JP2011244275A - 受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うために、空電雑音等のインパルス雑音を効果的に抑圧することが可能な受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムを提供する。
【解決手段】インパルス雑音抑圧装置３０は、Ｈａｌｌモデルの特性を利用できるように、帯域分割部３１により、受信信号をｍ個の分割信号に分割する。インパルス雑音抑圧装置３０は、算出部３２−１〜３２−ｍにより、それぞれの分割信号について、Ｈａｌｌモデルに基づいて評価した基準値Ａａを算出する。インパルス雑音抑圧装置３０は、抑圧部３３−１〜３３−ｍにより、分割信号毎に、基準値Ａａを超える振幅の信号成分を抑圧する。そして、インパルス雑音抑圧装置３０は、帯域合成部３４により、抑圧部３３−１〜３３−ｍからの分割信号を帯域合成して出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば空電雑音等のインパルス雑音を抑圧する受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムに関する。

アレーアンテナに到来する信号の到来方位をＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法等により推定する場合、空電雑音等のインパルス性の雑音が存在すると、アレーアンテナの各アンテナ素子の受信信号間の雑音は到来方向に方向性を有する場合がある。遠方から到来する空電雑音は全てのアンテナ素子で共通して受信され、各アンテナ素子の受信信号の中に空電雑音が含まれるためである。ここで、空電雑音とは、外来雑音の一種であり、雷等を波源とする電磁波ノイズである。このように、空電雑音が存在する場合、各アンテナ素子の受信信号間の雑音は、所望信号の受信に悪影響を及ぼすことになる。

この対策として、特許文献１における波数推定装置では、受信信号の周波数成分のうち、振幅が所定の閾値を上回る成分を抑圧する。こうすることで、受信信号における所望信号の成分が抑圧され、主に空電雑音のみの成分が抽出されることとなる。そして、波数推定装置は、この周波数成分を抑圧した信号を用いて、受信信号の相関行列を白色化し、各アンテナ素子の受信信号間で有相関な空電雑音を無相関化するようにしている。

しかしながら、特許文献１における手法では、所望信号が含まれる周波数成分を抑圧して受信信号の相関行列の白色化を行っているため、所望信号の帯域内の空電雑音の抑圧はなされていない。そのため、この手法は、信号の到来方向を推定する際に、空電雑音による固有値、固有ベクトルへの影響の軽減には有用であるが、信号検出及び信号の復調・復号を行うには所望信号の帯域内の空電雑音の抑圧によるＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）の改善をする必要があるという問題がある。

特開２００５−１８１１６８号公報

以上のように、各アンテナ素子の受信信号間で有相関な空電雑音を無相関化する手法が提案されているが、この手法は、信号の到来方向の推定を目的としたものであり、信号検出及び信号の復調・復号を行うには適当でない。

この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うために、空電雑音等のインパルス雑音を効果的に抑圧することが可能な受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る受信装置は、少なくとも一つの所望信号と、所定の大きさの振幅で発生する確率が第１の確率分布に従うインパルス雑音とを受信するアンテナ部と、前記アンテナ部で受信された受信信号の受信処理を行う受信処理部と、前記受信処理部からの受信信号の信号帯域を、前記所望信号の帯域幅程度で分割し、複数の分割信号を生成する帯域分割部と、それぞれが前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号の振幅を用いて基準振幅を算出する複数の算出部であり、前記基準振幅は前記第１の確率分布に基づいて前記インパルス雑音を有効に抑圧可能であると評価される複数の算出部と、それぞれが前記複数の算出部のいずれかから前記分割信号及び前記基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧する複数の抑圧部と、前記複数の抑圧部からの分割信号を帯域合成する帯域合成部とを具備する。

また、本発明に係るインパルス雑音抑圧装置は、少なくとも一つの所望信号と、所定の大きさの振幅で発生する確率が第１の確率分布に従うインパルス雑音とを受信するインパルス雑音抑圧装置において、前記受信した受信信号の信号帯域を、前記所望信号の帯域幅程度で分割し、複数の分割信号を生成する帯域分割部と、それぞれが前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号の振幅を用いて基準振幅を算出する複数の算出部であり、前記基準振幅は前記第１の確率分布に基づいて前記インパルス雑音を有効に抑圧可能であると評価される複数の算出部と、それぞれが前記複数の算出部のいずれかから前記分割信号及び前記基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧する複数の抑圧部と、前記複数の抑圧部からの分割信号を帯域合成する帯域合成部とを具備する。

