JP2023139670A - 信号処理装置、及び、信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信信号から時間的な周期性を有するノイズを適切に除去する。【解決手段】信号処理装置はノイズ推定部を備え、当該ノイズ推定部は、放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、受信信号から、一定の時間間隔で存在する、放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、非放送区間における受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する。【選択図】図１

Description

本開示は、信号処理装置、及び、信号処理方法に関する。

一般的にノイズキャンセラは、ノイズ抽出部と、抽出されたノイズを受信信号から差し引くノイズ抑圧部とから構成される。特許文献１に開示されるような従来技術は、例えばＡＭラジオ受信機のようにＡ／Ｄコンバータの帯域に対して放送波の帯域幅が狭いことを前提としている。すなわち、従来技術は、ノイズの周期性を利用して、周波数シフトさせた受信信号を、もとの受信信号に逆位相で加算することによってノイズ抑圧を実現している。

特開２０１５－１２６３６０号公報

しかし、ＤＡＢ放送波のように複数のキャリア周波数を利用する信号は、帯域幅が広いため、Ａ／Ｄコンバータの帯域の大部分を占有する。そのため、上述した周波数シフトを用いる方法では、放送波同士が干渉し、適切にノイズ抑圧を実現できない場合がある。

本開示の目的は、受信信号から時間的な周期性を有するノイズを適切に除去する技術を提供することにある。

本開示の一態様に係る信号処理装置は、ノイズ推定部を備える信号処理装置であって、前記ノイズ推定部は、放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、前記受信信号から、一定の時間間隔で存在する、前記放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、前記非放送区間における前記受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する。

本開示の一態様に係る信号処理方法は、放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、前記受信信号から、一定の時間間隔で存在する、前記放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、前記非放送区間における前記受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示によれば、受信信号から時間的な周期性を有するノイズを適切に除去できる。

本実施の形態に係る信号処理装置の第１の構成例を示す図 本実施の形態に係る、第１の構成例を有する信号処理装置の処理を説明するための図 本実施の形態に係る信号処理装置の第２の構成例を示す図 本実施の形態に係る、第２の構成例を有する信号処理装置の処理を説明するための図 本実施の形態に係る信号処理装置の第３の構成例を示す図 本実施の形態に係る、第３の構成例を有する信号処理装置の処理を説明するための図 本実施の形態に係る、第３の構成例を有する信号処理装置の処理を説明するための図 本実施の形態に係る信号処理装置の第４の構成例を示す図 本実施の形態に係る、第４の構成例を有する信号処理装置の処理を説明するための図 本開示に係る信号処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図

以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の記載の主題を限定することは意図されていない。

（本実施の形態）
＜第１の構成例＞
図１は、本実施の形態に係る信号処理装置１０の第１の構成例を示す図である。図２は、本実施の形態に係る、第１の構成例を有する信号処理装置１０の処理を説明するための図である。

信号処理装置１０は、受信した放送波の信号処理に用いられる。信号処理装置１０は、例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）又はＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle）等の車両に搭載される。第１の構成例に係る信号処理装置１０は、アンテナ１１と、ＡＤ変換部１２と、ノイズ推定部１３と、ずれ算出部１４と、切り出し部１５と、位相調整部１６と、ノイズ除去部１７とを備える。

アンテナ１１は、放送波を受信する。放送波は、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）方式のデジタルラジオ放送であってよい。ＤＡＢ方式の放送波は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を採用している。また、ＤＡＢ方式の放送波は、一定の時間間隔毎に、放送波を含まないＮＵＬＬシンボルを有する。ＮＵＬＬシンボルは、放送波を含まない時間区間であり、非放送区間と読み替えられてもよい。

ＡＤ（Analog Digital）変換部１２は、アンテナ１１が受信した放送波のアナログ信号を、デジタル信号に変換して出力する。ＡＤ変換部１２が出力する信号を、受信信号と称する。受信信号には、放送波に由来する信号である放送信号と、ノイズに由来する信号であるノイズ信号とが含まれ得る。ＥＶ等の車両には、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズを発する機器が搭載されている場合がある。そのような機器の例として、インバータや、ＤＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。つまり、受信信号には、一定の時間周期毎にピークを有するノイズ信号が含まれ得る。信号処理装置１０は、受信信号から、このような一定の時間周期毎にピークを有するノイズ信号を除去した信号を出力する。ラジオ装置（図示しない）は、信号処理装置１０によってノイズ信号の除去された信号をデコードすることにより、ノイズの少ない音響をスピーカから出力することができる。

本実施の形態では、受信信号のうちの１ｍｓｅｃ分に相当する、２０４８サンプル分の信号を第１信号として説明する。ただし、第１信号は、所定の時間区間であればどのようなサンプル数であってもよい。

