KR102123638B1

KR102123638B1 - Apparatus and method for transmitting and receiving information and power in wireless communication system

Info

Publication number: KR102123638B1
Application number: KR1020180102849A
Authority: KR
Inventors: 이장원; 김도엽; 이현석; 김경원
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-06-17
Also published as: KR20190049434A

Abstract

본 개시는 무선 통신 시스템에서 정보 및 전력을 송신 및 수신하기 위한 것으로, 송신 장치는, 송수신부와, 상기 송수신부와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 전력 및 제1 정보 값을 전달하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 전달하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 생성하고, 상기 심벌을 송신하며, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는, 상기 심벌의 제1 값 및 제2 값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시되고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값 각각은, 상기 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.The present disclosure is for transmitting and receiving information and power in a wireless communication system, and the transmitting apparatus includes a transceiver and at least one processor connected to the transceiver, wherein the at least one processor includes power and a first. A symbol including a first set of signals for conveying an information value or a second set of signals for conveying a power and a second information value is generated, the symbol is transmitted, and the first information and the second The information is indicated by a result value determined according to a predefined rule based on the first value and the second value of the symbol, and each of the first value and the second value of signals included in the symbol It may be determined based on at least one of frequencies, magnitudes or phases.

Description

A device and method for transmitting and receiving information and power in a wireless communication system{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING INFORMATION AND POWER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 정보 및 전력을 송신 및 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The disclosure generally relates to a wireless communication system, and more particularly to an apparatus and method for transmitting and receiving information and power in a wireless communication system.

종래의 무선 정보 및 전력 동시 전송(simultaneous wireless information and power transfer, SWIPT) 시스템은 정보와 전력을 동시에 전송하기 위해 전력 분배기를 사용하여 일정 전력은 정보를 추출하는데 사용하며, 나머지 전력을 전력 충전에 사용하였다. 이러한 방법은 모든 전력을 전력 충전에 이용할 수 없으므로, 신호 전체를 직류 신호로 변환하여 전력을 충전하는 방법이 논의되어 왔다.Conventional simulaneous wireless information and power transfer (SWIPT) system uses a power divider to simultaneously transmit information and power, and uses constant power to extract information, and uses the remaining power to charge power Did. Since all of these methods cannot be used for charging electric power, a method for charging electric power by converting the entire signal into a DC signal has been discussed.

신호 전체를 직류 신호로 변환하여 전력을 충전하는 경우, 변조를 통하여 정보를 추출하게 된다. 도 1a 내지 도 1c는 일반적인 신호의 변조 기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 주파수 변조(frequency modulation, FM)기법이고, 도 1b는 위상 변조(phase modulation, PM)기법이며, 도 1c는 진폭 변조(amplitude modulation, AM)기법의 예이다. 도 1a 내지 도 1c를 참고하면, 정보 값에 따라 서로 다른 파형의 신호가 생성된다. 한편, 생성된 신호를 직류 신호로 변환하면 굵은 선으로 표시된 신호가 생성된다.When converting the entire signal into a DC signal to charge power, information is extracted through modulation. 1A to 1C are diagrams for explaining a general signal modulation technique. FIG. 1A is a frequency modulation (FM) technique, FIG. 1B is a phase modulation (PM) technique, and FIG. 1C is an example of an amplitude modulation (AM) technique. 1A to 1C, signals having different waveforms are generated according to information values. Meanwhile, when the generated signal is converted into a DC signal, a signal indicated by a bold line is generated.

도 1a 내지 도 1c를 참고하면, 주파수 변조 및 위상 변조의 경우, 신호 전체를 직류 신호로 변환하여 전력을 충전하게 되면, 제1 심벌 및 제2 심벌 모두 동일한 크기의 신호로 변환되므로, 정보가 구별되지 아니한다. 반면, 진폭 변조의 경우, 제1 심벌 및 제2 심벌은 직류로 변환되더라도 서로 다른 신호 크기를 가지므로, 정보가 구별된다. 그러나, 진폭 변조의 경우, 직류로 변환된 신호의 전력의 값이 일정하지 아니하므로, 항상 최대의 전력이 전달되지는 아니한다.1A to 1C, in the case of frequency modulation and phase modulation, when the entire signal is converted into a DC signal to charge power, both the first symbol and the second symbol are converted into signals of the same size, so information is distinguished. It is not. On the other hand, in the case of amplitude modulation, information is distinguished because the first and second symbols have different signal sizes even when converted to direct current. However, in the case of amplitude modulation, since the value of the power of the signal converted to DC is not constant, the maximum power is not always transmitted.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 정보 및 전력을 효과적으로 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.Based on the discussion as described above, the present disclosure provides an apparatus and method for effectively transmitting information and power in a wireless communication system.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 정보와 함께 송신되는 전력을 최대화하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present disclosure provides an apparatus and method for maximizing the power transmitted with information in a wireless communication system.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 송신 장치는, 송수신부와, 상기 송수신부와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 전력 및 제1 정보 값을 전달하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 전달하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 생성하고, 상기 심벌을 송신하며, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는, 상기 심벌을 정방향 정류함으로써 얻어지는 제1 값 및 상기 심벌을 역방향 정류함으로써 얻어지는 제2 값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시되고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값 각각은, 상기 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in a wireless communication system, a transmitting device includes a transmitting and receiving unit, and at least one processor connected to the transmitting and receiving unit, wherein the at least one processor transmits power and a first information value. A first set of signals for generating or a symbol including a second set of signals for transmitting power and a second information value is generated, the symbol is transmitted, and the first information and the second information are the symbols The first value obtained by forward rectifying and the second value obtained by reverse rectifying the symbol are indicated by a result value determined according to a predefined rule, and each of the first value and the second value is the It may be determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 수신 장치는, 송수신부와, 상기 송수신부와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 전력 및 제1 정보 값을 송신하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 송신하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 수신하고, 상기 심벌로부터 상기 제1 정보 또는 상기 제2 정보를 검출하고, 상기 심벌로부터 상기 전력을 수확(harvesting)하며, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는, 상기 심벌을 정방향 정류함으로써 얻어지는 제1 값 및 상기 심벌을 역방향 정류함으로써 얻어지는 제2 값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시되고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값 각각은, 상기 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a receiving device in a wireless communication system includes a transceiver and at least one processor connected to the transceiver, and the at least one processor transmits power and a first information value. Receiving a first set of signals or a symbol comprising a second set of signals for transmitting power and a second information value, detecting the first information or the second information from the symbol, and from the symbol The power is harvested, and the first information and the second information are based on a predefined rule based on a first value obtained by forward rectifying the symbol and a second value obtained by reverse rectifying the symbol. Indicated by the determined result value, each of the first value and the second value may be determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 방법은, 전력 및 제1 정보 값을 전달하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 전달하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 생성하는 과정과, 상기 심벌을 송신하는 과정을 포함하며, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는, 상기 심벌을 정방향 정류함으로써 얻어지는 제1 값 및 상기 심벌을 역방향 정류함으로써 얻어지는 제2 값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시되고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값 각각은, 상기 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a method of operating a transmitting device in a wireless communication system includes a first set of signals for transmitting power and a first information value or a second set for transferring power and a second information value Generating a symbol including the signal, and the process of transmitting the symbol, wherein the first information and the second information, the first value obtained by forward rectifying the symbol and the symbol by reverse rectifying the symbol It is indicated by a result value determined according to a predefined rule based on the obtained second value, and each of the first value and the second value is one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol. It can be determined based on at least one.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 수신 장치의 동작 방법은, 전력 및 제1 정보 값을 송신하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 송신하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 수신하는 과정과, 상기 심벌로부터 상기 제1 정보 또는 상기 제2 정보를 검출하는 과정과, 상기 심벌로부터 상기 전력을 수확하는 과정을 포함하며, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는, 상기 심벌을 정방향 정류함으로써 얻어지는 제1 값 및 상기 심벌을 역방향 정류함으로써 얻어지는 제2 값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시되고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값 각각은, 상기 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a method of operating a receiving device in a wireless communication system includes a first set of signals for transmitting power and a first information value or a second set for transmitting power and a second information value And receiving a symbol including signals of the signal, detecting the first information or the second information from the symbol, and harvesting the power from the symbol, wherein the first information and the first The 2 information is indicated by a result value determined according to a predefined rule based on a first value obtained by forward-rectifying the symbol and a second value obtained by reverse-rectifying the symbol, and the first value and the second Each of the two values may be determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 서로 다른 주파수들을 가지는 신호들의 크기 비율 및 위상 변조를 이용하여 정보를 전달함으로써, 정보와 함께 송신되는 전력을 최대화할 수 있다.An apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure may maximize power transmitted with information by transmitting information using phase ratio and magnitude ratio of signals having different frequencies.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 신호의 변조 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력을 동시에 송신하는 송신 장치 및 무선 정보 및 전력을 동시에 수신하는 수신 장치를 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치의 구조도이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 수신 장치의 구조도이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 수신 장치의 회로도의 예이다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 송신 장치의 무선 정보 및 전력 송신을 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 수신 장치의 무선 정보 및 전력 수신을 위한 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 신호들을 도시한다.
도 9는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 송신 신호들에 포함되는 주파수 신호들의 위상에 따른 정보를 표현하는 함수 결과 값의 변화를 도시한다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 송신 신호들에 포함되는 주파수 신호의 크기에 따른 정보를 표현하는 함수 결과 값의 변화를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 심벌들 및 ASK(amplitude shift keying)에 따른 송신 심벌들의 예를 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 심벌들에 대한 정류 결과 및 ASK에 따른 송신 심벌들에 대한 정류 결과의 예를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 신호에 대한 함수 결과 값들 및 ASK에 따른 송신 신호에 대한 함수 결과 값들의 예를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 신호로부터 얻어지는 에너지 수확(harvesting)에 사용 가능한 전력 및 ASK에 따른 송신 신호로부터 얻어지는 에너지 수확에 사용 가능한 전력의 예를 도시한다.
도 15a 내지 도 15d는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 신호의 특성들을 도시한다.
도 16a 내지 도 16h는 본 개시의 실시 예들에 따른 정보를 검출하기 위한 함수들에 대한 함수 결과 값들의 예를 도시한다.
도 17a 내지 도 17c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 송신 심벌들의 예들을 도시한다.
도 18은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정보 및 전력 동시 송신 기술의 활용 예를 도시한다.
도 19는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정보 및 전력 동시 송신 기술의 다른 활용 예를 도시한다.
도 20은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정보 및 전력 동시 송신 기술의 또 다른 활용 예를 도시한다.1A to 1C are diagrams for explaining a general signal modulation technique.
2 illustrates a transmitting device that simultaneously transmits wireless information and power and a receiving device that simultaneously receives wireless information and power according to various embodiments of the present disclosure.
3 is a structural diagram of a wireless information and power simultaneous transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
4 is a structural diagram of a wireless information and power simultaneous receiving apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
5 is an example of a circuit diagram of a wireless information and power simultaneous receiving apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
6 is a flowchart for wireless information and power transmission of a transmission device according to various embodiments of the present disclosure.
7 is a flowchart for receiving wireless information and power of a receiving device according to various embodiments of the present disclosure.
8A and 8B illustrate transmission signals according to an embodiment of the present disclosure.
9 illustrates a change in a function result value representing information according to phase of frequency signals included in transmission signals according to another embodiment of the present disclosure.
10 illustrates a change in a function result value representing information according to the size of a frequency signal included in transmission signals according to another embodiment of the present disclosure.
11A and 11B illustrate examples of transmission symbols according to a modulation scheme and transmission symbols according to amplitude shift keying (ASK) according to an embodiment of the present disclosure.
12A and 12B show examples of rectification results for transmission symbols according to a modulation scheme and rectification results for transmission symbols according to ASK according to an embodiment of the present disclosure.
13A and 13B show examples of function result values for a transmission signal according to a modulation scheme and function result values for a transmission signal according to ASK according to an embodiment of the present disclosure.
14A and 14B show examples of power available for energy harvesting obtained from a transmission signal according to a modulation technique according to an embodiment of the present disclosure and power available for energy harvesting obtained from a transmission signal according to ASK.
15A to 15D illustrate characteristics of a transmission signal according to a modulation technique according to an embodiment of the present disclosure.
16A to 16H show examples of function result values for functions for detecting information according to embodiments of the present disclosure.
17A-17C show examples of transmission symbols according to various embodiments of the present disclosure.
18 illustrates an example of using information and power simultaneous transmission technology according to various embodiments of the present disclosure.
19 illustrates another example of using information and power simultaneous transmission technology according to various embodiments of the present disclosure.
20 illustrates another example of using information and power simultaneous transmission technology according to various embodiments of the present disclosure.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in the present disclosure are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art described in the present disclosure. Among the terms used in the present disclosure, terms defined in the general dictionary may be interpreted as meanings identical or similar to meanings in the context of the related art, and are ideally or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present disclosure. Is not interpreted as In some cases, even terms defined in the present disclosure cannot be interpreted to exclude embodiments of the present disclosure.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.Various embodiments of the present disclosure described below describe a hardware approach as an example. However, since various embodiments of the present disclosure include technology that uses both hardware and software, various embodiments of the present disclosure do not exclude a software-based approach.

