JP3479719B2 - 光線路測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光線路の一端側に
所定のパターン信号で変調された光パルス列を入射し、
光線路から一端側に戻ってくる光を受光し、その受光信
号とパターン信号との相関演算処理を行って光線路の伝
送特性を求める光線路測定装置において、光線路の伝送
特性をより正確に且つ高速に把握できるようにするため
の技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】光ファイバによって形成された光線路の
伝送特性を光パルスを用いて測定する光線路測定装置で
は、測定対象の光線路の一端側に所定幅の光パルスを単
発的に入射し、光線路の後方散乱やフレネル反射によっ
て一端側に戻ってくる光（以下、戻り光という）を受光
器で受光し、その受光信号のレベルの時間経過に伴う変
化を、光線路の距離に対する伝送特性として図９のよう
に表示している。 【０００３】なお、図９において、符号Ａは光線路１の
入射端１ａにおけるフレネル反射光成分、符号Ｂは遠端
１ｂにおけるフレネル反射光成分であり、その幅は入射
する光パルスの幅に対応している。また、フレネル反射
光成分Ａ、Ｂの間の傾斜部分Ｃは後方散乱光成分による
ものであり、その傾きは光線路１の単位長さ当たりの損
失を表している。 【０００４】このように光パルスを単発的に入射して光
線路の伝送特性を求める場合、一般的には、ノイズ成分
等を除去するために同一光線路に対して複数回の測定を
行い、その測定データに対する平均化処理を行っている
が、測定対象の光線路が長い場合、光パルスを入射して
から光線路の遠端からの戻り光を受光するまでの時間が
長くなるので、平均化処理のためにこれを複数回行うと
測定結果を得るまでに相当の時間がかかってしまう。 【０００５】また、光線路が長い場合、その光線路全体
の損失が大きくなるので、入射する光パルスの幅を広く
しないと、遠端からの戻り光のレベルが非常に低くな
り、遠端位置を把握できなくなる場合がある。 【０００６】ところが、光線路に入射する光パルスの幅
を広くすると、光線路の入射端、ファイバ接続点および
遠端で反射されるフレネル反射光の幅も広くなり、その
幅に隠れた障害を見つけることができくなる（これをデ
ッドゾーンという）。 【０００７】これらの問題を解決する方法として、複数
ビットで所定パターンの符号列（例えば擬似ランダム符
号列）で変調した光パルス列を測定対象の光線路に入射
し、この入射された光パルス列に対して光線路から一端
側に戻ってくる光を受光し、その受光データと符号列と
の相関演算処理を行なって、光線路の伝送特性を求める
光線路測定装置が実現されている。 【０００８】図１０は、この光線路測定装置１０の構成
を示している。図１０において、光パルス列出力部１１
は、光源１２から所定波長、所定強度で出射される連続
光を光変調器１３に入力して、パターン信号列発生部１
４から出力されるＮビット（Ｎは複数で例えば１０２
３）長で所定パターンのパターン信号列によって変調
し、この変調された光パルス列を方向性結合器１５を介
して接続端子１６に出力し、接続端子１６に接続された
測定対象の光線路１の一端１ａ（入射端）側に入射す
る。 【０００９】なお、このような相関をとる場合、０と１
からなる１種類の符号列を用いる場合と、Ｇｏｌａｙ
（ゴーレイ）符号列に基づいて生成された４種類のパタ
ーン信号列Ｐａ〜Ｐｄを用いる場合があるが、ここでは
Ｇｏｌａｙ符号列に基づいて生成された４種類のパター
ン信号列Ｐａ〜Ｐｄを用いる場合について説明する。 【００１０】Ｇｏｌａｙ符号列はバイポーラのＮＲＺの
符号列（１と−１からなる符号列）であり、例えば、Ｎ
＝４の簡単な例で示すと、 Ｇａ＝［１，１，１，−１］ Ｇｂ＝［１，１，−１，１］ のように互いに補対称（コンプリメンタリ）な符号列Ｇ
ａ、Ｇｂからなる。 【００１１】ただし、光のパルス列では符号−１を表現
できないので、次のようにＧａ、Ｇｂの符号−１を符号
０に置き換えたパターン信号列Ｐａ、Ｐｃと、これらを
反転させたパターン信号列Ｐｂ、Ｐｄとを用いている。 【００１２】Ｐａ＝［１，１，１，０］ Ｐｂ＝［０，０，０，１］ Ｐｃ＝［１，１，０，１］ Ｐｄ＝［０，０，１，０］ 【００１３】このように４種類のパターン信号列を生成
した場合、パターン信号列Ｐａ、Ｐｂ同士のビット減算
を行うことで符号列Ｇａが得られ、パターン信号列Ｐ
ｃ、Ｐｄ同士のビット減算を行うことで符号列Ｇｂが得
られる。 【００１４】したがって、パターン信号列Ｐａ、Ｐｂに
ついてそれぞれ得られた受光データ同士の差のデータが
