JP2018518894A - 非導電性材料を有する導波路及びそれとともに使用するための方法 - Google Patents
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Abstract
本開示の態様は、例えば、電磁波を伝搬させるための伝送媒体を含むことができる。伝送媒体は、第1の誘電体材料によって導波される電磁波を伝搬させるための第1の誘電体材料と、第1の誘電体材料上の電磁波の伝搬に悪影響を及ぼす環境への電磁波の曝露を低減するために第1の誘電体材料の外面の少なくとも一部の上に配置される第2の誘電体材料とを有することができる。他の実施形態も開示される。【選択図】図18D
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2015年5月14日に出願された米国特許出願第14/712,118号の優先権を主張する。上記の特許出願の内容は、本明細書において全て記載されるかのように、引用することにより本明細書の一部をなす。
本出願は、2015年5月14日に出願された米国特許出願第14/712,118号の優先権を主張する。上記の特許出願の内容は、本明細書において全て記載されるかのように、引用することにより本明細書の一部をなす。
本開示は、通信ネットワークにおけるマイクロ波伝送を介しての通信に関する。
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、増加する需要に対処するために、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、スモールセルの展開が推進されつつあり、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。
さらに、大部分の住宅及び企業は、音声、ビデオ及びインターネットブラウジング等のサービスのためにブロードバンドデータアクセスに頼るようになってきた。ブロードバンド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、ファイバー、ケーブル及び電話網を含む。
ここで添付の図面が参照されることになるが、図面は必ずしも縮尺どおりに描かれていない。
ここで、1つ以上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、種々の実施態様を完全に理解してもらうために、多数の細部が記載される。しかしながら、これらの細部を用いることなく(そして、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)種々の実施形態を実施できることは明らかである。
一実施形態において、被導波電磁波を介してデータ又は他のシグナリングのような通信信号を送信及び受信するための導波通信システムが提示される。被導波電磁波は、例えば、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、導波通信において、種々の伝送媒体を利用することができることは理解されよう。そのような伝送媒体の例は、単体、1つ以上の組み合わせのいずれかにおいて以下の伝送媒体、すなわち、絶縁されるか否か、単線又はより線のいずれかの電線;電線束、ケーブル、ロッド、レール、パイプを含む他の形状又は構成の導体;誘電体パイプ、ロッド、レール又は他の誘電体部材のような非導体;導体及び誘電体材料の組み合わせ;又は他の導波伝送媒体のうちの1つ以上を含むことができる。
伝送媒体上の被導波電磁波の誘導は、電気回路の一部としての伝送媒体を通して注入されるか、又は別の方法で伝送される任意の電位、電荷又は電流から独立していることができる。例えば、伝送媒体が電線である場合に、電線に沿って導波が伝搬するのに応答して、電線内に小さな電流が形成される場合があるが、これは、電線表面に沿った電磁波の伝搬に起因する可能性があり、電気回路の一部としての電線の中に注入される電位、電荷又は電流に応答して形成されないことは理解されたい。それゆえ、電線上を進行する電磁波は、電線表面に沿って伝搬するために回路を必要としない。それゆえ、電線は、回路の一部でない単線伝送線路である。また、幾つかの実施形態において、電線は不要であり、電磁波は、電線でない単線伝送媒体に沿って伝搬することができる。
より一般的には、本開示によって説明されるような、「被導波電磁波」又は「導波」は、伝送媒体(例えば、裸電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の要素、誘電体若しくは絶縁体によってコーティング、被覆若しくは取り囲まれた絶縁電線の束若しくは他の電線束、又は固体、液体若しくは別様に非ガスの形態の別の伝送媒体)の少なくとも一部である物理的物体に少なくとも部分的に結合されるか、又はこの物理的物体によって導波されるために、また、物理的物体の伝送経路に沿って伝搬するために、この物理的物体の存在によって影響を及ぼされる。そのような物理的物体は、伝送媒体のインターフェース(例えば、伝送媒体の外面、内面、この外面と内面との間の内部の部分又は要素間の他の境界)によって、被導波電磁波の伝搬を導波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、これにより、エネルギー、データ及び/又は他の信号を、送信側デバイスから受信側デバイスに、伝送経路に沿って搬送することができる。
導波されない電磁波が進行する距離の二乗に反比例して強度が減少する、導波されない(又は結合されない)電磁波のようなワイヤレス信号の自由空間伝搬とは異なり、被導波電磁波は、導波されない電磁波が受ける単位距離当たりの損失の大きさより少ない損失で、伝送媒体に沿って伝搬することができる。
電気信号とは異なり、被導波電磁波は、送信側デバイスから受信側デバイスへ、送信側デバイスと受信側デバイスとの間に別個の電気的なリターンパスを必要とすることなく伝搬することができる。結果として、被導波電磁波は、導電性構成要素(例えば、誘電体ストリップ)を有しない伝送媒体に沿って、又は単一の導体(例えば、単一の裸電線又は絶縁電線)のみを有する伝送媒体を介して、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。伝送媒体が1つ以上の導電性構成要素を含み、伝送媒体に沿って伝搬する被導波電磁波が、被導波電磁波の方向において1つ以上の導電性構成要素内に流れる電流を生成する場合であっても、そのような被導波電磁波は、送信側デバイスから受信側デバイスへ伝送媒体に沿って、送信側デバイスと受信側デバイスとの間の電気的なリターンパス上の対向する電流の流れを必要とすることなく伝搬することができる。
非限定的な例示において、導電性媒体を介して送信側デバイスと受信側デバイスとの間で電気信号を送信及び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的に、電気的に別個のフォワードパス及びリターンパスに頼る。例えば、中心導体と、絶縁体によって分離された接地シールドとを有する同軸ケーブルを考える。通常、電気システムにおいて、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内に電気信号を注入する場合には、電気信号は中心導体に沿って伝搬し、それにより、中心導体内に順方向電流を、また、接地シールド内に戻り電流を引き起こす。2端子受信側デバイスにも同じ条件が当てはまる。
対照的に、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。その導波通信システムは、電気的なリターンパスを用いることなく、被導波電磁波を送信及び受信するのに伝送媒体(とりわけ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。一実施形態において、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被導波電磁波を誘導するように構成することができる。被導波電磁波は接地シールド上に順方向電流を引き起こすが、被導波電磁波は、この被導波電磁波が同軸ケーブルの外面に沿って伝搬するのを可能にするために戻り電流を必要としない。被導波電磁波の送信及び受信のために導波通信システムによって使用される他の伝送媒体に対しても同じことを述べることができる。例えば、裸電線又は絶縁電線の外面上に導波通信システムによって誘導される被導波電磁波は、電気的なリターンパスを用いることなく、裸電線又は絶縁裸電線に沿って伝搬することができる。
したがって、送信側デバイスによって注入される電気信号の伝搬を可能にするために、別個の導体上に順方向電流及び逆方向電流を搬送するための2つ以上の導体を必要とする電気システムは、伝送媒体のインターフェースに沿って、被導波電磁波の伝搬を可能にするために電気的なリターンパスを必要とすることなく、伝送媒体のインターフェース上に被導波電磁波を誘導する導波システムとは異なる。
本開示において説明される被導波電磁波は、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短くない距離を伝搬するために、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することができることに更に留意されたい。他の実施形態では、被導波電磁波は、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、伝送媒体内の短くはな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、被導波電磁波は、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、伝送媒体に沿って短くはない距離を伝搬するために、一部が伝送媒体の内側に、一部が伝送媒体の外側に存在する電磁場構造を有することができる。所望の電磁場構造は、一実施形態において、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条件/特性(例えば、雨、霧の存在、大気条件等)を含む、様々な要因に基づいて異なる場合がある。
本明細書において説明される種々の実施形態は、ミリメートル波周波数(例えば、30GHz〜300GHz)において、又は300MHz〜30GHzのような低いマイクロ波周波数において、被導波電磁波を伝送媒体に送出し、及び/又は被導波電磁波を伝送媒体から抽出するための、「導波路結合デバイス」、「導波路結合器」、より簡単には「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し、ミリメートル波周波数の場合に、波長は、電線の外周のような、結合デバイス及び/又は伝送媒体の1つ以上の寸法、又は他の断面寸法に比べて短くすることができる。ストリップ、弧又は他の長さの誘電体材料、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、磁気共振空洞又は他の共振結合器、コイル、ストリップ線路、導波路又は他の結合デバイスのような、結合デバイスによって導波される波として伝搬するように、伝送を引き起こすことができる。動作時に、結合デバイスは、送信機又は伝送媒体から電磁波を受信する。電磁波の電磁場構造は、結合デバイスの内側で、結合デバイスの外側で、又はその何らかの組み合わせで搬送することができる。結合デバイスが伝送媒体に極めて近接しているとき、電磁波の少なくとも一部が、伝送媒体に結合するか、又は結合され、被導波電磁波として伝搬し続ける。それとは逆に、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伝達することができる。
一例示的な実施形態によれば、表面波は、電線の外部又は外面のような伝送媒体の表面によって、又は異なる特性(例えば、誘電特性)を有する別のタイプの媒体に隣接若しくは露出する電線の別の表面によって導波されるタイプの導波である。実際には、一例示的な実施形態において、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の移行表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ている、裸線又は非絶縁電線の外側又は外部導電性表面とすることができる。別の例として、絶縁電線の場合、電線の表面は、電線の絶縁体部分に接する電線の導電性部分とすることができるか、そうでなければ、空気又は自由空間に露出している電線の絶縁体表面とすることができるか、そうでなければ、電線の絶縁体表面と電線の絶縁体部分に接する電線の導電性部分との間にある任意の材料領域とすることができ、それは、絶縁体、空気及び/又は導体の特性(例えば、誘電特性)の相対的な違いによって、更には、導波の周波数及び単数又は複数の伝搬モードによって決まる。
例示的な実施形態によれば、導波とともに使用される電線又は他の伝送媒体の「周り」という用語は、円形若しくは実質的に円形の場分布、対称な電磁場分布(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を少なくとも部分的に取り囲む他の基本モードパターンを有する導波のような、基本導波伝搬モードを含むことができる。さらに、導波が、電線又は他の伝送媒体の「周り」を伝搬するとき、導波は、基本波動伝搬モード(例えば、0次モード)だけでなく、それに加えて、又はその代わりに、高次導波モード(例えば、1次モード、2次モード等)、非対称モード、及び/又は電線若しくは他の伝送媒体の周囲に非円形場分布を有する他の導波(例えば、表面波)のような非基本波動伝搬モードを含む、導波伝搬モードに従って伝搬することができる。本明細書において使用されるときに、「導波モード」という用語は、導波通信システムの伝送媒体、結合デバイス又は他のシステム構成要素の導波伝搬モードを指している。
例えば、こ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つ以上の軸周りローブ、及び/又は相対的に低い場強度、零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つ以上のヌル又はヌル領域を伴う片側又は多方向とすることができる。さらに、場分布は、一例示的な実施形態に従って、電線の周囲の1つ以上の角度領域が、方位角方向の1つ以上の他の角度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、別の方法で、電線周囲の方位角方向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方位又は位置は、電線に沿って導波が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。
本明細書において使用されるときに、「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」内に入る電磁波/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」に入る電磁波/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」内に入る電磁波/信号を指すことができる。本開示において説明されるような、ワイヤレス信号、電気信号及び被導波電磁波は、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、その帯域より上、又は下の周波数のような、任意の所望の周波数範囲において働くように構成できることは理解されたい。詳細には、結合デバイス又は伝送媒体が導電性要素を含むとき、結合デバイスによって搬送され、及び/又は伝送媒体に沿って伝搬する被導波電磁波の周波数は、導電性要素内の電子の平均衝突頻度未満とすることができる。さらに、結合デバイスによって搬送され、及び/又は伝送媒体に沿って伝搬する被導波電磁波の周波数は、非光学周波数、例えば、1THzから開始する光学周波数の範囲未満の無線周波数とすることができる。
本明細書において使用されるときに、「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。
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が示される。動作時に、伝送デバイス101は、通信ネットワーク又は他の通信デバイスから、データを含む1つ以上の通信信号110を受信し、伝送媒体125を介して伝送デバイス102にデータを搬送するために導波120を生成する。伝送デバイス102は導波120を受信し、導波を通信信号112に変換し、その通信信号は、通信ネットワーク又は他の通信デバイスに送信するためのデータを含む。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のようなマルチキャリア変調のような変調技法によって、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のような多元接続技法によって、そして他の変調及びアクセス方式によって、導波120を変調してデータを搬送することができる。
単数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、セルラー音声及び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のような、ワイヤレス通信ネットワークを含むことができる。また、単数又は複数の通信ネットワークは、電話網、イーサネットネットワーク、ローカルエリアネットワーク、インターネットのようなワイドエリアネットワーク、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、光ファイバーネットワーク又は他の有線ネットワークのような、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、ブリッジデバイス若しく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、電話アダプター、アクセスポイント、基地局、若しくは他の固定通信デバイス、車載ゲートウェイ若しくは自動車、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、セルラー電話のようなモバイル通信デバイス、又は他の通信デバイスを含むことができる。
一例示的な実施形態において、導波通信システム100は、双方向動作することができ、伝送デバイス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つ以上の通信信号112を受信し、伝送媒体125を介して他のデータを伝送デバイス101に搬送する導波122を生成する。この動作モードにおいて、伝送デバイス101は、導波122を受信し、その導波を、通信ネットワーク又はデバイスに伝送するための、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のようなマルチキャリア変調のような変調技法によって、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のような多元接続技法によって、そして他の変調及びアクセス方式によって、導波122を変調してデータを搬送することができる。
伝送媒体125は、絶縁体若しくは他の誘電体被覆、コーティング又は他の誘電体材料のような誘電体材料によって取り囲まれる少なくとも1つの内側部分を有するケーブルを含むことができ、誘電体材料は、外面と、対応する外周とを有する。一例示的な実施形態において、伝送媒体125は、電磁波の伝送を導波する単線伝送線路として動作する。伝送媒体125が単線伝送システムとして実現されるとき、それは電線を含むことができる。電線は絶縁又は非絶縁、及び単線又はより線(例えば、編組線)とすることができる。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。さらに、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のような非導体;導体及び誘電体材料の組み合わせ、誘電体材料を有しない導電体、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、別の状況では、上記で論じられた伝送媒体のいずれかを含むことができることに留意されたい。
さらに、上記で論じられたように、導波120及び122は、自由空間/空気を介しての無線伝送、又は電気回路を介する電線の導体を通しての電力若しくは信号の従来の伝搬と対比することができる。導波120及び122の伝搬に加えて、伝送媒体125は、任意選択で、1つ以上の電気回路の一部として従来通りに電力又は他の通信信号を伝搬する1つ以上の電線を含むことができる。
ここで図2を参照すると、伝送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が示される。伝送デバイス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。
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若しくは他のセルラー音声及びデータプロトコル、WiFi若しくは802.11プロトコル、WIMAXプロトコル、超広帯域プロトコル、Bluetooth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のような、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ためのワイヤレスインターフェースを含むことができる。それに加えて、又はその代わりに、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、ファイヤウォール(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ともに動作することができる。さらに、通信インターフェース205は、任意選択で、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ともに動作することができる。
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のような、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のようなマイクロ波周波数範囲内の300MHz〜30GHzの低い周波数帯域内に存在することができるが、他の実施形態では他の搬送波周波数が可能であることは理解されよう。1つの動作モードにおいて、送受信機210は、伝送媒体125によって導波されるか、又は伝送媒体125に結合される被導波電磁波としてマイクロ波又はミリメートル波帯域内の電磁信号を送信するために、単数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若しくは112をベースバンド若しくは近ベースバンド信号に変換するか、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、ベースバンド信号又は近ベースバンド信号で高周波数搬送波を変調する。送受信機210は、異なるプロトコルのペイロード内にカプセル化することによって、又は単に周波数シフトすることによって、通信信号110又は112の1つ以上のデータ通信プロトコルを保存するために、通信信号110又は112を介して受信されたデータを変調することができることは理解されたい。代替形態において、送受信機210は、別の方法で、通信信号110又は112を介して受信されたデータを、通信信号110又は112の単数又は複数のデータ通信プロトコルとは異なるプロトコルに変換することができる。
1つの動作例において、結合器220は、電磁波を、被導波電磁波として伝送媒体125に結合し、単数又は複数の通信信号110又は112を搬送する。これまで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てきたが、送受信機210は、他のデータを搬送する電磁波を、結合器220を介して単線伝送媒体から受信し、通信インターフェース205を介して、他のデータを含む通信信号110又は112を生成するように動作することもできる。同じく伝送媒体125に沿って伝搬する付加的な被導波電磁波が、他のデータを搬送する実施形態を考える。また、結合器220は、受信するために、この付加的な電磁波を伝送媒体125から送受信機210に結合することもできる。
伝送デバイス101又は102は、オプションのトレーニングコントローラー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ー230は、スタンドアローンのプロセッサによって、又は伝送デバイス101若しくは102の1つ以上の他の構成要素と共有されるプロセッサによって実現される。トレーニングコントローラー230は、被導波電磁波を受信するために結合される少なくとも1つの遠隔伝送デバイスから送受信機210によって受信されたフィードバックデータに基づいて、被導波電磁波のための搬送波周波数、変調方式及び/又は導波モードを選択する。
