KR20190091684A - Beamforming power transmitter having shared structure - Google Patents

Beamforming power transmitter having shared structure Download PDF

Info

Publication number
KR20190091684A
KR20190091684A KR1020180010526A KR20180010526A KR20190091684A KR 20190091684 A KR20190091684 A KR 20190091684A KR 1020180010526 A KR1020180010526 A KR 1020180010526A KR 20180010526 A KR20180010526 A KR 20180010526A KR 20190091684 A KR20190091684 A KR 20190091684A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beacon
beamforming
power transmitter
shared
beacon signals
Prior art date
Application number
KR1020180010526A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102356692B1 (en
Inventor
임용석
김용성
윤창석
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020180010526A priority Critical patent/KR102356692B1/en
Publication of KR20190091684A publication Critical patent/KR20190091684A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102356692B1 publication Critical patent/KR102356692B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices

Abstract

Disclosed is a beamforming power transmitter having a shared structure. The beamforming power transmitter comprises: a beacon receiving terminal receiving a plurality of beacon signals from a beamforming power receiver; a shared control unit multiplexing the plurality of beacon signals received from the beacon receiving terminal and analyzing transmission path information included in the multiplexed beacon signals; and a power transmitting terminal using the transmission path information analyzed from the shared control unit to transmit power to the beamforming power receiver.

Description

공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기{Beamforming power transmitter having shared structure}Beamforming power transmitter having shared structure

본 발명은 무선전력전송시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔포밍 통신을 하는 무선전력전송시스템에서 복수의 안테나로부터 수신된 비콘(beacon) 신호의 진폭정보 및 위상정보를 공유구조로 추출하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission system, and more particularly, in a wireless power transmission system for beamforming communication, a shared structure for extracting amplitude information and phase information of a beacon signal received from a plurality of antennas into a shared structure. It relates to a beamforming power transmitter having a.

최근 마이크로파(microwave)를 지향성을 갖도록 방사하는 빔포밍 기술을 활용하여 수신 전력을 증가시키고자 하는 연구가 활발히 일어나고 있다.Recently, researches to increase the reception power by using beamforming technology that emits microwaves to have directivity have been actively conducted.

이러한 빔포밍 기술을 활용한 방사형 무선전력전송에서의 핵심은 수신단의 위치를 인식하는 것뿐만 아니라 전력전송 시 전송경로의 상태를 인식하는 것이 중요하다.The core of the radial wireless power transmission using the beamforming technology is not only to recognize the position of the receiver, but also to recognize the state of the transmission path during power transmission.

예를 들어, 배열 안테나를 사용하는 전력을 빔포밍하는 경우, 각각의 송신단 배열 안테나로 입사되는 비콘 정보를 분석하는 것이 매우 중요하다. 각각의 송신단 배열 안테나로 입사되는 비콘신호에는 출력을 위한 전력전송 캐리어 주파수의 진폭정보 및 위상정보를 가지고 있기 때문이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 송신단에서의 전력전송 캐리어 주파수의 위상을 전송채널을 거쳐서 수신단에서 수신하였을 때, 제로 위상(zero phase)가 되도록 시프트(shift)하는 것이 중요하다. 여기서, 수신단에 입사되는 전파가 동위상이 되는 경우, 최대의 수신효율을 얻을 수 있다.For example, when beamforming power using an array antenna, it is very important to analyze beacon information incident to each transmitter array antenna. This is because the beacon signal incident to each transmitter array antenna has amplitude information and phase information of a power transmission carrier frequency for output. That is, as shown in FIG. 1, it is important to shift the phase of the power transmission carrier frequency at the transmitting end to zero phase when received at the receiving end via the transmission channel. Here, when the radio wave incident on the receiver becomes in phase, the maximum reception efficiency can be obtained.

따라서, 수신단은 각각의 송신단 배열 안테나로부터 입사되는 비콘신호의 진폭정보와 위상정보를 산출하는 시스템이 필수적으로 필요하다. 도 2는 일반적으로 복수개 배열 안테나(ant 1, ant 2, ant N)로 구성된 시스템에서 증폭/위상 추출기(amplitude/angle extractor)와 위상 시프트기(phase shifter)를 보여준다. Therefore, the receiving end is essentially required a system for calculating the amplitude information and the phase information of the beacon signal incident from each of the transmitting array antenna. FIG. 2 shows an amplitude / angle extractor and a phase shifter in a system generally composed of a plurality of array antennas (ant 1, ant 2, ant N).

그러나, 종래의 병렬구조의 증폭/위상 추출기는 방대한 연산량과 복잡도 때문에 구현시 매우 큰 로직 사이즈(logic size)를 차지한다. 일반적으로 증폭/위상 추출기로 쉽게 사용할 수 있는 고속푸리에변환(fast Fourier transform, FFT)의 경우, 도 3과 같은 로직이 필요하다. 따라서, 각 안테나마다 FFT를 구성하게 되면 전력전송 빔포밍 SoC(System on Chip) 구현으로 적합하지 않은 문제점을 가지고 있다.However, the conventional parallel amplification / phase extractor occupies a very large logic size in implementation due to the large amount of computation and complexity. In general, a fast Fourier transform (FFT) that can be easily used as an amplification / phase extractor requires logic as shown in FIG. 3. Therefore, if the FFT is configured for each antenna, there is a problem in that it is not suitable as a power transmission beamforming system on chip (SoC) implementation.

