(57)【要約】  改善された無線エネルギー伝達方法が、基本周波数を有する第１のエネルギービームを通電可能装置の方に誘導するステップを含む。第１のエネルギービームは、第１の電力アクセスポイント（ＰＡＰ）の複数の偏波子によって形成される。第１のＰＡＰの各偏波子においてそれぞれの第１の偏波信号をそれぞれの第２の偏波信号と組み合わせることにより、通電可能装置において、第１のエネルギービームの第１の極性が、第１のＰＡＰから物理的に分離して第１のＰＡＰに無線接続する第２のＰＡＰによって形成された第２のエネルギービームの第２の極性に整列する。それぞれの第２の偏波信号は、それぞれの第１の偏波信号を回転させることによって形成される。第２のＰＡＰは、無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取り、このＰＡＰ信号から局所的に基本周波数を生成する。【選択図】図１
2019506833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改善された無線エネルギー伝達のためのシステムであって、
基本周波数と第１の極性とを有する第１のエネルギービームを通電可能装置に向けるように構成された第１の電力アクセスポイント（ＰＡＰ）と、
前記第１のＰＡＰから物理的に分離されて前記第１のＰＡＰとの無線接続を有し、前記基本周波数と第２の極性とを有する第２のエネルギービームを前記通電可能装置に向けるように構成された第２のＰＡＰと、
を備え、前記第１のＰＡＰの複数の偏波子が、前記通電可能装置に向けられる前記第１のエネルギービームを形成するとともに、前記通電可能装置において前記第１の極性を前記第２の極性と整列させるように構成され、
前記第２のＰＡＰは、前記無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取り、さらに該ＰＡＰ信号から前記基本周波数を局所的に生成することができる、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記偏波子の各々は、
共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と、第１の供給地点及び第２の供給地点とを含むパッチアンテナと、
前記第１の供給地点に接続されて信号の第１の振幅を調整するように構成された第１の可変利得増幅器（ＶＧＡ）と、
前記信号と前記第１のＶＧＡとの間で前記信号の位相を調整するように構成された第１の位相シフタと、
前記第２の供給地点に接続されて前記信号の第２の振幅を調整するように構成された第２のＶＧＡと、
を含み、前記パッチアンテナは、前記信号の偏波を制御する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の位相シフタは、前記信号の前記位相をマイナス９０度からプラス９０度までの範囲にわたってシフトさせるように構成される、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記信号と前記第２のＶＧＡとの間の第２の位相シフタをさらに備え、前記第１の位相シフタ及び前記第２の位相シフタは、いずれも前記信号の前記位相をマイナス９０度からプラス９０度までの範囲にわたって複合シフトさせる、
請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の偏波子の数は２で割り切れ、各偏波子は、ワイト交差構造でアンテナ信号に接続される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記偏波子の数は４であり、
第１の偏波子の対に結合された第１の交差装置と、
前記第１の交差装置と第２の偏波子の対とに結合された第１のハイブリッド結合器の対と、
前記第１のハイブリッド結合器の対に結合された第２の交差装置と、
前記第２の交差装置と前記第１のハイブリッド結合器の対とに結合された第２のハイブリッド結合器の対と、
前記第２のハイブリッド結合器の対に結合されたスイッチと、
前記アンテナ信号と前記スイッチとの間に結合されたマスタ位相シフタと、
を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の極性は、垂直、傾斜、水平、円、楕円及び傾斜楕円のうちの１つである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のＰＡＰが前記通電可能装置から受け取った受信信号強度インジケータを用いて前記第１の極性の前記第２の極性との整列を最適化する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記整列の最適化は、フェーザ分解法を使用する、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
改善された無線エネルギー伝達のための方法であって、
第１の電力アクセスポイント（ＰＡＰ）の複数の偏波子によって形成された、基本周波数を有する第１のエネルギービームを、通電可能装置の方に誘導し、
前記第１のＰＡＰの偏波子の各々において、それぞれの第１の偏波信号を、該それぞれの第１の偏波信号を回転させることによって形成されたそれぞれの第２の偏波信号と組み合わせることにより、前記通電可能装置において、前記第１のエネルギービームの第１の極性を、前記第１のＰＡＰから物理的に分離されて前記第１のＰＡＰとの無線接続を有する第２のＰＡＰによって形成された、前記基本周波数を有する第２のエネルギービームの第２の極性に整列させ、前記第２のＰＡＰは、前記無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取って該ＰＡＰ信号から前記基本周波数を局所的に生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記第１のＰＡＰの前記偏波子の各々は、回転した第１の偏波信号を、該回転した第１の偏波信号とは異なる回転を有する前記それぞれの第２の偏波信号と組み合わせる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の極性の前記第２の極性との前記整列は、前記通電可能装置によって受け取られた受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）に基づいて最適化される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記整列は、フェーザ分解法を使用する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のエネルギービーム及び前記第２のエネルギービームは、いずれも前記通電可能装置から別の通電可能装置に順次移動し、前記整列は、前記別の通電可能装置によって受け取られた別のＲＳＳＩによって最適化される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記整列は、前記通電可能装置及び前記別の通電可能装置の各々からの最小ＲＳＳＩを最大化することによって、前記通電可能装置及び別の通電可能装置のために同時に最適化される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
改善された無線エネルギー伝達のための方法であって、
複数のエネルギービームを通電可能装置に誘導し、各エネルギービームは、基本周波数を有するとともに、複数の偏波子を有するそれぞれの電力アクセスポイント（ＰＡＰ）によって形成され、各ＰＡＰは、別のＰＡＰから物理的に分離されて前記別のＰＡＰとの無線接続を有し、前記ＰＡＰのうちの１つのＰＡＰは、前記無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取って該ＰＡＰ信号から基本周波数を局所的に生成し、
各それぞれのＰＡＰの前記偏波子の各々においてそれぞれの第１の偏波信号をそれぞれの第２の偏波信号と組み合わせることによって、前記通電可能装置において前記エネルギービームの各々の極性を整列させ、前記それぞれの第２の偏波信号は、前記それぞれの第１の偏波信号を回転させることによって形成され、
複数の通電可能装置を含む平面領域を、それぞれが前記複数のエネルギービームのそれぞれのエネルギービームからのエネルギービーム位置によって定められた複数の部分空間に分割し、
前記エネルギービームの前記それぞれのエネルギービームを前記部分空間内の走査経路に沿って走査して、前記複数の通電可能装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置の各々において受け取られたエネルギーの変化を検出することによって前記複数の通電可能装置のうちの前記少なくともいくつかの通電可能装置の存在を検出し、前記複数の装置のうちの前記少なくともいくつかの装置は、受信装置と、近接装置及び基準装置の一方又は両方とを含み、前記基準装置は、前記平面領域内の所定の位置を有し、
前記受信装置の位置に対する各近接装置のそれぞれの位置を発見することによって接続性マップを決定し、
前記基準装置に対する前記受信装置及び前記近接装置の物理的位置を補間する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記受信装置の前記位置は、前記エネルギービームのそれぞれのエネルギービームの１つの波長内で特定される、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
各部分空間は、１つのエネルギービームを連続的に停止させ、前記受信装置において受け取られる前記エネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
各部分空間は、２つの物理的に隣接するエネルギービームを連続的に停止させ、前記受信装置において受け取られる前記エネルギーの低下によって前記２つの物理的に隣接するエネルギービーム間における受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
各部分空間は、全ての前記エネルギービームの極性を回転させ、前記受信装置において受け取られる前記エネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、
請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１６年２月９日に出願された「フェーザ分解（ＰＨＡＳＯＲ  ＤＥＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ）」という名称の同時係属中の米国仮特許出願第６２／２９２，９２６号、２０１６年２月９日に出願された「切り換え型ビーム偏波整列（ＳＷＩＴＣＨＥＤ  ＢＥＡＭ  ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ）」という名称の同時係属中の米国仮特許出願第６２／２９２，９３３号、及び２０１６年２月９日に出願された「受信機位置決定（ＲＥＣＥＩＶＥＲ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ）」という名称の同時係属中の米国仮特許出願第６２，２９２，９３８号に対する優先権を主張する実用特許出願であり、これらの文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本開示は、一般に無線エネルギー伝達に関し、具体的には、電磁波の整列を用いた効率的な無線エネルギー伝達システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ポータブル装置の処理能力及び接続能力の向上は、対応するこれらの装置のエネルギー消費の増加をもたらした。さらに、ポータブル装置が蓄えることができるエネルギーの量には実質的な物理的限界があり、従ってこれらの装置は頻繁に充電する必要がある。ポータブル装置に給電を行うための接続型の解決策（ｔｅｔｈｅｒｅｄ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）には、電源ケーブルと装置との間におけるコネクタの標準化の欠如、充電ケーブルの重量及び信頼性、動作環境に対する制約（例えば、水中又は危険地域）、及び接続型の解決策が移動性に対して強いる一般的制約を部分的に原因とする限界がある。
