(57)【要約】  本発明は、そこからＮ個の２次区間が延びる、少なくとも１つの分岐点を含むケーブルにおける欠陥を検出し、位置を特定するための、電気ケーブル・ネットワークを解析する方法及び装置に関する。本方法は、複数の注入地点Ｅにおいて、ネットワーク内へ、互いに相関しないデジタル信号ＰＮｉ（ｔ）の擬似ランダム・シーケンスを注入することと、１つ以上の観察地点Ｓｊにおいて、送信されたシーケンスの循環及び、ネットワークのインピーダンス不連続におけるその反射によって生成された、複合時間信号Ｒｊ（ｔ）を収集することとを含む。複合信号と時間的にずれた擬似ランダム・シーケンスとの間の相関が次に計算され、そしてネットワークにおける信号の伝播速度を考慮することにより、ネットワーク内の欠陥の位置をそこから推定するために、相関のピーク位置が探索される。【選択図】      図９
2010507950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは２以上）の二次的区間がそこから延びる、少なくとも１つの接続部を含むケーブル・ネットワークの試験方法であって、前記方法は以下の作業：
−複数の注入地点Ｅｉにおいて、ネットワーク内へデジタル信号ＰＮｉ（ｔ）の擬似ランダム・シーケンスを注入する作業と、
−１つ以上の観察地点Ｓｊにおいて、ネットワークのインピーダンス不連続における、送信されたシーケンス及びそれらの反射の循環により生成される、複合した時間信号Ｒｊ（ｔ）を収集する作業と、
−各観察地点Ｓｊにおいて、及び各注入地点Ｅｉに対し、可変遅延τに応じて一方でこの観察地点に存在する複合信号Ｒｊ（ｔ）と、他方で異なる地点において注入されるが、可変遅延τだけ遅れたシーケンスＰＮｉ（ｔ）と同一の擬似ランダム・シーケンスＰＮｉ（ｔ−τ）との間の、時間相関値を表わす相関関数Ｋｉｊ（τ）を計算する作業と、
−それに対して相関曲線Ｋｉｊ（τ）がピークを示す、τの特性値を探す作業と、
−各相関Ｋｉｊ（τ）に関して見出される特性値に応じて、ケーブルの欠陥位置を決定する作業と、
−異なる地点で注入された擬似ランダム・シーケンスが互いに無相関とされる作業とを含む方法。
【請求項２】
シーケンスが、ラップアラウンドを伴うｎ個のシフトレジスタの縦続によって生成される、「最大長」シーケンス又はＭシーケンスであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
擬似ランダム・シーケンスが異なるビットレートを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
２つの擬似ランダム・シーケンス間のビットレートの比率が無理数、又は整数の有理分数であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
擬似ランダム・シーケンスが、ビット数で表わされる、異なる長さを有することを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項６】
擬似ランダム・シーケンスが、それらの時間的ずれに拘わらず殆どゼロである互いの相互相関を本質的に示す、互いに直交したシーケンスであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
各擬似ランダム・シーケンスが、ｎ次の原始特性多項式に対応することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
２つのシーケンス間の相互相関比が１０％未満：
（最大相互相関−最小相互相関）／（最大自己相関）≦０．１０
であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
そこからＮ個の２次区間（Ｎは２以上）が延びる、少なくとも１つの接続点を備えるケーブル・ネットワークの試験用装置であって、それが、
互いに相関せず、試験されるネットワークの２つの地点において接続され得る、デジタル信号の少なくとも２つの擬似ランダム・シーケンスのソースと、相互に前記ソースを同期化する手段と、ネットワークの少なくとも１つの地点に存在する複合信号を検出する装置と、そしてこの信号と可変遅延（τ）だけ遅れた各擬似ランダム・シーケンスとの間の、相関関数を計算する手段とを含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ケーブル・ネットワーク内の欠陥の検出、特性化、及び位置特定のために、そのようなネットワークを解析する方法及び装置に関する。
【０００２】
関連する電気ケーブルは固定された設備（配電ネットワーク、内部又は外部通信ネットワーク）、あるいは移動型の設備（航空機、船舶、自動車等における動力又は通信ネットワーク）における、動力伝達ケーブルもしくは通信ケーブルであり得る。これらのケーブル内の信号伝播速度を知ることができるならば、このケーブルは同軸ケーブル、あるいは平行線又はツイストペア線の２本線の、シールド線又はそれ以外等のあらゆるタイプのものであってもよい。これらのネットワークは、バス、ツリー、網目状、リング、スター、直線の既に知られている様々な接続形態、又はこれら各種の接続形態の混成において組織され得る。
【背景技術】
【０００３】
関連する欠陥は、ケーブルがその部分であり、それが時々非常に危機的な結果（例えば飛行機における電気システムの故障）を有し得る、回路の電気的動作に影響し得る欠陥、あるいは直接火災の発端となり得る欠陥（乾燥した環境における、又は湿気の存在下における短絡、電気アーク等）である。これらの欠陥を適時に修復するために検出できることが重要である。
【０００４】