また、本発明に係るインパルス雑音抑圧プログラムは、少なくとも一つの所望信号と、所定の大きさの振幅で発生する確率が第１の確率分布に従うインパルス雑音とを受信するアンテナ部と、前記アンテナ部で受信された受信信号の受信処理を行う受信処理部と、前記受信信号に対する処理を行うインパルス雑音抑圧装置とを具備する受信装置で用いられるインパルス雑音抑圧プログラムであって、前記受信処理部からの受信信号の信号帯域を、前記所望信号の帯域幅程度で分割し、複数の分割信号を生成する帯域分割処理と、前記複数の分割信号の振幅を用いて前記複数の分割信号に応じた複数の基準振幅であって、前記第１の確率分布に基づいて前記インパルス雑音を有効に抑圧可能であると評価される前記複数の基準振幅を算出する算出処理と、前記複数の分割信号中に、前記複数の基準振幅のうち対応する基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧する抑圧処理と、前記抑圧処理を施した複数の分割信号を帯域合成する帯域合成処理とを前記インパルス雑音抑圧装置のコンピュータに実行させることを特徴とする。

上記構成による受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムでは、帯域分割部は、第１の確率分布の特性を利用できるように、受信信号を複数の分割信号に分割する。算出部は、それぞれの分割信号について、第１の確率分布に基づいて評価した基準振幅を算出する。そして、抑圧部は、分割信号毎に、基準振幅を超える振幅の信号成分を抑圧するようにしている。これにより、第１の確率分布の特性を利用してインパルス雑音を効果的に抑圧することが可能となる。

この発明によれば、到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うために、空電雑音等のインパルス雑音を効果的に抑圧することが可能な受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。 図１の受信装置で受信される空電雑音が従うＨａｌｌモデルを示す図である。 図２のＨａｌｌモデルと基準値を示す図である。 図２のＨａｌｌモデルの累積分布関数を示す図である。 図１のインパルス雑音抑圧装置が空電雑音を抑圧する際の動作の一例を示すフローチャートである。 図１の受信装置が到来信号と空電雑音とを受信した際のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。 図７のインパルス雑音抑圧装置が空電雑音を抑圧する際の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。 図９のインパルス雑音抑圧装置が空電雑音を抑圧する際の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明に係る受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムの実施の形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。図１における受信装置は、アンテナ１０、受信処理部２０及びインパルス雑音抑圧装置３０を具備する。アンテナ１０は、到来信号を受信する。到来信号は、少なくとも一つの親局（図示せず）から送信される所望信号を含む。

また、アンテナ１０は、インパルス性の雑音であるインパルス雑音を受信する場合がある。インパルス雑音とは、例えば落雷による空電雑音である。空電雑音とは、外来雑音の一種であり、雷等を波源とする電磁波ノイズである。また、空電雑音は、バーストの継続時間と、そのバーストの継続時間の間の時間とがランダムな事象である。また、空電雑音が所定の振幅で発生する確率は、図２に示すＨａｌｌモデルに従うことが知られている。本実施形態では、アンテナ１０が到来信号及び空電雑音を受信する場合を例に説明する。

受信処理部２０は、周波数変換部２１及びアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２２を備える。周波数変換部２１は、アンテナ１０で受信された受信信号の周波数を中間周波数帯に変換する。Ａ／Ｄ変換部２２は、周波数変換後の受信信号をアナログ−デジタル変換する。受信処理部２０は、周波数変換及びアナログ−デジタル変換を施した受信信号をインパルス雑音抑圧装置３０へ出力する。

インパルス雑音抑圧装置３０は、例えばマイクロプロセッサからなるＣＰＵ（Central Processing Unit）を備える。インパルス雑音抑圧装置３０では、ＣＰＵによりインパルス雑音抑圧プログラムが実行されることで、以下の機能が実現される。すなわち、インパルス雑音抑圧装置３０は、帯域分割部３１、算出部３２−１〜３２−ｍ（ｍは自然数）、抑圧部３３−１〜３３−ｍ及び帯域合成部３４を備える。

帯域分割部３１は、受信処理部２０からの受信信号を、ｍ個の帯域の分割信号に分割する。ここで、各分割信号の帯域幅は、親局から送信される所定の周波数帯の所望信号が含まれる程度の帯域幅である。ｍ個の分割信号のうち少なくとも一つの分割信号には、所望信号及び空電雑音が含まれる。帯域分割部３１は、ｍ個の分割信号を算出部３２−１〜３２−ｍへそれぞれ出力する。

