JP2019009564A - Receiver, reception method and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振幅変調を用いて送信された信号の受信装置、並びに、その受信装置で用いられる受信方法及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a receiving apparatus for signals transmitted using amplitude modulation, and a receiving method and a control program used in the receiving apparatus.
振幅変調(AM:Amplitude Modulation)を用いて送信された信号(例えばAMラジオ放送信号)を受信する受信装置で再生する音声は、受信電界強度が弱くなるに従って雑音レベルが上昇する。また、例えば実用されているAMラジオ放送を受信する受信装置で再生する音声には、送電線付近では、送電線からの輻射による定常雑音が混入し、その受信装置が車載装置であれば、車両のワイパー等の電動部品の不要輻射による、正弦波のようなビート雑音や瞬間的に振幅ピークを有するパルス雑音が混入する。また、車載AMラジオ受信装置においては、車両の移動に伴って、受信電界強度、或いは、送電線からの輻射等の妨害波の状況等が、時間とともに変動する。 As for the sound reproduced by the receiving device that receives a signal (for example, AM radio broadcast signal) transmitted using amplitude modulation (AM), the noise level increases as the received electric field strength decreases. In addition, for example, stationary sound due to radiation from the power transmission line is mixed in the vicinity of the power transmission line in the audio reproduced by the receiving apparatus that receives a practical AM radio broadcast. Beat noise such as a sine wave or pulse noise having an instantaneous amplitude peak due to unnecessary radiation of an electric component such as a wiper. In the in-vehicle AM radio receiver, the received electric field strength or the state of disturbing waves such as radiation from the power transmission line varies with time as the vehicle moves.
従来、雑音を除去する方法として、特許文献1に記載されたスペクトルサブトラクションを用いた雑音除去方法が知られている。この雑音除去方法では、無音区間から雑音スペクトルを推定して、AM復調信号からスペクトルサブトラクションにより定常雑音を除去する。また、パルス雑音について除去する回路として、特許文献2に記載されたノイズ除去回路が知られている。
Conventionally, a noise removal method using spectral subtraction described in Patent Document 1 is known as a method for removing noise. In this noise removal method, a noise spectrum is estimated from a silent section, and stationary noise is removed from an AM demodulated signal by spectrum subtraction. As a circuit for removing pulse noise, a noise removal circuit described in
特許文献1の雑音除去方法では、音声区間の雑音除去のために音声区間外の無音区間から雑音スペクトルを推定することになるので、推定精度が低く、受信電界強度等の変動する状況つまり時間とともに雑音が変動する状況では、あまり有効ではない。 In the noise removal method of Patent Document 1, since the noise spectrum is estimated from a silent section outside the speech section in order to remove noise in the speech section, the estimation accuracy is low and the received electric field strength etc. fluctuates, that is, with time. In situations where the noise fluctuates, it is not very effective.
そこで、本発明は、振幅変調により送信された信号を受信し、従来の雑音除去方法より適切に雑音を除去し得る受信装置を提供する。また、本発明は、その受信装置で用いられる受信方法、及び、制御プログラムを提供する。 Therefore, the present invention provides a receiving apparatus that receives a signal transmitted by amplitude modulation and can remove noise more appropriately than a conventional noise removing method. The present invention also provides a receiving method and a control program used in the receiving apparatus.
上記課題を解決するために本発明の一態様に係る受信装置は、振幅変調により送信された信号を受信する受信装置であって、アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部と、前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部と、前記雑音除去部により雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調部とを備える受信装置である。 In order to solve the above-described problem, a receiving apparatus according to one embodiment of the present invention is a receiving apparatus that receives a signal transmitted by amplitude modulation, and converts a complex modulated baseband by converting an amplitude modulated signal received by an antenna. A frequency conversion unit that generates a signal, a frequency phase correction unit that corrects a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated by the frequency conversion unit, and the complex baseband signal that has been corrected by the frequency phase correction unit The noise component included in the real part signal is removed by processing referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal, and the real part signal from which the noise component is removed by the noise removing unit And a demodulator that demodulates the signal.
また、上記課題を解決するために本発明の一態様に係る受信方法は、アンテナを備え振幅変調により送信された信号を受信する受信装置における受信方法であって、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む受信方法である。 In order to solve the above-described problem, a reception method according to an aspect of the present invention is a reception method in a reception apparatus that includes an antenna and receives a signal transmitted by amplitude modulation, the amplitude modulation received by the antenna. A frequency conversion step of generating a complex baseband signal by converting the signal, a frequency phase correction step of correcting a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated in the frequency conversion step, and the frequency phase correction step The noise removal step of removing the noise component contained in the real part signal of the complex baseband signal after correction in step 1 by the process referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal, and the noise removal step And a demodulating step for amplitude demodulating the real part signal from which the noise component has been removed. That.
また、上記課題を解決するために本発明の一態様に係る制御プログラムは、アンテナ及びマイクロプロセッサを備える受信装置に、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理を実行させるための制御プログラムであって、前記受信処理は、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む制御プログラムである。 In order to solve the above problem, a control program according to one embodiment of the present invention is a control program for causing a reception device including an antenna and a microprocessor to execute a reception process of receiving a signal transmitted by amplitude modulation. The reception processing includes a frequency conversion step of generating a complex baseband signal by converting an amplitude modulation signal received by the antenna, a frequency offset in the complex baseband signal generated in the frequency conversion step, and Refer to the imaginary part signal of the complex baseband signal for the noise component included in the real part signal of the complex baseband signal after the frequency phase correction step for correcting the phase offset and the frequency phase correction step. The noise removal step to be removed and the noise removal step The real part signal components have been removed is a control program that includes a demodulation step for amplitude demodulation.
本発明によれば、受信電界強度の変動する状況下でも適切に雑音が適切に除去され得る。 According to the present invention, noise can be appropriately removed even under a situation where the received electric field strength varies.
