JP2012222661A - Fm radio demodulation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow multi-pass interference to be precisely detected even for an excessive modulation signal, thereby detecting and suppressing the occurrence of white noise due to FM demodulation obstruction by a relatively simple algorithm.SOLUTION: An FM radio demodulation system includes an FM detector (14) to detect an FM receiving signal; a stereo demodulation section (16) to perform stereo demodulation of a detection signal; and a control section (15) to control the stereo demodulation section (16) on the basis of the detection signal. The control section (15) includes a pilot signal strength detection section (HC22) to detect signal strength of a pilot signal contained in the detection signal; and a sideband signal strength detection section (HL21, HH23) to detect the signal strength of a sideband signal that is a signal of a neighborhood frequency band of the pilot signal. The control section (15) controls the stereo demodulation section (16) on the basis of a value of a ratio of the signal strength of the pilot signal and the signal strength of the sideband signal.

Description

本発明は、FM(周波数変調)ラジオ受信時のFM復調障害を検出し、雑音の発生を抑制するFMラジオ復調システムに関する。   The present invention relates to an FM radio demodulation system that detects an FM demodulation failure during FM (frequency modulation) radio reception and suppresses the generation of noise.

FMラジオ受信時のマルチパスや妨害波、電波強度の過大、過小、回路上の雑音などによりFM復調に障害が生じると、生成された音声信号に聴感上不快な白色性の大きな雑音が発生する。典型例として、ビル街を移動する自動車内でFMラジオ放送を受信する際、マルチパスに伴う電波の局所空間的電力減衰により、バーストノイズが発生する現象が知られている。   When FM demodulation fails due to multipath, jamming waves, excessive or insufficient radio wave intensity, circuit noise, etc. when receiving FM radio, large noise with whiteness that is uncomfortable to hearing is generated in the generated audio signal. . As a typical example, when FM radio broadcasting is received in an automobile moving in a building street, a phenomenon in which burst noise occurs due to local spatial power attenuation of radio waves accompanying multipath is known.

現在、特にマルチパス妨害に着目したノイズ発生検出手段として、希望波(所望の周波数の信号)エネルギーの一時的低下を検出する方法、パイロット信号のエネルギー低下を検出する方法、希望波エネルギーの一時的低下を検出する方法にパイロット信号の側波帯のエネルギー増加を検出する方法などを組み合わせた検出方法が知られている(例えば、特許文献1)。   Currently, as a noise generation detection means focusing particularly on multipath interference, a method for detecting a temporary decrease in the energy of a desired wave (a signal having a desired frequency), a method for detecting a decrease in the energy of a pilot signal, and a temporary decrease in the energy of the desired wave There is known a detection method in which a method for detecting a decrease is combined with a method for detecting an increase in the sideband energy of a pilot signal (for example, Patent Document 1).

また、ノイズ発生検出時のノイズ抑圧方法として、オーディオ出力信号の一時的停止、強制モノラル化、あるいは音量低減などによる抑圧方法が一般的に知られている。
ところで、希望波エネルギーの一時的低下に基づいたマルチパス妨害検出方法の欠点として、希望波が過変調の場合、通常希望波エネルギーの検出にバンドパスフィルタを用いていることから、その出力が瞬間的に低下し、マルチパス妨害として誤判定してしまうという問題がある。このような問題に対し、特許文献2には、検出閾値を変調度に応じて切り換える方法が開示されている。
Further, as a noise suppression method at the time of detecting the occurrence of noise, a suppression method by temporarily stopping an audio output signal, forced monauralization, or volume reduction is generally known.
By the way, as a disadvantage of the multipath interference detection method based on the temporary decrease of the desired wave energy, when the desired wave is overmodulated, the bandpass filter is usually used to detect the desired wave energy, so the output is instantaneous. There is a problem that it is lowered and it is erroneously determined as multipath interference. For such a problem, Patent Document 2 discloses a method of switching the detection threshold according to the degree of modulation.

特開2002−271219号公報JP 2002-271219 A 特開2009−278525号公報JP 2009-278525 A

しかしながら、特許文献2のように、検出閾値を変調度に応じて切り換える方法では、変調度の推定値は変調信号の分散の状態により変化するため、その制御を適切に行うことは難しいという問題がある。
一方、特許文献1では、希望波エネルギーの一時的低下とパイロット信号の側波帯エネルギーが閾値以上であることを組み合わせてマルチパス妨害の発生を検出しているが、L+Rのモノラル信号成分の混入やレベル変動などの理由により、ノイズ検出の精度は低い。加えて、過変調でない場合にはノイズ発生検出手段を適用しないため、マルチパス妨害以外の原因で発生するノイズを抑圧することはできない。
However, in the method of switching the detection threshold according to the degree of modulation as in Patent Document 2, the estimated value of the degree of modulation changes depending on the dispersion state of the modulated signal, so that it is difficult to control appropriately. is there.
On the other hand, in Patent Document 1, the occurrence of multipath interference is detected by combining the temporary decrease of the desired wave energy and the sideband energy of the pilot signal being equal to or greater than the threshold, but the inclusion of the L + R monaural signal component The accuracy of noise detection is low due to reasons such as level fluctuations. In addition, since noise generation detection means is not applied when it is not overmodulation, it is not possible to suppress noise generated by causes other than multipath interference.

