JP2023181780A - 受信装置及びインパルスノイズ除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良くインパルスノイズを除去すること。
【解決手段】受信装置１０は、放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部であるノイズキャンセラ１３を有する。ノイズキャンセラ１３は、放送波のガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにＢＰＦ１３ｂの帯域を調整する。ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂによって抽出された周波数成分のレベルが第１の閾値を超えた時間領域の位置である第１のノイズ位置と、放送波のレベルが第２の閾値を超えた時間領域の位置である第２のノイズ位置と、を検出する。ノイズキャンセラ１３は、第１のノイズ位置と第２のノイズ位置が重複する位置における、放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、受信装置及びインパルスノイズ除去方法に関する。

ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）と呼ばれる変調方式によって変調されたデジタルテレビジョン放送波等の放送信号を受信する車載用受信装置が知られている。

そのような車載用受信装置が受信する放送信号には、車両の電装系の始動や停止等に伴って発生するインパルスノイズが混入する場合がある。なお、ここでいう「インパルスノイズ」とは、典型的にはインパルス波形（非常に短い時間に急峻に立ち上がり立ち下がりを繰り返す波形）が断続的に表れるようなノイズを指す。

これに対し、従来、ＢＰＦ（Band Pass Filer）により、放送波から、信号領域以外のガードバンドに対応する部分を抽出し、当該抽出した部分におけるインパルスノイズを検出する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１２－１４７２７６号公報

しかしながら、従来の技術には、インパルスノイズを精度良く検出できない場合があるという問題がある。

例えば、車両からは、インパルスノイズだけでなく、インパルスノイズとは無関係の定常ノイズ等が発生する場合がある。なお、ここでいう「定常ノイズ」とは典型的には、インパルスノイズより振幅は小さいが時間的に連続的に表れるノイズを指す。

インパルスノイズは、振幅は大きいが極短期間しか現れないため、ガードバンド全体で見るとエネルギーが小さく、定常ノイズに埋もれてしまう可能性がある。その結果、インパルスノイズの検出感度が低下する。

その際、単に閾値を下げることでインパルスノイズの検出感度を上げると、定常ノイズまでインパルスノイズとして検知してしまい、誤検知が増えてしまうため望ましくない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インパルスノイズを精度良く検出できる受信装置及びインパルスノイズ除去方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る受信装置は、第１の実施形態の受信装置１０は、放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部を有する。制御部は、放送波のガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにバンドパスフィルタの帯域を調整する。制御部は、バンドパスフィルタによって抽出された周波数成分のレベルが第１の閾値を超えた時間領域の位置である第１のノイズ位置と、放送波のレベルが第２の閾値を超えた時間領域の位置である第２のノイズ位置と、を検出する。制御部は、第１のノイズ位置と第２のノイズ位置が重複する位置における、放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う。

本発明によれば、インパルスノイズを精度良く検出できる。

図１は、インパルスノイズ除去手法の概要を示す図である。 図２は、受信装置の構成を示すブロック図である。 図３は、ノイズキャンセラの構成を示すブロック図である。 図４は、バンドパスフィルタの帯域の調整を説明する図である。 図５は、周期的インパルスノイズを説明する図である。 図６は、時間平均部における時間平均処理を説明するための図である。 図７は、閾値決定部における閾値決定処理を説明する図である。 図８は、推定位置拡張部における推定位置拡張処理を説明する図である。 図９は、ノイズ除去部におけるノイズ除去処理を説明する図である。 図１０は、ノイズキャンセラが実行する処理手順を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
まず、第１の実施形態の受信装置によるインパルスノイズ除去手法の概要を図１を用いて説明する。図１は、インパルスノイズ除去手法の概要を示す図である。

図１の（Ａ）には、放送波のガードバンド部分のレベルに基づいてノイズの混入候補区間を推定する処理の概要が示されている。図１の（Ｂ）には、放送波の放送信号を含む帯域部分のレベルに基づいてノイズ位置を推定する処理の概要が示されている。図１の（Ｃ）には、双方の推定結果の関係に基づいてインパルスノイズを検出する処理の概要が示されている。

第１の実施形態の受信装置は、放送波の、ガードバンドのうちの一部の周波数成分、具体的にはピーク周波数を含む周波数成分に基づいてノイズ位置を推定する。さらに、受信装置は放送波の、放送信号を含む帯域部分に基づいてノイズ位置を推定したうえで、双方の推定結果に基づいてインパルスノイズを検出する。

具体的には、図１の（Ａ）に示すように、受信装置は、放送波から、バンドパスフィルタによりガードバンドの一部を抽出する（図１の（Ａ－１）参照）。これは、無信号の隙間であるガードバンドが、混入するインパルスノイズ成分の検出に適していることによる。また、バンドパスフィルタについては、図４を用いて後述する。

