KR102636182B1

KR102636182B1 - 무선 전력 송신을 위한 타이밍 포착 모듈

Info

Publication number: KR102636182B1
Application number: KR1020217021370A
Authority: KR
Inventors: 하템 제인; 마크 제이드; 아마드 모가담
Original assignee: 오시아 인크.
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2024-02-13
Also published as: CN113273051A; WO2020146302A1; US20220014049A1; KR20240023680A; US20200220391A1; US11101705B2; KR20210108398A; JP7381584B2; JP2024001349A; EP3909111A1; JP2022516412A

Abstract

WPTS 에서의 사용을 위해 구성되거나 또는 그와 연관된 타이밍 포착 모듈 (TAM) 및 연관된 방법들, 장치, 및 시스템들. TAM 은 온 디맨드 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트들에 의해 브로드캐스팅된 인코딩된 비컨들을 수신하도록 구성된다. TAM 은 어느 클라이언트가 비컨을 브로드캐스팅하는지를 식별하기 위해 인코딩된 비컨들을 디코딩하고 WPTS 에, 클라이언트가 전력을 요청하고 있음을, 그 클라이언트의 식별자와 함께 통지한다. 응답으로, WPTS 는 무선 전력 신호들을 클라이언트에 송신하여 전력 요청을 서비스한다. WPTS 및 클라이언트는 클라이언트에 그 WPTS 비컨을 브로드캐스팅하도록 명령하기 위해 별도의 비컨들 또는 신호들을 사용할 수도 있고, 그것에 의해 비컨 신호의 위상들은 WPTS 안테나 어레이에서의 안테나들에 의해 검출되고 무선 전력 신호들을 WPTS 로부터 클라이언트로 보내도록 프로세싱된다. WPTS 및 TAM 의 조합을 포함하는 다중 장치는 협력적인 방식으로 무선 전력 환경에서 구현될 수도 있어서, 클라이언트로 하여금, 온 디맨드 전력을 지원하면서 환경 내에서 이동할 수 있게 할 수도 있다.

Description

무선 전력 송신을 위한 타이밍 포착 모듈

오늘날의 환경에서의 무선 통신의 사용은 아주 흔하다. 모든 사람은 스마트 폰 또는 태블릿과 같은 적어도 하나의 "스마트" 무선 디바이스를 가지고 있고, 대부분의 사람들은 무선 통신을 지원하는, 랩탑들, 노트북들, 크롬북들 등과 같은 다른 타입들의 모바일 컴퓨팅 디바이스들을 가지고 있는 듯하다. 셀룰러 및 모바일 컴퓨팅 외에도, 무선 통신 기술들은 몇가지만 예로 들면 오디오 시스템들, 휴대용 전화 시스템들, 스크린 캐스팅, 및 피어-투-피어 통신과 같은 다른 목적들을 위해 사용된다.

실질적으로 모든 전술한 무선 디바이스들은 충전식 배터리들에 의해 전력공급되거나 또는 전력공급될 수 있다. 종래의 충전식 배터리 충전기들은 교류 (AC) 전력 아웃렛과 같은 전력 소스에 대한 액세스를 요구하는데, 항상 이용가능하거나 또는 편리한 것은 아닐 수도 있다. 최근에, 무선 디바이스가 충전 유닛에 아주 근접하여 배치되는 자기 또는 유도 충전 기반 솔루션들을 사용하는 소위 "무선" 충전을 위해 도입된 기법들이 있었다. 그러나, 충전하는 동안 무선 디바이스는 (일반적으로) 충전 베이스 상에 배치되어야 한다.

더 먼 거리에서의 무선 전력 송신은, 몇가지만 예로 들면, 라디오 주파수 (radio frequency; RF) 신호들을 통한 송신, 초음파 송신들, 및 레이저 전력공급과 같은 더 고급의 메커니즘들을 종종 사용하는데, 그 각각은 상업적 성공에 다수의 고유한 장애물들을 제시한다. 이들 중, 상업적 전개를 위해 가장 실행가능한 것은 RF 신호들을 채용하는 무선 전력 송신 시스템들 (wireless power transmission systems; WPTS) 이다. 그러한 WPTS 는 (일반적으로) 2.4 GHz 및 5/5.8 GHz 라디오 대역들을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는, 허가 및 비허가 RF 스펙트럼의 부분들을 활용할 수도 있다.

공동 거주지, 상업용 빌딩, 또는 다른 거주 환경 내에서의 RF 송신의 맥락에서, 송신된 신호들의 RF 노출 레벨들을 제한하는데는 많은 이유들이 있다. 결과적으로, RF 신호들을 통한 전력 전달은 상대적으로 낮은 전력 레벨들로 제한된다. 이 낮은 에너지 전송 레이트로 인해, 시스템이 효율적인 것이 필수다.

RF 신호들을 사용하여 클라이언트들에 전력을 제공하기 위한 하나의 기법은, RF 전력 신호들이 대응하는 시간 슬롯들 동안 특정 클라이언트들을 향하는, 시간 슬롯 기반 스킴을 사용하는 것이다. 이 접근법은, 마스터 버스 제어기가 클라이언트들에 비커닝할 때를 지시하고 WPTS 의 안테나 엘리먼트들에 인입 비컨들의 샘플을 취하고 클라이언트들로부터 수신된 비컨들의 복합 위상을 결정할 때를 지시하는 것을 포함한다. 마스터 버스 제어기는 그 후 안테나 엘리먼트들에, 복소 켤레를 컴퓨팅하고 그 결과를, 클라이언트들에 전력 신호들을 제공하기 위해 클라이언트로 돌아가는 경로로서 저장하도록 명령한다. 마스터 버스 제어기는 그 후 다음 시간 슬롯을 다음 클라이언트로 보낸다. 이 시스템은 클라이언트들로 하여금, 특정된 시간 슬롯에 전력 신호들을 수신할 수 있게 할 수도 있지만, 이 기법은, 클라이언트 통신의 타이밍이 마스터 버스 제어기에 의해 개별적으로 조정되어야 하기 때문에, 마스터 버스 제어기, 안테나 보드들, 및 클라이언트들 간에 많은 양의 통신을 요구한다. 따라서, 이 기법은 추가적인 전력에 사용될 수도 있는 이용가능한 시간 슬롯들을 감소시킨다.

다른 통상의 기법들은, 마스터 버스 제어기가 후속 시간 인터벌에 대한 클라이언트 전력 스케줄을 사전 계산하고 그 스케줄을, 클라이언트들 및 안테나 보드들 양자 모두로 전송하는 것을 포함할 수도 있다. 이 방법에서, 마스터 버스 제어기는, 어느 클라이언트들이 어느 시간 슬롯에서 전력 신호들을 수신하는지를 결정하기 위해 시작 시간 및 사전 정렬된 비커닝 스케줄을 할당한다. 이 방법은 이전 전력 비커닝 모델들보다 더 시간 효율적이지만, 전력 신호들을 전송하기 위해 사용되었을 수도 있는 시간 슬롯들은 사전 정렬된 스케줄들을 포함한 통신을 전송하는데 할당된다. 추가적으로, 이 기법은, 클라이언트가 전력을 수신할 수도 있는 송신 시스템이 어느 것인지에 대한 임의의 제어를 하도록 클라이언트들이 허용하지 않고 따라서 클라이언트들은 비컨들을 청취하거나 또는 전력 비컨들을 수신하는 동안 이동 또는 로밍할 수 없다. 기본적으로, 클라이언트들은, 시간 스케줄에 기초하여 이용가능했던 전력을 후에 수확할 수 있도록 통신 비컨들이 송신되는 때를 알 필요가 있기 때문에 액티브 전력 수신기들이 된다.

따라서, 상기 약술된 입증된 문제들을 극복하는 기술 뿐만 아니라 추가적인 이익들을 제공하는 기술이 필요하다. 일부 종래 또는 관련 시스템들 및 그들의 연관된 제한들의 본 명세서에서 제공된 예들은 배타적이지 않고 예시적인 것으로 의도된다. 기존 또는 종래 시스템들의 다른 제한들은 다음의 상세한 설명을 읽을 때 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명의 전술한 양태들 및 많은 수반되는 장점들은, 첨부 도면들과 함께 취해질 때, 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되는 바와 같이 보다 용이하게 이해될 것이며, 여기서 동일한 참조 번호들은 달리 명시되지 않으면 다양한 도면들 전반에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다:
도 1 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 전달 환경 내에서 하나 이상의 무선 전력 송신 시스템들로부터 다양한 무선 디바이스들로의 무선 전력 전달을 예시하는 예시적인 무선 전력 전달 환경을 도시한다;
도 2 는 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 전달을 시작하기 위한 무선 전력 송신 시스템과 무선 수신기 클라이언트 사이의 예시적인 동작들을 예시하는 시퀀스 다이어그램을 도시한다;
도 3 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 송신 시스템의 예시적인 컴포넌트들을 예시하는 블록 다이어그램을 도시한다;
도 4 는 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 수신기 클라이언트의 예시적인 컴포넌트들을 예시하는 블록 다이어그램을 도시한다;
도 5a 및 도 5b 는 일부 실시형태들에 따른 예시적인 다중경로 무선 전력 전달 환경을 예시하는 다이어그램들을 도시한다;
도 6 은 일부 실시형태들에 따른 파면의 입사각의 예시적인 결정을 예시하는 다이어그램이다;
도 7 은 일부 실시형태들에 따른 예시적인 최소 전방향 파면 각도 검출기를 예시하는 다이어그램이다;
도 8 은 일 실시형태에 따른, 타이밍 포착 모듈 (TAM) 및 호스트/CCB 인터페이스의 개략적 다이어그램이다;
도 9 는 일 실시형태에 따른, 도 8 의 TAM 에 대한 수신기 및 송신기 회로부의 추가 상세들을 예시하는 개략적 다이어그램이다;
도 10 은 일 실시형태에 따른, 무선 전력 수신기 클라이언트와 통신을 확립하고 그 인코딩된 TAM 비컨을 브로드캐스팅할 때 클라이언트에 의해 사용될 코드를 제공하기 위한 동작들을 예시하는 플로우차트이다;
도 11 은 일 실시형태에 따른, 통합된 TAM 을 포함하는 WPTS 타일의 개략적 다이어그램이다;
도 12 는 일 실시형태에 따른, WPTS 와 무선 전력 수신기 클라이언트 사이의 통신을 확립하기 위해 수행된 동작들 및 연관된 구성 동작들을 예시하는 플로우차트이다;
도 13 은 일 실시형태에 따른, WPTS 타일의 초기화 동안 WPTS 와 TAM 사이에 교환되는 메시지들을 예시하는 메시지 플로우 다이어그램이다;
도 14 는 일 실시형태에 따른, 온 디맨드 무선 전력 스킴의 구현과 연관된 동작들 및 메시지 플로우들을 예시하는 메시지/신호 플로우 다이어그램이다; 그리고
도 15 는 3 개의 예시적인 무선 디바이스들에서 무선 전력 수신기 클라이언트들에 전력을 제공하는 2 개의 WPTS 타일들을 포함하는 무선 전력 전달 환경의 개략적 다이어그램이다.

WPTS 에서의 사용을 위해 구성되거나 또는 그와 연관된 타이밍 포착 모듈 (Timing Acquisition Module; TAM) 및 연관된 방법들, 장치, 및 시스템들의 실시형태들이 본 명세서에서 설명된다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 상세들이 본 발명의 실시형태들의 철저한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나, 당업자는, 본 발명이 하나 이상의 특정 상세들 없이, 또는 다른 방법들, 컴포넌트들, 재료들 등으로 실시될 수 있음을 인정할 것이다. 다른 인스턴스들에서, 잘 알려진 구조들, 재료들, 또는 동작들은 본 발명의 양태들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 상세히 도시 또는 설명되지 않는다.

본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시형태" 또는 "실시형태" 에 대한 참조는 그 실시형태와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 다양한 곳에서의 어구들 "일 실시형태에서" 또는 "실시형태에서" 의 출현들은 반드시 모두가 동일한 실시형태를 참조하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시형태들에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수도 있다.

명료성을 위해, 본 명세서의 도면들에서의 개개의 컴포넌트들은 또한 특정 참조 번호에 의해서가 아니라, 도면들에서의 그들의 라벨들에 의해 지칭될 수도 있다. 추가적으로, (특정 컴포넌트와는 대조적으로) 특정 타입의 컴포넌트를 지칭하는 참조 번호들은 참조 번호, 그 다음에 "통상적인" 을 의미하는 "(typ)" 가 후속되는 것으로 도시될 수도 있다. 이들 컴포넌트들의 구성은 간략성 및 명료성을 위해 도면들에 존재할 수도 있지만 도시되지는 않는 유사한 컴포넌트들 또는 그렇지 않으면 별도의 참조 번호들로 라벨링되지 않는 유사한 컴포넌트들에 대해 통상적일 것임을 이해할 것이다. 반대로, "(typ)" 는 컴포넌트, 엘리먼트 등이 통상적으로는 그 개시된 기능, 구현, 목적 등을 위해 사용됨을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어들은 일반적으로 당업계에서, 본 개시의 맥락 내에서, 그리고 각각의 용어가 사용되는 특정 맥락에서 그들의 일반적인 의미를 갖는다. 본 개시를 설명하는데 사용되는 소정의 용어들은, 본 개시의 설명에 관하여 실무자에게 추가 지침을 제공하기 위해, 이하, 또는 본 명세서의 다른 곳에서 논의된다. 편의를 위해, 소정의 용어들은 예를 들어, 이탤릭체 및/또는 따옴표를 사용하여 강조표시될 수도 있다. 강조표시의 사용은 용어의 범위 및 의미에 영향을 주지 않고; 용어의 범위 및 의미는 그 용어가 강조표시되든 안되든 간에, 동일한 맥락에서, 동일하다. 동일한 것은 1 초과의 방식으로 말할 수 있음이 인식될 것이다.

결과적으로, 대체 언어 및 동의어들이 본 명세서에서 논의된 임의의 하나 이상의 용어들을 위해 사용될 수도 있으며, 용어가 본 명세서에서 상술 또는 논의되는지 여부에 대해 어떠한 특별한 의미도 부여되지 않는다. 소정의 용어들에 대한 동의어들이 제공된다. 하나 이상의 동의어들의 기술은 다른 동의어들의 사용을 배제하지 않는다. 본 명세서의 다른 곳에서의 예들의 사용은, 본 명세서에서 논의된 임의의 용어들의 예들을 포함하여, 단지 예시적일 뿐이며, 본 개시의 또는 임의의 예시화된 용어의 범위 및 의미를 추가로 한정하도록 의도되지 않는다. 마찬가지로, 본 개시는 본 명세서에서 주어진 다양한 실시형태들로 한정되지 않는다.

본 개시의 범위를 추가로 한정하려는 의도 없이, 본 개시의 실시형태들에 따른 기구들, 장치, 방법들 및 그들의 관련 결과들의 예들이 이하에 주어진다. 제목 또는 부제목은 독자의 편의를 위해 예들에서 사용될 수도 있으며, 이는 본 개시의 범위를 결코 한정해서는 안된다는 것에 주목한다. 달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 개시가 속하는 기술분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 충돌의 경우에, 정의들을 포함하는 본 문서가 제어할 것이다.

본 명세서에서 설명된 실시형태들의 양태들에 따르면, TAM 은 WPTS 와 함께 한 또는 그에 통합된 구현을 위해 개시된다. TAM 은 WPTS 의 특징들 및 능력들을 향상시키기 위한 시설들을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시형태들 하에서, 무선 전력 수신기 클라이언트들은 TAM 을 사용하여 "온 디맨드 전력 (power on demand)" 을 요청할 수 있으며, 여기서 TAM 은, WPTS 와 함께, 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트들로의 무선 전력 신호들의 전달을 제어하는데 사용된다. 더욱이, 이들 향상들은 Wi-Fi™ WLAN들과 같은 공유 무선 매체 환경들에서 그리고 기존 장비와 공존하는 방식으로 구현될 수도 있다.

본 명세서에서 개시된 TAM들 및 관련 혁신들의 실시형태들을 구현하는 방법을 더 잘 이해하기 위해, 이제 예시적인 WPTS 의 동작 및 아키텍처의 개관이 제시된다.