한국등록특허공보 제10-1809711호(2017.12.11.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1809711 (2017.12.11.)

본 발명이 이루고자 기술적 과제는 복수의 안테나로부터 수신된 비콘(beacon) 신호의 진폭정보 및 위상정보를 공유구조로 추출하여 전송효율을 향상시키는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a beamforming power transmitter having a shared structure to improve transmission efficiency by extracting the amplitude information and the phase information of a beacon signal received from a plurality of antennas as a shared structure.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기는, 빔포밍 전력수신기로부터 복수의 비콘신호를 수신하는 비콘 수신단, 상기 비콘 수신단으로부터 수신된 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱(multiplexing)하고, 상기 멀티플렉싱된 비콘신호에 포함된 전송경로 정보를 분석하고는 공유 제어부 및 상기 공유 제어부로부터 분석된 전송경로 정보를 이용하여 전력을 상기 빔포밍 전력수신기로 전송하는 전력 송신단을 포함한다.In order to achieve the above object, a beamforming power transmitter having a shared structure according to an embodiment of the present invention, a beacon receiving end for receiving a plurality of beacon signals from the beamforming power receiver, a plurality of beacon signals received from the beacon receiving end Multiplexing the power, analyzing the transmission path information included in the multiplexed beacon signal, and using the transmission path information analyzed by the sharing control unit and the sharing control unit to transmit power to the beamforming power receiver. Include.

또한 상기 비콘 수신단은, 상기 복수의 비콘신호를 수신하는 복수의 수신 안테나, 상기 수신된 복수의 비콘신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 상기 변환된 복수의 비콘신호를 임시 저장하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.The beacon receiving end may include a plurality of receiving antennas for receiving the plurality of beacon signals, an analog-digital converter (ADC) for converting the plurality of received beacon signals from an analog signal to a digital signal, and the converted plurality of beacon signals It characterized in that it comprises a buffer for temporarily storing.

또한 상기 공유 제어부는, 상기 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서 및 상기 멀티플렉서와 연결되고, 고속푸리에변환(FFT)를 이용하여 상기 비콘신호에 포함된 진폭정보 및 위상정보를 추출하는 공유 고속푸리에변환모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The shared control unit may be connected to a multiplexer for multiplexing the plurality of beacon signals and the multiplexer, and the shared fast Fourier transform module extracts amplitude information and phase information included in the beacon signal using a fast Fourier transform (FFT). Characterized in that it comprises a.

또한 상기 공유 고속푸리에변환모듈은, 상기 복수의 비콘신호가 수신된 순서에 따라 순차적으로 상기 진폭정보 및 상기 위상정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.The shared fast Fourier transform module may extract the amplitude information and the phase information sequentially in the order of receiving the plurality of beacon signals.

또한 상기 공유 고속푸리에변환모듈은, 상기 버퍼에 임시 저장된 비콘신호를 상기 순서에 맞게 불러와서 상기 진폭정보 및 상기 위상정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.The shared fast Fourier transform module may be configured to extract the amplitude information and the phase information by reading a beacon signal temporarily stored in the buffer in the order described above.

또한 상기 공유 고속푸리에변환모듈은, 상기 복수의 비콘신호 중 제1 비콘신호의 진폭정보 및 위상정보를 추출하면 다음 순서에 해당하는 제2 비콘신호의 진폭정보 및 위상정보를 추출하는 동시에 상기 제1 비콘신호에 해당되는 전력이 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the shared fast Fourier transform module extracts amplitude information and phase information of a first beacon signal among the plurality of beacon signals, the shared fast Fourier transform module extracts amplitude information and phase information of a second beacon signal corresponding to the next order and simultaneously extracts the amplitude information and phase information. Characterized in that the control to transmit the power corresponding to the beacon signal.

본 발명의 다른 실시예에 따른 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기는 빔포밍 전력수신기로부터 복수의 비콘신호를 수신하고, 상기 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱하는 비콘 수신단, 상기 비콘 수신단으로부터 멀티플렉싱된 비콘신호에 포함된 전송경로 정보를 분석하는 공유 제어부 및 상기 공유 제어부로부터 분석된 전송경로 정보를 이용하여 전력을 상기 빔포밍 전력수신기로 전송하는 전력 송신단을 포함한다.A beamforming power transmitter having a shared structure according to another embodiment of the present invention receives a plurality of beacon signals from a beamforming power receiver, and multiplexes the plurality of beacon signals to a beacon signal multiplexed from the beacon receiver. And a power control unit for transmitting power to the beamforming power receiver using the sharing control unit for analyzing the included transmission path information and the transmission path information analyzed from the sharing control unit.

또한 상기 비콘 수신단은, 상기 복수의 비콘신호를 수신하는 복수의 수신 안테나, 상기 수신된 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서 및 상기 멀티플렉싱된 비콘신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 공유 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The beacon receiving end may further include: a plurality of receiving antennas for receiving the plurality of beacon signals, a multiplexer for multiplexing the plurality of received beacon signals, and a shared analog-digital converter for converting the multiplexed beacon signals from an analog signal to a digital signal Characterized in that it comprises a.