符号列Ｇａについての受光データを表すことになり、同
様に、パターン信号列Ｐｃ、Ｐｄについてそれぞれ得ら
れた受光データ同士の差のデータが符号列Ｇｂについて
の受光データを表すことになる。 【００１５】光線路１に入射された光パルス列は遠端１
ｂへ向かって進むが、その光パルス列に対する後方散乱
光や、入射端１ａ、遠端１ｂからのフレネル反射光が入
射端１ａ側へ戻り、これらの戻り光が接続端子１６およ
び方向性結合器１５を介して受光器１７に入力される。 【００１６】受光器１７は受光した戻り光の強さに応じ
て大きさが変化する受光信号をＡ／Ｄ変換器１８に出力
する。 【００１７】Ａ／Ｄ変換器１８は、光パルス列を変調し
ているパターン信号列のビット周期Ｔの１／Ｑ（Ｑは複
数）のサンプリング周期Ｔｓで受光信号をサンプリング
して、各サンプリング値をディジタルの受光データＤａ
（ｎ）〜Ｄｄ（ｎ）に変換してメモリ１９に出力する。
ここで、ｎはサンプリングポイントを示す。 【００１８】光パルス列出力部１１およびメモリ１９
は、測定制御部２０によって制御される。即ち、測定制
御部２０は測定の開始指示を受けると、光パルス列出力
部１１から４種類のパターン信号列Ｐａ〜Ｐｄによって
それぞれ変調された光パルス列を順番に出力させるとと
もに、メモリ１９に対する受光データＤａ（ｎ）〜Ｄｄ
（ｎ）の書込アドレスをＡ／Ｄ変換器１７のサンプリン
グ周期と同一周期で変更して所定アドレス順に記憶さ
せ、各パターン信号列Ｐａ〜Ｐｄについて所定数の受光
データＤａ（ｎ）〜Ｄｄ（ｎ）がメモリ１９に記憶され
ると、演算部２１に対して演算開始を指示する。 【００１９】演算部２１は、差データ演算手段２２によ
って、パターン信号列Ｐａ、Ｐｂについて得られた受光
データＤａ（ｎ）、Ｄｂ（ｎ）の差のデータＥ（ｎ）
と、パターン信号列Ｐｃ、Ｐｄについて得られた受光デ
ータＤｃ（ｎ）、Ｄｄ（ｎ）の差のデータＦ（ｎ）とを
求め、相関演算手段２３によって差データＥ（ｎ）と符
号列Ｇａとの相関および差データＦ（ｎ）と符号列Ｇｂ
との相関を求め、加算合成手段２４によって両相関結果
Ｓａ（ｎ）、Ｓｂ（ｎ）を加算合成して、その演算結果
Ｓ（ｎ）を光線路１の距離に対する特性を示す特性デー
タとして出力する。 【００２０】ここで、相関演算手段２３は、各パターン
信号列Ｐａ〜Ｐｄの基になるＮビットの符号列Ｇａ、Ｇ
ｂをＡ／Ｄ変換器１８のサンプリング周期Ｔｓと同一周
期でサンプリングしたと仮定した場合に得られるＬ（＝
Ｎ・Ｑ）ビットの参照データＲａ、Ｒｂと差データＥ
（ｎ）、Ｆ（ｎ）との相関演算を、次の式（１）、
（２）にしたがって行う。 【００２１】 Ｓａ（ｎ）＝_ｋ＝１Σ^ＬＥ（ｎ＋ｋ−１）・Ｒａ（ｋ）……（１） Ｓｂ（ｎ）＝_ｋ＝１Σ^ＬＦ（ｎ＋ｋ−１）・Ｒｂ（ｋ）……（２） 【００２２】ただし、記号Σは、ｋ＝１〜Ｌまでの総和
をとるものとし、Ｒａ（ｋ）、Ｒｂ（ｋ）は、参照デー
タＲａ、Ｒｂのサンプリングポイントの任意のｋ番目の
データとする。 【００２３】特性表示手段２５は、演算部２１によって
算出された特性データＳ（ｎ）を、例えば対数変換処理
して表示装置２６に出力し、表示装置２６の横軸を距離
とする座標上に表示させる。 【００２４】次に、この光線路測定装置１０の動作を説
明する。なお、ここでは説明を簡単にするために光線路
１の中間部にフレネル反射箇所（ファイバ接続点）が無
いものとし、パターン信号列Ｐａ〜Ｐｂを、前記したよ
うに、 Ｐａ＝［１，１，１，０］ Ｐｂ＝［０，０，０，１］ Ｐｃ＝［１，１，０，１］ Ｐｄ＝［０，０，１，０］ とする。 【００２５】測定の開始が指示されて、始めにパターン
信号列Ｐａによって変調された光パルス列が光線路１に
入射された場合、その１ビット目の符号１に対応して出
射された光パルスに対しては、図１１の（ａ）に示すよ
うに光線路１の入射端１ａおよび遠端１ｂからのフレネ
ル反射光とそれらの間の後方散乱光による受光信号成分
が出力される。 【００２６】なお、ここで、入射端１ａおよび遠端１ｂ
からのフレネル反射光のレベルをそれぞれＵ、Ｖとし、
入射端１ａ近傍および遠端１ｂ近傍の後方散乱光のレベ
ルをそれぞれα、βでほぼ一様とする。 【００２７】同様に、２ビット目の符号１に対応する光
パルスに対しては、図１１の（ｂ）のように、図１１の
（ａ）の受光信号成分を１ビット分遅らせた受光信号成
分が出力され、３ビット目の符号１に対応する光パルス
に対しては、図１１の（ｃ）のように、図１１の（ａ）
の受光信号成分を２ビット分遅らせた受光信号成分が出
力され、４ビット目の符号０については光パルスが出射
されないので、その受光信号成分は図１１の（ｄ）に示
すように雑音のみとなる。なお、図１１および後述の図
