(57)【要約】【課題】変動する電界の下で受信した音声信号の音揺れを定量的に評価することができるラジオ受信性能測定方法を提供する。【解決手段】ラジオ受信機の受信性能の測定を行うラジオ受信性能測定方法であって、可変減衰器を用い、前記可変減衰器の減衰量を変化させながら前記可変減衰器を通した信号を含むラジオ入力信号を作成して前記ラジオ受信機に入力し、前記ラジオ入力信号が入力された前記ラジオ受信機からの出力を取得することにより前記受信性能の測定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジオ受信機の受信性能の測定を行うラジオ受信性能測定方法であって、
可変減衰器を用い、前記可変減衰器の減衰量を変化させながら前記可変減衰器を通した信号を含むラジオ入力信号を作成して前記ラジオ受信機に入力し、
前記ラジオ入力信号が入力された前記ラジオ受信機からの出力を取得することにより前記受信性能の測定を行うことを特徴とするラジオ受信性能測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載ラジオ受信機等のラジオ受信機の性能評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたＦＭラジオ受信機を始めとするラジオ受信機の受信性能評価が従来行われている。受信性能評価に関する測定項目には受信信号のＳ／Ｎ（Signal to Noise Ratio）や、出力音声のＳＮＲ(Sound to Noise Ratio)等が含まれる。これらの測定結果や聴感に基づいてラジオ受信機から出力される音声の品質等が評価される。
【０００３】
特許文献１には、評価対象ラジオ受信機を搭載した車両を各地に走行させ、放送局から送信された電波を受信して、基準ラジオ受信機が設置された基地局での受信状態と比較することにより評価対象ラジオ受信機の受信性能を評価するシステムが記載されている。このシステムでは、基準ラジオ受信機から取得したオーディオデータに対し、評価対象ラジオ受信機から取得したオーディオデータの差をとって評価対象ラジオ受信機の性能を求めている。
【０００４】
特許文献２には、入力される被測定信号と参照信号とをノイズ信号と伝送内容信号とに分離し、被測定信号のノイズレベル及び伝送内容信号の所定の物理値をそれぞれ、人間の聴覚特性の傾向に合わせた聴覚値に変換する信号伝送品質評価装置が記載されている。被測定信号には、車載受信機で受信したＦＭアナログ放送信号が含まれる。当該装置により、人間の聴感および主観と傾向を一致させたノイズおよび音質の評価を可能とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０８４８号公報
【特許文献２】特開２００８−２７７９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラジオ受信機の現実の使用環境では受信状態が変動し、弱電界やマルチパスなどの電界が変動する環境では、受信した音声信号の周波数や大きさが変動する「音揺れ」の現象が発生する。しかしながら、ラジオ受信機の性能を評価する従来の方法では、当該音揺れを定量的に評価することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、変動する電界の下で受信した音声信号の音揺れを定量的に評価することを可能とするラジオ受信性能測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ラジオ受信機の受信性能の測定を行うラジオ受信性能測定方法であって、可変減衰器を用い、前記可変減衰器の減衰量を変化させながら前記可変減衰器を通した信号を含むラジオ入力信号を作成して前記ラジオ受信機に入力し、前記ラジオ入力信号が入力された前記ラジオ受信機からの出力を取得することにより前記受信性能の測定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変動する電界の下で受信した音声信号の音揺れを定量的に評価することを可能とするラジオ受信性能測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るラジオ受信性能評価システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態に係るラジオ受信性能測定方法を説明するフローチャート
【図３】本発明の実施形態に係るラジオ受信機の受信感度曲線を説明するグラフ
【図４】本発明の実施形態に係る音声出力のＳＮＲを説明するグラフ
【図５】本発明の実施形態に係る受信電圧の周波数特性を説明するグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図面を用いて説明すれば以下の通りである。
