特許 7181702 地上電力線を経由したビークルと地上ターミナルとの通信

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-22

(45)【発行日】2022-12-01

(54)【発明の名称】地上電力線を経由したビークルと地上ターミナルとの通信

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/54 20060101AFI20221124BHJP

【ＦＩ】

H04B3/54

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018081184

(22)【出願日】2018-04-20

(65)【公開番号】P2019062518

(43)【公開日】2019-04-18

【審査請求日】2021-04-16

(31)【優先権主張番号】15/676,198

(32)【優先日】2017-08-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】シー， フォン

【審査官】対馬 英明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０９８２９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１６５５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４８１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３３６２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／７６－３／４４

Ｈ０４Ｂ ３／５０－３／６０

Ｈ０４Ｂ ７／００－７／０１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビークル（１０２）又は地上ターミナルのための第１の電力ユニット（５００、５５０）であって、
複数の配線を有する電力線（５２０）を経由して前記第１の電力ユニット（５００、５５０）を遠隔電力ユニット（５００、５５０）に接続するように構成されたコネクタ（５０２、５２２）と、
前記電力線（５２０）を経由して前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）から電力を受けるか又は前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に電力を提供するように構成された電力回路（５０４、５５２）と、
前記第１の電力ユニット（５００、５５０）と前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）との接続を検出するように構成されたコントローラ（５１２、５５６）と、
前記第１の電力ユニット（５００、５５０）が前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に接続されたときに前記電力線（５２０）を経由してデータを送受信するように構成された一又は複数のモデム（５３０、５６０）と
を備え、前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）は、
前記コントローラ（５１２、５５６）による前記第１の電力ユニット（５００、５５０）と前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）とのデータ接続の検出に応じて、前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）内の一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）との前記電力線（５２０）を経由したデータ接続を自動的に確立し、
一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）との前記データ接続を確立した後、前記電力線（５２０）を経由して前記一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）とデータをやりとりするように構成され、
前記コネクタ（５０２、５２２）は、前記電力線（５２０）の第１のサブセットの配線を電気的に接続し、次いで前記電力線（５２０）の第２のサブセットの配線を電気的に接続するように構成され、
前記コントローラは、前記第２のサブセットの配線のうちの配線で信号を検出し、前記一又は複数のモデムによる前記データ接続を開始するように構成される、第１の電力ユニット。

【請求項2】

前記一又は複数のモデムを前記第１のサブセットの配線のそれぞれの配線に誘導結合するように構成される一又は複数の変流器を更に備える、請求項１に記載の第１の電力ユニット（５００、５５０）。

【請求項3】

前記電力線（５２０）は、前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）に電力を供給する、請求項１に記載の第１の電力ユニット（５００、５５０）。

【請求項4】

前記コントローラ（５１２、５５６）は、前記第１の電力ユニット（５００、５５０）が依然として前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に接続されている間、所定のイベントに応じて、前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）と前記一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）とのデータのやりとりを一時的に中断させるように更に構成されている、請求項１に記載の第１の電力ユニット（５００、５５０）。

【請求項5】

前記第１の電力ユニット（５００、５５０）は、地上電力ユニット（５５０）から電力を受けるように構成されたビークル（１０２）内の機載電力ユニット（５００）を備える、請求項１に記載の第１の電力ユニット（５００、５５０）。

【請求項6】

前記第１の電力ユニット（５００、５５０）は、ビークル（１０２）内の機載電力ユニット（５００）に電力を供給するように構成された地上電力ユニット（５５０）を備える、請求項１に記載の第１の電力ユニット（５００、５５０）。

【請求項7】

ビークル（１０２）又は地上ターミナル（１０４）のための第１の電力ユニット（５００、５５０）によって実行される、前記ビークル（１０２）を前記地上ターミナル（１０４）に接続する電力線（５２０）を経由してデータを通信する方法であって、
前記第１の電力ユニット（５００、５５０）と遠隔電力ユニット（５００、５５０）との接続を示す信号を検出することと、
前記信号を検出したことに応じて、前記第１の電力ユニット（５００、５５０）に対応付けられた一又は複数のモデム（５３０、５６０）と前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に対応付けられた一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）との間で前記電力線（５２０）を経由したデータ接続を自動的に確立することと、
前記第１の電力ユニット（５００、５５０）に対応付けられた前記モデム（５３０、５６０）と前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に対応付けられた前記一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）との前記データ接続を確立した後、前記第１の電力ユニット（５００、５５０）に対応付けられた前記モデム（５３０、５６０）と前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に対応付けられた前記一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）との間でデータをやりとりすることと、
前記電力線（５２０）の第１のサブセットの配線を電気的に接続し、次いで前記電力線（５２０）の第２のサブセットの配線を電気的に接続することとを含み、
前記第１の電力ユニットと前記遠隔電力ユニットとの接続を示す前記信号を検出することは、前記第２のサブセットの配線の１つで信号を検出することを含む、方法。

【請求項8】

変流器を用いて前記一又は複数のモデムを前記第１のサブセットの配線のそれぞれの配線に誘導結合することを更に含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第１の電力ユニット（５００、５５０）は電力回路（５０４、５５２）を含み、前記方法は、前記電力回路（５０４、５５２）から前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）に電力を供給することを更に含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の電力ユニット（５００、５５０）が依然として前記遠隔電力ユニット（５００、５５０）に接続されている間、所定のイベントに応じて、前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）と前記一又は複数の遠隔モデム（５３０、５６０）とのデータのやりとりを一時的に中断させることを更に含む、請求項７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は概して、電力線を経由した広帯域通信に関し、より具体的には、地上電力線を経由した航空機又は他のビークルと地上局との間のマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）通信に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機のゲートターンアラウンド時間中に飛行機と航空会社オペレーションセンターとの間で大量のデータをやりとりすることを容易にするため、新型の飛行機には無線通信機能（例えば、ＷｉＦｉ）が備わっている。しかしながら、無線接続性は、多くの空港において、限られたＷｉＦｉインフラストラクチャ及び帯域幅、並びに乗客のＷｉＦｉ使用可能デバイスからの干渉などの問題に直面してきた。加えて、共通無線チャネルを共有することに関連するデータセキュリティのリスクがある。

【0003】

無線通信の代替手段は、既に存在する空港の地上電力線を経由した有線データ通信を使用することである。しかしながら、電力線を経由したデータ送信は、２つの根本的な難題に直面している。第１に、電力線を経由したデータ送信は、電力線上での大きい過渡電流、ノイズ、及びクロストークを受ける。電気的負荷装置がオン／オフされるたびに、あるいは電力消耗レベルが変更されるたびに、グリッチ及び非対称性が電力線にもたらされる。電源及び電力インバータの切り替えにより、望ましくない高調波が発生する。発電機、圧縮機、モータ、中継器、漏電遮断器、トランジスタ及び整流器は、それぞれのシグネチャを伴うノイズを発生させる。一例として、民間航空機は、空港のターミナルゲートに駐機し、搭乗橋（乗客ボーディングブリッジ）の下に吊るされた地上電力ユニット（ＧＰＵ）から電力を受ける。このＧＰＵは、７３０アンペア（Ａ）の平均電流を提供する。負荷の追加及び遮断による負荷変動に起因して、この電流は最大１１００Ａまで増加し、１０ミリ秒（ＭＳ）以内に５００Ａまで降下し、その後１３０ミリ秒以内に２６０Ａの定常状態まで低下しうる。このような外乱によって、広帯域電力線（ＢＰＬ）受信器で見られる信号劣化、及びＢＰＬ送信器で見られる信号減衰の可能性が高まる。コネクタによる信号反射及び回線インピーダンスのミスマッチに起因して、ＢＰＬ通信のパフォーマンスも劣化することがある。

