KR102042844B1 - Method and apparatus for transmitting of power - Google Patents

Abstract

제 1 발진기에서 생성되어 수신 노드로 전송되는 제 1 RF 신호들과, 제 2 발진기에서 생성되어 상기 수신 노드로 전송되는 제 2 RF 신호들의 주파수 동기화 여부에 따라, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 최적 또는 랜덤으로 결정하고, 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보 획득 여부에 따라, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치를 최적 또는 랜덤으로 결정하고, 상기 외부 빔포밍 가중치 및 상기 내부 빔포밍 가중치에 기초하여, 상기 제 1 RF 신호들을 생성하며, 상기 제 1 RF 신호들을 복수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하고, 상기 내부 빔포밍 가중치는, 상기 제 1 RF 신호들간의 전력 분배 비를 나타내며, 상기 외부 빔포밍 가중치는, 상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들 간의 전력 분배 비를 나타내는 전력 전송 방법 및 장치가 개시된다. External beamforming of the first RF signals according to whether or not frequency synchronization between the first RF signals generated by the first oscillator and transmitted to the receiving node and the second RF signals generated by the second oscillator and transmitted to the receiving node Determine a weight optimally or randomly, determine an internal beamforming weight of the first RF signals optimally or randomly according to whether channel information between the antennas and the receiving node is obtained, and determine the external beamforming weight and the internal Generating the first RF signals based on beamforming weights, and transmitting the first RF signals through a plurality of antennas, wherein the internal beamforming weights comprise: power distribution between the first RF signals A power transmission method indicating a power distribution ratio between the first RF signals and the second RF signals; An apparatus is disclosed.

Description

전력 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting of power}Power transmission method and apparatus {Method and apparatus for transmitting of power}

본 발명은 전력을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 분산형 전송 시스템에서 전력을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for transmitting power, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting power in a distributed transmission system.

일반적으로 각종 전자 기기는 배터리를 구비하고, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 구동한다. 이때 전자 기기에서, 배터리는 교체될 수 있으며, 재차 충전될 수도 있다. 이를 위해, 전자 기기는 외부의 충전 장치와 접촉하기 위한 접촉 단자를 구비한다. 즉 전자 기기는 접촉 단자를 통해, 충전 장치와 전기적으로 연결된다. 그러나, 전자 기기에서 접촉 단자가 외부로 노출됨에 따라, 이물질에 의해 오염되거나 습기에 의해 단락(short)될 수 있다. 이러한 경우, 접촉 단자와 충전 장치 사이에 접촉 불량이 발생되어, 전자 기기에서 배터리가 충전되지 않는 문제점이 있다.In general, various electronic devices include a battery and are driven by using electric power charged in the battery. In the electronic device, the battery may be replaced or recharged. To this end, the electronic device has a contact terminal for contacting an external charging device. In other words, the electronic device is electrically connected to the charging device through the contact terminal. However, as the contact terminals are exposed to the outside in the electronic device, they may be contaminated by foreign matter or shorted by moisture. In this case, a poor contact occurs between the contact terminal and the charging device, so that the battery is not charged in the electronic device.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전자 기기를 충전하기 위한 무선전력전송(wireless power transfer; WPT)이 제안되고 있다. 무선전력전송 시스템은 공간을 통하여 선 없이 전력을 전달하는 기술로써, 모바일(Mobile) 기기 및 디지털 가전 기기들에 대한 전력 공급의 편의성을 극대화한 기술이다. In order to solve this problem, a wireless power transfer (WPT) for wirelessly charging an electronic device has been proposed. The wireless power transmission system is a technology that delivers power without space through a space, and maximizes the convenience of power supply to mobile devices and digital home appliances.

이러한 무선 전력 전송 방식 중 전자기장을 이용한 무선 전력 전송은 원거리에서 전력 전송이 가능하다는 점에서 각광을 받고 있다. 그러나, EM파를 통한 무선 전력 전송은 심각한 전력 감쇄로 인하여 전송 효율이 낮다는 문제점이 있다. 즉, 수신 노드와 전력 전송 장치간의 거리가 멀어질수록 전송 효율이 떨어지고, 음영 지역이 발생할 수 있다. Among these wireless power transmission methods, wireless power transmission using an electromagnetic field is in the spotlight in that power transmission is possible at a long distance. However, wireless power transmission over EM waves has a problem of low transmission efficiency due to severe power attenuation. That is, as the distance between the receiving node and the power transmission device increases, transmission efficiency decreases, and a shadow area may occur.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예의 목적은, 복수의 안테나를 이용한 분산 시스템에서 주파수 및 위상 동기화 가능 여부에 따라 전력 전송의 효율을 최적화하는 전력 전송 방법 및 장치를 제공하는 것이다. An object of an embodiment of the present invention for solving the above problems is to provide a power transmission method and apparatus for optimizing the efficiency of power transmission in accordance with the availability of frequency and phase synchronization in a distributed system using a plurality of antennas.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem (s) mentioned above, and other object (s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 안테나들을 통하여 전력을 전송하는 방법은, 제 1 발진기에서 생성되어 수신 노드로 전송되는 제 1 RF 신호들과, 제 2 발진기에서 생성되어 상기 수신 노드로 전송되는 제 2 RF 신호들의 주파수 동기화 여부에 따라, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 최적 또는 랜덤으로 결정하는 단계; 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보 획득 여부에 따라, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치를 최적 또는 랜덤으로 결정하는 단계; 상기 외부 빔포밍 가중치 및 상기 내부 빔포밍 가중치에 기초하여, 상기 제 1 RF 신호들을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 RF 신호들을 복수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하며, 상기 내부 빔포밍 가중치는, 상기 제 1 RF 신호들간의 전력 분배 비를 나타내며, 상기 외부 빔포밍 가중치는, 상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들 간의 전력 분배 비를 나타내는 것이다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting power through a plurality of antennas, the first RF signals being generated at a first oscillator and transmitted to a receiving node and at a second oscillator. Determining an external beamforming weight of the first RF signals optimally or randomly according to whether or not frequency synchronization of second RF signals transmitted to the receiving node is performed; Determining optimal or random internal beamforming weights of the first RF signals according to whether channel information between the antennas and the receiving node is obtained; Generating the first RF signals based on the external beamforming weights and the internal beamforming weights; And transmitting the first RF signals through a plurality of antennas, wherein the internal beamforming weights indicate power distribution ratios between the first RF signals, and the external beamforming weights, the first RF signals. Power distribution ratio between the signals and the second RF signals.

상기 외부 빔포밍 가중치를 결정하는 단계는, 상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들의 주파수가 동기화된 경우, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 최적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The determining of the external beamforming weight may include optimally determining the external beamforming weight of the first RF signals when the frequencies of the first RF signals and the second RF signals are synchronized. have.

