JP6657255B2 - 電力線における表面波の受動電気結合及びそれを用いた方法 - Google Patents

電力線における表面波の受動電気結合及びそれを用いた方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2015年4月24日出願の米国特許出願第14/695092号の優先権
を主張し、その内容がその全体においてここに参照として取り込まれる。

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た通信に関する。

スマートフォン及び他の可搬デバイスがますます偏在的となるにつれて、データ使用量は増加し、同様に、マクロセル基地局デバイス及び既存の無線インフラは、増加した要求に対処するためにより高い帯域幅能力を必要とする。更なる移動体帯域幅を提供するために、マイクロセル及びピコセルが従来のマクロセルよりも一層小さな領域にカバレッジを与えつつ、スモールセルの配備が進んでいる。

さらに、多くの自宅及び仕事場が、音声、映像及びインターネット閲覧などのようなサービスへのブロードバンドデータアクセスに依存す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無線、電力線通信、ファイバ、ケーブル、及び電話ネットワークを含む。

ここで添付図面が参照され、図面は必ずしも寸法通りではない。

図1は、ここに記載される種々の態様による誘導波通信システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図2は、ここに記載される種々の態様による伝送デバイスの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図3は、ここに記載される種々の態様による電磁界分布の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 図4は、ここに記載される種々の態様による電磁界分布の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 図5Aは、ここに記載される種々の態様による周波数応答の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 図5Bは、ここに記載される種々の態様による種々の動作周波数での誘導電磁波の電界を図示する、絶縁配線の長手方向断面の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 図6は、ここに記載される種々の態様による電磁界分布の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図である。 図7は、ここに記載される種々の態様によるアークカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図8は、ここに記載される種々の態様によるアークカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図9Aは、ここに記載される種々の態様によるスタブカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図9Bは、ここに記載される種々の態様による電磁分布の例示の非限定的な実施形態を示す図である。 図10Aは、ここに記載される種々の態様によるカプラ及び送受信機の例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図10Bは、ここに記載される種々の態様によるカプラ及び送受信機の例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図11は、ここに記載される種々の態様によるデュアルスタブカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図12は、ここに記載される種々の態様による中継器システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図13は、ここに記載される種々の態様による双方向中継器の例示の非限定的な実施形態を示すブロック図を示す。 図14は、ここに記載される種々の態様による導波路システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図15は、ここに記載される種々の態様による誘導波通信システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図16Aは、ここに記載される種々の態様による電力グリッド通信システムを管理するためのシステムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図16Bは、ここに記載される種々の態様による電力グリッド通信システムを管理するためのシステムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。 図17Aは、図16のシステムの通信ネットワークで発生する外乱を検出及び軽減する方法の例示の非限定的な実施形態のフロー図を示す。 図17Bは、図16のシステムの通信ネットワークで発生する外乱を検出及び軽減する方法の例示の非限定的な実施形態のフロー図を示す。 図18Aは、ここに記載される種々の態様による結合デバイスの例示の非限定的な実施形態の模式ブロック図である。 図18Bは、ここに記載される種々の態様による結合デバイスの例示の非限定的な実施形態の模式ブロック図である。 図19Aは、ここに記載される種々の態様による結合デバイスの例示の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 図19Bは、ここに記載される種々の態様による結合デバイスの例示の非限定的な実施形態の概略ブロック図である。 図20は、方法の例示の非限定的な実施形態のフロー図を示す。 図21は、ここに記載される種々の態様によるコンピューティング環境の例示の非限定的な実施形態のブロック図である。 図22は、ここに記載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例示の非限定的な実施形態のブロック図である。 図23は、ここに記載される種々の態様による通信デバイスの例示の非限定的な実施形態のブロック図である。

図面を参照して1以上の実施形態がここに記載され、全体を通じて同様の要素に言及するのに同様の符号が使用される。以降の説明において、説明の便宜上、種々の実施形態の完全な理解を与えるために多数の詳細を説明する。しかし、種々の実施形態がこれらの詳細なしに(そして何らかの特定のネットワーク化された環境又は標準を適用することなしに)実施され得ることは明らかである。

実施形態では、誘導電磁波を介したデータ又は他のシグナリングなどの通信信号を送信及び受信するために誘導波通信システムが提示される。誘導電磁波は、例えば、伝送媒体に結合され、又はそれによって誘導される表面波又は他の電磁波を含む。例示の実施形態から逸脱することなく様々な伝送媒体が誘導波通信とともに利用され得ることが理解されるはずである。そのような伝送媒体の例は、単独又は1以上の組合せにおいて、以下の:絶縁されているか否かを問わず、及び単線撚りであるか複線撚りであるかを問わず配線;配線束、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などの非導体;導体及び誘電体材料の組合せ;又は他の誘導波伝送媒体のうちの1以上を含み得る。

伝送媒体への誘導電磁波の誘起は、電気回路の一部としての伝送媒体を介して注入される電位、電荷又は電流あるいは伝送される電位、電荷又は電流とは無関係なものとなり得る。例えば、伝送媒体が配線である場合には、配線に沿う誘導波の伝搬に応じて配線における小さな電流が形成され得る一方で、これが配線表面に沿う電磁波の伝搬に起因し得るものであり、電気回路の一部として配線に注入される電位、電荷又は電流に応じては形成されないことが分かるはずである。したがって、配線上を進行する電磁波は、配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、配線は、回路の一部ではない単一配線伝送線である。また、ある実施形態では、配線は必要ではなく、電磁波は、配線ではない単一線伝送媒体に沿って伝搬し得る。

より一般的には、本開示で説明する「誘導電磁波」又は「誘導波」は、少なくとも部分的に物理的物体に結合され又はそれによって誘導されるように、そして物理的物体の伝送経路に沿って伝搬するように、伝送媒体(例えば、裸配線又は他の導体、誘電体、絶縁配線、コンジット又は他の中空要素、誘電体若しくは絶縁体によってコーティングされ、被覆され若しくは囲まれた絶縁配線の束又は他の配線束、又は固体、液体若しくは非気体伝送媒体の他の形態)の少なくとも一部である物理的物体の存在に影響を受ける。そのような物理的物体は、伝送媒体(例えば、外表面、内表面、外表面と内表面の間の内部、又は伝送媒体の要素間の他の境界部)の界面によって、誘導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、それは同様に、エネルギー、データ及び/又は他の信号を送信デバイスから受信デバイスへの伝送経路に沿って搬送することができる。

無誘導電磁波が進行した距離の二乗に反比例して強度が減少する無誘導(又は非結合)電磁波のような無線信号の自由空間伝搬とは異なり、誘導電磁波は、無誘導電磁波が受けるよりも小さい、単位距離あたりの大きさの損失で伝送媒体に沿って伝搬し得る。

電気信号とは異なり、誘導電磁波は、送信デバイスと受信デバイスの間の独立した電気戻り経路を要することなく、送信デバイスから受信デバイスに伝搬することができる。結果として、誘導電磁波は、導電構成要素を有しない伝送媒体(例えば、誘電体ストリップ)に沿って、又は単一の導体以外を有さない伝送媒体(例えば、単一の裸配線又は絶縁配線)を介して送信デバイスから受信デバイスに伝搬することができる。伝送媒体が1以上の導電構成要素を含み、伝送媒体に沿って伝搬する誘導電磁波が1以上の導電構成要素を誘導電磁波の方向に流れる電流を生成する場合であっても、そのような誘導電磁波は送信デバイスと受信デバイスの間の電気戻り経路上の対向電流の流れを要することなく送信デバイスから受信デバイスに伝送媒体に沿って伝搬し得る。

非限定的説明において、導電媒体によって送信デバイスと受信デバイスの間で電気信号を送信及び受信する電気システムを検討する。そのようなシステムは、概略として電気的に独立した送り経路及び戻り経路で成り立つ。例えば、絶縁体で分離さ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検討する。通常、電気システムでは、送信(又は受信)デバイスの第1の端子が中心導体に接続され、送信(又は受信)デバイスの第2の端子が接地シールドに接続され得る。送信デバイスが電気信号を中心導体に第1の端子を介して注入した場合、電気信号は中心導体に沿って伝搬して中心導体における順方向電流及び接地シールドにおける逆方向電流を生じさせる。同じ条件が2端子受信デバイスにも当てはまる。

これに対して、本開示に記載されるような、電気戻り経路なしに誘導電磁波を送信及び受信するための伝送媒体の様々な(とりわけ同軸ケーブルを含む)実施形態を利用し得る誘導波通信システムを検討する。一実施形態では、例えば、本開示の誘導波通信システムは、同軸ケーブルの外表面に沿って伝搬する誘導電磁波を誘起するように構成され得る。誘導電磁波が接地シールド上に順方向電流を生じさせることになるが、誘導電磁波は、誘導電磁波が同軸ケーブルの外表面に沿って伝搬することを可能とするのに逆方向電流を必要としない。同じことが、誘導電磁波の送信及び受信のために誘導波通信システムによって使用される他の伝送媒体についても言える。例えば、誘導波通信システムによって裸配線の外表面上又は絶縁配線上に誘起される誘導電磁波は、電気戻り経路なしに裸配線又は絶縁裸配線に沿って伝搬することができる。

結果的に、送信デバイスによって注入される電気信号の伝搬を可能とするのに順方向電流及び逆方向電流を独立した導体上で搬送するために2以上の導体を要する電気システムは、伝送媒体の界面に沿う誘導電磁波の伝搬を可能とするのに電気戻り経路を必要とせずに伝送媒体の界面に誘導電磁波を誘起する誘導波システムとは異なる。

なお、さらに本開示で説明する誘導電磁波は、伝送媒体に結合され又は伝送媒体によって誘導されるように、そして伝送媒体の外表面上又は外表面に沿って少なくない距離を伝搬するように、伝送媒体の主に又は実質的に外部にある電磁界構造を有し得る。他の実施形態では、誘導電磁波は、伝送媒体に結合され又は伝送媒体によって誘導されるように、そして伝送媒体内で少なくない距離を伝搬するように、伝送媒体の主に又は実質的に内部にある電磁界構造を有し得る。他の実施形態では、誘導電磁波は、伝送媒体に結合され又は伝送媒体によって誘導されるように、そして伝送媒体に沿って少なくない距離を伝搬するように、伝送媒体の部分的に内部及び部分的に外部にある電磁界構造を有し得る。実施形態における所望の電界構造は、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条件/特性(例えば、降雨、霧、大気条件など)を含む様々な要因に基づいて変わり得る。

ここに説明する種々の実施形態は、「導波路結合デバイス」、「導波路カプラ」又は単に誘導電磁波を、配線の外周又は他の断面寸法などの結合デバイス及び/又は伝送媒体の1以上の寸法と比較して波長が小さいものとなり得るミリ波周波数(例えば、30から300GHz)又は300MHzから30GHzなどのより低いマイクロ波周波数において伝送媒体に出射し及び/又は伝送媒体から抽出するための「カプラ」、「結合デバイス」若しくは「出射器」ともいう結合デバイスに関する。送波は、ストリップ;アーク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;磁気共振キャビティ又は他の共振カプラ;コイル、ストリップ線、導波路又は他の結合デバイスなどの結合デバイスによって誘導される波動として伝搬するように生成され得る。動作において、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。電磁波の電磁界構造は、結合デバイス内部、結合デバイス外部又はその組合せにおいて搬送され得る。結合デバイスが伝送媒体の近傍にある場合、電磁波の少なくとも一部分が伝送媒体に結合し又は結合され、誘導電磁波として伝搬し続ける。相互的態様において、結合デバイスは、伝送媒体から誘導波を抽出し、それらの電磁波を受信機に伝達することができる。

例示の実施形態によると、表面波は、配線の外部若しくは外表面、又は異なる特性(例えば、誘電特性)を有する他のタイプの媒体に隣接若しくは露出した他の配線の表面などの伝送媒体の表面によって誘導されるタイプの誘導波である。実際に、例示の実施形態では、表面波を誘導する配線の表面は、2つの異なるタイプの媒体間の転移表面となり得る。例えば、裸配線又は非絶縁配線の場合、配線の表面は、空気又は自由空間に露出した裸配線又は非絶縁配線の外側又は外部導電表面となり得る。他の例として、配線の表面は、絶縁配線の場合、絶縁体、空気及び/又は導電体の特性(例えば、誘電特性)の相対差に応じて、さらに誘導波の周波数及び単数又は複数の伝搬モードに応じて、配線の絶縁体部分に対応する配線の導体部分であってもよいし、あるいは空気又は自由空間に露出した配線の絶縁体表面であってもよいし、あるいは配線の絶縁体表面と配線の絶縁体部分に対応する配線の導電部分との間の任意の材料領域であってもよい。

例示の実施形態によると、誘導波とともに使用される用語である配線又は他の伝送媒体に「対して」とは、配線又は他の伝送媒体の少なくとも部分的に周囲に円形若しくは略円形電界分布、対称電磁界分布(例えば、電界、磁界、電磁界など)又は他の基本モードパターンを有する誘導波などの基本誘導波伝搬モードを含み得る。さらに、誘導波が配線又は他の伝送媒体に「対して」伝搬する場合、それは、基本波伝搬モード(例えば、0次モード)だけでなく、追加的又は代替的に、高次誘導波モード(例えば、1次モード、2次モードなど)、配線若しくは他の伝送媒体周囲の非円形電界分布を有する非対称モード及び/又は他の誘導(例えば、表面)波などの非基本波伝搬モードを含む誘導波伝搬モードに従って伝搬することができる。ここで使用される用語「誘導波モード」とは、誘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誘導波伝搬モードのことをいう。

例えば、そのような非円形電界分布は、比較的高い電界強度によって特徴付けられる1以上の軸ローブ及び/又は比較的低い電界強度、ゼロ電界強度若しくは実質的にゼロの電界強度によって特徴付けられる1以上のヌル若しくはヌル領域の片側又は両側となり得る。また、あるいは、例示の実施形態によると、配線の周囲の1以上の角度領域がアジマス配向の1以上の他の領域よりも高い電界又は磁界強度(又はその組合せ)を有するように、電界分布が、配線の周囲のアジマス配向軸の向きの関数として変化し得る。誘導波が配線に沿って進行するにつれて誘導波の高次モード又は非対称モードの相対配向又は位置が変化し得ることが分かるはずである。

ここで使用される用語「ミリ波」とは、30GHzから300GHzの「ミリ波周波数帯」内に入る電磁波/信号ということができる。用語「マイクロ波」とは、300MHzから300GHzの「マイクロ波周波数帯」内に入る電磁波/信号ということができる。用語「無線周波数」すなわち「RF」とは、10kHzから1THzの「無線周波数帯」内に入る電磁波/信号ということができる。本開示で説明するような無線信号、電気信号及び誘導電磁波は、例えば、ミリ波及び/又はマイクロ波周波数帯内、その上又はその下の周波数におけるような任意の所望の周波数範囲で動作するように構成され得ることが分かる。特に、結合デバイス又は伝送媒体が導電要素を含む場合、結合デバイスによって搬送され及び/又は伝送媒体に沿って伝搬する誘導電磁波の周波数は、導電要素における電子の平均衝突周波数以下となり得る。また、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誘導電磁波の周波数は、非光学周波数、例えば、1THzで始まる光学周波数の範囲以下の無線周波数であってもよい。

ここで使用される用語「アンテナ」とは、無線信号を送信/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ということができる。

1以上の実施形態によると、結合デバイスは、送信デバイスからデータを搬送するRF信号を受信する受信部分を含む。磁気カプラは、伝送媒体の外表面によって結合される誘導電磁波としてRF信号を伝送媒体に磁気結合する。

1以上の実施形態によると、結合デバイスは、データを搬送するRF信号を受信する受信部分を含む。キャビティ共振器は、配線によって結合される誘導電磁波としてRF信号を配線に磁気結合する。

1以上の実施形態によると、方法は、データを搬送する信号を受信するステップを含む。方法は、キャビティ共振器を介して、配線の外表面によって結合される誘導電磁波として信号を配線上に出射するステップをさらに含む。

ここで図1を参照すると、誘導波通信システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図100が示される。動作において、伝送デバイス101は、データを含む1以上の通信信号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、誘導波120を生成して伝送媒体125を介して伝送デバイス102にデータを搬送する。伝送デバイス102は誘導波120を受信し、それらを通信ネットワーク又は他の通信デバイスへの伝送のためのデータを含む通信信号112に変換する。誘導波120は、位相シフトキーイング、周波数シフトキーイング、直交振幅変調、振幅変調、直交周波数分割多重化などのマルチキャリア変調などの変調技術を介して、及び周波数分割多重化、時分割多重化、符号分割多重化、波動伝搬モードを変えることによる多重化などの複数アクセス技術を介して、並びに他の変調及びアクセス戦略を介してデータを搬送するように変調され得る。

単数又は複数の通信ネットワークは、移動体データネットワーク、セルラ音声及びデータネットワーク、無線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無線ネットワークなどの無線通信ネットワークを含み得る。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、インターネットなどの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、ファイバ光ネットワーク又は他の有線ネットワークなどの有線通信ネットワークを含も得る。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、アクセスポイント、基地局、又は他の固定の通信デバイス、自動車ゲートウェイ若しくは自動車などの移動体通信デバイス、ラップトップコンピュータ、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を含み得る。

例示の実施形態では、誘導波通信システム100は、伝送デバイス102が、他のデータを含む1以上の通信信号112を通信ネットワーク又はデバイスから受信し、誘導波122を生成して伝送媒体125を介して伝送デバイス101に他のデータを搬送するという双方向的な態様で動作し得る。この動作モードでは、伝送デバイス101は、誘導波122を受信し、それを通信ネットワーク又はデバイスへの伝送のための他のデータを含む通信信号110に変換する。誘導波122は、位相シフトキーイング、周波数シフトキーイング、直交振幅変調、振幅変調、直交周波数分割多重化などのマルチキャリア変調などの変調技術を介して、及び周波数分割多重化、時分割多重化、符号分割多重化、波動伝搬モードを変えることによる多重化などの複数アクセス技術を介して、並びに他の変調及びアクセス戦略を介してデータを搬送するように変調され得る。

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などの誘電体材料によって囲まれた少なくとも1つの内側部分を有するケーブルを含み得るものであり、誘電体材料は外表面及び対応の外周を有する。例示の実施形態では、伝送媒体125は、電磁波の伝送を誘導するように単一配線伝送線として動作する。伝送媒体125が単一配線伝送システムとして実装される場合、それは配線を含み得る。配線は、絶縁されていても絶縁されていなくてもよいし、単数撚りであっても複数撚り(例えば、編み込まれたもの)であってもよい。他の実施形態では、伝送媒体125は、配線束、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み得る。さらに、伝送媒体125は、誘電体パイプ、ロッド、レール若しくは他の誘電体部材などの非導体、導体と誘電体材料、誘電体材料のない導体又は他の誘導波伝送媒体との組合せを含み得る。なお、あるいは、伝送媒体125は、前述した伝送媒体のいずれかを含み得る。

