JP7705651B2

JP7705651B2 - 移動体衛星通信用の模擬信号出力装置

Info

Publication number: JP7705651B2
Application number: JP2021119066A
Authority: JP
Inventors: 炳表鄭; 卓高橋; 智茂菅; 一薄田
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2041-07-19
Also published as: JP2023014878A

Description

本発明は、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置に関する。

衛星通信分野において、特にＫａ（K-above）帯衛星通信システムとして、ＥＳＩＭ（Earth Station in Motion）について世界無線通信会議において固定衛星通信に割り当てられていた１９．７－２０．２ＧＨｚ及び２９．５－３０．０ＧＨｚがＥＳＩＭ用の周波数帯として認められた。さらにその後、１７．７－１９．７ＧＨｚ及び２７．５－２９．５ＧＨｚがＥＳＩＭ用の周波数帯として追加して認められた。これらのことから、Ｋａ帯移動体衛星通信の注目が高まっている。このため、非特許文献１に開示されているような衛星回線向け輻輳制御アルゴリズムが注目されている。

非特許文献１の開示技術では、長い遅延時間、ビット誤りによるパケットロス等の衛星回線特有の性質に対応可能な衛星回線向け輻輳制御アルゴリズムが開示されている。

Qi Zhao, Huanren Zhou, and Hongwei Deng, " An enhanced Vegas congestion control algorithmbased on BeiDou navigation system", IEICE Communications Express, Vol.1, No.7, pp.275-281,December 2012.

一方、移動体衛星通信システム、特に陸上移動体衛星通信システムは、移動しながら衛星通信を行う。このため、人工物、建物等のような遮蔽物等の影響を受け、通信断が頻繁に発生する。このような現象は避けることが出来ずデータ通信に悪影響を及ぼすという問題点がある。また、与えられた物理回線帯域が広くても、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）のスループットが速くならない問題点がある。これらの問題点を解決するためには、移動中の移動体衛星通信システムを模擬するエミュレーターやシミュレーター等を用いてデータ通信の効率化を図る必要がある。

しかしながら、非特許文献１では、移動体衛星通信システムが移動する際発生する遮蔽による通信断が考慮されておらず、ＶＳＡＴ（Very Small Aperture Terminal）のような固定地球局が前提となる。移動体衛星通信システムにおいて、遮蔽物が全く存在しない道路等を走ることは非常に困難であり、非特許文献１等の衛星回線向け輻輳制御アルゴリズム、ＴＣＰアクセラレーター、また、衛星通信ネットワークのシミュレーション結果による回線の最適化の効果は、遮蔽による通信断が考慮されていないため限定的となることが問題点となる。また、移動体衛星通信システムの移動速度の変化、遮蔽物の種類による通信断の継続時間のばらつきやその都度発生するインターロック制御の複雑さも問題点となる。

本発明は、上述した問題点を解決するために導出されたものであり、移動体が移動しなくても、移動体衛星通信システムにおいて移動体が受信し得る受信信号を模擬することが可能な移動体衛星通信用の模擬信号出力装置を提供することが目的である。

第１発明に係る移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を参照し、新たに受信した第１評価用信号を減衰させる減衰手段を備えることを特徴とする。

第２発明に係る移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１発明において、上記移動体が上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物の位置に関する位置情報と、上記第１の移動速度とに基づいて、上記模擬信号を生成する模擬信号生成手段を更に備えることを特徴とする。

第３発明に係る移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を出力する出力手段を備え、遮蔽物の種類及び／又は幅に関する遮蔽物情報と、上記遮蔽物による信号の減衰のパターンに関する減衰パターンとが互いに関連付けられ、入力を上記遮蔽物情報とし、出力を上記減衰パターンとする減衰モデルを記憶する記憶手段と、上記移動体が上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物の上記遮蔽物情報を取得する遮蔽物情報取得手段と、上記記憶手段により記憶された減衰モデルに、上記遮蔽物情報取得手段により取得された遮蔽物情報を入力することにより出力される上記減衰パターンから模擬信号を生成する模擬信号生成手段とを更に備えることを特徴とする。

第４発明に係る移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を出力する出力手段を備え、上記第１の移動経路上の各位置に対する上記減衰のパターンに関する減衰パターンが互いに紐付けられたデータテーブルを記憶する記憶手段と、上記移動体の走行時間を取得する走行時間取得手段と、上記走行時間取得手段により取得された走行時間と、上記第１の移動速度とに基づいて、第１の移動経路上における仮想的な現在位置を求める現在位置算出手段と、上記記憶手段により記憶されたデータテーブルを参照し、上記現在位置算出手段により算出された仮想的な現在位置に応じた位置に対する上記減衰パターンを選択する減衰パターン選択手段と、上記減衰パターン選択手段により、選択された減衰パターンから模擬信号を生成する模擬信号生成手段を更に備えることを特徴とする。

