JP2009267780A - Multipath noise reduction device, fm receiver, and multipath noise reduction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、FM通信における受信信号のマルチパスノイズを低減する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for reducing multipath noise of a received signal in FM communication.
自動車等の移動体等に搭載されるFM受信機がオーディオ電波を受信する際、周囲の山や高層建築物等の障害物での電磁波の反射に起因してマルチパスが生じる。詳しくは、反射体である障害物によって反射された反射波は、受信アンテナに直接受信される直接波とは異なる経路で受信アンテナに達するので、直接波と反射波とに位相のずれが生じ、直接波の一部が反射波によって打ち消されてしまう。これにより、受信されるオーディオ電波にマルチパスノイズが発生し、FM受信機によってスピーカー等に出力される音声信号の品質が著しく低下してしまう。 When an FM receiver mounted on a moving body such as an automobile receives audio radio waves, multipath occurs due to reflection of electromagnetic waves by obstacles such as surrounding mountains and high-rise buildings. Specifically, since the reflected wave reflected by the obstacle that is a reflector reaches the receiving antenna through a different path from the direct wave directly received by the receiving antenna, a phase shift occurs between the direct wave and the reflected wave, Part of the direct wave is canceled by the reflected wave. As a result, multipath noise is generated in the received audio wave, and the quality of the audio signal output to the speaker or the like by the FM receiver is significantly reduced.
特許文献1には、IF信号のAM成分を検出し、AM成分のレベルを所定の閾値と比較し、AM成分のレベルが所定の閾値以下であるときに、復調部により出力される音声信号等に対して前値ホールドを行うマルチパスノイズ低減方法(以下、「第1の方法」と呼ぶ)について開示されている。また、AM成分のレベルを所定の閾値と比較する代わりに、DU比を所定の閾値と比較する方法(以下、「第2の方法」と呼ぶ)も開示されている。
しかしながら、上記特許文献1の第1の方法のように、AM成分が所定レベル以下であるときに前値ホールドを行うようにすると、FM信号が変調度を大きくして放送局から送出される場合、AM成分が落ち込み、マルチパスノイズが発生していないにもかかわらず前値ホールドが行われてしまうことがある。マルチパスノイズが発生していないときに前値ホールドが行われると、音声信号の品質が低下してしまう。 However, when the previous value hold is performed when the AM component is equal to or lower than the predetermined level as in the first method of Patent Document 1, the FM signal is transmitted from the broadcast station with a large modulation degree. In some cases, the previous value hold is performed even though the AM component falls and no multipath noise is generated. If the previous value hold is performed when multipath noise is not generated, the quality of the audio signal is degraded.
また、上記特許文献1の2つ目の方法のように、DU比に基づいて前値ホールドを行うか否かを判定するようにしても、マルチパスノイズが発生していないにもかかわらず前値ホールドが行われ、音声信号の品質が低下してしまうことがある。 Further, as in the second method of Patent Document 1, it is determined whether or not to hold the previous value based on the DU ratio. Value hold is performed, and the quality of the audio signal may deteriorate.
本発明は、上記の点に鑑み、FM受信において、不必要なマルチパスノイズ低減処理を回避し、音声信号の品質低下を防止することを目的とする。 In view of the above-described points, an object of the present invention is to avoid unnecessary multipath noise reduction processing in FM reception and prevent deterioration in quality of an audio signal.
