JP3430855B2 - ノイズ低減回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送されるディジ
タル情報信号に対して情報信号値の誤判別を招くノイズ
の影響を防ぐノイズ低減回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】伝送されるディジタル情報信号は、例え
ば、伝送路の特性により種々のノイズ成分の影響を受け
るためその情報信号の値が誤判別されることがある。こ
れに対して例えば、トランスバーサル型フィルタを用い
た波形等化回路、最尤検出を用いたビタビ復号回路等を
用いてディジタルの２値情報を確実に判別し、この伝送
（受信／再生）されたディジタル情報信号のエラーレー
トを抑える必要がある。

【０００３】上記したように伝送されるディジタル情報
信号のエラーレートを抑えるものとして波形等化回路を
介して入力された多値信号に基づいて元の再生符号を最
尤復号によって推定し、推定された符号に基づいて多値
信号から失われている直流成分を生成して補正するディ
ジタルデータ再生装置（特開平７−２９６５２４号公
報）が提案され、本出願人からは、最尤検出のアルゴリ
ズムを用いてディジタル情報信号値の仮判別を行いこれ
に基づいてトランスバーサル型フィルタのタップ係数を
制御する波形等化回路（特願平８−３０７４１１号）が
提案されていた。

【０００４】伝送されたディジタル情報信号は、上記し
たディジタルデータ再生装置に記載された量子化帰還等
化回路、あるいは波形等化回路等を介してエラーレート
を抑えた信号波形に等化され、例えば２値判別のために
ビタビ復号回路に供給される。ビタビ復号回路において
供給された信号のディジタルの２値が判別され、デシャ
フリング（ディジタルＶＴＲの記録系におけるシャフリ
ングに対応する再生時の信号処理）、誤り訂正等を施さ
れて、情報信号に含まれる映像や音声等の情報が再生さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たディジタルデータ再生装置は波形等化においてビタビ
復号回路を必要とし、構成が煩雑になるという不都合が
あった。また、上記した波形等化回路は、広範囲で伝送
路の特性に影響を受けたディジタル情報信号の波形等化
を行うことが可能であるが、比較的伝送路の特性による
情報信号劣化が少ない場合に、更に簡易な構成によりデ
ィジタル情報信号のノイズ成分を低減できるノイズ低減
回路が望まれていた。

【０００６】即ち本発明は、上記したディジタルデータ
再生装置や波形等化回路に対し、更に簡易な構成によ
り、情報信号の伝送路特性によるノイズの影響等により
悪化したディジタル情報信号のエラーレートを抑えるこ
とができるノイズ低減回路を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１） 第１の発明は、伝送されたディジタル情報信号
に対して最尤検出のアルゴリズムを用いてその情報信号
値の仮判別を行う仮判別手段（仮判別回路）(3)と、仮
判別回路(3)の仮判別結果に応じて該ディジタル情報信
号の振幅を補正する演算手段（ＮＲ演算回路）(4)とを
備え、ＮＲ演算回路(4)は、仮判別回路(3)の仮判別結果
に応じた理想的なディジタル情報信号と伝送されたディ
ジタル情報信号との差分により得た補正信号を、伝送さ
れたディジタル情報信号に加えることによりディジタル
情報信号のノイズの影響を抑圧又は低減することを特徴
とするノイズ低減回路を提供する。

【０００８】（２） 第２の発明は、伝送されたディジ
タル情報信号に対して最尤検出のアルゴリズムを用いて
その情報信号値の仮判別を行う仮判別手段（仮判別回
路）(3)と、仮判別回路(3)の仮判別結果から得られたデ
ィジタル情報信号の信号パターンを保持する第１の保持
手段（シフトレジスタ）(6)と、前記仮判別結果と対応
する入力ディジタル情報信号を保持する第２の保持手段
（シフトレジスタ）(7)と、入力ディジタル情報信号の
信号パターンとシフトレジスタ(6)の保持している信号
パターンとを比較する比較手段（パターンサーチ回路）
(5)と、パターンサーチ回路(5)の比較結果によりシフト
レジスタ(6)から読み出された信号と対応するアドレス
に基づいて、シフトレジスタ(7)から読み出された信号
と前記入力ディジタル情報信号とを演算する演算手段
（ＮＲ演算回路）(4)とを備え、ＮＲ演算回路(4)は、シ
フトレジスタ(7)から読み出されたディジタル情報信号
と伝送されたディジタル情報信号との差分により得た補
正信号を、伝送されたディジタル情報信号に加えること
によりディジタル情報信号のノイズの影響を抑圧又は低
減することを特徴とするノイズ低減回路を提供する。

