JP7394177B2 - 指向性無線電力および無線データ通信 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、本明細書で．参照することによってその内容が以下に組み込まれる、２０１８年４月２５日に出願された米国特許出願第１５／９６２，４７９号の利益を主張する。

本明細書で説明される実施形態は、無線データ通信と同時の無線電力配送の分野における改善である。

従来の無線電力配送は、短距離にわたって電子デバイスのバッテリを充電する。無線充電は、電子デバイスが無線充電器と接触し、または無線充電器に非常に近接した範囲内にあることを必要とする、磁気充電または誘導充電に基づく解決策に限定されてきた。

無線充電および無線充電に対して必要とされる短距離をサポートするために必要な回路に加え、従来の無線で充電される電子機器も、データ通信のための別個の回路を必要とする。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの別個のデータ通信をサポートすることは、関連する通信チャネルを介して通信するために追加のハードウェアおよび電力を必要とする。それらの別個のデータ通信をサポートすることと関連付けられた電力およびコストは、不利益となる。したがって、より長い距離にわたって電子デバイスを安全かつ効果的に充電することが可能な無線電力回路を実装し、電子デバイスと無線電力充電器との間の双方向データ通信をもサポートするために同一の無線電力回路を利用する必要性が存在する。

本明細書で開示されるのは、統一された送信機および／または受信機を使用して無線電力および無線データを伝送および受信することが可能である無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）および無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）、ならびにそれによって実行される方法の実施形態である。例示的な実施形態では、ＷＰＴＳは、アンテナのアレイ、およびアンテナのアレイに動作可能に結合された無線受信機を含んでもよい。無線受信機は、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して、第１の無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）から第１の無線ビーコンを受信し、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して、第２のＷＰＲＣから第２の無線ビーコンを受信する、ように構成されてもよい。ＷＰＴＳはまた、無線受信機に動作可能に結合されたプロセッサを含んでもよい。プロセッサは、第１の無線ビーコンに基づいて、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分についての位相設定の第１の構成を判定するように構成されてもよい。プロセッサは更に、第２の無線ビーコンに基づいて、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分についての位相設定の第２の構成を判定するように構成されるように構成されてもよい。ＷＰＴＳは更に、アンテナのアレイに動作可能に結合された無線送信機を含んでもよい。無線送信機は、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して、位相設定の第１の構成を使用して第１のＷＰＲＣに無線電力を伝送するのと同時に、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して、位相設定の第２の構成を使用して第２のＷＰＲＣに無線データを伝送するように構成されてもよい。

別の実施形態では、第１の無線ビーコンは、第１の位相内成分および第１の直交位相成分を含んでもよく、第２の無線ビーコンは、第２の位相内成分および第２の直交位相成分を含んでもよい。プロセッサは更に、第１の無線ビーコンの第１の複素共役を判定し、第２の無線ビーコンの第２の複素共役を判定するように構成されてもよい。第１のＷＰＲＣに指向的に伝送される無線電力は、第１の複素共役を使用して第１のＷＰＲＣの位置に集約され、第２のＷＰＲＣに指向的に伝送される無線データは、第２の複素共役を使用して第２のＷＰＲＣの位置に集約されてもよい。

別の実施形態では、第１の複素共役は、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分の各々のアンテナに対して計算されてもよく、第２の複素共役は、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分の各々のアンテナに対して計算されてもよい。

別の実施形態では、第１のＷＰＲＣの位置に集約された無線電力の電力レベルは、約＋３０ｄＢｍであってもよく、第２のＷＰＲＣの位置に集約されたデータの電力レベルは、約－１４ｄＢｍであってもよい。

別の実施形態では、ＷＰＴＳは、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分の各々のアンテナについての第１の複素共役を計算してもよく、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分の各々のアンテナについての第２の複素共役を計算してもよい。

別の実施形態では、ＷＰＴＳは、一括伝送に基づいて、第１のＷＰＲＣへの無線電力および第２のＷＰＲＣへの無線データの両方を伝送してもよい。一括伝送は、合計位相内成分および合計直交位相成分を含んでもよく、合計位相内成分は、第１の複素共役の位相内成分および第２の複素共役の位相内成分の縮小バージョンの合計であってもよい。合計直交位相成分は、第１の複素共役の直交位相成分および第２の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンの合計であってもよい。

別の実施形態では、第２の複素共役の位相内成分の縮小バージョンおよび第２の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンは、選択された量、例えば、約３４ｄＢだけ縮小されてもよい。

別の実施形態では、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分は、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分と同一であってもよい。アンテナのアレイの少なくとも第１の部分およびアンテナのアレイの少なくとも第２の部分は、アンテナのアレイのアンテナの全てを構成してもよい。

別の実施形態では、ＷＰＴＳは、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々からそれぞれの無線ビーコンを受信してもよい。ＷＰＴＳは、それぞれの無線ビーコンに基づいて、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々についてのアンテナのアレイと関連付けられた位相設定のそれぞれの構成を判定してもよい。ＷＰＴＳは、無線送信機は更に、第１のＷＰＲＣへの無線電力の指向性伝送と同時に、位相設定のそれぞれの構成を使用して、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々にそれぞれの他の無線データを指向的に伝送してもよい。

別の実施形態では、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々からの各々のそれぞれの無線ビーコンは、それぞれの位相内成分およびそれぞれの直交位相成分を含んでもよい。ＷＰＴＳは、少なくとも第３の無線ビーコンの各々のそれぞれの複素共役を判定してもよく、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々に指向的に伝送されるそれぞれの他の無線データは、少なくとも第３の無線ビーコンの各々のそれぞれの複素共役を使用して、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々のそれぞれの位置に集約されてもよい。

別の実施形態では、ＷＰＴＳは、アンテナのアレイ、およびアンテナのアレイに動作可能に結合された無線受信機を含んでもよい。無線受信機は、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して、第１のＷＰＲＣから第１の無線ビーコンを受信するように構成されてもよい。ＷＰＴＳは更に、アンテナのアレイに動作可能に結合された無線送信機を含んでもよい。ＷＰＴＳは更に、第１の無線ビーコンに基づいて、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分についての位相設定の第１の構成を判定するように構成されてもよいプロセッサを含んでもよい。プロセッサは更に、存在するＷＰＲＣの数を判定するように構成されてもよい。

１つのＷＰＲＣが存在するとプロセッサが判定したことの第１の条件において、無線送信機は更に、多重化方式において、位相設定の第１の構成を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して、第１のＷＰＲＣに無線電力および無線データを伝送するように構成されてもよい。

第１のＷＰＲＣおよび第２のＷＰＲＣが存在するとプロセッサが判定したことの第２の条件において、無線受信機は更に、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して、第２のＷＰＲＣから第２の無線ビーコンを受信するように構成されてもよい。第２の条件において、プロセッサは更に、第２の無線ビーコンに基づいて、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分についての位相設定の第２の構成を判定するように構成されてもよい。第２の条件において、無線送信機は更に、位相設定の第１の構成を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して、第１のＷＰＲＣに無線電力を指向的に伝送するのと同時に、位相設定の第２の構成を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して、第２のＷＰＲＣに無線データを指向的に伝送するように構成されてもよい。

別の実施形態では、ＷＰＴＳは、第１の条件において、無線データとは異なる周波数上で、無線データとは異なる期間の間に、または無線データとは異なる周波数上でおよび無線データとは異なる期間の間の両方で無線電力を伝送するように構成されてもよい。

例示的な無線電力伝送環境を含むシステム図を表す。 無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）の例示的な実施形態の例示的な構成要素を示すブロック図である。 ＷＰＲＣの例示的な実施形態を示すブロック図である。 無線信号配送環境の例示的な実施形態を示す図である。 無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）とＷＰＴＳとの間の信号交換の例示的な実施形態の信号図である。 複数のＷＰＲＣとＷＰＴＳとの間の信号交換の例示的な実施形態の信号図である。 ＷＰＴＳによって実行される方法の例示的な実施形態を表す。 ＷＰＴＳによって実行される方法の別の例示的な実施形態を表す。 ＷＰＴＳによって実行される方法の別の例示的な実施形態を表す。 ＷＰＲＣによってＷＰＴＳに伝送されるビーコン信号についての例示的なフォーマットを表す。 ＷＰＴＳおよび２つのＷＰＲＣを含むシステムの例示的な実施形態を表す図である。 図１１における第１のＷＰＲＣに対応するベクトルおよび図１１における第２のＷＰＲＣに対応する別のベクトルの一連の図を表す。 ＷＰＴＳから２つの異なるＷＰＲＣへの集約型（focused）指向性無線電力伝送の例を表す図である。 図１１における第１のＷＰＲＣに対応するベクトルおよび図１１における第２のＷＰＲＣに対応する別のベクトルの別の一連の図を表す。 ＷＰＴＳから第１のＷＰＲＣへの集約型指向性無線電力伝送と同時の、ＷＰＴＳから第２のＷＰＲＣへの集約型指向性無線データ伝送の例を表す図である。

図１は、無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）１０１などの１つまたは複数のＷＰＴＳからの無線電力配送を示す、例示的な無線電力伝送環境１００を含むシステム図を表す。特に、図１は、１つまたは複数の無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）１１０ａ～１１０ｃへの電力伝送を示す。ＷＰＴＳ１０１は、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃから符号化ビーコン１１１ａ～１１１ｃを受信し、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに無線電力１１２ａ～１１２ｃおよび無線データ１１３ａ～１１３ｃを伝送するように構成されてもよい。ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、ＷＰＴＳ１０１などの１つまたは複数のＷＰＴＳから無線電力１１２ａ～１１２ｃを受信および処理するように構成されてもよい。例示的なＷＰＴＳ１０１の構成要素は、以下で、および図２においてより詳細に示され、および議論される。例示的なＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの構成要素は、図３を参照してより詳細に示され、および議論される。

