特開 2024-39306 故障子局検知装置、親局装置、衛星通信システム、検出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024039306

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】故障子局検知装置、親局装置、衛星通信システム、検出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/185 20060101AFI20240314BHJP

   H04B 17/318 20150101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

H04B7/185

H04B17/318

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022143759

(22)【出願日】2022-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土屋 勇人

(72)【発明者】

【氏名】一ノ渡 和也

【テーマコード（参考）】

5K072

【Ｆターム（参考）】

5K072AA25

5K072BB22

5K072DD16

5K072DD17

5K072FF25

5K072HH03

(57)【要約】

【課題】衛星通信システムの故障子局を特定する故障子局検知装置、親局装置、衛星通信システム、検出方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】実施形態に係る妨害波検出装置は、スペクトラムアナライザと、前記スペクトラムアナライザの分解能帯域幅ＲＢＷを、前記スペクトラムアナライザへの入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定し、前記スペクトラムアナライザが前記入力電波から生成した周波数領域のスペクトラムデータのうち、前記入力電波の周波数帯域の一部を含みかつ中心周波数ｆｃを含まない観測周波数帯域ＯＢＷのスペクトラムデータを取得し、前記取得したスペクトラムデータを時間領域の時間信号に変換し、タイムスロットに区切られた時間軸で前記時間信号を観測し、前記時間信号のレベルが他のタイムスロットよりも低いタイムスロットを異常タイムスロットとして検出する制御部とを備える。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スペクトラムアナライザと、
前記スペクトラムアナライザの分解能帯域幅ＲＢＷを、前記スペクトラムアナライザへの入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定し、
前記スペクトラムアナライザが前記入力電波から生成した周波数領域のスペクトラムデータのうち、前記入力電波の周波数帯域の一部を含みかつ中心周波数ｆｃを含まない観測周波数帯域ＯＢＷのスペクトラムデータを取得し、前記取得したスペクトラムデータを時間領域の時間信号に変換し、
タイムスロットに区切られた時間軸で前記時間信号を観測し、前記時間信号のレベルが他のタイムスロットよりも低いタイムスロットを異常タイムスロットとして検出する制御部とを備える故障子局検知装置。

【請求項2】

前記タイムスロットは、ＴＤＭＡ通信に基づく時区間であり、さらに、前記タイムスロットと前記タイムスロットが割り当てられる子局装置とが紐づけられた情報を含む子局データベースを備え、
前記制御部は、前記子局データベースを参照して、前記異常タイムスロットが割り当てられる子局装置を特定する請求項１に記載の故障子局検知装置。

【請求項3】

衛星を介してＴＤＭＡ回線を用いて複数の子局装置と通信をする親局装置であって、
各前記子局装置が、それぞれ送信するデータである子局送信データを中心周波数ｆｃで変調してデータ変調波を生成し、割り当てられたタイムスロットで送信する前記データ変調波を受信し、復調して、前記子局送信データを取得する親局復調部と、
前記データ変調波が前記入力電波として入力される請求項２に記載の故障子局検知装置を備え、
前記故障子局検知装置で、前記異常タイムスロットが割り当てられる子局装置である故障子局装置を特定する親局装置。

【請求項4】

前記複数の子局装置から正常にデータを受信できない異常を検知する異常検知部を備え、
前記異常検知部が異常を検知すると、
前記故障子局検知装置で、前記故障子局装置を特定する請求項３に記載の親局装置。

【請求項5】

複数の子局装置と請求項４に記載の親局装置とが衛星を介してＴＤＭＡ回線を用いて通信をする衛星通信システム。

【請求項6】

スペクトラムアナライザの分解能帯域幅ＲＢＷを入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定し、
前記スペクトラムアナライザが前記入力電波から生成した周波数領域のスペクトラムデータのうち、前記入力電波の周波数帯域の一部を含みかつ中心周波数ｆｃを含まない観測周波数帯域ＯＢＷのスペクトラムデータを取得し、
前記取得したスペクトラムデータを時間領域の時間信号に変換し、
タイムスロットに区切られた前記時間信号を観測し、
前記時間信号のレベルが他のタイムスロットよりも低いタイムスロットを異常タイムスロットとして検出する検出方法。

【請求項7】

コンピュータが実行するプログラムであって、
スペクトラムアナライザの分解能帯域幅ＲＢＷを入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定する手順と、
前記スペクトラムアナライザが前記入力電波から生成した周波数領域のスペクトラムデータのうち、前記入力電波の周波数帯域の一部を含みかつ中心周波数ｆｃを含まない観測周波数帯域ＯＢＷのスペクトラムデータを取得する手順と、
前記取得したスペクトラムデータを時間領域の時間信号に変換する手順と、
タイムスロットに区切られた前記時間信号を観測する手順と、
前記時間信号のレベルが他のタイムスロットよりも低いタイムスロットを異常タイムスロットとして検出する手順を備えるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の実施形態は、衛星通信に適用する故障子局検知装置、親局装置、衛星通信システム、検出方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

防災無線通信などに用いられる衛星通信システムは、１つの親局と、親局の一斉指令用変復調部が送信する下り連続波に含まれる基準信号に従い、Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＴＤＭＡ）回線で局ごとに予め決められたタイムスロットで電波を送信する複数の子局から構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－３０５１２３号公報