【００１２】
まず、変動する電界とラジオ受信機の具体的特性との相関について概観する。
図３のラジオ受信機の受信感度曲線に示すように、受信電圧のＳ／Ｎは、信号電圧（実線）とノイズ電圧（破線）との差で表され、電界強度により変化する。信号電圧がノイズ電圧を上回りＳ／Ｎが飽和する手前までの弱電界領域Ｘが、特に音質が電界の変動の影響を受けやすい領域である。このようなＳ／Ｎの変化により音揺れが発生し、Ｓ／Ｎが小さくなるに従いラジオ受信機の周波数特性が変化する。音揺れには、図４に示す音声出力のＳＮＲを測定した結果を用いて表現すれば、音声出力のＳＮＲが、周波数軸方向に揺れる周波数的揺らぎと、強さ軸方向に揺れる音の大きさの揺らぎとが存在する。また、電界が変動することにより、図５に示すように受信電圧の周波数特性が変化し、特にＳ／Ｎが小さくなる領域で周波数特性が大きく変化する。上記音揺れや周波数特性の変化により、音声出力にクリヤ感の変化が現れる。このような音質の変化は、弱電界環境下のみならず、マルチパス環境下においても起こる。
【００１３】
図１に、本実施形態に係るラジオ受信性能評価システムの構成を示す。当該ラジオ受信性能評価システムは、第１信号源１、第２信号源２、可変減衰器３、混合器４、および、音響処理装置５を備えており、ラジオ受信機１１に被試験信号となる音声信号を含む高周波信号を入力するとともに、音声信号処理回路１２を経て再生された音声信号の品質を評価する。第１信号源１、第２信号源２、可変減衰器３、混合器４、および、音響処理装置５は１つの装置にまとめられていてもよい。また、第１信号源１、第２信号源２、可変減衰器３、および、混合器４が１つの信号発生器としてまとめられていてもよい。
【００１４】
第１信号源１および第２信号源２は、それぞれ設定された信号を発生する。可変減衰器３は第１信号源１から出力された高周波信号を設定された減衰量で減衰して出力する。当該減衰量は可変であり、設定により変更される。可変減衰器３は、例えばプログラマブルアッテネータ（Ｐ／Ａ：Programmable Attenuator）からなるが、減衰比等で表される減衰量が制御可能な可変減衰器は一般に可変減衰器３に適用可能である。また、可変減衰器３は、例えば、内部（例えばＩＣ内）に減衰量を時間的に変化させるシーケンスをプリセットすることが可能に構成されている。また、可変減衰器３は、例えば、可変減衰器３の外部からのコンピュータ制御によって、減衰量を時間的に変化させるシーケンスを与えられることが可能に構成されている。このようなコンピュータは、ラジオ受信性能評価システム外のコンピュータとすることができる他に、ラジオ受信性能評価システムを１つの装置として構成した場合に内部に備えられる制御装置や、上記１つの信号発生器を構成した場合に内部に備えられる制御装置であってもよい。当該制御装置を備える場合に、当該制御装置が、第１信号源１、第２信号源２、音響処理装置５の各動作を同期制御することができるようになっていてもよい。混合器４は、可変減衰器３から出力された信号と、第２信号源２から出力された信号とを混合してラジオ入力信号とし、擬似アンテナを介して受信機１１のアンテナ端子に入力する。
【００１５】
ラジオ受信機１１は、例えばＦＭ放送受信機であり、高周波信号（Ｒ／Ｆ信号（R/F：Radio Frequency））を受信して処理するフロントエンド部から、高周波信号に含まれる音声信号を復調するベースバンド部までを含む。音声信号処理回路１２は、復調された音声周波数の信号（Ａ／Ｆ信号（A/F：Audio Frequency））を処理する回路であり、オーディオ再生・出力処理等の音声処理を行う。
【００１６】
ここで、第１信号源１が発生する信号と、第２信号源２が発生する信号との組合せに、例えば次の２通りがある。１つ目は、第１信号源１が被試験信号となる音声信号で変調された第１の高周波信号（Ｒ／Ｆ信号）を発生し、第２信号源２が第１のノイズ信号を発生するという組合せである。２つ目は、第１信号源１が第２のノイズ信号を発生し、第２信号源２が被試験信号となる音声信号で変調された第２の高周波信号（Ｒ／Ｆ信号）を発生するという組合せである。音声信号源として例えば光ディスク音源が用いられる。上記１つ目の例は、音声信号を含む第１の高周波信号が可変減衰器３により可変に減衰されて、第２信号源２から供給される一定のノイズ信号と混合器４により混合されてラジオ受信器１１の入力となることから、弱電界環境下における受信状態を表現している。上記２つ目の例は、第１信号源１から供給されるノイズ信号が可変減衰器３により可変に減衰されて、第２信号源２から供給される音声信号を含む第２の高周波信号と混合器４により混合されてラジオ受信器１１の入力となることから、マルチパス環境下における受信状態を表現している。
【００１７】
