JPWO2020105143A1 - Optical space communication device and optical space communication method - Google Patents

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Abstract

識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を行う光トランシーバ(2)と、通信データを含むRF信号のRF空間通信を行うRFトランシーバ(3)と、光トランシーバ(2)から光信号が送信されたのち、光トランシーバ(2)により受信された光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、光空間通信が異常であれば、信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定する判定部(51)とを備えるように、光空間通信装置を構成した。Optical signals are transmitted from an optical transceiver (2) that performs optical spatial communication of an optical signal including an identification signal and communication data, an RF transceiver (3) that performs RF spatial communication of an RF signal including communication data, and an optical transceiver (2). After being transmitted, it is determined whether or not the optical space communication is normal based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver (2). If the optical space communication is abnormal, the optical space communication device is configured to include a determination unit (51) for determining the cause of the abnormality in the optical space communication based on the time change of the signal strength.

Description

この発明は、光信号の光空間通信を行う光空間通信装置及び光空間通信方法に関するものである。 The present invention relates to an optical space communication device and an optical space communication method for performing optical space communication of optical signals.

以下の特許文献1には、光学信号を用いて、データ通信を行う光学トランシーバと、無線周波数(以下、「RF」と称する)信号を用いて、データ通信を行うRFトランシーバとを備えるハイブリッド通信局が開示されている。
特許文献1に開示されているハイブリッド通信局は、通信相手から送信された光学信号の光学パワーレベルを監視する。光学パワーレベルが劣化していなければ、光学トランシーバが、光学信号を用いて、データ通信を行う。
光学パワーレベルが劣化していれば、RFトランシーバが、RF信号を用いて、データ通信を行う。
The following Patent Document 1 includes a hybrid communication station including an optical transceiver that performs data communication using an optical signal and an RF transceiver that performs data communication using a radio frequency (hereinafter referred to as "RF") signal. Is disclosed.
The hybrid communication station disclosed in Patent Document 1 monitors the optical power level of the optical signal transmitted from the communication partner. If the optical power level has not deteriorated, the optical transceiver uses the optical signal to perform data communication.
If the optical power level is degraded, the RF transceiver uses the RF signal for data communication.

特表2003−520491号公報Special Table 2003-520491

特許文献1に開示されているハイブリッド通信局は、通信相手から送信された光学信号の光学パワーレベルが劣化していれば、RFトランシーバが、RF信号を用いて、データ通信を行う。したがって、ハイブリッド通信局は、何らかの原因で、光学信号の通信品質が低下しても、データ通信を継続することができる。RF信号のデータ通信は、光学信号のデータ通信よりも通信レートが低いが、RF信号の通信品質は、気象条件の変動等によって低下しないため、RF信号のデータ通信の信頼性は高い。
しかし、特許文献1に開示されているハイブリッド通信局は、単に光学信号の光学パワーレベルを監視しているだけであるため、光学信号の通信品質が低下している要因を特定することができないという課題があった。
In the hybrid communication station disclosed in Patent Document 1, if the optical power level of the optical signal transmitted from the communication partner is deteriorated, the RF transceiver performs data communication using the RF signal. Therefore, the hybrid communication station can continue the data communication even if the communication quality of the optical signal deteriorates for some reason. The communication rate of RF signal data communication is lower than that of optical signal data communication, but the reliability of RF signal data communication is high because the communication quality of RF signals does not deteriorate due to fluctuations in weather conditions and the like.
However, since the hybrid communication station disclosed in Patent Document 1 merely monitors the optical power level of the optical signal, it is not possible to identify the cause of the deterioration of the communication quality of the optical signal. There was a challenge.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光空間通信の異常要因を特定することができる光空間通信装置及び光空間通信方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an optical space communication device and an optical space communication method capable of identifying an abnormal factor of optical space communication.

この発明に係る光空間通信装置は、識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を行う光トランシーバと、通信データを含む無線周波数信号の無線周波数空間通信を行う無線周波数トランシーバと、光トランシーバから光信号が送信されたのち、光トランシーバにより受信された光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、光空間通信が異常であれば、信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定する判定部とを備えるようにしたものである。 The optical space communication device according to the present invention includes an optical transceiver that performs optical space communication of an optical signal including an identification signal and communication data, a radio frequency transceiver that performs radio frequency space communication of a radio frequency signal including communication data, and an optical transceiver. After the optical signal is transmitted from, it is determined whether or not the optical space communication is normal based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver. However, if the optical space communication is abnormal, a determination unit for determining the cause of the abnormality in the optical space communication is provided based on the time change of the signal strength.

この発明によれば、判定部が、光トランシーバから光信号が送信されたのち、光トランシーバにより受信された光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、光空間通信が異常であれば、信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定するように、光空間通信装置を構成した。したがって、この発明に係る光空間通信装置は、光空間通信の異常要因を特定することができる。 According to the present invention, the determination unit determines based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver after the optical signal is transmitted from the optical transceiver. An optical space communication device is configured so as to determine whether or not the optical space communication is normal, and if the optical space communication is abnormal, determine the cause of the abnormality in the optical space communication based on the time change of the signal strength. did. Therefore, the optical space communication device according to the present invention can identify an abnormal factor of optical space communication.

実施の形態1に係る光空間通信装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the optical space communication apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光空間通信装置の時系列信号処理部34を示す構成図である。It is a block diagram which shows the time-series signal processing unit 34 of the optical space communication apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. データ抽出部68、フーリエ変換部70、信号強度算出処理部71及び時間変化データ生成部72のハードウェアを示すハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram which shows the hardware of the data extraction unit 68, the Fourier transform unit 70, the signal strength calculation processing unit 71, and the time change data generation unit 72. 時系列信号処理部34の一部がソフトウェア又はファームウェア等で実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the computer when a part of the time series signal processing unit 34 is realized by software, firmware, etc. 実施の形態1に係る光空間通信装置の判定部51を示す構成図である。It is a block diagram which shows the determination part 51 of the optical space communication apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光空間通信装置の判定部51及び制御部52のハードウェアを示すハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram which shows the hardware of the determination part 51 and the control part 52 of the optical space communication apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 判定部51及び制御部52がソフトウェア又はファームウェア等で実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the computer when the determination unit 51 and the control unit 52 are realized by software, firmware, or the like. 信号合波器24から出力された時系列信号、光強度変調器26により強度変調された光及び光受信機33により受信された後方散乱光を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time-series signal output from a signal combiner 24, the light intensity-modulated by an optical intensity modulator 26, and the backscattered light received by an optical receiver 33. 図9Aは、識別信号を含んでいる期間の光信号のスペクトルを示す説明図、図9Bは、通信データの変調信号を含んでいる期間の光信号のスペクトルを示す説明図である。FIG. 9A is an explanatory diagram showing the spectrum of the optical signal during the period including the identification signal, and FIG. 9B is an explanatory diagram showing the spectrum of the optical signal during the period including the modulated signal of the communication data. 光トランシーバ2から送信された光信号と、光信号の後方散乱光とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optical signal transmitted from the optical transceiver 2 and the backscattered light of an optical signal. 図11Aは、後方散乱光101,102のスペクトルを示す説明図である。図11Bは、LPF65の通過帯域を示す説明図である。FIG. 11A is an explanatory diagram showing the spectra of backscattered lights 101 and 102. FIG. 11B is an explanatory diagram showing a pass band of LPF65. 図12Aは、時刻tにおける高速フーリエ変換結果を示す説明図、図12Bは、時刻tにおける高速フーリエ変換結果を示す説明図である。FIG. 12A is an explanatory diagram showing the fast Fourier transform result at time t 0 , and FIG. 12B is an explanatory diagram showing the fast Fourier transform result at time t 1 . 距離レンジ(0)〜(N)に対応する識別信号の信号強度の時間変化を示す時間変化データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change data which shows the time change of the signal strength of the identification signal corresponding to the distance range (0) to (N). 図14Aは、光空間通信が正常である場合の時間変化データを示す説明図、図14Bは、光空間通信が正常であり、かつ、図14Aと比べて、光空間におけるエアロゾル濃度が減少した場合の時間変化データを示す説明図、図14Cは、図1に示す光空間通信装置が故障して、光トランシーバ2から出力された光信号の信号強度が低下した場合の時間変化データを示す説明図、図14Dは、気象が降雨又は濃霧の場合の時間変化データを示す説明図、図14Eは、送信側と受信側の光空間通信装置間で光軸ずれが生じている場合の時間変化データを示す説明図、図14Fは、光空間の伝送路内に遮蔽物が侵入した場合の時間変化データを示す説明図である。FIG. 14A is an explanatory diagram showing time change data when the optical space communication is normal, and FIG. 14B is a case where the optical space communication is normal and the aerosol concentration in the optical space is reduced as compared with FIG. 14A. 14C is an explanatory diagram showing the time change data of FIG. 14C, which shows the time change data when the optical space communication device shown in FIG. 1 fails and the signal intensity of the optical signal output from the optical transceiver 2 decreases. 14D is an explanatory diagram showing time change data when the weather is rainfall or dense fog, and FIG. 14E is time change data when an optical axis shift occurs between the optical space communication device on the transmitting side and the receiving side. The explanatory diagram and FIG. 14F are explanatory views showing the time change data when a shield invades the transmission line in the optical space. 判定部51の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the determination unit 51.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る光空間通信装置を示す構成図である。
図1において、データインタフェース部1は、送信用の通信データをバッファリングし、また、光トランシーバ2により受信された通信データ又は無線周波数(以下、「RF」と称する)トランシーバ3により受信された通信データをバッファリングする。
送信用バッファ11は、送信用の通信データをバッファリングするためのメモリである。
受信用バッファ12は、光トランシーバ2により受信された通信データ又はRFトランシーバ3により受信された通信データをバッファリングするためのメモリである。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical space communication device according to the first embodiment.
In FIG. 1, the data interface unit 1 buffers the communication data for transmission, and the communication data received by the optical transceiver 2 or the communication received by the radio frequency (hereinafter referred to as “RF”) transceiver 3. Buffer the data.
The transmission buffer 11 is a memory for buffering communication data for transmission.
The reception buffer 12 is a memory for buffering the communication data received by the optical transceiver 2 or the communication data received by the RF transceiver 3.

光トランシーバ2は、識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を実施する。
RFトランシーバ3は、通信データを含むRF信号のRF空間通信を実施する。
The optical transceiver 2 carries out optical space communication of an optical signal including an identification signal and communication data.
The RF transceiver 3 carries out RF spatial communication of RF signals including communication data.

送信用スイッチ21は、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、送信用バッファ11によりバッファリングされている送信用の通信データをデータ変調駆動回路22に出力する。
送信用スイッチ21は、制御部52から、RF空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、送信用バッファ11によりバッファリングされている送信用の通信データをRFトランシーバ3の送信用バッファ41に出力する。
When the transmission switch 21 receives a control signal from the control unit 52 indicating that optical space communication is to be performed, the transmission switch 21 outputs the transmission communication data buffered by the transmission buffer 11 to the data modulation drive circuit 22. ..
When the transmission switch 21 receives a control signal from the control unit 52 indicating that RF spatial communication is to be performed, the transmission switch 21 transfers the transmission communication data buffered by the transmission buffer 11 to the transmission buffer 41 of the RF transceiver 3. Output to.

データ変調駆動回路22は、送信用スイッチ21から出力された通信データを変調し、通信データの変調信号を信号合波器24に出力する。
バースト変調駆動回路23は、周期的にトリガ信号を発振し、トリガ信号を時系列信号処理部34に出力する。
また、バースト変調駆動回路23は、トリガ信号に同期して、周波数がfの識別信号を信号合波器24に出力する。
信号合波器24は、データ変調駆動回路22から出力された通信データを含む変調信号(以下、「変調通信データ」と称する)と、バースト変調駆動回路23から出力された識別信号とを合波し、変調通信データと識別信号との合波信号である時系列信号を光強度変調器26に出力する。
なお、信号合波器24による信号の合波処理は、変調通信データと識別信号とが時系列で並ぶように、変調通信データと識別信号とを合波するものである。
The data modulation drive circuit 22 modulates the communication data output from the transmission switch 21 and outputs the modulated signal of the communication data to the signal combiner 24.
The burst modulation drive circuit 23 periodically oscillates the trigger signal and outputs the trigger signal to the time-series signal processing unit 34.
Further, the burst modulation drive circuit 23 outputs an identification signal having a frequency of f 0 to the signal combiner 24 in synchronization with the trigger signal.
The signal combiner 24 combines a modulation signal (hereinafter, referred to as “modulation communication data”) including communication data output from the data modulation drive circuit 22 and an identification signal output from the burst modulation drive circuit 23. Then, a time-series signal, which is a combined wave signal of the modulated communication data and the identification signal, is output to the light intensity modulator 26.
In the signal combine processing by the signal combiner 24, the modulated communication data and the identification signal are combined so that the modulated communication data and the identification signal are arranged in chronological order.