ここで、図１の（Ａ－２）は、バンドバスフィルタで抽出したガードバンド部分のレベルを時間領域からみた場合の（すなわち、時間軸ｔ上に展開した場合の）検出結果の一例である。図１の（Ａ－２）に示すように、バンドパスフィルタのようなフィルタ回路を用いた場合、インパルスノイズは、実際のインパルスノイズの混入位置である位置ｔ１から遅延し、かつ、幅が広がって検出される。これはフィルタの持つ群遅延によるもので、ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタやＩＩＲ（Infinite Impulse Response：無限インパルス応答）フィルタのようなデジタルフィルタを用いた場合も同様である。

なお、受信装置は、そのような検出結果を前提として、閾値ｂ１を超える信号レベルを示す区間ｗ１を、混入候補区間として推定する（図１の（Ａ－２）参照）。

そして、図１の（Ａ－３）に示すように、受信装置は、推定した混入候補区間を拡張した拡張区間ｗ１＋を含む推定結果を、周波数成分に基づく「第１の推定結果Ｐ１」として定める。なお、ここでの拡張に関する詳細については、図８を用いて後述する。

一方、図１の（Ｂ）に示すように、受信装置は、放送波の、放送信号を含む帯域部分における波形のレベルに基づき、「第２の推定結果Ｐ２」を定める。なお、図１の（Ｂ－１）には、閾値ｂ２を超える信号が、位置ｔ１におけるインパルスノイズと位置ｔ２における強信号のみである例を示している。

なお、「放送波の、放送信号を含む帯域部分」とは、受信装置に入力される放送波全体でも、放送波全体のうち１または複数のチャンネルの放送信号を含む帯域部分であってもよいし、ガードバンドを含んでいてもよい。

ここで、図１の（Ｂ－２）に示すように、受信装置は、「第２の推定結果Ｐ２」を定めるにあたっては、放送信号を遅延させた遅延データを用いる。これは、バンドパスフィルタによる遅延を前提とした「第１の推定結果Ｐ１」と、「第２の推定結果Ｐ２」とを比較するに際して整合をとるためである。

なお、このような整合をとることは、放送信号そのものではなく、「第２の推定結果Ｐ２」のような処理結果を遅延させることによっても実現できる。以下では、放送信号を遅延させた場合について説明することとする。

そして、図１の（Ｂ－３）に示すように、受信装置は、閾値ｂ２を超える位置ｔ１及び位置ｔ２を含む推定結果を、時間領域に基づく「第２の推定結果Ｐ２」として定める。

つづいて、図１の（Ｃ）に示すように、受信装置は、「第１の推定結果Ｐ１」と、遅延差を加味した「第２の推定結果Ｐ２」との論理積をとることによってインパルスノイズを検出する。

すなわち、図１の（Ｃ）の破線の閉曲線１に囲まれた部分に示すように、「第１の推定結果Ｐ１」の混入候補区間である拡張区間ｗ１＋に含まれる「第２の推定結果Ｐ２」の位置ｔ１における信号が、最終的にインパルスノイズとして検出される。また、拡張区間ｗ１＋には含まれない位置ｔ２における強信号は、最終的にインパルスノイズとして検出されない。

そして、受信装置は、このように検出されたノイズ位置ｔ１におけるインパルスノイズを除去することとなる。なお、受信装置によるインパルスノイズの除去方法については、図９を用いて後述する。

さらに、受信装置は、放送波に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理を行って得られたガードバンド部分のピーク周波数を基に、バンドパスフィルタの帯域幅やカットオフ周波数（以下「帯域幅等」という）を調整することができる。これにより、受信装置は、定常ノイズ等の影響を抑え、インパルスノイズの除去精度をさらに向上させることができる。

なお、図１の（Ａ）は、図３を用いて後述する第１の推定部２に対応している。また、図１の（Ｂ）は、第２の推定部３に対応している。また、図１の（Ｃ）は、ノイズ検出部４に対応している。

また、上述した閾値ｂ１及びｂ２については、信号レベルの時間平均に基づいて可変とすることができる。閾値については、図６及び図７を用いて後述する。

図２は、受信装置１０の構成を示すブロック図である。なお、図２では、受信装置１０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図２に示すように、受信装置１０は、車両Ｖに搭載されたデジタルテレビジョン（ＤＴＶ：Digital Television）受信機に含まれる。また、車両Ｖの電子機器等から発生するインパルスノイズが、ＤＴＶの放送信号に重畳する場合がある。

受信装置１０は、ＲＦ（Radio Frequency）／ＩＦ（Intermediate Frequency）部１１、復調ＬＳＩ（Large Scale Integration）１０ａ、及びデコーダ１７を備える。

ＲＦ／ＩＦ部１１は、アンテナにおいて受信した放送信号から受信すべき放送波の信号を抽出して増幅する。ＲＦ／ＩＦ部１１は、高周波信号（ＲＦ信号）増幅回路及び中間周波信号（ＩＦ信号）増幅回路等を含む。ＲＦ／ＩＦ部１１は、処理信号（ＩＦ信号）を復調ＬＳＩ１０ａに出力する。復調ＬＳＩ１０ａは、放送信号を復調し、映像及び音声として出力する。