本発明の一態様に係る受信装置は、振幅変調により送信された信号を受信する受信装置であって、アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部と、前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部と、前記雑音除去部により雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調部とを備える受信装置である。これにより、周波数位相補正部で、送信元が送信した信号を理想的な受信装置で受信した場合における複素ベースバンド信号の周波数及び位相からずれた分量の周波数オフセット及び位相オフセットが、ずれを無くすように補正される。このため、補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号から音声信号成分が除かれ、その虚部信号から雑音成分を常時観測可能となるので、受信装置において精度良く雑音成分を推定でき、雑音除去を適切に行うことが可能となる。従って、この受信装置によれば、受信した信号から、雑音が適切に除去された音声の復元が可能となる。 A receiving apparatus according to an aspect of the present invention is a receiving apparatus that receives a signal transmitted by amplitude modulation, and generates a complex baseband signal by converting the amplitude modulated signal received by an antenna. A frequency phase correction unit that corrects a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated by the frequency conversion unit, and a real part signal of the complex baseband signal that has been corrected by the frequency phase correction unit. A noise removing unit that removes the noise component being processed by referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal, and a demodulating unit that amplitude-demodulates the real part signal from which the noise component has been removed by the noise removing unit, It is a receiver provided with. As a result, the frequency and phase correction unit eliminates the deviation of the frequency offset and the phase offset of the amount deviated from the frequency and phase of the complex baseband signal when the signal transmitted from the transmission source is received by an ideal receiving device. It is corrected to. For this reason, the audio signal component is removed from the imaginary part signal of the complex baseband signal after correction, and the noise component can be constantly observed from the imaginary part signal. Can be performed appropriately. Therefore, according to this receiving apparatus, it is possible to restore a sound from which noise has been appropriately removed from the received signal.
また、前記周波数位相補正部は、前記周波数変換部で生成された前記複素ベースバンド信号を入力とし、当該複素ベースバンド信号の低域成分を出力する低域通過フィルタ部と、前記低域通過フィルタ部の出力から前記周波数オフセットを検出し、検出した前記周波数オフセットを周波数とする正弦波を発生する正弦波発生部と、前記正弦波発生部で発生した前記正弦波について、前記低域通過フィルタ部の入出力間で生じた位相回転の影響を除去するための補正を行う位相補正部と、前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号に、前記位相補正部により補正された前記正弦波の複素共役を乗じることで、当該複素ベースバンド信号における前記周波数オフセット及び前記位相オフセットを除去する乗算部とを有することとしてもよい。これにより、周波数位相補正部が、周波数変換部の出力する複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを適切に除去し得る。 The frequency phase correction unit receives the complex baseband signal generated by the frequency conversion unit, and outputs a low-pass component of the complex baseband signal; and the low-pass filter A sine wave generating unit that detects the frequency offset from the output of the unit and generates a sine wave having the detected frequency offset as a frequency, and the sine wave generated by the sine wave generating unit, the low pass filter unit A phase correction unit that performs correction to remove the effect of phase rotation that has occurred between the input and output, and the complex baseband signal generated by the frequency conversion unit to the sine wave corrected by the phase correction unit A multiplier that removes the frequency offset and the phase offset in the complex baseband signal by multiplying by a complex conjugate. Good. Thereby, the frequency phase correction | amendment part can remove appropriately the frequency offset and phase offset in the complex baseband signal which a frequency conversion part outputs.
また、前記雑音除去部は、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第1時間周波数変換部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第2時間周波数変換部と、前記第1時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第1パワースペクトル演算部と、前記第2時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第2パワースペクトル演算部と、前記第2パワースペクトル演算部の出力を参照することで、前記第1パワースペクトル演算部の出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出する雑音除去ゲイン演算部と、前記雑音除去ゲイン演算部で算出された前記ゲインを前記第1時間周波数変換部の出力に乗じることで複素信号を出力するゲイン乗算部と、前記ゲイン乗算部が出力した複素信号を、周波数信号から時間信号に変換する周波数時間変換部とを有することとしてもよい。これにより、定常雑音が、スペクトルサブトラクションにより適切に除去される。 The noise removing unit converts the real part signal of the complex baseband signal corrected by the frequency phase correcting unit from a time signal to a frequency signal having components of a plurality of frequencies and outputs the converted signal. A first time frequency conversion unit, and the imaginary part signal of the complex baseband signal corrected by the frequency phase correction unit is converted from a time signal to a frequency signal having components of each of the plurality of frequencies and output. A two-time frequency converter, a first power spectrum calculator that converts the output of the first time-frequency converter into a power spectrum having components of each of the plurality of frequencies, and the second time-frequency converter A second power spectrum calculation unit that converts the output of the power into a power spectrum having components of each of the plurality of frequencies and outputs the power spectrum, and the second power By referring to the output of the spectrum calculation unit, the noise component included in the output of the first power spectrum calculation unit is estimated, and the gain for each of the plurality of frequencies for removing the estimated noise component is calculated. A noise reduction gain calculation unit, a gain multiplication unit that outputs a complex signal by multiplying the output of the first time frequency conversion unit by the gain calculated by the noise reduction gain calculation unit, and the gain multiplication unit that outputs It is good also as having a frequency time conversion part which converts a complex signal from a frequency signal into a time signal. Thereby, stationary noise is appropriately removed by spectral subtraction.
また、前記雑音除去部は更に、前記複数の周波数のうち、前記第2パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部を有し、前記雑音除去ゲイン演算部は、前記推定した雑音成分を除去し、かつ、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出することとしてもよい。これにより、ビート雑音が除去される。 The noise removal unit further includes a peak detection unit that detects a peak frequency that is one or a plurality of frequencies that are peaks of the power spectrum output from the second power spectrum calculation unit among the plurality of frequencies. The noise removal gain calculation unit calculates a gain for each of the plurality of frequencies for removing the estimated noise component and removing the peak frequency component detected by the peak detection unit. It is good to do. Thereby, beat noise is removed.
また、前記雑音除去部は更に、前記複数の周波数のうち、前記第2パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、前記周波数時間変換部の出力に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有することとしてもよい。これにより、ビート雑音がノッチフィルタにより適切に除去される。 Further, the noise removing unit further detects a peak frequency that is one or a plurality of frequencies that become a peak of a power spectrum output from the second power spectrum calculation unit among the plurality of frequencies, and A notch filter coefficient calculation unit for calculating a filter coefficient used for removing the peak frequency component detected by the peak detection unit by a notch filter; and the notch filter coefficient for the output of the frequency time conversion unit A notch filter unit that applies the notch filter using the filter coefficient calculated by the calculation unit may be included. Thereby, beat noise is appropriately removed by the notch filter.
また、前記雑音除去部は、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する時間周波数変換部と、前記時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力するパワースペクトル演算部と、前記複数の周波数のうち、前記パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有することとしてもよい。これによっても、ビート雑音がノッチフィルタにより適切に除去される。 The noise removing unit converts the imaginary part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correction unit from a time signal to a frequency signal having components of the plurality of frequencies, and outputs the frequency signal. A time frequency conversion unit; a power spectrum calculation unit that converts the output of the time frequency conversion unit into a power spectrum having components of each of the plurality of frequencies; and the power spectrum calculation unit among the plurality of frequencies. A peak detector for detecting a peak frequency that is one or a plurality of frequencies that become a peak of a power spectrum output from the power source, and a peak frequency component detected by the peak detector is used to remove by a notch filter A notch filter coefficient calculation unit for calculating a filter coefficient, and the frequency phase correction unit after the correction With respect to the real part signal containing baseband signal, it is also possible to have a notch filter unit for applying the notch filter using the filter coefficient calculated in the notch filter coefficient calculator. Also by this, beat noise is appropriately removed by the notch filter.
また、前記雑音除去部は、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号においてパルス雑音が含まれる期間を検出するパルス雑音検出部と、前記パルス雑音検出部により検出された前記期間に基づいて、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号からパルス雑音を除去するパルス雑音除去部とを有することとしてもよい。これにより、パルス雑音の除去が精度良く行われる。 The noise removing unit detects a period in which pulse noise is included in the imaginary part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correcting unit, and is detected by the pulse noise detecting unit. And a pulse noise removing unit that removes pulse noise from the real part signal of the complex baseband signal after the correction by the frequency phase correcting unit based on the set period. Thereby, the removal of pulse noise is performed with high accuracy.
また、前記受信装置が受信する信号は、ラジオ放送信号であるとしてもよい。これにより、ラジオ放送の音声から雑音が適切に除去される。 The signal received by the receiving device may be a radio broadcast signal. Thereby, noise is appropriately removed from the sound of the radio broadcast.
また、本発明の一態様に係る受信方法は、アンテナを備え振幅変調により送信された信号を受信する受信装置における受信方法であって、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む受信方法である。これにより、受信された信号から適切に雑音が除去される。 A reception method according to one embodiment of the present invention is a reception method in a reception apparatus that includes an antenna and receives a signal transmitted by amplitude modulation, and that performs complex processing by converting the amplitude modulation signal received by the antenna. A frequency conversion step for generating a baseband signal, a frequency phase correction step for correcting a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated in the frequency conversion step, and the complex after the correction in the frequency phase correction step. The noise component included in the real part signal of the baseband signal is removed by processing referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal, and the noise component is removed in the noise removing step. And a demodulating step for amplitude-demodulating the real part signal. Thereby, noise is appropriately removed from the received signal.
また、本発明の一態様に係る制御プログラムは、アンテナ及びマイクロプロセッサを備える受信装置に、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理を実行させるための制御プログラムであって、前記受信処理は、前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む制御プログラムである。この制御プログラムを、受信装置のプロセッサに実行させることにより、受信した信号から適切に雑音を除去することが可能となる。 A control program according to an aspect of the present invention is a control program for causing a reception device including an antenna and a microprocessor to execute a reception process of receiving a signal transmitted by amplitude modulation, and the reception process includes: A frequency conversion step for generating a complex baseband signal by converting an amplitude modulation signal received by the antenna, and a frequency phase for correcting a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated in the frequency conversion step Noise that removes the noise component included in the real part signal of the complex baseband signal after the correction step and the frequency phase correction step by referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal Removing the noise component in the noise removing step Signal which is a control program that includes a demodulation step for amplitude demodulation. By causing the processor of the receiving apparatus to execute this control program, it is possible to appropriately remove noise from the received signal.
なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なCD−ROM等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 These general or specific aspects may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable recording medium such as a CD-ROM. The system, method, integrated circuit, computer You may implement | achieve with arbitrary combinations of a program or a recording medium.
以下、実施の形態に係る受信方法を用いる受信装置について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、処理の要素としてのステップ及びステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。 Hereinafter, a receiving apparatus using the receiving method according to the embodiment will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments shown here shows a specific example of the present invention. Therefore, numerical values, components, arrangement and connection forms of components, and steps and order of steps as processing elements shown in the following embodiments are merely examples and do not limit the present invention. . Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims can be arbitrarily added. Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly.