ＷＰＴＳ１０１は、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに無線電力１１２ａ～１１２ｃを配送することが可能であることができる、複数のアンテナ１０３ａ～１０３ｎ、例えば、複数のアンテナを含むアンテナアレイを含んでもよい。いくつかの実施形態では、アンテナは、適応的位相（adaptively-phased）無線周波数（ＲＦ）アンテナである。ＷＰＴＳ１０１は、適切な位相を判定することが可能であることができ、その位相により、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃにコヒーレント電力伝送信号を配送する。アンテナ１０３ａ～１０３ｎを含むアンテナアレイの各々のアンテナは、相互のアンテナに対して特定の位相において、信号、例えば、連続波またはパルス状電力伝送信号を放射し、その結果、アンテナの集合から伝送された信号のコヒーレント和（coherent sum）がそれぞれのＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの位置に集約される（focused）。図１は、各々がＷＰＴＳ１０１のアンテナ１０３ａ～１０３ｎの単一のアンテナによって伝送または受信される、符号化ビーコン信号１１１ａ～１１１ｃ、無線電力伝送１１２ａ～１１２ｃ、および無線データ１１３ａ～１１３ｃを含む無線信号を表しているが、これは、何ら限定するものと解釈されるべきではない。いずれかの数のアンテナが信号の受信および伝送に採用されてもよい。アンテナ１０３ａ～１０３ｎの全てを含むことができるアンテナ１０３ａ～１０３ｎの一部を含む複数のアンテナは、無線信号の伝送および／または受信に採用されてもよい。用語「アレイ」の使用は、アンテナアレイをいずれかの特定のアレイ構造に必ずしも限定しないことが認識されよう。すなわち、アンテナアレイは、特定の「アレイ」の形式または形状において構造化される必要がない。更に、本明細書で使用されるように、用語「アレイ」または「アレイシステム」は、無線機、デジタル回路、およびモデムなど、信号生成、受信、および伝送のための関連する回路および周辺回路を含むものとして使用されてもよい。

図１の実施例に示されるように、アンテナ１０３ａ～１０３ｎは、ＷＰＴＳ１０１に含まれてもよく、電力およびデータの両方を伝送し、データを受信するように構成されてもよい。アンテナ１０３ａ～１０３ｎは、データ伝送を提供するよう、無線電力伝送環境１００内で無線周波数電力（wireless radio frequency power）の配送を提供し、符号化ビーコン信号１１１ａ～１１１ｃを含む、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃによって伝送された無線データを受信するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、データ伝送は、無線周波数電力伝送よりも低い電力シグナリングを通じてであってもよい。いくつかの実施形態では、アンテナ１０３ａ～１０３ｎのうちの１つまたは複数は代わりに、無線電力配送の代わりにデータ通信に対して構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電力配送アンテナ１０３ａ～１０３ｎのうちの１つまたは複数は代わりにまたは加えて、無線電力配送に加えてまたはその代わりに、データ通信に対して構成されてもよい。１つまたは複数のデータ通信アンテナは、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃにデータ通信を送信し、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃからデータ通信を受信するように構成される。

ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの各々は、ＷＰＴＳ１０１に信号を伝送し、ＷＰＴＳ１０１から信号を受信するための１つまたは複数のアンテナ（図示せず）を含んでもよい。同様に、ＷＰＴＳ１０１は、１つまたは複数のアンテナおよび／またはアンテナの組を有するアンテナアレイを含んでもよく、各々のアンテナまたはアンテナの組は、相互のアンテナまたはアンテナの組に対して特定の位相において、連続波または離散（パルス）信号を放射することが可能である。上記議論されたように、ＷＰＴＳ１０１は、アンテナ１０３ａ～１０３ｎにコヒーレント信号を配送するための適切な位相を判定することが可能である。例えば、いくつかの実施形態では、特定のＷＰＲＣにコヒーレント信号を配送することは、ビーコン信号を伝送した特定のＷＰＲＣに電力またはデータを配送することにおいて採用された他のアンテナからの信号に対して各々のアンテナの信号が、適切に位相がずらされるように（phased）、アレイの各々のアンテナまたはアレイの一部の各々のアンテナにおいて受信された符号化ビーコン信号の複素共役を計算することによって判定されてもよい。ＷＰＴＳ１０１は、相互に特定の位相において、複数の導波管を使用して複数のアンテナから信号（例えば、連続波またはパルス状伝送信号）を放射するように構成されてもよい。コヒーレント無線電力信号を配送するための他の技術、例えば、本明細書で参照することによって明確に組み込まれる、２０１７年１２月２２日に出願された「Ａｎｙｔｉｍｅ Ｂｅａｃｏｎｉｎｇ Ｉｎ Ａ ＷＰＴＳ」と題する米国特許出願第１５／８５２，２１６号、および２０１７年１２２２日に出願された「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐａｔｈ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ」と題する米国特許出願第１５／８５２，３４８号なども適用可能である。

示されないが、無線電力伝送環境１００の各々の構成要素、例えば、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃ、ＷＰＴＳ１０１は、制御および同期機構、例えば、データ通信同期モジュールを含むことができる。ＷＰＴＳ１０１は、例えば、建物内で標準または主要な交流電流（ＡＣ）電力供給装置にＷＰＴＳを接続する電力アウトレット（power outlet）またはソースなどの電源に接続されてもよい。代わりにまたは加えて、ＷＰＴＳ１０１は、バッテリによって、または他の機構、例えば、太陽電池などを介して電力供給されてもよい。

図１の実施例に示されるように、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、携帯電話デバイスおよび無線タブレットを含む。しかしながら、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、電力を必要とし、１つまたは複数の統合されたＷＰＲＣを介して無線電力を受信することが可能ないずれかのデバイスまたはシステムであってもよい。３つのＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃが表されるが、いずれかの数のＷＰＲＣがサポートされてもよい。本明細書で議論されるように、ＷＰＲＣは、１つまたは複数のＷＰＴＳから電力を受信および処理し、それらの動作のためにＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃまたはＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの内蔵バッテリに電力を提供するように構成された１つまたは複数の統合された電力受信機を含んでもよい。

本明細書で説明されるように、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃの各々は、例示的な無線電力伝送環境１００内で別のデバイス、サーバ、および／または他のシステムとの接続を確立することができる、いずれかのシステムおよび／もしくはデバイス、ならびに／またはデバイス／システムのいずれかの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは各々、ディスプレイ、またはユーザにデータを提示もしくは伝送する他の出力機能性および／もしくはユーザからデータを受信する入力機能性を含んでもよい。例として、ＷＰＲＣ１１０ａは、それらに限定されないが、ビデオゲームコントローラ、サーバデスクトップ、デスクトップコンピュータ、コンピュータクラスタ、ノートブックなどのモバイルコンピューティングデバイス、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙデバイス、Ｔｒｅｏ、および／またはｉＰｈｏｎｅ（登録商標）などであってもよい。例としておよび限定せず、ＷＰＲＣ１１０ａはまた、時計、ネックレス、指輪、または顧客にもしくは顧客の中に組み込まれた更なるデバイスなどのいずれかのウェアラブルデバイスであってもよい。ＷＰＲＣ１１０ａの他の例は、それらに限定されないが、セーフティセンサ、例えば、火災センサまたは一酸化炭素センサ、電動歯ブラシ、自動ドアロック／ハンドル、電気照明スイッチコントローラ、電気シェーバ、電子棚札、（ＥＳＬ：electronic shelf label）などを含む。

図１の実施例に示されないが、ＷＰＴＳ１０１およびＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは各々、データチャネルを介して通信するためのデータ通信モジュールを含むことができる。代わりにまたは加えて、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃは、既存のデータ通信モジュールを介してＷＰＴＳ１０１と通信するための直接アンテナであってもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳ１０１は、１つまたは複数のアンテナまたは送受信機を介してデータを通信するための組み込み型Ｗｉ－Ｆｉハブを有することができる。いくつかの実施形態では、アンテナ１０３ａ～１０３ｎは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅなどを介して通信することができる。ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃはまた、ＷＰＴＳ１０１と通信するための組み込み型Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅなどの送受信機を含んでもよい。他のデータ通信プロトコルも可能である。いくつかの実施形態では、本明細書で主に連続波形と称されるビーコン信号は、代わりにまたは加えて、変調信号および／または離散／パルス状信号の形式を取ってもよい。

ＷＰＴＳ１０１はまた、制御回路１０２を含んでもよい。制御回路１０２は、ＷＰＴＳ１０１の構成要素に制御およびインテリジェンスをもたらすように構成されてもよい。制御回路１０２は、１つまたは複数のプロセッサ、メモリユニットなどを含んでもよく、様々なデータおよび電力通信を方向付けてもよく、および制御してもよい。制御回路１０２は、データ搬送周波数上でデータ通信を方向付けてもよく、データ搬送周波数は、無線電力が配送される周波数と同一または異なってもよい。同様に、制御回路１０２は、本明細書で議論されるように、ＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃと通信するよう無線伝送システム１００を指示してもよい。データ通信は、例としておよび非限定的に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅなどであってもよい。他の通信プロトコルが可能である。

用語「ＷＰＴＳ」の使用は、必ずしもＷＰＴＳをいずれかの特定の構造に限定しないことが認識されよう。すなわち、ＷＰＴＳは、特定の形式または形状において構造化される必要はない。更に、本明細書で使用されるように、用語「伝送システム」または「ＷＰＴＳ」は、無線機、デジタル回路、およびモデムなど、信号生成、受信、および伝送のための関連する回路および周辺回路を含むために使用されてもよい。

