(57)【要約】【課題】  時間とともに変化する衛星放送の電波の降雨による減衰量を解析するとともに、降雨減衰による影響度を解析することができる電波減衰算出装置を提供する。【解決手段】  電波減衰算出装置３は、衛星放送の電波を送信する衛星と前記電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出するスラントパス長算出手段３１と、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する降雨強度算出手段３３と、スラントパス長と降雨強度の時系列値とに基づいて、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の、伝搬路における降雨による電波の減衰量の時系列値を算出する減衰算出手段３４とを備えることを特徴とする。【選択図】      図３
2005321235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による衛星放送の電波の減衰量を算出する電波減衰算出装置であって、
前記衛星放送の電波を送信する衛星と前記電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、前記電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出するスラントパス長算出手段と、
前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する降雨強度算出手段と、
前記スラントパス長算出手段によって算出されたスラントパス長と、前記降雨強度算出手段によって算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した前記所定時間あたりの雨量の、前記伝搬路における降雨による前記電波の減衰量の時系列値を算出する減衰算出手段とを備えることを特徴とする電波減衰算出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電波減衰算出装置によって、降雨による衛星放送の電波の減衰の解析対象となる地域を所定の単位で分割した区分ごとに算出された、前記電波の減衰量の時系列値に基づいて、前記区分ごとに前記衛星放送の電波の降雨による減衰量の最大値を解析する減衰最大値解析装置であって、
前記区分ごとの所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する雨量データ入力手段と、
前記区分と、当該区分について算出された減衰量の時系列値と、この減衰量の時系列値の所定時間あたりの雨量とを対応させた減衰データを記憶する減衰データ記憶手段と、
この減衰データ記憶手段に記憶された減衰データと、前記雨量データ入力手段によって入力された雨量データとに基づいて、前記区分ごとに、前記電波の減衰量の時系列値における所定時間ごとの最大値を解析する最大減衰量解析手段と、
この最大減衰量解析手段によって解析された前記最大値の分布と、外部から入力された、前記分布において前記減衰量の最大値がある値より大きな値をとる確率である超過確率の許容値とに基づいて、前記区分ごとに前記超過確率が前記許容値となる減衰量である区分別減衰量を算出する電波減衰解析手段とを備えることを特徴とする減衰最大値解析装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電波減衰算出装置によって、降雨による衛星放送の電波の減衰の解析対象となる地域を所定の単位で分割した区分ごとに算出された、前記電波の減衰量の時系列値に基づいて、前記区分ごとに前記衛星放送の電波の降雨による減衰の影響度を示す影響度データを生成する降雨影響度解析装置であって、
前記区分ごとの所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する雨量データ入力手段と、
前記区分と、当該区分について算出された減衰量の時系列値と、この減衰量の時系列値の所定時間あたりの雨量とを対応させた減衰データを記憶する減衰データ記憶手段と、
この減衰データ記憶手段に記憶された減衰データと、前記雨量データ入力手段によって入力された雨量データとに基づいて、前記区分ごとの前記電波の受信時におけるＣＮ比の時系列値を解析するＣＮ比解析手段と、
このＣＮ比解析手段によって解析されたＣＮ比の時系列値と、前記区分ごとに予め定められた、前記衛星放送の再生に必要となる前記電波のＣＮ比とに基づいて、前記降雨による前記電波の減衰による、当該衛星放送の伝送に対する前記区分ごとの影響度を示す影響度データを生成する影響度データ生成手段とを備えることを特徴とする降雨影響度解析装置。
【請求項４】
単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による衛星放送の電波の減衰量を算出する電波減衰算出装置であって、
前記衛星放送の電波を送信する衛星と前記電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、前記電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出するスラントパス長算出手段と、
前記所定時間に前記雨量となる、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する降雨強度算出手段と、
前記スラントパス長算出手段によって算出されたスラントパス長と、前記降雨強度算出手段によって算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した前記所定時間あたりの雨量の、前記伝搬路における降雨による前記電波の減衰量の時系列値における所定時間ごとの最大値を算出する最大減衰量算出手段とを備えることを特徴とする電波減衰算出装置。
【請求項５】
単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による衛星放送の電波の減衰量を算出するためにコンピュータを、
前記衛星放送の電波を送信する衛星と前記電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、前記電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出するスラントパス長算出手段、
前記所定時間に前記雨量となる、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する降雨強度算出手段、
前記スラントパス長算出手段によって算出されたスラントパス長と、前記降雨強度算出手段によって算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した前記所定時間あたりの雨量の、前記伝搬路における降雨による前記電波の減衰量の時系列値を算出する減衰算出手段として機能させることを特徴とする電波減衰算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降雨による衛星放送の電波の減衰を補償する技術に係り、特に降雨による電波の減衰を補償するために、電波の減衰量を算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、衛星放送や、人工衛星（以下、衛星という）から送信される放送波（以下、電波という）を用いた通信では、送受信される電波の周波数帯が通常数ＧＨｚ以上となるため、降雨による電波の減衰（以下、降雨減衰という）が生じる。この降雨減衰によって、受信機や送受信局（以下、単に送受信局という）で受信される番組や通信が一時的に途絶えることがあった。
【０００３】
そこで、従来、送受信局から電波を送信する送信電力を予め高めに設定して、送信電力に一定の降雨マージンを与えることで、降雨減衰の補償（降雨減衰補償）を行っている。これによって、降雨減衰が生じても、ある程度の搬送波電力対雑音電力比（ＣＮ比；ｃａｒｅｅｒ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を保つことができ、番組や通信の遮断を防ぐことができる。
【０００４】
また、降雨が発生している地域に対して、降雨の発生している期間に、より大きい降雨マージンを与え、強い電波を送信する技術の開発が進められている。そして、この降雨減衰を補償するための降雨マージンの大きさを決定する方法には、例えば、所定の地点に降雨減衰を観測するモニタ局を設置し、ここで観測された降雨減衰に基づいて、その周辺のエリアの降雨マージンを決定する１局モニタ法（非特許文献１参照）や、気象庁の地域気象観測システム（ＡＭｅＤＡＳ；Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）のデータや、降水短時間予報のデータ等の１時間あたりの雨量を参考にし、この１時間の間は雨量が一定であると仮定して降雨マージンを決定する方法等が検討されている。
