WO2022244517A1 - 給電装置、及び、給電方法 - Google Patents

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WO2022244517A1
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power transmission
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antennas
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正明 藤井
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ミネベアミツミ株式会社
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    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
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    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device and a power supply method.
  • first detection means for detecting the direction of a power receiving device, first radiation for wirelessly radiating power in the direction of the power receiving device detected by the first detection means, and radiating power for power
  • a power supply device having control means for controlling a radiating part that radiates the power so as to perform a second radiation that wirelessly radiates the power while changing the direction within a specified range
  • a conventional power feeding device when supplying power to a plurality of power receiving devices, is capable of both supplying power to a specific power receiving device that requires a large amount of received power and supplying power to a power receiving device other than the specific power receiving device. not going to
  • a power feeding device controls phases of power transmission signals of a plurality of first antennas positioned around each of a plurality of first power receiving devices among a plurality of antennas capable of transmitting power, and a power transmission control unit that controls a phase of a power transmission signal of one or more second antennas other than the plurality of first antennas positioned around each of the plurality of first power receiving devices, among the plurality of antennas; a plurality of first antennas positioned around one first power receiving device among the first power receiving devices of the plurality of first power receiving devices and a plurality of first antennas positioned around another one of the plurality of first power receiving devices includes at least one common first antenna, and the power transmission control unit is positioned around each of the plurality of first power receiving devices in a repeating cycle including a plurality of subframes in one cycle.
  • a plurality of antennas positioned around one first power receiving device of the plurality of first power receiving devices in one subframe of the plurality of subframes; while maintaining the phase relationship of the power transmission signals so that the phases of the power transmission signals received by the one first power receiving device from the first antenna of the plurality of subframes are changed in time series, and in one subframe of, the power transmission signal received by the other first power receiving device from a plurality of first antennas positioned around the other one of the plurality of first power receiving devices
  • the phases of the power transmission signals are changed in time series while maintaining the phase relationship of the power transmission signals so that the phases of the power transmission signals are aligned, and the phases of the power transmission signals transmitted by the one or more second antennas are changed in time series.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control device 140;
  • FIG. 11 shows an example of an antenna subset 110A;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the phase of a power reception signal of the specific device 250A;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of determining phase relationships of transmission signals of a plurality of antenna elements 111 in a received power monitoring mode; It is a figure explaining a phase index.
  • FIG. 11 shows an example of phase indices PI assigned to antenna elements of antenna subset 110A.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of phase indices set to antenna elements 111 of antenna subset 110A in subset mode.
  • FIG. 3 is a diagram showing a flowchart representing processing executed by a control device 140.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of a cumulative distribution function of received power;
  • FIG. 11 shows an example of multiple antenna subsets 110A1-110A5.
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of a frame;
  • FIG. 10 is a diagram showing allocation order data;
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes;
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes;
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes;
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes;
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes;
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to sub
  • FIG. 4 is a diagram showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes; 4 is a diagram showing a flowchart representing processing executed by a power transmission control unit 143.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of allocating specific devices 250A to subframes; It is a figure which shows an example of drive data.
  • FIG. 1 is a diagram showing a power supply device 100 according to an embodiment.
  • the XYZ coordinate system will be used.
  • a planar view is an XY planar view.
  • the power supply device 100 is arranged in a large-scale facility area 10 such as a smart factory, a large-scale plant, a distribution center, and a warehouse.
  • the power supply device 100 includes an array antenna 110, a phase shifter 120, an IC chip 125, a microwave generation source 130, and a control device 140, and supplies power (microwave power supply) to a plurality of devices 250 existing within the area 10 without contact. I do.
  • the power supply method of the embodiment is a power supply method realized by the power supply device 100, and particularly realized by processing executed by the control device 140. FIG.
  • the power supply apparatus 100 When supplying power to an unspecified number of devices 250, the power supply apparatus 100 causes the array antenna 110 to transmit power using beamforming.
  • the plurality of antenna elements 111 of the array antenna 110 can transmit in a power transmission phase designated by a power transmission control unit, which will be described later.
  • a power transmission control unit which will be described later.
  • the phases of the power transmission signals output by the plurality of antenna elements 111 are fixed, standing waves are generated in the region 10 by beams formed from the plurality of antenna output signals. almost no power is supplied.
  • the power supply device 100 randomly shifts the phases of the plurality of power transmission signals output from the plurality of antenna elements 111 in time series so that the node of the standing wave is at a specific location. I try not to let it happen for a long time.
  • the nodes of the standing wave are made to move within the region 10 .
  • the phase of the transmitted signal is shifted according to the time slot.
  • the power transmission signal is a signal that is transmitted (transmitted) from the antenna element 111 and has a predetermined power.
  • Such power transmission using beams formed by randomly shifting the phases of a plurality of power transmission signals output from a plurality of antenna elements 111 according to time slots is hereinafter referred to as random beamforming.
  • a device 250 that requires more received power to charge the internal battery 253 thereof there may be a device 250 that requires more received power to charge the internal battery 253 thereof.
  • a device 250 that requires more received power in this way is referred to as a specific device 250A.
  • One device 250 at a point in time is shown in FIG. 1 as a particular device 250A.
  • the specific device 250A is an example of a first power receiving device.
  • the specific device 250A mainly receives power from the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A of the multiple antenna elements 111 . This is because the battery 253 of the specific device 250A is charged early by transmitting power more intensively than by random beam forming.
  • Antenna element 111 included in antenna subset 110A is an example of a first antenna.
  • Antenna elements 111 not included in antenna subset 110A are an example of second antennas.
  • Power transmission from the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A to the specific device 250A is also phase-shifted according to the time slots.
  • four antenna elements 111 are included in antenna subset 110A.
  • the antenna subset 110A and the phase shift of the transmission signal to the specific device 250A are described below.
  • non-specific devices 250B devices other than the specific device 250A are referred to as non-specific devices 250B.
  • the non-specific device 250B is an example of a second power receiving device. All devices 250 can be specific devices 250A depending on the circumstances.
  • the specific device 250A ceases to receive concentrated power supply from the antenna subset 110A and becomes a non-specific device 250B.
  • the non-specific device 250B receives power transmission by random beamforming from the antenna elements 111 including the antenna subset 110A.
  • the power supply device 100 is a power supply device that achieves both power transmission to the non-specific device 250B by random beamforming and power transmission to the specific device 250A from the antenna subset 110A. Note that hereinafter, the specific device 250A and the non-specific device 250B are simply referred to as the device 250 when not particularly distinguished.
  • the device 250 has a power receiving antenna 251, a control section 252, and a battery 253, as shown enlarged in the lower part of FIG.
  • the power receiving antenna 251 is an antenna for receiving power from one or more antenna elements 111 .
  • the power receiving antenna 251 outputs the received power to the control unit 252 and the battery 253 .
  • the control unit 252 performs charge control to charge the battery 253 with the received power while receiving power from the antenna element 111 via the power receiving antenna 251, and issues an alarm when the charge amount of the battery 253 becomes equal to or less than a predetermined value. It transmits to the control device 140 from the antenna 252A.
  • the control unit 252 includes, for example, a short-range wireless communication unit such as BLE (Bluetooth Low Energy (registered trademark)) or EnOcean (registered trademark). Send to control device 140 .
  • control unit 252 upon receiving a time slot index detection command, which will be described later, control unit 252 receives power for a predetermined period, and then transmits index data indicating the time slot index (time slot number) with the highest received power to control device 140 . .
  • Control unit 252 receives a power transmission command from control device 140 when the amount of charge in battery 253 becomes equal to or less than a predetermined value. Transmission of the power transmission command and the time slot index detection command from the control device 140 to the device 250 may be performed by communication using BLE as an example. Note that the index data is an example of information specifying a time slot.
  • the battery 253 is, for example, a secondary battery or a capacitor, and charges power supplied from the power receiving antenna 251 .
  • a load that consumes power may be connected to the battery 253 .
  • the load may be a sensor that detects temperature, humidity, etc.
  • the device 250 can be treated as a sensor device.
  • the load may be a power source such as a motor or actuator, and the device 250 may be a device that performs dynamic work.
  • the electric power charged by the battery 253 is used as power for driving a power source such as a motor of the mobile body as a load, a control unit, or the like. can do.
  • the array antenna 110 is an example of a two-dimensional antenna grid, and includes antenna elements 111 arranged in a matrix as an example. As an example, there are 256 antenna elements 111, 16 in the X direction and 16 in the Y direction. 256 antenna elements 111 are located on the XY plane.
  • Each antenna element 111 is connected to the microwave generation source 130 via the power transmission cable 130A, and is supplied with power in the microwave band. Under the control of controller 140, four antenna elements 111 selected as antenna elements 111 forming antenna subset 110A of 256 antenna elements 111 transmit power to specific device 250A, but are not specific. Secondary power is also supplied to a non-specific device 250B located near the device 250A. The antenna elements 111 that are not included in the antenna subset 110A transmit power to the non-specific device 250B by random beamforming, but secondary power is also supplied from the antenna elements 111 located relatively near the specific device 250A. Note that the number of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A may be any number as long as it is plural.
  • the antenna element 111 is a rectangular patch antenna in a plan view.
  • the antenna element 111 may have a ground plate held at ground potential on the -Z direction side.
  • Each antenna element 111 is attached to the ceiling, pillar, or the like of a large-scale facility such as the smart factory described above.
  • the interval between each antenna element 111 corresponds to, for example, several wavelengths of the communication frequency of the antenna element 111 .
  • the communication frequency of the antenna element 111 is assumed to be a microwave band, for example, a frequency of 920 MHz band.
  • FIG. 1 also shows, as an example, a state in which the specific device 250A receives power from four antenna elements 111 out of the 256 antenna elements 111 included in the array antenna 110.
  • FIG. 1 the set of multiple antenna elements 111 selected by controller 140 to transmit power to a particular device 250A is referred to as antenna subset 110A.
  • the antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A transmit power by random beamforming while shifting the phase of the transmission signal according to the time slot, and the power transmitted by random beamforming is received by the non-specific device 250B. Secondary power is also received by the specific device 250A.
  • phase shifter 120 is connected to each antenna element 111 and inserted between each antenna element 111 and the power transmission cable 130A.
  • FIG. 1 for convenience of explanation, one antenna element 111, phase shifter 120, and IC chip 125 are shown enlarged.
  • the phase shifter 120 shifts the transmission phase of power transmitted from the microwave generation source 130 via the power transmission cable 130A and outputs the power to the antenna element 111 .
  • Phase shifter 120 is an example of a phase adjuster.
  • IC chip 125 includes a measurement unit that measures received signal strength indicator (RSSI) of received power and a BLE communication unit, and transmits a beacon signal including data representing the measured RSSI value to control device 140 .
  • a communication unit of the IC chip 125 has an antenna for BLE communication.
  • the microwave generation source 130 is connected to 256 phase shifters 120 and supplies microwaves of predetermined power.
  • Microwave source 130 is an example of a radio wave source.
  • the microwave frequency is, for example, a frequency in the 920 MHz band.
  • the form in which the power supply device 100 includes the microwave generation source 130 will be described here, it is not limited to microwaves, and radio waves of a predetermined frequency may be used.
  • the control device 140 is an example of a control unit, and is a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and nonvolatile memory. Wavelet Multitone (DWMT) can be used.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • DWMT Wavelet Multitone
  • the control device 140 has an antenna 140A, receives a beacon signal with an alarm written from the device 250, and receives a beacon signal including an RSSI value from the IC chip 125 connected to each antenna element 111. Also, the controller 140 receives index data representing a time slot index from the specific device 250A. The index data is data representing the time slot index when the received power of the specific device 250A is maximized when determining the phase relationship of the transmitted signals of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. The index data received from the specific device 250A determines the phase relationship (phase relationship) of the transmission signals of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. Details of this will be described later.
  • the control device 140 performs selection control of the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A, phase control of the 256 phase shifters 120, and power output control of the microwave generation source 130. Phase control of the transmission signal of the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A and phase control of the transmission signal by random beam forming of the antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A are realized by phase control in the phase shifter 120. be.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the control device 140.
  • the control device 140 has a main control section 141 , a subset selection section 142 , a power transmission control section 143 and a memory 144 .
  • the main control unit 141, the subset selection unit 142, and the power transmission control unit 143 represent functions of programs executed by the control device 140 as functional blocks.
  • a memory 144 functionally represents the memory of the control device 140 .
  • the main control unit 141 is a processing unit that supervises the processing of the control device 140, and executes processing other than the processing executed by the subset selection unit 142 and the power transmission control unit 143.
  • the subset selection unit 142 When the subset selection unit 142 receives a beacon signal including an alarm from any device 250 , it transmits a power transmission command to that device 250 .
  • the device 250 that has transmitted the beacon signal including the alarm is the device 250 whose charge amount is equal to or less than the predetermined value, and is the device 250 that is a candidate for the specific device 250A.
  • Subset selection section 142 monitors the received power of all antenna elements 111 after transmitting the power transmission command, and selects a plurality of antenna elements 111 whose received power intensity (RSSI) is equal to or greater than a predetermined value as antenna elements 111 included in antenna subset 110A.
  • RSSI received power intensity
  • antenna elements 111 included in antenna subset 110A are selected, device 250 that is a candidate for specific device 250A is treated as specific device 250A.
  • a plurality of antenna elements 111 whose received power intensity (RSSI) is greater than or equal to a predetermined value are located around the specific device 250A, and are located closer to the specific device 250A than the plurality of antenna elements 111 whose received power intensity (RSSI) is less than a predetermined value. is the antenna element 111 close to .
  • it may be a plurality of antenna elements 111 at predetermined higher ranks in the RSSI magnitude ranking.
  • the power transmission control unit 143 performs power transmission control for transmitting power from all the antenna elements 111 .
  • the power transmission control unit 143 randomly sets the phases of the power transmission signals of all the antenna elements 111 and randomly shifts the phases for each time slot using random beam forming. Power transmission control by (random mode). As a result, the position where the standing wave of the power transmission signal occurs in the area 10 (see FIG. 1) can be prevented from being fixed in time, and all the devices 250 can receive power relatively evenly.
  • the power transmission control unit 143 uses the specific device 250A to switch the power transmission control of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A from the random mode to the subset mode.
  • Received power monitoring mode for monitoring the received power of the In the received power monitoring mode, similarly to the random mode, a process of randomly setting the phase of the transmission signal of the plurality of antenna elements 111 and randomly shifting the phase for each time slot is performed over a predetermined period.
  • the predetermined period is, for example, a period of 256 time slots.
  • the power transmission control unit 143 When the power transmission control unit 143 receives the index data representing the time slot index from the specific device 250A after the elapse of the predetermined period, the power transmission control unit 143 shifts to the subset mode, and adjusts the phase of the power transmission signal of the plurality of antenna elements 111 in the time slot represented by the index data.
  • Power transmission control that performs power transmission while randomly shifting the phase set of the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111 (the set of phases of the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111) for each time slot while maintaining the relationship (phase relationship). to run.
  • the phase relationship is the relationship between the phases of the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111 and the relationship of the phase difference between the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111 .
  • the power transmission control unit 143 When the power transmission control unit 143 receives a beacon signal including data indicating completion of charging from the specific device 250A, the power transmission control unit 143 ends the subset mode and returns the power transmission mode of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A to the random mode.
  • the power transmission control unit 143 further performs processing described later using FIGS. 11 to 21 .
