JP2010109820A

JP2010109820A - ノイズ処理回路

Info

Publication number: JP2010109820A
Application number: JP2008281166A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Suezawa; 隆明末沢; Ryoichi Yokoyama; 良一横山
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】隣接妨害により受信信号が乱されないようにするためのノイズ除去処理を提供する。
【解決手段】ＩＦ信号ノイズ処理と音声信号ノイズ処理の両方のノイズ除去手段１０３、１０９を備える構成とし、また、ＩＦ信号ノイズ処理手段１０３によりノイズ除去された後のＩＦ信号に基づいて所望局レベルと隣接妨害レベルの各レベル検出機構１０８、１０５を備え、各レベル検出状況に応じて両ノイズ除去手段のそれぞれの動作範囲を定義する構成とする。または、所望局レベルと隣接妨害レベルの比に基づいて、この動作範囲を定義する構成とする。
【選択図】図１３

Description

本発明は、ノイズ除去回路及びノイズ除去方法に関し、特にラジオ受信機のノイズ除去回路及びノイズ除去方法に関する。

ラジオなどの受信機はラジオ放送信号の伝播過程などで混入するノイズの影響を抑える目的でノイズ除去装置を備える場合がある。車載ラジオではイグニションパルス、ドアミラー駆動モータなどラジオ信号に影響する多くのノイズ源が存在する。特に車載ラジオでは走行時、ラジオ放送電波の受信状態が変化した場合にも違和感の少ないノイズ処理が求められる。従来のノイズ除去回路は、例えば特許文献１に開示されている。文献１の前提として、図1に示す音声信号に対する直線補間によるノイズ処理方法がある。図１は、上側にそのノイズ処理前の音声信号、及び下側にノイズ処理後の波形を示している。文献１はこれに対して、中間周波数信号、これを以降ＩＦ信号と記載するが、その信号処理部でのノイズ処理方法を開示している。この方法によれば上述のような従来の音声信号に対する直線補間処理よりも短い期間での補間が可能となり、より違和感の少ないノイズ処理が実現できる。具体的には、図２がその構成を示しており、図３はＡＭＩＦ信号の波形を示している。図４は図３の（ａ）で示す部分を拡大した波形を示している。図５はそのノイズ処理動作を示しており、信号波形は上から順に、ＩＦ信号、ノイズ検出信号、補間期間信号、ノイズIF補間処理後ＩＦ信号である。図６は上から図５と同様の補間期間信号、ノイズＩＦ補間処理後ＩＦ信号と補間処理部分拡大波形を示している。ノイズ検出部によりＩＦ信号に重畳されたパルスノイズを検出、ノイズ処理対象とする補間期間信号が定義される。定義された補間期間には予め遅延バッファに格納されたＩＦｃ期間のＩＦ信号が循環的に使用される。ＡＭＩＦ信号の周期は一定であるという原理によって連続的なＩＦ信号補間が可能となる。
特開２００７−２８１６６２

図１に示すノイズ除去方法の場合、混入したノイズが検波処理過程で拡張されるため、入力されるノイズの期間よりも長い期間を補間期間とする必要がある。音声信号周波数やノイズ除去期間のタイミングにより図１の下側の波形のようにノイズ処理の結果、不連続な音声信号になってしまう場合がある。また、本願発明者の検討によれば、特許文献１においては、以下のような問題を生じる。即ち、まず図７は隣接局による妨害波存在する場合のＡＭＩＦ信号の波形を示しており、図８は図７の中で（ａ）で示した部分を拡大した波形を示している。図９は特許文献１におけるノイズ処理動作を示しており、信号波形は上からＩＦ信号、ノイズ検出信号、補間期間信号、ノイズIF補間処理後IF信号。図１０は上から図９と同様の補間期間信号、ノイズＩＦ補間処理後ＩＦ信号と補間処理部分拡大波形を示している。ノイズ検出部によりＩＦ信号に重畳されたパルスノイズを検出、ノイズ処理対象とする補間期間信号が定義される。定義された補間期間には予め遅延バッファに格納されたＩＦｃ期間のＩＦ信号が循環的に使用される。隣接局による妨害波が混入したＩＦ信号は図７のようにビートが発生する。また、図８の周期(Ｔｕ)は図３の周期(Ｔｄ)とは異なる。そのため隣接局による妨害波が混入時のＩＦ補間処理では次のような問題が生ずる。第1に、図８の中に示す部分（１）のようにＩＦｃ期間の切り出されたビート成分が循環的に使用されることによる不連続なエンベローブを形成するＩＦ信号が生成されること。このようなＩＦ信号が検波された場合、音声信号に違和感が生ずる。第２に、図８の中の部分（２）に示すように所望の周期と異なる周期のＩＦ信号がＩＦｃに格納されることにより補間信号接続部分においてＩＦ信号自体が不連続となり、衝撃ノイズが発生する。

