KR20200118131A - 무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 전달을 위한 방법은, 송신기-수신기 근접성을 결정하는 단계, 송신 파라미터를 평가하는 단계, 및/또는 송신 계획에 기초하여 전력을 송신하는 단계를 바람직하게 포함한다. 무선 전력 전달을 위한 시스템은 다수의 수신기 및 하나 또는 그 이상의 송신기를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템
본 출원은 2018년 3월 8일자로 출원된 미국 가특허출원 62/640,269호, 2018년 9월 11일자로 출원된 미국 가특허출원 62/729,860호, 2018년 11월 27일자로 출원된 미국 가특허출원 62/772,052호, 및 2018년 11월 28일자로 출원된 미국 가특허출원 62/772,425호의 이점을 청구하며, 그 각각은 여기에 그 전체가 참조 인용되었다.
본 출원은 2018년 6월 6일자로 출원된 미국 특허출원 16/001,725호와 관련이 있으며, 상기 문헌은 여기에 그 전체가 참조 인용되었다.
본 발명은 일반적으로 무선 전력 전달 분야(wireless power delivery field)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 무선 전력 전달 분야에서의 신규하고 유용한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전형적인 무선 전력 전달 시스템은 그 자신을 빔포밍(beamforming) 구성으로 제한하고 있으며, 이는 고성능 결과를 제공하지 않을 수 있다. 따라서 무선 전력 전달 분야에서는, 무선 전력 전달에 대해 신규하고 유용한 방법 및 시스템을 생성할 필요가 있다.
도 1a-1b는 방법의 개략도 및 상기 방법의 요소의 예이다.
도 2a는 시스템의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2b-2c는 시스템의 송신기 및 수신기의 각각의 예의 개략도이다.
도 2d는 시스템의 제2 실시예의 개략도이다
도 3은 방법의 예의 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명은 본 발명을 이들 바람직한 실시예로 제한하려는 것이 아니라, 오히려 본 기술분야의 숙련자가 본 발명을 제조하여 이를 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
1. 개요
무선 전력 전달을 위한 방법은, 송신기-수신기 근접성(proximity) 결정 단계(S100), 송신 파라미터 평가 단계(S400), 및/또는 송신 계획(예를 들어, 도 1a 및/또는 도 3에 도시된 바와 같은)에 기초하여 전력을 송신하는 단계(S700)를 바람직하게 포함한다. 무선 전력 전달을 위한 시스템은 다수의 수신기 및 하나 또는 그 이상의 송신기(예를 들어, 도 2a-2d에 도시된 바와 같은)를 바람직하게 포함한다. 그러나 상기 시스템 및/또는 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다. 상기 방법은 전술한 시스템을 사용하여 바람직하게 수행되지만, 그러나 임의의 다른 적절한 시스템(들)을 사용하여 추가적으로 또는 대안적으로 수행될 수 있다.
전형적인 방법 및 시스템을 사용하여 효율적인 무선 전력 전달을 위해 전력 송신 설정을 결정하는 단계는 어려우며, 및/또는 시간-집약적일 수 있다. 후보 전력 송신 설정(candidate power transmission setting)의 평가는 느린 프로세스(예를 들어, 1-100 ms 또는 그 이상을 요구하는)일 수 있다. 또한 상기 전력 송신 설정은 전형적으로 수많은 파라미터를 포함하므로, 검색 공간이 매우 커져서, 그 전체 탐색을 효과적으로 방해할 수 있다. 또한 상기 시스템의 요소와 주변 요소가 자주 이동하여, 잠재적으로 이전 솔루션을 무효화시켜, 새로운 검색이 필요할 수 있다. 이들 문제점을 감안하여, 본 발명자들은 신속하게-결정된 솔루션(예를 들어, 한계 또는 최적 결과의 임계 범위 내에서 전력 송신으로 나타나는 솔루션)이 오랜 검색 후에만 발견되는 글로벌 최적화된 솔루션보다 우수할 수 있음을 발견했다.
2. 이점
상기 방법은 허용 가능한 및/또는 원하는 전력 송신 설정을 결정하는 데 필요한 시간을 상당히 줄일 수 있다. 첫 번째로, 상기 방법은 로컬 검색 또는 확률적 글로벌 검색을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 전형적으로 확정적인 글로벌 검색보다 훨씬 더 짧은 시간에 충분한 솔루션을 찾을 수 있다. 또한, 상기 방법은 수신기의 서브세트(예를 들어, 수신기 쌍과 같은 수신기 그룹)에 대한 목적 함수(objective function)에만 기초하여 다목적 검색을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 전형적으로 이러한 모든 수신기(예를 들어, 많은 수신기에 만족스러운 전력 전달을 달성하기 위해, 상이한 수신기 그룹에 대한 다수의 최적 구성이 나중에 이용될 수 있는)에 대해, 특히 다수의[예를 들어, 2개, 3개, 4개, 5개, 10개, 5-10개, 10-30개, 30개 이상 등과 같은 임계값 초과 수신기의 임계 개수(threshold number) 보다 더 큰] 수신기에 대해, 목적 함수에 기초한 다목적 검색보다 훨씬 짧은 시간에 충분한 솔루션을 찾을 수 있다. 이런 검색 시간 단축은 종종 엄청나게 우수한 에너지 송신 결과를 생성할 것이다(예를 들어, 요소 배향이 변경되는 시스템에서).
두 번째로, 전력 송신 설정의 평가(예를 들어, 로컬 및/또는 글로벌 검색 중)는 상기 설정에 따른 송신기를 구성하고, 상기 설정을 이용하여 전력 송신의 결과를 측정하고(예를 들어, 수신기 또는 수신기들에서), 및/또는 상이한 개체들(entity) 사이의 결과를 통신하기 위한(예를 들어, 수신기로부터 송신기로 결과를 송신하기 위한) 필요성으로 인해 시간-소모적일 수 있다. 이러한 시간 소모를 감소시키기 위해, 상기 방법은 선택적으로 평가(예를 들어, 결과) 및/또는 관련 정보(예를 들어, 최적화 검색이 현재 수행 중인 바와 같은 현재 고려 중인 수신기 또는 수신기들 모두에 대한, 송신기로의 무선 통신 링크를 구비한 임의의 다른 수신기와 같은, 시스템의 임의의 다른 적절한 수신기에 대한)를 추정하는 단계 및/또는 캐싱 단계(caching), 이에 의해 완전 평가(full evaluation) 대신에 상기 추정된 및/또는 캐싱된 값의 패스트 룩업(fast lookup)을 허용하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.
세 번째로, 전력 송신 최적화 기술(예를 들어, 파라미터와 관련된 측정 결과에 기초하여 송신 파라미터에 대한 최적화와 같은 실시간 최적화 기술)을 사용하면, 환경 및/또는 시스템 구성의 잠재적 변경에도 불구하고, 수신기 및/또는 송신기 안테나에서 초이득 동작(supergaining behavior)의 여기(excitation) 및/또는 유지보수를 가능하게 할 수 있다. 또한, 전력 송신을 위한 순음(pure-tone)(및/또는 실질적으로 순음) 신호의 사용은, 전형적으로 이러한 안테나[예를 들어, 전형적으로 이러한 안테나의 내부 및/또는 주변에서 생성되는 고 에너지 소산장(evanescent field)으로부터 일어나는]와 관련된 협대역폭(예를 들어, 부분 임피던스 대역폭)에도 불구하고, 이러한 초이득 안테나의 사용을 실현 가능하게 할 수 있다. 초이득 안테나는 전형적인 안테나보다 훨씬 더 높은 이득을 나타낼 수 있으며, 이에 의해 예를 들어 전력 송신율을 증가시키거나 및/또는 수신기 및/또는 송신기의 크기를 감소시킬 수 있게 한다. 그러나 상기 방법 및 시스템은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 이점을 부여할 수 있다.
3. 시스템
시스템의 송신기(들)는 송신 안테나와 같은 하나 또는 그 이상의 송신 요소(예를 들어, RF 및/또는 마이크로파 전력과 같은 전자기 방사선을 송신하도록 구성된 요소)를 바람직하게 포함한다. 안테나 및/또는 다른 송신 요소는 협대역 요소(예를 들어, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 500, 30-100, 100-150, 150-300, 300-1000, 또는 1000 이상, 등과 같은 임계값보다 더 큰 품질 계수), 광대역 요소(예를 들어, 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 1-5, 5-15, 15-30, 30-50, 50-100, 100-150, 150-300, 300-1000 또는 1 미만, 등)일 수 있으며, 및/또는 임의의 다른 적절한 대역폭을 가질 수 있다. 상기 송신 요소는 선택적으로 하나 또는 그 이상의 주파수 적응 요소(예를 들어, 상기 송신 요소의 송신 및/또는 공진 주파수를 제어하도록 구성된)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 송신기는 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같은(예를 들어, 시스템의 송신기에 관해) 하나 또는 그 이상의 요소를 포함하며, 상이 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었다.
상기 송신 요소는 위상-제어 가능한 및/또는 진폭-제어 가능한 요소와 같은, 다수의 제어 가능한(예를 들어, 적응형) 송신 요소[예를 들어, 루프, 단극(monopole), 쌍극(dipole), 등]를 바람직하게 포함한다. 예를 들어, 상기 송신 요소는 하나 또는 그 이상의 제어 가능한(예를 들어, 적응형) 안테나 어레이(예를 들어, 선형 어레이, 평탄 어레이, 3-D 어레이, 등; 위상 어레이, 전자적으로 제어 가능한 어레이, 등)를 정의할 수 있다.
상기 송신 요소는 바람직하게는 다수의 활성 요소(예를 들어, 피드에 의해 능동적으로 구동되도록 구성된, 안테나와 같은 요소), 보다 바람직하게는 독립적으로 제어 가능한 능동 안테나(예를 들어, 각각의 능동 안테나가 시스템의 다른 모든 능동 안테나와는 독립적으로 개별적으로 제어 가능하고; 여기서, 능동 안테나의 그룹들은 함께 제어될 수 있으며, 각각의 그룹은 다른 모든 그룹과는 독립적으로 제어 가능한, 등)를 포함한다. 제1 변형예에 있어서, 각각의 능동 안테나가 구동되는 진폭 및/또는 위상은 독립적으로 제어될 수 있다[예를 들어, 각각의 능동 안테나에 대한 별도의 IQ 변조기 또는 위상 시프터(phase shifter)를 통해]. 제2 변형예에 있어서, 상기 능동 안테나는 하나 또는 그 이상의 안테나 그룹으로 분리되며, 여기서 그룹의 안테나들은 함께 제어된다(예를 들어, 각각의 그룹에 대한 단일 IQ 변조기 또는 위상 시프터를 통해). 예를 들어, 그룹의 안테나는 서로에 대해 고정된 위상 오프셋(예를 들어, 그룹의 모든 안테나가 서로 동일한 위상을 갖는 것과 같은 제로 오프셋; 비 제로 오프셋; 등)을 가질 수 있다(예를 들어, 상기 고정된 위상 오프셋은 IQ 변조기 또는 위상 시프터와 각각의 안테나 사이의 트레이스 길이의 차이에 의해 정의된다). 그러나 상기 능동 안테나는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 구성될 수 있다.