  • the memory 144 stores data, programs, etc. used when the main control unit 141, the subset selection unit 142, and the power transmission control unit 143 execute processing. Data representing the phase of the power transmission signal in each time slot is also stored in memory 144 .
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the antenna subset 110A.
  • antenna subset 110A includes four antenna elements 111 with antenna grid indices (4,4), (4,5), (5,4), (5,5).
  • the antenna grid index is an index that indicates the position of the antenna element 111 within the area 10 (see FIG. 1).
  • a specific device 250A is located near the approximate center of the antenna subset 110A.
  • Four antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) are located around the specific device 250A and have antenna grid indices (4, 4).
  • 4), (4,5), (5,4), and (5,5) are antenna elements 111 closer to the specific device 250A than the plurality of antenna elements 111 other than (5,4) and (5,5).
  • FIG. 4 is a diagram explaining the phase of the power reception signal of the specific device 250A.
  • the I axis is the real axis and the Q axis is the imaginary axis.
  • the four vectors denoted (4,4), (4,5), (5,4), (5,5) are the antenna grid indices (4,4), (4,5), (5,4). ) and (5, 5), the signals received by the specific device 250A from the antenna elements 111 of (5, 5) are represented by vectors.
  • a linear vector A is obtained by summing the signals received from the element 111 .
  • Vector A indicates that signals received by specific device 250A from antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) are in phase. represents the maximized received power.
  • the signals received by specific device 250A from antenna elements 111 with antenna grid indices (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) included in antenna subset 110A are By aligning the phases, the combined vector of the four received signals can be maximized.
  • being in phase includes not only a state in which the phases are completely the same, but also a state substantially equivalent to a state in which the phases are completely the same. Strictly speaking, it may not be easy to align the phases. For example, if the phase shift is about ⁇ 5%, there is no problem in thinking that the phases are aligned.
  • the four power transmission signals Shifting the phase rotates vector A about the I and Q axes.
  • a vector B represents the random mode power received by the specific device 250A. Due to the random mode phase shift for each time slot, vector B randomly rotates 360 degrees as indicated by the dashed arrow.
  • the received power of the specific device 250A becomes the received power represented by the combined vector of the vector A and the vector B shown in FIG. Therefore, the signal received by the specific device 250A is dominated by the contribution of the vector A, and the received power is increased.
  • FIG. 5 is a diagram explaining a method of determining the phase relationship of the transmitted signals of the plurality of antenna elements 111 in the received power monitoring mode.
  • the upper table of FIG. 5 is divided into time slots in the horizontal direction, and the time slot indices are 1 to L as an example. L is 256, for example.
  • L is 256, for example.
  • the antenna grid index is shown, and the phase of the transmission signal of the antenna element 111 of (4, 4), (4, 5), (5, 4), (5, 5) indicates The phases of the four power transmission signals are randomly set between the antenna elements 111 in each time slot and are randomly shifted for each time slot.
  • FIG. 5 shows the received power (dBm) of the specific device 250A at time slot indexes 1 to L.
  • the specific device 250A may store the received power in each time slot in the memory within the control unit 252, or may compare the received power and update the time index to the maximum received power up to the present time. good.
  • FIG. 5 shows that the received power reaches its maximum when the time slot index is 4 and the antenna grid indexes are (4, 4) and (4, 5). ), (5, 4), and (5, 5), the phase indexes of the transmission signals of the antenna elements 111 were 29, 11, 3, and 24, respectively.
  • the specific device 250A transmits index data indicating that the time slot index is 4 to the controller 140.
  • the phase index indicates a normalized value of the phase, and the larger the value, the larger the phase value.
  • the specific device 250A may start counting time slots using the timing of transmitting a beacon signal or a period during which power is not transmitted from the array antenna 110 . This is because such timing can be easily used by the specific device 250A as a trigger to start counting the time slots.
  • the specific device 250A and the control device 140 share the time slot information, for example, the time slot count is started at the timing when the frame header of the frame including the time slot indexes of 1 to L is detected. Just do it.
  • the phase relationship of the transmission signal when the power received by the specific device 250A is maximum is controlled by the specific device 250A.
  • the device 140 can be notified and power transmission can be implemented in a phase relationship that allows for efficient power reception.
  • the index data may be data that can identify one of the 256 time slot indexes, so the data size is 8 bits.
  • the received power of the particular device 250A will be at its maximum. If such a phase difference relationship is maintained, the received power of the specific device 250A has a state in which four vectors of the received power are aligned (or nearly aligned) as shown in FIG. As a result, efficient power reception becomes possible.
  • the power feeding apparatus 100 feeds antenna elements with antenna grid indices of (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) for each time slot. 111 is randomly phase-shifted to feed the specific device 250A from the antenna subset 110A.
  • FIG. 6 is a diagram explaining the phase index.
  • FIG. 6 shows, as an example, phase indices obtained by dividing 360 degrees into 64 degrees. When the phase index is 1, the phase is 0 degrees, and each time the phase index increases, the phase increases by 360 degrees/64.
  • phase index is obtained by PSK (Phase Shift Keying).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of phase indices PI assigned to the antenna elements 111 of the antenna subset 110A.
  • the transmission phase indexes PI of the transmission signals of the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) are set to 29, 11, 3, and 24. It is
  • the power supply apparatus 100 supplies power from the antenna subset 110A to the specific device 250A while maintaining this phase relationship and randomly shifting the phase of the power transmission signal for each time slot.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of phase indices set to antenna elements 111 of antenna subset 110A in subset mode.
  • the transmission signals of the antenna elements 111 with the antenna grid indexes (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) are The phase indices PI are set to 29,11,3,24.
  • the phase index PI of the transmission signal of the antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) with a time slot index of 2 or later is time While maintaining the phase relationship when the slot index is 1, it shifts randomly.
  • the phase indexes PI of the transmission signals of the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4, 4) and (4, 5) are 29 and 11, and the difference between them is 18.
  • the phase indices PI of the transmission signals of the antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4) and (5, 4) are 29 and 3, and the difference between them is 26.
  • the phase indices PI of the transmission signals of the antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4) and (5, 5) are 29 and 24, with a difference of 5.
  • the phase index PI of the transmission signal of the antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) with a time slot index of 2 or later is as described above. It shifts randomly while maintaining a good phase difference.
  • the timeslot index transitions from 1 to 2
  • the four phase indices are incremented by 30.
  • the time slot index transitions from 2 to 3
  • the four phase indices are decremented by 40.
  • the phase index PI of the transmission signal of the antenna element 111 whose antenna grid index is (5, 4) is changed from 2 to 3 for the time slot index.
  • 33-40 -7, indicated by 57, which is -7 plus 64.
  • Such a phase relationship among the four phase indices remains the same even after the time slot index transitions from 3 to 4.
  • FIG. 9 is a diagram showing a flowchart representing processing executed by the control device 140.
  • the power transmission control unit 143 transmits power from all the antenna elements 111 in random mode (step S1).
  • the power transmission control unit 143 randomly sets the phases of the power transmission signals of all the antenna elements 111 and performs power transmission control by random beamforming that randomly shifts the phases for each time slot.
  • the subset selection unit 142 determines whether a beacon signal including an alarm has been received from any device 250 (step S2).
  • the device 250 whose battery 253 is charged to a predetermined value or less writes data representing an alarm in a BLE beacon signal and transmits the data to the control device 140 .
  • the process of step S2 is a process of determining whether a beacon signal including such an alarm has been received. Since the beacon signal includes the ID (Identifier) of each device 250, the device 250 that is the transmission source can be identified by the beacon signal.
  • the subset selection unit 142 receives a beacon signal including an alarm, it detects that there is a device 250 whose charge amount has become equal to or less than a predetermined value.
  • the subset selection unit 142 determines that it has received a beacon signal including an alarm (S2: YES), it transmits a power transmission command to the corresponding device 250 to cause power transmission (step S3).
  • the subset selection unit 142 monitors the received power of all the antenna elements 111 and determines whether or not there are a plurality of antenna elements 111 whose RSSI value of the received signal is equal to or greater than a predetermined value (step S4).
  • subset selection section 142 determines that there are a plurality of antenna elements 111 whose RSSI values of the received signals are equal to or greater than a predetermined value (S4: YES), subset selection section 142 selects a plurality of antenna elements 111 whose RSSI values are equal to or greater than a predetermined value, An antenna subset 110A is constructed with the antenna elements 111 of (step S5).
  • the power transmission control unit 143 transmits a time slot index detection command to the specific device 250A (step S6).
  • the time slot index detection command randomly sets the phases of the transmission signals of the plurality of antenna elements 111 of the antenna subset 110A as shown in FIG. 5 for a predetermined period, and randomly shifts the phases of the transmission signals for each time slot. It is a command that performs processing to cause the specific device 250A to detect the time slot index that maximizes the received power for a predetermined period of time.
  • the power transmission control unit 143 randomly sets the phases of the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111 of the antenna subset 110A and randomly shifts the phases for each time slot to perform power transmission over a predetermined period.
  • a monitoring mode is executed (step S7). As a result, transmission signals with phase indexes as shown in FIG. 5 are transmitted from the plurality of antenna elements 111 of the antenna subset 110A.
  • the power transmission control unit 143 determines whether index data representing a time slot index has been received from the specific device 250A (step S8).
  • the specific device 250A transmits to the power transmission control unit 143 as index data the time slot index that maximizes the received power detected in the predetermined period of step S7.
  • the power transmission control unit 143 transmits power transmission signals of the plurality of antenna elements 111 of the antenna subset 110A for each time slot while maintaining the phase relationship in the time slot represented by the index data.
  • Power transmission control is executed to transmit power while shifting the phase of (step S9).
  • the subset mode is executed in which the phases of the transmission signals of the plurality of antenna elements 111 of the antenna subset 110A are shifted for each time slot while maintaining the phase relationship that maximizes the received power as shown in FIG.
  • the power transmission control unit 143 determines whether charging of the specific device 250A is completed (step S10). When the power transmission control unit 143 receives a beacon signal including data indicating completion of charging from the specific device 250A, the power transmission control unit 143 determines that charging of the specific device 250A is completed.
  • the power transmission control unit 143 determines that charging of the specific device 250A is completed (S10: YES), it ends the subset mode and returns the power transmission mode of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A to the random mode (step S11). A series of processing ends (end).
  • step S2 determines in step S2 that no beacon signal including an alarm has been received (S2: NO)
  • the flow returns to step S1 to continue the random mode. This is because there is no device 250 to build and charge the antenna subset 110A.
  • step S4 determines in step S4 that there is no plurality of antenna elements 111 whose RSSI value of the received signal is equal to or greater than the predetermined value (S4: NO)
  • the flow returns to step S3. This is to cause the corresponding device 250 to transmit power and search again for the antenna elements 111 that construct the antenna subset 110A.
  • a series of Processing may be terminated (end). This is to start over again from the beginning.
  • step S8 determines in step S8 that the index data has not been received (S8: NO)
  • the flow returns to step S6. This is because the processing of steps S6 and S7 is performed again.
  • step S8: NO the index data has not been received (S8: NO) after performing the processes of steps S6 and S7 again, the series of processes may be terminated (END). This is to start over again from the beginning.
  • step S10 determines in step S10 that charging of the specific device 250A has not been completed (S10: NO)
  • the flow returns to step S9. This is for continuing charging.
  • FIG. 10 is a diagram showing simulation results of a cumulative distribution function (CDF (Cumulative Distribution Function)) of received power.
  • CDF Cummulative Distribution Function
  • the characteristic of the dashed line is the time slot with the maximum received power when the number of antenna elements 111 of the antenna subset 110A is set to 4 and the number of time slot indexes L is set to 256 in the received power monitoring mode.
  • the distribution when the specific device 250A receives power in the subset mode after the index is fed back is shown.
  • the solid line characteristic shows the distribution when the specific device 250A receives power in subset mode, with the number of antenna elements 111 of the antenna subset 110A set to 4, and with full optimization of the phase of the transmitted signal according to the prior art. .
  • the characteristic of the two-dot chain line shows the distribution when power is transmitted from all the antenna elements 111 in random mode and power is received by the specific device 250A.
  • the received power fluctuates greatly between -40 dBm and -5 dBm.
  • the dashed subset mode when the CDF is 0.5, the received power increases by about 5 dBm and the fluctuation of the received power can be reduced.
  • the position where the standing wave of the transmission signal is generated is more or less fixed in time than in the random mode. Power can be increased.
  • the subset mode can increase received power even when the time slot index L is small. That is, the subset mode can increase received power even when the timeslot index L is small. In addition, it is possible to detect the optimum phase relationship of the power transmission signal for increasing the received power in a short search time (or the number of trials) in which the time slot index L becomes small.
  • the subset mode of the solid line has a slight improvement in the received power compared to the subset mode of the dashed line.
  • Optimization of the phase of the transmitted signal in the subset mode of the solid line is represented by the channel state information (CSI) feedback method. It is a prior art that optimizes the phase of the transmission signal based on the phase of .
  • the conventional technology requires hardware for each antenna array to detect the phase of the received signal, which increases the scale of the power feeder. That is, the subset mode can downsize the power supply device.
  • control device 140 may receive alarms from multiple devices 250 .
  • FIG. 1 A block diagram illustrating an exemplary computing environment in accordance with the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of multiple antenna subsets 110A1 to 110A5.
  • FIG. 11 shows, as an example, an array antenna 110 including 24 antenna elements 111 arranged four in the vertical direction and six in the horizontal direction. Although 24 antenna elements 111 are shown in FIG. 11, the array antenna 110 may include more antenna elements 111 . In FIG. 11, numbers 25 to 30, 33 to 38, 41 to 46, and 49 to 54 are assigned to the 24 antenna elements 111 for distinction. These numbers are antenna grid indices. The antenna grid index shown in FIG. 11 is different in notation from the antenna grid indexes shown in FIGS. 3 to 5, 7, and 8, but has the same meaning.
  • FIG. 11 shows six specific devices 250A (SD1) to 250A (SD6) and six antenna subsets 110A1 to 110A6.
  • the specific devices 250A (SD1) to 250A (SD6) may be simply referred to as SD1 to SD6.
  • the antenna subsets 110A1 to 110A6 are not particularly distinguished, they are simply referred to as the antenna subset 110A.
  • An antenna subset 110A1 is constructed for the specific device SD1, and the antenna subset 110A1 includes four antenna elements 111 of 26th, 33rd, 34th, and 35th.
  • An antenna subset 110A2 is constructed for the specific device SD2, and the antenna subset 110A2 includes four antenna elements 111 numbered 37, 38, 45 and 46.
  • An antenna subset 110A3 is constructed for the specific device SD3, and the antenna subset 110A3 includes antenna elements 111 Nos. 44, 45, 52, and 53.
  • An antenna subset 110A4 is constructed for the specific device SD4, and the antenna subset 110A4 includes four antenna elements 111 numbered 41, 42, 49 and 50;
  • An antenna subset 110A5 is constructed for the specific device SD5, and the antenna subset 110A5 includes four antenna elements 111 of 35th, 36th, 43rd and 44th antenna elements.
  • an antenna subset 110A6 has been constructed, and the antenna subset 110A6 includes four antenna elements 111 numbered 35, 36, 43 and 44.
  • the 35th antenna element 111 included in the antenna subset 110A1 is common to the 35th antenna element 111 included in the antenna subsets 110A5 and 110A6.
