CN1938957A - 噪声抑制电路 - Google Patents

Abstract

公开了一种噪声抑制电路，所述噪声抑制电路包括噪声抑制处理单元，它根据通过所接收信号的中频信号的电平检测采集的第一检测信号，对与所述接收的信号混叠的脉冲噪声的产生周期进行插值，所述第一检测信号指示所述脉冲噪声的产生，其中所述噪声抑制电路包括：预测单元，根据早于所述中频信号预定时间产生的中频信号，在预定的时钟时刻预测所述中频信号的数值；检测单元，在预定的时钟时刻，将所述预测的中频信号的数值和所述产生的中频信号的数值之间的差异与预定阈值进行比较，以便输出第二检测信号，所述第二检测信号指示所述脉冲噪声的产生；以及噪声抑制控制单元，根据按照所述中频信号所采集的电场强度信号，向所述噪声抑制处理单元选择地输出所述第一检测信号和所述第二检测信号，作为对所述脉冲噪声产生周期进行插值的信号。

Description

噪声抑制电路

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年2月23日提交的国际专利申请PCT/JP2005/002897的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及噪声抑制电路。

背景技术

接收无线电广播时，例如以车载AM接收机接收AM广播时，接收的信号可能混叠着时间宽度短而振幅高的脉冲形式的噪声(后文称为脉冲噪声)，比如车辆的电子后视镜或雨刷效应产生的点火噪声。听觉上不希望从接收机输出脉冲噪声。

所以，噪声抑制电路对这样的脉冲噪声的产生周期进行插值，以便从通过AM检测所采集的音频信号中抑制脉冲噪声。在这种情况下的插值方法包括在脉冲噪声的产生周期期间保持脉冲噪声生成之前音频信号电平的插值方法、在产生周期期间线性连接脉冲噪声的产生周期前后音频信号电平的插值方法等。

为了进行这样的插值，常规的噪声抑制电路在前端处理(下文称为FE处理)时，输入检测脉冲噪声产生的噪声检测信号，并根据噪声检测信号，对音频信号的脉冲噪声的产生周期进行插值。通过利用HPF(高通滤波器)，从以中频信号的电平检测采集的信号中提取噪声分量，以及通过比较所述分量和预定阈值，产生噪声检测信号。

在专利文献1中，已经提出了使用根据线性预测的检测的方法，在该方法中，根据预定时间阶段之前产生的中频信号预测将要产生的中频信号值，以便通过比较预测的数值和以预定阈值实际产生的数值之间的差异，检测脉冲噪声的产生。专利文献1：日本专利申请特开平公布No.2000-278153。

当电场强度微弱时，由于弱电场会产生更多的噪声。所以，在弱电场中FE过程的情况下，由于弱电场和脉冲噪声降低了对噪声检测的准确度，并且可能错误地检测出脉冲噪声的产生。所以，在噪声抑制电路根据FE过程中脉冲噪声检测进行插值过程的情况下，在弱电场中FE过程检测的准确度不足，即使在实际产生了音频信号时，音频信号的产生周期也可能作为脉冲噪声而被错误地插值。

另一方面，在线性预测中，使用中频信号检测脉冲噪声，其频率由多级中的IF(中频)单元中的频率转换降低，以便减少处理量，如下文所述。所以，与FE过程相比，将要检测的中频信号的信息量减少了。

在线性预测中，根据预定时间宽度中的中频信号的起伏，检测出带有极大起伏的中频信号的输入。所以，在使用线性预测的脉冲噪声检测中，如果在几乎静音电平的中频信号持续之后输入了调制度高、时间宽度短的信号，该信号就被错误地检测为脉冲噪声，而不是声音信号。在噪声抑制电路根据使用线性预测的脉冲噪声检测进行插值过程的情况下，即使在实际产生了音频信号时，音频信号的产生周期也可能作为脉冲噪声而被错误地插值。