基準光源25は、単一周波数の光を連続発振する光源である。
基準光源25から発振される光の波長は、図示せぬ通信相手の光空間通信装置が備える基準光源から発振される光の波長と異なる。ここでは、図示せぬ通信相手の光空間通信装置の構成は、図1に示す光空間通信装置の構成と同じであるものとする。ただし、通信相手の光空間通信装置は、光信号の光空間通信と、RF信号のRF空間通信とを実施することができる装置であればよく、図1に示す光空間通信装置の構成と全く同じである必要はない。
The reference light source 25 is a light source that continuously oscillates light of a single frequency.
The wavelength of the light oscillated from the reference light source 25 is different from the wavelength of the light oscillated from the reference light source included in the optical space communication device of the communication partner (not shown). Here, it is assumed that the configuration of the optical space communication device of the communication partner (not shown) is the same as the configuration of the optical space communication device shown in FIG. However, the optical space communication device of the communication partner may be a device capable of performing optical space communication of optical signals and RF space communication of RF signals, and has exactly the same configuration as the optical space communication device shown in FIG. It doesn't have to be the same.

光強度変調器26は、信号合波器24から出力された時系列信号によって基準光源25により発振された光を強度変調し、当該強度変調により得られた光信号を蓄積型光増幅器27に出力する。光強度変調器26から出力される光信号は、パルス光である。
蓄積型光増幅器27は、光強度変調器26から出力された光信号のうち、変調通信データを含んでいる期間の増幅率よりも、識別信号を含んでいる期間の増幅率が大きくなるように、光強度変調器26から出力された光信号を増幅する。
蓄積型光増幅器27は、増幅した光信号を光サーキュレータ28に出力する。
The optical intensity modulator 26 intensity-modulates the light oscillated by the reference light source 25 with the time-series signal output from the signal combiner 24, and outputs the optical signal obtained by the intensity modulation to the storage type optical amplifier 27. To do. The optical signal output from the light intensity modulator 26 is pulsed light.
In the storage type optical amplifier 27, among the optical signals output from the optical intensity modulator 26, the amplification factor during the period including the identification signal is larger than the amplification factor during the period containing the modulated communication data. , Amplifies the optical signal output from the optical intensity modulator 26.
The storage type optical amplifier 27 outputs the amplified optical signal to the optical circulator 28.

光サーキュレータ28は、蓄積型光増幅器27から出力された光信号を波長分岐カプラ29に出力し、波長分岐カプラ29から出力された光信号の後方散乱光を光受信機33に出力する。
波長分岐カプラ29は、光サーキュレータ28から出力された光信号を望遠鏡30に出力する。
波長分岐カプラ29は、望遠鏡30により受信された光信号の波長が、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号の波長であれば、当該光信号をデータ通信用光受信機31に出力する。
波長分岐カプラ29は、望遠鏡30により受信された光信号の波長が、望遠鏡30から送信された光信号の波長であれば、当該光信号を光サーキュレータ28に出力する。当該光信号は、望遠鏡30から送信された光信号の後方散乱光である。
望遠鏡30は、波長分岐カプラ29から出力された光信号を光空間に出力することで、光信号を通信相手の光空間通信装置に送信する。
また、望遠鏡30は、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号を受信するほか、光空間に出力した光信号の後方散乱光を受信する。
The optical circulator 28 outputs the optical signal output from the storage type optical amplifier 27 to the wavelength branch coupler 29, and outputs the backward scattered light of the optical signal output from the wavelength branch coupler 29 to the optical receiver 33.
The wavelength branch coupler 29 outputs the optical signal output from the optical circulator 28 to the telescope 30.
If the wavelength of the optical signal received by the telescope 30 is the wavelength of the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, the wavelength branch coupler 29 outputs the optical signal to the optical receiver 31 for data communication. To do.
If the wavelength of the optical signal received by the telescope 30 is the wavelength of the optical signal transmitted from the telescope 30, the wavelength branch coupler 29 outputs the optical signal to the optical circulator 28. The optical signal is backscattered light of an optical signal transmitted from the telescope 30.
The telescope 30 outputs the optical signal output from the wavelength branching coupler 29 to the optical space, thereby transmitting the optical signal to the optical space communication device of the communication partner.
Further, the telescope 30 receives the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, and also receives the backscattered light of the optical signal output to the optical space.

データ通信用光受信機31は、波長分岐カプラ29から出力された光信号を受信して、光信号に含まれている通信データを復調し、通信データを受信用スイッチ32に出力する。
受信用スイッチ32は、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、データ通信用光受信機31から出力された通信データをデータインタフェース部1の受信用バッファ12に出力する。
受信用スイッチ32は、制御部52から、RF空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、RFトランシーバ3の受信用バッファ44によりバッファリングされている通信データをデータインタフェース部1の受信用バッファ12に出力する。
The data communication optical receiver 31 receives the optical signal output from the wavelength branch coupler 29, demodulates the communication data included in the optical signal, and outputs the communication data to the reception switch 32.
When the reception switch 32 receives a control signal from the control unit 52 indicating that optical space communication is to be performed, the reception switch 32 transmits the communication data output from the data communication optical receiver 31 to the reception buffer 12 of the data interface unit 1. Output.
When the reception switch 32 receives a control signal from the control unit 52 indicating that RF spatial communication is to be performed, the reception switch 32 receives the communication data buffered by the reception buffer 44 of the RF transceiver 3 for reception of the data interface unit 1. Output to buffer 12.

光受信機33は、光サーキュレータ28を介して、波長分岐カプラ29から出力された後方散乱光を受信して、後方散乱光を電気信号に変換し、電気信号を時系列信号処理部34に出力する。
時系列信号処理部34は、バースト変調駆動回路23から出力されたトリガ信号を用いて、光受信機33から出力された電気信号から、後方散乱光に含まれている識別信号を抽出し、識別信号の信号強度を算出する。
時系列信号処理部34は、信号強度を算出する毎に、信号強度をモニタ用バッファ35に保存することで、信号強度の時間変化を示す時間変化データを生成する。
モニタ用バッファ35は、時系列信号処理部34により生成された時間変化データをバッファリングするためのメモリである。
The optical receiver 33 receives the backscattered light output from the wavelength branch coupler 29 via the optical circulator 28, converts the backscattered light into an electric signal, and outputs the electric signal to the time-series signal processing unit 34. To do.
The time-series signal processing unit 34 uses the trigger signal output from the burst modulation drive circuit 23 to extract the identification signal contained in the backscattered light from the electric signal output from the optical receiver 33 for identification. Calculate the signal strength of the signal.
Each time the time-series signal processing unit 34 calculates the signal strength, the time-series signal processing unit 34 stores the signal strength in the monitor buffer 35 to generate time change data indicating the time change of the signal strength.
The monitor buffer 35 is a memory for buffering the time change data generated by the time series signal processing unit 34.

送信用バッファ41は、光トランシーバ2の送信用スイッチ21から出力された通信データをバッファリングする。
送受信機42は、送信用バッファ41によりバッファリングされている通信データによって、キャリアとしてのRF信号を変調して、RF信号を送受信アンテナ43に出力する。
送受信機42は、送受信アンテナ43から出力されたRF信号を受信し、RF信号を復調して通信データを抽出し、通信データを受信用バッファ44に出力する。
送受信アンテナ43は、送受信機42から出力されたRF信号を空間に放射することで、RF信号を通信相手の光空間通信装置に送信する。
送受信アンテナ43は、通信相手の光空間通信装置から送信されたRF信号を受信し、受信したRF信号を送受信機42に出力する。
受信用バッファ44は、送受信機42から出力された通信データをバッファリングする。
The transmission buffer 41 buffers the communication data output from the transmission switch 21 of the optical transceiver 2.
The transmitter / receiver 42 modulates the RF signal as a carrier with the communication data buffered by the transmission buffer 41, and outputs the RF signal to the transmission / reception antenna 43.
The transmitter / receiver 42 receives the RF signal output from the transmitter / receiver antenna 43, demodulates the RF signal, extracts communication data, and outputs the communication data to the reception buffer 44.
The transmission / reception antenna 43 transmits the RF signal to the optical space communication device of the communication partner by radiating the RF signal output from the transmitter / receiver 42 into space.
The transmission / reception antenna 43 receives the RF signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, and outputs the received RF signal to the transmitter / receiver 42.
The reception buffer 44 buffers the communication data output from the transmitter / receiver 42.

判定部51は、モニタ用バッファ35によりバッファリングされている時間変化データが示す時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、光空間通信が異常であれば、時間変化データが示す時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定する。光空間通信の異常要因としては、送信側と受信側の光空間通信装置間の位置ずれ等に伴う光軸ずれ、気象条件の変動、光空間通信装置の故障、あるいは、通信路に対する突発的な遮蔽物の侵入等が考えられる。
判定部51は、光空間通信が正常であるか否かを示す判定結果を制御部52に出力する。
制御部52は、例えば、後述の図6に示す制御回路88によって実現される。
制御部52は、判定部51により光空間通信が正常であると判定されれば、光空間通信を有効にして、RF空間通信を無効にするため、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を送信用スイッチ21及び受信用スイッチ32のそれぞれに出力する。
制御部52は、判定部51により光空間通信が異常であると判定されれば、RF空間通信を有効にして、光空間通信を無効にするため、RF空間通信を実施する旨を示す制御信号を送信用スイッチ21及び受信用スイッチ32のそれぞれに出力する。
The determination unit 51 determines whether or not the optical space communication is normal based on the time change indicated by the time change data buffered by the monitor buffer 35, and if the optical space communication is abnormal, the time. Based on the time change indicated by the change data, the cause of the abnormality in the optical space communication is determined. The causes of abnormalities in optical space communication include optical axis deviation due to positional deviation between the optical space communication device on the transmitting side and the receiving side, fluctuations in weather conditions, failure of the optical space communication device, or sudden occurrence of the communication path. Invasion of shields, etc. is conceivable.
The determination unit 51 outputs a determination result indicating whether or not the optical space communication is normal to the control unit 52.
The control unit 52 is realized by, for example, the control circuit 88 shown in FIG. 6 described later.
If the determination unit 51 determines that the optical space communication is normal, the control unit 52 enables the optical space communication and invalidates the RF space communication. Therefore, the control unit 52 indicates that the optical space communication is performed. Is output to each of the transmission switch 21 and the reception switch 32.
If the determination unit 51 determines that the optical space communication is abnormal, the control unit 52 enables the RF space communication and invalidates the optical space communication. Therefore, the control unit 52 indicates that the RF space communication is performed. Is output to each of the transmission switch 21 and the reception switch 32.

図2は、実施の形態1に係る光空間通信装置の時系列信号処理部34を示す構成図である。
図2において、受信信号入力部61は、後方散乱光の受信信号として、光受信機33から出力された電気信号を入力するための端子である。
トリガ信号入力部62は、バースト変調駆動回路23から出力されたトリガ信号を入力するための端子である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a time-series signal processing unit 34 of the optical space communication device according to the first embodiment.
In FIG. 2, the reception signal input unit 61 is a terminal for inputting an electric signal output from the optical receiver 33 as a reception signal of backscattered light.
The trigger signal input unit 62 is a terminal for inputting a trigger signal output from the burst modulation drive circuit 23.

識別信号抽出部63は、クロック発生部64、低域通過フィルタであるLPF(Low Pass Filter)65、アナログデジタル変換器であるADC(Analog to Digital Converter)66、データバッファ67及びデータ抽出部68を備えている。
識別信号抽出部63は、後方散乱光に含まれている通信データの通過を阻止して、後方散乱光に含まれている識別信号を抽出する。
The identification signal extraction unit 63 includes a clock generation unit 64, a low-pass filter LPF (Low Pass Filter) 65, an analog-to-digital converter ADC (Analog to Digital Converter) 66, a data buffer 67, and a data extraction unit 68. I have.
The identification signal extraction unit 63 blocks the passage of communication data contained in the backscattered light and extracts the identification signal contained in the backscattered light.