상기 송신 요소는 추가적으로 또는 대안적으로 하나 또는 그 이상의 수동 안테나(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 능동 안테나에 전기적으로 및/또는 공진 가능하게 결합하고, 이에 의해 송신기의 송신 특성을 변경하도록 구성된)를 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 시스템은 전기적 결합(예를 들어, 연결, 공진 결합, 등), 및/또는 하나 또는 그 이상의 전기 구성요소(예를 들어, 저항기, 커패시터 및/또는 인덕터와 같은 수동 구성요소; 하나 또는 그 이상의 능동 안테나 및/또는 다른 수동 안테나와 안테나; 등)에 대한 하나 또는 그 이상의 수동 안테나의 디커플링을 제어하도록(예를 들어, 소프트웨어-제어되는 스위치와 같은 스위치를 통해; 가변 커패시터와 같은 가변적인 전기 특성을 갖는 요소를 통해; 등) 구성된다. 제1 예에 있어서, 다수의 수동 안테나는 서로 전기적으로 연결 및/또는 분리될 수 있다(예를 들어, 2개 또는 그 이상의 이러한 안테나를 전기적으로 연결하도록 작동 가능한 스위치를 통해). 제2 예에 있어서, 가변 커패시터[예를 들어, 버랙터(varactor)] 및/또는 다른 가변(예를 들어, 연속-가변) 요소는, 하나 또는 그 이상의 수동 안테나에 전기적으로 결합되어(예를 들어, 전기적으로 연결되어), 어레이 및/또는 그 피드에서 수동 안테나의 로딩 및 다른 안테나(예를 들어, 다른 수동 안테나, 능동 안테나, 등)로의 그 결합의 제어를 가능하게 한다(예를 들어, 안테나에 결합된 하나 또는 그 이상의 가변 요소의 특성을 변화시키면 어레이의 실제 패턴을 제어하도록 기능할 수 있다). 이런 제2 예의 특정한 예에 있어서, 적응형 안테나 어레이는 단일의 능동 안테나 및 다수의 수동 안테나를 포함하며, 여기서 하나 또는 그 이상의 수동 안테나는 하나 또는 그 이상의 가변 구성요소에 전기적으로 결합된다.
여기에 안테나(예를 들어, 능동 안테나, 수동 안테나, 등)로서 지칭되었더라도, 본 기술분야의 숙련자라면 상기 송신 요소가 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 타입의 송신 요소(예를 들어, 능동 송신 요소, 수동 송신 요소, 등)를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 여기에 안테나 어레이로서 지칭되었더라도, 본 기술분야의 숙련자라면 상기 송신 요소가 임의의 다른 적절한 송신 요소의 어레이 및/또는 임의의 다른 적절한 배치(예를 들어, 비 주기적 배치와 같은, 어레이 이외의 배치)의 송신 요소를 포함할 수 있음을 인식할 것이다.
송신기는 하나 또는 그 이상의 전원에 바람직하게 결합된다(예를 들어, 도전성 와이어에 의해 전기적으로 연결되는 바와 같이, 전기적으로 결합되고; 이로부터 전력을 수신하도록 구성된다). 상기 전원은 원격 전원(예를 들어, 전력망, 외부 전력 발생기, 외부 전력 저장 디바이스, 등) 및/또는 전력 저장 모듈[예를 들어, 여기서 상기 전력 전달 디바이스는 전력 저장 모듈(들)을 포함한다]을 포함할 수 있다. 상기 전력 저장 모듈은 배터리, 보다 바람직하게는 2차 배터리를 바람직하게 포함하지만, 대안적으로는 1차 배터리를 포함하며, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 커패시터(예를 들어, 배터리와 조합하여 빠른 방전을 촉진시키기 위해), 연료 공급원(fuel source)을 구비한 연료 전지(예를 들어 금속 수소화물), 선택적으로 열원(heat source)(예를 들어, 방사성 물질, 연료, 및 버너, 등)을 구비한 열에너지 변환기(예를 들어, 열이온 변환기, 열전 변환기, 기계적 열엔진, 등), 기계에너지 변환기(예를 들어, 진동 에너지 수확기), 태양 에너지 변환기 및/또는 임의의 다른 적절한 전원을 포함할 수 있다. 상기 2차 배터리는 인산 리튬 화학물, 리튬 이온 폴리머 화학물, 리튬 이온 화학물, 니켈 금속 수소화물 화학물, 납산(lead acid) 화학물, 니켈 카드뮴 화학물, 금속 수소화물 화학물, 니켈 망간 코발트 화학물, 마그네슘 화학물, 또는 임의의 다른 적합한 화학물을 가질 수 있다. 상기 1차 배터리는 리튬 티오닐(thionyl) 염화물 화학물, 아연-탄소 화학물, 아연 염화물 화학물, 알칼리 화학물, 옥시 니켈 수산화물 화학물, 리튬-철 이황화 화학물, 리튬-망간 산화물 화학물, 아연-공기 화학물, 은 산화물 화학물, 또는 임의의 다른 적절한 화학물을 가질 수 있다.
그러나 송신기(들)는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 배열로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.
시스템의 수신기는 하나 또는 그 이상의 안테나(예를 들어, 송신기에 의해 송신된 전자기 방사선을 수신하도록 구성된)를 포함할 수 있다. 수신기는 선택적으로 하나 또는 그 이상의 클라이언트 디바이스(예를 들어, 배터리 및/또는 스마트폰 및/또는 다른 전기 및/또는 전자 유저 디바이스와 같은 배터리-포함 디바이스)를 포함할 수 있으며 및/또는 이에 전기적으로 결합될 수 있다. 수신기는 안테나(들)와 클라이언트 디바이스 사이[예를 들어, 안테나(들)와 상기 클라이언트 디바이스에 연결하도록 구성된 전기 출력 사이]에 전기적으로 결합된 배터리와 같은, 하나 또는 그 이상의 버퍼 에너지 스토어(예를 들어, 배터리)를 선택적으로 포함할 수 있으며, 이는 안테나(불균일한 속도 및/또는 불균일한 특성으로 전력을 제공할 수 있는)와 클라이언트 디바이스(실질적으로 일정한 속도로 및/또는 실질적으로 일정한 특성으로 전력 공급을 요구할 수 있고 및/또는 이로부터 이익을 얻을 수 있으며, 수신기로부터 일시적으로 분리될 수 있는, 등) 사이에서 버퍼로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상기 수신기는 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 수신을 위한 시스템 및 방법"인 미국 특허출원 16/001,628호, 및/또는 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된(예를 들어, 시스템의 수신기에 관해) 바와 같은 하나 또는 그 이상의 요소를 포함하며, 상기 각각의 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었다.
안테나는 바람직하게는 전력(예를 들어, 수신기에 송신된 전자기 방사선, 바람직하게는 전파되거나 또는 "원거리(far-field)" 방사선, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 소산성 또는 "근거리" 방사선)을 수신하고, 상기 수신된 전력을 수신기에 결합하도록 기능한다.
안테나는 지향성 안테나, 무 지향성 안테나, 및/또는 임의의 다른 적절한 안테나를 포함할 수 있다. 안테나는 협대역 요소(예를 들어, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 500, 30-100, 100-150, 150-300, 300-1000, 또는 1000 이상, 등과 같이, 임계값보다 더 큰 품질 계수), 광대역 요소(예를 들어, 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 1-5, 5-15, 15-30, 30-50, 50-100, 100-150, 150-300, 300-1000, 또는 1 미만, 등과 같은 임계값보다 더 작은 품질 계수)를 포함할 수 있으며, 및/또는 임의의 다른 적절한 대역폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 송신기 및/또는 수신기의 안테나(예를 들어, 능동 안테나, 수동 안테나 등)의 일부 또는 전부는, 하나 또는 그 이상의 단단히-결합된 공진기 어레이를 포함하지만, 그러나 느슨하게-결합된 어레이, 희소 어레이(sparse array), 단일 공진기 및/또는 임의의 다른 적절한 안테나 요소를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 상기 공진기는 공진 루프, 교차 공진기, 분할-링 공진기, 전기-유도-용량성 공진기, 기타 물리적으로 작은 공진기(예를 들어, 그 공진 파장에 비해 작은), 및/또는 임의의 다른 적절한 공진기를 포함할 수 있다. 그러나 공진기는 달리 구성될 수도 있다.
안테나(들)는 상이한 배향으로 배치된 다중 어레이(및/또는 다른 공진기 배열)를 선택적으로 포함할 수 있으며, 이는 상이한 분극(예를 들어, 직교 분극)의 방사선에 효율적으로 결합하도록 기능할 수 있다. 제1 실시예에 있어서, 안테나는 병렬 공진기 층(예를 들어, 병렬 공진기 어레이)을 포함하며, 각각의 층은 상이한 평면 내 공진기 배향(예를 들어, 직교 배향, 비스듬한 각도로 배향된, 등)을 갖는다. 제2 실시예에 있어서, 안테나는 비 평행 평면(예를 들어, 직교 평면, 비스듬한 각도로 배향된 평면, 등) 상에 공진기를 포함한다. 그러나 안테나(들)는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 공진기 및/또는 다른 안테나 요소를 포함할 수 있으며, 또한 임의의 다른 적절한 배열을 가질 수 있다. 안테나(들)는 메타 물질(metamaterial) 또는 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
여기에서 안테나(예를 들어, 능동 안테나, 수동 안테나 등)로서 지칭되었더라도, 본 기술분야의 숙련자라면 상기 수신기 안테나는 임의의 다른 적절한 타입의 수신 요소를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있음을 인식할 것이다.
상기 송신기 및 수신기는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 형태(예를 들어, 음파, 광학, 등)로 에너지를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있으며, 및/또는 임의의 다른 적절한 역할(들)을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송신기의 전부 또는 일부는 수신기로서 추가로 기능할 수 있으며 및/또는 수신기의 전부 또는 일부는 송신기로서 추가로 기능할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 다수의 등가 디바이스를 포함할 수 있으며, 그 각각은 다른 각각의 디바이스에 무선으로 전력을 송신하고 또한 이로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
상기 송신기 및 수신기는 무선 통신 모듈을 각각 바람직하게 포함하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 유선 통신 모듈 또는 임의의 다른 적절한 통신 모듈을 포함할 수 있거나, 또는 통신 모듈을 생략할 수 있다. 상기 무선 통신 모듈은 하나 또는 그 이상의 무선 통신 프로토콜(예를 들어, 와이파이, 블루투스, BLE, NFC, RF, IR, Zigbee, Z-wave, 등)을 바람직하게 지원한다(예를 들어, 이를 사용하여 통신할 수 있게 한다). 그러나 상기 송신기 및 수신기는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.