【０００４】
これまで、ポータブル装置の無線充電は、誘導結合又は静電結合などの近接場技術によって（例えば、数センチメートルほどの）短距離に制限されていた。レーザービーム又はマイクロ波ビームを使用する遠距離場技術は、特に人間を含む環境では危険なほど高い電力レベルを必要とする。通常、レーザービーム及びマイクロ波ビームは、見通し内用途にも制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポータブル装置の能力の向上は、装置を大規模、高密度に展開して集合的に情報を共有できるモノのインターネット（ＩｏＴ）の環境を可能にするのにも役立ってきた。しかしながら、これまでの解決策では、大幅に異なる電力消費要件を有する装置が移動性を必要とするＩｏＴ環境において装置に効率的に給電を行う能力が制限されていた。同様に、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグの使用増加により、接続、危険なほど高レベルの電力使用、又はＲＦＩＤタグの充電に使用される充電ステーションの配置に対する必要以上の規制の強要を伴わずに移動環境において装置に給電を行う効率的な方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
理解されるように、本明細書に開示する実施形態は、少なくとも以下を含む。１つの実施形態では、改善された無線エネルギー伝達システムが、第１のエネルギービームを通電可能装置（ｅｎｅｒｇｉｚａｂｌｅ  ｄｅｖｉｃｅ）に向けるように構成された第１の電力アクセスポイント（ＰＡＰ）を含む。第１のエネルギービームは、基本周波数と第１の極性とを有する。第１のＰＡＰからは、第１のＰＡＰとの無線接続を有して第２のエネルギービームを通電可能装置に向けるように構成された第２のＰＡＰが物理的に分離される。第２のエネルギービームは、基本周波数と第２の極性とを有する。第１のＰＡＰの複数の偏波子が、通電可能装置に向けられる第１のエネルギービームを形成するとともに、通電可能装置において第１の極性を第２の極性に整列させるように構成され、第２のＰＡＰは、無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取ることができるとともに、さらにＰＡＰ信号から基本周波数を局所的に生成することができる。
【０００７】
改善された無線エネルギー伝達システムの別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む。偏波子の各々は、共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と、第１の供給地点及び第２の供給地点とを含むパッチアンテナと、第１の供給地点に接続されて信号の第１の振幅を調整するように構成された第１の可変利得増幅器（ＶＧＡ）と、信号と第１のＶＧＡとの間に存在して信号の位相を調整するように構成された第１の位相シフタと、第２の供給地点に接続されて信号の第２の振幅を調整するように構成された第２のＶＧＡとを含み、パッチアンテナは、信号の偏波を制御する。第１の位相シフタは、信号の位相をマイナス９０度からプラス９０度までの範囲にわたってシフトさせるように構成される。信号と第２のＶＧＡとの間には第２の位相シフタが存在し、第１の位相シフタ及び第２の位相シフタは、いずれも信号の位相をマイナス９０度からプラス９０度までの範囲にわたって複合シフトさせる。複数の偏波子の数は２で割り切れ、各偏波子は、ワイト交差構造（Ｗｉｇｈｔ  Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）でアンテナ信号に接続される。偏波子の数は４であり、第１の偏波子の対に結合された第１の交差装置と、第１の交差装置及び第２の偏波子の対に結合された第１のハイブリッド結合器の対と、第１のハイブリッド結合器の対に結合された第２の交差装置と、第２の交差装置及び第１のハイブリッド結合器の対に結合された第２のハイブリッド結合器の対と、第２のハイブリッド結合器の対に結合されたスイッチと、アンテナ信号とスイッチとの間に結合されたマスタ位相シフタとを含む。第１の極性は、垂直、傾斜、水平、円、楕円及び傾斜楕円のうちの１つである。第１のＰＡＰは、通電可能装置から受信信号強度インジケータが受け取り、これを用いて第１の極性の第２の極性との整列を最適化する。整列の最適化は、フェーザ分解法を使用する。
【０００８】
別の実施形態では、改善された無線エネルギー伝達のための方法が、第１の電力アクセスポイント（ＰＡＰ）の複数の偏波子によって形成された、基本周波数を有する第１のエネルギービームを、通電可能装置の方に誘導する。第１のＰＡＰの偏波子の各々においてそれぞれの第１の偏波信号をそれぞれの第２の偏波信号と組み合わせることにより、通電可能装置において、第１のエネルギービームの第１の極性を、第１のＰＡＰから物理的に分離されて第１のＰＡＰとの無線接続を有する第２のＰＡＰによって形成された第２のエネルギービームの第２の極性に整列させる。それぞれの第２の偏波信号は、それぞれの第１の偏波信号を回転させることによって形成される。第２のＰＡＰは、無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取り、このＰＡＰ信号から局所的に基本周波数を生成する。
【０００９】
改善された無線エネルギー伝達方法の別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む。第１のＰＡＰの偏波子の各々は、回転した第１の偏波信号を、回転した第１の偏波信号とは異なる回転を有するそれぞれの第２の偏波信号と組み合わせる。第１の極性の第２の極性との整列は、通電可能装置によって受け取られた受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）に基づいて最適化される。整列は、フェーザ分解法を使用する。第１のエネルギービーム及び第２のエネルギービームは、いずれも通電可能装置から別の通電可能装置に順次移動し、整列は、別の通電可能装置によって受け取られた別のＲＳＳＩによって最適化される。整列は、通電可能装置及び別の通電可能装置の各々からの最小ＲＳＳＩを最大化することによって、通電可能装置及び別の通電可能装置のために同時に最適化される。
【００１０】
別の実施形態では、改善された無線エネルギー伝達方法が、複数のエネルギービームを通電可能装置に誘導する。各エネルギービームは、基本周波数を有する。各エネルギービームは、複数の偏波子を有するそれぞれの電力アクセスポイント（ＰＡＰ）によって形成される。各ＰＡＰは、別のＰＡＰから物理的に分離されて、別のＰＡＰとの無線接続を有する。ＰＡＰのうちの１つのＰＡＰは、無線接続を介してＰＡＰ信号を受け取り、このＰＡＰ信号から局所的に基本周波数を生成する。各それぞれのＰＡＰの偏波子の各々においてそれぞれの第１の偏波信号をそれぞれの第２の偏波信号と組み合わせることによって、通電可能装置においてエネルギービームの各々の極性を整列させる。それぞれの第２の偏波信号は、それぞれの第１の偏波信号を回転させることによって形成される。複数の通電可能装置を含む平面領域を複数の部分空間に分割する。各部分空間は、複数のエネルギービームのそれぞれのエネルギービームからのエネルギービーム位置によって定められる。エネルギービームのそれぞれのエネルギービームを部分空間内の走査経路に沿って走査して、複数の通電可能装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置の各々において受け取られたエネルギーの変化を検出することによって複数の通電可能装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置の存在を検出する。複数の装置のうちの少なくともいくつかの通電可能装置は、受信装置と、近接装置及び基準装置の一方又は両方とを含む。基準装置は、平面領域内の所定の位置を有する。受信装置の位置に対する各近接装置のそれぞれの位置を発見することによって接続性マップを決定する。基準装置に対する受信装置及び近接装置の物理的位置を補間する。
【００１１】
改善された無線エネルギー伝達方法の別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む。受信装置の位置は、エネルギービームのそれぞれのエネルギービームの１つの波長内で特定される。各部分空間は、１つのエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される。各部分空間は、２つの物理的に隣接するエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって２つの物理的に隣接するエネルギービーム間における受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される。各部分空間は、全てのエネルギービームの極性を回転させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される。
【００１２】
本発明は一例として示すものであり、同様の要素を同じ参照記号によって示す添付図によって限定されるものではない。図中の要素は、単純化及び明確化のために示すものであって必ずしも縮尺通りではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態による改善された無線エネルギー伝達システムの概略図である。
【図２】制御モジュールの機能ブロック図である。
【図３】電力アクセスポイントの位相調整シーケンスのグラフィック表示である。
【図４】フェーザ分解のための疑似コードのフローチャートである。
【図５】制御可能な傾斜線形偏波子の実施形態の概略図である。
【図６】切り換え型ビームを用いたビームステアリングの実施形態の概略図である。
【図７】接続性マップの生成方法を示すフローチャートである。
【図８】本開示の実施形態による改善された無線エネルギー伝達方法のフローチャート表現である。
【図９】本開示の実施形態による改善された無線エネルギー伝達方法のフローチャート表現である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で説明するシステム及び方法の実施形態は、（伝送器とも呼ばれる）複数の電力アクセスポイント（ＰＡＰ）から（応用電力受信機又はＲＡＰとも呼ばれる）少なくとも１つの通電可能装置への長距離無線エネルギー伝達の改善をもたらす。１つの例では、通電可能装置が無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグである。装置は、装置の動作エネルギーを提供する放射ＥＭ波を長距離無線エネルギー伝達から受け取ることができる時に通電可能と見なされる。