復調ＬＳＩ１０ａは、同期部１２、ノイズキャンセラ１３、ＦＦＴ部１４、等化部１５、及び誤り訂正部１６を備える。

同期部１２は、放送波に含まれる放送信号のフレームタイミング／シンボルタイミングの同期を取る。同期部１２は、処理後のＩＦ信号をノイズキャンセラ１３に出力する。

ノイズキャンセラ１３は、入力されたＩＦ信号に含まれるインパルスノイズを検出して除去する処理を行う。ノイズキャンセラ１３は、処理後のＩＦ信号をＦＦＴ部１４に出力する。なお、ノイズキャンセラ１３の詳細については、図３を用いて後述する。

ＦＦＴ部１６は、ＩＦ信号に対してＦＦＴ処理を行い、等化部１５に出力する。また、このとき、ＦＦＴ部１４は、ＦＦＴ処理の結果（例えばピーク周波数）をノイズキャンセラ１３に通知する。

等化部１５は、入力されたＩＦ信号の歪みを補正する等化処理を行う。また、誤り訂正部１６は、データ信号の誤りを検出して訂正する。

デコーダ１７は、誤り訂正後のデータ信号を外部装置に対して出力する処理を行う。なお、外部装置は、例えば、デジタルテレビジョン放送の映像を表示する車載装置等である。

また、受信装置１０では、復調ＬＳＩ１０ａが、ＯＦＤＭ処理部として機能する。

ここで、ノイズキャンセラ１３の構成について、図３を用いてさらに詳細に説明する。図３は、ノイズキャンセラの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、ノイズキャンセラ１３は、データ遅延部１３ａと、ＢＰＦ１３ｂと、時間平均部１３ｃ，１３ｄ，１３ｈ，１３ｉと、閾値決定部１３ｅ，１３ｊと、コンパレータ１３ｆ，１３ｋと、推定位置拡張部１３ｇと、ＡＮＤ回路１３ｌと、ノイズ除去部１３ｍとを備えている。

なお、ノイズキャンセラ１３では、ＢＰＦ１３ｂ、時間平均部１３ｃ，１３ｄ、閾値決定部１３ｅ、コンパレータ１３ｆ及び推定位置拡張部１３ｇが、第１の推定部２として機能する。

また、時間平均部１３ｈ，１３ｉ、閾値決定部１３ｊ、コンパレータ１３ｋが、第２の推定部３として機能する。また、ＡＮＤ回路１３ｌが、ノイズ検出部４として機能する。

データ遅延部１３ａは、入力信号（以下、「実データ」と記載する）をメモリ等にため込んで遅延させる処理を行う。データ遅延部１３ａは、遅延した入力信号（以下、「遅延データ」と記載する）を第２の推定部３を構成する時間平均部１３ｈ、時間平均部１３ｉ及びノイズ除去部１３ｍに対して出力する。

ＢＰＦ１３ｂは、実データに基づいて設定された帯域に対応する部分を通過させ、時間平均部１３ｃに対して出力するバンドパスフィルタである。

ここで、ノイズキャンセラ１３は、放送波のガードバンドに含まれるピーク周波数を取得し、ガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を調整（設定）する。

その後、ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂによって抽出された周波数成分のレベルが第１の閾値を超えた第１のノイズ位置と、放送波のレベルが第２の閾値を超えた第２のノイズ位置と、を検出する。第１のノイズ位置と第２のノイズ位置は、時間領域の位置（例えば、時刻又は時間区間）である。

第１のノイズ位置を出力する処理は、第１の推定部２によって行われる。第１の閾値は閾値ｂ１に相当する。また、第１のノイズ位置は第１の推定結果Ｐ１（例えば、拡張区間ｗ１＋）に相当する。

第２のノイズ位置を出力する処理は、第２の推定部３によって行われる。第２の閾値は閾値ｂ２に相当する。また、第２のノイズ位置は第２の推定結果Ｐ２（例えば、位置ｔ１又は位置ｔ２に相当する。

さらに、ノイズキャンセラ１３は、第１のノイズ位置と第２のノイズ位置が重複する位置（例えば、図１の閉曲線１に囲まれた部分）における、放送波に対して、ノイズを除去する処理（後述するノイズ除去部１３ｍに相当）を行う。

ノイズキャンセラ１３による位置を検出する処理及びノイズを除去する処理については、図５～図９を用いて後に説明する。ここでは、図４及び図５を用いて、ノイズキャンセラ１３によるＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を調整する処理について説明する。前述の通り、受信装置１０は、ＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を調整することにより、定常ノイズ等の影響を抑え、インパルスノイズの除去精度をさらに向上させることができる。

図３に示すように、ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を調整するために、ＦＦＴ部からピーク周波数を取得する。

