[发明专利]通过地面电力线的多个数据流通信

说明书

本申请公开了通过地面电力线的多个数据流通信。公开了当飞行器在地面上时用于在飞行器和航站楼之间通信的方法和装置。飞行器和航站楼之间的连接是通过地面电力线进行的，而飞行器正在被供电。地面电力线包括一个或更多个导线，这些导线通常是未屏蔽的并且引起无线电干扰。在发射端，同一信号的多个副本通过地面电力线相对于彼此相位偏移。每个数据流被耦合到地面电力线中的相应导线。在接收端，从地面电力线的相应导线中提取信号的多个副本，并且这些副本被组合以生成具有改进的信噪比的组合信号。通过以相位偏移的方式传输数据流来抑制无线电干扰，从而消除不需要的发射。

技术领域

本公开总体涉及通过电力线的宽带通信，更具体地，涉及在飞机或其他交通工具和地面站之间通过地面电力线的多输入、多输出(MIMO)通信。

背景技术

更新的飞机配备有无线通信能力(例如，WiFi)，以便于在飞行器登机口周转时间期间在飞机和航空公司操作中心之间交换大量数据。然而，无线连接在许多机场遇到了问题：有限的WiFi基础设施和带宽以及来自乘客的支持WiFi的设备的干扰。附加地，存在与共享公共无线信道相关联的数据安全风险。

无线通信的一种替代是使用通过已经存在的机场地面电力线的有线数据通信。然而，通过电力线的数据传输面临两个基本挑战。首先，通过电力线的数据传输遭受电力线上的大瞬变、噪声和串扰的影响。每次电负载接通/断开，或改变其电力消耗水平时，它会将毛刺(glitch)和不对称引入电力线。切换电源和电力逆变器产生不希望的谐波。发生器、压缩机、电动机、继电器、故障电路断续器、晶体管和整流器产生具有它们相应特征的噪声。作为一个例子，商用飞机在机场航站楼登机口停放，并接收来自地面电力单元(GPU)的电力，该地面电力单元(GPU)悬挂在登机道(载客空桥)下面。该GPU提供730安培(A)的平均电流。由于负载变化(增加和脱落)，该电流可能上升到1,100A的最大值，在10毫秒(MS)内下降到500A，然后在130ms内衰减到260A的稳定状态。这样的扰动增加了由宽带电力线(BPL)接收机所见的信号衰降和由BPL发射机所见的信号衰减的可能性。BPL通信的性能也可能由于线路阻抗与连接器的信号反射的不匹配而衰降。

为了克服电力线上的大瞬变和噪声，增加了来自BPL设备在其传输模式期间的信号强度，以补偿衰降的信噪比。增加传输电力会增加信噪比，从而降低错误率。通常，希望利用小于0.001％的错误率来端到端传输数据。增加足够的传输电力以获得可接受的信噪比(即，以获得期望的低错误率)，然而，产生频率谐波、不需要的辐射能量和与在相同频率范围内操作的其他系统的电磁干扰增加。

通过地面电力线通信的第二个挑战是无线电干扰。基于HomePlug音频-视频2(AV2)标准的BPL调制解调器在1.8MHz到86MHz频带中操作，而基于国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)的g.hn标准的BPL调制解调器在2MHz到100MHz频带中操作。根据这两个标准配置的设备在由军事、航空、业余无线电和广播公司占用的高频(HF)和甚高频(VHF)范围内操作。与同轴线或双绞线不同，电力线未屏蔽，没有固有的噪声抑制，从而对于它们携带的2MHz到100MHz信号起到室外天线的作用。BPL的广泛部署可能对军用HF无线电通信具有不利影响。

此外，邻近系统近距离的干扰，诸如具有多个BPL室外设施的机场航站楼登机口区域，进一步导致信号衰降，因为BPL调制解调器可能不能在相同带宽中确定其他信号之间的特定频率。

当通信中的错误变得显著时，BPL设备变得效率较低(数据包丢失和数据重传)、不工作或以不希望的方式操作(数据损坏或污染，但未被检测到)。

发明内容

本公开涉及当飞行器停在登机口处时用于在飞行器和航站楼之间进行通信的方法和装置。飞行器和航站楼之间的连接是通过地面电力线进行的，而飞行器正被供电。通过地面电力线的数据传输遭受电力线上的大的瞬变、噪声和串扰的影响，这导致信号衰降。附加地，由于地面电力线的导线通常是未屏蔽的，通过地面电力线的数据传输产生不希望的无线电干扰。