【0004】

電力線での大きい過渡電流及びノイズを解消するためには、送信モード中のＢＰＬデバイスからの信号強度を高めて、低下した信号対ノイズ比を補償する。送信電力を増加させることで信号対ノイズ比が大きくなり、したがってエラー率が低下する。一般的には、０．００１％未満のエラー率でデータをエンドツーエンド送信することが望ましい。しかしながら、許容可能な信号対ノイズ比（すなわち、所望の低エラー率）を得るために十分送信電力を増加させることにより、周波数高調波、不要な放射エネルギー、及び同一の周波数範囲で作動する他のシステムとの電磁干渉が生じる。

【0005】

地上電力線を経由した通信にとっての第２の難題は無線干渉である。ＨｏｍｅＰｌｕｇａｕｄｉｏ－ｖｉｄｅｏ２（ＡＶ２）規格に基づくＢＰＬモデムは１．８ＭＨｚから８６ＭＨｚの周波数帯で作動する一方、国際電気通信連合電気通信標準化部門（ＩＴＵ－Ｔ）によるｇ．ｈｎ規格に基づくＢＰＬモデムは、２ＭＨｚから１００ＭＨｚの周波数帯で作動する。これら２つの規格に従って構成されるデバイスは、軍用無線、航空無線、アマチュア無線、及び放送局が占める高周波（ＨＦ）及び超短波（ＶＨＦ）範囲で作動する。同軸線又はツイストペア線と異なり、電力線は、シールド保護されておらず本来のノイズ除去特性が備わっていないため、電力線が伝達する２ＭＨｚから１００ＭＨｚの信号用の屋外アンテナとして機能する。ＢＰＬを広く展開させると、軍用ＨＦ無線通信に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0006】

加えて、ＢＰＬモデムが同一の帯域幅の他の信号のうち特定の周波数を決定できない場合があるため、複数のＢＰＬが屋外に取り付けられた空港のターミナルゲート領域など近傍の位置にある近接システムからの干渉によって、信号劣化が更に生じる。通信におけるエラーが著しくなると、ＢＰＬデバイスの効率が低下する（パケット消失及びデータ再送信）か、作動しなくなるか、望ましくない作動が行われる（データが破損するか又はデータ混入が生じるが、それが検出されない）。

【発明の概要】

【0007】

本開示は、航空機がゲートに駐機しているときに航空機とターミナルとの間で通信を行うための方法及び装置に関する。航空機に電力が供給されている間、航空機とターミナルとが地上電力線を経由して接続される。地上電力線を介したデータ送信は、電力線上での大きい過渡電流、ノイズ、及びクロストークを受け、これにより信号劣化が生じる。加えて、地上電力線の配線は通常シールド保護されていないため、地上電力線を経由したデータ送信により望ましくない無線干渉が発生する。

【0008】

本明細書で記載する方法及び装置は、ＭＩＭＯ技術を使用し、信号劣化及び無線干渉の問題に取り組むものである。より具体的には、送信側において、同一信号の複数のコピーが別のコピーに対して位相オフセットされ、地上電力線を経由して同時に送信される。各データストリームは地上電力線のそれぞれの配線に結合される。受信側では、信号の複数のコピーを地上電力線のそれぞれの配線から抽出し、合成して、信号対ノイズ比が改善された合成信号を生成する。不要な発信をキャンセルするように位相をオフセットしてデータストリームを送信することにより、無線干渉が抑制される。

【0009】

本開示の一態様は、ビークルと地上局との間で、複数のシールド保護されていない配線を有する電力線を経由してデータを送信するための方法及び装置を含む。一又は複数の電力線モデムは、単一のデータストリームから複数の位相オフセットデータストリームを生成し、無線干渉を低減するために電力線を経由して複数の位相オフセットデータストリームを同時に送信する。結合回路は、一又は複数の電力線モデムにより出力されたデータストリームを電力線のそれぞれの配線に結合する。

【0010】

一態様によれば、電力線モデムが、２π／Ｍラジアンの位相分離を伴うＭ個の位相オフセットデータストリームを生成し送信する。一実施例では、単一の電力線モデムが、２π／３ラジアンの位相分離を伴う３つの位相オフセットデータストリームを生成し送信する。別の実施例では、２つの電力線モデムの各々が２π／４又は２π／２ラジアンの位相分離を伴う位相オフセットデータストリームを生成し送信する。

【0011】

別の態様では、結合回路は変流器を用いて、電力線のシールド保護されていない配線のうちそれぞれ１本に各データストリームを誘導結合する。この配置により、電気的絶縁がもたらされ電気的障害が低減される。

【0012】

本開示の別の態様は、複数のシールド保護されていない配線を有する電力線を経由してデータを受信するための方法及び装置を含む。結合回路は、単一のデータストリームから生成され、無線干渉を低減するために電力線を経由して同時に送信された複数の位相オフセットデータストリームを電力線のそれぞれの配線から抽出する。一又は複数の電力線モデムは複数の位相オフセットデータストリームを受信し、当該複数の位相オフセットデータストリームを合成して単一のデータストリームを再生成する。

【0013】

一態様によれば、電力線モデムは、２π／Ｍラジアンの位相分離を伴うＭ個の位相オフセットデータストリームを受信し合成する。一実施例では、単一の電力線モデムが２π／３ラジアンの位相分離を伴う３つの位相オフセットデータストリームを受信し合成する。別の実施例では、２つの電力線モデムの各々が２π／４又は２π／２ラジアンの位相分離を伴う２つの位相オフセットデータストリームを受信し合成する。更に別の実施例では、結合回路が、シールド保護されていない配線に誘導結合された変流器を用いて、電力線のシールド保護されていないそれぞれの配線から位相オフセットデータストリームの各々を抽出する。この配置により、電気的絶縁がもたらされ電気的障害が低減される。

【0014】

本開示の別の態様では、地上電力線を経由してビークルと地上ターミナルとの間で通信するための方法が提供される。方法の一実施例では、第１の電力ユニットが、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を示す信号を検出する。信号を検出したことに応じて、第１の電力ユニットに対応付けられた一又は複数のモデムが、遠隔電力ユニットに対応付けられた一又は複数の遠隔モデムとのデータ接続を自動的に確立する。第１の電力ユニット内の一又は複数のモデムと、遠隔電力ユニット内の一又は複数のモデムとの接続を確立した後、第１の電力ユニット内の一又は複数のモデムは、電力線を経由して遠隔電力ユニット内の一又は複数のモデムとデータをやりとりする。

【0015】

方法の一実施例は、電力線の第１のサブセットの配線を電気的に接続し、次いで電力線の第２のサブセットの配線を電気的に接続することを更に含む。第１の電力ユニットは、第２のサブセットの配線のうちの配線の一本における接続を示す信号を検出する。

【0016】

方法の別の実施例は、変流器を用いて、第１の電力ユニットに対応付けられた一又は複数のモデムを第１のサブセットの配線のそれぞれの配線に誘導結合することを更に含む。

【0017】

方法の一実施例では、第１の電力ユニットは、変流器と遠隔電力ユニットとの間に配置される接触器を含む。地上電力ユニットは、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を検出したことに応じて接触器を使用可能にし、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続がなくなったことを検出したことに応じて接触器を使用不可にする。

【0018】

方法の別の態様は、第１の電力ユニット内の電力回路から一又は複数のモデムに電力を供給することを含む。

【0019】

方法の別の態様は、機載電力ユニットと遠隔電力ユニットとが依然として接続されている間、所定のイベントに応じて、機載電力ユニット内の一又は複数のモデムと地上電力ユニット内の一又は複数の遠隔モデムとのデータのやりとりを一時的に中断させることを含む。所定のイベントは、例えば、エンジン開始試験を含みうる。

【0020】

下記の詳細な説明に関連して添付の図面を参照するが、異なる図面中の同様の参照番号は同一の要素を指す。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】地上の航空機と空港のターミナルとの間での通信のための空港の通信ネットワークを示す。