本发明的目的是提供一种噪声抑制电路，根据电场强度选择地应用脉冲噪声的检测信号，无论电场强度的程度如何，都能够准确地抑制脉冲噪声。

发明内容

本发明的主要方面提供了一种噪声抑制电路，包括噪声抑制处理单元，它根据通过所接收信号的中频信号的电平检测采集的第一检测信号，对与所述接收的信号混叠的脉冲噪声的产生周期进行插值，所述第一检测信号指示所述脉冲噪声的产生，其中所述噪声抑制电路包括：预测单元，根据早于所述中频信号预定时间产生的中频信号，在预定的时钟时刻预测所述中频信号的数值；检测单元，在预定的时钟时刻，将所述预测的中频信号的数值和所述产生的中频信号的数值之间的差异与预定阈值进行比较，以便输出第二检测信号，所述第二检测信号指示所述脉冲噪声的产生；以及噪声抑制控制单元，根据按照所述中频信号所采集的电场强度信号，向所述噪声抑制处理单元选择地输出所述第一检测信号和所述第二检测信号，作为对所述脉冲噪声产生周期进行插值的信号。

根据附图和说明的内容，本发明的其他特性将变得更加显而易见。

根据本发明，根据所述电场强度选择地使用所述第一检测信号和所述第二检测信号，无论电场强度的程度如何，都能够准确地抑制脉冲噪声。

附图说明

为了充分理解本发明及其优点，应当结合附图并参考以下说明。

图1是使用本发明的噪声抑制电路的AM接收机的框图；

图2是本发明的FE检测单元的结构框图；

图3是本发明的噪声抑制电路的框图；

图4是用于描述电场强度和预测误差之间的关系的曲线图；

图5显示了电场强度和阈值设置之间的关系；

图6是用于描述本发明的噪声抑制控制单元的操作的流程图；

图7是用于描述线性插值的曲线图。

具体实施方式

根据说明书和附图的内容，至少以下细节将变得显而易见。

关于对AM接收机应用本发明的噪声抑制电路的情况，将介绍本发明的以下实施例。

＝＝AM接收机的结构＝＝

图1是使用本发明的噪声抑制电路的AM接收机的结构实例框图。图1所示的AM接收机包括前端(后文称为FE)单元10、第一中频(后文称为IF)单元12、第二IF单元14、第三IF单元16、检测电路18、噪声抑制电路20、低频放大电路22、AGC电路24和FE检测电路30。

FE单元10放大由天线1接收的信号，以便形成下一级的第一IF单元12所需电平的信号。对于接收的目标信号和包括所接收信号的频带以有限的方式进行放大，以便不放大目标以外的信号和不期望的声音，比如噪声。

第一IF单元12具有载波频率转换的功能，并且包括为调制所接收信号的频率而输出本地振荡信号的本地振荡电路(未显示)，以及混合所接收信号和本地振荡信号的混合电路(未显示)。第一IF单元12将接收的信号转换为预定的中频(如10.7MHz)。带通滤波器(BPF：未显示)使用所述中频作为中心频率仅仅提取出所期望的信号，然后由放大电路(未显示)放大，并输出为第一IF信号。

第二IF单元14包括为调制所述第一IF信号的频率而输出本地振荡信号的本地振荡电路(未显示)，以及混合第一IF信号和本地振荡信号的混合电路(未显示)。第二IF单元14将第一IF信号转换为预定的中频(如450kHz)。带通滤波器(BPF：未显示)使用所述中频作为中心频率仅仅提取出所期望的信号，然后由放大电路(未显示)放大，并输出为第二IF信号。

第三IF单元16包括为调制所述第二IF信号的频率而输出本地振荡信号的本地振荡电路(未显示)，以及混合第二IF信号和本地振荡信号的混合电路(未显示)。第三IF单元16将第二IF信号转换为预定的中频(如9kHz)。带通滤波器(BPF：未显示)使用所述中频作为中心频率仅仅提取出所期望的信号，然后由放大电路(未显示)放大，并输出为第三IF信号。

