WO2015186429A1 - 伝送ケーブル特性測定装置及び伝送ケーブル特性測定方法 - Google Patents

伝送ケーブル特性測定装置及び伝送ケーブル特性測定方法 Download PDF

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WO2015186429A1
WO2015186429A1 PCT/JP2015/061066 JP2015061066W WO2015186429A1 WO 2015186429 A1 WO2015186429 A1 WO 2015186429A1 JP 2015061066 W JP2015061066 W JP 2015061066W WO 2015186429 A1 WO2015186429 A1 WO 2015186429A1
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transmission cable
characteristic
impulse response
reflection
reflected wave
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PCT/JP2015/061066
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Inventor
尚祐 伊藤
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/46Monitoring; Testing

Definitions

  • the present invention relates to a transmission cable characteristic measuring device and a transmission cable characteristic measuring method for measuring the characteristic of a transmission cable.
  • a TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device or a network analyzer is used for measuring characteristics of transmission cables such as twisted pair cables and coaxial cables, which are metal wires.
  • a TDR measuring instrument inputs a high-speed step signal as an incident signal to a measurement target (for example, a transmission cable) and observes a reflected waveform or a transmitted waveform, thereby causing a change in impedance on the transmission line (for example, a defect such as damage). Location) and track length (cable length).
  • the network analyzer inputs a sine wave signal to a measurement object (for example, a transmission cable) while sweeping the frequency, and evaluates the frequency characteristics by measuring the amplitude and phase of the reflected wave and the traveling wave.
  • a network analyzer is usually a device that connects to both ends of a transmission cable and measures its characteristics, so that, like a transmission cable that has already been laid, it is between the two ends of the transmission cable. Cannot be used when the distance is far away.
  • the reflection characteristic that is, the frequency characteristic of the ratio of the intensity of the reflected signal to the intensity of the incident signal can be measured.
  • the transmission characteristics cannot be measured.
  • the TDR measuring device is a device that can be connected to one end of a transmission cable to measure characteristics, the distance between both ends of the transmission cable is similar to that of a transmission cable that has already been laid. Even if it is far away, it can be used, but the frequency characteristic of the transmission characteristic cannot be measured.
  • Patent Document 1 proposes a method of measuring transmission characteristics of a transmission cable from one end of the transmission cable.
  • the transmission cable transmission characteristic is calculated by measuring the frequency characteristic of the reflected wave at one end of the transmission cable and correcting the influence of the other end. For this reason, according to the method of Patent Document 1, it is possible to know the transmission characteristic indicating how much component of the incident signal can reach the other end of the transmission cable, and the obtained transmission characteristic is Whether or not the transmission cable can be used can be diagnosed by determining whether or not the performance required in the communication method is satisfied.
  • the transmission cable may include a defective part (impedance changing part) such as a damaged part or a relay connector having a different impedance.
  • a defective part in the middle of the transmission path, impedance mismatch occurs at the defective part, and reflection occurs.
  • the process of correcting the influence of the other end of the transmission cable is performed, but the correction considering the influence of the defective part is not performed. For this reason, in the method of Patent Document 1, when the reflected wave includes the reflected wave from the defective portion and the reflected wave from the other end, the transmission characteristics cannot be accurately estimated, and the availability of the transmission cable is accurately determined. There was a problem that could not be diagnosed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to measure at one end of the transmission cable even when there is a defective portion in the transmission line of the transmission cable.
  • Another object of the present invention is to provide a transmission cable characteristic measuring device and a transmission cable characteristic measuring method capable of accurately measuring the transmission characteristic of a transmission cable from the impulse response of the reflected wave.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus transmits an incident signal from one end of the transmission cable, and measures the impulse response calculating unit that measures the impulse response of the reflected wave of the incident signal, and the impulse response calculating unit.
  • a reflection path detector that detects a peak of the impulse response and estimates a reflection path of the incident signal based on the peak; and the impulse response measured by the impulse response calculator and the reflection path detector
  • a first reflected wave originating from the other end of the transmission cable included in the impulse response is identified from the estimated reflection path, and a second reflected wave not including the influence of the other end
  • a reflection characteristic calculation unit that calculates a reflection characteristic based on the reflection characteristic, and the reflection characteristic calculated by the reflection characteristic calculation unit and the transmission cable And a ⁇ properties, is characterized by having a transmission characteristic calculation unit for calculating a transmission characteristic based on the incident signal of the transmission cable.
  • the transmission cable characteristic measuring method includes an impulse response calculation process for transmitting an incident signal from one end of the transmission cable and measuring an impulse response of a reflected wave of the incident signal, and the impulse response calculation process. Detecting a peak of the impulse response measured by the step, estimating a reflection path of the incident signal based on the peak, and detecting the impulse response and the reflection path detected by the impulse response calculation process. A first reflected wave caused by the other end of the transmission cable included in the impulse response is identified from the reflection path estimated by a process, and the second reflected wave does not include the influence of the other end.
  • a reflection characteristic calculation process for calculating a reflection characteristic based on a reflected wave, and the reflection characteristic calculated by the reflection characteristic calculation process And a damping characteristic of the transmission cable is characterized by having a transmission characteristic calculation step of calculating the transmission characteristics based on the incident signal of the transmission cable.
  • the reflection characteristic based on the reflected wave not including the influence of the other end of the transmission cable is calculated from the impulse response of the reflected wave measured at one end of the transmission cable and the reflection path estimated from the peak of the impulse response. Because the transmission characteristics of the transmission cable are calculated from the reflection characteristics and the attenuation characteristics of the transmission cable, the transmission characteristics of the transmission cable can be accurately measured even when there is a defect in the transmission cable. can do.
  • FIG. 1 shows the reflection path
  • FIG. 1 detects a reflective point from the peak position of a reflected wave. It is a wave form chart showing other examples (when there are a plurality of reflective points) of an impulse response of a reflected wave received when an impulse is inputted into a transmission cable. It is a block diagram which shows roughly the structure of the reflection characteristic calculation part shown by FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a transmission cable characteristic measuring apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 1 is an apparatus that can carry out the transmission cable characteristic measuring method according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the transmission cable characteristic measuring apparatus 1 according to the first embodiment transmits an incident signal (impulse) from one end (one end) 51 of the transmission cable 50, and the reflected wave of this incident signal.
  • An impulse response calculation unit 10 that measures the impulse response of the signal, a reflection path detection unit 20 that detects a peak of the impulse response measured by the impulse response calculation unit 10 and estimates a reflection path of the incident signal, and an impulse response calculation unit 10
  • the first reflected wave caused by the other end (the other end) of the transmission cable 50 included in the impulse response is identified from the impulse response measured by the reflection path detection unit 20 and the reflection path estimated by the reflection path detection unit 20.
  • a reflection characteristic calculation unit 30 that calculates reflection characteristics based on the second reflected wave that does not include the influence of the other end (other end) 52 of the transmission cable 50;
  • a transmission characteristic calculation unit that calculates a transmission characteristic based on an incident signal of the transmission cable 50 from the reflection characteristic not including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50 calculated by the reflection characteristic calculation unit 30 and the attenuation characteristic of the transmission cable 50 40.
  • FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of an impulse response of a reflected wave received when an impulse is input to one end 51 of the transmission cable 50.
  • the horizontal axis indicates a delay time that is an elapsed time from the time when an impulse is input to one end 51 of the transmission cable 50
  • the vertical axis indicates the intensity of the reflected wave.
  • FIG. 2 shows a peak waveform of the reflected wave R1 from a defect location such as damage in the transmission cable 50 and a peak waveform of the reflected wave R2 from the other end 52 of the transmission cable 50.
  • the detected peak waveform is as follows. It is not limited to two.
  • the impulse response calculator 10 measures the reflected wave impulse response as shown in FIG. 2 by transmitting the impulse from one end 51 of the transmission cable 50 and receiving the reflected wave.
  • the reflection path detection unit 20 detects the peak of the impulse response measured by the impulse response calculation unit 10 and estimates the reflection path of the signal in the transmission cable 50 as the measurement target.
  • FIG. 3 is a diagram showing the reflection characteristics of the transmission cable 50 (characteristics not including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50).
  • the horizontal axis indicates the frequency of the reflection component
  • the vertical axis indicates the intensity of the reflection component.
  • the reflection characteristic calculation unit 30 determines the influence of the other end 52 of the transmission cable 50 as shown in FIG. 3 from the impulse response measured by the impulse response calculation unit 10 and the reflection path estimated by the reflection path detection unit 20.
  • the reflection characteristic not included, that is, the reflection characteristic excluding the influence of the other end 52 is calculated. That is, FIG. 3 shows the reflection characteristics of the reflection component from the defective portion of the transmission cable 50.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of deriving the transmission characteristics of the transmission cable 50 (characteristics not including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50).
  • the horizontal axis indicates the frequency of the signal component
  • the vertical axis indicates the intensity of the signal component.
  • the intensity of the transmitted signal is obtained by subtracting the loss (A 1 ) due to reflection at the defective portion of the transmission cable 50 from the intensity I 0 of the incident signal to obtain the intensity I 1 and further transmitting from the intensity I 1.
  • the intensity I 2 is obtained by subtracting the loss (A 2 ) due to attenuation in the cable 50.
  • Transmission characteristic calculation unit 40 as shown in FIG.
  • the frequency is expressed as f
  • the reflection characteristic is expressed as P R (f)
  • the transmission characteristic is expressed as P T (f)
  • the transmission signal is expressed as S (f)
  • the reception signal is expressed as R (f).
  • the transmission signal is expressed as T (f)
  • the reflection characteristic P R (f) and the transmission characteristic P T (f) are defined as the following expressions (1) and (2).
  • P R (f)
  • P T (f)
  • the transmission cable 50 is not branched, and the other end 52 of the transmission cable 50 is not matched and terminated.
  • the impulse response calculation unit 10 transmits an incident signal (transmission signal) from one end 51 of the transmission cable 50, receives the reflected wave reflected back within the transmission cable 50, and analyzes the received reflected wave. By doing so, the impulse response of the reflected wave is calculated.