상기 송신기 및 수신기는 서로에 대해 임의적인 및/또는 동적인 배열을 바람직하게 갖는다. 일 예에 있어서, 시스템은 고정된 위치를 갖는 송신기, 다수의 수신기를 포함하며, 상기 다수의 수신기 각각은 시간에 따라 위치 및 배향에(예를 들어, 송신기에 대해, 서로에 대해, 등) 수많은 변화를 겪는다. 시스템은 다른 주변 물체(예를 들어, 무선 전력 송신에 대한 장애물)가 시스템의 요소에 대해 임의적인 및/또는 동적인 배열을 가질 수도 있는 설정으로 선택적으로 배치될 수 있다. 그러나 시스템은 임의의 다른 적절한 배열을 정의할 수 있다.
RF-민감성 구성요소(예를 들어, 민감한 전자기기)를 구비한 클라이언트 디바이스에 대해, 하나 또는 그 이상의 소산 요소(예를 들어, 전력 전달 디바이스에 의해 송신된 RF 전력에 대한 소산)는 상기 RF-민감성 구성요소(및/또는 입사 RF 세기를 최소화하는 것이 바람직할 수 있는 임의의 다른 요소)의 근처에 선택적으로 위치될 수 있다. 소산 요소의 이러한 배치는 민감성 구성요소 근처에 높은 RF 세기를 생성하는 송신 조건을 피하고 및/또는 상기 민감성 구성요소 근처에 높은 RF 세기를 생성하지 않는 송신 조건을 구현하기 위해, 송신 최적화 알고리즘(예를 들어, 방법에 관해서는 아래에 설명되는 바와 같은)을 유발시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 네거티브-피드백 수신기[예를 들어, 전술한 수신기(들)에 추가하여]는 상기 RF-민감성 구성요소(및/또는 입사 RF 세기를 최소화하는 것이 바람직할 수 있는 임의의 다른 요소)의 근처에 선택적으로 위치될 수 있다. 이러한 네거티브-피드백 수신기는 수신기에 관해 전술한 요소들의 일부 또는 전부를 바람직하게 포함한다(및/또는 클라이언트 디바이스에 결합된 수신기를 구비한, 무선 통신 모듈과 같은 일부 요소를 공유한다). 예를 들어, 상기 네거티브-피드백 수신기는 전술한(예를 들어, 식별자 및/또는 RF-민감성 구성요소에 대한 그 근접성을 표시하고 및/또는 이와 관련된 프로그래밍과 같은 구성을 제외한) 수신기와 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 시스템은 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같은 하나 또는 그 이상의 요소(및/또는 전체 시스템)를 포함하며, 상기 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었다. 그러나 상기 시스템은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 배열로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.
4. 방법
4.1 송신기-수신기 근접성 결정.
송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)는 무선 전력 전달(예를 들어, 송신기로부터 하나 또는 그 이상의 수신기로의)을 위한 기회를 표시하도록 기능할 수 있다. S100 은 하나 또는 그 이상의 송신기의 범위에 있는(예를 들어, 송신기와의 통신 범위에 있고, 송신기와의 통신을 설정하고, 송신기로부터 임계 거리 미만이며, 그리고 임계 속도보다 더 크게 송신기로부터 전력을 수신할 수 있을 것으로 예상되는) 수신기 세트를 결정하는 단계를 바람직하게 포함한다. 예를 들어, S100 은 하나 또는 그 이상의 수신기가 상기 송신기의 송신 범위(예를 들어, 효율적인 전력 송신, 실질적인 전력 송신, 임의의 측정 가능한 전력 송신, 등을 가능하게 하는 범위)에 있음을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 송신기-수신기 근접성은 무선 통신을 사용하여(예를 들어, 송신기 및 수신기의 무선 통신 모듈을 사용하여) 바람직하게 결정된다. 예를 들어, 하나의 디바이스는 그들 사이의 무선 통신, 무선 통신 신호 강도(예를 들어, RSSI), 무선 연결을 통해 전달되는 정보, 및/또는 임의의 다른 적절한 표시의 설정에 기초하여, 다른 디바이스가 근처에 있음을 결정할 수 있다.
송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)는, 광학 인식(예를 들어, 송신기의 카메라에 의해 캡처된 이미지로 근처 수신기를 검출), 사용자 입력 수신(예를 들어, 버튼 누름), 무선 전력 전달의 변경 검출, 및/또는 임의의 다른 적절한 요소를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력을 제1 수신기에 무선으로 송신하는 송신기는, 제1 수신기에 전달되는 전력의 감소에 기초하여 제2 수신기의 도착을 검출할 수 있다.
S100 은 추가적으로 또는 대안적으로 수신기 및/또는 송신기(들)에 대한 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 정보에는 디바이스 타입(예를 들어, 모델, 일련번호 등), 전력 요구사항(예를 들어, 배터리 충전 상태, 현재 전력 소모량, 등), 근접 시의 예상되는(예를 들어, 전형적인, 계획된, 예측되는, 등) 체류 시간, 근접해 있을 동안 예상되는 위치 안정성(예를 들어, 테이블 상에서의 정지, 사용자 의류 주머니에서 이동, 등), 디바이스 위치[예를 들어, 삼변 측량(trilateration)/삼각 측량(triangulation), 광학 인식, 시선 근접성 센서, 디바이스 IMU 판독 값, 디바이스 GPS 판독 값, 등], 및/또는 임의의 다른 적절한 정보 등이 포함된다. 그러나 S100 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있으며, 또는 달리 수행될 수 있다.
4.2 송신 파라미터 평가.
송신 파라미터 평가 단계(S400)는, 효율적인 전력 송신(예를 들어, 송신기로부터 수신기로의)을 가능하게 할 수 있는 하나 또는 그 이상의 송신 파라미터값 세트(송신 구성)를 결정하도록 바람직하게 기능한다. S400 은 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)에 응답하여 바람직하게 수행되며, 또한 추가적으로 또는 대안적으로 송신 성능 및/또는 필요성의 변경을 결정하는 단계에 응답하여 수행될 수 있다. 그러나 S400 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에 수행될 수 있다. 상기 송신 파라미터는 이하를, 즉 송신 위상(예를 들어, 기준 안테나의 송신 위상과 같은, 기준 위상에 대한) 및/또는 하나 또는 그 이상의 안테나의 송신 진폭, 빔 배향과 같은 빔포밍(beamforming) 파라미터[예를 들어, 방위각(azimuthal angle) 및 극 각(polar angle)과 같은 빔 배향을 설명하는 각도], 다른 공간 파라미터(예를 들어, 높은 세기의 여기 영역 및/또는 낮은 세기의 여기 영역의 위치 및/또는 방향), 초이득 수신기 타입, 위치 및/또는 배향과 같은 초이득 여기 파라미터, 하나 또는 그 이상의 안테나에 결합된 저항, 커패시턴스, 및/또는 인덕턴스와 같은 수동 안테나 파라미터(예를 들어, 전기 부품 결합 파라미터) 및/또는 임의의 다른 적절한 파라미터를 포함할 수 있다. 제1 예에 있어서, 상기 송신 파라미터는 하나 또는 그 이상의 능동 안테나 및/또는 안테나 그룹(예를 들어 하드웨어-정의된 그룹, 소프트웨어-정의된 그룹, 등)에 대해, 바람직하게는 송신기의(예를 들어, 위상 안테나 어레이 또는 다른 적응형 안테나 어레이와 같은 안테나 어레이의) 또는 송신기들의 각각의 능동 안테나에 대해, 송신 위상 및/또는 진폭을 포함한다. 제2 예에 있어서, 상기 송신 파라미터는 안테나에 의해 정의된 하나 또는 그 이상의 빔포밍 네트워크[예를 들어, 로트만 렌즈(Rotman lens), 버틀러 매트릭스(Butler matrix), 등]와 관련된 빔포밍 파라미터를 포함한다(예를 들어, 여기서 소프트웨어-정의된 안테나와 같은 하나 또는 그 이상의 안테나 그룹은 별도의 빔포밍 네트워크를 각각 정의한다). 제3 예에 있어서, 상기 송신 파라미터는 송신기의 및/또는 수신기의 안테나에 의해 정의된 하나 또는 그 이상의 초이득 구조체(예를 들어, 안테나, 어레이, 등)와 관련된 초이득 여기 파라미터를 포함한다(예를 들어, 여기서, 하드웨어-정의된 및/또는 소프트웨어-정의된 안테나 그룹과 같은 하나 또는 그 이상의 안테나 그룹은 별도의 초이득 구조체를 각각 정의한다). 그러나 상기 송신 파라미터는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 파라미터를 포함할 수 있다.
송신 파라미터를 평가하는 단계(S400)는 하나 또는 그 이상의 안테나 그룹(예를 들어, 소프트웨어-정의된 안테나 그룹)을 결정하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있으며, 이는 송신 파라미터 공간[예를 들어, 송신 파라미터에 의해 정의된, 방(room)과 공간 영역 내에서의 물체 위치 및/또는 배향에 의해 정의된 물리적 공간과는 상이한 공간]의 크기를 감소시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 능동 안테나와 관련된 파라미터(예를 들어, 송신 위상 및/또는 진폭)를 독립적으로 제어하기보다는, 상기 송신 파라미터 공간의 크기는 각각의 안테나 그룹과 관련된 파라미터(예를 들어, 송신 위상 및/또는 진폭, 빔포밍 파라미터, 초이득 여기 파라미터, 등)로 감소될 수 있다. 제1 실시예에 있어서, 상기 그룹은 미리 정의된다(예를 들어, 송신기의 특성에 기초하여; 고정된 위치에 설치된 송신기와 같은, 송신기 근처의 고정 요소의 특성에 기초하여; 등). 제2 실시예에 있어서, 상기 그룹은 통계적 분석 및/또는 기계적 학습 기술에 기초하여 동적으로 결정된다(예를 들어, 시스템의 하나 또는 그 이상의 수신기에 수신된 무선 전력과 관련된 데이터와 같은, 이하에 기재되는 바와 같이 결정된 데이터를 사용하여). 예를 들어, 주요 구성요소 분석 및/또는 클러스터링 기술(clustering technique)[예를 들어, k-평균 클러스터링(k-means clustering), X-평균 클러스터링, 스펙트럼 클러스터링(spectral clustering), 등]이, 안테나 그룹을 결정하는 데 사용될 수 있다(예를 들어, 여기서 고도로 상관된 안테나 및/또는 안테나 파라미터는 함께 그룹화되어, 클러스터의 안테나가 함께 그룹화된다, 등). 그러나 안테나 그룹은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있으며, 또는 안테나 그룹이 결정되지 않을 수도 있다.
S400 은 예비 평가 단계(S410), 수신기 그룹 결정 단계(S420), 다목적 최적화 수행 단계(S430), 및/또는 송신 계획 결정 단계(S440)(예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같은)를 바람직하게 포함한다. 그러나 S400 은 임의의 다른 적절한 방식으로 송신 파라미터를 평가하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
4.2.1 예비 평가 수행.