【特許文献2】特開平２－２４１１４５号公報

【特許文献2】特開平２－２４１１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、本システムにおいて、ある子局が故障により無変調の連続波を送信している状態であるとき、正常な他の子局の電波が妨害され、親局において受信、復調ができなくなる。このような場合、原因となる無変調の連続波を出している子局を速やかに停波する必要がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、衛星通信システムの故障子局を特定する故障子局検知装置、親局装置、衛星通信システム、検出方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る妨害波検出装置は、スペクトラムアナライザと、前記スペクトラムアナライザの分解能帯域幅ＲＢＷを、前記スペクトラムアナライザへの入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定し、前記スペクトラムアナライザが前記入力電波から生成した周波数領域のスペクトラムデータのうち、前記入力電波の周波数帯域の一部を含みかつ中心周波数ｆｃを含まない観測周波数帯域ＯＢＷのスペクトラムデータを取得し、前記取得したスペクトラムデータを時間領域の時間信号に変換し、タイムスロットに区切られた時間軸で前記時間信号を観測し、前記時間信号のレベルが他のタイムスロットよりも低いタイムスロットを異常タイムスロットとして検出する制御部とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る衛星通信システムのイメージ図である。

【図2】図２は、実施形態に係る親局の構成図である。

【図3】図３は、実施形態に係る子局の構成図である。

【図4】図４は、実施形態に係る通信方式のイメージ図である。

【図5】図５は、実施形態に係る親局が受信した上り回線の変調波の第１の観測例を示すイメージ図である。

【図6】図６は、実施形態に係る親局が受信した上り回線の変調波の第２の観測例を示すイメージ図である。

【図7】図７は、実施形態に係る故障子局の検出方法及び応答不能状態の回避方法を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態に係る衛星機器監視装置が、故障子局の検出処理及び応答不能状態の回避処理を実行するためのフローチャートである。

【図9】図９は、変形例に係る親局が受信した上り回線の変調波の第１の観測例を示すイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態）
本実施形態においては、衛星通信システムに適用されているＴＤＭＡ通信方式において、無変調の連続波を出している子局を速やかに特定し、特定した子局の停波を実施する例を示す。

【0009】

図１は、実施形態に係る衛星通信システムのイメージ図である。

【0010】

本実施形態の衛星通信システムは、衛星３を介して親局１と複数の子局２Ａ、２Ｂ
、２Ｃ（特に区別しない場合は、子局２と称する）とがＴＤＭＡ通信方式をベースとする方式でデータ通信をするシステムである。例えば、県、市町村単位での防災無線システムへの適用が想定される。

【0011】

親局１は、後述する親局装置１０が設置されるある一定の場所のことを示し、例えば司令部のある県庁などの建物や敷地などを示す。例えば、親局１にいる監視者が、親局装置１０から子局２に対して制御データなど各種指令を出力したり、子局２からの情報を受信して、子局２を監視したり、制御したりする。

【0012】

子局２は、後述する子局装置１０が設置されるある一定の場所のことを示し、例えば建物や敷地などを示す。例えば、子局２にいる作業者が、子局装置２０を介して親局１にいる監視者と電話をしたり、子局装置２０を介して親局１から受信した指令に従って、応答信号（ＡＣＫ信号）を出力したり、子局２に設置されている例えば水門を制御したりする。また子局２に図示せぬセンサなどが設置されている場合は、子局装置２０は、例えば気象情報などのセンサ情報を親局１に送信することでもよい。

【0013】

衛星３は、衛星無線通信用の通信衛星であり、親局１と複数の子局２との間の無線通信の中継をする。衛星３は、受信した電波をそのままの衛星通信用周波数帯で再送信する。例えば、衛星３は、親局１から受信した電波（衛星通信用周波数帯ｆ１）は、電波（衛星通信用周波数帯ｆ１）で子局２に転送し、子局２から受信した電波（衛星通信用周波数帯ｆ２）は、電波（衛星通信用周波数帯ｆ２）で親局１に転送する。

【0014】

図２は、実施形態に係る親局装置の構成図である。

【0015】

親局装置１０は、親局１に設置される装置群であり、衛星通信用アンテナ装置１１、衛星通信装置（ＯＤＵ）１２、遠方監視制御装置１３、監視端末操作卓１４を含む。親局装置１０は、子局装置２０と衛星３を介してデータ通信をする。親局装置１０は、例えばＪアラートなどを受信すると、子局２に指令を出力したり、子局装置２０から気象情報などの各種情報を取得したりする。

【0016】

衛星通信用アンテナ装置１１は、衛星３とやり取りする電波を送受信するアンテナなどを含み、融雪制御盤などの関連機器が備えられていてもよい。

【0017】

衛星通信装置（ＯＤＵ）１２は、ＯｕｔＤｏｏｒ Ｕｎｉｔ（ＯＤＵ）すなわち屋外装置であり、衛星通信装置（ＩＤＵ）１３０が出力する電波を衛星通信用の周波数帯に変換したり、増幅したり、衛星通信用アンテナ装置１１へ出力したりする。また衛星通信装置（ＯＤＵ）１２は、衛星通信用アンテナ装置１１から受信した電波の周波数帯を変換するなどし、周波数変換後の電波を衛星通信装置（ＩＤＵ）１３０へ出力する。

【0018】

遠方監視制御装置１３は、衛星通信装置（ＩＤＵ）１３０、回線接続制御装置１３２を含む架を示す。

【0019】

衛星通信装置（ＩＤＵ）１３０は、ＩｎＤｏｏｒ Ｕｎｉｔ（ＩＤＵ）すなわち屋内装置であり、衛星通信装置（ＯＤＵ）１２から受信する電波を復調したり、各種データの変調信号を生成して衛星通信装置（ＯＤＵ）１２に出力したりする。