１２、図１３の特性は、縦軸を対数目盛で示している。 【００２８】したがって、パターン信号列Ｐａによって
変調された光パルス列に対して、図１２の（ａ）に示す
ように、前記図１１の（ａ）〜（ｄ）の各受光信号成分
を重畳した受光データＤａ（ｎ）がメモリ１９に記憶さ
れることになる。 【００２９】同様に、他のパターン信号列Ｐｂ〜Ｐｄに
よって変調された光パルス列に対して、図１２の（ｂ）
〜（ｄ）に示す受光データＤｂ（ｎ）〜Ｄｃ（ｎ）がそ
れぞれメモリ１９に記憶される。 【００３０】このようにして各パターン信号列Ｐａ〜Ｐ
ｄについての受光データＤａ（ｎ）〜Ｄｄ（ｎ）が得ら
れると、差データ算出手段２２によって、受光データＤ
ａ（ｎ）、Ｄｂ（ｎ）の差データＥ（ｎ）および受光デ
ータＤｃ（ｎ）、Ｄｄ（ｎ）の差データＦ（ｎ）が、図
１３の（ａ）、（ｂ）に示すようにそれぞれ求められ
る。 【００３１】そして、相関演算手段２３によって、差デ
ータＥ（ｎ）と参照データＲａとの相関値Ｓａ（ｎ）、
差データＦ（ｎ）と参照データＲｂとの相関値Ｓｂ
（ｎ）が算出される。 【００３２】即ち、差データＥ（ｎ）と参照データＲａ
との第１ポイント目（入射端１ａ）の相関値Ｓａ（１）
は、 Ｓａ（１）＝_ｋ＝１Σ^２０Ｅ（ｋ）・Ｒａ（ｋ）＝Ｅ
（１）・Ｒａ（１）＋Ｅ（２）・Ｒａ（２）＋…＋Ｅ
（２０）・Ｒａ（２０） となる。 【００３３】ここで、Ｒａ（１）〜Ｒａ（１５）＝１、
Ｒａ（１６）〜Ｒａ（２０）＝−１であるから、 Ｓａ（１）＝５Ｕ＋５（Ｕ＋α）＋５（Ｕ＋２α）−５
（３α−Ｕ）＝２０Ｕ となる。 【００３４】以下同様の演算を行うことによって、入射
端１ａ近傍の各ポイントの相関値が次のように得られ
る。 【００３５】 Ｓａ（２）＝１７Ｕ＋４α、 Ｓａ（３）＝１４Ｕ＋８α Ｓａ（４）＝１１Ｕ＋１２α、 Ｓａ（５）＝８Ｕ＋１６α Ｓａ（６）＝５Ｕ＋２０α、 Ｓａ（７）＝４Ｕ＋２１α Ｓａ（８）＝３Ｕ＋２２α、 Ｓａ（９）＝２Ｕ＋２３α Ｓａ（１０）＝Ｕ＋２４α、 Ｓａ（１１）＝２５α Ｓａ（１２）＝−Ｕ＋２５α、 Ｓａ（１３）＝−２Ｕ＋２５α Ｓａ（１４）＝−３Ｕ＋２５α、 Ｓａ（１５）＝−４Ｕ＋２５α Ｓａ（１６）＝−５Ｕ＋２５α、 Ｓａ（１７）＝−４Ｕ＋２４α Ｓａ（１８）＝−３Ｕ＋２３α、 Ｓａ（１９）＝−２Ｕ＋２２α Ｓａ（２０）＝−Ｕ＋２１α、 Ｓａ（２１）以降＝２０α 【００３６】また上記同様の演算によって、差データＦ
（ｎ）についての入射端１ａ近傍の各ポイントの相関値
が次のように得られる。 【００３７】 Ｓｂ（１）＝２０Ｕ、 Ｓｂ（２）＝１５Ｕ＋４α Ｓｂ（３）＝１０Ｕ＋８α、 Ｓｂ（４）＝５Ｕ＋１２α Ｓｂ（５）＝１６α、 Ｓｂ（６）＝−５Ｕ＋２０α Ｓｂ（７）＝−４Ｕ＋１９α、 Ｓｂ（８）＝−３Ｕ＋１８α Ｓｂ（９）＝−２Ｕ＋１７α、 Ｓｂ（１０）＝−Ｕ＋１６α Ｓｂ（１１）＝１５α、 Ｓｂ（１２）＝Ｕ＋１５α Ｓｂ（１３）＝２Ｕ＋１５α、 Ｓｂ（１４）＝３Ｕ＋１５α Ｓｂ（１５）＝４Ｕ＋１５α、 Ｓｂ（１６）＝５Ｕ＋１５α Ｓｂ（１７）＝４Ｕ＋１６α、 Ｓｂ（１８）＝３Ｕ＋１７α Ｓｂ（１９）＝２Ｕ＋１８α、 Ｓｂ（２０）＝Ｕ＋１９α Ｓｂ（２１）以降＝２０α 【００３８】これらの入射端近傍の相関値に対し、加算
合成手段２４によって、 Ｓ（ｎ）＝Ｓａ（ｎ）＋Ｓｂ（ｎ） の加算処理が行われ、次の特性データＳ（ｎ）が得られ
る。 【００３９】 Ｓ（１）＝４０Ｕ、 Ｓ（２）＝３２Ｕ＋８α Ｓ（３）＝２４Ｕ＋１６α、 Ｓ（４）＝１６Ｕ＋２４α Ｓ（５）＝８Ｕ＋３２α、 Ｓ（６）以降＝４０α 【００４０】上記した入射端近傍における相関値の算
出、その差データの算出および加算処理は、遠端１ｂの
近傍についても同様に行われる。 【００４１】これらの加算合成処理によって図１４に示
す特性データＳ（ｎ）が得られる。この特性データにお
いて、入射端１ａの近傍の特性は、ポイントｎ＝１でピ
ーク値４０Ｕとなりｎ＝６まで単調に減少し、以後は後
方散乱光のレベルに依存して単調減少する。 【００４２】また、遠端１ｂの近傍では、遠端に一致す
るポイントｎ＝Ｍの６ポイント以前では、後方散乱光の
レベルに依存して減少し、ポイントｎ＝Ｍ−５から１ポ
イントずつ単調増加してポイントｎ＝Ｍでピーク値４０
Ｖをとり、ポイントｎ＝Ｍ＋１からｎ＝Ｍ＋５まで１ポ
イントずつ単調減少し、それ以降は０となる。 【００４３】このようにして得られた特性データＳ
（ｎ）は、例えば対数変換処理されて図１５に示すよう
に横軸を距離軸とする座標上に表示され、この表示から
光線路１の伝送特性を把握することができる。 【００４４】この特性データのフレネル反射光成分Ａ、
Ｂは、入射端１ａ（ｎ＝１）および遠端１ｂ（ｎ＝Ｍ）
の箇所でそれぞれピークとなっており、その幅は光パル
