411778-pat00005
는 소스 공진기(131)에서의 반사계수,
Figure 112011084411778-pat00006
는 타겟 공진기(133)에서의 반사계수,
Figure 112011084411778-pat00007
는 공진 주파수, M은 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 상호 인덕턴스, RS는 소스 공진기(131)의 임피던스, RD는 타겟 공진기(133)의 임피던스, QS는 소스 공진기(131)의 Q-factor, QD는 타겟 공진기(133)의 Q-factor, QK는 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 에너지 커플링에 대한 Q-factor이다.
상기 수학식 2를 참조하면, Q-factor는 무선 전력 전송의 효율과 관련이 높다.
따라서, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위하여 Q-factor는 높은 값으로 설정된다. 이때, QS 와 QD가 각각 지나치게 높은 값으로 설정된 경우, 에너지 커플링에 대한 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위해, 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 각각의 공진 대역폭을 지나치게 좁게(narrow) 설정하면, 외부의 작은 영향에도 임피던스 미스매칭 등이 쉽게 발생할 수 있다. 임피던스 미스매칭을 고려하면, 수학식 1은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112011084411778-pat00008
소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 공진 대역폭 또는 임피던스 매칭 주파수의 대역폭을 불평형(unbalance) 관계로 유지하는 경우, 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.
수학식 1 및 수학식 3에 따르면, 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 공진 대역폭 또는 임피던스 매칭 주파수의 대역폭을 불평형(unbalance) 관계로 유지하면, 소스 공진기(131)의 큐-펙터와 타겟 공진기(133)의 큐-펙터는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템이 서로 다른 종류의 무선 통신 방식들에 노출된 환경을 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송 시스템은 Power Source 및 Mobile을 포함할 수 있다. 무선 전력 전송 시스템은 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역의 통신이 이루어지는 환경에서 통신을 수행할 수 있다. ISM 대역은 2.4GHz 대역을 의미할 수 있다. 로컬 무선 네트워크(WLAN 802.11), 개인 무선 네트워크(WPAN 802.15) 및 무선 분산 네트워크(WMAN 802.16)는 ISM 대역을 이용할 수 있다.
ISM 대역에서, Power Source 및 Mobile이 통신을 수행하는 과정에서 로컬 무선 네트워크(WLAN 802.11), 개인 무선 네트워크(WPAN 802.15) 및 무선 분산 네트워크(WMAN 802.16)를 이용하는 다른 종류의 통신 기기들로부터 전파의 간섭을 받을 수 있다. 따라서 Power Source 및 Mobile 간에 통신 에러 및 통신 속도의 저하가 발생하고, 무선 전력 전송 시스템의 제어가 어렵게 될 수 있다. 즉, 서로 다른 종류의 전자기기 간에 통신을 하는 경우에 무선 전력 전송 시스템에 주파수 간섭이 발생할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 전송 시스템들이 동일한 채널을 이용하여 통신하는 환경을 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송 시스템은 Power Source 및 Mobile을 포함할 수 있다. 복수의 Power Source들이 Mobile들과 동일한 채널을 이용하여 통신을 하는 경우에, 주파수 간섭이 발생할 수 있다. 도 3을 참조하면, CH1을 사용할 수 있는 영역에서 Power Source들은 소정 거리만큼 떨어진 영역에서 CH1을 공유하여 사용할 수 있다. 소정 거리 이내로 Power Source 또는 Mobile이 접근하는 경우에 Power Source와 Power Source 간에, Power Source와 Mobile 간에 주파수 간섭이 발생할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 동작 모드를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 크게 세 가지 모드로 동작할 수 있다. 통신 장치에는 소스 및 타겟이 포함될 수 있다. 세 가지 모드에는 전력 대기 모드(Power Standby Mode), 전력 접속 모드(Power Access Mode), 전력 전송(충전) 모드(Power Transfer(Charge) Mode)가 포함될 수 있다.
전력 대기 모드는 초기화 된 소스 및 타겟 간에 통신 채널의 연결이 이루어지기 전까지의 모드를 의미한다.
소스는 전원이 공급되면 기본 하드웨어 초기화를 수행한 후, 시스템 구성 블록(SCB, System Configuration Block)에서 정보를 불러와 시스템 정보를 초기화할 수 있다. 이때, 시스템 정보에는 소스의 Serial Number, 소스에 접속 가능한 타겟의 최대 개수, 전력 전송 파라미터, 통신 채널 파라미터 등이 포함될 수 있다.
타겟은 소스로부터 웨이크 업(wake-up) 전력을 수신하여, 시스템을 제어하는데 필요한 전력을 공급받으면, 기본 하드웨어 초기화를 수행한다. 그 후, 타겟의 시스템 구성 블록으로부터 타겟의 Serial Number, Battery Type, 전력 전송 파라미터 및 통신 채널 파라미터 등을 불러와 시스템 정보를 초기화할 수 있다. 시스템 구성 블록은 최소 8Byte를 지원하는 메모리를 의미할 수 있고, 향후 소스와 타겟의 기능 향상 및 종류에 따라 용량이 다양해질 수 있다.
전력 대기 모드에서 소스는 소스에 충전 명령이 입력되는지를 확인할 수 있다. 충전 명령은 시작 버튼의 입력을 통해 이루어질 수도 있고, 타겟이 소스로부터 소정 거리내에 위치하여 타겟이 감지되는 경우에 자동으로 이루어질 수도 있다. 소스는 통신에 이용할 수 있는 전체 채널의 상태를 점검할 수도 있다. 이때, 소스는 채널 별로 RSSI(Receive Signal Strength Indication)레벨을 측정하여 채널의 사용 가부를 판단할 수 있다.
전력 대기 모드에서 타겟은 통신에 이용할 수 있는 채널들을 검색할 수 있다. 타겟은 채널에서 RSSI 또는 LQI(Link Quality Indicator)를 측정하고, 특정 값 이상이 측정되면 상기 채널에서 일정시간 동안 사전에 약속된 패킷의 수신유무를 확인할 수 있다. 타겟은 채널에서 RSSI 또는 LQI가 특정 값 보다 작으면 다음 채널을 검색할 수 있다.
채널 검색 모드(Ch.Search Mode) 및 채널 선택 모드(Ch.Selection Mode)는 전력 대기 모드에서 전력 접속 모드로 넘어가는 과정에서 적용될 수 있다. 타겟이 소스의 전력 전송 거리 내에 존재하면, 소스는 타겟과 통신 가능한 채널을 검색할 수 있다. 이때, 소스는 채널 검색 모드로 동작할 수 있다. 소스는 채널 선택 모드에서, 통신 가능한 채널들 중에서 설정된 조건을 만족하는 채널을 통신 채널로 선택하고, 타겟과 선택된 채널을 공유하여, 통신 채널을 확정할 수 있다.
소스에 충전 명령이 입력되는 경우에 소스는 전력 접속 모드로 동작할 수 있다. 또는 이미 소스와 타겟이 접속된 경우에는 소스는 반사파의 레벨을 검출하여 사전에 정의된 값이 검출되면, 추가된 타겟이 있다고 판단하여 전력 접속 모드로 동작할 수 있다.
소스에서 처음으로 타겟이 감지된 경우 또는 충전 명령이 입력된 경우에 소스는 전력 전송 채널로 웨이크 업(wake-up) 전력을 전송할 수 있다. 소스는 타겟과 통신 가능한 통신 채널에서 RSSI 또는 LQI 를 측정할 수 있다. 소스는 RSSI가 기준 값 이상으로 측정되면, 상기 통신 채널은 이미 사용중인 채널로 판단하고, 다음 채널을 검색하여, 기준 값 보다 작은 값을 가지는 채널을 찾을 때까지 검색을 반복한다. 소스는 기준 값 보다 작은 값을 가지는 채널을 찾으면, 해당 채널을 고정하고, 해당 채널에서 접속규격 명령어를 기준에 맞춰 전송할 수 있다. 타겟이 접속규격 명령어에 응답하면, 응답하는 순서에 따라 소스는 제어 ID를 할당할 수 있다.
소스는 이미 하나 이상의 타겟과 접속된 경우에 전력 전송 채널로 웨이크 업(wake-up) 전력을 전송할 수 있다. 소스는 추가로 감지된 타겟에 이미 결정된 통신 채널을 이용하여 접속규격 명령어를 전송할 수 있다. 추가된 타겟이 접속규격 명령어에 응답하면, 응답하는 순서에 따라 소스는 제어 ID를 할당할 수 있다.
소스는 1부터 N까지 올림차순으로 제어 ID를 할당할 수 있다. 이때, N은 소스에 접속할 수 있는 타겟의 최대개수를 의미할 수 있다. 타겟의 충전 완료 또는 이탈로 인하여 할당된 제어 ID 중 낮은 번호가 비워진 경우에, 소스는 다음의 신규 접속된 타겟에 상기 비워진 번호를 할당할 수 있다. 예를 들면, 소스가 3대의 타겟이 충전 가능한 경우에, 제어 ID 1 및 2가 할당된 상태에서, 1이 이탈하면 소스는 새로 접속하는 타겟에 제어 ID로 3이 아닌 1을 할당할 수 있다.