また、マルチパス妨害以外にも、妨害波、電波電力の過大、過小、回路上の雑音など予期せぬ原因でFM復調障害が発生することがあり、これらがノイズ発生の原因になる。
そこで本発明では、過変調信号であってもマルチパス妨害を精度良く検出することに加え、原因の如何にかかわらず、FM復調障害に伴う白色性ノイズの発生をそのノイズの程度も含めて比較的簡易なアルゴリズムで検出し、抑圧することが可能なFMラジオ復調システムを提供することを目的とする。
In addition to multipath interference, FM demodulation failures may occur due to unexpected causes such as interference waves, excessive or excessive radio wave power, and noise on the circuit, which cause noise generation.
Therefore, in the present invention, in addition to accurately detecting multipath interference even with an overmodulated signal, the occurrence of white noise due to FM demodulation failure is compared with the level of noise regardless of the cause. An object of the present invention is to provide an FM radio demodulation system that can be detected and suppressed with a simple algorithm.

上記問題を解決するための本発明の一態様は、周波数変調(FM)された受信信号の検波を行うFM検波器と、前記FM検波器から出力される検波信号をステレオ復調するステレオ復調部と、前記FM検波器から出力される検波信号に基づいて前記ステレオ復調部を制御する制御部と、を備えるFMラジオ復調システムであって、前記制御部は、前記FM検波器から出力される前記検波信号に含まれるパイロット信号の信号強度を検出するパイロット信号強度検出部と、前記パイロット信号の近傍周波数帯の信号であるサイドバンド信号の信号強度を検出するサイドバンド信号強度検出部と、を備え、検出された前記パイロット信号の信号強度と、検出された前記サイドバンド信号の信号強度との比の値に基づき、前記ステレオ復調部を制御することを特徴とするFMラジオ復調システムである。
この構成によれば、過変調信号であってもマルチパス妨害を精度良く検出することが可能であるとともに、FM復調障害に伴う白色性ノイズの発生を比較的簡易なアルゴリズムで検出し、抑圧することができる。
One aspect of the present invention for solving the above problems includes an FM detector that detects a frequency-modulated (FM) received signal, and a stereo demodulator that stereo-demodulates the detection signal output from the FM detector. A control unit that controls the stereo demodulation unit based on a detection signal output from the FM detector, wherein the control unit outputs the detection signal output from the FM detector. A pilot signal strength detection unit that detects the signal strength of a pilot signal included in the signal, and a sideband signal strength detection unit that detects the signal strength of a sideband signal that is a signal in the vicinity frequency band of the pilot signal, The stereo demodulator is controlled based on a ratio value between the detected signal strength of the pilot signal and the detected signal strength of the sideband signal. It is a FM radio demodulation system according to claim Rukoto.
According to this configuration, it is possible to accurately detect multipath interference even with an overmodulated signal, and to detect and suppress the occurrence of white noise due to FM demodulation failure with a relatively simple algorithm. be able to.

また、本発明の他の態様は、前記サイドバンド信号強度検出部は、前記パイロット信号近傍の信号であって前記パイロット信号よりも高域の周波数帯に含まれる信号である高周波サイドバンド信号の信号強度を検出する高周波サイドバンド信号強度検出部と、前記パイロット信号近傍の信号であって前記パイロット信号よりも低域の周波数帯に含まれる信号である低周波サイドバンド信号の信号強度を検出する低周波サイドバンド信号強度検出部と、を備え、前記制御部は、検出された前記パイロット信号の信号強度と、検出された前記高周波サイドバンド信号強度の信号強度と前記低周波サイドバンド信号強度の信号強度との和と、の比に基づき、前記ステレオ復調部を制御することを特徴とするFMラジオ復調システムである。
この構成によれば、過変調信号であってもマルチパス妨害を精度良く検出することが可能であるとともに、FM復調障害に伴う白色性ノイズの発生を比較的簡易なアルゴリズムで検出し、抑圧することができる。
In another aspect of the present invention, the sideband signal strength detection unit is a signal of a high-frequency sideband signal that is a signal in the vicinity of the pilot signal and included in a higher frequency band than the pilot signal. A high-frequency sideband signal strength detection unit for detecting the strength, and a low-frequency sideband signal strength signal for detecting a signal strength of a low-frequency sideband signal that is a signal in the vicinity of the pilot signal and included in a frequency band lower than the pilot signal. A frequency sideband signal strength detection unit, wherein the control unit detects the detected signal strength of the pilot signal, the detected signal strength of the high frequency sideband signal strength, and the signal of the low frequency sideband signal strength. The FM radio demodulation system is characterized in that the stereo demodulation unit is controlled based on a ratio of the sum to the intensity.
According to this configuration, it is possible to accurately detect multipath interference even with an overmodulated signal, and to detect and suppress the occurrence of white noise due to FM demodulation failure with a relatively simple algorithm. be able to.

本発明によれば、過変調信号であってもマルチパス妨害を精度良く検出することが可能であるとともに、FM復調障害に伴う白色性ノイズの発生を比較的簡易なアルゴリズムで検出し、抑圧することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately detect multipath interference even with an overmodulated signal, and to detect and suppress the occurrence of white noise due to FM demodulation failure with a relatively simple algorithm. be able to.

