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技術 帯域内基準信号を有する無線分散アンテナシステムと併用される方法及び装置

出願人 エイ・ティ・アンド・ティインテレクチュアルプロパティアイ,エル.ピー.
発明者 ゲルツベルグ,アーウィンヘンリー,ポールシャラベネット,ロバートバーゼガー,ファルハードバーニッケル,ドナルドジェー.ウィリスザサード,トーマスエム.
出願日 2017年6月7日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2018-564730
公開日 2019年9月12日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-526184
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード プログラマブルロジックコントローラー 振動プロファイル 外乱源 中空要素 遷移面 金属電線 変調電磁波 非誘電体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

本開示の態様は、例えば、分散アンテナシステムネットワーク要素により、クロック信号制御チャネル、及び第1の搬送周波数における第1の変調信号を受信することを含み得、第1の変調信号は、基地局によって提供され、且つモバイル通信デバイスに向けられる第1の通信データを含む。クロック信号は、ネットワーク要素によるデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させて、制御チャネルから命令復元する。制御チャネルにおける命令は、第1の搬送周波数における第1の変調信号を第1のスペクトルセグメントにおける第1の変調信号に変換するように分散アンテナシステムのネットワーク要素に指示する。他の実施形態が開示される。

概要

背景

スマートフォン及び他のポータブルデバイスが次第に普及し、データ使用量が増えるにつれ、マクロセル基地局デバイス及び既存のワイヤレスインフラストラクチャは、増加する需要対処するために、これまで以上により高い帯域幅容量を必要としている。更なるモバイル帯域幅を与えるために、スモールセル展開推進されつつあり、この展開において、マイクロセル及びピコセルがこれまでのマクロセルよりはるかに小さいエリアのためのカバレッジを提供している。

加えて、大半の家庭及び企業は、成長して音声動画、及びインターネット閲覧等のサービス広帯域データアクセスに依存している。広帯域アクセスネットワークは、衛星、4G又は5Gワイヤレス、電力線通信ファイバケーブル、及び電話回線網を含む。

概要

本開示の態様は、例えば、分散アンテナシステムネットワーク要素により、クロック信号制御チャネル、及び第1の搬送周波数における第1の変調信号を受信することを含み得、第1の変調信号は、基地局によって提供され、且つモバイル通信デバイスに向けられる第1の通信データを含む。クロック信号は、ネットワーク要素によるデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させて、制御チャネルから命令復元する。制御チャネルにおける命令は、第1の搬送周波数における第1の変調信号を第1のスペクトルセグメントにおける第1の変調信号に変換するように分散アンテナシステムのネットワーク要素に指示する。他の実施形態が開示される。

目的

一実施形態において、電線702のの金属表面の酸化層(例えば、酸素/空気への裸の金属表面の露出から生じる)も、幾つかの絶縁体又はシースにより提供されるものと同様の絶縁特性又は誘電特性を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
- 件
牽制数
- 件

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請求項1

回路を含むシステムにより、モバイル通信デバイスに向けられた第1のスペクトルセグメントにおける第1の変調信号を受信することであって、前記第1の変調信号は、シグナリングプロトコル準拠する、受信することと、前記システムにより、前記第1の変調信号の信号処理に基づき、且つ前記第1の変調信号の前記シグナリングプロトコルを変更することなく、前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号を第1の搬送周波数における前記第1の変調信号に変換することであって、前記第1の搬送周波数は、前記第1のスペクトルセグメント外にある、変換することと、前記システムにより、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号に変換するように分散アンテナシステムネットワーク要素に指示する命令制御チャネルにおいて送信することと、前記システムにより、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号と共に第1の基準信号及びクロック信号を前記分散アンテナシステムの前記ネットワーク要素に送信することであって、前記クロック信号は、前記ネットワーク要素のデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させて、前記制御チャネルから前記命令を復元し、前記第1の基準信号は、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号に再変換するための正確な周波数及び位相連続波信号であり、前記クロック信号は、前記第1の基準信号を変調することによって送信される、送信することとを含む方法。

請求項2

前記第1の基準信号は、前記第1のスペクトルセグメントにおける前記モバイル通信デバイスへの前記第1の変調信号の無線配信のために、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号に再変換する際、前記ネットワーク要素が位相誤差を低減することを可能にする、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記命令は、前記制御チャネルを介してデジタルデータとして送信される、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記第1の搬送周波数は、ミリメートル波周波数帯域にある、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記第1の変調信号は、前記シグナリングプロトコルに従って複数の周波数チャネルにおける信号を変調して、前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号を生成することによって生成される、請求項1に記載の方法。

請求項6

前記シグナリングプロトコルは、ロングタームエボリューションLTE無線プロトコル又は第五世代セルラー通信プロトコルを含む、請求項1に記載の方法。

請求項7

前記システムによる前記変換は、前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号を前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号にアップコンバートすることを含む、請求項1に記載の方法。

請求項8

前記ネットワーク要素による前記変換は、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号にダウンコンバートすることを含む、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記システムによる前記変換は、前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号を前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号にダウンコンバートすることを含む、請求項1に記載の方法。

請求項10

前記ネットワーク要素による前記変換は、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号にアップコンバートすることを含む、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記システムにより、前記ネットワーク要素からの第2の搬送周波数における第2の変調信号を受信することを更に含み、前記モバイル通信デバイスは、第2のスペクトルセグメントにおける前記第2の変調信号を生成し、前記ネットワーク要素は、前記第2のスペクトルセグメントにおける前記第2の変調信号を前記第2の搬送周波数における前記第2の変調信号に変換し、且つ前記第2の搬送周波数における前記第2の変調信号及び第2の基準信号を送信する、請求項1に記載の方法。

請求項12

前記システムにより、前記第2の基準信号を利用して、前記第2の搬送周波数における前記第2の変調信号を前記第2のスペクトルセグメントにおける前記第2の変調信号に変換して、前記第2の搬送周波数における前記第2の変調信号内の歪みを除去することと、前記システムにより、前記第2のスペクトルセグメントにおける前記第2の変調信号を処理のために基地局に送信することとを更に含む、請求項11に記載の方法。

請求項13

前記第2のスペクトルセグメントは、前記第1のスペクトルセグメントと異なり、前記第1の搬送周波数は、前記第2の搬送周波数と異なる、請求項11に記載の方法。

請求項14

前記クロック信号は、前記第1の基準信号の振幅変調を介して送信される、請求項1に記載の方法。

請求項15

基地局から、モバイル通信デバイスに送信するために第1のスペクトルセグメントにおける第1の変調信号を受信するように構成される基地局インターフェースであって、前記第1の変調信号は、シグナリングプロトコルに準拠する、基地局インターフェースと、前記第1の変調信号の信号処理に基づき、且つ前記第1の変調信号の前記シグナリングプロトコルを変更することなく、前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号を第1の搬送周波数における前記第1の変調信号に変換するように構成される送受信機であって、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を、選択されたスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号に変換するように分散アンテナシステムのネットワーク要素に指示する命令を制御チャネルにおいて送信し、且つ前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号と共に第1の基準信号及びクロック信号を前記分散アンテナシステムの前記ネットワーク要素に送信するように更に構成され、前記クロック信号は、前記ネットワーク要素のデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させて、前記制御チャネルから前記命令を復元し、前記第1の基準信号は、前記第1の搬送周波数における前記第1の変調信号を前記第1のスペクトルセグメントにおける前記第1の変調信号に再変換するための正確な周波数及び位相の連続波信号であり、前記クロック信号は、前記第1の基準信号を変調することによって送信される、送受信機とを含むデバイス

請求項16

前記基準信号は、前記第1の搬送周波数から前記第1のスペクトルセグメントへの前記第1の変調信号の処理中、前記ネットワーク要素が位相誤差を低減することを可能にし、前記基準信号は、前記制御チャネルに対して帯域内周波数で送信される、請求項15に記載のデバイス。

請求項17

前記クロック信号は、前記基準信号の変調を介して送信される、請求項16に記載のデバイス。

請求項18

前記送受信機は、前記ネットワーク要素からの第2の搬送周波数における第2の変調信号及び第2の基準信号を受信し、前記モバイル通信デバイスは、第2のスペクトルセグメントにおける前記第2の変調信号を生成し、前記ネットワーク要素は、前記第2のスペクトルセグメントにおける前記第2の変調信号を前記第2の搬送周波数における前記第2の変調信号に変換し、且つ前記第2の搬送周波数における前記第2の変調信号を送信し、前記第2の基準信号は、前記第2の搬送周波数から前記第2のスペクトルセグメントへの前記第2の変調信号の処理中に位相誤差を低減するために提供される、請求項15に記載のデバイス。

請求項19

分散アンテナシステムのネットワーク要素により、基準信号及びクロック信号、制御チャネル、並びに搬送周波数における変調信号を受信することであって、前記変調信号は、基地局によって提供され、且つモバイル通信デバイスに向けられる通信データを含み、前記クロック信号は、前記ネットワーク要素によるデジタル制御チャネル処理のタイミングを同期させて、前記制御チャネルから命令を復元し、前記制御チャネルにおける前記命令は、前記搬送周波数における前記変調信号をスペクトルセグメントにおける前記変調信号に変換するように前記分散アンテナシステムの前記ネットワーク要素に指示する、受信することと、前記ネットワーク要素により、前記基準信号を利用し、且つ前記命令に従い、且つ前記変調信号の信号処理に基づき、前記搬送周波数における前記変調信号を前記スペクトルセグメントにおける前記変調信号に変換することであって、前記基準信号は、前記搬送周波数における前記変調信号を前記スペクトルセグメントにおける前記変調信号に再変換するための正確な周波数及び位相の連続波信号であり、前記クロック信号は、前記基準信号を変調することよって送信される、変換することと、前記ネットワーク要素により、前記スペクトルセグメントにおける前記変調信号を前記モバイル通信デバイスに無線送信することとを含む方法。

請求項20

前記クロック信号は、前記基準信号の復調を介して受信される、請求項19に記載の方法。

技術分野

0001

関連出願の相互参照
本出願は、2016年6月10日に出願された米国特許出願第15/179,498号明細書の優先権を主張する。上記出願の全てのセクションは、全体的に参照により本明細書に援用される。

0002

本開示は、無線リソースの利用を管理する方法及び装置に関する。

背景技術

0003

スマートフォン及び他のポータブルデバイスが次第に普及し、データ使用量が増えるにつれ、マクロセル基地局デバイス及び既存のワイヤレスインフラストラクチャは、増加する需要対処するために、これまで以上により高い帯域幅容量を必要としている。更なるモバイル帯域幅を与えるために、スモールセル展開推進されつつあり、この展開において、マイクロセル及びピコセルがこれまでのマクロセルよりはるかに小さいエリアのためのカバレッジを提供している。

0004

加えて、大半の家庭及び企業は、成長して音声動画、及びインターネット閲覧等のサービス広帯域データアクセスに依存している。広帯域アクセスネットワークは、衛星、4G又は5Gワイヤレス、電力線通信ファイバケーブル、及び電話回線網を含む。

課題を解決するための手段

0005

ここで、必ずしも一定の縮尺で描かれていない添付図面が参照される。

図面の簡単な説明

0006

本明細書において説明される種々の態様による、導波通信ステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、送信デバイスの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、周波数応答の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、種々の動作周波数での導波される電磁波の場を示す、絶縁線長手方向断面の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。
本明細書において説明される種々の態様による電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図である。
本明細書において説明される種々の態様によるアーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様によるアーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様によるスタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による電磁分布の一例の非限定的な実施形態を示す図である。
本明細書において説明される種々の態様による、結合器及び送受信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、結合器及び送受信機の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による二重スタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、リピーターシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、双方向リピーターの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図を示す。
本明細書において説明される種々の態様による導波路システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、通信システムを管理するシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、通信システムを管理するシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図である。
図16A及び図16Bのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法の一例の非限定的な実施形態を示す流れ図を示す。
図16A及び図16Bのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法の一例の非限定的な実施形態を示す流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による通信システムの非限定的な実施形態例を示すブロック図である。
本明細書に記載される様々な態様による図18Aの通信システムの一部の非限定的な実施形態例を示すブロック図である。
本明細書に記載される様々な態様による図18Aの通信システムの通信ノードの非限定的な実施形態例を示すブロック図である。
本明細書に記載される様々な態様による図18Aの通信システムの通信ノードの非限定的な実施形態例を示すブロック図である。
本明細書に記載される様々な態様による、基地局が通信ノードと通信できるようにするダウンリンク及びアップリンク通信技法の非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による通信ノードの非限定的な実施形態例を示すブロック図である。
本明細書に記載される様々な態様による通信ノードの非限定的な実施形態例を示すブロック図である。
本明細書に記載される様々な態様による周波数スペクトルの非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による周波数スペクトルの非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による周波数スペクトルの非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による周波数スペクトルの非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による送信機の非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による受信機の非限定的な実施形態例を示すグラフ図である。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書に記載される様々な態様による方法の非限定的な実施形態例の流れ図を示す。
本明細書において説明される種々の態様による計算環境の一例の非限定的な実施形態のブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による、モバイルネットワークプラットフォームの一例の非限定的な実施形態のブロック図である。
本明細書において説明される種々の態様による通信デバイスの一例の非限定的な実施形態のブロック図である。

実施例

0007

ここで、1つ又は複数の実施形態が図面を参照しながら説明され、図面では、同じ参照符号が全体を通して同じ要素を指すために用いられる。以下の説明では、説明の目的上、種々の実施形態の完全な理解を提供するために多数の細部が記載される。しかし、種々の実施形態を、これらの細部を用いることなく(及び任意の特定のネットワーク化された環境又は標準規格に適用することなく)実施できることは明らかである。

0008

一実施形態では、導波される電磁波を介してデータ又は他のシグナリング等の通信信号送受信する導波通信システムが提示される。導波される電磁波は、例えば、伝送媒体に結合又は導波される表面波又は他の電磁波を含む。例示的な実施形態から逸脱することなく、導波通信と併せて多様な伝送媒体が利用可能であることが理解されよう。そのような伝送媒体の例としては、単独で又は1つ若しくは複数の組み合わせで以下のうちの1つ又は複数を含むことができる:絶縁されるか否か、及び単線であるか又は撚り線であるかに関係なく、電線電線束、ケーブル、ロッドレールパイプを含む他の形状若しくは構成の導体誘電体パイプ、ロッド、レール若しくは他の誘電体部材等の非導体;導体と誘電体材料との組み合わせ;又は他の導波伝送媒体。

0009

伝送媒体における導波される電磁波の誘導は、電気回路の一部としての伝送媒体に注入されるか又は他に伝送するいかなる電位電荷、又は電流からも独立することができる。例えば、伝送媒体が電線である場合、電線に沿った導波の伝搬応答して、小さい電流を電線中に形成することができ、これが電線表面に沿った電磁波の伝搬に起因し得、電気回路の一部としての電線に注入される電位、電荷、又は電流に応答して形成されないことを理解されたい。したがって、電線上の進行する電磁波は、電線表面に沿って伝搬するのに回路を必要としない。したがって、電線は、回路の一部ではない単層伝送線路である。また、幾つかの実施形態において、電線は必要なく、電磁波は、電線ではない単線伝送媒体に沿って伝搬することができる。

0010

より一般には、本開示により説明される「導波される電磁波」又は「導波」は、伝送媒体の少なくとも一部(例えば、裸線若しくは他の導体、誘電体絶縁電線導管若しくは他の中空要素、誘電体若しくは絶縁体被膜被覆、若しくは囲まれた絶縁電線の束若しくは他の電線束、又は別の形態の固体液体、若しくは他の非ガス伝送媒体)である物理的物体の存在により行われて、物理的物体により少なくとも部分的に向けられるか又は誘導され、物理的物体の伝送路に沿って伝搬する。そのような物理的物体は、伝送媒体の界面(例えば、外面、内面、外面と内面との間の内部、又は伝送媒体の要素間の他の境界)により、導波される電磁波の伝搬を誘導する伝送媒体の少なくとも一部として動作することができ、導波される電磁波の伝搬は、送信側デバイスから伝送路に沿って受信側デバイスエネルギー、データ、及び/又は他の信号を搬送することができる。

