特許 6943173 通信性能予測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6943173

(24)【登録日】2021年9月13日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】通信性能予測システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/118 20130101AFI20210916BHJP

   H04B 10/075 20130101ALI20210916BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/118

   H04B10/075

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-244459(P2017-244459)

(22)【出願日】2017年12月20日

(65)【公開番号】特開2019-114825(P2019-114825A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2020年11月16日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／衛星搭載光通信用デバイスの国産化及び信頼性確保に関する研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】小野 善将

(72)【発明者】

【氏名】伊東 俊治

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３３６６６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平４−１４４３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２５３３４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／１１８

Ｈ０４Ｂ １０／０７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を記録し、第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得し、前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する処理手段を備える、
通信性能予測装置。

【請求項2】

前記通信記録は、前記第１の光空間通信における、
前記第１の移動体の仰角と前記第１の通信性能との関係、及び、
前記第１の移動体の通信デバイスの設定、及び、
前記地上局の通信デバイスの設定を含み、
前記通信設定は、前記第２の光空間通信における、
前記第２の移動体の仰角及び前記第２の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定を含む、
請求項１に記載された通信性能予測装置。

【請求項3】

前記処理手段は、前記第２の光空間通信における前記第２の移動体の仰角と略同一の範囲の前記第１の移動体の仰角における前記通信記録に基づいて前記第２の通信性能を予測する、請求項１又は２に記載された通信性能予測装置。

【請求項4】

前記処理手段は、
前記第１の光空間通信の際の大気揺らぎ強度を示す第１の指標を求める第１揺らぎ算出手段、
前記第１の光空間通信の際の前記第１の移動体の仰角と前記第１の指標とから、前記第１の指標と前記第１の移動体の仰角との関係を求める仰角算出手段、
前記第１の指標と前記第１の移動体の仰角との関係に基づいて、前記第２の移動体の仰角から前記第２の光空間通信における前記大気揺らぎ強度を示す第２の指標を求める第２揺らぎ算出手段、
前記第２の指標、及び前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定、及び前記第２の移動体と前記地上局との距離に基づいて、前記第２の通信性能の予測結果を出力する通信性能算出手段、
を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【請求項5】

前記第１揺らぎ算出手段は、前記第１の通信性能として前記第１の光空間通信の際の誤り率を用い、前記第１の光空間通信の受信マージンと前記誤り率との関係をγ−γ分布にフィッティングした際の累積確率の分散値を前記第１の指標とする、請求項４に記載された通信性能予測装置。

【請求項6】

前記通信性能算出手段は、前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定の差分により生じる前記第１の通信性能と前記第２の通信性能との差分に基づいて前記第２の通信性能を予測する、請求項４又は５に記載された通信性能予測装置。

【請求項7】

前記通信性能算出手段は、前記第１の移動体が前記第２の移動体と同一の軌道上を運行する場合に前記第２の通信性能の予測結果を出力する、請求項４乃至６のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【請求項8】

前記第１揺らぎ算出手段は、前記第１の移動体から受信した光強度の揺らぎから前記第１の指標を求める、請求項４に記載された通信性能予測装置。

【請求項9】

前記通信性能算出手段は、前記第１の移動体が前記第２の移動体の軌道上と異なる位置にある場合に前記第２の通信性能の予測結果を出力する、請求項８に記載された通信性能予測装置。

【請求項10】

第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を取得し、
第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得し、
前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する、
通信性能予測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光空間通信システムにおける回線品質の予測技術に関連する、通信性能予測装置、通信性能予測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、衛星数の増加やリモートセンシング技術の高度化に伴って、衛星と地上局との間の通信の大容量化が求められている。衛星と地上局との間の大容量通信を実現する技術として、光空間通信が期待されている。衛星と地上局との間の光空間通信では、「雲」や「大気揺らぎ」の影響によって通信性能が変化する。雲は信号光を大幅に減衰させるため、通信品質の低下及び通信の遮断の原因となる。また、大気揺らぎは、ミリ秒程度の短い周期で通信性能の変化を引き起こす。大気揺らぎによる通信性能変化は「地上局から見た衛星の仰角」及び「大気の状態」に大きく依存する。そして、雲とは異なり、大気揺らぎは目視では通信への影響を予測できない。

【0003】

一方、多数の観測衛星を地球周囲に配置する衛星コンステレーションでは、測定したデータを速やかに地上局へと転送し、次の観測データの取得に備えることがそれぞれの衛星に求められる。従って、地上局は多数の衛星との間で大容量通信を行う必要がある。多数の衛星と少数の地上局との間で効率的にデータを転送するためには、限られた地上局の通信リソースを効率的に衛星との通信に割り当てる必要がある。そして、通信リソースの効率的な割り当てのためには、衛星と地上局との間における通信性能及びその時間変化が事前に把握できることが好ましい。

【0004】

本発明に関連して、特許文献１は、マイクロ波を利用した衛星と地上局との間の通信において、雨雲や降雨地域を把握する通信性能予測方法を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−１９０５５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のように、衛星と地上局との間の光空間通信では、主に雲による光の減衰と大気揺らぎとが、通信性能を変化させる。特許文献１の技術を衛星と地上局との間の光空間通信に適用した場合、雲による通信の遮断が予測できる。しかし、特許文献１の技術は大気揺らぎ強度を検知できないため、大気揺らぎによる通信性能の変化は予測できない。光空間通信では、通信性能に与える大気揺らぎの影響が大きいため、特許文献１に記載された技術は衛星と地上局との間の光空間通信における、通信性能の予測が困難である。

【0007】

（発明の目的）
本発明の目的は、光空間通信における通信性能をより正確に予想する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の通信性能予測装置は、第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を記録し、第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得し、前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する処理手段を備える。

【0009】

本発明の通信性能予測方法は、第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を取得し、
第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得し、
前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の通信性能予測装置は、衛星と地上局との間の通信性能の時間変化をより正確に予測できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態の通信性能予測システム１０の構成例を説明する図である。

