JP2016201589A - 伝送ケーブル検査装置及び伝送ケーブル検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の価格を抑制しつつ、伝送ケーブルの不具合箇所の位置を高精度に検出することができる伝送ケーブル検査装置及び伝送ケーブル検査方法を提供する。【解決手段】伝送ケーブル検査装置の受信部のＯＦＤＭ信号受信部７は、ベースバンド信号をフーリエ変換する第１のフーリエ変換部７１と、伝送ケーブルの周波数特性を推定する伝送路推定部７２と、周波数特性を複数の区間に分割する分割処理を行う分割処理部７０と、複数の区間の複数の出力の各々から複数の遅延プロファイル推定結果を生成する複数の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍと、遅延プロファイル推定結果を合成する合成部７７と、合成によって得られる信号から不具合箇所を算出する不具合箇所算出部７８とを有する。分割処理部７０は、複数の区間の各々に含まれる反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリアの数の半分より小さい値になるように、複数の区間の分割を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、電気信号を伝送する伝送ケーブルの不具合箇所を検出する伝送ケーブル検査装置及び伝送ケーブル検査方法に関するものである。

有線通信システムにおいて、電気信号を伝送ケーブル（例えば、同軸ケーブル及びツイストペアケーブルのようなメタル線）に伝送する伝送装置を新たな伝送装置に置き換える際に、既設の伝送ケーブルを再利用することができれば、コストを削減することができる。例えば、アナログ伝送方式の伝送装置をデジタル伝送方式の伝送装置に置き換える際に、アナログ伝送方式の伝送装置による信号伝送に使用されていた既設の伝送ケーブルを、デジタル伝送方式の伝送装置による信号伝送に使用することができれば、新たな伝送ケーブルを敷設する必要が無いので、コストを削減することができる。

しかし、新たな伝送装置による信号伝送に既設の伝送ケーブルを使用すると、新たな伝送装置が所望の伝送性能を得ることができないことがある。例えば、伝送ケーブルの途中に折れ曲がっている箇所がある場合又は中継コネクタ部分で著しいインピーダンス不整合がある場合に、新たな伝送装置による信号伝送に支障を来すおそれがある。このため、新たな伝送装置を導入する場合には、既設の伝送ケーブルが新たな伝送装置に適した特性を持つかどうかを検査する必要がある。

このように、アナログ伝送方式の伝送装置には支障なく使用することができる伝送ケーブルであっても、同じ伝送ケーブルが、デジタル伝送方式の伝送装置に支障を来す場合がある。これは、アナログ伝送方式の伝送装置とデジタル伝送方式の伝送装置は、互いに異なる変調方式を用いており、また、使用する信号の周波数帯域などの方式諸元が互いに異なっているからである。また、伝送装置が採用する方式諸元に応じて、伝送ケーブルの不具合が与える支障の度合いが異なる。したがって、新たな伝送装置を導入する場合には、既設の伝送ケーブルの不具合の有無及び不具合箇所の位置を検知するための検査を行えば、伝送ケーブルの交換のための配線工事が必要か否かの判断又は既設の伝送ケーブルの修理が必要か否かの判断を行うことができる。

また、伝送ケーブルを修理するためには、伝送ケーブルの不具合箇所の位置を正確に把握しなければならない。一般に、伝送ケーブルの不具合箇所を特定する手法として、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）法が知られている。ＴＤＲ法では、伝送ケーブルの一端（近端）からステップ信号を送信した時点から、伝送ケーブルの一端（近端）で、伝送ケーブルの不具合箇所で反射した反射波を受信する時点までの時間（遅延時間）をもとに、伝送ケーブルの不具合箇所の位置を特定する。この遅延時間の最小分解能は、反射波をアナログからデジタルに変換するＡＤ変換器のサンプリング間隔である。したがって、伝送ケーブルの不具合箇所を高精度に検出するためには、高いサンプリング周波数で動作する高価なＡＤ変換器が必要になる。

この対策として、受信部のＡＤ変換器のサンプリング間隔より細かい分解能で遅延時間を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、伝送ケーブルに信号を送信する送信部の信号源において、予め決められた数の特定周波数成分の振幅及び位相を特定パターンを用いて連続して変調する。また、反射波を受信する受信部において、特定周波数成分の相関行列に対して、固有値展開に基づくスーパーレゾリューション法としてのＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法を適用する。このため、受信部は、多重波環境においても特定パターンに対するＤＦＴ（離散フーリエ変換）時間窓タイミング及び遅延時間を精度よく推定する。具体的には、受信部は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信して伝送路の周波数特性を推定した後、伝送路の周波数特性の推定結果に対してＭＵＳＩＣ法を適用することで、到来波の遅延時間を推定する。受信部は、ＭＵＳＩＣ法を適用することで、ＡＤ変換器のサンプリング間隔より細かい分解能の遅延時間を推定することができる。また、受信部は、ＭＵＳＩＣ法を伝送ケーブルの不具合箇所の特定に使用することで、低速で安価なＡＤ変換器であっても、精度良く反射波の遅延時間を推定することができ、伝送ケーブルの不具合箇所の位置を精度良く検出することができる。

特開２０００−３４１２３９号公報

しかしながら、ＭＵＳＩＣ法を用いて反射波の遅延時間を求める場合には、受信部は、伝送路推定結果の相関行列に空間平均を施す必要がある。空間平均数をＫ（Ｋは正の整数）とし、精度良く遅延時間を推定できる反射波の数をＬ（Ｌは正の整数）とすると、次式（１）を満たす必要がある。
Ｌ＜Ｋ 式（１）