例示的な実施形態において、同じく伝送媒体125に沿って伝搬する、遠隔伝送デバイス101又は102によって送信される被導波電磁波がデータを搬送する。遠隔伝送デバイス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。また、動作時に、結合器220は被導波電磁波を伝送媒体125から結合し、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。
例示的な実施形態において、トレーニングコントローラー230は、フィードバックデータに基づいて、複数の候補周波数、変調方式及び/又は伝送モードを評価し、スループット、信号強度のような性能を高める、伝搬損失を削減する等のために、搬送波周波数、変調方式及び/又は伝送モードを選択する。
以下の例を考える:伝送デバイス101が、トレーニングコントローラー230の制御下で、伝送媒体125に結合される遠隔伝送デバイス102に向けられる対応する複数の候補周波数及び/又は候補モードにおいてパイロット波又は他のテスト信号のようなテスト信号として複数の導波を送信することによって動作を開始する。導波は、それに加えて、又はその代わりにテストデータを含むことができる。テストデータは、信号の特定の候補周波数及び/又は導波モードを示すことができる。一実施形態において、遠隔伝送デバイス102におけるトレーニングコントローラー230は、適切に受信された導波のいずれかからテスト信号及び/又はテストデータを受信し、最良の候補周波数及び/又は導波モード、許容可能な候補周波数及び/又は導波モードの組、又は候補周波数及び/又は導波モードのランク順序付けを判断する。候補周波数(複数の場合もある)又は/及び導波モード(複数の場合もある)のこの選択は、受信信号強度、ビット誤り率、パケット誤り率、信号対雑音比、伝搬損失等の1つ以上の最適化基準に基づいて、トレーニングコントローラー230によって生成される。トレーニングコントローラー230は、候補周波数(複数の場合もある)又は/及び導波モード(複数の場合もある)の選択を示すフィードバックデータを生成し、伝送デバイス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。伝送デバイス101及び102は、その後、候補周波数(複数の場合もある)又は/及び導波モード(複数の場合もある)の選択に基づいて、互いにデータを通信することができる。
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被導波電磁波は、これらの波を開始した伝送デバイス101のトレーニングコントローラー230によって受信及び解析するために、遠隔伝送デバイス102によって伝送デバイス101に、反射により返送されるか、再現により返送されるか、又は別の方法でループバックされる。例えば、伝送デバイス101は、遠隔伝送デバイス102に、テストモードを開始する信号を送信することができ、テストモードでは、物理的な反射体が線路上に切り替えられ、反射を引き起こすように終端インピーダンスが変更され、電磁波を発信元伝送デバイス102に戻すように結合するループバックモードがオンに切り替えられ、及び/又は発信元伝送デバイス102に戻すために電磁波を増幅し、再送するリピーターモードが有効にされる。発信元伝送デバイス102におけるトレーニングコントローラー230は、適切に受信された導波のいずれかからテスト信号及び/又はテストデータを受信し、候補周波数(複数の場合もある)又は/及び導波モード(複数の場合もある)の選択を判断する。
上記の手順は、起動又は初期化動作モードにおいて説明されてきたが、各伝送デバイス101又は102は、通常の送信のような非テストを介して、テスト信号を送信し、候補周波数若しくは導波モードを評価することができるか、又は別の状況では、他の時点に若しくは連続して候補周波数若しくは導波モードを評価することもできる。例示的な実施形態において、伝送デバイス101と102との間の通信プロトコルは、要求時テストモード又は定期テストモードを含むことができ、その場合、候補周波数及び導波モードのフルテスト又は、そのサブセットのより限定されたテストが実施され、評価される。他の動作モードでは、外乱、気象条件等に起因する性能の劣化によって、そのようなテストモードへの再エントリを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、全ての候補周波数を受信するほど十分に広いか、若しくは全ての候補周波数を受信するように掃引されるか、又はトレーニングコントローラー230によってトレーニングモードに選択的に調整することができ、トレーニングモードにおいて、送受信機210の受信機帯域幅は、全ての候補周波数を受信するほど十分に広いか、又は全ての候補周波数を受信するように掃引される。
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が示される。この実施形態において、空気内にある伝送媒体125は、断面において示されるように、内側導体301と、誘電体材料の絶縁被覆302とを含む。図300は、非対称な非基本導波モードを有する導波の伝搬によって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。
詳細には、その電磁場分布は、絶縁伝送媒体に沿った被導波電磁波伝搬を高め、終端間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によって導波され、伝送媒体の外面、この場合には、絶縁被覆302の外面に沿って伝搬する。電磁波は、絶縁体内に部分的に埋め込まれ、絶縁体の外面上に部分的に放射する。このようにして、電磁波は、少ない伝搬損失で長い距離にわたって電磁波を伝搬できるように、絶縁体に「わずかに」結合される。
図示するように、導波は、電磁波を導波する役割を果たす伝送媒体125の主に又は実質的に外部に存在する場構造を有する。導体301の内部の領域は、ほとんど、又は全く場を有しない。同様に、絶縁被覆302内部の領域は、低い場強度を有する。電磁場強度の大部分は、絶縁被覆302の外面にあり、それに極めて近接しているローブ304内に分布する。非対称導波モードの存在は、(図の方位における)絶縁被覆302の外面の上部及び下部における高い電磁場強度によって示され、絶縁被覆302の他の側の非常に小さな場強度とは対照的である。
図示される例は、1.1cmの直径を有する電線と、0.36cmの厚さの誘電体絶縁材とによって導波される38GHz電磁波に対応する。電磁波は伝送媒体125によって導波され、場強度の大部分が、外面内の限られた距離内の絶縁被覆302の外部にある空気内に集中するので、導波は、非常に低い損失で、伝送媒体125の下流に向かって長手方向に伝搬することができる。図示される例において、この「限られた距離」は、伝送媒体125の最も大きな断面寸法の半分未満である、外面からの距離に対応する。この場合、電線の最も大きな断面寸法は、1.82cmの全径に対応するが、この値は、伝送媒体125のサイズ及び形状によって異なる可能性がある。例えば、伝送媒体125が0.3cmの高さ及び0.4cmの幅を有する長方形の形状からなる場合には、最も大きな断面寸法は、0.5cmの対角線になり、対応する限られた距離は0.25cmになる。また、場強度の大部分を含むエリアの寸法は、周波数によっても異なり、一般に、搬送波周波数が減少するにつれて増加する。
また、結合器及び伝送媒体のような、導波通信システムの構成要素は、導波モードごとに自らのカットオフ周波数を有することができることに留意されたい。カットオフ周波数は一般に、特定の導波モードがその特定の構成要素によってサポートされるように設計される最も低い周波数を表す。例示的な実施形態において、図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場合の下側カットオフ周波数Fcの限られた範囲(Fc〜2Fc等)内に入る周波数を有する電磁波によって、伝送媒体125上に誘導される。下側カットオフ周波数Fcは、伝送媒体125の特性に特有である。絶縁被覆302によって包囲される内側導体301を含む図示されるような実施形態の場合、このカットオフ周波数は、絶縁被覆302の寸法及び特性、潜在的には、内側導体301の寸法及び特性に基づいて異なる可能性があり、所望のモードパターンを有するように実験によって決定することができる。しかしながら、内側導体を備えない中空の誘電体又は絶縁体の場合にも同様の効果を見いだすことができることに留意されたい。この場合、カットオフ周波数は、中空の誘電体又は絶縁体の寸法及び特性に基づいて異なる可能性がある。
下側カットオフ周波数より低い周波数では、非対称モードは、伝送媒体125内に誘導するのは難しく、わずかな距離を除けば、伝搬することができない。カットオフ周波数付近の限られた周波数範囲を超えて周波数が高くなるにつれて、非対称モードは、絶縁被覆302の更に内側に向かってシフトする。カットオフ周波数よりはるかに高い周波数では、場強度はもはや絶縁被覆の外部に集中するのではなく、絶縁被覆302の主に内部に存在する。伝送媒体125が電磁波に強い導波をもたらし、依然として伝搬は可能ではあるが、周囲空気とは対照的に、絶縁被覆302内の伝搬に起因して損失が増加することによって、範囲が更に限られる。
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が示される。詳細には、図3に類似の断面図400は、類似の要素を指すために共通の参照符号を用いて示される。図示される例は、直径1.1cm、誘電体絶縁厚0.36cmの電線によって導波される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カットオフ周波数の限られた範囲より高いので、場強度の多くは絶縁被覆302の内側にシフトした。詳細には、場強度は、絶縁被覆302の主に内部に集中する。伝送媒体125は電磁波に強い導波をもたらし、依然として伝搬は可能であるが、絶縁被覆302内の伝搬に起因して損失が増加することによって、図3の実施形態と比べると、範囲が更に限られる。
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る。詳細には、図500は、200cmの絶縁媒体電圧線の場合の3点における電磁場分布510、520及び530を重ね合わせた、周波数の関数としての終端間損失(dB単位)のグラフを提示する。絶縁体と周囲空気との間の境界は、各電磁場分布において参照符号525によって表される。
図3に関連して論じられたように、図示される所望の非対称伝搬モードの例は、この特定の非対称モードの場合の伝送媒体の下側カットオフ周波数Fcの限られた範囲(Fc〜2Fc等)内に入る周波数を有する電磁波によって、伝送媒体125上に誘導される。詳細には、6GHzにおける電磁場分布520は、絶縁伝送媒体に沿って電磁波伝搬を高め、終端間伝送損失を低減するこのモーダル「スイートスポット」内に入る。この特定のモードにおいて、導波は、絶縁体内に部分的に埋め込まれ、絶縁体の外面上に部分的に放射する。このようにして、電磁波は、少ない伝搬損失で長い距離にわたって被導波電磁波を伝搬できるように、絶縁体に「わずかに」結合される。
3GHzにおける電磁場分布510によって表されるより低い周波数において、非対称モードは、より大きく放射し、より大きな伝搬損失を引き起こす。9GHzにおける電磁場分布530によって表されるより高い周波数において、非対称モードはますます絶縁被覆の内側にシフトし、過剰な吸収を与え、再びより高い伝搬損失を引き起こす。
ここで図5Bを参照すると、種々の動作周波数における被導波電磁波の場を表す、絶縁電線のような伝送媒体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が示される。図556に示されるように、被導波電磁波が、概ね、モーダル「スイートスポット」に対応するカットオフ周波数(fc)にあるとき、被導波電磁波は、吸収が低減されるように絶縁電線に疎結合され、被導波電磁波の場は、環境内に(例えば、空中)に放射される量を削減するほど十分に結合される。被導波電磁波の場の吸収及び放射が少ないので、伝搬損失は結果として少なく、被導波電磁波は、より長い距離にわたって伝搬できるようになる。
図554に示されるように、被導波電磁波の動作周波数が、カットオフ周波数(fc)の約2倍以上に、すなわち、上記のように、「スイートスポット」の範囲以上に増加するときに伝搬損失が増加する。電磁波の場強度のより多くが絶縁層の中に追い込まれ、伝搬損失が増加する。カットオフ周波数(fc)よりはるかに高い周波数において、被導波電磁波は、図552に示されるように、被導波電磁波によって放出される場が電線の絶縁層内に集中する結果として、絶縁電線に強く結合される。これにより、絶縁層による被導波電磁波の吸収に起因して、伝搬損失が更に上昇する。同様に、図558に示されるように、被導波電磁波の動作周波数が実質的にカットオフ周波数(fc)未満であるときに伝搬損失が増加する。カットオフ周波数(fc)よりはるかに低い周波数において、被導波電磁波は絶縁電線に弱く(又は名目的に)結合され、それにより、環境内(例えば、空中)に放射する傾向があり、それにより、被導波電磁波の放射に起因して伝搬損失を上昇させる。
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が示される。この実施形態において、伝送媒体602は、断面において示されるような、裸電線である。図300は、単一の搬送波周波数において対称な基本導波モードを有する導波の伝搬によって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。
この特定のモードにおいて、電磁波は伝送媒体602によって導波され、伝送媒体の外面、この場合には、裸電線の外面に沿って伝搬する。電磁波は、少ない伝搬損失で長い距離にわたって電磁波を伝搬できるように、電線に「わずかに」結合される。図示されるように、導波は、電磁波を導波する役割を果たす伝送媒体602の実質的に外側に存在する場構造を有する。導体602内の領域はほとんど、又は全く場を有しない。
ここで図7を参照すると、弧状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が示される。詳細には、図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような、伝送デバイス内で使用するための結合デバイスが提示される。結合デバイスは、送信機回路712及び終端又はダンパー714に結合される弧状結合器704を含む。弧状結合器704は、誘電体材料若しくは他の低損失絶縁体(例えば、テフロン、ポリエチレン等)から形成することができるか、又は導電性(例えば、金属、非金属等)材料から形成することができるか、又は上記の材料の任意の組み合わせから形成することができる。図示されるように、弧状結合器704は導波路として動作し、弧状結合器704の導波路表面の周りを導波として伝搬する波706を有する。図示される実施形態において、電線上に導波708を送出するために本明細書において説明されるように、弧状結合器704と電線702又は他の伝送媒体との間の結合を容易にするために、弧状結合器704の少なくとも一部を電線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125等)付近に配置することができる。弧状結合器704は、湾曲した弧状結合器704の一部が電線702に対して接線方向にあり、かつ平行又は実質的に平行であるように配置することができる。電線に対して平行である弧状結合器704の部分は、曲線の頂点とすることができるか、又は曲線の接線が電線702に対して平行である任意の点とすることができる。弧状結合器704がそのように位置決めされるか、又は配置されるとき、弧状結合器704に沿って進行する波706は、電線702に少なくとも部分的に結合し、電線702の電線表面の周囲又は周りを、電線702に沿って長手方向に導波708として伝搬する。導波708は、電線702若しくは他の伝送媒体によって導波されるか、又は電線702若しくは他の伝送媒体に結合され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。
電線702に結合されない波706の部分が、弧状結合器704に沿って波710として伝搬する。弧状結合器704は、電線702に対する波706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に対して様々な位置において構成し、配置できることは理解されよう。例えば、電線702に対して平行若しくは実質的に平行である弧状結合器704の曲率及び/又は長さ、並びにその離間距離(一実施形態において0の離間距離を含むことができる)は、例示的な実施形態から逸脱することなく変更することができる。同様に、電線702に対する弧状結合器704の配置は、電線702及び弧状結合器704のそれぞれの固有の特性(例えば、厚さ、組成、電磁特性等)、並びに波706及び708の特性(例えば、周波数、エネルギーレベル等)を考慮することに基づいて異なる場合がある。
導波708は、電線702が曲がり、可撓性であっても、電線702に対して平行、又は実質的に平行のままである。電線702内の曲がりは伝送損失を増加させる可能性があり、その損失は、電線径、周波数及び材料にも依存する。効率的な電力伝達のために弧状結合器704の寸法が選択される場合には、波706内の電力の大部分が電線702に伝達され、波710内に電力はほとんど残らない。基本伝搬モードを使用して、又は使用することなく、電線702に対して平行、又は実質的に平行である経路に沿って進行しながら、導波708は依然として、実際に、非基本又は非対称であるモードを有することを含む、マルチモードにすることができる(本明細書において論じられる)ことは理解されよう。一実施形態において、非基本モード又は非対称モードを利用して、伝送損失を最小化し、及び/又は長い伝搬距離を得ることができる。
平行という用語は、一般に、実際のシステムにおいて多くの場合に厳密には達成できな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ような平行という用語は、本開示において開示される実施形態を説明するために使用されるときに、厳密な構成ではなく、近似を表す。一実施形態において、「実質的に平行」は、全ての次元において真の平行の30度以内にある近似を含むことができる。
一実施形態において、波706は、1つ以上の波動伝搬モードを示すことができる。弧状結合器モードは、結合器704の形状及び/又は設計に依存することができる。波706の1つ以上の弧状結合器モードは、電線702に沿って伝搬する導波708の1つ以上の波動伝搬モードを生成するか、波動伝搬モードに影響を与える(influence)か、又は強い影響を及ぼす(impact)ことができる。しかしながら、導波706内に存在する導波モードは、導波708の導波モードと同じであるか、又は異なる場合があることに特に留意されたい。このようにして、導波706の1つ以上の導波モードは導波708に伝達されない場合があり、さらに、導波708の1つ以上の導波モードは導波706内に存在していない場合がある。また、特定の導波モードの場合の弧状結合器704のカットオフ周波数は、その同じモードの場合の電線702又は他の伝送媒体のカットオフ周波数とは異なる場合があ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場合にカットオフ周波数よりわずかに高い周波数において動作する場合があるが、弧状結合器704は、低損失のためにその同じモードの場合にカットオフ周波数より十分に高い周波数において動作する場合があるか、又は例えば、より大きな結合及び電力伝達を誘導するために、その同じモードの場合にカットオフ周波数よりわずかに低い周波数において動作する場合があるか、又はそのモードの場合に弧状結合器のカットオフ周波数に対する何らかの他の点において動作する場合がある。
一実施形態において、波706及び708はいずれも、それぞれ弧状結合器704及び電線702の外面の周りを伝搬するので、電線702上の波動伝搬モードは弧状結合器モードに類似である可能性がある。幾つかの実施形態において、波706が電線702に結合するとき、弧状結合器704と電線702との間の結合に起因して、モードが形を変える可能性があるか、又は新たなモードが生み出されるか若しくは生成される可能性がある。例えば、弧状結合器704と電線702とのサイズ、材料及び/又はインピーダンスの違いが、弧状結合器モードにおいて存在しない更なるモードを生み出す場合があり、及び/又は弧状結合器モードのうちの幾つかを抑圧する場合がある。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、導波が電線に沿って伝搬する間に、わずかな電場及び/又は磁場のみが伝搬方向に延在し、電場及び磁場が径方向外向きに延在する。この導波モードは、ドーナツの形状をなすことができ、弧状結合器704又は電線702内に電磁場はほとんど存在しない。
波706及び708は、場が径方向外向きに延在する基本TEMモードを含むことができ、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がこれまでに論じられてきたが、利用される周波数、弧状結合器704の設計、電線702の寸法及び組成、また同様に、その表面特性、存在する場合にはその絶縁、周囲環境の電磁的特性等に基づいて、横電場(TE)モード及び横磁場(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は、酸化した非絶縁電線、酸化していない非絶縁電線、絶縁電線の導電性表面に沿って、及び/又は絶縁電線の絶縁表面に沿って、進行することができることに留意されたい。
一実施形態において、弧状結合器704の直径は、電線702の直径より小さい。ミリメートル波帯波長が使用される場合、弧状結合器704は、波706を構成する単一導波路モードをサポートする。この単一導波路モードは、導波708として電線702に結合するときに変化する可能性がある。弧状結合器704がそれより大きい場合、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、これらの更なる導波路モードは、電線702に効率的に結合しない場合があり、結果として、より高次の結合損失が生じるおそれがある。しかしながら、幾つかの代替の実施形態では、弧状結合器704の直径は、例えば、より高次の結合損失が望ましい場合、又は別の方法(例えば、テーパー処理によるインピーダンス整合等)で結合損失を低減するために他の技法とともに使用されるとき、電線702の直径以上にすることができる。
一実施形態において、波706及び708の波長は、弧状結合器704及び電線702の外周のサイズと同程度であるか、又はそれより小さい。一例において、電線702が0.5cmの直径を有し、約1.5cmの対応する外周を有する場合には、伝送の波長は約1.5cm以下であり、それは70GHz以上の周波数に対応する。別の実施形態において、伝送及び搬送波信号の適切な周波数は、30GHz〜100GHzの範囲内にあり、おそらく、約30GHz〜60GHzであり、1つの例では、約38GHzである。一実施形態において、弧状結合器704及び電線702の外周が、伝送の波長のサイズと同程度であるか、又はそれより大きいとき、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って伝搬する基本モード及び/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すことができる。それゆえ、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を下流に伝搬するとき、電場及び磁場構成は、電線702の端点間で同じままとなる。他の実施形態では、導波708が干渉(歪み又は障害物)に直面するか、又は伝送損失若しくは散乱に起因してエネルギーを失うとき、導波708が電線702を下流に伝搬するにつれて、電場及び磁場構成が変化する可能性がある。
一実施形態において、弧状結合器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から構成することができる。他の実施形態では、他の誘電体材料が可能である。電線702の電線表面は、むき出しの金属表面を有する金属とすることができるか、又はプラスチック、誘電体、絶縁体若しくは他のコーティング、被覆、若しくは被覆材料を用いて絶縁することができる。一実施形態において、誘電体導波路又は別の方法により非導電性の/絶縁された導波路は、裸電線/金属電線又は絶縁電線と対にすることができる。他の実施形態では、金属及び/又は導電性導波路を裸電線/金属電線又は絶縁電線と対にすることができる。また、一実施形態において、電線702のむき出しの金属表面上の酸化層(例えば、むき出しの金属表面を酸素/空気に露出させることから生じる)が、幾つかの絶縁体又は被覆材料によって与えられる特性と類似の絶縁特性又は誘電特性を与えることができる。
波706、708及び710のグラフィック表示は、波706が、例えば、単線伝送線路として動作する電線702上に導波708を誘導するか、又は別の方法で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。波710は、導波708の生成後に弧状結合器704上に残存する波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、単数又は複数の特定の波動伝搬モード、弧状結合器704の設計、電線702の寸法及び組成、また同様に、その表面特性、その任意選択の絶縁、周囲環境の電磁的特性等に応じて異なる場合がある。
