JP2008010949A - ノイズキャンセラ及びこれを用いた受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】受信装置による再生信号の品質を向上する。
【解決手段】復調信号が入力される第1のローパスフィルタ2011と、第1のローパスフィルタ2011を通過した後の復調信号、及びパルスノイズ検出信号が入力され、入力される復調信号のうち、パルスノイズ検出信号によって定まる期間について当該復調信号に基づく補間処理を行う補間処理部2012と、第1のローパスフィルタ2011を通過する前の復調信号のうち上記期間における信号を、当該期間における補間処理部2012による補間処理後の信号で置換した信号を出力する置換処理部2013と、置換処理部2013から出力される信号が入力され、第1のローパスフィルタ2011のカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数を有する第2のローパスフィルタ202と、を含むノイズキャンセラを構成する。
【選択図】図3

Description

この発明は、ノイズキャンセラ及びこれを用いた受信装置に関し、受信装置による再生信号の品質を向上するための技術に関する。
図7にFM受信装置1の構成を示している。このFM受信装置1は、アンテナ10、同調及び受信信号の高周波増幅を行うとともに受信信号を中間周波信号に変換するフロントエンド回路11(FE:Front End)、中間周波信号の電界強度に応じてフロントエンド回路11における増幅利得を制御するAGC回路12(AGC:Automatic Gain Control)、中間周波信号を増幅する増幅回路やリミッタ回路を含むIF段信号処理回路13、中間周波信号を復調するFM検波回路14、AGC回路12から出力される中間周波信号に基づいて中間周波信号の電界強度に対応する交流信号(S−AC)及び直流信号(S−DC)を出力するSメータ15、交流信号(S−AC)に基づいてマルチパスノイズの存在有無を示す信号であるマルチパスノイズ検出信号を出力するマルチパスノイズ検出部16、復調信号、マルチパスノイズ検出信号、及び直流信号(S−DC)が入力され、復調信号のうちマルチパスノイズが含まれる期間における信号を減衰させるコンポジット段信号処理回路17、コンポジット段信号処理回路17から出力される信号についてマトリクス処理を行って、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)を生成するステレオ復調回路18、AGC回路12から出力される中間周波信号に含まれるイグニッションノイズやミラーノイズなどのパルスノイズの存在を示す信号であるパルスノイズ検出信号を出力するパルスノイズ検出部19、パルスノイズ検出信号に基づいてステレオ復調回路18から出力される主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれるパルスノイズを除去するノイズキャンセラ20’、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に基づいてL信号及びR信号を生成するオーディオ段信号処理回路21を含んで構成されている。
オーディオ段信号処理回路21には、Sメータ15から出力される直流信号(S−DC)及びマルチパスノイズ検出部16から出力されるマルチパスノイズ検出信号が入力される。オーディオ段信号処理回路21は、これらの信号に基づいて、主チャンネル信号と副チャンネル信号の分離度を変化させるセパレーション処理を行うSP処理部211(SP: SeParation)や、高周波成分を除去することによりS/N比を改善するハイカット処理を行うHC処理部212(HC:High Cut)を有している。
図8にノイズキャンセラ20’及びオーディオ段信号処理回路21の具体的な構成を示している。ノイズキャンセラ20’は、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれている高周波ノイズをカットする目的で設けられるカットオフ周波数15kHzのローパスフィルタ202(LPF(Low Pass Filter))、デエンファシス処理部203、パルスノイズ検出信号に基づいて定まる期間(以下、補間期間という。)について、線形補間などの補間処理を行うことによりノイズを除去するノイズキャンセル処理部201’を含む。
またオーディオ段信号処理回路21は、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれる直流成分をカットするハイパスフィルタ213(HPF:High Pass Filter)、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)によってL信号及びR信号を生成するマルチプレクサ214(MPX: Multiplexer)を含む。
ノイズキャンセル処理部201’が上記補間処理を行う際の上記補間期間の長さはノイズキャンセラ20’に固定値として記憶されている。ノイズキャンセル処理部201’は、パルスノイズ検出信号によってパルスノイズの存在を検知すると、パルスノイズを検出してから上記固定値に対応する長さの期間を上記補間期間として設定し、設定した補間期間における信号について上記の補間処理を行う。