また、相関行列のサイズをＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、相関行列に空間平均を施した後の相関行列のサイズは、次式（２）を満たす必要がある。
Ｌ＜Ｎ−Ｋ 式（２）
ここで、ＮはＯＦＤＭ信号のキャリア数でもある。

空間平均数Ｋを大きくすると、式（１）による反射波の数Ｌの上限は大きくなるが、式（２）による反射波の数Ｌの上限は小さくなる。式（１）及び（２）の両方の条件を満たす反射波の数の上限（最大値）Ｌａは、次式（３）で算出される。
Ｌａ＝（Ｎ／２）−１ 式（３）

このように、特許文献１に記載の技術では、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２以上の場合には、ＭＵＳＩＣ法による遅延時間の推定精度が劣化するという問題がある。例えば、ＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎが６４である場合、式（３）から、精度良く検出可能な反射波の数（伝送ケーブルの不具合箇所の数）の上限Ｌａは、３１である。したがって、伝送ケーブルの不具合箇所が多い場合のように、反射波の数が３２以上になると、受信部におけるＭＵＳＩＣ法による遅延時間の推定精度が大幅に劣化するという問題がある。

また、キャリア数Ｎを増やすことで、精度よく検出可能な反射波の数の上限Ｌａは増加するが、ＯＦＤＭ信号の帯域幅が広くなる。このため、キャリア数Ｎを増やす場合には、サンプリング周波数が高速である高価なＡＤ変換器を使用しなければならないという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、装置の価格を抑制しつつ、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数の半分より多い場合であっても、伝送ケーブルの不具合箇所の位置を高精度に検出することができる伝送ケーブル検査装置及び伝送ケーブル検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る伝送ケーブル検査装置は、複数のキャリアを含むＯＦＤＭ信号を伝送ケーブルに送出する送信部と、前記伝送ケーブルから到来する信号を受信する受信部と、を有し、前記受信部は、前記送信部から送出された前記ＯＦＤＭ信号の前記伝送ケーブルからの反射波を含むキャリア周波数の信号をアナログのベースバンド信号に周波数変換するダウンコンバート部と、前記アナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換するアナログデジタル変換部と、前記デジタルのベースバンド信号をフーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記フーリエ変換の結果から前記伝送ケーブルの周波数特性を推定する伝送路推定部と、前記伝送路推定部によって推定された前記伝送ケーブルの周波数特性を複数の区間に分割する分割処理部と、前記複数の区間の複数の出力の各々から、予め決められた方法で遅延プロファイルを推定して、複数の遅延プロファイル推定結果を生成する複数の遅延プロファイル推定部と、前記複数の遅延プロファイル推定結果を合成する合成部と、前記複数の遅延プロファイル推定結果の合成によって得られる信号をもとに、伝送ケーブルの不具合箇所を算出する不具合箇所算出部と、を有し、前記分割処理部は、前記複数の区間の各々に含まれる反射波の数が前記ＯＦＤＭ信号の前記複数のキャリアの数の半分より小さい値になるように、前記複数の区間の分割を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る伝送ケーブル検査方法は、複数のキャリアを含むＯＦＤＭ信号を伝送ケーブルに送出する送信ステップと、前記伝送ケーブルから到来する信号を受信する受信ステップと、を有し、前記受信ステップは、前記送信ステップにおいて送出された前記ＯＦＤＭ信号の前記伝送ケーブルからの反射波を含むキャリア周波数の信号をアナログのベースバンド信号に周波数変換するダウンコンバートステップと、前記アナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換するアナログデジタル変換ステップと、前記デジタルのベースバンド信号をフーリエ変換する第１のフーリエ変換ステップと、前記フーリエ変換の結果から前記伝送ケーブルの周波数特性を推定する伝送路推定部と、前記伝送路推定部によって推定された前記伝送ケーブルの周波数特性を複数の区間に分割する分割処理ステップと、前記複数の区間の複数の出力の各々から、予め決められた方法で遅延プロファイルを推定して、複数の遅延プロファイル推定結果を生成する複数の遅延プロファイル推定ステップと、前記複数の遅延プロファイル推定結果を合成する合成ステップと、前記複数の遅延プロファイル推定結果の合成によって得られる信号をもとに、伝送ケーブルの不具合箇所を算出する不具合箇所算出ステップと、を有し、前記分割処理ステップでは、前記複数の区間の各々に含まれる反射波の数が前記ＯＦＤＭ信号の前記複数のキャリアの数の半分より小さい値になるように、前記複数の区間の分割を行うことを特徴とする。

本発明によれば、伝送路推定結果を複数の遅延時間の区間に分割し、分割された区間のそれぞれについて遅延プロファイルの推定を行うので、装置の価格を抑制しつつ、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数の半分より多い場合であっても、伝送ケーブルの不具合箇所の位置を高精度に検出することができる。