본 발명에 따른 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기는 복수의 안테나로부터 수신된 비콘신호를 멀티플렉싱(multiplexing)한 후, 하나의 공유 제어부를 통해 순차적으로 비콘신호의 진폭정보 및 위상정보를 추출하여 전송효율을 향상시킬 수 있다. The beamforming power transmitter having the shared structure according to the present invention multiplexes the beacon signals received from the plurality of antennas, and sequentially extracts the amplitude information and the phase information of the beacon signals through one sharing control unit, thereby transmitting efficiency. Can improve.

도 1은 종래의 빔포밍 무선전력전송시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 빔포밍 무선전력전송시스템 중 빔포밍 전력송신기의 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 빔포밍 전력송신기에 고속푸리에변환이 적용된 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력전송시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 전력송신기의 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 빔포밍 전력송신기의 슈퍼 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 빔포밍 전력송신기가 구동되는 과정을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔포밍 전력송신기의 로직을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 빔포밍 전력송신기의 슈퍼 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8의 빔포밍 전력송신기가 구동되는 과정을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a conventional beamforming wireless power transmission system.
2 is a view for explaining the logic of the beamforming power transmitter of the conventional beamforming wireless power transmission system.
FIG. 3 is a diagram for describing logic to which a fast Fourier transform is applied to the beamforming power transmitter of FIG. 2.
4 is a view for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for describing logic of a beamforming power transmitter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for describing a super frame of the beamforming power transmitter of FIG. 5.
FIG. 7 is a diagram for explaining a process of driving the beamforming power transmitter of FIG.
8 is a diagram for explaining logic of a beamforming power transmitter according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for describing a super frame of the beamforming power transmitter of FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram for explaining a process of driving the beamforming power transmitter of FIG.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it is noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function is apparent to those skilled in the art or may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력전송시스템을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 무선전력전송시스템(100)은 빔포밍 통신을 이용하여 복수의 안테나로부터 수신된 비콘신호의 진폭정보 및 위상정보를 공유구조로 추출한다. 이를 통해, 무선전력전송시스템(100)은 전송효율을 향상시킬 수 있다. 무선전력전송시스템(100)은 빔포밍 전력송신기(10) 및 빔포밍 전력수신기(30)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the wireless power transmission system 100 extracts amplitude information and phase information of a beacon signal received from a plurality of antennas using a beamforming communication as a shared structure. Through this, the wireless power transmission system 100 may improve the transmission efficiency. The wireless power transmission system 100 includes a beamforming power transmitter 10 and a beamforming power receiver 30.

빔포밍 전력송신기(10)는 빔포밍 전력수신기(30)로부터 전송된 비콘신호를 분석한 후, 최적의 전력 송신을 할 수 있도록 한다. 빔포밍 전력송신기(10)는 비콘 수신단(11), 공유 제어부(13) 및 전력 송신단(15)를 포함한다. The beamforming power transmitter 10 analyzes the beacon signal transmitted from the beamforming power receiver 30, and then enables optimal power transmission. The beamforming power transmitter 10 includes a beacon receiving end 11, a sharing control unit 13, and a power transmitting end 15.

비콘 수신단(11)은 빔포밍 전력수신기(30)로부터 전송되는 복수의 비콘신호를 수신한다. 이 때, 비콘 수신단(11)은 복수의 비콘신호를 빔포밍 전력수신기(30)의 비콘 송신단(31)으로부터 수신할 수 있다. 비콘 수신단(11)은 복수의 비콘신호를 수신하기 위해 복수의 수신 안테나를 포함할 수 있다. The beacon receiving end 11 receives a plurality of beacon signals transmitted from the beamforming power receiver 30. At this time, the beacon receiving end 11 may receive a plurality of beacon signals from the beacon transmitting end 31 of the beamforming power receiver 30. The beacon receiving end 11 may include a plurality of receiving antennas for receiving a plurality of beacon signals.

공유 제어부(13)는 비콘 수신단(11)으로부터 수신된 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱(multiplexing)한다. 공유 제어부(13)는 멀티플렉싱된 비콘신호에 포함된 전송경로 정보를 분석한다. 즉, 공유 제어부(13)는 비콘신호에 포함된 진폭정보 및 위상정보를 추출하여 전송경로 정보를 분석할 수 있다. 이 때, 공유 제어부(13)는 고속푸리에변환(FFT)를 이용하여 진폭정보 및 위상정보를 추출할 수 있다. The sharing control unit 13 multiplexes a plurality of beacon signals received from the beacon receiving end 11. The sharing control unit 13 analyzes transmission path information included in the multiplexed beacon signal. That is, the sharing control unit 13 may analyze the transmission path information by extracting the amplitude information and the phase information included in the beacon signal. In this case, the sharing control unit 13 may extract amplitude information and phase information by using a fast Fourier transform (FFT).