【図2】第１の実施形態の地上局Ｇ１１の構成例を示すブロック図である。

【図3】通信性能予測装置１００の構成例を示すブロック図である。

【図4】通信性能予測装置１００の動作手順の例を示すフローチャートである。

【図5】通信性能予測装置１００の動作手順の変形例を示すフローチャートである。

【図6】第２の実施形態の通信性能予測システム２０の例を示す図である。

【図7】地上局Ｇ２１の構成例を示すブロック図である。

【図8】通信性能予測装置２００の構成例を示すブロック図である。

【図9】受信光の強度の変動の分布の例を示す図である。

【図10】大気揺らぎ強度を求める手順の例を説明する図である。

【図11】通信性能予測装置２００の動作手順の例を示すフローチャートである。

【図12】第３の実施形態の通信性能予測システム３０の例を示すブロック図である。

【図13】地上局Ｇ３１の構成例を示すブロック図である。

【図14】通信性能予測装置３００の構成例を示すブロック図である。

【図15】通信性能予測装置３００の動作手順の例を示すフローチャートである。

【図16】通信性能予測システム３０の変形例を説明する図である。

【図17】第４の実施形態の通信性能の予測手順の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施の形態について図面を参照して以下、詳細に説明する。

【0013】

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の通信性能予測システム１０の構成例を説明する図である。通信性能予測システム１０は、地上局Ｇ１１、衛星Ｓ１２及びＳ１３を備える。地上局Ｇ１１は地上に設置されており、光送受信装置を用いて衛星Ｓ１２及びＳ１３との間で双方向の光空間通信を行う。衛星Ｓ１２及びＳ１３は、天球１９上の軌道Ｂ１５上を移動する衛星であり、地上局Ｇ１１と通信するための光送受信機を備える。衛星Ｓ１３は、地上局Ｇ１１から見て、衛星Ｓ１２に続いて軌道Ｂ１５を移動する。

【0014】

衛星を地上局から見上げる角度を「仰角」という。地上局Ｇ１１は、まず衛星Ｓ１２と通信し、衛星Ｓ１２との通信が終了した後、後続の衛星Ｓ１３と、衛星１２とほぼ同様の仰角で通信する。衛星Ｓ１２及びＳ１３は地上局Ｇ１１との通信中にも移動するため、各衛星の仰角は通信中にも変化する。従って、地上局Ｇ１１が衛星Ｓ１２と通信する際の衛星Ｓ１２の仰角の範囲と地上局Ｇ１１が衛星Ｓ１３と通信する際の衛星Ｓ１３の仰角の範囲はおおむね等しい。ただし、通信量や通信条件の相違により衛星Ｓ１２及びＳ１３と地上局Ｇ１１との通信時間は変化するため、これらの仰角の範囲とは同一とは限らない。

【0015】

本実施形態では、衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１との間の通信結果に基づいて、衛星Ｓ１２と同一の軌道Ｂ１５上を移動する衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との間の通信の際の性能が予測される。本実施形態では、衛星Ｓ１２を先行衛星Ｓ１２、衛星Ｓ１３を予測対象衛星Ｓ１３と表記する場合がある。

【0016】

図２は、本発明の第１の実施形態の地上局Ｇ１１の構成例を示すブロック図である。地上局Ｇ１１は、アンテナ１０３と、光送受信装置１０４と、通信性能予測装置１００とを備える。アンテナ１０３は、衛星Ｓ１２及びＳ１３に対する追尾機能を備えた光送受信アンテナであり、例えばレンズ及び反射鏡で構成される。光送受信装置１０４は光送信機及び光受信機を備える光トランシーバである。光送受信装置１０４にはアンテナが含まれてもよい。光送受信装置１０４は、衛星Ｓ１２及びＳ１３との間で伝送される伝送データを含む光信号をアンテナ１０３と入出力するとともに、当該伝送データを含む電気信号を通信装置１０５との間で入出力する。また、光送受信装置１０４は、衛星Ｓ１２との間の通信の際のデータである通信記録を通信性能予測装置１００へ出力する。

【0017】

通信性能予測装置１００は、光送受信装置１０４から取得した通信記録に基づいて通信性能予測値を算出し、算出した通信性能予測値を通信装置１０５に出力する。通信装置１０５は、伝送データを光送受信装置１０４と送受信するとともに、通信性能予測装置１００から取得した通信性能予測値を処理する。本実施形態の通信装置１０５は地上局Ｇ１１の外部に接続されているが、通信装置１０５は、地上局Ｇ１１の内部に備えられていてもよい。

【0018】

図３は、本発明の第１の実施形態の通信性能予測装置１００の構成例を示すブロック図である。通信性能予測装置１００は、第１処理部１０１と、第２処理部１０２と、を備える。第１処理部１０１は、先行衛星Ｓ１２の通信性能及び仰角の時間変化と、その際の伝送路上の雲の位置の時間変化とを通信記録として記録する。雲の位置は、例えば、地上局Ｇ１１と接続された、地上の全天カメラの撮像データから取得される。撮像データは、撮像時刻における、天球１９上の雲の位置の情報を含む。

【0019】

通信性能は、先行衛星Ｓ１２あるいは予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との間の通信のスループットやパケット誤り率などの性能の指標の値であるが、特定の指標に限定されない。以降では、先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１との間の通信結果を示す通信性能を「先行衛星Ｓ１２の通信性能」と記載し、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との間の通信における通信性能の予測値を「予測対象衛星Ｓ１３の通信性能」と記載する。先行衛星Ｓ１２の通信記録は、先行衛星Ｓ１２が地上局Ｇ１１に通知してもよく、地上局Ｇ１１が先行衛星Ｓ１２との通信の際に通信性能及び仰角の変化を記録してもよい。

【0020】

なお、先行衛星の通信性能は「第１の通信性能」と呼ぶことができ、予測対象衛星の通信性能は「第２の通信性能」と呼ぶことができる。また、先行衛星Ｓ１２等の、予測対象衛星以外の衛星は「第１の移動体」と呼ぶことができ、第１の移動体と地上局との間の通信は「第１の光空間通信」と呼ぶことができる。また、予測対象衛星は「第２の移動体」と呼ぶことができ、第２の移動体と地上局Ｇ１１との間の通信は「第２の光空間通信」と呼ぶことができる。

【0021】

第１処理部１０１は、さらに、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信時の、光信号の伝搬経路上の雲の濃度の時間変化を予測する。当該伝搬経路上の雲の濃度の時間変化は、複数の時刻の撮像データ、地上局Ｇ１１と通信する際の予測対象衛星Ｓ１３の位置、及び地上局Ｇ１１の位置に基づいて予測できる。例えば、先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１との通信の際の雲の移動量及び移動方向に基づいて、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信時刻における雲の位置を予測する。そして、地上局Ｇ１１と予測対象衛星Ｓ１３とを結ぶ直線（すなわち、光信号の伝搬経路）上の雲の濃度を求めてもよい。ただし、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１とが通信する際の光信号の伝搬経路上の雲の濃度の時間変化を求める手順はこれに限定されない。