特開平2−283129号公報 特開2001−36422号公報 特開2005−277565号公報
ところで、ローパスフィルタ202は、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に混在するパルスノイズのパルス幅を拡げてしまうため、上記固定値は、拡がってしまったパルスノイズのパルス幅をカバーする長さに設定する必要がある。そしてこれにより上記補間期間が長くなって、FM受信装置の再生信号の品質が不必要に低下してしまうこととなる。
具体的に説明する。例えば、ステレオ復調回路18から図9Aに示す主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力された場合、ローパスフィルタ202から出力される信号は図9Bに示す波形となる。またデエンファシス処理部203から出力される信号は図9Cに示す波形となり、ノイズキャンセル処理部201’から出力される信号は図9Dに示す波形となる。またハイパスフィルタ213から出力される信号は図9Eに示す波形となり、マルチプレクサ214から出力される信号は図9Fに示す波形となる。
ここで図9Aに示すステレオ復調回路18から入力される元の信号の波形と、図9Dに示すノイズキャンセル処理部201’からの出力される信号の波形とを比較すると、図9Aではパルスノイズのパルス幅が0.02×10−3程度であるのに対し、図9Dでは補間期間が0.2×10−3以上の幅になっており、元のパルスノイズのパルス幅に対して補間期間が10倍程度も長くなっている。このため、図9Fに示すように、マルチプレクサ214から出力される信号の波形は元の信号の波形に比べてかなり歪んでしまうこととなる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、受信装置による再生信号の品質を向上させることができるノイズキャンセラ及びこれを用いた受信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明のうちの主たる発明は、ノイズキャンセラであって、復調信号が入力されるローパスフィルタ、前記ローパスフィルタを通過後の前記復調信号、パルスノイズの存在を示す信号であるパルスノイズ検出信号が入力され、入力される前記復調信号のうち、前記パルスノイズ検出信号によって定まる期間について当該復調信号に基づく補間処理を行う補間処理部、前記補間処理部による前記補間処理後の前記復調信号、前記パルスノイズ検出信号、及び前記ローパスフィルタを通過する前の前記復調信号とが入力され、前記ローパスフィルタを通過前の前記復調信号のうち前記期間における信号を、当該期間における前記補間処理部による前記補間処理後の信号で置換する置換処理部と、前記置換処理部から出力される信号が入力され、前記第1のローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数を有する第2のローパスフィルタと、を含むこととする。
本発明における第2のローパスフィルタは、例えば、前述した15kHzのローパスフィルタである。本発明では、パルスノイズのパルス幅を拡大させてしまう第2のローパスフィルタを通過する前に補間処理を行うようにしている。ここで第1のローパスフィルタは、補間処理部による補間処理において、復調信号に含まれている高周波成分の補間処理に対する影響を減らす目的で設けられるが、この第1のローパスフィルタは、第2のローパスフィルタのカットオフ周波数よりも低いカットオフ周波数を有しており、第2のローパスフィルタに比べてパルスノイズのパルス幅の拡大が少なく、第2のローパスフィルタを通過した後に補間処理を行う場合に比べて補間期間を設定できる。置換処理部は、ローパスフィルタを通過する前の復調信号のうち上記補間期間における信号を、当該補間期間における補間処理部による補間処理後の信号によって置換する。このようにすることで、補間期間以外の期間の信号についてはローパスフィルタによってカットされてしまった高周波成分が復元され、これにより再生信号の品質低下を防ぐことができる。
本発明によれば、受信装置による再生信号の品質を向上することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1に本発明の一実施形態として説明するFM受信装置1の構成を示している。
同図に示すFM受信装置1は、アンテナ10、同調及び受信信号の高周波増幅を行うとともに受信信号を中間周波数の信号(以下、中間周波信号という。)に変換するフロントエンド回路11(FE(Front End)回路)、中間周波信号の電界強度に応じてフロントエンド回路11における増幅利得を制御するAGC回路12(AGC:Automatic Gain Control)、中間周波信号の増幅を行う増幅回路やリミッタ回路を含むIF段信号処理回路13、中間周波信号を復調するFM検波回路14、AGC回路12から出力される中間周波信号に基づいて中間周波信号の電界強度に対応する交流信号(S−AC)及び直流信号(S−DC)を出力するSメータ15、交流信号(S−AC)に基づいてマルチパスノイズの存在有無を示す信号であるマルチパスノイズ検出信号を出力するマルチパスノイズ検出部16、復調信号、マルチパスノイズ検出信号、及び直流信号(S−DC)が入力され、復調信号のうちマルチパスノイズが含まれる期間における信号を減衰させるコンポジット段信号処理回路17、コンポジット段信号処理回路17から出力される信号についてマトリクス処理を行って、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)を生成するステレオ復調回路18、AGC回路12から出力される中間周波信号に含まれるイグニッションノイズやミラーノイズなどのパルスノイズの存在を示す信号であるパルスノイズ検出信号を出力するパルスノイズ検出部19、パルスノイズ検出信号に基づいて定まる期間(以下、補間期間という。)