JP3798636B2 - 適応ノッチフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線受信機等に利用される適応ノッチフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＳＢ無線受信機の機能の一つであるオートノッチに対して、例えば適応アルゴリズムに確率勾配法を用いた適応ノッチフィルタ（適応アルゴリズムに確率勾配法を用いた適応ノッチフィルタを、ＳＧＡ適応ノッチフィルタとも記す）が用いられている。
【０００３】
ＳＧＡ適応ノッチフィルタを用いた受信回路は、例えば図４に示すように、受信信号を可変利得増幅器２に供給して増幅し、増幅出力をＳＳＢ検波回路４においてＳＳＢ検波し、検波出力を、ノッチ収束処理回路４４と協同する適応ノッチフィルタ４２に供給して妨害信号成分を除去した後、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ４２からの出力を自動利得制御（以下、ＡＧＣと記す））処理回路１８に導いてＡＧＣ処理をし、ＡＧＣ処理に基づくＡＧＣ制御信号を可変利得増幅器２に供給して可変利得増幅器２の利得を制御して入力信号の過大レベルを抑制し、ＡＧＣ処理された出力によってスピーカ２０を駆動するように構成されている。
【０００４】
上記のように構成した従来のＳＳＢ無線受信機において、ＳＧＡ適応ノッチフィルタによって妨害信号が除去され、妨害信号が除去された信号に基づいてＡＧＣ処理がなされる。ＳＧＡ適応ノッチフィルタが設けられていない場合において図５のａ点で示すように妨害信号のレベルでＡＧＣ処理が行われるのに対して、ＳＧＡ適応型ノッチフィルタが設けられてＳＧＡ適応ノッチフィルタにより妨害信号除去後の信号に対してＡＧＣ処理が行われる場合は、図５のｂ点で示すレベルでＡＧＣ処理が行われるために、目的信号をより大きなレベルで受信することが可能となる。
【０００５】
上記した従来の場合において、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ４２はノッチ収束処理のためのノッチ収束信号を発生するノッチ収束処理回路４４と協同して適応動作を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＳＧＡ適応ノッチフィルタの適応過程において、そのノッチ特性が急峻な場合には、適応動作が収束するまでに時間がかかるという問題点があった。また、逆に適応動作の収束時間を短縮するとノッチ特性が緩やかになるという問題点があった。この相反する特性のために、ノッチ特性を決める場合に両方の特性を勘案して、両方の特性がある程度満足できるようにノッチ特性を決定する必要があるという問題点が生じていた。このために、ＳＳＢ無線受信機のオートノッチの特性としてはある程度のところで妥協しなければならないという問題点があった。
【０００７】
また、一つのＳＧＡ適応ノッチフィルタで動作させるために、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ自体のＳ／Ｎを確保する必要があり、Ｓ／Ｎを確保するために倍精度演算処理などの負荷のかかる処理をＳＧＡ適応ノッチフィルタに対して行わなければならないという問題点もあった。
【０００８】
本発明は、ノッチ特性を急峻にすることができると共に、適応動作における収束を速くした適応ノッチフィルタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる適応ノッチフィルタは、 ノッチ特性の急峻さにかかる固定係数（ｒ）を有し、入力信号中の妨害波を除去して出力するＩＩＲノッチフィルタと、
前記入力信号を受けてそのレベルを一定レベルにする自動レベル処理部と、
自動レベル処理部からの出力を入力とし、かつ前記ＩＩＲノッチフィルタのノッチ特性よりも緩やかなノッチ特性を有するＳＧＡ適応ノッチフィルタと、
前記入力信号のレベルが前記一定レベル以上のときには前記ＳＧＡ適応ノッチフィルタにおけるノッチ収束信号をそのまま前記ＩＩＲノッチフィルタに供給し、前記入力信号のレベルが前記一定レベル未満のときには前記ＳＧＡ適応ノッチフィルタにおけるノッチ収束信号の値に前記入力信号レベルに基づき、前記ノッチ収束信号を小さくするための１未満の係数を乗算した値のノッチ収束信号を前記ＩＩＲノッチフィルタに供給するレベル判断部とを備え、
