WO2023276554A1 - 電子機器、電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム - Google Patents

電子機器、電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム Download PDF

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WO2023276554A1
WO2023276554A1 PCT/JP2022/022644 JP2022022644W WO2023276554A1 WO 2023276554 A1 WO2023276554 A1 WO 2023276554A1 JP 2022022644 W JP2022022644 W JP 2022022644W WO 2023276554 A1 WO2023276554 A1 WO 2023276554A1
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power transmission
power
transmission
antenna
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PCT/JP2022/022644
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克敏 河合
裕也 田中
朋之 中舎
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京セラ株式会社
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    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming

Definitions

  • This application relates to an electronic device, a power transmission system, a control method, and a control program.
  • Patent Document 1 a signal obtained by synthesizing a plurality of high-frequency signals having different frequencies is used as a power supply signal, and the wave number of the high-frequency signal is set according to the amount of power to be supplied to the power receiving means, and the high-frequency signal is phase-modulated.
  • a contactless power feeding device that achieves simultaneous transmission of power and information is disclosed.
  • the wireless power required for power supply is much larger than the power required for communication. Therefore, when a wide band is used for power supply as in the prior art, there is concern about the influence on other systems with adjacent frequencies. To avoid this, information is communicated using the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) digital modulation method, and power transmission signals are inserted into null subcarriers that are not used in the OFDM signal. can be considered.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a special configuration such as separation of the power signal and the information signal is required in the device on the power receiving side, which may be disadvantageous in terms of power consumption and cost. Therefore, there is room for improvement in the technology for simultaneous wireless transmission of information and power without transmitting a power supply signal over a wide band or using a special configuration for a power receiving device.
  • An electronic device provides a plurality of antennas, a power transmission power receiving device and an information signal transmitter/receiver that are spatially multiplexed to transmit power transmission signals transmitted from the plurality of antennas.
  • a control unit for controlling transmission weights so that a beam is directed to a first antenna of the device and a null is directed to a second antenna of the information signal transmitter/receiver; and a transmitter capable of transmitting a transmission signal superimposed on the signal for transmission.
  • a power transmission system includes an electronic device and a power receiving unit fed by radio waves received from the electronic device, wherein the electronic device includes a plurality of antennas and spatial multiplex connection for power transmission.
  • the electronic device includes a plurality of antennas and spatial multiplex connection for power transmission.
  • a beam is directed to a first antenna of the power transmission power receiving device and a beam is directed to a second antenna of the information signal transmitter/receiver.
  • control unit that controls a transmission weight to direct a null; and a transmission unit that can transmit a transmission signal in which the power transmission signal and the information communication signal are superimposed using the transmission weight, wherein the power receiving unit is a first antenna for receiving the signal for power transmission from the electronic device; and a second antenna.
  • an electronic device having a plurality of antennas controls power transmission signals transmitted from the plurality of antennas to a power transmission power receiving device and an information signal transmitter/receiver that are spatially multiplexed. controlling a transmission weight so that a beam is directed to a first antenna of a power receiving device for power transmission and a null is directed to a second antenna of the information signal transmitter/receiver; causing the transmission unit to transmit the transmission signal superimposed on the information communication signal.
  • a control program provides an electronic device having a plurality of antennas, a power transmission power receiving device and an information signal transmitter/receiver that are spatially multiplex-connected to a power transmission power transmission signal transmitted from the plurality of antennas. controlling a transmission weight so that a beam is directed to a first antenna of a power receiving device for power transmission and a null is directed to a second antenna of the information signal transmitter/receiver; causing the transmission unit to transmit the transmission signal superimposed on the information communication signal.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of a wireless power transmission system that realizes simultaneous transmission of power and information according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power transmission device according to the embodiment;
  • FIG. 3 is a diagram for explaining functional blocks of the power transmission device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the sequence of the system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining another configuration example of the wireless power transmission system according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining functional blocks of the power transmitting device and the OFDM signal transmitter according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of a wireless power transmission system that realizes simultaneous transmission of power and information according to an embodiment.
  • the system 1 shown in FIG. 1 includes, for example, a wireless power transmission system capable of microwave transmission type (spatial transmission type) wireless power transmission.
  • Wireless power transmission for example, is a mechanism that allows power to be transmitted without using cables or plugs. Since the microwave transmission type system 1 uses radio waves (microwaves) for energy transmission, it uses a narrow frequency band and non-modulated waves.
  • System 1 may, for example, transmit power in multiple frequency bands.
  • the multiple frequency bands include, for example, 920 MHz, 2.4 GHz, 5.7 GHz, etc. in Japan.
  • the system 1 makes it possible to improve power supply efficiency suitable for the situation and ensure safety.
  • the system 1 can be applied to, for example, space solar power generation.
  • the system 1 includes a power transmission device 10 and a power reception unit 20.
  • the power transmitting device 10 and the power receiving unit 20 communicate the communication signal 210 and the power signal 220 by, for example, spatial multiplexing technology.
  • Spatial multiplexing techniques include, for example, Space Division Multiple Access (SDMA).
  • SDMA is a multiple access (multiple access) technique for sharing the same communication channel among a plurality of communication subjects without interference.
  • SDMA is a system in which a transmission line is spatially divided and a plurality of entities communicate simultaneously.
  • the power transmitting device 10 simultaneously transmits the communication signal 210 and the power signal 220 to the power receiving unit 20 by spatial multiplexing.
  • the system 1 directs the beam 200A including the power signal 220 to the antenna 21A connected to the power receiving device 22 to be power-transmitted, and directs the beam 200B not including the power signal 220 to the antenna 21B connected to the transceiver 25.
  • a power transmission device 10 is an example of an electronic device.
  • the communication signal 210 and the power signal 220 are examples of the information communication signal and the power transmission signal.
  • the power transmission device 10 includes multiple antennas 11 .
  • the power transmission device 10 can use, for example, multiple-input multiple-output (MIMO) antenna technology. In MIMO, antenna elements at each end of a communication circuit are combined to minimize errors and optimize data rate.
  • MIMO multiple-input multiple-output
  • the power transmission device 10 is a device that wirelessly transmits power in the system 1 .
  • the power transmitting device 10 is a device capable of transmitting power feeding radio waves to the power receiving unit 20 .
  • the power transmission device 10 radiates radio waves with the power signal 220 and the communication signal 210 having adjacent and different frequencies.
  • the power receiving unit 20 is a power-supplied device that receives power supply radio waves from the power transmitting device 10 and obtains power.
  • the power receiving unit 20 includes, for example, IoT (Internet of Things) sensors, smart phones, tablet terminals, laptop personal computers, drones, electric vehicles, electric bicycles, game consoles, and various other devices. In this embodiment, a case where the power receiving unit 20 is an IoT sensor will be described.
  • the power receiving unit 20 includes antennas 21A and 21B, a power receiving device 22, a battery 23, a sensor section 24, and a transceiver 25, for example.
  • the power receiving unit 20 is equipped as a separate antenna with the antenna 21A and the antenna 21B separated by a predetermined distance.
  • the predetermined distance includes, for example, a distance at which the antennas 21A and 21B are not affected by signals that are not reception targets, a distance according to the directivity control range of the power transmission device 10, and the like.
  • the antenna 21A is electrically connected to the power receiving device 22.
  • the antenna 21A is, for example, an antenna for power reception.
  • the antenna 21 ⁇ /b>A radiates, for example, radio waves containing a prescribed signal and receives radio waves containing a feeding signal from the power transmission device 10 .
  • the antenna 21A supplies the received radio waves to the power receiving device 22 .
  • the antenna 21B is electrically connected to the transceiver 25.
  • the antenna 21B is, for example, an information communication antenna.
  • the antenna 21B transmits sensor data including information detected by the sensor unit 24 under the control of the transceiver 25, for example.
  • the antenna 21B supplies the signal received from the power transmission device 10 to the transceiver 25 .
  • the power receiving device 22 transmits a prescribed signal determined with the power transmitting device 10 .
  • the prescribed signals include, for example, beacons, pilot signals, and the like.
  • the power receiving device 22 can transmit the prescribed signal at, for example, a preset transmission cycle.
  • the power receiving device 22 can transmit the prescribed signal by radiating radio waves containing the prescribed signal.
  • the power receiving device 22 can, for example, transmit a prescribed signal to the power transmitting device 10 at a predetermined timing.
  • Predetermined timing includes, for example, timing when a certain period of time has elapsed, designated timing, and the like.
  • the power receiving device 22 is electrically connected to the battery 23 .
  • the power receiving device 22 has, for example, a wireless power receiving device.
  • the power receiving device 22 converts the radio wave received by the antenna 21A into a direct current, and controls charging of the battery 23 using this direct current.
  • the power receiving device 22 converts radio waves into direct current using, for example, a known rectifying circuit.
  • the battery 23 includes a rechargeable battery.
  • the battery 23 includes, for example, a battery compatible with Qi (international standard for wireless power supply).
  • Qi international standard for wireless power supply
  • the battery 23 can supply the stored power to each part of the power receiving device 22 that requires power.
  • the battery 23 is electrically connected to the sensor section 24 and the transmitter/receiver 25, and supplies power to the sensor section 24, the transmitter/receiver 25, and the like.
  • the sensor unit 24 includes a plurality of sensors.
  • the multiple sensors include sensors such as acceleration sensors, orientation sensors, and gyro sensors.
  • the sensor unit 24 can detect the state, change, etc. of the object to be measured.
  • the sensor section 24 is electrically connected to the transceiver 25 .
  • the sensor unit 24 supplies information indicating the detection result to the transmitter/receiver 25 .