【図2】航空機に搭載された航空機通信ネットワークを示す。

【図3】ゲートウェイ、及び航空機通信ネットワークの他の態様を示す。

【図4】従来の単一ストリーム単入力単出力（ＳＩＳＯ）モデム及び容量結合を用いて地上電力線を経由して地上電力ユニット内のモデムと通信するための航空機内のモデムを示す。

【図5】地上電力ケーブルに接続するための航空機上のレセプタクルを示す。

【図6】航空機上のレセプタクルに接続するための地上電力ケーブルの一端のコネクタプラグを示す。

【図7】地上電力線を経由して地上電力ユニット内の３ｘ３ＭＩＭＯモデムと通信する、航空機内の３ｘ３ＭＩＭＯモデムを示す。

【図8】地上電力線を経由して地上電力ユニット内の４ｘ４ＭＩＭＯモデムと通信する、航空機内の４ｘ４ＭＩＭＯモデムを示す。

【図9】地上電力線を経由して地上電力ユニット内の２つの２ｘ２ＭＩＭＯモデムと通信する、航空機内の２つの２ｘ２ＭＩＭＯモデムを示す。

【図10A】ＭＩＭＯモデムを制御するための例示的な制御ロジックを示す。

【図10B】ＭＩＭＯモデムを制御するための例示的な制御ロジックを示す。

【図11】地上電力線のインピーダンスのモデルを示す。

【図12】モデム及び地上電力線に対する変流器のインピーダンス整合を示す。

【図13】地上電力線を表すチャネルマトリクスを示す。

【図14】本開示に係る、送信信号間の位相オフセットを示す。

【図15】地上電力線を経由してデータ送信するための例示的な方法を示す。

【図16】地上電力線を経由してデータ受信するための例示的な方法を示す。

【図17】ビークルと地上ターミナルとの間で地上電力線を経由してデータを通信するための例示的な方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本開示の態様は、航空機が地上にいるときに航空機とターミナルとの間で通信するための方法及び装置に関する。航空機に電力が供給されている間、電力線を経由して航空機とターミナルとが接続される。地上電力線を経由したデータ送信は、電力線上の大きい過渡電流、ノイズ、及びクロストークを受け、これにより信号劣化が引き起こされる。加えて、地上電力線の配線は通常シールド保護されていないため、地上電力線を経由したデータ送信により望ましくない無線干渉が発生する。

【0023】

本明細書に記載する方法及び装置は、ＭＩＭＯ技術を使用し、信号劣化及び無線干渉の問題に取り組むものである。具体的には、航空機上又はターミナルに位置する送信デバイスが、互いに位相オフセットされた同一信号の複数のコピーを地上電力線を経由して送信する。各データストリームは、地上電力線のそれぞれの配線に結合される。受信側では、信号の複数のコピーを地上電力線のそれぞれの配線から抽出し、合成して、信号対ノイズ比が改善された合成信号を生成する。不要な発信をキャンセルするように位相をオフセットしてデータストリームを送信することにより、無線干渉が抑制される。

【0024】

本開示は、空港のネットワークに関して方法及び装置を記載するが、当業者であれば、そのような方法が、より広く、任意のビークル（例えば、電車、船舶、バスなど）と地上局との間での複数の配線を有する電力線を経由した通信に適用可能であることを理解できるであろう。

【0025】

図面を参照すると、図１には、航空機が地上にいるときに航空機１０２とターミナル１０４との間での通信を可能にする例示的な空港の通信ネットワーク１００が示されている。航空機１０２は、空港の地上インフラストラクチャ１０６を介して空港のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１０に接続される。空港の地上インフラストラクチャ１０６は、通常航空機１０２が地上にいる間に地上電力線５２０を経由して電力を航空機１０２に供給するためのＧＰＵ５５０（図４～図７参照）を含む。以下で詳細に記載するように、ＧＰＵ５５０は、航空機１０２と通信するための通信機器を含むように改変されている。空港のＬＡＮ１１０は、航空機１０２と通信する空港のサーバ１１２を含む。空港のＬＡＮ１１０は、インターネット１１８又は他の広域ネットワーク（ＷＡＮ）を介して航空会社のＬＡＮ１２２に接続しうる。航空会社のＬＡＮ１２２は、航空機１０２と通信する航空会社のサーバ１２４を含む。ファイアウォール１１４及び１１６は、空港のＬＡＮ１１０及び航空機１０２への未承認アクセスを防止し、一方、ファイアウォール１２０は、航空会社のＬＡＮ１２２への未承認アクセスを防止する。

【0026】

図２は、航空機１０２に搭載された例示的な航空機ネットワーク２００を示す。航空機コアネットワーク２０２は、共通データネットワーク２０４、隔離データネットワーク（ＩＤＮ）２０６、及びオープンデータネットワーク（ＯＤＮ）２０８を含みうる。ＯＤＮ２０８はバス２０９Ａを介してＩＤＮ２０６と接続され、ＩＤＮ２０６はバス２０９Ｂを介して共通データネットワーク２０４と接続されうる。例えば、共通データネットワーク２０４及びＩＤＮ２０６は、ルータ及びスイッチを介してデバイスを接続し、ＯＤＮ２０８は、ゲートウェイを介してデバイスを接続しうる。スイッチは、ＬＡＮで使用される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスを介して複数のデバイスを接続し、ルータは、インターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスを用いてＬＡＮ及びＷＡＮを介してデバイスを接続するための安全な方法であり、ゲートウェイは、様々なアーキテクチャ、プロトコル、及び波形を用いてデバイス間でデータを接続し転送するためのプロセッサ及びメモリを含みうる。

【0027】

図３は、航空機１０２の例示的な通信構成３００のブロック図である。ＯＤＮ２０８は、チューナブルバンドパス及びファイアウォールを有するゲートウェイ３０２と、設定コントローラ３０４と、例えば波形、周波数、及びフレーム構成などを決定するための通信プロトコル３０６とを含む。所与の空港で利用可能な接続性パフォーマンス及びサービス手数料に基づき、航空会社は、航空機１０２と航空会社のサーバ１２４との間でデータをやりとりするための、Ｗｉ－Ｆｉリンク、セルラリンク、空港のサービスネットワークリンク、光リンクなどの無線リンク、及び有線リンクのうち１つを予め選択することができる。設定コントローラ３０４は、空港のターミナル１０４について航空会社が選択した特定の通信リンクに対応付けられた適切な波形、周波数、及びフレーム構成を設定しうる。例えば、干渉、環境条件などを含む様々な理由によりリンクのパフォーマンスが劣化するか又はデータ伝送が悪化した場合、設定コントローラ３０４は、空港のターミナル１０４で利用可能な別のリンクに切り替える。設定コントローラ３０４は、当該リンクに対応付けられた波形、周波数、及びフレーム構成を再設定することもできる。設定コントローラ３０４は、選択されたリンクの通信帯域幅及び波形に適応するようにゲートウェイ３０２のバンドパスフィルタを調整することもできる。

【0028】

ゲートウェイ３０２はＩＤＮルータ及びスイッチ３０８と接続され、これにより例えば図２のＩＤＮ２０６が提供される。ゲートウェイ３０２は、通信構成３００のセントラルゲートウェイとしても機能しうる。ゲートウェイ３０２は、クルー無線ＬＡＮ３１０、イーサネット又は電力線通信（ＰＬＣ）モデム３１２、光トランシーバモデム３１４、及びターミナル無線ＬＡＮ３１６とも接続されうる。航空機１０２を空港のターミナル１０４に接続するために、航空機１０２は、信号をクルー無線ＬＡＮ３１０に及び／又は乗務員無線ＬＡＮ３１０から送信するためのクルー無線ネットワークアンテナ３２０、本明細書で後述する、モデム３１２を電力レセプタクルに接続するための電力線結合回路３２２、信号を光トランシーバモデム３１４に接続するための光リンクコネクタ３２４、及び信号をターミナル無線ＬＡＮ３１６に接続するための無線リンクアンテナ３２６を含みうる。