타겟에 제어 ID가 할당된 후부터 소스는 전력 전송 모드로 동작할 수 있다. 소스는 타겟으로부터 타겟의 필요전력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 타겟의 필요전력에 대한 정보는 타겟의 시스템 구성 블록에 저장될 수 있다. 전력 전송 모드는 소스가 전력을 전송하는 시점으로부터 타겟의 배터리가 완전히 충전되어 타겟의 충전제어 포트가 차단되는 시점까지로 정의될 수 있다. 전력 전송 모드에서 소스는 사전에 정의된 제품별, 모델별 규약에 의해, 타겟의 입력 단의 전압 및 전류, 타겟의 출력 단의 전압 및 전류, 타겟의 상태정보를 규칙적으로 수신할 수 있다. 소스는 수신한 정보에 기초하여 제어 동작을 수행할 수 있다.
타겟은 소스와의 오접속, 과열, 충전 동작 이상과 같은 오 동작을 방지하기 위해 리셋 명령어를 통해 동작이 리셋될 수 있다. 타겟은 과열, 입력 단 및 출력 단의 이상 동작시 적절한 동작을 취할 수 있도록 별도의 포트를 구비할 수 있다. 그리고 이상 동작이 발생하면 타겟은 소스의 상태 요청 시 이상 동작에 대한 정보를 전송할 수 있다. 타겟은 소스와 관계없이 자체적으로 온도, 충전 전압 및 공급 전원을 확인하고, 별도의 처리 경로를 통하여 충전을 종료할 수 있다.
소스는 타겟으로부터 응답이 없거나, 소스가 전송하는 신호에 대해 체크 섬에러(Checksum error)가 일정 횟수 이상 발생하는 경우, 현재 사용중인 통신 채널을 변경할 수 있다. 이때, 소스는 채널 변경 모드로 동작할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치(500)의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 통신 장치(500)는 채널 검색부(510), 채널 결정부(520), 제어부(530) 및 통신부(540)를 포함한다. 도 5의 통신 장치(500)는 무선 전력 전송 시스템에서 소스에 대응할 수 있다.
채널 검색부(510)는 통신 채널들을 검색한다. 통신 채널들은 무선 전력 전송에 사용하는 채널과는 별개의 채널들이다. 소스는 무선 전력 전송 채널을 이용하여 전력을 전송할 수 있고, 통신 채널을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 통신 채널들은 ISM 대역의 채널들일 수 있다.
채널 검색부(510)는 검색 가능한 채널들 중에서 몇 번 채널부터 검색할 것인지를 결정할 수 있다. 채널 검색의 순서는 내림 차순, 올림 차순 또는 랜덤한 방식 모두 가능하다.
채널 검색부(510)는 소스의 종류 또는 소스에 할당된 고유 식별자에 따라 다르게 설정된 검색 테이블에 기초하여 통신 채널들을 검색할 수 있다. 채널 검색부(510)는 표 1의 검색 테이블에서와 같이 타입에 따라 다른 순서로 통신 채널들을 검색할 수 있다. 예를 들면, 채널 검색부(510)는 소스가 Type1 인 경우에는 16개의 채널들을 순서대로 검색할 수 있다. 소스가 Type5인 경우에 채널 검색부(510)는 2번 채널부터 순서대로 검색할 수 있다.
검색 테이블(채널 16개, 1~16)





소스의종류
또는
소스에 할당된 고유 식별자 		Type1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Type2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3
Type3 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Type4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6
Type5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1
Type6 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Type7 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8
Type8 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Type9 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Type10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5
Type11 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4
Type12 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Type13 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7
Type14 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Type15 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Type16 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2
채널 검색부(510)는 통신 채널의 상태정보를 측정할 수 있다. 통신 채널의 상태정보는 통신 채널을 다른 소스들 또는 다른 종류의 통신 기기들이 사용하는지에 대한 정보를 의미할 수 있다.
채널 검색부(510)는 채널 측정부(511)를 포함할 수 있다. 채널 측정부(511)는 통신 채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정할 수 있다. 이때, 채널 측정부(511)는 통신 채널의 RSSI 또는 LQI를 측정할 수 있다.
채널 결정부(520)는 통신 채널들의 상태정보에 기초하여 타겟과의 통신에 이용할 통신 채널을 결정할 수 있다. 이때, 타겟은 소스의 무선 전력 전송 영역에서 감지된 타겟을 의미한다. 채널 결정부(522)는 주변 간섭의 영향이 작은 통신 채널을 타겟과의 통신 채널로 결정할 수 있다. 채널 결정부(520)는 간섭 신호의 세기가 기 설정된 기준 값 이하인 통신 채널을 타겟과의 통신에 이용할 통신 채널로 결정할 수 있다. 예를 들면, 채널 결정부(520)는 RSSI가 최소인 통신 채널을 타겟의 통신 채널로 결정할 수 있다.
통신부(540)는 결정된 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호 및 접속규격 명령어를 타겟으로 전송한다.
채널 점유 신호는 소정의 크기를 가질 수 있다. 채널 점유 신호는 직접확산방식(Direct Sequence Spread Signal) 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW(Continuous Wave) 신호일 수 있다. 채널 점유 신호는 소정의 변조 방식으로 변조된 신호일 수도 있다.
접속규격 명령어는 소스와 타겟 간의 호환에 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 타겟을 식별하는데 필요한 호출인수 및 호출인자를 포함할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
제어부(530)는 접속규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신여부에 기초하여 타겟과의 통신여부를 결정할 수 있다. 제어부(530)는 타겟으로부터 접속규격 명령어에 대한 응답 신호를 수신하면 결정된 통신 채널로 타겟과 통신하는 것으로 결정할 수 있다. 제어부(530)는 위의 응답신호를 수신하면 타겟의 제어 ID를 할당할 수 있다.
통신부(540)는 타겟으로부터 제어 ID를 할당받았음을 나타내는 응답신호를 수신할 수 있다. 타겟에 제어 ID가 할당된 후, 통신부(540)는 결정된 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 타겟의 필요전력에 대한 정보를 요청하는 신호를 전송할 수 있다. 통신부(540)는 타겟으로부터 타겟의 필요전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.
제어부(530)는 타겟의 필요전력에 대한 정보에 기초하여 소스에서 전송할 무선 전력량을 계산할 수 있다. 제어부(530)는 계산된 무선 전력량만큼 전력이 소스에서 전송될 수 있도록 전력량을 제어할 수 있다.
제어부(530)는 타겟의 웨이크 업(wake-up) 여부와 관계없이, 채널 검색부(510)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 타겟이 감지되기 전에도 제어부(530)는 채널 검색부(510)를 통하여 소스에서 통신 가능한 채널들을 검색할 수 있다.
제어부(530)는 소스와 접속된 타겟이 없는 경우에는 채널 검색 시작 명령에 따라 채널 검색부(510)의 동작을 제어할 수 있다. 채널 검색 시작 명령은 소스에 부착된 시작 버튼을 누름(push)에 따라 입력될 수도 있다.
제어부(530)는 소스와 접속된 타겟이 있는 경우에는 소스에서 출력되는 전류의 변화량에 따라 채널 검색부(510)의 동작을 제어할 수 있다. 소스에서 출력되는 전류가 변하는 경우는 타겟이 추가되거나 타겟이 위치에서 사라지는 경우를 의미할 수 있기 때문이다.
제어부(530)는 소스의 통신출력의 전력에 대한 정보와 타겟이 수신한 통신출력의 전력에 대한 정보에 기초하여 소스와 타겟 간의 접속여부를 결정할 수 있다. 통신출력의 전력이란 통신 채널을 통하여 데이터를 전송하는데 사용되는 전력을 의미한다. 제어부(530)는 소스의 통신출력의 전력과 타겟이 수신한 통신출력의 전력의 차이가 소정의 기준보다 작다면, 타겟의 접속을 승인할 수 있다. 소스와 타겟 간의 거리가 가까울수록 소스로부터 타겟으로 전송되는 통신출력의 전력이 적게 손실된다. 소스는 가까운 거리에 위치한 타겟부터 접속을 승인할 수 있다.
제어부(530)는 소스가 전력 접속 모드로 동작하는 경우에 소스의 통신출력의 전력에 대한 정보와 타겟이 수신한 통신출력의 전력에 대한 정보에 기초하여 소스와 타겟 간의 접속여부를 결정할 수 있다.
제어부(530)는 소스에서 전송된 무선 전력과 타겟의 부하에 전달되는 전력의 차이를 계산하고, 계산된 전력의 차이에 기초하여 소스에 접속된 타겟의 오접속 여부를 결정할 수 있다. 제어부(530)는 계산된 전력의 차이가 소정의 기준보다 크면 소스에 접속된 타겟이 오접속된 것으로 결정할 수 있다. 즉, 무선 전력 전송 효율에 따라 오접속 여부가 결정될 수 있다.
제어부(530)는 소스에서 전송되는 무선 전력이 소정 크기로 변화된 시간과 타겟의 부하에 전달되는 전력의 크기가 변화된 시간의 차이를 계산하고, 계산된 시간의 차이에 기초하여 소스에 접속된 타겟의 오접속 여부를 결정할 수 있다. 제어부(530)는 계산된 시간의 차이가 소정의 기준보다 크면 소스에 접속된 타겟이 오접속된 것으로 결정할 수 있다.
