JP2005130074A

JP2005130074A - ステレオデコーダ

Info

Publication number: JP2005130074A
Application number: JP2003361680A
Authority: JP
Inventors: Hiromoto Furukawa; 博基古川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】ＦＭ放送受信における弱電界時、マルチパス環境下でのＳ／Ｎを確保しながらステレオ感を向上させる。
【解決手段】ステレオ差信号を含む信号をＡＭ復調した信号と、上側波帯と下側波帯の差信号を用いてステレオ差信号を含む信号のＳ／Ｎを計測し、Ｓ／Ｎに応じてステレオ差信号を重み付け後、ステレオデコードを行う。また、ＡＭ復調部出力をサブバンドに分割し、各サブバンドのＳ／Ｎの計測を行い、サブバンド毎に重み係数を算出し、重み付けする。
【選択図】図１

Description

本発明はステレオ放送を受信する受信機用ステレオデコーダに関する。

従来のステレオデコーダの例としては、ＦＭ放送におけるステレオデコーダがある（例えば特許文献１参照）。例えば、図５に従来のＦＭ受信機のブロック図を示す。１は、ＦＭ受信用アンテナ、２はアンテナ出力を一定周波数の中間周波信号に変換するＲＦ部、３は周波数変調された信号を復調するＦＭ復調部、４はＦＭ復調部出力からステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）を検出する第１のフィルタ、５はＦＭ復調出力からステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）成分を含む信号を検出する第２のフィルタ、６は第２のフィルタ出力をＡＭ復調しステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を取り出すＡＭ復調部、１００は受信電波の強さを検出する電界強度検出部、１０１は電界強度検出部の出力のＡＣ成分を検出するＡＣ検出部、１０２は電界強度検出部出力およびそのＡＣ成分を元にステレオデコード部１０３を制御するマイコン、１０３はステレオ和信号およびステレオ差信号からステレオ信号（ＬおよびＲ）をマイコンで制御されながら再生するステレオデコード部である。

ＦＭ放送波はアンテナ１で電気信号に変換され、ＲＦ部２に送られる。ＲＦ部２ではアンテナ出力を増幅するとともに、中心周波数１０．７ＭＨｚのＩＦ信号に変換する。ＩＦ信号は、ＦＭ復調部３でＦＭ復調される。ＦＭ放送は、ステレオ信号（ＬおよびＲ）をステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）とステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）に変換しＦＭ変調して伝送する。ＦＭ復調部３の出力であるＦＭ復調後の信号スペクトルを図６に示す。ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）とステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）は周波数軸上で図６のようにマッピングされている。ステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）は通常１５ｋＨｚ以下の信号を通過帯とする第１のフィルタ４でフィルタリングすることにより得られる。ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）は１９ｋＨｚのパイロット信号の２倍の周波数にあたる３８ｋＨｚで両側波帯振幅変調されているので、まず、２３ｋＨｚ〜５３ｋＨｚを通過帯域とする第２のフィルタ５でフィルタリングされた後、ＡＭ復調部６でＡＭ復調されステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）として検出される。ステレオデコード部１０３では、（数１）に示すようにステレオ和信号とステレオ差信号を加算することにより左チャンネル信号（Ｌ）を、（数２）に示すようにステレオ和信号からステレオ差信号を減算することにより右チャンネル信号（Ｒ）を得る。

しかしながら、図６に示すようにＦＭ信号の雑音特性は、一般的に高域になるほど大きくなり、そのため受信電界強度が弱い場合などは、ステレオ差信号のＳ／Ｎが劣化しやすい。そこで、電界強度検出部１００で受信電界強度を検出し、電界強度に応じてステレオ差信号を減衰させてからステレオ和信号に加算したり、減算することによりＳ／Ｎの劣化を抑えながらステレオデコード処理を行う。その結果、右チャンネルの信号（Ｒ）が左チャンネルに漏れ込み、左チャンネルの信号（Ｒ）が右のチャンネルに漏れ込み、ステレオ感が損なわれる。