図２は、本明細書で説明される実施形態に従った、ＷＰＴＳ２００の例示的な構成要素を示すブロック図である。図２の実施例に示されるように、ＷＰＴＳ２００は、制御回路２０１、外部電力インタフェース２０２、および電力システム２０３を含んでもよい。制御回路２０１は、プロセッサ２０４、例えば、ベースバンドプロセッサ、およびメモリ２０５を含んでもよい。加えて、１つのアンテナアレイボード２０８および１つの送信機２０６のみが図２に表されるが、ＷＰＴＳ２００は、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８に結合された１つまたは複数の送信機２０６を含んでもよく、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８に信号を伝送してもよい。１つの受信機のみが図２に表されるが、１つまたは複数の受信機２０７は、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８に結合されてもよく、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８の１つまたは複数のアンテナ２５０ａ～２５０ｎから信号を受信してもよい。各々のアンテナアレイボード２０８は、スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎ、およびアンテナアレイ２５０ａ～２５０ｎを含む。各々のスイッチ、位相シフタ、電力増幅器、およびアンテナが１対１の関係において表されるが、これは、限定と解釈されるべきではない。加えてまたは代わりに、いずれかの数のスイッチ、位相シフタ、電力増幅器、およびアンテナが結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳ２００の構成要素のいくつかまたは全てが省略されてもよく、組み合わされてもよく、または細分割されてもよい。更に、スイッチ２２０ａ～２２０ｎおよび位相シフタ２３０ａ～２３０ｎの設定は、限定と解釈されるべきではない。スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、および／もしくは電力増幅器２４０ａ～２４０ｎのいずれか、またはそれらのいずれかの組み合わせは、個々に制御されてもよく、またはグループで制御されてもよい。１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８によって伝送および受信される信号は、無線電力信号、無線データ信号、またはその両方であってもよい。

制御回路２０１は、スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎ、およびアンテナアレイ２５０ａ～２５０ｎを含むアレイ構成要素に制御およびインテリジェンスをもたらすように構成される。制御回路２０１は、様々なデータおよび電力通信を方向付けてもよく、および制御してもよい。送信機２０６は、搬送周波数上での電力またはデータ通信を含む信号を生成してもよい。信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ、など、それらの組み合わせまたは変形を含む標準化フォーマットに準拠してもよい。加えてまたは代わりに、信号は、Ｗｉ－ＦｉおよびＺｉｇＢｅｅなどを使用せず、無線電力を伝送するために使用されるのと同一の、無線データを伝送するためのスイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎ、およびアンテナアレイ２５０ａ～２５０ｎを利用する、プロプライエタリ（proprietary）フォーマットであってもよい。そのような構成は、上記言及した標準化フォーマットに準拠することによって課される制約とは独立して動作することによって、ハードウェアの複雑性を抑えることができ、電力を節約することができる。いくつかの実施形態では、制御回路２０１はまた、ＷＰＲＣ２１０から受信された符号化ビーコン信号に基づいて、スイッチ２２０ａ～２２０ｎ、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎ、および増幅器２４０ａ～２４０ｎの制御を通じて指向性伝送を含む伝送構成を判定することができる。

外部電力インタフェース２０２は、外部電力を受信し、様々な構成要素に電力を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、外部電力インタフェース２０２は、例えば、標準の外部２４ボルトの電力供給を受信するように構成されてもよい。他の実施形態では、外部電力インタフェース２０２は、様々な構成要素に電力を提供する電源、例えば、１２／２４／４８ボルトのＤＣであってもよい、組み込み型ＤＣ電力供給装置への１２０／２４０ボルトＡＣメインであってもよい。代わりに、外部電力インタフェースは、電源、例えば、１２／２４／４８ボルトＤＣであってもよい、ＤＣ電力供給装置であってもよい。他の電圧を含む代替的な構成も可能である。

スイッチ２２０ａ～２２０ｎは、スイッチ２２０ａ～２２０ｎの状態に基づいて、電力および／またはデータを伝送し、符号化ビーコン信号を受信するよう活性化されてもよい。１つの実施例では、スイッチ２２０ａ～２２０ｎは、例えば、電力伝送、データ伝送、および／または符号化ビーコン受信のために活性化されてもよく、例えば、閉鎖されてもよく、または非活性化されてもよく、例えば、開放してもよい。追加の構成要素も可能である。例えば、いくつかの実施形態では、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎは、ＷＰＲＣ２１０に電力またはデータを伝送するときに、信号の位相を変更するために含まれてもよい。位相シフタ２３０ａ～２３０ｎは、ＷＰＲＣ２１０からの符号化ビーコン信号の複素共役の位相に基づいて、ＷＰＲＣ２１０に電力またはデータ信号を伝送してもよい。位相シフトはまた、ＷＰＲＣ２１０から受信された符号化ビーコン信号を処理し、ＷＰＲＣ２１０を識別することによって判定されてもよい。ＷＰＴＳ２００は次いで、電力信号を伝送するよう、ＷＰＲＣ２１０と関連付けられた位相シフトを判定してもよい。例示的な実施形態では、ＷＰＴＳ２００から伝送されたデータは、ＷＰＲＣ２１０とクロックを同期するために使用することができる通信ビーコンの形式にあってもよい。この同期は、ビーコン位相検出の信頼性を改善することができる。

動作中、ＷＰＴＳ２００を制御することができる制御回路２０１は、外部電力インタフェース２０２を通じて電源から電力を受信してもよく、活性化されてもよい。制御回路２０１は、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの少なくとも一部を介してＷＰＲＣ２１０によって開始された符号化ビーコン信号を受信することによって、ＷＰＴＳ２００の範囲内で利用可能なＷＰＲＣ２１０を識別してもよい。ＷＰＲＣ２１０が符号化ビーコン信号に基づいて識別されるとき、ＷＰＴＳ上のアンテナ要素の組は、無線電力および／またはデータ伝送のためにパワーオンしてもよく、列挙してもよく（enumerate）、および校正してもよい。この点で、制御回路２０１は、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの少なくとも一部を介して、他のＷＰＲＣから追加の符号化ビーコン信号を同時に受信することも可能であることができる。

伝送構成が生成され、命令が制御回路２０１から受信されると、送信機２０６は、１つもしくは複数の電力および／またはデータ信号波を生成してもよく、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８にそれらを転送してもよい。命令および生成された信号に基づいて、電力スイッチ２２０ａ～２２０ｎの少なくとも一部は、開放または閉鎖されてもよく、位相シフタ２３０ａ～２３０ｎの少なくとも一部は、伝送構成と関連付けられた適切な位相に設定されてもよい。電力および／またはデータ信号は次いで、電力増幅器２４０ａ～２４０ｎの少なくとも一部によって増幅されてもよく、ＷＰＲＣ２１０の位置に向かって方向付けられた角度において伝送されてもよい。本明細書で議論されるように、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの少なくとも一部は、追加のＷＰＲＣ２１０から符号化ビーコン信号を同時に受信していてもよい。

上記説明されたように、ＷＰＴＳ２００は、１つまたは複数のアンテナアレイボード２０８を含んでもよい。１つの実施形態では、各々のアンテナアレイボード２０８は、複数のアンテナアレイボード２０８の異なるアンテナアレイボード２０８が複数のＷＰＲＣ２１０の異なるＷＰＲＣ２１０と通信するように、単一のＷＰＲＣ２１０と通信するように構成されてもよい。そのような実装態様は、ＷＰＲＣ２１０と同期するための低速パーソナルエリアネットワーク（ＬＲ－ＷＰＡＮ：low-rate personal are network）、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ低エネルギー（ＢＬＥ）接続などの通信方法の依存度を取り除くことができる。ＷＰＴＳ２００は、アンテナ２５０ａ～２５０ｎの異なるアンテナを介して、ＷＰＲＣ２１０から同一のメッセージを受信してもよい。ＷＰＴＳ２００は、より信頼できる通信リンクを確立するために、異なるアンテナにわたる同一のメッセージの複製を使用してもよい。そのようなシナリオでは、複製された受信信号に起因して信頼性を改善することによって、より低い電力を補償することができるので、ビーコン電力を低下させることができる。いくつかの実施形態では、データ通信のために特定のアンテナまたはアンテナのグループを専念させ（dedicate）、電力配送のために他のアンテナまたはアンテナのグループを専念させることも可能であることができる。例えば、例示的なＷＰＴＳ２００は、データ通信よりも相対的に高い電力レベルでの電力配送に専念することができる、いくつかの数の残りのアンテナよりも低い電力レベルでのデータ通信に、アンテナ２５０ａ～２５０ｎのうちの８または１６個のアンテナを専念させてもよい。

図３は、本明細書で説明される実施形態に従った、例示的なＷＰＲＣ３００を示すブロック図である。図３の実施例に示されるように、ＷＰＲＣ３００は、制御回路３０１、バッテリ３０２、制御モジュール３０３、例えば、モノのインターネット（ＩｏＴ）制御モジュール、通信ブロック３０６および関連する１つまたは複数のアンテナ３２０、電力メータ３０９、整流器３１０、コンバイナ３１１、ビーコン信号ジェネレータ３０７、ビーコン符号化ユニット３０８および関連する１つまたは複数のアンテナ３２１、ならびにコンバイナ３１１またはビーコン信号ジェネレータ３０７を１つまたは複数の関連するアンテナ３２２ａ～３２２ｎに接続するスイッチ３１２を含んでもよい。代わりに、バッテリ３０２は、キャパシタと置き換えられてもよい。示されないが、ＷＰＲＣ３００は、バッテリを使用する代わりにまたは加えて、短期間のエネルギーの貯蔵のために、ＷＰＲＣ３００がキャパシタにより動作することを可能にすることができるエネルギー取り入れ（harvesting）回路を含んでもよい。図３に表される構成要素のいくつかまたは全ては、いくつかの実施形態では、省略されてもよく、組み合わされてもよく、または細分割されてもよい。図３に表される構成要素のいくつかまたは全ては、単一の集積チップ（ＩＣ）に組み込まれてもよい。ＷＰＴＳ２００は、全二重を使用してもよいが、ＷＰＲＣ３００は加えてまたは代わりに、半二重を使用してもよいことを留意されるべきである。受信および／または伝送されたデータレートは、例えば、２０Ｍｂｐｓであってもよい。しかしながら、他の設計の目的を達成するよう、より高いまたは低いデータレートが実装されてもよい。ＷＰＲＣ３００は、図２に表されたＷＰＴＳ２００などのＷＰＴＳに再度、確認応答（ＡＣＫ）メッセージを伝送してもよい。示されないが、ローカルＣＰＵがＷＰＲＣ３００に組み込まれてもよい。例えば、ローカルＣＰＵは、制御回路３０１に含まれてもよい。