0011

導波されない電磁波の進行距離二乗反比例して強度が下がる無誘導(又は非結合)電磁波等のワイヤレス信号自由空間伝搬と異なり、導波される電磁波は、導波されない電磁波が受けるよりも小さい単位距離当たりの大きさ損失で伝送媒体に沿って伝搬することができる。

0012

電気信号と異なり、導波される電磁波は、送信側デバイスと受信側デバイスとの間に別個電気帰還路を必要とせずに送信側デバイスから受信側デバイスに伝搬することができる。その結果、導波される電磁波は、送信側デバイスから受信側デバイスに、導電性部品を有さない(例えば、誘電性ストリップを有する)伝送媒体に沿って、又は1個以下の導体(例えば、1本の裸線又は絶縁電線)を有する伝送媒体を介して伝搬することができる。伝送媒体が1つ又は複数の導電性部品を含み、伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波が、導波される電磁波の方向において1つ又は複数の導電性部品を流れる電流を生成する場合であっても、そのような導波される電磁波は、送信側デバイスと受信側デバイスとの間での電気帰還路で逆電流が流れる必要なく、送信側デバイスから伝送媒体に沿って受信側デバイスに伝搬することができる。

0013

非限定的な例示において、送信側デバイスと受信側デバイスとの間で導電媒体を経由して電気信号を送受信する電気システムを考える。そのようなシステムは、一般に、電気的に別個の順路及び帰還路に依存する。例えば、絶縁体で隔てられた中心導体及び接地シールドを有する同軸ケーブルを考える。通常、電気システムでは、送信側(又は受信側)デバイスの第1の端子は、中心導体に接続することができ、送信側(又は受信側)デバイスの第2の端子は、接地シールドに接続することができる。送信側デバイスが第1の端子を介して中心導体に電気信号を注入する場合、電気信号は中心導体に沿って伝搬し、中心導体に順電流を生じさせ、接地シールドに帰還電流を生じさせる。同じ状況が2端子受信側デバイスにも当てはまる

0014

これとは対照的に、電気帰還路なしで、導波される電磁波の送信及び受信に伝送媒体(中でも特に同軸ケーブルを含む)の異なる実施形態を利用することができる、本開示において説明されるような導波通信システムを考える。1つの実施形態では、例えば、本開示の導波通信システムは、同軸ケーブルの外面に沿って伝搬する導波される電磁波を誘導するように構成することができる。導波される電磁波は、接地シールドに順電流を生じさせるが、導波される電磁波は、導波される電磁波が同軸ケーブルの外面に沿って伝搬できるようにするために帰還電流を必要としない。同じことが、導波される電磁波を送受信するために導波通信システムにより使用される他の伝送媒体についても言える。例えば、裸線又は絶縁電線の外面に導波通信システムにより誘導された導波される電磁波は、電気帰還路なしで裸線又は絶縁電線に沿って伝搬することができる。

0015

したがって、送信側デバイスにより注入された電気信号の伝搬を可能にするために、別個の導体で順電流及び逆電流を搬送する2つ以上の導体を必要とする電気システムは、伝送媒体の界面に沿った導波される電磁波の伝搬を可能にするために電気帰還路が必要ない、伝送媒体の界面上に導波される電磁波を誘導する導波システムと異なる。

0016

本開示に記載される導波される電磁波は、伝送媒体に結合されるか又は伝送媒体によって導波されるために、また伝送媒体の外面上を又は外面に沿って微小な距離より長い距離にわたり伝搬するために、伝送媒体の主に又は実質的に外側に存在する電磁場構造を有し得ることに更に留意されたい。他の実施形態では、導波される電磁波は、伝送媒体に結合されるか又は伝送媒体によって導波されるために、また伝送媒体内の微小な距離より長い距離を伝搬するために、伝送媒体の主に又は実質的に内側に存在する電磁場構造を有することができる。他の実施形態では、導波される電磁波は、伝送媒体に結合されるか又は伝送媒体によって導波されるために、また伝送媒体に沿って微小な距離より長い距離を伝搬するために、伝送媒体の部分的に内側且つ部分的に外側に存在する電磁場構造を有することができる。一実施形態での所望の電場構造は、所望の伝送距離、伝送媒体自体の特性、及び伝送媒体の外部の環境状況/特性(例えば、降雨、霧、大気条件等の存在)を含む多様な要因に基づいて様々であり得る。

0017

本開示に記載される導波のシステムは、光ファイバシステムとも異なることに更に留意されたい。本開示の導波システムは、不透明材料(例えば、ポリエチレンで作られた誘電体ケーブル)又は微小な距離より長い距離にわたり伝送媒体の界面に沿って導波される電磁波の伝搬を可能にする光波の伝送に他の方法で抵抗を有する材料(例えば、導線又は絶縁導線)で構築された伝送媒体の界面に、導波される電磁波を誘導することができる。これとは対照的に、光ファイバシステムは、不透明であるか、又は他の方法で光波の伝送に抵抗を有する伝送媒体を用いて機能することができない。

0018

本明細書に記載される種々の実施形態は、導波される電磁波をミリメートル波周波数(例えば、30GHz〜300GHz)で伝送媒体に送出し及び/又はそれから抽出する「導波路結合デバイス」、「導波路結合器」、又はより簡単に「結合器」、「結合デバイス」、又は「送出器」と呼ぶことができる結合デバイスに関連し、ここで、ミリメートル波長は、電線の外周若しくは他の断面寸法等の結合デバイス及び/又は伝送媒体の1つ又は複数の寸法と比較して小さいか、又は300MHz〜30GHz等の低域マイクロ波であり得る。伝送は、誘電材料のストリップ、アーク、又は他の長さ;ホーンモノポール、ロッド、スロット、又は他のアンテナ;アンテナのアレイ磁気共鳴キャビティ、又は他の共鳴結合器;コイルストリップライン導波路又は他の結合デバイス等の結合デバイスにより導波される波として伝搬するように生成することができる。動作において、結合デバイスは、電磁波を送信機又は伝送媒体から受信する。電磁波の電磁場構造は、結合デバイスの内部、結合デバイスの外部、又はそれらの何らかの組み合わせで存在することができる。結合デバイスが伝送媒体に近い場合、電磁波の少なくとも一部分は、伝送媒体に結合され、導波される電磁波として引き続き伝搬する。往復では、結合デバイスは、伝送媒体から導波を抽出し、これらの電磁波を受信機に転送することができる。

0019

例示的な実施形態によれば、表面波は、電線の外部若しくは外側の表面又は異なる特性(例えば、誘電率)を有する別のタイプの媒体に隣接又は露出した電線の別の表面等の伝送媒体の表面により導波されるタイプの導波である。実際に、例示的な実施形態では、表面波を導波する電線の表面は、2つの異なるタイプの媒体間遷移面を表すことができる。例えば、裸線又は非絶縁電線の場合、電線の表面は、空気又は自由空間に露出した裸線又は非絶縁電線の外側又は外部導体表面であり得る。別の例として、絶縁電線の場合、電線の表面は、絶縁体、空気、及び/又は導体の特性(例えば、誘電率)の相対的な違いに応じて、更に導波の1つ又は複数の周波数及び伝搬モードに応じて、電線の絶縁体部分と接触する電線の導電部分であり得るか、又は他に空気若しくは自由空間に露出した電線の絶縁体表面であり得るか、又は他に電線の絶縁体表面と電線の絶縁体部分に接触する電線の導電部分との間の任意の材料領域であり得る。

0020

例示的な実施形態によれば、導波と併せて使用される電線又は他の伝送媒体の「周囲」という用語は、円形又は略円形の場分布、対称的な電磁場分布(例えば、電場、磁場、電磁場等)、又は電線若しくは他の伝送媒体の少なくとも部分的に周りの他の基本モードパターンを有する導波等の基本的な導波伝搬モードを含むことができる。加えて、導波は、電線又は他の伝送媒体の「周囲」を伝搬する場合、基本波動伝搬モード(例えば、ゼロ次モード)のみならず、加えて又は代わりに、高次導波モード(例えば、一次モード二次モード等)、非対称モード、及び/又は電線又は伝送媒体の周りに非円形場分布を有する他の導波(表面波)等の非基本波動伝搬モードを含む導波伝搬モードに従ってそうすることができる。本明細書において用いられるとき、「導波モード」という用語は、伝送媒体、結合デバイス、又は導波通信システムの他のシステムコンポーネントの導波伝搬モードを指す。

0021

例えば、そのような非円形場分布は、相対的に高い場強度によって特徴付けられる1つ又は複数の方位ローブ、及び/又は相対的に低い場強度、場強度又は実質的な零場強度によって特徴付けられる1つ又は複数のヌル又はヌル領域を伴う片側又は多方向であり得る。更に、場分布は、例示的な実施形態に従って、電線の周囲の方位(azimuthal orientation)の1つ又は複数の領域が方位の1つ又は複数の他の領域より高い電場強度又は磁場強度(又はその組み合わせ)を有するように、他に電線周囲の長手方向の方位の関数として変化することができる。高次モード又は非対称モードの導波の相対的向き又は相対的位置は、導波が電線に沿って進行するにつれて変化する可能性があることは理解されよう。

0022

本明細書において用いられるとき、「ミリメートル波」という用語は、30GHz〜300GHzの「ミリメートル波周波数帯」内にある電磁波/信号を指すことができる。「マイクロ波」という用語は、300MHz〜300GHzの「マイクロ波周波数帯」内にある電磁波/信号を指すことができる。「無線周波数」又は「RF」という用語は、10kHz〜1THzの「無線周波数帯域」内にある電磁波/信号を指すことができる。本開示において記載されるワイヤレス信号、電気信号、及び導波される電磁波は、例えば、ミリメートル波及び/又はマイクロ波周波数帯域内、その上、又はその下の周波数等の任意の所望の周波数範囲で動作するように構成し得ることが理解される。特に、結合デバイス又は伝送媒体が導電要素を含む場合、結合デバイスにより運ばれ、及び/又は伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波の周波数は、導電要素内の電子の平均衝突頻度未満であり得る。更に、結合デバイスにより運ばれ、及び/又は伝送媒体に沿って伝搬する導波される電磁波の周波数は、非光学周波数、例えば、1THzから始まる光学周波数範囲未満の無線周波数であり得る。

0023

本明細書において使用されるとき、「アンテナ」という用語は、ワイヤレス信号を送信/放射又は受信する送信又は受信システムの一部であるデバイスを指すことができる。

0024

1つ又は複数の実施形態によれば、方法は、マクロ基地局により、第1の搬送周波数における第1のスペクトルセグメントを利用して、第1のモバイル通信デバイスとの無線通信サービスを開始することと、マクロ基地局により、第1のモバイル通信デバイスの移動率閾値を満たすと判断することと、判断に応答して、マクロ基地局により、第1のモバイル通信デバイスの通信範囲内のマクロ基地局を識別することと、マクロ基地局により、第2のスペクトルセグメントをマクロ基地局に割り当てて、マクロ基地局が第1のモバイル通信デバイスと通信できるようにすることと、マクロ基地局により、信号を変調して、第2のスペクトルセグメントにおける第1の変調信号を生成することと、マクロ基地局により、第1の変調信号を第2の搬送周波数にアップコンバートすることと、マクロ基地局により、第2の搬送周波数における制御チャネルにおいて、第1のモバイル通信デバイスとの通信に第2のスペクトルセグメントを利用するようにマクロ基地局に指示する第1の命令を送信することと、マクロ基地局により、第2の搬送周波数における第1の変調信号をマクロ基地局に送信することであって、送信することにより、マクロ基地局が第2の搬送周波数における第1の変調信号をダウンコンバートし、第1の変調信号を第1のモバイル通信デバイスに無線送信できるようにする、送信することとを含むことができる。

0025

1つ又は複数の実施形態によれば、基地局は、プロセッサと、実行可能命令を記憶するメモリとを含むことができ、実行可能命令は、プロセッサにより実行されると、動作の実行を促進する。動作は、第1の搬送周波数において動作する複数のスペクトルセグメントを利用して、複数のモバイル通信デバイスとの無線通信を開始することと、複数のモバイル通信デバイスのモバイル通信デバイスの移動率が閾値を満たすとの判断に応答して、モバイル通信デバイスの位置に従って、モバイル通信デバイスの無線通信範囲内の複数の無線通信のノードから無線通信ノードを選択することであって、複数の通信ノードは、複数のモバイル通信デバイスによる基地局の無線リソースの利用を低減するように機能する、選択することと、第2の搬送周波数において動作するスペクトルセグメントを無線通信ノードに割り当てて、無線通信ノードがモバイル通信デバイスと通信できるようにすることと、信号を変調して、第2の搬送周波数におけるスペクトルセグメントにおける変調信号を生成することと、第2の搬送周波数における変調信号を第3の搬送周波数にアップコンバートすることと、第3の搬送周波数における変調信号を無線通信ノードに送信して、無線通信ノードが、第3の搬送周波数における変調信号を第2の搬送周波数にダウンコンバートし、第2の搬送周波数における変調信号をモバイル通信デバイスに無線送信できるようにすることとを含むことができる。

0026

1つ又は複数の実施形態によれば、方法は、無線通信ノードにより、第1の搬送周波数におけるスペクトルセグメントを利用して、モバイル通信デバイスと通信する命令を制御チャネルにおいて受信することであって、命令は、モバイル通信デバイスの位置及びモバイル通信デバイスの移動率に基づいて、モバイル通信デバイスと基地局との間の無線通信を無線通信ノードにリダイレクトすることができると基地局が判断したことに応答して、基地局により送信される、受信することと、無線通信ノードにより、基地局から、第2の搬送周波数におけるスペクトルセグメントにおける第1の変調信号を受信することであって、第1の変調信号は、基地局により提供された第1の通信データを含む、受信することと、無線通信ノードにより、第2の搬送周波数における第1の変調信号を第1の搬送周波数にダウンシフトすることと、無線通信ノードにより、第1の搬送周波数における第1の変調信号をモバイル通信デバイスに無線送信することとを含むことができる。

0027

ここで、図1を参照すると、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図100が示されている。動作において、送信デバイス101は、データを含む1つ又は複数の通信信号110を通信ネットワーク又は他の通信デバイスから受信し、導波120を生成して、伝送媒体125を介してデータを送信デバイス102に伝達する。送信デバイス102は、導波120を受信し、通信ネットワーク又は他の通信デバイスに送信する、データを含む通信信号112に変換する。位相変調周波数変調直交振幅変調振幅変調直交周波数分割多重等のマルチキャリア変調等の変調技法により、周波数分割多重時分割多重符号分割多重、異なる波動伝搬モードによる多重化等の複数のアクセス技法により、並びに他の変調及びアクセス方法により導波120を変調してデータを搬送することができる。

0028

1つ又は複数の通信ネットワークは、モバイルデータネットワークセルラー音声データネットワークワイヤレスローカルエリアネットワーク(例えば、WiFi又は802.xxネットワーク)、衛星通信ネットワークパーソナルエリアネットワーク、又は他のワイヤレスネットワーク等のワイヤレス通信ネットワークを含むことができる。1つ又は複数の通信ネットワークは、電話回線網、イーサネット登録商標)ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、インターネット等の広域ネットワークブロードバンドアクセスネットワーク、ケーブルネットワーク光ファイバネットワーク、又は他の有線ネットワーク等の有線通信ネットワークを含むこともできる。通信デバイスは、ネットワークエッジデバイスブリッジデバイス又はホームゲートウェイセットトップボックスブロードバンドモデム電話アダプタアクセスポイント、基地局、又は他の固定通信デバイス車載ゲートウェイ又はオートモバイルコンピューターラップトップコンピュータータブレット、スマートフォン、携帯電話、又は他の通信デバイス等のモバイル通信デバイスを含むことができる。

0029

例示的な実施形態では、導波通信システム100は双方向様式で動作することができ、双方向様式では、送信デバイス102は、通信ネットワーク又はデバイスから、他のデータを含む1つ又は複数の通信信号112を受信し、導波122を生成し、伝送媒体125を介して上記の他のデータを送信デバイス101に搬送する。この動作モードでは、送信デバイス101は、導波122を受信し、通信ネットワーク又はデバイスに送信する、上記の他のデータを含む通信信号110に変換する。位相変調、周波数変調、直交振幅変調、振幅変調、直交周波数分割多重等のマルチキャリア変調等の変調技法により、周波数分割多重、時分割多重、符号分割多重、異なる波動伝搬モードによる多重化等の複数のアクセス技法により、並びに他の変調及びアクセス方法により導波122を変調してデータを搬送することができる。