そして、図４に示すように、ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂの帯域をＲ１からＲ２に変更する。図４は、バンドパスフィルタの帯域幅等の調整を説明する図である。このとき、ピーク周波数はｆ１及びｆ２であるものとする（ただし、ｆ１＜ｆ２）。

帯域Ｒ１は、初期値として設定される帯域である。例えば、帯域Ｒ１は、ガードバンド全体に対応する帯域である。

帯域Ｒ２は、帯域Ｒ１より狭く、かつピーク周波数ｆ１及びｆ２を含む帯域である。ｆ１を下限とし、ｆ２を上限とする範囲の帯域であってもよい。

なお、具体的には、ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を決定する係数を変更することにより調整を行うことができる。

なお、ピーク周波数の個数は、図４に示すものに限られず、１個又は３個以上であってもよい。ノイズキャンセラ１３は、ガードバンドにおけるあらかじめ定められた数のピーク周波数を含むように、ＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を調整する。これにより、定常ノイズ等の影響を最低限に抑えつつ、ＢＰＦ１３ｂによって抽出される部分におけるインパルスノイズの割合を増加させることができる。

また、ノイズキャンセラ１３は、ノイズを除去する処理によってノイズが除去された放送信号に対してＦＦＴを行った結果得られたピーク周波数、すなわち残留しているノイズのピーク周波数を基に、ＢＰＦ１３ｂの帯域幅等をさらに調整する。これにより、再帰的にインパルスノイズ検出の精度を向上させていくことができる。

ノイズキャンセラ１３は、ＦＦＴ部１４によるＦＦＴの結果、振幅（パワー）が閾値以上であった周波数を示す情報をピーク周波数として取得してもよいし、振幅（パワー）が大きかった上位の一定数の周波数を示す情報をピーク周波数として取得してもよい。ノイズキャンセラ１３は、放送波のスペクトラムをＦＦＴ部１４から取得して、ノイズキャンセラ１３の側で所定の閾値を超える振幅（パワー）を持つ周波数をピーク周波数として取得するようにしてもよい。

なお、以上の説明では復調処理に用いられるＦＦＴ部１４を、インパルスノイズ検出のためのガードバンド内のピーク周波数の抽出に利用している。これにより、別途ＦＦＴ部を設ける必要がなく、コストを抑えることができる。ただし、復調処理に用いられるＦＦＴ部１４とは別に、ピーク周波数抽出用のＦＦＴを設けてもよい。

ここで、インパルスノイズには、周波数領域と時間領域の両方において周期性が見られる場合がある。図４で説明したＢＰＦ１３ｂの帯域の調整は、このようなインパルスノイズを検出する際に有効である。

図５は、周期的インパルスノイズを説明する図である。図５に示すように、デジタルテレビジョンの放送信号に重畳するインパルスノイズは、時間領域においてΔｔの周期で発生し、周波数領域において１／Δｔの周波数として現れる場合がある。

特にインパルス波のスペクトラムは、複数の周波数のサイン波の足し合わせで表現されるため、１／Δｔの周波数を基本波とする複数のピークが現れる。一方、定常ノイズは、波形が広い周波数帯に亘って一様になる傾向がある。

ＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を調整することにより、抽出後の部分に含まれる定常ノイズのエネルギーを小さくして、相対的にインパルスノイズのエネルギーが占める割合を大きくすることができ、インパルスノイズが定常ノイズに埋もれてしまうことがなく、インパルスノイズを精度よく検出することができる。

ここで、デジタルテレビジョン放送の１４ｃｈは、479.142857MHz～476.357857MHz～481.927857MHzであり、１５ｃｈは482.357857MHz～487.927857MHzであるものとする。このとき、481.927857MHz～482.357857MHzはガードバンドである。

ＦＦＴ部１４によって特定されたピーク周波数が、ｆ１＝482.100MHzとｆ２＝482.200MHzであったものとする。このとき、ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂが抽出する帯域が482.100MHz～482.200MHzとなるように調整を行う。

図４の例では、ノイズキャンセラ１３は、帯域Ｒ１を帯域Ｒ２に縮小する調整を行っている。一方で、ノイズキャンセラ１３は、ガードバンドにおけるピーク周波数の周波数方向の位置に応じて、ＢＰＦ１３ｂの帯域を周波数方向に移動させてもよい。このように、ノイズキャンセラ１３は、ピーク周波数に応じてＢＰＦ１３ｂの帯域幅等を柔軟に調整することができる。

例えば、ノイズキャンセラ１３は、482.100MHz～482.200MHzである帯域Ｒ１´を、482.250MHz～482.350MHzである帯域Ｒ２´に移動させてもよい。

ノイズキャンセラ１３による帯域の調整方法は、上記のものに限られない。ノイズキャンセラ１３は、ピーク周波数を含むように、帯域の周波数方向の正負いずれか又は両方への拡大、縮小、移動を行うことができる。