【0022】

さらに、第１処理部１０１は、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能の時間変化を予測する。第１処理部１０１は、先行衛星Ｓ１２の通信性能を先行衛星Ｓ１２の仰角の変化とともに記録する。なお、第１処理部１０１の処理の時点では、先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１とが通信する際の光送受信装置１０４の設定と、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１とが通信する際の光送受信装置１０４の設定とは同一であるとする。先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１との通信時と予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信時とで雲による通信性能への同様である場合には、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能の予測値として、先行衛星Ｓ１２の通信性能を用いることができる。

【0023】

雲の影響による予測対象衛星Ｓ１３の通信性能への予測手順について説明する。実験や過去の通信性能の実測値に基づいて雲の濃度と通信性能（例えば誤り率）の変化との関係を求めておくことで、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との間の通信における誤り率の変化量を予測できる。なお、通信性能は、地上局Ｇ１１及び先行衛星Ｓ１２のいずれの側で測定されたものでもよい。

【0024】

例えば、先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１とが通信する際に、光信号の伝搬経路上に濃度Ｎ１の雲が存在し、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信時には濃度Ｎ２の雲が存在すると予測されたとする。ここでは０＜Ｎ１＜Ｎ２とする。雲の濃度の判断のために、可視光による雲の撮像データを用いることができる。一般的な可視光の白黒の雲画像では、白色が濃いほど雲が濃い（すなわち、雲が厚い）と判断される。ここで、雲の濃度がグレースケール上のＮ１からＮ２へ変化するとデータの誤り率がＭ倍になることがわかっているとすると、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信時にもデータの誤り率がＭ倍悪化すると予測できる。雲の動きが速い場合には、複数の時刻で雲の濃度を予測し、雲の濃度変化に伴う通信性能の時間的な変化を求めてもよい。より単純には、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信の期間内で光信号の伝搬経路上に所定の濃度以上の雲の存在が予測される期間は通信が不能となると予測してもよい。第１処理部１０１は、先行衛星Ｓ１２の通信性能に、上述の手順で求めた雲による影響を反映させた予測結果を、第２処理部へ出力する。

【0025】

第２処理部１０２は、第１処理部で求められた先行衛星Ｓ１２の通信性能及び雲画像に基づく予測結果に、先行衛星Ｓ１２の設定と予測対象衛星Ｓ１３の設定との差分を反映させ、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能を予測する。すなわち、第２処理部１０２は、第１処理部１０１から入力された予測結果に、先行衛星Ｓ１２の通信デバイスの設定情報と予測対象衛星Ｓ１３の通信デバイスの設定情報との差分に基づく補正を行う。

【0026】

通信デバイスは、先行衛星Ｓ１２、予測対象衛星Ｓ１３及び地上局Ｇ１１に搭載され、先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１との通信及び予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信に用いられる。しかし、これらの通信デバイスは互いに異なっていてもよい。通信デバイスは、光送信機、光受信機、光ビームの光学系（例えば、光望遠鏡）を含む。地上局Ｇ１１の通信デバイスは、アンテナ１０３及び光送受信装置１０４である。

【0027】

通信デバイスの設定情報は、大気揺らぎや雲以外に起因する、受信時の光強度に寄与する通信デバイスのパラメータである。設定情報には、例えば、衛星Ｓ１２、Ｓ１３及び地上局Ｇ１１の送信光の強度、送信光の送信ビーム発散角、光学系の特性のばらつき、光受信機の感度（光受信感度）、光信号の変調方式及び符号化方式がある。これらの通信デバイスの設定情報に依存して、光空間通信の通信性能（すなわち、例えばスループットやパケット誤り率）は変化する。

【0028】

先行衛星Ｓ１２の通信時と予測対象衛星Ｓ１３の通信時とで各衛星及び地上局Ｇ１１の通信デバイスの設定が異なる場合の通信性能への影響は、あらかじめ知ることができる。例えば、シミュレーション、又は、衛星及び地上局と同様の設定の通信デバイスを備える光送受信機を用いた測定によって当該影響を知ることができる。従って、第１処理部１０１において求められた予測結果に、先行衛星Ｓ１２と予測対象衛星Ｓ１３との通信デバイスの設定の相違に起因する通信性能への影響を加味することができる。その結果、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能の予測に、雲の影響及び通信デバイスの設定の相違を反映させることができる。衛星Ｓ１２及びＳ１３の通信デバイスの設定情報はあらかじめ保守者によって地上局Ｇ１１に入力されてもよく、地上局Ｇ１１が衛星Ｓ１２及びＳ１３との通信の際にこれらの衛星から取得してもよい。第２処理部１０２は、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能の予測に先だって、先行衛星Ｓ１２、予測対象衛星Ｓ１３及び地上局Ｇ１１の通信デバイスの設定を取得する
図４は、通信性能予測装置１００の動作手順の例を示すフローチャートである。第１処理部１０１は、先行衛星Ｓ１２と地上局Ｇ１１とが通信する間の通信性能の時間変化を取得し（図３のステップＳ０１１）、その際の伝送路上の雲の位置及び動きを取得する（ステップＳ０１２）。そして、第１処理部１０１は、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信時の光信号の伝搬経路上の雲の濃度を予測する（ステップＳ０１３）。雲の有無には雲の濃度の情報が含まれてもよい。さらに、第１処理部１０１は、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との通信の際の、雲の位置の移動を反映した通信性能の時間変化を予測する（ステップＳ０１４）。

【0029】

第２処理部１０２は、先行衛星Ｓ１２、予測対象衛星Ｓ１３及び地上局Ｇ１１の通信デバイスの設定を取得する（ステップＳ０１５）。第２処理部１０２は、予測対象衛星と地上局Ｇ１１との通信の際の通信性能の時間変化を、先行衛星と予測対象衛星との通信デバイスの設定の相違に起因する通信性能への影響によって補償する（ステップＳ０１６）。さらに、第２処理部１０２は、予測対象衛星の通信性能の時間変化を予測する（ステップＳ０１７）。通信性能の時間変化の予測結果は、通信性能予測値として通信装置１０５に出力される。