本発明の一実施形態に係るFMラジオ受信装置のブロック図である。It is a block diagram of the FM radio receiver which concerns on one Embodiment of this invention. FM復調障害が発生していない場合の検波信号スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detection signal spectrum in case FM demodulation failure has not occurred. FM復調障害が発生している際の検波信号スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the detection signal spectrum at the time of FM demodulation failure having generate | occur | produced. 2次IIR型ピーキングフィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a secondary IIR type peaking filter. バンドパスフィルタHL21、HC22、HH23を実現する各ピーキングフィルタの周波数応答を示す図である。It is a figure which shows the frequency response of each peaking filter which implement | achieves bandpass filters HL21, HC22, and HH23. ノイズ抑圧指標とノイズ抑圧制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a noise suppression parameter | index and noise suppression control. ノイズ抑圧指標と出力ゲインとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a noise suppression parameter | index and an output gain. ノイズ尤度検出とノイズ抑圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of noise likelihood detection and noise suppression. バーストノイズが存在する場合の検波信号スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detection signal spectrum in case burst noise exists. 白色ノイズが一様に浅く存在する場合の検波信号スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detection signal spectrum in case white noise exists uniformly shallowly.

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示す。
(FMラジオ受信装置の構成)
図1は、本実施形態に係るFMラジオ受信装置の構成例を示す図である。図1に示されるFMラジオ受信装置1は、FMラジオを受信してステレオ出力することが可能な受信装置であり、ステレオ復調においては和差方式を採用するものとする。なお、本実施形態においては、FMラジオ受信装置1がデジタル方式である場合について説明するが、アナログ方式であってもよい。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing referred to in the following description, the same parts as those in the other drawings are denoted by the same reference numerals.
(Configuration of FM radio receiver)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an FM radio receiving apparatus according to the present embodiment. An FM radio receiving apparatus 1 shown in FIG. 1 is a receiving apparatus capable of receiving FM radio and outputting in stereo, and adopts a sum / difference method in stereo demodulation. In the present embodiment, the case where the FM radio receiving apparatus 1 is a digital system will be described, but an analog system may be used.

FMラジオ受信装置1は、アンテナ10と、低雑音増幅器11と、RF(Radio Frequency)フロントエンド部12と、アナログデジタル変換器(A/D変換器)13と、FMラジオ復調システム2とを有する。FMラジオ復調システム2は、FM検波器14と、ノイズ発生検出部15と、ステレオ復調部16とにより構成される。
低雑音増幅器11はアンテナ10で受信された微弱な信号を増幅する。RFフロントエンド部12は、低雑音増幅器11で増幅された信号に対して正弦波を畳み込むことで特定の周波数の信号を中間周波数にダウンコンバートするミキサー処理、およびセラミックフィルタなどのバンドパスフィルタで不要な周波数成分を除去する処理を経て、IF(中間周波数:Intermediate Frequency)信号を出力する。
The FM radio receiving apparatus 1 includes an antenna 10, a low noise amplifier 11, an RF (Radio Frequency) front end unit 12, an analog-digital converter (A / D converter) 13, and an FM radio demodulation system 2. . The FM radio demodulation system 2 includes an FM detector 14, a noise generation detection unit 15, and a stereo demodulation unit 16.
The low noise amplifier 11 amplifies a weak signal received by the antenna 10. The RF front end unit 12 is not required for a mixer process for down-converting a signal of a specific frequency to an intermediate frequency by convolving a sine wave with the signal amplified by the low noise amplifier 11 and a band-pass filter such as a ceramic filter. An IF (Intermediate Frequency) signal is output through a process that removes a significant frequency component.

A/D変換器13は、RFフロントエンド部12から出力されるIF信号をアナログからデジタルに変換する。また、FM検波器14は、デジタル変換された信号に対して検波(復調)処理を行う。
ところで、FM検波器14で検波された検波信号は、典型的なマルチパス妨害により瞬間的にバーストノイズが発生する場合は図9のようなスペクトルを持ち、一方、継続的に雑音が発生する場合は図10のようなスペクトルを持つ。
The A / D converter 13 converts the IF signal output from the RF front end unit 12 from analog to digital. The FM detector 14 performs a detection (demodulation) process on the digitally converted signal.
By the way, the detection signal detected by the FM detector 14 has a spectrum as shown in FIG. 9 when burst noise is instantaneously generated due to typical multipath interference, while the noise is continuously generated. Has a spectrum as shown in FIG.

FM復調障害が無い瞬間と、ある瞬間の検波信号のスペクトルをそれぞれ詳細に図示すると、図2、図3のようになる。それぞれ、縦軸が信号の大きさ、横軸が信号の周波数である。また、パイロット信号の周波数は19kHz、差信号の周波数は38kHzである。
図2と図3のスペクトルを比較すると、後者は前者に比べ、パイロット信号成分の19kHzにおけるエネルギーピークが下がっている一方、その近傍のエネルギー(例えば、18〜20kHz辺り)は増加している。
The spectrum of the detection signal at the moment when there is no FM demodulation failure and at a certain moment are shown in detail as shown in FIGS. In each case, the vertical axis represents the signal magnitude, and the horizontal axis represents the signal frequency. The frequency of the pilot signal is 19 kHz, and the frequency of the difference signal is 38 kHz.
Comparing the spectra of FIG. 2 and FIG. 3, the latter has a lower energy peak at 19 kHz of the pilot signal component than the former, while the energy in the vicinity thereof (for example, around 18-20 kHz) has increased.