また、前述したように、誘導波120及び122は、自由空間/空気を介した無線送波又は電気回路による配線の導体を介した電力又は信号の従来的な伝搬と対比され得る。誘導波120及び122の伝搬に加えて、伝送媒体125は、1以上の電気回路の一部として従来的な態様で電力又は他の通信信号を伝搬する1以上の配線を選択的に含んでいてもよい。

ここで図2に、伝送デバイスの例示の非限定的な実施形態を説明するブロック図200を示す。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及びカプラ220を含む。

動作の例において、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、UltraWidebandプロトコル、Bluetoothプロトコル、Zigbeeプロトコル、直接ブロードキャスト衛星(DBS)若しくは他の衛星通信プロトコル又は他の無線プロトコルなどの無線標準プロトコルによる無線通信信号を受信するための無線インターフェースを含み得る。これに加えて又は代替として、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、データ・オーバー・ケーブル・サービス・インターフェース規格(DOCSIS)プロトコル、デジタル加入者線(DSL)プロトコル、Firewire(IEEE1394)プロトコル又は他の有線プロトコルによって動作する有線インターフェースを含む。標準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、他の有線又は無線プロトコルとの関連で動作し得る。さらに、通信インターフェース205は、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などを含む多重プロトコルレイヤを含むプロトコルスタックとの関連で適宜動作し得る。

動作の例において、送受信機210は、通信信号110又は112に基づいて電磁波を生成してデータを搬送する。電磁波は、少なくとも1つのキャリア周波数及び少なくとも1つの対応する波長を有する。キャリア周波数は、60GHz若しくは30〜40GHzの範囲のキャリア周波数のような30GHz〜300GHzのミリ波周波数帯域内、又は26〜30GHz、11GHz、6GHz又は3GHzのようなマイクロ波周波数範囲内における300MHz〜30GHzのより低い周波数帯域内にあればよいが、他の実施形態では他のキャリア周波数が可能であることが分かるはずである。ある動作モードでは、送受信機210は、伝送媒体125によって誘導され又は伝送媒体125に結合される誘導電磁波として、マイクロ波又はミリ波帯域における電磁信号の伝送のための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。他の動作モードでは、通信インターフェース205が通信信号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がデータを有する高周波キャリア、ベースバンド又は近ベースバンド信号を変調して送信する。送受信機210は、通信信号110又は112を介して受信されるデータを変調して、異なるプロトコルのペイロードにおけるカプセル化又は単一の周波数シフトのいずれかによって通信信号110又は112の1以上のデータ通信プロトコルを維持することができることが分かる。代替例では、送受信機210は、通信信号110又は112を介して受信されるデータを、通信信号110又は112の単数若しく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。

動作の例において、カプラ220は、単数又は複数の通信信号110又は112を搬送する誘導電磁波として電磁波を伝送媒体125に結合する。前述の説明では送信機としての送受信機210の動作に着目したが、送受信機210はまた、他のデータを単一配線伝送媒体からカプラ220を介して搬送する電磁波を受信し、他のデータを含む通信信号110又は112を通信インターフェース205を介して生成するように動作し得る。伝送媒体125に沿っても伝搬する他のデータを追加の誘導電磁波が搬送する実施形態を検討する。カプラ220はまた、伝送媒体125からのこの追加の電磁波を送受信機210に結合して受信することができる。

伝送デバイス101又は102は、選択的トレーニングコントローラ230を含む。例示の実施形態では、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伝送デバイス101若しくは102の1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装される。トレーニングコントローラ230は、誘導電磁波を受信するように結合された少なくとも1つの遠隔の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誘導電磁波に対するキャリア周波数、変調方式及び/又は誘導波モードを選択する。

例示の実施形態では、遠隔の伝送デバイス101又は102によって送信される誘導電磁波は、伝送媒体125に沿っても伝搬するデータを搬送する。遠隔の伝送デバイス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され得る。動作において、カプラ220はまた、伝送媒体125からの誘導電磁波を結合し、送受信機は電磁波を受信し、その電磁波を処理してフィードバックデータを抽出する。

例示の実施形態では、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て、スループット、信号強度などの性能を強化し、伝搬損失を低減するなどのキャリア周波数、変調方式及び/又は伝送モードを選択するように動作する。

以下の例:伝送デバイス101は、伝送媒体125に結合された遠隔の伝送デバイス102に向けられた対応の複数の候補周波数及び/又は候補モードでパイロット波などのテスト信号又は他のテスト信号として複数の誘導波を送信することによってトレーニングコントローラ230の制御下での動作を開始する例を検討する。誘導波は、さらに又は代替において、テストデータを含み得る。テストデータは、信号の特定の候補周波数及び/又は誘導波モードを示すことができる。実施形態では、遠隔の伝送デバイス102におけるトレーニングコントローラ230は、適切に受信された誘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/若しくは誘導波モード、許容可能な候補周波数及び/若しくは誘導波モードのセット又は候補周波数及び/若しくは誘導波モードのランク付けを特定する。この候補周波数及び/又は誘導モードの選択は、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、信号対ノイズ比、伝搬損失などの1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230によって生成される。トレーニングコントローラ230は、候補周波数及び/又は誘導波モードの選択を示すフィードバックデータを生成し、フィードバックデータを伝送デバイス101への送信のために送受信機210に送信する。そして、伝送デバイス101及び102は、候補周波数及び/又は誘導波モードの選択に基づいて相互にデータを通信することができる。

他の実施形態では、テスト信号及び/又はテストデータを含む誘導電磁波が、これらの波動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230による受信及び解析のために、遠隔の伝送デバイス102によって伝送デバイス101に反射されて戻され、中継されて戻され、あるいはループバックされる。例えば、伝送デバイス101は信号を遠隔の伝送デバイス102に送信して、物理反射器が線上で切り換えられ、終端インピーダンスが変更されて反射をもたらし、ループバックモードが電磁波を送信元伝送デバイス102に結合して戻すように切り換えられ、及び/又は中継器モードは電磁波を増幅して送信元伝送デバイス102に再送信して戻すことが可能なテストモードを開始する。送信元伝送デバイス102におけるトレーニングコントローラ230は、適切に受信された誘導波のいずれかからのテスト信号及び/又はテストデータを受信し、候補周波数及び/又は誘導波モードの選択を特定する。

上記の手順を動作の起動又は初期化モードにおいて説明したが、各伝送デバイス101又は102は、同様に他の時点でも又は連続的にでもテスト信号を送信し、候補周波数又は誘導波モードを通常の送波などの非テストを介して評価し、あるいは候補周波数又は誘導波モードを評価することができる。例示の実施形態では、伝送デバイス101及び102間での通信プロトコルは、候補周波数及び誘導波モードのサブセットの完全な試験又はより限定的な試験がテスト及び評価される、要求毎の又は周期的なテストモードを含み得る。他の動作モードにおいて、そのようなテストモードへの再移行が、外乱、気象条件などに起因する性能の悪化によってトリガされ得る。例示の実施形態では、送受信機210の受信機帯域幅は、充分に広く、若しくはすべての候補周波数を受信するように掃引され、又はトレーニングコントローラ230によって、送受信機210の受信機帯域幅がすべての候補周波数を受信するように充分に広く又は掃引されるトレーニングモードに選択的に調整され得る。

ここで図3に、電磁界分布の例示の非限定的な実施形態を説明するグラフ図300を示す。この実施形態では、断面に示すように、大気中の伝送媒体125は、内部導体301及び誘電体材料の絶縁ジャケット302を含む。図300は、非対称及び非基本誘導波モードを有する誘導波の伝搬によって生成される電磁界強度を異ならせて表す異なるグレースケールを含む。

特に、電磁界分布は、絶縁伝送媒体に沿う誘導電磁波伝搬を強化するとともにエンドトゥエンドの伝送損失を低減するモードの「スウィートスポット」に対応する。この特定のモードでは、電磁波は伝送媒体125によって誘導されて伝送媒体の外表面−この場合、絶縁ジャケット302の外表面−に沿って伝搬する。電磁波は、絶縁体に部分的に埋め込まれ、絶縁体の外表面上を部分的に放射している。この態様において、電磁波は、長距離における低伝搬損失での電磁波伝搬を可能とするように絶縁体に「軽く」結合され得る。

図示するように、誘導波は、主に又は実質的に、電磁波を誘導するように作用する伝送媒体125の外部にある電界構造を有する。導体301の内部の領域は、電界をほとんど又はまったく有さない。同様に、絶縁ジャケット302の内部の領域は、低い電界強度を有する。電磁界強度の大部分は、絶縁ジャケット302の外表面におけるローブ304及びその近傍に分布する。非対称誘導波モードの存在は、(図面の配向において)絶縁ジャケット302の外表面の上部及び下部において、絶縁ジャケット302の両側の非常に小さい電界強度とは逆に、高い電磁界強度で示される。

図示する例は、直径1.1cm及び誘電絶縁体の厚さ0.36cmの配線によって誘導される38GHz電磁波に対応する。電磁波は伝送媒体125によって誘導され、電界強度の大部分は外表面の制限距離内で絶縁ジャケット302の外部の大気に集中するため、誘導波は非常に低損失で伝送媒体125を長手方向に伝搬することができる。図示する例では、この「制限距離」は、伝送媒体125の最大断面寸法の半分未満である外表面からの距離に対応する。この場合、配線の最大断面寸法は1.82cmの全体直径に対応するが、この値は伝送媒体125のサイズ及び形状によって変化し得る。例えば、伝送媒体125が高さ0.3cm及び幅0.4cmの長方形であるとすると、最大断面寸法は対角線が0.5cmとなり、対応する制限距離は0.25cmとなる。電界強度の大部分を含む面積の寸法も周波数とともに変動し、一般にキャリア周波数が低下すると増加する。

また、カプラ及び伝送媒体のような誘導波通信システムの構成要素は各誘導波モードについてそれ自体のカットオフ周波数を有し得る。カットオフ周波数は、一般的に、特定の誘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低周波数をいう。例示の実施形態では、図示する伝搬の特定の非対称モードは、この特定の非対称モードに対する低域側カットオフ周波数Fcの制限範囲内(Fc〜2Fcなど)に入る周波数を有する電磁波によって伝送媒体1525上で誘起される。低域側カットオフ周波数Fcは、伝送媒体125の特性に対して特有なものとなる。絶縁ジャケット302によって囲まれた内部導体301を含む、図示する実施形態について、このカットオフ周波数は、絶縁ジャケット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化し得るものであり、所望のモードパターンを有するように実験的に決定され得る。なお、一方で、同様の効果が、内部導体のない中空の誘電体又は絶縁体においても見られる。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変化し得る。

低域側カットオフ周波数よりも低い周波数においては、非対称モードが伝送媒体125において誘起するのは難しく、わずかな距離を除いて伝搬しない。周波数がカットオフ周波数程度の周波数の制限範囲を上回るにつれて、非対称モードは絶縁ジャケット302の内側に向かってより一層シフトする。カットオフ周波数よりも充分に高い周波数では、電界強度はもはや絶縁ジャケットの外部に集中せずに、主に絶縁ジャケット302の内部に集中する。伝送媒体125は電磁波に対する強い誘導を与えるのでそれでも伝搬が可能であるが、周囲の大気とは逆に、絶縁ジャケット302内の伝搬に起因して増加した損失によって範囲がより制限される。

ここで図4に、電磁界分布の例示の非限定的な実施形態を説明するグラフ図400を示す。特に、同様の要素に言及するのに共通の符号を用いて図3と同様の断面図400を示す。図示する例は、直径1.1cm及び誘電絶縁体の厚さ0.36cmの配線によって誘導される60GHz波に対応する。誘導波の周波数がこの特定の非対称モードのカットオフ周波数の制限範囲よりも高いため、電界強度の多くは絶縁ジャケット302の内側に向かってシフトしている。特に、電界強度は、主に絶縁ジャケット302の内部に集中する。伝送媒体125は電磁波に対する強い誘導を与えるのでそれでも伝搬が可能であるが、絶縁ジャケット302内の伝搬に起因して増加した損失によって、図3の実施形態と比較した場合に、範囲がより制限される。

ここで図5Aに、周波数応答の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図を示す。特に、図500は、200cmの絶縁媒体電圧配線についての3点における電磁界分布510、520及び530で重ね書きされた周波数の関数としての(dBでの)エンドトゥエンド損失のグラフ図を示す。絶縁体と周囲の大気との間の境界は、各電磁界分布における符号525によって表される。

図3との関連で示したように、図示する伝搬の所望の非対称モードの例は、この特定の非対称モードに対する伝送媒体の低域側カットオフ周波数Fcの制限範囲内(Fc〜2Fcなど)に入る周波数を有する電磁波によって伝送媒体125上で誘起される。特に、6GHzにおける電磁界分布520は、絶縁伝送媒体に沿う電磁波伝搬を強化するとともにエンドトゥエンド伝送損失を低減するこのモードの「スウィートスポット」に入る。この特定のモードでは、誘導波は、絶縁体に部分的に埋め込まれ、絶縁体の外表面で部分的に放射している。この態様において、電磁波は、長距離における低伝搬損失での誘導電磁波伝搬を可能とするように絶縁体に「軽く」結合される。

3GHzにおける電磁界分布510によって表される低域側周波数では、非対称モードが放射してより高い伝搬損失をより重度に発生させる。9GHzにおける電磁界分布530によって表される高域側周波数では、非対称モードがより一層導体の内向きにシフトし、過剰に吸収を与え、ここでもより高い伝搬損失を発生させる。

ここで図5Bに、種々の動作周波数での誘導電磁波の電界を図示する、絶縁配線などの伝送媒体125の長手方向断面の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図550を示す。図556に示すように、誘導電磁波がモードの「スウィートスポット」に対応するカットオフ周波数(fc)付近にある場合、誘導電磁波は吸収が低減されるように絶縁配線に緩く結合され、誘導電磁波の電界は環境(例えば大気)に放射される量を減少させるように充分に結合される。誘導電磁波の電界の吸収及び放射が低いため、伝搬損失は結果として低くなり、誘導電磁波が長距離を伝搬することが可能となる。

図554に示すように、誘導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、又は「スウィートスポット」の範囲以上に増加すると、伝搬損失は増加する。電磁波の電界強度のより多くが絶縁層内部で動かされ、伝搬損失を増加させる。カットオフ周波数(fc)よりも大幅に高い周波数では、図552に示すように、誘導電磁波が配線の絶縁層に集中化されることによって放出される電界の結果として、誘導電磁波は絶縁配線に強く結合される。これにより、同様に、絶縁層による誘導電磁波の吸収にさらに起因して伝搬損失が上昇する。同様に、図558に示すように、誘導電磁波の動作周波数が実質的にカットオフ周波数(fc)以下であると、伝搬損失が増加する。カットオフ周波数(fc)よりも大幅に低い周波数では、誘導電磁波は絶縁配線に弱く(又はわずかに)結合され、それにより環境(例えば大気)に放射することになり、これによって同様に、誘導電磁波の放射に起因して伝搬損失が上昇する。

ここで図6に、電磁界分布の例示の非限定的な実施形態を示すグラフ図600を示す。この実施形態では、断面を示すように、伝送媒体602は裸配線である。図300は、単一のキャリア周波数における対称及び基本誘導波モードを有する誘導波の伝搬によって生成される相違する電磁界強度を表す異なるグレースケールを含む。

この特定のモードでは、電磁波は、伝送媒体602によって誘導されて伝送媒体の外表面−この場合は裸配線の外表面−に沿って伝搬する。電磁波は、低い伝搬損失での長距離の電磁波伝搬を可能とするように配線に「軽く」結合される。図示するように、誘導波は、電磁波を誘導するように作用する伝送媒体602の実質的に外部にある電界構造を有する。導体625内部の領域は、電界をほとんど又はまったく有さない。

ここで図7に、アークカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図700を示す。特に、結合デバイスは、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスの使用について提示される。結合デバイスは、伝送回路712及び終端又はダンパー714に結合されたアークカプラ704を含む。アークカプラ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、ポリエチレンなどの)からなっていてもよいし、導電(例えば、金属、非金属などの)材料からなっていてもよいし、又は上記材料の任意の組合せであってもよい。図示するように、アークカプラ704は導波路として動作し、アークカプラ704の導波路表面に関して誘導波として伝搬する波動706を有する。図示する実施形態では、アークカプラ704の少なくとも一部分は、アークカプラ704と配線702又は他の伝送媒体との間の結合を促進して、ここに記載するように誘導波708を配線上に出射するために、配線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125など)の付近に配置され得る。アークカプラ704は、湾曲アークカプラ704の一部分が配線702に平行又は実質的に平行に接するように配置され得る。配線に平行なアークカプラ704の部分は、曲線の頂点、又は曲線の接線が配線702に平行となる任意の点であればよい。アークカプラ704がそのように位置決め又は配置される場合には、カプラ704に沿って進行する波動706は、配線702に少なくともある程度結合し、配線702の配線表面の周囲で又はそれに対して配線702に長手方向に沿う誘導波708として伝搬する。誘導波708は、配線702又は他の伝送媒体によって誘導され又はそれに結合される表面波又は他の電磁波として特徴付けられる。

配線702に結合しない波動706の一部分は、アークカプラ704に沿って波動710として伝搬する。アークカプラ704は、配線702に対する波動706の結合又は非結合の所望レベルを実現するように配線702に関して様々な位置において構成及び配置され得ることが分かるはずである。例えば、配線702に平行又は実質的に平行なアークカプラ704の曲率及び/又は長さ、そしてその離隔距離(例示の実施形態では離隔距離なしを含み得る)は、例示の実施形態から逸脱することなく変化し得る。同様に、配線702に対するアークカプラ704の配置は、配線702及びアークカプラ704のそれぞれの内在的特性(例えば、厚さ、組成、電磁特性など)、そして波動706及び708の特性(例えば、周波数、エネルギーレベルなど)を考慮して変わり得る。

誘導波708は、配線702が湾曲及び屈曲したとしても配線702に平行又は実質的に平行となる。配線702における曲げによって伝送損失が増加し、それは配線径、周波数及び材料にも依存する。アークカプラ704の寸法が有効な電力伝達のために選択される場合、電力は波動710にはほとんど残らずに、波動706の電力の大部分が配線702に伝達される。誘導波708は(ここに記載される)性質上それでも複数モードとなり、基本伝送モードを伴って又は伴わずに、配線702に平行又は実質的に平行な経路に沿って進行しつつ、非基本又は非対称となるモードを有することが分かるはずである。実施形態では、非基本又は非対称のモードは、伝送損失を最小化させ、及び/又は増加した伝搬距離を得るのに利用され得る。

なお、平行という用語は、一般に現実のシステムにおいて厳密に実現可能ではないこともある幾何学的構成概念である。したがって、本開示で利用される平行という用語は、本開示で開示される実施形態を説明するのに使用される場合に、厳密な構成ではなく、近似を表す。実施形態では、実質的に平行とは、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み得る。