【0030】

以上に説明したように、本実施形態の通信性能予測装置１００は、先行衛星の通信性能の時間変化に対して、先行衛星の通信時の雲の位置と予測対象衛星の通信時の雲の予測位置との相違、及び、衛星毎の通信デバイスの個体差を加味する補償を実施する。その結果、予測対象衛星における通信性能の時間変化をより正確に予測できる。

【0031】

通信装置１０５は、通信性能予測装置１００が出力した通信性能予測値に基づいて、地上局Ｇ１１及び予測対象衛星Ｓ１３の通信デバイスを設定する。例えば、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能が先行衛星Ｓ１２よりも低下すると予想されたとする。このような場合には、通信装置１０５は、予測対象衛星Ｓ１３との通信の際に、地上局Ｇ１１及び予測対象衛星Ｓ１３が送信する光信号の送信パワーを高めるように、予測対象衛星Ｓ１３及び地上局Ｇ１１の光送信機の設定を変更してもよい。あるいは、伝送速度を低下させてもよく、エラー耐性がより高い変調方法や符号化方法を採用してもよい。

【0032】

本実施形態では光信号の遮蔽物として雲を例に説明したが、遮蔽物は雲には限定されない。例えば、同様の手順で火山の噴煙の影響を予測することができる。

【0033】

一般に、衛星と地上局との間の光空間通信においては、大気揺らぎに起因して、通信の対象となる衛星の仰角により通信性能が大幅に変化する。一方、本実施形態では、先行衛星と予測対象衛星とが同一の衛星軌道上にあるため、先行衛星の通信記録を予測対象衛星と仰角がほぼ等しい（略同一）状態で記録できる。その結果、予測対象衛星の通信時の状態に近い大気揺らぎ強度に基づいて、予測対象衛星の通信性能が予測できる。なお、大気揺らぎの統計的性質が予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との間の通信時とおおむね同様であると見なせる時間帯に測定された先行衛星の通信記録が用いられてもよい。この場合には、予測対象衛星Ｓ１３と地上局Ｇ１１との間の通信時の大気揺らぎによる影響を、通信性能の予測結果により好ましく反映できる。

【0034】

このように、第１の実施形態の通信性能予測装置１００は、衛星と地上局との間の通信性能に雲による影響及び大気揺らぎの影響を反映させることができる。その結果、予測対象衛星と地上局との通信時の通信性能をより正確に予測することが可能となり、多数の衛星と通信する地上局の通信リソースの割り当ての効率化が可能となる。

【0035】

（第１の実施形態の変形例）
図５は、通信性能予測装置１００の動作手順の変形例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、図４のフローチャートと比較して、雲画像の処理に関するステップＳ０１２〜Ｓ０１４が省略されている。雲画像を用いることで雲の有無による影響を予測できるが、雲のない場合には雲画像による処理は不要である。また、雲画像の解析を行わない場合でも、先行衛星Ｓ１２の通信性能を用いて、予測対象衛星Ｓ１３の通信性能へ大気揺らぎの影響を反映できる。従って、図５の手順によっても、予測対象衛星と地上局との通信時の通信性能をより正確に予測するという効果が得られる。

【0036】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は本発明の第２の実施形態の通信性能予測システム２０の例を示す図である。通信性能予測システム２０は、地上局Ｇ２１、衛星Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４を備える。軌道Ｂ２５、Ｂ２６は天球２９上の衛星軌道である。衛星Ｓ２２及びＳ２３は軌道Ｂ２５上を移動する衛星であり、衛星Ｓ２４は軌道Ｂ２６上を移動する衛星である。

【0037】

通信性能予測システム２０は、衛星Ｓ２４のように同一軌道上に先行衛星が存在しない衛星の通信性能を予測する手順を提供する。本実施形態の説明では、衛星Ｓ２２及びＳ２３を他の衛星Ｓ２２及びＳ２３と記載し、衛星Ｓ２４を予測対象衛星Ｓ２４と記載する場合がある。

【0038】

図７は、第２の実施形態の地上局Ｇ２１の構成例を示すブロック図である。地上局Ｇ２１は、アンテナ１０３と、光送受信装置１０４と、通信性能予測装置２００とを備える。アンテナ１０３及び光送受信装置１０４は、第１の実施形態の地上局Ｇ１１に備えられたものと同様の機能を有する。ただし、本実施形態のアンテナ１０３は衛星Ｓ２２〜Ｓ２４に対する追尾機能を備える。光送受信装置１０４は、衛星Ｓ２２〜Ｓ２４との間で伝送される伝送データを含む光信号をアンテナ１０３と入出力するとともに、当該伝送データを含む電気信号を通信装置１０５との間で入出力する。また、光送受信装置１０４は、衛星Ｓ２２及びＳ２３との間の通信の際の通信記録を通信性能予測装置２００へ出力する。

【0039】

通信性能予測装置２００は、光送受信装置１０４から取得した通信記録に基づいて通信性能予測値を生成し、生成した通信性能予測値を通信装置１０５に出力する。通信装置１０５は、伝送データを光送受信装置１０４と送受信するとともに、通信性能予測装置２００から取得した通信性能予測値を処理する。本実施形態の通信装置１０５は、第１の実施形態の通信装置１０５と同様の機能を備え、地上局Ｇ３１の内部に備えられていてもよい。

【0040】

図８は、第２の実施形態の通信性能予測装置２００の構成例を示すブロック図である。通信性能予測装置２００は、第１揺らぎ算出部２０１、仰角算出部２０２、第２揺らぎ算出部２０３、通信性能算出部２０４を備える。第１揺らぎ算出部２０１は、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の通信性能を含む通信の記録（通信記録）から、大気揺らぎ強度を算出する、第１揺らぎ算出手段を担う。なお、第１揺らぎ算出部２０１は、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の一方の通信性能のみを用いてもよい。第１揺らぎ算出部２０１で算出された大気揺らぎ強度は、第１の指標と呼ぶことができる。