통신채널들의 상태정보를 측정한 결과, 통신채널들을 이용하여 무선 디바이스들이 통신을 수행함으로써, 통신 채널들 각각에서 채널 선택 기준 레벨 이상의 간섭 신호를 수신하는 경우에, 채널 결정부(520)는 간섭 신호의 레벨이 가장 낮은 채널을 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정할 수 있다. 채널 결정부(520)는 일반적으로 채널 선택 기준 레벨 이하의 간섭신호가 검출되는 채널을 통신채널로 결정할 수 있다. 그러나, 모든 채널에서 채널 선택 기준 레벨 이상의 간섭신호가 검출되는 경우 채널 결정부(520)는 간섭 신호의 레벨이 가장 낮은 채널을 통신 채널로 결정할 수 있다.
제어부(530)는 간섭 신호의 레벨 및 소정의 에러범위 내에서 데이터를 전송하는데 필요한 출력 신호의 레벨이 맵핑된 테이블에 기초하여, 통신출력의 레벨을 결정할 수 있다. 간섭 신호의 레벨이 커질수록 소정의 에러범위 내에서 데이터를 전송하기 위해서는 통신 채널에서 출력 신호의 레벨이 커져야 한다. 이때, 제어부(530)는 간섭 신호 레벨과 출력 신호 레벨이 맵핑된 테이블에 따라 통신출력 레벨을 결정할 수 있다.
제어부(530)는 소스와 타겟 간에 접속된 통신채널에서 에러가 소정의 기준 값보다 커지거나, 통신채널에서 검출된 간섭신호의 세기가 기 설정된 값보다 크면, 통신 채널의 변경을 결정할 수 있다. 제어부(530)는 채널 결정부(520)를 통해 새로운 통신 채널을 결정할 수 있다. 제어부(530)는 새로운 통신 채널에 대한 정보를 포함하여 채널 변경 요청 명령어를 타겟으로 전송할 수 있다.
제어부(530)는 통신 장치(500)의 전반적인 제어를 담당하고, 채널 검색부(510), 채널 결정부(520) 및 통신부(540)의 기능을 수행할 수 있다. 도 5의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(530)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(530)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치(600)의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 통신 장치(600)는 통신부(610), 제어부(620), 채널 검색부(630) 및 채널 결정부(640)를 포함한다. 도 6의 통신 장치(600)는 무선 전력 전송 시스템에서 타겟에 대응할 수 있다.
채널 검색부(630)는 통신 채널들을 검색한다. 통신 채널들은 무선 전력 전송에 사용하는 채널과는 별개의 채널들이다. 타겟은 무선 전력 전송 채널을 이용하여 전력을 수신할 수 있고, 통신 채널을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 통신 채널들은 ISM 대역의 채널들일 수 있다.
채널 검색부(630)는 검색 가능한 채널들 중에서 몇 번 채널부터 검색할 것인지를 결정할 수 있다. 채널 검색의 순서는 내림 차순, 올림 차순 또는 랜덤한 방식 모두 가능하다.
채널 검색부(630)는 타겟의 종류 또는 타겟에 할당된 고유 식별자에 따라 다르게 설정된 검색 테이블에 기초하여 통신 채널들을 검색할 수 있다. 채널 검색부(630)는 표 2의 검색 테이블에서와 같이, 타입에 따라 다른 순서로 통신 채널들을 검색할 수 있다. 예를 들면, 채널 검색부(630)는 타겟이 Type1 인 경우에는 16개의 채널들을 7번 채널부터 순서대로 검색할 수 있다. 타겟이 Type5인 경우에 채널 검색부(630)는 9번 채널부터 순서대로 검색할 수 있다.
검색 테이블(채널 16개, 1~16)





타겟의종류
또는
타겟에 할당된 고유 식별자 		Type1 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6
Type2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1
Type3 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Type4 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2
Type5 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8
Type6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Type7 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Type8 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Type9 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5
Type10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Type11 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3
Type12 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Type13 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4
Type14 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7
Type15 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Type16 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
채널 검색부(630)는 통신 채널의 상태정보를 측정할 수 있다. 통신 채널의 상태정보는 소스로부터 전송된 채널 점유 신호에 대한 정보를 포함할 수 있다. 채널 점유 신호는 소정의 크기를 가질 수 있다. 채널 점유 신호는 직접확산방식(Direct Sequence Spread Signal) 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW(Continuous Wave) 신호일 수 있다. 채널 점유 신호는 소정의 변조 방식으로 변조된 신호일 수도 있다. 채널 검색부(630)는 CW 신호를 수신할 수 있는 채널을 검색할 수 있다. 채널 검색부(630)는 통신 채널의 RSSI를 측정하여 채널 점유 신호의 수신 여부를 판단할 수 있다.
채널 결정부(640)는 통신 채널들의 상태정보에 기초하여 소스와의 통신에 이용할 통신 채널을 결정할 수 있다. 채널 결정부(640)는 기 설정된 기준 값을 초과하는 크기를 가지는, 채널 점유 신호가 검출되는 채널을 통신 채널로 결정할 수 있다. 소스에서 전송되는 채널 점유 신호는 일정한 크기를 가질 수 있다. 소스와 타겟의 거리에 따라 타겟에서 수신하는 채널 점유 신호의 크기가 달라질 수 있다. 소스와 타겟은 소정 거리 내에서만 통신을 하는 것으로 서로 약속할 수 있다.
제어부(620)는 결정된 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 소스로부터 전송된 접속규격 명령어를 기준시간 내에 수신하는지 여부에 기초하여 소스와의 통신여부를 결정할 수 있다. 기준시간은 타겟의 배터리 상황 등을 고려하여 기 설정될 수 있다.
제어부(620)는 접속규격 명령어가 아닌 다른 통신 네트워크의 데이터를 수신하는 경우, 서로 패킷의 구조가 다르므로 접속규격 명령어가 아님을 판별할 수 있다. 기준시간 내에 접속규격 명령어를 수신하지 못하면, 제어부(620)는 채널 검색부(630)를 제어하여, 다른 통신 채널을 검색하도록 할 수 있다.
접속규격 명령어는 소스와 타겟 간의 호환에 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 타겟을 식별하는데 필요한 호출인수 및 호출인자를 포함할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
통신부(610)는 소스로부터 접속규격 명령어를 수신할 수 있다. 통신부(610)는 접속규격 명령어를 기준시간 내에 수신하는 경우, 접속규격 명령어에 응답하는 응답 신호를 전송할 수 있다.
통신부(610)는 소스로부터 타겟에 할당된 제어ID를 수신할 수 있다. 소스는 접속규격 명령어에 응답하는 응답 신호를 수신하면, 타겟에 제어ID를 할당할 수 있다.
복수의 소스들로부터 채널 점유 신호들을 수신한 경우에, 제어부(620)는 그 중에서 채널 점유 신호의 크기가 가장 큰 통신 채널을 이용하는 소스를 접속할 소스로 결정할 수 있다. 또한, 채널 결정부(640)는 상기 채널 점유 신호의 크기가 가장 큰 통신 채널을 상기 소스와의 통신 채널로 결정할 수 있다.
제어부(620)는 타겟에 포함된 직류-직류 변환기의 입력단에서 측정된 전력, 직류-직류 변환기의 출력단에서 측정된 전력 및 타겟의 부하에 전달되는 전력에 기초하여 타겟의 필요전력을 계산할 수 있다.
통신부(610)는 직류-직류 변환기의 입력단에서 측정된 전력에 대한 정보 및 출력단에서 측정된 전력에 대한 정보를 소스로 전송할 수 있다. 소스는 직류-직류 변환기의 입력단의 전력이 출력단의 전력과 비슷한 값을 갖도록 전송하는 전력을 조절할 수 있다.
소스는 타겟의 필요전력에 대한 정보를 실시간 또는 주기적으로 수신함으로써, 타겟에게 필요한 만큼의 전력을 효율적으로 전송할 수 있다.
통신부(610)는 소스로부터 채널 변경 요청 명령어를 수신할 수 있다. 제어부(620)는 채널 변경 요청 명령어에 포함된 통신 채널 정보에 기초하여, 소스와의 접속 채널을 변경할 수 있다. 이때, 통신부(610)는 ACK 신호를 전송하지 않고, 제어부(620)는 채널 변경 요청 명령에 따라 채널의 변경 동작을 수행할 수 있다.
제어부(620)는 통신 장치(600)의 전반적인 제어를 담당하고, 통신부(610), 채널 검색부(630) 및 채널 결정부(640)의 기능을 수행할 수 있다. 도 6의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(620)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(620)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 사용할 수 있는 통신 채널들을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 ISM 대역의 채널들을 사용할 수 있다. 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 2405MHz에서부터 2480MHz까지 5MHz의 Channel Spacing을 가지는 16개의 채널들 중에서 하나의 채널을 통신 채널로 이용할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟이 CW(Continuous Wave)신호를 이용하여 통신 채널을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
무선 전력 전송 시스템은 Power Source 및 Mobile을 포함할 수 있다. Mobile은 타겟에 대응한다. Power Source는 전력을 전송하고, Mobile은 전력을 수신할 수 있다. Power Source가 Mobile에 전력을 효율적으로 전송하기 위해서는 Mobile의 상태정보를 알 수 있어야 한다. Power Source와 Mobile은 서로 상태정보를 전송하기 위해 통신을 할 필요가 있다.