ノイズ推定部１３は、ＡＤ変換部１２から出力された受信信号に含まれるノイズ信号を推定する。ノイズ推定部１３は、ＮＵＬＬシンボル検出部２１と、ノイズパターン抽出部２２とを含む。

ＤＡＢ方式の場合、放送信号において、一定の時間間隔でＮＵＬＬシンボルが存在する。一定の時間間隔は、１フレーム周期であってよい。ＮＵＬＬシンボル検出部２１は、受信信号から、１フレーム周期毎に存在するＮＵＬＬシンボルを検出する。

ノイズパターン抽出部２２は、ＮＵＬＬシンボル検出部２１が検出したＮＵＬＬシンボルにおける信号の少なくとも一部を、第１ノイズパターン信号として抽出する。例えば、ノイズパターン抽出部２２は、ＮＵＬＬシンボルに含まれる２６５６サンプルのうち、中央部分の２５４８（＝２０４８＋５００）サンプル分を、第１ノイズパターン信号として抽出する。ノイズ推定部１３は、抽出した第１ノイズパターン信号を出力する。ＮＵＬＬシンボルには放送信号が含まれないので、ＮＵＬＬシンボルから抽出される信号は、ノイズ信号が支配的である。つまり、第１ノイズパターン信号は、実際のノイズ信号が高い精度で推定されたものである。

すなわち、ノイズ推定部１３は、放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、受信信号から、一定の時間間隔で存在する、放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、非放送区間における受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する。

ずれ算出部１４は、ＡＤ変換部１２から出力された受信信号のうちの所定区間における受信信号である第１信号と、ノイズ推定部１３から出力された第１ノイズパターン信号と、の時間領域におけるピークのずれ量を算出する。そして、ずれ算出部１４は、算出したずれ量に基づいて、第１ノイズパターン信号から所定区間分を切り出す際の開始位置を決定する。所定区間分は、第１信号と同じ２０４８サンプル分であってよい。例えば、ずれ算出部１４は、図２（ａ）に示すように、第１ノイズパターン信号に対して第１信号を時間方向にずらしながら相互相関を算出し、相関値が最も高くなる第１ノイズパターン信号に対する第１信号の位置を、開始位置に決定する。ずれ算出部１４は、決定した開始位置を出力する。

また、ずれ算出部１４は、相関値が最も高くなる位置における、第１ノイズパターン信号と第１信号との間の位相差を算出する。ずれ算出部１４は、算出した位相差に基づいて、相関値が最も高くなる位置における、第１ノイズパターン信号と第１信号との位相を同期させるための位相調整量を算出する。ずれ算出部１４は、算出した位相調整量を出力する。

すなわち、ずれ算出部１４は、所定区間における受信信号である第１信号と、第１ノイズパターン信号との相互相関に基づいて、第１ノイズパターン信号の切り出しの開始位置を決定し、第１信号と第１ノイズパターン信号との位相のずれに基づいて、位相調整量を算出する。

切り出し部１５は、ノイズ推定部１３から出力された第１ノイズパターン信号を、ずれ算出部１４から出力された開始位置から所定区間分切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する。所定区間分は第１信号と同じ２０４８サンプル分であってよい。すなわち、切り出し部１５は、第１ノイズパターン信号を、開始位置から２０４８サンプル分切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する。また、切り出し部１５は第２ノイズパターン信号を出力する。これにより、切り出し部１５は、時間領域において第１信号とピーク部分がそろった第２ノイズパターン信号を生成及び出力できる。

位相調整部１６は、切り出し部１５から出力された第２ノイズパターン信号の位相を、ずれ算出部１４から出力された位相調整量に基づいて調整することにより、図２（ｂ）に示すような、第３ノイズパターン信号を生成する。これにより、位相調整部１６は、第１信号とピーク部分及び位相がそろった第３ノイズパターン信号を生成できる。位相調整部１６は、生成した第３パターン信号を出力する。

ノイズ除去部１７は、図２（ｃ）に示すように、ＡＤ変換部１２から出力された第１信号から、位相調整部１６から出力された第３ノイズパターン信号を減算することにより、図２（ｄ）に示すような、第２信号を生成する。また、ノイズ除去部１７は、第２信号を出力する。これにより、ノイズ除去部１７は、第１信号と比較してノイズのピークの大きさが抑制されている第２信号を生成及び出力できる。よって、ラジオ装置（図示しない）は、ノイズ除去部１７から出力された第２信号をデコードすることにより、ノイズの少ない音響をスピーカから出力することができる。