クロック発生部64は、クロック信号を発振して、クロック信号をADC66に出力する。
LPF65は、受信信号入力部61から後方散乱光の受信信号を受けると、後方散乱光に含まれている通信データの通過を阻止して、後方散乱光に含まれている識別信号を抽出し、抽出した識別信号をADC66に出力する。
ADC66は、クロック発生部64から出力されたクロック信号に同期して、LPF65から出力された識別信号をサンプリングし、識別信号のサンプリングデータをデータバッファ67に出力する。
クロック信号の周波数は、サンプリング定理により、識別信号の周波数fの2倍以上とされる。
The clock generation unit 64 oscillates the clock signal and outputs the clock signal to the ADC 66.
When the LPF65 receives the received signal of the backscattered light from the received signal input unit 61, it blocks the passage of the communication data contained in the backscattered light and extracts the identification signal contained in the backscattered light. The extracted identification signal is output to the ADC 66.
The ADC 66 samples the identification signal output from the LPF 65 in synchronization with the clock signal output from the clock generation unit 64, and outputs the sampling data of the identification signal to the data buffer 67.
According to the sampling theorem, the frequency of the clock signal is set to be at least twice the frequency f 0 of the identification signal.

データバッファ67は、ADC66から出力された識別信号のサンプリングデータをバッファリングするためのメモリである。データバッファ67によりバッファリングされているサンプリングデータは、トリガ信号入力部62からトリガ信号が入力された時刻からの経過時間と対応付けられる。トリガ信号が入力された時刻からの経過時間は、望遠鏡30から、光信号が散乱された位置までの距離(以下、「距離レンジ」と称する)に対応している。したがって、データバッファ67には、距離レンジが異なるサンプリングデータが格納される。
データ抽出部68は、例えば、図3に示すデータ抽出回路81によって実現される。
データ抽出部68は、それぞれの距離レンジに対応する識別信号として、データバッファ67からそれぞれの距離レンジのサンプリングデータを抽出し、抽出したサンプリングデータを信号強度算出部69のフーリエ変換部70に出力する。
図3は、データ抽出部68、フーリエ変換部70、信号強度算出処理部71及び時間変化データ生成部72のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
The data buffer 67 is a memory for buffering the sampling data of the identification signal output from the ADC 66. The sampling data buffered by the data buffer 67 is associated with the elapsed time from the time when the trigger signal is input from the trigger signal input unit 62. The elapsed time from the time when the trigger signal is input corresponds to the distance from the telescope 30 to the position where the optical signal is scattered (hereinafter, referred to as “distance range”). Therefore, the data buffer 67 stores sampling data having different distance ranges.
The data extraction unit 68 is realized by, for example, the data extraction circuit 81 shown in FIG.
The data extraction unit 68 extracts sampling data of each distance range from the data buffer 67 as an identification signal corresponding to each distance range, and outputs the extracted sampling data to the Fourier transform unit 70 of the signal strength calculation unit 69. ..
FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing the hardware of the data extraction unit 68, the Fourier transform unit 70, the signal strength calculation processing unit 71, and the time change data generation unit 72.

信号強度算出部69は、フーリエ変換部70及び信号強度算出処理部71を備えており、識別信号抽出部63により抽出された識別信号の信号強度を算出する。
フーリエ変換部70は、例えば、図3に示すフーリエ変換回路82によって実現される。
フーリエ変換部70は、データ抽出部68により抽出されたそれぞれの距離レンジのサンプリングデータをそれぞれ高速フーリエ変換し、それぞれの高速フーリエ変換結果を信号強度算出処理部71に出力する。
信号強度算出処理部71は、例えば、図3に示す信号強度算出処理回路83によって実現される。
信号強度算出処理部71は、フーリエ変換部70のそれぞれの高速フーリエ変換結果が示す周波数fの成分を、それぞれの距離レンジに対応する識別信号の信号強度として、時間変化データ生成部72に出力する。
The signal strength calculation unit 69 includes a Fourier transform unit 70 and a signal strength calculation processing unit 71, and calculates the signal strength of the identification signal extracted by the identification signal extraction unit 63.
The Fourier transform unit 70 is realized by, for example, the Fourier transform circuit 82 shown in FIG.
The Fourier transform unit 70 performs high-speed Fourier transform on the sampling data of each distance range extracted by the data extraction unit 68, and outputs each high-speed Fourier transform result to the signal strength calculation processing unit 71.
The signal strength calculation processing unit 71 is realized by, for example, the signal strength calculation processing circuit 83 shown in FIG.
The signal strength calculation processing unit 71 outputs the component of the frequency f 0 indicated by each high-speed Fourier transform result of the Fourier transform unit 70 to the time change data generation unit 72 as the signal strength of the identification signal corresponding to each distance range. To do.

時間変化データ生成部72は、例えば、図3に示す時間変化データ生成回路84によって実現される。
時間変化データ生成部72は、信号強度算出処理部71から出力されたそれぞれの距離レンジに対応する識別信号の信号強度をモニタ用バッファ35に保存することで、信号強度の時間変化を示す時間変化データを生成する。
データ出力部73は、時間変化データ生成部72により算出された信号強度をモニタ用バッファ35に出力するための端子である。
The time change data generation unit 72 is realized by, for example, the time change data generation circuit 84 shown in FIG.
The time change data generation unit 72 stores the signal strength of the identification signal corresponding to each distance range output from the signal strength calculation processing unit 71 in the monitor buffer 35, so that the time change indicating the time change of the signal strength is shown. Generate data.
The data output unit 73 is a terminal for outputting the signal strength calculated by the time change data generation unit 72 to the monitor buffer 35.

図2では、時系列信号処理部34の構成要素の一部であるデータ抽出部68、フーリエ変換部70、信号強度算出処理部71及び時間変化データ生成部72のそれぞれが、図3に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、時系列信号処理部34の一部が、データ抽出回路81、フーリエ変換回路82、信号強度算出処理回路83及び時間変化データ生成回路84で実現されるものを想定している。
ここで、データ抽出回路81、フーリエ変換回路82、信号強度算出処理回路83及び時間変化データ生成回路84のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
In FIG. 2, each of the data extraction unit 68, the Fourier transform unit 70, the signal strength calculation processing unit 71, and the time change data generation unit 72, which are a part of the components of the time series signal processing unit 34, is shown in FIG. It is assumed that it will be realized with dedicated hardware. That is, it is assumed that a part of the time series signal processing unit 34 is realized by the data extraction circuit 81, the Fourier transform circuit 82, the signal strength calculation processing circuit 83, and the time change data generation circuit 84.
Here, each of the data extraction circuit 81, the Fourier conversion circuit 82, the signal strength calculation processing circuit 83, and the time change data generation circuit 84 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, and the like. An ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof is applicable.

時系列信号処理部34の一部は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、時系列信号処理部34の一部がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)が該当する。
A part of the time-series signal processing unit 34 is not limited to that realized by dedicated hardware, and a part of the time-series signal processing unit 34 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. It may be what is done.
The software or firmware is stored as a program in the memory of the computer. A computer means hardware for executing a program, and corresponds to, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, a computing device, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor). To do.

図4は、時系列信号処理部34の一部がソフトウェア又はファームウェア等で実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
時系列信号処理部34の一部がソフトウェア又はファームウェア等で実現される場合、データ抽出部68、フーリエ変換部70、信号強度算出処理部71及び時間変化データ生成部72の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ91に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ92がメモリ91に格納されているプログラムを実行する。
FIG. 4 is a hardware configuration diagram of a computer when a part of the time series signal processing unit 34 is realized by software, firmware, or the like.
When a part of the time-series signal processing unit 34 is realized by software or firmware, the processing procedures of the data extraction unit 68, the Fourier transform unit 70, the signal strength calculation processing unit 71, and the time change data generation unit 72 are executed on the computer. The program for making the data is stored in the memory 91. Then, the processor 92 of the computer executes the program stored in the memory 91.

図5は、実施の形態1に係る光空間通信装置の判定部51を示す構成図である。
図6は、実施の形態1に係る光空間通信装置の判定部51及び制御部52のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図5において、データ取得部51aは、例えば、図6に示すデータ取得回路85によって実現される。
データ取得部51aは、光空間通信が正常である場合の時間変化データと、モニタ用バッファ35によりバッファリングされている時間変化データ(以下、「監視時間変化データ」と称する)とを取得する。
データ取得部51aは、光空間通信が正常である場合の時間変化データ及び監視時間変化データのそれぞれを信号強度比較部51bに出力する。
光空間通信が正常である場合の時間変化データは、データ取得部51aの内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a determination unit 51 of the optical space communication device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing the hardware of the determination unit 51 and the control unit 52 of the optical space communication device according to the first embodiment.
In FIG. 5, the data acquisition unit 51a is realized by, for example, the data acquisition circuit 85 shown in FIG.
The data acquisition unit 51a acquires the time change data when the optical space communication is normal and the time change data buffered by the monitor buffer 35 (hereinafter, referred to as “monitoring time change data”).
The data acquisition unit 51a outputs each of the time change data and the monitoring time change data when the optical space communication is normal to the signal strength comparison unit 51b.
The time change data when the optical space communication is normal may be stored in the internal memory of the data acquisition unit 51a or may be given from the outside.

信号強度比較部51bは、例えば、図6に示す信号強度比較回路86によって実現される。
信号強度比較部51bは、光空間通信が正常である場合の時間変化データが示すそれぞれの距離領域の信号強度と、監視時間変化データが示すそれぞれの距離領域の信号強度とを比較し、それぞれの信号強度の比較結果を判定処理部51cに出力する。
判定処理部51cは、例えば、図6に示す判定処理回路87によって実現される。
判定処理部51cは、信号強度比較部51bから出力された信号強度の比較結果に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、正常であるか否かを示す判定結果を制御部52に出力する。
判定処理部51cは、光空間通信が異常であれば、信号強度比較部51bから出力された信号強度の比較結果に基づいて、光空間通信の異常要因を判定する。
The signal strength comparison unit 51b is realized by, for example, the signal strength comparison circuit 86 shown in FIG.
The signal strength comparison unit 51b compares the signal strength of each distance region indicated by the time change data when the optical space communication is normal with the signal strength of each distance region indicated by the monitoring time change data, and compares the signal strength of each distance region. The signal strength comparison result is output to the determination processing unit 51c.
The determination processing unit 51c is realized by, for example, the determination processing circuit 87 shown in FIG.
The determination processing unit 51c determines whether or not the optical space communication is normal based on the comparison result of the signal strength output from the signal intensity comparison unit 51b, and controls the determination result indicating whether or not the optical space communication is normal. Output to unit 52.
If the optical space communication is abnormal, the determination processing unit 51c determines the cause of the abnormality in the optical space communication based on the comparison result of the signal strength output from the signal strength comparison unit 51b.

図5では、判定部51の構成要素であるデータ取得部51a、信号強度比較部51b及び判定処理部51cのそれぞれが、図6に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、判定部51の構成要素が、データ取得回路85、信号強度比較回路86及び判定処理回路87で実現されるものを想定している。
また、制御部52が、図6に示すような制御回路88で実現されるものを想定している。
ここで、データ取得回路85、信号強度比較回路86、判定処理回路87及び制御回路88のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
In FIG. 5, it is assumed that each of the data acquisition unit 51a, the signal strength comparison unit 51b, and the determination processing unit 51c, which are the components of the determination unit 51, is realized by the dedicated hardware as shown in FIG. There is. That is, it is assumed that the components of the determination unit 51 are realized by the data acquisition circuit 85, the signal strength comparison circuit 86, and the determination processing circuit 87.
Further, it is assumed that the control unit 52 is realized by the control circuit 88 as shown in FIG.
Here, each of the data acquisition circuit 85, the signal strength comparison circuit 86, the determination processing circuit 87, and the control circuit 88 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, and the like. Alternatively, a combination of these is applicable.

判定部51及び制御部52は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、判定部51及び制御部52の一部がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
図7は、判定部51及び制御部52が、ソフトウェア又はファームウェア等で実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
判定部51及び制御部52が、ソフトウェア又はファームウェア等で実現される場合、データ取得部51a、信号強度比較部51b、判定処理部51c及び制御部52の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ93に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ94がメモリ93に格納されているプログラムを実行する。
The determination unit 51 and the control unit 52 are not limited to those realized by dedicated hardware, and a part of the determination unit 51 and the control unit 52 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. It may be one.
FIG. 7 is a hardware configuration diagram of a computer when the determination unit 51 and the control unit 52 are realized by software, firmware, or the like.
When the determination unit 51 and the control unit 52 are realized by software, firmware, or the like, a program for causing a computer to execute the processing procedures of the data acquisition unit 51a, the signal strength comparison unit 51b, the determination processing unit 51c, and the control unit 52 is provided. It is stored in the memory 93. Then, the processor 94 of the computer executes the program stored in the memory 93.