AGC电路24产生与第三IF信号的振幅成比例的AGC控制电压(后文称为信号计量信号)。通过将信号计量信号反馈到第一IF单元12的输入，控制着第一IF单元12中放大率的增益。AGC电路24向噪声抑制电路20输出电场强度信号，以指示从信号计量信号中获得的电场强度。

FE检测电路30为了检测脉冲噪声而进行第一IF信号的电平检测，并向噪声抑制电路20输出噪声检测信号(“第一检测信号”)，以指示脉冲噪声的产生(FE过程)。检测电路18从第三IF信号中去除载波分量，以便输出音频信号，它是初始调制的信号。噪声抑制电路20根据第三IF信号、噪声检测信号和电场强度信号，在音频信号中对脉冲噪声的产生周期进行插值，以便从音频信号中抑制脉冲噪声。低频放大电路22放大音频信号并向扬声器3提供所需的电功率。

关于带有以上结构的AM接收机中天线1接收的信号，高频带由前端单元10放大之后，由第一IF单元12、第二IF单元14和第三IF单元16混合本地振荡信号以便转换中频。通过利用检测电路18检测从第三IF单元16输出的第三IF信号而获得音频信号。噪声抑制电路20根据第三IF信号、噪声检测信号和电场强度信号，抑制与所采集的音频信号混叠的脉冲噪声，音频信号由低频放大电路22放大并从扬声器3输出。

本实施例中的AM接收机具有DSP(数字信号处理器)结构，所述DSP结构数字化并检测IF信号。在具有图1结构的AM接收机的情况下，在数字处理后由检测电路18检测第三IF信号。

虽然在本实施例中IF单元具有三级结构，但是IF单元也可以不是三级，例如两级。信号计量信号可以从第一IF信号产生，也可以从第二IF信号产生。

电场强度信号可以从FE检测电路30获得。

＝＝FE检测电路30的结构＝＝

图2是本发明的FE检测电路30的结构实例框图。

FE检测电路30包括电平检测单元32、高通滤波器(HPF)34、比较单元36和阈值设置单元38。

电平检测单元32对输入的第一IF信号(如10.7MHz)进行电平检测。HPF 34允许电平检测单元32的输出中的噪声分量通过。阈值设置单元38在比较单元36中设置阈值，用于判断脉冲噪声的产生。比较单元36将通过HPF 34的信号值与阈值设置单元38设定的阈值进行比较。如果通过HPF 34的信号大于来自阈值设置单元38的信号，比较单元36就输出例如“高”噪声检测信号。反之，如果通过HPF 34的信号小于来自阈值设置单元38的信号，比较单元36就输出例如“低”噪声检测信号。

利用这样的结构，如果在输入的第一IF信号中检测出脉冲噪声，FE检测电路30就输出例如“高”噪声检测信号，如果在输入的第一IF信号中没有检测出脉冲噪声，则输出“低”噪声检测信号。所以，根据噪声检测信号的“高”和“低”可以对脉冲噪声进行插值。

＝＝噪声抑制电路20的结构＝＝

图3是本发明的噪声抑制电路20的结构框图。

本发明的噪声抑制电路20包括线性预测单元40、噪声抑制控制单元42和噪声抑制处理单元44。

线性预测单元40根据第三IF信号和电场强度信号，检测脉冲噪声的产生，并输出线性预测检测信号，以指示脉冲噪声的产生。线性预测单元40包括预测单元50和检测单元52。

预测单元50在预定的时钟时刻，根据早于第三IF信号预定时间产生的第三IF信号的数值，预测该第三IF信号的数值。

检测单元52将预测单元40预测的第三IF信号的数值和产生的第三IF信号的数值之间的差异与预定阈值进行比较，以便输出线性预测检测信号(权利要求1至5的“第二检测信号”和权利要求6的“检测信号”)，以指示脉冲噪声的产生。

噪声抑制控制单元42根据电场强度，选择地输出线性预测检测信号和噪声检测信号。噪声抑制处理单元44根据噪声抑制控制单元42的输出，进行插值并输出音频信号脉冲噪声的产生周期。噪声抑制处理单元44包括缓冲器单元46，它存储着音频信号输入作为预定时间周期的数字数据。