상기 최적으로 결정하는 단계는, 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 공통적인 채널 정보에 대한 공액 값을 상기 외부 빔포밍 가중치로 결정할 수 있다. The optimally determining may include determining a conjugate value of common channel information between the antennas and the receiving node as the external beamforming weight.

상기 외부 빔포밍 가중치를 결정하는 방법은, 상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들의 주파수가 동기화되지 않은 경우, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 랜덤으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The method of determining the external beamforming weight may include randomly determining external beamforming weights of the first RF signals when the frequencies of the first RF signals and the second RF signals are not synchronized. Can be.

상기 랜덤으로 결정하는 단계는, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 소정 주기마다 랜덤으로 변경할 수 있다. In the random determining, the external beamforming weights of the first RF signals may be changed at random intervals.

상기 내부 빔포밍 가중치를 결정하는 단계는, 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보가 획득된 경우, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치를 최적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The determining of the internal beamforming weights may include optimally determining internal beamforming weights of the first RF signals when channel information between the antennas and the receiving node is obtained.

상기 최적으로 결정하는 단계는, 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 고유한 채널 정보에 대한 공액 값을 상기 내부 빔포밍 가중치로 결정할 수 있다.The optimally determining may include determining a conjugate value of unique channel information between the antennas and the receiving node as the internal beamforming weight.

상기 내부 빔포밍 가중치를 결정하는 단계는, 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보가 획득되지 않은 경우, 상기 내부 빔밍 벡터를 랜덤 값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The determining of the internal beamforming weight may include determining the internal beamforming vector as a random value when channel information between the antennas and the receiving node is not obtained.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 장치는, 복수의 안테나들; 발진 신호를 생성하는 제 1 발진기;상기 발진 신호를 상기 안테나들에 대응하는 경로로 분배하는 전력 분배기; 상기 분배된 발진 신호의 크기 및 위상의 변화량을 나타내는 빔포밍 가중치를 결정하는 결정부; 및 상기 빔포밍 가중치에 따라 상기 분배된 발진 신호를 변경하여 상기 안테나들을 통하여 전송되는 제 1 RF 신호들을 생성하는 신호 생성부를 포함하며, 상기 결정부는, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치 및 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 상기 안테나들과 수신 노드간의 채널 정보를 이용하여 최적으로 결정하고, 상기 제 1 RF 신호들과 제 2 발진기에서 생성된 제 2 RF 신호들의 주파수는 동기화될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a power transmission apparatus includes a plurality of antennas; A first oscillator for generating an oscillation signal; a power divider for distributing the oscillation signal to a path corresponding to the antennas; A decision unit to determine a beamforming weight indicating an amount of change in magnitude and phase of the divided oscillation signal; And a signal generator configured to generate the first RF signals transmitted through the antennas by changing the distributed oscillation signal according to the beamforming weights. The determination unit may include an internal beamforming weight and the internal beamforming weights of the first RF signals. The external beamforming weights of the first RF signals may be optimally determined by using channel information between the antennas and the receiving node, and the frequencies of the first and second RF signals generated by the second oscillator may be synchronized. have.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 장치는, 복수의 안테나들; 발진 신호를 생성하는 제 1 발진기; 상기 발진 신호를 상기 안테나들에 대응하는 경로로 분배하는 전력 분배기; 상기 분배된 발진 신호의 크기 및 위상의 변화량을 나타내는 빔포밍 가중치를 결정하는 결정부; 및 상기 빔포밍 가중치에 따라 상기 분배된 발진 신호를 변경하여 상기 안테나들을 통하여 전송되는 제 1 RF 신호들을 생성하는 신호 생성부를 포함하며, 상기 결정부는, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치 및 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 상기 안테나들과 수신 노드간의 채널 정보를 이용하여 최적으로 결정하고, 상기 제 1 RF 신호들과 제 2 발진기에서 생성된 제 2 RF 신호들의 주파수는 동기화되지 않거나, 상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보가 획득되지 않은 것이다. According to another embodiment of the present invention, a power transmission apparatus includes a plurality of antennas; A first oscillator for generating an oscillation signal; A power divider for distributing the oscillating signal to a path corresponding to the antennas; A decision unit to determine a beamforming weight indicating an amount of change in magnitude and phase of the divided oscillation signal; And a signal generator configured to generate the first RF signals transmitted through the antennas by changing the distributed oscillation signal according to the beamforming weights. The determination unit may include an internal beamforming weight and the internal beamforming weights of the first RF signals. The external beamforming weights of the first RF signals are optimally determined by using channel information between the antennas and the receiving node, and the frequencies of the second RF signals generated by the first RF signals and the second oscillator are not synchronized or Channel information between the antennas and the receiving node is not obtained.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치는 전송되는 RF 신호들간에 주파수가 동기화되고, 채널 정보가 획득된 경우 최적 빔포밍을 수행함으로서 전송 효율을 향상시킨다. The power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention improves transmission efficiency by performing frequency matching between the transmitted RF signals and performing optimal beamforming when channel information is obtained.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치은 전송되는 RF 신호들간에 주파수가 동기화되지 않거나, 채널 정보가 획득되지 못한 경우 랜덤 빔포밍을 수행함으로서, 음영 지역의 발생을 방지한다. In addition, the power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention prevents generation of a shadow area by performing random beamforming when frequencies are not synchronized or channel information is not obtained between transmitted RF signals.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치는 전송되는 RF 신호들간의 주파수 동기화와 채널 정보의 획득 여부에 따라 빔포밍 방식이 변경되도록 설정함으로서 구조 및 환경 변화에 유연하게 대처할 수 있다. In addition, the power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention can flexibly cope with structural and environmental changes by setting the beamforming scheme to be changed depending on whether frequency synchronization between the transmitted RF signals and channel information are acquired.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)에 관한 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치(111)에 관한 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)의 전력 전송 장치(300)에 관한 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)의 전력 전송 장치(401,402)에 관한 블록도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)의 전력 전송 장치(501,502)에 관한 블록도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드(120)에 관한 블록도를 나타낸다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치에서 최적 빔포밍을 수행한 경우의 신호의 형태를 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치에서 랜덤 빔포밍을 수행한 경우의 신호의 형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 방법에 관한 흐름도를 나타낸다. 1 is a block diagram of a power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a power transmission device 111 according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of the power transmission apparatus 300 of the power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of power transmission devices 401 and 402 of the power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of power transmission apparatuses 501 and 502 of the power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a receiving node 120 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a diagram illustrating a signal form when an optimal beamforming is performed in a power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
7B is a diagram illustrating a signal form when random beamforming is performed in a power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a power transmission method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, a first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention. The second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or a plurality of related items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)에 관한 블록도를 나타낸다. 1 is a block diagram of a power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)은 복수의 전력 전송 장치(110~112) 및 수신 노드(120)를 포함한다. The power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of power transmission apparatuses 110 to 112 and a receiving node 120.

