JP2015119410A - Multipath determination device and method - Google Patents

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滋樹 青島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multipath determination device capable of appropriately determining whether a multipath is generated even under a reception environment where an electric field is varied.SOLUTION: An audio signal is acquired by detecting a received radio wave (steps S201-S203). Regarding each of a plurality of frames which are time domains in a part of the audio signal, inclination of power indicating a degree of power reduction with respect to increase of a frequency in a predetermined frequency component of a frame is calculated (steps S304 and S405). On the basis of whether the inclination of power in each frame is equal to or smaller than a predetermined threshold for determination, it is determined whether the multipath is generated in the plurality of frames (steps S406 and S307). This determination is implemented on all the frames within the audio signal (steps S308 and S310).

Description

本発明は、受信した電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定するマルチパス判定装置、およびマルチパス判定装置が実行するマルチパス判定方法に関する。   The present invention relates to a multipath determination device that determines the presence or absence of multipath generation during propagation of received radio waves, and a multipath determination method that is executed by the multipath determination device.

従来から、空間を伝播したラジオの電波などの信号(R/F信号)を検波することにより得られた音声信号(オーディオ信号)を用いて、R/F信号の伝播時に発生するマルチパスを検出する技術が知られている。例えば特許文献1には、車載用ラジオ受信機などに用いられる受信機が記載されている。この受信機では、音声信号または受信信号レベルの少なくともいずれか一方に基づいてマルチパスの発生を検知している。また、特許文献2には、マルチパス雑音の検出を確実化するために、所定パルス幅の制御信号を積分することによりマルチパスを検出する積分回路を具備する受信機が記載されている。   Conventionally, multipaths that occur during propagation of R / F signals are detected using audio signals (audio signals) obtained by detecting radio wave signals (R / F signals) that have propagated through space. The technology to do is known. For example, Patent Document 1 describes a receiver used for an in-vehicle radio receiver or the like. In this receiver, the occurrence of multipath is detected based on at least one of an audio signal and a received signal level. Patent Document 2 describes a receiver including an integration circuit that detects a multipath by integrating a control signal having a predetermined pulse width in order to ensure detection of multipath noise.

特開平8−79109号公報JP-A-8-79109 特開昭63−164632号公報JP 63-164632 A

しかし、上述した従来の技術では、マルチパス発生の有無を判定するための閾値が、予め決められている。従って、予め決められた閾値が受信時の電界の変動に対応しておらず、電界が変動する受信環境下においては、マルチパス発生の有無を適切に判定することができない。
また、ダイナミックレンジの大きい音声信号などについて、閾値を用いてマルチパス発生の有無を判定する場合を考える。この場合、ダイナミックレンジの大きい音声信号などは、マルチパスが発生していてもマルチパスに起因する音声信号の変化が小さく、閾値によってマルチパスが発生していると適切に判断されないおそれがある。
However, in the conventional technique described above, a threshold value for determining the presence / absence of multipath is determined in advance. Therefore, the predetermined threshold value does not correspond to the fluctuation of the electric field at the time of reception, and it is not possible to appropriately determine the presence / absence of multipath in a reception environment where the electric field fluctuates.
Also, consider the case where the presence or absence of multipath generation is determined using a threshold for an audio signal having a large dynamic range. In this case, an audio signal having a large dynamic range has a small change in the audio signal due to the multipath even if the multipath occurs, and there is a possibility that the multipath is not properly determined by the threshold.

そこで、本発明は、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができるマルチパス判定装置、およびこのマルチパス判定装置が実行するマルチパス判定方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a multipath determination device capable of appropriately determining the presence or absence of multipath even in a reception environment where the electric field varies, and a multipath determination method executed by the multipath determination device. With the goal.

上記目的を達成するため、本発明に係る第1の局面は、受信した電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定するマルチパス判定装置であって、受信した電波を検波することにより得られた音声信号の一部の時間区間であるフレームについて、所定の周波数範囲における周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを算出する算出部と、フレームのパワーの傾きが予め定めた判定用閾値以下か否かに基づいて、フレームにおけるマルチパス発生の有無を判定する判定部とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first aspect according to the present invention is a multipath determination device that determines the presence or absence of multipath generation when a received radio wave is propagated, and is obtained by detecting the received radio wave. For a frame that is a partial time interval of the audio signal, a calculation unit that calculates a power gradient indicating a degree of power decrease with respect to an increase in frequency in a predetermined frequency range, and a determination for which the power gradient of the frame is predetermined And a determination unit that determines whether or not a multipath has occurred in a frame based on whether or not the threshold is equal to or less than a threshold value.

また、本発明に係る第2の局面は、第1の局面におけるマルチパス判定装置であって、判定部は、連続する少なくとも2つのフレームにおけるパワーの傾きの平均値を求め、このパワーの傾きの平均値が判定用閾値以下か否かに基づいて、少なくとも2つのフレームにおけるマルチパス発生の有無を判定することを特徴とする。   A second aspect according to the present invention is the multipath determination device according to the first aspect, wherein the determination unit obtains an average value of power gradients in at least two consecutive frames, and determines the power gradient. Based on whether or not the average value is equal to or less than a determination threshold, the presence or absence of multipath occurrence in at least two frames is determined.

また、本発明に係る第3の局面は、第1および第2の局面におけるマルチパス判定装置であって、判定部が、音声信号のダイナミックレンジに基づいて判定用閾値を設定する。   A third aspect according to the present invention is the multipath determination device according to the first and second aspects, wherein the determination unit sets a determination threshold based on the dynamic range of the audio signal.

また、本発明に係る第4の局面は、第1から第3の局面におけるマルチパス判定装置であって、判定部が、音声信号の全てのフレームのそれぞれで判定したマルチパス発生の有無に従って、音声信号におけるマルチパスが発生した時間の割合を求めることを特徴とする。   A fourth aspect according to the present invention is the multipath determination device according to the first to third aspects, wherein the determination unit determines whether or not multipath has occurred in each of all the frames of the audio signal. It is characterized in that a ratio of time when multipath occurs in an audio signal is obtained.

さらに、本発明に係る第5の局面は、受信した電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定する装置が実行するマルチパス判定方法であって、受信した電波を検波することにより音声信号を取得するステップと、音声信号の一部の時間区間であるフレームについて、所定の周波数範囲における周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを算出するステップと、フレームのパワーの傾きが予め定めた判定用閾値以下か否かに基づいて、フレームにおけるマルチパス発生の有無を判定するステップとを備えていることを特徴とする。   Furthermore, a fifth aspect according to the present invention is a multipath determination method executed by an apparatus for determining the presence or absence of multipath generation when a received radio wave is propagated, wherein an audio signal is detected by detecting the received radio wave. A step of obtaining, a step of calculating a power gradient indicating a degree of power decrease with respect to an increase in frequency in a predetermined frequency range, and a power gradient of the frame are determined in advance for a frame that is a partial time interval of the audio signal. And determining whether or not a multipath has occurred in the frame based on whether or not the threshold is below the determination threshold.

本発明に係る第1の局面によれば、音声信号のフレーム単位でパワースペクトルの周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを求め、マルチパス発生の有無の判定に用いている。
これにより、パワーの傾きが受信時の電界の変動に対応した値となるため、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができる。
また、フレームの単位でマルチパス発生の有無を順次判定しているので、音声信号の全てが受信および検波されることを待つことなく、フレームのマルチパス発生の有無の判定処理を進めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the power gradient indicating the degree of power reduction with respect to the increase in the frequency of the power spectrum is obtained for each frame of the audio signal, and is used to determine the presence or absence of multipath generation.
As a result, since the power gradient becomes a value corresponding to the fluctuation of the electric field at the time of reception, it is possible to appropriately determine whether or not multipath has occurred even in a reception environment where the electric field fluctuates.
In addition, since the presence / absence of multipath occurrence is sequentially determined in units of frames, it is possible to proceed with the determination processing for the presence / absence of multipath occurrence in a frame without waiting for all the audio signals to be received and detected. .

また、本発明に係る第2の局面によれば、マルチパス発生の有無の判定に用いる判定用閾値と比較するパワーの傾きを、連続する少なくとも2つのフレームにおけるパワーの傾きの平均値としている。
これにより、フレーム内で極端なパワー変化が現れる場合など、本来はマルチパス発生の有無を適切に判定できないおそれがある単一フレームに対して、適切に判定することが期待できる。従って、判定によって得られるマルチパス率の精度の向上が望める。
Further, according to the second aspect of the present invention, the power gradient to be compared with the determination threshold value used for determining the presence or absence of the occurrence of multipath is the average value of the power gradient in at least two consecutive frames.
As a result, it can be expected to appropriately determine a single frame that may not be properly determined whether or not multipath has occurred, such as when an extreme power change appears in the frame. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the multipath rate obtained by the determination.

また、本発明に係る第3の局面によれば、音声信号のダイナミックレンジに基づいて判定用閾を設定する。
これにより、音声信号のダイナミックレンジの大きさに起因してマルチパス発生の有無が誤判定されてしまう事態を可能な限り回避することができる。これにより、判定によって得られるマルチパス率の精度の向上が望める。
According to the third aspect of the present invention, the determination threshold is set based on the dynamic range of the audio signal.
As a result, it is possible to avoid as much as possible the situation in which the presence or absence of multipath is erroneously determined due to the size of the dynamic range of the audio signal. Thereby, the improvement of the precision of the multipath rate obtained by determination can be expected.

また、本発明に係る第4の局面によれば、音声信号の全てのフレームのそれぞれで判定したマルチパス発生の有無に従って、音声信号におけるマルチパスが発生した時間の割合を求める。
これにより、より精度の高いマルチパス率を算出することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the ratio of the time when multipath occurs in the audio signal is determined according to the presence / absence of multipath occurrence determined in each of all frames of the audio signal.
As a result, a more accurate multipath rate can be calculated.

さらに、本発明に係る第5の局面によれば、音声信号のフレーム単位でパワースペクトルの周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを求め、マルチパス発生の有無の判定に用いている。
これにより、パワーの傾きが受信時の電界の変動に対応した値となるため、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができる。
また、フレームの単位でマルチパス発生の有無を順次判定しているので、音声信号の全てが受信および検波されることを待つことなく、フレームのマルチパス発生の有無の判定処理を進めることができる。
Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, a power gradient indicating the degree of power reduction with respect to an increase in the frequency of the power spectrum is obtained for each frame of the audio signal, and used to determine the presence or absence of multipath occurrence. .
As a result, since the power gradient becomes a value corresponding to the fluctuation of the electric field at the time of reception, it is possible to appropriately determine whether or not multipath has occurred even in a reception environment where the electric field fluctuates.
In addition, since the presence / absence of multipath occurrence is sequentially determined in units of frames, it is possible to proceed with the determination processing for the presence / absence of multipath occurrence in a frame without waiting for all the audio signals to be received and detected. .