コンバイナ３１１は、１つまたは複数のアンテナ３２２ａ～３２２ｎを介して受信された受信電力および／またはデータ伝送信号を受信および組み合わせてもよい。コンバイナは、出力ポートの間の分離を達成すると共に、一致した条件を維持するように構成されたいずれかのコンバイナまたは分周回路（divider circuit）であってもよい。例えば、コンバイナ３１１は、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ電力分周回路であってもよい。コンバイナ３１１は、２つ以上のＲＦ信号を組み合わせると共に特性インピーダンス（characteristic impedance）、例えば、５０ｏｈｍｓを維持するために使用されてもよい。コンバイナ３１１は、レジスタを使用する抵抗性タイプのコンバイナ、または変圧器を使用するハイブリッドタイプのコンバイナであってもよい。整流器３１０は、存在する場合、コンバイナ３１１から組み合わされた電力伝送信号を受信してもよく、電力伝送信号は、充電のために電力メータ３０９を通じてバッテリ３０２に供給されてもおい。他の実施形態では、各々のアンテナの電力経路は、それ自体の整流器３１０を有することができ、整流器からのＤＣ電力は、電力メータ３０９に供給する前に組み合わされる。電力メータ３０９は、受信された電力信号強度を測定してもよく、制御回路３０１にこの測定値を提供してもよい。

バッテリ３０２は、保護回路および／または監視機能を含んでもよい。加えて、バッテリ３０２は、それらに限定されないが、電流制限、温度保護、過剰／不足電圧警告および保護、ならびにバッテリ容量監視、例えば、クーロン監視を含む、１つまたは複数の特徴を含んでもよい。制御回路３０１は、バッテリ３０２自体からバッテリ電力レベルを受信してもよい。上記示されたように、図示しないが、キャパシタは、バッテリ３０２と置き換えられてもよく、またはバッテリ３０２に加えて実装されてもよい。制御回路３０１はまた、通信ブロック３０６を介して、データ搬送周波数上でクロック同期のためのベース信号クロックなどのデータ信号を伝送／受信してもよい。ビーコン信号ジェネレータ３０７は、ビーコン信号または校正信号を生成してもよく、１つまたは複数のアンテナ３２１を使用して、ビーコン信号または校正信号を伝送してもよい。

バッテリ３０２がＷＰＲＣ３００によって充電され、ＷＰＲＣ３００に電力を提供するとして示されるが、受信機も、整流器３１０から直接その電力を受信してもよいことに留意されよう。これは、バッテリ３０２に電流を提供する整流器３１０に加えて、または充電することを代わりであってもよい。また、複数のアンテナ３２０、３２１、および３２２ａ～３２２ｎの使用は実装態様の１つの実施例であるが、構造が１つの共有アンテナに削減されてもよいことに留意されよう。

いくつかの実施形態では、制御回路３０１および／または制御モジュール３０３は、ＷＰＲＣ３００と通信してもよく、および／またはＷＰＲＣ３００からデバイス情報を導出してもよい。デバイス情報は、それらに限定されないが、ＷＰＲＣ３００の容量に関する情報、ＷＰＲＣ３００の使用情報、ＷＰＲＣ３００のバッテリもしくはバッテリ（複数可）３０２の電力レベル、および／またはＷＰＲＣ３００によって取得もしくは推定される情報を含んでもよい。いくつかの実施形態では、クライアント識別子（ＩＤ）モジュール３０５は、無線電力配送環境内でＷＰＲＣ３００を一意に識別することができるクライアントＩＤを記憶する。例えば、ＩＤは、符号化ビーコン信号において１つまたは複数のＷＰＴＳに伝送されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣはまた、クライアントＩＤに基づいて、無線電力配送環境内で他のＷＰＲＣを受信および識別することが可能であることができる。

動きセンサ３０４は、動きを検出してもよく、それに従って動作するよう制御回路３０１にシグナリングしてもよい。例えば、電力を受信するデバイスは、加速度計または動きを検出する同等の機構などの動き検出機構を統合してもよい。それが動いているとデバイスが検出すると、それはユーザによって処理されていると推定されてもよく、電力および／もしくはデータを伝送することを停止し、またはＷＰＴＳからの無線電力および／もしくはデータ伝送を開始するよう、ＷＰＴＳのアンテナアレイに信号をトリガしてもよい。ＷＰＲＣは、ＷＰＴＳと通信するために、符号化ビーコンまたは他のシグナリングを使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ３００が車、列車、または飛行機などの移動している環境内で使用されるとき、ＷＰＲＣ３００が電力に関して致命的に低くない限り、電力は、断続的にまたは低下したレベルにおいて伝送されてもよい。

図４は、本明細書で説明される実施形態に従った、例示的な無線信号配送環境４００を示す図である。無線信号配送環境４００は、ＷＰＴＳ４０１、ユーザ操作ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂ、ならびに無線ネットワーク４０９を含む。２つのＷＰＲＣが図４に表されるが、いずれかの数のＷＰＲＣがサポートされてもよい。代わりに、図４に表されるＷＰＴＳ４０１は、図１に表されたＷＰＴＳ１０１に従って実装されてもよい。代替的な構成も可能である。同様に、図４に表されるＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂは、図１のＷＰＲＣ１１０ａ～１１０ｃに従って実装されてもよく、または図３に表されたＷＰＲＣ３００に従って実装されてもよいが、代替的な構成も可能である。

ＷＰＴＳ４０１は、電力供給装置４０３、メモリ４０４、プロセッサ４０５、インタフェース４０６、１つまたは複数のアンテナ４０７、およびネットワーキングインタフェースデバイス４０８を含んでもよい。ＷＰＴＳ４０１の構成要素のいくつかまたは全ては、いくつかの実施形態では、省略されてもよく、組み合わされてもよく、または細分割されてもよい。ネットワーキングインタフェースデバイスは、最終的にＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに、またはＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂから通信することができる情報を交換するよう、ネットワーク４０９と有線または無電で通信してもよい。１つまたは複数のアンテナ４０７は、１つまたは複数の受信機、送信機、および／または送受信機をも含んでもよい。１つまたは複数のアンテナ４０７は、必要に応じて、ＷＰＲＣ４０２ａ、ＷＰＲＣ４０２ｂ、またはその両方に近接した空間内に方向付けられた放射および受信パターンを有してもよい。ＷＰＴＳ４０１は、アンテナ４０７の少なくとも一部を通じて、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに無線電力信号、無線データ信号、またはその両方を伝送してもよい。本明細書で議論されるように、ＷＰＴＳ４０１は、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂによってそれぞれ受信された無線信号の強度がアンテナ４０７の少なくとも一部からの対応する方向付けられた伝送ビームの指向性の精度に依存するように、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂの方向における角度において無線電力信号、無線データ信号、またはその両方を伝送してもよい。

アンテナの基本的な性質は、受信するために使用されるときのアンテナの受信パターンが、伝送するために使用されるときのアンテナの遠距離場の放射パターンに直接関連することである。これは、電磁気学における相反定理の結果である。放射パターンは、アンテナ４０７のアンテナ設計において使用されるアンテナの波形特性およびタイプによって生成されるビームの指向性に応じたいずれかの数の形状および強度であってもよい。アンテナ４０７のタイプは、例えば、ホーンアンテナ、単純な垂直アンテナなどを含んでもよい。アンテナ放射パターンは、無線信号配送環境４００内で、様々な指向性パターンを含む、いずれかの数の異なるアンテナ放射パターンを含んでもよい。例としておよび非限定的に、無線電力伝送特性は、各々のアンテナおよび／もしくは送受信機に対する位相設定、各々のアンテナおよび／もしくは送受信機、またはアンテナおよび送受信機のグループのいずれかの組み合わせに対する伝送電力設定などを含んでもよい。

本明細書で説明されるように、ＷＰＴＳ４０１は、無線通信伝送特性を判定してもよく、その結果、アンテナおよび／または送受信機が構成されると、複数のアンテナおよび／または送受信機は、ＷＰＲＣに位近接した空間内でＷＰＲＣ放射パターンに一致する無線電力信号および／または無線データ信号を伝送するように動作可能である。有利なことに、本明細書で議論されるように、電力信号、データ信号、またはその両方を含む無線信号は、図４に表されたＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂなどのそれぞれのＷＰＲＣの位置に向かって無線信号のビームをより正確に方向付けるよう調節されてもよい。

図４の実施例に示される放射パターンの指向性は、簡易にするために示される。他の因子の中で、無線通信配送環境内の反射性物体および吸収性物体に応じて、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに無線信号を伝送するために、いずれかの数の経路が利用されてもよいことが認識されよう。図４は、直接信号経路を示すが、直接でない複数経路信号を含む他の信号経路も可能である。

無線通信配送環境内でのＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂの位置付けおよび再位置付けは、ＲＦ信号またはいずれかの他の方法を使用することによって判定することができる距離により対にされたいずれかの極性においてＲＦ信号の入射の三次元の角度を使用してＷＰＴＳ４０１によって追跡されてもよい。本明細書で議論されるように、位相を測定することが可能なアンテナ４０７のアレイは、入射の波面角度を検出するために使用されてもよい。ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに向かった方向のそれぞれの角度は、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂへのそれぞれの距離、ならびにそれぞれの電力計算に基づいて判定されてもよい。代わりにまたは加えて、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂへの方向のそれぞれの角度は、複数のアンテナアレイセグメント４０７から判定されてもよい。

いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ４０２ａおよび４０２ｂに向かった方向のそれぞれの角度を判定する精度の程度は、アンテナ４０７のサイズおよび数、位相ステップの数、位相検出の方法、距離測定方法の精度、環境内のＲＦ雑音レベルなどに依存することがある。いくつかの実施形態では、ユーザは、環境内のそれらの位置および移動を追跡するための、管理者によって定義されたプライバシポリシに同意するよう依頼されることがある。更に、いくつかの実施形態では、システムは、デバイスの間の情報の流れを修正し、環境を最適化するために位置情報を使用することができる。加えて、システムは、履歴的無線デバイス位置情報を追跡してもよく、移動パターン情報、プロファイル情報、および優先情報を発展させてもよい。

