(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設けられた第１の局のアンテナから自由空間を経て屋外に設けられた第２の局のアンテナへ電磁波信号を送信する無線伝送方法であって、
前記第１の局において、伝送すべきデータ系列を所定の方式に従って誤り訂正符号化する第１のステップと、
前記第１の局において、前記誤り訂正符号化した前記データ系列を電磁波信号に変換して、前記電磁波信号を自局のアンテナから自由空間を経て前記第２の局のアンテナに向けて送信する第２のステップと、
前記第２の局において、前記第１の局のアンテナから自局のアンテナに到達した前記電磁波信号を受信して、電気信号に変換する第３のステップと、
前記第２の局において、前記電気信号を前記所定の方式に従って誤り訂正復号化して、前記データ系列上の誤りを訂正する第４のステップと、
前記第２の局において、前記データ系列上の誤りの発生状況を観測し、前記誤りの発生状況に基づいてアンテナ方向制御情報を生成する第５のステップと、
前記アンテナ方向制御情報に基づいて前記第１の局のアンテナ方向と前記第２の局のアンテナ方向との調整を行う第６のステップと
を備え、
前記第５のステップは、
或る一定期間における前記データ系列上のバースト誤り検出数と、その前の一定期間における前記データ系列上のバースト誤り検出数とを比較して、このバースト誤り検出数が少なくなるように前記アンテナ方向制御情報を生成するか、
又は、一定時間の判定サイクル毎に前記データ系列上のバースト誤りの有無を判定し、或る連続する一定数の判定サイクルからなる判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数と、その前の判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数とを比較して、その個数が少なくなるように前記アンテナ方向制御情報を生成する、
ことを特徴とする無線伝送方法。
【請求項２】
前記所定の方式は、リードソロモン積符号化方式であることを特徴とする請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項３】
前記第６のステップは、前記アンテナ方向制御情報に基づいて、
前記第１の局のアンテナ方向と前記第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、前記データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、前記相対的アンテナ方向関係を前記第１の方向に移動し、そうでない時には、前記相対的アンテナ方向関係を前記第１の方向と反対の方向に移動し、
前記相対的アンテナ方向関係を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動を試みて、前記データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、前記相対的アンテナ方向関係を前記第２の方向に移動し、そうでない時には、前記相対的アンテナ方向関係を前記第２の方向と反対の方向に移動して、
前記第１の局のアンテナ方向と前記第２の局のアンテナ方向との調整を行うことを特徴とする請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項４】
前記第６のステップは、前記アンテナ方向制御情報に基づいて前記第２の局のアンテナ方向を調整することを特徴とする請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項５】
前記第６のステップは、前記アンテナ方向制御情報を前記第１の局に送信し、前記第１の局のアンテナ方向を調整することを特徴とする請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項６】
前記電磁波信号は、マイクロ波、ミリ波および光波の何れかの帯域に含まれることを特徴とする請求項１記載の無線伝送方法。
【請求項７】
屋外に設けられた第１の局のアンテナから自由空間を経て屋外に設けられた第２の局のアンテナへ電磁波信号を送信する無線伝送装置であって、
前記第１の局において、入力された伝送すべきデータ系列を所定の方式に従って誤り訂正符号化する誤り訂正符号エンコーダ部と、
前記第１の局において、前記誤り訂正符号化した前記データ系列を入力し電磁波信号に変換して、前記電磁波信号を自局のアンテナから自由空間を経て前記第２の局のアンテナに向けて送信する送信部と、
前記第２の局において、前記第１の局のアンテナから自局のアンテナに到達した前記電磁波信号を受信して電気信号に変換する受信部と、
前記第２の局において、前記受信部から出力された信号を入力し、前記所定の方式に従って誤り訂正復号化して前記データ系列上の誤りを訂正するとともに、前記データ系列上の誤りの発生状況を出力する誤り訂正符号デコーダ部と、
前記第２の局において、前記誤りの発生状況に基づいてアンテナ方向制御情報を生成する演算部と、
前記アンテナ方向制御情報に基づいて前記第１の局のアンテナ方向と前記第２の局のアンテナ方向との調整を行うアンテナ方向調整手段と
を備え、
前記演算部は、
或る一定期間における前記データ系列上のバースト誤り検出数と、その前の一定期間における前記データ系列上のバースト誤り検出数とを比較して、このバースト誤り検出数が少なくなるように前記アンテナ方向制御情報を生成するか、
又は、一定時間の判定サイクル毎に前記データ系列上のバースト誤りの有無を判定し、或る連続する一定数の判定サイクルからなる判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数と、その前の判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数とを比較して、その個数が少なくなるように前記アンテナ方向制御情報を生成する、
ことを特徴とする無線伝送装置。
【請求項８】
前記所定の方式は、リードソロモン積符号化方式であることを特徴とする請求項７記載の無線伝送装置。
【請求項９】
前記アンテナ方向調整手段は、前記アンテナ方向制御情報に基づいて、
前記第１の局のアンテナ方向と前記第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、前記データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、前記相対的アンテナ方向関係を前記第１の方向に移動し、そうでない時には、前記相対的アンテナ方向関係を前記第１の方向と反対の方向に移動し、
前記相対的アンテナ方向関係を前記第１の方向と直交する第２の方向に移動を試みて、前記データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、前記相対的アンテナ方向関係を前記第２の方向に移動し、そうでない時には、前記相対的アンテナ方向関係を前記第２の方向と反対の方向に移動して、
前記第１の局のアンテナ方向と前記第２の局のアンテナ方向との調整を行うことを特徴とする請求項７記載の無線伝送装置。
【請求項１０】
前記第２の局は、前記第２の局のアンテナ方向を調整するアンテナ方向調整手段を備え、
前記アンテナ方向調整手段は、前記アンテナ方向制御情報を入力し、前記アンテナ方向制御情報に基づいて前記第２の局のアンテナ方向調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項７記載の無線伝送装置。
【請求項１１】
前記アンテナ方向制御情報を前記第１の局に送信するアンテナ方向制御情報送信手段を更に備え、
前記第１の局は、前記第１の局のアンテナ方向を調整するアンテナ方向調整手段を備え、
前記アンテナ方向調整手段は、前記アンテナ方向制御情報送信手段から送られてきた前記アンテナ方向制御情報を入力し、前記アンテナ方向制御情報に基づいて前記第１の局のアンテナ方向調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項７記載の無線伝送装置。
【請求項１２】