(実施の形態1)
以下、本実施の形態に係る受信装置10について説明する。受信装置10は、音声信号等の音響情報が振幅変調(AM:Amplitude Modulation)により送信された信号(例えばAMラジオ放送信号)を受信する装置である。受信装置10は、例えば、車載AMラジオ受信装置等であり、メモリ、プロセッサ(マイクロプロセッサ)等を含む集積回路、アンテナ、アナログ回路等で実現される。
(Embodiment 1)
Hereinafter, receiving
[1. 受信装置10の全体構成]
図1は、受信装置10の構成を示す。受信装置10は、同図に示すように、アンテナ11と、周波数変換部12と、周波数位相補正部13と、雑音除去部14と、復調部15と、出力部16とを備える。
[1. Overall configuration of receiving apparatus 10]
FIG. 1 shows a configuration of the receiving
アンテナ11は、AMラジオ放送局等から振幅変調により送信された搬送波等の電波を受信する。搬送波の周波数は例えば1MHzである。
The
周波数変換部12は、アンテナ11で受信されたアナログ信号である振幅変調信号を入力とし、振幅変調信号にA/D変換等の変換を行うことで、デジタル信号としての複素ベースバンド信号を生成して出力する。デジタル信号は、特定のサンプリング(標本化)周波数(例えば16kHz)でサンプリングされたサンプル点毎のサンプル(つまり信号データ)で構成される時系列信号である。複素ベースバンド信号は、雑音が混入した音声信号等を複素数で表した時系列信号である。ここでは、複素数の時系列信号の実数に相当する実部信号を、その時系列信号のI(In-phase:同相)成分と称し、複素数の時系列信号の虚数に相当する虚部信号を、その時系列信号のQ(Quadrature-phase:直交)成分と称する。受信装置10では、例えば、一定量の信号データを格納するバッファを用い、周波数変換部12が出力する複素ベースバンド信号の各信号データを逐次バッファに入れて一時的に保持し、バッファ内の信号データを参照して各部が処理を実行し得る。
The
周波数位相補正部13は、周波数変換部12が生成して出力した複素ベースバンド信号を入力として、その複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する。周波数オフセット(或いは位相オフセット)は、AMラジオ放送局等といった送信元が送信した信号を、理想的な受信装置で受信した場合における複素ベースバンド信号の周波数(或いは位相)からずれた分量を示す。周波数位相補正部13では、そのずれを無くすように、つまり周波数オフセット及び位相オフセットがゼロである正しい状態に近付くように、その複素ベースバンド信号を補正して出力する。周波数オフセット及び位相オフセットは、例えば、受信装置10の周波数変換部12での変換に用いる水晶発振子の発振の精度誤差(例えば40ppm〜50ppmの誤差)等により生じる。周波数位相補正部13で周波数オフセット及び位相オフセットを補正したことにより、出力される複素ベースバンド信号のQ成分には、音声信号の成分が含まれなくなり、雑音成分だけが含まれるようになる。なお、出力されるI成分には、雑音成分と音声信号の成分とが混在する。周波数位相補正部13については、図2及び図3を用いて、後に詳しく説明する。
The frequency
雑音除去部14は、周波数位相補正部13が出力した補正後の複素ベースバンド信号を入力として、その補正後の複素ベースバンド信号の実部信号つまりI成分に含まれている雑音成分を、その複素ベースバンド信号の虚部信号つまりQ成分を参照した処理により、除去する。そのQ成分に音声信号の成分が含まれず常時雑音成分が含まれるので、雑音除去部14は、精度良く雑音を推定でき、I成分からの雑音の除去を適切に行うことが可能となる。つまり、I成分における雑音除去対象のタイミングと、Q成分における雑音推定のタイミングとが大きく異なるような事態が生じないので、雑音除去が適切に行われる。雑音除去部14は、I成分から雑音成分を除去した信号を出力する。雑音除去部14については、図4〜図8を用いて、後に詳しく説明する。
The
復調部15は、雑音除去部14により雑音成分が除去された、複素ベースバンド信号のI成分の信号を入力として、その入力された信号を振幅復調する。この振幅復調は、AMラジオ放送局等といった送信元で行われた振幅変調に呼応したものである。復調部15は、振幅復調の結果としての音声信号を出力部16に伝達する。
The
出力部16は、復調部15から伝達された音声信号を出力する。出力部16は、音声信号を増幅して、例えば、スピーカ等によって音声等の音響情報を再生する。
The
[2. 周波数位相補正部13の構成等]
図2は、周波数位相補正部13の構成を示す。周波数位相補正部13は、同図に示すように、低域通過フィルタ部131と、正弦波発生部132と、位相補正部133と、乗算部134とを有する。
[2. Configuration of Frequency Phase Correction Unit 13]
FIG. 2 shows the configuration of the frequency
低域通過フィルタ部131は、低域通過フィルタとして作用し、周波数変換部12で生成され出力された複素ベースバンド信号を入力とし、その複素ベースバンド信号の低域成分を出力する。低域通過フィルタは、遮断周波数より低い周波数の成分を殆ど減衰することなく通過させ、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。具体的には、遮断周波数は、例えば100Hz等である。この低域通過フィルタは、例えば、1MHzの搬送波に対して水晶発振子の40ppm〜50ppmの精度誤差により現れる40〜50Hzの信号を通過させて、100Hzより高い周波数の音声信号を除去するために用いられる。なお、低域通過フィルタは周波数に応じた位相回転を生じるが、位相補正部133においてこの位相回転の影響は除去される。
The low-
正弦波発生部132は、低域通過フィルタ部131の出力する複素ベースバンド信号の低域成分を入力信号として、その入力信号の周波数としての周波数オフセットを検出し、検出した周波数オフセットを周波数とする正弦波を発生する。正弦波発生部132は、発生した正弦波の複素信号である複素正弦波を出力する。
The
位相補正部133は、正弦波発生部132が出力した複素正弦波について、低域通過フィルタ部131の入出力間で生じた位相回転の影響を除去するための補正を行い、補正後の正弦波の複素信号を出力する。
The
乗算部134は、周波数変換部12が生成して出力した複素ベースバンド信号に、位相補正部133により補正された正弦波の複素信号の複素共役を乗じることで、複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを除去した複素信号を出力する。
The
以下、周波数位相補正部13の作用について、図3を用いて説明する。
Hereinafter, the operation of the frequency
周波数位相補正部13には、周波数変換部12が出力した複素ベースバンド信号が入力される。図3の入力IQ信号のI成分21aは、複素ベースバンド信号の実部信号であり、Q成分21bは、複素ベースバンド信号の虚部信号である。IQ2次元平面20aにおいて、入力IQ信号に係る音声信号等の時系列信号である振幅変調信号は、時間経過に応じて回転する線分24a〜24d等で表せる。IQ2次元平面20aではドットパターンで雑音成分を表現している。
The complex baseband signal output from the
図3の入力IQ信号から周波数オフセット及び位相オフセットを除去した後のI成分22a及びQ成分22bは、IQ2次元平面20bにおいて、音声信号等の時系列信号である振幅変調信号に係る線分24eで表せる。IQ2次元平面20bではドットパターンで雑音成分を表現している。
The
図3のI成分22a及びQ成分22bに対して位相補正部133での位相補正を行った後のI成分23a及びQ成分23bは、IQ2次元平面20cにおいて、音声信号等の時系列信号である振幅変調信号に係る線分24fで表せる。IQ2次元平面20cではドットパターンで雑音成分を表現している。線分24fは、I軸上にあり、音声信号はQ軸に現れない。また、IQ2次元平面20cにおいてQ軸上には、雑音成分のみが現れている。
The
このように、周波数位相補正部13では、周波数オフセット及び位相オフセットの除去と、位相補正とを行うことで、I成分に振幅変調された音声信号成分を含み、Q成分に音声信号成分を含まず雑音成分を含む、補正した複素ベースバンド信号を出力する。
As described above, the frequency
[3. 雑音除去部14の構成]
図4は、雑音除去部14の構成を示す。雑音除去部14は、同図に示すように、第1時間周波数変換部141aと、第2時間周波数変換部141bと、第1パワースペクトル演算部142aと、第2パワースペクトル演算部142bと、雑音除去ゲイン演算部143と、ゲイン乗算部144と、周波数時間変換部145とを有する。
[3. Configuration of noise removing unit 14]
FIG. 4 shows the configuration of the
第1時間周波数変換部141aは、周波数位相補正部13による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるI成分を入力として、その実部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する。図4においてこの周波数信号を、実部信号Reと虚部信号Imとからなる複素信号として表している。第2時間周波数変換部141bは、周波数位相補正部13による補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号であるQ成分を入力として、その虚部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する。第1時間周波数変換部141a及び第2時間周波数変換部141bは、例えば、512、1024、或いは2048のサンプル点のFFT(Fast Fourier Transform)アルゴリズムを用いて時間信号の周波数信号(そのサンプル点分の周波数の成分を有する信号)への変換を行う。
The first time
第1パワースペクトル演算部142aは、第1時間周波数変換部141aの出力を、上述のサンプル点数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する。このパワースペクトルは、第1時間周波数変換部141aの出力信号における振幅の2乗に相当する値を有する。第2パワースペクトル演算部142bは、第2時間周波数変換部141bの出力を、上述のサンプル点数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する。このパワースペクトルは、第2時間周波数変換部141bの出力信号における振幅の2乗に相当する値を有する。この第2パワースペクトル演算部142bの出力は、周波数位相補正部13による補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号であるQ成分を基礎とする信号であるので、音声信号を含まない雑音スペクトルを示す。
The first power
雑音除去ゲイン演算部143は、雑音スペクトルを示す第2パワースペクトル演算部142bの出力を参照することで、第1パワースペクトル演算部142aの出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去するための、上述のサンプル点数の周波数それぞれについてのゲインGを算出する。
The noise removal
ゲイン乗算部144は、雑音除去ゲイン演算部143で算出されたゲインGを第1時間周波数変換部141aの出力に乗じることで乗算結果としての複素信号を出力する。図4において、乗算結果として、実部信号Re’と虚部信号Im’とからなる複素信号を示している。
The
周波数時間変換部145は、ゲイン乗算部144が出力した複素信号を、第1時間周波数変換部141aでの変換に呼応した逆変換により、周波数信号から時間信号に変換して出力する。この出力は、第1時間周波数変換部141aの入力となった、補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるI成分から、ゲイン乗算部144の効果により、雑音成分が除去された信号となる。
The frequency
このように雑音除去部14は、入力される補正後の複素ベースバンド信号のQ成分が音声信号成分を含まず雑音成分を含むことから、そのQ成分の参照によるスペクトルサブトラクションを用いて、補正後の複素ベースバンド信号のI成分の定常雑音成分を除去する。これにより、雑音を例えば3dB〜6dB程度抑えることが可能となる。なお、ここで示した雑音除去部14の構成は、補正後の複素ベースバンド信号のQ成分の参照により雑音成分の推定を行って、その推定結果を用いて補正後の複素ベースバンド信号のI成分における雑音の除去を行う構成の一例に過ぎず、ウィナーフィルタ等を用いてもよいし、その他の変形した構成に置き換えてもよい。
As described above, since the Q component of the corrected complex baseband signal that is input does not include the audio signal component but includes the noise component, the
以下、雑音除去部14の各種変形例を示す。
Hereinafter, various modifications of the
[4. 雑音除去部14の変形例1]
図5は、雑音除去部14の一部を変形した雑音除去部14aの構成を示す。
[4. Modification 1 of the noise removal unit 14]
FIG. 5 shows a configuration of a
雑音除去部14aでは、雑音除去部14の構成に加えてビート雑音を除去するための構成を追加している。雑音除去部14aは、図5に示すように、第1時間周波数変換部141aと、第2時間周波数変換部141bと、第1パワースペクトル演算部142aと、第2パワースペクトル演算部142bと、雑音除去ゲイン演算部143aと、ゲイン乗算部144と、周波数時間変換部145と、ピーク検出部146とを有する。雑音除去部14aの構成要素のうち、上述した雑音除去部14(図4参照)と同様の構成要素については、図5において図4と同じ符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。
In the
ピーク検出部146は、第2パワースペクトル演算部142bが出力した複数(つまり上述のサンプル点数)の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルを入力とし、そのパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出する。なお、ビート雑音はピークとして現れる。ピーク検出部146は、パワースペクトルを用いて各周波数について尖度を求める演算により得られた尖度が、所定閾値より大きいものを、ピークとして特定して、ピーク周波数の検出を行う。
The
雑音除去ゲイン演算部143aは、上述した雑音除去ゲイン演算部143の一部を変形したものである。雑音除去ゲイン演算部143aは、第2パワースペクトル演算部142bの出力を参照することで、第1パワースペクトル演算部142aの出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去し、かつ、ピーク検出部146で検出されたピーク周波数の成分を除去するための、上述のサンプル点数の周波数それぞれについてのゲインGを算出する。
The noise removal
ゲイン乗算部144は、雑音除去ゲイン演算部143aで算出されたゲインGを第1時間周波数変換部141aの出力に乗じることで乗算結果としての複素信号を出力する。
The
このような構成により雑音除去部14aは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のQ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のI成分の定常雑音成分及びビート雑音成分を除去する。
With such a configuration, the
[5. 雑音除去部14の変形例2]
図6は、雑音除去部14の一部を変形した雑音除去部14bの構成を示す。
[5.
FIG. 6 shows a configuration of a noise removing unit 14b in which a part of the
雑音除去部14bでは、雑音除去部14の構成に加えてノッチフィルタを用いてビート雑音を除去する構成を追加している。雑音除去部14bは、図6に示すように、第1時間周波数変換部141aと、第2時間周波数変換部141bと、第1パワースペクトル演算部142aと、第2パワースペクトル演算部142bと、雑音除去ゲイン演算部143と、ゲイン乗算部144と、周波数時間変換部145と、ピーク検出部146と、ノッチフィルタ係数演算部147と、ノッチフィルタ部148とを有する。雑音除去部14bの構成要素のうち、上述した雑音除去部14(図4参照)或いは雑音除去部14a(図5参照)と同様の構成要素については、図6において図4或いは図5と同じ符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。
In addition to the configuration of the
ノッチフィルタ係数演算部147は、ピーク検出部146で検出されたピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出する。
The notch filter
ノッチフィルタ部148は、周波数時間変換部145の出力に対して、ノッチフィルタ係数演算部147で算出したフィルタ係数を用いたノッチフィルタを適用する。このノッチフィルタによりビート雑音が除去される。ノッチフィルタでは、ビート雑音を例えば10dB以上と大きく抑えることが可能となる。
The
このような構成により雑音除去部14bは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のQ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のI成分の定常雑音成分及びビート雑音成分を除去する。 With such a configuration, the noise removing unit 14b removes the stationary noise component and the beat noise component of the I component of the corrected complex baseband signal by referring to the Q component of the input complex baseband signal after correction.
[6. 雑音除去部14の変形例3]
図7は、雑音除去部14を変形した雑音除去部14cの構成を示す。
[6. Modification Example 3 of Noise Removing Unit 14]
FIG. 7 shows a configuration of a noise removing unit 14 c obtained by modifying the
雑音除去部14cは、ノッチフィルタを用いてビート雑音を除去する構成を備える。雑音除去部14cは、図7に示すように、時間周波数変換部141と、パワースペクトル演算部142と、ピーク検出部146と、ノッチフィルタ係数演算部147と、ノッチフィルタ部148とを有する。時間周波数変換部141は、雑音除去部14(図4参照)における第2時間周波数変換部141bと同様であり、パワースペクトル演算部142は、雑音除去部14における第2パワースペクトル演算部142bと同様である。雑音除去部14cの構成要素のうち、上述した雑音除去部14b(図6参照)と同様の構成要素については、図7において図6と同じ符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。
The noise removing unit 14c has a configuration for removing beat noise using a notch filter. As shown in FIG. 7, the noise removal unit 14 c includes a time-
ピーク検出部146は、パワースペクトル演算部142が出力した複数(つまり上述のサンプル点数)の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルを入力とし、そのパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出する。
The
ノッチフィルタ部148は、周波数位相補正部13による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるI成分に対して、ノッチフィルタ係数演算部147で算出したフィルタ係数を用いたノッチフィルタを適用する。
The
このような構成により雑音除去部14cは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のQ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のI成分のビート雑音成分を除去する。なお、受信装置10(図1参照)において、例えば雑音除去部14の後段に雑音除去部14cを設けてもよい。この場合には、雑音除去部14cは、周波数位相補正部13の出力する補正後の複素ベースバンド信号のQ成分に基づいてノッチフィルタ係数演算部147で算出したフィルタ係数を用いたノッチフィルタを、雑音除去部14が出力する、補正後の複素ベースバンド信号のI成分の雑音除去後の信号に対して、適用する。
With such a configuration, the noise removing unit 14c removes the beat noise component of the I component of the corrected complex baseband signal by referring to the Q component of the input complex baseband signal after correction. In the receiving apparatus 10 (see FIG. 1), for example, a noise removing unit 14c may be provided at the subsequent stage of the
[7. 雑音除去部14の変形例4]
図8は、雑音除去部14を変形した雑音除去部14dの構成を示す。
[7. Modified example 4 of the noise removing unit 14]
FIG. 8 shows a configuration of a
雑音除去部14dは、図8に示すように、パルス雑音検出部1401とパルス雑音除去部1402とを有する。
The
パルス雑音検出部1401は、周波数位相補正部13による補正後の複素ベースバンド信号の虚部信号であるQ成分を入力として、そのQ成分におけるパルス雑音が含まれる期間を検出する。パルス雑音検出部1401は、例えば、Q成分の信号の振幅が予め定めた閾値を超える期間をパルス雑音が含まれる期間として検出する。なお、パルス雑音検出部1401の入力となるQ成分に音声信号が含まれないので、パルス雑音検出部1401は、パルス雑音が含まれる期間を精度良く検出する。
The pulse
パルス雑音除去部1402は、パルス雑音検出部1401により検出された、パルス雑音が含まれる期間に基づいて、周波数位相補正部13による補正後の複素ベースバンド信号の実部信号であるI成分からパルス雑音を除去する。パルス雑音除去部1402は、そのパルス雑音を除去した信号を出力する。パルス雑音除去部1402は、例えば、I成分の信号波形に対して、パルス雑音が含まれる期間の前後の信号の値を結ぶように補間する等により、パルス雑音の除去を行う。
The pulse
このような構成により雑音除去部14aは、入力される補正後の複素ベースバンド信号のQ成分の参照により、補正後の複素ベースバンド信号のI成分のパルス雑音成分を除去する。
With such a configuration, the
(他の実施の形態)
以上のように、本発明に係る技術の例示として実施の形態1を説明した。しかしながら、本発明に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。例えば、以下のような変形例も本発明の一実施態様に含まれる。
(Other embodiments)
As described above, the first embodiment has been described as an example of the technique according to the present invention. However, the technology according to the present invention is not limited to this, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are made as appropriate. For example, the following modifications are also included in one embodiment of the present invention.