전력 송신단(15)은 공유 제어부(13)로부터 분석된 전송경로 정보를 이용하여 전력을 빔포밍 전력 수신기(30)로 전송한다. 이 때, 전력 송신단(15)은 전력을 빔포밍 전력 수신기(30)의 전력 수신단(33)으로 전송할 수 있다. 전력 송신단(15)은 복수의 전력을 전송하기 위해 복수의 송신 안테나를 포함할 수 있다. The power transmitter 15 transmits power to the beamforming power receiver 30 using the transmission path information analyzed by the sharing controller 13. In this case, the power transmitter 15 may transmit power to the power receiver 33 of the beamforming power receiver 30. The power transmitter 15 may include a plurality of transmit antennas to transmit a plurality of powers.

바람직하게는, 비콘 수신단(11)의 복수의 수신 안테나 및 전력 송신단(15)의 복수의 송신 안테나는 하나의 송수신 안테나로 형성될 수 있다.Preferably, the plurality of receiving antennas of the beacon receiving end 11 and the plurality of transmitting antennas of the power transmitting end 15 may be formed as one transmit / receive antenna.

빔포밍 전력수신기(30)는 채널 상태를 트레이닝(training)하는 비콘신호를 생성하고, 생성된 비콘신호를 빔포밍 전력송신기(10)로 전송한다. 빔포밍 전력수신기(30)는 빔포밍 전력송신기(10)로부터 전력을 수신한다. 빔포밍 전력수신기(30)는 비콘 송신단(31) 및 전력 수신단(33)을 포함한다.The beamforming power receiver 30 generates a beacon signal for training a channel state, and transmits the generated beacon signal to the beamforming power transmitter 10. The beamforming power receiver 30 receives power from the beamforming power transmitter 10. The beamforming power receiver 30 includes a beacon transmitting end 31 and a power receiving end 33.

비콘 송신단(31)은 진폭정보 및 위상정보를 포함하는 비콘신호을 생성하고, 생성된 비콘신호를 빔포밍 전력송신기(10)로 전송한다. 이 때, 비콘 송신단(31)은 비콘신호를 빔포밍 전력 송신기(10)의 비콘 수신단(11)으로 전송할 수 있다. 비콘 송신단(31)은 복수의 비콘신호를 전송하기 위해 복수의 송신 안테나를 포함할 수 있다.The beacon transmitter 31 generates a beacon signal including amplitude information and phase information, and transmits the generated beacon signal to the beamforming power transmitter 10. At this time, the beacon transmitting end 31 may transmit a beacon signal to the beacon receiving end 11 of the beamforming power transmitter 10. The beacon transmitter 31 may include a plurality of transmit antennas to transmit a plurality of beacon signals.

전력 수신단(33)은 빔포밍 전력송신기(10)로부터 전송되는 복수의 전력을 수신한다. 이 때, 전력 수신단(33)은 복수의 전력을 빔포밍 전력송신기(10)의 전력 송신단(15)으로부터 수신할 수 있다. 전력 수신단(33)은 복수의 전력을 수신하기 위해 복수의 수신 안테나를 포함할 수 있다. The power receiver 33 receives a plurality of powers transmitted from the beamforming power transmitter 10. In this case, the power receiver 33 may receive a plurality of powers from the power transmitter 15 of the beamforming power transmitter 10. The power receiver 33 may include a plurality of receive antennas to receive a plurality of powers.

바람직하게는, 비콘 송신단(31)의 복수의 송신 안테나 및 전력 수신단(33)의 복수의 수신 안테나는 하나의 송수신 안테나로 형성될 수 있다.Preferably, the plurality of transmit antennas of the beacon transmitting end 31 and the plurality of receiving antennas of the power receiving end 33 may be formed as one transmit / receive antenna.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 전력송신기의 로직을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5의 빔포밍 전력송신기의 슈퍼 프레임을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 5의 빔포밍 전력송신기가 구동되는 과정을 구간별로 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the logic of the beamforming power transmitter according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view for explaining the super frame of the beamforming power transmitter of FIG. 5, FIG. A diagram for describing a process of driving the beamforming power transmitter for each section.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 빔포밍 전력송신기(10)는 비콘 수신단(11), 공유 제어부(13) 및 전력 송신단(15)을 포함한다. 비콘 수신단(11)은 수신 안테나(51, 61, 71), 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(52, 62, 72) 및 버퍼(buffer)(53, 63, 73)를 포함하고, 공유 제어부(13)는 멀티플렉서(81) 및 공유 고속푸리에변환모듈(82)을 포함하며, 전력 송신단(15)은 위상 시프트기(54, 64, 74), 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(55, 65, 75) 및 송신 안테나(51, 61, 71)를 포함한다. 여기서, 수신 안테나 및 송신 안테나는 하나의 송수신 안테나로 설계될 수 있다.4 to 7, the beamforming power transmitter 10 includes a beacon receiving end 11, a sharing control unit 13, and a power transmitting end 15. The beacon receiving end 11 includes receiving antennas 51, 61, 71, analog-to-digital converters (ADCs) 52, 62, 72, and buffers 53, 63, 73, and a shared control unit 13. ) Includes a multiplexer 81 and a shared fast Fourier transform module 82, wherein the power transmitter 15 comprises a phase shifter 54, 64, 74, a digital-to-analog converter (DAC) 55, 65, 75 And transmit antennas 51, 61, 71. Here, the receiving antenna and the transmitting antenna may be designed as one transmit / receive antenna.