第５発明に係る移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１発明において、遮蔽物の種類及び／又は幅に関する遮蔽物情報と、上記遮蔽物による信号の減衰のパターンに関する減衰パターンとが互いに関連付けられ、入力を上記遮蔽物情報とし、出力を上記減衰パターンとする減衰モデルを記憶する記憶手段と、上記移動体が上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物の上記遮蔽物情報を取得する遮蔽物情報取得手段と、上記記憶手段により記憶された減衰モデルに、上記遮蔽物情報取得手段により取得された遮蔽物情報を入力することにより出力される上記減衰パターンから模擬信号を生成する模擬信号生成手段とを更に備えることを特徴とする。

第６発明に係る移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰とが反映された時系列的な模擬信号を参照し、新たに送信すべき第２評価用信号を減衰させる第２減衰手段と、上記第２減衰手段により減衰された第２評価用信号を送信する送信アンテナとを備えることを特徴とする。

第１発明～第６発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、第１の移動速度と、第１の移動経路を移動する上で衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を出力する。これにより、移動体衛星通信システムにおいて、遮蔽物により減衰された受信信号を模擬し、出力することが可能となる。このため、移動体衛星通信システムにおける遮蔽物による減衰を、移動体を移動させずに模擬することができる。また、移動体衛星通信システムにおける遮蔽物による減衰を実験室内で模擬することができ、移動体衛星通信システムが移動中に発生する遮蔽物による通信断の影響の検討及びそれに合わせた輻輳制御アルゴリズムの検討が可能となる。また、第１発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、模擬信号を参照し、新たに受信した第１評価用信号を減衰させる。これにより、模擬信号における減衰量を第１評価用信号に反映させることが可能となる。このため、移動体衛星通信システムにおける減衰量が反映された評価用信号を出力することが可能となる。

特に、第２発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、位置情報と、第１の移動速度とに基づいて、模擬信号を生成する。これにより、遮蔽物の位置と、移動体の速度とに基づく模擬信号を模擬的に生成することが可能となる。このため、より多様なパターンの移動体衛星通信システムの受信信号を模擬することが可能となる。

特に、第３発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、減衰モデルに、遮蔽物情報を入力することにより出力される減衰パターンから模擬信号を生成する。これにより、遮蔽物の種類及び大きさにより変化する減衰を反映した模擬信号を生成することが可能となる。このため、より多様なパターンの移動体衛星通信システムの受信信号を模擬することが可能となる。

特に、第４発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、データテーブルを参照し、仮想的な現在位置に応じた位置に対する減衰パターンを選択し、選択された減衰パターンから模擬信号を生成する。これにより、仮想的な位置に応じて、模擬信号を生成することができる。このため、仮想的な位置の環境に適した模擬信号を生成することが可能となり、移動体衛星通信システムにおける受信信号のより精度の高い模擬が可能となる。

特に、第５発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、減衰モデルに、遮蔽物情報を入力することにより出力される減衰パターンから模擬信号を生成する。これにより、遮蔽物の種類及び大きさにより変化する減衰を反映した模擬信号を生成することが可能となる。このため、より多様なパターンの移動体衛星通信システムの受信信号を模擬することが可能となる。

特に、第６発明によれば、移動体衛星通信用の模擬信号出力装置は、模擬信号を参照し、新たに送信すべき第２評価用信号を減衰させ、減衰された第２評価用信号を送信する。これにより、送信すべき評価用信号を減衰させることが可能となり、ＯＤＵ（Out Door Unit）とＩＤＵ（In Door Unit）でそれぞれ個別に送受信すべき評価用信号を減衰させることが可能となる。これにより、例えば通信断が発生する場合に、送信を中止する機能であるインターロックによるデータ通信への影響を検討することが可能となる。

図１は、移動体衛星通信システムの一例を示す模式図である。図２は、移動経路を移動する移動体の一例を示す模式図である。図３は、受信信号と模擬信号との一例を示す図である。図４は、本発明を適用した第１実施形態の模擬信号出力装置の全体概略図である。図５は、本発明を適用した第２実施形態の模擬信号出力装置の全体概略図である。図６は、移動体が受信した電柱により減衰した信号の実測値と計算値の一例を示す図である。図７は、各位置における遮蔽物情報と減衰パターンの一例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態の模擬信号出力装置１について、図面を参照しながら詳細に説明をする。

模擬信号出力装置１は、例えば図１に示すような、移動体衛星通信システム１００において、移動体５３が衛星５２から受信し得る受信信号を模擬する。

移動体衛星通信システム１００は、例えばゲートウェイ局５１と、ゲートウェイ局５１と信号の送受信をする衛星５２と、衛星５２と信号を送受信する移動体５３とを備える通信システムである。

