JPH08509827A - Ｍｌｓ応答データの逆畳込み - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 最大長シーケンス（ＭＬＳ）の伝送から得られる応答データの逆畳込みのための方法および装置であって、入来データのサンプルは、前記サンプルが受取られると、逆畳込みされ、再構成バッファにストアされる。このようにして、完全な逆畳込みされた波形をストアするのに必要なものより短い再構成バッファを用いることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】名称：ＭＬＳ応答データの逆畳込み 発明の分野 この発明は、最大長シーケンス（ＭＬＳ）、類似したシーケンス、または類似 したシーケンスの変形の伝送から得られる応答データの逆畳込み（deconvolutio n）のための方法および装置に関する。これ以降ＭＬＳへの言及はそのような類 似したまたは異なるシーケンスを含むことが意図される。発明の背景 本出願人の先行の国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９３／００６３９号は、聴覚音発 出を記録するための最大長シーケンス技術の使用に関する。この発明の適用の１ 分野は、先行の特許出願で提案された技術における応答データの逆畳込みである 。しかしながら、この発明はその適用分野に限定されない。 雑音から抽出されなければならない信号については、先行の特許出願に記載さ れる従来適用された方法は、ＭＬＳで刺激し、そのＭＬＳにより発生される応答 または入来信号を記録し、サンプリング技術を用いて、エイリアシングエラーを 避けるためにＭＬＳエントリごとに必要とされるＡＤＣサンプルの数を乗じられ たＭＬＳの長さと等しい長さのメモリバッファに、受取られた波形をストアする ことである。別のＭＬＳがすぐに与えられ、その受取られた波形がメモリバッフ ァ内に既にあるものに加えられる。十分 な数の受取り波形が加えられて、信号対雑音比を適切な程度に向上させるまで、 このプロセスが続けられる。 次に、最初の応答または入力信号が逆畳込み技術により回復されなければなら ない。先行の特許出願で提案された適切な技術の一例は、以下のとおりである。 ＬがＭＬＳの長さと等しいとする。ＭＬＳは特定の割合で与えられる剌激を表 わす。ＭＬＳ内の要素に対応して、刺激の提供間の最小時間が、応答または入来 信号を特徴付けるのにｎ個のサンプルが必要とされる場合、その期間はＭＬＳの スライスとして知られ、ｎは１スライスにおけるサンプルの数である。上で説明 されたように、１組のＭＬＳに対する応答が記録されると、結果として生じる波 形が、ｎＬと等しい長さの生データバッファに含まれる。生データバッファと等 しい長さの再構成メモリバッファは０にされる。次に回復シーケンスが発生され 、これは、ＭＬＳが１を含むたびに１を含み、最初のＭＬＳ内に０が発生するた びに−１を含む。次に、生データバッファ内のデータの各々が回復シーケンス内 の第１の要素を乗じられる。その積が再構成バッファに加えられる。次に、生デ ータバッファ内のデータが１スライスだけ左に循環される。次に、それらの各々 が回復シーケンス内の第２の要素を乗じられ、再び再構成バッファに加えられる 。回復シーケンス内のすべての要素が使用されてしまうまで、この演算が続けら れる。これにより、再構成バッファはＭＬＳから逆畳込みさ れた最初の波形を含む。この手順は添付の図面の図１に示される。 上述の逆畳込み技術の欠点は、ＭＬＳで記録される誘発された聴覚音発出を用 いる例によって説明され得る。 １．応答が雑音から平均されているので、信号の記録の間に最も雑音のある期間 （過剰雑音）を回避できることが有用である。