【０００９】（３） 第３の発明は、パターンサーチ回
路(5)においてシフトレジスタ(7)の保持した信号パター
ンと仮判別回路(3)からの信号パターンとが一致した
ら、ＮＲ演算回路(4)の演算結果と、そのときシフトレ
ジスタ(7)のアドレスに保持されている情報とを入れ替
え、信号パターンが一致しないときは、そのときシフト
レジスタ(7)に供給される入力ディジタル情報信号をそ
のまま出力することを特徴とする上記（２）記載のノイ
ズ低減回路を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明のノイズ低減回路を
説明するブロック図、図２は仮判別回路の動作を説明す
る図、図３は本発明のノイズ低減回路のその他の実施の
形態を説明するブロック図、図４はディジタル情報信号
のサンプルを示す図である。以下図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を説明する。また、上述と同一の構成に
は同一符号を付しその説明を省略する。

【００１１】さて、本発明のノイズ低減回路は図１
（Ａ）に示すように、伝送されたディジタル情報信号
（ここでは説明の便宜上、ディジタルＶＴＲで再生され
たものとし、例えば、磁気テープＴに記録された信号を
回転ヘッドＨにより再生して得た信号をプリアンプＡで
増幅してＥＱ回路１に供給するものとする）のイコライ
ジングを行うＥＱ回路１、ＥＱ回路１においてイコライ
ジングされたディジタル情報信号1aのタイミングを所定
量遅延する遅延回路２、ＥＱ回路１からのディジタル情
報信号1aの値を仮判別する仮判別回路３、ＥＱ回路１か
らのディジタル情報信号1aを保持するシフトレジスタ
７、仮判別回路３において仮判別された情報信号3aのパ
ターンを保持するシフトレジスタ６、仮判別回路３の判
別結果に基づいて得られた情報信号3aのパターンと、過
去に得られてシフトレジスタ６に保持されているパター
ンとの比較を行うパターンサーチ回路５とからなる。

【００１２】尚、ＮＲ演算回路４からの出力信号4aは、
ここでは図示しないが、上記したように２値判別のため
に、例えばビタビ復号回路等に供給され、２値判別され
たディジタル情報はデシャフリング（例えば、ディジタ
ルＶＴＲの記録系におけるシャフリングに対応する再生
時の信号処理）、誤り訂正等を施されて、情報信号に含
まれる映像や音声等の情報が再生される。

【００１３】ＥＱ回路１は、例えば、従来からのディジ
タルフィルタ等に相当し、ディジタル演算によって再生
されたディジタル情報信号の不要な周波数成分を除去す
るものである。ＥＱ回路１からのディジタル情報信号1a
は遅延回路２、仮判別回路３及びシフトレジスタ７に夫
々供給される。

【００１４】仮判別回路３は、例えば、本出願人から提
案された特願平８−３０７４１１号に記載されているよ
うに、最尤検出のアルゴリズムを用いて入力されたディ
ジタル情報信号に対して最も確からしい情報信号値（こ
の場合、例えば３値のディジタル情報信号として
「１」，「０」，「−１」）を判別するものである。即
ち、供給された情報信号を、過去のサンプリング値によ
って定まる閾値と比較し、「１」，「０」，「−１」の
いずれかを仮判別する。そして、仮判別の結果に応じて
理想的な「１」，「０」，「−１」のいずれかの信号値
を仮判別値の信号3aとしてパターンサーチ回路５及びシ
フトレジスタ６に夫々供給する。

【００１５】上記した仮判別回路３の動作を、図２より
説明する。同図において、再生すべきディジタル信号値
が…１１０００１００１１１１０００１…であるとする
と（図２（Ａ））、磁気記録再生系とトランスバーサル
型フィルタとでは１−Ｄ（Ｄ：ビット周期の遅延演算
子）の伝達特性を有することから…１０（−１）００１
（−１）０１０００（−１）００１…の情報信号が得ら
れるはずである（図２（Ｄ））。（−１）は符号間干渉
の影響である。