次に、図1に示す光空間通信装置の動作について説明する。
初期段階では、光トランシーバ2による光信号の光空間通信が正常であるものとして説明する。
制御部52は、通信データの出力を指示する制御信号をデータインタフェース部1に出力し、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を送信用スイッチ21及び受信用スイッチ32のそれぞれに出力する。
また、制御部52は、トリガ信号及び識別信号の出力を指示する制御信号をバースト変調駆動回路23に出力する。
Next, the operation of the optical space communication device shown in FIG. 1 will be described.
In the initial stage, the optical space communication of the optical signal by the optical transceiver 2 will be described as normal.
The control unit 52 outputs a control signal instructing the output of communication data to the data interface unit 1, and outputs a control signal indicating that optical space communication is to be performed to each of the transmission switch 21 and the reception switch 32.
Further, the control unit 52 outputs a control signal instructing the output of the trigger signal and the identification signal to the burst modulation drive circuit 23.

送信用スイッチ21は、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、送信用バッファ11によりバッファリングされている送信用の通信データをデータ変調駆動回路22に出力する。
データ変調駆動回路22は、送信用スイッチ21から通信データを受けると、通信データを変調し、通信データの変調信号を信号合波器24に出力する。
When the transmission switch 21 receives a control signal from the control unit 52 indicating that optical space communication is to be performed, the transmission switch 21 outputs the transmission communication data buffered by the transmission buffer 11 to the data modulation drive circuit 22. ..
When the data modulation drive circuit 22 receives the communication data from the transmission switch 21, the data modulation drive circuit 22 modulates the communication data and outputs the modulated signal of the communication data to the signal combiner 24.

バースト変調駆動回路23は、制御部52から、トリガ信号及び識別信号の出力を指示する制御信号を受けると、パルス繰返し間隔(PRI:Pulse Repetition Interval)[sec]で、トリガ信号を繰り返し発振する。
バースト変調駆動回路23は、トリガ信号を発振する毎に、トリガ信号を時系列信号処理部34に出力する。
また、バースト変調駆動回路23は、トリガ信号を発振する毎に、トリガ信号に同期して、tの時間幅を有する識別信号を信号合波器24に出力する。
When the burst modulation drive circuit 23 receives a control signal instructing the output of the trigger signal and the identification signal from the control unit 52, the burst modulation drive circuit 23 repeatedly oscillates the trigger signal at a pulse repetition interval (PRI: Pulse Repetition Interval) [sec].
The burst modulation drive circuit 23 outputs the trigger signal to the time-series signal processing unit 34 each time the trigger signal is oscillated.
Further, each time the burst modulation drive circuit 23 oscillates the trigger signal, the burst modulation drive circuit 23 outputs an identification signal having a time width of t 0 to the signal combiner 24 in synchronization with the trigger signal.

信号合波器24は、バースト変調駆動回路23から出力された識別信号と、データ変調駆動回路22から出力された通信データの変調信号とを合波する。
信号合波器24は、図8に示すように、識別信号と通信データの変調信号との合波信号である時系列信号を光強度変調器26に出力する。
図8は、信号合波器24から出力された時系列信号、光強度変調器26により強度変調された光及び光受信機33により受信された後方散乱光を示す説明図である。
The signal combiner 24 combines the identification signal output from the burst modulation drive circuit 23 with the modulation signal of the communication data output from the data modulation drive circuit 22.
As shown in FIG. 8, the signal combiner 24 outputs a time-series signal, which is a combined signal of the identification signal and the modulated signal of the communication data, to the light intensity modulator 26.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a time-series signal output from the signal combiner 24, light intensity-modulated by the light intensity modulator 26, and backscattered light received by the optical receiver 33.

基準光源25は、単一周波数の光を連続発振し、連続発振した光を光強度変調器26に出力する。
光強度変調器26は、信号合波器24から出力された時系列信号によって基準光源25により発振された光を強度変調する。
光強度変調器26は、図8に示すような強度変調した光である光信号を蓄積型光増幅器27に出力する。
The reference light source 25 continuously oscillates light of a single frequency, and outputs the continuously oscillated light to the light intensity modulator 26.
The light intensity modulator 26 intensity-modulates the light oscillated by the reference light source 25 by the time-series signal output from the signal combiner 24.
The light intensity modulator 26 outputs an optical signal, which is intensity-modulated light as shown in FIG. 8, to the storage type optical amplifier 27.

蓄積型光増幅器27は、光強度変調器26から出力された光信号のうち、通信データの変調信号を含んでいる期間の増幅率よりも、識別信号を含んでいる期間の増幅率が大きくなるように、光強度変調器26から出力された光信号を増幅する。蓄積型光増幅器27が光信号を増幅することで、識別信号を含んでいる期間の光信号の信号レベルが、通信データの変調信号を含んでいる期間の光信号の信号レベルよりも大きくなる。
蓄積型光増幅器27は、増幅した光信号を光サーキュレータ28に出力する。
In the storage type optical amplifier 27, among the optical signals output from the optical intensity modulator 26, the amplification factor during the period including the identification signal is larger than the amplification factor during the period including the modulation signal of the communication data. As described above, the optical signal output from the light intensity modulator 26 is amplified. By amplifying the optical signal by the storage type optical amplifier 27, the signal level of the optical signal during the period including the identification signal becomes higher than the signal level of the optical signal during the period including the modulated signal of the communication data.
The storage type optical amplifier 27 outputs the amplified optical signal to the optical circulator 28.

光サーキュレータ28は、蓄積型光増幅器27から光信号を受けると、光信号を波長分岐カプラ29に出力する。
波長分岐カプラ29は、光サーキュレータ28から光信号を受けると、光信号を望遠鏡30に出力する。
望遠鏡30は、波長分岐カプラ29から出力された光信号を光空間に出力することで、光信号を通信相手の光空間通信装置に送信する。
When the optical circulator 28 receives an optical signal from the storage type optical amplifier 27, the optical circulator 28 outputs the optical signal to the wavelength branching coupler 29.
When the wavelength branch coupler 29 receives an optical signal from the optical circulator 28, the wavelength branch coupler 29 outputs the optical signal to the telescope 30.
The telescope 30 outputs the optical signal output from the wavelength branching coupler 29 to the optical space, thereby transmitting the optical signal to the optical space communication device of the communication partner.

図9は、光トランシーバ2から送信された光信号のスペクトルを示す説明図である。
図9Aは、識別信号を含んでいる期間の光信号のスペクトルを示し、図9Bは、通信データの変調信号を含んでいる期間の光信号のスペクトルを示している。
識別信号の周波数は、fであり、通信データの変調信号の周波数帯域は、fcL〜fcHであり、通信データの変調信号の周波数は、識別信号の周波数fよりも高い。
識別信号を含んでいる期間tは、(i×PRI)<t<(i×PRI)+tである。
通信データの変調信号を含んでいる期間tは、(i×PRI)+t<t<((i+1)×PRI)である。i=0,1,2,・・・である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a spectrum of an optical signal transmitted from the optical transceiver 2.
FIG. 9A shows the spectrum of the optical signal during the period including the identification signal, and FIG. 9B shows the spectrum of the optical signal during the period including the modulated signal of the communication data.
The frequency of the identification signal is f 0 , the frequency band of the modulated signal of the communication data is fcL to fcH, and the frequency of the modulated signal of the communication data is higher than the frequency f 0 of the identification signal.
The period t including the identification signal is (i × PRI) <t <(i × PRI) + t 0 .
The period t including the modulated signal of the communication data is (i × PRI) + t 0 <t <((i + 1) × PRI). i = 0, 1, 2, ...

図10は、光トランシーバ2から送信された光信号と、光信号の後方散乱光とを示す説明図である。
図10において、2aは、図1に示す光空間通信装置の光トランシーバ2であり、図10では、自局の光トランシーバと表記している。
2bは、通信相手の光空間通信装置の光トランシーバ2であり、図10では、相手局の光トランシーバと表記している。
後方散乱光101は、自局と相手局の間の光空間に存在しているエアロゾル又は雨滴等のソフトターゲットによって散乱された後方散乱光である。図10では、後方散乱光101を近距離後方散乱光と表記している。
後方散乱光102は、相手局の筐体又は相手局の望遠鏡30等のハードターゲットによって散乱された後方散乱光である。図10では、後方散乱光102を遠距離後方散乱光と表記している。
後方散乱光101は、降雨又は濃霧等によって信号強度が増加する。
後方散乱光102は、自局と相手局間での光軸ずれ、降雨又は濃霧等によって信号強度が減少する。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an optical signal transmitted from the optical transceiver 2 and backscattered light of the optical signal.
In FIG. 10, 2a is an optical transceiver 2 of the optical space communication device shown in FIG. 1, and in FIG. 10, it is described as an optical transceiver of its own station.
Reference numeral 2b is an optical transceiver 2 of the optical space communication device of the communication partner, and in FIG. 10, it is described as an optical transceiver of the partner station.
The backscattered light 101 is backscattered light scattered by a soft target such as an aerosol or raindrop existing in the optical space between the own station and the partner station. In FIG. 10, the backscattered light 101 is referred to as a short-distance backscattered light.
The backscattered light 102 is backscattered light scattered by a hard target such as the housing of the partner station or the telescope 30 of the partner station. In FIG. 10, the backscattered light 102 is referred to as a long-distance backscattered light.
The signal intensity of the backscattered light 101 increases due to rainfall, dense fog, or the like.
The signal intensity of the backscattered light 102 decreases due to an optical axis shift between the own station and the partner station, precipitation, dense fog, or the like.

望遠鏡30は、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号を受信するほか、光空間に出力した光信号の後方散乱光101,102を受信する。
望遠鏡30からは、図9Aに示すスペクトルを有する光信号と、図9Bに示すスペクトルを有する光信号とが交互に光空間に出力される。また、後方散乱光101は、複数の位置で後方散乱を受ける。したがって、図9Aに示すスペクトルを有する複数の後方散乱光101と、図9Bに示すスペクトルを有する後方散乱光102とが混在している後方散乱光が望遠鏡30によって受信される。
The telescope 30 receives the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, and also receives the backscattered light 101 and 102 of the optical signal output to the optical space.
From the telescope 30, the optical signal having the spectrum shown in FIG. 9A and the optical signal having the spectrum shown in FIG. 9B are alternately output to the optical space. Further, the backscattered light 101 is backscattered at a plurality of positions. Therefore, the backscattered light in which the plurality of backscattered light 101 having the spectrum shown in FIG. 9A and the backscattered light 102 having the spectrum shown in FIG. 9B are mixed is received by the telescope 30.

波長分岐カプラ29は、望遠鏡30により受信された光信号の波長が、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号の波長であれば、当該光信号をデータ通信用光受信機31に出力する。
望遠鏡30により受信された光信号の波長が、望遠鏡30から送信された光信号の波長である場合、当該光信号は、後方散乱光101,102である。この場合、波長分岐カプラ29は、望遠鏡30により受信された後方散乱光101,102を光サーキュレータ28に出力する。
If the wavelength of the optical signal received by the telescope 30 is the wavelength of the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, the wavelength branch coupler 29 outputs the optical signal to the optical receiver 31 for data communication. To do.
When the wavelength of the optical signal received by the telescope 30 is the wavelength of the optical signal transmitted from the telescope 30, the optical signal is backscattered light 101, 102. In this case, the wavelength branch coupler 29 outputs the backscattered lights 101 and 102 received by the telescope 30 to the optical circulator 28.

データ通信用光受信機31は、波長分岐カプラ29から出力された光信号を受信して、光信号に含まれている通信データを復調する。
データ通信用光受信機31は、復調した通信データを受信用スイッチ32に出力する。
受信用スイッチ32は、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けているので、データ通信用光受信機31から出力された通信データをデータインタフェース部1の受信用バッファ12に出力する。
受信用バッファ12は、受信用スイッチ32から送信された通信データをバッファリングし、通信データを受信した旨を制御部52に通知する。
The data communication optical receiver 31 receives the optical signal output from the wavelength branch coupler 29 and demodulates the communication data contained in the optical signal.
The data communication optical receiver 31 outputs the demodulated communication data to the reception switch 32.
Since the reception switch 32 receives a control signal from the control unit 52 indicating that optical space communication is to be performed, the communication data output from the data communication optical receiver 31 is used as a reception buffer for the data interface unit 1. Output to 12.
The reception buffer 12 buffers the communication data transmitted from the reception switch 32 and notifies the control unit 52 that the communication data has been received.