全ての実施形態に関連するマルチパス判定装置を用いたラジオ評価系の概略構成図Schematic configuration diagram of a radio evaluation system using a multipath determination device related to all embodiments 第1の実施形態に係るマルチパス判定方法の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of the multipath determination method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図The figure explaining an example of the idea of the multipath determination method which concerns on 1st Embodiment 第1の実施形態に係るマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図The figure explaining an example of the idea of the multipath determination method which concerns on 1st Embodiment 第2の実施形態に係るマルチパス判定方法の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of the multipath determination method which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図The figure explaining an example of the idea of the multipath determination method which concerns on 2nd Embodiment 第3の実施形態に係るマルチパス判定方法の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of the multipath determination method which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係るマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図The figure explaining an example of the idea of the multipath determination method which concerns on 3rd Embodiment 第3の実施形態に係るマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図The figure explaining an example of the idea of the multipath determination method which concerns on 3rd Embodiment 第3の実施形態に係るマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図The figure explaining an example of the idea of the multipath determination method which concerns on 3rd Embodiment

以下、図面を参照しながら、複数の実施形態について詳細に説明する。
なお、複数の実施形態の説明に先立ち、全ての実施形態に共通するシステム構成および動作概念を説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
Prior to a description of a plurality of embodiments, a system configuration and an operation concept common to all the embodiments will be described.

[ラジオ評価系について]
まず、全ての実施形態に係るマルチパス判定装置20を用いたシステムであるラジオ評価系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、信号出力器(R/F出力器)11と、ラジオ12と、マルチパス判定装置20とを備えている。信号出力器(R/F出力器)11は、試験信号としてのR/F信号を出力する。ラジオ12は、信号出力器11からのR/F信号を受信して音声信号を検波する。このラジオ12は、例えば、車両に搭載される車載ラジオであり、アンテナとチューナなどを備えている。マルチパス判定装置20は、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判定を実行する。
[About radio evaluation system]
First, the radio evaluation system 10 that is a system using the multipath determination device 20 according to all the embodiments will be described.
As shown in FIG. 1, the radio evaluation system 10 includes a signal output device (R / F output device) 11, a radio 12, and a multipath determination device 20. The signal output device (R / F output device) 11 outputs an R / F signal as a test signal. The radio 12 receives the R / F signal from the signal output unit 11 and detects the audio signal. The radio 12 is, for example, an in-vehicle radio mounted on a vehicle, and includes an antenna and a tuner. The multipath determination device 20 performs multipath determination described later based on the audio signal detected by the radio 12.

試験信号は、例えば、データ取得用のラジオ(ラジオ12と同じであっても異なってもよい)がフィールドで受信したR/F信号である。つまり、試験信号は、データ取得用のラジオを搭載した車両の走行中に、そのラジオが実地で受信したR/F信号である。この試験信号は、検波をされてない状態の信号、つまりチューナに入力される前の信号である。典型的には、試験信号は、フィールドで例えば所定の期間に亘って取得され、メモリに保存される。このメモリは、信号出力器11に取り付けられ、信号出力器11は、メモリに保存された試験信号を出力する。試験信号は、データ取得用のラジオがフィールドで受信したR/F信号(電波)の伝播時に発生したマルチパスの影響を受けている。試験信号の検波により得られた音声信号には、マルチパスノイズが含まれている。
なお、フィールドで受信したR/F信号をラジオ12に入力する手法に代えて、信号出力器11からの出力信号を疑似空中線を介してラジオ12に入力してもよい。
The test signal is, for example, an R / F signal received in the field by a data acquisition radio (which may be the same as or different from the radio 12). That is, the test signal is an R / F signal received by the radio in the field while the vehicle equipped with the data acquisition radio is running. This test signal is a signal that has not been detected, that is, a signal before being input to the tuner. Typically, test signals are acquired in the field, for example over a predetermined period, and stored in memory. This memory is attached to the signal output unit 11, and the signal output unit 11 outputs a test signal stored in the memory. The test signal is affected by the multipath generated during propagation of the R / F signal (radio wave) received in the field by the radio for data acquisition. The audio signal obtained by detecting the test signal includes multipath noise.
Instead of inputting the R / F signal received in the field to the radio 12, the output signal from the signal output unit 11 may be input to the radio 12 via a pseudo antenna.

[マルチパス判定装置について]
続いて、全ての実施形態に係るマルチパス判定装置20の構成について説明する。
マルチパス判定装置20は、ラジオ12から入力された音声信号の時系列データの全期間を対象期間として、その対象期間から、フィールドにおけるR/F信号の伝播時にマルチパスが発生したマルチパス発生期間を判定する。この判定は、音声信号を複数のフレーム(時間区間)に分割して、複数のフレームの各々に対して、電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定することによって行われる。そして、マルチパス判定装置20は、対象期間におけるマルチパス発生期間の割合をマルチパス率として定量化する。マルチパス発生期間の総時間が長いほど、マルチパス率が大きくなる。
[About Multipath Judgment Device]
Next, the configuration of the multipath determination device 20 according to all the embodiments will be described.
The multipath determination device 20 uses the entire period of the time-series data of the audio signal input from the radio 12 as the target period, and the multipath generation period in which the multipath has occurred during propagation of the R / F signal in the field from the target period Determine. This determination is performed by dividing the audio signal into a plurality of frames (time intervals) and determining the presence / absence of multipath during radio wave propagation for each of the plurality of frames. Then, the multipath determination device 20 quantifies the ratio of the multipath generation period in the target period as the multipath ratio. The longer the total time of the multipath generation period, the greater the multipath rate.

このマルチパス判定装置20は、図1に示すように、収音部21、周波数解析部22、閾値設定部23、および判定部24を備えており、これらの構成の基本的な処理動作は、次の通りである。   As shown in FIG. 1, the multipath determination device 20 includes a sound collection unit 21, a frequency analysis unit 22, a threshold setting unit 23, and a determination unit 24. The basic processing operation of these configurations is as follows. It is as follows.

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。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。閾値設定部23は、周波数解析部22が行った周波数解析の結果に基づいて、マルチパス判定に用いる判定用閾値を設定する。判定部24は、閾値設定部23が設定した判定用閾値を用いて、音声信号におけるマルチパス発生の有無を判定する。   The sound collection unit 21 records an audio signal (time-series digital signal) output from the radio 12. The frequency analysis unit 22 performs frequency analysis on the audio signal recorded in the sound collection unit 21 using FFT (Fast Fourier Transform) or the like. The threshold setting unit 23 sets a determination threshold used for multipath determination based on the result of the frequency analysis performed by the frequency analysis unit 22. The determination unit 24 uses the determination threshold set by the threshold setting unit 23 to determine whether multipath has occurred in the audio signal.

本明細書で説明する各実施形態では、上述した基本的な処理動作に加えて、周波数解析部22、閾値設定部23、および判定部24において、さらなる特徴的な処理動作が各々行われる。
以下、周波数解析部22、閾値設定部23、および判定部24が行うさらなる特徴的な処理動作について、実施形態毎に詳細に説明する。
In each embodiment described in this specification, in addition to the basic processing operation described above, the frequency analysis unit 22, the threshold setting unit 23, and the determination unit 24 perform further characteristic processing operations.
Hereinafter, further characteristic processing operations performed by the frequency analysis unit 22, the threshold setting unit 23, and the determination unit 24 will be described in detail for each embodiment.

<第1の実施形態>
図1に加え、図2〜図4をさらに参照して、第1の実施形態に係るマルチパス判定装置20を説明する。図2は、第1の実施形態に係るマルチパス判定装置20が実行するマルチパス判定方法の処理手順を示すフローチャートである。図3および図4は、第1の実施形態におけるマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図である。
<First Embodiment>
With reference to FIGS. 2 to 4 in addition to FIG. 1, the multipath determination device 20 according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing procedure of a multipath determination method executed by the multipath determination apparatus 20 according to the first embodiment. 3 and 4 are diagrams for explaining an example of the concept of the multipath determination method according to the first embodiment.

[1−1.課題および解決原理について]
まず、課題およびその課題の解決するための原理について説明する。
上述したように、マルチパス発生の有無を判定するための閾値が予め決められている従来の手法、すなわち絶対値である閾値を用いてマルチパス発生の有無を判定する従来の手法では、電界が変動する受信環境下においては適切に判定することができない。
そこで、本開示の第1の実施形態では、相対値である閾値を用いてマルチパス発生の有無を判定する。この相対値である閾値は、受信時における電界の変動に伴って変動するパワーの最大値および平均値を用いて設定される。よって、相対値である閾値を用いれば、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができる。
また、本開示の第1の実施形態では、マルチパスが発生する場合にはパワースペクトルにおいて高周波帯域のパワーに影響が現れやすいという本願発明者による知見に基づき、高周波帯域のパワーの大きさにも着目して評価することで、マルチパス発生の有無を正確に判定する。
[1-1. Issues and solution principles]
First, the problem and the principle for solving the problem will be described.
As described above, in the conventional method in which the threshold for determining the presence / absence of multipath is determined in advance, that is, in the conventional method for determining the presence / absence of multipath using the absolute threshold value, the electric field is Appropriate determination cannot be made under changing reception environments.
Therefore, in the first embodiment of the present disclosure, the presence or absence of multipath generation is determined using a threshold value that is a relative value. This threshold value, which is a relative value, is set using the maximum value and the average value of the power that fluctuates with the fluctuation of the electric field at the time of reception. Therefore, if a threshold value that is a relative value is used, it is possible to appropriately determine whether or not multipath has occurred even in a reception environment where the electric field fluctuates.
Further, in the first embodiment of the present disclosure, the magnitude of the power in the high frequency band is also based on the knowledge by the present inventor that when the multipath occurs, the power spectrum easily affects the power in the high frequency band. By paying attention and evaluating, the presence or absence of the occurrence of multipath is accurately determined.

