(57)【要約】【課題】受信した音声信号に音楽の信号が含まれていてもマルチパスの発生を適切に評価することができるマルチパス評価装置を提供する。【解決手段】受信信号に対して電波の伝播時におけるマルチパスの発生を評価するマルチパス評価装置であって、受信信号を所定期間ごとのフレームに分割するフレーム設定部と、各フレームについてパワースペクトルが分布する周波数範囲の高域側に定めた所定の周波数範囲における受信パワーを算出する受信パワー算出部と、該受信パワーに基づいて該受信パワーが規定以上に大きいことの基準となる閾値を設定する閾値設定部と、該受信パワーが閾値以上である対象フレームを特定する特定部と、対象フレームの直前のフレームに対する該受信パワーの時間変化率の絶対値をそれぞれ加算した値を対象フレームの総数で除した値に基づいてマルチパスの発生を評価する評価部とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号に対して電波の伝播時におけるマルチパスの発生を評価するマルチパス評価装置であって、
前記受信信号を所定期間ごとのフレームに分割するフレーム設定部と、
各フレームについて前記受信信号のパワースペクトルが分布する周波数範囲の高域側に定めた所定の周波数範囲における受信パワーを算出する受信パワー算出部と、
前記所定の周波数範囲における受信パワーに基づいて、前記所定の周波数範囲における受信パワーが規定以上に大きいことの基準となる閾値を設定する閾値設定部と、
前記所定の周波数範囲における受信パワーが前記閾値以上であるフレームである対象フレームを特定する特定部と、
前記対象フレームの直前のフレームに対する前記所定の周波数範囲における受信パワーの時間変化率の絶対値をそれぞれ加算した値を前記対象フレームの総数で除した値に基づいて、前記マルチパスの発生を評価する評価部とを備えている、マルチパス評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号に対して電波の伝播時におけるマルチパスの発生を評価するマルチパス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジオ受信装置などの受信装置で受信した電波に対して、受信経路で発生したマルチパスの影響を評価することが行われている。特許文献１には、マルチパスの影響を受けた可能性のある音声信号フレームにおいて、高域の受信パワーが閾値を超えたフレームをマルチパスが発生したフレームであると特定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０５０５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、受信装置が受信した音声信号に音楽の信号が含まれている場合に、音楽は人の声よりも高域までスペクトルが分布しているため、高域の音楽信号スペクトル成分からマルチパス成分を分離して評価することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、受信した音声信号に音楽の信号が含まれていてもマルチパスの発生を適切に評価することができるマルチパス評価装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、受信信号に対して電波の伝播時におけるマルチパスの発生を評価するマルチパス評価装置であって、前記受信信号を所定期間ごとのフレームに分割するフレーム設定部と、各フレームについて前記受信信号のパワースペクトルが分布する周波数範囲の高域側に定めた所定の周波数範囲における受信パワーを算出する受信パワー算出部と、前記所定の周波数範囲における受信パワーに基づいて、前記所定の周波数範囲における受信パワーが規定以上に大きいことの基準となる閾値を設定する閾値設定部と、前記所定の周波数範囲における受信パワーが前記閾値以上であるフレームである対象フレームを特定する特定部と、前記対象フレームの直前のフレームに対する前記所定の周波数範囲における受信パワーの時間変化率の絶対値をそれぞれ加算した値を前記対象フレームの総数で除した値に基づいて、前記マルチパスの発生を評価する評価部とを備えている。
【０００７】
本発明によれば、高域側に定めた所定の周波数範囲において受信パワーが閾値以上となったフレームである対象フレームが特定される。また、対象フレームの、直前のフレームに対する受信パワーの時間変化率の絶対値がそれぞれ加算される。そして、加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値に基づいて、受信信号におけるマルチパスの発生が評価される。
