(57)【要約】  様々な実施形態において、電力線通信装置は、電力線経由でエンドポイント回路へデータシンボルを送信することにより、電力線通信ネットワークを経由してデータを送る。電力線通信装置は、複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームを結合し、異なるデータストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成するよう構成されている信号処理回路を含む。また、電力線通信装置は、結合された信号をパルス幅変調またはパルス密度変調信号に変換するよう構成されているパルス変調回路であって、複数の異なる通信方式の周波数より高い周波数でスイッチングするよう構成されているパルス変調回路を含む。出力回路は、スイッチング周波数をフィルタリングして、データシンボルをエンドポイント回路への提供のための注入変換器へ接続するよう構成されてもよい。【選択図】図１
2018517351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線通信装置であって、
電力線通信ネットワーク中のある複数のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームを結合し、前記複数の異なるデータストリームと対応する複数の通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成するよう構成された信号処理回路と、
前記信号処理回路によって結合された前記信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号に変換するよう構成されているパルス変調回路であって、１０キロヘルツ（ＫＨｚ）以上の周波数でスイッチングするよう構成されたパルス変調回路と、
前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号から前記スイッチング周波数をフィルタリングし、フィルタリングされた前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号を、前記エンドポイント回路への提供のための注入変換器に接続するよう構成され配置された出力回路と、を備える電力線通信装置。
【請求項２】
前記信号処理回路は、前記複数の異なるデータストリームを足すことによって前記複数の異なるデータストリームを結合し、制御信号に応答して前記パルス幅変調信号のデューティサイクルパラメータをその振幅を変更することにより調整するよう構成されている、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項３】
前記信号処理回路は、さらに、制御信号に応答して前記パルス幅変調信号のデューティサイクルパラメータをその振幅を変更することにより調整するよう構成され、
前記信号処理回路および前記パルス変調回路は、さらに、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルを、前記ＰＷＭ信号の形状および／または振幅を変更することにより調整するよう構成されている、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項４】
前記出力回路は、さらに、前記注入変換器を介して３つの相線のうち少なくとも１の相線へフィルタリングされた信号を送ることにより、前記フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を接続するよう構成されている、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項５】
前記信号処理回路および前記パルス変調回路は、３００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの帯域幅範囲にわたって最低出力レベル以上の閾値で、前記複数の異なるデータストリームの線形増幅を行うよう構成されている、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項６】
前記信号処理回路および前記パルス変調回路は、さらに、制御信号に応答して前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルを形状および／または振幅を変更することにより調整するよう構成されている、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項７】
前記複数の異なるデータストリームの前記複数の異なる通信方式は、周波数偏移変調、第１のタイプの位相偏移変調、別の異なるタイプの位相偏移変調、および振幅偏移変調から選択される少なくとも２つを含む、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項８】
前記複数の異なるデータストリームの前記複数の異なる通信方式は、周波数偏移変調、位相偏移変調、二位相偏移変調、および直交位相偏移変調から選択される２つを含む、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項９】
前記複数の異なるデータストリームの前記複数の異なる通信方式は、周波数偏移または位相偏移変調、オン／オフ変調、スペクトル拡散、および直交振幅変調から選択される１つを含む、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項１０】
前記出力回路は、前記複数の異なる通信方式に対応する前記複数の異なるデータストリームを同時に送信するよう構成されている、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項１１】
システムであって、
電力線通信ネットワーク中のある複数のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームを結合し、前記複数の異なるデータストリームと対応する複数の通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成するよう構成されている信号処理回路と、
前記信号処理回路によって結合された前記信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号として変換するよう構成されているパルス変調回路であって、１０キロヘルツ（ＫＨｚ）以上かつ前記複数の異なるデータストリームそれぞれの搬送周波数を超える周波数でスイッチングするよう構成されているパルス変調回路と、
前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号から前記スイッチング周波数をフィルタリングし、フィルタリングされた前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号を、前記エンドポイント回路への提供のための注入変換器に接続するよう構成されている出力回路と、
フィルタリングされた前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号を、前記エンドポイント回路へ送るための電力線に接続するよう構成されている前記注入変換器と、を備えるシステム。
【請求項１２】
前記出力回路は送信機回路に設けられ、前記送信機回路はさらに無効化回路を含み、前記無効化回路は、
前記パルス変調回路からの前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号の消失、および
閾値温度を超える温度の検出、
の少なくとも１つに応答して、前記送信機を無効化するよう構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記パルス変調回路は、前記スイッチング周波数に対応するタイミング信号を生成するよう構成されているクロック生成回路を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記出力回路は、前記スイッチング周波数が商用電源供給ラインで送信されることを防止するよう構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ＰＷＭまたは前記ＰＤＭ信号は、結合された際の前記複数の異なるデータストリームの振幅、位相、周波数、および変調を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パルス変調回路は、さらに、前記ＰＷＭまたは前記ＰＤＭ信号を前記出力回路へ送信するよう構成されているインターフェース回路を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
電力線通信装置であって、
電力線通信ネットワーク中のある複数のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームを結合し、前記複数の異なるデータストリームと対応する複数の通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって結合された前記信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号に変換するパルス変調手段であって、１０キロヘルツ（ＫＨｚ）以上の周波数でスイッチングするパルス変調手段と、