  • the transceiver 25 transmits and receives OFDM signals using the OFDM digital modulation method.
  • the transmitter/receiver 25 forms a plurality of carriers (subcarriers) of different frequencies within a frequency band, and multiplexes them by simultaneously transmitting and receiving them.
  • the transceiver 25 has, for example, a wireless communication device and a control device.
  • the transmitter/receiver 25 radiates, via the antenna 21B, radio waves including OFDM signals indicating the detection results detected by the sensor unit 24 .
  • the transmitter/receiver 25 executes control such as data processing, sensing data acquisition, and data management based on the signal received via the antenna 21B.
  • the functional configuration example of the power receiving unit 20 according to the present embodiment has been described above. Note that the configuration described above with reference to FIG. 1 is merely an example, and the functional configuration of the power receiving unit 20 according to the present embodiment is not limited to this example. The functional configuration of the power receiving unit 20 according to this embodiment can be flexibly modified according to specifications and operations.
  • the system 1 realizes simultaneous wireless transmission of information and power by controlling the antenna directivities of the plurality of antennas 11 by the power transmission device 10 .
  • an OFDM signal whose center frequency is called a null subcarrier
  • System 1 uses a scheme in which power transmission signals are inserted into null subcarriers that are not used.
  • the system 1 performs control (null steering) so that the power signal 220 is reverse-phase synthesized at the information communication antenna 21B of the power receiving unit 20 .
  • the system 1 controls the antenna directivity (beamforming) so that the power signal 220 is combined in-phase at the power transmission antenna 21A of the power receiving unit 20 .
  • the power transmitting device 10 transmits to the power receiving device 22 a signal obtained by superimposing the power signal 220 around the center frequency of the communication signal 210 .
  • the power transmitting device 10 transmits to the transmitter/receiver 25 a signal in which the vicinity of the center frequency of the communication signal 210 is nulled.
  • the system 1 can use the transmitting/receiving circuit of an inexpensive wireless LAN widely used for information communication as it is.
  • the system 1 transmits a signal obtained by superimposing the communication signal 210 and the power signal 220 from the power transmission device 10, but the power signal 220 is reverse-phase synthesized only at the information communication antenna 21B of the communication partner. be done. Therefore, even if the signal from the power transmitting device 10 is received by another receiving device, the system 1 cannot demodulate the information, and thus has the effect of concealing information and preventing eavesdropping.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the power transmission device 10 according to the embodiment.
  • the power transmission device 10 includes multiple antennas 11 , a transmission signal generation unit 12 , a transmission unit 13 , a reception unit 14 , a storage unit 15 and a control unit 16 .
  • the control unit 16 is electrically connected to the transmission signal generation unit 12, the transmission unit 13, the reception unit 14, the storage unit 15, and the like.
  • the power transmission device 10 will be described with respect to a case where the number of the plurality of antennas 11 is four, but the number of the plurality of antennas 11 is not limited to this, and may be two or more.
  • the multiple antennas 11 are configured to allow directivity control (beamforming) by digital signal processing.
  • the multiple antennas 11 form an antenna array.
  • the plurality of antennas 11 radiate radio waves including transmission signals 200 and receive radio waves including signals from the power receiving device 22 .
  • the multiple antennas 11 supply the received signals to the receiver 14 .
  • the main lobe of the plurality of antennas 11 is the beam direction in which radio wave radiation is maximized.
  • the transmission signal generation unit 12 generates a power signal 220 by converting the current to be transmitted to the power receiving device 22 into radio waves.
  • the transmission signal generator 12 generates a transmission signal 200 by converting a current from a power source into radio waves of a transmission frequency.
  • Power sources include, for example, commercial power sources, DC power sources, batteries, and the like.
  • the transmission signal generator 12 generates a communication signal 210 to be transmitted to the transceiver 25 .
  • the transmission signal generation unit 12 supplies the transmission unit 13 with the communication signal 210 and the power signal 220 that are to be the generated transmission signals.
  • the transmitter 13 is electrically connected to the multiple antennas 11 .
  • the transmitting unit 13 radiates radio waves including the communication signal 210, the feeding signal 220 and the like from the plurality of antennas 11.
  • the transmitting unit 13 applies weights corresponding to the beams 200A and 200B that can be formed by the multiple antennas 11 to radiate radio waves from the multiple antennas 11 in a specific direction.
  • the transmitter 13 applies the weights instructed by the controller 16 to the multiple antennas 11 .
  • the receiving unit 14 is electrically connected to the multiple antennas 11 .
  • the receiving unit 14 extracts a received signal from radio waves from the power receiving device 22 received via the antenna 11 .
  • the received signal includes, for example, the above-described prescribed signal transmitted from the power receiving device 22 via the antenna 21A, the communication signal transmitted from the transceiver 25 via the antenna 21B, and the like.
  • the receiving unit 14 supplies the extracted reception signal and the like to the control unit 16 and the like.
  • the storage unit 15 can store programs and data.
  • the storage unit 15 may include any non-transitory storage medium such as a semiconductor storage medium and a magnetic storage medium.
  • the storage unit 15 may include a combination of a storage medium such as a memory card, an optical disk, or a magneto-optical disk, and a reading device for the storage medium.
  • the storage unit 15 may include a storage device such as RAM that is used as a temporary storage area.
  • the storage unit 15 can store a control program 15A, vector data 15B, and the like.
  • the control program 15 ⁇ /b>A can provide functions for implementing processes related to various operations of the power transmission device 10 .
  • the control program 15A can provide functions related to wireless power transmission, communication control, and the like.
  • the vector data 15B includes, for example, data indicating reception response vectors and the like.
  • a reception response vector indicates channel characteristics between transmitting and receiving antennas estimated from received signals.
  • a reception response vector indicates, for example, channel characteristics for the number of antennas.
  • the reception response vector includes, for example, a vector obtained by synthesizing the amplitude, phase, etc. of each of the multiple antennas 11 .
  • the reception response vector includes, for example, reception response vectors corresponding to power and information communication.
  • the vector data 15B includes, for example, information indicating reception response vectors of the power receiving device 22 and the transceiver 25 estimated based on the received signal.
  • the control unit 16 includes one or more arithmetic units. Arithmetic devices include, but are not limited to, for example, CPU (Central Processing Unit), SoC (System-on-a-Chip), MCU (Micro Control Unit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), and coprocessor not.
  • the control unit 16 realizes processing related to various operations of the power transmission device 10 by causing the arithmetic device to execute the control program 15A.
  • the control unit 16 may implement at least part of the functions provided by the control program 15A with a dedicated IC (Integrated Circuit).
  • the control unit 16 performs antenna directivity control by executing the control program 15A. For example, the control unit 16 transmits the beam 200A to the antenna 21A (first antenna) of the power receiving device 22 for the power signal 220 transmitted from the plurality of antennas 11 to the power receiving device 22 and the transceiver 25 that are spatially multiplexed. The transmission weight is controlled so that the antenna 21B (second antenna) of the transmitter/receiver 25 is directed null. The control unit 16 sets the transmission weight so that the beam for the communication signal 210 transmitted at a different frequency adjacent to the power signal 220 is directed to both or one of the antenna 21A of the power receiving device 22 and the antenna 21B of the transceiver 25. to control.
  • the control unit 16 has functional units such as a first estimation unit 16A, a second estimation unit 16B, and a generation unit 16C, for example.
  • the control unit 16 realizes each functional unit such as a first estimation unit 16A, a second estimation unit 16B, and a generation unit 16C.
  • the first estimation unit 16A receives the frequency division multiplexed signal transmitted from the transceiver 25 and estimates the channel characteristics of the frequency component from subcarriers adjacent to the frequency component not used in the band.
  • the first estimator 16A estimates the reception response vector using a well-known algorithm as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-43995, for example.
  • the first estimation unit 16A reflects the channel characteristics of the number of antennas 11 in the vector data 15B as reception response vectors for information communication.
  • the second estimation unit 16B receives the prescribed signal transmitted from the power receiving device 22 and estimates the channel characteristics of the frequency component.
  • the second estimator 16B estimates the channel identification of the center frequency of the specified signal.
  • the specified signal may be a non-modulated wave or a modulated wave such as an OFDM signal.
  • the second estimator 16B estimates the channel characteristics of the center frequency by, for example, interpolation.
  • the second estimator 16B estimates the reception response vector using, for example, the well-known algorithm described above.
  • the second estimator 16B stores the channel characteristics for the number of antennas 11 in the vector data 15B as reception response vectors for power transmission.
  • the generation unit 16C generates power transmission weights and information communication weights from the reception response vector for power transmission based on the estimation results of the first estimation unit 16A and the second estimation unit 16B and the reception response vector for communication.
  • a weight generation method for example, a ZF (Zero-Forcing) algorithm, an MMSE (Minimum Mean Square Error) algorithm, or the like used in MIMO can be used.
  • the generator 16C applies the power transmission weight and the information communication weight to the power signal 220 and the communication signal 210 .
  • the transmission unit 13 multiplies the power signal 220 by the power transmission weight, multiplies the communication signal 210 by the signal weight, adds them up, and transmits them.
  • the generation unit 16C sets the reception response vector of the prescribed signal from the power receiving device 22 to the vector h1 shown in Equation ( 1 ).
  • the generator 16C sets the reception response vector of the signal from the transmitter/receiver 25 to the vector h2 shown in Equation ( 2 ).
  • the generator 16C defines the propagation channel matrix H of vector h1 and vector h2 as shown in Equation ( 3 ).
  • K in equation (3) is the number of antenna elements.