ゲートウェイ局５１は、いわゆる基地局としての役割を担うものであり、無線通信ネットワーク内のデバイスとの間において無線アクセスポイントとしての役割を果たし、インターネット等を始めとした公衆通信網との間においてインターフェースとしての役割を果たすものである。即ち、ゲートウェイ局５１は、これを介してデバイスがインターネット等を始めとした公衆通信網との間で信号の送受信を行うことを可能とするための中継手段を担うものである。

衛星５２は、地球の自転周期と一致する軌道周期をもつ地球周回軌道としての対地同期軌道である静止軌道（ＧＥＯ：Geostationary Earth Orbit）を周回し、或いは地球の自転周期とは無関係に回る地球低軌道（ＬＥＯ: Low Earth Orbit）や中軌道（ＭＥＯ: Medium Earth Orbit）、さらには深宇宙等を飛翔する人工衛星である。この衛星５２は、いかなる用途に基づいて打ち上げられたものであってもよい。また、この衛星５２は、ＧＥＯ、ＬＥＯ、ＭＥＯを周回するものに限定されるものではなく、宇宙空間を飛翔する他のいかなる衛星も含む概念である。

移動体５３は、衛星５２と通信が可能な移動する物体である。例えば移動体５３は、アンテナを搭載した車、バス、飛行機、船等である。移動体衛星通信システム１００において、移動体５３は、衛星５２と移動体５３との間で通信し、遮蔽物５４により減衰される信号を送受信する。

遮蔽物５４は、移動体衛星通信システム１００において、衛星５２と移動体５３との通信の信号を遮蔽し、減衰させる家屋、ビルディング、電柱、水銀灯等の建築物、又は樹木、山等の自然物である。

図２は、移動体衛星通信システム１００において、移動体５３が設定された移動速度で、移動経路６０を移動するときに、移動体５３が受信する受信信号と、移動経路６０上の水銀灯６１と電柱６２との位置の対応関係を示す図である。図２の下段に示すグラフは、時間（ｓ）に対する移動体５３が受信する受信信号のデータ転送レート（Ｂｉｔｓ／ｓ）を示す。移動体衛星通信システム１００において、移動経路６０を移動する移動体５３が衛星５２から受信する信号は、例えば移動経路６０上の水銀灯６１や電柱６２により、通信断が発生し、減衰される。これにより、移動体５３が衛星５２から受信する受信信号の受信電力が減衰する。この受信電力の減衰に伴い、受信信号のデータ転送レートも減衰する。この受信信号のデータ転送レートの減衰を時間軸に変換した図２の下段に示すグラフでは、移動経路６０上の水銀灯６１や電柱６２の位置を通過する時に、移動体５３が受信する受信信号のデータ転送レートが減衰していることが示されている。これは、移動体５３が衛星５２から受信する受信信号の受信電力が移動経路６０上の水銀灯６１や電柱６２により減衰したためである。また、移動体５３が受信する受信信号の減衰パターンは、例えば遮蔽物５４（水銀灯６１、電柱６２等）の種類や幅によって異なる。例えば、移動体５３が水銀灯６１を通過するときの減衰パターンと、移動体５３が電柱６２を通過するときの減衰パターンとは、それぞれ異なる。

ここでいう減衰パターンは、遮蔽物５４の影響により減衰した場合における移動体５３が受信した受信信号の減衰のパターンを示す。減衰パターンは、信号が減衰した大きさを示す減衰量を含む。また、減衰パターンは、信号が減衰し始めた距離と、信号が減衰し終えた距離との差である減衰幅を含む。

本発明を適用した第１実施形態の模擬信号出力装置１は、この移動体衛星通信システム１００において、任意に設定可能な第１の移動速度で、同じく任意に設定可能な第１の移動経路を移動する移動体５３が衛星５２から受信し、実際に遮蔽物５４による影響を受けて減衰した受信信号を模擬する模擬信号を出力する。

図３のグラフは、距離（ｍ）に対する、第１の移動速度で、第１の移動経路を移動する移動体５３が衛星５２から受信した実際の受信信号の減衰量（ｄＢ）と、この受信信号を模擬した模擬信号の減衰量（ｄＢ）とを示すグラフの一例である。模擬信号は、第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体５３が衛星５２から受信した受信信号に基づいて、これを模擬的に生成した信号である。模擬信号は、第１の移動速度と、第１の移動経路を移動する上で衛星５２からの信号を遮蔽する遮蔽物５４による減衰とが反映された時系列的な信号である。また、模擬信号は、第１の移動経路上の各位置に対してそれぞれ対応付けられた信号であってもよい。また模擬信号は、上述した遮蔽物による減衰と、移動体５３の移動速度と、回線マージンとによる減衰が反映された信号であってもよい。