光サーキュレータ28は、光サーキュレータ28から後方散乱光101,102を受けると、後方散乱光101,102を光受信機33に出力する。
光受信機33は、光サーキュレータ28から後方散乱光101,102を受けると、後方散乱光101,102のそれぞれを電気信号に変換し、それぞれの電気信号を時系列信号処理部34に出力する。
When the optical circulator 28 receives the backscattered light 101 and 102 from the optical circulator 28, the optical circulator 28 outputs the backscattered light 101 and 102 to the optical receiver 33.
When the optical receiver 33 receives the backscattered light 101 and 102 from the optical circulator 28, it converts each of the backscattered light 101 and 102 into an electric signal and outputs each electric signal to the time series signal processing unit 34.

時系列信号処理部34は、光受信機33から電気信号を受ける毎に、バースト変調駆動回路23から出力されたトリガ信号を用いて、電気信号から、後方散乱光101,102に含まれているそれぞれの識別信号を抽出し、それぞれの識別信号の信号強度を算出する。
時系列信号処理部34は、信号強度を算出する毎に、信号強度をモニタ用バッファ35に保存することで、信号強度の時間変化を示す時間変化データを生成する。
以下、時系列信号処理部34による時間変化データの生成処理を具体的に説明する。
Each time the time-series signal processing unit 34 receives an electric signal from the optical receiver 33, the time-series signal processing unit 34 is included in the backscattered lights 101 and 102 from the electric signal by using the trigger signal output from the burst modulation drive circuit 23. Each identification signal is extracted, and the signal strength of each identification signal is calculated.
Each time the time-series signal processing unit 34 calculates the signal strength, the time-series signal processing unit 34 stores the signal strength in the monitor buffer 35 to generate time change data indicating the time change of the signal strength.
Hereinafter, the time-series signal processing unit 34 will specifically describe the time-varying data generation process.

クロック発生部64は、クロック信号を発振して、クロック信号をADC66に出力する。
受信信号入力部61は、図11Aに示すように、光受信機33から、後方散乱光101,102のそれぞれに対応している電気信号を受けると、それぞれの電気信号をLPF65に出力する。
図11Aは、後方散乱光101,102のスペクトルを示す説明図である。
図11Bは、LPF65の通過帯域を示す説明図である。LPF65のカットオフ周波数fLPFは、f<fLPF<fcLの範囲である。
The clock generation unit 64 oscillates the clock signal and outputs the clock signal to the ADC 66.
As shown in FIG. 11A, the reception signal input unit 61 receives an electric signal corresponding to each of the backscattered lights 101 and 102 from the optical receiver 33, and outputs each electric signal to the LPF 65.
FIG. 11A is an explanatory diagram showing the spectra of backscattered lights 101 and 102.
FIG. 11B is an explanatory diagram showing a pass band of LPF65. The cutoff frequency f LPF of the LPF65 is in the range of f 0 <f LPF <fcL.

LPF65は、受信信号入力部61からそれぞれの電気信号を受けると、図11Bに示すように、後方散乱光101,102に含まれている通信データの通過を阻止して、後方散乱光101,102に含まれているそれぞれの識別信号を抽出する。
LPF65は、抽出したそれぞれの識別信号をADC66に出力する。
When the LPF 65 receives each electric signal from the received signal input unit 61, as shown in FIG. 11B, the LPF 65 blocks the passage of communication data contained in the backscattered light 101,102, and the backscattered light 101,102 Each identification signal contained in is extracted.
The LPF65 outputs each extracted identification signal to the ADC 66.

ADC66は、クロック発生部64からクロック信号を受けると、クロック信号に同期して、LPF65から出力されたそれぞれの識別信号をサンプリングし、識別信号のサンプリングデータをデータバッファ67に出力する。
データバッファ67は、ADC66から出力された識別信号のサンプリングデータをバッファリングする。データバッファ67によりバッファリングされているサンプリングデータは、トリガ信号入力部62からトリガ信号が入力された時刻からの経過時間と対応付けられている。また、トリガ信号が入力された時刻からの経過時間は、距離レンジと対応している。したがって、データバッファ67には、距離レンジが異なるサンプリングデータが格納される。
When the ADC 66 receives the clock signal from the clock generation unit 64, the ADC 66 samples each identification signal output from the LPF 65 in synchronization with the clock signal, and outputs the sampling data of the identification signal to the data buffer 67.
The data buffer 67 buffers the sampling data of the identification signal output from the ADC 66. The sampling data buffered by the data buffer 67 is associated with the elapsed time from the time when the trigger signal is input from the trigger signal input unit 62. Further, the elapsed time from the time when the trigger signal is input corresponds to the distance range. Therefore, the data buffer 67 stores sampling data having different distance ranges.

データ抽出部68は、それぞれの距離レンジに対応する識別信号として、データバッファ67からそれぞれの距離レンジのサンプリングデータを抽出する。
例えば、データバッファ67によりバッファリングされているサンプリングデータのうち、望遠鏡30からの距離がLである距離レンジ(0)のサンプリングデータは、期間t(t<t<t、t=2×t)のサンプリングデータに対応する。
=(c×t)/2[m]、cは、光速である。
また、データバッファ67によりバッファリングされているサンプリングデータのうち、望遠鏡30からの距離がLである距離レンジ(1)のサンプリングデータは、期間t(t<t<t、t=3×t)のサンプリングデータに対応する。
=(c×t)/2[m]
また、データバッファ67によりバッファリングされているサンプリングデータのうち、望遠鏡30からの距離がLである距離レンジ(N)のサンプリングデータは、期間t(t<t<tN+1、t=(N+2)×t)のサンプリングデータに対応する。
=(c×t)/2[m]
The data extraction unit 68 extracts sampling data of each distance range from the data buffer 67 as an identification signal corresponding to each distance range.
For example, among the sampling data buffered by the data buffer 67, the sampling data in the distance range (0) in which the distance from the telescope 30 is L 0 has a period t (t 0 <t <t 1 , t 1 =). It corresponds to the sampling data of 2 × t 0).
L 0 = (c × t 0 ) / 2 [m], c is the speed of light.
Further, among the sampling data buffered by the data buffer 67, the sampling data in the distance range (1) in which the distance from the telescope 30 is L 1 has a period t (t 1 <t <t 2 , t 2 =). It corresponds to the sampling data of 3 × t 0).
L 1 = (c × t 1 ) / 2 [m]
Further, among the sampling data buffered by the data buffer 67, the sampling data in the distance range (N) in which the distance from the telescope 30 is L N has a period t (t N <t <t N + 1 , t N =). It corresponds to the sampling data of (N + 2) × t 0).
L N = (c × t N ) / 2 [m]

フーリエ変換部70は、図12に示すように、データ抽出部68により抽出されたそれぞれの距離レンジのサンプリングデータをそれぞれ高速フーリエ変換する。
図12Aは、時刻tにおける高速フーリエ変換結果を示す説明図であり、図12Bは、時刻tにおける高速フーリエ変換結果を示す説明図である。
LPF65によって、後方散乱光101,102により含まれている通信データの変調信号が除かれているため、高速フーリエ変換結果は、周波数fの識別信号のスペクトルだけを含んでいる。
図12Aに示す周波数fの成分は、距離レンジ(0)に対応する識別信号の信号強度であり、図12Bに示す周波数fの成分は、距離レンジ(1)に対応する識別信号の信号強度である。
As shown in FIG. 12, the Fourier transform unit 70 performs a high-speed Fourier transform on the sampling data of each distance range extracted by the data extraction unit 68.
FIG. 12A is an explanatory diagram showing the fast Fourier transform result at time t 0 , and FIG. 12B is an explanatory diagram showing the fast Fourier transform result at time t 1.
The LPF 65, since the modulated signal of the communication data contained by the backscattered light 101 and 102 has been removed, the fast Fourier transform result includes only the spectrum of the identification signal of the frequency f 0.
The component of frequency f 0 shown in FIG. 12A is the signal strength of the identification signal corresponding to the distance range (0), and the component of frequency f 0 shown in FIG. 12B is the signal of the identification signal corresponding to the distance range (1). It is strength.

信号強度算出処理部71は、フーリエ変換部70のそれぞれの高速フーリエ変換結果が示す周波数fの成分を、距離レンジ(0)〜(N)に対応する識別信号の信号強度として、時間変化データ生成部72に出力する。
時間変化データ生成部72は、データ出力部73を介して、信号強度算出処理部71から出力された距離レンジ(0)〜(N)に対応する識別信号の信号強度をモニタ用バッファ35に保存することで、信号強度の時間変化を示す時間変化データを生成する。
図13は、距離レンジ(0)〜(N)に対応する識別信号の信号強度の時間変化を示す時間変化データを示す説明図である。
図13において、例えば、t=tにおける識別信号の信号強度は、距離レンジ(0)に対応する識別信号の信号強度であり、t=tにおける識別信号の信号強度は、距離レンジ(1)に対応する識別信号の信号強度である。
また、t=tにおける識別信号の信号強度は、距離レンジ(N)に対応する識別信号の信号強度である。
The signal strength calculation processing unit 71 uses the component of the frequency f 0 indicated by each of the fast Fourier transform results of the Fourier transform unit 70 as the signal strength of the identification signal corresponding to the distance range (0) to (N) as time change data. Output to the generation unit 72.
The time change data generation unit 72 stores the signal strength of the identification signal corresponding to the distance range (0) to (N) output from the signal strength calculation processing unit 71 via the data output unit 73 in the monitor buffer 35. By doing so, time change data indicating the time change of the signal strength is generated.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing time change data showing the time change of the signal intensity of the identification signal corresponding to the distance range (0) to (N).
In FIG. 13, for example, the signal strength of the identification signal at t = t 0 is the signal strength of the identification signal corresponding to the distance range (0), and the signal strength of the identification signal at t = t 1 is the distance range (1). ) Corresponds to the signal strength of the identification signal.
Further, the signal strength of the identification signal at t = t N is the signal strength of the identification signal corresponding to the distance range (N).

ここで、図14は、光学信号の通信品質の状態と時間変化データとの関係を示す説明図である。
図14Aは、光空間通信が正常である場合の時間変化データを示す説明図である。
図14Aにおいて、111は、ソフトターゲットによって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度であり、光空間通信が正常である場合の近接距離領域での信号強度である。111aは、後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度のうち、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度である。
112は、ハードターゲットによって散乱された後方散乱光102に含まれている識別信号の信号強度であり、光空間通信が正常である場合の遠距離領域での信号強度である。
Here, FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the state of communication quality of the optical signal and the time change data.
FIG. 14A is an explanatory diagram showing time change data when optical space communication is normal.
In FIG. 14A, 111 is the signal strength of the identification signal included in the backscattered light 101 scattered by the soft target, and is the signal strength in the close range region when the optical space communication is normal. 111a is the signal strength in the extremely close distance region such as the distance range (0) among the signal strengths of the identification signals included in the backscattered light 101.
112 is the signal strength of the identification signal included in the backscattered light 102 scattered by the hard target, and is the signal strength in the long-distance region when the optical space communication is normal.

図14Bは、光空間通信が正常であり、かつ、図14Aと比べて、光空間におけるエアロゾル濃度が減少した場合の時間変化データを示す説明図である。
図14Bにおいて、113は、ソフトターゲットによって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度である。113aは、後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度のうち、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度である。
信号強度113,113aは、光空間におけるエアロゾル濃度が減少しているため、それぞれ、信号強度111,111aよりも減少している。
114は、ハードターゲットによって散乱された後方散乱光102に含まれている識別信号の信号強度である。信号強度114は、光空間におけるエアロゾル濃度が減少していても、信号強度112と同じ値である。
FIG. 14B is an explanatory diagram showing time change data when the optical space communication is normal and the aerosol concentration in the optical space is reduced as compared with FIG. 14A.
In FIG. 14B, 113 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 101 scattered by the soft target. Reference numeral 113a is the signal strength in the extremely close distance region such as the distance range (0) among the signal strengths of the identification signals included in the backscattered light 101.
The signal intensities 113 and 113a are lower than the signal intensities 111 and 111a, respectively, because the aerosol concentration in the optical space is reduced.
114 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 102 scattered by the hard target. The signal intensity 114 is the same value as the signal intensity 112 even if the aerosol concentration in the optical space is reduced.

