(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機が地上にある時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を提供する。【解決手段】通信ネットワーク１００において、航空機１０２とターミナル１０４との間の接続は、航空機が給電されている間に、地上送電線を介して行われる。地上送電線は一又は複数の電線を備え、一又は複数の電線は、典型的にはシールドされておらず、無線干渉を引き起こす。送信端において、同一の信号の複数のコピーは、地上送電線上での互いに対する位相がオフセットされる。データストリームの各々は、地上送電線における対応する電線に結合される。受信端において、信号の複数のコピーは、地上送電線の対応するワイヤから抽出され、信号対ノイズ比が改善された合成信号を生成するために合成される。位相がオフセットされた様態でデータストリームを送信することによって、無線干渉が抑制され、これにより、不要放出が無効になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電線を有する送電線（５２０）を介してデータを送信するための通信モジュール（５００、５５０）であって、
単一のデータストリームから、位相オフセットされた複数のデータストリームを生成することと、
無線干渉を低減するよう、前記送電線（５２０）の対応する電線を介して、前記位相オフセットされたデータストリームを同時に送信することとを行うよう設定された、一又は複数のモデム（５３０、５６０）と、
前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）によって送信される前記位相オフセットされたデータストリームと、前記送電線（５２０）の前記対応する電線とを結合するよう構成された、結合回路（５３８、５６８）とを備える、通信モジュール（５００、５５０）。
【請求項２】
前記一又は複数のモデム（５３０、５６０）が、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを生成し、送信するよう設定される、請求項１に記載の通信モジュール（５００、５５０）。
【請求項３】
２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを生成し、送信するよう設定された単一のモデム（５３０、５６０）を備える、請求項２に記載の通信モジュール（５００、５５０）。
【請求項４】
２つのモデム（５３０、５６０）であって、各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを生成し、送信するよう設定された、２つのモデム（５３０、５６０）を備える、請求項２又は３に記載の通信モジュール（５００、５５０）。
【請求項５】
前記結合回路（５３８、５６８）が、前記位相オフセットされたデータストリームの各々と前記送電線（５２０）の対応する電線とを誘導結合する複数のトランスフォーマ（５４０、５７０）を備える、請求項１又は２に記載の通信モジュール（５００、５５０）。
【請求項６】
複数の電線を有する送電線（５２０）を介してデータを送信するための通信モジュール（５００、５５０）によって実装される方法であって、
一又は複数のモデム（５３０、５６０）によって、単一のデータストリームから、位相オフセットされた複数のデータストリームを生成することと、
無線干渉を低減するよう、前記送電線（５２０）を介して、前記位相オフセットされた複数のデータストリームを同時に送信することと、
前記位相オフセットされた複数のデータストリームと、前記送電線（５２０）の対応する電線とを結合することとを含む、方法。
【請求項７】
位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、送信することが、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを生成し、送信することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、送信することが、単一のモデム（５３０、５６０）によって、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを生成し、送信することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、送信することが、２つのモデム（５３０、５６０）の各々によって、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを生成し、送信することを含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記位相オフセットされた複数のデータストリームと、前記送電線（５２０）の対応する電線とを結合することが、トランスフォーマ（５４０、５７０）を用いて、位相オフセットされたデータストリームの各々と前記送電線（５２０）の電線のうちの対応する１つとを誘導結合することを含む、請求項６又は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、送電線を介する広帯域通信に関し、より詳細には、飛行機又はその他の輸送体と地上局との間の地上送電線を介する、多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
新型の飛行機は、航空機のゲートターンアラウンド（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎａｒｏｕｎｄ）時間内に、飛行機と航空会社オペレーションセンターとの間での大量のデータの交換を促進するための、無線通信能力（例えばＷｉＦｉ）を備えている。しかし、多くの空港において、無線接続性には、ＷｉＦｉのインフラ及び帯域幅が限定されていること、並びに、旅客のＷｉＦｉ対応型デバイスからの干渉があることなどの、問題が生じている。加えて、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も存在する。
【０００３】
無線通信の一代替例は、既存の空港地上送電線を介する有線データ通信を使用することである。しかし、送電線を介するデータ送信は、２つの根本的な困難に直面する。第１に、送電線を介するデータ送信は、送電線上で大きな過渡変動、ノイズ、及びクロストークに見舞われる。電気負荷がオン／オフに切り替えられるたびに、又は、電気負荷の電力消費レベルが変化するたびに、それによって、送電線に電力異常（ｇｌｉｔｃｈ）及び不均衡が生じる。電源及び電力インバータを切り替えることで、望ましくない高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）が発生する。発電機、コンプレッサ、モータ、リレー、故障回路遮断器、トランジスタ、及び整流器は、それぞれのシグネチャと共にノイズを発生させる。一例としては、民間飛行機は、空港のターミナルゲートに駐機され、ジェットウェイ（旅客搭乗ブリッジ）の下に懸架された地上電力ユニット（ＧＰＵ）から受電する。このＧＰＵは、７３０アンペア（Ａ）の平均電流を提供する。負荷変動（上昇及び下落）により、この電流は、１０ミリ秒（ＭＳ）以内に１，１００Ａという最大値に到達して、５００Ａまで下落してから、１３０ｍｓ以内に２６０Ａの定常状態まで減衰する。かかる外乱により、広帯域送電線（ＢＰＬ）受信器によって認識される信号劣化、及び、ＢＰＬ送信器によって認識される信号減衰の可能性が、増大する。ＢＰＬ通信の性能は、ラインインピーダンスの不整合及びコネクタによる信号反射によっても、劣化しうる。
【０００４】
送電線上での大きな過渡変動及びノイズを克服するためには、劣化した信号対ノイズ比を補償するよう、ＢＰＬデバイスが送信モードである時のＢＰＬデバイスからの信号の強度を増大させる。この送信出力の増大により、信号対ノイズ比が増大し、ゆえに、エラー率は減少する。通常、０．００１％未満のエラー率で、エンドツーエンドのデータ送信を行うことが望ましい。しかし、許容可能な信号対ノイズ比を得る（すなわち、所望の低エラー率を得る）のに十分なほど送信出力を増大させることにより、周波数高調波、望ましくないエネルギー放射、及び、同じ周波数範囲において動作している他のシステムに対する電磁干渉の増大が、発生する。
【０００５】
