WO2016104595A1 - 送信装置、受信装置、通信装置および衛星通信システム - Google Patents

送信装置、受信装置、通信装置および衛星通信システム Download PDF

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WO2016104595A1
WO2016104595A1 PCT/JP2015/086014 JP2015086014W WO2016104595A1 WO 2016104595 A1 WO2016104595 A1 WO 2016104595A1 JP 2015086014 W JP2015086014 W JP 2015086014W WO 2016104595 A1 WO2016104595 A1 WO 2016104595A1
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WO
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redundancy
data
error correction
transmitting
receiving
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/086014
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕太 竹本
石井 健二
和夫 久保
杉原 隆嗣
善文 堀田
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2016543103A priority Critical patent/JP6173605B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received

Definitions

  • the present invention relates to a transmission device, a reception device, a communication device, and a satellite communication system mounted on a satellite.
  • Low-orbit satellites such as observation satellites (Low Earth Orbit satellite, hereinafter referred to as LEO) are able to acquire high-capacity data such as high-resolution image data as performance increases.
  • LEO orbits the earth at a high speed at a speed of making one round in about 90 minutes, and the time during which direct communication with the ground station can be made is about 10 minutes. Therefore, there is a problem that it is difficult to transmit all of the large volume data acquired by LEO to the ground.
  • optical communication between the LEO and the ground station has been proposed. In optical communication, a large-capacity communication line can be secured and the transmission time of data acquired by a satellite can be expected to be shortened.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a transmission apparatus capable of improving the transmission capacity of user data during data transmission.
  • the present invention is a transmitting device that is provided in a satellite and transmits data to an opposite device, and encoding means for error-correcting the data. Estimating the attenuation amount of the signal transmitted from the transmitting means on the transmission path from the own apparatus to the opposing apparatus, and transmitting means for transmitting the error correction encoded data by the encoding means to the opposing apparatus; And redundancy determining means for determining the redundancy of the error correction code generated by the encoding means based on the estimated attenuation amount.
  • FIG. 1 The figure which shows the structural example of the communication system of Embodiment 1.
  • FIG. 2 The figure which shows an example of the FEC code
  • the figure which shows an example of the frame structure and FEC length which are used in Embodiment 1 The figure which shows the structural example of the communication system of Embodiment 2.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the frame used in Embodiment 2.
  • FIG. The figure which shows the other structural example of the flame
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a processing circuit that implements a communication device according to first to fourth embodiments;
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system to which the transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • the communication system according to the present embodiment is provided in a low earth orbit satellite (Low Earth Orbit satellite, hereinafter referred to as LEO), and is provided in a transmission device 1 that transmits data on an optical signal, and is provided in a ground station.
  • the receiving apparatus 2 receives the optical signal transmitted from the terminal and restores the data.
  • FIG. 1 shows a configuration example when performing WDM (Wavelength Division Multiplex) transmission.
  • WDM Widelength Division Multiplex
  • the present invention is also applicable to a system configured not to perform WDM transmission.
  • the transmission device 1 constitutes a satellite-side communication device together with an orbit information holding unit 18 and a time management unit 19 that hold orbit information.
  • the orbit information is information regarding the position of the LEO viewed from the receiving device 2 on the ground station side.
  • the zenith angle indicating the current position of the LEO viewed from the receiving device 2 can be derived.
  • the LEO zenith angle at the arbitrary time compared can be derived.
  • the receiving device 2 constitutes a communication device on the ground station side together with the orbit information holding unit 28 and the time management unit 29 that hold the same orbit information as the orbit information held by the orbit information holding unit 18. It is assumed that the time managed by the time management unit 19 of the transmission device 1 and the time managed by the time management unit 29 of the reception device 2 are synchronized.
  • the transmission device 1 converts a plurality of transmitters 10 (transmitters 10 1 , 10 2 ,..., 10 n ) that convert data to be transmitted to the ground station into optical signals and transmits them, and a plurality of data to be transmitted to the ground station.
  • a data distribution unit 11 that distributes the signals to the transmitter 10
  • an optical multiplexing unit 12 that combines optical signals transmitted from each of the plurality of transmitters 10 toward the ground station, and amplifies the combined optical signal
  • an FEC code setting table management unit 14 for managing a FEC (Forward Error Correction) code setting table in which the setting conditions of redundancy of error correction codes generated in each of the plurality of transmitters 10 are registered.
  • FEC Forward Error Correction
  • Each of the plurality of transmitters 10 includes a framing unit 101 that frames data, an error correction processing unit 102 that performs error correction coding on data, and an optical transmission unit 103 that converts electrical signals into optical signals and transmits them. .
  • Each of the plurality of transmitters 10 transmits an optical signal having a different wavelength.
  • the optical transmission unit 103, the optical multiplexing unit 12, and the optical amplification unit 13 of the transmitters 10 1 to 10 n constitute transmission means.
  • the redundancy is information indicating the coding rate.
  • the wavelengths of the optical signals transmitted by the transmitters 10 1 to 10 n are ⁇ 1 to ⁇ n .
  • 1 shows an example in which the trajectory information holding unit 18 and the time management unit 19 are configured separately from the transmission device 1, but one or both of the trajectory information holding unit 18 and the time management unit 19 are used as the transmission device. 1 may be provided.
  • the receiving device 2 receives a plurality of receivers 20 (receivers 20 1 , 20 2 ,..., 20 n ) that receive optical signals carrying data and restores the data, and optical signals in a wavelength-multiplexed state.
  • An optical demultiplexing unit 21 that receives and demultiplexes into an optical signal for each wavelength, and an FEC code setting that manages an FEC code setting table having the same contents as those managed by the FEC code setting table management unit 14 of the transmission apparatus 1
  • the table management part 24 and the control part 25 which controls the some receiver 20 are provided.
  • Each of the plurality of receivers 20 includes an optical receiving unit 201 that receives an optical signal having a specific wavelength and converts it into an electrical signal, and an error correction processing unit 202 that performs error correction decoding on the received signal that has been converted into an electrical signal.
  • the wavelengths of the optical signals received by the receivers 20 1 to 20 n are assumed to be ⁇ 1 to ⁇ n . 1 shows an example in which the trajectory information holding unit 28 and the time management unit 29 are configured separately from the receiving device 2, but one or both of the trajectory information holding unit 28 and the time management unit 29 are used as the receiving device. 2 may be provided.
  • the data distribution unit 11 distributes the data to the transmitters 10 1 to 10 n .
  • the error correction processing unit 102 which is an encoding unit performs error correction encoding on the data so that the redundancy is individually instructed by the control unit 15 and converts the FEC code. Generate.
  • the size of the frame transmitted by each of the transmitters 10 1 to 10 n is the same. Therefore, the data allocating unit 11 transmits the data to the transmitters 10 1 to 10 10 with an allocation amount based on the redundancy indicating the coding rate used in the error correction coding performed by each of the transmitters 10 1 to 10 n. Sort to n .
  • the redundancy in error correction coding performed by each of the transmitters 10 1 to 10 n is the FEC code setting table managed by the FEC code setting table management unit 14 and the trajectory held by the trajectory information holding unit 18. It is determined based on the information and time information managed by the time management unit 19.
  • the FEC code setting table management unit 14 serving as redundancy determination means is managed by the FEC code setting table, the trajectory information held in the trajectory information holding unit 18 and the time management unit 19.
  • the redundancy in the error correction encoding performed by each of the transmitters 10 1 to 10 n is determined based on the time information.
  • the FEC code setting table management unit 14 determines which optical signal transmitted from the own apparatus (transmitting apparatus 1) reaches the receiving apparatus 2 based on the FEC code setting table, orbit information, and time information. Attenuation to some extent, that is, the amount of attenuation on the transmission path is estimated, and the redundancy corresponding to the amount of attenuation is selected. The FEC code setting table management unit 14 periodically determines the redundancy in the error correction coding performed by each of the transmitters 10 1 to 10 n and notifies the control unit 15 of the determined redundancy.
  • the control unit 15 transmits the notified redundancy to the data distribution unit 11.
  • the transmitters 10 1 to 10 n and the optical amplifying unit 13 are notified.
  • the controller 15 may determine the redundancy in the error correction coding performed by each of the transmitters 10 1 to 10 n .
  • the control unit 15 acquires the FEC code setting table, the trajectory information, and the time information from the FEC code setting table management unit 14, the trajectory information holding unit 18, and the time management unit 19, and transmits them.
  • the redundancy in the error correction coding performed by each of the units 10 1 to 10 n is determined.
  • FIG. 2 An example of the FEC code setting table is shown in FIG.
  • the FEC code setting table shown in FIG. 2 is configured to determine the redundancy for each wavelength according to the zenith angle calculated from the time information and the orbit information.
  • FIG. 2 shows an example of a configuration in which the transmission apparatus 1 includes transmitters 10 1 to 10 4 .
  • the transmission apparatus 1 of this embodiment it is estimated that the smaller the zenith angle is, the smaller the attenuation of the optical signal is, and the redundancy of the error correction code is set to a smaller value.
  • the redundancy is set according to the contents shown in FIG.
  • the FEC code setting table management unit 14 detects an error of the transmitter 10 1 that transmits the optical signal having the wavelength ⁇ 1 when the zenith angle is in the range of 50 to 55 degrees.
  • the redundancy of the error correction code generated by the correction processing unit 102 is 30%
  • the redundancy of the error correction code generated by the error correction processing unit 102 of the transmitter 10 2 that transmits the optical signal of wavelength ⁇ 2 is 25%
  • the error correction processing section 102 of the transmitter 10 3 that transmits the optical signal of ⁇ 3 has a redundancy of 25% for the error correction code generated by the error correction processing section 102 and the error correction processing section 102 of the transmitter 10 4 that transmits the optical signal of wavelength ⁇ 4.
  • the redundancy of the error correction code generated by is set to 20%.
  • the redundancy is different for each wavelength. It is not essential.
  • the example of the table structure in the case of changing redundancy according to a zenith angle was shown in FIG. 2, it is good also as a structure which changes except redundancy. That is, the error correction coding method itself to be used may be changed according to the zenith angle, or the amplification amount for each wavelength in the optical amplifying unit 13 may be changed. Further, both the redundancy and the amplification amount may be changed according to the zenith angle, or both the error correction coding method to be used and the amplification amount may be changed. You may change all the error correction encoding systems to be used, redundancy, and amplification amount.
  • the error correction coding method and the amplification amount may be determined by the control unit 15, for example, but a function processing unit for determining these may be separately provided. Further, it is not always necessary to determine the redundancy level using a table, and the redundancy level may be determined using a mathematical expression. Furthermore, in addition to the zenith angle obtained from the orbit information, there are other factors that may cause fluctuations in the transmission path condition, such as the weather in the area where the ground station is installed, that is, the air condition between the LEO and the ground station. The redundancy may be determined in consideration. In this case, data transmission using more accurate redundancy can be realized. Further, the redundancy may be determined in consideration of the altitude of the ground station.
  • the transmitting device 1 may be configured to transmit data to the receiving device 2 installed in the mobile station instead of transmitting data to the receiving device 2 installed in the ground station whose position is fixed.