について、線形補間などの補間処理等を行って、ステレオ復調回路18から出力される主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれるパルスノイズを除去するノイズキャンセラ20、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に基づいてL信号及びR信号を生成するオーディオ段信号処理回路21を含んで構成されている。
ここでマルチパスノイズ検出部16から出力されるマルチパスノイズ検出信号は、マルチパスノイズを検出した場合に所定期間一方の論理値をとり、上記所定期間以外の期間では他方の論理値をとる信号である。
パルスノイズ検出部19から出力されるパルスノイズ検出信号は、パルスノイズを検出すると所定期間については一方の論理値をとり、上記所定期間以外の期間では他方の論理値をとる信号である。ノイズキャンセル処理部201は、補間を行う際の上記補間期間の長さを固定値として記憶しており、パルスノイズ検出信号によってパルスノイズが存在することを検知すると、パルスノイズを検出してから上記固定値に対応する長さの期間を上記補間期間として設定する。
オーディオ段信号処理回路21には、Sメータ15から出力される直流信号(S−DC)及びマルチパスノイズ検出部16から出力されるマルチパスノイズ検出信号が入力される。オーディオ段信号処理回路21は、これらの信号に基づいて主チャンネル信号と副チャンネル信号の分離度を変化させるセパレーション処理を行うSP処理部211(SP: separation)や、高周波成分を除去することによりS/N比を改善するハイカット処理を行うHC処理部212(High Cut)を有している。
図2にノイズキャンセラ20及びオーディオ段信号処理回路21の具体的な構成を示している。ノイズキャンセラ20は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)を用いて実現される。ノイズキャンセラ20は、パルスノイズ検出信号に基づき主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれるパルスノイズを除去するノイズキャンセル処理部201、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれている高周波ノイズをカットする目的で設けられるカットオフ周波数15kHzのローパスフィルタ202(第2のローパスフィルタ)、送信側のプリエンファシス処理によって強められた主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)の高域部を元に戻すデエンファシス処理部203を含んでいる。
オーディオ段信号処理回路21は、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれる直流成分をカットするハイパスフィルタ213、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)によってL信号及びR信号を生成するマルチプレクサ214を含んでいる。
図3にノイズキャンセル処理部201の構成を示している。ノイズキャンセル処理部201は、ステレオ復調回路18から出力される主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力されるカットオフ周波数10kHzのローパスフィルタ2011(第1のローパスフィルタ)、ローパスフィルタ2011を通過した後の主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)のうち補間期間における信号について、当該主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)の信号に基づいて補間処理を行う補間処理部2012、ローパスフィルタ2011を通過前の主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)のうち補間期間における信号を、その補間期間における補間処理部2012において補間した補間処理後の信号で置換する置換処理部2013を含んで構成されている。