ここで、受信信号には、広帯域に渡る周波数帯の複数の所望信号が含まれている場合がある。この受信信号をそのまま受信した場合、所望信号及び空電雑音の振幅に関する確率密度関数は、ガウス分布等の指数分布に近くなると想定される。このため、空電雑音を検出する際に、指数分布に対するＨａｌｌモデルの有意な差を利用することができなくなる。ここで、空電雑音の帯域幅は、変調信号の帯域幅と比較して十分に広いことが一般に知られている。そこで、帯域分割部３１では、受信処理部２０からの受信信号を、対象とする所望信号の帯域幅程度の帯域に分割することで、帯域毎の分割信号に、空電雑音と適当な数の所望信号とが含まれるようにしている。これにより、Ｈａｌｌモデルを利用して空電雑音を検出することが可能となる。

算出部３２−１〜３２−ｍは、帯域分割部３１からのｍ個の分割信号のうちいずれかの分割信号を受信する。なお、算出部３２−１〜３２−ｍは、それぞれ同様の動作を行うため、以下では、算出部３２−１について説明を進める。なお、本実施形態では、空電雑音が熱雑音と比較して高い場合を仮定している。

算出部３２−１は、帯域分割部３１からの分割信号をフーリエ変換して電力スペクトラムを算出する。算出部３２−１は、算出した電力スペクトラムにおける複数のピークレベルを検出し、このピークレベルのうち、予め設定した閾値を超える信号成分を抽出する。算出部３２−１は、抽出した信号に基づいて基準値Ａａを算出する。基準値Ａａは、例えば、式（１）により算出される。

ここで、Ａｉは抽出した信号の振幅、ｆｓはサンプリング周波数、ＮはＦＦＴポイント数、Ｌは抽出した信号の総数を示す。なお、実質的なオーバーサンプリング周波数は十分に高いものと仮定する。つまり、Ｌ／Ｎの比は十分に小さい。

ここで、上述の閾値は、以下により求められる空電雑音の抑圧効果ξが十分に大きい値となるように予め設定されている。

先に述べたように空電雑音が所定の振幅で発生する確率は、Ｈａｌｌモデルに従う。図３は、Ｈａｌｌモデルと式（１）により算出された基準値Ａａとを示す図である。Ｈａｌｌモデルは式（２）により求められる。

ここで、Ａは振幅を示し、θ及びγは所定のパラメータ値を示す。θ及びγは、実観測の結果から経験的に定めるものである。基準値Ａａ以下の振幅が発生する確率は、式（２）を用いて以下のように算出される。

また、式（２）で示される確率密度関数の累積分布関数の逆数は、

と算出される（図４参照）。これにより、式（２）〜式（４）を用いて、空電雑音の抑圧効果ξは、

と算出される。

算出部３２−１は、分割信号と共に、算出した基準値Ａａを抑圧部３３−１へ出力する。

抑圧部３３−１〜３３−ｍは、算出部３２−１〜３２−ｎから分割信号及び基準値Ａａを受信する。なお、抑圧部３３−１〜３３−ｍは、それぞれ同様の動作を行うため、以下では、抑圧部３３−１について説明を進める。

抑圧部３３−１は、例えば、式（６）に従い、基準値Ａａに基づいて分割信号の振幅を抑圧する。

ここで、ｎはサンプル番号を示し、ｘ（ｎ）は分割信号を示し、ｙ（ｎ）は抑圧後の分割信号を示す。これにより、基準値Ａａを超える振幅が、基準値Ａａに変換されることとなる。

なお、振幅を抑圧する方法は、式（６）に示されるものに限定される訳ではない。例えば、分割信号の振幅が基準値Ａａを超えるサンプルがある場合、その前後のサンプルの振幅を用いて、基準値Ａａを超えるサンプルの代わりに、新たな振幅のサンプルを作成するようにしても構わない。

抑圧部３３−１は、振幅を抑圧した分割信号を帯域合成部３４へ出力する。

帯域合成部３４は、抑圧部３３−１〜３３−ｍからの分割信号を合成して後段へ出力する。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る受信装置におけるインパルス雑音抑圧装置３０が空電雑音を抑圧する際の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、インパルス雑音抑圧装置３０は、帯域分割部３１により、受信処理部２０からの受信信号を所定の帯域幅毎にｍ個の分割信号に分割する（ステップＳ５１）。インパルス雑音抑圧装置３０は、算出部３２−１〜３２−ｍにより、分割信号の振幅に基づいて基準値Ａａを算出する（ステップＳ５２）。

続いて、インパルス雑音抑圧装置３０は、抑圧部３３−１〜３３−ｍにより、分割信号の振幅を基準値Ａａに基づいて抑圧する（ステップＳ５３）。そして、インパルス雑音抑圧装置３０は、帯域合成部３４により、抑圧部３３−１〜３３−ｍからの分割信号を合成し（ステップＳ５４）、処理を終了する。