この問題を解決するために、本願発明においては、ＩＦ信号ノイズ処理と音声信号ノイズ処理の両方のノイズ除去手段を備える構成とし、またさらに、所望局レベルと隣接妨害レベルの各レベル検出機構を備え、各レベル検出状況に応じて両ノイズ除去手段のそれぞれの動作範囲を定義する構成としている。または、所望局レベルと隣接妨害レベルの比に基づいて、この動作範囲を定義する構成とするものである。また、ＩＦ信号ノイズ処理手段によりノイズ除去された後のＩＦ信号に基づいて隣接妨害レベル検出と所望局レベル検出を行う各レベル検出機構を備え、これら各レベル検出状況により両ノイズ除去手段の動作範囲を定義する構成とした。さらに、ＩＦ信号からＩＦ信号に含まれる周波数成分を抽出する機構を備え、各レベル検出状況により両ノイズ除去手段の動作範囲を定義する構成としたものである。このようにすることにより、所望局及び隣接局の受信状態に相関して最適なノイズ除去処理を行うことができる。

本発明によれば、隣接妨害のある状況においても、受信状況と相関した最適なノイズ除去を行うことができる。

以下に図面を参照しつつ、具体的な実施態様を説明する。以下の説明は、いずれも一例であって、本願発明を限定するものではなく、また当業者であれば、本願発明の範囲内において適宜変更乃至追加した態様にて理解し実施することが可能である。

第1の実施態様図１１は隣接局による妨害波の大きさとＩＦ補間処理後音声信号のノイズレベルの関係について検討した結果を示している。隣接局による妨害波レベルの上昇に伴って音声信号ノイズレベルが上昇していることが分かる。図１２は妨害波の大きさに対するＩＦ補間処理、直線処理、ＩＦ補間と直線補間併用の場合のノイズ処理後音声信号のノイズレベル関係を示している。この図はＩＦ補間処理、直線処理、IF補間と直線補間併用それぞれノイズレベル低減効果に差があることを示している。

図１３にこの実施態様の構成図を示す。ＩＦ信号ノイズ処理部１０３はノイズ検出部１０４からのノイズ検出信号Ｓ１０４に基づいて広帯域ＩＦフィルタ１０２通過後のＩＦ信号Ｓ１０２に対してノイズ処理を行なう。

音声信号ノイズ処理部１０９はノイズ検出部１０４からのノイズ検出信号Ｓ１０４に基づいてＡＭ検波器１０７で生成されるＡＭ検波信号Ｓ１０７に対してノイズ処理を行なう。

ノイズ処理選択信号生成部２００は広帯域ＩＦフィルタ１０２通過後のＩＦ信号Ｓ１０２より隣接妨害の信号レベル大きさを検出する隣接妨害レベル検出部１０５と、局選択フィルタ１０６通過後信号Ｓ１０６より所望局の信号レベル大きさを検出する所望局レベル検出部１０８と、前記隣接妨害レベル検出部１０５で生成される接妨害レベルＳ１０５と前記所望局レベル検出部１０８で生成される所望局レベルＳ１０８とを入力し、両信号レベルの状態からＩＦ信号ノイズ処理部１０３によるノイズ処理の有効／無効を決定する信号Ｓ１０１ｉと音声信号ノイズ処理部１０９によるノイズ処理の有効／無効を決定するＳ１０１ａをそれぞれ生成する。