Power Source는 ISM 대역에서 통신 채널들을 검색할 수 있다. Power Source는 통신 채널들에서 RSSI를 측정하여, RSSI가 기준 값보다 작은 채널을 Mobile과의 통신에 이용할 통신 채널로 결정할 수 있다.
Power Source는 결정한 통신 채널에서 Mobile과 통신하기 위해, 결정한 통신 채널에서 power를 올려 채널 점유 신호를 전송할 수 있다. Mobile은 ISM 대역에서 통신 채널을 검색하던 중, 채널 점유 신호를 수신하는 채널을 Power Source와의 통신 채널로 결정할 수 있다. 이때, 채널 점유 신호는 CW(Continuous Wave) 신호, 변조 신호 또는 특정 신호일 수 있다. 이렇게 Power Source와 Mobile간에 채널 점유 신호를 감지하여 통신 채널을 결정하는 과정을 MCCS-CS(Multi Channel Carrier Sense-Seizure of channel)라고 정의할 수 있다.
Mobile이 복수의 채널 점유 신호들을 수신하는 경우에, 채널 점유 신호의 크기가 큰 채널을 통신 채널로 결정할 수 있고, 상기 채널 점유 신호의 크기가 큰 채널의 Power Source에 접속할 수 있다.
도 8을 참조하면, Mobile은 Power Source #1 로부터 CW1을 수신하고, Power Source #2로부터 CW2를 수신할 수 있다. 동일한 종류의 Power Source들에서 전송되는 CW 신호들의 크기는 일정하다. 따라서, Mobile과 Power Source간의 거리에 따라 Mobile이 수신하는 CW의 크기는 다른 값을 가진다. Mobile은 Power Source #1과 더 가까이 있으므로, CW1의 크기가 CW2의 크기보다 클 것이다. Mobile은 CW1을 수신하는 통신 채널을 이용하여 Power Source #1와 통신을 수행하고, Power Source #1에 접속할 수 있다. Mobile은 Power Source #1으로부터 전력을 수신할 수 있다.
CW는 동일한 기종의 소스기기간 구별, 서로 다른 종류의 통신디바이스 간의 구별 및 타겟이 채널을 구별하는데 사용될 수 있다.
CW신호는 O-QPSK로 변조되지 않은 Carrier 주파수 신호이며, CW신호의 발생은 Frequency Synthesizer에 의해 제어된다.
소스는 채널 할당 정책에 따라 타겟과 통신을 하기 위해, 채널을 선택할 수 있다. 여기서, 타겟은 충전 단말기일 수 있다. 무선 전력 전송에서는 물리적으로 16개의 채널이 지원될 수 있다. 이때, 각 채널은 각기 다른 에너지의 크기를 가지고 생성될 수 있다. 소스는 무선 전력을 전송을 시작할 때, 다른 종류의 디바이스들로부터 간섭 크기(Interference Power)와 동일한 종류의 다른 소스들로부터 발생되는 CW 신호에 대해 에너지 검색(Energy Detection)을 한다. 소스는 주파수 채널 정책에 따라 모든 채널에 대해 에너지 검색을 할 수 있다. 에너지 검색은 멀티 타겟들의 충전 환경에서 소스가 멀티 타겟들과 통신하는데 필요한 채널을 찾는데 사용될 수 있다.
CW신호는 채널을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 채널을 검출하는데 있어서 변조된 신호, 또는 특정 신호가 사용될 수 있다. 소스가 검출한 채널에 대한 정보를 전달하기 위해서는, 검출된 채널에서 CW신호의 크기를 증가시켜, 타겟이 검출하기 쉽게할 수 있다. 타겟은 크기가 큰 CW신호를 통해 통신할 수 있는 채널을 쉽게 구별할 수 있다.
1. 무선 전력 전송 시스템에서 CW 신호의 용도
소스는 미사용 채널을 찾는 경우, 소스와 타겟 간의 안정된 통신을 위해, CW 신호의 전송을 온(on) 세팅한다. 타겟은 소스에서 CW 신호의 전송이 온(on) 된경우, RSSI 또는 LQI를 안정적으로 검출함으로써, 채널의 검출이 용이해진다.
멀티 충전 환경에서, 소스가 채널을 검출할 때, 어떤 종류의 기기로부터 간섭을 받는지, 즉 무선 전력을 전송하는 동종 기기로부터 받는지 또는 무선 전력을 전송하지 않는 다른 종류의 기기로부터 받는지는 CW신호의 세기가 반영된 RSSI값으로 구별될 수 있다. 동종 기기인 경우, CW 신호의 RSSI 레벨차가 발생하고, 다른 종류의 기기인 경우, DSSS와 CW신호의 레벨 차이로 쉽게 구별될 수 있다.
소스는 같은 채널에서 동일한 종류의 기기와 채널을 공유할 때, 채널의 사용가부를 판단하기 위해 CW신호를 사용할 수 있다.
CW신호를 채널 점유 신호로 사용함으로써, 충전 소스가 추가될 경우 소스간 거리가 계산될 수 있다.
타겟은 통신 채널과 간섭을 구별하기 위해 CW신호를 이용할 수 있다. 타겟은 일반 간섭 신호와 CW신호를 구별하여 통신 채널을 빠르게 검출할 수 있다. 타겟은 채널을 결정할 때, CW신호의 수신여부와 소스의 상태표시 정보를 확인하여 결정할 수 있다. 접속규격 명령어일 경우에만 타겟은 소스에 접속을 시도할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 타겟에서 수신하는 CW신호들의 전력들을 나타낸 그래프이다.
도 9를 참조하면, 2405MHz를 중심 주파수로 하는 채널에서, 주변 전자 디바이스들로부터 수신하는 간섭 신호의 통신 Power는 직접확산방식신호(Direct Sequence Spread Signal)로서, 동일한 종류의 소스들로부터 전송되는 CW(Continuous Wave) 신호보다 크기가 작고 대역폭도 넓다.
타겟은 채널에서 수신하는 채널 점유 신호(Channel Seizure Signal)의 크기를 가지고 채널 및 통신을 수행할 소스를 결정할 수 있다. 도 9를 참조하면, 타겟은 동일한 채널에서 CW1과 CW2를 수신하였다. CW1의 power가 CW2보다 크므로, 타겟은 CW1을 전송하는 소스를 접속할 소스로, 2405MHz를 중심 주파수로 하는 채널을 통신 채널로 결정할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 타겟에서 수신하는 통신 채널 신호들의 전력들을 나타낸 그래프이다.
도 9와 다르게, 도 10에서는 소스들이 주변 전자 디바이스들과 동일한 통신 방식으로 채널 점유 신호를 전송할 수 있다. 다만, 소스들은 주변 전자 디바이스들보다 power를 크게 하여 채널 점유 신호를 전송할 수 있다.
타겟은 채널 점유 신호 1과 채널 점유 신호 2를 수신하여, 채널 검출 power-1과 채널 검출 power-2를 비교하고, 채널 검출 power-1이 더 크므로, 채널 점유 신호 1을 전송하는 소스로 접속할 수 있다. 또한, 채널 점유 신호 1과 통신을 수행하기 위해 Out-band channel을 통신 채널로 결정할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 소스에 영향을 미치는 간섭 신호들을 나타낸 도면이다.
S1(1110)은 통신 채널을 검색하는 소스이다. S1(1110)이 통신 채널을 검색하면, 무선 전력을 전송하지 않는 이종의 통신 네트워크(WLAN)(1130)로부터 간섭 신호를 수신할 수 있다. 또한, S1(1110)은 무선 전력을 전송하는 동일한 종류의 S2(1120)로부터 CW 신호를 수신할 수 있다. S1(1110)은 통신 채널 별로 위와 같은 간섭 신호의 크기 및 CW 신호의 크기를 RSSI로 측정할 수 있다. S1(1110)은 RSSI가 소정의 값 이하인 경우에 해당하는 채널을 통신 채널로 결정할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스가 통신 채널을 결정하는 타이밍을 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, 소스는 통신 채널들을 검색할 수 있다. 소스는 채널 별로 RSSI를 검출할 수 있다.
소스는 TS_PLL(1201)에서 검색할 채널의 주파수로 채널 주파수를 조정한다. 소스는 TDLY(1203)에서 조정된 채널 주파수를 안정화시킨다. 소스는 TCHK(1205)에서 채널의 RSSI를 검출한다. 소스는 채널의 RSSI 레벨이 기준 값보다 높으면 이미 사용중인 채널로 판단하고, 다음 채널을 검색한다.
