JP3603282B2 - トーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法 - Google Patents
トーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーン信号のエネルギー検出装置及び方法に係り、さらに詳しくは非線形の追跡器を用いてトーン信号のエネルギーを検出する装置、及びそのエネルギー検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バースト検出器（ｂｕｒｓｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、プリアンブルを用いるフレーム伝送システムにおいて極めて重要な役割を担うものである。そして、このバースト検出器は、基本的にフレームが受信部に至る正確な時点を探し出す機能を実行する。このバースト検出器によって検出された結果は、受信部において主に２つの面から利用されている。
【０００３】
第１に、バースト検出器で検出された結果は、受信機の同期部の適切な動作時点（ｐｏｗｅｒ ｏｎ）を決定することに用いられる。これより、不必要な信号処理の実行と消費電力を削減することができる。従来の多くの受信機では、フレームが存在しない状況下でも、受信機が不必要な信号処理を実行し、それにともなう消費電力の増加を抑えるために、受信機の動作モード（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）と待機モード（ｓｔａｎｄ−ｂｙ ｍｏｄｅ）とが定義されており、このようなモードを決定するために前記バースト検出の結果が用いられている。
【０００４】
第２に、前記バースト検出器で検出された結果は、プリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）を用いるシステムの受信機の同期部がデータエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ；ＤＡ）方式で動作可能に用いられる。これは、送信機と受信機とが予め設定された特定のプリアンブルパターンを用いるために、受信部に至ったフレームの正確な時点を検出して受信信号とプリアンブルとの相関性を同期アルゴリズムとして用いる技術である。
【０００５】
前記バースト検出は一般に、信号のエネルギーを検出する過程と同一の方式で行われる。汎用のエネルギー検出のアルゴリズムとしては、例えば、絶対値検出器（Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｖａｌｕｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ：ＡＶＤ）方式、平方根検出器（Ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ： ＲＭＳＤ）方式、二乗検出器（Ｓｑｕａｒｅ ｌａｗ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ： ＳＬＤ）方式などが挙げられる。また、エネルギーの検出には、受信信号の絶対値や、受信信号の平方根、または受信信号の二乗などを取って一定区間で累積させる方法などが用いられる。
【０００６】
しかし、このような従来の方式は、同期部の動作モードの調節には使用可能であったが、より正確なバースト開始のシンボルを検出できる確率が低いため、前記データエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ）方式の同期部に用いるには適応的な技術と言えなかった。すなわち、単位シンボル当りのサンプル数が比較的多い場合に、バーストが開始されるシンボルの正確な位置（トーン成分）を把握することが困難であった。逆に、単位シンボル当りのサンプル数が比較的少ない場合には、観察するサンプルが少ないことによりエネルギー検出が不安定となり、バースト検出を適応的に行える確率が低下するという問題があった。したがって、受信機の同期部での動作モードの調節及び前記ＤＡ方式の復調に用いられるバースト検出器は、トーン信号のエネルギー検出器の形態が適している。
【０００７】
したがって、従来では、比較的正確なバーストを受信した時点のシンボルを探索するために、Ｔｅａｇｅｒエネルギー演算子（Ｔｅａｇｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｏｐｅｒａｔｏｒ ： ＴＥＯ）方式が主に用いられてきた。このＴＥＯのアルゴリズムは、通信システムのトーン信号の成分検出や、医療分野における脳伝導に主に用いられている。そして、このＴＥＯのアルゴリズムによるバースト検出の結果が受信機の同期部に入力されると動作時点が決定され、これによってデータエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ）方式の同期環境が提供される。
【０００８】
図１は従来のＴＥＯ方式を用いたトーン信号のエネルギー検出装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図２は従来のＴＥＯのアルゴリズムの動作原理を模式的に示す図である。図１及び図２に示すように、従来のＴＥＯ方式を用いたトーン信号のエネルギー検出装置は、遅延部１００、二乗器１１０、乗算器１２０、減算器１３０を有して構成されている。
【０００９】
遅延部１００は、受信されるサンプルストリームを１つのサンプルを単位として遅延させて出力するものである。二乗器１１０は、連続的に受信した３個のサンプルのうち、トーン成分の有無を検出する時点である中央サンプルを二乗して出力するものである。また、乗算器１２０は、中央サンプルの前後のサンプルを乗算した値を出力するものである。そして、減算器１３０は二乗器１１０から入力された値から乗算器１２０から入力された値を減算して出力するものである。
【００１０】
一方、図１に示す各構成要素における入力及び出力は図２に示されている。遅延部１００に入力されるサンプルストリームは、単位シンボル当り１個のサンプルを取るものである。二乗器１１０に入力される信号ｓ（ｋ）はｋ番目の受信サンプルであり、乗算器１２０に入力される信号は、このｓ（ｋ）信号よりも前に受信したサンプルｓ（ｋ−１）及び後に受信したサンプルｓ（ｋ＋１）である（ｋは整数）。また、減算器１３０の出力Ｔ［ｓ（ｋ）］、すなわち、ＴＥＯのアルゴリズムによって計算される最終値は下記式（１）で表される。
【００１１】
【数１】
【００１２】
前記式（１）中、Ｔ［ｓ（ｋ）］はｋ番目に受信したサンプルにおけるＴＥＯアルゴリズムの出力を表し、ｓ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、ｓは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００１３】
前記のようにＴＥＯのアルゴリズムの出力は、受信したサンプルを用いて前記式（１）により求めることができる。この場合に、必要なサンプルの総数は、トーン成分の有無を検出する時点を中心としてその前後で１サンプルずつを取った計３個のサンプルとなる。
【００１４】
しかし、このようなＴＥＯのアルゴリズムは、チャネル上で発生するインパルスエラー（ｉｍｐｕｌｓｅ ｅｒｒｏｒ）とバーストエラー（ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ）により誤った警報を発する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）が高く、バーストの有無を検出するｋ番目に受信したサンプルの時点で発生した信号の減衰によるバースト検出を適応的に行える確率が低いため、フレームエラー率（ＦＥＲ ： Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が高まるおそれがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するために案出されたもので、その第１の目的は、チャネル上から発生するインパルスエラーとバーストエラーによる誤った警報を発報する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）が低く、しかもバーストの有無を検出するサンプルの時点で信号の減衰が存在する場合でもバーストの検出が可能なトーン信号のエネルギー検出装置及び方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第２の目的は、所定個数以上のバーストエラーによる誤った警報を発報する確率、及びバーストが存在するサンプルに流入される比較的大きな雑音による検出の失敗確率を改善したトーン信号のエネルギー検出装置及び方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（１）前記第１の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置は、受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する遅延部と、該遅延部から基準位置のサンプルの絶対値が入力されると、この絶対値を二乗してその結果を第１演算値として出力する第１演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも前に受信した複数のサンプルの絶対値が入力されると、これらの絶対値にそれぞれのサンプルサイズを乗算してその結果を出力する第２演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも後に受信した複数のサンプルの絶対値が入力されると、これらの絶対値にそれぞれのサンプルサイズを乗算してその結果を出力する第３演算部と、前記第２演算部で乗算して得られた結果と前記第３演算部で乗算して得られた結果とを乗算してその結果を第２演算値として出力する第４演算部と、前記第１演算値から前記第２演算値を減算してその結果を第３演算値として出力する第５演算部と、該第３演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う検出部とを備えて構成される。
【００１８】
（２）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定することが可能である。
【００１９】
（３）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００２０】
（４）さらに、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００２１】
（５）前記第１の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法は、（ａ）受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する段階と、（ｂ）前記受信したサンプルのうち基準位置サンプルの絶対値を二乗してその結果を第１演算値として算出する段階と、（ｃ）前記基準位置サンプルよりも前に受信した複数のサンプルの絶対値と前記基準位置サンプルよりも後に受信した複数のサンプルの絶対値とを乗算してその結果を第２演算値として算出する段階と、（ｄ）前記第１演算値から前記第２演算値を減算してその結果を第３演算値として算出する段階と、（ｅ）前記第３演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う段階とを備えて構成される。