弧状結合器704は、弧状結合器704の端部において、波710からの残りの放射又はエネルギーを吸収することができる終端回路又はダンパー714を含むことができることに留意されたい。終端回路又はダンパー714は、波710からの残りの放射又はエネルギーが反射して送信機回路712に向かって戻るのを防ぐことができ、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、終端抵抗器、及び/又は反射を減衰させるようにインピーダンス整合を実行す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い場合には、及び/又は波710が十分に小さい場合には、終端回路又はダンパー714を使用する必要がない場合がある。簡潔にするために、他の図では、これらの送信機712及び終端回路又はダンパー714は示されてはいない場合があるが、それらの実施形態において、送信機及び終端回路又はダンパーが使用される場合がある。
さらに、単一の導波708を生成する単一の弧状結合器704が提示されるが、電線702に沿った異なる点に、及び/又は電線の周りの異なる方位角方向に配置される複数の弧状結合器704を利用して、同じ又は異なる周波数において、同じ又は異なる位相において、同じ又は異なる波動伝搬モードにおいて、複数の導波708を生成し、受信することができる。
図8を参照すると、弧状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が示される。図示される実施形態において、本明細書において説明されるように、導波806の一部を導波808として抽出するために、弧状結合器704と電線702又は他の伝送媒体との間の結合を容易にするために、弧状結合器704の少なくとも一部を電線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125等)付近に配置することができる。弧状結合器704は、湾曲した弧状結合器704の一部が電線702に対して接線方向にあり、かつ平行又は実質的に平行であるように配置することができる。電線に対して平行である弧状結合器704の部分は、曲線の頂点とすることができるか、又は曲線の接線が電線702に対して平行である任意の点とすることができる。弧状結合器704がそのように位置決めされるか、又は配置されるとき、電線702に沿って進行する波806は、弧状結合器704に少なくとも部分的に結合し、導波808として弧状結合器704に沿って受信側デバイス(明確に図示されない)に伝搬する。弧状結合器に結合しない波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。
一実施形態において、波806は1つ以上の波動伝搬モードを示すことができる。弧状結合器モードは、結合器704の形状及び/又は設計によって決まる可能性がある。導波806の1つ以上のモードは、弧状結合器704に沿って伝搬する導波808の1つ以上の導波モードを生成するか、1つ以上の導波モードに影響を及ぼすか、又は強い影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、導波806内に存在する導波モードは、導波808の導波モードと同じであるか、又は異なる場合があることに特に留意されたい。このようにして、導波806の1つ以上の導波モードは導波808に伝達されない場合があり、さらに、導波808の1つ以上の導波モードは導波806内に存在していない場合がある。
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が示される。詳細には、図1に関連して提示される伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスにおいて使用するためのスタブ結合器904を含む結合デバイスが提示される。スタブ結合器904は、誘電体材料若しくは他の低損失絶縁体(例えば、テフロン、ポリエチレン等)から形成することができるか、導電性(例えば、金属、非金属等)材料から形成することができるか、又は上記の材料の任意の組み合わせから形成することができる。図示されるように、スタブ結合器904は導波路として動作し、スタブ結合器904の導波路表面の周りを導波として伝搬する波906を有する。図示される実施形態において、電線上に導波908を送出するために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容易にするために、スタブ結合器904の少なくとも一部を電線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125等)付近に配置することができる。
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に束ねられるか、締結されるか、又は別の方法で機械的に結合され得る。スタブ結合器904の端部が電線702に締結されるとき、スタブ結合器904の端部は、電線702に対して平行又は実質的に平行である。代替的には、締結又は結合された部分が電線702に平行又は実質的に平行であるように、端部を越える誘電体導波路の別の部分を電線702に締結又は結合することができる。締結具910は、スタブ結合器904とは別であるか、又はスタブ結合器904の一体の構成要素として構成されるナイロン製ケーブルタイ又は他のタイプの非導電性/誘電体材料とすることができる。スタブ結合器904は、電線702を包囲することなく、電線702に隣接することができる。
図7に関連して説明された弧状結合器704と同様に、スタブ結合器904が、端部が電線702と平行になるように配置されるとき、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の電線表面の周りを導波908として伝搬する。一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。
906及び908のグラフィック表示は、波906が、例えば、単線伝送線路として動作する電線702上に導波908を誘導するか、又は別の方法で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。そのような導波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、電線に対する誘電体導波路の相対的位置、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、その任意選択の絶縁、周囲環境の電磁的特性等のうちの1つ以上に応じて異なる場合がある。
一実施形態において、スタブ結合器904の端部は、結合効率を高めるために電線702に向かって先細りにする(taper)ことができる。実際には、本開示の例示的な一実施形態によれば、スタブ結合器904の端部のテーパー処理は、電線702とのインピーダンス整合を与えることができる。例えば、スタブ結合器904の端部は、図9Aに示されるような波906と908との間の所望の結合レベルを得るために、徐々に先細りにすることができる。
一実施形態において、締結具910は、締結具910とスタブ結合器904の端部との間のスタブ結合器904の長さが短いように配置することができる。この実施形態では、締結具910を越えるスタブ結合器904の端部の長さが、どの周波数が伝送している場合でも少なくとも数波長だけ長いときに、最大の結合効率が実現される。
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が示される。詳細には、誘電体材料から構成される一例のスタブ結合器内で示される、結合器952を含む伝送デバイスの場合の2次元の電磁分布が提示される。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の電磁波を結合する。
結合器952は、電磁波を、対称導波モードによってx0において接合部に導波する。結合器952に沿って伝搬する電磁波のエネルギーのうちの或る量が結合器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、伝送媒体の底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つの導波モードによって電線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部にあるが、その外面に極めて近接している。図示される例では、x0における接合部は、図3に関連して提示された1次モードのような、対称モード及び少なくとも1つの非対称表面モードの両方によって伝搬し、電線702又は他の伝送媒体の表面をかすめるように進む電磁波を形成する。
導波のグラフィック表現は、導波の結合及び伝搬の一例を単に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、あるならその絶縁性、周囲環境の電磁的特性等に応じて異なる場合がある。
ここで図10A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、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が示される。そのシステムは、伝送デバイス101又は102の一例である。詳細には、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、並びに局部発振器1012は合わせて、送受信機210の一例を形成する。
動作時に、送信機/受信機デバイス1006は波(例えば、スタブ結合器1002上の導波1004)を送出し、受信する。導波1004を用いて、通信インターフェース1008を経由してホストデバイス、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た信号、及びそれらのデバイスに送信される信号を搬送することができる。通信インターフェース1008は、システム1000の一体部分とすることができる。代替的には、通信インターフェース1008は、システム1000にテザリングすることができる。通信インターフェース1008は、赤外線通信協会(IrDA)プロトコルのような赤外線プロトコル又は他の見通し線光プロトコルを含む、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)のいずれかを利用して、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のインターフェースを構成するためのワイヤレスインターフェースを含むことができる。また、通信インターフェース1008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、データオーバーケーブルサービスインターフェース仕様(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、又は他の有線若しくは光プロトコルのような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、建物又は他のデバイスと通信するための光ファイバー線、同軸ケーブル、ツイストペア、カテゴリ5(CAT−5)ケーブル又は他の適切な有線若しくは光媒体のような有線インターフェース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の場合、通信インターフェース1008は必要でない場合がある。
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によって生成された搬送波(例えば、ミリメートル波搬送波)と合成することができる。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/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か、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、データオーバーケーブルサービスインターフェース仕様(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)プロトコルのような有線プロトコルか、又は他の有線若しくはワイヤレス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)信号のような被変調信号とすることができる。一例示的な実施形態において、この周波数変換は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によって使用される通信プロトコルのタイプを考慮すること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/又はハードウェアのアップグレード)又は交換することができるが、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。その後、搬送波は電力増幅器(「PA」)1014に送ることができ、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。
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。その後、その受信された信号は増幅するために低雑音増幅器(「LNA」)1018に送ることができる。周波数混合器1020が、局部発振器1012からの助けを借りて、その受信された信号(それは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。その後、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。
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とすることができるが、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に近接して配置し、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に、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の導波路表面の周り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、一部はスタブ結合器1002の外面上を、一部はスタブ結合器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)場合には、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、別個の導波路を用いて又は用いることなく、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。
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を使用することなく、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、裸電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。
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、これは縮尺どおりでないこと、そして、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の中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。
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つ以上の導波路モードは、スタブ結合器1002に結合し、導波1004の1つ以上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、中空の金属導波路と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は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に、わずかな電場及び/又は磁場のみが伝搬方向に延在し、電場及び磁場がスタブ結合器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場合もあるし、存在しない場合もある。それゆえ、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、かつ効率的に結合することができる導波路モードである。
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’では示されていない別の実施形態では、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、スタブ結合器1002’上の導波1004’の1つ以上の波動伝搬モードを誘導することができる。
1つの実施形態において、導波1004’は、部分的にはスタブ結合器1002’の外面上を伝搬し、かつ部分的にはスタブ結合器1002’の内側を伝搬することができる。別の実施形態では、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。更に別の実施形態では、導波1004’は、実質的に又は完全にスタブ結合器1002’の内側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。
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、非対象モード)を含む、電線702上の導波908の1つ以上の波動伝搬モードを誘導することができる。別の実施形態では、電線702は、スタブ結合器1002を使用することなく、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側に位置決めすることができ、電線702の軸が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’’’も参照されたい。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、電線上の導波908の1つ以上の波動伝搬モードを誘導することができる。
1000’’及び1000’’’の実施形態において、絶縁された外面を有する電線702の場合に、導波908は、一部が絶縁体の外面上を、一部が絶縁体の内部を伝搬することができる。実施形態において、導波908は、絶縁体の外面上を実質的に、若しくは完全に、又は絶縁体の内部を実質的に、若しくは完全に伝搬することができる。1000’’及び1000’’’の実施形態において、裸導体である電線702の場合、導波908は、一部が導体の外面上を、一部が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、導体の外面上を実質的に、又は完全に伝搬することができる。
ここで図11を参照すると、デュアル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が示される。詳細には、図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような、伝送デバイスにおいて使用するためのデュアル結合器設計が提示される。一実施形態において、導波1108を受信するために、電線1102の周囲に2つ以上の結合器(スタブ結合器1104及び1106等)を位置決めすることができる。一実施形態において、導波1108を受信するのに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(複数の場合もある)又は種々の外部要因に起因して電線1102の周囲において振動又は波動する場合には、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、異なる方位角方向において誘導されたか、又は例えば、方位に依存するローブ及び/又はヌル又は他の非対称性を有する非基本又はより高次のモードを有する、電線1102の周囲で振動又は回転する場合があ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、90度間隔、又は互いに対する別の間隔で配置することができる。しかしながら、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3つ以下、又は5つ以上の結合器を配置できることは理解されよう。
結合器1106及び1104はスタブ結合器として示されるが、弧状結合器、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結合器設計の任意の他の設計を同様に使用できることに留意されたい。また、幾つかの例示的な実施形態は、電線1102の少なくとも一部の周囲にある複数の結合器を提示してきたが、この複数の結合器は、複数の結合器サブ構成要素を有する単一の結合器システムの一部と見なすこともできる。例えば、結合器が単一のシステムに従って互いに対して(手動で、又はモーター若しくは他のアクチュエーターのような制御可能な機構を用いて自動的に)あらかじめ位置決めされるか、又は調整可能であるように、2つ以上の結合器を一度の設置で電線の周囲に配置することができる単一のシステムとして製造することができる。
結合器1106及び1104に結合される受信機は、信号品質を最大化するために、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には、受信機は、どちら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。さらに、複数の結合器1106及び1104による受信が示されるが、同じ構成において結合器1106及び1104による送信も同様に行うことができる。詳細には、図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスが複数の送受信機及び複数の結合器を含む場合、伝送のために広範な多入力多出力(MIMO)送信及び受信技法を利用することができる。
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、又は別の方法で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、存在する場合にはその絶縁、周囲環境の電磁的特性等に応じて異なる場合がある。
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が示される。詳細には、図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスにおいて使用す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によって波1206として(例えば、導波として)抽出され、その後、リピーターデバイス1210によって昇圧又は再現され、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、電線1202又は他の伝送媒体付近に2つの結合器1204及び1214を配置することができる。その後、波1216を、電線1202上に送出し、導波1217として電線1202に沿って伝搬し続けることができる。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、又は別の方法で電力搬送導体を含むときに、電線1202との磁気結合を通して昇圧又は再現するために利用される電力の少なくとも一部を受信することができる。結合器1204及び1214はスタブ結合器として示されるが、弧状結合器、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結合器設計の任意の他の設計を同様に使用できることに留意されたい。
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は通信インターフェース205を含むことができ、通信インターフェース205は、別のネットワークに及び/又は1つ以上の他のデバイスに通信信号110又は112としてデータ又は信号を供給するために、波1206からそのようなデータ又は他の信号を抽出し、及び/又は別のネットワーク及び/又は1つ以上の他のデバイスから通信信号110又は112を受信し、受信された通信信号110又は112をその中に埋め込んだ導波1216を送出する。リピーター構成において、受信機導波路1208は、結合器1204から波1206を受信することができ、送信機導波路1212は、導波1216を結合器1214上に導波1217として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及び/又は導波1216自体に埋め込まれた信号を増幅し、信号損失又は導波通信に関連付けられる他の非効率性を補正することができるか、又は信号を受信し、その中に含まれるデータを抽出するために処理し、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、誤り訂正符号を利用してデータ誤りを訂正し、訂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。その後、送信機導波路1212が、更新された信号をその中に埋め込んだ導波1216を送信することができる。一実施形態において、導波1206内に埋め込まれた信号を伝送から抽出し、通信インターフェース205を介して通信信号110又は112として別のネットワーク及び/又は1つ以上の他のデバイスと通信するために処理することができる。同様に、通信インターフェース205によって受信された通信信号110又は112を、生成された導波1216の伝送の中に挿入し、送信機導波路1212によって結合器1214上に送出することができる。