欠陥を検出する課題は、電気ケーブル・ネットワークがより長くより複雑であるほど、又はそれらがより近づきにくい（例えば埋設ケーブル）ほど、より大きいことが理解されるであろう。これが、ケーブルの一端から操作する遠隔検出及び位置特定システムの考案された理由である。使用される方法は、ケーブルの一端において注入された信号がこのケーブル内を伝播し、信号が欠陥の位置で遭遇するインピーダンスの不連続のために、この信号の振幅の一部がこの位置で反射される、反射率測定法である。（その特性インピーダンスに関連する）ケーブル内の信号伝播速度が既知である場合、送信波を反射波から分離する期間の測定により、ケーブルの端部と欠陥の間の距離が表示される。
【０００５】
時間領域反射率測定（ＴＤＲ）法において、電磁波が電圧パルス、電圧ステップ、又はその他の形態でケーブル内へ注入される。インピーダンス不連続の位置で反射された波は注入の位置において検出され、送信と受信の前縁間の時間差が測定される。欠陥の位置はこの差から決定され、反射されたパルスの振幅及び極性は欠陥のタイプ（開路、短絡、抵抗性欠陥、又はその他）が表示される。
【０００６】
ケーブルの入力において連続的又は段階的に周波数が揺動する正弦曲線を注入すること、及び送信波と反射波の間の周波数差あるいは位相差を測定することにある、周波数領域反射率測定（ＦＤＲ）法もまた存在する。公開された特許出願である国際公開第０２／０６８９６８号パンフレットは、周波数領域の反射率測定法について記載している。「定常波反射率測定（Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）」を意味するＳＷＲと呼ばれる１つの変形において、入射波とその反射の組合せにより生成される定常波の節及び腹が検出される。
【０００７】
周波数領域の反射率測定法は単純なケーブルを解析するために有効である。それらはケーブルが分路を含むとき、使用が困難である。時間領域の反射率測定法はたとえ分路を伴っても使用できるが、反射信号の解析は多重反射の存在のために困難である。
【０００８】
公開された特許出願である国際公開第２００４／００５９４７号パンフレットにおいて、また提案されているのは、ガウス振幅の包絡線を伴った直線的に揺動する信号を注入することにある、時間と周波数の領域を組み合わせる方法である。
【０００９】
スペクトル拡散反射率測定法もまた、シンシア・ファース（Ｃｙｎｔｈｉａ  Ｆｕｒｓｅ）らによる論文「活線ネットワークにおける危機的な故障位置のためのスペクトル拡散センサ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｆａｕｌｔ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｌｉｖｅ  Ｗｉｒｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、第１２巻、第３−４号、２００５年において提案されている。信号は、たとえそれが動作中であっても、ネットワーク上で低レベルの擬似ランダムコードの形で送信される。この信号及び、存在し得る欠陥により反射されたそのエコーは、時間の関数である相関曲線を確立するために、可変の時間的ずれと相関関係に置かれる。この曲線はネットワークの欠陥と接続部及び／又は分路の位置に関連する時間的ずれとの、相関のピークを示す。このシステムは、たとえネットワークが使用中であっても動作可能であるため、間欠的な欠陥の検出に対して特に適している。ところで、間欠的な欠陥はネットワークが使用中の時だけ非常によく生じる可能性があり、それがもはや使用されていない時には消滅し得る（例えば航空機の飛行中には生じるが、地上では消滅する欠陥）。この方法は分路を含むケーブルに対して使用可能であるが、それは曖昧さを持ち続けている。それは検出された欠陥がどの分岐にあるかを言うことができない。米国特許第５  ３６９  ３６６号明細書はそのような方法を記載している。
【００１０】
西山英治（Ｅｉｊｉ  Ｎｉｓｈｉｙａｍａ）及び桑波謙史（Ｋｅｎｓｈｉ  Ｋｕｗａｎａｍｉ）による論文、ＩＥＥＥレビュー２００２  ０−７８０３−７５２５−４／０２、４６５〜４６８頁には、閉ループ構成における単純な線状ネットワークの１つ以上の地点で、擬似ランダム・シーケンスの注入を用いる方法を簡潔に記載されている。
【００１１】
ケーブル内を循環している信号又は自然雑音を非常に単純に使用し、ケーブルの入力において注入される擬似ランダムコードを用いない類似の方法が、チェット・ロー（Ｃｈｅｔ  Ｌｏ）及びシンシア・ファース（Ｃｙｎｔｈｉａ  Ｆｕｒｓｅ）による論文、「配線欠陥の位置特定用のノイズ領域反射率測定（Ｎｏｉｓｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｔｉｎｇ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｆａｕｌｔｓ）（ＩＥＥＥ論文誌：電磁適合性（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）、第４７巻１号、２００５年２月の中で刊行）において提案されている。信号自体を相関させる過程において、強い相関を有するピークが検出されている。この方法には、従来のものと同じ欠陥がある（すなわち幾つかの分岐が存在するとき、位置の曖昧さを容易になくすことができない）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、とりわけＴ構造（Ｙ構造とも呼ばれる）を有する、すなわち少なくとも１つの分路を含むケーブルにおいて、従来法の欠陥位置特定の曖昧さの除去を助けることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これを成し遂げるため、本発明はＮ個（Ｎは２以上）の二次的区間がそこから延びる、少なくとも１つの接続部を含むケーブル・ネットワークの試験方法を提案し、この方法は以下の作業：