【００２２】
（６）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定することが可能である。
【００２３】
（７）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００２４】
（８）さらに、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００２５】
（９）そして、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、基準位置のサンプルを前記受信したサンプルのうち中央に位置するサンプルであるように構成することができる。
【００２６】
（１０）前記第２の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置は、受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する遅延部と、該遅延部から基準位置のサンプルの絶対値が入力されると、この絶対値を二乗してその結果を第１演算値として出力する第１演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの絶対値が入力されるとこれらにそれぞれの絶対値を乗算してその結果を第２演算値として出力する第２演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも後に受信したサンプルの絶対値が入力されるとこれらにそれぞれの絶対値を乗算してその結果を第３演算値として出力する第３演算部と、前記第１演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第４演算値として出力する第４演算部と、前記第２演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第５演算値として出力する第５演算部と、該第４演算値から前記第５演算値を減算してその結果を第６演算値として出力する第６演算部と、該第６演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う検出部とを有して構成される。
【００２７】
（１１）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定することが可能である。
【００２８】
（１２）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００２９】
（１３）さらに、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００３０】
（１４）前記第２の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法は、（ａ）受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する段階と、（ｂ）前記受信したサンプルのうち基準位置サンプルの絶対値を二乗してその結果を第１演算値として算出する段階と、（ｃ）前記基準位置サンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズを乗算してその結果を第２演算値として算出する段階と、（ｄ）前記基準位置サンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズを乗算してその結果を第３演算値として算出する段階と、（ｅ）前記第１演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第４演算値として算出する段階と、（ｆ）前記第２演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第５演算値として算出する段階と、（ｇ）前記第４演算値から前記第５演算値を減算してその結果を第６演算値として算出する段階と、（ｈ）前記第６演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う段階とを備えて構成される。
【００３１】
（１５）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定されることが可能である。
【００３２】
（１６）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００３３】
（１７）そして、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００３４】
以上のように構成すれば、本発明は、５個以上の奇数個（２Ｍ＋１個（Ｍは２以上の整数））のサンプルを用いることによってインパルスエラーまたは一定個数のバーストエラーが発生した際にも、誤った警報を発報する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）を大幅に改善させることが可能になる。また、本発明では、用いるサンプルの数を増加させることにより全てのインパルスエラーとＭ−１個までのバーストエラーとを克服することが可能となり、その結果、誤った警報を発報する確率を大幅に改善できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及び方法について詳細に説明する。
図３は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する一実施形態の構成を模式的に示すブロック図であり、図４は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に用いられる拡張されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＥＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図であり、それから図５は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する一実施形態のフローを示す図である。
【００３６】
図３から図５に示すように、本発明に係る一実施形態のトーン信号のエネルギー検出装置は、前処理部３００、遅延部３１０、二乗器３２０、乗算器３３０、３４０、３５０、減算器３６０及び検出部３７０を有して構成される。
【００３７】
前処理部３００は、受信したサンプルの絶対値を算出して遅延部３１０に出力するものである（段階Ｓ５００）。遅延部３１０は、受信したサンプルを１つのサンプルを単位として遅延させて出力する（段階Ｓ５１０）。二乗器３２０は、遅延部３１０からバースト検出の時点に該当するサンプルサイズが入力されると、このサンプルサイズを二乗してその結果を第１演算値として出力する（段階Ｓ５２０）。そして、参照番号３３０の乗算器は、バースト検出の時点に該当するサンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、そのサンプルにそれぞれのサイズを乗算してその結果を出力するようになっている。
【００３８】
また、参照番号３４０の乗算器は、バースト検出時点に該当するサンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、これらにそれぞれのサイズを乗算して出力するものである。参照番号３５０の乗算器は、参照番号３３０及び参照番号３４０の乗算器の出力値が入力されると、それぞれを乗算してその結果を第２演算値として出力する（段階Ｓ５３０）。
【００３９】
そして、減算器３６０は、二乗器３２０から入力された第１演算値から、参照番号３５０の乗算器から入力された第２演算値を減算し、その結果を第３演算値として出力する（段階Ｓ５４０）。検出部３７０は、減算器３６０から入力された第３演算値によって、バースト検出時点に該当するサンプルよりも前または前記バースト検出時点に該当するサンプルよりも後に受信したサンプルの個数に該当するピークが検出されたか否かを判定し（段階Ｓ５５０）、該当する個数のピークが検出されたと判定されればバースト検出信号を出力するものである（段階Ｓ５６０）。
【００４０】
前記の本発明に係る一実施形態にあっては、単位シンボル当り１個を抽出してバースト検出に用いるサンプル数は２Ｍ＋１個（Ｍは２以上の整数）である。
ここで、Ｍは、用いられるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルから、バーストの検出時点のサンプル直前または直後のサンプルまでの個数である。
【００４１】
なお、本発明にあっては、バーストの検出に用いられるサンプル全体の個数は５個以上の奇数であることが望ましく、バーストを検出する時点のサンプルはサンプル全体のうち中央に位置するサンプルであることが望ましい。従来のＴＥＯのアルゴリズムにおいては、受信したサンプルを直接用いるものであったが、一方、本発明に係るＥＴＥＯのアルゴリズムにあっては、受信したサンプルの絶対値を取ったものであるサンプルサイズを用いる。一方、図４に示すようなＥＴＥＯのアルゴリズムによって得られる結果を数式で表せば次の通りである。
【００４２】
【数２】
【００４３】
前記式（２）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおけるＥＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、Ｍは用いるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルまでのサンプルの個数を表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００４４】
前記式（２）で定義されるＥＴＥＯのアルゴリズムは、その動作原理より、バーストの検出時点から常にＭ個の連続したピーク出力が発生するという特徴を有している。このようなＥＴＥＯのアルゴリズムが有する固有の特徴は、ＴＥＯのアルゴリズムの誤った警報を発報する確率をより一層削減することを可能にするもう一つの大きな長所であると言える。
【００４５】
図６は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態の構成を示すブロック図であり、図７は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態に用いられる修正されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＭＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図であり、そして図８は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する他の実施形態のフローを示す図である。
【００４６】
図６から図８に示すように、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置の他の実施形態は、前処理部６００、遅延部６１０、二乗器６２０、乗算器６３０、６４０、６５０、６６０、減算器６７０、及び検出部６８０を有して構成される。
【００４７】
前処理部６００は、受信したサンプルの絶対値を算出してその結果を遅延部６１０に出力するものである（段階Ｓ８００）。遅延部６１０は、受信したサンプルを１つのサンプル単位で遅延させて出力する（段階Ｓ８１０）。二乗器６２０は、遅延部６１０からバースト検出時点に該当するサンプルサイズが入力されると、このサンプルサイズを二乗してその結果を第１演算値として出力する（段階Ｓ８２０）。