図12は、それぞれ左から入る導波伝送1206及び右に出る導波伝送1216を示すが、これは簡単にするためにすぎず、限定すること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を双方向にできるようにする。
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絶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飛び越え、同時に伝送電力を昇圧するのを助けることができる。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、障害物を飛び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つなぐか、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与えることができる。
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が示される。詳細には、図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスにおいて使用するための双方向リピーターデバイス1306が提示される。結合器はスタブ結合器として示されるが、弧状結合器、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結合器設計の任意の他の設計を同様に使用できることに留意されたい。双方向リピーター1306は、2つ以上の電線又は他の伝送媒体が存在する場合に、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のような異なるタイプの伝送媒体の場合に異なる伝送効率及び結合効率を有し、さらに、要素に露出される場合には、気象条件及び他の大気条件によって影響を及ぼされる可能性があるので、特定の時点において異なる伝送媒体上で選択的に送信することが有利な可能性がある。種々の実施形態において、種々の伝送媒体を1次、2次、3次等と指定することができるが、そのような指定が、或る伝送媒体が別の伝送媒体より好ましいことを示すか否かは無関係である。
図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と、絶縁又は非絶縁電線1304とを含む(本明細書において、それぞれ電線1302及び1304と呼ばれる)。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、送信機導波路1310を用いて、その伝送を電線1304に沿った導波として再現する。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、又はその伝送を同じ経路に沿って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条件を示すセンサを含むか、又はそのようなセンサ(又は図16Aに示す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。
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が示される。詳細には、図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスにおいて使用するための双方向リピーターシステムが提示される。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位置す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。
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が、局部発振器1412の助けを借りて、その伝送(それは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のような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、通信インターフェース205に結合するための電力増幅器1424によるオプションの増幅、バッファリング又はアイソレーションのために、その信号を出力構成要素1422に向けることができる。通信インターフェース205は更に、電力増幅器1424から受信された信号を処理することができるか、又は別の状況では、そのような信号を、ワイヤレス又は有線インターフェースを介して、基地局、モバイルデバイス、建物等の他のデバイスに送信することができる。この位置において抽出されていない信号の場合、抽出器1432は、それらの信号を別の周波数混合器1436にリダイレクトすることができ、別の周波数混合器において、それらの信号を用いて、局部発振器1414によって生成された搬送波を変調する。搬送波は、その副搬送波とともに、電力増幅器(「PA」)1416に送られ、ダイプレクサ1420を介して、導波路結合デバイス1404によって別のシステムに再送される。
LNA1426を用いて、通信インターフェース205によって受信された信号を増幅、バッファリング又は分離し、その後、その信号をマルチプレクサ1434に送信することができ、マルチプレクサは、その信号を導波路結合デバイス1404から受信された信号と融合させる。結合デバイス1404から受信された信号は、ダイプレクサ1420によって分割されており、その後、LNA1418に通され、周波数混合器1438によって周波数に関して下方にシフトされている。信号がマルチプレクサ1434によって合成されるとき、それらの信号は周波数混合器1430によって周波数に関して上方にシフトされ、その後、PA1410によって昇圧され、導波路結合デバイス1402によって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を備えない単なるリピーターとすることができる。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、上記で説明されたように、混合器1430に向けられることになる。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現することもでき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とすることもできるか、又は別の方法で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もできる。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。
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が示される。この図は、図1に関連して提示された導波通信システムのような導波通信システムを使用することができる例示的な環境を表す。
更なる基地局デバイスへのネットワーク接続を提供するために、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のネットワークデバイスにリンクするバックホールネットワークがそれに応じて拡大する。同様に、分散アンテナシステムへのネットワーク接続を提供するために、基地局デバイス及びその分散アンテナをリンクする拡張通信システムが望まれる。代替のネットワーク接続、増設のネットワーク接続、又は付加的なネットワーク接続を可能にするために、図15に示されるような導波通信システム1500を設けることができ、単線伝送線路(例えば、送電線)として動作し、導波路として使用することができ、及び/又は別の状況において電磁波の伝送を導波するように動作する電線のような伝送媒体上で導波(例えば、表面波)通信を送信し、及び/又は受信するために、導波路結合システムを設けることができる。
導波通信システム1500は、第1の事例の分散システム1550を含むことができ、それは中央局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つ以上の基地局デバイス(例えば、基地局デバイス1504)を含む。基地局デバイス1504は、有線(例えば、ファイバー及び/又はケーブル)接続によって、又はワイヤレス(例えば、マイクロ波ワイヤレス)接続によってマクロセルサイト1502及び中央局1501に接続することができる。第2の事例の分散システム1560を用いて、モバイルデバイス1522に、並びに住宅及び/又は商業施設1542に(これ以降、施設1542と呼ばれる)にワイヤレス音声及びデータサービスを提供することができる。システム1500は、図15に示されるようなモバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に音声サービス及び/又はデータサービスを提供するための更なる事例の分散システム1550及び1560を有することができる。
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るか、又は別の接続を共有し、及び/又は別の方法で使用することができる。中央局1501を用いて、モバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に、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)サービスを提供することができる。中央局1501は、一群の衛星1530(その1つが図15に示される)又は他のコンテンツ発生源からメディアコンテンツを受信することができ、そのようなコンテンツを、第1の事例の分散システム1550及び第2の事例の分散システム1560を介してモバイルデバイス1522〜1524及び施設1542に配信することができる。また、中央局1501は、モバイルデバイス1522〜1524及び施設1542にインターネットデータサービスを提供するために、インターネット1503に通信可能に結合することができる。
基地局デバイス1504は、電柱1516上に設置することができるか、又は電柱1516に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、変圧器付近に存在することができ、及び/又は電力線の近くに位置する他の場所に存在することができる。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。電柱1518及び1520上に、又はその付近にそれぞれ設置されるアンテナ1512及び1514は、基地局デバイス1504から信号を受信することができ、アンテナ1512及び1514が基地局デバイス1504に、又はその付近に位置していた場合よりはるかに広いエリアにわたって、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。
図15は、簡潔にするために、各事例の分散システム1550及び1560において、1つの基地局デバイスとともに3つの電柱を示すことに留意されたい。他の実施形態において、電柱1516は、より多くの基地局デバイスを有することができ、分散アンテナ及び/又は施設1542へのテザリング接続(tethered connection)を伴う、より多くの電柱を有することができる。
図1に関連して提示された伝送デバイス101又は102のような伝送デバイス1506は、電柱1516、1518及び1520を接続する送電線又は電力線(複数の場合もある)を介して、基地局デバイス1504からアンテナ1512及び1514に信号を送信することができる。信号を送信するために、無線発信源及び/又は伝送デバイス1506は、基地局デバイス1504からの信号を(例えば、周波数混合を介して)アップコンバートするか、又は別の方法で、基地局デバイス1504からの信号をマイクロ波帯信号に変換し、伝送デバイス1506はマイクロ波帯波を送出し、その波は、先行する実施形態において説明されたように、送電線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、別の伝送デバイス1508が導波を受信し(そして、必要に応じて、若しくは所望によりオプションで導波を増幅することができるか、又は導波を受信し、再生するリピーターとして動作することができ)、その導波を、送電線又は他の電線上の導波として前方に送信する。また、伝送デバイス1508は、マイクロ波帯導波から信号を抽出し、その信号を周波数に関して下方にシフトするか、又は別の方法で元のセルラー帯周波数(例えば、1.9GHz又は他の規定されたセルラー周波数)、又は別のセルラー(又は非セルラー)帯周波数に変換することができる。アンテナ1512が、下方にシフトされた信号をモバイルデバイス1522にワイヤレスで送信することができる。そのプロセスは、必要に応じて、又は所望により、伝送デバイス1510、アンテナ1514及びモバイルデバイス1524によって繰り返すことができる。
また、モバイルデバイス1522及び1524からの送信はそれぞれ、アンテナ1512及び1514によって受信することができる。伝送デバイス1508及び1510が、セルラー帯信号をマイクロ波帯に上方にシフトするか、又は別の方法で変換し、その信号を導波(例えば、表面波又は他の電磁波)伝送として電力線(複数の場合もある)を介して基地局デバイス1504に送信することができる。
中央局1501によって受信されたメディアコンテンツは、モバイルデバイス1522及び施設1542に配信するために、基地局デバイス1504を介して、第2の事例の分散システム1560に供給することができる。伝送デバイス1510は、1つ以上の有線接続又はワイヤレスインターフェースによって、施設1542にテザリングすることができる。1つ以上の有線接続は、限定はしないが、電力線、同軸ケーブル、ファイバーケーブル、ツイストペアケーブル、導波伝送媒体、又はメディアコンテンツの配信のために、及び/又はインターネットサービスを提供するのに適した他の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、伝送デバイス1510からの有線接続は、1つ以上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)又はペデスタルに位置する1つ以上の超高速ビットレートデジタル加入者線(VDSL:very high bit rate digital subscriber line)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内に位置するゲートウェイ(図示せず)に選択的に、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ことができる。また、SAI又はペデスタルは、電力線、同軸ケーブル、ファイバーケーブル、ツイストペアケーブル、導波伝送媒体又は他の適切な有線媒体のような有線媒体を介して施設1542に通信可能に結合することができる。他の例示的な実施形態において、伝送デバイス1510は、SAI又はペデスタルのような介在するインターフェースを用いることなく、施設1542に直接、通信可能に結合することができる。
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と1520との間にある2つ以上の電線)、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とすることができ、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ととも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。
図15の伝送デバイス1506、1508及び1510の使用は一例にすぎないこと、及び他の実施形態では、他の使用法が可能であることに留意されたい。例えば、伝送デバイスは、バックホール通信システムにおいて使用することができ、基地局デバイスにネットワーク接続を提供することができる。伝送デバイス1506、1508及び1510は、絶縁されるか否かにかかわらず、電線を介して導波通信を伝送することが望ましい数多くの状況において使用することができる。伝送デバイス1506、1508及び1510は、高い電圧を搬送する場合がある電線と物理的及び/又は電気的に接触しないか、又は接触が限られることに起因して、他の結合デバイスに比べて改善される。伝送デバイスは、電線から離れて位置する(例えば、電線から間隔を置いて配置する)ことができ、及び/又は誘電体が絶縁体としての役割を果たすので、電線と電気的に接触していない限り、電線上に位置することができ、それにより、安価で、容易で、及び/又は複雑でない設置を可能にする。しかしながら、上記で言及されたように、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、光ファイバー通信システム又は低電圧を利用するか、若しくは絶縁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。
一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のような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拡張することができる。
ここで図16A及び図16Bを参照すると、送電網通信システムを管理するための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る。図16Aを検討すると、図15に関連して提示されたシステムのような、導波通信システムにおいて使用するための導波路システム1602が提示される。導波路システム1602は、センサ1604と、電力管理システム1605と、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を含む伝送デバイス101又は102とを備えることができる。
導波路システム1602は、本開示において説明される実施形態に従って導波通信を容易にするために電力線1610に結合することができる。例示的な実施形態において、伝送デバイス101又は102は、本開示において説明されたように、電力線1610の表面上に、電力線1610の表面に沿って長手方向に伝搬する電磁波を誘導するための結合器220を含む。また、伝送デバイス101又は102は、図12及び図13に示されるように、同じ電力線1610上で電磁波を再送するための、又は電力線1610間で電磁波をルーティングするためのリピーターとしての役割を果たすこともできる。
伝送デバイス101又は102は、例えば、元の周波数範囲において運用される信号を、電力線1610の表面に沿って伝搬する対応する被導波電磁波を誘導するために、結合器に沿って伝搬する搬送波周波数において運用されるか、そのような搬送波周波数を示すか、又はそのような搬送波周波数に関連付けられる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、電磁波の帯域幅を規定する上側カットオフ周波数及び下側カットオフ周波数を有する中央周波数によって表すことができる。電力線1610は、導電性表面又は絶縁表面を有する電線(例えば、単線又はより線)とすることができる。また、送受信機210は、結合器220から信号を受信し、搬送波周波数において運用される電磁波を、その元の周波数にある信号にダウンコンバートすることもできる。
アップコンバートするために伝送デバイス101又は102の通信インターフェース205によって受信される信号は、限定はしないが、通信インターフェース205の有線又はワイヤレスインターフェースを介して中央局1611によって供給される信号、通信インターフェース205の有線又はワイヤレスインターフェースを介して基地局1614によって供給される信号、通信インターフェース205の有線又はワイヤレスインターフェースを介して送達するためにモバイルデバイス1620によって基地局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の有線又はワイヤレスインターフェースを介して建物内通信デバイス1618によって供給される信号、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おいてローミングしているモバイルデバイス1612によって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。導波路システム1602が、図12及び図13において示されるような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に含まれる場合もあるし、含まれない場合もある。
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つ以上の宛先導波路システム1602を識別するためのヘッダ情報等)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し、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によって、又は中央局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等の発信元デバイスによって、又はその組み合わせによって与えられる場合がある。さらに、被変調電磁波は、信号外乱を軽減するための誤り訂正データを含むことができる。ネットワーキング情報及び誤り訂正データは、宛先導波路システム1602に送られた伝送を検出するために、及び宛先導波路システム1602に通信可能に結合される受信側通信デバイスに送られる音声信号及び/又はデータ信号を含む伝送をダウンコンバートし、誤り訂正データで処理するために、宛先導波路システム1602によって使用することができる。
ここで、導波路システム1602のセンサ1604を参照すると、センサ1604は、温度センサ1604a、外乱検出センサ1604b、エネルギー損失センサ1604c、雑音センサ1604d、振動センサ1604e、環境(例えば、気象)センサ1604f、及び/又はイメージセンサ1604gのうちの1つ以上を含むことができる。温度センサ1604aを用いて、周囲温度、伝送デバイス101又は102の温度、電力線1610の温度、温度差(例えば、設定点又は基準値との比較、伝送デバイス101又は102と1610との間等)、又はその任意の組み合わせを測定することができる。1つの実施形態において、温度指標は、基地局1614によって、定期的に収集し、ネットワーク管理システム1601に報告することができる。
外乱検出センサ1604bは、電力線1610上で測定を実行して、信号反射等の外乱を検出することができ、信号反射は、電力線1610上の電磁波の伝搬を妨げる場合がある下流外乱の存在を示すことができる。信号反射は、例えば、伝送デバイス101又は102によって電力線1610上に送信された電磁波が伝送デバイス101又は102から下流に位置する電力線1610における外乱から伝送デバイス101又は102に全体的に、又は部分的に後方反射することから生じる歪みを表すことができる。
信号反射は、電力線1610上の障害物によって引き起こされる可能性がある。例えば、木の枝が電力線1610上に横たわっているか、又は電力線1610に極めて近接し、コロナ放電を引き起こす場合があるときに、木の枝が電磁波反射を引き起こす場合がある。電磁波反射を引き起こす可能性がある他の障害物は、限定はしないが、電力線1610上に絡まった物体(例えば、衣類、靴ひもによって電力線1610に巻き付いた靴等)、電力線1610上の腐食した蓄積物、又は、氷蓄積物を含むことができる。送電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又は遮る場合がある。信号反射を引き起こす場合がある送電網コンポーネントの例示は、限定はしないが、変圧器、及び、接合された電力線を接続するための接合部を含む。電力線1610上の鋭角部も、電磁波反射を引き起こす場合がある。