前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号から前記スイッチング周波数をフィルタリングし、フィルタリングされた前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号を、前記エンドポイント回路への提供のための注入変換器に接続する出力回路と、を備える電力線通信装置。
【請求項１８】
データ通信チャンネルを用いて電力線経由でエンドポイント回路へデータシンボルを送信することにより、電力線通信ネットワークを経由してデータを送る方法であって、
電力線通信ネットワーク中のある複数のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームであってそれぞれ異なる搬送周波数に対応する複数の異なるデータストリームを足すことにより結合して、前記複数の異なるデータストリームと対応する複数の通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成するステップと、
１０キロヘルツ（ＫＨｚ）以上かつ前記異なる搬送周波数を超える周波数でスイッチングするよう構成されているパルス変調回路を用いて、結合された前記信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号に変換するステップと、
バンドパスフィルタを用いて前記ＰＷＭまたは前記ＰＤＭ信号から前記スイッチング周波数をフィルタリングするステップと、
前記エンドポイント回路への提供のための注入変換器を介して、前記フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を３つの相線のうち少なくとも１の相線へ送信するステップと、
前記注入変換器を用いて、フィルタリングされた前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号を電力線経由で前記エンドポイント回路へ送信するステップとを含む、電力線通信ネットワークを経由してデータを送る方法。
【請求項１９】
フィルタリングされた前記ＰＷＭまたはＰＤＭ信号の前記エンドポイント回路への送信は、前記異なる複数の通信方式に従ってそれぞれフォーマットされたデータストリームを前記送信機および前記注入変換器を用いて同時に送信する処理を含み、さらに、それぞれ異なる変調方式を有する複数の異なる通信チャンネルに対応し、前記ある複数のエンドポイント回路から送られる着信データシンボルを検出する処理とを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パルス変調回路からの前記パルス波信号の消失に応答して前記送信機を無効化するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
様々な実施形態の態様は、複数種類の信号を用いて電力線経由でデータを送る電力線通信ネットワークに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電網は、相互接続された電力網を用いて消費者に電力を送る。発電所は、数多くの様々な電力源から電力を作り出す。この電力源の例としては、可燃性燃料、核分裂、水力、太陽エネルギー、風力などがあるがこれに限らない。商用電源供給ラインは、発電所から消費者の施設（例えば、電力供給会社の顧客）へと電力を送るが、この施設には住宅および商業建築物が含まれる。長距離送電は、高電圧交流電流（ＡＣ）（例えば、数百キロボルト程度）を用いて行うことができ、これはエネルギー損失の低減に役立つ。変電所は、その後地域へ送電するために電圧を（例えば、１００００ボルト未満または１３２００ボルト未満に）下げる変圧器を含む。電圧は、消費者の居所への送電のために、その伝統的なドラム形状から変圧器ドラム／缶と呼ばれることも、また取付架台と呼ばれることもある現地の変圧器を用いて、さらに（例えば、１２０〜２８０ボルトまで）下げることができる。例えば、居住環境においては、現地の変圧器を用いて、電圧をさらに２４０ボルトまで下げることができる。
【０００３】
サービス供給会社は、それぞれのネットワークが適切に作動していることを頼りにして、消費者へのサービス提供を行う。多くの場合、提供されるサービスに関連する情報を確認することが望ましく、または必要となる。例えば、サービス供給会社は、顧客が消費または利用した資源についての効率的な請求を顧客に対して行うため、毎日の利用量のレポートにアクセスすることを望む場合がある。したがって、資源利用を特定するデータおよびその他の情報を、指定の間隔で確実に送信および／または受信することが重要である。
【０００４】
電力線通信（ＰＬＣ）ネットワークにおいて、変電所から（例えば、コレクタ／送信機から）のデータは、交流電流を送る電力線を経由してデータを送信することにより、ネットワーク中のエンドポイント回路（例えば、メータ、負荷制御スイッチ、リモートサービススイッチ、その他のエンドポイント）へ通信することができる。ある例では、ＰＬＣネットワーク中の全てのエンドポイント回路との通信に用いられる共通の通信方式がなく、エンドポイント回路へデータを通信する上での課題となっている。エンドポイント回路へデータを通信するために、様々な通信方式のそれぞれについて専用の電子機器のセットを設計することができる。しかしながら、多数の専用電子機器類は、物理的スペース、電力消費、温度の上昇、および通信障害の点から懸念がある。
【０００５】
これらおよびその他の問題が、各種の用途における電力線通信ネットワークの課題となっている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の態様は、複数の通信方式を用いて電力線経由でデータを送る電力線通信ネットワークに関し、これらは様々な用途、装置、システム、および方法に適用可能である。１以上の実施形態は、様々なデータストリームを組み合わせたものを表す信号の送信を行う。各データストリームは、対応する通信方式に対応するエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる、複数の異なる通信方式に従ってフォーマットされている。
【０００７】
本開示の態様は、配電線経由でコレクタ回路と通信する分散型のエンドポイント回路を有するシステムに関する。具体的な実施形態は、変電所から各種の通信方式に対応するエンドポイント回路へのデータ通信である変調／符号化ソリューションに関する。例えば、複数の異なる通信方式に従ってフォーマットされた複数の異なるデータストリームを同時に送信するために結合することができる。これに限定されるわけではないが、本開示の態様の中には、データストリームの結合により、ＰＬＣネットワークが様々なデータストリームと対応する通信方式を組み合わせたものを表す信号を同時に送信することができるという発見を前提とするものがある。
【０００８】
多くの例示的な実施形態によれば、エンドポイント回路は、電力線を経由して少なくとも１の通信方式を用いて通信するよう構成されている。いくつかの実施形態では、エンドポイント回路の第１のサブセットは、第１の通信方式を用いて通信するよう構成され、第２の通信方式を用いて通信するようには構成されない。エンドポイント回路の第２のサブセットは、第２の通信を用いて通信するよう構成され、第１および／または第３の通信を用いて通信するようには構成されない。ＰＬＣネットワーク中の複数の異なる通信方式は、アップグレードまたは新しいシステムが導入される際に生じるもので、異なる事業体が同じ電力線を共有するなど、多くの多様な理由により、エンドポイント回路のすべてがアップグレードされるわけではない。本開示の態様では、ＰＬＣネットワーク中の全てのエンドポイント回路が、複数の異なる通信方式の全てまたは共通の通信方式を用いて通信可能なわけではないことを認識する。
【０００９】
したがって、ＰＬＣネットワークが配備されおよび／または展開されるにつれて、ＰＬＣネットワークは複数の異なる通信方式を用いて通信するエンドポイント回路を含むことができる。実施形態では、複数の異なる通信方式を用いたエンドポイント回路への信号送信に、送信機を用いることができる。しかしながら、変電所のスペースの制約により、１つの筐体に２セットの電子機器を配置することは、スペースと温度の点から問題となるおそれがある。１つの送信機は、単一信号帯域幅の送信機に比べて比較的高い帯域幅と高い出力で、複数のデータストリームと対応する通信方式を表す信号を送信することができることがわかっている。様々な実施形態において、このような送信機を用いて、複数の異なるデータストリームと対応する通信方式を、対応するエンドポイントに同時に送信することができる。
【００１０】