【0041】

仰角算出部２０２は、第１揺らぎ算出部２０１で算出された大気揺らぎ強度と、他の衛星Ｓ２２の仰角及び他の衛星Ｓ２３の仰角との関係を求める（モデル化する）、仰角算出手段を担う。第２揺らぎ算出部２０３は、仰角算出部２０２で求められた関係に基づいて、予測対象衛星Ｓ２４の仰角から大気揺らぎ強度を求める、第２揺らぎ算出手段を担う。第２揺らぎ算出部２０３で算出された大気揺らぎ強度は、第２の指標と呼ぶことができる。通信性能算出部２０４は、第２揺らぎ算出部２０３で求められた大気揺らぎ強度を、予測対象衛星Ｓ２４の通信性能へ変換する、通信性能算出手段を担う。通信性能予測装置２００を構成する各部を総称して「処理手段」ということができる。

【0042】

本実施形態で使用する通信記録は、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３と地上局Ｇ２１との通信の際に記録された通信性能と、それらの通信時の仰角、通信デバイスの設定、伝送距離を含むデータ群である。通信性能は、第１の実施形態と同様、スループットやパケット誤り率などの性能の指標の値であるが、特定の指標に限定されない。通信デバイスの設定は、第１の実施形態と同様、大気揺らぎや雲以外に起因する受信時の光強度に寄与するパラメータである。伝送距離は、地上局Ｇ２１と衛星Ｓ２２〜Ｓ２４との距離である。通信性能予測装置２００は、予測対象衛星Ｓ２４の通信性能の予測を実行する時刻から大気揺らぎの統計的性質が空間的に一定と見なせる時間前までの間に実行された他の衛星Ｓ２２及びＳ２３と地上局Ｇ２１との間の通信において記録された通信記録を利用してもよい。

【0043】

大気揺らぎ強度は、フリードパラメータやシンチレーションインデックスなど、大気揺らぎ強度を示す物理量であるが、特定の物理量に限定されない。フリードパラメータは、大気揺らぎ強度を望遠鏡の口径と関連させた値である。シンチレーションインデックスは、信号強度の変動量の標準偏差であり、信号強度の変動量を示す指数である。

【0044】

第１揺らぎ算出部２０１は、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３と地上局Ｇ２１との間の通信における通信記録から、測定時の大気揺らぎ強度を算出する。大気揺らぎ強度の算出手順の例を以下に示す。

【0045】

通信性能として衛星Ｓ２２〜Ｓ２４と地上局Ｇ２１との間で伝送されるデータの誤り率を用い、大気揺らぎ強度として大気揺らぎにより生じる受信光強度の分散値を用いる。ここで、以下の２つを仮定する。１つは、誤り率が大気揺らぎに起因する受信光強度の変動により決定されることであり、他の１つは、その受信光強度変動の分布が図９に示すγ−γ分布で表せることである。

【0046】

図９は、受信光の強度の変動の分布の例を示す図である。γ−γ分布は式（１）に示す累積確率Ｐ（Ｉ）のように分散値σ_Ｒによって特徴づけられる。受信光強度Ｉは、大気揺らぎがない場合の受信光強度で正規化された値である。この分散値σ_Ｒを大気揺らぎ強度として利用する。式（１）は、受信光強度がＩ以下となる確率がＰ（Ｉ）であることを示す。

【0047】

・・・（１）

ここで、α及びβは下式で表される。また、Ｉは大気揺らぎのない状態を０とした受信光強度の変動であり、Γはガンマ関数、Κはベッセル関数を示す。

【0048】

【0049】

以上の仮定の下で、大気揺らぎ強度を示す分散値σ_Ｒを決定する方法を説明する。まず、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の通信記録における通信デバイスの設定と、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３と地上局Ｇ２１との伝送距離の情報とから、大気揺らぎがない状態における受信光強度のマージンｍ（受信マージン）を計算する。例えば、送信光強度をＴ（ｄＢｍ）、受信感度をＲ（ｄＢｍ）、光の回折による自由空間損失をＬ（ｄＢ）とし、大気揺らぎ以外に他に光強度の損失がない場合、マージンｍ（ｄＢ）は下記の式（２）により表せる。

【0050】

・・・（２）

図１０は、大気揺らぎ強度を求める手順の例を説明する図である。一般に、マージンｍが大きいほどダイナミックレンジに余裕があり誤り率は低い。そこで、本実施形態では、累積確率を誤り率に対応させ、γ−γ分布へのフィッティングを行う。具体的には、マージンｍと通信記録における誤り率が式（１）の累積確率Ｐ（Ｉ）の曲線上に存在するような分散値σ_Ｒを式（１）から求め、求められた分散値σ_Ｒを大気揺らぎ強度とする。

【0051】

仰角算出部２０２は、第１揺らぎ算出部２０１で計算された大気揺らぎ強度と、その際の他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の仰角とのデータ群から、大気揺らぎ強度と仰角との関係を求める。大気揺らぎ強度と仰角との関係は、例えば以下のようにして求めることができる。

【0052】

大気揺らぎ強度を上述の分散値σ_Ｒとした場合、分散値σ_Ｒと仰角θ（ｒａｄ）の関係は、以下の式（３）に示す比例関係で表せる。

【0053】

・・・（３）

そして、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の通信記録から得られる仰角θと、それらの衛星の通信性能から求めた分散値σ_Ｒとを対応させたデータ群に対して式（３）によるフィッティングを行う。その結果、分散値σ_Ｒと仰角θとの関係をモデル化できる。例えば、分散値σ_Ｒを、仰角θの関数として表現することで、大気揺らぎ強度と仰角との関係のモデル化が行われる。通信記録のデータが多数あれば、式（３）に代えて高次多項式のような一般的な関数を用いてモデル化を行ってもよい。

【0054】

第２揺らぎ算出部２０３は、仰角算出部２０２で求められた他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の仰角と大気揺らぎ強度との関係を予測対象衛星Ｓ２４の仰角に適用することで、予測対象衛星Ｓ２４の仰角の変化を大気揺らぎ強度の時間変化へ変換する。すなわち、第２揺らぎ算出部２０３は、予測対象衛星Ｓ２４の仰角を仰角算出部２０２が生成したモデルに適用することで、予測対象衛星Ｓ２４と地上局Ｇ２１との通信時の大気揺らぎ強度を求める。第２揺らぎ算出部２０３における大気揺らぎ強度の算出の際に、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３のうち予測対象衛星Ｓ２４の近くを通過した衛星の通信性能の記録だけを利用することで、場所に依存する大気揺らぎの相違による影響を低減させることができる。