すなわち、FM復調障害が強くなるにつれ、その検波信号のスペクトルは周波数的偏りの無い一様分布に近づく。乱れの程度はまちまちであるが、わずかな乱れも高感度に検出することが好ましい。そこで、本実施形態に係るFMラジオ受信装置では、その検出方法として、検波信号に含まれる19kHzパイロット信号のエネルギーが低下すると共に、その近傍のエネルギーが増加するという現象を捉えることでノイズ発生検出を行うこととし、そのためのノイズ発生検出部15が設けられている。   That is, as the FM demodulation disturbance becomes stronger, the spectrum of the detection signal approaches a uniform distribution with no frequency deviation. Although the degree of disturbance varies, it is preferable to detect even slight disturbance with high sensitivity. Therefore, in the FM radio receiving apparatus according to the present embodiment, as a detection method, noise detection is detected by capturing the phenomenon that the energy of the 19 kHz pilot signal included in the detection signal decreases and the energy in the vicinity increases. For this purpose, a noise generation detection unit 15 is provided.

(ノイズ発生検出部15の構成)
ノイズ発生検出部15は、パイロット信号のエネルギー(信号強度)PC、パイロット信号よりも低域の周波数帯に含まれる信号である低周波サイドバンド信号の信号強度(以下、「低域側近傍エネルギー」という)PL、パイロット信号よりも高域の周波数帯に含まれる信号である高周波サイドバンド信号の信号強度(以下、「高域側近傍エネルギー」という)PHのそれぞれの値を検出する。そして、検出されたパイロット信号のエネルギーPCと、検出された高周波サイドバンド信号強度の信号強度と低周波サイドバンド信号強度の信号強度との和と、の比の値に基づき、ステレオ復調部16を制御する。
(Configuration of noise generation detection unit 15)
The noise generation detection unit 15 includes pilot signal energy (signal strength) PC, signal strength of a low-frequency sideband signal that is a signal included in a frequency band lower than the pilot signal (hereinafter referred to as “low-frequency side vicinity energy”). Each value of the signal strength (hereinafter referred to as “high-frequency side vicinity energy”) PH of a high-frequency sideband signal that is a signal included in a higher frequency band than the pilot and pilot signals is detected. Then, based on the value of the ratio of the detected pilot signal energy PC and the sum of the detected signal strength of the high frequency sideband signal strength and the signal strength of the low frequency sideband signal strength, the stereo demodulator 16 is Control.

具体的には、ノイズ尤度(PL+PH)/PCを求め、その値に応じてノイズ抑圧を行う。一例としてノイズ尤度がある閾値以上になったら、その超過量に応じて強制モノラル化、高域抑圧、音量低減を順に強めてノイズ抑圧を実現する場合等が挙げられる。
ノイズ発生検出部15は、パイロット信号のエネルギーを検出するパイロット信号強度検出部(HC22)と、低域側近傍エネルギーを検出する低周波サイドバンド信号強度検出部(HL21)と、高域側近傍エネルギーを検出する高周波サイドバンド信号強度検出部(HH23)と、エネルギー比較部24を有する。本実施形態では、ノイズ発生検出部15は、図1に示されるように、それぞれ、18〜18.5kHz、19kHz、19.5〜20kHzを中心周波数に持つ帯域幅の狭いバンドパスフィルタHL21、HC22、HH23と、エネルギー比較部24とを有する。これらのバンドパスフィルタHL21、HC22、HH23は、FM検波器14から出力される検波信号の入力を受け付ける。また、各バンドパスフィルタHL21、HC22、HH23を通過して得られた信号はエネルギー比較部24に入力される。
Specifically, noise likelihood (PL + PH) / PC is obtained, and noise suppression is performed according to the value. As an example, when the noise likelihood becomes a certain threshold value or more, there is a case where noise suppression is realized by sequentially increasing forced monauralization, high-frequency suppression, and volume reduction according to the excess amount.
The noise generation detection unit 15 includes a pilot signal intensity detection unit (HC22) that detects the energy of the pilot signal, a low-frequency sideband signal intensity detection unit (HL21) that detects low-frequency side vicinity energy, and a high-frequency side vicinity energy. A high-frequency sideband signal intensity detection unit (HH23) for detecting the energy and an energy comparison unit 24. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the noise occurrence detection unit 15 has narrow band-pass filters HL21 and HC22 having a center frequency of 18 to 18.5 kHz, 19 kHz, and 19.5 to 20 kHz, respectively. , HH23 and an energy comparison unit 24. These band-pass filters HL21, HC22, and HH23 accept input of detection signals output from the FM detector 14. In addition, signals obtained by passing through the bandpass filters HL21, HC22, and HH23 are input to the energy comparison unit 24.

(バンドパスフィルタHL21、HC22、HH23)
ノイズ発生検出部15が有するバンドパスフィルタHL21、HC22、HH23は、図4に示されるような2次IIRフィルタによって実現することが可能である。なお、図4に示される2次IIRフィルタの伝達関数は、以下の(式1)によって示される。
(Band pass filters HL21, HC22, HH23)
The bandpass filters HL21, HC22, and HH23 included in the noise generation detection unit 15 can be realized by a secondary IIR filter as shown in FIG. The transfer function of the second-order IIR filter shown in FIG. 4 is expressed by the following (Equation 1).