  • the 45th antenna element 111 included in the antenna subset 110A2 is common to the 45th antenna element 111 included in the antenna subset 110A3.
  • the 44th antenna element 111 included in the antenna subset 110A3 is common to the 44th antenna element 111 included in the antenna subsets 110A5 and 110A6.
  • the phases of the transmission signals transmitted from the four antenna elements 111 are aligned at the specific device SD4.
  • concentrated power supply in the subset mode for the specific device SD4 can be realized.
  • multiple antenna subsets 110A include at least one common antenna element 111, such as antenna subsets 110A1, 110A2, 110A3, 110A5, and 110A6, the phase relationship of transmitted signals is maintained in the same time slot. However, it is difficult to change the phase in time series. Therefore, here, when a plurality of antenna subsets 110A include at least one common antenna element 111, the timing of intensive power supply in the subset mode from the antenna subsets 110A is staggered.
  • FIG. 12 is a diagram showing the structure of a frame.
  • a frame is a frame that stores a packet that is used when the control device 140 causes the antenna element 111 to transmit a packet as a power transmission signal.
  • a frame includes multiple subframes. Each subframe has a plurality of time slots 1-L.
  • power is transmitted in subset mode from the antenna subsets 110A in different subframes.
  • power is transmitted in the subset mode from the antenna subsets 110A in the same subframe.
  • the antenna subset 110A1 and the antenna subset 110A2 do not have a common antenna element 111, so power transmission can be performed in the subset mode in the same subframe.
  • the antenna subset 110A1 and the antenna subset 110A3 can also transmit power in the subset mode in the same subframe. Also, it is possible to perform power transmission in the subset mode in the same subframe for the antenna subset 110A1 and the antenna subset 110A4.
  • the antenna subset 110A2 and the antenna subset 110A4 can also transmit power in the subset mode in the same subframe.
  • the antenna subset 110A2 and the antenna subset 110A6 can also transmit power in the subset mode in the same subframe.
  • the antenna subset 110A3 and the antenna subset 110A4 can also transmit power in the subset mode in the same subframe.
  • the antenna subset 110A4 and the antenna subset 110A6 can also transmit power in the subset mode in the same subframe.
  • the antenna subset 110A1 and the antenna subset 110A5 share the 35th antenna element 111, so power is transmitted in the subset mode in different subframes.
  • the subframe in which the antenna subset 110A1 transmits power in the subset mode for the specific device SD1 is an example of one subframe among a plurality of subframes included in one frame.
  • the specific device SD1, to which power is transmitted in the subset mode by the antenna subset 110A1 is an example of a first power receiving device among the plurality of specific devices SD1 to SD6.
  • the four antenna elements 111 included in the antenna subset 110A1 are an example of multiple first antennas positioned around one first power receiving device.
  • the antenna subset 110A5 that transmits power in the subset mode in a subframe different from the antenna subset 110A1 is as follows.
  • the subframe in which antenna subset 110A5 transmits power in the subset mode for specific device SD5 is an example of another subframe among a plurality of subframes included in one frame.
  • the specific device SD5, to which power is transmitted in the subset mode by the antenna subset 110A5, is an example of another first power receiving device among the plurality of specific devices SD1 to SD6.
  • the four antenna elements 111 included in the antenna subset 110A5 are an example of multiple first antennas positioned around another first power receiving device.
  • antenna subset 110A1 and the antenna subset 110A6 power transmission is performed in subset mode in different subframes.
  • the antenna subset 110A2 and the antenna subset 110A3 also perform power transmission in the subset mode in different subframes.
  • the antenna subset 110A3 and the antenna subset 110A5 also perform power transmission in the subset mode in different subframes.
  • the antenna subset 110A3 and the antenna subset 110A6 also perform power transmission in the subset mode in different subframes.
  • the antenna subset 110A5 and the antenna subset 110A6 also perform power transmission in the subset mode in different subframes.
  • the specific devices SD1 to SD6 receive power transmission signals mainly by random beamforming in subframes other than subframes in which power transmission is performed in the subset mode by the antenna subsets 110A1 to 110A6. That is, in subframes other than the subframes in which power is transmitted in the subset mode by the antenna subsets 110A1 to 110A6, the specific devices SD1 to SD6 do not perform power transmission in the subset mode and the received power is significantly reduced. , waits for power transmission in the subset mode in the subframes of .
  • the length of the frame is limited.
  • the waiting time for waiting for is shortened, and power transmission to the specific device 250A in the subset mode can be efficiently performed.
  • the number of specific devices 250A that receive power transmission in the subset mode in one subframe is too large, the number of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A increases, and random beamforming for power transmission to non-specific devices 250B increases. The power of the transmitted signal is reduced.
  • the number of subframes in one frame is set to be as small as possible, taking into consideration the power received by the non-specific device 250B through random beamforming.
  • the difference in the number of specific devices 250A receiving power transmission in the subset mode in each subframe is large, the difference in the amount of power received by each specific device 250A in each frame by power transmission in the subset mode will increase. For this reason, it is preferable that the number of specific devices 250A that receive power through power transmission in the subset mode in each subframe is leveled.
  • antenna subsets 110A1 to 110A6 are assigned to subframes as follows.
  • FIG. 13 is a diagram showing allocation order data. Here, a method of assigning scores to the specific devices SD1 to SD6 and a method of determining the allocation order using the allocation order data will be described.
  • the power transmission control unit 143 (see FIG. 2) executes the process of assigning scores to the specific devices SD1 to SD6 and the process of determining the allocation order.
  • the IDs of the specific devices SD1 to SD6 in the allocation order data are 1 to 6, respectively.
  • the leftmost column of the allocation order data table shows the IDs (1 to 6) of the specific devices SD1 to SD6 from top to bottom.
  • the top row shows the IDs (1 to 6) of the specific devices SD1 to SD6 from left to right.
  • the allocation order data is common to the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A corresponding to each specific device 250A and the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A corresponding to the other specific devices 250A for each of the specific devices SD1 to SD6. indicates the number of
  • the common number of the antenna elements 111 included in the corresponding antenna subset 110A1 and the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A2 corresponding to the other specific device SD2 is zero. Therefore, the number of common antenna elements 111 for the specific device SD1 and the specific device SD2 is zero. Also, the number of common antenna elements 111 for the specific device SD1 and the specific device SD3 is zero. Similarly, the number of common antenna elements 111 for specific device SD1 and specific device SD4 is zero.
  • the number of common antenna elements 111 for the specific device SD1 and the specific device SD5 is one, and the number of common antenna elements 111 for the specific device SD1 and the specific device SD6 is one. This is because the 35th antenna element 111 is common to both.
  • the number of common antenna elements 111 for the specific device SD2 and the specific device SD3 is one. This is because the 45th antenna element 111 is common to the antenna subsets 110A2 and 110A3. The number of common antenna elements 111 for specific device SD2 and specific devices SD4-SD6 are all zero.
  • the number of common antenna elements 111 for specific device SD4 and specific devices SD5 to SD6 is zero.
  • the number of common antenna elements 111 for specific device SD5 and specific device SD6 is four. This is because the 35th, 36th, 43rd, and 44th antenna elements 111 are common.
  • the scores for the specific devices SD1 to SD6 are calculated.
  • the score is, for example, the total number of antenna elements 111 common to each specific device 250A and other specific devices 250A.
  • a score is an example of a degree of commonality that indicates the degree to which common antenna elements 111 exist among a plurality of antenna elements 111 included in antenna subsets 110A corresponding to two specific devices 250A. The greater the number of common antenna elements 111, the higher the score (degree of commonality).
  • the scores for specific devices SD1-SD6 are 2, 1, 3, 0, 6, 6, respectively.
  • subframes are assigned to specific devices SD1 to SD6 in order from the highest score.
  • the order in which subframes are allocated to specific devices SD1 to SD6 is called the allocation order.
  • the allocation order determined by the score is an example of the order according to the degree of commonality.
  • the allocation order of the specific devices SD1 to SD6 is 4, 5, 3, 6, 1 and 2, respectively.
  • the scores of the specific devices SD5 and SD6 are both 6, as an example, the allocation order of the specific device SD5 having a smaller number of IDs is set before the specific device SD6.
  • 14 to 18 are diagrams showing IDs of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes. 14 to 18 show step by step how the subframes to which the specific devices SD1 to SD6 are allocated are determined in order according to the order of allocation. Such processing is executed by the power transmission control unit 143 (see FIG. 2).
  • the number of subframes must be at least three so that the antenna subsets 110A1 to 110A6 shown in FIG. 11 do not overlap.
  • a balance is considered so that the number of subframes for the specific devices SD1 to SD6 is as small as possible and the number of specific devices 250A that receive power transmission in the subset mode in each subframe is leveled.
  • the ideal number of subframes is three.
  • the leftmost column shows the subframe index.
  • a subframe index represents the number of a plurality of subframes in a frame, and the subframe with the subframe index of 1 is the first subframe.
  • the subframe index is numbered sequentially from the top subframe number 1 .
  • the four numbers shown in parentheses under the IDs of the specific devices SD1 to SD6 are the numbers of the four antenna elements 111 included in the antenna subsets 110A1 to 110A6 corresponding to the specific devices SD1 to SD6.
  • the antenna grid indices of the four antenna elements 111 are listed from left to right in order from the antenna element 111 with the highest RSSI value of the power transmission commands transmitted by the specific devices SD1 to SD6 to the antenna element 111 with the fourth highest RSSI value. ing.
  • the specific device SD5 with the first allocation order is allocated to the subframe with the first subframe index.
  • subframes with smaller subframe index numbers are assigned first.
  • the specific device SD6 which is second in the allocation order, has the same antenna element 111 as the specific device SD5. assigned to the numbered subframe.
  • the specific device SD1 which is ranked fourth in the allocation order, has an antenna element 111 common to the specific devices SD5 and SD6, but does not have an antenna element 111 common to the specific device SD3. Therefore, the first and second subframes are avoided and the third subframe is allocated. At this point, from the point of view of leveling, it would be ideal if each of the remaining specific devices SD2 and SD4 could be assigned to either the 1st or 2nd subframe.
  • the specific device SD2 which is ranked fifth in the allocation order, has an antenna element 111 common to the specific device SD3, but does not have an antenna element 111 common to the specific devices SD5 and SD6. Therefore, it is possible to avoid the 3rd subframe and assign it to the 1st or 2nd subframe.
  • the specific device SD2 is assigned to the first subframe.
  • the specific device SD4 which is ranked 6th in the allocation order, does not have an antenna element 111 common to the other specific devices SD1 to SD3, SD5, and SD6. is also possible.
  • the two viewpoints of reducing the number of subframes as much as possible and leveling the number of specific devices 250A that receive power transmission in the subset mode in each subframe as shown in FIG. SD4 is assigned to the second subframe.
  • the subframe can be determined from the specific device 250A having the large number of common antenna elements 111 with the other specific device 250A. Therefore, the process of allocating all the specific devices 250A to multiple subframes can be performed more easily. If the specific device 250A having a small number of antenna elements 111 in common with the other specific device 250A is assigned to the subframe, then the specific device 250A having a large number of common antenna elements 111 with the other specific device 250A can be finally assigned. This is because it becomes difficult to find a suitable subframe.
  • FIG. 19 is a diagram showing a flowchart representing processing executed by the power transmission control unit 143.
  • the power transmission control unit 143 creates a subframe with a subframe index of 1 in the frame (step S21).
  • the power transmission control unit 143 determines the allocation order for each specific device 250A (step S22).
  • the power transmission control unit 143 obtains a score for each specific device 250A and determines the allocation order according to the score.
  • allocation order data including scores and allocation orders as shown in FIG. 13 is created.
  • the power transmission control unit 143 reads the specific device 250A with the highest allocation order among the specific devices 250A to which subframes are not allocated among the specific devices 250A included in the allocation order data created in step S22 (step S23).
  • the power transmission control unit 143 compares the specific device 250A read in step S23 with the specific devices 250A already assigned to subframes in a round-robin manner, and determines whether the specific device 250A having the common antenna element 111 exists and the specific device 250A. A subframe to which 250A is assigned is detected (step S24). Since there is no specific device 250A already assigned to the subframe for the specific device 250A having the first allocation order, the common antenna element 111 is not detected.
  • the power transmission control unit 143 determines whether there is a subframe in which the common antenna element 111 with the specific device 250A read in step S23 is not present (step S25).
  • step S25 When power transmission control section 143 determines that there is a subframe in which common antenna element 111 does not exist (S25: YES), among subframes in which common antenna element 111 found in step S25 does not exist, specific device 250A is allocated.
  • the specific device 250A read in step S23 is assigned to the subframe with the smallest number and the smallest subframe index (step S26A). That is, the power transmission control unit 143 reads in step S23 from the two viewpoints of minimizing the number of subframes and leveling the number of specific devices 250A that receive power transmission in the subset mode in each subframe. specific device 250A.
  • the power transmission control unit 143 determines that there is no subframe in which the common antenna element 111 does not exist (S25: NO)
  • the power transmission control unit 143 adds a new subframe to the frame.
  • a specific device 250A is assigned (step S26B).
  • step S27 the power transmission control unit 143 determines whether subframe allocation has been completed for all the specific devices 250A included in the allocation order data (step S27).
  • step S27 determines in step S27 that subframe allocation has been completed for all the specific devices 250A (S27: YES)
  • the series of processes ends (END).
  • FIG. 20 is a diagram showing a simulation result of assigning specific devices 250A to subframes.
  • FIG. 20A shows the result of assigning the specific device 250A to the subframe using the allocation order data
  • FIG. 4 shows the result of assigning the specific device 250A to the subframe in the same assignment procedure in order from the beginning.
  • the number of IDs of the specific device 250A assigned to the subframe is shown by filling in gray the cells.
  • the number of specific devices 250A is 30 in both FIGS. 20A and 20B.
  • step S26A the allocation number of the specific device 250A among the subframes in which the common antenna element 111 does not exist is By allocating the specific device 250A read out in step S23 to the subframe with the smallest value and the smallest subframe index, an increase in the number of subframes can be suppressed, and the number of specific devices 250A assigned to each subframe can be equalized. did it.
  • uniform spatial multiplexing can be achieved by allocating an even number of specific devices 250A to each subframe.
  • spatio-temporal scheduling capable of realizing power transmission with good frame time efficiency in a subset mode to a plurality of specific devices 250A.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of drive data.
  • the drive data is data used when the power transmission control unit 143 drives the array antenna 110 for each frame.
  • the driving data includes IDs and antenna grid indexes of specific devices SD1 to SD6 assigned to subframes, and antenna grid indexes of antenna elements 111 that transmit power transmission signals for random beamforming.
  • the drive data includes the subframe with the subframe index of 0.
  • the driving data shown in FIG. 21 is obtained by adding the antenna grid index of the antenna element 111 that transmits power for random beamforming in the 0th subframe and the 1st to 3rd subframes to the data shown in FIG. Added data.
  • the antenna grid indexes of all the antenna elements 111 included in the array antenna 110 are registered.
  • all antenna elements 111 transmit power transmission signals for random beam forming.
  • the processing of steps S1 to S8 shown in FIG. 9 is executed. Therefore, in the 0th subframe, the specific device 250A is specified by the process of step S8, and the processes of steps S21 to S27 shown in FIG. 19 are performed.