각각의 전력 전송 장치(110~112)는 상이한 발진기에서 생성된 전력 비컨을 전송한다. 본 명세서에서 전력 비컨은 하나 또는 그 이상의 RF 신호의 집합을 의미하는 것으로, 하나의 빔포밍의 대상이 되는 RF 신호들이 모여 하나의 전력 비컨을 구성할 수 있다. 따라서, 전력 비컨의 주파수는 해당 전력 비컨을 구성하는 RF 신호들의 주파수와 동일한 의미이다. Each power transmitter 110-112 transmits power beacons generated by different oscillators. In the present specification, the power beacon means a set of one or more RF signals, and RF signals that are the targets of one beamforming may be combined to form one power beacon. Therefore, the frequency of the power beacon is the same meaning as the frequency of the RF signals constituting the power beacon.

일 실시예에서는, 전력 전송 장치(110~112)들 각각이 독립적인 발진기에서 생성된 전력 비컨을 전송하지만, 공통된 클락을 발생시켜 주파수 오프셋을 보상할 수 있다. 이와 같이 독립된 발진기를 사용하지만 공통된 클락을 이용하여 주파수 오프셋을 보상하는 시스템을 본 명세서에서는 준-분산형 전력 전송 시스템으로 명명한다.In one embodiment, each of the power transmitters 110-112 transmits a power beacon generated by an independent oscillator, but may generate a common clock to compensate for the frequency offset. Such a system using an independent oscillator but using a common clock to compensate for the frequency offset is referred to herein as a semi-distributed power transmission system.

다른 실시예에서는, 전력 전송 장치(110~112)들 각각이 독립적인 발진기를 사용하며 공통된 클락을 이용하여 주파수 오프셋을 보상하기 위한 제어 기능이 존재하지 않을 수 있다. 이와 같이 발진기와 클락이 모두 독립된 시스템을 본 명세서에서는 완전-분산형 전력 전송 시스템으로 명명한다.In another embodiment, each of the power transmitters 110-112 may use an independent oscillator and there may not be a control function to compensate for the frequency offset using a common clock. As such, a system in which both the oscillator and the clock are independent is referred to herein as a fully-distributed power transmission system.

전력 전송 장치(110)는 스스로 생성하는 전력 비컨과 다른 전력 전송 장치들(112~113)에서 생성하는 전력 비컨의 주파수가 동기화되어 있는지 여부와 위상이 동기화되어 있는지(또는, 수신 노드(120)까지의 채널 정보가 획득되어 있는지)에 따라 적절한 빔포밍 모드가 달라질 수 있다. The power transmitter 110 may determine whether the frequency of the power beacons generated by itself and the power beacons generated by the other power transmitters 112 to 113 are synchronized with each other (or until the receiving node 120 is in phase). The appropriate beamforming mode may vary depending on whether channel information of?

수신 노드(120)는 전력 전송 장치(110~112)으로부터 수신되는 신호를 이용하여 전력을 생성하여 저장한다. The receiving node 120 generates and stores power using the signals received from the power transmission apparatuses 110 ˜ 112.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치(110)에 관한 블록도를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치(110)는 제 1 발진기(210), 전력 분배기(220), 결정부(230), 신호 생성부(240) 및 제 1 안테나부(250)를 포함한다. 2 is a block diagram of a power transmission apparatus 110 according to an embodiment of the present invention. The power transmission apparatus 110 according to an embodiment of the present invention includes a first oscillator 210, a power divider 220, a determiner 230, a signal generator 240, and a first antenna unit 250. do.

제 1 발진기(210)는 특정 주파수의 발진 신호를 생성한다. 생성된 신호는 증폭기(미도시)에 의하여 증폭될 수 있다. The first oscillator 210 generates an oscillation signal of a specific frequency. The generated signal may be amplified by an amplifier (not shown).

전력 분배기(220)는 복수의 안테나들(250) 각각에 대응하는 경로로 발진 신호를 분배한다. The power divider 220 distributes the oscillation signal in a path corresponding to each of the plurality of antennas 250.

결정부(230)는 복수의 안테나들 각각에 대응하는 빔포밍 가중치를 결정한다. 빔포밍 가중치는 복수의 안테나들에서 전송되는 전력 비컨 신호들간의 비를 나타내는 것으로, 분배된 신호에 대하여 크기 및 위상이 변경되는 정도를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서는 안테나에 대응하는 빔포밍 가중치와, 해당 안테나에서 전송되는 RF 신호에 대한 빔포밍 가중치는 동일한 의미로 사용되었다. The determiner 230 determines beamforming weights corresponding to each of the plurality of antennas. The beamforming weight indicates a ratio between power beacon signals transmitted from the plurality of antennas and indicates a degree of change in magnitude and phase with respect to the distributed signal. In this specification, the beamforming weight corresponding to the antenna and the beamforming weight for the RF signal transmitted from the antenna are used as the same meaning.

빔포밍 가중치는 내부 빔포밍 가중치 및 외부 빔포밍 가중치로 나눌 수 있다. 본 명세서에서 내부 빔포밍 가중치는 동일한 발진기에 의하여 생성된 전력 비컨 신호들간의 비율을 의미하며, 외부 빔포밍 가중치는 상이한 발진기에 의하여 생성된 전력 비컨 신호들간의 비율을 의미할 수 있다. The beamforming weights may be divided into internal beamforming weights and external beamforming weights. In the present specification, the internal beamforming weight may mean a ratio between power beacon signals generated by the same oscillator, and the external beamforming weight may mean a ratio between power beacon signals generated by different oscillators.

각각의 안테나에서 전송되는 전력이 P일 경우, 내부 빔포밍 가중치와 외부 빔포밍 가중치는 시간 평균(time-avarage) 전력의 형태가 된다. 즉,

,

를 만족할 수 있다. 외부 빔포밍 가중치는 상이한 발진 신호를 생성하는 전력 발생 장치들간에 협력하여 결정되며, 내부 빔포밍 가중치는 각각의 전력 전송 장치에서 결정한다. When the power transmitted from each antenna is P, the internal beamforming weights and the external beamforming weights are in the form of time-avarage power. In other words,

,

Can be satisfied. The external beamforming weights are determined cooperatively between power generating devices generating different oscillation signals, and the internal beamforming weights are determined at each power transmission device.