  • the impulse response calculation unit 10 measures the frequency characteristic of the reflected wave, and calculates the impulse response by performing inverse Fourier transform on the frequency characteristic. Thus, by measuring the desired frequency component and calculating the impulse response, it is possible to measure the transmission characteristics in the used frequency band.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the impulse response calculation unit 10 using the transmission path estimation method of the OFDM transmission method.
  • the impulse response calculation unit 10 illustrated in FIG. 5 includes an OFDM transmission unit 101, an OFDM reception unit 102, a directional coupling unit 103, a transmission path estimation unit 104, and an inverse Fourier transform unit 105. Similar to the transmission path estimation method in the OFDM transmission system, the frequency characteristics of the reflected wave are transmitted by inserting a known signal into each subcarrier in the OFDM transmission unit 101, and performing inverse discrete Fourier transform (IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform).
  • IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
  • the received reflected wave is subjected to discrete Fourier transform (DFT: Discrete Fourier Transform) in the OFDM receiving unit 102 and measured by comparing the signal obtained in the transmission path estimating unit 104 with the transmitted known signal. Can do.
  • the inverse Fourier transform unit 105 performs IDFT on the signal measured by the transmission path estimation unit 104 and calculates an impulse response.
  • the directional coupling unit 103 prevents the transmission signal from being directly received by the OFDM receiving unit 102 as shown in FIG.
  • the OFDM receiver 102 can receive only the reflected wave by the directional coupler 103.
  • the impulse response calculation unit 10 may use an average value of a plurality of measured values as an impulse response, and in this case, can calculate an impulse response in which the influence of noise is reduced.
  • the impulse response calculation unit 10 may calculate an impulse response by transmitting a sine wave having a frequency to be measured and measuring the amplitude and phase of the reflected signal, like a network analyzer.
  • the frequency characteristic of the reflected wave may be calculated using a network analyzer as the impulse response calculation unit 10 shown in FIG.
  • the network analyzer inputs the sine wave signal to the transmission cable 50 while sweeping the frequency, and measures the reflection characteristic, that is, the frequency characteristic of the ratio of the intensity of the reflected signal to the intensity of the incident signal, thereby measuring the frequency of the reflected wave. Measure characteristics.
  • an impulse response that is a time domain characteristic is calculated by IDFT of the frequency characteristic.
  • the obtained impulse response indicates the relationship between the delay time from the time when the impulse is transmitted to the time when the reflected wave is received and the magnitude of reflection at each reflection point.
  • the waveform of the impulse response is a transient response at each reflection point and corresponds to a frequency characteristic.
  • the peak of the impulse response is one peak, and the time from the time when the impulse is transmitted to the time when the reflected wave is received, that is, .
  • the delay time which is the time required for the round trip of the signal, is known. Further, since the speed of the radio wave in the transmission cable 50 is a known value determined by the type of the cable, the distance from the delay time to the other end 52 of the transmission cable 50, that is, the cable length of the transmission cable 50 is calculated. Can do.
  • the impulse response calculation unit 10 calculates the position of the defective portion in the transmission cable 50 and the position of the other end 52 of the transmission cable 50 by analyzing the peak of the impulse response. Further, the impulse response calculation unit 10 calculates the frequency characteristic of the reflected wave by analyzing the waveform near the peak of the impulse response (around the peak). Here, in order to clarify the position of the peak of the impulse response, the impulse response calculation unit 10 performs a process of multiplying the frequency characteristic by the window function, and then performs an IDFT process on the signal multiplied by the window function. Also good.
  • the reflection path detection unit 20 extracts information on the reflection path of the reflected wave from the reflected wave.
  • the influence of reflection from the other end 52 of the transmission cable 50 is subtracted (that is, the other end 52). It is necessary to calculate the reflection characteristic of the transmission cable 50 (excluding the influence of reflection from the transmission cable).
  • the signal transmitted through the transmission cable 50 is attenuated according to the path length, which is the distance of the transmission path. For this reason, when calculating the reflection characteristic and the transmission characteristic, it is necessary to consider attenuation according to the path length of the transmission cable 50.
  • the reflection path detection unit 20 specifies whether the peak is reflected at the defective portion of the transmission cable 50 or the peak reflected at the other end 52 of the transmission cable 50 from the position of each peak. .
  • the reflection path detection unit 20 determines that the peak of the impulse response is a peak generated by a defective portion. can do.
  • the reflection is reflected at the other end 52 of the transmission cable 50.
  • the reflection characteristic of the transmission cable 50 excluding the influence of the reflection from the other end 52 of the transmission cable 50, it is necessary to estimate the reflection path from the peak position of the impulse response.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an impulse reflection path when an impulse is input to the transmission cable 50 having one defective portion.
  • the horizontal axis indicates the distance from the measurement point (one end 51 of the transmission cable 50), and the vertical axis indicates the delay time ⁇ that is the elapsed time from the input of the impulse.
  • a plurality of peaks of the reflected wave are detected at 2 , t 3 , t 4 ,.
  • the delay time ⁇ corresponding to the peak position of the impulse response can be expressed by the following equation (3).
  • n 2 represents an integer greater than or equal to 0
  • L 1 represents the distance from the measurement end (one end 51) of the transmission cable 50 to the defective portion
  • L 2 represents the other end from the measurement end of the transmission cable 50.
  • the distance up to 52 is indicated by v
  • the speed of the signal in the transmission cable 50 is indicated by v.
  • T 1 is the round trip time of the signal in the transmission path from the measurement end of the transmission cable 50 to the defective location (L 1 )
  • T 2 is the other end 52 (L 2 ) of the transmission cable 50 from the defective location (L 1 ). It is the round trip time of the signal in the transmission line up to.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an impulse reflection path when an impulse is input to the transmission cable 50 having two defective portions.
  • the horizontal axis indicates the distance from the measurement point (one end 51 of the transmission cable), and the vertical axis indicates the delay time ⁇ that is the elapsed time from the input of the impulse.
  • n 2 represents an integer greater than or equal to 0
  • n 3 represents an integer greater than or equal to 0
  • L 1 indicates the distance from the measurement end of the transmission cable 50 to the defective portion
  • L 2 indicates the distance from the measurement end of the transmission cable 50 to another defective portion
  • L 3 indicates the measurement end of the transmission cable 50.
  • V indicates the speed of the signal in the transmission cable 50.
  • T 1 is the round trip time of the signal in the transmission path from the measurement end of the transmission cable 50 to the defective location (L 1 )
  • T 2 is the distance from the defective location (L 1 ) to the other defective location (L 2 ).
  • the round trip time of the signal in the transmission path, T 3 is the round trip time of the signal in the transmission path from the other fault location (L 2 ) to the other end 52 (L 2 ) of the transmission cable 50.
  • Equations (3) and (4) when there are m trouble spots (m is a positive integer), the distance to the trouble spot is L 1 , L 2 ,..., L m, and the distance to the other end 52 is Assuming L m + 1 , the delay time ⁇ corresponding to the peak position of the impulse response can be expressed by the following equation (5).
  • i is an integer greater than or equal to 2 and less than m + 1
  • n 1 is an integer of 0 or more.
  • n 1 and n 2 are integers greater than or equal to 0.
  • the delay time ⁇ corresponding to the peak position of the impulse response can be expressed by the following equation (8).
  • i is an integer of 1 to m + 1
  • L 0 0,
  • n i is an integer of 0 or more
  • n k 0 (k is a positive integer)
  • FIG. 8 is a flowchart showing processing in which the reflection characteristic calculation unit 30 shown in FIG. 1 detects a reflection point from the peak position of the reflected wave.
  • the reflection path detection unit 20 estimates the peak position due to multiple reflection using the equation (8) by the same process (step S3 in FIG. 8). Furthermore, if there is an unknown peak at a position other than the estimated peak position, the reflection path detection unit 20 assumes that the peak with the shortest delay time ⁇ among the unknown peaks is a further reflection point, and the equation (8) To estimate the peak position due to multiple reflection.
  • the reflection path detection unit 20 estimates the positions of all the reflection points by repeating the above processing until there is no unknown peak (until the determination result of step S3 in FIG. 8 is NO) (step in FIG. 8). S4, S2, S3). Then, the reflection path detection unit 20 identifies the reflection point obtained at the end with the maximum delay time ⁇ as the other end 52 of the transmission cable 50 and the other reflection point as a defective part (step S5 in FIG. 8).
  • the reflection path detection unit 20 can know the path of each peak through the above detection process.
  • the peak of the impulse response that has passed through the path including the reflection at the other end 52 of the transmission cable 50 is detected at the peak position when nm + 1 in Equation (8) becomes an integer of 1 or more. Therefore, the other peaks are reflected waves that have passed through a path that does not include reflection at the other end 52 of the transmission cable 50.
  • the reflection path detection unit 20 estimates the signal reflection path relatively easily from the peak position, and reflects the reflected wave from the defective portion (the reflected wave not including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50 (second wave). Reflected wave)) and the reflected wave including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50 (the first reflected wave caused by the other end 52) can be separated.
  • the reflection characteristic calculation unit 30 extracts only the reflected wave that has passed through the path not including reflection at the other end 52 of the transmission cable 50 from the impulse response of the reflected wave, and the extracted signal is frequency-domain signal by Fourier transform. By converting to, frequency components lost due to reflection, that is, reflection characteristics are detected. Further, the reflection characteristic calculation unit 30 also corrects the influence of the attenuation of the reflected wave. When obtaining the reflection characteristics, it is assumed that the impulse response is normalized by the transmission power. Alternatively, when obtaining the reflection characteristics, the reflection characteristic calculation unit 30 normalizes the impulse response with the transmission power.
  • the reflection characteristic calculation unit 30 performs Fourier transform on the impulse response, corrects the attenuation amount according to the path length of the reflected wave, detects the frequency component of the reflected wave, and obtains the power value, thereby reducing the attenuation.
  • the reflection characteristic at the defect location not including the influence is calculated.
  • FIG. 9 is a waveform diagram showing another example of an impulse response of a reflected wave received when an impulse is inputted to the transmission cable 50 (when there are a plurality of reflection points).