−複数の注入地点Ｅｉにおいて、ネットワーク内へデジタル信号ＰＮｉ（ｔ）の擬似ランダム・シーケンスを注入する作業と、
−１つ以上の観察地点Ｓｊにおいて、ネットワークのインピーダンス不連続における、送信されたシーケンス及びそれらの反射の循環により生成される、複合した時間信号Ｒｊ（ｔ）を収集する作業と、
−各観察地点Ｓｊにおいて、及び各注入地点Ｅｉに対し、可変遅延τに応じて一方でこの観察地点に存在する複合信号Ｒｊ（ｔ）と、他方で異なる地点において注入されるが、可変遅延τだけ遅れたシーケンスＰＮｉ（ｔ）と同一の擬似ランダム・シーケンスＰＮｉ（ｔ−τ）との間の、時間相関値を表わす相関関数Ｋｉｊ（τ）を計算する作業と、
−それに対して相関曲線Ｋｉｊ（τ）がピークを示す、τの特性値を探す作業と、
−各相関Ｋｉｊ（τ）に関して見出される特性値に応じて、ケーブルの欠陥位置を決定する作業と、
−異なる地点で注入された擬似ランダム・シーケンスが互いに無相関とされる作業とを含む。
【００１４】
従って、ネットワークの幾つかの地点で同一のシーケンスを注入する代わりに、異なった互いに無相関のシーケンスが注入される。「無相関のシーケンス」と言う表現は、完全に無相関か又は殆ど相関しないシーケンス、すなわち、遅延τに応じたそれらの相互相関が、それら自体とのシーケンスの自己相関のピークに匹敵する、振幅の顕著な相関のピークを何ら生じないシーケンスを意味すると理解されたい。言い換えれば、２つの殆ど相関しないシーケンスの相関は主としてノイズを生じ、ネットワークのインピーダンス不連続における、或るシーケンスとこの同じシーケンスの反射によって生成されるような特性相関のピークを生じない。
【００１５】
このシーケンスは「Ｍタイプの擬似ランダム・シーケンス」か、又は「最大長の擬似ランダム・シーケンス」であり得る。これらは、それ自体における縦続のラップアラウンド、及び縦続の中央における或るレジスタの出力からの中間のラップアラウンドを伴う、ｎ個の（線形フィードバック・シフトレジスタあるいはＬＦＳＲと呼ばれる）シフトレジスタの縦続により生成されるシーケンスである。
【００１６】
弱い相関は、特に（異なる数のレジスタを有する発生器により確立される）異なる長さの擬似ランダム・デジタル・シーケンスか、あるいはその比率が整数でなく、望ましくは：
−無理数、
−又は厳密には整数の有理分数である、
十分に異なるビットレートを有するシーケンスを確立することにより獲得され得る。
【００１７】
このシーケンスは又、ＧＰＳ衛星チャンネルを分離するため、あるいはスペクトル拡散により通信チャンネルを分離するために使用される符号（例えばゴールド符号（「Ｇｏｌｄ  ｃｏｄｅｓ」））のような、直交擬似ランダム・シーケンスを選択することによって自然に無相関とされ得る。
【００１８】
擬似ランダム・シーケンスは、ｎ次の特性多項式（ｎはＬＦＳＲのレジスタの数に等しい）から生成され得る。その容量を最大限に利用し、最大長のシーケンスを生成するために、特性多項式は既約であってはならず、この場合ＬＦＳＲの期間は（シーケンスのビット数で表される）Ｔ０＝２ｎ−１に等しいであろう。所与のシーケンス長及び所与のスループットに対して、異なる特性多項式を選択することにより、弱い相関が獲得され得る。実際、多項式が互いに無相関とされるためには、レジスタの最小数ｎが必要とされる。例えば：
−ｎ＝４の場合、２つだけの原始特性多項式が存在し、それらは互いに十分に無相関とされず、
−ｎ＝６の場合、６つの原始特性多項式が存在し、
−ｎ＝８からは、特性多項式は全てが互いに無相関とされるために十分な長さである。
【００１９】
２つのシーケンスが互いに十分無相関とされるかどうかを評価する１つの方法は、それらの相互相関比（２つの異なるシーケンス間の最大相互相関のピーク・レベル／同じシーケンスの最大自己相関のピーク・レベル）が、典型的には５〜１０％未満かどうかを測定することである。
［最大相互相関−最小相互相関］／［最大自己相関］≦０．１０
（［ＭａｘＩｎｔｅｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ−ＭｉｎＩｎｔｅｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ］／［ＭａｘＳｅｌｆｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ］≦０．１０）
【００２０】
この方法を実行するための装置は、従って互いに無相関で、試験されるネットワークの２つの地点で接続され得る、少なくとも２つのデジタル・シーケンスの擬似ランダム・シーケンスのソースと、このソースを互いに同期化させる手段と、ネットワークの少なくとも１つの地点に存在する複合信号を検出するための装置と、そしてこの信号と、可変遅延（τ）だけ遅れた各擬似ランダム・シーケンスとの間の相関関数を計算する手段とを含む。
【００２１】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下に続きそして添付図面に関連して与えられている詳細な記述を読むことにより、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】例として、解析されるべき分路を有するケーブル・ネットワークを表わす。
【図２】パルスの注入によりネットワークの解析において現れ得る、従来の時間領域反射特性チャートを表わす。
【図３】Ｍタイプの擬似ランダム・シーケンスの発生器を表わす。
【図４】Ｍタイプの擬似ランダム・シーケンスの、時間領域の自己相関関数を表わす。