実施形態では、波動706は、1以上の波動伝搬モードを示し得る。アークカプラモードは、カプラ704の形状及び/又は設計に依存し得る。波動706の1以上のアークカプラモードは、配線702に沿って伝搬する誘導波708の1以上の波動伝搬モードを生成し、それに影響を及ぼし、又はそれに影響を与え得る。なお、ただし、誘導波706に存在する誘導波モードは誘導波708の誘導波モードと同じであっても異なっていてもよいことが特記される。この態様で、誘導波706の1以上の誘導波モードは誘導波708に伝達されなくてもよく、誘導波708のさらに1以上の誘導波モードは誘導波706に存在していなくてもよい。なお、特定の誘導波モードについてのアークカプラ704のカットオフ周波数は、それと同じモードについて配線702又は他の伝送媒体のカットオフ周波数とは異なっていてもよい。例えば、配線702又は他の伝送媒体は特定の誘導波モードについてそのカットオフ周波数よりも若干高い周波数で動作される一方で、アークカプラ704は低損失化のためにその同じモードについてそのカットオフ周波数よりも高い周波数で、例えばより大きな結合及び電力伝達を誘起するようにその同じモードについてそのカットオフ周波数よりも若干低い周波数で、又はそのモードについてアークカプラのカットオフ周波数に関係する他の何らかの点で適宜動作され得る。

実施形態では、配線702上の波動伝搬モードは、波動706及び708の双方がそれぞれアークカプラ704及び配線702の外側に対して伝搬するので、アークカプラモードと同様となり得る。ある実施形態では、波動706が配線702に結合するので、アークカプラ704と配線702の間の結合に起因して、モードが形態を変化させ、又は新たなモードが形成若しくは生成され得る。例えば、アークカプラ704及び配線702のサイズ、材料及び/又はインピーダンスにおける相違が、アークカプラモードに存在しない追加のモードを形成し、及び/又はアークカプラモードの一部を抑制し得る。波動伝搬モードは、小さな電界及び/又は電磁界しか伝搬の方向に拡がらず、誘導波が配線に沿って伝搬しつつ電界及び磁界が放射状に外向きに拡がる基本横電磁モード(準TEM00)を備え得る。この誘導波モードはドーナツ状となり、アークカプラ704又は配線702内には少しの電磁界しか存在しない。

波動706及び708は、電界が放射状に外向きに拡がる基本TEMモードを備え、他の非基本(例えば、非対称、高次レベルなどの)モードも備え得る。特定の波動伝搬モードを上述したが、採用される周波数、アークカプラ704の設計、配線702の寸法及び組成、そしてその表面特性、存在する場合にはその絶縁、周囲環境の電磁特性などに基づいて、横断電界(TE)及び横断磁界(TM)モードなどの他の波動伝搬モードも同様に可能である。なお、周波数、配線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、誘導波708は、酸化非絶縁配線、非酸化非絶縁配線、絶縁配線の導電表面に沿って、及び/又は絶縁配線の絶縁表面に沿って進行し得る。

実施形態では、誘電体導波路704の直径は、配線702の直径よりも小さい。使用されるミリ帯域波長について、アークカプラ704は、波動706を構成する単一の導波路モードに対応する。この単一の導波路モードは、それが配線702に誘導波708として結合するにつれて変化し得る。アークカプラ704がより大きいとした場合、2以上の導波路モードが支持され得るが、これら追加の導波路モードは配線202に効率的には結合することはなく、より高い結合損失が生じ得る。ただし、ある代替の実施形態では、例えば、より高い結合損失が望ましい場合、あるいは結合損失を低減する他の技術(例えば、テーパとのインピーダンス整合など)と併用される場合に、アークカプラ704の直径は配線702の直径以上であってもよい。

実施形態では、波動706及び708の波長は、アークカプラ704及び配線702の外周と同等かそれ未満である。一例において、配線702が0.5cmの直径及び対応する約1.5cmの外周を有する場合、送波の波長は約1.5cm以下であり、これは70GHz以上の周波数に対応する。他の実施形態では、送波及び搬送波信号の適切な周波数は、30〜100GHzの範囲、おそらくは約30〜60GHz、一例では約38GHzである。実施形態では、アークカプラ704及び配線702の外周が送波の波長と同等かそれより大きい場合、波動706及び708は、ここに記載する種々の通信システムに対応する充分な距離を介して伝搬する基本及び/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、波動706及び708は、2以上のタイプの電界及び磁界構成を備え得る。実施形態では、誘導波708が配線702を伝搬しても、電界及び磁界構成は配線702の端部から端部まで同じとなる。他の実施形態では、誘導波708が干渉(歪又は遮蔽)に衝突し、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ので、誘導波708が配線702を伝搬するにつれて電界及び磁界構成が変化し得る。

実施形態では、アークカプラ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され得る。他の実施形態では、他の誘電体材料が可能である。配線702の配線表面は、無被覆の金属表面による金属製であってもよいし、プラスチック、誘電体、絶縁体又は他のコーティング、ジャケット若しくはシースを用いて絶縁されていてもよい。実施形態では、誘電体あるいは非導電性/絶縁導波路は、無被覆/金属製配線又は絶縁配線のいずれかと対とされていてもよい。他の実施形態では、金属製及び/又は導電性の導波路が、無被覆/金属製配線又は絶縁配線と対とされていてもよい。実施形態では、配線702の無被覆金属表面上の(例えば、酸素/空気への無被覆金属表面の露出からもたらされる)酸化層はまた、絶縁体又はシースによって提供されるものと同様の絶縁又は誘電特性を与えることができる。

なお、波動706、708及び710の図示は、例えば単一配線伝送線として動作する配線702において波動706が誘導波708を誘起あるいは出射する原理を単に説明するために開示される。波動710は、誘導波708の生成後にアークカプラ704に残る波動706の部分を示す。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電界及び磁界は、採用される周波数、特定の単一又は複数の波動伝搬モード、アークカプラ704の設計、配線702の寸法及び組成、そしてその表面特性、その選択的絶縁、周囲環境の電磁特性などに応じて変化し得る。

なお、アークカプラ704は、アークカプラ704の終端に、波動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を含み得る。終端回路又はダンパー714は、送信機回路712に反射して戻る波動710からの残存の放射又はエネルギーを防止及び/又は最小化することができる。実施形態では、終端回路又はダンパー714は、インピーダンス整合を行って反射を減衰させる終端抵抗及び/又は他の構成要素を含み得る。ある実施形態では、結合効率が充分に高く及び/又は波動710が充分に小さい場合、終端回路又はダンパー714を使用しなくてもよい。簡略化のために、これらの送信機及び終端回路又はダンパー714は他の図面には図示されていないこともあるが、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おそらくは使用され得る。

また、単一の誘導波708を生成する単一のアークカプラ704が提示されるが、配線702に沿う異なる点に及び/又は配線に対して異なるアジマス配向で配置された複数のアークカプラ704が同一若しくは異なる周波数で、同一若しくは異なる位相で、同一若しくは異なる波動伝搬モードで複数の誘導波708を生成及び受信するのに採用され得る。

ここで図8に、アークカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図800を示す。図示する実施形態では、アークカプラ704と配線702又は他の伝送媒体との間の結合を促進してここに記載されるような誘導波808として誘導波806の一部分を抽出するために、カプラ704の少なくとも一部分が配線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125など)の付近に配置され得る。アークカプラ704は、湾曲アークカプラ704の一部分が配線702に平行又は実質的に平行に接するように配置され得る。配線に平行なアークカプラ704の部分は、曲線の頂点、又は曲線の接線が配線702に平行となる任意の点であればよい。アークカプラ704がそのように位置決め又は配置される場合には、配線702に沿って進行する波動806は、アークカプラ704に少なくともある程度結合し、アークカプラ704に沿って受信デバイス(明示せず)への誘導波808として伝搬する。アークカプラに結合しない波動806の一部分は、配線702又は他の伝送媒体に沿って波動810として伝搬する。

実施形態では、波動806は、1以上の波動伝搬モードを示し得る。アークカプラモードは、カプラ704の形状及び/又は設計に依存し得る。誘導波806の1以上のモードは、アークカプラ704に沿って伝搬する誘導波808の1以上の誘導波モードを生成し、それに影響し、又はそれに影響を与え得る。ただし、誘導波806に存在する誘導波モードが誘導波808の誘導波モードと同じであっても異なっていてもよいことを特に注記しておく。この態様において、誘導波806の1以上の誘導波モードは誘導波808に伝達されなくてもよく、さらに誘導波808の1以上の誘導波モードは誘導波806に存在していなくてもよい。

ここで図9Aに、スタブカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図900を示す。特に、スタブカプラ904を含む結合デバイスが、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102のような伝送デバイスにおける使用について提示される。スタブカプラ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、ポリエチレンなどの)からなっていてもよいし、導電(例えば、金属、非金属などの)材料からなっていてもよいし、又は上記材料の任意の組合せであってもよい。図示するように、スタブカプラ904は導波路として動作し、スタブカプラ904の導波路表面に関して誘導波として伝搬する波動906を有する。図示する実施形態では、スタブカプラ904の少なくとも一部分は、ここに記載するようにスタブカプラ904と配線702又は他の伝送媒体との間の結合を促進して、誘導波908を配線上に出射するために、配線702又は他の伝送媒体(伝送媒体125など)の付近に配置され得る。

実施形態では、スタブカプラ904は湾曲し、スタブカプラ904の端部は配線702に結ばれ、緊結され、あるいは機械的に結合され得る。スタブカプラ904の端部が配線702に緊結される場合、スタブカプラ904の端部は配線702に平行又は実質的に平行となる。代替的に、端部を超える誘電体導波路の他の部分が、緊結又は結合された部分が配線702に平行又は実質的に平行となるように、配線702に緊結又は結合され得る。ファスナー910は、スタブカプラ904から分離しているか、又はスタブカプラ904の一体化部品として構成されたナイロンケーブル・タイ又は他のタイプの非導体/誘電体材料であればよい。スタブカプラ904は、配線702を囲むことなく配線702に隣接していてもよい。

図7との関連で説明したアークカプラ704と同様に、スタブカプラ904が端部を配線702に平行にして配置される場合、スタブカプラ904に沿って進行する誘導波906は配線702に結合し、配線702の配線表面に関して誘導波908として伝搬する。例示の実施形態では、誘導波908は、表面波又は他の電磁波として特徴付けられる。

なお、波動906及び908のグラフ上の関係は、例えば単一配線の伝送線として動作する配線702上に波動906が誘導波908を誘起あるいは出射する原理を説明するのに提示されるにすぎない。そのような波動伝搬の結果として生成された実際の電界及び磁界は、カプラの形状及び/又は設計、配線に対する誘電体導波路の相対位置、採用される周波数、スタブカプラ904の設計、配線702の寸法及び組成、その他その表面特性、その選択的絶縁、周囲環境の電磁特性などの1つ以上に応じて変動し得る。

実施形態では、スタブカプラ904の端部は、結合効率を増加させるために配線702に向かってテーパ化される。もちろん、スタブカプラ904の端部のテーパ化は、本開示の例示の実施形態によって、配線702にインピーダンス整合を与え、反射を低減することができる。例えば、スタブカプラ904の端部は、図9Aに示す波動906と波動908の間で所望レベルの結合を得るために、徐々にテーパ化されてもよい。

実施形態では、ファスナー910は、ファスナー910とスタブカプラ904の端部との間にスタブカプラ904の短手長さがあるように配置され得る。最大結合効率は、どのような周波数が伝送されていても、ファスナー910を超えるスタブカプラ904の端部の長さが少なくとも数波長分の長さとなる場合にこの実施形態で実現される。

ここで図9Bに、ここに記載される種々の態様による電磁分布の例示の非限定的な実施形態を示す図950を示す。特に、電磁分布は、カプラ952を含む伝送デバイスについて二次元で示され、誘電体材料で構成される例示のスタブカプラで示される。カプラ952は、配線702又は他の伝送媒体の外表面に沿う誘導波としての伝搬のために電磁波を結合する。

カプラ952は、電磁波をxにおける接合部に対称誘導波モードを介して誘導する。カプラ952に沿って伝搬する電磁波のエネルギーの一部はカプラ952の外部にあるが、この電磁波のエネルギーの大部分はカプラ952内に含まれる。xにおける接合部は、伝送媒体の底部に対応するアジマス角で電磁波を配線702又は他の伝送媒体に結合する。この結合は、方向956の少なくとも1つの誘導波モードを介して配線702又は他の伝送媒体の外表面に沿って伝搬するように誘導される電磁波を誘起する。誘導電磁波のエネルギーの大部分は外部にあるが、配線702又は他の伝送媒体の外表面に近接している。図示する例では、xにおける接合部は、対称モード及び配線702又は他の伝送媒体の表面をスキミングする、図3との関連で示した1次モードなどの少なくとも1つの非対称表面モードの双方を介して伝搬する電磁波を形成する。

なお、誘導波のグラフ表示は、単に誘導波結合及び伝搬の例を示すのに提示される。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電界及び磁界は、採用される周波数、カプラ952の設計及び/又は構成、配線702又は他の伝送媒体の寸法及び組成、その他その表面特性、存在する場合にはその絶縁、周囲環境の電磁特性などに応じて変動し得る。

ここで図10Aに、ここに記載される種々の態様によるカプラ及び送受信機システムの例示の非限定的な実施形態のブロック図1000を示す。システムは、伝送デバイス101又は102の例である。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、スタブカプラ1002はカプラ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、低ノイズ増幅器1018、周波数ミキサ1010及び1020並びに局部発振器1012が、全体として送受信機210の一例を形成する。

動作において、送信機/受信機デバイス1006は、波動(例えば、スタブカプラ1002への誘導波1004)を出射及び受信する。誘導波1004は、通信インターフェース1008によってホストデバイス、基地局、移動体デバイス、建造物又は他のデバイスに対して送受信される信号を搬送するのに使用され得る。通信インターフェース1008は、システム1000の一体化部分となり得る。代替的に、通信インターフェース1008は、システム1000にデザーされてもよい。通信インターフェース1008は、IrDA(infrared data association)プロトコルなどの赤外線プロトコル又は他のラインオブサイト光プロトコルを含む種々の無線シグナリングプロトコル(例えば、LTE,WiFi、WiMAX、IEEE802.xxなど)のいずれかを利用してホストデバイス、基地局、移動体デバイス、建造物又は他のデバイスとインターフェースするための無線インターフェースを備え得る。通信インターフェース1008はまた、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・インターフェース規格(DOCSIS)プロトコル、デジタル加入者線(DSL)プロトコル、Firewire(IEEE1394)プロトコル、又は他の有線若しくは光プロトコルなどのプロトコルを介して、ホストデバイス、基地局、移動体デバイス、建造物又は他のデバイスと通信するためのファイバ光学線、同軸ケーブル、撚線対、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学媒体などの有線インターフェースを備え得る。システム1000が中継器として機能する実施形態については、通信インターフェース1008はなくてもよい。

通信インターフェース1008の出力信号(例えば、Tx)は、周波数ミキサ1010において局部発振器1012によって生成された搬送波(ミリ波搬送波)に合成され得る。周波数ミキサ1010は、ヘテロダイン技術又は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他の周波数シフト技術を用いることができる。例えば、通信インターフェース1008へ及びそこ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)無線プロトコル又は他の無線3G、4G、5G若しくはより高いレベルの音声及びデータプロトコル、Zigbee、WIMAX、UltraWideband若しくはIEEE802.11無線プロトコル、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、データ・オーバー・ケーブル・サービス・インターフェース規格(DOCSIS)プロトコル、デジタル加入者線(DSL)プロトコル、Firewire(IEEE1394)プロトコル、又は他の有線若しくは無線プロトコルなどの有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)信号などの変調信号であればよい。例示の実施形態では、この周波数変換はアナログ領域で実行可能であり、結果として周波数シフトは、基地局、移動体デバイス又は建造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にかかわらず実行可能である。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はアップグレードされ(例えば、ソフトウェア、ファームウェア及び/又はハードウェアで更新され)又は交換され、周波数シフト及び送信装置が残り、アップグレードを簡略化することができる。そして、搬送波は、電力増幅器(「PA」)1014に送信され、ダイプレクサ1016を介して送信機/受信機デバイス1006を介して送出され得る。

通信インターフェース1008に向けられた送信機/受信機デバイス1006からの受信信号は、ダイプレクサ1016を介して他の信号から分離され得る。そして、受信信号は、増幅のための低ノイズ増幅器(「LNA」)1018に送出され得る。周波数ミキサ1020は、局部発振器1012からの補助とともに、(ある実施形態ではミリ波帯域又は約38GHzである)受信信号を本来の周波数にダウンシフトすることができる。そして、通信インターフェース1008は入力ポート(Rx)において送波を受信することができる。

実施形態では、送信機/受信機デバイス1006は円筒形若しくは非円筒形金属(例えば、一実施形態では空洞であるが、必ずしも寸法通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み、スタブカプラ1002の端部は、送信機/受信機デバイス1006が送波を生成する場合に誘導波がスタブカプラ1002に結合してスタブカプラ1002の導波路表面に対して誘導波1004として伝搬するように、導波路又は送信機/受信機デバイス1006内又はその付近に配置されていればよい。ある実施形態では、誘導波1004は、ある程度はスタブカプラ1002の外表面上を、ある程度はスタブカプラ1002の内部を伝搬し得る。他の実施形態では、誘導波1004は、実質的又は完全にスタブカプラ1002の外表面を伝搬し得る。さらに他の実施形態では、誘導波1004は、実質的又は完全にスタブカプラ1002の内部を伝搬し得る。この後者の実施形態では、誘導波1004は、図7の配線702などの伝送媒体に結合するためのスタブカプラ1002の端部(図4に示すテーパ状端部など)で放射し得る。同様に、誘導波1004が(配線702からスタブカプラ1002に結合されて)入来する場合には、誘導波1004は送信機/受信機デバイス1006に入射して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は独立した導波路を含むものとして示されるが、独立した導波路とともに又はそれなしに、カプラ1002上の誘導波を誘起するのに、アンテナ、キャビティ共振器、クライストロン、マグネトロン、進行波管又は他の照射要素が採用され得る。

一実施形態では、スタブカプラ1002は、そこに金属あるいは導電性材料を有することなく、全体として誘電体材料(又は他の適切な絶縁材料)で構成され得る。スタブカプラ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、又は非導電性であってそのような材料の外表面上に少なくともある程度電磁波の伝送を促進するのに適した他の材料で構成され得る。他の実施形態では、スタブカプラ1002は、導電性/金属のコアを含み、外部誘電体表面を有し得る。同様に、スタブカプラ1002によって誘起される電磁波を伝搬するために、又はスタブカプラ1002に電磁波を供給するためにスタブカプラ1002に結合する伝送媒体は、裸配線又は絶縁配線であることに加えて、全体としてそこに金属あるいは導電性材料を有しない誘電体材料(又は他の適切な絶縁材料)から構成され得る。

なお、図10Aは送信機/受信機デバイス1006の開口がスタブカプラ1002よりも非常に広いことを示すが、これは寸法通りではなく、他の実施形態では、スタブカプラ1002の幅は空洞の導波路の開口と同等であるか又は若干小さい。また、図示していないが、一実施形態では、送信機/受信機デバイス1006に挿入されるカプラ1002の端部は、反射を減少させて結合効率を増加させるためにテーパ化される。