外乱検出センサ1604bは、電磁波反射の大きさを、伝送デバイス101又は102によって送信された元の電磁波の大きさと比較する回路を備えて、電力線1610内の下流外乱が伝送をどの程度減衰させるかを判断することができる。外乱検出センサ1604bは、反射波に関するスペクトル分析を実行するためのスペクトルアナライザー回路を更に備えることができる。スペクトルアナライザー回路によって生成されたスペクトルデータは、パターン認識、エキスパートシステム、曲線当てはめ、マッチトフィルタリング、又は他の人工知能、分類又は比較技法によって、スペクトルプロファイルと比較して、例えば、スペクトルデータに最も厳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1604bのメモリに記憶することができるか、又は外乱検出センサ1604bによってリモートアクセス可能とすることができる。プロファイルは、電力線1610上で直面する場合がある異なる外乱をモデル化するスペクトルデータを含み、外乱検出センサ1604bが局所的に外乱を識別するのを可能にすることができる。外乱の識別は、わかった場合には、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。また、外乱検出センサ1604bは、伝送デバイス101又は102を利用して、電磁波をテスト信号として送信し、電磁波反射に関するラウンドトリップ時間を特定することもできる。外乱検出センサ1604bによって測定されるラウンドトリップ時間を用いて、反射が起こる点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1604bが、伝送デバイス101又は102から電力線1610上の下流外乱までの距離を計算できるようになる。
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の場所は、ネットワーク管理システム1601に既知である場合があり、ネットワーク管理システム1601は、その場所を用いて、送電網の既知のトポロジに基づいて、電力線1610上の外乱の場所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、ネットワーク管理システム1601に自らの場所を与え、電力線1610上の外乱の場所の特定を支援することができる。導波路システム1602の場所は、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のあらかじめプログラムされた場所から、導波路システム1602が入手することができるか、又は導波路システム1602は、導波路システム1602内に含まれるGPS受信機(図示せず)を用いて、自らの場所を特定することができる。
電源管理システム1605は、導波路システム1602の上記のコンポーネントにエネルギーを与える。電源管理システム1605は、太陽電池から、又は電力線1610に結合される変圧器(図示せず)から、又は電力線1610若しくは別の近隣の電力線への誘導性結合によって、エネルギーを受信することができる。電源管理システム1605は、導波路システム1602に臨時電力を与えるために、バックアップ電池及び/又はスーパーキャパシタ若しくは他のキャパシタ回路を含むこともできる。エネルギー損失センサ1604cを用いて、導波路システム1602が電力損失条件及び/又は何らかの他の機能不全の発生を有する時点を検出することができる。例えば、エネルギー損失センサ1604cは、欠陥がある太陽電池に起因する電力損失がある時点、太陽電池が機能不全に陥る太陽電池上の障害物、電力線1610上の電力損失、及び/又はバックアップ電池の使用期限若しくはスーパーキャパシタ内の検出可能な欠陥に起因してバックアップ電源システムが機能不全に陥る時点を検出することができる。機能不全及び/又は電力損失が生じるとき、エネルギー損失センサ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。
雑音センサ1604dを用いて、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ことができる。雑音センサ1604dは、予期しない電磁干渉、雑音バースト、又は電力線1610の表面上の被変調電磁波の受信を妨害す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って引き起こされる可能性がある。雑音センサ1604dは、被測定雑音を、雑音プロファイルの内部データベースから、又はパターン認識、エキスパートシステム、曲線当てはめ、マッチトフィルタリング、又は他の人工知能、分類若しくは比較技法を介して雑音プロファイルを記憶する遠隔配置されたデータベースから、導波路システム1602によって入手された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1604dは、例えば、被測定雑音に対して最も厳密な一致を与え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1604dは、ビット誤り率、パケット損失率、ジッタ、パケット再送要求等の伝送指標を測定することによって、雑音が伝送にいかに影響を及ぼすかを検出することもできる。雑音センサ1604dは、数ある中でも、雑音源の正体、発生時刻及び伝送指標を、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。
振動センサ1604eは、加速度計及び/又はジャイロスコープを含み、電力線1610上の2D又は3D振動を検出することができる。振動は、導波路システム1602内に局所的に記憶することができるか、又はパターン認識、エキスパートシステム、曲線当てはめ、マッチトフィルタリング、又は他の人工知能、分類若しくは比較技法を介してリモートデータベースから、導波路システム1602によって入手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、被測定振動に対して最も厳密な一致を与える振動プロファイルに基づいて、例えば、倒木を突風から区別することができる。この解析の結果は、振動センサ1604eによって、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。
環境センサ1604fは、数ある中でも、大気圧、周囲温度(温度センサ1604aが提供することができる)、風速、湿度、風向及び降雨を測定するためのバロメータを含むことができる。環境センサ1604fは、生の情報を収集し、その情報を、導波路システム1602のメモリから、又はパターン認識、エキスパートシステム、知識ベースシステム又は他の人工知能、分類若しくは他の気象モデル化及び予測技法を介して、気象条件が生じる前に気象条件を予測するリモートデータベースから入手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って処理することができる。環境センサ1604fは、生データ及びその解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。
イメージセンサ1604gは、導波路システム1602付近において画像を取り込むためのデジタルカメラ(例えば、電荷結合デバイス又はCCDイメージャー、赤外線カメラ等)とすることができる。イメージセンサ1604gは、複数の視点(例えば、上面、底面、左面、右面等)から電力線1610を点検するためにカメラの動き(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。代替的には、イメージセンサ1604gは、複数の視点を得るために電気機械的機構を必要としないように設計することができる。イメージセンサ1604gによって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によって制御することができるか、又はイメージセンサ1604gが自律的に収集し、ネットワーク管理システム1601に報告することができる。
電力線1610(又は電磁波の任意の他の形の伝送媒体)上の電磁波伝送を妨げる可能性がある外乱を検出、予測、及び/又は軽減するために導波路システム1602及び/又は電力線1610に関連付けられるテレメトリ情報を収集するのに適している場合がある他のセンサが、導波路システム1602によって利用される場合がある。
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、送電網1653と、その中に組み込まれるか又はそれに関連付けられる通信システム1655とを管理するためのシステムの一例の非限定的な実施形態を示す。通信システム1655は、送電網1653の電力線1610に結合される複数の導波路システム1602を備える。通信システム1655において使用される導波路システム1602の少なくとも一部が、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に接続される他の下流の導波路システム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に参加することができる。
ネットワーク管理システム1601は、各エンティティに、送電網1653及び通信システム1655に関連付けられるステータス情報を与えるために、それぞれ電力会社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することができる。ネットワーク管理システム1601、電力会社1652の機器及び通信サービスプロバイダ1654の機器は、送電網1653及び/又は通信システム1655を管理する際に、ステータス情報を与えるために、及び/又は要員に指示するために、電力会社要員1656によって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要員1658によって利用される通信デバイスにアクセスすることができる。
図17Aは、図16A及び図16Bのシステムの通信ネットワーク内で生じる外乱を検出し、軽減するための方法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から開始することができ、ステップ1702において、導波路システム1602は、電力線1610の表面に沿って進行する被変調電磁波若しくは別のタイプの電磁波に埋め込まれるか、又はその一部を形成するメッセージを送信及び受信する。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/情報とすることができる。ステップ1704において、導波路システム1602のセンサ1604が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/又は受信前に、又はその最中に、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1604自体)が、検知データから、導波路システム1602から発信する(例えば、導波路システム1602によって送信される)通信、又は導波路システム1602によって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判断することができる。導波路システム1602(又はセンサ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、環境データ又はその任意の組み合わせを処理して、この判断を行うことができる。また、導波路システム1602(又はセンサ1604)は、通信システム1655内の外乱源及び/又はその場所を検出、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、予測/推定もされない場合には、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被変調電磁波に埋め込まれるか、又はその一部を形成するメッセージを送信及び受信し続ける。
ステップ1708において、外乱が生じていると検出/識別されるか、又は生じると予測/推定される場合には、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内のメッセージの送信又は受信に悪影響を及ぼすか否か(又は代替的には、悪影響を及ぼす可能性があるか否か、又は及ぼされるおそれのある悪影響の程度)を判断する。1つの実施形態において、ステップ1710において持続時間閾値及び発生頻度閾値を用いて、外乱が通信システム1655内の通信に悪影響を及ぼす時点を判断することができる。例示のためにすぎないが、持続時間閾値が500msに設定され、一方、発生頻度閾値が、10secの観測期間内の5回の外乱発生に設定されると仮定する。したがって、500msを超える持続時間を有する外乱が、持続時間閾値をトリガーすることになる。さらに、10secの時間間隔内に6回以上の任意の外乱発生が、発生頻度閾値をトリガーすることになる。
1つの実施形態において、持続時間閾値のみが超えられるときに、外乱が、通信システム1655内のシグナルインテグリティ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、持続時間閾値及び発生頻度閾値の両方が超えられるときに、外乱が、通信システム1655内のシグナルインテグリティに悪影響を及ぼすと見なすことができる。それゆえ、後者の実施形態は、通信システム1655内のシグナルインテグリティに悪影響を及ぼす外乱を分類する上で、前者の実施形態より控えめである。例示的な実施形態によれば、ステップ1710のために、数多くの他のアルゴリズム並びに関連するパラメーター及び閾値を利用できることは理解されよう。
方法1700を再び参照すると、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、悪影響を及ぼされる通信に関する条件を満たさない(例えば、持続時間閾値も発生頻度閾値も超えない)場合には、導波路システム1602は、ステップ1702に進み、メッセージを処理し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1msecの持続時間を有し、10secの期間内に一度だけ発生する場合には、いずれの閾値も超えられないことになる。結果として、そのような外乱は、通信システム1655内のシグナルインテグリティにわずかな影響しか及ぼさないと見なすことができ、それゆえ、軽減を必要とする外乱として警告されないことになる。警告されないが、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/又は他の有用な情報は、監視のためにテレメトリデータとしてネットワーク管理システム1601に報告される場合がある。
ステップ1710を再び参照すると、一方、外乱が、悪影響を及ぼされる通信に関する条件を満たす(例えば、一方の又は両方の閾値を超える)場合には、導波路システム1602はステップ1712に進み、その事態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1604によって収集された生検知データ、導波路システム1602によってわかる場合には、外乱の説明、外乱の発生時刻、外乱の発生頻度、外乱に関連付けられる場所、ビット誤り率、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ー読み取り値を含むことができる。外乱が導波路システム1602の1つ以上のセンサによる予測に基づく場合には、その報告は、予想される外乱のタイプ、そして予測可能な場合には、外乱の予想される発生時刻、そしてその予測が、導波路システム1602のセンサ1604によって収集された履歴検知データに基づくときに、予測される外乱の予想される発生頻度を含むことができる。
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、迂回又は補正技法を決定することができ、その技法は、外乱の場所を特定できる場合には、導波路システム1602に、トラフィックを再ルーティングし、外乱を迂回するように指示することを含むことができる。1つの実施形態において、外乱を検出する結合デバイス1402は、導波路システム1602を、外乱によって影響を及ぼされる主電力線から、副電力線に接続するように、図13及び図14に示されるようなリピーターに指示して、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実施形態では、導波路システム1602自体が、主電力線から副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によって処理するために、トラフィックを副電力線から再ルーティングし、主電力線に戻すように構成できることに更に留意されたい。
別の実施形態において、導波路システム1602は、外乱の上流に位置する第1のリピーター及び外乱の下流に位置する第2のリピーターに、外乱を回避するように、トラフィックを主電力線から一時的に副電力線にリダイレクトし、その後、主電力線に戻すように命令することによって、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、トラフィックを副電力線から再ルーティングし、主電力線に戻すように構成できることに更に留意されたい。
副電力線上で行われる既存の通信セッションを中断するのを回避するために、ネットワーク管理システム1601は、導波路システム1602に命じて、データトラフィック及び/又は音声トラフィックを主電力線から離れるようにリダイレクトして外乱を迂回するために、リピーター(複数の場合もある)に副電力線の未使用のタイムスロット(複数の場合もある)及び/又は周波数帯域(複数の場合もある)を利用するように命令することができる。
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に、ネットワーク管理システム1601は、電力会社1652の機器及び/又は通信サービスプロバイダ1654の機器に通知することができ、それらの機器が更に、電力会社の要員1656及び/又は通信サービスプロバイダの要員1658に、外乱が検出されたこと、及び既知であるなら、その場所を通知することができる。いずれかの関係団体からの現地要員が、外乱の特定された場所において外乱の解決に応じることができる。電力会社の要員及び/又は通信サービスプロバイダの要員によって外乱が除去されるか、又はそうでなくても軽減されると、そのような要員は、ネットワーク管理システム1601に及び/又は電力会社及び/又は通信サービスプロバイダの機器に通信可能に結合される現場機器(例えば、ラップトップコンピュータ、スマートフォン等)を利用して、それぞれ自らの会社及び/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。その通知は、外乱がいかに軽減されたかの説明、及び通信システム1655のトポロジを変更する場合がある電力線1610への任意の変更を含むことができる。
外乱が(判断1718において特定されるように)解決されると、ネットワーク通信システム1601は、導波路システム1602によって使用された以前のルーティング構成を復旧するか、又は外乱を軽減するために使用された復旧方策の結果として、通信システム1655の新たなネットワークトポロジが生じた場合には、新たな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、外乱が除去された時点を判断するために、電力線1610上でテスト信号を送信することによって外乱の軽減を監視するように構成することができる。導波路システム1602が、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が変更されていないと判断する場合には、又は検出された新たなネットワークトポロジに適応する新たなルーティング構成を利用できる場合には、導波路システム1602は、ネットワーク管理システム1601による支援を受けることなく、そのルーティング構成を自律的に復旧することができる。
図17Bは、図16A及び図16Bのシステムの通信ネットワーク内で生じる外乱を検出し、軽減するための方法1750の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。1つの実施形態において、方法1750はステップ1752から開始することができ、ステップ1752において、ネットワーク管理システム1601は、電力会社1652の機器又は通信サービスプロバイダ1654の機器から、メンテナンススケジュールに関連付けられるメンテナンス情報を受信する。ネットワーク管理システム1601は、ステップ1754において、メンテナンス情報から、メンテナンススケジュール中に実行されることになるメンテナンス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、メンテナンスから生じる外乱(例えば、電力線1610の予定された交換、電力線1610上の導波路システム1602の予定された交換、送電網1653内の電力線1610の予定された再構成等)を検出することができる。
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、1つ以上の導波路システム1602からテレメトリ情報を受信することができる。テレメトリ情報は、数ある中でも、テレメトリ情報を発行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1604によって取り込まれる測定値、各導波路システム1602のセンサ1604によって検出される、予測、推定又は実際の外乱に関連する情報、各導波路システム1602に関連付けられる場所情報、検出された外乱の推定場所、外乱の正体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、又はその両方にとって不都合な場合があるタイプの外乱を特定することができる。また、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。さらに、ネットワーク管理システム1601は、他の導波路システム1602からの類似のテレメトリ情報を受信することによって、外乱の場所を三角測量し、及び/又は外乱の正体を確認するために、影響を及ぼされる導波路システム1602付近にある導波路システム1602からテレメトリ情報を要求することができる。
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、メンテナンス現地要員からの予定されない活動報告を受信することができる。予定されないメンテナンスは、計画外の現地訪問の結果として、又は現地訪問若しくは予定されたメンテナンス活動中に発見された予期しない現場の問題の結果として生じる場合がある。活動報告は、通信システム1655及び/又は送電網1653において発見された問題に対処する現地要員から生じる送電網1653のトポロジ構成に対する変更、1つ以上の導波路システム1602に対する変更(その交換又は修理等)、存在する場合には、実行される外乱の軽減等を識別することができる。
ステップ1758において、ネットワーク管理システム1601は、外乱がメンテナンススケジュールに基づいて生じるか否か、又は外乱がテレメトリデータに基づいて生じたか、若しくは生じることが予測されるか否か、又は外乱が現地活動報告において識別される計画外のメンテナンスに起因して生じたか否かを、ステップ1752〜1756に従って受信された報告から判断することができる。これらの報告のいずれかから、ネットワーク管理システム1601は、検出又は予測された外乱が、通信システム1655の影響を及ぼされる導波路システム1602又は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。
ステップ1758において外乱が検出又は予測されるとき、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、外乱を迂回するために、トラフィックを再ルーティングするように、1つ以上の導波路システム1602に指示することができる。外乱が送電網1653の永久のトポロジ変化に起因して永久であるとき、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、新たなトポロジに適応する新たなルーティング構成を使用するように、1つ以上の導波路システム1602に指示することができる。しかしながら、外乱が1つ以上の導波路システム1602によって供給されるテレメトリ情報から検出された場合には、ネットワーク管理システム1601は、電力会社のメンテナンス要員1656及び/又は通信サービスプロバイダのメンテナンス要員1658に、外乱の場所、既知である場合には外乱のタイプ、及びそのような要員が外乱を軽減するのに有用な場合がある関連情報を通知することができる。メンテナンス活動に起因して外乱が予想されるとき、ネットワーク管理システム1601は、メンテナンススケジュール中にメンテナンス活動によって引き起こされる外乱を回避するために、所与のスケジュール(メンテナンススケジュールと一致する)においてトラフィックルートを再構成するように、1つ以上の導波路システム1602に指示することができる。