【0020】

変復調装置筐体１３１は、データ伝送アダプタ部１３１１、ＴＰＣ部１３１２
個別／ＩＰデータ伝送用変復調部１３１３、一斉指令回線指令用変復調部１３１４
ＣＳＣ専用変復調／監視制御部１３１５などが格納される筐体を示す。
データ伝送アダプタ部１３１１は、通信量の状況に応じて、送信するデータ量を制御する。

【0021】

ＴＰＣ部１３１２は、衛星３が出力するビーコン波の受信レベルを観測する。またＴＰＣ部１３１２は、子局２などから受信する気象情報などの情報に基づいて、子局２との通信で用いる電波の強度などを制御する。

【0022】

個別／ＩＰデータ伝送用変復調部１３１３は、子局２などと個別に各種ＩＰデータ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌデータ）の通信をする際の変復調機能を備える。例えば、親局１は、個別／ＩＰデータ伝送用変復調部１３１３により、特定の子局２とＩＰ電話などを使用することができる。

【0023】

一斉指令回線指令用変復調部１３１４は、全ての子局２に一斉に指令するデータに基づいて変調信号を生成したり、各子局２から受信した信号を復調したりする。

【0024】

ＣＳＣ専用変復調・監視制御部１３１５は、全ての子局２が共通に利用する共通制御回線の状況を監視、制御をしたり、共通制御回線で送受信するデータを送受信するための変復調をしたりする。

【0025】

合成分配部１３１６は、個別／ＩＰデータ伝送用変復調部１３１３、一斉指令回線指令用変復調部１３１４、ＣＳＣ専用変復調・監視制御部１３１５の変調信号を多重合成して出力したり、受信信号を分配したりする。

【0026】

回線接続制御装置１３２は、変復調装置筐体１３１と衛星機器監視装置１４０とのデータの中継をしたり、変復調装置筐体１３１からの受信データを監視したりする。
Ｌ２ＳＷ１３２１は、レイヤ２スイッチである。
本体１３２２は、ＣＰＵ、メモリを含むコンピュータや各種インターフェースを備えたパーソナルコンピュータである。

【0027】

モニタ／キーボード１３２３は、本体１３２２に接続されるモニタやキーボード、マウスなどである。
監視端末操作卓１４は、本体１４１、モニタ／キーボード１４２、電話機１４３、電話機１４３、一斉指令回線データ送信装置１４４を含めてそれらが設置される机のことを示す。

【0028】

衛星機器監視装置１４０は、本体１４１を主な構成とし、衛星機器の監視をする。衛星機器監視装置１４０には、衛星機器の監視をするためのソフトウェアなどがインストールされていてもよい。例えば親局装置１０の各装置もしくは処理部には、自身を監視させ、異常を検知した場合に、アラームを出力させるようにしておき、衛星機器監視装置１４０のソフトウェアは、各装置もしくは各処理部からアラームなどを受信することで、異常が発生していることを検知する。

【0029】

本体１４１は、ＣＰＵ、メモリや各種インターフェースを備えたコンピュータであり、例えばパーソナルコンピュータである。本体１４１は、Ｌ２ＳＷ１３２１と接続されている。

【0030】

制御部１４１１は、変復調装置筐体１３１の機器各部の監視や制御を行い、例えば本体１４１で実行されるソフトウェアプログラムであってもよい。また制御部１４１１は、スペクトラムアナライザ１５から測定されたスペクトラムデータなどを受信して処理したり、スペクトラムアナライザ１５への制御情報を生成し、スペクトラムアナライザ１５を制御したりする。

【0031】

記憶部１４１２は、各種データを格納する本体１４１に接続される補助記憶装置である。モニタ／キーボード１４２は、本体１３２２に接続されるモニタやキーボード、マウスなどの周辺機器である。
通信部１４１３は、有線無線の各種通信機能であり、例えば、Ｌ２ＳＷ１３２１を介して、スペクトラムアナライザ１５の通信部１５３と通信をする。

【0032】

電話機１４３は、例えばＩＰ電話であり、個別／ＩＰデータ伝送用変復調部１３１３を介して子局２の電話機と通話する電話機である。

【0033】

一斉指令回線データ送信装置１４４は、例えば監視者の操作により、機能停止など各種指令データを、子局すべてに一斉に送信する装置である。一斉指令回線データ送信装置１４４が出力したデータは、一斉指令回線指令用変復調部１３１４を介して、衛星通信により、子局に届けられる。

【0034】

スペクトラムアナライザ１５は、電波が入力されて電波のスペクトラムなどを測定する通常のスペクトラムアナライザである。より具体的には、スペクトラムアナライザ１５は、合成分配部１３１６から入力される電波のスペクトラムを測定する。スペクトラムアナライザ１５は、衛星通信装置（ＯＤＵ）が受信して周波数変換された後の電波が入力される。衛星通信装置（ＯＤＵ）が受信して周波数変換された後の電波は、子局の衛星通信装置（ＩＤＵ）が出力する電波（この電波を特に変調波と称する）に相当する。本実施形態のスペクトラムアナライザ１５は、Ｌ２ＳＷ１３２１などを介して、衛星機器監視装置１４０の本体１４１と通信可能な図示せぬインターフェースを備える。

【0035】

測定部１５０は、入力される電波のスペクトラムを測定する通常のスペクトルアナライザの機能を示す。

【0036】

制御部１５１は、衛星機器監視装置１４０の本体１４１から受信した制御情報などに基づいて、スペクトラムアナライザ１５の測定パラメータなどを変更して、測定部１５０にスペクトラム測定を実行させる。また制御部１５１は、測定部１５０が取得する測定データをリアルタイムで衛星機器監視装置１４０の本体１４１へ出力してもよいし、測定データを記憶部１５２に格納しておき、任意のタイミングで本体１４１へ出力してもよい。また制御部１５１は、衛星機器監視装置１４０の本体１４１から受信した制御情報などに基づいて、測定部１５０が取得するスペクトラムデータを時間領域の時間信号に変換して、通信部１５３を介して、本体１４１へ出力してもよい。その際、本体１４１から受信した制御情報の観測帯域に基づいたスペクトラムデータのみを時間領域の時間信号に変換して、本体１４１へ出力してもよい。