  • FIG. 10 is a block diagram schematically showing a reflection characteristic calculation unit 31 which is another configuration of the reflection characteristic calculation unit 30 shown in FIG. P 1, P 2 in FIG. 9, ..., as indicated by P m, if the reflected wave is more, the different effects of attenuation by the path length of the reflected wave. Therefore, as shown in FIG. 10, the peak extraction unit 311 extracts each component of a plurality of peaks from the impulse response, and Fourier transforms are performed on the impulse responses extracted by the Fourier transform units 312-1 to 312-m.
  • the attenuation correction units 313-1 to 313-m correct the attenuation amount according to the path length
  • the addition unit 314 adds each component for each frequency
  • the power calculation unit 315 obtains the power value, thereby reflecting the reflection value. Calculate the characteristics. Thereby, it can correct
  • the transmission characteristic is calculated by taking into account both the reflection characteristic lost at the reflection point and the loss lost due to attenuation.
  • the radio wave does not leak from the defective portion to the outside of the transmission cable, and energy is stored by the transmitted signal and the reflected signal. That is, when attenuation is not taken into consideration, the reflection characteristic P R ′ (f) and the transmission characteristic P T ′ (f) satisfy the relationship of the following equation (9).
  • P R '(f) + P T' (f) 1 Equation (9)
  • the transmission characteristic P T ′ (f) considering only the influence of reflection is obtained by the following equation (10) from the reflection characteristic P R ′ (f) corrected for the influence of attenuation calculated by the reflection characteristic calculation unit 31. be able to.
  • P T ′ (f) 1 ⁇ P R ′ (f) Formula (10) That is, by subtracting the ratio of power lost due to reflection, it is possible to calculate transmission characteristics excluding the influence of attenuation.
  • the transmission characteristic P T (f) can be calculated by the following equation (11) in consideration of the influence of attenuation according to the cable length.
  • the transmission characteristics of the transmission cable 50 from the one end 51 of the transmission cable 50 even when there is a reflection at the defective portion of the transmission cable 50.
  • P T (f) By measuring P T (f) accurately, it is possible to accurately calculate how much component of the incident signal can reach the other end 52 of the transmission cable 50. Therefore, it is possible to appropriately diagnose whether or not the transmission cable 50 that is the measurement target can be used by accurately determining whether or not the transmission characteristic P T (f) satisfies the performance required in the communication method to be used. it can.
  • the transmission cable characteristic measuring device 1 having the above function can be mounted on a detector or a communication device for measuring the transmission cable 50.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 1 may be configured by a device that receives reflected waves such as a network analyzer and a data analysis program that is executed by a computer for analyzing the received reflected waves. it can.
  • the transmission characteristics that have been installed before the entire system is constructed by measuring the transmission characteristics in the operating frequency band using the apparatus and method according to the present invention. Whether or not the cable can be used can be determined. For example, when replacing a surveillance camera system having a wired communication function from an analog surveillance camera to a digital surveillance camera, the transmission characteristics of a metal wire coaxial cable for an analogue surveillance camera already installed by the apparatus and method according to the present invention are measured. By comparing with the transmission characteristics necessary for the digital system, it is possible to determine whether or not the installed transmission cable can be used.
  • FIG. FIG. 11 is a block diagram schematically showing the configuration of the transmission cable characteristic measuring apparatus 2 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 2 is an apparatus that can implement the transmission cable characteristic measuring method according to the second embodiment.
  • the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are given to the same or corresponding elements as those shown in FIG.
  • the transmission cable characteristic measurement device 2 according to the second embodiment is different from the transmission cable characteristic measurement device 1 according to the first embodiment in that the reflection path detection unit 22 includes a frequency characteristic analysis unit 22a.
  • the frequency characteristic analysis unit 22a of the reflection path detection unit 22 is connected to the frequency characteristic around the peak of the reflected wave and the expected frequency characteristic of the reflected wave from the other end 52 of the transmission cable 50, for example, the other end 52.
  • a comparison is made with a specific frequency characteristic based on the communication device (that is, the connection state of the other end 52), and the difference obtained by this comparison shows a peak smaller than a predetermined threshold value at the other end 52 of the transmission cable 50. It is determined that the reflected wave includes an influence (first reflected wave caused by the other end 52).
  • the peak of the reflected wave to be received is a peak including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50 (peak due to the other end 52) or the peak not including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50. Can be determined. Therefore, the transmission cable characteristic measuring device 2 can detect the position of a defective portion such as damage in the transmission cable 50 based on the peak not including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50.
  • the frequency characteristic analyzing unit 22a can accurately estimate at which position of the transmission cable 50 the peak is reflected by analyzing the frequency characteristic around the peak of the received reflected wave. .
  • the frequency characteristic analysis unit 22a compares the expected reflection characteristic from the other end 52 of the transmission cable 50 with the frequency characteristic around each peak, so that each peak is reflected at which position of the transmission cable. It is possible to accurately estimate whether it is a peak.
  • the reflected wave measured at the one end 51 of the transmission cable 50 even when there is a defective portion in the middle of the transmission path of the transmission cable 50. From the impulse response, the transmission characteristic of the transmission cable 50 can be accurately measured by calculation.
  • the frequency characteristic around the peak of the reflected wave is compared with the specific frequency characteristic in the communication device connected to the other end 52, and this comparison result is used.
  • this comparison result is used.
  • the detection method based on the peak position shown in the first embodiment may be combined with the transmission cable characteristic measuring apparatus 2 according to the second embodiment.
  • the expected reflection characteristic from the other end 52 of the transmission cable 50 may be changed according to the delay time ⁇ , that is, the path length. Since the attenuation amount of the signal in the transmission cable 50 varies depending on the path length for each frequency, the expected reflection characteristic from the other end 52 of the transmission cable 50 varies depending on the path length. Therefore, by changing the expected reflection characteristic from the other end 52 of the transmission cable 50 to a characteristic that takes into account the attenuation amount of the expected reflection characteristic from the other end 52 of the transmission cable 50 according to the delay time ⁇ , It is possible to improve the identification accuracy of the peak occurrence position.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment.
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the transmission cable characteristic measuring apparatus 3 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 3 is an apparatus that can implement the transmission cable characteristic measuring method according to the third embodiment. 12, components that are the same as or correspond to the components shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those shown in FIG.
  • the transmission cable characteristic measurement device 3 according to the third embodiment is different from the transmission cable characteristic measurement device 1 according to the first embodiment in that the reflection path detection unit 23 includes a correlation calculation unit 23a.
  • the correlation calculation unit 23a of the reflection path detection unit 23 correlates between the impulse response of the received reflected wave and the expected reflection waveform (known expected waveform) from the other end 52 of the transmission cable 50. If the correlation is greater than a predetermined correlation threshold, the received reflected wave is a reflected wave including the influence of the other end 52 of the transmission cable 50 (the first reflected wave caused by the other end 52). If not, it is determined that the reflected wave does not include the influence of the other end 52 (second reflected wave).
  • the correlation calculation method by the correlation calculation unit 23a is not particularly limited. For example, there is a method using a convolution calculation. The reflection path detection unit 23 estimates the reflection path using the result of this determination.
  • the reflection path detection unit 23 estimates the reflected wave generated (reflected) on the transmission cable 50 by analyzing the peak of the reflected wave. For example, if the correlation between the expected reflected waveform from the other end 52 and the reflected waveform around each peak is taken and the obtained correlation is higher than the correlation threshold, the reflected wave reflected at the other end 52 If not, it is estimated that the peak of the reflected wave from the defective portion of the transmission cable.
  • the reflected wave measured at the one end 51 of the transmission cable 50 even when there is a defective portion in the middle of the transmission path of the transmission cable 50. From the impulse response, the transmission characteristic of the transmission cable 50 can be accurately measured by calculation. Further, according to the apparatus and method according to the third embodiment, the correlation between the reflected waveform of the reflected wave and the inherent reflected waveform is obtained, and the result is used to specify the peak generation position in the transmission cable 50. Accuracy can be improved.
  • the peak position detection method shown in the first or second embodiment may be combined with the transmission cable characteristic measuring apparatus 3 according to the third embodiment.
  • the expected reflection waveform from the other end 52 may be changed according to the delay time ⁇ , that is, the path length. Since the signal in the transmission cable has a different attenuation amount for each frequency depending on the path length, the expected reflected wave from the other end 52 differs depending on the path length. Therefore, the waveform of the reflected wave from the other end 52 of the expected transmission cable 50 is changed to a waveform that takes into account the attenuation of the waveform of the reflected wave from the other end 52 of the expected transmission cable 50 according to the delay time ⁇ . By doing so, it is possible to improve the accuracy of specifying the peak occurrence position.
  • the third embodiment is the same as the first or second embodiment.
  • FIG. FIG. 13 is a block diagram schematically showing the configuration of the transmission cable characteristic measuring apparatus 4 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 4 is an apparatus that can implement the transmission cable characteristic measuring method according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are given to the same or corresponding elements as those shown in FIG.
  • the transmission cable characteristic measurement device 4 according to the fourth embodiment is different from the transmission cable characteristic measurement device 1 according to the first embodiment in that the impulse response calculation unit 14 includes a correlation calculation unit 14a.
  • the correlation calculation unit 14a of the impulse response calculation unit 14 transmits a known signal, and when receiving a reception signal that is a reflected wave of the known signal, calculates a correlation between the known signal and the reception signal. Take.
  • the impulse response calculation unit 14 calculates an impulse response using this correlation.
  • the technique itself which calculates an impulse response using correlation is a known technique.
  • the reflected wave measured at the one end 51 of the transmission cable 50 even when there is a defective portion in the middle of the transmission path of the transmission cable 50. From the impulse response, the transmission characteristic of the transmission cable 50 can be accurately measured by calculation. Moreover, according to the apparatus and method which concern on Embodiment 4, it is possible to calculate an impulse response with a simple configuration for performing correlation calculation.
  • the fourth embodiment is the same as any one of the first to third embodiments.