  • the mobile station includes a mobile station having a distance (altitude) from the ground surface, such as an airplane or a balloon.
  • the FEC code setting table is configured to determine the redundancy based on the position information of the mobile station and the orbit information of the satellite. The location information of the mobile station is acquired before starting data transmission.
  • the data transmits the input data frame
  • the error correction processing unit 102 performs error correction encoding on the data.
  • the error correction processing unit 102 performs encoding according to the redundancy notified from the control unit 15 to generate an FEC parity.
  • the generated FEC parity is stored in the frame in a form to be added to the data.
  • the optical transmission unit 103 outputs the optical signal.
  • the optical signals output from each of the transmitters 10 1 to 10 n are multiplexed in the optical multiplexing unit 12, amplified in the optical amplification unit 13, and then transmitted to the ground station.
  • the amplification amount by the optical amplification unit 13 at this time may be fixed, or may be an amplification amount instructed from the control unit 15. In the latter case, the control unit 15 instructs the optical amplification unit 13 to amplify the optical signal by an amplification amount corresponding to the zenith angle.
  • the optical demultiplexing unit 21 when the optical demultiplexing unit 21 receives the optical signal transmitted from the transmitting device 1, the optical demultiplexing unit 21 demultiplexes the optical signal for each wavelength and outputs it to the receivers 20 1 to 20 n .
  • the FEC code setting table management unit 24 manages the same FEC code setting table as that managed by the FEC code setting table management unit 14 of the transmission apparatus 1.
  • the trajectory information held by the trajectory information holding unit 28 as redundancy specifying means is the same as the trajectory information held by the LEO-side trajectory information holding unit 18, and the LEO and the ground station are time-synchronized. is doing. Therefore, the FEC code setting table management unit 24 knows the redundancy of the error correction code generated by the error correction processing unit 102 on the transmission device 1 side based on the track information held by the track information holding unit 28. Can do.
  • the FEC code setting table management unit 24 receives the receiver based on the held FEC code setting table, the trajectory information held by the trajectory information holding unit 28, and the time information managed by the time management unit 29.
  • Each of 20 1 to 20 n can specify the redundancy of the error correction code received.
  • Data can be correctly restored by the error correction processing unit 202 of the receivers 20 1 to 20 n performing error correction decoding according to the redundancy specified by the FEC code setting table management unit 24.
  • This frame is configured by applying an error correction code to an OTN (Optical Transport Network) frame described in “ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) Recommendation G.709” and optical SNR (Signal Signal). It assumes a fixed-length frame that is used in a technology that realizes long-distance and large-capacity transmission by compensating for signal quality degradation due to degradation of to Noise Ratio.
  • OTN Optical Transport Network
  • ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • Recommendation G.709 optical SNR (Signal Signal). It assumes a fixed-length frame that is used in a technology that realizes long-distance and large-capacity transmission by compensating for signal quality degradation due to degradation of to Noise Ratio.
  • the present invention is not limited by the frame configuration.
  • deframing section 203 deframes the received signal that has been subjected to error correction decoding by error correction processing section 202, extracts the data, and outputs it.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the update timing of the redundancy.
  • the transmitter 1 and the receiver 2 are time-synchronized, and as shown in FIG. 3, the transmitter 1 provides a redundancy update period with a certain time offset from the beginning of the frame.
  • “OH” indicates frame overhead
  • “Data” indicates a payload for storing data
  • “FEC” indicates FEC parity which is redundant data.
  • the example shown in FIG. 3 shows an example in which the redundancy, that is, the size of the FEC parity is updated every time one frame is transmitted, and one redundancy update period is equal to the transmission period of one frame. However, these periods are not synchronized, and an offset is set at the head of the redundancy update period to shift the frame transmission timing and the redundancy update timing.
  • the update of the redundancy is instructed from the control unit 15 to the error correction processing unit 102 of the transmitters 10 1 to 10 n at the head of the redundancy update cycle, but the error correction processing unit 102 starts error correction coding for the next frame. Do not update redundancy until Although FIG. 3 shows the update timing of the redundancy in the transmission apparatus 1, the update timing of the redundancy in the reception apparatus 2 is the same.
  • the offset amount from the head of the frame to the redundancy update cycle is set in consideration of the time synchronization accuracy of the transmission device 1 and the reception device 2. Specifically, the timing for updating the redundancy during communication is set so that the transmission device 1 and the reception device 2 do not differ.
  • the redundancy of the error correction code can be changed without hits. That is, the redundancy of the error correction code can be changed without causing a frame loss.
  • the FEC code setting table may be prepared in a fixed manner, but when the contents are updated, the same device needs to be shared between the transmission device 1 and the reception device 2.
  • the FEC code setting table may be generated on the transmission device 1 side or on the reception device 2 side.
  • As a sharing method a method in which a device that has updated the contents of the FEC code setting table using a code that maximizes error correction capability at the start of communication is transmitted to the opposite device and shared, or on a separate line with a low communication error rate
  • a method in which a device that has updated the contents of the FEC code setting table transmits the information to the opposite device and shares it can be considered.
  • the device that has updated the contents of the FEC code setting table is transmitted to the opposite device and shared It may be.
  • the receiving device 2 stores the data without decoding until the latest FEC code setting table is shared, and after the update of the FEC code setting table is completed, after the update Decoding is performed according to the FEC code setting table.
  • a plurality of FEC code setting tables may be prepared and switched according to weather, communication results, and the like.
  • a condition for switching when the weather changes, that is, when the atmospheric condition deteriorates due to a change in the weather around the ground station, the condition is changed to a table with a higher redundancy than before. Is improved, the table is switched to a table for setting a smaller redundancy than before.
  • the weather information may be acquired on the ground station side and transmitted to the LEO side, or the LEO may have a function of acquiring weather information. Moreover, you may acquire from other than ground stations, such as another satellite.
  • the ground station When weather information is acquired on the ground station side and transmitted to the LEO side, the ground station periodically collects weather information and determines that the attenuation of the optical signal on the transmission path changes significantly due to changes in the weather. In this case, the weather information is notified to the LEO side, or the information of the FEC code setting table to be used is notified to the LEO side. If the communication error rate increases, switch to a table that sets a higher redundancy than before, and if the communication error rate decreases, set a lower redundancy than before. Switch to the table of contents.
  • Fig. 4 shows an example of the frame structure and FEC length.
  • the transmission apparatus 1 transmits data by setting different redundancy, that is, different FEC parity lengths, when the zenith angles are 0 degree, 35 degrees, and 65 degrees, respectively.
  • redundancy When the redundancy is fixed, it is necessary to set the redundancy according to a bad communication condition so that the desired communication quality can be satisfied.
  • the zenith angle even if the zenith angle is 0 degree, it is necessary to have the same redundancy as when the zenith angle is 65 degrees.
  • the FEC parity length is changed depending on the zenith angle or the like, so that the data is transmitted with redundancy suitable for the transmission path state when the data is actually transmitted. To do. Therefore, the area for transmitting data increases, and the amount of data that can be transmitted during the communicable time increases.
  • the transmission device 1 is provided with the positional relationship with the data transmission destination reception device 2, that is, the LEO in which the transmission device 1 is provided and the reception device 2.
  • the amount of attenuation of the transmitted optical signal is estimated based on the positional relationship between the ground stations, and the transmission data is error-corrected and transmitted with redundancy according to the estimated amount of attenuation.
  • the receiving device 2 specifies the redundancy used when the received signal is error-correction-encoded by the transmitting device 1 in the same procedure as the transmitting device 1, and performs error correction decoding according to the specified redundancy. I decided to do it. Thereby, the transmission capacity of user data can be improved during data transmission.
  • FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to the second embodiment.
  • the same components as those in the communication system according to the first embodiment shown in FIG.
  • the description of the portions denoted by the same reference numerals as those of the communication system of the first embodiment is omitted.
  • Transmission device 1a of the present embodiment is obtained by replacing the transmitter 10 1 ⁇ 10 n of the transmitter 1 described in the first embodiment to the transmitter 10a 1 ⁇ 10a n.
  • Transmitters 10a 1 ⁇ 10a n is obtained by replacing the framing portion 101 of the transmitter 10 1 ⁇ 10 n to the framing portion 101a.
  • the receiving device 2a deletes the FEC code setting table management unit 24 and the control unit 25 from the receiving device 2 described in the first embodiment, and replaces the receivers 20 1 to 20 n with the receivers 20a 1 to 20a. it is replaced with a 20a n.
  • Receivers 20a 1 ⁇ 20a n is obtained by adding the error correction code specifying section 204 with respect to the receiver 20 1 ⁇ 20 n.
  • the transmission device 1a determines the redundancy, and notifies the reception device 2a of the determined redundancy during data transmission.
  • the receiving device 2a performs a decoding process according to the redundancy notified from the transmitting device 1a.
  • the method by which the transmission device 1a determines the redundancy is the same as that of the transmission device 1 of the first embodiment.
  • framing unit 101a also stores information notified redundancy from the control unit 15 when storing data in the frame.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a frame used in the present embodiment.
  • the framing unit 101 a when generating a frame, stores redundancy information in a specific area in the payload. It is assumed that the area for storing redundancy information is a fixed area, and the receiving apparatus 2a knows in advance in which area in the payload the redundancy information is stored. In the frame shown in FIG. 6, the parity amount notification area corresponds to an area in which redundancy information is stored.
  • the redundancy applied to the first transmitted frame needs to be known on the receiving device 2a side.
  • the transmission device 1a applies the redundancy notified to the reception device 2a to the frame to be transmitted next.
  • the receiving device 2a uses the notified redundancy in decoding the next transmitted frame.
  • FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the frame used in the present embodiment.
  • a frame in which a parity amount notification area for storing redundancy information is secured in the overhead (OH) may be used.
  • an OH FEC area is provided for the purpose of using a known error correction code for overhead separately from the error correction parity of the payload.
  • This OH FEC area is not essential.
  • the OH FEC area may be omitted.
  • receiver 20a 1 ⁇ 20a n of the error correction code specifying section 204 takes out the redundancy of information stored in the predetermined area of the received frame, is applied to the next received frame Or the redundancy applied to the current received frame. Then, the specified redundancy is notified to the error correction processing unit 202, and the received frame is output to the error correction processing unit 202.
  • the error correction processing unit 202 decodes the received frame in accordance with the redundancy notified from the error correction code specifying unit 204. Thereby, in the receiving apparatus 2a, as in the first embodiment, it is possible to restore the data by changing the redundancy of the error correction code in a hitless manner.
  • the transmission apparatus 1a is used in the error correction coding process based on the positional relationship between the LEO and the ground station, similarly to the transmission apparatus 1 of the first embodiment. Determine the degree of redundancy.
  • the transmitting device 1a transmits the redundancy information used in the error correction coding by inserting it into the frame, and the receiving device 2a performs the decoding process according to the redundancy information inserted in the received frame. did. Thereby, the same effect as the communication system of Embodiment 1 is acquired.
  • the configuration of the receiving device 2a provided in the ground station can be simplified.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to the third embodiment.