[1−2.マルチパス判定装置の構成]
本第1の実施形態の周波数解析部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。
具体的には、周波数解析部22は、収音部21に記録された音声信号を時間軸上で複数のフレーム(例えば、1つのフレームを0.1秒)に分割する。図3(a)に示す例では、音声信号の全期間を第1〜第nフレームに分割している(nは任意の整数)。そして、周波数解析部22は、分割したフレームの単位で音声信号に対して周波数解析を行い、複数のフレーム(第1〜第nフレーム)の各々について、音声信号の強さの周波数特性を表すパワースペクトルを出力する(図3(b)を参照)。図3(b)に記載する縦軸は、パワースペクトルのパワーの大きさを表しており、単位はdBvである。
[1-2. Configuration of multipath determination device]
The frequency analysis unit 22 of the first embodiment performs frequency analysis on the audio signal recorded in the sound collection unit 21 using FFT (Fast Fourier Transform) or the like.
Specifically, the frequency analysis unit 22 divides the audio signal recorded in the sound collection unit 21 into a plurality of frames (for example, one frame is 0.1 second) on the time axis. In the example shown in FIG. 3A, the entire period of the audio signal is divided into first to nth frames (n is an arbitrary integer). Then, the frequency analysis unit 22 performs frequency analysis on the audio signal in units of divided frames, and the power representing the frequency characteristic of the intensity of the audio signal for each of the plurality of frames (first to nth frames). A spectrum is output (see FIG. 3B). The vertical axis described in FIG. 3B represents the power magnitude of the power spectrum, and the unit is dBv.

各フレームのパワースペクトルは、例えば人間の可聴域(例えば、20Hz以上14kHz以下の帯域)を対象範囲として作成される。以下の説明では、パワースペクトルの全対象範囲(人間の可聴域)を「全周波数帯域(図3(b)で例示するOverall)」という。また、パワースペクトルの全対象範囲(人間の可聴域)の高周波側の帯域(例えば、10kHz以上14kHz以下の帯域)を「高周波帯域(図3(b)で例示するBand)」という。音声信号の高周波成分は、高周波帯域に属する周波数成分である。   The power spectrum of each frame is created with a human audible range (for example, a band of 20 Hz to 14 kHz) as a target range. In the following description, the entire target range (human audible range) of the power spectrum is referred to as “all frequency band (Overall illustrated in FIG. 3B)”. Further, a high frequency band (for example, a frequency band of 10 kHz to 14 kHz) of the entire target range (human audible range) of the power spectrum is referred to as a “high frequency band (Band illustrated in FIG. 3B)”. The high frequency component of the audio signal is a frequency component belonging to the high frequency band.

本第1の実施形態の閾値設定部23は、音声信号のマルチパス判定に用いる判定用閾値を設定する。
具体的な設定例1として、閾値設定部23は、音声信号の全期間(つまり全フレーム、図3(a)の例では第1〜第nフレーム)の所定周波数範囲におけるパワーの最大値を上限値として、その音声信号の全フレームの所定周波数範囲におけるパワーの平均値を基準値として用いて、判定用閾値を設定する。例えば、閾値設定部23は、音声信号の全フレームのパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)におけるパワーの最大値を100%、全フレームのパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)におけるパワーの平均値を百分率の基準値(例えば0%または50%)で表した場合に、百分率で表された設定値(例えば70%)に相当するパワーの大きさを、判定用閾値に設定する(図4(a))。つまり、判定用閾値は、全フレームのパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)におけるパワーの最大値とパワーの平均値との間を所定の割合で按分した値に設定される。
The threshold setting unit 23 of the first embodiment sets a determination threshold used for multipath determination of an audio signal.
As a specific setting example 1, the threshold value setting unit 23 limits the maximum power value in a predetermined frequency range over the entire period of the audio signal (that is, all frames, the first to nth frames in the example of FIG. 3A). As a value, a threshold value for determination is set using an average value of power in a predetermined frequency range of all frames of the audio signal as a reference value. For example, the threshold setting unit 23 sets the maximum value of power in the entire frequency band (Overall) of the power spectrum of all frames of the audio signal to 100% and the average value of power in the entire frequency band (Overall) of the power spectrum of all frames. When expressed as a percentage reference value (for example, 0% or 50%), the magnitude of the power corresponding to the set value (for example, 70%) represented by the percentage is set as the determination threshold value (FIG. )). That is, the determination threshold value is set to a value obtained by dividing the maximum value of power and the average value of power in the entire frequency band (Overall) of the power spectrum of all frames at a predetermined ratio.

また、設定例2として、閾値設定部23は、音声信号の全期間(つまり全フレーム、図3(a)の例では第1〜第nフレーム)の高周波数範囲におけるパワーの最大値を上限値として、音声信号の全フレームの高周波数範囲におけるパワーの平均値を基準値として用いて、判定用閾値を設定する。例えば、閾値設定部23は、音声信号の全フレームのパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値を100%、全フレームのパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの平均値を百分率の基準値(例えば0%または50%)で表した場合に、百分率で表された設定値(例えば90%)に相当するパワーの大きさを、判定用閾値に設定する(図4(b))。つまり、判定用閾値は、全フレームのパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値とパワーの平均値との間を所定の割合で按分した値に設定される。   As setting example 2, the threshold setting unit 23 sets the maximum power value in the high frequency range of the entire period of the audio signal (that is, all frames, the first to nth frames in the example of FIG. 3A) as the upper limit value. As described above, the determination threshold is set using the average value of power in the high frequency range of all frames of the audio signal as a reference value. For example, the threshold value setting unit 23 sets the maximum value of the power in the high frequency band (Band) of the power spectrum of all frames of the audio signal to 100% and the average value of the power in the high frequency band (Band) of the power spectrum of all frames as a percentage. When represented by a reference value (for example, 0% or 50%), the magnitude of power corresponding to a set value (for example, 90%) represented as a percentage is set as a threshold for determination (FIG. 4B). . That is, the determination threshold value is set to a value that is proportionally distributed between the maximum value of power and the average value of power in the high frequency band (Band) of the power spectrum of all frames.

さらに、上記の設定例1と設定例2とを合わせた設定例3として、次の手法が考えられる。本第1の実施形態の閾値設定部23は、まず音声信号の全フレームのパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)におけるパワーの最大値とパワーの平均値との間を所定の割合で按分した値を、第1判定用閾値として求める。この第1判定用閾値に基づいて全フレームから該当するフレーム(候補フレーム)が抽出される。そして、閾値設定部23は、この抽出された候補フレームに関してパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値とパワーの平均値との間を所定の割合で按分した値を、第2判定用閾値として設定する。   Further, as setting example 3 in which setting example 1 and setting example 2 are combined, the following method can be considered. The threshold value setting unit 23 according to the first embodiment first divides the maximum value of power and the average value of power in a predetermined ratio between all the frequency bands (Overall) of the power spectrum of all frames of the audio signal. Is determined as a first determination threshold value. A corresponding frame (candidate frame) is extracted from all frames based on the first determination threshold. Then, the threshold value setting unit 23 uses a value obtained by dividing the maximum value of the power in the high frequency band (Band) of the power spectrum and the average value of the power by a predetermined ratio with respect to the extracted candidate frame. Set as threshold.

本第1の実施形態の判定部24は、閾値設定部23が設定した判定用閾値を用いて、音声信号におけるマルチパスが発生している割合を求める。
具体的には、上記設定例1による判定用閾値の場合、判定部24は、音声信号の全フレーム(第1〜第nフレーム)の各々について、判定用閾値を用いて全周波数帯域(Overall)のパワーレベルを評価することにより、各フレームがマルチパスの発生したフレーム(時間区間)である可能性があるか否かを判定する(判定例1)。
The determination unit 24 according to the first embodiment uses the determination threshold set by the threshold setting unit 23 to determine the rate of occurrence of multipath in the audio signal.
Specifically, in the case of the determination threshold value according to the setting example 1, the determination unit 24 uses the determination threshold value for the entire frequency band (Overall) for each of all frames (first to nth frames) of the audio signal. It is determined whether there is a possibility that each frame is a frame (time interval) in which multipath occurs (determination example 1).

また、上記設定例2による判定用閾値の場合、判定部24は、音声信号の全フレーム(第1〜第nフレーム)の各々について、判定用閾値を用いて高周波帯域(Band)のパワーレベルを評価することにより、各フレームがマルチパスの発生したフレーム(時間区間)である可能性があるか否かを判定する(判定例2)。   In the case of the determination threshold value according to the setting example 2 described above, the determination unit 24 sets the power level of the high-frequency band (Band) using the determination threshold value for each of all frames (first to nth frames) of the audio signal. By evaluating, it is determined whether there is a possibility that each frame is a frame (time interval) in which multipath occurs (determination example 2).

また、上記設定例3による判定用閾値の場合、判定部24は、音声信号の全フレーム(第1〜第nフレーム)の各々について、第1判定用閾を用いて全周波数帯域(Overall)のパワーレベルを評価することにより、各フレームがマルチパスの発生したフレーム(時間区間)である可能性があるか否かを判定し、まず候補フレームを抽出する。そして、判定部24は、抽出した候補フレームの各々について、第2判定用閾値を用いて高周波帯域(Band)のパワーレベルを評価することにより、各候補フレームがマルチパスの発生したフレーム(時間区間)である可能性があるか否かを判定する(判定例3)。   In the case of the determination threshold value according to the setting example 3 described above, the determination unit 24 uses the first determination threshold value for the entire frequency band (Overall) for each of all frames (first to nth frames) of the audio signal. By evaluating the power level, it is determined whether there is a possibility that each frame is a frame (time interval) in which multipath occurs, and first candidate frames are extracted. Then, the determination unit 24 evaluates the power level of the high frequency band (Band) using the second determination threshold for each of the extracted candidate frames, so that each candidate frame has a frame (time interval) in which multipath occurs. ) Is determined (determination example 3).

そして、判定部24は、マルチパスが発生していると判定されたフレームの数を求め、必要に応じて、音声信号の全期間(全フレーム)に対するマルチパスが発生していると判定されたフレームの割合を求める。   Then, the determination unit 24 obtains the number of frames determined to have multipath, and determines that multipath has occurred for the entire period (all frames) of the audio signal as necessary. Find the percentage of frames.

なお、上記判定例2および3による判定方法は、本願発明者が新たに発見した、マルチパスが発生する場合はパワースペクトルにおいてパワーが高周波帯域(Band)にまで存在している、との内容に基づいて行っている。このように、高周波帯域(Band)のパワーの大きさを評価することで、マルチパス発生の有無を正確に判定することができる。   The determination methods according to the above determination examples 2 and 3 are newly discovered by the inventor of the present application, and when multipath occurs, the power is present in the high frequency band (Band) in the power spectrum. Based on. Thus, by evaluating the power level of the high frequency band (Band), it is possible to accurately determine the presence or absence of multipath.