ステップ1760を再び参照すると、その完了時に、プロセスはステップ1762で継続することができる。ステップ1762において、ネットワーク管理システム1601は、現地要員によって外乱(複数の場合もある)が軽減された時点を監視することができる。ステップ1762において、現場機器(例えば、ラップトップコンピュータ、又はハンドヘルドコンピュータ/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、現地要員によってネットワーク管理システム1601に対して提出された現地報告を解析することによって、外乱の軽減を検出することができる。現地要員が、外乱が軽減されたと報告した場合には、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1764に進み、現場報告から、外乱を軽減するためにトポロジ変更が必要とされたか否かを判断することができる。トポロジ変更は、電力線1610を再ルーティングすること、異なる電力線1610を利用するように導波路システム1602を再構成すること、そうでなければ、外乱を迂回するために代替のリンクを利用すること等を含むことができる。トポロジ変更が行われた場合には、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1770において、新たなトポロジに適応する新たなルーティング構成を使用するように、1つ以上の導波路システム1602に指示することができる。
しかしながら、現地要員によってトポロジ変更が報告されなかった場合には、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、テスト信号を送って、外乱(複数の場合もある)が検出される前に使用されていたルーティング構成をテストするように、1つ以上の導波路システム1602に指示することができる。テスト信号は、外乱付近にある影響を及ぼされた導波路システム1602に送ることができる。テスト信号を用いて、導波路システム1602のいずれかによって信号外乱(例えば、電磁波反射)が検出されるか否かを判断することができる。テスト信号が、以前のルーティング構成が、以前に検出された外乱(複数の場合もある)をもはや受けていないことを確認する場合には、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1772において、以前のルーティング構成を復旧するように、影響を及ぼされた導波路システム1602に指示することができる。しかしながら、1つ以上の結合デバイス1402によって解析され、ネットワーク管理システム1601に報告されたテスト信号が、外乱(複数の場合もある)又は新たな外乱(複数の場合もある)が存在することを示す場合には、ネットワーク管理システム1601はステップ1768に進み、現場の問題に更に対処するために、現地要員にこの情報を報告する。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において外乱(複数の場合もある)の軽減を監視し続けることができる。
上記の実施形態において、導波路システム1602は、送電網1653内の変更に、及び/又は外乱の軽減に自己適応するように構成することができる。すなわち、1つ以上の影響を及ぼされた導波路システム1602は、ネットワーク管理システム1601によって導波路システムに送られる命令を必要とすることなく、外乱の軽減を自ら監視し、トラフィックルートを再構成するように構成することができる。この実施形態において、自己構成可能である1つ以上の導波路システム1602は、ネットワーク管理システム1601が通信システム1655の通信トポロジのマクロレベルの観点を維持することができるように、ネットワーク管理システム1601に自らのルーティング選択を通知することができる。
説明を簡単にするために、それぞれのプロセスが図17A及び図17Bにおいてそれぞれ一連のブロックとして図示及び説明されるが、幾つかのブロックは、本明細書において図示及び説明されるのとは異なる順序において、及び/又は他のブロックと同時に行われる場合があるので、特許請求される主題はブロックの順序によって制限されないことを理解及び認識されたい。さらに、本明細書において説明される方法を実施するために、全ての例示されるブロックが必要とは限らない。
ここで、図18Aを参照すると、被導波電磁波を伝搬するための伝送媒体1800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る。詳細には、図1に関連して提示された伝送媒体125の更なる例が提示される。一実施形態において、伝送媒体1800は、第1の誘電体材料1802と、その上に配置される第2の誘電体材料1804とを備えることができる。一実施形態において、第1の誘電体材料1802は、誘電体コア(本明細書において誘電体コア1802と呼ばれる)を構成することができ、第2の誘電体材料1804は、誘電体コアを全体的に、又は部分的に包囲する誘電体フォーム(foam)(本明細書において誘電体フォーム1804と呼ばれる)のようなクラッディング又はシェルを構成することができる。一実施形態において、誘電体コア1802及び誘電体フォーム1804は互いに同軸上に位置合わせすることができる(必須ではない)。一実施形態において、誘電体コア1802及び誘電体フォーム1804の組み合わせは、誘電体コア1802及び誘電体フォーム1804の材料に損傷を与えることなく、少なくとも45度だけ曲がるか、又は撓むことができる。一実施形態において、誘電体フォーム1804の外面を、外側被覆としての役割を果たすことができる第3の誘電体材料1806(本明細書において被覆1806と呼ばれる)によって全体的に、又は部分的に更に包囲することができる。被覆1806は、誘電体コア1802及び誘電体フォーム1804が、電磁波の伝搬に悪影響を及ぼす可能性がある環境(例えば、水、土等)に露出するのを防ぐことができる。
誘電体コア1802は、例えば、高密度ポリエチレン材料、高密度ポリウレタン材料又は他の適切な誘電体材料(複数の場合もある)を含むことができる。誘電体フォーム1804は、例えば、発泡ポリエチレン材料又は他の適切な誘電体材料(複数の場合もある)のような発泡プラスチック材料を含むことができる。被覆1806は、例えば、ポリエチレン材料又は相当品を含むことができる。一実施形態において、誘電体フォーム1804の誘電率は、誘電体コア1802の誘電率より低く(又は実質的に低く)することができる。例えば、誘電体コア1802の誘電率は約2.3とすることができ、一方、誘電体フォーム1804の誘電率は約1.15とすることができる(空気の誘電率よりわずかに高い)。
誘電体コア1802は、伝送媒体1800上に被導波電磁波を送出するように構成することができる、本明細書において説明される送出器又は他の結合デバイスから、電磁波の形で信号を受信するために使用することができる。一実施形態において、伝送媒体1800は、スタブアンテナ(図示せず)のような放射デバイスから電磁波を受信することができる、例えば、円形導波路1809として構成される中空導波路1808に結合することができる。それにより、中空導波路1808は、誘電体コア1802内に被導波電磁波を誘導することができる。この構成において、被導波電磁波は、誘電体コア1802によって導波されるか、又は誘電体コア1802に結合され、誘電体コア1802に沿って長手方向に伝搬する。送出器の電子回路を調整することによって、被導波電磁波の場強度プロファイル1810が被覆1806の外側に名目的に延在する(又は、全く延在しない)ように、電磁波の動作周波数を選択することができる。
誘電体コア1802、誘電体フォーム1804及び/又は被覆1806の部分内の被導波電磁波の場強度の(全てではないが)大部分を維持することによって、過酷な環境において、その中を伝搬する電磁波の伝搬に悪影響を及ぼすことなく、伝送媒体1800を使用することができる。例えば、伝送媒体1800内を伝搬する被導波電磁波に全く(又はほとんど)悪影響を及ぼすことなく、伝送媒体1800を土に埋めることができる。同様に、伝送媒体1800内を伝搬する被導波電磁波に全く(又はほとんど)悪影響を及ぼすことなく、伝送媒体1800を水(例えば、雨)にさらすことができるか、又は水中に入れることができる。一実施形態において、上記の実施形態における被導波電磁波の伝搬損失は、60GHzの動作周波数においてメートルあたり1dB〜2dB、またはそれ以下とすることができる。被導波電磁波の動作周波数及び/又は伝送媒体1800のために使用される材料の動作周波数によっては、他の伝搬損失が起こり得る場合がある。さらに、伝送媒体1800を構成するために使用される材料によっては、伝送媒体1800は、幾つかの実施形態において、誘電体コア1802及び誘電体フォーム1804を通って伝搬する被導波電磁波に全く(又はほとんど)悪影響を及ぼすことなく、横方向に曲げることができる。
図18Aの伝送媒体1800とともに使用される中空送出器1808は、他の送出器と入れ替えることができることに留意されたい。さらに、上記の実施形態のいずれかのための電磁波の伝搬モード(複数の場合もある)は、基本モード、非基本(又は非対称)モード、又はその組み合わせとすることができる。
例示のためだけに、伝送媒体1800は、本明細書においてケーブル1800と呼ばれることになる。ここで図18B及び図18Cを参照すると、ケーブル1800によって使用することができるコネクタ構成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る。一実施形態において、ケーブル1800は、図18Bに示されるように、雌型接続構成又は雄型接続構成で構成することができる。図18Bの右側にある雄型構成は、誘電体フォーム1804(及びあるなら被覆1806)を剥ぎ取り、誘電体コア1802の一部を露出させることによって成し遂げることができる。図18Bの左側にある雌型構成は、誘電体フォーム1804(及びあるなら被覆1806)を維持しながら、誘電体コア1802の一部を除去することによって成し遂げることができる。雄型及び雌型コネクタ構成を有するケーブル1800を互いに接続することができる。接着性内張り材料又はシュリンクラップ材料を備えるスリーブ(図示せず)をケーブル1800間の接合部のエリアに貼り付け、接合部を定位置に維持し、(例えば、水、土等への)露出を防ぐことができる。ケーブル1800が接続されるとき、一方のケーブルの誘電体コア1802が他方のケーブルの誘電体コア1802に極めて近接することになる。ケーブル1800のいずれかの誘電体コア1802を介して伝搬し、いずれかの方向から進行する被導波電磁波は、誘電体コア1802が触れるか否かに関わりなく、及び/又は誘電体コア1802が同軸に位置合わせされるか否か関わりなく、及び/又は誘電体コア1802間に隙間があるか否かに関わりなく、継ぎ目が離れた誘電体コア1802の間を乗り越えることができる。
別の実施形態において、両端に雌型コネクタ構成を有するスプライシングデバイスを用いて、図18Cに示されるように、雄型コネクタ構成を有するケーブル1800を接続することができる。図18Cに示されない代替の実施形態において、スプライシングデバイスは、雌型コネクタ構成を有するケーブル1800に接続することができる雄型コネクタ構成をその両端に有するように構成することができる。図18Cに示されない別の実施形態において、スプライシングデバイスは、両端に雄型コネクタ構成及び雌型コネクタ構成を有するように構成することができ、これらを、それぞれ雌型コネクタ構成及び雄型コネクタ構成を有するケーブル1800に接続することができる。
ここで図18Dを参照すると、被導波電磁波を伝搬させるための伝送媒体1800’、1800’’、1800’’’及び1800’’’’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る。一実施形態において、伝送デバイス1800’は、図18Dに示されるように、誘電体コア1802と、複数のセクションに分割され、被覆1806によって覆われる誘電体フォーム1804’とを含むことができる。誘電体フォーム1804’の各セクションは、隙間(例えば、空気、気体、真空又は低誘電率の物質)によって分離することができる。一実施形態において、誘電体フォーム1804’のセクション間の隙間分離は、図18Dに示されるように擬似ランダムにすることができ、それは、電磁波が誘電体コア1802に沿って長手方向に伝搬するときに誘電体フォーム1804’の各セクションにおいて生じる電磁波の反射を削減するのに有用な可能性がある。誘電体フォーム1804’のセクションは、例えば、誘電体コア1802を定位置に支持するための内側開口部を有する、誘電体フォームから形成されるワッシャーとして構成することができる。例示のためだけに、ワッシャーは、本明細書において、ワッシャー1804’と呼ばれることになる。一実施形態において、各ワッシャー1804’の内側開口部は、誘電体コア1802の軸と同軸に位置合わせすることができる。別の実施形態では、各ワッシャー1804’の内側開口部は、誘電体コア1802の軸からオフセットすることができる。別の実施形態(図示せず)では、各ワッシャー1804’は、ワッシャー1804’の厚さの違いによって示されるように、可変の長手方向厚を有することができる。
代替の実施形態において、伝送媒体1800’’は、図18Dに示されるように、誘電体コア1802と、誘電体コアにらせん形に巻き付けられ、被覆1806によって覆われる、誘電体フォーム1804’’のストリップとを含むことができる。図18Dに示される図面からは明らかでない場合があるが、一実施形態において、誘電体フォーム1804’’のストリップは、誘電体フォーム1804’’のストリップの異なるセクションごとに、可変のピッチ(すなわち、異なるねじれ率)で誘電体コア1802に巻き付けることができる。可変のピッチを利用することは、誘電体フォーム1804’’のストリップによって覆われない誘電体コア1802のエリア間で生じる、電磁波の反射又は他の外乱を削減するのを助けることができる。誘電体フォーム1804’’のストリップの厚さ(直径)は図18Dに示される誘電体コア1802の直径より実質的に大きく(例えば、2倍以上に)することができることに更に留意されたい。
代替の実施形態において、伝送媒体1800’’’(断面図において示される)は、誘電体フォーム1804及び被覆1806によって覆われる非円形誘電体コア1802’(すなわち、非円形の断面を有するコア)を含むことができる。一実施形態において、非円形誘電体コア1802’は、図18Dに示されるような楕円形構造を有することができるか、又は他の適切な非円形構造を有することができる。別の実施形態において、非円形誘電体コア1802’は、非対称断面構造を有することができる。更に別の実施形態では、非円形誘電体コア1802’は、対称断面構造を有することができる。非円形誘電体コア1802’を用いて、非円形誘電体コア1802’上に誘導される電磁波の場を偏波させることができる。非円形誘電体コア1802’の構造は、被導波電磁波が非円形誘電体コア1802’に沿って伝搬するときに、被導波電磁波の偏波を保持するのを助けることができる。
代替の実施形態において、伝送媒体1800’’’’(断面図において示される)が、複数の誘電体コア1802’’を含むことができる(2つのコアのみが図示されるが、更に多くのコアが可能である)。複数の誘電体コア1802’’は、誘電体フォーム1804及び被覆1806によって覆うことができる。複数のコア1802’’は、対称断面構造、非対称断面構造又はその組み合わせを有することができる。複数の誘電体コア1802’’を用いて、複数の誘電体コア1802’’上に誘導される電磁波の場を偏波させることができる。複数の誘電体コア1802’の構造は、電磁波が複数の誘電体コア1802’’に沿って伝搬するときに、電磁波の偏波を保持することができる。
図18Aに示される実施形態は、図18Dの実施形態のいずれかによって変更することができるか、及び/又は図18Dの実施形態のいずれかと組み合わせることができることに留意されたい。図18Dに示される実施形態のうちの1つ以上は、(例えば、誘電体コア1802’又は1802’’とともに、セクションに分けられた誘電体フォーム1804’又は誘電体フォーム1804’’のらせん形ストリップを使用して)組み合わせることができることに更に留意されたい。幾つかの実施形態において、図18Dの伝送媒体1800’、1800’’、1800’’’及び/又は1800’’’’内を伝搬する電磁波は、図18Aの伝送媒体1800内を伝搬する電磁波より少ない伝搬損失を受ける場合がある。さらに、図18Dに示される実施形態は、図18B及び図18Cに示される接続実施形態を使用するように適応させることができる。
本開示において利用されるような「コア」、「クラッディング」、「シェル」及び「フォーム」という用語は、電磁波が、コアに沿って長手方向に伝搬しながら、コアに結合されたままになることを可能にする任意のタイプの材料(又は材料の組み合わせ)を含むことができることに更に留意されたい。例えば、上記で説明された誘電体フォーム1804’’のストリップは、誘電体コア1802に巻き付けるために通常の誘電体材料(例えば、ポリエチレン)のストリップに置き換えることができる(本明細書において、例示のためにのみ「巻き付け部分」と呼ばれる)。この構成において、巻き付け部分の平均密度は、巻き付け部分のセクション間に空隙がある結果として小さくすることができる。結果として、巻き付け部分の実効誘電率は、誘電体コア1802の誘電率より小さくすることができ、それにより、電磁波がコアに結合したままになるのを可能にする。したがって、コア(複数の場合もある)のために使用される材料及びコア(複数の場合もある)の周りの巻き付け部分のために使用される材料に関連する本開示の実施形態のいずれかは、電磁波がコア(複数の場合もある)に沿って伝搬する間に、電磁波をコア(複数の場合もある)に結合したままにするという結果を達成する他の誘電体材料を用いて、構造的に適応させることができ、及び/又は変更することができる。さらに、本開示の実施形態のいずれかにおいて説明されるようなコアは全体的に、又は部分的に、不透明な材料(例えば、ポリエチレン)を含むことができる。したがって、コアに導波され、結合される電磁波は、非光周波数範囲(例えば、可視光の最も低い周波数未満)を有することになる。
ここで図19A及び図19Bを参照すると、電柱によって支持される電力線上に被導波電磁波を誘導するために使用される図18Aのケーブル1800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。一実施形態において、図19Aに示されるように、ケーブル1800は、ケーブル1800の誘電体コア1802に被導波電磁波を送出するマイクロ波装置に一端において結合することができ、誘電体コア1802は、例えば、図18Aに示される中空導波路1808を利用する。マイクロ波装置は、ケーブル1800から信号を送信又は受信するために、図10Aに示されるようなマイクロ波送受信機を利用することができる。誘電体コア1802内に誘導される被導波電磁波は、ホーンアンテナを介して電磁波を放射するために、ホーンアンテナ内部に位置する誘電体コア1802の露出したスタブ(図19Aにおいて点線で示される)まで伝搬することができる。ホーンアンテナからの放射信号は、その後、中電圧(MV)電力線上を長手方向に伝搬する被導波電磁波を誘導することができる。一実施形態において、マイクロ波装置は、低電圧(例えば、220V)電力線からAC電力を受信することができる。代替的には、MV電力線上を長手方向に伝搬する被導波電磁波を誘導するために、又はワイヤレス信号を他のアンテナシステム(複数の場合もある)に送信するために、図19Bに示されるように、ホーンアンテナの代わりに、スタブアンテナを使用することができる。
図20は、方法2000の一例の非限定的な実施形態の流れ図を示す。詳細には、方法2000は、図1〜図19に関連して提示される1つ以上の機能及び特徴とともに使用するために提示される。ステップ2002は、図19A及び図19Bのマイクロ波装置のような送出器から送出された電磁波の形をとる信号を、誘電体コア1802を有するケーブル1800を介して受信することを含む。ステップ2004において、被導波電磁波は、誘電体コア1802を介して長手方向に伝搬する。誘電体コア1802は、被導波電磁波の伝搬に悪影響を及ぼす可能性がある環境(例えば、水、土等)への被導波電磁波の曝露を低減するカバー(例えば、誘電体フォーム1804、そして場合によっては被覆1806)を有することができる。一実施形態において、被導波電磁波は、図5A及び図5Bにおいて表されるような、カットオフ周波数より高い周波数、カットオフ周波数より低い周波数、又はカットオフ周波数において(又はその付近において)運用される搬送波周波数を有することができる。さらに、ケーブル1800の誘電体材料の物理的な寸法に基づいて、悪環境への被導波電磁波の曝露を低減するために、電場強度プロファイルがケーブル1800(例えば、被覆1806)の外面を越えて延在しないように、又はわずかしか延在しないように搬送波周波数を選択することができる。
ここで図21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、コンピューティング環境のブロック図が示される。本明細書において説明される実施形態の種々の実施形態に関して更なる状況を与えるために、図21及び以下の検討は、本開示の種々の実施形態を実施することができる適切なコンピューティング環境2100の簡潔で全般的な説明を提供することを意図している。実施形態が1つ以上のコンピュータ上で実行することができるコンピュータ実行可能命令の一般的状況においてこれまで説明されてきたが、それらの実施形態を他のプログラムモジュールと組み合わせて、及び/又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実施することもできることは、当業者は認識されよう。
一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、又は特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含む。さらに、本発明の方法を、それぞれが1つ以上の関連するデバイスに動作可能に結合することができる、シングルプロセッサ若しくはマルチプロセッサコンピュータシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ及びパーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、マイクロプロセッサに基づくか、若しくはプログラム可能な家庭用電化製品等を含む、他のコンピュータシステム構成とともに実施できることは、当業者は理解されよう。
本明細書において使用されるときに、処理回路は、プロセッサ、並びに特定用途向け集積回路のような他の特定用途向け回路、デジタル論理回路、ステートマシン、プログラマブルゲートアレイ、又は入力信号若しくはデータを処理し、それに応答して、出力信号若しくはデータを生成する他の回路を含む。プロセッサの動作に関連して本明細書において説明された任意の機能及び特徴は同様に、処理回路によって実行できることに留意されたい。
「第1の」、「第2の」、「第3の」等の用語は、特許請求の範囲において用いられるときに、文脈によって他に明記される場合を除いて、明確にすることのみを目的としており、他の点では時間に関するいかなる順序も示さず、暗示もしない。例えば、「第1の判断」、「第2の判断」及び「第3の判断」は、第1の判断が第2の判断の前に行われることを示すものでも暗示するものでもなく、その逆も同様である。
本明細書における実施形態の例示される実施形態は、或る特定のタスクが通信ネットワークを通してリンクされる遠隔処理デバイスによって実行される分散コンピューティング環境において実施することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールをローカルメモリ記憶デバイス及びリモートメモリ記憶デバイス内の両方に配置することができる。
コンピューティングデバイスは通常、種々の媒体を含み、それらの媒体はコンピュータ可読記憶媒体及び/又は通信媒体を含むことができ、その2つの用語は、以下のように、本明細書において互いに異なるように使用される。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータによってアクセスすることができる任意の入手可能な記憶媒体とすることができ、揮発性及び不揮発性媒体、リムーバブル及び非リムーバブル媒体の両方を含む。例であって、限定はしないが、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、プログラムモジュール、構造化データ又は非構造化データ等の情報を記憶するための任意の方法又は技術に関連して実現することができる。
コンピュータ可読記憶媒体は、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、コンパクトディスクリードオンリーメモリ(CD−ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を記憶するために用いることができる他の有形及び/又は非一時的媒体を含むことができる。この関連で、記憶装置、メモリ又はコンピュータ可読媒体に適用されるような、本明細書における「有形」又は「非一時的」という用語は、修飾語(modifiers)として、一時的な伝搬信号それ自体のみを除外するものと理解されるべきであり、一時的な伝搬信号それ自体のみでない全ての標準的な記憶装置、メモリ又はコンピュータ可読媒体に対する権利を放棄しない。
コンピュータ可読記憶媒体は、媒体によって記憶される情報に関する種々の動作のために、例えば、アクセス要求、問い合わせ又は他のデータ検索プロトコルを介して、1つ以上のローカル若しくはリモートコンピューティングデバイスによってアクセスすることができる。