地上送電線を介する通信に関する第２の課題は、無線干渉である。ホームプラグ・オーディオビデオ２（ＡＶ２）標準に基づくＢＰＬモデムが、１．８ＭＨｚ〜８６ＭＨｚの帯域において動作する一方で、国際電気通信連合の電気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）によるｇ．ｈｎ標準に基づくＢＰＬモデムは、２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの帯域において動作する。これら２つの標準にしたがって設定されたデバイスは、軍部、航空関係者、アマチュア無線局、及び放送局が使用している高周波数（ＨＦ）・超高周波数（ＶＨＦ）範囲において動作する。同軸線又はツイストペア線とは異なり、送電線は、シールドされておらず、内部ノイズ拒絶機能を有していないので、送電線が搬送する２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの信号のための屋外アンテナとして作動する。ＢＰＬが広範に設置されることにより、軍事ＨＦ無線通信に対して有害な影響が生じうる。
【０００６】
更に、近接している近傍システムによる干渉（例えば、複数のＢＰＬが屋外設置されている空港ターミナルゲートエリア）も、信号劣化を引き起こす。ＢＰＬモデムが、同一の帯域幅内の他のいくつかの信号の中で特定の周波数を確認できないことがあるからである。
【０００７】
通信エラーが重大なものになると、ＢＰＬデバイスは、非効率的になる（パケット損失及びデータ再送信）か、正常に動作しなくなるか、又は、望ましくない様態で動作する（データが破損するか若しくは汚染されるが、それが検出されない）。
【発明の概要】
【０００８】
本開示は、航空機がゲートに駐機している時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。航空機とターミナルとの間の接続は、航空機が給電されている間に、地上送電線を介して行われる。地上送電線を介するデータ送信は、送電線上で大きな過渡変動、ノイズ、及びクロストークに見舞われ、これにより、信号劣化が引き起こされる。加えて、地上送電線の電線は、典型的にはシールドされておらず、地上送電線を介するデータ送信が、望ましくない無線干渉を引き起こす。
【０００９】
本書に記載の方法及び装置は、信号劣化及び無線干渉に抗するために、ＭＩＭＯ技術を使用する。より詳細には、送信端において、同一の信号の複数のコピーの互いに対する位相がオフセットされ、かつ、これらのコピーが地上送電線を介して同時に送信される。データストリームの各々は、地上送電線における対応する電線に結合される。受信端において、信号の複数のコピーは、地上送電線の対応するワイヤから抽出され、信号対ノイズ比が改善された合成信号を生成するために合成される。位相がオフセットされた様態でデータストリームを送信することによって、無線干渉が抑制され、これにより、不要放出が無効になる。
【００１０】
本開示の一態様は、複数の非シールド電線を有する送電線を介して、輸送体と地上局との間でデータを送信するための、方法及び装置を含む。一又は複数の送電線モデムが、単一のデータストリームから、位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、かつ、無線干渉を低減するよう、送電線を介して、これらの位相オフセットされた複数のデータストリームを同時に送信する。結合回路が、一又は複数の送電線モデムによるデータストリーム出力と、送電線の対応する電線とを結合する。
【００１１】
一態様により、送電線モデムは、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを生成し、送信する。一例では、単一の送電線モデムが、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを生成し、送信する。別の例では、２つの送電線モデムの各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたデータストリームを生成し、送信する。
【００１２】
別の態様により、結合回路が、電流トランスフォーマを用いて、各データストリームと送電線の非シールド電線のうちの対応する１つとを誘導結合する。この構成により、電気分離がもたらされ、かつ、電気災害が減少する。
【００１３】
本開示の別の態様は、複数の非シールド電線を有する送電線を介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、かつ、無線干渉を低減するよう送電線を介して同時に送信された、位相オフセットされた複数のデータストリームを、送電線の対応する電線から抽出する。一又は複数の送電線モデムは、位相オフセットされた複数のデータストリームを受信し、かつ、位相オフセットされた複数の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。
【００１４】
一態様により、送電線モデムは、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを受信し、合成する。一例では、単一の送電線モデムが、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを受信し、合成する。別の例では、２つの送電線モデムの各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを受信し、合成する。更に別の例では、結合回路が、非シールド電線に誘導結合されたトランスフォーマを用いて、位相オフセットされたデータストリームの各々を、送電線の対応する非シールド電線から抽出する。この構成により、電気分離がもたらされ、かつ、電気災害が減少する。
【００１５】
本開示の別の態様により、輸送体と地上ターミナルとの間で、地上送電線を介してデータを通信するための方法が提供される。この方法の一例では、第１電力ユニットが、第１電力ユニットと遠隔電力ユニットとの間の接続を示す信号を検出する。信号を検出することに応じて、第１電力ユニットに関連付けられた一又は複数のモデムが、遠隔電力ユニットに関連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間の接続が確立した後に、第１電力ユニット内の一又は複数のモデムは、送電線を介して、遠隔電力ユニット内の一又は複数のモデムとデータを交換する。
【００１６】
方法の一例は、送電線における電線の第１サブセットを電気的に接続してから、送電線における電線の第２サブセットを電気的に接続することを、更に含む。第１電力ユニットは、電線の第２サブセット中の１つの電線での接続を示す、信号を検出する。
【００１７】
方法の別の例は、第１電力ユニットに関連付けられた一又は複数のモデムを、トランスフォーマを使用して、電線の第１サブセット中の対応する電線に誘導結合することを、更に含む。
この方法の一例では、第１電力ユニットは、トランスフォーマと遠隔電力ユニットとの間に配置された接触子を含む。地上電力ユニットは、第１電力ユニットと遠隔電力ユニットとの間の接続を検出することに応じて、接触子を起動し、かつ、第１電力ユニットと遠隔電力ユニットとの間の接続消失を検出することに応じて、接触子を動作停止させる。
【００１８】
方法の別の態様は、第１電力ユニット内の電力回路から一又は複数のモデムに給電を行うことを含む。
【００１９】
方法の別の態様は、機上電力ユニットと地上電力ユニットとがまだ接続されている間に、所定のイベントに応じて、機上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間のデータ交換を、一時的に中断することを含む。所定のイベントは、例えばエンジン始動試験を含みうる。
【００２０】
以下の発明を実施するための形態に関連して、添付図面を参照する。種々の図面における類似の参照番号は、同じ要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】地上の航空機と空港ターミナルとの間で通信を行うための、空港の通信ネットワークを示す。
【図２】航空機に搭載されている、航空機の通信ネットワークを示す。
【図３】航空機の通信ネットワークのゲートウェイ及びその他の態様を示す。
【図４】従来的な単一ストリームの単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）モデムと容量性結合とを使用して、地上送電線を介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される、航空機側のレセプタクルを示す。