  • FIG. FIG. 14 is a block diagram schematically showing a configuration of the transmission cable characteristic measuring apparatus 5 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 5 is an apparatus that can carry out the transmission cable characteristic measuring method according to the fifth embodiment. 14, components that are the same as or correspond to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those shown in FIG.
  • the transmission cable characteristic measurement device 5 according to the fifth embodiment is different from the transmission cable characteristic measurement device 1 according to the first embodiment in the configuration and operation of the impulse response calculation unit 15.
  • FIG. 15 is a block diagram schematically showing the configuration of the impulse response calculation unit 15 shown in FIG.
  • the impulse response calculation unit 15 includes a filter unit 151 that performs processing according to a filter coefficient on a known signal, a received signal as a reflected wave of the known signal received from the transmission cable 50, and a filter A filter coefficient calculation unit 152 that calculates a filter coefficient so that the known signal after being processed by the unit 151 becomes equal.
  • the filter coefficient calculation unit 152 updates the filter coefficient so that the known signal is transmitted and the received signal is equal to the output of the adaptive filter processing applied to the known signal by the filter unit 151.
  • the filter coefficient is calculated as the impulse response.
  • the filter coefficient updated so that the received signal and the output of the filter unit 151 become equal becomes the impulse response of the transmission cable.
  • the reflected wave measured at one end 51 of the transmission cable 50 even when there is a defective portion in the middle of the transmission path of the transmission cable 50. From the impulse response, the transmission characteristic of the transmission cable 50 can be accurately measured by calculation. Further, according to the apparatus and method according to the fifth embodiment, the filter coefficient calculation unit 152 adjusts the initial value of the filter coefficient used by the filter unit 151, thereby reducing the amount of calculation of the impulse response calculation unit 15. Impulse response can be calculated.
  • the fifth embodiment is the same as any one of the first to fourth embodiments.
  • FIG. 16 is a block diagram schematically showing the configuration of the transmission cable characteristic measuring apparatus 6 according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 6 is an apparatus that can implement the transmission cable characteristic measuring method according to the sixth embodiment.
  • the same or corresponding components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.
  • the transmission cable characteristic measuring apparatus 6 according to the sixth embodiment has a delay time in the measurement of the impulse response according to the maximum delay time which is the maximum value of the delay time ⁇ of the impulse response of the reflected wave calculated by the impulse response calculation unit 16.
  • the transmission cable characteristic measurement apparatus 1 according to the first embodiment is different from the transmission cable characteristic measurement apparatus 1 according to the first embodiment in that the measurement range changing unit 16a that changes the measurement range of ⁇ is provided.
  • the reflected wave measured at the one end 51 of the transmission cable 50 even when there is a defective portion in the middle of the transmission path of the transmission cable 50. From the impulse response, the transmission characteristic of the transmission cable 50 can be accurately measured by calculation.
  • the measurement range of the delay time is changed according to the maximum delay time of the impulse response of the reflected wave.
  • the measurement range of the delay time ⁇ can be set narrower, and the measurement range of the delay time ⁇ can be set wider as the maximum delay time of the impulse response is longer.
  • the measurement range of the delay time ⁇ is not set longer than necessary. For this reason, since the frequency
  • the sixth embodiment is the same as any one of the first to fifth embodiments.

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Abstract

 伝送ケーブル特性測定装置(1)及び方法は、伝送ケーブル(50)の一端(51)から入射信号を送信し、反射波のインパルス応答を測定するインパルス応答算出部(10)と、インパルス応答のピークを検出し、このピークに基づいて反射経路を推定する反射経路検出部(20)と、測定されたインパルス応答と推定された反射経路とから伝送ケーブル(50)の他端(52)の影響を含まない反射特性を算出する反射特性算出部(30)と、算出された反射特性と伝送ケーブル(50)の減衰特性とから、伝送ケーブル(50)の透過特性を算出する透過特性算出部(40)とを有する。

Description

伝送ケーブル特性測定装置及び伝送ケーブル特性測定方法
 本発明は、伝送ケーブルの特性を測定する伝送ケーブル特性測定装置及び伝送ケーブル特性測定方法に関する。
 伝送ケーブルの使用可否を診断するためには、伝送ケーブルの特性が、通信方式において要求される性能を満たしているか否かを判定する必要がある。このため、伝送ケーブルの一方の端部(一端)から送信された入射信号のうちの、どの程度の比率の成分が伝送ケーブルの他方の端部(他端)に到達したかを示す透過特性、すなわち、入射信号の強度に対する透過信号の強度の比率の周波数特性を測定する必要がある。
 従来、メタル線であるツイストペアケーブル及び同軸ケーブルなどの伝送ケーブルの特性の測定には、TDR(Time Domain Reflectometry)測定器又はネットワークアナライザが使用されている。TDR測定器は、高速なステップ信号を入射信号として測定対象(例えば、伝送ケーブル)に入力し、反射波形又は透過波形を観測することで、伝送路上のインピーダンスの変化箇所(例えば、損傷などの不具合箇所)及び線路長(ケーブル長)を測定する。ネットワークアナライザは、正弦波信号を周波数掃引しながら測定対象(例えば、伝送ケーブル)に入力し、反射波と進行波の振幅と位相を測定することで、周波数特性を評価する。
 しかし、ネットワークアナライザは、通常は、伝送ケーブルの両方の端部に接続して特性を測定する装置であるため、既に敷設されている伝送ケーブルのように、伝送ケーブルの両方の端部の間の距離が遠く離れている場合には、使用することができない。また、ネットワークアナライザを伝送ケーブルの一端にのみ接続して行う1ポート測定の場合には、反射特性、すなわち、入射信号の強度に対する反射信号の強度の比率の周波数特性を測定することはできるが、透過特性を測定することはできない。
 また、TDR測定器は、伝送ケーブルの一端に接続して特性を測定することができる装置であるため、既に敷設されている伝送ケーブルのように、伝送ケーブルの両方の端部の間の距離が遠く離れている場合であっても、使用することができるが、透過特性の周波数特性を測定することはできない。
 これらの問題を解決するために、特許文献1は、伝送ケーブルの一端から、伝送ケーブルの透過特性を測定する方法を提案している。この方法では、伝送ケーブルの一端において反射波の周波数特性を測定し、他端の影響を補正する処理を行うことで、伝送ケーブルの透過特性を算出する。このため、特許文献1の方法によれば、入射信号のうちの、どの程度の比率の成分が伝送ケーブルの他端に到達できるかを示す透過特性を知ることができ、得られた透過特性が、通信方式において要求される性能を満たしているかを判定することで、伝送ケーブルの使用可否を診断することができる。
米国特許出願公開第2009/0245476号明細書
