JP2004187074A - ノイズ除去装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号成分の欠落防止を図りつつ信号に含まれるノイズを除去する。
【解決手段】保持部４が入力信号Ｙｉｎに含まれるノイズを検出するとホールド状態にして出力し、その出力された信号におけるホールド状態の信号成分に対して合成部５が補間制御部６から供給される補間量Ｓｃｍｐを合成すうことで出力信号Ｙｏｕｔを生成する。合成部５の出力信号Ｙｏｕｔを予測器７が予測演算し、入力信号Ｙｉｎに近似した予測値〈Ｙ〉を求める。補間制御部６が、予測値〈Ｙ〉の変化量を補間量Ｓｃｍｐとして求めると共に、保持部４よりホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して予測値〈Ｙ〉が大きく乖離した値のときには、合成部５に対して補間量Ｓｃｍｐの合成を停止又は禁止させ、予測値〈Ｙ〉が適切な値のときには補間量Ｓｃｍｐの合成を行わせる。
【選択図】 図２
【解決手段】保持部４が入力信号Ｙｉｎに含まれるノイズを検出するとホールド状態にして出力し、その出力された信号におけるホールド状態の信号成分に対して合成部５が補間制御部６から供給される補間量Ｓｃｍｐを合成すうことで出力信号Ｙｏｕｔを生成する。合成部５の出力信号Ｙｏｕｔを予測器７が予測演算し、入力信号Ｙｉｎに近似した予測値〈Ｙ〉を求める。補間制御部６が、予測値〈Ｙ〉の変化量を補間量Ｓｃｍｐとして求めると共に、保持部４よりホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して予測値〈Ｙ〉が大きく乖離した値のときには、合成部５に対して補間量Ｓｃｍｐの合成を停止又は禁止させ、予測値〈Ｙ〉が適切な値のときには補間量Ｓｃｍｐの合成を行わせる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば受信装置等の電子機器で処理される信号からノイズを除去するノイズ除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外来ノイズ等のノイズに対して優れた耐ノイズ性を有する電子機器の開発が重要な課題となっている。
【０００３】
例えば、ラジオ放送を受信するラジオ受信機等の受信装置、無線通信機、携帯電話機等、その他の通信機器にあっては、外来ノイズ等の影響を受けやすい環境下で使用される場合があることから、優れた耐ノイズ性を備えることが重要な課題となっている。
【０００４】
より具体的な事例を述べれば、自動車に搭載される車載用ラジオ受信機の場合、例えば自動車より発せられるイグニッションノイズ等の外来ノイズの影響を受けやすい。そこで、検波信号に含まれた外来ノイズを除去することで、高品位の音声再生を実現しようとするノイズ除去方法が検討されている。
【０００５】
このノイズ除去方法を講じるための従来のノイズ除去装置として、図１（ａ）に示す構成のものが考えられている。
このノイズ除去装置は、ＦＭ検波されたＦＭ検波信号Ｙｉｎを入力するホールド回路１と、ホールド制御信号生成部２とを備えている。
【０００６】
ホールド制御信号生成部２は、所定のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと波形整形回路とを備えており、図１（ｂ）に例示すようなノイズＮｚを含んだ検波信号Ｙｉｎが供給されると、そのＦＭ検波信号Ｙｉｎを上述のハイパスフィルタに通すことで各ノイズＮｚを抽出し、更にその抽出したノイズＮｚを上述の波形整形回路で波形整形することで、ノイズＮｚの夫々の発生期間を表す矩形波状のホールド制御信号ＣＮＴを生成する。
【０００７】
つまり、ホールド制御信号ＣＮＴは、ノイズＮｚの発生開始時点で論理“Ｌ”から論理“Ｈ”に反転し、ノイズＮｚの終了時点で論理“Ｈ”から論理“Ｌ”に再び反転する、いわゆる２値信号として生成される。
【０００８】
ホールド回路１は、ホールド制御信号ＣＮＴによって制御される所謂Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）で構成されている。そして、ホールド制御信号ＣＮＴが論理“Ｌ”のとき、すなわちノイズＮｚが生じていないときには、ホールド回路１はＦＭ検波信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力し、一方、ノイズＮｚが発生すると、ホールド制御信号ＣＮＴが論理“Ｌ”から“Ｈ”に反転するいわゆる立ち上がりエッジの時点において、ＦＭ検波信号Ｙｉｎの信号成分をホールド（保持）し、ホールド制御信号ＣＮＴが継続して論理“Ｈ”となっている期間中（すなわちノイズＮｚが生じている期間中）、上述のホールドした信号成分のレベルを維持して出力する。
【０００９】
この従来のノイズ除去装置によると、図１（ｂ）の最下段の波形として示されているように、ノイズＮｚが生じた期間、つまりホールド制御信号ＣＮＴが継続して論理“Ｈ”となっている期間では、ホールド回路１より出力されるＦＭ検波信号Ｙｏｕｔのレベルが上述のホールドされた信号成分のレベルに固定されることから、例えばイグニッションノイズ等の比較的高いエネルギーのノイズがＦＭ検波信号Ｙｏｕｔに重畳した場合でも、強制的にそのノイズＮｚを除去することが可能となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のノイズ除去装置は、上述のＦＭ検波信号Ｙｉｎに重畳したノイズを効果的に除去することが可能である。しかし、信号成分とノイズとを区別することが困難な場合があり、本来除去すべきでない信号成分を除去してしまうという問題があった。
【００１１】
そして、本来除去すべきでない必要な信号成分が除去されると、上述のホールド回路１より出力されるＦＭ検波信号Ｙｏｕｔに基づいて高品位の音声再生等を実現することが困難となる等の問題を生じていた。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ノイズの除去を適切に行うノイズ除去装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のノイズ除去装置は、入力信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去装置であって、前記入力信号に含まれるノイズの発生期間を検出し、ノイズが発生していない期間では前記入力信号を通過させて出力し、前記ノイズの発生期間では前記入力信号をホールド状態にして出力する保持手段と、前記保持手段より出力される信号における前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に対して補間量を合成する合成手段と、前記合成手段の出力信号を予測演算することにより、前記入力信号に近似する予測値を演算する予測手段と、前記予測値の変化量を前記補間量として求めると共に、前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値のときには、前記合成手段に対して前記補間量の合成を停止させ、前記予測値が適切な値のときには、前記合成手段に対して前記補間量の合成を行わせる補間制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０に記載のノイズ除去方法は、入力信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去方法であって、前記入力信号に含まれるノイズの発生期間を検出し、ノイズが発生していない期間では前記入力信号を通過させて出力し、前記ノイズの発生期間では前記入力信号をホールド状態にして出力する保持工程と、前記保持工程により出力される信号における前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に対して補間量を合成する合成工程と、前記合成工程で生成される出力信号を予測演算することにより、前記入力信号に近似する予測値を演算する予測工程と、前記予測値の変化量を前記補間量として求めると共に、前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値のときには、前記合成工程による前記補間量の合成を停止させ、前記予測値が適切な値のときには、前記合成工程による前記補間量の合成を行わせる補間制御工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図２を参照して説明する。
なお、図２は本実施形態のノイズ除去装置の構成を示すブロック図である。
また、説明の便宜上、ＦＭ放送を受信して検波するＦＭ受信部８より出力されるＦＭ検波信号Ｙｉｎに含まれているノイズを除去する場合について説明する。
【００１５】
図２において、本ノイズ除去装置３は、保持手段（以下「保持部」という）４、合成手段（以下「合成部」という）５、補間制御手段（以下「補間制御部」という）６、及び、予測手段（以下「予測器」という）７を備えて構成されている。
【００１６】
保持部４は、ＦＭ受信部８より出力されるＦＭ検波信号Ｙｉｎ（以下「入力信号」という）を入力すると共に、その入力信号Ｙｉｎにノイズが含まれているか否か検出し、ノイズが含まれていない期間では入力信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力し、ノイズの発生期間では入力信号Ｙｉｎをホールド状態にして出力する。
【００１７】
すなわち、ＦＭ受信部８が放送局からの到来電波をアンテナＡＮＴを介して受信し、選局及び周波数変換を行うことで中間周波信号（ＩＦ信号）を生成し、更にその中間周波信号を検波することによりＦＭ検波信号を生成すると、保持部４はそのＦＭ検波信号を入力信号Ｙｉｎとして入力する。
【００１８】
そして、保持部４は、ノイズが検出されない間、入力信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力し、一方、ノイズが検出されると、そのノイズを検出した時点の直前で入力した入力信号Ｙｉｎの信号成分をホールド（保持）し、そのノイズが消えるまでのノイズ発生期間中継続して、上述のホールドした信号成分（以下「ホールド信号成分」という）のレベルを維持して出力する。
また、保持部４は、上述のノイズ発生期間（以下「ホールド期間」という）を表すホールド制御信号ＣＮＴ１を補間制御部６へ供給する。
【００１９】
なお、説明の便宜上、保持部４から出力される信号をホールド信号Ｙｈ１と呼ぶこととする。すなわち、上述したように保持部４は、入力信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力する場合と、ホールド信号成分をホールド期間中に出力する場合とがあるが、保持部４から出力されるこれら信号の総称をホールド信号Ｙｈ１と呼ぶこととする。
【００２０】
合成部５は、上述のホールド期間において、補間制御部６から供給される補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に合成する。つまり、ホールド期間におけるホールド信号成分のレベルがＹｈ１＿ＨＯＬＤであったとすると、合成部５は、これに補間量Ｓｃｍｐを合成することにより、ホールド期間におけるホールド信号Ｙｈ１のレベルを（Ｙｈ１＿ＨＯＬＤ＋Ｓｃｍｐ）にする。
【００２１】
かかる合成処理により、保持部４においてホールド処理が行われた際に欠落することとなった信号成分を補間量Ｓｃｍｐによって補間（合成）し、必要な信号成分を有したＦＭ検波信号（以下「出力信号」という）Ｙｏｕｔにして出力する。
【００２２】
予測器７は、出力信号Ｙｏｕｔをサンプル信号Ｙとして入力する。そして、サンプル信号Ｙに基づいて予測演算を行うことにより、予測値〈Ｙ〉を求める。
つまり予測器７は、予め決められた所定のサンプリング間隔ΔＴ毎に同期してサンプル信号Ｙを入力することにより、サンプル信号Ｙをそのサンプリング間隔ΔＴに同期したサンプル値系列として入力する。更に予測器７は、サンプリング間隔ΔＴに同期してサンプル信号Ｙを入力する度毎に、その入力時点より遡る所定期間Ｔ内に既に入力した複数個ｎのサンプル値系列を利用して、入力信号Ｙｉｎに近似した予測値〈Ｙ〉を求める。
【００２３】
ここで、予測器７は、保持部４においてホールド処理が行われる際に欠落する可能性のある信号成分の特徴を特徴抽出して、その信号成分に近似した予測値〈Ｙ〉を忠実に再現することができるように、予測演算手法が予め設定されている。
【００２４】
予測演算すべき対象を具体的に例示すれば、ＦＭ受信部８より保持部４に供給される入力信号（ＦＭ検波信号）Ｙｉｎには、いわゆる音声再生に供される信号成分のみならず、１９ｋＨｚのパイロット信号や３８ｋＨｚのサブキャリア等の制御信号が含まれていることが一般に知られている。保持部４が仮にこれらパイロット信号やサブキャリア等をノイズとして検出し、ホールド処理を行うこととなると、保持部４から出力されるホールド信号Ｙｈ１は、パイロット信号やサブキャリア等が欠落した信号となってしまう。更に、合成部５において、上述のパイロット信号やサブキャリア等が欠落したホールド信号Ｙｈ１に対して補間等の何らの処理も施さなければ、出力信号Ｙｏｕｔもパイロット信号やサブキャリア等の欠落した信号となってしまい、その出力信号Ｙｏｕｔに基づいて音声再生等の処理を行っても高品位の音声等を再生することが困難となる。
【００２５】
そこで、パイロット信号やサブキャリア等の欠落防止を図り得るノイズ除去装置３を実現する場合には、パイロット信号やサブキャリア等に近似した予測値〈Ｙ〉を忠実に再現すべく、予測器７の予測演算手法を次のように予め設定する。
【００２６】
まず、１９ｋＨｚのパイロット信号や３８ｋＨｚのサブキャリアを対象として予測値〈Ｙ〉を求めるのに、１９ｋＨｚと３８ｋＨｚとの最小公倍数の周波数ｆｃに対して整数倍ｋ（ｋは自然数）の関係を有する周波数（ｋ×ｆｃ）を決め、その周波数（ｋ×ｆｃ）の逆数１／（ｋ×ｆｃ）に相当する期間を上述の期間Ｔと決めておく。例えば、上述の周波数（ｋ×ｆｃ）として３８ｋＨｚに決めた場合、その逆数に相当する期間１／（３８×１０３）秒を上述の期間Ｔと決めておく。更にパイロット信号やサブキャリアが発生するときのそれらの時間幅よりも短い期間を上述のサンプリング間隔ΔＴとして予め決める。
【００２７】
このように予測器７を予め設定しておくと、予測器７はサンプリング信号Ｙをサンプリング間隔ΔＴに同期して高分解能でサンプリングし、上述の期間Ｔ内に得られる複数個ｎ（すなわち、ｎ＝Ｔ／ΔＴ）分のサンプル値系列を保持しつつ、最新のサンプル値を入力する度に最も古いサンプル値を廃棄するという所謂ファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）処理等によって、サンプル値系列を更新していく。
【００２８】
そして予測器７は、サンプリング間隔ΔＴに同期して、ｎ個のサンプル値から成るサンプル値系列を利用して予測演算することで、パイロット信号やサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉を求める。
【００２９】