前記電磁波信号は、マイクロ波、ミリ波および光波の何れかの帯域に含まれることを特徴とする請求項７記載の無線伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自由空間を介して電磁波信号の伝送を行う無線伝送方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に無線伝送においては、無線伝送装置の設置場所の微少な動きや無線伝送装置の向きの変動等により、無線伝送装置間のアンテナ方向のずれが生じ、受信パワーが低下したり変動したりする。また特に長距離の場合には、固定された局間でも大気の屈折率変動が原因で、到来ビームの位置や角度がずれて受信パワーの変動が生じる。通信ではこのような受信パワーの低下は伝送信号の質を劣化させ、ディジタル伝送では誤りの発生率を増加させるため、上述したようなアンテナ方向のずれを修正する必要がある。
【０００３】
例えば、電磁波の一種である光波を用いた空間光伝送においては、従来、空間光伝送における光軸制御を行う方法または装置として、相手局より出射され到達した光信号ビームの位置をとらえ、そこから得られる光信号ビーム到来位置変動からの光軸ずれ情報を基に自局装置の方向制御を行ったり、或いは、その光軸ずれ情報を相手局に伝送して相手局装置の方向を調整したりする方式がとられている。また、光信号ビームとは別にガイド用の光ビームを送出して方向調整を行う方法も提案されている。
【０００４】
図１１は、従来の光軸制御の方法の説明図である。この図には、一方の局にある送信系および受信系の各部が示されている。受信光学系１０は、対向する相手局から送信された光信号を受光する。分離光学系１１は、その光信号の一部を位置検出部１２に導く。位置検出部１２は、例えば４分割ホトダイオードからなり、分離光学系１１で分離された光がその受光面上に到達する位置から位置信号を生成する。演算部１３は、位置検出部１２から出力された位置信号を基に演算して、相手局より到達した光信号ビームの光軸ずれを検出する。光軸制御部１４は、この光軸ずれ情報に基づき自局の光軸調整を行うか、或いは、この光軸ずれ情報を相手局に送信して相手局の光軸調整を行わせる。
【０００５】
光軸ずれ情報を相手局に送信して相手局の光軸を調整する場合、相手局に送るべき送信信号が存在するときには、以下のようにして光軸ずれ情報を相手局に送信する。変調・多重化部１５は、送信信号と光軸ずれ情報とを多重化し、信号送信部１６は、その多重化された信号を、送信光学系１７を介して相手局に向けて送信する。なお多重化の方法としては、信号毎に副搬送波周波数を変える周波数多重、時分割多重、信号毎に異なる波長の光を使う波長多重などがある。相手局より光軸ずれ情報が送られてきたら、以下のようにして光軸を調整する。送られてきた光信号は、受信光学系１０と分離光学系１１を経由して信号受信部１８で受信される。復調・分離部１９は、信号受信部１８で受信された光信号を復調し、本来の送信信号と光軸ずれ情報とに分離する。光軸制御部１４は、分離された光軸ずれ情報に基づいて、送信部もしくは空間光伝送装置自体の方向制御を行い光軸調整を行う。
【０００６】
上述の光軸制御方式を基本として、例えば以下のような空間光伝送方法または装置が提案されている。「特公平４−１４８９２」（第１の従来例）では、光軸調整のための光軸ずれ情報と本来の送信信号とを、異なる副搬送波周波数で変調し、異なる光波長で多重化して相手局に送信し、相手局において光軸を調整する装置が開示されている。
【０００７】
又、「特開平１−３０２９２５」（第２の従来例）では、自局内で、光送信部より送出された光ビームを平行に折り返し、相手局を撮像する撮像装置に導き、当該撮像装置から得られる撮像画像に基づいて光ビームの照射位置と相手局位置とのずれを検出し、自局送信ビームの光軸を調整する装置が開示されている。
【０００８】
又、「１９９３年電子情報通信学会秋期大会、Ｂ−９１３」（第３の従来例）では、本来の光信号ビームの周りに複数個の方向調整用ビームを配置し、この方向調整用ビームの受信状態を相手局に送り、光信号ビームの光軸調整を行う方法が示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来例では、送られてきた光信号を受信局において光学的に分配しなければならないので、送信局においては本来の送信信号の伝送に必要な光出力以上の大きな光送信出力が必要であるという問題点がある。又、送られてきた光信号を光学的に分配する為の分配光学系や、分配された光信号の一部を受光し位置を検出する位置検出用の受光素子が必要となり、光学系の規模が大きくなり装置が大きくなる問題点がある。
【００１０】
上記第２の従来例では、自局内において光信号を光学的に分配する為の分配光学系や、相手局を撮像する撮像装置が必要となるので、光学系の規模が大きくなり装置が大きくなる問題点がある。
【００１１】
上記第３の従来例では、本来の光信号とは別の複数個の方向調整用ビームが必要となるので、光学系の規模が大きくなり装置が大きくなる問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、小さな電磁波送信出力で電磁波信号を相手局に送信でき、また、相手局から送られてきた電磁波信号を簡単な受信系で受信できる、光軸調整機構を有する無線伝送方法および装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無線伝送方法は、屋外に設けられた第１の局のアンテナから自由空間を経て屋外に設けられた第２の局のアンテナへ電磁波信号を送信する無線伝送方法であって、（１）第１の局において、伝送すべきデータ系列を所定の方式に従って誤り訂正符号化する第１のステップと、（２）第１の局において、誤り訂正符号化したデータ系列を電磁波信号に変換して、この電磁波信号を自局のアンテナから自由空間を経て第２の局のアンテナに向けて送信する第２のステップと、（３）第２の局において、第１の局のアンテナから自局のアンテナに到達した電磁波信号を受信して、電気信号に変換する第３のステップと、（４）第２の局において、電気信号を所定の方式に従って誤り訂正復号化して、データ系列上の誤りを訂正する第４のステップと、（５）第２の局において、データ系列上の誤りの発生状況を観測し、誤りの発生状況に基づいてアンテナ方向制御情報を生成する第５のステップと、（６）アンテナ方向制御情報に基づいて第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行う第６のステップとを備えることを特徴とする。更に、第５のステップは、或る一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数と、その前の一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数とを比較して、このバースト誤り検出数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成することを特徴とする。又は、第５のステップは、一定時間の判定サイクル毎にデータ系列上のバースト誤りの有無を判定し、或る連続する一定数の判定サイクルからなる判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数と、その前の判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数とを比較して、その個数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る無線伝送方法は上述のように構成されるので以下のように作用する。先ず、第１のステップにおいて、第１の局は、伝送すべきデータ系列を所定の方式に従って誤り訂正符号化する。次に、第２のステップにおいて、第１の局は、誤り訂正符号化されたデータ系列を電磁波信号に変換して、その電磁波信号を自局のアンテナから自由空間を経て第２の局のアンテナに向けて送信する。これにより第２の局で受信可能となる。次に、第３のステップにおいて、第２の局は、第１の局のアンテナから自局のアンテナに到達した電磁波信号を受信して、電気信号に変換することにより、第１の局が送信した誤り訂正符号の付加されたデータ系列を受信する。次に、第４のステップにおいて、第２の局は、電気信号を所定の方式に従って誤り訂正復号化して、伝送によって発生したデータ系列上の誤りを訂正する。