0030

伝送媒体125は、絶縁体又は他の誘電性カバー、被膜、又は他の誘電材料等の誘電材料で囲まれた少なくとも1つの内部を有するケーブルを含むことができ、誘電材料は、外面及び対応する周縁を有する。例示的な実施形態において、伝送媒体125は、単層伝送線路として動作して、電磁波の伝送を導波する。伝送媒体125は、単線伝送システムとして実施される場合、電線を含むことができる。電線は絶縁されてもよく又は絶縁されなくてもよく、単線であってもよく又は撚り線(例えば、編組)であってもよい。他の実施形態において、伝送媒体125は、電線束、ケーブル、ロッド、レール、パイプを含む他の形状又は構成の導体を含むことができる。加えて、伝送媒体125は、誘電体パイプ、ロッド、レール又は他の誘電体部材等の非導体、導体と誘電体材料との組み合わせ、誘電材料なしの導体、又は他の導波伝送媒体を含むことができる。伝送媒体125は、他の点において、上述した任意の伝送媒体を含み得ることに留意されたい。

0031

更に、上述したように、導波120及び122は、自由空間/空気を介する無線伝送又は電気回路を介した電線の導体を通る電力又は信号の従来の伝搬と対比され得る。導波120及び122の伝搬に加えて、伝送媒体125は、任意選択的に、1つ又は複数の電気回路の一部として、従来の様式で電力又は他の通信信号を伝搬する1つ又は複数の電線を含むことができる。

0032

ここで、図2を参照すると、送信デバイスの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図200が示されている。送信デバイス101又は102は、通信インターフェース(I/F)205、送受信機210、及び結合器220を含む。

0033

動作の一例において、通信インターフェース205は、データを含む通信信号110又は112を受信する。種々の実施形態において、通信インターフェース205は、LTE又は他のセルラー音声データプロトコル、WiFi又は802.11プロトコル、WIMAXプロトコル、超広帯域プロトコル、Bluetooth(登録商標)プロトコル、Zigbeeプロトコル、直接放送衛星(DBS)若しくは他の衛星通信プロトコル、又は他のワイヤレスプロトコル等のワイヤレス標準プロトコルに従ってワイヤレス通信信号を受信するワイヤレスインターフェースを含むことができる。加えて又は代わりに、通信インターフェース205は、イーサネットプロトコルユニバーサルシリアルバス(USB)プロトコル、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準DOCSIS)プロトコル、デジタル加入者線(DSL)プロトコル、ファイヤワイヤIEEE1394)プロトコル、又は他の有線プロトコルに従って動作する有線インターフェースを含む。標準規格に基づくプロトコルに加えて、通信インターフェース205は、他の有線プロトコル又は無線プロトコルと共に動作することができる。更に、通信インターフェース205は、任意選択的に、MACプロトコルトランスポートプロトコルアプリケーションプロトコル等を含む複数のプロトコルレイヤを含むプロトコルスタックと共に動作することができる。

0034

動作の一例において、送受信機210は、データを搬送する通信信号110又は112に基づいて電磁波を生成する。電磁波は、少なくとも1つの搬送波周波数と、少なくとも1つの対応する波長とを有する。搬送波周波数は、60GHz若しくは30GHz〜40GHzの範囲内の搬送波周波数等の30GHz〜300GHzのミリメートル波周波数帯域内又は26GHz〜30GHz、11GHz、6GHz、若しくは3GHz等のマイクロ波周波数範囲内の300MHz〜30GHzという低周波数帯域に存在することができるが、他の実施形態において、他の搬送波周波数が可能であることが理解されよう。一動作モードにおいて、送受信機210は、伝送媒体125により導波又は結合される導波される電磁波としてマイクロ波帯域又はミリメートル波帯域内の電磁信号を伝送するために、1つ又は複数の通信信号110又は112を単にアップコンバートする。別の動作モードにおいて、通信インターフェース205は、通信信号110又は112をベースバンド信号若しくはベースバンド付近の信号に変換するか、又は通信信号110若しくは112からデータを抽出し、送受信機210は、送信するためにデータ、ベースバンド信号若しくはベースバンド付近の信号を高周波数送波に変調する。送受信機210が通信信号110又は112を介して受信したデータを変調して、異なるプロトコルのペイロードへのカプセル化により又は単純な周波数偏移により、通信信号110又は112の1つ又は複数のデータ通信プロトコルを保存し得ることを理解されたい。代替では、送受信機210は、通信信号110又は112の1つ又は複数のデータ通信プロトコルと異なるプロトコルに、通信信号110又は112を介して受信したデータを他に変換することができる。

0035

動作の一例において、結合器220は、1つ又は複数の通信信号110又は112を搬送する導波される電磁波として電磁波を伝送媒体125に結合する。先の説明は、送信機としての送受信機210の動作に焦点を合わせたが、送受信機210は、他のデータを単線伝送媒体から結合器220を介して搬送する電磁波を受信し、上記他のデータを含む通信インターフェース205を介して通信信号110又は112を生成するように動作することもできる。追加の導波される電磁波が、伝送媒体125に沿っても伝搬する他のデータを搬送する実施形態を考える。結合器220は、受信のためにこの追加の電磁波も伝送媒体125から送受信機210に結合することができる。

0036

送信デバイス101又は102は、任意選択的なトレーニングコントローラ230を含む。例示的な実施形態において、トレーニングコントローラ230は、スタンドアロンプロセッサ又は送信デバイス101若しくは102の1つ又は複数の他のコンポーネント共有されるプロセッサにより実施される。トレーニングコントローラ230は、導波される電磁波を受信するように結合される少なくとも1つのリモート送信デバイスから送受信機210により受信されるフィードバックデータに基づいて、導波される電磁波の搬送波周波数、変調方式、及び/又は導波モードを選択する。

0037

例示的な実施形態において、リモート送信デバイス101又は102により送信された導波される電磁波は、伝送媒体125に沿っても伝搬するデータを搬送する。リモート送信デバイス101又は102からのデータは、フィードバックデータを含むように生成することができる。動作において、結合器220は、伝送媒体125からの導波される電磁波も結合し、送受信機は、電磁波を受信し、電磁波を処理してフィードバックデータを抽出する。

0038

例示的な実施形態において、トレーニングコントローラ230は、フィードバックデータに基づいて動作して、複数の周波数候補、変調方式候補、及び/又は送信モード候補を評価し、スループット信号強度等の性能を強化し、伝搬損失を低減等するように搬送波周波数、変調方式、及び/又は送信モードを選択する。

0039

以下の例を考える。送信デバイス101が、パイロット波又は他のテスト信号等のテスト信号として複数の導波を、伝送媒体125に結合されたリモート送信デバイス102に向けられた対応する複数の周波数候補及び/又はモード候補で送信することにより、トレーニングコントローラ230の制御下で動作を開始する。加えて又は代わりに、導波はテストデータを含むことができる。テストデータは、信号の特定の周波数候補及び/又は導波モード候補を示し得る。一実施形態において、リモート送信デバイス102におけるトレーニングコントローラ230は、適宜受信した任意の導波からテスト信号及び/又はテストデータを受信し、最良の周波数候補及び/又は導波モード候補、1組の許容可能な周波数候補及び/又は導波モード候補、又は周波数候補及び/又は導波モード候補のランク付き順序を決定する。周波数候補又は/及び導波モード候補のこの選択は、受信信号強度ビットエラーレートパケットエラーレート信号対雑音比、伝搬損失等の1つ又は複数の最適化基準に基づいてトレーニングコントローラ230により生成される。トレーニングコントローラ230は、選択された周波数候補又は/及び導波モード候補を示すフィードバックデータを生成し、送信デバイス101に送信するために、フィードバックデータを送受信機210に送信する。次に、送信デバイス101及び102は、選択された周波数候補又は/及び導波モードに基づいて互いとデータを通信することができる。

0040

他の実施形態において、テスト信号及び/又はテストデータを含む導波される電磁波は、これらの波を開始した送信デバイス101のトレーニングコントローラ230による受信及び分析のために、リモート送信デバイス102により送信デバイス101に反射中継、又は他にループバックされる。例えば、送信デバイス101は、信号をリモート送信デバイス102に送信して、テストモードを開始することができ、テストモードでは、物理的な反射器は線上で切り替えされ、終端インピーダンスは、反射を生じさせるように変更され、ループバックモードオンに切り替えられて電磁波をソース送信デバイス102に再び結合し、及び/又はリピーターモードイネーブルされて電磁波を増幅し、ソース送信デバイス102に再送信する。ソース送信デバイス102におけるトレーニングコントローラ230は、適宜受信した任意の導波からテスト信号及び/又はテストデータを受信し、選択された周波数候補及び/又は導波モード候補を決定する。

0041

上記手順は、スタートアップ又は初期化動作モードで説明されたが、各送信デバイス101又は102は、同様にテスト信号を送信してもよく、通常の送信等の非テストを介して周波数候補若しくは導波モード候補を評価してもよく、又は他の時間で若しくは連続して周波数候補若しくは導波モード候補を他に評価してもよい。例示的な実施形態において、送信デバイス101及び102間の通信プロトコルは、完全なテスト又は周波数候補及び導波モード候補のサブセットのより制限されたテストがテストされ評価される要求時又は定期的テストモードを含むことができる。他の動作モードにおいて、外乱、天候状況等に起因した性能の低下により、そのようなテストモードへのリエントリトリガーすることができる。例示的な実施形態において、送受信機210の受信機帯域幅は、全ての周波数候補を受信するのに十分に広いか若しくは掃引され、又はトレーニングコントローラ230により、送受信機210の受信機帯域幅が全ての周波数候補を受信するのに十分に広いか若しくは掃引されるトレーニングモードに選択的に調整することができる。

0042

ここで、図3を参照すると、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図300が示されている。この実施形態において、空中にある伝送媒体125は、断面で示されるように、内部導体301と、誘電材料の絶縁外被302とを含む。図300は、非対称及び非基本導波モードを有する導波の伝搬により生成される異なる電磁場強度を表す異なるグレースケールを含む。

0043

特に、電磁場分布は、絶縁伝送媒体に沿った導波される電磁波の伝搬を強化し、エンドツーエンド伝送損失を低減するモーダルスイートスポット」に対応する。この特定のモードにおいて、電磁波は、伝送媒体125により導波されて、伝送媒体の外面 − この場合、絶縁外被302の外面 − に沿って伝搬する。電磁波は、部分的に絶縁体内に埋め込まれ、部分的に絶縁体の外面上で放射される。このようにして、電磁波は絶縁体に「軽く」結合されて、低伝搬損失での長距離の電磁波伝搬を可能にする。

0044

示されるように、導波は主に又は実質的に、電磁波を導波するように機能する伝送媒体125の外部にある場構造を有する。導体301の内部にある領域は、場を有さないか、有したとしてもごくわずかである。同様に、絶縁外被302内部の領域も低い場強度を有する。電磁場強度の大半は、絶縁外被302の外面におけるローブ304及びその近傍に分布する。非対称導波モードの存在は、絶縁外被302の外面の上部及び下部(図の向きでの)における高電磁場強度により示される − 絶縁外被302の他の側での非常に小さい場強度とは対照的である。

0045

示される例は、直径1.1cm及び誘電絶縁厚0.36cmを有する電線により導波される38GHz電磁波に対応する。電磁波は伝送媒体125により導波され、場強度の大半は、外面の限られた距離内の絶縁外被302の外部にある空気中に集中するため、導波は、非常に低い損失で伝送媒体125を長手方向下に伝搬することができる。示される例において、この「限られた距離」は、伝送媒体125の最大断面寸法の半分未満の外面からの距離に対応する。この場合、電線の最大断面寸法は、全体直径1.82cmに対応するが、この値は、伝送媒体125のサイズ及び形状に伴って変わることができる。例えば、伝送媒体125が、高さ0.3cm及び幅0.4cmを有する矩形形状のものである場合、最大断面寸法は対角線の0.5cmであり、対応する制限される距離は0.25cmである。場強度の大半を含むエリアの寸法も周波数に伴って変わり、一般に搬送波周波数の低減に伴って増大する。

0046

結合器及び伝送媒体等の導波通信システムのコンポーネントが、各導波モードでそれ自体の遮断周波数を有し得ることにも留意されたい。遮断周波数は、一般に、特定の導波モードがその特定のコンポーネントによりサポートされるように設計される最低周波数を示す。例示的な実施形態において、示される特定の非対称伝搬モードは、この特定の非対称モードの低遮断周波数Fcの限られた範囲(Fc〜2Fc等)内にある周波数を有する電磁波により、伝送媒体125上に誘導される。低遮断周波数Fcは、伝送媒体125の特性に固有である。絶縁外被302で囲まれた内部導体301を含む示される実施形態の場合、この遮断周波数は、絶縁外被302の寸法及び特性並びに潜在的に内部導体301の寸法及び特性に基づいて変わることができ、所望のモードパターンを有するように実験的に決定することができる。しかし、中空誘電体又は内部導体なしの絶縁体でも同様の効果を見出し得ることに留意されたい。この場合、遮断周波数は、中空誘電体又は絶縁体の寸法及び特性に基づいて変わることができる。

0047

低遮断周波数よりも低い周波数では、非対称モードを伝送媒体125に誘導することは困難であり、全ての伝搬に失敗し、微小な距離のみ伝搬する。周波数が遮断周波数の前後の限られた周波数範囲を超えて増大するにつれて、非対称モードは絶縁外被302のますます内側に向かってシフトする。遮断周波数よりもはるかに高い周波数では、場強度はもはや絶縁外被の外部に集中せず、主に絶縁外被302の内部に集中する。伝送媒体125は電磁波に強力な導波を提供し、伝搬は依然として可能であるが、絶縁外被302内の伝搬に起因する損失の増大によって範囲はより制限される −周囲空気とは対照的である。

0048

ここで、図4を参照すると、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図400が示されている。特に、図3と同様の断面図400は、同様の要素を指すのに使用される共通の参照符号を用いて示されている。示される例は、直径1.1cm及び誘電絶縁厚0.36cmを有する電線により導波される60GHz波に対応する。導波の周波数は、この特定の非対称モードの遮断周波数の限られた範囲を超えるため、場強度の多くは絶縁外被302の内側にシフトしている。特に、場強度は主に絶縁外被302の内部に集中する。伝送媒体125は強力な導波を電磁波に提供し、伝搬は依然として可能であるが、絶縁外被302内の伝搬に起因した損失の増大により、図3の実施形態と比較した場合、範囲はより制限される。

0049

ここで、図5Aを参照すると、周波数応答の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図が示されている。特に、図500は、200cm絶縁媒体電圧電線の3点における電磁場分布510、520、及び530が重ねられた、周波数の関数としてのエンドツーエンド損失(dB単位)のグラフを提示する。絶縁体と周囲空気との境界は、各電磁場分布において参照符号525で表されている。

0050

図3に関連して考察したように、示される伝搬の所望の非対称モードの一例は、この特定の非対称モードでの伝送媒体の低遮断周波数Fcの限られた範囲(Fc〜2Fc等)内にある周波数を有する電磁波により、伝送媒体125に誘導される。特に、6GHzにおける電磁場分布520は、絶縁された伝送媒体に沿った電磁波伝搬を強化し、エンドツーエンド伝送損失を低減するこのモーダル「スイートスポット」内にある。この特定のモードにおいて、導波は、部分的に絶縁体内に埋め込まれ、部分的に絶縁体の外面上で放射される。このようにして、電磁波は絶縁体に「軽く」結合されて、低伝搬損失での長距離の導波される電磁波伝搬を可能にする。

0051

3GHzにおける電磁場分布510により表される低周波数において、非対称モードはより強く放射し、高い伝搬損失をもたらす。9GHzにおける電磁場分布530により表される高周波数において、非対称モードは絶縁外被のますます内側にシフトし、多すぎる吸収を提供し、ここでも高い伝搬損失をもたらす。

0052

ここで、図5Bを参照すると、種々の動作周波数における導波される電磁波の場を示す、絶縁電線等の伝送媒体125の長手方向断面の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図550が示されている。図556に示されるように、導波される電磁波が概ねモーダル「スイートスポット」に対応する遮断周波数(fc)にある場合、導波される電磁波は絶縁電線と緩く結合し、それにより、吸収は低減し、導波される電磁波の場は、環境(例えば、空気)中に放射される量を低減するのに十分に結合される。導波される電磁波の場の吸収及び放射は低いため、その結果として伝搬損失は低く、導波される電磁波のより長距離にわたる伝搬を可能にする。