【0037】

記憶部１５２は、各種データを格納する補助記憶装置である。

【0038】

通信部１５３は、有線無線の各種通信機能であり、例えば、Ｌ２ＳＷ１３２１を介して、本体１４１の通信部１４１３と通信をする。

【0039】

図３は、実施形態に係る子局の構成図である。

【0040】

子局装置２０は、子局２に設置される装置群であり、衛星通信用アンテナ装置２１、衛星通信装置（ＯＤＵ）２２、衛星通信装置（ＩＤＵ）２３を含む。子局装置２０は、親局装置１０から受信した指令へのレスポンス（Ａｃｋ）、子局２に備えられるセンサなどで取得した気象情報などを親局装置１０へ出力する。

【0041】

衛星通信用アンテナ装置２１は、本実施形態の衛星通信システムにおいて衛星とやり取りする電波を送受信するアンテナなどを含み、融雪制御盤などの関連機器が備えられていてもよい。

【0042】

衛星通信装置（ＯＤＵ）２２は、ＯｕｔＤｏｏｒ Ｕｎｉｔ（ＯＤＵ）すなわち屋外装置であり、衛星通信装置（ＩＤＵ）２３が出力する電波を衛星通信用の周波数帯に変換したり、増幅したり、衛星通信用アンテナ装置２１へ出力したりする。また衛星通信装置（ＯＤＵ）２２は、衛星通信用アンテナ装置２１から受信した電波の周波数帯を変換するなどして、周波数変換後の電波を衛星通信装置（ＩＤＵ）２２へ出力する。

【0043】

衛星通信装置（ＩＤＵ）２３は、ＩｎＤｏｏｒ Ｕｎｉｔ（ＩＤＵ）すなわち屋内装置であり、衛星通信装置（ＯＤＵ）２２から受信する電波を復調したり、各種データの変調信号を生成して、衛星通信装置（ＯＤＵ）２２に出力したりする。以降、特に区別しない限り、衛星通信装置（ＩＤＵ）２３の生成する変調信号を指して変調波と称する。

【0044】

データ伝送アダプタ部２３１は、通信量の状況に応じて、送信するデータ量を制御する。

【0045】

個別／ＩＰデータ伝送用変復調部２３２は、親局装置１０などと個別に各種ＩＰデータ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌデータ）の通信をする際の変復調機能を備え、親局装置１０の個別／ＩＰデータ伝送用変復調部１３１３に対応する機能である。例えば、子局２は、個別／ＩＰデータ伝送用変復調部２３２により、親局１とＩＰ電話などを使用することができる。

【0046】

親局制御所要一斉指令回線受令用変復調部２３３は、親局装置１０の一斉指令回線指令用変復調部１３１４に対応する部位であり、親局装置１０が送信した一斉指令データを復調したり、親局装置１０へＡＣＫなどの応答データに基づいて変調信号を生成したりするなどの変復調機能を備える。本実施形態のシステムは、親局装置１０を１台設置する場合の例であるが、バックアップ用などとして親局装置１０を複数台設置する場合がある。この場合、衛星通信装置（ＩＤＵ）２３は、親局制御所要一斉指令回線受令用変復調部２３３を複数備えてもよい。

【0047】

ＣＳＣ専用変復調・監視制御部２３４は、親局装置１０のＣＳＣ専用変復調・監視制御部１３１５に対応する部位であり、共通制御回線で送受信するデータを送受信するための変復調機能を備える。
電話機２４は、例えばＩＰ電話であり、個別／ＩＰデータ伝送用変復調部２３２を介して子局２に設置される電話機と通話する電話である。

【0048】

図４は、実施形態に係る通信方式のイメージ図である。

【0049】

本実施形態の衛星通信システムは、上り回線（子局２から親局１への無線通信）と下り回線（親局１から子局２への通信）とで異なる無線周波数帯が用いられる。上り回線には、ＴＤＭＡ方式（時分割多元接続方式）をベースとした無線通信方式が適用され、各子局２は割り振られたタイムスロットで通信を実施する。

【0050】

図４（ａ）は、下り回線の状況を表しており、親局１は、データ送信（時区間ＢＣ０、ＢＣ１、ＢＣ２）を行う中で定期的に同期用の電波（時区間ＳＳ１、ＳＳ２）を送信する。

【0051】

図４（ｂ）は、上り回線の状況を表しており、各子局２は、親局１から同期用の電波を受信すると、予め指定された順番（タイムスロット）で、親局１へデータ送信を実施する。各子局２は、例えば、時刻ｔ１に同期用の電波を受信すると、それぞれ時間をカウントするなどし、タイムスロットＴ１で子局２Ａが、タイムスロットＴ２で子局２Ｂが、タイムスロットＴ３で子局２Ｃがそれぞれ上り回線用の周波数帯の電波を用いてデータ送信を実施する。以降同様にして、各子局２は、親局１が送信した同期用の電波を基準に、指定されたタイムスロットでデータ送信をすることで、ＴＤＭＡ通信方式が実現される。

【0052】

親局１は、各子局２に割り当てられたタイムスロットを予め知っており（もしくは親局１が予め指定）、同期用の電波を送信してからの経過時間などに基づいて、受信したデータを送信した子局２が特定できるようになっている。本実施形態においては各子局２に対して同期用電波を基準として固定時間後のタイムスロットが割り当てられるものとする。