通信媒体は通常、被変調データ信号、例えば、搬送波又は他の搬送機構等のデータ信号において、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他の構造化若しくは非構造化データを具現し、任意の情報送達又は搬送媒体を含む(正:comprise)。「被変調データ信号」又は信号という用語は、1つ以上の信号内に情報を符号化するように設定又は変更される特性のうちの1つ以上を有する信号を指している。例であって、限定はしないが、通信媒体は、有線ネットワーク又は直結される接続等の有線媒体、及び音響、RF、赤外線及び他のワイヤレス媒体等のワイヤレス媒体を含む。
図21を再び参照すると、基地局(例えば、基地局デバイス1504、マクロセルサイト1502、又は基地局1614)又は中央局(例えば、中央局1501又は1611)を介して信号を送信及び受信するか、又は少なくともその一部を形成するための例示的な環境2100が示されている。例示的な環境2100の少なくとも一部は、伝送デバイス101又は102のために使用することもできる。例示的な環境はコンピュータ2102を備えることができ、コンピュータ2102は処理ユニット2104、システムメモリ2106及びシステムバス2108を備える。システムバス2108は、限定はしないが、システムメモリ2106を含むシステムコンポーネントを処理ユニット2104に結合する。処理ユニット2104は種々の市販のプロセッサのうちのいずれかとすることができる。処理ユニット2104として、デュアルマイクロプロセッサ及び他のマルチプロセッサアーキテクチャも利用することができる。
システムバス2108は、種々の市販のバスアーキテクチャのいずれかを用いて、メモリバス(メモリコントローラーを備えるか、又は備えない)、周辺機器用バス及びローカルバスに更に相互接続することができる幾つかのタイプのバス構造のいずれかとすることができる。システムメモリ2106は、ROM2110及びRAM2112を含む。ROM、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM)、EEPROM等の不揮発性メモリ内に基本入出力システム(BIOS)を記憶することができ、BIOSは、起動中等に、コンピュータ2102内の要素間で情報を転送するのを助ける基本ルーチンを含む。RAM2112は、データをキャッシュするためのスタティックRAM等の高速RAMも含むことができる。
コンピュータ2102は、適切なシャーシ(図示せず)において外部で使用するように構成することもできる内部ハードディスクドライブ(HDD)2114(例えば、EIDE、SATA)と、磁気フロッピーディスクドライブ(FDD)2116(例えば、リムーバブルディスケット2118に対する読出し又は書込み用)と、光ディスクドライブ2120(例えば、CD−ROMディスク2122の読出し、又はDVDのような他の大容量光学媒体に対する読出し若しくは書込み用)とを更に含む。ハードディスクドライブ2114、磁気ディスクドライブ2116及び光ディスクドライブ2120はそれぞれ、ハードディスクドライブインターフェース2124、磁気ディスクドライブインターフェース2126及び光ドライブインターフェース2128によって、システムバス2108に接続することができる。外部ドライブを実現するためのインターフェース2124は、ユニバーサルシリアルバス(USB)及び米国電気技術者協会(IEEE)1394インターフェース技術のうちの少なくとも一方又は両方を含む。他の外部ドライブ接続技術も本明細書において説明される実施形態の考慮の範囲内にある。
ドライブ及びその関連するコンピュータ可読記憶媒体は、データ、データ構造、コンピュータ実行可能命令等の不揮発性記憶を提供する。コンピュータ2102の場合、ドライブ及び記憶媒体は、適切なデジタルフォーマットにおいて任意のデータの記憶に対応する。上記のコンピュータ可読記憶媒体の説明はハードディスクドライブ(HDD)、リムーバブル磁気ディスケット、及びCD又はDVD等のリムーバブル光媒体を参照するが、ジップドライブ、磁気カセット、フラッシュメモリカード、カートリッジ等の、コンピュータによって読出し可能である他のタイプの記憶媒体も例示的な動作環境において使用できること、更に任意のそのような記憶媒体が、本明細書において説明される方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を含むことができることは、当業者には理解されたい。
ドライブ及びRAM2112内に、オペレーティングシステム2130、1つ以上のアプリケーションプログラム2132、他のプログラムモジュール2134及びプログラムデータ2136を含む、複数のプログラムモジュールを記憶することができる。オペレーティングシステム、アプリケーション、モジュール及び/又はデータの全て又は一部をRAM2112にキャッシュすることもできる。本明細書において説明されるシステム及び方法は、種々の市販のオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組み合わせを利用して実施することができる。処理ユニット2104によって実施することができるか、又は別の方法で実行することができるアプリケーションプログラム2132の例は、伝送デバイス101又は102によって実行されるダイバーシティ選択決定を含む。
ユーザーは、1つ以上の有線/ワイヤレス入力デバイス、例えば、キーボード2138及びマウス2140等のポインティングデバイスを通して、コンピュータ2102にコマンド及び情報を入力することができる。他の入力デバイス(図示せず)は、マイクロフォン、赤外線(IR)遠隔制御、ジョイスティック、ゲームパッド、スタイラスペン、タッチスクリーン等を含むことができる。これらの入力デバイス及び他の入力デバイスは、多くの場合に、システムバス2108に結合することができる入力デバイスインターフェース2142を通して処理ユニット2104に接続されるが、パラレルポート、IEEE1394シリアルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、IRインターフェース等の他のインターフェースによって接続することもできる。
モニター2144又は他のタイプのディスプレイデバイスも、ビデオアダプター2146等のインターフェースを介して、システムバス2108に接続することができる。また、代替の実施形態において、モニター2144は、インターネット及びクラウドベースネットワーク経由を含む、任意の通信手段を経由してコンピュータ2102に関連付けられる表示情報を受信するための任意のディスプレイデバイス(例えば、ディスプレイを有する別のコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ等)とすることもできることは理解されよう。モニター2144に加えて、コンピュータは通常、スピーカー、プリンター等の他の周辺出力デバイス(図示せず)を含む。
コンピュータ2102は、リモートコンピュータ(複数の場合もある)2148等の1つ以上のリモートコンピュータとの有線及び/又はワイヤレス通信を介しての論理接続を用いてネットワーク化された環境において動作することができる。リモートコンピュータ(複数の場合もある)2148は、ワークステーション、サーバコンピュータ、ルーター、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、マイクロプロセッサ内蔵娯楽機器、ピアデバイス又は他の共通ネットワークノードとすることができ、通常、コンピュータ2102に関して説明される要素の多く又は全てを含むが、簡潔にするために、1つのメモリ/記憶デバイス2150のみが示される。図示される論理接続は、ローカルエリアネットワーク(LAN)2152及び/又はより大きなネットワーク、例えば、ワイドエリアネットワーク(WAN)2154への有線/ワイヤレス接続を含む。そのようなLAN及びWANネットワーク化環境はオフィス及び企業では一般的であり、その全てがグローバル通信ネットワーク、例えば、インターネットに接続することができるイントラネット等の企業規模のコンピュータネットワークを容易にする。
LANネットワーク化環境において用いられるときに、コンピュータ2102は、有線及び/又はワイヤレス通信ネットワークインターフェース又はアダプター2156を通して、ローカルネットワーク2152に接続することができる。アダプター2156は、LAN2152との有線又はワイヤレス通信を容易にすることができ、LANは、そこに配置され、無線アダプター2156と通信するためのワイヤレスAPも含むことができる。
WANネットワーク化環境において用いられるときに、コンピュータ2102は、モデム2158を含むことができるか、WAN2154上の通信サーバに接続することができるか、又は例えばインターネットによって、WAN2154を介して通信を確立するための他の手段を有する。モデム2158は、内部又は外部、及び有線又はワイヤレスデバイスとすることができ、入力デバイスインターフェース2142を介して、システムバス2108に接続することができる。ネットワーク化された環境では、コンピュータ2102に関して図示されるプログラムモジュール又はその一部は、リモートメモリ/記憶デバイス2150に記憶することができる。図示されるネットワーク接続は例であり、コンピュータ間に通信リンクを確立する他の手段を用いることができることは理解されよう。
コンピュータ2102は、ワイヤレス通信において動作可能に配置される任意のワイヤレスデバイス又はエンティティ、例えば、プリンター、スキャナー、デスクトップ及び/又はポータブルコンピュータ、ポータブルデータアシスタント、通信衛星、ワイヤレスで検出可能なタグに関連付けられる任意の機器又は場所(例えば、キオスク、ニューススタンド、化粧室)、及び電話と通信するように動作可能にすることができる。これは、ワイヤレスフィデリティ(Wi−Fi)及びBLUETOOTH(登録商標)ワイヤレス技術を含むことができる。このようにして、通信は、従来のネットワーク、又は単に少なくとも2つのデバイス間のアドホック通信の場合のような規定された構造とすることができる。
Wi−Fiによって、自宅の長椅子から、ホテルの部屋のベッドから、又は仕事中に会議室から、ワイヤレスでインターネットに接続できるようになる。Wi−Fiは携帯電話において使用されるのに類似のワイヤレス技術であり、それにより、そのようなデバイス、例えば、コンピュータが、基地局の範囲内の屋内外いずれの場所にもデータを送信及び受信できるようになる。Wi−Fiネットワークは、安全で、信頼性があり、高速のワイヤレス接続性を提供するために、IEEE802.11(a、b、g、n、ac、ag等)と呼ばれる無線技術を使用する。Wi−Fiネットワークを用いて、コンピュータを互いに、インターネットに、そして有線ネットワーク(IEEE802.3又はイーサネットを使用することができる)に接続することができる。Wi−Fiネットワークは、例えば、免許不要2.4GHz及び5GHz無線帯域において動作するか、又は両方の帯域(デュアルバンド)を含む製品を用いて動作するので、ネットワークは、多くのオフィスにおいて使用される基本10BaseT有線イーサネットネットワークに類似の実世界性能を提供することができる。
図22は、本明細書において説明される開示される主題の1つ以上の態様を実施し、利用することができるモバイルネットワークプラットフォーム2210の一例示的な実施形態2200を提示する。1つ以上の実施形態において、モバイルネットワークプラットフォーム2210は、開示される主題に関連付けられる、基地局(例えば、基地局デバイス1504、マクロセルサイト1502、又は基地局1614)、中央局(例えば、中央局1501又は1611)又は伝送デバイス101若しくは102によって送信及び受信される信号を生成し、受信することができる。一般に、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210は、パケット交換(PS)トラフィック(例えば、インターネットプロトコル(IP)、フレームリレー、非同期転送モード(ATM))及び回線交換(CS)トラフィック(例えば、音声及びデータ)の両方、並びにネットワーク化されたワイヤレス電気通信のための制御生成を容易にするコンポーネント、例えば、ノード、ゲートウェイ、インターフェース、サーバ又は異種プラットフォームを備えることができる。非限定的な例として、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210は、電気通信キャリアネットワーク内に含めることが可能であり、本明細書の他の場所で論じられたように、キャリア側コンポーネントと見なすことができる。モバイルネットワークプラットフォーム2210は、電話網(複数の場合もある)2240(例えば、公衆交換電話網(PSTN)、又は公衆陸上移動ネットワーク(PLMN))、又はシグナリングシステム#7(SS7)ネットワーク2270のような、レガシーネットワークから受信されるCSトラフィックとのインターフェースを有することができるCSゲートウェイノード(複数の場合もある)2222を備える。回線交換ゲートウェイノード(複数の場合もある)2222は、そのようなネットワークから生じるトラフィック(例えば、音声)を許可し、認証することができる。さらに、CSゲートウェイノード(複数の場合もある)2222は、SS7ネットワーク2270を通して生成されるモビリティデータ又はローミングデータ、例えば、メモリ2230内に存在することができるビジターロケーションレジスタ(VLR)に記憶されるモビリティデータにアクセスすることができる。さらに、CSゲートウェイノード(複数の場合もある)2222は、CSベーストラフィック及びシグナリング並びにPSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218とのインターフェースを有する。一例として、3GPP UMTSネットワークにおいて、CSゲートウェイノード(複数の場合もある)2222は、ゲートウェイGPRSサポートノード(複数の場合もある)(GGSN)において少なくとも部分的に実現することができる。CSゲートウェイノード(複数の場合もある)2222、PSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218及びサービングノード(複数の場合もある)2216の機能及び特定の動作は、電気通信のためにモバイルネットワークプラットフォーム2210によって利用される無線技術(複数の場合もある)によって提供され、決定されることは理解されたい。
CS交換トラフィック及びシグナリングを受信及び処理することに加えて、PSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218は、サービングされるモバイルデバイスとのPSベースデータセッションを許可し、認証することができる。データセッションは、ワイドエリアネットワーク(複数の場合もある)(WAN)2250、企業ネットワーク(複数の場合もある)2270及びサービスネットワーク(複数の場合もある)2280のようなワイヤレスネットワークプラットフォーム2210の外部にあるネットワークと交換されるトラフィック又はコンテンツ(複数の場合もある)を含むことができ、それらはローカルエリアネットワーク(複数の場合もある)(LAN)において具現することができ、PSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218を通してモバイルネットワークプラットフォーム2210とインターフェース接続することもできる。WAN2250及び企業ネットワーク(複数の場合もある)2260は、IPマルチメディアサブシステム(IMS)のようなサービスネットワーク(複数の場合もある)を少なくとも部分的に具現できることに留意されたい。技術リソース(複数の場合もある)2217において利用可能な無線技術レイヤ(複数の場合もある)に基づいて、パケット交換ゲートウェイノード(複数の場合もある)2218は、データセッションが確立されるときに、パケットデータプロトコルコンテキストを生成することができ、パケット化されたデータをルーティングするのを容易にする他のデータ構造も生成することができる。そのために、一態様において、PSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218は、Wi−Fiネットワークのような異種ワイヤレスネットワーク(複数の場合もある)とのパケット化された通信を容易にすることができるトンネルインターフェース(例えば、3GPP UMTSネットワーク(複数の場合もある)(図示せず)におけるトンネル終端ゲートウェイ(TTG))を備えることができる。
実施形態2200において、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210は、サービングノード(複数の場合もある)2216も備え、サービングノードは、技術リソース(複数の場合もある)2217内の利用可能な無線技術レイヤ(複数の場合もある)に基づいて、PSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218を通して受信されたデータストリームの種々のパケット化されたフローを搬送する。主にCS通信に頼る技術リソース(複数の場合もある)2217の場合、サーバノード(複数の場合もある)が、PSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218に頼ることなく、トラフィックを送達できることに留意されたい。例えば、サーバノード(複数の場合もある)は、モバイル交換センターを少なくとも部分的に具現することができる。一例として、3GPP UMTSネットワークにおいて、サービングノード(複数の場合もある)2216は、サービングGPRSサポートノード(複数の場合もある)(SGSN)において具現することができる。
パケット化された通信を利用する無線技術の場合、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210内のサーバ(複数の場合もある)2214が、複数の異種のパケット化されたデータストリーム又はフローを生成し、そのようなフローを管理する(例えば、スケジューリングする、待ち行列に入れる、フォーマットする...)ことができる、数多くのアプリケーションを実行することができる。そのようなアプリケーション(複数の場合もある)は、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210によって提供される標準的なサービス(例えば、プロビジョニング、課金、顧客サポート...)に対するアドオン機構を含むことができる。データストリーム(例えば、音声通話又はデータセッションの一部であるコンテンツ(複数の場合もある))を、データセッションの許可/認証及び開始のためにPSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218に搬送することができ、その後、通信のためにサービングノード(複数の場合もある)2216に搬送することができる。アプリケーションサーバに加えて、サーバ(複数の場合もある)2214は、ユーティリティサーバ(複数の場合もある)を含むことができ、ユーティリティサーバは、プロビジョニングサーバ、運用及びメンテナンスサーバ、認証局及びファイヤウォール並びに他のセキュリティ機構を少なくとも部分的に実現することができるセキュリティサーバ等を含むことができる。一態様において、セキュリティサーバ(複数の場合もある)は、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210を通してサービングされる通信を保護し、CSゲートウェイノード(複数の場合もある)2222及びPSゲートウェイノード(複数の場合もある)2218が規定することができる許可及び認証手順に加えて、ネットワークの運用及びデータインテグリティを確保する。さらに、プロビジョニングサーバ(複数の場合もある)が、異種サービスプロバイダによって運用されるネットワークのような外部ネットワーク(複数の場合もある)からのサービス、例えば、WAN2250又はグローバルポジショニングシステム(GPS)ネットワーク(複数の場合もある)(図示せず)からのサービスをプロビジョニングすることができる。また、プロビジョニングサーバ(複数の場合もある)は、更なるネットワークカバレッジを提供することによりワイヤレスサービスカバレッジを向上させる図1に示される分散アンテナネットワーク等のワイヤレスネットワークプラットフォーム2210に関連付けられる(例えば、同じサービスプロバイダによって展開され、運用される)ネットワークを通して、カバレッジをプロビジョニングすることもできる。図7、図8及び図9に示されるようなリピーターデバイスも、UE2275による加入者サービス体感を向上させるために、ネットワークカバレッジを改善する。
サーバ(複数の場合もある)2214は、マクロネットワークプラットフォーム2210の機能を少なくとも部分的に与えるように構成される1つ以上のプロセッサを備えることができることに留意されたい。そのために、1つ以上のプロセッサは、例えば、メモリ2230に記憶されたコード命令を実行することができる。サーバ(複数の場合もある)2214は、上記で説明されたのと実質的に同様に動作する、コンテンツマネージャ2215を備えることができることは理解されたい。
例示的な実施形態2200において、メモリ2230は、ワイヤレスネットワークプラットフォーム2210の運用に関連する情報を記憶することができる。他の運用情報は、ワイヤレスプラットフォームネットワーク2210を通してサービングされるモバイルデバイスのプロビジョニング情報、加入者データベース;アプリケーションインテリジェンス、プライシングスキーム、例えば、販売促進料、定額プログラム、クーポン配布キャンペーン;異種無線、又はワイヤレス、技術レイヤの運用のための電気通信プロトコルと一致する技術仕様(複数の場合もある)等を含むことができる。また、メモリ2230は、電話網(複数の場合もある)2240、WAN2250、企業ネットワーク(複数の場合もある)2270又はSS7ネットワーク2260のうちの少なくとも1つからの情報を記憶することができる。一態様において、例えば、データストアコンポーネントの一部として、又は遠隔接続されるメモリストアとして、メモリ2230にアクセスすることができる。
開示される主題の種々の態様に関する状況を提供するために、図22及び以下の検討は、開示される主題の種々の態様を実現することができる適切な環境の簡潔で一般的な説明を提供することを意図している。主題は、単数及び/又は複数のコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムのコンピュータ実行可能命令の一般的な状況においてこれまで説明されてきたが、開示される主題を他のプログラムモジュールとの組み合わせにおいて実現することもできることは当業者には認識されよう。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し、及び/又は特定の抽象データ型を実現するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含む。
図23は、通信デバイス2300の一例示的な実施形態を示す。通信デバイス2300は、本開示によって参照されるモバイルデバイス及び建物内デバイス(例えば、図15、図16A及び図16B)等のデバイスの例示的な実施形態としての役割を果たすことができる。
通信デバイス2300は、有線及び/又はワイヤレス送受信機2302(本明細書における送受信機2302)と、ユーザーインターフェース(UI)2304と、電源2314と、ロケーション受信機2316と、モーションセンサ2318と、方位センサ2320と、その動作を管理するためのコントローラー2306とを備えることができる。送受信機2302は、数例を挙げると、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)、WiFi、DECT又はセルラー通信技術のような短距離及び長距離ワイヤレスアクセス技術をサポートすることができる(Bluetooth(登録商標)及びZigBee(登録商標)はそれぞれ、Bluetooth(登録商標) Special Interest Group及びZigBee(登録商標) Allianceによる登録商標である)。セルラー技術は、例えば、CDMA1X、UMTS/HSDPA、GSM/GPRS、TDMA/EDGE、EV/DO、WiMAX、SDR、LTE、並びにセルラー技術が現れるような他の次世代ワイヤレス通信技術を含むことができる。また、送受信機2302は、回線交換有線アクセス技術(PSTN等)、パケット交換有線アクセス技術(TCP/IP、VoIP等)及びその組み合わせをサポートするように構成することもできる。