ス列全体の幅（４ビット幅）より狭くなる。 【００４５】また、相関演算によって得られた特性デー
タのレベルは、１ビット幅の光パルスを単発的に入射し
て得られる受光データのレベルに対して全体的に高くな
るので、長い光線路でも遠端まで測定が可能となる。 【００４６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の光線路測定装置１０によって得られる特性デー
タＳ（ｎ）の波形は、図１５に示しているように、光線
路１の入射端１ａや遠端１ｂのフレネル反射部分Ａ、Ｂ
における立ち上がり、立ち下がりが緩慢になっており、
しかも、遠端におけるフレネル反射光の幅が光パルスの
２ビット分の幅になってしまい、前記図９で示したよう
な光パルスを単発的に入射したときのような特性波形と
ならず、光線路１の伝送特性を正しく把握することがで
きないという問題があった。 【００４７】また、前記したように、相関演算処理を行
って光線路の特性を得る光線路測定装置では、線路が長
い場合に相関演算のための時間が非常に長くなってしま
い、測定結果が速やかに得られないという問題もあっ
た。 【００４８】これらの問題は、上記のようにＧｏｌａｙ
符号列を用いた場合だけでなく、１種類の符号列によっ
て変調された光パルス列を光線路に入射し、その戻り光
の受光データと符号列との相関を取って光線路の特性デ
ータを求める光線路測定装置においても同様に発生する
問題である。 【００４９】本発明は、この問題を解決した光線路測定
装置を提供することを目的としている。 【００５０】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の光線路測定装置は、Ｎビット長（Ｎは複
数）で所定パターンの符号列に基づいてパルス変調され
た光パルス列を出力して、測定対象の光線路（１）の一
端側に入射する光パルス列出力手段（１１）と、前記光
パルス列が入射された光線路から前記一端側に戻ってく
る光を受光する受光器（１７）と、前記受光器の出力信
号を前記符号列のビット周期の複数分の１のサンプリン
グ周期でサンプリングしてディジタルの受光データに変
換するＡ／Ｄ変換器（１８）と、前記光線路に光パルス
列が入射されてから所定時間が経過するまでの間に前記
Ａ／Ｄ変換器から出力された受光データまたは該受光デ
ータ同士の差のデータに対する前記符号列の相関演算を
行う演算手段（３１、４２）とを備えた光線路測定装置
において、前記演算手段は、１サンプリングポイント当
たりの相関値を、前記符号列を構成しているＮ個のビッ
トデータと、前記受光データまたは差のデータから前記
符号列のビット周期に等しい間隔で抽出したＮ個のデー
タとの積和演算によって求めるように構成されているこ
とを特徴としている。 【００５１】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明を実施した光線路
測定装置３０の構成を示している。 【００５２】この光線路測定装置３０は、図１に示して
いるように、後述する演算部３１の相関演算手段３２を
除いて、前記した光線路測定装置１０と同様に構成され
ている。 【００５３】即ち、光パルス列出力部１１は、光源１２
から所定波長、所定強度で出射される連続光を光変調器
１３に入力して、前記Ｇｏｌａｙ符号に基づいて生成さ
れたパターン信号列発生部１４からのパターン信号列Ｐ
ａ〜Ｐｄによって順番にパルス変調し、このパルス変調
された光パルス列を、方向性結合器１５を介して接続端
子１６に出力し、接続端子１６に一端側が接続されてい
る測定対象の光線路１に入射する。 【００５４】光線路１からの戻り光は、接続端子１６お
よび方向性結合器１５を介して受光器１７に入射され、
受光器１７から出力される受光信号は、Ａ／Ｄ変換器１
８に入力されて、光パルス列出力部１１のパターン信号
列発生部１４が出力する４種類のパターン信号列Ｐａ〜
Ｐｄのビット周期Ｔの１／Ｑのサンプリング周期Ｔｓで
サンプリングされ、ディジタルの受光データＤａ（ｎ）
〜Ｄｄ（ｎ）に変換されてメモリ１９に順次記憶され
る。 【００５５】なお、前記したように、パターン信号列Ｐ
ａ、Ｐｂについてそれぞれ得られた受光データＤａ
（ｎ）、Ｄｂ（ｎ）同士の差のデータが符号列Ｇａにつ
いての受光データを表すことになり、同様に、パターン
信号列Ｐｃ、Ｐｄについてそれぞれ得られた受光データ
Ｄｃ（ｎ）、Ｄｄ（ｎ）同士の差のデータが符号列Ｇｂ
についての受光データを表すことになる。 【００５６】測定制御部２０は図示しない操作部等から
測定の開始指示を受けると、光パルス列出力部１１から
４種類のパターン信号列Ｐａ〜Ｐｄによってそれぞれ変