以这种方式，噪声抑制电路20按照输入的第三IF信号的线性预测，产生线性预测检测信号，以指示脉冲噪声的产生，并且根据电场强度，选择地使用线性预测检测信号和噪声检测信号作为脉冲噪声插值所用的信号，以便对音频信号中脉冲噪声的产生周期进行插值。所以，对于输入到噪声抑制处理单元44的音频信号的脉冲噪声可以改进检测准确度，并且脉冲噪声的产生周期可以准确地插值。

＝＝线性预测单元40的操作＝＝

线性预测单元40的预测单元50根据预定时间之前产生的第三IF信号的数值，以典型的前向线性预测方程，预测第三IF信号的数值。检测单元52计算预测单元50预测的数值和实际产生的第三IF信号的数值之间的差异，并且将所述差异与阈值进行比较，以便检测脉冲噪声的产生。

如果脉冲噪声与输入的第三IF信号混叠，所述差异就大于阈值。在这种情况下，线性预测单元40输出例如“高”线性预测检测信号，以指示检测出脉冲噪声。反之，如果第三IF信号的差异小于阈值，线性预测单元40输出例如“低”线性预测检测信号，以指示没有检测出脉冲噪声。

所以，根据线性预测检测信号的“高”和“低”可以对脉冲噪声进行插值。

本发明的噪声抑制电路20的检测单元52可以根据电场强度信号的幅值，改变与第三IF信号的差异比较所用的阈值。

图4是用于描述电场强度和预测误差之间的关系实例的曲线图。预测误差是预测单元50根据预定时间之前产生的第三IF信号的振幅数值预测的第三IF信号的数值和实际产生的第三IF信号的数值之间的差异。图4(a)显示了强电场的情况，而图4(b)显示了弱电场的情况。参考数值m1、m2是阈值，用于在检测单元52中与第三IF信号的差异进行比较。

如图4(a)所示，在强电场的情况下减小了音频信号中包括的脉冲噪声以外的噪声分量。所以，在脉冲噪声产生周期以外的阶段减小预测误差，并且能够以阈值m1检测脉冲噪声。

反之，如图4(b)所示，在电场强度减弱时，音频信号中脉冲噪声以外的噪声分量被增大。结果，预测误差的整体电平增大并升高到例如高于图4(a)中设定的阈值m1。在这种情况下，以阈值m1无法检测脉冲噪声。如果电场强度以这种方式减弱，本发明的噪声抑制电路20的检测单元52就将阈值改变为阈值m2，它具有大于阈值m1的数值。

图5显示了本发明的噪声抑制电路20的检测单元52中设定的阈值与电场强度之间的关系实例。如图5所示，本发明的噪声抑制电路20的检测单元52设定该阈值，以便在电场强度处于预定范围之内时随着电场强度变弱阈值增大。

通过以这种方式随着电场强度变弱而增大阈值，在弱电场中也能够准确地检测出脉冲噪声。

在根据本发明的实施例中，虽然检测单元52的阈值设定如图5所示，以便利用电场强度产生线性函数关系，但是阈值也可以是线性函数以外的形式，只要随着电场强度减弱阈值增大即可。

在根据本发明的实施例中，虽然使用频率降低的第三IF信号进行线性预测以便减少线性预测的处理量，但是也可以使用所述第三IF信号以外的IF信号进行线性预测。

＝＝噪声抑制控制单元42的操作＝＝

图6是用于描述本发明的噪声抑制电路20的噪声抑制控制单元42的操作实例的流程图。

首先，噪声抑制控制单元42输入线性预测检测信号、噪声检测信号和电场强度信号(S601)。如果输入的电场强度信号所指示的电场强度是弱电场，即30dBμV(“第一电场强度”)或更低(S602：是)，FE检测电路30的检测准确度就被降低，所以噪声抑制控制单元42就输出线性预测检测信号，作为对脉冲噪声的产生周期进行插值所用的信号(S603)。本过程转到步骤609，以判断是否终止接收。