【0055】

通信性能算出部２０４は、大気揺らぎ強度の時間変化、衛星Ｓ２２〜Ｓ２４の通信デバイス設定及びそれらの相違、並びに予測対象衛星Ｓ２４と地上局Ｇ２１との間の伝送距離の時間変化から、予測対象衛星Ｓ２４の通信性能（例えば誤り率）の時間変化を予測する。予測対象衛星Ｓ２４の通信デバイス設定及び予測対象衛星Ｓ２４と地上局Ｇ２１との間の伝送距離の時間変化は、「通信設定」と呼ぶこともできる。

【0056】

伝送距離の時間変化は、低軌道衛星と地上局との間の通信で顕著である。伝送距離の時間変化に合わせて、光の回折による伝搬損失を時間的に変えることで、伝送距離の時間変化を通信性能の時間変化に反映できる。大気揺らぎ強度から通信性能への換算は、図１０で説明した手順の逆の手順によって行うことができる。通信デバイスの設定に関しては、第１の実施形態の手順（図４のステップＳ０１５及びステップＳ０１６）によって、先行衛星Ｓ２２、Ｓ２３の設定と予測対象衛星Ｓ２４の設定の相違を、通信性能予測値に反映できる。

【0057】

図１１は、通信性能予測装置２００の動作手順の例を示すフローチャートである。第１揺らぎ算出部２０１は、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の通信性能から、測定時の大気揺らぎ強度を算出する（図１１のステップＳ０２１）。仰角算出部２０２は、大気揺らぎ強度と他の衛星Ｓ２２及びＳ２３の仰角との関係をモデル化する（ステップＳ０２２）。第２揺らぎ算出部２０３は、ステップＳ０２２で求めた仰角と大気揺らぎ強度との関係から、予測対象衛星Ｓ２４の仰角を予測対象衛星Ｓ２４と地上局Ｇ２１との通信時の大気揺らぎ強度へ変換する（ステップＳ０２３）。通信性能算出部２０４は、ステップＳ０２３で求められた大気揺らぎ強度、各衛星Ｓ２２〜Ｓ２４及び地上局Ｇ２１の通信デバイス設定、及び予測対象衛星Ｓ２４と地上局Ｇ２１との間の伝送距離から、予測対象衛星Ｓ２４の通信性能を予測する。

【0058】

以上に説明したように、本実施形態の通信性能予測装置２００は、予測対象衛星Ｓ２４と地上Ｇ２１との間の大気揺らぎ強度を、他の衛星Ｓ２２及びＳ２３と地上局Ｇ２１との間の通信記録を用いて予測する。すなわち、本実施形態の通信性能予測装置２００は、他の衛星と異なる軌道を運行する予測対象衛星の通信性能を予測できる。また、予測対象衛星と同一の軌道上の先行衛星との通信時刻の間隔が長い場合には、先行衛星の通信記録を用いることなく、他の衛星との通信記録に基づいて、予測対象衛星の通信性能を予測できる。すなわち、第２の実施形態においても、衛星と地上局との間の通信性能の時間変化をより正確に予測できるという効果が得られる。

【0059】

本実施形態の説明では、第１の実施形態で行った雲の影響は考慮されていない。しかしながら、他の衛星Ｓ２２又はＳ２３と地上局Ｇ２１との通信時の雲画像を用い、第１の実施形態で説明した手順を用いて通信性能予測値を補正してもよい。例えば、図１１のステップＳ０２４に図４のステップＳ０１２〜Ｓ０１４の手順を適用することで、通信性能を予測値に雲の影響を反映できる。これにより、本実施形態においても雲の動きの影響が考慮された通信性能を予測できる。

【0060】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１２は第３の実施形態の通信性能予測システム３０の例を示すブロック図である。通信性能予測システム３０では、大気揺らぎ強度が直接測定される。

【0061】

通信性能予測システム３０は、地上局Ｇ３１、天球３９上の軌道Ｂ３５上の衛星Ｓ３２及びＳ３３、軌道Ｂ３６上の衛星Ｓ３４を備える。ここで、衛星Ｓ３１及びＳ３２は、地上局Ｇ３１とは通信しない衛星である。通信性能予測システム３０において、衛星Ｓ３２は地上局Ｇ３１へ光を照射する。あるいは、地上局Ｇ３１はコーナリフレクタを搭載した衛星Ｓ３３へ光を照射し、衛星Ｓ３３は地上局Ｇ３１から照射された光をコーナリフレクタで反射して地上局Ｇ３１へ照射する。地上局Ｇ３１はこれらのいずれかの光を受信し、その強度の時間変動を検出することで、大気揺らぎ強度を直接測定できる。

【0062】

図１３は、第３の実施形態の地上局Ｇ３１の構成例を示すブロック図である。地上局Ｇ３１は、アンテナ１０３と、光送受信装置１０４と、通信性能予測装置３００とを備える。アンテナ１０３及び光送受信装置１０４は、第２の実施形態と同様の機能を備える。ただし、本実施形態のアンテナ１０３は、衛星Ｓ３２〜Ｓ３４に対する追尾機能を備えた光送受信アンテナである。光送受信装置１０４は、衛星Ｓ３４との間で伝送される伝送データを含む光信号をアンテナ１０３と入出力するとともに、当該伝送データを含む電気信号を通信装置１０５との間で入出力する。また、光送受信装置１０４は、衛星Ｓ３２及びＳ３３の少なくとも一方との間で大気揺らぎ強度を測定するための光の送受信機能、又は、衛星Ｓ３２及びＳ３３の少なくとも一方から受信した光の強度変動から大気揺らぎ強度を求める機能を備える。

【0063】

通信性能予測装置３００は、光送受信装置１０４から取得した通信記録に基づいて通信性能予測値を生成し、生成した通信性能予測値を通信装置１０５に出力する。通信装置１０５は、伝送データを光送受信装置１０４と送受信するとともに、通信性能予測装置３００から取得した通信性能予測値を処理する。本実施形態の通信装置１０５は、第１及び第２の実施形態の通信装置１０５と同様の機能を備え、地上局Ｇ３１の内部に備えられていてもよい。

【0064】

図１４は、第３の実施形態の通信性能予測装置３００の構成例を示すブロック図である。通信性能予測装置３００は、第２の実施形態の通信性能予測装置２００と比較して、第１揺らぎ算出部２０１に代えて、揺らぎ測定部３０１を備える点で相違する。通信性能予測装置３００は、第２の実施形態の通信性能予測装置２００と同様の、仰角算出部２０２、第２揺らぎ算出部２０３、及び通信性能算出部２０４を備える。揺らぎ測定部３０１以外の各部の機能は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0065】