예를 들어, M개의 송수신 안테나(51, 61, 71)를 포함하고, 각 송수신 안테나에 아날로그-디지털 컨버터(52, 62, 72), 버퍼(53, 63, 73), 위상 시프트기(54, 64, 74) 및 디지털-아날로그 컨버터(55, 65, 75)가 연결되고, 공유 고속푸리에변환모듈(82)을 공유하는 빔포밍 전력송신기(10)는 다음과 같은 과정에 따라 구동할 수 있다.For example, it includes M transmit and receive antennas 51, 61, and 71, and each transmit / receive antenna includes analog-to-digital converters 52, 62, 72, buffers 53, 63, 73, and phase shifters 54, 64, 74 and the digital-to-analog converters 55, 65, and 75 are connected, and the beamforming power transmitter 10 sharing the shared fast Fourier transform module 82 may be driven according to the following procedure.

먼저, 빔포밍 전력송신기(10)는 송수신 안테나(51, 61, 71)로 복수의 비콘신호를 입사한다. 여기서, 비콘신호는 I/Q 직각 변조(quadrature modulation) 신호일 수 있다. 빔포밍 전력송신기(10)는 송수신 안테나(51, 61, 71)와 연결된 각각 아날로그-디지털 컨버터(52, 62, 72)를 이용하여 수신된 복수의 비콘신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. 빔포밍 전력송신기(10)는 디지털 신호로 변환된 복수의 비콘신호를 버퍼(53, 63, 73)에 임시 저장한다. 이 때, 복수의 비콘신호는 임시 저장됨으로써, 추후 진행되는 진폭정보 및 위상정보의 추출과정을 수신된 순서에 따라 순차적으로 할 수 있도록 한다. First, the beamforming power transmitter 10 enters a plurality of beacon signals into the transmission and reception antennas 51, 61, and 71. Here, the beacon signal may be an I / Q quadrature modulation signal. The beamforming power transmitter 10 converts the plurality of beacon signals received from the analog signals to the digital signals using the analog-to-digital converters 52, 62, and 72 respectively connected to the transmission / reception antennas 51, 61, and 71. The beamforming power transmitter 10 temporarily stores a plurality of beacon signals converted into digital signals in the buffers 53, 63, and 73. At this time, the plurality of beacon signals are temporarily stored, so that the subsequent extraction process of amplitude information and phase information can be sequentially performed according to the received order.

빔포밍 전력송신기(10)는 복수의 비콘신호를 멀티플렉서(81)로 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 비콘신호를 고속푸리에변환으로 비콘신호에 포함된 진폭정보 및 위상정보를 추출한다. 이를 통해, 빔포밍 전력송신기(10)는 전송경로 정보를 분석할 수 있다. The beamforming power transmitter 10 multiplexes a plurality of beacon signals with the multiplexer 81, and extracts amplitude information and phase information included in the beacon signal by fast Fourier transforming the multiplexed beacon signals. Through this, the beamforming power transmitter 10 may analyze the transmission path information.

빔포밍 전력송신기(10)는 복수의 전력에 대한 위상을 위상 시프트기(54, 64, 74)로 동일하게 조정한다. 여기서, 빔포밍 전력송신기(10)는 분석된 전송경로 정보를 이용하여 위상을 조정할 수 있다. 빔포밍 전력송신기(10)는 위상이 조정된 복수의 전력을 디지털-아날로그 컨버터(55, 65, 75)로 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환한다. 빔포밍 전력송신기(10)는 아날로그 신호로 변환된 복수의 전력을 송수신 안테나(51, 61, 71)로 전송한다.The beamforming power transmitter 10 equally adjusts phases for the plurality of powers with the phase shifters 54, 64, and 74. Here, the beamforming power transmitter 10 may adjust the phase by using the analyzed transmission path information. The beamforming power transmitter 10 converts the plurality of phase-adjusted powers from the digital signal to the analog signal with the digital-to-analog converters 55, 65, and 75. The beamforming power transmitter 10 transmits a plurality of powers converted into analog signals to the transmission / reception antennas 51, 61, and 71.

한편, 빔포밍 전력송신기(10)가 전력 전송 시, 비콘 구간 및 전력 전송(powering) 구간을 슈퍼프레임으로 나타내면 전력 전송 구간이 비콘 구간보다 많은 부분을 차지한다. 이 때, 비콘 구간은 복수의 비콘 신호를 수신하고, 수신된 비콘 신호를 분석하는 구간이고, 전력 전송 구간은 전력을 전송하는 구간이다.On the other hand, when the beamforming power transmitter 10 indicates the beacon section and the power transmission section as a superframe during power transmission, the power transmission section occupies a larger portion than the beacon section. In this case, the beacon section is a section for receiving a plurality of beacon signals, analyzing the received beacon signal, the power transmission section is a section for transmitting power.