  • the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A corresponding to the specific device 250A transmit power transmission signals for power transmission in the subset mode, and the other antenna elements 111 transmit random beams. Transmits a power transmission signal for forming.
  • the processes of steps S9 to S11 shown in FIG. 9 are performed for the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. Further, the other antenna elements 111 are subjected to the same processing as the processing in the 0th subframe.
  • antenna grid indexes 35, 43, 36, 44, 45, 37, 35, 43, 36, 44, 45, 37, 46 and 38 are registered in the first subframe. Therefore, the antenna grid indices of the other antenna elements 111 are obtained from the antenna grid indices of all the antenna elements 111 included in the array antenna 110 by antenna grid indices 35, 43, 36, 44, 45, 37, 46, and 38. This number excludes
  • antenna elements 111 included in antenna subsets 110A6, 110A4, 110A3, and 110A1 corresponding to specific devices SD6, SD4, SD3, and SD1 transmit power transmission signals for random beamforming.
  • antenna grid indexes 36, 35, 44, 43, 42, 50, 41, and 49 of antenna elements 111 included in antenna subsets 110A6 and 110A4 corresponding to specific devices SD6 and SD4 are registered. It is Therefore, the antenna grid indices of the other antenna elements 111 are obtained from the antenna grid indices of all the antenna elements 111 included in the array antenna 110 by antenna grid indices 36, 35, 44, 43, 42, 50, 41, and 49. This number excludes
  • antenna elements 111 included in antenna subsets 110A5, 110A2, 110A3, and 110A1 corresponding to specific devices SD5, SD2, SD3, and SD1 transmit power transmission signals for random beamforming.
  • the antenna grid indexes 53, 45, 52, 44, 34, 26, 35, and 33 of the antenna elements 111 included in the antenna subsets 110A3 and 110A1 corresponding to the specific devices SD3 and SD1 are registered. It is Therefore, the antenna grid indexes of the other antenna elements 111 are antenna grid indexes 53, 45, 52, 44, 34, 26, 35, and 33 from the antenna grid indexes of all the antenna elements 111 included in the array antenna 110. This number excludes
  • antenna elements 111 included in antenna subsets 110A5, 110A2, 110A6, and 110A4 corresponding to specific devices SD5, SD2, SD6, and SD4 transmit transmission signals for random beamforming.
  • power feeding apparatus 100 transmits power to specific device 250A in subset mode from antenna elements 111 included in antenna subset 110A, and transmits power to non-specific device 250B in random mode from antenna elements 111 not included in antenna subset 110A. send power to The subset mode randomly shifts the phase set of the transmission signals of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A for each time slot while maintaining the phase relationship of the transmission signals that maximize the received power in the specific device 250A.
  • the phase of the power transmission signal to be transmitted to the non-specific device 250B is randomly shifted for each antenna element 111 and for each time slot.
  • each frame is divided into a plurality of subframes, and antenna subsets 110A including common antenna element 111 transmit power in subset mode in different subframes.
  • the phases are changed in time series while maintaining the phase relationship of the transmission signals so that they are aligned.
  • the subset mode it is possible to provide a power supply apparatus 100 and a power supply method capable of both supplying power to a plurality of specific devices 250A that require a large amount of received power and supplying power to non-specific devices 250B.
  • the phases of the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A are randomly shifted for each time slot while maintaining the phase relationship of the power transmission signals of the plurality of antenna elements 111.
  • the subset mode within the antenna subset 110A and the random mode outside the antenna subset 110A can be efficiently compatible without reducing the random effect on power transmission by the random mode of the antenna elements 111 other than the antenna subset 110A.
  • the antenna subset 110A since the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A transmit power in the random mode in subframes other than the subframes in the subset mode, the antenna subset 110A is constructed near the specific device 250A. It is possible to efficiently transmit power in random mode to devices 250 that do not have power.
  • the process of assigning all the specific devices 250A to a plurality of subframes can be easily performed.
  • specific devices 250A with higher allocation order are assigned to subframes, the process of assigning all specific devices 250A to a plurality of subframes can be performed more easily.
  • the specific device 250A is assigned to the subframe with the smallest number of allocations of the specific device 250A and the smallest subframe index, so the number of subframes is reduced as much as possible. and leveling the number of specific devices 250A that receive power transmission in the subset mode in each subframe.
  • digital phase modulation such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) is applied to the power transmission signal, and the power transmission signal is transmitted from the antenna element 111.
  • Information may be notified to the specific device 250A. For example, information may be notified from the antenna element 111 to the specific device 250A by differentially encoding the power transmission signal by setting the phase change amount of the power transmission signal to ⁇ /2 or ⁇ .
  • index data representing the time slot index when the received power of the specific device 250A reaches its maximum is transmitted to the control device 140.
  • the specific device 250A may detect a plurality of time slot indices at which the received power is equal to or greater than a predetermined value, and transmit power while switching the phase relationships of the plurality of power transmission signals at the plurality of time slot indices. For example, when the phase indices of the transmitted power of the antenna elements 111 with antenna grid indices (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5) are 29, 11, 3, and 24 and when the phase indexes of the power transmission signal are 32, 46, 15, and 59, and when the power received by the specific device 250A reaches or exceeds a predetermined value, the phase indexes of the power transmission signal are 29, 11, 3, and 24. and the phase relationships having phase differences of 32, 46, 15, and 59 of the phase index of the power transmission signal while switching and holding them in time series.
  • phase indices of the power transmission signal are 29, 11, 3, and 24, it is an example of the first timing, and the phase relationship in which the phase indices of the power transmission signal have phase differences of 29, 11, 3, and 24 is It is an example of a first phase relationship.
  • phase indexes of the transmission signal are 32, 46, 15, 59
  • the phase relationship having the phase difference of 32, 46, 15, 59 is the second phase relationship. is an example.

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Abstract

多くの受電量が必要な複数の特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立可能な給電装置、及び、給電方法を提供する。　給電装置は、複数のサブフレームを含むフレームを繰り返して複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御し、１つのサブフレームでは、１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、他の１つのサブフレームでは、他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから他の１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、１又は複数の第２アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる。

Description

給電装置、及び、給電方法
　本発明は、給電装置、及び、給電方法に関する。
　従来より、受電機器の方向を検出する第１の検出手段と、第１の検出手段によって検出された受電機器の方向に無線で給電電力を放射する第１の放射、及び、給電電力を放射する方向を定められた範囲で変更しながら無線で給電電力を放射する第２の放射を行うよう、給電電力を放射する放射部を制御する制御手段とを有する給電機器がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－０８３６４８号公報
　ところで、従来の給電機器は、複数の受電装置に対して給電する場合に、多くの受電量が必要な特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立することを行っていない。
　そこで、多くの受電量が必要な複数の特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立可能な給電装置、及び、給電方法を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態の給電装置は、電力を送電可能な複数のアンテナのうち、複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御するとともに、前記複数のアンテナのうち、前記複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナ以外の１又は複数の第２アンテナの送電信号の位相を制御する送電制御部を含み、前記複数の第１受電装置のうちの１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと、前記複数の第１受電装置のうちの他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナとは少なくとも１つの共通の第１アンテナを含み、前記送電制御部は、複数のサブフレームを１周期に含む周期を繰り返して前記複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御し、前記複数のサブフレームのうちの１つのサブフレームでは、前記複数の第１受電装置のうちの１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから前記１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、前記複数のサブフレームのうちの他の１つのサブフレームでは、前記複数の第１受電装置のうちの他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから前記他の１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、前記１又は複数の第２アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる。
　多くの受電量が必要な複数の特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立可能な給電装置、及び、給電方法を提供することができる。
実施形態の給電装置１００を示す図である。 制御装置１４０の構成を示す図である。 アンテナサブセット１１０Ａの一例を示す図である。 特定デバイス２５０Ａの受電信号の位相を説明する図である。 受電電力モニタリングモードで複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係を決定する方法を説明する図である。 位相インデックスを説明する図である。 アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子に割り当てる位相インデックスＰＩの一例を示す図である。 サブセットモードでアンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１に設定する位相インデックスの一例を示す図である。 制御装置１４０が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。 受電電力の累積分布関数のシミュレーション結果を示す図である。 複数のアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ５の一例を示す図である。 フレームの構造を示す図である。 割当順データを示す図である。 サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤを示す図である。 サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤを示す図である。 サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤを示す図である。 サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤを示す図である。 サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤを示す図である。 送電制御部１４３が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。 サブフレームに特定デバイス２５０Ａを割り当てたシミュレーション結果を示す図である。 駆動データの一例を示す図である。
　以下、本発明の給電装置、及び、給電方法を適用した実施形態について説明する。
　＜実施形態＞
　図１は、実施形態の給電装置１００を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。平面視とはＸＹ平面視のことである。