通信性能予測装置３００は、衛星Ｓ３２又はＳ３３から受信した光の強度の変動を測定する。そして、通信性能予測装置３００は、その測定結果から地上局Ｇ３１付近の大気揺らぎ強度を求めることで、衛星Ｓ３２〜Ｓ３４と通信することなく予測対象衛星の通信性能を予測する。例えば、地上局Ｇ３１が伝送データの送受信を行わない場合であっても、他の衛星から受信した光を用いて大気揺らぎ強度の予測が可能となる。

【0066】

図１５は、通信性能予測装置３００の動作手順の例を示すフローチャートである。地上局Ｇ１１の揺らぎ測定部３０１は、他の衛星Ｓ３２又はＳ３３から受信した光強度の変動に基づいて大気揺らぎを測定する（図１５のステップＳ０３１）。以降のステップＳ０３２〜Ｓ０３４は、第２の実施形態の図１１のステップＳ０２２〜Ｓ０２４と同様である。

【0067】

なお、第１の実施形態の先行衛星Ｓ１２、第２の実施形態の他の衛星Ｓ２２又はＳ２３が、本実施形態の他の衛星Ｓ３２又はＳ３３の機能を備えてもよい。地上局Ｇ１１又はＧ２１は、本実施形態と同様の手順で衛星Ｓ１２、Ｓ２２又はＳ２３から受信した光の強度の変動を測定し、大気揺らぎ強度を求めてもよい。

【0068】

（第３の実施形態の変形例）
図１６は第３の実施形態の通信性能予測システム３０の変形例を説明する図である。通信性能予測システム３１では、ガイド星Ｓ３７あるいはレーザガイド星Ｓ３８を用いて大気揺らぎ強度を測定する点で、第３の実施形態の通信性能予測システム３０とは異なる。

【0069】

図１３において、ガイド星Ｓ３７は宇宙空間に存在する明るい星（例えば恒星）である。レーザガイド星Ｓ３８は、地上局Ｇ３１から放射したレーザ光によって大気上層部の元素（例えばナトリウム）を励起させることで発光する擬似的な恒星である。地上局Ｇ３１は、ガイド星あるいはレーザガイド星から受信する光の強度の変動によって大気揺らぎを算出する。他の動作は第３の実施形態と同様である。

【0070】

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態のいずれかが選択される。図１７は、第４の実施形態による通信性能の予測手順の例を示すフローチャートである。

【0071】

まず、予測対象衛星と地上局との通信の予定時刻から所定の時間以前までの期間内に、予測対象衛星と同一軌道上の衛星（先行衛星）との通信記録があるかを判定する（図１４のステップＳ０４１）。通信記録は、衛星と地上局との通信の際の通信性能を含む。そのような通信記録があった場合（ステップＳ０４１：ＹＥＳ）、第１の実施形態の手順により通信性能の時間変化を予測する（ステップＳ０４２）。

【0072】

先行衛星と地上局との通信記録がない場合（ステップＳ０４１：ＮＯ）、当該期間内に同一軌道以外の衛星（他の衛星）との通信記録があるかを判定する（ステップＳ０４３）。他の衛星との通信記録があった場合（ステップＳ０４３：ＹＥＳ）、第２の実施形態の手順により通信性能の時間変化を予測する（ステップＳ０４４）。他の衛星との通信記録がなかった場合（ステップＳ０４３：ＮＯ）、第３の実施形態の手順により通信性能の時間変化を予測する（ステップＳ０４５）。

【0073】

本実施形態の手順によれば、通信記録の有無によって各実施形態の手順を選択することで、より予測精度が高い手順によって通信性能を予測できる。

【0074】

なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。

【0075】

（付記１）
第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を記録し、第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得し、前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する処理手段を備える、
通信性能予測装置。

【0076】

（付記２）
前記通信記録は、前記第１の光空間通信における、
前記第１の移動体の仰角と前記第１の通信性能との関係、及び、
前記第１の移動体の通信デバイスの設定、及び、
前記地上局の通信デバイスの設定を含み、
前記通信設定は、前記第２の光空間通信における、
前記第２の移動体の仰角及び前記第２の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定を含む、
付記１に記載された通信性能予測装置。

【0077】

（付記３）
前記処理手段は、前記第２の光空間通信における前記第２の移動体の仰角と略同一の範囲の前記第１の移動体の仰角における前記通信記録に基づいて前記第２の通信性能を予測する、付記１又は２に記載された通信性能予測装置。

【0078】

（付記４）
前記処理手段は、
前記第１の光空間通信の際の大気揺らぎ強度を示す第１の指標を求める第１揺らぎ算出手段、
前記第１の光空間通信の際の前記第１の移動体の仰角と前記第１の指標とから、前記第１の指標と前記第１の移動体の仰角との関係を求める仰角算出手段、
前記第１の指標と前記第１の移動体の仰角との関係に基づいて、前記第２の移動体の仰角から前記第２の光空間通信における前記大気揺らぎ強度を示す第２の指標を求める第２揺らぎ算出手段、
前記第２の指標、及び前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定、及び前記第２の移動体と前記地上局との距離に基づいて、前記第２の通信性能の予測結果を出力する通信性能算出手段、
を備える付記１乃至３のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【0079】

（付記５）
前記第１揺らぎ算出手段は、前記第１の通信性能として前記第１の光空間通信の際の誤り率を用い、前記第１の光空間通信の受信マージンと前記誤り率との関係をγ−γ分布にフィッティングした際の累積確率の分散値を前記第１の指標とする、付記４に記載された通信性能予測装置。

【0080】

（付記６）
前記通信性能算出手段は、前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定の差分により生じる前記第１の通信性能と前記第２の通信性能との差分に基づいて前記第２の通信性能を予測する、付記４又は５に記載された通信性能予測装置。

【0081】

（付記７）
前記通信性能算出手段は、前記第１の移動体が前記第２の移動体と同一の軌道上を運行する場合に前記第２の通信性能の予測結果を出力する、付記４乃至６のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【0082】

（付記８）
前記第１揺らぎ算出手段は、前記第１の移動体から受信した光強度の揺らぎから前記第１の指標を求める、付記４に記載された通信性能予測装置。

【0083】

（付記９）
前記通信性能算出手段は、前記第１の移動体が前記第２の移動体の軌道上と異なる位置にある場合に前記第２の通信性能の予測結果を出力する、付記８に記載された通信性能予測装置。

