JP2008010950A - マルチパスノイズ検出装置及びfm受信装置 - Google Patents

マルチパスノイズ検出装置及びfm受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】パルスノイズが存在する場合でもマルチパスノイズのみを確実に検出できるようにする。
【解決手段】受信信号の電界強度に対応する信号を平滑化する平滑化処理部1632と、前記信号を平滑化処理部1632の処理時間分だけ遅延させる遅延処理部1631と、平滑化処理部1632から出力される信号を増幅する増幅部1633と、遅延処理部1631から出力される信号と増幅部1633から出力される信号とを比較した結果に応じた論理値をとるパルスノイズ判定信号を出力するパルスノイズ判定部1634と、遅延処理部1631から出力される信号について、パルスノイズ判定信号によってパルスノイズを除去する処理を行うノイズキャンセル処理部1635と、を含むマルチパスノイズ検出装置16を構成する。
【選択図】図3A

Description

この発明は、マルチパスノイズ検出装置及びFM受信装置に関し、パルスノイズが存在する場合でもマルチパスノイズのみを確実に検出できるようにするための技術に関する。
FM受信装置においては、ビルや山などの障害物によって電波が反射することに起因するノイズであるマルチパスノイズが問題となる。このため、従来からマルチパスノイズを除去する様々な仕組みが提案されている(例えば、特許文献1〜特許文献3を参照)。
図7にマルチパスノイズの除去機能を有するFM受信装置1の一例を示している。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信号に変換するフロントエンド回路11(FE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の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、FM検波回路14から出力される復調信号に含まれるマルチパスノイズを減衰させるコンポジット段信号処理回路17、復調信号から主チャンネル信号(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、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、主チャンネル信号(L+R)及び副チャンネル信号(L−R)から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)から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比を改善することによりマルチパスノイズを除去するハイカット処理部212(HC:High Cut)を有している。
図8にDSP(Digital Signal Processor)を用いて実現されるマルチパスノイズ検出部16の構成を示している。マルチパスノイズ検出部16は、アナログの交流信号(S−AC)をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ160、A/Dコンバータ160から出力されるデジタル信号を包絡線検波した信号(以下、エンベロープ信号という。)を出力するエンベロープ検出部161、エンベロープ信号に含まれるノイズ成分(マルチパスノイズ及びパルスノイズを含む)に対応する周波数帯域の信号を選択するバンドパスフィルタ162、パルスノイズをキャンセルする処理を行うパルスノイズキャンセル部163’、パルスノイズキャンセル部163’から出力される信号について時定数制御を行う時定数制御部164、を含んで構成されている。
特開平2−283129号公報 特開2001−36422号公報 特開2005−277565号公報
図9はマルチパスノイズ及びパルスノイズを含んだ交流信号(S−AC)をマルチパスノイズ検出部16に入力した場合にバンドパスフィルタ162から出力される信号の波形の一例であり、図10は時定数制御部164から出力されるマルチパスノイズ検出信号の波形の一例である。このように、図8に示すマルチパスノイズ検出部16の構成では、図9に示すようにマルチパスノイズだけでなくパルスノイズもバンドパスフィルタ162を通過してしまうため、図10に示すように時定数制御部164から出力されるマルチパスノイズ検出信号にパルスノイズの影響が現れてしまうこととなる。
そしてこのようなパルスノイズの影響を含んだマルチパスノイズ検出信号に基づいて、上述のコンポジット段信号処理回路17における復調信号に対するマルチパスノイズの減衰処理や、オーディオ段信号処理回路21におけるセパレーション処理、ハイカット処理等の雑音除去処理がパルスノイズによっても動作してしまうこととなり、頻繁に雑音除去処理が行われて再生音声等のFM受信装置1の再生信号の品質が著しく低下してしまうことがある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、パルスノイズが存在する場合でもマルチパスノイズのみを確実に検出できるようにすることを可能とするマルチパスノイズ検出装置及びこれを用いたFM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、マルチパスノイズ検出装置であって、受信信号の電界強度に対応する信号が入力され、前記信号を平滑化する平滑化処理部と、前記信号を遅延させる遅延処理部と、前記平滑化処理部から出力される信号を増幅する増幅部と、前記遅延処理部から出力される信号と前記増幅部から出力される信号とを比較して、パルスノイズが存在する期間を示す信号であるパルスノイズ判定信号を出力するパルスノイズ判定部と、前記遅延処理部から出力される信号について、前記パルスノイズ判定信号によってパルスノイズを除去する処理を行うノイズキャンセル処理部とを含むこととする。
