KR102342344B1 - 무선전력전송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수의 전력 수신단 및 복수의 배열 안테나 각각을 위상 제어하여, 상기 복수의 전력 수신단으로 전력을 송신하는 전력 송신단을 포함하는 무선전력전송 시스템을 제공한다.

Description

무선전력전송 시스템{Wireless power transmission system}

본 발명은 휴대폰/웨어러블 디바이스 또는 센서 디바이스의 충전을 위한 전력(Power) 전송하는 무선전력전송 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일한 채널 상에서 전력을 수신하는 다수의 수신단 디바이스가 하나의 전력 송신단으로부터 전력을 수신하기 위한 스케줄링 메카니즘 방안을 제안하여 다수의 수신단 디바이스에 전력을 공급할 수 있는 무선전력전송 시스템에 관한 것이다.

사물인터넷 (Internet of Things, IoT)이 주변 환경의 모니터링 및 제어를 위해 다양한 분야로 보편화되고 대규모로 확장됨에 따라 수많은 센서 디바이스가 도처에 사용되고 있으며, 전력 공급 측면에서 상시 전원 및 배터리 이외의 다른 수명 연장 방법의 필요성이 증가하게 되었다. 최근, 전원 및 배터리 이외의 다른 수명 연장 방법의 방법으로 무선충전기술이 접목되고 있다. 최근에는 이동형 디바이스 또는 원거리 IoT 디바이스 무선충전을 위하여 Radio Frequency (RF)를 이용한 충전 기술이 연구되고 있다. 그러나, RF를 이용해 전력을 전송하는 방식은 전송효율이 매우 약하다는 단점이 있다.

최근, RF 무선전력전송의 전송효율을 극복하기 위하여 특정 위치로 전력을 빔포밍(beamforming) 하는 기술이 소개 되었다.

RF 무선전력전송을 통해 특정 위치로 전력을 빔포밍(beamforming) 하는 기술의 핵심은 전력을 원하는 위치로 정확히 forming하여 송신하는 것이다. 따라서, 수신단 특정 위치로 전력을 빔포밍하기 위해서는 전력을 보내는 송신단이 수신단의 위치를 알아야 한다. 수신단은 자신의 위치를 전력 송신단 알려주기 위하여 특정 패턴 신호를 보내어 송신단으로 하여금 위치를 인식하게 한다. 이러한 방법은 retro-reflective 방식의 전력 빔포밍으로 알려져 있다.

기존에는 빔포밍 방식은 단일 수신 디바이스에 전력을 송신하는 구조로 제안되거나, 송신단에서 스케쥴링 기법 없이 전력을 송신하고 최적의 전력이 수신되었을 시 수신단이 그 정보를 송신단에 알려주는 방식으로 전력을 송신하였다. 이러한 방식은 다수의 수신 단말기가 존재할 때 비효율적일 뿐 아니라 채널리소스를 낭비하게 된다.

최근들어, 다수개의 수신단이 하나의 전력 송신단으로부터 전력을 수신하기 위해서는 송수신단의 구조적인 고려뿐만 아니라 적절한 스케쥴링이 필요하며, 이를 해결하기 위한 연구가 진행 중에 있다.