次にこの実施態様の動作を説明する。図１４にタイミング図を示す。図２に示すタイミング図の中で、上側のタイミング図は所望局レベルと隣接妨害レベルの時間的な推移を示している。下側のタイミング図はＩＦ信号ノイズ処理有効信号の動作を示している。

例えばＩＦ信号ノイズ処理部１０３によるノイズ処理動作範囲を所望局レベルＤｌｖｌ、隣接妨害レベルＵｌｖｌ、ＩＦ信号ノイズ処理動作範囲閾値ＴＨｉから次の式で定義する。ＩＦ信号ノイズ処理動作範囲：Ｕｌｖｌ／Ｄｌｖｌ＜ＴＨｉ

所望局レベル、隣接妨害レベルが図１５の上側のように時間的に変動した場合、時間t以前では上記式が真となり、図１５の下側の波形のＩＦ信号ノイズ処理動作が有効となる。また時間ｔ経過後は上記式が偽となり、ＩＦ信号ノイズ処理動作が無効となる。

この実施態様においては、図１２に示す特許文献１の手法と、従来からの直線補間によるノイズ処理を併用する場合（図の一点鎖線）と、直線補間によるノイズ処理（点線）を比較した場合、直線補間による処理（点線）の方がノイズレベルを抑えられる領域（ａ）がある。ノイズ処理選択信号生成部２００を備えることにより、例えば「Ｕｌｖｌ／Ｄｌｖｌ＜ＴＨｉ」が成立する範囲を、ＩＦ補間処理動作範囲と設定することで、図１６のように各ノイズ処理方法で得られる最良のノイズ抑制効果を得ることができる。

また、音声信号歪の観点から、特許文献１の方法と直線補間の方法による各ノイズ処理を比較した場合、各ノイズ処理方法における補間時間の差から特許文献１の手法単独でのノイズ処理の方がより音声信号に対する歪を抑えることができる場合もある。

そこで、実施の態様１においては、ノイズレベルに着目して、これを抑える方法として最良のノイズ処理方法選択範囲を説明
しているが、さらに音声信号の歪低減まで考慮して、図１７のような動作範囲を設定する場合について説明する。

図１８にそのタイミング図を示す。図１８においては、図の上側のタイミング図は所望局レベルと隣接妨害レベルの時間的な推移を示している。下側のタイミング図はＩＦ信号ノイズ処理有効信号の動作を示している。

例えばＩＦ信号ノイズ処理部１０３によるノイズ処理動作範囲を所望局レベルＤｌｖｌ、隣接妨害レベルＵｌｖｌ、音声信号ノイズ処理動作範囲閾値ＴＨａから次の式で定義する。音声信号ノイズ処理動作範囲：Ｕｌｖｌ／Ｄｌｖｌ≧ＴＨａ

所望局レベル、隣接妨害レベルが図１５の上側の波形のように時間的に変動した場合、時間ｔ以前では上記式が真となり、１５の下側の音声信号ノイズ処理動作が有効となる。また時間t経過後は上記式が偽となり、音声信号ノイズ処理動作が無効となる。

本発明の構成によれば、ＩＦ信号ノイズ処理動作範囲閾値ＴＨｉと音声信号ノイズ処理動作範囲閾値ＴＨａをそれぞれ独立に設定できるため、ＩＦ信号ノイズ処理動作範囲と音声信号ノイズ処理動作範囲の各動作範囲を任意に定義することが可能である。

図１９に第２の実施態様の構成を示す。この構成では隣接妨害レベル検出部１０５の入力信号としてＩＦ信号ノイズ除去部２０２によりノイズ除去処理された信号Ｓ２０２を採用している。図１３の構成ではもしもラジオ受信信号にパルスノイズが混入した場合が生ずると、広帯域ＩＦフィルタ１０２出力のＩＦ信号Ｓ１０２に所望局以外の周波数成分の分布が発生するため隣接妨害レベルを誤って検出してしまう。図１９の構成では常時ＩＦ信号ノイズ除去によってノイズ除去されたＩＦ信号Ｓ２０２による隣接妨害レベル検出を行なっているためより精度の高い隣接妨害レベル検出が実現可能となる。

