JP6943173B2 - 通信性能予測システム - Google Patents
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Description
本発明の目的は、光空間通信における通信性能をより正確に予想する技術を提供することにある。
第2の移動体と前記地上局との間で行われる第2の光空間通信の設定である通信設定を取得し、
前記第2の光空間通信の性能である第2の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する、ことを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態の通信性能予測システム10の構成例を説明する図である。通信性能予測システム10は、地上局G11、衛星S12及びS13を備える。地上局G11は地上に設置されており、光送受信装置を用いて衛星S12及びS13との間で双方向の光空間通信を行う。衛星S12及びS13は、天球19上の軌道B15上を移動する衛星であり、地上局G11と通信するための光送受信機を備える。衛星S13は、地上局G11から見て、衛星S12に続いて軌道B15を移動する。
図4は、通信性能予測装置100の動作手順の例を示すフローチャートである。第1処理部101は、先行衛星S12と地上局G11とが通信する間の通信性能の時間変化を取得し(図3のステップS011)、その際の伝送路上の雲の位置及び動きを取得する(ステップS012)。そして、第1処理部101は、予測対象衛星S13と地上局G11との通信時の光信号の伝搬経路上の雲の濃度を予測する(ステップS013)。雲の有無には雲の濃度の情報が含まれてもよい。さらに、第1処理部101は、予測対象衛星S13と地上局G11との通信の際の、雲の位置の移動を反映した通信性能の時間変化を予測する(ステップS014)。
図5は、通信性能予測装置100の動作手順の変形例を示すフローチャートである。図4のフローチャートは、図4のフローチャートと比較して、雲画像の処理に関するステップS012〜S014が省略されている。雲画像を用いることで雲の有無による影響を予測できるが、雲のない場合には雲画像による処理は不要である。また、雲画像の解析を行わない場合でも、先行衛星S12の通信性能を用いて、予測対象衛星S13の通信性能へ大気揺らぎの影響を反映できる。従って、図5の手順によっても、予測対象衛星と地上局との通信時の通信性能をより正確に予測するという効果が得られる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は本発明の第2の実施形態の通信性能予測システム20の例を示す図である。通信性能予測システム20は、地上局G21、衛星S22、S23及びS24を備える。軌道B25、B26は天球29上の衛星軌道である。衛星S22及びS23は軌道B25上を移動する衛星であり、衛星S24は軌道B26上を移動する衛星である。
以上の仮定の下で、大気揺らぎ強度を示す分散値σRを決定する方法を説明する。まず、他の衛星S22及びS23の通信記録における通信デバイスの設定と、他の衛星S22及びS23と地上局G21との伝送距離の情報とから、大気揺らぎがない状態における受信光強度のマージンm(受信マージン)を計算する。例えば、送信光強度をT(dBm)、受信感度をR(dBm)、光の回折による自由空間損失をL(dB)とし、大気揺らぎ以外に他に光強度の損失がない場合、マージンm(dB)は下記の式(2)により表せる。
図10は、大気揺らぎ強度を求める手順の例を説明する図である。一般に、マージンmが大きいほどダイナミックレンジに余裕があり誤り率は低い。そこで、本実施形態では、累積確率を誤り率に対応させ、γ−γ分布へのフィッティングを行う。具体的には、マージンmと通信記録における誤り率が式(1)の累積確率P(I)の曲線上に存在するような分散値σRを式(1)から求め、求められた分散値σRを大気揺らぎ強度とする。
そして、他の衛星S22及びS23の通信記録から得られる仰角θと、それらの衛星の通信性能から求めた分散値σRとを対応させたデータ群に対して式(3)によるフィッティングを行う。その結果、分散値σRと仰角θとの関係をモデル化できる。例えば、分散値σRを、仰角θの関数として表現することで、大気揺らぎ強度と仰角との関係のモデル化が行われる。通信記録のデータが多数あれば、式(3)に代えて高次多項式のような一般的な関数を用いてモデル化を行ってもよい。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図12は第3の実施形態の通信性能予測システム30の例を示すブロック図である。通信性能予測システム30では、大気揺らぎ強度が直接測定される。