如果输入的电场强度信号表示的电场强度高于30dBμV(S602：否)，本过程就转到步骤604，判断电场强度是否为如60dBμV(“第二电场强度”)或更低。如果电场强度为60dBμV或更低(S604：是)，就可以由任何检测方法检测脉冲噪声，所以输出电场强度信号和噪声检测信号中任何一个(S605)。本过程转到步骤609判断是否终止接收。

在步骤604中，如果电场强度高于60dBμV(S604：否)，本过程就转到步骤606，判断电场强度是否为如80dBμV(“第三电场强度”)或更低。如果电场强度高于60dBμV并等于或低于80dBμV(S606：是)，与所用较少信息量的线性检测相比，就通过以FE检测电路30检测而改进了脉冲噪声检测准确度，并且输出噪声检测信号(S607)。本过程转到步骤609，判断是否终止接收。

如果输入的电场强度信号表示的电场强度例如高于80dBμV(S606：否)，与音频信号的电平相比，噪声电平较低。在这种情况下，为了防止由于脉冲噪声的伪检测造成的故障，既不输出线性预测检测信号，也不输出噪声检测信号(S608)。本过程转到步骤609，判断是否终止接收。如果不终止接收(S609：否)，本过程就转到步骤601，输入线性预测检测信号、噪声检测信号和电场强度信号。如果终止接收(S609：是)，就终止噪声降低控制过程。

＝＝噪声抑制处理单元44的操作＝＝

噪声抑制处理单元44根据噪声抑制控制单元42的输出变为“高”以指示检测到多路径噪声，执行音频信号脉冲噪声的产生周期的插值过程，例如线性插值。

在线性插值的情况下，噪声抑制处理单元44根据输入音频信号的频率，为对脉冲噪声的产生周期进行插值而设置插值宽度。如果音频信号频率低，就增大插值宽度(如10个样点)，如果音频信号频率高，就减小插值宽度(如5个样点)。在5个样点的短插值宽度的情况下，对包括检测出脉冲噪声的样点、该样点前的两个样点和该样点后的两个样点的5个样点执行插值过程。

图7是用于描述以线性插值执行音频信号中5个样点的插值过程的情况的曲线图。

如果在时刻t3从噪声抑制控制单元42输入指示噪声检测的“高”(振幅y3)，就根据ta处的振幅ya，即3个样点前，以及tb处的振幅yb，即3个样点后，对从ta至tb的5个样点执行插值过程。

如果假设插值宽度ta至tb之内5个样点的信号电平为y1至y5，信号电平可以表达如下。

y1＝(yb-ya)/6+ya

y2＝2×(yb-ya)/6+ya

y3＝3×(yb-ya)/6+ya

y4＝4×(yb-ya)/6+ya

y5＝5×(yb-ya)/6+ya

利用y1至y5，对音频信号脉冲噪声的产生周期可以线性地进行插值过程，如图7的虚线所示，以便从音频信号中去除脉冲噪声。

由于噪声抑制处理单元44包括缓冲器单元46，它存储着音频信号输入作为预定时间阶段的数字信号，例如100个样点，每个都是16位数据，所以在对音频信号进行线性插值时，噪声抑制处理单元44可以在检测出脉冲噪声之前处理数据。

插值过程后通过对音频信号执行低通滤波器(LPF)过程，可以不连续性约束在插值后部分和非插值部分之间。

通过噪声抑制处理单元44根据噪声抑制控制单元42输出的信号对音频信号进行插值，可以从音频信号中抑制脉冲噪声。噪声抑制处理单元44执行的插值可以是线性插值以外的形式。

如上所述，无论电场强度的幅度如何，由于根据本发明的噪声抑制电路20根据电场强度从线性预测检测信号和噪声检测信号选择插值脉冲噪声所用的信号，所以都可以改进脉冲噪声的检测准确度。通过选择适于电场强度检测信号，如果电场强度弱时(如30dBμV或更低)选择线性预测检测信号，如果电场强度强时(如60dBμV或更高)则选择噪声检测信号，可以改进检测准确度。