次に、第５のステップにおいて、第２の局は、データ系列上の誤りの発生状況を観測し、その誤りの発生状況に基づいてアンテナ方向制御情報を生成する。これにより無線伝送における誤りがランダム誤りであるか或いはバースト誤りであるかを検出し、アンテナ方向を調整すべきか否かを示す情報を得る。この第５のステップで、或る一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数と、その前の一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数とを比較して、このバースト誤り検出数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成する。或いは、この第５のステップで、連続する一定数の判定サイクルからなる判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数を計数し、その個数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成する。最後に、第６のステップにおいて、アンテナ方向制御情報に基づいて第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行う。これにより、第１の局と第２の局との間の無線伝送で伝送誤りを低減する。
【００１５】
本発明に係る無線伝送装置は、屋外に設けられた第１の局のアンテナから自由空間を経て屋外に設けられた第２の局のアンテナへ電磁波信号を送信する無線伝送装置であって、（１）第１の局において、入力された伝送すべきデータ系列を所定の方式に従って誤り訂正符号化する誤り訂正符号エンコーダ部と、（２）第１の局において、誤り訂正符号化したデータ系列を入力し電磁波信号に変換して、電磁波信号を自局のアンテナから自由空間を経て第２の局のアンテナに向けて送信する送信部と、（３）第２の局において、第１の局のアンテナから自局のアンテナに到達した電磁波信号を受信して電気信号に変換する受信部と、（４）第２の局において、受信部から出力された信号を入力し、所定の方式に従って誤り訂正復号化してデータ系列上の誤りを訂正するとともに、データ系列上の誤りの発生状況を出力する誤り訂正符号デコーダ部と、（５）第２の局において、誤りの発生状況に基づいてアンテナ方向制御情報を生成する演算部と、（６）アンテナ方向制御情報に基づいて第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行うアンテナ方向調整手段とを備えることを特徴とする。更に、演算部は、或る一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数と、その前の一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数とを比較して、このバースト誤り検出数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成することを特徴とする。又は、演算部は、一定時間の判定サイクル毎にデータ系列上のバースト誤りの有無を判定し、或る連続する一定数の判定サイクルからなる判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数と、その前の判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数とを比較して、その個数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る無線伝送装置は上述のように構成されるので以下のように作用する。先ず、第１の局で、誤り訂正符号エンコーダ部は、入力されたデータ系列を所定の方式に従って誤り訂正符号化する。次に、第１の局で、送信部は、誤り訂正符号化されたデータ系列を入力し電磁波信号に変換して、電磁波信号を自局のアンテナから自由空間を経て第２の局のアンテナに向けて送信する。次に、第２の局で、受信部は、第１の局のアンテナから自局のアンテナに到達した電磁波信号を受信して電気信号に変換することにより、第１の局の送信部が送信した誤り訂正の付加されたデータ系列を受信する。次に、第２の局で、誤り訂正符号デコーダ部は、受信部から出力された信号を入力し、所定の方式に従って誤り訂正復号化してデータ系列上の誤りを訂正するとともに、データ系列上の誤りの発生状況を出力する。次に、第２の局で、演算部は、誤りの発生状況に基づいてアンテナ方向制御情報を生成する。これにより無線伝送における誤りがランダム誤りであるか或いはバースト誤りであるかを検出し、アンテナ方向を調整すべきか否かを示す情報を得る。このとき、演算部は、或る一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数と、その前の一定期間におけるデータ系列上のバースト誤り検出数とを比較して、このバースト誤り検出数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成する。或いは、演算部は、連続する一定数の判定サイクルからなる判定ウィンドウにおいてバースト誤り有りと判定した判定サイクルの個数を計数し、その個数が少なくなるようにアンテナ方向制御情報を生成する。最後に、アンテナ方向調整手段は、アンテナ方向制御情報に基づいて第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行って、第１の局と第２の局との間の無線伝送における伝送誤りを低減する。
【００１７】
本発明に係る無線伝送方法または無線伝送装置では、所定の方式としてリードソロモン積符号化方式が好適に使用できる。リードソロモン積符号化方式が用いられる場合には、データ系列上の誤りの訂正の効率がよい。
【００１８】
本発明に係る無線伝送方法では、第６のステップは、アンテナ方向制御情報に基づいて、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を第１の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を第１の方向と反対の方向に移動し、又、記相対的アンテナ方向関係を第１の方向と直交する第２の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を第２の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を第２の方向と反対の方向に移動して、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行うのが好適である。
【００１９】
この場合には、第６のステップにおいて、アンテナ方向制御情報に基づいて、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を当該第１の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を当該第１の方向と反対の方向に移動し、又、当該第１の方向と直交する第２の方向についても、第１の方向と同様に調整を行って、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行うことにより、電磁波信号は、伝送誤りが少ない状態で第１の局から第２の局へ伝送される。
【００２０】
また、本発明に係る無線伝送装置では、アンテナ方向調整手段は、アンテナ方向制御情報に基づいて、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を第１の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を第１の方向と反対の方向に移動し、又、相対的アンテナ方向関係を第１の方向と直交する第２の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を第２の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を第２の方向と反対の方向に移動して、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行うのが好適である。