【非特許文献１】福地一、外２名、「２１ＧＨｚ帯高度衛星放送システム」、テレビジョン学会報告、１９９４年８月２５日、第１８巻、第４５号、ｐ．１３−１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一定の送信電力で電波を送信する方法では、一時的にあるいは局所的に降雨が集中した場合においても番組や通信が遮断されないように、電波を送信する地域全体に降雨マージンを与えようとすると、衛星の規模が莫大なものになってしまう。
【０００６】
また、１局モニタ法では、モニタ局から距離が離れるほど、モニタ局で観測された降雨による減衰量と実際の減衰量との相関が低くなるため、モニタ局周辺しか効果的に降雨減衰の補償が行えない。
【０００７】
更に、１時間あたりの雨量を用いる方法では、この１時間の間は雨量が一定であると仮定して降雨による減衰量を算出するが、実際の雨量はこの１時間の間に変動しているため、この方法で決定された降雨マージンでは、実際の降雨減衰を効果的に補償することができない。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、時間とともに変化する衛星放送の電波の降雨による減衰量を解析するとともに、降雨減衰による影響度を解析することができる電波減衰算出装置、減衰最大値解析装置、降雨影響度解析装置及び電波減衰算出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】
【０００９】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の電波減衰算出装置は、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による衛星放送の電波の減衰量を算出する電波減衰算出装置であって、スラントパス長算出手段と、降雨強度算出手段と、減衰算出手段とを備える構成とした。
【００１０】
かかる構成によれば、電波減衰算出装置は、スラントパス長算出手段によって、衛星放送の電波を送信する衛星と電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、この電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出する。また、降雨強度算出手段によって、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する。そして、減衰算出手段によって、スラントパス長算出手段で算出されたスラントパス長と、降雨強度算出手段で算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の、伝搬路における降雨による電波の減衰量の時系列値を算出する。
【００１１】
これによって、電波減衰算出装置は、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、これに基づいて、この降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による電波の減衰量の時系列値を算出することができる。
【００１２】
なお、地上の受信局は、衛星放送の電波を地上で受信する受信機や、衛星放送の電波を用いて通信を行う送受信局等である。また、スラントパス長は、衛星の軌道位置、及び、地上の送受信局の位置を示す緯度、経度等に基づいて算出することができる。
【００１３】
単位時間は、例えば、１分や１０分等の任意の時間を設定することができる。また、所定時間は、例えば、１時間や、６時間等の、単位時間より長い時間を設定することができる。
【００１４】
また、降雨強度の時系列値は、例えば、自己回帰モデルやフラクタル理論等に基づいて算出することができる。
【００１５】
更に、請求項２に記載の減衰最大値解析装置は、請求項１に記載の電波減衰算出装置によって、降雨による衛星放送の電波の減衰の解析対象となる地域を所定の単位で分割した区分ごとに算出された、前記電波の減衰量の時系列値に基づいて、前記区分ごとに前記衛星放送の電波の降雨による減衰量の最大値を解析する減衰最大値解析装置であって、雨量データ入力手段と、減衰データ記憶手段と、最大減衰量解析手段と、電波減衰解析手段とを備える構成とした。
【００１６】
かかる構成によれば、減衰最大値解析装置は、雨量データ入力手段によって、降雨による衛星放送の電波の減衰量の解析対象となる地域を所定の単位で分割した区分ごとの、所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する。また、減衰最大値解析装置は、減衰データ記憶手段に、この区分と、当該区分について算出された減衰量の時系列値と、この減衰量の時系列値の所定時間あたりの雨量とを対応させた減衰データを記憶し、最大減衰量解析手段によって、この減衰データと雨量データとに基づいて、区分ごとに、電波の減衰量の時系列値における所定時間ごとの最大値を解析する。更に、減衰最大値解析装置は、電波減衰解析手段によって、最大減衰量解析手段で解析された減衰量の時系列値の最大値の分布と、外部から入力された、減衰量の時系列値の最大値の分布において減衰量の最大値がある値より大きな値をとる確率である超過確率の許容値とに基づいて、区分ごとに超過確率がこの許容値となる減衰量である区分別減衰量を算出する。
【００１７】
これによって、減衰最大値解析装置は、入力された雨量データと、減衰データ記憶手段に記憶された減衰データとに基づいて、区分ごとの減衰量の時系列値の最大値を解析する。この最大値は、所定時間内における単位時間ごとの減衰量の時系列値の最大値であり、また、減衰データ記憶手段には、雨量データによって示された区分と所定時間あたりの雨量とに対応する減衰量の時系列値が複数記憶されている。そして、減衰最大値解析装置は、この複数の減衰量の時系列値のパターンごとに最大値を解析し、この最大値の分布において、外部から入力された、この減衰量の最大値がある値を超過する確率である超過確率の許容値に基づいて、超過確率がこの許容値となる減衰量である区分別減衰量を算出することができる。
【００１８】
ここで、区分とは、電波の減衰の解析対象となる地域を、所定の単位で複数に分割したものであり、例えば、解析対象となる地域を衛星放送の電波を送信する地域の全域とした場合における、この地域を５ｋｍ四方や２．５ｋｍ四方の単位で分割した区分等である。また、雨量データは、例えば、気象庁によって発表された降水短時間予報の２．５ｋｍ四方の区分ごとの１時間あたりの雨量の予測値や、区分ごとに測定された所定時間あたりの雨量の実測値や、予め設定された所定時間あたりの雨量を示すデータ等であってもよい。
【００１９】
また、超過確率とは、減衰量の時系列値の最大値の分布において、減衰量の最大値がある値より大きな値をとる確率である。そして、減衰量の時系列値の最大値は、所定時間内に変化する降雨強度の最大値であるため、超過確率は、所定時間内における降雨による減衰がある値を超える確率を示している。そのため、例えば、減衰量の最大値の分布において、ある値の減衰量に対する超過確率は、この値の減衰量を補償する降雨マージンを与えて電波を送信した場合において、放送や通信が降雨によって遮断される確率となる。そして、超過確率の許容値は、この放送や通信の遮断をどの程度の確率まで許容するかを示し、超過確率がこの許容値となる減衰量は、この許容値によって示される確率で発生する大きい減衰を除外した場合の、所定時間内における減衰量の最大値となる。
【００２０】
また、請求項３に記載の降雨影響度解析装置は、請求項１に記載の電波減衰算出装置によって、降雨による衛星放送の電波の減衰の解析対象となる地域を所定の単位で分割した区分ごとに算出された、前記電波の減衰量の時系列値に基づいて、前記区分ごとに前記衛星放送の電波の降雨による減衰の影響度を示す影響度データを生成する降雨影響度解析装置であって、雨量データ入力手段と、減衰データ記憶手段と、ＣＮ比解析手段と、影響度解析手段とを備える構成とした。
【００２１】
かかる構成によれば、降雨影響度解析装置は、雨量データ入力手段によって、区分ごとの所定時間あたりの雨量を示す雨量データを入力する。また、降雨影響度解析装置は、減衰データ記憶手段に、この区分と、当該区分について算出された減衰量の時系列値と、この減衰量の時系列値の所定時間あたりの雨量とを対応させた減衰データを記憶し、ＣＮ比解析手段によって、この減衰データと雨量データとに基づいて、区分ごとの電波の受信時におけるＣＮ比の時系列値を解析する。更に、降雨影響度解析装置は、影響度データ生成手段によって、ＣＮ比解析手段で解析されたＣＮ比の時系列値と、区分ごとに予め定められた、衛星放送の再生に必要となる電波のＣＮ比とに基づいて、降雨による電波の減衰による、当該衛星放送の伝送に対する区分ごとの影響度を示す影響度データを生成する。
【００２２】
これによって、降雨影響度解析装置は、区分ごとの電波の受信時におけるＣＮ比の時系列値を解析し、このＣＮ比の時系列値と、当該衛星放送の再生に必要となる電波のＣＮ比とに基づいて、降雨による電波の減衰が与える、当該衛星放送の伝送に対する区分ごとの影響度を示す影響度データを生成することができる。