0053

図554に示されるように、導波電磁波の動作周波数が遮断周波数(fc)の約2倍を超えて − 又は述べたように「スイートスポット」の範囲を超えて − 増大する場合、伝搬損失は増大する。電磁波の場強度のより多くが絶縁層内部で生じ、伝搬損失を増大させる。遮断周波数(fc)よりもはるかに高い周波数において、導波される電磁波は、図552に示されるように、導波される電磁波により発せられる場が電線の絶縁層に集中することの結果として、絶縁電線に強く結合する。これは、導波される電磁波の絶縁層による吸収に起因して、伝搬損失を更に上昇させる。同様に、図558に示されるように、導波される電磁波の動作周波数が遮断周波数(fc)よりもかなり低い場合も伝搬損失は増大する。遮断周波数(fc)よりもはるかに低い周波数において、導波される電磁波は絶縁電線に弱く(又は公称的に)結合し、それにより、環境(例えば、空気)中に放射する傾向を有し、これは、導波される電磁波の放射に起因して伝搬損失を増大させる。

0054

ここで、図6を参照すると、電磁場分布の一例の非限定的な実施形態を示すグラフィック図600が示されている。この実施形態において、伝送媒体602は、断面で示されるように裸線である。図300は、単一の搬送波周波数において対称及び基本導波モードを有する導波の伝搬により生じる異なる電磁場強度を表す異なるグレースケールを含む。

0055

この特定のモードにおいて、電磁波は、伝送媒体602により導波されて、伝送媒体の外面 − この場合、裸線の外面 − に沿って伝搬する。電磁波は電線に「軽く」結合して、低伝搬損失で長距離にわたる電磁波伝搬を可能にする。示されるように、導波は、電磁波を導波するように機能する伝送媒体602の実質的に外部にある場構造を有する。導体602の内部にある領域は、場を有さないか、有したとしてもごくわずかである。

0056

ここで、図7を参照すると、アーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図700が示されている。特に、結合デバイスは、図1に関連して提示した送信デバイス101又は102等の送信デバイスで使用されるために提示される。結合デバイスは、送信機回路712及び終端又はダンパー714に結合されるアーク結合器704を含む。アーク結合器704は、誘電材料、他の低損失絶縁体(例えば、テフロン(登録商標)、ポリエチレン等)、導電(例えば、金属、非金属等)材料、又は上記材料の任意の組み合わせで作ることができる。示されるように、アーク結合器704は、導波路として動作し、アーク結合器704の導波路表面の周囲を導波として伝搬する波706を有する。示される実施形態において、アーク結合器704の少なくとも一部は、電線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125等)の近くに配置されて、電線上に導波708を送出するために、本明細書に説明されるようにアーク結合器704と電線702又は他の伝送媒体との間の結合を促進することができる。アーク結合器704は、湾曲したアーク結合器704の一部分が電線702に対して接線方向、且つ平行又は略平行であるように配置することができる。電線に平行するアーク結合器704の部分は、曲線頂点又は曲線の接線が電線702に平行する任意の点であり得る。アーク結合器704がこのように位置決め又は配置される場合、アーク結合器704に沿って進行する波706は、少なくとも部分的に電線702に結合し、導波708として電線702の電線表面の周り又は周囲を電線702に沿って長手方向に伝搬する。導波708は、電線702又は他の伝送媒体により導波されるか、又は結合する表面波又は他の電磁波として特徴付けることができる。

0057

電線702に結合しない波706の部分は、波710としてアーク結合器704に沿って伝搬する。波706の電線702への所望のレベルの結合又は非結合を達成するために、電線702に関連して多様な位置にアーク結合器704を構成し配置し得ることが理解されよう。例えば、平行又は略平行であるアーク結合器704の曲率及び/又は長さ及びその電線702への分離距離(一実施形態において、ゼロ分離距離を含むことができる)は、例示的な実施形態から逸脱せずに変わることができる。同様に、電線702に関連するアーク結合器704の配置は、電線702及びアーク結合器704のそれぞれの固有の特徴(例えば、厚さ、組成電磁特性等)並びに波706及び708の特徴(例えば、周波数、エネルギーレベル等)の考慮に基づいて変えることができる。

0058

導波708は、電線702が湾曲及び屈曲する場合であっても電線702に平行又は略平行なままである。電線702の湾曲は伝送損失を増大させることがあり、これは、電線の直径、周波数、及び材料にも依存する。アーク結合器704の寸法が効率的な送電に向けて選択される場合、波706の電力の大半は電線702に移り、波710に残る電力はごくわずかである。電線702に平行又は略平行する経路に沿って進行する間、導波708の性質は、依然として、基本伝送モードあり又はなしで、非基本又は非対称であるモードを有することを含めてマルチモーダル(本明細書において考察される)であり得ることが理解されよう。一実施形態において、非基本又は非対称モードを利用して、伝送損失を最小化し、及び/又は伝搬距離の増大を得ることができる。

0059

平行という用語は、一般に、現実のシステムでは厳密には達成可能でないことが多い幾何学的構成であることに留意されたい。したがって、本開示において利用される平行という用語は、本開示において開示される実施形態の説明に用いられるとき、厳密な構成ではなく近似を表す。一実施形態において、略平行は、全ての寸法において真の平行の30度以内である近似を含むことができる。

0060

一実施形態において、波706は、1つ又は複数の波動伝搬モードを示し得る。アーク結合器モードは、結合器704の形状及び/又は設計に依存し得る。1つ又は複数のアーク結合器モードの波706は、電線702に沿って伝搬する1つ又は複数の波動伝搬モードの導波708を生成し、影響し、又は影響を及ぼすことができる。しかし、導波706に存在する導波モードが導波708の導波モードと同じであるか又は異なり得ることに特に留意されたい。このようにして、1つ又は複数の導波モードの導波706は、導波708に移らない可能性もあり、更なる1つ又は複数の導波モードの導波708は、導波706に存在していなかった可能性もある。特定の導波モードでのアーク結合器704の遮断周波数が電線702の遮断周波数又はそれと同じモードの他の伝送媒体の遮断周波数と異なり得ることにも留意されたい。例えば、電線702又は他の伝送媒体は、特定の導波モードの遮断周波数のわずかに上で動作することができるが、アーク結合器704は、低損失のために、それと同じモードの遮断周波数のかなり上で動作することができ、例えばより大きい結合及び送電を誘導するために、それと同じモードの遮断周波数のわずかに下で動作することができ、又はそのモードのアーク結合器の遮断周波数に関連して何らかの他の点で動作することができる。

0061

一実施形態において、電線702上の波動伝搬モードは、アーク結合器モードと同様であり得、その理由は、波706及び708が両方ともアーク結合器704及び電線702のそれぞれの外部の周囲を伝搬するためである。幾つかの実施形態において、波706は電線702に結合する際、アーク結合器704と電線702との間の結合に起因して、モードは形態を変えることができ、又は新しいモードを作成若しくは生成することができる。例えば、アーク結合器704及び電線702のサイズ、材料、及び/又はインピーダンスの違いにより、アーク結合器モードに存在しない追加のモードを作成し、及び/又はアーク結合器モードの幾つかを抑制することができる。波動伝搬モードは、小さい電場及び/又は磁場のみが伝搬方向において延在し、導波が電線に沿って伝搬する間、電場及び磁場が径方向外側に延在する基本横電磁モード疑似TEM00)を含むことができる。この導波モードは、電磁場のうちの少数がアーク結合器704又は電線702内に存在するドーナツ形であり得る。

0062

波706及び708は、場が径方向外側に延在する基本TEMモードを含むと共に、他の非基本(例えば、非対称、高次等)モードも含むことができる。特定の波動伝搬モードを上述したが、利用される周波数、アーク結合器704の設計、電線702の寸法及び組成及びその表面特性、存在する場合にはその絶縁体、周囲環境の電磁特性等に基づいて、横断電気(TE)及び横断磁気(TM)モード等の他の波動伝搬モードも同様に可能である。周波数、電線702の電気的特性及び物理的特性、並びに生成される特定の波動伝搬モードに応じて、導波708が、酸化非絶縁電線、非酸化非絶縁電線、絶縁電線の導電表面に沿って及び/又は絶縁電線の絶縁表面に沿って進行し得ることに留意されたい。

0063

一実施形態において、アーク結合器704の直径は電線702の直径よりも小さい。用いられるミリメートル帯域波長では、アーク結合器704は、波706を構成する単一の導波路モードをサポートする。この単一の導波路モードは、導波708として電線702に結合するときに変わることができる。アーク結合器704がより大きい場合、2つ以上の導波路モードをサポートすることができるが、これらの追加の導波路モードは、効率的に電線702に結合しない可能性があり、その結果、結合損失が高くなり得る。しかし、幾つかの代替の実施形態において、例えば、より高い結合損失が望ましい場合又は結合損失を他に低減する他の技法(例えば、先細りを用いたインピーダンス整合等)と併せて使用される場合、アーク結合器704の直径は、電線702の直径以上であり得る。

0064

一実施形態において、波706及び708の波長は、アーク結合器704及び電線702の外周と同等又はより小さいサイズである。一例において、電線702が直径0.5cm及び対応する外周約1.5cmである場合、送信の波長は約1.5cm以下であり、70GHz以上の周波数に対応する。別の実施形態において、送信及び搬送波信号の適する周波数は、30GHz〜100GHzの範囲であり、おそらく約30GHz〜60GHz、一例では約38GHzである。一実施形態において、アーク結合器704及び電線702の外周が、送信の波長とサイズが同等又はより大きい場合、波706及び708は、本明細書において説明される種々の通信システムをサポートするのに十分な距離にわたり伝搬する基本及び/又は非基本(対称及び/又は非対称)モードを含む複数の波動伝搬モードを示し得る。したがって、波706及び708は、2つ以上のタイプの電場及び磁場構成を含むことができる。一実施形態において、導波708が電線702を下に伝搬するにつれて、電場及び磁場構成は、電線702の端部から端部まで同じままである。他の実施形態において、導波708が伝送損失又は散乱に起因して干渉(歪み若しくは障害)に直面するか又はエネルギーを失うとき、磁場及び電場構成は、導波708が電線702を下に伝搬するにつれて変わることができる。

0065

一実施形態において、アーク結合器704は、ナイロン、テフロン、ポリエチレン、ポリアミド、又は他のプラスチックで構成することができる。他の実施形態において、他の誘電材料が可能である。電線702の電線表面は、裸の金属表面を有する金属であり得るか、又はプラスチック、誘電体、絶縁体、若しくは他の被覆、外被若しくはシースを用いて絶縁することができる。一実施形態において、誘電体又は他の非導電/絶縁導波路は、裸/金属電線又は絶縁電線と対にすることができる。他の実施形態において、金属及び/又は導電性導波路は、裸/金属電線又は絶縁電線と対にすることができる。一実施形態において、電線702の裸の金属表面の酸化層(例えば、酸素/空気への裸の金属表面の露出から生じる)も、幾つかの絶縁体又はシースにより提供されるものと同様の絶縁特性又は誘電特性を提供することができる。

0066

波706、708、及び710のグラフィック表示は、単に、波706が例えば単層伝送線路として動作する電線702に導波708を誘導又は他に送出する原理を示すために提示されることに留意されたい。波710は、導波708の生成後、アーク結合器704に残る波706の部分を表す。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、利用される周波数、特定の1つ又は複数の波動伝搬モード、アーク結合器704の設計、電線702の寸法及び組成、並びに表面特性、任意選択的な絶縁、周囲環境の電磁特性等に応じて変わることができる。

0067

アーク結合器704は、波710から残留放射又はエネルギーを吸収することができるアーク結合器704の端部において終端回路又はダンパー714を含み得ることに留意されたい。終端回路又はダンパー714は、送信機回路712に向かって反射する波710からの残留放射又はエネルギーを回避及び/又は最小化することができる。一実施形態において、終端回路又はダンパー714は、終端抵抗及び/又はインピーダンス整合を実行して反射を減衰させる他のコンポーネントを含むことができる。幾つかの実施形態において、結合効率が十分に高く、及び/又は波710が十分に小さい場合、終端回路又はダンパー714を使用する必要がないことがある。簡単にするために、これらの送信機712及び終端回路又はダンパー714は、他の図に示されていないことがあるが、それらの実施形態において、おそらく送信機及び終端回路又はダンパーを用いることができる。

0068

更に、単一の導波708を生成する単一のアーク結合器704が提示されるが、電線702に沿った異なる点及び/又は電線の周囲の異なる方位に配置される複数のアーク結合器704を利用して、同じ又は異なる周波数、同じ又は異なる位相、同じ又は異なる波動伝搬モードにおける複数の導波708を生成し受信することができる。

0069

図8では、アーク結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図800を示す。示される実施形態において、結合器704の少なくとも1つの部分は、電線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125等)の近くに配置して、アーク結合器704と電線702又は他の伝送媒体との間の結合を促進し、本明細書において説明されるように導波808として導波806の一部分を抽出することができる。アーク結合器704は、湾曲アーク結合器704の一部分が電線702に対して接線方向に、且つ平行又は略平行であるように配置することができる。電線に平行するアーク結合器704の部分は、曲線の頂点又は曲線の接線が電線702に平行する任意の点であり得る。アーク結合器704がこのように位置決め又は配置される場合、電線702に沿って進行する波806は、少なくとも部分的にアーク結合器704に結合し、導波808としてアーク結合器704に沿って受信側デバイス(明示的に示されず)に伝搬する。アーク結合器に結合されない波806の部分は、電線702又は他の伝送媒体に沿って波810として伝搬する。

0070

一実施形態において、波806は、1つ又は複数の波動伝搬モードを示し得る。アーク結合器モードは、結合器704の形状及び/又は設計に依存し得る。1つ又は複数のモードの導波806は、アーク結合器704に沿って伝搬する1つ又は複数の導波モードの導波808を生成し、影響し、又は影響を及ぼすことができる。しかし、導波806に存在する導波モードが導波808の導波モードと同じであるか又は異なり得ることに特に留意されたい。このようにして、1つ又は複数の導波モードの導波806は、導波808に移らない可能性もあり、更なる1つ又は複数の導波モードの導波808は、導波806に存在していなかった可能性もある。

0071

ここで、図9Aを参照すると、スタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図900が示されている。特に、スタブ結合器904を含む結合デバイスは、図1に関連して提示される送信デバイス101又は102等の送信デバイスで使用されるために提示されている。スタブ結合器904は、誘電材料、他の低損失絶縁体(例えば、テフロン、ポリエチレン等)、導電(例えば、金属、非金属等)材料、又は上記材料の任意の組み合わせで作ることができる。示されるように、スタブ結合器904は、導波路として動作し、スタブ結合器904の導波路表面の周囲を導波として伝搬する波906を有する。示される実施形態において、スタブ結合器904の少なくとも1つの部分は、電線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125等)の近くに配置して、本明細書において説明されるようにスタブ結合器904と電線702又は他の伝送媒体との間の結合を促進し、電線に導波908を送出することができる。

0072

一実施形態において、スタブ結合器904は湾曲し、スタブ結合器904の端部は、電線702に繋ぐか、固定するか、又は他に機械的に結合することができる。スタブ結合器904の端部が電線702に固定される場合、スタブ結合器904の端部は電線702に平行又は略平行である。代替的に、端部を越える誘電導波路の別の部分は、固定又は結合される部分が電線702に平行又は略平行するように電線702に固定又は結合することができる。固定具910は、ナイロンケーブル紐又はスタブ結合器904と別個であるか、又はスタブ結合器904の一体のコンポーネントとして構築される他のタイプの非導電/誘電材料であり得る。スタブ結合器904は、電線702を囲まずに電線702に隣接することができる。

0073

図7に関連して説明したアーク結合器704のように、スタブ結合器904は、端部が電線702に平行する状態で配置される場合、スタブ結合器904に沿って進行する導波906は、電線702に結合し、電線702の電線表面の周囲を導波908として伝搬する。例示的な実施形態において、導波908は、表面波又は他の電磁波として特徴付けることができる。