 伝送ケーブルは、損傷箇所又はインピーダンスの異なる中継コネクタなどのような不具合箇所(インピーダンスの変化箇所)を含む場合がある。しかし、既に敷設されている伝送ケーブルにおいては、不具合箇所の確認が難しい。また、伝送路の途中に不具合箇所が存在する場合には、不具合箇所でインピーダンスの不整合が生じ、反射が起こる。しかし、特許文献1の方法では、伝送ケーブルの他端の影響を補正する処理を行っているが、不具合箇所の影響を考慮に入れた補正を行っていない。このため、特許文献1の方法では、反射波が不具合箇所からの反射波と他端からの反射波と含む場合、透過特性を正確に推定することができず、伝送ケーブルの使用可否を正確に診断することができないという問題があった。
 そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、伝送ケーブルの伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブルの一端で測定した反射波のインパルス応答から、伝送ケーブルの透過特性を正確に測定することができる伝送ケーブル特性測定装置及び伝送ケーブル特性測定方法を提供することである。
 本発明に係る伝送ケーブル特性測定装置は、伝送ケーブルの一方の端部から入射信号を送信し、前記入射信号の反射波のインパルス応答を測定するインパルス応答算出部と、前記インパルス応答算出部によって測定された前記インパルス応答のピークを検出し、前記ピークに基づいて前記入射信号の反射経路を推定する反射経路検出部と、前記インパルス応答算出部によって測定された前記インパルス応答と前記反射経路検出部によって推定された前記反射経路とから、前記インパルス応答に含まれる前記伝送ケーブルの他方の端部に起因する第1の反射波を特定し、前記他方の端部の影響を含まない第2の反射波に基づく反射特性を算出する反射特性算出部と、前記反射特性算出部によって算出された前記反射特性と前記伝送ケーブルの減衰特性とから、前記伝送ケーブルの前記入射信号に基づく透過特性を算出する透過特性算出部とを有することを特徴としている。
 また、本発明に係る伝送ケーブル特性測定方法は、伝送ケーブルの一方の端部から入射信号を送信し、前記入射信号の反射波のインパルス応答を測定するインパルス応答算出過程と、前記インパルス応答算出過程によって測定された前記インパルス応答のピークを検出し、前記ピークに基づいて前記入射信号の反射経路を推定する反射経路検出過程と、前記インパルス応答算出過程によって測定された前記インパルス応答と前記反射経路検出過程によって推定された前記反射経路とから、前記インパルス応答に含まれる前記伝送ケーブルの他方の端部に起因する第1の反射波を特定し、前記他方の端部の影響を含まない第2の反射波に基づく反射特性を算出する反射特性算出過程と、前記反射特性算出過程によって算出された前記反射特性と前記伝送ケーブルの減衰特性とから、前記伝送ケーブルの前記入射信号に基づく透過特性を算出する透過特性算出過程とを有することを特徴としている。
 本発明においては、伝送ケーブルの一端で測定した反射波のインパルス応答とインパルス応答のピークから推定された反射経路とから、伝送ケーブルの他端の影響を含まない反射波に基づく反射特性を算出し、この反射特性と伝送ケーブルの減衰特性とから、伝送ケーブルの透過特性を算出するので、伝送ケーブルの伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブルの透過特性を正確に測定することができる。
本発明の実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 伝送ケーブルの一方の端部にインパルスを入力した場合に受信される反射波のインパルス応答の一例を示す波形図である。 伝送ケーブルの反射特性(伝送ケーブルの他方の端部の影響を含まない特性)を示す図である。 伝送ケーブルの透過特性(伝送ケーブルの他方の端部の影響を含まない特性)の導出過程を示す図である。 OFDM伝送方式の伝送路推定手法を用いたインパルス応答算出部の構成の一例を概略的に示すブロック図である。 不具合箇所が1箇所である伝送ケーブルにインパルスを入力した場合におけるインパルスの反射経路を示す図である。 不具合箇所が2箇所である伝送ケーブルにインパルスを入力した場合におけるインパルスの反射経路を示す図である。 図1に示される反射特性算出部が反射波のピーク位置から反射点を検出する処理を示すフローチャートである。 伝送ケーブルにインパルスを入力した場合に受信される反射波のインパルス応答の他の例(複数の反射点がある場合)を示す波形図である。 図1に示される反射特性算出部の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態2に係る伝送ケーブル特性測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態3に係る伝送ケーブル特性測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態4に係る伝送ケーブル特性測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態5に係る伝送ケーブル特性測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 適応フィルタを用いたインパルス応答算出部の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態6に係る伝送ケーブル特性測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル特性測定装置1は、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定方法を実施することができる装置である。図1に示されるように、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1は、伝送ケーブル50の一方の端部(一端)51から入射信号(インパルス)を送信し、この入射信号の反射波のインパルス応答を測定するインパルス応答算出部10と、インパルス応答算出部10によって測定されたインパルス応答のピークを検出し、入射信号の反射経路を推定する反射経路検出部20と、インパルス応答算出部10によって測定されたインパルス応答と反射経路検出部20によって推定された反射経路とから、このインパルス応答に含まれる伝送ケーブル50の他方の端部(他端)に起因する第1の反射波を特定し、伝送ケーブル50の他方の端部(他端)52の影響を含まない第2の反射波に基づく反射特性を算出する反射特性算出部30と、反射特性算出部30によって算出された伝送ケーブル50の他端52の影響を含まない反射特性と伝送ケーブル50の減衰特性とから、伝送ケーブル50の入射信号に基づく透過特性を算出する透過特性算出部40とを有する。
 図2は、伝送ケーブル50の一端51にインパルスを入力した場合に受信される反射波のインパルス応答の一例を示す波形図である。図2において、横軸は、伝送ケーブル50の一端51にインパルスを入力した時点からの経過時間である遅延時間を示し、縦軸は、反射波の強度を示す。図2には、伝送ケーブル50における損傷などの不具合箇所からの反射波R1のピーク波形と、伝送ケーブル50における他端52からの反射波R2のピーク波形とを示すが、検出されるピーク波形は2個に限らない。インパルス応答算出部10は、伝送ケーブル50の一端51からインパルスを送信し、反射波を受信することで、図2に示されるような反射波のインパルス応答を測定する。反射経路検出部20は、インパルス応答算出部10によって測定されたインパルス応答のピークを検出し、測定対象としての伝送ケーブル50における信号の反射経路を推定する。
 図3は、伝送ケーブル50の反射特性(伝送ケーブル50の他端52の影響を含まない特性)を示す図である。図3において、横軸は、反射成分の周波数を示し、縦軸は、反射成分の強度を示す。反射特性算出部30は、インパルス応答算出部10によって測定されたインパルス応答と反射経路検出部20によって推定された反射経路とから、図3に示されるような伝送ケーブル50の他端52の影響を含まない反射特性、すなわち、他端52の影響を除外した反射特性を算出する。すなわち、図3は、伝送ケーブル50の不具合箇所からの反射成分の反射特性を示す。
 図4は、伝送ケーブル50の透過特性(伝送ケーブル50の他端52の影響を含まない特性)の導出過程を示す図である。図4において、横軸は、信号成分の周波数を示し、縦軸は、信号成分の強度を示す。図4は、透過信号の強度は、入射信号の強度Iから、伝送ケーブル50の不具合箇所における反射による損失(A)を減算して強度Iを取得し、さらに、強度Iから伝送ケーブル50内の減衰による損失(A)を減算して強度Iを取得することを説明している。透過特性算出部40は、図4に示されるように、伝送ケーブル50の他端52の影響を含まない反射特性(損失Aに相当する)と伝送ケーブル50の減衰特性(損失Aに相当する)とから、伝送ケーブル50の透過特性(強度Iに相当する)を算出する。
 周波数をfと表記し、反射特性をP(f)と表記し、透過特性をP(f)と表記し、送信信号をS(f)と表記し、受信信号をR(f)と表記し、透過信号をT(f)と表記するとき、反射特性P(f)及び透過特性P(f)は、次式(1)及び(2)のように定義される。
 P(f)=|R(f)/S(f)|          式(1)
 P(f)=|T(f)/S(f)|          式(2)
この場合の伝送ケーブル50は、分岐のないものであり、伝送ケーブル50の他端52は、整合終端されていないものである。
 以下に、伝送ケーブル特性測定装置1の動作を説明する。はじめに、インパルス応答算出部10は、伝送ケーブル50の一端51から入射信号(送信信号)を送信し、伝送ケーブル50内で反射して返って来た反射波を受信し、受信した反射波を解析することで、反射波のインパルス応答を算出する。実施の形態1において、インパルス応答算出部10は、反射波の周波数特性を測定し、これを逆フーリエ変換することでインパルス応答を算出する。このように、所望の周波数成分を測定しインパルス応答を算出することで、使用される周波数帯域における透過特性を測定することができる。
 図5は、OFDM伝送方式の伝送路推定手法を用いたインパルス応答算出部10の構成の一例を概略的に示すブロック図である。図5に示されるインパルス応答算出部10は、OFDM送信部101と、OFDM受信部102と、方向性結合部103と、伝送路推定部104と、逆フーリエ変換部105とを有している。反射波の周波数特性は、OFDM伝送方式における伝送路推定手法と同様に、OFDM送信部101にて各サブキャリアに既知信号を挿入し、逆離散フーリエ変換(IDFT:Inverse Discrete Fourier Transform)して送信し、受信した反射波をOFDM受信部102にて離散フーリエ変換(DFT:Discrete Frourier Transform)し、伝送路推定部104にて得られた信号と送信した既知信号とを比較することで測定することができる。その後、逆フーリエ変換部105は、伝送路推定部104で測定された信号にIDFTを施し、インパルス応答を算出する。方向性結合部103は、図5に示されるように、送信信号がOFDM受信部102によって直接受信されることを防ぐ。方向性結合部103によって、OFDM受信部102は、反射波のみを受信することができる。また、インパルス応答算出部10は、複数回の測定値の平均値をインパルス応答としてもよく、この場合には、雑音の影響が低減されたインパルス応答を算出することができる。
 なお、インパルス応答算出部10の構成は、図5の例に限定されない。インパルス応答算出部10は、ネットワークアナライザのように、測定する周波数の正弦波を送信し、反射した信号の振幅と位相を測定することで、インパルス応答を算出してもよい。例えば、OFDM伝送方式を用いない場合には、図5に示されるインパルス応答算出部10としてネットワークアナライザを用いて、反射波の周波数特性を算出してもよい。この場合、ネットワークアナライザは、正弦波信号を周波数掃引しながら伝送ケーブル50に入力し、反射特性、すなわち、入射信号の強度に対する反射信号の強度の比率の周波数特性を測定することで反射波の周波数特性を測定する。
 次に、周波数特性をIDFTすることで時間領域の特性であるインパルス応答を算出する。得られたインパルス応答は、インパルスが送信された時刻から反射波が受信された時刻までの遅延時間と、各反射点における反射の大きさとの関係を示す。また、インパルス応答の波形は、各反射点における過渡応答であり周波数特性に相当する。反射点が、伝送ケーブル50の他端52のみである場合、インパルス応答のピークは、1つのピークであり、このピークから、インパルスを送信した時刻から反射波が受信された時刻までの時間、すなわち、信号の往復にかかる時間である遅延時間がわかる。また、伝送ケーブル50における電波の速度は、ケーブルの種類によって決まる既知の値であるため、遅延時間から、伝送ケーブル50の他端52までの距離、すなわち、伝送ケーブル50のケーブル長を算出することができる。
 不具合箇所の影響で反射点が複数ある場合、反射波には、図2に示されるピークが複数存在する。このとき、インパルス応答算出部10は、インパルス応答のピークを解析することで、伝送ケーブル50における不具合箇所の位置及び伝送ケーブル50の他端52の位置を算出する。また、インパルス応答算出部10は、インパルス応答のピーク付近(ピークの周辺)の波形を解析することで反射波の周波数特性を算出する。ここで、インパルス応答のピークの位置を明確にするために、インパルス応答算出部10は、周波数特性に窓関数を乗算する処理を行った後に、窓関数が乗算された信号にIDFT処理を行ってもよい。