なお、予測演算手法については、上述のサンプル値系列を相関演算することで相関値を求め、その相関値を上述の予測値〈Ｙ〉とする相関演算方法や、上述のサンプル値系列を予測フィルタに入力して学習させ、その学習によって得られる予測フィルタのフィルタ係数の値を上述の予測値〈Ｙ〉として求める学習同定法、その他様々な予測演算手法を適用して予測器７を構成することが可能である。また、後述の実施例において、予測演算手法のより詳細な具体例を説明することとする。
【００３０】
補間制御部６は、予測器７より出力される予測値＜Ｙ＞を、ホールド制御信号ＣＮＴ１の発生タイミングに同期して保持すると共に、新たなホールド制御信号ＣＮＴ１が出力される度に、新たな予測値＜Ｙ＞に更新して保持する。
【００３１】
更に補間制御部６は、サンプリング間隔ΔＴ毎に予測器７より出力される最新の予測値＜Ｙ＞と、上述の既に保持しておいた予測値〈Ｙ〉（以下「ホールド予測値〈Ｙｈ２〉という」）との差を求め、その差（すなわち変化量）を補間量Ｓｃｍｐとして生成する。
【００３２】
より具体的に述べれば、夫々のある時点ｔａ，ｔｂ，ｔｃ … において、保持部４からホールド制御信号ＣＮＴ１が出力され、また、夫々の時点ｔａ，ｔｂ，ｔｃ … において予測器７から出力された予測値〈Ｙ〉が、〈Ｙａ〉，〈Ｙｂ〉，〈Ｙｃ〉…であったとする。更に、各時点ｔａ，ｔｂ，ｔｃを開始点とする各ホールド期間（別言すれば、ホールド制御信号ＣＮＴ１で示されるノイズ発生期間）がτａ，τｂ，τｃであったとする。
【００３３】
かかる場合には、補間制御部６は、ホールド期間τａでは予測値〈Ｙａ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として保持する。また、ホールド期間τｂでは予測値〈Ｙｂ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として保持する。また、ホールド期間τｃでは予測値〈Ｙｃ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として保持する。
【００３４】
そして更に、ホールド期間τａの期間内において、サンプリング間隔ΔＴ毎に予測器７より出力される各予測値＜Ｙ＞が、＜Ｙａ１＞，＜Ｙａ２＞，＜Ｙａ３＞ … であったとすると、補間制御部６は、既に保持しておいたホールド予測値〈Ｙｈ２〉と予測値＜Ｙａ１＞，＜Ｙａ２＞，＜Ｙａ３＞ …との差、すなわち、（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ１＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ２＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ３＞） … を求めて、夫々の差（変化量）を補間量Ｓｃｍｐとする。つまり、補間制御部６は、ホールド期間τａに較べて短時間のサンプリング間隔ΔＴに同期して、上述の差（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ１＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ２＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ３＞） … を求め、時間的に高分解能の補間量Ｓｃｍｐを求める。
【００３５】
また、上述のホールド期間τｂの期間内において、サンプリング間隔ΔＴ毎に予測器７より出力される各予測値＜Ｙ＞が、＜Ｙｂ１＞，＜Ｙｂ２＞，＜Ｙｂ３＞，＜Ｙｂ４＞ … であったとすると、その場合にも同様に、補間制御部６は、既に保持しておいたホールド予測値〈Ｙｈ２〉と予測値＜Ｙｂ１＞，＜Ｙｂ２＞，＜Ｙｂ３＞，＜Ｙｂ４＞ …との差、すなわち（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ１＞），（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ２＞），（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ３＞），（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ４＞） … を求めて、夫々の差（変化量）を補間量Ｓｃｍｐとする。
【００３６】
そして以下同様に、補間制御部６は既に保持しておいたホールド予測値〈Ｙｈ２〉と、サンプリング間隔ΔＴ毎に得られる予測値〈Ｙ〉との差（変化量）、すなわち補間量Ｓｃｍｐを求めるための処理を繰り返す。
更に補間制御部６は、ホールド制御信号ＣＮＴ１で示されるホールド期間において、上述の補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に対し補間すべきか決定する。
【００３７】
つまり、予測演算によっていわゆる元の信号を予測する機能を有する予測器７は、例えばサンプル信号Ｙの周波数特性等が変動すると、精度の良い予測演算が困難となり、上述のパイロット信号やサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉を正確に求めることが困難となる場合がある。そして、予測器７がパイロット信号やサブキャリアに近似しない不適切な予測値〈Ｙ〉を出力した場合、補間制御部６で生成される上述の補間量Ｓｃｍｐも不適切な値になり、合成部５がこの不適切な補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に合成することでホールド信号Ｙｈ１の欠落している信号成分を補間することになると、却って出力信号Ｙｏｕｔにノイズが追加されてしまうという悪い効果が生じることになる。つまり、保持部４においてノイズ除去されたホールド信号Ｙｈ１に対して、不適切な補間量Ｓｃｍｐが合成されてしまい、却って補間処理を行わない方や良いという逆効果を招くことになる。
【００３８】
そこで、補間制御部６は、不適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、補間量Ｓｃｍｐを合成部５に供給するのを止める、または、合成部５に対し合成処理の禁止を指示することにより、ホールド信号Ｙｈ１をそのまま出力信号Ｙｏｕｔとして通過させ、ノイズの無い出力信号Ｙｏｕｔとして出力させる。一方、適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、補間量Ｓｃｍｐを合成部５に供給してホールド信号Ｙｈ１に合成させることにより、例えばパイロット信号やサブキャリア等の欠落していた信号成分を補間した出力信号Ｙｏｕｔを出力させる。
【００３９】
かかる補間処理を行うべく、補間制御部６は、まず、ホールド制御信号ＣＮＴ１で示されるホールド期間において、ホールド信号Ｙｈ１と予測値〈Ｙ〉とをサンプリング間隔ΔＴよりも更に短時間の時間間隔で入力し、その入力の度に、ホールド期間におけるホールド信号Ｙｈ１の値（レベル）と予測値＜Ｙ＞とを比較し、ホールド信号Ｙｈ１に対し予測値＜Ｙ＞が所定条件より大きく乖離している場合にはその予測値＜Ｙ＞を不適切、上述の乖離が所定条件より小さい場合には予測値＜Ｙ＞を適切なものとする。
【００４０】
そして、不適切な予測値＜Ｙ＞を検出したときには、上述の補間量Ｓｃｍｐによるホールド期間における補間を停止又は禁止し、適切な予測値＜Ｙ＞を検出したときには、ホールド期間において補間量Ｓｃｍｐによる補間を行う。
より具体的には、補間制御部６は、ホールド期間内の同時刻に取得した予測値＜Ｙ＞とホールド信号Ｙｈ１との差分の絶対値│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│と、そのホールド信号Ｙｈ１の絶対値│Ｙｈ１│とを求める。そして、次式（１）で表される条件に該当した場合には、予測値＜Ｙ＞を不適切なものとする。
【００４１】
│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│＞│Ｙｈ１│ ……（１）
一方、 次式（２）で表される条件に該当した場合には、予測値＜Ｙ＞を適切なものとする。
【００４２】
│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│≦│Ｙｈ１│ ……（２）
つまり、上述した例えばサンプル信号Ｙの周波数特性等が変動し、その結果、上記式（１）の条件に該当するような予測値〈Ｙ〉が生成されたとすると、その予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｙｈ１に対して大きく乖離した値になった場合に相当することになり、更にその乖離の大きな予測値〈Ｙ〉に基づいて生成される補間量Ｓｃｍｐは、補間に利用するには不適切な値となってしまう。したがって、合成部５がその不適切な補間量Ｓｃｍｐをホールド期間においてホールド信号Ｙｈ１に合成することになると、その補間量Ｓｃｍｐが逆にノイズとなって出力信号Ｙｏｕｔに混入するという逆効果を招くこととなるため、補間制御部６は、上述の不適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、ホールド期間において、補間量Ｓｃｍｐによる補間を行うのを停止又は禁止する。
【００４３】
一方、上記式（２）の条件に該当するような予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、その予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｙｈ１に対して乖離の小さな値となった場合に相当することになり、更にその乖離の小さな予測値〈Ｙ〉に基づいて生成される補間量Ｓｃｍｐは補間に適した値となる。したがって、補間制御部６は、合成部５に指示して、その適切な補間量Ｓｃｍｐをホールド期間においてホールド信号Ｙｈ１に合成させることにより、パイロット信号やサブキャリア等の欠落していた信号成分を補間した出力信号Ｙｏｕｔを生成させる。
【００４４】
このように本実施形態のノイズ除去装置３によれば、まず、保持部４において入力信号Ｙｉｎのノイズを適切に除去するので、ノイズ低減効果の得られる出力信号Ｙｏｕｔを生成することができる。
【００４５】
更に、仮に除去すべきでない信号成分（例えば、上述のパイロット信号やサブキャリア等の必要な信号成分）が保持部４において除去され、必要な信号成分の欠落したホールド信号Ｙｈ１が生じた場合、それらの信号成分を予測器７が予測すると共に、補間制御部６がその予測値〈Ｙ〉に基づいて補間量Ｓｃｍｐを生成し、更に合成部５がホールド期間において補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に補間（合成）するので、必要な信号成分を有した出力信号Ｙｏｕｔを生成することができる。
【００４６】
更に、何らかの影響で予測器７が適切な予測値〈Ｙ〉を求めることができないような場合、その不適切な予測値〈Ｙ〉に基づいて生成される補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に対して補間しないようにしたので、適切な補間処理を行うことができ、ノイズ低減効果の得られる出力信号Ｙｏｕｔを生成することができる。
【００４７】
このように、入力信号Ｙｉｎに含まれているノイズを保持部４で除去すると共に、そのノイズ除去に伴って除去された信号成分を、予測器７で予測された予測値〈Ｙ〉に基づいて生成した補間量Ｓｃｍｐによって補間し、更に、補間処理に際して、予測値〈Ｙ〉が不適切な場合には上記補間量Ｓｃｍｐによる補間を行わず、予測値〈Ｙ〉が適切な場合に補間を行うので、ノイズの除去と必要な信号成分の補間とを可能にし、更に不適切な補間量で補間してしまう等の問題の発生を未然に防止することができる。
よって、必要な信号成分を除去してしまうといった問題の発生を未然に防止しつつ、ノイズの除去を適切に行うことが可能なノイズ除去装置を提供することができる。
【００４８】
【実施例】
次に、図３乃至図７を参照して、ノイズ除去装置の実施例を説明する。
【００４９】
なお、本実施例のノイズ除去装置は、スーパーヘテロダイン方式の車載用ＦＭ受信機に設けられるものであり、その車載用ＦＭ受信機に備えられている選局回路、周波数変換器等及び検波器によって生成されるＦＭ検波信号を入力信号Ｙｉｎとして入力する。
そして、その入力信号Ｙｉｎに重畳している例えばイグニッションノイズ等のノイズを除去すると共に、パイロット信号やサブキャリア等の必要な信号成分の欠落を防止すべく適切な補間処理を施したＦＭ検波信号Ｙｏｕｔを生成して出力する。
【００５０】
まず、図３を参照して本ノイズ除去装置の構成を詳述する。
本ノイズ除去装置は、図２に示した保持部４に相当するホールド回路４ａ及びホールド制御信号生成部４ｂと、合成部５に相当する加算器５と、予測器７に相当する予測フィルタ７が備えられている。
【００５１】
更に、図２に示した補間制御部６に相当する回路が、第１のスイッチ素子ＳＷ１と第２のスイッチ素子ＳＷ２、ホールド回路６ａ、減算器６ｂ、誤差検出部６ｃ及びクロック発生部６ｄによって形成されている。
【００５２】
ここで、ホールド制御信号生成部４ｂは、ノイズ除去の対象とすべきノイズの周波数帯域に合わせられた通過帯域を有するハイパスフィルタに入力信号Ｙｉｎを通し、そのハイパスフィルタを通過したノイズを波形整形することによって、ノイズの発生期間を表す矩形波状のホールド制御信号ＣＮＴ１を生成する。
なお、ホールド制御信号ＣＮＴ１は、上述のノイズ発生期間において論理“Ｈ”、ノイズが発生していない期間で論理“Ｌ”となる２値信号として生成されるようになっている。
そして、ホールド制御信号生成部４ｂは、ホールド制御信号ＣＮＴ１を第１，第２のホールド回路４ａ，６ａと、第１のスイッチ素子ＳＷ１に供給する。
【００５３】
ホールド回路４ａは、ホールド制御信号ＣＮＴ１によって制御される所謂Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）で形成されており、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”のときには、入力信号Ｙｉｎをそのままホールド信号Ｙｈ１として通過させる。一方、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”から“Ｈ”に反転すると、ホールド回路４ａは、その立ち上がりエッジの時点で入力信号Ｙｉｎの信号成分をホールドし、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”から“Ｌ”に再び戻るまでの期間（ホールド期間）、ホールド信号Ｙｈ１のレベルを上述のホールドした信号成分のレベルに維持して出力する。
【００５４】
加算器５は、詳細については後述するが、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”となっているホールド期間においてスイッチ素子ＳＷ１側より補間量Ｓｃｍｐが供給されると、その補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に加算することで、補間処理を施した出力信号Ｙｏｕｔを生成して出力する。また、スイッチ素子ＳＷ１側より補間量Ｓｃｍｐが供給されないと上述の加算処理を行わず、ホールド信号Ｙｈ１をそのまま通過させて、出力信号Ｙｏｕｔとして出力する。
【００５５】