【0053】

図５は、実施形態に係る親局が受信した上り回線の変調波の第１の観測例を示すイメージ図であり、子局２に問題が発生する場合としない場合の比較を示す図である。

【0054】

図５（ａ）、（ｂ）は、全子局２が正常に機能している際に、親局１内のスペクトラムアナライザ１５が衛星通信装置（ＯＤＵ）１２の出力を観測した例である。衛星通信装置（ＯＤＵ）１２の出力は、子局２の衛星通信装置（ＩＤＵ）２３の出力に相当し、変調波と称する。図５（ａ）は横軸を周波数とし、図５（ｂ）は横軸を時間とした場合の受信電波の電力レベル（受信電波の時間信号）を表示した例である。

【0055】

図５（ｃ）、（ｄ）は、いずれかの子局２が故障して、無変調の連続波を出力し続けている場合に、スペクトラムアナライザ１５が衛星通信装置（ＯＤＵ）１２の出力である変調波を観測した例である。図５（ｃ）は横軸を周波数とし、図５（ｄ）は横軸を時間とした場合の受信電波の電力レベルを表示した例である。

【0056】

図５（ａ）、（ｃ）は、スペクトルアナライザ１５のＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｂａｎｄ Ｗｉｄｔｈ（ＲＢＷ：分解能帯域幅）を正常な変調信号の帯域（ＢＷ）と同等の値に設定して、変調信号の中心周波数ｆｃ０を観測帯域ＯＢＷ０の中心としてスペクトラムを観測した場合のイメージ例である。観測帯域ＯＢＷ０は、ＲＢＷと同程度の帯域幅として、正常な変調信号の帯域ＢＷとも重なるため、図５（ａ）、（ｃ）は、スペクトルアナライザ１５が受信した変調信号を観測帯域ＯＢＷ０フィルタした場合のイメージ図とみることもできる。

【0057】

図５（ｃ）の場合、いずれかの子局２が無変調の連続波を常に出力しているため、図５（ａ）の場合と異なり、正常なスペクトラムＳＡ０に対してＳＡ１のスペクトラムが発生している。同様に図５（ｄ）の場合、いずれかの子局２が無変調の連続波を常に出力しているため、図５（ｂ）と異なり、正常な受信電波のレベルＴＳ０に加えて、ＴＳ１のような電波が受信される。なお図５は、本実施形態を説明するためのイメージ図であり、実際に観測される信号は、雑音や変動が含まれることもある。

【0058】

図６は、実施形態に係る親局が受信した上り回線の変調波の第２の観測例を示すイメージ図であり、子局２に問題が発生する場合と、問題の子局２を特定する場合との比較のための図である。

【0059】

図６（ａ）、（ｂ）は、図５（ｃ）、（ｄ）と同じであり、いずれかの子局２に問題が生じ、無変調の連続波を出し続けている場合にスペクトラムアナライザ１５が観測した変調波のイメージ図である。

【0060】

図６（ｃ）、（ｄ）は、問題の発生している子局２を検出するために制御を実施したスペクトラムアナライザで観測した場合にスペクトラムアナライザ１５が観測した変調波のイメージ図である。

【0061】

図６（ａ）、（ｃ）は、ともにスペクトルアナライザ１５のＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｂａｎｄ Ｗｉｄｔｈ（ＲＢＷ：分解能帯域幅）を正常な変調信号の帯域（ＢＷ）に設定してスペクトラムを観測した場合の例であるが、図６（ｃ）においては、スペクトルアナライザ１５で観測する中心周波数をｆｃ１にずらして観測しており、すなわち観測帯域幅に無変調のスペクトラムＳＡ１が含まれないように、観測帯域ＯＢＷ０を観測帯域ＯＢＷ１にずらしている。

【0062】

図６（ｄ）は、観測帯域ＯＢＷ１の信号の時間領域での表示である。観測帯域ＯＢＷ１にずらしたことにより、図６（ｃ）のＴＳ０、ＴＳ１ともに観測帯域に含まれる成分が低下し、表示される受信信号のレベルは低下する。特に、無変調波ＴＳ１１の信号は、大きく減少する。

【0063】

同様に図６（ｅ）は、観測帯域ＯＢＷ１の信号の時間領域での表示であるが、故障子局２Ａに割り当てられたタイムスロットの時間信号のイメージを示している。図６（ｅ）においては、大きくレベルが低下した無変調波ＴＳ１１しか表示されない。

【0064】

図６（ｄ）、（ｅ）を観測することにより、例えば、無変調波ＳＡ１を出力し続けている故障子局２Ａのタイムスロット時区間のみ受信レベルが低下し、そのタイムスロットに割り当てられている子局２Ａが故障していることがわかる。例えば、受信信号のレベルに閾値ｔｈを設定しておき、ｔｈを常に下回るようなタイムスロットの時区間を検出した場合に、そのタイムスロットに割り当てられた子局２Ａが故障子局であると判定してもよい。また受信信号の瞬時レベルでなく、時間信号に対して、時区間の平均や移動平均などをしたうえで表示させた平均時間信号と、予め設定したｔｈとを比較してもよい。

【0065】

以上のように、観測帯域ＯＢＷ１を用いて、観測帯域に無変調波ＳＡ１を入れないようにすることで、故障子局が割り当てられたタイムスロットを確認することができる。理論的には、観測帯域の中心周波数ｆｏｃと変調波の中心周波数ｆｃ及び前記ＢＷとの関係が｜ｆｏｃ－ｆｃ｜＞ＢＷ／２を満たすように観測帯域ＯＢＷ１の中心周波数ｆｏｃを設定することでもよい。