なお、チャンネルが定められた帯域であっても、地域及び時期によっては放送信号が存在しない場合がある。このため、ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂの帯域を調整する際に、放送信号が存在しないチャンネルをガードバンドと同様に扱ってもよい。すなわち、調整後の帯域の一部が、放送信号のチャンネルと重複していてもよい。

さらに、ノイズキャンセラ１３は、ガードバンドにおける複数のピーク周波数のそれぞれに対応した帯域を、ＢＰＦ１３ｂに追加してもよい。これにより、さらに精度良くインパルスノイズを検出できる。

例えば、ピーク周波数が481.950MHz、482.050MHz、482.150MHz、482.250MHzであった場合、ノイズキャンセラ１３は、481.950MHz～482.050MHzである帯域Ｒ３と、482.150MHz～482.250MHzである帯域Ｒ４を追加してもよい。

以降、ＢＰＦ１３ｂの帯域が調整された後の処理について説明する。時間平均部１３ｃは、ＢＰＦ１３ｂを通過した部分についての時間平均をとる。時間平均部１３ｃは、時間平均後のデータを時間平均部１３ｄ及びコンパレータ１３ｆに対して出力する。

時間平均部１３ｄは、時間平均部１３ｃから入力された時間平均後のデータについて、時間平均部１３ｃよりも相対的に長い時間平均をとる。時間平均部１３ｄは、時間平均後のデータを閾値決定部１３ｅに対して出力する。

ここで、時間平均後のデータには、インパルスノイズ以外のノイズ（以下、「一般ノイズ」と記載する）をオフセットするオフセット値を含む。なお、時間平均部１３ｃ及び時間平均部１３ｄの詳細については、図６を用いて後述する。

閾値決定部１３ｅは、時間平均部１３ｄから入力された時間平均後のデータに含まれるオフセット値に基づき、閾値ｂ１（図１参照）に対応する閾値を決定する。閾値決定部１３ｅは、決定後の閾値をコンパレータ１３ｆに対して出力する。なお、閾値決定部１３ｅの詳細については、図７を用いて後述する。

コンパレータ１３ｆは、時間平均部１３ｃから入力された時間平均後のデータ、及び、閾値決定部１３ｅから入力された閾値に基づき、閾値を超える信号レベルを示す区間（図１の区間ｗ１参照）を混入候補区間として推定位置拡張部１３ｇに対して出力する。

推定位置拡張部１３ｇは、コンパレータ１３ｆから入力された混入候補区間を拡張したうえで、拡張区間（図１の拡張区間ｗ１＋参照）を含む「第１の推定結果Ｐ１」（図１参照）を、ＡＮＤ回路１３ｌに対して出力する。なお、推定位置拡張部１３ｇの詳細については、図８を用いて後述する。

時間平均部１３ｈは、データ遅延部１３ａから入力された遅延データについての時間平均をとる。時間平均部１３ｈは、時間平均後のデータをコンパレータ１３ｋに対して出力する。

時間平均部１３ｉは、データ遅延部１３ａから入力された遅延データについて、時間平均部１３ｈよりも相対的に長い時間平均をとる。時間平均部１３ｉは、時間平均後のデータを閾値決定部１３ｊに対して出力する。

なお、時間平均後のデータには、既に述べた時間平均部１３ｄの場合と同様に、一般ノイズをオフセットするオフセット値を含む。また、時間平均部１３ｈ及び時間平均部１３ｉの詳細については、図６を用いて後述する。

閾値決定部１３ｊは、時間平均部１３ｉから入力された時間平均後のデータに含まれるオフセット値に基づき、閾値ｂ２（図１参照）に対応する閾値を決定する。閾値決定部１３ｊは、決定後の閾値をコンパレータ１３ｋに対して出力する。なお、閾値決定部１３ｊの詳細については、図７を用いて後述する。

コンパレータ１３ｋは、時間平均部１３ｈから入力された時間平均後のデータ、及び、閾値決定部１３ｊから入力された閾値に基づき、閾値を超える信号レベルを示す位置を含む「第２の推定結果Ｐ２」（図１参照）を、ＡＮＤ回路１３ｌに対して出力する。閾値を超える信号レベルを示す位置は、例えば図１の位置ｔ１及びｔ２である。

ＡＮＤ回路１３ｌは、推定位置拡張部１３ｇから入力された「第１の推定結果Ｐ１」と、コンパレータ１３ｋから入力された「第２の推定結果Ｐ２」との論理積をとる論理回路で、論理積演算の結果、真となるノイズ位置をノイズ除去部１３ｍに対して出力する。

ノイズ除去部１３ｍは、データ遅延部１３ａから入力された遅延データ、及び、ＡＮＤ回路１３ｌから入力されたノイズ位置に基づいてインパルスノイズを除去する。なお、具体的な除去手法については、図９を用いて後述する。

ここで、時間平均部１３ｃ、１３ｄ、１３ｈ及び１３ｉにおける時間平均処理について図６を用いて説明する。図６は、時間平均部１３ｃ、１３ｄ、１３ｈ及び１３ｉにおける時間平均処理を説明する図である。