【００１５】
様々な実施形態では、通電可能装置のエネルギー受け取り地点（例えば、アンテナ）において複数のエネルギービームの周波数を統一することにより、無線エネルギー伝達が長距離にわたって、低伝送電力で、又はこれらの両方で実現される。無線エネルギー伝達は、位相の統一及びエネルギービームの極性の統一のうちの少なくとも一方をさらに含む。無線エネルギー伝達の様々な改善は、以下の改善のうちの１つ、又はそのいずれかの組み合わせを含む、本明細書で説明する教示によってもたらされる。
【００１６】
様々な実施形態では、各通電可能装置においてフェーザ分解を行って、各ＰＡＰからの寄与振幅、位相及び極性を素早く決定することによって無線エネルギー伝達を改善する。この結果、いくつかの実施形態では、エネルギービームの周波数、位相及び極性のうちの少なくとも１つを互いに統一（例えば、整列）させるのに必要な時間が約１０，０００減少することにより、反復を必要とすることなくリアルタイムでエネルギービーム整列を行えるようになる。リアルタイムのエネルギービーム整列は、ＲＦＩＤタグが「瞬時オン」性能を有して、タグの移動時に最適レベルの給電状態を保つようにすることができる。１つの実施形態では、タグの移動時に各タグの位置がリアルタイムで追跡される。
【００１７】
他の実施形態では、ビームステアリングではなく切り換え型ビーム選択によって偏波整列（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が行われる。位相アレイ法は、コスト及び複雑性の増加を犠牲にして、電力伝送用途に必要な速度を上回る高速ビームステアリングを実行する。電力伝送に切り換え型ビーム選択を使用することにより、ＰＡＰによって供給される電力が増加してマルチパス問題が低減される。
【００１８】
他の実施形態では、マルチパス歪みが存在するかどうかに関わらず複数のセンサタグの位置を特定することによって無線エネルギー伝達を改善する。所定の位置を有するＲＦＩＤ基準装置に対するＲＦＩＤタグの位置を含む接続性マップを形成する。この接続性マップは、走査エネルギービームによって照明されるそれぞれのＲＦＩＤタグにおいて受け取られた信号レベルの変化を検出することによって決定される。接続性マップの解像度を改善するために、選択可能なエネルギービームの停止及びエネルギービームの極性回転を含む他の方法も採用する。
【００１９】
図１を参照すると、無線エネルギー伝達システムの実施形態１０が、例えば携帯電話機１４ａ、タブレット１４ｂ、スマートウォッチ１４ｃ、ステレオ１４ｄ及びコンピュータ１４ｅを含む「モノのインターネット」（ＩｏＴ）１２にエネルギー（例えば、「電力」）を供給する。通電可能装置１４ａ〜１４ｅ（一般に１４）は例示にすぎず、ＩｏＴ１２を構成する潜在的装置を制約するものとして見なすべきではない。１つの例では、装置１４が全て同じタイプのものである。別の例では、装置１４がＲＦＩＤタグなどの低電力装置である。別の例では、装置１４が電動車椅子などの高電力装置である。様々な実施形態は、ＩｏＴ１２を、互いに関連する必要も通信する必要もない１又は２以上の装置１４に置き換える。
【００２０】
ＩｏＴ１２の装置１４は、複数のＰＡＰ１６ａ、１６ｂ及び１６ｃ（一般に１６）からエネルギーを受け取る。各ＰＡＰ１６ａ、１６ｂ及び１６ｃは、それぞれのエネルギービーム１８ａ、１８ｂ及び１８ｃ（一般に１８）を放出し、各エネルギービームは、少なくとも１つのＥＭ波を有する。少なくとも２つのエネルギービームのＥＭ波の各々は、装置１４のうちの１つの装置が受け取るエネルギーを最適化するようにその装置の受信位置に向けられる（例えば、集められる）。受信位置に集められた各エネルギービームの各ＥＭ波の周波数と位相及び極性の少なくとも一方とを整列させることによって、コヒーレントなエネルギーバブル２０ａが形成される。本開示の文脈における、エネルギービームの周波数、位相又は極性を整列させることについての言及は、各エネルギービーム内及びエネルギービーム間でＥＭ波を揃える（又は、統一する）ことを意味すると理解すべきである。
【００２１】
説明を明確にするために、図１では３つのエネルギービーム１８によって形成されるコヒーレントなエネルギーバブル２０ａをＩｏＴ１２の環境に隣接して示している。実際には、各コヒーレントなエネルギーバブルは、少なくとも２つのエネルギービームによって形成され、装置１４のうちの１つの装置による受信電力を最大化するようにその１つの装置の一点（例えば、受信アンテナ）に集められる。１つの実施形態では、複数のコヒーレントなエネルギーバブルが形成され、各コヒーレントなエネルギーバブルが異なる装置に集められる。別の実施形態では、少なくとも１つのコヒーレントなエネルギーバブルが複数の装置間で時分割（ｔｉｍｅｄ−ｓｈａｒｅｄ）される。
【００２２】
通電可能装置１４に十分なエネルギーレベルを伝送するＰＡＰ１６の範囲２２は、装置１４が受け取る必要がある必要電力と、コヒーレントなエネルギーバブルを形成するために使用されるエネルギービーム１８の数と、（例えば、生命体にとって安全な動作レベルに基づくＦＣＣ制限に起因する）各エネルギービーム１８の電力制限と、エネルギーを伝送する伝送媒体の吸収特性とに部分的に依存する。
【００２３】
１つの実施形態では、各エネルギービーム１８によって供給されるエネルギーが、通信媒体２４を介した通信によって調整される。通信媒体２４は、ＩｏＴ１２における１又は２以上の装置１４を、経路２８及びそれぞれの経路２６ａ、２６ｂ、２６ｃ及び２６ｄ（一般に２６）を介してＰＡＰ１６ａ、１６ｂ及び１６ｃのうちの１つ又は２つ以上と制御モジュール３０とに接続する。様々な実施形態では、通信媒体２４が、バックプレーンなどの物理的構造である。他の実施形態では、通信媒体が、エネルギービーム１８によって使用される同じ媒体である。１つの例では、通信媒体が空気（例えば、地上環境）である。別の例では、通信媒体が、軌道高度又は宇宙空間で見られるような少なくとも部分的真空である。別の例では、通信媒体が、淡水又は塩水のいずれかである。
【００２４】
ＰＡＰ１６から装置１４への電力の伝送を最適化（例えば、最大化）するために、装置１４とＰＡＰ１６との間の通信を使用する。例えば、各ビーム１８は、それぞれの装置からＰＡＰ１６のうちの少なくとも１つへの通信時にそれぞれの装置において受け取られるエネルギーレベルを最大化するように、１又は２以上の装置の方に向けられる（例えば、誘導される）。同様に、ＰＡＰ１６は、それぞれの装置における受信エネルギーレベルを最大化するように各エネルギービーム１８の位相を調整する。いくつかの実施形態では、それぞれの装置における受信エネルギーを最大化するように各エネルギービーム１８の極性も整列させる。例えば、経路２６及び２８を介して媒体２４を経由する通信は、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）規格のうちの１つ又は２つ以上、１又は２以上のＩＥＥＥ８０２．１１  ＷｉＦｉ（登録商標）規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格のうちの１つ又は２つ以上、ＩＥＥＥ８０２．１５．４  ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）規格のうちの１つ又は２つ以上、専用通信プロトコル、いずれかの有線又は無線通信プロトコル、或いはこれらのいずれかの組み合わせの使用を含む。
【００２５】
図２は、図１の制御モジュール３０の機能ブロック図である。制御モジュール３０は、フェーザ分解モジュール３２と、切り換え型ビーム偏波整列モジュール３４と、受信機位置決定モジュール３６とを含む。１つの実施形態では、制御モジュール３０の各モジュールに回路が実装される。制御モジュール３０の様々な実施形態は、本明細書で説明するそれぞれの機能を実装するように、フェーザ分解モジュール３２、切り換え型ビーム偏波整列モジュール３４及び受信機位置決定モジュール３６のうちの１つ又は２つ以上を含む。
【００２６】
フェーザ分解法（ＰＤＭ）
本明細書で説明するフェーザ分解法（ＰＤＭ）は、反復法（例えば、最急上昇法（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ａｓｃｅｎｔ））に代表される位相調整の回数を低減する。反復法と比べると、通電可能装置（例えば、センサ、タグ又はバッテリ）に供給される最適な電力を達成するために必要な時間の改善は、ＰＡＰ当たり１０〜１００個のセンサタグの場合、それぞれ約１，０００〜１０，０００倍である。各通電可能装置の位置において受け取られた各ＰＡＰからのフェーザ寄与（Ｐｈａｓｏｒ  ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ）を含む情報の超高速伝送（例えば、１００μｓ未満）が、通電可能装置から１又は２以上のＰＡＰ、或いはＰＡＰを制御する他の装置のいずれかに送信される。この伝送速度は、ＰＡＰと通電可能装置との間の通信帯域幅と、（例えば、時間領域、周波数領域又は空間領域における）利用可能な通信チャネル数とによって制限される。このフェーザ情報は、センサタグの動的位置決定、又はＰＡＰと通電可能装置との間の通信経路を阻む人々の動きの検出に使用することもできる。動的位置決定は、（例えば、人々が歩いている又はセンサが動いている）変化する環境、多忙な倉庫、（例えば、コンベヤベルトを含む）工業環境、コーヒーショップ、商店、家又はオフィスにおいて特に有益であり、排出基準の順守に役立つように使用することができる。
【００２７】
ＰＤＭでは、全てのセンサタグ位置において最適電力（Ｔｏｐｔ）を達成するために必要な時間がＴｏｐｔ＝４＊Ｎ＊Ｔｓ＋Ｔｃｏｍｍであり、ここでのＮはＰＡＰの数であり、Ｔｓは位相／偏波更新レート（例えば、２μｓ〜５０μｓ）であり、Ｔｃｏｍｍは通信チャネル更新レート（例えば、１ｍｓ〜１００ｍｓ）である。対照的に、最急上昇法（例えば、山登り法）などの反復法は、２０＊Ｈ＊（Ｎ＋１）＊（Ｔｓ＋Ｔｃｏｍｍ）〜１００＊Ｈ＊（Ｎ＋１）・（Ｔｓ＋Ｔｃｏｍｍ）と同等のＴｏｐｔをもたらす最大値を発見するために複数回の反復を必要とし、ここでのＨは、ＴＸ当たりのセンサ数であり、２０及び１００という係数は、最適値に達するために必要な反復回数である。また、最急上昇法によって求められる最適電力が局所最適ではないという保証もない。
【００２８】
ＰＤＭは、各寄与ＰＡＰから各通電可能装置のために伝送されるＥＭ波のフェーザの振幅、位相及び偏波ベクトル相を、（同時通信チャネルの数によって制限される）反復による遅延を伴わずに取得する方法である。各センサタグ位置における無線周波数（ＲＦ）電力信号は、ノイズに加えて複数のＰＡＰソースからの複数の波形の見通し線と反射と回折とを組み合わせたものである。
【００２９】
ＰＤＭの説明では、以下のような一般仮定及び用語を使用する。電力アクセスポイント（ＰＡＰ）は、ＲＦエネルギーの放射位置に存在する。通電可能装置は、放射されたＲＦエネルギーを受け取る装置（例えば、ＲＦＩＤセンサタグ）である。通電可能装置は、応用電力受信機（ＲＡＰ）とも呼ばれる。ＰＤＭ計算では、位相調整期間中には各ＰＡＰの（例えば、ドリフトに起因する）相対的な位相確度が小さい（例えば、＜３０°）と仮定され、この位相調整期間は、実際には１ｍｓ〜１００ｍｓであるが、使用する同期のタイプ及び結果としての位相確度に応じて数マイクロ秒程の短いものにも数秒程の長いものにも成り得る。
【００３０】