【００１６】ここで、パーシャルレスポンス方式による
ディジタル情報信号の磁気記録の符号化の伝達関数は１
／１−Ｄ²であり、１／（１−Ｄ）（１＋Ｄ）に分離で
きる。このうち１−Ｄは再生時の微分特性で代行するこ
とができる。即ち、再生される信号は１−Ｄの処理によ
って上記した…１０（−１）００１（−１）０１０００
（−１）００１…が得られる。そしてここでは詳述しな
いが、波形等化後の情報信号は１＋Ｄ（１ビット遅延及
び加算）によって処理され、復号される。

【００１７】図２（Ｂ）に示すように、再生信号に対し
て所定のタイミング…毎にサンプリングを行うと
き、例えば、タイミングに対して過去のサンプリング
結果が「−１」と判定されるとタイミングにおいて、
図２（Ｃ）に示すように、あるレベルの比較データ（点
線矢印）が設定される。このとき仮判定値「−１」から
次は「＋１」を検出するため比較データは図中点線矢印
のように−方向に設定される。

【００１８】次にサンプリングされるタイミングにお
いて、検出されたレベルがタイミングの比較データを
超えたのでタイミングにおける比較データの方向が＋
に切り替わると共にタイミングのサンプリング値が
「＋１」と確定される。この時点でタイミングの値は
「０」か「−１」である。

【００１９】タイミングにおいて、検出されたレベル
がタイミングの値よりも「−１」に近いのでここでは
じめてタイミングの値は「０」であるとされる。タイ
ミングにおいて、検出されたレベルがタイミングの
レベルと比較して「０」に近く、かつタイミングの比
較データを超えないので、の値は不確定のままタイミ
ングの値が「０」に確定される。タイミングにおい
て、検出されたレベルがタイミングの比較データを超
えたのでのサンプリング値「−１」が確定される。

【００２０】即ち、「＋１」、「−１」等の値は急峻な
波形を持っているので、その前後の波形は設定された比
較データを超えるはずであり、あるサンプリング値に対
し、次のサンプリング値がその比較データを超えず、よ
り「０」に近い値であった場合、そのデータは「０」と
確定する。但し前のデータは確定しない。

【００２１】例えば、タイミングの時点でサンプリン
グ値「０」が確定しているが、のデータは不確定のま
まで、タイミングが検出されてはじめてタイミング
が確定される。タイミングの検出レベルがのレベル
より更に低ければの値が「０」に確定し、図２(c)に
示すように、タイミングの検出レベルがのレベルよ
り大きければの値が「−１」に確定する。タイミング
以降は同様のサンプリングが行われていく。

【００２２】仮判別回路３は上記したように、最も確か
らしい「＋１」と「−１」とを検出しているが、言い換
えれば「＋１」あるいは「−１」が確定したらその他の
値は「０」として処理するものである。従って急峻な波
形を持つ前後の値では、符号間干渉によって本来「０」
であるべき値にノイズが加わり、従来のスレッシュレベ
ルから「＋１」あるいは「−１」と誤判別されるような
ときでも「０」を確定することができる。

【００２３】こうして仮判別されたディジタル情報信号
3aはパターンサーチ回路５及びレジスタ６に夫々供給さ
れる。第１の保持手段であるシフトレジスタ６は、例え
ば、所定のビット数を単位とするディジタル情報信号の
信号パターンを記憶保持するものである。比較手段であ
るパターンサーチ回路５は、仮判別結果3aを、例えば数
ビットの情報からなる信号パターンを蓄積して信号5aと
してシフトレジスタ６に供給し、このレジスタ６に保持
されている情報ビットと常時比較を行う。パターンサー
チ回路５による比較によって現在比較対象となったパタ
ーンと相関のある情報ビットのパターン（過去のパター
ン）が検出されたら（例えば、現在比較対象となった情
報ビットのパターンと保持されている情報ビットのパタ
ーンとが一致する）、この過去のパターンに対応するシ
フトレジスタ６のアドレス情報6aが読み出され、シフト
レジスタ７に供給される。