I. 무선 전력 송신 시스템 개관/아키텍처

도 1 은 일부 실시형태들에 따른, 무선 전력 전달 환경 (100) 내에서 하나 이상의 무선 전력 송신 시스템들 (WPTS) (101a-n) ("무선 전력 전달 시스템들", "안테나 어레이 시스템들" 및 "무선 충전기들" 로도 또한 지칭됨) 로부터 다양한 무선 디바이스들 (102a-n) 로의 무선 전력 전달을 예시하는 예시적인 무선 전력 전달 환경 (100) 을 포함하는 블록 다이어그램을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 1 은 무선 전력 및/또는 데이터가 하나 이상의 무선 전력 수신기 클라이언트들 (103a-103n) (본 명세서에서 "클라이언트들" 및 "무선 전력 수신기들" 로도 또한 지칭됨) 을 갖는 이용가능한 무선 디바이스들 (102a-102n) 로 전달될 수 있는 예시적인 무선 전력 전달 환경 (100) 을 예시한다. 무선 전력 수신기 클라이언트들은 하나 이상의 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 로부터 무선 전력을 수신 및 프로세싱하도록 구성된다. 예시적인 무선 전력 수신기 클라이언트 (103) 의 컴포넌트들은 도 4 를 참조하여 더 상세히 도시 및 논의된다.

도 1 의 예에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스들 (102a-102n) 은 모바일 폰 디바이스들 및 무선 게임 제어기를 포함한다. 그러나, 무선 디바이스들 (102a-102n) 은 전력을 필요로 하고 하나 이상의 통합된 전력 수신기 클라이언트들 (103a-103n) 을 통해 무선 전력을 수신할 수 있는 임의의 디바이스 또는 시스템일 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 하나 이상의 통합된 전력 수신기 클라이언트들은 하나 이상의 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 로부터 전력을 수신 및 프로세싱하고 그 전력을 무선 디바이스들 (102a-102n) (또는 무선 디바이스들의 내부 배터리들) 에 그 동작을 위해 제공한다.

각각의 무선 전력 송신 시스템 (101) 은, 무선 디바이스들 (102) 로 무선 전력을 전달할 수 있는, 다중 안테나들 (104a-n), 예를 들어, 수백 또는 수천 개의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 안테나들은 적응형 위상 (adaptively-phased) 라디오 주파수 (RF) 안테나들이다. 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 전력 수신기 클라이언트들 (103) 로 코히어런트 전력 송신 신호를 전달할 적절한 위상들을 결정할 수 있다. 어레이는 다중 안테나들로부터 서로에 상대적인 특정 위상으로 신호 (예를 들어, 연속파 또는 펄스 전력 송신 신호) 를 방출하도록 구성된다. 용어 "어레이" 의 사용은 반드시 안테나 어레이를 임의의 특정 어레이 구조로 한정하는 것이 아니라는 것이 인식된다. 즉, 안테나 어레이는 특정 "어레이" 형태 또는 기하학적 구조로 구성될 필요가 없다. 더욱이, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 사용될 수도 있는 용어 "어레이" 또는 "어레이 시스템" 은 라디오들, 디지털 로직 및 모뎀들과 같은, 신호 생성, 수신 및 송신을 위한 관련 및 주변 회로부를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 하나 이상의 안테나들 또는 트랜시버들을 통한 데이터 통신을 위해 내장형 Wi-Fi 허브를 가질 수 있다.

무선 디바이스들 (102) 은 하나 이상의 수신 전력 클라이언트들 (103) 을 포함할 수 있다. 도 1 의 예에 예시된 바와 같이, 전력 전달 안테나들 (104a-104n) 이 도시된다. 전력 전달 안테나들 (104a) 은 무선 전력 전달 환경에서 무선 라디오 주파수 전력의 전달을 제공하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 전력 전달 안테나들 (104a-104n) 중 하나 이상은 대안적으로 또는 추가적으로 무선 전력 전달에 더하여 또는 그 대신에 데이터 통신을 위해 구성될 수 있다. 하나 이상의 데이터 통신 안테나들은 전력 수신기 클라이언트들 (103a-103n) 및/또는 무선 디바이스들 (102a-102n) 로 데이터 통신을 전송하고 그로부터 데이터 통신을 수신하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 데이터 통신 안테나들은 Bluetooth™, Wi-Fi™ (IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac 를 포함하지만 이들에 한정되지는 않음), ZigBee™ 등을 통해 통신할 수 있다. 다른 데이터 통신 프로토콜들이 또한 가능하다.

각각의 전력 수신기 클라이언트 (103a-103n) 는 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 로부터 신호들을 수신하기 위한 하나 이상의 안테나들 (도시되지 않음) 을 포함한다. 마찬가지로, 각각의 무선 전력 송신 시스템 (101a-101n) 은 연속파 또는 이산 (펄스) 신호들을 서로에 상대적인 특정 위상들로 방출할 수 있는 하나 이상의 안테나들 및/또는 안테나들의 세트들을 갖는 안테나 어레이를 포함한다. 상기 논의된 바와 같이, 각각의 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 은 전력 수신기 클라이언트들 (102a-102n) 로 코히어런트 신호들을 전달하기 위한 적절한 위상들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 코히어런트 신호들은, 그 코히어런트 신호가 비컨 (또는 교정) 신호를 송신한 특정 전력 수신기 클라이언트로 전력을 전달하기 위해 위상조정 (phasing) 되도록 어레이의 각각의 안테나에서 수신된 비컨 (또는 교정) 신호의 복소 공액을 컴퓨팅함으로써 결정될 수 있다.

예시되지는 않았지만, 환경의 각각의 컴포넌트, 예를 들어, 무선 디바이스, 무선 전력 송신 시스템 등은 제어 및 동기화 메커니즘들, 예를 들어, 데이터 통신 동기화 모듈을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 은, 예를 들어, 무선 전력 송신 시스템들을 건물 내 표준 또는 프라이머리 교류 (AC) 전력 공급장치에 연결하는 전력 아웃렛 또는 소스와 같은 전력 소스에 연결될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 중 하나 이상은 배터리에 의해 또는 다른 메커니즘들, 예를 들어, 태양 전지들 등을 통해 전력공급될 수 있다.

전력 수신기 클라이언트들 (102a-102n) 및/또는 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 은 다중경로 무선 전력 전달 환경에서 동작하도록 구성된다. 즉, 전력 수신기 클라이언트들 (102a-102n) 및 무선 전력 송신 시스템들 (101a-101n) 은 무선 전력 전달 환경 내에서 비컨 (또는 교정) 신호들을 송신하고 및/또는 무선 전력 및/또는 데이터를 수신하기 위해 예를 들어 범위 내의 벽들 또는 다른 RF 반사 장애물들과 같은 반사 물체들 (106) 을 활용하도록 구성된다. 반사 물체들 (106) 은 차단 물체가 무선 전력 송신 시스템과 전력 수신기 클라이언트 사이의 가시선 안에 있는지 여부에 상관없이 다방향 신호 통신을 위해 활용될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 바와 같이, 각각의 무선 디바이스 (102a-102n) 는 예시적인 환경 (100) 내에서 다른 디바이스, 서버 및/또는 다른 시스템들과 연결을 확립할 수 있는 임의의 시스템 및/또는 디바이스, 및/또는 디바이스들/시스템들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 무선 디바이스들 (102a-102n) 은 사용자에게 데이터를 제시하기 위한 디스플레이들 또는 다른 출력 기능성들 및/또는 사용자로부터 데이터를 수신하기 위한 입력 기능성들을 포함한다. 일 예로, 무선 디바이스 (102) 는 비디오 게임 제어기, 서버 데스크탑, 데스크탑 컴퓨터, 컴퓨터 클러스터, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 예컨대 노트북, 랩탑 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 모바일 폰, 스마트 폰, 태블릿, PDA, 블랙베리 디바이스, Treo, 및/또는 iPhone 등일 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 제한 없이 일 예로, 무선 디바이스 (102) 는 또한, 시계들, 목걸이들, 반지들 또는 심지어 고객 상에 또는 내에 내장된 디바이스들과 같은 임의의 웨어러블 디바이스일 수 있다. 무선 디바이스 (102) 의 다른 예들은 안전 센서들 (예를 들어, 화재 또는 일산화탄소), 전동 칫솔, 전자 도어락/핸들, 전등 스위치 제어기, 전기 면도기 등을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다.

도 1 의 예에 예시되지는 않았지만, 무선 전력 송신 시스템 (101) 및 전력 수신기 클라이언트들 (103a-103n) 은 데이터 채널을 통한 통신을 위해 데이터 통신 모듈을 각각 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 전력 수신기 클라이언트들 (103a-103n) 은 무선 디바이스들 (102.1-102.n) 에, 기존 데이터 통신 모듈들을 통해 무선 전력 송신 시스템과 통신하도록 지시할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 본 명세서에서 연속파로 주로 지칭되는 비컨 신호는 대안적으로 또는 추가적으로 변조된 신호의 형태를 취할 수 있다.

도 2 는 시간 슬롯들을 사용하는 종래의 접근법에 따른, 다중경로 무선 전력 전달에서 무선 전력 전달을 확립하기 위한 무선 전력 전달 시스템 (예를 들어, WPTS (101)) 과 무선 전력 수신기 클라이언트 (예를 들어, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103)) 사이의 예시적인 동작들을 예시하는 시퀀스 다이어그램 (200) 이다. 초기에, 무선 전력 송신 시스템 (101) 과 전력 수신기 클라이언트 (103) 사이에 통신이 확립된다. 초기 통신은, 예를 들어, 무선 전력 송신 시스템 (101) 의 하나 이상의 안테나들 (104) 을 통해 확립되는 데이터 통신 링크일 수 있다. 논의된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 안테나들 (104a-104n) 중 하나 이상은 데이터 안테나들, 무선 전력 송신 안테나들, 또는 이중 목적 데이터/전력 안테나들일 수 있다. 다양한 정보는 이 통신 채널을 통해 무선 전력 송신 시스템 (101) 과 무선 전력 수신기 클라이언트 (103) 사이에 교환될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 시그널링은 무선 전력 전달 환경에서 다양한 클라이언트들 간에 (예를 들어, 시간 슬롯들을 사용하여) 시간 슬라이싱될 수 있다. 그러한 경우들에서, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103) 가 그 비컨 신호들을 송신 (브로드캐스팅) 할 때 및 전력을 청취할 때 등을 알도록, 비컨 스케줄 정보, 예를 들어, 비컨 비트 스케줄 (Beacon Beat Schedule; BBS) 사이클, 전력 사이클 정보 등을 전송할 수 있다.

도 2 의 예를 계속 이어가면, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 전력을 수신하기 위한 하나 이상의 무선 전력 수신기 클라이언트들을 선택하고 선택된 무선 수신기 클라이언트들 (103) 로 비컨 스케줄 정보를 전송한다. 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 또한, 전력 수신기 클라이언트 (103) 가 무선 전력 송신 시스템으로부터 무선 전력을 예상할 때 (예를 들어, 시간대) 를 알도록 전력 송신 스케줄링 정보를 전송할 수 있다. 전력 수신기 클라이언트 (103) 는 그 후 비컨 (또는 교정) 신호를 생성하고 비컨 스케줄 정보, 예를 들어, 비컨 비트 스케줄 (BBS) 사이클에 의해 표시된 할당된 비컨 송신 윈도우 (또는 시간 슬라이스) 동안 비컨을 브로드캐스팅한다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103) 는 전력 수신기 클라이언트 (103) 가 내장되는 무선 디바이스 (102) 에 근접한 3 차원 공간에서 방사 및 수신 패턴을 갖는 하나 이상의 안테나들 (또는 트랜시버들) 을 포함한다.

무선 전력 송신 시스템 (101) 은 전력 수신기 클라이언트 (103) 로부터 비컨을 수신하고 비컨 신호가 다중 안테나들에서 수신되는 위상 (또는 방향) 을 검출하고/하거나 그렇지 않으면 측정한다. 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 그 후 대응하는 안테나들의 각각에서의 수신된 비컨의 검출된 또는 측정된 위상 (또는 방향) 에 기초하여 다중 안테나들 (103) 로부터 전력 수신기 클라이언트 (103) 로 무선 전력을 전달한다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 비컨의 측정된 위상의 복소 공액을 결정하고 그 복소 공액을 사용하여 비컨 신호가 전력 수신기 클라이언트 (103) 로부터 수신된 동일한 경로를 통해 무선 전력을 전력 수신기 클라이언트 (103) 로 전달하고/하거나 그렇지 않으면 보내기 위한 안테나들을 구성하는 송신 위상을 결정한다.

일부 실시형태들에서, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 다수의 안테나들을 포함하고; 그 중 하나 이상은 전력 수신기 클라이언트 (103) 로 전력을 전달하는데 사용된다. 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 비컨 신호들이 각각의 안테나에서 수신되는 위상들을 검출하고/하거나 그렇지 않으면 결정 또는 측정할 수 있다. 많은 수의 안테나들은 상이한 위상들의 비컨 신호가 무선 전력 송신 시스템 (101) 의 각각의 안테나에서 수신되는 것을 초래할 수도 있다. 상기 논의된 바와 같이, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 각각의 안테나에서 수신된 비컨 신호들의 복소 공액을 결정할 수 있다. 복소 공액들을 사용하여, 하나 이상의 안테나들은 무선 전력 송신 시스템 (101) 에서 많은 수의 안테나들의 영향들을 고려하는 신호를 방출할 수도 있다. 다시 말해서, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 반대 방향의 비컨의 파형을 대략적으로 재현하는 하나 이상의 안테나들로부터의 집계 신호 (aggregate signal) 를 생성하는 방식으로 하나 이상의 안테나들로부터 무선 전력 송신 신호를 방출할 수 있다. 달리 말하면, 무선 전력 송신 시스템 (101) 은 비컨 신호가 무선 전력 송신 시스템 (101) 에서 수신되는 동일한 경로들을 통해 클라이언트 디바이스로 무선 RF 전력을 전달할 수 있다. 이들 경로들은 환경 내의 반사 물체들 (106) 을 활용할 수 있다. 추가적으로, 무선 전력 송신 신호들은 무선 전력 송신 신호들이 클라이언트 디바이스에 근접한 3 차원 (3D) 공간에서 클라이언트 디바이스의 안테나 방사 및 수신 패턴과 집합적으로 매칭하도록 무선 전력 송신 시스템 (101) 으로부터 동시에 송신될 수 있다.

도시된 바와 같이, 비컨 (또는 교정) 신호들은, 무선 전력 송신 시스템 (101) 이 무선 전력 전달 환경에서 전력 수신기 클라이언트들 (103) 의 지식을 유지하고/하거나 그렇지 않으면 그 위치를 추적할 수 있도록, 예를 들어, BBS 에 따라 전력 전달 환경 내에서 전력 수신기 클라이언트들 (103) 에 의해 주기적으로 송신될 수 있다. 무선 전력 송신 시스템에서 무선 전력 수신기 클라이언트로부터 비컨 신호들을 수신하고, 차례로 무선 전력이 그 특정 클라이언트로 향하는 것으로 응답하는 프로세스는 본 명세서에서 역지향성 (retrodirective) 무선 전력 전달로 지칭된다.

더욱이, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 무선 전력은 전력 스케줄 정보에 의해 정의된 전력 사이클들에서 전달될 수 있다. 무선 전력 전달을 시작하는데 필요한 시그널링의 보다 상세한 예가 이제 도 3 을 참조하여 설명된다.

도 3 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 송신 시스템 (300) 의 예시적인 컴포넌트들을 예시하는 블록 다이어그램을 도시한다. 도 3 의 예에 예시된 바와 같이, 무선 전력 송신 시스템 (300) 은 컴퓨터 제어기 보드 (CCB) 및 안테나 어레이를 집합적으로 포함하는 다중 메자닌 보드들을 포함한다. CCB 는 제어 로직 (310), 외부 데이터 인터페이스 (I/F) (315), 외부 전력 인터페이스 (320), TAM 인터페이스 (325), 통신 블록 (330), 프록시 (340), 및 신호 생성기 (350) 를 포함한다. 각각의 안테나 어레이 보드 (360) 는 스위치들 (362a-362n), 위상 시프터들 (364a-364n), 전력 증폭기들 (366a-366n), 및 안테나 어레이들 (368a-368n) 을 포함한다.

도 3 에 예시된 무선 전력 송신 시스템 (300) 의 구성은 예시적이고 비제한적이며, 간략성 및 명료성을 위해 도시되지 않은 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 또한, 일부 컴포넌트들은 생략될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서는, 통신 블록 (330) 또는 프록시 (340) 중 하나만이 포함될 수도 있다.