예를 들어, 발진기 A에서 생성된 발진 신호 A가 10개의 RF 신호로 분할되어 수신 노드(120)로 전송된다고 가정해보자. 설명의 편의를 위하여 10개의 RF 신호를 각각, A-1, A-2... A-10으로 명명하자. 이 때, 발진기 B에서 생성된 발진 신호 B 또한 10개의 RF 신호로 분할되어 수신 노드(120)로 전송된다고 가정해보자. 10개의 RF 신호는 B-1, B-2... B-10으로 명명하자. For example, assume that the oscillation signal A generated by the oscillator A is divided into 10 RF signals and transmitted to the receiving node 120. For the sake of convenience, the ten RF signals are named A-1, A-2 ... A-10, respectively. In this case, assume that the oscillation signal B generated by the oscillator B is also divided into 10 RF signals and transmitted to the receiving node 120. Name the 10 RF signals B-1, B-2 ... B-10.

이 때, 내부 빔포밍 가중치는 발진 신호 A에 대하여 A-1, A-2 ... A-10의 비율 또는 A-1, A-2, ... A-10 상호간의 비율을 나타낼 수 있다. 반면, 외부 빔포밍 가중치는 발진 신호 A와 발진 신호 B간의 비율, 예를 들면, A/(A+B)가 발진 신호 A에 대한 외부 가중치이고, B/(A+B)가 발진 신호 B에 대한 외부 빔포밍 가중치일 수 있다. In this case, the internal beamforming weight may represent the ratio of A-1, A-2 ... A-10 or the ratio of A-1, A-2, ... A-10 with respect to the oscillation signal A. . On the other hand, the external beamforming weight is the ratio between the oscillation signal A and the oscillation signal B, for example, A / (A + B) is the external weight for the oscillation signal A, and B / (A + B) is the oscillation signal B. External beamforming weight

결정부(230)가 빔포밍 가중치를 결정하는 방법은 제 1 발진기에서 생성된 비컨 신호(111)와 전력 전송 장치(112)내의 제 2 발진기에서 생성된 비컨 신호(112)의 주파수 동기화 여부 및 제 1 안테나부(250)와 수신 노드(120)간의 채널 정보를 획득하였는지에 따라 최적 또는 랜덤하게 결정한다. 결정부(230)는 주파수 동기화 여부와 채널 정보 획득에 따라 빔포밍 가중치를 결정하는 방식을 자동으로 결정하거나, 외부 입력에 의하여 결정하거나, 최초 시스템 설계시에 고정적으로 결정될 수 있다. The method of determining the beamforming weight by the determiner 230 includes whether the beacon signal 111 generated by the first oscillator and the beacon signal 112 generated by the second oscillator in the power transmission device 112 are synchronized with each other. 1 Determine optimally or randomly according to whether channel information between the antenna unit 250 and the receiving node 120 is obtained. The determiner 230 may automatically determine a method of determining the beamforming weight according to whether the frequency is synchronized and obtain channel information, determine the result by an external input, or fix the decision at the time of initial system design.

이하에서는, 결정부(230)가 주파수 동기화 여부와 채널 정보 획득에 따라 빔포밍 가중치를 결정하는 방식을 살펴본다. Hereinafter, the determination unit 230 looks at a method of determining the beamforming weight according to whether or not frequency synchronization and channel information acquisition.

<최적 빔포밍>Optimal beamforming

최적 빔포밍 방법을 설명하기에 앞서 분산형 전력 전송 장치에서의 에너지 빔포밍 기법을 살펴본다. 설명의 편의를 위하여 K개의 전력 전송 장치는 각각 N개의 안테나를 가진다. 따라서, 각각의 전력 전송 장치는 N개의 안테나를 통하여 N개의 RF 신호를 전송한다. Before describing an optimal beamforming method, an energy beamforming technique in a distributed power transmission apparatus will be described. For convenience of description, the K power transmitters each have N antennas. Thus, each power transmission device transmits N RF signals through the N antennas.

먼저, 발진기에서는 중심 주파수 fc로 발진 신호를 생성한다. 발진기를 통하여 생성된 신호에는 일정 부분의 주파수 오프셋이 포함된다. 따라서, k번째 전력 전송 장치에서 생성되는 발진 신호의 주파수 오프셋을 △_k(t)라고 정의하면, k번째 전송 장치의 발진기에서 생성된 신호는 다음의 수학식 1과 같다. First, the oscillator generates an oscillation signal at the center frequency fc. The signal generated by the oscillator includes a portion of the frequency offset. Therefore, if the frequency offset of the oscillation signal generated by the k-th power transmitter is defined as Δ _k (t), the signal generated by the oscillator of the k-th transmitter is expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

φk:위상의 초기 값φk: initial value of phase

수학식 1을 참고하면, 기저 대역의 신호 o_k(t)는 다음의 수학식 2에 따라 정의 될 수 있다. Referring to Equation 1, the baseband signal o _k (t) may be defined according to Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

다음으로, 발진 신호는 N개의 안테나로 분할되고, 빔포밍 가중치에 기초하여 분할된 신호의 위상과 크기를 변경한다. k번째 전력 전송 장치에서의 빔포밍 가중치를

.... 와 같이 정의하면, 전송 신호(즉, 전력 비컨 신호)는 다음의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다. Next, the oscillation signal is divided into N antennas, and the phase and magnitude of the divided signal are changed based on the beamforming weights. the beamforming weights at the kth power transmitter

If it is defined as ..., the transmission signal (that is, the power beacon signal) may be defined as in the following equation (3).

[수학식 3][Equation 3]

N개의 안테나를 통하여 전송된 RF 신호는 수신 노드(120)와의 채널 특성에 따라 크기와 위상이 바뀐다. 이와 같이, 수신 노드(120)와의 채널 특성을 나타내는 정보를 채널 정보 또는 채널 벡터로 명명할 수 있다. 채널 벡터를 hk라고 표현할 때, 수신 노드(120)에서 K개의 전력 전송 장치를 통하여 수신되는 신호, y(t)는 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. The RF signal transmitted through the N antennas is changed in magnitude and phase according to channel characteristics with the receiving node 120. As such, information representing channel characteristics with the receiving node 120 may be referred to as channel information or channel vector. When the channel vector is expressed as hk, a signal, y (t), received through the K power transmitters at the receiving node 120 may be expressed as Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

또한, 수신 전력, r(t)는 다음의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다. In addition, the received power, r (t) can be expressed as Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Z₀:안테나 임피던스 Z ₀ : antenna impedance

수신 전력을 최대로 하기 위하여 빔포밍 가중치를 내부 빔포밍 가중치

와 외부 빔포밍 가중치, u(k),로 분할한다. Beamforming weights are internal beamforming weights to maximize received power

And an external beamforming weight, u (k) ,.