  • the generation unit 16C generates transmission weights for power transmission using equation (4) and information communication transmission weights using equation (5).
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are transmission power adjustment amounts.
  • H H is the complex conjugate transpose of the propagation channel matrix H;
  • z 1 and z 2 are complex conjugate vectors of h 1 and h 2 .
  • ⁇ 2 is the noise power.
  • I is the identity matrix.
  • the functional configuration example of the power transmission device 10 according to the present embodiment has been described above. Note that the above configuration described using FIG. 2 is merely an example, and the functional configuration of the power transmission device 10 according to this embodiment is not limited to the example.
  • the functional configuration of the power transmission device 10 according to this embodiment can be flexibly modified according to specifications and operations.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining functional blocks of the power transmission device 10 according to the embodiment.
  • the power transmission device 10 supports dual multiplexing in which the power reception device 22 and the transceiver 25 are connected in spatial multiplexing communication using four antennas 11 .
  • the signals received by the plurality of antennas 11 are supplied to the reception processing unit 10A via the reception circuit 140, and the signals received from the power reception device 22 and the signals received by the transmitter/receiver are processed by adaptive array processing. 25 are extracted respectively.
  • the power transmitting device 10 supplies transmission signals for the power receiving device 22 and the transmitter/receiver 25 to the transmission processing unit 10B.
  • the power transmission device 10 is configured such that the connection between the plurality of antennas 11 and the transmission circuit 130 and the reception circuit 140 can be selectively switched by a switch SW.
  • the power transmission device 10 supplies signals received by the plurality of antennas 11 to the reception processing unit 10A via the switch SW and the reception circuit 140.
  • the power transmission device 10 supplies received signals from either or both of the power receiving device 22 and the transmitter/receiver 25 to a plurality of multipliers and to the reception weight generating section 16D and the estimating section 160 .
  • the estimator 160 includes the above-described first estimator 16A and second estimator 16B.
  • the reception weight generation unit 16D outputs weights for signals received by the respective antennas 11, and supplies the weights to multiple multipliers.
  • the reception response vector estimation algorithm used in the estimation unit 160 a well-known algorithm used in MIMO or the like can be used.
  • the power transmission device 10 multiplies the signals received by the multiple antennas 11 and the corresponding weights by the multiple multipliers, and adds the results by the adder.
  • the power transmission device 10 outputs the array output from the adder as a reception signal from the reception processing unit and supplies the reception weight generation unit 16D.
  • the power transmission device 10 supplies known reference signals to the reception weight generation section 16D and the estimation section 160 .
  • the power transmission device 10 converges the received weight vector in real time so as to reduce the square of the error between the array output from the adder and the known reference signal. Thereby, the power transmission device 10 can converge the reception directivity from the specific power receiving device 22 and the transmitter/receiver 25 and extract the received signal from the power receiving device 22 and the transmitter/receiver 25 .
  • the power transmission device 10 calculates the reception response vectors of the power reception device 22 and the transceiver 25 according to the received signals received by the plurality of antennas 11 by the estimation unit 160 and the known reference signal. It is supplied to the generator 16C.
  • the power transmission device 10 generates a weight for power transmission and a weight for information communication from the reception response vector for power transmission and the reception response vector for communication.
  • the power transmission device 10 multiplies the power signal 220 by the power transmission weight, multiplies the communication signal 210 by the signal weight, and transmits a transmission signal obtained by adding them to the transmission circuit 130 for each of the plurality of antennas 11 . transmitted from a plurality of antennas 11 via
  • the power transmission device 10 supplies the generation unit 16C with a reception response vector composed of antenna combination components corresponding to the power reception device 22 and the transceiver 25, and generates a transmission weight vector based on the reception response vector.
  • the power transmission device 10 multiplies the power signal 220 and the communication signal 210 by the transmission weights forming the transmission weight vector using a plurality of multipliers, and adds the transmission weights by the adder to transmit the transmission signal via the transmission circuit 130. It transmits from a plurality of antennas 11 .
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the sequence of the system 1 according to the embodiment.
  • the system 1 includes a power transmitting device 10 and a power receiving unit 20 provided in a radio wave propagation environment.
  • the transceiver 25 of the power receiving unit 20 transmits the OFDM signal to the power transmitting device (step S11).
  • the transmitter/receiver 25 transmits the OFDM signal to the power transmitting device 10 by radiating radio waves including the OFDM signal for information communication indicating the detection result detected by the sensor unit 24 from the antenna 21B.
  • the power transmission device 10 Upon receiving OFDM signals via the plurality of antennas 11, the power transmission device 10 estimates a reception response vector for information communication (step S12). Since the center frequency of the OFDM signal is the null subcarrier, the channel characteristics estimated by the power transmission device 10 do not include the channel characteristics. Therefore, the power transmission device 10 estimates the channel characteristics of the center frequency from other adjacent subcarriers by interpolation or the like. The power transmission device 10 reflects the channel characteristics corresponding to the number of the antennas 11 in the vector data 15B of the storage unit 15 as reception response vectors for information communication.
  • the power receiving device 22 of the power receiving unit 20 transmits the prescribed signal to the power transmitting device 10 (step S13).
  • the power receiving device 22 transmits the prescribed signal to the power transmission device 10 by emitting radio waves including the prescribed signal from the antenna 21A according to the transmission cycle.
  • the power transmission device 10 When the power transmission device 10 receives the prescribed signal via the plurality of antennas 11, it estimates a reception response vector for power transmission (step S14).
  • the power transmission device 10 estimates the channel characteristics of the center frequency from the prescribed signal if the prescribed signal is an unmodulated wave, or from other adjacent subcarriers of the prescribed signal if the prescribed signal is an OFDM signal, by interpolation or the like. .
  • the power transmission device 10 reflects channel characteristics corresponding to the number of antennas 11 in the vector data 15B as reception response vectors for power transmission.
  • the power transmission device 10 generates transmission weights so that the power transmission signal beam is directed toward the power reception device 22 and null is directed toward the transceiver 25 (step S15).
  • the power transmission device 10 generates a weight for power transmission and a weight for information communication from the reception response vector for power transmission and the reception response vector for communication of the vector data 15B.
  • Transmission weight generation in spatial multiplexing technology in wireless communication may use received weights as they are, on the premise that signals from a plurality of users will be received at the same time. However, in the system 1 according to the embodiment, there is no guarantee that the specified signal for power transmission and the radio signal from the transceiver 25 are transmitted at the same timing. Therefore, the power transmission device 10 uses the reception response vector to generate power transmission weights and information communication weights.
  • the power transmission device 10 transmits the power signal 220 and the communication signal 210 based on the generated transmission weight (step S16).
  • the power transmission device 10 multiplies the power signal 220 by the power transmission weight, multiplies the communication signal 210 by the signal weight, adds them together, and transmits the result.
  • the power transmitting device 10 radiates radio waves including the communication signal 210 and the power signal 220 from the plurality of antennas 11 toward the power receiving device 22, and the antenna 21B connected to the transmitter/receiver 25 from the plurality of antennas 11. , the directivity is controlled so that the power signal 220 is anti-phase synthesized.
  • the power receiving device 22 charges the battery 23 based on the received power signal 220 (step S17). For example, the power receiving device 22 converts radio waves received by the antenna 21A into direct current, and charges the battery 23 using this direct current.
  • the transceiver 25 executes processing based on the received communication signal 210 (step S18).
  • the transmitter/receiver 25 executes processing such as communication control, sensing of the sensor unit 24, and data management.
  • the power transmission device 10 does not need to null the radio wave of the communication signal 210 to the antenna 21A connected to the power reception device 22, and the communication signal 210 has a lower reception level than the power signal 220. Therefore, the radio wave of the communication signal 210 does not necessarily have to be beamed to the transceiver 25 . Therefore, the power transmission device 10 of the system 1 may give priority to the transmission weight for power transmission and generate the transmission weight for information communication so as to reduce the influence on power transmission.
  • the transmission weights for power transmission generally have different weight amplitudes for each antenna 11 for directivity control for directing nulls, and only antennas 11 with small weight amplitudes are superimposed for information communication. As a result, even when the power transmission signal and the information communication signal are superimposed, the power transmission device 10 can simultaneously transmit power and information without being affected by the limitation of the instantaneous maximum output due to the performance of the transmission amplifier. become.
  • the power transmission device 10 directs the beam to the antenna 21A of the power receiving device 22 and the antenna 21B of the transceiver 25 for the power signal 220 transmitted from the plurality of antennas 11 to the power receiving device 22 and the transmitter/receiver 25 that are spatially multiplexed.
  • the transmit weights can be controlled to direct nulls to .
  • the power transmitting device 10 can realize power supply to the power receiving device 22 and communication with the transceiver 25 at the same time.
  • the power transmitting device 10 can achieve simultaneous wireless transmission of information and power without using a special configuration for the power receiving device 22 to separate the power signal 220 and the communication signal 210 .
  • the power transmission device 10 controls the transmission weights of the power signal 220 transmitted from the plurality of antennas 11 to the power reception device 22 and the transceiver 25 that are spatially multiplexed so that the antenna 21B of the transceiver 25 is null. can be done.
  • the system 1 can use an inexpensive wireless LAN (Local Area Network) or the like as the transmitter/receiver 25, the configuration of the power receiving side can be simplified.
  • the power transmission device 10 receives the frequency division multiplexed signal transmitted from the transceiver 25, and estimates the channel characteristics of the frequency component from subcarriers adjacent to the frequency component not used in the band.
  • the power transmitting device 10 receives the prescribed signal transmitted from the power receiving device 22 and estimates channel characteristics of the frequency component.