예비 평가 수행 단계(S410)는 송신 파라미터 공간의 포인트와 목적 공간(objective space)(예를 들어, 각각의 수신기로의 전력 전달을 나타내는 공간) 사이의 맵핑 세트를 결정하도록 바람직하게 기능하며, 보다 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 수신기로의 전력 전달을 위해, 하나 또는 그 이상의 효율적인 송신 구성에 가까운(송신 파라미터 공간에서) 포인트를 바람직하게 포함한다. S410 은 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)에 응답하여 바람직하게 수행되지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에 수행될 수 있다.
S410 은 하나 또는 그 이상의 송신 구성을 평가하는 단계를 바람직하게 포함한다. 각각의 송신 구성은 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같이 바람직하게 평가되며, 상기 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었지만[예를 들어, 특히 후보 송신 파라미터값을 평가하는 단계(S220)에 관한 것처럼, 송신 파라미터값을 결정하는 단계(S200)에 관해 기재된 바와 같이], 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 평가될 수 있다. 평가된 각각의 송신 구성에 대해, S410 은 대응하는 목적 공간값(예를 들어, 송신기의 통신 범위 내의 각각의 수신기에서처럼, 각각의 수신기에 수신된 전력; 전력 전달 효율과 같은, 이러한 전력에 비례하는 값, 이는 송신기에 의해 소비된 전력 또는 송신된 전력과 같은 송신 전력으로 나눈, 수신기에 수신된 전력으로서 계산될 수 있다)을 결정하는 단계 및/또는 이를 캐싱하는 단계를 바람직하게 포함한다.
일 예에 있어서, S410 은 각각의 수신기(예를 들어, 송신기의 통신 범위에 있는 각각의 수신기)에 대해, 그 수신기에 대한 최적의 송신 구성을 결정하도록 검색(예를 들어, 단일값 목적 함수 검색)을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 검색은 임의의 다른 수신기의 성능을 고려하지 않고 바람직하게 수행된다. 그러나 검색 중 다른 수신기의(및/또는 임의의 네거티브-피드백 수신기의) 성능(예를 들어, 다른 수신기에 의해 수신된 전력)과 관련된 정보는, 바람직하게 결정되고 및/또는 캐싱된다[예를 들어, S410의 일부로서 수행된 검색과 같은 후속 검색에 사용하기 위해, 수신기 그룹을 결정하는 단계(S420) 및/또는 다목적 최적화를 수행하는 단계(S430)에 사용하기 위해]. 상기 검색은 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같이 수행될 수 있으며, 상기 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었으며[예를 들어, 송신 파라미터값 결정 단계(S200)에 관해 기재된 바와 같이] 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 참조 인용되었다. 일부 실시예에 있어서, 이런 검색은 로컬 최적 검색(local optimum search)[예를 들어, 로컬 최적 검색을 수행하는 단계(S230)에 관한 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같이]으로 제한되는 반면에, 다른 실시예에서는 수신기의 일부 또는 전부에 대한 검색은 글로벌 최적 검색[예를 들어, 글로벌 최적 검색을 수행하는 단계(S240)에 관한 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같이]을 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 하나 또는 그 이상의 다른 수신기의 성능이 이런 검색의 수행 중 고려될 수 있다. 예에 있어서, 검색의 기반이 되는 목적 함수는 다중 수신기의 성능 함수[예를 들어, 각각의 수신기에 수신된 전력의 다변수 함수(multivariable function) 및/또는 그 전체가 여기에 참조 인용된, 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같은, 임의의 다른 적절한 다변수 함수]일 수 있으며, 및/또는 상기 검색은 다목적 검색일 수 있다(예를 들어, 여기서 각각의 목적 함수는 다른 수신기 또는 다른 수신기 세트와 관련되어 있다). 시스템이 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기(예를 들어, RF-민감성 구성요소에 근접하여 배치된)를 포함하는 변형예에 있어서, 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기에 수신된 전력은 이런 검색을 수행할 동안 고려될 수 있다. 예를 들어, 상기 목적 함수(들)는 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기로의 전력 전달과 관련된 하나 또는 그 이상의 페널티 항목(penalty term)을 포함할 수 있다(예를 들어, 목적 함수값은 상기 네거티브-피드백 수신기로의 전력 전달을 감소시킴으로써 개선된다).
그러나 S410 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 예비 평가를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
4.2.2 수신기 그룹 결정.
수신기 그룹 결정 단계(S420)는, 동일한 송신 구성 하에서 잘 수행할 수 있는(예를 들어, 예상되는) 하나 또는 그 이상의 수신기 그룹을 결정하도록 바람직하게 기능한다. 바람직하게는, 각각의 수신기 그룹에 대해, 각각의 그룹의 각각의 수신기에 대해 신속하고 및/또는 효율적인 전력 송신이 달성되는(예를 들어, 임계값을 초과하여) 송신 구성을 결정하는 것이 가능할 것으로 예상된다.
S420 은 수신기 그룹 세트를 결정하는 단계를 바람직하게 포함한다. 각각의 그룹은 적은 수의 수신기(예를 들어, 2개 또는 3개의 수신기)를 포함하고 있지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 더 많은 수의 수신기(예를 들어, 4개, 5개, 6-10개, 10 개 이상, 등)를 바람직하게 포함할 수 있다. 상기 수신기 그룹 세트는 모든 수신기에 바람직하게 걸쳐 있다(예를 들어, 각각의 수신기는 적어도 하나의 수신기 그룹에 포함된다). 상기 수신기 그룹은 분리되거나 중첩될 수 있다. 일부 예에 있어서, 수신기 그룹의 수는 수신기(예를 들어, 각각의 수신기는 다중 수신기 그룹에 속한다)의 수보다 더 많다(예를 들어, 2배 이상, 10배 이상, 등처럼 훨씬 더 많은).
S420 은 S410 에 응답하여 바람직하게 수행되지만(예를 들어, S410 의 완료에 따라), 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에 바람직하게 수행될 수 있다.
S420 은 특별한 송신 구성에 대한 목적 함수값(예를 들어, 각각의 수신기에 수신된 전력, 각각의 수신기로의 전력 전달 효율, 등)과 같은, S410 에서 결정된 맵핑에 기초하여 바람직하게 수행된다. 예를 들어, S420 은 각각의 수신기에 대한 최적의 송신 구성[예를 들어, 수신기(1)에 대한 최적의 송신 구성 하에서 모든 수신기에 대한 목적 함수값의 세트, 수신기(2)에 대한 최적의 송신 구성, 수신기(3)에 대한 최적의 송신 구성, 등]으로 모든 수신기(또는 그 서브세트)에 대한 목적 함수값에 기초하여 수행될 수 있다. S420 은 보간된(interpolated) 값(예를 들어, S430 과 관련하여 이하에 기재되는 바와 같이 결정되는)에 기초하여, 추가적으로 또는 대안적으로 수행될 수 있다. 그러나 상기 수신기 그룹은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
제1 실시예에 있어서, 수신기 그룹은 파라미터 공간에서 서로 근접한 최적의 송신 구성을 갖는 수신기에 기초하여 결정된다. 이런 실시예의 제1 예에 있어서, 최적의 송신 구성이(예를 들어, 송신 파라미터 공간에서) 서로의 임계 거리보다 작은 모든 수신기가 그룹화된다. 제2 예에 있어서, 소정의 수신기의 수(예를 들어, 2개 또는 3개의 수신기와 같은, 각각의 그룹에 대해 원하는 수신기 수)는, 그 최적의 송신 구성의 근접성에 기초하여 그룹화된다(예를 들어, 각각의 수신기는 그 최적의 송신 구성이 그 자신의 최적의 송신 구성에 가장 가까운 수신기와 그룹화된다).
제2 실시예에 있어서, 특별한 송신 구성에서 충분한 성능을 갖는 수신기들이 함께 그룹화된다. 이런 실시예의 제1 변형예에 있어서, 수신기들은 특별한 수신기에 대한 최적의 송신 구성 하에서 수신기의 성능에 기초하여 그룹화된다. 이런 변형예의 제1 예에 있어서, 상기 특별한 수신기는 이런 송신 구성에서 임계값 이상의 성능을 나타내는 다른 모든 수신기(또는, 하나 또는 2개 이하 등과 같은, 제한된 수의 수신기)와 그룹화된다. 제2 예에 있어서, 상기 특별한 수신기는 다른 수신기(예를 들어, 이런 송신 구성에서 최고 성능의 수신기)의 특정 수(예를 들어, 하나 또는 2개와 같은 소정의 수)로 그룹화된다. 제2 변형예에서는, 다중 수신기가 실질적으로 동일하게(예를 들어, 1%, 5%, 10%, 25%, 100% 등과 같은 서로의 임계값 내에서) 수행하는 송신 구성에서의 수신기 성능은, 수신기가 임계값 최소 성능(예를 들어, 임계값 절대량; 최적 수신기 성능의 10, 20, 50, 70, 80, 90, 90, 0-25, 25-60, 60-80, 80-95, 95-100%, 등과 같은 임계값 상대량)을 수행하는 송신 구성으로 간주되며, 바람직하게는 이에 제한된다. 이런 변형예에 있어서, 수신기 성능은 절대 성능 메트릭(예를 들어, 수신 전력) 및/또는 상대 성능 메트릭(예를 들어, 그 자신의 최적 송신 구성 하에서 그 성능과 비교되는 수신기)에 기초하여 비교될 수 있다. 이런 변형예에 있어서, 실질적으로 동일하게 수행하는 수신기는 그룹을 바람직하게 정의한다.
제3 실시예에 있어서, 수신기 그룹은 분류 알고리즘(예를 들어, 클러스터링 알고리즘)과 같은 하나 또는 그 이상의 통계학적 및/또는 기계적 학습 기술을 사용하여 결정된다. 그룹 결정(예를 들어, 클러스터링)은, 각각의 수신기에 대한 최적의 송신 구성에 기초하여, 모든 알려진 송신 구성(예를 들어, S410 의 수행 중 결정된 모든 맵핑)에 기초하여, 및/또는 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 상기 클러스터링은, 예를 들어 k-평균 클러스터링, X-평균 클러스터링, 스펙트럼 클러스터링, 및/또는 임의의 다른 적절한 클러스터링 기술을 사용하여 수행될 수 있다.
제4 실시예에 있어서, 상기 수신기들은 공간적 고려에 기초하여 그룹화된다(예를 들어, 물리적 공간에서 서로 가까운 수신기들이 함께 그룹화된다). 서로에 대한 수신기의 근접성은 수신된 신호 강도 표시(received signal strength indications)(RSSI), 공간 센서(예를 들어, 수신기의, 송신기의, 보조 디바이스의, 등), 이미징 데이터(예를 들어, 수신기, 송신기, 보조 디바이스, 등에 의해 샘플링된), 및/또는 임의의 다른 적절한 정보[예를 들어, 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)에 관해 전술한 바와 같은]에 기초하여 결정될 수 있다.