調された光パルス列を順番に出力させるとともに、受光
信号に対するサンプリングをサンプリング周期Ｔｓで開
始させ、メモリ１９に対する受光データＤ（ｎ）の書込
アドレスをＡ／Ｄ変換器１８のサンプリング周期と同一
周期で変更して、受光データＤａ（ｎ）〜Ｄｄ（ｎ）を
所定アドレス順に記憶させ、各パターン信号列Ｐａ〜Ｐ
ｄについて所定数の受光データＤａ（ｎ）〜Ｄｄ（ｎ）
がメモリ１９に記憶されると、演算部３１に対して演算
開始を指示する。 【００５７】演算部３１の差データ算出手段２２は、測
定制御部２０からの演算開始の指示を受けると、パター
ン信号列Ｐａ、Ｐｂについて得られた受光データＤａ
（ｎ）、Ｄｂ（ｎ）の差のデータＥ（ｎ）と、パターン
信号列Ｐｃ、Ｐｄについて得られた受光データＤｃ
（ｎ）、Ｄｄ（ｎ）の差のデータＦ（ｎ）とを求めて相
関演算手段３２に出力する。 【００５８】相関演算手段３２は、差データＥ（ｎ）と
符号列Ｇａとの相関値Ｓａ（ｎ）および差データＦ
（ｎ）と符号列Ｇｂとの相関値Ｓｂ（ｎ）を求め、その
演算結果を加算合成手段２４に出力する。 【００５９】また、加算合成手段２４は、相関値Ｓａ
（ｎ）、Ｓｂ（ｎ）を加算合成して、その演算結果Ｓ
（ｎ）を光線路１の距離に対する特性を示す特性データ
として出力する。 【００６０】ここで、相関演算手段３２は、各パターン
信号列Ｐａ〜Ｐｄの基になるＮビットの符号列Ｇａ、Ｇ
ｂをＡ／Ｄ変換器１８のサンプリング周期Ｔｓと同一周
期でサンプリングしたと仮定した場合に得られるＬ（＝
Ｎ・Ｑ）ビットの参照データＲａ、Ｒｂと差データＥ
（ｎ）、Ｆ（ｎ）との相関演算を、次の式（３）、
（４）にしたがって行う。 【００６１】 Ｓａ（ｎ）＝_ｋ＝１Σ^Ｎ｛Ｅ［（ｋ−１）Ｑ＋ｎ］ ・Ｒａ［（ｋ−１）Ｑ＋１］｝ ……（３） Ｓｂ（ｎ）＝_ｋ＝１Σ^Ｎ｛Ｆ［（ｋ−１）Ｑ＋ｎ］ ・Ｒｂ［（ｋ−１）Ｑ＋１］｝ ……（４） 【００６２】ただし、記号Σは、ｋ＝１〜Ｎまでの総和
をとるものとし、Ｒａ［ｊ］、Ｒｂ［ｊ］は、参照デー
タＲａ、Ｒｂのｊビット目のデータとする。 【００６３】なお、この相関演算に用いる参照データＲ
ａ、Ｒｂは、サンプリングポイントｎに依存せず、Ｇｏ
ｌａｙ符号列Ｇａ、Ｇｂを構成しているＮ個のビットデ
ータそのものである。 【００６４】したがって、Ｇｏｌａｙ符号列Ｇａ、Ｇｂ
のｍビット目のデータをそれぞれＧａ（ｍ）、Ｇｂ
（ｍ）とすれば、上式（３）、（４）は次式（５）、
（６）のように表すことができる。 【００６５】 Ｓａ（ｎ）＝_ｍ＝１Σ^ＮＥ［（ｍ−１）Ｑ＋ｎ］・Ｇａ（ｍ）……（５） Ｓｂ（ｎ）＝_ｍ＝１Σ^ＮＦ［（ｍ−１）Ｑ＋ｎ］・Ｇｂ（ｍ）……（６） 【００６６】また、この相関演算手段３２が演算に用い
る参照データＲａ、ＲｂあるいはＧｏｌａｙ符号列Ｇ
ａ、Ｇｂは、例えば測定制御部２０やパターン信号列出
力部１４から入力設定される。 【００６７】特性表示手段２５は、演算部３１によって
算出された特性データＳ（ｎ）を、例えば対数変換処理
して表示装置２６に出力し、表示装置２６の横軸を距離
とする座標上に表示させる。 【００６８】次に、この光線路測定装置３０の動作を前
記数値例を用いて説明する。なお、ここでは前記同様に
光線路１の中間部にフレネル反射箇所が無いものとし、
また、パターン信号列Ｐａ〜Ｐｄを、前記したように、 Ｐａ＝［１，１，１，０］ Ｐｂ＝［０，０，０，１］ Ｐｃ＝［１，１，０，１］ Ｐｄ＝［０，０，１，０］ とする。 【００６９】測定の開始が指示されると、前記同様に４
種類のパターン信号列Ｐａ〜Ｐｄによって変調された光
パルス列が光線路１に入射され、前記図１２の（ａ）〜
（ｄ）に示した受光データＤｂ（ｎ）〜Ｄｃ（ｎ）がそ
れぞれメモリ１９に記憶され、演算部３１の差データ算
出手段２２によって、受光データＤａ（ｎ）、Ｄｂ
（ｎ）の差データＥ（ｎ）および受光データＤｃ
（ｎ）、Ｄｄ（ｎ）の差データＦ（ｎ）が前記図１３の
（ａ）、（ｂ）に示したようにそれぞれ求められる。 【００７０】そして、相関演算手段３２によって、差デ
ータＥ（ｎ）と参照データＲａ（Ｇｏｌａｙ符号Ｇａの
Ｎ個のビットデータと等価）との相関値Ｓａ（ｎ）、差
データＦ（ｎ）と参照データＲｂ（Ｇｏｌａｙ符号Ｇｂ
のＮ個のビットデータと等価）との相関値Ｓｂ（ｎ）が
算出される。 【００７１】即ち、差データＥ（ｎ）についての第１ポ
イント目（入射端１ａ）の相関値Ｓａ（１）は、前記式
（３）から、 Ｓａ（１）＝_ｋ＝１Σ^４｛Ｅ［５（ｋ−１）＋１］・Ｒ
ａ［５（ｋ−１）＋１］｝ の演算によって得られる。 【００７２】この第１ポイント目の相関値Ｓａ（１）
は、図２の矢印付き実線で示しているように、差データ
Ｅ（ｎ）から第１ポイント目の差データＥ（１）を先頭