スタブカプラ1002への結合の前に、送信機/受信機デバイス1006によって生成される誘導波の1以上の導波路モードは、誘導波1004の1以上の波動伝搬モードを誘起するスタブカプラ1002に結合し得る。誘導波1004の波動伝搬モードは、中空金属導波路と誘電体導波路との特性の相違に起因して中空金属導波路モードとは異なり得る。例えば、誘導波1004の波動伝搬モードは基本横電磁モード(準TEM00)を備え、小さな電界及び/又は磁界しか伝搬方向に拡がらず、誘導波はスタブカプラ1002に沿って伝搬しながら電界及び磁界はスタブカプラ1002から放射状に外向きに拡がる。基本横方向電磁モード波動伝搬モードは、中空の導波路内部には存在してもしていなくてもよい。したがって、送信機/受信機デバイス1006によって用いられる中空金属導波路モードは、スタブカプラ1002の波動伝搬モードに効果的かつ効率的に結合し得る導波路モードである。

送信機/受信機デバイス1006及びスタブカプラ1002の他の構成又は組合せが可能であることが分かるはずである。例えば、スタブカプラ1002’が、図10Bの符号1000’によって図示される送信機/受信機デバイス1006’(不図示の対応する回路)の中空金属導波路の外表面に関して接して、又は(ギャップを有して、又はギャップなく)平行に配置され得る。符号1000’によって示されない他の実施形態では、スタブカプラ1002’が、スタブカプラ1002’の軸が送信機/受信機デバイス1006’の中空金属導波路の軸に同軸配列されずに、送信機/受信機デバイス1006’の中空金属導波路の内部に配置され得る。これらの実施形態のいずれかにおいて、送信機/受信機デバイス1006’によって生成された誘導波は、スタブカプラ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)を含むスタブカプラ1002’上で誘導波1004’の1以上の波動伝搬モードを誘起することができる。

一実施形態では、誘導波1004’は、スタブカプラ1002’の外表面の一部及びスタブカプラ1002’の内部の一部を伝搬することができる。他の実施形態では、誘導波1004’は、実質的又は完全にスタブカプラ1002’の外表面上を伝搬することができる。さらに他の実施形態では、誘導波1004’は、実質的又は完全にスタブカプラ1002’の内部を伝搬することができる。この後者の実施形態では、誘導波1004’は、図9の配線702などの伝送媒体に結合するために(図9に示すテーパ端などの)スタブカプラ1002’の端部で放射し得る。

他の構成の送信機/受信機デバイス1006が可能であることがさらに分かるはずである。例えば、符号1000’’として図10Bに示す送信機/受信機デバイス1006’’(不図示の対応する回路)の中空金属導波路は、スタブカプラ1002を用いることなく図4の配線702などの伝送媒体の外表面に対して接して、又は(ギャップを有して、又はギャップなく)平行に配置され得る。この実施形態では、送信機/受信機デバイス1006’’によって生成された誘導波は、配線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)を含む配線702上の誘導波908の1以上の波動伝搬モードを誘起することができる。他の実施形態では、配線702は、スタブカプラ1002を用いることなく配線702の軸が中空金属導波路の軸に対して同軸に(又は同軸でなく)配列されるように、送信機/受信機デバイス1006’’’(不図示の対応する回路)の中空金属導波路の内部に位置決めされ得る−図10Bの符号1000’ ’ ’を参照。この実施形態では、送信機/受信機デバイス1006’’’によって生成される誘導波が配線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)を含む配線上の誘導波908の1以上の波動伝搬モードを誘起することができる。

1000’’及び1000’’’の実施形態では、絶縁外表面を有する配線702について、誘導波908は、絶縁体の外表面上の一部及び絶縁体の内部の一部を伝搬することができる。他の実施形態では、誘導波908は、実質的に若しくは完全に絶縁体の外表面上又は実質的に若しくは完全に絶縁体の内部を伝搬し得る。1000’’及び1000’’’の実施形態では、裸導体である配線702について、誘導波908は、導体の外表面上をある程度、又は導体の内部をある程度伝搬し得る。他の実施形態では、誘導波908は、実質的に又は完全に導体の外表面上を伝搬し得る。

ここで図11に、デュアルスタブカプラの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図1100を示す。特に、デュアルカプラ設計が、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102などの伝送デバイスにおける使用について提示される。実施形態では、誘導波1108を受信するために、2以上のカプラ(スタブカプラ1104及び1106など)が、配線1102の周辺に位置決めされ得る。一実施形態では、誘導波1108を受信するのに1つのカプラで充分である。その場合、誘導波1108はカプラ1104に結合し、誘導波1110として伝搬する。誘導波1108の電界構造が特定の誘導波モード又は種々の外部ファクタに起因して配線1102の周辺で振動し、又はうねる場合には、カプラ1106は、誘導波1108がカプラ1106に結合するように配置され得る。ある実施形態では、配線1102の周囲で振動又は回転し、異なるアジマス配向で誘起され、又は例えばローブ及び/若しくはヌル又は配向依存の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誘導波を受信するために、4個以上のカプラが配線1102の一部分の周りに例えば90度で又は相互に他の間隔で配置され得る。ただし、例示の実施形態から逸脱することなく配線1102の一部分の周囲に配置される4個未満の又は4個より多いカプラがあってもよいことが分かるはずである。

なお、カプラ1106及び1104をスタブカプラとして示すが、アークカプラ、アンテナ又はホーンカプラ、磁気カプラなどを含む、ここに記載されるカプラ設計の他の任意のものを同様に用いてもよい。また、ある例示の実施形態は配線1102の少なくとも一部分の周囲にある複数のカプラを提示したが、この複数のカプラは、複数のカプラの部分的構成要素を有する単一のカプラシステムの一部としてみることもできることも分かるはずである。例えば、2以上のカプラが、カプラが単一のシステムによって(モータ又は他のアクチュエータなどの制御可能な機構を用いて手動的又は自動的に)相互に事前に位置決めされ、又は調整可能となるように、単一の設備において配線の周囲に設置され得る単一のシステムとして製造されてもよい。

カプラ1106及び1104に結合された受信機は、信号品質を最大化するためにカプラ1106及び1104の双方から受信される信号を合成するダイバシティ合成を用いることができる。他の実施形態では、カプラ1104及び1106の一方又は他方が所定の閾値以上の送波を受信する場合、受信機は使用する信号を決定する際に選択ダイバシティを用いることができる。また、複数のカプラ1106及び1104による受信を示すが、同じ構成におけるカプラ1106及び1104による送信も同様に起こり得る。特に、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102などの伝送デバイスが複数の送受信機及び複数のカプラを含む場合に、広範な多入力多出力(MIMO)送信及び受信技術が送波に対して採用されてもよい。

なお、波動1108及び1110の図示は、単に誘導波1108がカプラ1104上で波動1110を誘起あるいは出射する原理を示すのに提示される。そのような波動伝搬の結果として生成される実際の電界及び磁界は、採用される周波数、カプラ1104の設計、配線1102の寸法及び組成、その他、表面特性、ある場合にはその絶縁、周囲環境の電磁特性などに応じて変化し得る。

ここで図12に、中継器システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図1200を示す。特に、中継器デバイス1210は、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102などの伝送デバイスにおける使用について提示される。このシステムでは、配線1202に沿って伝搬する誘導波1205が波動1206として(例えば誘導波として)カプラ1204によって抽出されてから、中継器デバイス1210によって昇圧又は中継され、波動1216として(例えば誘導波として)カプラ1214上に出射されるように、2個のカプラ1204及び1214が配線1202又は他の伝送媒体の付近に配置され得る。そして、波動1216は、配線1202上に出射され、誘導波1217として配線1202に沿って伝搬し続けることができる。実施形態では、中継器デバイス1210は、例えば、配線1202が電力線であり、あるいは電力搬送導体を含む場合に、配線1202との磁気結合を介した昇圧又は中継のために利用される電力の少なくとも一部分を受信し得る。なお、カプラ1204及び1214をスタブカプラとして示すが、アークカプラ、アンテナ又はホーンカプラ、磁気カプラなどを含む、ここに記載されるカプラ設計の他の任意のものを同様に用いてもよい。

ある実施形態では、中継器デバイス1210は波動1206に対応付けられた送波を中継することができ、他の実施形態では、中継器デバイス1210は、データ又は他の信号を、そのようなデータ又は信号を他のネットワーク及び/若しくは1以上の他のデバイスに通信信号110若しくは112として供給するために並びに/又は他のネットワーク及び/若しくは1以上の他のデバイスから通信信号110若しくは112を受信するために、波動1206から抽出する通信インターフェース205を含み、受信通信信号110又は112をそこに埋め込んだ誘導波1216を出射することができる。中継器構成において、受信器導波路1208は波動1206をカプラ1204から受信することができ、送信機導波路1212が誘導波1216を誘導波1217としてカプラ1214に出射することができる。受信機導波路1208と送信機導波路1212の間において、誘導波通信に関連する信号損失及び他の非効率性を補正するように、誘導波1206に埋め込まれた信号及び/又は誘導波1216自体が増幅され、又はそこに含まれて送信用に再生成されるデータを抽出するように信号が受信及び処理され得る。実施形態では、受信機導波路1208は、信号からデータを抽出し、例えばエラー訂正符号を利用してデータエラーを補正するようにデータを処理し、補正データを用いて更新信号を再生成するように構成され得る。そして、送信機導波路1212は、そこに埋め込まれた更新信号を用いて誘導波1216を送信することができる。実施形態では、誘導波1206に埋め込まれた信号は、送波から抽出され、通信インターフェース205を介した他のネットワーク及び/又は1以上の他のデバイスとの通信のために通信信号110又は112として処理され得る。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は、送信機導波路1212によって生成されてカプラ1214に出射される誘導波1216の送波に挿入され得る。

なお、図12は、それぞれ左側から入射して右側から出射する誘導波の送波1206及び1216を示すが、これは単なる簡略化であって限定することを意図するものではない。他の実施形態では、受信機導波路1208及び送信機導波路1212はまた、それぞれ送信機及び受信機として機能することができ、これにより、中継器デバイス1210が双方向のものとなる。

実施形態では、中継器デバイス1210は、配線1202又は他の伝送媒体に不連続部又は障害物が存在する位置に配置され得る。配線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み得る。中継器デバイス1210は、誘導(例えば、表面)波が線上のこれらの障害物を飛び越えて同時に送信電力を上昇させることを補助することができる。他の実施形態では、カプラは、中継器デバイスを使用することなく障害物を飛び越えるのに使用され得る。その実施形態では、カプラの両端が配線に緊結又は固定され、これにより誘導波が障害物に遮断されることなく進行するための経路が与えられる。

ここで図13に、ここに記載される種々の態様による双方向中継器の例示の非限定的な実施形態のブロック図1300を示す。特に、双方向中継器デバイス1306が、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102などの伝送デバイスにおける使用について提示される。なお、カプラをスタブカプラとして示すが、アークカプラ、アンテナ又はホーンカプラ、磁気カプラなどを含む、ここに記載されるカプラ設計の他の任意のものを同様に用いてもよい。双方向中継器1306は、2以上の配線又は他の伝送媒体が存在する場合においてダイバシティ経路を採用することができる。誘導波送波は絶縁配線、非絶縁配線又は他のタイプの伝送媒体などの異なるタイプの伝送媒体に対して異なる伝送効率及び結合効率を有し、そして、要素に露出される場合に天候及び他の大気条件に影響され得るので、場合に応じて異なる伝送媒体上で選択的に伝送するのが有利となり得る。種々の実施形態において、種々の伝送媒体が、例えば、ある伝送媒体が他よりも好ましいことをそのような指定が示すか否かについて、一次、二次、三次などとして指定され得る。

図示する実施形態では、伝送媒体は、絶縁又は非絶縁配線1302及び絶縁又は非絶縁配線1304(ここではそれぞれ配線1302及び1304という)を含む。中継器デバイス1306は、配線1302に沿って進行する誘導波を受信するのに受信機カプラ1308を使用し、送信機導波路1310を用いて送波を配線1304に沿う誘導波として中継する。他の実施形態では、中継器デバイス1306は、配線1304から配線1302に切り換えることができ、又は同じ経路に沿って送波を中継することができる。中継器デバイス1306は、センサを含み、又は伝送に影響し得る条件を示すセンサ(すなわち図16Aに図示するネットワーク管理システム1601)と通信状態となることができる。センサから受信されたフィードバックに基づいて、中継器デバイス1306は、同じ配線に沿う送波を維持するのか、又は他の配線に送波を伝達するのかについての決定を下すことができる。

ここで図14に、双方向中継器システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図1400を示す。特に、双方向中継器システムは、図1との関連で示した伝送デバイス101又は102などの伝送デバイスにおける使用について提示される。双方向中継器システムは、分散アンテナシステム又はバックホールシステムに位置する他の結合デバイスから送波を受信及び送信する導波路結合デバイス1402及び1404を含む。

種々の実施形態では、導波路結合デバイス1402は、複数の副搬送波を有する送波を他の導波路結合デバイスから受信することができる。ダイプレクサ1406は、送波を他の送波から分離し、送波を低ノイズ増幅器(「LNA」)1408に方向付けることができる。局部発振器1412に補助され、周波数ミキサ1428は(ミリ波帯域又はある実施形態では約38GHzの)送波を、分散アンテナシステムのためのセルラ帯域(1.9GHz以下)、本来の周波数又はバックホールシステムのための他の周波数などの低い周波数にダウン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は、副搬送波上の信号を抽出し、通信インターフェース205への結合のための電力増幅器1424によって選択的増幅、バッファリング又は隔離のための出力構成要素1422にその信号を方向付けることができる。通信インターフェース205は、電力増幅器1424から受信された信号をさらに処理し、あるいはそのような信号を基地局、移動体デバイス、建造物など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送信することができる。この位置で抽出されていない信号については、抽出器1432は、それらを他の周波数ミキサ1436に再方向付けすることができ、その信号は局部発振器1414によって生成される搬送波を変調するのに使用される。搬送波は、その副搬送波とともに、電力増幅器(「PA」)1416に方向付けられ、導波路結合デバイス1404によって他のシステムにダイプレクサ1420を介して再送信される。

LNA1426は、通信インターフェース205によって受信される信号を増幅、バッファリング又は隔離してから、その信号を、その信号と導波路結合デバイス1404から受信された信号とを合流させるマルチプレクサ1434に送信するのに使用され得る。結合デバイス1404から受信された信号は、ダイプレクサ1420によって分離されてから、LNA1418を通過し、周波数ミキサ1438によって周波数ダウンシフトされる。信号がマルチプレクサ1434によって合成される場合、それらは周波数ミキサ1430によって周波数アップシフトされて、PA1410によって昇圧され、導波路結合デバイス1402によって他のシステムに送信される。実施形態では、双方向中継器システムは、出力デバイス1422なしに単に中継器であってもよい。この実施形態では、マルチプレクサ1434は利用されず、前述したようにLNA1418からの信号がミキサ1430に向けられることになる。ある実施形態では双方向中継器システムは、2つの別個かつ独立した一方向中継器を用いて実施されてもよいことが分かるはずである。代替の実施形態では、双方向中継器システムは、ブースターであってもよいし、あるいはダウンシフト及びアップシフトなしに再送信を実行してもよい。実際に、例示の実施形態では、再送信は、信号若しくは誘導波の再送信前に、信号若しくは誘導波を受信すること、信号若しくは誘導波の処理若しくは再形成を実行すること、フィルタリング及び/又は増幅に基づくものとなり得る。

ここで図15に、誘導波通信システムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図1500を示す。この図は、図1との関連で示した誘導波通信システムなどの誘導波通信システムが使用される例示の環境を示す。

ネットワーク接続性を追加の基地局デバイスに与えるために、コアネットワークのネットワークデバイスに通信セル(例えば、マイクロセル及びマクロセル)をリンクさせるバックホールネットワークが対応して拡張する。同様に、ネットワーク接続性を分散アンテナシステムに与えるためには、基地局デバイスとそれらの分散アンテナをリンクさせる拡張通信システムが望ましい。代替の、増加の、又は追加のネットワーク接続性を可能とするのに図15に示すような誘導波通信システム1500が提供可能であり、単一配線伝送線(例えば電線)として動作し、導波路として使用可能であり、あるいは電磁波の伝送を誘導するように動作する配線などの伝送媒体上で誘導波(例えば表面波)通信を送信及び/又は受信するのに導波路結合システムが提供され得る。

誘導波通信システム1500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た1以上の基地局デバイス(例えば、基地局デバイス1504)を含む分散システム1550の第1のインスタンスを備え得る。基地局デバイス1504は、有線(例えば、ファイバ及び/又はケーブル)によって、又は無線(例えば、マイクロ波無線)接続によってマクロセルサイト1502及び中央局1501に接続されることができる。分散システム1560の第2のインスタンスは、移動体デバイス1522及び住宅及び/又は商業施設1542(ここでは施設1542という)に無線音声及びデータサービスを提供するのに使用され得る。システム1500は、図15に示すような移動体デバイス1522〜1524及び施設1542に音声及び/又はデータサービスを提供するための分散システム1550及び1560の追加のインスタンスを有し得る。

マクロセルサイト1502などのマクロセルはモバイルネットワークへの専用接続を有していてもよく、基地局デバイス1504は他の接続を共有及び/あるいは使用することができる。中央局1501は、メディアコンテンツを配信し、並びに/又はインターネットサービスプロバイダ(ISP)サービスを移動体デバイス1522〜1524及び施設1542に提供するのに使用され得る。中央局1501は、衛星1530(そのうちの1つを図15に示す)のコンステレーション又は他のコンテンツのソースからメディアコンテンツを受信し、そのようなコンテンツを分散システム1550及び1560の第1及び第2のインスタンスを介して移動体デバイス1522〜1524及び施設1542に配信することができる。中央局1501はまた、インターネットデータサービスを移動体デバイス1522〜1524及び施設1542に提供するためにインターネット1503に通信可能に結合され得る。

基地局デバイス1504は、電柱1516に搭載され、又は取り付けられることができる。他の実施形態では、基地局デバイス1504は、変圧器の付近及び/又は電力線付近の他の適した場所にあればよい。基地局デバイス1504は、移動体デバイス1522及び1524に対するモバイルネットワークへの接続を促進することができる。電柱1518及び1520上又はその付近にそれぞれ搭載されたアンテナ1512及び1514は、基地局デバイス1504からの信号を受信し、それらの信号を移動体デバイス1522及び1524に対して、アンテナ1512及び1514が基地局デバイス1504又はその付近に位置していたとした場合よりも一層広い領域にわたって伝送することができる。

なお、図15は簡略化のために、分散システム1550及び1560の各インスタンスにおいて、1つの基地局デバイスを有する3本の電柱を示す。他の実施形態では、電柱1516がより多くの基地局デバイス、分散アンテナとともに1以上の電柱及び/又は施設1542にテザー接続を有していてもよい。