【００２３】
ここで、影響度データとは、降雨減衰による放送や通信の遮断等の影響度を示すデータであり、例えば、ある確率で放送や通信の遮断に遭遇する受信世帯数又は送受信局数や、ある確率で、ある時間以上継続して放送や通信が遮断される受信世帯数又は送受信局数や、ある確率で、所定時間内においてある時間を超える放送や通信の遮断に遭遇する受信世帯数又は送受信局数等である。
【００２４】
更に、請求項４に記載の電波減衰算出装置は、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による衛星放送の電波の減衰量を算出する電波減衰算出装置であって、スラントパス長算出手段と、降雨強度算出手段と、最大減衰量算出手段とを備える構成とした。
【００２５】
かかる構成によれば、電波減衰算出装置は、スラントパス長算出手段によって、衛星放送の電波を送信する衛星と電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、この電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出する。また、降雨強度算出手段によって、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する。更に、最大減衰量算出手段によって、スラントパス長算出手段で算出されたスラントパス長と、降雨強度算出手段で算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の、伝搬路における降雨による電波の減衰量の時系列値における所定時間ごとの最大値を算出する。
【００２６】
これによって、電波減衰算出装置は、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、これに基づいて、この降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による電波の所定時間内における単位時間あたりの減衰量の最大値を算出することができる。
【００２７】
なお、最大減衰量算出手段によって減衰量の時系列値における所定時間ごとの最大値を算出する方法は、例えば、降雨強度の時系列値から減衰量の時系列値を解析し、この減衰量の時系列値の最大値を出力するようにしてもよいし、また、降雨強度の時系列値の最大値を解析し、この降雨強度の最大値から減衰量の最大値を算出するようにしてもよい。
【００２８】
また、請求項５に記載の電波減衰算出プログラムは、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、前記単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による衛星放送の電波の減衰量を算出するためにコンピュータを、スラントパス長算出手段、降雨強度算出手段、減衰算出手段として機能させることとした。
【００２９】
かかる構成によれば、電波減衰算出プログラムは、スラントパス長算出手段によって、衛星放送の電波を送信する衛星と電波を受信する地上の受信局との位置を示す位置データに基づいて、この電波の伝搬路において降雨が発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出する。また、降雨強度算出手段によって、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出する。そして、減衰算出手段によって、スラントパス長算出手段で算出されたスラントパス長と、降雨強度算出手段で算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の、伝搬路における降雨による電波の減衰量の時系列値を算出する。
【００３０】
これによって、電波減衰算出プログラムは、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出し、これに基づいて、この降雨強度の時系列値を積分した所定時間あたりの雨量の降雨による電波の減衰量の時系列値を算出することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る電波減衰算出装置、減衰最大値解析装置、降雨影響度解析装置及び電波減衰算出プログラムでは、以下のような優れた効果を奏する。
【００３２】
請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、単位時間ごとの雨量である降雨強度の時系列値を算出することによって、所定時間内における降雨の雨量の変動に対応した電波の減衰量の時系列値を算出することができる。そして、例えば、所定時間ごとの様々な雨量に対応する電波の減衰量の時系列値を算出し、所定時間あたりの雨量の予測値に対応する減衰量の時系列値に基づいて、衛星放送の電波を送信する送信電力に降雨マージンを与えることで、降雨減衰の補償を効果的に行うことができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、予め記憶された減衰データに基づいて、所定時間あたりの雨量から、区分別減衰量を解析することができる。この区分別減衰量は、予め定めた許容値によって示される確率で発生する大きい減衰を除外した場合の、所定時間内における減衰量の最大値であるため、所定時間ごとに、この区分別減衰量を補償する降雨マージンを与えて電波を送信した場合には、放送や通信が降雨によって遮断される確率は、この許容値によって示される確率となる。そして、この許容値を十分小さい値に設定して解析された区分別減衰量に基づいて、降雨マージンを与えて電波を送信することで、時間とともに変化する降雨強度に応じた降雨減衰補償を行うことができる。また、区分ごとに減衰量の最大値を解析するので、衛星放送の電波を、例えば、フェーズドアレーアンテナのような、電波を送受信する地域の特定の範囲のみに高い電力の電波を送信できるアンテナによって送信する場合に、この区分別減衰量を、電波を送信する送信電力に反映させることで、効率よく降雨減衰の補償ができる。つまり、局所的に降雨が集中した場合においても、区分別減衰量に基づいて電波の送信電力を設定することで、降雨の集中する範囲を特定し、局所的に電波の強度を高くすることができるので、電波を送信する地域全体に高い降雨マージンをかける必要がなくなる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、降雨減衰の影響度を客観的に把握あるいは予測できる影響度データを生成することができる。更に、降雨減衰の影響度を区分ごとに解析するため、人口分布や地域別の視聴者数の実態数に基づいて降雨減衰の影響度を評価した影響度データを生成することができるので、例えば、ＢＳデジタル放送で採用されている階層化伝送における視聴者救済効果を統計的に把握することが可能となる。
【００３５】
請求項４の発明によれば、単位時間ごとの降雨強度を算出し、所定時間における電波の減衰量の最大値を算出する。そして、ここで算出された降雨強度の降雨によって生じる、所定時間における減衰量は、この最大値より小さい値となる。そのため、この減衰量の最大値に基づいて所定時間ごとの降雨マージンを設定することで、降雨減衰の補償を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［メッシュ別降雨減衰解析装置による降雨減衰補償の概要］
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置１による降雨減衰補償の概要について説明する。図１は、本発明におけるメッシュ別降雨減衰解析装置１の概要を模式的に示す説明図である。図２は、本発明におけるメッシュ別降雨減衰解析装置１によって算出された降雨による衛星放送の電波の減衰量に基づいて、降雨減衰補償を行う例を示す説明図、図２（ａ）は、フェーズドアレーアンテナＡによって、電波を送受信する地域に降雨マージンを与えた電波を送信し、降雨の集中する一部の範囲に特に高い強度の電波を送信する例を示す模式図、図２（ｂ）は、（ａ）において送信される電波の強さを表すグラフである。
【００３７】
図１に示すように、メッシュ別降雨減衰解析装置１は、降雨の発生時における衛星放送の電波の減衰量を解析するとともに、この時の降雨減衰の影響度を示す影響度データを生成する。なお、ここでは、降雨減衰の影響度の解析対象となる地域である日本国内全域を、２．５ｋｍ四方の正方形の単位で分割し、分割された区分（以下、メッシュという）ごとの１時間あたりの雨量（１時間雨量）の予測値を雨量データとして入力し、メッシュ別減衰量（区分別減衰量）として、メッシュごとの減衰量の予測値を算出することとした。この雨量データには、例えば、気象庁によって発表される降水短時間予報のデータを用いることができる。
【００３８】
そして、このメッシュ別減衰量は、メッシュごとの降雨減衰を反映した衛星放送の電波の減衰量の予測値であるため、このメッシュ別減衰量に合わせて、衛星放送の電波を送受信する衛星の送信電力を増力することで、降雨減衰補償を行うことができる。