図４（ａ）は、本発明を適用した第１実施形態の模擬信号出力装置１の全体概略図である。模擬信号出力装置１は、例えば移動体５３に搭載されるが、この限りではなく、室内に静止した状態で設置されてもよい。

模擬信号出力装置１は、例えばＯＤＵ１１と、ＩＤＵ１４とに接続される。模擬信号出力装置１は、ＩＤＵ１４とＯＤＵ１１とに接続される第１無段階減衰器１３と第２無段階減衰器１５と、第１無段階減衰器１３と第２無段階減衰器１５とに接続される減衰制御部１７とを備える。

ＯＤＵ１１は、第１評価用信号を受信するための受信アンテナと、第２評価用信号を送信するための送信アンテナとを備える。ＯＤＵ１１は、例えば衛星５２から第１評価用信号を受信してもよいが、この限りではなく、衛星５２から第１評価用信号を受信してもよい。また、ＯＤＵ１１は、例えば衛星５２に第２評価用信号を送信してもよいが、この限りではなく、衛星５２に第２評価用信号を送信してもよい。ＯＤＵ１１は、例えば受信アンテナにより受信した第１評価用信号を第１無段階減衰器１３に出力する。評価用信号は、減衰させる対象となる時系列的な信号である。第１評価用信号は、ＯＤＵ１１により受信される評価用信号である。第２評価用信号は、ＯＤＵ１１により送信される評価用信号である。

ＩＤＵ１４は、例えば評価装置１９と送受信する信号を変調及び復調するためのモデムである。ＩＤＵ１４は、例えば第１無段階減衰器１３により減衰された第１評価用信号を復調したものから取り出したデータを評価装置１９に出力する。また、ＩＤＵ１４は、例えば第２評価用信号を生成し、生成した第２評価用信号を第２無段階減衰器１５に出力する。

第１無段階減衰器１３は、減衰制御部１７から出力された減衰制御信号に基づいて、ＯＤＵ１１から入力された第１評価用信号を減衰させる減衰器である。第１無段階減衰器１３は、減衰させた第１評価用信号をＩＤＵ１４に出力する。

第２無段階減衰器１５は、減衰制御部１７から出力された減衰制御信号に基づいて、ＩＤＵ１４から出力された第２評価用信号を減衰させる減衰器である。第２無段階減衰器１５は、第２評価用信号をＯＤＵ１１に出力する。

減衰制御部１７は、第１無段階減衰器１３と第２無段階減衰器１５における減衰を制御する。例えば、減衰制御部１７は、減衰制御信号を生成し、生成した減衰制御信号を第１無段階減衰器１３と第２無段階減衰器１５とに出力する。

評価装置１９は、模擬信号出力装置１により減衰された評価用信号を評価する装置である。評価装置１９は、例えば移動体衛星通信システム１００において、実際に移動体５３が受信した受信信号と、減衰制御部１７による制御の下で減衰制御された評価用信号とを比較し、評価してもよい。

減衰制御部１７は、図４（ｂ）に示すように、互いに接続された取得部１７１と、生成部１７２と、出力部１７３と、記憶部１７４とを備える。これら減衰制御部１７における各機能は、ソフトウェアにより実現されてもよい。

取得部１７１は、キーボード等によりユーザから入力された各種情報を取得する。

生成部１７２は、模擬信号、減衰制御信号等の各種情報を生成する。

記憶部１７４は、取得部１７１により取得した各種情報及び生成部１７２により生成した各種情報を記憶する。

出力部１７３は、記憶部１７４に記憶された模擬信号を第１無段階減衰器１３及び第２無段階減衰器１５に出力する。

次に、本実施形態における模擬信号を出力する動作について説明する。

先ずＯＤＵ１１は、衛星５２から第１評価用信号を受信する。ＯＤＵ１１は、受信した第１評価用信号を、第１無段階減衰器１３に出力する。

減衰制御部１７における生成部１７２は、模擬信号を参照し、減衰制御信号を生成する。出力部１７３は、生成した減衰制御信号を第１無段階減衰器１３に出力する。

次に、第１無段階減衰器１３は、減衰制御信号に基づいて、第１評価用信号を減衰させる。かかる場合、第１無段階減衰器１３は、遮蔽物による減衰を反映させることにより、第１評価用信号を減衰させることができる。これにより、模擬信号における減衰量を第１評価用信号に反映させることが可能となる。第１無段階減衰器１３は、減衰させた第１評価用信号をＩＤＵ１４に出力する。

ＩＤＵ１４は、第１無段階減衰器１３から送られてくる第１評価用信号を復調したものから取り出したデータを評価装置１９に出力する。ＩＤＵ１４から第１評価用信号を復調したものから取り出したデータが出力された評価装置１９は、第１評価用信号を評価する。