典型的には、これは、主体または 患者から記録される波形がある限界を超える場合、応答のいかなる期間も拒否す る、すなわち平均値に加えないことによって、行なわれる。しかしながら、従来 の技術を用いると刺激も記録されるので、刺激期間をこの拒否基準から除外しな ければならない。したがって、ＭＬＳ技術ならびに刺激および応答のオーバラッ プでは、説明された拒否方法をうまく適用することが可能ではない。これが、Ｍ ＬＳに対して上述の逆畳込み技術を用いることにより生じる問題である。その信 号対雑音比は、その他の場合よりも小さい。なぜなら高い雑音アクティビティの 期間が平均値に含まれなければならないからである。 ２．非常に大量の処理パワーを使用しなければ、平均プロセス全体が完了するま で逆畳込みされた波形を得ることができない。なぜなら逆畳込みを行なうために 平均手順が割込されると、誤りが発生するからである。これは、ＭＬＳサンプル が欠け、最初の波形の再構成の際に誤りをもたらすからである。発明 この発明の１つの局面に従うと、ＭＬＳ（上で言及されたように類似したおよ び異なるシーケンスを含む）の伝送から得られる応答データの逆畳込みの方法が 提供される。これに従うと、入来データのサンプルが、受取られると、逆畳込み され、再構成バッファ内にストアされる。 この発明の別の局面に従うと、再構成バッファと、入来データの各サンプルが 届くとそれを逆畳込みし、再構成バッファ内に逆畳込みされたサンプルをストア するための手段とを含む、ＭＬＳの伝送から得られる応答データの逆畳込みのた めの装置が提供される。 完全にするために、ＭＬＳが数学的特性を厳密に定義された擬似ランダムバイ ナリシーケンスであることが言及されるべきである。可能な変形例は、ルジャン ドル（Legendre）シーケンス、Ｍパルスシーケンスおよびド・ブルーイン（De B ruijn）シーケンスである。 この発明の方法および装置の開発において、予め定められた限界を超える雑音 が混入される、いかなる１以上の再構成されたＭＬＳもすぐに拒否し、それらが 再構成バッファ内に集められている平均値に加えられないようにする手段が提供 される。 この発明を実施するための好ましい技術は、サンプルが受取られると、各サン プルに順に回復シーケンスの要素を乗じるステップと、すぐにその積を再構成バ ッファ内の対 応する位置に加えるステップとを含む。 この発明には、ＭＬＳの長さとサイズが等しい生データバッファメモリをもは や必要としないという利点がある。その結果、最初の信号の逆畳込みおよび再構 成を行なうのに必要とされる時間を実質的に節約することが可能である。 さらに、再構成バッファは、最後の波形を観測するのに必要とされる時間ウイ ンドウと同じ大きさしかなくてよい。これは、前記バッファが一般にＭＬＳより はるかに短くてもよいことを意味する。したがって、大きいバッファを必要とせ ずに非常に長いＭＬＳを伝送することが可能である。 この発明の適用の１分野は、ＭＬＳによる刺激に起因する応答データとして得 られる生物学的信号の記録にある。たとえば、聴力試験の際に、ＭＬＳを用いて 、入来応答データを構成する、誘発された聴覚音発出（Evoked Otoacoustic Emi ssions）（ＥＯＥ）を記録することができる。次に、この発明に従う逆畳込み方 法および装置によって、最初の信号がこの応答データから回復され得る。 この発明に従う装置は、デジタル信号処理ボード、コンピュータ、および制御 ソフトウェアを含み得る。 したがって、この発明の別の局面に従うと、デジタル信号処理ボードと、上で 規定された方法によってＭＬＳの逆畳込みを行なうようにプログラムされたコン ピュータとが提供される。実施例の説明 この発明の方法および装置を、添付の図１ないし図７を参照しなから、以下の 説明で例示する。 図１は先行の逆畳込み技術を示す。 図２は、この発明に従う逆畳込み技術を示す。 