  • the same components as those in the communication system according to the first embodiment shown in FIG.
  • the description of the portions denoted by the same reference numerals as those of the communication system of the first embodiment is omitted.
  • the communication system includes a transmission device 1b, a reception device 2b, a control unit 15b, and an orbit information holding unit 18 provided in the LEO, and a transmission device 1b, a reception device 2b, and a control unit 25b provided in the ground station. And an orbit information holding unit 28.
  • the transmission device 1b, the reception device 2b, the control unit 15b, and the trajectory information holding unit 18 provided in the LEO constitute an LEO-side communication device.
  • the transmission device 1b, the reception device 2b, the control unit 25b, and the orbit information holding unit 28 provided in the ground station constitute a communication device on the ground station side.
  • control unit 15b and the control unit 25b have the same function, and the trajectory information holding unit 18 and the trajectory information holding unit 28 hold the same trajectory information. That is, the communication device on the LEO side and the communication device on the ground station side have the same configuration and perform the same operation.
  • the transmission device 1b includes a data distribution unit 11, transmitters 10 1 to 10 n , an optical multiplexing unit 12, and an optical amplification unit 13. These components are the same as those of the data distribution unit 11, the transmitters 10 1 to 10 n , the optical multiplexing unit 12 and the optical amplification unit 13 included in the transmission device 1 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, detailed description is omitted.
  • the receiving device 2b includes receivers 20 1 to 20 n and an optical demultiplexing unit 21. Each of these components is the same as the receivers 20 1 to 20 n and the optical demultiplexing unit 21 included in the receiving apparatus 2 of the first embodiment shown in FIG.
  • the control unit 15b provided in the LEO includes a BER acquisition unit 151 that acquires a BER (Bit Error Rate) from the opposite device, and an FEC that determines the redundancy of the error correction code based on the BER acquired by the BER acquisition unit 151.
  • the control unit 25b provided in the ground station includes a BER acquisition unit 251 that acquires the BER from the opposite device, and an FEC code determination unit 252 that determines the redundancy of the error correction code based on the BER acquired by the BER acquisition unit 251.
  • the BER acquisition unit 151 and the BER acquisition unit 251 are the same, and the FEC code determination unit 152 and the FEC code determination unit 252 are the same.
  • each communication device changes the redundancy of the error correction code according to the estimation result of the atmospheric state with the opposite device, that is, the estimation result of the transmission path state.
  • the opposite device that is, the estimation result of the transmission path state.
  • both the LEO-side and ground-station-side communication devices feed back to the opposite device a transmission path state that varies according to the atmospheric state.
  • the BER is used as information indicating the state of the transmission path, but the information indicating the state of the transmission path is not limited to the BER. Instead of the BER, the received optical signal intensity, SNR, or the like may be used.
  • the communication devices on both the LEO side and the ground station side estimate the atmospheric state based on the fed back BER, and make an error based on the estimation result. Determine the redundancy of the correction code.
  • the BER deteriorates, it can be estimated that the atmospheric condition also deteriorates and the attenuation of the optical signal increases, and in this case, the redundancy of the error correction code is increased.
  • the BER is improved, it is estimated that the attenuation amount of the optical signal is reduced, and the redundancy of the error correction code is reduced.
  • the BER acquisition units 151 and 251 acquire the fed back BER
  • the FEC code determination units 152 and 252 determine the redundancy.
  • the redundancy may be determined using the FEC code setting table as in the first and second embodiments, or may be determined using an equation for determining the redundancy from the BER.
  • the zenith angle item in the FEC code setting table shown in FIG. 2 may be replaced with BER
  • the redundancy may be replaced with a value corresponding to BER.
  • Each communication device notifies the opposing device of the BER of the data received from the opposing device by generating and transmitting a frame in which the BER information is inserted into the overhead or payload.
  • the control unit 15b of the communication device on the LEO side acquires the BER from the error correction processing unit 202 of the receivers 20 1 to 20 n constituting the reception device 2b, and acquires the BER from each error correction processing unit 202.
  • the BER information is transferred to the transmitters 10 1 to 10 n via the data distribution unit 11 of the transmission device 1b.
  • the framing unit 101 generates a frame in which the BER information is inserted.
  • the redundancy is determined based on the BER fed back from the opposite device.
  • the redundancy may be determined based on the BER of the data received from the opposite device. In this case, BER feedback to the opposite device is not performed.
  • the configuration for determining the redundancy based on the BER of the data received from the opposite device will be described in the fourth embodiment.
  • the redundancy information is notified to the communication device on the ground station side using a method similar to the method described in the second embodiment. That is, the LEO-side communication device transmits data using a frame in which redundancy information is inserted into overhead or payload.
  • the communication procedure when the communication device on the ground station side determines the redundancy is as shown in FIG. In FIG. 9, the communication device on the LEO side is described as “LEO”, and the communication device on the ground station side is described as “ground station”.
  • the LEO side communication device has the maximum settable redundancy in the first frame transmitted after the start of data transmission.
  • the data is transmitted using it (step S1).
  • a frame having a parity amount notification area in the payload is used, and redundancy information is stored in the parity amount notification area.
  • the communication device on the ground station side decodes the data according to the redundancy information stored in the parity amount notification area, and determines the redundancy based on the BER (step S2).
  • a frame storing the determined redundancy information in the parity amount notification area is transmitted to the communication device on the LEO side to notify the redundancy, and instruct to perform error correction coding on the data according to the notified redundancy (step) S3).
  • the frame configuration used when the communication device on the ground station side notifies the redundancy is the same as the frame configuration described in the second embodiment. That is, the frame is configured as shown in FIG.
  • the communication device on the LEO side that has received the frame transmitted in step S3 encodes data according to the notified redundancy and transmits the next frame (step S4).
  • the communication device on the ground station side that has received the frame transmitted in step S4 performs decoding and redundancy determination in the same procedure as in step S2 (step S5), and uses the determined redundancy for the communication device on the LEO side. (Step S6). Thereafter, data is transmitted in the same procedure while changing the redundancy.
  • the FEC code determining unit 252 constitutes a redundancy determining unit.
  • the ground station side communication device does not need to notify the LEO side communication device of the redundancy every time.
  • the communication device on the ground station side does not have to notify the LEO side communication device of the redundancy. That is, it is only necessary to notify when there is a need to change the redundancy. In this case, the communication device on the LEO side transmits a frame using the same redundancy until a new redundancy is notified.
  • the redundancy may be fixed in the direction from the ground station side to the LEO side. Good. In other words, it may be fixed at the highest redundancy and high error correction capability.
  • the redundancy of the frame to be transmitted first after the start of data transmission may be determined in the same manner as in the first embodiment. That is, the zenith angle may be calculated using the trajectory information, and the redundancy corresponding to the zenith angle may be used.
  • the frame transmitted by the communication device on the LEO side includes the parity amount notification area, but the frame configuration may not include the parity amount notification area.
  • the communication device on the ground station side notifies the change of the redundancy, it notifies the information of the frame for starting the application of the new redundancy.
  • the frame information to be notified is a frame number or the like.
  • the LEO-side communication device and the ground-station-side communication device use the error correction code based on the BER measured by the opposite device or the BER measured by the own device. It was decided to determine the redundancy. Thereby, the transmission capacity of user data can be improved during data transmission. In addition, the redundancy of the error correction code can be changed without hits, and the occurrence of frame loss due to the redundancy change can be prevented.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the communication device on the LEO side and the communication device on the ground station side acquire information indicating the state of the transmission path, such as BER, from the opposite device, and the redundancy is based on the acquired information. It was decided to decide.
  • the LEO side communication device and the ground station side communication device determine the redundancy based on the BER of the data received from the opposite device.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to the fourth embodiment.
  • the same components as those in the communication system according to the third embodiment shown in FIG. A description of the portions denoted by the same reference numerals as those of the communication system of Embodiment 3 is omitted.
  • the LEO-side communication device of the communication system according to the present embodiment has a configuration in which the control unit 15b of the LEO-side communication device described in the third embodiment is replaced with a control unit 15c.
  • the control unit 15c includes an FEC code determination unit 152c.
  • the communication device on the ground station side of the communication system according to the present embodiment has a configuration in which the control unit 25b of the communication device on the ground station side described in the third embodiment is replaced with a control unit 25c.
  • the control unit 25c includes an FEC code determination unit 252c.
  • the FEC code determining units 152c and 252c constitute redundancy determining means.
  • the communication device on the LEO side and the communication device on the ground station side have the same configuration and perform the same operation. In this embodiment, the communication device on the LEO side will be described, and the description of the communication device on the ground station side will be omitted.
  • the FEC code determination unit 152c of the control unit 15c acquires information indicating the state of the transmission path between the LEO-side communication device that is the own device and the ground station-side communication device that is the opposite device from the reception device 2b, Based on the acquired information, the redundancy of the error correction code generated by the transmission device 1b is determined.
  • the information indicating the state of the transmission path is the BER, the intensity of the received optical signal, the SNR, etc., as in the third embodiment. In this embodiment, a case will be described in which BER is used as information indicating the state of a transmission path.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of an operation in which the communication device according to the fourth embodiment determines the redundancy.
  • each of the optical receiving units 201 of the receiving device 2b receives a signal (step S11), and each of the error correction processing units 202 performs error correction processing. Execute (Step S12).
  • the FEC code determination unit 152c of the control unit 15c acquires the BER obtained by executing the error correction processing from each of the error correction processing units 202, and determines the redundancy based on the acquired BER. That is, the FEC code determination unit 152c executes steps S13 to S16. Specifically, the FEC code determination unit 152c first checks whether or not the BER is larger than the upper limit of the specified range (step S13), and if the BER is larger than the upper limit of the specified range (step S13: Yes). The redundancy is increased (step S14). That is, the redundancy is changed to be greater than the current redundancy. For example, if the current redundancy is 5%, it is changed to 10%.
  • the change width may be a fixed value (5% or the like), or may be variable based on the difference between the upper limit of the specified range and the BER.
  • the change width is variable, for example, the change width is determined in advance when the difference between the upper limit of the specified range and the BER is determined, and the table is stored in the FEC code determination unit 152c and the like. deep.
  • the FEC code determination unit 152c checks whether the BER is smaller than the lower limit of the specified range (step S15). When the BER is smaller than the lower limit of the specified range (step S15: Yes), the FEC code determination unit 152c decreases the redundancy (step S16). That is, the redundancy is changed to be smaller than the current redundancy. For example, if the current redundancy is 20%, it is changed to 15%.
  • the change width may be a fixed value (5% or the like), or may be variable based on the difference between the lower limit of the specified range and the BER.
  • step S15 when the BER is equal to or higher than the lower limit of the specified range (step S15: No), the FEC code determination unit 152c ends the process. That is, the FEC code determination unit 152c determines to continue using the current redundancy.
  • the FEC code determination unit 152c may adjust the data (error correction code) transmitted from each of the transmitters 10 1 to 10 n of the transmission device 1b to have the same redundancy, or for each transmitter, that is, the wavelength You may adjust so that it may become a different redundancy for every.