【００４８】
また、参照番号６３０の乗算器は、遅延部６１０からバースト検出時点に該当するサンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、これらのサンプルにそれぞれのサイズを乗算しその計算結果を第２演算値として出力する（段階Ｓ８３０）。参照番号６４０の乗算器は、遅延部６１０からバースト検出時点に該当するサンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、これらのサンプルにそれぞれのサイズを乗算しその計算結果を第３演算値として出力する（段階Ｓ８４０）。
【００４９】
さらに、参照番号６６０の乗算器は、第１演算値と第３演算値とが入力されると、これらを互いに乗算してその結果を第４演算値として出力し（段階Ｓ８５０）、参照番号６５０の乗算器は、第２演算値と第３演算値とが入力されると、これらを互いに乗算してその結果を第５演算値として出力する（段階Ｓ８６０）。減算器６７０は、乗算器６６０から入力された第４演算値から、参照番号６５０の乗算器から入力された第５演算値を減算してその計算結果を第６演算値として出力する（段階Ｓ８７０）。
【００５０】
そして、検出部６８０は、減算器６７０から入力された第６演算値の信号に応じてバーストの検出時点に該当するサンプルよりも前または後に受信したサンプルの個数に該当するピークが検出されたか否かを判定し（段階Ｓ８８０）、該当個数のピークが検出されたと判定されればバースト検出信号を出力するようになっている（段階Ｓ８９０）。
【００５１】
前記の本発明に係る他の実施形態にあっては、単位シンボル当り１個を抽出してバースト検出に用いるサンプル数は２Ｍ＋１（Ｍは２以上の整数）個である。ここで、Ｍは、バースト検出に用いるサンプル全体のうち、最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルまでの個数である。このバースト検出に用いられるサンプル全体の個数は５個以上の奇数であり、バーストを検出する時点のサンプルは、サンプル全体のうちで中央に位置するサンプルとして構成される。ＭＴＥＯのアルゴリズムにおいてもＥＴＥＯのアルゴリズムと同様に、受信したサンプルの絶対値を取って構成されるサンプルサイズを用いる。一方、図７に示すＭＴＥＯのアルゴリズムによって得られる結果を数式で表すと次の式（３）の通りである。
【００５２】
【数３】
【００５３】
前記式（３）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおけるＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、Ｍは用いるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルまでの個数を表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００５４】
一方、ＥＴＥＯのアルゴリズムにおいては、前記式（２）に示すように、バーストが存在する地点におけるサンプルサイズに対する指数２Ｍのべき乗の項のため、Ｍ個以上のバーストエラーに対する誤った警報を発報する可能性、及びバーストが存在する地点でサンプルに流入する比較的大きな雑音により検出が失敗する可能性が存在する。
【００５５】
前記式（３）で定義されるＭＴＥＯのアルゴリズムは、前記式（２）で定義されるＥＴＥＯのアルゴリズムのｋ番目のサンプルサイズ（前記式（２）の第一番目の項である指数２Ｍのべき乗の項）を、ｋ番目のサンプルサイズの指数Ｍのべき乗の項にこのｋ番目のサンプルよりも後に受信したＭのサンプルサイズを乗算した項（前記式（３）の第一番目の項）に置き換えたものである。
【００５６】
このように前記ＥＴＥＯのアルゴリズムが修正されたＭＴＥＯのアルゴリズムでは、バーストが存在する時点で発生する比較的大きな干渉によりバーストの検出が失敗する確率が大幅に削減される。その理由は、ＭＴＥＯのバースト検出のアルゴリズムが、前記式（３）のｋ番目のサンプルサイズ（指数Ｍのべき乗の項）に大きく依存せずに、このｋ番目のサンプルサイズ（指数Ｍのべき乗項）以外に、このｋ番目のサンプルよりも後に受信したＭのサンプルサイズにより大きく依存しているからである。このＭＴＥＯのアルゴリズムにおいても前記ＥＴＥＯのアルゴリズムと同様に、バーストの検出時点から常にＭ個の連続したピーク出力が発生するという特徴を有している。
【００５７】
図９は、エラーが発生しない場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。図９に示すように、受信時にエラーが発生しなければ、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムのすべてで、正常にバーストを検出できることがわかる。
【００５８】
図１０はインパルスエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
図１０に示すように、ＴＥＯのアルゴリズムでは誤った警報（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ）を発報しているが、ＥＴＥＯのアルゴリズムではその連続したピーク出力の特徴により適応的なバーストの検出が可能であることがわかる。その一方で、ＭＴＥＯのアルゴリズムではＥＴＥＯのアルゴリズムとは異なり、Ｍ個の連続したピーク出力の特徴を特に用いなくともインパルスエラーの問題を克服できることがわかる。
【００５９】
図１１はバーストエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
図１１に示すように、ＴＥＯのアルゴリズムではバーストエラーについて誤った警報の発報が発生するが、ＥＴＥＯのアルゴリズムではＭ−１個までのバーストエラーの問題を克服することができる。一方、ＭＴＥＯのアルゴリズムでは、連続したピーク出力の特徴により適応的なバーストの検出が可能であることがわかる。ＭＴＥＯのアルゴリズムでは、その動作原理により、最大２Ｍ−１個までのバーストエラーの問題を克服することが可能である。このバーストエラーを克服できる最大数２Ｍ−１個は、ＥＴＥＯのアルゴリズムよりもＭ個さらに多い。
【００６０】
図１２は、バーストが存在するサンプルに信号減衰によるエラーが発生する場合に、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム、及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。図１２に示すように、ＴＥＯのアルゴリズム及びＥＴＥＯのアルゴリズムでバーストの検出に失敗した場合でも、ＭＴＥＯのアルゴリズムではバーストの検出が可能であり、したがって、ＭＴＥＯのアルゴリズムはＴＥＯのアルゴリズム及びＥＴＥＯのアルゴリズムに比べてバーストの検出に適応したものであることがわかる。
【００６１】
図１３は、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡ（Ｈｏｍｅ Ｐｈｏｎｅｌｉｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ａｌｌｉａｎｃｅ）システムのフレーム規格を示す図である。図１３に示すイーサネット（Ｒ）パケットは、６４個の同期用プリアンブル（ＰＲＥＡＭＢＬＥ）６４のシンボルを有して構成されている。この１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムは、このようなフレーム規格を用いる代表的なＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムである。
【００６２】
したがって、この１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡ受信機においては、プリアンブルから始まるバーストを効率的に検出できる検出器の位置、アルゴリズム及びその検出結果を、同期部でいかに活用するかが重要な鍵となっている。一般に、検出器で検出された結果は、受信機の動作時点（ｐｏｗｅｒ ｏｎ）の決定と、データエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ）同期（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）に用いられる。
【００６３】
一方、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムにおいて、バーストの最初部分を構成するプリアンブルは、常にＦＤＱＡＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｅｒｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に変調されるため、シンボル間に「０」値が挿入された構造を有している。したがって、図３から図５、及び図６から図８を参照しながら説明したように、ＥＴＥＯのアルゴリズムまたはＭＴＥＯのアルゴリズムを用いるトーン信号のエネルギー検出装置を修正せずに１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用する場合に性能の低下を招くおそれがある。
【００６４】
これは、前記「０」値をバーストの検出に用いるため、この「０」値の位置に挿入された干渉の影響が、前記検出装置の出力を不安定にするからである。したがって、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法を、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するには、プリアンブル領域の有効なシンボルについてのみバースト検出のアルゴリズムが動作するように修正する必要がある。
【００６５】
図１４及び図１５はそれぞれ、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するために、図４及び図７に示すＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムを変形した例を示す図である。図１４及び図１５に示すように、このＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの変形例では、受信したサンプルの絶対値を取った後、２つのサンプルを単位として遅延させて、トーン信号のエネルギー検出が行われることがわかる。
【００６６】
一方、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるトーン信号のエネルギー検出装置は、図３及び図６に示すトーン信号のエネルギー検出装置で、遅延部５１０を、２つのサンプルを単位として遅延させる素子に置き換えればよく、前記１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムにおけるトーン信号のエネルギー検出方法は、図５及び図８に示すトーン信号のエネルギー検出方法で受信したサンプルを、１つのサンプル単位で遅延させる代りに、２つのサンプル単位で遅延させればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６７】