とし、符号列Ｇａのビット周期、即ち、サンプリング周
期ＴｓのＱ倍（この場合５倍）の間隔で抽出したＮ個
（この場合４個）のデータＥ（１）、Ｅ（６）、Ｅ（１
１）、Ｅ（１６）と、参照データＲａ（１）、Ｒａ
（６）、Ｒａ（１１）、Ｒａ（１６）との積和演算であ
る。 【００７３】したがって、 Ｓａ（１）＝Ｅ（１）・Ｒａ（１）＋Ｅ（６）・Ｒａ
（６）＋Ｅ（１１）・Ｒａ（１１）＋Ｅ（１６）・Ｒａ
（１６） となる。 【００７４】ここで、Ｒａ（１）＝Ｒａ（６）＝Ｒａ
（１１）＝１、Ｒａ（１６）＝−１であるから、 Ｓａ（１）＝Ｕ＋（Ｕ＋α）＋（Ｕ＋２α）−（３α−
Ｕ）＝４Ｕ となる。 【００７５】また、第２ポイント目の相関値Ｓａ（２）
は、図２の矢印付き破線で示しているように、差データ
Ｅ（ｎ）から、第２ポイント目の差データＥ（２）を先
頭としてサンプリング周期ＴｓのＱ倍の間隔で抽出した
Ｎ個のデータ（２）、Ｅ（７）、Ｅ（１２）、Ｅ（１
７）と、参照データデータＲａ（１）、Ｒａ（６）、Ｒ
ａ（１１）、Ｒａ（１６）との積和演算である。 【００７６】したがって、 Ｓａ（２）＝Ｅ（２）・Ｒａ（１）＋Ｅ（７）・Ｒａ
（６）＋Ｅ（１２）・Ｒａ（１１）＋Ｅ（１７）・Ｒａ
（１６）＝Ｕ＋（Ｕ＋α）＋（Ｕ＋２α）−（３α−
Ｕ）＝４Ｕ となる。 【００７７】以下同様の演算を行うことにより、入射端
１ａ近傍の各ポイントの相関値Ｓａ（ｎ）が次のように
得られ、その変化の様子を図３の（ａ）に示す。 【００７８】Ｓａ（１）〜Ｓａ（５）＝４Ｕ Ｓａ（６）〜Ｓａ（１０）＝（Ｕ＋α）＋（Ｕ＋２α）
＋（３α−Ｕ）−２α＝Ｕ＋４α Ｓａ（１１）〜Ｓａ（１５）＝（Ｕ＋２α）＋（３α−
Ｕ）＝５α Ｓａ（１６）〜Ｓａ（２０）＝（３α−Ｕ）＋２α＝−
Ｕ＋５α Ｓａ（２１）以降＝４α 【００７９】一方、差データＦ（ｎ）と参照データＲｂ
との入射端近傍の各ポイントの相関値Ｓｂ（ｎ）は、以
下のように求められ、その変化の様子を図３の（ｂ）に
示す。 【００８０】Ｓｂ（１）〜Ｓｂ（５）＝Ｕ＋（Ｕ＋α）
−（２α−Ｕ）＋（Ｕ＋α）＝４Ｕ Ｓｂ（６）〜Ｓｂ（１０）＝（Ｕ＋α）＋（２α−Ｕ）
−（Ｕ＋α）＋２α＝−Ｕ＋４α Ｓｂ（１１）〜Ｓｂ（１５）＝（２α−Ｕ）＋（Ｕ＋
α）＝３α Ｓｂ（１６）〜Ｓｂ（２０）＝Ｕ＋３α Ｓｂ（２１）以降＝４α 【００８１】また、差データＥ（ｎ）の遠端部分の最初
の立ち上がり部分をＥ（Ｍ）とすると、Ｍ−２０ポイン
ト目の相関値Ｓａ（Ｍ−２０）は、 Ｓａ（Ｍ−２０）＝Ｅ（Ｍ−２０）・１＋Ｅ（Ｍ−１
５）・１＋Ｅ（Ｍ−１０）・１＋Ｅ（Ｍ−５）・（−
１）＝２β＋２β＋２β−２β＝４β となる。 【００８２】以下同様に、遠端１ｂ近傍の各ポイントの
相関値が次のように得られ、その変化の様子を図４の
（ａ）に示す。 【００８３】Ｓａ（Ｍ−１９）〜Ｓａ（Ｍ−１６）＝４
β Ｓａ（Ｍ−１５）〜Ｓａ（Ｍ−１１）＝２β＋２β＋２
β−Ｖ＝−Ｖ＋６β Ｓａ（Ｍ−１０）〜Ｓａ（Ｍ−６）＝２β＋２β＋Ｖ−
Ｖ＝４β Ｓａ（Ｍ−５）〜Ｓａ（Ｍ−１）＝２β＋Ｖ＋Ｖ−Ｖ＝
Ｖ＋２β Ｓａ（Ｍ）〜Ｓａ（Ｍ＋４）＝Ｖ＋Ｖ＋Ｖ−（−Ｖ）＝
４Ｖ Ｓａ（Ｍ＋５）〜Ｓａ（Ｍ＋９）＝Ｖ＋Ｖ＋（−Ｖ）＝
Ｖ Ｓａ（Ｍ＋１０）〜Ｓａ（Ｍ＋１４）＝Ｖ＋（−Ｖ）＝
０ Ｓａ（Ｍ＋１５）〜Ｓａ（Ｍ＋１９）＝−Ｖ Ｓａ（Ｍ＋２０）以降＝０ 【００８４】また、差データＦ（ｎ）の遠端部分の最初
の立ち上がり部分をＦ（Ｍ）とすると、その遠端近傍の
各ポイントの相関値Ｓｂ（ｎ）は次のように求められ、
その変化の様子を図４の（ｂ）に示す。 【００８５】Ｓｂ（Ｍ−２０）〜Ｓｂ（Ｍ−１６）＝２
β＋２β−２β＋２β＝４β Ｓｂ（Ｍ−１５）〜Ｓｂ（Ｍ−１１）＝２β＋２β−２
β＋Ｖ＝Ｖ＋２β Ｓｂ（Ｍ−１０）〜Ｓｂ（Ｍ−６）＝２β＋２β−Ｖ＋
Ｖ＝４β Ｓｂ（Ｍ−５）〜Ｓｂ（Ｍ−１）＝２β＋Ｖ−Ｖ＋（−
Ｖ）＝−Ｖ＋２β Ｓｂ（Ｍ）〜Ｓｂ（Ｍ＋４）＝Ｖ＋Ｖ−（−Ｖ）＋Ｖ＝
４Ｖ Ｓｂ（Ｍ＋５）〜Ｓｂ（Ｍ＋９）＝Ｖ＋（−Ｖ）−Ｖ＝
−Ｖ Ｓｂ（Ｍ＋１０）〜Ｓｂ（Ｍ＋１４）＝−Ｖ＋Ｖ＝０ Ｓｂ（Ｍ＋１５）〜Ｓｂ（Ｍ＋１９）＝Ｖ Ｓｂ（Ｍ＋２０）以降＝０ 【００８６】次に、加算合成手段２４によって、各ポイ
ント毎に Ｓ（ｎ）＝Ｓａ（ｎ）＋Ｓｂ（ｎ） の加算処理が行われて各ポイント毎の特性データＳ
（ｎ）が求められる。 【００８７】図５は、図３の（ａ）、（ｂ）の入射端１
ａ近傍の相関値を加算して得られた特性データを示した
ものであり、ポイントｎ＝１からｎ＝５まで８Ｕで一定
で、ｎ＝６以降は後方散乱光のレベルαに依存してい
る。 【００８８】また、図６は、図４の（ａ）、（ｂ）の遠
端１ｂ近傍の相関値を加算して得られた特性データを示