上記の課題を解決するため、本発明は、IF信号の電界強度を示す強度信号のレベルが第1の閾値より小さいか否かを判定する強度判定処理と、前記強度信号に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きいか否かを判定するDU比判定処理と、前記強度判定処理において前記強度信号のレベルが第1の閾値より小さいと判定され、かつ前記DU比判定処理において前記比率が第2の閾値より大きいと判定された場合に、前記IF信号にマルチパスノイズが発生していると判定するマルチパスノイズ判定処理と、前記マルチパスノイズ判定処理において前記IF信号にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、前記IF信号に基づくIQ信号の値又は当該IQ信号を復調した音声信号の値を所定値に置換するマルチパスノイズ低減処理とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an intensity determination process for determining whether or not the level of an intensity signal indicating the electric field intensity of an IF signal is smaller than a first threshold, and a direct wave based on the intensity signal. DU ratio determination processing for determining whether or not the ratio of the electric field strength of the reflected wave to the electric field strength of the current is greater than a second threshold, and in the strength determination processing, the level of the strength signal is determined to be smaller than the first threshold. And a multipath noise determination process for determining that multipath noise is generated in the IF signal when the ratio is determined to be larger than a second threshold in the DU ratio determination process, and the multipath noise. When it is determined that multipath noise is generated in the IF signal in the determination process, the value of the IQ signal based on the IF signal or the value of the audio signal obtained by demodulating the IQ signal And having a multipath noise reducing process for replacing a predetermined value.
これにより、前記強度信号のレベルが第1の閾値より小さく、かつ直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きい場合に、前記IF信号に基づくIQ信号の値又は当該IQ信号を復調した音声信号の値が所定値に置換される。一方、前記強度信号のレベルは第1の閾値より小さいが直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値以下である場合、及び直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きいが前記強度信号のレベルが第1の閾値以上である場合、前記置換は行われない。したがって、前記IQ信号の値又は当該IQ信号を復調した音声信号の値が不必要に置換されることが防止され、不必要なマルチパスノイズ低減処理が回避されるので、音声信号の品質低下が防止される。 Thereby, when the level of the intensity signal is smaller than the first threshold and the ratio of the electric field intensity of the reflected wave to the electric field intensity of the direct wave is larger than the second threshold, the value of the IQ signal based on the IF signal or The value of the audio signal obtained by demodulating the IQ signal is replaced with a predetermined value. On the other hand, the level of the intensity signal is smaller than the first threshold, but the ratio of the electric field intensity of the reflected wave to the electric field intensity of the direct wave is less than or equal to the second threshold, and the electric field intensity of the reflected wave with respect to the electric field intensity of the direct wave Is greater than the second threshold, but the level of the intensity signal is greater than or equal to the first threshold, the replacement is not performed. Therefore, the value of the IQ signal or the value of the audio signal demodulated from the IQ signal is prevented from being replaced unnecessarily, and unnecessary multipath noise reduction processing is avoided, so that the quality of the audio signal is reduced. Is prevented.