ここでこのようにステレオ復調回路18から入力される主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に対して直接補間処理を行うのではなく、ローパスフィルタ2011(カットオフ周波数10kHz)を通過した後の信号に対して補間処理を行うようにしているのは、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)に含まれている高周波成分の上記補間処理に対する影響を減らすためである。また、パルスノイズのパルス幅の拡大を減らすため、ローパスフィルタ2011(カットオフ周波数10kHz)としては、例えば、図4に示すように、カットオフ周波数近傍における周波数−減衰量特性の傾きが後段に設けられるローパスフィルタ202(カットオフ周波数15kHz)よりも小さい(緩やかな)特性のものを選択する。なお、このようなローパルフィルタ2011は、例えばFIRシステム(FIR:Finite Impulse Response System)やIIRシステム(IIR:Infinite Impulse Response System)によって実現される。
一方、補間処理部2012から出力される信号をそのままノイズキャンセル処理部201の出力とはせず、置換処理部2013において、ローパスフィルタ2011を通過していない主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)のうち上記補間期間における信号を補間処理部2012において補間した信号に置換し、補間期間以外の期間については元の主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)を出力するようにしているのは、補間期間以外の期間の信号についてはローパスフィルタ2011によってカットされてしまった高周波成分を復元するためであり、これによりローパスフィルタ2011を通過させることによる再生信号の品質低下を防ぐことができる。
<処理説明>
次に、図5A乃至図5Cに示す波形図とともに、ノイズキャンセラ20及びオーディオ段信号処理回路21において行われる処理について説明する。
図5Aは、図9Aに示した主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が、ノイズキャンセル処理部201に入力された場合に、ローパスフィルタ2011から出力される信号の波形である。図5Aと図9Bとを比較すると、図5Aの方がパルスノイズのパルス幅の拡がりが少ないことがわかる。
図5Bは、補間処理部2012から出力される主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)の波形である。同図に示すように、補間処理部2012の処理によって、パルスノイズが存在する補間期間について補間処理が行われている。
図5Cは、置換処理部2013から出力される信号の波形である。同図に示すように、図9Aに示すローパスフィルタ2011を通過していない主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)のうちの補間期間における信号が、補間処理部2012において補間された信号で置換されている。
図6Aは、ローパスフィルタ202から出力される信号の波形であり、図6Bは、デエンファシス処理部203から出力される信号の波形である。また図6Cは、ハイパスフィルタ213から出力される信号の波形であり、図6Dは、マルチプレクサ214から出力される信号の波形である。図6Dと図9Fとを比較すると、図6Dの方が図9Fに比べて補間期間が短くなっている。また図6Dに示す信号の波形は、図9Fに示す信号の波形に比べて歪みが少なくなっていることがわかる。
以上、本発明の一実施形態につき詳細に説明したが、上述した実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、以上に説明したノイズキャンセル処理部201はAM受信装置にも適用することができる。
本発明の一実施形態によるFM受信装置1の構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるノイズキャンセラ20及びオーディオ段信号処理回路21の具体的な構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるノイズキャンセル処理部201の構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるローパスフィルタ2011の周波数−減衰量特性を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が、ノイズキャンセル処理部201に入力された場合に、ローパスフィルタ2011から出力される信号の波形を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる補間処理部2012から出力される主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に置換処理部2013から出力される信号の波形を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるローパスフィルタ202から出力される信号の波形を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるデエンファシス処理部203から出力される信号の波形を示す図である。 