  • the power transmission device 10 generates a weight for power transmission and a weight for information communication from the reception response vector for power transmission and the reception response vector for communication based on those estimation results.
  • the power transmitting device 10 generates transmission weights according to the channel characteristics of the radio waves from the power receiving device 22 and the transmitter/receiver 25, so that the power signal 220 can be precisely directed to the antenna 21B of the transmitter/receiver 25. can be done.
  • the power transmission device 10 can superimpose the transmission weight for information communication on the antenna 11 whose amplitude of the transmission weight for power transmission is equal to or less than a predetermined level.
  • a predetermined level includes, for example, a threshold (level) for determining whether or not performance deterioration occurs due to the characteristics of the transmission amplifier even when the transmission weight of the communication signal 210 and the instantaneous maximum power of the communication signal 210 are considered. . Even if the communication signal 210 and the power signal 220 are superimposed, the power transmission device 10 can simultaneously transmit power and information without being affected by the limitation of the instantaneous maximum output due to the performance of the transmission amplifier. can.
  • the reception weight when receiving the OFDM signal and the transmission weight when transmitting the OFDM signal are common to all subcarriers, but different weights are used for each subcarrier. good too.
  • the power transmission device 10 and the power reception unit 20 are one-to-one
  • the present invention is not limited to this.
  • the power transmitting device 10 and the power receiving unit 20 may be one-to-many.
  • the present invention is not limited to this.
  • the system 1 may use a separate antenna for transmission of OFDM signals for information communication on the power transmission side.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining another configuration example of the wireless power transmission system according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining functional blocks of the power transmission device 10 and the OFDM signal transmitter 30 according to the embodiment.
  • a system 1A shown in FIG. 5 includes a power transmission device 10, a power reception unit 20, and an OFDM signal transmitter 30.
  • the power transmission device 10 and the OFDM signal transmitter 30 are electrically connected.
  • power transmission device 10 radiates power signal 220 to power reception unit 20 from antenna 11.
  • power transmission device 10 directs beam 200A to antenna 21A connected to power reception device 22 to which power is to be transmitted.
  • the antenna 21B connected to the transceiver 25 is directed null.
  • OFDM signal transmitter 30 radiates communication signal 210 from antenna 31 and sends communication signal 210 to transceiver 25 of power receiving unit 20 .
  • the power transmitting device 10 uses the power signal 220 and the communication signal 210 to achieve simultaneous transmission of power and information with the power receiving unit 20 .
  • the power transmission device 10 receives power according to the received signals received by the plurality of antennas 11 by the estimation unit 160 including the first estimation unit 16A and the second estimation unit 16B and the known reference signal.
  • the reception response vectors of the device 22 and the transmitter/receiver 25 are respectively calculated and supplied to the generator 16C of the transmission processor 10B.
  • the power transmission device 10 generates a weight for power transmission from the reception response vector for power transmission and the reception response vector for communication.
  • the power transmission device 10 transmits a transmission signal obtained by multiplying the power signal 220 by a power transmission weight from each of the plurality of antennas 11 via the transmission circuit 130 .
  • the power transmission device 10 transmits the communication signal 210 via the antenna 31 connected to the OFDM signal transmitter 30 .
  • the OFDM signal transmitter 30 comprises an OFDM transmitter 32 electrically connected to an antenna 31 .
  • the OFDM transmission unit 32 emits radio waves including the communication signal 210 from the power transmission device 10 from the antenna 31 .
  • the OFDM signal transmitter 30 may or may not synchronize the signal transmission of the power transmission device 10 with its own signal.
  • the system 1A since the system 1A does not need to consider the transmission weight of the communication signal 210 in the power transmission device 10, power and information can be obtained without being affected by the limitation of the instantaneous maximum output due to the performance of the transmission amplifier. Simultaneous transmission can be enabled.
  • the directivity is controlled so that the power signal 220 reaches only the power transmission antenna 21A, and the communication signal 210 reaches only the information communication antenna 21B.
  • the system 1 and the system 1A are not limited to this.
  • the power transmission device 10 controls the power signal 220 not to leak into the transceiver 25 , but the communication signal 210 may leak into the power reception device 22 . That is, the spatial multiplexing technology in this embodiment is a technology different from the spatial multiplexing technology in wireless communication.
  • the system 1 and the system 1A are described assuming that the power transmission device 10 is an electronic device, but the present invention is not limited to this.
  • the electronic device may be implemented by, for example, a control device that controls a power feeding device capable of emitting power feeding radio waves, a computer built in the power feeding device, or the like.
  • the system 1 and the system 1A have been described as wireless power transmission systems, they are not limited to this.
  • the system 1 and system 1A can be applied to a system that performs wireless communication in a radio wave propagation environment.
  • Appendix 1 a plurality of antennas; For power transmission signals transmitted from a plurality of antennas to a power receiving device for power transmission and an information signal transceiver, a beam is directed to a first antenna of the power receiving device for power transmission, and a second antenna of the information signal transceiver is directed.
  • control unit that controls transmission weights to direct nulls to antennas; a transmission unit capable of transmitting the transmission signal for power transmission using the transmission weight;
  • the control unit a first estimation unit that receives a frequency division multiplexed signal transmitted from the information signal transceiver and estimates channel characteristics of the frequency component from subcarriers adjacent to frequency components not used in the band; a second estimation unit that receives a prescribed signal transmitted from the power transmission power receiving device and estimates channel characteristics of the frequency component; a generation unit that generates a power transmission weight from a power transmission reception response vector and a communication reception response vector based on the estimation results of the first estimation unit and the second estimation unit; An electronic device.
  • Appendix 2 an electronic device; a power receiving unit powered by radio waves received from the electronic device; with The electronic device a plurality of antennas; For power transmission signals transmitted from a plurality of antennas to a power receiving device for power transmission and an information signal transceiver, a beam is directed to a first antenna of the power receiving device for power transmission, and a second antenna of the information signal transceiver is directed.
  • a control unit that controls transmission weights to direct nulls to antennas; a transmission unit capable of transmitting the transmission signal for power transmission using the transmission weight;
  • the control unit a first estimation unit that receives a frequency division multiplexed signal transmitted from the information signal transceiver and estimates channel characteristics of the frequency component from subcarriers adjacent to frequency components not used in the band; a second estimation unit that receives a prescribed signal transmitted from the power transmission power receiving device and estimates channel characteristics of the frequency component; a generation unit that generates a power transmission weight from a power transmission reception response vector and a communication reception response vector based on the estimation results of the first estimation unit and the second estimation unit; with The power receiving unit the first antenna that receives the power transmission signal from the electronic device; a second antenna that is separated from the first antenna by a predetermined distance and receives the information communication signal that occupies a frequency band different from that of the power transmission signal;
  • a power transmission system comprising: [Appendix 3] An electronic device with multiple antennas For power transmission signals transmitted from the information
  • controlling transmit weights to point nulls at antennas causing a transmission unit to transmit the transmission signal for power transmission using the transmission weight; receiving a frequency division multiplexed signal transmitted from the information signal transceiver, and estimating channel characteristics of the frequency component from subcarriers adjacent to frequency components not used in the band; receiving a prescribed signal transmitted from the power transmission power receiving device and estimating channel characteristics of the frequency component; generating a power transmission weight from the power transmission reception response vector and the communication reception response vector based on the estimation result; Control method including.
  • An electronic device with multiple antennas For power transmission signals transmitted from a plurality of antennas to a power receiving device for power transmission and an information signal transceiver, a beam is directed to a first antenna of the power receiving device for power transmission, and a second antenna of the information signal transceiver is directed.