またＩＤＵ１４は、第１評価用信号とは異なる第２評価用信号を生成するようにしてもよい。かかる場合、ＩＤＵ１４は、第２無段階減衰器１５に生成した第２評価用信号を出力する。

次に、第２無段階減衰器１５は、減衰制御部１７から入力された減衰制御信号に基づいて、ＩＤＵ１４から入力された第２評価用信号を減衰させる。

次に、第２無段階減衰器１５は、ＯＤＵ１１に第２評価用信号を出力し、ＯＤＵ１１は、第２評価用信号を衛星５２に送信する。これにより、送信すべき第２評価用信号と受信した第１評価用信号を、送信用と受信用に個別に減衰させることができる。これにより、例えば通信断が発生する場合に、送信を中止する機能であるインターロックによるデータ通信への影響を検討することも可能となる。

これにより、移動体衛星通信システム１００において、遮蔽物５４により減衰された受信信号を模擬し、出力することが可能となる。このため、移動体衛星通信システム１００における遮蔽物５４による減衰を、移動体５３を移動させずに模擬することができる。また、移動体衛星通信システム１００における遮蔽物５４による減衰を実験室内で模擬することができ、移動体衛星通信システム１００が移動中に発生する遮蔽物５４による通信断の影響の検討及びそれに合わせた輻輳制御アルゴリズムの検討が可能となる。

（第２実施形態）
以下、本発明を適用した第２実施形態の模擬信号出力装置１について、詳細に説明をする。

図５は、本発明を適用した第２実施形態の模擬信号出力装置１の全体概略図である。模擬信号出力装置１は、模擬信号を出力する。模擬信号出力装置１は、例えば実験室等の屋内に設けられてもよい。模擬信号出力装置１は、移動体模擬部４と、移動体模擬部４に接続される衛星模擬部３と、衛星模擬部３に接続されるゲートウェイ局模擬部２とを備える。

移動体模擬部４は、移動体衛星通信システム１００において、衛星５２と通信する移動体５３を模擬する。移動体模擬部４は、移動体５３が衛星５２から受信し得る模擬的な模擬信号を衛星模擬部３や評価装置１９ａに出力する。

評価装置１９ａは、移動体模擬部４から出力された模擬信号を復調したものから取り出したデータを評価する。

移動体模擬部４は、減衰制御部１７と、減衰制御部１７に接続されるモデム４１とモデム４３とを備える。

減衰制御部１７は、模擬信号をモデム４１とモデム４３とに出力する。

モデム４１は、衛星模擬部３と送受信する信号を変調及び復調する。モデム４１は、減衰制御部１７から出力された模擬信号を衛星模擬部３に出力する。

モデム４３は、評価装置１９ａと送受信する信号を変調及び復調する。モデム４３は、減衰制御部１７から出力された模擬信号を復調したものから取り出したデータを評価装置１９ａに出力する。

衛星模擬部３は、例えば移動体衛星通信システム１００において、ゲートウェイ局５１及び移動体５３と通信する衛星５２を模擬する。衛星模擬部３は、例えば移動体模擬部４から出力された模擬信号を遅延させ、遅延させた模擬信号をゲートウェイ局模擬部２に出力する。衛星模擬部３は、信号を遅延させるための遅延装置部３１を備える。

遅延装置部３１は、信号を遅延させる遅延回路である。遅延装置部３１は、例えばモデム４１から出力された模擬信号を遅延させる。遅延装置部３１は、遅延させた模擬信号をゲートウェイ局模擬部２に出力する。

ゲートウェイ局模擬部２は、移動体衛星通信システム１００において、衛星５２と通信するゲートウェイ局５１を模擬する。ゲートウェイ局模擬部２は、衛星模擬部３から模擬信号が出力される。また、ゲートウェイ局模擬部２は、モデム２１と、モデム２１に接続されるモデム２２とを備える。

モデム２２は、衛星模擬部３と送受信する信号を変調及び復調する。モデム２２は、例えば衛星模擬部３から出力された模擬信号をモデム２１に出力する。

モデム２１は、評価装置１９ｂと送受信する信号を変調及び復調するための送受信装置である。モデム２１は、モデム２２から出力された模擬信号を復調したものから取り出したデータを評価装置１９ｂに出力する。

評価装置外部装置１９ｂは、ゲートウェイ局模擬部２から出力された模擬信号を復調したものから取り出したデータを評価する。

次に、本実施形態における模擬信号を評価装置１９ａ及び評価装置１９ｂに出力する動作について説明する。

まず、減衰制御部１７は、模擬信号をモデム４１、又はモデム４３に出力する。かかる場合、減衰制御部１７は、記憶部１７４に記憶された模擬信号そのものを出力してもよい。これにより、移動体衛星通信システム１００における遮蔽物５４による減衰を、移動体５３を移動させずに模擬することができる。