이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 정보 및 전력을 송신 및 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 정보화 함께 송신되는 전력의 효율을 향상시키기 위한 기술을 설명한다.Hereinafter, the present disclosure relates to an apparatus and method for transmitting and receiving information and power in a wireless communication system. Specifically, the present disclosure describes a technique for improving the efficiency of power transmitted together with information in a wireless communication system.

이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 채널을 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.In the following description, terms used for a signal, terms for a channel, terms for control information, terms for network entities, terms for components of a device, and the like are provided for convenience of description. It is illustrated. Therefore, the present disclosure is not limited to the terms described below, and other terms having equivalent technical meanings may be used.

도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치 및 수신 장치를 도시한다.2 illustrates an apparatus for simultaneously transmitting and receiving wireless information and power according to various embodiments of the present disclosure.

도 2를 참고하면, 송신 장치 210은 정보와 전력을 동시에 송신하기 위해 송신 신호를 생성한다. 송신 장치 210에 의해 생성되는 송신 신호는 정현파들의 합으로 구성되며, 이하 <수학식 1>와 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 2, the transmission device 210 generates a transmission signal to simultaneously transmit information and power. The transmission signal generated by the transmission device 210 is composed of the sum of sinusoids, and can be expressed as <Equation 1>.

<수학식 1>에서, s(t)는 송신 신호, K는 합해지는 정현파들의 개수, A_k는 k번째 정현파의 크기, f_k는 k번째 정현파의 주파수, θ_k는 k번째 정현파의 위상을 의미한다. In <Equation 1>, s(t) is a transmission signal, K is the number of sinusoids summed, A _k is the magnitude of the k th sinusoid, f _k is the frequency of the k th sinusoid, θ _k is the phase of the k th sinusoid it means.

각 정현파의 위상, 크기, 주파수를 조정함으로써, 특정 송신 신호가 생성될 수 있다. 송신 신호의 하나의 심벌 주기를 T라 하면, 송신 신호 s(t)는 심벌 주기 T 동안 하나의 정보를 표현할 수 있다.By adjusting the phase, magnitude, and frequency of each sinusoid, a specific transmission signal can be generated. If one symbol period of the transmission signal is T, the transmission signal s(t) may represent one information during the symbol period T.

송신 신호는 수신 장치 220에 수신된 후, 순방향 및 역방향으로 정류된다. 순방향으로 정류된 DC(direct current) 신호의 크기 s⁺ _dc 및 역방향으로 정류된 DC 신호의 크기 s^- _dc는 송신 신호 s(t)에 의존적이다. 수신 장치 220이 정보를 올바르게 검출하기 위해서, 각 정보에 따라 정보를 검출하기 위한 함수 f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 결과 값이 다르도록, 예를 들어, 일대일 맵핑되도록 송신 신호가 생성될 수 있다. 정보를 검출하기 위한 함수는 '정보 검출 함수', '정보 맵핑 규칙', '규칙', '함수' 등으로 지칭될 수 있다.After the transmission signal is received by the receiving device 220, it is rectified in the forward and reverse directions. The magnitude s ⁺ _dc of the DC signal rectified in the forward direction and the magnitude s ^- _dc of the DC signal rectified in the reverse direction are dependent on the transmission signal s(t). In order for the receiving device 220 to correctly detect the information, a transmission signal is generated such that the result values of the functions f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) for detecting the information are different according to each information, for example, one-to-one mapping. Can be. Functions for detecting information may be referred to as'information detection function','information mapping rule','rule','function', and the like.

예를 들어, 정보의 값은 s⁺ _dc 및 s^- _dc의 비율로 표현될 수 있고, 이 경우, 각 정보에 따른 s(t)는 서로 다른 f(s⁺ _dc, s^- _dc)=s⁺ _dc/s^- _dc 값을 가지도록 정의될 수 있다. 여기서, 순방향 정류된 신호의 크기 s⁺ _dc 및 역방향 정류된 신호의 크기 s^- _dc는 송신 신호 s(t)의 최대값 및 최소값으로 이해될 수 있다. 일반적으로, 최대값 및 최소값은 상한 피크(peak)값 및 하한 피크값을 의미하나, 본 개시에서의 최대값 및 최소값은 상한 피크값 및 하한 피크값으로부터 일정 범위 내의 값으로도 이해될 수 있다. 즉, 송신 신호는 정보와 전력을 동시에 송신하기 위해 최대값 및 최소값의 비가 송신할 정보의 값에 따라 달라지도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 송신 신호는 서로 다른 주파수를 갖는 두 정현파들의 합으로 생성되며, 송신할 정보의 값에 따라 각 정현파의 위상 또는 진폭이 다르게 설정될 수 있다. For example, the value of information may be expressed as a ratio of s ⁺ _dc and s ^- _dc , in which case s(t) according to each information is different f(s ⁺ _dc , s ^- _dc )=s ⁺ _dc /s ^- can be defined to have a _dc value. Here, the magnitude s ⁺ _dc of the forward rectified signal and the magnitude s ^- _dc of the reverse rectified signal may be understood as the maximum and minimum values of the transmission signal s(t). In general, the maximum and minimum values mean the upper and lower peak values, but the maximum and minimum values in the present disclosure can be understood as values within a predetermined range from the upper and lower peak values. That is, the transmission signal may be set such that the ratio of the maximum value and the minimum value varies according to the value of information to be transmitted in order to simultaneously transmit information and power. For example, a transmission signal is generated as a sum of two sinusoids having different frequencies, and a phase or amplitude of each sinusoid may be set differently according to a value of information to be transmitted.

또한, 효율적인 에너지 수확(harvesting)을 위해, 수신 장치 220에서 최대한 높은 전력의 신호가 수신됨이 바람직하다. 이를 위해, 송신 신호는 하기 <수학식 2>을 만족하도록 생성될 수 있다.In addition, for efficient energy harvesting, it is preferable that a signal of the highest possible power is received at the receiving device 220. To this end, the transmission signal may be generated to satisfy Equation 2 below.

<수학식 2>에서, P_T는 출력 가능한 최대 평균 전력, T는 송신 신호의 심벌 주기, s(t)는 송신 신호를 의미한다.In Equation 2, P _T denotes the maximum average power that can be output, T denotes a symbol period of the transmit signal, and s(t) denotes the transmit signal.

수신 장치 220은 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치 210에서 송신한 송신 신호를 수신한다. 송신 신호를 수신한 수신 장치 220은 수신된 신호로부터 정보를 검출하고, 에너지를 수확한다. 이를 위해, 수신 장치 220는 순방향으로 정류하는 순방향 정류기 및 역방향으로 정류하는 역방향 정류기를 포함할 수 있다. 순방향 정류기 및 역방향 정류기의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 수신된 신호는 순방향 정류기를 거쳐 s⁺ _dc 의 크기를 갖는 DC 신호로 변환되고, 또한, 역방향 정류기를 거쳐 s^- _dc 의 크기를 갖는 DC 신호로 변환된다. 다이오드에 의한 전압 강하와 커패시터 충방전에 의한 리플 현상을 고려하지 않는 이상적인 상황을 고려할 때, 고주파 정현파들의 조합으로 구성된 신호 s(t)의 최대값 및 최소값의 크기를 가지는 신호들이 순방향으로 정류된 DC 신호 및 역방향으로 정류된 DC 신호로서 출력된다. 순방향과 역방향으로 정류된 신호의 크기는 이하 <수학식 3>과 같이 표현될 수 있다.The reception device 220 receives a transmission signal transmitted by the wireless information and power simultaneous transmission device 210. The receiving device 220 receiving the transmission signal detects information from the received signal and harvests energy. To this end, the receiving device 220 may include a forward rectifier rectifying in the forward direction and a reverse rectifier rectifying in the reverse direction. The structures of the forward rectifier and reverse rectifier can be variously modified. The received signal is converted into a DC signal having a magnitude of s ⁺ _dc through a forward rectifier, and is also converted into a DC signal having a magnitude of s ^- _dc through a reverse rectifier. Considering the ideal situation that does not take into account the voltage drop by the diode and the ripple phenomenon due to charging and discharging of the capacitor, DC having the magnitude of the maximum and minimum values of the signal s(t) composed of a combination of high-frequency sinusoids is rectified in the forward direction. The signal is output as a DC signal rectified in the reverse direction. The magnitude of the signal rectified in the forward and reverse directions can be expressed as <Equation 3> below.

<수학식 3>에서, s(t)는 송신 신호, s⁺ _dc는 송신 신호를 정방향 정류한 신호의 크기, s^- _dc는 송신 신호를 역방향 정류한 신호의 크기, T는 심벌 주기를 의미한다.In <Equation 3>, s(t) is a transmission signal, s ⁺ _dc is the size of a signal that is forward rectified a transmission signal, s ^- _dc is the size of a signal that is backward rectified a transmission signal, and T is a symbol period. .

정보에 따라 고유한 f(s⁺ _dc, s^- _dc) 값이 정의되므로, 수신 장치 220은 f(s⁺ _dc, s^- _dc) 값을 통해 송신 장치 210에서 송신된 정보를 검출할 수 있다. 추가적으로, s⁺ _dc 및 s^- _dc의 값을 정의할 때, 임피던스 매칭, 다이오드, 커패시터, 로드(load) 저항 등에 따른 물리적인 현상이 더 고려될 수 있다. 이상적으로, 송신 장치 210은 송신 신호의 최대값 및 최소값이 수신 장치 220에서 정류를 통해 얻어지는 s⁺ _dc 및 s^- _dc일 것을 기대할 수 있다. 하지만, 정류 동작 중 회로 자체의 저항 등으로 인한 물리적 현상으로, 수신 장치 220에서 얻어지는 s⁺ _dc 또는 s^- _dc 및 송신 신호의 최대값 또는 최소값 간 차이가 있을 수 있다. 따라서, 수신 장치 220에서의 손실을 고려하여, 송신 장치 210는 송신 신호를 선보상(pre-compensation) 등의 방식을 통해 정류 동작에 의해 얻어지는 s⁺ _dc 또는 s^- _dc 값들의 예측 가능성을 높일 수 있다.Since unique f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) values are defined according to the information, the reception device 220 may detect information transmitted from the transmission device 210 through f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) values. Additionally, when defining values of s ⁺ _dc and s ^- _dc , physical phenomena according to impedance matching, diode, capacitor, and load resistance may be further considered. Ideally, the transmitting device 210 may expect that the maximum and minimum values of the transmission signal are s ⁺ _dc and s ^- _dc obtained through rectification at the receiving device 220. However, as a physical phenomenon due to the resistance of the circuit itself during the rectifying operation, there may be a difference between s ⁺ _dc or s ⁻ _dc obtained from the receiving device 220 and the maximum or minimum value of the transmission signal. Therefore, in consideration of the loss in the receiving device 220, the transmitting device 210 can increase the predictability of the s ⁺ _dc or s ^- _dc values obtained by a rectifying operation through a method such as pre-compensation. have.