したものであり、ポイントｎ＝Ｍ−２０からｎ＝Ｍ−１
までは後方散乱光βのレベルに依存し、ｎ＝Ｍで８Ｖま
で急激に増加してｎ＝Ｍ＋４まで一定となり、ｎ＝Ｍ＋
５で０まで急激に減少し、それ以降は０となる。 【００８９】このようにして得られた各ポイント毎の特
性データＳ（ｎ）は、例えば対数変換処理されて図７に
示すように横軸を距離軸とする座標上に表示され、この
表示から光線路１の伝送特性を把握することができる。 【００９０】図７に示しているように、入射端１ａ近傍
の特性は、Ｓ（１）〜Ｓ（５）まで最大レベルで且つ一
定で、Ｓ（６）で後方散乱光に依存したレベルまで急激
に減少し、それ以降は後方散乱光のレベルの減少に応じ
た傾きで僅かずつ低下する。このＳ（１）〜Ｓ（５）ま
での部分は入射端１ａにおけるフレネル反射部分Ａを示
している。 【００９１】また、遠端１ｂの近傍の特性は、Ｓ（Ｍ−
１）までは後方散乱光のレベルに依存して僅かずつ減少
し、Ｓ（Ｍ）で最大レベルまで急峻に立ち上がりＳ（Ｍ
＋４）まで一定となり、Ｓ（Ｍ＋５）で０まで急峻に下
がりそれ以降は０になっている。このＳ（Ｍ）〜Ｓ（Ｍ
＋４）までの部分は遠端１ｂにおけるフレネル反射部分
Ｂを示している。 【００９２】このように、実施形態の光線路測定装置３
０は、１サンプリングポイント当たりの相関値を、パタ
ーン信号列の基になるＧｏｌａｙ符号列を構成するＮ個
のビットデータと、受光データ同士の差のデータから符
号列のビット周期に等しい間隔Ｑで抽出したＮ個のデー
タとの積和演算によって求めている。 【００９３】このため、この相関処理によって得られる
特性データのフレネル反射部分の波形Ａ、Ｂを、パター
ン信号列の１ビット幅の光パルスを単発的に入射したと
きに得られる幅の狭い且つ立ち上がり立ち下がりが急峻
な波形と同等にすることができ、測定対象の光線路１の
伝送特性をより正確に把握することができる。 【００９４】また、一般に相関演算のために必要な時間
は乗算が支配的であるから、この光線路測定装置２０の
ように、符号列のビット周期に等しい間隔Ｑで抽出した
データに対する積和演算によって相関を求めることによ
り、従来のほぼ１／Ｑの時間で相関値を得ることがで
き、演算処理を従来に比べて格段に高速に行うことがで
き、長い光線路であってもその測定結果を速やかに得る
ことができる。 【００９５】また、この光線路測定装置３０では、ＮＲ
Ｚの１対のＧｏｌａｙ符号列に基づく４種類のパターン
信号列Ｐａ〜Ｐｄによって変調された光パルス列を光線
路１に入射し、その戻り光の受光データ同士の差のデー
タとＧｏｌａｙ符号列との相関をとるようにしていた
が、これは本発明を限定するものではなく、１種類の擬
似ランダムな符号列によってパルス変調した光パルス列
を光線路１に入射し、その戻り光の受光データと符号列
との相関演算を行う場合でも本発明を同様に適用でき
る。 【００９６】図８は、戻り光の受光データと符号列との
相関演算を行う光線路測定装置４０の構成を示したもの
であり、光パルス列出力部１１は、測定制御部２０から
の指示によって、所定ビットＮ長で所定パターンの擬似
ランダムな符号列Ｐをパターン信号列出力部１４から変
調器１３に入力して、符号列Ｐによって変調された光パ
ルス列を生成して、方向性結合器１５を介して接続端子
１６へ出力し、光線路１の一端側に入射する。 【００９７】この光パルス列に対する光線路１からの戻
り光の受光データＤ（ｎ）がメモリ１９に記憶される
と、相関演算手段４２は、符号列ＰをＡ／Ｄ変換器１８
のサンプリング周期Ｔｓの１／Ｑに等しい周期でサンプ
リングしたと仮定したときに得られるＮ・Ｑビットの参
照データＲと受光データＤ（ｎ）との相関演算を次式
（７）にしたがって行う。 【００９８】 Ｓ（ｎ）＝_ｋ＝１Σ^ＮＤ［（ｋ−１）Ｑ＋ｎ］・Ｒ［（ｋ−１）Ｑ＋１］ ……（７） 【００９９】また、前記したように、参照データＲのう
ち、演算に用いるデータは、符号列を構成しているＮ個
のビットデータと等価であるから、符号列Ｐのｍビット
目のデータをＰ（ｍ）とすれば、上式（７）は、次式
（８）のように表すことができる。 【０１００】 Ｓ（ｎ）＝_ｍ＝１Σ^ＮＤ［（ｍ−１）Ｑ＋ｎ］・Ｐ（ｍ） ……（８） 【０１０１】このように構成した光線路測定装置４０の
場合でも、１サンプリングポイント当たりの相関値を、
符号列Ｐを構成するＮ個のビットデータと、受光データ
Ｄ（ｎ）から符号列Ｐのビット周期に等しい間隔Ｑで抽
出したＮ個のデータとの積和演算によって求めているた
め、前記実施形態と同様に、相関処理によって得られる
特性データのフレネル反射部分の波形を、符号列の１ビ
ット幅の光パルスを単発的に入射したときに得られる幅