　給電装置１００は、一例として、スマート工場、大規模プラント、物流センタ、倉庫等の大規模な施設の領域１０に配置される。給電装置１００は、アレイアンテナ１１０、フェーズシフタ１２０、ＩＣチップ１２５、マイクロ波発生源１３０、及び制御装置１４０を含み、領域１０内に存在する複数のデバイス２５０に非接触で給電（マイクロ波給電）を行う。実施形態の給電方法は、給電装置１００によって実現される給電方法であり、特に制御装置１４０が実行する処理によって実現される。
　給電装置１００は、不特定多数のデバイス２５０に給電を行う際に、アレイアンテナ１１０にビームフォーミングでの送電を行わせる。アレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１は、後述する送電制御部が指定した送電位相で送信可能である。複数のアンテナ素子１１１が出力する送電信号の位相を固定すると、複数のアンテナ出力信号から形成されるビームによって領域１０内に定在波が生じ、定在波の節の位置に存在するデバイス２５０には電力が殆ど供給されなくなる。このような事態を避けるために、給電装置１００は、複数のアンテナ素子１１１から出力される複数の送電信号の位相を時系列的にランダムにシフトさせて、定在波の節が特定の場所に長時間にわたり生じないようにしている。換言すれば、定在波の節が領域１０内で移動するようにしている。送電信号の位相は、タイムスロットに従ってシフトされる。なお、送電信号とは、アンテナ素子１１１から送電（送信）される信号であり、所定の電力を有する信号である。
　このように複数のアンテナ素子１１１から出力される複数の送電信号の位相をタイムスロットに従ってランダムにシフトさせて形成するビームでの送電を行うことを以下ではランダムビームフォーミングと称す。
　また、複数のデバイス２５０の中には、内部のバッテリ２５３を充電するためにより多くの受電電力を必要とするデバイス２５０が存在しうる。例えば、他のデバイス２５０よりも多くの電力を消費して内部のバッテリ２５３の残量が少なくなっているデバイス２５０である。このようにより多くの受電電力を必要とするデバイス２５０を特定デバイス２５０Ａと称す。図１には、ある時点における１つのデバイス２５０を特定デバイス２５０Ａとして示す。特定デバイス２５０Ａは、第１受電装置の一例である。
　特定デバイス２５０Ａは、複数のアンテナ素子１１１のうちのアンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１から主に受電する。ランダムビームフォーミングよりも、より集中的に送電を行うことにより、特定デバイス２５０Ａのバッテリ２５３を早期に充電するためである。アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１は、第１アンテナの一例である。アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１は、第２アンテナの一例である。
　アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａへの送電もタイムスロットに従って位相がシフトされる。図１では、アンテナサブセット１１０Ａに４つのアンテナ素子１１１が含まれている。アンテナサブセット１１０Ａ、及び、特定デバイス２５０Ａへの送電信号の位相シフトについては後述する。
　複数のデバイス２５０のうち、特定デバイス２５０Ａ以外を非特定デバイス２５０Ｂと称す。非特定デバイス２５０Ｂは、第２受電装置の一例である。すべてのデバイス２５０は、状況に応じて特定デバイス２５０Ａになり得る。特定デバイス２５０Ａは、バッテリ２５３の充電量が十分な量になれば、アンテナサブセット１１０Ａからの集中的な電力供給が行われなくなり、非特定デバイス２５０Ｂになる。非特定デバイス２５０Ｂは、アンテナサブセット１１０Ａを含むアンテナ素子１１１からランダムビームフォーミングによる送電を受ける。また、複数の非特定デバイス２５０Ｂの中には、他の非特定デバイス２５０Ｂ及び特定デバイス２５０Ａよりも消費電力が少なく、特定デバイス２５０Ａになることがない非特定デバイス２５０Ｂがあってもよい。
　給電装置１００は、非特定デバイス２５０Ｂへのランダムビームフォーミングによる送電と、特定デバイス２５０Ａへのアンテナサブセット１１０Ａからの送電とを両立する給電装置である。なお、以下では、特定デバイス２５０Ａと非特定デバイス２５０Ｂとを特に区別しない場合には、単にデバイス２５０と称す。
　デバイス２５０は、図１の下側に拡大して示すように、受電アンテナ２５１、制御部２５２、及びバッテリ２５３を有する。
　受電アンテナ２５１は、１又は複数のアンテナ素子１１１から電力を受電するためのアンテナである。受電アンテナ２５１は、受電した電力を制御部２５２及びバッテリ２５３に出力する。
　制御部２５２は、受電アンテナ２５１を介してアンテナ素子１１１から電力を受電しているときに受電電力をバッテリ２５３に充電する充電制御を行うとともに、バッテリ２５３の充電量が所定値以下になるとアラームをアンテナ２５２Ａから制御装置１４０に送信する。制御部２５２は、一例としてＢＬＥ(Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ(登録商標))またはＥｎＯｃｅａｎ(登録商標)等の近距離無線通信部を含んでおり、ＢＬＥのビーコン信号にアラームを表すデータを書き込んでアンテナ２５２Ａから制御装置１４０に送信する。また、制御部２５２は、後述するタイムスロットインデックス検出コマンドを受信すると、所定期間にわたって受電した後に、受電電力が最も大きいタイムスロットインデックス（タイムスロットの番号）を表すインデックスデータを制御装置１４０に送信する。制御部２５２が制御装置１４０から送電コマンドを受信するのは、バッテリ２５３の充電量が所定値以下になったときである。制御装置１４０からデバイス２５０への送電コマンドとタイムスロットインデックス検出コマンドの送信は、一例としてＢＬＥによる通信で行えばよい。なお、インデックスデータは、タイムスロットを特定する情報の一例である。
　バッテリ２５３は、一例として二次電池又はキャパシタであり、受電アンテナ２５１から供給される電力を充電する。バッテリ２５３には、電力を消費する負荷が接続されていてもよい。例えば、負荷は、温度や湿度等を検出するセンサであってもよく、この場合にはデバイス２５０をセンサデバイスとして取り扱うことができる。また、負荷は、モータやアクチュエータ等の動力源であってもよく、デバイス２５０は動的な作業を行うデバイスであってもよい。
　また、デバイス２５０が移動可能な移動体に取り付けられている場合には、バッテリ２５３が充電する電力は、負荷としての移動体のモータ等の動力源や制御部等を駆動するための電力として利用することができる。
　アレイアンテナ１１０は、２次元アンテナグリッドの一例であり、一例としてマトリクス状に配置されるアンテナ素子１１１を含む。アンテナ素子１１１は、一例として、Ｘ方向に１６個、Ｙ方向に１６個で２５６個ある。２５６個のアンテナ素子１１１は、ＸＹ平面上に位置する。
　各アンテナ素子１１１は、送電ケーブル１３０Ａを介してマイクロ波発生源１３０に接続されており、マイクロ波帯の電力が供給される。制御装置１４０によって制御されることにより、２５６個のアンテナ素子１１１のうちのアンテナサブセット１１０Ａを構成するアンテナ素子１１１として選択された４つのアンテナ素子１１１は、特定デバイス２５０Ａに向けて送電を行うが特定デバイス２５０Ａの近傍に位置する非特定デバイス２５０Ｂにも副次的に給電がなされる。アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１は、ランダムビームフォーミングによって非特定デバイス２５０Ｂに送電を行うが特定デバイス２５０Ａの比較的近傍に位置するアンテナ素子１１１からも副次的に給電がなされる。なお、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の数は複数であれば幾つであってもよい。アンテナ素子１１１は、平面視で矩形状のパッチアンテナである。アンテナ素子１１１は、－Ｚ方向側にグランド電位に保持されるグランド板を有していてもよい。
　各アンテナ素子１１１は、上述したスマート工場等の大規模な施設の天井や柱等に取り付けられている。各アンテナ素子１１１の間の間隔は、一例として、アンテナ素子１１１の通信周波数における波長の数波長に相当する。アンテナ素子１１１の通信周波数は、一例としてマイクロ波帯を想定しており、一例として９２０ＭＨｚ帯の周波数である。
　また、図１には、一例として、特定デバイス２５０Ａがアレイアンテナ１１０に含まれる２５６個のアンテナ素子１１１のうちの４個のアンテナ素子１１１から電力を受電している状態を示す。このように、特定デバイス２５０Ａに送電するために制御装置１４０によって選択された複数のアンテナ素子１１１の集合をアンテナサブセット１１０Ａと称す。アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１は、タイムスロットに従って送信信号の位相をシフトさせながらランダムビームフォーミングによって送電を行い、ランダムビームフォーミングによって送電される電力は、非特定デバイス２５０Ｂによって受電されるが特定デバイス２５０Ａにも副次的に受電される。
　フェーズシフタ１２０は、各アンテナ素子１１１に１個ずつ接続されており、各アンテナ素子１１１と送電ケーブル１３０Ａとの間に挿入されている。図１では、説明の便宜上、１個のアンテナ素子１１１、フェーズシフタ１２０、及びＩＣチップ１２５を拡大して示す。
　フェーズシフタ１２０は、マイクロ波発生源１３０から送電ケーブル１３０Ａを介して伝送される電力の送信位相をシフトしてアンテナ素子１１１に出力する。フェーズシフタ１２０は、位相調節部の一例である。ＩＣチップ１２５は、受電電力のＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)を測定する測定部と、ＢＬＥの通信部とを含み、測定したＲＳＳＩ値を表すデータを含むビーコン信号を制御装置１４０に送信する。ＩＣチップ１２５の通信部は、ＢＬＥ通信用のアンテナを有する。
　マイクロ波発生源１３０は、２５６個のフェーズシフタ１２０に接続されており、所定の電力のマイクロ波を供給する。マイクロ波発生源１３０は、電波発生源の一例である。マイクロ波の周波数は、一例として９２０ＭＨｚ帯の周波数である。なお、ここでは給電装置１００がマイクロ波発生源１３０を含む形態について説明するが、マイクロ波に限られるものではなく、所定の周波数の電波であればよい。
　制御装置１４０は、制御部の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び不揮発性メモリ等を有するマイクロコンピュータであり、一例として、離散型ウェーブレット・マルチトーン(DWMT)を用いることができる。
　制御装置１４０は、アンテナ１４０Ａを有し、デバイス２５０からアラームが書き込まれたビーコン信号を受信するとともに、各アンテナ素子１１１に接続されたＩＣチップ１２５からＲＳＳＩ値を含むビーコン信号を受信する。また、制御装置１４０は、特定デバイス２５０Ａからタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを受信する。インデックスデータは、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相の関係を決定する際に、特定デバイス２５０Ａの受電電力が最大になるときのタイムスロットインデックスを表すデータである。特定デバイス２５０Ａから受信するインデックスデータによって、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相の関係（位相関係）が決定される。この詳細については後述する。
　制御装置１４０は、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の選択制御、２５６個のフェーズシフタ１２０における位相の制御、及び、マイクロ波発生源１３０の電力の出力制御を行う。アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の送電信号の位相制御と、アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１のランダムビームフォーミングによる送電信号の位相制御とは、フェーズシフタ１２０における位相の制御によって実現される。
　図２は、制御装置１４０の構成を示す図である。制御装置１４０は、主制御部１４１、サブセット選択部１４２、送電制御部１４３、及びメモリ１４４を有する。主制御部１４１、サブセット選択部１４２、及び送電制御部１４３は、制御装置１４０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１４４は、制御装置１４０のメモリを機能的に表したものである。
　主制御部１４１は、制御装置１４０の処理を統括する処理部であり、サブセット選択部１４２及び送電制御部１４３が実行する処理以外の処理を実行する。
　サブセット選択部１４２は、いずれかのデバイス２５０からアラームを含むビーコン信号を受信すると、そのデバイス２５０に送電コマンドを送信する。アラームを含むビーコン信号を送信したデバイス２５０は、充電量が所定値以下になっているデバイス２５０であり、特定デバイス２５０Ａの候補になっているデバイス２５０である。サブセット選択部１４２は、送電コマンドの送信後にすべてのアンテナ素子１１１の受電電力を監視し、受電電力の強度（ＲＳＳＩ）が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１をアンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１として選択する。また、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１が選択されると、特定デバイス２５０Ａの候補になっているデバイス２５０は、特定デバイス２５０Ａとして扱われることになる。受電電力の強度（ＲＳＳＩ）が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１は、特定デバイス２５０Ａの周囲に位置し、受電電力の強度（ＲＳＳＩ）が所定値未満の複数のアンテナ素子１１１よりも特定デバイス２５０Ａに近いアンテナ素子１１１である。あるいは、ＲＳＳＩの大きさのランキングにおいて、所定の上位の複数個のアンテナ素子１１１としてもよい。
　送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１から送電を行う送電制御を行う。送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１から送電を行う際には、すべてのアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に位相をランダムにシフトさせるランダムビームフォーミングによる送電制御を行う（ランダムモード）。これにより、領域１０（図１参照）で送電信号の定在波が生じる位置が時間的に固定されないようにすることができ、すべてのデバイス２５０が比較的均等に受電することができる。
　また、送電制御部１４３は、サブセット選択部１４２によってアンテナサブセット１１０Ａが構築されると、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電制御をランダムモードからサブセットモードに切り替えるために特定デバイス２５０Ａでの受電電力をモニタリングする受電電力モニタリングモードを実行する。受電電力モニタリングモードでは、ランダムモードと同様に、複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に位相をランダムにシフトさせる処理を所定期間にわたって行う。所定期間は、例えば２５６個のタイムスロット分の期間である。送電制御部１４３は、所定期間の経過後に特定デバイス２５０Ａからタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを受信すると、サブセットモードに移行し、インデックスデータが表すタイムスロットにおける複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相の関係（位相関係）を保持したまま、タイムスロット毎に複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相セット（複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相のセット）をランダムにシフトさせながら送電を行う送電制御を実行する。位相関係とは、複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相同士の関係であり、複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相差の関係である。送電制御部１４３は、特定デバイス２５０Ａから充電完了を表すデータを含むビーコン信号を受信すると、サブセットモードを終了し、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電モードをランダムモードに復帰させる。
　また、送電制御部１４３は、サブセット選択部１４２によって複数のアンテナサブセット１１０Ａが構築されると、図１１乃至図２１を用いて後述する処理をさらに行う。
　メモリ１４４は、主制御部１４１、サブセット選択部１４２、及び送電制御部１４３が処理を実行する際に用いるデータやプログラム等を格納する。各タイムスロットにおける送電信号の位相を表すデータもメモリ１４４に格納される。
　図３は、アンテナサブセット１１０Ａの一例を示す図である。図３には、２５６個のアンテナ素子１１１のうちの２０個を示す。一例として、アンテナサブセット１１０Ａに４つのアンテナ素子１１１が含まれており、アンテナグリッドインデックスは（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）である。アンテナグリッドインデックスとは、領域１０（図１参照）内におけるアンテナ素子１１１の位置を示すインデックスである。アンテナサブセット１１０Ａの略中心付近には特定デバイス２５０Ａが位置している。アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）の４つのアンテナ素子１１１は、特定デバイス２５０Ａの周囲に位置し、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）以外の複数のアンテナ素子１１１よりも特定デバイス２５０Ａに近いアンテナ素子１１１である。
　図４は、特定デバイス２５０Ａの受電信号の位相を説明する図である。Ｉ軸は実軸、Ｑ軸は虚軸である。（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）で示す４つのベクトルは、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａが受電する信号をベクトルで表したものである。
　特定デバイス２５０Ａが４つのアンテナ素子１１１から受電する信号の位相が揃っていれば、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から受電する信号を足し合わせると直線状のベクトルＡが得られる。ベクトルＡは、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａが受電する信号の位相が揃っていることによって、最大化された受電電力を表す。
　このように、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａが受電する信号の位相を揃えれば、４つの受電信号の合成ベクトルを最大化することができる。ここで、位相が揃っていることは、位相が完全に同一である場合に限らず、完全に同一である状態に略等しい状態も含む。厳密な意味で位相を揃えるのは容易ではない場合もあり、例えば位相のずれが±５％程度であれば、位相が揃っていると考えて問題ないからである。
　アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から送電される送電信号の位相関係を保持しながら、４つの送電信号の位相をシフトさせると、ベクトルＡはＩ軸及びＱ軸に対して回転する。４つの送電信号の位相関係を保持しながら４つの送電信号の位相をシフトさせれば、特定デバイス２５０Ａの受電電力が最大化された状態を保持でき、より短い時間で効率的に特定デバイス２５０Ａを充電することができる。
　また、アンテナサブセット１１０Ａの周囲では、アンテナサブセット１１０Ａに含まれない多数のアンテナ素子１１１がランダムモードで送電しているため、特定デバイス２５０Ａはランダムモードによる送電信号を受電する。特定デバイス２５０Ａが受電するランダムモードによる受電電力は、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１から受電する受電電力よりも小さい。特定デバイス２５０Ａは、アンテナサブセット１１０Ａ外のアンテナ素子１１１よりもアンテナサブセット１１０Ａ内のアンテナ素子１１１に近い位置に存在するからである。ここでは、特定デバイス２５０Ａが受電するランダムモードによる電力をベクトルＢで表す。ランダムモードによってタイムスロット毎に位相がシフトされるため、ベクトルＢは、破線の矢印で示すようにランダムに３６０度回転する。
　すなわち、領域１０（図１参照）内でランダムモードとサブセットモードによる送電を行うと、特定デバイス２５０Ａの受電電力は、図４に示すベクトルＡとベクトルＢとの合成ベクトルで表される受電電力になり、ランダムモードの変動分が含まれることになるが特定デバイス２５０Ａが受電する信号はベクトルＡによる寄与が支配的となり受電電力の増大が図られる。
　図５は、受電電力モニタリングモードで複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係を決定する方法を説明する図である。図５の上側の表は、横方向にタイムスロットに分けられており、一例としてタイムスロットインデックスは、１～Ｌである。Ｌは、例えば２５６である。また、表の縦方向には、アンテナグリッドインデックスが示されており、（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相を示す。４つの送電信号の位相は各タイムスロットにおいてアンテナ素子１１１間でランダムに設定されており、かつ、タイムスロット毎にランダムにシフトしている。
　図５の下側には、タイムスロットインデックス１～Ｌにおける特定デバイス２５０Ａの受電電力（ｄＢｍ）を示す。特定デバイス２５０Ａは、各タイムスロットでの受電電力を制御部２５２内のメモリに記憶させてもよいし、受電電力を比較して現時点までにおいて受電電力が最大となったタイムインデックスに更新してもよい。図５は、一例として、タイムスロットインデックス１からＬまでの受電において受電電力が最大になったのはタイムスロットインデックスが４のときであり、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４であったことを表している。この場合に、特定デバイス２５０Ａは、タイムスロットインデックスが４であることを表すインデックスデータを制御装置１４０に送信する。位相インデックスは、位相を規格化した値で示すものであり、値が大きいほど位相の値が大きいことを表す。なお、特定デバイス２５０Ａは、ビーコン信号を送信するタイミング、又は、アレイアンテナ１１０から送電が行われていない期間を利用してタイムスロットのカウントを開始すればよい。このようなタイミングであれば、タイムスロットのカウントを開始するトリガとして特定デバイス２５０Ａが利用しやすいからである。また、特定デバイス２５０Ａ及び制御装置１４０でタイムスロットの情報を共有している場合には、例えば、１～Ｌのタイムスロットインデックスを含むフレームのフレームヘッダを検出したタイミングでタイムスロットのカウントを開始すればよい。