제5 실시예에 있어서, 그룹은 무작위로 결정된다. 제6 실시예에 있어서, 특별한 크기(예를 들어, 모든 쌍, 모든 3쌍, 4개의 모든 그룹, 등) 또는 크기들의 모든 가능한 수신기 그룹이 사용된다. 일부 예에 있어서, 수신기 그룹은 2018년 11월 28일자로 출원된 미국 가특허출원 62/772,425호에 개시된 바와 같이 결정되며, 상기 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었다.
S420 은 임의의 수신기 그룹에 수신기를 포함하지 않는 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 수신기(예를 들어, 충분히 높은 전력 전달이 어렵거나 달성 불가능한 수신기)를 고려 대상으로부터 제거하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 수신기(또는 그 서브세트)에 대해, 알려진 송신 구성이 임계값(예를 들어, 소정의 값; 수신기의 전력 소비 및/또는 충전 상태에 대한 값; 평균 또는 최저 목적 함수 최대값 등과 같은 다른 목적 함수값에 대한 값)보다 더 큰 목적 함수값(고려 중인 수신기와 관련된 목적 함수에 대한)을 달성하지 못했다면, 수신기는 고려 대상으로부터 제거될 수 있다. 그러나 수신기는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 결정에 기초하여 고려 대상으로부터 제거될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, S400 은 다목적 최적화 수행 단계(S430) 중 및/또는 다목적 최적화 수행 단계(S430) 후, 수신기 그룹을 결정하는 단계(S420)를 선택적으로 포함할 수 있다(예를 들어, 목적 함수값과 같은 하나 또는 그 이상의 다목적 최적화의 결과에 기초하여). 예를 들어, S420 은 하나 또는 그 이상의 예비 다목적 최적화의 결과에 기초하여 수신기 그룹을 수정하기 위해(및/또는 새로운 그룹을 결정하기 위해) 반복될 수 있다(예를 들어, S430 은 완만한 수렴 기준을 사용하여 수행되고, 짧은 시간 또는 사이클 수, 등으로 수행된다). 3개의 수신기 그룹에 대한 다목표 최적화가 적절한 송신 구성(들)을 찾지 못하는 제1 특정 예에 있어서, 3개의 수신기 중 하나가 그룹으로부터 제거될 수 있다(예를 들어, 신규의 또는 기존의 수신기 그룹과 같은, 상이한 그룹에 추가될 수 있으며; 임의의 다른 그룹, 등에 추가되지 않을 수 있다). 제2 특정 예에 있어서, 일부 다목표 최적화의 결과는 잠재적으로 유익한 가능한 수신기 그룹을 나타내며(예를 들어, 다목표 최적화가 수신기와 같은 다중 수신기가 동일한 그룹에 현재 할당되지 않은 하나 또는 그 이상의 송신 구성을 평가하는 경우에는, 모두 우수한 성능 및/또는 예비 평가에 기초하여 수신기 그룹을 결정하는 단계에 대해 전술한 바와 같은 다른 목적 함수 양태를 나타내며), 가능한 수신기 그룹이 수신기 그룹 세트에 추가될 수 있다(예를 들어, 다른 그룹은 변경되지 않은 상태로 존재할 수 있으며, 또한 새로운 그룹의 수신기가 하나 또는 그 이상의 다른 그룹, 등으로부터 제거될 수 있다.)
그러나 S420 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로, 임의의 다른 적절한 시간에, 및/또는 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여, 수신기 그룹을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
4.2.3 다목적 최적화 수행.
다목적 최적화를 수행하는 단계(S430)는 성능 기준에 맞는 다수의 송신 구성[예를 들어, 하나 또는 그 이상의 파레토 프런트(Pareto front)에 가까운 구성]을 결정하도록 바람직하게 기능한다. S430 은 2018년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "무선 전력 전달을 위한 방법 및 시스템"인 미국 특허출원 16/001,725호에 개시된 바와 같이 바람직하게 수행되며, 상기 문헌은 그 전체가 여기에 참조 인용되었다(예를 들어, 다목적 검색 접근법의 사용에 관해 개시된 바와 같이). 예를 들어, S430 은 하나 또는 그 이상의 다목적 검색 접근법을 사용하여 글로벌 최적 검색을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
각각의 수신기 그룹(예를 들어, S420 에서 결정된 각각의 그룹)에 대해, 또는 이러한 그룹의 서브세트에 대해, S430 은 그룹의 수신기에 대한 파레토 프런트 상의 및/또는 파레토 프런트 근처의 송신 구성을 검색하는 단계를 바람직하게 포함한다(예를 들어, 고려 중인 그룹에 없는 수신기의 성능과 관련된 정보와는 관계없이, 그러나 바람직하게는 이런 정보를 결정하는 단계 및/또는 캐싱하는 단계). 수신기 그룹에 대한 파레토 프런트는, 파레토 효율적인(그러나 임의의 다른 송신 구성에 의해서는 파레토-지배적이지는 않은) 송신 구성의 세트로서 정의된다. 예를 들어, 2개의 수신기를 구비하는(따라서 2개의 목적 함수: fi 및 fj 를 포함하는) 수신기 그룹에서, 파레토 효율적인 구성 x 는, fi(x')≥fi(x) 및 fj(x')>fj(x) 가 아니라, fi(x')>fi(x) 및 fj(x')≥fj(x) 에 대한 구성 x' 가 존재하지 않는 구성이다. 파레토 프론트 상의 및/또는 파레토 프론트 근처의 송신 구성의 세트는, 품질 및/또는 다양성(diversity)과 같은 하나 또는 그 이상의 메트릭에 기초하여 평가될 수 있다. 예를 들어, 상기 세트의 품질은 목적 공간의 대응 포인트가 파레토 프론트에 더 가까울 때(예를 들어, 파레토 프론트까지의 거리는 세트에 대해 취한 평균 거리, 파레토 프론트에 대해 취한 평균 거리, 상기 세트에 대해 취한 최대 거리, 등에 기초하여 결정된다), 바람직하게는 진정한 파레토 프론트이지만 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 그 근사치 및/또는 임의의 다른 적절한 파레토 프론트에 더 가까울 때, 품질이 더 높도록 정의될 수 있으며, 및/또는 상기 세트의 다양성은 상기 세트가 파레토 프론트를 따라 보다 균일하게 분포되었을 때 더 높아지도록 정의될 수 있다(예를 들어, 상기 프론트 상에 투영된 목적 공간의 포인트는 상기 파레토 프론트의 전체 범위에 걸쳐 보다 균일하게 이격된다). 그러나 상기 세트는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 메트릭에 기초하여 평가될 수 있다(및/또는 평가되지 않을 수 있다).
상기 송신 구성을 검색하는 단계는 예를 들어 파레토 시뮬레이트된 어닐링(Pareto Simulated Annealing)(PSA), 다목적 시뮬레이트된 어닐링(Multi-objective Simulated Annealing)(MOSA), 다목적 파티클 군집 최적화(Multi-objective Particle Swarm Optimization)(MOPSO), 다목적 제네틱 로컬 검색(Multi-objective Genetic Local Search)(MOGLS), 수정된 다목적 제네틱 로컬 검색(Modified Multi-objective Genetic Local Search)(MMOGLS), 비 지배적 분류 제네틱 알고리즘(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm)(NSGA), NSGA II, NSGA II C, 강도 파레토 진화 알고리즘(Strength Pareto Evolutionary Algorithm)(SPEA), 파레토 메메틱 알고리즘(Pareto memetic algorithm)(PMA), IMMOGLS, SMOSA, UMOSA, 및/또는 DMOSA 와 같은 하나 또는 그 이상의 다목적 검색 접근법을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 이들 송신 구성을 검색하는 단계는, 상기 목적 공간에 대한 맵핑이 알려진(예를 들어, S410 에서 결정되는) 송신 구성의 세트로 시작하는 단계를 포함한다. 상기 세트는 송신 파라미터 공간에서(예를 들어, 목적 공간에 대한 맵핑이 알려져 있고 또한 상기 목적 공간에 대한 맵핑이 알려진 임의의 다른 포인트에 의해 파레토-지배적인 포인트), 목적 함수 세트에 대해(바람직하게는, 해당 수신기와 관련된 목적 함수를 포함하는, 그룹의 각각의 수신기에 대해) 알려진 모든 비 지배적 포인트를 바람직하게 포함한다. 상기 알려진 비 지배적 포인트는 파레토 효율적일 필요는 없으며, 다른 포인트(목적 공간에 대한 그 맵핑이 알려져 있는지의 여부와는 관계없이)는 상기 알려진 비 지배적 포인트를 지배하지 않는다. 오히려, 상기 알려진 비 지배적 포인트는 알려진 포인트라도(목적 공간에 대해 맵핑이 알려진 포인트라도) 상기 알려진 비 지배적 포인트를 지배하지 않는 포인트로 제한된다. 그러나 상기 세트는 상기 알려진 비 지배적 포인트의 서브세트를 대안적으로 포함할 수 있으며, 또한 추가적으로 또는 대안적으로 파레토-지배적 포인트(예를 들어, 상기 목적 공간에 대한 맵핑이 알려진 하나 또는 그 이상의 다른 포인트에 의해 파레트-지배적인 포인트) 및/또는 송신 파라미터 공간에서의 임의의 다른 적절한 포인트를 포함할 수 있다. 상기 세트는 보간된 포인트(예를 들어, 이하에 기재되는 바와 같이 결정되는)를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
이들 실시예에 있어서, 검색은 고 다양성(high-diversity)을 갖는 다수의 송신 구성을 결정하기 위해, 고 다양성 접근법(예를 들어, PSA)을 사용함으로써 바람직하게 시작된다. 상기 고 다양성 접근법은, 수렴 기준이 충족될 때까지(예를 들어, 거의 파레토 프론트와 유사한 충분한 수와 같은 비 지배적 포인트의 임계 개수가 결정될 때까지; 충분한 다양성 메트릭이 상기 세트에 의해 달성될 때까지, 등), 소정의 실행 시간 동안 소정의 반복 횟수로 및/또는 임의의 다른 적절한 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 고 다양성 접근법에 이어, 고품질 송신 구성을 찾기 위해(예를 들어, 진정한 파레토 프론트에 더 가까운 송신 구성을 찾기 위해), 고품질 접근법(예를 들어, MOPSO)이 바람직하게 수행된다(예를 들어, 고 다양성 접근법을 사용하여 발견된 송신 구성으로부터 시작하여). 상기 고품질 접근법은 수렴 기준이 충족될 때까지(예를 들어, 임계 품질 메트릭이 상기 세트에 의해 달성될 때까지), 및/또는 임의의 다른 적절한 시간 동안 소정의 반복 횟수로, 소정의 실행 시간 동안 수행될 수 있다. 이들 실시예는 하나 또는 그 이상의 추가적인 반복에 대한(예를 들어, 이전의 검색 반복을 사용하여 발견된 송신 구성으로부터 시작하는 각각의 반복에 대한) 고 다양성 및/또는 고품질 접근법을 반복하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 일 예로는 PSA, MOPSO 를 수행하는 단계, 그 후 상기 MOPSO로부터의 결과를 다시 사용하는 단계를 포함한다. 제2 예는 몇 번이라도 PSA 와 MOPSO 를 번갈아 반복하는(예를 들어, 각각 2회, 3회, 4회, 또는 5-10회 반복하는) 단계를 포함할 수 있다.