UI2304は、通信デバイス2300の動作を操作するための、ローラーボール、ジョイスティック、マウス又はナビゲーションディスク等のナビゲーション機構を備える押下可能又はタッチセンシティブキーパッド2308を含むことができる。キーパッド2308は、通信デバイス2300のハウジングアセンブリの一体部分とすることができるか、又はテザリング有線インターフェース(USBケーブル等)若しくは例えば、Bluetooth(登録商標)をサポートするワイヤレスインターフェースによって通信デバイスに動作可能に結合される独立したデバイスとすることができる。キーパッド2308は、電話によって一般的に使用される数字キーパッド、及び/又は英数字キーを有するQWERTYキーパッドを表すことができる。UI2304は、通信デバイス2300のエンドユーザーに画像を搬送するための、白黒又はカラーLCD(液晶ディスプレイ)、OLED(有機発光ダイオード)又は他の適切なディスプレイ技術等のディスプレイ2310を更に含むことができる。ディスプレイ2310がタッチセンシティブである一実施形態において、キーパッド2308の一部又は全てを、ナビゲーション機構を備えるディスプレイ2310によって提示することができる。
ディスプレイ2310は、タッチスクリーン技術を用いて、ユーザー入力を検出するためのユーザーインターフェースの役割も果たすことができる。タッチスクリーンディスプレイとして、通信デバイス2300は、ユーザーが指で触ることによって選択することができるグラフィカルユーザーインターフェース(GUI)要素を有するユーザーインターフェースを提示するように構成することができる。タッチスクリーンディスプレイ2310は、タッチスクリーンディスプレイの一部にユーザーの指の表面積がどの程度置かれたかを検出するために、容量性、抵抗性又は他の形態の検知技術を備えることができる。この検知情報を用いて、ユーザーインターフェースのGUI要素又は他の機能の操作を制御することができる。ディスプレイ2310は、通信デバイス2300のハウジングアセンブリの一体部分とすることができるか、又はテザリング有線インターフェース(ケーブル等)若しくはワイヤレスインターフェースによって通信デバイスに通信可能に結合される独立したデバイスとすることができる。
また、UI2304は、低音量の可聴音(人の耳の近くで聞こえる可聴音等)及び高音量の可聴音(ハンズフリー動作の場合のスピーカーフォン等)を搬送するためにオーディオ技術を利用するオーディオシステム2312を含むことができる。オーディオシステム2312は、エンドユーザーの可聴信号を受信するためのマイクロフォンを更に含むことができる。また、オーディオシステム2312は、音声認識アプリケーションのために使用することもできる。UI2304は、静止画又は動画を取り込むための電荷結合デバイス(CCD)カメラのようなイメージセンサ2313を更に含むことができる。
電源2314は、通信デバイス2300のコンポーネントにエネルギーを供給し、長距離又は短距離のポータブル通信を容易にするために、交換式及び充電式電池、電源レギュレーション技術及び/又は充電システム技術等の一般的な電源管理技術を利用することができる。代替的には、又は組み合わせて、充電システムは、USBポート又は他の適切なテザリング技術等の物理インターフェースを介して供給されるDC電力等の外部電力源を利用することができる。
ロケーション受信機2316は、ナビゲーション等のロケーションサービスを容易にするために使用することができる、一群のGPS衛星によって生成される信号に基づいて通信デバイス2300の場所を特定するために、補助GPSの能力を有するグローバルポジショニングシステム(GPS)受信機等のロケーション技術を利用することができる。モーションセンサ2318は、加速度計、ジャイロスコープ又は他の適切な運動検知技術等の運動検知技術を利用して、3次元空間内の通信デバイス2300の運動を検出することができる。方位センサ2320は、磁力計等の方位検知技術を利用して、通信デバイス2300の方位(北、南、西及び東、並びに度、分若しくは他の適切な方位指標の複合方位)を検出することができる。
通信デバイス2300は、送受信機2302を用いて、受信電界強度インジケーター(RSSI)及び/又は信号到達時間(TOA)又は飛行時間(TOF)測定値を利用する等の検知技法によって、セルラー、WiFi、Bluetooth(登録商標)又は他のワイヤレスアクセスポイントへの近接性も判断することができる。コントローラー2306は、コンピュータ命令を実行するために、制御するために、そして通信デバイス2300の上記のコンポーネントによって供給されるデータを処理するために、フラッシュ、ROM、RAM、SRAM、DRAM又は他のストレージ技術等の関連する記憶装置メモリとともに、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、プログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路及び/又はビデオプロセッサ等のコンピューティング技術を利用することができる。
図23に示されない他のコンポーネントを、本開示の1つ以上の実施形態において使用することができる。例えば、通信デバイス2300は、加入者識別モジュール(SIM)カード又は汎用集積回路カード(UICC)等の識別モジュールを追加するか、又は取り出すためのスロットを含むことができる。SIMカード又はUICCカードは、加入者サービスを識別する、プログラムを実行する、加入者データを記憶する等のために使用することができる。
本明細書において、「ストア」、「ストレージ」、「データストア」、「データ記憶装置」、「データベース」という用語、並びにコンポーネントの動作及び機能に関連する実質的に任意の他の情報記憶コンポーネントは、「メモリコンポーネント」、「メモリ」において具現されるエンティティ又はメモリを備えるコンポーネントを指している。本明細書において説明されるメモリコンポーネントは、揮発性メモリ若しくは不揮発性メモリのいずれかとすることができるか、又は揮発性及び不揮発性両方のメモリを含むことができ、例示であって、限定はしないが、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ディスクストレージ及びメモリストレージを含むことができることは理解されよう。さらに、リードオンリーメモリ(ROM)、プログラマブルROM(PROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能ROM(EEPROM)又はフラッシュメモリにおいて、不揮発性メモリを含むことができる。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとしての役割を果たすランダムアクセスメモリ(RAM)を含めることができる。例示であって、限定はしないが、RAMは、同期RAM(SRAM)、ダイナミックRAM(DRAM)、同期DRAM(SDRAM)、ダブルデータレートSDRAM(DDR SDRAM)、エンハンストSDRAM(ESDRAM)、SynchlinkDRAM(SLDRAM)及びdirect RambusRAM(DRRAM)等の数多くの形において入手することができる。さらに、本明細書におけるシステム又は方法の開示されるメモリコンポーネントは、限定されないが、これらの、そして任意の他の適切なタイプのメモリを含むことを意図している。
さらに、開示される主題は、シングルプロセッサ若しくはマルチプロセッサコンピュータシステム、ミニコンピューティングデバイス、メインフレームコンピュータ、並びにパーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス(例えば、PDA、電話、スマートフォン、腕時計、タブレットコンピュータ、ネットブックコンピュータ等)、マイクロプロセッサベース又はプログラマブル家電製品又は産業用電子機器等を含む、他のコンピュータシステム構成で実践できることに留意されたい。例示される態様は、通信ネットワークを通してリンクされる遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境において実践することもできる。しかしながら、本開示の、全てではないが、幾つかの態様は、スタンドアローンコンピュータ上で実践することができる。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカルメモリ記憶装置及びリモートメモリ記憶装置の双方の中に位置することができる。
本明細書において説明される実施形態の幾つかは、本明細書において説明される1つ以上の特徴を自動化するのを容易にするために人工知能(AI)を利用することもできる。例えば、伝達効率を最大化するために、オプションのトレーニングコントローラー230において人工知能を用いて、候補周波数、変調方式、MIMOモード及び/又は導波モードを評価し、選択することができる。複数の実施形態(例えば、既存の通信ネットワークに追加した後に最大の価値/利益を提供する取得セルサイトを自動的に識別することに関連する)は、種々の実施形態を実行するために、AIに基づく種々の方式を利用することができる。さらに、分類器を用いて、取得ネットワークの各セルサイトのランク付け又は優先順位を決定することができる。分類器は、入力属性ベクトルx=(x1,x2,x3,x4,...,xn)を、入力が1つのクラスに属する信頼度にマッピングする関数であり、すなわち、f(x)=信頼度(クラス)である。そのような分類は、ユーザーが自動的に実施されることを望む動作を予測又は推論するために、(例えば分析の有用性及びコストを計算に入れる)確率的解析及び/又は統計に基づく解析を利用することができる。サポートベクトルマシン(SVM:support vector machine)は、利用できる分類器の一例である。SVMは、取り得る入力の空間内で超曲面を見つけることによって動作し、超曲面は非トリガーイベントからトリガー基準を分離しようとする。直観的には、これは、トレーニングデータに近いが、同一ではないデータをテストするために、分類を正確にする。他の有向及び無向モデル分類手法は、例えば、ナイーブベイズ、ベイジアンネットワーク、決定木、ニューラルネットワーク、ファジー論理モデルを含み、独立した異なるパターンを提供する確率的分類モデルを利用することができる。本明細書において用いられるときに、分類は、優先順位のモデルを開発するために利用される統計的回帰も包含する。
容易に理解されるように、実施形態のうちの1つ以上は、暗黙的にトレーニングされる(例えば、UE挙動を観察すること、運用者の好み、履歴情報、外部情報を受信することによる)だけでなく、明確にトレーニングされる(例えば、汎用トレーニングデータによる)分類器を利用することができる。例えば、SVMは、分類器コンストラクター及び特徴選択モジュール内の学習又はトレーニング段階を介して構成することができる。したがって、分類器(複数の場合もある)を用いて、限定はしないが、所定の基準に従って、取得セルサイトのうちのどの取得セルサイトが最大数の加入者に利益を与えることになり、及び/又は取得セルサイトのうちのどの取得セルサイトが既存の通信ネットワークカバレッジに最小値を追加することになるか等を判断することを含む、複数の機能を自動的に学習し、実行することができる。
本出願における幾つかの状況において使用されるように、幾つかの実施形態において、「コンポーネント」、「システム」等の用語は、コンピュータ関連エンティティ、又は1つ以上の特定の機能を有する使用可能な装置に関連するエンティティを指すか、又は含むことを意図しており、そのエンティティは、ハードウェア、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア又は実行中ソフトウェアのいずれかとすることができる。一例として、コンポーネントは、限定はしないが、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、コンピュータ実行可能命令、プログラム及び/又はコンピュータとすることができる。例示であって、限定はしないが、サーバ上で実行されるアプリケーション及びサーバの両方をコンポーネントとすることができる。1つ以上のコンポーネントは、プロセス及び/又は実行のスレッド内に存在する場合があり、コンポーネントは、1つのコンピュータ上に局在し、及び/又は2つ以上のコンピュータ間に分散される場合がある。さらに、これらのコンポーネントは、そこに記憶された種々のデータ構造を有する種々のコンピュータ可読媒体から実行することができる。コンポーネントは、例えば、1つ以上のデータパケット(例えば、ローカルシステム内、分散システム内の別のコンポーネントとインタラクトするコンポーネントからのデータ、及び/又はインターネット等のネットワークにわたって、信号を介して他のシステムとインタラクトするコンポーネントからのデータ)を有する信号に従って、ローカル及び/又はリモートプロセスを介して通信することができる。別の例として、コンポーネントは、プロセッサによって実行されるソフトウェア又はファームウェアアプリケーションによって運用される電気回路又は電子回路によって操作される機械部品によって提供される特定の機能を有する装置とすることができ、プロセッサはその装置の内部又は外部に存在することができ、ソフトウェア又はファームウェアアプリケーションの少なくとも一部を実行する。更に別の例として、コンポーネントは、機械部品を用いることなく、電子コンポーネントを通して特定の機能を提供する装置とすることができ、電子コンポーネントは、電子コンポーネントの機能を少なくとも部分的に与えるソフトウェア又はファームウェアを実行するために、その中にプロセッサを備えることができる。種々のコンポーネントが別々のコンポーネントとして例示されてきたが、例示的な実施形態から逸脱することなく、複数のコンポーネントを単一のコンポーネントとして実現できるか、単一のコンポーネントを複数のコンポーネントとして実現できることは理解されよう。
さらに、種々の実施形態は、開示される主題を実現するために、コンピュータを制御するソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア又は任意のその組み合わせを作製するための標準的なプログラミング及び/又はエンジニアリング技法を用いて、方法、装置又は製品として実現することができる。本明細書において使用されるときに、「製品」という用語は、任意のコンピュータ可読デバイス、又はコンピュータ可読記憶/通信媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを含むことを意図している。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、限定はしないが、磁気記憶デバイス(例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ)、光ディスク(例えば、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD))、スマートカード及びフラッシュメモリデバイス(例えば、カード、スティック、キードライブ)を含むことができる。当然、種々の実施形態の範囲又は趣旨から逸脱することなく、この構成に対して数多くの変更を加えることができることは、当業者は認識されよう。
さらに、「例」及び「例示的」という言葉は、事例又は例示としての役割を果たすことを意味するために本明細書において使用される。本明細書において「例」又は「例示的」として説明されたいかなる実施形態又は設計も、必ずしも、他の実施形態又は設計より好ましいか、又は有利であると解釈されるべきではない。むしろ、例又は例示的という言葉を使用することは、概念を具体的に提示することを意図している。本出願において使用されるときに、「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく、包含的な「又は」を意味することを意図している。すなわち、別段の指示がない限り、又は文脈において明らかでない限り、「XがA又はBを利用する」は、自然な包含的置換のいずれかを意味することを意図している。すなわち、XがAを利用する、XがBを利用する、又はXがA及びBの両方を利用する場合には、上記の事例のうちのいずれのもとにおいても、「Xが、A又はBを利用する」が満たされる。さらに、本出願及び添付の特許請求の範囲において用いられる冠詞「一("a" and "an")」は、一般に、別段の指示がない限り又は単数形を対象とすることが文脈から明らかでない限り、「1つ以上」を意味すると解釈されるべきである。
さらに、「ユーザー機器」、「移動局」、「モバイル加入者局」、「アクセス端末」、「端末」、「ハンドセット」、「モバイルデバイス」のような用語(及び/又は類似の専門用語を表す用語)は、データ、制御、音声、ビデオ、サウンド、ゲーム又は実質的に任意のデータストリーム若しくはシグナリングストリームを受信又は搬送するために、ワイヤレス通信サービスの加入者又はユーザーによって利用されるワイヤレスデバイスを指すことができる。上記の用語は、本明細書において、そして関連する図面を参照しながら、交換可能に利用される。
さらに、「ユーザー」、「加入者」、「顧客」、「消費者」等の用語は、その用語間の特定の差異が文脈において正当化されない限り、全体を通して交換可能に利用される。そのような用語は、実在する人間、又はシミュレートされた視覚、音声認識等を提供することができる、人工知能(例えば、複雑な数学的な形式に少なくとも基づいて推論する能力)を通してサポートされる自動化されたコンポーネントを指すことができることは理解されたい。
本明細書において用いられるときに、「プロセッサ」という用語は、限定はしないが、シングルコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を有するシングルプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を有するマルチコアプロセッサ、ハードウェアマルチスレッド技術を用いるマルチコアプロセッサ、並列プラットフォーム、及び分散共有メモリを有する並列プラットフォームを含む、実質的に任意のコンピューティング処理ユニット又はデバイスを指すことができる。さらに、プロセッサは、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックコントローラー(PLC)、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス(CPLD)、ディスクリートゲート若しくはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又は本明細書において説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを指すことができる。プロセッサは、ユーザー機器の空間利用を最適化するか、又は性能を向上させるために、限定はしないが、分子及び量子ドットに基づくトランジスタ、スイッチ及びゲート等のナノスケールアーキテクチャを利用することができる。また、プロセッサは、コンピューティング処理ユニットの組み合わせとして実現することもできる。
本明細書において用いられるときに、「データ記憶装置」、「データベース」、並びにコンポーネントの動作及び機能に関連する実質的に任意の他の情報記憶コンポーネントのような用語は、「メモリコンポーネント」、又は「メモリ」において具現されるエンティティ、又はメモリを備えるコンポーネントを指している。本明細書において説明される、メモリコンポーネント又はコンピュータ可読記憶媒体は、揮発性メモリ若しくは不揮発性メモリのいずれかとすることができるか、又は揮発性及び不揮発性両方のメモリを含むことができることは理解されよう。
これまでに説明されてきたことは、種々の実施形態の単なる例を含む。当然、これらの例を説明するために、コンポーネント又は方法の考えられるありとあらゆる組み合わせを説明することはできないが、当業者は、本実施形態の数多くの更なる組み合わせ及び置換が可能であることを認識することができる。したがって、本明細書において開示され、及び/又は特許請求される実施形態は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲に入る全てのそのような改変、変更及び変形を含むことを意図している。さらに、「備える、含む(includes)」という用語が詳細な説明又は特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される限りにおいて、そのような用語は、「備える、含む(comprising)」という用語が特許請求の範囲において移行語(transitional word)として利用されるときに解釈されるのと同様に、包括的であることを意図している。
さらに、流れ図が、「開始」及び/又は「継続」表示を含む場合がある。「開始」及び「継続」表示は、提示されたステップを、任意選択で、他のルーチンに組み込むことができるか、又は他の方法で、他のルーチンとともに使用できることを表す。この関連において、「開始」は、提示される最初のステップの先頭を示し、具体的に図示されない他の活動が先行する場合がある。さらに、「継続」表示は、提示されたステップが、複数回実行される場合があり、及び/又は具体的に図示されない他の活動によって引き継がれる場合があることを表す。さらに、流れ図が、ステップの特定の順序を示すが、因果関係の原則が維持される場合には、他の順序も同様に可能である。
また、本明細書において使用される場合があるとき、「〜に動作可能に結合される」、「〜に結合される」、及び/又は「結合する」という用語は、アイテム間の直接の結合、及び/又は1つ以上の介在するアイテムを介してのアイテム間の間接的な結合を含む。そのようなアイテム及び介在するアイテムは、限定はしないが、接合部、通信パス、構成要素、回路要素、回路、機能ブロック及び/又はデバイスを含む。間接的な結合の一例として、第1のアイテムから第2のアイテムに搬送される信号は、1つ以上の介在するアイテムによって、信号内の情報の形態、性質又はフォーマットを変更することによって変更される場合があるが、それにもかかわらず、信号内の1つ以上の情報要素は、第2のアイテムが認識することができるように搬送される。間接的な結合の更なる例において、1つ以上の介在するアイテム内の作用及び/又は反応の結果として、第1のアイテムにおける作用が第2のアイテムにおける反応を引き起こす可能性がある。
具体的な実施形態が本明細書において例示され、説明されてきたが、本開示によって説明又は図示される実施形態の代わりに、同じ、又は類似の目的を果たす任意の構成を用いることができることは理解されたい。本開示は、種々の実施形態のありとあらゆる改変又は変形を含むことを意図している。本明細書において具体的に説明されない、上記の実施形態の組み合わせ及び他の実施形態を本開示において使用することができる。例えば、1つ以上の実施形態からの1つ以上の特徴を、1つ以上の他の実施形態の1つ以上の特徴と組み合わせることができる。1つ以上の実施形態において、積極的に列挙される特徴は、別の構造的及び/又は機能的特徴によって置き換えて、又は置き換えることなく、消極的に列挙し、実施形態から除外することもできる。本開示の実施形態に関して説明されたステップ又は機能は、任意の順序において実行することができる。本開示の実施形態に関して説明されるステップ又は機能は、単独で、又は本開示の他のステップ若しくは機能と組み合わせて実行することができ、本開示において説明されていない他の実施形態から、又は他のステップからの他のステップ若しくは機能と組み合わせて実行することができる。さらに、一実施形態に関して説明された全ての特徴より多くの特徴、又は少ない特徴を利用することもできる。
Claims (10)
- 伝送媒体であって、
第1の誘電体材料と、
前記第1の誘電体材料の外面の一部の上に配置される誘電体ストリップを含む第2の誘電体材料と、
を備え、
前記第1の誘電体材料及び前記誘電体ストリップは、前記第1の誘電体材料によって電磁波を導波できるようにする異なる誘電率を有し、
前記第1の誘電体材料の第1の複数の部分が、悪環境への前記電磁波の曝露を低減するために前記誘電体ストリップによって覆われており、前記第1の誘電体材料の第2の複数の部分が前記誘電体ストリップによって覆われていない、
伝送媒体。 - 前記第1の誘電体材料は、前記第2の誘電体材料の第2の誘電率よりも大きい第1の誘電率を有する、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記第1の誘電率が前記第2の誘電率よりも大きいことによって、前記電磁波が前記第1の誘電体材料に結合される、請求項2に記載の伝送媒体。
- 前記第1の誘電体材料は非対称な非円形断面を含む、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記第1の誘電体材料は対称な非円形断面を含む、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記電磁波は非光周波数範囲を有する、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記第2の誘電体材料は誘電体フォームを含む、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記第2の誘電体材料は、発泡ポリエチレン材料を含む、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記電磁波によって放出される場の第1の部分が前記第1の誘電体材料に閉じ込められ、前記場の第2の部分が前記第2の誘電体材料に閉じ込められる、請求項1に記載の伝送媒体。
- 前記悪環境への曝露を防ぐために前記第2の誘電体材料の前記外面を包囲するカバーを更に備える、請求項1に記載の伝送媒体。
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