【図６】航空機のレセプタクルに接続される、地上電力ケーブルの一端のコネクタプラグを示す。
【図７】地上送電線を介して地上電力ユニット内の３×３ＭＩＭＯモデムと通信する、航空機内の３×３ＭＩＭＯモデムを示す。
【図８】地上送電線を介して地上電力ユニット内の４×４ＭＩＭＯモデムと通信する、航空機内の４×４ＭＩＭＯモデムを示す。
【図９】地上送電線を介して地上電力ユニット内の２つの２×２ＭＩＭＯモデムと通信する、航空機内の２つの２×２ＭＩＭＯ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論理を示す。
【図１０Ｂ】ＭＩＭＯモデムを制御するための例示的な制御論理を示す。
【図１１】地上送電線のインピーダンスのモデルを示す。
【図１２】モデム及び地上送電線に対する、電流トランスフォーマのインピーダンス整合を示す。
【図１３】地上送電線を表わすチャネル行列を示す。
【図１４】本開示にしたがって送信される信号間の位相オフセットを示す。
【図１５】地上送電線を介してデータを送信するための例示的な方法を示す。
【図１６】地上送電線を介してデータを受信するための例示的な方法を示す。
【図１７】輸送体と地上ターミナルとの間で地上送電線を介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、航空機が地上にある時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。航空機とターミナルとの間の接続は、航空機が給電されている間に、地上送電線を介して行われる。地上送電線を介するデータ送信は、送電線上で大きな過渡変動、ノイズ、及びクロストークに見舞われ、これにより、信号劣化が引き起こされる。加えて、地上送電線の電線は典型的にはシールドされていないので、地上送電線を介するデータ送信は、望ましくない無線干渉を引き起こす。
【００２３】
本書に記載の方法及び装置は、信号劣化及び無線干渉に抗するために、ＭＩＭＯ技術を使用する。より詳細には、航空機上の又はターミナルの送信デバイスは、地上送電線を介して、互いに対して位相がオフセットされた、同一の信号の複数のコピーを送信する。データストリームの各々は、地上送電線における対応する電線に結合される。受信端において、信号の複数のコピーは、地上送電線の対応するワイヤから抽出され、信号対ノイズ比が改善された合成信号を生成するために合成される。位相がオフセットされた様態でデータストリームを送信することによって、無線干渉が抑制され、これにより、不要放出が無効になる。
【００２４】
本開示は、空港のネットワークとの関連において、方法及び装置について説明しているが、当業者は、かかる方法が、より一般的に、複数の電線を有する送電線を介する、任意の輸送体（例えば列車、船舶、バス等）と地上局との間の通信に適用可能であることを、認識しよう。
【００２５】
ここで図面を参照するに、図１は、航空機が地上にある時に航空機１０２とターミナル１０４との間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を示している。航空機１０２は、空港の地上インフラ１０６を通じて、空港のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１０と接続している。空港の地上インフラ１０６は、典型的には、航空機１０２が地上にある間に地上送電線５２０を介して航空機１０２に給電を行うための、ＧＰＵ５５０（図４〜７参照）を含む。より詳細に後述するように、ＧＰＵ５５０は、航空機１０２と通信するための通信設備を含むよう、改変される。空港ＬＡＮ１１０は、航空機１０２と通信する空港サーバ１１２を含む。これにより、空港ＬＡＮ１１０は、インターネット１１８又はその他のワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を通じて、航空会社のＬＡＮ１２２に接続されうる。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が、空港ＬＡＮ１１０及び航空機１０２への不正アクセスを防止する一方、ファイアウォール１２０は、航空会社のＬＡＮ１２２への不正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のネットワーク２００を示している。航空機のコアネットワーク２０２は、共通データネットワーク２０４と、隔離データネットワーク（ＩＤＮ）２０６と、オープンデータネットワーク（ＯＤＮ）２０８とを含みうる。ＯＤＮ２０８は、バス２０９Ａを通じてＩＤＮ２０６と接続可能であり、ＩＤＮ２０６は、バス２０９Ｂを通じて共通データネットワーク２０４と接続可能である。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通じてデバイスを接続することが可能であり、ＯＤＮ２０８は、ゲートウェイを通じてデバイスを接続することが可能である。スイッチは、ＬＡＮによる媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスの使用を通じ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を通じてデバイスを接続するための安全な手段であり、ゲートウェイは、種々のアーキテクチャ、プロトコル、及び波形を使用してデバイス間の接続及びデータ変換を行うための、プロセッサ及びメモリを含みうる。
【００２７】
図３は、航空機１０２の例示的な通信構造３００のブロック図である。ＯＤＮ２０８は、例えば波形、周波数、及びフレーム構造を決定するために、チューニング可能なバンドパス及びファイアウォールを伴うゲートウェイ３０２と、設定コントローラ３０４と、通信プロトコル３０６とを含む。航空機１０２と航空会社のサーバ１２４との間でデータを交換するために、航空会社は、所与の空港で使用されうる接続性能及びサービス料金に基づいて、複数の無線回線（例えばＷｉ−Ｆｉ回線、セルラ回線、空港サービスネットワーク回線、光回線等）及び有線回線のうちの１つを、予め選択しうる。設定コントローラ３０４は、航空会社が空港ターミナル１０４向けに選んだ特定の通信回線に関連する、適切な波形、周波数、及びフレーム構造を設定しうる。例えば、干渉や環境的条件などを含む様々な理由により、回線性能が劣化した、又はデータ転送が悪化した場合、設定コントローラ３０４は、空港ターミナル１０４において使用可能な別の回線へと切り替えを行う。設定コントローラ３０４は、その回線に関連する波形、周波数、及びフレーム構造を再設定することも可能である。設定コントローラ３０４は、この選ばれた回線に通信帯域及び通信波形を適応させるよう、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可能である。
【００２８】
ゲートウェイ３０２は、（例えば、図２のＩＤＮ２０６を提供する）ＩＤＮルータ・スイッチ３０８と接続している。ゲートウェイ３０２は、通信構造３００における中央ゲートウェイとして機能しうる。ゲートウェイ３０２は、クルー無線ＬＡＮ３１０、イーサネット又は送電線通信（ＰＬＣ）のモデム３１２、光トランシーバモデム３１４、及び、ターミナルの無線ＬＡＮ３１６にも、接続されうる。航空機１０２が空港ターミナル１０４に接続されるために、航空機１０２は、クルー無線ＬＡＮ３１０と信号を送受信するためのクルー無線ネットワークアンテナ３２０、モデム３１２と本書で後述する電力レセプタクルとを接続するための送電線結合回路３２２、信号と光トランシーバモデム３１４とを接続するための光回線コネクタ３２４、及び、信号とターミナルの無線ＬＡＮ３１６とを接続するための無線回線アンテナ３２６を、含みうる。
【００２９】