本発明の実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置の構成を概略的に示すブロック図である。 伝送ケーブルに不具合箇所が無い場合に、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置が伝送ケーブルにＯＦＤＭ信号を送出したときに受信する反射波の遅延プロファイル（遅延時間及び電力）を示す図である。 伝送ケーブルに不具合箇所が有る場合に、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置が伝送ケーブルにＯＦＤＭ信号を送出したときに受信する反射波の遅延プロファイル（遅延時間及び電力）を示す図である。 図１に示されるＯＦＤＭ信号受信部の構成を概略的に示すブロック図である。 図４に示される分割部による遅延プロファイルの区間分割の例を示す図である。 図４に示される分割部の構成を概略的に示すブロック図である。 （ａ）から（ｄ）は、図６に示される区間分割部による遅延プロファイルの区間分割の例を示す図である。 図４に示される分割部による遅延プロファイルの区間分割の他の例を示す図である。 図４に示される分割部による遅延プロファイルの区間分割の更に他の例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る伝送ケーブル検査装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１０に示されるＯＦＤＭ信号受信部の構成を概略的に示すブロック図である。 図１１に示される複数のフィルタ部の周波数特性を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法を示すフローチャートである。 図１３（ｂ）のＯＦＤＭ信号受信ステップの一例を示すフローチャートである。 図１４の分割ステップを示すフローチャートである。 図１３（ｂ）のＯＦＤＭ信号受信ステップの他の例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１及び２に係る伝送ケーブル検査装置の変形例を示すハードウェア構成図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル検査装置１０は、後述の実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法を実施することができる装置である。図１に示されるように、伝送ケーブル検査装置１０は、テスト信号としてのＯＦＤＭ信号を送出する送信部１１と、反射波としてのＯＦＤＭ信号を受信する受信部１２と、反射波抽出部４とを備えている。送信部１１は、ＯＦＤＭ信号生成部１と、ＤＡ（デジタル−アナログ）変換部２と、アップコンバート部３とを有している。受信部１２は、ダウンコンバート部５と、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換部６と、ＯＦＤＭ信号受信部７とを有している。

送信部１１のＯＦＤＭ信号生成部１は、送信部１１及び受信部１２の両方で既知である信号（既知信号）から伝送路としての伝送ケーブル８を検査するためのデジタルのＯＦＤＭ信号を生成する。ＯＦＤＭ信号は、互いに直交する複数のキャリア（搬送波）にデータを乗せて伝送される。ここで、複数のキャリアの数であるキャリア数をＮ（Ｎは２以上の整数）とする。

送信部１１のＤＡ変換部２は、ＯＦＤＭ信号生成部１で生成されたＯＦＤＭ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。送信部１１のアップコンバート部３は、ＤＡ変換部２から出力されるアナログのＯＦＤＭ信号であるベースバンド信号をキャリア周波数の信号に周波数変換する。

反射波抽出部４は、伝送ケーブル８に接続されており、送信部１１のアップコンバート部３から出力された信号を通過させて伝送ケーブル８に送出する。また、反射波抽出部４は、送信部１１のアップコンバート部３から出力された信号のうちの、伝送ケーブル８を介さず直接に受信部１２に届く成分を減衰させる。したがって、受信部１２には、反射波抽出部４を通過して伝送ケーブル８に送出された後に、伝送ケーブル８で反射して戻ってきた反射波のみが入力される。反射波抽出部４としては、方向性結合器又はサーキュレーターなどを使用することができる。

受信部１２のダウンコンバート部５は、アナログ信号である受信信号（反射波）をキャリア周波数の信号からアナログのＯＦＤＭ信号であるベースバンド信号に周波数変換する。

受信部１２のＡＤ変換部６は、ダウンコンバート部５から出力されたベースバンド信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。

受信部１２のＯＦＤＭ信号受信部７は、ＡＤ変換部６から出力されたデジタル信号から、伝送ケーブル８からの反射波の遅延時間τを推定し、伝送ケーブル８の不具合箇所を特定する。反射波の遅延時間τは、送信部１１から伝送ケーブル８にＯＦＤＭ信号を送信した時点から受信部１２が反射波を受信する時点までの時間である。また、反射波の遅延時間τは、送信部１１から伝送ケーブル８にＯＦＤＭ信号を送信した時点を時刻０としたときに、受信部１２が反射波を受信する時点における受信時刻で表すこともできる。

図２は、伝送ケーブル８に不具合箇所が無い場合に、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０が伝送ケーブル８にＯＦＤＭ信号を送出したときに受信する反射波の遅延プロファイル（遅延時間及び電力）を示す図である。図２の例では、検査対象となる伝送ケーブル８の近端８ａに伝送ケーブル検査装置１０を接続し、伝送ケーブル８の遠端８ｂは開放する。そして、伝送ケーブル検査装置１０のアップコンバート部３から出力される信号を伝送ケーブル８の近端８ａから伝送ケーブル８に入力する。伝送ケーブル８の途中に不具合箇所が存在しない場合、アップコンバート部３から送信された信号は、伝送ケーブル８の開放端となっている遠端で反射する。伝送ケーブル検査装置１０は、伝送ケーブル８の遠端８ｂで反射された反射波を受信して、反射波をダウンコンバート部５に入力する。ＯＦＤＭ信号受信部７は、図２に示されるように、反射波の遅延時間τ１及び電力を測定する。図２の遅延プロファイルには、伝送ケーブル８の遠端８ｂからの反射波のみが含まれる。

図３は、伝送ケーブル８に不具合箇所が有る場合に、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０が伝送ケーブル８にＯＦＤＭ信号を送出したときに受信する反射波の遅延プロファイル（遅延時間及び電力）を示す図である。図３の例では、検査対象となる伝送ケーブル８の近端８ａに伝送ケーブル検査装置１０を接続し、伝送ケーブル８の遠端８ｂは開放する。そして、伝送ケーブル検査装置１０のアップコンバート部３から出力される信号を伝送ケーブル８の近端８ａから伝送ケーブル８に入力する。伝送ケーブル８の途中に不具合箇所８ｃが存在する場合、アップコンバート部３から送信された信号は、伝送ケーブル８の開放端となっている遠端８ｂと不具合箇所８ｃとの両方で反射される。伝送ケーブル検査装置１０は、遠端８ｂで反射した反射波と不具合箇所８ｃで反射した反射波とが多重化された信号を受信する。このとき、ＯＦＤＭ信号受信部７で推定される遅延プロファイルには、遠端８ｂで反射した反射波の遅延時間τ１及び電力と、不具合箇所８ｃで反射した反射波の遅延時間τ２及び電力とが含まれる。