【0029】

図２に戻ると、共通データネットワーク２０４に接続される航空機１０２のデバイスは、飛行データ記録装置２１０、通信デバイス２１２、ナビゲーション及びガイダンスデバイス２１４、飛行管理機器２１６、及びアビオニクス列線交換可能ユニット（ＬＲＵ）２１８を含みうる。ＩＤＮ２０６に接続されるデバイスは、例えばイーサネットを介してメンテナンスラップトップコンピュータ２２０、操縦室プリンタ２２２、映像監視機器２２４、ファイルサーバ管理デバイス２２６、及び電子フライトバッグ２２８を含みうる。ファイルサーバ管理デバイス２２６及び電子フライトバッグ２２８は、例えばＯＤＮ２０８を介して情報を送受信するためにＯＤＮ２０８にも接続されうる。ＯＤＮ２０８に接続される他のデバイスは、衛星通信設備２３０、ターミナル無線ＬＡＮユニット２３２、クルー無線ＬＡＮユニット２３４、飛行中エンタテインメント機器２３６、クルー情報サーバ２３８、サードパーティーアプリケーション２４０、及びメンテナンス情報サーバ２４２を含みうる。

【0030】

図４は、航空機１０２が地上にいる間に単一のデータストリームを用いて航空機１０２とターミナル１０４との間で通信するための配置を示す。本配置では、航空機に搭載される機載電力ユニット５００は、地上電力線５２０を経由してＧＰＵ５５０に結合される。ＢＰＬモデム５３０、５６０は、航空機側とターミナル側で地上電力線５２０に容量結合されている。機載電力ユニット５００及びＧＰＵ５５０の細部については、通信方法に必須のものではないが、本明細書に記載する通信技術の内容を示すために以下に概略を示す。

【0031】

機載電力ユニット５００は、地上電力線５２０を航空機１０２に接続するためのレセプタクル５０２又は他のコネクタ、及び地上電力線５２０を経由してＧＰＵ５５０から電力を受信し、航空機１０２の様々な負荷装置に電力を分配する航空機電源５０４を含む。レセプタクル５０２は、電力線５２０の端部に装着されたプラグ５２２又は他のコネクタ（以下に記載）と係合する。レセプタクル５０２は、電力線５２０の相線Ａ、Ｂ、及びＣ、並びに中性線Ｎが制御線Ｅ及びＦよりも前に電気的に接続されるように構成される。一実施例では、図５に示すレセプタクル５０２は、４つのロングピン（すなわち、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＮ）と２つのショートピン（Ｅ及びＦ）を含む。コネクタ５２２がレセプタクル５０２と係合すると、ショートピンよりも前にロングピンが電気的に接触する。

【0032】

航空機電源５０４は、配線Ａ、Ｂ、及びＣを経由して三相電力を受けるスイッチ及び伝送バス５０６、航空機１０２の様々な負荷装置にＡＣ電力を分配する機載交流（ＡＣ）バス５０８、レセプタクルのピンＥに２８ボルトの直流（２８ＶＤＣ）を提供する地上サービス及びバッテリバス５１０、及び機載コントローラ５１２を備える。機載コントローラ５１２は、ピンＦの電圧及び三相ＡＣ電力の質を監視して、地上電力線の接続を検知する。

【0033】

ＧＰＵ５５０は、ＡＣ電源５５２、接触器５５４、ＧＰＵコントローラ５５６、及び電力線５２０を備える。ＡＣ電源５５２は、航空機１０２にクリーンな三相ＡＣ電力を提供するために必要なコンポーネント（例えば、インバータ、フィルタ、変流器、ブレーカなど）を備える。接触器５５４は、機載電力ユニット５００に接続されたレセプタクル５０２と嵌合するように構成された雌型プラグ５２２又は他のコネクタを含む地上電力線５２０にＡＣ電源５５２を結合する。雌型プラグ５２２は、図６に示されている。ＧＰＵコントローラ５５６は、地上電力線５２０が航空機１０２のレセプタクル５０２に接続されたときにピンＥ及びＦで信号（本例では２８ＶＤＣ）を検知し、当該信号の存在に応じて接触器５５４を使用可能／使用不可にする。プラグ５２２がレセプタクル５０２から引き抜かれると、レセプタクル５０２のショートピンはロングピンよりも前に切断され、ピンＥ及びＦで２８Ｖの損失が生じる。ＧＰＵコントローラ５５６は、ＡＣ電力の接続を解除し、地上クルーが地上電力線５２０を接続解除したときのアーク放電を防止するために接触器５５４を使用不可にする。

【0034】

地上電力線５２０を経由して通信するために、第１のＢＰＬモデム５３０が機載電力ユニット５００の地上電力線５２０に容量結合され、第２のＢＰＬモデム５６０がＧＰＵ５５０の地上電力線５２０に容量結合される。ＢＰＬモデム５３０、５６０の各々は、電源５３２、５６２、地上電力線５２０を経由して通信するためのインターフェース回路５３４、５６４、及びモデム５３０、５６０の作動を制御する制御回路５３６、５６６を含む。電源５３２、５６２は、地上電力に接続される。一実施例では、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、ＨｏｍｅＰｌｕｇＡＶ２及び／又はＩＴＵ－ＴＧ．ｈｎ規格に従って作動するように構成されるが、他の通信規格を使用してもよい。ＨｏｍｅＰｌｕｇＡＶ２は、１．８ＭＨｚ～８６ＭＨｚの範囲の周波数を使用する。ＩＴＵ－ＴＧ．ｈｎ規格（電力線、電話線、及び同軸ケーブルを経由）は、ＭＩＭＯに対しては２ＭＨｚ～５０ＭＨｚの周波数帯、ＳＩＳＯに対しては２ＭＨｚ～１００ＭＨｚの周波数帯を使用する。

【0035】

キルヒホッフループを形成するために、モデム５３０の２つの出力が相線（Ａ、Ｂ、又はＣ）及び中性線（Ｎ）にそれぞれ接続される。この配置では、クルーが電力及び２つのモデムのデータを地上で手動により接続する。コンデンサの不具合により、特に濡れた地面の上にいる操作者への電気的ショック、すなわち安全上の問題につながりうる。この配置では、所与の時間に単一のデータストリームを送信することが可能となる。

【0036】

図７～９は、航空機１０２が地上にいるときに地上電力線５２０を経由して航空機１０２とターミナル１０４との間で通信するための代替的な配置を示す。図７～９の地上電力線５２０は、前述の航空機１０２上のレセプタクル５０２と嵌合するプラグ５２２又は他のコネクタ５２２を含む。図７～９の配置では、図４に示す配置と同一の要素を多く使用する。したがって、簡略化のため、同様のコンポーネントを示すために図４の参照番号を図７～図９においても使用し、差異を強調するために必要な場合を除いては、それら要素の記載は省略する。

【0037】

図７を参照すると、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、機載電力ユニット５００及びＧＰＵ５５０にそれぞれ組み込まれている。図４に示す実施例と同様に、機載電力ユニット５００をＧＰＵ５５０に接続する地上電力線５２０を経由して、ＢＰＬモデム５３０とＢＰＬモデム５６０との間でデータが送信される。図４に示す配置と異なり、航空機電源５０４によりＢＰＬモデム５３０に電力が供給され、ＧＰＵ５５０内のＡＣ電源５５２によりＢＰＬモデム５６０に電力が供給される。また、航空機電源５０４の機載コントローラ５１２は、ＢＰＬモデム５３０に指令を送るように構成される。また、ＢＰＬモデム５６０は、スイッチ又はイーサネットルータ５８０により、電力使用量を監視する電力測定コントローラ５８５と、ターミナル１０４の搭乗ゲートにある搭乗券端末５９０とに接続される。