　このように、インデックスデータで特定デバイス２５０Ａの受電電力が最大のときのタイムスロットインデックスを制御装置１４０に通知することにより、受電電力が最大のときの送信信号の位相の関係を特定デバイス２５０Ａから制御装置１４０に通知でき、効率的な受電を可能にする位相関係での送電を実現することができる。インデックスデータは、２５６個のタイムスロットインデックスのうちの１つを特定可能なデータであればよいため、８ビットのデータサイズで済む。
　アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相が２９、１１、３、２４の位相差を有する位相関係を維持する場合に、特定デバイス２５０Ａの受電電力は最大になっていることになる。このような位相差の関係を保持すれば、特定デバイス２５０Ａの受電電力は、図４に示すように４つの受電電力のベクトルが揃った状態（又は揃った状態に近い状態）が得られていることになり、効率的な受電が可能になる。
　このため、給電装置１００は、この位相関係を保持しながら、タイムスロット毎にアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムにシフトさせて、アンテナサブセット１１０Ａから特定デバイス２５０Ａに給電を行う。
　図６は、位相インデックスを説明する図である。図６では、一例として３６０度を６４分割して得る位相インデックスを示す。位相インデックスが１のときには位相は０度であり、位相インデックスが増える度に、３６０度／６４ずつ位相が増大する。このような位相インデックスは、ＰＳＫ(Phase Shift Keying)で得られるものである。
　図７は、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１に割り当てる位相インデックスＰＩの一例を示す図である。アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の送電位相インデックスＰＩは、２９、１１、３、２４に設定されている。給電装置１００は、この位相関係を保持しながら、タイムスロット毎に送電信号の位相をランダムにシフトさせながら、アンテナサブセット１１０Ａから特定デバイス２５０Ａに給電を行う。
　図８は、サブセットモードでアンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１に設定する位相インデックスの一例を示す図である。図８に示すように、タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、２９、１１、３、２４に設定されている。また、タイムスロットインデックスが２以降のアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、タイムスロットインデックスが１のときの位相関係を保持しながら、ランダムにシフトしている。
　タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）と（４，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは２９と１１で、その差は１８である。タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）と（５，４）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは２９と３で、その差は２６である。タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）と（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは２９と２４で、その差は５である。
　タイムスロットインデックスが２以降のアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、上述のような位相差を保持しながら、ランダムにシフトしている。一例として、タイムスロットインデックスが１から２に遷移すると、４つの位相インデックスは、３０ずつ増加している。タイムスロットインデックスが２から３に遷移すると、４つの位相インデックスは、４０ずつ減少している。なお、ここでは一例として位相インデックスを１～６４の数値で示しているため、アンテナグリッドインデックスが（５，４）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、タイムスロットインデックスが２から３に遷移したときに、３３－４０＝－７であり、－７に６４を加えた５７で示されている。このような４つの位相インデックスの位相関係は、タイムスロットインデックスが３から４に遷移した以後も同様である。
　図９は、制御装置１４０が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。処理がスタートすると、送電制御部１４３は、ランダムモードですべてのアンテナ素子１１１から送電を行う（ステップＳ１）。ランダムモードでは、送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に位相をランダムにシフトさせるランダムビームフォーミングによる送電制御を行う。
　サブセット選択部１４２は、いずれかのデバイス２５０からアラームを含むビーコン信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ２）。バッテリ２５３の充電量が所定値以下になったデバイス２５０は、ＢＬＥのビーコン信号にアラームを表すデータを書き込んで制御装置１４０に送信する。ステップＳ２の処理は、このようなアラームを含むビーコン信号を受信したかどうかを判定する処理である。ビーコン信号は各デバイス２５０のＩＤ(Identifier)を含むため、ビーコン信号によって送信元のデバイス２５０を識別することができる。サブセット選択部１４２は、アラームを含むビーコン信号を受信すると、充電量が所定値以下になったデバイス２５０があることを検知する。
　サブセット選択部１４２は、アラームを含むビーコン信号を受信した（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、該当するデバイス２５０に送電コマンドを送信し、送電を行わせる（ステップＳ３）。
　サブセット選択部１４２は、すべてのアンテナ素子１１１の受電電力を監視し、受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１があるかどうかを判定する（ステップＳ４）。
　サブセット選択部１４２は、受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１がある（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、ＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１を選択し、その複数のアンテナ素子１１１でアンテナサブセット１１０Ａを構築する（ステップＳ５）。
　送電制御部１４３は、サブセット選択部１４２によってアンテナサブセット１１０Ａが設定されると、特定デバイス２５０Ａにタイムスロットインデックス検出コマンドを送信する（ステップＳ６）。タイムスロットインデックス検出コマンドは、所定期間にわたって図５に示すようにアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に送電信号の位相をランダムにシフトさせる処理を所定期間にわたって行い、特定デバイス２５０Ａに受電電力が最大になるタイムスロットインデックスを検出させるコマンドである。
　送電制御部１４３は、アンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎にランダムに位相をシフトさせて送電を行う処理を所定期間にわたって行う受電電力モニタリングモードを実行する（ステップＳ７）。これにより、図５に示すような位相インデックスの送電信号がアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１から送電される。
　送電制御部１４３は、特定デバイス２５０Ａからタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを受信したかどうかを判定する（ステップＳ８）。特定デバイス２５０Ａは、ステップＳ７の所定期間において検出した受電電力が最大になるタイムスロットインデックスをインデックスデータとして送電制御部１４３に送信する。
　送電制御部１４３は、インデックスデータを受信した（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すると、インデックスデータが表すタイムスロットにおける位相関係を保持したまま、タイムスロット毎にアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をシフトさせながら送電を行う送電制御を実行する（ステップＳ９）。これにより、図８に示すような受電電力が最大になる位相関係を保持したまま、タイムスロット毎にアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をシフトさせるサブセットモードを実行する。
　送電制御部１４３は、特定デバイス２５０Ａの充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１０）。送電制御部１４３は、特定デバイス２５０Ａから充電完了を表すデータを含むビーコン信号を受信すると、特定デバイス２５０Ａの充電が完了したと判定する。
　送電制御部１４３は、特定デバイス２５０Ａの充電が完了した（Ｓ１０：ＹＥＳ）と判定すると、サブセットモードを終了し、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電モードをランダムモードに復帰させる（ステップＳ１１）。以上で一連の処理が終了する（エンド）。
　なお、サブセット選択部１４２は、ステップＳ２において、アラームを含むビーコン信号を受信していない（Ｓ２：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１にリターンしてランダムモードを継続させる。アンテナサブセット１１０Ａを構築して充電すべきデバイス２５０が存在しないからである。
　また、サブセット選択部１４２は、ステップＳ４において、受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１がない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ３にリターンする。該当するデバイス２５０に送電を行わせて、アンテナサブセット１１０Ａを構築するアンテナ素子１１１の探索を再度行うためである。なお、フローをステップＳ３にリターンした後のステップＳ４でサブセット選択部１４２が受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１がない（Ｓ４：ＮＯ）と判定した場合には、一連の処理を終了してもよい（エンド）。初めから再度やり直すためである。
　また、送電制御部１４３は、ステップＳ８において、インデックスデータを受信していない（Ｓ８：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ６にリターンする。ステップＳ６、Ｓ７の処理を再度行うためである。なお、ステップＳ６、Ｓ７の処理を再度行った後に再びステップＳ８でインデックスデータを受信していない（Ｓ８：ＮＯ）と判定した場合には、一連の処理を終了してもよい（エンド）。初めから再度やり直すためである。
　また、送電制御部１４３は、ステップＳ１０において、特定デバイス２５０Ａの充電が完了していない（Ｓ１０：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ９にリターンする。引き続き充電を行うためである。
　図１０は、受電電力の累積分布関数（ＣＤＦ(Cumulative Distribution Function)）のシミュレーション結果を示す図である。図１０において、破線の特性は、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１の数を４に設定して受電電力モニタリングモードにおけるタイムスロットインデックスＬの数を２５６に設定して受電電力が最大となったタイムスロットインデックスを帰還した後のサブセットモードにおいて特定デバイス２５０Ａが受電した場合の分布を示す。なお、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１以外の周辺のランダムモードでのアンテナ素子１１１からの影響も受けている。実線の特性は、サブセットモードにおいて、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１の数を４に設定し、従来技術による送電信号の位相の完全な最適化を行って特定デバイス２５０Ａが受電した場合の分布を示す。また、二点鎖線の特性は、ランダムモードですべてのアンテナ素子１１１から送電して特定デバイス２５０Ａが受電した場合の分布を示す。
　二点鎖線のランダムモードは、受電電力が－４０ｄＢｍから－５ｄＢｍの間で大きく変動している。一方、破線のサブセットモードは、ＣＤＦが０．５において、受電電力が約５ｄＢｍ増加するとともに受電電力の変動を小さくすることができる。サブセットモードは、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１が配置される所定の領域内において、ランダムモードより送電信号の定在波が生じる位置が時間的に多少固定さることを犠牲にして受電電力を増加させることができる。
　サブセットモードは、タイムスロットインデックスＬが小さい場合であっても受電電力を増加させることができる。すなわち、サブセットモードは、タイムスロットインデックスＬが小さい場合でも受電電力を増加させることができる。また、タイムスロットインデックスＬが小さくなる短い探索時間（または試行回数）で受電電力を増加させる最適な送電信号の位相関係を検知する事ができる。
　実線のサブセットモードも同様に破線のサブセットモードと比して受電電力の改善はわずかである。実線のサブセットモードにおける送電信号の位相の最適化はチャネル状態情報(CSI: channel state information)帰還法に代表される各アンテナアレイに特定デバイスから送信されたパイロット信号の給電装置のアンテナアレイにおける受電信号の位相に基づいて送電信号の位相を最適化する従来技術である。従来技術は各アンテナアレイが受電信号の位相を検知するためのハードが必要であり、給電装置の装置規模が大きくなる。すなわち、サブセットモードは給電装置を小型化することができる。
　ところで、制御装置１４０は、複数のデバイス２５０からアラームを受信する場合が有り得る。このような場合には、複数の特定デバイス２５０Ａが生じ、サブセット選択部１４２によって複数のアンテナサブセット１１０Ａが構築されることになる。
　図１１は、複数のアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ５の一例を示す図である。図１１には、一例として、縦方向に４つ、横方向に６つ配列された２４個のアンテナ素子１１１を含むアレイアンテナ１１０を示す。図１１には、２４個のアンテナ素子１１１を示すが、アレイアンテナ１１０は、さらに多くのアンテナ素子１１１を含んでよい。また、図１１では、２４個のアンテナ素子１１１に２５～３０、３３～３８、４１～４６、４９～５４の番号を割り振って区別する。これらの番号は、アンテナグリッドインデックスである。図１１に示すアンテナグリッドインデックスは、図３乃至図５、図７、及び図８に示すアンテナグリッドインデックスと表記が異なるが、意味は同一である。
　図１１には、６つの特定デバイス２５０Ａ（ＳＤ１）～２５０Ａ（ＳＤ６）と、６つのアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６を示す。以下では、特定デバイス２５０Ａ（ＳＤ１）～２５０Ａ（ＳＤ６）を単にＳＤ１～ＳＤ６と称す場合がある。また、アンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６を特に区別しない場合は、単にアンテナサブセット１１０Ａと称す。
　特定デバイスＳＤ１についてはアンテナサブセット１１０Ａ１が構築されており、アンテナサブセット１１０Ａ１は、２６番、３３番、３４番、３５番の４つのアンテナ素子１１１を含む。特定デバイスＳＤ２についてはアンテナサブセット１１０Ａ２が構築されており、アンテナサブセット１１０Ａ２は、３７番、３８番、４５番、４６番の４つのアンテナ素子１１１を含む。
　特定デバイスＳＤ３についてはアンテナサブセット１１０Ａ３が構築されており、アンテナサブセット１１０Ａ３は、４４番、４５番、５２番、５３番のアンテナ素子１１１を含む。特定デバイスＳＤ４についてはアンテナサブセット１１０Ａ４が構築されており、アンテナサブセット１１０Ａ４は、４１番、４２番、４９番、５０番の４つのアンテナ素子１１１を含む。
　特定デバイスＳＤ５についてはアンテナサブセット１１０Ａ５が構築されており、アンテナサブセット１１０Ａ５は、３５番、３６番、４３番、４４番の４つのアンテナ素子１１１を含む。特定デバイスＳＤ６については、アンテナサブセット１１０Ａ６が構築されており、アンテナサブセット１１０Ａ６は、３５番、３６番、４３番、４４番の４つのアンテナ素子１１１を含む。
　このように、アンテナサブセット１１０Ａ１に含まれる３５番のアンテナ素子１１１は、アンテナサブセット１１０Ａ５及び１１０Ａ６に含まれる３５番のアンテナ素子１１１と共通である。アンテナサブセット１１０Ａ２に含まれる４５番のアンテナ素子１１１は、アンテナサブセット１１０Ａ３に含まれる４５番のアンテナ素子１１１と共通である。アンテナサブセット１１０Ａ３に含まれる４４番のアンテナ素子１１１は、アンテナサブセット１１０Ａ５及び１１０Ａ６に含まれる４４番のアンテナ素子１１１と共通である。
　他のアンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２、１１０Ａ３、１１０Ａ５、及び１１０Ａ６と共通のアンテナ素子１１１を含まないアンテナサブセット１１０Ａ４については、４つのアンテナ素子１１１から送電される送電信号の位相が特定デバイスＳＤ４において揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させれば、特定デバイスＳＤ４についてのサブセットモードでの集中的な電力供給を実現することができる。
　しかしながら、アンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２、１１０Ａ３、１１０Ａ５、及び１１０Ａ６のように、複数のアンテナサブセット１１０Ａが少なくとも１つの共通のアンテナ素子１１１を含む場合には、同じタイムスロットで送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させることは実現が難しい。このため、ここでは、複数のアンテナサブセット１１０Ａが少なくとも１つの共通のアンテナ素子１１１を含む場合には、アンテナサブセット１１０Ａからのサブセットモードでの集中的な電力供給を行うタイミングをずらすことにする。
　図１２は、フレームの構造を示す図である。フレームは、制御装置１４０がアンテナ素子１１１に送電信号としてのパケットを送信させる際に用いるパケットを格納するフレームである。フレームは、複数のサブフレームを含む。各サブフレームは、複数のタイムスロット１～Ｌを有する。本実施形態では、少なくとも１つの共通のアンテナ素子１１１を含む複数のアンテナサブセット１１０Ａについては、異なるサブフレームでアンテナサブセット１１０Ａからのサブセットモードで送電を行うこととする。また、共通のアンテナ素子１１１を含まない複数のアンテナサブセット１１０Ａについては、同一のサブフレームでアンテナサブセット１１０Ａからのサブセットモードで送電を行うこととする。
　すなわち、図１１に示すアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６については、例えば、アンテナサブセット１１０Ａ１とアンテナサブセット１１０Ａ２とは、共通するアンテナ素子１１１が存在しないため、同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。同様に、アンテナサブセット１１０Ａ１とアンテナサブセット１１０Ａ３についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。また、アンテナサブセット１１０Ａ１とアンテナサブセット１１０Ａ４についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。
　また、アンテナサブセット１１０Ａ２とアンテナサブセット１１０Ａ４についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。アンテナサブセット１１０Ａ２とアンテナサブセット１１０Ａ５についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。アンテナサブセット１１０Ａ２とアンテナサブセット１１０Ａ６についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。
　また、アンテナサブセット１１０Ａ３とアンテナサブセット１１０Ａ４についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。アンテナサブセット１１０Ａ４とアンテナサブセット１１０Ａ５についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。アンテナサブセット１１０Ａ４とアンテナサブセット１１０Ａ６についても同一のサブフレームでサブセットモードによる送電を行うことが可能である。
　一方、アンテナサブセット１１０Ａ１とアンテナサブセット１１０Ａ５については、３５番のアンテナ素子１１１が共通するため、異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行う。ここで、アンテナサブセット１１０Ａ１で特定デバイスＳＤ１についてサブセットモードによる送電を行うサブフレームは、１つのフレームに含まれる複数のサブフレームのうちの１つのサブフレームの一例である。アンテナサブセット１１０Ａ１によってサブセットモードによる送電が行われる特定デバイスＳＤ１は、複数の特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のうちの１つの第１受電装置の一例である。アンテナサブセット１１０Ａ１に含まれる４つのアンテナ素子１１１は、１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナの一例である。