  • the FEC code determination unit 152c adjusts the data transmitted by each of the transmitters 10 1 to 10 n to have the same redundancy, for example, the FEC code determination unit 152c acquires the error correction processing unit 202 of the receivers 20 1 to 20 n .
  • the average value of BER is obtained, and the above steps S13 to S16 are executed using the average value.
  • each of the BERs acquired from the error correction processing unit 202 of the receivers 20 1 to 20 n is used to perform the above steps.
  • S13 to S16 are executed. That is, the FEC code determination unit 152c executes the above steps S13 to S16 as many times as the number of BERs acquired from the error correction processing unit 202 of the receivers 20 1 to 20 n .
  • the wavelengths of the optical signals received by the receiving device 2b are ⁇ 11 to ⁇ 1n and ⁇ 11 ⁇ 12 ⁇ 13 ⁇ ... ⁇ 1n , and the wavelength ⁇ of the optical signal transmitted by the transmitting device 1b.
  • the FEC code determination unit 152c treats the wavelengths assigned to the same user as one group, and each of the transmitters 10 1 to 10 n transmits so as to have different redundancy for each group. Data redundancy may be adjusted. For example, when the wavelengths are assigned to the users A, B, and C, the FEC code determination unit 152c adjusts the redundancy of the data transmitted to the user A by using the BER of the data received from the user A. .
  • the communication quality required for each user that is, the data error rate may be different.
  • the redundancy for each wavelength or for each wavelength group assigned to the same user it is possible to transmit data using an appropriate redundancy for each user. Data transmission can be realized.
  • the redundancy may be adjusted for each wavelength or for each wavelength group assigned to the same user as in the present embodiment.
  • the LEO-side communication device and the ground station-side communication device determine the redundancy of the error correction code based on the BER of the data received from the opposite device. It was decided. Thereby, the transmission capacity of user data can be improved during data transmission.
  • the redundancy of the error correction code can be changed without hits, and the occurrence of frame loss due to the redundancy change can be prevented.
  • switching to the redundancy corresponding to the state can be performed in a short time when the state of the transmission path changes. As a result, the transmission capacity of user data can be further improved.
  • Each component of the communication device described in each embodiment can be realized by a dedicated processing circuit or a general-purpose processing circuit including a processor and a memory that execute a program.
  • the dedicated processing circuit includes FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), single circuit, composite circuit, programmed processor, parallel programmed processor, and the like.
  • the general-purpose processing circuit corresponds to, for example, the processing circuit 100 including the processor 101 and the memory 102 as shown in FIG.
  • the processor 101 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, DSP), system LSI (Large Scale Integration), or the like.
  • the memory 102 is a nonvolatile or volatile semiconductor such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), etc. Memory, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disc), etc.
  • the processor 101 reads the program corresponding to each of the components realized by the processing circuit 100 and executes it by the processor 101.
  • the memory 102 stores information required by the communication device, information acquired by the communication device from other communication devices, and the like.
  • the memory 102 is also used as a work memory when the processor 101 executes various operations.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1, 1a, 1b transmission device, 2, 2a, 2b receiving apparatus 10 1 ⁇ 10 n, 10a 1 ⁇ 10a n transmitters 11 data distribution section, 12 optical multiplexer, 13 an optical amplifier unit, 14, 24 FEC code setting table management unit, 15,15b, 15c, 25,25b, 25c control unit, 18, 28 orbit information holding section, 19, 29 time management section, 20 1 ⁇ 20 n, 20a 1 ⁇ 20a n receivers, 21
  • Optical demultiplexing unit 101, 101a framing unit, 102 error correction processing unit, 103 optical transmission unit, 151, 251 BER acquisition unit, 152, 152c, 252, 252c
  • FEC code determination unit 201 optical reception unit, 202 error correction processing , 203 Deframing unit, 204 Error correction code specifying unit.

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Abstract

 本発明は、衛星に設けられ、受信装置2に向けてデータを送信する送信装置1であって、データを誤り訂正符号化する誤り訂正処理部102と、誤り訂正処理部102により誤り訂正符号化されたデータを対向装置へ送信する光送信部103と、自装置から対向装置までの伝送路上における、光送信部103から送信された信号の減衰量を推定し、推定した減衰量に基づいて、誤り訂正処理部102が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定するFEC符号設定テーブル管理部14と、を備える。

Description

送信装置、受信装置、通信装置および衛星通信システム
 本発明は、衛星に搭載される送信装置、受信装置、通信装置および衛星通信システムに関する。
 観測衛星などの低軌道衛星(Low Earth Orbit satellite、以下、LEOと記載する)においては、高性能化に伴い高解像度の画像データ等の大容量データの取得が可能となってきている。しかしながら、LEOは地球を約90分で1周する速度で高速に周回しており、地上局と直接通信可能な時間は1周回あたり10分程度となる。そのため、LEOで取得した大容量データの全てを地上に伝送することが難しいという問題がある。この問題を解決するために、LEOと地上局間での光通信が提案されている。光通信では大容量の通信回線が確保でき、衛星で取得されたデータの伝送時間の短縮化が期待できる。また、指向性が高いために秘匿性が高くなるというメリットもある。しかしながら、光は電波に比べて大気での減衰の影響が大きい。そのため、LEO-地上局間での通信では誤り訂正機能が益々重要となっており、消失訂正符号等の様々な誤り訂正符号の適用が検討されている(特許文献1参照)。
特開2012-186521号公報
 上述したように、LEOは高速で地球を周回している。そのため、LEOの位置が変化するとLEO-地上局間の通信において信号が大気を通過する距離が変動し、大気での信号減衰量が変動することが明らかとなっている。また、大気を通過する距離が一定であっても、雲などの影響によって、大気を通過する光信号強度は変動する。そのため、誤り訂正符号を固定的に使用する場合においては、大気での信号減衰が大きい状態でも所望の誤り率を満足するように誤り訂正符号の冗長度を決定すると、大気での信号減衰が小さい場合には必要以上の冗長度で誤り訂正用の符号を付加することとなり、衛星観測データなどを伝送するためのユーザ帯域が減少するという問題があった。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ伝送時にユーザデータの伝送容量を向上させることが可能な送信装置を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、衛星に設けられ、対向装置に向けてデータを送信する送信装置であって、前記データを誤り訂正符号化する符号化手段と、前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータを前記対向装置へ送信する送信手段と、自装置から前記対向装置までの伝送路上における、前記送信手段から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記符号化手段が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定する冗長度決定手段と、を備えることを特徴とする。
 本発明によれば、データ伝送時にユーザデータの伝送容量を向上させることができるという効果を奏する。
実施の形態1の通信システムの構成例を示す図 実施の形態1で使用するFEC符号設定テーブルの一例を示す図 実施の形態1における冗長度の更新タイミングを説明するための図 実施の形態1で使用するフレーム構造とFEC長の一例を示す図 実施の形態2の通信システムの構成例を示す図 実施の形態2で使用するフレームの構成例を示す図 実施の形態2で使用するフレームの他の構成例を示す図 実施の形態3の通信システムの構成例を示す図 実施の形態3の通信システムにおける通信手順の一例を示す図 実施の形態4の通信システムの構成例を示す図 実施の形態4の通信装置が冗長度を決定する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態1~4にかかる通信装置を実現する処理回路の一例を示す図
 以下に、本発明の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、通信装置および衛星通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる送信装置が適用される通信システムの構成例を示す図である。
 本実施の形態にかかる通信システムは、低軌道衛星(Low Earth Orbit satellite、以下、LEO)に設けられ、データを光信号に載せて送信する送信装置1と、地上局に設けられ、送信装置1から送信された光信号を受信してデータを復元する受信装置2とにより構成される。図1では、WDM(Wavelength Division Multiplex:波長多重)伝送を行う場合の構成例を示している。しかし、本発明はWDM伝送を行わない構成のシステムに対しても適用可能である。
 送信装置1は、軌道情報を保持する軌道情報保持部18および時刻管理部19とともに、衛星側の通信装置を構成する。軌道情報は地上局側の受信装置2から見たLEOの位置に関する情報である。軌道情報と時刻管理部19で管理されている現在時刻の情報とを照らし合わせた場合、受信装置2から見たLEOの現在位置を示す天頂角を導き出すことができる。また、現在時刻以外の任意の時刻と照らし合わせた場合には、照らし合わせた任意の時刻におけるLEOの天頂角を導き出すことができる。天頂角が小さい場合、天頂角が大きい場合と比較して、送信装置1と受信装置2の間の伝送路の状態が良好であると推測できる。受信装置2は、軌道情報保持部18が保持している軌道情報と同じ軌道情報を保持する軌道情報保持部28および時刻管理部29とともに、地上局側の通信装置を構成する。送信装置1の時刻管理部19で管理されている時刻と受信装置2の時刻管理部29で管理されている時刻は同期しているものとする。