【０００８】
音楽が占め得る高域を含んだ周波数範囲において、マルチパスノイズのパワーの時間的な立ち上がりは、音楽を含む音声のパワーの時間的な立ち上がりよりも鋭い。従って、加算により得られた値は、マルチパスの発生に伴う時間変化率の絶対値の大きな寄与分を含み得る。加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値は、音楽が占め得る高域におけるマルチパスノイズの存在を適切に反映する。これにより、加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値は、人の聴覚による受信音声の官能評価結果と大きな相関を有する指標値として、受信信号に対するマルチパスの発生の評価に用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受信した音声信号に音楽の信号が含まれていてもマルチパスの発生を適切に評価することができるマルチパス評価装置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マルチパス評価装置を含むラジオ評価系の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態に係るマルチパス評価装置を含むラジオ評価系による処理手順を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
[概要]
本実施形態に係るマルチパス評価装置は、高域側に定めた所定の周波数範囲において受信パワーが閾値以上となったフレームである対象フレームを特定する。また、マルチパス評価装置は、対象フレームの、直前のフレームに対する受信パワーの時間変化率の絶対値をそれぞれ加算する。そして、マルチパス評価装置は、加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値に基づいて、受信信号におけるマルチパスの発生を評価する。音楽が占め得る高域を含んだ周波数範囲において、マルチパスノイズのパワーの時間的な立ち上がりは、音楽を含む音声のパワーの時間的な立ち上がりよりも鋭いため、加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値は、人の聴覚による受信音声の官能評価結果と大きな相関を有する指標値として、受信信号に対するマルチパスの発生の評価に用いることができる。
【００１２】
［１．ラジオ評価系について］
まず、本実施の形態に係るマルチパス評価装置２０を用いたラジオ評価系１０について説明する。ラジオ評価系１０は、図１に示すように、音声信号によって変調された高周波信号を出力する高周波信号発生器（Ｒ／Ｆ発生器）１１と、高周波信号発生器１１からの高周波信号を受信して音声信号を検波するラジオ１２と、ラジオ１２によって検波された音声信号に基づいて後述するマルチパス評価を実行するマルチパス評価装置２０とを備えている。当該音声信号には音楽の信号が含まれ得る。ラジオ１２は、例えば車載ラジオである。なお、ラジオ評価系１０では、高周波信号発生器１１の出力端子に接続されたケーブルが、疑似空中線（図示省略）を介して、ラジオ１２のアンテナ端子に接続されている。
【００１３】
［２．マルチパス評価装置について］
続いて、マルチパス評価装置２０について説明する。
【００１４】
マルチパス評価装置２０は、ラジオ１２によって検波された音声信号を複数のフレーム（時間区間）に分割して、各フレームに対して、電波の伝播時におけるマルチパスの発生を評価するマルチパス評価を行う。マルチパス評価装置２０は、図１に示すように、収音部２１、周波数解析部（フレーム設定部、受信パワー算出部）２２、閾値設定部２３、及び判定部（特定部、評価部）２４を備えている。
【００１５】
収音部２１は、ラジオ１２から出力された音声信号（時系列のデジタル信号）を記録することにより収音を行う。
【００１６】
周波数解析部２２は、収音部２１に記録された音声信号に対して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などを用いて周波数解析を行う。詳細には、周波数解析部２２は、収音部２１に記録された音声信号を所定期間ごとのフレームに分割し、各フレームの音声信号に対して周波数解析を行う。ここでは当該フレームの総数をＮana（Ｎana≧２）とする。ｎを１≦ｎ≦Ｎanaを満たす整数で表されるフレーム番号とし、ｎの小さい順に時系列でフレームが並ぶものとする。周波数解析部２２は、当該周波数解析により、各フレームについて音声信号の強さの周波数特性を表すパワースペクトルＦＦＴmag（ｎ，ｉ）を算出して出力する。