このような１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムを数式で表せば、それぞれ下記式（４）及び下記式（５）に示す通りである。
【００６８】
【数４】
【００６９】
前記式（４）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおける前記１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるＥＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００７０】
【数５】
【００７１】
前記式（５）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおける前記１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００７２】
前記式（４）及び前記式（５）中、Ｍは用いるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルに至るまでの個数である。ここで、Ｍ個のバースト検出に用いられるサンプル全体の個数は５個以上の奇数であり、バーストの検出時点のサンプルはサンプル全体のうち中央に位置するサンプルである。一方、バースト検出に用いるサンプル数は２Ｍ＋１個であり、単位シンボル当り１個を抽出する。
【００７３】
本発明に係る実施形態を例示して本発明を詳細に説明したが、本発明はこのような実施形態のみに限定されるものではなく、当業者であれば本発明に係る技術的思想の基づき各種の変形及び修正が可能であることは明白であり、このような各種の変形及び修正が本発明に係る特許請求の範囲に含まれることは勿論のことである。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば以下の効果を奏する。
すなわち、ＥＴＥＯのアルゴリズムを用いる本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法によれば、５個以上の奇数個（２Ｍ＋１個）のサンプルを用いることにより、インパルスエラーまたは一定個数のバーストエラーの発生時にも誤った警報を発報する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）を大きく改善させることが可能となる。
【００７５】
また、本発明によれば、用いられるサンプル数を増やすことによって、全てのインパルスエラーと、Ｍ−１個までのバーストエラーの問題点を克服することができるため、誤った警報を発報する確率を大幅に改善させることが可能である。
【００７６】
したがって、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法は、従来のトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法に比べ、複雑度が略同程度であるものの、誤った警報を発報する確率をより一層削減することができて、バーストの検出性能を顕著に向上させることが可能である。さらに、トーン信号のエネルギー検出に受信信号のサイズを用いることで、バーストの検出性能をより一層安定させることが可能となる。
【００７７】
一方、ＭＴＥＯのアルゴリズムを用いる本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法は、５個以上の奇数個（２Ｍ＋１個）のサンプルをバースト検出に用いると同時に、バースト検出時点で受信したサンプルサイズとバースト検出に用いられるサンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズとを乗算してバースト検出の有無を判定することにより、インパルスエラー及び２Ｍ−１個までのバーストエラーを削減してこのバーストエラーの問題点を克服することができる。
【００７８】
また、本発明によれば、バーストの検出時点において、信号減衰（ｓｉｇｎａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）によるエラーが発生する場合でもバーストの検出が可能である。さらに、このようなＥＴＥＯのアルゴリズムを用いる本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法は、従来のものと複雑度が略同一であるにもかかわらず、従来のものよりも優れた性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＴＥＯ方式を用いるトーン信号のエネルギー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のＴＥＯのアルゴリズムの動作原理を示す図である。
【図３】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に用いられる拡張されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＥＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図である。
【図５】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する一実施形態のフローを示す図である。
【図６】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【図７】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態に用いられる修正されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＭＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図である。
【図８】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する他の実施形態のフローを示す図である。
【図９】エラーが発生しない場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１０】インパルスエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１１】バーストエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１２】バーストが存在するサンプルに信号減衰によるエラーが発生する場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１３】１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡ（Ｈｏｍｅ Ｐｈｏｎｅｌｉｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ａｌｌｉａｎｃｅ）システムのフレーム規格を示す図である。
【図１４】１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するために、図４に示すＥＴＥＯのアルゴリズムを変形した例を示す図である。
【図１５】１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するために、図７に示すＭＴＥＯのアルゴリズムを変形した例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 遅延部
１１０ 二乗器
１２０ 乗算器
１３０ 減算器
３００ 前処理部
３１０ 遅延部
３２０ 二乗器
３３０、３４０、３５０ 乗算器
３６０ 減算器
３７０ 検出部
６００ 前処理部
６１０ 遅延部
６２０ 二乗器
６３０、６４０、６５０、６６０ 乗算器
６７０ 減算器
６８０ 検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーン信号のエネルギー検出装置及び方法に係り、さらに詳しくは非線形の追跡器を用いてトーン信号のエネルギーを検出する装置、及びそのエネルギー検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バースト検出器（ｂｕｒｓｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、プリアンブルを用いるフレーム伝送システムにおいて極めて重要な役割を担うものである。そして、このバースト検出器は、基本的にフレームが受信部に至る正確な時点を探し出す機能を実行する。このバースト検出器によって検出された結果は、受信部において主に２つの面から利用されている。
【０００３】
第１に、バースト検出器で検出された結果は、受信機の同期部の適切な動作時点（ｐｏｗｅｒ ｏｎ）を決定することに用いられる。これより、不必要な信号処理の実行と消費電力を削減することができる。従来の多くの受信機では、フレームが存在しない状況下でも、受信機が不必要な信号処理を実行し、それにともなう消費電力の増加を抑えるために、受信機の動作モード（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）と待機モード（ｓｔａｎｄ−ｂｙ ｍｏｄｅ）とが定義されており、このようなモードを決定するために前記バースト検出の結果が用いられている。
【０００４】
第２に、前記バースト検出器で検出された結果は、プリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）を用いるシステムの受信機の同期部がデータエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ；ＤＡ）方式で動作可能に用いられる。これは、送信機と受信機とが予め設定された特定のプリアンブルパターンを用いるために、受信部に至ったフレームの正確な時点を検出して受信信号とプリアンブルとの相関性を同期アルゴリズムとして用いる技術である。
【０００５】
前記バースト検出は一般に、信号のエネルギーを検出する過程と同一の方式で行われる。汎用のエネルギー検出のアルゴリズムとしては、例えば、絶対値検出器（Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｖａｌｕｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ：ＡＶＤ）方式、平方根検出器（Ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ： ＲＭＳＤ）方式、二乗検出器（Ｓｑｕａｒｅ ｌａｗ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ： ＳＬＤ）方式などが挙げられる。また、エネルギーの検出には、受信信号の絶対値や、受信信号の平方根、または受信信号の二乗などを取って一定区間で累積させる方法などが用いられる。
【０００６】
しかし、このような従来の方式は、同期部の動作モードの調節には使用可能であったが、より正確なバースト開始のシンボルを検出できる確率が低いため、前記データエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ）方式の同期部に用いるには適応的な技術と言えなかった。すなわち、単位シンボル当りのサンプル数が比較的多い場合に、バーストが開始されるシンボルの正確な位置（トーン成分）を把握することが困難であった。逆に、単位シンボル当りのサンプル数が比較的少ない場合には、観察するサンプルが少ないことによりエネルギー検出が不安定となり、バースト検出を適応的に行える確率が低下するという問題があった。したがって、受信機の同期部での動作モードの調節及び前記ＤＡ方式の復調に用いられるバースト検出器は、トーン信号のエネルギー検出器の形態が適している。