また、上述した判定例1〜3のいずれにおいても、マルチパスが発生したと判定されたフレームに対してケプストラム(Cepstrum)分析を行って、ケプストラム(人間の声の信号を表す特徴ベクトル)の存在の有無を判定することにより、対象のフレームがマルチパスが発生したマルチパスフレームであるか否かを判定してもよい。ここで、マルチパスの発生と同様に、高周波帯域(Band)にまでパワーが存在する音声信号として「人の声」がある。このケプストラム分析を用いた判定は、マルチパスと「人の声」とを区別するためにさらに行われるものである。   In any of the determination examples 1 to 3 described above, a cepstrum (Cepstrum) analysis is performed on a frame in which it is determined that multipath has occurred, and cepstrum (a feature vector representing a human voice signal) exists. Whether or not the target frame is a multipath frame in which a multipath has occurred may be determined by determining whether or not there is any. Here, as with the occurrence of multipath, there is a “human voice” as an audio signal having power up to the high frequency band (Band). The determination using the cepstrum analysis is further performed to distinguish between multipath and “human voice”.

[1−3.マルチパス判定方法]
続いて、図2のフローチャートを参照して、ラジオ評価系10を用いた第1の実施形態に係るマルチパス判定装置20が実行するマルチパス判定方法を、図3に示した音声信号に適用する場合を一例に挙げて説明する。
[1-3. Multipath judgment method]
Next, with reference to the flowchart of FIG. 2, the multipath determination method executed by the multipath determination apparatus 20 according to the first embodiment using the radio evaluation system 10 is applied to the audio signal shown in FIG. A case will be described as an example.

まず、ステップS201で、マルチパス判定装置20の信号出力器11において、音声信号によって変調されたR/F信号の出力が開始される。
次に、ステップS202で、マルチパス判定装置20のラジオ12において、信号出力器11から出力されたR/F信号が受信されて、音声信号が検波される。このラジオ12により、R/F信号から音声信号が取り出される。
次に、ステップS203で、マルチパス判定装置20の収音部21によって、ラジオ12から出力された音声信号が記録される。信号出力器11は、所定の測定期間に亘ってR/F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。
First, in step S201, the signal output unit 11 of the multipath determination device 20 starts outputting an R / F signal modulated by an audio signal.
Next, in step S202, the radio 12 of the multipath determination device 20 receives the R / F signal output from the signal output unit 11, and detects the audio signal. The radio 12 extracts an audio signal from the R / F signal.
Next, in step S203, the sound signal output from the radio 12 is recorded by the sound collection unit 21 of the multipath determination device 20. The signal output unit 11 continues to output the R / F signal over a predetermined measurement period. The radio 12 detects the audio signal over the measurement period. The sound collection unit 21 records the sound signal detected over the measurement period. Step S204 is performed after the end of the measurement period.

ステップS204では、マルチパス判定装置20の周波数解析部22によって、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が行われる。
音声信号の測定期間である全期間は、複数のフレーム、すなわち第1〜第nフレームに分割され、分割された第1〜第nフレームの各々の音声信号に対して周波数解析が行われる。この周波数解析により、第1〜第nフレームの各々について、音声信号の強さの周波数特性を表すパワースペクトルが得られる。
In step S204, the frequency analysis unit 22 of the multipath determination device 20 performs frequency analysis on the audio signal recorded in the sound collection unit 21 using FFT (Fast Fourier Transform) or the like.
The entire period that is the measurement period of the audio signal is divided into a plurality of frames, that is, the first to nth frames, and frequency analysis is performed on each of the divided audio signals of the first to nth frames. By this frequency analysis, a power spectrum representing the frequency characteristic of the strength of the audio signal is obtained for each of the first to nth frames.

ステップS205では、マルチパス判定装置20の閾値設定部23によって、判定用閾値が算出されて設定される。
判定用閾値が、音声信号の全フレームである第1〜第nフレームの全周波数範囲(Overall)におけるパワーの最大値(MAX_Overall)を上限値とし、パワーの平均値(Ave_Overall)を基準値として設定される場合(上記設定例1または3)には、判定用閾値T1は下記の数式[1]によって求められる。定数Xは、全周波数範囲(Overall)におけるパワーの最大値と平均値との間をとる百分率の設定値(例えば70%)であり、例えばマルチパス判定装置20に予め設定されている。
T1= Ave_Overall+(X/100)×(MAX_Overall−Ave_Overall) … [1]
In step S205, the threshold value for determination is calculated and set by the threshold value setting unit 23 of the multipath determination device 20.
The threshold for determination is set with the maximum power (MAX_Overall) in the entire frequency range (Overall) of the first to nth frames, which are all frames of the audio signal, as the upper limit, and the average power (Ave_Overall) as the reference value In the case of being set (the setting example 1 or 3 above), the determination threshold value T1 is obtained by the following formula [1]. The constant X is a set value (for example, 70%) of a percentage between the maximum value and the average value of power in the entire frequency range (Overall), and is set in advance in the multipath determination device 20, for example.
T1 = Ave_Overall + (X / 100) × (MAX_Overall−Ave_Overall) ... [1]

また、判定用閾値が、音声信号の全フレームである第1〜第nフレームの全部または一部の高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値(MAX_Band_PWR)を上限値とし、パワーの平均値(Ave_Band_PWR)を基準値として設定される場合(上記設定例2または3)には、判定用閾値T2は下記の数式[2]によって求められる。定数Yは、高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値と平均値との間をとる百分率の設定値(例えば90%)であり、例えばマルチパス判定装置20に予め設定されている。
T2=Ave_Band_PWR+(Y/100)×(MAX_Band_PWR−Ave_Band_PWR) … [2]
In addition, the threshold value for determination is set to the maximum value (MAX_Band_PWR) of power in all or part of the high-frequency band (Band) of the first to nth frames, which are all frames of the audio signal, and the average value of power (Ave_Band_PWR) ) Is set as a reference value (the above setting example 2 or 3), the determination threshold T2 is obtained by the following formula [2]. The constant Y is a set value (for example, 90%) of a percentage between the maximum value and the average value of power in the high frequency band (Band), and is set in advance in the multipath determination device 20, for example.
T2 = Ave_Band_PWR + (Y / 100) × (MAX_Band_PWR−Ave_Band_PWR) [2]

ステップS206では、マルチパス判定装置20の判定部24によって、判定用閾値を用いて音声信号における複数のフレームについてマルチパス発生の有無が判定される。
判定用閾値T1だけを用いる場合には、音声信号の第1〜第nフレームの各々について、フレームにおけるパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)のパワーの平均値が判定用閾値T1を超えるという条件が成立するか否かが判定される。判定の結果、この条件が成立するフレーム(第1〜第nフレームの全部または一部)が、マルチパスフレームとして選出される。この判定では、全フレームである第1〜第nフレームの中で全周波数帯域(Overall)のパワーの平均値が相対的に高いフレームが、マルチパスフレームとして選出されるので、電界が変動する受信環境下においても適切にマルチパスフレームを選出することができる。
In step S206, the determination unit 24 of the multipath determination device 20 determines the presence or absence of multipath occurrence for a plurality of frames in the audio signal using the determination threshold.
When only the determination threshold value T1 is used, for each of the first to nth frames of the audio signal, there is a condition that the average power value of all frequency bands (Overall) of the power spectrum in the frame exceeds the determination threshold value T1. It is determined whether or not it is established. As a result of the determination, frames satisfying this condition (all or part of the first to nth frames) are selected as multipath frames. In this determination, a frame with a relatively high average value of power in all frequency bands (Overall) is selected as a multipath frame among the first to nth frames, which are all frames. A multipath frame can be appropriately selected even in an environment.

また、判定用閾値T2だけを用いる場合には、音声信号の第1〜第nフレームの各々について、フレームにおけるパワースペクトルの高周波帯域(Band)のパワーの平均値が判定用閾値T2を超えるという条件が成立するか否かが判定される。判定の結果、この条件が成立するフレーム(第1〜第nフレームの全部または一部)が、マルチパスフレームとして選出される。この判定では、全フレームである第1〜第nフレームの中で高周波帯域(Band)のパワーの平均値が相対的に高いフレームが、マルチパスフレームとして選出されるので、電界が変動する受信環境下においても適切にマルチパスフレームを選出することができる。   When only the determination threshold value T2 is used, the condition that the average value of the power in the high frequency band of the power spectrum in the frame exceeds the determination threshold value T2 for each of the first to nth frames of the audio signal. Whether or not is established is determined. As a result of the determination, frames satisfying this condition (all or part of the first to nth frames) are selected as multipath frames. In this determination, a frame having a relatively high average power in the high frequency band (Band) among the first to nth frames, which are all frames, is selected as a multipath frame. A multipath frame can be appropriately selected even underneath.

また、判定用閾値T1およびT2の両方を用いる場合には、まず音声信号の第1〜第nフレームの各々について、フレームにおけるパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)のパワーの平均値が判定用閾値T1を超えるという第1条件が成立するか否かが判定される。判定の結果、この第1条件が成立するフレーム(第1〜第nフレームの全部または一部)が、候補フレームとして選出される。次に、この候補フレームの各々について、候補フレームにおけるパワースペクトルの高周波帯域(Band)のパワーの平均値が判定用閾値T2を超えるという第2条件が成立するか否かが判定される。判定の結果、この第2条件が成立するフレーム(候補フレームの全部または一部)が、マルチパスフレームとして選出される。   When both the determination thresholds T1 and T2 are used, first, for each of the first to nth frames of the audio signal, the average value of the power in the entire frequency band (Overall) of the power spectrum in the frame is determined. It is determined whether or not the first condition that T1 is exceeded is satisfied. As a result of the determination, a frame (all or a part of the first to nth frames) that satisfies the first condition is selected as a candidate frame. Next, for each of the candidate frames, it is determined whether or not the second condition that the average value of the power in the high frequency band (Band) of the power spectrum in the candidate frame exceeds the determination threshold value T2 is satisfied. As a result of the determination, a frame (all or a part of the candidate frames) that satisfies this second condition is selected as a multipath frame.

なお、ケプストラムをさらに考慮する場合には、上述した第2条件が成立するフレームに対してケプストラム分析が行われ、ケプストラムの存在の有無が判定される。そして、「ケプストラム無し」と判定されたフレームを、最終的にマルチパスフレーム(マルチパス時間区間)として選出する。   In addition, when further considering the cepstrum, cepstrum analysis is performed on a frame that satisfies the second condition described above, and the presence or absence of the cepstrum is determined. Then, the frame determined as “no cepstrum” is finally selected as a multipath frame (multipath time section).