また、マルチパスにより弱電界時と同様にＳ／Ｎが劣化する。そこで電界強度検出部１００で検出した受信電界強度のＡＣ成分をＡＣ検出部１０１で検出し、マルチパスを検出し、弱電界時と同様にステレオ差信号を適宜減衰しステレオ和信号に加算もしくは減算しステレオ信号を得る。

マイコン１０２では電界強度検出部１００で検出した電界強度信号と、そのＡＣ成分を基に、これらのパラメータとステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）の減衰量の関係を示したテーブルからステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）の減衰量を決定し、弱電界時やマルチパスにより受信状態が劣化した場合には、ステレオデコード部１０３でステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）を減衰するように制御し、ステレオ出力のＳ／Ｎの劣化を小さくする。
特開平６−３１５０１６号公報

しかしながら、上記のような構成では、電界強度検出部による電界強度とそのＡＣ成分から希望波であるＦＭ信号全体の受信状態を観測し、間接的にステレオ差信号のＳ／Ｎを推定し、減衰量を制御しているに過ぎず、不必要にステレオ差信号を減衰させステレオ感を損なうことがあるという課題があった。

本発明は上記課題に鑑み、ステレオ差信号のＳ／Ｎを直接的に計測し、計測したＳ／Ｎ比に応じてステレオ差信号を制御することができ、適切にステレオ差信号を制御し、ステレオ感を不必要に損なわないステレオデコーダを提供するものである。

この目的を達成するために本発明のステレオデコーダは、受信信号からステレオ和信号を取り出す第１のフィルタと、受信信号からステレオ差信号を含む信号を取り出す第２のフィルタと、第２のフィルタの出力信号をＡＭ復調し、上側波帯と下側波帯の和信号としてステレオ差信号を出力するＡＭ復調部と、第２のフィルタの出力信号を上側波帯と下側波帯の差信号としてＡＭ復調を行う差信号ＡＭ復調部と、ＡＭ復調部および差信号ＡＭ復調部から導出されるステレオ差信号のＳ／Ｎからステレオ差信号の重み付け係数を算出する係数算出部と、重み付け係数に従い前記ステレオ差信号に対して重み付けを行い、前記重み付けされたステレオ差信号と前記ステレオ和信号からステレオ信号を再生するステレオデコード部とする構成となっている。

また、ＡＭ復調部の出力を２つ以上のサブバンドに分割するサブバンドフィルタ部と、差信号ＡＭ復調部の出力をサブバンドフィルタ部のサブバンド構成と対応してサブバンドに分割する差信号サブバンドフィルタ部と、係数算出部でサブバンド毎にステレオ差信号の重み付け係数を算出し、各サブバンド出力のステレオ差信号に対して算出した係数で重み付けを適用し、ステレオデコード部でステレオ信号を得る構成もとることができる。

本発明によれば、ＡＭ復調部の出力は、伝送されたステレオ差信号と雑音の和であり、差信号ＡＭ復調部の出力は、上側波帯と下側波帯の差となるため、上側波帯と下側波帯で同時に伝送されているステレオ差信号はキャンセルされ雑音信号のみの信号となる。従って、ＡＭ復調部出力と差信号ＡＭ復調部出力からＡＭ復調出力信号のＳ／Ｎを算出することができる。係数算出部ではＳ／Ｎを基にＡＭ復調部の出力の重み付け量を算出でき、ステレオデコード部でステレオ信号を再生する際に、ステレオ感を不必要に損なうことなく、かつ、所望のＳ／Ｎを確保することができる。