 送信装置1は、地上局へ伝送するデータを光信号に変換して送信する複数の送信器10(送信器101,102,…,10n)と、地上局へ伝送するデータを複数の送信器10に振り分けるデータ振分部11と、複数の送信器10の各々から地上局へ向けて送信される光信号を合波する光合波部12と、合波された後の光信号を増幅する光増幅部13と、複数の送信器10の各々において生成する誤り訂正符号の冗長度の設定条件などが登録されたFEC(Forward Error Correction)符号設定テーブルを管理するFEC符号設定テーブル管理部14と、複数の送信器10、データ振分部11および光増幅部13を制御する制御部15と、を備える。また、複数の送信器10の各々は、データをフレーミングするフレーミング部101と、データを誤り訂正符号化する誤り訂正処理部102と、電気信号を光信号に変換して送信する光送信部103と、を備える。複数の送信器10の各々は異なる波長の光信号を送信する。なお、送信器101~10nの光送信部103、光合波部12および光増幅部13は送信手段を構成する。本実施の形態では、冗長度は符号化率を示す情報とする。本実施の形態では、送信器101~10nの各々が送信する光信号の波長をλ1~λnとする。なお、図1では、軌道情報保持部18および時刻管理部19が送信装置1と別構成の場合の例を示しているが、軌道情報保持部18および時刻管理部19の一方または双方を送信装置1が備えた構成としてもよい。
 受信装置2は、データが載せられた光信号を受信してデータを復元する複数の受信器20(受信器201,202,…,20n)と、波長多重された状態の光信号を受信して波長ごとの光信号に分波する光分波部21と、送信装置1のFEC符号設定テーブル管理部14が管理しているものと同一内容のFEC符号設定テーブルを管理するFEC符号設定テーブル管理部24と、複数の受信器20を制御する制御部25と、を備える。複数の受信器20の各々は、特定波長の光信号を受信して電気信号に変換する光受信部201と、電気信号に変換された後の受信信号を誤り訂正復号する誤り訂正処理部202と、誤り訂正復号後の受信信号からデータを取り出すデフレーミング部203と、を備える。受信器201~20nの各々が受信する光信号の波長をλ1~λnとする。なお、図1では、軌道情報保持部28および時刻管理部29が受信装置2と別構成の場合の例を示しているが、軌道情報保持部28および時刻管理部29の一方または双方を受信装置2が備えた構成としてもよい。
 つづいて、図1に示した構成の通信システムにおいてLEOに設けられた送信装置1が地上局に設けられた受信装置2へデータを伝送する場合の動作を以下に説明する。
 送信装置1に伝送するデータが入力されると、まず、データ振分部11が送信器101~10nへデータを振り分ける。ここで、送信器101~10nの各々において、符号化手段である誤り訂正処理部102は制御部15から個別に指示される冗長度となるようにデータを誤り訂正符号化してFEC符号を生成する。また、送信器101~10nの各々が送信するフレームのサイズは同一である。そのため、データ振分部11は、送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化で使用される符号化率を示す冗長度に基づいた振分量でデータを送信器101~10nへ振り分ける。送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化での冗長度は、FEC符号設定テーブル管理部14が管理しているFEC符号設定テーブル、軌道情報保持部18が保持している軌道情報および時刻管理部19が管理している時刻情報に基づいて決定される。図1に示した構成の場合、冗長度決定手段であるFEC符号設定テーブル管理部14が、FEC符号設定テーブル、軌道情報保持部18で保持されている軌道情報および時刻管理部19で管理されている時刻情報に基づいて、送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化での冗長度を決定する。具合的には、FEC符号設定テーブル管理部14は、FEC符号設定テーブル、軌道情報および時刻情報に基づき、自装置(送信装置1)から送信された光信号が受信装置2に到達するまでにどの程度減衰するか、すなわち、伝送路上における減衰量を推定し、減衰量に応じた冗長度を選択する。FEC符号設定テーブル管理部14は、送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化での冗長度を周期的に決定し、決定した冗長度を制御部15に通知する。制御部15は、送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化での冗長度がFEC符号設定テーブル管理部14から通知されると、通知された冗長度をデータ振分部11、送信器101~10nおよび光増幅部13に通知する。なお、送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化での冗長度は制御部15が決定してもよい。制御部15が冗長度を決定する場合、制御部15は、FEC符号設定テーブル管理部14、軌道情報保持部18および時刻管理部19からFEC符号設定テーブル、軌道情報および時刻情報を取得し、送信器101~10nの各々が実施する誤り訂正符号化での冗長度を決定する。
 FEC符号設定テーブルの一例を図2に示す。図2に示したFEC符号設定テーブルは、時刻情報および軌道情報から計算される天頂角に応じて波長毎に冗長度を決定する構成となっている。また、図2は、送信装置1が送信器101~104を備えた構成の場合の例を示している。図2に示したように、本実施の形態の送信装置1では、天頂角が小さいほど光信号の減衰量も小さいと推定し、誤り訂正符号の冗長度を小さな値に設定する。図2に示した内容に従って冗長度を設定する場合、FEC符号設定テーブル管理部14は、天頂角が50~55度の範囲のとき、波長λ1の光信号を送信する送信器101の誤り訂正処理部102が生成する誤り訂正符号の冗長度を30%、波長λ2の光信号を送信する送信器102の誤り訂正処理部102が生成する誤り訂正符号の冗長度を25%、波長λ3の光信号を送信する送信器103の誤り訂正処理部102が生成する誤り訂正符号の冗長度を25%、波長λ4の光信号を送信する送信器104の誤り訂正処理部102が生成する誤り訂正符号の冗長度を20%とする。図2に示したFEC符号設定テーブルでは波長が異なると同じ空間を通過しても光の減衰量に差が生じることを考慮し、波長ごとに異なる冗長度としているが、波長ごとに異なる冗長度とすることは必須ではない。
 なお、図2では、天頂角に応じて冗長度を変更する場合のテーブル構成の例を示したが、冗長度以外を変更する構成としてもよい。すなわち、使用する誤り訂正符号化方式そのものを天頂角に応じて変更してもよいし、光増幅部13での波長毎の増幅量を変更するようにしてもよい。また、天頂角に応じて冗長度と増幅量の双方を変更してもよいし、使用する誤り訂正符号化方式と増幅量の双方を変更してもよい。使用する誤り訂正符号化方式、冗長度および増幅量のすべてを変更してもよい。誤り訂正符号化方式、増幅量の決定は、例えば制御部15で行えばよいが、これらを決定するための機能処理部を別途設けてもよい。また、必ずしもテーブルを使用して冗長度などを決定する必要はなく、数式を用いて冗長度などを決定してもよい。さらに、軌道情報から得られる天頂角に加えて、地上局が設置されている地域の天候、すなわち、LEOと地上局の間の大気の状態など、伝送路状態の変動要因となり得るその他の要素も考慮して冗長度を決定するようにしてもよい。この場合、より的確な冗長度を使用したデータ伝送を実現できる。また、地上局の高度も加味して冗長度を決定するようにしてもよい。また、送信装置1は、位置が固定された地上局に設置された受信装置2へデータを送信するのではなく移動局に設置された受信装置2へデータを送信する形態でもよい。移動局には、航空機、気球など、地表からの距離(高度)を有する移動局も含まれる。データの送信先が移動局の場合、FEC符号設定テーブルは、移動局の位置情報および衛星の軌道情報に基づいて冗長度を決定する構成とする。移動局の位置情報は、データ伝送を開始する前に取得する。
 データ振分部11により振り分けられたデータが送信器101~10nに入力されると、送信器101~10nの各々において、フレーミング部101が、入力されたデータをデータ伝送用のフレームのペイロードに格納し、誤り訂正処理部102がデータを誤り訂正符号化する。このとき、誤り訂正処理部102は、制御部15から通知された冗長度に従って符号化を行い、FECパリティを生成する。また、生成したFECパリティをデータに付加する形でフレームに格納する。誤り訂正処理部102が符号化処理を実施してフレームの生成が終了すると、光送信部103から光信号として出力される。送信器101~10nの各々から出力された光信号は光合波部12において合波され、光増幅部13において増幅された後、地上局に向けて送信される。このときの光増幅部13による増幅量は固定としてもよいし、制御部15から指示された増幅量としてもよい。後者の場合、制御部15は、天頂角に応じた増幅量で光信号を増幅するよう、光増幅部13に指示する。
 受信装置2において、光分波部21は、送信装置1から送信された光信号を受信すると、波長ごとの光信号に分波し、受信器201~20nへ出力する。
 光分波部21で分波された光信号が受信器201~20nに入力されると、受信器201~20nの各々において、受信手段である光受信部201が入力された光信号を電気信号に変換し、復号手段である誤り訂正処理部202が誤り訂正復号を行う。このとき、誤り訂正処理部202は、送信装置1側の誤り訂正処理部102が行った誤り訂正符号化に対応する手順で復号を行う。すなわち、送信装置1側の誤り訂正処理部102で生成された誤り訂正符号の冗長度に応じた復号処理を行う。上述したように、FEC符号設定テーブル管理部24は、送信装置1のFEC符号設定テーブル管理部14が管理しているものと同じFEC符号設定テーブルを管理している。また、冗長度特定手段である軌道情報保持部28が保持している軌道情報はLEO側の軌道情報保持部18が保持している軌道情報と同じであり、さらに、LEOと地上局は時刻同期している。そのため、FEC符号設定テーブル管理部24は、軌道情報保持部28が保持している軌道情報に基づいて、送信装置1側の誤り訂正処理部102で生成された誤り訂正符号の冗長度を知ることができる。すなわち、FEC符号設定テーブル管理部24は、保持しているFEC符号設定テーブル、軌道情報保持部28で保持されている軌道情報および時刻管理部29で管理されている時刻情報に基づいて、受信器201~20nの各々が受信した誤り訂正符号の冗長度を特定することができる。FEC符号設定テーブル管理部24が特定した冗長度に従って受信器201~20nの誤り訂正処理部202が誤り訂正復号を行うことによりデータを正しく復元できる。
 なお、本実施の形態では、オーバヘッド、データを格納するペイロードおよび誤り訂正用のFECパリティから構成されているフレームを使用したデータ伝送を想定している。このフレームの構成は、「ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector:電気通信標準化部門) Recommendation G.709」に記載のOTN(Optical Transport Network)フレームに誤り訂正符号を適用し、光SNR(Signal to Noise Ratio)の劣化による信号品質劣化を補償して長距離大容量伝送を実現する技術で使用しているような、固定長フレームを想定している。しかし、本発明はフレーム構成に制限を受けるものではない。
 受信器201~20nにおいて、デフレーミング部203は、誤り訂正処理部202により誤り訂正復号された後の受信信号をデフレーミングしてデータを取り出し、出力する。
 ここで、送信装置1および受信装置2がデータの符号化および復号で使用する冗長度を更新するタイミングについて説明する。図3は、冗長度の更新タイミングを説明するための図である。
 送信装置1と受信装置2は時刻同期がとられており、図3に示すように、送信装置1はフレーム先頭から一定時間オフセットをつけて冗長度更新周期を設ける。なお、図3において、「OH」はフレームのオーバヘッドを示し、「Data」はデータを格納するペイロードを示し、「FEC」は冗長データであるFECパリティを示す。図3に示した例では、1フレームを送信するごとに冗長度、すなわちFECパリティのサイズを更新する場合の例を示しており、1冗長度更新周期は1フレームの送信周期に等しい。ただし、これらの周期は同期しておらず、冗長度更新周期の先頭にオフセットを設定してフレームの送信タイミングと冗長度を更新するタイミングをずらしている。冗長度の更新は冗長度更新周期の先頭において制御部15から送信器101~10nの誤り訂正処理部102へ指示されるが、誤り訂正処理部102は次フレームに対する誤り訂正符号化を開始するまで冗長度の更新を行わない。図3では送信装置1における冗長度の更新タイミングについて示しているが、受信装置2における冗長度の更新タイミングも同様である。フレーム先頭から冗長度更新周期までのオフセット量は送信装置1と受信装置2の時刻同期精度を考慮して設定する。具体的には、通信中に冗長度を更新するタイミングが送信装置1と受信装置2とで異なることが無いように設定する。このように、オフセット期間を設けることにより、誤り訂正符号の冗長度をヒットレスで変更することが可能となる。すなわち、フレームロスを発生させることなく誤り訂正符号の冗長度を変更できる。
 FEC符号設定テーブルは固定的に用意してもよいが、内容を更新する場合は、送信装置1と受信装置2で同一のものが共有される必要がある。FEC符号設定テーブルは送信装置1側で生成されても、受信装置2側で生成されてもよい。共有方法としては、通信開始時に誤り訂正能力が最大となる符号を用いて、FEC符号設定テーブルの内容を更新した装置が対向装置へ送信して共有する方法、通信誤り率の低い別回線にて、FEC符号設定テーブルの内容を更新した装置が対向装置へ送信して共有する方法、などが考えられる。また、通信誤り率が低くなると期待されるタイミング、すなわち、天頂角が最も小さくなるタイミング、天侯が良いタイミングにおいて、FEC符号設定テーブルの内容を更新した装置が対向装置へ送信して共有するようにしてもよい。FEC符号設定テーブルの内容を更新する場合、受信装置2は、最新のFEC符号設定テーブルが共有されるまではデータを復号すること無く保存し、FEC符号設定テーブルの更新が完了した後に、更新後のFEC符号設定テーブルに従って復号を行う。
 また、FEC符号設定テーブルを複数準備しておき、天候、通信結果などに応じて切り替えるようにしてもよい。切り替える条件としては、天候が変化した場合、すなわち、地上局周辺の天候の変化により大気の状態が悪化した場合には、それまでよりも大きい冗長度を設定する内容のテーブルに切り替え、大気の状態が良化した場合には、それまでよりも小さい冗長度を設定する内容のテーブルに切り替える。この場合、天候の情報は地上局側で取得してLEO側へ送信してもよいし、LEOが天候の情報を取得する機能を有してもよい。また、他衛星等の地上局以外から取得してもよい。天候の情報を地上局側で取得してLEO側へ送信する場合においては、地上局は天候の情報を定期的に収集し、天候の変化により伝送路上における光信号の減衰量が大きく変化すると判断した場合、天候の情報をLEO側に通知するか、使用するFEC符号設定テーブルの情報をLEO側に通知する。通信エラーの発生率が高くなった場合、それまでよりも大きい冗長度を設定する内容のテーブルに切り替え、通信エラーの発生率が低くなった場合には、それまでよりも小さい冗長度を設定する内容のテーブルに切り替える。
 図4にフレーム構造とFEC長の一例を示す。図4に示した例では、送信装置1は、天頂角が0度、35度および65度のそれぞれの場合において、異なる冗長度、すなわち異なるFECパリティ長を設定してデータを伝送する。冗長度を固定とする場合、所望の通信品質を満足できるよう、通信条件が悪い状態に合わせて冗長度を設定する必要がある。図4の例で考えると、仮に天頂角が0度であっても天頂角が65度の場合と同じ冗長度とする必要がある。しかし、本実施の形態にかかる送信装置1および受信装置2においては、FECパリティ長を天頂角等によって変更するため、データを実際に伝送する際の伝送路状態に適した冗長度でデータを伝送する。よって、データを送信する領域が増加し、通信可能時間中に伝送できるデータ量が増加する。
 以上のように、本実施の形態にかかる通信システムにおいて、送信装置1は、データ伝送先の受信装置2との位置関係、すなわち、送信装置1が設けられているLEOと受信装置2が設けられている地上局の位置関係に基づいて、伝送される光信号の減衰量を推定し、推定した減衰量に応じた冗長度で伝送データを誤り訂正符号化して送信する。受信装置2は、送信装置1と同様の手順により、受信した信号が送信装置1で誤り訂正符号化される際に使用された冗長度を特定し、特定した冗長度に応じた誤り訂正復号を行うこととした。これにより、データ伝送時にユーザデータの伝送容量を向上させることができる。
実施の形態2.