빔포밍 전력송신기(10)는 비콘 구간 및 전력 전송 구간을 다음과 같이 수행할 수 있다. 빔포밍 전력송신기(10)는 복수의 비콘신호 중 어느 하나의 비콘신호에 대한 진폭정보 및 위상정보를 추출하면 다음 순서에 해당되는 비콘신호에 대한 진폭정보 및 위상정보를 추출한다. 이 때, 빔포밍 전력송신기(10)는 처음 비콘신호에 해당되는 전력을 전송한다. 즉, 빔포밍 전력송신기(10)는 전력 전송 구간을 비콘 구간과 중첩시켜 최대로 전력 전송 구간을 유지할 수 있도록 한다. The beamforming power transmitter 10 may perform the beacon section and the power transmission section as follows. When the beamforming power transmitter 10 extracts amplitude information and phase information of one of the beacon signals of the plurality of beacon signals, the beamforming power transmitter 10 extracts amplitude information and phase information of the beacon signal corresponding to the following sequence. At this time, the beamforming power transmitter 10 first transmits power corresponding to the beacon signal. That is, the beamforming power transmitter 10 may overlap the power transmission section with the beacon section to maintain the maximum power transmission section.

예를 들면, 빔포밍 전력송신기(10)는 제2 송수신 안테나(61)의 FFT 연산 구간 동안 제1 송수신 안테나(51)로 해당하는 전력을 전송할 수 있고, 제M 송수신 안테나(71)의 FFT 연산 구간 동안 제1 송수신 안테나(51) 및 제2 송수신 안테나(61)에 해당하는 전력을 전송할 수 있다.For example, the beamforming power transmitter 10 may transmit power corresponding to the first transmit / receive antenna 51 during the FFT calculation period of the second transmit / receive antenna 61, and perform FFT operation of the M transmit / receive antenna 71. Power corresponding to the first transmit / receive antenna 51 and the second transmit / receive antenna 61 may be transmitted during the interval.

특히, 빔포밍 전력송신기(10)는 복수의 공유 고속푸리에변환모듈을 포함하는 경우, 복수의 공유 고속푸리에변환모듈은 동시에 FFT 연산을 수행하기 때문에 비콘 구간을 최소화할 수 있다.In particular, when the beamforming power transmitter 10 includes a plurality of shared fast Fourier transform modules, the plurality of shared fast Fourier transform modules simultaneously perform an FFT operation, thereby minimizing the beacon period.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔포밍 전력송신기의 로직을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 빔포밍 전력송신기의 슈퍼 프레임을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 8의 빔포밍 전력송신기가 구동되는 과정을 구간별로 설명하기 위한 도면이다. FIG. 8 is a diagram for explaining logic of a beamforming power transmitter according to another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a diagram for explaining a superframe of the beamforming power transmitter of FIG. 8, and FIG. A diagram for describing a process of driving the beamforming power transmitter for each section.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 빔포밍 전력송신기(20)는 빔포밍 전력송신기(10)와 동일 구조를 가지되, 아날로그-디지털 컨버터도 공유하는 구조를 가진다는 점에서 차이가 있다. 8 to 10, the beamforming power transmitter 20 has the same structure as the beamforming power transmitter 10, but differs in that it has a structure that also shares an analog-to-digital converter.

빔포밍 전력송신기(20)는 비콘 수신단, 공유 제어부 및 전력 송신단을 포함한다. 비콘 수신단은 수신 안테나(51, 61, 71), 멀티플렉서(91) 및 공유 아날로그-디지털 컨버터(92)를 포함하고, 공유 제어부는 공유 고속푸리에변환모듈(93)을 포함하며, 전력 송신단은 위상 시프트기(54, 64, 74), 디지털-아날로그 컨버터(55, 65, 75) 및 송신 안테나(51, 61, 71)를 포함한다. 여기서, 수신 안테나 및 송신 안테나는 하나의 송수신 안테나로 설계될 수 있다.The beamforming power transmitter 20 includes a beacon receiver, a sharing controller, and a power transmitter. The beacon receiving stage includes receiving antennas 51, 61, 71, multiplexer 91, and shared analog-to-digital converter 92, the sharing control unit includes a shared fast Fourier transform module 93, and the power transmitting stage includes a phase shift. Devices 54, 64, 74, digital-to-analog converters 55, 65, 75, and transmit antennas 51, 61, 71. Here, the receiving antenna and the transmitting antenna may be designed as one transmit / receive antenna.

즉, 빔포밍 전력송신기(20)는 아날로그-디지털 컨버터의 개수를 줄일 수 있는 대신 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱해주는 멀티플렉서(91)를 수신 안테나(51, 61, 71) 및 공유 아날로그-디지털 컨버터(92) 사이에 구비한다. That is, the beamforming power transmitter 20 may receive a multiplexer 91 which multiplexes a plurality of beacon signals, instead of reducing the number of analog-to-digital converters. ) Between.