図16は第3の実施形態の通信性能予測システム30の変形例を説明する図である。通信性能予測システム31では、ガイド星S37あるいはレーザガイド星S38を用いて大気揺らぎ強度を測定する点で、第3の実施形態の通信性能予測システム30とは異なる。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態のいずれかが選択される。図17は、第4の実施形態による通信性能の予測手順の例を示すフローチャートである。
第1の移動体と地上局との間で行われる第1の光空間通信の性能である第1の通信性能を含む通信記録を記録し、第2の移動体と前記地上局との間で行われる第2の光空間通信の設定である通信設定を取得し、前記第2の光空間通信の性能である第2の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する処理手段を備える、
通信性能予測装置。
前記通信記録は、前記第1の光空間通信における、
前記第1の移動体の仰角と前記第1の通信性能との関係、及び、
前記第1の移動体の通信デバイスの設定、及び、
前記地上局の通信デバイスの設定を含み、
前記通信設定は、前記第2の光空間通信における、
前記第2の移動体の仰角及び前記第2の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定を含む、
付記1に記載された通信性能予測装置。
前記処理手段は、前記第2の光空間通信における前記第2の移動体の仰角と略同一の範囲の前記第1の移動体の仰角における前記通信記録に基づいて前記第2の通信性能を予測する、付記1又は2に記載された通信性能予測装置。
前記処理手段は、
前記第1の光空間通信の際の大気揺らぎ強度を示す第1の指標を求める第1揺らぎ算出手段、
前記第1の光空間通信の際の前記第1の移動体の仰角と前記第1の指標とから、前記第1の指標と前記第1の移動体の仰角との関係を求める仰角算出手段、
前記第1の指標と前記第1の移動体の仰角との関係に基づいて、前記第2の移動体の仰角から前記第2の光空間通信における前記大気揺らぎ強度を示す第2の指標を求める第2揺らぎ算出手段、
前記第2の指標、及び前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定、及び前記第2の移動体と前記地上局との距離に基づいて、前記第2の通信性能の予測結果を出力する通信性能算出手段、
を備える付記1乃至3のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。
前記第1揺らぎ算出手段は、前記第1の通信性能として前記第1の光空間通信の際の誤り率を用い、前記第1の光空間通信の受信マージンと前記誤り率との関係をγ−γ分布にフィッティングした際の累積確率の分散値を前記第1の指標とする、付記4に記載された通信性能予測装置。
前記通信性能算出手段は、前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定の差分により生じる前記第1の通信性能と前記第2の通信性能との差分に基づいて前記第2の通信性能を予測する、付記4又は5に記載された通信性能予測装置。
前記通信性能算出手段は、前記第1の移動体が前記第2の移動体と同一の軌道上を運行する場合に前記第2の通信性能の予測結果を出力する、付記4乃至6のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。
前記第1揺らぎ算出手段は、前記第1の移動体から受信した光強度の揺らぎから前記第1の指標を求める、付記4に記載された通信性能予測装置。
前記通信性能算出手段は、前記第1の移動体が前記第2の移動体の軌道上と異なる位置にある場合に前記第2の通信性能の予測結果を出力する、付記8に記載された通信性能予測装置。
前記第1揺らぎ算出手段は、前記第1の移動体から受信した光強度の揺らぎから求めた前記第1の指標に代えて、レーザガイド星又は天球上の星から受信した光強度の揺らぎを前記第1の指標として出力する、付記4乃至9のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。
前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定は、それぞれ、送信光の強度、送信光の送信ビーム発散角、光学系の特性のばらつき、光受信感度の少なくとも1つを含む、付記1乃至10のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。