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Abstract

態様の１つに係る送電装置（１０）は、複数のアンテナ（１１）と、空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数のアンテナ（１１）から送信される電力伝送用信号について、電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部（１６）と、送信ウェイトを用いて、電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信可能な送信部（１３）と、を備える。

Description

電子機器、電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム
　本出願は、電子機器、電力伝送システム、制御方法及び制御プログラムに関する。
　特許文献１には、周波数の異なる複数の高周波信号を合成した信号を給電用信号とし、受電手段に供給すべき電力量に応じて、高周波信号の波数を設定すると共に、高周波信号を位相変調し、電力と情報の同時伝送を実現する非接触給電装置が開示されている。
特許第５５７０３４３号公報
　電力と情報の同時伝送を実現するにあたって、電力供給に必要な無線電力は、通信に必要な電力に比べて非常に大きくなる。このため、従来技術のように、広い帯域を電力供給に使う場合、周波数が隣接する他のシステムへの影響が懸念される。これを回避するために、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）のデジタル変調方式を用いて情報を通信し、ＯＦＤＭ信号において使われていないヌルサブキャリアに電力伝送用信号を挿入することが考えられる。しかし、この場合においては、受電側装置で、電力用信号と情報用信号を分離するなど、特殊な構成が必要になり、消費電力やコストの面で不利になる可能性がある。そこで、広帯域に渡って電力供給用信号を送信したり、受電側装置に特殊な構成を用いたりすることなく、情報と電力の同時無線伝送する技術に改善する余地があった。
　態様の１つに係る電子機器は、複数のアンテナと、空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部と、前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信可能な送信部と、を備える。
　態様の１つに係る電力伝送システムは、電子機器と、前記電子機器から受信した電波によって給電される受電ユニットと、を備え、前記電子機器は、複数のアンテナと、空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部と、前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信可能な送信部と、を備え、前記受電ユニットは、前記電子機器からの前記電力伝送用信号を受信する前記第１アンテナと、前記第１アンテナと所定距離離れ、前記電力伝送用信号とは異なる周波数帯域を占める前記情報通信用信号を受信する前記第２アンテナと、を備える。
　態様の１つに係る制御方法は、複数のアンテナを備える電子機器が、空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御すること、前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信部に送信させること、を含む。
　態様の１つに係る制御プログラムは、複数のアンテナを備える電子機器に、空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御すること、前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信部に送信させること、を実行させる。
図１は、実施形態に係る電力と情報の同時伝送を実現するワイヤレス電力伝送システムの概要を説明するための図である。 図２は、実施形態に係る送電装置の構成の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る送電装置の機能ブロックを説明するための図である。 図４は、実施形態に係るシステムのシーケンスの一例を示す図である。 図５は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの他の構成例を説明するための図である。 図６は、実施形態に係る送電装置及びＯＦＤＭ信号送信機の機能ブロックを説明するための図である。
　本出願に係る電子機器、電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム等を実施するための複数の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本出願が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の説明において、同様の構成要素について同一の符号を付すことがある。さらに、重複する説明は省略することがある。
　図１は、実施形態に係る電力と情報の同時伝送を実現するワイヤレス電力伝送システムの概要を説明するための図である。図１に示すシステム１は、例えば、マイクロ波伝送型（空間伝送型）のワイヤレス電力伝送が可能なワイヤレス電力伝送システムを含む。ワイヤレス電力伝送は、例えば、ケーブルやプラグを用いることなく、電力を伝送することが可能な仕組みである。マイクロ波伝送型のシステム１は、エネルギー伝送として電波（マイクロ波）を使用するため、周波数を狭帯域かつ無変調波を使用する。システム１は、例えば、複数の周波数帯で電力を伝送することもできる。複数の周波数帯は、例えば、日本では、９２０ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．７ＧＨｚ等を含む。本実施形態では、システム１は、状況に適した給電効率の向上及び安全性の確保を両立することを可能とする。システム１は、例えば、宇宙太陽光発電等に適用することができる。
　図１に示す一例では、システム１は、送電装置１０と、受電ユニット２０と、を備える。送電装置１０及び受電ユニット２０は、例えば、空間多重技術により、通信用信号２１０及び電力用信号２２０の通信を行う。空間多重技術は、例えば、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space　Division　Multiple　Access）を含む。ＳＤＭＡは、同一の通信路を複数の通信主体で混信することなく共用するための多元接続（多重アクセス）技術である。ＳＤＭＡは、空間的に伝送路を分割して複数の主体で同時に通信する方式である。システム１は、空間多重化により、送電装置１０が受電ユニット２０への通信用信号２１０及び電力用信号２２０の同時送信を行う。システム１は、電力用信号２２０を含むビーム２００Ａを、電力伝送対象の受電装置２２に接続されたアンテナ２１Ａに向け、電力用信号２２０を含まないビーム２００Ｂを、送受信機２５に接続されたアンテナ２１Ｂに向ける。図１において、送電装置１０は、電子機器の一例である。通信用信号２１０及び電力用信号２２０は、情報通信用信号及び電力伝送用信号の一例である。
　送電装置１０は、複数のアンテナ１１を備える。送電装置１０は、例えば、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple-Input　Multiple-Output）のアンテナ技術を用いることができる。ＭＩＭＯでは、通信回路の各端部のアンテナ素子が組み合わされて、エラーを最小限に抑え、データ速度を最適にする。送電装置１０は、システム１において、ワイヤレスにより電力を送電する装置である。送電装置１０は、給電電波を受電ユニット２０に送電可能な装置である。送電装置１０は、電力用信号２２０と通信用信号２１０を隣接する異なる周波数として電波を放射する。
　受電ユニット２０は、システム１において、送電装置１０から給電電波を受信して電力を得る被給電装置である。受電ユニット２０は、例えば、ＩｏＴ（Internet　of　Things）センサ、スマートフォン、タブレット端末、ノート型パーソナル・コンピュータ、ドローン、電気自動車、電動自転車、ゲーム機等の各種装置を含む。本実施形態では、受電ユニット２０は、ＩｏＴセンサである場合について説明する。
　受電ユニット２０は、例えば、アンテナ２１Ａ，２１Ｂと、受電装置２２と、バッテリ２３と、センサ部２４と、送受信機２５と、を備える。受電ユニット２０は、アンテナ２１Ａとアンテナ２１Ｂとの間が所定距離だけ離れた状態で、別体のアンテナとして装備されている。所定距離は、例えば、アンテナ２１Ａ，２１Ｂが受信対象ではない信号の影響を受けない距離、送電装置１０の指向性制御の範囲に応じた距離等を含む。
　アンテナ２１Ａは、受電装置２２と電気的に接続されている。アンテナ２１Ａは、例えば、受電用のアンテナである。アンテナ２１Ａは、例えば、規定信号を含む電波を放射し、送電装置１０からの給電用信号を含む電波を受信する。アンテナ２１Ａは、受信した電波を受電装置２２に供給する。
　アンテナ２１Ｂは、送受信機２５と電気的に接続されている。アンテナ２１Ｂは、例えば、情報通信用アンテナである。アンテナ２１Ｂは、例えば、送受信機２５の制御に応じて、センサ部２４で検出した情報を含むセンサデータを送信する。アンテナ２１Ｂは、送電装置１０から受信した信号を送受信機２５に供給する。
　受電装置２２は、送電装置１０との間で定められた規定信号を送信する。規定信号は、例えば、ビーコン、パイロット信号等を含む。受電装置２２は、例えば、予め設定された送信周期で規定信号を送信できる。受電装置２２は、規定信号を含む電波を放射することで、規定信号を送信できる。受電装置２２は、例えば、所定のタイミングで規定信号を送電装置１０に送信できる。所定のタイミングは、例えば、一定時間が経過したタイミング、指定されたタイミング等を含む。
　受電装置２２は、バッテリ２３と電気的に接続されている。受電装置２２は、例えば、無線受電装置を有する。受電装置２２は、アンテナ２１Ａで受信した電波を直流電流に変換し、この直流電流を利用してバッテリ２３を充電する制御を行う。受電装置２２は、例えば、公知である整流回路を用いて、電波を直流電流に変換する。
　バッテリ２３は、充電可能な電池を含む。バッテリ２３は、例えば、Ｑｉ（ワイヤレス給電の国際標準規格）に対応したバッテリを含む。バッテリ２３は、蓄電された電力を受電装置２２において電力を必要とする各部等に供給できる。バッテリ２３は、センサ部２４及び送受信機２５と電気的に接続されており、センサ部２４及び送受信機２５等に電力を供給する。
　センサ部２４は、複数のセンサを含む。例えば、複数のセンサは、加速度センサ、方位センサ、ジャイロセンサ等のセンサを含む。センサ部２４は、測定対象の状態、変化等を検出できる。センサ部２４は、送受信機２５と電気的に接続されている。センサ部２４は、検出結果を示す情報を送受信機２５に供給する。
　送受信機２５は、ＯＦＤＭデジタル変調方式を用いて、ＯＦＤＭ信号を送受信する。送受信機２５は、周波数帯域内に複数の異なる周波数の搬送波（サブキャリア）を形成し、それらを同時に送受信することで多重化を行う。
　送受信機２５は、例えば、無線通信装置と制御装置とを有する。送受信機２５は、センサ部２４が検出した検出結果を示すＯＦＤＭ信号を含む電波を、アンテナ２１Ｂを介して放射する。送受信機２５は、アンテナ２１Ｂを介して受信した信号に基づいて、データ処理、センシングデータ取得、データ管理等の制御を実行する。
