JP2018019281A - 受信装置、空間伝送システム、受信制御方法、及び受信制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】受信装置における受信レベルの一過性でない低下が発生した場合に故障の発生を示す故障信号を出力する一方、大気状態の変動に伴って受信レベルの一過性な低下が発生した場合に故障信号の出力を高精度に抑制する。【解決手段】変調波を送信する送信部を備える送信装置により送信された変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した変調波を、受信した変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信手段と、受信手段により出力された電気信号の時系列に基づいて受信レベルの低下を検出し、電気信号の時系列に基づいて受信レベルの変動周波数成分を導出し、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、受信レベルの低下が一過性でない場合に、故障を示す故障信号を出力し、受信レベルの低下が一過性である場合に、故障信号の出力を抑止する監視手段とを備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、変調波を大気中で伝播させることにより信号を伝送する技術に関する。

通信の高速化、大容量化に伴い、無線アクセスネットワークの大容量化が求められている。無線アクセスネットワークの大容量化の方法として光空間伝送システムが注目されている。

光空間伝送システムでは、例えば、送信装置が、電気信号をレーザダイオード等を用いて電気光変換した光信号を大気中へ出力する。そして、受信装置が、受信した光信号をフォトダイオード等を用いて光電気変換する。

光空間伝送技術の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の光空間伝送装置は、送信機と、受信機と、伝送障害判定装置とを含む。送信機は、光信号を自由空間へ送出する。受信機は、送信機の送出した光信号を自由空間から受信する。伝送障害判定装置は、自由空間における光空間伝送で生じる伝送障害の要因を判定する。伝送障害判定装置は、低下要因判定手段と、警報手段とを含む。低下要因判定手段は、受信機での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、受光レベルの低下率と、その後の一定期間が経過するまでに受光レベルが所定の復帰レベル以上に回復するか否かを監視し、その結果に基づいて、受光レベルの低下要因を判定する。また、低下要因判定手段は、所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動したとき、天候に起因して受光レベルが低下したと判定する。警報手段は、受信機での受光レベルが基準レベルを下回った後の一定期間内に受光レベルが復帰レベル以上に回復しなかったとき警報を発する。

上記構成の結果、特許文献１の光空間伝送装置は、受光レベルの低下要因を詳細に判定し、接続断に至るような場合には低下要因を短時間で判定し、接続断に至る前に必要な警報だけを発する。

空間伝送システムでは、受信する信号のレベルが通信距離に応じて異なるために、最小受信レベルから最大受信レベルまでの幅広い受信レベル範囲において、低ノイズ且つ低歪で信号が増幅される必要がある。そのため、空間伝送システムでは、自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）機能が用いられることが一般的である。ＡＧＣ機能は、入力信号のレベルに応じて増幅の利得を自動調節する機能である。

ＡＧＣ機能を有する空間伝送技術の一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２の受信装置は、利得制御部と、制御部とを含む。利得制御部は、極性が同じ信号として異なる伝送路を介して送信された第１のパイロット信号と、極性が互いに反対の信号として異なる伝送路を介して送信された第２のパイロット信号とを含む信号の電力を調整する。制御部は、データの伝送方式がＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）であるかＳＩＳＯ（Single Input Single Output）であるかに応じて、利得制御部による利得の追従特性を制御する。

上記構成の結果、特許文献２の受信装置は、データ伝送がＭＩＳＯで行われることによって電力の偏りが現れる場合であっても、電力の偏りに追従しないようにゲインを制御する。

特開２００４−１７２７４１号公報 特開２０１２−１９１４３１号公報

特許文献１の光空間伝送装置では、低下要因判定手段は、所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動したとき、天候に起因して受光レベルが低下したと判定する。しかしながら、例えば、天候として降水を想定した場合には、受光レベルの変動幅や変動回数は、降水量、水滴の種類や大きさ、霧や雲の発生の有無、風向の変化、風速等、多数の要因に依存すると考えられ、様々な要因の組み合わせの下で一定の変動幅及び所定回数を決定することは困難である。従って、特許文献１の光空間伝送装置には、降水の検出精度が低いという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、受信装置における受信レベルの一過性でない低下が発生した場合に故障の発生を示す故障信号を出力する一方、大気状態の変動に伴って受信レベルの一過性な低下が発生した場合に故障信号の出力を高精度に抑制することを主たる目的とする。