ステップS207では、音声信号の全期間(全フレーム)におけるマルチパス時間区間(マルチパスフレーム)の割合がマルチパス率として算出される。図3の例では、全期間である第1〜第nフレーム中におけるマルチパスフレームの存在割合となり、例えば、マルチパスフレームがm個だったとすれば、マルチパス率は「m/n」となる。
マルチパス判定装置20は、マルチパス率を画面に表示することにより、マルチパス率を使用者に提示する。このように、マルチパス判定装置20によれば、マルチパスの発生程度がマルチパス率という数値により定量化される。
In step S207, the ratio of the multipath time interval (multipath frame) in the entire period (all frames) of the audio signal is calculated as the multipath rate. In the example of FIG. 3, the multipath frame is present in the first to nth frames in the entire period. For example, if there are m multipath frames, the multipath rate is “m / n”. .
The multipath determination device 20 presents the multipath rate to the user by displaying the multipath rate on the screen. Thus, according to the multipath determination device 20, the degree of occurrence of multipath is quantified by a numerical value called a multipath rate.

[1−4.実施の形態の効果]
以上のように、本第1の実施形態では、音声信号の全期間(全フレーム)または、音声信号の一部期間の候補フレームにおけるパワーの最大値を上限値とし、そのパワーの平均値を基準値として用いて、マルチパス発生の有無の判定に用いる判定用閾値を設定している。音声信号のパワーの最大値および平均値は、受信時の電界の変動に応じて変化する。そのため、判定用閾値も受信時の電界の変動に応じて変化する。従って、判定用閾値は受信時の電界の変動に対応した値となるため、第1の実施形態に係るマルチパス判定装置20は、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができる。
[1-4. Effects of the embodiment]
As described above, in the first embodiment, the maximum value of power in a candidate frame in the entire period (all frames) of the audio signal or a partial period of the audio signal is set as the upper limit value, and the average value of the power is used as a reference. As a value, a determination threshold value used for determining whether or not multipath has occurred is set. The maximum value and the average value of the power of the audio signal change according to the fluctuation of the electric field at the time of reception. Therefore, the threshold for determination also changes according to the fluctuation of the electric field at the time of reception. Therefore, since the determination threshold value corresponds to the fluctuation of the electric field at the time of reception, the multipath determination device 20 according to the first embodiment appropriately determines whether or not multipath has occurred even in a reception environment where the electric field fluctuates. Can be determined.

<第2の実施形態>
図1、図3、および図4に加え、図5および図6をさらに参照して、上述したラジオ評価系10に用いられる第2の実施形態に係るマルチパス判定装置20について説明する。図5は、第2の実施形態に係るマルチパス判定装置20が実行するマルチパス判定方法の処理手順を示すフローチャートである。図6は、第2の実施形態におけるマルチパス判定方法の考え方の一例を説明する図である。
<Second Embodiment>
A multipath determination device 20 according to the second embodiment used in the above-described radio evaluation system 10 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 in addition to FIGS. FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of a multipath determination method executed by the multipath determination apparatus 20 according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the concept of the multipath determination method according to the second embodiment.

[2−1.課題および解決原理について]
まず、課題およびその課題の解決するための原理について説明する。
上記第1の実施形態で説明した方法では、判定用閾値を、音声信号の全期間(全フレーム)におけるパワーの最大値および平均値から求めている。このため、マルチパス判定処理は、音声信号の全期間(全フレーム)が収音部21に記録され、かつ、全フレームの周波数解析が全て終了してはじめて、各フレームのマルチパス発生の有無の判定処理が開始される。従って、音声信号の全期間に関する最終的なマルチパス率が得られるまでに、ある程度時間がかかってしまう。
そこで、本開示の第2の実施形態では、音声信号の全期間(全フレーム)が収音部21に記録されることを待つことなく、一部のフレームで周波数解析を逐次実行し、マルチパス発生の有無の判定処理を進められるように工夫をする。
また、本開示の第2の実施形態では、マルチパスが発生する場合にはパワースペクトルにおいて高周波帯域のパワーに影響が現れやすいという本願発明者による知見に基づき、高周波帯域のパワーの大きさに着目して評価することで、マルチパス発生の有無を正確に判定する。
[2-1. Issues and solution principles]
First, the problem and the principle for solving the problem will be described.
In the method described in the first embodiment, the determination threshold value is obtained from the maximum value and the average value of the power over the entire period (all frames) of the audio signal. For this reason, in the multipath determination process, the entire period (all frames) of the audio signal is recorded in the sound collection unit 21, and the presence / absence of the occurrence of multipath in each frame is not started until the frequency analysis of all frames is completed. Determination processing is started. Accordingly, it takes some time before the final multipath rate for the entire period of the audio signal is obtained.
Therefore, in the second embodiment of the present disclosure, the frequency analysis is sequentially performed on some frames without waiting for the entire period (all frames) of the audio signal to be recorded in the sound collection unit 21, and multipath Devise to proceed with the process of determining whether or not it has occurred.
Further, in the second embodiment of the present disclosure, attention is paid to the magnitude of the power in the high frequency band based on the knowledge by the inventor that the power spectrum easily affects the power in the high frequency band when multipath occurs. Thus, the presence or absence of multipath occurrence is accurately determined.

[2−2.マルチパス判定装置の構成]
本第2の実施形態の周波数解析部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。
具体的には、周波数解析部22は、収音部21に記録された音声信号を時間軸上で複数のフレーム(第1〜第nフレーム)に分割する。そして、周波数解析部22は、分割したフレームの単位で音声信号に対して周波数解析を行い、複数のフレーム(第1〜第nフレーム)の各々について、音声信号の強さの周波数特性を表すパワースペクトルを出力する(図3(b)と同様である)。
[2-2. Configuration of multipath determination device]
The frequency analysis unit 22 according to the second embodiment performs frequency analysis on the audio signal recorded in the sound collection unit 21 using FFT (Fast Fourier Transform) or the like.
Specifically, the frequency analysis unit 22 divides the audio signal recorded in the sound collection unit 21 into a plurality of frames (first to nth frames) on the time axis. Then, the frequency analysis unit 22 performs frequency analysis on the audio signal in units of divided frames, and the power representing the frequency characteristic of the intensity of the audio signal for each of the plurality of frames (first to nth frames). A spectrum is output (similar to FIG. 3B).

本第2の実施形態の閾値設定部23は、音声信号のマルチパス判定に用いる判定用閾値を、複数のフレーム(第1〜第nフレーム)の単位で設定する。
具体的には、閾値設定部23は、音声信号の複数のフレーム(第1〜第nフレーム)の各々に関して、フレームの高周波数範囲におけるパワーの最大値を上限値とし、そのフレームの高周波数範囲におけるパワーの平均値を基準値として用いて、判定用閾値をそれぞれ設定する。例えば、閾値設定部23は、フレームのパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値を100%、フレームのパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの平均値を百分率の基準値(例えば0%または50%)で表した場合に、百分率で表された設定値(例えば90%)に相当するパワーの大きさを、このフレームの判定用閾値に設定する(図4(b)を参照)。つまり、各判定用閾値は、対応するフレームのパワースペクトルの高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値とパワーの平均値との間を所定の割合で按分した値にそれぞれ設定される。
The threshold setting unit 23 of the second embodiment sets a determination threshold used for multipath determination of an audio signal in units of a plurality of frames (first to nth frames).
Specifically, for each of a plurality of frames (first to nth frames) of the audio signal, the threshold setting unit 23 sets the maximum power value in the high frequency range of the frame as an upper limit value, and sets the high frequency range of the frame. The determination thresholds are respectively set using the average value of the power at the reference value. For example, the threshold value setting unit 23 sets the maximum value of power in the high frequency band (Band) of the power spectrum of the frame to 100% and the average value of power in the high frequency band (Band) of the power spectrum of the frame as a reference value (for example, 0). % Or 50%), the magnitude of power corresponding to a set value (for example, 90%) expressed as a percentage is set as the determination threshold for this frame (see FIG. 4B). . That is, each determination threshold value is set to a value obtained by dividing the maximum value of power and the average value of power in a high frequency band (Band) of the power spectrum of the corresponding frame by a predetermined ratio.

本第2の実施形態の判定部24は、閾値設定部23が複数のフレームのそれぞれに対して設定した複数の判定用閾値を用いて、各フレームにおけるマルチパス発生の有無を判定する。そして、判定部24は、複数のフレームについてそれぞれ判定したマルチパス発生の有無の結果に基づいて、音声信号の全期間におけるマルチパスが発生している割合を求める。
具体的には、判定部24は、音声信号の第1〜第nフレームの各々について、各フレームに設定された判定用閾値を用いて各フレームがマルチパスの発生した時間区間である可能性があるか否かをそれぞれ判定する。そして、判定部24は、マルチパスが発生していると判定されたフレームの数を求め、必要に応じて、音声信号の全期間(全フレーム)に対するマルチパスが発生していると判定されたフレームの割合を求める。
The determination unit 24 of the second embodiment determines the presence / absence of multipath occurrence in each frame using the plurality of determination thresholds set by the threshold setting unit 23 for each of the plurality of frames. Then, the determination unit 24 obtains the ratio of occurrence of multipath in the entire period of the audio signal based on the result of presence / absence of multipath occurrence determined for each of the plurality of frames.
Specifically, for each of the first to nth frames of the audio signal, the determination unit 24 may use a determination threshold set for each frame and each frame may be a time interval in which multipath occurs. Each is determined whether or not there is. Then, the determination unit 24 obtains the number of frames determined to have multipath, and determines that multipath has occurred for the entire period (all frames) of the audio signal as necessary. Find the percentage of frames.

なお、判定部24では、上述したように、マルチパスが発生したと判定されたフレームに対してケプストラム分析を行って、ケプストラムの存在の有無を判定することにより、対象のフレームがマルチパスが発生したマルチパスフレームであるか否かを判定してもよい。   Note that, as described above, the determination unit 24 performs cepstrum analysis on a frame in which it is determined that multipath has occurred, and determines whether or not a cepstrum exists, thereby generating multipath in the target frame. It may be determined whether or not it is a multipath frame.

[2−3.マルチパス判定方法]
続いて、図5のフローチャートを参照して、ラジオ評価系10を用いた第2の実施形態に係るマルチパス判定装置20が実行するマルチパス判定方法を説明する。
なお、図5に示した第2の実施形態に係るマルチパス判定方法において、上記第1の実施形態に係るマルチパス判定方法と同様の処理を行うステップについては、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。
[2-3. Multipath judgment method]
Next, a multipath determination method executed by the multipath determination apparatus 20 according to the second embodiment using the radio evaluation system 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the multipath determination method according to the second embodiment shown in FIG. 5, the same step numbers are assigned to the steps for performing the same processing as the multipath determination method according to the first embodiment. The description is omitted.