次に、模擬信号出力装置１は、模擬信号を評価装置１９ａ及び評価装置１９ｂに出力する。減衰制御部１７から模擬信号を出力されたモデム４１は、模擬信号を遅延装置部３１に出力する。模擬信号を出力された遅延装置部３１は、模擬信号を遅延させる。これにより、移動体衛星通信システム１００において、移動体５３から衛星５２を介してゲートウェイ局５１に信号を送信するときに発生する遅延を模擬することができる。

次に、遅延装置部３１は、遅延された模擬信号をモデム２２に出力する。模擬信号を出力されたモデム２２は、モデム２１を介して評価装置１９ｂに模擬信号を復調したものから取り出したデータを出力する。これにより、移動体衛星通信システム１００において、移動体５３から、衛星５２を介して、ゲートウェイ局５１に送信した信号を模擬することができる。

また、モデム４３は、出力された模擬信号を復調したものから取り出したデータを評価装置１９ａに出力する。これにより、評価装置１９ａは、移動体模擬部４により出力された模擬信号を復調したものから取り出したデータを評価することができる。

（第３実施形態）
以下、本発明を適用した第３実施形態の模擬信号出力装置１について、詳細に説明をする。第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態において、生成部１７２により、模擬信号を生成する点において、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。

本実施形態における模擬信号を生成する動作の一例について説明する。本実施形態における模擬信号を生成する動作は、まず位置情報と第１の移動速度とを取得する。次に位置情報と、第１の移動速度とに基づいて、模擬信号を生成する。以下に各処理について詳細に説明する。

まず、減衰制御部１７は、移動体５３が第１の移動経路を移動する上で衛星５２からの信号を遮蔽する遮蔽物５４の位置に関する位置情報と、移動体５３の第１の移動速度とを取得する。かかる場合、取得部１７１は、評価用信号の評価を求めるユーザから入力された遮蔽物５４の位置情報と第１の移動速度とを取得してもよい。

遮蔽物５４の位置情報は、移動体５３が第１の移動経路を移動する上で衛星５２からの信号を遮蔽する遮蔽物５４の位置に関する情報である。遮蔽物５４の位置情報及び第１の移動速度は、上述したユーザが任意に設定したパラメータであってもよい。また、遮蔽物５４の位置情報及び第１の移動速度は、移動体衛星通信システム１００において、実際に取得されたパラメータを用いてもよい。

次に、生成部１７２は、取得部１７１により取得した遮蔽物５４の位置情報と、第１の移動速度とに基づいて、模擬信号を生成する。かかる場合には、各位置情報と第１移動速度に基づいて時系列的な信号に変換する。生成部１７２は、遮蔽物５４の位置情報と第１の移動速度から、移動体５３が各遮蔽物５４を通過する時点を算出する。そして、各遮蔽物５４に予め設定された減衰パターンを読み出し、時系列的な信号にその減衰パターンを反映させた模擬信号を生成する。

（第４実施形態）
以下、本発明を適用した第４実施形態の模擬信号出力装置１について、詳細に説明をする。第４実施形態は、減衰モデルに、遮蔽物５４に関する遮蔽物情報を入力することにより出力される減衰パターンから模擬信号を生成する点で第３実施形態と異なる。

次に、本実施形態における模擬信号を生成する動作の一例について説明する。本実施形態における模擬信号を生成する動作は、予め減衰モデルを準備しておき、この減衰モデルに、新たに取得した遮蔽物情報を入力することにより減衰パターンを探索解として出力し、この探索解として得られた減衰パターンから模擬信号を生成する。

遮蔽物情報は、遮蔽物５４の種類及び／又は幅に関する情報である。また、遮蔽物情報は、例えば遮蔽物５４の種類や型番、遮蔽物の幅、回線マージン、遮蔽物によるインターロック等に関する情報であってもよい。

減衰モデルは、遮蔽物情報と、減衰パターンとが互いに関連付けられた複数のデータからなる、入力を遮蔽物情報とし、出力を探索解としての減衰パターンとするモデルである。減衰モデルは、表１に示すような、遮蔽物情報と、減衰パターンとが互いに一義的に関連付けられたテーブルであってもよい。以下に模擬信号を生成する動作について詳細に説明する。

まず、遮蔽物５４の種類及び／又は幅に関する遮蔽物情報と、減衰パターンとが互いに関連付けられ、入力を遮蔽物情報とし、出力を探索解としての減衰パターンとする減衰モデルを準備し、記憶部１７４に予め記憶させる。かかる場合、移動体衛星通信システム１００において、実際に移動経路上の遮蔽物５４の遮蔽物情報と、移動経路を移動する移動体５３が受信した受信信号の減衰パターンとをそれぞれ減衰モデルの入力と出力として取得してもよい。