予測フィルタ７は、出力信号Ｙｏｕｔを予測演算の対象とすべきサンプル信号Ｙとして入力する。つまり、所定のサンプリング間隔ΔＴに同期して、そのサンプル信号Ｙをサンプル値系列として入力する。そして、サンプリング間隔ΔＴに同期してサンプル信号Ｙを入力する度に、サンプリング間隔ΔＴの整数倍ｎの期間Ｔ（＝ｎ×ΔＴ）内において今まで入力した複数個ｎのサンプル値系列を利用して予測演算することで、入力信号Ｙｉｎに近似した予測値＜Ｙ＞を生成する。
【００５６】
より詳細に述べると、予測フィルタ７は、図４（ａ）に示す構成を有する一次のデジタルフィルタで形成されている。
つまり、予測フィルタ７は、直列接続された２４個（ｎ＝２４）の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ２４と、第１２番目の遅延素子ＤＬ１２の出力点に接続された係数器７ａと、第２４番目の遅延素子ＤＬ２４の出力点に接続された係数器７ｂと、係数器７ａの出力から係数器７ｂの出力を減算する減算器７ｃとを備えて構成されている。
【００５７】
これらの遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ２４は何れも、サンプリング間隔ΔＴと等しい遅延時間Ｄに設定されており、最前段に位置する遅延素子ＤＬ１にサンプル信号Ｙ（すなわち、出力信号Ｙｏｕｔ）が入力されることで、そのサンプル信号Ｙをサンプル値系列として入力し、各遅延時間Ｄに従ってより後段側の遅延素子へと転送させていく。
【００５８】
更に、サンプリング間隔ΔＴ及び遅延時間Ｄは、周波数２２８ｋＨｚの逆数に相当する時間、１／（２２８×１０３）秒に設定されており、ＦＭ検波信号に含まれている１９ｋＨｚのパイロット信号と３８ｋＨｚのサブキャリアに相当する予測値＜Ｙ＞を忠実に近似するために設定されている。
【００５９】
つまり、本実施例では、１９ｋＨｚと３８ｋＨｚとの最小公倍数の周波数ｆｃに対して整数倍ｋ（ｋは自然数）の関係を有する周波数（ｋ×ｆｃ）として、２２８ｋＨｚの高い周波数に決め、サンプリング間隔ΔＴと遅延時間Ｄをより細かく設定することによって、サンプル信号Ｙを時間的に高分解能でサンプリングするようにしている。
【００６０】
係数器７ａと７ｂは増幅器等で形成されており、係数器７ａは第１２番目の遅延素子ＤＬ１２から出力されるサンプル値Ｙ１２を２倍にして出力し、係数器７ｂは最終段の遅延素子ＤＬ１２から出力されるサンプル値Ｙ２４を１倍にして出力する。
【００６１】
減算器７ｃは、係数器７ａより出力されるサンプル値（２×Ｙ１２）から、係数器７ｂより出力されるサンプル値（Ｙ２４）を減算することにより、次式（３）で表される一次の予測演算を行って、予測値〈Ｙ〉を求める。
【００６２】
〈Ｙ〉＝（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４） ……（３）
かかる構成を有する予測フィルタ７は、次のような特徴を有しており、特にＦＭ検波信号に含まれている１９ｋＨｚのパイロット信号と、３８ｋＨｚのサブキャリアとを再現し得る予測値〈Ｙ〉を生成する機能を有している。
【００６３】
つまり、１２個の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ１２による合計の遅延時間Ｔ１と、１２個の遅延素子ＤＬ１３〜ＤＬ２４による合計の遅延時間Ｔ２は、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２で表される関係に設定されている。
【００６４】
したがって、遅延時間Ｔ１（あるいはＴ２）に比例した周期で所謂定常的に発生するパイロット信号又はサブキャリアの信号成分がサンプル信号Ｙに含まれていると、その信号成分のサンプル値系列が、前段側に位置している１２個の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ１２と、後段側に位置している１２個の遅延素子ＤＬ１３〜ＤＬ２４に夫々存在する状態となる。
【００６５】
更に、その信号成分の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ１２中に存在するサンプル値系列と、遅延素子ＤＬ１３〜ＤＬ２４中に存在するサンプル値系列は、遅延時間Ｔ１（あるいはＴ２）の位相差を有することになるため、遅延素子ＤＬ１２から出力されるサンプル値Ｙ１２と遅延素子ＤＬ２４から出力されるサンプル値Ｙ２４は、互いに相関関係を有したサンプル値として、遅延時間Ｄに同期して順次に出力される。
【００６６】
例えば、定常的なパイロット信号やサブキャリアに相当するサンプル値が１１番目の遅延素子ＤＬ１１に存在するときには、その遅延素子ＤＬ１１よりも遅延時間Ｔ１（あるいはＴ２）の位相差分だけ前に位置している遅延素子ＤＬ２３にも、パイロット信号やサブキャリアの成分に相当するサンプル値が存在することになる。そして、サンプリング間隔ΔＴに同期してそれらの遅延素子ＤＬ１１，ＤＬ２３の各サンプル値は遅延素子ＤＬ１２，ＤＬ２４に転送されサンプル値Ｙ１２，Ｙ２４として出力されることとなるため、サンプル値Ｙ１２，Ｙ２４はパイロット信号やサブキャリアの特徴を有し、相関関係を有したサンプル値として出力される。
【００６７】
そして、これら相関関係を有している一方のサンプル値Ｙ１２を係数器７ａが２倍し、他方のサンプル値Ｙ２４を係数器７ｂが１倍して、両者を減算器７ｃが減算すると、パイロット信号又はサブキャリアの信号成分に近似した値のサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝が予測値〈Ｙ〉として、予測演算される。
【００６８】
特に、本予測フィルタ７によって予測演算を行うと、サンプル値Ｙ１２とＹ２４が互いに強い相関関係を有している場合には、上述の減算処理によって得られるサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝が、遅延素子ＤＬ１２より出力されるサンプル値Ｙ１２又は遅延素子ＤＬ２４より出力されるサンプル値Ｙ２４とほぼ同じ値となることから、パイロット信号又はサブキャリアの信号成分に近似した予測値〈Ｙ〉を減衰させずに求めることができる。
【００６９】
これに対し、周期性を持たないノイズ成分や信号成分のサンプル値Ｙ１２，Ｙ２４が遅延素子ＤＬ１２，ＤＬ２４より出力されているときには、それらのサンプル値Ｙ１２，Ｙ２４が相関関係を有さないため、そのとき減算器７ｃより出力されるサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝は、上述の相関関係を有しているサンプル値Ｙ１２とＹ２４から得られるサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝よりも小さな値となる。
【００７０】
したがって、本予測フィルタ７によれば、周期性を有している定常的なパイロット信号又はサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉は減衰させることなく求めることができ、周期性を持たないノイズ等に関する予測値〈Ｙ〉は減衰させてしまうので、本来求めるべきパイロット信号又はサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉をより強調して求めることが可能となっている。
【００７１】
図４（ｂ）は、以上に述べた予測フィルタ７の入出力特性を表したものである。つまり、様々な周波数のサンプル信号Ｙを予測フィルタ７に入力し、その際得られる各周波数のサンプル信号Ｙと予測値〈Ｙ〉との差（予測誤差量）をデシベル表示したものである。よって、同図中、予測値〈Ｙ〉がサンプル信号Ｙに良く近似した値となる場合には、予測誤差量（〈Ｙ〉−Ｙ）は０（ｄＢ）に近づき、逆に予測値〈Ｙ〉がサンプル信号Ｙに近似した値とならないと、予測誤差量（〈Ｙ〉−Ｙ）は０（ｄＢ）よりも大きな値になることを示している。
【００７２】
同図から解るように、予測フィルタ７は、１ｋＨｚ近傍の周波数より低い周波数域のサンプル信号Ｙに対しては、予測誤差量が小さくなることから、そのサンプル信号Ｙに良く近似した予測値〈Ｙ〉を求めることが可能となっている。
また、１９ｋＨｚの整数倍に相当する周波数（１９ｋＨｚ、３８ｋＨｚ、………）の信号成分に対しても、予測誤差量が小さくなることから、パイロット信号又はサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉を減衰させることなく求めることが可能となっている。
【００７３】
一方、１９ｋＨｚより高い周波数域において、１９ｋＨｚの整数倍からずれた周波数のサンプル信号Ｙに対しては予測誤差量が大きくなることから、パイロット信号又はサブキャリア以外の信号成分やノイズ等をサンプル信号Ｙとして入力した場合には、減衰された予測値〈Ｙ〉が求まる。別言すれば、パイロット信号又はサブキャリア以外の信号成分やノイズ等に対する予測値を実質的に求めないようになっている。
【００７４】
なお、本ノイズ除去装置は、この予測フィルタ７の特徴を利用して、適切なノイズ除去及び補間処理を行うものであるが、その詳細については後述することとする。
【００７５】
再び図３において、ホールド回路６ａは、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”から“Ｈ”に反転するいわゆる立ち上がりエッジに同期して予測値〈Ｙ〉をホールドし、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”となっているホールド期間中、そのホールドした予測値〈Ｙ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として継続して出力する。一方、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”のとき、別言すれば、ホールド期間でないときには、ホールド回路６ａは、予測値〈Ｙ〉をホールドすることなく通過させ、そのままホールド予測値〈Ｙｈ２〉として出力する。
【００７６】
減算器６ｂは、上述のホールド予測値〈Ｙｈ２〉とサンプリング間隔ΔＴに同期して予測フィルタ７より出力される予測値〈Ｙ〉との差ΔＹ（すなわち、〈Ｙｈ２〉−〈Ｙ〉）を求め、スイッチ素子ＳＷ２側へ出力する。
【００７７】
したがって、減算器６ｂは、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”のとき（ホールド期間でないとき）には、予測器７から直接供給される予測値〈Ｙ〉と、ホールド回路６ａを介してホールド予測値〈Ｙｈ２〉として供給される予測値〈Ｙ〉とを減算することにより、ほぼ値が０となる差ΔＹを出力する。
【００７８】
これに対しホールド期間中では、減算器６ｂは、ホールド回路６ａにてホールドされているホールド予測値〈Ｙｈ２〉と、サンプリング間隔ΔＴに同期して予測フィルタ７より供給される予測値〈Ｙ〉との差ΔＹを求め、この差ΔＹをホールド予測値〈Ｙｈ２〉に対する予測値〈Ｙ〉の変化量として出力する。
【００７９】
誤差検出部６ｃは、図５に示す構成を有しており、予測値〈Ｙ〉とホールド信号Ｙｈ１とを信号処理することにより、スイッチ素子ＳＷ２をオンオフ制御するための制御信号ＣＮＴ２を生成する。なお、誤差検出部６ｃは、クロック発生部６ｄから供給されるクロック信号（上述のサンプリング間隔ΔＴよりも長い時間周期に設定されている）ＣＫに同期して上述の信号処理を行う。
すなわち、誤差検出部６ｃは、減算器６ｃａ、絶対値演算部６ｃｂ，６ｃｄ、最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅ、及び比較器６ｃｆを備えて構成されている。
【００８０】
ここで、減算器６ｃａは、予測値〈Ｙ〉からホールド信号Ｙｈ１を減算し、その減算結果Ｓａを絶対値演算部６ｃｂへ出力する。
絶対値演算部６ｃａは、減算結果Ｓａの絶対値、すなわち│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│を求め、演算結果Ｓｂとして最大値検出部６ｃｃへ出力する。
【００８１】
最大値検出部６ｃｃは、クロック信号ＣＫの各周期内において生じる演算結果Ｓｂの最大値を検出し、得られた最大値Ｓｃをその各周期毎に同期して出力する。
更に、絶対値演算部６ｃｄは、ホールド信号Ｙｈ１の絶対値、すなわち│Ｙｈ１│を求め、演算結果Ｓｄとして最大値検出部６ｃｅへ出力する。
【００８２】
最大値検出部６ｃｅは、上述の最大値検出部６ｃｃと同様に、クロック信号ＣＫの各周期内において生じる演算結果Ｓｄの最大値を検出し、得られた最大値Ｓｅをその各周期毎に同期して出力する。
【００８３】
比較器６ｃｆは、最大値ＳｃとＳｅを比較する。そして、最大値Ｓｃが最大値Ｓｅより大きな値のとき（すなわち、Ｓｃ＞Ｓｅのとき）には、論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。つまり、最大値ＳｃとＳｅが上述のＳｃ＞Ｓｅの関係となった場合、比較器６ｃｆは、予測値〈Ｙ〉がホールド信号Ｙｈ１に対し大きく乖離した値であり、パイロット信号やサブキャリアに近似していない不適切な予測値〈Ｙ〉が予測されたものとして、論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。
【００８４】
一方、最大値Ｓｃが最大値Ｓｅより小さな値のとき（すなわち、Ｓｃ≦Ｓｅのとき）には、比較器６ｃｆは、予測値〈Ｙ〉がホールド信号Ｙｈ１に対し大きく乖離していない値であり、パイロット信号やサブキャリアに近似した適切な予測値〈Ｙ〉が予測されたものとして、論理“Ｈ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。
【００８５】
そして、比較器６ｃｆは、論理“Ｌ”の制御信号ＣＮＴ２をスイッチ素子ＳＷ２に供給することにより、減算器６ｂとスイッチ素子ＳＷ１間をオフ（非導通）にし、補間量として求められた差ΔＹをスイッチ素子ＳＷ１側へ供給するのを禁止する。
【００８６】
また、比較器６ｃｆは、図３に示されている論理“Ｈ”の制御信号ＣＮＴ２をスイッチ素子ＳＷ２に供給することにより、減算器６ｂとスイッチ素子ＳＷ１間をオン（導通）にし、補間量として求められた差ΔＹをスイッチ素子ＳＷ１側へ供給する。
【００８７】
スイッチ素子ＳＷ１は、ホールド制御信号ＣＮＴ１に従ってオンオフ動作する。
すなわち、スイッチ素子ＳＷ１は、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”となる期間（ホールド期間）においてオンとなり、スイッチ素子ＳＷ２を介して転送されてくる差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給する。
【００８８】
また、スイッチ素子ＳＷ１は、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”となる期間（ホールド期間以外の期間）ではオフとなり、差ΔＹを加算器５に供給するのを停止又は禁止する。
【００８９】
したがって、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、下記の第１条件の場合には、差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給し、第２条件の場合には、補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給するのを停止又は禁止する。