特定の実施形態は、電力線通信装置に関するものである。この装置は、信号処理回路と、パルス変調回路と、出力回路とを含む。信号処理回路は、電力線通信ネットワーク中の特定のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームを結合し、異なるデータストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成するよう構成されている。パルス変調回路は、信号処理回路によって結合された信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号に変換するよう構成されているパルス変調回路であって、１０キロヘルツ（ＫＨｚ）以上の周波数でスイッチングするよう構成されている。また、出力回路は、ＰＷＭまたはＰＤＭ信号からスイッチング周波数をフィルタし、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号をエンドポイント回路への提供するための注入変換器に接続するよう構成されている。
【００１１】
様々な実施形態は、システムに関する。このシステムは、信号処理回路と、パルス変調回路と、出力回路と、注入変換器とを備える。信号処理回路は、特定のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームを結合し、異なるデータストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成するよう構成されている。パルス変調回路は、信号処理回路によって結合された信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号として変換するよう構成されているパルス変調回路であって、１０ＫＨｚ以上の周波数でスイッチングするよう構成されている。出力回路は、ＰＷＭまたはＰＤＭ信号からスイッチング周波数をフィルタし、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号をエンドポイント回路への提供するための注入変換器に接続するよう構成されている。また、注入変換器は、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を、エンドポイント回路へ送るための電力線へ接続するよう構成されている。
【００１２】
様々な実施形態は、通信チャンネルを用いて電力線経由で発電所からエンドポイント回路へデータシンボルを送信することにより、電力線通信ネットワークを経由してデータを送る方法に関する。この方法は、電力線通信ネットワーク中の特定のエンドポイント回路へのデータシンボルの伝達に用いられる複数の異なる通信方式に従ってそれぞれフォーマットされた複数の異なるデータストリームであってそれぞれ異なる搬送周波数に対応する複数の異なるデータストリームを足すことにより結合して、異なるデータストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成することを含む。この方法は、さらに、１０ＫＨｚ以上かつ異なる搬送周波数を超える周波数でスイッチするよう構成されているパルス変調回路を用いて、結合された信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号に変換し、バンドパスフィルタを用いてＰＷＭまたはＰＤＭ変調信号からスイッチング周波数をフィルタすることを含む。また、この方法は、エンドポイント回路へ提供するための注入変換器を介して、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を３つの相線のうち少なくとも１の相線へ送信し、注入変換器を用いて、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を（公益資源（ユーティリティ））電力線を経由してエンドポイント回路へ送信することを含む。
【００１３】
上記の議論／要約は、本開示の全ての実施形態または全ての実施例を説明することを意図しない。本開示のこれらおよびそのほかの態様は、多数の実施例および適用例において例示されるものであり、そのうちのいくつかについて、添付の図面および以下の説明で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
様々な例示的実施形態は、以下の発明を実施するための形態を添付の図面を参照して考慮することで、より完全に理解され得る。
【００１５】
【図１】図１は、本開示の１以上の実施形態にかかる、エンドポイント回路がデータを送信する例示的ネットワーク環境のブロック図である。
【図２】図２は、本開示の１以上の実施形態にかかる、複数のエンドポイント回路が異なる位置に配置されたシステムを示す図である。
【図３】図３は、本開示の１以上の実施形態にかかる、ＰＬＣ装置を有する例示的変電所のブロック図である。
【図４】図４は、本開示の１以上の実施形態にかかる、例示的コレクタ回路のブロック図である。
【図５】図５は、本開示の１以上の実施形態にかかる、例示的ＤＳＰ基板のブロック図である。
【図６】図６は、本開示の１以上の実施形態にかかる、複数の異なるデータストリームを結合して信号を形成し、当該信号を変調する処理を示すフロー図である。
【図７】図７は、本開示の１以上の実施形態にかかる、電力線通信ネットワーク経由でデータを提供する処理を示すフロー図である。
【００１６】
本明細書において論じられる様々な実施形態は修正および代替形態が可能であるが、その態様を例として図に示し、詳細に説明する。しかしながら、言うまでもなく、本発明を説明した特定の実施形態に制限することを意図するものではない。逆に、請求項に記載の態様を含む本開示の範囲に含まれるすべての変形例、等価例、代替例を網羅することを意図するものである。また、本明細書において「例」という語句は、限定ではなく、単に説明のために用いられるものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の態様は、電力線通信（ＰＬＣ）ネットワークにおける複数の通信方式を用いた電力線経由でのデータの送信に関わる、様々な種類の異なる装置、システム、および方法に適用可能であると考えられる。様々な実施形態において、送信機およびコレクタ回路は、複数のデータストリームを生成し結合して信号を形成することにより、複数の異なる通信方式に対応する異なるデータストリームをＰＬＣネットワーク中のエンドポイント回路と同時に通信するために用いることができる。
【００１８】
様々な実施形態によれば、複数のエンドポイント回路を、電力が分配される家庭またはその他の建築物に配置することができる。エンドポイント回路は、共有の電力線を経由して複数の異なる通信方式を用いて通信するよう構成されてもよい。例えば、エンドポイント回路の第１のサブセットを、第１の通信方式を用いて通信するよう構成し、第２（またはそれ以降）の通信方式を用いて通信しないよう構成してもよい。エンドポイントの第２のサブセットを、第２の通信方式を用いて通信するよう構成し、第３（または第１）の通信方式を用いて通信しないよう構成してもよい。すなわち、ＰＬＣネットワーク中の全てのエンドポイント回路とのデータの通信に用いることのできる単一の通信方式は存在しない。これは、例えば、様々な理由（例えば、複数の事業体が様々なシステムを利用しつつ同じ電力線を共有するなど）により、アップグレードされたまたは新規のシステムが配されても全てのエンドポイント回路を置換、アップグレード、または更新するわけではない場合に起こり得る。
【００１９】
ある実施形態において、例えば、位相偏移変調技術に対して周波数偏移変調など、使用する変調技術の違いによって通信方式が異なってもよい。例えば、上の例を用いると、エンドポイント回路の第１のサブセットは周波数偏移変調技術を用い、エンドポイント回路の第２のサブセットは位相偏移変調技術を用いることとしてもよい。また、複数の異なる通信方式は、複数の異なる通信チャンネルを用いてもよく、各チャンネルはエンドポイントへ情報を伝達する能力を表すものである。例えば、各チャンネルは、異なる搬送周波数、異なる時間、異なるコーディング、またはその組み合わせに対応する。
【００２０】
エンドポイント回路へ同時にデータを通信するために、共通の通信方式がない場合、各通信方式について電子機器の独立したセット（例えば、別のセットのプリント回路基板（ＰＣＢ））を用いることができる。変電所の一つの筐体に全ての異なる種類の電子機器を収めるようにすることが望ましい。電子機器の各セットは、特定の通信方式に従ってフォーマットされたデータストリームに応答して、電力線への信号の注入に用いることができる。例えば、専用ＰＣＢを使用することにより、電力などの資源、物理的スペース、および熱経費を余分に消費することがある。また、新規通信方式が追加されるごとに専用回路の新しいセットが追加されることになる。
【００２１】
様々な例示的実施形態によれば、本開示の態様は、結合されて、複数のデータストリームと、対応する複数の通信方式と、を組み合わせたものを表す信号となっている複数のデータストリームの、電力ユーティリティラインを経由したエンドポイント回路への通信に関する。各種のエンドポイント回路は、異なる通信方式に従ってフォーマットされた複数の特定のデータストリームを通信するよう構成されている。ＰＬＣ装置は、変電所からエンドポイント回路へデータを通信するために複数の異なるデータストリームを生成することができ、各々のデータストリームは通信方式に従ってフォーマットされており、当該通信方式はある複数のエンドポイント回路がこれを用いて通信するものである。ＰＬＣ装置は、複数の異なるデータストリームを結合して結合信号を形成するよう設計される回路を含んでもよい。結合信号は、注入変換器を用いて使用電力線に導入することができ、これによって信号がエンドポイント回路へ電力線経由で送信される。結合信号の使用は、複数の異なるデータストリームのエンドポイント回路への同時送信に、特に有用である。そのため、本開示にかかる実施形態は、変電所から、異なる通信方式に対応する特定の複数のエンドポイント回路への、複数のデータストリームの同時ダウンストリーム通信を含んでもよい。