図1との関連で示した伝送デバイス101又は102などの伝送デバイス1506は、信号を基地局デバイス1504からアンテナ1512及び1514に、電柱1516、1518及び1520を接続する電線又は電力線を介して伝送することができる。信号を伝送するために、無線源及び/又は伝送デバイス1506は、基地局デバイス1504からの(周波数混合を介した)信号をアップコンバートし、あるいは基地局デバイス1504からの信号をマイクロ波帯域信号に変換し、伝送デバイス1506は、前実施形態で説明したような電線又は他の配線に沿って進行する誘導波として伝搬するマイクロ波帯域波を出射する。電柱1518において、他の伝送デバイス1508は誘導波を受信し(選択的に、それを必要に応じて若しくは所望により増幅して、又はそれを受信してそれを再生成する中継器として動作することができ)、それを誘導波として電線又は他の配線に転送することができる。伝送デバイス1508はまた、マイクロ波帯域誘導波からの信号を抽出し、それを元のセルラ帯域周波数(例えば、1.9GHz又は他の規定セルラ周波数)又は他のセルラ(又は非セルラ)帯域周波数まで周波数低減あるいは変換することができる。アンテナ1512は、ダウンシフトされた信号を移動体デバイス1522に無線送信することができる。処理は、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及び移動体デバイス1524によって反復可能である。

移動体デバイス1522及び1524からの送波はまた、それぞれアンテナ1512及び1514によって受信され得る。伝送デバイス1508及び1510上の中継器はセルラ帯域信号をマイクロ波帯域にアップシフトし、あるいは変換し、その信号を誘導波(例えば、表面波又は他の電磁波)の送波として電力線を介して基地局デバイス1504に伝送することができる。

中央局1501によって受信されたメディアコンテンツは、移動体デバイス1522及び施設1542への配信のために基地局デバイス1504を介して分散システム1560の第2のインスタンスに提供され得る。伝送デバイス1510は、1以上の有線接続又は無線インターフェースによって施設1542に繋がれ得る。1以上の有線接続は、限定することなく、電力線、同軸ケーブル、ファイバケーブル、撚線対ケーブル、誘導波伝送媒体、又はメディアコンテンツの配信及び/若しくはインターネットサービスの提供に適する他の有線媒体を含み得る。例示の実施形態では、伝送デバイス1510からの有線接続は、各SAI又は支柱がサービスを施設1542の一部に提供する1以上の対応するサービスエリアインターフェース(SAI−不図示)又は支柱に位置する1以上の非常に高いビットレートのデジタル加入者線(VDSL)モデムに通信可能に結合され得る。VDSLモデムは、施設1542に位置するゲートウェイ(不図示)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のに使用され得る。SAI又は支柱はまた、電力線、同軸ケーブル、ファイバケーブル、撚線対ケーブル、誘導波伝送媒体又は他の適切な有線媒体などの有線媒体を介して施設1542に通信可能に結合され得る。他の例示の実施形態では、伝送デバイス1510は、SAI又は支柱のような中間インターフェースなしに施設1542に通信可能に直接結合され得る。

他の例示の実施形態では、システム1500はダイバシティ経路を採用することができ、電柱1516、1518及び1520の間に2以上の電線又は他の配線(例えば、電柱1516と電柱1520の間の2以上の配線)が架橋され、基地局/マクロセルサイト1502からの冗長送波が誘導波として電線又は他の配線の表面を伝送される。電線又は他の配線は絶縁されていても絶縁されていなくてもよく、結合デバイスは、伝送損失をもたらす環境条件に応じて絶縁若しくは非絶縁の電線又は他の配線から選択的に信号を受信することができる。選択は、配線の信号対ノイズ比の測定値に基づき、又は特定される気象/環境条件(例えば、湿度計、天気予報など)に基づいていればよい。システム1500でのダイバシティ経路の使用によって、代替の経路付け能力、負荷バランス、増加した負荷の取扱い、同時双方向又は対称通信、拡散スペクトル通信などが可能となる。

なお、図15における伝送デバイス1506、1508及び1510の使用は例示のみのものであり、他の実施形態では他の使用が可能である。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され、基地局デバイスにネットワーク接続を与えることができる。伝送デバイス1506、1508及び1510は、誘導波通信を絶縁又は非絶縁の配線上で伝送することが望ましい多くの環境で使用されることができる。伝送デバイス1506、1508及び1510は、高電圧を搬送し得る配線との接触がなく、又は物理的及び/若しくは電気的接触が限られているため、他の結合デバイスよりも改善されたものとなる。伝送デバイスは、それが配線に電気的に接触しない限り、配線から離して配置され(例えば、配線から離隔され)及び/又は配線上に配置されることができ、誘電体が絶縁体として作用し、安価、容易及び/又は簡素な設置が可能となる。一方、前述のように、例えば、配線が電話網、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、ファイバ光通信システム、又は低電圧を採用し若しくは絶縁された伝送線を有する他のネットワークに対応する構成では、導電性又は非誘電カプラが採用され得る。

また、一実施形態では基地局デバイス1504及びマクロセルサイト1502を示すが、他のネットワーク構成が同様に可能である。例えば、アクセスポイント又は他の無線ゲートウェイなどのデバイスが同様の態様で採用されて、無線ローカルエリアネットワーク、無線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、UltraWidebandプロトコル、Bluetoothプロトコル、Zigbeeプロトコル若しくは他の無線プロトコルなどの通信プロトコルによって動作する他の無線ネットワークなどの他のネットワークの範囲を拡張することができる。

ここで図16A及び16Bに、電力グリッド通信システムを管理するためのシステムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図を示す。図16Aを検討すると、導波路システム1602が、図15との関連で示したシステムなどの誘導波通信システムにおける使用について提示される。導波路システム1602は、センサ1604、電力管理システム1605、並びに少なくとも1つの通信インターフェース205、送受信機210及びカプラ220を含む伝送デバイス101又は102を備え得る。

導波路システム1602は、本開示において記載される実施形態による誘導波通信を促進するための電力線1610に結合され得る。例示の実施形態では、伝送デバイス101又は102は、本開示において説明するように、電力線1610の表面に沿って長手方向に伝搬する電磁波を電力線1610の表面上に誘起するためのカプラ220を含む。伝送デバイス101又は102はまた、図12〜13に示すように、電磁波を同じ電力線1610上に再送信するための、又は電力線1610間の電磁波をルーティングするための中継器として作用することもできる。

伝送デバイス101又は102は、例えば、電力線1610の表面に沿って伝搬する対応の誘導電磁波を誘起するカプラに沿って伝搬するキャリア周波数で動作し、それを示し、又はそれに対応付けられる電磁波に、元の周波数範囲で動作する信号をアップコンバートするように構成された送受信機210を含む。キャリア周波数は、電磁波の帯域幅を規定する高域側及び低域側カットオフ周波数を有する中央周波数によって表され得る。電力線1610は、導電表面又は絶縁表面を有する配線(例えば、単線撚り又は複線撚り)であればよい。送受信機210はまた、カプラ220からの信号を受信し、キャリア周波数で動作する電磁波をそれらの元の周波数における信号にダウンコンバートすることもできる。

アップコンバート用に伝送デバイス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、限定することなく、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の有線又は無線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有線又は無線インターフェースを介した配信のために移動体デバイス1620によって基地局1614に送信される無線信号、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造物内の通信デバイス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の無線通信域でローミングする移動体デバイス1612によって通信インターフェース205に供給される無線信号を含み得る。図12〜13に示すように導波路システム1602が中継器として機能する実施形態では、通信インターフェース205は、導波路システム1602に含まれていてもいなくてもよい。

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、さらにネットワーク化情報(例えば、1以上の送信先導波路システム1602を識別するためのヘッダ情報など)を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され得る。ネットワーク化情報は、導波路システム1602、又は中央局1611、基地局1614、移動体デバイス1620若しくは建造物内デバイス1618又はその組合せなどの発信デバイスによって提供され得る。さらに、変調された電磁波は、信号の外乱を軽減するためのエラー訂正データを含み得る。ネットワーク化情報及びエラー訂正データは、それに向けられた送波を検出するために、並びに送信先導波路システム1602に通信可能に結合された受信者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送波をエラー訂正データ送波とともにダウンコンバート及び処理するために、送信先導波路システム1402によって使用され得る。

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、ノイズセンサ1604d、振動センサ1604e、環境(例えば、気象)センサ1604f及び/又は画像センサ1604gの1以上を備え得る。温度センサ1604aは、周囲温度、デバイス101又は102の温度、電力線1610の温度、温度差(例えば、デバイス101又は102と1610の間において設定点又は基準線と比較してなど)又はこの任意の組合せを測定するのに使用され得る。一実施形態では、温度メトリックが、基地局1614によって収集されてネットワーク管理システム1601に周期的に報告され得る。

外乱検出センサ1604bは、電力線1610上で電磁波の伝搬を阻害し得るダウンストリームの外乱の存在を示し得る信号反射などの外乱を検出する測定を電力線1610上で実行することができる。信号の反射は、例えば、デバイス101又は102からダウンストリームに位置する電力線1610における外乱からデバイス101又は102に全体的に又はある程度反射して戻すデバイス101又は102によって電力線1610から送信される電磁波から生じる歪となり得る。

信号の反射は、電力線1610上の障害物によってもたらされ得る。例えば、木の枝が電力線1610にかかると、又はコロナ放電をもたらし得る電力線1610に近接すると、木の枝によって電磁波の反射が生じ得る。電磁波の反射をもたらし得る他の障害物は、限定することなく、電力線1610上に延びた物体(例えば、布、靴紐とともに電力線1610の周囲に巻かれた靴など)、電力線1610上の腐食堆積物、又は氷の堆積物を含み得る。電力グリッドの構成要素も、電力線1610の表面の電磁波の伝送を阻害又は妨害し得る。信号の反射をもたらし得る電力グリッドの構成要素の例示は、限定することなく、変圧器及びスプライス電力線を接続するための接合部を含む。電力線1610上の鋭角部によっても電磁波の反射が生じ得る。

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して電力線1610におけるダウンストリーム外乱がどれだけ送波を減衰させるかを特定する回路を備え得る。外乱検出センサ1604bは、反射波についてのスペクトル解析を実行するためのスペクトルアナライザ回路をさらに備えてもよい。スペクトルアナライザ回路によって生成される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、カーブフィッティング、整合フィルタリング又は例えばスペクトルデータに最も近似して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他の人工知能、分類若しくは比較技術と比較され得る。スペクトルプロファイルは、外乱検出センサ1604bのメモリに記憶されてもよいし、外乱検出センサ1604bによって遠隔でアクセス可能であってもよい。プロファイルは、電力線1610において直面し得る異なる外乱をモデル化して外乱検出センサ1604bに外乱をローカルに識別可能とするスペクトルデータを備え得る。外乱の識別が、分かっている場合には、基地局1614によってネットワーク管理システム1601に報告され得る。外乱検出センサ1604bはまた、電磁波の反射についての往復時間を特定するテスト信号として電磁波を送信するのにデバイス101又は102を利用することもできる。外乱検出センサ1604bによって測定される往復時間は、反射が起こる地点まで電磁波が進行した距離を計算するのに使用されてもよく、これにより、外乱検出センサ1604bはデバイス101又は102から電力線1610におけるダウンストリームの外乱までの距離を計算することができる。

計算された距離は、基地局1614によってネットワーク管理システム1601に報告され得る。一実施形態では、電力線1610上の導波路システム1602の位置がネットワーク管理システム1601に知られていてもよく、ネットワーク管理システム1601がそれを用いて、既知トポロジーの電力グリッドに基づいて電力線1610上の外乱の位置を特定することができる。他の実施形態では、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補助することができる。導波路システム1602の位置は、導波路システム1602のメモリに記憶された導波路システム1602の事前にプログラムされた位置から導波路システム1602によって取得され、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(不図示)を用いてその位置を特定することができる。

電力管理システム1605は、導波路システム1602の上述の構成要素にエネルギーを供給する。電力管理システム1605は、太陽電池から若しくは電力線1610に結合された変圧器(不図示)から、又は電力線1610若しくは他の付近の電力線に誘導的に結合することによってエネルギーを受けることができる。電力管理システム1605はまた、導波路システム1602に瞬時電力を供給するためのバックアップバッテリ及び/又はスーパーコンデンサ若しくは他のコンデンサ回路を備えていてもよい。エネルギーセンサ1604cの損失は、導波路システム1602が電力条件の損失及び/又は他の何らかの不調の発生を有する場合を検出するのに使用され得る。例えば、エネルギー損失センサ1604cは、欠陥のある太陽電池に起因する電力の損失がある場合、太陽電池を誤作動させる太陽電池における障害物、電力線1610上の電力損失、及び/又はバックアップバッテリ切れ若しくはスーパーコンデンサの検出可能な欠陥に起因してバックアップ電力システムが誤作動する場合を検出することができる。電力の不調及び/又は損失が起こると、エネルギー損失センサ1604cは基地局1614によっ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。

ノイズセンサ1604dは、電力線1610上の電磁波の伝送に悪影響を及ぼし得る電力線1610におけるノイズを測定するのに使用され得る。ノイズセンサ1604dは、予期しない電磁干渉、ノイズバースト、又は電力線1610の表面の変調電磁波の送信を中断し得る他の外乱源を検知することができる。ノイズバーストは、例えば、コロナ放電又は他のノイズ源によってもたらされ得る。ノイズセンサ1604dは、測定ノイズを、ノイズ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、カーブフィッティング、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術を介してノイズ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によって取得されたノイズプロファイルと比較することができる。その比較から、ノイズセンサ1604dは、例えば、測定ノイズに最も近似する一致を与えるノイズプロファイルに基づいてノイズ源(例えば、コロナ放電又はその他)を特定し得る。ノイズセンサ1604dはまた、ビットエラーレート、パケット損失レート、ジッタ、パケット再送信要求などの伝送メトリックを測定することによってノイズがどれだけ伝送に影響を与えるかを検出することもできる。ノイズセンサ1604dは、とりわけノイズ源、それらの発生時間及び伝送メトリックのアイデンティティを基地局1614によっ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、電力線1610における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み得る。振動は、導波路システム1602においてローカルに記憶され、又はパターン認識、エキスパートシステム、カーブフィッティング、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術を介して遠隔データベースから導波路システム1602によって取得され得る振動プロファイルと比較され得る。振動プロファイルは、例えば、測定された振動に最も近似する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のに使用され得る。この解析の結果は、基地局1614によってネットワーク管理システム1601に対して振動センサ1604eによって報告され得る。

環境センサ1604fは、とりわけ、気圧、周囲温度(温度センサ1604aによって提供され得る)、風速、湿度、風向き及び降雨を測定するためのバロメータを含み得る。環境センサ1604fは、元の情報を収集し、それを導波路システム1602のメモリ又は遠隔データベースから取得され得る環境プロファイルと比較することによってこの情報を処理して、それらがパターン認識、エキスパートシステム、知識に基づく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術を介して生じる前に気象条件を予測することができる。環境センサ1604fは、元のデータ、そして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。

画像センサ1604gは、導波路システム1602付近の画像を撮影するためのデジタルカメラ(例えば、電荷結合デバイスすなわちCCDイメージャ、赤外線カメラなど)であればよい。画像センサ1604gは、複数の全体像(例えば、上面、底面、左面、右面など)から電力線1610を検査するためのカメラの動き(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な機構を含み得る。代替的に、画像センサ1604gは、複数の全体像を取得するために電気機械的な機構を必要としないように設計されてもよい。画像センサ1604gによって生成される画像データの収集及び取得はネットワーク管理システム1601によって制御されてもよいし、又は画像センサ1604gによって自動的に収集されてネットワーク管理システム1601に報告されるようにしてもよい。

電力線1610(又は他の任意の形態の電磁波の伝送媒体)の電磁波の送波の伝搬を阻害し得る外乱を検出、予測及び/又は軽減するための導波路システム1602及び/又は電力線1610に関連する遠隔測定情報を収集するのに適した他のセンサが、導波路システム1602によって利用され得る。

ここで図16Bに、ここに記載される種々の態様による、電力グリッド1653及びそこに組み込まれ又はそれと対応付けられる通信システム1655を管理するためのシステムの例示の非限定的な実施形態を示すブロック図である。通信システム1655は、電力グリッド1653の電力線1610に結合された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の少なくとも一部分は、基地局1614及び/又はネットワーク管理システム1601との直接通信状態にある。基地局1614又はネットワーク管理システム1601に直接接続されてい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に接続された他のダウンストリーム導波路システム1602によって基地局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加わることができる。

ネットワーク管理システム1601は、電力グリッド1653及び通信システム1655に関連する状態情報を各エンティティに提供するために、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され得る。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は、電力会社の職員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の職員1658によって利用される通信デバイスに対して、状態情報を提供するため並びに/又はそのような職員を電力グリッド1653及び/若しくは通信システム1655の管理に向けるために、アクセスすることができる。

図17Aは、図16A及び16Bのシステムの通信ネットワークにおいて発生する外乱を検出及び軽減するための方法1700の例示の非限定的な実施形態のフロー図を示す。方法1700は、導波路システム1602が、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他のタイプの電磁波に埋め込まれ、若しくはその部分を形成するメッセージを送信及び受信するステップ1702で開始する。メッセージは、ボイスメッセージ、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た通信デバイス間で交換される他のデータ/情報であればよい。ステップ1704において、導波路システム1602のセンサ1604は、検知データを収集することができる。一実施形態では、ステップ1702におけるメッセージの送信及び/若しくは受信の前、その最中又はその後にステップ1704において、検知データが収集されてもよい。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、導波路システム1602で発生し(例えば、それによって送信され)又はそれによって受信される通信に影響し得る通信システム1655における実際の又は予測された外乱の発生を検知データから特定することができる。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、ノイズデータ、振動データ、環境データ又はその組合せを処理してこの決定を下すことができる。導波路システム1602(又はセンサ1604)はまた、外乱源及び/又は通信システム1655におけるその位置を検出、特定、推定又は予測し得る。外乱がステップ1708において検出/特定も予測/推定もされない場合、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に埋め込まれ、又はその部分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1702に進む。

ステップ1708において外乱が発生したと検出/特定又は予測/推定された場合、導波路システム1602は、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与えるか(あるいは、悪影響を与える可能性があるか、又は悪影響を及ぼし得る程度)を判定するステップ1710に進む。一実施形態では、継続時間閾値及び発生頻度閾値がステップ1710において用いられて、外乱が通信システム1655における通信に悪影響を与える場合を特定することができる。説明の目的のみで、継続時間閾値が500msに設定され、発生頻度閾値が10秒の観測期間に5回の外乱の発生に設定されるものとする。したがって、500msよりも長い継続時間を有する外乱が、継続時間閾値をトリガすることになる。さらに、10秒の時間間隔において5回よりも多い何らかの外乱の発生が発生頻度閾値をトリガすることになる。

一実施形態では、外乱は、継続時間閾値のみを超える場合に通信システム1655における信号の完全性に悪影響を与えるものとしてもよい。他の実施形態では、外乱は、継続時間閾値及び発生頻度閾値の双方を超える場合に通信システム1655における信号の完全性に悪影響を与えるものとしてもよい。したがって、通信システム1655における信号の完全性に悪影響を与える外乱を分類することについて、後者の実施形態は、前者の実施形態よりも保守的である。多数の他のアルゴリズム並びに関連のパラメータ及び閾値が、例示の実施形態によってステップ1710について利用され得ることが分かるはずである。