상기 검색은 보간(interpolation)을 사용하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 고 다양성 접근법 대신에, 고 다양성 접근법 이전에 및/또는 이후에; 바람직하게는 고품질 접근법 이전에, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 고품질 접근법 이후에 및/또는 고품질 접근법 대신에 보간이 수행될 수 있다. 상기 보간은 송신 파라미터 공간에서 바람직하게 수행되며, 그리고 부분 보간(piecewise interpolation)[예를 들어, 부분 상수 보간(piecewise constant interpolation), 부분 선형 보간(piecewise linear interpolation), 스플라인 보간(spline interpolation), 등]이 바람직하다. 상기 보간은 상수 보간, 선형 보간, 다항식 보간(polynomial interpolation) 및/또는 임의의 적절한 보간일 수 있다.
각각의 수신기 그룹에 대해, S430 은 다수의 비 지배적 송신 구성을 바람직하게 결정한다(예를 들어, 해당 그룹의 수신기의 성능만을 고려했을 때 비 지배적인, 따라서 이들 수신기와 관련된 목적 함수에만 기초하여). 이들 다수 중의 각각은 단일 수신기 최적화(예를 들어, S410 에서 결정된 바와 같은 그룹의 각각의 수신기에 대한 최적 송신 구성)에 대응하는 송신 구성을 바람직하게 포함하지만, 그러나 대안적으로 이러한 구성을 배제할 수도 있다. 그러나 S430 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 다목적 최적화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
4.2.4 송신 계획 결정.
송신 계획 결정 단계(S440)는 전력이 수신기로 송신되는 방식을 결정하도록 바람직하게 기능한다. S440 은 S430 을 수행하는 단계에 응답하여 바람직하게 수행되지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에 수행될 수 있다. S440 은 원하는 전력 전달을 결정하는 단계(S441), 송신 구성 세트를 선택하는 단계(S442), 및/또는 송신 구성에 대한 기간을 결정하는 단계(S443)를 바람직하게 포함하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.
원하는 전력 전달을 결정하는 단계(S441)는, 각각의 수신기에 대해 해당 수신기로의 원하는 전력 전달과 관련된 메트릭을 결정하는 단계를 바람직하게 포함한다. 상기 메트릭은 바람직하게는 배터리(예를 들어, 수신기와 관련된 클라이언트 디바이스의 배터리)를 임계값으로 충전하는 데 필요한 에너지와 같은, 전달될 총 에너지이다. 상기 메트릭은 대안적으로 전달될 평균 또는 최소 전력(예를 들어, 수신기에 의해 전력을 공급받는 디바이스에 의한 예상되는 평균 전력 소비와 동일하거나 또는 이보다 더 큰 평균값 또는 최소값)과 같은, 전력 전달 메트릭일 수 있다. 그러나 상기 메트릭은 대안적으로 디바이스 에너지 상태 및/또는 소비와 같은 정보에 기초하여 결정된 임의의 다른 메트릭일 수 있거나, 또는 임의의 다른 적절한 메트릭일 수 있다. 메트릭(및/또는 상기 메트릭을 결정하기 위한 정보)은 수신기로부터(예를 들어, 무선 통신을 통해) 바람직하게 수신되지만(예를 들어, 송신기에 의해), 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다. S441 은 각각의 수신기에 대해(예를 들어, 송신기의 통신 범위 내에서) 바람직하게 수행되지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 수신기 세트에 대해 수행될 수 있다.
시스템이 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 실시예에 있어서, S441 은 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기에 대해(바람직하게는, 이러한 모든 수신기에 대해), 관련된 메트릭을 결정하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다(예를 들어, 전술한 바와 같이). 예를 들어, 네거티브-피드백 수신기와 관련된 메트릭은, 최대 전력[예를 들어, 열 소산 시간 프레임(thermal dissipation timeframe), 순간 전력(instantaneous power), 등에 대한 평균화된 바와 같은 평균 전력] 및/또는 총 에너지 전달값일 수 있다. 그러나 S441 은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 네거티브-피드백 수신기에 대해 어카운팅하는 단계를 포함할 수 있다.
S441 은 각각의 수신기에 대해 관련 메트릭을 0 으로 설정하는 단계와 같은, 하나 또는 그 이상의 수신기(예를 들어, 충분히 높은 전력 전달이 달성되기 어렵거나 또는 불가능한 수신기)를 고려 대상으로부터 제거하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 수신기(또는 그 서브세트)에 대해, 알려진 송신 구성이 임계값(예를 들어, 소정값; 수신기의 전력 소비 및/또는 충전 상태에 대한 값; 평균 목적 함수 최대값, 다수의 비 지배적 송신 구성 또는 목적 함수에 기초하여 결정된 서브세트와 같은 그 서브세트에 대한 평균 목적 함수값, 가장 낮은 목적 함수 최대값, 다수의 비 지배적 송신 구성 또는 상기 목적 함수에 기초하여 결정된 서브세트와 같은 그 서브세트에 대한 가장 낮은 목적 함수값, 등)보다 더 큰 목적 함수값(고려 중인 수신기와 관련된 목적 함수에 대한)을 달성하지 못했다면, 수신기는 고려 대상으로부터 제거될 수 있다. 그러나 S441 은 임의의 다른 적절한 방식으로 상기 메트릭을 결정하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
송신 구성 세트를 선택하는 단계(S442)는, S430 에서 결정된 다수의 비 지배적 송신 구성(예를 들어, 각각의 다수는 상이한 수신기 그룹과 관련되어 있다)으로부터 선택하는 단계를 바람직하게 포함한다. S442 는 이들 구성의 서브세트를 선택하는 단계를 바람직하게 포함한다. 예를 들어, S442 는 각각의 다수로부터 송신 구성의 임계 개수(예를 들어, 1개, 2개, 3개, 4-9개, 10-30개, 30-100개, 등)를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, S442 는 각각의 다수로부터 단일의 송신 구성을 선택하는 단계를 포함한다.
다수의 비 지배적 송신 구성으로부터 서브세트(예를 들어, 최적의 서브세트)를 선택하는 단계는, 최적화 검색(예를 들어, 최적의 서브세트를 결정하기 위한)을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 최적의 서브세트는 바람직하게는 최적의 송신 계획(예를 들어, 최적의 송신 계획에 대한 구성의 서브세트는 비 제로 충전 시간 및/또는 듀티 사이클을 특정한다)과 관련된 서브세트이다. 검색을 수행하는 단계는 후보 서브세트를 평가하는 단계(예를 들어, 상기 후보 서브세트에 기초하여 목적 함수를 평가하는 단계)를 바람직하게 포함한다. 후보 서브세트를 평가하기 위해, 상기 후보 서브세트에 대한 전력 송신 기간이 결정될 수 있으며(예를 들어, S443 에 대해 이하에 기재되는 바와 같이), 여기서 후보 서브세트 메트릭이 이들 기간(예를 들어, 기간의 총합)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 검색의 최적화 목표는 총 충전 시간(예를 들어, 모든 수신기에 원하는 에너지 전달을 달성하는 데 필요한 시간)을 최소화할 수 있는 것이다. 검색은 그리드 검색(예를 들어, 적응형 그리드 검색), 힐 클라이밍 알고리즘(hill climbing algorithm), 이산 진화 알고리즘(discrete evolutionary algorithm)과 같은 하나 또는 그 이상의 이산 최적화 알고리즘, 및/또는 임의의 다른 적절한 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다(예를 들어, 후보 서브세트 메트릭에 기초하여). 시스템이 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 실시예에 있어서, 검색은 네거티브-피드백 수신기 메트릭에 기초하여 선택적으로 제한될 수 있다(예를 들어, 최대 임계 전력 및/또는 에너지가 초과되지 않는다). 그러나 최적의 서브세트는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적합한 방식으로 결정될 수 있다(또는 임의의 다른 적합한 서브세트가 선택될 수 있다).
대안적으로, S442 는 모든 비 지배적 송신 구성을 선택하는 단계를 포함할 수 있다(예를 들어, 고려 대상으로부터 그러한 구성을 배제하지 않는다).
송신 구성에 대한 기간을 결정하는 단계(S443)는 송신 구성의 서브세트(예를 들어, S442 에서 선택된 최적의 서브세트, S442 에서 수행된 최적의 서브세트에 대한 검색 중 고려되는 후보 서브세트, 등)에 대해 바람직하게 수행된다. S443 은 선형 프로그래밍 문제점을 해결하는 단계를 바람직하게 포함한다.
이런 문제점에 대해, 제한사항은 원하는 에너지 양을 각각의 수신기에 바람직하게 전달하는 것이다(예를 들어, S441 에서 결정된 원하는 전력 전달에 기초하여). 예를 들어 각각의 수신기에 대한 제한사항은 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure pct00001
여기서 각 yj는 고려 중인 서브세트의 송신 구성을 나타내고, fi(yj)는 송신 구성(yj) 하에서 수신기(i)로 전달되는 전력을 나타내고, Ei 는 수신기(i)에 전달될 최소 총 에너지를 나타내며, tj 는 송신 구성(yj) 하에서 송신이 수행되어야 할 기간을 나타내고(상기 기간은 S443 을 수행함으로써 해결된다); 바람직하게는 상기 총합은 서브세트의 모든 송신 구성에 대해 취해지지만, 그러나 대안적으로 상기 총합은 관련된 수신기 세트가 수신기(i)를 포함하는 송신 구성(또는 서브세트의)에 대해서만 및/또는 임의의 다른 적절한 송신에 대해 취해진다. 하나 또는 그 이상의 수신기가 우선순위 상태(priority state)[예를 들어, 높은, 중간의, 또는 낮은 충전 우선순위와 같은 우선순위 카테고리; 우선순위 랭킹(priority ranking); 숫자로 나타나는 우선순위 점수, 등]와 관련된 실시예에 있어서, 상기 제한사항은 우선순위에 기초하여 선택적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 제한사항은, 모든 수신기의 메트릭을 충족시키는 총 송신 시간이 증가되더라도(예를 들어, 변경되지 않은 제한사항과 비교하였을 때, 상기 높은-우선순위 수신기를 충족시키는 데 요구되는 송신 시간이 감소되지만, 그러나 낮은-우선순위 수신기를 충족시키는 데 요구되는 송신 시간은 증가된다), 결과적인 송신 계획이 더 높은-우선순위 수신기(higher-priority receiver)로의 전력 전달을 우선순위로 하도록 변경될 수 있다. 시스템이 하나 또는 그 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 실시예에 있어서, 상기 선형 프로그래밍 문제점은 네거티브-피드백 수신기 메트릭에 기초하여 추가적으로 또는 대안적으로 제한될 수 있다(예를 들어, 최대 임계 전력 및/또는 에너지가 초과되지 않는다).