한편, 빔포밍 전력송신기(20)는 아날로그-디지털 컨버터를 공유함으로써 하드웨어적으로 줄어드는 장점이 있으나, 빔포밍 전력송신기(10)와 비교하여 슈퍼프레임에서 나타나는 것과 같이 비콘 구간이 길어지고, 전력 전송 구간이 상대적으로 짧아진다. On the other hand, although the beamforming power transmitter 20 has an advantage of being reduced in hardware by sharing an analog-to-digital converter, the beacon period becomes longer as shown in a superframe compared to the beamforming power transmitter 10, and the power transmission section This becomes relatively short.

즉, 빔포밍 전력송신기(20)는 유휴 구간이 발생함으로써, 업 믹서(up-mixer) 및 다운 믹서(down-mixer)에 동일한 위상을 사용할 경우 전력 전송 구간을 중첩할 수 없다.That is, the beamforming power transmitter 20 may not overlap the power transmission section when the idle phase is generated and the same phase is used for the up-mixer and the down-mixer.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

10, 15: 빔포밍 전력송신기
11: 비콘 수신단
13: 공유 제어부
15: 전력 송신단
30: 빔포밍 전력수신기
31: 비콘 송신단
33: 전력 수신단
100: 무선전력전송시스템
10, 15: beamforming power transmitter
11: Beacon Receiver
13: shared control
15: power transmitter
30: Beamforming Power Receiver
31: Beacon Transmitter
33: power receiver
100: wireless power transmission system

Claims (8)

빔포밍 전력수신기로부터 복수의 비콘신호를 수신하는 비콘 수신단;
상기 비콘 수신단으로부터 수신된 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱(multiplexing)하고, 상기 멀티플렉싱된 비콘신호에 포함된 전송경로 정보를 분석하고는 공유 제어부; 및
상기 공유 제어부로부터 분석된 전송경로 정보를 이용하여 전력을 상기 빔포밍 전력수신기로 전송하는 전력 송신단;
을 포함하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
A beacon receiver for receiving a plurality of beacon signals from the beamforming power receiver;
A sharing control unit multiplexing a plurality of beacon signals received from the beacon receiving end, analyzing transmission path information included in the multiplexed beacon signals; And
A power transmitter for transmitting power to the beamforming power receiver using the transmission path information analyzed by the sharing controller;
Beamforming power transmitter having a shared structure comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 비콘 수신단은,
상기 복수의 비콘신호를 수신하는 복수의 수신 안테나;
상기 수신된 복수의 비콘신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC); 및
상기 변환된 복수의 비콘신호를 임시 저장하는 버퍼;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
The method of claim 1,
The beacon receiving end,
A plurality of receiving antennas for receiving the plurality of beacon signals;
An analog-to-digital converter (ADC) for converting the plurality of received beacon signals from analog signals to digital signals; And
A buffer for temporarily storing the converted plurality of beacon signals;
Beamforming power transmitter having a shared structure, characterized in that it comprises a.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 공유 제어부는,
상기 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서; 및
상기 멀티플렉서와 연결되고, 고속푸리에변환(FFT)를 이용하여 상기 비콘신호에 포함된 진폭정보 및 위상정보를 추출하는 공유 고속푸리에변환모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
The method according to claim 1 or 2,
The sharing control unit,
A multiplexer multiplexing the plurality of beacon signals; And
A shared fast Fourier transform module connected to the multiplexer and extracting amplitude information and phase information included in the beacon signal using a fast Fourier transform (FFT);
Beamforming power transmitter having a shared structure, characterized in that it comprises a.
제 3항에 있어서,
상기 공유 고속푸리에변환모듈은,
상기 복수의 비콘신호가 수신된 순서에 따라 순차적으로 상기 진폭정보 및 상기 위상정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
The method of claim 3, wherein
The shared fast Fourier transform module,
The beamforming power transmitter having a shared structure, characterized in that for extracting the amplitude information and the phase information sequentially in the order in which the plurality of beacon signals are received.
제 4항에 있어서,
상기 공유 고속푸리에변환모듈은,
상기 버퍼에 임시 저장된 비콘신호를 상기 순서에 맞게 불러와서 상기 진폭정보 및 상기 위상정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
The method of claim 4, wherein
The shared fast Fourier transform module,
And a beacon signal temporarily stored in the buffer in the order of extracting the amplitude information and the phase information.
제 4항에 있어서,
상기 공유 고속푸리에변환모듈은,
상기 복수의 비콘신호 중 제1 비콘신호의 진폭정보 및 위상정보를 추출하면 다음 순서에 해당하는 제2 비콘신호의 진폭정보 및 위상정보를 추출하는 동시에 상기 제1 비콘신호에 해당되는 전력이 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
The method of claim 4, wherein
The shared fast Fourier transform module,
When the amplitude information and the phase information of the first beacon signal are extracted from the plurality of beacon signals, the amplitude information and the phase information of the second beacon signal corresponding to the next order may be extracted and the power corresponding to the first beacon signal may be transmitted. Beamforming power transmitter having a shared structure, characterized in that for controlling.
빔포밍 전력수신기로부터 복수의 비콘신호를 수신하고, 상기 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱하는 비콘 수신단;
상기 비콘 수신단으로부터 멀티플렉싱된 비콘신호에 포함된 전송경로 정보를 분석하는 공유 제어부; 및
상기 공유 제어부로부터 분석된 전송경로 정보를 이용하여 전력을 상기 빔포밍 전력수신기로 전송하는 전력 송신단;
을 포함하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
A beacon receiving end receiving a plurality of beacon signals from a beamforming power receiver and multiplexing the plurality of beacon signals;
A sharing controller analyzing transmission path information included in the beacon signal multiplexed from the beacon receiving end; And
A power transmitter for transmitting power to the beamforming power receiver using the transmission path information analyzed by the sharing controller;
Beamforming power transmitter having a shared structure comprising a.
제 7항에 있어서,
상기 비콘 수신단은,
상기 복수의 비콘신호를 수신하는 복수의 수신 안테나;
상기 수신된 복수의 비콘신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서; 및
상기 멀티플렉싱된 비콘신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 공유 아날로그-디지털 컨버터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공유구조를 가지는 빔포밍 전력송신기.
The method of claim 7, wherein
The beacon receiving end,
A plurality of receiving antennas for receiving the plurality of beacon signals;
A multiplexer multiplexing the received plurality of beacon signals; And
A shared analog-digital converter for converting the multiplexed beacon signal from an analog signal to a digital signal;
Beamforming power transmitter having a shared structure, characterized in that it comprises a.
KR1020180010526A 2018-01-29 2018-01-29 Beamforming power transmitter having shared structure KR102356692B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180010526A KR102356692B1 (en) 2018-01-29 2018-01-29 Beamforming power transmitter having shared structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180010526A KR102356692B1 (en) 2018-01-29 2018-01-29 Beamforming power transmitter having shared structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190091684A true KR20190091684A (en) 2019-08-07
KR102356692B1 KR102356692B1 (en) 2022-01-28