なお、図６の（Ａ）には、時間平均部１３ｃ、１３ｄ、１３ｈ及び１３ｉの構成例を、図６の（Ｂ）には、第１の推定部２における時間平均部１３ｃ及び１３ｄの動作例を、それぞれ示している。また、第２の推定部３における時間平均部１３ｈ及び１３ｉの動作例については、図６の（Ｂ）に示す時間平均部１３ｃ及び１３ｄの動作例とそれぞれ重複するため、ここでの説明を省略する。

図６の（Ａ）に示したように、時間平均部１３ｃ、１３ｄ、１３ｈ及び１３ｉには、一般的なＩＩＲ（Infinite impulse response）フィルタを用いることができる。

この場合、時間平均部１３ｃ、１３ｄ、１３ｈ及び１３ｉは、乗算器１３１、加算器１３２、遅延素子１３３及び乗算器１３４で構成される。ここで、乗算器１３１は、前段からの入力に対して時間平均に関する係数「Ｋ（０＜Ｋ＜１）」を乗じて加算器１３２へ出力する。遅延素子１３３は、加算器１３２の出力を「Ｚ^－１」（いわゆる、Ｚ変換の伝達関数）遅延させた後、乗算器１３４へ出力する。

乗算器１３４は、遅延素子１３３からの入力に対して係数「１－Ｋ」を乗じて加算器１３２へ出力する。そして、加算器１３２は、乗算器１３１の出力と乗算器１３４の出力とを加算して後段へ出力する。

ここで、第１の推定部２を例に挙げて、時間平均部１３ｃ及び１３ｄの動作例について説明する。図６の（Ｂ）に示したように、時間平均部１３ｃは、ＢＰＦ１３ｂが出力する起伏の激しい波形（矩形５に囲まれた部分参照）を、時間平均をとることによって平滑化する（矩形６に囲まれた部分参照）。

すなわち、波形が示す出力値を緩やかに変化させることによって、インパルスノイズの誤検出を防止することができる。また、時間平均部１３ｄは、時間平均部１３ｃよりも相対的に長い時間平均をとることによって波形のさらなる平滑化を行う。

これにより、時間平均部１３ｄは、一般ノイズ成分をオフセットするオフセット値を得ることができる（矩形７に囲まれた部分参照）。すなわち、インパルスノイズ以外の一般ノイズ成分に基づく誤検出を防止することができる。

つづいて、閾値決定部１３ｅ及び１３ｊにおける閾値決定処理について図７を用いて説明する。図７は、閾値決定部１３ｅ及び１３ｊにおける閾値決定処理を説明する図である。

図７に示すように、閾値決定部１３ｅ及び１３ｊは、乗算器１４５及び加算器１４６で構成される。ここで、乗算器１４５は、前段（時間平均部１３ｄあるいは１３ｉ）からの入力（時間平均された値）に係数を乗じて加算器１４６へ出力する。

加算器１４６は、あらかじめユーザにより設定された固定閾値と乗算器１４５の出力とを加算して後段（コンパレータ１３ｆあるいは１３ｋ）へ出力する。なお、固定閾値は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリ等の記憶デバイスに格納することとしてもよい。

これにより、閾値決定部１３ｅ及び１３ｊは、時間平均部１３ｄあるいは１３ｉによる時間平均処理に基づいて閾値を決定することができる。すなわち、受信状況等に応じてインパルスノイズの判定基準を可変とする適応制御を行うことができる。

なお、これまで、図６を用いて時間平均部１３ｃ、１３ｄ、１３ｈ及び１３ｉについて、図７を用いて閾値決定部１３ｅ及び１３ｊについて、それぞれ説明してきたが、いずれの処理部もシンプルで小規模な演算回路によって構成することができる。したがって、受信装置１０を、低コストで、かつ、処理速度に優れた小型の構成部品で構成することが可能となる。

次に、推定位置拡張部１３ｇにおける推定位置拡張処理について図８を用いて説明する。図８は、推定位置拡張部１３ｇにおける推定位置拡張処理を説明する図である。なお、図８の（１）では、時間平均をとることで平滑化された検出結果（ＢＰＦ１３ｂによって抽出された部分）に対応する波形を正弦波で示しており、微細な波形の起伏を省略している。

ここで、図８の（１）に示すように、推定位置拡張部１３ｇは、検出結果において閾値ｂ１を超える信号レベルを示す区間ｗ１を、混入候補区間としてコンパレータ１３ｆから入力されたものとする。

この場合、図８の（２）に示すように、推定位置拡張部１３ｇは、区間ｗ１を時間軸の正方向へ拡張して拡張区間ｗ１＋とする。これは、区間ｗ１が狭すぎることによるインパルスノイズの検出漏れを防止する目的で行われる。