図２を再度参照するに、共通データネットワーク２０４と接続している航空機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・ガイダンスデバイス２１４、飛行管理設備２１６、及び、航空用途のライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）２１８を含みうる。ＩＤＮ２０６と接続しているデバイスは、（例えばイーサネット経由の）メンテナンスラップトップ２２０、フライトデッキプリンタ２２２、ビデオ監視設備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を通じて情報を送受信するために、ＯＤＮ２０８にも接続されうる。ＯＤＮ２０８と接続されているその他のデバイスは、衛星通信設備２３０、ターミナルの無線ＬＡＮユニット２３２、クルー無線ＬＡＮユニット２３４、飛行時エンターテイメント設備２３６、クルー情報サーバ２３８、第三者アプリケーション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が地上にある間に、航空機１０２とターミナル１０４との間で、単一のデータストリームを使用して通信を行うための、一構成を示している。この構成では、航空機に搭載されている機上電力ユニット５００は、地上送電線５２０を介して、ＧＰＵ５５０に結合されている。ＢＰＬモデム５３０、５６０は、航空機側とターミナル側とで、地上送電線５２０に容量結合されている。機上電力ユニット５００及びＧＰＵ５５０の詳細は、本書の通信方法において重要ではないが、本書に記載の通信技術の背景事項を提示するため、以下に要約する。
【００３１】
機上電力ユニット５００は、地上送電線５２０と航空機１０２とを接続するためのレセプタクル５０２又はその他のコネクタと、地上送電線５２０を介してＧＰＵ５５０から受電し、かつ航空機１０２上の様々な積載物に配電する、航空機電源５０４とを含む。レセプタクル５０２は、送電線５２０の端部に取り付けられた、プラグ５２２又はその他のコネクタ（後述する）と係合する。レセプタクル５０２は、送電線５２０の相線Ａ、Ｂ、及びＣ、並びに中性線Ｎが、制御線Ｅ及びＦよりも先に電気的に接続されるように、構成される。一例では、図５に示しているレセプタクル５０２は、４つの長ピン（すなわちＡ、Ｂ、Ｃ、及びＮ）と、２つの単ピン（Ｅ及びＦ）とを含む。コネクタ５２２がレセプタクル５０２と係合する時に、短ピンよりも先に長ピンが電気的に接触する。
【００３２】
航空機電源５０４は、電線Ａ、Ｂ、及びＣを介して三相電力を受信するスイッチ・変換バス５０６と、航空機１０２上の様々な積載物にＡＣ電力を配電する機上交流電流（ＡＣ）バス５０８と、レセプタクルのピンＥに２８ボルトの直流電流（２８ＶＤＣ）を提供する地上サービス・バッテリバス５１０と、機上コントローラ５１２とを備える。機上コントローラ５１２は、地上送電線の接続を検出するために、ピンＦの三相のＡＣ電力及び電圧の品質をモニタする。
【００３３】
ＧＰＵ５５０は、ＡＣ電源５５２、接触子５５４、ＧＰＵコントローラ５５６、及び送電線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構成要素（例えばインバータ、フィルタ、トランスフォーマ、ブレーカなど）を備える。接触子５５４はＡＣ電源５５２と地上送電線５２０とを結合し、地上送電線５２０は、機上電力ユニット５００に接続されたレセプタクル５０２と嵌合するよう構成された、メス型プラグ５２２又はその他のコネクタを含む。メス型プラグ５２２を図６に示している。ＧＰＵコントローラ５５６は、地上送電線５２０が航空機１０２のレセプタクル５０２に接続されている時に、ピンＥ及びＦで信号（この場合は２８ＶＤＣ）を検出し、かつ、この信号の存在に応じて、接触子５５４を起動し／動作停止させる。プラグ５２２がレセプタクル５０２から引き抜かれる時に、レセプタクル５０２の短ピンが長ピンよりも先に切り離されることにより、ピンＥ及びＦで２８Ｖの消失が生じ、ＧＰＵコントローラ５５６は、接触子５５４を動作停止させてＡＣ電力を断接し、地上クルーが地上送電線５２０を断接する時のアーク発生を防止する。
【００３４】
地上送電線５２０を介して通信を行うために、第１ＢＰＬモデム５３０が、機上電力ユニット５００において地上送電線５２０に容量結合され、第２ＢＰＬモデム５６０が、ＧＰＵ５５０において地上送電線５２０に容量結合される。ＢＰＬモデム５３０、５６０は各々、電源５３２、５６２、地上送電線５２０を介して通信を行うためのインターフェース回路５３４、５６４、及び、ＢＰＬモデム５３０、５６０の動作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。一例では、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、ホームプラグＡＶ２標準及び／又はＩＴＵ−ＴＧ．ｈｎ標準にしたがって動作するよう設定されるが、その他の通信標準が使用される可能性もある。ホームプラグＡＶ２は、１．８ＭＨｚ〜８６ＭＨｚの範囲内の周波数を使用する。（送電線、電話線、及び同軸線を介する）ＩＴＵ−ＴＧ．ｈｎ標準は、ＭＩＭＯでは２ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの帯域、ＳＩＳＯでは２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの帯域を使用する。
【００３５】
キルヒホッフ（Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ）ループを形成するために、ＢＰＬモデム５３０の２つの出力は、相線（Ａ、Ｂ、又はＣ）と中性線（Ｎ）にそれぞれ接続される。この構成では、地上の２つのＢＰＬモデムの電力及びデータを、クルーのメンバーが手動で接続する。コンデンサの不具合は電気ショックにつながる可能性があり、電気ショックは、特に床が濡れている場合には、作業員にとっての安全災害となる。この構成により、所与の時間における、単一のデータストリームの送信が可能になる。
【００３６】
図７〜９は、航空機１０２が地上にある時に、地上送電線５２０を介して航空機１０２とターミナル１０４との間で通信を行うための代替的な構成を示している。図７〜９の地上送電線５２０は、前述のように、航空機１０２のレセプタクル５０２と嵌合するプラグ５２２又はその他のコネクタ５２２を含む。図７〜９の構成は、図４に示している構成と同じ要素の多くを使用する。したがって、分かりやすくするために、類似の構成要素を指し示すのに図４の参照番号を図７〜９でも使用しており、かつ、何らかの相違を強調するために必要な場合を除いて、これらの要素についての説明は省略する。
【００３７】
図７を参照するに、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、機上電力ユニット５００とＧＰＵ５５０にそれぞれ統合されている。図４に示している例と同様に、機上電力ユニット５００とＧＰＵ５５０とを接続する地上送電線５２０を介して、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に示している構成とは異なり、航空機電源５０４がＢＰＬモデム５３０に給電を行い、ＧＰＵ５５０内のＡＣ電源５５２がＢＰＬモデム５６０に給電を行う。更に、航空機電源５０４の機上コントローラ５１２は、ＢＰＬモデム５３０に命令を発するよう設定される。更に、ＢＰＬモデム５６０は、電力使用をモニタするための電力計量コントローラ５８５、及び、ターミナル１０４内の搭乗ゲートの搭乗券端末５９０に、スイッチ又はイーサネットルータ５８０によって接続される。
【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。上述したように、電源５３２は、航空機電源５０４から受電し、ＢＰＬモデム５３０に給電を行う。インターフェース回路５３４は、ＢＰＬモデム５３０によって送受信されるデータ信号のベースバンド処理を実施する。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、その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トランスポートフォーマット（すなわち変調・符号化方式（ＭＣＳ））は、本発明において重要ではない。一例では、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）標準８０２．１１ファミリによる直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）が、広帯域通信に使用される。制御回路５３６は、ＢＰＬモデム５３０の動作を制御する。制御回路５３６によって実施される制御機能は、機上コントローラ５１２からの信号に応じて、ＢＰＬ５３０への出力をオン及びオフにすることと、データの送受信時に望ましい位相オフセットを適用するよう、インターフェース回路５３４を制御することとを、含む。
【００３９】