図６は、到来信号と空電雑音とを受信した際のシミュレーション結果を示す図である。左側の図は空電雑音を抑圧しない場合のシミュレーション結果であり、右側の図は空電雑音を抑圧した場合のシミュレーション結果である。図６によれば、インパルス雑音抑圧装置３０での空電雑音の抑圧により、瞬時的な空電雑音を３０ｄＢ以上抑圧することが可能である。また、インパルス雑音抑圧装置３０での空電雑音の抑圧により、到来信号の周波数成分がはっきりと認識できるようになる。

以上のように、上記第１の実施形態では、Ｈａｌｌモデルの特性を利用できるように、帯域分割部３１により受信信号をｍ個の分割信号に分割する。インパルス雑音抑圧装置３０は、算出部３２−１〜３２−ｍにより、それぞれの分割信号について、Ｈａｌｌモデルに基づいて評価した基準値Ａａを算出する。そして、インパルス雑音抑圧装置３０は、抑圧部３３−１〜３３−ｍにより、分割信号毎に、基準値Ａａを超える振幅の信号成分を抑圧するようにしている。これにより、Ｈａｌｌモデルの特性を利用して空電雑音を効果的に抑圧することが可能となる。つまり、空電雑音等のインパルス雑音を、インパルス雑音自身の性質を活用することで抑圧することが可能となる。

また、上記第１の実施形態では、分割信号の振幅を基準値Ａａに基づいて抑圧するようにしている。これにより、分割信号に含まれる空電雑音のみを抑圧することが可能となる。従来の手法では、所望信号と同一の周波数に含まれる空電雑音は考慮せずに、受信信号の相関行列の白色化を行っているため、信号検出及び信号の復調・復号を行うには適していない。これに対し、本実施形態による空電雑音の抑圧は、空電雑音のみを抑圧することが可能であるため、到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うのに適したものとなっている。

したがって、本発明に係る受信装置、インパルス雑音抑圧装置及びインパルス雑音抑圧プログラムよれば、到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うために、空電雑音等のインパルス雑音を効果的に抑圧することができる。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。なお、図７において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。

図７における受信装置は、アンテナ１０、受信処理部２０及びインパルス雑音抑圧装置４０を具備する。アンテナ１０は、複数の所望信号を含む到来信号を受信する。また、アンテナ１０は、空電雑音を受信する場合がある。本実施形態では、アンテナ１０が到来信号と空電雑音とを受信する場合を例に説明にする。

インパルス雑音抑圧装置４０は、帯域分割部３１、信号識別部４１−１〜４１−ｍ、算出部４２−１〜４２−ｍ、抑圧部４３−１〜４３−ｍ及び帯域合成部３４を備える。帯域分割部３１は、受信処理部２０からの受信信号をｍ個の分割信号に分割する。このとき、ｍ個の分割信号の少なくともいずれかの分割信号には、複数の所望信号と空電雑音とが含まれている。

信号識別部４１−１〜４１−ｍは、帯域分割部３１からのｍ個の分割信号のうちいずれかの分割信号を受信する。なお、信号識別部４１−１〜４１−ｍは、それぞれ同様の動作を行うため、以下では、信号識別部４１−１について説明を進める。

信号識別部４１−１は、所定の識別手法を利用し、帯域分割部３１からの分割信号に含まれる複数の所望信号を識別し、分割信号内をいくつかの信号群に分割する。このとき、信号群の少なくともいずれかには、分割信号に含まれる複数の所望信号のいずれかと、空電雑音とが含まれる。ここで、信号識別部４１−１における識別手法は、すでに提案されている複数の既知の手法のうち、いずれを利用しても構わない。例えば、信号識別部４１−１は、まず、分割信号をフーリエ変換して電力スペクトラムを算出する。信号識別部４１−１は、電力スペクトラムの凸となる部分を探索し、凸となる電力スペクトラム間の距離が一定の範囲にあり、凸となる電力スペクトラムの所定の範囲の外側の電力スペクトラムが一定の広がりがある場合、この電力スペクトラムに対応する信号を一つの信号群とする。信号識別部４１−１は、いくつかの信号群に分割された分割信号を算出部４２−１へ出力する。

算出部４２−１〜４２−ｍは、信号識別部４１−１〜４１−ｍからの分割信号を受信する。なお、算出部４２−１〜４２−ｍは、それぞれ同様の動作を行うため、以下では、算出部４２−１について説明を進める。