【００２２】
特定の実施形態は、現在は存在しないが今後可能性のある通信方式を含む、各通信方式ごとに専用回路を必要とすることなく、電力線に信号を注入するよう設計されるシステムに関する。例えば、信号プロセッサ回路は、データストリームによって定義される任意の（コミュニケーションストリームに対応する）信号のアナログ版を生成するよう構成されてもよい。そして、アナログ領域での信号の結合は、結合信号の１以上の電力線への注入の制御に用いることができる制御信号（例えば、パルスに基づく信号）に変換することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態によれば、装置および／またはシステムは、通信チャンネルを用いて変電所からエンドポイント回路（または装置）へ電力線経由でデータシンボルを送信することにより、ＰＬＣネットワークを介してデータを提供するよう構成されているＰＬＣ装置を含んでもよい。この装置は、信号処理回路、パルス変調回路、および出力回路を含む。信号処理回路は、複数の異なるデータストリームを結合して、データストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成する。例えば、複数の異なるデータストリームのそれぞれが異なる通信方式に従ってフォーマットされ、通信方式がそれぞれエンドポイント回路のセットに対応してもよい。これは、例えば、データストリームが種類の異なるＰＬＣ通信システムに対応する場合に生じることがある。エンドポイント回路へ送信することになるデータは、複数のデータストリームの生成に用いられるデータであり、各データストリームの個別の通信方式がエンドポイント回路の通信性能に対応してもよい。
【００２４】
本明細書で述べるように、通信方式は、変調技術、搬送周波数、またはその他の符号化特性が異なってもよい。通信方式に従ってフォーマットされたデータストリームは、変調技術を含むことが（例えば、搬送することが）でき、結合信号は複数の異なる通信方式のそれぞれの変調技術を保持することができる。パルス変調回路は、信号処理回路によって結合される信号をＰＷＭまたはＰＤＭ信号に変換する。ＰＷＭまたはＰＤＭ信号は、電力線経由で送信可能なアナログ信号を生成するスイッチング回路の制御に用いることができる。本明細書で検討するように、パルス変調回路は、異なるデータストリームとその異なる通信方式の完全性を保つために十分に高い周波数でスイッチすることができる。例えば、約３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数で動作する通信方式は、１０ＫＨｚ以上（例えば、１５ＫＨｚ）でスイッチするパルス変調回路を使ってもよい。
【００２５】
本実施形態によれば、パルス変調回路を使用することにより、スイッチング周波数とその高調波の周波数成分を導入することができる。出力回路は、スイッチング周波数とその高調波をＰＷＭまたはＰＤＭ信号からフィルタし、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号をエンドポイント回路への提供のための注入変換器に接続するよう構成されてもよい。本実施形態によれば、システムは三相電力を用いるよう設計されてもよく、この三相電力は各相が独立した電力線（本明細書において各線を「相線」と呼ぶ）で送られる。本実施形態によれば、結合信号を、ＰＬＣネットワークの３つの相線の１以上に接続することができる。複数の相線で同じ結合信号を結合することは、ビット誤り率の改善（例えば、エンドポイント装置が複数の相線から信号を回収して信号品質を向上させる場合）に有用である。ある実施形態では、各相線は異なる結合信号に接続されてもよく、これは帯域幅の増加に有用となる。
【００２６】
本明細書で使用されるように、商用電源供給ライン（例えば、送電線）は、複数の場所、建築物、および顧客に電力を送ることができる。商用電源供給ラインは、電力の消費者と電力を生成する電力源に関連付けられた変電所との間に配置され、消費者の内部（例えば、住宅および商業建築物内の）送電線へ電力を送るよう構成されている。
【００２７】
次に図を参照すると、図１は、本開示の実施形態にかかる、エンドポイント回路１０４ａ〜ｆがコレクタ回路にデータを通信する例示的ＰＬＣネットワーク環境１００のブロック図である。ＰＬＣネットワーク環境１００は、複数のエンドポイント回路１０４ａ〜１０４ｆが変電所１０６ａ〜１０６ｂでＰＬＣ装置に接続（例えば、通信可能に接続）されたサービスネットワーク１１２を含む。変電所のＰＬＣ装置は、マルチ方式のコレクタ−送信機装置を含んでもよい。ネットワーク環境１００は、複数のエンドポイント回路１０４ａ〜１０４ｆが（変電所１０６ａ，１０６ｂに配置された）コレクタ回路に接続（例えば、通信可能に接続）されたサービスネットワーク１１２を含む。本開示の実施形態によれば、エンドポイント１０４は、ユーティリティメータ１０２ａ〜１０２ｂからのデータを送ることができるが、その他の資源のデータでもよい。ある例では、データは電気メータ、ガスメータ、および／または水道メータから送られてもよく、これらのメータはそれぞれガス供給および配水ネットワークに設置される。説明しやすくするために、実施形態および実施例では、配電ネットワーク上でユーティリティデータ（例えば、電力）計測(メータ)を送るエンドポイント１０４を参照して説明することがある。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、その他のデータをエンドポイント回路により通信してもよいことは言うまでもない。
【００２８】
ある実施形態では、エンドポイントは、異なる通信方式を用いて通信するよう構成されている。エンドポイントの第１のサブセットは、エンドポイントの第２のサブセットが使用することができない第１の通信方式を用いて通信するよう構成されてもよく、エンドポイントの第２のサブセットは、エンドポイントの第１のサブセットが使用することができない第２の通信方式を用いて通信するよう構成されてもよい。すなわち、全てのエンドポイントによって用いられる共通の通信方式がない可能性もある。異なる通信方式間の違いには、変調技術や搬送周波数などがあるが、必ずしもこれに限らない。様々な実施形態において、エンドポイント回路のあるものが、通信方式のいずれかを用いて通信するよう構成されてもよい。
【００２９】
図１に、例えば、エンドポイントのサブセットを「ＥＰ−１」、エンドポイントのサブセットを「ＥＰ−２」、エンドポイントのサブセットを「ＥＰ−３」と示す。ＥＰ−１は、第１の通信方式を用いて通信するよう構成されているエンドポイントを示してもよく、ＥＰ−２は、第２の通信方式を用いて通信するよう構成されているエンドポイント回路を示してもよい。ＥＰ−３は、第３の通信方式を用いて通信するよう構成されているエンドポイントを示してもよく、第１および第２の通信方式の両方を用いて通信するよう構成されているエンドポイントを示してもよい。実施形態において、それぞれ変電所１０６ａ，１０６ｂからエンドポイント回路１０４ａ〜ｆへ送信されるよう、複数のデータストリームが結合される。本明細書において、ダウンストリーム通信は、変電所（例えば、コレクタ／送信機）からエンドポイント回路へのデータの通信を含んでもよい。
【００３０】
様々な実施形態において、ＰＬＣ装置は、変電所１０６ａ，１０６ｂからエンドポイント回路への電力線を経由したデータ送信を行う。例えば、変電所１０６ａ，１０６ｂは、変電所１０６ａ，１０６ｂからエンドポイント回路１０４へデータ通信チャンネルを用いてデータシンボルを送信することにより、ＰＬＣネットワーク上でデータを送るよう構成されているＰＬＣ装置を含んでもよい。通信チャンネルは、情報の伝達に用いてもよく、特定の周波数および／または時刻であってもよい。各ＰＬＣ装置は、信号処理回路、パルス変調回路、および出力回路を含む。
【００３１】
信号処理回路は、複数のデータストリームを結合して信号を形成することができる。様々な実施形態において、複数の異なるデータストリームは、足すことによって結合することができる。また、複数の異なるデータストリームは、それぞれ、異なる通信方式に従ってフォーマットされてもよい。結合信号は、異なるデータストリームと対応する異なる通信方式とを組み合わせたものを表すデジタル信号であってもよい。
【００３２】