【００２１】
この場合には、アンテナ方向調整手段が、アンテナ方向制御情報に基づいて、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を当該第１の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を当該第１の方向と反対の方向に移動し、又、当該第１の方向と直交する第２の方向についても、第１の方向と同様に調整を行って、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行うことにより、電磁波信号は、伝送誤りが少ない状態で第１の局から第２の局へ伝送される。
【００２２】
本発明に係る無線伝送方法では、第６のステップは、アンテナ方向制御情報に基づいて第２の局のアンテナ方向を調整するのが好適である。また、本発明に係る無線伝送装置では、第２の局は、第２の局のアンテナ方向を調整するアンテナ方向調整手段を備え、アンテナ方向調整手段は、アンテナ方向制御情報を入力し、アンテナ方向制御情報に基づいて第２の局のアンテナ方向調整手段を制御するのが好適である。この場合には、アンテナ方向制御情報に基づいて、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との相対的アンテナ方向関係を任意の第１の方向に移動を試みて、データ系列上のバースト誤りの発生が少なくなるか、又は、バースト誤り有りと判定された判定サイクルの個数が少なくなれば、相対的アンテナ方向関係を当該第１の方向に移動し、そうでない時には、相対的アンテナ方向関係を当該第１の方向と反対の方向に移動し、又、当該第１の方向と直交する第２の方向についても、第１の方向と同様に調整を行って、第１の局のアンテナ方向と第２の局のアンテナ方向との調整を行うことにより、電磁波信号は、伝送誤りが少ない状態で第１の局から第２の局へ伝送される。
【００２３】
本発明に係る無線伝送方法では、アンテナ方向制御情報を第１の局に送信し、第１の局のアンテナ方向を調整するのが好適である。また、本発明に係る無線伝送装置は、アンテナ方向制御情報を第１の局に送信するアンテナ方向制御情報送信手段を更に備え、第１の局は、第１の局のアンテナ方向を調整するアンテナ方向調整手段を備え、アンテナ方向調整手段は、アンテナ方向制御情報送信手段から送られてきたアンテナ方向制御情報を入力し、アンテナ方向制御情報に基づいて第１の局のアンテナ方向調整手段を制御するのが好適である。この場合には、伝送誤りが少ない状態で、信号の伝送を行うことができる。
【００２４】
本発明に係る無線伝送方法または無線伝送装置では、電磁波信号は、マイクロ波、ミリ波および光波の何れかの帯域に含まれてもよい。何れの帯域に含まれる電磁波信号を用いても無線伝送を行うことができる。
【００３８】
なお、電磁波信号の１つである光信号が用いられる場合には、「アンテナ方向」は「光軸」を意味する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４０】
実施形態の説明に先立って、波長の短い電磁波の代表例として光波を取り上げ、光波を用いる空間光伝送における光ビームの振る舞いとそれに起因する誤りの発生、及び、伝送誤りを訂正する為の誤り訂正符号化について説明する。
【００４１】
先ず、光信号伝送空間の屈折率変化が光信号伝送の光軸に与える影響について説明する。
【００４２】
大気中を伝搬する光信号は、大気の影響を非常に受けやすい。例えば、大気中の気体分子やエアロゾルによる散乱や吸収によって、光信号のパワーは減衰する。また、気温の変化等による大気の屈折率変化の影響を受け、光信号の光路が変動する。
【００４３】
図４は、光信号伝送空間の大きくゆっくりとした屈折率変化が光信号伝送の光ビームに与える影響の説明図である。気温が大きくゆっくりと変化する場合には大気の屈折率もゆっくり変化し、或時刻ｔ１において図４（ｂ）に示すような屈折率分布（地表からの高さｈに対する屈折率ｎ）であったものが、その後の或時刻ｔ２においては図４（ｄ）に示すような屈折率分布に変化することがある。この場合、時刻ｔ１では、図４（ｂ）に示される屈折率分布に従って、図４（ａ）に示されるように送信局２０から送信された光信号ビーム２２は受信局２１に到達していたものが、時刻ｔ２では、図４（ｄ）に示される屈折率分布に従って、図４（ｃ）に示されるように送信局２０から送信された光信号ビーム２２は受信局２１に到達しない（このように光路が変化する現象はビームベンディングと呼ばれる）。光信号伝送が数ｋｍの長距離である場合には、受信局におけるビーム到来位置の変動は数ｍにもなる。ビームベンディングは気象条件に左右されるが概ね日周的であり、長期的には１年の間の季節的な変動として現れる。
【００４４】
又、大気屈折率の細かな変動は、光ビーム到来位置の細かな変動（この現象はスポットダンシングと呼ばれる）を引き起こし、また、受信局に到達した光ビーム内のパワー分布を不均一にし時間的に変動させる現象（この現象はシンチレーションと呼ばれる）を生じさせる。
【００４５】
以上の問題に対して、通常、以下のように対処する。図５は、空間光伝送における光信号ビームのビーム径の説明図である。方向調整の容易さと光信号ビーム到来位置変動に対するマージンを確保するため、受信局２１に到達する光信号ビーム２２のビーム径が受信局の受信面の径よりも大きくなるように、その光信号ビーム２２を送信局２０が送信する。
【００４６】
しかし、受信局２１において、到達した光信号ビーム２２の中心部を受光しても、受信局２１が光信号ビーム２２内の或一部分のみを受光する場合には、シンチレーションが発生すると受光パワーは変動を受ける。ビームベンディングが発生して受信局２１が光信号ビーム２２の周辺部を受光する場合に、更にスポットダンシングが発生すると、受信局２１の受光面から光信号ビーム２２が外れることによる受光パワーの変動も加わり、受光される光信号のパワー変動がさらに大きくなる。また、装置の機械的な変動もビームベンディングやスポットダンシングと同様の影響を与える。
【００４７】
図６は、受信局に到達した光信号ビームのビーム内におけるパワー分布写真である。送信局から受信局までの光伝送距離は略１ｋｍであり、送信局から受信局に到達した光信号ビームの直径は略１ｍである。図６（ａ）は、或時刻における受信局に到達した光信号ビーム内におけるパワー分布を写真フィルムに撮影した像であり、そのパワー分布は不均一であることが分かる。図６（ｂ）は図６（ａ）の測定時から１／３０秒後の、図６（ｃ）は更に１／３０秒後の、受信局に到達した光信号ビーム内におけるパワー分布を写真フィルムに撮影した像である。
これらの図から分かるように、受信局に到達した光信号ビーム内におけるパワー分布は短時間の間にも変動する。
【００４８】
図７は、受信局に到達し、受光された光信号のパワー変動の測定結果である。
送信局から受信局までの光信号伝送距離は略１ｋｍであり、受信局の受信光学系の受光レンズの口径は１００ｍｍ、焦点距離は１８０ｍｍである。送信局から送られてきた光信号は受光レンズで集束され、その強度はＰＩＮホトダイオードで測定され、その１秒間に亘る光信号受光パワーの変動の様子が図に示されている。この図から分かるように、受信局に到達し受光されるパワーは短時間の間に変動する。又、光信号の受光パワーは瞬間的に必要最小受光レベル以下になることがある。
【００４９】
受信局に到達する光信号が上述のように変動し、光信号の受光パワーが低下した場合、受信信号の質は劣化し、ディジタル伝送では誤りの発生率が増加する。
図８は、受信局に到達した光信号の誤りの発生状況の説明図である。図中で斜線で示した部分は誤りが発生した箇所を示す。
【００５０】
空間光伝送路上で、ビームベンディング、スポットダンシングおよびシンチレーションがなければ、受信局に到達する光信号は変動がなく、また減衰が少なく受光パワーが十分にあれば図８（ａ）に示すように伝送誤りは発生せず、送信局から受信局へ正しく光信号が伝送される。しかし、空間光伝送路上で光信号が減衰すると、受光部が受光する光信号のパワーは低下し、図８（ｂ）の斜線部に示すようにランダム誤りが発生する。又、受信局が受光する光信号のパワーが変動すると、図８（ｃ）の斜線部に示すようにバースト誤りが発生する。受信局の受光部が光信号ビームの周辺部に位置した場合には、光信号ビームの中心部にある場合に比べ、受光パワーが小さいことに加え、受光パワー変動がより大きくなるため、バースト誤りが発生しやすくなり、周辺部になればなるほどバースト誤りは長くなる。マイクロ波やミリ波においても、ビーム周辺に受信アンテナが位置する場合には、シンチレーションやフェージングにより、光と同様にバースト誤りが発生し易くなる。