本開示の一態様により、インターフェース回路５３４は、ＭＩＭＯ技術を使用して複数のデータストリームを同時に送受信するよう、構成される。この例では、インターフェース回路５３４は、位相が２π／３ラジアン又は１２０度オフセットされた３つのデータストリームを同時に送受信するよう、構成される。より一般的には、位相オフセットは２π／Ｍに等しく、ここでＭは、ＢＰＬモデム５３０によって送受信されるデータストリームの数に等しい。
【００４０】
位相オフセットは、図１４に示されている。この位相オフセット又は相分離は、送信器側で、２つのデータストリームの位相を第１データストリームに対して移相して、又は、３つのデータストリームの全ての位相を移相して、望ましい位相回転を実現することによって、達成されうる。位相オフセットは個々の電線の不要放出を無効にし、これにより、無線干渉が低減する。
【００４１】
結合回路５３８が、ＢＰＬモデム５３０のデータ入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートのそれぞれと、地上送電線５２０の対応するワイヤとを結合する。結合回路５３８は、３つのデータ線５４２と、１つのリターン線５４４とを備える。データ線５４２は（１、２、及び３と標識されている）は、ＢＰＬモデム５３０のＩ／Ｏポートと、地上送電線５２０の対応する相線Ａ、Ｂ、及びＣとを接続している（ただし、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と、地上送電線５２０の中性線Ｎとを接続し、データ線５４２の共通帰線を提供する。電流トランスフォーマ５４０は、電気災害が減少し、クルーの安全性が向上するように、地上送電線５２０からの電気分離を提供する。ＢＰＬモデム５３０が送信を行っている時に、電流トランスフォーマ５４０は、無線干渉を低減するために、ＢＰＬモデム５３０によって出力された（この例では位相が２π／３ラジアン又は１２０度オフセットされている）データ信号を、相線Ａ、Ｂ、及びＣの負荷電流に重ねる。電流トランスフォーマ５４０は、データ送信を受信すると、個々のデータストリームを地上送電線５２０から抽出する。これらのデータストリームは、信号品質が改善された（例えば、信号対ノイズ比が改善された）合成信号を生成するために、インターフェース回路５３４によって合成される。
【００４２】
図７に示す一例では、接触子５５４は、結合回路５６８とプラグ５２２との間に配置される。この態様により、地上クルーが、ＢＰＬモデム５３０、５６０を接続するための作業又は労働力を追加することなく、同じルーチンを実施することが、可能になる。つまり、地上クルーは、ＢＰＬモデム５３０、５６０を接続又は断接するために、いかなるデータ線も、追加の送電線も、接続又は断接する必要がない。
【００４３】
地上送電線５２０が航空機１０２に接続されると、航空機電源の機上コントローラ５１２は、ピンＦで２８Ｖ  ＤＣの存在を検出し、ＢＰＬモデム５３０を起動する制御信号を生成する。機上コントローラ５１２からの制御信号に応じて、制御回路５３６が、ＢＰＬモデム５３０への出力をオンにし、かつ、ターミナルの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、データの送受信が始まりうる。
【００４４】
ＢＰＬモデム５３０は、地上送電線５２０を介して、ターミナル側のＢＰＬモデム５６０と通信を行う。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が、ＢＰＬモデム５６０に給電を行う。インターフェース回路５６４は、ＢＰＬモデム５６０によって送受信されるデータ信号のベースバンド処理を実施する。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、その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トランスポートフォーマット（すなわち変調・符号化方式（ＭＣＳ））は、本発明において重要ではない。一例では、ＩＥＥＥ標準８０２．１１ファミリによる直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）が、広帯域通信に使用される。制御回路５６６は、ＢＰＬモデム５６０の動作を制御する。制御回路５６６によって実施される制御機能は、ＧＰＵコントローラ５５６からの信号に応じて、ＢＰＬ５６０への出力をオン及びオフにすることと、データの送受信時に望ましい位相オフセットを適用するよう、インターフェース回路５６４を制御することとを、含む。
【００４５】
本開示の一態様により、インターフェース回路５６４は、ＭＩＭＯ技術を使用して複数のデータストリームを同時に送受信するよう、構成される。この例では、インターフェース回路５６４は、位相が２π／３ラジアン又は１２０度オフセットされた３つのデータストリームを同時に送受信するよう、構成される。より一般的には、位相オフセットは２π／Ｍに等しく、ここでＭは、ＢＰＬモデム５６０によって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相分離は、送信器側で、２つのデータストリームの位相を第１データストリームに対して移相して、又は、３つのデータストリームの全ての位相を移相して、望ましい位相回転を実現することによって、達成されうる。
【００４６】
結合回路５６８が、ＢＰＬモデム５６０のデータ入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートのそれぞれと、地上送電線５２０の対応するワイヤとを結合する。結合回路５６８は、３つのデータ線５７２と、１つのリターン線５７４とを備える。データ線５７２は、ＢＰＬモデム５６０のＩ／Ｏポートと、地上送電線５２０の対応する相線Ａ、Ｂ、及びＣとを接続する（ただし、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５７４は、ＢＰＬモデム５６０の接地ポートと、地上送電線５２０の中性線Ｎとを接続し、データ線５７２の共通帰線を提供する。電流トランスフォーマ５７０は、電気災害が減少し、クルーの安全性が向上するように、地上送電線５２０からの電気分離を提供する。この例示的な実施形態では、接触子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が送信を行っている時に、電流トランスフォーマ５７０は、無線干渉を減少させるよう、ＢＰＬモデム５６０によって出力された（この例では位相が２π／３ラジアン又は１２０度オフセットされている）データ信号を、相線Ａ、Ｂ、及びＣの負荷電流に重ねる。電流トランスフォーマ５７０は、データ送信を受信すると、個々のデータストリームを地上送電線５２０から抽出する。これらのデータストリームは、信号品質が改善された（例えば、信号対ノイズ比が改善された）合成信号を生成するために、インターフェース回路５６４によって合成される。
【００４７】
地上送電線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で２８Ｖ  ＤＣの存在を検出し、ＢＰＬモデム５６０を起動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じて、制御回路５６６が、ＢＰＬモデム５６０への出力をオンにし、かつ、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、データの送受信が始まりうる。
【００４８】
図８は、航空機１０２が地上にある時に、地上送電線５２０を介して航空機１０２とターミナル１０４との間で通信を行うための、代替構成を示している。図８に示している構成は、ＢＰＬモデム５３０及び５６０が４×４ＭＩＭＯ向けに設定されていることを除いて、図７に示した構成と実質的に同じである。この構成では、ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、対応するデータ線５４２、５７２によって地上送電線５２０の対応する電線に接続された、少なくとも４つのＩ／Ｏポートを含む。３つのＩ／Ｏポートは、対応するデータ線５４２、５７２によって、地上送電線５２０の相線Ａ、Ｂ、Ｃに接続される。４つ目のＩ／Ｏポートは、対応するデータ線５４２、５７２によって、地上送電線５２０の中性Ｎに接続される。インターフェース回路５３４、５６４は、位相が２π／４ラジアン又は９０度オフセットされた４つのデータストリームを同時に送受信するよう、構成される。この位相オフセット又は相分離は、前述したように、送信器側で、３つのデータストリームの位相を第１データストリームに対して移相して、又は、４つのデータストリームの全ての位相を移相して、望ましい位相回転を実現することによって、達成されうる。