소스는 TS_PLL(1211)에서 다음 채널의 주파수로 채널 주파수를 조정한다. 소스는 TDLY(1213)에서 조정된 채널 주파수를 안정화시킨다. 소스는 TCHK(1215)에서 채널의 RSSI를 검출한다. 소스는 채널의 RSSI 레벨이 기준 값 이하이면, 채널을 고정한다. TCHK(1215)는 소스의 종류에 따라, 또는 접속하는 타겟의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
소스는 TCON(1221)에서 접속규격 명령어를 전송한다. 소스는 TD(1223)에서 접속규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. 접속규격 명령어에는 소스와 타겟 간에 접속하기 위한 정보들이 포함될 수 있다. 접속규격 명령어에는 타겟의 상태정보를 요청하는 명령어도 포함될 수 있다. 소스는 소스는 TCON(1231)에서 새로운 접속규격 명령어를 전송한다. 소스는 TD(1233)에서 새로운 접속규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟이 통신 채널을 결정하는 타이밍을 나타낸 그래프이다.
도 13을 참조하면, 타겟은 통신 채널들을 검색할 수 있다. 타겟은 채널 별로 RSSI를 검출할 수 있다.
타겟은 TS_PLL'(1301)에서 검색할 채널의 주파수로 채널 주파수를 조정한다. 타겟은 TDLY'(1303)에서 조정된 채널 주파수를 안정화시킨다. 타겟은 TCHK'(1305)에서 채널의 RSSI를 검출한다. 타겟은 채널의 RSSI 레벨의 검출을 통해 채널 점유 신호의 수신을 판단할 수 있다. 타겟은 채널의 RSSI 레벨이 기준 값보다 낮으면 소스가 채널 점유 신호를 전송하지 않은 것으로 판단하고, 다음 채널을 검색한다.
타겟은 TS_PLL'(1311)에서 다음 채널의 주파수로 채널 주파수를 조정한다. 타겟은 TDLY'(1313)에서 조정된 채널 주파수를 안정화시킨다. 타겟은 TCHK'(1315)에서 채널의 RSSI를 검출한다. 타겟은 채널의 RSSI 레벨이 기준 값 이상이면, 채널을 고정한다. TCHK(1315)는 타겟의 종류에 따라 또는 접속하는 소스의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
타겟은 TCHK_C(1321)에서 접속규격 명령어의 수신을 대기한다. 타겟은 TCHK_C(1321)에서 접속규격 명령어를 수신하지 못하면, 다시 TS_PLL'(1331)에서 다음 채널의 주파수로 채널 주파수를 조정한다. 타겟은 TDLY'(1333)에서 조정된 채널 주파수를 안정화시킨다. 타겟은 TCHK'(1335)에서 채널의 RSSI를 검출한다. 타겟은 채널의 RSSI 레벨이 기준 값 이상이면, 채널을 고정한다.
타겟은 TCHK_C(1341)에서 접속규격 명령어의 수신을 대기한다. 타겟은 구간(1343)에서 접속규격 명령어를 수신하면, ACK 신호를 전송할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 전송 시스템들이 셀 단위로 배치된 도면이다.
무선 전력 전송 시스템은 Power Source 및 복수의 Mobile들을 포함할 수 있다. Mobile은 타겟에 대응한다.
무선 전력 전송 시스템은 셀 단위로 관리될 수 있다. 이때, 셀은 채널을 사용할 수 있는 영역들을 포함할 수 있다. 도 14에 도시된 셀 들과 채널의 관계를 표 3과 같이 정리할 수 있다.
사용채널 간섭채널 공유채널
Cell 1 Ch1, Ch2, Ch3, Ch4, Ch5, Ch6, Ch7 Ch8, Ch9, Ch10, Ch11, Ch12, Ch13, Ch14, Ch15, Ch16 Cell 2 - Ch1, Ch4
Cell 3 - Ch4, Ch7
Cell 2 Ch1, Ch4, Ch8, Ch9, Ch10, Ch11, Ch12 Ch2, Ch3,Ch5, Ch6, Ch7, Ch13, Ch14, Ch15, Ch16 Cell 1 - Ch1, Ch4
Cell 3 - Ch4, Ch8
Cell 3 Ch4, Ch7, Ch8, Ch13, Ch14, Ch15, Ch16 Ch1, Ch2, Ch3, Ch5, Ch6, Ch9, Ch10, Ch11, Ch12, Cell 1 - Ch4, Ch7
Cell 2 - Ch4, Ch8
사용 채널은 무선 전력 전송 시스템이 통신에 사용할 수 있는 채널을 의미한다. 간섭 채널은 WLAN 802.11, WPAN 802.15, WMAN 802.16과 같은 신호들의 간섭으로 사용할 수 없는 채널을 의미한다. 공유 채널은 서로 다른 셀에서 채널을 사용할 수 있는 영역들 간에 거리(Distance)가 소정 기준이상 떨어져 있어서, 공유할 수 있는 채널을 의미한다. 공유 채널에서는 간섭 신호의 레벨이 낮고, 다른 셀 간에 간섭을 일으킬 가능성이 작을 수 있다. 다른 셀에 안에서 채널의 사용 가부는 LQI, RSSI값을 고려하여 기준 값 이하인 경우에, 결정될 수 있다.
Cell 1과 Cell 2는 CH1과 CH4를 공유할 수 있고, Cell 1과 Cell 3는 CH4과 CH7를 공유할 수 있고, Cell 2과 Cell 3는 CH4과 CH8를 공유할 수 있다.
여러 대의 동종 소스들이 근거리에서 사용되는 경우, 충전을 위해 접근한 타겟이 접속해야할 소스가 아닌 다른 소스와 접속하는 경우를 대비하여 다음과 같은 규격을 제공한다. 기본적인 처리방식이 있고, 접속모드에서의 처리방식, 충전모드에서의 처리방식, 에러 접속 방지 처리방식 등으로 구별될 수 있다.
1. 기본적인 처리 방식
동일한 종류의 소스들이 여러 개인 경우에, 타겟이 원하는 소스가 아닌 다른 소스와의 오접속 되는 것을 방지하기 위해, 소스는 마스터 모드로 동작한다. 이때, 소스는 타겟의 웨이크 업(wake-up)에 관계없이, 소스의 주도로 타겟과의 접속을 처리할 수 있다.
소스에 접속된 타겟이 없는 경우, 소스는 시작 버튼에 의해서만 접속 처리를 시작할 수 있다. 여러 개의 소스들 중에, 시작 버튼이 눌린 소스만 접속 동작을 처리하므로, 타겟의 오접속 가능성이 감소할 수 있다. 또한, 대기모드에서의 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있다.
소스에 접속된 타겟이 있는 경우, 소스는 소스에서 공급 전류의 변화가 발생한 경우 접속 동작을 처리할 수 있다.
2. 접속모드에서의 처리 방식
소스에서 타겟으로 접속규격 명령어를 전송할 때, 통신채널에서 소스가 접속규격 명령어를 전송할 때, 사용된 전력 정보를 포함하여 전달할 수 있다. 타겟은 수신한 전력 정보와 소스로 전송할 전력 정보를 전달하여 소스와 타겟 간에 오접속이 방지될 수 있다.
1) 소스는 타겟으로 접속규격 명령어를 전송할 때, 제어채널(통신채널)의 전송출력을 포함하여 전송할 수 있다.
2) 타겟은 소스로 응답신호를 전송할 때, 소스로부터 받은 패킷의 LQI 또는 RSSI값과, 현재 제어채널의 전송출력을 포함하여 전송할 수 있다.
소스는 1) 및 2)의 과정에서 획득한 정보를 이용하여, 소스의 전송출력대비 타겟이 수신한 패킷의 LQI 또는 RSSI, 타겟이 전송한 전송출력과 타겟이 전송한 패킷의 LQI 또는 RSSI를 확인할 수 있다.
소스는 확인한 정보를 이용하여, 소스와 타겟 간의 거리를 계산할 수 있다.
소스와 타겟이 전송출력에 대한 정보를 서로 전송하는 것은 사용환경, 적용제품에 따라서, 제어채널의 출력을 조정할 경우를 대비한 것과, 소스와 타겟이 서로 독자적으로 오접속을 판단하는 경우를 대비하기 위해 필요하다.
3. 충전모드에서의 처리 방식
소스 A와 소스 B가 근거리에서 충전중인 경우, 새로운 타겟이 접근하는 경우, 실제로 어는 소스에 타겟이 접속되어야 하는지가 구별되어야 한다.
여기서는, 접속모드에서 2대 이상의 동종 소스와 타겟 간의 거리가 충분히 가까워 이미 오접속이 된경우를 전제한다. 오접속된 소스를 소스 A, 실제 접속이 되어야 할 소스를 소스 B, 충전할 타겟을 타겟 C라고 한다.
오접속된 소스 A가 접속된 타겟 C에 전력을 높여 전송하더라도, 정상적으로 접속된 경우보다는 상대적으로 낮은 전력이 타겟에 전달된다. 소스 A는 타겟 C로부터 타겟 C의 입력단의 전력, 출력단의 전력 및 상태정보를 규칙적으로 수신한다. 소스 A는 타겟 C의 입력단의 전력, 출력단의 전력 및 상태정보를 통해 타겟 C가 오접속되었음을 판단할 수 있다.
소스 A는 타겟 C에게 타겟 리셋 명령어를 전송하고, 타겟 C에 할당한 제어 ID의 등록을 취소할 수 있다. 또한, 충전모드를 가리키는 LED표시를 5초간 점멸할 수 있다.