「位相」という用語は、２Ｄフェーザ又は「フェーザ」の位相を意味する。「フェーザ」という用語は、本開示全体を通じて使用するような極座標系の複素数又はベクトル座標の対によって表される２次元（２Ｄ）フェーザを意味する。一般に、フェーザは、他のあらゆる座標系で表すこともできる。「３Ｄフェーザ」という用語は、各直交するＥＭ波偏波の２つの２Ｄフェーザを加算することによって形成される３次元（３Ｄ）ベクトルを意味する。一般に、ＥＭ偏波は「偏波ベクトル」であるため、ＥＭ波は、それぞれが独立した２Ｄフェーザ（例えば、振幅及び位相）を有する２成分直交偏波（ｔｗｏ  ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓ）（例えば、垂直／水平）に分解することができる。この場合の振幅は、偏波ベクトルの振幅（例えば、成分２Ｄフェーザの振幅と同じ振幅）になり、偏波ベクトルの位相は、３Ｄフェーザ「偏波角」の（特別な）第３の次元である（例えば、９０度の偏波角は円偏波に対応する）。
【００３１】
ＲＳＳＩ読み取り値は、９１５ＭＨｚなどの基本（中心、又は搬送波）周波数の少なくとも数サイクルにわたって平均化した平均電力の読み取り値である。位相調整中に占有される狭帯域幅に起因して、いずれかのＰＡＰからいずれかの通電可能装置への伝播チャネルを複素定数としてモデル化できると仮定し、通電可能装置の位置における結果としてのフェーザに各ＰＡＰの複素定数を乗じると、ＰＡＰ当たりのチャネル定数とＰＡＰのフェーザとの積が合計される。
【００３２】
フェード軽減に関して言えば、大幅なフェージングが予想される場合には、位相シフト更新レートを低下させて、占有周波数帯域幅をフェージング損失が閾値よりも低い点まで減少させることができる。位相調整期間を増やすことに加えて、中心周波数を調整することもできる。通電可能装置からのフィードバックを用いて、これらの２つの方法のいずれかを行うことができる。例えば、１又は複数のＰＡＰからの波形が破壊的に増大する（３Ｄフェーザとは無関係な）場所に通電可能装置が位置する場合には、通電可能装置が応答を開始するか、或いは報告されたＲＳＳＩが改善されるまで中心周波数を調整することができる。
【００３３】
ＰＤＭは、山登り法とは異なり、その最も単純な形態では、寄与フェーザについて、最後の１つを除いて何らかの初期位相（θ０）から９０°及び１８０°の位相調整を行う。９０°／１８０°の位相シフトは、主に計算を容易にするとともに、量子化と、小さな角度変化ではさらに強まったはずのその他のノイズとに起因する方程式（例えば、直交性）の独立度を高めるために選択するものである。
【００３４】
ＰＤＭでは、１つのフェーザと残りのフェーザの和とを用いてフェーザ和を表すことができる。この１つのフェーザの位相を９０°、１８０°調整して３つの方程式（０°、＋９０°、＋１８０°）及び３つの未知数を形成し、ここからこの１つのフェーザの位相及び振幅を計算する。解決される位相は、単一のフェーザと残りのフェーザの和との間の位相であり、（定数である）累計フェーザではない。そこで、さらなる計算ステップを実行して、これをフェーザの累計に関する位相に変換する。この手順をＮ−１回繰り返して、全ての個々のフェーザ成分の振幅及び位相を獲得する（最後のフェーザは、和が分かっており残りのフェーザも分かっているので自明である）。結果として得られたフェーザと振幅及び位相との組み合わせは、全ての位相を同時に最適な構成に調整することによって「１回（ｏｎｅ  ｓｈｏｔ）」で最適化することができる。この手順は、全てのセンサ位置における全ての位相及び振幅を（十分な電力を受け取っている限り、通信チャネルの時分割多重化性を考慮して）一度に獲得するというさらなる利点を有する。
【００３５】
ＰＤＭは、各ＰＡＰから到来する信号の位相を特定の時間間隔で順次に調整する。ＰＡＰ毎に、位相を２つの偏波方向の各々において０°、＋９０°、＋１８０°、又は十分に異なる他のいずれか６つの角度（０°、９０°の角度に分解できる他の角度）だけ調整し（例えば、全部で６個の位相／偏波値）、残りのＰＡＰの位相／偏波を０°の一定の（所定の）偏波に保つ。この手順を、クラスタ（又はサブセット）内の各ＰＡＰについて繰り返す。いくつかの実施形態では、各ＰＡＰに、互いの近接性及び通電可能装置との近接性に基づいて位相変化の時間スロットを割り当てて、近最適なフェーザ結合の時間間隔を改善する。
【００３６】
通電可能装置は、特定のＲＳＳＩの飛躍を検出した時に、各ＰＡＰにおける位相／偏波の変化に対応する、各通電可能装置における結果としてのＲＳＳＩ読み取り値を記録する。この全てのＰＡＰの２つの偏波の各々における０°、＋９０°、＋１８０°の位相変化に対応するＲＳＳＩ読み取り値のベクトルを（単複の）ＰＡＰに送信し、ＲＳＳＩの変化を位相変化に相関付ける。別の実施形態では、マスタとの同期による、又は他の情報（例えば、ＰＡＰからの通信、位相飛躍中のスプリアス発射）に基づくＰＡＰの位相調整時間の予測によるＰＡＰ間の同期に基づいてＲＳＳＩ測定を開始する。
【００３７】
ＰＡＰは、全てのセンサからＲＳＳＩベクトルを受け取った後に、各寄与ＰＡＰ（それ自体及び他の近隣のＰＡＰを含む）のフェーザを獲得するのに必要な方程式を解く。センサタグは、（例えば、ＲＳＳＩの変化又はＳＹＮＣ信号を観察することによって）時間スロット境界を決定し、及び／又は方程式を解き、回答を戻して、（より高速に、少ないエネルギー消費で）送信したペイロードのサイズを縮小することもでき、或いはマスタＰＡＰからの同期パケットを待って、位相が変化すると予想される正確な瞬間を測定することができる。
【００３８】
図３に、マスタＰＡＰと、スレーブ１ＰＡＰと、スレーブ２ＰＡＰと、複数の通電可能装置（例えば、センサタグ）との間の信号送信を含む、３つのＰＡＰの位相を調整するＰＤＭの実施形態例を示す。具体的には、同期（Ｓｙｎｃ）とＲＳＳＩ読み取りと位相調整とを含むフローイベントを示す。２つの偏波毎に０度、９０度及び１８０度（例えば、合計６回の調整）を含む合計６回のＰＡＰ位相調整が行われる。
【００３９】
様々な実施形態では、２つのフェーザ偏波毎に図３のＰＤＭを２回実行する。実施形態では、偏波整列が不要な場合には１回のＰＤＭサイクルしか実行しない。ＰＤＭサイクルは、各偏波につき、マスタＰＡＰが同期（Ｓｙｎｃ）パルス５０を伝送し、第１の通電可能装置（スレーブ１）及び第２の通電可能装置（スレーブ２）がそれぞれ同期パルス５２及び５４として受け取ることによって開始する。マスタ、スレーブ１及びスレーブ２からの伝送のための極性を選択する。５６、５８及び６０において、マスタＰＡＰは、前回のＰＤＭサイクルのフェーザ分解計算に基づいて、マスタ、スレーブ１及びスレーブ２のフェーザをそれぞれ順次に調整する。６２、６４及び６６において、マスタＰＡＰが、０度、９０度及び１８０度の位相調整をそれぞれ行ったフェーザを伝送するのに対し、スレーブ１ＰＡＰ及びスレーブ２ＰＡＰの位相調整は０度のままである。各通電可能装置において、マスタＰＡＰによって伝送された３つの位相の各々のＲＳＳＩレベルを測定する。６８において、各ＰＡＰ（例えば、マスタ、スレーブ１及びスレーブ２）の時間スロット６２、６４及び６６の各位相に対応する各通電可能装置からの測定されたＲＳＳＩ値を、次のフェーザ分解計算を行う装置に伝送する。１つの実施形態では、複数のＲＳＳＩ値を受け取る装置がマスタＰＡＰである。
【００４０】
７２、７４及び７６において、スレーブ１ＰＡＰが、０度、９０度及び１８０度の位相調整をそれぞれ行ったフェーザを伝送するのに対し、マスタＰＡＰ及びスレーブ２ＰＡＰの位相調整は０度のままである。各通電可能装置において、スレーブ１ＰＡＰによって伝送された３つの位相の各々のＲＳＳＩレベルを測定する。７８において、各ＰＡＰ（例えば、マスタ、スレーブ１及びスレーブ２）の時間スロット７２、７４及び７６の各位相に対応する各通電可能装置からの測定されたＲＳＳＩ値を、次のフェーザ分解計算を行う装置に伝送する。１つの実施形態では、複数のＲＳＳＩ値を受け取る装置がマスタＰＡＰである。
【００４１】
８２、８４、及び８６において、スレーブ２ＰＡＰが、０度、９０度及び１８０度の位相調整をそれぞれ行ったフェーザを伝送するのに対し、マスタＰＡＰ及びスレーブ１ＰＡＰの位相調整は０度のままである。各通電可能装置において、スレーブ２ＰＡＰによって伝送された３つの位相の各々のＲＳＳＩレベルを測定する。８８において、各ＰＡＰ（例えば、マスタ、スレーブ１及びスレーブ２）の時間スロット８２、８４及び８６の各位相に対応する各通電可能装置からの測定されたＲＳＳＩ値を、次のフェーザ分解計算を行う装置に伝送する。１つの実施形態では、複数のＲＳＳＩ値を受け取る装置がマスタＰＡＰである。その後、偏波整列が必要な実施形態では、このＰＤＭサイクルを第２の偏波について繰り返す。
【００４２】
図４は、フェーザ分解のための疑似コードのフローチャート表現である。偏波整列計算は、それぞれゼロ位相調整、９０度の調整及び１８０度の調整を行ったフェーザを表す以下の３つの式から開始する。
Ｓ21N0＝Ａ21＋Ｓ22N＋２＊Ａ1＊Ｓ2Nｃｏｓ（θ0）  ［１］
Ｓ21N90＝Ａ21＋Ｓ22N＋２＊Ａ1＊Ｓ2Nｃｏｓ（θ0＋９０°）  ［２］
Ｓ21N180＝Ａ21＋Ｓ22N＋２＊Ａ1＊Ｓ2Nｃｏｓ（θ0＋１８０°）  ［３］
【００４３】
式［１］、［２］及び［３］を整理し直すことによって位相角θ０から以下の式［４］及び［５］が導出され、振幅Ａ１が求められる。
ｔａｎ（θ0）＝２＊［ΔＳ290／ΔＳ2180］−１  ［４］
β0＝［ｓｉｎ（θ0）＊Ａ1／Ｓ1N］  ［５］
【００４４】
式［１］、［２］、［３］、［４］及び［５］において、Ｓ2Nは、フェーザ１を除く全てのフェーザの合計を表し、Ｓ1N0、Ｓ1N90及びＳ1N180は、フェーザ１が初期状態（ゼロ位相調整）の時、フェーザ１を９０度回転させた時、及びフェーザ１を１８０度回転させた時のフェーザの累計をそれぞれ表し、θは、フェーザ１とＳ2Nとの間の位相角を表し、β0は、フェーザ１とフェーザＳ1Nの累計との間の位相角を表す。式［４］及び［５］を用いて位相角及び振幅を求めた後、前回のフェーザから計算できる最後のフェーザを除く別のフェーザについてこの手順を繰り返す。全体で、１＋２＊（Ｎ−１）回のＲＳＳＩ測定及び位相調整が行われる。
【００４５】
ＰＡＰ同期及びマスタ選択方法
１つの実施形態では、単一のマスタＰＡＰを選択する。別の実施形態では、マスタＰＡＰが存在せず、ＰＡＰ間で協調を行って周波数同調を実行する。
【００４６】
ＳＹＮＣ、タイムスタンプメッセージを用いた通信チャネルベースの同期を行う１つの実施形態では、低いエラー確率（例えば、最も高い通信チャネル信号対雑音比（ＳＮＲ）又は最も低い干渉）で全てのＰＡＰにＳｙｎｃメッセージを通信できるマスタが最良のマスタである。別個のＲＦ周波数を用いてＰＡＰを同期させる１つの実施形態では、同期ＲＦ周波数での最も高いＳＮＲが必要である。
【００４７】
ＰＡＰ間の同期を行う実施形態例は、以下のうちの１つ又は２つ以上を含む。無線実施形態は、蛍光灯（パッシブ）の１００／１２０Ｈｚ高調波の一方を使用してマスタからパルス又は変調信号を送信する、ＰＡＰと通電可能装置との間の光学（例えば、赤外線）通信チャネルを含む。無線実施形態は、マスタがトーン又は変調信号を送信し、又は既知の信号の外部ソース（例えば、１２０Ｈｚのハミング）を使用する、ＰＡＰと通電可能装置との間の音響通信チャネルを含む。無線実施形態は、マスタＰＡＰが連続波（ＣＷ）波又は変調信号を送信して他のＰＡＰがこれに同期する、ＰＡＰと通電可能装置との間の無線周波数（ＲＦ）通信チャネルを含む。
【００４８】
ある実施形態は、全てのＰＡＰが他の全てのＰＡＰとタイミングパケット又は（ＣＷバースト）を交換してそれぞれのクロックを最終的に収束する平均に調整する分散システムを含む。マスタＰＡＰは、１００／１２０Ｈｚ又は蛍光灯の高調波又は変換器、（単複の）ルータからのＷｉ−Ｆｉ（タイミング）信号、携帯電話信号、又は携帯電話タワーからのタイミング信号、或いはＧＰＳ／グロナス（マスタは存在しないが、各ＰＡＰに外部アンテナが存在する）を含む既知の信号の外部ソースを使用する。