Family

ID=67621377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180010526A KR102356692B1 (en) 2018-01-29 2018-01-29 Beamforming power transmitter having shared structure

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102356692B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090074812A (en) * 2006-10-26 2009-07-07 퀄컴 인코포레이티드 Repeater techniques for multiple input multiple output utilizing beam formers
US20120326660A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Board Of Regents, The University Of Texas System Wireless Power Transmission
KR20160121387A (en) * 2015-04-10 2016-10-19 인텔 코포레이션 Managing presence and long beacon extension pulses
KR20170063637A (en) * 2014-10-01 2017-06-08 퀄컴 인코포레이티드 Beamforming configuration scheme
KR101809711B1 (en) 2016-05-04 2017-12-15 김재범 Mobile communication device having RF wireless power transfer system including directional antenna

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090074812A (en) * 2006-10-26 2009-07-07 퀄컴 인코포레이티드 Repeater techniques for multiple input multiple output utilizing beam formers
US20120326660A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Board Of Regents, The University Of Texas System Wireless Power Transmission
KR20170063637A (en) * 2014-10-01 2017-06-08 퀄컴 인코포레이티드 Beamforming configuration scheme
KR20160121387A (en) * 2015-04-10 2016-10-19 인텔 코포레이션 Managing presence and long beacon extension pulses
KR101809711B1 (en) 2016-05-04 2017-12-15 김재범 Mobile communication device having RF wireless power transfer system including directional antenna

Also Published As

Publication number Publication date
KR102356692B1 (en) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5077562A (en) Digital beam-forming technique using temporary noise injection
US20160131741A1 (en) Apparatus and method for forming beam for processing radar signal
DK2669700T3 (en) electronic modforanstaltningssystem
US20060052065A1 (en) Transmit diversity fo base stations
KR101736876B1 (en) Method and apparatus for transceiving for beam forming in wireless communication system
US10063320B2 (en) Apparatus and method for implementing a photonic radio front end
JP2006503263A (en) Efficient broadband waveform generation and signal processing design for active multi-beam ESA digital radar systems
WO2010017706A1 (en) Active antenna, base station, method for updating amplitude and phase and method for signal processing
CN111370873B (en) High-efficiency phase modulation system based on time modulation array
US10511380B2 (en) System and method for efficient wideband code division multiplexing in subband domain
CN109495140A (en) A kind of beam search tracking wireless communication system and beam search tracking
KR20030030878A (en) Apparatus for Calibration in Adaptive Array Antenna System and Method Thereof
CN102544751A (en) Multi-target medium frequency digital phased-array antenna
US8270513B2 (en) Fully saturated multi-tone transceiver
US8868013B2 (en) Apparatus and method for transmitting/receiving signal
US8600237B2 (en) Broadband radio transceiver with optical transform
KR102356692B1 (en) Beamforming power transmitter having shared structure
KR100705504B1 (en) Device and method for smart antenna calibration in ofdm system
US20180241421A1 (en) Signal Distribution Network
US11387894B2 (en) Satellite receiver and satellite communication system
AU2009201717A1 (en) A module for transforming between a RF signal and a digital multiplexed optical signal
RU2008108314A (en) RADAR REQUEST FOR THE ACTIVE REQUEST-RESPONSE SYSTEM
JP2017055245A (en) Transceiver module and active phased array antenna
US10715261B2 (en) Method and apparatus for antenna array calibration using on-board receiver
KR101539533B1 (en) Method and apparatus for amplify-and-forward mimo-ofdm relay systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant