JP2013165364A - パルス除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両電装品からのパルス性ノイズと隣接妨害ノイズの判別が可能で、パルス性ノイズのみを除去することにより、良好な復調音質を得られるパルス除去装置を提供する。
【解決手段】希望局の放送波の帯域と隣接局の放送波の側波帯域のみを通過させる広帯域ＬＰＦ１４と、希望局の放送波の帯域のみを通過させる狭帯域ＬＰＦ１５と、広帯域ＬＰＦ１４および狭帯域ＬＰＦ１５の出力から各々の受信電力レベルを導出する平滑部１８および平滑部１９と、狭帯域ＬＰＦ１５から導出される希望局のみの受信電力レベルを２倍以上の電力レベルにする乗算器２０と、広帯域ＬＰＦ１４の出力から導出される受信電力レベルと乗算器２０により２倍以上とされた電力レベルを比較する比較器２１と、比較器２１の比較結果に基づく出力の検出幅を拡張する検出幅拡張部２２と、パルス補間部２５の中でＩＱ信号を一定時間遅延させる遅延部２７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明はカーラジオ受信機において車両電装品等からのパルス性ノイズを除去し、良好な復調音質を維持するためのパルス除去装置に関するものである。

ＡＭカーラジオのノイズ除去装置は、パルス性ノイズの検出感度を向上させるために、可能な限り広帯域の信号からパルス性ノイズを検出する必要がある。しかし、広帯域の信号からパルス性ノイズを検出する場合、受信中の放送局以外に隣接放送局が存在すると、隣接放送局の信号成分（隣接妨害ノイズ）をパルスノイズと判断し、パルス除去機能が誤動作してしまうという問題がある。この隣接妨害ノイズは復調帯域外に存在しており、この隣接妨害による過剰な誤動作は、結果として、復調音声の聴感を悪化させてしまう。

従来、この誤動作を防止する手段として、検出されるパルスの幅を計測して、車両電装品からのパルス性ノイズと、隣接局からの隣接妨害ノイズを判別し、前者のみを除去するノイズ除去装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１４２８７９号公報

しかしながら、隣接ノイズのパルス幅は、大半がパルス性ノイズのパルス幅より広いものの、同等の幅のものも存在する。このため、隣接妨害ノイズを判別するためには、幅による判定のみでは不十分であった。そこで先行例のように、パルス検出感度を動的に可変するなど、さまざまな補助手段を併用し、ノイズ除去装置の構成は複雑なものとなっていた。

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、パルス性ノイズと隣接妨害ノイズの判別をすることができ、的確なパルス除去処理が可能なパルス除去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に本発明は、希望局の放送波の帯域と、隣接局の放送波の側波帯域のみを通過させる第一のフィルタと、希望局の放送波の帯域のみを通過させる第二のフィルタと、第一のフィルタおよび第二のフィルタそれぞれの出力から各々の受信電力レベルを導出するための第一のローパスフィルタおよび第二のローパスフィルタと、第二のフィルタの出力から導出される希望局の放送波のみの受信電力レベルを２倍以上の電力レベルにする乗算器と、第一のフィルタの出力から導出される受信電力レベルと乗算器により２倍以上とされた電力レベルとを比較する比較器と、比較器の比較結果に基づく出力信号の検出幅を拡張する検出幅拡張部と、パルス補間部の中でＩＱ信号を一定時間遅延させる遅延部と、からなる構成を有する。

本発明によれば、隣接妨害ノイズの影響を受けずにパルス性ノイズに対する的確な処理を行なうパルス除去装置をラジオ受信機が備えることで隣接妨害ノイズによる誤動作を防ぐことができ、「良好な聴感性能」が得られる。

本発明の実施の形態１におけるパルス除去部を含むＡＭラジオ受信機のブロック図 本発明の実施の形態１におけるパルス除去部のブロック図 本発明の実施の形態１におけるパルス補間部のブロック図 隣接妨害ノイズ発生状況での周波数スペクトル波形図 本発明の実施の形態１におけるパルス除去部内の信号波形図 本発明の実施の形態１におけるパルス検知部とパルス補間部の信号波形図 本発明の実施の形態１におけるパルス検知部の（ａ）ブロック図、（ｂ）入力信号、（ｃ）出力信号

ＡＭカーラジオ受信機において車両電装品等からのパルス性ノイズを除去するためにノイズ除去装置が用いられる。従来、ノイズ除去装置は、パルス性ノイズの検出隣接妨害による過剰な誤動作を防止する手段として、パルス検出感度を動的に可変するなど、さまざまな補助手段を併用し、その構成が複雑なものとなっていた。

また、近年、デジタル信号処理（Digital Signal Processor、以下、適宜「ＤＳＰ」という。）を用いて復調処理するラジオ受信機が主流となり、パルス除去処理もＤＳＰの演算で行うようになっている。ＤＳＰはその処理速度に限界があるため、通常ダウンサンプリングを行い、サンプリング周波数を数１００ｋＨｚから数１０ｋＨｚに落としてからパルス除去演算を行う。ダウンサンプリングの過程では折り返しノイズを防ぐため、周波数帯域に制限を行いながら順次サンプリング周波数を下げて行く。このため、パルス性ノイズのパルス幅が広がり、隣接妨害ノイズとの区別ができないという問題が発生している。

隣接妨害ノイズによる誤動作が生じた場合、聴感を悪化させるという問題が生じる。ここで、「隣接妨害ノイズによる誤動作」とは、隣接妨害ノイズをパルス性ノイズと誤って検知することによって生じる誤動作をいい、例えば、自動車で走行中に隣接放送局の送信所近隣を通過した場合、このとき隣接放送局でトーク番組を放送していると音声が発せられたのに同期して希望極の復調音に異音が発生する現象ことなどをいう。このような誤動作に対しては、従来、ラジオ受信機において、パルス検知部でハルス幅を検知し、一定以上の幅を持つパルスについてはパルス除去機能をオフするように対応していた。

本発明のパルス除去装置は、隣接妨害ノイズを誤って検知することを防止して、パルスノイズに対する処理を的確に行うものである。そして、ラジオ受信機が本発明のパルス除去装置を備えることで、良好な感聴性能を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるパルス除去装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態１におけるＡＭラジオ受信機のブロック図である。
図１において、アンテナ１は受信アンテナであり、主に車両に取り付けられた状態で用いられる。ＲＦ（Radio Frequency）アンプ２はアンテナ１に誘起したＡＭラジオ帯の高周波信号を増幅する。ミキサ３は局部発信器４の発振信号とＲＦアンプ２からの高周波信号を混合し、中間周波信号（ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）を生成する。局部発信器４は所望の受信周波数と中間周波信号の和または差の周波数を発振する。ＩＦフィルタ５はバンドパスフィルタでありＡＭラジオの場合、約５０ｋＨｚ幅の通過帯域を有する。ＡＤ変換器６はＩＦフィルタ５通過後の信号をデジタル値に変換する。デジタルミキサ７は、ＮＣＯ（numerically controlled oscillator）で作る位相が９０度異なった、ＩＦ信号と同一周波数の２つの信号を、ＡＤ変換器６で取り込んだＩＦ信号と乗算し、ＩＱのベクトル信号を生成する。

帯域制限フィルタ８は後段のダウンサンプリング部９で折り返しノイズが発生しないよう、サンプリング周波数の２倍以上の周波数成分を除去する。パルス除去部１０はダウンサンプルされたＩＱ信号のからパルス性ノイズを除去する。復調部１１はカットオフ周波数６ｋＨｚ付近のローパスフィルタで希望波のみの信号を取り出し、さらにＩＱ信号中のＤＣ成分を除去した後、ＩＱ信号のベクトル長を演算し、ＡＭ信号を復調する。低周波アンプ１２は復調された信号を増幅し、スピーカ１３により復調音を聴取可能とする。

図２は図１に示すパルス除去部１０をより詳細に示すブロック図である。広帯域ＬＰＦ１４は希望波の帯域すなわち希望局の放送波の帯域と、隣接局の放送波の側波帯域が通過する１４ｋＨｚ付近にカットオフ周波数を設定したローパスフィルタである。狭帯域ＬＰＦ１５は希望局の放送波の帯域のみを通過させるローパスフィルタで６ｋＨｚ付近にカットオフ周波数を設定したものである。絶対値部１６および絶対値部１７は、ＩＱ信号のベクトル長を演算する。平滑部１８および平滑部１９は、通常１００Ｈｚ以下のカットオフ周波数で設定されたローパスフィルタでありこの順に、広帯域ＬＰＦ１４および狭帯域ＬＰＦ１５を通過したそれぞれの受信電力レベルを出力する。

乗算器２０は希望波の受信電力レベルである平滑部１９の出力から導出される希望局の放送波のみの受信電力レベルを、その２倍以上の電力レベルになるよう演算し、演算結果を比較器２１に出力する。比較器２１は、平滑部１８の出力信号から導出される受信電力レベルと乗算器２０により演算された出力信号の電力レベルとを比較し、その結果を０または１の２値のうちいずれかの値とし、検知幅拡張部２２へ出力する。比較器２１による比較結果の出力については後述する。

検知幅拡張部２２は比較器２１の出力信号が１である期間をあらかじめ設定した値だけ延長する（図５（ｅ）、図５（ｆ）参照）。パルス検知部２３はＩＱ信号中にあるパルス性ノイズ（以下、適宜「パルス」という）を検出し、結果をパルス補間部２５に通知する。遅延部２４はパルス検知部２３などの演算遅延分を補正する。パルス補間部２５は、パルス検知部２３からの通知に基づいて、パルスをカットし、カットした部分を補間する。パルス補間部２５による補間方法としては、例えば、パルスを検知した期間に対応する幅を直線でつなぎ合わせる方法などが挙げられる。

図３は図２に示すパルス補間部２５をより詳細に示すブロック図である。補間演算部２６はパルス検知部２３（図２参照）からの検知信号によりパルスの存在とその幅を知り、パルス発生間隔を直線または中間値で補間するための値を算出する。遅延部２７は補間演算部２６で発生する演算時間分および、あらかじめ設定した時間分、ＩＱ信号を遅延させる。補間実行部２８は補間演算部２６で算出した補間値をＩＱ信号に挿入してパルスを除去した信号とする。

以上のように構成されたパルス除去部１０について、以下にその処理動作を説明する。
図４は希望局に隣接局が存在する場合の周波数スペクトルの一例である。図中のｆｄは希望局のスペクトル（放送波の帯域）であり、ｆｕは隣接局のスペクトルである。

隣接妨害ノイズは、隣接局のスペクトルｆｕの側波帯域が急激に変動した場合、特にトーク番組のように無変調状態から急に変調がかかったときに発生する。この隣接妨害ノイズは後段の復調部１１（図１参照）内にあるローパスフィルタによりカットされる周波数帯域にある。しかし、パルス性ノイズを検知するためにはできるだけ高域までの信号を必要とする。このため、パルス除去部１０の備えているパルス検知部２３（図１、２参照）には隣接局の側波帯域を含む信号が入力される。

本発明において、狭帯域ＬＰＦ１５は希望局の放送波の帯域である希望波のスペクトルｆｄのみを通過させる設定とし、高帯域ＬＰＦ１４は希望波のスペクトルｆｄおよび隣接局のスペクトルｆｕの側波帯域を通過させる特性となっている。

次に図５、図６により本発明のパルス除去装置の備えているパルス除去部１０の動作を説明する。図５、図６に示した出力信号（１）〜出力信号（８）は、図２のパルス除去部１０のブロック図に（１）〜（８）で示した部分の出力信号に対応している。

図５（ａ）は隣接ノイズ発生時の絶対値部１６の出力信号（１）の時間変化を示す信号波形図である。同図では横軸が時間ｔを示し、縦軸が絶対値部１６からの出力信号（１）の受信電力レベルを示している（横軸と縦軸の意義は、図５（ｂ）〜（ｄ）においても同じである）。隣接妨害ノイズは先行例にも記載があるようにバースト状に発生し、その中にはパルス性ノイズの幅と同等のものも存在するため、その区別が難しい。

図５（ｂ）は平滑部１８の出力信号（２）の時間変化を示す信号波形図である。同図に示すように、絶対値部１６からの出力信号（１）は、平滑部１８を経ることにより、パルス性ノイズと隣接妨害ノイズ中の幅の狭いノイズの波高（受信電力レベル）が低く抑えられた出力信号（２）となる。

図５（ｃ）は希望波すなわち希望局の放送波の帯域のみ通過する信号系、具体的には絶対値部１７の出力信号（３）、平滑部１９からの出力信号（４）および乗算器２０からの出力信号（５）の時間変化を示す信号波形図である。

絶対値部１７の出力信号（３）は希望波の搬送波レベルであるＤＣ成分上に希望波の変調成分が出力される。絶対値部１７の出力信号（３）は平滑部１９に入力される。平滑部１９からの出力信号（４）としては、図５（ｃ）に一点鎖線で示すように搬送波レベルであるＤＣ成分のみが出力される。平滑部１９の出力信号（４）はさらに乗算器２０に入力される。そこで、出力信号（４）から導出される希望局の放送波のみの受信電力レベルｘがあらかじめ設定された２倍以上となるよう乗算されて、受信電力レベルｙの出力信号（５）として出力される。

ＡＭの変調度１００％の信号の受信電力レベルは、搬送波の受信電力レベルの２倍となる。すなわち、信号波形図におけるＡＭの変調度１００％の信号の波高は、搬送波レベルの２倍の波高となる。このため、希望波の信号は、搬送波の受信電力レベルである出力信号（４）の受信電力レベルｘの２倍以上にはならない。つまり希望波の成分は、図５（ｃ）に破線で示した乗算器２０からの出力信号（５）の受信電力レベルｙ以上となることはない。したがって、平滑部１８からの出力信号（２）において、出力信号（５）以上の受信電力レベルが検出された場合は、隣接妨害ノイズが存在することになる。

図５（ｄ）は比較器２１への入力を示す信号波形図である。前述したように、平滑部１８からの出力信号（２）と平滑部１９からの出力信号（５）とはここで比較される。そして、図５（ｅ）に示すように、出力信号（２）の受信電力レベルが出力信号（５）よりも高い場合は１、低い場合は０の２値の信号として、比較器２１から検知幅拡張部２２へ出力信号（６）が出力される。

この出力信号（６）は検出幅拡張部２２であらかじめ設定された値だけ１の期間が拡張される。すなわち、比較器２１からの出力信号（６）として１が出力されると、検出幅拡張部２２からの出力信号（７）は、出力信号（６）が０になった後においても、あらかじめ設定された時間ｔ１だけ１となる。上述のようにして出力信号（６）の１が出力期間が拡張された出力信号（７）の波形を図５（ｆ）に示す。

次に、図６にてパルス補間部２５（図２、図３参照）の動作を説明する。図６（ａ）はすでに示した隣接ノイズ発生時の絶対値部１６の出力信号（１）の時間変化を示す信号波形図である。同図では横軸が時間ｔを示し、縦軸が絶対値部１６からの出力信号（１）の受信電力レベルを示している。

パルス検知部２３はＩＱ信号に含まれる高域のパルス成分を検出し、パルスが検出された場合に１を出力し、検出されない場合に０を出力する。このため、パルス検知部２３の出力信号（８）（図２参照）は、図６（ｂ）に示すような２値をとる波形となる。

図７（ａ）は本発明の実施の形態１におけるパルス検知部のブロック図であり、図７（ｂ）はパルス検知部への入力信号である。図７（ａ）に示すように、パルス検知部２３は、絶対値部２３１、ＬＰＦ２３２、乗算器２３３および加算器２３４を備えている。絶対値部２３１はＩＱ信号のベクトル長を演算する。ＬＰＦ２３２は、カットオフ周波数が１００Ｈｚ以下（パルスには反応せず、移動中の電界変動には応答させるカットオフ周波数)に設定されたローパスフィルタである。

乗算器２３３はＬＰＦ２３２を通過した受信電力レベル（Ｘｌｐｆ）を２倍以上に乗算し出力する。この乗算器２３３からの出力は、図７（ｂ）に破線で示した搬送レベルの２倍以上となる。比較器２３４は、絶対値部２３１からの出力（Ｘａｂｓ）と乗算器２３３からの出力とを比較し、絶対値部２３１からの出力が乗算器２３２の出力以上であるときにパルス成分を検出する。そして、図７（ｃ）に示したパルスがパルス検知部２３からの出力信号（８）として出力される。
なお、パルス検知部２３には、隣接局の放送波をも含めた電力値が入力される。この点において、希望局の放送波のみの電力値が入力される乗算部２０の出力とは異なっている。このため、パルス検知部２３の乗算器２３３からの出力は、図５（ｃ）に破線で示したものとは異なり、図７（ｂ）に破線で示すものとなる。

パルス補間部２５には、図６（ｂ）のパルス検出信号である出力信号（８）と、前述した検出幅拡張部２２の出力信号（７）（図５（ｆ）参照）が入力される。パルス補間部２５内の補間演算部２６（図３参照）にはパルス検出信号（出力信号（８））が入力される。そして、補間演算部２６は、パルス検知部２３によりパルスが検出された期間である出力信号（８）が１である期間を補間するための演算を行う。演算には一定の時間を要するため、遅延部２７であらかじめ設定した遅延時間分ＩＱ信号を遅らせる。

補間実行部２８（図３参照）は補間演算部２６で演算した値をパルス部分に置き換える処理を行う。補間実行部２８での処理タイミングは、図６（ｃ）に示すように、遅延部２４（図２参照）での遅延時間ｔ２分遅れることになる。補間実行部２８は、図６（ｄ）に示す検出幅拡張部２２からの出力信号（７）をモニタし、１が読み取れた場合は補間禁止と判断し、補間の実行を行わない。

遅延部２７で遅れを発生させており、さらに検出幅拡張部２２からの出力信号（７）が１である補間禁止期間は後方に拡張されている。このため、補間実行部２８による補間の実行において、隣接妨害ノイズの発生期間すべてを補間禁止とすることができる。したがって、実際の補間動作は、図６（ｅ）に示すように、パルス性ノイズのみ補間することになる。このように上記動作によれば、パルス性ノイズと同等幅の隣接妨害ノイズを誤判断することなく、パルス性ノイズのみを検出して処理することが可能となる。

以上のように、本実施形態のパルス除去装置によれば、パルス性ノイズ対策、隣接妨害ノイズ対策をそれぞれ適切に行なうことができるので、良好な聴感性能が得られる。

なお、本実施の形態において、広帯域ＬＰＦのカットオフ周波数を隣接局の搬送波成分が通過する２０ｋＨｚ付近まで拡張することによっても、隣接妨害ノイズによる誤判断を防止することができる。だたしこの場合は希望局の受信レベルより高いレベルの隣接局が存在する間は、パルス補間が禁止となる弊害がある。

本発明のパルス除去装置は、カーラジオにおいて電装品ノイズを除去して良好な復調音を提供する装置として有用である。

１ アンテナ
２ ＲＦアンプ
３ ミキサ
４ 局部発振器
５ ＩＦフィルタ
６ ＡＤ変換器
７ デジタルミキサ
８ 帯域制限フィルタ
９ ダウンサンプリング部
１０ パルス除去部
１１ 復調部
１２ 低周波アンプ
１３ スピーカ
１４ 広帯域ＬＰＦ
１５ 狭帯域ＬＰＦ
１６ 絶対値部
１７ 絶対値部
１８ 平滑部
１９ 平滑部
２０ 乗算部
２１ 比較器
２２ 検知幅拡張部
２３ パルス検知部
２４ 遅延部
２５ パルス補間部
２６ 補間演算部
２７ 遅延部
２８ 補間実行部

Claims (4)

1. 希望局の放送波の帯域と、隣接局の放送波の側波帯域のみを通過させる第一のフィルタと、
   希望局の放送波の帯域のみを通過させる第二のフィルタと、
   第一のフィルタおよび第二のフィルタそれぞれの出力から各々の受信電力レベルを導出するための第一のローパスフィルタおよび第二のローパスフィルタと、
   第二のフィルタの出力から導出される希望局の放送波のみの受信電力レベルを２倍以上の電力レベルにする乗算器と、
   第一のフィルタの出力から導出される受信電力レベルと乗算器により２倍以上とされた電力レベルとを比較する比較器と、
   比較器の比較結果に基づく出力信号の検出幅を拡張する検出幅拡張部と、
   パルス補間部の中でＩＱ信号を一定時間遅延させる遅延部と、
   を有するパルス除去装置。
2. 前記比較器は、前記第一のフィルタのフィルタ出力から導出された受信電力レベルが、前記乗算器により２倍以上とされた電力レベルよりも、高い場合は１、低い場合は０の２値の信号により出力する請求項１記載のパルス除去装置。
3. 前記パルス補間部は、前記検出幅拡張部により拡張された出力信号が１の場合、パルス補間処理を行わない請求項２記載のパルス除去装置。
4. 請求項１から３の何れかに記載のパルス除去装置を有するラジオ受信機。