の狭い且つ立ち上がり立ち下がりが急峻な波形と同等に
することができ、測定対象の光線路１の伝送特性をより
正確に且つ高速に把握することができる。 【０１０２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の光線路測
定装置は、Ｎビット長（Ｎは複数）で所定パターンの符
号列に基づいてパルス変調された光パルス列を出力し
て、測定対象の光線路（１）の一端側に入射する光パル
ス列出力手段（１１）と、前記光パルス列が入射された
光線路から前記一端側に戻ってくる光を受光する受光器
（１７）と、前記受光器の出力信号を前記符号列のビッ
ト周期の複数分の１のサンプリング周期でサンプリング
してディジタルの受光データに変換するＡ／Ｄ変換器
（１８）と、前記光線路に光パルス列が入射されてから
所定時間が経過するまでの間に前記Ａ／Ｄ変換器から出
力された受光データまたは該受光データ同士の差のデー
タに対する前記符号列の相関演算を行う演算手段（３
１、４２）とを備えた光線路測定装置において、前記演
算手段は、１サンプリングポイント当たりの相関値を、
前記符号列を構成しているＮ個のビットデータと、前記
受光データまたは差のデータから前記符号列のビット周
期に等しい間隔で抽出したＮ個のデータとの積和演算に
よって求めるように構成されている。 【０１０３】このため、相関演算処理によって得られる
特性データのフレネル反射部分の波形を、符号列の１ビ
ット幅の光パルスを単発的に入射したときに得られる幅
の狭い且つ立ち上がり立ち下がりが急峻な波形と同等に
することができ、測定対象の光線路の伝送特性をより正
確に把握することができる。 【０１０４】また、符号列のビット周期に等しい間隔で
抽出したＮ個のデータとの積和演算によって相関値を求
めているので、相関値を格段に高速に得ることができ、
長い光線路であってもその測定結果を速やかに得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図 【図２】実施の形態の相関演算を説明するための図 【図３】実施の形態によって得られる入射端近傍の相関
値の変化を示す図 【図４】実施の形態によって得られる遠端近傍の相関値
の変化を示す図 【図５】実施の形態によって得られる入射端近傍の特性
データを示す図 【図６】実施の形態によって得られる遠端近傍の特性デ
ータを示す図 【図７】実施の形態によって得られる光線路全体の特性
データを示す図 【図８】本発明の変形列を示すブロック図 【図９】光パルスを単発的に入射したときに得られる特
性データの一例を示す図 【図１０】従来装置の構成を示すブロック図 【図１１】パルス信号列の各パルスに対する信号成分を
示す図 【図１２】各パルス信号列について得られる受光データ
を示す図 【図１３】受光データ同士の差のデータの特性を示す図 【図１４】従来装置によって得られた特性データを示す
図 【図１５】図１４の特性データを対数変換した結果を示
す図 【符号の説明】 １ 光線路 １ａ 入射端 １ｂ 遠端 ３０、４０ 光線路測定装置 １１ 光パルス出力部 １２ 光源 １３ 光変調器 １４ パターン信号列出力部 １５ 方向性結合器 １６ 接続端子 １７ 受光器 １８ Ａ／Ｄ変換器 １９ メモリ ２０ 測定制御部 ２２ 差データ算出手段 ２４ 加算合成手段 ２５ 特性表示手段 ２６ 表示装置 ３１ 演算部 ３２、４２ 相関演算手段

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】Ｎビット長（Ｎは複数）で所定パターンの
   符号列に基づいてパルス変調された光パルス列を出力し
   て、測定対象の光線路（１）の一端側に入射する光パル
   ス列出力手段（１１）と、 前記光パルス列が入射された光線路から前記一端側に戻
   ってくる光を受光する受光器（１７）と、 前記受光器の出力信号を前記符号列のビット周期の複数
   分の１のサンプリング周期でサンプリングしてディジタ
   ルの受光データに変換するＡ／Ｄ変換器（１８）と、 前記光線路に光パルス列が入射されてから所定時間が経
   過するまでの間に前記Ａ／Ｄ変換器から出力された受光
   データまたは該受光データ同士の差のデータに対する前
   記符号列の相関演算を行う演算手段（３１、４２）とを
   備えた光線路測定装置において、 前記演算手段は、 １サンプリングポイント当たりの相関値を、前記符号列
   を構成しているＮ個のビットデータと、前記受光データ
   または差のデータから前記符号列のビット周期に等しい
   間隔で抽出したＮ個のデータとの積和演算によって求め
   るように構成されていることを特徴とする光線路測定装
   置。