ＯＦＤＭ信号受信部７が遠端８ｂで反射した反射波を受信した受信時刻（遅延時間）をτ１とし、ＯＦＤＭ信号受信部７が不具合箇所で反射した反射波を受信した受信時刻（遅延時間）をτ２とし、遠端８ｂで反射した反射波と不具合箇所８ｃで反射した反射波の遅延時間差をΔτとすると、遅延時間差Δτは、次式（４）で表される。
Δτ＝τ１−τ２ 式（４）

遠端８ｂから不具合箇所８ｃまでの距離をＬとし、伝送ケーブル８内での電気信号の伝搬速度をｖとすると、距離Ｌは次式（５）で表される。
Ｌ＝ｖ×Δτ／２ 式（５）
式（５）において、速度ｖの単位を「ｍ／ｓ（メートル毎秒）」とし、遅延時間差Δτの単位を「ｓ（秒）」とすると、距離Ｌの単位は「ｍ（メートル）」となる。

図４は、図１の受信部１２のＯＦＤＭ信号受信部７の構成を概略的に示すブロック図である。図４に示されるように、ＯＦＤＭ信号受信部７は、第１のフーリエ変換部７１と、伝送路推定部７２と、逆フーリエ変換部７３と、分割部７４と、複数（Ｍ個）の第２のフーリエ変換部７５＿１，…，７５＿Ｍと、複数（Ｍ個）の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍと、合成部７７と、不具合箇所算出部７８とを備えている。Ｍは２以上の整数である。また、逆フーリエ変換部７３と分割部７４と第２のフーリエ変換部７５＿１，…，７５＿Ｍとは、分割処理部７０を構成する。

図４の第１のフーリエ変換部７１は、時間領域の受信信号をＮ点離散フーリエ変換することで周波数領域の信号に変換する。

図４の伝送路推定部７２は、第１のフーリエ変換部７１から出力される周波数領域の信号であるＮ個のキャリアの信号を、送信部１１及び受信部１２の両方で既知である信号（既知信号）で除算することで、Ｎ個のキャリアの各々に作用する伝送路の周波数特性を推定する。

図４の逆フーリエ変換部７３は、伝送路推定部７２から出力される伝送路の周波数特性の推定結果をＮ点逆離散フーリエ変換することで、遅延プロファイルを得る。ここで、逆フーリエ変換部７３から出力される遅延プロファイルの遅延時間分解能は、ＡＤ変換部６のＡＤ変換のサンプリング間隔である。したがって、仮に、逆フーリエ変換部７３の逆離散フーリエ変換によって得られる遅延プロファイルをもとに、反射波の遅延時間を推定すると、ＴＤＲ法を用いる場合と同じ精度の遅延時間しか得られず、伝送ケーブルの不具合箇所の位置の検出誤差が大きい。また、仮に、逆フーリエ変換部７３の逆離散フーリエ変換で得られる遅延プロファイルの遅延時間の検出精度を向上させる場合には、ＴＤＲ法を用いる場合と同様に、サンプリング周波数の高い高速で高価なＡＤ変換器を使用する必要がある。

図４の分割部７４は、逆フーリエ変換部７３で得られる遅延プロファイルを、複数の遅延時間の区間に分割する。例えば、キャリア数Ｎが１６であり、反射波の数Ｌが１０個である場合を考える。ＭＵＳＩＣ法で精度良く検出可能な反射波の数（伝送ケーブルの不具合箇所の数と解放端の数との合計）の上限Ｌａは、キャリア数Ｎの半分Ｎ／２未満である。上記式（３）から、精度良く検出可能な反射波の数の上限Ｌａは、次式（６）で算出される。
Ｌａ＝（Ｎ／２）−１＝（１６／２）−１＝７ 式（６）
このように、反射波の数Ｌが８個以上である場合には、従来の方法（例えば、特許文献１）でＭＵＳＩＣ法を適用しても、精度良く反射波を検出することができない。しかし、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０によれば、ＯＦＤＭ信号を送信してから反射波を受信するまでの期間を、互いに等しい時間長を持つ複数の区間に分割し、分割されたそれぞれの区間に対してＭＵＳＩＣ法を適用しているので、分割された複数の区間の各々において、上記式（３）を満たすことができる。このため、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０によれば、精度良く反射波を検出することができる。

図５は、分割部７４による遅延プロファイルの区間分割の例を示す図である。図５では、分割部７４による区間分割によって得られた複数の区間の数を４とし、４つの区間＃１、＃２、＃３、及び＃４に含まれる反射波の数Ｌはそれぞれ、２個、４個、２個、及び２個となる。区間＃１、＃２、＃３、及び＃４のそれぞれに含まれる反射波の数は、精度良く検出可能な反射波の数の上限Ｌａである７個より小さい。このように、伝送ケーブル検査装置１０によれば、精度良く反射波を検出することができる。

図６は、図４に示される分割部７４の構成を概略的に示すブロック図である。図６に示されるように、分割部７４は、分割対象期間決定部７４１と、分割区間決定部７４２と、区間分割部７４３とを備える。

一般に、伝送ケーブル８の不具合箇所で反射して戻ってくる反射波の電力は、遠端８ｂで反射して戻ってくる反射波の電力より小さい。図６の分割対象期間決定部７４１は、最も電力の大きな反射波（成分）を伝送ケーブル８の遠端８ｂで反射して戻ってくる反射波であると判断し、最も電力の大きな反射波の遅延時間よりも、遅延時間の短い期間を分割対象期間とする。