Figure 2012222661
Figure 2012222661

より具体的には、バンドパスフィルタHL21、HC22、HH23は、19kHzとその周辺に中心周波数をもつ3つのピーキングフィルタと呼ばれる2次IIRフィルタにより実現される。また、上述したように、本実施形態においては、各ピーキングフィルタの中心周波数は、それぞれ下から18.25kHz、19kHz、19.75kHzに設定される。各ピーキングフィルタは、図5に示されるような周波数特性を持つフィルタである。   More specifically, the bandpass filters HL21, HC22, and HH23 are realized by secondary IIR filters called three peaking filters having a center frequency around 19 kHz and the periphery thereof. Further, as described above, in the present embodiment, the center frequencies of the peaking filters are respectively set to 18.25 kHz, 19 kHz, and 19.75 kHz from the bottom. Each peaking filter is a filter having frequency characteristics as shown in FIG.

(エネルギー比較部24)
エネルギー比較部24は、バンドパスフィルタHL21、HC22、HH23を通過して得られた各信号をそれぞれ二乗することにより求められるエネルギーPL、PC、PHの値を用いて、r=(PL+PH)/PCを演算する。そして、この演算結果をノイズ尤度信号としてステレオ復調部16に出力する。
尚、エネルギーPL、PC、PHは、バンドパスフィルタHL21、HC22、HH23を通過して得られた各信号をそれぞれ二乗し、1次スムージングすることにより求められるエネルギー値であってもよい。ここで一次スムージングとは、取得したフィルタの出力信号と過去分のフィルタの出力信号とに基づき、ノイズ尤度の算出に使用するエネルギーPL、PC、PHの値を算出する処理である。この一次スムージングにより、突発的なエネルギー出力値の変動による誤検出を抑制することができる。
(Energy comparison unit 24)
The energy comparison unit 24 uses the values of energy PL, PC, and PH obtained by squaring each signal obtained by passing through the bandpass filters HL21, HC22, and HH23, and r = (PL + PH) / PC Is calculated. Then, the calculation result is output to the stereo demodulation unit 16 as a noise likelihood signal.
The energy PL, PC, and PH may be energy values obtained by squaring each signal obtained by passing through the bandpass filters HL21, HC22, and HH23 and performing primary smoothing. Here, the primary smoothing is a process of calculating the values of energy PL, PC, and PH used for calculating the noise likelihood based on the acquired output signal of the filter and the output signal of the filter for the past. This primary smoothing can suppress false detection due to sudden fluctuations in the energy output value.

ステレオ復調部16は、FM検波器14から検波信号として出力されるモノラル信号に、差信号を加算もしくは減算することによってステレオ信号を出力する。また、ステレオ復調部16は、ノイズ抑圧制御型復調器31を有する。ノイズ抑圧制御型復調器31は、ステレオ復調する際、エネルギー比較部24で算出されたノイズ尤度信号をもとにセパレーションや高域抑圧、音量を制御することで、ノイズ成分を抑圧して、オーディオ出力信号を出力する。   The stereo demodulator 16 outputs a stereo signal by adding or subtracting the difference signal to the monaural signal output as a detection signal from the FM detector 14. Further, the stereo demodulator 16 has a noise suppression control demodulator 31. When performing stereo demodulation, the noise suppression control demodulator 31 controls separation, high frequency suppression, and volume based on the noise likelihood signal calculated by the energy comparison unit 24 to suppress noise components, Output audio output signal.

ここで、本実施形態に係るFMラジオ受信装置と特許文献1のFMラジオ受信装置とを対比すると、特許文献1ではノイズ検出において、単にパイロット信号の低域側近傍エネルギーPLを出力している。また、その他一般的な方法として、パイロット信号の信号レベルを指標として1/PCを出力する方法もある。しかしながら、いずれの方法もパイロット信号の信号強度(エネルギーPC)と、パイロット信号の近傍周波数帯の信号であるサイドバンド信号の信号強度(エネルギーPL、PH)との比を取らないことから、検出精度が低く、かつ信号レベルの変動の影響を受ける。   Here, when comparing the FM radio receiving apparatus according to the present embodiment with the FM radio receiving apparatus disclosed in Patent Document 1, in Patent Document 1, the low-frequency vicinity energy PL of the pilot signal is simply output in noise detection. As another general method, there is a method of outputting 1 / PC using the signal level of the pilot signal as an index. However, each method does not take a ratio between the signal strength (energy PC) of the pilot signal and the signal strength (energy PL, PH) of the sideband signal that is a signal in the vicinity frequency band of the pilot signal. Is low and is affected by fluctuations in signal level.

一方、本実施形態に係るFMラジオ受信装置では、エネルギー比較部24において、エネルギーPCと、エネルギーPLおよびPHとの比を取るため、従来のノイズ検出方法と比較して、ノイズ検出精度が高くなり、かつ信号レベルの変動の影響を受けにくく、ノイズ抑圧性能が向上する。
なお、上述したノイズ尤度rの演算の簡略方式としては、閾値判定が等価なものとして、(PL+PH)*G−PC(Gは所定の定数)を用いる方法も考えられる。また、PL/PC、もしくは、PH/PCを用いてもよい。(PL+PH)/PCを算出する方法よりも精度がわずかに落ちるもののフィルタを1つ減らすことができるため、構成がより簡潔なものとなる。また、これらを適用しても本実施形態に係るFMラジオ受信装置の本質を損なわず、さほど遜色のない性能が期待できる。
On the other hand, in the FM radio receiving apparatus according to the present embodiment, the energy comparison unit 24 takes the ratio of the energy PC and the energy PL and PH, so that the noise detection accuracy is higher than that of the conventional noise detection method. In addition, the noise suppression performance is improved because it is not easily affected by fluctuations in the signal level.
Note that, as a simplified method of calculating the noise likelihood r described above, a method using (PL + PH) * G-PC (G is a predetermined constant) is also considered as an equivalent threshold determination. Also, PL / PC or PH / PC may be used. Although the accuracy is slightly lower than the method of calculating (PL + PH) / PC, the number of filters can be reduced by one, so that the configuration becomes simpler. Even if these are applied, the performance of the FM radio receiver according to the present embodiment is not impaired, and performance comparable to that can be expected.