【００４９】
ＰＤＭシステムの１つの実施形態では、外部ソース（例えば、煙検出器）又は開ループ同位体タイミング装置（例えば、セシウム原子時計）を含む放射線放射を同期に使用する。有線システムの１つの実施形態では、５０／６０Ｈｚ又はその高調波にロックすることによって既存のＡＣ電力線を同期に使用する。別の実施形態では、マスタが電力線を介して同期パケットを送信する。ＰＡＰの分散システムを有する別の実施形態では、全てのＰＡＰが（例えば、電力線を介した又は負荷変調のあるイーサネット（登録商標）を用いて）タイミングパケットを交換する。有線システムの別の実施形態では、１又は２以上のＰＡＰが、ＵＳＢ、ＲＳ２３２又はイーサネット（登録商標）を使用する。有線システムの別の実施形態では、１又は２以上のＰＡＰが、単音信号又は変調信号を含む専用同軸、又は同様の単線を使用する。有線システムの別の実施形態では、１又は２以上のＰＡＰが、導波伝播（例えば、乾式壁又は空気ダクト内の表面波）を使用する。
【００５０】
ＰＡＰのマスタとの同期
この展開は既知（例えば、ＩＰネットワークトポロジー、ＰＡＰクラスタ化）であると想定され、マスタは手動で又はアルゴリズムによって割り当てられる。Ｗｉ−Ｆｉ及び同様のプロトコルの場合、ＰＡＰのＭＡＣ及び／又はＩＰアドレスをクラスタ内で接続させるネットワーク発見動作段階が（例えば、起動時及びＸ秒毎に１回）存在する。様々な実施形態では、特定の展開について考えられるＭＡＣアドレスの既知のリストが各ＰＡＰにプログラムされる。他の実施形態では、セキュリティ問題を適切に考慮してＡＲＰテーブルを獲得してＰＡＰに対応するＭＡＣアドレス範囲を探すルータへのテルネット／ＳＳＨも存在する。ＰＡＰは、接続されたＰＡＰ  ＭＡＣ及び／又はＩＰアドレスのリストが分かった後で互いに（１つの例ではＹ秒毎に）通信する。
【００５１】
交換される情報には、例えばＷｉ−Ｆｉベースの粗ＳＹＮＣ、ＰＡＰ＿ＭＡＳＴＥＲ＿ＲＳＳＩテーブル、ＲＡＰ＿テーブル（短／長バージョン）、同期メッセージ、（ユーザとＲＡＰセンサとの間）のユーザメッセージ、ステータス及び構成などの多くの異なるタイプが存在する。
【００５２】
起動中にマスタが手動で選択されなかった場合、又はＰＡＰクラスタネットワーク上で新たなＰＡＰが発見された時には、マスタ選択アルゴリズムが初期化される（任意に他のタスクを保留する）。マスタ選択のための１つの技術例では、クラスタ内の全てのＰＡＰが（例えばＭＡＣアドレスソート又はＩＰアドレスソートを用いて）１つずつマスタになろうと試みる。各候補ＰＡＰにつき、その候補の通信（例えば、ｃｏｍｍ）チャネルがＴＸに設定され、他のＰＡＰがＲＸに設定される。候補は、共通チャネルを介してあらゆるメッセージ（同期時間を短縮するために同期メッセージであることが理想的）をブロードキャストし、全ての非候補ＰＡＰが（１秒などのルータの待ち時間変動内で十分なＷｉ−Ｆｉベースの粗同期から開始する所定の間隔で）このメッセージのＲＳＳＩを測定する。クラスタ内の各ＰＡＰは、候補毎にＰＡＰ＿ＭＡＳＴＥＲ＿ＲＳＳＩテーブルに（候補ＩＤ、候補からのＲＳＳＩを）書き込む。マスタ選考の最後には、各ＰＡＰが各マスタ候補のＲＳＳＩのテーブルを有する。ＰＡＰは、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク又は他の通信チャネルを介してこれらのテーブルを交換する。各ＰＡＰは同じ一連のテーブルを有するので、どのＰＡＰをマスタにすべきかについて（同じ）決定が行われる。クラスタ内の他の全てのＰＡＰにエラーＳＹＮＣメッセージをもたらす確率が最も低いマスタが最良のマスタであると仮定されるので、ＰＡＰ＿ＭＡＳＴＥＲ＿ＲＳＳＩテーブルにおける最小ＲＳＳＩの最大化が１つのこのような選択肢になり、ｍｉｎＲＳＳＩ＞閾値の場合のＳｃｏｒｅ＝ＴｏｔａｌＲＳＳＩ＊Ｗ１＋ｍｉｎＲＳＳＩ＊Ｗ２、ｍｉｎＲＳＳＩ＜閾値の場合のＳｃｏｒｅ＝ｍｉｎＲＳＳＩ＊Ｗ３などの重み付き目標関数（ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｇｏａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の最大化が別の選択肢になり得る。この時点で任意にクラスタ化も行い、通信チャネル接続性グラフ及びｍｉｎＲＳＳＩ値に基づいてクラスタ当たりのマスタを選択し、ｍｉｎＲＳＳＩが閾値を上回るまでマスタを追加する。例えば、２０個のＰＡＰを含む倉庫を有して中央に１つのマスタを有する場合、このマスタはＰＡＰのうちの１５個はカバーするが、端部のＰＡＰは同期信号を受け取っていないことがある。これを是正するために、ｍｉｎＲＳＳＩが閾値を上回るまでマスタの数を増加させて再びｍｉｎＲＳＳＩを最適化しようと試みる。
【００５３】
１つのマスタを選択するための横並びの全てのＰＡＰ＿ＭＡＳＴＥＲ＿ＲＳＳＩテーブル（斜線のないテーブルの三角部分のみが一意である）
2019506833.tif 000003
【００５４】
初めてマスタが選択された後には、このマスタが同期信号を送信し、他のＰＡＰがクロックを同期させる。マスタは、マスタの高安定恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）から導出された１秒〜５秒（１ｐｐｂ／ｓ  ＸＴＡＬ）などの所定の正確な間隔で連続同期メッセージを送信する（例えば、１つのプロトタイプでは、＜１ｐｐｂ／秒＆１０ｐｐｂ／日のドリフトＯＣＸＯが使用される）。他のＰＡＰノードは、独自のＯＣＸＯに対する同期間隔時間であるべき時間の時間差を計算してこの時間差を比較する（高度決定論的チェーン（ｈｉｇｈｌｙ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  ｃｈａｉｎ）、同期パケットＲＸに対する高優先割り込み、ＯＣＸＯクロックに基づくＭＣＵベースのカウンタ）。ＰＡＰは、時間差を計算した後に、マスタと比べた自機のＯＣＸＯの相対的周波数シフトを計算して（ルックアップテーブルに従う）ＯＣＸＯ同調＋フィードバック＋ドリフト推定を調整する。ＰＡＰ当たりのＰＤＭアルゴリズムは非常に高速（例えば、１０μｓ〜１ｍｓ）であるため、たとえＯＣＸＯドリフトが存在しても、この１０μｓ〜１ｍｓの位相は大幅に変化しない。例えば、未調整の＜１ｐｐｂ／ｓドリフトでは、８＊１ｍｓ（８ＰＡＰ）で位相の変化が約＜３ｄｅｇである。しかしながら、位相遷移（最適な電力供給のための位相）が存在しない１０ｍｓ〜１ｓの時間中には、同期間隔及び最適な電力間隔に依存する量だけ位相がシフトする。この量は、同期及び最適な電力間隔を適応的に変化させることによって減少させることができる（例えば、１秒の同期期間Ｔｓ、１００ｍｓの最適な電力期間Ｔｏｐｔでは、＜１８ｄｅｇの最大エラーとなり平均よりもはるかに低い）。
【００５５】
マスタを使用しないＰＡＰの同期
マスタ選択手順と同様の１つの技術例では、各ＰＡＰがマスタになろうと試み、各ＰＡＰが、ただし上記のようなクラスタ内のＰＡＰではなく展開中の全てのＰＡＰに基づいてＰＡＰ＿ＭＡＳＴＥＲ＿ＲＳＳＩテーブルに書き込みを行う。この場合、クラスタ当たり１つのマスタによる方法とは異なり、マスタ試行手順は（起動時又は新たなＰＡＰの追加時だけではなく）１００ｍｓ  ２ｓ毎に行われる。マスタ候補ＩＤ、候補からのＲＳＳＩと共に、ＯＣＸＯ（恒温槽付水晶発振器）周波数差を候補毎に計算する。ＯＣＸＯ周波数差の平均を計算して適用する。これを各ＰＡＰについて繰り返す。全てのＯＣＸＯは、時間と共に世界平均の同じ周波数に達する。例えば、２つの別個のＰＡＰクラスタ間に後から１つのＰＡＰが加わった場合には、各クラスタの平均は非依存的に安定しているが、ＰＡＰを中央に加えると、中央のＰＡＰの初期値が２つのクラスタの平均値に設定され、両クラスタにわずかな圧力を加えて平均値を中央のＰＡＰに向けてゆっくりと動かすと、システムは最終的に均等化される。この手順は、単一のマスタを用いた手順よりも低速であるが、ＰＡＰが決定論的低ドリフトメッシュネットワークを形成する場合には大幅にスピードアップして通信チャネルベースのクラスタ化を回避するとともに、メッシュネットワーク深度又は最大ホップ数をＮとするＮ同期間隔で全体平均に同期することができる。メッシュネットワークでは、同期に達する時間がＮ倍長く、メッシュネットワークを使用しなければ、恐らくはクラスタ毎に１つのマスタの方法と比べて（「移動」平均に起因して）数百倍長い。
【００５６】
通電可能装置のＰＡＰマスタとの同期
１つの実施形態では、（現行のプロトタイプで行われているように）マスタＰＡＰからスレーブＰＡＰに送信されるＳＹＮＣ（同期）信号と同じＳＹＮＣ信号をリスンする。別の実施形態では、複数のＲＳＳＩ読み取りを実行して、ＰＡＰによって行われた位相／偏波変更に相関するＲＳＳＩの変化を検出する。
【００５７】
ＰＤＭプロトタイプの実装
ＰＡＰ同期は、通電可能装置がリスンすることができる通信チャネルを介して行われる。通電可能装置は、ＰＡＰ同期サイクルの継続時間にわたってリスンできるほど十分なエネルギーを有している時には、通信チャネル周波数をＰＡＰ同期チャネルに変更して同期を待つ。通電可能装置は、同期を受け取った後に（タイマーをオンして）スリープ状態になり、ＲＳＳＩベクトルの伝送（＋ＡＤＣ読み取り）を行えるほど十分なエネルギーを有している場合には、予想される位相変化の直前に起動し、十分なエネルギーを有していない場合には、さらに長くスリープする（＋Ｔｓｙｎｃ  ｅｒｒ）。電圧低下が起きた場合には、再びエネルギーが十分になった時にこの手順が繰り返される。初期充電はランダム位相で行われ、従って最初の同期ＲＸ及び最初のＲＳＳＩ  ＴＸのための十分なエネルギーを蓄積するのに（統計的に）しばらく時間がかかる。
【００５８】
通電可能装置は、同期を受け取ることはできないが十分なエネルギーを蓄えている場合、時間と共にＲＳＳＩの変化とその分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）とを探し求め、（最適な電力の継続時間が一定であると仮定して）位相調整ウィンドウが統計的に＿＿な場所を決定する。最適な電力間隔中には、位相が（ゆっくりとではあるが）変化して、基準ドリフト＋マルチＲＡＰ最適電力供給位相調整（ｍｕｌｔｉ−ＲＡＰ  ｏｐｔｉｍａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｐｈａｓｅ  ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）に比例し、従って位相が素早く跳躍して各通電可能装置の最適な組み合わせを変化させることはない。通電可能装置は、相変化中にＲＳＳＩの変化を検出するために、相変化よりも高速のＡＤＣを用いてサンプリングを行う必要がある。従って、例えばＰＡＰにおいて１０μｓの相変化を使用する場合、ＲＡＰのＡＤＣは、＞３００ＫＨｚで、ただし相変化間隔＝Ｎ＊５＊１０μｓ＋分散中にのみサンプリングを行う必要があり、ここではＮ＝ＰＡＰの数であり、分散は非同期に起因するエラーである。
【００５９】
通電可能装置がランダム位相に起因して若干低いエネルギーを受け取り、何らかの時点で充電を行うものの長期にわたってハーベスタ閾値よりも低い場合には、コンデンサが放電を行って通電可能装置が応答する可能性はない。この場合、この解決策では範囲が改善されないが、これは統計的に非常にまれなケースである。
【００６０】
反復アルゴリズムとの比較
反復アルゴリズムは、最適化中にＲＳＳＩ値を複数回読み取る。共通タイプのアルゴリズムは、最急上昇法（山登り法）、遺伝的アルゴリズム、最小／最大、ＬＭＳ、及び局所最適を避けるためにランダム化を加えたこれらの変形形態／組み合わせを含む。