【0038】

ＢＰＬモデム５３０は、電源５３２、インターフェース回路５３４及び制御回路５３６を含む。上記のように、電源５３２は航空機電源５０４から電力を受け取り、ＢＰＬモデム５３０に電力を供給する。インターフェース回路５３４は、ＢＰＬモデム５３０により送受信されるデータ信号をベースバンド処理する。ベースバンド処理は、とりわけ、変調／復調、符号化／復号化、及びデータ信号を送受信するために必要な他のデジタル信号処理タスクを含む。データ信号を送受信するための伝送フォーマット、すなわち変調及び符号化方式（ＭＣＳ）は、本発明に必須のものではない。一実施例では、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格群に準拠する直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）が広帯域通信に使用される。制御回路５３６は、ＢＰＬモデム５３０の作動を制御する。制御回路５３６により実施される制御機能は、機載コントローラ５１２からの信号に応じてＢＰＬモデム５３０の電源をオン及びオフすること、及びインターフェース回路５３４を制御してデータを送受信する際の所望の位相オフセットを適用することを含む。

【0039】

本開示の一態様によれば、インターフェース回路５３４は、ＭＩＭＯ技術を用いて複数のデータストリームを同時に送受信するように構成される。本実施例では、インターフェース回路５３４は、２π／３ラジアン又は１２０度だけ位相オフセットされた３つのデータストリームを３つのデータストリームを同時に送受信するように構成される。更に一般的には、位相オフセットは２π／Ｍに等しく、ＭはＢＰＬモデム５３０により送信又は受信されるデータストリームの数に等しい。

【0040】

図１４は、位相オフセットを示す。この位相オフセット又は位相分離は、所望の相回転を実現するために２つのデータストリームの位相を第１のデータストリームに対してずらすか、あるいは、３つ全てのデータストリームの位相をずらすことにより送信側で実現されうる。位相オフセットにより、個々の配線の不要な発信がキャンセルされ、無線干渉が低減される。

【0041】

結合回路５３８は、ＢＰＬモデム５３０のデータ入力／出力（入出力）ポートのそれぞれを地上電力線５２０の配線のそれぞれに結合する。結合回路５３８は、３つのデータ線５４２及びリターン線５４４を備える。データ線５４２（参照番号１、２、及び３を付番）によってＢＰＬモデム５３０の入出力ポートが地上電力線５２０の相線Ａ、Ｂ、及びＣのそれぞれに接続されるが、データ送信のために相線の使用が必要なわけではない。リターン線５４４は、ＢＰＬモデム５３０の接地ポートＧを地上電力線５２０の中性線Ｎに接続し、データ線５４２への共通リターンを提供する。変流器５４０により地上電力線５２０からの電気的絶縁がもたらされることで、電気的障害が低減しクルーの安全性が改善される。ＢＰＬモデム５３０が送信するとき、変流器５４０は、本実施例では無線干渉を低減するために２π／３ラジアン又は１２０度だけ位相オフセットされ、モデム５３０により出力されたデータ信号を相線Ａ、Ｂ、及びＣの負荷電流に重畳する。データ送信を受信するとき、変流器５４０は地上電力線５２０から個々のデータストリームを抽出し、当該データストリームはインターフェース回路５３４により合成されて、例えば信号対ノイズ比などの信号品質が改善された合成信号が生成される。

【0042】

図７に示す実施例では、接触器５５４が結合回路５６８とプラグ５２２との間に配置される。本態様により、地上クルーは、ＢＰＬモデム５３０、５６０を接続するための追加の作業負担又は労力を使うことなく同じルーチンを実施することができる。すなわち、地上クルーはＢＰＬモデム５３０、５６０を接続又は接続解除するためにデータ線又は追加の電力線を接続又は接続解除する必要がない。

【0043】

地上電力線５２０が航空機１０２に接続されると、航空機電源内の機載コントローラ５１２は、ピンＦに２８ＶのＤＣが存在することを検出し、ＢＰＬモデム５３０を使用可能にする制御信号を生成する。機載コントローラ５１２からの制御信号に応答して、制御回路５３６は、ＢＰＬモデム５３０を電源オンし、ターミナルにあるＢＰＬモデム５６０との接続を確立する。ＢＰＬモデム５６０との接続が確立されると、データ送受信を開始することができる。

【0044】

ＢＰＬモデム５３０は、地上電力線５２０を経由してターミナル側のＢＰＬモデム５６０と通信する。ＢＰＬモデム５６０は電源５６２、インターフェース回路５６４、及び制御回路５６６を含む。ＧＰＵ５５０内のＡＣ電源５５２は、ＢＰＬモデム５６０に電力を提供する。インターフェース回路５６４は、ＢＰＬモデム５６０により送受信されたデータ信号をベースバンド処理する。ベースバンド処理は、とりわけ、変調／復調、符号化／復号化、及びデータ信号を送受信するために必要な他のデジタル信号処理タスクを含む。データ信号を送受信するための伝送フォーマット、すなわち変調及び符号化方式（ＭＣＳ）は、本発明に必須のものではない。一実施例では、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格群に準拠する直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）が広帯域通信に使用される。制御回路５６６は、ＢＰＬモデム５６０の作動を制御する。制御回路５６６により実施される制御機能は、ＧＰＵコントローラ５５６からの信号に応じたＢＰＬモデム５６０の電源をオン及びオフすること、及びインターフェース回路５６４を制御してデータを送受信する際の所望の位相オフセットを適用することを含む。

【0045】

本開示の一態様によれば、インターフェース回路５６４は、ＭＩＭＯ技術を用いて複数のデータストリームを同時に送受信するように構成される。本実施例では、インターフェース回路５６４は、２π／３ラジアン又は１２０度だけ位相オフセットされた３つのデータストリームを３つのデータストリームを同時に送受信するように構成される。更に一般的には、位相オフセットは２π／Ｍに等しく、Ｍはモデム５６０により送受信されるデータストリームの数に等しい。この位相オフセット又は位相分離は、所望の相回転を実現するために２つのデータストリームの位相を第１のデータストリームに対してずらすか、あるいは、３つ全てのデータストリームの位相をずらすことにより送信側で実現されうる。

【0046】

結合回路５６８は、ＢＰＬモデム５６０のデータ入力／出力（入出力）ポートのそれぞれを地上電力線５２０のそれぞれの配線に結合する。結合回路５６８は、３つのデータ線５７２及びリターン線５７４を備える。データ線５７２は、ＢＰＬモデム５６０の入出力ポートを地上電力線５２０の相線Ａ、Ｂ、及びＣのそれぞれに接続するが、相線の使用がデータ送信に必要なわけではない。リターン線５７４は、ＢＰＬモデム５６０の接地ポートを地上電力線５２０の中性線Ｎに接続し、データ線５７２に共通リターンを提供する。変流器５７０により地上電力線５２０からの電気的絶縁がもたらされることで、電気的障害が低減しクルーの安全性が改善される。例示的な実施形態では、接触器５５４は、結合回路５６８とコネクタ５２２との間に配置される。ＢＰＬモデム５６０が送信するとき、変流器５７０は、本実施例では無線干渉を低減するために２π／３ラジアン又は１２０度だけ位相オフセットされ、モデム５６０により出力されたデータ信号を相線Ａ、Ｂ、及びＣの負荷電流に重畳する。データ送信を受信するとき、変流器５７０は地上電力線５２０から個々のデータストリームを抽出し、当該データストリームはインターフェース回路５６４により合成されて、例えば信号対ノイズ比などの信号品質が改善された合成信号が生成される。

【0047】

地上電力線５２０が航空機１０２に接続されると、ＧＰＵ５５０内のＧＰＵコントローラ５５６は、ピンＥ及びＦに２８ＶのＤＣが存在することを検出し、ＢＰＬモデム５６０を使用可能にする制御信号を生成する。ＧＰＵコントローラ５５６からの制御信号に応答して、制御回路５６６は、ＢＰＬモデム５６０を電源オンし、航空機１０２上のＢＰＬモデム５３０との接続を確立する。ＢＰＬモデム５３０との接続が確立されると、データ送受信を開始することができる。