前記第1の光空間通信の際の光信号の遮蔽物の位置及び前記第2の光空間通信の際の前記遮蔽物の予測位置に基づいて前記第1の通信性能と前記第2の通信性能との差分を求め、求められた差分を用いて前記第2の通信性能を予測する、付記1乃至10のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。
前記第1及び第2の移動体と光空間通信を行う光送信機及び光受信機を備え、前記通信記録及び前記通信設定を出力する光送受信装置と、
付記1乃至12のいずれか1項に記載された通信性能予測装置と、
を備える地上局。
付記13に記載された地上局と、前記地上局が備える前記通信性能予測装置が予測した前記第2の通信性能を処理する通信装置と、を備える通信性能予測システム。
第1の移動体と地上局との間で行われる第1の光空間通信の性能である第1の通信性能を含む通信記録を取得し、
第2の移動体と前記地上局との間で行われる第2の光空間通信の設定である通信設定を取得し、
前記第2の光空間通信の性能である第2の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する、
通信性能予測方法。
前記通信記録は、前記第1の光空間通信における、
前記第1の移動体の仰角と前記第1の通信性能との関係、及び、
前記第1の移動体の通信デバイスの設定、及び、
前記地上局の通信デバイスの設定を含み、
前記通信設定は、前記第2の光空間通信における、
前記第2の移動体の仰角及び前記第2の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定を含む、
付記15に記載された通信性能予測方法。
前記第2の光空間通信における前記第2の移動体の仰角と略同一の範囲の前記第1の移動体の仰角における前記通信記録に基づいて前記第2の通信性能を予測する、付記15又は16に記載された通信性能予測方法。
前記第1の光空間通信の際の大気揺らぎ強度を示す第1の指標を求め、
前記第1の光空間通信の際の前記第1の移動体の仰角と前記第1の指標とから、前記第1の指標と前記第1の移動体の仰角との関係を求め、
前記第1の指標と前記第1の移動体の仰角との関係に基づいて、前記第2の移動体の仰角から前記第2の光空間通信における前記大気揺らぎ強度を示す第2の指標を求め、
前記第2の指標、及び前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定、及び前記第2の移動体と前記地上局との距離に基づいて、前記第2の通信性能を予測する、
付記15乃至17のいずれかに記載された通信性能予測方法。
前記第1の通信性能として前記第1の光空間通信の際の誤り率を用い、前記第1の光空間通信の受信マージンと前記誤り率との関係をγ−γ分布にフィッティングした際の累積確率の分散値を前記第1の指標とする、付記18に記載された通信性能予測方法。
前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定の差分により生じる前記第1の通信性能と前記第2の通信性能との差分に基づいて前記第2の通信性能を予測する、付記18又は19に記載された通信性能予測方法。
前記第1の移動体が前記第2の移動体と同一の軌道上を運行する場合に実行される、付記18乃至20のいずれか1項に記載された通信性能予測方法。
前記第1の移動体から受信した光強度の揺らぎから前記第1の指標を求める、付記18に記載された通信性能予測方法。
前記第1の移動体が前記第2の移動体の軌道上と異なる位置にある場合に実行される、付記21に記載された通信性能予測方法。
前記第1の移動体から受信した光強度の揺らぎから求めた前記第1の指標に代えて、レーザガイド星又は天球上の星から受信した光強度の揺らぎを前記第1の指標として用いる、付記18乃至23のいずれか1項に記載された通信性能予測方法。
前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定は、それぞれ、送信光の強度、送信光の送信ビーム発散角、光学系の特性のばらつき、光受信感度の少なくとも1つを含む、付記15乃至24のいずれか1項に記載された通信性能予測方法。
前記第1の光空間通信の際の光信号の遮蔽物の位置及び前記第2の光空間通信の際の前記遮蔽物の予測位置に基づいて前記第1の通信性能と前記第2の通信性能との差分を求め、求められた差分を用いて前記第2の通信性能を予測する、付記15乃至25のいずれか1項に記載された通信性能予測方法。
通信性能予測装置のコンピュータに、
第1の移動体と地上局との間で行われる第1の光空間通信の性能である第1の通信性能を含む通信記録を取得する手順、
第2の移動体と前記地上局との間で行われる第2の光空間通信の設定である通信設定を取得する手順、
前記第2の光空間通信の性能である第2の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する手順、