(1)上記実施の形態では、受信装置10が受信する信号の例として、AMラジオ放送信号を示したが、受信装置10は、放送以外の形態で送信される送信信号を受信することとしてもよい。また、受信装置10が受信する信号の搬送波の周波数は1MHzに限られず、1MHzより高い周波数でも低い周波数でもよい。
(1) In the above embodiment, an AM radio broadcast signal is shown as an example of a signal received by the receiving
(2)上記実施の形態で示した受信装置10は、メモリ、プロセッサ等を含む集積回路等で実現されることとしたが、メモリに記憶されたプログラムがプロセッサにより実行されてソフトウェア的にその受信装置10の構成要素(例えば周波数変換部12、周波数位相補正部13、雑音除去部14及び復調部15)の機能を実現するものであってもよいし、専用のハードウェア(デジタル回路等)によりプログラムを用いずにその機能を実現するものであってもよい。また、複数の構成要素を結合したものを1つの回路で構成してもよい。また、受信装置10の各構成要素の機能分担を変更してもよい。
(2) The receiving
(3)上記実施の形態における受信装置10を構成する構成要素の一部又は全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM等を含んで構成されるコンピュータシステムである。前記RAMには、コンピュータプログラムが記録されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。また、上記各装置を構成する構成要素の各部は、個別に1チップ化されていてもよいし、一部又は全部を含むように1チップ化されてもよい。また、ここでは、システムLSIとしたが、集積度の違いにより、IC、LSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。更には、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
(3) A part or all of the constituent elements constituting the receiving
(4)本発明の一態様としては、上述の受信装置10の機能を実現するための処理手順としてのステップを含む受信方法であるとしてもよい。また、本発明の一態様としては、この受信方法に係る受信処理を、プロセッサを有する装置におけるプロセッサに実行させるための制御プログラム(コンピュータプログラム)であるとしてもよい。図9は、制御プログラムを用いて受信装置10で実行される受信処理の一例を示すフローチャートである。アンテナ11を備え、振幅変調により送信された信号を受信する受信処理に係る制御プログラムをプロセッサで実行する受信装置10は、アンテナで受信された振幅変調信号を変換し複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップS1と、周波数変換ステップS1で生成した複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップS2と、周波数位相補正ステップS2での補正後の複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、その複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップS3と、雑音除去ステップS3で雑音成分が除去された実部信号を振幅復調する復調ステップS4と、復調ステップS4での振幅復調により得られた音響情報等に応じた出力を行う出力ステップS5とを実行する。図9に示す処理手順の実行順序は、必ずしも、上述した通りの順序に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えたり並列処理したりその一部を省略したりすることができる。また、本発明の一態様としては、上述のコンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。また、本発明の一態様としては、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ等に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。また、本発明の一態様としては、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。また、本発明の一態様としては、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記録しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。また、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は、前記プログラム若しくは前記デジタル信号を、前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
(4) As one aspect of the present invention, a reception method including steps as a processing procedure for realizing the function of the
(5)上記実施の形態及び上記変形例で示した各構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明の範囲に含まれる。 (5) Embodiments realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions shown in the embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present invention.
本発明は、例えば、車載AMラジオ受信装置に利用可能である。 The present invention is applicable to, for example, an in-vehicle AM radio receiver.
10 受信装置
11 アンテナ
12 周波数変換部
13 周波数位相補正部
14、14a〜14d 雑音除去部
15 復調部
16 出力部
131 低域通過フィルタ部
132 正弦波発生部
133 位相補正部
134 乗算部
141 時間周波数変換部
141a 第1時間周波数変換部
141b 第2時間周波数変換部
142 パワースペクトル演算部
142a 第1パワースペクトル演算部
142b 第2パワースペクトル演算部
143、143a 雑音除去ゲイン演算部
144 ゲイン乗算部
145 周波数時間変換部
146 ピーク検出部
147 ノッチフィルタ係数演算部
148 ノッチフィルタ部
1401 パルス雑音検出部
1402 パルス雑音除去部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正部と、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去部と、
前記雑音除去部により雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調部とを備える
受信装置。 A receiving device for receiving a signal transmitted by amplitude modulation,
A frequency converter that generates a complex baseband signal by converting an amplitude modulation signal received by an antenna;
A frequency phase correction unit that corrects a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated by the frequency conversion unit;
A noise removing unit that removes a noise component included in the real part signal of the complex baseband signal after the correction by the frequency phase correcting unit by referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal;
A receiving device comprising: a demodulator that amplitude-demodulates the real part signal from which a noise component has been removed by the noise removing unit.
前記周波数変換部で生成された前記複素ベースバンド信号を入力とし、当該複素ベースバンド信号の低域成分を出力する低域通過フィルタ部と、
前記低域通過フィルタ部の出力から前記周波数オフセットを検出し、検出した前記周波数オフセットを周波数とする正弦波を発生する正弦波発生部と、
前記正弦波発生部で発生した前記正弦波について、前記低域通過フィルタ部の入出力間で生じた位相回転の影響を除去するための補正を行う位相補正部と、
前記周波数変換部が生成した前記複素ベースバンド信号に、前記位相補正部により補正された前記正弦波の複素共役を乗じることで、当該複素ベースバンド信号における前記周波数オフセット及び前記位相オフセットを除去する乗算部とを有する
請求項1記載の受信装置。 The frequency phase correction unit is
A low-pass filter unit that inputs the complex baseband signal generated by the frequency converter and outputs a low-frequency component of the complex baseband signal;
Detecting the frequency offset from the output of the low-pass filter unit, and generating a sine wave having the detected frequency offset as a frequency; and
About the sine wave generated by the sine wave generation unit, a phase correction unit that performs correction to remove the influence of phase rotation generated between the input and output of the low-pass filter unit;
Multiplication for removing the frequency offset and the phase offset in the complex baseband signal by multiplying the complex baseband signal generated by the frequency converter by the complex conjugate of the sine wave corrected by the phase correction unit. The receiving device according to claim 1.
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号を、時間信号から、複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第1時間周波数変換部と、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する第2時間周波数変換部と、
前記第1時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第1パワースペクトル演算部と、
前記第2時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力する第2パワースペクトル演算部と、
前記第2パワースペクトル演算部の出力を参照することで、前記第1パワースペクトル演算部の出力に含まれる雑音成分を推定し、推定した雑音成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出する雑音除去ゲイン演算部と、
前記雑音除去ゲイン演算部で算出された前記ゲインを前記第1時間周波数変換部の出力に乗じることで複素信号を出力するゲイン乗算部と、
前記ゲイン乗算部が出力した複素信号を、周波数信号から時間信号に変換する周波数時間変換部とを有する
請求項1又は2記載の受信装置。 The noise removing unit
A first time-frequency conversion unit that converts the real part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correction unit from a time signal to a frequency signal having components of a plurality of frequencies, and outputs the frequency signal;
A second time-frequency conversion unit that converts the imaginary part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correction unit from a time signal to a frequency signal having a component of each of the plurality of frequencies, and outputs the frequency signal;
A first power spectrum calculation unit that converts the output of the first time frequency conversion unit into a power spectrum having components of each of the plurality of frequencies and outputs the power spectrum;
A second power spectrum calculation unit for converting the output of the second time frequency conversion unit into a power spectrum having components of each of the plurality of frequencies and outputting the power spectrum;
By referring to the output of the second power spectrum calculation unit, the noise component included in the output of the first power spectrum calculation unit is estimated, and the estimated noise component is removed for each of the plurality of frequencies. A denoising gain calculator for calculating gain;
A gain multiplier that outputs a complex signal by multiplying the output of the first time frequency converter by the gain calculated by the noise removal gain calculator;
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising: a frequency time conversion unit that converts the complex signal output from the gain multiplication unit from a frequency signal to a time signal.