【００５１】
尚、バースト誤りとは集中して生じる誤りのことである。その厳密な定義は難しいが、直感的には符号系列のある区間が他の部分に比べて著しく多く誤りを含むとき、この区間の誤りをバースト誤りといい、その長さは誤りの集中している区間の最初の誤りから最後の誤りまでの長さを言う。
【００５２】
次に、データ系列上の伝送誤りを訂正する為に用いられる誤り訂正符号について説明する。誤り訂正符号は、大きく分けて、ブロック符号と畳み込み符号がある。これらの誤り訂正符号化方式は更に幾つかの方式に分類される。方式によって、ランダム誤り訂正用、バースト誤り訂正用がある。さらに、上述した空間光伝送のようにランダム誤りとバースト誤りの両方が発生する系では、両誤りが効率よく訂正できるようにインターリーブや積符号化を行ったり、ランダム誤り訂正用の符号とバースト誤り訂正用の符号とを組み合わせて使ったりする。
【００５３】
誤り訂正符号の一つであるリードソロモン符号（以下、ＲＳ符号と略す）は、誤り訂正能力が高く、シンボル単位に誤り訂正を行う為バースト誤りの訂正も可能であり、復号も比較的容易なので、実際に広く利用されている。また、積符号化することによりランダム誤りに対する誤り訂正能力が向上するとともに、長いバースト誤りも訂正できる。そのため、空間光伝送のようにランダム誤りとバースト誤りが混在しているような系には非常に有効である。
【００５４】
そこで次に、一例としてＲＳ積符号の構成と誤り訂正動作を説明する。ＲＳ符号では、ｍビットで構成されたシンボルを単位として誤り訂正を行う。誤り位置が未知の場合には、相手局に送信すべきデータ系列のデータ長をｋシンボルとし、それから符号化して生成された誤り訂正符号の符号長を（ｎ−ｋ）シンボルとする（このようなＲＳ符号をＲＳ（ｎ，ｋ）と記す）と、誤り訂正可能シンボル数ｔは、
ｔ＝（ｎ−ｋ）／２      … (1)
である。しかし、訂正限界まで誤り訂正を行ってしまうと訂正誤りのチェックができないため、一般的には（ｔ−１）シンボルまで訂正し、残りの誤り訂正符号で訂正誤りのチェックを行う。
【００５５】
また、誤り位置が既知であるが誤りパターンが不明の場合の訂正は消失誤り訂正といい、誤り訂正可能なシンボル数ｔe は
ｔe ＝ｎ−ｋ            … (2)
である。
【００５６】
さらに、相手局に送信すべきデータ系列を２次元的に配列して、その行方向と列方向のそれぞれでＲＳ符号化しＲＳ積符号とする。図９は、ＲＳ積符号の説明図である。この図中で、Ａの部分は、本来の送信すべきデータ系列が２次元的に配列された部分であり、Ｂの部分は、Ａの部分のデータ系列を行方向に符号化したときの誤り訂正符号部分であり、Ｃの部分は、Ａの部分のデータ系列を列方向に符号化したときの誤り訂正符号部分であり、Ｄの部分は、ＢあるいはＣの部分の誤り訂正符号に対する誤り訂正符号の部分である。このように配列の行方向のＲＳ（ｎ1 ，ｋ1 ）を内符号ブロックとし、列方向のＲＳ（ｎ2 ，ｋ2 ）を外符号ブロックとして、ｎ1 ×ｎ2 配列のＲＳ積符号が構成される。
【００５７】
ＲＳ積符号の場合の誤り訂正は、まず内符号ブロックで、（ｔ1 −１）シンボルまでの誤りを誤り訂正し、訂正誤りのチェックを行う。その後、更に誤りのシンボルがある場合には、そのシンボルを誤り訂正するが、このシンボルは訂正誤りの可能性があるため、このシンボルが含まれるブロック内すべてのシンボルに誤りフラグをたてる。またｔ1 シンボルより多くの誤りを含むブロックには、ブロック内すべてのシンボルに誤りフラグをたてて、外符号ブロックの誤り訂正の処理に移る。外符号ブロックでは、（ｔ2 −１）シンボルまでの誤りを誤り訂正し、訂正誤りのチェックを行う。その後、訂正誤りがある場合、または、ｔ2 シンボル以上の誤りがある場合は、内符号からの誤りフラグの数が外符号ブロック内でｔe 以下のとき消失誤り訂正を行い、ｔe を越える場合は誤りとしてそのまま出力する。
【００５８】
以上のような誤り訂正の際に、例えばブロック内の誤りシンボル数といった訂正情報が得られる。図１０は、ＲＳ積符号による誤り訂正の訂正情報の説明図である。内符号をＲＳ（９５，８７）とし、外符号をＲＳ（１３６，１２８）とした場合の訂正情報の例を示す。
【００５９】
この場合、内符号ブロックによる誤り訂正においては、誤り訂正可能なシンボル数は４（＝(95-87)/2 ）である。又、内符号ブロックによる誤り訂正を行った後における外符号ブロックによる誤り訂正においては、誤り訂正可能なシンボル数は４（＝(136-128)/2 ）であり、さらに消失誤り訂正を行うと８（＝136-128 ）シンボル迄訂正できる。
【００６０】
この図には、１秒間に誤り訂正処理したブロック数がそれぞれの行に誤りの発生状況に応じて分類されて示されている。それぞれの欄には左から順に、(a) 内符号ブロックに関して誤りシンボルがなかったブロック数、(b) 内符号ブロックに関して誤りシンボルが１ないし３個存在したブロック数（誤り訂正可能）、(c) 内符号ブロックに関して誤りシンボルが４個存在したブロック数（誤り訂正可能）、(d) 内符号ブロックに関して誤りシンボルが５個以上存在したブロック数（誤り訂正不可能）、(e) 外符号ブロックに関して誤りシンボルがなかったブロック数、(f) 外符号ブロックに関して誤りシンボルが１ないし３個存在したブロック数（誤り訂正可能）、(g) 外符号ブロックに関して誤りシンボルが４ないし８個存在したブロック数（消失誤り訂正可能）、(h) 外符号ブロックに関して誤りシンボルが９個以上存在したブロック数（誤り訂正不可能）、が記されている。
【００６１】
図１０の▲１▼に示される誤り発生の場合には、１内符号ブロック内の誤りが３シンボル以下であるため、内符号ブロックでの誤り訂正により完全に誤り訂正できる。
【００６２】
図１０の▲２▼に示される誤り発生の場合には、空間光伝送路の状態が悪化して誤りが増加して、１内符号ブロック内の誤りが５シンボル以上のブロックもあるので、内符号ブロックでの誤り訂正によっては完全には誤り訂正できない。しかし、内符号ブロックでの誤り訂正の後の外符号ブロック内での誤りが３シンボル以下であるので、外符号ブロックでの誤り訂正により完全に誤り訂正できる。
【００６３】
図１０の▲３▼に示される誤り発生の場合には、誤りの存在するブロックの割合が図１０の▲２▼と比べて少ない。しかし、内符号ブロックでの誤り訂正の後の外符号ブロック内での誤りが９シンボル以上のブロックがあるので、その場合には外符号ブロックでの誤り訂正によっても完全には誤り訂正できない。このようにバースト誤りが支配的な状態になってくると、誤りシンボルの存在するブロック数は少なくても完全に誤りが訂正できなくなる。
【００６４】
本発明は、図１０に示したような誤り訂正の処理の際に得られる訂正情報に基づいて、受信局が受信した電磁波信号中のバースト誤りの発生を検出し、送信局と受信局との間のアンテナ方向を調整する。以降では、誤り訂正符号として以上に説明したＲＳ積符号化方式を用いた場合について説明する。
【００６５】
先ず、第１の実施形態について説明する。本実施形態は、電磁波の一つとして光波を用いた例であり、光軸制御情報を求めて自局の光軸を調整するものである。図１は、第１の実施形態に係る空間光伝送装置の構成図である。この図には、２組の空間光伝送装置からなる空間光伝送システムを記してある。
【００６６】
本実施形態に係る空間光伝送装置は、（１）伝送すべきデータ系列を誤り訂正符号化する誤り訂正符号（ＥＣＣ）エンコーダ部１２０と、（２）誤り訂正符号化されたデータ系列を変調する変調部１３０と、（３）変調部１３０で変調された信号を光信号として相手局に送信する送信部１４０と、（４）相手局から送られてきた光信号を受光する受光部２５０と、（５）受光部２５０で受信した信号を復調する復調部２６０と、（６）復調部２６０で復調された信号を誤り訂正復号化しデータ系列上の誤りを訂正するＥＣＣデコーダ部２７０と、（７）ＥＣＣデコーダ部２７０における誤り訂正復号化処理の状況に応じて光軸制御情報を出力する演算部２９０とを備える。