図５は、ＷＰＲＣ５２０とＷＰＴＳ５３０との間の例示的な信号交換５００の信号図である。ＷＰＲＣ５２０は、ＷＷＰＴＳ５３０に符号化ビーコン信号を伝送してもよい。ＷＰＴＳ５３０が５０１においてビーコンを受信すると、５０２において、ＷＰＴＳ５３０は、ＷＰＲＣ５２０に指向性ビームを伝送するために必要な伝送特性、例えば、アンテナ位相を判定するよう、ＷＰＴＳ５３０のアンテナアレイの少なくとも一部の各々のアンテナに対して適切な位相を計算してもよい。次いで、ＷＰＴＳ５３０は、５０３において、ＷＰＲＣ５２０に電力を指向的に（directionally）伝送してもよく、５０４において、ＷＰＲＣ５２０にデータを指向的に伝送してもよい。必要に応じて、追加のデータは、５０５において、ＷＰＲＣ５２０に指向的に伝送されてもよく、次いで、電力は、５０６において、ＷＰＲＣ５２０に指向的に伝送されてもよい。加えてまたは代わりに、電力およびデータは、５０７において、周波数多重化を介してＷＰＲＣ５２０に同時に、指向的に伝送されてもよく、電力は、第１の周波数ｆｒｅｑ₁上で伝送され、データは、第２の周波数ｆｒｅｑ₂上で伝送される。示される電力およびデータの伝送の特定の順序が限定されないことが認識されるべきである。例えば、複数の電力伝送が連続して伝送されてもよく、複数のデータ伝送が連続して伝送されてもよく、電力およびデータの伝送のいずれかの他の順序が可能である。電力およびデータは、多重化方式において伝送されてもよい。例えば、電力およびデータは、時間多重化方式、周波数多重化方式、または時間多重化および周波数多重化の両方の組み合わせにおいて伝送されてもよい。図５に表されないが、追加のビーコンは、ＷＰＲＣ５２０によって伝送されてもよく、ＷＰＴＳ５３０は、ＷＰＲＣ５２０の更新された位置に伝送ビームを方向付けるよう、追加のビーコンに基づいて、アンテナ位相などの新たな伝送特性を判定してもよい。

図６は、複数のＷＰＲＣ６１０、６２０、および６３０とＷＰＴＳ６４０との間の例示的な信号交換６００の信号図である。ＷＰＲＣ６１０、６２０、および６３０は、６０１、６０２、および６０３のそれぞれにおいて、ビーコンを伝送してもよい。伝送の特定の順序は限定されないことに留意されよう。ビーコンは、スケジュールされたように連続して伝送されてもよく、またはいずれかの順序において伝送されてもよく、ビーコンのいずれかの組み合わせが同時に伝送されてもよい。ＷＰＴＳ６４０が６０４において、ビーコンの受信に成功すると、ＷＰＴＳ６４０は、ＷＰＲＣ６１０、６２０、および６３０にそれぞれの指向性ビームを伝送するために必要な伝送特性を判定するよう、ＷＰＴＳ６４０のアンテナアレイの少なくとも一部の各々のアンテナに対して適切な位相を計算してもよい。図６は、全てのビーコンが受信された後の指向性ビームの判定を表すが、ＷＰＴＳ６４０は、各々の対応するビーコンが受信された直後に各々のＷＰＲＣへの指向性ビームに対して適切な位相を判定してもよいことが留意されるべきである。６０５において、ＷＰＴＳ６４０は、ＷＰＲＣ６１０に無線電力を伝送してもよい。６０６において、ＷＰＴＳ６４０は、ＷＰＲＣ６２０にデータを伝送してもよい。６０７において、ＷＰＴＳ６４０は、ＷＰＲＣ６３０にデータを伝送してもよい。図６は、ＷＰＴＳ６４０からのデータおよび電力の伝送に対する特定の順序を表すが、データおよび電力は全て、同時に伝送されてもよく、または伝送のいずれかの他の順序が可能であってもよい。その上、１つよりも多いＷＰＲＣは、無線電力を受信してもよい。６０８において、ＷＰＲＣ６２０は、６０６におけるデータの受信の成功を確認応答するよう、ＷＰＴＳ６４０に確認応答（ＡＣＫ）信号を伝送してもよい。６０９において、ＷＰＲＣ６３０は、６０７におけるデータの受信の成功を確認応答するよう、ＷＰＴＳ６４０にＡＣＫ信号を伝送してもよい。ＡＣＫ信号は、特定の順序において、および全ての表されたデータがＷＰＴＳ６４０によって伝送された後に発生するとして図６に表されるが、これは限定されない。ＡＣＫ信号は、データの受信の後にいつでも伝送されてもよく、ＡＣＫ信号は必要でない。ＡＣＫ信号は任意選択で、ＷＰＴＳ６４０とＷＰＲＣ６１０、６２０、および６３０との間の通信の信頼性を強化するために使用されてもよい。

図７は、ＷＰＴＳによって実行される方法７００の例示的な実施形態を表す。７１０において、ＷＰＴＳは、第１のＷＰＲＣから第１の無線ビーコンを受信してもよい。第１の無線ビーコンは、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して受信されてもよい。７２０において、ＷＰＴＳは、第２のＷＰＲＣから第２の無線ビーコンを受信してもよい。第２の無線ビーコンは、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して受信されてもよい。７３０において、ＷＰＴＳは、第３のＷＰＲＣから第３の無線ビーコンを受信してもよい。第３の無線ビーコンは、アンテナのアレイの少なくとも第３の部分を介して受信されてもよい。追加のビーコンも、アンテナのアレイのアンテナを介して追加のＷＰＲＣから受信されてもよい。７４０において、ＷＰＴＳは、第１のアンテナ構成を判定してもよい。第１のアンテナ構成は、第１の無線ビーコンに基づいたアンテナのアレイの少なくとも第１の部分についての位相設定を含んでもよい。７５０において、ＷＰＴＳは、第２のアンテナ構成を判定してもよい。第２のアンテナ構成は、第２の無線ビーコンに基づいたアンテナのアレイの少なくとも第２の部分についての位相設定を含んでもよい。７６０において、ＷＰＴＳは、第３のアンテナ構成を判定してもよい。第３のアンテナ構成は、第３の無線ビーコンに基づいたアンテナのアレイの少なくとも第３の部分についての位相設定を含んでもよい。追加のアンテナ構成も、追加のＷＰＲＣからのそれぞれの無線ビーコンに基づいて追加のＷＰＲＣに対して判定されてもよい。加えてまたは代わりに、全てのアンテナ構成についての全ての位相設定が一度に判定されてもよい。７７０において、ＷＰＴＳは、第１のＷＰＲＣに無線電力を指向的に伝送するのと同時に、第２のＷＰＲＣにデータを指向的に伝送し、第３のＷＰＲＣに他のデータを指向的に伝送してもよい。無線電力は、第１のアンテナ構成の位相設定を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して伝送されてもよい。第２のＷＰＲＣに伝送されるデータは、第２のアンテナ構成の位相設定を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して伝送されてもよい。第３のＷＰＲＣに伝送される他のデータは、第３のアンテナ構成の位相設定を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第３の部分を介して伝送されてもよい。

例示的な実施形態では、第１のＷＰＲＣの位置に集約された無線電力は、第１の選択された電力レベル、例えば、約＋３０ｄＢｍの電力レベルにあってもよく、第２のＷＰＲＣの位置に集約されたデータは、第２の選択された電力レベル、例えば、約－１４ｄＢｍの電力レベルにあってもよい。例示的な実施形態では、アンテナの少なくとも第１の部分は、アンテナの少なくとも第２の部分と同一であってもよい。例示的な実施形態では、アンテナのそれぞれの部分は、アンテナのアレイのアンテナの全てであってもよい。いくつかの実施形態では、アンテナの少なくとも第１の部分は、アンテナの少なくとも第２の部分のいくつかのサブセットを含んでもよい。いくつかの実施形態では、３つよりも多くのまたは少ないＷＰＲＣが存在してもよい。例えば、２つのＷＰＲＣが存在するとき、電力は、第１のＷＰＲＣまたは第２のＷＰＲＣに伝送されてもよく、データは、他のＷＰＲＣに伝送されてもよい。更なる別の例示的な実施形態では、電力およびデータは、存在するＷＰＲＣの全てまたはいくつかのサブセットに選択的に指向的に伝送されてもよい。電力およびデータの両方が同一のＷＰＲＣに伝送される例示的な実施形態では、電力およびデータは、多重化方式において同一のＷＰＲＣに伝送されてもよい。電力および／またはデータは、オンデマンド方式においてＷＰＲＣに選択的に伝送されてもよく、例えば、電力を必要とし、もしくは要求したＷＰＲＣ、または到来するデータを受け付けたＷＰＲＣのみが、対応する伝送を受信してもよい。ステップの特定の数および順序により図７が表されるが、ステップのいずれかが除去されてもよく、再順序付けられてもよく、追加のステップに細分割されてもよく、または他のステップと組み合わされてもよい。更に、示されない他のステップが挿入されてもよく、またはいずれかの他のステップと組み合わされてもよい。その上、図７に表された方法は、本明細書で説明されるいずれかの他の方法または機能性と組み合わされてもよい。