【００１７】
閾値設定部２３は、所定の周波数範囲における受信パワーが規定以上に大きいことの基準となる閾値を設定する。当該所定の周波数範囲は、周波数特性においてパワースペクトルが占め得る周波数範囲のうちの高域側に定められる。まず、閾値設定部２３は、全てのフレームのそれぞれについて、当該所定の周波数範囲における受信パワーとして、数式（１）で表される高域レベルＬｅｖBand（ｎ）を導出する。
【数１】
2017147501.tif 000003
【００１８】
但し、ｉはＦlow≦ｉ≦Ｆhighの範囲における各パワースペクトルの周波数を表す。また、Ｆlowは当該所定の周波数範囲における下限周波数であり、Ｆhighは当該所定の周波数範囲における上限周波数である。ＦＦＴdB（ｎ，ｉ）は数式（２）で表される。
【数２】
2017147501.tif 000004
【００１９】
また、閾値設定部２３は、全てのフレームの中で最大の高域レベルＬｅｖBand（ｎ）である最大高域レベルＭＡＸBand（数式（３））と、全てのフレームについての高域レベルＬｅνBand（ｎ）の平均である平均高域レベルＡｖｅBand（数式（４））とを算出する。
【数３】
2017147501.tif 000005
【００２０】
【数４】
2017147501.tif 000006
【００２１】
そして、閾値設定部２３は、マルチパスノイズを検出するための閾値である高域レベル閾値ｔｈｒBandを、所定の値に定めた係数ＣthrBandを用いて数式（５）のように算出する。閾値設定部２３は、算出した高域レベル閾値ｔｈｒBandを、マルチパス評価に用いる閾値に設定する。
【数５】
2017147501.tif 000007
【００２２】
判定部２４は、閾値設定部２３が設定した閾値に基づき、以下の処理を行う。判定部２４は、高域レベルＬｅｖBandが高域レベル閾値ｔｈｒBand以上であるフレームのフラグｆｒａｇcand（ｎ）を１とし、高域レベルＬｅｖBandが高域レベル閾値ｔｈｒBand未満であるフレームのフラグｆｒａｇcand（ｎ）を０とする（数式（６））。
【数６】
2017147501.tif 000008
【００２３】
ｆｒａｇcand（ｎ）＝１であるフレームを、以下では対象フレームと称する。判定部２４は、フラグｆｒａｇcand（ｎ）に基づき、数式（７）で表される変化値ｆｌａｇdelta（ｎ）を算出する。詳細には、判定部２４は、対象フレームのうち、直前のフレームが存在するｎ番目のフレーム（但しｎ≧２）については、変化値ｆｌａｇdelta（ｎ）を、直前のフレームであるｎ−１番目フレームからの高域レベルＬｅｖBandの時間変化率の絶対値として算出する。ここでは、当該時間変化率の絶対値を、前後フレーム間の時間差ｄＴにおける高域レベルＬｅｖBandの平均の時間変化率で表した。判定部２４は、その他のフレーム、すなわち、ｆｒａｇcand（ｎ）＝０であるフレームおよび１番目のフレーム（ｎ＝１）については、変化値ｆｌａｇdelta（ｎ）を０とおく。
【数７】
2017147501.tif 000009
【００２４】
そして、判定部２４は、各フレームについて算出した変化値ｆｌａｇdelta（ｎ）を用いて、数式（８）で表される指標値Ｒdeltamultiを算出する。
【数８】
2017147501.tif 000010
【００２５】
数式（８）が示すように、指標値Ｒdeltamultiは、直前のフレームが存在するｆｒａｇcand（ｎ）＝１となった対象フレーム（ｎ≧２）の変化値ｆｌａｇdelta（ｎ）をそれぞれ加算した値を、ｆｒａｇcand（ｎ）＝１であるフレームの総数で除した値である。判定部２４は、例えば、算出した指標値Ｒdeltamultiをマルチパス評価装置２０に備えられたディスプレイに表示する。
【００２６】
[３．ラジオ評価系の動作について]
次に、図２のフローチャートを参照して、ラジオ評価系１０が行う処理の手順を説明する。特に、以下のステップＳ２０３〜Ｓ２０６は、マルチパス評価装置２０が行う処理の手順である。当該フローは、例えば、ラジオ評価系１０が備えるコンピュータに含まれるプロセッサが、ラジオ評価系１０の内部または外部の記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００２７】