本発明の一態様において、受信装置は、変調波を送信する送信部を備える送信装置により送信された変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した変調波を、受信した変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信手段と、受信手段により出力された電気信号の時系列に基づいて受信レベルの低下を検出し、電気信号の時系列に基づいて受信レベルの変動周波数成分を導出し、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、故障信号の出力を抑止する監視手段とを備える。

本発明の一態様において、空間伝送システムは、変調波を送信する送信部を備える送信装置と、送信装置により送信された変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信する受信装置とを備える空間伝送システムであって、受信装置は、大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した変調波を、受信した変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信手段と、受信手段により出力された電気信号の時系列に基づいて受信レベルの低下を検出し、電気信号の時系列に基づいて受信レベルの変動周波数成分を導出し、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、故障信号の出力を抑止する監視手段とを備える。

本発明の一態様において、受信制御方法は、大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した変調波を、受信した変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力することと、出力された電気信号の時系列に基づいて受信レベルの低下を検出し、電気信号の時系列に基づいて受信レベルの変動周波数成分を導出し、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、故障信号の出力を抑止することとを行う。

本発明の一態様において、受信制御プログラム又は、係る受信制御プログラムが格納された記録媒体は、変調波を送信する送信部を備える送信装置により送信された変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した変調波を、受信した変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信処理と、出力された電気信号の時系列に基づいて受信レベルの低下を検出し、電気信号の時系列に基づいて受信レベルの変動周波数成分を導出し、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、故障信号の出力を抑止する監視処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、受信装置における受信レベルの一過性でない低下が発生した場合に故障の発生を示す故障信号を出力する一方、大気状態の変動に伴って受信レベルの一過性な低下が発生した場合に故障信号の出力を高精度に抑制することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態における空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における監視部、ＡＣ結合部、及び自動利得制御部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における受信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態における空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の各実施形態における受信装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等な構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
本実施形態における構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態における空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。

空間伝送システム５００は、送信装置1００と、受信装置２００とを含む。送信装置１００は、電気信号を電気光変換した光信号を大気中へ出力する。受信装置２００は、大気中から受信した光信号を電気信号に変換する。

送信装置1００は、光変調ドライバ１１０と、レーザダイオード１２０とを含む。

光変調ドライバ１１０は、送信データを用いて送信すべき電気信号を変調する。

レーザダイオード１２０は、変調された電気信号を光信号に変換して、光信号を大気中へ出力する。

受信装置２００は、フォトダイオード２１０と、光電圧変換部２２０と、増幅器２３０と、高速アナログデジタル変換部２４０と、監視部２５０と、トランスインピーダンス増幅器２６０と、ＡＣ結合部２７０と、自動利得制御部２８０とを含む。

フォトダイオード２１０は、大気中から受信した光信号を電流に変換する。

光電圧変換部２２０は、フォトダイオード２１０により出力された電流を電圧に変換する。

増幅器２３０は、光電圧変換部２２０により出力された電圧を増幅する。

高速アナログデジタル変換部２４０は、増幅器２３０により増幅された電圧を所定の間隔でサンプリングし、デジタル化する。高速アナログデジタル変換部２４０により出力されたデジタル信号は、フォトダイオード２１０により受信された光信号の受信レベルの時系列を表す。

監視部２５０は、高速アナログデジタル変換部２４０により出力されたデジタル信号に基づいて、フォトダイオード２１０により受信された光信号の受信レベルを監視する。受信レベルが低下した場合には、監視部２５０は、光信号の受信レベルを表す時系列に基づいて、受信レベルの変動における高周波側の周波数成分の大きさ（以下、「変動周波数成分」と称す）を導出し、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定する。例えば、送信装置１００と受信装置２００との間で光信号の光軸ずれが発生した場合には、光信号の受信レベルの低下は一過性ではない。この場合には、光信号の受信レベルは低下するが、受信レベルの変動頻度はほとんど増加しない。あるいは、例えば、降水が発生した場合には、光信号の受信レベルの低下は一過性である。この場合には、光信号の受信レベルは光軸ずれが発生した場合と同様に低下し得るが、降水量等の経時変化に起因して受信レベルの変動頻度は光軸ずれが発生した場合に比べて顕著に増加する。そこで、監視部２５０は、例えば、光信号の受信レベルが所定の閾値以下に低下し、且つ変動周波数成分が別の所定の閾値以上である場合に、受信レベルの低下が一過性であると推定する。