図14Cは、図1に示す光空間通信装置が故障して、光トランシーバ2から出力された光信号の信号強度が低下した場合の時間変化データを示す説明図である。
図14Cにおいて、115は、ソフトターゲットによって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度であり、光トランシーバ2から出力された光信号の信号レベルが低下した場合の近接距離領域での信号強度である。115aは、後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度のうち、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度である。
信号強度115,115aは、光トランシーバ2から出力された光信号の信号強度が低下しているため、信号強度111,111aよりも減少している。
116は、ハードターゲットによって散乱された後方散乱光102に含まれている識別信号の信号強度である。光トランシーバ2から出力された光信号の信号強度が低下しているため、信号強度116についても、信号強度112よりも減少している。
FIG. 14C is an explanatory diagram showing time change data when the optical space communication device shown in FIG. 1 fails and the signal intensity of the optical signal output from the optical transceiver 2 decreases.
In FIG. 14C, 115 is the signal intensity of the identification signal included in the backscattered light 101 scattered by the soft target, and is a close range region when the signal level of the optical signal output from the optical transceiver 2 is lowered. The signal strength at. Reference numeral 115a is a signal strength in a very close distance region such as a distance range (0) among the signal strengths of the identification signals included in the backscattered light 101.
The signal intensities 115 and 115a are lower than the signal intensities 111 and 111a because the signal intensities of the optical signals output from the optical transceiver 2 are reduced.
116 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 102 scattered by the hard target. Since the signal strength of the optical signal output from the optical transceiver 2 is lowered, the signal strength 116 is also lower than the signal strength 112.

図14Dは、気象が降雨又は濃霧の場合の時間変化データを示す説明図である。
図14Dにおいて、117は、ソフトターゲットによって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度である。117aは、後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度のうち、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度である。
気象が降雨又は濃霧の場合、光トランシーバ2から出力された光信号が雨粒等に散乱されるため、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度117aは、信号強度111aよりも増加している。
ただし、近接距離領域での信号強度117であっても、極近接距離領域よりもハードターゲットに近い領域での信号強度117は、信号強度111よりも減少する傾向がある。
118は、ハードターゲットによって散乱された後方散乱光102に含まれている識別信号の信号強度である。信号強度118についても、信号強度112よりも減少している。
FIG. 14D is an explanatory diagram showing time change data when the weather is rainfall or heavy fog.
In FIG. 14D, 117 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 101 scattered by the soft target. 117a is the signal strength in the extremely close distance region such as the distance range (0) among the signal strengths of the identification signals included in the backscattered light 101.
When the weather is rainfall or dense fog, the optical signal output from the optical transceiver 2 is scattered by raindrops and the like, so that the signal intensity 117a in the extremely close range such as the distance range (0) is higher than the signal intensity 111a. are doing.
However, even if the signal strength is 117 in the close range region, the signal strength 117 in the region closer to the hard target than the extremely close distance region tends to be lower than the signal strength 111.
118 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 102 scattered by the hard target. The signal strength 118 is also lower than the signal strength 112.

図14Eは、送信側と受信側の光空間通信装置間で光軸ずれが生じている場合の時間変化データを示す説明図である。
図14Eにおいて、119は、ソフトターゲットによって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度である。119aは、後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度のうち、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度である。識別信号の信号強度119,119aは、光軸ずれが生じていても、信号強度111,111aと同じ値である。
120は、ハードターゲットによって散乱された後方散乱光102に含まれている識別信号の信号強度である。信号強度120は、光軸ずれが生じているため、信号強度112よりも減少している。
FIG. 14E is an explanatory diagram showing time change data when an optical axis shift occurs between the optical space communication device on the transmitting side and the receiving side.
In FIG. 14E, 119 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 101 scattered by the soft target. 119a is the signal strength of the identification signal included in the backscattered light 101 in the extremely close distance region such as the distance range (0). The signal strengths 119 and 119a of the identification signal are the same values as the signal strengths 111 and 111a even if the optical axis is deviated.
120 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 102 scattered by the hard target. The signal strength 120 is lower than the signal strength 112 because the optical axis is deviated.

図14Fは、光空間の伝送路内に遮蔽物が侵入した場合の時間変化データを示す説明図である。
図14Fにおいて、121は、ソフトターゲットによって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度である。121aは、後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度のうち、距離レンジ(0)等の極近接距離領域での信号強度である。122は、伝送路内の遮蔽物によって散乱された後方散乱光101に含まれている識別信号の信号強度である。光トランシーバ2から出力された光信号は、遮蔽物に散乱されることでピークが発生する。信号強度122は、遮蔽物に散乱されることで生じているピークの信号強度であり、信号強度111よりも増加している。
伝送路内の遮蔽物よりも遠い距離では、光トランシーバ2から出力された光信号は、遮蔽物によって遮蔽されているため、信号強度123は、信号強度111,112よりも減少している。
FIG. 14F is an explanatory diagram showing time change data when a shield invades the transmission path of the optical space.
In FIG. 14F, 121 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 101 scattered by the soft target. 121a is the signal strength in the extremely close distance region such as the distance range (0) among the signal strengths of the identification signals included in the backscattered light 101. 122 is the signal intensity of the identification signal contained in the backscattered light 101 scattered by the shield in the transmission line. The optical signal output from the optical transceiver 2 is scattered by a shield to generate a peak. The signal strength 122 is the signal strength of the peak generated by being scattered by the shield, and is higher than the signal strength 111.
At a distance farther than the shield in the transmission line, the optical signal output from the optical transceiver 2 is shielded by the shield, so that the signal strength 123 is lower than the signal strengths 111 and 112.

判定部51は、モニタ用バッファ35によりバッファリングされている時間変化データを取得する。
判定部51は、時間変化データが示す時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、正常であるか否かを示す判定結果を制御部52に出力する。
判定部51は、光空間通信が異常であれば、時間変化データが示す時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定し、異常要因の判定結果を制御部52に出力する。
The determination unit 51 acquires the time change data buffered by the monitor buffer 35.
The determination unit 51 determines whether or not the optical space communication is normal based on the time change indicated by the time change data, and outputs a determination result indicating whether or not the optical space communication is normal to the control unit 52.
If the optical space communication is abnormal, the determination unit 51 determines the abnormality factor of the optical space communication based on the time change indicated by the time change data, and outputs the determination result of the abnormality factor to the control unit 52.

図15は、判定部51の処理内容を示すフローチャートである。
以下、図15を参照しながら、判定部51の処理内容を具体的に説明する。
まず、データ取得部51aは、図14Aに示すような光空間通信が正常である場合の時間変化データを取得する(図15のステップST1)。
データ取得部51aは、光空間通信が正常である場合の時間変化データを信号強度比較部51bに出力する。
信号強度比較部51bは、光空間通信が正常である場合の時間変化データから、図14Aに示す正常時における識別信号の信号強度111,111a,112を認識する。
具体的には、信号強度比較部51bは、光空間通信が正常である場合の時間変化データにおいて、ピークが発生している1つ以上の信号強度の中で、最も距離レンジが大きい信号強度が、遠距離領域での信号強度112であると認識する。
信号強度比較部51bは、遠距離領域での信号強度112に係る距離レンジよりも、距離レンジが小さい信号強度が、近接距離領域での信号強度111であると認識する。
信号強度比較部51bは、近接距離領域での信号強度111のうち、例えば、距離レンジ(0)の信号強度が、極近接距離領域での信号強度111aであると認識する。
FIG. 15 is a flowchart showing the processing contents of the determination unit 51.
Hereinafter, the processing content of the determination unit 51 will be specifically described with reference to FIG.
First, the data acquisition unit 51a acquires the time change data when the optical space communication as shown in FIG. 14A is normal (step ST1 in FIG. 15).
The data acquisition unit 51a outputs the time change data when the optical space communication is normal to the signal intensity comparison unit 51b.
The signal intensity comparison unit 51b recognizes the signal intensities 111, 111a, 112 of the identification signal in the normal state shown in FIG. 14A from the time change data when the optical space communication is normal.
Specifically, the signal strength comparison unit 51b has a signal strength having the largest distance range among one or more signal strengths in which peaks occur in the time change data when the optical space communication is normal. , Recognizes that the signal strength is 112 in the long distance region.
The signal strength comparison unit 51b recognizes that the signal strength having a smaller distance range than the distance range related to the signal strength 112 in the long distance region is the signal strength 111 in the short distance region.
The signal strength comparison unit 51b recognizes that, for example, the signal strength in the distance range (0) is the signal strength 111a in the extremely close distance region among the signal strength 111 in the close distance region.

データ取得部51aは、モニタ用バッファ35によりバッファリングされている時間変化データである監視時間変化データを取得する(図15のステップST2)。
データ取得部51aは、監視時間変化データを信号強度比較部51bに出力する。
信号強度比較部51bは、監視時間変化データに含まれている近接距離領域での信号強度Sと、極近接距離領域での信号強度SNaと、遠距離領域での信号強度Sとを認識する。
具体的には、信号強度比較部51bは、監視時間変化データにおいて、ピークが発生している1つ以上の信号強度の中で、最も距離レンジが大きい信号強度が、遠距離領域での信号強度Sであると認識する。
信号強度比較部51bは、遠距離領域での信号強度Sに係る距離レンジよりも、距離レンジが小さい信号強度が、近接距離領域での信号強度Sであると認識する。
信号強度比較部51bは、近接距離領域での信号強度Sのうち、例えば、距離レンジ(0)の信号強度が、極近接距離領域での信号強度SNaであると認識する。
The data acquisition unit 51a acquires the monitoring time change data, which is the time change data buffered by the monitor buffer 35 (step ST2 in FIG. 15).
The data acquisition unit 51a outputs the monitoring time change data to the signal strength comparison unit 51b.
The signal strength comparison unit 51b sets the signal strength S N in the close range region, the signal strength S Na in the extremely close distance region, and the signal strength S F in the long distance region included in the monitoring time change data. recognize.
Specifically, in the monitoring time change data, the signal strength comparison unit 51b indicates that the signal strength having the largest distance range among the one or more signal strengths in which the peak occurs is the signal strength in the long distance region. It recognizes that the S F.
The signal strength comparison unit 51b recognizes that than the distance range in accordance with the signal intensity S F in the long range, the signal strength distance range is small, a signal strength S N in a close-distance region.
The signal strength comparison unit 51b recognizes that, for example, the signal strength in the distance range (0) is the signal strength S Na in the extremely close distance region among the signal strength SN in the close distance region.

なお、光空間の伝送路内に遮蔽物が侵入している状況下では、ピークが発生している信号強度に係る距離レンジが、相手局が存在していると想定される距離レンジよりも小さい。そして、当該状況下では、ピークが発生している信号強度に係る距離レンジよりも、距離レンジが大きい信号強度が、一律に低下する。
信号強度比較部51bは、ピークが発生している信号強度に係る距離レンジが、相手局が存在していると想定される距離レンジよりも小さく、ピークが発生している信号強度に係る距離レンジよりも、距離レンジが大きい信号強度が一律に低下していれば、一律に低下している信号強度が、遠距離領域での信号強度Sであると認識する。
相手局が存在していると想定される距離レンジは、信号強度比較部51bの内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
In a situation where a shield has invaded the transmission line in the optical space, the distance range related to the signal strength at which the peak occurs is smaller than the distance range where the partner station is assumed to exist. .. Then, under such a situation, the signal strength having a larger distance range than the distance range related to the signal strength at which the peak is generated is uniformly lowered.
In the signal strength comparison unit 51b, the distance range related to the signal strength at which the peak is generated is smaller than the distance range where the partner station is assumed to exist, and the distance range related to the signal strength at which the peak is generated is small. than long as the distance range is greater signal strength decreases uniformly, recognizes that the signal strength has dropped uniformly is the signal strength S F in the long range.
The distance range in which the partner station is assumed to exist may be stored in the internal memory of the signal strength comparison unit 51b or may be given from the outside.

信号強度比較部51bは、正常時における信号強度111、信号強度111a及び信号強度112を判定処理部51cに出力する。
また、信号強度比較部51bは、近接距離領域での信号強度S、極近接距離領域での信号強度SNa及び遠距離領域での信号強度Sを判定処理部51cに出力する。
近接距離領域での信号強度Sは、信号強度113、信号強度115、信号強度117、信号強度119又は信号強度121に対応する信号強度である。
極近接距離領域での信号強度SNaは、信号強度113a、信号強度115a、信号強度117a、信号強度119a又は信号強度121aに対応する信号強度である。
遠距離領域での信号強度Sは、信号強度114、信号強度116、信号強度118、信号強度120又は信号強度123に対応する信号強度である。
The signal strength comparison unit 51b outputs the signal strength 111, the signal strength 111a, and the signal strength 112 in the normal state to the determination processing unit 51c.
Further, the signal strength comparison unit 51b outputs the signal strength S N in the close range region, the signal strength S Na in the extremely close distance region, and the signal strength S F in the long distance region to the determination processing unit 51c.
The signal strength SN in the close range region is a signal strength corresponding to the signal strength 113, the signal strength 115, the signal strength 117, the signal strength 119, or the signal strength 121.
The signal strength S Na in the extremely close distance region is a signal strength corresponding to the signal strength 113a, the signal strength 115a, the signal strength 117a, the signal strength 119a, or the signal strength 121a.
Signal strength S F in the long range, the signal strength 114, the signal strength 116, the signal strength 118, the corresponding signal strength of the signal strength 120 or signal strength 123.