【図５】時間領域の擬似ランダム・シーケンスＰＮ（ｔ）を表わす。
【図６】或るネットワークにおける擬似ランダム・シーケンスの伝播から得られる、複合信号Ｒ（ｔ）を表わす。
【図７】図６のような信号と、それを生成した擬似ランダム・シーケンスとの間の、例示的な時間相関曲線Ｋ１１（τ）を表わす。
【図８】ネットワークの各端部に存在する複合信号と、同じ端部において注入されたそれぞれの擬似ランダム・シーケンスとの間の、時間相関関数Ｋｉｉ（τ）を表わす。
【図９】１つの端部において収集された複合信号Ｒｉｊ（ｔ）と、その端部及び他の端部において注入された擬似ランダム・シーケンスとの間の、時間相関関数Ｋｉｊ（τ）を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は３つの区間Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３を有し、１つの接続点と２つの分路を伴うネットワークを図式的に表わす。区間Ｔ２及びＴ３は区間Ｔ１の出力端部にある接続点Ａにつながれた入力端部を有する。従って、ネットワークが区間Ｔ１の入力端部Ｅ１から始まって、その後に続く場合、順番に区間Ｔ１のケーブル長Ｌ１、次にＡにおける接続点、そして区間Ｔ２又は区間Ｔ３が続くかどうかに応じて、それぞれ区間Ｔ２の出力端部Ｅ２までのケーブル長Ｌ２、又は区間Ｔ３の出力端部Ｅ３までのケーブル長Ｌ３と遭遇する。
【００２４】
これはＴ（又はＹ）ネットワークの単純な例である。関連する、１本の線で表わされた区間は１本のシーズ導線又は１対のシーズ線、又は１本の同軸ケーブルで構成され得る。このネットワークは、動力信号又は通信信号を入力Ｅ１から出力Ｅ２及びＥ３に、あるいは反対方向へ出力Ｅ２又はＥ３からその他の出力に、又は入力Ｅ１に運ぶために区別なく使用され得る。これはネットワークの「端部」が、それら各々がネットワークの通常の使用において、又はネットワークの欠陥を探すときに、入力又は出力として等しく役立てることを踏まえて、これ以降、入力及び出力Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と呼ばれる理由である。本発明において、欠陥の探索は通常の使用と並行して非常にうまく行なわれ得ることに留意されたい。
【００２５】
区間の端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は開路状態又は短絡状態であるか、あるいは整合した又は不整合のインピーダンスにより負荷をかけられることができる。インピーダンス整合がある場合、試験信号はこれらの端部で反射されない。短絡がある場合、この短絡から先には伝送が存在せず、負の反射が存在する。開路がある場合、減衰のない、あるいは殆どない反射が存在する。インピーダンス不整合がある場合、部分的な反射が存在する。
【００２６】
従来の欠陥検出方法において、試験パルスは一般的に入力Ｅ１から加えられ、「時間反射特性チャート（ｔｉｍｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｇｒａｍ）」と呼ばれる信号パターンが、この同じ入力において収集されるであろう。この反射特性チャートは入力Ｅ１において時間とともに記録された、電圧振幅の傾向を表わす曲線のプロットである。
【００２７】
図２は時間をｘ軸に、そして電圧振幅をｙ軸に有する図１のケーブルに関する、そのような反射特性チャートを表わす。線図の左側にある入力パルスは、反射パルスが送信パルスと混ざらないために、ケーブルにおける伝播期間と比較して短い期間の正のパルスである。反射パルスは第一に、接続点において全て負の反射パルスである。この接続点は、見られるインピーダンスがケーブルの特性インピーダンスよりも低い、インピーダンス不整合を生成し、その結果として反射信号の負の振幅を生成する。次に、区間Ｔ２の開路端部（高インピーダンス）により反射された正のパルスが存在し、次に接続点Ａと第２区間の端部Ｅ２との間に、往復の経路から生じると思われるパルスがある。それから、パルスが第３区間の端部Ｅ３における反射に起因して生じる。次に、別の多重反射又は複合反射から生じるパルスが現れ、それは例えば区間Ｔ２の端部における、第３区間の端部によって既に反射されたパルスの、この反射からもたらされるパルスである。第１のパルスは最も有義であり、その他は利用することがより困難である。
【００２８】
区間の１つに欠陥がある場合、それはパルスの幾らかを移動するか、又は図２の線図へ全く単純にパルスを追加する効果を持ち得る。従ってそのような反射特性チャートから欠陥の存在を解釈し、欠陥の位置を見出すことは容易でない。
【００２９】
本発明の方法において、パルスは１つの地点では注入されないが、２値信号の擬似ランダム・シーケンスは、ネットワークの幾つかの地点（望ましくは現状の端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）において注入され、異なるシーケンスが互いに無相関とされる。
【００３０】
擬似ランダム・シーケンスは一連の、より長い又はより短い長さのランダム分布のビットからなり、この分布はこのシーケンスと、時間τだけ遅れた同じシーケンスとの相関が、τ＝０の周りで非常に狭い相関のピークを与えるようなものである。この狭いピーク（シーケンスの２ビットの期間と実際的に等しい幅）の外側では、相関値はゼロ又はいずれの場合でもピークの振幅と比べて非常に低い。
【００３１】
そのようなシーケンスは一般的に幾つかのシフトレジスタのカスケーディング、それ自体における縦続のラップアラウンド、そして排他的ＯＲ演算及び／又は、レジスタの出力からの中間ラップアラウンドにより生成される。
【００３２】