パルスノイズのパルス幅はマルチパスノイズのパルス幅に比べて短いことが知られている。このため、これらのノイズに対して平滑化処理を行うとパルスノイズの振幅の方がマルチパスノイズより振幅が大きくなる。本発明のマルチパスノイズ検出装置は、パルスノイズとマルチパスノイズを平滑化した場合の振幅の差を利用してパルスノイズとマルチパスノイズを区別する。すなわち、本発明のマルチパスノイズ検出装置は、パルスノイズを平滑化した信号とマルチパスノイズを平滑化した信号を所定の増幅率で増幅した信号とを比較することによってパルスノイズが存在する期間を示す信号であるパルスノイズ判定信号を生成し、遅延処理部から出力される信号について、パルスノイズ判定信号によってパルスノイズを除去する処理を行った信号を生成する。そしてこのようにして生成された信号に基づいて生成されるマルチパスノイズ検出信号に基づいて雑音除去処理を行うことで、頻繁に雑音除去処理が動作してしまうことがなくなり、これにより再生信号の品質が著しく低下してしまうのを防ぐことができる。
本発明によれば、パルスノイズが存在する場合でもマルチパスノイズのみを確実に検出することができる。
以下、本発明の一実施形態につき詳細に説明する。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、FM放送の放送電波等の電波を受信するアンテナ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における高周波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(マルチパスノイズ検出装置)、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、FM検波回路14から出力される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)を出力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)から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2にDSP(Digital Signal Processor)を用いて実現されるマルチパスノイズ検出部16の構成を示している。マルチパスノイズ検出部16は、アナログの交流信号(S−AC)をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ160、A/Dコンバータ160から出力されるデジタル信号を包絡線検波した信号(以下、エンベロープ信号という。)を出力するエンベロープ検出部161、エンベロープ信号に含まれているノイズ成分(マルチパスノイズ及びパルスノイズを含む)に対応する周波数帯域の信号を選択するバンドパスフィルタ162、後述するパルスノイズキャンセル部163、パルスノイズキャンセル部163から出力される信号に時定数制御を行ってマルチパスノイズ検出信号を生成する時定数制御部164を含んで構成されている。
図3Aにパルスノイズキャンセル部163の構成を示している。パルスノイズキャンセル部163は、後述する平滑化処理部1632における処理時間だけエンベロープ信号を遅延させる遅延処理部1631、エンベロープ信号の移動平均を求めることによりエンベロープ信号を平滑化する平滑化処理部1632、平滑化処理部1632から出力される信号を増幅する増幅部1633、遅延処理部1631から出力される信号と増幅部1633から出力される信号とを比較して、遅延処理部1631から出力される信号が増幅部1633から出力される信号よりも大きい期間にパルスノイズが存在することを示す論理値をとり、上記期間以外の期間においてパルスノイズが存在しないことを示す論理値をとる信号であるパルスノイズ判定信号を出力するパルスノイズ判定部1634、遅延処理部1631から出力される信号についてパルスノイズ判定信号によって特定されるパルスノイズが存在する期間について、当該期間の前又は後の期間における信号波形に基づいて補間することによりパルスノイズを除去する処理を行うノイズキャンセル処理部1635、を含んで構成されている。なお、上記パルスノイズが存在することを示す論理値は「1」であり、パルスノイズが存在しないことを示す論理値は「0」であるものとする。
次に図3B及び図3Cとともに図3Aに示すパルスノイズキャンセル部163の動作について詳述する。図3Bはバンドパスフィルタ162から出力される信号にパルスノイズが含まれていない場合にパルスノイズキャンセル部163の構成要素の各部から出力される信号の波形を模式的に示したものである。同図において、(a)に示す波形は図3Aに示すバンドパスフィルタ162から出力される信号の波形である。(b)に示す波形は(a)に示す波形が入力された場合に遅延処理部1631から出力される信号の波形であり、(a)に示す信号を平滑化処理部1632における処理時間だけ遅延させた波形になっている。(c)に示す波形は平滑化処理部1632から出力される信号の波形であり、(a)に示す信号を平滑化した波形になっている。
(d)に示す波形のうち、実線で示した波形は増幅部1633から出力される信号の波形であり、破線で示す入力波形を所定の増幅率で増幅した波形になっている。(e)に示す波形はパルスノイズ判定部1634から出力される信号(以下、判定フラグと称する。)の波形である。本例では(b)に示す波形の出力レベルが(d)に示す波形の出力レベル以上となる場合はないので、判定フラグの値(論理値)は常に「0」である。(f)に示す波形はノイズキャンセル処理部1635から出力される信号の波形であり、ここでは(e)に示す波形より判定フラグの値は常に「0」であるので、ノイズキャンセル処理部1635による補間は行われず、(b)に示す波形がそのままノイズキャンセル処理部1635から出力されている。