様々な実施形態において、信号処理回路は複数の異なるデータストリームのそれぞれを生成することができる。例えば、信号処理回路は、ＰＣＢ基板上にデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。ある例では、ＰＣＢ基板は、複数のＰＣＢ基板（または複数の「ブレード」）を収容可能な筐体から抜き差しされるよう設計することができる。信号処理回路は、１以上の送信元からデータストリームを受信することができる。例えば、コンピュータサーバは、イーサネット（登録商標）接続などの接続を用いて信号処理回路にデータを送信することができる。様々な実施形態において、複数の異なるデータストリームは、データ内容および異なる電力線経由の送信に用いられる通信方式（例えば、変調技術および／または搬送周波数）の両方を示すデジタル形式で受信される。インターフェース回路は、結合されたデータストリームをＰＷＭまたはＰＤＭ信号に変換することができるよう信号処理回路をパルス変調回路にリンクしてもよい。
【００３３】
パルス変調回路は、信号処理回路によって結合された信号をＰＷＭまたはＰＤＭ信号に変換することができる。パルス変調回路は、異なるデータストリームと対応する異なる通信方式の完全性を保つために十分に高いスイッチング周波数で動作することができる。非限定的な例として、約３００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数範囲で動作する２つの通信方式の組み合わせについて、約１０ＫＨｚ、１５ＫＨｚ、またはそれ以上のスイッチング周波数で十分であることがわかっている。本明細書において、スイッチング周波数はパルス変調回路がパルス信号を生成可能なスピードを含んでもよい。そのため、パルスを生成する粒度を向上するために、スイッチング周波信号を高めることができる。しかしながら、より高いスイッチング周波数では、より高価な回路を必要とし、また電力をさらに消費するおそれがある。
【００３４】
本実施形態によれば、ＰＤＭを用いてアナログ信号を二値デジタル形式で表してもよい。ＰＤＭ符号化において、アナログ信号の特定の振幅値は、二値データパルスの相対密度によって表すことができる。パルス幅変調（ＰＷＭ）はＰＤＭ符号化の一つであり、パルス幅を変化させることによりデジタル形式でアナログ信号を表す。パルスは、符号化／スイッチング周波数に対応する距離で時間的に等間隔であってもよい。例えば、アナログ信号の各サンプルにおける振幅は、対応する幅のパルスに変換することができる。ＰＤＭ符号化により、容易に信号を二値形式で増幅することができる。ある実施形態では、ＰＤＭ符号化信号は、信号を用いて高出力スイッチング回路を駆動できるよう、ＰＤＭ符号化処理中に増幅されてもよい。
【００３５】
ある実施形態では、ＰＤＭ符号化はＤ級増幅器を用いて行われる。Ｄ級増幅器は、出力信号が完全にオンまたは完全にオフであるスイッチング増幅器である。この特徴は、ＰＤＭ符号化など、二値信号の符号化に有用であり、アナログ信号の増幅に用いられる線形増幅器に比べてかなり電力消費を低減する。代替的に、ある実施形態では、この増幅が線形増幅を含んでもよい。
【００３６】
結合されたアナログ信号のデジタル領域への変換により、生成される信号に不要な周波数成分が生じるおそれがある。パルス変調回路において、これら不要な周波数の少なくとも一部はスイッチング周波数である、またはスイッチング周波数から生じている。スイッチング周波数が搬送周波数よりもかなり高い場合には、ローパス（またはバンドパス）フィルタを用いて、ＰＤＭ符号化信号から高周波数成分を除去することができる。その後、フィルタされた信号が増幅されてスイッチング回路に送られ、ここで電力線に注入されてアナログに再変換される。
【００３７】
ある実施形態では、出力回路は、スイッチング周波数を含む不要な周波数をＰＷＭまたはＰＤＭ信号から除去するフィルタを含んでもよい。また、出力回路は、配電線のＡＣ周波数をフィルタすることができ、配電線の高電圧による送信機回路（例えば、本明細書でさらに検討するスイッチング回路）の破壊を防止する。すなわち、出力回路は、ＰＷＭまたはＰＤＭ符号化信号の高周波数成分をフィルタし、フィルタされた信号を増幅したものを生成するためにスイッチング回路を用いる。また、出力回路は、フィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を提供のための注入変換器に接続して、フィルタされた信号を出力回路から電力線へ通信可能に結合することができる。
【００３８】
ある実施形態では、信号処理回路およびパルス変調回路は、使用中の特定の通信方式に対して中立であるよう設計されてもよい。例えば、信号処理回路は、エンドポイント回路によって用いることのできる各種の異なる通信方式について、各種のデータストリームをアナログ領域へ変換するに十分な帯域幅を有するよう構成することができる。この帯域幅は、少なくとも部分的に、スイッチング周波数およびシステムによるフィルタリングに依存してもよい。ある実施形態では、スイッチング周波数は、使用中の特定の通信方式に従って調整することができる。
【００３９】
ユーティリティ分配ネットワーク（例えば、ＰＬＣネットワーク）におけるデータ通信は、伝送媒体の環境および同期、通信帯域幅、およびコストの問題など、多くの問題の一因であるエンドポイント回路の数が非常に多いことにより、困難なものとなっている。例えば、電力線のデータ送信機は、電力線に特有の高電圧を扱うことができなければならない。また、図１に示すＰＬＣネットワーク環境１００も、結合コンデンサの劣化、その他のエンドポイント回路１０４の追加または除去、電力負荷のバランスをとるためのネットワークの再構成、送信機に割り当てられた周波数帯域の再構成、環境要因、その他により通信を困難とする動作インピーダンスの変化を示している。電力線における信号状態の変化のため、エンドポイント回路は、コレクタに送信された信号の利得を動的に調整することのできる通信回路（例えば、送信機）を有してもよい。
【００４０】
また、信号処理回路は、振幅および／または位相を遠隔で調整するよう構成されてもよい。例えば、制御信号に応答して、信号処理回路は、ＰＷＭまたはＰＤＭ信号のデューティサイクルパラメータを、その振幅を変化させることにより調整してもよい。また、制御信号に応答して、信号処理回路およびパルス変調回路は、形状、位相、および／または振幅を変化させることにより、ＰＷＭまたはＰＤＭ信号のデューティサイクルを調整してもよい。
【００４１】
エンドポイント１０４は、サービスネットワーク１１２の様々な動作特性を監視および報告するために実装することができる。例えば、配電ネットワークにおいて、ユーティリティメータ１０２ａ〜１０２ｂは、ネットワークにおける電力利用に関する特性を監視してもよい。ネットワークにおける電力利用に関する特性の例としては、中でも、平均または総電力消費、電力サージ、電力低下、および不可変動などがある。ガス供給および配水ネットワークにおいて、メータはガスおよび水道利用に関する類似の特性（例えば、総流量および圧力）を計測することができる。
【００４２】
エンドポイント１０４が配電ネットワークにおける電気メータとして実施される場合、電気メータは、総電力消費、一定期間内の電力消費、ピーク電力消費、瞬間電圧、ピーク電圧、最低電圧、および電力消費ならびに電力管理に関するその他の測定量（例えば、負荷情報）を含む更新されたメータ情報を特定するレポートデータを送信する。また、各電気メータは、ステータスデータ（例えば、通常動作モード、緊急電力モード、または停電後のリカバリー状態などその他の状態での動作）等のその他のデータを送信してもよい。
【００４３】
図１において、エンドポイント１０４ａ〜１０４ｃおよび１０４ｄ〜１０４ｆは、それぞれ変電所１０６ａ〜１０６ｂのＰＬＣ装置へ電力線経由でデータを送信する。また、複数の異なるデータストリームおよび対応する通信方式を用いたエンドポイントとの通信に、発電所のＰＬＣ装置を用いることができる。ＰＬＣ装置は、異なるデータストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表すフィルタされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を、エンドポイント回路への提供のための注入変換器に接続するために使用することができる。
【００４４】
様々な実施形態において、ＰＬＣ装置は、コレクタおよび送信機（例えば、変圧器結合ユニット「ＴＣＵ」）を含むことができる。コレクタは、電力線を経由してエンドポイント回路と通信するよう構成されている回路（例えば、１以上のデータプロセッサおよび／またはＤＳＰを含む）を含んでもよい。また、コレクタは、地域の公共資源事業所またはその他の商用電源(ユーティリティ電力)供給ライン上の位置に設けられたコマンドセンター１０８とインターフェースで接続する回路を含んでもよい。コマンドセンター１０８へのインターフェースは、様々な異なる通信ネットワークを用いて実施され、このネットワークの例としてはイーサネット（登録商標）を用いた広域ネットワーク（ＷＡＮ）があるが、これに限らない。
【００４５】
本開示のある実施形態によれば、コレクタは、発電所、変電所、変圧器、その他に設置されて、コマンドセンター１０８（例えば、公共資源事業所にある）とエンドポイント（例えば、顧客の敷地の計測位置にある）との間の双方向通信を制御することができる。エンドポイント１０４への送受信は、個々のエンドポイントを指定するアドレスのメッセージ、またはコレクタに接続されたエンドポイントの一群もしくは全てに当てられる同報メッセージの使用を含んでもよい。ある実施形態によれば、コレクタは、工業用グレードのコンピュータ仕様に従って形成され、および／または過酷な変電所の環境に耐えるために複数のＤＳＰ基板およびドーターカードを含む。