타겟 리셋 명령어를 수신한 타겟 C는 초기화되어 접속이 자동으로 해제된다. 이후, 소스 B의 상태에 따라 타겟 C와의 접속 방식이 결정된다.
소스 B에 접속된 타겟이 없는 경우, 최대 접속시간이 경과하기 전에 타겟 C가 초기화 되었다면, 타겟 C는 바로 소스 B에 접속할 수 있다. 이때, 예를 들면, 최대 접속시간은 약 5~10초일 수 있다. 최대 접속시간은 사용자의 편의에 따라 조정될 수 있다. 최대 접속시간 경과 후에, 타겟 C가 초기화 되었다면, 사용자는 소스의 충전 시작 버튼을 다시 눌러야 한다.
소스 B에 접속된 타겟이 있는 경우, 소스 B는 타겟 C의 접근으로 인해 소스 B에서 공급되는 전류가 변화되므로, 그 변화를 감지함으로써, 접속동작을 처리할 수 있다.
4. 에러 접속 방지 처리방식
1) 소스에서 타겟으로의 레벨 조정
소스는 CW신호의 출력 레벨을 조정하여 통신거리를 축소할 수 있다. 소스는 소스로부터의 거리별로 작성된 RSSI 테이블을 통해, CW 신호의 출력 레벨을 검출하고, 통신거리를 확인할 수 있다.
2) 타겟의 전송모드 동작 시간 조정
타겟은 전송모드, 즉 응답 신호 또는 기타 신호를 전송하는 시간을 재조정하여 소스와 타겟 간에 통신 및 채널 접속을 위한 시간을 줄일 수 있다.
3) 소스의 이벤트 플래그(Event flag)
소스는 접속시도 이벤트를 표시하여, 접속을 시도하고 있는 소스를 표시하는 방법으로 사용한다. 이때, 소스는 전송 패킷에 접속을 시도하고 있다는 상태표시 정보를 포함시킬 수 있다.
4) 채널 변경
소스와 타겟 간에 통신 채널에서 간섭이 발생하여, 통신에 어려움이 발생하는 경우 소스는 채널 변경 요청 명령어를 전송하여 채널을 변경할 수 있다. 채널의 간섭 여부 및 간섭 정도는 패킷 에러, 통신 에러 패킷 카운터를 통해 판단할 수 있다.
5) 통신구간에서만 전송 출력 레벨을 증가시켜 통신
소스가 밀집공간에서 통신하는 경우, 통신 수신감도는 감소할 수 있다. 이때, 소스는 통신 구간에서만 전송 출력 레벨을 증가시킬 수 있다.
6) 접속규격 명령어 전송시 일반 명령어는 취소
7) 최대 접속 상태의 소스에는 타겟이 접속 모드로 동작하지 못하도록 처리
도 15는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스들의 통신채널들에 영향을 미치는 복수의 통신 네트워크들을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 소스 S1과 소스 S2가 통신 채널을 검색하는 경우에, 소스 S1과 소스 S2는 CH1에서는 개인 무선 네트워크 WPAN 802.15의 간섭을 받고, CH2에서는 무선 분산 네트워크 WMAN 802.16의 간섭을 받고, CH3에서는 로컬 무선 네트워크 WLAN 802.11의 간섭을 받을 수 있다. 소스 S1과 소스 S2가 사용할 수 있는 통신 채널이 CH1부터 CH3까지 3개인 경우에, 통신 채널을 결정하기 위한 기준이 필요하다. 소스 S1과 소스 S2는 간섭이 줄어들 때까지 대기한 후, 채널을 결정할 수도 있다. 그 밖의 채널 결정 기준에 대해서는 도 16에서 설명한다.
도 16은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 통신채널들에서 검출되는 신호들의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 16을 참조하면, CH1, CH2 및 CH3에서 채널 선택 기준 레벨(1610)의 RSSI레벨보다 큰 간섭신호의 레벨들(1620,1630,1640)이 검출된다. CH1, CH2 및 CH3은 개인 무선 네트워크 WPAN 802.15, 무선 분산 네트워크 WMAN 802.16, 로컬 무선 네트워크 WLAN 802.11의 간섭을 받을 수 있다. 소스 S1는 CH1, CH2 및 CH3 중에서 간섭신호의 레벨이 가장 낮은 CH1을 통신 채널로 선택하여 CW1 신호(1650)를 타겟으로 전송할 수 있다. 소스 S2는 소스 S1이 이미 CH1을 선택하여 CW1 신호(1650)를 전송한 후에는, CH1 및 CH2 중에서 간섭신호의 레벨이 낮은 CH2를 통신 채널로 선택하여 CW2 신호(1660)를 타겟으로 전송할 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스의 통신채널을 간섭하는 신호의 전력과 소스의 통신채널에서의 출력 전력의 관계를 나타낸 그래프이다.
소스가 간섭 신호 레벨이 채널 선택 기준 레벨보다 높은 채널들 중에서 통신 채널을 선택한 경우에는, 간섭 신호 레벨에 따라 통신 채널의 출력 전력을 크게 해야 데이터 전송 에러율이 감소할 수 있다.
도 17을 참조하면, 간섭 신호의 출력(Interferer Power)이 커지는 경우에 데이터의 전송 에러율이 1%이하가 되려면, 통신 채널에 입력되는 전력도 커져야 함을 알 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 소스에서 출력 조절에 따른 통신 거리를 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, Power Source는 통신 채널의 출력 레벨을 조절함으로써, 통신 가능한 거리를 조절할 수 있다. Power Source는 출력 레벨을 조절하여 통신 가능한 거리를 충전 PAD에 맞게 조절할 수 있다. Power Source의 출력 레벨이 Power 1인 경우에, 통신 가능한 영역은 반경이 R1인 영역일 수 있다. Power Source는 출력 레벨을 Power 1에서 Power 3으로 조절하여, 통신 가능한 영역을 반경이 R1인 영역으로부터 반경이 R3인 영역으로 조절할 수 있다.
소스는 PAD 형태로 구현될 수 있으며, 이때 사용되는 안테나는 Radiation 패턴이 중요하여, Chip 안테나가 사용될 수 있다. 타겟에 사용되는 안테나는 지향성 및 근거리 통신을 하기 위해서, FPCB(Flexible Print Circuit Board) 타입의 안테나가 사용될 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟의 위치를 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송 시스템에서, 소스는 소스 공진기를 포함할 수 있고, 타겟은소스 공타겟 공진기를 포함할 수 있다. 소스 공진기의 상부에 위치하는 타겟 공진기의 위치에 따라 소스 공진기를 통해 전송된 전력 중, 타겟 공진기에 전달되는 전력 즉, 무선 전력 전송 효율이 표 4와 같이 측정될 수 있다. 타겟 공진기의 위치에 따라 효율에 차이가 있음을 알 수 있다. 특히 (3), (4) 위치에서 효율이 상대적으로 낮음을 알 수 있다.
위치 효율(%) 위치 효율(%)
(1) 88.33 (8) 87.02
(2) 88.84 (9) 91.07
(3) 78.25 (10) 84.65
(4) 79.79 (11) 83.68
(5) 90.47 (12) 91.22
(6) 85.99 (13) 86.83
(7) 88.47 (14) 91.23
(R1) 88.17 (R2) 88.73
도 20은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟의 위치에 따른 전력 전송 효율을 나타낸 그래프이다.
무선 전력 전송 시스템에서, 소스는 소스 공진기를 포함할 수 있고, 타겟은소스 공타겟 공진기를 포함할 수 있다.
도 20을 참조하면, 타겟 공진기가 소스 공진기의 상부 중 어느 위치에 놓이더라도 소스 공진기로부터 전송되는 전력 중 타겟 공진기에 전달되는 전력이 일정하도록 소스는 소스 공진기에서 전송되는 전력의 크기를 조절할 수 있다.
소스에서 과보호 전류(Over Protection Current) 이상의 값이 검출되는 경우 무선 전력 전송 시스템은 off될 수 있다. 소스는 무선 전력 전송 효율의 기준 효율이 50%인 경우에, 타겟 공진기의 위치에 관계없이, 기준 효율 대비 ㅁ5% 범위 안에 들어가도록 전송 전력을 제어할 수 있다.
전력 제어 방법으로는 Power Tracking 방법을 사용하며, Power Tracking 방법은 E-class의 전력 증폭기가 포화영역에서 동작하도록, 출력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하는 방식이다. 공급전압을 제어하는 방법으로는 외부 SMPS를 이용하는 방법화, 상용화 된 SMPS를 이용하는 방법이 있으며, 사용 어플리케이션에 따라 다양하게 적용할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법의 흐름도이다.
2101단계에서, 소스는 시스템 구성 블록(SCB, System Configuration Block)을 초기화할 수 있다. 소스는 시스템 구성 블록에 업데이트 된 시스템 정보를 소스의 제조 당시의 시스템 정보로 초기화할 수 있다. 시스템 정보에는 소스의 Serial Number, 소스에 접속 가능한 타겟의 최대 개수, 전력 전송 파라미터, 통신 채널 파라미터 등이 포함될 수 있다.