を実行させるための通信性能予測プログラム。
G11、G21、G31 地上局
S12、S13、S22〜S24、S31〜S34 衛星
S37 ガイド星
S38 レーザガイド星
B15、B25、B35、B36 軌道
19、29、39 天球
100、200、300 通信性能予測装置
101 第1処理部
102 第2処理部
103 アンテナ
104 光送受信装置
105 通信装置
201 第1揺らぎ算出部
202 仰角算出部
203 第2揺らぎ算出部
204 通信性能算出部
301 揺らぎ測定部
Claims (10)
- 第1の移動体と地上局との間で行われる第1の光空間通信の性能である第1の通信性能を含む通信記録を記録し、第2の移動体と前記地上局との間で行われる第2の光空間通信の設定である通信設定を取得し、前記第2の光空間通信の性能である第2の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する処理手段を備える、
通信性能予測装置。 - 前記通信記録は、前記第1の光空間通信における、
前記第1の移動体の仰角と前記第1の通信性能との関係、及び、
前記第1の移動体の通信デバイスの設定、及び、
前記地上局の通信デバイスの設定を含み、
前記通信設定は、前記第2の光空間通信における、
前記第2の移動体の仰角及び前記第2の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定を含む、
請求項1に記載された通信性能予測装置。 - 前記処理手段は、前記第2の光空間通信における前記第2の移動体の仰角と略同一の範囲の前記第1の移動体の仰角における前記通信記録に基づいて前記第2の通信性能を予測する、請求項1又は2に記載された通信性能予測装置。
- 前記処理手段は、
前記第1の光空間通信の際の大気揺らぎ強度を示す第1の指標を求める第1揺らぎ算出手段、
前記第1の光空間通信の際の前記第1の移動体の仰角と前記第1の指標とから、前記第1の指標と前記第1の移動体の仰角との関係を求める仰角算出手段、
前記第1の指標と前記第1の移動体の仰角との関係に基づいて、前記第2の移動体の仰角から前記第2の光空間通信における前記大気揺らぎ強度を示す第2の指標を求める第2揺らぎ算出手段、
前記第2の指標、及び前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定、及び前記第2の移動体と前記地上局との距離に基づいて、前記第2の通信性能の予測結果を出力する通信性能算出手段、
を備える請求項1乃至3のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。 - 前記第1揺らぎ算出手段は、前記第1の通信性能として前記第1の光空間通信の際の誤り率を用い、前記第1の光空間通信の受信マージンと前記誤り率との関係をγ−γ分布にフィッティングした際の累積確率の分散値を前記第1の指標とする、請求項4に記載された通信性能予測装置。
- 前記通信性能算出手段は、前記第1及び第2の移動体の通信デバイスの設定の差分により生じる前記第1の通信性能と前記第2の通信性能との差分に基づいて前記第2の通信性能を予測する、請求項4又は5に記載された通信性能予測装置。
- 前記通信性能算出手段は、前記第1の移動体が前記第2の移動体と同一の軌道上を運行する場合に前記第2の通信性能の予測結果を出力する、請求項4乃至6のいずれか1項に記載された通信性能予測装置。
- 前記第1揺らぎ算出手段は、前記第1の移動体から受信した光強度の揺らぎから前記第1の指標を求める、請求項4に記載された通信性能予測装置。
- 前記通信性能算出手段は、前記第1の移動体が前記第2の移動体の軌道上と異なる位置にある場合に前記第2の通信性能の予測結果を出力する、請求項8に記載された通信性能予測装置。
- 第1の移動体と地上局との間で行われる第1の光空間通信の性能である第1の通信性能を含む通信記録を取得し、
第2の移動体と前記地上局との間で行われる第2の光空間通信の設定である通信設定を取得し、
前記第2の光空間通信の性能である第2の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する、
通信性能予測方法。
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JP2017244459A Active JP6943173B2 (ja) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 通信性能予測システム |
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