＜第２の構成例＞
図３は、本実施の形態に係る信号処理装置１０の第２の構成例を示す図である。図４は、本実施の形態に係る、第２の構成例を有する信号処理装置１０の処理を説明するための図である。第２の構成例の説明では、第１の構成例と異なる部分を説明し、第１の構成例と共通の部分については説明を省略する場合がある。

信号処理装置１０は、アンテナ１１と、ＡＤ変換部１２と、ノイズ推定部１３と、ずれ算出部１４と、切り出し部１５と、位相調整部１６と、ノイズ除去部１７と、同期合成部３０とを備える。

ノイズ推定部１３は、互いに異なるＭ個のＮＵＬＬシンボルから、それぞれ、第１ノイズパターン信号を生成する。Ｍは２以上の整数である。つまり、ノイズ推定部１３は、Ｍ個の第１ノイズパターン信号を生成する。ノイズ推定部１３は、生成したＭ個の第１ノイズパターン信号を出力する。

ずれ算出部１４は、ノイズ推定部１３から出力されたＭ個の第１ノイズパターン信号のそれぞれの開始位置を決定する。このとき、ずれ算出部１４は、図４（ａ）に示すように、開始位置を決定するために算出した相関値を、第１ノイズパターン信号に対応付けて保持する。当該相関値は、後述する同期合成部３０において使用される。ずれ算出部１４は、Ｍ個の開始位置を出力する。

また、ずれ算出部１４は、Ｍ個の第１ノイズパターン信号のそれぞれについて位相調整量を算出する。ずれ算出部１４は、Ｍ個の位相調整量を出力する。

切り出し部１５は、ノイズ推定部１３から出力されたＭ個の第１ノイズパターン信号を、それぞれ、ずれ算出部１４から出力されたＭ個の開始位置のうちの対応する開始位置から所定区間部分切り出すことにより、Ｍ個の第２ノイズパターン信号を生成する。つまり、切り出し部１５は、Ｍ個の第１ノイズパターンのそれぞれについて対応する開始位置から切り出しを行うことで、Ｍ個の第２ノイズパターン信号を生成する。切り出し部１５は、生成したＭ個の第２ノイズパターン信号を出力する。

位相調整部１６は、切り出し部１５から出力されたＭ個の第２ノイズパターン信号の位相を、それぞれ、ずれ算出部１４から出力されたＭ個の位相調整量の対応する位相調整量を用いて調整することにより、Ｍ個の第３ノイズパターン信号を生成する。つまり、位相調整部１６は、Ｍ個の第２ノイズパターン信号のそれぞれについて対応する位相調整量を用いて位相調整を行うことで、Ｍ個の第３ノイズパターン信号を生成する。位相調整部１６は、生成したＭ個の第３ノイズパターン信号を出力する。

同期合成部３０は、位相調整部１６から出力されたＭ個の第３ノイズパターン信号から、図４（ｂ）に示すように、相関値の高い順にＮ個の第３ノイズパターン信号を選択する。Ｎは、Ｍよりも小さい正の整数である。同期合成部３０は、選択したＮ個の第３ノイズパターン信号の同期合成処理を行うことにより、図４（ｃ）に示すように、合成ノイズパターン信号を生成する。同期合成処理は、複数の第３ノイズパターン信号を、ノイズのピークのタイミング及び位相を同期させて合成する処理である。合成処理では、複数の第３ノイズパターン信号を加算する処理が行われてよい。同期合成処理により、ノイズのピーク部分が強調され、ノイズのピーク以外の部分が相殺により抑制された合成ノイズパターン信号が生成される。そのため、合成ノイズパターン信号は、１つの第３ノイズパターン信号と比較して、周期性ノイズとノイズフロアとのＣＮ比（Carrier to Noise ratio）が改善されている。同期合成部３０は、生成した合成ノイズパターン信号を出力する。

なお、同期合成部３０は、以下の（Ａ１）又は（Ａ２）のいずれかの方法によって同期合成処理を行ってよい。
（Ａ１）同期合成部３０は、相関値の高い順にＮ個の第３ノイズパターン信号を平均化することにより、合成ノイズパターン信号を生成する。
（Ａ２）同期合成部３０は、時系列において新しい第３ノイズパターン信号ほど影響が大きくなるように重み付けした上で、相関値の高い順にＮ個の第３ノイズパターン信号を平均化することにより、合成ノイズパターン信号を生成する。