なお、図８の（２）に示すように、拡張する量については、確実に検出漏れを防ぐことができるように、区間ｗ１の数倍であることが好ましい。また、拡張する量の上限値は、次のインパルスノイズの検出期間までの間で設定可能である。

そして、図８の（２）に示すように、推定位置拡張部１３ｇは、拡張区間ｗ１＋を含む「第１の推定結果Ｐ１」（図１参照）を、ＡＮＤ回路１３ｌに対して出力する。なお、ここでは、「第１の推定結果Ｐ１」を拡張区間ｗ１＋を含むパルス波として図示しているが、推定位置拡張部１３ｇの出力形式を限定するものではない。

次に、ノイズ除去部１３ｍにおけるノイズ除去処理について図９を用いて説明する。図９は、ノイズ除去部１３ｍにおけるノイズ除去処理を説明する図である。なお、図９の（Ａ）には、ノイズ除去手法のその１について、図９の（Ｂ）には、ノイズ除去手法のその２について、図９の（Ｃ）には、ノイズ除去手法のその３について、それぞれ示している。

ここで、図９に示すように、ノイズ除去部１３ｍには、ノイズ検出部４に含まれるＡＮＤ回路１３ｌから、検出されたインパルスノイズのノイズ位置ｔ１が入力されたものとする。また、図９の（Ｃ）における閉曲線に囲まれた部分は、ノイズ位置ｔ１の近傍の拡大図である。

図９の（Ａ）に示すように、ノイズ除去部１３ｍは、ノイズ位置ｔ１の出力値を「０」へ置換することによって、インパルスノイズを除去する構成でも実現できる。

また、図９の（Ｂ）に示すように、ノイズ除去部１３ｍは、ノイズ位置ｔ１における出力値をそのタイミングにおける時間平均値へ置換することによって、インパルスノイズ成分を減衰する構成でも実現できる。

また、図９の（Ｃ）に示すように、ノイズ除去部１３ｍは、ハードディスクドライブや不揮発性メモリ等の記憶デバイスである記憶部１８に一般的なインパルスノイズの波形（以下、「ノイズレプリカ１８ａ」と記載する）をあらかじめ記憶しておく。

図９の（Ｃ）に示すように、ノイズ除去部１３ｍは、ノイズ位置ｔ１における波形に対してノイズレプリカ１８ａを重ねたうえで、かかるノイズレプリカ１８ａ分を減算することによって、インパルスノイズ成分を減衰する構成でも実現できる。

ノイズキャンセラ１３において実行される処理の処理手順について図１０を用いて説明する。図１０は、ノイズキャンセラ１３が実行する処理手順を示すフローチャートである。

例えば、受信装置１０のノイズキャンセラ１３は、演算処理装置（復調信号の高速演算処理が可能なマイクロコンピュータ（ＤＳＰ）等）により構成され、その演算処理によってノイズ除去を行うものとする。ノイズキャンセラ１３の演算処理装置は、制御部と言い換えられてもよい。

まず、図１０に示すように、ノイズキャンセラ１３は、同期部１２からデータ（ＩＦ信号）を取得する（ステップＳ１０１）。

次に、ノイズキャンセラ１３は、ピーク周波数に基づきバンドパスフィルタを調整し、調整済みのバンドパスフィルタによりガードバンド帯域の一部を抽出する（ステップＳ１０２）。

そして、抽出結果の時間平均に基づいて閾値を決定する（ステップＳ１０３）。なお、ここにいう閾値は、上述した閾値ｂ１（図１参照）に対応する。

そして、ノイズキャンセラ１３は、決定した閾値を超える信号レベルを示す時間軸上の区間があるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、そのような区間があると判定された場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ノイズキャンセラ１３は、該当する区間を拡張したうえで（ステップＳ１０５）、拡張区間をノイズの混入候補区間（以下、「ノイズ区間」と記載する）と推定する（ステップＳ１０６）。

つづいて、ノイズキャンセラ１３は、実データを遅延させた遅延データを入力したうえで（ステップＳ１０７）、遅延データの時間平均に基づいて閾値を決定する（ステップＳ１０８）。なお、ここにいう閾値は、上述した閾値ｂ２（図１参照）に対応する。

そして、ノイズキャンセラ１３は、決定した閾値を超える信号レベルを示す時間軸上の位置があるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、そのような位置があると判定された場合（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、ノイズキャンセラ１３は、該当位置が実データに基づくノイズ区間に含まれるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ここで、該当位置がノイズ区間に含まれると判定された場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、ノイズキャンセラ１３は、該当位置のインパルスノイズを除去したうえで（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０１からの処理を繰り返す。

なお、ステップＳ１０４の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ステップＳ１０９の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０９，Ｎｏ）又はステップＳ１１０の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、ノイズキャンセラ１３は、インパルスノイズを除去することなく、ステップＳ１０１からの処理を繰り返す。