본 발명의 목적은, 무선 네트워크 통신에 무선전력전송 기술인 빔포밍을 적용하여 기존 전력 수신단 디바이스의 전력 공급 문제를 해결함과 동시에 효율적 스케줄링을 통한 전력 송수신을 가능한 무선전력전송 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 무선전력전송 시스템은, 복수의 전력 수신단 및 복수의 배열 안테나 각각을 위상 제어하여, 상기 복수의 전력 수신단으로 전력을 송신하는 전력 송신단을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 무선전력전송 시스템은, 무선 환경에서 Power Channel을 사용하여 전력수신 디바이스에 효율적으로 전력을 공급할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템은, 전력 송신단이 전력수신 디바이스로부터 수신된 비콘(beacon)을 통해 변화되는 위상을 계산하여 위치를 파악함으로써 해당 전력수신 디바이스의 위치로 전력을 동시에 집중적으로 전송할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템은, 다수기기에 전력을 전송할 수 있는 송수신 구조를 제안하며, 전력 전송을 위해 효율적으로 슬레이브를 할당하는 스케줄링 방법을 제시하여, 다수개의 전력수신 디바이스가 존재할 경우에도 스케줄링에 의해 상호 간섭 없이 전력을 주고받을 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템은, RF 무선전력전송 기술을 사용하여 수신단(휴대폰/웨어러블 디바이스, 센서 등) 디바이스가 전력 공급이 가능한 제한적인 곳에 위치하지 않더라도 RF 도달 거리 내에 위치한다면, 하나의 동일한 채널에서 빔포밍을 통해 센서 디바이스로 전력을 전송 가능하고, 또한, 계속해서 변화되는 위상을 계산함으로써 고정적인 수신 디바이스들뿐만 아니라 지속적으로 위치가 변하는 유동적인 수신 디바이스에도 무선 전력 전송이 가능한 이점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템을 나타낸 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템을 나타낸 세부 구조도이다.
도 3은 일반적인 MAC Superframe 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템에 적용되는 Superframe 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템의 아키텍처를 나타낸 도이다.
도 6은 마스터 및 슬레이브 간의 일대다 전력 송수신에 대한 일 예를 나타낸 도이다.
도 7은 마스터와 슬레이브 내 PTU와 PRU 간의 RF Control Protocol의 동작 흐름을 나타낸 도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명은 하나의 전력 송신단이 단일 채널을 통해 전력 수신단에 전력을 전송함으로써, 다수개의 수신단으로 구성된 네트워크에서 효율적인 스케줄링을 통한 전력 전송을 통해 최종적으로는 센서 디바이스의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템을 나타낸 구조도이다.

도 1의 전력 송신단은 마스터 (master)의 역할을 수행하며, 전력 수신단은 슬레이브 (slave)의 역할을 수행한다.

마스터와 슬레이브는 일반적인 통신을 위한 Communication Part인 T-TX/RX와 Power Transmitting Unit (PTU) 또는 Power Receiving Unit (PRU)를 포함하는 구조로 구성될 수 있다.

마스터와 슬레이브는 공통적으로 T-TX/RX를 통해 무선 데이터 송수신을 수행한다.

다수의 송수신 노드 간 Clear Channel Assessment (CCA)를 수행함으로써 해당 주파수 채널에서 충돌 없이 데이터를 주고받을 수 있도록 무선 통신 환경을 구성한다. CCA의 과정에서 해당 주파수에 대한 Energy Detection 또는 Channel Sensing이 이루어져 가용 채널인지 아닌지의 여부를 판단할 수 있다. CCA를 통한 마스터 슬레이브 간 채널 연결이 완료된 이후, 해당 채널에서의 무선 데이터 통신을 통해 마스터는 슬레이브들의 수와 정보를 알 수 있다.

전력 송수신 측면에서 마스터는 빔포밍을 통한 무선전력전송을 위해 다수의 배열 안테나로 구성될 수 있으며, 구조적으로 전력 전송의 역할을 수행하는 PTU를 포함할 수 있다. PTU는 전력 전송을 위한 Power TX와 OOK와 같은 신호를 수신하기 위한 RX로 구성된다. 마스터는 RX를 통해 슬레이브의 위치를 파악할 수 있는 위상 정보가 담긴 Power 비콘 (PB)을 수신하고, 이로부터 슬레이브 위치를 파악하여 Power Tx에서 해당 위치로 빔포밍하여 일정 시간동안 Power Channel을 통해 전력 전송을 수행한다.