供給されたノッチ収束信号に基づいて前記ＩＩＲノッチフィルタのノッチ角周波数を決める係数（Ｗ）を更新することにより前記ＩＩＲノッチフィルタのフィルタ係数を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明にかかる適応ノッチフィルタによれば、ＩＩＲノッチフィルタのノッチ特性よりも緩やかなノッチ特性に設定されているＳＧＡ適応ノッチフィルタにおけるノッチ収束信号に基づいてＩＩＲノッチフィルタのフィルタ係数が更新されることになる。この場合に、ＳＧＡ適応ノッチフィルタのノッチ特性がＩＩＲノッチフィルタのノッチ特性よりも緩やかに設定されているために、ＳＧＡ適応ノッチフィルタにおけるノッチ収束信号による適応動作における収束速度は速く、この収束の早いノッチ収束信号によってＩＩＲノッチフィルタのフィルタ係数が更新され、ＩＩＲノッチフィルタは適応ノッチフィルタとして素早く適応動作が行われることになる。
【００１１】
また、本発明にかかる適応ノッチフィルタによれば、入力信号のレベルが所定レベル未満のときはＩＩＲノッチフィルタへ供給されるノッチ収束信号の値が小さくされて、ノッチ収束信号の値に基づいて更新されるＩＩＲノッチフィルタのフィルタ係数の変動は少なく、ＩＩＲノッチフィルタにおけるノッチ周波数の変動は少なくなって、弱信号受信時にＩＩＲノッチフィルタのノッチ周波数が大幅に動くことはなくなって、ノイズの発生が抑えられる。
【００１２】
上記のように本発明にかかる適応ノッチフィルタによれば、ノッチ特性を急峻にすることができ、かつ適応動作における収束が速くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる適応ノッチフィルタを実施の一形態によって説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の一形態にかかる適応ノッチフィルタを適用したＳＳＢ無線受信機の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本発明の実施の一形態にかかる適応ノッチフィルタを適用したＳＳＢ無線通信機は、受信信号を可変利得増幅器２に供給して増幅し、増幅出力をＳＳＢ検波回路４においてＳＳＢ検波し、検波出力をノッチ動作用の２次ＩＩＲノッチフィルタ６に供給して妨害信号成分を除去した後、２次ＩＩＲノッチフィルタ６からの出力をＡＧＣ処理回路１８に導いてＡＧＣ処理をし、ＡＧＣ処理に基づくＡＧＣ制御信号を可変利得増幅器２に供給して可変利得増幅器２の利得を制御して受信信号の過大レベルを抑制し、ＡＧＣ処理された出力によってスピーカ２０を駆動する。
【００１６】
一方、ＳＳＢ検波回路４から出力されるＳＳＢ検波出力に対して自動レベル処理をする自動レベル処理回路８に導いてＳＳＢ検波出力のレベルを一定にし、一定にされたＳＳＢ検波出力をＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０に導いて妨害信号成分を除去するノッチ動作を行わせ、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のノッチ収束信号はレベル判断処理回路１６に供給し、自動レベル処理回路８に入力されるＳＳＢ検波出力のレベルが予め定めた所定レベル以上のときにはレベル判断処理回路１６からノッチ収束信号をそのまま出力し、自動レベル処理回路８に入力されるＳＳＢ検波出力のレベルが所定レベル未満のときにはレベル判断処理回路１６からノッチ収束信号にＳＳＢ検波出力レベルに基づく係数（１未満の値）を乗算することにより小さくして出力し、レベル判断処理回路１６から出力されるノッチ収束信号に基づいて２次ＩＩＲノッチフィルタ６のフィルタ係数を制御する。
【００１７】
ＳＳＢ検波出力レベルに基づく係数（１未満の値）については、例えば、前記所定レベル未満のＳＳＢ検波出力レベルと該ＳＳＢ検波出力レベルに対する係数（１未満の値）のテーブルを格納したメモリから、前記テーブルを参照することによってＳＳＢ検波出力レベルに基づく係数（１未満の値）を得ることができる。
【００１８】
ここで、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０は、図２に示す如く、自動レベル処理回路８からの出力が供給されるノッチフィルタを構成する２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２と、自動レベル処理回路８からの出力が供給されて適応信号を出力する２次ＩＩＲフィルタ１２−４と、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２からの出力が供給されて適応信号を出力する２次ＩＩＲフィルタ１２−６と、２次ＩＩＲフィルタ１２−４から出力される適応信号と２次ＩＩＲフィルタ１２−６から出力される適応信号とを加算する加算器１２−８と、加算器１２−８にて加算された合成適応信号を受けて更新処理をしてノッチ収束信号を出力するノッチ収束処理回路１４とを備えたＳＧＡ適応ノッチフィルタで構成されていて、そのノッチ収束信号を２次ＩＩＲノッチフィルタ６にて利用するために出力させる意味において本明細書において収束動作用ノッチフィルタとも称している。
【００１９】
図１において、参照符号１２は、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２、２次ＩＩＲフィルタ１２−４、２次ＩＩＲフィルタ１２−６および加算器１２−８を含む収束動作用のノッチフィルタである。
【００２０】
２次ＩＩＲノッチフィルタ６の伝達関数Ｈ（Ｚ）は
Ｈ（Ｚ）＝｛１＋ＷＺ^−１＋Ｚ^−２｝／｛１＋ｒＷＺ^−１＋ｒ ^２ Ｚ^−２｝
であって、ｒは固定係数であり、急峻なノッチ特性を持たすために１に近い値、例えば０．９８に設定してある。Ｗはノッチ角周波数を決める係数であって、｛―２ｃｏｓ（ωｎ）｝である。ωｎはノッチ角周波数であり、この係数Ｗがノッチ収束信号によって更新されることによって、フィルタ係数が変更される。
【００２１】
同様に、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２の伝達関数Ｈ′（Ｚ）は
Ｈ′（Ｚ）＝｛１＋ＷＺ^−１＋Ｚ^−２｝／｛１＋ｒＷＺ^−１＋ｒ ^２ Ｚ^−２｝
であり、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−４の伝達関数Ｇ１（Ｚ）は
Ｇ１（Ｚ）＝Ｚ^−１／｛１＋ｒＷＺ^−１＋ｒ ^２ Ｚ^−２｝
であり、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−６の伝達関数Ｇ２（Ｚ）は
Ｇ２（Ｚ）＝ｒＺ^−１／｛１＋ｒＷＺ^−１＋ｒ ^２ Ｚ^−２｝
であって、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２の固定係数ｒは２次ＩＩＲノッチフィルタ６よりも緩やかなノッチ特性を持たせるために２次ＩＩＲノッチフィルタ６の場合よりも小さな値、例えば０．７に設定してあり、係数Ｗがノッチ収束信号によって更新されることによって、フィルタ係数が変更される。
【００２２】
２次ＩＩＲフィルタ１２−４および１２−６の振幅特性は２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２のノッチ周波数の付近でピークを有するように設定してある。
【００２３】
上記からも明らかなように、２次ＩＩＲノッチフィルタ１２とノッチ収束処理回路１４はＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０を構成している。ここで、２次ＩＩＲノッチフィルタ６のノッチ周波数と２次ＩＩＲノッチフィルタ１２−２のノッチ周波数は同一のノッチ周波数に設定してある。
【００２４】
一方、２次ＩＩＲノッチフィルタ６はＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のノッチ収束信号を使用しているだけであって、ＳＧＡ適応ノッチフィルタではなく、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０におけるノッチ収束信号に基づいてフィルタ係数が更新されて、実質的にＳＧＡ適応ノッチフィルタとして作用する。
【００２５】
上記のように構成された本発明の実施の一形態にかかる適応ノッチフィルタの作用について説明する。
【００２６】
受信信号は可変利得増幅器２により増幅され、増幅された受信信号はＳＳＢ検波回路４によってＳＳＢ検波されて、ＳＳＢ検波出力は２次ＩＩＲノッチフィルタ６および自動レベル処理回路８に供給される。ＳＳＢ検波出力は２次ＩＩＲノッチフィルタ６において妨害信号成分が除去されて、ＡＧＣ処理回路１８によりＡＧＣ処理がなされ、ＡＧＣ処理に基づくＡＧＣ制御信号が可変利得増幅器２に供給されて受信信号の過大レベルが抑制され、ＡＧＣ処理された信号によってスピーカ２０が駆動される。
【００２７】
一方、自動レベル処理回路８に供給されたＳＳＢ検波出力は、自動レベル処理回路８によって自動レベル処理され、レベルが一定にされたＳＳＢ検波出力がＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０に供給されて適応処理がなされる。ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０の適応処理におけるノッチ収束信号はレベル判断処理回路１６に供給される。
【００２８】