따라서, 빔포밍 가중치는 다음의 수학식 6으로 표현될 수 있다. Therefore, the beamforming weight may be expressed by Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

최적 빔포밍을 위해서는 전력 비컨 신호들 사이에 주파수가 동기화되어 있고, 각각의 전력 전송 장치에서 수신 노드까지의 채널 정보가 획득되어야 한다. 채널 정보를 빔포밍 가중치와 마찬가지로 고유 채널 정보, ψ, 와 공통 채널 정보, ξ, 로 분할해보자. 공통 채널 정보는 채널들이 공통적으로 가지는 특성으로, 예를들면, 전력 전송 장치에서 수신 노드까지의 거리차에 의하여 발생하는 신호의 감쇄 및 위상의 변화를 나타낼 수 있다. 고유 채널 정보는 채널들간의 고유한 특성을 나타내는 것으로, 안테나 어레이들의 배열이나 수신 노드까지의 방위각에 의하여 결정되며, 전송 신호의 빔 패턴을 결정하게 된다. 채널 정보는 다음의 수학식 7로 표현될 수 있다. For optimal beamforming, frequencies are synchronized between power beacon signals, and channel information from each power transmission device to a receiving node should be obtained. Like the beamforming weights, the channel information is divided into unique channel information, ψ, and common channel information, ξ,. The common channel information is a characteristic that the channels have in common. For example, the common channel information may represent attenuation and phase change of a signal caused by a distance difference from a power transmission apparatus to a receiving node. The unique channel information indicates unique characteristics between channels and is determined by the arrangement of the antenna arrays or the azimuth angle to the receiving node, and determines the beam pattern of the transmission signal. Channel information may be represented by the following equation (7).

[수학식 7][Equation 7]

최적 빔포밍에서는 내부 빔포밍 가중치(w_k(t))를 고유 채널 정보의 공핵 값(ψ_k*)으로, 외부 빔포밍 가중치(u_k(t))를 공통 채널 정보의 공핵 값(ξ_k*)으로 결정한다. In optimal beamforming, the internal beamforming weight w _k (t) is the nucleus value of the unique channel information (ψ _k *), and the external beamforming weight u _k (t) is the nucleus value of the common channel information (ξ _k). Determined by *).

따라서, 수신 신호는 다음의 수학식 8과 같이 전개될 수 있다. Therefore, the received signal may be developed as in Equation 8 below.

[수학식 8][Equation 8]

또한, 수신되는 평균 전력은 다음의 수학식 9와 같이 전개될 수 있다. In addition, the average power received may be developed as in Equation 9 below.

[수학식 9][Equation 9]

<최적-랜덤 빔포밍>Optimal-Random Beamforming

최적-랜덤 빔포밍은 전력 비컨 신호들 사이에 주파수가 동기화되어 있지 않지만, 각각의 전력 전송 장치에서 수신 노드까지의 채널 정보가 획득된 경우에 적합할 수 있다. Optimal-random beamforming may be suitable when the frequency is not synchronized between the power beacon signals, but channel information from each power transmitter to the receiving node is obtained.

이 경우, 내부 빔포밍 가중치는 고유 채널 정보의 공핵 값으로 설정하고, 외부 빔포밍 가중치는 랜덤으로 설정한다. 따라서, 수신 신호는 다음의 수학식 10과 같다. In this case, the internal beamforming weight is set to a nucleus value of the unique channel information, and the external beamforming weight is set to random. Therefore, the received signal is expressed by the following equation (10).

[수학식 10][Equation 10]

이 때, 평균 전력은 다음의 수학식 11과 같이 계산된다. At this time, the average power is calculated as in Equation 11 below.

[수학식 11][Equation 11]

<랜덤 빔포밍>Random Beamforming

랜덤 빔포밍은 전력 비컨 신호들 사이에 주파수가 동기화되어 있지 않고, 각각의 전력 전송 장치에서 수신 노드까지의 채널 정보도 획득되지 않은 경우에 적합할 수 있다. Random beamforming may be suitable when the frequency is not synchronized between the power beacon signals, and channel information from each power transmission apparatus to the receiving node is also not obtained.

랜덤 빔포밍에서는 내부 빔포밍 가중치 및 외부 빔포밍 가중치를 모두 랜덤으로 설정한다. 내부 빔포밍 가중치 및 외부 빔포밍 가중치를 랜덤으로 설정한다는 의미는, 내부 빔포밍 가중치와 외부 빔포밍 가중치를 주기적으로 랜덤하게 변경한다는 것으로, 특히 내부 빔포밍 가중치와 외부 빔포밍 가중치가 나타내는 위상을 랜덤하게 변경할 수 있다.  In random beamforming, both the internal beamforming weight and the external beamforming weight are set randomly. Setting the internal beamforming weights and the external beamforming weights to random means changing the internal beamforming weights and the external beamforming weights at random periodically. Can be changed.

이 경우, 수신 신호는 다음의 수학식 12와 같다. In this case, the received signal is as shown in Equation 12 below.

[수학식 12][Equation 12]

또한, 평균 전력은 다음의 수학식 13과 같다. In addition, the average power is expressed by the following equation (13).

[수학식 13][Equation 13]

신호 생성부(230)는 상술한 방식에 의하여 결정된 빔포밍 가중치에 기초하여 분배된 발진 신호의 크기 및 위상을 변경하여 RF 신호들을 생성한다. The signal generator 230 generates RF signals by changing the magnitude and phase of the distributed oscillation signal based on the beamforming weight determined by the above-described method.

제 1 안테나부(250)는 신호 생성부(230)에서 생성된 RF 신호들을 복수의 안테나들을 통하여 수신 노드(120)로 전송한다. The first antenna unit 250 transmits the RF signals generated by the signal generator 230 to the receiving node 120 through the plurality of antennas.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)의 전력 전송 장치(300)을 나타내는 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a power transmission apparatus 300 of the power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3에서 전력 전송 장치(300)은 N개의 안테나로 구성되며, 안테나에서 전송되는 RF 신호들은 K개의 전력 비컨을 생성한다. 이 때, 하나의 발진기가 모든 전력 비컨에 연결된 구조, 즉, 하나의 발진기에서 생성된 신호를 기초로 K개의 전력 비컨이 생성된다. 이와 같이, 하나의 발진기를 이용하여 복수의 전력 비컨을 생성하는 구조를 중앙-집중식 구조로 명명할 수 있다. In FIG. 3, the power transmission apparatus 300 includes N antennas, and the RF signals transmitted from the antennas generate K power beacons. In this case, K power beacons are generated based on a structure in which one oscillator is connected to all power beacons, that is, a signal generated by one oscillator. As such, a structure for generating a plurality of power beacons using one oscillator may be referred to as a centralized structure.