また、ＡＭ復調部出力をサブバンドに分割し、各サブバンドのＳ／Ｎの計測を行い、サブバンド毎に重み係数を算出し、重み付けすることにより、所望のＳ／Ｎを保持しつつ、さらにステレオ感の向上が可能となる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、従来例の説明と同様にＦＭ受信機用ステレオデコーダを例にとり説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるステレオデコーダの構成図を示すものである。図１において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。７は第２のフィルタ部５の出力信号を上側波帯から下側波帯の差信号をＡＭ復調する差信号ＡＭ復調部、８はＡＭ復調部６の出力と、差信号ＡＭ復調部７の出力信号から、ＡＭ復調部６の出力信号のＳ／Ｎに応じた重み係数（Ｗ）を算出する係数算出部、９は重み係数（Ｗ）でＡＭ復調部６の出力を重み付けするとともに、第１のフィルタ部４の出力と加減算し、ステレオ信号を再生するステレオデコード部である。

従来例と同様、ＦＭ放送波はアンテナ１で電気信号に変換され、ＲＦ部２、ＦＭ復調部３、第１のフィルタ４によりステレオ和信号（Ｌ＋Ｒ）、第２のフィルタ５を介してＡＭ復調部６によりステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）が得られる。ＡＭ復調部６は両側波帯ＡＭ復調を行うため、その出力は上側波帯成分（ＵＰ）と下側波帯成分（ＬＯ）の和（ＵＰ＋ＬＯ）となる。また、第２のフィルタ５の出力は、差信号ＡＭ復調部７で上側波帯から下側波帯を差信号としてＡＭ復調し、出力はＵＰ−ＬＯとなる。係数算出部８では、ＡＭ復調部６の出力（ＵＰ＋ＬＯ）と差信号ＡＭ復調部７の出力（ＵＰ−ＬＯ）の比を求め、ステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）に対する重み付け係数（Ｗ）を算出する。

図２に係数算出部８の詳細を示す。８１は、和信号レベル検出部でＡＭ復調部６の出力信号（ＵＰ＋ＬＯ）の短時間レベルを検出する。８２は差信号レベル検出部で差信号ＡＭ復調部７の出力信号（ＵＰ−ＬＯ）の短時間レベルを検出する。８３は、差信号レベルに予め決められたオフセット値（Ｋ）を加算してから和信号レベルを除算した値（Ｃ）を出力する除算部、８４は除算部８３の出力（Ｃ）を基にステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）の重み係数（Ｗ）を算出する変換部である。Ｋは除算の際に、零割を発生させないためのものである。

ここで、ＡＭ復調部の出力はステレオ差信号（Ｌ−Ｒ）と、上側波帯および下側波帯に含まれるノイズ信号（Ｎａ）の和（（Ｌ−Ｒ）＋Ｎａ）、差信号ＡＭ復調部の出力は、上側波帯から下側波帯の信号を差し引くので両側波帯に含まれるステレオ差信号はキャンセルされ上側波帯と下側波帯の差信号のノイズ信号（Ｎｄ）のみとなる。除算部８３で算出される和信号レベル検出部８１と差信号レベル検出部８２の比（Ｃ）は（数３）となる。（数３）においてＮａとＮｄの帯域幅が等しいのでその信号レベルはほぼ等しいと考えられる。従って、Ｎａ／Ｎｄはほぼ１となり、Ｃ−１はＳ／Ｎに相当し、第２のフィルタ出力から直接的にステレオ差信号のＳ／Ｎを推定することができることが分かる（ここではＫは非常に小さい値として無視する）。

係数変換部８４では除算部８３の出力Ｃを基にＳ／Ｎが良い場合には大きな値、Ｓ／Ｎが悪い場合には小さい値とするよう重み係数（Ｗ）に変換する。例えば、（数４）を用いる。Ａは補正用の固定値で、Ｓ／Ｎが良い場合でも１／Ｃが完全に零とならないため、Ｗが１になるようにＡを加えている。