ノイズ除去部１７は、図４（ｄ）に示すように、ＡＤ変換部１２から出力された第１信号から、同期合成部３０から出力された合成ノイズパターン信号を減算することにより、図４（ｅ）に示すような、第２信号を生成する。また、ノイズ除去部１７は、第２信号を出力する。これにより、ノイズ除去部１７は、第１信号と比較して、ノイズのピークの大きさが抑制されている第２信号を生成及び出力できる。また、典型的には、合成ノイズパターン信号のＣＮ比は、１つの第３ノイズパターン信号のＣＮ比よりも高い。したがって、ノイズ除去部１７は、第１の構成例の場合と比較して、よりノイズのピークの大きさが抑制されている第２信号を生成及び出力できる。これにより、ラジオ装置（図示しない）は、ノイズ除去部１７から出力された第２信号をデコードすることにより、よりノイズの少ない音響をスピーカから出力することができる。

＜第３の構成例＞
図５は、本実施の形態に係る信号処理装置１０の第３の構成例を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施の形態に係る、第３の構成例を有する信号処理装置１０の処理を説明するための図である。第３の構成例の説明では、第２の構成例と異なる部分を説明し、第２の構成例と共通の部分については説明を省略する場合がある。

信号処理装置１０は、アンテナ１１と、ＡＤ変換部１２と、ノイズ推定部１３と、同期合成部３０と、ずれ算出部１４と、切り出し部１５と、位相調整部１６と、ノイズ除去部１７とを備える。

ノイズ推定部１３に含まれるノイズパターン抽出部２２は、図６Ａ（ａ）に示すように、ＮＵＬＬシンボルに含まれる２６５６サンプルのうち、中央部分の２５４８（＝２０４８＋２５０＋２５０）サンプル分を、第１ノイズパターン信号として抽出する。ノイズ推定部１３は、図６Ａ（ａ）に示すように、互いに異なるＭ個のＮＵＬＬシンボルから、それぞれ、第１ノイズパターン信号を生成する。Ｍは２以上の整数である。つまり、ノイズ推定部１３は、Ｍ個の第１ノイズパターン信号を生成する。ノイズ推定部１３は、生成したＭ個の第１ノイズパターン信号を出力する。

同期合成部３０は、ノイズ推定部１３から出力されたＭ個の第１ノイズパターン信号について同期合成処理を行う。例えば、同期合成部３０は、次のステップＳ１１～Ｓ１６の処理を行う。
（ステップＳ１１）同期合成部３０は、図６Ａ（ｂ）に示すように、Ｍ個の第１ノイズパターン信号のうちの１番目の第１ノイズパターン信号を選択し、後半の２５０サンプル分を除去する。
（ステップＳ１２）同期合成部３０は、図６Ａ（ｂ）に示すように、２５０サンプル分を除去した１番目の第１ノイズパターン信号を、２番目の第１ノイズパターン信号に対して、２５０サンプル分をずらし幅としてずらしながら相関値を算出し、相関値が最大となる区間を検出する。
（ステップＳ１３）同期合成部３０は、２番目の第１ノイズパターン信号から、相関値が最大となる区間を切り出す。
（ステップＳ１４）同期合成部３０は、３番目～Ｍ番目の第１ノイズパターン信号に対しても、上記したステップＳ１２～Ｓ１３と同様の処理を行い、相関値が最大となる区間を切り出す。
（ステップＳ１５）同期合成部３０は、ステップＳ１１で後半の２５０サンプル分を除去した１番目の第１ノイズパターン信号の位相に揃うように、ステップＳ１２～Ｓ１４で切り出した２番目～Ｍ番目の第１ノイズパターン信号の位相を調整する。
（ステップＳ１６）同期合成部３０は、ステップＳ１５で位相を調整した１番目～Ｍ番目の第１ノイズパターン信号を合成し、図６Ａ（ｃ）に示すように、２２９８（＝２０４８＋２５０）サンプル分の合成ノイズパターン信号を生成する。第１ノイズパターン信号のうちの２５０サンプル分は、第１ノイズパターン同士で相互相関を計算するために必要となる余剰分である。図６Ａに示す例では、相互相関を算出する際のずらし幅が２５０サンプル分であるため、余剰分も２５０サンプルとしている。余剰分は、相関値が最大となる区間を切り出す過程で、第１ノイズパターン信号から取り除かれる。したがって、合成ノイズパターン信号のサンプル数は第１ノイズパターン信号のサンプル数よりも２５０サンプル分少なくなる。

以上の処理により、ノイズのピーク部分が強調され、ノイズのピーク以外の部分が相殺により抑制された合成ノイズパターン信号が生成される。そのため、合成ノイズパターン信号では、１つの第１ノイズパターン信号と比較して、周期性ノイズとノイズフロアとのＣＮ比が改善されている。