슬레이브는 한 개의 안테나 혹은 마스터와 마찬가지로 다수의 배열 안테나로 구성될 수 있으며, 구조적으로 전력 수신의 역할을 하는 PRU가 포함된다. PRU는 전력 수신을 위한 Power RX 부분과 On-off Keying (OOK) 등으로 특정 패턴 신호를 전송하기 위한 TX로 구성되며, 추가적으로 Master Beacon으로부터 정보를 획득할 수 있는 Master Beacon Receiver (MBR)을 포함할 수 있다. Master Beacon Receiver (MBR)으로써 간단한 회로로 구성 가능한 envelop detector 등을 활용할 수 있다.

MBR은 마스터에 의해 Amplitude-shift Keying (ASK) 코딩되어 전송되는 마스터 비콘 (MB)을 수신하여 읽음으로써 TX Enabling을 수행할 수 있다. TX가 Enable됨에 따라 특정 패턴 신호를 발생하여 PB를 마스터로 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템을 나타낸 세부 구조도이다.

도 2는 송수신단을 나타내는 예시를 보여준다. 송신단의 수신단에 전력을 빔포밍을 할 수 있도록 DAC/LFP/MIXER/ PA 및 다수의 배열 안테나로 구성되어 있으며, 송신단은 수신단으로부터 Power Beacon을 받을 수 있도록 LNA와 down-mixer/LFP/ADC등으로 구성되어 있다. 수신단 위치를 계산하기 위한 연산과 빔포밍을 하기 위한 연산은 모두 송신단 Baseband에서 처리된다.

수신단은 Power를 받는 rectifier와 Power Channel에서 수신되는 Master Beacon을 받기 위한 MBR r,리고 Power Beacon을 전송하기 위한 Part로 구성될 수 있다.

도 3은 일반적인 MAC Superframe 구조를 나타낸 도이다.

먼저, 기존의 Superframe (SF)은 도 3과 같이 비콘, Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) 구간, 다수의 Data Slot (D-Slot)으로 구성되어 있다.

마스터가 네트워크 형성을 위해 비콘을 전송하면 인접한 슬레이브가 이를 수신한다. 비콘을 수신한 슬레이브들은 CSMA/CA 구간에서 마스터로 네트워크 참여 요청 메시지 (Join Request)를 보내고 이에 대한 응답을 받음으로써 네트워크에 참여한다. 마스터는 스케줄링을 통해 네트워크에 참여된 각 슬레이브를 특정 D-Slot에 할당하여 데이터 전송 및 수신을 가능하게 한다. D-Slot의 시간은 고정적이지 않고, 슬레이브의 요청에 따라 동적으로 가변될 수 있다. 이후 슬레이브는 할당된 D-Slot에서 데이터 전송 및 수신을 수행할 수 있다. Superframe은 시간이 지남에 따라 반복된다.

본 발명은 빔포밍을 적용하여 기존 전력 수신단 디바이스의 전력 공급 문제를 해결함과 동시에 효율적인 스케줄링을 통해 전력을 전송할 수 있는 새로운 Superframe 구조를 제안한다.

일반적으로 통신에서는 다수의 송수신 노드가 충돌없이 데이터를 주고받기 위해서는 CCA를 수행하도록 MAC Layer가 PHY layer에게 요청한다. CCA과정을 통하여 PHY 단에서 Energy Detection 또는 Channel Sensing을 하게 되고 해당 주파수 채널이 가용한지, 가용하지 않는지를 고려하게 된다.

그러나 CCA를 사용하지 않는 구조에서는 마스터와 다수의 슬레이브 간 무선전력전송 시 충돌방지를 위해 PTU와 PRU에 별도의 스케줄링이 요구된다. 예를 들면, 슬레이브 1과 슬레이브 2가 동시에 자신의 위치를 알려주기 위한 PB를 전송할 시, 충돌을 회피하기 위한 방법이 필요하다. 따라서 마스터는 슬레이브에 우선순위를 할당하는 것과 같은 별도의 스케줄링 정보를 MB에 포함해 전방향으로 다수의 슬레이브에 전송함으로써 특정 슬레이브와 충돌 없이 무선전력전송하기 위한 Superframe 구조를 사용할 필요가 있다.