算出部４２−１は、信号識別部４１−１からの分割信号における信号群毎に基準値Ａａを算出する。つまり、算出部４２−１は、分割信号が複数の信号群に分割されている場合には、複数の基準値Ａａを算出する。算出部４２−１は、算出した基準値Ａａのうち最大の基準値Ａａｍａｘを選定する。算出部４２−１は、選定した基準値Ａａｍａｘ及び信号識別部４１−１からの分割信号を抑圧部４３−１へ出力する。

抑圧部４３−１〜４３−ｍは、算出部４２−１〜４２−ｍから分割信号及び基準値Ａａｍａｘを受信する。なお、抑圧部４３−１〜４３−ｍは、それぞれ同様の動作を行うため、以下では、抑圧部４３−１について説明を進める。

抑圧部４３−１は、例えば、式（７）に従い、基準値Ａａｍａｘに基づいて分割信号の振幅を抑圧する。

なお、振幅を抑圧する方法は、式（７）に示されるものに限定される訳ではない。

抑圧部４３−１は、振幅を抑圧した分割信号を帯域合成部３４へ出力する。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置におけるインパルス雑音抑圧装置４０が空電雑音を抑圧する際の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、インパルス雑音抑圧装置４０は、帯域分割部３１により、受信処理部２０からの受信信号を所定の帯域毎にｍ個の分割信号に分割する（ステップＳ８１）。インパルス雑音抑圧装置４０は、信号識別部４１−１〜４１−ｍにより、分割信号をいくつかの信号群に分割する（ステップＳ８２）。インパルス雑音抑圧装置４０は、算出部４２−１〜４２−ｍにより、分割信号の信号群毎に基準値Ａａを算出し、算出した基準値Ａａから最大の基準値Ａａｍａｘを選定する（ステップＳ８３）。

続いて、インパルス雑音抑圧装置４０は、抑圧部４３−１〜４３−ｍにより、分割信号の振幅を基準値Ａａｍａｘに基づいて抑圧する（ステップＳ８４）。そして、インパルス雑音抑圧装置４０は、帯域合成部３４により、抑圧部４３−１〜４３−ｍからの分割信号を合成し（ステップＳ８５）、処理を終了する。

第１の実施形態における式（５）で示される空電雑音の抑圧効果ξが十分に大きくない場合、その要因として、分割信号に含まれる到来信号の振幅が空電雑音の振幅と比較して十分に大きい場合、分割信号中の所望信号の数が多い場合、又は、オーバーサンプリング周波数が低い場合が考えられる。ここで、分割信号に含まれる到来信号の振幅が空電雑音の振幅と比較して十分に大きい場合は、特段に処理を施さなくても十分なＳＩＮＲが得られていると考えられる。一方、分割信号中の所望信号の数が多い場合、及び、オーバーサンプリング周波数が低い場合には、十分なＳＩＮＲが得られない。しかしながら、分割信号中の所望信号の数が多い場合、及び、オーバーサンプリング周波数が低い場合には、指数分布に対するＨａｌｌモデルの有意な差が見られないため、正確に空電雑音を抑圧することができない。

そこで、本実施形態では、信号識別部４１−１〜４１−ｍにより、分割信号をいくつかの信号群に分割し、算出部４２−１〜４２−ｍにより、信号群毎に基準値Ａａを算出するようにしている。信号群中の所望信号の数は、分割信号中の所望信号の数よりも少ない。そのため、分割信号中に複数の所望信号が含まれている場合であっても、信号群中の所望信号に基づいて基準値Ａａを算出することが可能となるため、Ｈａｌｌモデルの特性を利用して空電雑音を効果的に抑圧することが可能となる。

したがって、本発明によれば、狭帯域内に複数の所望信号が存在する環境下においても、到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うために、空電雑音等のインパルス雑音を効果的に抑圧することができる。

なお、上記第２の実施形態では、複数の基準値Ａａから最大の基準値Ａａｍａｘを選定し、この基準値Ａａｍａｘに基づいて空電雑音を抑圧する例について説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。つまり、複数の基準値Ａａから基準値Ａａｍａｘ以外の値を選定し、抑圧部４３−１〜４３−ｍへ出力しても構わない。

［第３の実施形態］
図９は、本発明の第３の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。なお、図９において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。

図９における受信装置は、アンテナ１０−１〜１０−ｑ（ｑは自然数）、受信処理部２０−１〜２０−ｑ及びインパルス雑音抑圧装置５０を具備する。アンテナ１０−１〜１０−ｑは、複数の所望信号を含む到来信号をそれぞれ受信する。また、アンテナ１０−１〜１０−ｑは、空電雑音等のインパルス雑音を受信する場合がある。本実施形態では、アンテナ１０−１〜１０−ｑが到来信号と空電雑音とを受信する場合を例に説明する。