 次に、反射経路検出部20は、反射波から、反射波の反射経路に関する情報を抽出する。伝送ケーブル50の他端52の接続状態に影響されずに、伝送ケーブル50の透過特性を測定するためには、伝送ケーブル50の他端52からの反射の影響を差し引いた(すなわち、他端52からの反射の影響を除外した)伝送ケーブル50の反射特性を算出する必要がある。また、伝送ケーブル50で伝送される信号は、伝送路の距離である経路長に応じて減衰する。このため、反射特性及び透過特性を算出する際には、伝送ケーブル50の経路長に応じた減衰を加味する必要がある。実施の形態1において、反射経路検出部20は、各ピークの位置から、伝送ケーブル50の不具合箇所で反射したピークであるか、伝送ケーブル50の他端52で反射したピークであるかを特定する。
 伝送ケーブル50の他端52が整合終端されている場合には、他端52からの反射はないため、反射経路検出部20は、インパルス応答のピークを、不具合箇所によって発生したピークであると判定することができる。
 また、伝送ケーブル50の他端52が開放端若しくは短絡端である場合、又は、他端52にインピーダンス整合がとれていない機器が接続されている場合には、伝送ケーブル50の他端52において反射が起こる。伝送ケーブル50における不具合箇所又は伝送ケーブル50の他端52のように信号の反射点が複数ある場合、伝送ケーブル50内において、多重反射が起こり、各ピークがどの位置で反射したピークであるのかを特定することが難しくなる。このような環境下で、伝送ケーブル50の他端52からの反射の影響を差し引いた伝送ケーブル50の反射特性を算出するため、インパルス応答のピーク位置から反射の経路を推定する必要がある。
 以下において、伝送ケーブル50の反射点とインパルス応答のピーク位置との関係を説明する。まず、不具合箇所が1箇所の場合を考える。この場合、測定点である伝送ケーブル50の一端51では、反射は起こらないとして説明する。図6は、不具合箇所が1箇所である伝送ケーブル50にインパルスを入力した場合におけるインパルスの反射経路を示す図である。図6において、横軸は測定点(伝送ケーブル50の一端51)からの距離を示し、縦軸は、インパルスの入力からの経過時間である遅延時間τを示す。図6に示されるように、伝送ケーブル50における不具合箇所が1箇所であっても、反射波は、不具合箇所と伝送ケーブル50の他端52で多重反射を起こし、遅延時間τ=t,t,t,t,…などにおいて、反射波の複数のピークが検出される。ここで、τ=tよりも長い遅延時間を持つ反射波のピークも存在するが、図6には示していない。図6から、インパルス応答のピーク位置に対応する遅延時間τは、次式(3)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
ここで、nは、0以上の整数を示し、Lは、伝送ケーブル50の測定端(一端51)から不具合箇所までの距離を示し、Lは、伝送ケーブル50の測定端から他端52までの距離を示し、vは、伝送ケーブル50中における信号の速度を示す。また、Tは、伝送ケーブル50の測定端から不具合箇所(L)までの伝送路における信号の往復時間、Tは、不具合箇所(L)から伝送ケーブル50の他端52(L)までの伝送路における信号の往復時間である。図6において、τ=t,t,tのピークを含むn>0のピークは、少なくとも1度は、伝送ケーブル50の他端52で反射していることがわかる。
 図7は、不具合箇所が2箇所である伝送ケーブル50にインパルスを入力した場合におけるインパルスの反射経路を示す図である。図7において、横軸は測定点(伝送ケーブルの一端51)からの距離を示し、縦軸は、インパルスの入力からの経過時間である遅延時間τを示す。図7に示されるように、伝送ケーブル50における不具合箇所が2箇所であっても、反射波は、不具合箇所と他端52で多重反射を起こし、遅延時間τ=t,t,t,t,t,t,t,…などにおいて、反射波の複数のピークが検出される。ここで、τ=tよりも長い遅延時間を持つ反射波のピークも存在するが、図7には示していない。図7より、インパルス応答のピーク位置に対応する遅延時間τは、次式(4)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
ここで、nは、0以上の整数を示し、nは、0以上の整数を示し、n=0のときにはn=0である。Lは、伝送ケーブル50の測定端から不具合箇所までの距離を示し、Lは、伝送ケーブル50の測定端から他の不具合箇所までの距離を示し、Lは、伝送ケーブル50の測定端から他端52までの距離を示し、vは、伝送ケーブル50中の信号の速度を示す。また、Tは、伝送ケーブル50の測定端から不具合箇所(L)までの伝送路における信号の往復時間、Tは、不具合箇所(L)から他の不具合箇所(L)までの伝送路における信号の往復時間、Tは、他の不具合箇所(L)から伝送ケーブル50の他端52(L)までの伝送路における信号の往復時間である。図7において、τ=t,t,tのピークを含むn>0のピークは、伝送ケーブル50の他端52の影響を含む反射波(他端52に起因する第1の反射波)である。
 式(3)及び(4)より、不具合箇所がm個(mは正の整数)ある場合、不具合箇所までの距離をL,L,…,Lとし、他端52までの距離をLm+1とすると、インパルス応答のピーク位置に対応する遅延時間τは、次式(5)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
ここで、iは、2以上m+1以下の整数、nは、0以上の整数であるが、n=0(kは、正の整数)のとき、nk+1以降(すなわち、nk+1,nk+2,…)は0である。
 次に、伝送ケーブル50の測定点において反射がある場合を考える。不具合が存在しない場合、インパルス応答のピーク位置に対応する遅延時間τは、次式(6)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
ここで、nは、0以上の整数である。
 伝送ケーブル50の不具合箇所が1箇所の場合、インパルス応答のピーク位置に対応する遅延時間τは、次式(7)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
ここで、n及びnは、0以上の整数であり、n=0のときにはn=0となる。
 同様に、不具合箇所がm箇所(mは正の整数)である場合、インパルス応答のピーク位置に対応する遅延時間τは、次式(8)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
ここで、iは、1以上m+1以下の整数であり、L=0であり、nは、0以上の整数であるが、n=0(kは、正の整数)のとき、nk+1以降(すなわち、nk+1,nk+2,…)は0である。また、式(8)は、式(5)においてn=1としたものと一致する。
 次に、反射経路検出部20は、式(8)を用いて、インパルス応答のピーク位置によって、不具合箇所及び伝送ケーブル50の他端52を検出する。図8は、図1に示される反射特性算出部30が反射波のピーク位置から反射点を検出する処理を示すフローチャートである。
 まず、反射経路検出部20は、遅延時間τの短いピーク位置(L=L)の反射点を、不具合箇所又は伝送ケーブル50の他端52からの反射波であるか判定する(図8におけるステップS1及びS2)。
 次に、反射経路検出部20は、式(8)を用いて、多重反射によるピーク位置を推定する(図8におけるステップS3)。
 次に、反射経路検出部20は、推定したピーク位置以外の位置に未知のピークが存在すれば、遅延時間τの短いピークを2つ目の反射点からの反射波と特定し、Jを1インクリメントする(図8におけるステップS4、S2、S3)。
 次に、反射経路検出部20は、同様の処理により、式(8)を用いて、多重反射によるピーク位置を推定する(図8におけるステップS3)。
 さらに、反射経路検出部20は、推定したピーク位置以外の位置に未知のピークがあれば、未知のピークの中で最も遅延時間τの短いピークをさらなる反射点と仮定して、式(8)により多重反射によるピーク位置を推定する。
 反射経路検出部20は、以上の処理を未知のピークがなくなるまで(図8におけるステップS3の判定結果がNOとなるまで)繰り返すことで、すべての反射点の位置を推定する(図8におけるステップS4、S2、S3)。
 そして、反射経路検出部20は、遅延時間τが最大となる最後に得られた反射点を伝送ケーブル50の他端52、その他の反射点を不具合箇所と特定する(図8におけるステップS5)。
 反射経路検出部20は、以上の検出処理により各ピークの通過経路を知ることができる。伝送ケーブル50の他端52での反射が含まれる経路を通過したインパルス応答のピークは、式(8)のnm+1が1以上の整数になるときのピーク位置に検出される。したがって、それ以外のピークは、伝送ケーブル50の他端52における反射を含まない経路を通過した反射波である。
 これらにより、反射経路検出部20は、ピーク位置から比較的容易に信号の反射経路を推定し、不具合箇所からの反射波(伝送ケーブル50の他端52の影響を含まない反射波(第2の反射波))と、伝送ケーブル50の他端52の影響を含む反射波(他端52に起因する第1の反射波)とを分離することができる。
 次に、反射特性算出部30は、反射波のインパルス応答から伝送ケーブル50の他端52における反射を含まない経路を通過した反射波のみを抽出し、抽出された信号をフーリエ変換により周波数領域信号に変換することで、反射により失われた周波数成分、すなわち、反射特性を検出する。また、反射特性算出部30は、反射波の減衰の影響をも補正する。反射特性を求める際、インパルス応答は、送信電力で正規化されているものとする。もしくは、反射特性を求める際に、反射特性算出部30は、インパルス応答を、送信電力で正規化する。その後、反射特性算出部30は、インパルス応答をフーリエ変換し、反射波の経路長に応じた減衰量を補正することで、反射波の周波数成分を検出し、電力値を求めることで、減衰の影響を含まない不具合箇所における反射特性を算出する。
 図9は、伝送ケーブル50にインパルスを入力した場合に受信される反射波のインパルス応答の他の例(反射点が複数ある場合)を示す波形図である。また、図10は、図1に示される反射特性算出部30の他の構成である反射特性算出部31を概略的に示すブロック図である。図9にP,P,…,Pで示されるように、反射波が複数ある場合、反射波の経路長によって減衰の影響が異なる。そのため、図10に示されるように、ピーク抽出部311がインパルス応答から複数のピークの各々の成分を抽出し、フーリエ変換部312-1から312-mまでが抽出したインパルス応答にフーリエ変換を施し、減衰補正部313-1から313-mまでが経路長に応じて減衰量を補正し、加算部314が各成分を周波数ごとに加算し、電力算出部315が電力値を求めることで、反射特性を算出する。これにより、各不具合箇所の位置に応じて減衰量を加味して補正することができる。
 最後に、反射点において失われた反射特性及び減衰によって失われた損失の両方を加味して透過特性を算出する。ここで、不具合箇所から、伝送ケーブル外部には、電波が漏れず、透過する信号と反射する信号でエネルギーが保存されるとする。つまり、減衰を考慮に入れない場合、反射特性P′(f)と透過特性P′(f)は、次式(9)の関係を満たす。
 P′(f)+P′(f)=1             式(9)
よって、反射の影響のみを考慮した透過特性P′(f)は、反射特性算出部31で算出した減衰の影響を補正した反射特性P′(f)から、次式(10)によって求めることができる。
 P′(f)=1-P′(f)             式(10)
つまり、反射により失われた電力の割合を減算することで、減衰の影響を除外した透過特性を算出することができる。
 次に、伝送ケーブル50の一端51から他端52までの距離すなわち伝送ケーブル長Lm+1と、使用する伝送ケーブルの仕様に基づく既知の値である伝送ケーブルの単位長あたりの減衰特性A(f)とを用いて、反射特性P′(f)を補正する。これにより、ケーブル長に応じた減衰の影響を加味して透過特性P(f)を、次式(11)で算出することができる。
 P(f)=A(f)Lm+1′(f)        式(11)
また、伝送ケーブル50の仕様でなく、実際に測定するケーブルの一部もしくは、同等のものであって、不具合箇所が含まれないケーブルを測定できれば、測定結果から単位長さあたりの減衰特性を算出し、A(f)として用いてもよい。
 以上に説明したように、実施の形態1に係る装置及び方法によれば、伝送ケーブル50の不具合箇所における反射が存在する場合であっても、伝送ケーブル50の一端51から伝送ケーブル50の透過特性P(f)を正確に測定し、入射信号のうちのどの程度の割合の成分が伝送ケーブル50の他端52に到達することができるかを正確に算出することができる。したがって、透過特性P(f)が、使用する通信方式において要求される性能を満たしているかを正確に判定することによって、測定対象となった伝送ケーブル50の使用可否を適切に診断することができる。
 なお、上記機能を有する伝送ケーブル特性測定装置1は、伝送ケーブル50を測定するための検出器又は通信機器などに搭載することができる。
 また、伝送ケーブル特性測定装置1は、ネットワークアナライザなどのような反射波を受信する機器と、受信された反射波を分析するための、コンピュータで実行されるデータ解析用プログラムとによって構成することもできる。
 これらによって、既に敷設済みの伝送ケーブルを利用してシステムを構築する場合、本発明に係る装置及び方法により使用周波数帯における透過特性を測定することで、システム全体を構築する前に、敷設済み伝送ケーブルの使用可否を判定することができる。例えば、有線通信機能を有する監視カメラシステムを、アナログ監視カメラからデジタル方式の監視カメラに置き換える際、本発明に係る装置及び方法により敷設済みのアナログ監視カメラ用メタル線同軸ケーブルの透過特性を測定し、デジタル方式に必要な透過特性と比較することによって、敷設済み伝送ケーブルの使用可否を判定することができる。
実施の形態2.