전력 전송 장치(300)는 발진기에서 생성된 신호들을 N개의 경로로 분할한 후빔포밍 가중치에 따라 크기 및 위상을 변경한다. 중앙 집중식 구조에서는 하나의 발진 신호를 분할하여 전송하기 때문에 전력 비컨들간에 주파수 오프셋이 발생하지 않는다. 따라서, 상술한 최적 빔포밍이 가능하다. 중앙 집중식 구조에서는 RF 케이블을 전력 비콘을 발생시키고자 하는 위치까지 확장시킴으로서 구현할 수 있다. 중앙 집중식 구조는 복수의 전력 비컨을 발생시키기는 하지만, 엄밀한 의미에서 분산형 구조는 아니며, RF 케이블을 원하는 위치까지 연장하여야 하므로 넓은 공간에서 활용하기가 어렵고 케이블이 길어지면 전력 손실이 발생하게 된다. The power transmission apparatus 300 divides the signals generated by the oscillator into N paths and changes the magnitude and phase according to the postbeamforming weight. In the centralized structure, since one oscillation signal is divided and transmitted, no frequency offset occurs between power beacons. Thus, the above-described optimum beamforming is possible. In a centralized architecture, this can be achieved by extending the RF cable to the location where the power beacon is to be generated. Although the centralized structure generates a plurality of power beacons, it is not a decentralized structure in the strict sense, and it is difficult to use in a large space because the RF cable needs to be extended to a desired position, and the power loss occurs when the cable is long.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)의 전력 전송 장치(401,402)을 나타내는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating power transmission devices 401 and 402 of the power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 4에서, 전력 전송 장치(401)과 전력 전송 장치(402)는 각각 독립적인 발진기에 의하여 전력 비컨을 생성한다. 이 경우, 전력 전송 장치(401)에서 전송되는 전력 비컨 신호와 전력 전송 장치(402)에서 전송되는 전력 비컨 신호들간에 주파수 오프셋 문제가 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위하여 전력 전송 장치(401)와 전력 전송 장치(402)는 공통 클럭에 연결되어 있다. 저주파 공통 클럭은 전력 전송 장치(401)에서 발생하는 전력 비컨 신호와 전력 전송 장치(402)에서 발생하는 전력 비컨 신호의 주파수를 동기화 하기 위하여 PLL(Phase Locked Loop)회로를 사용할 수 있다. In FIG. 4, the power transmission device 401 and the power transmission device 402 each generate power beacons by independent oscillators. In this case, a frequency offset problem may occur between the power beacon signal transmitted from the power transmission device 401 and the power beacon signal transmitted from the power transmission device 402, and to solve this problem, the power transmission device 401 and the power may be solved. The transmission device 402 is connected to a common clock. The low frequency common clock may use a phase locked loop (PLL) circuit to synchronize a frequency of a power beacon signal generated by the power transmitter 401 and a power beacon signal generated by the power transmitter 402.

이와 같이 복수의 전력 전송 장치(401,402)가 독립적인 발진기에 의하여 생성된 전력 비컨 신호를 전송하되, 상호간에 공통 클록에 연결되어 있는 구조를 반-분산 구조로 명명할 수 있다. 반-분산 구조의 경우 공통 클록에 의하여 주파수를 동기화할 수 있고, 채널 정보를 획득할 수 있다면 상술한 최적 빔포밍이 가능하며, 채널 정보를 획득할 수 없다면 최적-랜덤 빔포밍을 사용할 수 있다. As described above, although the plurality of power transmission devices 401 and 402 transmit power beacon signals generated by independent oscillators, a structure in which the plurality of power transmission devices 401 and 402 are connected to a common clock may be referred to as a semi-distributed structure. In the case of the semi-distributed structure, the frequency can be synchronized by a common clock. If the channel information can be obtained, the above-described optimal beamforming is possible. If the channel information cannot be obtained, the optimal-random beamforming can be used.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 시스템(100)의 전력 전송 장치(501,502)을 나타내는 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating power transmission apparatuses 501 and 502 of the power transmission system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 5에서, 전력 전송 장치(501)과 전력 전송 장치(502)는 각각 독립적인 발진기에 의하여 전력 비컨을 생성한다. 또한, 반-분산 구조와 달리 전력 전송 장치들(501,502)이 중앙 시스템과 연결되어 있지 않은 구조이다. 이로 인하여 설치가 용이하다는 장점이 있으나, 주파수를 동기화하는 방법이 어려울 수 있다. 이와 같이 복수의 전력 전송 장치(501,502)가 독립적인 발진기에 의하여 생성된 전력 비컨 신호를 전송하며, 상호간에 연결되어 있지 않은 구조를 완전 분산 구조로 명명할 수 있다. 완전 분산 구조의 경우 설치가 용이하지만, 주파수 동기화가 여려울 수 있다. 완전 분산 구조의 경우 전력 비컨 신호들간의 주파수 동기화가 가능하고, 각각의 전력 전송 장치에서 수신 노드까지의 채널 정보를 알 수 있다면, 최적 빔포밍을 수행할 수 있고, 전력 비컨 신호들간의 주파수 동기화는 불가능하지만 채널 정보를 알 수 있다면, 최적-랜덤 빔포밍을 수행할 수 있다. 그러나, 주파수 동기화도 불가능하고 채널 정보도 알 수 없다면, 랜덤 빔포밍을 수행할 수 있다. In FIG. 5, the power transmitter 501 and the power transmitter 502 each generate a power beacon by an independent oscillator. In addition, unlike the semi-distributed structure, the power transmission devices 501 and 502 are not connected to the central system. This has the advantage of easy installation, but it may be difficult to synchronize the frequency. As such, the plurality of power transmission apparatuses 501 and 502 transmit power beacon signals generated by independent oscillators, and a structure that is not connected to each other may be referred to as a fully distributed structure. Fully distributed architecture is easy to install, but frequency synchronization can be difficult. In the case of a fully distributed structure, frequency synchronization between power beacon signals is possible, and if the channel information from each power transmitter to the receiving node is known, optimal beamforming may be performed, and frequency synchronization between power beacon signals may be performed. Although not possible, if the channel information is known, optimal-random beamforming may be performed. However, if frequency synchronization is not possible and channel information is not known, random beamforming may be performed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드(120)에 관한 블록도를 나타낸다. 6 is a block diagram of a receiving node 120 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드(120)는 안테나(610), 정류기(620), 전원 관리부(630), 에너지 저장부(640), 전압 조정부(650), 모듈(660)들을 포함할 수 있다. The receiving node 120 according to an embodiment of the present invention may include an antenna 610, a rectifier 620, a power manager 630, an energy storage unit 640, a voltage adjuster 650, and modules 660. Can be.

안테나(610)는 전력 전송 장치(110)에서 전송되는 RF 신호를 수신한다. The antenna 610 receives an RF signal transmitted from the power transmission device 110.