如果电场强度是中等电场(如30至60dBμV)，通过使用线性预测检测信号和噪声检测信号中任何一个作为插值脉冲噪声所用的信号，可以有效地改进检测准确度。

如果电场强度相当强(如80dBμV或更高)，通过既不输出线性预测检测信号，也不输出噪声检测信号，可以防止由于脉冲噪声的伪检测造成的失灵。

无论电场强度如何，通过根据AM接收机中的电场强度选择地应用线性预测检测信号和噪声检测信号，都可以改进脉冲噪声的检测准确度。

通过根据电场强度改变线性预测的阈值，即使在弱电场的情况下也能够准确地进行线性预测。

前文中已经特定地介绍了若干实施例作为根据本发明的示例和目前优选实施例。不过本发明的构思可以进行多种改变以便执行和应用，后文中权利要求书的范围可以包括由现有技术限制以外的多种修改的版本。

Claims (7)

1.一种噪声抑制电路，包括：

噪声抑制处理单元，根据通过所接收信号的中频信号进行电平检测采集的第一检测信号，对与所述接收的信号混叠的脉冲噪声的产生周期进行插值，所述第一检测信号指示所述脉冲噪声的产生，

其中所述噪声抑制电路包括：

预测单元，根据早于所述中频信号预定时间产生的中频信号，在预定的时钟时刻预测所述中频信号的数值；

检测单元，在所述预定的时钟时刻，将所述预测的中频信号数值与所述产生的中频信号的数值之间的差异与预定阈值相比较，以便输出第二检测信号，所述第二检测信号指示所述脉冲噪声的产生；以及

噪声抑制控制单元，根据按照所述中频信号采集的电场强度信号，向所述噪声抑制处理单元选择地输出所述第一检测信号和所述第二检测信号，作为对所述脉冲噪声的产生周期进行插值的信号。

2.根据权利要求1的噪声抑制电路，其中如果所述电场强度信号指示预定的第一电场强度或者更低，所述噪声抑制控制单元就向所述噪声抑制处理单元输出所述第二检测信号，作为对所述脉冲噪声的产生周期进行插值的信号。

3.根据权利要求1或2的噪声抑制电路，其中如果所述电场强度信号指示高于第二电场强度，其中所述第二电场强度高于所述第一电场强度，所述噪声抑制控制单元就向所述噪声抑制处理单元输出所述第一检测信号，作为对所述脉冲噪声的产生周期进行插值的信号。

4.根据权利要求1至3中任何一个的噪声抑制电路，其中如果所述电场强度信号指示：高于所述第一电场强度并且等于或低于所述第二电场强度，所述噪声抑制控制单元就向所述噪声抑制处理单元输出所述第一检测信号和所述第二检测信号中任何一个，作为对所述脉冲噪声的产生周期进行插值的信号。

5.根据权利要求3的噪声抑制电路，其中如果所述电场强度信号指示高于第三电场强度，其中所述第三电场强度高于所述第二电场强度的，所述噪声抑制控制单元就既不输出所述第一检测信号也不输出所述第二检测信号。

6.根据权利要求1至5中任何一个的噪声抑制电路，其中所述接收的信号是接收的AM信号。

7.一种噪声抑制电路，包括：

预测单元，根据早于中频信号预定时间产生的中频信号，在预定的时钟时刻预测所述中频信号的数值；

检测单元，在所述预定的时钟时刻，将所述预测的中频信号的数值和所述产生的中频信号的数值之间的差异与预定阈值相比较，以便输出检测信号，所述检测信号指示所述脉冲噪声的产生；以及

噪声抑制处理单元，根据所述检测信号，对与所接收信号的检测结果混叠的脉冲噪声的产生周期进行插值，其中

所述检测单元根据按照所述中频信号采集的电场强度信号，设置所述阈值，以便在预定的电场强度范围之内随着电场强度信号减弱而增大。

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