受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合には、監視部２５０は、空間伝送システム５００の故障を示す故障信号を出力する。一方、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合には、監視部２５０は、故障信号の出力を抑止し、「ＡＣ結合時定数」（後述）及び「ＡＧＣ時定数」（後述）を減少させる。なお、後者の場合には、監視部２５０は、空間伝送システム５００における受信レベルの一過性な低下を示す信号を出力してもよい。

トランスインピーダンス増幅器２６０は、フォトダイオード２１０から出力された電流信号を電圧信号に変換すると共に、増幅する。

ＡＣ結合部２７０は、変更可能なＡＣ結合時定数を保持する。ＡＣ結合部２７０は、監視部２５０により制御される。

自動利得制御部２８０は、変更可能なＡＧＣ時定数を保持する。自動利得制御部２８０は、監視部２５０により制御される。

つまり、トランスインピーダンス増幅器２６０は、入力に対する出力の追従特性が、ＡＣ結合部２７０により保持されるＡＣ結合時定数と、自動利得制御部２８０により保持されるＡＧＣ時定数とに依存する増幅器とみなすことができる。

ＡＣ結合時定数及びＡＣ結合時定数について説明する。

一般的に、空間伝送システムは、光ファイバを用いた伝送システムに比べて、大気中の粒子による散乱又は吸収の変動、大気の温度分布の変動、電磁波の伝搬パスの変動等の影響を受けやすい。

空間伝送システムは、これらの変動に起因する電磁波の受信レベルの変動に対処可能であることが望ましい。そこで、空間伝送システムでは、例えば、送信側で電磁波のビーム径を小さくすることや、受信側における最小受信レベルに対して十分なマージンを確保するように送信側における電磁波の出力を高めることが行われる。これらの対策により、空間伝送システムにおいて、電磁波の受信レベルの低下に伴う回線断が抑制される。

しかしながら、上述の対策では、降水（霧、降雨、降雪）時に、受信装置は、受信装置における受信レベルが最小受信レベル以下にまで減衰したことを、故障発生と誤認するという問題がある。

降水時には、大気中の水粒子による散乱又は吸収に起因して、受信レベルにおける、高周波数の変動周波数成分が増加する。そのため、受信レベルにおける、高周波数の変動周波数成分に基づいて、受信レベルの低下が降水に伴う一過性なものであるか否かを、高精度に推定することが可能である。

また、上述の対策では、降水時に、受信装置は、降水に伴う受信レベルの変動に追従できず、回線断を発生させるという問題がある。

一般的に、受信装置において、入力に対する出力の追従特性を決めるパラメータは２つあり、１つは低域遮断特性に関する時定数で、もう１つはＡＧＣ機能に関する時定数である。

低域遮断特性は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ：Trans-impedance Amplifier）とＡＧＣ回路との間の交流（ＡＣ：Alternating Current）結合によって形成されるハイパスフィルタの特性を含む。トランスインピーダンス増幅器は、電流を電圧に変換する増幅器である。トランスインピーダンス増幅器は、例えば、フォトダイオード等の出力側に接続される。ＡＧＣ回路は、例えば、トランスインピーダンス増幅器の出力側に接続される。

低域遮断特性に関する時定数は、上述のハイパスフィルタにおける低域遮断周波数を規定する時定数（ＡＣ結合時定数）である。ＡＣ結合時定数は、「同符号連続耐力」特性と「レベル変動耐力」特性とを決定する時定数である。同符号連続耐力とレベル変動耐力とは、トレードオフの関係にある。即ち、ＡＣ結合時定数が小さいほど、同符号連続耐力は向上するが、高周波数におけるレベル変動耐力は低下する。逆に、ＡＣ結合時定数が大きいほど、高周波数におけるレベル変動耐力は向上するが、同符号連続耐力は低下する。

ＡＧＣ機能に関する時定数は、上述のＡＧＣ回路における遮断周波数を規定する時定数（ＡＧＣ時定数）である。ＡＧＣ回路において、バースト信号に瞬時に応答するためには、比較的小さいＡＧＣ時定数が必要である。一方、ＡＧＣ回路において、連続信号において低いビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を実現するためには、比較的大きいＡＧＣ時定数が必要である。つまり、バースト信号に対する応答性と連続信号における低いビット誤り率とは、トレードオフの関係にある。