정류기(620)는 수신된 RF 신호를 정류하여 DC 신호로 변환한다. The rectifier 620 rectifies and converts the received RF signal into a DC signal.

에너지 저장부(640)는 변환된 DC 신호를 저장한다. 에너지 저장부(640)는 자주 일어나는 충/방전 사이클을 견딜 수 있도록 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)를 사용할 수 있다. The energy storage unit 640 stores the converted DC signal. The energy storage unit 640 may use a super capacitor to withstand frequent charge / discharge cycles.

전원 관리부(630)는 정류된 DC 전력이 최대가 되도록 임피던스를 조절할 수 있다. The power manager 630 may adjust the impedance to maximize the rectified DC power.

전압 조정부(650)는 에너지 저장부(640)에 저장된 에너지를 각각의 모듈(660)이 사용할 수 있는 전압으로 변환한다. The voltage adjustor 650 converts the energy stored in the energy store 640 into a voltage that can be used by each module 660.

모듈(660)은 변환된 전압을 이용하여 수신 노드(120)에 기능을 제공한다. Module 660 provides functionality to receiving node 120 using the converted voltage.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치에서 최적 빔포밍을 수행한 경우의 신호의 형태를 나타내는 도면이다. FIG. 7A is a diagram illustrating a signal form when an optimal beamforming is performed in a power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7a를 참고하면, 각각의 전력 전송 장치(711,712)는 제 1 전력 비컨 신호(721)와 제 2 전력 비컨 신호(722)를 각각 생성한다. 제 1 전력 비컨 신호(721)와 제 2 전력 비컨 신호(722)의 주파수는 동기화되어 있으며, 각각의 전력 전송 장치(711, 712)는 채널 정보를 알 수 있다고 가정하자. 따라서, 도 7a에서는 전력 전송 장치(711,712)가 최적 빔포밍을 수행할 수 있으며, 이 경우 수신 노드가 어느 곳에 위치하더라도 최적의 전력 전송 효율을 달성할 수 있다. Referring to FIG. 7A, each of the power transmitters 711 and 712 generates a first power beacon signal 721 and a second power beacon signal 722, respectively. Suppose that the frequencies of the first power beacon signal 721 and the second power beacon signal 722 are synchronized, and each of the power transmission devices 711 and 712 can know the channel information. Therefore, in FIG. 7A, the power transmission apparatuses 711 and 712 may perform optimal beamforming, and in this case, the optimal power transmission efficiency may be achieved regardless of where the receiving node is located.

도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 장치에서 랜덤 빔포밍을 수행한 경우의 신호의 형태를 나타내는 도면이다. 7B is a diagram illustrating a signal form when random beamforming is performed in a power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7b를 참고하면, 각각의 전력 전송 장치(711,712)는 제 1 전력 비컨 신호(721)와 제 2 전력 비컨 신호(722)를 각각 생성한다. 제 1 전력 비컨 신호(721)와 제 2 전력 비컨 신호(722)의 주파수는 동기화되어 있지 않으며, 전력 전송 장치(711, 712)는 채널 정보를 알 수 없다고 가정하자. 따라서, 도 7b에서는 전력 전송 장치(711,712)가 랜덤 빔포밍을 수행할 수 있으며, 이 경우 수신 노드가 어느 곳에 위치하더라도 최적의 전력 전송 효율을 달성할 수는 없지만, 신호가 수신되지 않는 음영 지역은 발생하지 않는다. Referring to FIG. 7B, each of the power transmitters 711 and 712 generates a first power beacon signal 721 and a second power beacon signal 722, respectively. Suppose that the frequencies of the first power beacon signal 721 and the second power beacon signal 722 are not synchronized, and the power transmission devices 711 and 712 do not know the channel information. Therefore, in FIG. 7B, the power transmission apparatuses 711 and 712 may perform random beamforming. In this case, the optimal power transmission efficiency may not be achieved wherever the receiving node is located, but the shaded area where the signal is not received may be Does not occur.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송 방법에 관한 흐름도를 나타낸다. 8 is a flowchart illustrating a power transmission method according to an embodiment of the present invention.

단계 s810에서, 외부 빔포밍 가중치를 최적 또는 랜덤으로 결정한다. 외부 빔포밍 가중치를 결정하는 방식은 제 1 발진기에서 생성된 제 1 비컨 신호와 제 2 발진기에서 생성된 제 2 비컨 신호의 주파수 동기화 여부에 따라 결정된다. 즉, 제 1 비컨 신호와 제 2 비컨 신호가 동기화된 경우 외부 빔포밍 가중치를 최적으로 결정하고, 그렇지 않은 경우 랜덤으로 결정한다. In step s810, the external beamforming weights are determined to be optimal or random. The method of determining the external beamforming weight is determined according to whether the first beacon signal generated by the first oscillator and the second beacon signal generated by the second oscillator are synchronized with each other. That is, the external beamforming weight is optimally determined when the first beacon signal and the second beacon signal are synchronized, and randomly otherwise.

단계 s820에서, 내부 빔포밍 가중치를 최적 또는 랜덤으로 결정한다. 내부 빔포밍 가중치를 결정하는 방식은 채널 정보의 획득 여부에 따라 결정된다. 즉, 채널 정보가 획득된 경우 내부 빔포밍 가중치를 최적으로 결정하고, 그렇지 않은 경우 랜덤으로 결정한다. In step s820, the internal beamforming weights are determined to be optimal or random. The method of determining the internal beamforming weight is determined depending on whether channel information is obtained. That is, when channel information is obtained, the internal beamforming weights are optimally determined. Otherwise, the internal beamforming weights are randomly determined.

단계 s830에서, 안테나별 RF 신호를 생성한다. In operation S830, an RF signal for each antenna is generated.

단계 s840에서, RF 신호를 전송한다. In step s840, an RF signal is transmitted.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and / or features of the present invention and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments of the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

110: 전력 전송 장치
210: 제 1 발진기
220: 전력 분배기
230: 결정부
240: 신호 생성부
250: 제 1 안테나부110: power transmission device
210: first oscillator
220: power divider
230: decision
240: signal generator
250: the first antenna unit

Claims (10)