【００６７】
同様に、別の空間光伝送装置は、（１）伝送すべきデータ系列号を誤り訂正符号化するＥＣＣエンコーダ部２２０と、（２）誤り訂正符号化されたデータ系列を変調する変調部２３０と、（３）変調部２３０で変調された信号を光信号として相手局に送信する送信部２４０と、（４）相手局から送られてきた光信号を受光する受光部１５０と、（５）受光部１５０で受信した信号を復調する復調部１６０と、（６）復調部１６０で復調された信号を誤り訂正復号化しデータ系列上の誤りを訂正するＥＣＣデコーダ部１７０と、（７）ＥＣＣデコーダ部１７０における誤り訂正復号化処理の状況に応じて光軸制御情報を出力する演算部１９０とを備える。
【００６８】
第１の局１００に、ＥＣＣエンコーダ部１２０、変調部１３０、送信部１４０、受光部１５０、復調部１６０、ＥＣＣデコーダ部１７０、および演算部１９０が配される。第２の局２００に、ＥＣＣエンコーダ部２２０、変調部２３０、送信部２４０、受光部２５０、復調部２６０、ＥＣＣデコーダ部２７０、および演算部２９０が配される。
【００６９】
第１の局１００において、以下のようにしてデータ系列sig1を第２の局２００に向けて送信する。
【００７０】
ＥＣＣエンコーダ部１２０は、データ系列sig1を入力し、そのデータ系列sig1を基にＲＳ積符号化方式に従って誤り訂正符号化して出力する。もし、第２の局２００に送信すべきデータ系列が複数ある場合には、ＥＣＣエンコーダ部１２０の前段にマルチプレクサ部を設けて、それらのデータ系列を多重化し、ＥＣＣエンコーダ１２０に、その多重化されたデータ系列を入力してもよい。
【００７１】
変調部１３０は、ＥＣＣエンコーダ部１２０から出力された信号を入力し、これに同期信号を加えて、さらに伝送路符号化して出力する。
【００７２】
送信部１４０は、変調部１３０から出力された信号を入力し、光信号に変換し、送信光学系を介して第２の局２００に向けて光信号を送信する。
【００７３】
第２の局２００において、以下のようにしてデータ系列sig1を第１の局１００から受信する。
【００７４】
受光部２５０は、対向する第１の局１００より送られてきた光信号を受信光学系で受光し、受光素子で光電変換して電気信号に変換し、増幅回路で適当に増幅し、識別回路で”１”、”０”を判別してディジタルデータ系列に変換し出力する。また、受光した光信号のパワーを検知し、それに応じて増幅回路や受光素子の利得制御を行ってもよい。
【００７５】
復調部２６０は、受光部２５０から出力された信号を入力し、その信号から同期信号を検出し、伝送路復号化を行い出力する。
【００７６】
ＥＣＣデコーダ部２７０は、復調部２６０から出力された信号を入力し、その信号をＲＳ積符号化方式に従って誤り訂正復号化して、第１の局１００から送られてきたデータ系列sig1を出力すると共に、データ系列上の誤りの発生状況をも出力する。もし、第１の局１００において、複数のデータ系列を多重化して送信した場合には、ＥＣＣデコーダ部２７０の後段にデマルチプレクサ部を設けて、それらのデータ系列を分離する。
【００７７】
演算部２９０は、ＥＣＣデコーダ部２７０より出力された誤りの発生状況を入力し、その誤りの発生状況を解析して光軸制御情報を生成し出力する。又、受光部２５０で受光した光信号のパワー、及び、送信部２４０で相手局に送信しようとする光信号のパワーをも入力して、光軸制御情報生成の際の参考としてもよい。
【００７８】
第２の局２００は、光軸調整手段を有し、演算部２９０から出力された光軸制御情報に基づいて光軸が制御される。
【００７９】
第２の局２００から第１の局１００に送信する場合も同様である。送信されるべきデータ系列sig2は、第２の局２００のＥＣＣエンコーダ部２２０で誤り訂正符号化され、変調部２３０で同期信号が加えられ、伝送路符号化され、送信部２４０で光信号に変換され、第１の局１００に向けて送信される。第２の局２００から第１の局１００に到達した光信号は、受光部１５０で受光され、復調部１６０で同期信号が検出され伝送路復号化され、ＥＣＣデコーダ部１７０で誤り訂正が行われる。演算部１９０は、ＥＣＣデコーダ部１７０から出力された誤りの発生状況に基づいて光軸制御情報を生成し、第１の局１００は、この光軸制御情報に基づいて光軸が制御される。
【００８０】
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、光軸制御情報を相手局に送り、相手局の光軸を調整するものである。図２は、第２の実施形態に係る空間光伝送装置の構成図である。この図には、２組の空間光伝送装置からなる空間光伝送システムを記してある。
【００８１】
本実施形態に係る空間光伝送装置は、（１）データ系列と自局の演算部１９０から出力された光軸制御情報とを多重化するマルチプレクサ部１１０と、（２）マルチプレクサ部１１０で多重化されたデータ系列を誤り訂正符号化するＥＣＣエンコーダ部１２０と、（３）マルチプレクサ部１１０で多重化されＥＣＣエンコーダ部１２０で誤り訂正符号化されたデータ系列を変調する変調部１３０と、（４）変調部１３０で変調された信号を光信号として相手局に送信する送信部１４０と、（５）相手局から送られてきた光信号を受光する受光部２５０と、（６）受光部２５０で受信した信号を復調する復調部２６０と、（７）復調部２６０で復調された信号を誤り訂正復号化し誤り訂正するＥＣＣデコーダ部２７０と、（８）ＥＣＣデコーダ部２７０で誤り訂正された信号から伝送されるべきデータ系列と光軸制御情報とを分離するデマルチプレクサ部２８０と、（９）ＥＣＣデコーダ部２７０における誤り訂正復号化処理の状況に応じて光軸制御情報を出力する演算部２９０とを備える。
【００８２】
同様に、別の空間光伝送装置は、（１）データ系列と自局の演算部２９０から出力された光軸制御情報とを多重化するマルチプレクサ部２１０と、（２）マルチプレクサ部２１０で多重化されたデータ系列を誤り訂正符号化するＥＣＣエンコーダ部２２０と、（３）マルチプレクサ部２１０で多重化されＥＣＣエンコーダ部２２０で生成された誤り訂正符号化したデータ系列を変調する変調部２３０と、（４）変調部２３０で変調された信号を光信号として相手局に送信する送信部２４０と、（５）相手局から送られてきた光信号を受光する受光部１５０と、（６）受光部１５０で受信した信号を復調する復調部１６０と、（７）復調部２６０で復調された信号を誤り訂正復号化し誤り訂正するＥＣＣデコーダ部１７０と、（８）ＥＣＣデコーダ部１７０で誤り訂正された信号から伝送されるべきデータ系列と光軸制御情報とを分離するデマルチプレクサ部１８０と、（９）ＥＣＣデコーダ部１７０における誤り訂正復号化処理の状況に応じて光軸制御情報を出力する演算部１９０とを備える。
【００８３】
第１の局１００に、マルチプレクサ部１１０、ＥＣＣエンコーダ部１２０、変調部１３０、送信部１４０、受光部１５０、復調部１６０、ＥＣＣデコーダ部１７０、デマルチプレクサ部１８０、および演算部１９０が配される。第２の局２００に、マルチプレクサ部２１０、ＥＣＣエンコーダ部２２０、変調部２３０、送信部２４０、受光部２５０、復調部２６０、ＥＣＣデコーダ部２７０、デマルチプレクサ部２８０、および演算部２９０が配される。
【００８４】
本実施形態における、ＥＣＣエンコーダ部１２０と２２０、変調部１３０と２３０、送信部１４０と２４０、受光部１５０と２５０、復調部１６０と２６０、ＥＣＣデコーダ部１７０と２７０、および演算部１９０と２９０の作用は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８５】
第１の局１００において、マルチプレクサ部１１０は、第２の局２００に送信すべきデータ系列sig1a とsig1b （本実施形態の説明では２信号とする）、および、自局の演算部１９０で生成された光軸制御情報とを多重化する。
【００８６】
マルチプレクサ部１１０で多重化された信号は、前述の第１の実施形態の場合と同様に、ＥＣＣエンコーダ部１２０で誤り訂正符号化されて、変調部１３０で同期信号が加えられ伝送路符号化され、送信部１４０で光信号に変換され、第２の局２００に向けて送信される。
【００８７】