以上説明したように、空間伝送システムでは、大気の状態に応じて、ＡＣ結合時定数とＡＧＣ時定数とが最適化されることが望ましい。そこで、本実施形態の空間伝送システム５００では、ＡＣ結合部２７０において、ＡＣ結合時定数が変更可能になっている。また、本実施形態の空間伝送システム５００では、自動利得制御部２８０において、ＡＧＣ時定数が変更可能になっている。

図２は、本発明の第１の実施形態における監視部、ＡＣ結合部、自動利得制御部の構成の一例を示すブロック図である。

監視部２５０は、変動周波数監視部２５１と、時定数判定部２５２と、変動レベル監視部２５３と、変更要否判定部２５４と、時定数選択判定部２５５とを含む。

変動周波数監視部２５１は、光信号の受信レベルの変動における変動周波数成分を監視する。具体的には、例えば、変動周波数監視部２５１は、光信号の受信レベルの時系列を、所定の時間間隔で所定の時間分だけ収集する。そして、変動周波数監視部２５１は、高速フーリエ変換を用いて、収集した受信レベルの時系列から、所定の周波数範囲における変動周波数成分を導出する。尚、降水時には、降水量等の経時変化に起因して、変動周波数成分が増加する。

時定数判定部２５２は、変動周波数成分に基づいて、ＡＣ結合時定数及びＡＧＣ時定数（以下、単に「時定数」とも称す）の変更要否を判断し、変更が必要な場合には最適な時定数を選択する。

変動レベル監視部２５３は、光信号の受信レベルの絶対値（以下、「変動レベル」と称す）を監視する。

変更要否判定部２５４は、変動レベルに基づいて、受信装置２００の最小受信レベルに対するマージンを確認し、時定数の変更要否を判断する。

時定数選択判定部２５５は、時定数判定部２５２及び変更要否判定部２５４による判定結果に基づいて、時定数を決定する。

ＡＣ結合部２７０は、複数のＡＣ結合時定数２７１、ＡＣ結合時定数２７２、・・・、ＡＣ結合時定数２７Ｎ（Ｎは２以上の自然数）を保持可能である。

自動利得制御部２８０は、複数のＡＧＣ時定数２８１、ＡＧＣ時定数２８２、・・・、ＡＧＣ時定数２８Ｍ（Ｍは２以上の自然数）を保持可能である。

本実施形態における動作について説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態における受信装置の動作の一例を示すフローチャートである。具体的には、図３は、監視部２５０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図３に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。

まず、監視部２５０は、大気を伝播されてきた光信号を、フォトダイオード２１０、光電圧変換部２２０、増幅器２３０、及び高速アナログデジタル変換部２４０により受信した光信号の受信レベルを監視する（ステップＳ１１０）。

次に、監視部２５０は、受信した光信号の受信レベルの時系列に基づいて、受信レベルの低下を検出する（ステップＳ１２０）。受信レベルの低下が検出されない場合（ステップＳ１２０：Ｎｏ）には、受信装置２００は、ステップＳ１１０の処理へ戻る。受信レベルの低下が検出された場合（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）には、受信装置２００は、ステップＳ１３０の処理へ進む。

続いて、監視部２５０は、受信レベルの時系列に基づいて、受信レベルの変動周波数成分を導出する（ステップＳ１３０）。

続いて、監視部２５０は、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定する（ステップＳ１４０）。受信レベルの低下が一過性でない場合（ステップＳ１４０：Ｎｏ）には、監視部２５０は、故障信号を出力して（ステップＳ１５０）、処理を終了する。受信レベルの低下が一過性である場合（ステップＳ１４０：Ｙｅｓ）には、監視部２５０は、ＡＣ結合部２７０及び自動利得制御部２８０における時定数を減少させて（ステップＳ１６０）、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態の空間伝送システム５００では、監視部２５０は、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定する。降水時には受信レベルにおける高周波数の変動周波数成分が増加するので、受信レベルの低下が降水に伴う一過性なものであるか否かを、高精度に推定することが可能である。そして、監視部２５０は、受信レベルの低下が一過性でない場合には、故障信号を出力する。一方、監視部２５０は、降水時等の、受信レベルの低下が一過性である場合には、故障信号を出力しない。従って、本実施形態の空間伝送システム５００には、受信装置における受信レベルの一過性でない低下が発生した場合に故障の発生を示す故障信号を出力する一方、大気状態の変動に伴って受信レベルの一過性な低下が発生した場合に故障信号の出力を高精度に抑制することができるという効果がある。