【００３９】
また、図２（ａ）に示すように、この電波を送信するアンテナを、フェーズドアレーアンテナＡとすることで、電波を送受信する地域の一部の範囲に特に高い強度の電波（増力ビーム）を送信できる。このフェーズドアレーアンテナＡは、電波を送信する複数のホーンｈ、ｈ、…と、このホーンｈ、ｈ、…によって送信された電波を反射し、電波を地上の送受信局に送信する反射鏡Ｒとを備え、各々のホーンｈから送信される電波の位相や振幅を調整することで、送信される電波の強度を所望の放射パターンにすることができる。
【００４０】
そのため、本発明におけるメッシュ別降雨減衰解析装置１によって算出されたメッシュ別減衰量に基づいて、減衰量の大きい範囲には降雨マージンを大きく設定することで、効率よく降雨減衰補償を行うことができる。図２の例では、降雨が集中する範囲Ｄ1、Ｄ2の減衰量が特に大きいため、図２（ｂ）に示すように、フェーズドアレーアンテナＡによって、この範囲Ｄ1、Ｄ2には、晴天時に必要となる送信電力値Ｉｃに、更に降雨マージンＩｂ1、Ｉｂ2を加えた増力ビームＢ1、Ｂ2を送信する。また、それ以外の範囲についても、メッシュ別降雨減衰解析装置１によって算出されたメッシュ別減衰量に基づいて、減衰量の高い部分には晴天時に必要となる送信電力値Ｉｃに適宜降雨マージンを与えて、フェーズドアレーアンテナＡによって電波を送信することができる。
【００４１】
［メッシュ別降雨減衰解析装置の構成（第一の実施の形態）］
次に、図３を参照して、本発明における第一の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置１の構成について説明する。図３は、本発明における第一の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置１の構成を示したブロック図である。メッシュ別降雨減衰解析装置１は、衛星放送の電波の減衰量の時系列値を算出し、この減衰量の時系列値と、外部から入力されるメッシュごとの１時間雨量を示す雨量データとに基づいて、この減衰量の時系列値の最大値を解析するとともに、降雨減衰の影響度を示す影響度データを生成するものである。ここでは、メッシュ別降雨減衰解析装置１は、電波減衰算出装置３と、減衰最大値解析装置５とを備える。
【００４２】
（電波減衰算出装置の構成）
電波減衰算出装置３は、メッシュごとの衛星放送の電波の減衰量を算出するものである。ここでは、電波減衰算出装置３は、スラントパス長算出手段３１と、パス短縮率乗算手段３２と、降雨強度算出手段３３と、減衰算出手段３４と、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５と、減衰データ出力手段３６と、位置データ記憶手段３７とを備える。そして、ここでは、電波減衰算出装置３は、メッシュごとに衛星放送の電波の減衰量の時系列値を複数算出し、この減衰量の時系列値を、メッシュと、この降雨強度の時系列値を積分した１時間雨量とに対応させた減衰データとして減衰最大値解析装置５の減衰データ記憶手段５３に記憶することとした。
【００４３】
スラントパス長算出手段３１は、メッシュごとに、衛星放送の電波の伝搬路において降雨の発生している領域の空間路長であるスラントパス長を算出するものである。ここで算出されたスラントパス長は、パス短縮率乗算手段３２に出力される
【００４４】
なお、このスラントパス長は、例えば、国際電気通信連合（ＩＴＵ；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ）の勧告ＩＴＵ−Ｒ  Ｐ．６１８−で定められている方法等の一般的な方法で算出することができる。ここで、図４を参照（適宜図３参照）して、スラントパス長算出手段３１が、ＩＴＵ−Ｒ  Ｐ．６１８−に記載されている方法によって、スラントパス長を算出する例について説明する。図４は、衛星放送の電波の伝送路とスラントパス長を模式的に示した説明図である。
【００４５】
図４に示すように、仰角θ（°）の衛星放送の電波の伝送路Ｔにおいて、メッシュ内の送受信局の標高ｈS（ｋｍ）の面と、降雨の発生する領域の上限の高さ（標高）ｈR（ｋｍ）とに挟まれる部分の長さＬS（ｋｍ）が、スラントパス長となる。ここで、降雨の発生する領域の上限の高さは、降雨が固体から液体になる境界面の高さであり、メッシュごとに、時期等に依存する適切な値を予め設定しておくことができる。そして、スラントパス長算出手段３１は、このスラントパス長ＬSを、以下の式（１）、（２）に基づいて算出する。なお、Ｒe（ｋｍ）は、地球の有効半径であり、また、伝送路Ｔの仰角θは、位置データ記憶手段３７に記憶された、送受信局の位置（緯度と経度）を示す送受信局位置データと、衛星の軌道位置を示す衛星軌道位置データとに基づいて算出することができる。
【００４６】
【数１】
2005321235.tif 000003
【００４７】
図３に戻って説明を続ける。パス短縮率乗算手段３２は、降雨の発生する領域における雨量の不均一性の影響を補正するためのパス短縮率を、スラントパス長算出手段３１から入力されたスラントパス長に乗算するものである。ここでパス短縮率が乗算されたスラントパス長は、減衰算出手段３４に出力される。なお、このパス短縮率には、例えば、実測値に基づいて予めメッシュごとに求めておいた値等を用いることができる。
【００４８】
降雨強度算出手段３３は、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を算出するものである。ここで算出された降雨強度の時系列値は、減衰算出手段３４に出力される。
【００４９】
なお、ここでは、単位時間ごとの降雨強度を１分あたりの雨量（１分間降雨強度）とした。この１分間降雨強度は、１時間の間に時間とともに変化する降雨の１分ごとの雨量である。ここで、降雨強度算出手段３３は、この降雨強度の時系列値を、例えば、自己回帰モデルに基づいて算出することができる。以下、降雨強度算出手段３３が、自己回帰モデルに基づいて、１時間に設定された雨量となる降雨において、１分間降雨強度の時系列値を算出する方法について説明する。
【００５０】
ここで、時刻ｉ分の時系列をｘiとすると、自己回帰モデルにおいて、この時系列ｘiは以下の式（３）によって表される。
【００５１】
【数２】
2005321235.tif 000004
【００５２】
ここで、ｂ1、ｂ2、…、ｂnは、自己回帰係数であり、このメッシュにおける降雨特性によって決まる係数である。また、ｎiは、ガウス乱数であり、平均ゼロ、標準偏差１でランダムに変化する。更に、ρ2は、決定係数である。また、時系列ｘiは、平均値がゼロであり、時系列値ｘiは以下の式（４）で表されるものとする。そして、１分間降雨強度Ｒi（ｍｍ／ｈ）は以下の式（５）で表される。ここで、Ｒmは１分間降雨強度Ｒiの中央値、σlogRは１分間降雨強度Ｒiの対数値における標準偏差である。
【００５３】
【数３】
2005321235.tif 000005
【００５４】
そして、このメッシュ内における１分間降雨強度Ｒiの実測値に基づいて、メッシュごとに自己回帰係数ｂ1、ｂ2、…、ｂnと決定係数ρ2とを予め求めておくことで、降雨強度算出手段３３は、１分間降雨強度Ｒiを算出することができる。そして、降雨強度算出手段３３は、この方法によって、メッシュごとに１分間降雨強度の時系列値のパターンを所定の数だけ生成する。
【００５５】
なお、降雨強度算出手段３３は、降雨強度の時系列値を他の方法によって算出することとしてもよく、例えば、Ａｓｓｅｌａ  Ｐａｔｈｉｒａｎａ，ｅｔ  ａｌ．“Ａ  ｍｕｌｔｉｒａｃｉａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｐｒｅｄｉｃｔ  ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｒａｉｎｆａｌｌ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ”、土木学会年次学術講演会講演概要集第２部、ＪＮ：Ｓ０９０１Ａ、Ｖｏｌ．５５ｔｈ、ｐ．２５０−２５１に記載されるような、フラクタル理論に基づいて、長い積分時間の雨量（１時間雨量）の時系列データから、短い積分時間の降雨強度（１分間降雨強度）の時系列データを生成することとしてもよい。
【００５６】
減衰算出手段３４は、パス短縮率乗算手段３２から入力されるスラントパス長と、降雨強度算出手段３３から入力される降雨強度の時系列値とに基づいて、メッシュごとの降雨による減衰量の時系列値を算出するものである。ここで算出された降雨による減衰量の時系列値は、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５に出力される。なお、減衰算出手段３４は、スラントパス長と降雨強度の時系列値とに基づいて、減衰量を国際電気通信連合の勧告ＩＴＵ−Ｒ  Ｐ．８３８−１で定められている方法等によって算出することができる。
【００５７】
以下、減衰算出手段３４がスラントパス長と降雨強度の時系列値とに基づいて、メッシュごとに降雨による減衰量の時系列値を算出する方法について説明する。ここで、降雨強度Ｒi（ｍｍ／ｈ）の時のスラントパス長１ｋｍあたりの減衰量γR（ｄＢ／ｋｍ）は、以下の式（６）で表される。