図3Cはバンドパスフィルタ162から出力される信号にパルスノイズが含まれている場合にパルスノイズキャンセル部163の構成要素の各部から出力される信号の波形を模式的に示したものである。同図において、(a)に示す波形は図3Aに示すバンドパスフィルタ162から出力される信号の波形である。(b)に示す波形は(a)に示す波形が入力された場合に遅延処理部1631から出力される信号の波形であり、(a)に示す信号を平滑化処理部1632における処理時間だけ遅延させた波形になっている。(c)に示す波形は平滑化処理部1632から出力される信号の波形であり、(a)に示す信号を平滑化した波形になっている。
(d)に示す波形のうち実線で示す波形は増幅部1633から出力される信号の波形であり、破線で示す入力波形が所定の増幅率で増幅されている。(e)に示す波形はパルスノイズ判定部1634から出力される信号(以下、判定フラグと称する。)の波形である。本例では(b)に示す波形の出力レベルが(d)に示す波形の出力レベル以上となる期間において判定フラグの値(論理値)が常に「1」になっている。(f)に示す波形はノイズキャンセル処理部1635から出力される信号の波形であり、本例では判定フラグの値が「1」になっている期間についてノイズキャンセル処理部1635による補間が行われるため、(b)に示す波形からパルスノイズが除去された波形になっている。
<処理説明>
次に、図4A乃至図4Cに示す波形図とともに、図2に示すマルチパスノイズ検出部16によって行われる処理について説明する。
図4Aはエンベロープ検出部161にマルチパスノイズ又はパルスノイズを含んだ交流信号(S−AC)が入力された場合にバンドパスフィルタ162から出力される信号の一例である。
図4Bは、図4Aに示す信号が入力された場合にパルスノイズキャンセル部163から出力される信号の波形である。また図4Cは、図4Bに示す信号が入力された場合に時定数制御部164から出力される信号(マルチパスノイズ検出信号)の波形である。これらの図に示すように、パルスノイズキャンセル部163によってパルスノイズが減衰されていることがわかる。一方、マルチパスノイズについては、図4Aに示す入力信号の波形と図4Cに示す出力信号の波形との間に殆ど差がみられないことがわかる。
図5Aは、パルスノイズキャンセル部163にマルチパスノイズのみを含んだ信号が入力された場合に、遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから出力される信号の一例である。図5Bは、遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから図5Aに示す信号が出力された場合にパルスノイズ判定部1634から出力されるパルスノイズ判定信号の一例である。図5Bに示すように、パルスノイズキャンセル部163にマルチパスノイズのみを含んだ信号が入力された場合でも、パルスノイズ判定信号は常に「0」、すなわち、パルスノイズが存在しないことを示す論理値となっている。
図6Aは、パルスノイズキャンセル部163にパルスノイズのみを含んだ信号が入力された場合に遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから出力される信号の一例である。また図6Bは、遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから図6Aに示す信号が出力された場合にパルスノイズ判定部1634から出力されるパルスノイズ判定信号の一例である。図6Bに示すように、パルスノイズキャンセル部163にパルスノイズのみを含んだ信号が入力された場合、パルスノイズ判定信号はパルスノイズが存在する期間では「1」、すなわち、パルスノイズが存在することを示す論理値になっている。
このように、パルスノイズキャンセル部163は、パルスノイズが存在する期間についてはパルスノイズが存在することを示す論理値をとり、それ以外の期間ではパルスノイズが存在しないことを示す論理値をとる。またパルスノイズキャンセル部163から出力されるマルチパスノイズ検出信号は、マルチパスノイズが存在する場合でも、パルスノイズが存在しない限り変化しない。そして、ノイズキャンセル処理部1635は、パルスノイズ判定信号に基づいてパルスノイズが存在する期間について補間処理を行いパルスノイズを除去する。これによりパルスノイズキャンセル部163からはパルスノイズが除去されたマルチパスノイズのみを含む信号(図4B)が出力される。
時定数制御部164は、パルスノイズキャンセル部163から出力される上記信号に対して時定数制御を行って、マルチパスノイズ検出信号を生成する。そしてこのマルチパスノイズ検出信号は、コンポジット段信号処理回路17やオーディオ段信号処理回路21に供給され、コンポジット段信号処理回路17による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処理、オーディオ段信号処理回路21におけるセパレーション処理、及びハイカット処理などの各種雑音除去処理に利用されることになる。
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、上記平滑化処理部1632は、移動平均を求めるのに代えて、これをローパスフィルタで構成した場合でも同様の効果を得ることができる。