도 4는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템에 적용되는 Superframe 구조를 나타낸 도이다.

Superframe은 크게 MB, PB, Channel Time Allocation (CTA) 구간으로 구성된다. 하나의 전력 송신단과 다수의 전력 수신단으로 구성된 네트워크는 Bluetooth나 Wi-Fi 등과 같은 무선 통신 방법에 의해 이미 송신단과 수신단 간의 채널 연결이 완료된 상태이며, 이를 통해 전력 송신단은 자신과 연결된 모든 전력 수신단의 개수와 그 각 전력 수신단의 정보를 알 수 있다. 따라서 기존의 통신 Superframe과 달리 마스터와 슬레이브 간 채널 연결을 위한 CSMA/CA 구간이 존재하지 않는다는 점에서 구조적으로 확연한 차이를 나타낸다. 또한, 네트워크의 동기화를 위한 마스터 비콘(MB) 이외에 전력 수신단 위치를 알려주기 위한 Power 비콘(PB)을 추가적으로 사용한다.

마스터는 다른 무선 통신 방법(Bluetooth나 Wi-Fi 등)을 통해 동일 네트워크 내에 속한 슬레이브들의 정보를 알 수 있다. 슬레이브 정보에는 사용자 인증(User Authentication), 디바이스 정보, 잔여 전력 등이 포함될 수 있다.

마스터는 이러한 정보를 바탕으로 다수의 슬레이브에 파워전송 slot(P-slot) 할당을 스케줄링한다. 마스터는 단일 채널을 통해 비콘 정보를 전송하기 위해서 MB를 다수의 슬레이브에 전방향으로 전송한다. MB는 Amplitude-shift Keying (ASK) 코딩되어 하나의 안테나에서 다수의 슬레이브로 전송되며 마스터와 동일한 네트워크 내에 위치한 슬레이브들의 동기를 맞추는 역할을 수행한다. 이와 함께 MB에 포함된 정보로 CTA 구간 내 P-Slot에 어느 슬레이브를 할당할지 결정할 수 있다. MB 프레임은 Preamble, Slave ID, Checksum 등으로 구성될 수 있다.

PTU의 MB의 전송 이후, MB를 수신한 슬레이브들은 MB에 포함된 Slave ID를 통해 자신이 전력을 요청할 수 있는지 아닌지 판단한다. 전력 수신단은 Envelope Detector로써 사용될 수 있는 MBR를 PRU 내에 포함할 수 있는 구조로, ASK 코딩되어 수신되는 MB를 MBR로 수신하여 읽을 수 있다. 슬레이브는 MBR를 통해 MB에 포함된 Slave ID를 확인하고, 이에 해당되는 슬레이브는 MBR에서 TX로 TX Enabling하여 OOK와 같은 신호를 사용해 마스터에게 PB를 전송할 수 있다.

송신단은 수신한 PB에 포함된 정보를 사용하여 각각의 송신 안테나로부터 입사되는 신호의 위상을 추출하거나, 위치인식 알고리즘(MUSIC 알고리즘 등)을 사용하여 전력을 빔포밍할 수신단의 위치를 파악한다. PB 전송 이후, CTA의 전 구간인 하나의 Power Slot (P-Slot)에서 송신단은 위상 정보로 계산된 해당 수신단의 위치로 모든 안테나를 빔포밍하여 효과적으로 전력을 전송할 수 있다. 마스터가 빔포밍함에 따라 Signal-to-Noise Ratio (SNR)은 커진다. Superframe은 시간이 지남에 따라 동일한 구조로 반복되며 마스터의 스케줄링 정보에 따라 전력을 수신 받을 수 있는 수신단이 동적으로 변경될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 무선전력전송 시스템의 아키텍처를 나타낸 도이다.