【００５８】
γR＝ｋ・Ｒiα                                ・・・（６）
【００５９】
なお、ｋとαは、衛星放送の電波の周波数に依存する係数である。そして、メッシュごとの降雨による減衰量の時系列値Ａi（ｄＢ）は、以下の式（７）に示すように、このスラントパス１ｋｍあたりの減衰量γR（ｄＢ／ｋｍ）と、パス短縮率乗算手段３２においてパス短縮率ξを乗算されたスラントパス長とを掛け合わせることで得られる。
【００６０】
Ａi＝γR・ＬS・ξ                          ・・・（７）
【００６１】
大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５は、減衰算出手段３４によって算出された降雨による減衰量の時系列値に、大気による吸収損とシンチレーションによる変動分を加算して、衛星放送の電波の減衰量の時系列値を算出し、減衰量の時系列値をメッシュと、この降雨強度の時系列値を積分した１時間雨量とに対応させた減衰データを生成するものである。なお、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５は、大気による吸収損を、例えば、国際電気通信連合の勧告ＩＴＵ−Ｒ  Ｐ．６７６−５で定められている方法等の一般的な方法によって算出することができる。また、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５は、シンチレーションによる変動分を、例えば、Ｅ．Ｍａｔｒｉｃｃｉａｎ，ｅｔ  ａｌ．“Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒａｉｎ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ａｔ  １９．７７ＧＨｚ”，Ｒａｄｉｏ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．２，Ｐ２７３−２７９，１９９６に記載されている方法等の一般的な方法によって算出することができる。ここで生成された減衰データは、減衰データ出力手段３６に出力される。
【００６２】
減衰データ出力手段３６は、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５から入力された減衰データを外部へ出力するものである。なお、ここでは、減衰データ出力手段３６は、減衰データを減衰最大値解析装置５に出力することとした。
【００６３】
位置データ記憶手段３７は、スラントパス長算出手段３１によってスラントパス長を算出するのに必要となる、送受信局の位置と衛星の軌道位置とを記憶するもので、半導体メモリ、ハードディスク等の一般的な記憶手段である。ここでは、位置データ記憶手段３７に、送受信局の位置（緯度と経度）を示す送受信局位置データ（位置データ）と、衛星の軌道位置を示す衛星軌道位置データ（位置データ）とを記憶することとした。
【００６４】
（減衰最大値解析装置の構成）
次に、減衰最大値解析装置５の構成について説明する。減衰最大値解析装置（降雨影響度解析装置）５は、外部から入力される、メッシュごとの１時間雨量の予測値を示す雨量データと、電波減衰算出装置３によって算出された減衰データとに基づいて、衛星放送の電波の減衰量を解析し、降雨による減衰の影響度を評価するものである。ここでは、減衰最大値解析装置５は、雨量データ入力手段５１と、減衰データ入力手段５２と、減衰データ記憶手段５３と、メッシュ別減衰量生成手段５４と、解析データ記憶手段５５と、影響度解析手段５６と、減衰量出力手段５７と、影響度データ出力手段５８とを備える。
【００６５】
雨量データ入力手段５１は、メッシュごとの１時間雨量を示す雨量データを外部から入力するものである。なお、ここでは、この雨量データをメッシュごとの１時間雨量の予測値とするが、この雨量データは、予め設定された所定時間あたりの雨量や、ＡＭｅＤＡＳ等によって所定の単位のメッシュごとに観測された所定時間あたりの雨量の実測値であってもよい。ここで入力された雨量データは、メッシュ別減衰量生成手段５４の最大減衰量解析部５４ａに出力される。
【００６６】
減衰データ入力手段５２は、電波減衰算出装置３の大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５によって算出された減衰量の時系列値を減衰データ出力手段３６から入力し、減衰データ記憶手段５３に出力するものである。
【００６７】
減衰データ記憶手段５３は、電波減衰算出装置３によって算出された減衰データを記憶するもので、半導体メモリ、ハードディスク等の一般的な記憶手段である。この減衰データは、後記するメッシュ別減衰量生成手段５４の最大減衰量解析部５４ａによって、雨量データに基づいて、メッシュごとの衛星放送の電波の最大減衰量を解析する際に参照されて用いられる。また、この減衰データは、影響度解析手段５６のＣＮ比解析部５６ａによって、雨量データに基づいて、メッシュごとの衛星放送の電波のＣＮ比を解析する際にも参照されて用いられる。なお、この減衰データは、電波減衰算出装置３の大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５によって算出された減衰量の時系列値を、各々のメッシュとこの降雨強度の時系列値を積分した１時間雨量とに対応させたものである。そして、この減衰データ記憶手段５３には、各々のメッシュごとに、複数の減衰値の時系列値のパターンが記憶されている。
【００６８】
メッシュ別減衰量生成手段５４は、雨量データ入力手段５１から入力された雨量データと、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰データとに基づいて、メッシュごとに、超過確率が所定の確率となる衛星放送の電波の減衰量を解析するものである。ここでは、メッシュ別減衰量生成手段５４は、最大減衰量解析部５４ａと、電波減衰解析部５４ｂとを備える。
【００６９】
最大減衰量解析部（最大減衰量解析手段）５４ａは、雨量データ入力手段５１から入力された雨量データと、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰データとに基づいて、この雨量データに対応する減衰量の時系列値の最大値である最大減衰量を、当該時系列値のパターンごとに解析するものである。ここで、最大減衰量解析部５４ａは、減衰データ記憶手段５３から、この雨量データによって示される各々のメッシュの１時間雨量に対応する電波の減衰量の時系列値を読み出し、この時系列値のパターンごとに最大減衰量を解析する。ここで解析された最大値減衰量は、電波減衰解析部５４ｂに出力される。
【００７０】
電波減衰解析部（電波減衰解析手段）５４ｂは、最大減衰量解析部５４ａから入力された最大減衰量の分布を解析し、図示しない入力手段から入力された、あるいは、予め設定された超過確率の許容値に基づいて、メッシュごとに、超過確率がこの許容値となる減衰量であるメッシュ別減衰量を算出するものである。ここで解析されたメッシュ別減衰量は、減衰量出力手段５７に出力される。なお、超過確率とは、最大減衰量がある値を超過する確率である。
【００７１】
ここで、図５を参照（適宜図３参照）して、メッシュ別減衰量生成手段５４が、雨量データと減衰データとに基づいて、メッシュ別減衰量を解析する方法を、具体例を用いて説明する。ここでは、あるメッシュにおける、１２ＧＨｚ帯の周波数帯の電波の、降雨による減衰量の最大値である最大降雨減衰量の分布から、メッシュ別減衰量を解析する例について説明する。なお、１２ＧＨｚ帯では、電波の大気による吸収損とシンチレーションによる変動分は十分小さく無視できるため、降雨による減衰量を当該電波の減衰量とみなすこととした。図５は、あるメッシュにおける、１時間雨量が２ｍｍ／ｈ（ミリメートル／時間）、３ｍｍ／ｈ、６ｍｍ／ｈ、１０ｍｍ／ｈ、１６ｍｍ／ｈ、２０ｍｍ／ｈの各々の場合の、１２ＧＨｚ帯の周波数帯の電波の最大降雨減衰量と、その最大降雨減衰量を超える確率である超過確率との関係を示したグラフである。
【００７２】
最大減衰量解析部５４ａに雨量データ入力手段５１から雨量データが入力されると、最大減衰量解析部５４ａは、その雨量データの示すメッシュと１時間雨量とに対応する電波の減衰量の時系列値を減衰データ記憶手段５３から読み出す。そして、最大減衰量解析部５４ａは、読み出した減衰量の時系列値のパターンごとに、この１時間内での１分ごとの減衰量の時系列値の最大値を解析し、最大降雨減衰量（最大減衰量）とする。
【００７３】
このようにして、最大減衰量解析部５４ａによって、あるメッシュについて解析された、１時間雨量が２ｍｍ／ｈ、３ｍｍ／ｈ、６ｍｍ／ｈ、１０ｍｍ／ｈ、１６ｍｍ／ｈ、２０ｍｍ／ｈの各々の場合の最大降雨減衰量の分布を図５に示す。なお、図５では、比較のため、電波の減衰量を測定した実測値の最大値の分布も併せて示した。減衰データに基づいて解析された最大降雨減衰量の分布は、実測値とよく合致している。