音響処理装置５は、音声信号処理回路１２から出力された音声をマイクロホンで集音し、取得した音声信号に対して波形解析やスペクトル解析等の統計・分析処理を行う音質評価装置である。各音質評価処理は、音響処理装置５が備えるプロセッサやＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の制御演算装置が行うプログラム処理やハードウェア処理により実行される。また、音響処理装置５は外部コンピュータによる制御が可能であり、ラジオ受信性能評価システム内の他の装置との連携動作も可能である。当該音響処理装置５が行う定量的な音質評価項目として、例えば、
（Ａ）音声信号の周波数特性
（Ｂ）音圧
（Ｃ）シャープネス
（Ｄ）ラフネス
がある。上記（Ａ）の周波数特性は、周波数的揺らぎの評価に用いられる。上記（Ｂ）の音圧は、音の大きさの揺らぎの評価に用いられる。上記（Ｃ）のシャープネスは、低域と高域との音のバランスが高域側に偏ったときに感じる甲高さを表す値として評価される。上記（Ｄ）のラフネスは、ラウドネスが短い周期で変動するときに感じる、ざらざら、ぶるぶる、といった粗さ感を表す値として評価される。音声信号処理回路１２の音声出力のクリヤ感は、例えば、取得した音声信号について上記（Ａ）で得られる周波数特性から算出される。
【００１８】
上記の音質評価項目を定量的に把握するには、処理データの時間微分（Δ）を用いる。第１信号源１または第２信号源２で再生される音声の進行期間を複数の期間で区切り、各区切り期間をフレームと名付ける。各フレームの期間は十分に短く、フレームどうしの間では、再生される音声の内容の相違が無視できる程度であるとする。
【００１９】
取得した音声信号の周波数特性に時間的な変化が存在すれば、弱電界、マルチパス等の影響による電界変動を受けて、周波数が揺らいだことを示すスペクトル強度の変動が観測される。音響処理装置５は、周波数特性に当該時間的な変化がどの程度発生しているかを調べるために、フレーム毎に、取得した音声信号のスペクトルを得ると、（１）式で表されるΔｆｊを算出する。
Δｆｊ＝Σ（ｆi,j−ｆi-1,j）        ・・・・・（１）
ここで、ｉはフレーム番号を、ｊは周波数をそれぞれ表す。（１）式の右辺は、周波数ｊについて連続する２フレーム間でのスペクトル強度ｆの差分を、ｉについて積分した（フレーム数分の和を求めた）ものである。Δｆｊは、周波数ｊについての全フレーム期間に亘るスペクトル強度の時間微分を表す。Δｆｊを各周波数ｊについて算出することにより、音声信号のスペクトル分布すなわち周波数特性の変化が分かる。当該周波数特性の変化が大きいほど、周波数的な変化が大きいこと、すなわち周波数的に揺らいでいることを意味する。
【００２０】
また、取得した音声信号の音圧に時間的な変化が観測されれば、弱電界、マルチパス等の影響による電界変動を受けて、音の大きさが揺らいだことが分かる。音響処理装置５は、音圧に当該時間的な変化がどの程度発生しているかを調べるために、各フレームについての音圧の取得結果から、（２）式で表されるΔＰＷＲを算出する。
ΔＰＷＲ＝Σ（ＰＷＲi−ＰＷＲi-1）        ・・・・・（２）
（２）式の右辺は、連続する２フレーム間での音圧のパワー（ＰＷＲ）の差分（最大パワー等で表される代表的なパワー値の差分）を、ｉについて積分した（フレーム数分の和を求めた）ものである。ΔＰＷＲは、全フレーム期間に亘る音圧の時間微分を表す。ΔＰＷＲの値が大きいほど、音の大きさが揺らいでいることを意味する。
【００２１】
また、取得した音声信号のシャープネスに時間的な変化が観測されれば、弱電界、マルチパス等の影響による電界変動を受けて、音質が揺らいだことが分かる。音響処理装置５は、シャープネスに当該時間的な変化がどの程度発生しているかを調べるために、各フレームについてのシャープネスの算出結果から、（３）式で表されるΔシャープネスを算出する。
Δシャープネス＝Σ（シャープネスi−シャープネスi-1）        ・・・・・（３）
（３）式の右辺は、連続する２フレーム間でのシャープネスの差分を、ｉについて積分した（フレーム数分の和を求めた）ものである。Δシャープネスは、全フレーム期間に亘るシャープネスの時間微分を表す。Δシャープネスの値が大きいほど、ざらつき感が大きく変動していることを意味する。
【００２２】
次に、図２のフローチャートを参照して、図１のラジオ受信性能評価システムによりラジオ受信機１１の受信性能評価を行う手順の一例を説明する。当該手順は、第１信号源１、第２信号源２、可変減衰器３、音響処理装置５の各制御装置が連携して行ってもよいし、前述したように包括的な制御装置が制御するものであってもよい。
【００２３】
可変減衰器３の減衰量を時間的に変化させるシーケンスが、可変減衰器３内にプリセットされているとする。あるいは、当該シーケンスが、可変減衰器３に供給可能なように予め外部の制御プラグラムに設定されている。減衰量は、複数のフレーム期間を通して変化するように設定されている。