重み係数（Ｗ）はステレオデコード部９においてＡＭ復調部６の出力（Ｌ−Ｒ）に乗ぜられ、式５のように第１のフィルタ４の出力（Ｌ＋Ｒ）と加算され、ステレオ信号出力（ＬｏｕｔとＲｏｕｔ）を再生する。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるステレオデコーダの構成図を示すものである。図３において、図５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。１０は、ＡＭ復調部６の出力信号を複数の帯域のサブバンドに分割するサブバンドフィルタ部である。本実施の形態では分割数を２とする。１１は差信号ＡＭ復調部７の出力信号をサブバンドフィルタ部と同じ構成のサブバンドに分割する差信号サブバンドフィルタ部である。８ａは実施の形態１の係数算出部８がサブバンド数と同じだけ用意された係数算出部であり、各サブバンドに対応する重み係数（実施の形態ではＷ１とＷ２の２つ）を出力する。９ａは図４に示すように、サブバンドフィルタ部１０の各サブバンド出力（（Ｌ−Ｒ）１と（Ｌ−Ｒ）２）に対して、重み係数（Ｗ１とＷ２）を乗じる第１および第２の乗算部９１、９２と、第１および第２の乗算部９１、９２の出力を１つの信号に合成する合成部９４と、合成部９４の出力と第１のフィルタ４の出力からステレオ信号を再生するデコード部９３である。

実施の形態２と、実施の形態１の差違は、実施の形態２では、２つのサブバンドに分割して、各サブバンドに対して実施の形態１と同様に重み係数（Ｗ１とＷ２）を算出し、算出した重み係数によりサブバンドフィルタ部１０の出力に乗じ、これら重み付けされたサブバンド信号を合成部９４で合成し、第１のフィルタ４の出力と併せてステレオ再生することである。

従って、実施の形態１に比べて、サブバンド毎に最適な重み付け係数が算出されるため、所望のＳ／Ｎを保持しつつ、ステレオ感の向上が可能となる。

なお、実施の形態１および２では、差信号ＡＭ復調部７の出力信号をＵＰ−ＬＯとしたが、ＬＯ−ＵＰとしても同様の結果が得られる。

また、係数算出部８で、和信号レベル検出部８１および差信号レベル検出部８２では信号レベルを検出するとしたが、信号の二乗の短時間平均を検出してもよい。係数算出部８ａでも同様に信号レベルを検出するとしたが、信号の二乗の短時間平均を検出してもよい。

本発明のステレオデコーダは、ＦＭ放送受信機におけるステレオデコーダ等として有用である。また、ステレオ信号を左右チャンネルの和信号、および差信号として伝送し、伝送経路上でノイズが混入するような伝送系における再生側ステレオデコーダとして適応の可能性がある。

本発明の実施の形態１におけるステレオデコーダのブロック図本発明の実施の形態１における係数算出部の詳細を示すブロック図本発明の実施の形態２におけるステレオデコーダのブロック図本発明の実施の形態２におけるステレオデコード部の詳細を示すブロック図従来のステレオデコーダのブロック図ＦＭ復調後の信号のスペクトルと雑音レベルの模式図

符号の説明

１アンテナ
２ＲＦ部
３ＦＭ復調部
４第１のフィルタ
５第２のフィルタ
６ＡＭ復調部
７差信号ＡＭ復調部
８係数算出部
８ａ係数算出部
９ステレオデコード部
９ａステレオデコード部
１０サブバンドフィルタ部
１１差信号サブバンドフィルタ部
８１和信号レベル検出部
８２差信号レベル検出部
８３除算部
８４変換部
９１第１の乗算部
９２第２の乗算部
９３デコード部
９４合成部
１００電界強度検出部
１０１ＡＣ検出部
１０２マイコン
１０３ステレオデコード部