本発明により、不必要なマルチパスノイズ低減処理が回避されるので、音声信号の品質低下が防止される。 According to the present invention, unnecessary multipath noise reduction processing is avoided, so that deterioration of the quality of the audio signal is prevented.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, components having functions similar to those of the other embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
《実施形態1》
本発明の実施形態1に係るFM受信機は、図1に示すように、アンテナ101、周波数変換部102、IF信号処理部103、強度信号生成部106、マルチパスノイズ低減装置110、復調部104、及びスピーカー105を備えている。マルチパスノイズ低減装置110は、強度判定部111、DU比判定部112、マルチパスノイズ判定部113、マルチパスノイズ低減部114、及び外部設定部115を備えている。
Embodiment 1
As shown in FIG. 1, the FM receiver according to Embodiment 1 of the present invention includes an
アンテナ101は、高周波信号S11を受信する。
The
周波数変換部102は、アンテナ101によって受信された高周波信号S11をIF(Intermediate Frequency)信号S12に変換して出力する。
The
IF信号処理部103は、周波数変換部102によって出力されたIF信号S12をIQ(In-Phase/Quadrature-Phase )信号S13に変換して出力する。
The IF
強度信号生成部106は、IF信号処理部103によって出力されたIQ信号S13から、IF信号S12の電界強度を示す強度信号S14を生成する。
The intensity
強度判定部111は、強度信号S14のレベルが、閾値信号S15によって示される第1の閾値より小さいか否か(強度信号S14の落ち込み度合いが大きいか否か)を判定し、強度信号S14のレベルが第1の閾値より小さい場合には強度判定信号S17としてH(High)レベルの信号を出力する一方、強度信号S14のレベルが第1の閾値以上の場合には強度判定信号S17としてL(Low)レベルの信号を出力する。
The
DU比判定部112は、強度信号S14に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が、閾値信号S16によって示される第2の閾値より大きいか否かを判定する。そして、上記比率が第2の閾値より大きい場合にはDU比判定信号S18としてHレベルの信号を出力する一方、該比率が第2の閾値以下である場合にはDU比判定信号S18としてLレベルの信号を出力する。具体的には、直接波の電界強度をEdとし、反射波の電界強度をEuとしたとき、DU比判定部112は、強度信号S14の上下のピーク値に基づいて20log10(Eu/Ed)を算出し、この算出値が閾値信号S16(第2の閾値)に応じた閾値Thより大きいか否かを判定する。強度信号S14の上下のピーク幅が大きい場合には、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が大きくなる。
Based on the intensity signal S14, the DU
マルチパスノイズ判定部113は、強度判定部111によって強度信号S14のレベルが第1の閾値より小さいと判定され、かつDU比判定部112によって直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きいと判定された場合に、IF信号S12にマルチパスノイズが発生していると判定する。具体的には、強度判定部111によって出力された強度判定信号S17とDU比判定部112によって出力されたDU比判定信号S18との論理積をマルチパスノイズ判定信号S19として出力する。
The multipath noise determination unit 113 determines that the level of the intensity signal S14 is smaller than the first threshold by the
マルチパスノイズ低減部114は、マルチパスノイズ判定部113によってIF信号S12にマルチパスノイズが発生していないと判定された場合、すなわちマルチパスノイズ判定信号S19がLレベルのときには、IF信号処理部103によって出力されたIQ信号S13をそのままノイズ低減後IQ信号S20として出力する。一方、マルチパスノイズ判定部113によってIF信号S12にマルチパスノイズが発生していると判定された場合、すなわちマルチパスノイズ判定信号S19がHレベルのときには、ノイズ低減後IQ信号S20を当該マルチパスノイズ発生直前のIQ信号S13の値にして出力する。つまり、IF信号S12にマルチパスノイズが発生している期間、マルチパスノイズ低減部114は、マルチパスノイズ発生直前のノイズ低減後IQ信号S20(IQ信号S13)の値を保持して出力し続ける(前値ホールドする)。
When the multipath noise determination unit 113 determines that no multipath noise is generated in the IF signal S12, that is, when the multipath noise determination signal S19 is at the L level, the multipath
外部設定部115は、強度判定部111で用いられる第1の閾値及び第2の閾値をユーザの入力に応じて設定し、第1の閾値を示す閾値信号S15及び第2の閾値を示す閾値信号S16を出力する。
The
復調部104は、ノイズ低減後IQ信号S20を復調して音声信号(オーディオデータ)S21を取得する。
The
スピーカー105は、音声信号S21に基づいて音波を放射する。
The
上記のように構成されたFM受信機においては、強度信号S14が図2(a)のようになり、DU比判定部112により算出された20log10(Eu/Ed)が図2(b)のようになった場合、図2(e)のようなマルチパスノイズ判定信号S19が得られる。そして、マルチパスノイズ判定信号S19がHレベルのときに、ノイズ低減後IQ信号S20が当該マルチパスノイズの発生直前のIQ信号S13の値にされる。一方、マルチパスノイズ判定信号S19がHレベルのときには、IF信号処理部103によって出力されたIQ信号S13がそのままノイズ低減後IQ信号S20として出力される。