　以上、本実施形態に係る受電ユニット２０の機能構成例について説明した。なお、図１を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る受電ユニット２０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る受電ユニット２０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。
　本実施形態では、システム１は、送電装置１０が複数のアンテナ１１のアンテナ指向性を制御することで、情報と電力の同時無線伝送を実現する。例えば、ＯＦＤＭ信号は、中心周波数がヌルサブキャリアと呼ばれ、情報通信用信号として利用しない。システム１は、使われていないヌルサブキャリアに電力伝送用信号を挿入した方式を用いる。システム１は、受電ユニット２０の情報通信用のアンテナ２１Ｂにおいて、電力用信号２２０を逆相合成するように制御（ヌルステアリング）する。システム１は、受電ユニット２０の電力伝送用のアンテナ２１Ａにおいて、電力用信号２２０が同相合成されるようにアンテナ指向性を制御（ビームフォーミング）する。送電装置１０は、通信用信号２１０の中心周波数付近に電力用信号２２０を重畳させた信号を、受電装置２２に送信する。送電装置１０は、通信用信号２１０の中心周波数付近をヌルにした信号を、送受信機２５に送信する。これにより、システム１は、情報通信用としては広く普及した安価な無線ＬＡＮの送受信回路をそのまま使用することが可能になる。
　システム１は、送電装置１０からは通信用信号２１０と電力用信号２２０を重畳した信号を送信するが、電力用信号２２０が逆相合成されるのは通信相手の情報通信用のアンテナ２１Ｂに限られる。このため、システム１は、送電装置１０からの信号を他の受信装置で受け取っても情報を復調できないため、情報の秘匿・盗聴防止の効果もある。
　図２は、実施形態に係る送電装置１０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、送電装置１０は、複数のアンテナ１１と、送信信号生成部１２と、送信部１３と、受信部１４と、記憶部１５と、制御部１６と、を備える。制御部１６は、送信信号生成部１２、送信部１３、受信部１４、記憶部１５等と電気的に接続されている。本実施形態では、送電装置１０は、複数のアンテナ１１の数が４本である場合について説明するが、複数のアンテナ１１の数はこれに限定されず、２本以上であればよい。
　複数のアンテナ１１は、デジタル信号処理により指向性制御（ビームフォーミング）が可能な構成になっている。複数のアンテナ１１は、アンテナアレイとなっている。複数のアンテナ１１は、例えば、それぞれが同じ電波を放射し、それぞれの位相と電力強度を調整することで、特定の方向では電波を強め、別の方向では打ち消し合って弱めることが可能な構成になっている。複数のアンテナ１１は、送信信号２００を含む電波を放射し、受電装置２２からの信号を含む電波を受信する。複数のアンテナ１１は、受信した信号を受信部１４に供給する。複数のアンテナ１１は、電波の放射が最大となるビームの方向がメインローブである。
　送信信号生成部１２は、受電装置２２に送電する電流を電波に変換した電力用信号２２０を生成する。送信信号生成部１２は、電力源から電流を伝送周波数の電波に変換して送信信号２００を生成する。電力源は、例えば、商用電源、直流電源、バッテリ等を含む。送信信号生成部１２は、送受信機２５に送信する通信用信号２１０を生成する。送信信号生成部１２は、生成した送信信号となる通信用信号２１０、電力用信号２２０を送信部１３に供給する。
　送信部１３は、複数のアンテナ１１と電気的に接続されている。送信部１３は、通信用信号２１０、給電用信号２２０等を含む電波を複数のアンテナ１１から放射する。送信部１３は、複数のアンテナ１１で形成可能なビーム２００Ａ，２００Ｂに対応したウェイトを適用することで、電波を複数のアンテナ１１から特定の方向に放射させる。送信部１３は、制御部１６が指示したウェイトを複数のアンテナ１１に適用する。
　受信部１４は、複数のアンテナ１１と電気的に接続されている。受信部１４は、アンテナ１１を介して受信した受電装置２２からの電波から受信信号を抽出する。受信信号は、例えば、アンテナ２１Ａを介して受電装置２２から送信された上述の規定信号、アンテナ２１Ｂを介して送受信機２５から送信された通信用信号等を含む。受信部１４は、抽出した受信信号等を制御部１６等に供給する。
　記憶部１５は、プログラム及びデータを記憶できる。記憶部１５は、半導体記憶媒体、及び磁気記憶媒体等の任意の非一過的な記憶媒体を含んでよい。記憶部１５は、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組み合わせを含んでよい。記憶部１５は、ＲＡＭなどの一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでよい。
　記憶部１５は、制御プログラム１５Ａ、ベクトルデータ１５Ｂ等を記憶できる。制御プログラム１５Ａは、送電装置１０の各種動作に関する処理を実現するための機能をそれぞれ提供できる。制御プログラム１５Ａは、ワイヤレス電力伝送、通信制御等に関する各機能を提供できる。ベクトルデータ１５Ｂは、例えば、受信応答ベクトル等を示すデータを含む。受信応答ベクトルは、受信信号から推定した送受信アンテナ間のチャネル特性を示す。受信応答ベクトルは、例えば、アンテナ本数分のチャネル特性を示す。受信応答ベクトルは、例えば、複数のアンテナ１１ごとの振幅、位相等を合成したベクトルを含む。受信応答ベクトルは、例えば、電力用と情報通信用とに対応した受信応答ベクトルを含む。ベクトルデータ１５Ｂは、例えば、受信信号に基づいて推定した受電装置２２及び送受信機２５の受信応答ベクトルを示す情報を含む。
　制御部１６は、１又は複数の演算装置を含む。演算装置は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＳｏＣ（System-on-a-Chip）、ＭＣＵ（Micro　Control　Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）、およびコプロセッサを含むが、これらに限定されない。制御部１６は、制御プログラム１５Ａを演算装置に実行させることにより、送電装置１０の各種動作に関する処理を実現する。制御部１６は、制御プログラム１５Ａにより提供される機能の少なくとも１部を専用のＩＣ（Integrated　Circuit）により実現してもよい。
　制御部１６は、制御プログラム１５Ａを実行することで、アンテナ指向性制御を行う。制御部１６は、例えば、空間多重接続する受電装置２２及び送受信機２５に、複数のアンテナ１１から送信される電力用信号２２０について、受電装置２２のアンテナ２１Ａ（第１アンテナ）にはビーム２００Ａを向け、送受信機２５のアンテナ２１Ｂ（第２アンテナ）にはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する。制御部１６は、電力用信号２２０と隣接する異なる周波数で送信される通信用信号２１０について、受電装置２２のアンテナ２１Ａと送受信機２５のアンテナ２１Ｂの両方またはどちらか一方にビームを向けるよう送信ウェイトを制御する。
　制御部１６は、例えば、第１推定部１６Ａ、第２推定部１６Ｂ、生成部１６Ｃ等の機能部を有する。制御部１６は、制御プログラム１５Ａを実行することで、第１推定部１６Ａ、第２推定部１６Ｂ、生成部１６Ｃ等の各機能部を実現する。
　第１推定部１６Ａは、送受信機２５から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから周波数成分のチャネル特性を推定する。第１推定部１６Ａは、例えば、特開２００２－４３９９５号公報に開示されているように周知のアルゴリズムを用いて受信応答ベクトルを推定する。第１推定部１６Ａは、アンテナ１１の本数分のチャネル特性を情報通信用の受信応答ベクトルとしてベクトルデータ１５Ｂに反映する。
　第２推定部１６Ｂは、受電装置２２から送信される規定信号を受信し、周波数成分のチャネル特性を推定する。第２推定部１６Ｂは、規定信号の中心周波数のチャネル特定を推定する。規定信号は、無変調波でもよいし、ＯＦＤＭ信号などの変調波でもよい。ＯＦＤＭ信号などの変調波の場合、第２推定部１６Ｂは、例えば、補間などにより中心周波数のチャネル特性を推定する。第２推定部１６Ｂは、例えば、上述した周知のアルゴリズムを用いて受信応答ベクトルを推定する。第２推定部１６Ｂは、アンテナ１１の本数分のチャネル特性を電力伝送用の受信応答ベクトルとしてベクトルデータ１５Ｂに保存する。
　生成部１６Ｃは、第１推定部１６Ａ及び第２推定部１６Ｂの推定結果に基づく電力伝送用の受信応答ベクトルと、通信用の受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを生成する。ウェイトの生成方法は、例えば、ＭＩＭＯで用いられるＺＦ(Zero-Forcing)アルゴリズム、ＭＭＳＥ(Minimum　Mean　Square　Error)アルゴリズム等を用いることができる。生成部１６Ｃは、電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを電力用信号２２０及び通信用信号２１０に適用する。これにより、送信部１３は、電力用信号２２０に電力伝送用ウェイトを乗算し、通信用信号２１０に信号用ウェイトを乗算し、これらを足し合わせて送信する。
　生成部１６Ｃによる送信ウェイトの生成の一例を説明する。生成部１６Ｃは、受電装置２２からの規定信号の受信応答ベクトルを式（１）に示すベクトルｈ１とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　生成部１６Ｃは、送受信機２５からの信号の受信応答ベクトルを式（２）に示すベクトルｈ２とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　生成部１６Ｃは、ベクトルｈ１及びベクトルｈ２の伝搬チャネル行列Ｈを式（３）に示すように定義する。式（３）におけるＫは、アンテナ素子の数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　生成部１６Ｃは、電力伝送用の送信ウェイトを式（４）とし、情報通信用の送信ウェイトを式（５）として、それぞれの送信ウェイトを生成する。
　α１＊（Ｈ＊ＨＨ＋σ２＊Ｉ）-1＊ｚ１　・・・（４）
　α２＊ｚ２　・・・（５）
　ここで、α１，α２は、送信電力調整量である。ＨＨは、伝搬チャネル行列Ｈの複素共役転置行列である。ｚ１，ｚ２は、ｈ１，ｈ２の複素共役ベクトルである。σ２は、雑音電力である。Ｉは、単位行列である。
　以上、本実施形態に係る送電装置１０の機能構成例について説明した。なお、図２を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る送電装置１０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。
　図３は、実施形態に係る送電装置１０の機能ブロックを説明するための図である。図３に示す一例では、送電装置１０は、４本のアンテナ１１の空間多重通信において、受電装置２２及び送受信機２５が接続する２多重に対応している。