에너지 수확에 있어서, 순방향 정류에 의해 얻어진 DC 신호 및 역방향 정류에 의해 얻어진 DC 신호의 양 단으로부터 에너지가 수확된다. 두 DC 신호들의 전위차는 s⁺ _dc+s^- _dc이므로, s⁺ _dc+s^- _dc의 진폭 크기를 갖는 DC 신호로부터 에너지가 수확된다. 예를 들어, 정보가 정류 신호들의 크기 비율에 의해 표현되는 경우, 수신 장치 220은 수신된 신호를 순방향 및 역방향으로 정류하여 제1 정류 신호 및 제2 정류 신호를 생성한다. 제1 정류 신호 및 제2 정류 신호의 비는 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치 210에서 송신한 송신 신호의 최대값 및 최소값의 비와 같으므로, 수신 장치 220은 제1 정류 신호 및 제2 정류 신호의 비를 이용하여 송신 정보의 값을 판단하고, 제1 정류 신호 및 제2 정류 신호의 전위차를 이용하여 전력을 충전할 수 있다.In energy harvesting, energy is harvested from both ends of the DC signal obtained by forward rectification and the DC signal obtained by reverse rectification. Since the potential difference between the two DC signals is s ⁺ _dc + s ^- _dc , energy is harvested from the DC signal having an amplitude magnitude of s ⁺ _dc + s ^- _dc . For example, when the information is expressed by a ratio of the magnitude of the rectified signals, the receiving device 220 rectifies the received signal in the forward and reverse directions to generate a first rectified signal and a second rectified signal. Since the ratio of the first rectified signal and the second rectified signal is the same as the ratio of the maximum value and the minimum value of the transmitted signal transmitted by the wireless information and power simultaneous transmission device 210, the receiving device 220 includes the first rectified signal and the second rectified signal. It is possible to determine the value of the transmission information using the ratio, and to charge electric power using the potential difference between the first rectified signal and the second rectified signal.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치의 구조도이다. 도 3은 송신 장치 210의 구조를 예시한다.3 is a structural diagram of a wireless information and power simultaneous transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure. 3 illustrates the structure of the transmitting device 210.

도 3을 참고하면, 송신 장치 210은 제1 주파수 신호 생성부 312, 제1 위상/진폭 설정부 314, 제2 주파수 신호 생성부 322, 제2 위상/진폭 설정부 324 및 신호 합성부 330을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the transmission device 210 includes a first frequency signal generator 312, a first phase/amplitude setter 314, a second frequency signal generator 322, a second phase/amplitude setter 324 and a signal synthesizer 330 can do.

제1 주파수 신호 생성부 312는 정현파인 제1 주파수 신호를 생성할 수 있으며, 제2 주파수 신호 생성부 322는 정현파인 제2 주파수 신호를 생성할 수 있다. 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호가 합성되어 생성되는 송신 신호의 최대값과 최소값이 서로 다른 값을 갖도록 하기 위하여, 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호는 서로 다른 주파수를 갖도록 설정될 수 있다.The first frequency signal generator 312 may generate a first frequency signal that is a sinusoidal wave, and the second frequency signal generator 322 may generate a second frequency signal that is a sinusoidal wave. The first frequency signal and the second frequency signal may be set to have different frequencies so that the maximum and minimum values of the transmission signal generated by combining the first frequency signal and the second frequency signal have different values.

제1 위상/진폭 설정부 314는 송신할 정보의 값에 따라 제1 주파수 신호의 위상 또는 진폭을 설정하며, 제2 위상/진폭 설정부 324는 송신할 정보의 값에 따라 제2 주파수 신호의 위상 또는 진폭을 설정할 수 있다. 여기서, 신호의 송신 전력은 이하 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.The first phase/amplitude setting unit 314 sets the phase or amplitude of the first frequency signal according to the value of the information to be transmitted, and the second phase/amplitude setting unit 324 sets the phase of the second frequency signal according to the value of the information to be transmitted. Or you can set the amplitude. Here, the transmission power of the signal can be expressed as <Equation 4> below.

<수학식 4>에서, T는 송신 심벌의 주기이고, P_T는 주기 T 동안 출력 가능한 최대 평균 전력이며, A₁, f₁ 및 θ₁은 제1 주파수 신호의 진폭, 주파수 및 위상이고, A₂, f₂ 및 θ₂은 제2 주파수 신호의 진폭, 주파수 및 위상이다.In <Equation 4>, T is the period of the transmission symbol, P _T is the maximum average power that can be output during period T, A ₁ , f ₁ and θ ₁ are the amplitude, frequency and phase of the first frequency signal, A ₂ , f ₂ and θ ₂ are the amplitude, frequency, and phase of the second frequency signal.

제1 위상/진폭 설정부 314 및 제2 위상/진폭 설정부 324는 어떠한 정보를 송신하더라도 최대의 전력을 송신하도록 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호의 위상 또는 진폭을 설정함으로써, 수신 장치 220가 최대 전력의 신호를 수신하도록 할 수 있다.The first phase/amplitude setting unit 314 and the second phase/amplitude setting unit 324 set the phase or amplitude of the first frequency signal and the second frequency signal so as to transmit the maximum power no matter what information is transmitted. It is possible to receive a signal of maximum power.

또한, 제1 위상/진폭 설정부 314 및 제2 위상/진폭 설정부 324는 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호를 합성한 송신 신호의 최대값 및 최소값의 비가 송신할 정보의 값에 따라 달라지도록 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호의 위상 또는 진폭을 설정할 수 있다.In addition, the first phase/amplitude setting unit 314 and the second phase/amplitude setting unit 324 allow the ratio of the maximum value and the minimum value of the transmission signal obtained by combining the first frequency signal and the second frequency signal to vary depending on the value of the information to be transmitted. The phase or amplitude of the first frequency signal and the second frequency signal can be set.

신호 합성부 330은 생성된 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 합성함으로써 송신 신호를 생성할 수 있다.The signal synthesis unit 330 may generate a transmission signal by synthesizing the generated first frequency signal and second frequency signal.

도 3의 예는 송신 신호가 2개의 정현파들의 합으로 정의되는 경우를 위한 구조이다. 다른 실시 예에 따라, 송신 신호가 3개 이상의 정현파들의 합으로 정의되는 경우, 적어도 하나의 주파수 신호 생성부 및 적어도 하나의 위상/진폭 설정부가 더 포함될 수 있다. 또는, 제1 주파수 신호 생성부 312 또는 제2 주파수 신호 생성부 322 중 적어도 하나가 다른 주파수의 신호를 생성하고, 제1 위상/진폭 설정부 314 및 제2 위상/진폭 설정부 324 중 적어도 하나가 다른 주파수의 신호의 위상 및 진폭을 조절할 수 있다.The example of FIG. 3 is a structure for a case where a transmission signal is defined as the sum of two sinusoids. According to another embodiment, when the transmission signal is defined as the sum of three or more sinusoids, at least one frequency signal generation unit and at least one phase/amplitude setting unit may be further included. Alternatively, at least one of the first frequency signal generator 312 or the second frequency signal generator 322 generates a signal of a different frequency, and at least one of the first phase/amplitude setting unit 314 and the second phase/amplitude setting unit 324 is generated. You can adjust the phase and amplitude of signals of different frequencies.

도 3에 도시된 제1 주파수 신호 생성부 312, 제1 위상/진폭 설정부 314, 제2 주파수 신호 생성부 322, 제2 위상/진폭 설정부 324 및 신호 합성부 330은 적어도 하나의 프로세서(processor)로 구현될 수 있다. 그리고, 신호 합성부 330에 의해 생성된 송신 신호를 송신하기 위한 IF(intermediate frequency) 또는 RF(radio freuqency) 회로를 포함하는 송수신부(transceiver)가 더 포함될 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는, 송신 장치 210이 후술하는 다양한 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.The first frequency signal generation unit 312, the first phase/amplitude setting unit 314, the second frequency signal generation unit 322, the second phase/amplitude setting unit 324, and the signal synthesis unit 330 illustrated in FIG. 3 may include at least one processor (processor). ). In addition, a transceiver including an intermediate frequency (IF) or radio frequency (RF) circuit for transmitting the transmission signal generated by the signal synthesis unit 330 may be further included. The at least one processor may control the transmission device 210 to perform various operations described below.

도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 수신 장치의 구조도이다. 4 is a structural diagram of a wireless information and power simultaneous receiving apparatus according to various embodiments of the present disclosure.

도 4를 참고하면, 수신 장치 220은 임피던스 매칭부 410, 제1 정류부 422, 제2 정류부 424, 신호 검출부 430 및 전력 충전부 440을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the reception device 220 may include an impedance matching unit 410, a first rectifying unit 422, a second rectifying unit 424, a signal detection unit 430, and a power charging unit 440.

임피던스 매칭부 410은 수신 신호의 임피던스를 매칭한다. 임피던스 매칭이 되지아니한 경우, 신호의 반사로 인해 고주파의 신호의 손실이 크게 발생하므로, 임피던스 매칭부 410은 임피던스 매칭을 통해 수신 신호의 손실을 줄일 수 있다. The impedance matching unit 410 matches the impedance of the received signal. When the impedance matching is not performed, the loss of the high-frequency signal occurs largely due to the reflection of the signal, so the impedance matching unit 410 can reduce the loss of the received signal through impedance matching.

제1 정류부 422는 수신 신호를 순방향으로 정류함으로써 제1 정류 신호를 생성할 수 있으며, 제2 정류부 424는 수신 신호를 역방향으로 정류함으로써 제2 정 류 신호를 생성할 수 있다. 제1 정류부 422 및 제2 정류부 424 각각은 수신 신호의 정 류를 위해 다이오드 및 저대역 필터를 포함할 수 있다. 제1 정류부 422는 수신 신호의 최대값의 포락선을 검출할 수 있고, 제2 정류부 424는 수신 신호의 최소값의 포락선을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 정류부 422는 수신 신호를 순방향으로 정류함으로써 최대값의 포락선에 해당하는 제1 정류 신호를 생성하고, 제2 정류부 424는 수신 신호를 역방향으로 정류함으로써 최소값의 포락선에 해당하는 제2 정류 신호를 생성할 수 있다. The first rectifier 422 may generate a first rectified signal by rectifying the received signal in the forward direction, and the second rectifier 424 may generate a second rectified signal by rectifying the received signal in the reverse direction. Each of the first rectifying unit 422 and the second rectifying unit 424 may include a diode and a low-band filter for rectifying the received signal. The first rectifier 422 can detect the envelope of the maximum value of the received signal, and the second rectifier 424 can detect the envelope of the minimum value of the received signal. For example, the first rectifier 422 rectifies the received signal in the forward direction to generate a first rectified signal corresponding to the envelope of the maximum value, and the second rectifier 424 rectifies the received signal in the reverse direction to correspond to the minimum value of the envelope. 2 can generate a rectification signal.

신호 검출부 430은 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 크기의 비를 이용하여 수신 신호의 정보 값을 판단할 수 있다. 전력 충전부 440은 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 전위차를 이용하여 전력을 충전할 수 있다. 즉, 전력 충전부 440은 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 전위차를 이용하므로, 어떠한 정보 값이 수신되더라도 비교적 일정한 양의 전력을 충전할 수 있다. 도 4에 도시되지 아니하였으나, 전력 충전부 440는 배터리로 충전 전류를 제공할 수 있다. 여기서, 배터리는 전력 충전부 440의 일부이거나, 전력 충전부 440와 별개의 구성요소일 수 있다.The signal detector 430 may determine the information value of the received signal using a ratio of the magnitudes of the first and second rectified signals. The power charging unit 440 may charge electric power using a potential difference between the first rectifying signal and the second rectifying signal. That is, since the power charging unit 440 uses the potential difference between the first rectifying signal and the second rectifying signal, it is possible to charge a relatively constant amount of power even if any information value is received. Although not shown in FIG. 4, the power charging unit 440 may provide a charging current with a battery. Here, the battery may be a part of the power charging unit 440 or a separate component from the power charging unit 440.

상술한 바와 같이, 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치는 둘 이상의 정현파들을 합성한 송신 신호를 송신하고, 무선 정보 및 전력 동시 수신 장치는 순방향 및 역 방향 정류를 이용하므로 정보와 전력의 동시 송수신이 가능하며, 항상 최대의 전력을 송수신할 수 있게 된다. As described above, the apparatus for transmitting wireless information and power simultaneously transmits a transmission signal obtained by combining two or more sinusoids, and the apparatus for receiving wireless information and power simultaneously transmits and receives information and power because it uses forward and reverse rectification. , It is always possible to transmit and receive maximum power.

상술한 실시 예에 따라, 수신 장치 220은 송신 장치 210에서 송신하는 송신 신호를 수신한 후 정보의 값을 판단하고, 전력을 충전할 수 있다. 여기서, 송신 신호는 두 정현파들의 합에 의해 생성되었다. 하지만, 다른 실시 예에 따라, 송신 신호는 셋 이상의 정현파들의 합에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 무선 정보 및 전력 동시 송신 장치는 다수의 신호 생성부 및 다수의 위상/진폭 설정부를 포함할 수 있다.According to the above-described embodiment, the reception device 220 may determine a value of information and charge power after receiving a transmission signal transmitted by the transmission device 210. Here, the transmission signal is generated by the sum of two sinusoids. However, according to another embodiment, the transmission signal may be generated by summing three or more sinusoids. Accordingly, the wireless information and power transmission apparatus of the present invention may include a plurality of signal generation units and a plurality of phase/amplitude setting units.