In the FM receiver configured as described above, the intensity signal S14 is as shown in FIG. 2A, and 20log 10 (Eu / Ed) calculated by the DU
本実施形態によると、図2(a)〜(e)に示すように、IF信号S12の電界強度が第1の閾値より小さくなっているがマルチパスノイズが発生していない場合にマルチパスノイズが発生していると誤判定されること(図2(c))が防止される。また、20log10(Eu/Ed)が第2の閾値に応じた閾値Thより大きくなっているがマルチパスノイズが発生していない場合にマルチパスノイズが発生していると誤判定されること(図2(d))が防止される。したがって、本実施形態のFM受信機はマルチパスノイズが発生しているか否かを正しく判定することができるので、マルチパスノイズが発生していないときにノイズ低減後IQ信号S20が前値ホールドされることが防止され、高い品質の音声信号を得ることができる。例えば、FM信号が変調度を大きくして放送局から送出される場合、IF信号S12の電界強度が落ち込み易いが、IF信号S12の電界強度に加えて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率に基づいてマルチパスノイズが発生しているか否かが判定されるので、従来に比べて誤判定されにくい。 According to the present embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2E, when the electric field strength of the IF signal S12 is smaller than the first threshold but no multipath noise is generated, the multipath noise is generated. Is erroneously determined to have occurred (FIG. 2C). Further, when 20log 10 (Eu / Ed) is larger than the threshold value Th corresponding to the second threshold value, but multipath noise is not generated, it is erroneously determined that multipath noise is generated ( FIG. 2 (d)) is prevented. Therefore, the FM receiver according to the present embodiment can correctly determine whether or not multipath noise has occurred. Therefore, when no multipath noise has occurred, the noise-reduced IQ signal S20 is held at the previous value. Therefore, a high quality audio signal can be obtained. For example, when the FM signal is transmitted from a broadcasting station with a large modulation degree, the electric field strength of the IF signal S12 tends to drop, but in addition to the electric field strength of the IF signal S12, the electric field of the reflected wave with respect to the electric field strength of the direct wave Since it is determined whether or not multipath noise has occurred based on the intensity ratio, erroneous determination is less likely than in the past.
《実施形態2》
本発明の実施形態2に係るFM受信機は、図3に示すように、復調部104の入力側ではなく、復調部104の出力側にマルチパスノイズ低減装置210を備えている。本実施形態では、復調部104が、ノイズ低減後IQ信号S20ではなく、ノイズ低減前のIQ信号S13を復調して音声信号S22を取得する。そして、マルチパスノイズ低減装置210は、IQ信号S13ではなく、復調部104によって取得された音声信号S22に対して処理を行う。
<< Embodiment 2 >>
As shown in FIG. 3, the FM receiver according to Embodiment 2 of the present invention includes a multipath
マルチパスノイズ低減装置210は、マルチパスノイズ低減装置110のマルチパスノイズ低減部114に代えて、マルチパスノイズ低減部214を備えている。このマルチパスノイズ低減部214は、マルチパスノイズ判定部113によってIF信号S12にマルチパスノイズが発生していないと判定された場合には、復調部104によって取得された音声信号S22をそのままノイズ低減後音声信号S23として出力する。一方、マルチパスノイズ判定部113によってIF信号S12にマルチパスノイズが発生していると判定された場合には、ノイズ低減後音声信号S23を当該マルチパスノイズ発生直前の音声信号S22の値にして出力する。つまり、IF信号S12にマルチパスノイズが発生している期間、マルチパスノイズ低減部214は、マルチパスノイズ発生直前のノイズ低減後音声信号S23(音声信号S22)の値を保持して出力し続ける(前値ホールドする)。
The multipath
《その他の実施形態》
なお、上記実施形態1,2では、外部設定部115がユーザの入力に応じて第1の閾値及び第2の閾値を設定するようになっていたが、ユーザの入力に限らず、所定の入力信号に応じて設定するようにしてもよい。
<< Other Embodiments >>
In the first and second embodiments, the
また、外部設定部115を設けず、第1の閾値及び第2の閾値として固定値を用いるようにしてもよい。
Further, the
また、DU比判定部112は、必ずしも20log10(Eu/Ed)を算出するものでなくてもよく、強度信号S14に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きいか否かの判定結果を出力するものであればよい。