上述してきたように、第１の実施形態の受信装置１０は、放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部であるノイズキャンセラ１３を有する。ノイズキャンセラ１３は、放送波のガードバンドから、ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにＢＰＦ１３ｂの帯域を調整する。ノイズキャンセラ１３は、ＢＰＦ１３ｂによって抽出された周波数成分のレベルが第１の閾値を超えた時間領域の位置である第１のノイズ位置と、放送波のレベルが第２の閾値を超えた時間領域の位置である第２のノイズ位置と、を検出する。ノイズキャンセラ１３は、第１のノイズ位置と第２のノイズ位置が重複する位置における、放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う。

このように、インパルスノイズに起因すると考えられるピーク周波数に基づきＢＰＦ１３ｂの帯域を調整することで、抽出される部分にインパルスノイズの成分が相対的に増えることになる。このため、実施形態によれば、精度良くインパルスノイズを除去することができる。

なお、第１の実施形態では、第２の推定部３が、主にノイズの混入候補「位置」をピンポイントで推定する場合について説明してきたが、「位置」は「区間」に含まれる。したがって、第２の推定部３も、第１の推定部２と同様に、インパルスノイズの混入候補「区間」を推定すると換言してもよい。

また、第１の実施形態では、並列に実行した第１の推定部２及び第２の推定部３の推定結果の論理積をとることでインパルスノイズを検出する場合について説明してきたが、このような手法に限定されるものではない。

例えば、先行して第１の推定部２の推定結果を得たうえで、推定結果に含まれるインパルスノイズの混入候補区間についてのみ、第２の推定部３による推定処理を行うこととしてもよい。その場合、混入候補区間以外の区間については閾値判定等を行う必要がないため、受信装置にかかる処理負荷を低減することができる。

以上のように、第１の実施形態の受信装置及びインパルスノイズ除去方法は、精度良くインパルスノイズを除去したい場合に有用であり、特に、走行中等に受信環境が絶えず変化することでインパルスノイズが生じやすい車載用受信装置への適用に適している。

１０ 受信装置
１１ ＲＦ／ＩＦ部
１２ 同期部
１３ ノイズキャンセラ
１３ａ データ遅延部
１３ｂ ＢＰＦ
１３ｃ、１３ｄ 時間平均部
１３ｅ 閾値決定部
１３ｆ コンパレータ
１３ｇ 推定位置拡張部
１３ｈ、１３ｉ 時間平均部
１３ｊ 閾値決定部
１３ｋ コンパレータ
１３ｌ ＡＮＤ回路
１３１、１３４、１３５ 乗算器
１３２、１３６ 加算器
１３３ 遅延素子
１４ ＦＦＴ部
１５ 等化部
１６ 誤り訂正部
１７ デコーダ
１８ 記憶部
１８ａ ノイズレプリカ

Claims (6)

1. 放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記放送波のガードバンドに含まれるピーク周波数を取得し、
   前記ガードバンドから、前記ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにバンドパスフィルタの帯域を調整し、
   前記バンドパスフィルタによって抽出された周波数成分のレベルが第１の閾値を超えた時間領域の位置である第１のノイズ位置と、前記放送波のレベルが第２の閾値を超えた時間領域の位置である第２のノイズ位置と、を検出し、
   前記第１のノイズ位置と前記第２のノイズ位置が重複する位置における、前記放送波に対して、ノイズを除去する処理を行う
   受信装置。
2. 前記制御部は、
   前記ガードバンドにおけるあらかじめ定められた数のピーク周波数を含むように、前記バンドパスフィルタの帯域を調整する
   請求項１に記載の受信装置。
3. 前記制御部は、
   前記ガードバンドにおけるピーク周波数の周波数方向の位置に応じて、前記バンドパスフィルタの帯域を周波数方向に移動させる
   請求項１に記載の受信装置。
4. 前記制御部は、
   前記ガードバンドにおける複数のピーク周波数のそれぞれに対応した帯域を、前記バンドパスフィルタに追加する
   請求項１に記載の受信装置。
5. 前記制御部は、
   前記ノイズを除去する処理によってノイズが除去された放送信号に対して、さらにピーク周波数を取得し、得られたピーク周波数を基に、前記バンドパスフィルタの帯域を調整する
   請求項１に記載の受信装置。
6. 放送波からインパルスノイズを除去するための処理を行う制御部によって実行されるインパルスノイズ除去方法であって、
   前記放送波のガードバンドに含まれるピーク周波数を取得し、
   前記ガードバンドから、前記ピーク周波数を含む、一部の周波数成分を抽出するようにバンドパスフィルタの帯域を調整し、
   前記バンドパスフィルタによって抽出された周波数成分のレベルが第１の閾値を超えた時間領域の位置である第１のノイズ位置と、前記放送波のレベルが第２の閾値を超えた時間領域の位置である第２のノイズ位置と、を検出し、
   前記第１のノイズ位置と前記第２のノイズ位置との論理積である位置における、前記放送波に対して、のノイズを除去する処理を行う
   インパルスノイズ除去方法。

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