擬似ランダム・シーケンスの中で、ｎ個の縦続レジスタから２ｎ−１ビット長のシーケンスを形成する、Ｍシーケンス又は最大長シーケンスと呼ばれるシーケンスが特に存在する。図３はＬＦＳＲ又は線形のフィードバック・シフトレジスタを形成する、６つの縦続レジスタを有する一例を表わす。例えば、ビットレートが約５０Ｍｂｐｓ（メガビット／秒）の場合、６つのレジスタを用いて、約１μｓ（マイクロ秒）のオーダーの期間を有する６３ビットの周期的シーケンスが生成される。そのようなシーケンスが本発明の方法において用いられ得る。
【００３３】
図４はＭシーケンスと、（ｘ軸上で）可変時間τだけ遅れた、この同じシーケンスとの相関を表わす。相関計算は、そこで高いピークを与える、非常に狭い間隔（２ビットの期間に等しい幅）におけるτの値を除き、殆どゼロの信号を供給する。ピークの中心はそれに対して相関が最大である、τ＝０に位置する。シーケンスが周期的に再送信されるならば、相関のピークは明確に各期間において存在する。周期的シーケンスの送信はこのシーケンスがかなり短い場合に好適であり、何故ならばこれはこのシーケンスと、ケーブル内を循環している信号との間の相関を促進するからである。
【００３４】
或るシーケンスの期間は次のように定義される：
Ｔ０＝［２ｎ−１］／Ｄ
ここで、ｎはレジスタの数又は特性多項式の次数であり、Ｄはシーケンスのスループットである。
互いに無相関とされたシーケンスを得るために、
−異なるスループット及び同じ次数ｎのシーケンスと、
−同じスループット及び異なる次数ｎのシーケンスと、
−又は、本発明の好適な実施形態によれば、各ＬＦＳＲに対して異なる原始特性多項式を選ぶことによる、次数ｎ及び同じスループットの同一のシーケンスと
を選択することが可能である。
【００３５】
図５は例示のために、５０Ｍｂｐｓで送信され１μｓの間続く、擬似ランダム・ビット・シーケンスＰＮ（ｔ）を表わす。
【００３６】
そのような擬似ランダム・ビット・シーケンスは、例えば図１のネットワークの入力Ｅ１のような、ネットワークの１つの端部において送信される。それらはネットワーク内で伝播し、そのエネルギーを少し失い、インピーダンス不連続（接続点、分路、短絡、開路、不整合の負荷、ケーブルの欠陥）に遭遇する可能性があり、これらの不連続において部分的に反射するかも知れず、さらに先まで伝播する可能性があり、他の不連続等に遭遇し、それが注入された始動の端部を含めたネットワークの様々な端部に達し得る。
【００３７】
損失及び部分的な反射を伴うこれらの伝播現象の結果として、複合信号が入力Ｅ１に再び現れ、デジタルよりもむしろアナログであるこの複合信号は、最初に注入されたシーケンスと、各々が同じシーケンスを表わすが、連続する伝播及び反射によって遅延及び減衰した幾つかの信号との重ね合わせである。
【００３８】
同一であるが可変レベルと異なった遅延の、これらシーケンスの結果は、例えば図６のような複合信号を生成する。入力Ｅ１に存在するこの複合信号が、この入力へ注入された当初のシーケンスと相関する場合、後者を可変期間τだけ遅らせることにより、遅延τの関数である相関曲線をプロットできる。入力へシーケンスが注入される瞬間が遅延基準０として採られる場合、注入されたシーケンスはこの瞬間において、ずれ無しに存在するため、最大の相関ピークはτ＝０の期間に対して見出されるであろう。そしてシーケンスが周期的に注入される場合、新たな最大の相関ピークが新しいシーケンスの注入の各期間Ｔ０に見出されるであろう。τ＝０におけるピークは、測定された信号が送信された信号と受信された信号の合計であるが、それは測定システムによるという事実から由来する。他の相関ピークもまた１つの反射又は一連の反射が、その２値構造と初期シーケンスとの類似点を含む信号を、入力Ｅ１に返すその都度見出されるであろう。
【００３９】
遅延τの相関曲線のｘ軸に目盛りをつけるよりもむしろ、それをシーケンスの注入地点からネットワークに沿って距離Ｌだけ目盛りをつけることが可能であって、その対応はＬ＝Ｖｐ．τ／２となり、ここでＶｐはこのネットワークにおけるデジタル信号の伝播速度であり、係数１／２はシーケンスの経路が注入地点と不連続点との間の往復を含むという事実を考慮に入れるために、そこにある。
【００４０】
図７は、その端部で開路状態にある長さＬ１の単純な回線区間の場合の、そのような相関曲線Ｋ１１（τ）の一例を表わす。ｘ軸は注入端部Ｅ１と他の端部との間の距離Ｌ＝Ｖｐ．τ／２であり、ｙ軸は端部Ｅ１において注入されたシーケンスと、Ｅ１において収集された信号との間の相関値Ｋ１１（τ）である。最初の相関のピークは注入の瞬間、すなわち遅延τ＝０に対応する。シーケンスは（距離Ｌ０＝Ｖｐ．Ｔ０／２に相当する）周期Ｔ０で周期的に注入され、それゆえ別の最大の相関ピークがＬ０において見られる。その他のピークは、シーケンス注入後の区間の他端における反射後での、シーケンスの戻りを表わす。それらは従って各注入のピークからの距離Ｌ１に位置する。ｙ軸の目盛りは任意である。
【００４１】
相関関数はＥ１に存在するデジタル化された時間複合信号Ｒ１（ｔ）から、及びその構造、長さ、及びスループット（例えば５０Ｍｂｐｓ）が既知である擬似ランダム・シーケンスＰＮ１（ｔ）から計算することによって得られる。
【００４２】
図７のｙ軸上の相関係数Ｋ１１（τ）は、Ｅ１において注入された擬似ランダム・シーケンスＰＮ１（ｔ−τ）とＥ１において収集された複合信号Ｒ１（ｔ）との積の、−Ｔ／２の瞬間から始まって＋Ｔ／２の瞬間まで延びる期間Ｔにわたる積分である、相関計算の結果である：
【数１】
2010507950.tif 000003
【００４３】
Ｔは１つ以上の連続したシーケンス期間に相当し得る。
【００４４】
図７において見ることができるピークを示し得るのは、この相関関数であり、ｘ軸の変量はＬ＝Ｖｐ．τ／２である。
【００４５】