【０００７】
したがって、従来では、比較的正確なバーストを受信した時点のシンボルを探索するために、Ｔｅａｇｅｒエネルギー演算子（Ｔｅａｇｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｏｐｅｒａｔｏｒ ： ＴＥＯ）方式が主に用いられてきた。このＴＥＯのアルゴリズムは、通信システムのトーン信号の成分検出や、医療分野における脳伝導に主に用いられている。そして、このＴＥＯのアルゴリズムによるバースト検出の結果が受信機の同期部に入力されると動作時点が決定され、これによってデータエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ）方式の同期環境が提供される。
【０００８】
図１は従来のＴＥＯ方式を用いたトーン信号のエネルギー検出装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図２は従来のＴＥＯのアルゴリズムの動作原理を模式的に示す図である。図１及び図２に示すように、従来のＴＥＯ方式を用いたトーン信号のエネルギー検出装置は、遅延部１００、二乗器１１０、乗算器１２０、減算器１３０を有して構成されている。
【０００９】
遅延部１００は、受信されるサンプルストリームを１つのサンプルを単位として遅延させて出力するものである。二乗器１１０は、連続的に受信した３個のサンプルのうち、トーン成分の有無を検出する時点である中央サンプルを二乗して出力するものである。また、乗算器１２０は、中央サンプルの前後のサンプルを乗算した値を出力するものである。そして、減算器１３０は二乗器１１０から入力された値から乗算器１２０から入力された値を減算して出力するものである。
【００１０】
一方、図１に示す各構成要素における入力及び出力は図２に示されている。遅延部１００に入力されるサンプルストリームは、単位シンボル当り１個のサンプルを取るものである。二乗器１１０に入力される信号ｓ（ｋ）はｋ番目の受信サンプルであり、乗算器１２０に入力される信号は、このｓ（ｋ）信号よりも前に受信したサンプルｓ（ｋ−１）及び後に受信したサンプルｓ（ｋ＋１）である（ｋは整数）。また、減算器１３０の出力Ｔ［ｓ（ｋ）］、すなわち、ＴＥＯのアルゴリズムによって計算される最終値は下記式（１）で表される。
【００１１】
【数１】
前記式（１）中、Ｔ［ｓ（ｋ）］はｋ番目に受信したサンプルにおけるＴＥＯアルゴリズムの出力を表し、ｓ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、ｓは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００１３】
前記のようにＴＥＯのアルゴリズムの出力は、受信したサンプルを用いて前記式（１）により求めることができる。この場合に、必要なサンプルの総数は、トーン成分の有無を検出する時点を中心としてその前後で１サンプルずつを取った計３個のサンプルとなる。
【００１４】
しかし、このようなＴＥＯのアルゴリズムは、チャネル上で発生するインパルスエラー（ｉｍｐｕｌｓｅ ｅｒｒｏｒ）とバーストエラー（ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ）により誤った警報を発する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）が高く、バーストの有無を検出するｋ番目に受信したサンプルの時点で発生した信号の減衰によるバースト検出を適応的に行える確率が低いため、フレームエラー率（ＦＥＲ ： Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が高まるおそれがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するために案出されたもので、その第１の目的は、チャネル上から発生するインパルスエラーとバーストエラーによる誤った警報を発報する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）が低く、しかもバーストの有無を検出するサンプルの時点で信号の減衰が存在する場合でもバーストの検出が可能なトーン信号のエネルギー検出装置及び方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第２の目的は、所定個数以上のバーストエラーによる誤った警報を発報する確率、及びバーストが存在するサンプルに流入される比較的大きな雑音による検出の失敗確率を改善したトーン信号のエネルギー検出装置及び方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（１）前記第１の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置は、受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する遅延部と、該遅延部から基準位置のサンプルの絶対値が入力されると、この絶対値を二乗してその結果を第１演算値として出力する第１演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも前に受信した複数のサンプルの絶対値が入力されると、これらの絶対値にそれぞれのサンプルサイズを乗算してその結果を出力する第２演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも後に受信した複数のサンプルの絶対値が入力されると、これらの絶対値にそれぞれのサンプルサイズを乗算してその結果を出力する第３演算部と、前記第２演算部で乗算して得られた結果と前記第３演算部で乗算して得られた結果とを乗算してその結果を第２演算値として出力する第４演算部と、前記第１演算値から前記第２演算値を減算してその結果を第３演算値として出力する第５演算部と、該第３演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う検出部とを備えて構成される。
【００１８】
（２）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定することが可能である。
【００１９】
（３）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００２０】
（４）さらに、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００２１】
（５）前記第１の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法は、（ａ）受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する段階と、（ｂ）前記受信したサンプルのうち基準位置サンプルの絶対値を二乗してその結果を第１演算値として算出する段階と、（ｃ）前記基準位置サンプルよりも前に受信した複数のサンプルの絶対値と前記基準位置サンプルよりも後に受信した複数のサンプルの絶対値とを乗算してその結果を第２演算値として算出する段階と、（ｄ）前記第１演算値から前記第２演算値を減算してその結果を第３演算値として算出する段階と、（ｅ）前記第３演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う段階とを備えて構成される。
【００２２】
（６）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定することが可能である。
【００２３】
（７）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００２４】
（８）さらに、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００２５】
（９）そして、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、基準位置のサンプルを前記受信したサンプルのうち中央に位置するサンプルであるように構成することができる。
【００２６】
（１０）前記第２の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置は、受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する遅延部と、該遅延部から基準位置のサンプルの絶対値が入力されると、この絶対値を二乗してその結果を第１演算値として出力する第１演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの絶対値が入力されるとこれらにそれぞれの絶対値を乗算してその結果を第２演算値として出力する第２演算部と、前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも後に受信したサンプルの絶対値が入力されるとこれらにそれぞれの絶対値を乗算してその結果を第３演算値として出力する第３演算部と、前記第１演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第４演算値として出力する第４演算部と、前記第２演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第５演算値として出力する第５演算部と、該第４演算値から前記第５演算値を減算してその結果を第６演算値として出力する第６演算部と、該第６演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う検出部とを有して構成される。
【００２７】
（１１）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定することが可能である。
【００２８】
（１２）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００２９】
（１３）さらに、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出装置において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００３０】
（１４）前記第２の目的を達成するための本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法は、（ａ）受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する段階と、（ｂ）前記受信したサンプルのうち基準位置サンプルの絶対値を二乗してその結果を第１演算値として算出する段階と、（ｃ）前記基準位置サンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズを乗算してその結果を第２演算値として算出する段階と、（ｄ）前記基準位置サンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズを乗算してその結果を第３演算値として算出する段階と、（ｅ）前記第１演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第４演算値として算出する段階と、（ｆ）前記第２演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第５演算値として算出する段階と、（ｇ）前記第４演算値から前記第５演算値を減算してその結果を第６演算値として算出する段階と、（ｈ）前記第６演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う段階とを備えて構成される。