 図5は、実施の形態2の通信システムの構成例を示す図である。なお、図5においては、図1に示した実施の形態1の通信システムと同様の構成要素に同一の符号を付している。実施の形態1の通信システムと同一の符号を付した部分については説明を省略する。
 本実施の形態の送信装置1aは、実施の形態1で説明した送信装置1の送信器101~10nを送信器10a1~10anに置き換えたものである。送信器10a1~10anは、送信器101~10nのフレーミング部101をフレーミング部101aに置き換えたものである。
 本実施の形態の受信装置2aは、実施の形態1で説明した受信装置2からFEC符号設定テーブル管理部24および制御部25を削除するとともに、受信器201~20nを受信器20a1~20anに置き換えたものである。受信器20a1~20anは、受信器201~20nに対して誤り訂正符号特定部204を追加したものである。
 本実施の形態の通信システムにおいては、送信装置1aが冗長度を決定し、決定した冗長度をデータ伝送時に受信装置2aへ通知する。受信装置2aは、送信装置1aから通知された冗長度に従い復号処理を行う。送信装置1aが冗長度を決定する方法は実施の形態1の送信装置1と同様である。
 送信装置1aの送信器10a1~10anにおいて、フレーミング部101aは、データをフレームに格納する際に制御部15から通知された冗長度の情報も格納する。
 図6は、本実施の形態で使用するフレームの構成例を示す図である。図6に示したように、フレーミング部101aは、フレームを生成する際、冗長度の情報をペイロード内の特定領域に格納する。冗長度の情報を格納する領域は固定の領域であり、受信装置2aはペイロード内のどの領域に冗長度の情報が格納されているかを予め分かっているものとする。図6に示したフレームでは、パリティ量通知領域が冗長度の情報が格納される領域に相当する。図6に示したフレーム構成を用いて冗長度を通知する場合、最初に伝送されるフレームに適用される冗長度は受信装置2a側で既知としておく必要がある。最初に伝送されるフレームに適用される冗長度は設定可能な最大値とすることが望ましいが、必須ではない。送信装置1aは、受信装置2aに通知した冗長度を次に伝送するフレームに対して適用する。受信装置2aは通知された冗長度を次に伝送されてきたフレームの復号で使用する。
 図7は、本実施の形態で使用するフレームの他の構成例を示す図である。図7に示したように、冗長度の情報を格納するためのパリティ量通知領域をオーバヘッド(OH)内に確保したフレームを使用してもよい。図7に示した構成例では、パリティ量通知領域の誤りを発生させないために、ペイロードの誤り訂正パリティとは別にオーバヘッド用の既知の誤り訂正符号を用いる目的でOH用FEC領域を設けている。このOH用FEC領域は必須ではない。OH用FEC領域を省略した構成としてもよい。図7に示した構成のフレームを使用する場合、次に伝送するフレームに格納された誤り訂正符号の冗長度の情報を格納するのではなく、現フレームに格納された誤り訂正符号の冗長度の情報を格納してもよい。
 受信装置2aにおいては、受信器20a1~20anの誤り訂正符号特定部204が、受信したフレームのあらかじめ決められた領域に格納されている冗長度の情報を取り出し、次回の受信フレームに適用される冗長度または今回の受信フレームに適用されている冗長度を特定する。そして、特定した冗長度を誤り訂正処理部202へ通知するとともに、受信フレームを誤り訂正処理部202へ出力する。誤り訂正処理部202は、誤り訂正符号特定部204から通知された冗長度に従い、受信フレームを復号する。これにより、受信装置2aでは、実施の形態1と同様に、誤り訂正符号の冗長度をヒットレスで変更してデータを復元することができる。
 以上のように、本実施の形態にかかる通信システムにおいて、送信装置1aは、実施の形態1の送信装置1と同様に、LEOと地上局の位置関係に基づいて、誤り訂正符号化処理で使用する冗長度を決定する。また、送信装置1aは、誤り訂正符号化で使用した冗長度の情報をフレームに挿入して送信し、受信装置2aは、受信フレームに挿入されている冗長度の情報に従い復号処理を行うこととした。これにより、実施の形態1の通信システムと同様の効果が得られる。また、地上局に設けられる受信装置2aの構成を単純化できる。
実施の形態3.
 図8は、実施の形態3の通信システムの構成例を示す図である。なお、図8においては、図1に示した実施の形態1の通信システムと同様の構成要素に同一の符号を付している。実施の形態1の通信システムと同一の符号を付した部分については説明を省略する。
 本実施の形態の通信システムは、LEOに設けられた送信装置1b、受信装置2b、制御部15bおよび軌道情報保持部18と、地上局に設けられた送信装置1b、受信装置2b、制御部25bおよび軌道情報保持部28とにより構成される。LEOに設けられた送信装置1b、受信装置2b、制御部15bおよび軌道情報保持部18はLEO側の通信装置を構成する。地上局に設けられた送信装置1b、受信装置2b、制御部25bおよび軌道情報保持部28は地上局側の通信装置を構成する。ここで、制御部15bと制御部25bは同じ機能を有し、軌道情報保持部18および軌道情報保持部28は同じ軌道情報を保持している。すなわち、LEO側の通信装置と地上局側の通信装置とは同様の構成となっており、同様の動作を行う。
 送信装置1bは、データ振分部11、送信器101~10n、光合波部12および光増幅部13を備えている。これらの各構成要素は、図1に示した実施の形態1の送信装置1が備えているデータ振分部11、送信器101~10n、光合波部12および光増幅部13と同様であるため、詳細説明は省略する。受信装置2bは、受信器201~20nおよび光分波部21を備えている。これらの各構成要素は、図1に示した実施の形態1の受信装置2が備えている受信器201~20nおよび光分波部21と同様であるため、詳細説明は省略する。
 LEOに設けられている制御部15bは、対向装置からBER(Bit Error Rate)を取得するBER取得部151と、BER取得部151が取得したBERに基づいて誤り訂正符号の冗長度を決定するFEC符号決定部152とを備える。地上局に設けられている制御部25bは、対向装置からBERを取得するBER取得部251と、BER取得部251が取得したBERに基づいて誤り訂正符号の冗長度を決定するFEC符号決定部252とを備える。BER取得部151とBER取得部251は同じものであり、FEC符号決定部152とFEC符号決定部252は同じものである。
 本実施の形態の通信システムにおいて、各通信装置は、対向装置との間の大気の状態の推定結果、すなわち伝送路状態の推定結果に応じて誤り訂正符号の冗長度を変更する。図8に示した通信システムにおいて、LEO側および地上局側の双方の通信装置は、データを受信すると大気の状態に応じて変動する伝送路状態を対向装置へフィードバックする。本実施の形態では、伝送路の状態を示す情報としてBERを使用して説明するが、伝送路の状態を示す情報をBERに限定するものではない。BERに代えて、受信した光信号の強度、SNRなどを使用してもよい。また、LEO側および地上局側の双方の通信装置は、伝送路の状態を示すBERがフィードバックされてきた場合、フィードバックされてきたBERに基づいて大気の状態を推定し、推定結果に基づいて誤り訂正符号の冗長度を決定する。具体的には、BERが悪化した場合は大気の状態も悪化し、光信号の減衰量が大きくなったと推定できるので、この場合は誤り訂正符号の冗長度を大きくする。一方、BERが良化した場合は光信号の減衰量が小さくなったと推定し、誤り訂正符号の冗長度を小さくする。LEO側および地上局側の双方の通信装置において、BER取得部151および251がフィードバックされてきたBERを取得し、FEC符号決定部152および252が冗長度を決定する。冗長度の決定は、実施の形態1,2と同様に、FEC符号設定テーブルを用いて行ってもよいし、BERから冗長度を求める数式を用いて決定してもよい。FEC符号設定テーブルを用いる場合、図2に示したFEC符号設定テーブルの天頂角の項目をBERに置き換え、冗長度をBERに応じた値に置き換えたものを使用すればよい。
 各通信装置は、対向装置から受信したデータのBERを、オーバヘッドまたはペイロードにBERの情報が挿入されたフレームを生成して送信することにより、対向装置に通知する。この場合、LEO側の通信装置の制御部15bは、受信装置2bを構成している受信器201~20nの誤り訂正処理部202からBERを取得し、各誤り訂正処理部202から取得したBERの情報を送信装置1bのデータ振分部11を介して送信器101~10nに受け渡す。送信器101~10nは、BERの情報を受け取ると、フレーミング部101において、BERの情報が挿入されたフレームを生成する。LEO側の通信装置の動作について説明したが、地上局側の通信装置の動作も同様である。
 ここでは対向装置からフィードバックされてきたBERに基づいて冗長度を決定することとしたが、対向装置から受信したデータのBERに基づいて冗長度を決定する構成としてもよい。この場合、対向装置へのBERのフィードバックは行わない。対向装置から受信したデータのBERに基づいて冗長度を決定する構成については実施の形態4で説明する。
 また、LEO側の通信装置と地上局側の通信装置の双方において冗長度を決定するのではなく、一方が冗長度を決定し、決定した冗長度を他方へ通知するようにしてもよい。LEO側の通信装置が冗長度を決定する場合、実施の形態2で説明した方法と同様の方法を使用して冗長度の情報を地上局側の通信装置へ通知する。すなわち、LEO側の通信装置は、オーバヘッドまたはペイロードに冗長度の情報が挿入されたフレームを使用してデータを伝送する。一方、地上局側の通信装置が冗長度を決定する場合の通信手順は図9に示したものとなる。図9においては、LEO側の通信装置を「LEO」、地上局側の通信装置を「地上局」と記載している。
 図9に示したように、地上局側の通信装置が冗長度を決定する構成の場合、LEO側の通信装置は、データ伝送の開始後に最初に送信するフレームでは設定可能な最大の冗長度を使用してデータを伝送する(ステップS1)。図9の例では、ペイロード内にパリティ量通知領域を設けた構成のフレームを使用し、パリティ量通知領域に冗長度の情報を格納する。地上局側の通信装置は、フレームを受信すると、パリティ量通知領域に格納されている冗長度の情報に従ってデータを復号するとともに、BERに基づいて冗長度を決定する(ステップS2)。そして、決定した冗長度の情報をパリティ量通知領域に格納したフレームをLEO側の通信装置へ送信して冗長度を通知し、通知した冗長度に従ってデータを誤り訂正符号化するよう指示する(ステップS3)。地上局側の通信装置が冗長度を通知する際に使用するフレームの構成は、実施の形態2で説明したフレームの構成と同様とする。すなわち、図6または図7に示した構成のフレームとする。ステップS3で送信されたフレームを受信したLEO側の通信装置は、通知された冗長度に従いデータを符号化して、次のフレームを送信する(ステップS4)。ステップS4で送信されたフレームを受信した地上局側の通信装置は、上記のステップS2と同様の手順で復号および冗長度の決定を行い(ステップS5)、決定した冗長度をLEO側の通信装置へ通知する(ステップS6)。以下、同様の手順で、冗長度を変更しながらデータを伝送する。なお、地上局側の通信装置において、FEC符号決定部252が冗長度決定手段を構成する。
 なお、図9に示したシーケンスにおいて、地上局側の通信装置は、LEO側の通信装置への冗長度の通知を毎回行う必要はない。地上局側の通信装置は、フレームを受信するごとに決定する冗長度が前回と同じ場合、冗長度をLEO側の通信装置へ通知しなくてもよい。すなわち、冗長度を変更する必要性が生じた場合にのみ、通知すればよい。この場合、LEO側の通信装置は、新たな冗長度が通知されてくるまで、同じ冗長度を使用してフレームを送信する。
 また、地上局側からLEO側への方向に伝送されるデータのデータ量が逆方向に伝送されるデータと比較して少ない場合、地上局側からLEO側への方向では冗長度を固定としてもよい。すなわち、冗長度が最も大きく、誤り訂正能力が高いものに固定してもよい。
 また、データ伝送開始後に最初に送信するフレームの冗長度を実施の形態1と同様に決定してもよい。すなわち、軌道情報を用いて天頂角を算出し、天頂角に対応する冗長度を使用するようにしてもよい。