0074

波906及び908のグラフィック表示は、単に、波906が例えば単線伝送線路として動作する電線702に導波908を誘導又は他に送出する原理を示すために提示されることに留意されたい。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、結合器の形状及び/又は設計、電線に対する誘電導波路の相対位置、利用される周波数、スタブ結合器904の設計、電線702の寸法及び組成、並びにその表面特性、電線702の任意選択的な絶縁、周囲環境の電磁特性等のうちの1つ又は複数に応じて変わることができる。

0075

一実施形態において、スタブ結合器904の端部は、電線702に向かって先細り形を有し、結合効率を上げることができる。実際に、スタブ結合器904の端部の先細り形は、本開示の例示的な実施形態によれば、電線702へのインピーダンス整合を提供し、反射を低減することができる。例えば、スタブ結合器904の端部は徐々に先細り、図9Aに示されるように波906及び908間に所望のレベルの結合を取得することができる。

0076

一実施形態において、固定具910とスタブ結合器904の端部との間に短い長さのスタブ結合器904があるように固定具910を配置することができる。最大結合効率は、この実施形態において、固定具910を越えるスタブ結合器904の端部の長さが、伝送中の周波数を問わず伝送中の周波数の波長の少なくとも数倍であるときに実現される。

0077

ここで、図9Bを参照すると、本明細書において説明される種々の態様による電磁分布の一例の非限定的な実施形態を示す図950が示されている。特に、一例において、誘電材料で構築されるスタブ結合器内に示される結合器952を含む送信デバイスの場合での電磁分布が二次元で提示される。結合器952は、電線702又は他の伝送媒体の外面に沿って導波として伝搬するために電磁波を結合する。

0078

結合器952は、対称導波モードを介して電磁波をx0における接合部に導波する。結合器952に沿って伝搬する電磁波のエネルギーの幾らかは結合器952の外部にあるが、この電磁波のエネルギーの大部分は結合器952内に含まれる。x0における接合部は、伝送媒体の下部に対応する方位角において電磁波を電線702又は他の伝送媒体に結合する。この結合は、方向956において少なくとも1つの導波モードを介して電線702又は他の伝送媒体の外面に沿って伝搬するように導波される電磁波を誘導する。導波される電磁波のエネルギーの大部分は、電線702又は他の伝送媒体の外面の外部にあり、又はしかし外面の近傍にある。示される例において、x0における接合部は、対称モード及び電線702又は他の伝送媒体の表面をごく近くを通る、図3に関連して提示された一次モード等の少なくとも1つの非対称表面モードの両方を介して伝搬する電磁波を形成する。

0079

導波のグラフィック表示は、単に導波の結合及び伝搬の例を示すために提示されることに留意されたい。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、利用される周波数、結合器952の設計及び/又は構成、電線702又は他の伝送媒体の寸法及び組成、並びにその表面特性、存在する場合には絶縁、周囲環境の電磁特性等に応じて変わることができる。

0080

ここで、図10Aを参照すると、示されているのは、本明細書において説明される種々の態様による結合器及び送受信機システムの一例の非限定的な実施形態のブロック図1000である。システムは、送信デバイス101又は102の一例である。特に、通信インターフェース1008は通信インターフェース205の一例であり、スタブ結合器1002は結合器220の一例であり、送信機/受信機デバイス1006、ダイプレクサ1016、電力増幅器1014、低雑音増幅器1018、周波数混合器1010及び1020、及び局部発振器1012は、まとめて送受信機210の一例をなす。

0081

動作において、送信機/受信機デバイス1006は、波を送出し(例えば、導波1004をスタブ結合器1002に)受信する。導波1004は、通信インターフェース1008により、ホストデバイス、基地局、モバイルデバイス建物、又は他のデバイスから受信され且つそれに送信される信号を送るのに使用することができる。通信インターフェース1008は、システム1000の一体部分であり得る。代替的に、通信インターフェース1008は、システム1000に繋ぐことができる。通信インターフェース1008は、赤外線通信協会(IrDA)プロトコル又は他の視線光学プロトコル等の赤外線プロトコルを含め、任意の種々のワイヤレスシグナリングプロトコル(例えば、LTE、WiFi、WiMAX、IEEE802.xx等)を利用するホストデバイス、基地局、モバイルデバイス、建物、又は他のデバイスとインターフェースするワイヤレスインターフェースを含むことができる。通信インターフェース1008は、光ファイバ回線、同軸ケーブル、撚り対線カテゴリ5(CAT−5)ケーブル等の有線インターフェース又はイーサネットプロトコル、ユニバーサルシリアルバス(USB)プロトコル、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準(DOCSIS)プロトコル、デジタル加入者線(DSL)プロトコル、ファイヤワイヤ(IEEE1394)プロトコル、若しくは他の有線プロトコル若しくは光学プロトコル等のプロトコルを介してホストデバイス、基地局、モバイルデバイス、建物、若しくは他のデバイスと通信する他の適する有線若しくは光学媒体を含むこともできる。システム1000がリピーターとして機能する実施形態において、通信インターフェース1008は必要ないことがある。

0082

通信インターフェース1008の出力信号(例えば、Tx)は、周波数混合器1010において局部発振器1012により生成される搬送波(例えば、ミリメートル波搬送波)と組み合わせることができる。周波数混合器1010は、ヘテロダイン技法又は他の周波数シフト技法を用いて、通信インターフェース1008からの出力信号を周波数シフトすることができる。例えば、通信インターフェース1008に及び通信インターフェース1008から送信される信号は、ロングタームエボリューション(LTE)ワイヤレスプロトコル若しくは他のワイヤレス3G、4G、5G若しくはより高次の音声及びデータプロトコル、Zigbee、WIMAX、超広帯域若しくはIEEE802.11ワイヤレスプロトコル;イーサネットプロトコル、ユニバーサルシリアルバス(USB)プロトコル、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準(DOCSIS)プロトコル、デジタル加入者線(DSL)プロトコル、ファイヤワイヤ(IEEE1394)プロトコル等の有線プロトコル、又は他の有線若しくは無線プロトコルに従ってフォーマットされた直交周波数分割多重(OFDM)信号等の被変調信号であり得る。例示的な実施形態において、この周波数変換アナログ領域において行うことができ、結果として、周波数シフトは、基地局、モバイルデバイス、又は建物内デバイスが使用する通信プロトコルのタイプに関係なく行うことができる。新たな通信技術が開発されるにつれて、通信インターフェース1008は、アップグレード(例えば、ソフトウェアファームウェア、及び/又はハードウェアを用いた更新)又は交換することができ、周波数シフト及び伝送装置はそのままであり、アップグレードを簡単にすることができる。次に、搬送波は電力増幅器(「PA」)1014に送信することができ、ダイプレクサ1016を経由して送信機受信機デバイス1006を介して送信することができる。

0083

送信機/受信機デバイス1006から受信され、通信インターフェース1008に向けられる信号は、ダイプレクサ1016を介して他の信号から分離することができる。次に、受信信号は、増幅するために低雑音増幅器(「LNA」)1018に送信することができる。周波数混合器1020は、局部発振器1012からの支援を受けて受信信号(幾つかの実施形態において、ミリメートル波帯又は約38GHzにある)を本来の周波数まで下方にシフトすることができる。次に、通信インターフェース1008は、入力ポート(Rx)において、その伝送を受信することができる。

0084

一実施形態において、送信機/受信機デバイス1006は、円筒形若しくは非円筒形の金属(例えば、一実施形態において中空であり得るが、必ずしも縮尺どおりに描かれていない)、又は他の導電性若しくは非導電性導波路を含むことができ、スタブ結合器1002の端部を導波路若しくは送信機/受信機デバイス1006内に又は導波路若しくは送信機/受信機デバイス1006に近接して配置することができ、それにより、送信機/受信機デバイス1006が伝送を生成するとき、導波がスタブ結合器1002に結合し、導波1004としてスタブ結合器1002の導波路表面の周囲を伝搬するようにすることができる。幾つかの実施形態において、導波1004は、部分的にスタブ結合器1002の外面上を、部分的にスタブ結合器1002の内部を伝搬することができる。他の実施形態において、導波1004は、スタブ結合器1002の外面上を実質的に又は完全に伝搬することができる。更に別の実施形態において、導波1004は、スタブ結合器1002の内部を実質的に又は完全に伝搬することができる。この後者の実施形態において、導波1004は、図7の電線702等の伝送媒体に結合するために、スタブ結合器1002の端部(図4に示される先細りの端部等)において放射することができる。同様に、導波1004が到来しつつある(電線702からスタブ結合器1002に結合される)場合、導波1004は送信機/受信機デバイス1006に入り、円筒形導波路又は導電性導波路に結合する。送信機/受信機デバイス1006は、別個の導波路を含むように示されるが、別個の導波路あり又はなしで、アンテナ、空洞共振器クライストロンマグネトロン進行波管又は他の放射素子を利用して結合器1002上に導波を誘導することができる。

0085

一実施形態において、スタブ結合器1002は、いかなる金属又はそれ以外の導電性材料も使用することなく完全に誘電体材料(又は別の適切な絶縁材料)から構成することができる。スタブ結合器1002は、ナイロン、テフロン、ポリエチレン、ポリアミド、他のプラスチック、又は非導電性であり、そのような材料の外面上の少なくとも一部において電磁波の伝送を容易にするのに適している他の材料から構成することができる。別の実施形態において、スタブ結合器1002は、導電性/金属製であるコアを含み、外側誘電体表面を有することができる。同様に、スタブ結合器1002によって誘導された電磁波を伝搬させるために、又はスタブ結合器1002に電磁波を供給するためにスタブ結合器1002に結合する伝送媒体は、裸線又は絶縁電線であることに加えて、いかなる金属又はそれ以外の導電性材料も使用することなく完全に誘電体材料(又は別の適切な絶縁材料)から構成することができる。

0086

図10Aは、送信機受信機デバイス1006の開口部がスタブ結合器1002よりはるかに広いことを示すが、これは一定の縮尺に従っていないこと、及び他の実施形態においてスタブ結合器1002の幅は、中空の導波路の開口部と同程度であるか、又はわずかに小さいことに留意されたい。また、図示されないが、一実施形態において、送信機/受信機デバイス1006内に挿入される結合器1002の端部は、反射を少なくし、結合効率を高めるために先細りになる。

0087

スタブ結合器1002に結合する前に、送信機/受信機デバイス1006によって生成された導波の1つ又は複数の導波路モードは、スタブ結合器1002に結合し、導波1004の1つ又は複数の波動伝搬モードを誘導することができる。導波1004の波動伝搬モードは、中空の金属導波路誘電体導波路との特性の違いに起因して、中空の金属導波路モードと異なる可能性がある。例えば、導波1004の波動伝搬モードは、基本横電磁モード(擬似TEM00)を含むことができ、そのモードでは、導波がスタブ結合器1002に沿って伝搬する間、わずかな電場及び/又は磁場のみが伝搬方向に延在し、電場及び磁場はスタブ結合器1002から径方向外向きに延在する。基本横電磁モード波動伝搬モードは、中空である導波路内部に存在することも存在しないこともできる。したがって、送信機/受信機デバイス1006によって使用される中空の金属導波路モードは、スタブ結合器1002の波動伝搬モードに実効的且つ効率的に結合することができる導波路モードである。

0088

送信機/受信機デバイス1006及びスタブ結合器1002の他の構成又は組み合わせが可能であることが理解されよう。例えば、図10Bの参照符号1000’で示されているように、スタブ結合器1002’は、送信機/受信機デバイス1006’(対応する回路部は図示せず)の中空の金属導波路の外面に対して接線方向又は平行に(間隙の有無にかかわらず)配置することができる。参照符号1000’で示されていない別の実施形態において、スタブ結合器1002’は、送信機/受信機デバイス1006’の中空の金属導波路の内側に配置することができ、スタブ結合器1002’の軸を送信機/受信機デバイス1006’の中空の金属導波路の軸と同軸上に位置合わせすることを要しない。これらの実施形態のいずれにおいても、送信機/受信機デバイス1006’によって生成された導波は、スタブ結合器1002’の表面に結合して、基本モード(例えば、対称モード)及び/又は非基本モード(例えば、非対称モード)を含む1つ又は複数の波動伝搬モードの導波1004’をスタブ結合器1002’上に誘導することができる。

0089

1つの実施形態において、導波1004’は、部分的にスタブ結合器1002’の外面上を伝搬し、部分的にスタブ結合器1002’の内側を伝搬することができる。別の実施形態において、導波1004’は、実質的に又は完全にスタブ結合器1002’の外面上を伝搬することができる。更に別の実施形態において、導波1004’は、実質的に又は完全にスタブ結合器1002’の内部を伝搬することができる。この後者の実施形態において、導波1004’は、図9の電線702等の伝送媒体に結合するために、スタブ結合器1002’の端部(図9に示されている先細りの端部等)において放射することができる。

0090

送信機/受信機デバイス1006の他の構成が可能であることが更に理解されよう。例えば、図10Bにおいて参照符号1000’’として示されているように、送信機/受信機デバイス1006’’(対応する回路部は図示せず)の中空の金属導波路は、スタブ結合器1002を使用することなく、図4の電線702等の伝送媒体の外面に対して接線方向又は平行に(間隙の有無にかかわらず)配置することができる。この実施形態において、送信機/受信機デバイス1006’’によって生成される導波は、電線702の表面に結合して、基本モード(例えば、対称モード)及び/又は非基本モード(例えば、非対称モード)を含む1つ又は複数の波動伝搬モードの導波908を電線702上に誘導することができる。別の実施形態において、電線702は、送信機/受信機デバイス1006’’’(対応する回路部は図示せず)の中空の金属導波路の内部に位置決めすることができ、それにより、電線702の軸は、スタブ結合器1002を使用することなく、中空の金属導波路の軸と同軸上に(又は同軸にならないように)位置合わせされるようになっている −図10Bの参照符号1000’’’を参照されたい。この実施形態において、送信機/受信機デバイス1006’’’によって生成された導波は、電線702の表面に結合して、基本モード(例えば、対称モード)及び/又は非基本モード(例えば、非対称モード)を含む1つ又は複数の波動伝搬モードの導波908を電線上に誘導することができる。

0091

1000’’及び1000’’’の実施形態において、絶縁外面を有する電線702の場合、導波908は、部分的に絶縁体の外面上を伝搬し、部分的に絶縁体の内側を伝搬することができる。実施形態において、導波908は、実質的に若しくは完全に絶縁体の外面上を伝搬することができ、又は実質的に若しくは完全に絶縁体の内部を伝搬することができる。1000’’及び1000’’’の実施形態において、裸の導体である電線702の場合、導波908は、部分的に導体の外面上を伝搬し、部分的に導体の内部を伝搬することができる。別の実施形態において、導波908は、実質的に又は完全に導体の外面上を伝搬することができる。

0092

ここで、図11を参照すると、二重スタブ結合器の一例の非限定的な実施形態を示すブロック図1100が示されている。特に、二重結合器設計は、図1に関連して提示した送信デバイス101又は102等の送信デバイスで使用するために提示されている。一実施形態において、導波1108を受信するために、2つ以上の結合器(スタブ結合器1104及び1106等)を電線1102の周囲に位置決めすることができる。一実施形態において、導波1108を受信するには1つの結合器で十分である。その場合、導波1108は、結合器1104に結合し、導波1110として伝搬する。導波1108の場構造が特定の導波モード又は種々の外部要因に起因して電線1102の周囲で振動又は波動する場合、導波1108が結合器1106に結合するように結合器1106を配置することができる。幾つかの実施形態において、電線1102の周囲で振動若しくは回転することがある導波、異なる方位において誘導された導波、又は例えば方位に依存するローブ及び/又はヌル若しくは他の非対称性を有する非基本モード若しくはより高次のモードを有する導波を受信するために、4つ以上の結合器を電線1102の一部の周囲に、例えば互いに90度に又は別の間隔で配置することができる。しかし、例示的な実施形態から逸脱することなく、電線1102の一部の周囲に4つより少数又は多数の結合器を配置してもよいことが理解されよう。

0093

結合器1106及び1104はスタブ結合器として示されるが、アーク結合器、アンテナ又はホーン結合器、磁気結合器等を含む本明細書において説明される任意の他の結合器設計も同様に使用可能であることに留意されたい。また、幾つかの例としての実施形態は、電線1102の少なくとも一部の周囲に複数の結合器を提示してきたが、この複数の結合器は、複数の結合器サブコンポーネントを有する単一の結合器システムの一部と見なし得ることも理解されよう。例えば、一度の設置で電線の周囲に設置することができる単一のシステムとして、2つ以上の結合器を製造することができ、それにより、結合器は、その単一のシステムに従って予め位置決めされるか、又は互いに対して調整可能(手動で又はモータ若しくは他のアクチュエータ等の制御可能な機構を用いて自動的に)である。