【００４６】
ある実施形態では、コレクタは、エンドポイント１０４から受信したデータに基づいてアクションを起こし、エンドポイント１０４から受信したデータをコマンドセンター１０８へ送信することができる。例えば、ＰＬＣネットワークにおいて、コマンドセンター１０８は、電力網の特定の部分での電力利用が他の部分よりもかなり多いことを示すデータを受信することができる。このデータに基づいて、コマンドセンター１０８は、ネットワーク内のその特定の部分への追加資源の割り当て（すなわち、負荷バランス）を制御することができ、または電力網のその特定の部分で電力利用が増加していることを特定するデータを送ってもよい。
【００４７】
ある実施形態によれば、コマンドセンター１０８は、ユーザデバイス１０９が、データネットワーク１１０を介してコマンドセンター１０８が受信したデータにアクセスできるようにするためのインターフェースを提供する。例えば、ユーザデバイス１０９は、ユーティリティ供給会社のオペレータ、保守要員および／またはユーティリティ供給会社の顧客によって所有されることがある。例えば、上記のような電力利用の増加を特定するデータがユーザデバイス１０９に与えられて、使用料の増加について適切な対応を決定することができてもよい。加えて、使用時間測定量および／またはピーク需要測定量を特定するデータがユーザデバイス１０９に与えられてもよい。同様に、停電があった場合、コマンドセンター１０８は、顧客がアクセス可能なユーザデバイス１０９にデータを提供して、停電の有無に関する情報を提供することができ、停電の期間を予測する情報を提供する可能性もある。
【００４８】
データネットワーク１１０は、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、またはその他の通信ネットワークであってもよい。データネットワーク１１０は、有線または無線ネットワークとして実施可能である。有線ネットワークは、任意の媒体制約型ネットワークを含むことができ、この例としては、金属導線、光ファイバー材料、または導波管用いて実装されるネットワークを含むが、これに限らない。無線ネットワークは、あらゆる自由空間伝搬ネットワークを含み、この例としては、電波を用いて実装されるネットワークや自由空間光ネットワークを含むが、これに限らない。
【００４９】
エンドポイント１０４は、電力線およびＰＬＣネットワークを経由してデータをコレクタに送信するよう構成されている通信回路を含むことができる。例えば、通信回路は、異なる通信チャンネルおよび／または異なる変調技術を用いて、データをコレクタに送信することができる。例えば、ＰＬＣネットワークは、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、位相偏移変調（ＰＳＫ、例えば、直交ＰＳＫまたは８ＰＳＫ）、マルチトーン周波数偏移変調（ＭＴＦＳＫ、例えば、２／９ＭＴＦＳＫ、または２／４６ＭＴＦＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ、例えば、１６ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭ）、などの変調技術を用いてもよい。本明細書で述べる具体的なデータ変調技術は、マルチトーン周波数偏移変調（ＭＴＦＳＫ）である。特定のエンドポイントからの符号化されたデータシンボルは、ＰＬＣシステム中の数千の通信チャンネルのうちの１つを経由して送信することができる。通信チャンネルは、データが送信されたスペクトルの様々な部分から割り当ててもよい。各チャンネルは、さらにサブチャンネルに割り当ててもよい。各通信チャンネルの中心周波数および帯域幅は、通信チャンネルが実装される通信システムに依存する。ある実施例では、複数の通信チャンネルは、１以上の共有周波数帯域で動作するタイムスロットを用いてもよい。例えば、各エンドポイントは、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）またはその他のチャンネル割り当て技術に従って、特定のチャンネルを割り当てることができる。
【００５０】
特定のエンドポイント回路と通信するために、ＰＬＣ装置の信号処理回路は、複数の異なるデータストリームをデジタル形式で生成することができる。すでに述べたように、複数の異なるデータストリームは、それぞれ、データシンボルを特定のエンドポイント回路に伝達するために用いられる複数の異なる通信方式に従ってフォーマットすることができる。複数の異なるデータストリームの複数の異なる通信方式は、異なる変調技術を含んでもよい。例えば、複数の異なる通信方式は、周波数偏移変調、第１のタイプの位相偏移変調、別の異なるタイプの位相偏移変調、振幅偏移変調、二位相偏移変調、直交位相偏移変調、スペクトル拡散、および直交振幅変調を含んでもよいが、これに限らない。
【００５１】
本開示の実施形態によれば、１つのコレクタは、数千のエンドポイント１０４と通信するよう構成されてもよく、数千のコレクタがコマンドセンター１０８と接続されてもよい。例えば、１つのコレクタが１００，０００を超えるエンドポイントと通信するよう構成されてもよく、１つのコマンドセンターが１，０００を超えるコレクタと通信するよう構成されてもよい。よって、総数で数百万ものエンドポイントが存在してもよく、数千のエンドポイントが共有の配電線を経由して同一のコレクタと通信してもよい。したがって、本開示の実施形態は、このような厳しい状況での利用のために設計される通信プロトコルに関する。
【００５２】
エンドポイント１０４は、データ通信チャンネルを用いて電力線経由でデータシンボルを送信することにより、ＰＬＣネットワークを介してデータ（例えば、電力メータレポートおよび開始要求）を提供することができる。各エンドポイント回路（例えば、エンドポイント１０４ａ）は、メータリング回路、通信回路、および処理回路を含んでもよい。メータリング回路は、ＰＬＣネットワークの一部である電力線を経由して提供されるユーティリティ供給交流電流（ＡＣ）電力についてのユーティリティメータデータ（例えば、電力メータのデータ）を受信または生成することができる。メータリング回路は、ユーティリティメータと処理回路との間に通信パスを設ける。例えば、メータリング回路は、無線または有線通信を用いてユーティリティメータ１０２（および／または処理回路）と通信することができる。ユーティリティメータデータは、ネットワークにおける電力利用に関する監視対象の特性を含んでもよく、この特性の例としては、中でも、平均または総電力消費、電力サージ、電力低下、および不可変動などがある。ガス供給および配水ネットワークにおいて、メータはガスおよび水道利用に関する類似の特性（例えば、総流量および圧力）を計測することができる。また、各メータは、ステータスデータ（例えば、通常動作モード、緊急電力モード、または停電後のリカバリー状態などその他の状態での動作）等のその他のデータを送信してもよい。
【００５３】
エンドポイント１０４の通信回路は、電力線およびＰＬＣネットワークを経由してユーティリティメータデータを送信することができる。例えば、通信回路は、電力メータのデータを電力線経由でコレクタ回路へ送信することができ、通信方式に従ってフォーマットされる。
【００５４】
図２は、本開示の１以上の実施形態にかかる、複数のエンドポイント回路が異なる位置に配置されたシステムを示す図である。エンドポイント回路２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは、それぞれ、異なる位置（顧客施設）２２４，２２６，２２８に位置している。各エンドポイント回路２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは、１以上のコレクタ回路２２０と通信することができる。図２に示すように、様々な実施形態において、通信は異なる変調方式を含んでもよい。この通信を複雑にするのが、エンドポイント２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃとコレクタ２２０との間に１以上の変圧器２１５が存在する可能性である。また、数千ものエンドポイント２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃが１つのコレクタ２２０と通信することができ、したがって各エンドポイントから送信されるデータが大量でないとしても著しいデータ帯域幅要求が生じる可能性がある。
【００５５】
ある実施形態では、１以上のコレクタ２２０は変電所２０６に配置されてもよい。変電所２０６から、様々な顧客施設を含む異なる場所まで配電線が引かれる。ある例では、追加の変圧器２１５は、これらの施設へ分配するために供給される電力の電圧を下げることができる。
【００５６】
図２に示すように、変電所２０６には、さらに送信機２１８および注入変換器２１６が配置されてもよい。図２の実施形態では、送信機２１８とコレクタ２２０を別個のボックスとして示しているが、様々な実施形態によれば、ＰＬＣ装置は送信機２１８およびコレクタ２２０の両方を含んでもよい。例えば、ＰＬＣ装置は、信号処理回路と、パルス変調回路と、出力回路とを含むことができる。様々な実施形態において、コレクタ回路２２０は、図５に示すように、少なくとも１のＤＳＰ基板であってもよい。ＤＳＰ基板は、信号処理回路およびドーターカードを含んでもよい。例えばドーターカードは、パルス変調回路を含んでもよい。送信機回路２１８は、スイッチング回路（例えば、ＩＧＢＴまたはパワーＭＯＳＦＥＴを含む高出力スイッチ）を含む出力回路を含んでもよい。