도 4에 도시된 신호 검출부 430 및 전력 충전부 440 중 적어도 하나는 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 그리고, 안테나를 통해 수신된 신호를 처리하기 위한 IF 또는 RF 회로를 포함하는 송수신부가 더 포함될 수 있다. 여기서, 송수신부는 도 4에 도시된 임피던스 매칭부 410, 제1 정류부 422, 제2 정류부 424 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는, 수신 장치 220이 후술하는 다양한 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.At least one of the signal detection unit 430 and the power charging unit 440 illustrated in FIG. 4 may be implemented by at least one processor. In addition, a transmission/reception unit including an IF or RF circuit for processing a signal received through an antenna may be further included. Here, the transmitting and receiving unit may be understood to include at least one of the impedance matching unit 410, the first rectifying unit 422, and the second rectifying unit 424 shown in FIG. 4. The at least one processor may control the reception device 220 to perform various operations described below.

도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 수신 장치의 회로도의 예이다. 도 5는 도 4의 수신 장치 220의 구현의 일 예로서, 등가 회로를 도시한다.5 is an example of a circuit diagram of a wireless information and power simultaneous receiving apparatus according to various embodiments of the present disclosure. 5 shows an equivalent circuit as an example of the implementation of the receiving device 220 of FIG. 4.

도 5를 참고하면, 수신 장치는 임피던스 매칭 회로 510, 정류 회로 520, 저보 검출 회로 530, 에너지 수확 회로 540을 포함한다. 임피던스 매칭 회로 510은 도 4의 임피던스 매칭부 410의 기능을 수행하고, 정보 검출 회로 530은 도 4의 신호 검출부 430의 기능을 수행하고, 에너지 수확 회로 540은 전력 충전부 440의 기능을 수행하고, 정류 회로 520는 도 4의 제1 정류부 422 및 제2 정류부 424의 기능을 수행하하도록 설계된다.Referring to FIG. 5, the receiving device includes an impedance matching circuit 510, a rectifying circuit 520, a low detection circuit 530, and an energy harvesting circuit 540. The impedance matching circuit 510 performs the function of the impedance matching unit 410 of FIG. 4, the information detection circuit 530 performs the function of the signal detection unit 430 of FIG. 4, and the energy harvesting circuit 540 performs the function of the power charging unit 440, rectification The circuit 520 is designed to perform the functions of the first rectifier 422 and the second rectifier 424 of FIG. 4.

정류 회로 520는 제1 다이오드 522-1, 제2 다이오드 522-2, 제1 커패시터 524-1, 제2 커패시터 524-2, 부하(load) 526을 포함한다. 제1 다이오드 522-1, 제1 커패시터 524-1은 정방향 정류를 위한 구성요소들이고, 제2 다이오드 522-2, 제2 커패시터 524-2는 역방향 정류를 위한 구성요소들이다. 임피던스 매칭 회로 510로부터 양의 전압을 가지는 신호가 출력되면, 신호는 제1 다이오드 522-1를 통과하고, 제2 커패시터 524-2에 전하가 충전되며, 부하 526의 상단에 s⁺ _dc의 전압이 인가된다. 임피던스 매칭 회로 510로부터 음의 전압을 가지는 신호가 출력되면, 신호는 제2 다이오드 522-2를 통과하고, 제1 커패시터 524-1에 전하가 충전되며, 부하 526의 하단에 s^- _dc의 전압이 인가된다. 이에 따라, 부하 526의 양단에 s⁺ _dc 및 s^- _dc의 합 만큼의 전위차가 형성된다. 결과적으로, s⁺ _dc 및 s^- _dc의 합 만큼의 전위차를 가지는 DC 신호가 에너지 수확 회로 540로 제공될 수 있다.The rectifying circuit 520 includes a first diode 522-1, a second diode 522-2, a first capacitor 524-1, a second capacitor 524-2, and a load 526. The first diode 522-1 and the first capacitor 524-1 are components for forward rectification, and the second diode 522-2 and second capacitor 524-2 are components for reverse rectification. When a signal having a positive voltage is output from the impedance matching circuit 510, the signal passes through the first diode 522-1, charge is charged to the second capacitor 524-2, and a voltage of s ⁺ _dc is applied to the top of the load 526. Is authorized. When a signal having a negative voltage is output from the impedance matching circuit 510, the signal passes through the second diode 522-2, charge is charged to the first capacitor 524-1, and the voltage of s ^- _dc is at the bottom of the load 526. Is authorized. Accordingly, a potential difference by the sum of s ⁺ _dc and s ^- _dc is formed at both ends of the load 526. As a result, a DC signal having a potential difference equal to the sum of s ⁺ _dc and s ^- _dc can be provided to the energy harvesting circuit 540.

도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 송신 장치의 무선 정보 및 전력 송신을 위한 흐름도이다. 도 6은 송신 장치 210의 동작 방법을 예시한다.6 is a flowchart for wireless information and power transmission of a transmission device according to various embodiments of the present disclosure. 6 illustrates an operation method of the transmission device 210.

도 6을 참고하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 송신 방법은 제1 주파수 신호 생성 단계 601, 제2 주파수 신호 생성 단계 603, 위상/진폭 설정 단계 605 및 합성 단계 607을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, a method for simultaneously transmitting wireless information and power according to various embodiments of the present disclosure includes a first frequency signal generation step 601, a second frequency signal generation step 603, a phase/amplitude setting step 605 and a synthesis step 607 can do.

제1 주파수 신호 생성 단계 601는 제1 주파수 신호 생성부 312에서 제1 주파수 신호를 생성하는 단계이다. 제2 주파수 신호 생성 단계 603는 제2 주파수 신호 생성부 322에서 제2 주파수 신호를 생성하는 단계이다. 위상/진폭 설정 단계 605는 제1 위상/진폭 설정부 314 및 제2 위상/진폭 설정부 324에서 제1 주파수 신호의 위상 또는 진폭 및 제2 주파수 신호의 위상 또는 진폭을 설정하는 단계이다. 합성 단계 607는 신호 합성부 330에서 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하는 단계이다. The first frequency signal generation step 601 is a step of generating a first frequency signal in the first frequency signal generation unit 312. The second frequency signal generation step 603 is a step of generating the second frequency signal in the second frequency signal generation unit 322. The phase/amplitude setting step 605 is a step of setting the phase or amplitude of the first frequency signal and the phase or amplitude of the second frequency signal in the first phase/amplitude setting unit 314 and the second phase/amplitude setting unit 324. The synthesis step 607 is a step of synthesizing the first frequency signal and the second frequency signal by the signal synthesis unit 330 to generate a transmission signal.

도 6의 경우, 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호 등 2개의 신호들이 합성된다. 다른 실시 예들에 따라, 3개 이상의 신호들로부터 송신 신호가 생성될 수 있다. 이 경우, 도 6에서, 주파수 신호를 생성하는 단계가 더 추가될 수 있다.In the case of FIG. 6, two signals are synthesized, a first frequency signal and a second frequency signal. According to other embodiments, a transmission signal may be generated from three or more signals. In this case, in FIG. 6, a step of generating a frequency signal may be further added.

정리하면, 송신 장치는 전력 및 제1 정보 값을 전달하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 전달하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 생성한다. 그리고, 송신 장치는 생성된 심벌을 송신한다. 여기서, 제1 정보 및 제2 정보는, 심벌의 최대값 및 최소값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시된다. 또하느 최대값 및 최소값 각각은, 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.In summary, the transmitting device generates a symbol comprising a first set of signals for conveying power and a first information value or a second set of signals for conveying power and a second information value. Then, the transmitting device transmits the generated symbol. Here, the first information and the second information are indicated by a result value determined according to a predefined rule based on the maximum and minimum values of the symbol. In addition, each of the maximum and minimum values may be determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 수신 장치의 무선 정보 및 전력 수신을 위한 흐름도이다. 도 7은 수신 장치 220의 동작 방법을 예시한다.7 is a flowchart for receiving wireless information and power of a receiving device according to various embodiments of the present disclosure. 7 illustrates an operating method of the receiving device 220.

도 7을 참고하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 정보 및 전력 동시 수신 방법은 임피던스 매칭 단계 701, 제1 정류 단계 703, 제2 정류 단계 705, 신호 검출 단계 707 및 전력 충전 단계 709를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, a method for simultaneously receiving wireless information and power according to various embodiments of the present disclosure includes an impedance matching step 701, a first rectifying step 703, a second rectifying step 705, a signal detection step 707, and a power charging step 709 can do.

임피던스 매칭 단계 701는 임피던스 매칭부 410에서 임피던스 매칭을 수행하는 단계이다. 제1 정류 단계 703는 제1 정류부 422에서 수신 신호를 순방향으로 정류하여 제1 정류 신호를 생성하는 단계이다. 제2 정류 단계 705는 제2 정류부 424에서 수신 신호를 역방향으로 정류하여 제2 정류 신호를 생성하는 단계이다. 신호 검출 단계 707는 신호 검출부 430에서 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 크기의 비를 이용하여 수신 신호의 정보 값을 판단하는 단계이다. 전력 충전 단계 709는 전력 충전부 440에서 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 전위차를 이용하여 전력을 충전하는 단계이다. The impedance matching step 701 is a step of performing impedance matching in the impedance matching unit 410. The first rectification step 703 is a step of generating a first rectification signal by rectifying the received signal in the first rectification unit 422 in the forward direction. The second rectification step 705 is a step in which the second rectification unit 424 rectifies the received signal in the reverse direction to generate a second rectification signal. The signal detection step 707 is a step in which the signal detection unit 430 determines the information value of the received signal using the ratio of the magnitudes of the first and second rectified signals. The power charging step 709 is a step of charging power using the potential difference between the first rectifying signal and the second rectifying signal in the power charging unit 440.

정리하면, 수신 장치는 전력 및 제1 정보 값을 송신하기 위한 제1 집합의 신호들 또는 전력 및 제2 정보 값을 송신하기 위한 제2 집합의 신호들을 포함하는 심벌을 수신한다. 그리고, 수신 장치는 심벌로부터 제1 정보 또는 제2 정보를 검출하고, 심벌로부터 전력을 수확한다. 여기서, 상기 제1 정보 및 제2 정보는, 심벌의 최대값 및 최소값에 기반하여 미리 정의된 규칙에 따라 결정되는 결과 값에 의해 지시된다. 또한, 최대값 및 최소값 각각은, 심벌에 포함되는 신호들의 주파수들, 크기들 또는 위상들 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.In summary, the receiving device receives a symbol including a first set of signals for transmitting power and a first information value or a second set of signals for transmitting power and a second information value. Then, the receiving device detects the first information or the second information from the symbol, and harvests power from the symbol. Here, the first information and the second information are indicated by a result value determined according to a predefined rule based on the maximum and minimum values of the symbol. Also, each of the maximum value and the minimum value may be determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

상술한 바와 같이, 복수의 정현파들의 합성에 의해 송신 신호가 생성될 수 있다. 또한, 송신 신호에 대한 정방향 정류에 의해 얻어진 제1 정류 신호 및 역방향 정류에 의해 얻어진 제2 정류 신호의 크기들에 기반하여 정보가 검출될 수 있다. 나아가, 제1 정류 신호 및 제2 정류 신호의 전위차를 이용하여, 에너지가 수확될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 송신 신호의 구조 및 정보를 검출하기 위한 규칙 또는 함수는 다양하게 정의될 수 있다. 이하 본 개시는 송신 신호의 설계 및 정보 검출에 대한 다양한 실시 예들을 설명한다.As described above, a transmission signal may be generated by combining a plurality of sinusoids. Further, information may be detected based on the sizes of the first rectified signal obtained by forward rectification for the transmission signal and the second rectified signal obtained by reverse rectification. Furthermore, energy can be harvested using the potential difference between the first and second rectified signals. According to various embodiments, rules or functions for detecting the structure and information of a transmission signal may be variously defined. Hereinafter, the present disclosure describes various embodiments of designing a transmission signal and detecting information.