【００３１】
（１５）本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を１つのサンプルを単位として設定されることが可能である。
【００３２】
（１６）また、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、遅延の時間間隔を２つのサンプルを単位として設定してもよい。
【００３３】
（１７）そして、本発明は、前記トーン信号のエネルギー検出方法において、受信したサンプルの個数を５以上の奇数とすることが望ましい。
【００３４】
以上のように構成すれば、本発明は、５個以上の奇数個（２Ｍ＋１個（Ｍは２以上の整数））のサンプルを用いることによってインパルスエラーまたは一定個数のバーストエラーが発生した際にも、誤った警報を発報する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）を大幅に改善させることが可能になる。また、本発明では、用いるサンプルの数を増加させることにより全てのインパルスエラーとＭ−１個までのバーストエラーとを克服することが可能となり、その結果、誤った警報を発報する確率を大幅に改善できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及び方法について詳細に説明する。
図３は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する一実施形態の構成を模式的に示すブロック図であり、図４は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に用いられる拡張されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＥＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図であり、それから図５は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する一実施形態のフローを示す図である。
【００３６】
図３から図５に示すように、本発明に係る一実施形態のトーン信号のエネルギー検出装置は、前処理部３００、遅延部３１０、二乗器３２０、乗算器３３０、３４０、３５０、減算器３６０及び検出部３７０を有して構成される。
【００３７】
前処理部３００は、受信したサンプルの絶対値を算出して遅延部３１０に出力するものである（段階Ｓ５００）。遅延部３１０は、受信したサンプルを１つのサンプルを単位として遅延させて出力する（段階Ｓ５１０）。二乗器３２０は、遅延部３１０からバースト検出の時点に該当するサンプルサイズが入力されると、このサンプルサイズを二乗してその結果を第１演算値として出力する（段階Ｓ５２０）。そして、参照番号３３０の乗算器は、バースト検出の時点に該当するサンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、そのサンプルにそれぞれのサイズを乗算してその結果を出力するようになっている。
【００３８】
また、参照番号３４０の乗算器は、バースト検出時点に該当するサンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、これらにそれぞれのサイズを乗算して出力するものである。参照番号３５０の乗算器は、参照番号３３０及び参照番号３４０の乗算器の出力値が入力されると、それぞれを乗算してその結果を第２演算値として出力する（段階Ｓ５３０）。
【００３９】
そして、減算器３６０は、二乗器３２０から入力された第１演算値から、参照番号３５０の乗算器から入力された第２演算値を減算し、その結果を第３演算値として出力する（段階Ｓ５４０）。検出部３７０は、減算器３６０から入力された第３演算値によって、バースト検出時点に該当するサンプルよりも前または前記バースト検出時点に該当するサンプルよりも後に受信したサンプルの個数に該当するピークが検出されたか否かを判定し（段階Ｓ５５０）、該当する個数のピークが検出されたと判定されればバースト検出信号を出力するものである（段階Ｓ５６０）。
【００４０】
前記の本発明に係る一実施形態にあっては、単位シンボル当り１個を抽出してバースト検出に用いるサンプル数は２Ｍ＋１個（Ｍは２以上の整数）である。
ここで、Ｍは、用いられるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルから、バーストの検出時点のサンプル直前または直後のサンプルまでの個数である。
【００４１】
なお、本発明にあっては、バーストの検出に用いられるサンプル全体の個数は５個以上の奇数であることが望ましく、バーストを検出する時点のサンプルはサンプル全体のうち中央に位置するサンプルであることが望ましい。従来のＴＥＯのアルゴリズムにおいては、受信したサンプルを直接用いるものであったが、一方、本発明に係るＥＴＥＯのアルゴリズムにあっては、受信したサンプルの絶対値を取ったものであるサンプルサイズを用いる。一方、図４に示すようなＥＴＥＯのアルゴリズムによって得られる結果を数式で表せば次の通りである。
【００４２】
【数２】
前記式（２）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおけるＥＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、Ｍは用いるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルまでのサンプルの個数を表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００４４】
前記式（２）で定義されるＥＴＥＯのアルゴリズムは、その動作原理より、バーストの検出時点から常にＭ個の連続したピーク出力が発生するという特徴を有している。このようなＥＴＥＯのアルゴリズムが有する固有の特徴は、ＴＥＯのアルゴリズムの誤った警報を発報する確率をより一層削減することを可能にするもう一つの大きな長所であると言える。
【００４５】
図６は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態の構成を示すブロック図であり、図７は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態に用いられる修正されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＭＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図であり、そして図８は本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する他の実施形態のフローを示す図である。
【００４６】
図６から図８に示すように、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置の他の実施形態は、前処理部６００、遅延部６１０、二乗器６２０、乗算器６３０、６４０、６５０、６６０、減算器６７０、及び検出部６８０を有して構成される。
【００４７】
前処理部６００は、受信したサンプルの絶対値を算出してその結果を遅延部６１０に出力するものである（段階Ｓ８００）。遅延部６１０は、受信したサンプルを１つのサンプル単位で遅延させて出力する（段階Ｓ８１０）。二乗器６２０は、遅延部６１０からバースト検出時点に該当するサンプルサイズが入力されると、このサンプルサイズを二乗してその結果を第１演算値として出力する（段階Ｓ８２０）。
【００４８】
また、参照番号６３０の乗算器は、遅延部６１０からバースト検出時点に該当するサンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、これらのサンプルにそれぞれのサイズを乗算しその計算結果を第２演算値として出力する（段階Ｓ８３０）。参照番号６４０の乗算器は、遅延部６１０からバースト検出時点に該当するサンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズが入力されると、これらのサンプルにそれぞれのサイズを乗算しその計算結果を第３演算値として出力する（段階Ｓ８４０）。
【００４９】
さらに、参照番号６６０の乗算器は、第１演算値と第３演算値とが入力されると、これらを互いに乗算してその結果を第４演算値として出力し（段階Ｓ８５０）、参照番号６５０の乗算器は、第２演算値と第３演算値とが入力されると、これらを互いに乗算してその結果を第５演算値として出力する（段階Ｓ８６０）。減算器６７０は、乗算器６６０から入力された第４演算値から、参照番号６５０の乗算器から入力された第５演算値を減算してその計算結果を第６演算値として出力する（段階Ｓ８７０）。
【００５０】
そして、検出部６８０は、減算器６７０から入力された第６演算値の信号に応じてバーストの検出時点に該当するサンプルよりも前または後に受信したサンプルの個数に該当するピークが検出されたか否かを判定し（段階Ｓ８８０）、該当個数のピークが検出されたと判定されればバースト検出信号を出力するようになっている（段階Ｓ８９０）。
【００５１】
前記の本発明に係る他の実施形態にあっては、単位シンボル当り１個を抽出してバースト検出に用いるサンプル数は２Ｍ＋１（Ｍは２以上の整数）個である。ここで、Ｍは、バースト検出に用いるサンプル全体のうち、最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルまでの個数である。このバースト検出に用いられるサンプル全体の個数は５個以上の奇数であり、バーストを検出する時点のサンプルは、サンプル全体のうちで中央に位置するサンプルとして構成される。ＭＴＥＯのアルゴリズムにおいてもＥＴＥＯのアルゴリズムと同様に、受信したサンプルの絶対値を取って構成されるサンプルサイズを用いる。一方、図７に示すＭＴＥＯのアルゴリズムによって得られる結果を数式で表すと次の式（３）の通りである。
【００５２】
【数３】
前記式（３）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおけるＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、Ｍは用いるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルまでの個数を表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００５４】
一方、ＥＴＥＯのアルゴリズムにおいては、前記式（２）に示すように、バーストが存在する地点におけるサンプルサイズに対する指数２Ｍのべき乗の項のため、Ｍ個以上のバーストエラーに対する誤った警報を発報する可能性、及びバーストが存在する地点でサンプルに流入する比較的大きな雑音により検出が失敗する可能性が存在する。
【００５５】