ステップS203で、マルチパス判定装置20の収音部21によって、ラジオ12によって受信および出力された音声信号が順次記録される。   In step S <b> 203, the sound signal received and output by the radio 12 is sequentially recorded by the sound collection unit 21 of the multipath determination device 20.

ステップS304では、収音部21においてフレームの音声信号が記録される毎に、マルチパス判定装置20の周波数解析部22によって、記録されたフレームの音声信号に対してFFT(高速フーリエ変換)などを用いて、フレームの周波数解析が行われる。
例えば、音声信号の最初のフレームである第1フレームが収音部21に記録されると、周波数解析部22によって第1フレームの音声信号に対して周波数解析が行われる。この周波数解析により、第1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が得られる。
In step S304, every time an audio signal of a frame is recorded in the sound collection unit 21, the frequency analysis unit 22 of the multipath determination device 20 performs FFT (Fast Fourier Transform) or the like on the audio signal of the recorded frame. The frequency analysis of the frame is performed.
For example, when the first frame, which is the first frame of the audio signal, is recorded in the sound collection unit 21, the frequency analysis unit 22 performs frequency analysis on the audio signal of the first frame. By this frequency analysis, a power spectrum representing the frequency characteristic of the strength of the audio signal is obtained for the first frame.

ステップS305では、マルチパス判定装置20の閾値設定部23によって、周波数解析が終了したフレームについて、そのフレームで用いる判定用閾値が算出されて設定される。
例えば、第1フレームの高周波帯域(Band)におけるパワーの最大値(MAX_Band_PWR)を上限値とし、第1フレームの高周波帯域(Band)におけるパワーの平均値(Ave_Band_PWR)を基準値として、第1フレームの判定用閾値が設定される。具体例として、上述した数式[2]によってフレームの判定用閾値が求められる。
In step S <b> 305, the threshold setting unit 23 of the multipath determination device 20 calculates and sets a determination threshold used for the frame for which the frequency analysis has been completed.
For example, the maximum value (MAX_Band_PWR) of power in the high frequency band (Band) of the first frame is set as an upper limit value, and the average value (Ave_Band_PWR) of power in the high frequency band (Band) of the first frame is set as a reference value. A determination threshold is set. As a specific example, the threshold value for frame determination is obtained by the above-described equation [2].

ステップS306では、マルチパス判定装置20の判定部24によって、1つのフレームについて、当該フレームに対応して設定された判定用閾値を用いて、当該フレームのマルチパス発生の有無が判定される。
例えば、第1フレームにおけるパワースペクトルの高周波帯域(Band)のパワーの平均値が第1フレームの判定用閾値を超えるという条件が成立するか否かが判定される。この条件が成立すれば、第1フレームがマルチパスフレームとして判定される。この判定では、高周波帯域(Band)のパワーの平均値が相対的に高いフレームがマルチパスフレームとして判定されるので、電界が変動する受信環境下においても適切にマルチパスフレームを選出することができる。
In step S306, the determination unit 24 of the multipath determination device 20 determines the presence / absence of multipath occurrence in one frame using a determination threshold set for the frame.
For example, it is determined whether or not the condition that the average value of the power in the high frequency band (Band) of the power spectrum in the first frame exceeds the determination threshold value in the first frame is satisfied. If this condition is satisfied, the first frame is determined as a multipath frame. In this determination, since a frame having a relatively high average power in the high frequency band (Band) is determined as a multipath frame, a multipath frame can be appropriately selected even in a reception environment where the electric field varies. .

上記第1フレームに対して行ったステップS304〜S306によるマルチパスフレームの判定処理は、1フレームに相当する時間長の音声信号が収音部21に記録される毎に、ステップS307およびS309によって順次繰り返し実行される。この処理により、音声信号の全期間に相当する第1〜第nフレームにおいて、それぞれマルチパスフレームの判定が実施される。   The multipath frame determination processing performed in steps S304 to S306 performed on the first frame is sequentially performed in steps S307 and S309 every time a sound signal having a time length corresponding to one frame is recorded in the sound collection unit 21. Repeatedly executed. With this process, multipath frame determination is performed in the first to nth frames corresponding to the entire period of the audio signal.

第1〜第nフレームにおいてそれぞれマルチパスフレームが判定されると、ステップS308において、音声信号の全期間(第1〜第nフレーム)におけるマルチパス時間区間(マルチパスフレームの数)の割合がマルチパス率として算出される。
例えば、第1〜第nフレームのうちマルチパスフレームがm個だったとすれば、音声信号の全期間のマルチパス率は「m/n」となる。
マルチパス判定装置20は、音声信号の全期間のマルチパス率を画面に表示することにより、マルチパス率を使用者に提示する。このように、マルチパス判定装置20によれば、マルチパスの発生程度がマルチパス率という数値により定量化される。
When multipath frames are determined in the first to nth frames, in step S308, the ratio of the multipath time interval (number of multipath frames) in the entire period of the audio signal (first to nth frames) Calculated as pass rate.
For example, if there are m multipath frames among the first to nth frames, the multipath rate of the entire period of the audio signal is “m / n”.
The multipath determination device 20 presents the multipath rate to the user by displaying the multipath rate of the entire period of the audio signal on the screen. Thus, according to the multipath determination device 20, the degree of occurrence of multipath is quantified by a numerical value called a multipath rate.

なお、上述した実施例では、フレームは重複する時間区間を持たないように分割設定されているが、フレームが時間的に重複する区間を有して設定されていてもよい。例えば、図6は、音声信号の全期間を分割する複数のフレームを、各フレームの50%を重複させて設定する場合を示している。
このように、フレームを時間的に重複させて設定すれば、同じ時間区間を2回以上判定に用いることになり、音声信号におけるより精度の高いマルチパス率を算出することができる。
In the above-described embodiment, the frames are divided and set so as not to have overlapping time sections, but the frames may be set to have overlapping sections in time. For example, FIG. 6 shows a case where a plurality of frames that divide the entire period of the audio signal are set by overlapping 50% of the frames.
In this way, if the frames are set so as to overlap in time, the same time interval is used for the determination twice or more, and a more accurate multipath rate in the audio signal can be calculated.

[2−4.実施の形態の効果]
以上のように、本第2の実施形態では、音声信号の全期間を複数のフレームに分割し、このフレーム単位で音声信号のパワーの最大値および平均値を基準値として、マルチパス発生の有無の判定に用いる判定用閾値を設定している。そのため、判定用閾値が、パワーの最大値および平均値と共に受信時の電界の変動に応じて変化するので、第2の実施形態に係るマルチパス判定装置20は、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができる。
また、本第2の実施形態では、音声信号の全期間を複数のフレームに分割し、フレームの単位でマルチパス発生の有無を順次判定しているので、音声信号の全期間が収音部21に記録されることを待つことなく、各フレームのマルチパス発生の有無の判定処理を進めることができる。
[2-4. Effects of the embodiment]
As described above, in the second embodiment, the entire period of the audio signal is divided into a plurality of frames, and the presence / absence of multipath is generated using the maximum value and the average value of the power of the audio signal as reference values in this frame unit. The determination threshold value used for the determination is set. Therefore, since the threshold for determination changes according to the fluctuation of the electric field at the time of reception together with the maximum value and the average value of the power, the multipath determination device 20 according to the second embodiment is in a reception environment where the electric field fluctuates. In addition, it is possible to appropriately determine the presence or absence of multipath.
In the second embodiment, the entire period of the audio signal is divided into a plurality of frames, and the presence / absence of multipath generation is sequentially determined in units of frames. It is possible to proceed with the determination processing for the presence or absence of the occurrence of multipath in each frame without waiting for the data to be recorded.

<第3の実施形態>
図1および図3に加え、図7〜図10をさらに参照して、上述したラジオ評価系10に用いられる第3の実施形態に係るマルチパス判定装置20について説明する。図7は、第3の実施形態に係るマルチパス判定装置20が実行するマルチパス判定方法の処理手順を示すフローチャートである。図8〜図10は、第3の実施形態におけるマルチパス判定方法の考え方を説明する図である。
<Third Embodiment>
With reference to FIGS. 7 to 10 in addition to FIGS. 1 and 3, a multipath determination device 20 according to the third embodiment used in the above-described radio evaluation system 10 will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure of a multipath determination method executed by the multipath determination apparatus 20 according to the third embodiment. 8 to 10 are diagrams for explaining the concept of the multipath determination method according to the third embodiment.

[3−1.課題および解決原理について]
まず、課題およびその課題の解決するための原理について説明する。
上記第2の実施形態で説明した方法では、フレームのパワースペクトルの高周波帯域におけるパワーの最大値とパワーの平均値とから求めた判定用閾値を用いる(図4を参照)。しかし、このような判定用閾値を用いる場合、ダイナミックレンジの大きい音声信号(図10(a))などは、マルチパスが発生していてもマルチパスに起因する音声信号の変化が小さく、閾値によってマルチパスが発生していると適切に判断されないおそれがある(図10(b))。このようなマルチパス誤判定は、マルチパス率の精度の低下につながる。
そこで、本開示の第3の実施形態では、マルチパスが発生する場合にはパワースペクトルにおいて高周波帯域のパワーに影響が現れやすいこと、およびマルチパスが発生する場合にはマルチパスが発生しない場合に比べて周波数の増加に対してパワーが低下する程度が少ない(図10の(a)に対する(b)および(c)に対する(d))、という本願発明者による知見に基づき、周波数の増加に対するパワー低下の度合いを判定に用いることで、マルチパス誤判定の発生を低減させマルチパス率の精度を向上させるように工夫した実施形態を説明する。
[3-1. Issues and solution principles]
First, the problem and the principle for solving the problem will be described.
In the method described in the second embodiment, a determination threshold value obtained from the maximum power value and the average power value in the high frequency band of the power spectrum of the frame is used (see FIG. 4). However, when such a determination threshold is used, an audio signal having a large dynamic range (FIG. 10A) or the like has a small change in the audio signal due to the multipath even if the multipath occurs. If a multipath has occurred, there is a risk that it will not be properly determined (FIG. 10B). Such a multipath misjudgment leads to a decrease in the accuracy of the multipath rate.
Therefore, in the third embodiment of the present disclosure, when multipath occurs, the power spectrum easily affects the power in the high frequency band, and when multipath occurs, multipath does not occur. Compared with the knowledge of the present inventor that the degree of power decrease with respect to the increase in frequency is small ((b) and (d) with respect to (b) and (c) in FIG. 10), the power with respect to the increase in frequency An embodiment will be described in which the degree of decrease is used for determination to reduce the occurrence of erroneous multipath determination and improve the accuracy of the multipath rate.

