ノイズ波形に対する相関処理及び積分操作の組合せによる線形予測法の周波数抽出精度の改善

摘要

通信機器のノイズ故障において，的確かつ迅速にその故障を引き起こした電磁的なノイズ源を識別若しくは特定することは対策手段を決定する上で重要である．本論文では，電話機などの通信装置から発生するノイズ音や通信機器に侵入するノイズ電流などのノイズ波形からノイズ源を識別するため，ノイズ波形に対する線形予測法の周波数抽出精度の改善方法について述べる．検討では，相関処理と積分操作を用いた線形予測の周波数抽出精度の改善方法を提案した．本方法は相関処理と積分操作を行ってもオリジナルのノイズ波形が有する特徴的な周波数成分は保存されることを利用している．本論文ではノイズ波形を有限長のセグメントに分割し，当該セグメント内の時系列データに対して相関処理と積分操作を行い，処理後の当該時系列データに対して線形予測法に基づいた動的な周波数解析（時間周波数解析）に対する定式化を図った．更に，既知のノイズ波形を用いて，ここで提案する方法の有効性を検証した．既知の周波数の正弦波信号に白色雑音を重畳したノイズ波形に対して提案方法を適用した結果，SN比が0 dBにおいてもノイズ波形に含まれる正弦波の周波数を約10～15程度の誤差範囲で抽出できることが明らかになった．これは，相関処理による白色稚音の抑圧効果と，更に積分操作による低周波数成分の強調効果により，SN比が悪い条件においてもノイズに含まれる正弦波の周波数を抽出することが可能となったものと推定される．これより，相関処理と積分操作を組み合わせた線形予測法を用いることで，ノイズ波形の特徴的な周波数を精度良く抽出することが可能であることを明らかにするとともに，残された課題について明らかにしている．