判定処理部51cは、正常時における遠距離領域での信号強度112と、遠距離領域での信号強度Sとを比較する(図15のステップST3)。
判定処理部51cは、信号強度Sが信号強度112以上であれば(図15のステップST3:YESの場合)、正常時における近接距離領域での信号強度111と、近接距離領域での信号強度Sとを比較する(図15のステップST4)。
判定処理部51cは、近接距離領域での信号強度Sが、信号強度111以上の時間帯がある場合(図15のステップST4:NOの場合)、図14Aの状況に該当するため、光空間通信が正常であると判定する(図15のステップST5)。
判定処理部51cは、近接距離領域での信号強度Sが、全ての時間に亘って信号強度111よりも小さければ(図15のステップST4:YESの場合)、図14Bの状況に該当するため、光空間におけるエアロゾル濃度が減少しているものの、光空間通信は正常であると判定する(図15のステップST6)。
The determination processing unit 51c compares the signal strength 112 in the long-distance region in the normal state with the signal strength S F in the long-distance region (step ST3 in FIG. 15).
If the signal strength S F is 112 or more (step ST3: YES in FIG. 15), the determination processing unit 51c has the signal strength 111 in the close-range range and the signal strength in the close-range range in the normal state. Compare with SN (step ST4 in FIG. 15).
The determination processing unit 51c corresponds to the situation of FIG. 14A when the signal intensity SN in the close distance region has a time zone of the signal intensity 111 or more (step ST4: NO in FIG. 15), and thus corresponds to the optical space. It is determined that the communication is normal (step ST5 in FIG. 15).
If the signal strength SN in the close range region is smaller than the signal strength 111 over all the time (step ST4 of FIG. 15: YES), the determination processing unit 51c corresponds to the situation of FIG. 14B. Although the aerosol concentration in the optical space is decreasing, it is determined that the optical space communication is normal (step ST6 in FIG. 15).

判定処理部51cは、信号強度Sが信号強度112よりも小さければ(図15のステップST3:NOの場合)、正常時における極近接距離領域での信号強度111aと、極近接距離領域での信号強度SNaとを比較する(図15のステップST7)。
判定処理部51cは、極近接距離領域での信号強度SNaが信号強度111aよりも小さければ(図15のステップST7:小さい場合)、図14Cの状況に該当するため、図1に示す光空間通信装置の故障を要因とする光空間通信の異常であると判定する(図15のステップST8)。
Determination processing unit 51c, if the signal strength S F is smaller than the signal strength 112 (step ST3 of FIG. 15: in the case of NO), the signal strength 111a in close proximity distance area in the normal, in close proximity length range The signal strength is compared with S Na (step ST7 in FIG. 15).
If the signal intensity S Na in the extremely close distance region is smaller than the signal intensity 111a (step ST7 in FIG. 15: when it is smaller), the determination processing unit 51c corresponds to the situation shown in FIG. 14C. Therefore, the optical space shown in FIG. It is determined that the optical space communication is abnormal due to the failure of the communication device (step ST8 in FIG. 15).

判定処理部51cは、極近接距離領域での信号強度SNaが信号強度111aよりも大きければ(図15のステップST7:大きい場合)、図14Dの状況に該当するため、降雨又は濃霧を要因とする光空間通信の異常であると判定する(図15のステップST9)。
判定処理部51cは、極近接距離領域での信号強度SNaが信号強度111aと同じ値である場合(図15のステップST7:同じ場合)、正常時における近接距離領域での信号強度111と、近接距離領域での信号強度Sとを比較する(図15のステップST10)。
信号強度SNaと信号強度111aとが同じ値であるか否かの判定において、信号強度SNaと信号強度111aとの差分が、閾値以下であれば、判定処理部51cが、同じ値であると判定するものであってもよい。閾値は、判定処理部51cの内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
If the signal strength S Na in the extremely close distance region is larger than the signal strength 111a (step ST7 in FIG. 15: when it is larger), the determination processing unit 51c corresponds to the situation shown in FIG. It is determined that the optical space communication is abnormal (step ST9 in FIG. 15).
When the signal strength S Na in the extremely close distance region is the same value as the signal strength 111a (step ST7 in FIG. 15: the same case), the determination processing unit 51c determines that the signal strength 111 in the close distance region in the normal state and Compare with the signal strength SN in the close range region (step ST10 in FIG. 15).
In the determination of whether or not the signal strength S Na and the signal strength 111a are the same value, if the difference between the signal strength S Na and the signal strength 111a is equal to or less than the threshold value, the determination processing unit 51c has the same value. It may be determined that. The threshold value may be stored in the internal memory of the determination processing unit 51c or may be given from the outside.

判定処理部51cは、近接距離領域での信号強度Sが、全ての時間に亘って信号強度111以上であれば(図15のステップST10:YESの場合)、図14Eの状況に該当するため、光軸ずれを要因とする光空間通信の異常であると判定する(図15のステップST11)。
判定処理部51cは、近接距離領域での信号強度Sが、信号強度111以下の時間帯がある場合(図15のステップST10:NOの場合)、図14Fの状況に該当するため、遮蔽物の侵入を要因とする光空間通信の異常であると判定する(図15のステップST12)。信号強度Sが、信号強度111以下の時間帯がある状況としては、一部の時間の信号強度Sが信号強度111よりも小さく、かつ、信号強度111よりも大きいピークの信号強度122が生じている状況が考えられる。
If the signal strength SN in the close range region is the signal strength 111 or more over the entire time (step ST10: YES in FIG. 15), the determination processing unit 51c corresponds to the situation of FIG. 14E. , It is determined that the optical space communication is abnormal due to the optical axis deviation (step ST11 in FIG. 15).
The determination processing unit 51c corresponds to the situation of FIG. 14F when there is a time zone in which the signal intensity SN in the close distance region is the signal intensity 111 or less (step ST10: NO in FIG. 15), and therefore is a shield. It is determined that the optical space communication is abnormal due to the intrusion of the light (step ST12 in FIG. 15). In the situation where the signal strength SN is equal to or less than the signal strength 111, the signal strength 122 of the peak whose signal strength SN is smaller than the signal strength 111 and larger than the signal strength 111 for a part of time is The situation is possible.

制御部52は、判定部51から出力された判定結果が、光空間通信が正常である旨を示していれば、光空間通信を有効にして、RF空間通信を無効にするため、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を送信用スイッチ21及び受信用スイッチ32のそれぞれに出力する。 If the determination result output from the determination unit 51 indicates that the optical space communication is normal, the control unit 52 enables the optical space communication and invalidates the RF space communication, so that the optical space communication A control signal indicating that the above is to be performed is output to each of the transmission switch 21 and the reception switch 32.

送信用スイッチ21は、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、引き続き、送信用バッファ11によりバッファリングされている送信用の通信データをデータ変調駆動回路22に出力する。
ただし、RF空間通信を有効にして、光空間通信を無効にしている状況下において、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、送信用スイッチ21は、RF空間通信を無効にして、光空間通信を有効にするように、通信の切替を行う。
具体的には、送信用スイッチ21は、送信用バッファ11によりバッファリングされている送信用の通信データをRFトランシーバ3の送信用バッファ41に出力している状況から、送信用の通信データをデータ変調駆動回路22に出力する状況に切り替える。
When the transmission switch 21 receives a control signal from the control unit 52 indicating that optical space communication is to be performed, the transmission switch 21 subsequently transmits the transmission communication data buffered by the transmission buffer 11 to the data modulation drive circuit 22. Output.
However, in a situation where RF space communication is enabled and optical space communication is disabled, when a control signal indicating that optical space communication is to be performed is received from the control unit 52, the transmission switch 21 is set to RF space. Communication is switched so as to disable communication and enable optical space communication.
Specifically, the transmission switch 21 outputs the transmission communication data buffered by the transmission buffer 11 to the transmission buffer 41 of the RF transceiver 3, and then collects the transmission communication data. Switch to the situation of outputting to the modulation drive circuit 22.

受信用スイッチ32は、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、引き続き、データ通信用光受信機31から出力された通信データをデータインタフェース部1の受信用バッファ12に出力する。
ただし、RF空間通信を有効にして、光空間通信を無効にしている状況下において、制御部52から、光空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、受信用スイッチ32は、RF空間通信を無効にして、光空間通信を有効にするように、通信の切替を行う。
具体的には、受信用スイッチ32は、受信用バッファ44によりバッファリングされている通信データを受信用バッファ12に出力している状況から、データ通信用光受信機31から出力された通信データを受信用バッファ12に出力する状況に切り替える。
When the reception switch 32 receives a control signal from the control unit 52 indicating that optical space communication is to be performed, the reception switch 32 subsequently receives the communication data output from the data communication optical receiver 31 as a reception buffer of the data interface unit 1. Output to 12.
However, in a situation where RF space communication is enabled and optical space communication is disabled, when a control signal indicating that optical space communication is to be performed is received from the control unit 52, the receiving switch 32 is set to RF space. Communication is switched so as to disable communication and enable optical space communication.
Specifically, the reception switch 32 outputs the communication data output from the data communication optical receiver 31 from the situation where the communication data buffered by the reception buffer 44 is output to the reception buffer 12. Switch to the situation of outputting to the reception buffer 12.

制御部52は、判定部51から出力された判定結果が、光空間通信が異常である旨を示していれば、RF空間通信を有効にして、光空間通信を無効にするため、RF空間通信を実施する旨を示す制御信号を送信用スイッチ21及び受信用スイッチ32のそれぞれに出力する。 If the determination result output from the determination unit 51 indicates that the optical space communication is abnormal, the control unit 52 enables the RF space communication and invalidates the optical space communication, so that the RF space communication A control signal indicating that the above is to be performed is output to each of the transmission switch 21 and the reception switch 32.

送信用スイッチ21は、制御部52から、RF空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、送信用バッファ11によりバッファリングされている送信用の通信データをRFトランシーバ3の送信用バッファ41に出力する。
受信用スイッチ32は、制御部52から、RF空間通信を実施する旨を示す制御信号を受けると、RFトランシーバ3の受信用バッファ44によりバッファリングされている通信データをデータインタフェース部1の受信用バッファ12に出力する。
When the transmission switch 21 receives a control signal from the control unit 52 indicating that RF spatial communication is to be performed, the transmission switch 21 transfers the transmission communication data buffered by the transmission buffer 11 to the transmission buffer 41 of the RF transceiver 3. Output to.
When the reception switch 32 receives a control signal from the control unit 52 indicating that RF spatial communication is to be performed, the reception switch 32 receives the communication data buffered by the reception buffer 44 of the RF transceiver 3 for reception of the data interface unit 1. Output to buffer 12.

以上の実施の形態1は、識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を行う光トランシーバ2と、通信データを含むRF信号のRF空間通信を行うRFトランシーバ3と、光トランシーバ2から光信号が送信されたのち、光トランシーバ2により受信された光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、光空間通信が異常であれば、信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定する判定部51とを備えるように、光空間通信装置を構成した。したがって、光空間通信装置は、光空間通信の異常要因を特定することができる。 In the first embodiment, the optical transceiver 2 that performs optical spatial communication of an optical signal including an identification signal and communication data, the RF transceiver 3 that performs RF spatial communication of an RF signal including communication data, and the optical transceiver 2 After the signal is transmitted, it is determined whether or not the optical space communication is normal based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver 2. If the optical space communication is abnormal, the optical space communication device is configured to include a determination unit 51 for determining the cause of the abnormality in the optical space communication based on the time change of the signal strength. Therefore, the optical space communication device can identify the abnormal factor of the optical space communication.

また、実施の形態1は、判定部51により光空間通信が正常であると判定されれば、光空間通信を有効にして、RF空間通信を無効にし、判定部51により光空間通信が異常であると判定されれば、RF空間通信を有効にして、光空間通信を無効にする制御部52を備えるように、光空間通信装置を構成した。したがって、光空間通信装置は、光空間通信が異常である場合でも、通信データの伝送を継続することができる。 Further, in the first embodiment, if the determination unit 51 determines that the optical space communication is normal, the optical space communication is enabled, the RF space communication is invalidated, and the optical space communication is abnormal by the determination unit 51. If it is determined to be present, the optical space communication device is configured to include a control unit 52 that enables RF space communication and disables optical space communication. Therefore, the optical space communication device can continue the transmission of communication data even when the optical space communication is abnormal.