方法1700に戻り、ステップ1710において、ステップ1708で検出された外乱が、悪影響を受ける通信の条件を満たさない(例えば、継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継続し得る。例えば、ステップ1708において検出される外乱が10秒の期間に1回の発生で1msの継続時間を有する場合は、いずれの閾値も超えない。結果として、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わずかな影響しか有さないとみなすことができ、したがって軽減を要する外乱としてフラグが立てられることはない。フラグは立てられないが、外乱の発生、その発生時間、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が、監視の目的で遠隔測定データとしてネットワーク管理システム1601に報告されてもよい。

ステップ1710に戻り、一方で、悪影響を受ける通信の条件を外乱が満たす(例えば、閾値の一方又は両方を超える)場合、導波路システム1602はステップ1712に進み、その事象をネットワーク管理システム1601に報告し得る。報告は、センサ1604によって収集された元の検知データ、導波路システム1602によって既知の場合には外乱の説明、外乱の発生時間、外乱の発生頻度、外乱に対応付けられる位置、ビットエラーレート、パケット損失レート、再送信要求、ジッタ、待ち時間などのパラメータ読取り値などを含み得る。外乱が導波路システム1602の1以上のセンサによる予測に基づく場合、報告は、想定される外乱のタイプ、並びに予測可能な場合には、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上の検知データに基づく場合、外乱の予想発生時間、及び予測される外乱の予想発生頻度を含み得る。

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、迂回又は補正技術を決定することができ、これは、外乱の位置が特定され得る場合に外乱を迂回するように導波路システム1602にトラフィックを経路変更させることを含み得る。一実施形態では、外乱を検出する結合デバイス1402は、図13〜14に示すような中継器に、外乱の影響を受ける主電力線から副電力線に導波路システム1602を接続させて、導波路システム1602がトラフィックを異なる伝送媒体に経路変更し、外乱を回避することを可能とする。導波路システム1602が中継器として構成される実施形態では、導波路システム1602はそれ自体で、主電力線から副電力線へのトラフィックの経路変更を実行することができる。また、双方向通信(例えば、全二重又は半二重通信)について、中継器は、導波路システム1602による処理のために、副電力線から主電力線にトラフィックを経路変更して戻すように構成され得る。

他の実施形態では、導波路システム1602は、外乱のアップストリームに配置された第1の中継器及び外乱のダウンストリームに配置された第2の中継器に指示することによってトラフィックを再方向付けして、外乱を回避する態様で主電力線から一時的に副電力線にトラフィックを再方向付けしてから主電力線に戻す。また、双方向通信(例えば、全二重又は半二重通信)について、中継器が、副電力線から主電力線にトラフィックを経路変更して戻すように構成され得る。

副電力線で発生している既存の通信セッションを中断することを回避するために、ネットワーク管理システム1601は、データ及び/又は音声トラフィックを主電力線から離れるように再方向付けて外乱を迂回するために、導波路システム1602に、副電力線の未使用のタイムスロット及び/又は周波数帯を利用するように中継器に指示させる。

ステップ1716において、トラフィックが経路変更されて外乱を回避する間に、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、それは同様に、検出された外乱及び分かる場合にはその位置を電力会社1656の職員及び/又は通信サービスプロバイダ1658の職員に通知することができる。いずれかの団体からの現場要員が出向いて、特定された外乱位置において外乱を解消させることができる。電力会社の職員及び/又は通信サービスプロバイダの職員によって外乱が除去され、あるいは軽減されると、その職員は、ネットワーク管理システム1601に通信可能に結合された現場機器(例えば、ラップトップコンピュータ、スマートフォンなど)並びに/又は電力会社の及び/若しくは通信サービスプロバイダの機器を利用して、彼らのそれぞれの会社及び/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。通知は、外乱がどのように軽減されたかの説明、及び通信システム1655のトポロジーを変化させ得る電力線1610への何らかの変化を含み得る。

外乱が解消されると(決定1718において決定されると)、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1720において導波路システム1602に、導波路システム1602に使用された以前の経路構成を回復させ、又は外乱を軽減するのに使用された回復戦略が通信システム1655の新たなネットワークトポロジーをもたらす場合に新たな経路構成に従ってトラフィックを経路付けさせることができる。他の実施形態では、導波路システム1602は、いつ外乱が除去されたかを特定するように電力線1610に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され得る。外乱がないことを導波路システム1602が検出すると、それは、通信システム1655のネットワークトポロジーが変化していないと判定した場合に、ネットワーク管理システム1601の補助なしにその経路構成を自律的に回復することができ、又は検出された新たなネットワークトポロジーに適合する新たな経路構成を利用することができる。

図17Bは、図16A及び16Bのシステムの通信ネットワークにおいて発生している外乱を検出及び軽減するための方法1750の例示の非限定的な実施形態のフロー図を示す。一実施形態では、方法1750は、ネットワーク管理システム1601が電力会社1652の機器又は通信サービスプロバイダ1654の機器から保守計画に関連する保守情報を受信するステップ1752で始まる。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特定することができる。これらの活動から、ネットワーク管理システム1601は、保守(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、電力グリッド1653における電力線1610の計画された再構成など)から生じる外乱を検出することができる。

他の実施形態では、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1755において、1以上の導波路システム1602からの遠隔測定情報を受信することができる。遠隔測定情報は、とりわけ、遠隔測定情報を提出する各導波路システム1602のアイデンティティ、各導波路システム1602のセンサ1604によって取得される測定値、予測され、推定され、又は各導波路システム1602のセンサ1604によって検出された実際の外乱、各導波路システム1602に関連する位置情報、検出された外乱の推定位置、外乱の特定などを含み得る。ネットワーク管理システム1601が、導波路の動作、配線表面に沿う電磁波の送信又はその両方に不利となり得る外乱のタイプを遠隔測定情報から特定することができる。ネットワーク管理システム1601はまた、複数の導波路システム1602からの遠隔測定情報を用いて外乱を遮断及び特定することができる。さらに、ネットワーク管理システム1601は、影響される導波路システム1602付近の導波路システム1602に遠隔測定情報を要求して、他の導波路システム1602から同様の遠隔測定情報を受信することによって外乱の位置を三角測量し、及び/又は外乱の特定を認証することができる。

さらに他の実施形態では、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1756において、保守現場要員から計画外の活動報告を受信することができる。計画外の保守は、計画されていない現場の要求の結果として、又は現場の要求若しくは計画された保守活動中に発見された予想外の現場での問題の結果として発生し得る。活動報告は、通信システム1655及び/又は電力グリッド1653において発見された問題に対処する現場要員によってもたらされる電力グリッド1653のトポロジー構成に対する変化、1以上の導波路システム1602(その交換又は修理など)への変化、もしあれば実行された外乱の軽減などを特定することができる。

ステップ1758において、ネットワーク管理システム1601は、ステップ1752から1756に従って受信された報告から、保守計画に基づいて外乱が発生するのか、遠隔測定データに基づいて外乱が発生したのか若しくは発生することが予測されるのか、又は現場活動報告において特定された計画外保守に起因して外乱が発生したのかを判定することができる。これらの報告のいずれからも、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、影響された導波路システム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経路付けを要するかを判定することができる。

ステップ1758において外乱が検出又は予測された場合に、ネットワーク管理システム1601は、1以上の導波路システム1602に、トラフィックを経路変更させて外乱を迂回するステップ1760に進む。電力グリッド1653の恒久的なトポロジー変化に起因して外乱が恒久的である場合、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を飛ばす。ステップ1770において、ネットワーク管理システム1601は、1以上の導波路システム1602に、新たなトポロジーに適合する新たな経路構成を使用させることができる。一方、1以上の導波路システム1602によって供給される遠隔測定情報から外乱が検出された場合、ネットワーク管理システム1601は電力会社1656又は通信サービスプロバイダ1658の保守要員に外乱の位置、分かる場合には外乱のタイプ、及びその職員が外乱を軽減するのに役立ち得る関連の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想される場合、ネットワーク管理システム1601は、1以上の導波路システム1602に(保守計画に従う)所与の計画でトラフィック経路を再構成させて、保守期間中の保守活動によって生じる外乱を回避することができる。

ステップ1760に戻り、それが完了すると、処理はステップ1762を継続し得る。ステップ1762において、ネットワーク管理システム1601は、外乱が現場要員によって軽減された時を監視することができる。外乱の軽減は、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、セルラ通信システム)を介して現場要員によってネットワーク管理システム1601に提出された現場報告を解析することによってステップ1762において検出され得る。外乱が軽減されたことを現場要員が報告した場合、ネットワーク管理システム1601はステップS1764に進んで外乱を軽減するのにトポロジーの変化を要したかを現場報告から判定することができる。トポロジーの変化は、電力線1610を経路付けすること、導波路システム1602を再構成して異なる電力線1610を利用すること、あるいは代替のリンクを利用して外乱を迂回することなどを含み得る。トポロジーの変化が起こった場合、ステップ1770において、ネットワーク管理システム1601は、1以上の導波路システム1602に、新たなトポロジーに適合する新たな経路構成を使用させることができる。

一方、トポロジーの変化が現場要員によって報告されなかった場合、ネットワーク管理システム1601は、1以上の導波路システム1602にテスト信号を送信させて、検出された外乱以前に使用されていた経路構成をテストするステップ1766に進む。テスト信号は、外乱の付近において影響を受けた導波路システム1602に送信され得る。テスト信号は、信号の外乱(例えば、電磁波の反射)が導波路システム1602のいずれかによって検出されたのかを判定するのに使用され得る。以前の経路構成が以前に検出された外乱を受けなくなったことがテスト信号によって確認される場合には、ステップ1772において、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に以前の経路構成を回復させる。一方、1以上の導波路結合デバイス1402によって解析されて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又は新たな外乱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、現場要員にこの情報を報告して現場での問題にさらに対処することになる。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において外乱の軽減を監視し続ける。

前述の実施形態では、導波路システム1602は、電力グリッド1653における変化及び/又は外乱の軽減に自己適合するように構成され得る。すなわち、1以上の影響を受けた導波路システム1602は、外乱の軽減を自己監視し、ネットワーク管理システム1601によって命令がそれらに送信されることを要さずにトラフィック経路を再構成するように構成され得る。この実施形態では、自己構成可能な1以上の導波路システム1602が、ネットワーク管理システム1601が通信システム1655の通信トポロジーのマクロレベルの視点を維持することができるように、その経路選択をネットワーク管理システム1601に通知することができる。

図17A及び17Bにおいては説明の簡略化のためにそれぞれの処理を一連のブロックとしてそれぞれ図示及び記載したが、あるブロックはここに図示及び記載されるものとは異なる順序で及び/又は他のブロックと同時に行われ得るため、請求項に記載される事項はブロックの順序によっては限定されないことが理解及び把握される。さらに、ここに記載される方法を実施するのに、記載されるすべてのブロックが必要となるわけではない。

ここで図18A及び18Bに、ここに記載される種々の態様による結合デバイスの例示の非限定的な実施形態の概略ブロック図1800及び1825を示す。特に、さらなる実施形態を、図2との関連で示す結合デバイス220について説明する。図18を検討すると、図1−2との関連で示す伝送デバイス101又は102などの伝送デバイスは、信号を生成する送受信機1810を含む。結合回路は、信号を受信してコンデンサ1804及び1806に結合する。コンデンサ1804及び1806は、各コンデンサのプレート間の信号に応じて電磁界を発生する受動電気回路素子である。ここで使用されるように、受動電気回路素子は、電力を生成しないが、その代わりに、電気回路の一部としてそれを放電、保存及び/又は放出する電気部品である。受動素子は、抵抗器/抵抗、コンデンサ及びインダクタを含む。ここで使用されるように、受動電気回路素子は、導波路もアンテナも含まない。

伝送媒体1802の一区画を有する回路の一部としてのコンデンサ1804及び1806の動作に加えて、各コンデンサによって生成された電磁界の一部は、伝送媒体1802の外表面と結合され又はそれによって誘導されて、方向1822及び/又は1824で伝送媒体1802に沿って長手方向に誘導電磁波1820として伝搬する。この場合には、配線が回路の一部としていくらかの電流を搬送し得るが、例えば、単一配線伝送媒体として配線の表面に沿って誘導電磁波1820を誘導する物体としても動作する。図示する実施形態では、コンデンサ1804及び1806は、信号の波長の実質的に4分の1に相当する距離dで離隔されて、誘導電磁波1820として伝送媒体1802への信号の結合を促進する。

ここで使用されるように、実質的に4分の1の波長とは、4分の1波長から25%以下まで変動する有効長を意味する。なお、誘導波のグラフィカル表示は、誘導波の結合及び伝搬の例を説明するのに示すに過ぎない。そのような波動伝搬の結果として生成された実際の電界及び磁界は、用いられる周波数、結合デバイスの設計及び/又は構成、伝送媒体1802の寸法及び組成、さらにはその表面の特徴並びに周辺環境の電磁特性などに依存して変動し得る。特に、誘導電磁波は、基本誘導波モード及び/又は少なくとも1つの非基本誘導波モードを介して伝搬可能である。種々の実施形態では、電磁波は300MHz−3GHz帯域のキャリア周波数を有し得るが、他のマイクロ波周波数を含むがそれに限定されることなく、より高い又はより低い周波数が同様に用いられてもよい。

上記では伝送媒体1802上で誘導波1820を出射するための伝送における結合デバイスの動作に注目したが、同じカプラの設計は、例えば、遠隔の伝送デバイスによって送信された伝送媒体1802から誘導波を抽出するための受信において使用され得る。この動作モードでは、結合デバイスは誘導電磁波の一部を切り離して送信デバイスからのデータを伝達し、それは伝送媒体1802の外表面に結合され又はそれに誘導され、1822の反対方向に伝送媒体1802に沿って長手方向に伝搬する。送信とは反対の態様では、コンデンサ1804及び1806は、誘導電磁波の少なくとも一部を受信し、それを送受信機1810又は他の受信機に供給するように動作し得る。

図18Bを検討すると、共通の参照符号で言及される、図18Aとの関連で説明される多数の類似構成を含む結合デバイスを示す。この実施形態では、(図18Aによるコンデンサ1804のような)一方のコンデンサが伝送媒体/配線1802の付近に位置するプレート1854によって形成され、(図18Aによるコンデンサ1806のような)他方のコンデンサが伝送媒体/配線1802の付近に位置するプレート1856によって形成される。これらのコンデンサは、ポリスチレン、ポリエチレン、テフロン、又は他の誘電体若しくは電解材料などの誘電体1864及び1866を選択的に含み、例えば、配線が裸配線であるイベントにおいてプレート1854及び1856と、伝送媒体/配線1802との間の電気絶縁を促進させ、選択的に所望の周波数帯域のコンデンサの電気容量を増加させる。一実施形態では、伝送媒体/配線1802における絶縁は、誘電体1864及び1866として作用し得る。

図18A及び18Bは2つのコンデンサを備えた回路を示すが、同様に、より多数のコンデンサが用いられて誘導電磁波を出射及び/又は抽出し得ることにも留意すべきである。

ここで図19A及び19Bに、ここに記載される種々の態様による結合デバイスの例示の非限定的な実施形態のグラフィカルな図1900及び1950を示す。特に、図18A及び18Bによる共通の要素を、共通の参照符号によって言及する。この実施形態では、伝送媒体1802の付近のインダクタ1904は、回路の一部としての受動電気回路素子として使用されて、送受信機1910からの信号に応じて電磁界を生成する。インダクタによって生成された電磁界の一部は、伝送媒体1802の外表面によって結合されて、方向1822及び/又は1824で伝送媒体1802に沿って長手方向に誘導電磁波1820として伝搬する。

なお、誘導波のグラフィカル表示は、誘導波の結合及び伝搬の例を説明するのに示すに過ぎない。そのような波動伝搬の結果として生成された実際の電界及び磁界は、用いられる周波数、結合デバイスの設計及び/又は構成、伝送媒体1802の寸法及び組成、さらにはその表面の特徴並びに周辺環境の電磁特性などに依存して変動し得る。特に、誘導電磁波は、基本誘導波モード及び/又は少なくとも1つの非基本誘導波モードを介して伝搬可能である。種々の実施形態では、電磁波は300MHz−3GHz帯域のキャリア周波数を有し得るが、他のマイクロ波周波数を含むがそれに限定されることなく、より高い又はより低い周波数が同様に用いられてもよい。

上記では伝送媒体1802上で誘導波1820を出射するための伝送における結合デバイスの動作に注目したが、同じカプラの設計は、例えば、遠隔の伝送デバイスによって送信された伝送媒体1802からの誘導波を抽出するための受信において使用されることもできる。この動作モードでは、結合デバイスは誘導電磁波の一部を切り離して送信デバイスからのデータを伝達し、それは伝送媒体1802の外表面によって結合され、1822の反対方向で伝送媒体1802に沿って長手方向に伝搬する。送信とは反対の態様では、インダクタ1904は、誘導電磁波の少なくとも一部を受信し、それを送受信機1910又は他の受信機に供給するように動作し得る。

図19Bを検討すると、図19Aの記載に続いて他の例を示す。この例では、図19Aのインダクタ1904は、断面で示す配線などの伝送媒体1802を囲むトロイダルインダクタ1952として実装される。トロイダルインダクタ1952は、粉末状の鉄又は他のフェライトの環状トロイドの周囲に巻き付けられた多数巻きの配線で構成され得る。伝送媒体1802が裸配線である場合には、誘電体ワッシャ又は他の絶縁体1954が、トロイダルインダクタ1952内の配線を支持しつつ電気絶縁をもたらし得る。そのような誘電体ワッシャは、テフロン、ポリスチレン、ポリエチレン又は他の誘電体若しくは絶縁材料で構成され得る。伝送媒体1802が非伝導性であり又は絶縁シース若しくはジャケットを含む場合には、誘電体ワッシャはなくてもよい。

伝送媒体1802が絶縁配線若しくはケーブル又は非絶縁配線などの配線を含むものとして主に記載したが、伝送媒体1802は上記の任意の伝送媒体125を含んでいてもよい。図19A及び19Bは1つのインダクタのみを備えた回路を示すが、同様に、より多数のインダクタが伝送媒体1802に沿って離隔され、誘導電磁波を出射及び/又は抽出することができることに留意すべきである。

ここで図20に、方法の例示の非限定的な実施形態のフロー図2000を示す。特に、方法を、図1−19との関連で示す1以上の機能及び構成とともに使用するために示す。ステップ2002は、信号に応じて少なくとも1つのインダクタ又は少なくとも1つのコンデンサを介して電磁界を生成することを含む。ステップ2004は、電磁界の一部を伝送媒体の外表面に結合して、長手方向に伝送媒体に沿う誘導電磁波として伝搬することを含む。伝送媒体は、配線を含み得る。

それぞれの処理は図20においては説明の簡略化のために一連のブロックとして図示及び記載されるが、あるブロックはここに図示及び記載されるものとは異なる順序で及び/又は他のブロックと同時に行われ得るため、請求項に記載される事項はブロックの順序によっては限定されないことが理解及び把握される。さらに、ここに記載される方法を実施するのに、記載されるすべてのブロックが必要となるわけではない。