図３は、ＭＬＳより短い回復ウインドウを用いて実行される場合の、この発明 に従う技術を示すフロー図である。 図４は、１つの典型的な場合において図３のフロー図に適用可能な値の表であ る。 先行の逆畳込み技術が図１に示される。長さＬのＭＬＳについては、入来信号 のスライスＢ₀ないしＢ_L-1が平均され、生データバッファ内にストアされる。次 に、データバッファ内の値が回復シーケンス（Ｍ_0-Ｍ_n）内の第１の要素を乗じ られる。次に、生データバッファからのデータが、前もって０にされた再構成バ ッファに加えられる。次に、生データバッファ内のデータが、１桁左に循環され 、回復シーケンス内の第２の要素を乗じられ、再構成バッファの内容に加えられ る。生データバッファのすべての別個の循環が完了するまで、このプロセスが繰 返される（合計Ｌ回の加算およびＬ−１回の循環）。 図１から、スライスＢ_nに最初にストアされたサンプルにＭ_n-mを乗じた後、こ れが最終的にＡ_mに加えられるこがわかる。この発明に従うと、生サンプルをＢ に加え、次に、これをシフトし、乗じ、Ａに加える代わりに、単に、各生サンプ ルに順に回復シーケンスの適切な要素Ｍを乗じ、 ぞれをＡの対応する位置に直接加えることが可能であることが理解されている。 これは、入来サンプルから直接、再構成された平均値を確立する。このプロセス は図２に示される。 この発明に従うこのアプローチにはいくつかの利点がある。 １．各入来サンプルが届くと処理されるので、その後の処理のために生データサ ンプルをストアする必要がない。したがって大きい生データバッファＢ（サイズ ｎＬ）が不要である。 ２．所要の再構成ウインドウにわたるＡのＲスライスだけがストアされればよく 、したがって、再構成バッファに必要なメモリがｎＬからｎＲに減少される。 ３．各サンプルに対して行なわれる演算の数は、ＬではなくＲに依存し、したが って、処理ロードが減少される。 ４．メモリおよび処理要求の両方が減少されるので、より容易にダブルバッファ リング技術を用いて、ＭＬＳシーケンスが与えられるごとに別個の再構成を生成 することができる。次に、再構成された応答の各々がテンプレートと比較され、 値が大きすぎる場合には拒否され得る。次に、受入可能な応答が加算バッファに 加えられ得る。したがって、直接的な再構成アプローチは、可能な過剰雑音期間 の即時拒否を行なう。これは、記録すべき時間が主として信号に対する雑音混入 によって制限される場合に測定を行なうの に、著しい、実際的な利点である。 この発明に従う技術を説明する別の方法は、以下のとおりである。 図３は、回復ウインドウまたは再構成バッファがＭＬＳより短い場合の、この 発明に従う技術のアプリケーションを示すフロー図である。この技術で用いられ る論理演算は、以下の定義と関連して読まれると、フロー図から容易に理解され るであろう。 Ｌ ＭＬＳの長さ ｎ ＭＬＳの１スライスにおけるサンプルの数 ｍ 回復ウインドウにおけるスライスの数 ｐ ＭＬＳにおけるサンプルの数（ｐ＝ｎ^*Ｌ） ｘ 入力のＡＤＣサンプル（ｉ＝１ないしｐ） ｑ 回復ウインドウにおけるサンプルの数（ｑ＝ｍ^*ｎ） Ｗ（ｊ） 回復ウインドウ（ｊ＝１ないしｑ） Ｒ（ｋ） 回復シーケンス［＝＋１または−１］（ｋ＝１ないしＬ） ａ 回復ウインドウの開始に対するスライスの数 Ｚ 平均して必要とされるＭＬＳの数 ｍｐｔｒ 主回復シーケンスポインタ ｒｐｔｒ ２次回復シーケンスポインタ ｗｐｔｒ 記録ウインドウポインタ さらなる理解が図４から得られるであろう。図４は、 １つのＭＬＳが長さ３を有し、かつ回復ウインドウが１スライスの後に開始し２ スライスの持続期間を有する、１つの特定の場合に対する、フロー図の値の表で ある。 原則として、ＭＬＳ回復「オンザフライ」と呼ばれる例示される技術は、以下 のとおりである。 長さ３のＭＬＳを考える。