〔第１条件〕
ホールド制御信号ＣＮＴ１と制御信号ＣＮＴ２が共に論理“Ｈ”のとき、差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給する。
〔第２条件〕
制御信号ＣＮＴ２が論理“Ｌ”のときには、ホールド制御信号ＣＮＴ１に関わらず、差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給しない。
【００９０】
これら第１，第２条件に基づいてスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ動作が制御されると、第１条件が満足されるときには、上述の適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合に相当することから、加算器５は、ホールド信号Ｙｈ１に対して適切な補間量Ｓｃｍｐを加算する。よって、第１条件が満足されるときには、ホールド信号Ｙｈ１のホールド期間におけるホールド信号成分に、適切な補間量Ｓｃｍｐが加算され、ホールド回路４ａのホールド処理に際して欠落することとなった信号成分を適切に補間する。
【００９１】
また、第２条件が満足されるときには、上述の不適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合に相当することから、加算器５は、たとえホールド期間であっても、ホールド信号Ｙｈ１に対して不適切な補間量Ｓｃｍｐを加算しない。
【００９２】
次に、かかる構成を有するノイズ除去装置の動作を、図６及び図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、これら図６及び図７に示されている波形は、全て同じ時間軸に合わせて示されている。
【００９３】
図６（ａ）はクロック発生部６ｄより出力されるクロックＣＫ、同図（ｂ）はノイズＮｚが重畳した入力信号Ｙｉｎ、同図（ｃ）はホールド信号Ｙｈ１、同図（ｄ）は予測フィルタ７で生成される予測値〈Ｙ〉の各波形列を示している。
【００９４】
また、図７（ａ）は、図５に示した減算器６ｃａより出力される減算結果Ｓａ、同図（ｂ）は絶対値演算部６ｃｂの演算結果Ｓｂ、同図（ｃ）は絶対値演算部６ｃｄの演算結果Ｓｄ、同図（ｄ）は最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅより出力される最大値ＳｃとＳｅの各波形列を示し、更に、図７（ｅ）は、比較器６ｃｆより出力される制御信号ＣＮＴ２を入力信号Ｙｉｎに対応させて示している。
【００９５】
まず、動作を詳細に説明する前に、入力信号Ｙｉｎを入力して出力信号Ｙｏｕｔを生成するまでの動作を概説する。
【００９６】
図６（ｂ）に例示するような入力信号Ｙｉｎが入力されると、ホールド制御信号生成部４ｂがノイズＮｚを検出し、そのノイズＮｚの発生期間に相当するホールド期間を表すホールド制御信号ＣＮＴ１を出力する。
【００９７】
更にホールド回路４ａが、ホールド制御信号ＣＮＴ１に従って、ホールド処理を行うことで、図６（ｃ）に示すようなノイズ除去を施したホールド信号Ｙｈ１を出力する。
【００９８】
そして、ホールド期間において、上述の第１条件に従ってスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２側から加算器５に補間量Ｓｃｍｐが供給されると、加算器５は、ホールド信号Ｙｈ１に対し補間量Ｓｃｍｐを加算し、それによって、パイロット信号やサブキャリアその他の必要な信号成分を補間した出力信号Ｙｏｕｔを生成して出力する。
【００９９】
また、予測フィルタ７が予測演算することでパイロット信号やサブキャリアその他の必要な信号成分に近似した予測値〈Ｙ〉を生成し、更にホールド回路６ａと減算器６ｂが、その予測値〈Ｙ〉からパイロット信号やサブキャリアその他の必要な信号成分を補間するための差ΔＹを生成し、上述のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２によるオンオフ制御の下で、その差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給することにより、適切な補間を行わせる。
【０１００】
このように、予測フィルタ７とホールド回路６ａと減算器６ｂ及びスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２とから成るいわゆる帰還経路が、加算器５に対して設けられているため、ホールド信号Ｙｈ１では欠落されることなったパイロット信号やサブキャリアその他の信号成分が補間量Ｓｃｍｐによって補間され、その結果、ノイズについては適切に除去され、必要な信号成分については適切な補間のなされた出力信号Ｙｏｕｔが生成されるようになっている。
【０１０１】
次に、本ノイズ除去装置の動作を詳細に説明する。
【０１０２】
上述したように、図６（ａ）に例示したノイズＮｚを含んだ入力信号Ｙｉｎが供給されると、ホールド回路４ａから図６（ｂ）に示したホールド信号Ｙｈ１が出力され、補間処理のなされた出力信号Ｙｏｕｔが加算器５より出力されることとなる。
そして、予測フィルタ７がサンプル信号Ｙを入力して予測演算を行うと、図６（ｄ）に示すような予測値〈Ｙ〉を出力する。
【０１０３】
一方、図５に示した構成から成る誤差検出部６ｃでは、上述の帰還経路による処理と並行して、ホールド信号Ｙｈ１と予測値〈Ｙ〉とに基づいて制御信号ＣＮＴ２を生成するための処理が行われる。
つまり、図５に示した減算器６ｃａが、ホールド信号Ｙｈ１と予測値〈Ｙ〉を入力し、予測値〈Ｙ〉からホールド信号Ｙｈ１を減算することにより、図７（ａ）に示す減算結果Ｓａを出力する。
【０１０４】
また、絶対値演算部６ｃｂが減算結果Ｓａの絶対値を求めることにより、図７（ｂ）に示す演算結果Ｓｂを出力する。
また、絶対値演算部６ｃｄがホールド信号Ｙｈ１の絶対値を求めることにより、図７（ｃ）に示す演算結果Ｓｄを出力する。
【０１０５】
そして、最大値検出部６ｃｃが、クロックＣＫの各周期における演算結果Ｓｂの最大値Ｓｃ、最大値検出部６ｃｅが、クロックＣＫの各周期における演算結果Ｓｄの最大値Ｓｅを検出することにより、図７（ｄ）に示す階段波状の最大値ＳｃとＳｅを出力する。
【０１０６】
ここで、図６（ｄ）に示されている予測値〈Ｙ〉は、図４（ｂ）に示した予測フィルタ７の特性に依存した波形となる。つまり、図４（ｂ）に示したように、予測フィルタ７は、サンプル信号Ｙに含まれている約１ｋＨｚより低周波域の信号成分等と、１９ｋＨｚの整数倍の周波数の信号成分等を予測演算する際の予測誤差量が小さくなるという特性を有していることから、上述の低周波域と１９ｋＨｚの整数倍の周波数の信号成分等の予測値〈Ｙ〉を大きな値で生成する。
したがって、１９ｋＨｚのパイロット信号と３８ｋＨｚのサブキャリアの夫々の予測値〈Ｙ〉が適切に生成される。
【０１０７】
ところが、図４（ｂ）に示されるように、これらパイロット信号とサブキャリアよりも高い周波数であって、１９ｋＨｚの整数倍に当たる周波数における予測誤差量も小さいことから、これらの周波数の信号成分やノイズ成分等の予測値〈Ｙ〉も大きな値で生成されてしまう場合があり、特に、それらの予測値〈Ｙ〉がパイロット信号とサブキャリアの予測値〈Ｙ〉よりも大きな値となった場合には、加算器５が不適切な補間量Ｓｃｍｐによってホールド信号Ｓｈ１を補間してしまうという問題を生じる。
【０１０８】
そこで、図５に示した誤差検出部６ｃが、上述の１９ｋＨｚの整数倍に当たる周波数の信号成分やノイズ成分等の予測値〈Ｙ〉が不適切な（大きく乖離した）値となった場合を検出し、不適切な補間を行うのを停止又は禁止するための処理を行っている。
【０１０９】
まず、図５中の減算器６ｃａが、予測値〈Ｙ〉とホールド信号Ｙｈ１との差を求めることで、図６（ａ）に示したように、ホールド信号Ｙｈ１に対する予測値〈Ｙ〉の乖離量を表す減算値Ｓａを求め、更に、絶対値演算部６ｃｂが減算値Ｓａの絶対値を求めることで、上述の乖離量を正値の演算結果Ｓｂに揃える。
そして、最大値検出部６ｃｃが、クロック信号ＣＫの周期内に生じる演算結果Ｓｂの最大値を検出することで、上述の最も大きな乖離量を表す最大値Ｓｃを出力する。
【０１１０】
一方、上述の減算器６ｃａと絶対値演算部６ｃｂ及び最大値検出部６ｃｃによる処理と並行して、絶対値演算部６ｃｄが、ホールド信号Ｙｈ１の絶対値│Ｙｈ１│を表す演算結果Ｓｄを求めて、更に最大値検出部６ｃｅが、クロック信号ＣＫの周期内に生じる演算結果Ｓｄの最大値を検出することで、ホールド信号Ｙｈ１の最も大きな値を表す最大値Ｓｅを出力する。
【０１１１】
そして、比較器６ｃｆは、上述の最も大きな乖離量を表す最大値Ｓｃとホールド信号Ｙｈ１の最も大きな値を表す最大値Ｓｅとを比較し、最大値Ｓｅに対して最大値Ｓｃが大きな値であれば、予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｓｈ１に対して大きく乖離しており、不適切な予測値〈Ｙ〉であるとして、図７（ｅ）に示すような論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。また、比較器６ｃｆが最大値ＳｅとＳｃとを比較した結果、最大値Ｓｅが最大値Ｓｃより小さな値であれば、予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｓｈ１に対して大きく乖離しておらず、適切な予測値〈Ｙ〉であるとして、論理“Ｈ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。
【０１１２】
そして、比較器６ｃｆは、論理“Ｌ”の制御信号ＣＮＴ２によってスイッチ素子ＳＷ２をオフ（非導通）にすることで、上述の第２条件に相当する処理、すなわち補間処理を停止又は禁止する。この補間処理の停止又は禁止を設定することで、加算器５が不適切な補間量Ｓｃｍｐによってホールド信号Ｓｈ１を補間してしまい、却ってノイズを含んだ出力信号Ｓｏｕｔを生成してしまうという問題の発生を未然に防止する。
【０１１３】
また、比較器６ｃｆは、論理“Ｈ”の制御信号ＣＮＴ２によってスイッチ素子ＳＷ２をオン（導通）にすることで、上述の第１条件に相当する処理、すなわちホールド制御信号ＣＮＴ１によってスイッチ素子ＳＷ１がオンとなっているホールド期間において、加算器５に補間処理を行わせる。すなわち、この補間処理を行わせることで、ホールド信号Ｓｈ１では欠落することとなったパイロット信号やサブキャリアを再現した出力信号Ｓｏｕｔを生成させることができる。
【０１１４】
このように、本実施例のノイズ除去装置によれば、ホールド回路４ａにおいてノイズ除去の処理が行われた結果欠落することとなったホールド信号Ｙｈ１中の信号成分を補間する際、誤差検出部６ｃが、予測フィルタ７で生成される予測値〈Ｙ〉が適切か否かを判断し、適切な値のときに限って補間値Ｓｃｍｐを加算器５に供給して補間を行わせるようにしたので、適切なノイズ除去と適切な補間とを両立させることができるという優れた効果を発揮する。
【０１１５】
以上に述べたように、本実施形態並びに実施例のノイズ除去装置によれば、予測器７並びに予測フィルタ７によって、補間すべき補間量Ｓｃｍｐの生成を可能とし、ただし、これら予測器７と予測フィルタ７が適切な予測値を生成し得ない事態が生じた場合には、補間処理を停止又は禁止し、適切な予測値が生成された場合には補間処理を行うようにしたので、適切なノイズ除去と適切な補間とを両立させることができる。
【０１１６】
なお、上述の実施例では、図５に示した誤差検出部６ｃでは、最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅがクロックＣＫで設定される所定期間において生じる演算結果Ｓｂ，Ｓｄの各最大値Ｓｃ，Ｓｅを求め、その最大値Ｓｃ，Ｓｅを比較器６ｃｆが比較することで、予測値〈Ｙ〉が不適切か否か検出することとしている。しかし、必ずしも上述の最大値Ｓｃ，Ｓｅを求める必要はない。つまり、最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅを省略し、比較器６ｃｆが演算結果Ｓｂ，Ｓｄを比較し、Ｓｂ＞Ｓｄのときには予測値〈Ｙ〉は不適切であるとして、論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を生成し、Ｓｂ≦Ｓｄのときには予測値〈Ｙ〉は適切であるとして、論理“Ｈ”となる制御信号ＣＮＴ２を生成するようにしてもよい。
【０１１７】
また、以上の実施形態及び実施例では、主として、ＦＭラジオ受信機で生成されるＦＭ検波信号に含まれることとなった例えば自動車のイグニッションノイズを除去するめのノイズ除去装置について説明したが、自動車のイグニッションノイズ以外のノイズを効果的に除去するためのノイズ除去装置や、ＦＭラジオ受信機以外の各種通信機器やその他の電子機器で処理される信号から様々なノイズを効果的に除去するためのノイズ除去装置として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のノイズ除去装置の構成並びに動作を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るノイズ除去装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施例のノイズ除去装置の構成を示した図である。
【図４】本実施例のノイズ除去装置に設けられている予測フィルタの構成並びに特性を示した図である。
【図５】本実施例のノイズ除去装置に設けられている誤差検出部の構成を示した図である。
【図６】本実施例のノイズ除去装置の動作を説明するための図である。
【図７】更に、本実施例のノイズ除去装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
３…ノイズ除去装置
４…保持部
５…合成部、加算器
６…補間制御部
７…予測器、予測フィルタ
４ａ…ホールド回路
４ｂ…ホールド制御信号生成部
６ａ…ホールド回路
６ｂ…減算器
６ｃ…誤差検出部
６ｃａ…減算器
６ｃｂ…絶対値演算部
６ｃｄ…絶対値演算部
６ｃｃ…最大値検出部
６ｃｅ…最大値検出部
６ｃｆ…比較器
８…ＦＭ受信部
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば受信装置等の電子機器で処理される信号からノイズを除去するノイズ除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外来ノイズ等のノイズに対して優れた耐ノイズ性を有する電子機器の開発が重要な課題となっている。
【０００３】
例えば、ラジオ放送を受信するラジオ受信機等の受信装置、無線通信機、携帯電話機等、その他の通信機器にあっては、外来ノイズ等の影響を受けやすい環境下で使用される場合があることから、優れた耐ノイズ性を備えることが重要な課題となっている。
【０００４】
より具体的な事例を述べれば、自動車に搭載される車載用ラジオ受信機の場合、例えば自動車より発せられるイグニッションノイズ等の外来ノイズの影響を受けやすい。そこで、検波信号に含まれた外来ノイズを除去することで、高品位の音声再生を実現しようとするノイズ除去方法が検討されている。