ここで図21に、ここに記載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を示す。ここに記載される実施形態の種々の実施形態に追加的な関連事項を与えるために、図21及び以降の説明は、本開示の種々の実施形態が実施され得る適切なコンピューティング環境2100の簡単な概略説明を与えることを意図するものである。1以上のコンピュータで稼働することができるコンピュータ実行可能な命令の一般的文脈で実施形態が上述されてきたが、当業者であれば、実施形態は他のプログラムモジュールとの組合せにおいて、及び/又はハードウェアとソフトウェアの組合せとしても実施され得ることを認識するはずである。

概略として、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し、又は特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造体などを備える。さらに、当業者であれば、発明の方法が、各々が1以上の関連のデバイスに動作可能に結合され得る単一プロセッサ又は複数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、その他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又はプログラム可能な民生電子機器などを備える他のコンピュータシステム構成で実施され得ることが分かるはずである。

ここで使用される処理回路は、プロセッサ、その他の特定用途向け集積回路などの特定用途向け回路、デジタルロジック回路、状態機械、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、それに応じて出力信号若しくはデータを生成する他の回路を含む。なお、プロセッサの動作に応じてここに記載する機能及び構成も同様に処理回路によって実行され得る。

特許請求の範囲で使用される用語「第1」、「第2」、「第3」などは、文脈からそうでないことが明らかでない限り、明瞭化のみを目的とするものであり、そうでない場合に時間的に何らかの順序を指示又は示唆するものではない。例えば、「第1の判定」、「第2の判定」及び「第3の判定」は、第1の判定が第2の判定よりも前に行われるべきこと、又はその逆などを指示又は示唆するものではない。

ここでの実施形態のうちの説明した実施形態はまた、通信ネットワークを介してリンクされた遠隔処理デバイスによって特定の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施され得る。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は、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の双方に位置し得る。

コンピューティングデバイスは、通常は様々な媒体を備え、それはコンピュータ可読記憶媒体及び/又は通信媒体を備え、これらの2つの用語は、以下に示すように相互に異なるものとして用いられる。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可能な任意の利用可能な記憶媒体であればよく、揮発性及び不揮発性媒体、取り外し可能及び非取り外し可能媒体を備える。例示として、限定ではなく、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などの情報を記憶するための任意の方法又は技術との関係で実施され得る。

コンピュータ可読記憶媒体は、以下に限定されないが、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)、電子的に消去可能なプログラマブル読出し専用メモリ(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読出し専用メモリ(CD−ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)若しくは他の光学ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ若しくは他の磁気ストレージデバイス、又は所望の情報を記憶するのに使用され得る他の有体及び/若しくは非一時的媒体を備え得る。これに関して、ストレージ、メモリ又はコンピュータ可読媒体に対してここで適用される用語「有体」又は「非一時的」は、修飾子として、伝搬している一時的な信号自体のみを除外するものとして理解されるべきであり、伝搬している一時的な信号自体のみではない全ての標準的なストレージ、メモリ又はコンピュータ可読媒体に対する権利を放棄するものではない。

コンピュータ可読記憶媒体は、1以上のローカル又はリモートコンピューティングデバイスによって、媒体に記憶された情報に関する様々な動作について、例えば、アクセス要求、照会、又は他のデータ取得プロトコルを介してアクセス可能である。

通信媒体は、通常はコンピュータ可読命令、データ構造体、プログラムモジュール、又は変調データ信号、例えば、搬送波若しくは他の搬送機構などのデータ信号における他の構造化若しくは非構造化データを具現し、任意の情報配信又は搬送媒体を備える。用語「変調データ信号」又は信号とは、情報を1以上の信号に符号化するような態様で設定又は変更されたその特性の1以上を有する信号のことをいう。例示として、限定ではなく、通信媒体は、有線ネットワーク又は直接有線接続などの有線媒体、並びに音響、RF、赤外線及び他の無線媒体などの無線媒体を備える。

図21を再度参照すると、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し、又は基地局の少なくとも一部を構成するための例示の環境2100を示す。例示の環境2100の少なくとも一部分はまた、伝送デバイス101又は102に使用され得る。例示の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は処理装置2104、システムメモリ2106及びシステムバス2108を含む。システムバス2108は、以下に限定されないが、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装置2104に結合する。処理装置2104は、種々の市販のプロセッサのいずれかであればよい。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が処理装置2104として利用されてもよい。

システムバス2108は、様々な市販のバスアーキテクチャのいずれかを用いて(メモリコントローラ付きの、又はメモリコントローラなしの)メモリバス、周辺バス及びローカルバスにさらに相互接続可能な幾つかの種類のバス構造のいずれかであればよい。システムメモリ2106は、ROM2110及びRAM2112を備える。基本入力/出力システム(BIOS)は、ROM、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(EPROM)、EEPROMのような不揮発性メモリに記憶可能であり、起動中などにコンピュータ2102内の要素間で情報を転送することを補助す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などの高速RAMを備えることもできる。

コンピュータ2102は内部ハードディスクドライブ(HDD)2114(例えば、EIDE、SATA)をさらに備え、内部ハードディスクドライブ2114はまた、適切なシャーシ(不図示)、(例えば、取り外し可能ディスケット2118から読み出し、又はそこに書き込む)磁気フロッピディスクドライブ(FDD)2116及び(例えば、CD−ROMディスク2122を読み、又はDVDのような他の高容量光学媒体から読み出し、若しくはそこに書き込む)光学ディスクドライブ2120における外部的使用のために構成されることもできる。ハードディスクドライブ2114、磁気ディスクドライブ2116及び光学ディスクドライブ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及び光学ドライブインターフェース2128によってシステムバス2108に接続されることができる。外部ドライブ実装の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)及び電気電子技術協会(IEEE)2194インターフェース技術の少なくとも一方又は両方を備える。他の外部ドライブ接続技術が、ここに記載される実施形態の検討事項内にある。

ドライブ及びそれらの関連のコンピュータ可読記憶媒体は、データ、データ構造体、コンピュータ実行可能な命令などの不揮発性の記憶を与える。コンピュータ2102について、ドライブ及び記憶媒体は、適切なデジタル形式で任意のデータのストレージを格納する。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)、取り外し可能磁気ディスケット及びCD又はDVDなどの取り外し可能光学媒体について言及するが、当業者であれば、ジップドライバ、磁気カセット、フラッシュメモリカード、カートリッジなど、コンピュータによって読取り可能な他の種類の記憶媒体も例示の動作環境において使用され得ること、また、そのような記憶媒体のいずれもここに記載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み得ることが分かるはずである。

オペレーティングシステム2130、1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を備える多数のプログラムモジュールが、ドライブ及びRAM2112に記憶され得る。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/又はデータの全部又は一部は、RAM2112においてキャッシュされてもよい。ここに記載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合せを利用して実施可能である。処理装置2104によって実施及びあるいは実行され得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シティ選択決定を含む。

ユーザは、例えばキーボード2138などの1以上の有線/無線入力デバイス及びマウス2140などのポインティングデバイスを介してコマンド及び情報をコンピュータ2102に入力することができる。他の入力デバイス(不図示)として、マイクロフォン、赤外線(IR)リモートコントロール、ジョイスティック、ゲームパッド、スタイラスペン、タッチパネルなどを備えることができる。これら及び他の入力デバイスは、システムバス2108に結合され得るが、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インターフェースなどの他のインターフェースによって接続され得る入力デバイスインターフェース2142を介して処理装置2104に接続されることが多い。

モニタ2144又は他の種類の表示デバイスも、ビデオアダプタ2146などのインターフェースを介してシステムバス2108に接続され得る。代替の実施形態では、モニタ2144は、インターネット及びクラウドベースのネットワークを介することを含む任意の通信手段を介してコンピュータ2102に関連す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他のコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータなど)であってもよいことも分かるはずである。モニタ2144に加えて、コンピュータは、通常はスピーカ、プリンタなどの他の周辺出力デバイス(不図示)を備える。

コンピュータ2102は、リモートコンピュータ2148などの1以上のリモートコンピュータへの有線通信及び/又は無線通信を介した論理接続を用いてネットワーク化環境で動作することができる。リモートコンピュータ2148は、ワークステーション、サーバコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、可搬コンピュータ、マイクロプロセッサに基づくエンターテイメント機器、ピアデバイス又は他の一般的なネットワークノードであればよく、標準的には、コンピュータ2102に関して記載した要素の多く又は全てを備えるが、簡略化のために、メモリ/記憶デバイス2150のみを図示する。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/無線接続を備える。そのようなLAN及びWANネットワーキング環境は、オフィス及び会社では一般的であり、その全てがインターネットなどのグローバル通信ネットワークに接続することができるイントラネットなどの企業全体のコンピュータネットワークを促進する。

LANネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ2102は、有線及び/又は無線通信ネットワークインターフェースアダプタ2156を介してローカルネットワーク2152に接続されることができる。アダプタ2156は、LAN2152に対する有線又は無線通信を促進することができ、それは、無線アダプタ2156と通信するためにそこに配置される無線APを備えることもできる。

WANネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ2102は、モデム2158を備えることができ、WAN2154上の通信サーバに接続されることができ、又はインターネットなどによってWAN2154上で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無線のデバイスであればよく、入力デバイスインターフェース2142を介したシステムバス2108に接続され得る。ネットワーク化された環境では、コンピュータ2102又はその部分に関して図示されるプログラムモジュールは、リモートメモリ/記憶デバイス2150に記憶され得る。図示されるネットワーク接続は例示であり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段が使用され得ることが分かるはずである。

コンピュータ2102は、無線通信において動作可能に配置される任意の無線デバイス又はエンティティ、例えば、プリンタ、スキャナ、デスクトップ及び/又は可搬コンピュータ、可搬データアシスタント、通信衛星、無線検出可能なタグに関連する任意の機器若しくは場所(例えば、キオスク、売店、休憩室)並びに電話機と通信するように動作可能である。これは、Wireless Fidelity(Wi−Fi)及びBLUETOOTH(登録商標)無線技術を備え得る。したがって、通信は、従来のネットワークにあるような所定構造のものであってもよいし、単に少なくとも2つのデバイス間のアドホック通信であってもよい。

Wi−Fiによって、自宅におけるソファー、ホテルの部屋のベッド又は職場の会議室から配線なしにインターネットへの接続が可能となる。Wi−Fiは、そのようなデバイス、例えばコンピュータがデータを屋内及び屋外、基地局の範囲内のいずれかの場所と送受信することを可能とする、携帯電話で使用されるものと同様の無線技術である。Wi−Fiネットワークは、IEEE802.11(a、b、g、n、ac、agなど)といわれる無線技術を用いて安全で信頼性のある速い無線接続を提供する。Wi−Fiネットワークは、コンピュータを相互に、インターネットに、及び(IEEE802.3又はイーサネットを用いることができる)有線ネットワークに接続するのに使用可能である。Wi−Fiネットワークは、例えば、無認可の2.4及び5GHz無線帯域において、又は両帯域(デュアルバンド)を含む製品とともに動作するので、ネットワークは多くのオフィスで使用される基本10BaseT有線イーサネットネットワークと同様の実世界性能を提供することができる。

図22は、ここに記載される開示事項の1以上の態様を実施及び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の例示の実施形態2200を表す。1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、本開示事項に関連する基地局(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及び受信することができる。概略として、無線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、非対称転送モード(ATM))及び回路交換(CS)トラフィック(例えば、音声及びデータ)の双方を促進し、ネットワーク化された無線電気通信の生成を制御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、サーバ又は異種のプラットフォームを備え得る。非限定的な例として、無線ネットワークプラットフォーム2210は、電気通信搬送ネットワークに含まれることができ、他の箇所で述べたような搬送側コンポーネントとみなされ得る。モバイルネットワークプラットフォーム2210は、電話網2240(例えば、公衆電話交換網(PSTN)又は公衆携帯電話網(PLMN))又はシグナリングシステム#7(SS7)ネットワーク2270のような旧来のネットワークから受信されたCSトラフィックをインターフェースすることができるCSゲートウェイノード2222を備える。回路交換ゲートウェイノード2222は、そのようなネットワークからの起こるトラフィック(例えば、音声)を許可及び認証することができる。さらに、CSゲートウェイノード2222は、SS7ネットワーク2270を介して生成された移動性データ又はローミングデータ、例えば、メモリ2230に常駐できる訪問ロケーションレジスタ(VLR)に記憶された移動性データにアクセスできる。さらに、CSゲートウェイノード2222は、CSに基づくトラフィック及びシグナリングとPSゲートウェイノード2218とをインターフェースする。一例として、3GPP UMTSネットワークでは、CSゲートウェイノード2222は、少なくともある程度ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)において実現され得る。CSゲートウェイノード2222、PSゲートウェイノード2218及びサービングノード2216の機能及び具体的動作は、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によって提供及び支配されることが分かるはずである。

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2218は、サービスされる移動体デバイスとのPSに基づくデータセッションを許可及び認証することができる。データセッションは、ローカルエリアネットワーク(LAN)で具現されるとともにPSゲートウェイノード2218を介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されることができるワイドエリアネットワーク(WAN)2250、企業ネットワーク2270及びサービスネットワーク2280のような、無線ネットワークプラットフォーム2210の外部の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を備えることができる。なお、WAN2250及び企業ネットワーク2260は、少なくともある程度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を具現することができる。技術リソース2217で利用可能な無線技術レイヤに基づいて、パケット交換ゲートウェイノード2218は、データセッションが確立される場合にパケットデータプロトコルの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のルーティングを促進する他のデータ構造体も生成され得る。その目的のため、一形態では、PSゲートウェイノード2218は、Wi−Fiネットワークなどの異種無線ネットワークとのパケット化通信を促進することができるトンネルインターフェース(3GPP UMTSネットワーク(不図示)において、例えば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では、無線ネットワークプラットフォーム2210はまた、技術リソース2217内の利用可能な無線技術レイヤに基づいて、PSゲートウェイノード2218を介して受信されるデータストリームの種々のパケット化フローを伝達するサービングノード2216を備える。なお、CS通信に主に依存する技術リソース2217に対して、サーバノードはPSゲートウェイノード2218に依存することなくトラフィックを配信することができ、例えば、サーバノードは、少なくともある程度モバイル交換センタを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2216は、サービングGPRSサポートノード(SGSN)で具現され得る。

パケット化通信を利用する無線技術について、無線ネットワークプラットフォーム2210におけるサーバ2214は、複数の異種のパケット化データストリーム又はフローを生成する多数のアプリケーションを実行し、そのようなフローを管理(例えば、スケジューリング、待ち行列処理、フォーマット・・・)することができる。そのようなアプリケーションは、無線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サービス(例えば、プロビジョニング、課金、カスタマーサポート・・・)に対するアドオン構成を備えることができる。データストリーム(例えば、音声呼又はデータセッションの部分であるコンテンツ)は、データセッションの許可/認証及び開始のためのPSゲートウェイノード2218へ、及びその後の通信のためのサービングノード2216に伝達されることができる。アプリケーションサーバに加えて、サーバ2214はユーティリティサーバを含み、ユーティリティサーバはプロビジョニングサーバ、運用及び保守サーバ、少なくともある程度、認証局及びファイアーフォールその他のセキュリティ機構を実装することができるセキュリティサーバなどを備えることができる。一形態では、セキュリティサーバは、無線ネットワークプラットフォーム2210を介してサービングされる通信を安全化して、CSゲートウェイノード2212及びPSゲートウェイノード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動作及びデータ完全性を確実にする。さらに、プロビジョニングサーバは、WAN2250又は全地球測位システム(GPS)ネットワーク(不図示)など、異種の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からのサービスをプロビジョンすることができる。プロビジョニングサーバはまた、より多くのネットワークカバレッジを提供することによって無線サービスカバレッジを強化する図1に示す分散アンテナネットワークのような(例えば、同じサービスプロバイダによって配備及び運用される)無線ネットワークプラットフォーム2210に関連するネットワークを介してカバレッジをプロビジョンすることができる。図7、8及び9に示すような中継器デバイスはまた、UE2275によって加入者サービス体験を向上するためにネットワークカバレッジを改善する。

なお、サーバ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ある程度与えるように構成された1以上のプロセッサを備えることができる。この目的のため、1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2214は、前述したのと実質的に同様の態様で動作するコンテンツマネージャ2215を備え得ることが分かるはずである。

例示の実施形態2200では、メモリ2230は、無線ネットワークプラットフォーム2210の動作に関連した情報を記憶することができる。他の動作情報が、無線プラットフォームネットワーク2210を介してサービスされる移動体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、例えば、販促料金、定額プログラム、クーポンキャンペーンなどの価格付け手法、異種無線の動作のための電気通信プロトコルに準拠する技術仕様、又は無線技術レイヤなどを備え得る。メモリ2230はまた、電話網2240の少なくとも1つ、WAN2250、企業ネットワーク2260又はSS7ネットワーク2270からの情報を記憶することができる。一形態では、メモリ2230は、例えば、データストアコンポーネントの部分として、又は遠隔的に接続されたメモリストアとしてアクセスされ得る。

開示事項の種々の態様に対する関連を与えるために、図22及び以降の説明は、開示事項の種々の態様が実施され得る適切な環境の簡単な概略説明を与えることを意図するものである。1つのコンピュータ及び/又は複数のコンピュータで稼働す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文脈で主題が上述されてきたが、当業者であれば、開示事項は他のプログラムモジュールとの組合せにおいても実施され得ることを認識するはずである。概略として、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装するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造体などを備える。

図23は、通信デバイス2300の例示の実施形態を示す。通信デバイス2300は、本開示によって(図15、16A及び16Bにおいて)言及される移動体デバイス及び建造物内デバイスなどのデバイスの例示的実施形態となり得る。

通信デバイス2300は、有線及び/又は無線送受信機2302(ここでは、送受信機2302)、ユーザインターフェース(UI)2304、電源2314、位置決定受信機2316、移動センサ2318、方角センサ2320、及びこれらの動作を管理するためのコントローラ2306を備え得る。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又はセルラ通信技術などの短距離又は長距離無線アクセス技術に対応することができる(Bluetooth(登録商標)及びZigbee(登録商標)は、Bluetooth(登録商標)Special Interest Group及びZigbee(登録商標)Allianceによってそれぞれ商標登録されている)。セルラ技術は、例えば、CDMA−IX、UMTS/HSDPA、GSM/GPRS、TDMA/EDGE、EV/DO、WiMAX、SDR、LTE、そして出現する場合の他の次世代無線通信技術を含み得る。送受信機2302はまた、回路交換有線アクセス技術(PSTNなど)、パケット交換有線アクセス技術(TCP/IP、VoIPなど)及びその組合せに対応するように適合され得る。