受信処理部２０−１〜２０−ｑは、周波数変換部２１及びアナログ−デジタル変換部２２をそれぞれ備え、アンテナ１０−１〜１０−ｑで受信された受信信号に対して、周波数変換及びＡ／Ｄ変換を行い、インパルス雑音抑圧装置５０へ出力する。

インパルス雑音抑圧装置５０は、例えばマイクロプロセッサからなるＣＰＵを備える。インパルス雑音抑圧装置５０では、ＣＰＵによりインパルス雑音抑圧プログラムが実行されることで、以下の機能が実現される。すなわち、インパルス雑音抑圧装置５０は、帯域分割部５１−１〜５１−ｑ、空間フィルタ部５２−１〜５２−ｍ、算出部３２−１〜３２−ｍ、抑圧部３３−１〜３３−ｍ及び帯域合成部３４を備える。

帯域分割部５１−１〜５１−ｑは、受信処理部２０−１〜２０−ｑからの受信信号をｍ個の帯域の分割信号に分割する。帯域分割部５１−１〜５１−ｑは、ｍ個の分割信号を空間フィルタ５２−１〜５２−ｍへ出力する。

空間フィルタ５２−１〜５２−ｍは、所定方向からの所望信号を除去するものであり、例えば、ビームフォーミングにより実現される。到来信号に含まれる複数の所望信号が全て同一方向から到来する確率は、低いと考えることができる。そこで、所定方向からの所望信号を除去するように空間フィルタ５２−１〜５２−ｍを予め設定することで、算出部３２−１〜３２−ｍへ出力する所望信号の数を減少させることが可能となる。また、空間フィルタ５２−１〜５２−ｍは、上述の所定の方向から空電雑音が到来する場合には、個の空電雑音も除去する。空間フィルタ５２−１〜５２−ｍは、所定方向からの所望信号及び空電雑音を除去した分割信号を算出部３２−１〜３２−ｍへ出力する。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る受信装置におけるインパルス雑音抑圧装置５０が空電雑音を抑圧する際の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、インパルス雑音抑圧装置５０は、帯域分割部５１−１〜５１−ｑにより、受信処理部２０−１〜２０−ｑからの受信信号を所定の帯域毎にｍ個の分割信号に分割する（ステップＳ１０１）。インパルス雑音抑圧装置５０は、空間フィルタ５２−１〜５２−ｍにより、分割信号に含まれる所定方向からの所望信号及び空電雑音を除去する（ステップＳ１０２）。インパルス雑音抑圧装置５０は、算出部３２−１〜３２−ｍにより、分割信号毎に基準値Ａａを算出する（ステップＳ１０３）。

続いて、インパルス雑音抑圧装置５０は、抑圧部３３−１〜３３−ｍにより、分割信号の振幅を基準値Ａａに基づいて抑圧する（ステップＳ１０４）。そして、インパルス雑音抑圧装置５０は、帯域合成部３４により、抑圧部３３−１〜３３−ｍからの分割信号を合成し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

以上のように、上記第３の実施形態では、空間フィルタ５２−１〜５２−ｍにより、分割信号に含まれる所定方向からの所望信号を除去するようにしている。これにより、分割信号中の所望信号の数を減らすことが可能となる。そのため、分割信号中に複数の所望信号が含まれている場合であっても、所望信号の数を減少させて基準値Ａａを算出することが可能となるため、Ｈａｌｌモデルの特性を利用して空電雑音を抑圧することが可能となる。

また、上記第３の実施形態では、空間フィルタ５２−１〜５２−ｍにより、分割信号に含まれる所定方向からの空電雑音を除去するようにしている。これにより、空間フィルタ５２−１〜５２−ｍが対応する方向と、空電雑音が到来する方向とが一致する場合には、分割信号に含まれる空電雑音を抑圧することが可能となる。

また、上記第３の実施形態に係る受信装置は、アンテナ、受信処理部及び帯域分割部をそれぞれ複数具備するようにしている。このため、アンテナと時間方向の信号を利用した時空間信号処理等を適用することが可能となる。

したがって、本発明によれば、狭帯域内に複数の所望信号が存在する環境下においても、到来方向推定、信号検出及び信号の復調・復号を行うために、空電雑音等のインパルス雑音を効果的に抑圧することができる。

なお、上記第３の実施形態では、空間フィルタ５２−１〜５２−ｍにビームフォーミングを用いる例について説明したが、これに限定される訳ではない。空間フィルタ５２−１〜５２−ｍは、信号を空間的に分離できるものならば、いかなる空間フィルタを適用しても構わない。

さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…アンテナ
２０，２０−１〜２０−ｑ…受信処理部
２１…周波数変換部
２２…Ａ／Ｄ変換部
３０，４０，５０…インパルス雑音抑圧装置
３１，５１−１〜５１−ｑ…帯域分割部
３２−１〜３２−ｍ，４２−１〜４２−ｍ…算出部
３３−１〜３３−ｍ，４３−１〜４３−ｍ…抑圧部
３４…帯域合成部
４１−１〜４１−ｍ…信号識別部
５２−１〜５２−ｍ…空間フィルタ

Claims (18)

1. 少なくとも一つの所望信号と、所定の大きさの振幅で発生する確率が第１の確率分布に従うインパルス雑音とを受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部で受信された受信信号の受信処理を行う受信処理部と、
   前記受信処理部からの受信信号の信号帯域を、前記所望信号の帯域幅程度で分割し、複数の分割信号を生成する帯域分割部と、
   それぞれが前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号の振幅を用いて基準振幅を算出する複数の算出部であり、前記基準振幅は前記第１の確率分布に基づいて前記インパルス雑音を有効に抑圧可能であると評価される複数の算出部と、
   それぞれが前記複数の算出部のいずれかから前記分割信号及び前記基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧する複数の抑圧部と、
   前記複数の抑圧部からの分割信号を帯域合成する帯域合成部と
   を具備することを特徴とする受信装置。
2. 前記複数の分割信号それぞれに複数の所望信号と前記インパルス雑音とが含まれ、
   それぞれが前記帯域分割部からの前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号を受信し、前記分割信号に含まれる前記複数の所望信号を識別することで、前記分割信号をいくつかの信号群に分割する複数の信号識別部をさらに具備し、
   前記複数の算出部は、前記複数の信号識別部のいずれかから前記信号群に分割された分割信号を受信し、前記信号群毎に前記基準振幅を算出し、
   前記複数の抑圧部は、前記複数の算出部のいずれかから前記信号群に分割された分割信号及び前記信号群毎の基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記信号群毎の前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、その部分の振幅を抑圧することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記複数の算出部は、前記信号群毎の前記基準振幅のうち最大の基準振幅を最大基準振幅とし、
   前記複数の抑圧部は、前記複数の算出部のいずれかから前記信号群に分割された分割信号及び前記最大基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記最大基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、その部分の振幅を抑圧することを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 前記複数の分割信号それぞれに複数の所望信号と、前記インパルス雑音とが含まれ、前記複数の所望信号には予め設定された特定方向からの所望信号が含まれ、
   それぞれが前記帯域分割部からの前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号から、前記特定方向からの所望信号を除去する複数の空間フィルタをさらに具備し、
   前記複数の算出部は、前記複数の空間フィルタ部のいずれかから前記特定方向からの所望信号が除去された分割信号を受信して前記基準振幅を算出することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
5. 前記インパルス雑音は、前記特定方向から到来し、
   前記複数の空間フィルタは、前記帯域分割部からの前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号から、前記特定方向からのインパルス雑音を除去することを特徴とする請求項４記載の受信装置。
6. 前記インパルス雑音は空電雑音であり、前記第１の分布はＨａｌｌモデルであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の受信装置。
7. 少なくとも一つの所望信号と、所定の大きさの振幅で発生する確率が第１の確率分布に従うインパルス雑音とを受信するインパルス雑音抑圧装置において、
   前記受信した受信信号の信号帯域を、前記所望信号の帯域幅程度で分割し、複数の分割信号を生成する帯域分割部と、
   それぞれが前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号の振幅を用いて基準振幅を算出する複数の算出部であり、前記基準振幅は前記第１の確率分布に基づいて前記インパルス雑音を有効に抑圧可能であると評価される複数の算出部と、
   それぞれが前記複数の算出部のいずれかから前記分割信号及び前記基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧する複数の抑圧部と、
   前記複数の抑圧部からの分割信号を帯域合成する帯域合成部と
   を具備することを特徴とするインパルス雑音抑圧装置。
8. 前記複数の分割信号それぞれに複数の所望信号と前記インパルス雑音とが含まれ、