복수의 안테나들을 통하여 전력을 전송하는 방법에 있어서,
제 1 발진기에서 생성되어 수신 노드로 전송되는 제 1 RF 신호들과, 제 2 발진기에서 생성되어 상기 수신 노드로 전송되는 제 2 RF 신호들의 주파수 동기화 여부에 따라, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 비랜덤 또는 랜덤으로 결정하는 단계;
상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보 획득 여부에 따라, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치를 비랜덤 또는 랜덤으로 결정하는 단계;
상기 외부 빔포밍 가중치 및 상기 내부 빔포밍 가중치에 기초하여, 상기 제 1 RF 신호들을 생성하는 단계; 및
상기 제 1 RF 신호들을 상기 안테나들을 통해 전송하는 단계를 포함하며,
상기 내부 빔포밍 가중치는, 상기 제 1 RF 신호들간의 전력 분배 비를 나타내며,
상기 외부 빔포밍 가중치는, 상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들 간의 전력 분배 비를 나타내는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. In the method for transmitting power through a plurality of antennas,
External beamforming of the first RF signals according to whether or not frequency synchronization between the first RF signals generated by the first oscillator and transmitted to the receiving node and the second RF signals generated by the second oscillator and transmitted to the receiving node Determining non-random or random weights;
Determining non-random or random internal beamforming weights of the first RF signals according to whether channel information between the antennas and the receiving node is obtained;
Generating the first RF signals based on the external beamforming weights and the internal beamforming weights; And
Transmitting the first RF signals through the antennas,
The internal beamforming weight represents a power distribution ratio between the first RF signals,
Wherein the external beamforming weight indicates a power distribution ratio between the first RF signals and the second RF signals. 제 1항에 있어서, 상기 외부 빔포밍 가중치를 결정하는 단계는,
상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들의 주파수가 동기화된 경우, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 비랜덤으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 1, wherein the determining of the external beamforming weights comprises:
And determining the external beamforming weight of the first RF signals as nonrandom when the frequencies of the first and second RF signals are synchronized. 제 2항에 있어서, 상기 비랜덤으로 결정하는 단계는,
상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 공통적인 채널 정보에 대한 공액 값을 상기 외부 빔포밍 가중치로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 2, wherein the determining of the non-random
And determining the conjugate value of the common channel information between the antennas and the receiving node as the external beamforming weight. 제 1항에 있어서, 상기 외부 빔포밍 가중치를 결정하는 방법은,
상기 제 1 RF 신호들과 상기 제 2 RF 신호들의 주파수가 동기화되지 않은 경우, 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 랜덤으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 1, wherein the external beamforming weight is determined.
And randomly determining external beamforming weights of the first RF signals when the frequencies of the first RF signals and the second RF signals are not synchronized. 제 4항에 있어서, 상기 랜덤으로 결정하는 단계는,
상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 소정 주기마다 랜덤으로 변경하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 4, wherein the determining randomly comprises:
The external beamforming weights of the first RF signals are randomly changed at predetermined intervals. 제 1항에 있어서, 상기 내부 빔포밍 가중치를 결정하는 단계는,
상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보가 획득된 경우, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치를 비랜덤으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 1, wherein the determining of the internal beamforming weights comprises:
And determining the internal beamforming weights of the first RF signals as non-random when channel information between the antennas and the receiving node is obtained. 제 6항에 있어서, 상기 비랜덤으로 결정하는 단계는,
상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 고유한 채널 정보에 대한 공액 값을 상기 내부 빔포밍 가중치로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 6, wherein the determining as the non-random,
And determining the conjugate value of unique channel information between the antennas and the receiving node as the internal beamforming weight. 제 1항에 있어서, 상기 내부 빔포밍 가중치를 결정하는 단계는,
상기 안테나들과 상기 수신 노드간의 채널 정보가 획득되지 않은 경우, 상기 내부 빔포밍 가중치를 랜덤 값으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 전송 방법. The method of claim 1, wherein the determining of the internal beamforming weights comprises:
And if the channel information between the antennas and the receiving node is not obtained, determining the internal beamforming weight as a random value. 복수의 안테나들;
발진 신호를 생성하는 제 1 발진기;
상기 발진 신호를 상기 안테나들에 대응하는 경로로 분배하는 전력 분배기;
상기 분배된 발진 신호에 대한 크기 및 위상의 변화량을 나타내는 빔포밍 가중치를 결정하는 결정부; 및
상기 빔포밍 가중치에 따라 상기 분배된 발진 신호의 크기 및 위상을 상기 제 1 RF 신호들을 생성하는 신호 생성부를 포함하며,
상기 결정부는, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치 및 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치를 상기 안테나들과 수신 노드간의 채널 정보를 이용하여 비랜덤으로 결정하고,
상기 제 1 RF 신호들과 제 2 발진기에서 생성된 제 2 RF 신호들의 주파수는 동기화되며,
상기 제 1 RF 신호들은 상기 복수의 안테나들을 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치. A plurality of antennas;
A first oscillator for generating an oscillation signal;
A power divider for distributing the oscillating signal to a path corresponding to the antennas;
A decision unit to determine a beamforming weight indicating an amount of change in magnitude and phase of the divided oscillation signal; And
A signal generator configured to generate the first RF signals in magnitude and phase of the divided oscillation signal according to the beamforming weights;
The determining unit may determine the non-random value of the internal beamforming weights of the first RF signals and the external beamforming weights of the first RF signals using channel information between the antennas and a receiving node.
The frequencies of the first RF signals and the second RF signals generated in the second oscillator are synchronized,
And the first RF signals are transmitted through the plurality of antennas. 복수의 안테나들;
발진 신호를 생성하는 제 1 발진기;
상기 발진 신호를 상기 안테나들에 대응하는 경로로 분배하는 전력 분배기;
상기 분배된 발진 신호에 대한 크기 및 위상의 변화량을 나타내는 빔포밍 가중치를 결정하는 결정부; 및
상기 빔포밍 가중치에 따라 상기 분배된 발진 신호의 크기 및 위상을 변경하여 제 1 RF 신호들을 생성하는 신호 생성부를 포함하며,
상기 결정부는, 상기 제 1 RF 신호들의 내부 빔포밍 가중치 및 상기 제 1 RF 신호들의 외부 빔포밍 가중치 중 적어도 하나를 랜덤 값으로 결정하고,
상기 제 1 RF 신호들과 제 2 발진기에서 생성된 제 2 RF 신호들의 주파수는 동기화되지 않거나, 상기 안테나들과 수신 노드간의 채널 정보가 획득되지 않으며,
상기 제 1 RF 신호들은 상기 안테나들을 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 전송 장치. A plurality of antennas;
A first oscillator for generating an oscillation signal;
A power divider for distributing the oscillating signal to a path corresponding to the antennas;
A decision unit to determine a beamforming weight indicating an amount of change in magnitude and phase of the divided oscillation signal; And
A signal generator configured to generate first RF signals by changing a magnitude and a phase of the distributed oscillation signal according to the beamforming weight,
The determining unit may determine at least one of an internal beamforming weight of the first RF signals and an external beamforming weight of the first RF signals as a random value,
The frequencies of the first RF signals and the second RF signals generated by the second oscillator are not synchronized or channel information between the antennas and the receiving node is not obtained.
And the first RF signals are transmitted through the antennas.

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