The DU
また、上記実施形態1,2では、マルチパスノイズ低減部114、214が、マルチパスノイズ判定部113によってIF信号S12にマルチパスノイズが発生していると判定された場合、IQ信号S13、音声信号S22を、マルチパスノイズ発生直前の値に置換してノイズ低減後IQ信号S20、ノイズ低減後音声信号S23として出力するようになっていた。しかし、マルチパスノイズを低減するために他の所定値に置換するようにしてもよい。例えば、IQ信号S13、音声信号S22を、マルチパスノイズ解消直後の値に置換するようにしてもよいし、マルチパスノイズ発生直前の値とマルチパスノイズ解消直後の値とによる直線補間で求まる値に置換するようにしてもよい。また、上記実施形態1においては、IQ信号S13を0に置換するようにしてもよい。
In the first and second embodiments, when the multipath
本発明では、不必要なマルチパスノイズ低減処理が回避され、音声信号の品質低下が防止されるので、FM受信機の音質向上等に有用である。 In the present invention, unnecessary multipath noise reduction processing is avoided, and deterioration of the quality of the audio signal is prevented, which is useful for improving the sound quality of the FM receiver.
101 アンテナ
102 周波数変換部
103 IF信号処理部
104 復調部
105 スピーカー
106 強度信号生成部
110 マルチパスノイズ低減装置
111 強度判定部
112 DU比判定部
113 マルチパスノイズ判定部
114 マルチパスノイズ低減部
115 外部設定部
210 マルチパスノイズ低減装置
214 マルチパスノイズ低減部
Claims (9)
前記強度信号に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きいか否かを判定するDU比判定部と、
前記強度判定部によって前記強度信号のレベルが第1の閾値より小さいと判定され、かつ前記DU比判定部によって前記比率が第2の閾値より大きいと判定された場合に、前記IF信号にマルチパスノイズが発生していると判定するマルチパスノイズ判定部と、
前記マルチパスノイズ判定部によって前記IF信号にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、前記IF信号に基づくIQ信号の値又は当該IQ信号を復調した音声信号の値を所定値に置換するマルチパスノイズ低減部とを備えていることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。 An intensity determination unit that determines whether or not the level of the intensity signal indicating the electric field intensity of the IF signal is smaller than a first threshold;
A DU ratio determination unit that determines whether a ratio of the electric field intensity of the reflected wave to the electric field intensity of the direct wave is greater than a second threshold based on the intensity signal;
When the intensity determination unit determines that the level of the intensity signal is lower than a first threshold and the DU ratio determination unit determines that the ratio is higher than a second threshold, the IF signal is multipathed. A multipath noise determination unit that determines that noise is generated;
When the multipath noise determination unit determines that multipath noise is generated in the IF signal, the value of the IQ signal based on the IF signal or the value of the audio signal obtained by demodulating the IQ signal is set to a predetermined value. A multipath noise reduction device comprising a multipath noise reduction unit for replacement.
前記第1の閾値及び第2の閾値を設定する外部設定部を備えていることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。 The multipath noise reduction apparatus according to claim 1,
A multipath noise reduction apparatus comprising: an external setting unit that sets the first threshold value and the second threshold value.
前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前又はマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。 The multipath noise reduction apparatus according to claim 1,
The multipath noise reduction apparatus characterized in that the predetermined value is a value of the signal to be replaced immediately before the occurrence of multipath noise or immediately after cancellation of multipath noise.