レベル判断処理回路１６では自動レベル処理回路８に入力されるＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル以上のときには、レベル判断処理回路１６からＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０の適応処理におけるノッチ収束信号がそのまま２次ＩＩＲノッチフィルタ６に供給されて、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０の適応処理におけるノッチ収束信号出力に基づいて２次ＩＩＲノッチフィルタ６のフィルタ係数が更新される。
【００２９】
レベル判断処理回路１６は自動レベル処理回路８に入力されるＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル未満のときには、レベル判断処理回路１６においてＳＳＢ検波出力レベルに基づく係数（１未満の値）がＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０におけるノッチ収束信号の値に乗算され、乗算により値が小さくされたＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０におけるノッチ収束信号が２次ＩＩＲノッチフィルタ６に供給されて、値が小さくされたノッチ収束信号に基づいて２次ＩＩＲノッチフィルタ６のフィルタ係数が更新される。
【００３０】
上記したように、固定係数ｒの設定により、２次ＩＩＲノッチフィルタ６のノッチ特性は急峻で図３のａに示す如くであり、２次ＩＩＲノッチフィルタ６による妨害信号除去後の信号に対してＡＧＣ処理が行われるために、図３のｃに示す点でＡＧＣ処理が行われることになって、目的信号をより大きなレベルで受信することが可能となる。
【００３１】
一方、固定係数ｒの設定により、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のノッチ特性は図３のｂに示すように、図３のａに示す２次ＩＩＲノッチフィルタ６のノッチ特性よりも緩やかである。しかるにノッチ特性が緩やかなＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のノッチ収束信号による適応動作における収束速度はノッチ特性が急峻なＳＧＡ適応ノッチフィルタのノッチ収束信号による適応動作における収束速度より高速である。したがって、ノッチ収束信号をＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０から受けた２次ＩＩＲノッチフィルタ６はＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０におけるノッチ収束信号に基づいてフィルタ係数が更新され、２次ＩＩＲノッチフィルタ６のノッチ特性が急峻であるにもかかわらず適応ノッチフィルタとして素早く収束動作が行われることになる。
【００３２】
また一方、通常のＳＧＡ適応ノッチフィルタは、入力信号レベルが所定レベル未満のときはノッチ周波数が変動し、このノッチ周波数の変動に基づくノイズが発生するが、逆に、入力信号レベルが所定レベル以上のときにはノッチ周波数の変動がなくＳ／Ｎは良い。しかるに、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０への入力信号レベルは自動レベル処理回路８によって予め定めた一定レベルに制御されているため、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のノッチ周波数の変動はなくなって、ノッチ周波数の変動に基づくノイズの発生はなくなり、ＳＳＢ検波出力レベルの大小に拘わらず確実に収束動作が行われる。
【００３３】
さらに、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のノッチ収束信号は、ＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル以上のときにはそのまま２次ＩＩＲノッチフィルタ６へ出力され、ＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル未満のときはＳＳＢ検波出力レベルに基づく係数（１未満の値）がＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０におけるノッチ収束信号の値に乗算されて小さくして２次ＩＩＲノッチフィルタ６へ出力される。
【００３４】