【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の２つのＢＰＬモデムを使用して、航空機１０２とターミナル１０４との間で通信を行うための、代替構成を示している。この構成では、ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、対応するデータ線５４２、５７２によって地上送電線５２０の対応する相線に接続された、２つのＩ／Ｏポートを含む。ＢＰＬモデム５３０、５６０の各々内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構成される。一例では、各ＢＰＬモデムは、位相が２π／４ラジアン又は９０度オフセットされた、２つのデータストリームを生成する。この例では、各端の第１ＢＰＬモデム５３０、５６０が、対応する信号に０とπ／２の位相オフセットを適用し、各端の第２ＢＰＬモデム５３０、５６０は、πと３π／２の位相オフセットを適用する。別の例では、各ＢＰＬモデムは、位相がπラジアン又は１８０度オフセットされた、２つのデータストリームを生成する。この例では、各端の第１ＢＰＬモデム５３０、５６０が、対応する信号に０とπの位相オフセットを適用し、各端の第２ＢＰＬモデム５３０、５６０は、２つの信号にπ／２と３π／２の位相オフセットを適用する。いずれの場合にも、結果として、４つのデータストリームは、２π／４の位相オフセット又は相分離を伴うことになる。送信器側では、マルチプレクサ（図示せず）によって元のデータストリームが２つのストリームに分割され、ＢＰＬ５３０の各々は、入力データストリームに２×２  ＭＩＭＯを実施する。受信器側では、各ＢＰＬモデムは、２×２  ＭＩＭＯ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（図示せず）が、ＢＰＬモデム５６０の各々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、本書に記載の地上送電線５２０を介してデータ通信を行うための手順６００を示している。地上送電線が使用される（すなわち、地上送電線が接続される）（ブロック６０２）と、航空機１０２の機上コントローラ５１２は、ピンＦで電圧を検出し、ＢＰＬモデム５３０への出力をオンにする（ブロック６０４、６０８）。ターミナル側では、ＧＰＵコントローラ５５６が、ピンＥで電圧を検出し、ＢＰＬモデム５６０を起動する（ブロック６０６、６１０）。ＢＰＬモデム５３０及び５６０は次いで、認証手続きを実施する。一例では、ＢＰＬモデム５６０は、その電源投入ルーチンにおいて、航空機１０２内のＢＰＬモデム５３０に認証リクエストを送る（ブロック６１２）。航空機１０２内のＢＰＬモデム５３０は、所定の時間内に認証応答を送り返す（ブロック６１４）。ターミナルのＢＰＬモデム５６０は、認証応答を検証し、ランダムに生成された暗号キーを、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、このキーを承認し、受信確認（ＡＣＫ）を送り返す（ブロック６２０、６２２）。このプロセスにより、ＢＰＬモデム５３０、５６０が、通信のための同一のキーを有することが可能になる。ＢＰＬモデム５３０がＡＣＫを送った後に、接続が確立され、準備完了の表示がオンになる（ブロック６２４、６２６）。この時点において、ＢＰＬモデム５３０及び５６０は、地上送電線５２０を介してデータを送受信する準備ができている（ブロック６２８）。データ交換中に、地上でのエンジン始動試験、又は、通信を中断させる可能性が高いその他の手順を実施することが望ましい場合、割り込みコマンドによってデータフローが保持されうる（ブロック６３０）。一例では、割り込みコマンドは、機上コントローラ５１２によって、機上電力ユニット５００内のＢＰＬモデム５３０に発信される。データ交換は、突入電流が静まった後に再開しうる。典型的なゲートターンアラウンド時間内のデータ交換の完了後には、スタンバイがオンになる（ブロック６３２）。地上電力が消失した場合、ＢＰＬモデム５３０及び５６０はセキュリティ設定を記憶する。飛行機がプッシュバックされる前に、地上電力プラグは、飛行機のレセプタクル５０２から引き抜かれる必要がある（ブロック６３４）。地上電力プラグが引き抜かれると、航空機１０２の機上コントローラ５１２は、ピンＦでの電圧の消失を検出し、ＢＰＬモデム５３０への出力をオフにする（ブロック６３６、６３８）。ターミナル側では、ＧＰＵコントローラ５５６が、ピンＥでの電圧の消失を検出し、飛行機への出力を遮断すると同時に、ＢＰＬモデム６６０を動作停止させる（ブロック６４０、６４２）。この時点において、ＢＰＬモデム５３０と５６０との間の接続が終了する。（ブロック６４４）この手順により、地上クルーが、ＢＰＬモデム５３０、５６０を接続し断接するための余分の手順を行わずに、地上送電線５２０を接続し断接するという同じルーチン操作を実行することが、可能になる。
【００５１】
本開示の一態様により、電流トランスフォーマ５４０、５７０は、地上送電線５２０及びＢＰＬモデム５３０、５６０とインピーダンス整合している。図１１は、地上送電線のインピーダンスのモデルを示している。インピーダンス整合は、図１２に示しているように、電流トランスフォーマ５４０、５７０の一次巻線及び二次巻線の巻き数を調整することによって、実現される。ＢＰＬモデムが動作する周波数帯域内でインピーダンス整合を得るためには、電流トランスフォーマ５４０、５７０の一次巻線及び二次巻線の巻き数は、
Ｚｐ／Ｚｓ＝（Ｎｐ／Ｎｓ）２    方程式１
にしたがって調整され、ここで、Ｚｐは地上送電線５２０のインピーダンスであり、Ｚｓはモデムの入力／出力ポートのインピーダンスであり、Ｎｐは一次巻線の巻き数であり、かつ、Ｎｓは二次巻線の巻き数である。一例では、一次巻線は、電流分離を提供するために単一の巻きを有し、二次巻線の巻き数は、可能な限り最良のインピーダンス整合を提供するよう選択される。
【００５２】
上述したように、例示的な構成は、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技術を用いる。従来型の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、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）技術を使用する。送電線を介して通信を行うために、別個の電線同士の間の静電容量により、１つの線上の信号が、近傍の信号と結合することになる。この相線間での結合プロセスにより、移相が生じる。したがって、各線上の通信信号の成分は、線に沿って伝播した後、互いに同位相ではなくなって、かつ／又は、別々の振幅を伴って、到達することになる。かかる結合及びクロストークは、（受信された信号の復号化及び元のデータの再構成を試行する必要がある）受信設備に、問題を引き起こす。
【００５３】
ＭＩＭＯは、チャネルの空間特性を最大限に利用することによって、同一の無線チャネルを介する複数の信号の同時送受信を可能にする、改良型の無線通信技術である。ＭＩＭＯにより、チャネル容量が増大する。すなわち、帯域の信号対ノイズ比が高くなる。本開示の一態様は、地上送電線５２０が、地上送電線５２０における各電線が１つの伝播経路に対応している多経路チャネルとして、モデル化されうるという認識である。ＭＩＭＯチャネルは、各電線上で伝達される信号を検出するための、受信端のＢＰＬモデム５３０、５６０を特徴とし、かつ、かかるＢＰＬモデム５３０、５６０によって最大限に利用されうる。
【００５４】
図１３は、３つのデータストリームを伝達するシールドされていない地上送電線５２０の物理的環境を表わす、チャネル行列を示している。チャネル行列Ｈの各要素Ｈｘ，ｙは、送信器と受信器との間のチャネルの歪みをモデル化する、チャネル係数である。チャネル係数は、ｘ＝ｙである場合には、それぞれの電線によって生じる歪みをモデル化する。チャネル係数は、ｘ≠ｙである場合には、電線間のクロストークをモデル化する。
【００５５】