ずれ算出部１４は、図６Ｂ（ｄ）に示すように、ＡＤ変換部１２から出力された２０４８サンプル分の第１信号を、同期合成部３０から出力された２２９８（＝２０４８＋２５０）サンプル分の合成ノイズパターン信号に対して、ずらし幅である２５０サンプル分をずらしながら相関値を算出する。ずれ算出部１４は、相関値が最大となるずれ量を算出し、算出したずれ量に基づいて、合成ノイズパターン信号から所定区間分を切り出す際の開始位置を決定する。ずれ算出部１４は、決定した開始位置を出力する。

また、ずれ算出部１４は、合成ノイズパターン信号と第１信号との間の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて位相調整量を算出する。ずれ算出部１４は、算出した位相調整量を出力する。

切り出し部１５は、同期合成部３０から出力された合成ノイズパターン信号を、ずれ算出部１４から出力された開始位置から所定区間分切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する。また、切り出し部１５は、第２ノイズパターン信号を出力する。

位相調整部１６は、切り出し部１５から出力された第２ノイズパターン信号の位相を、ずれ算出部１４から出力された位相調整量に基づいて調整することにより、図６Ｂ（ｅ）に示すような、第３ノイズパターン信号を生成する。また、位相調整部１６は、第３パターン信号を出力する。合成ノイズパターン信号のうちの２５０サンプル分は、第１信号と合成ノイズパターン信号の相互相関を計算するために必要となる余剰分である。図６Ｂに示す例では、相互相関を算出する際のずらし幅が２５０サンプル分であるため、余剰分も２５０サンプルとしている。余剰分は、相関値が最大となる区間を切り出す過程で、合成ノイズパターン信号から取り除かれる。したがって、第３ノイズパターン信号のサンプル数は合成ノイズパターン信号のサンプル数よりも２５０サンプル分少なくなる。

ノイズ除去部１７は、図６Ｂ（ｆ）に示すように、ＡＤ変換部１２から出力された第１信号から、位相調整部１６から出力された第３ノイズパターン信号を減算することにより、図６Ｂ（ｇ）に示すような、第２信号を生成する。また、ノイズ除去部１７は、第２信号を出力する。第２信号は、第３ノイズパターン信号が減算されたことにより、第１信号と比較して、ノイズのピークの大きさが抑制されている。これにより、ラジオ装置（図示しない）は、信号処理装置１０から出力された第２信号をデコードし、ノイズの少ない音響をスピーカから出力することができる。

なお、ＮＵＬＬシンボルのサンプル数が「２６５６」であるため、図６Ａ（ａ）に示す第１ノイズパターン信号のサンプル数は「２６５６」以下に制限される。そのため、上記では、第１ノイズパターン信号のサンプル数を「２０４８＋２５０＋２５０」としている。例えば、第１ノイズパターン信号のサンプル数を「１０２４＋５００＋５００」とし、第１信号のサンプル数を「１０２４」としてもよい。言い換えると、相互相関を計算するための余剰分を５００サンプル分としてもよい。

また、ずれ算出部１４は、同期合成部３０から出力された合成ノイズパターン信号を所定のメモリに記憶しておき、当該記憶した合成ノイズパターン信号を、ＡＤ変換部１２から順次出力される第１信号に繰り返し利用してもよい。これにより、毎回合成ノイズパターン信号を生成する場合と比較して、信号処理装置１０の処理負荷を軽減できる。

また、記憶されている合成ノイズパターン信号に有効期限を設定しておき、有効期限が切れた場合、同期合成部３０は、新たに合成ノイズパターン信号を生成してメモリに記憶してもよい。これにより、信号処理装置１０は、処理負荷を抑制しつつ、現状の受信信号に適合するように合成ノイズパターン信号を更新することができる。

＜第４の構成例＞
図７は、本実施の形態に係る信号処理装置１０の第４の構成例を示す図である。図８は、本実施の形態に係る、第４の構成例を有する信号処理装置１０の処理を説明するための図である。第４の構成例の説明では、第１の構成例と異なる部分を説明し、第１の構成例と共通の部分については説明を省略する場合がある。第４の構成例では、ＮＵＬＬシンボルが含まれない放送波にも適用可能な信号処理装置１０について説明する。