【0048】

図８は、航空機１０２が地上にいるときに地上電力線５２０を経由して航空機１０２とターミナル１０４との間で通信するための代替的な配置を示す。図８に示す配置は、ＢＰＬモデム５３０及び５６０が４ｘ４ＭＩＭＯ用に構成されていることを除いて図７に示す配置と本質的に同一である。本配置では、ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、それぞれのデータ線５４２、５７２によって地上電力線５２０のそれぞれの配線に接続される少なくとも４つの入出力ポートを含む。３つの入出力ポートが、それぞれのデータ線５４２、５７２によって地上電力線５２０の相線Ａ、Ｂ、Ｃに接続される。４番目の入出力ポートは、それぞれのデータ線５４２、５７２によって地上電力線５２０の中性線Ｎに接続される。インターフェース回路５３４、５６４は、２π／４ラジアン又は９０度だけ位相オフセットされた４つのデータストリームを同時に送受信するように構成される。この位相オフセット又は位相分離は、所望の相回転を実現するために３つのデータストリームの位相を第１のデータストリームに対してずらすか、又は４つ全てのデータストリームの位相をずらすことにより、前述のように送信側で実現されうる。

【0049】

図９は、航空機上の２つのＢＰＬモデム５３０及び５６０、並びにターミナル１０４にある２つのＢＰＬモデムを用いた航空機１０２とターミナル１０４との通信のための代替的な配置を示す。本配置では、ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、それぞれのデータ線５４２、５７２により地上電力線５２０のそれぞれの相線に接続される２つの入出力ポートを含む。各ＢＰＬモデム５３０、５６０のインターフェース回路５３４、５６４は、２つのデータストリームを同時に送受信するように構成される。一実施例では、各ＢＰＬモデムは、２π／４ラジアン又は９０度だけ位相オフセットされた２つのデータストリームを生成する。各側にある第１のＢＰＬモデム５３０、５６０がそれぞれの信号に０及びπ／２の位相オフセットを適用し、各側の第２のＢＰＬモデム５３０、５６０がπ及び３π／２の位相オフセットを適用する。別の実施例では、各ＢＰＬモデムがπラジアン又は１８０度だけ位相オフセットされた２つのデータストリームを生成する。本実施例では、各側の第１のＢＰＬモデム５３０、５６０がそれぞれの信号に０及びπの位相オフセットを適用し、各側の第２のＢＰＬモデム５３０、５６０が２つの信号にπ／２及び３π／２の位相オフセットを適用する。いずれの場合でも、２π／４だけ位相オフセット又は位相分離された４つのデータストリームという結果が得られる。送信器側では、マルチプレクサ（図示しない）が元のデータストリームを２つのストリームに分割し、各ＢＰＬモデム５３０が入力データストリームに対し２ｘ２のＭＩＭＯを実施する。受信器側では、各ＢＰＬモデムが２ｘ２ＭＩＭＯを実施して出力データストリームを生成する。デマルチプレクサ（図示しない）が、各ＢＰＬモデム５６０からの出力データストリームを受信し、合成する。

【0050】

図１０Ａ及び図１０Ｂは、本明細書に記載する地上電力線５２０を経由したデータ通信のプロシージャ６００を示す。地上電力線が適用される、すなわち地上電力線が接続される（ブロック６０２）と、航空機１０２の機載コントローラ５１２がピンＦの電圧を検出し、ＢＰＬモデム５３０（ブロック６０４、６０８）の電源をオンする。ターミナル側では、ＧＰＵコントローラ５５６がピンＥの電圧を検出し、ＢＰＬモデム５６０（ブロック６０６、６１０）を使用可能にする。ＢＰＬモデム５３０及び５６０は次いで、認証プロシージャを実施する。一実施例では、ＢＰＬモデム５６０はその起動ルーチンの間に、航空機１０２内のＢＰＬモデム５３０に認証要求を送る（ブロック６１２）。所定の時間内に、航空機１０２内のＢＰＬモデム５３０は認証応答を送り返す（ブロック６１４）。ターミナルにあるＢＰＬモデム５６０は、認証応答を検証し、ランダムに生成される暗号キーを航空機１０２上のＢＰＬモデム５３０に送る（ブロック６１６、６１８）。航空機１０２上のＢＰＬモデム５３０は、キーを受け付け、確認応答（ＡＣＫ）を送り返す（ブロック６２０、６２２）。このプロセスにより、同一のキーを有するＢＰＬモデム５３０、５６０が通信することが可能となる。ＢＰＬモデム５３０がＡＣＫを送り返した後、接続が確立され、レディ（準備完了）表示がオンされる（ブロック６２４、６２６）。この時点で、ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、地上電力線５２０を経由してデータを送受信する準備が整っている（ブロック６２８）。データのやりとり中に地上でのエンジン開始試験又は通信を妨げる可能性のある他のプロシージャを実施することが望ましい場合には、データの流れは割り込みコマンドによって保留されうる（ブロック６３０）。一実施例では、割り込みコマンドは、機載コントローラ５１２が機載電力ユニット５００のモデム５３０に対して発する。データのやりとりは、突入電流が低下した後に再開されうる。データのやりとりが完了した後、典型的なゲートターンアラウンド時間内に待機状態がオンされる（ブロック６３２）。ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、地上での電力がなくなると安全性設定を記憶する。飛行機のプッシュバックの前に、地上電力プラグを飛行機のレセプタクル５０２から引き抜かなければならない（ブロック６３４）。地上電力プラグが引かれると、航空機１０２の機載コントローラ５１２がピンＦの電圧損失を検出し、ＢＰＬモデム５３０への電源をオフする（６３６、６３８）。ターミナル側では、ＧＰＵコントローラ５５６がピンＥの電圧損失を検出し、飛行機への電力を切断し、同時にＢＰＬモデム６６０（ブロック６４０、６４２）を使用不可にする。この時点で、ＢＰＬモデム５３０と５６０との接続は終了する（ブロック６４４）。このプロシージャにより、地上クルーは、ＢＰＬモデム５３０、５６０を接続及び接続解除するための別のプロシージャを使用することなく地上電力線５２０を接続及び接続解除する同じルーチン工程を行うことが可能となる。

【0051】

本開示の一態様によれば、変流器５４０、５７０は、地上電力線５２０及びＢＰＬモデム５３０、５６０とインピーダンスが整合している。図１１は、地上電力線のインピーダンスモデルを示す。インピーダンスの整合は、図１２に示すような変流器５４０、５７０の一次巻線及び二次巻線の巻き数を調節することにより実現される。モデムが作動する周波数帯域内でのインピーダンスの整合を得るために、変流器５４０、５７０の一次巻線及び二次巻線の巻き数は、
Ｚ_ｐ／Ｚ_ｓ＝（Ｎ_ｐ／Ｎ_ｓ）^２ 方程式１
に従って調節され、式中、Ｚ_ｐは地上電力線５２０のインピーダンスであり、Ｚ_ｓはモデム入力／出力ポートのインピーダンスであり、Ｎ_ｐは一次巻線の巻き数であり、Ｎ_ｓは二次巻線の巻き数である。一実施例では、一次巻線は、電流絶縁をもたらすため巻き数が１であり、二次巻線の巻き数は、可能な範囲でインピーダンスが最も整合するように選択される。

【0052】

上記のように、例示的な配置では、同一のデータストリームの複数のコピーを同時に送受信するためのＭＩＭＯ技術が採用される。従来のＢＰＬモデムは、一度に１つのデータストリームを送受信することを伴う単入力単出力（ＳＩＳＯ）技術を使用する。電力線を経由した通信については、別個の電力線間の静電容量により、１本の線での信号が、隣接する信号に結合される。相線間の結合プロセスにより、位相のずれがもたらされる。したがって、当該線に沿って伝搬した後、各線の通信信号のコンポーネントは互いに位相が一致しない、且つ／又は異なる振幅を有する。このような結合及びクロストークにより、受信信号を複合し元のデータを再構築することを試みなければならない受信機器に問題が生じる。