受信ＢＰＬモデム５３０、５６０は、望ましくない反射、歪み、及びクロストークを除去して、元のデータストリームを復活させるために、所与の地上送電線５２０のチャネル行列Ｈを使用する。ＭＩＭＯは、従来的に、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、本書に記載の通信システムは、受信ＢＰＬモデム５３０、５６０によって合成されうる同一の信号の複数のコピーを送信して、信号劣化を軽減するために、ＭＩＭＯを使用する。送信器によって適用される位相オフセットは、チャネル行列Ｈに取り入れられている。同一の信号の複数のコピーを合成することで、送信端のＢＰＬモデムが、その送信出力を低減することも可能になり、これにより、無線干渉も低減する。位相オフセットは、個々の電線からの不要放出があればそれを無効にすることによって、無線干渉を低減する。
【００５６】
低速のデータ速度しか必要ではない場合には、送信器側の入力データストリームは、複数のストリームに分割され、送信されうる。一例では、複数のデータストリームは、部分的に冗長性である（すなわち重複している）。別の例では、複数のデータストリームは、完全に非冗長性である（すなわち重複していない）。各ストリームを見舞う信号劣化は大きくなる。これは、必要とされる再送信の回数が増える結果として、データ速度が遅くなることを意味する。
【００５７】
図１５は、複数の非シールド電線を有する地上送電線５２０を介してデータを送信するために実装される、方法７００を示している。一又は複数のＢＰＬモデム５３０、５６０が、単一のデータストリームから、位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、かつ、無線干渉を低減するよう、送電線を介して、これらの位相オフセットされた複数の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が、一又は複数のＢＰＬモデムによるデータストリーム出力と、送電線の対応する電線とを結合する（ブロック７１５）。
【００５８】
方法７００の一例では、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを生成し、送信する。
【００５９】
方法７００の別の例では、単一のＢＰＬモデム５３０又は５６０が、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを生成し、送信する。
【００６０】
方法７００の更に別の例では、２つのＢＰＬモデム５３０、５６０の各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたデータストリームを生成し、送信する。
【００６１】
方法７００の更に別の例では、結合回路５３８、５６８が、トランスフォーマを用いて、各データストリームと送電線の非シールド電線のうちの対応する１つとを誘導結合する。
【００６２】
図１６は、複数の非シールド電線を有する地上送電線５２０を介してデータを受信するための方法８００を示している。結合回路５３８、５６８は、単一のデータストリームから生成され、かつ、無線干渉を低減するよう送電線を介して同時に送信された、位相オフセットされた複数のデータストリームを、送電線の対応する電線から抽出する（ブロック８０５）。一又は複数のＢＰＬモデム５３０、５６０は、位相オフセットされた複数のデータストリームを受信し（ブロック８１０）、位相オフセットされた複数の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の一例では、ＢＰＬモデム５３０、５６０は、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを受信し、合成する。
【００６４】
方法８００の別の例では、単一のＢＰＬモデム５３０又は５６０が、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを受信し、合成する。
【００６５】
方法８００の更に別の例では、２つのＢＰＬモデム５３０、５６０の各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを受信し、合成する。
【００６６】
方法８００の更に別の例では、結合回路５３８、５６８が、非シールド電線に誘導結合されたトランスフォーマを用いて、位相オフセットされたデータストリームの各々を、送電線の対応する非シールド電線から抽出する。
【００６７】
図１７は、航空機１０２内の機上電力ユニット５００、又は地上電力ユニット５５０によって実装される、別の方法９００を示している。この方法の一例では、機上電力ユニット５００（すなわち第１電力ユニット）内の機上コントローラ５１２は、機上電力ユニット５００と地上電力ユニット５５０（すなわち遠隔電力ユニット）との間の接続を示す、信号を検出する（ブロック９０５）。信号を検出することに応じて、機上電力ユニット５００に関連付けられた一又は複数のＢＰＬモデム５３０が、地上電力ユニット５５０に関連付けられた一又は複数のＢＰＬモデム５６０（すなわち、一又は複数の遠隔ＢＰＬモデム）とのデータ接続を、自動的に確立する（ブロック９１０）。機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０と地上電力ユニット５５０内の一又は複数のＢＰＬモデム５６０との間の接続が確立した後に、機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０は、送電線５２０を介して、地上電力ユニット５５０内の一又は複数のＢＰＬモデム５６０とデータを交換する（ブロック９１５）。
【００６８】
図１７に示している方法の別の例では、地上電力ユニット５５０（すなわち第１電力ユニット）内のＧＰＵコントローラ５５６は、地上電力ユニット５５０と機上電力ユニット５００（すなわち遠隔電力ユニット）との間の接続を示す、信号を検出する（ブロック９０５）。信号を検出することに応じて、地上電力ユニット５５０に関連付けられた一又は複数のＢＰＬモデム５６０が、機上電力ユニット５００に関連付けられた一又は複数のＢＰＬモデム５３０（すなわち、一又は複数の遠隔ＢＰＬ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ＢＰＬモデム５６０と機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０との間の接続が確立した後に、地上電力ユニット５５０内の一又は複数のＢＰＬモデム５６０は、送電線５２０を介して、機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０とデータを交換する（ブロック９１５）。
【００６９】
方法の一例は、送電線５２０における電線の第１サブセット（例えば電線Ａ、Ｂ、Ｃ及びＮ）を電気的に接続してから、送電線５２０における電線の第２サブセット（例えば電線Ｅ及びＦ）を電気的に接続することを、更に含む。機上電力ユニット５００内の機上コントローラ５１２、又は、地上電力ユニット５５０内のＧＰＵコントローラ５５６は、電線の第２サブセット中の１つの電線での接続を示す、信号を検出する。
【００７０】
方法の別の例は、第１電力ユニットに関連付けられた一又は複数のモデムを、トランスフォーマを使用して、電線の第１サブセット中の対応する電線に誘導結合することを更に含む。機上電力ユニット５００によって実装される例示的な一方法９００では、機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０は、トランスフォーマ５４０によって、送電線５２０に誘導結合される。地上電力ユニット５５０によって実装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ＢＰＬモデム５６０は、トランスフォーマ５７０によって、送電線５２０に誘導結合される。
【００７１】
地上電力ユニット５５０によって実装される方法９００の一例では、地上電力ユニット５５０は、トランスフォーマ５７０と航空機１０２内の機上電力ユニット５００との間に配置された、接触子５５４を含む。地上電力ユニット５５０は、地上電力ユニット５５０と機上電力ユニット５００との間の接続を検出することに応じて、接触子５５４を起動し、かつ、地上電力ユニット５５０と機上電力ユニット５００との間の接続消失を検出することに応じて、接触子５５４を動作停止させる。
【００７２】