【０００５】
このノイズ除去方法を講じるための従来のノイズ除去装置として、図１（ａ）に示す構成のものが考えられている。
このノイズ除去装置は、ＦＭ検波されたＦＭ検波信号Ｙｉｎを入力するホールド回路１と、ホールド制御信号生成部２とを備えている。
【０００６】
ホールド制御信号生成部２は、所定のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと波形整形回路とを備えており、図１（ｂ）に例示すようなノイズＮｚを含んだ検波信号Ｙｉｎが供給されると、そのＦＭ検波信号Ｙｉｎを上述のハイパスフィルタに通すことで各ノイズＮｚを抽出し、更にその抽出したノイズＮｚを上述の波形整形回路で波形整形することで、ノイズＮｚの夫々の発生期間を表す矩形波状のホールド制御信号ＣＮＴを生成する。
【０００７】
つまり、ホールド制御信号ＣＮＴは、ノイズＮｚの発生開始時点で論理“Ｌ”から論理“Ｈ”に反転し、ノイズＮｚの終了時点で論理“Ｈ”から論理“Ｌ”に再び反転する、いわゆる２値信号として生成される。
【０００８】
ホールド回路１は、ホールド制御信号ＣＮＴによって制御される所謂Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）で構成されている。そして、ホールド制御信号ＣＮＴが論理“Ｌ”のとき、すなわちノイズＮｚが生じていないときには、ホールド回路１はＦＭ検波信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力し、一方、ノイズＮｚが発生すると、ホールド制御信号ＣＮＴが論理“Ｌ”から“Ｈ”に反転するいわゆる立ち上がりエッジの時点において、ＦＭ検波信号Ｙｉｎの信号成分をホールド（保持）し、ホールド制御信号ＣＮＴが継続して論理“Ｈ”となっている期間中（すなわちノイズＮｚが生じている期間中）、上述のホールドした信号成分のレベルを維持して出力する。
【０００９】
この従来のノイズ除去装置によると、図１（ｂ）の最下段の波形として示されているように、ノイズＮｚが生じた期間、つまりホールド制御信号ＣＮＴが継続して論理“Ｈ”となっている期間では、ホールド回路１より出力されるＦＭ検波信号Ｙｏｕｔのレベルが上述のホールドされた信号成分のレベルに固定されることから、例えばイグニッションノイズ等の比較的高いエネルギーのノイズがＦＭ検波信号Ｙｏｕｔに重畳した場合でも、強制的にそのノイズＮｚを除去することが可能となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のノイズ除去装置は、上述のＦＭ検波信号Ｙｉｎに重畳したノイズを効果的に除去することが可能である。しかし、信号成分とノイズとを区別することが困難な場合があり、本来除去すべきでない信号成分を除去してしまうという問題があった。
【００１１】
そして、本来除去すべきでない必要な信号成分が除去されると、上述のホールド回路１より出力されるＦＭ検波信号Ｙｏｕｔに基づいて高品位の音声再生等を実現することが困難となる等の問題を生じていた。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ノイズの除去を適切に行うノイズ除去装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のノイズ除去装置は、入力信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去装置であって、前記入力信号に含まれるノイズの発生期間を検出し、ノイズが発生していない期間では前記入力信号を通過させて出力し、前記ノイズの発生期間では前記入力信号をホールド状態にして出力する保持手段と、前記保持手段より出力される信号における前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に対して補間量を合成する合成手段と、前記合成手段の出力信号を予測演算することにより、前記入力信号に近似する予測値を演算する予測手段と、前記予測値の変化量を前記補間量として求めると共に、前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値のときには、前記合成手段に対して前記補間量の合成を停止させ、前記予測値が適切な値のときには、前記合成手段に対して前記補間量の合成を行わせる補間制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０に記載のノイズ除去方法は、入力信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去方法であって、前記入力信号に含まれるノイズの発生期間を検出し、ノイズが発生していない期間では前記入力信号を通過させて出力し、前記ノイズの発生期間では前記入力信号をホールド状態にして出力する保持工程と、前記保持工程により出力される信号における前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に対して補間量を合成する合成工程と、前記合成工程で生成される出力信号を予測演算することにより、前記入力信号に近似する予測値を演算する予測工程と、前記予測値の変化量を前記補間量として求めると共に、前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値のときには、前記合成工程による前記補間量の合成を停止させ、前記予測値が適切な値のときには、前記合成工程による前記補間量の合成を行わせる補間制御工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図２を参照して説明する。
なお、図２は本実施形態のノイズ除去装置の構成を示すブロック図である。
また、説明の便宜上、ＦＭ放送を受信して検波するＦＭ受信部８より出力されるＦＭ検波信号Ｙｉｎに含まれているノイズを除去する場合について説明する。
【００１５】
図２において、本ノイズ除去装置３は、保持手段（以下「保持部」という）４、合成手段（以下「合成部」という）５、補間制御手段（以下「補間制御部」という）６、及び、予測手段（以下「予測器」という）７を備えて構成されている。
【００１６】
保持部４は、ＦＭ受信部８より出力されるＦＭ検波信号Ｙｉｎ（以下「入力信号」という）を入力すると共に、その入力信号Ｙｉｎにノイズが含まれているか否か検出し、ノイズが含まれていない期間では入力信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力し、ノイズの発生期間では入力信号Ｙｉｎをホールド状態にして出力する。
【００１７】
すなわち、ＦＭ受信部８が放送局からの到来電波をアンテナＡＮＴを介して受信し、選局及び周波数変換を行うことで中間周波信号（ＩＦ信号）を生成し、更にその中間周波信号を検波することによりＦＭ検波信号を生成すると、保持部４はそのＦＭ検波信号を入力信号Ｙｉｎとして入力する。
【００１８】
そして、保持部４は、ノイズが検出されない間、入力信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力し、一方、ノイズが検出されると、そのノイズを検出した時点の直前で入力した入力信号Ｙｉｎの信号成分をホールド（保持）し、そのノイズが消えるまでのノイズ発生期間中継続して、上述のホールドした信号成分（以下「ホールド信号成分」という）のレベルを維持して出力する。
また、保持部４は、上述のノイズ発生期間（以下「ホールド期間」という）を表すホールド制御信号ＣＮＴ１を補間制御部６へ供給する。
【００１９】
なお、説明の便宜上、保持部４から出力される信号をホールド信号Ｙｈ１と呼ぶこととする。すなわち、上述したように保持部４は、入力信号Ｙｉｎをそのまま通過させて出力する場合と、ホールド信号成分をホールド期間中に出力する場合とがあるが、保持部４から出力されるこれら信号の総称をホールド信号Ｙｈ１と呼ぶこととする。
【００２０】
合成部５は、上述のホールド期間において、補間制御部６から供給される補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に合成する。つまり、ホールド期間におけるホールド信号成分のレベルがＹｈ１＿ＨＯＬＤであったとすると、合成部５は、これに補間量Ｓｃｍｐを合成することにより、ホールド期間におけるホールド信号Ｙｈ１のレベルを（Ｙｈ１＿ＨＯＬＤ＋Ｓｃｍｐ）にする。
【００２１】
かかる合成処理により、保持部４においてホールド処理が行われた際に欠落することとなった信号成分を補間量Ｓｃｍｐによって補間（合成）し、必要な信号成分を有したＦＭ検波信号（以下「出力信号」という）Ｙｏｕｔにして出力する。
【００２２】
予測器７は、出力信号Ｙｏｕｔをサンプル信号Ｙとして入力する。そして、サンプル信号Ｙに基づいて予測演算を行うことにより、予測値〈Ｙ〉を求める。
つまり予測器７は、予め決められた所定のサンプリング間隔ΔＴ毎に同期してサンプル信号Ｙを入力することにより、サンプル信号Ｙをそのサンプリング間隔ΔＴに同期したサンプル値系列として入力する。更に予測器７は、サンプリング間隔ΔＴに同期してサンプル信号Ｙを入力する度毎に、その入力時点より遡る所定期間Ｔ内に既に入力した複数個ｎのサンプル値系列を利用して、入力信号Ｙｉｎに近似した予測値〈Ｙ〉を求める。
【００２３】
ここで、予測器７は、保持部４においてホールド処理が行われる際に欠落する可能性のある信号成分の特徴を特徴抽出して、その信号成分に近似した予測値〈Ｙ〉を忠実に再現することができるように、予測演算手法が予め設定されている。
【００２４】
予測演算すべき対象を具体的に例示すれば、ＦＭ受信部８より保持部４に供給される入力信号（ＦＭ検波信号）Ｙｉｎには、いわゆる音声再生に供される信号成分のみならず、１９ｋＨｚのパイロット信号や３８ｋＨｚのサブキャリア等の制御信号が含まれていることが一般に知られている。保持部４が仮にこれらパイロット信号やサブキャリア等をノイズとして検出し、ホールド処理を行うこととなると、保持部４から出力されるホールド信号Ｙｈ１は、パイロット信号やサブキャリア等が欠落した信号となってしまう。更に、合成部５において、上述のパイロット信号やサブキャリア等が欠落したホールド信号Ｙｈ１に対して補間等の何らの処理も施さなければ、出力信号Ｙｏｕｔもパイロット信号やサブキャリア等の欠落した信号となってしまい、その出力信号Ｙｏｕｔに基づいて音声再生等の処理を行っても高品位の音声等を再生することが困難となる。
【００２５】
そこで、パイロット信号やサブキャリア等の欠落防止を図り得るノイズ除去装置３を実現する場合には、パイロット信号やサブキャリア等に近似した予測値〈Ｙ〉を忠実に再現すべく、予測器７の予測演算手法を次のように予め設定する。
【００２６】
まず、１９ｋＨｚのパイロット信号や３８ｋＨｚのサブキャリアを対象として予測値〈Ｙ〉を求めるのに、１９ｋＨｚと３８ｋＨｚとの最小公倍数の周波数ｆｃに対して整数倍ｋ（ｋは自然数）の関係を有する周波数（ｋ×ｆｃ）を決め、その周波数（ｋ×ｆｃ）の逆数１／（ｋ×ｆｃ）に相当する期間を上述の期間Ｔと決めておく。例えば、上述の周波数（ｋ×ｆｃ）として３８ｋＨｚに決めた場合、その逆数に相当する期間１／（３８×１０３）秒を上述の期間Ｔと決めておく。更にパイロット信号やサブキャリアが発生するときのそれらの時間幅よりも短い期間を上述のサンプリング間隔ΔＴとして予め決める。
【００２７】
このように予測器７を予め設定しておくと、予測器７はサンプリング信号Ｙをサンプリング間隔ΔＴに同期して高分解能でサンプリングし、上述の期間Ｔ内に得られる複数個ｎ（すなわち、ｎ＝Ｔ／ΔＴ）分のサンプル値系列を保持しつつ、最新のサンプル値を入力する度に最も古いサンプル値を廃棄するという所謂ファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）処理等によって、サンプル値系列を更新していく。
【００２８】
そして予測器７は、サンプリング間隔ΔＴに同期して、ｎ個のサンプル値から成るサンプル値系列を利用して予測演算することで、パイロット信号やサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉を求める。
【００２９】
なお、予測演算手法については、上述のサンプル値系列を相関演算することで相関値を求め、その相関値を上述の予測値〈Ｙ〉とする相関演算方法や、上述のサンプル値系列を予測フィルタに入力して学習させ、その学習によって得られる予測フィルタのフィルタ係数の値を上述の予測値〈Ｙ〉として求める学習同定法、その他様々な予測演算手法を適用して予測器７を構成することが可能である。また、後述の実施例において、予測演算手法のより詳細な具体例を説明することとする。
【００３０】
補間制御部６は、予測器７より出力される予測値＜Ｙ＞を、ホールド制御信号ＣＮＴ１の発生タイミングに同期して保持すると共に、新たなホールド制御信号ＣＮＴ１が出力される度に、新たな予測値＜Ｙ＞に更新して保持する。
【００３１】
更に補間制御部６は、サンプリング間隔ΔＴ毎に予測器７より出力される最新の予測値＜Ｙ＞と、上述の既に保持しておいた予測値〈Ｙ〉（以下「ホールド予測値〈Ｙｈ２〉という」）との差を求め、その差（すなわち変化量）を補間量Ｓｃｍｐとして生成する。
【００３２】
より具体的に述べれば、夫々のある時点ｔａ，ｔｂ，ｔｃ … において、保持部４からホールド制御信号ＣＮＴ１が出力され、また、夫々の時点ｔａ，ｔｂ，ｔｃ … において予測器７から出力された予測値〈Ｙ〉が、〈Ｙａ〉，〈Ｙｂ〉，〈Ｙｃ〉…であったとする。更に、各時点ｔａ，ｔｂ，ｔｃを開始点とする各ホールド期間（別言すれば、ホールド制御信号ＣＮＴ１で示されるノイズ発生期間）がτａ，τｂ，τｃであったとする。
【００３３】
かかる場合には、補間制御部６は、ホールド期間τａでは予測値〈Ｙａ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として保持する。また、ホールド期間τｂでは予測値〈Ｙｂ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として保持する。また、ホールド期間τｃでは予測値〈Ｙｃ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として保持する。
【００３４】
そして更に、ホールド期間τａの期間内において、サンプリング間隔ΔＴ毎に予測器７より出力される各予測値＜Ｙ＞が、＜Ｙａ１＞，＜Ｙａ２＞，＜Ｙａ３＞ … であったとすると、補間制御部６は、既に保持しておいたホールド予測値〈Ｙｈ２〉と予測値＜Ｙａ１＞，＜Ｙａ２＞，＜Ｙａ３＞ …との差、すなわち、（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ１＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ２＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ３＞） … を求めて、夫々の差（変化量）を補間量Ｓｃｍｐとする。つまり、補間制御部６は、ホールド期間τａに較べて短時間のサンプリング間隔ΔＴに同期して、上述の差（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ１＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ２＞），（〈Ｙａ〉−＜Ｙａ３＞） … を求め、時間的に高分解能の補間量Ｓｃｍｐを求める。