【００７４】
また、図５において、例えば、１時間あたりの雨量が２ｍｍ／ｈの場合、最大降雨減衰量が３ｄＢを超える確率（超過確率）は約５％、４ｄＢを超える確率は約１％となる。なお、この超過確率は、最大降雨減衰量がある値を超える確率であり、つまり、この１時間の間に減衰量がある値を超える確率である。例えば、１時間雨量が２ｍｍ／ｈの場合には、この１時間の間に減衰量が４ｄＢを超える確率が１％であることを示す。そのため、例えば、後記する減衰量出力手段５７から出力された減衰量に基づいて、衛星放送の電波を送信する送信電力に、この４ｄＢの減衰を補償する降雨マージンを与えた場合には、１時間雨量が２ｍｍ／ｈの場合は９９％の確率で降雨減衰が補償されることを示している。
【００７５】
そして、電波減衰解析部５４ｂは、この最大減衰量の分布に基づいて、メッシュ別減衰量を算出する。ここで、例えば、超過確率の許容値として１％が、図示しない入力手段から入力されているとする。すると、電波減衰解析部５４ｂは、超過確率が１％となる最大降雨減衰量を、このメッシュにおけるメッシュ別減衰量とする。例えば、電波減衰解析部５４ｂは、１時間雨量が２ｍｍ／ｈの場合のこのメッシュにおけるメッシュ別減衰量を、４ｄＢと算出する。
【００７６】
なお、この超過確率は、降雨減衰をどの程度の確率で補償するかに応じて、任意の値を設定することができる。
【００７７】
また、ここでは、メッシュ別減衰量生成手段５４は、最大降雨減衰量の分布に基づいて、ある確率で生じる最大降雨減衰量を、このメッシュにおける減衰量とすることとしたが、例えば、減衰量の時系列値のパターンごとに、減衰量が予め設定された閾値を継続して超える時間である遮断時間が、この１時間内において予め設定された時間をある確率で超える減衰量の値を、このメッシュにおける減衰量とすることとしてもよい。
【００７８】
図３に戻って説明を続ける。解析データ記憶手段５５は、後記する影響度解析手段５６のＣＮ比解析部５６ａによるＣＮ比の時系列値の解析と、影響度データ生成部５６ｂによる影響度データの生成とに必要となるデータを記憶するもので、半導体メモリ、ハードディスク等の一般的な記憶手段である。ここでは、解析データ記憶手段５５に、送受信局データと、衛星データと、伝送条件データと、メッシュ別データとを記憶することとした。
【００７９】
送受信局データとは、衛星放送の電波を受信あるいは送受信する地上の送受信局のパラメータであり、例えば、送受信局の受信アンテナの利得値、送信アンテナの実効等方放射電力値（ＥＩＲＰ；Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｒａｄｉａｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ）、送受信局の受信装置のノイズフィギュア値、アンテナのポインティングロス値、カップリングロス値等である。また、衛星データとは、例えば、衛星の受信アンテナの利得値、送信アンテナの実効等方放射電力値、衛星の受信装置のノイズフィギュア値等である。この送受信局データと、衛星データは、ＣＮ比解析部５６ａによってＣＮ比の時系列値を解析する際に参照されて用いられる。
【００８０】
伝送条件データは、変調方式や誤り訂正方式等の、ＣＮ比に影響を与える因子に、衛星放送の再生に必要となるＣＮ比を対応させたデータである。また、メッシュ別データは、例えば、メッシュごとの人口密度、受信世帯数や送受信局数、視聴率、受信契約率等である。この伝送条件データと、メッシュ別データは、影響度データ生成部５６ｂによって影響度データを生成する際に参照されて用いられる。
【００８１】
影響度解析手段５６は、雨量データ入力手段５１から入力された雨量データと、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰データとに基づいて、メッシュごとに降雨減衰の影響度を示す影響度データを生成するものである。ここでは、影響度解析手段５６は、ＣＮ比解析部５６ａと、影響度データ生成部５６ｂとを備える。
【００８２】
ＣＮ比解析部（ＣＮ比解析手段）５６ａは、雨量データと減衰データとに基づいて、メッシュごとの衛星放送の電波のＣＮ比の時系列値を解析するものである。ここで、ＣＮ比解析部５６ａは、減衰データ記憶手段５３から、この雨量データによって示される各々のメッシュの１時間雨量に対応する電波の減衰量の時系列値を読み出し、この時系列値のパターンごとに、解析データ記憶手段５５に記憶された送受信局データと衛星データとに基づいて、ＣＮ比の時系列値を解析する。ここで解析されたＣＮ比の時系列値は、影響度データ生成部５６ｂに出力される。
【００８３】
影響度データ生成部（影響度データ生成手段）５６ｂは、ＣＮ比解析部５６ａから入力されたＣＮ比の時系列値と、解析データ記憶手段５５に記憶された伝送条件データとメッシュ別データとに基づいて、メッシュごとに影響度データを生成するものである。ここで生成された影響度データは、影響度データ出力手段５８に出力される。
【００８４】
なお、影響度データとは、降雨減衰による放送や通信の遮断等の影響度を示すデータであり、例えば、ある確率で放送や通信の遮断に遭遇する受信世帯数又は送受信局数や、ある確率である時間以上継続して放送や通信が遮断される受信世帯数又は送受信局数等である。
【００８５】
ここで、影響度データ生成部５６ｂは、図示しない入力手段から入力された変調方式名や誤り訂正方式名に基づいて解析データ記憶手段５５に記憶された伝送条件データから、当該電波の正常な送受信に必要なＣＮ比を読み出す。そして、影響度データ生成部５６ｂは、メッシュごとに、ＣＮ比解析部５６ａから入力されたＣＮ比の時系列値と、伝送条件データから読み出された、衛星放送の再生に必要となるＣＮ比とを比較する。この影響度データ生成部５６ｂには、メッシュごとに、このＣＮ比の時系列値のパターンが複数入力され、影響度データ生成部５６ｂは、各々の時系列値のパターンについて、放送や通信の遮断に遭遇するか、あるいは、ある時間以上継続して放送や通信が遮断されるかを解析することで、このメッシュにおいて放送や通信の遮断に遭遇する確率や、ある時間以上継続して放送や通信が遮断される確率等を解析することができる。そして、影響度データ生成部５６ｂは、解析データ記憶手段５５から読み出された、受信世帯数等のデータであるメッシュ別データに基づいて影響度データを解析することができる。
【００８６】
減衰量出力手段５７は、メッシュ別減衰量生成手段５４の電波減衰解析部５４ｂから入力されるメッシュ別減衰量を外部へ出力するものである。
【００８７】
影響度データ出力手段５８は、影響度解析手段５６の影響度データ生成部５６ｂから入力される影響度データを外部へ出力するものである。
【００８８】
以上のようにメッシュ別降雨減衰解析装置１を構成することで、メッシュ別降雨減衰解析装置１は、電波減衰算出装置３によって、メッシュごとに、降雨減衰を反映させた衛星放送の電波の減衰量を算出することができる。そして、減衰最大値解析装置５によって、この減衰量を示す減衰データと、外部から入力された雨量データとに基づいて、メッシュごとの電波の減衰量であるメッシュ別減衰量を解析することができる。そして、このメッシュ別減衰量に基づいて、衛星放送の電波の降雨マージンを決定することで、降雨減衰の補償を効果的に行うことができる。
【００８９】
なお、本発明の減衰最大値解析装置は、少なくとも雨量データ入力手段５１と、減衰データ記憶手段５３と、最大減衰量解析部５４ａと、電波減衰解析部５４ｂとを備える構成であればよい。また、降雨影響度解析装置は、少なくとも雨量データ入力手段５１と、減衰データ記憶手段５３と、ＣＮ比解析部５６ａと、影響度データ生成部５６ｂとを備える構成であればよい。
【００９０】
また、ここでは、雨量データを、メッシュごとの１時間雨量の予測値としたが、メッシュ別降雨減衰解析装置１は、予め設定された所定時間あたりの雨量や、気象レーダ等によって観測された雨量を雨量データとして入力し、この降雨によって生じた降雨減衰を解析し、また、この降雨の影響度データを生成することとしてもよい。
【００９１】
また、減衰最大値解析装置５によって、降雨減衰の影響度を客観的に把握あるいは予測できる影響度データを生成することができる。そして、この影響度データによって、時間とともに変化する降雨減衰の影響度を地域ごとに解析することができるため、この影響度データに基づいて、降雨減衰をどの程度の確率で補償するかを決定することで、降雨減衰を効果的に補償する降雨マージンを決定することが可能となる。更に、減衰最大値解析装置５は、人口分布や地域別の視聴者数の実態数に基づいて降雨減衰の影響度を評価した影響度データを生成することができるため、例えば、ＢＳデジタル放送で採用されている階層化伝送における視聴者救済効果を統計的に把握することが可能となる。
【００９２】
また、電波減衰算出装置３及び減衰最大値解析装置５は、コンピュータにおいて各手段を各機能プログラムとして実現することも可能であり、各機能プログラムを結合して、電波減衰算出プログラム、減衰最大値解析プログラム及び降雨影響度解析プログラムとして動作させることも可能である。
【００９３】
［メッシュ別降雨減衰解析装置の動作］