【0066】

以上の観測帯域ＯＢＷ１に対する処理は、スペクトルアナライザ１５が行ってもよいし、衛星機器監視装置１４０の例えば制御部１４１１が、スペクトルアナライザ１５から取得したスペクトルデータに対して、実施することでもよい。

【0067】

以下に、本実施形態の手順について示す。

【0068】

複数の子局２のうちの一つが故障し、他の子局２は正常であるものとする。子局２Ａが故障したものとし、故障子局２Ａは衛星通信において、割り当てられたタイムスロットに関係なく、無変調波を出力し続けているものとする。故障子局２Ａが出力する無変調波が他の子局２に対する妨害波となり、親局装置１０においては、全局が無応答となる状態（応答不能状態）が発生している。

【0069】

まず親局１にいる監視者が、スペクトラムアナライザ１５を用いて故障子局２Ａを見つける例を示す。監視者は、親局装置１０の衛星機器監視装置１４０のＰＣ１４１のモニタ１４２で子局２Ａとの親局装置１０との通信データなどを確認しているものとする。

【0070】

図７は、実施形態に係る検出方法を示すフローチャートである。

【0071】

ステップＳ１において、監視者は、親局装置１０の衛星機器監視装置１４０のＰＣ１４１のモニタ１４２で、全子局２からの受信データの受信状況を確認する。監視者は、全子局２の無応答すなわち全子局２から正常にデータを受信していない状況が継続していることを検出した場合（ステップＳ１のＹｅｓ）、ステップＳ２において、ＴＰＣ部１３１２が受信する衛星のビーコン波の受信レベルの観測データにより、天候等により親局１が回線断になるような受信レベル低下が出ていないことを確認する。

【0072】

ステップＳ３において、監視者は、ＰＣ１４１のモニタ１４２に表示されるアラーム情報などにより、親局１内の機器に異常があるかを確認する。親局１内の機器に異常がない場合（ステップＳ３のＮｏ）、ステップＳ４に進む。親局１内の機器に異常がある場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、親局１内の機器の確認をすることでもよい。

【0073】

ステップＳ４において、監視者はスペクトラムアナライザ１５を用いて波形を確認し、所定の周波数（図５の観測帯域ＯＢＷ０）で無変調の連続波が出ているかを確認する。ステップＳ４において、無変調のスペクトラム（例えば図５（ｃ）のＳＡ１）が出ていることを確認した場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、ステップＳ５に進む。

【0074】

ステップＳ５において、監視者は、親局１のスペクトラムアナライザ１５で観測する中心周波数を図６（ｃ）に示すように中心周波数ｆｃ１にずらし（図６（ｃ）の観測帯域ＯＢＷ１とする）、時間軸にて表示をする。ステップＳ５により、正常に変調波を送信している子局のバースト波が見えるようになる。

【0075】

ステップＳ５においては、スペクトラムアナライザに、分解能帯域幅ＲＢＷを入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定し、入力する変調波の中心周波数ｆｃを含めないように観測帯域ＯＢＷ１を設定するとも解することができる。例えば、観測帯域ＯＢＷ１の中心周波数ｆｃ１を、及び前記ＢＷと｜ｆｃ１－ｆｃ｜＞ＢＷ／２の関係を満たすように設定する。

【0076】

ステップＳ６において、監視者は、親局内の一斉指令回線指令用変復調部１３１４が持つ基準信号情報を参照して、ステップＳ５での確認で、変調波が観測されなかったタイムスロットを特定する。

【0077】

ステップＳ７において、監視者は、ステップＳ６で特定した変調波が観測されなかったタイムスロット位置を、衛星機器監視装置の記憶部１４１２のデータベース情報と照らし合わせて、そのタイムスロットに割り当てられている子局を特定し、特定された子局を無変調の連続波を送信している可能性のある子局として故障子局と判定する。データベース情報には、タイムスロット位置とそのタイムスロットに割り当てられている子局が紐づけられて格納されている。

【0078】

ステップＳ８において、監視者は、ステップＳ７で故障子局と判定した子局２Ａに対して、衛星機器監視装置１４０から一斉指令回線指令用変復調部１３１４を介して、送信ＯＦＦの指令信号を送出する。送信ＯＦＦの指令信号を受信した子局２においては、制御所用一斉指令回線受令用変復調部の機能を止める。これにより、子局２が出力している無変調波を止めることができる。

【0079】

ステップＳ９において、監視者は、正常状態に復旧するかどうかを確認する。監視者は、送信ＯＦＦの指令信号を送出した故障子局である子局２Ａ以外の子局２からのデータが正常に受信できない場合すなわち全局無応答の状態が継続していている場合（ステップＳ９のＮｏ）は、故障している子局２がまだ別にあるものと判断し、再度ステップＳ３からの処理を実行する。
一方、監視者は、ステップＳ８の結果、子局２Ａ以外の子局２からのデータが正常に受信された場合（ステップＳ９のＹｅｓ）は、子局２Ａが故障しているものと判定し、調査を終了する。

【0080】

本実施形態においては、故障子局が１つの場合について示したが、ステップＳ９の手順により、複数の子局に同様の故障が生じた場合にも対応可能である。

【0081】

以上の手順により、複数の子局２のうち１以上の子局２が故障した場合において、故障子局を検知し、故障子局からの送信を止め、衛星通信システムの応答不能状態を回避することができる。

【0082】

上記、監視者がスペクトルアナライザ１５で確認する場合の例を示したが、一刻を争う防災無線に適用されることを考慮すると、ソフトウェアなどにより自動化した方が望ましい。