【００２４】
ステップＳ１では、可変減衰器３の減衰量を設定されたシーケンスに従って時間的に変化させながら、第１信号源１から信号を出力する。第１信号源２から出力された信号は可変減衰器３を通して混合器４に入力され、第２信号源２から出力された信号と合成される。これにより、変動する高周波信号であるラジオ入力信号が作成され、ラジオ受信機１１へ入力される。
【００２５】
次いでステップＳ２では、ラジオ受信機１１に入力および復調され、さらに音声信号処理回路１２で処理された音声信号の出力に対して、音響処理装置５が集音することにより測定データを取得する。
【００２６】
続くステップＳ３では、音響処理装置５が前記（Ａ）で示した周波数特性を取得する。次のステップＳ４では、音響処理装置５が、取得した周波数特性が上記複数のフレームを通して変動したか否かを判定する。周波数特性が変動したか否かは、例えば全フレームを通して算出した（１）式のΔｆｊが、変動量の基準となる閾値を超えたか否かで判断する。ステップＳ４で周波数特性が変動したと判定した場合にはステップＳ５へ進んでクリヤ感を算出し、上記複数のフレームについてのラジオ受信性能測定処理を終了する。ステップＳ４で周波数特性が変動しなかったと判定した場合には上記複数のフレームについてのラジオ受信性能測定処理を終了する。
【００２７】
なお、上記図２のフローチャートにおいて、ステップＳ２は音響処理装置５が受信性能評価を行うためにラジオ受信機１１の出力に対して測定を行うステップである。ステップＳ３以降は、音質評価処理の一例を挙げたものにすぎず、前述した各音質評価処理はもちろん、その他の任意の評価処理も受信性能評価の処理として、ステップＳ３以降に配置することが可能である。また、ステップＳ２で測定データを取得した後は、ステップＳ３以降で示す受信性能評価の処理をいつ行うようにしてもよい。例えば、測定データを音響処理装置５内の記憶装置に保存しておき、任意のタイミングで受信性能評価の処理を開始することができる。
【００２８】
なお、上記減衰量の大きさは、表現したい弱電界やマルチパスの程度に応じて任意に設定される。上記シーケンスとして、例えば、電界強度が時間経過とともに弱まっていく弱電界を表現するように時間経過とともに減衰量を大きくするシーケンス、電界強度が時間経過とともに強まっていく弱電界を表現するように時間経過とともに減衰量を小さくするシーケンス等が可能である。これにより、時間とともにラジオ受信機１１の受信電圧のＳ／Ｎが減少または増加するように変化するので、ラジオ受信機１１の受信感度に関わる周波数特性の変化を明瞭に再現することができ、それだけ音声出力の揺らぎを再現しやすくなる。また、例えば、マルチパス率の高い環境が安定に確保できるようにするために、所定数のフレームでは第１信号源１からのノイズがあまり減衰されることなく第２信号源２からの信号に混合器４で重畳されるよう減衰量を小さく設定するとともに、その他のフレームでは減衰量を大きく設定するようなシーケンスが可能である。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、可変減衰器３の減衰量を変化させながら可変減衰器３を通した信号を含むようにラジオ入力信号を作成する。従って、弱電界やマルチパス等に起因して電界が変動する環境を安定して再現することができるので、変動する電界の下で受信した音声信号の音揺れを定量的に評価することができるラジオ受信性能測定方法を提供することができる。なかでも、マルチパス環境を安定に再現できることは、ラジオ受信機のフィールドにおける受信性能測定では難しかった、音源からの同じ発信曲を再受信することによる再評価や、一定のマルチパス率を再現すること等を容易にする。なお、以上の例では、受信性能の測定対象を復調音声出力としたが、これに限ることはなく、ラジオ受信機内の任意箇所から信号を始めとする物理量の出力を取得して受信性能の測定対象としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、車載ラジオ受信機を始めとするラジオ受信機一般に適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１              第１信号源
２              第２信号源
３              可変減衰器
４              混合器
５              音響処理装置
１１            ラジオ受信機
１２            音声処理回路
Ｘ              弱電界領域
【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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