まず、ステップＳ２０１で、高周波信号発生器１１が、高周波信号（音声信号によって変調された高周波信号）の出力を開始する。当該音声信号には音楽の信号が含まれ得る。次に、ステップＳ２０２で、ラジオ１２が、高周波信号発生器１１から出力された高周波信号を受信して、音声信号を検波する。ラジオ１２により、高周波信号から音声信号が取り出される。
【００２８】
次に、ステップＳ２０３で、マルチパス評価装置２０の収音部２１が、ラジオ１２から出力された音声信号を記録することにより収音を行う。高周波信号発生器１１は、電界が変動する受信環境を模擬できるように出力を変動させながら、所定の測定期間に亘って高周波信号を出力し続ける。ラジオ１２は、上記測定期間に亘って音声信号を検波する。収音部２１は、上記測定期間に亘って検波された音声信号を記録する。ステップＳ２０４は、上記測定期間の終了後に行われる。なお、上記例ではラジオ１２が受信する電波の発生源を高周波信号発生器１１であるとしているが、高周波信号発生器１１を使用することに替えて、空中に放射され伝搬してきた高周波信号を含む電波をラジオ１２で受信してもよい。
【００２９】
ステップＳ２０４では、マルチパス評価装置２０の周波数解析部２２が、収音部２１に記録された音声信号に対して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などを用いて周波数解析を行う。周波数解析部２２は、ラジオ１２によって検波された音声信号について、全測定期間を複数（Ｎana）のフレームに分割して、各フレームの音声信号に対して周波数解析を行う。周波数解析により、各フレームについて、音声信号の強さの周波数特性を表すパワースペクトルＦＦＴmag（ｎ，ｉ）が得られる。
【００３０】
ステップＳ２０５では、閾値設定部２３が、周波数解析部２２から出力されたパワースペクトルＦＦＴmag（ｎ，ｉ）に基づいて高域レベル閾値ｔｈｒBandを算出して、マルチパス評価の閾値に設定する。
【００３１】
ステップＳ２０６では、判定部２４が、閾値設定部２３によって設定された閾値に基づいて、指標値Ｒdeltamultiを算出する。ステップＳ２０６が終了すると、本フローは終了する。
【００３２】
［実施の形態の効果等］
以上のように、本実施形態のマルチパス評価装置２０によれば、高域側に定めた所定の周波数範囲（Ｆlow≦ｉ≦Ｆhigh）において受信パワー（高域レベルＬｅｖBand）が閾値（高域レベル閾値ｔｈｒBand）以上となった対象フレームが特定される。また、対象フレームの、直前のフレームに対する受信パワー（高域レベルＬｅｖBand）の時間変化率の絶対値がそれぞれ加算される。そして、加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値（指標値Ｒdeltamulti）に基づいて、受信信号におけるマルチパスの発生が評価される。
【００３３】
音楽が占め得る高域を含んだ周波数範囲において、マルチパスノイズのスペクトルの時間的な立ち上がりは、音楽を含む音声のスペクトルの時間的な立ち上がりよりも鋭い。従って、加算により得られた値は、マルチパスの発生に伴う時間変化率の絶対値の大きな寄与分を含み得る。加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値（指標値Ｒdeltamulti）は、音楽が占め得る高域におけるマルチパスノイズの存在を適切に反映する。これにより、加算により得られた値を対象フレームの総数で除した値（指標値Ｒdeltamulti）は、人の聴覚による受信音声の官能評価結果と大きな相関を有する指標値として、受信信号に対するマルチパスの発生の評価に用いることができる。
【００３４】
以上により、受信した音声信号に音楽の信号が含まれていてもマルチパスの発生を適切に評価することができるマルチパス評価装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えば、車載ラジオなどのラジオ受信装置一般の受信性能を評価する装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０          ラジオ評価系
１１          高周波信号発生器
１２          ラジオ
２０          マルチパス評価装置
２１          収音部
２２          周波数解析部
２３          閾値設定部
２４          判定部
【図１】
2017147501.tif 000011
【図２】
2017147501.tif 000012