第３の実施態様について説明する。図２０は第３の実施態様の構成を示す。この構成ではノイズ処理選択制御部の入力信号としてＦＦＴ信号解析部１０５の出力Ｓ１０５を採用している。ＦＦＴ信号解析部１０５によって広帯域ＩＦフィルタ１０２通過後のＩＦ信号Ｓ１０２に含まれる信号の周波数成分を抽出、所望局、隣接妨害波の各周波数成分レベルを検出する。この構成では所望局、隣接妨害波を特定して抽出することが可能となるためより高い精度で所望局、隣接妨害波各レベルを検出することができる。

従来の直線補間方式を示す波形図従来のノイズ除去回路の構成図従来のノイズ除去回路における波形図従来のノイズ除去回路における波形図従来のノイズ除去回路における処理方式を示す波形図従来のノイズ除去回路における処理方式を示す波形図従来のノイズ除去回路において隣接妨害が生じた場合の動作を示す波形図従来のノイズ除去回路において隣接妨害が生じた場合の動作を示す波形図従来のノイズ除去動作を示す模式図従来のノイズ除去動作を示す模式図隣接妨害レベルとノイズレベルの相関についての分析結果を示す特性図ノイズ除去方式とノイズレベルの相関についての分析結果を示す特性図第１の実施態様の構成図 IF信号ノイズ処理動作範囲 IF信号ノイズ処理動作実施態様における特性図音声信号ノイズ処理動作範囲音声信号ノイズ処理動作第２の実施態様の構成図第３の実施態様の構成図

符号の説明

１０２広帯域ＩＦフィルタ１０３ノイズ処理部１０４ノイズ検出部１０５隣接妨害レベル検出部１０６局選択フィルタ１０８所望局レベル検出部１０９音声信号ノイズ処理部

Claims

ＩＦ信号ノイズ処理部と、音声信号ノイズ処理部と、受信信号の受信状態に応答して当該ＩＦ信号ノイズ処理部と、音声信号ノイズ処理部とを選択する制御部とを備えるノイズ処理回路。
所望局レベル検出部と、隣接妨害レベル検出部と、当該各レベル検出部の検出状況に応じて、当該ＩＦ信号ノイズ処理部と、音声信号ノイズ処理部との各々の動作範囲を定義し、前記制御部は定義された動作範囲に応じて前記選択を行うことを特徴とする請求項１のノイズ処理回路。
前記所望局レベル検出部の検出結果と、前記隣接妨害レベル検出部の検出結果との比に基づいて、前記動作範囲を定義することを特徴とする請求項２のノイズ処理回路。
前記所望局レベル検出部の検出結果と、前記隣接妨害レベル検出部の検出結果との比に基づいて、前記ＩＦ信号ノイズ処理部の動作範囲を設定する請求項２のノイズ処理回路。
前記所望局レベル検出部の検出結果と、前記隣接妨害レベル検出部の検出結果との比に基づいて、前記音声信号ノイズ処理部の動作範囲を設定する請求項２のノイズ処理回路。
前記所望局レベル検出部の検出結果と、前記隣接妨害レベル検出部の検出結果との比に基づいて、前記ＩＦ信号ノイズ処理部の動作範囲と、前記音声信号ノイズ処理部の動作範囲を設定すると共に、当該設定された前記ＩＦ信号ノイズ処理部の動作範囲と、前記音声信号ノイズ処理部の動作範囲とが異なることを特徴とする請求項２のノイズ処理回路。
前記ＩＦ信号ノイズ処理部によりノイズ除去されたＩＦ信号に基づいて前記隣接妨害レベル検出を行うとともに、所望局レベル検出を行い、当該各レベル検出結果により前記ＩＦ信号ノイズ処理部の動作範囲と、前記音声信号ノイズ処理部前記ノイズ除去手段の動作範囲を定義することを特徴とするノイズ処理回路。
受信したＩＦ信号から当該ＩＦ信号に含まれる周波数成分を抽出する機構を備え、前記ＩＦ信号ノイズ処理部と、前記音声信号ノイズ処理部の各々の動作範囲を定義することを特徴とするノイズ処理回路。