これは、ＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル未満のとき、自動レベル処理によって一定レベルとなってＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０に入力されるが、その際に妨害信号レベルとノイズとの差は小さくなって、ＳＧＡ演算誤差によってノッチ収束信号が大きくなる。この大きくなったノッチ収束信号をそのまま２次ＩＩＲノッチフィルタ６に供給すると、２次ＩＩＲノッチフィルタ６のノッチ周波数の変動が大きくなり、受信信号中の妨害信号が正常に除去されない場合が生ずる。このため、ＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル未満のときはＳＳＢ検波出力レベルに基づく係数（１未満の値）をＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０におけるノッチ収束信号の値に乗算して、ノッチ収束信号の値を小さくして２次ＩＩＲノッチフィルタ６へ出力している。
【００３５】
このように、ＳＳＢ検波出力レベルが所定レベル未満のときは２次ＩＩＲノッチフィルタ６への供給されるノッチ収束信号の値を小さくすることにより、２次ＩＩＲノッチフィルタ６におけるノッチ周波数の変動は少なくなって、弱信号受信時に２次ＩＩＲノッチフィルタ６のノッチ周波数が大幅に動くことによるノイズの発生が抑えられる。
【００３６】
上記の結果、本発明の実施の一形態にかかる適応ノッチフィルタによれば、適応動作における収束速度が速くなり、かつノッチ特性が急峻にできることになり、ＳＳＢ検波出力レベルによってノッチの収束信号が変化するので、受信音にノイズが発生せず、不自然さが緩和され、ＳＧＡ適応ノッチフィルタ１０のＳ／Ｎは大きく取る必要はないため、倍精度演算処理などが不要となって負荷のかかる処理を行う必要もなくなるという効果が得られる。
【００３７】
また、入力信号のピークのみを通すようなオートピークフィルタの構成でも本発明の構成を使用することができる。この場合は本発明における構成内のノッチフィルタをピークフィルタに変更することによって実現することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる適応ノッチフィルタによれば、急峻なノッチ特性と適応動作における早い収束とが得られるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる適応ノッチフィルタを適用したＳＳＢ無線受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるＳＧＡ適応ノッチフィルタの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態にかかる適応ノッチフィルタの作用の説明に供する特性図である。
【図４】従来の適応ノッチフィルタを適用したＳＳＢ無線受信機の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の適応ノッチフィルタの作用の説明に供する特性図である。
【符号の説明】
２ 可変利得増幅器
４ ＳＳＢ検波回路
６および１２ ２次ＩＩＲノッチフィルタ
８ 自動レベル処理回路
１０ ＳＧＡ適応ノッチフィルタ
１４ ノッチ収束処理回路
１６ レベル判断処理回路
１８ ＡＧＣ処理回路

Claims (1)

1. ノッチ特性の急峻さにかかる固定係数（ｒ）を有し、入力信号中の妨害波を除去して出力するＩＩＲノッチフィルタと、
   前記入力信号を受けてそのレベルを一定レベルにする自動レベル処理部と、
   自動レベル処理部からの出力を入力とし、かつ前記ＩＩＲノッチフィルタのノッチ特性よりも緩やかなノッチ特性を有するＳＧＡ適応ノッチフィルタと、
   前記入力信号のレベルが前記一定レベル以上のときには前記ＳＧＡ適応ノッチフィルタにおけるノッチ収束信号をそのまま前記ＩＩＲノッチフィルタに供給し、前記入力信号のレベルが前記一定レベル未満のときには前記ＳＧＡ適応ノッチフィルタにおけるノッチ収束信号の値に前記入力信号レベルに基づき、前記ノッチ収束信号を小さくするための１未満の係数を乗算した値のノッチ収束信号を前記ＩＩＲノッチフィルタに供給するレベル判断部とを備え、
   供給されたノッチ収束信号に基づいて前記ＩＩＲノッチフィルタのノッチ角周波数を決める係数（Ｗ）を更新することにより前記ＩＩＲノッチフィルタのフィルタ係数を制御することを特徴とする適応ノッチフィルタ。

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