【0083】

図８は、実施形態に係る衛星機器監視装置が、故障子局の検出処理及び応答不能状態の回避処理を実行するためのフローチャートである。

【0084】

制御部１４１１は、例えば衛星機器監視装置１４０のＰＣ１４１にインストールされているソフトウェアプログラムである。また、スペクトルアナライザ１５においても、制御部１４１１に対応するソフトウェアプログラムがインストールされており、スペクトルアナライザ１５と制御部１４１１とを通信可能な状態とする。

【0085】

ステップＳ１０１において、親局装置１０の衛星機器監視装置１４０のＰＣ１４１において、制御部１４１１は、全子局２からの受信データの受信状況を確認する。制御部１４１１は、全子局２の無応答が継続していることを検出した場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、ステップＳ１０２において、ＴＰＣ部１３１２が受信する衛星のビーコン波の受信レベルの観測データを取得し、天候等により親局１が回線断になるような受信レベル低下が出ていないことを確認する。

【0086】

ステップＳ１０２がＮｏの場合、制御部１４１１は、しばらく待って再度ステップＳ１０２を実施するか、または、他の場所に設置されている親局装置１０（親局装置１０Ａとする）がある場合は、親局装置１０Ａに対して、ステップＳ１０１からの処理を実行するようにしてもよい。

【0087】

一方、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２のＹｅｓの場合、制御部１４１１は、親局内の機器から機器の異常を示すアラームを受信しているか否かを確認する。

【0088】

ステップＳ１０３のＹｅｓの場合、制御部１４１１は、親局内の機器に異常があると判定し、アラームなどをモニタ１４２に出力したり、図示せぬスピーカなどから音を発したりなどし、監視者に知らせることでもよい。

【0089】

一方、ステップＳ１０３のＮｏの場合、ステップＳ１０４において、制御部１４１１は、スペクトラムアナライザ１５から周波数領域のデータを取得し、所定の周波数（図５の観測帯域ＯＢＷ０）で無変調の連続波が出ているかを確認する。

【0090】

制御部１４１１は、ステップＳ１０４の結果、無変調のスペクトラム（例えば図５（ｃ）のＳＡ１）を検知した場合（ステップＳ１０４がＹｅｓ）、ステップＳ１０５において、スペクトラムアナライザ１５に対して、を図６（ｃ）に示すように中心周波数ｆｃ０の観測帯域ＯＢＷ０をｆｃ０から中心周波数ｆｃ１の観測帯域ＯＢＷ１の時間信号データを送信する命令を出力する。

【0091】

ステップＳ１０５においては、スペクトラムアナライザ１５に、分解能帯域幅ＲＢＷを入力電波の周波数帯域幅ＢＷと同等に設定し、入力する変調波の中心周波数ｆｃ０を含めないように観測帯域ＯＢＷ１を設定する。例えば、観測帯域ＯＢＷ１の中心周波数ｆｃ１を｜ｆｃ１－ｆｃ｜＞ＢＷ／２の関係を満たすように設定する。スペクトラムアナライザは、受信した変調波から生成した周波数領域のスペクトラムデータから観測周波数帯域ＯＢＷ１のスペクトラムデータを取得し、時間信号に変換して、制御部１４１１に出力する。
ここで、ステップＳ１０５における、スペクトルアナライザ１５の処理は、スペクトルアナライザ１５が備えるマイクロコンピュータなどのコンピュータによって実行されるプログラムで実行されることでもよい。

【0092】

ステップＳ１０６において、制御部１４１１は、ステップＳ１０５の結果、スペクトラムアナライザ１５から時間信号データを受信すると、親局内の一斉指令回線指令用変復調部１３１４が持つ基準信号情報を参照して、時間信号のレベルが低下しているタイムスロット（劣化タイムスロットと称する）を検出する。

【0093】

ステップＳ１０７において、制御部１４１１は、記憶部１４１２に格納されているデータベース情報を参照して、ステップＳ１０６で検出した劣化タイムスロットに割り当てられている子局２を特定して、特定した子局２を故障子局と判断する。

【0094】

制御部１４１１は、ステップＳ１０７で特定した故障子局に対して、一斉指令回線指令用変復調部１３１４を介して送信ＯＦＦの信号を送出する（ステップＳ１０８）。

【0095】

ステップＳ１０９において、制御部１４１１は、故障子局以外の全子局２からの受信データの受信状況を確認する。
ここで、制御部１４１１は、ステップＳ１０８の処理の結果、送信ＯＦＦの指令信号を送出した子局２Ａ以外の子局２からのデータが正常に受信できない場合すなわち全局無応答の状態が継続していている場合（ステップＳ１０９のＮｏ）は、故障している子局２がまだ別にあるものと判断し、再度ステップＳ１０３からの処理を実行する。
一方、制御部１４１１は、ステップＳ１０８の結果、子局２Ａ以外の子局２からのデータが正常に受信された場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ）は、子局２Ａが故障しているものと判定し、モニタ１４２などに故障子局２Ａの情報を出力する。

【0096】

以上の手順により、ソフトウェアプログラム（制御部１４１１）によって、複数の子局２のうち１以上の子局２が故障した場合において、故障子局を検知し、故障子局からの送信を止め、衛星通信システムの応答不能状態を回避することができる。

【0097】

（変形例１）
本変形例においては、第１実施形態の変形例として、故障子局が複数存在し、それらの故障子局が出力する変調信号の中心周波数（理論値はｆｃ０）が子局によって少しずれる場合などについて示す。