また、本実施形態の空間伝送システム５００では、監視部２５０は、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定する。そして、監視部２５０は、降水時等の、受信レベルの低下が一過性である場合には、ＡＣ結合部２７０及び自動利得制御部２８０における時定数を減少させる。ＡＣ結合部２７０及び自動利得制御部２８０における時定数を減少させることにより、出力される電気信号の歪が減少するので、降水時におけるビット誤りの発生は抑制される。従って、本実施形態の空間伝送システム５００には、大気状態の変動に伴って受信レベルの一過性な低下が発生した場合に、ビット誤りの発生を抑制することができるという効果がある。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態を基本とする、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、自動利得制御部の出力信号における妥当性検証結果が、監視部にフィードバックされる。

図４は、本発明の第２の実施形態における空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の空間伝送システム５０６は、送信装置１００（図４では不図示）と、受信装置３００とを含む。

受信装置３００は、第１の実施形態における構成要素に加えて、クロック抽出回路３１０と、増幅器３２０と、高速アナログデジタル変換部３３０と、妥当性検証部３４０とを含む。但し、受信装置３００では、第１の実施形態における監視部２５０が、監視部２５６に置き換えられている。また、受信装置３００では、第１の実施形態における自動利得制御部２８０が、自動利得制御部２８６に置き換えられている。

自動利得制御部２８６の出力は、正極性信号と負極性信号とを用いてバランス伝送される。また、自動利得制御部２８６の出力のうち片側の信号（図４における“（＋）”側の信号）が、分圧抵抗を用いて分岐される。以下、分岐された信号を「分岐信号」と称す。自動利得制御部２８６におけるその他の構成は、第１の実施形態における自動利得制御部２８０の構成と同じである。

増幅器３２０は、分岐信号の電圧を増幅する。

高速アナログデジタル変換部３３０は、増幅器３２０により増幅された分岐信号の電圧を、所定の間隔でサンプリングすることにより、デジタル化する。

監視部２５６は、高速アナログデジタル変換部３３０により出力されたデジタル信号に基づいて、自動利得制御部２８６により出力された信号の状態を監視する。

クロック抽出回路３１０は、自動利得制御部２８６の出力から、受信クロックを抽出する。尚、分圧抵抗の抵抗値と、クロック抽出回路３１０の終端抵抗成分との比に従って、分圧比が決定される。そこで、受信データへの影響を低減するために、分圧抵抗の抵抗値は、クロック抽出回路３１０の終端抵抗成分の１／１０程度であることが望ましい。

妥当性検証部３４０は、分岐信号の妥当性の検証を行う。具体的には、妥当性検証部３４０は、ＡＣ結合時定数又はＡＧＣ時定数の選択が妥当であるか否かを、分岐信号のデューティ比や歪み等を計測することにより検証し、検証結果を出力する。

監視部２５６は、妥当性検証部３４０による検証結果に基づいて、ＡＣ結合時定数又はＡＧＣ時定数を最適化する。監視部２５６におけるその他の構成は、第１の実施形態における監視部２５０の構成と同じである。

本実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態における構成と同じである。

以上説明したように、本実施形態の空間伝送システム５０６は、自動利得制御部２８６の出力信号における妥当性検証結果が、監視部２５６にフィードバックされることを除いて、本発明の第１の実施形態の空間伝送システム５００と同じである。従って、本実施形態の空間伝送システム５０６は、本発明の第１の実施形態の空間伝送システム５００と同じ効果を有する。

また、本実施形態の空間伝送システム５０６では、自動利得制御部２８６の出力信号における妥当性検証結果が、監視部２５６にフィードバックされる。従って、本実施形態の空間伝送システム５０６には、受信装置３００が、時定数が最適化された電気信号を出力できるという効果がある。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第１乃至２の実施形態の基本である、本発明の第３の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第３の実施形態における空間伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の空間伝送システム５０９は、送信装置１０９と、受信装置２０９とを含む。

送信装置１０９は、送信部１１９を含む。

送信部１１９は、変調波を大気中へ送信する。変調波は、大気中を伝播する、直進性を有する波である。変調波は、例えば、光、短波長の電磁波、音波である。

受信装置２０９は、受信部２２９と、監視部２５９とを含む。

受信部２２９は、送信装置１０９により送信された変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した変調波を、受信した変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する。