무선전력전송 시스템의 아키텍처는 일대다 전력 송수신 구조로 하나의 전력 송신단과 다수개의 전력 수신단으로 구성될 수 있다. 전력 송신단은 빔포밍할 수 있도록 다수개의 배열 안테나로 구성되어 있고, 상시 전원이 연결되어 있는 디바이스가 될 수 있다. 전력 수신단은 휴대폰/웨어러블 디바이스, 센서 등을 포함하는 다양한 디바이스가 될 수 있으며, 단일 채널로 ASK 코딩 되어 전송되는 MB를 수신하고 MB에 포함된 Slave ID를 파악하기 위한 MBR을 포함할 수 있는 구조이다.

그림 5의 (a)는 마스터와 슬레이브 간 무선 통신 채널 연결을 위해 다른 무선 통신 방법으로 수행되는 CCA와 Superframe의 시작에서 수행되는 MB의 전송을 보여준다. 마스터는 MB 전송 이전에 슬레이브에 의해 수행되는 CCA를 통해 채널을 연결하여 네트워크에 참여된 슬레이브들의 수와 슬레이브 정보를 알 수 있다. 마스터는 이 정보를 기반으로 무선전력전송을 위한 효율적인 슬레이브 스케줄링을 수행한다. 이후, PTU의 Power TX가 CTA 내 P-Slot에서 전력을 수신할 슬레이브의 할당을 위해 MB에 Slave ID를 포함하여 인접한 슬레이브들로 전송한다. 배열 안테나 중 하나가 MB를 전방향으로 전송하는 데에 사용된다.

그림 5의 (b)는 PB 전송과 Superframe의 CTA 구간 내 P-Slot에서 발생되는 전력 송수신을 보여준다. RF 무선전력전송 시스템에서는 MB와 PB, 총 2가지 비콘이 사용된다. 슬레이브는 Envelope Detector의 역할을 수행하는 MBR을 통해 ASK 코딩된 MB를 수신하고 MB에 포함된 정보를 읽어 자신이 P-Slot에서 전력을 수신할 수 있는 슬레이브인지 확인한다. 자신이 MB의 Slave ID에 해당하는 슬레이브일 경우, MBR이 PRU의 TX에 TX Enabling함으로써, PRU의 TX가 자신의 위치를 파악할 수 있는 위상 정보가 포함된 PB를 OOK와 같은 신호를 사용해 마스터로 전송한다. 마스터는 PTU 내 RX에 수신된 PB에서 슬레이브의 위상 정보를 추출하여 위치를 계산하고, 배열 안테나를 사용해 Power TX로 해당 위치에 빔포밍함으로써 CTA 전 구간에 해당하는 P-Slot 동안 집중적으로 전력을 전송할 수 있다. 슬레이브는 PRU의 Power RX를 통해 전력을 집중적으로 수신한다. 이 때, 집중적으로 전력을 수신하는 슬레이브에 인접한 슬레이브들에 비할당되어 있는 Slot은 모두 Rx 모드로 동작하고 있으므로, 약한 전력을 수신할 수 있다.

도 6은 마스터 및 슬레이브 간의 일대다 전력 송수신에 대한 일 예를 나타낸 도이다.

네트워크에는 하나의 마스터와 다수개의 슬레이브가 존재할 수 있으며, 마스터의 스케줄링에 따라 P-Slot에서 전력을 수신 받는 슬레이브가 달라질 수 있다. 마스터는 시작과 동시에 동기화 및 전력을 수신할 슬레이브의 할당을 위해 Superframe의 가장 처음에서 PTU가 MB를 전방향으로 전송한다.

MB를 수신한 다수개의 슬레이브들은 MBR을 통해 ASK 코딩된 MB를 수신하고 읽어 들임으로써 자신이 마스터로부터 지정된 슬레이브인지를 판단한다. 예를 들면, 슬레이브는 MBR을 통해 MB의 처음에 들어오는 Preamble을 확인하고 이후 들어오는 Slave ID를 읽어 자신과 일치하면 PB를 전송해야함을 인지할 수 있다. CTA 구간에 할당된 슬레이브일 경우, 전력 충전을 위해 PRU에서 PB를 마스터로 전송하여 전력을 요청한다. 전송되는 PB에는 슬레이브의 위치를 알려줄 수 있는 위상 정보가 포함되어 있다.