複合信号が注入地点自体において観察されるならば、この計算はあらゆるネットワークに対して、及びあらゆる注入地点から有効である。
【００４６】
欠陥が無いと想定される図１の単純なネットワークにおいて、端部Ｅ２及びＥ３がインピーダンス整合しているならば、時間０における相関のピークと、接続点Ａにおいて反射を示すピークが存在するであろう。端部Ｅ２及びＥ３が不整合の場合、インピーダンス不連続を反映している他のピークが見出されるであろう。典型的には、端部Ｅ２及びＥ３が開路状態の場合、次の値の各々に対し少なくとも１つの相関のピークが存在するであろう。
τａ＝２Ｌ１／Ｖｐ（接続点Ａのため）
τｂ＝２（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖｐ（端部Ｅ２による）
τｃ＝２（Ｌ１＋Ｌ３）／Ｖｐ（端部Ｅ３による）
【００４７】
入力Ｅ１からＬｄの距離に欠陥が有ったならば、距離２Ｌｄに及ぶ伝播に相当する遅延に対する、すなわちτｄ＝２Ｌｄ／Ｖｐにおける、少なくとも１つの相関のピークが存在するであろう。そのようなピークの存在は、ＬｄがＬ１よりも大きい（接続点Ａよりも先の欠陥である）ため、欠陥がどこにあるかを容易に知ることを可能にしない。
【００４８】
しかしながら、Ｅ１において注入されたこの信号は、Ｅ２及びＥ３において、注入されたデジタル信号ＰＮ１（ｔ）との類似点を有する別の複合信号を生成し、これらの信号Ｒ２（ｔ）、Ｒ３（ｔ）は、ネットワークの構造に対する情報もまた提供する、あるいは第１の相関関数Ｋ１１（τ）によって与えられる表示を確認する、相関のピークを与えるために注入されたシーケンスと相関し得る。
【００４９】
従って、Ｒ２（ｔ）とＰＮ１（ｔ）が相関している場合、遅延τＬ１＋Ｌ２はシーケンスが端部Ｅ１から端部Ｅ２に直接来るためにかかる時間であるため、τＬ１＋Ｌ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖｐの瞬間において相関のピークが見られるべきである（遅延τ＝０は最初の相関について同じ基準で採られる）。同様に、相関のピークがＥ３における複合信号Ｒ３（ｔ）と、Ｅ１において送信されたシーケンスＰＮ１（ｔ）との間で見られるべきであり、このピークはτＬ１＋Ｌ３＝（Ｌ１＋Ｌ３）／Ｖｐの瞬間に中心がある。
【００５０】
しかしながら、同様に、端部Ｅ２及びＥ３において、他の２つの擬似ランダム・シーケンスＰＮ２（ｔ）及びＰＮ３（ｔ）を注入することも又可能であり、地点Ｅ１にそのとき存在する複合信号Ｒ１（ｔ）は、Ｅ１に存在する複合信号Ｒ１（ｔ）とＥ２において送信されたシーケンスＰＮ２（ｔ）との相関である相関関数Ｋ２１（τ）、及びＥ１に存在する複合信号Ｒ１（ｔ）とＥ３において送信されたシーケンスＰＮ３（ｔ）との相関である相関関数Ｋ３１（τ）のそれぞれに至るために、これらの擬似ランダム・シーケンスの各々と相関し得る。遅延基準τ＝０が同じ基準の瞬間（シーケンスＰＮ１（ｔ）の注入の瞬間）において採られる場合、相関関数Ｋ２１（τ）及びＫ３１（τ）はそれぞれ、τＬ１＋Ｌ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖｐの瞬間における相関のピークと、τＬ１＋Ｌ３＝（Ｌ１＋Ｌ３）／Ｖｐの瞬間におけるピークとを示すべきであり、このネットワークはＥ１、Ｅ２とＥ３の間に欠陥がないと想定される。
【００５１】
本発明によれば、これら他の擬似ランダム・シーケンスは、計算された相関関数が、どこから相関のピークを引き起こすシーケンスが生じるかを完全に識別できるように、互いに相関せず又は第１のシーケンスと相関していない。
【００５２】
より一般的には、Ｎ個の注入地点Ｅｉが従って採られ、これらの地点は通常、ネットワークのアクセス可能な端部であり（しかし他の地点であり得る）、互いに相関していない２値信号の、Ｎ個の擬似ランダム・シーケンスＰＮｉ（ｔ）をそこに注入し、ここでｉは１〜Ｎまで変化する。相関計算は各シーケンスＰＮｉ（ｔ）と、Ｋ個の観察地点Ｓｊにおいて現れる各々の複合信号Ｒｊ（ｔ）との間で行なわれるであろう。ここでｊは１〜Ｋまで変化する。観察地点は注入地点であることが望ましい。これらの計算から、シーケンスＰＮ１（ｔ）だけの相関のピークにより与えられる情報よりも、さらに正確な（すなわち曖昧さの少ない）情報がそのとき推測される。
【００５３】
１つの観察地点Ｓｊにおいて、注入地点及び観察地点と関連するインデックスｉ及びｊの幾つか、又は全てに対して次の相関計算が実行される：
【数２】
2010507950.tif 000004
これは明らかに、ｉ＝ｊに対する計算、すなわち：
【数３】
2010507950.tif 000005
を含む。
【００５４】
これらの計算は、τの関数としての相関曲線をプロットすること、及び相関のピークを見出すことを可能にする。
【００５５】
注入された擬似ランダム・シーケンスが同じであったならば、その結果は、欠陥がないと想定される図１のネットワークの場合、解釈することが困難な相関曲線であろう。実際、或る観察地点において、全てが同一の初期シーケンスに起因する形を本質的に含むため、あらゆる注入地点から生じ得る伝播シーケンスが到着する。それゆえ多くの不明確な相関のピークが存在する。
【００５６】
しかしながら、擬似ランダム・シーケンスがゼロ又は非常に低い互いの相互相関を示す場合、複合信号との様々な相関が互いの間で識別され得る。同一の観察地点Ｓｊにおいて計算された様々な相関関数は、様々なシーケンス注入地点からもたらされるピークを別々に示すであろう。インピーダンス不連続の位置が測定されるのは、この注入地点との関連である。
【００５７】