信号処理装置１０は、アンテナ１１と、ＡＤ変換部１２と、ノイズ推定部１３と、ずれ算出部１４と、切り出し部１５と、位相調整部１６と、ノイズ除去部１７とを備える。

ノイズ推定部１３は、同期合成部３０と、ノイズパターン抽出部２２とを含む。

同期合成部３０は、図８（ａ）に示すように、ＡＤ変換部１２から出力された受信信号に含まれる、互いに異なるＭ個の１シンボル分の信号について同期合成処理を行うことにより、図８（ｂ）に示すような、合成シンボル信号を生成する。例えば、同期合成部３０は、３１５６（＝２６５６＋５００）サンプル分の１シンボル分の信号をＭ個取得する。同期合成部３０は、Ｍ個の１シンボル分の信号について、５００サンプル分をずらし幅として、上記の第３の構成例にて説明したステップＳ１１～Ｓ１６と同様の処理を行うことにより、図８（ｂ）に示すように、２６５６サンプル分の合成シンボル信号を生成する。すなわち、合成シンボル信号のサンプル数は、１シンボル分の信号のサンプル数よりも、ずらし幅に用いられる５００サンプル分少なくなる。

ＯＦＤＭ変調方式を採用している放送波の時間波形は、ランダム性が高い。つまり、当該放送波は、自己相関が低い。そのため、Ｍ個の１シンボル分の信号を同期合成処理した合成シンボル信号においては、図８（ｂ）に示すように、放送信号の部分のレベルが低下し、周期性を有するノイズ信号の部分のレベルが強調されることになる。

ノイズパターン抽出部２２は、合成シンボル信号から、第１ノイズパターン信号を抽出する。例えば、ノイズパターン抽出部２２は、図８（ｃ）に示すように、合成シンボル信号に含まれる２６５６サンプルのうち、中央部分の２５４８（＝２０４８＋５００）サンプルを、第１ノイズパターン信号として抽出する。

このように、放送波がＮＵＬＬシンボルを含まない場合でも、ノイズ推定部１３は、同期合成処理によって合成シンボル信号を生成することにより、第１ノイズパターン信号を出力することができる。

ずれ算出部１４及び切り出し部１５は、ノイズ推定部１３から出力される第１ノイズパターン信号を用いて、第１の構成例と同様の処理を行ってよい。また、位相調整部１６及びノイズ除去部１７も、第１の構成例と同様の処理を行ってよい。

これにより、信号処理装置１０は、ノイズのピークが抑制された第２信号を出力することができる。よって、ラジオ装置（図示しない）は、信号処理装置１０から出力された第２信号をデコードし、ノイズの少ない音響をスピーカから出力することができる。

なお、第４の構成例は、第１～第３の構成例と異なり、ＮＵＬＬシンボルを使用しない。そのため、第４の構成例では、同期合成部３０は、受信信号から任意のサンプル区間を抜き出してよい。例えば、図８（ａ）に示す１シンボル分の信号は、２６５６サンプル以上であってもよい。

＜変形例＞
上述した第１から第４の構成例に係る信号処理装置１０は、次の処理を行ってよい。すなわち、信号処理装置１０は、第１信号の信号レベルと第２信号の信号レベルとを比較し、第２信号の電力が第１信号の電力よりも大きいか否かを判定する。信号処理装置１０は、第２信号の電力が第１信号の電力よりも大きい場合、ノイズ除去部１７の動作を停止する。つまり、信号処理装置１０は、ノイズキャンセラを停止する。ノイズ除去部１７が適切に動作していない場合、第２信号では第１信号と比較してノイズが増大してしまう可能性がある。第２信号においてノイズが増大している場合、第２信号の電力が第１信号の電力よりも大きくなる。したがって、第１信号の電力と第２信号の電力を比較した結果に応じてノイズ除去部１７の動作を停止することにより、信号処理装置１０は、ノイズの増大した第２信号が放送信号のデコーダに出力されてしまうことを防止できる。

（ハードウェア構成）
図９は、本開示に係る信号処理装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図９に示すように、信号処理装置１０は、プロセッサ１００１、メモリ１００２、信号入力Ｉ／Ｆ（Interface）１００３、信号出力Ｉ／Ｆ１００４、及び、通信装置１００５を備えてよい。

プロセッサ１００１は、メモリ１００２に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、上述した信号処理装置１０が備える、ＡＤ変換部１２、ノイズ推定部１３、ずれ算出部１４、切り出し部１５、位相調整部１６、ノイズ除去部１７、ＮＵＬＬシンボル検出部２１、ノイズパターン抽出部２２、及び、同期合成部３０の処理を実現してよい。プロセッサ１００１は、制御部、制御装置、制御回路、コントローラ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）といった他の用語に読み替えられてもよい。

メモリ１００２は、信号処理装置１０が取り扱うコンピュータプログラム及びデータを記憶する。メモリ１００２は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでよい。また、メモリ１００２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含んでよい。