2103단계에서, 소스는 시작 버튼의 입력을 판단한다. 소스는 시작 버튼의 입력을 통해 무선 전력의 전송을 준비할 수 있다.
2105단계에서, 소스는 시작 버튼이 입력되면, 타겟의 제어부가 동작하는데 필요한 웨이크 업(Wake-up) 전력을 전송한다. 시작 버튼이 입력되었다는 것은 소스의 무선 전력 전송 영역 안에 타겟이 위치하였음을 의미한다.
2107단계에서, 소스는 통신 채널을 검색 순서에 따라 검색한다. 소스는 검색 순서에 따라 통신 채널들 중 하나를 세트한다.
2109단계에서, 소스는 세트한 통신 채널의 RSSI를 검출한다. 소스는 검출된 RSSI가 기준 값(Reference)보다 작은 값을 갖는지 판단한다. 이때, RSSI는 주변의 통신 디바이스들로부터 영향을 받는 간섭신호의 크기를 나타낼 수 있다.
2111단계에서, 소스는 검출된 RSSI가 기준 값보다 큰 값을 가지는 경우 새로운 채널을 검색한다.
2113단계에서, 소스는 검출된 RSSI가 기준 값보다 작은 값을 가지는 경우, 세트한 채널을 타겟과의 통신 채널로 결정할 수 있다. 소스는 채널 점유 신호를 세트한 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 전송한다. 채널 점유 신호는 CW(Continuous Wave) 신호일 수 있다. 소스는 세트한 채널을 이용하는 동안 지속적으로 채널 점유 신호를 전송할 수 있다.
2115단계에서, 소스는 접속규격 명령어를 전송한다. 접속규격 명령어는 소스와 타겟 간의 호환에 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 타겟을 식별하는데 필요한 호출인수 및 호출인자를 포함할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
2117단계에서, 소스는 타겟으로부터 ACK의 수신여부를 판단할 수 있다. 타겟은 접속규격 명령어를 수신하는 경우에 ACK를 전송할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인가를 가지는 경우 ACK를 전송할 수 있다.
2119단계에서, 소스는 ACK를 수신하지 못하는 경우에, 접속규격 명령어의 전송횟수가 전송할 수 있는 만큼의 최대 횟수인지를 판단한다. 예를 들면, 접속규격 명령어 중에서 호출인수가 3인 경우에, 호출인자는 000부터 111까지일 수 있다. 이때, 소스는 호출인자가 000인 경우부터 111인 경우까지 8번 접속규격 명령어를 전송할 수 있다.
2121단계에서, 소스는 접속규격 명령어의 전송횟수가 최대횟수를 만족하지 못한다면, 호출인자를 변경할 수 있다.
2123단계에서, 소스는 ACK를 수신하면, 타겟에 제어ID를 할당하여, 타겟으로 제어 ID를 전송한다.
도 22는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법의 흐름도이다.
2201단계에서, 타겟은 시스템 구성 블록(SCB, System Configuration Block)을 초기화할 수 있다. 타겟은 시스템 구성 블록에 업데이트 된 시스템 정보를 타겟의 제조 당시의 시스템 정보로 초기화할 수 있다. 시스템 정보에는 타겟의 Serial Number, Battery Type, 전력 전송 파라미터 및 통신 채널 파라미터 등이 포함될 수 있다.
2203단계에서, 타겟은 통신 채널을 검색 순서에 따라 검색한다. 타겟은 검색 순서에 따라 통신 채널들 중 하나를 세트한다.
2205단계에서, 타겟은 세트한 통신 채널의 RSSI를 검출한다. 타겟은 검출된 RSSI가 기준 값(Reference)보다 큰 값을 갖는지 판단한다. 여기서 RSSI는 소스가 전송한 채널 점유 신호의 크기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, CW신호의 크기를 나타낼 수 있다.
2207단계에서, 타겟은 검출된 RSSI가 기준 값보다 작은 값을 가지는 경우 새로운 채널을 검색한다.
2209단계에서, 타겟은 검출된 RSSI가 기준 값보다 큰 값을 가지는 경우, 세트한 채널을 소스와의 통신 채널로 결정할 수 있다. 타겟은 소스로부터 전송되는 접속규격 명령어의 수신여부를 판단한다. 접속규격 명령어는 소스와 타겟 간의 호환에 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 타겟을 식별하는데 필요한 호출인수 및 호출인자를 포함할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
2211단계에서, 타겟은 접속규격 명령어를 수신하지 못한 상태에서 기준시간이 경과하였는지를 판단한다. 타겟은 기준시간이 경과하지 않았다면, 경과할 때까지 접속규격 명령어의 수신을 기다린다. 타겟은 기준시간이 경과하였다면, 새로운 채널을 검색한다.
2213단계에서, 타겟은 접속규격 명령어를 수신하면, ACK를 전송한다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인가를 가지는 경우 ACK를 전송할 수 있다.
2215단계에서, 타겟은 소스로부터 전송된 제어ID의 수신여부를 판단한다.
2217단계에서, 타겟은 제어ID를 수신하면, ACK를 전송할 수 있다. 타겟에 제어 ID가 할당되면, 소스는 제어ID를 호출하여 타겟의 상태정보를 요청할 수 있다.
도 23은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 23을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 통신 트랜시버(Communication Transceiver)(2310) 및 MAC(Medium Access Control)을 통하여 소스에서 변조된 신호를 전송하고, 타겟에서 변조된 신호를 수신한다. 제어부(PHY controller)(2330)는 통신 장치에서 데이터의 변조 및 무선 전력의 생성과 관련하여 전반적인 제어를 담당한다. 소스 공진기(WPT Tx)(2340)는 타겟 공진기와의 상호 공진을 통하여 무선 전력을 전송한다.
제1 복조부(O-QPSK Demodulator, Offset-Quasi Phase Shift Keying Demodulator)(2351)는 O-QPSK 복조를 수행할 수 있다. 제2 복조부(Chip Demodulator)(2353)는 PN 시퀀스를 이용하여 복조를 수행한다. 심볼 디맵핑부(Symbol Demapper)(2355)는 I(In-Phase)와 Q(Quadrature-phase)값에 대응하는 데이터 심볼을 생성한다. 복호화부(Viterbi Decoder)(2357)는 데이터 심볼을 비터비 방식을 이용하여 복호화한다. 복호화부(2357)는 convolution code를 기반으로 순방향 오류 정정(FEC, Forward Error Correction)을 사용하여 부호화된 비트 스트림을 복호화하기 위해 비터비 알고리즘을 사용한다. 복호화부(2357)는 생략될 수도 있다.
채널 검출부(2361)는 수신한 신호의 강도(RSSI, Received Signal Strength Indication, Indicator)를 검출할 수 있다. RSSI는 주변 장치들이 전달한 데이터의 전파 세기를 측정한 값을 의미한다. 프레임 검출부(2363)는 통신 링크의 품질(LQI, Link Quality Indicator)를 검출할 수 있다. LQI는 각 통신 링크 사이의 강도를 의미하며, RSSI로부터 계산될 수도 있다.
제1 변조부(O-QPSK Modulator)(2371)는 O-QPSK 변조를 수행할 수 있다. 제2 변조부(DSSS Chip Modulator, Direct Sequence Spread Spectrum Chip Modulator)(2373)는 데이터 비트를 무작위 비트 패턴, 즉 PN 시퀀스와 곱하여, 데이터를 해당 채널의 전체 대역폭을 차지하는 대규모 코드 흐름으로 확산시킨다. 이 방식은 우수한 잡음 방지 성능을 가지며, 데이터를 중간에서 가로채기 어려워 보안성이 우수하다. 심볼 맵핑부(Symbol Mapper)(2375)는 심볼을 지정된 변조 방식에 따라 적당한 배치를 하기 위해 맵핑을 수행한다. 부호화부(Convolution Encoder)(2377)는 입력 신호를 부호화하여 부호화된 행렬을 출력할 수 있다. 부호화부(2377)는 추가 비트를 이용하여 비트 에러 체크를 성공적으로 수행할 수 있다. 부호화부(2377)는 생략될 수도 있다.
프로텍션부(2387)는 전력 증폭기(2385)에 과 전류가 공급되는 것을 방지할 수 있다. 전력 증폭기(2385)는 타겟에서 필요로 하는 전력을 생성한다. 검출부(2383)는 타겟의 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(2385)에 입력되는 전력을 검출할 수도 있다. 트래킹부(2381)는 소스와 타겟 간의 매칭 임피던스를 트래킹할 수 있다. 또한, 트래킹부(2381)는 소스와 타겟 간의 공진 주파수를 트래킹할 수 있다.
도 24 내지 도 26에서 "공진기"는 소스 공진기 및 타겟 공진기를 포함한다.
도 24는 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.
도 24의 (a)를 참조하면, 피더(2410)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(2430)이 발생한다. 피더(2410) 내부에서 자기장의 방향(2431)과 외부에서 자기장의 방향(2433)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(2410)에서 발생하는 자기장(2430)에 의해 공진기(2420)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.
유도 전류에 의해 공진기(2420)에서 자기장(2440)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(2420)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(2420)에 의해 피더(2410)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(2441)과 피더(2410)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(2443)은 동일한 위상을 가진다.