監視部２５９は、受信部２２９により出力された電気信号の時系列に基づいて、受信レベルの低下を検出する。

そして、監視部２５９は、電気信号の時系列に基づいて、受信レベルの変動周波数成分を導出する。

そして、監視部２５９は、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定する。

そして、受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、監視部２５９は、空間伝送システム５０９の故障を示す故障信号を出力する。

一方、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、監視部２５９は、故障信号の出力を抑止する。

以上説明したように、本実施形態の空間伝送システム５０９では、監視部２５９は、受信レベルと変動周波数成分とに基づいて、検出した受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定する。降水時には受信レベルにおける高周波数の変動周波数成分が増加するので、受信レベルの低下が降水に伴う一過性なものであるか否かを、高精度に推定することが可能である。そして、監視部２５９は、受信レベルの低下が一過性でない場合には、故障信号を出力する。一方、監視部２５９は、降水時等の、受信レベルの低下が一過性である場合には、故障信号を出力しない。従って、本実施形態の空間伝送システム５０９には、受信装置における受信レベルの一過性でない低下が発生した場合に故障の発生を示す故障信号を出力する一方、大気状態の変動に伴って受信レベルの一過性な低下が発生した場合に故障信号の出力を高精度に抑制することができるという効果がある。

なお、本実施形態における受信装置２０９の各部の機能は、複数の要素に分割されて実装されてもよい。

また、本実施形態における受信装置２０９は、第１の実施形態における受信装置２００と同様に、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、受信レベルの低下が一過性である旨を示す信号を出力してもよい。

また、本実施形態における受信装置２０９は、第１の実施形態における受信装置２００と同様に、受信部２２９により出力された電気信号を増幅して出力する増幅部を更に含んでもよい。更に、増幅部は、入力に対する出力の追従特性に関する、変更可能な時定数を有してもよい。更に、監視部２５９は、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、追従特性に関する時定数を減少させてもよい。

また、本実施形態における受信装置２０９は、第２の実施形態における受信装置２０６と同様に、受信部２２９により出力された電気信号を増幅して出力する増幅部と、増幅部の出力の妥当性を検証する妥当性検証部とを更に含んでもよい。更に、増幅部は、入力に対する出力の追従特性に関する、変更可能な時定数を有してもよい。更に、監視部２５９は、受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、追従特性に関する時定数を減少させてもよい。更に、妥当性検証部は、妥当性検証結果を監視部２５９へフィードバックし、監視部２５９は、フィードバックされた妥当性検証結果に基づいて、時定数を最適化してもよい。

図６は、本発明の各実施形態における通信装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

受信装置９０７は、記憶装置９０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０３と、キーボード９０４と、モニタ９０５と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）９０８とを備え、これらが内部バス９０６で接続されている。記憶装置９０２は、監視部２５９等のＣＰＵ９０３の動作プログラムを格納する。ＣＰＵ９０３は、受信装置９０７全体を制御し、記憶装置９０２に格納された動作プログラムを実行し、Ｉ／Ｏ９０８を介して制御部１５６等のプログラムの実行やデータの送受信を行なう。なお、上記の受信装置９０７の内部構成は一例である。受信装置９０７は、必要に応じて、キーボード９０４、モニタ９０５を接続する装置構成であってもよい。

上述した本発明の各実施形態における受信装置は、専用の装置によって実現してもよいが、コンピュータ（情報処理装置）によっても実現可能である。この場合、係るコンピュータは、記憶装置９０２に格納されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ９０３に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをＣＰＵ９０３において実行する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図１又は図２に示した受信装置２００の各部の機能、図４に示した受信装置３００の各部の機能、又は図５に示した受信装置２０９の各部の機能を実現可能な記述がなされていればよい。ただし、これらの各部には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム（コンピュータ・プログラム）は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。

以上、本発明を、上述した各実施形態及びその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態及びその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項により明らかである。

本発明は、直進性を有する波（光、短波長の電磁波、音波等）の空間伝播を用いた空間伝送システム、及び空間伝送と有線伝送とを併用した伝送システムにおける、降水時の処理を行う用途において利用できる。