제어 로직 (310) 은 제어 및 지능을 어레이 컴포넌트들에 제공하도록 구성된다. 제어 로직 (310) 은 하나 이상의 프로세서들 (예를 들어, 프로세서 (312) 에 의해 도시된 바와 같음), FPGA들, 메모리 유닛들 (예를 들어, 메모리 (314) 에 의해 도시된 바와 같음) 등을 포함하고 다양한 데이터 및 전력 통신을 지시 및 제어할 수도 있다. 보다 일반적으로, 제어 로직은 하드웨어 기반 내장형 로직 (예를 들어, FPGA, 하나 이상의 디지털 신호 프로세서들 (DSP), 하나 이상의 주문형 집적 회로들 (ASIC들)), 및 본 명세서에서 제어 로직을 위해 설명된 기능성을 구현하기 위해 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세싱 엘리먼트들과 같은 하드웨어 및 소프트웨어 기반 내장형 로직의 조합을 포함하여, 본 명세서에서 제어 로직을 위해 설명된 기능성을 구현하도록 구성된 내장형 로직을 사용하여 구현될 수도 있다.

신호 생성기 (350) 는 데이터 캐리어 주파수 상의 전력 또는 데이터 통신을 포함하는 신호파를 컴퓨팅할 수 있다. 신호파는 Bluetooth™, Wi-Fi™, ZigBee™ 등 (이들의 조합들 또는 변형들을 포함함) 뿐만 아니라 독점 신호파들일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 로직 (310) 은 또한 수신기 디바이스 (370) 로부터 수신된 인코딩된 비컨 신호에 기초하여 위상 시프트를 포함한 송신 구성을 결정할 수 있다.

통신 블록 (330) 은 클록 동기화를 위한 베이스 신호 클록과 같은, 데이터 캐리어 주파수 상에서 데이터 통신을 지시할 수 있다. 데이터 통신은 Bluetooth™, Wi-Fi™, ZigBee™ 등 (이들의 조합들 및 변형들을 포함함) 일 수 있다. 마찬가지로, 프록시 (340) 는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 데이터 통신을 통해 클라이언트들과 통신할 수 있다. 데이터 통신은 제한이 아닌 일 예로, Bluetooth™, Wi-Fi™, ZigBee™ 등일 수 있다. 다른 통신 프로토콜들이 가능하다.

일부 실시형태들에서, 제어 로직 (310) 은 또한 사물 인터넷 (IoT) 디바이스들에 대한 데이터 집계를 용이하게 하고/하거나 그렇지 않으면 가능하게 할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트들은 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 디바이스에 관한 IoT 정보를 액세스, 추적 및/또는 그렇지 않으면 획득하고 그 IoT 정보를 데이터 연결을 통해 무선 전력 송신 시스템 (300) 에 제공할 수 있다. 이 IoT 정보는 데이터가 집계, 프로세싱 등등되는 중앙 또는 클라우드 기반 시스템 (도시되지 않음) 에 외부 데이터 인터페이스 (315) 를 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 중앙 시스템은 그 데이터를 프로세싱하여 지형들, 무선 전력 송신 시스템들, 환경들, 디바이스들 등에 걸쳐서 다양한 트렌드들을 식별할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 집계된 데이터 또는 트렌드 데이터는 원격 업데이트들 등을 통해 디바이스들의 동작을 개선하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 일부 실시형태들에서, 집계된 데이터는 제 3 자 데이터 소비자들에게 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 무선 전력 송신 시스템은 IoT들에 대한 게이트웨이 또는 인에이블러 (Enabler) 의 역할을 한다. 제한이 아닌 일 예로, IoT 정보는 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 디바이스의 능력들, 디바이스의 사용 정보, 디바이스의 전력 레벨들, 디바이스 또는 무선 전력 수신기 클라이언트 자체에 의해, 예를 들어, 센서들을 통해 등등으로 획득된 정보를 포함할 수 있다.

외부 전력 인터페이스 (320) 는 외부 전력을 수신하고 그 전력을 다양한 컴포넌트들에 제공하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 외부 전력 인터페이스 (320) 는 표준 외부 24 Volt 전력 공급을 수신하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 외부 전력 인터페이스 (320) 는, 다양한 컴포넌트들에 전력을 제공하기 위해 요구된 12/24/48 Volt DC 를 소싱하는, 예를 들어, 내장형 DC 전력 공급장치에 대한 120/240 Volt AC 메인일 수 있다. 대안적으로, 외부 전력 인터페이스는 요구된 12/24/48 Volts DC 를 소싱하는 DC 공급장치일 수 있다. 대안적인 구성들이 또한 가능하다.

스위치들 (362a-362n) 은, 각각의 스위치들 (362a-362n) 내부의 연결된 라인들에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 스위치들이 닫힐 때 전력을 송신하고 클라이언트 비컨 신호들을 수신하도록 활성화될 수도 있다. 다른 한편으로는, 스위치들 (362a-362n) 은, 각각의 스위치들 (362a-362n) 내부의 연결해제된 라인들에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 스위치들이 열릴 때 전력 송신 및 클라이언트 비컨 수신을 위해 비활성화될 수도 있다. 추가적인 컴포넌트들이 또한 가능하다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 위상-시프터들 (364a-364n) 은 수신기 디바이스 (370) 에 전력을 송신할 때 주파수의 위상을 변경하기 위해 포함된다. 위상 시프터들 (364a-364n) 은 수신기 디바이스 (370) 로부터의 인코딩된 비커닝 신호에 포함된 위상의 복소 공액에 기초하여 수신기 디바이스 (370) 에 전력 신호를 송신할 수도 있다. 위상-시프트는 또한, 수신기 디바이스 (370) 로부터 수신된 인코딩된 비커닝 신호를 프로세싱하고 수신기 디바이스 (370) 를 식별함으로써 결정될 수도 있다. 무선 전력 송신 시스템 (300) 은 그 후 전력 신호를 송신하기 위해 수신기 디바이스 (370) 와 연관된 위상-시프트를 결정할 수도 있다.

동작 시, 무선 전력 송신 시스템 (300) 을 제어하는 CCB 는 전력 소스로부터 전력을 수신하고 활성화된다. CCB 는 그 후 무선 전력 송신 시스템에서 프록시 안테나 엘리먼트들을 활성화하고 프록시 안테나 엘리먼트들은 무선 전력 송신 시스템의 범위 내에서 이용가능한 무선 수신기 클라이언트들을 식별하기 위해 디폴트 "발견" 모드에 들어간다. 예를 들어, 제어 로직 (310) 은 안테나들 (368a-368n) 에서 무선 수신기 클라이언트 (370) 에 의해 개시된 인코딩된 비컨 신호를 수신함으로써 클라이언트 (370) 와 같은 무선 전력 송신 시스템의 범위 내의 무선 수신기 클라이언트를 식별할 수도 있다. 일 실시형태에서, 무선 수신기 클라이언트 (370) 가 (예를 들어, 그 클라이언트에 고유한 비커닝 신호의 사용에 기초하여) 식별될 경우, 무선 전력 송신 시스템 상의 안테나 엘리먼트들의 세트는 무선 전력 송신을 위해 파워 온, 열거, 및 (옵션으로) 교정된다. 이 시점에서, 제어 로직 (310) 은 또한, 안테나들 (368a-368n) 에서 다른 무선 수신기 클라이언트들로부터 추가적인 비커닝 신호들을 동시에 수신 가능할 수도 있다.

송신 구성이 생성되었고 명령들이 제어 로직 (310) 으로부터 수신되었으면, 신호 생성기 (350) 는 전력파들을 생성하여 안테나 보드들 (350) 로 전송한다. 명령 및 생성된 신호들에 기초하여, 전력 스위치들 (362a-362n) 은 열리거나 또는 닫히고 위상 시프터들 (364a-364n) 은 송신 구성과 연관된 위상으로 설정된다. 전력 신호는 그 후 전력 증폭기들 (366a-366n) 에 의해 증폭되고 수신기 디바이스 (370) 를 향하는 각도로 송신된다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 안테나들 (368a-368n) 의 세트는 추가적인 수신기 클라이언트들로부터 비컨 신호들을 동시에 수신하고 있다.

도 4 는 일부 실시형태들에 따른, 무선 전력 수신기 클라이언트의 예시적인 컴포넌트들을 예시하는 블록 다이어그램이다. 도 4 의 예에 예시된 바와 같이, 수신기 (400) 는 제어 로직 (410), 배터리 (420), IoT 제어 모듈 (425), 통신 블록 (430) 및 연관된 안테나 (470), 전력 미터 (440), 정류기 (450), 결합기 (455), 비컨 신호 생성기 (460), 비컨 코딩 유닛 (462) 및 연관된 안테나 (480), 및 정류기 (450) 또는 비컨 신호 생성기 (460) 를 하나 이상의 연관된 안테나들 (490a-n) 에 연결하는 스위치 (465) 를 포함한다. 그 컴포넌트들 중 일부 또는 전부는 일부 실시형태들에서 생략될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트는 그 자신의 안테나들을 포함하지 않고 그 대신 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 무선 디바이스의 하나 이상의 안테나들 (예를 들어, Wi-Fi 안테나) 을 활용하고/하거나 그렇지 않으면 공유한다. 더욱이, 일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트는 데이터 송신 기능성 뿐만 아니라 전력/데이터 수신 기능성을 제공하는 단일 안테나를 포함할 수도 있다. 추가적인 컴포넌트들이 또한 가능하다.

결합기 (455) 는 수신기 (400) 가 1 초과의 안테나를 갖는 경우에 전력 송신기로부터 수신된 전력 송신 신호들을 수신하고 결합한다. 결합기는 매칭된 컨디션을 유지하면서 출력 포트들 사이에 아이솔레이션을 달성하도록 구성되는 임의의 결합기 또는 분배기 회로일 수 있다. 예를 들어, 결합기 (455) 는 윌킨슨 (Wilkinson) 전력 분배기 회로일 수 있다. 정류기 (450) 는 존재한다면 결합기 (455) 로부터 결합된 전력 송신 신호를 수신하고, 이는 충전을 위해 전력 미터 (440) 를 통해 배터리 (420) 로 공급된다. 다른 실시형태들에서, 각각의 안테나의 전력 경로는 그 자신의 정류기 (450) 를 가질 수 있고 정류기들에서의 DC 전력은 전력 미터 (440) 에 공급하기 전에 결합된다. 전력 미터 (440) 는 수신 전력 신호 강도를 측정할 수 있고 이 측정치를 제어 로직 (410) 에 제공한다.

배터리 (420) 는 보호 회로부 및/또는 모니터링 기능들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 배터리 (420) 는 전류 제한, 온도 보호, 과/부족 전압 경보들 및 보호, 및 쿨롬 모니터링을 포함하지만 이들에 한정되지는 않는, 하나 이상의 특징들을 포함할 수 있다.

제어 로직 (410) 은 배터리 (420) 자체로부터 배터리 전력 레벨을 수신할 수 있다. 제어 로직 (410) 은 또한, 통신 블록 (430) 을 통해, 클록 동기화를 위한 베이스 신호 클록과 같은, 데이터 캐리어 주파수 상의 데이터 신호를 송신/수신할 수도 있다. 비컨 신호 생성기 (460) 는 비컨 신호, 또는 교정 신호를 생성하고, 비컨 신호가 인코딩된 후 어느 하나의 안테나 (480 또는 490) 를 사용하여 비컨 신호를 송신한다.

배터리 (420) 가 수신기 (400) 에 의해 충전되고 그 수신기 (400) 에 전력을 제공하는 것으로 도시되지만, 수신기는 또한 그 전력을 정류기 (450) 로부터 직접 수신할 수도 있음에 주목할 수도 있다. 이는 정류기 (450) 가 배터리 (420) 에 전류의 충전을 제공하는 것에 추가적이거나, 또는 충전을 제공하는 것 대신일 수도 있다. 또한, 다중 안테나들의 사용은 구현의 일 예이고 구조는 하나의 공유 안테나로 감소될 수도 있음에 주목할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 제어 로직 (410) 및/또는 IoT 제어 모듈 (425) 은 무선 전력 수신기 클라이언트 (400) 가 내장되는 디바이스와 통신하고/하거나 그렇지 않으면 그 디바이스로부터 IoT 정보를 도출할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트 (400) 는 IoT 정보가 획득될 수 있는 무선 전력 수신기 클라이언트 (400) 가 내장되는 디바이스와 하나 이상의 데이터 연결들 (유선 또는 무선) 을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, IoT 정보는 무선 전력 수신기 클라이언트 (400) 에 의해, 예를 들어, 하나 이상의 센서들을 통해 결정 및/또는 추론될 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, IoT 정보는 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 디바이스의 능력들에 관한 정보, 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 디바이스의 사용 정보, 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 디바이스의 배터리 또는 배터리들의 전력 레벨들, 및/또는 무선 전력 수신기 클라이언트가 내장되는 디바이스 또는 무선 전력 수신기 클라이언트 자체에 의해, 예를 들어, 센서들을 통해 등등으로 획득 또는 추론된 정보를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다.

일부 실시형태들에서, 클라이언트 식별자 (ID) 모듈 (415) 은 무선 전력 전달 환경에서 전력 수신기 클라이언트를 고유하게 식별할 수 있는 클라이언트 ID 를 저장한다. 예를 들어, ID 는 통신이 확립될 때 하나 이상의 무선 전력 송신 시스템들에 송신될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 전력 수신기 클라이언트들은 또한 클라이언트 ID 에 기초하여 무선 전력 전달 환경에서 다른 전력 수신기 클라이언트들을 수신 및 식별 가능할 수도 있다.

옵션의 모션 센서 (495) 는 모션을 검출하고 그에 따라 작동하도록 제어 로직 (410) 에 시그널링할 수 있다. 예를 들어, 전력을 수신하는 디바이스는 모션을 검출하기 위해 가속도계들 또는 등가의 메커니즘들과 같은 모션 검출 메커니즘들을 통합할 수도 있다. 디바이스가 모션중이라고 검출하면, 사용자에 의해 핸들링되고 있고 전력의 송신을 중지하거나 또는 디바이스에 송신된 전력을 낮추거나 하도록 어레이에 신호를 트리거링할 것이라고 가정할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 디바이스가 자동차, 기차 또는 비행기 같은 이동 환경에서 사용되는 경우, 전력은 디바이스의 전력이 매우 낮지 않는 한 오직 간헐적으로 또는 감소된 레벨로 송신될 수도 있다.

도 5a 및 도 5b 는 일부 실시형태들에 따른, 예시적인 다중경로 무선 전력 전달 환경 (500) 을 예시하는 다이어그램들을 도시한다. 다중경로 무선 전력 전달 환경 (500) 은 하나 이상의 무선 전력 수신기 클라이언트들 (503) 을 포함하는 무선 디바이스 (502) 를 동작하는 사용자를 포함한다. 무선 디바이스 (502) 및 하나 이상의 무선 전력 수신기 클라이언트들 (503) 은 각각 도 1 의 무선 디바이스 (102) 및 도 1 의 무선 전력 수신기 클라이언트 (103) 또는 도 4 의 무선 전력 수신기 클라이언트 (400) 일 수 있지만, 대안적인 구성들이 가능하다. 마찬가지로, 무선 전력 송신 시스템 (501) 은 도 1 의 무선 전력 송신 시스템 (101) 또는 도 3 의 무선 전력 송신 시스템 (300) 일 수 있지만, 대안적인 구성들이 가능하다. 다중경로 무선 전력 전달 환경 (500) 은 반사 물체들 (506) 및 다양한 흡수 물체들, 예를 들어, 사용자들, 또는 사람들, 가구 등을 포함한다.

무선 디바이스 (502) 는 무선 디바이스 (102) 에 근접한 3 차원 공간에서 방사 및 수신 패턴 (510) 을 갖는 하나 이상의 안테나들 (또는 트랜시버들) 을 포함한다. 하나 이상의 안테나들 (또는 트랜시버들) 은 무선 디바이스 (102) 및/또는 무선 전력 수신기 클라이언트 (도시되지 않음) 의 부분으로서 완전히 또는 부분적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 무선 디바이스 (502) 의 하나 이상의 안테나들, 예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 등은 무선 전력 수신을 위해 활용되고/되거나 그렇지 않으면 공유될 수 있다. 도 5a 및 도 5b 의 예에 도시된 바와 같이, 방사 및 수신 패턴 (510) 은 프라이머리 로브 및 다중 사이드 로브들을 갖는 로브 패턴을 포함한다. 다른 패턴들이 또한 가능하다.