図６の分割区間決定部７４２は、分割対象期間決定部７４１で決められた分割対象期間の分割後の区間（分割区間）を決定する。例えば、分割区間決定部７４２は、予め分割区間の数Ｍを決めて保持し、分割対象期間を均等にＭ分割することによって、分割された複数の区間を得る。図５は、分割区間の数Ｍが４である場合を示している。

また、図６の分割区間決定部７４２は、分割区間の数Ｍを、遅延プロファイルに含まれる、電力が予め決められた閾値以上の成分の数をもとに算出してもよい。分割区間決定部７４２は、電力が予め決められた閾値以上の成分が多い場合には、反射波の数が多いため、分割区間の数Ｍを大きな値にする。例えば、分割区間決定部７４２は、電力が予め決められた閾値以上の成分の数がＡ個の場合、分割区間の数Ｍとして、α×Ａの整数部を用いる。ここで、αは予め決められた正の実数である。なお、上記の予め決められた閾値は、予め決めておいてもよいし、又は、遅延プロファイルに含まれる最大電力値から算出してもよい（例えば、最大電力値に予め決められた係数を乗算した値としてもよい）。

図７（ａ）から（ｄ）は、図６の区間分割部７４３による遅延プロファイルの区間分割の例を示す図である。区間分割部７４３は、分割区間決定部７４２で決められた区間で遅延プロファイルを分割する。例えば、図５の区間＃１、＃２、＃３、及び＃４に分割する場合、区間分割部７４３からは、図７（ａ）から（ｄ）に示されるような４つの分割後の結果が出力される。図７（ａ）から（ｄ）に示されるように、分割されて切り出された区間＃１、＃２、＃３、及び＃４以外には、電力０が挿入される。

図４の複数の第２のフーリエ変換部７５＿１，…，７５＿Ｍは、分割部７４から出力されるＭ個の分割結果の各々を、Ｎ点離散フーリエ変換する。

図４の複数の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍは、複数の第２のフーリエ変換部７５＿１，…，７５＿ＭのＭ個の出力に対して、ＭＵＳＩＣ法をそれぞれ適用し、各区間＃１〜＃Ｍに含まれる反射波の遅延プロファイルをそれぞれ推定する。また、ＭＵＳＩＣ法の代わりに、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ）法又は最小ノルム法等の、高分解能の遅延プロファイル推定法を使用してもよい。

図４の合成部７７は、Ｍ個の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍからの出力を合成する。Ｍ個の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍは、各分割区間の遅延プロファイルを出力するので、合成部７７はこれらを繋ぎ合わせる。

図４の不具合箇所算出部７８は、合成部７７から出力される遅延プロファイルの推定結果から伝送ケーブル８の不具合箇所を推定する。具体的には、まず、最も電力の大きい成分を遠端８ｂからの反射波と判断する。ここで、電力が最も大きい成分の遅延時間をτ１とする。次に、遅延時間がτ１より短い範囲において、予め決められた閾値以上の成分を探索する。例えば、遅延時間τ２（＜τ１）の反射波成分が検出された場合、この反射波を発生させる伝送ケーブルの不具合箇所は、Δτ＝τ１−τ２とすると、遠端８ｂから、次式（７）で示される距離Ｌの位置に存在する。
Ｌ＝ｖ×Δτ／２ 式（７）

従来の方法（例えば、特許文献１）では、伝送路の周波数特性の推定値に対してＭＵＳＩＣ法を適用しているため、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２以上である環境下で、遅延時間の推定精度が大幅に劣化する。これに対して、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０によれば、伝送路の周波数特性を遅延時間の次元でＭ個の区間に分割し、分割された個々の伝送路の周波数特性に対してＭＵＳＩＣ法を適用している。このため、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２以上の環境であっても、遅延時間を精度良く推定することができる。その結果、高速で高価はＡＤ変換器を備えずに、伝送ケーブル８の不具合箇所の位置を精度良く特定することができる。

図８は、図４に示される分割部７４による遅延プロファイルの区間分割の他の例を示す図である。分割部７４の分割区間決定部７４２は、遅延時間０から順に、電力が予め決められた閾値以上の成分をカウントし、そのカウント値が予め決められた数Ｃを超える位置を分割位置としてもよい。例えば、１０個の反射波が存在する場合に、Ｃ＝２とすると、図８に示されるような５個の区間に分割される。この場合には、分割区間に含まれる反射波の個数は最大でＣ個となる。また、ＣはＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２より小さな正の整数である。

図９は、図４に示される分割部７４による遅延プロファイルの区間分割の更に他の例を示す図である。分割部７４の分割区間決定部７４２は、分割対象期間決定部７４１で決められた分割対象期間の最大遅延時間から遅延時間０に向かう方向へ順に、電力が予め決められた閾値以上の成分をカウントし、そのカウント値が予め決められた数Ｂを超える位置を分割位置としてもよい。例えば、１０個の反射波が存在する場合に、Ｂ＝２とすると、図９に示されるような５個の区間に分割される。この場合には、分割区間に含まれる反射波の個数は最大でＢ個となる。また、ＢはＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２より小さな正の整数である。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る伝送ケーブル検査装置１０ａの構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル検査装置１０ａは、後述の実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法を実行することができる装置である。図１０において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１における符号と同じ符号を付す。図１０に示されるように、伝送ケーブル検査装置１０ａは、送信部１１と、受信部１２ａと、反射波抽出部４とを備えている。送信部１１は、ＯＦＤＭ信号生成部１と、ＤＡ変換部２と、アップコンバート部３とを有している。受信部１２ａは、ダウンコンバート部５と、ＡＤ変換部６と、ＯＦＤＭ信号受信部７ａとを有している。実施の形態２に係る伝送ケーブル検査装置１０ａは、受信部１２ａのＯＦＤＭ信号受信部７ａの構成が、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０と異なる。