(ステレオ復調部16の構成)
(ノイズ抑圧制御型復調器31)
ステレオ復調部16は、FM検波器14から出力される検波信号をステレオ復調する。本実施形態においては、ステレオ復調部16は、19kHz未満のL+Rモノラル信号と、38kHzを中心に上下に広がる信号を周波数シフトして求めたL−R差信号とを加減算することでLとRのステレオオーディオ出力信号を得る。
(Configuration of stereo demodulator 16)
(Noise suppression control type demodulator 31)
The stereo demodulation unit 16 stereo-demodulates the detection signal output from the FM detector 14. In the present embodiment, the stereo demodulator 16 adds and subtracts the L + R monaural signal of less than 19 kHz and the LR difference signal obtained by frequency shifting the signal spreading up and down centered on 38 kHz to obtain the difference between L and R. Obtain a stereo audio output signal.

ところで、FM復調障害でノイズが多い、つまり、ノイズ尤度rの値が大きい場合は、加減算するL−R差信号の量を意図的に減じる「セパレーション制御」、聴感上ノイズが大きい高い周波数成分を減じる「高域抑圧制御」、音量を制限する「音量制御」、などを適用することでノイズを抑圧することができる。本実施形態においては、ノイズ抑圧制御型復調器31において、これらのノイズ抑圧制御を段階的に適用する。以下、各ノイズ抑圧制御についての具体例を説明する。   By the way, when there is a lot of noise due to FM demodulation failure, that is, when the value of the noise likelihood r is large, “separation control” that intentionally reduces the amount of LR difference signal to be added or subtracted, high frequency components with large noise on hearing Noise can be suppressed by applying “high-frequency suppression control” for reducing the sound volume, “volume control” for limiting the sound volume, and the like. In the present embodiment, the noise suppression control demodulator 31 applies these noise suppression controls stepwise. Hereinafter, specific examples of each noise suppression control will be described.

(セパレーション制御)
セパレーション制御は、L+Rモノラル信号とL−R差信号を入力とし、セパレーションパラメータαを用い、ステレオオーディオ出力LoutおよびRoutを、以下の式により導出する。
Lout={(L+R)+α(L−R)}/2
Rout={(L+R)−α(L−R)}/2
この際、FM復調が良好な状態においてはα=1として、Lout=L、Rout=Rと信号を完全に分離するが、ノイズが多くFM復調の状態が悪い場合には、前記式の差信号の加減算に伴い白色性雑音成分が増加することから、α=0とすることで、Lout=Rout=(L+R)/2(すなわち完全なモノラル信号)とし、ノイズを軽減する。なお、FM復調の状態の良し悪しについては、例えば、エネルギー比較部24で算出されるノイズ尤度rの値が所定値以上であるか否かで決定する等となっていればよい。
(Separation control)
In the separation control, the L + R monaural signal and the LR difference signal are input, and the stereo audio outputs Lout and Rout are derived by the following equations using the separation parameter α.
Lout = {(L + R) + α (LR)} / 2
Rout = {(L + R) -α (LR)} / 2
At this time, when FM demodulation is good, α = 1 and Lout = L and Rout = R are completely separated from the signal. However, when there is a lot of noise and the FM demodulation is bad, the difference signal of the above equation is used. Since the white noise component increases with the addition / subtraction of, by setting α = 0, Lout = Rout = (L + R) / 2 (that is, a complete monaural signal), and noise is reduced. Note that whether the FM demodulation state is good or bad may be determined based on, for example, whether or not the value of the noise likelihood r calculated by the energy comparison unit 24 is greater than or equal to a predetermined value.

(高域抑圧制御)
高域抑圧制御では、一般的に高域ほどノイズが知覚されやすいことから、カットオフ周波数が10kHz程度のFIR(Finite Impulse Response)型ローパスフィルタを適用すると、ローパスフィルタのオン、オフに伴う異音の発生を抑えつつ聴感上のノイズを軽減できる。
(High frequency suppression control)
In high-frequency suppression control, noise is generally more perceptible at higher frequencies. Therefore, when a FIR (Finite Impulse Response) type low-pass filter with a cutoff frequency of about 10 kHz is applied, abnormal noise accompanying the on / off of the low-pass filter is applied. Listening noise can be reduced while suppressing the occurrence of noise.