결과적으로 피더(2410)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(2420)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(2410)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(2410)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 24와 같은 구조의 피더(2410)를 통해 공진기(2420)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(2420) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(2420) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.
도 25는 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 25의 (a)를 참조하면, 공진기(2510)는 캐패시터(2511)를 포함할 수 있다. 피딩부(2520)는 캐패시터(2511)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(2510)는 제1 전송선로, 제1 도체(2541), 제2 도체(2542), 적어도 하나의 제1 캐패시터(2550)를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(2550)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(2531)과 제2 신호 도체 부분(2532) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(2550)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(2531)과 제2 신호 도체 부분(2532)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(2533)으로 부르기로 한다.
(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(2531) 및 제2 신호 도체 부분(2532)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(2533)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(2531) 및 제2 신호 도체 부분(2532)과 제1 그라운드 도체 부분(2533)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(2531) 및 제2 신호 도체 부분(2532)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(2531)의 한쪽 단은 제1 도체(2541)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(2550)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(2532)의 한쪽 단은 제2 도체(2542)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(2550)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(2531), 제2 신호 도체 부분(2532) 및 제1 그라운드 도체 부분(2533), 도체들(2541, 2542)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
제1 캐패시터(2550)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(2550)는 제1 신호 도체 부분(2531) 및 제2 신호 도체 부분(2532) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(2550)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(2550)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다.
대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(2550)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(2550)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(2550)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(2550)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.
MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(2550)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(2550)에 집중되므로, 제1 캐패시터(2550)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(2550)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.
또한, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(2520)는 제2 전송선로, 제3 도체(2571), 제4 도체(2572), 제5 도체(2581) 및 제6 도체(2582)를 포함할 수 있다.
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(2561) 및 제4 신호 도체 부분(2562)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(2563)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(2561) 및 제4 신호 도체 부분(2562)과 제2 그라운드 도체 부분(2563)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(2561) 및 제4 신호 도체 부분(2562)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(2561)의 한쪽 단은 제3 도체(2571)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(2581)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(2562)의 한쪽 단은 제4 도체(2572)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체(2582)와 연결된다. 제5 도체(2581)는 제1 신호 도체 부분(2531)과 연결되고, 제6 도체 (2582)는 제2 신호 도체 부분(2532)과 연결된다. 제5 도체(2581)와 제6 도체(2582)는 제1 캐패시터(2550)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(2581) 및 제6 도체(2582)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.
결국, 제3 신호 도체 부분(2561), 제4 신호 도체 부분(2562) 및 제2 그라운드 도체 부분(2563), 제3 도체(2571), 제4 도체(2572), 제5 도체(2581), 제6 도체(2582) 및 공진기(2510)는 서로 연결됨으로써, 공진기(2510) 및 피딩부(2520)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(2581) 또는 제6 도체(2582)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(2520) 및 공진기(2510)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(2510)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(2520)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(2510)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(2510)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(2510)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.
공진기(2510)와 피딩부(2520) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(2520)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.
제2 전송 선로, 제3 도체(2571), 제4 도체(2572), 제5 도체(2581), 제6 도체(2582)는 공진기(2510)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(2510)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(2520)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(2510)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(2520)도 원형 구조일 수 있다.
도 26은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 25의 공진기(2510) 및 피딩부(2520)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.
(a)를 참조하면, 도 5에서 피딩부(2520)의 제5 도체(2581) 또는 제6 도체(2582)는 입력 포트(2610)로 사용될 수 있다. 입력 포트(2610)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(2610)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.
전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(2621)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(2623)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.
또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(2633)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(2631)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.
루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다.
한편, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(2640) 및 공진기(2650)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(2640)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112011084411778-pat00009
여기서, M은 피딩부(2640)와 공진기(2650) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω 는 피딩부(2640)와 공진기(2650) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(2650)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(2640)와 공진기(2650) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(2640)와 공진기(2650) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(2640)의 크기에 따라 피딩부(2640)와 공진기(2650) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(2640)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.
무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (32)

  1. 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외의 통신채널들을 검색하고, 상기 통신채널들의 상태정보를 측정하는 채널 검색부;
    상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스의 무선 전력 전송 영역에서 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널을 결정하는 채널 결정부;
    상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 접속 규격 명령어를 상기 타겟으로 전송하는 통신부; 및
    상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신여부에 기초하여 상기 결정된 통신채널에서 상기 타겟과의 통신여부를 결정하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 소스와 접속된 타겟이 없는 경우 채널 검색 시작 명령에 따라 상기 채널 검색부의 동작을 제어하고, 상기 소스와 접속된 타겟이 있는 경우 상기 소스에서 출력되는 전류의 변화량에 따라 상기 채널 검색부의 동작을 제어하는, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 검색부는
    상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정하는 채널 측정부
    를 포함하는 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 채널 측정부는
    소정의 설정된 시간 동안 상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 채널 결정부는
    상기 측정된 간섭 신호의 세기가 기 설정된 기준 값 이하인 통신채널을 상기 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 소정의 크기를 가지는 채널 점유 신호를 상기 타겟으로 전송하고,
    상기 채널 점유 신호는 직접 확산 방식의 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW 신호(Continuous Wave)인 것을 특징으로 하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 접속 규격 명령어에 대응하여 상기 타겟으로부터 상기 응답신호를 수신하면, 상기 타겟에게 제어 ID를 할당하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는
    상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 상기 타겟의 필요전력에 대한 정보를 요청하는 신호를 전송하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 타겟의 필요전력에 대한 정보에 기초하여 상기 소스에서 전송할 무선 전력량을 계산하고, 상기 계산된 무선 전력량에 기초하여 상기 소스에서 출력되는 무선 전력을 제어하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 채널 검색부는
    상기 소스의 종류 또는 상기 소스에 할당된 고유 식별자에 따라 다르게 설정된 검색 테이블에 기초하여 상기 통신채널들을 검색하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 타겟의 웨이크 업(wake-up) 여부와 관계없이, 상기 채널 검색부의 동작을 제어하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 결정된 통신채널에서 상기 소스의 통신출력의 전력에 대한 정보와 상기 타겟이 수신한 통신출력의 전력에 대한 정보에 기초하여 상기 소스와 상기 타겟 간의 접속여부를 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 소스에서 전송된 무선 전력과 상기 타겟의 부하에 전달되는 전력의 차이를 계산하고, 상기 계산된 전력의 차이에 기초하여 상기 소스에 접속된 상기 타겟의 오접속 여부를 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 소스에서 전송되는 무선 전력이 소정 크기로 변화된 시간과 상기 타겟의 부하에 전달되는 전력의 크기가 변화된 시간의 차이를 계산하고, 상기 계산된 시간의 차이에 기초하여 상기 소스에 접속된 상기 타겟의 오접속 여부를 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 채널 결정부는
    상기 통신채널들의 상태정보 측정 결과, 상기 통신채널들에서 무선 디바이스들이 통신을 수행함으로써, 상기 통신채널들 각각에서 채널 선택 기준 레벨 이상의 간섭 신호를 수신하는 경우에, 상기 통신채널들 중에서 상기 간섭 신호의 레벨이 가장 낮은 채널을 상기 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 간섭 신호의 레벨 및 소정의 에러범위 내에서 데이터를 전송하는데 필요한 출력 신호의 레벨이 맵핑된 테이블에 기초하여, 상기 결정된 통신채널에서의 통신출력의 레벨을 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기의 측정 시간을 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 소스와 상기 타겟 간에 접속된 통신채널에서 에러가 소정의 기준 값보다 커지거나, 상기 통신채널에서 검출된 간섭신호의 세기가 기 설정된 값보다 크면, 상기 통신 채널의 변경을 결정하고, 채널 변경 요청 명령어를 상기 타겟으로 전송하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치.
  19. 무선 전력 전송 시스템에서 소스의 통신 방법에 있어서,
    무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외의 통신채널들을 검색하는 단계;
    상기 통신채널들의 상태정보를 측정하는 단계;
    상기 측정된 통신채널들의 상태정보에 기초하여 소스의 무선 전력 전송 영역에서 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널을 결정하는 단계;
    상기 결정된 통신채널의 통신 주파수를 이용하여 접속 규격 명령어를 상기 타겟으로 전송하는 단계; 및
    상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호의 수신여부에 기초하여 상기 결정된 통신채널에서 상기 타겟과의 통신여부를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 소스는 상기 소스와 접속된 타겟이 없는 경우 채널 검색 시작 명령에 따라 상기 검색하는 단계 및 상기 측정하는 단계를 수행하고, 상기 소스와 접속된 타겟이 있는 경우 상기 소스에서 출력되는 전류의 변화량에 따라 상기 검색하는 단계 및 상기 측정하는 단계를 수행하는, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 상태정보를 측정하는 단계는
    상기 통신채널들에 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 측정하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 통신채널을 결정하는 단계는
    상기 측정된 간섭 신호의 세기가 기 설정된 기준 값 이하인 통신채널을 상기 감지된 타겟과의 통신에 이용할 통신채널로 결정하는
    무선 전력 전송 시스템에서 통신 방법.

  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
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  31. 삭제
  32. 삭제
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