 図11は、本発明の実施の形態2に係る伝送ケーブル特性測定装置2の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル特性測定装置2は、実施の形態2に係る伝送ケーブル特性測定方法を実施することができる装置である。図11において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。実施の形態2に係る伝送ケーブル特性測定装置2は、反射経路検出部22が周波数特性解析部22aを有する点において、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1と相違する。
 反射経路検出部22の周波数特性解析部22aは、反射波のピークの周辺の周波数特性と期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射波の周波数特性、例えば、他端52に接続されている通信機器(すなわち、他端52の接続状態)に基づく固有の周波数特性とを比較し、この比較によって取得できた差が、予め決められた閾値よりも小さいピークを伝送ケーブル50の他端52の影響を含む反射波(他端52に起因する第1の反射波)であると判定する。この判定によって、受信する反射波のピークが、伝送ケーブル50の他端52による影響を含むピーク(他端52に起因するピーク)であるか、伝送ケーブル50の他端52による影響を含まないピークであるかを判定することができる。したがって、伝送ケーブル特性測定装置2は、伝送ケーブル50の他端52による影響を含まないピークに基づいて、伝送ケーブル50における損傷などの不具合箇所の位置を検出することができる。
 伝送ケーブル50の他端52に通信機器が接続されている場合には、伝送ケーブル50の他端52からの反射波は、接続されている通信機器に固有の周波数特性を持つ。そのため、周波数特性解析部22aは、受信した反射波のピークの周辺の周波数特性を解析することで、ピークが伝送ケーブル50のどの位置で反射されたピークであるかを正確に推定することができる。周波数特性解析部22aは、例えば、期待される伝送ケーブル50の他端52からの反射特性と、各ピークの周辺の周波数特性とを比較することで、各ピークが伝送ケーブルのどの位置で反射したピークであるかを正確に推定することができる。
 以上に説明したように、実施の形態2に係る装置及び方法によれば、伝送ケーブル50の伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブル50の一端51で測定した反射波のインパルス応答から、計算によって、伝送ケーブル50の透過特性を正確に測定することができる。
 実施の形態2に係る伝送ケーブル特性測定装置2によれば、反射波のピークの周辺の周波数特性を他端52に接続された通信機器における固有の周波数特性と比較し、この比較結果を用いることで、ピークの発生位置の特定精度を向上させることができる。
 また、実施の形態2に係る伝送ケーブル特性測定装置2に、実施の形態1で示したピーク位置による検出手法を組み合わせても良い。
 さらに、期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射特性は、遅延時間τ、すなわち、経路長によって変更してもよい。伝送ケーブル50中の信号は経路長によって周波数ごとに減衰量が異なるため、期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射特性は経路長により異なる。そのため、期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射特性を、遅延時間τに応じて、期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射特性の減衰量を加味した特性に変更することで、ピークの発生位置の特定精度を向上することができる。
 上記以外の点について、実施の形態2は、実施の形態1と同じである。
実施の形態3.
 図12は、本発明の実施の形態3に係る伝送ケーブル特性測定装置3の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル特性測定装置3は、実施の形態3に係る伝送ケーブル特性測定方法を実施することができる装置である。図12において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。実施の形態3に係る伝送ケーブル特性測定装置3は、反射経路検出部23が相関演算部23aを有する点において、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1と相違する。
 実施の形態3において、反射経路検出部23の相関演算部23aは、受信した反射波のインパルス応答と期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射波形(既知の期待波形)との間の相関をとり、この相関が予め決められた相関閾値よりも大きい場合には、受信した反射波は、伝送ケーブル50の他端52の影響を含む反射波(他端52に起因する第1の反射波)であると判定し、そうでない場合には、他端52の影響を含まない反射波(第2の反射波)であると判定する。相関演算部23aによる相関の算出方法は、特に限定されないが、例えば、畳み込み演算を用いる方法がある。反射経路検出部23は、この判定の結果を用いて、反射経路を推定する。
 特に、伝送ケーブル50の他端52に通信機器が接続されている場合には、伝送ケーブル50の他端52からの反射波は、接続されている通信機器に固有の反射波形を持つ。そのため、反射経路検出部23は、反射波のピークを解析することで、反射波が伝送ケーブル50のどの位置で生成(反射)された反射波であるかを推定する。例えば、期待される他端52からの反射波形と各ピークの周辺の反射波形との間の相関をとり、得られた相関が相関閾値よりも高い場合には、他端52で反射した反射波のピークであると推定し、そうでなければ、伝送ケーブルの不具合箇所からの反射波のピークであると推定する。
 以上に説明したように、実施の形態3に係る装置及び方法によれば、伝送ケーブル50の伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブル50の一端51で測定した反射波のインパルス応答から、計算によって、伝送ケーブル50の透過特性を正確に測定することができる。また、実施の形態3に係る装置及び方法によれば、反射波の反射波形と固有の反射波形との間の相関をとり、この結果を用いることで、伝送ケーブル50におけるピークの発生位置の特定精度を向上させることができる。
 また、実施の形態3に係る伝送ケーブル特性測定装置3に、実施の形態1又は2で示したピーク位置の検出手法を組み合わせても良い。
 さらに、期待する他端52からの反射波形は、遅延時間τすなわち経路長によって変更してもよい。伝送ケーブル中の信号は、経路長によって周波数ごとに減衰量が異なるため、期待する他端52からの反射波は、経路長により異なる。そのため、期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射波の波形を、遅延時間τに応じて、期待する伝送ケーブル50の他端52からの反射波の波形の減衰量を加味した波形に変更することで、ピークの発生位置の特定精度を向上することができる。
 上記以外の点について、実施の形態3は、実施の形態1又は2と同じである。
実施の形態4.
 図13は、本発明の実施の形態4に係る伝送ケーブル特性測定装置4の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル特性測定装置4は、実施の形態4に係る伝送ケーブル特性測定方法を実施することができる装置である。図13において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。実施の形態4に係る伝送ケーブル特性測定装置4は、インパルス応答算出部14が相関演算部14aを有する点において、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1と相違する。
 実施の形態4において、インパルス応答算出部14の相関演算部14aは、既知信号を送信し、既知信号の反射波である受信信号を受信したときに、既知信号と受信信号との間の相関をとる。インパルス応答算出部14は、この相関を用いてインパルス応答を算出する。なお、相関を用いてインパルス応答を算出する技術自体は、既知の技術である。
 以上に説明したように、実施の形態4に係る装置及び方法によれば、伝送ケーブル50の伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブル50の一端51で測定した反射波のインパルス応答から、計算によって、伝送ケーブル50の透過特性を正確に測定することができる。また、実施の形態4に係る装置及び方法によれば、相関演算をするための、簡易な構成でインパルス応答を算出することができる。
 上記以外の点について、実施の形態4は、実施の形態1から3のいずれかと同じである。
実施の形態5.
 図14は、本発明の実施の形態5に係る伝送ケーブル特性測定装置5の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル特性測定装置5は、実施の形態5に係る伝送ケーブル特性測定方法を実施することができる装置である。図14において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。実施の形態5に係る伝送ケーブル特性測定装置5は、インパルス応答算出部15の構成及び動作の点において、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1と相違する。
 図15は、図14に示されるインパルス応答算出部15の構成を概略的に示すブロック図である。図15に示されるように、インパルス応答算出部15は、既知信号にフィルタ係数に応じた処理を施すフィルタ部151と、伝送ケーブル50から受信された既知信号の反射波としての受信信号と、フィルタ部151で処理された後の既知信号とが等しくなるように、フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部152とを有している。インパルス応答算出部15においては、既知信号を送信し、受信した信号と、フィルタ部151が既知信号に施した適応フィルタ処理の出力とが等しくなるように、フィルタ係数算出部152がフィルタ係数を更新することで、インパルス応答としてフィルタ係数を算出する。ここで、適応フィルタを伝送ケーブルの伝送路とみなすことで、受信信号とフィルタ部151の出力とが等しくなるように更新されたフィルタ係数は伝送ケーブルのインパルス応答となる。
 以上に説明したように、実施の形態5に係る装置及び方法によれば、伝送ケーブル50の伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブル50の一端51で測定した反射波のインパルス応答から、計算によって、伝送ケーブル50の透過特性を正確に測定することができる。また、実施の形態5に係る装置及び方法によれば、フィルタ係数算出部152がフィルタ部151によって使用されるフィルタ係数の初期値を調整することで、インパルス応答算出部15の演算量を減らしてインパルス応答を算出することができる。
 また、実施の形態5に係る装置及び方法によれば、同じ伝送ケーブルを複数回測定する場合には、前回得られたフィルタ係数を用いることで、フィルタ係数の収束が早くなり、インパルス応答算出部15の演算量を削減することができる。
 上記以外の点について、実施の形態5は、実施の形態1から4のいずれかと同じである。
実施の形態6.