【００３５】
また、上述のホールド期間τｂの期間内において、サンプリング間隔ΔＴ毎に予測器７より出力される各予測値＜Ｙ＞が、＜Ｙｂ１＞，＜Ｙｂ２＞，＜Ｙｂ３＞，＜Ｙｂ４＞ … であったとすると、その場合にも同様に、補間制御部６は、既に保持しておいたホールド予測値〈Ｙｈ２〉と予測値＜Ｙｂ１＞，＜Ｙｂ２＞，＜Ｙｂ３＞，＜Ｙｂ４＞ …との差、すなわち（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ１＞），（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ２＞），（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ３＞），（〈Ｙｂ〉−＜Ｙｂ４＞） … を求めて、夫々の差（変化量）を補間量Ｓｃｍｐとする。
【００３６】
そして以下同様に、補間制御部６は既に保持しておいたホールド予測値〈Ｙｈ２〉と、サンプリング間隔ΔＴ毎に得られる予測値〈Ｙ〉との差（変化量）、すなわち補間量Ｓｃｍｐを求めるための処理を繰り返す。
更に補間制御部６は、ホールド制御信号ＣＮＴ１で示されるホールド期間において、上述の補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に対し補間すべきか決定する。
【００３７】
つまり、予測演算によっていわゆる元の信号を予測する機能を有する予測器７は、例えばサンプル信号Ｙの周波数特性等が変動すると、精度の良い予測演算が困難となり、上述のパイロット信号やサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉を正確に求めることが困難となる場合がある。そして、予測器７がパイロット信号やサブキャリアに近似しない不適切な予測値〈Ｙ〉を出力した場合、補間制御部６で生成される上述の補間量Ｓｃｍｐも不適切な値になり、合成部５がこの不適切な補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に合成することでホールド信号Ｙｈ１の欠落している信号成分を補間することになると、却って出力信号Ｙｏｕｔにノイズが追加されてしまうという悪い効果が生じることになる。つまり、保持部４においてノイズ除去されたホールド信号Ｙｈ１に対して、不適切な補間量Ｓｃｍｐが合成されてしまい、却って補間処理を行わない方や良いという逆効果を招くことになる。
【００３８】
そこで、補間制御部６は、不適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、補間量Ｓｃｍｐを合成部５に供給するのを止める、または、合成部５に対し合成処理の禁止を指示することにより、ホールド信号Ｙｈ１をそのまま出力信号Ｙｏｕｔとして通過させ、ノイズの無い出力信号Ｙｏｕｔとして出力させる。一方、適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、補間量Ｓｃｍｐを合成部５に供給してホールド信号Ｙｈ１に合成させることにより、例えばパイロット信号やサブキャリア等の欠落していた信号成分を補間した出力信号Ｙｏｕｔを出力させる。
【００３９】
かかる補間処理を行うべく、補間制御部６は、まず、ホールド制御信号ＣＮＴ１で示されるホールド期間において、ホールド信号Ｙｈ１と予測値〈Ｙ〉とをサンプリング間隔ΔＴよりも更に短時間の時間間隔で入力し、その入力の度に、ホールド期間におけるホールド信号Ｙｈ１の値（レベル）と予測値＜Ｙ＞とを比較し、ホールド信号Ｙｈ１に対し予測値＜Ｙ＞が所定条件より大きく乖離している場合にはその予測値＜Ｙ＞を不適切、上述の乖離が所定条件より小さい場合には予測値＜Ｙ＞を適切なものとする。
【００４０】
そして、不適切な予測値＜Ｙ＞を検出したときには、上述の補間量Ｓｃｍｐによるホールド期間における補間を停止又は禁止し、適切な予測値＜Ｙ＞を検出したときには、ホールド期間において補間量Ｓｃｍｐによる補間を行う。
より具体的には、補間制御部６は、ホールド期間内の同時刻に取得した予測値＜Ｙ＞とホールド信号Ｙｈ１との差分の絶対値│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│と、そのホールド信号Ｙｈ１の絶対値│Ｙｈ１│とを求める。そして、次式（１）で表される条件に該当した場合には、予測値＜Ｙ＞を不適切なものとする。
【００４１】
│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│＞│Ｙｈ１│ ……（１）
一方、 次式（２）で表される条件に該当した場合には、予測値＜Ｙ＞を適切なものとする。
【００４２】
│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│≦│Ｙｈ１│ ……（２）
つまり、上述した例えばサンプル信号Ｙの周波数特性等が変動し、その結果、上記式（１）の条件に該当するような予測値〈Ｙ〉が生成されたとすると、その予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｙｈ１に対して大きく乖離した値になった場合に相当することになり、更にその乖離の大きな予測値〈Ｙ〉に基づいて生成される補間量Ｓｃｍｐは、補間に利用するには不適切な値となってしまう。したがって、合成部５がその不適切な補間量Ｓｃｍｐをホールド期間においてホールド信号Ｙｈ１に合成することになると、その補間量Ｓｃｍｐが逆にノイズとなって出力信号Ｙｏｕｔに混入するという逆効果を招くこととなるため、補間制御部６は、上述の不適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、ホールド期間において、補間量Ｓｃｍｐによる補間を行うのを停止又は禁止する。
【００４３】
一方、上記式（２）の条件に該当するような予測値〈Ｙ〉が生成された場合には、その予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｙｈ１に対して乖離の小さな値となった場合に相当することになり、更にその乖離の小さな予測値〈Ｙ〉に基づいて生成される補間量Ｓｃｍｐは補間に適した値となる。したがって、補間制御部６は、合成部５に指示して、その適切な補間量Ｓｃｍｐをホールド期間においてホールド信号Ｙｈ１に合成させることにより、パイロット信号やサブキャリア等の欠落していた信号成分を補間した出力信号Ｙｏｕｔを生成させる。
【００４４】
このように本実施形態のノイズ除去装置３によれば、まず、保持部４において入力信号Ｙｉｎのノイズを適切に除去するので、ノイズ低減効果の得られる出力信号Ｙｏｕｔを生成することができる。
【００４５】
更に、仮に除去すべきでない信号成分（例えば、上述のパイロット信号やサブキャリア等の必要な信号成分）が保持部４において除去され、必要な信号成分の欠落したホールド信号Ｙｈ１が生じた場合、それらの信号成分を予測器７が予測すると共に、補間制御部６がその予測値〈Ｙ〉に基づいて補間量Ｓｃｍｐを生成し、更に合成部５がホールド期間において補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に補間（合成）するので、必要な信号成分を有した出力信号Ｙｏｕｔを生成することができる。
【００４６】
更に、何らかの影響で予測器７が適切な予測値〈Ｙ〉を求めることができないような場合、その不適切な予測値〈Ｙ〉に基づいて生成される補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に対して補間しないようにしたので、適切な補間処理を行うことができ、ノイズ低減効果の得られる出力信号Ｙｏｕｔを生成することができる。
【００４７】
このように、入力信号Ｙｉｎに含まれているノイズを保持部４で除去すると共に、そのノイズ除去に伴って除去された信号成分を、予測器７で予測された予測値〈Ｙ〉に基づいて生成した補間量Ｓｃｍｐによって補間し、更に、補間処理に際して、予測値〈Ｙ〉が不適切な場合には上記補間量Ｓｃｍｐによる補間を行わず、予測値〈Ｙ〉が適切な場合に補間を行うので、ノイズの除去と必要な信号成分の補間とを可能にし、更に不適切な補間量で補間してしまう等の問題の発生を未然に防止することができる。
よって、必要な信号成分を除去してしまうといった問題の発生を未然に防止しつつ、ノイズの除去を適切に行うことが可能なノイズ除去装置を提供することができる。
【００４８】
【実施例】
次に、図３乃至図７を参照して、ノイズ除去装置の実施例を説明する。
【００４９】
なお、本実施例のノイズ除去装置は、スーパーヘテロダイン方式の車載用ＦＭ受信機に設けられるものであり、その車載用ＦＭ受信機に備えられている選局回路、周波数変換器等及び検波器によって生成されるＦＭ検波信号を入力信号Ｙｉｎとして入力する。
そして、その入力信号Ｙｉｎに重畳している例えばイグニッションノイズ等のノイズを除去すると共に、パイロット信号やサブキャリア等の必要な信号成分の欠落を防止すべく適切な補間処理を施したＦＭ検波信号Ｙｏｕｔを生成して出力する。
【００５０】
まず、図３を参照して本ノイズ除去装置の構成を詳述する。
本ノイズ除去装置は、図２に示した保持部４に相当するホールド回路４ａ及びホールド制御信号生成部４ｂと、合成部５に相当する加算器５と、予測器７に相当する予測フィルタ７が備えられている。
【００５１】
更に、図２に示した補間制御部６に相当する回路が、第１のスイッチ素子ＳＷ１と第２のスイッチ素子ＳＷ２、ホールド回路６ａ、減算器６ｂ、誤差検出部６ｃ及びクロック発生部６ｄによって形成されている。
【００５２】
ここで、ホールド制御信号生成部４ｂは、ノイズ除去の対象とすべきノイズの周波数帯域に合わせられた通過帯域を有するハイパスフィルタに入力信号Ｙｉｎを通し、そのハイパスフィルタを通過したノイズを波形整形することによって、ノイズの発生期間を表す矩形波状のホールド制御信号ＣＮＴ１を生成する。
なお、ホールド制御信号ＣＮＴ１は、上述のノイズ発生期間において論理“Ｈ”、ノイズが発生していない期間で論理“Ｌ”となる２値信号として生成されるようになっている。
そして、ホールド制御信号生成部４ｂは、ホールド制御信号ＣＮＴ１を第１，第２のホールド回路４ａ，６ａと、第１のスイッチ素子ＳＷ１に供給する。
【００５３】
ホールド回路４ａは、ホールド制御信号ＣＮＴ１によって制御される所謂Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）で形成されており、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”のときには、入力信号Ｙｉｎをそのままホールド信号Ｙｈ１として通過させる。一方、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”から“Ｈ”に反転すると、ホールド回路４ａは、その立ち上がりエッジの時点で入力信号Ｙｉｎの信号成分をホールドし、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”から“Ｌ”に再び戻るまでの期間（ホールド期間）、ホールド信号Ｙｈ１のレベルを上述のホールドした信号成分のレベルに維持して出力する。
【００５４】
加算器５は、詳細については後述するが、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”となっているホールド期間においてスイッチ素子ＳＷ１側より補間量Ｓｃｍｐが供給されると、その補間量Ｓｃｍｐをホールド信号Ｙｈ１に加算することで、補間処理を施した出力信号Ｙｏｕｔを生成して出力する。また、スイッチ素子ＳＷ１側より補間量Ｓｃｍｐが供給されないと上述の加算処理を行わず、ホールド信号Ｙｈ１をそのまま通過させて、出力信号Ｙｏｕｔとして出力する。
【００５５】
予測フィルタ７は、出力信号Ｙｏｕｔを予測演算の対象とすべきサンプル信号Ｙとして入力する。つまり、所定のサンプリング間隔ΔＴに同期して、そのサンプル信号Ｙをサンプル値系列として入力する。そして、サンプリング間隔ΔＴに同期してサンプル信号Ｙを入力する度に、サンプリング間隔ΔＴの整数倍ｎの期間Ｔ（＝ｎ×ΔＴ）内において今まで入力した複数個ｎのサンプル値系列を利用して予測演算することで、入力信号Ｙｉｎに近似した予測値＜Ｙ＞を生成する。
【００５６】
より詳細に述べると、予測フィルタ７は、図４（ａ）に示す構成を有する一次のデジタルフィルタで形成されている。
つまり、予測フィルタ７は、直列接続された２４個（ｎ＝２４）の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ２４と、第１２番目の遅延素子ＤＬ１２の出力点に接続された係数器７ａと、第２４番目の遅延素子ＤＬ２４の出力点に接続された係数器７ｂと、係数器７ａの出力から係数器７ｂの出力を減算する減算器７ｃとを備えて構成されている。
【００５７】
これらの遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ２４は何れも、サンプリング間隔ΔＴと等しい遅延時間Ｄに設定されており、最前段に位置する遅延素子ＤＬ１にサンプル信号Ｙ（すなわち、出力信号Ｙｏｕｔ）が入力されることで、そのサンプル信号Ｙをサンプル値系列として入力し、各遅延時間Ｄに従ってより後段側の遅延素子へと転送させていく。
【００５８】
更に、サンプリング間隔ΔＴ及び遅延時間Ｄは、周波数２２８ｋＨｚの逆数に相当する時間、１／（２２８×１０３）秒に設定されており、ＦＭ検波信号に含まれている１９ｋＨｚのパイロット信号と３８ｋＨｚのサブキャリアに相当する予測値＜Ｙ＞を忠実に近似するために設定されている。
【００５９】
つまり、本実施例では、１９ｋＨｚと３８ｋＨｚとの最小公倍数の周波数ｆｃに対して整数倍ｋ（ｋは自然数）の関係を有する周波数（ｋ×ｆｃ）として、２２８ｋＨｚの高い周波数に決め、サンプリング間隔ΔＴと遅延時間Ｄをより細かく設定することによって、サンプル信号Ｙを時間的に高分解能でサンプリングするようにしている。
【００６０】
係数器７ａと７ｂは増幅器等で形成されており、係数器７ａは第１２番目の遅延素子ＤＬ１２から出力されるサンプル値Ｙ１２を２倍にして出力し、係数器７ｂは最終段の遅延素子ＤＬ１２から出力されるサンプル値Ｙ２４を１倍にして出力する。
【００６１】
減算器７ｃは、係数器７ａより出力されるサンプル値（２×Ｙ１２）から、係数器７ｂより出力されるサンプル値（Ｙ２４）を減算することにより、次式（３）で表される一次の予測演算を行って、予測値〈Ｙ〉を求める。
【００６２】
〈Ｙ〉＝（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４） ……（３）
かかる構成を有する予測フィルタ７は、次のような特徴を有しており、特にＦＭ検波信号に含まれている１９ｋＨｚのパイロット信号と、３８ｋＨｚのサブキャリアとを再現し得る予測値〈Ｙ〉を生成する機能を有している。
【００６３】
つまり、１２個の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ１２による合計の遅延時間Ｔ１と、１２個の遅延素子ＤＬ１３〜ＤＬ２４による合計の遅延時間Ｔ２は、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ／２で表される関係に設定されている。