[3−2.マルチパス判定装置の構成]
本第3の実施形態の周波数解析部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。
具体的には、周波数解析部22は、上記第2の実施形態と同様、収音部21に記録された音声信号を時間軸上で複数のフレーム(第1〜第nフレーム)に分割する。そして、周波数解析部22は、分割したフレームの単位で音声信号に対して周波数解析を行い、複数のフレーム(第1〜第nフレーム)の各々について、音声信号の強さの周波数特性を表すパワースペクトルを出力する(図3(b)と同様である)。
[3-2. Configuration of multipath determination device]
The frequency analysis unit 22 of the third embodiment performs frequency analysis on the audio signal recorded in the sound collection unit 21 using FFT (Fast Fourier Transform) or the like.
Specifically, the frequency analysis unit 22 divides the audio signal recorded in the sound collection unit 21 into a plurality of frames (first to nth frames) on the time axis, as in the second embodiment. Then, the frequency analysis unit 22 performs frequency analysis on the audio signal in units of divided frames, and the power representing the frequency characteristic of the intensity of the audio signal for each of the plurality of frames (first to nth frames). A spectrum is output (similar to FIG. 3B).

本第3の実施形態の閾値設定部23は、複数のフレーム(第1〜第nフレーム)のそれぞれにおいて音声信号のマルチパス判定に用いる、判定用閾値を設定する。
この判定用閾値は、後述するパワースペクトルにおける周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きと比較される値であり、例えば、試験信号である音声信号の特徴(パワースペクトル)などに基づいて予め任意に設定される。なお、上述したように、マルチパスが発生する場合にはマルチパスが発生しない場合に比べて周波数の増加幅に対してパワーが低下する量が少ない、換言すればパワーの傾きが小さいという特性を有するが、マルチパスが発生していても音声信号のダイナミックレンジの大小によりパワーの傾きが異なる(図10を参照)。よって、判定用閾値は、音声信号(全期間)のダイナミックレンジを加味して、ダイナミックレンジが大きいほど値を大きく設定することが望ましい。
The threshold value setting unit 23 of the third embodiment sets a determination threshold value used for multipath determination of an audio signal in each of a plurality of frames (first to nth frames).
This threshold for determination is a value that is compared with a power gradient indicating the degree of power decrease with respect to an increase in frequency in a power spectrum, which will be described later, and is based on, for example, the characteristics (power spectrum) of an audio signal that is a test signal. It is arbitrarily set in advance. As described above, when multipath occurs, the amount of power decrease with respect to the increase in frequency is small compared to when multipath does not occur, in other words, the characteristic that the power gradient is small. However, even if multipath occurs, the power gradient varies depending on the dynamic range of the audio signal (see FIG. 10). Therefore, it is desirable that the determination threshold value is set to be larger as the dynamic range is larger in consideration of the dynamic range of the audio signal (all periods).

本第3の実施形態の判定部24は、まず周波数解析部22による周波数解析で得られた複数のフレーム(第1〜第nフレーム)のパワースペクトルに基づいて、各フレームにおけるパワースペクトルの周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを算出する。
具体的には、判定部24は、音声信号の第1〜第nフレームの各々について、各フレームのパワースペクトルの全周波数帯域(Overall)におけるパワーの傾きを算出する(図8)。このパワーの傾きは、例えば、周知の線形予測法を用いて算出されたり、低周波数側のパワーの最大値と高周波数側のパワーの最大値とを通過する一次直線の傾きから算出されたり、してもよい。
The determination unit 24 of the third embodiment first determines the frequency of the power spectrum in each frame based on the power spectrum of a plurality of frames (first to nth frames) obtained by frequency analysis by the frequency analysis unit 22. A power gradient indicating the degree of power decrease with respect to the increase is calculated.
Specifically, the determination unit 24 calculates the power gradient in the entire frequency band (Overall) of the power spectrum of each frame for each of the first to nth frames of the audio signal (FIG. 8). The slope of this power is calculated using, for example, a well-known linear prediction method, or is calculated from the slope of a linear line passing through the maximum value of power on the low frequency side and the maximum value of power on the high frequency side, May be.

または、判定部24は、幾つか(少なくとも2つ)の連続するフレームで求めたパワーの傾きの平均値を求めてもよい。例えば、連続するk個のフレームで算出されたパワーの傾きをそれぞれa1、a2、…、akとすると、k個のフレームにおけるパワーの傾きの平均値AVEは、下記の数式[3]によって求められる。
AVE=(a1+a2+…+ak)/k … [3]
Alternatively, the determination unit 24 may obtain an average value of the power gradient obtained from several (at least two) consecutive frames. For example, assuming that the power gradients calculated in k consecutive frames are a1, a2,..., Ak, the average value AVE of the power gradients in k frames is obtained by the following equation [3]. .
AVE = (a1 + a2 + ... + ak) / k ... [3]

このように、幾つかの連続するフレームで求めたパワーの傾きの平均値を用いれば、次の点で有利な効果を得られる。まず、単一フレームのパワーの傾きでは、その単一フレーム内で極端なパワー変化が現れる場合に、マルチパス発生の有無を適切に判定することができないおそれが生じるが、幾つかのパワーの傾きの平均値を用いると判定の精度を向上させることができる。一方、パワーの傾きの平均値を求めるフレームが多すぎると、マルチパスが発生しているフレームが埋もれて平均値に現れ難く、マルチパス発生の有無を適切に判定することができないおそれが生じるが、最適な数のパワーの傾きの平均値を用いると判定の精度を向上させることができる。   In this way, if the average value of the power gradient obtained in several consecutive frames is used, advantageous effects can be obtained in the following points. First, with the power gradient of a single frame, when an extreme power change appears in the single frame, there is a possibility that the presence or absence of multipath generation cannot be properly determined. If the average value is used, the accuracy of determination can be improved. On the other hand, if there are too many frames for obtaining the average value of the power gradient, the frame in which multipath is generated is buried and hardly appears in the average value, and there is a possibility that the presence or absence of multipath cannot be determined appropriately. The accuracy of determination can be improved by using the average value of the gradient of the optimum number of powers.

このパワーの傾きの平均値を求める連続するフレームの数は、各フレームの秒数や全フレームの数nによって定めればよい。連続するフレームの数に対する算出されるパワーの傾きの平均値の変化推移のイメージ例を、図9に示す。図9では、連続するフレームの数がx〜yであれば、当該フレームのパワーの傾きの平均値が閾値設定部23で設定された判定用閾値を下回り、マルチパスが発生したフレーム(時間区間)であると判断される例を示している。
なお、連続するフレームのパワーの傾きの平均値の代わりに、連続するフレームのパワーの傾きの変化量(総和または平均)を用いることも可能である。
The number of consecutive frames for obtaining the average value of the power gradient may be determined by the number of seconds in each frame or the number n of all frames. FIG. 9 shows an image example of the change transition of the average value of the calculated power gradient with respect to the number of consecutive frames. In FIG. 9, if the number of consecutive frames is x to y, the average value of the power gradient of the frame falls below the determination threshold set by the threshold setting unit 23, and a frame (time interval) in which multipath occurs ) Is shown as an example.
It should be noted that instead of the average value of the power gradient of consecutive frames, it is also possible to use a change amount (total or average) of the power gradient of consecutive frames.

次に、判定部24は、上記算出した周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きと、閾値設定部23によって設定された判定用閾値とを用いて、複数のフレームにおけるマルチパス発生の有無をそれぞれ判定する。そして、判定部24は、複数のフレームについてそれぞれ判定したマルチパス発生の有無の結果に基づいて、音声信号の全期間におけるマルチパスが発生している割合を求める。
具体的には、判定部24は、音声信号の第1〜第nフレームの各々について算出されたパワーの傾き、または幾つかの連続するフレーム単位について算出されたパワーの傾きの平均値(または変化量)が、判定用閾値を超えるかを評価して、各フレームがマルチパスの発生した時間区間である可能性があるか否かをそれぞれ判定する。そして、判定部24は、マルチパスが発生していると判定されたフレームの数を求め、必要に応じて、音声信号の全期間(全フレーム)に対するマルチパスが発生していると判定されたフレームの割合を求める。
Next, the determination unit 24 uses the power gradient indicating the degree of power decrease with respect to the calculated frequency increase and the determination threshold set by the threshold setting unit 23 to generate multipath in a plurality of frames. Each is determined. Then, the determination unit 24 obtains the ratio of occurrence of multipath in the entire period of the audio signal based on the result of presence / absence of multipath occurrence determined for each of the plurality of frames.
Specifically, the determination unit 24 calculates the power gradient calculated for each of the first to nth frames of the audio signal, or the average value (or change) of the power gradient calculated for several consecutive frame units. It is determined whether each frame is likely to be a time interval in which multipath occurs, by evaluating whether the amount) exceeds the determination threshold. Then, the determination unit 24 obtains the number of frames determined to have multipath, and determines that multipath has occurred for the entire period (all frames) of the audio signal as necessary. Find the percentage of frames.

なお、判定部24では、上述したように、マルチパスが発生したと判定されたフレームに対してケプストラム分析を行って、ケプストラムの存在の有無を判定することにより、対象のフレームがマルチパスが発生したマルチパスフレームであるか否かを判定してもよい。   Note that, as described above, the determination unit 24 performs cepstrum analysis on a frame in which it is determined that multipath has occurred, and determines whether or not a cepstrum exists, thereby generating multipath in the target frame. It may be determined whether or not it is a multipath frame.

[3−3.マルチパス判定方法]
続いて、図7のフローチャートを参照して、ラジオ評価系10を用いた第3の実施形態に係るマルチパス判定装置20が実行するマルチパス判定方法を説明する。
なお、図7に示した第3の実施形態に係るマルチパス判定方法において、上記第1および第2の実施形態に係るマルチパス判定方法と同様の処理を行うステップについては、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。
[3-3. Multipath judgment method]
Next, a multipath determination method executed by the multipath determination apparatus 20 according to the third embodiment using the radio evaluation system 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the multipath determination method according to the third embodiment shown in FIG. 7, the same step numbers are used for the steps for performing the same processing as in the multipath determination methods according to the first and second embodiments. A description thereof will be omitted.

ステップS404では、マルチパス判定装置20の閾値設定部23によって、音声信号の全期間(全フレーム)で用いられる判定用閾値が求められる。   In step S <b> 404, the threshold setting unit 23 of the multipath determination device 20 obtains a determination threshold used in the entire period (all frames) of the audio signal.