前記式（３）で定義されるＭＴＥＯのアルゴリズムは、前記式（２）で定義されるＥＴＥＯのアルゴリズムのｋ番目のサンプルサイズ（前記式（２）の第一番目の項である指数２Ｍのべき乗の項）を、ｋ番目のサンプルサイズの指数Ｍのべき乗の項にこのｋ番目のサンプルよりも後に受信したＭのサンプルサイズを乗算した項（前記式（３）の第一番目の項）に置き換えたものである。
【００５６】
このように前記ＥＴＥＯのアルゴリズムが修正されたＭＴＥＯのアルゴリズムでは、バーストが存在する時点で発生する比較的大きな干渉によりバーストの検出が失敗する確率が大幅に削減される。その理由は、ＭＴＥＯのバースト検出のアルゴリズムが、前記式（３）のｋ番目のサンプルサイズ（指数Ｍのべき乗の項）に大きく依存せずに、このｋ番目のサンプルサイズ（指数Ｍのべき乗項）以外に、このｋ番目のサンプルよりも後に受信したＭのサンプルサイズにより大きく依存しているからである。このＭＴＥＯのアルゴリズムにおいても前記ＥＴＥＯのアルゴリズムと同様に、バーストの検出時点から常にＭ個の連続したピーク出力が発生するという特徴を有している。
【００５７】
図９は、エラーが発生しない場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。図９に示すように、受信時にエラーが発生しなければ、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムのすべてで、正常にバーストを検出できることがわかる。
【００５８】
図１０はインパルスエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
図１０に示すように、ＴＥＯのアルゴリズムでは誤った警報（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ）を発報しているが、ＥＴＥＯのアルゴリズムではその連続したピーク出力の特徴により適応的なバーストの検出が可能であることがわかる。その一方で、ＭＴＥＯのアルゴリズムではＥＴＥＯのアルゴリズムとは異なり、Ｍ個の連続したピーク出力の特徴を特に用いなくともインパルスエラーの問題を克服できることがわかる。
【００５９】
図１１はバーストエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
図１１に示すように、ＴＥＯのアルゴリズムではバーストエラーについて誤った警報の発報が発生するが、ＥＴＥＯのアルゴリズムではＭ−１個までのバーストエラーの問題を克服することができる。一方、ＭＴＥＯのアルゴリズムでは、連続したピーク出力の特徴により適応的なバーストの検出が可能であることがわかる。ＭＴＥＯのアルゴリズムでは、その動作原理により、最大２Ｍ−１個までのバーストエラーの問題を克服することが可能である。このバーストエラーを克服できる最大数２Ｍ−１個は、ＥＴＥＯのアルゴリズムよりもＭ個さらに多い。
【００６０】
図１２は、バーストが存在するサンプルに信号減衰によるエラーが発生する場合に、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム、及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。図１２に示すように、ＴＥＯのアルゴリズム及びＥＴＥＯのアルゴリズムでバーストの検出に失敗した場合でも、ＭＴＥＯのアルゴリズムではバーストの検出が可能であり、したがって、ＭＴＥＯのアルゴリズムはＴＥＯのアルゴリズム及びＥＴＥＯのアルゴリズムに比べてバーストの検出に適応したものであることがわかる。
【００６１】
図１３は、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡ（Ｈｏｍｅ Ｐｈｏｎｅｌｉｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ａｌｌｉａｎｃｅ）システムのフレーム規格を示す図である。図１３に示すイーサネット（Ｒ）パケットは、６４個の同期用プリアンブル（ＰＲＥＡＭＢＬＥ）６４のシンボルを有して構成されている。この１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムは、このようなフレーム規格を用いる代表的なＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムである。
【００６２】
したがって、この１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡ受信機においては、プリアンブルから始まるバーストを効率的に検出できる検出器の位置、アルゴリズム及びその検出結果を、同期部でいかに活用するかが重要な鍵となっている。一般に、検出器で検出された結果は、受信機の動作時点（ｐｏｗｅｒ ｏｎ）の決定と、データエイディッド（ｄａｔａ−ａｉｄｅｄ）同期（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）に用いられる。
【００６３】
一方、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムにおいて、バーストの最初部分を構成するプリアンブルは、常にＦＤＱＡＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｅｒｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に変調されるため、シンボル間に「０」値が挿入された構造を有している。したがって、図３から図５、及び図６から図８を参照しながら説明したように、ＥＴＥＯのアルゴリズムまたはＭＴＥＯのアルゴリズムを用いるトーン信号のエネルギー検出装置を修正せずに１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用する場合に性能の低下を招くおそれがある。
【００６４】
これは、前記「０」値をバーストの検出に用いるため、この「０」値の位置に挿入された干渉の影響が、前記検出装置の出力を不安定にするからである。したがって、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法を、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するには、プリアンブル領域の有効なシンボルについてのみバースト検出のアルゴリズムが動作するように修正する必要がある。
【００６５】
図１４及び図１５はそれぞれ、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するために、図４及び図７に示すＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムを変形した例を示す図である。図１４及び図１５に示すように、このＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの変形例では、受信したサンプルの絶対値を取った後、２つのサンプルを単位として遅延させて、トーン信号のエネルギー検出が行われることがわかる。
【００６６】
一方、１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるトーン信号のエネルギー検出装置は、図３及び図６に示すトーン信号のエネルギー検出装置で、遅延部５１０を、２つのサンプルを単位として遅延させる素子に置き換えればよく、前記１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムにおけるトーン信号のエネルギー検出方法は、図５及び図８に示すトーン信号のエネルギー検出方法で受信したサンプルを、１つのサンプル単位で遅延させる代りに、２つのサンプル単位で遅延させればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６７】
このような１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムを数式で表せば、それぞれ下記式（４）及び下記式（５）に示す通りである。
【００６８】
【数４】
前記式（４）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおける前記１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるＥＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００７０】
【数５】
前記式（５）中、Ｔｋはｋ番目に受信したサンプルにおける前記１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用されるＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を表し、ｘ（ｋ）はｋ番目に受信したサンプルを表し、ｘは受信したサンプルの絶対値（サンプルサイズ）を表す。
【００７２】
前記式（４）及び前記式（５）中、Ｍは用いるサンプル全体のうち最初または最後のサンプルからバーストの検出時点のサンプルの直前または直後のサンプルに至るまでの個数である。ここで、Ｍ個のバースト検出に用いられるサンプル全体の個数は５個以上の奇数であり、バーストの検出時点のサンプルはサンプル全体のうち中央に位置するサンプルである。一方、バースト検出に用いるサンプル数は２Ｍ＋１個であり、単位シンボル当り１個を抽出する。
【００７３】
本発明に係る実施形態を例示して本発明を詳細に説明したが、本発明はこのような実施形態のみに限定されるものではなく、当業者であれば本発明に係る技術的思想の基づき各種の変形及び修正が可能であることは明白であり、このような各種の変形及び修正が本発明に係る特許請求の範囲に含まれることは勿論のことである。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば以下の効果を奏する。
すなわち、ＥＴＥＯのアルゴリズムを用いる本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法によれば、５個以上の奇数個（２Ｍ＋１個）のサンプルを用いることにより、インパルスエラーまたは一定個数のバーストエラーの発生時にも誤った警報を発報する確率（ｆａｌｓｅ ａｌａｒｍ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）を大きく改善させることが可能となる。
【００７５】
また、本発明によれば、用いられるサンプル数を増やすことによって、全てのインパルスエラーと、Ｍ−１個までのバーストエラーの問題点を克服することができるため、誤った警報を発報する確率を大幅に改善させることが可能である。
【００７６】
したがって、本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法は、従来のトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法に比べ、複雑度が略同程度であるものの、誤った警報を発報する確率をより一層削減することができて、バーストの検出性能を顕著に向上させることが可能である。さらに、トーン信号のエネルギー検出に受信信号のサイズを用いることで、バーストの検出性能をより一層安定させることが可能となる。
【００７７】