【００５７】
注入変換器２１６は、送信機２１８（例えば、ＴＣＵ）を電力線に接続するよう構成されている回路を含んでもよい。変圧器２１５は、住宅および／または商業建築物へ電力を供給するよう構成されている回路を含んでもよい。注入変換器２１６は独立した回路として示されるが、様々な実施形態において、注入変換器２１６は送信機２１８の要素を含んでもよい。
【００５８】
図３は、本開示の１以上の実施形態にかかる、ＰＬＣ装置を有する例示的な変電所のブロック図である。図１に示すように、様々な実施形態において、変電所は、コレクタ３２０と、注入変換器３１６と、送信機３１８とを含むことができる。
【００５９】
コレクタ３２０は、信号処理回路およびパルス変調回路を含んでもよい。例えば、信号処理回路は、エンドポイント回路へ送信する複数の異なる（デジタル形式の）データストリームを受信し、複数の異なるデータストリームを結合して各データストリームとこれに対応する通信方式を表す信号を形成することができる。ある実施形態では、結合信号は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を用いてアナログ領域に変換されてもよい。結合信号は、パルス変調回路によってＰＷＭまたはＰＤＭ信号に変換されてもよい。
【００６０】
実施形態によれば、異なる信号の結合とアナログからデジタルへの変換処理は、結合信号に不要な周波数をもたらすおそれがある。この不要な周波数には異なる通信方式の搬送周波数よりも高い周波数成分が含まれることがあるが、これは部分的にはパルス変調回路のスイッチング周波数によるものである。
【００６１】
送信機３１８は、スイッチング周波数などの不要な周波数を減衰するよう設計される１以上のフィルタを含む出力回路３３０−１，３３０−２，３３０−３を含んでもよい。このフィルタの例として、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、およびこれらの組み合わせがある。また、出力回路３３０は、フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を注入変換器３１６へ送るよう構成されてもよい。
【００６２】
様々な実施形態において、送信機３１８は、さらに、注入変換器３１６に接続された、少なくとも１の制御盤３３４−１，３３４−２，３３４−３、少なくとも１のスイッチング回路３３２−１，３３２−２，３３２−３、および少なくとも１の出力回路３３０−１，３３０−２，３３０−３を含む。各制御盤３３４は、スイッチング回路３３２の制御機能を行うよう構成されている処理回路を含んでもよい。各スイッチング回路３３２は、コレクタ３２０からパルス信号を受信するよう構成されてもよい。例えば、パルス変調回路からのパルス信号を用いてスイッチング回路３３２を駆動することもできる。例示的スイッチング回路としては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）ベースの「Ｈブリッジ」、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、またはその他の適切な高出力スイッチを用いることができる。コレクタ３２０は、制御盤３３４と光ファイバー接続で接続されて、スイッチング回路３３２を駆動することができる。注入変換器３１６は、送信機３１８の出力を電力線に接続するために用いられる。
【００６３】
多数の実施形態において、送信機３１８は、電源および／またはリピータを含むことができる。電源は、スイッチング回路および出力回路など、異なるタイプの回路に異なる電圧レベルを供給することができる。ある実施形態では、コレクタ３２０から各制御盤３３４まで、別の接続（例えば、光ファイバー接続）があってもよい。例えば、３本の独立した光ファイバー線を用いて各制御盤にデータを送信してもよい。光ファイバー線は、物理的には、１つの光ファイバー束にまとめられていてもよく、制御盤まで別々に引かれていてもよい。代替的に、コレクタ３２０からの光ファイバー接続などの接続は、１つの制御盤（例えば、制御盤３３４−１）まで引かれてもよく、対応する制御盤がリピータを含んでもよい。リピータは、制御盤によって受信した信号をリピートして、続けてこの信号を次の制御盤（例えば、制御盤３３４−２）に送信することができる。同様に、次の制御盤は、制御盤から受信した信号をリピートして次の制御盤（例えば、制御盤３３４−３）に送信するよう構成されているリピータを含んでもよい。
【００６４】
本明細書で述べているように、３本の対応する異なる相線を持つ三相電力を用いてもよい。実施形態によれば、送信機３１８は、注入変換器３１６に接続されて３つの相線のそれぞれに信号の送信を可能とする、最大３つの制御盤３３４−１，３３４−２，３３４−３、３つのスイッチング回路３３２−１，３３２−２，３３２−３、３つの出力回路３３０−１，３３０−２，３３０−３を含むよう構成されてもよい。例えば、送信機３１８は、フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を３つの相線の少なくとも１本に注入変換器３１６を介して送信することにより、データシンボルを結合することができる。様々な実施形態において、フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号は、３つの相線の３本全てに同じように送信されてもよい。ある実施形態では、各相線を用いて異なるデータを送信することができる。
【００６５】
出力回路３３０のフィルタは、スイッチング周波数（例えば、高周波数成分）をフィルタリングしてダウンストリーム信号の効率的な送信を可能とすることができ、またＡＣ電力線電圧によるスイッチング回路３３２の圧迫を防止することができる分離回路を含んでもよい。様々な実施形態において、出力回路３３０のフィルタは、バンドパスフィルタを含む。本明細書において、バンドパスフィルタは、エンドポイントに送信されるスペクトル成分を、フィルタの「パスバンド」に含まれるスペクトル成分（例えば、高カットオフ周波数（「ｆｕ」）および低カットオフ周波数（「ｆｌ」）によって定義される）に制限する。例えば、ある実施形態において、バンドパスフィルタは、３００Ｈｚ（ヘルツ）〜２０００Ｈｚの間の信号送信を可能とすることができる。様々な実施形態において、信号処理回路およびパルス変調回路は、３００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの帯域幅範囲にわたって最低出力レベル以上の閾値で、前記複数の異なるデータストリーム（例えば、結合信号）の線形増幅を行う。
【００６６】
本実施形態によれば、システムは、送信信号が、コレクタおよび送信機回路まで（アセンブリ内でも野外でも）ほとんどまたは全く同調することなく、注入変換器３１６を介してエンドポイントまで、適切に接続される（coupled）ことを可能とするよう構成されてもよい。
【００６７】
様々な実施形態によれば、送信機３１８は、追加および／もしくはより少数の要素ならびに／または図３に示す以外の構成要素を含んでもよい。例えば、送信機は、無効化回路を含むことができる。無効化回路は、パルス変調回路からのＰＷＭまたはＰＤＭ信号の消失、および閾値レベル温度を超える温度の検出の少なくとも１つに応答して、送信機３１８を無効化してもよい。
【００６８】
図４は、本開示の１以上の実施形態にかかる、マルチ方式ＰＬＣ装置の例示的コレクタ回路のブロック図である。すでに述べたように、コレクタ回路は、１以上のＤＳＰ基板４４０であってよく、信号処理回路を含むことができる。様々な実施形態において、信号処理回路は、ＤＳＰ基板４４０に少なくとも１のＤＳＰを含んでもよい。多数の実施形態において、複数のＤＳＰ基板４４０は、変電所に配置されてもよく（例えば、各ボードは共通の筐体内の独立したブレード）、シングルボード・コンピュータ４４２に接続されてもよい。コレクタ回路は、さらに、ＤＳＰ基板への適切な（例えば、イーサネット(登録商標)）接続を含んでもよい。信号処理回路により生成されるデータストリームに対応するデータは、イーサネット(登録商標)接続を用いて受信することができる。信号処理回路は、受信したデータを用いて（また、異なる通信方式に基づいて）複数の異なるデータストリームをデジタル形式で生成し、複数の異なるデータストリームを結合して信号を形成する。
【００６９】
図５は、本開示の１以上の実施形態にかかる、例示的ＤＳＰ基板のブロック図である。図４に示すように、様々な実施形態において、ＤＳＰ基板は、１以上のＤＳＰ５４１を含むことができる。また、様々な実施形態において、パルス変調回路は、ＤＳＰ基板のダウンストリームドーターカード５４８に設けることができる。ドーターカードは、ＤＳＰ基板に電気および物理的コネクタで接続された別のＰＣＢ基板である。別のドーター基板の使用は、追加の基盤スペースの提供および、ベース／制御盤とは別にドーター基板の取り替えやアップグレードを可能とするために、特に有用である。
【００７０】