さらに、実施の形態1は、望遠鏡30により受信された光信号の波長が、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号の波長であれば、当該光信号をデータ通信用光受信機31に出力し、望遠鏡30により受信された光信号の波長が、望遠鏡30から送信された光信号の波長であれば、当該光信号を光サーキュレータ28に出力する波長分岐カプラ29を備えるように、光空間通信装置を構成した。したがって、光空間通信装置は、1つの望遠鏡30が、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号の受信と、望遠鏡30から送信された光信号の後方散乱光の受信とを兼ねることができる。 Further, in the first embodiment, if the wavelength of the optical signal received by the telescope 30 is the wavelength of the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, the optical signal is used as the optical receiver 31 for data communication. If the wavelength of the optical signal output to the light and received by the telescope 30 is the wavelength of the optical signal transmitted from the telescope 30, light is provided so as to include a wavelength branching coupler 29 that outputs the optical signal to the optical circulator 28. A spatial communication device was configured. Therefore, in the optical space communication device, one telescope 30 can both receive the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner and receive the backscattered light of the optical signal transmitted from the telescope 30. it can.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, it is possible to modify any component of the embodiment or omit any component of the embodiment within the scope of the invention.

この発明は、光信号の光空間通信を行う光空間通信装置及び光空間通信方法に適している。 The present invention is suitable for an optical space communication device and an optical space communication method for performing optical space communication of optical signals.

1 データインタフェース部、2 光トランシーバ、3 RFトランシーバ、11 送信用バッファ、12 受信用バッファ、21 送信用スイッチ、22 データ変調駆動回路、23 バースト変調駆動回路、24 信号合波器、25 基準光源、26 光強度変調器、27 蓄積型光増幅器、28 光サーキュレータ、29 波長分岐カプラ、30 望遠鏡、31 データ通信用光受信機、32 受信用スイッチ、33 光受信機、34 時系列信号処理部、35 モニタ用バッファ、41 送信用バッファ、42 送受信機、43 送受信アンテナ、44 受信用バッファ、51 判定部、51a データ取得部、51b 信号強度比較部、51c 判定処理部、52 制御部、61 受信信号入力部、62 トリガ信号入力部、63 識別信号抽出部、64 クロック発生部、65 LPF、66 ADC、67 データバッファ、68 データ抽出部、69 信号強度算出部、70 フーリエ変換部、71 信号強度算出処理部、72 時間変化データ生成部、73 データ出力部、81 データ抽出回路、82 フーリエ変換回路、83 信号強度算出処理回路、84 時間変化データ生成回路、85 データ取得回路、86 信号強度比較回路、87 判定処理回路、88 制御回路、91,93 メモリ、92,94 プロセッサ、101,102 後方散乱光、111〜123 信号強度、111a,113a,115a,117a,119a,121a 信号強度。 1 data interface, 2 optical transceiver, 3 RF transceiver, 11 transmission buffer, 12 reception buffer, 21 transmission switch, 22 data modulation drive circuit, 23 burst modulation drive circuit, 24 signal combiner, 25 reference light source, 26 optical intensity modulator, 27 storage optical amplifier, 28 optical circulator, 29 wavelength branch coupler, 30 telescope, 31 optical receiver for data communication, 32 receiver switch, 33 optical receiver, 34 time series signal processor, 35 Monitor buffer, 41 Transmission buffer, 42 Transmitter / receiver, 43 Transmission / reception antenna, 44 Reception buffer, 51 Judgment unit, 51a Data acquisition unit, 51b Signal strength comparison unit, 51c Judgment processing unit, 52 Control unit, 61 Received signal input Unit, 62 Trigger signal input unit, 63 Identification signal extraction unit, 64 Clock generation unit, 65 LPF, 66 ADC, 67 Data buffer, 68 Data extraction unit, 69 Signal strength calculation unit, 70 Fourier conversion unit, 71 Signal strength calculation processing Unit, 72 time change data generation part, 73 data output part, 81 data extraction circuit, 82 Fourier conversion circuit, 83 signal strength calculation processing circuit, 84 time change data generation circuit, 85 data acquisition circuit, 86 signal strength comparison circuit, 87 Judgment processing circuit, 88 control circuit, 91,93 memory, 92,94 processor, 101,102 backward scattered light, 111-123 signal strength, 111a, 113a, 115a, 117a, 119a, 121a signal strength.

この発明に係る光空間通信装置は、識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を行う光トランシーバと、通信データを含む無線周波数信号の無線周波数空間通信を行う無線周波数トランシーバと、光トランシーバから光信号が送信されたのち、光トランシーバにより受信された光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信が正常であるか否かを判定し、光空間通信が異常であれば、信号強度の時間変化に基づいて、光空間通信の異常要因を判定する判定部とを備え、前記識別信号の周波数と、前記通信データの周波数帯域とが異なり、前記光トランシーバは、前記光信号の後方散乱光に含まれている通信データの通過を阻止して、前記後方散乱光に含まれている識別信号を抽出する識別信号抽出部と、前記識別信号抽出部により抽出された識別信号の信号強度を算出する信号強度算出部と、前記信号強度算出部により信号強度が算出される毎に、前記信号強度を保存することで、前記信号強度の時間変化を示す時間変化データを生成する時間変化データ生成部とを備え、前記判定部は、前記時間変化データ生成部により生成された時間変化データが示す時間変化に基づいて、前記光空間通信が正常であるか否かを判定し、前記光空間通信が異常であれば、前記時間変化データが示す時間変化に基づいて、前記光空間通信の異常要因を判定することを特徴とするものである。 The optical space communication device according to the present invention includes an optical transceiver that performs optical space communication of an optical signal including an identification signal and communication data, a radio frequency transceiver that performs radio frequency space communication of a radio frequency signal including communication data, and an optical transceiver. After the optical signal is transmitted from, it is determined whether or not the optical space communication is normal based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver. However, if the optical space communication is abnormal, a determination unit for determining an abnormal factor of the optical space communication based on the time change of the signal strength is provided , and the frequency of the identification signal and the frequency band of the communication data are set. The optical transceiver is different from the identification signal extraction unit, which blocks the passage of communication data contained in the backward scattered light of the optical signal and extracts the identification signal contained in the backward scattered light, and the identification. By storing the signal strength each time the signal strength calculation unit calculates the signal strength of the identification signal extracted by the signal extraction unit and the signal strength calculation unit calculates the signal strength, the time of the signal strength is obtained. The determination unit includes a time change data generation unit that generates time change data indicating a change, and the determination unit normally performs the optical space communication based on the time change indicated by the time change data generated by the time change data generation unit. If the optical space communication is abnormal, the abnormality factor of the optical space communication is determined based on the time change indicated by the time change data.

Claims (6)

識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を行う光トランシーバと、
前記通信データを含む無線周波数信号の無線周波数空間通信を行う無線周波数トランシーバと、
前記光トランシーバから光信号が送信されたのち、前記光トランシーバにより受信された前記光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、前記光空間通信が正常であるか否かを判定し、前記光空間通信が異常であれば、前記信号強度の時間変化に基づいて、前記光空間通信の異常要因を判定する判定部と
を備えた光空間通信装置。
An optical transceiver that performs optical spatial communication of optical signals including identification signals and communication data,
A radio frequency transceiver that performs radio frequency space communication of a radio frequency signal including the communication data,
After the optical signal is transmitted from the optical transceiver, the optical space communication is normal based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver. An optical space communication device including a determination unit that determines whether or not there is an abnormality, and if the optical space communication is abnormal, determines the cause of the abnormality in the optical space communication based on the time change of the signal strength.
前記判定部により前記光空間通信が正常であると判定されれば、前記光空間通信を有効にして、前記無線周波数空間通信を無効にし、前記判定部により前記光空間通信が異常であると判定されれば、前記無線周波数空間通信を有効にして、前記光空間通信を無効にする制御部を備えたことを特徴とする請求項1記載の光空間通信装置。 If the determination unit determines that the optical space communication is normal, the optical space communication is enabled, the radio frequency space communication is invalidated, and the determination unit determines that the optical space communication is abnormal. The optical space communication device according to claim 1, further comprising a control unit that enables the radio frequency space communication and disables the optical space communication. 前記識別信号の周波数と、前記通信データの周波数帯域とが異なり、
前記光トランシーバは、
前記光信号の後方散乱光に含まれている通信データの通過を阻止して、前記後方散乱光に含まれている識別信号を抽出する識別信号抽出部と、
前記識別信号抽出部により抽出された識別信号の信号強度を算出する信号強度算出部と、
前記信号強度算出部により信号強度が算出される毎に、前記信号強度を保存することで、前記信号強度の時間変化を示す時間変化データを生成する時間変化データ生成部とを備え、
前記判定部は、
前記時間変化データ生成部により生成された時間変化データが示す時間変化に基づいて、前記光空間通信が正常であるか否かを判定し、前記光空間通信が異常であれば、前記時間変化データが示す時間変化に基づいて、前記光空間通信の異常要因を判定することを特徴とする請求項1記載の光空間通信装置。
The frequency of the identification signal and the frequency band of the communication data are different.
The optical transceiver
An identification signal extraction unit that blocks the passage of communication data contained in the backscattered light of the optical signal and extracts the identification signal contained in the backscattered light.
A signal strength calculation unit that calculates the signal strength of the identification signal extracted by the identification signal extraction unit, and a signal strength calculation unit.
Each time the signal strength is calculated by the signal strength calculation unit, the signal strength is stored to provide a time change data generation unit that generates time change data indicating the time change of the signal strength.
The determination unit
Based on the time change indicated by the time change data generated by the time change data generation unit, it is determined whether or not the optical space communication is normal, and if the optical space communication is abnormal, the time change data. The optical space communication device according to claim 1, wherein an abnormality factor of the optical space communication is determined based on a time change indicated by.
前記判定部は、前記時間変化データ生成部により生成された時間変化データが示す時間変化と、前記光空間通信が正常であるときの信号強度の時間変化とを比較することで、前記光空間通信が正常であるか否かの判定と、前記異常要因の判定とを行うことを特徴とする請求項3記載の光空間通信装置。 The determination unit compares the time change indicated by the time change data generated by the time change data generation unit with the time change of the signal strength when the optical space communication is normal, thereby performing the optical space communication. The optical space communication device according to claim 3, further comprising determining whether or not the data is normal and determining the cause of the abnormality. 前記光トランシーバから送信される光信号の波長と、通信相手の光空間通信装置から送信される光信号の波長とが異なり、
前記光トランシーバは、
光信号を送受信する望遠鏡と、
前記望遠鏡により受信された光信号の波長が、通信相手の光空間通信装置から送信された光信号の波長であれば、通信データを復調するためのデータ通信用光受信機に当該光信号を出力し、前記望遠鏡により受信された光信号の波長が、前記望遠鏡から送信された光信号の波長であれば、当該光信号を前記判定部に出力する波長分岐カプラとを備えていることを特徴とする請求項1記載の光空間通信装置。
The wavelength of the optical signal transmitted from the optical transceiver is different from the wavelength of the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner.
The optical transceiver
A telescope that sends and receives optical signals,
If the wavelength of the optical signal received by the telescope is the wavelength of the optical signal transmitted from the optical space communication device of the communication partner, the optical signal is output to the optical receiver for data communication for demolishing the communication data. If the wavelength of the optical signal received by the telescope is the wavelength of the optical signal transmitted from the telescope, it is characterized by including a wavelength branch coupler that outputs the optical signal to the determination unit. The optical space communication device according to claim 1.
光トランシーバが、識別信号と通信データを含む光信号の光空間通信を行い、
無線周波数トランシーバが、前記通信データを含む無線周波数信号の無線周波数空間通信を行い、
判定部が、前記光トランシーバから光信号が送信されたのち、前記光トランシーバにより受信された前記光信号の後方散乱光に含まれている識別信号における信号強度の時間変化に基づいて、前記光空間通信が正常であるか否かを判定し、前記光空間通信が異常であれば、前記信号強度の時間変化に基づいて、前記光空間通信の異常要因を判定する
光空間通信方法。
An optical transceiver performs optical space communication of an optical signal including an identification signal and communication data,
The radio frequency transceiver performs radio frequency space communication of the radio frequency signal including the communication data.
After the optical signal is transmitted from the optical transceiver, the determination unit determines the optical space based on the time change of the signal intensity in the identification signal included in the backward scattered light of the optical signal received by the optical transceiver. An optical space communication method for determining whether or not communication is normal, and if the optical space communication is abnormal, determining the cause of the abnormality in the optical space communication based on the time change of the signal strength.
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