무선 디바이스 (502) 는 비컨 (또는 교정) 신호를 다중 경로들을 통해 무선 전력 송신 시스템 (501) 에 송신한다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 무선 디바이스 (502) 는 무선 전력 송신 시스템에 의한 수신 비컨 신호의 강도, 예를 들어, RSSI 가 방사 및 수신 패턴 (510) 에 의존하도록 방사 및 수신 패턴 (510) 의 방향으로 비컨을 송신한다. 예를 들어, 방사 및 수신 패턴 (510) 에 널 (null) 들이 있는 비컨 신호들은 송신되지 않고 비컨 신호들은 방사 및 수신 패턴 (510) 의 피크들, 예를 들어, 프라이머리 로브의 피크에서 가장 강하다. 도 5a 의 예에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스 (502) 는 5 개의 경로들 (P1-P5) 을 통해 비컨 신호들을 송신한다. 경로들 (P4 및 P5) 은 반사 및/또는 흡수 물체 (506) 에 의해 차단된다. 무선 전력 송신 시스템 (501) 은 경로들 (P1-P3) 을 통해 강도들을 증가시키는 비컨 신호들을 수신한다. 더 굵은 라인들은 더 강한 신호들을 나타낸다. 일부 실시형태들에서, 비컨 신호들은, 예를 들어, 사용자에게 불필요한 RF 에너지 노출을 회피하기 위해 이러한 방식으로 방향적으로 송신된다.

안테나들의 기본 특성은 수신하기 위해 사용될 때의 안테나의 수신 패턴 (방향에 따른 감도) 이 송신을 위해 사용될 때의 안테나의 원거리 방사 패턴과 동일하다는 것이다. 이는 전자기학의 상반 정리 (reciprocity theorem) 의 결과이다. 도 5a 및 도 5b 의 예에 도시된 바와 같이, 방사 및 수신 패턴 (510) 은 3 차원 로브 형상이다. 그러나, 방사 및 수신 패턴 (510) 은 안테나 설계에 사용되는, 혼 안테나들, 단순 수직 안테나 등과 같은, 타입 또는 타입들에 따른 임의의 수의 형상들일 수 있다. 예를 들어, 방사 및 수신 패턴 (510) 은 다양한 지향성 패턴 (directive pattern) 들을 포함할 수 있다. 임의의 수의 상이한 안테나 방사 및 수신 패턴들은 무선 전력 전달 환경에서 다중 클라이언트 디바이스들의 각각에 대해 가능하다.

다시 도 5a 를 참조하면, 무선 전력 송신 시스템 (501) 은 다중 안테나들 또는 트랜시버들에서 다중 경로들 (P1-P3) 을 통해 비컨 (또는 교정) 신호를 수신한다. 도시된 바와 같이, 경로들 (P2 및 P3) 은 직접 가시선 경로들인 한편 경로 (P1) 는 비-가시선 경로이다. 비컨 (또는 교정) 신호가 무선 전력 송신 시스템 (501) 에 의해 수신되면, 전력 송신 시스템 (501) 은 다중 안테나들의 각각에서 비컨 신호의 하나 이상의 수신 특성들을 결정하기 위해 비컨 (또는 교정) 신호를 프로세싱한다. 예를 들어, 다른 동작들 중에서, 무선 전력 송신 시스템 (501) 은 비컨 신호가 다중 안테나들 또는 트랜시버들의 각각에서 수신되는 위상들을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신 시스템 (501) 은 대응하는 안테나 또는 트랜시버에서 측정된 바와 같은 비컨 (또는 교정) 신호의 하나 이상의 수신 특성들에 기초하여 다중 RF 트랜시버들의 각각에 대한 하나 이상의 무선 전력 송신 특성들을 결정 또는 측정하기 위해 다중 안테나들의 각각에서 비컨 신호의 하나 이상의 수신 특성들을 프로세싱한다. 제한이 아닌 일 예로, 무선 전력 송신 특성들은 각각의 안테나 또는 트랜시버에 대한 위상 설정들, 송신 전력 설정들 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 논의된 바와 같이, 무선 전력 송신 시스템 (501) 은, 안테나들 또는 트랜시버들이 구성되면, 다중 안테나들 또는 트랜시버들이 클라이언트 디바이스에 근접한 3 차원 공간에서 클라이언트 방사 및 수신 패턴에 매칭하는 무선 전력 신호를 운반하도록 동작가능하도록 무선 전력 송신 특성들을 결정한다. 도 5b 는 무선 전력 송신 시스템 (501) 이 무선 전력을 경로들 (P1-P3) 을 통해 무선 디바이스 (502) 에 송신하는 것을 예시한다. 유리하게는, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 무선 전력 신호는 클라이언트 디바이스에 근접한 3 차원 공간에서 클라이언트 방사 및 수신 패턴 (510) 에 매칭한다. 달리 말하면, 무선 전력 송신 시스템은 무선 전력 수신기가 최대 이득을 갖는, 예를 들어, 대부분의 무선 전력을 수신할 방향으로 무선 전력 신호들을 송신할 것이다. 그 결과, 예를 들어, 널들 및 차단 (blockage) 들과 같은, 무선 전력 수신기가 수신할 수 없는 방향들로는 어떠한 신호들도 전송되지 않는다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 송신 시스템 (501) 은 수신된 비컨 신호의 RSSI 를 측정하고 비컨이 임계값보다 작다면, 무선 전력 송신 시스템은 그 경로를 통해 무선 전력을 전송하지 않을 것이다.

도 5a 및 도 5b 의 예에 도시된 3 개의 경로들이 간략성을 위해 예시되고, 다른 팩터들 중에서도, 무선 전력 전달 환경에서의 반사 및 흡수 물체들에 의존하여 무선 디바이스 (502) 에 전력을 송신하기 위해 임의의 수의 경로들이 활용될 수 있음이 인식된다.

역지향성 무선 전력 전달 환경들에서, 무선 전력 수신기들은 무선 전력 송신 시스템의 안테나들의 어레이에 의해 수신되는 비컨 (또는 교정) 신호들을 생성 및 전송한다. 비컨 신호들은 무선 전력 전송을 위한 타이밍 정보를 충전기에 제공하고, 인입 신호의 방향성을 또한 나타낸다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 방향성 정보는 개개의 무선 전력 수신기 클라이언트들에 에너지 (예를 들어, 전력파 전달) 를 포커싱하기 위하여 송신할 때 채용된다. 추가적으로, 방향성은 예를 들어, 디바이스 움직임을 추적하는 것과 같은 다른 애플리케이션들을 용이하게 한다.

일부 실시형태들에서, 무선 전력 전달 환경에서의 무선 전력 수신기 클라이언트들은 RF 신호 강도 또는 임의의 다른 방법을 사용함으로써 결정된 거리와 쌍을 이루는 (임의의 극성에서의) RF 신호의 3 차원 입사각을 사용하여 무선 전력 송신 시스템에 의해 추적된다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 위상을 측정할 수 있는 안테나들의 어레이 (예를 들어, 무선 전력 송신 시스템 어레이) 는 파면 입사각을 검출하는데 사용될 수 있다. 무선 전력 수신기 클라이언트까지의 거리는 다중 어레이 세그먼트들로부터의 각도에 기초하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 무선 전력 수신기 클라이언트까지의 거리는 전력 계산들에 기초하여 결정될 수 있다.

일부 실시형태들에서, RF 신호의 입사각을 결정하는데 있어서의 정확도의 정도는 안테나들의 어레이의 사이즈, 안테나들의 수, 위상 스텝들의 수, 위상 검출의 방법, 거리 측정 방법의 정확도, 환경의 RF 잡음 레벨 등에 의존한다. 일부 실시형태들에서, 사용자들은 환경 내에서 그들의 위치 및 움직임들을 추적하기 위해 관리자에 의해 정의된 프라이버시 정책에 동의하도록 요청될 수도 있다. 더욱이, 일부 실시형태들에서, 시스템은 위치 정보를 사용하여 디바이스들 간의 정보의 흐름을 수정하고 환경을 최적화할 수 있다. 추가적으로, 시스템은 이력적 무선 디바이스 위치 정보를 추적하고 움직임 패턴 정보, 프로파일 정보, 및 선호 정보를 발현시킬 수 있다.

도 6 은 일부 실시형태들에 따른, 파면의 입사각의 예시적인 결정을 예시하는 다이어그램이다. 제한이 아닌 일 예로, 파면의 입사각은, 예를 들어, 전방향 검출을 위한 4 개의 안테나들의 수신된 위상 측정치들에 기초하여 트랜스듀서들의 어레이를 사용하여 결정될 수 있거나, 또는 3 개의 안테나들이 하나의 반구에서 파면 각도를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이들 예들에서, 송신 디바이스 (즉, 무선 디바이스) 는 3 개 이상의 안테나들의 중심으로부터 무한대로 나오는 라인 상에 있는 것으로 가정된다. 적어도 3 개의 상이한 안테나들이 충분한 알려진 거리만큼 떨어진 곳에 위치되고 또한 입사 파 각도를 결정하는데 사용되면, 위상 검출 안테나들로부터 플로팅된 2 개의 라인들의 집합점 (convergence) 은 디바이스의 위치이다. 도 6 의 예에서, 이고, 여기서 λ 는 송신된 신호의 파장이고, 는 라디안 단위의 위상 오프셋이고 s 는 수신 안테나들의 엘리먼트간 간격이다.

2 개의 안테나들 사이에 1 미만의 파장의 안테나 간격이 사용되면, 모호하지 않은 2 차원 (2D) 파면 각도가 반구에 대해 결정될 수 있다. 3 개의 안테나들이 사용되면, 모호하지 않은 3 차원 (3D) 각도가 반구에 대해 결정될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 특정 수의 안테나들, 예를 들어, 4 개의 안테나들이 사용되면, 모호하지 않은 3D 각도가 구에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 안테나들 사이의 0.25 내지 0.75 파장 간격이 사용될 수 있다. 그러나, 다른 안테나 간격 및 파라미터들이 사용될 수도 있다. 상기 설명된 안테나들은 모든 극성들을 각각 커버하는 전방향 안테나들이다. 일부 실시형태들에서, 모든 극성에서 전방향 커버리지를 제공하기 위하여, 안테나 타입/형상/배향에 의존하여 더 많은 안테나들이 필요할 수도 있다.

도 7 은 일부 실시형태들에 따른, 예시적인 최소 전방향 파면 각도 검출기를 예시하는 다이어그램이다. 상기 논의된 바와 같이, 송신기까지의 거리는 알려진 전력 (예를 들어, 송신하는데 사용되는 전력) 과 비교한 수신 전력에 기초하여, 또는 다른 거리 결정 기법을 활용하여 계산될 수 있다. 송신 디바이스까지의 거리는 디바이스 위치를 결정하기 위해 상기 설명된 프로세스로부터 결정된 각도와 결합될 수 있다. 또한, 또는 대안적으로, 송신기까지의 거리는 전송된 신호와 수신된 신호 사이의 신호 강도의 차이, 소나, 신호들이 타이밍 등을 포함한 임의의 다른 수단에 의해 측정될 수 있다.

입사각들을 결정할 때, 수신기 방향성을 결정하기 위하여 다수의 계산들이 수행되어야 한다. 수신기 방향성 (예를 들어, 비컨 신호가 수신되는 방향) 은 어레이의 다중 안테나들의 각각에서 측정된 바와 같은 신호의 위상을 포함할 수 있다. 수백, 또는 심지어 수천 개의 안테나 엘리먼트들을 갖는 어레이에서, 이들 계산들은 부담이 되거나 또는 바람직한 것보다 컴퓨팅하는데 더 오래 걸릴 수도 있다. 다중 안테나 엘리먼트들에 걸쳐서 단일 비컨을 샘플링하고 파의 방향성을 결정하는 부담을 줄이기 위하여, 일부 수신기 샘플링 이벤트들을 단순화하기 위해 이전에 계산된 값들을 레버리징하는 방법이 제안된다.

추가적으로, 일부 경우들에서, 충전 환경 내의 수신기, 또는 환경의 일부 다른 엘리먼트가 이동중인지 또는 그렇지 않으면 일시적 (transitory) 인지를 결정하는 것이 매우 유익하다. 따라서, 실제 또는 정확한 위치를 결정하려는 상기의 시도보다는, 사전 계산된 값들의 활용이 환경 내의 물체 움직임을 식별하기 위해 채용될 수도 있다. 각각의 안테나 유닛은 인입 비컨의 위상을 자동적으로 또는 자율적으로 계산한다. 안테나들 (또는 안테나들의 대표적인 서브세트) 은 그 후 분석을 위해 마스터 제어기까지 검출된 (또는 측정된) 위상들을 보고한다. 움직임을 검출하기 위해, 마스터 제어기는 시간에 걸쳐 검출된 위상들을 모니터링하여, 각각의 안테나에 대해 샘플링할 분산 (variance) 을 찾는다.

타이밍 포착 모듈

이제 설명되는 실시형태들에서, 타이밍 포착 모듈 (TAM) 은 무선 전력 수신기 클라이언트들 및/또는 클라이언트 호스트 디바이스들로부터 송신된 인코딩된 비컨들의 존재를 검출하고 WPTS 에 의해 사용된 호스트/CCB (컴퓨터 제어 보드) 에 대한 키 타이밍 신호들 및 트리거들 (예를 들어, 프록시 GO 신호, 인코딩된 비컨 검출, 에러 플래그들 등) 을 생성하는데 사용된다. 도 8 은 TAM (800) 의 일 예시적인 실시형태를 도시한다. 도 8 의 예시적인 구성에서, TAM (800) 은 동그라미친 번호들 '1', '2', '3', '4' 를 사용하여 본 명세서에서 또한 라벨링된 4 개의 안테나들 (802a-802d) 을 포함한다. 안테나들 (802a-802d) 의 각각은 무선 전력 수신기 클라이언트들이 안에 설치 또는 통합되는 다양한 디바이스들로부터 신호들을 수신하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 데이터 링크는 Wi-Fi™ (IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac 를 포함하지만, 이들에 한정되지는 않음) 을 사용하여 구현된다. 일부 실시형태들에서는, 802.11 기반 표준에 대한 MAC (매체 액세스 채널) 프로토콜을 사용하지 않고 (오히려, 커스텀 계층-2 프로토콜이 구현된다) IEEE 802.11 기반 표준의 물리 계층 (PHY) 이 TAM 비커닝을 위해 사용된다.

무선 전파 채널은 매우 노이지일 수 있고 무선 통신 링크를 통해 송신된 신호는 페이딩, 동일 채널 간섭, 차단, 경로 손실 효과들 및 다중경로에 민감하다. 이러한 문제들은 다중 안테나들을 사용하는 공간 다이버시티를 제공함으로써 감소될 수도 있는데, 이는 단일 채널 안테나 시스템과 비교할 때 고 품질 링크를 제공하고 페이딩, 차단에 대한 더 큰 내성 (immunity) 을 제공한다. 따라서, 안테나들 (802a-802d) 은 그러한 공간 다이버시티를 제공하도록 구성된다. 위치, 즉 안테나들을 이격시킴으로써 어느 정도의 공간 다이버시티가 달성될 수도 있다. 추가적인 공간 다이버시티는 안테나들의 배향과 같은 다른 측정치들에 의해, 또는 상이한 안테나 편파 (polarization) 를 사용하여 달성될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 안테나들 중 2 개는 수평으로 편파되고, 나머지 2 개의 안테나들은 수직으로 편파된다. 그러나, 이것은 다양한 안테나 배향들 및 간격이 또한 사용될 수도 있기 때문에 오직 하나의 비제한적 예일 뿐이다. 또한, 4 개보다 많거나 또는 적은 안테나들이 특정 구현 및 연관된 팩터들, 예컨대 시스템이 얼마나 많은 클라이언트들을 지원하는지와 시스템이 동작중일 무선 매체 환경에 의존하여, 사용될 수도 있다.

안테나들에 의해 수신된 신호들은 RX (수신기) 신호들 (804) 로서 도시된다. 별도의 신호가 RX 신호들 (806, 808, 810, 및 812) 에 의해 도시된 바와 같이 각각의 안테나로부터 수신된다. RX 신호들 (806, 808, 810 및 812) 은 트랜시버들 (XCRV1, XCRV2, XCRV3, 및 XCRV4) 의 수신기들 (814, 816, 818, 및 820) 에서 각각 수신된다. 따라서, RX 신호들 (806, 808, 810, 및 812) 은 또한 XCRVn(I,Q,RSSI) 로 라벨링되고, 여기서 n 은 안테나 수이고, I 및 Q 는 변조된 RF 신호의 동상 (in-phase) 및 직교 (quadrature) 성분들 (I(t) 및 Q(t)) 을 나타내고, RSSI 는 수신된 RF 신호의 전력을 나타내는 수신 신호 강도 표시자이다. RSSI 의 사용은, 무선 통신 기술분야의 숙련자에 의해 인정될 바와 같이, RX 신호들 (806, 808, 810 및 812) 의 각각이 (일반적으로) 변화할 수도 있는 신호 강도 (연관된 전력 레벨) 를 가질 것이고, RSSI 가 적용가능한 하드웨어에 의해 잘 알려진 기법들을 사용하여 도출될 것이기 때문에, 도 8 에 예시적인 목적들을 위해 사용된다.