第１の局１００から第２の局２００に到達した光信号は、前述の第１の実施形態の場合と同様に、受光部２５０で受光され、復調部２６０で同期信号が検出され伝送路復号化され、ＥＣＣデコーダ部２７０で誤りが訂正される。演算部２９０は、ＥＣＣデコーダ部２７０におけるデータ系列上の誤りの発生状況に基づいて光軸制御情報を生成する。
【００８８】
デマルチプレクサ部２８０は、ＥＣＣデコーダ部２７０から出力された信号を分離し、データ系列sig1a とsig1b 、および、光軸制御情報を出力する。その分離された光軸制御情報は、第１の局１００の演算部１９０で生成された光軸制御情報である。第２の局２００は、光軸調整機能を有し、デマルチプレクサ部２８０から出力された光軸制御情報に基づいて光軸が制御される。
【００８９】
第２の局２００から第１の局１００に送信する場合も同様である。第２の局２００において、第１の局１００に送信すべきデータ系列sig2a とsig2b 、および、自局の演算部２９０で生成された光軸制御情報は、マルチプレクサ部２１０で多重化され、ＥＣＣエンコーダ部２２０で誤り訂正符号化され、変調部２３０で同期信号が加えられ伝送路符号化され、送信部２４０で光信号に変換され、第１の局１００に向けて送信される。第２の局２００から第１の局１００に到達した光信号は、受光部１５０で受光され、復調部１６０で同期信号が検出され伝送路復号化され、ＥＣＣデコーダ部１７０で誤りが訂正される。演算部１９０は、ＥＣＣデコーダ部１７０における誤りの発生状況に基づいて光軸制御情報を生成する。デマルチプレクサ部１８０は、ＥＣＣデコーダ部１７０から出力された信号を分離し、データ系列sig2a とsig2b 、および、光軸制御情報を出力する。第１の局１００は、デマルチプレクサ部１８０から出力された光軸制御情報に基づいて光軸が制御される。
【００９０】
次に、演算部２９０（演算部１９０も同様）における光軸制御情報の生成について、フローチャートを用いて詳細に説明する。図３は、光軸制御情報生成のフローチャートである。誤りがランダム誤りであるかバースト誤りであるかが判別され、それに基づいて光軸制御情報が生成される。
【００９１】
ステップＳ１において、相手局より送信され受光部２５０で受信され復調部２６０で復調された信号に誤りが存在するか否かが、ＥＣＣデコーダ部２７０で検査される。もし、誤りが検出されなかったらステップＳ２へ進み、誤りが検出されたらステップＳ３へ進む。
【００９２】
ステップＳ１において誤りが検出されなかった場合には、ステップＳ２において、相手局と自局との間の光軸は良好であると判断され、光軸調整は行われない。その旨を示すデータが出力されてもよい。
【００９３】
ステップＳ１において誤りが検出された場合には、ステップＳ３において、ＥＣＣデコーダ部２７０は誤り訂正を行うと共に、誤りの発生状況を出力する。
【００９４】
ステップＳ４において、ＥＣＣデコーダ部２７０からの誤りの発生状況に基づき、演算部２９０は、ある一定時間の判定サイクルの間における、検出された誤りの発生率（検出誤り率）や、検出された誤りに対する訂正不能な誤りの割合を演算する。その結果は、メモリ中に記憶されて、つぎ以降の判定サイクルにおける誤りの発生状況との比較に使われる。ここで検出誤り率が小さくて全ての誤りが訂正できるような状態の時には、ステップＳ２に進み、光軸制御情報は出力されないか、或いは、良好な状態である旨を示すデータが出力される。逆に、検出誤り率が大きい場合や、訂正不能な誤りが発生した場合には、ステップＳ５に進む。
【００９５】
ステップＳ５において、バースト誤りであるか否かの判定が行われる。バースト誤りの場合には、誤り訂正によっても訂正できない割合が増加する。そこでこの判定は、検出された誤りに対して訂正できた誤りの割合と訂正不能な誤りの割合を比較したり、或いは、総ブロック数に対するブロック中数シンボル以上の訂正を行ったブロックのと訂正不能であったブロック数の和の比率を比較することにより、行うことが可能である。
【００９６】
例えば図１０の例で説明すると、（ｂ）欄や（ｃ）欄の数が大きくても（ｄ）欄が零ならランダム誤りと判断する。また、（ｄ）欄の数が増えても、（ｂ）欄や（ｃ）欄の数に対して少なければ、これもランダム誤りと判断する。これに対して、（ｂ）欄や（ｃ）欄の数に対して（ｄ）欄の割合が増加したり、（ｇ）欄や（ｈ）欄が０でなかったら、バースト誤りと判断する。具体的には、例えば、
ｄ／（ｂ＋ｃ）＞１／１００    … (3)
又は
ｈ＞０                        … (4)
である時にバースト誤りであると判定され、これらの条件を満たさない時にはランダム誤りであると判定される。尚、例えば上記の（３）式における 'ｄ' は、図１０中における（ｄ）欄に記載されているブロック数を表す。
【００９７】
ステップＳ５の判定においてランダム誤りであると判定されたときは、ステップＳ６に進み、光軸制御情報は出力されない。ランダム誤りである旨を示すデータが出力されてもよい
ステップＳ５の判定においてバースト誤りであると判定されたときには、ステップＳ７に進む。
【００９８】
ステップＳ７において、バースト誤りであるか否かをステップＳ５に重ねて確認する。バースト誤りの性質から、１判定サイクルの中にバースト誤りがあったとステップＳ５で判定されたとしても、次の判定サイクルでもバースト誤りがあるとステップＳ５で判定されるとは限らない。従って、光軸制御情報を生成すべきバースト誤りか否かを決定するために、現サイクルから数サイクル前までを判定ウィンドウとし、そのウィンドウ中にステップＳ５においてバースト誤りが存在すると判定されたサイクルの個数を計数する。このウィンドウの大きさは例えば１０サイクル程度でよい。
【００９９】
ステップＳ７で計数されたバースト誤り有りと判定されたサイクルの数が例えば１個である場合には、光軸調整を行う必要がないものと判断し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、光軸制御情報は出力されない。バースト誤りは１個だけである旨を示すデータが出力されてもよい。
【０１００】
ステップＳ７で計数されたバースト誤り有りと判定されたサイクルの数が２個以上である場合には、ステップＳ９に進む。
【０１０１】
ステップＳ９において、このウィンドウ内にステップ５でバースト誤り有りと判定されたサイクル数と、１つ前のウィンドウ内にステップ５でバースト誤り有りと判定されたサイクル数とに基づいて光軸制御情報が生成される。つまり、現ウィンドウとそのひとつ前のウィンドウとを比べ、ステップＳ５でバースト誤り有りと判定されたサイクル数を比較し、そのサイクル数が少なくなる方向に動くよう、ステップ１０において演算部２９０は光軸制御情報を生成し出力する。
【０１０２】
ステップＳ９では、又、ウィンドウ中のバースト誤り有りのサイクル数がウィンドウ中の全サイクル数に比べ少ない場合（例えば、１０サイクルをウィンドウとした例では、２サイクル以下の時）には、判定精度を高めるために、ウィンドウを広げたり（例えば、１０サイクルを３０サイクルに増加）、比較するウィンドウ数を増やしたり（例えば、１ウィンドウ前との比較を、３ウィンドウ前までとの比較に拡張）することが効果的である。
【０１０３】
尚、上述のウィンドウ毎のバースト誤り検出数の比較に替えて、サイクル毎にバースト誤り検出数を比較して、バースト誤りが増加していく傾向にあるのか或いは減少していく傾向にあるのかを判定し、バースト誤りが減少する方向に動くように光軸制御情報を生成し出力してもよい。
【０１０４】
又、演算部２９０は、受光部２５０からの受光パワーや送信部２４０からの送信パワーを入力し監視して、光軸制御情報生成の際の補助として用いてもよい。例えば、平均受光パワーが大きく減少して誤り訂正不能な状況が発生し始めた場合は、空間光伝送路における減衰量の増加によるランダム誤りが主因であると判断することができる。一方、平均受光パワーは十分にあるにも関わらず誤り訂正不能な状況が生じ始めた場合は、バースト誤りと判断することができる。ここでの受光パワーは、受信光を別の受光部で受けるのではなく、受光部２５０で受光され光電変換され増幅された信号を分配し、それを積分することで得られる。例えば、受信回路のＡＧＣ（オートゲインコントロール）のための信号を使っても良い。又、送信パワーを監視することによって、送信部２４０の問題と空間光伝送路上での問題とを分離することができる。
【０１０５】