次に、図６及び図７を参照して、本発明におけるメッシュ別降雨減衰解析装置１の電波減衰算出装置３と減衰最大値解析装置５との動作について説明する。
【００９４】
（電波減衰算出装置の動作）
まず、図６を参照（適宜図３参照）して、電波減衰算出装置３が、メッシュごとに衛星放送の電波の減衰量を算出する動作について説明する。図６は、本発明における電波減衰算出装置３の動作を示したフローチャートである。
【００９５】
（スラントパス長・降雨強度算出ステップ）
電波減衰算出装置３は、スラントパス長算出手段３１によって、位置データ記憶手段３７に記憶された送受信局位置データと衛星軌道位置データとに基づいて、メッシュごとにスラントパス長を算出する（ステップＳ３１）。そして、電波減衰算出装置３は、パス短縮率乗算手段３２によって、ステップＳ３１において算出されたスラントパス長にパス短縮率を乗算する（ステップＳ３２）。また、電波減衰算出装置３は、降雨強度算出手段３３によって、１分間降雨強度の時系列値を算出する（ステップＳ３３）。
【００９６】
（減衰算出ステップ）
そして、電波減衰算出装置３は、減衰算出手段３４によって、ステップＳ３２においてパス短縮率を乗算されたスラントパス長と、ステップＳ３３において算出された降雨強度の時系列値とに基づいて、降雨による減衰量の時系列値を算出する（ステップＳ３４）。
【００９７】
更に、電波減衰算出装置３は、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５によって、ステップＳ３４において算出された減衰量の時系列値に、大気による吸収損とシンチレーションによる変動分を加算した、衛星放送の電波の減衰量の時系列値を算出する（ステップＳ３５）。そして、電波減衰算出装置３は、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５によって、ステップＳ３５において算出された減衰量の時系列値をメッシュと、この降雨強度の時系列値を積分した１時間雨量とに対応させた減衰データを生成し、減衰データ出力手段３６を介して減衰最大値解析装置５に出力する（ステップＳ３６）。
【００９８】
そして、電波減衰算出装置３は、降雨強度算出手段３３によって、算出された降雨強度の時系列値のパターンの数が、予め設定された数に達したかを判断する（ステップＳ３７）。そして、予め設定された数に達していない場合（ステップＳ３７でＮｏ）には、ステップＳ３３に戻って、電波減衰算出装置３が、降雨強度算出手段３３によって降雨強度の時系列値を算出する動作以降の動作を行う。
【００９９】
また、算出された降雨強度の時系列値のパターンの数が、予め設定された数に達した場合（ステップＳ３７でＹｅｓ）には、電波減衰算出装置３は、スラントパス長算出手段３１によって、すべてのメッシュについて、スラントパス長の算出を行ったかを判断する（ステップＳ３８）。
【０１００】
そして、すべてのメッシュについて終了していない場合（ステップＳ３８でＮｏ）には、ステップＳ３１に戻って、電波減衰算出装置３が、スラントパス長算出手段３１によって、次のメッシュについて、スラントパス長を算出する動作以降の動作を行う。また、すべてのメッシュについて終了した場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）には、動作を終了する。
【０１０１】
（減衰最大値解析装置の動作）
次に、図７を参照（適宜図３参照）を参照して、減衰最大値解析装置５が、外部から入力された雨量データに基づいて、メッシュごとに衛星放送の電波の減衰量を解析し、降雨減衰の影響度を示す影響度データを生成する動作について説明する。図７は、本発明における減衰最大値解析装置５の動作を示したフローチャートである。
【０１０２】
なお、ここでは、減衰最大値解析装置５が、減衰データ入力手段５２によって、減衰量の解析と影響度データの生成とに必要な減衰データを電波減衰算出装置３から入力して、減衰データ記憶手段５３に記憶していることとし、これ以降の動作について説明する。
【０１０３】
減衰最大値解析装置５は、雨量データ入力手段５１によって、外部から雨量データを入力する（ステップＳ５１）。そして、減衰最大値解析装置５は、メッシュ別減衰量生成手段５４の最大減衰量解析部５４ａによって、ステップＳ５１において入力された雨量データと、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰データとに基づいて、衛星放送の電波の減衰量の時系列値ごとに、この減衰量の最大値である最大減衰量を解析する。ここで、減衰最大値解析装置５は、最大減衰量解析部５４ａによって、雨量データに示されたメッシュと１時間雨量とに対応するすべての減衰量の時系列値を減衰データ記憶手段５３から読み出し、その各々の減衰量の時系列値の最大値である最大減衰量を解析する（ステップＳ５２）。
【０１０４】
更に、減衰最大値解析装置５は、電波減衰解析部５４ｂによって、ステップＳ５２において解析された最大減衰量の分布を解析し、設定された超過確率の許容値に基づいて、メッシュごとに、超過確率がこの許容値となる減衰量であるメッシュ別減衰量を解析する（ステップＳ５３）。そして、減衰最大値解析装置５は、減衰量出力手段５７によって、ステップＳ５３において解析されたメッシュ別減衰量を出力する（ステップＳ５４）。
【０１０５】
また、減衰最大値解析装置５は、影響度解析手段５６のＣＮ比解析部５６ａによって、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰量の時系列値と、解析データ記憶手段５５に記憶された送受信局データ及び衛星データとに基づいて、ＣＮ比の時系列値を解析する（ステップＳ５５）。そして、減衰最大値解析装置５は、影響度解析手段５６の影響度データ生成部５６ｂによって、ステップＳ５５において解析されたＣＮ比の時系列値と、解析データ記憶手段５５に記憶された伝送条件データとメッシュ別データとに基づいて、降雨減衰の影響度を解析し、影響度データを生成する（ステップＳ５６）。そして、減衰最大値解析装置５は、影響度データ出力手段５８によって、ステップＳ５６において生成された影響度データを出力する（ステップＳ５７）。
【０１０６】
そして、減衰最大値解析装置５は、メッシュ別減衰量生成手段５４の最大減衰量解析部５４ａによって、このメッシュにおいて、ステップＳ５１において入力された雨量データに示されたすべての雨量について、最大減衰量の解析を行ったかを判断する（ステップＳ５８）。そして、すべての雨量について終了していない場合（ステップＳ５８でＮｏ）には、ステップＳ５２に戻って、減衰最大値解析装置５が、最大減衰量解析部５４ａによって、雨量データに示された次の雨量について、最大減衰量を解析する動作以降の動作を行う。
【０１０７】
また、すべての雨量について終了した場合（ステップＳ５８でＹｅｓ）には、減衰最大値解析装置５は、最大減衰量解析部５４ａによって、すべてのメッシュについて、最大減衰量の解析を行ったかを判断する（ステップＳ５９）。そして、すべてのメッシュについて終了していない場合（ステップＳ５９でＮｏ）には、ステップＳ５２に戻って、減衰最大値解析装置５が、最大減衰量解析部５４ａによって、次のメッシュについて、最大減衰量を解析する動作以降の動作を行う。
【０１０８】
また、すべてのメッシュについて終了した場合（ステップＳ５９でＹｅｓ）には、動作を終了する。
【０１０９】
［メッシュ別降雨減衰解析装置の構成（第二の実施の形態）］
次に、図８（適宜図３参照）を参照して、本発明における第二の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置１Ａの構成について説明する。図８は、本発明における第二の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置１Ａの構成を示したブロック図である。図８に示すように、メッシュ別降雨減衰解析装置１Ａは、１時間内における衛星放送の電波の減衰量の最大値を算出し、この減衰量の最大値と、外部から入力されるメッシュごとの１時間雨量を示す雨量データとに基づいて、メッシュ別減衰量を解析するとともに、降雨減衰の影響度を示す影響度データを生成するものである。
【０１１０】
メッシュ別降雨減衰解析装置１Ａは、メッシュ別降雨減衰解析装置１の減衰算出手段３４、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５、メッシュ別減衰量生成手段５４及び影響度解析手段５６の代わりに、最大減衰量算出手段３４Ａ、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５Ａ、メッシュ別減衰量生成手段５４Ａ及び影響度解析手段５６Ａを備える。なお、メッシュ別降雨減衰解析装置１Ａ内の最大減衰量算出手段３４Ａ、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５Ａ、メッシュ別減衰量生成手段５４Ａ及び影響度解析手段５６Ａ以外の構成は、図３に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１１】