수신기들 (814, 816, 818, 및 820) 의 각각은 그것이 수신하는 RX 신호를 프로세싱하고 아날로그 형태로 I(t) 및 Q(t) RF 성분들을 출력하도록 구성된다. I(t) 및 Q(t) RF 성분들은 그 후, 아날로그 I(t) 및 Q(t) RF 성분들을 디지털 파형들로 변환하는 10 MSPS (Mega-Samples Per Second) 아날로그 투 디지털 (ADC) 컨디셔닝 회로부 (822) 에 의해 프로세싱된다. 디지털화된 I(t) 및 Q(t) RF 성분들은 그 후, 이하에 설명된 바와 같이, 그들이 프로세싱되는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (826) 에 의한 입력 (824) 으로서 수신된다.

FPGA (826) 는 무선 전력 수신기 클라이언트 디바이스들과의 통신 기능들을 제공하는 것 및 호스트/CCB 인터페이스 (830) 에 의해 촉진되는 호스트/컴퓨터 제어 보드 (CCB) (828) 와 상호작용하는 것을 포함하여, 다양한 기능들 및 알고리즘들을 구현하도록 프로그래밍된다. 호스트/CCB 인터페이스 (830) 는 FPGA (826) 로부터 수신되고 그로 전송된 커맨드들/데이터 및 신호들을 통해 (호스트/CCB (828) 로서 도시된) WPTS 의 마스터 제어기/호스트와 TAM 사이에 커맨드들/데이터 및 통지 신호들을 전송하는데 사용된다. 이들 커맨드들/데이터 및 신호들은 TAM 으로부터의 Go 메시지 (832), 프록시로부터의 Go 메시지 (834), BEACON_DETECT_ID 버스 (836), 호스트/CCB (828) 로부터 수신된 BEACON_DETECT_STROBE 신호 (838), 및 호스트/CCB (828) 로 전송된 에러 신호 (840) 를 포함한다. 도시된 신호들/메시지들에 더하여, 호스트/CCB 인터페이스 (830) 는 TAM 과 호스트/CCB 사이에 통신 채널을 제공하여 다양한 타입들의 데이터 및 메시지들이 TAM 과 호스트/CCB 사이에 교환될 수 있게 할 수도 있다.

BEACON_DETECT_STROBE 신호 (838) 는 인코딩된 비컨의 존재를 스트로빙하는 단일 라인이다. BEACON_DETECT_ID 버스 (836) 는 이진 인코딩된 클라이언트 프리앰블들 및 메시지를 전달하는데 사용되는 멀티-비트 병렬 버스이다. 일 실시형태에서, BEACON_DETECT_ID 버스 (836) 는 6 비트 폭이다; 그러나, 이것은 단지 예시적이고 비제한적이다. 에러 신호 (840) 는 소정의 규칙들이 주어지면 인코딩된 비컨이 검출되지 않는 경우 에러 통지 인터럽트들을 제공하는데 사용된다. 옵션의 ACQUIRED_DIFFRENTIAL_CLOCK (도시되지 않음) 은 타이밍 채널 파일럿으로부터 재생성되는 프라이머리 단위 클록으로서 포함될 수도 있다.

도 8 에 예시된 커맨드들/데이터 및 신호들에 더하여, 호스트/CCB 인터페이스 (830) 는 도시되지 않은 다양한 다른 신호들/라인들을 포함한다. 일 실시형태에서, 이들은 중요 요청 (critical request) 들을 타이밍하기 위한 CCB 로부터 TAM 으로의 디지털 라인인 CCB_TAM_INT; 인터럽트 및 에러 이벤트들을 통지하기 위한 TAM 으로부터 CCB 로의 디지털 라인인 TAM_CCB_INT; TAM 에 입력된 MOSI (Master Out Slave In); TAM 으로부터 출력된 MISO (Master In Slave Out), 및 트랜잭션들을 퀄리파이 (qualify) 하기 위한 칩/슬레이브 선택 신호를 포함한다. 차동 디지털 클록들 및 차동 RF 클록들을 포함하여, 다양한 클록 신호들이 또한 사용될 수도 있다.

FPGA (826) 는 또한 클라이언트 디바이스들과 통신하기 위한 출력 (842) 을 제공한다. 출력 (842) 은 10/100 MSPS 디지털 투 아날로그 변환기 (DAC) 컨디셔닝 회로부 (844) 에 의해 디지털 데이터로서 수신된다. 10/100 MSPS DAC 컨디셔닝 회로부 (844) 는 트랜시버들 (XCRV1, XCRV2, XCRV3, 및 XCRV4) 의 송신기들 (TX) (846, 848, 850, 및 852) 에 의해 각각 수신되는 4 개의 출력들을 제공한다. 송신기들 (846, 848, 850, 및 852) 은 안테나들 (802a-802d) 에서 수신되고 그들에 의해 브로드캐스팅되는 송신기 신호들 (854, 856, 858, 및 860) 을 각각 출력한다.

도 9 는 일 실시형태에 따른, TAM 에 의해 수행된 RF 신호 프로세싱의 추가 상세를 예시한다. 이 예에서, 오직 단일 안테나 (802a) 에 대한 신호들만이 도시된다; 그러나, 유사한 컴포넌트들 및 프로세싱이 다른 안테나들 (802b, 802c, 및 802d) 의 각각에 대해 존재할 것임을 이해할 것이다.

스위치 (900) 는 광대역 (WB) SAW 필터 (902), 협대역 (NB) SAW 필터 (904), 또는 패스-스루 (906) 를 통해 안테나 (802a) 로부터 수신된 RF 신호들을 전달하도록 구성가능하다. 대안적으로, 광대역 또는 협대역 SAW 필터는 스위칭 없이 사용될 수 있거나, 또는 어떠한 SAW 필터도 사용되지 않는다. 발룬 (balun) (908) (평형 불평형 (balanced to unbalanced)) 이 싱글-엔디드 RF 신호를 트랜시버 칩 (910) 에 의한 입력으로서 수신되는 더블-엔디드 신호에 커플링하는데 사용된다.

예시된 실시형태에서, 트랜시버 칩은 IEEE 802.11g/b RF 트랜시버 칩이다. 대안적으로, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac 표준들 중 하나 이상을 포함하여, 다른 IEEE 802.11 표준들을 (단독으로 또는 조합하여) 지원하는 RF 트랜시버 칩들이 사용될 수도 있다. IEEE 802.11 트랜시버 칩들은 Maxim, Cypress Semiconductor, Marvell 및 Texas Instruments (및 기타) 를 포함한 다양한 벤더들로부터 입수가능하다. 일 실시형태에서, IEEE 802.11g/b RF 트랜시버 칩 (910) 은 Maxim 시리즈 2830 RF 트랜시버 칩이다. 이 Maxim 칩은 수신기와 송신기 양자 모두에 대한 온-칩 모놀리식 필터들을 제공하기 때문에, 그것은 SAW 필터 없이 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, IEEE 802.11 트랜시버 칩의 PHY 만이 비커닝과 같은 일부 목적들을 위해 사용된다. (일부 IEEE 802.11 트랜시버 칩들은 양자의 PHY 및 MAC 계층 회로부 및 연관된 기능성을 제공하는 한편, Maxim 시리즈 2830 RF 트랜시버 칩과 같은 다른 IEEE 802.11 트랜시버 칩들은 PHY 계층 회로부만을 제공함에 주목한다.)

10 MSPS ADC 컨디셔닝 회로부 (822) 는 일반적으로 다양한 벤더들로부터 입수가능한 10 MSPS ADC 칩을 사용하여 구현될 수도 있다. 그러한 칩들은 적절한 신호 컨디셔닝 회로부를 또한 포함할 것이다. 일 실시형태에서, Linear Technology 12 또는 14 비트 10 MSPS ADC 칩이 사용된다. 더 높은 샘플링 레이트들을 포함하여, 다른 샘플링 레이트들이 또한 사용될 수도 있기 때문에, 10 MSPS ADC 의 사용은 단지 예시적일 뿐이라는 것에 추가로 주목한다.

TAM 및 WPTS 인코딩된 비컨들

일부 실시형태들에서, 인코딩된 비컨들은 TAM 및/또는 WPTS 로 무선 전력 수신기 클라이언트들을 식별하기 위해 무선 전력 수신기 클라이언트들에 의해 송신된다. WPTS 는 또한 신호들 및/또는 메시지들이 특정 무선 전력 수신기 클라이언트들에 타겟팅될 수 있게 하도록 인코딩되는 신호들 및/또는 메시지들을 브로드캐스팅할 수도 있다. 인코딩된 비컨들이 TAM 및 (별도로) WPTS 와의 통신에 사용되는 구현들 하에서, 동일한 클라이언트에 대한 인코딩된 비컨들은 일부 실시형태들에서 동일한 코드들, 또는 다른 실시형태들에서 상이한 코드들을 사용할 수도 있다. 또한, WPTS 에 비커닝하고 TAM 에 비커닝하기 위해 클라이언트에 의해 사용된 비컨들은 상이한 RF 라디오 대역들 및/또는 채널들을 사용할 수도 있다.

IEEE 802.11 구현의 경우에, 2.4 GHz (802.11b/g/n/ax) 또는 5 GHz (802.11a/h/j/n/ac/ax) 의 중심 주파수가 보통 사용된다 (다른 중심 주파수들의 사용을 정의하는 IEEE 802.11 표준들이 있음에 주목함). 나이퀴스트 (Nyquist) 레이트를 사용하면, 1 MBPS 인코딩된 비컨 레이트에서, 최소 샘플링 주파수는 2 MSPS 이다. 더 높은 샘플링 레이트들을 지원하는 컴포넌트들 (예를 들어, 10 MSPS DAC들) 의 사용은 펄스 셰이핑의 존재 시 포착 프로세싱을 개선시킨다. 일 실시형태에서, 인코딩된 비컨 코드 길이는 16, 32, 및 64 비트로 설정가능하다. 다른 실시형태에서, 128 비트의 인코딩된 비컨 코드 길이가 지원된다.

일반적으로, 다양한 타입들의 코드들이 사용될 수도 있다; 그러나 특히 혹독한 RF 환경들에서, 더 검출가능한 코드들을 사용하는 것이 바람직하다. 일 실시형태에서, 인코딩된 비컨 코드들은 그들의 검출가능성 및 상호 상관 특성들로 알려져 있는 코드들인 바커 (Barker) 코드들을 사용하여 구축된다. 예를 들어, 16 비트, 32 비트, 64 비트, 또는 128 비트 코드 중 임의의 것이 연결되는 바커 코드들의 조합을 사용하여 구축될 수 있다. 다른 코드들은 비-바커 (non-Barker) 코드 시퀀스들과 함께 산재된 바커 코드 시퀀스들을 사용하여 구축될 수도 있다. 일부 알려진 바커 코드들의 리스팅은 이하 표 1 에 도시된다.

도 10 은 무선 전력 수신기 클라이언트 또는 호스트 디바이스와 통신을 확립하고 그 인코딩된 비컨을 브로드캐스팅할 때 클라이언트/디바이스에 의해 사용될 코드를 제공하기 위한 동작들을 예시하는 플로우차트 (1000) 를 도시한다. 블록 1002 에서, 무선 전력 수신기 클라이언트 또는 호스트 디바이스로부터 송신된 신호는 다중 TAM 안테나들에서 수신된다. 이 시점에서, 클라이언트/디바이스와의 통신은 확립되지 않았다; 그러나, 신호 강도와 같은 신호들의 특성들은 검출될 수도 있다. 따라서, 블록 1004 에서, 신호는 각각의 TAM 안테나/채널과 연관된 RF 수신기 회로부를 사용하여 프로세싱되고, 각각의 TAM 안테나에서 수신된 바와 같은 신호의 RSSI 가 획득된다. RSSI 측정을 지원하는 IEEE 802.11 트랜시버 칩을 사용하는 실시형태들에서, RSSI 는 칩 상의 인터페이스로부터 획득될 수 있다. 대안적으로, RSSI 는 다양한 잘 알려진 스킴들 중 임의의 것을 사용하여 측정될 수 있다.

블록 1006 에서, 가장 큰 RSSI 를 갖는 안테나/채널이 클라이언트 또는 디바이스와의 통신을 위해 사용되도록 선택된다. 블록 1002 로의 점선 루프백에 의해 도시된 바와 같이, 블록들 (1002, 1004, 및 1006) 의 동작들은 최상의 통신 채널이 클라이언트/디바이스와 통신하는데 사용되고 있음을 보장하기 위해 주기적으로 반복될 수도 있다. 예를 들어, WPTS 에 의해 전력공급될 것으로 예상되는 대부분의 디바이스들은 모바일 디바이스들이기 때문에, 그러한 디바이스들의 위치는, (그 디바이스를 갖는) 사용자가 WPTS 의 충전 범위 내에서 돌아다닐 때 변경될 수도 있다.

안테나/채널이 블록 1006 에서 선택되면, 무선 전력 수신기 클라이언트 또는 호스트 디바이스와의 통신 세션이 블록 1008 에서 확립된다. 통신 채널의 확립은 다양한 잘 알려진 스킴들 및/또는 프로토콜들을 사용하여 수행될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기 클라이언트 칩 또는 모듈과의 통신이면, 표준화된 IEEE 802.11 프로토콜이 일부 실시형태들에서 사용될 수도 있는 한편, 다른 실시형태들은 무선 전력 수신기 클라이언트 및 TAM 양자 모두에 의해 지원되는 독점 프로토콜을 사용할 수도 있다.

무선 전력 수신기 클라이언트 또는 호스트 디바이스와의 통신이 확립되면, TAM 비컨을 위해 무선 전력 수신기 클라이언트에 사용될 비컨 코드는 무선 전력 수신기 클라이언트에 할당되거나 또는 무선 전력 수신기 클라이언트로부터 획득되거나 한다. 무선 전력 수신기 클라이언트 칩 또는 모듈을 사용하는 일 실시형태에서, TAM 비컨 코드는 MAC 어드레스와 다소 유사한, 칩/모듈에 사전 할당된다. MAC 어드레스들과 마찬가지로, TAM 비컨 코드는, 2 개의 무선 전력 수신기 클라이언트 칩들/모듈들이 동일한 TAM 비컨 코드를 갖지 않도록, 고유해야 한다.

TAM 을 갖는 WPTS 타일

일부 실시형태들에서, WPTS 및 TAM 시설들은 본 명세서에서 "타일" 로 지칭되는, 단일 컴포넌트에 결합되거나 또는 그렇지 않으면 통합된다. WPTS 타일의 일 예시적인 구현에서, 타일은 사무실 건물, 사업체, 또는 다른 구조물의 가천장에 있는 천장 타일을 대체하도록 구성되고, 따라서 이름은 "타일" 이다. 더욱이, 다중 타일들이 넓은 영역들에 WPTS 커버리지를 제공하기 위해 일부 위치들에서 조정된 방식으로 사용될 것으로 예상된다.

도 11 은 WPTS (300A) 및 TAM (800A) 을 포함하는 WPTS 타일 (1100) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. WPTS (300A) 는 도 3 에 예시되고 상기 논의된 WPTS (300) 와 유사한 구성을 갖는다. TAM (800A) 은 도 9 의 회로부의 양태들과 결합된, 도 8 의 TAM (800) 과 유사한 구성을 갖는다. 예를 들어, TAM (800A) 은, 발룬/RF 필터 블록들 (1102) 로서 도시된, 도 9 에 도시된 것과 유사한 RF 회로부의 개별의 세트에 각각 커플링된 4 개의 안테나들 (802a-802d) 을 포함한다. 예시된 실시형태에서, 4 개의 802.11g/b RF 트랜시버 칩들 (910) 이 사용되며, 각각은 개별의 발룬/RF 필터 블록 (1102) 에 커플링된다. 옵션으로, 2 개의 안테나들을 사용하여 안테나 다이버시티를 지원하도록 구성된 2 개의 802.11g/b RF 트랜시버 칩들이 사용될 수도 있다. 10 MSPS ADC 컨디셔닝 회로부 (822), FPGA (826), 및 10/100 MSPS DAC 컨디셔닝 회로부 (844) 를 포함하는, 나머지 회로부는 TAM (800) 에 도시된 바와 동일하고, 상기 논의된 것과 유사한 방식으로 기능한다.