欠陥が無くインピーダンス整合している端部を有する、図１のネットワークの場合に再度プロットされた図８の線図は、同一の基点τ＝０に戻った相関曲線Ｋｉｉ（τ）の重ね合わせを示す。実線の曲線はＥ１において注入され、Ｅ１において観察されたシーケンスに対応する。点線の曲線は同じ瞬間にＥ２において注入され、Ｅ２において観察されたシーケンスに対応する。破線の曲線はＥ３において注入され、Ｅ３において観察されたシーケンスに対応する。区間Ｌ１は１５ｍ、区間Ｌ２及びＬ３はそれぞれ２０ｍと２２ｍである。ｘ軸の目盛りは観察地点と欠陥との距離毎である（すなわち、ｘ軸の目盛りはピークに対応する真の伝播期間τを表わさず、その期間の半分を表わす。）
【００５８】
この場合、接続点Ａにおける反射に対応するピークは、負の符号を有する。区間Ｔ１の長さＬ１に相当する１５ｍの距離の所で、Ｅ１において観察されるシーケンスＰＮ１（ｔ）との相関に対するピーク、区間Ｔ２の長さＬ２に相当する２０ｍの距離の所で、Ｅ２において観察されるシーケンスＰＮ２（ｔ）との相関に対するピーク、そして区間Ｔ３の長さＬ３に相当する２２ｍの距離の所で、Ｅ３において観察されるシーケンスＰＮ３（ｔ）との相関に対するピークが存在するであろう。
【００５９】
正の符号のピークは入力における自己相関のピークであり、擬似ランダム・シーケンスの注入の周期性から生じる。シーケンスＰＮ１（ｔ）、ＰＮ２（ｔ）、及びＰＮ３（ｔ）は異なる期間であり、それゆえ異なる周期性である。無相関はこの場合、ビット・シーケンスＰＮ１（ｔ）〜ＰＮ３（ｔ）が、自己相関ピークの３つの異なる位置を説明する、異なる期間であるような方法で生成される。これらの異なる期間は、同一構造であるが異なるビットレートのシーケンスによるか、あるいはビット数に関して異なる長さ、それゆえ異なる構造と、同一又は異なるビットレートのシーケンスにより得られる。
【００６０】
図８の例において、シーケンスはそれぞれＰＮ１（ｔ）：５０Ｍｂｐｓ、ＰＮ２（ｔ）：５５Ｍｂｐｓ、及びＰＮ３（ｔ）：６０Ｍｂｐｓの異なるスループットである。
【００６１】
シーケンスの無相関は又、同一の期間及び同一の周期であるが、各ＬＦＳＲに対して異なる特性多項式を有するシーケンスを選択することにより獲得され得る。この場合、自己相関のピークＫ１１（τ）、Ｋ２２（τ）、及びＫ３３（τ）が各信号の注入時期に重ね合わせられるであろう。
【００６２】
図９はそれぞれ３つの端部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３における、異なったシーケンスＰＮ１（ｔ）、ＰＮ２（ｔ）、及びＰＮ３（ｔ）の同時注入の存在下で、端部Ｅ１である単一の観察地点に対応する、全ての相関関数を表わす。これらの関数は区間Ｌ２において欠陥が存在する場合に表わされる。
【００６３】
図９の直接的な読み易さのために、表わされた相関関数が、反射された信号との相関（タイプＫｉｉ（τ）の相関）か、又は往復無しで直接伝送された信号との相関（ｊと異なるｉを有するタイプＫｉｊ（τ）の相関）かによって、異なるｘ軸の目盛りが用いられていることに気付くであろう。単純な往路との相関に対し、距離の目盛りは伝播期間（Ｌ＝Ｖｐ．τ）に対応する。往復信号との相関に対し、距離の目盛りは伝播期間の半分（Ｌ＝Ｖｐ．τ／２）に対応する。或るピークを往復の期間に対応する位置に置き、一方でその他のピークが単純な往路の期間に対応する位置に置かれるよりも、むしろ全ての相関のピークを、単純に往路方向において測定された（ケーブルにおける）物理的距離に対応する位置に置くことを可能にするのは、線図を表わす単純な技巧である。
【００６４】
図９において、τ／２に対応する距離に目盛りをつけられた実線の曲線は、Ｅ１において注入されたシーケンスＰＮ１（ｔ）と、Ｅ１において観察された複合信号Ｒ１（ｔ）との間の相関関数Ｋ１１（τ）に対応する。ｔ＝０において始動の自己相関のピークが存在し、別のピークがシーケンスの注入時期Ｔ０に対応するＬ０において存在する。グラフにおける長さＬ０はＶｐＴ０／２に相当する。図８のように、接続点Ａの位置に対応する、長さＬ１（１５ｍ）において負の中間ピークが存在する。しかしながら、ピークはまた約２５ｍにもある。それにより、接続点Ａよりも先の、区間Ｔ２又は区間Ｔ３において、この接続点Ａから距離Ｌｄ（約１０ｍ）の所に、入力Ｅ１へ反射を生じる欠陥があることが想定される。
【００６５】
τに対応する距離に目盛りをつけられた点線の曲線は、Ｅ２において注入されたシーケンスＰＮ２（ｔ）と、Ｅ１において観察された複合信号Ｒ１（ｔ）との間の、相関関数Ｋ２１（τ）に相当する。この曲線は殆ど相関のピークを示さない。これはＥ２において注入された信号が入力Ｅ１に到達しないか、あるいは殆ど到達しないことを意味する。そこから、その存在が曲線Ｋ１１（τ）によって確認された欠陥は、端部Ｅ２に向かう伝播を中断する短絡であることが結論付けられ得る。
【００６６】
従ってこの欠陥はおそらく、接続点Ａから約１０ｍの距離Ｌｄにおける、区間Ｔ２での短絡である。
【００６７】
τに対応する距離に同じく目盛りをつけられた第３の破線の曲線は、Ｅ３において注入されたシーケンスＰＮ３（ｔ）と、Ｅ１において観察された複合信号Ｒ１（ｔ）との間の、相関関数Ｋ３１（τ）に相当する。この曲線は、端部Ｅ３から端部Ｅ１へのシーケンスの（欠陥の無い）直接経路を示す、Ｌ３＋Ｌ１（３７ｍ）の距離において正のピークを表わす。それはまた約５７ｍの距離において負のピークを示す。このピークは明らかに端部Ｅ３から端部Ｅ１への、後に続く伝播：区間Ｔ３（Ｌ３：２２ｍ）における伝播、区間Ｔ２に向かうＡでの部分反射、欠陥へのＴ２（Ｌｄ：１０ｍ）にわたる伝播、欠陥から接続点への戻り（Ｌｄ：１０ｍ）、及び区間Ｔ１（Ｌ１：１５ｍ）にわたる伝播から生じる。合計で、Ｌ３＋２Ｌｄ＋Ｌ１＝５７ｍ。
【００６８】
相関関数Ｋ３１（τ）は従って区間Ｔ２における欠陥の存在、その短絡の性質、及びその位置を明確に確認する。