【００６１】
反復法の不利点としては、最適化を達成するための複数の通信過程が挙げられる。ＲＳＳＩは複数の時点で測定する必要があるので、ＲＸとＴＸとの間の安定した通信が必要である。勾配ベースの方法の不利点としては、（例えば、現実的なシナリオではロバスト性が低い）ノイズの増幅が挙げられる。基本的に、勾配計算は導関数計算であり、独立変数がわずかに変化すると従属変数もわずかに変化する（例えば、わずかなＲＳＳＩの変化よりも大きなわずかな位相変化）。ランダムアルゴリズム及び遺伝的アルゴリズムベースの方法の不利点は、最初はノイズが増幅されず最適に近くなる点である。また、収束に時間が掛かるものの、収束が絶対最適点において生じるが、山登り法を用いた場合よりも約１０〜１００倍低い。
【００６２】
反復法の利点としては、最適条件が達成された後に、最適から離れたＲＳＳＩを阻害しない点が挙げられる。また、反復法は、ＲＳＳＩの差分を計算し、定数（例えば、ゲイン定数）を微分係数（例えば、特定のＴＸに対する偏微分係数）で乗算することによって位相を調整するという単純な計算を使用する。反復法は、遺伝的アルゴリズムに比べてわずかに計算が複雑である。
【００６３】
フェーザ分解法（ＰＤＭ）の実施形態は、通電可能装置において全ての成分信号振幅及び位相を発見する。個々のフェーザ位相を順に全て９０°及び１８０°調整することによって全振幅が２＊（Ｎ−１）回測定され（〜２＊（Ｎ−１）＊５０μｓ＋Ｔｃｏｍ）、ここでのＮは対応するフェーザの数である。ＰＤＭは、（通信チャネルによって制限される）全ての通電可能装置の位置における全ての位相及び振幅の値を一斉に求め、従って電力割り当て優先度を所与として同時に全ての位置の電力を最適化する。山登り法に比べ、ＰＤＭの速度改善は約２０＊Ｎ−１００＊Ｎであり、ここでのＮはＰＡＰの数である（また、係数２０−１００は山登り法アルゴリズムのステップ数に依存する）。
【００６４】
同じ周波数と調整可能な位相とを有するＮ個のＰＡＰの例について検討する。受信機では、マルチパス伝播に起因して任意にこれらの振幅及び位相が変化する。本開示では、位相及び振幅が時間変動しない（例えば、振幅／位相の変化よりも大幅に速く測定が行われる）。受信機において到来波の位相を整列させるために、応答速度、変化／ノイズに対する電磁波耐性のトレードオフに応じて様々な方法を採用することができる。位相を増分的に調整して、徐々に何らかの最適点（通常は極大点）に到達しようと試みることができる。この調整は、最急上昇法／山登り法又は遺伝的アルゴリズムなどの様々なアルゴリズムを用いて行うことも、或いはＰＤＭを用いて個々のフェーザの現在の位相／位相（ｐｈａｓｅｓ／ｐｈａｓｅｓ）の状態を推定して、位相／位相を有した後に１ステップで最大値に達することもできる。山登り法では、そのフィードバック性に起因して「登ったステップ」毎にＲＸとＴＸとの間の安定した通信が必要であるが、ＰＤＭでは、位相変化とＲＳＳＩ変化とを相関させることによって「１回」で最適値を提供できるのでそのようなことはなく、従って通信に使用される電力を節約することができる。
【００６５】
無線ＲＦ電力伝送の有効性は、動作周波数の増加、並びにＰＡＰと通電可能装置（例えば、ユーザ装置、受信機又はタグ）との間の物理的分離距離の増加によって制限される。これらの制限は、複数のＰＡＰを使用することによって克服される。複数のＰＡＰをランダムに展開すると、未知のばらばらの位相が全て建設的又は破壊的に干渉し合う複数の到来波が存在することにより、通電可能装置の位置において最適な受信が行われなくなる。
【００６６】
さらなる非効率性は、各個々のＰＡＰから通電可能装置に向けられる偏波と、通電可能装置の位置における、具体的には（例えば、伝送媒体からの反射に起因して）受信位置において同じでない各ＰＡＰの偏波からの加重波とに起因する。各通電可能装置では偏波も未知でばらばらであり、それぞれが固有の反射及びその他の条件を有するＰＡＰ毎に任意の位置を有する効果は、複数のＰＡＰから使用装置に到達する極性の整列をさらに複雑にする。
【００６７】
たとえＰＡＰが直線偏波を伝送できるとしても、通電可能装置において受け取られる偏波は、マルチパス効果に起因して直交偏波のいずれかの組み合わせとなり得る。結果として生じる偏波は、（上述したような）回転線形偏波、右円又は左円偏波、或いは傾斜楕円偏波となり得る。
【００６８】
様々な実施形態では、位相整列に使用される同様のアルゴリズムを用いて、受信装置において結果として得られる加重波が各ＰＡＰからの成分波（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ  ｗａｖｅ）と同じ極性を有することを確実にする。１つの例では、極性が垂直である。他の例では、極性が、垂直、傾斜、水平、円、楕円又は傾斜楕円のうちの１つである。説明を明確にするために、以下の実施形態例では、整列する極性を垂直とする。なお、他の実施形態では、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく他の極性も実現可能であると理解されたい。
【００６９】
切り換え型ビームを用いて、各ＰＡＰからの伝送ビームを誘導する。交差構造と単極多投（ＳＰＭＴ）スイッチとを組み込んだバトラーマトリックス（Ｂｕｔｌｅｒ  ｍａｔｒｉｘ）しか必要としない切り換え型ビーム構造を使用する。いくつかの実施形態では、この交差構造が「ワイト交差」構造である。図６に、４素子アレイのためのこの構造の実施形態例を示す。他の実施形態では、異なる数の素子（例えば、８又は１６素子）が使用される。ＳＰＭＴスイッチからの４つの出力の各々は、４つのパッチアンテナに到達する４つの信号に異なる位相シフトの組を提供する。これらの異なる位相シフトの組により、複合ビームが（位相アレイと同様の）異なる方向又は空間角度でその最大値を形成するようになる。この共同供給（ｃｏｒｐｏｒａｔｅ  ｆｅｅｄ）は、通電可能装置のＭ回の電力ブーストをもたらし、ここでのＭは、単一のアンテナ素子と比べた素子の数である。
【００７０】
複数の伝送器からの複数のビームの交点における通電可能受信機のみが照明又は通電される。この交差空間内では、マルチパス伝播に起因して複数の受信機の異なる位置において複数のビームが異なる偏波を有する。複数の伝送器偏波の正しい選択は、ａ）同じ偏波を有する全ての伝送信号を各受信機が順次に受け取るか、或いはｂ）受信機のうちの１つにおいて達成可能な最大の「最小受信電力」を有する全ての伝送信号を全ての受信機が同時に受け取る、ように行われる。この最大の最小受信電力は、受信機のうちのいずれか１つにおいて生じ、他の受信機は、最小受信電力よりも多くの電力を受け取る。様々な実施形態では、複数の伝送器における偏波が、受信機のうちの１つにおける最大の最小受信電力が達成されるまで方法（例えば、山登り法又はＰＤＭ）に従って繰り返し調整される。
【００７１】
様々な実施形態によれば、複数のＰＡＰを使用して、ＰＡＰと通電可能装置との間の分離距離の増加に起因する、受信装置において受け取られるＲＦエネルギービームのエネルギー損失を補償する。通電可能装置において受け取られる、本明細書で説明するそれぞれのＰＡＰによるエネルギービームは、通電可能装置における全ての着信信号が各個々のＰＡＰの位置に関わらず同相で到達することを保証する位相ロック技術によって統一された全位相である。
【００７２】
様々な実施形態によれば、１又は２以上の通電可能装置に同時に送電するために使用される、各ＰＡＰの受け取られる位相及び周波数は一定であり、他の全てのＰＡＰのそれぞれの位相及び周波数と同じものである。１つの実施形態では、上述した一定の同じ位相及び周波数が、マスタＰＡＰの範囲内の全てのＰＡＰを単一の所定のマスタクロック周波数に位相ロックすることによって実現される。
【００７３】
ＰＡＰのそれぞれの位相及び周波数は、継続的にロックされると同時にリアルタイムでモニタされ調整される。しかしながら、ＰＡＰは全てが同じ物理的位置に存在するわけではなく、各ＰＡＰと受信装置との間の経路も同じではないので、通電可能装置の位置において複数のＰＡＰから受け取られる到来偏波は同じものではない。各ＰＡＰは、固有の反射源と、他のＰＡＰに対する他の動作条件とを有する。
【００７４】
ＰＡＰは、空間内で物理的に整列していないので、（本明細書では「伝送器」又は「Ｔｘ」とも呼ぶ）複数のＰＡＰからのエネルギービームのそれぞれの到来ＥＭ波は、（本明細書では「Ｒｘ」とも呼ぶ）通電可能装置の位置においてそれぞれが異なる偏波を有することができる。最悪の場合の例では、Ｒｘの位置における各ＥＭ波の偏波が別のＥＭ波に直交する（例えば、垂直と水平、又は右円と左円）。この場合、偏波不整列によって、受信装置における総受信電力が減少する。
【００７５】
多くの実施形態では、複数のＰＡＰ及び受信装置が、名目上全て水平面内（例えば、建物の同じ階）に存在し、結果として生じる全ての伝送されたＥＭ波の伝播方向（例えば、ポインティングベクトル）がほぼ水平面内に存在して到来波の全ての偏波を整列させることができる。
【００７６】
１つの実施形態では、各Ｔｘからの線形偏波の偏波回転によって生成される、受信装置において受け取られる電力のそれぞれの改善によって、Ｒｘの位置における全ての到来波が垂直に同偏波し、これによってＲｘの電力が、ＰＡＰの数であるＮの倍数だけ増加するようになる。
【００７７】
上述した偏波整列を行うための技術を使用すると、受信装置において受け取られる電力は、単一のＰＡＰを使用する場合と比べてＮ＊Ｎ＊Ｎ＝Ｎ3倍改善される。この改善は、ａ）Ｎ個の複数のＰＡＰの使用、ｂ）受信装置におけるＥＭ波の位相整列、及びｃ）受信装置におけるＥＭ波の偏波整列という３つの要因によるものである。比較すると、位相及び偏波の整列を伴わない任意に展開されたＰＡＰは、単一のＰＡＰを使用する場合のＮ倍の改善しか得られない。
【００７８】
ここで使用する偏波回転は、ＰＡＰにおいてアンテナに偏波技術を使用して行われる。第１の例では、図５に示すように、それぞれが−１〜１に正規化された特定の振幅を有する二重直交偏波が各ＰＡＰから同時に伝送される。受信装置における垂直偏波加算を達成するために各ＰＡＰにとって必要なそれぞれの最大偏波回転は±９０度である。
【００７９】
図５を参照すると、実施形態１３０において、第１の可変利得増幅器（ＶＧＡ）１３４を用いて単一のフィード１４０を増幅し、パッチ１３２において同じ信号の第２のフィードと組み合わせる。第２のＶＧＡ１３６を用いて第２のフィードを増幅し、位相シフタ１３８を用いてゼロ度〜３６０度にわたって位相シフトする。１つの実施形態では、第２のフィードの位相シフタが、信号の位相を名目上プラス又はマイナス９０度だけシフトする。別の実施形態では、第１のフィードと第２のフィードの両方を位相シフトして、第１のフィードと第２のフィードとの間にゼロ度〜３６０度の差動位相シフトを生じさせる。
【００８０】
さらに、３又は４以上のＰＡＰを有する１つの実施形態では、受信装置の位置における個々の受け取られた偏波を垂直にして完全な偏波整列を可能にする必要がある。或いは、それぞれのＰＡＰから受信装置に到達する各ＥＭ波について同じものである別の偏波を使用する。
【００８１】
全てが直線偏波を伝送する上述のＰＡＰでは、通電可能装置において受け取られる偏波がマルチパスに起因して直交偏波の組み合わせになる。この結果、通電可能装置における偏波は、回転線形偏波、複数の右又は左偏波、或いは傾斜楕円偏波になる。
【００８２】
いくつかの実施形態によれば、複数のＰＡＰが、通電可能装置によって受け取られるＥＭ波の各偏波を、受信装置において垂直波が形成されるように個別に調整する。
【００８３】