【0053】

ＭＩＭＯは、チャネルの空間的特性を利用することにより、同一の無線チャネルを経由して複数の信号を同時に送受信することが可能となる改善された無線通信技術である。ＭＩＭＯにより、チャネルの容量が増加する。すなわち、より高い信号対ノイズ比で帯域幅がもたらされる。本開示の一態様は、地上電力線５２０の各配線を１つの伝播路に対応するマルチパスチャネルとして地上電力線５２０がモデル化されうるという認識である。ＭＩＭＯのチャネルは、各配線で伝達される信号を検出するための受信側のＢＰＬモデム５３０、５６０により特徴づけられ、利用されうる。

【0054】

図１３は、３つのデータストリームを伝達するシールド保護されていない地上電力線５２０の物理的環境を表すチャネルマトリクスを示す。チャネルマトリクスＨの各要素Ｈ_ｘ、ｙは、送信器と受信器との間のチャネル係数の歪みをモデル化するチャネル係数である。ｘ＝ｙであるチャネル係数は、それぞれの配線により生じる歪みをモデル化する。ｘ≠ｙであるチャネル係数は、配線間のクロストークをモデル化する。

【0055】

受信側のＢＰＬモデム５３０、５６０は、所与の地上電力線５２０のチャネルマトリクスＨを用いて、望ましくない反射、歪み及びクロストークを取り除き元のデータストリームを復元する。ＭＩＭＯは、従来は２つ以上の異なるデータストリームを送受信するために使用されるが、本明細書で記載する通信システムは、同一信号の複数のコピーを送信するためにＭＩＭＯを使用し、信号劣化を軽減するために受信側のＢＰＬモデム５３０、５６０により当該コピーを合成することができる。送信器により適用された位相オフセットは、チャネルマトリクスＨにおいて考慮されている。同一信号の複数のコピーを合成することにより、送信側のＢＰＬモデムはその送信電力を低下させることもでき、これによって無線干渉も低減される。位相オフセットによって各個別の配線からの不要な発信がキャンセルされることにより、無線干渉が低減される。

【0056】

低いデータ速度のみが必要とされる状況においては、送信器側での入力データストリームを複数のストリームに分割し、送信してもよい。一実施例では、複数のデータストリームは、一部が冗長、すなわち重複している。別の実施例では、複数のデータストリームの全てが冗長ではない、すなわち重複していない。各ストリームは、より深刻な信号劣化を受けるが、これは、より多くの再送信が必要となりデータ速度が低くなることを意味している。

【0057】

図１５は、複数のシールド保護されていない配線を有する地上電力線５２０を経由してデータを送信するために実行される方法７００を示す。一又は複数のＢＰＬモデム５３０、５６０は、単一のデータストリームから複数の位相オフセットデータストリームを生成し、無線干渉を低減するために電力線を経由して複数の位相オフセットデータストリームを同時に送信する（ブロック７０５、７１０）。結合回路５３８、５６８は、一又は複数のＢＰＬモデムにより出力されたデータストリームを電力線のそれぞれの配線に結合する（ブロック７１５）。

【0058】

方法７００の一実施例では、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、２π／Ｍラジアンの位相分離を伴うＭ個の位相オフセットデータストリームを生成し送信する。

【0059】

方法７００の別の実施例では、単一のＢＰＬモデム５３０又は５６０が、２π／３ラジアンの位相分離を伴う３つの位相オフセットデータストリームを生成し送信する。

【0060】

方法７００の更に別の実施例では、２つのＢＰＬモデム５３０、５６０の各々が、２π／４又は２π／２ラジアンの位相分離を伴う位相オフセットデータストリームを生成し送信する。

【0061】

方法７００の更に別の実施例では、結合回路５３８、５６８が変流器を用いて、電力線のシールド保護されていない配線のそれぞれ１本に各データストリームを誘導結合する。

【0062】

図１６は、複数のシールド保護されていない配線を有する地上電力線５２０を経由してデータを受信するための方法８００を示す。結合回路５３８、５６８は、単一のデータストリームから生成され、無線干渉を低減するために電力線を経由して同時に送信された複数の位相オフセットデータストリームを電力線のそれぞれの配線から抽出する（ブロック８０５）。一又は複数のＢＰＬモデム５３０、５６０は、複数の位相オフセットデータストリームを受信し（ブロック８１０）、複数の位相オフセットデータストリームを合成して単一のデータストリームを再生成する（ブロック８１５）。

【0063】

方法８００の一実施例では、ＢＰＬモデム５３０、５６０が、２π／Ｍラジアンの位相分離を伴うＭ個の位相オフセットデータストリームを受信し合成する。

【0064】

方法８００の別の実施例では、単一のＢＰＬモデム５３０又は５６０が、２π／３ラジアンの位相分離を伴う３つの位相オフセットデータストリームを受信し合成する。

【0065】

方法８００の更に別の実施例では、２つのＢＰＬモデム５３０、５６０の各々が、２π／４ 又は２π／２ラジアンの位相分離を伴う２つの位相オフセットデータストリームを受信し合成する。

【0066】

方法８００の別の実施例では、結合回路５３８、５６８は、電力線のシールド保護されていないそれぞれの配線から、シールド保護されていない配線に誘導結合された変流器を用いて位相オフセットデータストリームの各々を抽出する。

【0067】

図１７は、航空機１０２内の機載電力ユニット５００又は地上電力ユニット５５０により実行される別の方法９００を示す。方法の一実施例では、機載電力ユニット５００（すなわち、第１の電力ユニット）内の機載コントローラ５１２が、機載電力ユニット５００と地上電力ユニット５５０（すなわち、遠隔電力ユニット）との接続を示す信号を検出する（ブロック９０５）。信号の検出に応じて、機載電力ユニット５００に対応付けられた一又は複数のモデム５３０は、地上電力ユニット５５０に対応付けられた一又は複数のモデム５６０（すなわち、一又は複数の遠隔モデム）とのデータ接続を自動的に確立する（ブロック９１０）。機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０と地上電力ユニット５５０内の一又は複数のモデム５６０との接続を確立した後、機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０は、電力線５２０を経由して地上電力ユニット５５０内の一又は複数のモデム５６０とデータをやりとりする（ブロック９１５）。

【0068】

図１７に示す方法の別の実施例では、地上電力ユニット５５０（すなわち、第１の電力ユニット）内のＧＰＵコントローラ５５６が、地上電力ユニット５５０と機載電力ユニット５００（すなわち、遠隔電力ユニット）との接続を示す信号を検出する（ブロック９０５）。

【0069】

信号の検出に応じて、地上電力ユニット５５０に対応付けられた一又は複数のモデム５６０が、機載電力ユニット５００に対応付けられた一又は複数のモデム５３０（すなわち、一又は複数の遠隔モデム）とのデータ接続を自動的に確立する（ブロック９１０）。地上電力ユニット５５０内の一又は複数のモデム５６０と機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０との接続を確立した後、地上電力ユニット５５０の一又は複数のモデム５６０は、電力線５２０を経由して機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０とデータをやりとりする（ブロック９１５）。

【0070】

方法の一実施例は、電力線５２０の第１のサブセットの配線（例えば、配線Ａ、Ｂ、Ｃ及びＮ）を接続し、次いで電力線５２０の第２のサブセットの配線（例えば、配線Ｅ及びＦ）を電気的に接続することを含む。機載電力ユニット５００内の機載コントローラ５１２又は地上電力ユニット５５０内のＧＰＵコントローラ５５６が、第２のサブセットの配線のうちの１本において接続を示す信号を検出する。