(音量制御)
音量制御では、ノイズ発生部分の音量を抑制することで聴感上のノイズを軽減する。具体的には、ノイズ尤度に基づき復調されたステレオ音声信号にゲインを乗じて音量を抑える。ゲインgは、通常時の1を起点としてノイズ尤度rが増えるに従い減じていく。具体的には、以下の式によりLout、Routを導出する。
Lout=g×{(L+R)+α(L−R)}/2
Rout=g×{(L+R)−α(L−R)}/2
また、ゲインgに0〜0.5の下限値を設けると、出力音声の聴感上の安定感が得られやすい。
以上の3つのノイズ抑圧制御機能を統合する場合は、例えば、ノイズ尤度rからノイズ抑圧指標dを以下の式によって求め、必要に応じてノイズ抑圧指標dに時間方向のスムージングをかける。
d=(r−rthp
(Volume control)
In volume control, noise in the sense of hearing is reduced by suppressing the volume of the noise generation part. Specifically, the volume is reduced by multiplying the stereo audio signal demodulated based on the noise likelihood by a gain. The gain g decreases with increasing noise likelihood r starting from 1 at normal time. Specifically, Lout and Rout are derived by the following equations.
Lout = g × {(L + R) + α (LR)} / 2
Rout = g × {(L + R) −α (LR)} / 2
Further, when a lower limit value of 0 to 0.5 is provided for the gain g, it is easy to obtain a sense of stability of the output sound.
When integrating the above three noise suppression control functions, for example, the noise suppression index d is obtained from the noise likelihood r by the following formula, and the noise suppression index d is smoothed in the time direction as necessary.
d = (r−r th ) p

図6は、p=0.25とした時のノイズ抑圧指標dの値によって実行すべきノイズ抑圧制御を示すものであるが、スムージングをかけた後のノイズ抑圧指標dの値に応じて、図6に従い、実行すべき制御を決定する。なお、図6においては、ノイズ抑圧指標dの値が高くなるに従って、セパレーション制御、高域抑圧制御、音量制御を順次、実行していくように定められている。
ノイズ抑圧指標dと出力ゲインgの関係の一例を図7に示す。図7においては、縦軸が出力ゲインgであり、横軸がノイズ抑圧指標dである。
FIG. 6 shows noise suppression control to be executed based on the value of the noise suppression index d when p = 0.25. Depending on the value of the noise suppression index d after smoothing, FIG. 6 to determine the control to be executed. In FIG. 6, it is determined that separation control, high-frequency suppression control, and volume control are sequentially executed as the value of the noise suppression index d increases.
An example of the relationship between the noise suppression index d and the output gain g is shown in FIG. In FIG. 7, the vertical axis is the output gain g, and the horizontal axis is the noise suppression index d.

(実施例)
以上のノイズ抑圧処理を実際に適用した場合のオーディオ出力波形とそのスペクトルの一例を図8に示す。図8(1)はFM検波器14から出力される検波信号のスペクトルである。図8(2)は図8(1)の検波信号をノイズ抑圧処理を行わずにステレオ復調した場合のスペクトルである。また、図8(3)は図8(1)の検波信号に対してノイズ抑圧処理を行ってステレオ復調した場合のスペクトルである。図8の例では、FM復調障害が全般に弱く存在し、かつ図8において(バーストノイズの顕著な部分)と記載の矢印部分ではバースト性の顕著なノイズが発生している。図8(2)に示されるように、聴感上有意なノイズが発生している部分でノイズ抑圧指標dが上がっており、図8(3)と図8(2)とを比較すると、出力ゲインgなどによりバーストノイズが有効に抑圧されていることがわかる。聴感実験でもその有効性は確認されている。
(Example)
FIG. 8 shows an example of an audio output waveform and its spectrum when the above noise suppression processing is actually applied. FIG. 8A shows the spectrum of the detection signal output from the FM detector 14. FIG. 8 (2) shows a spectrum when the detection signal of FIG. 8 (1) is stereo demodulated without performing noise suppression processing. FIG. 8 (3) shows a spectrum when stereo demodulation is performed by performing noise suppression processing on the detection signal of FIG. 8 (1). In the example of FIG. 8, FM demodulation disturbances are generally weak, and noise with remarkable burstiness is generated in the arrow portion described as (a portion where burst noise is remarkable) in FIG. As shown in FIG. 8 (2), the noise suppression index d rises in a portion where significant noise is generated in the sense of hearing. When FIG. 8 (3) and FIG. 8 (2) are compared, the output gain It can be seen that burst noise is effectively suppressed by g and the like. The effectiveness has been confirmed by hearing experiments.

なお、RFフロントエンド部12やFM検波器14において、希望波のエネルギーの急激な減少や、妨害波の影響、等化器等によるFM復調障害を検出する手段が別途存在する場合、ノイズ抑圧制御型復調器31にそれらの手段で検出したFM復調障害に関する情報を加えて総合判断するようになっていてもよい。これにより、さらに良好なノイズ抑圧制御性能が期待できる。   In the RF front end unit 12 and the FM detector 14, noise suppression control is performed when there is a separate means for detecting an abrupt decrease in the energy of a desired wave, the influence of an interference wave, an FM demodulation failure due to an equalizer or the like. Information regarding the FM demodulation failure detected by these means may be added to the type demodulator 31 for comprehensive judgment. Thereby, further better noise suppression control performance can be expected.