１００ 送信装置
１１０ 光変調ドライバ
１２０ レーザダイオード
２００ 受信装置
２１０ フォトダイオード
２２０ 光電圧変換部
２３０ 増幅器
２４０ 高速アナログデジタル変換部
２５０ 監視部
２５１ 変動周波数監視部
２５２ 時定数判定部
２５３ 変動レベル監視部
２５４ 変更要否判定部
２５５ 時定数選択判定部
２６０ トランスインピーダンス増幅器
２７０ ＡＣ結合部
２７１ ＡＣ結合時定数１
２７２ ＡＣ結合時定数２
２７Ｎ ＡＣ結合時定数Ｎ
２８０ 自動利得制御部
２８１ ＡＧＣ時定数１
２８２ ＡＧＣ時定数２
２８Ｍ ＡＧＣ時定数Ｍ
５００ 空間伝送システム
３００ 受信装置
２５６ 監視部
２８６ 自動利得制御部
３１０ クロック抽出回路
３２０ 増幅器
３３０ 高速アナログデジタル変換部
３４０ 妥当性検証部
５０６ 空間伝送システム
１０９ 送信装置
１１９ 送信部
２０９ 受信装置
２２９ 受信部
２５９ 監視部
５０９ 空間伝送システム
９０２ 記憶装置
９０３ ＣＰＵ
９０４ キーボード
９０５ モニタ
９０６ 内部バス
９０７ 受信装置
９０８ Ｉ／Ｏ

Claims (8)

1. 変調波を送信する送信部を備える送信装置により送信された該変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した該変調波を、受信した該変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信手段と、
   前記受信手段により出力された前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの低下を検出し、
   前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの変動周波数成分を導出し、
   前記受信レベルと前記変動周波数成分とに基づいて、検出した前記受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、
   前記受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、
   前記受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、前記故障信号の出力を抑止する
   監視手段と
   を備える受信装置。
2. 前記監視手段は、前記受信レベルが第１の閾値以下に低下し、且つ前記変動周波数成分が第２の閾値以上である場合に、前記受信レベルの低下が一過性であると推定する
   請求項１に記載の受信装置。
3. 前記受信手段により出力された前記電気信号を増幅して出力する増幅手段を更に備え、
   前記増幅手段は、入力に対する出力の追従特性に関する、変更可能な時定数を有し、
   前記監視手段は、前記受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、前記追従特性に関する時定数を減少させる
   請求項１又は請求項２に記載の受信装置。
4. 前記増幅手段は、交流結合に関する、変更可能な時定数を有し、
   前記追従特性に関する時定数は、前記増幅手段における前記交流結合に関する時定数を含む
   請求項３に記載の受信装置。
5. 前記増幅手段は、自動利得制御に関する、変更可能な時定数を有し、
   前記追従特性に関する時定数は、前記増幅手段における前記自動利得制御に関する時定数を含む
   請求項３又は請求項４に記載の受信装置。
6. 変調波を送信する送信部を備える送信装置と、
   前記送信装置により送信された前記変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信する受信装置と
   を備える空間伝送システムであって、
   前記受信装置は、
   前記大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した該変調波を、受信した該変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信手段と、
   前記受信手段により出力された前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの低下を検出し、
   前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの変動周波数成分を導出し、
   前記受信レベルと前記変動周波数成分とに基づいて、検出した前記受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、
   前記受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、
   前記受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、前記故障信号の出力を抑止する
   監視手段と
   を備える空間伝送システム。
7. 大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した該変調波を、受信した該変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力することと、
   出力された前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの低下を検出し、
   前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの変動周波数成分を導出し、
   前記受信レベルと前記変動周波数成分とに基づいて、検出した前記受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、
   前記受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、
   前記受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、前記故障信号の出力を抑止することと
   を行う受信制御方法。
8. 変調波を送信する送信部を備える送信装置により送信された前記変調波が大気を伝播されてきた変調波を受信し、受信した該変調波を、受信した該変調波の受信レベルを示す電気信号に変換して出力する受信処理と、
   出力された前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの低下を検出し、
   前記電気信号の時系列に基づいて前記受信レベルの変動周波数成分を導出し、
   前記受信レベルと前記変動周波数成分とに基づいて、検出した前記受信レベルの低下が一過性であるか否かを推定し、
   前記受信レベルの低下が一過性でないと推定された場合に、故障を示す故障信号を出力し、
   前記受信レベルの低下が一過性であると推定された場合に、前記故障信号の出力を抑止する
   監視処理と
   をコンピュータに実行させる受信制御プログラム。

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