ステップS304では、収音部21において1つのフレームの音声信号が記録される毎に、マルチパス判定装置20の周波数解析部22によって、記録された1つのフレームの音声信号に対してFFT(高速フーリエ変換)などを用いて、フレームの周波数解析が行われる。
例えば、音声信号の最初のフレームである第1フレームが収音部21に記録されると、周波数解析部22によって第1フレームの音声信号に対して周波数解析が行われる。この周波数解析により、第1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が得られる。
In step S304, every time an audio signal of one frame is recorded in the sound collection unit 21, the frequency analysis unit 22 of the multipath determination device 20 performs FFT (fast Fourier transform) on the recorded audio signal of one frame. The frequency analysis of the frame is performed using the conversion.
For example, when the first frame, which is the first frame of the audio signal, is recorded in the sound collection unit 21, the frequency analysis unit 22 performs frequency analysis on the audio signal of the first frame. By this frequency analysis, a power spectrum representing the frequency characteristic of the strength of the audio signal is obtained for the first frame.

ステップS405では、マルチパス判定装置20の判定部24によって、1つのフレームについて、パワースペクトルの全周波数帯域(Overall)における周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きが算出される。
例えば、音声信号の第1フレームについて、全周波数帯域(Overall)におけるパワーの傾きが算出される。
In step S405, the determination unit 24 of the multipath determination device 20 calculates a power gradient indicating the degree of power decrease with respect to an increase in frequency in the entire frequency band (Overall) of the power spectrum for one frame.
For example, the power gradient in the entire frequency band (Overall) is calculated for the first frame of the audio signal.

ステップS406では、マルチパス判定装置20の判定部24によって、1つのフレームについて、当該フレームについて算出されたパワーの傾きおよび判定用閾値を用いて、当該フレームのマルチパス発生の有無が判定される。
例えば、第1フレームにおけるパワーの傾きが判定用閾値を超えるという条件が成立するか否かが判定される。この条件が成立すれば、第1フレームがマルチパスフレームとして判定される。この判定では、高周波帯域(Band)のパワーが相対的に高いフレームがマルチパスフレームとして判定されるので、電界が変動する受信環境下においても適切にマルチパスフレームを選出することができる。
In step S406, the determination unit 24 of the multipath determination device 20 determines the presence / absence of multipath occurrence in one frame using the power gradient and the determination threshold calculated for the frame.
For example, it is determined whether or not a condition that the power gradient in the first frame exceeds the determination threshold is satisfied. If this condition is satisfied, the first frame is determined as a multipath frame. In this determination, a frame having a relatively high power in the high frequency band (Band) is determined as a multipath frame, so that a multipath frame can be appropriately selected even in a reception environment where the electric field varies.

上記第1フレームに対して行ったステップS304、S405、およびS406によるマルチパスフレームの判定処理は、1フレームに相当する時間長の音声信号が収音部21に記録される毎に、ステップS307およびS309によって順次繰り返し実行される。この処理により、音声信号の全期間に相当する第1〜第nフレームにおいて、それぞれマルチパスフレームの判定が実施される。
これら第1〜第nフレームにおけるマルチパスフレームの判定結果から、音声信号の全期間におけるマルチパス時間区間(マルチパスフレームの数)の割合を算出する手法は、上記第2の実施形態と同様である(ステップS308)。
The multipath frame determination processing performed in steps S304, S405, and S406 performed on the first frame is performed every time a sound signal having a time length corresponding to one frame is recorded in the sound collection unit 21. The process is repeatedly executed sequentially by S309. With this process, multipath frame determination is performed in the first to nth frames corresponding to the entire period of the audio signal.
The method of calculating the ratio of the multipath time interval (the number of multipath frames) in the entire period of the audio signal from the determination results of the multipath frames in the first to nth frames is the same as in the second embodiment. Yes (step S308).

なお、音声信号におけるマルチパス発生の割合を定量化したマルチパス率を、画面などで使用者に提示する手法や、パワースペクトルのパワーの傾きを算出するフレームに、時間的に重複する区間を持つフレームを用いてもよいことは、上記第2の実施形態と同様である。   In addition, there is a section that overlaps in time in the method of presenting the multipath rate that quantifies the rate of multipath occurrence in the audio signal to the user on the screen or the frame for calculating the power slope of the power spectrum. The use of a frame is the same as in the second embodiment.

[3−4.実施の形態の効果]
以上のように、本第3の実施形態では、音声信号の全期間を複数のフレームに分割し、このフレーム単位でパワースペクトルの周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを求め、マルチパス発生の有無の判定に用いている。パワースペクトルは受信時の電界の変動に応じて変化するので、第3の実施形態に係るマルチパス判定装置20は、電界が変動する受信環境下においてもマルチパス発生の有無を適切に判定することができる。
また、本第3の実施形態では、音声信号の全期間を複数のフレームに分割し、フレームの単位でマルチパス発生の有無を順次判定しているので、音声信号の全期間が収音部21に記録されることを待つことなく、各フレームのマルチパス発生の有無の判定処理を進めることができる。
さらに、音声信号のパワースペクトルにおけるパワーの傾きを判定するので、音声信号のダイナミックレンジの大きさに起因してマルチパス発生の有無が誤判定されてしまう事態を可能な限り回避することができる。これにより、判定によって得られるマルチパス率の精度が向上する。
[3-4. Effects of the embodiment]
As described above, in the third embodiment, the entire period of the audio signal is divided into a plurality of frames, and the power gradient indicating the degree of power decrease with respect to the increase in the frequency of the power spectrum is obtained for each frame, Used to determine whether a pass has occurred. Since the power spectrum changes according to the fluctuation of the electric field at the time of reception, the multipath determination device 20 according to the third embodiment appropriately determines the presence / absence of multipath generation even in a reception environment where the electric field fluctuates. Can do.
In the third embodiment, the entire period of the audio signal is divided into a plurality of frames, and the presence / absence of multipath generation is sequentially determined in units of frames. It is possible to proceed with the determination processing for the presence or absence of the occurrence of multipath in each frame without waiting for the data to be recorded.
Furthermore, since the power gradient in the power spectrum of the audio signal is determined, it is possible to avoid as much as possible the situation in which the presence or absence of multipath is erroneously determined due to the size of the dynamic range of the audio signal. This improves the accuracy of the multipath rate obtained by the determination.

なお、上記第1〜第3の実施形態に係るマルチパス判定装置20の各機能は、上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、CPUによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置(ROM、RAM、ハードディスクなど)内に格納されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。ここで、記録媒体とは、ROM、RAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクメモリ、CD−ROMやDVD、BDなどの光ディスク、メモリカードなどの記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路などの通信媒体も含む概念である。   Each function of the multipath determination device 20 according to the first to third embodiments may be realized by interpreting and executing predetermined program data capable of executing the above-described processing procedure by the CPU. . In this case, the program data may be stored in a storage device (ROM, RAM, hard disk, etc.) via a recording medium, or may be directly executed from the recording medium. Here, the recording medium refers to a recording medium such as a semiconductor memory such as a ROM, a RAM, or a flash memory, a magnetic disk memory such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM, DVD, or BD, or a memory card. The recording medium is a concept including a communication medium such as a telephone line or a conveyance path.

本発明は、受信した電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定するマルチパス判定装置などに適用可能である。   The present invention is applicable to a multipath determination device that determines the presence or absence of multipath generation during propagation of received radio waves.

10 ラジオ評価系
11 信号出力器
12 ラジオ
20 マルチパス判定装置
21 収音部
22 周波数解析部
23 閾値設定部
24 判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radio evaluation system 11 Signal output device 12 Radio 20 Multipath determination apparatus 21 Sound collection part 22 Frequency analysis part 23 Threshold setting part 24 Determination part

Claims (5)

受信した電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定するマルチパス判定装置であって、
受信した電波を検波することにより得られた音声信号の一部の時間区間であるフレームについて、所定の周波数範囲における周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを算出する算出部と、
前記フレームの前記パワーの傾きが予め定めた判定用閾値以下か否かに基づいて、前記フレームにおけるマルチパス発生の有無を判定する判定部とを備えていることを特徴とする、マルチパス判定装置。
A multipath determination device that determines the presence or absence of multipath occurrence during propagation of received radio waves,
A calculation unit that calculates a power gradient indicating a degree of power decrease with respect to an increase in frequency in a predetermined frequency range for a frame that is a partial time interval of an audio signal obtained by detecting received radio waves;
A multipath determination device, comprising: a determination unit configured to determine whether or not the multipath has occurred in the frame based on whether the power gradient of the frame is equal to or less than a predetermined determination threshold. .
前記判定部は、連続する少なくとも2つの前記フレームにおける前記パワーの傾きの平均値を求め、当該パワーの傾きの平均値が前記判定用閾値以下か否かに基づいて、当該少なくとも2つのフレームにおけるマルチパス発生の有無を判定することを特徴とする、請求項1に記載のマルチパス判定装置。   The determination unit obtains an average value of the power gradient in at least two consecutive frames, and determines the multi-value in the at least two frames based on whether the average value of the power gradient is equal to or less than the determination threshold. The multipath determination apparatus according to claim 1, wherein presence / absence of path generation is determined. 前記判定部は、前記音声信号のダイナミックレンジに基づいて前記判定用閾値を設定することを特徴とする、請求項1または2のいずれか1項に記載のマルチパス判定装置。   The multipath determination device according to claim 1, wherein the determination unit sets the determination threshold based on a dynamic range of the audio signal. 前記判定部は、前記音声信号の全てのフレームのそれぞれで判定したマルチパス発生の有無に従って、前記音声信号におけるマルチパスが発生した時間の割合を求めることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマルチパス判定装置。   The said determination part calculates | requires the ratio of the time when the multipath generate | occur | produced in the said audio | voice signal according to the presence or absence of the multipath generation | occurrence | production determined in each of all the frames of the said audio | voice signal. The multipath determination device according to any one of the above. 受信した電波の伝播時におけるマルチパス発生の有無を判定する装置が実行するマルチパス判定方法であって、
受信した電波を検波することにより音声信号を取得するステップと、
前記音声信号の一部の時間区間であるフレームについて、所定の周波数範囲における周波数の増加に対するパワー低下の度合いを示すパワーの傾きを算出するステップと、
前記フレームの前記パワーの傾きが予め定めた判定用閾値以下か否かに基づいて、前記フレームにおけるマルチパス発生の有無を判定するステップとを備えていることを特徴とする、マルチパス判定方法。
A multipath determination method executed by a device that determines the presence or absence of multipath occurrence during propagation of received radio waves,
Obtaining an audio signal by detecting received radio waves;
Calculating a power gradient indicating a degree of power decrease with respect to an increase in frequency in a predetermined frequency range for a frame that is a partial time interval of the audio signal;
And determining whether or not multipath has occurred in the frame based on whether or not the power gradient of the frame is equal to or less than a predetermined threshold for determination.
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