0094

結合器1106及び1104に結合される受信機は、信号品質最大化するために、ダイバーシティ合成を用いて、両方の結合器1106及び1104から受信された信号を合成することができる。他の実施形態において、結合器1104及び1106のいずれか一方が所定の閾値より高い伝送を受信する場合、受信機は、いずれの信号を使用するかを決定するときに選択ダイバーシティを使用することができる。更に、複数の結合器1106及び1104による受信が示されているが、同じ構成での結合器1106及び1104による送信も同様に行うことができる。特に、広範囲多入力多出力MIMO)送受信技法が、図1に関連して提示された送信デバイス101又は102等の送信デバイスが複数の送受信機及び複数の結合器を含む伝送に利用可能である。

0095

波1108及び1110のグラフィック表示は、導波1108が結合器1104上に波1110を誘導するか又は他に送出する原理を例示するために提示されるにすぎないことに留意されたい。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電場及び磁場は、利用される周波数、結合器1104の設計、電線1102の寸法及び組成、並びにその表面特性、存在する場合には絶縁、周囲環境の電磁特性等に応じて変わることができる。

0096

ここで、図12を参照すると、リピーターシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図1200が示されている。特に、図1に関連して提示した送信デバイス101又は102等の送信デバイスで使用されるためのリピーターデバイス1210が提示される。このシステムにおいて、電線1202に沿って伝搬する導波1205が結合器1204により波1206として(例えば、導波として)抽出され、次にリピーターデバイス1210によって昇圧又は再現されて、波1216として(例えば、導波として)結合器1214上に送出されるように、2つの結合器1204及び1214を電線1202又は他の伝送媒体の近くに配置することができる。次に、波1216は、電線1202上に送出され、導波1217として電線1202に沿って引き続き伝搬することができる。一実施形態において、リピーターデバイス1210は、例えば、電線1202が電力線であるか又は他に送電導体を含む場合、電線1202との磁場結合を通して、昇圧又は再現に利用される電力の少なくとも一部を受け取ることができる。結合器1204及び1214はスタブ結合器として示されているが、アーク結合器、アンテナ又はホーン結合器、又は磁気結合器等の本明細書において説明される任意の他のタイプの結合器設計も同様に使用可能であることに留意されたい。

0097

幾つかの実施形態において、リピーターデバイス1210は、波1206に関連付けられる伝送を再現することができ、他の実施形態において、リピーターデバイス1210は、データ又は他の信号を波1206から抽出して、そのようなデータ又は信号を別のネットワーク及び/又は1つ又は複数の他のデバイスに通信信号110又は112として供給し、及び/又は通信信号110又は112を別のネットワーク及び/又は1つ又は複数の他のデバイスから受信する通信インターフェース205を含むことができ、受信した通信信号110又は112を内部に埋め込んだ導波1216を送出することができる。リピーター構成において、受信機導波路1208は、波1206を結合器1204から受信することができ、送信機導波路1212は、導波1217として導波1216を結合器1214上に送出することができる。受信機導波路1208と送信機導波路1212との間で、導波1206に埋め込まれる信号及び/又は導波1216自体を増幅して、信号損失及び導波通信に関連付けられる他の非効率を補正することができるか、又は信号を受信して処理し、それに含まれるデータを抽出し、送信するために再生することができる。一実施形態において、受信機導波路1208は、信号からデータを抽出し、データを処理して、例えば、誤り修正符号を利用してデータエラー修正し、修正されたデータを用いて更新された信号を再生するように構成することができる。次に、送信機導波路1212は、更新された信号が埋め込まれた導波1216を送信することができる。一実施形態において、導波1206に埋め込まれた信号は、伝送から抽出され、処理されて、通信信号110又は112として通信インターフェース205を介して別のネットワーク及び/又は1つ又は複数の他のデバイスに通信することができる。同様に、通信インターフェース205が受信した通信信号110又は112は、送信機導波路1212により生成され、結合器1214に送出される導波1216の伝送に挿入することができる。

0098

図12は、それぞれ左から入り、右に出る導波伝送1206及び1216を示すが、これは簡単にするためにすぎず、限定は意図していないことに留意されたい。他の実施形態において、受信機導波路1208及び送信機導波路1212は、それぞれ送信機及び受信機としての役割も果たすことができ、それにより、リピーターデバイス1210を双方向にすることができる。

0099

一実施形態において、リピーターデバイス1210は、電線1202又は他の伝送媒体上に断続又は障害物が存在する場所に配置することができる。電線1202が電力線である場合、これらの障害物は、変圧器、接続、電柱、及び他のそのような電力線デバイスを含むことができる。リピーターデバイス1210は、導波(例えば、表面波)が線路上のこれらの障害物を越え、同時に伝送電力を昇圧することを促進することができる。他の実施形態において、結合器を用いて、リピーターデバイスを使用することなく障害物を越えることができる。その実施形態において、結合器の両端を電線に繋ぐか又は固定して、それにより、導波が障害物によって阻止されることなく進行するための経路を提供することができる。

0100

ここで、図13を参照すると、本明細書において説明される種々の態様による、双方向リピーターの一例の非限定的な実施形態のブロック図1300が示されている。特に、双方向リピーターデバイス1306は、図1に関連して提示した送信デバイス101又は102等の送信デバイスで使用されるために提示される。結合器はスタブ結合器として示されているが、アーク結合器、アンテナ又はホーン結合器、磁気結合器等を含む本明細書において説明される任意の他の結合器設計も同様に使用可能であることに留意されたい。双方向リピーター1306は、2本以上の電線又は他の伝送媒体が存在する場合、ダイバーシティパスを利用することができる。導波伝送は、絶縁電線、非絶縁電線、又は他のタイプの伝送媒体等の異なるタイプの伝送媒体で異なる伝送効率及び結合効率を有し、及び更に要素に露出する場合、天候及び他の大気状況による影響を受け得るため、特定のときに異なる伝送媒体で選択的に伝送することが有利であり得る。種々の実施形態において、種々の伝送媒体は、呼称がある伝送媒体が別の伝送媒体よりも好ましいことを示すか否かに関係なく、一次、二次、三次等と呼ばれることがある。

0101

示される実施形態において、伝送媒体は、絶縁又は非絶縁電線1302及び絶縁又は非絶縁電線1304(本明細書では、それぞれ電線1302及び1304と呼ぶ)を含む。リピーターデバイス1306は、受信機結合器1308を用いて、電線1302に沿って進行する導波を受信し、電線1304に沿う導波として、送信機導波路1310を用いて伝送を再現する。他の実施形態において、リピーターデバイス1306は、電線1304から電線1302に切り替えることができるか、又は同じ経路に沿ってその伝送を再現することができる。リピーターデバイス1306は、伝送に影響を及ぼす可能性がある状況を示すセンサーを含むか、又はそのようなセンサー(又は図16Aに示されるネットワーク管理システム1601)と通信することができる。センサーから受信されるフィードバックに基づいて、リピーターデバイス1306は、その伝送を同じ電線に沿って維持するか、その伝送を他の電線に転送するかについての判断を行うことができる。

0102

ここで、図14を参照すると、双方向リピーターシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図1400が示されている。特に、双方向リピーターシステムは、図1に関連して提示した送信デバイス101又は102等の送信デバイスで使用されるために提示される。双方向リピーターシステムは、分散アンテナシステム又はバックホールシステム内に配置される他の結合デバイスからの伝送を受信し、送信する導波路結合デバイス1402及び1404を含む。

0103

種々の実施形態において、導波路結合デバイス1402は、別の導波路結合デバイスから伝送を受信することができ、その伝送は複数の副搬送波を有する。ダイプレクサ1406が他の伝送からその伝送を分離し、その伝送を低雑音増幅器(「LNA」)1408に送ることができる。周波数混合器1428は、局部発振器1412からの支援を受けてその伝送(幾つかの実施形態において、ミリメートル波帯又は約38GHzにある)を、分散アンテナシステムの場合のセルラー帯(約1.9GHz)、本来の周波数、又はバックホールシステムの場合の他の周波数等のより低い周波数まで下方にシフトすることができる。抽出器(又はデマルチプレクサ)1432が副搬送波上の信号を抽出し、その信号を出力コンポーネント1422に送り、電力増幅器1424により任意選択的に増幅、バッファリング、又は分離して通信インターフェース205に結合することができる。通信インターフェース205は、電力増幅器1424から受信した信号を更に処理するか、又はそうでなければ、基地局、モバイルデバイス、建物等の他のデバイスに無線又は有線インターフェースを介してそのような信号を送信することができる。この場所で抽出されない信号の場合、抽出機1432は、それらを別の周波数混合器1436にリダイレクトすることができ、周波数混合器1436において、信号は、局部発振器1414により生成される搬送波の変調に用いられる。搬送波は、その副搬送波と共に電力増幅器(「PA」)1416に送られ、導波路結合デバイス1404によりダイプレクサ1420を介して別のシステムに再送される。

0104

LNA1426を用いて、通信インターフェース205から受信した信号を増幅、バッファリング、又は分離することができ、次に信号をマルチプレクサ1434に送信することができ、マルチプレクサ1434は、導波路結合デバイス1404から受信していた信号とその信号とを融合させる。結合デバイス1404から受信した信号は、ダイプレクサ1420により分割されており、次にLNA1418を通して渡され、周波数混合器1438により周波数を下方にシフトされている。信号は、マルチプレクサ1434によって合成されるとき、周波数混合器1430によって周波数を上方にシフトされ、次にPA1410によって昇圧され、導波路結合デバイス1402により別のシステムに送信される。一実施形態において、双方向リピーターシステムは、出力デバイス1422を有さない単なるリピーターであり得る。この実施形態において、マルチプレクサ1434は利用されず、LNA1418からの信号は、上述したように混合器1430に送られる。幾つかの実施形態において、双方向リピーターシステムは、2つの異なる別々の一方向リピーターを用いて実施し得ることは理解されよう。代替の実施形態において、双方向リピーターシステムはブースターであり得るか、又は他に下方シフト及び上方シフトを行うことなく再送を実行することができる。実際には、例示的な実施形態において、再送は、信号又は導波を受信することと、信号又は導波の再送前に幾つかの信号又は導波処理又は整形、フィルタリング、及び/又は増幅を実行することとに基づくことができる。

0105

ここで、図15を参照すると、導波通信システムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図1500が示されている。この図は、図1に関連して提示した導波通信システム等の導波通信システムを用いることができる例示的な環境を示す。

0106

ネットワーク接続を追加の基地局デバイスに提供するために、通信セル(例えば、マイクロセル及びマクロセル)をコアネットワークネットワークデバイスリンクするバックホールネットワークがそれに対応して拡大する。同様に、ネットワーク接続を分散アンテナシステムに提供するために、基地局デバイスを分散アンテナにリンクする拡張通信システムが望ましい。図15に示される等の導波通信システム1500は、代替の、増大した、又は追加のネットワーク接続を可能にするために提供することができ、導波路結合システムは、単線伝送線路(例えば、ユーティリティライン)として動作し、導波路として用いることができ、及び/又は電磁波の伝送を誘導するように他に動作する電線等の伝送媒体上で導波(例えば、表面波)通信を送信及び/又は受信するために提供することができる。

0107

導波通信システム1500は、中央オフィス1501及び/又はマクロセルサイト1502に通信可能に結合される1つ又は複数の基地局デバイス(例えば、基地局デバイス1504)を含む分散システムの第1のインスタンス1550を含むことができる。基地局デバイス1504は、有線接続(例えば、ファイバ及び/又はケーブル)又は無線接続(例えば、マイクロ波無線接続)によりマクロセルサイト1502及び中央オフィス1501に接続することができる。分散システムの第2のインスタンス1560を用いて、ワイヤレス音声及びデータサービスをモバイルデバイス1522及び住宅及び/又は商用施設1542(本明細書において施設1542と呼ぶ)に提供することができる。システム1500は、図15に示されるように、音声及び/又はデータサービスをモバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に提供する分散システムの追加のインスタンス1550及び1560を有することができる。

0108

マクロセルサイト1502等のマクロセルは、モバイルネットワーク及び基地局デバイス1504への専用接続を有することができ、又は共有することができ、及び/又は他に別の接続を使用することができる。中央オフィス1501を用いてメディアコンテンツを配信し、及び/又はインターネットサービスプロバイダ(ISP)サービスをモバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に提供することができる。中央オフィス1501は、メディアコンテンツを衛星1530の集合(そのうちの1つを図15に示す)又は他のコンテンツソースから受信し、分散システムの第1のインスタンス1550及び第2のインスタンス1560を介してそのようなコンテンツをモバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に配信することができる。中央オフィス1501は、インターネット1503に通信可能に結合することもでき、それによりインターネットデータサービスをモバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に提供する。

0109

基地局デバイス1504は、電柱1516に搭載又は取り付けることができる。他の実施形態において、基地局デバイス1504は、変圧器の近く及び/又は電力線の近傍の他の場所にあり得る。基地局デバイス1504は、モバイルデバイス1522及び1524のモバイルネットワークへの接続を容易にすることができる。それぞれ電柱1518及び1520に又はそれらの近傍に搭載されるアンテナ1512及び1514は、信号を基地局デバイス1504から受信し、アンテナ1512及び1514が基地局デバイス1504に又はその近傍に配置される場合よりもはるかに広いエリアにわたり、それらの信号をモバイルデバイス1522及び1524に送信することができる。

0110

図15は、簡単にするために、分散システムの各インスタンス1550及び1560において、3本の電柱を1つの基地局デバイスと共に表示することに留意されたい。他の実施形態において、電柱1516は、より多数の基地局デバイスを有することができ、より多くの電柱が分散アンテナ及び/又は施設1542に繋がれる接続を有する。

0111

図1に関連して提示した送信デバイス101又は102等の送信デバイス1506は、電柱1516、1518、及び1520を接続するユーティリティ又は電力線を介して信号を基地局デバイス1504からアンテナ1512及び1514に送信することができる。信号を送信するために、無線ソース及び/又は送信デバイス1506は、基地局デバイス1504からの信号をアップコンバートする(例えば、周波数混合を介して)か、又は基地局デバイス1504からの信号をマイクロ波帯域信号に他に変換し、送信デバイス1506はマイクロ波帯域波を送出し、マイクロ波帯域波は、先の実施形態において説明したように、ユーティリティライン又は他の電線に沿って進行する導波として伝搬する。電柱1518において、別の送信デバイス1508が、導波を受信し(及び任意選択的に、必要又は所望に応じて導波を増幅することができ、又は導波を受信し、再生成するリピーターとして動作することができ)、ユーティリティライン又は他の電線上の導波として転送する。送信デバイス1508は、マイクロ波帯域導波から信号を抽出し、その周波数を下方シフトするか、又は他に元のセルラー帯域周波数(例えば、1.9GHz又は他の規定されるセルラー周波数)又は別のセルラー(又は非セルラー)帯域周波数に変換することもできる。アンテナ1512は、下方シフトされた信号をモバイルデバイス1522にワイヤレス送信することができる。プロセスは、必要又は所望に応じて送信デバイス1510、アンテナ1514、及びモバイルデバイス1524により繰り返すことができる。

0112

モバイルデバイス1522及び1524からの伝送は、アンテナ1512及び1514によりそれぞれ受信することもできる。送信デバイス1508及び1510は、セルラー帯域信号をマイクロ波帯域に上方シフトするか又は他に変換し、導波(例えば、表面波又は他の電磁波)伝送として、電力線を介して信号を基地局デバイス1504に送信することができる。