信号入力Ｉ／Ｆ１００３は、アンテナ１１に接続されてよい。信号入力Ｉ／Ｆ１００３は、アンテナ１１から入力された受信信号を、プロセッサ１００１へ出力してよい。

信号出力Ｉ／Ｆ１００４は、ラジオ装置（図示しない）に接続されてよい。信号出力Ｉ／Ｆ１００４は、プロセッサ１００１から入力された出力信号を、ラジオ装置へ出力してよい。

通信装置１００５は、車両内の通信ネットワークに接続されてよい。当該通信ネットワークの例として、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ、ＦｌｅｘＲａｙが挙げられる。プロセッサ１００１は、通信装置１００５及び通信ネットワークを通じて、車両が備える各装置と情報を送受信してよい。

なお、信号処理装置１００が備える、ＡＤ変換部１２、ノイズ推定部１３、ずれ算出部１４、切り出し部１５、位相調整部１６、ノイズ除去部１７、ＮＵＬＬシンボル検出部２１、ノイズパターン抽出部２２、及び、同期合成部３０の少なくとも一部は、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。ＡＤ変換部１２、ノイズ推定部１３、ずれ算出部１４、切り出し部１５、位相調整部１６、ノイズ除去部１７、ＮＵＬＬシンボル検出部２１、ノイズパターン抽出部２２、及び、同期合成部３０の少なくとも一部は、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。さらには、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、その技術を用いてブロックの集積化を行ってもよい。

（本開示のまとめ）
本開示の内容は、以下の項目のように表現できる。

＜項目１＞
本開示の信号処理装置（１０）は、ノイズ推定部（１３）を備える。ノイズ推定部（１３）は、放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、受信信号から、一定の時間間隔で存在する、放送信号を含まない時間区間である非放送区間（例えばＮＵＬＬシンボル）を検出し、非放送区間における受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する。
非放送区間は放送信号が含まれないので、非放送区間から抽出される第１ノイズパターン信号は、高い精度で実際のノイズ信号を推定している。よって、信号処理装置（１０）は、当該第１ノイズパターン信号を使用することにより、受信信号に含まれるノイズを適切に抑制することができる。

＜項目２＞
項目１に記載の信号処理装置（１０）は、ずれ算出部（１４）をさらに備える。ずれ算出部（１４）は、所定区間における受信信号である第１信号と、第１ノイズパターン信号との相互相関に基づいて、第１ノイズパターン信号の切り出しの開始位置を決定し、第１信号と第１ノイズパターン信号との位相のずれに基づいて、位相調整量を算出する。
これにより、ずれ算出部（１４）は、第１信号と第１ノイズパターン信号のピークのずれと位相のずれを算出することができる。

＜項目３＞
項目２に記載の信号処理装置（１０）は、切り出し部（１５）をさらに備える。切り出し部（１５）は、第１ノイズパターン信号を開始位置から所定区間分切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する。
これにより、切り出し部（１５）は、時間領域において第１信号とピーク部分がそろった第２パターン信号を生成できる。

＜項目４＞
項目３に記載の信号処理装置（１０）は、位相調整部（１６）をさらに備える。位相調整部（１６）は、位相調整量に基づいて第２ノイズパターン信号の位相を調整することにより、第３ノイズパターン信号を生成する。
これにより、位相調整部（１６）は、第１信号とピーク及び位相がそろった第３ノイズパターン信号を生成できる。

＜項目５＞
項目４に記載の信号処理装置（１０）は、同期合成部（３０）をさらに備える。同期合成部（３０）は、複数の第３ノイズパターン信号を同期させて合成することにより、合成ノイズパターン信号を生成する。
これにより、同期合成部（３０）は、ノイズのピーク部分が強調され、ノイズのピーク以外の部分が相殺により抑制された合成ノイズパターン信号を生成できる。

＜項目６＞
項目４に記載の信号処理装置（１０）は、ノイズ除去部（１７）をさらに備える。ノイズ除去部（１７）は、第１信号から第３ノイズパターン信号を減算することにより、第２信号を生成する。
これにより、ノイズ除去部（１７）は、ノイズのピークが抑制されている第２信号を生成することができる。

＜項目７＞
項目５に記載の信号処理装置（１０）は、ノイズ除去部（１７）をさらに備える。ノイズ除去部（１７）は、第１信号から合成ノイズパターン信号を減算することにより、第２信号を生成する。
合成ノイズパターン信号は、ノイズのピーク部分が強調され、ノイズのピーク以外の部分が抑制されている。これにより、ノイズ除去部（１７）は、よりノイズのピークが抑制されている第２信号を生成することができる。