도 8a 및 도 8b는 본 개시의 제1 실시 예에 따른 송신 신호들을 도시한다. 도 8a 및 도 8b는 송신 신호가 2개의 정현파들의 합성으로 정의되고, 정보가 정류 신호들의 크기 비율로 표현되는 경우로서, 도 8a는 1의 정보 값을 나타내는 송신 신호를, 도 8b는 0의 정보 값을 나타내는 송신 신호를 예시한다.8A and 8B show transmission signals according to a first embodiment of the present disclosure. 8A and 8B show a case where a transmission signal is defined as a combination of two sinusoids, and the information is expressed as a ratio of the magnitude of the rectification signals, and FIG. 8A shows a transmission signal indicating an information value of 1, and FIG. 8B shows information of 0 Illustrates a transmission signal representing a value.

도 8a 및 도 8b의 예는, 주기 T 동안 출력 가능한 최대 평균 전력이 25이고, 송신 신호가 2개의 정현파들의 합성에 의해 생성되는 경우를 가정한다. 이 경우, 송신 신호는 이하 <수학식 5>와 같이 정의될 수 있다.The example of FIGS. 8A and 8B assumes that the maximum average power that can be output during the period T is 25, and the transmission signal is generated by combining two sinusoids. In this case, the transmission signal may be defined as <Equation 5> below.

<수학식 5>에서, s(t)는 송신 신호, A_k는 k번째 정현파의 크기, f_k는 k번째 정현파의 주파수, θ_k는 k번째 정현파의 위상을 의미한다. In <Equation 5>, s(t) is a transmission signal, A _k is the magnitude of the kth sinusoid, f _k is the frequency of the kth sinusoid, and θ _k is the phase of the kth sinusoid.

<수학식 5>를 참고하면, A₁, A₂, f₁, f₂, θ₁,θ₂를 조절함으로써 원하는 정보가 전달될 수 있다. 이때, 최대 전력 조건, 예를 들어, <수학식 2>의 조건에 따라 A₁ ²+A₂ ²=50을 만족하도록 A₁ 및 A₂가 선택된다. 일 실시 예에 따라, 1 또는 0의 정보 값을 송신하는 경우, 각 신호의 크기, 주파수, 위상의 조합과 정보 값의 맵핑의 예는 이하 <표 1>과 같다.Referring to <Equation 5>, A ₁ , A ₂ , f ₁ , f ₂ , θ ₁ , By adjusting θ ₂ , desired information can be transmitted. At this time, A ₁ and A ₂ are selected to satisfy A ₁ ² +A ₂ ² =50 according to a maximum power condition, for example, <Equation 2>. According to an embodiment, when transmitting an information value of 1 or 0, an example of the combination of the magnitude, frequency, and phase of each signal and the mapping of the information value is shown in Table 1 below.

정보 값Information value 제1 주파수 신호1st frequency signal 제2 주파수 신호2nd frequency signal 1One A₁=5, f₁=900MHz, θ₁=0A ₁ =5, f ₁ =900MHz, θ ₁ =0 A₂=5, f₂=1800MHz, θ₂=0A ₂ =5, f ₂ =1800MHz, θ ₂ =0 00 A₁=5, f₁=900MHz, θ₁=πA ₁ =5, f ₁ =900MHz, θ ₁ =π A₂=5, f₂=1800MHz, θ₂=πA ₂ =5, f ₂ =1800MHz, θ ₂ =π

<표 1>과 같은 매핑 규칙에 따르는 경우, 1의 정보 값을 나타내는 제1 심벌은 도 8a와 같다. 도 8a에서, 순방향으로 정류된 신호는 굵은 실선으로 표시된 바와 같고, 역방향으로 정류된 신호는 굵은 점선으로 표시된 바와 같다. 한편, 0의 정보 값을 나타내는 제2 심벌은 도 8b와 같다. 도 8b에서, 순방향으로 정류된 신호는 굵은 실선으로 표시된 바와 같고, 역방향으로 정류된 신호는 굵은 점선으로 표시된 바와 같다. When following the mapping rule as shown in <Table 1>, the first symbol representing the information value of 1 is shown in FIG. 8A. In FIG. 8A, the signal rectified in the forward direction is as indicated by a thick solid line, and the signal rectified in the reverse direction is indicated by a bold dotted line. Meanwhile, the second symbol representing the information value of 0 is as shown in FIG. 8B. In FIG. 8B, the signal rectified in the forward direction is as indicated by a thick solid line, and the signal rectified in the reverse direction is indicated by a bold dotted line.

1 및 0의 정보 값을 송신하는 모든 경우에, 송신 신호는 25의 전력을 가지므로, 일정한 전력이 전달될 수 있다. 즉, 정보의 값이 무엇이냐에 따라서 낮은 전력의 신호가 송신되는 문제가 발생하지 아니한다. 또한, 정보의 값들의 개수가 3개 이상이면, 최대 전송 가능 전력 P_T를 유지하면서 정보의 값에 따라 순방향으로 정류된 신호의 크기(예: s⁺ _dc) 및 역방향으로 정류된 신호의 크기(예: s^- _dc)의 조합이 다르게 정의될 것이다.In all cases of transmitting information values of 1 and 0, the transmission signal has a power of 25, so a constant power can be delivered. That is, there is no problem that a signal of low power is transmitted depending on what the value of information is. In addition, when the number of information values is 3 or more, the magnitude of the signal rectified in the forward direction (eg, s ⁺ _dc ) and the magnitude of the signal rectified in the reverse direction (eg, s ⁺ _dc ) while maintaining the maximum transmittable power P _T Example: The combination of s ^- _dc ) will be defined differently.

또한, 도 8a 및 도 8b를 참고하면, 1의 정보 값을 송신하는 경우에 송신 신호의 최대값 및 최소값의 크기 비는 10:5.625이고, 0의 정보 값을 송신하는 경우에 송신 신호의 최대값 및 최소값의 크기 비는 5.625:10으로 서로 다른 것이 확인된다. 도 8a와 같은 신호를 수신한 경우, 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 크기의 비가 10:5.625 이므로, 수신 장치 220은 정보 값으로서 1이 수신된 것으로 판단할 수 있다. 도 8b와 같은 신호를 수신한 경우, 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 크기의 비가 5.625:10 이므로, 수신 장치는 0의 정보 값이 수신된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 도 8a 및 도 8b를 참고하면, 전력은 제1 정류 신호와 제2 정류 신호의 전위차를 이용하여 충전되므로, 수신 장치 220은 정보 값 1이 수신된 경우 및 정보 값 0이 수신된 경우 모두 15.625의 진폭을 갖는 직류 신호로부터 전력을 충전할 수 있다.8A and 8B, when the information value of 1 is transmitted, the ratio of the size of the maximum value and the minimum value of the transmission signal is 10:5.625, and when the information value of 0 is transmitted, the maximum value of the transmission signal And it is confirmed that the size ratio of the minimum value is 5.625:10. When the signal as shown in FIG. 8A is received, since the ratio of the magnitude of the first rectified signal and the second rectified signal is 10:5.625, the reception device 220 may determine that 1 is received as an information value. When the signal as shown in FIG. 8B is received, since the ratio of the magnitude of the first rectified signal and the second rectified signal is 5.625:10, the receiving device may determine that an information value of 0 has been received. In addition, referring to FIGS. 8A and 8B, since power is charged using the potential difference between the first rectified signal and the second rectified signal, the receiving device 220 receives both an information value of 1 and an information value of 0. Power can be charged from a DC signal with an amplitude of 15.625.

다른 실시 예에 따라, 최대 송신 가능한 전력은 P_T이고, 제1 주파수 신호의 주파수 f₁은 900MHz, 제2 주파수 신호의 주파수 f₂는 1800MHz인 조건에서, 4개의 심벌들이 정의되는, 즉, 4개의 정보 값들이 전달 가능한 경우는 다음과 같다.According to another embodiment, in the condition that the maximum transmittable power is P _T and the frequency f ₁ of the first frequency signal is 900 MHz and the frequency f ₂ of the second frequency signal is 1800 MHz, four symbols are defined, that is, 4 The cases where information values of dogs can be delivered are as follows.

송신 신호는 2개의 주파수 신호들의 합으로서 정의되며, <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다. 송신 신호 s(t)의 전력이 P_T가 되도록, (A₁ ²+A₂ ²)/2=P_T를 만족하는 A₁ 및 A₂가 선택된다. 예를 들어, 이하 <수학식 6>과 같이 A₁ 및 A₂가 선택될 수 있다.The transmission signal is defined as the sum of two frequency signals, and can be expressed as <Equation 5>. A ₁ and A ₂ satisfying (A ₁ ² +A ₂ ² )/2=P _T are selected so that the power of the transmission signal s(t) becomes P _T. For example, A ₁ and A ₂ may be selected as in Equation 6 below.

<수학식 6>에서, A_k는 k번째 정현파의 크기, α는 전력 분배 가중치, P_T는 송신 신호의 전력을 의미한다.In <Equation 6>, A _k is the magnitude of the kth sinusoidal wave, α is the power distribution weight, and P _T is the power of the transmission signal.

<수학식 6>에 따르면, 전력 분배 가중치 α의 값에 따라, 전력 P_T가 제1 주파수 신호에 제2 주파수 신호에 어떻게 분배되는지 결정된다. 전달되는 정보 값은 f(s⁺ _dc, s^- _dc)=s⁺ _dc/s^- _dc 값으로 맵핑될 수 있다.According to <Equation 6>, it is determined how the power P _T is distributed to the first frequency signal and the second frequency signal according to the value of the power distribution weight α. The transmitted information value may be mapped to f(s ⁺ _dc , s ^- _dc )=s ⁺ _dc /s ^- _dc value.

4개의 심벌들을 생성하기 위해, 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호에 관한 변수들이 다양하게 정의될 수 있다. 일 실시 예에 따라, α는 0.8, θ₁은 0로 고정되고, θ₂를 조절함으로써 4개의 심벌들이 정의될 수 있다. θ₂를 0 내지 2π의 범위 내에서 조절하면, 이하 <수학식 7>과 같이 f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 값이 변화할 수 있다.In order to generate four symbols, variables related to the first frequency signal and the second frequency signal may be variously defined. According to an embodiment, α is 0.8, θ ₁ is fixed to 0, and four symbols may be defined by adjusting θ ₂ . When θ ₂ is adjusted within the range of 0 to 2π, the value of f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) may be changed as shown in <Equation 7>.

<수학식 7>에서, f(s⁺ _dc, s^- _dc)는 정보 검출 함수, s(t)는 송신 신호, s⁺ _dc는 송신 신호를 정방향 정류한 신호의 크기, s^- _dc는 송신 신호를 역방향 정류한 신호의 크기, T는 심벌 주기를 의미한다.In <Equation 7>, f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) is an information detection function, s(t) is a transmission signal, s ⁺ _dc is a magnitude of a signal forward-rectified a transmission signal, and s ^- _dc is a transmission signal The magnitude of the signal rectified in the reverse direction, T is a symbol period.

도 9는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 송신 신호들에 포함되는 주파수 신호들의 위상에 따른 정보 검출 함수의 결과 값(이하 '함수 결과 값' 또는 '결과 값'으로 지칭)의 변화를 도시한다. 도 9는 θ₂의 값에 따른 f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 결과 값의 변화를 나타낸다. 도 9를 참고하면, f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 결과 값은 θ₂가 변화함에 따라 0.5 내지 2 범위에서 변화한다. 이때, 정보 값 0, 1, 2, 3을 나타내는 제1 심벌, 제2 심벌, 제3 심벌, 제4 심벌에 대응하는 f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 결과 값은 2, 1.5, 1. 0,5로 선택될 수 있다. 이때, θ₂는 0, 0.1816π, 0.5π, π이다. 정리하면, 정보 값들에 대한 각 신호의 크기, 주파수, 위상의 조합과 정보 값의 맵핑의 예는 이하 <표 2>와 같다.9 illustrates a change in a result value (hereinafter referred to as a “function result value” or “result value”) of an information detection function according to a phase of frequency signals included in transmission signals according to another embodiment of the present disclosure. 9 shows a change in the result of f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) according to the value of θ ₂ . Referring to FIG. 9, the resulting value of f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) varies in the range of 0.5 to 2 as θ ₂ changes. At this time, the result values of f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) corresponding to the first symbol, the second symbol, the third symbol, and the fourth symbol representing information values 0, 1, 2, and 3 are 2, 1.5, 1 0,5 can be selected. At this time, θ ₂ is 0, 0.1816π, 0.5π, π. In summary, examples of the combination of the magnitude, frequency, and phase of each signal to the information values and the mapping of the information values are shown in Table 2 below.