　図３に示すように、送電装置１０は、複数のアンテナ１１で受信した信号が受信回路１４０を介して受信処理部１０Ａに供給され、アダプティブアレイ処理により、受電装置２２からの受信信号及び送受信機２５からの受信信号をそれぞれ抽出する。送電装置１０は、受電装置２２及び送受信機２５に対する送信信号を送信処理部１０Ｂに供給し、送信指向性が制御された後、合成されて複数のアンテナ１１によって送信される。送電装置１０は、複数のアンテナ１１と、送信回路１３０及び受信回路１４０との間の接続が、スイッチＳＷにより、選択的に切り替え可能に構成されている。
　送電装置１０は、複数のアンテナ１１で受信した信号がスイッチＳＷ及び受信回路１４０を介して受信処理部１０Ａに供給される。送電装置１０は、受電装置２２と送受信機２５の両方またはどちらか一方からの受信信号を、複数の乗算器に供給するとともに、受信ウェイト生成部１６Ｄ及び推定部１６０に供給する。推定部１６０は、上述した第１推定部１６Ａ及び第２推定部１６Ｂを含む。
　送電装置１０は、受信ウェイト生成部１６Ｄがそれぞれのアンテナ１１での受信信号に対するウェイトを出力し、複数の乗算器に供給する。推定部１６０で使用される受信応答ベクトル推定アルゴリズムは、周知であるＭＩＭＯで用いられるアルゴリズム等を用いることができる。
　送電装置１０は、複数のアンテナ１１で受信した信号と、対応するウェイトとを複数の乗算器のそれぞれで乗算し、その結果を加算器で加算する。送電装置１０は、加算器からのアレイ出力を受信信号として受信処理部から出力するとともに、受信ウェイト生成部１６Ｄに供給する。送電装置１０は、既知の参照信号を受信ウェイト生成部１６Ｄ及び推定部１６０に供給する。送電装置１０は、加算器からのアレイ出力と既知の参照信号との誤差の２乗を減少させるように受信ウェイトベクトルをリアルタイムで収束させる。これにより、送電装置１０は、特定の受電装置２２及び送受信機２５からの受信指向性を収束させ、受電装置２２及び送受信機２５からの受信信号を抽出することができる。
　送電装置１０は、推定部１６０が複数のアンテナ１１で受信した受信信号と、既知の参照信号とに応じて、受電装置２２及び送受信機２５の受信応答ベクトルをそれぞれ算出し、送信処理部１０Ｂの生成部１６Ｃに供給する。送電装置１０は、電力伝送用の受信応答ベクトルと通信用受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを生成する。送電装置１０は、複数のアンテナ１１ごとに、電力用信号２２０に電力伝送用ウェイトを乗算し、通信用信号２１０に信号用ウェイトを乗算し、これらを足し合わせた送信信号を、送信回路１３０を介して複数のアンテナ１１から送信する。
　送電装置１０は、受電装置２２及び送受信機２５に対応するアンテナ組み合わせの成分からなる受信応答ベクトルを生成部１６Ｃに供給し、受信応答ベクトルに基づいて送信ウェイトベクトルを生成する。送電装置１０は、複数の乗算器によって電力用信号２２０及び通信用信号２１０に送信ウェイトベクトルを構成する送信ウェイトを乗算し、これらを加算器で足し合わせた送信信号を、送信回路１３０を介して複数のアンテナ１１から送信する。
　図４は、実施形態に係るシステム１のシーケンスの一例を示す図である。図４に示す一例では、システム１は、送電装置１０と受電ユニット２０とが電波伝搬環境に設けられている。
　受電ユニット２０の送受信機２５は、ＯＦＤＭ信号を送電装置に送信する（ステップＳ１１）。例えば、送受信機２５は、センサ部２４が検出した検出結果を示す情報通信用のＯＦＤＭ信号を含む電波をアンテナ２１Ｂから放射することで、ＯＦＤＭ信号を送電装置１０に送信する。
　送電装置１０は、複数のアンテナ１１を介してＯＦＤＭ信号を受信すると、情報通信用の受信応答ベクトルを推定する（ステップＳ１２）。ＯＦＤＭ信号の中心周波数は、ヌルサブキャリアであるため、送電装置１０が推定したチャネル特性には当該チャネル特性は含まれていない。そこで、送電装置１０は、隣接する他のサブキャリアから内挿補間などにより中心周波数のチャネル特性を推定する。送電装置１０は、アンテナ１１の本数分のチャネル特性を情報通信用の受信応答ベクトルとして記憶部１５のベクトルデータ１５Ｂに反映する。
　受電ユニット２０の受電装置２２は、規定信号を送電装置１０に送信する（ステップＳ１３）。例えば、受電装置２２は、送信周期に応じて規定信号を含む電波をアンテナ２１Ａから放出することで、規定信号を送電装置１０に送信する。
　送電装置１０は、複数のアンテナ１１を介して規定信号を受信すると、電力伝送用の受信応答ベクトルを推定する（ステップＳ１４）。送電装置１０は、規定信号が無変調波の場合は規定信号から、規定信号がＯＦＤＭ信号の場合は規定信号の隣接する他のサブキャリアから内挿補間などにより、中心周波数のチャネル特性を推定する。送電装置１０は、アンテナ１１の本数分のチャネル特性を電力伝送用の受信応答ベクトルとしてベクトルデータ１５Ｂに反映する。
　送電装置１０は、電力伝送用信号のビームを受電装置２２に向かわせ、送受信機２５にヌルを向かわせるように送信ウェイトを生成する（ステップＳ１５）。送電装置１０は、ベクトルデータ１５Ｂの電力伝送用の受信応答ベクトルと通信用受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを生成する。無線通信における空間多重技術の送信ウェイト生成は、複数のユーザからの信号を同時に受信することを前提に、受信時のウェイトをそのままコピーして使用することがある。しかし、実施形態に係るシステム１では、電力伝送用の規定信号と送受信機２５からの無線信号が同タイミングで送信される保証はない。このため、送電装置１０は、受信応答ベクトルを用いて電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを生成する。
　送電装置１０は、生成した送信ウェイトに基づいて、電力用信号２２０及び通信用信号２１０を送信する（ステップＳ１６）。送電装置１０は、電力用信号２２０に電力伝送用ウェイトを乗算し、通信用信号２１０に信号用ウェイトを乗算し、これらを足し合わせて送信する。これにより、送電装置１０は、通信用信号２１０及び電力用信号２２０を含む電波を複数のアンテナ１１から受電装置２２に向けて放射するとともに、複数のアンテナ１１から送受信機２５に接続されたアンテナ２１Ｂに向けては、電力用信号２２０は逆相合成されるよう指向性を制御する。
　受電装置２２は、受信した電力用信号２２０に基づいてバッテリ２３を充電する（ステップＳ１７）。例えば、受電装置２２は、アンテナ２１Ａで受信した電波を直流電流に変換し、この直流電流を利用してバッテリ２３を充電する。
　送受信機２５は、受信した通信用信号２１０に基づく処理を実行する（ステップＳ１８）。例えば、送受信機２５は、通信制御、センサ部２４のセンシング、データ管理等の処理を実行する。
　システム１は、送電装置１０が通信用信号２１０の電波に対し受電装置２２に接続されたアンテナ２１Ａにヌルを向ける必要がなく、通信用信号２１０が電力用信号２２０に比べて受信レベルが低くても通信可能であるため、通信用信号２１０の電波は必ずしも送受信機２５にビームを向ける必要がない。このため、システム１の送電装置１０は、電力伝送用の送信ウェイトを優先し、電力伝送への影響が少なくなるように情報通信用の送信ウェイトを生成してもよい。
　電力伝送用の送信ウェイトは、ヌルを向ける指向性制御のためにアンテナ１１ごとに、ウェイトの振幅が異なるのが一般的であり、ウェイトの振幅の小さいアンテナ１１のみに情報通信用を重畳させる。これにより、送電装置１０は、電力伝送用信号と情報通信用信号を重畳した場合においても、送信アンプの性能に起因する瞬時最大出力の制限の影響を受けずに電力と情報の同時送信が可能になる。
　送電装置１０は、空間多重接続する受電装置２２及び送受信機２５に、複数のアンテナ１１から送信される電力用信号２２０について、受電装置２２のアンテナ２１Ａにはビームを向け、送受信機２５のアンテナ２１Ｂにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御することができる。これにより、送電装置１０は、受電装置２２への電力供給と、送受信機２５との通信を同時に実現することができる。その結果、送電装置１０は、電力用信号２２０と通信用信号２１０とを分ける特殊な構成を受電装置２２に用いることなく、情報と電力の同時無線伝送を実現することができる。
　送電装置１０は、空間多重接続する受電装置２２及び送受信機２５に、複数のアンテナ１１から送信される電力用信号２２０について、送受信機２５のアンテナ２１Ｂにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御することができる。これにより、システム１は、送受信機２５として安価な無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）等を用いることができるので、受電側の構成を簡単化することができる。
　送電装置１０は、送受信機２５から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから該周波数成分のチャネル特性を推定する。送電装置１０は、受電装置２２から送信される規定信号を受信し、該周波数成分のチャネル特性を推定する。送電装置１０は、それらの推定結果に基づく電力伝送用の受信応答ベクトルと通信用の受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを生成する。これにより、送電装置１０は、受電装置２２及び送受信機２５からの電波のチャネル特性に応じた送信ウェイトを生成するので、電力用信号２２０について送受信機２５のアンテナ２１Ｂにはヌルを精度よく向けることができる。
　送電装置１０は、電力伝送用の送信ウェイトの振幅が所定のレベル以下のアンテナ１１に情報通信用の送信ウェイトを重畳させることができる。電力用信号２２０と通信用信号２１０を重畳させ送信する場合、電力用信号２２０の送信ウェイトの振幅と、通信用信号２１０の送信ウェイトの振幅とさらに、通信用信号２１０は変調波であるために通信用信号２１０の瞬時電力を考慮する必要がある。所定のレベルは、例えば、通信用信号２１０の送信ウェイト及び通信用信号２１０の瞬時最大電力を考慮しても送信アンプの特性上性能劣化を生じないかを判定するための閾値（レベル）を含む。送電装置１０は、通信用信号２１０と電力用信号２２０を重畳しても、送信アンプの性能に起因する瞬時最大出力の制限の影響を受けずに電力と情報の同時送信を可能にすることができる。
　上述したシステム１では、送電装置１０は、ＯＦＤＭ信号を受信する際の受信ウェイトやＯＦＤＭ信号を送信する際の送信ウェイトは、全サブキャリア共通となっているが、サブキャリアごと異なるウェイトを用いてもよい。
　上述したシステム１では、送電装置１０と受電ユニット２０が一対一である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、システム１は、送電装置１０と受電ユニット２０が一対複数であってもよい。
　上述したシステム１では、送電装置１０が情報通信用のＯＦＤＭ信号の受信と電力伝送用と同一のアンテナ１１を用いる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、システム１は、送電側において、情報通信用のＯＦＤＭ信号の送信を別アンテナとしてもよい。
　図５は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの他の構成例を説明するための図である。図６は、実施形態に係る送電装置１０及びＯＦＤＭ信号送信機３０の機能ブロックを説明するための図である。