선형 프로그래밍 문제점의 목적은 바람직하게는 상기 제한사항(예를 들어, 개별 기간의 총합, ttotal = ∑jtj)을 충족시키는 데 필요한 총 송신 시간을 최소화하는 것이다. 상기 선형 프로그래밍 문제점은 하나 또는 그 이상의 심플렉스 알고리즘(Simplex algorithm), 크리스-크로스 알고리즘(criss-cross algorithm), 내부 포인트 방법(interior point method)[예를 들어, 경로 추적 방법(path following method), 타원체 방법(ellipsoid method), 카마카 알고리즘(Karmarkar's algorithm), 아핀 스케일링 방법(Affine scaling method), 메흐로트라 예측자-보정자 방법(Mehrotra predictor-corrector method, 등], 컬럼 생성 알고리즘(column generation algorithm), 및/또는 임의의 다른 적절한 선형 프로그래밍 접근법을 사용하여 해결될 수 있다.
그러나 S443 은 기간(또는 그 서브세트)의 비선형 함수를 최적화함으로써 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 기간을 결정하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
S440 은 송신 계획을 결정하는 단계를 바람직하게 포함하며, 여기서 상기 계획은 상기 최적의 서브세트(예를 들어, S443 에서 결정된), 및 상기 최적의 서브세트의 각각의 송신 구성에 대해, 그 관련된 송신 기간(예를 들어, S443 에서 결정된) 및/또는 듀티 사이클(예를 들어, 모든 송신 기간의 총합에 의해 나눠진 상기 관련의 송신 구성에 대한 송신 기간과 동일한 바와 같은, 송신 기간에 기초하여 결정된)을 바람직하게 나타낸다. 그러나 S440 은 임의의 적절한 방식으로 임의의 다른 적절한 송신 계획을 결정하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
4.3 송신 계획에 기초한 전력 송신.
상기 송신 계획에 기초한 전력 송신 단계(S700)는, 수신기에 전력을 무선으로 전달하도록 기능할 수 있다. 전력은 송신 파라미터를 평가하는 단계(S400)에 응답하여 바람직하게 송신되지만(S700)[예를 들어, 송신 계획을 결정하는 단계(S440)에 응답하여], 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에 수행될 수 있다. 전력은 송신기의 범위 내에서 수신기의 체류 시간을 통해 바람직하게 송신되지만(S700), 그러나 수신기 작동 파라미터(예를 들어, 충전 상태)에 기초한 스케줄에 따라 및/또는 임의의 다른 적절한 타이밍으로, 간헐적으로 송신될 수 있다.
S700 은 상기 계획(예를 들어, 구성의 최적의 서브세트)에 의해 표시된 송신 구성을 통해 순환시키는 단계를 바람직하게 포함하며, 보다 바람직하게는 그러한 이러한 순환 단계(cycling)는 상기 계획에 의해 표시된 바와 같이 시간-가중된다(예를 들어, 관련된 기간 및/또는 듀티 사이클에 비례하여). 예를 들어, 구성은 소정의 총 순환 주파수로 순환될 수 있으며, 각각의 기간은 소정의 시간 조각(time slice)의 수로 분할될 수 있으며(예를 들어, 동일하게 분할될 수 있으며), 및/또는 상기 구성은 임의의 다른 적절한 속도로 순환될 수 있다. 대안적으로, 상기 구성은, 일단 원하는 기간이 경과되었다면, 구성이 순환으로부터 제거되는 바와 같은 시간-가중(및/또는 임의의 다른 적절한 시간-가중) 없이 순환될 수 있다. 그러나 S700 은 임의의 적절한 기간 동안 임의의 다른 적절한 송신 구성 하에서 송신하는 단계를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
전력은 하나 또는 그 이상의 순음(또는 임계 대역폭보다 더 작은 대역폭을 정의하는 바와 같은, 실질적인 순음) 신호(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 초이득 구조체 및/또는 다른 협대역폭 안테나를 사용하는 실시예에서 유익할 수 있는)로서 바람직하게 송신되지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 형태로 송신될 수 있다(예를 들어, 광대역폭 안테나를 사용하는 실시예에서, 통신 신호가 전력과 함께 송신되는 실시예에서, 등). 제1 특정 예에 있어서, 방사선은 GHz 규모의 주파수(예를 들어, 5.8 GHz 및/또는 5.8 GHz 이상과 같은, 5-10 GHz)를 갖는다. 제2 특정 예에 있어서, 상기 방사선은 수백 MHz 규모의 주파수(예를 들어, 433 MHz 및/또는 433 MHz 미만과 같은 100-500 MHz; 806-821 MHz, 851-870 MHz, 896-902 MHz, 902-928 MHz 및/또는 935-941 MHz와 같은 700-1100 MHz; 등)를 갖는다. 그러나 전력은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 형태로 수신될 수 있다.
S400(또는 그 하나 또는 그 이상의 요소)은 전력 송신 단계(S700) 중 선택적으로 반복될 수 있다(예를 들어, 전력 송신은 송신 파라미터 재평가 중 일시적으로 중단된다). S400 의 반복된 수행은 가장 최근에 결정된 송신 구성을 초기값으로서 사용하는 것이 바람직하지만, 그러나 추가적으로 또는 대안적으로 다른 적절한 값을 사용할 수 있다(예를 들어, S400 의 초기 수행 중 실행되는 바와 같이, 이전에-결정된 다른 값을 사용하는, 등). S400 은 전달된 전력의 변경(예를 들어, 절대 또는 상대 임계값보다 더 큰)을 검출하는 단계, 이동을 검출하는 단계(예를 들어, IMU 측정값과 같은 수신기 및/또는 송신기 측정값에 기초하여), 시스템(S100) 근처에서의 추가적인 수신기 및/또는 송신기를 검출하는 단계, 하나 또는 그 이상의 수신기로의 원하는 전력 전달의 변경(예를 들어, 업데이트된 배터리 충전 정보에 기초하여)을 결정하는 단계(예를 들어, 이러한 변경에 응답하여 S440 을 반복하는 단계), 사용자 입력을 수신하는 단계에 응답하여 반복될 수 있으며, 주기적으로(예를 들어, 소정의 속도로; 시스템의 관찰된 및/또는 예상되는 시간적 및/또는 공간적 안정성 및/또는 그 성능에 기초하여 결정된 바와 같은, 동적으로 결정된 속도로, 바람직하게는 낮은 안정성이 보다 빠른 속도에 대응하는 경우에, 등) 산발적으로, 무작위로 반복될 수 있으며 및/또는 임의의 다른 적절한 시간에 반복될 수 있다. 그러나 전력은 임의의 다른 적절한 방식으로 송신될 수 있으며(S700), 상기 방법은 임의의 다른 적절한 방식으로 수행되는 임의의 다른 적절한 요소를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
간결함을 위해 생략되었지만, 바람직한 실시예는 다양한 시스템 구성요소 및 다양한 방법 프로세스의 모든 조합 및 치환을 포함한다. 또한, 바람직한 방법의 다양한 프로세스는 컴퓨터-판독 가능한 명령을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 수신하도록 구성된 기계로서 적어도 부분적으로 구현 및/또는 실행될 수 있다. 상기 명령은 시스템과 바람직하게 통합된 컴퓨터-실행 가능한 구성요소에 의해 바람직하게 실행된다. 컴퓨터-판독 가능한 매체는 RAM, ROM, 플래시 메모리, EEPROM, 광학 디바이스(CD 또는 DVD), 하드 드라이브, 플로피 드라이브, 또는 임의의 적절한 디바이스와 같은 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장될 수 있다. 컴퓨터-실행 가능한 구성요소는 바람직하게는 일반 또는 애플리케이션 특정 프로세싱 서브시스템이지만, 그러나 임의의 적절한 전용 하드웨어 디바이스 또는 하드웨어/펌웨어 조합 디바이스가 추가적으로 또는 대안적으로 명령을 실행할 수 있다.
도면은 바람직한 실시예, 예시적인 구성, 및 그 변형예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능성, 및 동작을 도시하고 있다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도의 각각의 블록은 특정한 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 또는 그 이상의 실행 가능한 명령을 포함하는 모듈, 세그먼트, 단계, 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대안적인 구현에 있어서, 블록에 언급된 기능은 도면에 도시된 순서를 벗어나서 발생할 수 있다는 점을 인식해야 한다. 예를 들어, 연속하여 도시된 2개의 블록은 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 포함된 기능성에 따라 때때로 역순으로 실행될 수도 있다. 또한 블록도 및/또는 흐름도의 각각의 블록 및 블록도 및/또는 흐름도에서의 블록의 조합은, 특정한 기능 또는 동작을 수행하는 특정한 목적의 하드웨어-기반 시스템에 의해 또는 특수한 목적의 하드웨어 및 컴퓨터 명령의 조합에 의해 구현될 수 있다.