정보 값Information value 제1 주파수 신호1st frequency signal 제2 주파수 신호1.8GHzSecond frequency signal 1.8 GHz 1One A₁=

, f₁=900MHz, θ₁=0,A ₁ =

, f ₁ =900 MHz, θ ₁ =0, A ₂ =

, f ₂ =1800MHz, θ ₂ =0 0 A ₁ =

, f ₁ =900 MHz, θ ₁ =0, A ₂ =

, f ₂ =1800MHz, θ ₂ =0.1816π 2 A ₁ =

, f ₁ =900 MHz, θ ₁ =0, A ₂ =

, f ₂ =1800MHz, θ ₂ =0.5π 3 A ₁ =

, f ₁ =900 MHz, θ ₁ =0, A ₂ =

, f ₂ =1800MHz, θ ₂ =π

또 다른 실시 예에 따라, 최대 송신 가능한 전력은 P_T이고, 제1 주파수 신호의 주파수 f₁은 900MHz, 제2 주파수 신호의 주파수 f₂는 1800MHz이고, 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호의 위상이 모두 0인 조건에서, N개의 심벌들이 정의되는, 즉, N개의 정보 값들이 전달 가능한 경우는 다음과 같다.According to another embodiment, the maximum transmittable power is P _T , the frequency f ₁ of the first frequency signal is 900 MHz, the frequency f ₂ of the second frequency signal is 1800 MHz, and the phases of the first frequency signal and the second frequency signal When all of these are 0, N symbols are defined, that is, N information values can be delivered as follows.

송신 신호는 2개의 주파수 신호들의 합으로서 정의되며, <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다. 송신 신호 s(t)의 전력이 P_T가 되도록, (A₁ ²+A₂ ²)/2=P_T를 만족하는 A₁ 및 A₂가 선택된다. 예를 들어, <수학식 6>과 같이 A₁ 및 A₂가 선택될 수 있다. 제1 주파수 신호의 위상 θ₁ 및 제2 주파수 신호의 위상 θ₂가 모두 0이므로, α에 의해 심벌이 결정된다. 전달되는 정보 값이 f(s⁺ _dc, s^- _dc)=s⁺ _dc/s^- _dc로 맵핑되는 경우를 고려하면, f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 값은 <수학식 7>과 같이 표현될 수 있다.The transmission signal is defined as the sum of two frequency signals, and can be expressed as <Equation 5>. A ₁ and A ₂ satisfying (A ₁ ² +A ₂ ² )/2=P _T are selected so that the power of the transmission signal s(t) becomes P _T. For example, A ₁ and A ₂ may be selected as shown in <Equation 6>. Since the phase θ ₁ of the first frequency signal and the phase θ ₂ of the second frequency signal are both 0, a symbol is determined by α. Considering the case where the value of the information being transferred is mapped to f(s ⁺ _dc , s ^- _dc )=s ⁺ _dc /s ^- _dc , the value of f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) is expressed as <Equation 7> Can be expressed together.

도 10은 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 송신 신호들에 포함되는 주파수 신호의 크기에 따른 정보를 표현하는 함수 결과 값의 변화를 도시한다. 도 10은 0 내지 1의 범위에서 변화하는 α 값에 따른 f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 변화를 나타낸다. 도 10을 참고하면, f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 값은 α 값에 따라 1 내지 2 사이의 값을 가질 수 있다. 이에 따라, 전달하고자 하는 정보 값에 따라 서로 다른 f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 값을 가지도록 심벌 및 α 간 매핑이 정의될 수 있다. 10 illustrates a change in a function result value representing information according to the size of a frequency signal included in transmission signals according to another embodiment of the present disclosure. 10 shows a change in f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) according to the α value varying in the range of 0 to 1. Referring to FIG. 10, f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) may have a value between 1 and 2 according to an α value. Accordingly, a mapping between symbols and α may be defined to have different f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) values according to information values to be delivered.

여기서, 위상을 0으로 고정한 경우, x∈[1,2]에 대하여, f(s⁺ _dc, s^- _dc)=x를 만족하는 α는 닫힌 수식으로 구해질 수 있다. 예를 들어, 송신 신호가 <수학식 5>와 같이 정의되고, f₂=2f₁을 만족하며, A₁ 및 A₂가 <수학식 6>과 같이 주어지는 조건에서, 이하 <수학식 8>과 같이 α가 정의되면, f(s⁺ _dc, s^- _dc)의 값은 [1,2]의 범위에서 변화한다.Here, when the phase is fixed to 0, for x∈[1,2], α satisfying f(s ⁺ _dc , s ^- _dc )=x may be obtained by a closed equation. For example, in the condition that the transmission signal is defined as <Equation 5>, f ₂ =2f ₁ is satisfied, and A ₁ and A ₂ are given as <Equation 6>, Similarly, when α is defined, the value of f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) varies in the range of [1,2].

<수학식 8>에서, α는 전력 분배 가중치, x는 정보 검출 함수의 결과 값을 의미한다.In <Equation 8>, α denotes a power distribution weight, and x denotes a result value of an information detection function.

시스템에서 사용하고자 하는 정보 값들의 개수, 즉, 심벌들의 개수가 N이면, i번째 심벌을 생성하고자 하는 경우, 송신 장치는 이하 <수학식 9>에 따라 결정되는 α의 값을 이용하여 송신 신호 s(t)를 생성할 수 있다.If the number of information values to be used in the system, that is, the number of symbols is N, when the i-th symbol is to be generated, the transmitting device uses the value of α determined according to Equation 9 below to transmit signal s (t).

<수학식 9>에서, x는 정보 검출 함수의 결과 값, N은 후보 송신 심벌들의 개수, i는 송신 심벌의 인덱스를 의미한다.In Equation 9, x denotes the result value of the information detection function, N denotes the number of candidate transmission symbols, and i denotes the index of the transmission symbol.

예를 들어, N이 2인 경우, 정보 값들에 대한 α 값의 맵핑의 예는 이하 <표 3>과 같다.For example, when N is 2, an example of mapping an α value to information values is shown in Table 3 below.

정보 값Information value αα s(t)s(t) 00 1One

One 0.8

<표 3>과 같이 심벌들이 정의되는 경우, 합성되는 신호들의 크기 비율에 의해 정보 값이 표현되므로, 해당 변조 기법은 ARSK(amplitude ratio shift keying)으로 지칭될 수 있다.When symbols are defined as shown in Table 3, since an information value is expressed by a size ratio of synthesized signals, a corresponding modulation technique may be referred to as an amplitude ratio shift keying (ARSK).

이하 본 개시는 일 실시 예에 따른 변조 기법으로서, <표 3>과 같은 맵핑 규칙에 따르는 경우 및 일반적인 ASK(amplitude shift keying)에 따르는 경우를 비교하여 설명한다. 이하 도 11a 및 도 11b는 송신 신호의 파형을, 도 12a 및 도 12b는 정류된 신호들을, 도 13a 및 도 13b는 정보를 나타내는 함수 결과 값들을, 도 14a 및 도 14b는 에너지 수확에 사용 가능한 전력들을 도시한다.Hereinafter, the present disclosure is a modulation technique according to an embodiment, and will be described by comparing a case according to a mapping rule as shown in <Table 3> and a case according to a general amplitude shift keying (ASK). Hereinafter, FIGS. 11A and 11B show waveforms of a transmission signal, FIGS. 12A and 12B show rectified signals, FIGS. 13A and 13B show function result values representing information, and FIGS. 14A and 14B show power available for energy harvesting. City.

도 11a 및 도 11b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 심벌들 및 ASK에 따른 송신 심벌들의 예를 도시한다. 도 11a는 ARSK에 따른 일련의 송신 심벌들을, 도 11b는 ASK에 따른 일련의 송신 심벌들을 예시한다. 도 11a 및 도 11b에서, 시간 축의 한 칸은 하나의 심벌 주기를 의미하며, 송신되는 정보 값은 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, …이다. 도 11b를 참고하면, ASK에 따르는 경우, 0을 전송하면, 송신 신호의 진폭이 0이다. 반면에, 도 11a를 참고하면, ARSK에 따르는 경우, 0을 전송하더라도, 송신 신호의 진폭이 0이 되지 아니한다.11A and 11B show examples of transmission symbols according to a modulation scheme and transmission symbols according to ASK according to an embodiment of the present disclosure. 11A illustrates a series of transmission symbols according to ARSK, and FIG. 11B illustrates a series of transmission symbols according to ASK. 11A and 11B, one column of the time axis means one symbol period, and transmitted information values are 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1,… to be. Referring to FIG. 11B, when ASK is followed, when 0 is transmitted, the amplitude of the transmitted signal is 0. On the other hand, referring to FIG. 11A, in the case of ARSK, even if 0 is transmitted, the amplitude of the transmitted signal is not 0.

도 12a 및 도 12b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 심벌들에 대한 정류 결과 및 ASK에 따른 송신 심벌들에 대한 정류 결과의 예를 도시한다. 도 12b를 참고하면, ASK의 경우, 1을 수신하면, 정류된 신호의 크기가 거의 0으로 수렴한다. 반면, 도 12a를 참고하면, ARSK의 경우, 정보의 값에 무관하게 일정 크기 이상의 전위차가 발생한다. 12A and 12B show examples of rectification results for transmission symbols according to a modulation scheme and rectification results for transmission symbols according to ASK according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 12B, in the case of ASK, when 1 is received, the magnitude of the rectified signal converges to almost zero. On the other hand, referring to FIG. 12A, in the case of ARSK, a potential difference of a predetermined size or more occurs regardless of the value of information.

도 13a 및 도 13b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 신호에 대한 함수 결과 값들 및 ASK에 따른 송신 신호에 대한 함수 결과 값들의 예를 도시한다. 도 13a를 참고하면, ARSK의 경우, 정보 값 0을 나타내는 심벌에 대한 함수 결과 값은 1이고, 정보 값 1을 나타내는 심벌에 대한 함수 결과 값은 약 2.7이다. ASK의 경우 정보 검출을 위한 함수는 신호의 크기로 정의된다. 도 13b를 참고하면, ASK의 경우, 정보 값 0을 나타내는 심벌에 대한 함수 결과 값은 0, 정보 값 1을 나타내는 심벌에 대한 함수 결과 값은 약 0.19이다. 도 13a 및 도 13b를 참고하면, 정보 검출을 위한 함수 결과 값들 간 거리는 ASK에 비해 ARSK 기법에서 더 크다.13A and 13B show examples of function result values for a transmission signal according to a modulation scheme and function result values for a transmission signal according to ASK according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 13A, in the case of ARSK, a function result value for a symbol representing information value 0 is 1, and a function result value for a symbol representing information value 1 is about 2.7. In the case of ASK, the function for information detection is defined as the signal size. Referring to FIG. 13B, in the case of ASK, a function result value for a symbol representing information value 0 is 0, and a function result value for a symbol representing information value 1 is about 0.19. 13A and 13B, the distance between function result values for information detection is greater in the ARSK technique than in ASK.

도 13a 및 도 13b의 함수 결과 값들은 이상적인 회로가 아닌, 실제 다이오드, 커패시터, 저항 등이 고려된 모의 실험을 통해 얻어진 것으로서, 이상적인 상황과 달리 s⁺ _dc 및 s^- _dc가 송신 신호 s(t)의 최대값 및 최소값과 일치하지 아니한다. 이러한 오차를 해결하기 위한 방식으로서, 전처리 방식 또는 후처리 방식이 있다. 전처리 방식은, 송신 장치에서 오차를 고려하여 송신 신호 s(t)를 생성하는 방식이다. 후처리 방식은, 수신단에서 오차에 대한 부분을 처리하는 방식이다.13A and 13B are obtained through simulations considering actual diodes, capacitors, resistors, etc., not ideal circuits. Unlike the ideal situation, s ⁺ _dc and s ^- _dc are transmitted signals s(t) It does not match the maximum and minimum values of. As a method for solving this error, there is a pre-treatment method or a post-treatment method. The pre-processing method is a method in which the transmission device generates a transmission signal s(t) in consideration of errors. The post-processing method is a method of processing a portion for an error at a receiving end.