【００２４】シフトレジスタ７は、シフトレジスタ６と
略同様の構成を持つものでありシフトレジスタ６と同じ
タイミングで再生ディジタル情報信号1aを所定のビット
数記憶保持するものである。レジスタ７にパターンサー
チ回路５からのアドレス情報が信号5bとして供給される
と、これに対応するアドレスに保持されている信号を読
み出し、ＮＲ演算回路４に供給する。

【００２５】ここで上記した遅延回路２は、例えば、上
記した仮判別回路３に供給されたディジタル情報信号1a
の仮判別を行うために生じる信号遅延に合わせて、ＥＱ
回路１からのディジタル情報信号1aを遅延した遅延信号
2aをＮＲ演算回路４に供給する。このとき上記した遅延
回路２は、ここでは図示しないが、例えば複数のラッチ
回路を備え入力信号を保持する。上記した仮判別動作に
より仮判別値が確定された都度、これに対応する信号を
ラッチ回路から読み出す。こうして遅延回路２の出力
（信号2a）とレジスタ７からの出力（信号7a）とのタイ
ミングを合わせることができる。

【００２６】ＮＲ演算回路４は、図１（Ｂ）に示すよう
に、同じタイミングで供給される遅延信号2aとレジスタ
７から読み出された信号7aとの差分を得る減算器41、減
算器41の出力を所定の振幅に抑えるリミッタ42、リミッ
タ42の出力を所定の割合の補正信号として出力するアッ
テネータ43、アッテネータ43の出力する補正信号を遅延
信号2aから減算する減算器44とからなる。

【００２７】減算器41において遅延信号2aと信号7aとの
差分を得ることにより、再生ディジタル情報信号に重畳
しているノイズ成分が得られる。この差分（即ち、ノイ
ズ成分）をリミッタ42によって所定の振幅に抑え、アッ
テネータ43により所定の割合の振幅にすることにより、
例えば、減算器41にて得られた差分に対して適正な補正
信号を得ることができる。

【００２８】この補正信号を減算器44にて遅延信号2aか
ら減算することにより、遅延信号2aに重畳したノイズ成
分を低減する方向にこれを補正することができる。ＮＲ
演算回路４において補正された信号4aは再びシフトレジ
スタ７に供給され、そのとき入力されていた再生ディジ
タル情報信号1aに置き換えられて保持（更新）される。
シフトレジスタ６には過去のパターンが蓄積され、シフ
トレジスタ７には補正された信号がシフトレジスタ６に
保持された信号と対応して蓄積されるので、上記したパ
ターンサーチ回路５において現在補正すべき再生ディジ
タル情報信号と相関のあるパターンがこの過去のパター
ンの中で検出されると、これに対応した補正信号が読み
出され、ＮＲ演算を施すことができる。よって、過去に
相関のある情報信号のパターンにおけるノイズを適正に
補正することができる。

【００２９】次に本発明のその他の実施の形態を図３に
示す。同図では図１に対して、仮判別回路３の仮判別結
果3aを直接ＮＲ演算回路４に供給している。このときＮ
Ｒ演算回路４において、減算器41には上記した遅延信号
2aと仮判別信号3aとが供給されることになり、理想的な
信号振幅を持つ仮判別結果3aと遅延信号2aとの差分から
補正信号を生成し、減算器44において遅延信号2aからこ
の補正信号を減算することにより、更に簡易な構成によ
り情報信号に重畳したノイズ成分を低減することができ
る。

【００３０】例えば、図４（Ａ）に伝送されたディジタ
ル情報信号の波形等化が不完全な期間が生じている場合
の情報信号のサンプルの分布を示す。横軸がサンプル時
間、縦軸が情報信号の振幅レベルのサンプルを表す。こ
のときディジタル情報信号は、例えば３値に分離して情
報信号値がはっきり検出されている箇所（同図のbb1，b
b2）と、ノイズ等の影響により情報信号値が分離して検
出されていない箇所（同図のaa1，aa2，aa3）とが生じ
ている。これと同じディジタル情報信号を上記したノイ
ズ低減回路を介して出力したものを同図（Ｂ）に示す。
同図（Ａ）に対して、どの箇所においても３値の情報信
号が検出されていることがわかる。即ち、本ノイズ低減
回路がディジタル情報信号を適正に補正してノイズ成分
を低減していることが示されている。