図１１は、図１０に示されるＯＦＤＭ信号受信部７ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１０において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４における符号と同じ符号を付す。図１１に示されるように、ＯＦＤＭ信号受信部７ａは、第１のフーリエ変換部７１と、伝送路推定部７２と、互いに異なる通過帯域を持つ複数のフィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍと、複数の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍと、合成部７７と、不具合箇所算出部７８とを備えている。Ｍは２以上の整数である。複数のフィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍは、分割処理部７０ａを構成する。

実施の形態１では、伝送路の周波数特性の推定結果を、逆フーリエ変換により遅延時間の次元に変換した後、複数の区間に分割し、第２のフーリエ変換により周波数の次元に戻していた。これに対し、実施の形態２では、フーリエ変換を使用せずに、複数のフィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍによるフィルタ処理により複数の遅延時間の区間に分割する。この点を除き、実施の形態２に係る伝送ケーブル検査装置１０ａは、実施の形態１に係る伝送ケーブル検査装置１０と同じである。

図１１において、Ｍ個のフィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍは、互いに異なる通過帯域を持つバンドパスフィルタである。フィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍの各々の構成は、ＦＩＲ（有限インパルス応答）型フィルタ又はＩＩＲ（無限インパルス応答）型フィルタのいずれでもよい。Ｍ個のフィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍの各々の通過帯域が、遅延時間の分割区間（例えば、図５の区間＃１、＃２、＃３、及び＃４又は図８の区間＃１、＃２、＃３、＃４、及び＃５）に相当するよう、フィルタを設計する。

図１２は、図１１に示されるＭ個のフィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍの周波数特性を示す図である。例えば、４つの区間に分割する場合、フィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍの各々の時間軸の次元における通過帯域は、図１２に示されるようになる。実施の形態２では、伝送路の周波数特性を逆フーリエ変換しないため、実施の形態１の場合のように、遅延プロファイルに応じて分割する区間を決めることはできない。したがって、実施の形態２においては、分割対象期間と区間分割の数Ｍを予め決められた値としている。

従来の方法（例えば、特許文献１）では、伝送路の周波数特性の推定値に対してＭＵＳＩＣ法を適用しているため、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２以上である環境下で、遅延時間の推定精度が大幅に劣化する。これに対して、実施の形態２に係る伝送ケーブル検査装置１０ａによれば、伝送路の周波数特性を遅延時間の次元で複数の区間に分割し、分割された個々の伝送路の周波数特性に対してＭＵＳＩＣ法を適用している。このため、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２以上の環境であっても、遅延時間を精度良く推定することができる。その結果、高速で高価はＡＤ変換器を備えずに、伝送ケーブル８の不具合箇所の位置を精度良く特定することができる。

実施の形態３．
図１３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法を示すフローチャートである。図１３（ａ）は、送信ステップを示し、図１３（ｂ）は、受信ステップを示す。実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法は、実施の形態１又は２に係る伝送ケーブル検査装置１０又は１０ａが実行することができる方法である。したがって、実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法の説明に際しては、図１及び図４、又は、図１０及び図１１を参照する。

図１３（ａ）に示されるように、送信部１１は、先ず、送信部及び受信部の両方で既知の信号から直交する複数のキャリアで伝送するＯＦＤＭ信号を生成する（ステップＳ１１）。ここで、キャリア数をＮとする。このステップの処理は、図１又は図１０のＯＦＤＭ信号生成部１が行う処理と同じである。

次に、送信部１１は、ステップＳ１１で生成されたＯＦＤＭ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する（ステップＳ１２）。このステップの処理は、図１又は図１０のＤＡ変換部２が行う処理と同じである。

次に、送信部１１は、ステップＳ１２で生成されたベースバンド信号をキャリア周波数に周波数変換するアップコンバートを行う（ステップＳ１３）。このステップの処理は、図１又は図１０のアップコンバート部３が行う処理と同じである。

図１３（ｂ）に示されるように、受信部１２は、伝送ケーブルからの受信信号をキャリア周波数からベースバンドに周波数変換する（ステップＳ２１）。このステップの処理は、図１又は図１０のダウンコンバート部５が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する（ステップＳ２２）。このステップの処理は、図１又は図１０のＡＤ変換部６が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、反射波の遅延時間を推定し、伝送ケーブル８の不具合箇所の位置を特定する。このステップの処理は、図１のＯＦＤＭ信号受信部７が行う処理又は図１０のＯＦＤＭ信号受信部７ａが行う処理と同じである。

図１４は、図１３（ｂ）のＯＦＤＭ信号受信処理（ステップＳ２３）の一例を示すフローチャートである。図１４に示されるように、受信部１２は、時間領域の受信信号をＮ点離散フーリエ変換することで周波数領域に変換する第１のフーリエ変換処理を行う（ステップＳ２３１）。このステップの処理は、図４の第１のフーリエ変換部７１が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３１において生成されるＮ個のキャリアの信号を、送信部１１と受信部１２の両方で既知の信号で除算することで、Ｎ個のキャリアの各々に作用する伝送路の周波数特性を推定する（ステップＳ２３２）。このステップの処理は、図４の伝送路推定部７２が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３２において生成された伝送路の周波数特性の推定結果を、Ｎ点逆離散フーリエ変換することで、遅延プロファイルを得る（ステップＳ２３３）。このステップの処理は、図４の逆フーリエ変換部７３が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３４において、ステップＳ２３３で得られる遅延プロファイルを複数の遅延時間の区間に分割する。このステップの処理は、図４の分割部７４が行う処理と同じである。