【００６４】
したがって、遅延時間Ｔ１（あるいはＴ２）に比例した周期で所謂定常的に発生するパイロット信号又はサブキャリアの信号成分がサンプル信号Ｙに含まれていると、その信号成分のサンプル値系列が、前段側に位置している１２個の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ１２と、後段側に位置している１２個の遅延素子ＤＬ１３〜ＤＬ２４に夫々存在する状態となる。
【００６５】
更に、その信号成分の遅延素子ＤＬ１〜ＤＬ１２中に存在するサンプル値系列と、遅延素子ＤＬ１３〜ＤＬ２４中に存在するサンプル値系列は、遅延時間Ｔ１（あるいはＴ２）の位相差を有することになるため、遅延素子ＤＬ１２から出力されるサンプル値Ｙ１２と遅延素子ＤＬ２４から出力されるサンプル値Ｙ２４は、互いに相関関係を有したサンプル値として、遅延時間Ｄに同期して順次に出力される。
【００６６】
例えば、定常的なパイロット信号やサブキャリアに相当するサンプル値が１１番目の遅延素子ＤＬ１１に存在するときには、その遅延素子ＤＬ１１よりも遅延時間Ｔ１（あるいはＴ２）の位相差分だけ前に位置している遅延素子ＤＬ２３にも、パイロット信号やサブキャリアの成分に相当するサンプル値が存在することになる。そして、サンプリング間隔ΔＴに同期してそれらの遅延素子ＤＬ１１，ＤＬ２３の各サンプル値は遅延素子ＤＬ１２，ＤＬ２４に転送されサンプル値Ｙ１２，Ｙ２４として出力されることとなるため、サンプル値Ｙ１２，Ｙ２４はパイロット信号やサブキャリアの特徴を有し、相関関係を有したサンプル値として出力される。
【００６７】
そして、これら相関関係を有している一方のサンプル値Ｙ１２を係数器７ａが２倍し、他方のサンプル値Ｙ２４を係数器７ｂが１倍して、両者を減算器７ｃが減算すると、パイロット信号又はサブキャリアの信号成分に近似した値のサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝が予測値〈Ｙ〉として、予測演算される。
【００６８】
特に、本予測フィルタ７によって予測演算を行うと、サンプル値Ｙ１２とＹ２４が互いに強い相関関係を有している場合には、上述の減算処理によって得られるサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝が、遅延素子ＤＬ１２より出力されるサンプル値Ｙ１２又は遅延素子ＤＬ２４より出力されるサンプル値Ｙ２４とほぼ同じ値となることから、パイロット信号又はサブキャリアの信号成分に近似した予測値〈Ｙ〉を減衰させずに求めることができる。
【００６９】
これに対し、周期性を持たないノイズ成分や信号成分のサンプル値Ｙ１２，Ｙ２４が遅延素子ＤＬ１２，ＤＬ２４より出力されているときには、それらのサンプル値Ｙ１２，Ｙ２４が相関関係を有さないため、そのとき減算器７ｃより出力されるサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝は、上述の相関関係を有しているサンプル値Ｙ１２とＹ２４から得られるサンプル値｛（２×Ｙ１２）−（Ｙ２４）｝よりも小さな値となる。
【００７０】
したがって、本予測フィルタ７によれば、周期性を有している定常的なパイロット信号又はサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉は減衰させることなく求めることができ、周期性を持たないノイズ等に関する予測値〈Ｙ〉は減衰させてしまうので、本来求めるべきパイロット信号又はサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉をより強調して求めることが可能となっている。
【００７１】
図４（ｂ）は、以上に述べた予測フィルタ７の入出力特性を表したものである。つまり、様々な周波数のサンプル信号Ｙを予測フィルタ７に入力し、その際得られる各周波数のサンプル信号Ｙと予測値〈Ｙ〉との差（予測誤差量）をデシベル表示したものである。よって、同図中、予測値〈Ｙ〉がサンプル信号Ｙに良く近似した値となる場合には、予測誤差量（〈Ｙ〉−Ｙ）は０（ｄＢ）に近づき、逆に予測値〈Ｙ〉がサンプル信号Ｙに近似した値とならないと、予測誤差量（〈Ｙ〉−Ｙ）は０（ｄＢ）よりも大きな値になることを示している。
【００７２】
同図から解るように、予測フィルタ７は、１ｋＨｚ近傍の周波数より低い周波数域のサンプル信号Ｙに対しては、予測誤差量が小さくなることから、そのサンプル信号Ｙに良く近似した予測値〈Ｙ〉を求めることが可能となっている。
また、１９ｋＨｚの整数倍に相当する周波数（１９ｋＨｚ、３８ｋＨｚ、………）の信号成分に対しても、予測誤差量が小さくなることから、パイロット信号又はサブキャリアに近似した予測値〈Ｙ〉を減衰させることなく求めることが可能となっている。
【００７３】
一方、１９ｋＨｚより高い周波数域において、１９ｋＨｚの整数倍からずれた周波数のサンプル信号Ｙに対しては予測誤差量が大きくなることから、パイロット信号又はサブキャリア以外の信号成分やノイズ等をサンプル信号Ｙとして入力した場合には、減衰された予測値〈Ｙ〉が求まる。別言すれば、パイロット信号又はサブキャリア以外の信号成分やノイズ等に対する予測値を実質的に求めないようになっている。
【００７４】
なお、本ノイズ除去装置は、この予測フィルタ７の特徴を利用して、適切なノイズ除去及び補間処理を行うものであるが、その詳細については後述することとする。
【００７５】
再び図３において、ホールド回路６ａは、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”から“Ｈ”に反転するいわゆる立ち上がりエッジに同期して予測値〈Ｙ〉をホールドし、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”となっているホールド期間中、そのホールドした予測値〈Ｙ〉をホールド予測値〈Ｙｈ２〉として継続して出力する。一方、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”のとき、別言すれば、ホールド期間でないときには、ホールド回路６ａは、予測値〈Ｙ〉をホールドすることなく通過させ、そのままホールド予測値〈Ｙｈ２〉として出力する。
【００７６】
減算器６ｂは、上述のホールド予測値〈Ｙｈ２〉とサンプリング間隔ΔＴに同期して予測フィルタ７より出力される予測値〈Ｙ〉との差ΔＹ（すなわち、〈Ｙｈ２〉−〈Ｙ〉）を求め、スイッチ素子ＳＷ２側へ出力する。
【００７７】
したがって、減算器６ｂは、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”のとき（ホールド期間でないとき）には、予測器７から直接供給される予測値〈Ｙ〉と、ホールド回路６ａを介してホールド予測値〈Ｙｈ２〉として供給される予測値〈Ｙ〉とを減算することにより、ほぼ値が０となる差ΔＹを出力する。
【００７８】
これに対しホールド期間中では、減算器６ｂは、ホールド回路６ａにてホールドされているホールド予測値〈Ｙｈ２〉と、サンプリング間隔ΔＴに同期して予測フィルタ７より供給される予測値〈Ｙ〉との差ΔＹを求め、この差ΔＹをホールド予測値〈Ｙｈ２〉に対する予測値〈Ｙ〉の変化量として出力する。
【００７９】
誤差検出部６ｃは、図５に示す構成を有しており、予測値〈Ｙ〉とホールド信号Ｙｈ１とを信号処理することにより、スイッチ素子ＳＷ２をオンオフ制御するための制御信号ＣＮＴ２を生成する。なお、誤差検出部６ｃは、クロック発生部６ｄから供給されるクロック信号（上述のサンプリング間隔ΔＴよりも長い時間周期に設定されている）ＣＫに同期して上述の信号処理を行う。
すなわち、誤差検出部６ｃは、減算器６ｃａ、絶対値演算部６ｃｂ，６ｃｄ、最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅ、及び比較器６ｃｆを備えて構成されている。
【００８０】
ここで、減算器６ｃａは、予測値〈Ｙ〉からホールド信号Ｙｈ１を減算し、その減算結果Ｓａを絶対値演算部６ｃｂへ出力する。
絶対値演算部６ｃａは、減算結果Ｓａの絶対値、すなわち│〈Ｙ〉−Ｙｈ１│を求め、演算結果Ｓｂとして最大値検出部６ｃｃへ出力する。
【００８１】
最大値検出部６ｃｃは、クロック信号ＣＫの各周期内において生じる演算結果Ｓｂの最大値を検出し、得られた最大値Ｓｃをその各周期毎に同期して出力する。
更に、絶対値演算部６ｃｄは、ホールド信号Ｙｈ１の絶対値、すなわち│Ｙｈ１│を求め、演算結果Ｓｄとして最大値検出部６ｃｅへ出力する。
【００８２】
最大値検出部６ｃｅは、上述の最大値検出部６ｃｃと同様に、クロック信号ＣＫの各周期内において生じる演算結果Ｓｄの最大値を検出し、得られた最大値Ｓｅをその各周期毎に同期して出力する。
【００８３】
比較器６ｃｆは、最大値ＳｃとＳｅを比較する。そして、最大値Ｓｃが最大値Ｓｅより大きな値のとき（すなわち、Ｓｃ＞Ｓｅのとき）には、論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。つまり、最大値ＳｃとＳｅが上述のＳｃ＞Ｓｅの関係となった場合、比較器６ｃｆは、予測値〈Ｙ〉がホールド信号Ｙｈ１に対し大きく乖離した値であり、パイロット信号やサブキャリアに近似していない不適切な予測値〈Ｙ〉が予測されたものとして、論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。
【００８４】
一方、最大値Ｓｃが最大値Ｓｅより小さな値のとき（すなわち、Ｓｃ≦Ｓｅのとき）には、比較器６ｃｆは、予測値〈Ｙ〉がホールド信号Ｙｈ１に対し大きく乖離していない値であり、パイロット信号やサブキャリアに近似した適切な予測値〈Ｙ〉が予測されたものとして、論理“Ｈ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。
【００８５】
そして、比較器６ｃｆは、論理“Ｌ”の制御信号ＣＮＴ２をスイッチ素子ＳＷ２に供給することにより、減算器６ｂとスイッチ素子ＳＷ１間をオフ（非導通）にし、補間量として求められた差ΔＹをスイッチ素子ＳＷ１側へ供給するのを禁止する。
【００８６】
また、比較器６ｃｆは、図３に示されている論理“Ｈ”の制御信号ＣＮＴ２をスイッチ素子ＳＷ２に供給することにより、減算器６ｂとスイッチ素子ＳＷ１間をオン（導通）にし、補間量として求められた差ΔＹをスイッチ素子ＳＷ１側へ供給する。
【００８７】
スイッチ素子ＳＷ１は、ホールド制御信号ＣＮＴ１に従ってオンオフ動作する。
すなわち、スイッチ素子ＳＷ１は、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｈ”となる期間（ホールド期間）においてオンとなり、スイッチ素子ＳＷ２を介して転送されてくる差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給する。
【００８８】
また、スイッチ素子ＳＷ１は、ホールド制御信号ＣＮＴ１が論理“Ｌ”となる期間（ホールド期間以外の期間）ではオフとなり、差ΔＹを加算器５に供給するのを停止又は禁止する。
【００８９】
したがって、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、下記の第１条件の場合には、差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給し、第２条件の場合には、補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給するのを停止又は禁止する。
〔第１条件〕
ホールド制御信号ＣＮＴ１と制御信号ＣＮＴ２が共に論理“Ｈ”のとき、差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給する。
〔第２条件〕
制御信号ＣＮＴ２が論理“Ｌ”のときには、ホールド制御信号ＣＮＴ１に関わらず、差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給しない。
【００９０】
これら第１，第２条件に基づいてスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ動作が制御されると、第１条件が満足されるときには、上述の適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合に相当することから、加算器５は、ホールド信号Ｙｈ１に対して適切な補間量Ｓｃｍｐを加算する。よって、第１条件が満足されるときには、ホールド信号Ｙｈ１のホールド期間におけるホールド信号成分に、適切な補間量Ｓｃｍｐが加算され、ホールド回路４ａのホールド処理に際して欠落することとなった信号成分を適切に補間する。
【００９１】
また、第２条件が満足されるときには、上述の不適切な予測値〈Ｙ〉が生成された場合に相当することから、加算器５は、たとえホールド期間であっても、ホールド信号Ｙｈ１に対して不適切な補間量Ｓｃｍｐを加算しない。
【００９２】
次に、かかる構成を有するノイズ除去装置の動作を、図６及び図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、これら図６及び図７に示されている波形は、全て同じ時間軸に合わせて示されている。
【００９３】
図６（ａ）はクロック発生部６ｄより出力されるクロックＣＫ、同図（ｂ）はノイズＮｚが重畳した入力信号Ｙｉｎ、同図（ｃ）はホールド信号Ｙｈ１、同図（ｄ）は予測フィルタ７で生成される予測値〈Ｙ〉の各波形列を示している。
【００９４】
また、図７（ａ）は、図５に示した減算器６ｃａより出力される減算結果Ｓａ、同図（ｂ）は絶対値演算部６ｃｂの演算結果Ｓｂ、同図（ｃ）は絶対値演算部６ｃｄの演算結果Ｓｄ、同図（ｄ）は最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅより出力される最大値ＳｃとＳｅの各波形列を示し、更に、図７（ｅ）は、比較器６ｃｆより出力される制御信号ＣＮＴ２を入力信号Ｙｉｎに対応させて示している。
【００９５】
まず、動作を詳細に説明する前に、入力信号Ｙｉｎを入力して出力信号Ｙｏｕｔを生成するまでの動作を概説する。
【００９６】
図６（ｂ）に例示するような入力信号Ｙｉｎが入力されると、ホールド制御信号生成部４ｂがノイズＮｚを検出し、そのノイズＮｚの発生期間に相当するホールド期間を表すホールド制御信号ＣＮＴ１を出力する。
【００９７】
更にホールド回路４ａが、ホールド制御信号ＣＮＴ１に従って、ホールド処理を行うことで、図６（ｃ）に示すようなノイズ除去を施したホールド信号Ｙｈ１を出力する。
【００９８】
そして、ホールド期間において、上述の第１条件に従ってスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２側から加算器５に補間量Ｓｃｍｐが供給されると、加算器５は、ホールド信号Ｙｈ１に対し補間量Ｓｃｍｐを加算し、それによって、パイロット信号やサブキャリアその他の必要な信号成分を補間した出力信号Ｙｏｕｔを生成して出力する。
【００９９】