最大減衰量算出手段３４Ａは、パス短縮率乗算手段３２から入力されるスラントパス長と、降雨強度算出手段３３から入力される降雨強度の時系列値とに基づいて、メッシュごとの降雨による減衰量の最大値を算出するものである。ここで算出された降雨による減衰量の最大値は、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５Ａに出力される。
【０１１２】
なお、最大減衰量算出手段３４Ａは、例えば、降雨強度算出手段３３から入力される降雨強度の時系列値から減衰量の時系列値を算出し、この減衰量の時系列値の最大値を大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５Ａに出力するようにしてもよいし、また、降雨強度の時系列値から最大値を選択し、この降雨強度の最大値から減衰量の最大値を算出するようにしてもよい。
【０１１３】
大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５Ａは、最大減衰量算出手段３４Ａによって算出された降雨による減衰量の最大値に、大気による吸収損とシンチレーションによる変動分を加算して、衛星放送の電波の減衰量の最大値（最大減衰量）を算出し、最大減衰量をメッシュと１時間雨量とに対応させた減衰データを生成するものである。ここで生成された減衰データは減衰データ出力手段３６に出力される。なお、この大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５Ａは、大気吸収損・シンチレーション効果加算手段３５（図３）に比べて、入力される減衰量のデータを、降雨による減衰量の時系列値から減衰量の最大値としただけで機能は同じものである。
【０１１４】
メッシュ別減衰量生成手段５４Ａは、雨量データ入力手段５１から入力された雨量データと、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰データとに基づいて、メッシュごとに、超過確率が所定の確率となる衛星放送の電波の減衰量を解析するものである。ここでは、メッシュ別減衰量生成手段５４Ａは、最大減衰量読出部５４Ａａと、電波減衰解析部５４Ａｂとを備える。
【０１１５】
最大減衰量読出部５４Ａａは、雨量データ入力手段５１から入力された雨量データに対応する減衰データを、減衰データ記憶手段５３から読み出すものである。ここで読み出される減衰データは、この雨量データによって示される各々のメッシュの１時間雨量に対応する最大減衰量を示している。最大減衰量読出部５４Ａａは、ここで読み出した最大値減衰量を、電波減衰解析部５４Ａｂに出力する。
【０１１６】
電波減衰解析部５４Ａｂは、最大減衰量読出部５４Ａａから入力された最大減衰量の分布を解析し、図示しない入力手段から入力された、あるいは、予め設定された超過確率の許容値に基づいて、メッシュごとに、超過確率がこの許容値となる減衰量であるメッシュ別減衰量を算出するものである。ここで解析されたメッシュ別減衰量は、減衰量出力手段５７に出力される。なお、この電波減衰解析部５４Ａｂは、電波減衰解析部５４ｂ（図３）に比べて、入力されるデータを減衰量の時系列値から減衰量の最大値とし、このデータの入力元を最大減衰量解析部５４ａ（図３）から最大減衰量読出部５４Ａａとしただけで機能は同じものである。
【０１１７】
影響度解析手段５６Ａは、雨量データ入力手段５１から入力された雨量データと、減衰データ記憶手段５３に記憶された減衰データとに基づいて、メッシュごとに降雨減衰の影響度を示す影響度データを生成するものである。ここでは、影響度解析手段５６Ａは、ＣＮ比解析部５６Ａａと、影響度データ生成部５６Ａｂとを備える。
【０１１８】
ＣＮ比解析部５６Ａａは、雨量データと減衰データとに基づいて、メッシュごとの衛星放送の電波のＣＮ比の最小値を解析するものである。ここで、ＣＮ比解析部５６Ａａは、減衰データ記憶手段５３から、この雨量データによって示される各々のメッシュの１時間雨量に対応する電波の減衰量の最大値をすべて読み出し、各々の最大値について、解析データ記憶手段５５に記憶された送受信局データと衛星データとに基づいて、ＣＮ比の最小値を解析する。ここで解析されたＣＮ比の最小値は、影響度データ生成部５６Ａｂに出力される。なお、このＣＮ比解析部５６Ａａは、ＣＮ比解析部５６ａ（図３）に比べて、減衰データ記憶手段５３から読み出すデータを、減衰量の時系列値から減衰量の最大値としただけで機能は同じものである。
【０１１９】
影響度データ生成部５６Ａｂは、ＣＮ比解析部５６Ａａから入力されたＣＮ比の最小値と、解析データ記憶手段５５に記憶された伝送条件データとメッシュ別データとに基づいて、メッシュごとに影響度データを生成するものである。ここで生成された影響度データは、影響度データ出力手段５８に出力される。
【０１２０】
なお、ここで解析される影響度データは、ＣＮ比の最小値に基づいて解析される影響度データであり、例えば、ある確率で放送や通信の遮断に遭遇する受信世帯数又は送受信局数等である。
【０１２１】
ここで、影響度データ生成部５６Ａｂには、メッシュごとに、このＣＮ比の最小値が複数入力され、影響度データ生成部５６Ａｂは、ＣＮ比解析部５６Ａａから入力されたＣＮ比の最小値と、解析データ記憶手段５５の伝送条件データから読み出された、衛星放送の再生に必要となるＣＮ比とを比較する。そして、影響度データ生成部５６Ａｂは、各々の最小値について、放送や通信の遮断に遭遇するかを判断することで、このメッシュにおいて放送や通信の遮断に遭遇する確率等を解析することができる。更に、影響度データ生成部５６Ａｂは、解析データ記憶手段５５から読み出された受信世帯数等のデータであるメッシュ別データに基づいて影響度データを解析することができる。
【０１２２】
これによって、メッシュ別降雨減衰解析装置１Ａは、電波減衰算出装置３Ａによって、メッシュごとに、単位時間ごとの降雨強度の時系列値を所定の数のパターンを算出し、各々のパターンについて最大減衰量を算出することができる。そして、減衰最大値解析装置５Ａによって、この最大減衰量を示す減衰データと、外部から入力された雨量データとに基づいて、メッシュごとの電波の減衰量であるメッシュ別減衰量を解析することができる。また、減衰最大値解析装置５Ａによって、降雨減衰の影響度を把握あるいは予測できる影響度データを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明におけるメッシュ別降雨減衰解析装置の概要を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明におけるメッシュ別降雨減衰解析装置によって算出された降雨による衛星放送の電波の減衰量に基づいて、降雨減衰補償を行う例を示す説明図、（ａ）は、フェーズドアレーアンテナによって、電波を送受信する地域に降雨マージンを与えた電波を送信し、降雨の集中する一部の範囲に特に高い強度の電波を送信する例を示す模式図、（ｂ）は、（ａ）において送信される電波の強さを表すグラフである。
【図３】本発明における第一の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置の構成を示したブロック図である。
【図４】衛星放送の電波の伝送路とスラントパス長を模式的に示した説明図である。
【図５】あるメッシュにおける、１時間雨量が２ｍｍ／ｈ（ミリメートル／時間）、３ｍｍ／ｈ、６ｍｍ／ｈ、１０ｍｍ／ｈ、１６ｍｍ／ｈ、２０ｍｍ／ｈの各々の場合の、１２ＧＨｚ帯の周波数帯の電波の最大降雨減衰量と、その最大降雨減衰量を超える確率である超過確率との関係を示したグラフである。
【図６】本発明における電波減衰算出装置の動作を示したフローチャートである。
【図７】本発明における減衰最大値解析装置の動作を示したフローチャートである。
【図８】本発明における第二の実施の形態であるメッシュ別降雨減衰解析装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【０１２４】
３，３Ａ  電波減衰算出装置
３１    スラントパス長算出手段
３３    降雨強度算出手段
３４    減衰算出手段
３４Ａ  最大減衰量算出手段
５      減衰最大値解析装置（降雨影響度解析装置）
５１    雨量データ入力手段
５３    減衰データ記憶手段
５４ａ  最大減衰量解析部（最大減衰量解析手段）
５４ｂ  電波減衰解析部（電波減衰解析手段）
５６ａ  ＣＮ比解析部（ＣＮ比解析手段）
５６ｂ  影響度データ生成部（影響度データ生成手段）
【図１】
2005321235.tif 000006
【図２】
2005321235.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005321235.tif 000010
【図６】
2005321235.tif 000011
【図７】
2005321235.tif 000012
【図８】
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