以上の処理を繰り返す。即ち、次々にステップＳ１に入力される信号は上述のフローに従って処理される。
【０１０６】
なお、第２の実施形態のように、第２の局２００が、自局で生成した光軸制御情報を第１の局１００へ送信して、第１の局１００の光軸の制御を行う場合、第２の局２００が光軸制御情報を出力した後、第１の局１００が光軸を動かすまでの時間を考慮し、第２の局２００の演算部２９０は一定時間遅延して次の判定サイクルの演算を行う。反対方向に伝送する場合も同様である。
【０１０７】
又、第２の実施形態では、第１の局１００の光軸と第２の局２００の光軸とのずれが大きくなり、データ系列上のバースト誤りの発生の頻度が多くなると、第２の局２００のＥＣＣデコーダ部２７０は、第１の局１００から送信されてきたデータ系列と光軸制御情報の誤り訂正を完全には行えず、その光軸制御情報が正しく伝送されないと、第２の局２００の光軸が調整できない事態が発生する。従って、第１の局１００の光軸と第２の局２００の光軸とが、伝送されたデータ系列上の誤り訂正が完全にできる範囲に維持されるように、バースト誤りが発生したことを早期の時点で検出して、且つ、光軸を微調整することが望ましい。或いは、光軸制御情報を、空間光伝送以外の方法、例えば、電気信号として伝送する方法で伝送してもよい。
【０１０８】
次に、光軸調整アルゴリズムについて説明する。図３で説明したフローにより生成された光軸制御情報に基づき光軸を制御するアルゴリズムとしては、試行錯誤的な山登りアルゴリズムでもよい。この山登りアルゴリズムでは、まず光軸を任意の方向へ動かし、その結果、バースト誤り発生が減少するようであればそのままの方向へ光軸を動かし、逆にバースト誤り発生が増加するようであれば逆方向へ光軸を動かす。
【０１０９】
又、空間光伝送におけるビーム変動の振る舞いは、前述したように日周変動のようなある種の規則性があるため、そうした情報をあらかじめ演算部２９０に入力・記憶しておくことにより光軸制御を行うことも可能である。さらには、学習機能を持たせ様々な状況でのデータを演算部２９０自身が学習し、それら用いて光軸制御情報を生成すれば、より柔軟な制御が行える。
【０１１０】
次に、第１の局または第２の局における光軸調整機構について説明する。例えば、（１）空間光伝送装置全体を一体としてサーボ機構等で移動させる方法、（２）送信装置（送信部を含む送信系の各部）と受信装置（受光部を含む受信系の各部）の双方または送信装置のみに備えられる光軸調整手段（例えば、サーボ機構）により移動させる方法、（３）送信部と受光部の双方または送信部のみに備えられる光軸調整手段（例えば、サーボ機構）により移動させる方法、（４）２軸ジンバル、圧電素子等でミラーを駆動して、そのミラーで反射させることにより光軸のみを偏向させる方法、（５）ウエッジプリズム、音響光学素子等で光軸を偏向させる方法、（６）Phased Arrayによって送信方向を偏向させる方法、により光軸を調整する。又、これらを併用して粗調整と微調整の両機能を備えてもよい。
【０１１１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、誤り訂正符号は、ＲＳ符号以外の符号でもよい。ＥＣＣデコーダ部とＥＣＣエンコーダ部は、それぞれの符号化方式に応じた処理を行う。
【０１１２】
又、相手局から送られてきた光信号を受光して誤り訂正処理し、その誤り訂正処理における訂正情報に基づき自局の光軸を調整すると共に、その訂正情報を相手局に送り相手局の光軸を調整させる構成としても良い。
【０１１３】
又、実施形態の説明では双方向伝送の場合について記したが、片方向伝送でもよい。片方向伝送の場合、相手局から送られてきた光信号の誤りの発生状況を自局で検出して光軸制御情報を生成し、その光軸制御情報を相手局に送って相手側の光軸を制御するときは、その光軸制御情報だけを相手局に伝送すればよい。光軸制御情報送信手段として、例えば、電話回線や無線等を利用して、その光軸制御情報を相手局に伝送してもよい。又、空間光伝送で相手局に光軸制御情報を送る場合にも、その光軸制御情報のみを伝送すればよいので、低速狭帯域検波が可能であって光軸制御情報の送受信装置は簡単であり、なおかつ本線よりもずっと少ない受光パワーで動作させることができるため、光軸制御情報の伝送に関しては光軸制御を行わなくてもよいだけの大きなビーム径にすることができる。
【０１１４】
さらに、光軸制御情報を第１の局で直接生成することもできる。この場合、第２の局に、例えばコーナーキューブのように入射光と平行で反対方向に光を出射するような反射機構を設け、第１の局から信号光を出射し、第２の局のこの反射機構から反射した光を第１の局で受信し、光軸制御情報を生成する。この場合、第１の局では、光軸制御情報を生成するために誤りを検出する際、誤り訂正を行っても良いが、伝送した信号と往復の伝送時間分だけ遅延させた信号と比較して誤りを検出することもでき、光軸制御情報の生成回路を簡易なものにすることが出来る。
【０１１５】
又、光軸制御情報を生成するアルゴリズムは、図３で説明したフローに限定されるものではない。例えば、バースト誤りと判定する判定式は、（３）式と（４）式で表された判定式に限定されるものではない。フローチャート中の条件付き分岐を行うステップでは、その分岐条件を変更することも可能である。
【０１１６】
又、本発明中にあるデータ系列には、当然、元信号を圧縮して得られるデータ系列も含まれる。
【０１１７】
又、ＶＨＦ、ＵＨＦ、ＳＨＦ、ＥＨＦなどの波長が或程度短い電磁波の場合は、アンテナ中心軸からの離軸が大きくなるのに従い、バースト誤りとともにランダム誤りも発生確率が高くなるので、本発明を適用することができる。例えば、図３で説明したフローにランダム誤りの場合のステップを追加し、そのフローで生成されたアンテナ中心軸制御情報に基づいて、例えば、山登りアルゴリズムの適用が可能である。その場合、山登りアルゴリズムにおけるインターバル時間は、伝送すべき信号が、例えば、映像信号の場合はフィールド時間としてもよい。
さらに、山登りアルゴリズムにおけるステップ幅（参考文献：電子情報通信ハンドブック、第２分冊、ｐ．２４５５、昭和６３年３月３０日）は、例えば、電磁波の周波数に応じて変えるのが好適である。
【０１１８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり本発明によれば、無線伝送におけるデータ系列上の伝送誤りを誤り訂正符号により訂正すると共に、そのデータ系列上の誤りの発生状況に基づいてバースト誤りを検出してアンテナ方向制御情報を生成し、このアンテナ方向制御情報で自局または相手局のアンテナ方向を制御する。これにより、本来の電磁波信号の受信とは別のアンテナ方向調整の為の付加的な受信部等が不要となり、又、相手局に送る電磁波信号のパワーを大きくする必要もない。従って、簡単な受信装置と小さな電磁波送信出力とで、自局のアンテナ方向と相手局のアンテナ方向との調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る空間光伝送装置の構成図である。
【図２】第２の実施形態に係る空間光伝送装置の構成図である。
【図３】光軸制御情報生成のフローチャートである。
【図４】光信号伝送空間の屈折率変化が光信号ビームに与える影響の説明図である。
【図５】光信号伝送における光信号ビームのビーム径の説明図である。
【図６】受信局に到達した光信号ビームのビーム内におけるパワー分布写真である。
【図７】受信局が受光した光信号のパワー変動の測定結果である。
【図８】受信局が受光した光信号の誤りの発生状況の説明図である。
【図９】ＲＳ積符号の説明図である。
【図１０】ＲＳ積符号による誤り訂正の訂正情報の説明図である。
【図１１】従来の光軸制御の方法の説明図である。
【符号の説明】
１００…第１の局、２００…第２の局、１１０，２１０…マルチプレクサ部、１２０，２２０…ＥＣＣエンコーダ部、１３０，２３０…変調部、１４０，２４０…送信部、１５０，２５０…受光部、１６０，２６０…復調部、１７０，２７０…ＥＣＣデコーダ部、１８０，２８０…デマルチプレクサ部、１９０，２９０…演算部、１９５，２９５…光軸制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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