前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前における前記置換対象の信号の値とマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値とによる直線補間で求まる値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減装置。 The multipath noise reduction apparatus according to claim 1,
The predetermined value is a value obtained by linear interpolation based on a value of the signal to be replaced immediately before the occurrence of multipath noise and a value of the signal to be replaced immediately after cancellation of multipath noise. apparatus.
高周波信号を受信するアンテナと、
前記アンテナによって受信された高周波信号をIF信号に変換して出力する周波数変換部と、
前記周波数変換部によって出力されたIF信号を前記IQ信号に変換して出力するIF信号処理部と、
前記IF信号処理部によって出力されたIQ信号から前記強度信号を生成する強度信号生成部と、
前記IF信号処理部によって出力されたIQ信号を復調して前記音声信号を取得する復調部と、
前記復調部によって取得された音声信号に基づいて音波を放射するスピーカーとを備えていることを特徴とするFM受信機。 The multipath noise reduction device of claim 1;
An antenna for receiving high-frequency signals;
A frequency converter that converts the high-frequency signal received by the antenna into an IF signal and outputs the IF signal;
An IF signal processing unit that converts the IF signal output by the frequency conversion unit into the IQ signal and outputs the IQ signal;
An intensity signal generation unit that generates the intensity signal from the IQ signal output by the IF signal processing unit;
A demodulator that demodulates the IQ signal output by the IF signal processor to obtain the audio signal;
An FM receiver comprising: a speaker that emits a sound wave based on the audio signal acquired by the demodulator.
前記強度信号に基づいて、直接波の電界強度に対する反射波の電界強度の比率が第2の閾値より大きいか否かを判定するDU比判定ステップと、
前記強度判定ステップにおいて前記強度信号のレベルが第1の閾値より小さいと判定され、かつ前記DU比判定ステップにおいて前記比率が第2の閾値より大きいと判定された場合に、前記IF信号にマルチパスノイズが発生していると判定するマルチパスノイズ判定ステップとを有し、
前記マルチパスノイズ判定ステップにおいて前記IF信号にマルチパスノイズが発生していると判定された場合に、前記IF信号に基づくIQ信号の値又は当該IQ信号を復調した音声信号の値を所定値に置換するマルチパスノイズ低減ステップを実行することを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。 An intensity determination step for determining whether or not the level of the intensity signal indicating the electric field intensity of the IF signal is smaller than a first threshold;
A DU ratio determination step for determining whether the ratio of the electric field intensity of the reflected wave to the electric field intensity of the direct wave is greater than a second threshold based on the intensity signal;
If it is determined in the intensity determination step that the level of the intensity signal is lower than a first threshold value and the ratio is determined to be higher than a second threshold value in the DU ratio determination step, the IF signal is multipathed. A multipath noise determination step for determining that noise is generated,
When it is determined in the multipath noise determination step that multipath noise is generated in the IF signal, the value of the IQ signal based on the IF signal or the value of the audio signal obtained by demodulating the IQ signal is set to a predetermined value. A multipath noise reduction method comprising performing a multipath noise reduction step of replacing.
前記第1の閾値及び第2の閾値は外部設定部によって設定されることを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。 The multipath noise reduction method according to claim 6,
The multipath noise reduction method, wherein the first threshold value and the second threshold value are set by an external setting unit.
前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前又はマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。 The multipath noise reduction method according to claim 6,
The method for reducing multipath noise, wherein the predetermined value is a value of the signal to be replaced immediately before occurrence of multipath noise or immediately after cancellation of multipath noise.
前記所定値は、マルチパスノイズ発生直前における前記置換対象の信号の値とマルチパスノイズ解消直後における前記置換対象の信号の値とによる直線補間で求まる値であることを特徴とするマルチパスノイズ低減方法。 The multipath noise reduction method according to claim 6,
The predetermined value is a value obtained by linear interpolation based on a value of the signal to be replaced immediately before the occurrence of multipath noise and a value of the signal to be replaced immediately after cancellation of multipath noise. Method.
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