多数の実施形態において、ＤＳＰ基板は、インターフェース回路５４４を含むことができる。インターフェース回路５４４は、ＤＳＰ５４１、ダウンストリームドーターカード５４８、およびシングルボード・コンピュータの間の通信を扱うよう構成されてもよい。また、様々な実施形態において、ＤＳＰ基板は、別の（アナログ）ドーターカード５４６を含んでもよい。例えば、アナログドーターカード５４６は、エンドポイント回路からの着信信号（例えば、データシンボル）を検出するよう構成されているアナログ回路を含んでもよい。インターフェース回路５４４は、アナログドーターカード５４６をＤＳＰ５４１および／またはシングルボード・コンピュータに接続することができる。
【００７１】
図６は、本開示の１以上の実施形態にかかる、ＰＬＣネットワークにおいて複数の異なるデータストリームを結合して信号を形成し、信号を変調する処理を示すフロー図である。信号処理回路は、複数の異なるデータストリーム６５０−１，６５０−２を生成する（例えば、作り出す）ことができる。例えば、信号処理回路は、受信したデータを用いて、異なる通信方式に基づき異なるデータストリームをデジタル形式で生成する。複数の異なるデータストリーム６５０−１，６５０−２は、異なる通信方式を用いて通信するよう構成されている特定のエンドポイント回路向けとすることができる。例えば、複数の異なるデータストリーム６５０−１，６５０−２は、データシンボルを特定のエンドポイント回路に伝達するために用いられる異なる通信方式に従ってフォーマットすることができる。図６に示すように、異なるデータストリーム６５０−１，６５０−２は、異なる搬送周波数の異なる通信方式に対応することができる。
【００７２】
複数の異なるデータストリーム６５０−１，６５０−２は、足すことなどにより信号処理回路を用いて６５２で結合されて、インターフェース回路を介してパルス変調回路へ送信されてもよい。様々な実施形態において、ＤＳＰ基板は信号処理回路を含んでもよく、ＤＳＰ基板のダウンストリームドーターカード６４８はパルス変調回路を含んでもよい。
【００７３】
ある実施形態では、パルス変調回路は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）６５４と、ローパスフィルタ６５６と、アナログ−ＰＷＭ変換器６５８と、インターフェース回路６６２とを含む。例えば、ＤＳＰ基板からインターフェース回路を用いて、結合信号６５２は、ＤＳＰ基板のダウンストリームドーターカード６４８へ送信される。
【００７４】
ＤＡＣ６５４は、信号処理回路（例えば、ＤＳＰ基板）からの入力結合信号６５２をアナログ信号に変換する。ローパスフィルタ６５６は、アナログ信号をフィルタリングし、フィルタリングされた信号をアナログ−ＰＷＭ変換器６５８に送る。例えば、異なる搬送周波数のデータストリームなどのデータストリームが結合される場合、結合信号はエンドポイント回路によって使用されることのない不要な（例えば、高）周波数を含むことがあり、例えば電力線付近の無線装置に干渉を引き起こす恐れがある。ローパスフィルタは、結合信号から不要な周波数をフィルタリングすることができる。アナログ−ＰＷＭ変換器６５８は、既に述べたように、信号処理回路によって結合されたアナログフィルタ信号をＰＷＭまたはＰＤＭ信号に変換する。図に示すように、様々な実施形態において、パルス変調回路は、クロック生成回路６６０を含む。クロック生成回路６６０は、スイッチング周波数に対応するタイミング信号を生成する。
【００７５】
ドーターカード６４８のインターフェース回路６６２は、ドーターカード６４８の出力を送信機（例えば、ＴＣＵ）に接続する。図に示すように、様々な実施形態において、ドーターカード６４８のインターフェース回路６６２は、光ファイバーケーブルなどのケーブルを含む。様々な実施形態において、ＰＷＭまたはＰＤＭ信号は、光ファイバー信号として送信機へ送信される。
【００７６】
図７は、本開示の１以上の実施形態にかかる、電力線通信ネットワーク経由でデータを提供する処理を示すフロー図である。例えば、複数の異なるデータストリームおよび対応する通信方式を用いて電力線経由でデータを同時に送信するために、この処理を用いることができる。
【００７７】
ブロック７７０において、本処理は、複数の異なるデータストリームをデジタル形式で生成することを含む。複数のデジタルデータストリームは、データシンボルをある複数のエンドポイント回路に伝達するために用いられる異なる通信方式に従ってフォーマットされる。ブロック７７２において、複数の異なるデータストリームが結合されて、データストリームと対応する通信方式とを組み合わせたものを表す信号を形成する。複数の異なるデータストリームは、例えば、足すことにより結合することができる。また、結合された信号は、パルス変調回路へ送信される。信号処理回路は、複数のデータストリームを生成し結合することができ、信号処理回路のインターフェース回路は、信号処理回路を信号の送信用のパルス変調回路へ接続することができる。
【００７８】
ブロック７７４において、本処理は、パルス変調回路を用いた、結合された信号のＰＷＭまたはＰＤＭ信号への変換を含む。パルス変調回路は、少なくとも１０ＫＨｚまたは少なくとも１５ＫＨｚ、かつ複数の異なる通信方式の搬送周波数を超える周波数でスイッチングすることができる。様々な実施形態によれば、スイッチング周波数は、異なる通信方式の搬送周波数を超えるＰＭＷまたはＰＤＭ信号における周波数成分（例えば、スイッチング周波数に対応する高周波数成分）となってもよい。ブロック７７６において、本処理は、ＰＷＭまたはＰＤＭ信号の送信機への（例えば、コレクタ回路および送信機の間の接続を用いた）送信を含む。ブロック７７８において、電力線を介して送信する電力信号は、送信機を用いて生成されてもよい。
【００７９】
ブロック７８０において、本処理は、バンドパスフィルタを用いた、スイッチング周波数のＰＷＭまたはＰＤＭ信号からのフィルタリングを含む。出力回路は、バンドパスフィルタを含んでもよく、スイッチング周波数をフィルタリングしてフィルタリングされた信号を注入変換器へ接続するために用いられてもよい。
【００８０】
ブロック７８２において、本処理は、エンドポイント回路への提供のための注入変換器を介して、フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号を３つの相線の１本への送信することを含む。また、ブロック７８４において、フィルタリングされたＰＷＭまたはＰＤＭ信号は、注入変換器を用いて電力線経由でエンドポイント回路へ送信されてもよい。
【００８１】
様々なブロック、モジュール、またはその他の回路を実施して、本明細書に記載のおよび／または図に示す動作または行動の１以上を行ってもよい。この文脈において、「ブロック」（「回路」、「論理回路」、または「モジュール」とも呼ぶ）は、これらまたは関連する動作／行動（例えば、複数の異なる信号を結合する、信号をＰＷＭまたはＰＤＭ信号として伝達する、またはスイッチング周波数をフィルタリングする）の１以上を行う回路である。例えば、上記の特定の実施形態では、１以上のモジュールは、図３〜６に示す回路モジュールのように、これらの動作／行動を実施するよう構成されている個別論理回路またはプログラム可能な論理回路である。ある実施形態では、このようなプログラム可能な回路は、インストラクション（および／または構成データ）の１以上のセットを実行するようプログラムされた１以上のコンピュータ回路である。インストラクション（および／または構成データ）は、メモリ（回路）に格納されてアクセス可能なファームウェアまたはソフトウェアの形であってもよい。例えば、第１のおよび第２のモジュールは、ＣＰＵハードウェアベースの回路とファームウェアとしてのインストラクションのセットを組み合わせたものを含み、第１のモジュールが第１のＣＰＵハードウェア回路と一方のインストラクションのセットとを含み、第２のモジュールが第２のＣＰＵハードウェア回路と別のインストラクションのセットとを含む。
【００８２】
特定の実施形態は、コンピュータプログラムプロダクト（例えば、不揮発性メモリデバイス）に関し、このプロダクトは、コンピュータ（またはその他の電子機器）によって実行されて動作／行動を行うことができるインストラクションを格納した機械またはコンピュータ読取可能な媒体を含む。
【００８３】
上記の様々な実施形態は、説明のみのために提示されるものであり、本発明を限定するものと解釈するべきではない。上記の議論および説明に基づいて、本発明に図示および説明する例示的実施形態および適用例に厳密に従わずとも様々な変形および変更が可能であることは、当業者には容易に認識されるであろう。例えば、場合によっては個別の図面に実施例を図示されることがあるが、ある組み合わせが組み合わせとして明確に説明されていないとしても、一つの図面の特徴は他の図面の特徴と組み合わせることが可能であることは言うまでもない。本明細書および図示の実施形態は、例としてのみ考慮するべきであり、本発明の真の範囲は添付の請求項に記載されるものとする。
【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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【国際調査報告】
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