【００３１】尚、上記したノイズ低減回路では、例えば
ＶＴＲから再生されたディジタル情報信号について説明
したが、通信によって伝送されたディジタル情報信号で
あっても、その他のメディアによって再生されたディジ
タル情報信号に対して同様の信号処理を施してノイズ成
分を低減することができるのは勿論である。

【００３２】また、上記したノイズ低減回路と、上述し
た波形等化回路とを併用することによって、例えば図４
（Ａ）のように波形等化処理が安定していない期間でも
伝送されたディジタル情報信号のエラーレートを更に低
減できることは勿論である。このとき、上記した仮判別
回路はこの波形等化回路にも用いられているので、この
仮判別回路を共用することによって構成を簡易化するこ
とができるのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、仮判別手段の判別結果
に基づいてディジタル情報信号に重畳したノイズ成分を
補正するための補正信号を得て、伝送された情報信号を
補正することができるので、簡易な構成によりディジタ
ル情報信号のノイズ低減を実現できるという効果があ
る。

【００３４】また、本発明によれば、第１，第２の保持
手段を用いることにより、ディジタル情報信号のパター
ンを保持して現在補正すべき情報信号のパターンと比較
することができるので、過去に補正されたパターンを用
いて伝送された情報信号を補正することができるので、
簡易な構成によりディジタル情報信号のノイズ低減を実
現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノイズ低減回路を説明するブロック図
である。

【図２】仮判別回路の動作を説明する図である。

【図３】本発明のノイズ低減回路のその他の実施の形態
を説明するブロック図である。

【図４】ディジタル情報信号のサンプルを示す図であ
る。

【符号の説明】

３…仮判別手段（仮判別回路）、４…演算手段（ＮＲ演
算回路）、５…比較手段（パターンサーチ回路）、６…
第１の保持手段（シフトレジスタ）、７…第２の保持手
段（シフトレジスタ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 20/10 G11B 20/14 G11B 20/18 H04L 25/03

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送されたディジタル情報信号に対して最
   尤検出のアルゴリズムを用いてその情報信号値の仮判別
   を行う仮判別手段と、前記仮判別手段の仮判別結果に応
   じて該ディジタル情報信号の振幅を補正する演算手段と
   を備え、 前記演算手段は、前記仮判別手段の仮判別結果に応じた
   理想的なディジタル情報信号と伝送されたディジタル情
   報信号との差分により得た補正信号を、伝送されたディ
   ジタル情報信号に加えることによりディジタル情報信号
   のノイズの影響を抑圧又は低減することを特徴とするノ
   イズ低減回路。
2. 【請求項２】伝送されたディジタル情報信号に対して最
   尤検出のアルゴリズムを用いてその情報信号値の仮判別
   を行う仮判別手段と、前記仮判別手段の仮判別結果から
   得られたディジタル情報信号の信号パターンを保持する
   第１の保持手段と、前記仮判別結果と対応する入力ディ
   ジタル情報信号を保持する第２の保持手段と、入力ディ
   ジタル情報信号の信号パターンと前記第１の保持手段の
   保持している信号パターンとを比較する比較手段と、前
   記比較手段の比較結果により前記第１の保持手段から読
   み出された信号と対応するアドレスに基づいて、前記第
   ２の保持手段から読み出された信号と前記入力ディジタ
   ル情報信号とを演算する演算手段とを備え、 前記演算手段は、前記第２の保持手段から読み出された
   ディジタル情報信号と伝送されたディジタル情報信号と
   の差分により得た補正信号を、伝送されたディジタル情
   報信号に加えることによりディジタル情報信号のノイズ
   の影響を抑圧又は低減することを特徴とするノイズ低減
   回路。
3. 【請求項３】前記比較手段において前記第１の保持手段
   の保持した信号パターンと前記仮判別手段からの信号パ
   ターンとが一致したら、前記演算手段の演算結果と、そ
   のとき前記第２の保持手段のアドレスに保持されている
   情報とを入れ替え、信号パターンが一致しないときは、
   そのとき前記第２の保持手段に供給される入力ディジタ
   ル情報信号をそのまま出力することを特徴とする請求項
   ２記載のノイズ低減回路。