これは［Ａ］に示されるようにスライスＭ１、Ｍ２ およびＭ３を有する。 Ｍ１＝Ｍ２＝１かつＭ３＝０であるＭＬＳについては、従来の回復に必要な循 環および乗算が［Ｂ］に示される。 一般に、乗算および循環は［Ｃ］に示される。所要の回復ウインドウが必ずし もＭＬＳの開始時に開始するとは限らず、回復ウインドウがＭＬＳの開始から１ スライスの遅延を有する場合が［Ｄ］に示される。 ここで［Ｄ］に示されたものと同じであるが個々のＡＤＣサンプルが画像に取 込まれた例を考える。ＭＬＳは１ １ ０であり、回復シーケンスはＲ（ｋ）＝ １ １ −１ である。１スライス当り３つのＡＤＣサンプルがあるとする（ｎ＝３）。１つの ＭＬＳ内のＡＤＣサンプルは文字ａないしｉによって示される。 ＭＬＳおよびサンプルが［Ｅ］に示され、遅延された回復ウインドウに対して 回復された波形を構成するサンプルのマトリックスが［Ｆ］に示される。 フロー図および付随する表は、所望の回復された波形を得るために、どのよう にオンザフライ回復アルゴリズムが用いられ得るかを示す。 この発明は、好ましくはデジタル信号処理ボードおよび従来のコンピュータを 用いて実現される。ソフトウェアはいかなる適切な言語またはコードでも実現さ れ得る。関連するコード化の一例を与えるために、たとえば、「Ｃ」で書かれて いるルーチンＦＩＬＬＥＲおよびＣＨＥＣＫＥＲの詳細を以下のとおりに示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 チャンバーズ，ジョン・デイビッド イギリス、エヌ・ジー・５ ２・エイチ・ イー ノッティンハムシャー、シャーウッ ド、オスボーン・グローブ、59 (72)発明者 フォーカード，ティモシー・ジョン イギリス、エヌ・ジー・９ １・エイ・エ ル ノッティンハムシャー、ビーストン、 エンフィールド・ストリート、８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＭＬＳ（上で定義されたように類似したおよび異なるシーケンスを含む）の 伝送から得られる応答データの逆畳込みの方法であって、この方法に従って、入 来データのサンプルが、受取られると、逆畳込みされ、再構成バッファにストア される、方法。 ２．各サンプルに、前記サンプルが受取られると、順に回復シーケンスの要素を 乗じるステップと、その積を前記再構成バッファ内の対応する位置にすぐに加え るステップとを含む、請求項１に記載の方法。 ３．ＭＬＳによる刺激に起因する応答データとして得られる生物学的信号を記録 するように適用される、請求項１または請求項２に記載の方法。 ４．再構成バッファと、入来データの各サンプルを、それが届くと逆畳込みし、 逆畳込みされたサンプルを前記再構成バッファにストアする手段とを含む、ＭＬ Ｓ（上で定義されたように変形を含む）の伝送から得られる応答データの逆畳込 みのための装置。 ５．予め定められた限界を超える雑音が混入される、いかなる１つ以上の再構成 されたＭＬＳもすぐに拒否し、それらが前記再構成バッファ内に集められている 平均値に加えられないようにする手段を設けられる、請求項４に記載の装置。 ６．各サンプルに、前記サンプルが受取られると、順に回 復シーケンスの要素を乗じ、その積を前記再構成バッファ内の対応する部分にす ぐに加える手段を含む、請求項４または請求項５に記載の装置。 ７．前記再構成バッファは、最後の波形を観測するのに必要とされる時間ウイン ドウと同じ大きさしかない、請求項４から６のいずれかに記載の装置。 ８．デジタル信号処理ボード、コンピュータおよび制御ソフトウェアを含む、請 求項４から７のいずれかに記載の装置。 ９．デジタル信号処理ボードと、請求項１から３のいずれかに記載の方法によっ てＭＬＳの逆畳込みを行なうようにプログラムされたコンピュータとを含む装置 。