도 14a 및 도 14b는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 신호로부터 얻어지는 에너지 수확에 사용 가능한 전력 및 ASK에 따른 송신 신호로부터 얻어지는 에너지 수확에 사용 가능한 전력의 예를 도시한다. 도 14b를 참고하면, ASK의 경우, 전력 수치는, 정보에 의존적으로, 0 및 약 17 사이에서 급격하게 변화한다. 반면, 도 14a를 참고하면, ARSK의 경우, 전력 수치는 평균적으로 17 이상의 값을 유지한다. 14A and 14B show examples of power available for energy harvesting obtained from a transmission signal according to a modulation technique according to an embodiment of the present disclosure and power available for energy harvesting obtained from a transmission signal according to ASK. Referring to Fig. 14B, in the case of ASK, the power value changes rapidly between 0 and about 17, depending on the information. On the other hand, referring to Figure 14a, in the case of ARSK, the power value maintains an average value of 17 or more.

도 15a 내지 도 15d는 본 개시의 실시 예에 따른 변조 기법에 따른 송신 신호의 특성들을 도시한다. 도 15a는 ARSK에 따른 송신 심벌들을, 도 15b는 도 15a에 예시된 송신 심벌들에 대한 정류 결과를, 도 15c는 도 15a에 예시된 송신 심벌들에 대한 함수 결과 값들을, 도 15d는 도 15a에 예시된 송신 심벌들로부터 얻어지는 에너지 수확에 사용 가능한 전력의 예이다. 도 15a 내지 도 15d는 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b에서 주어진 환경에 AWGN(additional white gaussian noise)가 추가되고, SNR(signal to noise ratio)이 10 dB인 환경의 실험 결과이다. 도 15a 내지 도 15d를 참고하면, 잡음의 영향으로 심벌 크기, 정류된 신호의 크기 등에 작은 변동(fluctuation)이 더해진다. 그러나, 변동은 정보 검출 및 에너지 수확의 수행 가능 여부에 영향을 줄 정도로 크지는 아니하다.15A to 15D illustrate characteristics of a transmission signal according to a modulation technique according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 15A shows transmission symbols according to ARSK, FIG. 15B shows rectification results for the transmission symbols illustrated in FIG. 15A, FIG. 15C shows function result values for transmission symbols illustrated in FIG. 15A, and FIG. 15D illustrates FIG. 15A Is an example of the power available for energy harvesting obtained from the transmission symbols illustrated in. 15A to 15D are experimental results of an environment in which additional white gaussian noise (AWGN) is added to a given environment in FIGS. 11B, 12B, 13B, and 14B, and a signal to noise ratio (SNR) is 10 dB. 15A to 15D, small fluctuations are added to the size of the symbol and the size of the rectified signal due to noise. However, fluctuations are not large enough to affect the ability to perform information detection and energy harvesting.

상술한 다양한 실시 예들에 따라, 수신 장치는 수신 신호를 정방향 및 역방향으로 정류함으로써 2개의 정류 신호들을 획득하고, 2개의 정류 신호들에 기반하여 결정되는 값(예: f(s⁺ _dc, s^- _dc))에 따라 정보가 표현된다. 상술한 실시 예들의 경우, 정보 검출 함수 f(s⁺ _dc, s^- _dc)는 s⁺ _dc 및 s^- _dc의 비율로 예시되었으나, 정보 검출 함수는 다양하게 정의될 수 있다. According to various embodiments described above, the receiving device obtains two rectified signals by rectifying the received signal in the forward and reverse directions, and a value determined based on the two rectified signals (eg, f(s ⁺ _dc , s ⁻ _dc )). In the above-described embodiments, the information detection functions f(s ⁺ _dc , s ^- _dc ) are exemplified at a ratio of s ⁺ _dc and s ^- _dc , but the information detection functions may be variously defined.

이하 도 16a 내지 도 16g는 정보 검출한 함수의 다양한 예들 및 이에 따른 함수 결과 값의 변화를 예시한다. 도 16a 내지 도 16h는 본 개시의 실시 예들에 따른 정보를 검출하기 위한 함수들에 대한 함수 결과 값들의 예를 도시한다. 도 16a 내지 도 16g의 예에서, 송신 전력 P_T는 1mW, 제1 주파수 신호의 주파수 f₁는 900MHz, 제1 주파수 신호의 위상 θ₁은 0, 제2 주파수 신호의 주파수 f₂는 1800MHz인 환경이 가정되며, 송신 신호는 이하 <수학식 10>과 같이 정의된다.Hereinafter, FIGS. 16A to 16G illustrate various examples of a function for detecting information and a change in a function result value accordingly. 16A to 16H show examples of function result values for functions for detecting information according to embodiments of the present disclosure. In the example of FIGS. 16A to 16G, the transmission power P _T is 1 mW, the frequency f ₁ of the first frequency signal is 900 MHz, the phase θ ₁ of the first frequency signal is 0, and the frequency f ₂ of the second frequency signal is 1800 MHz. This is assumed, and the transmission signal is defined as <Equation 10> below.

<수학식 10>에서, s(t)는 송신 신호, α는 전력 분배 가중치, P_T는 송신 신호의 전력, A_k는 k번째 신호의 크기, f_k는 k번째 신호의 주파수, θ_k는 k번째 신호의 위상을 의미한다. In <Equation 10>, s(t) is the transmission signal, α is the power distribution weight, P _T is the power of the transmission signal, A _k is the magnitude of the k-th signal, f _k is the frequency of the k-th signal, θ _k is It means the phase of the k-th signal.

도 16a 내지 도 16g는, 다양하게 정의되는 정보 검출 함수들 각각에 대하여, 제2 주파수 신호의 위상 θ₂ 및 전력 분배 가중치 α에 따른 함수 결과 값의 변화를 도시한다. 정보를 검출하기 위한 함수 f(s⁺ _dc, s^- _dc)는, 도 16a에서 s⁺ _dc로, 도 16b에서 s^- _dc로, 도 16c에서 s⁺ _dc/s^- _dc로, 도 16d에서 s^- _dc/s⁺ _dc로, 도 16e에서 s⁺ _dc-s^- _dc로, 도 16f에서 s^- _dc-s⁺ _dc로, 도 16g에서 s⁺ _dc+s^- _dc로 정의된다. 도 16a 내지 도 16g에서, 전력 분배 가중치 α는 0 내지 1의 범위에서, 제2 주파수 신호의 위상 θ₂는 0 내지 2π의 범위에서 변화한다. 도 16c에서 전력 분배 가중치 α를 0.8로 고정하면, 도 9와 같은 그래프가 얻어진다. 또한, 도 16c에서 제2 주파수 신호의 위상 θ₂를 0으로 고정하면, 도 10과 같은 그래프가 얻어진다. 16A to 16G show a change in a function result value according to the phase θ ₂ and the power distribution weight α of the second frequency signal for each of variously defined information detection functions. A function for detecting the information f (s ⁺ _dc, s ^- _dc) is, in Figure 16a to the s ⁺ _dc, in Figure 16b s ^- _dc as, s ⁺ _dc / s in Figure 16c ^- a _dc, s in Fig. 16d ^{It is defined as-} _dc /s ⁺ _dc , s ⁺ _dc -s ^- _dc in Fig. 16E, s ^- _dc -s ⁺ _dc in Fig. 16F, and s ⁺ _dc + s ^- _dc in Fig. 16G. 16A to 16G, the power distribution weight α varies in the range of 0 to 1, and the phase θ ₂ of the second frequency signal varies in the range of 0 to 2π. When the power distribution weight α is fixed to 0.8 in FIG. 16C, a graph as in FIG. 9 is obtained. In addition, when the phase θ ₂ of the second frequency signal is fixed to 0 in FIG. 16C, a graph as in FIG. 10 is obtained.

도 16a 내지 도 16g를 참고하면, 전력 분배 가중치 α 및 제2 주파수 신호의 위상 θ₂의 변화에 따라 함수 결과 값이 변화하는 것이 확인된다. 함수 결과 값의 변화의 패턴은 구체적인 정보 검출 함수의 정의에 따라 달라진다. 따라서, 정보 검출 함수의 정의에 따라, 전력 분배 가중치 α 및 제2 주파수 신호의 위상 θ₂의 조합 및 심벌들 간 매핑은 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 전력 분배 가중치 α 및 제2 주파수 신호의 위상 θ₂의 조합 및 심벌들 간 매핑은 심벌들에 대응하는 함수 결과 값들 간 차이에 기반하여 정의될 수 있다(예: 차이, 차이들의 평균 또는 차이들의 분산이 최대화되도록). 도 16a 내지 도 16g에 예시된 7가지 정의들 외에, 정보 검출 함수는 다양하게 정의될 수 있다.16A to 16G, it is confirmed that the function result value changes according to the change of the power distribution weight α and the phase θ ₂ of the second frequency signal. The pattern of change in the function result value depends on the definition of the specific information detection function. Therefore, according to the definition of the information detection function, the combination of the power distribution weight α and the phase θ ₂ of the second frequency signal and the mapping between symbols may be defined differently. For example, the combination of the power distribution weight α and the phase θ ₂ of the second frequency signal and the mapping between symbols can be defined based on the difference between the function result values corresponding to the symbols (eg difference, average of the differences) Or variance of differences is maximized). In addition to the seven definitions illustrated in FIGS. 16A to 16G, the information detection function may be variously defined.

도 17a 내지 도 17c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 송신 심벌들의 예들을 도시한다. 도 17a 내지 도 17c는 서로 다르게 정의된 정보 검출 함수들에 따른 송신 심벌들의 예들을 도시한다. 정보 검출 함수는, 도 17a에서 s⁺ _dc-s^- _dc로, 도 17b에서 s^- _dc-s⁺ _dc로, 도 17c에서 s⁺ _dc+s^- _dc로 정의된다. 도 17a 내지 도 17c 각각에서, 2개의 송신 심벌들을 정의하는 제2 주파수 신호의 위상 θ₂ 및 전력 분배 가중치 α의 조합들은 함수 결과 값이 최대인 지점 및 최소인 지점에서 선택되었다. 도 17a 내지 도 17c를 참고하면, 정보 검출 함수들의 정의는 서로 다르지만, 정보의 값에 변하더라도 송신 심벌들은 일정 수준 이상의 전력으로 송신됨이 확인된다.17A-17C show examples of transmission symbols according to various embodiments of the present disclosure. 17A to 17C show examples of transmission symbols according to differently defined information detection functions. The information detection function is defined as s ⁺ _dc -s ^- _dc in Fig. 17A, s ^- _dc -s ⁺ _dc in Fig. 17B, and s ⁺ _dc + s ^- _dc in Fig. 17C. In each of FIGS. 17A to 17C, combinations of the phase θ ₂ and the power distribution weight α of the second frequency signal defining the two transmission symbols were selected at the point where the function result value is maximum and minimum. 17A to 17C, although the definitions of the information detection functions are different, it is confirmed that the transmission symbols are transmitted at a power level higher than a certain level even if the information value is changed.

상술한 다양한 실시 예들에 따라, 일정 수준 이상의 전력을 유지하면서, 정보를 표현할 수 있는 송신 신호가 생성될 수 있다. 이에 따라, 송신 장치는 정보 및 전력을 송신하고, 이때 전력이 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다. 그 결과, 수신 장치는 정보 값과 무관하게 일정 수준 이상의 전력을 수확할 수 있다. 상술한 정보 및 전력의 동시 전송 기술은 다양한 기술 분야에서 활용될 수 있다. 이하 도 18 내지 도 20을 참고하여 정보 및 전력의 동시 전송 기술의 적용 예들이 설명된다.According to the various embodiments described above, a transmission signal capable of expressing information may be generated while maintaining power above a certain level. Accordingly, the transmitting device transmits information and power, and at this time, the power may be maintained at a certain level or higher. As a result, the receiving device can harvest more than a certain level of power regardless of the information value. The above-described simultaneous transmission technology of information and power can be utilized in various technical fields. Hereinafter, application examples of the simultaneous transmission technology of information and power will be described with reference to FIGS. 18 to 20.

도 18은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정보 및 전력 동시 송신 기술의 활용 예를 도시한다. 도 18은 홈 네트워크에 정보 및 전력 동시 송신 기술이 적용된 경우를 예시한다.18 illustrates an example of using information and power simultaneous transmission technology according to various embodiments of the present disclosure. 18 illustrates a case where information and power simultaneous transmission technology is applied to a home network.