また、予測フィルタ７が予測演算することでパイロット信号やサブキャリアその他の必要な信号成分に近似した予測値〈Ｙ〉を生成し、更にホールド回路６ａと減算器６ｂが、その予測値〈Ｙ〉からパイロット信号やサブキャリアその他の必要な信号成分を補間するための差ΔＹを生成し、上述のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２によるオンオフ制御の下で、その差ΔＹを補間量Ｓｃｍｐとして加算器５に供給することにより、適切な補間を行わせる。
【０１００】
このように、予測フィルタ７とホールド回路６ａと減算器６ｂ及びスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２とから成るいわゆる帰還経路が、加算器５に対して設けられているため、ホールド信号Ｙｈ１では欠落されることなったパイロット信号やサブキャリアその他の信号成分が補間量Ｓｃｍｐによって補間され、その結果、ノイズについては適切に除去され、必要な信号成分については適切な補間のなされた出力信号Ｙｏｕｔが生成されるようになっている。
【０１０１】
次に、本ノイズ除去装置の動作を詳細に説明する。
【０１０２】
上述したように、図６（ａ）に例示したノイズＮｚを含んだ入力信号Ｙｉｎが供給されると、ホールド回路４ａから図６（ｂ）に示したホールド信号Ｙｈ１が出力され、補間処理のなされた出力信号Ｙｏｕｔが加算器５より出力されることとなる。
そして、予測フィルタ７がサンプル信号Ｙを入力して予測演算を行うと、図６（ｄ）に示すような予測値〈Ｙ〉を出力する。
【０１０３】
一方、図５に示した構成から成る誤差検出部６ｃでは、上述の帰還経路による処理と並行して、ホールド信号Ｙｈ１と予測値〈Ｙ〉とに基づいて制御信号ＣＮＴ２を生成するための処理が行われる。
つまり、図５に示した減算器６ｃａが、ホールド信号Ｙｈ１と予測値〈Ｙ〉を入力し、予測値〈Ｙ〉からホールド信号Ｙｈ１を減算することにより、図７（ａ）に示す減算結果Ｓａを出力する。
【０１０４】
また、絶対値演算部６ｃｂが減算結果Ｓａの絶対値を求めることにより、図７（ｂ）に示す演算結果Ｓｂを出力する。
また、絶対値演算部６ｃｄがホールド信号Ｙｈ１の絶対値を求めることにより、図７（ｃ）に示す演算結果Ｓｄを出力する。
【０１０５】
そして、最大値検出部６ｃｃが、クロックＣＫの各周期における演算結果Ｓｂの最大値Ｓｃ、最大値検出部６ｃｅが、クロックＣＫの各周期における演算結果Ｓｄの最大値Ｓｅを検出することにより、図７（ｄ）に示す階段波状の最大値ＳｃとＳｅを出力する。
【０１０６】
ここで、図６（ｄ）に示されている予測値〈Ｙ〉は、図４（ｂ）に示した予測フィルタ７の特性に依存した波形となる。つまり、図４（ｂ）に示したように、予測フィルタ７は、サンプル信号Ｙに含まれている約１ｋＨｚより低周波域の信号成分等と、１９ｋＨｚの整数倍の周波数の信号成分等を予測演算する際の予測誤差量が小さくなるという特性を有していることから、上述の低周波域と１９ｋＨｚの整数倍の周波数の信号成分等の予測値〈Ｙ〉を大きな値で生成する。
したがって、１９ｋＨｚのパイロット信号と３８ｋＨｚのサブキャリアの夫々の予測値〈Ｙ〉が適切に生成される。
【０１０７】
ところが、図４（ｂ）に示されるように、これらパイロット信号とサブキャリアよりも高い周波数であって、１９ｋＨｚの整数倍に当たる周波数における予測誤差量も小さいことから、これらの周波数の信号成分やノイズ成分等の予測値〈Ｙ〉も大きな値で生成されてしまう場合があり、特に、それらの予測値〈Ｙ〉がパイロット信号とサブキャリアの予測値〈Ｙ〉よりも大きな値となった場合には、加算器５が不適切な補間量Ｓｃｍｐによってホールド信号Ｓｈ１を補間してしまうという問題を生じる。
【０１０８】
そこで、図５に示した誤差検出部６ｃが、上述の１９ｋＨｚの整数倍に当たる周波数の信号成分やノイズ成分等の予測値〈Ｙ〉が不適切な（大きく乖離した）値となった場合を検出し、不適切な補間を行うのを停止又は禁止するための処理を行っている。
【０１０９】
まず、図５中の減算器６ｃａが、予測値〈Ｙ〉とホールド信号Ｙｈ１との差を求めることで、図６（ａ）に示したように、ホールド信号Ｙｈ１に対する予測値〈Ｙ〉の乖離量を表す減算値Ｓａを求め、更に、絶対値演算部６ｃｂが減算値Ｓａの絶対値を求めることで、上述の乖離量を正値の演算結果Ｓｂに揃える。
そして、最大値検出部６ｃｃが、クロック信号ＣＫの周期内に生じる演算結果Ｓｂの最大値を検出することで、上述の最も大きな乖離量を表す最大値Ｓｃを出力する。
【０１１０】
一方、上述の減算器６ｃａと絶対値演算部６ｃｂ及び最大値検出部６ｃｃによる処理と並行して、絶対値演算部６ｃｄが、ホールド信号Ｙｈ１の絶対値│Ｙｈ１│を表す演算結果Ｓｄを求めて、更に最大値検出部６ｃｅが、クロック信号ＣＫの周期内に生じる演算結果Ｓｄの最大値を検出することで、ホールド信号Ｙｈ１の最も大きな値を表す最大値Ｓｅを出力する。
【０１１１】
そして、比較器６ｃｆは、上述の最も大きな乖離量を表す最大値Ｓｃとホールド信号Ｙｈ１の最も大きな値を表す最大値Ｓｅとを比較し、最大値Ｓｅに対して最大値Ｓｃが大きな値であれば、予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｓｈ１に対して大きく乖離しており、不適切な予測値〈Ｙ〉であるとして、図７（ｅ）に示すような論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。また、比較器６ｃｆが最大値ＳｅとＳｃとを比較した結果、最大値Ｓｅが最大値Ｓｃより小さな値であれば、予測値〈Ｙ〉はホールド信号Ｓｈ１に対して大きく乖離しておらず、適切な予測値〈Ｙ〉であるとして、論理“Ｈ”となる制御信号ＣＮＴ２を出力する。
【０１１２】
そして、比較器６ｃｆは、論理“Ｌ”の制御信号ＣＮＴ２によってスイッチ素子ＳＷ２をオフ（非導通）にすることで、上述の第２条件に相当する処理、すなわち補間処理を停止又は禁止する。この補間処理の停止又は禁止を設定することで、加算器５が不適切な補間量Ｓｃｍｐによってホールド信号Ｓｈ１を補間してしまい、却ってノイズを含んだ出力信号Ｓｏｕｔを生成してしまうという問題の発生を未然に防止する。
【０１１３】
また、比較器６ｃｆは、論理“Ｈ”の制御信号ＣＮＴ２によってスイッチ素子ＳＷ２をオン（導通）にすることで、上述の第１条件に相当する処理、すなわちホールド制御信号ＣＮＴ１によってスイッチ素子ＳＷ１がオンとなっているホールド期間において、加算器５に補間処理を行わせる。すなわち、この補間処理を行わせることで、ホールド信号Ｓｈ１では欠落することとなったパイロット信号やサブキャリアを再現した出力信号Ｓｏｕｔを生成させることができる。
【０１１４】
このように、本実施例のノイズ除去装置によれば、ホールド回路４ａにおいてノイズ除去の処理が行われた結果欠落することとなったホールド信号Ｙｈ１中の信号成分を補間する際、誤差検出部６ｃが、予測フィルタ７で生成される予測値〈Ｙ〉が適切か否かを判断し、適切な値のときに限って補間値Ｓｃｍｐを加算器５に供給して補間を行わせるようにしたので、適切なノイズ除去と適切な補間とを両立させることができるという優れた効果を発揮する。
【０１１５】
以上に述べたように、本実施形態並びに実施例のノイズ除去装置によれば、予測器７並びに予測フィルタ７によって、補間すべき補間量Ｓｃｍｐの生成を可能とし、ただし、これら予測器７と予測フィルタ７が適切な予測値を生成し得ない事態が生じた場合には、補間処理を停止又は禁止し、適切な予測値が生成された場合には補間処理を行うようにしたので、適切なノイズ除去と適切な補間とを両立させることができる。
【０１１６】
なお、上述の実施例では、図５に示した誤差検出部６ｃでは、最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅがクロックＣＫで設定される所定期間において生じる演算結果Ｓｂ，Ｓｄの各最大値Ｓｃ，Ｓｅを求め、その最大値Ｓｃ，Ｓｅを比較器６ｃｆが比較することで、予測値〈Ｙ〉が不適切か否か検出することとしている。しかし、必ずしも上述の最大値Ｓｃ，Ｓｅを求める必要はない。つまり、最大値検出部６ｃｃ，６ｃｅを省略し、比較器６ｃｆが演算結果Ｓｂ，Ｓｄを比較し、Ｓｂ＞Ｓｄのときには予測値〈Ｙ〉は不適切であるとして、論理“Ｌ”となる制御信号ＣＮＴ２を生成し、Ｓｂ≦Ｓｄのときには予測値〈Ｙ〉は適切であるとして、論理“Ｈ”となる制御信号ＣＮＴ２を生成するようにしてもよい。
【０１１７】
また、以上の実施形態及び実施例では、主として、ＦＭラジオ受信機で生成されるＦＭ検波信号に含まれることとなった例えば自動車のイグニッションノイズを除去するめのノイズ除去装置について説明したが、自動車のイグニッションノイズ以外のノイズを効果的に除去するためのノイズ除去装置や、ＦＭラジオ受信機以外の各種通信機器やその他の電子機器で処理される信号から様々なノイズを効果的に除去するためのノイズ除去装置として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のノイズ除去装置の構成並びに動作を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るノイズ除去装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施例のノイズ除去装置の構成を示した図である。
【図４】本実施例のノイズ除去装置に設けられている予測フィルタの構成並びに特性を示した図である。
【図５】本実施例のノイズ除去装置に設けられている誤差検出部の構成を示した図である。
【図６】本実施例のノイズ除去装置の動作を説明するための図である。
【図７】更に、本実施例のノイズ除去装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
３…ノイズ除去装置
４…保持部
５…合成部、加算器
６…補間制御部
７…予測器、予測フィルタ
４ａ…ホールド回路
４ｂ…ホールド制御信号生成部
６ａ…ホールド回路
６ｂ…減算器
６ｃ…誤差検出部
６ｃａ…減算器
６ｃｂ…絶対値演算部
６ｃｄ…絶対値演算部
６ｃｃ…最大値検出部
６ｃｅ…最大値検出部
６ｃｆ…比較器
８…ＦＭ受信部
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ素子
Claims (10)
- 入力信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去装置であって、
前記入力信号に含まれるノイズの発生期間を検出し、ノイズが発生していない期間では前記入力信号を通過させて出力し、前記ノイズの発生期間では前記入力信号をホールド状態にして出力する保持手段と、
前記保持手段より出力される信号における前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に対して補間量を合成する合成手段と、
前記合成手段の出力信号を予測演算することにより、前記入力信号に近似する予測値を演算する予測手段と、
前記予測値の変化量を前記補間量として求めると共に、前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値のときには、前記合成手段に対して前記補間量の合成を停止させ、前記予測値が適切な値のときには、前記合成手段に対して前記補間量の合成を行わせる補間制御手段と、を備えることを特徴とするノイズ除去装置。 - 前記補間制御手段は、
前記ノイズ発生期間の開始時点に生成される予測値と、前記ノイズ発生期間内に生成される個々の予測値との差分を前記変化量として求めることを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去装置。 - 前記補間制御手段は、
前記ノイズ発生期間において求められる予測値と前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分との差分の絶対値と、当該ホールド信号成分の絶対値とを求め、前記差分の絶対値が前記ホールド信号成分の絶対値より大きく乖離した場合に、前記ホールド信号成分に比して前記予測値が前記不適切な値であるとすることを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去装置。 - 前記補間制御手段は、
前記ノイズ発生期間において求められる予測値と前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分との差分の絶対値と、当該ホールド信号成分の絶対値とを求め、前記差分の絶対値が前記ホールド信号成分の絶対値より小さな乖離の場合に、前記予測値が適切な値であるとすることを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去装置。 - 前記補間制御手段は、
更に、前記差分の絶対値の所定期間内における最大値を第１の最大値、当該所定期間内における前記ホールド信号成分の絶対値の最大値を第２の最大値として夫々求め、前記第１の最大値が第２の最大値より大きな値の場合に、前記ホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値であるとすることを特徴とする請求項３に記載のノイズ除去装置。 - 前記補間制御手段は、
更に、前記差分の絶対値の所定期間内における最大値を第１の最大値、当該所定期間内における前記ホールド信号成分の絶対値の最大値を第２の最大値として夫々求め、前記第１の最大値が第２の最大値より小さな値の場合に、前記予測値が適切な値であるとすることを特徴とする請求項４に記載のノイズ除去装置。 - 前記入力信号は、ＦＭ検波信号であることを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去装置。
- 前記予測手段は、ＦＭ検波信号に含まれるパイロット信号又はサブキャリアを近似する予測演算を行うことを特徴とする請求項７に記載のノイズ除去装置。
- 前記予測手段は、前記出力信号のうち、前記パイロット信号又はサブキャリアの周波数に相当する周期だけ位相差のずれた２つの信号の差を求めることにより、前記予測値を予測演算することを特徴とする請求項８に記載のノイズ除去装置。
- 入力信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去方法であって、
前記入力信号に含まれるノイズの発生期間を検出し、ノイズが発生していない期間では前記入力信号を通過させて出力し、前記ノイズの発生期間では前記入力信号をホールド状態にして出力する保持工程と、
前記保持工程により出力される信号における前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に対して補間量を合成する合成工程と、
前記合成工程で生成される出力信号を予測演算することにより、前記入力信号に近似する予測値を演算する予測工程と、
前記予測値の変化量を前記補間量として求めると共に、前記ホールド状態にして出力されたホールド信号成分に比して前記予測値が不適切な値のときには、前記合成工程による前記補間量の合成を停止させ、前記予測値が適切な値のときには、前記合成工程による前記補間量の合成を行わせる補間制御工程と、を備えることを特徴とするノイズ除去方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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