【0084】

（付記１０）
前記第１揺らぎ算出手段は、前記第１の移動体から受信した光強度の揺らぎから求めた前記第１の指標に代えて、レーザガイド星又は天球上の星から受信した光強度の揺らぎを前記第１の指標として出力する、付記４乃至９のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【0085】

（付記１１）
前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定は、それぞれ、送信光の強度、送信光の送信ビーム発散角、光学系の特性のばらつき、光受信感度の少なくとも１つを含む、付記１乃至１０のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【0086】

（付記１２）
前記第１の光空間通信の際の光信号の遮蔽物の位置及び前記第２の光空間通信の際の前記遮蔽物の予測位置に基づいて前記第１の通信性能と前記第２の通信性能との差分を求め、求められた差分を用いて前記第２の通信性能を予測する、付記１乃至１０のいずれか１項に記載された通信性能予測装置。

【0087】

（付記１３）
前記第１及び第２の移動体と光空間通信を行う光送信機及び光受信機を備え、前記通信記録及び前記通信設定を出力する光送受信装置と、
付記１乃至１２のいずれか１項に記載された通信性能予測装置と、
を備える地上局。

【0088】

（付記１４）
付記１３に記載された地上局と、前記地上局が備える前記通信性能予測装置が予測した前記第２の通信性能を処理する通信装置と、を備える通信性能予測システム。

【0089】

（付記１５）
第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を取得し、
第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得し、
前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する、
通信性能予測方法。

【0090】

（付記１６）
前記通信記録は、前記第１の光空間通信における、
前記第１の移動体の仰角と前記第１の通信性能との関係、及び、
前記第１の移動体の通信デバイスの設定、及び、
前記地上局の通信デバイスの設定を含み、
前記通信設定は、前記第２の光空間通信における、
前記第２の移動体の仰角及び前記第２の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定を含む、
付記１５に記載された通信性能予測方法。

【0091】

（付記１７）
前記第２の光空間通信における前記第２の移動体の仰角と略同一の範囲の前記第１の移動体の仰角における前記通信記録に基づいて前記第２の通信性能を予測する、付記１５又は１６に記載された通信性能予測方法。

【0092】

（付記１８）
前記第１の光空間通信の際の大気揺らぎ強度を示す第１の指標を求め、
前記第１の光空間通信の際の前記第１の移動体の仰角と前記第１の指標とから、前記第１の指標と前記第１の移動体の仰角との関係を求め、
前記第１の指標と前記第１の移動体の仰角との関係に基づいて、前記第２の移動体の仰角から前記第２の光空間通信における前記大気揺らぎ強度を示す第２の指標を求め、
前記第２の指標、及び前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定、及び前記第２の移動体と前記地上局との距離に基づいて、前記第２の通信性能を予測する、
付記１５乃至１７のいずれかに記載された通信性能予測方法。

【0093】

（付記１９）
前記第１の通信性能として前記第１の光空間通信の際の誤り率を用い、前記第１の光空間通信の受信マージンと前記誤り率との関係をγ−γ分布にフィッティングした際の累積確率の分散値を前記第１の指標とする、付記１８に記載された通信性能予測方法。

【0094】

（付記２０）
前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定の差分により生じる前記第１の通信性能と前記第２の通信性能との差分に基づいて前記第２の通信性能を予測する、付記１８又は１９に記載された通信性能予測方法。

【0095】

（付記２１）
前記第１の移動体が前記第２の移動体と同一の軌道上を運行する場合に実行される、付記１８乃至２０のいずれか１項に記載された通信性能予測方法。

【0096】

（付記２２）
前記第１の移動体から受信した光強度の揺らぎから前記第１の指標を求める、付記１８に記載された通信性能予測方法。

【0097】

（付記２３）
前記第１の移動体が前記第２の移動体の軌道上と異なる位置にある場合に実行される、付記２１に記載された通信性能予測方法。

【0098】

（付記２４）
前記第１の移動体から受信した光強度の揺らぎから求めた前記第１の指標に代えて、レーザガイド星又は天球上の星から受信した光強度の揺らぎを前記第１の指標として用いる、付記１８乃至２３のいずれか１項に記載された通信性能予測方法。

【0099】

（付記２５）
前記第１及び第２の移動体の通信デバイスの設定及び前記地上局の通信デバイスの設定は、それぞれ、送信光の強度、送信光の送信ビーム発散角、光学系の特性のばらつき、光受信感度の少なくとも１つを含む、付記１５乃至２４のいずれか１項に記載された通信性能予測方法。

【0100】

（付記２６）
前記第１の光空間通信の際の光信号の遮蔽物の位置及び前記第２の光空間通信の際の前記遮蔽物の予測位置に基づいて前記第１の通信性能と前記第２の通信性能との差分を求め、求められた差分を用いて前記第２の通信性能を予測する、付記１５乃至２５のいずれか１項に記載された通信性能予測方法。

【0101】

（付記２７）
通信性能予測装置のコンピュータに、
第１の移動体と地上局との間で行われる第１の光空間通信の性能である第１の通信性能を含む通信記録を取得する手順、
第２の移動体と前記地上局との間で行われる第２の光空間通信の設定である通信設定を取得する手順、
前記第２の光空間通信の性能である第２の通信性能を前記通信記録及び前記通信設定に基づいて予測する手順、
を実行させるための通信性能予測プログラム。

【0102】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0103】

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

【0104】

以上の各実施形態に記載された機能及び手順は、各実施形態の通信性能予測装置が備えるコンピュータ（Central Processing Unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。

【符号の説明】

【0105】

１０、２０、３０、３１ 通信性能予測システム
Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１ 地上局
Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２２〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４ 衛星
Ｓ３７ ガイド星
Ｓ３８ レーザガイド星
Ｂ１５、Ｂ２５、Ｂ３５、Ｂ３６ 軌道
１９、２９、３９ 天球
１００、２００、３００ 通信性能予測装置
１０１ 第１処理部
１０２ 第２処理部
１０３ アンテナ
１０４ 光送受信装置
１０５ 通信装置
２０１ 第１揺らぎ算出部
２０２ 仰角算出部
２０３ 第２揺らぎ算出部
２０４ 通信性能算出部
３０１ 揺らぎ測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】