UI2304は、通信デバイス2300の動作を操作するローラボール、ジョイスティック、マウス又はナビゲーションディスクなどのナビゲーションメカニズム付きの押下げ式又はタッチ感応式キーパッド2308を含み得る。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化部分であってもよいし、繋がれた有線インターフェース(USBケーブルなど)又は例示のBluetooth(登録商標)に対応した無線インターフェースによってそれに動作可能に結合された独立したデバイスであってもよい。キーパッド2308は、電話機で一般的に使用される数字キーパッド及び/又はアルファベットキーのQWERTYキーパッドであってもよい。UI2304は、白黒若しくはカラーLCD(液晶ディスプレイ)、OLED(有機発光ダイオード)又は通信デバイス2300のエンドユーザに画像を伝達するための他の適切な表示技術などのディスプレイ2310をさらに含み得る。ディスプレイ2310がタッチ感応式である一実施形態では、キーパッド2308の一部又は全部がナビゲーション構成とともにディスプレイ2310によって提示されてもよい。

ディスプレイ2310は、ユーザ入力を検出するためのユーザインターフェースとしても作用するタッチスクリーン技術を用いてもよい。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、指の接触でユーザによって選択され得るグラフィカルユーザインターフェース(GUI)要素を有するユーザインターフェースを提示するように構成されてもよい。タッチスクリーンディスプレイ2310では、ユーザの指のどれだけの表面積がタッチスクリーンディスプレイの一部分に置かれたかを検出する容量性、抵抗性又は他の形態の検知技術が装備され得る。この検知情報は、GUI要素の操作又はユーザインターフェースの他の機能を制御するのに使用され得る。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化部分であってもよいし、繋がれた有線インターフェース(ケーブルなど)又は無線インターフェースによってそれに通信可能に結合された独立したデバイスであってもよい。

UI2304はまた、低音量オーディオ(人間の耳の付近で聞き取られるオーディオ)及び高音量オーディオ(ハンズフリー操作に対するスピーカフォンなど)を伝達するためのオーディオ技術を利用するオーディオシステム2312を含み得る。オーディオシステム2312は、エンドユーザの可聴信号を受信するためのマイクロフォンをさらに含み得る。オーディオシステム2312はまた、音声認識アプリケーションに使用されてもよい。UI2304は、静止画又は動画を撮影するための電荷結合デバイス(CCD)カメラなどの画像センサ2313をさらに含み得る。

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て長距離又は短距離の可搬通信を促進するために、交換可能及び再充電可能なバッテリのような一般的な電力管理技術、給電調整技術及び/又は充電システム技術を利用することができる。代替的に又は組合せにおいて、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のような物理インターフェースを介して供給されるDC電力などの外部電源を利用してもよい。

位置決定受信機2316は、GPS衛星コンステレーションによって生成された信号に基づいて通信デバイス2300の位置を特定するためのアシスト型GPSの能力がある全地球測位システム(GPS)受信機などの位置決定技術を利用することができ、これはナビゲーションなどの位置決定サービスを促進するために使用され得る。移動センサ2318は、加速度計、ジャイロスコープ、又は三次元空間における通信デバイス2300の動きを検出する他の適切な移動検知技術を利用することができる。方角センサ2320は、通信デバイス2300の方角(北、南、西及び東、そして度、分又は他の適切な方角メトリックにおける合成方角)を検出する磁気計などの方角検知技術を利用することができる。

通信デバイス2300は、送受信機2302を用いて、受信信号強度インジケータ(RSSI)及び/又は信号到来時間(TOA)若しくは飛行時間(TOF)測定値を利用することなどの検知技術によってセルラ、WiFi、Bluetooth(登録商標)又は他の無線アクセスポイントの近接を判定することもできる。コントローラ2306は、コンピュータ命令を実行し、通信デバイス2300の前述のコンポーネントによって供給されるデータを制御及び処理するためのFlash、ROM、RAM、SRAM、DRAM又は他のストレージ技術などの関連するストレージメモリとともに、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(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など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に示さない他のコンポーネントが、本開示の1以上の実施形態において使用され得る。例えば、通信デバイス2300は、加入者識別モジュール(SIM)カード又はユニバーサル集積回路カード(UICC)などの識別モジュールを追加又は除去するためのスロットを含み得る。SIM又はUICCカードは、加入者サービスを識別し、プログラムを実行し、加入者データを記憶するなどのために使用され得る。

本明細書において、「記憶する」、「ストレージ」、「データストア」、「データストレージ」、「データベース」並びに実質的にコンポーネントの動作及び機能に関する他の何らかの情報記憶コンポーネントなどの用語は、「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について言及するものである。ここに記載されるメモリコンポーネントは、揮発性メモリ又は不揮発性メモリのいずれかであればよく、又は揮発及び不揮発性メモリ、例示として、限定ではなく、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備え得ることが分かるはずである。また、不揮発性メモリは、読出し専用メモリ(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含まれ得る。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとして作用するランダムアクセスメモリ(RAM)を備え得る。例示として、限定ではなく、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)、enhancedSDRAM(ESDRAM)、SynchlinkDRAM(SLDRAM)及び直接RambusRAM(DRRAM)など多数の形態で入手可能である。さらに、ここでのシステム又は方法の開示のメモリコンポーネントは、これら及び他の適切な種類のメモリを、それを備えることに限定されずに、備えるものである。

さらに、開示事項は、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサの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、その他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、電話機、スマートフォン、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など)、マイクロプロセッサに基づく又はプログラマブル民生用若しくは業務用電子機器などを備える他のコンピュータシステム構成で実施され得る。説明した形態はまた、通信ネットワークを介してリンクされた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で実施可能であるが、開示事項の全部でない場合には一部の態様がスタンドアロンコンピュータで実施され得る。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は、ローカル及びリモートメモリ記憶デバイスの双方に配置され得る。

ここに記載される実施形態の一部は、人工知能(AI)を採用してここに記載される1以上の構成の自動化を促進することもできる。例えば、伝達効率を最大化するために、候補周波数、変調方式、MIMOモード及び/又は誘導波モードを評価及び選択するように選択的なトレーニングコントローラ230において人工知能が用いられてもよい。実施形態は(例えば、既存の通信ネットワークへの付加の後に最大値/利益を与える取得セルサイトを自動的に識別することとの関係において)、その種々の実施形態を実施するための種々のAIに基づく手法を採用することができる。さらに、分類子が、取得ネットワークの各セルサイトの順位又は優先度を特定するのに採用され得る。分類子は、入力属性ベクトルx=(x1、x2、x3、x4、・・・、xn)を、入力がクラスに属する信頼度、すなわちf(x)=信頼度(クラス)にマッピングする。そのような分類は、自動的に実行されることをユーザが望むアクションを予測又は推測するのに、確率的及び/又は統計に基づく解析(例えば、解析ユーティリティ及びコストを考慮に入れる)を利用することができる。サポートベクトル機械(SVM)は、利用され得る分類子の一例である。SVMは、可能な入力の空間における超曲面を見出すことによって動作し、超曲面は非トリガイベントからトリガ基準を分離することを試行する。直感的に、これは、トレーニングデータに近いが同一ではないテストデータに対して分類を正す。他の有向及び無向モデル分類アプローチは、例えば、様々なパターンの独立性を提供するnaive Bayes、Bayesianネットワーク、決定ツリー、ニューラルネットワーク、ファジー論理モデル及び確率的分類モデルを備える。ここで使用される分類はまた、優先度のモデルを展開するのに利用される統計的逆行を含む。

容易に分かるように、実施形態の1以上は、明示的に(例えば、包括的なトレーニングデータを介して)トレーニングされ、また、暗示的に(例えば、UEの挙動を観察すること、操作者の選好、履歴情報、外部からの情報を受信することを介して)トレーニングされる分類子を採用することができる。例えば、SVMは、分類子コンストラクタ及び構成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され得る。したがって、分類子は、以下に限定されないが、取得セルサイトのどれが最大数の加入者に利益をもたらすか、及び/又は取得セルサイトのどれが既存の通信ネットワークカバレッジに最小値を付加するのかなどの所定の基準に従う決定を含む多数の機能を自動的に学習及び実行するように使用され得る。

本願におけるいくつかの文脈で使用するように、ある実施形態では、用語「コンポーネント」、「システム」などは、コンピュータ関連エンティティ、又は1以上の具体的機能を有する操作可能なデバイスに関連するエンティティのことをいい、又はそれを備え、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合せ、ソフトウェア、又は実行中ソフトウェアのいずれかであればよい。一例として、コンポーネントは、以下に限られないが、プロセッサ上で稼働している処理、プロセッサ、オブジェクト、実行可能なもの、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/又はコンピュータであればよい。例示であって限定ではなく、サーバ上で稼働しているアプリケーション及びサーバの双方はコンポーネントとなり得る。1以上のコンポーネントは、処理及び/又は実行のスレッド内に存在し、コンポーネントは1つのコンピュータに局所化され、及び/又は2以上のコンピュータ間で分散され得る。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体を有する種々のコンピュータ可読媒体から実行可能である。コンポーネントは、1以上のデータパケットを有する信号によるなどして(例えば、ローカルシステムにおいて、分散システムにおいて、及び/又は信号を介して他のシステムとインターネットなどのネットワークを介して他のコンポーネントと相互作用する1つのコンポーネントからのデータ)、ローカル及び/又はリモートな処理を介して通信し得る。他の例として、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作動される電気又は電子回路によって作動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デバイスであればよく、プロセッサはデバイスの内部又は外部にあればよく、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。さらに他の例として、コンポーネントは、機械的部品なしに電子コンポーネントを介して特定の機能を提供するデバイスであればよく、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ある程度与えるソフトウェア又はファームウェアを実行するプロセッサをそこに備えことができる。種々のコンポーネントを別個のコンポーネントとして示したが、例示の実施形態から逸脱することなく、複数のコンポーネントが単一のコンポーネントとして実装され得ること、又は単一のコンポーネントが複数のコンポーネントとして実装され得ることが分かるはずである。

また、種々の実施形態が、方法、標準プログラミング及び/又はエンジニアリング技術を用いるデバイス又は製造物品として実施されて、開示事項を実施するよう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、ハードウェア又はこれらの任意の組合せを生成することができる。ここで使用される用語「製造物品」は、コンピュータ可読デバイス又はコンピュータ可読記憶/通信媒体にアクセス可能な任意のコンピュータプログラムを包含するものである。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、以下に限定されないが、磁気記憶デバイス(例えば、ハードディスク、フロッピディスク、磁気ストリップ)、光学ディスク(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)を含み得る。もちろん、当業者であれば、種々の実施形態の範囲又は趣旨を逸脱することなく、この構成に対して多数の変形がなされ得ることを認識するはずである。

さらに、単語「例」及び「例示」は、例又は例示として作用することを意味するようにここで用いられる。「例」又は「例示」としてここに記載されるいずれの実施形態又は設計も、必ずしも他の実施形態又は設計に対して好適又は有利なものとして解釈されるわけではない。逆に、例又は例示という用語の使用は、具体的態様でコンセプトを提示することが意図されている。本願で使用されるように、用語「又は/若しくは」は、排他的な「又は/若しくは」ではなく、包含的な「又は/若しくは」を意味するものである。すなわち、特に断りがない限り、又は文脈から明らかでない限り、「XがA又はBを採用する」は、自然な包含的順列のいずれかを意味するものである。すなわち、XがAを採用する場合、XがBを採用する場合、又はXがA及びBの双方を採用する場合、「XがA又はBを採用する」は、前述の例のいずれかの下で満足される。さらに、本願及び付属の特許請求の範囲で使用される冠詞「a」及び「an」は、特に断りがない限り、又は文脈から単数形が指示されていることが明らかでない限り、「1以上の」を意味するものと一般に解釈されるべきである。

さらに、「ユーザ機器」、「移動局」、「移動体」、「加入者局」、「アクセス端末」、「端末」、「ハンドセット」、「移動体デバイス」(及び/又は同様の語を表す用語)などの用語は、データ、制御、音声、映像、音、ゲーム又は実質的にあらゆる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伝達する無線通信サービスの加入者又はユーザによって利用される無線デバイスをいうものである。上述の用語は、ここで及び関係する図面を参照して互換可能に利用される。

またさらに、用語「ユーザ」、「加入者」、「顧客/カスタマー」、「消費者」などは、文脈が用語間の特定の区別を保証しない限り、全体を通して相互に互換可能に採用される。そのような用語は、人間のエンティティ、又は模擬された視界、音認識などを提供できる人工知能(例えば、少なくとも複雑な数学的な式に基づいて推測を行う能力)によって援助される自動化されたコンポーネントのことをいうことが理解されるべきである。

ここに採用されるように、用語「プロセッサ」とは、単一コアプロセッサ、ソフトウェアでマルチスレッド化された実行能力を有する単一プロセッサ、マルチコアプロセッサ、ソフトウェアでマルチスレッド化された実行能力を有するマルチコアプロセッサ、ハードウェアでマルチスレッド化された技術を有す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、備えることに限定されないが、備える実質的にあらゆるコンピューティング処理装置又はコンピューティング装置のことをいう。さらに、プロセッサは、ここに記載される機能を実行するように設計された集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(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(PLC)、コンプレックス・プログラマブル・ロジック・コントローラ(CPLD)、個々のゲート又はトランジスタロジック、個々のハードウェアコンポーネント、又はそれらの任意の組合せのことをいう。プロセッサは、スペース使用率を最適化し、又はユーザ機器の性能を高めるために、以下に限定されないが、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など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。プロセッサはまた、コンピューティング処理装置の組合せとして実施され得る。

ここで使用される「データストレージ」、「データストレージ」、「データベース」及びコンポーネントの動作及び機能に関係する実質的にあらゆる他の情報記憶コンポーネントなどの用語は、「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について言及するものである。ここに記載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、揮発性メモリ又は不揮発性メモリのいずれかであればよく、又は揮発性及び不揮発性メモリを含み得ることが分かるはずである。

上述したものは、種々の実施形態の単なる例を含む。もちろん、これらの例を記載する目的のため、構成要素又は方法の全ての可能な組合せを記載することは可能ではないが、当業者であれば、本実施形態の多数の更なる組合せ及び順列が可能であることを認識することができる。したがって、ここに開示及び/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内のものとなる全てのそのような変更例、変形例及びバリエーションを包含するものである。またさらに、用語「含む」が詳細な説明又は特許請求の範囲のいずれかで使用されるという点で、そのような用語は、特許請求の範囲において転換語として利用される場合に「備える」が解釈されるように、用語「備える」と同様に包含的であるものとする。

さらに、フロー図は、「開始」及び/又は「続く」の表示を含むことがある。「開始」及び「続く」は、表されたステップが他のルーチンとの関連で適宜含まれ、あるいは使用され得ることを反映する。この文脈において、「開始」は、表される最初のステップの開始を示し、具体的に図示されない他のアクティビティが先行し得る。また、「続く」は、表されるステップが複数回実行され得ること及び/又は具体的に図示されない他のアクティビティが継続し得ることを反映する。また、フロー図は、ステップの特定の順序を示すが、偶発性の原理が維持されることを条件として他の順序が同様に可能である。

ここで使用され得る用語「〜に動作可能に結合され」、「〜に結合され」及び/又は「結合する」は、アイテム間を直接結合すること及び/又は1以上の介在アイテムを介してアイテム間を間接的に結合することを含む。そのようなアイテム及び介在アイテムは、これらに限定されないが、接合部、通信経路、構成部材、回路素子、回路、機能ブロック及び/又はデバイスを含む。間接的な結合の例として、信号における情報の形態、性質又は形式を修正することによって第1のアイテムから第2のアイテムに搬送される信号が1以上の介在アイテムによって修正され得るが、それでも信号における情報の1以上の要素が、第2のアイテムによって認識され得る態様で搬送される。間接的な結合の更なる例において、1以上の介在アイテムにおける行為及び/又は反応の結果として、第1のアイテムにおける行為は第2のアイテムに反応をもたらし得る。

具体的な実施形態をここに説明及び記載したが、同一又は類似の目的を達成する任意の構成が本開示によって記載又は図示される実施形態に代替され得ることが理解されるべきである。本開示は、種々の実施形態のいずれか及び全部の適合例又は変形例をカバーすることを意図している。上記実施形態の組合せ及びここに具体的に記載されない他の実施形態が、本開示において使用され得る。例えば、1以上の実施形態からの1以上の構成が、1以上の他の実施形態の1以上の構成に組み合わせられてもよい。1以上の実施形態において、肯定的に記載される構成は、他の構造的及び/又は機能的構成によって置換されて、又は置換されずに、否定的に記載されて実施形態から除外されることもある。本開示の実施形態に関して説明したステップ又は機能は、任意の順序で実行され得る。本開示の実施形態に関して説明した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の組合せにおいて、そして他の実施例から若しくは本開示において説明されていない他のステップから実行され得る。また、ある実施形態に関して説明した構成のすべてよりも多い又は少ない構成が利用されてもよい。

Claims (11)

  1. 伝送デバイスであって、
    信号を生成する送信機、及び
    前記送信機に結合され、前記信号に応じて電磁界を生成する少なくとも1つの受動電気回路素子であって、第1のコンデンサ及び第2のコンデンサを含む少なくとも1つの受動電気回路素子
    を備え、
    前記電磁界の一部が伝送媒体の外表面によって結合されて前記伝送媒体に沿って長手方向に誘導電磁波として伝搬するように、前記送信機及び前記少なくとも1つの受動電気回路素子が構成され、前記伝送媒体が配線を含み、前記第1のコンデンサが前記配線の付近に位置する第1のプレートによって形成され、前記第2のコンデンサが前記配線の付近に位置する第2のプレートによって形成された、伝送デバイス。
  2. 前記配線が絶縁された、請求項1に記載の伝送デバイス。
  3. 前記誘導電磁波が少なくとも1つの非基本誘導波モードを介して伝搬する、請求項1に記載の伝送デバイス。
  4. 前記第1のコンデンサが前記第1のプレートと前記配線の間に第1の誘電体を含み、前記第2のコンデンサが前記第2のプレートと前記配線の間に第2の誘電体を含む、請求項1に記載の伝送デバイス。
  5. 前記信号が波長を有し、前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサが前記波長の実質的に4分の1に相当する距離で離隔された、請求項1に記載の伝送デバイス。
  6. 前記配線が非絶縁である、請求項1に記載の伝送デバイス。
  7. 送信機によって信号を生成するステップ、及び
    前記送信機に結合された、第1のコンデンサ及び第2のコンデンサを含む少なくとも1つの受動電気回路素子によって前記信号に応じて電磁界を生成するステップを備え、
    前記電磁界の一部が伝送媒体の外表面によって結合されて前記伝送媒体に沿って長手方向に誘導電磁波として伝搬するように、前記送信機及び前記少なくとも1つの受動電気回路素子が構成され、前記伝送媒体が配線を含み、前記第1のコンデンサが前記配線の付近に位置する第1のプレートによって形成され、前記第2のコンデンサが前記配線の付近に位置する第2のプレートによって形成された、方法。
  8. 前記伝送媒体が絶縁配線を備えた、請求項7に記載の方法
  9. 前記誘導電磁波が少なくとも1つの非基本誘導波モードを介して伝搬する、請求項7に記載の方法。
  10. 前記配線が非絶縁である、請求項7に記載の方法。
  11. 前記信号が波長を有し、前記第1のコンデンサ及び前記第2のコンデンサが前記波長の実質的に4分の1に対応する距離で離隔された、請求項7に記載の方法。
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