それぞれの複数のＰＡＰは、それぞれが０〜１に正規化された特定の複素（振幅及び位相）を有する二重直交偏波を同時に伝送する。図５に示すように、各伝送器は、可変利得（ＶＧＡ）を有する２つの増幅器を有し、これらのうちの少なくとも一方は、ゼロ〜３６０度の位相シフト能力を含む。
【００８４】
いくつかの例では、複数のＰＡＰが、所定の閾値を使用して偏波整列が必要であるかどうかの判断を行う。さらに、様々な実施形態では、偏波整列手順が、各通電可能装置からの受信強度信号インジケータ（ＲＳＳＩ）の測定値を使用する。他の実施形態では、通電可能装置において受け取られる電力の他の測定方法が使用される。
【００８５】
各通電可能装置からのＲＳＳＩ測定値は、現在整列しているＰＡＰに返送され、１つの例では、山登り法アルゴリズムを用いて各アクセスポイントの偏波をその最終状態に導く。別の実施形態では、ＰＤＭ法を用いて偏波整列をその最終状態に導く。
【００８６】
いくつかの実施形態では、それぞれのＰＡＰが、位相アレイビームステアリングではなく切り換え型ビームビームステアリングを使用する。位相アレイ法は、電力用途にとって不要な極めて高速のビームステアリングを実行する。さらに、位相アレイシステムは、アンテナ素子毎に少なくとも１つの位相シフタも必要し、これがシステムの複雑性及びコストを増加させる。図６に示す切り換え型ビームステアリング構造１５０は、（４つのハイブリッド結合器１６２、１６４、１６８及び１７０と、２つのワイト交差構造１６６及び１７２とを利用する）１つのバトラーマトリックス１６０及び１つの単極多投スイッチ１７４しか必要としない。切り換え型ビームステアリング構造の実施形態１５０は、制御可能な傾斜線形偏波子１５２、１５４、１５６及び１５８の４つの例を含む。
【００８７】
切り換え型ビームビームステアリングシステムは、上述した複数のＰＡＰ間の位相整列を行うマスタ位相シフタ１７６を含む。この結果、切り換え型ビームアンテナアレイ法を使用することによってＭ回の電力ブーストが達成される。ここでのＭは、単一素子と比べたアンテナ素子の数を表し、上述したＮ＊Ｎ＊Ｎ倍の増加に加えられるさらなる係数である。
【００８８】
通電可能装置を無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグとする、倉庫などの多くの受信機を伴う用途では、各タグの位置の決定が重要である。ＲＦＩＤタグを通電させて読み取る必要があるだけでなく、どの棚にタグが位置するかを特定することが望ましい。倉庫は広く、多くの固定された金属物体（例えば、棚）と動的な金属物体（例えば、フォークリフト）とを含むので、方向探知（ＤＦ）、到来角（ＡＯＡ）、到来時間差（ＴＤＯＡ）及び相対的受信電力レベルに基づく標準的な位置決定技術は役に立たない。従って、高マルチパス環境において機能する位置決定技術が必要とされている。
【００８９】
様々な実施形態では、電力伝送システムが、それぞれが共通周波数にコヒーレントにロックされた一群のＰＡＰからＲＦＩＤタグなどの受信装置に電力を供給する。各ＰＡＰから伝送される信号の相対位相を調整することによって３次元空間内にエネルギー「バブル」が形成され、各「バブル」内の全ての通電可能装置に電力が供給される。電力アクセスポイントの相対位相を変化させることによってエネルギー「バブル」が３次元（３Ｄ）空間を通過すると、異なる一連の通電可能装置が通電される。なお、３Ｄ空間（例えば、倉庫）内に存在するマルチパス環境に起因して、実際の「バブル」の位置は、推測的に明確に特定可能でないこともある。
【００９０】
従って、電力アクセスポイントにおける相対位相の組毎にエネルギー「バブル」の位置を特定するとともに、３Ｄ空間内に同時に形成された「バブル」の数を１に減少させることが望ましい。
【００９１】
なお、エネルギー「バブル」は、各ＰＡＰからの伝送信号の位相整列によって形成されるので、そのサイズは、名目上は各方向の半波長である伝送信号の波長に関連する。９１５ＭＨｚの伝送信号の場合、バブルのサイズは、約１６ｃｍ×１６ｃｍ×１６ｃｍになる。
【００９２】
位置決定
倉庫を含む実施形態では、各エネルギー「バブル」が、各装置が他の装置に近接する一群の通電可能装置（例えば、ＲＦＩＤタグ）を照明する。通電可能装置が自機のアイデンティティ（及びデータ）を報告すると、これらのアイデンティティをグループ化することができる。エネルギー「バブル」が隣接する未確定の位置に移動すると、通電可能装置には、（引き続きその新たな位置においてエネルギー「バブル」によって通電されることによって）報告を返し続けるものと（例えば、もはや「バブル」によって通電されていないことによって）そうでないものとが存在するようになる。「バブル」による３次元空間の走査後には、各通電可能装置の最も近い近接装置を示す接続性マップを作成することができる。
【００９３】
この接続性マップは、各装置の物理的位置を提供するものではない。しかしながら、３次元空間全体を通じて複数の「基準」通電可能装置（例えば、ＲＦＩＤタグ）を既知の位置に配置することができる。従って、通電可能装置は、基準タグに最も近い近接装置として配置され、接続性マップに基づく異なる基準タグに関連するグループ間の補間を用いて全ての通電可能装置の位置を決定することによって配置することができる。ＰＡＰに対する受信装置の接近度を求めるようないくつかの実施形態では、ＰＡＰのそれぞれの位置も基準位置として使用する。総合的に見れば、基準通電可能装置の位置及びＰＡＰの位置は全て基準位置である。
【００９４】
様々な実施形態では、ＰＡＰの相対位相設定の組毎に複数のエネルギー「バブル」が存在し、接続性マップが、通電可能装置の位置のための複数の曖昧な位置を作成する。エネルギー「バブル」を形成するために使用されるＰＡＰの数が増加するにつれて、同時に形成されるエネルギー「バブル」の数は減少することが有利である。
【００９５】
第１の位置曖昧性解消法
位置曖昧性の困難さは、本来存在する複数の「バブル」ではなく単一のエネルギー「バブル」を形成することによって排除することができる。高マルチパス環境内に単一のエネルギーバブルを形成する方法は、実時間遅延（Ｔｒｕｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ）に基づく。ここでは、一定の相対位相シフトの代わりに、周波数変調連続波（ＦＭ−ＣＷ）法又は疑似ノイズ（ＰＮ）周波数ホッピング（ＦＨ）法において全てのＰＡＰからのコヒーレント伝送を同時に周波数ランプさせる。或いは、全ての電力アクセスポイントを同時に位相変調し、又は位相を直接（ＤＳ）拡散する。未変調のＰＡＰの相対位相シフトと同様に、各ＰＡＰにおける変調の時間遅延はコヒーレントに組み合わさって、実時間遅延が全く同じ位置のみにエネルギー「バブル」を形成する。これによって３次元空間内に形成されたエネルギー「バブル」の数が大幅に減少し、従って接続性マップの曖昧性が低減（又は排除）される。
【００９６】
分離されたエネルギー「バブル」の位置は、各ＰＡＰにおけるＦＭ−ＣＷランプ（又はＦＨ及びＤＳ拡散のためのＰＮコード）の相対的開始時間によって制御される。この相対的開始時間が変化すると、分離されたエネルギー「バブル」の位置が３次元空間内で移動する。ＰＡＰにおける一連の相対的開始時間毎に、「基準」位置の応答から、分離されたエネルギー「バブル」の実際の位置を特定する。これらの曖昧性解消技術の使用に伴う困難性は、必要な空間分解能と共に必要な帯域幅（ＦＭ−ＣＷランプ速度、ＦＭホップ速度）が増す点である。ほとんどのＲＦＩＤタグ位置の状況では、この広い帯域幅が受け入れられない。
【００９７】
第２の位置曖昧性解消法
エネルギー「バブル」の位置の曖昧性を解消する別の方法は、同時に形成された「バブル」を、接続性マップの作成と同時に異なる別個のグループに分離することである。この分離動作は、「隣接」グループ接続性動作と連動して、全てではないにせよほとんどの位置の曖昧性を解消させる。基準通電可能装置の既知の位置（又は、いくつかの実施形態では基準位置）と共に、３次元空間（例えば、倉庫）内の全ての通電可能装置の位置の３次元マップが生成される。
【００９８】
最初に、ＰＡＰの切り換え型ビーム能力を用いたビーム切り換えによって、エネルギー「バブル」を部分空間に分離する。水平（方位）面内にＮ個の選択可能ビームを有する各ＰＡＰを用いて、（倉庫）空間をＮ2個の部分空間に容易に細分化することができる。この場合の２の冪乗は、利用するＰＡＰの数ではなくカバーする空間次元の数を反映する。また、垂直（上昇）座標をＭ個のビームに分割する場合には、空間をＭ×Ｎ2個の部分空間に細分化することができる。１つの部分空間内のエネルギー「バブル」の形成に寄与する複数のＰＡＰでは、複数の曖昧なエネルギー「バブル」を有する確率が大幅に低下する。
【００９９】
広い空間（例えば、倉庫）では、全空間を異なる領域に分割し、各領域をＮ2個の部分空間に細分化することができる。これにより、電力アクセスポイントから受信装置までの範囲が制限されるだけでなく、並行処理を通じて動作も高速になる。
【０１００】
異なる部分空間への空間分離には、さらなる改善を行うことができる。全てのＰＡＰから実質的に等距離にあるエネルギー「バブル」では、各ＰＡＰからの信号の振幅がほぼ同じになる。ただし、単一のＰＡＰに近いエネルギー「バブル」については、そのＰＡＰからエネルギーの大部分を受け取るので必ずしもそうはならない。この結果、各ＰＡＰを順にオフに切り替えて、どの通電可能装置（例えば、ＲＦＩＤタグ）の応答が「点滅」するかを観察することにより、複数の同時エネルギー「バブル」を複数の異なるグループに分離することができる。本明細書で使用する「点滅」という用語は、停止してＰＡＰをオンに戻した時にオン状態に戻ることを意味する。これとは別に、又はこれに加えて、受信装置が受信信号強度インジケーション（ＲＳＳＩ）を戻すことができる場合、「点滅」は実質的なＲＳＳＩの変化と見なされる。「点滅」する受信装置はオフにされたＰＡＰに近く、「点滅」しない受信装置は近くない。この手順は、複数の曖昧なエネルギー「バブル」を倉庫空間内でｐ＋１個（Ｐは電力アクセスポイントの数である）の部分空間にグループ化して位置の曖昧性を大幅に低減する。
【０１０１】
１つの実施形態では、この技術の改善版が、隣接する２つのＰＡＰを同時にオフにすることを含む。この場合、これらのＰＡＰ間に位置する通電可能装置は「点滅」するのに対し、これらのＰＡＰから離れた通電可能装置は点滅しない。この技術は、３又は４以上の隣接する又は別個のＰＡＰにまで拡張することができる。
【０１０２】
１つのＰＡＰの電力が総受信電力の大半を占めていない領域（例えば、どのＰＡＰにも近接していない領域）では、位置の曖昧性をさらに改善することができる。全てのエネルギー「バブル」は、３次元定在波パターンの積であり、この定在波パターンは、ＰＡＰの位相及び倉庫の内部反射によって形成される。どのＰＡＰにも近接していない領域内の複数のエネルギー「バブル」は、全てのＰＡＰの偏波を同時に回転させることによって下位集団に分離することができる。倉庫の内部反射に強く依拠するエネルギー「バブル」は「オフ」になるのに対し、内部反射に強く依拠していないエネルギー「バブル」は「オフ」にならない。２つの一群の「バブル」間の差異は、９０度の偏波回転によって最大になる。
【０１０３】
他の複数の偏波回転の値を使用して、この場合もどの通電可能装置が「オフ」になってどの通電可能装置がならないかを観察することによってエネルギー「バブル」の異なる下位集団を識別することもできる。この下位集団分離を使用すると、ＲＦＩＤタグの位置曖昧性の解消に役立つことに加え、ＰＡＰの相変化手順と同様の形で接続性マップの改善に役立つこともできる。
【０１０４】