마스터는 PTU내 RX로 PB를 수신하고 CTA 구간의 P-Slot 동안 배열 안테나를 사용해 해당 슬레이브의 위치로 빔포밍하여 전력을 집중적으로 전송한다. 해당 슬레이브에 할당된 P-Slot이 끝나면 새로운 Superframe이 시작되고, 상기 과정이 시간이 지남에 따라 반복된다.

도 7은 마스터와 슬레이브 내 PTU와 PRU 간의 RF Control Protocol의 동작 흐름을 나타낸 도이다.

PTU와 PRU는 Configuration, 비콘 전송, RF WPT를 순차적으로 반복해서 수행한다. Configuration은 PTU와 PRU 사이에서 접속 초기에 수행되며, 가장 먼저 PTU와 PRU 간의 RF WPT Connection을 수행한다. RF WPT Connection이 완료되면, PRU Static Parameter, Station Probe Response, PRU Dynamic Parameter, Station Dynamic Parameter를 설정하여 Configuration을 완료한다. 이후, PTU는 MB인 PTU Beacon을 인접한 슬레이브에 전방향으로 전송한다. PTU Beacon을 수신한 슬레이브 중 무선전력전송을 위해 할당된 슬레이브의 PRU가 PTU로 PRU Beacon을 전송한다. 이와 같이 전력 전송을 위한 환경 구축이 완료되면, PTU는 RF WPT에서 해당 PRU로 Power Transfer를 수행한다. 따라서 PRU는 수신되는 전력을 사용하여 디바이스의 전력을 충전할 수 있다. 이후 Configuration을 제외한 과정이 시간이 지남에 따라 지속적으로 반복된다.