図１５は、図１４の分割ステップＳ２３４の処理を示すフローチャートである。図１５の分割対象期間決定ステップＳ２３４１の処理は、図６の分割対象期間決定部７４１が行う処理と同じである。

図１５の分割区間決定ステップＳ２３４２の処理で、分割対象期間決定ステップＳ２３４１で決められた期間の分割区間を決定する。分割区間決定ステップＳ２３４２の処理は、図６の分割区間決定部７４２が行う処理と同じである。

図１５の区間分割ステップＳ２３４３の処理で、分割区間決定ステップＳ２３４２で決められた区間で遅延プロファイルを分割する。区間分割ステップＳ２３４３の処理は、図６の区間分割部７４３が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３３において、ステップＳ２３２において生成されるＭ個の分割結果に対して、順にＮ点離散フーリエ変換する。このステップの処理は、図４のＭ個の第２のフーリエ変換部７５＿１，…，７５＿Ｍが行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３６において、第２のフーリエ変換ステップの出力に対してＭＵＳＩＣ法を適用し、各分割区間に含まれる反射波の遅延プロファイルを推定する。また、ＭＵＳＩＣ法の代わりに、ＥＳＰＲＩＴ法又は最小ノルム法等、高分解能の遅延プロファイル推定法を使用してもよい。このステップの処理は、図４のＭ個の遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍが行う処理と同じである。図１４において、ステップＳ２３５とＳ２３６は、全ての分割区間に対する処理が完了するまで繰り返される（ステップＳ２３５〜Ｓ２３７）。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３８において、ステップＳ２３５〜Ｓ２３７で順次推定されるＭ区間分の遅延プロファイルを合成する。ステップＳ２３５〜Ｓ２３７では、各分割区間の遅延プロファイルを順次出力するので、ステップＳ２３８では、これら分割区間の遅延プロファイルを時間順に順次を繋ぎ合わせる。このステップの処理は、図４の合成部７７が行う処理と同じである。

次に、受信部１２は、図１４のステップＳ２３９において、ステップＳ２３８で生成される遅延プロファイルの推定結果から伝送ケーブルの不具合箇所を推定する。このステップの処理は、図４の不具合箇所算出部７８が行う処理と同じである。

図１６は、図１３（ｂ）のＯＦＤＭ信号受信処理（ステップＳ２３）の他の例を示すフローチャートである。図１６において、図１４に示されるステップと同じステップには、図１４に示されるステップ番号と同じステップ番号を付す。図１６に示されるＯＦＤＭ信号受信処理は、図１４のステップＳ２３３、Ｓ２３４、及びＳ２３５を、図１６のフィルタ処理のステップＳ２４０に置き換えた点において、図１４に示されるＯＦＤＭ信号受信処理と相違する。ステップＳ２４０の処理は、図１１のフィルタ部７８＿１，…，７８＿Ｍが行う処理と同じである。

実施の形態３に係る伝送ケーブル検査方法によれば、伝送路の周波数特性を遅延時間の次元で複数の区間に分割し、分割された個々の伝送路の周波数特性に対してＭＵＳＩＣ法等の推定法を適用しているので、反射波の数がＯＦＤＭ信号のキャリア数Ｎの半分Ｎ／２以上の環境であっても、遅延時間を精度良く推定することができる。その結果、伝送ケーブル８の不具合箇所の位置を精度良く特定することができる。

変形例．
図１７は、本発明の実施の形態１及び２に係る伝送ケーブル検査装置の変形例を示すハードウェア構成図である。図１に示される伝送ケーブル検査装置１０の一部は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ９１と、メモリ９１に格納されたプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９２とを用いて（例えば、コンピュータにより）実現することができる。この場合には、図１におけるＯＦＤＭ信号生成部１、ＤＡ変換部２、アップコンバート部３、ダウンコンバート部５、ＡＤ変換部６、及びＯＦＤＭ信号受信部７の一部を、図１７に示されるメモリ９１と、プログラムを実行するプロセッサ９２とによって実現してもよい。特に、図４に示される、第１のフーリエ変換部７１、伝送路推定部７２、逆フーリエ変換部７３、分割部７４、第２のフーリエ変換部７５＿１，…，７５＿Ｍ、遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍ、合成部７７、及び不具合箇所算出部７８は、メモリ９１と、プログラムを実行するプロセッサ９２とによって実現してもよい。

また、図１０に示される伝送ケーブル検査装置１０ａの一部は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ９１と、メモリ９１に格納されたプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ９２とを用いて（例えば、コンピュータにより）実現することができる。この場合には、図１０におけるＯＦＤＭ信号生成部１、ＤＡ変換部２、アップコンバート部３、ダウンコンバート部５、ＡＤ変換部６、及びＯＦＤＭ信号受信部７ａの一部を、図１７に示されるメモリ９１と、プログラムを実行するプロセッサ９２とによって実現してもよい。特に、図１１に示される、第１のフーリエ変換部７１、伝送路推定部７２、フィルタ部７９＿１，…，７９＿Ｍ、遅延プロファイル推定部７６＿１，…，７６＿Ｍ、合成部７７、及び不具合箇所算出部７８は、メモリ９１と、プログラムを実行するプロセッサ９２とによって実現してもよい。

１ ＯＦＤＭ信号生成部、 ２ ＤＡ変換部、 ３ アップコンバート部、 ４ 反射波抽出部、 ５ ダウンコンバート部、 ６ ＡＤ変換部、 ７，７ａ ＯＦＤＭ信号受信部、 １０，１０ａ 伝送ケーブル検査装置、 １１ 送信部、 １２，１２ａ 受信部、 ７０，７０ａ 分割処理部、 ７１ 第１のフーリエ変換部、 ７２ 伝送路推定部、 ７３ 逆フーリエ変換部、 ７４ 分割部、 ７５＿１，…，７５＿Ｍ 第２のフーリエ変換部、 ７６＿１，…，７６＿Ｍ 遅延プロファイル推定部、 ７７ 合成部、 ７８ 不具合箇所算出部、 ７９＿１，…，７９＿Ｍ フィルタ部、 ７４１ 分割対象期間決定部、 ７４２ 分割区間決定部、 ７４３ 区間分割部。