前記雑音除去ゲイン演算部は、前記推定した雑音成分を除去し、かつ、前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分を除去するための、前記複数の周波数それぞれについてのゲインを算出する
請求項3記載の受信装置。 The noise removal unit further includes a peak detection unit that detects a peak frequency that is one or a plurality of frequencies that become a peak of a power spectrum output from the second power spectrum calculation unit among the plurality of frequencies,
The noise removal gain calculation unit calculates a gain for each of the plurality of frequencies for removing the estimated noise component and removing the peak frequency component detected by the peak detection unit. Item 4. The receiving device according to Item 3.
前記複数の周波数のうち、前記第2パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、
前記周波数時間変換部の出力に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有する
請求項3記載の受信装置。 The noise removing unit further includes
Among the plurality of frequencies, a peak detection unit that detects a peak frequency that is one or a plurality of frequencies that become a peak of a power spectrum output from the second power spectrum calculation unit;
A notch filter coefficient calculation unit for calculating a filter coefficient used for removing the peak frequency component detected by the peak detection unit by a notch filter;
The receiving apparatus according to claim 3, further comprising: a notch filter unit that applies the notch filter using the filter coefficient calculated by the notch filter coefficient calculation unit to the output of the frequency time conversion unit.
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号を、時間信号から、前記複数の周波数それぞれの成分を有する周波数信号に変換して出力する時間周波数変換部と、
前記時間周波数変換部の出力を、前記複数の周波数それぞれの成分を有するパワースペクトルに変換して出力するパワースペクトル演算部と、
前記複数の周波数のうち、前記パワースペクトル演算部の出力するパワースペクトルのピークとなる1つ又は複数の周波数であるピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で検出された前記ピーク周波数の成分をノッチフィルタにより除去するために用いられるフィルタ係数を算出するノッチフィルタ係数演算部と、
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号に対して、前記ノッチフィルタ係数演算部で算出した前記フィルタ係数を用いた前記ノッチフィルタを適用するノッチフィルタ部とを有する
請求項1又は2記載の受信装置。 The noise removing unit
A time frequency conversion unit that converts the imaginary part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correction unit from a time signal to a frequency signal having a component of each of the plurality of frequencies, and outputs the frequency signal;
A power spectrum calculator that converts the output of the time-frequency converter into a power spectrum having components of each of the plurality of frequencies,
Among the plurality of frequencies, a peak detection unit that detects a peak frequency that is one or a plurality of frequencies that become a peak of a power spectrum output by the power spectrum calculation unit;
A notch filter coefficient calculation unit for calculating a filter coefficient used for removing the peak frequency component detected by the peak detection unit by a notch filter;
A notch filter unit that applies the notch filter using the filter coefficient calculated by the notch filter coefficient calculation unit to the real part signal of the complex baseband signal corrected by the frequency phase correction unit. The receiving device according to claim 1 or 2.
前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記虚部信号においてパルス雑音が含まれる期間を検出するパルス雑音検出部と、
前記パルス雑音検出部により検出された前記期間に基づいて、前記周波数位相補正部による補正後の前記複素ベースバンド信号の前記実部信号からパルス雑音を除去するパルス雑音除去部とを有する
請求項1又は2記載の受信装置。 The noise removing unit
A pulse noise detection unit for detecting a period in which pulse noise is included in the imaginary part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correction unit;
2. A pulse noise removal unit that removes pulse noise from the real part signal of the complex baseband signal after correction by the frequency phase correction unit based on the period detected by the pulse noise detection unit. Or the receiving apparatus of 2.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の受信装置。 The receiving device according to any one of claims 1 to 7, wherein the signal received by the receiving device is a radio broadcast signal.
前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、
前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、
前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む
受信方法。 A reception method in a receiving apparatus that includes an antenna and receives a signal transmitted by amplitude modulation,
A frequency conversion step of generating a complex baseband signal by converting an amplitude modulation signal received by the antenna;
A frequency phase correction step for correcting a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated in the frequency conversion step;
A noise removal step of removing a noise component included in the real part signal of the complex baseband signal after the correction in the frequency phase correction step by a process referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal;
And a demodulation step for amplitude-demodulating the real part signal from which noise components have been removed in the noise removal step.
前記受信処理は、
前記アンテナで受信された振幅変調信号を変換することで複素ベースバンド信号を生成する周波数変換ステップと、
前記周波数変換ステップで生成した前記複素ベースバンド信号における周波数オフセット及び位相オフセットを補正する周波数位相補正ステップと、
前記周波数位相補正ステップでの補正後の前記複素ベースバンド信号の実部信号に含まれている雑音成分を、当該複素ベースバンド信号の虚部信号を参照した処理により、除去する雑音除去ステップと、
前記雑音除去ステップで雑音成分が除去された前記実部信号を振幅復調する復調ステップとを含む
制御プログラム。 A control program for causing a receiving device including an antenna and a microprocessor to execute a reception process for receiving a signal transmitted by amplitude modulation,
The reception process includes
A frequency conversion step of generating a complex baseband signal by converting an amplitude modulation signal received by the antenna;
A frequency phase correction step for correcting a frequency offset and a phase offset in the complex baseband signal generated in the frequency conversion step;
A noise removal step of removing a noise component included in the real part signal of the complex baseband signal after the correction in the frequency phase correction step by a process referring to the imaginary part signal of the complex baseband signal;
A control program comprising: a demodulation step for amplitude-demodulating the real part signal from which a noise component has been removed in the noise removal step.
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