図８は、ＷＰＴＳによって実行される方法の別の例示的な実施形態Ｚ００を表す。図８に表される方法は、例えば、図７に表された方法または本明細書で説明されるいずれかの他の方法と組み合わされてもよい。更に、ＷＰＴＳのいずれかの実施形態は、本明細書で説明される方法のいずれかを実行することが可能であるような方式において構成されてもよい。８１０において、ＷＰＴＳは、第１のＷＰＲＣからの第１の無線ビーコンの第１の複素共役を判定してもよい。８２０において、ＷＰＴＳは、第２のＷＰＲＣからの第２の無線ビーコンの第２の複素共役を判定してもよい。８３０において、ＷＰＴＳは、第３のＷＰＲＣからの第３の無線ビーコンの第３の複素共役を判定してもよい。全ての複素共役またはそれらのいずれかのサブセットが同時に判定されてもよい。第１の無線ビーコンは、第１の位相内成分（in-phase component）および第１の直交位相成分（quadrature-phase component）を含んでもよい。第２の無線ビーコンは、第２の位相内成分および第２の直交位相成分を含んでもよい。第３の無線ビーコンは、第３の位相内成分および第３の直交位相成分を含んでもよい。いくつかの実施形態では、３つよりも多くのまたは少ないＷＰＲＣおよびそれらの関連する無線ビーコンが存在してもよい。８４０において、ＷＰＴＳは、第１の複素共役を使用して、第１のＷＰＲＣの位置において第１のＷＰＲＣに指向的に伝送された無線電力を集約してもよく、第２の複素共役を使用して、第２のＷＰＲＣの位置において第２のＷＰＲＣに指向的に伝送されたデータを集約してもよく、また、第３の複素共役を使用して、第３のＷＰＲＣの位置において第３のＷＰＲＣに指向的に伝送されたデータを集約してもよい。２つのＷＰＲＣのみが存在する例示的な実施形態では、例えば、第２のＷＰＲＣの位置において、無線データのみが集約してもよい。加えてまたは代わりに、無線データは、第１の複素共役を使用して、第１のＷＰＲＣに指向的に伝送されてもよい。

いくつかの実施形態では、第１の無線ビーコンの第１の複素共役は、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分の各々のアンテナに対して計算されてもよい。第２の無線ビーコンの第２の複素共役は、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分の各々のアンテナに対して計算されてもよい。加えてまたは代わりに、それぞれの複素共役は、アンテナのサブセットに対して計算されてもよく、またはアンテナのグループに対して一度のみ計算されてもよい。

いくつかの実施形態では、第１のＷＰＲＣへの無線電力および第２のＷＰＲＣへのデータの両方を指向的に伝送することは、一括伝送（sum transmission）に基づいてもよい。一括伝送は、合計位相内成分（sum in-phase component）および合計直交位相成分（sum quadrature-phase component）を含んでもよい。合計位相内成分は、第１の複素共役の位相内成分、第２の複素共役の位相内成分の縮小バージョン（scaled-down version）、および第３の複素共役の位相内成分の縮小バージョンの合計であってもよい。合計直交位相成分は、第１の複素共役の直交位相成分、第２の複素共役の直交位相成分の縮小バージョン、および第３の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンの合計であってもよい。第２の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンおよび第３の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンは、同一または異なる量に縮小されてもよい。更に、本明細書で説明されるように、３つよりも多くのまたは少ないＷＰＲＣが存在してもよい。よって、ＷＰＲＣビーコンおよび伝送を取り扱うステップおよび手順は、それに従って追加または省略されてもよい。図１４は、２つのＷＰＲＣが存在するときの結果として生じる伝送または一括伝送の実施例を示すことができる。

図９は、ＷＰＴＳによって実行される方法の別の例示的な実施形態９００を表す。図９に表される例示的な方法は、本明細書で説明される方法のいずれかの他の実施形態と組み合わされてもよい。９１０において、ＷＰＴＳは、無線受信機を使用して、第１のＷＰＲＣから第１の無線ビーコンを受信してもよい。第１の無線ビーコンは、例えば、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して受信されてもよい。９２０において、プロセッサを使用して、第１の無線ビーコンに基づいて、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分についての第１のアンテナ構成を判定してもよい。第１のアンテナ構成は、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分についての位相設定を含んでもよい。９３０において、ＷＰＴＳは、存在するＷＰＲＣの数を判定してもよい。

１つのＷＰＲＣ（第１のＷＰＲＣ）のみが存在するとＷＰＴＳが判定したことを条件に、９４１において、ＷＰＴＳは、無線送信機を使用して、多重化方式において第１のＷＰＲＣに無線電力およびデータを指向的に伝送してもよい。無線電力およびデータは、第１のアンテナ構成を使用して、アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して伝送されてもよい。

１つよりも多いＷＰＲＣ、例えば、第１のＷＰＲＣおよび第２のＷＰＲＣが存在するとＷＰＴＳが判定したことを条件に、９４２において、ＷＰＴＳは、第２のＷＰＲＣから第２の無線ビーコンを受信してもよい。第２の無線ビーコンは、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分を介して受信されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＴＳは、幾つの異なるビーコンが受信されるかによって幾つのＷＰＲＣが存在するかを判定してもよい。よって、図９に表される例示的な方法およびステップの特定の順序は、限定することを意味しないことに留意されるべきである。図９に表されるステップは、再配列されてもよく、組み合わされてもよく、省略されてもよく、細分割されてもよく、またはそうでなければ、修正されてもよく、本明細書で説明される実施形態の範囲内に収まる。９５０において、ＷＰＴＳは、第２の無線ビーコンに基づいて、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分についての第２のアンテナ構成を判定してもよい。第２のアンテナ構成は、アンテナのアレイの少なくとも第２の部分についての位相設定を含んでもよい。９６０において、ＷＰＴＳは、無線送信機を使用して、第１のアンテナ構成を使用して第１のＷＰＲＣに無線電力を指向的に伝送するのと同時に、第２のアンテナ構成を使用して第２のＷＰＲＣにデータを指向的に伝送してもよい。別の例示的な実施形態では、各々の受信無線ビーコンについての対応するアンテナ構成は、全てのビーコンが受信された後に判定されてもよい。代わりに、対応するアンテナ構成は、関連する無線ビーコンを受信した直後に判定されてもよい。無線ビーコンの数が継続して監視されてもよく、関連するアンテナ構成が適切に更新されてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣの数が変更されなくてもよいが、ＷＰＲＣのそれぞれの位置が変更されてもよい。よって、それぞれのアンテナ構成は、ＷＰＲＣのそれぞれの位置に無線電力および／またはデータを指向的に伝送するよう更新される必要があることがある。加えてまたは代わりに、存在するいくつかのＷＰＲＣのいずれかの数のＷＰＲＣは、多重化方式において無線電力およびデータの両方を受信してもよい。例えば、電力は、第１の周波数上で伝送されてもよく、データは、第２の周波数上で伝送されてもよい。加えてまたは代わりに、無線電力は、第１の期間内に伝送されてもよく、無線データは、第２の期間内に伝送されてもよい。加えてまたは代わりに、無線電力またはデータのみが、存在するいずれかの数のＷＰＲＣに伝送されてもよい。

図１０は、ＷＰＲＣによってＷＰＴＳに伝送されるビーコン信号１０００についての例示的なフォーマットを表す。ビーコン信号１０００は、プリアンブル１０１０、ターゲットＷＰＴＳのＩＤ１０２０、ビーコンを伝送しているＷＰＲＣのＩＤ１０３０、セッションＩＤ１０４０、メッセージタイプ１０５０、ペイロード１０６０、およびチェックサム１０７０を含んでもよい。ビーコン１０００が特定の順序で配列されたデータにより表されるが、この順序は限定されない。いずれかの順序またはデータが可能であってもよい。また、示されるデータのいずれかが省略されてもよく、他のデータと組み合わされてもよく、またはより粒度が高いデータカテゴリに細分割されてもよい。加えて、示されない他のデータが、ビーコン信号１０００内で伝送されてもよい。その上、特定のタイプのデータに専用のビーコンの相対的部分の記述は、限定すると解釈されるべきではない。また、ビーコンは、最初に伝送されるビーコンから次に伝送されるビーコンへのデータに専用の同一のデータおよび同一の部分を有するとして解釈されてもよい。その上、第１のＷＰＲＣによって伝送されるビーコンは、別のＷＰＲＣによって伝送されるビーコンと同一のコンテンツまたは構造を有する必要はない。

セッションが確立されていない場合、セッションＩＤ１０４０は、ヌルまたは－１などの他の値に指定されてもよい。メッセージタイプ１０５０は、開始セッションメッセージタイプ、共同（join）ネットワークメッセージタイプ、電力メッセージタイプに対する要求、アプリケーションデータタイプ、または他の適切なメッセージタイプであってもよい。電力に対する要求に続き、例えば、ビーコン検出のために疑似的にランダムに生成されたデータが続いてもよい。アプリケーションデータは、可変ペイロードサイズのデータバイトと結合されてもよい。ビーコンは、設定された最大長、例えば、２５６バイトを有してもよい。ビーコンの最大長は、特定の実装態様に依存してもよい別のサイズであってもよい。

ビーコン１０００の例示的な実施形態は、全二重通信を可能にするよう、２つの部分に分割されてもよい。例えば、プリアンブル１０１０、ターゲットＷＰＴＳ ＩＤ１０２０、ＷＰＲＣ ＩＤ１０３０、メッセージタイプ１０５０、およびデータペイロードは、第１の周波数チャネルにおいて伝送されてもよい。しかしながら、メッセージタイプが電力伝送を示すとき、プリアンブル１０１０、ターゲットＷＰＴＳ ＩＤ１０２０、ＷＰＲＣ ＩＤ１０３０、およびメッセージタイプ１０５０は、第１の周波数チャネル上で伝送されてもよく、電力は、異なる周波数チャネル上で伝送されてもよい。

図１１は、ＷＰＴＳ１１０１、ＷＰＲＣ１１１１、およびＷＰＲＣ１１１２を含むシステム１１００を表す図である。例示を明確にするために、ＷＰＲＣ１１１１からビーコン１１２１を受信し、ＷＰＲＣ１１１２からビーコン１１２２を受信することのみの、単一のアンテナ１１０３ｘを有するＷＰＴＳ１１０１が図１１に表される。ＷＰＴＳ１１０１は、各々がそれぞれの位相においてそれぞれのビーコンを受信する、複数のアンテナを含んでもよい。