Claims (9)

1. 複数のキャリアを含むＯＦＤＭ信号を伝送ケーブルに送出する送信部と、
   前記伝送ケーブルから到来する信号を受信する受信部と、
   を有し、
   前記受信部は、
   前記送信部から送出された前記ＯＦＤＭ信号の前記伝送ケーブルからの反射波を含むキャリア周波数の信号をアナログのベースバンド信号に周波数変換するダウンコンバート部と、
   前記アナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換するアナログデジタル変換部と、
   前記デジタルのベースバンド信号をフーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、
   前記フーリエ変換の結果から前記伝送ケーブルの周波数特性を推定する伝送路推定部と、
   前記伝送路推定部によって推定された前記伝送ケーブルの周波数特性を複数の区間に分割する分割処理部と、
   前記複数の区間の複数の出力の各々から、予め決められた方法で遅延プロファイルを推定して、複数の遅延プロファイル推定結果を生成する複数の遅延プロファイル推定部と、
   前記複数の遅延プロファイル推定結果を合成する合成部と、
   前記複数の遅延プロファイル推定結果の合成によって得られる信号をもとに、伝送ケーブルの不具合箇所を算出する不具合箇所算出部と、
   を有し、
   前記分割処理部は、前記複数の区間の各々に含まれる反射波の数が前記ＯＦＤＭ信号の前記複数のキャリアの数の半分より小さい値になるように、前記複数の区間の分割を行う
   ことを特徴とする伝送ケーブル検査装置。
2. 前記分割処理部は、
   前記伝送路推定部によって推定された前記伝送ケーブルの周波数特性を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
   前記逆フーリエ変換部の出力を分割対象期間内で前記複数の区間に分割する分割部と、
   前記分割部で前記逆フーリエ変換部の出力を分割して得られた複数の信号をそれぞれフーリエ変換して、複数に分割された前記伝送ケーブルの周波数特性を生成する複数の第２のフーリエ変換部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送ケーブル検査装置。
3. 前記分割部は、前記逆フーリエ変換部から出力される信号を同じ時間長の複数の区間に分割することを特徴とする請求項２に記載の伝送ケーブル検査装置。
4. 前記分割部は、前記逆フーリエ変換部から出力される信号のうち、予め決められた閾値以上の電力を持つ成分の数をカウントし、カウントされた前記成分の数が大きいほど、分割数を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の伝送ケーブル検査装置。
5. 前記分割部は、前記逆フーリエ変換部から出力される信号に対して、前記分割対象期間内において遅延時間０から順に予め決められた閾値以上の電力を持つ成分の数をカウントし、カウントされた前記成分の数が、予め決められた数を超える位置を分割位置とし、
   前記予め決められた数は、前記ＯＦＤＭ信号のキャリア数の半分より小さい値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の伝送ケーブル検査装置。
6. 前記分割部は、前記逆フーリエ変換部から出力される信号に対して、前記分割対象期間内において、前記分割対象期間の最大遅延時間から遅延時間０に向かう方向へ順に、予め決められた閾値以上の電力を持つ成分をカウントし、カウントされた前記成分の数が、予め決められた数を超える位置を分割位置とし、
   前記予め決められた数は、前記ＯＦＤＭ信号のキャリア数の半分より小さい値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の伝送ケーブル検査装置。
7. 前記分割処理部は、前記伝送路推定部によって推定された前記伝送ケーブルの周波数特性を複数の区間に分割する、互いに異なる通過帯域を持つ複数のフィルタ部を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送ケーブル検査装置。
8. 前記複数の遅延プロファイル推定部は、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法、及び最小ノルム法の内のいずれか１つを用いて処理を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の伝送ケーブル検査装置。
9. 複数のキャリアを含むＯＦＤＭ信号を伝送ケーブルに送出する送信ステップと、
   前記伝送ケーブルから到来する信号を受信する受信ステップと、
   を有し、
   前記受信ステップは、
   前記送信ステップにおいて送出された前記ＯＦＤＭ信号の前記伝送ケーブルからの反射波を含むキャリア周波数の信号をアナログのベースバンド信号に周波数変換するダウンコンバートステップと、
   前記アナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換するアナログデジタル変換ステップと、
   前記デジタルのベースバンド信号をフーリエ変換する第１のフーリエ変換ステップと、
   前記フーリエ変換の結果から前記伝送ケーブルの周波数特性を推定する伝送路推定部と、
   前記伝送路推定部によって推定された前記伝送ケーブルの周波数特性を複数の区間に分割する分割処理ステップと、
   前記複数の区間の複数の出力の各々から、予め決められた方法で遅延プロファイルを推定して、複数の遅延プロファイル推定結果を生成する複数の遅延プロファイル推定ステップと、
   前記複数の遅延プロファイル推定結果を合成する合成ステップと、
   前記複数の遅延プロファイル推定結果の合成によって得られる信号をもとに、伝送ケーブルの不具合箇所を算出する不具合箇所算出ステップと、
   を有し、
   前記分割処理ステップでは、前記複数の区間の各々に含まれる反射波の数が前記ＯＦＤＭ信号の前記複数のキャリアの数の半分より小さい値になるように、前記複数の区間の分割を行う
   ことを特徴とする伝送ケーブル検査方法。

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