본 발명의 무선전력전송 시스템은 다수개의 배열 안테나로 구성된 전력 송신단과 다수개의 전력 수신단 노드가 존재하는 RF 무선전력전송 환경을 가지며, 전력 송신단은 마스터 (master)의 역할을 수행하며, 전력 수신단은 슬레이브 (slave)의 역할을 수행.마스터와 슬레이브는 일반적인 통신을 위한 Communication Part인 T-TX/RX와 Power Transmitting Unit (PTU)를 포함하며, 전력 송신단의 Power Transmitting Unit (PTU)는 전력을 빔포밍할 수 있도록 다수개의 안테나를 개별적으로 위상제어가 가능한 구조를 포함하고, 전력 송신단의 Power Transmitting Unit (PTU)는 개별안테나로부터 수신되는 위상 혹은 위상의 차이를 추출하여, 이를 기반으로 각각의 안테나의 위상을 컨트롤하여 특정위치로 전력을 forming하는 구조를 포함하고, 전력 수신단은 일반적인 통신을 위한 Communication Part인 T-TX/RX와 빔포밍 신호(CW: Continuous Wave)를 전력으로 변환하는 부와 Power Channel에서 수신되는 Master Beacon을 받기 위한 MBR, 그리고 Power Beacon을 전송하기 위한 Part로 구성된 Power Receiving Unit (PRU)를 포함하는 구조로 구성되며, 무선으로 전력을 전송하기에 앞서 다른 무선 통신 방법을 통해 마스터와 슬레이브 간 채널 연결이 완료되어 있는 구조이고, 하나의 송신단과 다수의 수신단 간의 전력 전송을 위해 채널자원에 수신단 할당을 동적으로 스케줄링하는 시스템 구조 및 해당 시스템을 위한 MAC Superframe 구조 제안, 제안하는 Superframe은 크게 마스터 비콘 (MB), Power 비콘 (PB), Channel Time Allocation (CTA) 구간으로 구성되며, 네트워크의 동기화 및 슬레이브 지정을 위한 비콘(MB) 이외에 전력 수신단 위치를 알려주기 위한 비콘(PB)을 사용하는 구조이고, CTA (Channel Time Allocation) 구간은 특정 슬레이브에 할당해 전력을 전송하기 위한 단일 Power Slot (P-Slot)으로 구성될 수 있으며, Master Beacon(MB)을 통하여 슬레이브간 동기를 맞추고, 또한 어떤 슬레이브가 현재 위치를 알려주는 Beacon TX를 Activation 되는지를 알려주며, 전력 수신단은 MB에 의해 전력을 수신할 수 있도록 자신이 할당되면 전력 송신단으로 전력 수신단의 위치를 알려주는 비콘(PB)을 전송하는 구조이고, 전력 수신단은 송신단으로부터의 MB를 수신하여 정보를 읽을 수 있는 Master Beacon Receiver (MBR)를 Envelope Detector로써 사용할 수 있는 구조이며, 전력 수신단에 Envelope Detector 회로를 포함하고 있는 구조일 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 복수의 전력 수신단; 및
   복수의 안테나를 구비하고, 상기 복수의 안테나를 통하여 상기 복수의 전력 수신단과 무선 통신 채널을 형성한 후, 상기 복수의 전력 수신단으로 순차적으로 무선전력전송을 위한 스케줄링 정보를 생성하고, 스케줄링 정보가 포함된 마스터 비콘을 상기 복수의 전력 수신단이 수신할 수 있도록 전방향으로 전송하고, 상기 스케줄링 정보에 따른 무선전력을 수신할 특정 전력 수신단으로부터 상기 특정 전력 수신단의 위상 정보가 포함된 파워 비콘을 수신하고, 수신한 파워 비콘에 포함된 위상 정보로 상기 특정 전력 수신단의 위치를 파악하고, 파악한 상기 특정 전력 수신단의 위치로 상기 복수의 안테나를 빔포밍하여 무선전력을 전송하는 전력 송신단;을 포함하고,
   상기 복수의 전력 수신단과 상기 전력 송신단 간의 무선 통신을 위한 Superframe은 마스터 비콘, 파워 비콘 및 CTA(Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전력 수신단과 상기 전력 송신단 간에 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행하여 무선 통신 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전력 수신단은 상기 마스터 비콘에 포함된 Slave ID를 통해 자신이 전력을 요청할 수 있는 지 아닌지를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 특정 전력 수신단은 OOK(On-off Keying) 신호를 사용해서 파워 비콘을 상기 전력 송신단에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전력 송신단은 상기 CTA 구간을 통해서 상기 특정 전력 수신단에 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템.
7. 복수의 안테나를 구비하고, 복수의 전력 수신단과 무선 통신을 수행하는 통신부; 및
   상기 복수의 안테나를 통하여 상기 복수의 전력 수신단과 무선 통신 채널을 형성한 후, 상기 복수의 전력 수신단으로 순차적으로 무선전력전송을 위한 스케줄링 정보를 생성하고, 스케줄링 정보가 포함된 마스터 비콘을 상기 복수의 전력 수신단이 수신할 수 있도록 전방향으로 전송하고, 상기 스케줄링 정보에 따른 무선전력을 수신할 특정 전력 수신단으로부터 상기 특정 전력 수신단의 위상 정보가 포함된 파워 비콘을 수신하고, 수신한 파워 비콘에 포함된 위상 정보로 상기 특정 전력 수신단의 위치를 파악하고, 파악한 상기 특정 전력 수신단의 위치로 상기 복수의 안테나를 빔포밍하여 무선전력을 전송하는 PTU(Power Transmitting Unit);를 포함하고,
   상기 복수의 전력 수신단과의 무선 통신을 위한 Superframe은 마스터 비콘, 파워 비콘 및 CTA(Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템용 전력 송신단.
8. 제7항에 있어서,
   상기 PTU는 전력을 빔포밍할 수 있도록 상기 복수의 안테나를 개별적으로 위상 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 시스템용 전력 송신단.

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