 図16は、本発明の実施の形態6に係る伝送ケーブル特性測定装置6の構成を概略的に示すブロック図である。伝送ケーブル特性測定装置6は、実施の形態6に係る伝送ケーブル特性測定方法を実施することができる装置である。図16において、図1に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1に示される符号と同じ符号を付す。実施の形態6に係る伝送ケーブル特性測定装置6は、インパルス応答算出部16が算出する反射波のインパルス応答の遅延時間τの最大値である最大遅延時間に応じて、インパルス応答の測定における遅延時間τの測定範囲を変更する測定範囲変更部16aを有する点において、実施の形態1に係る伝送ケーブル特性測定装置1と相違する。
 以上に説明したように、実施の形態6に係る装置及び方法によれば、伝送ケーブル50の伝送路の途中に不具合箇所がある場合であっても、伝送ケーブル50の一端51で測定した反射波のインパルス応答から、計算によって、伝送ケーブル50の透過特性を正確に測定することができる。
 また、実施の形態6に係る装置及び方法によれば、反射波のインパルス応答の最大遅延時間に応じて遅延時間の測定範囲を変更するので、例えば、インパルス応答の最大遅延時間が短い場合には、遅延時間τの測定範囲を狭く設定し、インパルス応答の最大遅延時間が長いほど、遅延時間τの測定範囲を広く設定することができる。このような動作により、遅延時間τの測定範囲を必要以上に長く設定することがなくなる。このため、一定時間内における伝送ケーブル特性の計測回数を増やすことができるので、雑音の影響を低減した、精度の高い伝送ケーブル特性を得ることができる。
 上記以外の点について、実施の形態6は、実施の形態1から5のいずれかと同じである。
 1,2,3,4,5,6 伝送ケーブル特性測定装置、 10,14,15,16 インパルス応答算出部、 14a 相関演算部、 16a 測定範囲変更部、 20,22,23 反射経路検出部、 22a 周波数特性解析部、 23a 相関演算部、 30,31 反射特性算出部、 40 透過特性算出部、 50 伝送ケーブル、 51 一方の端部(一端)、 52 他方の端部(他端)、 101 OFDM送信部、 102 OFDM受信部、 103 方向性結合部、 104 伝送路推定部、 105 逆フーリエ変換部、 151 フィルタ部、 152 フィルタ係数算出部、 311 ピーク抽出部、 312-1,…,312-m フーリエ変換部、 313-1,…,313-m 減衰補正部、 314 加算部、 315 電力算出部。

Claims (20)

  1.  伝送ケーブルの一方の端部から入射信号を送信し、前記入射信号の反射波のインパルス応答を測定するインパルス応答算出部と、
     前記インパルス応答算出部によって測定された前記インパルス応答のピークを検出し、前記ピークに基づいて前記入射信号の反射経路を推定する反射経路検出部と、
     前記インパルス応答算出部によって測定された前記インパルス応答と前記反射経路検出部によって推定された前記反射経路とから、前記インパルス応答に含まれる前記伝送ケーブルの他方の端部に起因する第1の反射波を特定し、前記他方の端部の影響を含まない第2の反射波に基づく反射特性を算出する反射特性算出部と、
     前記反射特性算出部によって算出された前記反射特性と前記伝送ケーブルの減衰特性とから、前記伝送ケーブルの前記入射信号に基づく透過特性を算出する透過特性算出部と
     を有することを特徴とする伝送ケーブル特性測定装置。
  2.  前記反射経路検出部は、前記反射経路から、前記伝送ケーブルの伝送ケーブル長を算出し、
     前記透過特性算出部は、前記伝送ケーブルの単位長あたりの減衰特性と前記伝送ケーブル長とから、前記伝送ケーブルの減衰特性を算出する
     ことを特徴とする請求項1に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  3.  前記反射特性算出部は、前記インパルス応答算出部によって測定された前記インパルス応答と前記反射経路検出部によって推定された前記反射経路と前記インパルス応答算出部が受信する前記反射波の経路長に応じた減衰量とから、前記反射特性を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  4.  前記反射特性算出部は、前記反射波の経路長に応じた減衰量を、前記インパルス応答に含まれる前記他方の端部の影響を含まない前記第2の反射波に応じて補正することを特徴とする請求項3に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  5.  前記反射経路検出部は、
     前記インパルス応答算出部によって測定された前記インパルス応答から複数のピークを検出し、
     前記複数のピークの各々の位置から前記反射経路を推定する
     ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  6.  前記反射経路検出部は、
     前記ピークの周辺の周波数特性と期待する前記他方の端部の反射特性との差を測定し、
     前記差が予め決められた閾値よりも小さいピークを前記他方の端部に起因するピークと判定し、前記差が前記予め決められた閾値以上のピークを前記他方の端部の影響を含まないピークと判定し、
     前記判定の結果を用いて前記反射経路を推定する
     ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  7.  前記反射経路検出部は、
     前記インパルス応答と期待する他方の端部からの反射波形との間の相関をとり、
     前記相関が予め決められた相関閾値より大きい場合に前記反射波を前記他方の端部に起因する前記第1の反射波と判定し、前記相関が前記予め決められた相関閾値以下の場合に前記反射波を前記他方の端部の影響を含まない前記第2の反射波と判定し、
     前記判定の結果を用いて前記反射経路を推定する
     ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  8.  前記インパルス応答算出部は、反射波の周波数特性を測定し逆フーリエ変換することで前記インパルス応答を算出することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  9.  前記インパルス応答算出部は、前記反射波の前記インパルス応答の最大遅延時間に応じて遅延時間の測定範囲を変更することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  10.  前記透過特性算出部は、
     前記透過特性を示す値と予め決められた透過特性閾値との比較を行い、前記比較の結果に基づいて、前記伝送ケーブルの使用が可能か否か判定することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定装置。
  11.  伝送ケーブルの一方の端部から入射信号を送信し、前記入射信号の反射波のインパルス応答を測定するインパルス応答算出過程と、
     前記インパルス応答算出過程によって測定された前記インパルス応答のピークを検出し、前記ピークに基づいて前記入射信号の反射経路を推定する反射経路検出過程と、
     前記インパルス応答算出過程によって測定された前記インパルス応答と前記反射経路検出過程によって推定された前記反射経路とから、前記インパルス応答に含まれる前記伝送ケーブルの他方の端部に起因する第1の反射波を特定し、前記他方の端部の影響を含まない第2の反射波に基づく反射特性を算出する反射特性算出過程と、
     前記反射特性算出過程によって算出された前記反射特性と前記伝送ケーブルの減衰特性とから、前記伝送ケーブルの前記入射信号に基づく透過特性を算出する透過特性算出過程と
     を有することを特徴とする伝送ケーブル特性測定方法。
  12.  前記反射経路検出過程において、前記反射経路から、前記伝送ケーブルの伝送ケーブル長を算出し、
     前記透過特性算出過程において、前記伝送ケーブルの単位長あたりの減衰特性と前記伝送ケーブル長とから、前記伝送ケーブルの減衰特性を算出する
     ことを特徴とする請求項11に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  13.  前記反射特性算出過程において、前記インパルス応答算出過程で測定された前記インパルス応答と前記反射経路検出過程で推定された前記反射経路と前記インパルス応答算出過程が受信する前記反射波の経路長に応じた減衰量とから、前記反射特性を算出することを特徴とする請求項11又は12に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  14.  前記反射特性算出過程において、前記反射波の経路長に応じた減衰量を、前記インパルス応答に含まれる前記他方の端部の影響を含まない第2の反射波に応じて補正することを特徴とする請求項13に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  15.  前記反射経路検出過程において、
     前記インパルス応答算出過程で測定された前記インパルス応答から複数のピークを検出し、
     前記複数のピークの各々の位置から前記反射経路を推定する
     ことを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  16.  前記反射経路検出過程において、
     前記ピークの周辺の周波数特性と期待する前記他方の端部の反射特性との差を測定し、
     前記差が予め決められた閾値よりも小さいピークを前記他方の端部に起因するピークと判定し、前記差が前記予め決められた閾値以上のピークを前記他方の端部の影響を含まないピークと判定し、
     前記判定の結果を用いて前記反射経路を推定する
     ことを特徴とする請求項11から15のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  17.  前記反射経路検出過程において、
     前記インパルス応答と期待する他方の端部からの反射波形との間の相関をとり、
     前記相関が予め決められた相関閾値より大きい場合に前記反射波を前記他方の端部に起因する前記第1の反射波と判定し、前記相関が前記予め決められた相関閾値以下の場合に前記反射波を前記他方の端部の影響を含まない前記第2の反射波と判定し、
     前記判定の結果を用いて前記反射経路を推定する
     ことを特徴とする請求項11から16のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  18.  前記インパルス応答算出過程において、反射波の周波数特性を測定し逆フーリエ変換することで前記インパルス応答を算出することを特徴とする請求項11から17のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  19.  前記インパルス応答算出過程において、前記反射波の前記インパルス応答の最大遅延時間に応じて遅延時間の測定範囲を変更することを特徴とする請求項11から18のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
  20.  前記透過特性算出過程において、
     前記透過特性を示す値と予め決められた透過特性閾値との比較を行い、前記比較の結果に基づいて、前記伝送ケーブルの使用が可能か否か判定することを特徴とする請求項11から19のいずれか1項に記載の伝送ケーブル特性測定方法。
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