도 18을 참고하면, 실내에 AP(access point) 1810이 배치되어 있다. 또한, AP 1810에 더하여, 다양한 스마트 디바이스들, 예를 들어, 로봇 청소기 1820-1, 원격 창문 개폐 장치 1820-2, 원격 제어 스탠드 1820-3가 배치되어 있다. 여기서, AP 1810은 정보 및 전력을 동시 송신할 수 있는 송신 장치(예: 송신 장치 210)를 포함하고, 로봇 청소기 1820-1, 원격 창문 개폐 장치 1820-2, 원격 제어 스탠드 1820-3 각각은 정보 및 전력을 동시 수신할 수 있는 수신 장치(예: 수신 장치 220)를 포함한다. 이에 따라, AP 1810은 다른 스마트 장치들(예: 로봇 청소기 1820-1, 원격 창문 개폐 장치 1820-2, 원격 제어 스탠드 1820-3)에 데이터 뿐만 아니라 동시에 에너지까지 송신할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 빈번하게 기기들을 충전기에 연결하고, 수동적으로 충전하는 번거로움을 줄일 수 있다.Referring to FIG. 18, an access point (AP) 1810 is disposed indoors. In addition, in addition to the AP 1810, various smart devices, for example, a robot cleaner 1820-1, a remote window opener 1820-2, and a remote control stand 1820-3 are arranged. Here, the AP 1810 includes a transmission device (for example, a transmission device 210) capable of simultaneously transmitting information and power, and each of the robot cleaner 1820-1, the remote window opening and closing device 1820-2, and the remote control stand 1820-3 is information And a receiving device capable of simultaneously receiving power (eg, receiving device 220). Accordingly, the AP 1810 can transmit not only data but also energy to other smart devices (eg, a robot cleaner 1820-1, a remote window opening device 1820-2, a remote control stand 1820-3). Accordingly, the user frequently reduces the hassle of connecting devices to the charger and manually charging them.

도 19는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정보 및 전력 동시 송신 기술의 다른 활용 예를 도시한다. 도 19는 재난 감지 시스템에 정보 및 전력 동시 송신 기술이 적용된 경우를 예시한다.19 illustrates another application example of information and power simultaneous transmission technology according to various embodiments of the present disclosure. 19 illustrates a case where information and power simultaneous transmission technology is applied to a disaster detection system.

도 19를 참고하면, 건물들이 밀집한 지역에 지진 센서 1920-1가, 나무가 많은 지역에 화재 센서 1920-2가, 강가에 홍수 경보 센서 1920-3이 설치되어 있다. 기지국 1910은 지진 센서 1920-1, 화재 센서 1920-2, 홍수 경보 센서 1920-3와 무선 통신을 수행함으로써, 센서들 1920-1 내지 1920-3을 제어하고, 센싱 데이터를 수신한다. 센서들 1920-1 내지 1920-3은 환경적 특성 상 배터리를 사용할 수 있는데, 배터리가 소모된 경우 센싱 동작을 수행할 수 없다. 이 경우, 배터리의 교체가 요구된다. 그러나, 넓은 지역이 분포된 센서들을 모두 회수하거나 또는 설치 장소에서 배터리를 교체하는 일은 번거롭고, 많은 비용을 발생시킬 것이다. 따라서, 상술한 정보 및 전력 동시 전송 기술을 적용하면, 기지국 1910은 지진 센서 1920-1, 화재 센서 1920-2, 홍수 경보 센서 1920-3로 데이터 송신 시 전력을 함께 송신함으로써, 센서들 1920-1 내지 1920-3의 배터리를 충전할 수 있다.Referring to FIG. 19, an earthquake sensor 1920-1 is installed in an area where buildings are dense, a fire sensor 1920-2 is installed in a tree-rich area, and a flood warning sensor 1920-3 is installed in a river. The base station 1910 performs wireless communication with the earthquake sensor 1920-1, the fire sensor 1920-2, and the flood warning sensor 1920-3, thereby controlling the sensors 1920-1 to 1920-3 and receiving sensing data. The sensors 1920-1 to 1920-3 may use a battery due to environmental characteristics, but cannot sense when a battery is exhausted. In this case, replacement of the battery is required. However, it is cumbersome and expensive to collect all sensors distributed over a large area or to replace a battery at an installation site. Therefore, when the above-described information and power simultaneous transmission technology is applied, the base station 1910 transmits power when transmitting data to the earthquake sensor 1920-1, the fire sensor 1920-2, and the flood warning sensor 1920-3, thereby providing the sensors 1920-1. It may charge the battery of 1920-3.

도 20은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 정보 및 전력 동시 송신 기술의 또 다른 활용 예를 도시한다. 도 20은 선택적으로 전력을 송신하는 경우를 예시한다. 20 illustrates another use example of information and power simultaneous transmission technology according to various embodiments of the present disclosure. 20 illustrates a case of selectively transmitting power.

도 20을 참고하면, 2001 단계에서, 송신 장치 2010 및 수신 장치 2020은 일반 모드로 통신을 수행한다. 일반 모드는 전력의 송신 없이 데이터만 송신 및 수신되는 동작 상태를 의미한다. 2003 단계에서, 수신 장치 2020은 송신 장치 2010로 충전 요청 메시지를 송신한다. 2005 단계에서, 송신 장치 2010 및 수신 장치 2020은 전력 송신 모드로 통신을 수행한다. 전력 송신 모드는 상술한 정보 및 전력 동시 송신 기술을 이용하여 데이터 및 전력을 함께 송신 및 수신하는 동작 상태를 의미한다.Referring to FIG. 20, in step 2001, the transmitting device 2010 and the receiving device 2020 perform communication in a normal mode. The normal mode means an operation state in which only data is transmitted and received without transmission of power. In step 2003, the receiving device 2020 transmits a charging request message to the transmitting device 2010. In step 2005, the transmitting device 2010 and the receiving device 2020 perform communication in a power transmission mode. The power transmission mode refers to an operation state in which data and power are simultaneously transmitted and received using the above-described information and power simultaneous transmission technology.

도 20과 같은 절차에 따라, 정보 및 전력 동시 수신 기능을 가지는 수신 장치는 자신의 잔여 에너지량을 확인하고, 잔여 에너지량이 일정 수준 이하이면, 정보 및 전력 동시 송신 기능을 가지는 송신 장치(예:기지국, 라우터, 공유기 등)로 에너지 충전을 요청할 수 있다. 이에 따라, 송신 장치는 전력을 제공한다. 추가적으로, 송신 장치는 해당 수신 장치를 향해 빔포밍을 수행함으로써, 보다 효율적으로 전력을 송신할 수 있다. 다수의 수신 장치들이 존재하는 경우, 적절한 스케줄링이 수반될 수 있다.According to the procedure shown in FIG. 20, a receiving device having a function of simultaneously receiving information and power checks its residual energy amount, and if the residual energy amount is below a certain level, a transmitting device having a function of transmitting information and power simultaneously (eg, a base station) , Router, router, etc.) to request energy charging. Accordingly, the transmitting device provides power. Additionally, the transmitting device can transmit power more efficiently by performing beamforming toward the corresponding receiving device. If there are multiple receiving devices, proper scheduling may be involved.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다. Methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure may be implemented in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다. When implemented in software, a computer readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided. One or more programs stored in a computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device. One or more programs include instructions that cause an electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다. Such programs (software modules, software) include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs) or other forms It can be stored in an optical storage device, a magnetic cassette. Or, it may be stored in a memory composed of some or all of these combinations. Also, a plurality of configuration memories may be included.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.In addition, the program may be through a communication network composed of a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It can be stored in an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device can access a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may access a device that performs embodiments of the present disclosure.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.In the specific embodiments of the present disclosure described above, components included in the disclosure are expressed in singular or plural according to the specific embodiments presented. However, the singular or plural expressions are appropriately selected for the situation presented for convenience of description, and the present disclosure is not limited to the singular or plural components, and even the components expressed in plural are composed of singular or Even the expressed components may be composed of a plurality.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present disclosure, specific embodiments have been described. However, various modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure. Therefore, the scope of the present disclosure should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the claims described below, but also by the scope and equivalents of the claims.

Claims

In a transmission device in a wireless communication system,
Transceiver,
It includes at least one processor connected to the transceiver,
The at least one processor,
Generate a symbol including a first set of signals for conveying power and a first information value or a second set of signals for conveying power and a second information value,
Transmitting the symbol,
The first information and the second information are indicated by a result value determined according to a predefined rule based on a first value obtained by forward-rectifying the symbol and a second value obtained by reverse-rectifying the symbol,
Each of the first value and the second value is determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

The method according to claim 1,
The first symbol and the second symbol have different combinations of first and second values,
The combination of the different first value and the second value, the transmission device is determined such that the first symbol including the first set of signals and the second symbol including the second set of signals have the same transmission power .

The method according to claim 1,
The predefined rule includes the ratio of the first value to the second value, the ratio of the second value to the first value, the first value, the second value, and the second value to the first value And one of subtracting the first value from the second value, or adding the first value and the second value.

The method according to claim 1,
The frequencies, the magnitudes or the phases of the signals are determined so that the difference between the result values is maximum.

The method according to claim 1,
The power transmitted by the symbol is generated by a potential difference equal to the difference between the first value and the second value.

In a receiving device in a wireless communication system,
Transceiver,
It includes at least one processor connected to the transceiver,
The at least one processor,
Receiving a symbol including a first set of signals for transmitting power and a first information value or a second set of signals for transmitting power and a second information value,
Detecting the first information or the second information from the symbol,
Harvesting the power from the symbol,
The first information and the second information are indicated by a result value determined according to a predefined rule based on a first value obtained by forward-rectifying the symbol and a second value obtained by reverse-rectifying the symbol,
Each of the first value and the second value is a receiving device determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

The method according to claim 6,
The first symbol and the second symbol have different combinations of first and second values,
The combination of the different first value and the second value, the receiving device is determined such that the first symbol including the first set of signals and the second symbol including the second set of signals have the same transmission power .

The method according to claim 6,
The predefined rule includes the ratio of the first value to the second value, the ratio of the second value to the first value, the first value, the second value, and the second value to the first value And subtracting the first value from the second value, or summing the first value and the second value.

The method according to claim 6,
The frequencies, the magnitudes or the phases of the signals are determined so that the difference between the result values is maximum.

The method according to claim 6,
The at least one processor,
Rectifying the symbol forward to determine the first value,
A receiving device for rectifying the symbol in reverse to determine the second value.

A method of operating a transmitting device in a wireless communication system,
Generating a symbol including a first set of signals for conveying power and a first information value or a second set of signals for conveying power and a second information value,
And transmitting the symbol,
The first information and the second information are predefined rules based on the first value obtained by forward rectifying the symbol and the second value obtained by reverse rectifying the symbol for the first information and the second information. It is indicated by the result value determined according to,
Each of the first value and the second value is determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

The method according to claim 11,
The first symbol and the second symbol have different combinations of first and second values,
The combinations of the different first and second values are determined such that the first symbol comprising the first set of signals and the second symbol comprising the second set of signals have the same transmit power.

The method according to claim 11,
The predefined rule includes the ratio of the first value to the second value, the ratio of the second value to the first value, the first value, the second value, and the second value to the first value And subtracting the first value from the second value, or summing the first value and the second value.

The method according to claim 11,
The frequencies, the magnitudes or the phases of the signals are determined such that the difference between the resulting values is maximum.

The method according to claim 11,
The power transmitted by the symbol is generated by a potential difference equal to the difference between the first value and the second value.

In the operating method of a receiving device in a wireless communication system,
Receiving a symbol comprising a first set of signals for transmitting power and a first information value or a second set of signals for transmitting power and a second information value,
Detecting the first information or the second information from the symbol,
And harvesting the power from the symbol,
The first information and the second information are indicated by a result value determined according to a predefined rule based on the first and second values of the symbol,
Each of the first value and the second value is determined based on at least one of frequencies, magnitudes, or phases of signals included in the symbol.

The method according to claim 16,
The first symbol and the second symbol have different combinations of first and second values,
The combinations of the different first and second values are determined such that the first symbol comprising the first set of signals and the second symbol comprising the second set of signals have the same transmit power.

The method according to claim 16,
The predefined rule includes the ratio of the first value to the second value, the ratio of the second value to the first value, the first value, the second value, and the second value to the first value And subtracting the first value from the second value, or summing the first value and the second value.

The method according to claim 16,
The frequencies, the magnitudes or the phases of the signals are determined such that the difference between the resulting values is maximum.

The method according to claim 16,
Rectifying the symbol forward to determine the first value;
And rectifying the symbol in reverse to determine the second value.