ところで、特許文献1のようにノイズ尤度を2値で判定する方法では、マルチパス妨害検出時には基本的に音をミュートしてしまうため、誤判定に対する悪影響が大きい。例えば、図9に示されるようなマルチパス妨害に起因するバーストノイズに対してはある程度の効果は期待できるものの、図10に示されるようにFM復調が時間的に一様に浅く乱れて白色性ノイズが発生し得る状況においては、音が途切れ途切れになり非常に聞き苦しくなってしまう。   By the way, in the method of determining the noise likelihood by binary as in Patent Document 1, the sound is basically muted at the time of detecting the multipath interference, so that the bad influence on the erroneous determination is great. For example, although a certain level of effect can be expected for burst noise caused by multipath interference as shown in FIG. 9, FM demodulation is disturbed shallowly and temporally as shown in FIG. In situations where noise can occur, the sound is interrupted and becomes very difficult to hear.

これに対し、上記実施形態に係るFMラジオ受信装置については、ノイズ抑圧指標dの値に応じて、4段階で異なるノイズ抑圧処理が適用されるようになっている。さらに、セパレーション制御、高域抑圧制御、音量制御の順に、ノイズ抑圧制御を重畳的に適用していくため、一様に浅く発生する白色性ノイズが存在するような場合であっても、出力音声が途切れ途切れになって、聞き苦しくなるのを低減させることができる。   On the other hand, in the FM radio receiving apparatus according to the above-described embodiment, different noise suppression processes are applied in four stages according to the value of the noise suppression index d. Furthermore, noise suppression control is applied in the order of separation control, high-frequency suppression control, and volume control, so even if white noise that occurs uniformly shallowly exists, Can be reduced from being interrupted and becoming difficult to hear.

本発明は、受信時のFM復調障害を検出し、雑音の発生を抑圧する機能を有するFMラジオ受信装置に好適である。   The present invention is suitable for an FM radio receiving apparatus having a function of detecting an FM demodulation failure during reception and suppressing noise generation.

1 ラジオ受信装置
2 ラジオ復調システム
10 アンテナ
11 低雑音増幅器
12 フロントエンド部
13 変換器
14 検波器
15 ノイズ発生検出部
16 ステレオ復調部
21 低周波サイドバンド信号用バンドパスフィルタ
22 パイロット信号用バンドパスフィルタ
23 高周波サイドバンド信号用バンドパスフィルタ
24 エネルギー比較部
31 ノイズ抑圧制御型復調器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radio receiver 2 Radio demodulation system 10 Antenna 11 Low noise amplifier 12 Front end part 13 Converter 14 Detector 15 Noise generation detection part 16 Stereo demodulation part 21 Band pass filter for low frequency sideband signals 22 Band pass filter for pilot signals 23 Band-pass filter for high-frequency sideband signal 24 Energy comparison unit 31 Noise suppression control type demodulator

Claims (2)

周波数変調(FM)された受信信号の検波を行うFM検波器と、
前記FM検波器から出力される検波信号をステレオ復調するステレオ復調部と、
前記FM検波器から出力される検波信号に基づいて前記ステレオ復調部を制御する制御部と、
を備えるFMラジオ復調システムであって、
前記制御部は、
前記FM検波器から出力される前記検波信号に含まれるパイロット信号の信号強度を検出するパイロット信号強度検出部と、
前記パイロット信号の近傍周波数帯の信号であるサイドバンド信号の信号強度を検出するサイドバンド信号強度検出部と、を備え、
検出された前記パイロット信号の信号強度と、検出された前記サイドバンド信号の信号強度との比の値に基づき、前記ステレオ復調部を制御すること
を特徴とするFMラジオ復調システム。
An FM detector for detecting a frequency-modulated (FM) received signal;
A stereo demodulator that stereo-demodulates the detection signal output from the FM detector;
A control unit that controls the stereo demodulation unit based on a detection signal output from the FM detector;
An FM radio demodulation system comprising:
The controller is
A pilot signal strength detector that detects a signal strength of a pilot signal included in the detection signal output from the FM detector;
A sideband signal strength detection unit that detects a signal strength of a sideband signal that is a signal in the vicinity frequency band of the pilot signal,
An FM radio demodulation system, wherein the stereo demodulation unit is controlled based on a ratio value between the detected signal strength of the pilot signal and the detected signal strength of the sideband signal.
前記サイドバンド信号強度検出部は、
前記パイロット信号近傍の信号であって前記パイロット信号よりも高域の周波数帯に含まれる信号である高周波サイドバンド信号の信号強度を検出する高周波サイドバンド信号強度検出部と、
前記パイロット信号近傍の信号であって前記パイロット信号よりも低域の周波数帯に含まれる信号である低周波サイドバンド信号の信号強度を検出する低周波サイドバンド信号強度検出部と、を備え、
前記制御部は、
検出された前記パイロット信号の信号強度と、検出された前記高周波サイドバンド信号強度の信号強度と前記低周波サイドバンド信号強度の信号強度との和と、の比に基づき、前記ステレオ復調部を制御すること
を特徴とする請求項1に記載のFMラジオ復調システム。
The sideband signal strength detector is
A high-frequency sideband signal strength detection unit that detects a signal strength of a high-frequency sideband signal that is a signal in the vicinity of the pilot signal and included in a frequency band higher than the pilot signal;
A low-frequency sideband signal strength detection unit that detects a signal strength of a low-frequency sideband signal that is a signal in the vicinity of the pilot signal and included in a frequency band lower than the pilot signal;
The controller is
Control the stereo demodulator based on the ratio of the detected signal strength of the pilot signal and the sum of the detected signal strength of the high frequency sideband signal strength and the signal strength of the low frequency sideband signal strength The FM radio demodulation system according to claim 1.
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