　また、アンテナサブセット１１０Ａ１とは異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行うアンテナサブセット１１０Ａ５については、次の通りである。アンテナサブセット１１０Ａ５で特定デバイスＳＤ５についてサブセットモードによる送電を行うサブフレームは、１つのフレームに含まれる複数のサブフレームのうちの他の１つのサブフレームの一例である。アンテナサブセット１１０Ａ５によってサブセットモードによる送電が行われる特定デバイスＳＤ５は、複数の特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のうちの他の１つの第１受電装置の一例である。アンテナサブセット１１０Ａ５に含まれる４つのアンテナ素子１１１は、他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナの一例である。
　また、アンテナサブセット１１０Ａ１とアンテナサブセット１１０Ａ６についても異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行う。アンテナサブセット１１０Ａ２とアンテナサブセット１１０Ａ３についても異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行う。アンテナサブセット１１０Ａ３とアンテナサブセット１１０Ａ５についても異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行う。アンテナサブセット１１０Ａ３とアンテナサブセット１１０Ａ６についても異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行う。アンテナサブセット１１０Ａ５とアンテナサブセット１１０Ａ６についても異なるサブフレームでサブセットモードによる送電を行う。
　特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６は、アンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６によってサブセットモードによる送電が行われるサブフレーム以外のサブフレームでは、主にランダムビームフォーミングによる送電信号を受電することになる。すなわち、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６は、アンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６によってサブセットモードによる送電が行われるサブフレーム以外のサブフレームでは、サブセットモードによる送電が行われずに受電電力が大幅に低下するため、次のフレームのサブフレームにおけるサブセットモードによる送電を待つことになる。
　ここで、１つのフレームにおいて、サブフレームの数を増やすことはできるが、フレームの長さには限りがあるため、サブフレームの数が少ない方が、次のフレームのサブフレームにおけるサブセットモードによる送電を待つための待ち時間が短くなり、特定デバイス２５０Ａに対するサブセットモードによる送電を効率的に行うことができる。
　一方で、１つのサブフレームにおいてサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数が多すぎると、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の数が増えて、非特定デバイス２５０Ｂに送電するランダムビームフォーミングの送電信号の電力が低下する。
　このため、１つのフレームにおけるサブフレームの数は、非特定デバイス２５０Ｂがランダムビームフォーミングで受電する電力を考慮した上で、なるべく少なくなるように設定されることが好ましい。
　また、各サブフレームにおいてサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数の差が大きいと、各フレームにおいて各特定デバイス２５０Ａがサブセットモードによる送電によって受電する電力量の差が大きくなる。このため、各サブフレームにおいてサブセットモードによる送電によって受電する特定デバイス２５０Ａの数は平準化されることが好ましい。
　そこで、本実施形態では、次のようにしてアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６をサブフレームに割り当てる。
　図１３は、割当順データを示す図である。ここでは割当順データを用いて特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６へのスコアの付け方と割当順の決め方を説明する。特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６についてスコアを付ける処理と割当順を決める処理は、送電制御部１４３（図２参照）が実行する。
　割当順データにおける特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤは、それぞれ１～６である。割当順データの表の最も左の列には、上から下にかけて特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤ（１～６）を示す。また、最も上の行には、左から右にかけて特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤ（１～６）を示す。
　割当順データは、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６の各々について、各特定デバイス２５０Ａに対応するアンテナサブセット１１０Ａが含むアンテナ素子１１１と、他の特定デバイス２５０Ａに対応するアンテナサブセット１１０Ａが含むアンテナ素子１１１との共通の数を示す。
　例えば、特定デバイスＳＤ１の場合は、対応するアンテナサブセット１１０Ａ１が含むアンテナ素子１１１と、他の特定デバイスＳＤ２に対応するアンテナサブセット１１０Ａ２が含むアンテナ素子１１１との共通の数は０である。このため、特定デバイスＳＤ１と特定デバイスＳＤ２についての共通のアンテナ素子１１１の数は０である。また、特定デバイスＳＤ１と特定デバイスＳＤ３についての共通のアンテナ素子１１１の数は０である。同様に、特定デバイスＳＤ１と特定デバイスＳＤ４についての共通のアンテナ素子１１１の数は０である。
　また、特定デバイスＳＤ１と特定デバイスＳＤ５についての共通のアンテナ素子１１１の数は１であり、特定デバイスＳＤ１と特定デバイスＳＤ６についての共通のアンテナ素子１１１の数は１である。共に３５番のアンテナ素子１１１が共通だからである。
　特定デバイスＳＤ２と特定デバイスＳＤ３についての共通のアンテナ素子１１１の数は１である。アンテナサブセット１１０Ａ２と１１０Ａ３とは４５番のアンテナ素子１１１が共通だからである。特定デバイスＳＤ２と特定デバイスＳＤ４～ＳＤ６についての共通のアンテナ素子１１１の数は、すべて０である。
　特定デバイスＳＤ４と特定デバイスＳＤ５～ＳＤ６についての共通のアンテナ素子１１１の数は０である。特定デバイスＳＤ５と特定デバイスＳＤ６についての共通のアンテナ素子１１１の数は４である。３５番、３６番、４３番、４４番のアンテナ素子１１１が共通だからである。
　このように特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６について共通するアンテナ素子１１１の数を求めたら、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６についてスコアを求める。スコアは、一例として、各特定デバイス２５０Ａについて、他の特定デバイス２５０Ａと共通するアンテナ素子１１１の数の合計値である。スコアは、２つの特定デバイス２５０Ａに対応するアンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１同士に共通のアンテナ素子１１１が存在する度合を表す共通度合の一例である。共通するアンテナ素子１１１の数が多いほど、スコア（共通度合）が高いことになる。特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６についてのスコアは、それぞれ、２、１、３、０、６、６である。
　特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６についてスコアを求めたら、１つのフレームの中の複数のサブフレームのうちのいずれにおいてアンテナサブセット１１０Ａから特定デバイス２５０Ａにサブセットモードによる送電を行うかを決定する。ここでは、スコアの高い方から順番に特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６についてサブフレームを割り当てることとする。
　特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６にサブフレームを割り当てる順番を割当順と称す。このように、スコアによって決まる割当順は、共通度合に応じた順番の一例である。特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６の割当順は、それぞれ、４、５、３、６、１、２である。ここで、特定デバイスＳＤ５とＳＤ６のスコアは共に６であるため、一例として、ＩＤの数が小さい特定デバイスＳＤ５の割当順を特定デバイスＳＤ６よりも先にしている。
　図１４乃至図１８は、サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤを示す図である。図１４乃至図１８には、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６が割り当てられるサブフレームが割当順に従って順番に決まっていく様子を段階的に示す。このような処理は、送電制御部１４３（図２参照）が実行する。
　図１１に示すアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６が重ならないようにするには、サブフレームの数は、少なくとも３つ必要である。ここでは、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６に対して、サブフレームの数がなるべく少なくなるように、かつ、各サブフレームでサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数が平準化されるようにバランスを考慮した場合に、理想的なサブフレームの数は３つであることとする。
　図１４乃至図１８には、最も左の列にサブフレームインデックスを示す。サブフレームインデックスは、フレームの中における複数のサブフレームの番号を表し、サブフレームインデックスが１番のサブフレームは、先頭のサブフレームである。サブフレームインデックスは、先頭のサブフレームの１番から順番に付番される。
　また、図１４乃至図１８において、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤの下に括弧書きで示す４つの番号は、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６に対応するアンテナサブセット１１０Ａ１～１１０Ａ６に含まれる４つのアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスである。４つのアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスは、一例として左から右にかけて、特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６が送信した送電コマンドのＲＳＳＩ値が最も高いアンテナ素子１１１から４番目に高いアンテナ素子１１１の順番で記されている。
　まず、図１４に示すように、割当順が１位の特定デバイスＳＤ５は、サブフレームインデックスが１番のサブフレームに割り当てられる。ここでは、一例として、特定デバイス２５０Ａが割り当てられていないサブフレームが複数ある場合には、サブフレームインデックスの番号が小さいサブフレームから割り当てることにする。
　次に、図１５に示すように、割当順が２位の特定デバイスＳＤ６は、特定デバイスＳＤ５とアンテナ素子１１１が重複（共通）するため、特定デバイスＳＤ５についての１番のサブフレームを避けて２番のサブフレームに割り当てられる。また、図１５では、割当順が３位の特定デバイスＳＤ３については、特定デバイスＳＤ５及びＳＤ６と共通のアンテナ素子１１１が存在するため、１番及び２番のサブフレームを避けて、３番のサブフレームに割り当てられる。
　次に、図１６に示すように、割当順が４位の特定デバイスＳＤ１については、特定デバイスＳＤ５及びＳＤ６と共通のアンテナ素子１１１が存在するが、特定デバイスＳＤ３と共通のアンテナ素子１１１は存在しないため、１番及び２番のサブフレームを避けて、３番のサブフレームに割り当てられる。この時点で、平準化の観点からは、残りの特定デバイスＳＤ２及びＳＤ４については、１番及び２番のサブフレームのどちらかに１つずつ割り当てることができれば理想的である。
　次に、図１７に示すように、割当順が５位の特定デバイスＳＤ２については、特定デバイスＳＤ３と共通のアンテナ素子１１１が存在するが、特定デバイスＳＤ５及びＳＤ６と共通のアンテナ素子１１１は存在しないため、３番のサブフレームを避けて、１番又は２番のサブフレームに割り当てることが可能である。ここでは、割当可能なサブフレームが複数ある場合には、一例として、サブフレームインデックスの番号が小さい方に割り当てることにする。このため、特定デバイスＳＤ２は１番のサブフレームに割り当てられる。
　最後に、割当順が６位の特定デバイスＳＤ４については、他の特定デバイスＳＤ１～ＳＤ３、ＳＤ５、及びＳＤ６と共通のアンテナ素子１１１が存在しないため、１番から３番のいずれのサブフレームに割り当てることも可能である。ここでは、サブフレームの数をなるべく少なくすることと、各サブフレームにおいてサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数を平準化することとの２つの観点から、図１８に示すように、特定デバイスＳＤ４を２番のサブフレームに割り当てる。
　この結果、サブフレームの数をなるべく少なくすることと、各サブフレームにおいてサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数を平準化することとを両立する特定デバイス２５０Ａの組み合わせが決定する。
　また、割当順が高い特定デバイス２５０Ａからサブフレームに割り当てるので、他の特定デバイス２５０Ａと共通のアンテナ素子１１１の数が多い特定デバイス２５０Ａからサブフレームを決めることができる。このため、すべての特定デバイス２５０Ａを複数のサブフレームに割り当てる処理をより容易に行うことができる。他の特定デバイス２５０Ａと共通のアンテナ素子１１１の数が少ない特定デバイス２５０Ａからサブフレームに割り当てると、最後に他の特定デバイス２５０Ａと共通のアンテナ素子１１１の数が多い特定デバイス２５０Ａを割り当てることが可能なサブフレームを見つけるのが困難になるからである。
　図１９は、送電制御部１４３が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。前提条件として、複数の特定デバイス２５０Ａが生じ、サブセット選択部１４２によって複数のアンテナサブセット１１０Ａが構築されていることとする。
　送電制御部１４３は、処理がスタートすると、フレームにサブフレームインデックスが１番のサブフレームを作成する（ステップＳ２１）。
　送電制御部１４３は、各特定デバイス２５０Ａについて割当順を決定する（ステップＳ２２）。送電制御部１４３は、各特定デバイス２５０Ａについてスコアを求め、スコアに従って割当順を決定する。これにより、図１３に示すようなスコア及び割当順を含む割当順データが作成される。
　送電制御部１４３は、ステップＳ２２で作成した割当順データに含まれる特定デバイス２５０Ａの中でサブフレームが割り当てられていない特定デバイス２５０Ａのうち、割当順が最も高ランクの特定デバイス２５０Ａを読み出す（ステップＳ２３）。
　送電制御部１４３は、ステップＳ２３で読み出した特定デバイス２５０Ａと、既にサブフレームに割り当てられた特定デバイス２５０Ａとを総当たりで比較し、共通のアンテナ素子１１１が存在する特定デバイス２５０Ａと、その特定デバイス２５０Ａが割り当てられているサブフレームを検出する（ステップＳ２４）。なお、割当順が１位の特定デバイス２５０Ａに対しては、既にサブフレームに割り当てられた特定デバイス２５０Ａが存在しないため、共通のアンテナ素子１１１は検出されない。
　送電制御部１４３は、ステップＳ２３で読み出した特定デバイス２５０Ａと共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームがあるかどうかを判定する（ステップＳ２５）。
　送電制御部１４３は、共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームがある（Ｓ２５：ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ２５で見つけた共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームのうち、特定デバイス２５０Ａの割当数が最小で、サブフレームインデックスが最小のサブフレームに、ステップＳ２３で読み出した特定デバイス２５０Ａを割り当てる（ステップＳ２６Ａ）。すなわち、送電制御部１４３は、サブフレームの数をなるべく少なくすることと、各サブフレームにおいてサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数を平準化することとの２つの観点から、ステップＳ２３で読み出した特定デバイス２５０Ａを割り当てる。
　また、送電制御部１４３は、共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームがない（Ｓ２５：ＮＯ）と判定すると、フレームに新たなサブフレームを追加し、追加したサブフレームに、ステップＳ２３で読み出した特定デバイス２５０Ａを割り当てる（ステップＳ２６Ｂ）。
　送電制御部１４３は、ステップＳ２６Ａ又はＳ２６Ｂの処理を終えると、割当順データに含まれるすべての特定デバイス２５０Ａについてサブフレームの割り当てが完了したかどうかを判定する（ステップＳ２７）。
　送電制御部１４３は、すべての特定デバイス２５０Ａについてサブフレームの割り当てが完了していない（Ｓ２７：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ２３にリターンする。この結果、残りの特定デバイス２５０ＡについてステップＳ２３～Ｓ２６の処理が繰り返し実行される。
　また、送電制御部１４３は、ステップＳ２７において、すべての特定デバイス２５０Ａについてサブフレームの割り当てが完了した（Ｓ２７：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理を終える（エンド）。
　図２０は、サブフレームに特定デバイス２５０Ａを割り当てたシミュレーション結果を示す図である。図２０（Ａ）には、割当順データを用いてサブフレームに特定デバイス２５０Ａを割り当てた結果を示し、図２０（Ｂ）には割当順データを用いずに特定デバイス２５０ＡのＩＤの数字が小さい方から順番に同様の割り当て手順でサブフレームに特定デバイス２５０Ａを割り当てた結果を示す。
　図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）では、各サブフレームインデックスについて、サブフレームに割り当てられた特定デバイス２５０ＡのＩＤの数だけ枡目の枠をグレーに塗り潰して示す。なお、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）ともに、特定デバイス２５０Ａの数は３０個である。
　図２０（Ａ）に示すように、割当順データを用いた場合には、５つのサブフレームの各々に、６つの特定デバイス２５０Ａが割り当てられた。すべてのサブフレームに割り当てられた特定デバイス２５０Ａの数は等しかった。
　一方、図２０（Ｂ）に示すように、割当順データを用いない場合には、７つのサブフレームに特定デバイス２５０Ａが割り当てられ、各サブフレームに割り当てられた特定デバイス２５０Ａの数にはばらつきが生じた。サブフレームインデックスが１番のサブフレームには６つの特定デバイス２５０Ａが割り当てられたが、３番と６番のサブフレームには５つ、２番、４番、５番のサブフレームには４つ、７番のサブフレームには２つの特定デバイス２５０Ａが割り当てられた。
　図２０（Ａ）と図２０（Ｂ）とを比較して分かるように、割当順データを用いて、ステップＳ２６Ａにおいて、共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームのうち、特定デバイス２５０Ａの割当数が最小で、サブフレームインデックスが最小のサブフレームに、ステップＳ２３で読み出した特定デバイス２５０Ａを割り当てることにより、サブフレームの数の増加を抑制でき、各サブフレームに割り当てる特定デバイス２５０Ａの数を均等化できた。図２０（Ａ）に示すように、実施形態の手法では、各サブフレームに均等な数の特定デバイス２５０Ａを割り当てることにより、均等化した空間多重を実現することができた。換言すれば、実施形態の手法では、複数の特定デバイス２５０Ａへのサブセットモードによるフレーム時間効率の良い送電を実現可能な時空間スケジューリングを実現することができる。
　図２１は、駆動データの一例を示す図である。駆動データは、送電制御部１４３がフレーム毎にアレイアンテナ１１０を駆動する際に用いるデータである。駆動データは、サブフレームに割り当てられる特定デバイスＳＤ１～ＳＤ６のＩＤ及びアンテナグリッドインデックスと、ランダムビームフォーミング用の送電信号を送信するアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスとを含む。また、駆動データは、サブフレームインデックスが０番のサブフレームを含む。図２１に示す駆動データは、図１８に示すデータに対して、０番のサブフレームと、１番から３番のサブフレームにおいてランダムビームフォーミング用の送電を行うアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスとを追加したデータである。
　一例として、０番のサブフレームには、アレイアンテナ１１０に含まれるすべてのアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスが登録されている。０番のサブフレームでは、すべてのアンテナ素子１１１でランダムビームフォーミング用の送電信号を送信する。また、０番のサブフレームでは、図９に示すステップＳ１～Ｓ８の処理を実行する。このため、０番のサブフレームでは、ステップＳ８の処理によって特定デバイス２５０Ａが特定され、図１９に示すステップＳ２１～Ｓ２７の処理が行われる。