【0071】

方法の別の実施例は、変流器を用いて、第１の電力ユニットに対応付けられた一又は複数のモデムを第１のサブセットの配線のそれぞれの配線に誘導結合することを更に含む。機載電力ユニット５００により実行される一例示的な方法９００では、機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０が変流器５４０により電力線５２０に誘導結合される。地上電力ユニット５５０により実行される別の例示的な方法９００では、地上電力ユニット５５０内の一又は複数のモデム５６０が変流器５７０によって電力線５２０に誘導結合される。

【0072】

地上電力ユニット５５０により実行される方法９００の一実施例では、地上電力ユニット５５０は、変流器５７０と航空機１０２内の機載電力ユニット５００との間に配置された接触器５５４を含む。地上電力ユニット５５０は、地上電力ユニット５５０と機載電力ユニット５００との接続を検出したことに応じて接触器５５４を使用可能にし、地上電力ユニット５５０と機載電力ユニット５００との接続の消失を検出したことに応じて接触器５５４を使用不可にする。

【0073】

方法の別の態様は、第１の電力ユニット内の電力回路から一又は複数のモデムに電力を供給することを含む。機載電力ユニット５００により実行される一例示的な方法９００では、機載電源５０４が機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０に電力を供給する。地上電力ユニット５５０により実行される別の例示的な方法９００では、ＡＣ電源５５２が地上電力ユニット５５０の一又は複数のモデム５６０に電力を供給する。

【0074】

方法の別の態様は、機載電力ユニット５００及び遠隔電力ユニット５５０が依然として接続されている間、所定のイベントに応じて、機載電力ユニット５００内の一又は複数のモデム５３０と地上電力ユニット５５０内の一又は複数の遠隔モデム５６０とのデータのやりとりを一時的に中断させることを含む。所定のイベントは、例えば、エンジン開始試験を含みうる。

【0075】

本明細書で記載する空港の通信ネットワーク１００は、データ通信のセキュリティを維持しつつ、航空機１０２と航空会社のサーバ１２４とのエンドツーエンドデータ接続性を提供する。変流器５４０、５７０を用いてデータストリームを地上電力線５２０に結合することにより、特に湿潤状態におけるクルーの安全性が改善される。また、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、地上電力線５２０が航空機１０２につなげられたときに自動的に接続及び接続解除され、当該モデム５３０、５６０を接続及び接続解除するための人手又は作業量を増やす必要がない。

【0076】

更に、本開示は、下記の条項による実施形態を含む。

【0077】

条項１．ビークル又は地上ターミナルのための第１の電力ユニットであって、複数の配線を有する電力線を経由して第１の電力ユニットを遠隔電力ユニットに接続するように構成されたコネクタと、電力線を経由して遠隔電力ユニットから電力を受けるか又は遠隔電力ユニットに電力を提供するように構成された電力回路と、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を検出するように構成されたコントローラと、第１の電力ユニットが遠隔電力ユニットに接続されたときに電力線を経由してデータを送受信するように構成された一又は複数のモデムとを備え、一又は複数のモデムは、コントローラによる第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとのデータ接続の検出に応じて、遠隔電力ユニット内の一又は複数の遠隔モデムとの電力線を経由したデータ接続を自動的に確立し、一又は複数の遠隔モデムとのデータ接続を確立した後、電力線を経由して一又は複数の遠隔モデムとデータをやりとりするように構成される、第１の電力ユニット。

【0078】

条項２．コネクタは、電力線の第１のサブセットの配線を電気的に接続し、次いで電力線の第２のサブセットの配線を電気的に接続するように構成される、条項１に記載の第１の電力ユニット。電力線は、一又は複数のモデムに電力を供給する、条項１に記載の第１の電力ユニット。

【0079】

条項３．コントローラは、第２のサブセットの配線のうちの配線で信号を検出し、一又は複数のモデムによるデータ接続を開始するように構成される、条項２に記載の第１の電力ユニット。

【0080】

条項４．一又は複数のモデムを第１のサブセットの配線のそれぞれの配線に誘導結合するように構成される一又は複数の変流器を更に備える、条項３に記載の第１の電力ユニット。

【0081】

条項５．変流器と遠隔電力ユニットとの間に配置された接触器を更に含み、コントローラは、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を検出したことに応じて、接触器を使用可能にし、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続の消失を検出したことに応じて、接触器を使用不可にするように更に構成される、条項４に記載の第１の電力ユニット。

【0082】

条項６．電力回路が一又は複数のモデムに電力を供給する、条項１に記載の第１の電力ユニット。

【0083】

条項７．コントローラは、第１の電力ユニットが依然として遠隔電力ユニットに接続されている間、所定のイベントに応じて，一又は複数のモデムと一又は複数の遠隔モデムとのデータのやりとりを一時的に中断させるように更に構成されている、条項１に記載の第１の電力ユニット。

【0084】

条項８．所定のイベントはエンジン開始試験を含む、条項６に記載の第１の電力ユニット。

【0085】

条項９．第１の電力ユニットは、地上電力ユニットから電力を受けるように構成されたビークル内の機載電力ユニットを備える、条項１に記載の第１の電力ユニット。

【0086】

条項１０．第１の電力ユニットは、ビークル内の機載電力ユニットに電力を供給するように構成された地上電力ユニットを更に備える、条項１に記載の第１の電力ユニット。

【0087】

条項１１．ビークル又は地上ターミナルのための第１の電力ユニットによって実行される、ビークルを地上ターミナルに接続する電力線を経由してデータを通信する方法であって、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を示す信号を検出することと、信号を検出したことに応じて、第１の電力ユニットに対応付けられた一又は複数のモデムと遠隔電力ユニットに対応付けられた一又は複数の遠隔モデムとの間で電力線を経由したデータ接続を自動的に確立することと、第１の電力ユニットに対応付けられたモデムと遠隔電力ユニットに対応付けられた一又は複数の遠隔モデムとのデータ接続を確立した後、第１の電力ユニットに対応付けられたモデムと遠隔電力ユニットに対応付けられた一又は複数の遠隔モデムとの間でデータをやりとりすることとを含む方法。

【0088】

条項１２．電力線の第１のサブセットの配線を電気的に接続し、次いで電力線の第２のサブセットの配線を電気的に接続することを更に含む、条項１１に記載の方法。

【0089】

条項１３．第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を示す信号を検出することは、第２のサブセットの配線の１つで信号を検出することを含む、条項１２に記載の方法。

【0090】

条項１４．変流器を用いて一又は複数のモデムを第１のサブセットの配線のそれぞれの配線に誘導結合することを更に含む、条項１３に記載の方法。

【0091】

条項１５．第１の電力ユニットは、変流器と遠隔電力ユニットとの間に配置された接触器を含み、方法は、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続を検出したことに応じて、接触器を使用可能にすることと、第１の電力ユニットと遠隔電力ユニットとの接続の消失を検出したことに応じて、接触器を使用不可にすることとを更に含む、条項１４に記載の方法。

【0092】

条項１６．第１の電力ユニットは電力回路を含み、方法は、電力回路から一又は複数のモデムに電力を供給することを更に含む、条項１１に記載の方法。

【0093】

条項１７．第１の電力ユニットが遠隔電力ユニットに依然として接続されている間、所定のイベントに応じて、一又は複数のモデムと一又は複数の遠隔モデムとのデータのやりとりを一時的に中断させることを更に含む、条項１１に記載の方法。

【0094】

条項１８．所定のイベントは、エンジン開始試験を含む、条項１７に記載の方法。

【0095】

条項１９．第１の電力ユニットは、地上電力ユニットから電力を受けるように構成されたビークル内の機載電力ユニットを備える、条項１１に記載の方法。

【0096】

条項２０．第１の電力ユニットは、ビークル内の機載電力ユニットに電力を供給するように構成された地上電力ユニットを備える、条項１１に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】