　図５に示すシステム１Ａは、送電装置１０と、受電ユニット２０と、ＯＦＤＭ信号送信機３０と、を有する。送電装置１０とＯＦＤＭ信号送信機３０とは、電気的に接続されている。システム１Ａは、送電装置１０が受電ユニット２０へ電力用信号２２０をアンテナ１１から放射するが、このとき送電装置１０は、ビーム２００Ａを、電力伝送対象の受電装置２２に接続されたアンテナ２１Ａに向けると同時に、送受信機２５に接続されたアンテナ２１Ｂにはヌルを向ける。ＯＦＤＭ信号送信機３０は、通信用信号２１０をアンテナ３１から放射し、受電ユニット２０の送受信機２５へ通信用信号２１０を送る。これにより、送電装置１０は、電力用信号２２０と通信用信号２１０を使って受電ユニット２０との間で、電力と情報の同時伝送を実現する。
　図６に示すように、送電装置１０は、第１推定部１６Ａ及び第２推定部１６Ｂを含む推定部１６０が複数のアンテナ１１で受信した受信信号と、既知の参照信号とに応じて、受電装置２２及び送受信機２５の受信応答ベクトルをそれぞれ算出し、送信処理部１０Ｂの生成部１６Ｃに供給する。送電装置１０は、電力伝送用の受信応答ベクトルと通信用受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトを生成する。送電装置１０は、複数のアンテナ１１ごとに、電力用信号２２０に電力伝送用ウェイトを乗算した送信信号を、送信回路１３０を介して複数のアンテナ１１から送信する。送電装置１０は、通信用信号２１０の送信をＯＦＤＭ信号送信機３０に接続されたアンテナ３１を介して送信する。
　ＯＦＤＭ信号送信機３０は、アンテナ３１と電気的に接続されたＯＦＤＭ送信部３２を備える。ＯＦＤＭ送信部３２は、送電装置１０からの通信用信号２１０を含む電波をアンテナ３１から放出する。ＯＦＤＭ信号送信機３０は、送電装置１０の信号送信と自機の信号を同期させてもよいし、同期させなくてもよい。
　以上により、システム１Ａは、送電装置１０において通信用信号２１０の送信ウェイトを考慮する必要がないため、これによる送信アンプの性能に起因する瞬時最大出力の制限の影響を受けずに電力と情報の同時送信を可能にすることができる。
　無線通信での空間多重技術においては、電力用信号２２０を電力伝送用のアンテナ２１Ａのみに、通信用信号２１０を情報通信用のアンテナ２１Ｂのみに届くように、指向性を制御するが、上述した本実施形態、システム１及びシステム１Ａでは、これに限定されない。送電装置１０は、電力用信号２２０が送受信機２５に漏れ込まないように制御するが、通信用信号２１０が受電装置２２に漏れ込ませてもよい。すなわち、本実施形態における空間多重技術は、無線通信での空間多重技術とは異なる技術である。
　上述した実施形態では、システム１およびシステム１Ａは、送電装置１０が電子機器である場合について説明したが、これに限定されない。電子機器は、例えば、給電用電波を放射可能な給電装置を制御する制御装置、給電装置に内蔵されたコンピュータ等で実現してもよい。また、システム１およびシステム１Ａは、ワイヤレス電力伝送システムである場合について説明したが、これに限定されない。例えば、システム１およびシステム１Ａは、電波伝搬環境で無線通信を行うシステム等に適用することができる。
　添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことができる。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
　[付記１]
　複数のアンテナと、
　電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部と、
　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用送信信号を送信可能な送信部と、
　を備える電子機器において、
　前記制御部は、
　前記情報信号送受信機から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから前記周波数成分のチャネル特性を推定する第１推定部と、
　前記電力伝送用受電装置から送信される規定信号を受信し、前記周波数成分のチャネル特性を推定する第２推定部と、
　前記第１推定部及び前記第２推定部の推定結果に基づく電力伝送用受信応答ベクトルと通信受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトを生成する生成部と、
　を備える、電子機器。
[付記２]
　電子機器と、
　前記電子機器から受信した電波によって給電される受電ユニットと、
　を備え、
　前記電子機器は、
　複数のアンテナと、
　電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部と、
　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用送信信号を送信可能な送信部と、
　を備える電子機器において、
　前記制御部は、
　前記情報信号送受信機から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから前記周波数成分のチャネル特性を推定する第１推定部と、
　前記電力伝送用受電装置から送信される規定信号を受信し、前記周波数成分のチャネル特性を推定する第２推定部と、
　前記第１推定部及び前記第２推定部の推定結果に基づく電力伝送用受信応答ベクトルと通信受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトを生成する生成部と、
　を備え、
　前記受電ユニットは、
　前記電子機器からの前記電力伝送用信号を受信する前記第１アンテナと、
　前記第１アンテナと所定距離離れ、前記電力伝送用信号とは異なる周波数帯域を占める前記情報通信用信号を受信する前記第２アンテナと、
　を備える電力伝送システム。
[付記３]
　複数のアンテナを備える電子機器が、
　電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御すること、
　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用送信信号を送信部に送信させること、
　前記情報信号送受信機から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから前記周波数成分のチャネル特性を推定すること、
　前記電力伝送用受電装置から送信される規定信号を受信し、前記周波数成分のチャネル特性を推定すること、
　前記推定結果に基づく電力伝送用受信応答ベクトルと通信受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトを生成すること、
　を含む制御方法。
[付記４]
　複数のアンテナを備える電子機器が、
　電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御すること、
　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用送信信号を送信部に送信させること、
　前記情報信号送受信機から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから前記周波数成分のチャネル特性を推定すること、
　前記電力伝送用受電装置から送信される規定信号を受信し、前記周波数成分のチャネル特性を推定すること、
　前記推定結果に基づく電力伝送用受信応答ベクトルと通信受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトを生成すること、
　を実行させる制御プログラム。
　１　システム
　１０　送電装置
　１１　アンテナ
　１２　送信信号生成部
　１３　送信部
　１４　受信部
　１５　記憶部
　１５Ａ　制御プログラム
　１５Ｂ　ベクトルデータ
　１６　制御部
　１６Ａ　第１推定部
　１６Ｂ　第２推定部
　１６Ｃ　生成部
　２０　受電ユニット
　２１Ａ，２１Ｂ　アンテナ
　２２　受電装置
　２３　バッテリ
　２４　センサ部
　２５　送受信機
　２００Ａ，２００Ｂ　ビーム
　２１０　通信用信号
　２２０　電力用信号

Claims (8)

  1. 　複数のアンテナと、
    　空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部と、
    　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信可能な送信部と、
    　を備える電子機器。
  2. 　請求項１に記載の電子機器において、
    　前記制御部は、電力伝送用信号と隣接する異なる周波数の情報通信用信号について、前記電力伝送用受電装置の前記第１アンテナ及び前記情報信号送受信機の前記第２アンテナにビームを向けるよう前記送信ウェイトを制御する、電子機器。
  3. 　請求項１または２に記載の電子機器において、
    　前記制御部は、
    　前記情報信号送受信機から送信される周波数分割多重信号を受信し、帯域で使用していない周波数成分に隣接するサブキャリアから前記周波数成分のチャネル特性を推定する第１推定部と、
    　前記電力伝送用受電装置から送信される規定信号を受信し、前記周波数成分のチャネル特性を推定する第２推定部と、
    　前記第１推定部及び前記第２推定部の推定結果に基づく電力伝送用受信応答ベクトルと通信受信応答ベクトルから電力伝送用ウェイトと情報通信用ウェイトを生成する生成部と、
    　を備える、電子機器。
  4. 　請求項３に記載の電子機器において、
    　前記送信部は、前記電力伝送用信号に電力伝送用ウェイトを乗算し、前記情報通信用信号に信号用ウェイト乗算し、これらを足し合わせて前記送信信号を送信する、電子機器。
  5. 　請求項４に記載の電子機器において、
    　前記制御部は、電力伝送用ウェイトの振幅が所定のレベル以下のアンテナに情報通信用ウェイトを重畳させる、電子機器。
  6. 　電子機器と、
    　前記電子機器から受信した電波によって給電される受電ユニットと、
    　を備え、
    　前記電子機器は、
    　複数のアンテナと、
    　空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御する制御部と、
    　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信可能な送信部と、
    　を備え、
    　前記受電ユニットは、
    　前記電子機器からの前記電力伝送用信号を受信する前記第１アンテナと、
    　前記第１アンテナと所定距離離れ、前記電力伝送用信号とは異なる周波数帯域を占める前記情報通信用信号を受信する前記第２アンテナと、
    　を備える電力伝送システム。
  7. 　複数のアンテナを備える電子機器が、
    　空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御すること、
    　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信部に送信させること、
    　を含む制御方法。
  8. 　複数のアンテナを備える電子機器に、
    　空間多重接続する電力伝送用受電装置及び情報信号送受信機に、複数の前記アンテナから送信される電力伝送用信号について、前記電力伝送用受電装置の第１アンテナにはビームを向け、前記情報信号送受信機の第２アンテナにはヌルを向けるよう送信ウェイトを制御すること、
    　前記送信ウェイトを用いて、前記電力伝送用信号と情報通信用信号と重畳した送信信号を送信部に送信させること、
    　を実行させる制御プログラム。
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