0113

中央オフィス1501により受信されたメディアコンテンツは、基地局デバイス1504を介して分散システムの第2のインスタンス1560に供給し、モバイルデバイス1522及び施設1542に配信することができる。送信デバイス1510は、1つ又は複数の有線接続又は無線インターフェースにより施設1542に繋ぐことができる。1つ又は複数の有線接続は、限定ではなく、電力線、同軸ケーブル、ファイバケーブル撚り対線ケーブル、導波伝送媒体、又はメディアコンテンツを配信し、及び/又はインターネットサービスを提供する他の適する有線媒体を含むことができる。例示的な実施形態において、送信デバイス1510からの有線接続は、1つ又は複数の対応するサービスエリアインターフェース(SAI− 図示せず)又はペデスタルに配置された1つ又は複数の超高速デジタル加入者線(VDSL)モデムに通信可能に結合することができ、各SAI又はペデスタルは、施設1542の一部にサービスを提供する。VDSLモデムを用いて、施設1542に配置されたゲートウェイ(図示せず)にメディアコンテンツを選択的に配信し、及び/又はインターネットサービスを提供することができる。SAI又はペデスタルは、電力線、同軸ケーブル、ファイバケーブル、撚り対線ケーブル、導波伝送媒体、又は他の適する有線媒体等の有線媒体を介して施設1542に通信可能に結合することもできる。他の例示的な実施形態において、送信デバイス1510は、SAI又はペデスタル等の中間インターフェースなしで施設1542に通信可能に直接結合することができる。

0114

別の例示的な実施形態において、システム1500は、ダイバーシティパスを利用することができ、その場合、2つ以上の送電線又は他の電線が電柱1516、1518及び1520間に張り渡され(例えば、電柱1516及び1520間にある2つ以上の電線等)、基地局/マクロセルサイト1502からの冗長伝送が導波として送電線又は他の電線の表面を下流に送信される。送電線又は他の電線は、絶縁又は非絶縁のいずれかであり得、伝送損失を引き起こす環境条件に応じて、結合デバイスは、絶縁又は非絶縁送電線又は他の電線から信号を選択的に受信することができる。その選択は、電線の信号対雑音比の測定値に基づくことができるか、又は特定された気象/環境条件(例えば、水分検出器気象予報等)に基づくことができる。システム1500と共にダイバーシティパスを使用することは、代替のルーティング能力負荷バランシング負荷取扱量の増加、同時の双方向又は同期通信スペクトル拡散通信等を可能にすることができる。

0115

図15における送信デバイス1506、1508、及び1510の使用が単なる例であり、他の実施形態において、他の使用が可能であることに留意されたい。例えば、送信デバイスは、基地局デバイスにネットワーク接続を提供するバックホール通信システムで使用することができる。送信デバイス1506、1508、及び1510は、絶縁されるか否かに関係なく、電線を介して導波通信を伝送することが望ましい多くの状況において用いることができる。送信デバイス1506、1508、及び1510は、高電圧を搬送することができる電線との接触がないか、又は物理的及び/又は電気的接触が限られることに起因して、他の結合デバイスよりも優れた改善である。送信デバイスは、誘電体が絶縁体として機能し、安価であり、容易であり、及び/又は複雑性が低い設置を可能にするため、電線に電気的に接触しない限り、電線から離れて(例えば、電線から離間して)配置し、及び/又は電線上に配置することができる。しかし、上述されたように、例えば電線が電話網ケーブルテレビネットワーク、ブロードバンドデータサービス、光ファイバ通信システム又は低電圧を利用するか、若しくは絶縁された伝送線路を有する他のネットワークに対応する構成では、導電性又は非誘電体結合器を利用することができる。

0116

実施形態において基地局デバイス1504及びマクロセルサイト1502が例示されるが、他のネットワーク構成も同様に可能であることに更に留意されたい。例えば、アクセスポイント又は他のワイヤレスゲートウェイ等のデバイスを同様に利用して、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク、又は802.11プロトコル、WIMAXプロトコル、超広帯域プロトコル、Bluetooth(登録商標)プロトコル、Zigbeeプロトコル若しくは他のワイヤレスプロトコル等の通信プロトコルに従って動作する他のワイヤレスネットワーク等の他のネットワークの通信範囲を広げることができる。

0117

ここで、図16A及び図16Bを参照すると、電力網通信システムを管理するシステムの一例の非限定的な実施形態を示すブロック図が示されている。図16Aを考慮すると、導波路システム1602は、図15に関連して提示したシステム等の導波通信システムで使用するために提示される。導波路システム1602は、センサー1604、電力管理システム1605、少なくとも1つの通信インターフェース205、送受信機210、及び結合器220を含む送信デバイス101又は102を含むことができる。

0118

導波路システム1602は、電力線1610に結合されて、本開示において説明される実施形態による導波通信を容易にすることができる。例示的な実施形態において、送信デバイス101又は102は、本開示において説明されるように、電力線1610の表面に沿って長手方向に伝搬する電力線1610の表面上の電磁波を誘導する結合器220を含む。送信デバイス101又は102は、同じ電力線1610上に電磁波を再送し、又は図12及び図13に示されるように、電力線1610間で電磁波をルーティングするリピーターとして機能することもできる。

0119

送信デバイス101又は102は、例えば、元の周波数範囲で動作する信号を結合器に沿って伝搬して、電力線1610の表面に沿って伝搬する対応する導波される電磁波を誘導する搬送波周波数で動作するか、搬送波周波数を示すか、又は搬送波周波数に関連付けられた電磁波にアップコンバートするように構成される送受信機210を含む。搬送波周波数は、電磁波の帯域幅を定義する上限及び下限遮断周波数を有する中心周波数により表すことができる。電力線1610は、導電表面又は絶縁表面を有する電線(例えば、単線又は撚り線)であり得る。送受信機210は、結合器220から信号を受信し、搬送波周波数で動作する電磁波を元の周波数の信号にダウンコンバートすることもできる。

0120

アップコンバートのために送信デバイス101又は102の通信インターフェース205により受信された信号は、限定ではなく、通信インターフェース205の有線又は無線インターフェースを介して中央オフィス1611により供給される信号、通信インターフェース205の有線又は無線インターフェースを介して基地局1614により供給される信号、通信インターフェース205の有線又は無線インターフェースを介して配信するためにモバイルデバイス1620により基地局1614に送信されるワイヤレス信号、通信インターフェース205の有線又は無線インターフェースを介して建物内通信デバイス1618により供給される信号、及び/又は通信インターフェース205のワイヤレス通信範囲にローミングするモバイルデバイス1612により通信インターフェース205に供給されるワイヤレス信号を含むことができる。図12及び図13に示されるように、導波路システム1602がリピーターとして機能する実施形態において、通信インターフェース205は、導波路システム1602に含まれてもよく又は含まれなくてもよい。

0121

電力線1610の表面に沿って伝搬する電磁波は、データペイロードを含み、ネットワーキング情報(1つ又は複数の宛先導波路システム1602を識別するヘッダ情報等)を更に含むデータのパケット又はフレームを含むように変調及びフォーマットすることができる。ネットワーキング情報は、導波路システム1602又は中央オフィス1611、基地局1614、モバイルデバイス1620、若しくは建物内デバイス1618、若しくはそれらの組み合わせ等の発信デバイスにより提供し得る。更に、変調された電磁波は、信号外乱を軽減するために誤り修正データを含むことができる。宛先導波路システム1602は、ネットワーキング情報及び誤り修正データを用いて、宛先導波路システム1602に向けられた伝送を検出し、宛先導波路システム1602に通信可能に結合された受信通信デバイスに向けられた音声及び/又はデータ信号を含む伝送をダウンコンバートし、誤り修正データを用いて処理することができる。

0122

ここで、導波路システム1602のセンサー1604を参照すると、センサー1604は、温度センサー1604a、外乱検出センサー1604b、エネルギー損失センサー1604c、雑音センサー1604d、振動センサー1604e、環境(例えば、天候)センサー1604f、及び/又はイメージセンサー1604gの1つ又は複数を含むことができる。温度センサー1604aは、周囲温度、送信デバイス101若しくは102の温度、電力線1610の温度、温度差(例えば、設定点若しくはベースラインと比較した送信デバイス101若しくは102及び1610間等)、又はそれらの任意の組み合わせの測定に用いることができる。1つの実施形態において、温度メトリックは、定期的に収集し、基地局1614を経由してネットワーク管理システム1601に報告することができる。

0123

外乱検出センサー1604bは、測定を電力線1610に対して実行して、電力線1610上の電磁波の伝搬を妨げるおそれがある下流外乱の存在を示し得る信号反射等の外乱を検出することができる。信号反射は、例えば、送信デバイス101又は102から下流に配置される電力線1610内の外乱から送信デバイス101又は102に全体的又は部分的に反射する、送信デバイス101又は102により電力線1610上に送信される電磁波から生じる歪みを表すことができる。

0124

信号反射は、電力線1610上の障害物により生じることがある。例えば、木の枝は、電力線1610上に横たわるか、又はコロナ放電を生じさせるおそれがある電力線1610の近傍にあるとき、電磁波反射を生じさせることがある。電磁波反射を生じさせるおそれがある他の障害物としては、限定ではなく、電力線1610に絡まった物体(例えば、衣服靴紐が電力線1610に巻き付いた等)、電力線1610上の腐食堆積物、又は堆積物を挙げることができる。電力網コンポーネントも電力線1610の表面上の電磁波の伝搬を妨げるか、又は邪魔することがある。信号反射を生じさせるおそれがある電力網コンポーネントの例示としては、限定ではなく、変圧器及び継がれる電力線を接続するジョイントが挙げられる。鋭角になった電力線1610も電磁波反射を生じさせるおそれがある。

0125

外乱検出センサー1604bは、電磁波反射の大きさを送信デバイス101又は102により送信される元の電磁波の大きさと比較して、電力線1610内の下流外乱が伝送を減衰させる量を特定する回路を含むことができる。外乱検出センサー1604bは、スペクトル分析反射波に対して実行するスペクトル分析器回路を更に含むことができる。スペクトル分析器回路により生成されるスペクトルデータは、パターン認識専門家システム、曲線フィッティング整合フィルタリング、又は他の人工知能分類、若しくは比較技法を介してスペクトルプロファイルと比較されて、例えば、スペクトルデータに最も密に一致するスペクトルプロファイルに基づいて外乱のタイプを識別することができる。スペクトルプロファイルは、外乱検出センサー1604bのメモリに記憶することができ、又は外乱検出センサー1604bによりリモートアクセス可能であり得る。プロファイルは、電力線1610上で直面する可能性がある異なる外乱をモデリングして、外乱検出センサー1604bが外乱をローカルに識別できるようにするスペクトルデータを含むことができる。既知である場合、外乱の識別は、基地局1614を経由してネットワーク管理システム1601に報告することができる。外乱検出センサー1604bは、送信デバイス101又は102を利用して、電磁波をテスト信号として送信し、電磁波反射の往復時間を特定することもできる。外乱検出センサー1604bにより測定される往復時間を使用して、反射が生じるポイントまで電磁波が進行する距離を計算することができ、それにより、外乱検出センサー1604bは、送信デバイス101又は102から電力線1610上の下流の外乱までの距離を計算することができる。

0126

計算された距離は、基地局1614を経由してネットワーク管理システム1601に報告することができる。1つの実施形態において、電力線1610上の導波路システム1602の位置は、ネットワーク管理システム1601にとって既知であり得、ネットワーク管理システム1601はその位置を用いて、電力網の既知のトポロジーに基づいて電力線1610上の外乱の位置を特定することができる。別の実施形態において、導波路システム1602は、その位置をネットワーク管理システム1601に提供して、電力線1610上の外乱の位置の特定を支援することができる。導波路システム1602の位置は、導波路システム1602により、導波路システム1602のメモリに記憶された導波路システム1602の予めプログラムされた位置から取得することができ、又は導波路システム1602は、導波路システム1602に含まれるGPS受信機(図示せず)を用いてその位置を特定することができる。

0127

電力管理システム1605は、導波路システム1602の上述したコンポーネントにエネルギーを提供する。電力管理システム1605は、太陽電池から、又は電力線1610に結合された変圧器(図示せず)から、又は電力線1610若しくは別の付近の電力線への誘導結合によりエネルギーを受け取ることができる。電力管理システム1605は、予備電池及び/又は超コンデンサ又は一時的な電力を導波路システム1602に提供する他のコンデンサ回路を含むこともできる。エネルギー損失センサー1604cは、導波路システム1602が電力損失状況及び/又は何らかの他の誤作動の発生を有するときを検出するのに使用することができる。例えば、エネルギー損失センサー1604cは、太陽電池の欠陥、太陽電池を誤作動させる太陽電池への妨げ、電力線1610上の電力損失に起因する電力損失があるとき及び/又は予備電池の期限切れ又は超コンデンサでの検出可能な欠陥に起因して予備電力系統が誤作動するときを検出することができる。誤作動及び/又は電力損失が生じる場合、エネルギー損失センサー1604cは、基地局1614を経由してネットワーク管理システム1601に通知することができる。

0128

雑音センサー1604dは、電力線1610上の電磁波の伝送に悪影響を及ぼすおそれがある電力線1610上の雑音を測定するのに使用することができる。雑音センサー1604dは、予期されない電磁干渉雑音バースト、又は電力線1610の表面上での変調電磁波の受信を妨げるおそれがある他の外乱源を検知することができる。雑音バーストは、例えば、コロナ放電又は他の雑音源により生じる可能性がある。雑音センサー1604dは、パターン認識、専門家システム、曲線フィッティング、整合フィルタリング、又は他の人工知能、分類、若しくは比較技法を介して、測定された雑音を、雑音プロファイル内部データベース又は雑音プロファイルを記憶するリモートに配置されたデータベースから導波路システム1602により取得される雑音プロファイルと比較することができる。比較から、雑音センサー1604dは、例えば、測定された雑音への最も密な一致を提供する雑音プロファイルに基づいて雑音源(例えば、コロナ放電等)を識別することができる。雑音センサー1604dは、ビットエラーレート、パケット損失率ジッタパケット再送要求等の伝送メトリックを測定することにより、雑音が伝送にどのように影響するかを検出することもできる。雑音センサー1604dは、基地局1614を経由して、中でも特に雑音源の識別情報、雑音の発生時刻、及び伝送メトリックをネットワーク管理システム1601に報告することができる。

0129

振動センサー1604eは、電力線1610上の2D又は3D振動を検出する加速度計及び/又はジャイロスコープを含むことができる。振動は、パターン認識、専門家システム、曲線フィッティング、整合フィルタリング、又は他の人工知能、分類、若しくは比較技法を介して導波路システム1602にローカルに記憶するか、又はリモートデータベースから導波路システム1602により取得することができる振動プロファイルと比較することができる。振動プロファイルを用いて、例えば、測定された振動への最も密な一致を提供する振動プロファイルに基づいて、例えば、倒木突風から区別することができる。この分析の結果は、振動センサー1604eにより基地局1614を経由してネットワーク管理システム1601に報告することができる。

0130

環境センサー1604fは、中でも特に大気圧、周囲温度(温度センサー1604aにより提供することができる)、風速湿度風向き、及び降雨を測定する測定器(barometer)を含むことができる。環境センサー1604fは、生の情報を収集し、パターン認識、専門家システム、知識ベースのシステム、又は他の人工知能、分類、若しくは他の天候モデリング及び予測技法を介して、これを、導波路システム1602のメモリ又はリモートデータベースから取得することができる環境プロファイルと比較することによりこの情報を処理して、気象状況が生じる前にその気象状況を予測することができる。環境センサー1604fは、生のデータ及びその分析をネットワーク管理システム1601に報告することができる。

0131

イメージセンサー1604gは、導波路システム1602の近傍の画像を捕捉するデジタルカメラ(例えば、電荷結合素子又はCCDイメージャ赤外線カメラ等)であり得る。イメージセンサー1604gは、複数の視点(例えば、上面、下面、左面、右面等)から電力線1610を検査するようにカメラの移動(例えば、実際の位置又は焦点/ズーム)を制御する電気機械的機構を含むことができる。代替的に、イメージセンサー1604gは、複数の視点を取得するために電気機械的機構が必要ないように設計することができる。イメージセンサー1604gにより生成されたイメージングデータの収集及び検索は、ネットワーク管理システム1601により制御することができ、又はイメージセンサー1604gにより自律的に収集し、ネットワーク管理システム1601に報告することができる。

0132

導波路システム1602は、電力線1610(又は任意の他の形態の電磁波伝送媒体)上の電磁波伝送の伝搬を妨げる可能性がある外乱の検出、予測、及び/又は軽減を目的として、導波路システム1602及び/又は電力線1610に関連付けられたテレメトリ情報を収集するのに適する可能性がある他のセンサーを利用することができる。