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マルチパスノイズ検出部16の構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるパルスノイズキャンセル部163の構成を示す図である。 本発明の一実施形態による、入力信号にパルスノイズが含まれていない場合にパルスノイズキャンセル部163の構成要素の各部から出力される信号の波形を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態による、入力信号にパルスノイズが含まれている場合にパルスノイズキャンセル部163の構成要素の各部から出力される信号の波形を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態によるエンベロープ検出部161に交流信号(S−AC)が入力された場合にバンドパスフィルタ162から出力される信号の一例である。 図4Aに示す信号が入力された場合にパルスノイズキャンセル部163から出力される信号の波形である。 図4Bに示す信号が入力された場合に時定数制御部164から出力されるマルチパスノイズ検出信号の波形である。 本発明の一実施形態によるパルスノイズキャンセル部163にマルチパスノイズのみを含んだ信号が入力された場合に、遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから出力される信号の一例である。 遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから図5Aに示す信号が出力された場合にパルスノイズ判定部1634から出力されるパルスノイズ判定信号の一例である。 本発明の一実施形態によるパルスノイズキャンセル部163にパルスノイズのみを含んだ信号が入力された場合に遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから出力される信号の一例である。 遅延処理部1631、平滑化処理部1632、及び増幅部1633のそれぞれから図6Aに示す信号が出力された場合にパルスノイズ判定部1634から出力されるパルスノイズ判定信号の一例である。 マルチパスノイズを除去する仕組みを備えたFM受信装置1の一例である。 図7のFM受信装置1におけるマルチパスノイズ検出部16の構成である。 バンドパスフィルタ162から出力される波形の一例である。 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の一例である。
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
15 Sメータ
16 マルチパスノイズ検出部
161 エンベロープ検出部
163 パルスノイズキャンセル部
1631 遅延処理部
1632 平滑化処理部
1633 増幅部
1634 パルスノイズ判定部
1635 ノイズキャンセル処理部
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
21 オーディオ段信号処理回路

Claims (5)

  1. 受信信号の電界強度に対応する信号が入力され、前記信号を平滑化する平滑化処理部と、
    前記信号を遅延させる遅延処理部と、
    前記平滑化処理部から出力される信号を増幅する増幅部と、
    前記遅延処理部から出力される信号と前記増幅部から出力される信号とを比較して、パルスノイズが存在する期間を示す信号であるパルスノイズ判定信号を出力するパルスノイズ判定部と、
    前記遅延処理部から出力される信号について、前記パルスノイズ判定信号によってパルスノイズを除去する処理を行うノイズキャンセル処理部と
    を含むことを特徴とするマルチパスノイズ検出装置。
  2. 請求項1に記載のマルチパスノイズ検出装置であって、
    前記平滑化処理部は、受信信号の電界強度に対応する前記信号の移動平均を求めることにより前記信号を平滑化すること
    を特徴とするマルチパスノイズ検出装置。
  3. 請求項1に記載のマルチパスノイズ検出装置であって、
    前記平滑化処理部は、前記信号を平滑化するローパスフィルタを含むこと
    を特徴とするマルチパスノイズ検出装置。
  4. 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増幅するIF段信号処理回路と、
    前記中間周波信号を復調するFM検波回路と、
    前記中間周波信号の電界強度に対応する信号を出力するSメータと、
    前記Sメータから出力される前記信号に基づいてマルチパスノイズの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検出部と、
    前記FM検波回路から出力される復調信号に含まれるマルチパスノイズを減衰させるコンポジット段信号処理回路と、
    を有し、
    前記マルチパス検出部は、
    前記Sメータから出力される前記信号を平滑化する平滑化処理部と、
    前記信号を遅延させる遅延処理部と、
    前記平滑化処理部から出力される信号を増幅する増幅部と、
    前記遅延処理部から出力される信号と前記増幅部から出力される信号とを比較して、パルスノイズが存在する期間を示す信号であるパルスノイズ判定信号を出力するパルスノイズ判定部と、
    前記遅延処理部から出力される信号について、前記パルスノイズ判定信号によってパルスノイズを除去する処理を行うノイズキャンセル処理部と
    を含むこと
    を特徴とするFM受信装置。
  5. 請求項4に記載のFM受信装置であって、
    前記復調信号に含まれる主チャンネル信号及び副チャンネル信号を抽出するステレオ復調回路と、
    前記主チャンネル信号及び前記副チャンネル信号に基づいて、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と
    を有し、
    前記オーディオ段信号処理回路は、前記主チャンネル信号と前記副チャンネル信号との分離度を変化させるセパレーション処理部、又は、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部のうちの少なくともいずれかの処理部を含むこと
    を特徴とするFM受信装置。

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