本発明の一実施形態にハイパスフィルタ213から出力される信号の波形を示す図である。 本発明の一実施形態にマルチプレクサ214から出力される信号の波形を示す図である。 FM受信装置1の一例を示す図である。 図7のノイズキャンセラ20及びオーディオ段信号処理回路21の具体的な構成を示す図である。 ステレオ復調回路18からノイズキャンセラ20に入力される波形の一例である。 図9Aに示す主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力された場合にローパスフィルタ201から出力される信号の波形である。 図9Aに示す主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力された場合にデエンファシス処理部203から出力される信号の波形である。 図9Aに示す主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力された場合にノイズキャンセル処理部201’から出力される信号の波形である。 図9Aに示す主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力された場合にハイパスフィルタ213から出力される信号の波形である。 図9Aに示す主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)が入力された場合にマルチプレクサ214から出力される信号の波形である。
符号の説明
1 FM受信装置
11 フロントエンド回路
12 AGC回路
13 IF段信号処理回路
14 FM検波回路
17 コンポジット段信号処理回路
18 ステレオ復調回路
19 パルスノイズ検出部
20 ノイズキャンセラ
201 ノイズキャンセル処理部
2011 ローパスフィルタ
2012 補間処理部
2013 置換処理部
202 ローパスフィルタ
203 デエンファシス処理部
21 オーディオ段信号処理回路

Claims (4)

  1. 復調信号が入力される第1のローパスフィルタと、
    前記第1のローパスフィルタを通過した後の前記復調信号、及びパルスノイズの存在を示す信号であるパルスノイズ検出信号が入力され、入力される前記復調信号のうち、前記パルスノイズ検出信号によって定まる期間について当該復調信号に基づく補間処理を行う補間処理部と、
    前記補間処理部による前記補間処理後の前記復調信号、前記パルスノイズ検出信号、及び前記第1のローパスフィルタを通過する前の前記復調信号が入力され、前記第1のローパスフィルタを通過する前の前記復調信号のうち前記期間における信号を、当該期間における前記補間処理部による前記補間処理後の信号で置換した信号を出力する置換処理部と、
    前記置換処理部から出力される信号が入力され、前記第1のローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数を有する第2のローパスフィルタと、
    を含むこと
    を特徴とするノイズキャンセラ。
  2. 請求項1に記載のノイズキャンセラであって、
    前記第1のローパスフィルタのカットオフ周波数近傍における周波数−減衰量特性の傾きは、前記第2のローパスフィルタのカットオフ周波数近傍における周波数−減衰量特性の傾きよりも小さいこと
    を特徴とするノイズキャンセラ。
  3. 受信信号を中間周波信号に変換するフロントエンド回路と、
    前記中間周波信号を復調した復調信号を生成する検波回路と、
    前記受信信号に含まれているパルスノイズの存在を示す信号であるパルスノイズ検出信号を生成するパルスノイズ検出部と、
    前記復調信号と前記パルスノイズ検出信号が入力され、前記復調信号に含まれているパルスノイズを除去するノイズキャンセラと、
    を含み、
    前記ノイズキャンセラは、
    復調信号が入力される第1のローパスフィルタと、
    前記第1のローパスフィルタを通過した後の前記復調信号、及びパルスノイズの存在を示す信号であるパルスノイズ検出信号が入力され、入力される前記復調信号のうち、前記パルスノイズ検出信号によって定まる期間について当該復調信号に基づく補間処理を行う補間処理部と、
    前記補間処理部による前記補間処理後の前記復調信号、前記パルスノイズ検出信号、及び前記第1のローパスフィルタを通過前の前記復調信号が入力され、前記第1のローパスフィルタを通過する前の前記復調信号のうち前記期間における信号を、当該期間における前記補間処理部による前記補間処理後の信号で置換した信号を出力する置換処理部と、
    前記置換処理部から出力される信号が入力され、前記第1のローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高いカットオフ周波数を有する第2のローパスフィルタと、
    を含むこと
    を特徴とする受信装置。
  4. 請求項3に記載の受信装置であって、
    前記復調信号は主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)を含むFM復調信号であること
    を特徴とする受信装置。
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