IEC 62980:2022

Parasitic communication protocol for radio-frequency wireless power transmission

IEC 62980:2022 defines procedures for transferring power to non-powered IoT devices using the existing ISM band communication infrastructure and RF WPT and a protocol for a two-way, long-distance wireless network in which IoT devices and APs communicate using backscatter modulation of ISM-band signals. Three components are required for two-way, long-distance wireless communication using backscatter modulation of ISM-band signals:
• an STA that transmits wireless power and data packets to SSNs by forming ISM-band signal channels between HIE-APs,
• a battery-free SSN that changes the sensitivity of the channel signals received from the STA using backscatter modulation, and
• an HIE-AP that practically decodes the channel signals whose sensitivity was changed by the SSN.
In this document, the procedures for CW-type RF WPT using communication among these three components are specified based on application of the CSI or RSSI detection method of ISM-band communication.
This document proposes a convergence communication protocol than can deploy sensors, which can operate at low power (dozens of microwatts or less) without batteries, collect energy, and perform communication, to transmit power to SSNs using RF WPT based on parasitic communication. This method can be applied to application service areas such as domestic IoT, the micro-sensor industry, and industries related to environmental monitoring in the future.

Protocole de communication parasite pour le transfert d'énergie sans fil par rayonnement radiofréquence

L'IEC 62980:2022 définit les procédures de transfert d'énergie vers des dispositifs d'IoT au moyen de l'infrastructure de communication existante sur les bandes ISM et du WPT RF, ainsi qu'un protocole de réseau sans fil longue distance bidirectionnel qui permet aux dispositifs d'IoT et aux points d'accès de communiquer par modulation de rétrodiffusion des signaux sur les bandes ISM. La communication sans fil longue distance bidirectionnelle fondée sur la modulation de rétrodiffusion des signaux sur les bandes ISM exige trois éléments:
• une STA qui assure le transfert sans fil de l'énergie et des paquets de données vers les SSN en créant des canaux de signaux dans les bandes ISM entre HIE-AP ;
• un SSN sans batterie qui modifie, par modulation de rétrodiffusion, la sensibilité des signaux de canal reçus depuis la STA ; et
• un HIE-AP qui décode de manière pratique les signaux du canal dont la sensibilité a été modifiée par le SSN.
Dans le présent document, les procédures de WPT RF de type CW qui utilisent la communication entre ces trois éléments sont spécifiées à partir de l'application d'une méthode de détection des CSI ou du RSSI de la communication sur les bandes ISM.
Le présent document propose un protocole de communication convergent qui peut déployer des capteurs, lesquels peuvent fonctionner à faible puissance (quelques dizaines de microwatts ou moins) sans batteries, collecter de l'énergie et assurer une communication, afin d'alimenter des SSN au moyen d'un WPT RF fondé sur une communication parasite. Cette méthode pourra être appliquée ultérieurement à des services d'application tels que l'IoT domestique, l'industrie des microcapteurs et les industries impliquées dans la surveillance de l'environnement.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 27-Sep-2022
• ICS: 29.240.99 - Other equipment related to power transmission and distribution networks
• Technical Committee: TA 15 - Wireless Power Transfer
• Drafting Committee: WG 2 - TC 100/TA 15/WG 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 14-Oct-2022
• Completion Date: 28-Sep-2022

Standards Content (Sample)

IEC 62980 ®
Edition 1.0 2022-09
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Parasitic communication protocol for radio-frequency wireless power
transmission
Protocole de communication parasite pour le transfert d'énergie sans fil par
rayonnement radiofréquence
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IEC 62980 ®
Edition 1.0 2022-09
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Parasitic communication protocol for radio-frequency wireless power

transmission
Protocole de communication parasite pour le transfert d'énergie sans fil par

rayonnement radiofréquence
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 29.240.99 ISBN 978-2-8322-5700-5

– 2 – IEC 62980:2022 © IEC 2022
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 8
2 Normative references . 8
3 Terms, definitions and abbreviated terms . 8
3.1 Terms and definitions . 9
3.2 Abbreviated terms . 9
4 Overview . 10
5 Communication procedures for RF WPT . 11
5.1 General . 11
5.2 Communication procedures for parasitic downlink communication . 12
5.3 Communication procedures for parasitic uplink communication . 13
5.4 Backscatter downlink/uplink data flow . 14
5.5 WPT process . 15
6 Physical layer . 16
6.1 Modulation/coding method . 16
6.1.1 General . 16
6.1.2 Downlink modulation method . 16
6.1.3 Uplink modulation method . 17
6.1.4 Downlink coding method . 17
6.1.5 Uplink coding method . 18
6.2 Frame structure . 18
6.2.1 General . 18
6.2.2 Downlink frame structure . 18
6.2.3 Uplink frame structure . 20
7 Datalink layer . 21
7.1 Message definition . 21
7.1.1 General . 21
7.1.2 Select step . 24
7.1.3 Inventory step . 26
7.1.4 Access step . 29
7.2 Data encoding . 31
7.2.1 General . 31
7.2.2 FM0 encoding . 31
7.2.3 Miller encoding . 32
8 RF WPT control protocol. 33
8.1 Wireless charging architecture . 33
8.1.1 General . 33
8.1.2 Power control purpose of RF WPT . 34
8.1.3 HIE-AP operation control . 34
8.1.4 SSN operation control . 35
8.2 RF WPT process . 36
8.2.1 General . 36
8.2.2 General WPT management . 37
8.2.3 SSN control . 38
8.2.4 SSN static parameter . 39

8.2.5 SSN dynamic parameter . 40
Annex A (informative)  Regulation and certification . 42
Bibliography . 43

Figure 1 – Usage of RF-WPT . 10
Figure 2 – RF-WPT structure of using parasitic Wi-Fi communication technology . 11
Figure 3 – Parasitic downlink/uplink communication procedures . 12
Figure 4 – Specific parasitic downlink communication procedures . 13
Figure 5 – Specific parasitic uplink communication procedures . 14
Figure 6 – Data flow during parasitic downlink/uplink communication . 15
Figure 7 – RF WPT access procedures . 15
Figure 8 – RF WPT control protocol . 16
Figure 9 – PIE method packet configuration . 17
Figure 10 – Modulation and coding of the downlink preamble . 17
Figure 11 – Modulation and coding of the downlink preamble . 18
Figure 12 – Modulation and coding of the uplink preamble . 18
Figure 13 – Modulation and coding of the uplink payload . 18
Figure 14 – Physical layer structure of the downlink frame . 19
Figure 15 – Physical layer structure of the uplink frame . 20
Figure 16 – Model of command transmission between the STA and SSN . 22
Figure 17 – Diagram of sequential command transmission between the STA and SSN. 22
Figure 18 – SSN memory structure . 24
Figure 19 – Message exchange in the select step . 25
Figure 20 – CRC-16 circuit example. 26
Figure 21 – Message exchange method of the inventory step . 27
Figure 22 – Basic functions for FM0 encoding . 31
Figure 23 – State diagram for FM0 encoding generation . 31
Figure 24 – Basic functions for Miller encoding . 32
Figure 25 – State diagram for FM0 encoding generation . 32
Figure 26 –
...