 図9に示した例ではLEO側の通信装置が送信するフレームがパリティ量通知領域を含んでいるものとしたが、パリティ量通知領域を含まないフレーム構成としてもよい。ただし、この場合、地上局側の通信装置は、冗長度の変更を通知する際、新たな冗長度の適用を開始するフレームの情報を併せて通知する。通知するフレームの情報はフレーム番号などである。
 以上のように、本実施の形態にかかる通信システムにおいて、LEO側の通信装置および地上局側の通信装置は、対向装置で測定されたBERまたは自装置で測定したBERに基づいて、誤り訂正符号の冗長度を決定することとした。これにより、データ伝送時にユーザデータの伝送容量を向上させることができる。また、誤り訂正符号の冗長度をヒットレスで変更することが可能となり、冗長度変更によりフレームロスが発生するのを防止できる。
実施の形態4.
 実施の形態3にかかる通信システムでは、LEO側の通信装置および地上局側の通信装置が、BERなどの、伝送路の状態を示す情報を対向装置から取得し、取得した情報に基づいて冗長度を決定することとした。これに対して、本実施の形態にかかる通信システムでは、LEO側の通信装置および地上局側の通信装置は、対向装置から受信したデータのBERに基づいて冗長度を決定する。
 図10は、実施の形態4の通信システムの構成例を示す図である。なお、図10においては、図8に示した実施の形態3の通信システムと同様の構成要素に同一の符号を付している。実施の形態3の通信システムと同一の符号を付した部分については説明を省略する。
 本実施の形態にかかる通信システムのLEO側の通信装置は、実施の形態3で説明したLEO側の通信装置の制御部15bを制御部15cに置き換えた構成となっている。制御部15cは、FEC符号決定部152cを備えている。本実施の形態にかかる通信システムの地上局側の通信装置は、実施の形態3で説明した地上局側の通信装置の制御部25bを制御部25cに置き換えた構成となっている。制御部25cは、FEC符号決定部252cを備えている。FEC符号決定部152cおよび252cは冗長度決定手段を構成する。LEO側の通信装置と地上局側の通信装置は同様の構成となっており、同様の動作を行う。本実施の形態では、LEO側の通信装置について説明を行い、地上局側の通信装置については説明を省略する。
 制御部15cのFEC符号決定部152cは、自装置であるLEO側の通信装置と対向装置である地上局側の通信装置との間の伝送路の状態を示す情報を受信装置2bから取得し、取得した情報に基づいて、送信装置1bで生成する誤り訂正符号の冗長度を決定する。伝送路の状態を示す情報は、実施の形態3と同様に、BER、受信した光信号の強度、SNRなどである。本実施の形態では、伝送路の状態を示す情報としてBERを使用する場合について説明する。
 図11は、実施の形態4の通信装置が冗長度を決定する動作の一例を示すフローチャートである。
 実施の形態4にかかる通信装置における冗長度の決定動作では、まず、受信装置2bの光受信部201の各々が信号を受信し(ステップS11)、誤り訂正処理部202の各々が誤り訂正処理を実行する(ステップS12)。
 次に、制御部15cのFEC符号決定部152cが、誤り訂正処理部202の各々から、誤り訂正処理を実行して得られたBERを取得し、取得したBERに基づいて冗長度を決定する。すなわち、FEC符号決定部152cがステップS13~S16を実行する。具体的には、FEC符号決定部152cは、まず、BERが規定範囲の上限よりも大きいか否かを確認し(ステップS13)、BERが規定範囲の上限よりも大きい場合(ステップS13:Yes)、冗長度を大きくする(ステップS14)。すなわち、現在の冗長度よりも大きい冗長度に変更する。例えば、現在の冗長度が5%であれば、10%に変更する。変更幅は固定値(5%など)としてもよいし、規定範囲の上限とBERとの差に基づいて可変としてもよい。変更幅を可変とする場合、例えば、規定範囲の上限とBERとの差がどれくらいの場合にどの変更幅とするのかを予め決定しておき、テーブル化してFEC符号決定部152cなどで保持しておく。
 BERが規定範囲の上限以下の場合(ステップS13:No)、FEC符号決定部152cは、BERが規定範囲の下限よりも小さいか否かを確認する(ステップS15)。BERが規定範囲の下限よりも小さい場合(ステップS15:Yes)、FEC符号決定部152cは、冗長度を小さくする(ステップS16)。すなわち、現在の冗長度よりも小さい冗長度に変更する。例えば、現在の冗長度が20%であれば、15%に変更する。変更幅は固定値(5%など)としてもよいし、規定範囲の下限とBERとの差に基づいて可変としてもよい。一方、BERが規定範囲の下限以上の場合(ステップS15:No)、FEC符号決定部152cは、処理を終了する。すなわち、FEC符号決定部152cは、現在の冗長度を使用し続けることに決定する。
 FEC符号決定部152cは、送信装置1bの送信器101~10nの各々が送信するデータ(誤り訂正符号)が同じ冗長度となるように調整してもよいし、送信器ごと、すなわち波長ごとに異なる冗長度となるように調整してもよい。
 FEC符号決定部152cは、送信器101~10nの各々が送信するデータが同じ冗長度となるように調整する場合、例えば、受信器201~20nの誤り訂正処理部202から取得したBERの平均値を求め、平均値を使用して上記のステップS13~S16を実行する。
 FEC符号決定部152cは、波長ごとに異なる冗長度となるように調整する場合、例えば、受信器201~20nの誤り訂正処理部202から取得したBERの各々を使用して、上記のステップS13~S16を実行する。すなわち、FEC符号決定部152cは、上記のステップS13~S16を、受信器201~20nの誤り訂正処理部202から取得したBERの数と同じ回数実行する。この場合、受信装置2bが受信する光信号の波長をλ11~λ1n、かつλ11<λ12<λ13<・・・<λ1n、とし、送信装置1bが送信する光信号の波長λ1~λnがλ1<λ2<λ3<・・・<λn、とすると、FEC符号決定部152cは、送信装置1bが送信するデータのうち、波長λi(i=1,2,…,n)で送信するデータの冗長度を、受信装置2bが受信したデータのBERのうち、波長λ1i(i=1,2,…,n)で受信したデータのBERを使用して調整する。
 また、通信システムに割り当てられた全波長を複数に分割して複数のユーザに割り当てて使用する場合が考えられる。このような場合、FEC符号決定部152cは、同じユーザに割り当てられている波長を1つのグループとして取り扱い、グループごとに異なる冗長度となるように、送信器101~10nの各々が送信するデータの冗長度を調整してもよい。例えば、ユーザA、BおよびCに対して波長が割り当てられている場合、FEC符号決定部152cは、ユーザAに送信するデータの冗長度をユーザAから受信したデータのBERを使用して調整する。
 通信システムに割り当てられた波長を複数のユーザが使用する場合、ユーザごとに要求される通信品質すなわちデータ誤り率が異なる可能性がある。上述した、波長ごと、または、同じユーザに割り当てられた波長グループごとに冗長度を調整する構成とすることにより、ユーザごとに適切な冗長度を使用してデータを伝送することが可能となり、効率的なデータ伝送を実現できる。
 上述した実施の形態3の通信システムにおいても本実施の形態と同様に、波長ごと、または、同じユーザに割り当てられた波長グループごとに冗長度を調整する構成としてもよい。
 以上のように、本実施の形態にかかる通信システムにおいて、LEO側の通信装置および地上局側の通信装置は、対向装置から受信したデータのBERに基づいて、誤り訂正符号の冗長度を決定することとした。これにより、データ伝送時にユーザデータの伝送容量を向上させることができる。また、誤り訂正符号の冗長度をヒットレスで変更することが可能となり、冗長度変更によりフレームロスが発生するのを防止できる。また、対向装置からBERがフィードバックされてくるのを待つことなく冗長度を変更できるため、伝送路の状態変動が発生した場合に状態に合わせた冗長度への切り替えを短時間で行うことができ、その結果、ユーザデータの伝送容量をさらに向上させることができる。
 各実施の形態で説明した通信装置の各構成要素は、専用の処理回路、または、プログラムを実行するプロセッサおよびメモリなどからなる汎用の処理回路により実現することが可能である。
 専用の処理回路は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、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、等が該当する。汎用の処理回路は、例えば、図12に示したような、プロセッサ101およびメモリ102を含んだ処理回路100が該当する。プロセッサ101は、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、DSPともいう)、システムLSI(Large Scale Integration)などである。メモリ102は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはDVD(Digital Versatile Disc)等である。
 処理回路100により通信装置の構成要素を実現する場合、処理回路100で実現する構成要素のそれぞれに対応するプログラムをメモリ102から読み出してプロセッサ101が実行することにより実現する。メモリ102は、プロセッサ101で実行されるプログラムの他、通信装置が必要としている情報、通信装置が他の通信装置から取得した情報などを記憶する。また、メモリ102は、プロセッサ101が各種演算を実行する際のワークメモリとしても使用される。
 以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 1,1a,1b 送信装置、2,2a,2b 受信装置、101~10n,10a1~10an 送信器、11 データ振分部、12 光合波部、13 光増幅部、14,24 FEC符号設定テーブル管理部、15,15b,15c,25,25b,25c 制御部、18,28 軌道情報保持部、19,29 時刻管理部、201~20n,20a1~20an 受信器、21 光分波部、101,101a フレーミング部、102 誤り訂正処理部、103 光送信部、151,251 BER取得部、152,152c,252,252c FEC符号決定部、201 光受信部、202 誤り訂正処理部、203 デフレーミング部、204 誤り訂正符号特定部。

Claims (19)

  1.  衛星に設けられ、対向装置に向けてデータを送信する送信装置であって、
     前記データを誤り訂正符号化する符号化手段と、
     前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータを前記対向装置へ送信する送信手段と、
     自装置から前記対向装置までの伝送路上における、前記送信手段から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記符号化手段が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定する冗長度決定手段と、
     を備えることを特徴とする送信装置。
  2.  前記冗長度決定手段は、自装置と前記対向装置の位置関係に基づいて前記減衰量を推定することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
  3.  前記位置関係を前記対向装置の位置における前記衛星の天頂角とすることを特徴とする請求項2に記載の送信装置。
  4.  前記送信手段は、前記データが載せられた複数の光信号を波長多重して送信し、
     前記冗長度決定手段は、前記複数の光信号の各々の冗長度を個別に決定することを特徴とする請求項2または3に記載の送信装置。
  5.  前記冗長度決定手段は、前記位置関係と、自装置と前記対向装置との間の大気の状態とに基づいて前記減衰量を推定することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