TAM (800A) 은 외부 컴포넌트들 또는 시스템들과의 통신을 용이하게 하도록 구성되는 외부 데이터 인터페이스 (1104) 를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 외부 데이터 인터페이스 (1104) 는 TAM (800A) 이 WLAN 을 통해 다른 컴포넌트들 또는 시스템들과 통신할 수 있게 하는 802.11 Wi-Fi™ 인터페이스와 같은 무선 인터페이스일 수도 있다. 옵션으로, 외부 데이터 인터페이스 (1104) 는 이더넷 인터페이스와 같은 유선 인터페이스일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, TAM (800A) 은 외부 데이터 인터페이스들 (1104 및 315) 을 사용하여 무선 또는 유선 대역외 통신 채널 (도시되지 않음) 을 사용하여 WPTS (300A) 와 일부 통신을 수행한다. ("대역외" 는 이 통신 채널을, 대역내 통신 채널인 호스트/CCB 인터페이스 (830) 를 통한 통신과 구별하는데 사용된다).

WPTS 타일 (1100) 의 동작 동안, 무선 전력 수신기 클라이언트들로부터 비컨들을 수신하는 것 및 안테나 어레이 보드 (350) 를 사용하여 무선 전력 수신기 클라이언트들에 무선 전력 신호들을 송신하는 것을 포함하여, 대부분의 WPTS 동작들이 상기 설명된 것과 유사한 방식으로 WPTS (300A) 에 의해 수행된다. 그러나, 무선 전력 수신기 클라이언트들에 전력 신호들을 제공하기 위해 사전 결정된 스케줄을 사용하는 것보다는 (그리고 그 사전 결정된 스케줄에 따라 무선 전력 수신기 클라이언트들이 비커닝을 수행하게 하는 것과 함께), 온 디맨드 전력이 지원되고, 그것에 의해 무선 전력 수신기 클라이언트들은 전력을 비동기적으로 요청하고 무선 전력 신호들을 클라이언트들에 송신함으로써 WPTS 에 의해 그 요청들이 서비스되게 할 수도 있다. 또한, WPTS (300A) 를 사용하여 전력에 대한 요청들을 수신하는 것보다는, 무선 전력 수신기 클라이언트들로부터 송신된 인코딩된 비컨들의 형태의 요청들은, 인코딩된 비컨들로부터 클라이언트 ID 정보를 추출하고 그 클라이언트 ID 정보를 호스트/CCB 인터페이스 (830) 를 통해 BEACON_DETECT_ID 의 형태로 포워딩하는 TAM (800A) 에 의해 수신 및 프로세싱된다. BEACON_DETECT_ID 는 WPTS (300A) 에 의해 사용되어, 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트를 식별하고, 무선 전력 수신기 클라이언트들에 WPTS 비컨을 송신하도록 명령하거나 또는 그렇지 않으면 유발하기 위한 정보를 브로드캐스팅하고, WPTS 비컨을 사용하여 무선 전력 수신기 클라이언트들의 위상들을 조정하여 무선 전력 송신 신호들을 비커닝 무선 전력 수신기 클라이언트로 향하게 한다.

전술한 것을 수행하기 전에, WPTS, TAM, 및 무선 전력 수신기 클라이언트들 사이의 다양한 통신이 먼저 확립되고, 다양한 구성 정보가 교환된다. 도 12 는 일 실시형태에 따른, WPTS 와 무선 전력 수신기 클라이언트 사이에 통신을 확립하기 위해 수행된 동작들 및 연관된 구성 동작들을 예시하는 플로우차트 (1200) 를 도시한다. 논의된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 무선 전력 송신 시스템은 무선 통신 송신파들, 무선 전력 송신파들, 또는 이중 목적 데이터/전력 송신파들을 위해 사용될 수도 있다.

프로세스는, 무선 전력 수신기 클라이언트가 WPTS 의 충전 범위로 이동하고, WPTS 의 존재를 검출하는 블록 1202 에서 시작된다. 검출 또는 WPTS 는 (그 존재를 광고하기 위한 목적을 위해) WPTS 에 의해 브로드캐스팅된 주기적 비컨과 같은 다양한 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 무선 전력 수신기 클라이언트는 또한, 무선 전력 송신 시스템의 신호 강도가 신호 강도 범위를 초과하고 따라서 무선 전력 수신기 클라이언트가 무선 전력 송신 시스템 (101) 의 충전 범위 내에 있다고 결정할 수도 있다.

WPTS 충전 범위로 이동하였음을 검출하는 것에 응답하여, 무선 전력 수신기 클라이언트는 블록 1204 에서 도시된 바와 같이, WPTS 와 통신을 확립하는데 사용되는 핸드셰이크 프로세스를 개시하기 위해 신호의 비컨을 브로드캐스팅한다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트는 인코딩된 비컨을 브로드캐스팅하도록 사전 프로그래밍될 것이고 WPTS 는 인코딩된 비컨을 검출하도록 구성될 것이다. 다른 실시형태들에서, 사전 결정된 비컨 포맷은 모든 무선 전력 수신기 클라이언트들이 핸드셰이크 프로세스를 개시하게 하는데 사용될 것이다.

블록 1206 에서, WPTS 와 무선 전력 수신기 클라이언트 사이의 통신 링크가 확립된다. 예를 들어, 인코딩된 채널이 WPTS 와 무선 전력 수신기 클라이언트 사이의 통신을 위해 사용될 것이라면, 키 교환 등이 인코딩된 채널의 통신을 인코딩하기 위한 키들을 확립하기 위해 채용될 수도 있다. WPTS 가 (이전) 알려지지 않은 무선 전력 수신기 클라이언트들로부터 인코딩된 비컨들 및/또는 신호들을 수신하도록 구성되는 경우들에서, 통신은 키 교환 없이 확립될 수도 있다.

옵션의 블록 1208 에서, WPTS 는 무선 전력 수신기 클라이언트로부터 클라이언트 특정 정보를 획득한다. 일부 실시형태들에서, WPTS 는 무선 전력 수신기 클라이언트와 연관된 클라이언트 특정 정보를 식별하기 위해 무선 전력 수신기 클라이언트로부터 수신된 인코딩된 비컨 신호를 프로세싱한다. 이러한 방식으로, 개개의 무선 전력 수신기 클라이언트로부터의 비컨 신호들이 식별될 수 있다.

클라이언트 특정 정보는 무선 전력 수신기 클라이언트에 대응하는 다양한 특성들 및/또는 요건들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 클라이언트 특정 정보는 무선 전력 수신기 클라이언트 호스트 디바이스의 배터리 레벨, 배터리 사용 정보, 온도 정보, WPTS 까지의 추정된 거리, 및 무선 전력 수신기 클라이언트에 전력을 현재 제공하는, 다른 인근의 무선 전력 송신 시스템들을 식별하는 정보 등을 포함할 수도 있지만 이들에 한정되지는 않는다.

일부 실시형태들에서, WPTS 와 무선 전력 수신기 클라이언트 사이의 초기 데이터 교환은 인코딩되지 않거나 또는 그렇지 않으면 개개의 클라이언트에 특정되지 않는 인코딩된 채널을 사용할 것이다. 따라서, 옵션의 블록 1210 에서, WPTS 는 미래 비커닝을 위해 무선 전력 수신기 클라이언트에 의해 사용되고/되거나 무선 전력 수신기 클라이언트에 메시지 또는 요청을 전달하기 위해 WPTS 에 의해 사용될 비컨 코드를 할당한다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, WPTS 는 오직 특정 무선 전력 수신기 클라이언트만이 그것을 디코딩 및/또는 검출할 수 있도록 인코딩되는 비컨을 브로드캐스팅할 것이다. 이것은 이하에 더 상세히 설명된다. 다른 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트는 블록 1210 에서 WPTS 에 제공되거나, 또는 옵션으로 WPTS 가 클라이언트 특정 정보를 획득하는 것의 부분으로서 블록 1208 에서 WPTS 에 제공되는 사전 프로그래밍된 코드를 가질 것이다.

상기 설명된 바와 같이, 일부 실시형태들에서 다중 무선 전력 송신 시스템들은 더 큰 충전 커버리지 영역들을 제공하기 위해 협력적인 방식으로 사용된다. 따라서, 옵션의 블록 1212 에서, 무선 전력 수신기 클라이언트 ID들 및 클라이언트 특정 정보는 하나 이상의 다른 WPTS 와 교환된다. 일부 실시형태들에서, 새로운 클라이언트가 주어진 WPTS 에 의해 검출되는 경우, 블록들 1204, 1206, 1208, 및 1210 의 동작들이 수행될 것이고, WPTS 는 블록 1212 에서 하나 이상의 다른 WPTS 와 클라이언트 ID 및 클라이언트 특정 정보를 통신할 것이다. 옵션으로, 또는 추가로, 클라이언트 ID들 및 클라이언트 특정 정보는 주기적으로 교환될 수도 있다.

일 실시형태에서, WPTS 는 전체 시스템의 모든 WPTS들에 걸쳐서 분산되고, 클라이언트 ID들 및 연관된 클라이언트 특정 정보가 현재 액티브인 무선 전력 수신기 클라이언트들을 위해 저장되는, 관리 정보 베이스 (MIB) 등을 유지할 것이다. 옵션으로, MIB 는 현재 인액티브인 이전 클라이언트들에 대한 클라이언트 ID들 및 클라이언트 특정 정보를 저장할 수도 있다. MIB 접근법 하에서, 현재 액티브인 클라이언트가 블록 1208 및/또는 1210 의 동작들을 반복하기 보다는, 제 2 WPTS 의 충전 범위로 이동할 경우, 제 2 WPTS 는 클라이언트 특정 정보를 룩업하고 그 MIB 에서 이미 할당된 WPTS 비컨을 획득할 수 있다.

일반적으로, 비컨 신호들은 무선 전력 전달 환경에서 선택된 클라이언트들에 제공되는 송신 구성으로 인코딩 또는 변조될 수도 있다. 송신 구성은 어레이의 각각의 안테나에서의 수신된 비컨 (또는 교정) 신호의 복소 공액을 컴퓨팅함으로써 결정된 코히어런트 신호들일 수도 있어서, 그 코히어런트 신호는 전력을 전달하기 위해 위상조정된다. 일부 실시형태들에서, 상이한 송신 구성은 각각의 클라이언트 또는 통신 경로에 제공된다. WPTS 의 충전 범위 내의 다중 무선 전력 수신기 클라이언트들의 각각에 대한 상이한 송신 구성들은, 오직 인가된 (선택된) 클라이언트들만이 무선 전력 전달 시스템에 의해 "로킹되" 는 것을 추가로 보장하면서, 무선 전력 전달 환경에서 클라이언트들에 의한 비컨 시그널링의 동시 또는 거의 동시 송신을 용이하게 할 수 있다.

도 13 은 일 실시형태에 따른, WPTS 타일의 초기화 동안 WPTS 와 TAM 사이에 교환되는 메시지들을 예시하는 메시지 플로우 다이어그램 (1300) 을 도시한다. 메시지 교환 (1302) 에 의해 도시된 바와 같이, WPTS 및 TAM 은 호스트/CCB 인터페이스를 통해 또는 대역외 채널을 사용하여 통신 채널을 확립한다. 상기 논의된 바와 같이, 대역외 채널들의 예들은 Wi-Fi™ 링크와 같은 무선 WLAN 링크, 및 이더넷 링크와 같은 유선 네트워크 링크를 포함한다.

메시지 (1302) 에 의해 도시된 바와 같이, WPTS 는 GO MESSAGE FROM PROXY (프록시로부터의 GO 메시지) 를 TAM 으로 이슈한다. 이 메시지는 일부 비정밀 (coarse) 타이밍 정보를 포함한다. TAM 은 그 후 블록 1304 에 도시된 바와 같이, GO MESSAGE FROM PROXY 메시지의 정보를 사용하여 일부 타이밍 구성 및 시스템 초기화 동작들을 수행한다. 완료 시, TAM 은 더 정밀한 (finer) 타이밍 정보를 포함한 GO MESSAGE FROM TAM (TAM 으로부터의 GO 메시지) (1306) 를 반환한다.

(도시된 바와 같이) GO MESSAGE FROM TAM (1306) 다음에 또는 때때로 그 이전에, WPTS 는 메시지 (1310) 에 의해 도시된 바와 같이, TAM 으로 클라이언트 ID들 및 옵션의 코드들 (1308) 을 전송할 수도 있다. WPTS 및 TAM 양자 모두가 동시에 초기화되면, WPTS 는 어떠한 클라이언트들로 갖지 않을 것이고, 따라서 TAM 으로 전송할 클라이언트 ID들이 없을 수도 있다. 옵션으로, 전술한 MIB 스킴 하에서, 새로운 WPTS 가 다중 WPTS 를 포함한 현재 운영 시스템에 가입될 때, 새로운 WPTS 는 초기화 동인 MIB 의 카피를 획득하고 그 정보를 TAM 으로 전달할 수도 있다. 또 다른 옵션으로서, MIB 는 WPTS 와 TAM 양자 모두에 액세스가능한 공유 메모리에 있을 수 있어, TAM 으로 하여금 하나 이상의 메시지들에서 포워딩되지 않고도 클라이언트 ID 데이터에 액세스할 수 있게 할 수 있다.

무선 전력 수신기 클라이언트 ID 정보는 TAM 이 그 무선 전력 수신기 클라이언트들과 통신중일 때 그 클라이언트 ID들을 무선 전력 수신기 클라이언트들과 연관시키기 위해 TAM 에 의해 사용된다. 특히, 주어진 무선 전력 수신기 클라이언트로부터의 전력 요청과 관련한 BEACON_DETECT_ID 가 메시지 (1310) 와 함께 TAM 으로 전송되었던 클라이언트 ID 에 대응할 경우이다.

옵션의 코드들이 메시지 (1310) 에 포함될 경우, 그 코드들은 인코딩된 TAM 비컨 코드들이 무선 전력 수신기 클라이언트들에 할당되게 하기 위해 TAM 에 의해 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 플로우차트 (1200) 의 동작들 동안, WPTS 는 WPTS 에 비커닝하고 TAM 에 비커닝하기 위해 무선 전력 수신기 클라이언트에 의해 사용될 코드들을 제공한다. 상기 논의된 바와 같이, 일부 실시형태들 하에서 그 동일한 비컨이 (WPTS 및 TAM 양자 모두에 대해) 사용될 수도 있는 한편, 다른 실시형태들의 경우에는, 별도의 비컨들이 사용된다.

도 14 는 일 실시형태에 따른, 온 디맨드 무선 전력 스킴의 구현과 연관된 동작들 및 메시지 플로우들을 예시하는 메시지/신호 플로우 다이어그램 (1400) 을 도시한다. 메시지 교환 (1402) 에 의해 도시된 바와 같이, TAM 및 무선 전력 수신기 클라이언트는 도 10 에 도시되고 상기 논의된 플로우차트 (1000) 의 동작들을 사용하는 것과 같이, 통신을 확립할 것이다. 이 시점에서, WPTS 는 무선 전력 수신기 클라이언트로부터 온 디맨드 전력 요청들을 서비스하도록 구성된다.

요청/서비스 시퀀스는 신호 (1404) 에 의해 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기 클라이언트가 그 인코딩된 TAM 비컨을 브로드캐스팅하는 것으로 시작된다. 블록 (1406) 에 도시된 바와 같이, TAM 은 인코딩된 TAM 비컨을 검출하고 비컨을 디코딩하고 어느 무선 전력 수신기 클라이언트가 특정 인코딩과 연관되는지를 룩업함으로써 인코딩된 TAM 비컨을 비커닝하는 무선 전력 수신기 클라이언트를 식별할 것이다.

다음으로, TAM 은 신호 (1408) 에 의해 도시된 바와 같이, BEACON_DETECT_ID 버스 (836) 상에 무선 전력 수신기 클라이언트 ID 에 대응하는 BEACON_DETECT_ID 비트를 배치하고 BEACON_DETECT_STROBE (838) 를 활성화할 것이다. BEACON_DETECT_STROBE 는 클라이언트가 전력을 요청하고 있음을 WPTS 에 통지하는데 사용되고, BEACON_DETECT_ID 는 특정 클라이언트를 식별하는데 사용된다.