図６は、移動体衛星通信システム１００において、開口径６５ｃｍの車載局アンテナを搭載した移動体５３が、衛星５２を追尾しながら直径３５０ｍｍの電柱６２を通過したとき、移動体５３のアンテナの中心から電柱６２までの距離（ｍｍ）に対する移動体５３が受信する周波数１８．９ＧＨｚの信号の減衰量（ｄＢ）の実測値（Measured）と、計算値（Calculated）を示すグラフである。ここでいう計算値は、実測値に近似させた式により算出した減衰量（ｄＢ）の値である。図６に示すように、実際に取得した移動経路を移動する移動体５３が受信した信号の実測値に応じた計算値を減衰モデルの出力の減衰パターンとして記憶してもよい。かかる場合、電柱６２の遮蔽物情報を減衰モデルの入力とし、計算値を減衰パターンの出力としてもよい。

このようにして、減衰モデルを準備した後、取得部１７１により、遮蔽物情報を取得する。取得部１７１は、実際に評価装置１９を利用して解析を行うユーザにより遮蔽物情報の入力を受け付けるようにしてもよい。

次に、生成部１７２は、記憶部１７４により記憶された減衰モデルに、取得部１７１により取得した遮蔽物情報を入力することにより減衰パターンを出力する。かかる場合、取得部１７１により、遮蔽物情報Ｂを取得したとき、表１の減衰モデルにおける入力に相当する遮蔽物情報Ｂに関連付けられた減衰パターンＢを出力してもよい。

次に、生成部１７２は、出力した減衰パターンから模擬信号を生成する。これにより、遮蔽物５４の種類及び大きさにより変化する減衰を反映した模擬信号を生成することが可能となる。このため、より多様なパターンの移動体衛星通信システムの受信信号を模擬することが可能となる。

（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態を適用した模擬信号出力装置１について、詳細に説明をする。第５実施形態は、データテーブルを参照し、仮想的な現在位置に応じた位置に対する模擬信号を生成する点で第４実施形態と異なる。

本実施形態における模擬信号を生成する動作について説明する。記憶部１７４は、第１の移動経路上の各位置に対する減衰パターンが互いに紐付けられたデータテーブルを予め記憶しておく。表２は、データテーブルの例を示しており、第１の移動経路上の各位置に対する減衰パターンが互いに紐付けられたテーブルである。データテーブルは、始点から１ｍ毎に割り当てられた各位置と、遮蔽物情報と、減衰パターンとが互いに一義的に関連付けられたテーブルとされている。但し、このデータテーブルは、遮蔽物情報が紐付けられることは必須ではなく、位置と減衰パターンのみが互いに紐付けられたテーブルであってもよい。

このようなデータテーブルを準備した後、取得部１７１は、移動体５３の第１の移動速度と走行時間を取得する。このとき、取得部１７１は、走行時間と、第１の移動速度とに基づいて、第１の移動経路上における仮想的な現在位置を求める。生成部１７２は、記憶部１７４に記憶させたデータテーブルを参照し、仮想的な現在位置に応じた位置に対する減衰パターンを選択し、選択された減衰パターンから模擬信号を生成する。例えば、仮想的な現在位置が「始点から２ｍ」であれば、これに紐付けられた減衰パターンＢが探索解となる。

データテーブルの他の例としては、図７に示すような、移動経路上の距離における遮蔽物情報と、距離における上述した移動経路を移動する移動体５３が受信する受信信号の減衰パターンを準備するようにしてもよい。図７の下段は、始点からの位置（距離）に対する、信号の減衰量（ｄＢ）を示すグラフである。

図７において、始点からの位置（距離）が１ｍにおいて電柱６２ａの遮蔽物情報が紐づけられ、始点からの位置（距離）が３ｍにおいて、電柱６２ｂの遮蔽物情報が紐づけられている。

このデータテーブルを作成する過程では、新たに遮蔽物情報と、受信信号の減衰量を取得した場合に、これを互いに紐付ける。例えば、図７に示すように始点からの位置（距離）が１ｍにおいて、電柱６２ａの遮蔽物情報と、受信信号の減衰パターンを取得した場合には、互いにこれらを紐付け、始点からの位置（距離）が３ｍにおいて、電柱６２ｂの遮蔽物情報と、受信信号の減衰パターンを取得した場合には、互いにこれらを紐付けることにより、データテーブルを作成する。