  6.  前記冗長度決定手段は、前記対向装置における前記データの復号結果に基づいて前記減衰量を推定することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
  7.  前記送信手段は、前記データが載せられた複数の光信号を波長多重して送信し、
     前記冗長度決定手段は、前記対向装置における前記データの復号結果に基づいて前記減衰量を波長ごとに推定し、前記誤り訂正符号の冗長度を波長ごとに決定することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
  8.  前記冗長度決定手段は、前記誤り訂正符号化されたデータが格納されたフレームを前記送信手段が送信する周期と同じ周期で前記冗長度を繰り返し決定し、前記冗長度を決定するタイミングと前記フレームを前記送信手段が送信するタイミングとはオフセットを有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の送信装置。
  9.  前記送信手段は、前記冗長度決定手段が決定した冗長度の情報、および前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータが格納されたフレームを前記対向装置へ送信することを特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載の送信装置。
  10.  前記対向装置を地上局に設置された受信装置とすることを特徴とする請求項1から9のいずれか一つに記載の送信装置。
  11.  衛星に設けられ、対向装置に向けてデータを送信する送信装置であって、
     前記データを誤り訂正符号化する符号化手段と、
     前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータを増幅して前記対向装置へ送信する送信手段と、
     自装置から前記対向装置までの伝送路上における、前記送信手段から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記符号化手段が生成する誤り訂正符号の冗長度、前記符号化手段が前記データに対して実行する誤り訂正符号化方式、および前記送信手段が前記誤り訂正符号化されたデータを増幅する際の増幅率の少なくとも一つ以上を決定する制御手段と、
     を備えることを特徴とする送信装置。
  12.  衛星に設けられた送信装置において誤り訂正符号化されたデータを受信する受信装置であって、
     前記データを受信する受信手段と、
     前記送信装置から自装置までの伝送路上における、前記送信装置から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記受信手段が受信したデータが誤り訂正符号化された時の符号化処理で使用された冗長度を特定する冗長度特定手段と、
     前記冗長度特定手段が特定した冗長度に基づいて前記データを復号する復号手段と、
     を備えることを特徴とする受信装置。
  13.  前記冗長度特定手段は、前記送信装置と自装置の位置関係に基づいて前記減衰量を推定することを特徴とする請求項12に記載の受信装置。
  14.  請求項1に記載の送信装置と、
     請求項12に記載の受信装置と、
     を備えることを特徴とする通信装置。
  15.  衛星に設けられた衛星側通信装置と通信する通信装置であって、
     前記衛星側通信装置から誤り訂正符号化されたデータを受信する受信手段と、
     前記受信手段が受信したデータを復号する復号手段と、
     前記復号手段による前記データの復号結果に基づいて、前記衛星側通信装置から自装置までの伝送路上における、前記衛星側通信装置から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記衛星側通信装置が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定し、決定した冗長度に従ってデータを誤り訂正符号化するよう前記衛星側通信装置に指示する冗長度決定手段と、
     を備えることを特徴とする通信装置。
  16.  衛星に設けられ、地上局に設けられた地上局側通信装置と通信する通信装置であって、
     前記地上局側通信装置から誤り訂正符号化されたデータを受信する受信手段と、
     前記受信手段が受信した受信データを復号する復号手段と、
     前記地上局側通信装置へ送信するデータを誤り訂正符号化する符号化手段と、
     前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータを前記地上局側通信装置へ送信する送信手段と、
     前記復号手段による前記受信データの復号結果に基づいて、自装置から前記地上局側通信装置までの伝送路上における、自装置が送信した信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記符号化手段が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定する冗長度決定手段と、
     を備えることを特徴とする通信装置。
  17.  地上局に設けられ、衛星に設けられた衛星側通信装置と通信する通信装置であって、
     前記衛星側通信装置から誤り訂正符号化されたデータを受信する受信手段と、
     前記受信手段が受信した受信データを復号する復号手段と、
     前記衛星側通信装置へ送信するデータを誤り訂正符号化する符号化手段と、
     前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータを前記衛星側通信装置へ送信する送信手段と、
     前記復号手段による前記受信データの復号結果に基づいて、自装置から前記衛星側通信装置までの伝送路上における、自装置が送信した信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記符号化手段が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定する冗長度決定手段と、
     を備えることを特徴とする通信装置。
  18.  前記送信手段は、前記データが載せられた複数の光信号を波長多重して送信し、
     前記冗長度決定手段は、前記復号結果に基づいて前記減衰量を波長ごとに推定し、前記誤り訂正符号の冗長度を波長ごとに決定することを特徴とする請求項16または17に記載の通信装置。
  19.  衛星に設けられた送信装置と、
     前記送信装置から送信されたデータを受信する受信装置と、
     を備え、
     前記送信装置は、
     前記データを誤り訂正符号化する符号化手段と、
     前記符号化手段により誤り訂正符号化されたデータを前記受信装置へ送信する送信手段と、
     自装置から前記受信装置までの伝送路上における、前記送信手段から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記符号化手段が生成する誤り訂正符号の冗長度を決定する冗長度決定手段と、
     を備え、
     前記受信装置は、
     前記誤り訂正符号化されたデータを受信する受信手段と、
     前記送信装置から自装置までの伝送路上における、前記送信装置から送信された信号の減衰量を推定し、当該推定した減衰量に基づいて、前記受信手段が受信したデータが誤り訂正符号化された時の符号化処理で使用された冗長度を特定する冗長度特定手段と、
     前記冗長度特定手段が特定した冗長度に基づいて前記誤り訂正符号化されたデータを復号する復号手段と、
     を備えることを特徴とする衛星通信システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6837618B1 (ja) * 2020-06-05 2021-03-03 三菱電機株式会社 受信器、光空間通信システムおよび光空間通信受信方法
JP7552730B2 (ja) 2021-01-04 2024-09-18 日本電信電話株式会社 通信装置、通信方法、および通信プログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06291746A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Sony Corp ディジタル多重伝送方式
JP2003234687A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無線通信システム
JP2012186521A (ja) * 2011-03-03 2012-09-27 Mitsubishi Electric Corp 光通信システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002044057A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Sharp Corp 通信路誤り率測定器
JPWO2005076512A1 (ja) * 2004-02-04 2007-10-18 日本電気株式会社 無線装置及び無線通信システム並びに送信モード選択方法
JP2006211017A (ja) * 2005-01-25 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基地局装置、通信端末装置及びリソース割り当て方法
KR101114610B1 (ko) * 2007-08-06 2012-03-05 후지쯔 가부시끼가이샤 기지국 장치, 상향 sinr 측정 방법, 상향 스케줄링 방법 및 수신 품질 측정 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06291746A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Sony Corp ディジタル多重伝送方式
JP2003234687A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無線通信システム
JP2012186521A (ja) * 2011-03-03 2012-09-27 Mitsubishi Electric Corp 光通信システム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIDEKI TAKENAKA, STUDY ON THE QUALITY IMPROVEMENT OF LOW-EARTH-ORBIT SATELLITE TO GROUND OPTICAL COMMUNICATION LINKS, September 2014 (2014-09-01), pages 1 - 6, 50 to 52 *
YOSHIYUKI TAJIMA ET AL.: "A Study on Ka-band High Speed Transmission System for Earth Exploration Satellites : Study on LDPC codes and VCM/ACM System", IEICE TECHNICAL REPORT, vol. 113, no. 88, 13 June 2013 (2013-06-13), pages 11 - 16 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6837618B1 (ja) * 2020-06-05 2021-03-03 三菱電機株式会社 受信器、光空間通信システムおよび光空間通信受信方法
WO2021245938A1 (ja) * 2020-06-05 2021-12-09 三菱電機株式会社 光空間通信ターミナル、受信器、光空間通信システムおよび光空間通信受信方法
JP7552730B2 (ja) 2021-01-04 2024-09-18 日本電信電話株式会社 通信装置、通信方法、および通信プログラム

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