これらの通電可能装置のグループ化技術を使用することにより、曖昧性を伴わない受信装置の接続性マップを生成することができる。基準タグの既知の位置を使用して、倉庫内の全てのタグの物理的位置の３次元マップを生成することができる。図７に、通電可能装置の位置決定方法を示す。
【０１０５】
具体的には、２２２において、全てのＰＡＰがオンになった状態で切り換え型ビーム設定を選択することによって空間を複数の部分空間に分離する。２２４において、１又は２以上のＰＡＰを順次オフにすることによって部分空間を複数の下位集団に分割する。２２６において、全てのＰＡＰの偏波を切り換えることによって部分空間を複数の下位集団にさらに分割する。１つの実施形態では、ステップ２２６がステップ２２４の後で実行される。別の実施形態では、ステップ２２４及び２２６の一方又は両方が同時に実行される。２２８において、各部分空間について、複数のＰＡＰの相対位相を変化させることにより、部分空間を通じてエネルギーバブルを移動させることによって接続性マップを構築する。別の実施形態では、ステップ２２８が部分空間ではなく下位集団に対して実行される。２３０において、複数の基準受信機の既知の位置と、複数の部分空間又は複数の下位集団からの様々な接続性マップの結果とを使用して、空間内の複数の地点において接続性マップを固定（決定）する。
【０１０６】
図８では、改善された無線エネルギー伝達のための方法が、２５０において、ＰＡＰの複数の偏波子によって形成された第１のエネルギービームを誘導するステップを含む。２５２において、通電可能装置において第１及び第２のエネルギービームの極性を整列させる。
【０１０７】
図９では、改善された無線エネルギー伝達のための方法が、２６０において、ＰＡＰによって形成されたエネルギービームを通電可能装置に誘導するステップを含む。２６２において、通電可能装置において各エネルギービームの極性を整列させる。２６４において、平面領域を部分空間に分割する。２６６において、部分空間内の走査経路に沿ってエネルギービームを走査して通電可能装置を検出する。２６８において、接続性マップを決定する。２７０において、基準装置に対する受信装置及び近接装置の位置を補間する。
【０１０８】
さらなる実施形態例
以下は、少なくともいくつかの「ＥＣ」（組み合わせ例）として明確に列挙したものを含む、本明細書で説明した概念に従う様々な実施形態タイプのさらなる説明を提供する実施形態例であり、これらの例は、互いに排他的、包括的又は制限的なものではなく、本発明は、これらの実施形態例に制限されるものではなく、発行する特許請求の範囲及びその同等物の範囲内の全ての考えられる修正例及び変形例を含む。
【０１０９】
ＥＣ１：エネルギービームの最適化方法であって、
通電可能装置において、複数のＰＡＰのうちの１つから、第１の時間スロット中における初期伝送位相を含む複数の伝送位相と、第２の時間スロット中における第２の伝送位相と、第３の時間スロット中における第３の伝送位相を含む複数の伝送位相を有するエネルギービームを受け取り、
通電可能装置において、伝送位相の各々の受信信号強度インジケーション（ＲＳＳＩ）を記憶し、
受け取ったＲＳＳＩが閾値だけ変化した時に、ＰＡＰにおいて、記憶されたＲＳＳＩレベルの各々を通電可能装置から受け取り、
通電可能装置において、ＰＡＰによる初期伝送位相のエネルギービームの受信振幅及び受信位相を求める、方法。
【０１１０】
ＥＣ２：第２の伝送位相は、初期伝送位相から９０度シフトされ、第３の伝送位相は、初期伝送位相から１８０度シフトされる、ＥＣ１の方法。
【０１１１】
ＥＣ３：第２の伝送位相は、初期伝送位相から１８０度シフトされ、第３の伝送位相は、初期伝送位相から２７０度シフトされる、ＥＣ１の方法。
【０１１２】
ＥＣ４：受け取ったエネルギービームの位相を、第２のＰＡＰによって伝送された第２のエネルギービームの第２の受信位相に等しくなるよう調整する、ＥＣ１の方法。
【０１１３】
ＥＣ５：切り換え型ビーム偏波整列方法であって、
バトラーマトリックスによってＰＡＰに結合された複数のアンテナによって伝送された第１のエネルギービームを受信装置の方に誘導し、
複数のアンテナの各々において、ＰＡＰから導出された第１の偏波信号を、第１の偏波信号を回転させることによって形成される第２の偏波信号と組み合わせることにより、受信装置において、第１のエネルギービームの第１の極性を別のＰＡＰによって伝送された第２のエネルギービームの第２の極性に整列させる、方法。
【０１１４】
ＥＣ６；アンテナシステムであって、
共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と第１の供給地点及び第２の供給地点とを含むパッチアンテナと、
第１の供給地点に接続されて信号の第１の振幅を調整するように構成された第１の可変利得増幅器（ＶＧＡ）と、
信号と第１のＶＧＡとの間に介在して信号の位相を調整するように構成された第１の位相シフタと、
第２の供給地点に接続されて信号の第２の振幅を調整するように構成された第２のＶＧＡと、
を含み、パッチアンテナが信号の傾斜線形偏波を制御する、システム。
【０１１５】
ＥＣ７：位相は、ゼロ度以上、３６０度以下である、ＥＣ６のシステム。
【０１１６】
ＥＣ８：切り換え型ビーム偏波整列システムであって、
共鳴板と接地板との間に介在する誘電体基板と第１の供給地点及び第２の供給地点とを含んで信号の偏波を制御するパッチアンテナと、第１の供給地点に接続されて信号の第１の振幅を調整するように構成された第１のＶＧＡと、信号と第１のＶＧＡの間に介在して信号の位相を調整するように構成された第１の位相シフタと、第２の供給地点に接続されて信号の第２の振幅を調整するように構成された第２のＶＧＡとをそれぞれが含む４又は５以上のアンテナシステムと、
第１のアンテナシステムの対に結合された第１の交差装置と、
第１の交差装置と第２のアンテナシステムの対とに結合された第１のハイブリッド結合器の対と、
第１のハイブリッド結合器の対に結合された第２の交差装置と、
第２の交差装置と第１のハイブリッド結合器の対とに結合された第２のハイブリッド結合器の対と、
第２のハイブリッド結合器の対に結合されたスイッチと、
電力アクセスポイントの出力とスイッチとの間に結合された位相シフタと、
を含むシステム。
【０１１７】
ＥＣ９：受信機位置の決定方法であって、
複数の装置を含む平面領域を、それぞれが複数のエネルギービームのそれぞれのビームからのビーム位置によって定められる複数の部分空間に分割し、
エネルギービームのそれぞれのビームを部分空間内の走査経路に沿って走査して、複数の装置のうちの少なくともいくつかの装置の各々において受け取られるエネルギーの変化を検出することによって複数の装置のうちの少なくともいくつかの装置の存在を検出し、複数の装置のうちの少なくともいくつかの装置は、通電可能装置と、近接装置及び基準装置の一方又は両方とを含み、基準装置は、平面領域内の所定の位置を有し、
受信装置の位置に対する各近接装置のそれぞれの位置を発見することによって接続性マップを決定し、
基準装置に対する受信装置及び近接装置の物理的位置を補間する、方法。
【０１１８】
ＥＣ１０：受信装置の位置は、エネルギービームのそれぞれのエネルギービームの１つの波長内で特定される、ＥＣ９の方法。
【０１１９】
ＥＣ１１：各部分空間は、１つのエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、ＥＣ９の方法。
【０１２０】
ＥＣ１２：各部分空間は、２つの物理的に隣接するエネルギービームを連続的に停止させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって２つの物理的に隣接するエネルギービーム間における受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、ＥＣ９の方法。
【０１２１】
ＥＣ１３：各部分空間は、全てのエネルギービームの極性を回転させ、受信装置において受け取られるエネルギーの低下によって受信装置の存在を検出することによって、さらに狭い空間に分割される、ＥＣ９の方法。
【０１２２】
ＥＣ１４：各部分空間内の複数の受信機の接続性マップを生成し、基準位置のうちの既知の位置を用いて接続性マップ内の既知の位置を定める、カバーすべき空間を部分空間に分離することに基づく位置決定及び曖昧性解消。
【０１２３】
ＥＣ１５：空間の部分空間への分離は、複数の切り換え型ビームアンテナを用いて領域を水平（方位）面内のＮ2個の部分空間に分割することで達成され、Ｎは、各ＰＡＰから利用できる水平面内のビーム数である。
【０１２４】
ＥＣ１６：空間の部分空間への分離は、Ｍ個の垂直ビームを含んで３次元における部分空間の総数がＭ×Ｎ2個になる垂直（上昇）座標に拡張することができる。
【０１２５】
ＥＣ１７：空間の部分空間への分離は、各ＰＡＰを順次オフにして、領域を複数の近い部分空間及び遠い部分空間に分離することによって増加させることもできる。
【０１２６】
ＥＣ１８：空間の部分空間への分離は、２又は３以上の隣接する又は分離したＰＡＰを順次オフにして領域をさらなる部分空間に分離することによってさらに増加させることができる。
【０１２７】
ＥＣ１９：複数の空間の部分空間への分離は、直交偏波を順次採用して、近いけれども隣接していない受信機を分離することによって増加させることもできる。
【０１２８】
ＥＣ２０：複数の空間の部分空間への分離は、偏波の他の値を順次採用して、近いけれども隣接していない受信機を分離することによってさらに増加させることができる。
【０１２９】
ＥＣ２１：接続性マップは、切り換え型ビームアンテナで照明すべき部分空間を選択し、複数のＰＡＰの相対位相を変化させることによって部分空間全体を通じてエネルギーバブルを移動させ、１又は２以上のＰＡＰをオフにした時、又は偏波を回転させた時にどの受信機が「点滅」するかを観察することによって生成される。
【０１３０】
ＥＣ２２：接続性マップは、基準位置のうちの既知の位置を通じて複数の地点で空間的に固定される。
【０１３１】
本明細書では、特定の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、以下の特許請求の範囲に示す本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を行うことができる。従って、明細書及び図は、制約的な意味ではなく例示的な意味で評価すべきであり、全てのこのような修正は本発明の範囲に含まれるように意図される。本明細書において特定の実施形態に関して説明したあらゆる利益、利点、又は問題解決策は、特許請求の範囲の一部又は全部の決定的な、必須の又は不可欠な特徴又は要素として解釈すべきものではない。
【０１３２】
別途述べていない限り、「第１の」及び「第２の」などの用語は、これらの用語が表す要素同士を任意に区別するために使用するものである。従って、これらの用語は、必ずしもこのような要素の時間的な又はその他の優先順位付けを示すためのものではない。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  無線エネルギー伝達システム
１２  モノのインターネット（ＩｏＴ）
１４ａ  携帯電話機
１４ｂ  タブレット
１４ｃ  スマートウォッチ
１４ｄ  ステレオ
１４ｅ  コンピュータ
１６ａ〜ｃ  電力アクセスポイント（ＰＡＰ）
１８ａ〜ｃ  エネルギービーム
２０ａ  コヒーレントなエネルギーバブル
２２  ＰＡＰの範囲
２４  通信媒体
２６ａ〜ｄ  経路
２８  経路
３０  制御モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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