方法の別の態様は、第１電力ユニット内の電力回路から一又は複数のＢＰＬモデムに給電を行うことを含む。機上電力ユニット５００によって実装される例示的な一方法９００では、機上電源５４０が、機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０に給電を行う。地上電力ユニット５５０によって実装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内の一又は複数のＢＰＬモデム５６０に給電を行う。
【００７３】
方法の別の態様は、機上電力ユニット５００と遠隔電力ユニット５５０とがまだ接続されている間に、所定のイベントに応じて、機上電力ユニット５００内の一又は複数のＢＰＬモデム５３０と地上電力ユニット５５０内の一又は複数の遠隔ＢＰＬモデム５６０との間のデータ交換を、一時的に中断することを含む。所定のイベントは、例えばエンジン始動試験を含みうる。
【００７４】
本書に記載の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との間の、エンドツーエンドのデータ接続性を提供する。データストリームを地上送電線５２０に結合させるために電流トランスフォーマ５４０、５７０を使用することによって、特に湿潤条件において、クルーの安全性が向上する。また、地上送電線５２０が航空機１０２に繋げられると、ＢＰＬモデム５３０、５６０は自動的に接続及び断接されるため、それらを接続し、断接するための労働力又は作業を追加する必要はない。
【００７５】
更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００７６】
条項１：複数の電線を有する送電線を介してデータを送信するための通信モジュールであって、単一のデータストリームから、位相オフセットされた複数のデータストリームを生成することと、無線干渉を低減するよう、送電線の対応する電線を介して、これらの位相オフセットされたデータストリームを同時に送信することとを行うよう設定された、一又は複数のモデムと、一又は複数のモデムによって送信される位相オフセットされたデータストリームと、送電線の対応する電線とを結合するよう構成された、結合回路とを備える、通信モジュール。
【００７７】
条項２：一又は複数のモデムが、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを生成し、送信するよう設定される、条項１に記載の通信モジュール。
【００７８】
条項３：２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを生成し、送信するよう設定された単一のモデムを備える、条項２に記載の通信モジュール。
【００７９】
条項４：２つのモデムであって、各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを生成し、送信するよう設定された、２つのモデムを備える、条項２に記載の通信モジュール。
【００８０】
条項５：結合回路が、位相オフセットされたデータストリームの各々と送電線の対応する電線とを誘導結合する複数のトランスフォーマを備える、条項１に記載の通信モジュール。
【００８１】
条項６：複数の電線を有する送電線を介してデータを受信するための通信モジュールであって、単一のデータストリームから生成され、かつ、無線干渉を低減するよう送電線の対応する電線を介して同時に送信された、位相オフセットされた複数のデータストリームを受信することと、単一のデータストリームを再生成するために、位相オフセットされた複数のデータストリームを合成することとを行うよう設定された、一又は複数のモデムと、送電線の対応する電線から位相オフセットされたデータストリームを抽出するための結合回路とを備える、通信モジュール。
【００８２】
条項７：一又は複数のモデムが、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを受信し、合成するよう設定される、条項６に記載の通信モジュール。
【００８３】
条項８：２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを受信し、合成するよう設定された単一のモデムを備える、条項７に記載の通信モジュール。
【００８４】
条項９：２つのモデムであって、各々が、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを受信し、合成するよう設定された、２つのモデムを備える、条項７に記載の通信モジュール。
【００８５】
条項１０：結合回路が、複数のトランスフォーマであって、各々が、送電線の対応する電線の各々から位相オフセットされたデータストリームを抽出するために、送電線の対応する電線に誘導結合された、複数のトランスフォーマを備える、条項６に記載の通信モジュール。
【００８６】
条項１１：複数の電線を有する送電線を介してデータを送信するための通信モジュールによって実装される方法であって、一又は複数のモデムによって、単一のデータストリームから、位相オフセットされた複数のデータストリームを生成することと、無線干渉を低減するよう、送電線を介して、これらの位相オフセットされた複数のデータストリームを同時に送信することと、位相オフセットされた複数のデータストリームと、送電線の対応する電線とを結合することとを含む、方法。
【００８７】
条項１２：位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、送信することが、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを生成し、送信することを含む、条項１１に記載の方法。
【００８８】
条項１３：位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、送信することが、単一のモデムによって、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを生成し、送信することを含む、条項１２に記載の方法。
【００８９】
条項１４：位相オフセットされた複数のデータストリームを生成し、送信することが、２つのモデムの各々によって、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを生成し、送信することを含む、条項１２に記載の方法。
【００９０】
条項１５：位相オフセットされた複数のデータストリームと、送電線の対応する電線とを結合することが、トランスフォーマを用いて、位相オフセットされたデータストリームの各々と送電線の電線のうちの対応する１つとを誘導結合することを含む、条項１１に記載の方法。
【００９１】
条項１６：複数の電線を有する送電線を介してデータを受信するための通信モジュールによって実装される方法であって、単一のデータストリームから生成され、かつ、無線干渉を低減するよう送電線を介して同時に送信された、位相オフセットされた複数のデータストリームを、送電線の対応する電線から抽出することと、一又は複数のモデムによって、位相オフセットされた複数のデータストリームを受信することと、単一のデータストリームを再生成するために、位相オフセットされた複数のデータストリームを合成することとを含む、方法。
【００９２】
条項１７：位相オフセットされた複数のデータストリームを受信し、合成することが、２π／Ｍラジアンの相分離を伴って位相オフセットされたＭ個のデータストリームを受信し、合成することを含む、条項１６に記載の方法。
【００９３】
条項１８：位相オフセットされた複数のデータストリームを受信し、合成することが、単一のモデムによって、２π／３ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた３つのデータストリームを受信し、合成することを含む、条項１７に記載の方法。
【００９４】
条項１９：位相オフセットされた複数のデータストリームを受信し、合成することが、２つのモデムの各々によって、２π／４ラジアン又は２π／２ラジアンの相分離を伴って位相オフセットされた２つのデータストリームを受信し、合成することを含む、条項１７に記載の方法。
【００９５】
条項２０：位相オフセットされた複数のデータストリームを、送電線の対応する電線から抽出することが、電線に誘導結合されたトランスフォーマを用いて、位相オフセットされたデータストリームの各々を送電線の対応する電線から抽出することを含む、条項１６に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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