이 시점에서, WPTS 는 클라이언트에 대한 무선 전력 요청을 서비스할 준비를 한다. 이것이 달성될 수도 있는 다양한 방식들이 있으며, 궁극적으로 WPTS 안테나 어레이가 상기 설명된 방식으로 요청 클라이언트로 무선 전력 신호들을 전송하도록 구성되는 것으로 마무리된다. 일부 실시형태들 하에서, 안테나 어레이는 비컨과 같은 클라이언트로부터 수신된 신호들에 기초하여 자동적으로 무선 전력 신호들을 클라이언트로 보내도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 일부 실시형태들 하에서, 무선 전력 신호들을 보내는 것은 비컨에 인코딩된 어떠한 정보의 사용 없이도, 비컨 신호 자체 (즉, 어레이의 상이한 안테나들에서 수신된 바와 같은 RF 신호의 위상) 에 기초하여 수행된다. 다른 실시형태들에서, 비컨은 인코딩되고 코딩은 특정 클라이언트를 식별하기 위해 또는 클라이언트에 의해 브로드캐스팅된 비컨 신호의 특성들을 추출하기 위해 사용된다. 클라이언트의 지식은 WPTS 가 클라이언트를 위해 이전에 획득한 클라이언트 특정 정보에 기초하여 전력의 전달을 클라이언트에 테일러링하는 것 및 무선 전력 신호들을 클라이언트로 보내는 것을 돕는 것 중 하나 이상을 위해 사용될 수도 있다.

도 14 로 돌아가면, 일부 실시형태들에서, WPTS 는 그 충전 영역 내에서 임의의 무선 전력 수신기 클라이언트에 의해 수신될 ALL QUIET 비컨을 브로드캐스팅한다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 다른 WPTS 는 또한, 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트가 다중 WPTS 의 충전 범위 내에 있는 상황들 하에서와 같이, ALL QUIET 비컨을 브로드캐스팅할 수도 있다. ALL QUIET 비컨은 무선 전력 수신기 클라이언트들에, 사전 결정된 시간 주기 동안 비커닝 (WPTS 비컨 및/또는 TAM 비컨을 비커닝) 하지 않도록 명령한다. ALL QUIET 비컨과 관련하여, WPTS 는 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트에, 그 WPTS 비컨을 비커닝하도록 명령하는 커맨드를 포함하는 신호 (1412) 를 브로드캐스팅한다. 일반적으로, 신호 (1412) 는 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트에 의해서만 디코딩 (및 후속 프로세싱) 되도록 인코딩될 수도 있고; 신호 (1412) 가 WPTS 의 브로드캐스트 범위 내의 임의의 다른 무선 전력 수신기 클라이언트들에 의해 수신되는 경우, 그것은 검출되지 않거나 또는 무시되는 것 중 하나 이상이다.

일부 실시형태들에서 ALL QUIET 신호 (1410) 및 신호 (1412) 는 단일 WPTS 비컨에 결합될 수도 있다. 이 시나리오 하에서, 비컨은, WPTS 의 브로드캐스트 범위 내의 임의의 무선 전력 수신기 클라이언트들에 의해 수신 및 프로세싱되고, 전력 요청 무선 전력 수신기 클라이언트가 비컨을 그 WPTS 비컨을 브로드캐스팅하는 커맨드로서 해석하는 동안, 전력 요청 무선 전력 수신기 클라이언트 외에 모두는 비컨을 콰이어트 (quiet) 인 커맨드로서 해석한다.

신호 (1412) (또는 전술한 결합된 WPTS 비컨) 를 수신하는 것에 응답하여, 전력을 요청하는 무선 전력 수신기 클라이언트는 신호 (1414) 에 의해 도시된 바와 같이, 그 WPTS 비컨을 브로드캐스팅한다. 상기 논의된 바와 같이, WPTS 는 무선 전력 수신기 클라이언트로부터 수신된 비컨들의 위상들을 검출하고 무선 전력 신호들을 그 클라이언트들로 보낼 수 있다. 이 수단을 사용하여, 무선 전력은 신호 (1416) 에 의해 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기 클라이언트 전력 요청을 서비스하도록 전달된다. 무선 전력 수신기 클라이언트가 인코딩된 WPTS 비컨을 브로드캐스팅하면, WPTS 는 비컨을 디코딩하여 무선 전력 수신기 클라이언트를 식별하고 잠재적으로 무선 전력 수신기 클라이언트에 대한 클라이언트 특정 정보에 테일러링된 WPTS 에 전력을 전달할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트는 그 호스트 디바이스가 낮은 배터리 레벨을 갖는다고 결정할 때 그 인코딩된 TAM 비컨 신호를 브로드캐스팅할 것이다. 예를 들어, 무선 전력 수신기 클라이언트는 전력 레벨이 임계값 미만이라고 결정할 때까지 슬립 모드에 있을 수도 있다. 무선 전력 수신기 클라이언트는 그 후 그 인코딩된 TAM 비컨을 브로드캐스팅함으로써 무선 전력 송신 시퀀스를 웨이크업 및 개시할 수도 있다.

다른 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 클라이언트는 WPTS 의 충전 범위 내에서 이동하였음을 검출하는 것에 응답하여 그 인코딩된 TAM 비컨 신호를 브로드캐스팅할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기 클라이언트는 WPTS 로부터 수신된 신호들의 신호 강도가 신호 강도 범위를 초과하고 따라서 (무선 전력 수신기 클라이언트 호스트 디바이스의) 사용자가 WPTS 의 무선 전력 충전 범위로 로밍하였다고 결정함으로써 무선 전력 송신 시퀀스를 개시하기로 결정할 수도 있다.

도 15 는 상기 논의된 도 11 의 WPTS 타일 (1100) 과 유사한 방식으로 각각 구성된 2 개의 WPTS 타일들 (1100-1 및 1100-2) 을 포함하는 무선 전력 전달 환경 (1500) 을 도시한다. WPTS 타일들 (1100-1 및 1100-2) 은 링크 (1502) 를 통해 통신하여 커플링되며, 그 링크 (1502) 는 일반적으로 무선 링크 (예를 들어, Wi-Fi™) 또는 유선 링크 (예를 들어, 이더넷) 일 수도 있지만, 독점 링크들이 또한 사용될 수도 있다. WPTS 타일들 (1100-1 및 1100-2) 의 각각은 또한 관리 정보 베이스 (MIB) (1504) 의 로컬 인스턴스를 포함한다.

WPTS 타일들 (1100-1 및 1100-2) 의 각각은 타일 1 범위 (TILE 1 RANGE) 및 타일 2 범위 (TILE 2 RANGE) 로 라벨링된 아크들에 의해 도시된 바와 같이, 개별의 충전 범위를 갖는다. 무선 전력 수신기 클라이언트 (103a) 를 포함하는 무선 디바이스 (102a) 는 WPTS 타일 (1100-1) 의 충전 범위 내에 있고, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103n) 를 포함하는 무선 디바이스 (102n) 는 WPTS 타일 (1100-2) 의 충전 범위 내에 있는 한편, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103b) 를 포함하는 무선 디바이스 (102b) 는 WPTS 타일 (1100-1) 및 WPTS 타일 (1100-2) 양자 모두의 충전 범위 내에 있다.

무선 전력 수신기 클라이언트 (103a) 는 무선 전력 수신기 클라이언트 (103a) 와 WPTS 타일 (1100-1) 의 WPTS 사이의 데이터 통신을 또한 지원할 수도 있는 WPTS 신호 경로/링크 (1506) 에 의해 도시된 바와 같이, WPTS 타일 (1100-1) 로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된다. 무선 전력 수신기 클라이언트 (103a) 는 또한, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103a) 와 TAM 사이의 데이터 통신을 위해 또한 사용될 수도 있는 TAM 링크 (1508) 에 의해 도시된 바와 같이, WPTS 타일 (1110-1) 의 TAM 과 통신하도록 구성된다. 유사하게, 클라이언트 (103b) 는 WPTS 신호 경로/링크 (1510) 를 통해 WPTS 타일 (1100-1) 로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되고, 또한 TAM 링크 (1512) 를 통해 WPTS 타일 (1110-2) 의 TAM 과 통신하도록 구성된다.

언급된 바와 같이, 무선 디바이스 (102b) 및 무선 전력 수신기 클라이언트 (103b) 는 WPTS 타일들 (1100-1 및 1100-2) 양자 모두의 충전 범위 내에 있다. 분산 관리 스킴의 양태 하에서, 하나의 WPTS 타일은 한번에 일 무선 전력 수신기 클라이언트 (103b) 와 통신하도록 선택된다. 도 15 에 예시된 예에서, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103b) 에 대한 WPTS 타일은 WPTS 신호 경로/링크 (1514) 에 의해 도시된 바와 같이, WPTS 타일 (1100-2) 이다. 또한, 무선 전력 수신기 클라이언트 (103b) 에 대한 TAM 동작들은 TAM 링크 (1516) 에 의해 도시된 바와 같이, WPTS 타일 (1100-2) 에서 TAM 에 의해 수행된다.

일부 실시형태들에서, 상이한 WPTS 타일들 상의 다중 TAM들은 옵션의 TAM 링크 (1518) 에 의해 도시된 바와 같이, 주어진 무선 전력 수신기 클라이언트와 동시에 통신할 수도 있다. 예를 들어, 이 접근법은 무선 전력 수신기 클라이언트가 WPTS 타일들의 오버랩하는 충전 범위들 내에서 이동할 때 WPTS 동작들의 "핸드오프" 를 관리하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 유사한 동작들은 2 개 이상의 WPTS 타일들에서 WPTS 에 의해 무선 전력 수신기 클라이언트와 동시 통신을 가능하게 하는데 사용될 WPTS 데이터 링크들 (도시되지 않음) 을 사용하여 수행될 수도 있다. 그러나, 상기 언급된 바와 같이, 오직 하나의 WPTS 만이 임의의 주어진 시점에 무선 전력 수신기 클라이언트에 전력을 제공할 것이다.

일부 실시형태들에서, MIB (1504) 인스턴스들은 그들이 다중 WPTS 타일들을 갖는 환경 내에서 로밍할 때 무선 전력 수신기 클라이언트들로의 전력의 전달을 조정하는데 사용된다. 예를 들어, 하나의 접근법 하에서, 각각의 WPTS 타일은 (현재 마지막 분산된 업데이트인) 환경 내에서 현재 동작되는 무선 전력 수신기 클라이언트들 모두에 관한 정보를 포함하는 MIB 의 로컬 인스턴스를 갖는다. 분산된 MIB 에 대한 업데이트들은 주어진 WPTS 타일에 대한 검출된 변경들에 응답하여 또는 주기적으로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 오버랩하는 범위들을 갖는 WPTS 타일들은 그들의 전체 MIB 데이터를 교환하거나 또는 델타 스킴 (예를 들어, 마지막 주기 이후의 변경) 을 사용하여, MIB 데이터를 주기적으로 교환할 수도 있다. 대안적인 접근법 하에서, 로컬 인스턴스들에 대한 MIB 데이터에 대한 변경들은 무선 전력 수신기 클라이언트들이 전체 환경 내에서 이동할 때 전파되는 한편, 최근에 이동한 주어진 무선 전력 수신기 클라이언트의 위치에 근접하지 않은 충전 범위들을 갖는 그 WPTS 타일들을 관측하는 것은 그 이동을 반영하도록 업데이트된 그들의 MIB 인스턴스들을 갖지 않을 수도 있다.

로컬 MIB 인스턴스들의 사용을 통해, 전체 시스템은 어느 WPTS 타일이 현재 각각의 무선 전력 수신기 클라이언트에 전력을 제공중인지 조정할 수 있을 뿐만 아니라 WPTS 타일들 간의 핸드오버를 용이하게 할 수 있다. 또한, 주어진 무선 전력 수신기 클라이언트가 존재하는 오버랩하는 충전 범위들을 갖는 다중 WPTS 타일들 (통상적으로 2 개) 의 조정된 동작이 수행될 수도 있다. 예를 들어, ALL QUIET 비컨 또는 신호의 사용을 고려한다. 주어진 WPTS 타일이 다른 WPTS 타일들의 충전 범위 내에서 무선 전력 수신기 클라이언트에 전력을 제공하는 것과 관련하여 ALL QUIET 비컨 또는 신호를 브로드캐스팅할 때 (즉, 무선 전력 수신기 클라이언트는 2 개의 WPTS 타일들의 오버랩하는 충전 범위들 내에 있음), 2 개의 WPTS 타일들은 각각의 타일이 ALL QUIET 비컨을 이슈하도록 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 오버랩하는 충전 범위 내의 임의의 다른 무선 전력 수신기 클라이언트들은 비커닝하지 않도록 명령될 것이고, 따라서 전력 요청을 행하는 무선 전력 수신기 클라이언트에 의해 브로드캐스팅된 WPTS 비컨과 RF 간섭을 유발하지 않을 것이다.

일부 실시형태들은 특정 구현들을 참조하여 설명되었지만, 다른 구현들이 일부 실시형태들에 따라 가능하다. 추가적으로, 도면들에 예시되고 및/또는 본 명세서에서 설명된 엘리먼트들 또는 다른 특징들의 배열 및/또는 순서는 예시된 및 설명된 특정 방식으로 배열될 필요가 없다. 많은 다른 배열들이 일부 실시형태들에 따라 가능하다.

도면에 도시된 각각의 시스템에서, 일부 경우들에서의 엘리먼트들은 표현된 엘리먼트들이 상이하고/하거나 유사할 수 있음을 암시하기 위해 동일한 참조 번호 또는 유사한 참조 번호를 각각 가질 수도 있다. 그러나, 엘리먼트는 상이한 구현들을 갖고 본 명세서에서 도시 또는 설명된 시스템들의 일부 또는 전부와 작동하기에 충분할 정도로 플렉서블일 수도 있다. 도면들에 도시된 다양한 엘리먼트들은 동일 또는 상이할 수도 있다. 어느 하나가 제 1 엘리먼트로 지칭되고 제 2 엘리먼트로 불리는 것은 임의적이다.

설명 및 청구항들에서, 용어들 "커플링된" 및 "연결된" 은 그들의 파생어와 함께 사용될 수도 있다. 이들 용어들은 서로 동의어인 것으로 의도되지 않음을 이해해야 한다. 오히려, 특정 실시형태들에서, "연결된" 은 2 개 이상의 엘리먼트들이 서로 직접 물리적 또는 전기적 접촉하고 있음을 나타내는데 사용될 수도 있다. "커플링된" 은 2 개 이상의 엘리먼트들이 집적 물리적 또는 전기적 접촉하고 있음을 의미할 수도 있다. 그러나, "커플링된" 은 또한, 2 개 이상의 엘리먼트들이 서로 직접 접촉하지 않지만, 여전히 서로 협력 또는 상호작용함을 의미할 수도 있다. 추가적으로, "통신가능하게 커플링된" 은 서로 직접 접촉하고 있을 수도 있거나 또는 직접 접촉하고 있지 않을 수도 있는 2 개 이상의 엘리먼트들이 서로 통신하도록 인에이블됨을 의미한다. 예를 들어, 컴포넌트 A 가 컴포넌트 B 에 연결되고, 그 컴포넌트 B 가 결국 컴포넌트 C 에 연결되면, 컴포넌트 A 는 컴포넌트 B 를 중간 컴포넌트로서 사용하여 컴포넌트 C 에 통신가능하게 커플링될 수도 있다.

실시형태는 본 발명들의 구현 또는 예이다. "실시형태", "일 실시형태", "일부 실시형태들", 또는 "다른 실시형태들" 에 대한 명세서에서의 언급은 실시형태들과 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의, 적어도 일부 실시형태들에 포함되지만, 반드시 모든 실시형태들에 포함되는 것은 아님을 의미한다. "실시형태", "일 실시형태", 또는 "일부 실시형태들" 의 다양한 출현들은 반드시 모두가 동일한 실시형태들을 지칭할 필요는 없다.

본 명세서에서 설명 및 예시된 모든 컴포넌트들, 특징들, 구조들, 특성들 등이 특정 실시형태 또는 실시형태들에 포함될 필요는 없다. 명세서에서 컴포넌트, 특징, 구조, 또는 특성이 예를 들어, 포함될 "수도 있거나", "수도 있었거나", 또는 "수 있거나" 또는 "될 수 있었다" 고 언급하면, 그 특정 컴포넌트, 특징, 구조, 또는 특성이 포함되도록 요구되지는 않는다. 명세서 또는 청구항에서 "일 (a 또는 an)" 엘리먼트가 지칭되면, 그것이 오직 하나의 엘리먼트만이 있음을 의미하는 것은 아니다. 명세서 또는 청구항들에서 "추가적인" 엘리먼트가 지칭되면, 그것은 1 초과의 추가적인 엘리먼트가 있음을 배제하지 않는다.