一方、ＭＴＥＯのアルゴリズムを用いる本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法は、５個以上の奇数個（２Ｍ＋１個）のサンプルをバースト検出に用いると同時に、バースト検出時点で受信したサンプルサイズとバースト検出に用いられるサンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズとを乗算してバースト検出の有無を判定することにより、インパルスエラー及び２Ｍ−１個までのバーストエラーを削減してこのバーストエラーの問題点を克服することができる。
【００７８】
また、本発明によれば、バーストの検出時点において、信号減衰（ｓｉｇｎａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）によるエラーが発生する場合でもバーストの検出が可能である。さらに、このようなＥＴＥＯのアルゴリズムを用いる本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置及びエネルギー検出方法は、従来のものと複雑度が略同一であるにもかかわらず、従来のものよりも優れた性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＴＥＯ方式を用いるトーン信号のエネルギー検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のＴＥＯのアルゴリズムの動作原理を示す図である。
【図３】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に用いられる拡張されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＥＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図である。
【図５】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する一実施形態のフローを示す図である。
【図６】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【図７】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出装置に対する他の実施形態に用いられる修正されたＴｅａｇｅｒエネルギー演算子（ＭＴＥＯ）のアルゴリズムを示す図である。
【図８】本発明に係るトーン信号のエネルギー検出方法に対する他の実施形態のフローを示す図である。
【図９】エラーが発生しない場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１０】インパルスエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１１】バーストエラーが発生した場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１２】バーストが存在するサンプルに信号減衰によるエラーが発生する場合の、ＴＥＯのアルゴリズム、ＥＴＥＯのアルゴリズム及びＭＴＥＯのアルゴリズムの出力を示す図である。
【図１３】１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡ（Ｈｏｍｅ Ｐｈｏｎｅｌｉｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ａｌｌｉａｎｃｅ）システムのフレーム規格を示す図である。
【図１４】１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するために、図４に示すＥＴＥＯのアルゴリズムを変形した例を示す図である。
【図１５】１０Ｍ８ ＨｏｍｅＰＮＡシステムに適用するために、図７に示すＭＴＥＯのアルゴリズムを変形した例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 遅延部
１１０ 二乗器
１２０ 乗算器
１３０ 減算器
３００ 前処理部
３１０ 遅延部
３２０ 二乗器
３３０、３４０、３５０ 乗算器
３６０ 減算器
３７０ 検出部
６００ 前処理部
６１０ 遅延部
６２０ 二乗器
６３０、６４０、６５０、６６０ 乗算器
６７０ 減算器
６８０ 検出部
Claims (17)
- 受信したサンプルの絶対値を、所定の時間間隔で遅延させて出力する遅延部と、
該遅延部から基準位置のサンプルの絶対値が入力されると、この絶対値を二乗してその結果を第１演算値として出力する第１演算部と、
前記遅延部から、前記基準位置のサンプルよりも前に受信した複数のサンプルの絶対値が入力されると、これらの絶対値にそれぞれのサンプルサイズを乗算してその結果を出力する第２演算部と、
前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも後に受信した複数のサンプルの絶対値が入力されると、これらの絶対値にそれぞれのサンプルサイズを乗算してその結果を出力する第３演算部と、
前記第２演算部で乗算して得られた結果と前記第３演算部で乗算して得られた結果とを乗算してその結果を第２演算値として出力する第４演算部と、
前記第１演算値から前記第２演算値を減算してその結果を第３演算値として出力する第５演算部と、
該第３演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う検出部と、
を備えることを特徴とするトーン信号のエネルギー検出装置。 - 前記遅延の時間間隔は、１つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項１に記載のトーン信号のエネルギー検出装置。
- 前記遅延の時間間隔は、２つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項１に記載のトーン信号のエネルギー検出装置。
- 前記受信したサンプルの個数は、５以上の奇数であることを特徴とする請求項１に記載のトーン信号のエネルギー検出装置。
- （ａ）受信したサンプルの絶対値を、所定の時間間隔で遅延させて出力する段階と、
（ｂ）前記受信したサンプルのうち、基準位置のサンプルの絶対値を二乗してその結果を第１演算値として算出する段階と、
（ｃ）前記基準位置サンプルよりも前に受信した複数のサンプルの絶対値と前記基準位置サンプルよりも後に受信した複数のサンプルの絶対値とをそれぞれ乗算してその結果を第２演算値として算出する段階と、
（ｄ）前記第１演算値から前記第２演算値を減算してその結果を第３演算値として算出する段階と、
（ｅ）前記第３演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う段階と、
を備えることを特徴とするトーン信号のエネルギー検出方法。 - 前記遅延の時間間隔は、１つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項５に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
- 前記遅延の時間間隔は、２つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項５に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
- 前記受信したサンプルの個数は、５以上の奇数であることを特徴とする請求項５に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
- 前記基準位置のサンプルは、前記受信したサンプルのうち中央に位置するサンプルであることを特徴とする請求項８に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
- 受信したサンプルの絶対値を、所定の時間間隔で遅延させて出力する遅延部と、
該遅延部から基準位置のサンプルの絶対値が入力されると、この絶対値を二乗してその結果を第１演算値として出力する第１演算部と、
前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの絶対値が入力されると、これらにそれぞれの絶対値を乗算してその結果を第２演算値として出力する第２演算部と、
前記遅延部から前記基準位置のサンプルよりも後に受信したサンプルの絶対値が入力されると、これらにそれぞれの絶対値を乗算してその結果を第３演算値として出力する第３演算部と、
前記第１演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第４演算値として出力する第４演算部と、
前記第２演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第５演算値として出力する第５演算部と、
該第４演算値から前記第５演算値を減算してその結果を第６演算値として出力する第６演算部と、
前記第６演算値が入力されると前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無よってバースト検出を行う検出部と、
を備えることを特徴とするトーン信号のエネルギー検出装置。 - 前記遅延の時間間隔は、１つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項１０に記載のトーン信号のエネルギー検出装置。
- 前記遅延の時間間隔は、２つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項１０に記載のトーン信号のエネルギー検出装置。
- 前記受信したサンプルの個数は、５以上の奇数であることを特徴とする請求項１０に記載のトーン信号のエネルギー検出装置。
- （ａ）受信したサンプルの絶対値を所定の時間間隔で遅延させて出力する段階と、
（ｂ）前記受信したサンプルのうち基準位置サンプルの絶対値を二乗してその結果を第１演算値として算出する段階と、
（ｃ）前記基準位置サンプルよりも前に受信した複数のサンプルサイズを乗算してその結果を第２演算値として算出する段階と、
（ｄ）前記基準位置サンプルよりも後に受信した複数のサンプルサイズを乗算してその結果を第３演算値として算出する段階と、
（ｅ）前記第１演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第４演算値として算出する段階と、
（ｆ）前記第２演算値と前記第３演算値とを乗算してその結果を第５演算値として算出する段階と、
（ｇ）前記第４演算値から前記第５演算値を減算してその結果を第６演算値として算出する段階と、
（ｈ）該第６演算値が入力されると、前記基準位置のサンプルよりも前に受信したサンプルの個数に該当するピーク出力の検出の有無によってバースト検出を行う段階と、
を備えることを特徴とするトーン信号のエネルギー検出方法。 - 前記遅延の時間間隔は、１つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項１４に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
- 前記遅延の時間間隔は、２つのサンプルを単位として設定されることを特徴とする請求項１４に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
- 前記受信したサンプルの個数は、５以上の奇数であることを特徴とする請求項１４に記載のトーン信号のエネルギー検出方法。
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