【0098】

図９は、変形例に係る親局が受信した上り回線の変調波の第１の観測例を示すイメージ図である。

【0099】

図９（ａ）は、故障子局Ａの無変調波ＳＡ１が発生している場合（図６（ｃ）の場合に相当）にさらに、故障子局Ａでない故障子局（故障子局Ｂとする）の無変調波ＳＡ１１が発生している例である。本例においては、無変調波ＳＡ１とＳＡ１１すなわち故障子局Ａの出力する変調波の中心周波数と故障子局Ｂの出力する変調波の中心周波数とは少しずれている。
この場合、観測帯域ＯＢＷ１には、無変調波ＳＡ１、ＳＡ１１ともに含まれないために、故障子局Ａ、Ｂに割り当てられたタイムスロットにて、図６（ｅ）のように時間信号のレベルが劣化する。従ってこの場合、制御部１４１１は、図８のフローチャートと同様の処理によって、故障子局Ａ、Ｂに割り振られたタイムスロットを特定できる。

【0100】

図９（ｂ）は、図９（ａ）同様に故障子局Ａの無変調波ＳＡ１が発生している場合（図６（ｃ）の場合に相当）にさらに、故障子局Ａでない故障子局（故障子局Ｂとする）の無変調波ＳＡ１２が発生している例であるが、故障子局Ｂによる無変調波ＳＡ１２が、観測帯域ＯＢＷ１に含まれる例である。
図９（ｂ）の場合、観測帯域ＯＢＷ１に無変調波ＳＡ１２が含まれるため、例えば、第１の実施形態の図６（ｅ）に示したように、十分に無変調波（図６（ｅ）のＴＳ１１に相当）を低下させることができないため、異常タイムスロットを特定することが難しい。このような場合は、図９（ｃ）に示すように変調波の中心周波数ｆｃ０の反対側に観測帯域を設定する。

【0101】

図９（ｃ）は、図９（ｂ）の状態において、観測帯域を観測帯域ＯＢＷ２にずらした場合の例である。観測帯域ＯＢＷ２には、無変調波ＳＡ１、ＳＡ１１ともに含まれないために、故障子局Ａ、Ｂに割り当てられたタイムスロットにて、図６（ｅ）のように時間信号のレベルが劣化する。従ってこの場合、図８のフローチャートと同様の処理によって、故障子局Ａ、Ｂに割り振られたタイムスロットを特定できる。
ただし、制御部１４１１は、例えば図８のステップＳ１０６において、受信レベルの低下したタイムスロット（異常タイムスロット）を特定できなかった場合は、観測帯域をずらして再度異常タイムスロットを特定する処理を入れる。本例の場合では、制御部１４１１は、例えば、最初に観測帯域ＯＢＷ１で異常タイムスロットの検出処理を実行して、検出できなかった場合は、観測帯域ＯＢＷ２に変更して検出処理を実施する。上記の処理によって、故障子局Ａ、Ｂに割り振られたタイムスロットを特定できる。

【0102】

（変形例２）
図９（ｄ）は、観測帯域をＯＢＷ１、ＯＢＷ２として、子局が出力する変調信号の中心周波数（理論値はｆｃ０）を避けて観測帯域を設定する例である。本例によれば、正常なタイムスロットと、異常タイムスロットとの受信信号のレベル差を大きくすることができ、より精度高く異常タイムスロットの検出すなわち故障子局の検出ができる。

【0103】

以上に述べた実施形態によれば、衛星通信システムの故障子局を特定する故障子局検知装置、親局装置、衛星通信システム、検出方法及びプログラムを提供することができる。

【0104】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、フローチャート、シーケンスチャートなどに示す処理は、ＣＰＵ、ＩＣチップ、デジタル信号処理プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ ＰｒｏｃｅｓｓｏｒまたはＤＳＰ）などのハードウェアもしくはマイクロコンピュータを含めたコンピュータなどで動作させるソフトウェア（プログラムなど）またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現してもよい。また請求項を制御ロジックとして表現した場合、コンピュータを実行させるインストラクションを含むプログラムとして表現した場合、及び前記インストラクションを記載したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として表現した場合でも本発明の装置を適用したものである。また、使用している名称や用語についても限定されるものではなく、他の表現であっても実質的に同一内容、同趣旨であれば、本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0105】

１…親局、２Ａ…子局、３…衛星、１０…親局装置、１１…衛星通信用アンテナ装置、１２…衛星通信装置（ＯＤＵ）、１３…遠方監視制御装置、１４…監視端末操作卓、１５…スペクトラムアナライザ、２１…衛星通信用アンテナ装置、２２…衛星通信装置（ＯＤＵ）、２３…衛星通信装置（ＩＤＵ）、２４…電話機、１３０…衛星通信装置（ＩＤＵ）、１３１…変復調装置筐体、１３２…回線接続制御装置、１４０…衛星機器監視装置、１４１…本体、１４２…モニタ／キーボード、１４３…電話機、１４４…一斉指令回線データ送信装置、１５０…測定部、１５１…制御部、１５２…記憶部、１５３…通信部、２３１…データ伝送アダプタ部、２３２…個別／ＩＰデータ伝送用変復調部、２３３…制御所要一斉指令回線受令用変復調部、２３４…ＣＳＣ専用変復調／監視制御部、２３５…合成分配部、１３１１…データ伝送アダプタ部、１３１２…ＴＰＣ部、１３１３…個別／ＩＰデータ伝送用変復調部、１３１４…一斉指令回線指令用変復調部、１３１５…ＣＳＣ専用変復調・監視制御部、１３１６…合成分配部、１３２１…Ｌ２ＳＷ、１３２２…本体、１３２３…モニタ／キーボード、１４１１…制御部、１４１２…記憶部、１４１３…通信部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】