図１２は、図１１におけるＷＰＲＣ１１１０に対応するベクトル（Ｉ₁，Ｑ₁）１２２１および図１１におけるＷＰＲＣ１１２０に対応するベクトル（Ｉ₂，Ｑ₂）１２２２の一連の図を表す。ベクトル（Ｉ₁，Ｑ₁）１２２１およびベクトル（Ｉ₂，Ｑ₂）１２２２の合計は、ベクトル（Ｉ₁＋Ｉ₂，Ｑ₁＋Ｑ₂）１２２３をもたらす。複数のアンテナの各々において受信されたビーコンから何が測定されたかに基づいて、それぞれのベクトル１２２３の位相において複数のアンテナからＷＰＴＳが放射する、信号の２つの焦点の（two foci of signals）が生成されてもよい。よって、受信されたビーコンを測定する複数のアンテナの各々のアンテナは、何が測定されたかに基づいて異なる位相において伝送してもよい。

図１３は、ＷＰＴＳ１３３０から２つの異なるＷＰＲＣへの集約型指向性無線電力伝送の実施例を表す図である。ＷＰＲＣ１３１０は、ＷＰＲＣ１３１０の位置において集約された無線電力１３１１を受信してもよい。ＷＰＲＣ１３２０は、ＷＰＲＣ１３２０の位置において集約された無線電力１３２１を受信してもよい。それぞれの電力焦点の中心に向かって暗くなる電力焦点（power foci）の網掛けは、実際に、電力レベルがそれぞれの焦点の中心に向かって増大することを示す。しかしながら、実際に、領域は、図１３に表されるように、均一でなくてもよい。

図１４は、図１１におけるＷＰＲＣ１１１０に対応するベクトル（Ｉ₁，Ｑ₁）１４２１および図１１におけるＷＰＲＣ１１２０に対応するベクトル（Ｉ₂，Ｑ₂）１４２２の一連の図を表す。ＷＰＲＣ１１１０についての電力信号に対応するベクトル（Ｉ₁，Ｑ₁）１４２１は、ＷＰＲＣ１１２０についてのデータ信号に対応するベクトル（Ｉ₂，Ｑ₂）１４２２の縮小バージョンによって僅かに修正されてもよい。図１４に示されるように、倍率が表されてもよい。そのようにして、ＷＰＲＣ１１１０の位置における焦点のみが僅かに影響されることがある。また、ベクトル（Ｉ₂，Ｑ₂）１４２２の縮小バージョンによる僅かな修正の結果として、新たなかすかな焦点（faint focus）がＷＰＲＣ１１２０の位置において生成されることがある。よって、ＷＰＴＳ１１３０は、ＷＰＲＣ１１１０に電力を伝送すると共に、結果として生じるベクトル（Ｉ₁＋Ｉ₂／Ｆ，Ｑ₁＋Ｑ₂／Ｆ）を使用して、データビット「０」を符号化してもよい。ＷＰＴＳ１１３０は、ＷＰＲＣ１１１０に電力を伝送すると共に、結果として生じるベクトル（Ｉ₁－Ｉ₂／Ｆ，Ｑ₁－Ｑ₂／Ｆ）を使用して、データビット「１」を符号化してもよい。代わりに、ＷＰＴＳ１１３０は、ＷＰＲＣ１１１０に電力を伝送すると共に、結果として生じるベクトル（Ｉ₁＋Ｉ₂／Ｆ，Ｑ₁＋Ｑ₂／Ｆ）を使用して、データビット「１」を符号化してもよい。ＷＰＴＳ１１３０は、ＷＰＲＣ１１１０に電力を伝送すると共に、結果として生じるベクトル（Ｉ₁－Ｉ₂／Ｆ，Ｑ₁－Ｑ₂／Ｆ）を使用して、データビット「０」を符号化してもよい。言い換えると、ベクトル１４２２の縮小バージョンは、ＷＰＲＣ１１２０にビットを伝送するよう、１８０度だけ変調されてもよい。

図１５は、ＷＰＴＳ１５３０からＷＰＲＣ１５１０への集約型指向性無線電力伝送と同時のＷＰＴＳ１５３０からＷＰＲＣ１５２０への集約型指向性無線データ伝送の例を表す図である。ＷＰＲＣ１５１０は、ＷＰＲＣ１５１０の位置に集約された無線電力１５１１を受信してもよい。ＷＰＲＣ１５２０は、ＷＰＲＣ１５２０の位置に集約された無線データ１５２１を受信してもよい。それぞれの焦点の中心に向かって暗くなる焦点の網掛けは、電力レベルがそれぞれの焦点の中心に向かって増大することを示す。この例では、電力焦点は、データ焦点１５２１における無線データ伝送の電力レベルよりも高い、電力焦点１５１１における無線電力伝送のための電力レベルを示すよう、データ焦点よりも暗い網掛けで表される。それによって示される相対的な網掛けおよび電力レベルは、限定することを意味しない。実際には、焦点領域は、図１５に表されるように、均一でなくてもよい。いくつかの実施形態では、ＷＰＲＣ１５１０に無線電力を伝送するために使用される同一の送信機は、ＷＰＲＣ１５２０に無線電力を伝送するために使用されてもよい。

例示的なＷＰＴＳの各々のアンテナについて、位相内部分（in-phase part）および直交位相部分（quadrature-phase part）は、所望の精度に応じてビットの数によって表されてもよい。１つの実施例では、位相内部分および直交位相部分は各々、各々のアンテナに対して１４ビットによって表されてもよい。１つの例示的な実施形態では、ＷＰＴＳは、２つの信号焦点により伝送してもよい。第１のＷＰＲＣに位置し、電力の無線伝送に対応する第１の焦点は、第１の選択された電力レベル、例えば、＋３０ｄＢｍの電力レベルにあってもよく、第２のＷＰＲＣに位置し、データの無線伝送に対応する第２の焦点は、第２の選択された電力レベル、例えば、－１４ｄＢｍの電力レベルにあってもよい。データ伝送のデータレートは、ビーコンのレート、例えば、１０～２０Ｍｂｐｓのレートであってもよいレートにおいて符号化されてもよい。

ＷＰＴＳの例示的な実施形態は、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＦＣＣ）ルールの例えば、Ｐａｒｔ１５に準拠して設けられた、いずれかの所望の電力にデータ焦点をスケーリング（scale）してもよい。よって、データ焦点の電力をスケーリングすることによって、受信された電力を増幅するための増幅器なしにＷＰＲＣを実装することが可能であることができる。受信されたデータ信号がＷＰＲＣによる増幅を必要としないレベルにデータ焦点の電力をスケーリングすることによって、ＷＰＲＣの電力消費を減少させることができる。更に、ＷＰＴＳから受信された集約された指向性データ信号の電力レベルは、別のＷＰＲＣのビーコン信号の電力レベルよりもはるかに大きい。そのようなシナリオでは、ＷＰＲＣは、通信プロトコルスタックを簡易化することができる、各々の他のビーコン信号を聴取（hear）することが可能でないことがある。加えてまたは代わりに、ＷＰＲＣは、ＷＰＴＳからの到来するデータ信号の電力レベルに起因してウェイクアップすることができ、よって、ＷＰＴＳからのプリアンブルに対して監視する必要がないことがある。

上記説明されたように、ＷＰＴＳの例示的な実施形態は、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどのサイドチャネル通信インタフェースの使用なしにデータを伝送することができる。そのような例示的な実施形態では、簡易化されたＷＰＲＣは、単一のＩＣにより実装されてもよい。いくつかの実施形態では、より大きな負荷に対して別個の外部ＣＰＵが含まれてもよい。ＷＰＴＳからのデータ信号がＷＰＲＣの位置上で、および受信されたデータ信号はＷＰＲＣによる増幅を必要としないことがある十分な電力により集約されることがあるので、ＷＰＲＣはまた、非常に低い電力により動作することができる。ＷＰＴＳから様々なＷＰＲＣへのそのような指向性データ伝送は、電力消費を減少させて簡易化されたＷＰＲＣを可能にする。ＷＰＲＣの例示的な実施形態では、減少したコストおよび増大した性能の電子棚札（ＥＳＬ）が実装されてもよい。ＷＰＴＳとＷＰＲＣとの間で確立された通信リンクのセキュリティも、ＷＰＴＳからデータがＷＰＲＣの位置においてのみ集約される点で安全であることができる。データは、他の場所のノイズフロアの範囲内にあることができ、よって、意図しない受信者に識別可能でないことができる。更に、衝突検出は、ＷＰＲＣが自由空間経路損失に起因して相互に聴取することができないことを理由に、そのような指向的に案内された伝送リンクにおいて必要でなくてもよい。

特徴および要素が特定の組み合わせで上記説明されたが、当業者は、各々の特徴および要素が単独で、または他の特徴および要素とのいずれかの組み合わせで使用されてもよいことを認識するであろう。加えて、本明細書で説明される方法は、コンピュータまたはプロセッサによる実行のためにコンピュータに組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアにおいて実装されてもよい。コンピュータ可読媒体の例は、電子信号（有線または無線接続を通じて伝送される）、コンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、それらに限定されないが、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、磁気光学媒体、ならびにＣＤ－ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光学媒体を含む。ソフトウェアと関連するプロセッサは、ＷＰＴＳまたはＷＰＲＣを実装するために使用されてもよい。

１００ 無線電力伝送環境
１０１ 無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）
１０２ 制御回路
１０３ａ～１０３ｎ アンテナ
１１０ａ 無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）
１１０ｂ 無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）
１１０ｃ 無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）
１１１ａ 符号化ビーコン信号
１１１ｂ 符号化ビーコン信号
１１１ｃ 符号化ビーコン信号
１１２ａ 無線電力伝送
１１２ｂ 無線電力伝送
１１２ｃ 無線電力伝送
１１３ａ 無線データ
１１３ｂ 無線データ
１１３ｃ 無線データ
１５１０ ＷＰＲＣ
１５１１ 電力焦点
１５２０ ＷＰＲＣ
１５２１ データ焦点
１５３０ ＷＰＴＳ

Claims (18)