　１番から３番のサブフレームでは、特定デバイス２５０Ａに対応するアンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１は、サブセットモードによる送電を行うための送電信号を送信するとともに、その他のアンテナ素子１１１はランダムビームフォーミング用の送電信号を送信する。１番から３番のサブフレームでは、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１については、図９に示すステップＳ９～Ｓ１１の処理が行われる。また、その他のアンテナ素子１１１は０番のサブフレームにおける処理と同様の処理が行われる。
　図２１に示す駆動データでは、１番のサブフレームでは、特定デバイスＳＤ５及びＳＤ２に対応するアンテナサブセット１１０Ａ５及び１１０Ａ２に含まれるアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックス３５、４３、３６、４４、４５、３７、４６、及び３８が登録されている。このため、その他のアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスは、アレイアンテナ１１０に含まれるすべてのアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスから、アンテナグリッドインデックス３５、４３、３６、４４、４５、３７、４６、及び３８を除いた番号である。
　１番のサブフレームでは、特定デバイスＳＤ６、ＳＤ４、ＳＤ３、及びＳＤ１に対応するアンテナサブセット１１０Ａ６、１１０Ａ４、１１０Ａ３、及び１１０Ａ１に含まれるアンテナ素子１１１は、ランダムビームフォーミング用の送電信号を送信する。
　また、２番のサブフレームでは、特定デバイスＳＤ６及びＳＤ４に対応するアンテナサブセット１１０Ａ６及び１１０Ａ４に含まれるアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックス３６、３５、４４、４３、４２、５０、４１、及び４９が登録されている。このため、その他のアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスは、アレイアンテナ１１０に含まれるすべてのアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスから、アンテナグリッドインデックス３６、３５、４４、４３、４２、５０、４１、及び４９を除いた番号である。
　２番のサブフレームでは、特定デバイスＳＤ５、ＳＤ２、ＳＤ３、及びＳＤ１に対応するアンテナサブセット１１０Ａ５、１１０Ａ２、１１０Ａ３、及び１１０Ａ１に含まれるアンテナ素子１１１は、ランダムビームフォーミング用の送電信号を送信する。
　また、３番のサブフレームでは、特定デバイスＳＤ３及びＳＤ１に対応するアンテナサブセット１１０Ａ３及び１１０Ａ１に含まれるアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックス５３、４５、５２、４４、３４、２６、３５、及び３３が登録されている。このため、その他のアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスは、アレイアンテナ１１０に含まれるすべてのアンテナ素子１１１のアンテナグリッドインデックスから、アンテナグリッドインデックス５３、４５、５２、４４、３４、２６、３５、及び３３を除いた番号である。
　３番のサブフレームでは、特定デバイスＳＤ５、ＳＤ２、ＳＤ６、及びＳＤ４に対応するアンテナサブセット１１０Ａ５、１１０Ａ２、１１０Ａ６、及び１１０Ａ４に含まれるアンテナ素子１１１は、ランダムビームフォーミング用の送電信号を送信する。
　以上のように、給電装置１００は、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１からはサブセットモードで特定デバイス２５０Ａに送電し、アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１からはランダムモードで非特定デバイス２５０Ｂに送電する。サブセットモードは、特定デバイス２５０Ａで受電電力が最大となった送電信号の位相関係を保持しながら、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相セットをタイムスロット毎にランダムにシフトさせる。また、ランダムモードは、非特定デバイス２５０Ｂに送電する送電信号の位相をアンテナ素子１１１毎に、かつ、タイムスロット毎にランダムにシフトさせる。
　また、各フレームを複数のサブフレームに分けて、共通のアンテナ素子１１１を含むアンテナサブセット１１０Ａ同士は、互いに異なるサブフレームにおいてサブセットモードによる送電のために、特定デバイス２５０Ａが受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させる。
　したがって、多くの受電量が必要な複数の特定デバイス２５０Ａへの給電と、非特定デバイス２５０Ｂへの給電とを両立可能な給電装置１００、及び、給電方法を提供することができる。また、サブセットモードにおいても、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係を保持しながらタイムスロット毎に複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムにシフトさせているので、アンテナサブセット１１０Ａ以外のアンテナ素子１１１のランダムモードによる送電に与えるランダム効果を減ずることなく、アンテナサブセット１１０Ａ内におけるサブセットモードと、アンテナサブセット１１０Ａ外におけるランダムモードとを効率的に両立できる。
　また、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１は、サブセットモードになるサブフレーム以外のサブフレームでは、ランダムモードでの送電を行うので、特定デバイス２５０Ａの近くにあって、アンテナサブセット１１０Ａが構築されていないデバイス２５０にランダムモードでの送電を効率的に行うことができる。
　また、ランダムモードでの送電は、サブセットモードでの給電を行うサブフレームに応じて行われるので、アンテナサブセット１１０Ａが構築されていないデバイス２５０のバッテリ２５３の充電量が所定値以下になった場合に、特定デバイス２５０Ａへの移行をスムーズに行うことができる。
　また、割当順に応じて特定デバイス２５０Ａをサブフレームに割り当てるので、すべての特定デバイス２５０Ａを複数のサブフレームに割り当てる処理を容易に行うことができる。特に、割当順が高い特定デバイス２５０Ａからサブフレームに割り当てるので、すべての特定デバイス２５０Ａを複数のサブフレームに割り当てる処理をより容易に行うことができる。
　また、共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームのうち、特定デバイス２５０Ａの割当数が最小で、サブフレームインデックスが最小のサブフレームに、特定デバイス２５０Ａを割り当てるので、サブフレームの数をなるべく少なくすることと、各サブフレームにおいてサブセットモードによる送電を受ける特定デバイス２５０Ａの数を平準化することを両立することができる。
　また、共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームがない場合には、フレームに新たなサブフレームを追加し、追加したサブフレームに特定デバイス２５０Ａを割り当てるので、各特定デバイス２５０Ａは、他の特定デバイス２５０Ａと共通のアンテナ素子１１１が存在しないサブフレームにおいて、サブセットモードでの給電を行うことができる。
　また、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａに送電する際に、送電信号にＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)のようなデジタル位相変調を施して、送電信号を介してアンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａに情報を通知してもよい。例えば、送電信号の位相の変化量を±π／２又は±πに設定して送電信号の差動符号化を行うことで、アンテナ素子１１１から特定デバイス２５０Ａに情報を通知してもよい。
　また、以上では、特定デバイス２５０Ａの受電電力が最大になるときのタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを制御装置１４０に送信する形態について説明した。位相の関係は１種類である。
　しかしながら、受電電力が所定値以上になる複数のタイムスロットインデックスを特定デバイス２５０Ａが検出し、複数のタイムスロットインデックスにおける複数の送電信号の位相関係を切り替えながら、送電を行ってもよい。例えば、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電電力の位相インデックスが２９、１１、３、２４であるときと、送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９であるときとに特定デバイス２５０Ａの受電電力が所定値以上になった場合には、送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４の位相差を有する位相関係と、送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９の位相差を有する位相関係とを時系列的に切り替えて保持しながら送電を行ってもよい。
　この場合に、送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４であるときは第１タイミングの一例であり、送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４の位相差を有する位相関係は第１位相関係の一例である。送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９であるときは第２タイミングの一例であり、送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９の位相差を有する位相関係は第２位相関係の一例である。
　以上、本発明の例示的な実施形態の給電装置、及び、給電方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０２１年５月１９日に出願した日本国特許出願２０２１－０８４７０２に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
　１０　領域
　１００　給電装置
　１１０　アレイアンテナ
　１１０Ａ、１１０Ａ１～１１０Ａ６　アンテナサブセット
　１１１　アンテナ素子
　１２０　フェーズシフタ
　１３０　マイクロ波発生源
　１４０　制御装置
　１４１　主制御部
　１４２　サブセット選択部
　１４３　送電制御部
　１４４　メモリ
　２５０　デバイス
　２５０Ａ　特定デバイス
　２５０Ｂ　非特定デバイス

Claims (21)

  1. 　電力を送電可能な複数のアンテナのうち、複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御するとともに、前記複数のアンテナのうち、前記複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナ以外の１又は複数の第２アンテナの送電信号の位相を制御する送電制御部を含み、
    　前記複数の第１受電装置のうちの１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと、前記複数の第１受電装置のうちの他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナとは少なくとも１つの共通の第１アンテナを含み、
    　前記送電制御部は、
    　複数のサブフレームを含むフレームを繰り返して前記複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御し、
    　前記複数のサブフレームのうちの１つのサブフレームでは、前記複数の第１受電装置のうちの１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから前記１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、
    　前記複数のサブフレームのうちの他の１つのサブフレームでは、前記複数の第１受電装置のうちの他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから前記他の１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、
    　前記１又は複数の第２アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、給電装置。
  2. 　前記送電制御部は、前記１つのサブフレーム以外のサブフレームでは、前記１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、請求項１に記載の給電装置。
  3. 　前記送電制御部は、前記他の１つのサブフレーム以外のサブフレームでは、前記他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、請求項１又は２に記載の給電装置。
  4. 　前記送電制御部は、前記複数のサブフレームに応じて、前記１又は複数の第２アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給電装置。
  5. 　前記送電制御部は、前記複数の第１受電装置のうち前記１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと共通の第１アンテナが存在しない複数の第１アンテナが周囲に位置する第１受電装置については、前記１つのサブフレームでは、当該第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから当該第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給電装置。
  6. 　前記送電制御部は、前記１つのサブフレーム以外のサブフレームでは、前記１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと共通の第１アンテナが存在しない複数の第１アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、請求項５に記載の給電装置。
  7. 　前記送電制御部は、前記複数の第１受電装置のうち前記他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと共通の第１アンテナが存在しない複数の第１アンテナが周囲に位置する第１受電装置については、前記他の１つのサブフレームでは、当該第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから当該第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の給電装置。
  8. 　前記送電制御部は、前記他の１つのサブフレーム以外のサブフレームでは、前記他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと共通の第１アンテナが存在しない複数の第１アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、請求項７に記載の給電装置。
  9. 　前記送電制御部は、前記複数の第１受電装置の各々について、前記周囲に位置する複数の第１アンテナ同士に共通の第１アンテナが存在する度合を表す共通度合を求め、各前記第１受電装置についての共通度合に応じた順番で前記複数のサブフレームのうちのいずれのサブフレームに割り当てるかを決定する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の給電装置。
  10. 　前記送電制御部は、前記共通度合が高い第１受電装置から順番に割り当てるサブフレームを決定する、請求項９に記載の給電装置。
  11. 　前記送電制御部は、前記複数の第１受電装置のうち、前記周囲に位置する複数の第１アンテナ同士に共通の第１アンテナが存在しない第１受電装置同士は、同一のサブフレームに割り当てる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の給電装置。
  12. 　前記送電制御部は、１又は複数の前記サブフレームに割り当てられている１又は複数の前記第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと共通の第１アンテナが存在する第１受電装置については、前記フレームに新たなサブフレームを追加し、当該第１受電装置を当該新たなサブフレームに割り当てる、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の給電装置。
  13. 　前記送電制御部は、前記複数のサブフレームに既に割り当てられている複数の前記第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと共通の第１アンテナが存在しない第１受電装置については、前記複数のサブフレームのうち、既に割り当てられている前記第１受電装置の数が他のサブフレームよりも少ないサブフレームに、当該第１受電装置を割り当てる、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の給電装置。
  14. 　前記送電制御部は、前記複数の第１受電装置について、前記複数のサブフレームの数が少なくなるように、各サブフレームにおいて割り当てる第１受電装置の組み合わせを決定する、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の給電装置。
  15. 　前記送電制御部は、前記複数の第１受電装置について、各サブフレームにおいて割り当てる第１受電装置の数が平準化されるように、各サブフレームにおいて割り当てる第１受電装置の組み合わせを決定する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の給電装置。
  16. 　前記位相関係は、前記送電制御部が前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を時系列的にランダムに変化させたときに、前記第１受電装置の受電電力が所定の閾値以上になったときの前記複数の第１アンテナの送電信号の位相の関係である、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の給電装置。
  17. 　前記送電制御部は、１又は複数のタイムスロット毎に前記複数の第１アンテナの送電信号の位相関係を保持しながら前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を時系列的に変化させており、
    　前記第１受電装置は、受電電力が所定の閾値以上になったときのタイムスロットを特定する情報を前記送電制御部に通知し、
    　前記送電制御部は、前記通知された情報で特定されるタイムスロットにおける前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を前記位相関係として設定する、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の給電装置。
  18. 　前記位相関係は、前記送電制御部が前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を時系列的にランダムに変化させたときに、第１タイミングで前記第１受電装置の受電電力が所定の閾値以上になったときの第１位相関係と、第２タイミングで前記第１受電装置の受電電力が前記所定の閾値以上になったときの第２位相関係とを有し、
    　前記送電制御部は、前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を前記第１位相関係と前記第２位相関係とに時系列的に切り替える、請求項１６に記載の給電装置。
  19. 　前記複数の第１アンテナは、前記複数のアンテナのうち、前記第１受電装置が信号を送信したときの受電電力が所定値以上の複数のアンテナである、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の給電装置。
  20. 　前記送電制御部は、前記複数の第１アンテナの送電信号の位相関係を保持しながら前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を時系列的に変化させる際に、前記複数の第１アンテナの送電信号の位相の変化量を±π／２又は±πに設定して前記送電信号の差動符号化を行うことで、前記第１受電装置に情報を通知する、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の給電装置。
  21. 　電力を送電可能な複数のアンテナのうち、複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御するとともに、前記複数のアンテナのうち、前記複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナ以外の１又は複数の第２アンテナの送電信号の位相を制御することを含む給電方法であって、
    　前記複数の第１受電装置のうちの１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナと、前記複数の第１受電装置のうちの他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナとは少なくとも１つの共通の第１アンテナを含み、
    　複数のサブフレームを含むフレームを繰り返して前記複数の第１受電装置の各々の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御し、
    　前記複数のサブフレームのうちの１つのサブフレームでは、前記複数の第１受電装置のうちの１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから前記１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、
    　前記複数のサブフレームのうちの他の１つのサブフレームでは、前記複数の第１受電装置のうちの他の１つの第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナから前記他の１つの第１受電装置が受電する送電信号の位相が揃うように送電信号の位相関係を保持しながら位相を時系列的に変化させ、
    　前記１又は複数の第２アンテナが送電する送電信号の位相を時系列に変化させる、給電方法。
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