본 기술분야의 숙련자라면 이전의 상세한 설명과 도면 및 청구범위로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 이하의 청구범위에 정의된 본 발명의 범주로부터의 일탈 없이 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (21)

  1. 무선 전력 송신 방법으로서:
    ● 제1 수신기 및 제2 수신기를 포함하는 수신기 그룹을 결정하는 단계;
    ● 상기 수신기 그룹을 결정하는 단계에 응답하여, 이하에 기초하여 다수의 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기와 관련된 제1 목적 함수; 및
    ● 상기 제2 수신기와 관련된 제2 목적 함수;
    상기 다수의 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계는, 상기 다수의 송신 파라미터 세트의 각각에 대해, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 상기 제1 및 제2 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하며;
    ● 상기 제1 및 제2 목적 함수의 평가에 기초하여, 충전 계획을 결정하는 단계로서, 상기 충전 계획은,
    ● 상기 다수의 송신 파라미터 중 제1 송신 파라미터 세트;
    ● 상기 제1 송신 파라미터 세트와 관련된 제1 듀티 사이클;
    ● 제2 송신 파라미터 세트; 및
    ● 상기 제2 송신 파라미터 세트와 관련된 제2 듀티 사이클을 포함하는, 단계;
    ● 송신기에서, 상기 충전 계획에 기초하여 상기 제1 및 제2 수신기에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여, 상기 제1 및 제2 목적 함수를 평가하는 단계는:
    ● 상기 송신기에서, 각각의 시간 간격 동안, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 전력을 송신하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기에서, 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신된 전력을 수신하는 단계;
    ● 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 제1 수신기에 수신된 각각의 제1 전력량을 결정하는 단계;
    ● 상기 각각의 제1 전력량에 기초하여 상기 제1 목적 함수를 평가하는 단계;
    ● 상기 제2 수신기에서, 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신된 전력을 수신하는 단계;
    ● 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 제2 수신기에 수신된 각각의 제2 전력량을 결정하는 단계; 및
    ● 상기 각각의 제2 전력량에 기초하여 상기 제2 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 계획에 기초하여 전력을 무선으로 송신하는 단계는:
    ● 제1 시간 간격 동안 상기 제1 송신 파라미터 세트에 기초하여 송신하는 단계; 및
    ● 제2 시간 간격 동안 상기 제2 송신 파라미터 세트에 기초하여 송신하는 단계를 포함하며;
    제2 시간 간격 기간에 대한 제1 시간 간격 기간의 기간 비율은, 상기 제2 듀티 사이클에 대한 상기 제1 듀티 사이클의 듀티 사이클 비율과 실질적으로 동일한, 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 송신 파라미터 세트는 상기 제2 송신 파라미터 세트를 포함하는, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    ● 제3 수신기를 포함하는 제2 수신기 그룹을 결정하는 단계; 및
    ● 상기 제2 수신기 그룹을 결정하는 단계에 응답하여, 제3 수신기와 관련된 제3 목적 함수에 기초하여 다수의 제2 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계를 더 포함하며;
    여기서:
    ● 상기 다수의 제2 송신 파라미터 세트는 상기 제2 송신 파라미터 세트를 포함하고; 및
    ● 상기 충전 계획은 상기 제3 목적 함수의 평가에 추가로 기초하여 결정되는, 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    ● 상기 제2 수신기 그룹은 제4 수신기를 더 포함하며;
    ● 다수의 제2 송신 파라미터 세트는 상기 제4 수신기와 관련된 제4 목적 함수에 추가로 기초하여 결정되며; 및
    ● 상기 청구 계획은 상기 제3 및 제4 목적 함수의 평가에 추가로 기초하여 결정되는, 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 수신기 그룹은 상기 제2 수신기를 더 포함하는, 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    ● 상기 제1 수신기와 관련된 제1 전달 에너지 목표량을 결정하는 단계; 및
    ● 상기 제2 수신기와 관련된 제2 전달 에너지 목표량을 결정하는 단계를 포함하며;
    상기 충전 계획은 상기 제1 및 제2 전달 에너지 목표량에 추가로 기초하여 결정되는, 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 충전 계획을 결정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 전달 에너지 목표량을 충족시키는 데 요구되는 예상 전력 송신 시간을 최소화하기 위해, 이산 최적화 알고리즘(discrete optimization algorithm)을 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 송신 파라미터 세트는 상기 제1 및 제2 목적 함수에 대한 파레토 비 지배적 세트(Pareto non-dominated set)를 정의하는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다수의 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 목적 함수 및 파레토 시뮬레이트된 어닐링 알고리즘(Pareto simulated annealing algorithm)에 기초하여 검색을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 검색은 다목적 입자 군집 최적화 알고리즘(multi-objective particles swarm optimization algorithm)에 추가로 기초하여 수행되는, 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    ● 상기 송신기는 다수의 송신 요소를 포함하며; 및
    ● 상기 다수의 송신 파라미터 세트와 관련된 송신 파라미터 공간은, 상기 다수의 송신 요소의 각각의 송신 요소에 대해, 각각의 위상 파라미터 및 각각의 진폭 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  13. 무선 전력 송신 방법으로서:
    ● 제1 수신기 및 제2 수신기를 포함하는 제1 수신기 그룹을 결정하는 단계;
    ● 제3 수신기를 포함하는 제2 수신기 그룹을 결정하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기 그룹을 결정하는 단계에 응답하여, 이하에 기초하여 다수의 제1 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기와 관련된 제1 목적 함수; 및
    ● 상기 제2 수신기와 관련된 제2 목적 함수;
    상기 다수의 제1 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계는, 상기 다수의 제1 송신 파라미터 세트의 각각의 송신 파라미터 세트에 대해, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 상기 제1 및 제2 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하며;
    ● 상기 제2 수신기 그룹을 결정하는 단계에 응답하여, 상기 제3 수신기와 관련된 제3 목적 함수에 기초하여 다수의 제2 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계로서; 상기 다수의 제3 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계는, 상기 다수의 제2 송신 파라미터 세트의 각각의 송신 파라미터 세트에 대해, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 상기 제3 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하는, 단계;
    ● 상기 제1, 제2, 및 제3 목적 함수의 평가에 기초하여 충전 계획을 결정하는 단계;
    상기 충전 계획은,
    ● 상기 다수의 제1 송신 파라미터 세트의 제1 송신 파라미터 세트;
    ● 상기 제1 송신 파라미터 세트와 관련된 제1 듀티 사이클;
    ● 상기 다수의 제2 송신 파라미터 세트의 제2 송신 파라미터 세트;
    ● 상기 제2 송신 파라미터 세트와 관련된 제2 듀티 사이클을 포함하며,
    ● 송신기에서, 상기 충전 계획에 기초하여 상기 제1 및 제2 수신기에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여, 상기 제1 및 제2 목적 함수를 평가하는 단계는:
    ● 상기 송신기에서, 각각의 제1 시간 간격 동안, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 전력을 송신하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기에서, 상기 각각의 제1 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신된 전력을 수신하는 단계;
    ● 상기 각각의 제1 시간 간격 동안, 상기 제1 수신기에 수신된 각각의 제1 전력량을 결정하는 단계;
    ● 상기 각각의 제1 전력량에 기초하여 상기 제1 목적 함수를 평가하는 단계;
    ● 상기 제2 수신기에서, 상기 각각의 제1 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신된 전력을 수신하는 단계;
    ● 상기 각각의 제1 시간 간격 동안, 상기 제2 수신기에 수신된 각각의 제2 전력량을 결정하는 단계; 및
    ● 상기 각각의 제2 전력량에 기초하여 상기 제2 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    ● 상기 제1 목적 함수는 상기 제1 전력량에 비례하며; 및
    ● 상기 제2 목적 함수는 상기 제2 전력량에 비례하는, 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    ● 상기 제2 수신기 그룹은 상기 제1 수신기를 더 포함하며; 및
    ● 상기 다수의 제2 송신 파라미터 세트는 상기 제1 목적 함수에 추가로 기초하여 결정되는, 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    ● 상기 다수의 제1 송신 파라미터 세트는 상기 제1 및 제2 목적 함수에 대한 파레토 비 지배적 세트를 정의하며; 및
    ● 상기 다수의 제2 송신 파라미터 세트는 상기 제1 및 제3 목적 함수에 대한 파레토 비 지배적 세트를 정의하는, 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    ● 상기 제2 수신기 그룹은 제4 수신기를 더 포함하며; 및
    ● 상기 다수의 제2 송신 파라미터 세트는 상기 제4 수신기와 관련된 제4 목적 함수에 추가로 기초하여 결정되는, 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 수신기 그룹을 결정하는 단계는:
    ● 상기 다수의 제1 및 제2 송신 파라미터 세트와 관련된 송신 파라미터 공간에 대해, 상기 제1 목적 함수에 기초하여 제1 최적 검색을 수행하는 단계;
    ● 상기 제1 최적 검색에 기초하여, 제1 최적 파라미터값 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 송신 파라미터 공간에 대해, 상기 제2 목적 함수에 기초하여 제2 최적 검색을 수행하는 단계;
    ● 상기 제2 최적 검색에 기초하여, 제2 최적 파라미터값 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 송신 파라미터 공간에 대해, 상기 제3 목적 함수에 기초하여 제3 최적 검색을 수행하는 단계;
    ● 상기 제3 최적 검색에 기초하여, 제3 최적 파라미터값 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 제1 및 제3 최적 파라미터값 세트 사이에서, 상기 송신 파라미터 공간에서의 제1 거리를 결정하는 단계;
    ● 상기 제2 및 제3 최적 파라미터값 세트 사이에서, 상기 송신 파라미터 공간에서 제2 거리를 결정하는 단계;
    ● 상기 제1 및 제2 최적 파라미터값 세트 사이에서, 상기 송신 파라미터 공간에서 제3 거리를 결정하는 단계;
    ● 상기 제3 거리가 상기 제1, 제2, 및 제3 거리 중 최단 거리라고 결정하는 단계; 및
    ● 상기 제3 거리가 최단 거리라는 결정에 기초하여, 상기 제1 수신기 그룹에 대한 상기 제1 및 제2 수신기를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 수신기 그룹을 결정하는 단계는:
    ● 상기 다수의 제1 및 제2 송신 파라미터 세트와 관련된 송신 파라미터 공간에 대해, 상기 제1 목적 함수에 기초하여 최적 검색을 수행하는 단계;
    ● 상기 최적 검색에 기초하여, 최적 파라미터값 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 최적 파라미터값 세트에 기초하여 상기 제2 및 제3 목적 함수를 평가하는 단계로서, 제2 목적 함수값은 제3 목적 함수값을 초과하는, 단계;
    ● 상기 제3 목적 함수값을 초과하는 상기 제2 목적 함수값에 기초하여, 상기 제1 수신기 그룹에 대한 상기 제1 및 제2 수신기를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 다수의 송신 요소를 포함하는 송신기를 포함하는 무선 전력 송신을 위한 시스템으로서, 상기 송신기는:
    ● 제1 수신기 및 제2 수신기를 포함하는 수신기 그룹을 결정하는 단계;
    ● 상기 수신기 그룹 결정 단계에 응답하여, 이하에 기초하여 다수의 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기와 관련된 제1 목적 함수; 및
    ● 상기 제2 수신기와 관련된 제2 목적 함수;
    상기 다수의 송신 파라미터 세트를 결정하는 단계는, 상기 다수의 송신 파라미터 세트의 각각의 송신 파라미터 세트에 대해, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 상기 제1 및 제2 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하며;
    ● 상기 제1 및 제2 목적 함수의 평가에 기초하여, 충전 계획을 결정하는 단계로서, 상기 충전 계획은 이하를 포함하는, 단계;
    ● 상기 다수의 제1 송신 파라미터 세트의 제1 송신 파라미터 세트;
    ● 상기 제1 송신 파라미터 세트와 관련된 제1 듀티 사이클;
    ● 제2 송신 파라미터 세트; 및
    ● 상기 제2 송신 파라미터 세트와 관련된 제2 듀티 사이클;
    ● 상기 충전 계획에 기초하여, 상기 다수의 송신 요소를 송신하도록 제어하는 단계를 포함하며;
    상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여, 상기 제1 및 제2 목적 함수를 평가하는 단계는:
    ● 상기 송신기에서, 각각의 시간 간격 동안, 상기 각각의 송신 파라미터 세트에 기초하여 전력을 송신하도록 상기 다수의 송신 요소를 제어하는 단계;
    ● 상기 제1 수신기에서, 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신된 전력을 수신하는 단계;
    ● 상기 각각의 시간 간격 동안 상기 제1 수신기에 수신된 각각의 제1 전력량을 결정하는 단계;
    ● 상기 각각의 제1 전력량에 기초하여 상기 제1 목적 함수를 평가하는 단계;
    ● 상기 제2 수신기에서, 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신된 전력을 수신하는 단계;
    ● 상기 각각의 시간 간격 동안 상기 제2 수신기에 수신된 각각의 제2 전력량을 결정하는 단계; 및
    ● 상기 각각의 제2 전력량에 기초하여, 상기 제2 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 시스템.

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