1. 無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）であって、
   アンテナのアレイと、
   アンテナの前記アレイに動作可能に結合された無線受信機であって、前記無線受信機は、
   アンテナの前記アレイの少なくとも第１の部分を介して、第１の無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）から第１の無線ビーコンを受信し、
   アンテナの前記アレイの少なくとも第２の部分を介して、第２のＷＰＲＣから第２の無線ビーコンを受信する
   ように構成され、
   前記第１の無線ビーコンは、第１の位相内成分および第１の直交位相成分を含み、前記第２の無線ビーコンは、第２の位相内成分および第２の直交位相成分を含む、
   無線受信機と
   前記無線受信機に動作可能に結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、
   アンテナの前記アレイの前記少なくとも第１の部分の各アンテナに対して、前記第１の無線ビーコンの第１の複素共役を判定し、
   前記第１の無線ビーコンに基づいて、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第１の部分に対して、位相設定の第１の構成を判定し、
   アンテナの前記アレイの前記少なくとも第２の部分の各アンテナに対して、前記第２の無線ビーコンの第２の複素共役を判定し、
   前記第２の無線ビーコンに基づいて、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第２の部分に対して、位相設定の第２の構成を判定する
   ように構成される、プロセッサと、
   アンテナの前記アレイに動作可能に結合された無線送信機であって、前記無線送信機は、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第１の部分を介して、位相設定の前記第１の構成を使用して前記第１のＷＰＲＣに無線電力を指向的に伝送するのと同時に、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第２の部分を介して、位相設定の前記第２の構成を使用して前記第２のＷＰＲＣに無線データを指向的に伝送するように構成される、無線送信機と
   を備え、
   前記第１のＷＰＲＣに指向的に伝送される前記無線電力は、前記第１の複素共役を使用して前記第１のＷＰＲＣの位置において集約され、前記第２のＷＰＲＣに指向的に伝送される前記無線データは、前記第２の複素共役を使用して前記第２のＷＰＲＣの位置において集約され、
   前記無線送信機は、一括伝送に基づいて、前記第１のＷＰＲＣへの前記無線電力および前記第２のＷＰＲＣへの前記無線データの両方を伝送ように構成され、前記一括伝送は、合計位相内成分および合計直交位相成分を含み、前記合計位相内成分は、前記第１の複素共役の位相内成分と、前記第２の複素共役の位相内成分の縮小バージョンとの合計であり、前記合計直交位相成分は、前記第１の複素共役の直交位相成分と、前記第２の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンとの合計である
   ことを特徴とするＷＰＴＳ。
2. 前記第１のＷＰＲＣの前記位置において集約される前記無線電力の電力レベルは、前記第２のＷＰＲＣの前記位置において集約される前記無線データの電力レベルよりも相対的に高いことを特徴とする請求項１に記載のＷＰＴＳ。
3. 前記第２の複素共役の前記位相内成分の前記縮小バージョンおよび前記第２の複素共役の前記直交位相成分の前記縮小バージョンは、選択された量によって縮小されることを特徴とする請求項１に記載のＷＰＴＳ。
4. アンテナの前記アレイの前記少なくとも前記第１の部分は、アンテナの前記アレイの前記少なくとも前記第２の部分と同一であることを特徴とする請求項１に記載のＷＰＴＳ。
5. 前記無線受信機は、少なくとも第３のＷＰＲＣの各々からそれぞれの無線ビーコンを受信するようにさらに構成され、
   前記プロセッサは、前記それぞれの無線ビーコンに基づいて、前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々についてのアンテナの前記アレイに関連付けられた位相設定のそれぞれの構成を判定するようにさらに構成され、
   前記無線送信機は、前記第１のＷＰＲＣへの無線電力の前記指向的に伝送することに対して同時に、位相設定の前記それぞれの構成を使用して、前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々にそれぞれの他の無線データを指向的に伝送するように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のＷＰＴＳ。
6. 前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々からの各それぞれの無線ビーコンは、それぞれの位相内成分およびそれぞれの直交位相成分を含み、
   前記プロセッサは、
   前記少なくとも第３の無線ビーコンの各々のそれぞれの複素共役を判定する
   ようにさらに構成され、
   前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々に指向的に伝送される前記それぞれの他の無線データは、前記少なくとも第３の無線ビーコンの各々の前記それぞれの複素共役を使用して、前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々のそれぞれの位置において集約される
   ことを特徴とする請求項５に記載のＷＰＴＳ。
7. 無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）によって使用されるための方法であって、
   アンテナのアレイの少なくとも第１の部分を介して、第１の無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）から第１の無線ビーコンを受信することと、
   アンテナの前記アレイの少なくとも第２の部分を介して、第２のＷＰＲＣから第２の無線ビーコンを受信することと、
   前記第１の無線ビーコンは、第１の位相内成分および第１の直交位相成分を含み、前記第２の無線ビーコンは、第２の位相内成分および第２の直交位相成分を含み、
   アンテナの前記アレイの前記少なくとも第１の部分の各アンテナに対して、前記第１の無線ビーコンの第１の複素共役を判定することと、
   前記第１の無線ビーコンに基づいて、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第１の部分に対して、位相設定の第１の構成を判定することと、
   アンテナの前記アレイの前記少なくとも第２の部分の各アンテナに対して、前記第２の無線ビーコンの第２の複素共役を判定することと、
   前記第２の無線ビーコンに基づいて、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第２の部分に対して、位相設定の第２の構成を判定することと、
   アンテナの前記アレイの前記少なくとも第１の部分を介して、位相設定の前記第１の構成を使用して前記第１のＷＰＲＣに無線電力を指向的に伝送するのと同時に、アンテナの前記アレイの前記少なくとも第２の部分を介して、位相設定の前記第２の構成を使用して前記第２のＷＰＲＣに無線データを指向的に伝送することと
   を備え、
   前記無線電力を前記指向的に伝送することは、前記第１の複素共役を使用して、前記第１のＷＰＲＣの位置において前記第１のＷＰＲＣに指向的に伝送される前記無線電力を集約し、前記第２の複素共役を使用して、前記第２のＷＰＲＣの位置において前記第２のＷＰＲＣに指向的に伝送される前記無線データを集約することを含み、
   前記第１のＷＰＲＣに伝送される前記無線電力および前記第２のＷＰＲＣに伝送される前記無線データの両方は、一括伝送に基づいて伝送され、さらに、前記一括伝送は、合計位相内成分および合計直交位相成分を含み、前記合計位相内成分は、前記第１の複素共役の位相内成分と、前記第２の複素共役の位相内成分の縮小バージョンとの合計であり、前記合計直交位相成分は、前記第１の複素共役の直交位相成分と、前記第２の複素共役の直交位相成分の縮小バージョンとの合計である
   ことを特徴とする方法。
8. 前記第１のＷＰＲＣの前記位置において集約される前記無線電力の電力レベルは、前記第２のＷＰＲＣの前記位置において集約される前記無線データの電力レベルよりも相対的に高いことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記第２の複素共役の前記位相内成分の前記縮小バージョンおよび前記第２の複素共役の前記直交位相成分の前記縮小バージョンは、選択された量によって縮小されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. アンテナの前記アレイの前記少なくとも前記第１の部分は、アンテナの前記アレイの前記少なくとも前記第２の部分と同一であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 少なくとも第３のＷＰＲＣの各々からそれぞれの無線ビーコンを受信することと、
    前記それぞれの無線ビーコンに基づいて、前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々についてのアンテナの前記アレイに関連付けられた位相設定のそれぞれの構成を判定することと、
    前記第１のＷＰＲＣへの無線電力の前記指向的に伝送することに対して同時に、位相設定の前記それぞれの構成を使用して、前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々にそれぞれの他の無線データを指向的に伝送することと
    をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々からの各それぞれの無線ビーコンは、それぞれの位相内成分およびそれぞれの直交位相成分を含み、前記方法は、
    前記少なくとも第３の無線ビーコンの各々のそれぞれの複素共役を判定することと、
    前記少なくとも第３の無線ビーコンの各々の前記それぞれの複素共役を使用して、前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々のそれぞれの位置において前記少なくとも第３のＷＰＲＣの各々に指向的に伝送される前記それぞれの他の無線データを集約することと
    をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 無線電力受信機クライアント（ＷＰＲＣ）によって行われる方法であって、
    第１の無線ビーコンを伝送することであって、前記第１の無線ビーコンは、第１の位相内成分および第１の直交位相成分を含む、ことと、
    無線電力伝送システム（ＷＰＴＳ）から無線電力を受信することであって、前記無線電力は、前記ＷＰＲＣの位置において指向的に集約される、ことと
    を備え、
    前記受信される無線電力は、前記ＷＰＴＳからの一括伝送の一部として受信され、前記一括伝送は、合計位相内成分および合計直交位相成分を含み、前記合計位相内成分は、第２のＷＰＲＣによって伝送される第２の無線ビーコンの複素共役の縮小バージョン位相内成分と、前記第１の無線ビーコンの複素共役の位相内成分との合計に基づき、前記合計直交位相成分は、前記第２の無線ビーコンの前記複素共役の直交位相成分の縮小バージョンと、前記第１の無線ビーコンの前記複素共役の直交位相成分との合計に基づく
    ことを特徴とする方法。
14. 前記ＷＰＲＣの前記位置において指向的に集約される前記無線電力は、前記第２のＷＰＲＣの位置において指向的に集約される無線データが前記第２のＷＰＲＣによって受信されるのと同時に受信されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記無線データは、前記第２の無線ビーコンの前記複素共役の前記位相内成分の前記縮小バージョンと、前記第２の無線ビーコンの前記複素共役の前記直交位相成分の前記縮小バージョンとに少なくとも部分的に基づく前記一括伝送の一部であることを特徴とする請求項１4に記載の方法。
16. 前記第２のＷＰＲＣの前記位置において指向的に集約される前記無線データの電力レベルは、前記ＷＰＲＣの前記位置において指向的に集約される前記無線電力の電力レベルよりも相対的に低いことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記第２の無線ビーコンの前記複素共役の前記位相内成分の前記縮小バージョンおよび前記第２の無線ビーコンの前記複素共役の前記直交位相成分の前記縮小バージョンは、選択された量によって縮小されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
18. 前記一括伝送は、第３のＷＰＲＣの位置において指向的に集約される他の無線データをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

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