여기서, 알고리즘은, 일반적으로, 원하는 결과를 야기하는 액트들 또는 동작들의 자기-일관성있는 시퀀스인 것으로 고려된다. 이들은 물리량들의 물리적 조작들을 포함한다. 보통, 반드시는 아니지만, 이들 양들은 저장, 전송, 결합, 비교, 및 그렇지 않으면 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 때로는, 주로 공통 사용의 이유들로, 이들 신호들을 비트들, 값들, 엘리먼트들, 심볼들, 캐릭터들, 용어들, 수들 등으로 지칭하는 것이 편리하다는 것이 입증되었다. 그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두가 적절한 물리량들과 연관될 것이고 이들 양들에 적용된 편리한 라벨들일 뿐임을 이해해야 한다.

상기 논의된 바와 같이, 본 명세서에서의 실시형태들의 다양한 양태들은 내장형 프로세스 등에 의해 실행된 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 같은, 대응하는 소프트웨어 및/또는 펌웨어 컴포넌트들 및 애플리케이션들에 의해 촉진될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태들은 일부 형태의 프로세서, 프로세싱 코어 또는 내장형 로직에서 실행된 소프트웨어 프로그램, 소프트웨어 모듈들, 펌웨어, 및/또는 분산형 소프트웨어, 프로세서 또는 코어에서 실행되거나 또는 그렇지 않으면 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체에서 또는 그 내에서 구현 또는 실현되는 가상 머신으로서 사용되거나 또는 이들을 지원하는데 사용될 수도 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체는 머신 (예를 들어, 컴퓨터) 에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체는 기록가능/비기록가능 매체들 (예를 들어, 판독 전용 메모리 (ROM), 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 자기 디스크 저장 매체들, 광학 저장 매체들, 플래시 메모리 디바이스들 등) 과 같은 컴퓨터 또는 컴퓨팅 머신 (예를 들어, 컴퓨팅 디바이스, 전자 시스템 등) 에 의해 액세스가능한 형태의 정보를 제공 (즉, 저장 및/또는 송신) 하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 컨텐츠는 직접 실행가능물 ("오브젝트" 또는 "실행가능한" 형태), 소스 코드, 또는 상이한 코드 ("델타" 또는 "패치" 코드) 일 수도 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체는 또한 컨텐츠가 다운로드될 수 있는 스토리지 또는 데이터베이스를 포함할 수도 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체는 또한 판매 또는 배송 시에 컨텐츠가 저장된 디바이스 또는 제품을 포함할 수도 있다. 따라서, 저장된 컨텐츠를 갖는 디바이스를 전달하거나, 또는 통신 매체를 통해 다운로드할 컨텐츠를 제공하는 것은 본 명세서에서 설명된 그러한 컨텐츠를 갖는 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체를 포함하는 제조 물품을 제공하는 것으로 이해될 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 다양한 컴포넌트들에 의해 수행된 동작들 및 기능들은, 적어도 부분적으로, 프로세싱 엘리먼트에서 실행되는 소프트웨어에 의해, 내장형 하드웨어 등을 통해, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수도 있다. 그러한 컴포넌트들은 소프트웨어 모듈들, 하드웨어 모듈들, 특수 목적 하드웨어 (예를 들어, 주문형 집적 하드웨어, ASIC들, DSP들 등), 내장형 제어기들, 하드와이어 회로부, 하드웨어 로직 등으로서 구현될 수도 있다. 소프트웨어 컨텐츠 (예를 들어, 데이터 명령들, 구성 정보 등) 는 실행될 수 있는 명령들을 나타내는 컨텐츠를 제공하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 또는 머신 판독가능 저장 매체를 포함하는 제조 물품을 통해 제공될 수도 있다. 컨텐츠는 컴퓨터가 본 명세서에서 설명된 다양한 기능들/동작들을 수행하는 것을 초래할 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "중 적어도 하나" 에 의해 결합된 항목들의 리스트는 리스팅된 용어들의 임의의 조합을 의미할 수 있다. 예를 들어, 어구 "A, B 또는 C 중 적어도 하나" 는 A; B; C; A 및 B; A 및 C; B 및 C; 및 A, B 및 C 를 의미할 수 있다.

요약서에 설명되는 것을 포함하여, 본 발명의 예시적인 실시형태들의 상기 설명은, 포괄적이거나 또는 본 발명을 개시된 정확한 형태들로 한정하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 실시형태들, 및 그들에 대한 예들이 예시적인 목적들을 위해 본 명세서에서 설명되지만, 다양한 등가의 수정들이 관련 기술분야의 숙련자가 인정할 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 가능하다.

이들 수정들은 상기 상세한 설명의 관점에서 본 발명에 이루어질 수 있다. 다음의 청구항들에서 사용된 용어들은 본 발명을 설명 및 도면들에서 개시된 특정 실시형태들로 한정하도록 해석되어서는 안된다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 완전히 결정되어야 하며, 청구항 해석의 확립된 원칙들에 따라 해석되어야 한다.

Claims

무선 전력 송신 시스템 (WPTS) 으로부터 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들로 무선 전력을 전달하기 위한 방법으로서,
개별의 고유 코드들을 이용하여 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들에 의한 인코딩된 비컨들의 개별의 브로드캐스트들을 용이하게 하기 위해 상기 개별의 고유 코드들이 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들에 할당되는 것에 응답하여 상기 WPTS 의 타이밍 포착 모듈 (TAM) 과 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들의 각각의 무선 전력 수신기 디바이스 사이에 통신을 확립하는 단계,
상기 TAM 에 의해 상기 WPTS 의 제 2 그룹의 안테나들과 상이한 상기 TAM 의 제 1 그룹의 안테나들을 통하여, 무선 전력 수신기 디바이스가 전력 요청을 통하여 전력을 요청했음을 표시하는, 상기 인코딩된 비컨들의 인코딩된 비컨의 인코딩된 비컨 브로드캐스트를 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들의 상기 무선 전력 수신기 디바이스로부터 수신하는 단계로서, 상기 제 2 그룹의 안테나들은 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들로 전력을 송신하도록 구성된, 상기 수신하는 단계;
상기 TAM 에 의해, 상기 무선 전력 수신기 디바이스의 식별을 상기 인코딩된 비컨으로부터 추출하는 것에 의하여 상기 인코딩된 비컨을 디코딩하는 단계;
상기 TAM 과 상기 WPTS 사이의 제어 인터페이스를 통하여, 상기 무선 전력 수신기 디바이스의 식별을 참조하고 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 전력을 요청했음을 표시하는 통지를 상기 TAM 으로부터 상기 WPTS 에 제공하는 단계; 및
상기 무선 전력 수신기 디바이스의 상기 식별에 기초하여, 상기 WPTS 를 통해 상기 WPTS 의 상기 제 2 그룹의 안테나들을 이용하여, 상기 전력 요청의 서비스를 용이하게 하기 위하여 상기 무선 전력 수신기 디바이스로 무선 전력 신호들을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 WPTS 는, 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들로부터 신호들을 수신하기 위해 상기 WPTS 의 상기 제 2 그룹의 안테나들을 사용하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 인코딩된 비컨은 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a 기반 표준에 의해 정의된 신호를 사용하여 브로드캐스팅된, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 TAM 의 상기 제 1 그룹의 안테나들 중 하나 이상의 안테나들에서 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들로부터 송신된 신호들을 수신하는 단계;
상기 무선 전력 수신기 디바이스에 대해, 상기 신호들의 나머지 신호들의 개별의 신호 강도들보다 높은 신호 강도를 갖는 상기 신호들의 신호를 수신하는 상기 하나 이상의 안테나들의 안테나를 결정하는 단계; 및
상기 안테나와 연관된 채널을 사용하여 상기 무선 전력 수신기 디바이스와 통신하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 TAM 은 제 1 TAM 이고,
상기 WPTS 는, 제 2 충전 범위를 포함하는 제 2 TAM 을 포함하는 제 2 WPTS 의 부근에서 동작하고 있는 제 1 충전 범위를 포함하는 상기 제 1 TAM 을 포함하는 제 1 WPTS 이고, 상기 제 2 충전 범위는 상기 제 1 충전 범위와 오버랩하는 부분을 포함하고, 상기 방법은,
상기 무선 전력 수신기 디바이스가 상기 제 1 충전 범위 및 상기 제 2 충전 범위 내에 있음을 검출하는 단계; 및
상기 제 1 WPTS 및 상기 제 2 WPTS 중 어느 것이 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 무선 전력 신호들을 송신할지를 결정하기 위해 상기 제 1 WPTS 와 상기 제 2 WPTS 사이에 조정하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 인코딩된 비컨들은 바커 (Barker) 코드 시퀀스들을 포함하는 개별의 코드들로 인코딩된, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 무선 전력 수신기 디바이스는, 상기 WPTS 로부터 무선 전력 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 WPTS 비컨을 브로드캐스팅하도록 구성되고, 상기 인코딩된 비컨은 제 1 인코딩된 비컨이고, 상기 방법은,
상기 WPTS 에 의해, 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 상기 WPTS 비컨을 브로드캐스팅하게 지시하는 커맨드를 포함하는 제 2 인코딩된 비컨 또는 신호를 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 신호는 제 1 신호이고, 상기 방법은,
상기 WPTS 로부터, 커맨드를 포함하는 비컨 또는 제 2 신호를 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 커맨드는, 상기 비컨 또는 상기 제 2 신호를 수신한 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들의 무선 전력 수신기 디바이스들에게 사전 결정된 시간량 동안 어떤 비컨도 송신하는 것을 보류하도록 명령하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 WPTS 에 의해, 상기 개별의 고유 코드들을 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들에 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 개별의 고유 코드들은, 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기 디바이스들의 개별의 메모리 디바이스들에 사전 프로그래밍된 코드들로서 프로그래밍 되었고, 상기 방법은,
상기 WPTS 에 의해, 상기 사전 프로그래밍된 코드들을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 무선 전력 신호들을 송신하는 단계는, 상기 전력 요청의 상기 서비스를 용이하게 하기 위하여 상기 사전 프로그래밍된 코드들의 사전 프로그래밍된 코드에 기초하여, 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 상기 무선 전력 신호들을 송신하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 WPTS 에 의해, 상기 인코딩된 비컨에 기초하여, 상기 무선 전력 수신기 디바이스의 배터리 레벨, 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 대응하는 온도 정보, 상기 무선 전력 수신기 디바이스와 상기 WPTS 사이의 추정된 거리, 또는 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 전력을 제공하고 있는 다른 무선 전력 송신 시스템을 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 대응하는 클라이언트 특정 정보를 결정하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 WPTS 에 의하여, 상기 인코딩된 비컨에 기초하여, 상기 무선 전력 신호들의 무선 전력 신호의 송신의 위상을 수정하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력을 전달하기 위한 방법.
시스템으로서,
프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들의 수행을 용이하게 하는 실행 가능한 명령들을 저장한 메모리를 포함하고, 상기 동작들은:
고유 코드들을 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들에 할당하는 것에 응답하여, 상기 시스템의 타이밍 포착 모듈 (TAM) 에 의해 상기 시스템의 제 2 그룹의 안테나들과 상이한 상기 TAM 의 제 1 그룹의 안테나들을 통하여, 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들의 무선 전력 수신기 디바이스로부터 브로드캐스트를 수신하는 단계로서, 상기 브로드캐스트는 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 할당된 상기 고유 코드들의 고유 코드에 기초하는 인코딩된 비컨을 포함하고, 상기 브로드캐스트는 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 전력을 요청했음을 나타내는, 상기 브로드캐스트를 수신하는 단계;
상기 무선 전력 수신기 디바이스의 식별을 상기 TAM 에 의하여 상기 인코딩된 비컨으로부터 추출하는 것에 응답하여, 상기 TAM 의 제어 인터페이스 및 상기 시스템의 시스템 디바이스를 통하여, 상기 무선 전력 수신기 디바이스의 상기 식별을 참조하고 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 전력을 요청했음을 표시하는 통지를, 상기 TAM 으로부터 상기 시스템에 제공하는 단계;
상기 무선 전력 수신기 디바이스의 상기 식별에 기초하여, 상기 시스템 디바이스를 통해 상기 제 2 그룹의 안테나들을 사용하여, 상기 무선 전력 디바이스로 무선 전력 신호들을 송신하는 단계를 포함하는, 시스템.
제 25 항에 있어서,
상기 동작들은:
상기 제 2 그룹의 안테나들을 통하여, 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들로부터 비컨들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 시스템.
제 25 항에 있어서,
상기 동작들은:
상기 TAM 의 상기 제 1 그룹의 안테나들 중 하나 이상의 안테나들에서 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들로부터 송신된 신호들을 수신하는 단계;
상기 무선 전력 수신기 디바이스에 대해, 상기 신호들의 나머지 신호들의 개별의 신호 강도들보다 높은 신호 강도를 갖는 상기 신호들의 신호를 수신하는 상기 하나 이상의 안테나의 안테나를 결정하는 단계; 및
상기 안테나와 연관된 채널을 사용하여 상기 무선 전력 수신기 디바이스와 통신하는 단계를 더 포함하는, 시스템.
제 25 항에 있어서,
상기 무선 전력 수신기 디바이스는, 상기 시스템 디바이스를 통하여 무선 전력 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 시스템 비컨을 상기 시스템 디바이스로 브로드캐스팅하도록 구성되고, 상기 인코딩된 비컨은 제 1 인코딩된 비컨이고, 상기 동작들은:
상기 시스템 디바이스를 통하여, 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 상기 시스템 비컨을 브로드캐스팅하게 지시하는 커맨드를 포함하는 제 2 인코딩된 비컨 또는 신호를 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는, 시스템
제 28 항에 있어서,
상기 신호는 제 1 신호이고, 상기 동작들은:
상기 시스템 디바이스를 통하여, 커맨드를 포함하는 비컨 또는 제 2 신호를 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 커맨드는, 상기 비컨 또는 상기 제 2 신호를 수신한 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들의 무선 전력 수신기 디바이스들에게 사전 결정된 시간량 동안 어떤 비컨도 송신하는 것을 보류하도록 명령하는, 시스템.
제 25 항에 있어서,
상기 동작들은:
상기 고유 코드들을 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들에 할당하는 단계를 더 포함하는, 시스템.
전력 송신 시스템의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들의 수행을 용이하게 하는 실행 가능한 명령들을 포함하는 비일시적 머신 판독가능 매체로서, 상기 동작들은,
고유 코드들을 상기 전력 송신 시스템의 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들에 할당하는 단계;
상기 전력 송신 시스템의 타이밍 포착 모듈 (TAM) 에 의해 상기 전력 송신 시스템의 제 2 그룹의 안테나들과 상이한 상기 TAM 의 제 1 그룹의 안테나들을 통하여, 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들의 무선 전력 수신기 디바이스로부터 브로드캐스트를 수신하는 단계로서, 상기 브로드캐스트는 상기 무선 전력 수신기 디바이스에 할당된 상기 고유 코드들의 고유 코드에 기초하는 인코딩된 비콘을 포함하고, 상기 브로드캐스트는 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 전력을 요청했음을 나타내는, 상기 브로드캐스트를 수신하는 단계;
상기 무선 전력 수신기 디바이스의 식별을 상기 TAM 에 의하여 상기 인코딩된 비컨으로부터 추출하는 것에 응답하여, 상기 TAM 의 제어 인터페이스 및 상기 전력 송신 시스템의 디바이스를 통하여, 상기 무선 전력 수신기 디바이스의 상기 식별을 참조하고 상기 무선 전력 수신기 디바이스가 전력을 요청했음을 표시하는 통지를, 상기 TAM 으로부터 상기 전력 송신 시스템의 상기 디바이스에 제공하는 단계; 및
상기 무선 전력 수신기 디바이스의 상기 식별에 기초하여, 상기 전력 송신 시스템을 통해 상기 제 2 그룹의 안테나들을 사용하여, 상기 무선 전력 디바이스로 무선 전력 신호들을 송신하는 단계를 포함하는, 비일시적 머신 판독가능 매체.
제 31 항에 있어서,
상기 동작들은:
상기 TAM 의 상기 제 1 그룹의 안테나들 중 하나 이상의 안테나들에서 상기 개별의 무선 전력 수신기 디바이스들로부터 송신된 신호들을 수신하는 단계;
상기 무선 전력 수신기 디바이스에 대해, 상기 신호들의 나머지 신호들의 개별의 신호 강도들보다 높은 신호 강도를 갖는 상기 신호들의 신호를 수신하는 상기 하나 이상의 안테나들의 안테나를 결정하는 단계; 및
상기 안테나와 연관된 채널을 사용하여 상기 무선 전력 수신기 디바이스와 통신하는 단계를 더 포함하는, 비일시적 머신 판독가능 매체.