   それぞれが前記帯域分割部からの前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号を受信し、前記分割信号に含まれる前記複数の所望信号を識別することで、前記分割信号をいくつかの信号群に分割する複数の信号識別部をさらに具備し、
   前記複数の算出部は、前記複数の信号識別部のいずれかから前記信号群に分割された分割信号を受信し、前記信号群毎に前記基準振幅を算出し、
   前記複数の抑圧部は、前記複数の算出部のいずれかから前記信号群に分割された分割信号及び前記信号群毎の基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記信号群毎の前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、その部分の振幅を抑圧することを特徴とする請求項７記載のインパルス雑音抑圧装置。
9. 前記複数の算出部は、前記信号群毎の前記基準振幅のうち最大の基準振幅を最大基準振幅とし、
   前記複数の抑圧部は、前記複数の算出部のいずれかから前記信号群に分割された分割信号及び前記最大基準振幅を受信し、前記分割信号中に前記最大基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、その部分の振幅を抑圧することを特徴とする請求項８記載のインパルス雑音抑圧装置。
10. 前記複数の分割信号それぞれに複数の所望信号と、前記インパルス雑音とが含まれ、前記複数の所望信号には予め設定された特定方向からの所望信号が含まれ、
    それぞれが前記帯域分割部からの前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号から、前記特定方向からの所望信号を除去する複数の空間フィルタをさらに具備し、
    前記複数の算出部は、前記複数の空間フィルタ部のいずれかから前記特定方向からの所望信号が除去された分割信号を受信して前記基準振幅を算出することを特徴とする請求項７記載のインパルス雑音抑圧装置。
11. 前記インパルス雑音は、前記特定方向から到来し、
    前記複数の空間フィルタは、前記帯域分割部からの前記複数の分割信号のうちいずれかの分割信号から、前記特定方向からのインパルス雑音を除去することを特徴とする請求項１０記載のインパルス雑音抑圧装置。
12. 前記インパルス雑音は空電雑音であり、前記第１の分布はＨａｌｌモデルであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載のインパルス雑音抑圧装置。
13. 少なくとも一つの所望信号と、所定の大きさの振幅で発生する確率が第１の確率分布に従うインパルス雑音とを受信するアンテナ部と、
    前記アンテナ部で受信された受信信号の受信処理を行う受信処理部と、
    前記受信信号に対する処理を行うインパルス雑音抑圧装置と
    を具備する受信装置で用いられるインパルス雑音抑圧プログラムであって、
    前記受信処理部からの受信信号の信号帯域を、前記所望信号の帯域幅程度で分割し、複数の分割信号を生成する帯域分割処理と、
    前記複数の分割信号の振幅を用いて前記複数の分割信号に応じた複数の基準振幅であって、前記第１の確率分布に基づいて前記インパルス雑音を有効に抑圧可能であると評価される前記複数の基準振幅を算出する算出処理と、
    前記複数の分割信号中に、前記複数の基準振幅のうち対応する基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧する抑圧処理と、
    前記抑圧処理を施した複数の分割信号を帯域合成する帯域合成処理と
    を前記インパルス雑音抑圧装置のコンピュータに実行させることを特徴とするインパルス雑音抑圧プログラム。
14. 前記複数の分割信号それぞれに複数の所望信号と前記インパルス雑音とが含まれ、
    前記複数の分割信号に含まれる前記複数の所望信号を識別することで、前記複数の分割信号それぞれをいくつかの信号群に分割する信号識別処理をさらに行い、
    前記算出処理では、前記信号群毎に前記基準振幅を算出し、
    前記抑圧処理では、前記複数の分割信号における前記信号群中に、対応する前記基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧することを特徴とする請求項１３記載のインパルス雑音抑圧プログラム。
15. 前記算出処理では、前記複数の分割信号毎の最大の基準振幅を最大基準振幅とし、
    前記抑圧処理では、前記複数の分割信号中に、対応する前記最大基準振幅を超える部分があるか否かを判断し、超える部分がある場合、前記超える部分の振幅を抑圧することを特徴とする請求項１４記載のインパルス雑音抑圧プログラム。
16. 前記複数の分割信号それぞれに複数の所望信号と、前記インパルス雑音とが含まれ、前記複数の所望信号には予め設定された特定方向からの所望信号が含まれ、
    前記複数の分割信号それぞれから、前記特定方向からの所望信号を除去する空間フィルタ処理をさらに行い、
    前記算出処理では、前記特定方向からの所望信号が除去された複数の分割信号の振幅を用いて前記複数の基準振幅を算出することを特徴とする請求項１３記載のインパルス雑音抑圧プログラム。
17. 前記インパルス雑音は、前記特定方向から到来し、
    前記空間フィルタ処理では、前記複数の分割信号のそれぞれから、前記特定方向からのインパルス雑音を除去することを特徴とする請求項１６記載のインパルス雑音抑圧プログラム。
18. 前記インパルス雑音は空電雑音であり、前記第１の分布はＨａｌｌモデルであることを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載のインパルス雑音抑圧プログラム。

Images