＜項目８＞
項目１に記載の信号処理装置（１０）は、同期合成部（３０）と、ずれ算出部（１４）と、切り出し部（１５）と、位相調整部（１６）と、ノイズ除去部（１７）とをさらに備える。
同期合成部（３０）は、複数の前記第１ノイズパターン信号を同期させて合成することにより、合成ノイズパターン信号を生成する。
ずれ算出部（１４）は、受信信号の所定区間である第１信号と、合成ノイズパターン信号との相互相関に基づいて、合成ノイズパターン信号の切り出しの開始位置を決定し、第１信号と合成ノイズパターン信号との位相のずれに基づいて、位相調整量を算出する。
切り出し部（１５）は、合成ノイズパターン信号を開始位置から所定区間分を切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する。
位相調整部（１６）は、位相調整量に基づいて第２ノイズパターン信号の位相を調整することにより、第３ノイズパターン信号を生成する。
ノイズ除去部（１７）は、第１信号から第３ノイズパターン信号を減算することにより、第２信号を生成する。
これにより、ノイズ除去部（１７）は、ノイズのピークが抑制されている第２信号を生成することができる。

＜項目９＞
本開示の信号処理方法は、次の処理を含む。信号処理方法に係る処理として、放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、受信信号から、一定の時間間隔で存在する、放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、非放送区間における受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する。
非放送区間は放送信号が含まれないので、非放送区間から抽出される第１ノイズパターン信号は、高い精度で実際のノイズ信号を推定している。よって、信号処理方法によれば、当該第１ノイズパターン信号を使用することにより、受信信号に含まれるノイズを適切に抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示の技術は、信号からノイズを除去する信号処理装置又は信号処理方法に有用である。

１０ 信号処理装置
１１ アンテナ
１２ ＡＤ変換部
１３ ノイズ推定部
１４ ずれ算出部
１５ 切り出し部
１６ 位相調整部
１７ ノイズ除去部
２１ ＮＵＬＬシンボル検出部
２２ ノイズパターン抽出部
３０ 同期合成部

Claims (9)

1. ノイズ推定部を備える信号処理装置であって、前記ノイズ推定部は、
   放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、
   前記受信信号から、一定の時間間隔で存在する、前記放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、
   前記非放送区間における前記受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する、信号処理装置。
2. 所定区間における前記受信信号である第１信号と、前記第１ノイズパターン信号との相互相関に基づいて、前記第１ノイズパターン信号の切り出しの開始位置を決定し、前記第１信号と前記第１ノイズパターン信号との位相のずれに基づいて、位相調整量を算出する、ずれ算出部、をさらに備える、
   請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記第１ノイズパターン信号を前記開始位置から所定区間分切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する、切り出し部、をさらに備える、
   請求項２に記載の信号処理装置。
4. 前記位相調整量に基づいて前記第２ノイズパターン信号の位相を調整することにより、第３ノイズパターン信号を生成する、位相調整部、をさらに備える、
   請求項３に記載の信号処理装置。
5. 複数の前記第３ノイズパターン信号を同期させて合成することにより、合成ノイズパターン信号を生成する、同期合成部、をさらに備える、
   請求項４に記載の信号処理装置。
6. 前記第１信号から前記第３ノイズパターン信号を減算することにより、第２信号を生成する、ノイズ除去部、をさらに備える、
   請求項４に記載の信号処理装置。
7. 前記第１信号から前記合成ノイズパターン信号を減算することにより、第２信号を生成する、ノイズ除去部、をさらに備える、
   請求項５に記載の信号処理装置。
8. 複数の前記第１ノイズパターン信号を同期させて合成することにより、合成ノイズパターン信号を生成する同期合成部と、
   前記受信信号の所定区間である第１信号と、前記合成ノイズパターン信号との相互相関に基づいて、前記合成ノイズパターン信号の切り出しの開始位置を決定し、前記第１信号と前記合成ノイズパターン信号との位相のずれに基づいて、位相調整量を算出する、ずれ算出部と、
   前記合成ノイズパターン信号を前記開始位置から所定区間分を切り出すことにより、第２ノイズパターン信号を生成する、切り出し部と、
   前記位相調整量に基づいて前記第２ノイズパターン信号の位相を調整することにより、第３ノイズパターン信号を生成する、位相調整部と、
   前記第１信号から前記第３ノイズパターン信号を減算することにより、第２信号を生成する、ノイズ除去部と、をさらに備える、
   請求項１に記載の信号処理装置。
9. 放送波に由来する信号である放送信号と、一定の時間間隔毎にピークを有するノイズ信号と、を含む時間領域の信号である受信信号が入力され、
   前記受信信号から、一定の時間間隔で存在する、前記放送信号を含まない時間区間である非放送区間を検出し、
   前記非放送区間における前記受信信号の少なくとも一部を第１ノイズパターン信号として抽出する、
   信号処理方法。

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