Claims

ステレオ放送を受信する受信機のステレオデコーダであって、
受信信号からステレオ和信号を取り出す第１のフィルタと、
前記受信信号からステレオ差信号成分を含む信号を取り出す第２のフィルタと、
前記第２のフィルタの出力信号を振幅復調し、ステレオ差信号を出力するＡＭ復調部と、
前記第２のフィルタ出力信号の上側波帯と下側波帯の差信号を振幅復調する差信号ＡＭ復調部と、
前記ＡＭ復調部および前記差信号ＡＭ復調部の出力を分析し、前記ステレオ差信号の重み付け係数を算出する係数算出部と、
前記係数算出部で算出した重み付け係数に従い前記ステレオ差信号に対して重み付けを行い、前記重み付けされたステレオ差信号と前記ステレオ和信号からステレオ信号を再生するステレオデコード部とから構成されることを特徴とするステレオデコーダ。
前記ＡＭ復調部が、
両側波帯ＡＭ復調であり、ＡＭ復調された信号が上側波帯と下側波帯の和信号であることを特徴とする請求項１記載のステレオデコーダ。
前記係数算出部が、
前記ＡＭ復調部の出力振幅レベルと前記差信号ＡＭ復調部の出力振幅レベルの比に比例する重み係数を算出することを特徴とした請求項１記載のステレオデコーダ。
前記係数算出部が、
前記ＡＭ復調部の出力振幅の二乗の短時間平均と前記差信号ＡＭ復調部の出力振幅の二乗の短時間平均の比に比例する重み係数を算出することを特徴とした請求項１記載のステレオデコーダ。
前記係数算出部で算出する重み付け係数が、
０から１の範囲であることを特徴とした請求項１、３または４記載のステレオデコーダ。
前記ステレオデコード部が、
前記係数算出部で算出された重み係数を前記ＡＭ復調部の出力であるステレオ差信号に乗じ、前記重み付けされたステレオ差信号をステレオ和信号に加算および減算することによりステレオ信号を再生することを特徴とする請求項１記載のステレオデコーダ。
ステレオ放送を受信する受信機のステレオデコーダであって、
受信信号からステレオ和信号を取り出す第１のフィルタと、
前記受信信号からステレオ差信号成分を含む信号を取り出す第２のフィルタと、
前記第２のフィルタの出力信号を振幅復調し、ステレオ差信号を出力するＡＭ復調部と、
前記ＡＭ復調部の出力を２つ以上のサブバンド信号に分割するサブバンドフィルタ部と、
前記第２のフィルタ出力信号を上側波帯と下側波帯の差信号を振幅復調する差信号ＡＭ復調部と、
前記差信号ＡＭ復調部の出力を、前記サブバンドフィルタ部で分割された各サブバンドに対応してサブバンド化する差信号サブバンドフィルタ部と、
前記サブバンドフィルタ部の出力および前記差信号サブバンドフィルタ部の出力を各サブバンド毎に分析し、前記サブバンドフィルタ部の各サブバンド信号に対する重み付け係数を算出する係数算出部と、
前記係数算出部で算出した重み付け係数に従い前記各サブバンドのステレオ差信号に対して重み付けを行い、前記重み付けされたステレオ差信号と前記ステレオ和信号からステレオ信号を再生するステレオデコード部とから構成されることを特徴とするステレオデコーダ。
前記ＡＭ復調部が、
両側波帯ＡＭ復調であり、ＡＭ復調された信号が上側波帯と下側波帯の和信号であることを特徴とする請求項７記載のステレオデコーダ。
前記係数算出部が、
前記サブバンドフィルタ部と前記差信号サブバンドフィルタ部の対応する各サブバンドのそれぞれの出力の振幅レベルの比に比例する各サブバンドの重み係数を算出することを特徴とした請求項８記載のステレオデコーダ。
前記係数算出部が、
前記サブバンドフィルタ部と前記差信号サブバンドフィルタ部の対応する各サブバンドのそれぞれの出力の振幅の二乗の短時間平均の比に比例する各サブバンドの重み係数を算出することを特徴とした請求項８記載のステレオデコーダ。
前記係数算出部で算出する各サブバンドに対応する重み付け係数が、
０から１の範囲であることを特徴とした請求項７、９または１０記載のステレオデコーダ。
前記ステレオデコード部が、
前記係数算出部で算出された各サブバンドの重み係数を前記サブバンドフィルタ部の各サブバンド出力のステレオ差信号に乗じ、前記重み付けされた各サブバンドのステレオ差信号を合成する合成部を有し、前記合成部の出力である重み付けされたステレオ差信号とステレオ和信号を加算および減算し、ステレオ信号を再生することを特徴とする請求項７記載のステレオデコーダ。