次に、取得部１７１は、移動体５３の走行時間を取得する。

次に、取得部１７１は、取得した走行時間と、第１の移動速度とに基づいて、第１の移動経路上における仮想的な現在位置を求める。かかる場合、取得部１７１は、例えば走行時間と第１の移動速度の積から第１の移動経路上における仮想的な現在位置を求めてもよい。

次に、生成部１７２は、記憶部１７４により記憶されたデータテーブルを参照し、取得部１７１により求められた仮想的な現在位置に応じた位置に対する減衰パターンを選択する。かかる場合、例えば取得部１７１により、仮想的な現在位置に応じた位置が、始点から３ｍである場合、図７のデータテーブルを参照し、始点から３ｍの現在位置に対する模擬信号の減衰パターンを選択する。

次に、生成部１７２は、選択した減衰パターンに応じて、模擬信号を生成する。これにより、仮想的な位置に応じて、模擬信号を生成することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１模擬信号出力装置
２ゲートウェイ局模擬部
３衛星模擬部
４移動体模擬部
１１ＯＤＵ
１３第１無段階減衰器
１４ＩＤＵ
１５第２無段階減衰器
１７減衰制御部
１９評価装置
２１モデム
２２モデム
３１遅延装置部
４１モデム
４３モデム
１００移動体衛星通信システム

５１ゲートウェイ局
５２衛星
５３移動体
５４遮蔽物
６０移動経路
６１水銀灯
６２電柱
１７１取得部
１７２生成部
１７３出力部
１７４記憶部

Claims

第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、
上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を参照し、新たに受信した第１評価用信号を減衰させる減衰手段を備えること
を特徴とする移動体衛星通信用の模擬信号出力装置。
上記移動体が上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物の位置に関する位置情報と、上記第１の移動速度とに基づいて、上記模擬信号を生成する模擬信号生成手段を更に備えること
を特徴とする請求項１に記載の移動体衛星通信用の模擬信号出力装置。
第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、
上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を出力する出力手段を備え、
遮蔽物の種類及び／又は幅に関する遮蔽物情報と、上記遮蔽物による信号の減衰のパターンに関する減衰パターンとが互いに関連付けられ、入力を上記遮蔽物情報とし、出力を上記減衰パターンとする減衰モデルを記憶する記憶手段と、
上記移動体が上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物の上記遮蔽物情報を取得する遮蔽物情報取得手段と、
上記記憶手段により記憶された減衰モデルに、上記遮蔽物情報取得手段により取得された遮蔽物情報を入力することにより出力される上記減衰パターンから模擬信号を生成する模擬信号生成手段とを更に備えること
を特徴とする移動体衛星通信用の模擬信号出力装置。
第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、
上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰と、が反映された時系列的な模擬信号を出力する出力手段を備え、
上記第１の移動経路上の各位置に対する上記減衰のパターンに関する減衰パターンが互いに紐付けられたデータテーブルを記憶する記憶手段と、
上記移動体の走行時間を取得する走行時間取得手段と、
上記走行時間取得手段により取得された走行時間と、上記第１の移動速度とに基づいて、第１の移動経路上における仮想的な現在位置を求める現在位置算出手段と、
上記記憶手段により記憶されたデータテーブルを参照し、上記現在位置算出手段により算出された仮想的な現在位置に応じた位置に対する上記減衰パターンを選択する減衰パターン選択手段と、
上記減衰パターン選択手段により、選択された減衰パターンから模擬信号を生成する模擬信号生成手段を更に備えること
を特徴とする移動体衛星通信用の模擬信号出力装置。
遮蔽物の種類及び／又は幅に関する遮蔽物情報と、上記遮蔽物による信号の減衰のパターンに関する減衰パターンとが互いに関連付けられ、入力を上記遮蔽物情報とし、出力を上記減衰パターンとする減衰モデルを記憶する記憶手段と、
上記移動体が上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物の上記遮蔽物情報を取得する遮蔽物情報取得手段と、
上記記憶手段により記憶された減衰モデルに、上記遮蔽物情報取得手段により取得された遮蔽物情報を入力することにより出力される上記減衰パターンから模擬信号を生成する模擬信号生成手段とを更に備えること
を特徴とする請求項１に記載の移動体衛星通信用の模擬信号出力装置。
第１の移動速度で第１の移動経路を移動する移動体が衛星から受信し得る模擬的な模擬信号を出力する移動体衛星通信システムを模擬するための模擬信号出力装置において、
上記第１の移動速度と、上記第１の移動経路を移動する上で上記衛星からの信号を遮蔽する遮蔽物による減衰とが反映された時系列的な模擬信号を参照し、新たに送信すべき第２評価用信号を減衰させる第２減衰手段と、
上記第２減衰手段により減衰された第２評価用信号を送信する送信アンテナとを備えること
を特徴とする移動体衛星通信用の模擬信号出力装置。