【００６９】
図８のように、表わされていない相関関数Ｋ２２（τ）、Ｋ３３（τ）を計算し、プロットすることも又可能であろう。曲線Ｋ２２（τ）は距離Ｌ２におけるピークの代わりに、欠陥のため、距離Ｌ２−Ｌｄにおけるピークを示すであろう。曲線Ｋ３３（τ）もまた距離Ｌ３においてピークを示すであろうが、しかしＬ３＋Ｌｄにおいてもピークが存在するであろう。これらの曲線は図９においてなされた、以前の観察を確認するために用いられ得る。
【００７０】
相関関数Ｋ２３（τ）及びＫ３２（τ）をプロットすることも又可能であろう。上記に示された欠陥の例において、Ｅ２からＥ３への、又はその逆のあらゆる伝播を不可能にする、区間Ｔ２における短絡不良のため、これらの曲線上には何も見るものが無くなるであろう。
【００７１】
最後に、勿論曲線Ｋ１２（τ）及びＫ１３（τ）をプロットすることが可能であろうが、しかしそれらは曲線Ｋ２１（τ）及びＫ３１（τ）と重複することが理解されるであろう。
【００７２】
本発明を実施するためには、互いに無相関の擬似ランダム・シーケンスを生成することが必須である。上記に示したように、この無相関を得るためには幾つかの方法がある。
【００７３】
第一に、ビット・シーケンスがより長い場合、それらが短い場合よりも、互いにそれらを無相関とすることがより容易である。６４ビット以上のシーケンスが望ましい。
【００７４】
次に、相互に直交するシーケンス、すなわちシーケンス間の時間的ずれに拘わらず、原則としてゼロ又は非常に低い相互相関を示すシーケンスの生成を可能にする、幾つかの擬似ランダム・シーケンス発生器が設計される。ゴールド擬似ランダム符号（Ｇｏｌｄ  ｐｓｅｕｄｏ−ｒａｎｄｏｍ  ｃｏｄｅｓ）はその一例である。そのような符号は、相互にチャンネルを分離するために用いられる衛星位置決定技術において良く知られている。
【００７５】
また、ｎ個のレジスタの縦続により生成されるＭタイプの擬似ランダム・シーケンス（「最大長」シーケンス）は、それらが（ビット数において）異なる長さを有する場合、すなわち縦続のレジスタの数が１つのシーケンスと別のシーケンスで異なる場合、互いに非常に少しだけしか相関しない。
【００７６】
同様に、Ｍタイプの擬似ランダム・シーケンスは、例えそれらがビット数において同じ長さを持つとしても、それらが異なるビットレートを有する場合、互いに非常に少しだけしか相関せず、従って理想的である。スループットは互いに倍数であってはならず、可能ならばそれらの比率は、それが有理数のときに余り単純過ぎてはならない。分子と分母が十分に大きい場合、単純化された有理分数に等しいスループットの比率が理想的である。言い換えれば、２／３又は３／４のような小さすぎる数の比率は避けるべきである。７／８の比率又はより大きな数の比率が望ましい。無理数に等しい比率は、明らかにそれが上記で除外されるべき数（整数、小さすぎる分子と分母の有理分数）に非常に近くなければ、望ましい。除外されるべき数の１つと少なくとも５％は異なる無理数は、少なくとも６４ビットのシーケンスに対して理想的である。例えば、図９におけるネットワークの解析用に５０、５５、及び６０Ｍｂｐｓのスループットが選ばれている。
【００７７】
本発明の実施は、また複合信号の取得、これらの信号のデジタル化、及び相関関数の計算の手段を含む。本発明の好適な実施形態によれば、異なる擬似ランダム・シーケンスの生成に用いられるソースはクロックの同期及び分配のために、固定された同一のスループットである。無相関は明確な特性多項式を用いることにより得られる。
【００７８】
レジスタの数ｎは処理されるべき問題、とりわけ必要とされる試験期間と同様、ネットワークの長さに応じて合わせられる。
【００７９】
本発明は、例え配線ネットワークが複雑な接続形態を有するとしても、このネットワークの欠陥を検出し、特性化し、位置を特定することを可能にする。それはまた欠陥の無い場合にも、正確な接続形態（正確な区間長の測定等）を識別可能にする。ネットワークの解析は、しかしながら擬似ランダム・シーケンスのビットレートが、このネットワークの正常な通信のスループットと十分異なるならば、このネットワークが、とりわけ動力輸送ネットワークだけでなく、通信ネットワークに関しても正常に使用されている間に行なわれ得る。
【００８０】
図１の接続形態よりも複雑な接続形態を有するネットワークの場合、診断手段は、それらがより単純な接続形態の、例えば図１の例と類似のサブ・ネットワークを監視できるように、ネットワークにおいて注意深く選ばれた場所に分配された、上記に述べられたもののような、本発明に従う一定の数のシステムで構成される。
【図１】
2010507950.tif 000006
【図２】
2010507950.tif 000007
【図３】
2010507950.tif 000008
【図４】
2010507950.tif 000009
【図５】
2010507950.tif 000010
【図６】
2010507950.tif 000011
【図７】
2010507950.tif 000012
【図８】
2010507950.tif 000013
【図９】
2010507950.tif 000014
【国際調査報告】
2010507950.tif 000015
2010507950.tif 000016
2010507950.tif 000017
2010507950.tif 000018
2010507950.tif 000019
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2010507950.tif 000023
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