0133

ここで、図16Bを参照すると、ブロック図1650は、本明細書において説明される種々の態様による、電力網1653を管理するシステム及びそれに組み込まれるか、又は関連付けられる通信システム1655の一例の非限定的な実施形態が示されている。通信システム1655は、電力網1653の電力線1610に結合される複数の導波路システム1602を含む。通信システム1655内で使用される導波路システム1602の少なくとも一部分は、基地局1614及び/又はネットワーク管理システム1601と直接通信することができる。基地局1614又はネットワーク管理システム1601に直接接続されない導波路システム1602は、基地局1614又はネットワーク管理システム1601に接続された他の下流導波路システム1602を経由して、基地局1614又はネットワーク管理システム1601のいずれかとの通信セッション従事することができる。

0134

ネットワーク管理システム1601は、ユーティリティ企業1652の機器及び通信サービスプロバイダ1654の機器に通信可能に結合されて、電力網1653及び通信システム1655に関連付けられたステータス情報を各エンティティにそれぞれ提供することができる。ネットワーク管理システム1601、ユーティリティ企業1652の機器、及び通信サービスプロバイダ1654は、ステータス情報を提供し、及び/又は電力網1653及び/又は通信システム1655の管理に人員を向けるために、ユーティリティ企業人員1656により利用される通信デバイス及び/又は通信サービスプロバイダ人員1658により利用される通信デバイスにアクセスすることができる。

0135

図17Aは、図16A及び図16Bのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法1700の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。方法1700は、ステップ1702において開始することができ、導波路システム1602は、電力線1610の表面に沿って進行する変調された電磁波又は別のタイプの電磁波に埋め込まれるか、若しくはその部分を形成するメッセージを送受信する。メッセージは、音声メッセージ、ストリーミングビデオ、及び/又は通信システム1655に通信可能に結合される通信デバイス間で交換される他のデータ/情報であり得る。ステップ1704において、導波路システム1602のセンサー1604は、検知データを収集することができる。一実施形態において、検知データは、ステップ1702におけるメッセージの送信及び/又は受信の前、その間、又はその後にステップ1704において収集することができる。ステップ1706において、導波路システム1602(又はセンサー1604自体)は、検知データから、導波路システム1602から発せられた(例えば、送信された)又は導波路システム1602により受信される通信に影響を及ぼす可能性がある通信システム1655内の外乱の実際の発生又は予測される発生を特定することができる。導波路システム1602(又はセンサー1604)は、温度データ、信号反射データ、エネルギー損失データ、雑音データ振動データ環境データ、又はそれらの任意の組み合わせを処理してこの特定を行うことができる。導波路システム1602(又はセンサー1604)は、通信システム1655における外乱の原因及び/又はその位置を検出、識別、推定、又は予測することもできる。ステップ1708において、外乱が検出/識別されず、また予測/推定されない場合、導波路システム1602はステップ1702に進むことができ、電力線1610の表面に沿って進行する変調された電磁波に組み込まれるか、又はその一部を形成するメッセージを引き続き送受信する。

0136

ステップ1708において、外乱が検出/識別されるか、又は発生が予測/推定される場合、導波路システム1602はステップ1710に進み、外乱が通信システム1655におけるメッセージの送信又は受信に悪影響を及ぼす可能性があるか否か(又は代替的に、悪影響を及ぼす傾向があるか否か、又は悪影響を及ぼす可能性がある程度)を判断する。1つの実施形態において、持続時間閾値及び発生頻度閾値をステップ1710において用いて、外乱が通信システム1655における通信に悪影響を及ぼすときを特定することができる。単に例示を目的として、持続時間閾値が500msに設定され、一方、発生頻度閾値が、10秒の観測期間中に5回の外乱発生に設定されると仮定する。したがって、500msよりも長い持続時間を有する外乱は、持続時間閾値をトリガーする。更に、10秒の時間間隔中に6回以上発生する外乱は、発生頻度閾値をトリガーする。

0137

1つの実施形態において、外乱は、持続時間閾値のみを超える場合、通信システム1655における信号完全性に悪影響を及ぼすと見なすことができる。別の実施形態において、外乱は、持続時間閾値及び発生頻度閾値の両方を超える場合、通信システム1655における信号完全性に悪影響を及ぼすと見なすことができる。したがって、通信システム1655における信号完全性に悪影響を及ぼす外乱の分類に関して、後者の実施形態は、前者の実施形態よりも保守的である。例示的な実施形態により、多くの他のアルゴリズム並びに関連するパラメータ及び閾値をステップ1710で利用し得ることが理解されよう。

0138

再び方法1700を参照すると、ステップ1710において、ステップ1708において検出された外乱が、悪影響を受ける通信の条件を満たさない(例えば、持続時間閾値も発生頻度閾値も超えない)場合、導波路システム1602はステップ1702に進み、メッセージの処理を続けることができる。例えば、ステップ1708において検出された外乱が、1msの持続時間及び10秒の時間期間中に1回の発生を有する場合、いずれの閾値も超えない。したがって、そのような外乱は、通信システム1655における信号完全性に対してわずかにのみ影響するものとして見なすことができ、したがって、軽減が必要な外乱としてフラグ付けられない。フラグ付けられないが、外乱の発生、その発生時刻、その発生頻度、スペクトルデータ、及び/又は他の有用情報は、モニタリングを目的として、テレメトリデータとしてネットワーク管理システム1601に報告することができる。

0139

再びステップ1710を参照すると、他方では、外乱が、悪影響を受ける通信の条件を満たす(例えば、いずれか一方又は両方の閾値を超える)場合、導波路システム1602はステップ1712に進み、インシデントをネットワーク管理システム1601に報告することができる。報告は、センサー1604により収集された生の検知データ、導波路システム1602により既知の場合、外乱の記述、外乱の発生時刻、外乱の発生頻度、外乱に関連付けられた位置、ビットレートエラー、パケット損失率、再送要求、ジッタ、待ち時間等のパラメータ読み取り値等を含むことができる。外乱が導波路システム1602の1つ又は複数のセンサーによる予測に基づく場合、報告は、予期される外乱のタイプ及び予測可能な場合、外乱の予測発生時刻、及び予測が導波路システム1602のセンサー1604により収集された過去検知データに基づく場合、予測される外乱の予測発生頻度を含むことができる。

0140

ステップ1714において、ネットワーク管理システム1601は、軽減、迂回、又は修正技法を決定することができ、技法は、外乱の位置を特定することができる場合、トラフィック再ルーティングして、外乱を迂回するように導波路システム1602に指示することを含み得る。1つの実施形態において、外乱を検出する導波路結合デバイス1402は、外乱による影響を受ける一次電力線から二次電力線に導波路システム1602を接続して、導波路システム1602がトラフィックを異なる伝送媒体に再ルーティングし、外乱を回避できるようにするように、図13及び図14に示される等のリピーターを指示することができる。導波路システム1602がリピーターとして構成される一実施形態において、導波路システム1602は、それ自体、一次電力線から二次電力線へのトラフィックの再ルーティングを実行することができる。双方向通信(例えば、全二重又は半二重通信)の場合、リピーターは、導波路システム1602による処理のために、トラフィックを二次電力線から再び一次電力線に再ルーティングするように構成し得ることに更に留意されたい。

0141

別の実施形態において、導波路システム1602は、外乱を回避するようにトラフィックを一次電力線から二次電力線に一時的にリダイレクトし、且つ一次電力線に戻るように外乱の上流にある第1のリピーター及び外乱の下流にある第2のリピーターに指示することにより、トラフィックをリダイレクトすることができる。双方向通信(例えば、全二重又は半二重通信)の場合、リピーターは、トラフィックを二次電力線から再び一次電力線に再ルーティングするように構成し得ることに更に留意されたい。

0142

二次電力線で生じている既存の通信セッションへの割り込みを回避するために、ネットワーク管理システム1601は、二次電力線の未使用タイムスロット及び/又は周波数帯域を利用して、データ及び/又は音声トラフィックを一次電力線から離れてリダイレクトし、外乱を迂回するようにリピーターに命令するように導波路システム1602に指示することができる。

0143

ステップ1716において、外乱を回避するために、トラフィックが再ルーティングされている間、ネットワーク管理システム1601は、ユーティリティ企業1652の機器及び/又は通信サービスプロバイダ1654の機器に、検出された外乱及び既知である場合にはその位置を通知することができ、これらの機器は、次にユーティリティ企業1656の人員及び/又は通信サービスプロバイダ1658の人員に通知することができる。いずれかの当事者からの現場の人員は、特定された外乱位置において外乱に対応し、解決することができる。外乱がユーティリティ企業の人員及び/又は通信サービスプロバイダの人員によりなくなるか又は他に軽減されると、そのような人員は、現場の機器(例えば、ネットワーク管理システム1601に通信可能に結合されるラップトップコンピューター、スマートフォン等)、及び/又はユーティリティ企業の機器、及び/又は通信サービスプロバイダの機器を利用して、各企業及び/又はネットワーク管理システム1601に通知することができる。通知は、外乱がどのように軽減されたか及び通信システム1655のトポロジーを変更する可能性がある電力線1610への任意の変更の記述を含むことができる。

0144

外乱が解決されると(判断1718において判断されるように)、ネットワーク管理システム1601は、導波路システム1602により使用された前のルーティング構成を復元するか、又は外乱の軽減に用いられた復元方法により通信システム1655の新しいネットワークトポロジーが生成された場合、新しいルーティング構成に従ってトラフィックをルーティングするように、ステップ1720において導波路システム1602に指示することができる。別の実施形態において、導波路システム1602は、テスト信号を電力線1610上に送信して、外乱がなくなったときを検出することにより、外乱の軽減をモニタリングするように構成することができる。導波路システム1602は、外乱がないことを検出すると、通信システム1655のネットワークトポロジーが変更されていないと判断する場合、ネットワーク管理システム1601による支援なしでルーティング構成を自律的に復元することができ、又は検出された新しいネットワークトポロジーに適合する新しいルーティング構成を利用することができる。

0145

図17Bは、図16A及び図16Bのシステムの通信ネットワークにおいて生じる外乱を検出及び軽減する方法1750の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。1つの実施形態では、方法1750はステップ1752において開始することができ、ネットワーク管理システム1601は、ユーティリティ企業1652の機器又は通信サービスプロバイダ1654の機器から保守計画に関連付けられた保守情報を受信する。ネットワーク管理システム1601は、ステップ1754において、保守情報から、保守計画中に実行される保守活動を識別することができる。これらの活動から、ネットワーク管理システム1601は、保守から生じる外乱(例えば、電力線1610の計画された交換、電力線1610上の導波路システム1602の計画された交換、電力網1653内の電力線1610の計画された再構成等)を検出することができる。

0146

別の実施形態において、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1755において、テレメトリ情報を1つ又は複数の導波路システム1602から受信することができる。テレメトリ情報は、中でも特にテレメトリ情報を提出する各導波路システム1602の識別情報、各導波路システム1602のセンサー1604により取られた測定値、各導波路システム1602のセンサー1604により検出されたか、予測されたか、推定されたか、又は実際の外乱に関連する情報、各導波路システム1602に関連付けられた位置情報、検出された外乱の推定位置、外乱の識別情報等を含むことができる。ネットワーク管理システム1601は、テレメトリ情報から、導波路の動作、電線表面に沿った電磁波の伝送、又は両方に不利である可能性がある外乱のタイプを特定することができる。ネットワーク管理システム1601は、複数の導波路システム1602からのテレメトリ情報を用いて外乱を分離し識別することもできる。更に、ネットワーク管理システム1601は、影響を受けた導波路システム1602の近傍にある導波路システム1602からテレメトリ情報を要求して、外乱の位置を三角測量で特定し、及び/又は他の導波路システム1602から同様のテレメトリ情報を受信することにより外乱の識別を確認することができる。

0147

更に別の実施形態において、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1756において、非計画活動報告を保守現場人員から受信することができる。非計画保守は、計画されない現場の呼び出しの結果として、又は現場での呼び出し中又は計画された保守活動中に発見された予期されない現場の問題の結果として行うことができる。活動報告は、通信システム1655及び/又は電力網1653において発見された問題に現場の人員が対処したことから生じる電力網1653のトポロジー構成への変更、1つ又は複数の導波路システム1602への変更(その交換又は修理等)、外乱がある場合に実行される外乱の軽減等を識別することができる。

0148

ステップ1758において、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1752〜1756に従って受信する報告から、保守計画に基づいて外乱が生じるか否か、又はテレメトリデータに基づいて、外乱が生じたか否か若しくは生じると予測されるか否か、又は外乱が現場活動報告で識別される非計画保守に起因して生じたか否かを判断することができる。これらの任意の報告から、ネットワーク管理システム1601は、検出又は予測される外乱が、影響を受ける導波路システム1602又は通信システム1655の他の導波路システム1602によるトラフィックの再ルーティングを必要とするか否かを判断することができる。

0149

ステップ1758において外乱が検出又は予測される場合、ネットワーク管理システム1601はステップ1760に進むことができ、ネットワーク管理システム1601は、外乱を迂回するようトラフィックを再ルーティングするように1つ又は複数の導波路システム1602に指示することができる。外乱が電力網1653の永久的なトポロジー変更に起因して永久的である場合、ネットワーク管理システム1601はステップ1770に進み、ステップ1762、1764、1766、及び1772をスキップすることができる。ステップ1770において、ネットワーク管理システム1601は、新しいトポロジーに適合する新しいルーティング構成を用いるように1つ又は複数の導波路システム1602に指示することができる。しかし、外乱が1つ又は複数の導波路システム1602により供給されるテレメトリ情報から検出された場合、ネットワーク管理システム1601は、ユーティリティ企業1656又は通信サービスプロバイダ1658の保守人員に外乱の位置、既知である場合には外乱のタイプ、及びそのような人員が外乱を軽減するのに有用である可能性がある関連情報を通知することができる。外乱が保守活動に起因すると予期される場合、ネットワーク管理システム1601は、保守計画中の保守活動により生じる外乱を回避するよう所与の計画(保守計画と一貫する)でトラフィックルートを再構成するように1つ又は複数の導波路システム1602に指示することができる。

0150

再びステップ1760に戻り、ステップ1760が完了すると、プロセスはステップ1762に続くことができる。ステップ1762において、ネットワーク管理システム1601は、外乱が現場の人員により軽減されたときをモニタリングすることができる。外乱の軽減は、現場の機器(例えば、ラップトップコンピューター又はハンドヘルドコンピューター/デバイス)を利用して通信ネットワーク(例えば、セルラー通信システム)を介して、現場の人員によりネットワーク管理システム1601に提出された現場の報告を分析することにより、ステップ1762において検出することができる。外乱が軽減されたことを現場の人員が報告した場合、ネットワーク管理システム1601はステップ1764に進み、現場の報告から、外乱の軽減にトポロジー変更が必要であったか否かを判断することができる。トポロジー変更は、電力線1610の再ルーティング、異なる電力線1610を利用するような導波路システム1602の再構成、他に代替のリンクを利用して外乱を迂回すること等を含むことができる。トポロジー変更が行われた場合、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1770において、1つ又は複数の導波路システム1602に、新しいトポロジーに適合した新しいルーティング構成を用いるように指示することができる。

0151

しかし、トポロジー変更が現場の人員により報告されなかった場合、ネットワーク管理システム1601はステップ1766に進むことができ、ネットワーク管理システム1601は、テスト信号を送信して、外乱検出前に用いられていたルーティング構成をテストするように1つ又は複数の導波路システム1602に指示することができる。テスト信号は、外乱近傍の影響を受けた導波路システム1602に送信することができる。テスト信号を用いて、信号外乱(例えば、電磁波反射)が任意の導波路システム1602により検出されるか否かを判断することができる。テスト信号により、前のルーティング構成がもはや前に検出された外乱を受けていないことが確認される場合、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1772において、影響を受けた導波路システム1602に前のルーティング構成を復元するように指示することができる。しかし、1つ又は複数の導波路結合デバイス1402により分析され、ネットワーク管理システム1601に報告されたテスト信号により、その外乱又は新しい外乱が存在することが示される場合、ネットワーク管理システム1601はステップ1768に進み、この情報を現場の人員に報告して、現場の問題に更に対処する。ネットワーク管理システム1601は、この状況において、ステップ1762における外乱の軽減のモニタリングを続けることができる。

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